WO1997003285A1 - Heizeinrichtung - Google Patents

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WO1997003285A1
WO1997003285A1 PCT/EP1996/002033 EP9602033W WO9703285A1 WO 1997003285 A1 WO1997003285 A1 WO 1997003285A1 EP 9602033 W EP9602033 W EP 9602033W WO 9703285 A1 WO9703285 A1 WO 9703285A1
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heating
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Thomas Butz
Hans-Werner Holch
Heinz Müller
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Filterwerk Mann + Hummel Gmbh
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    • F02M25/06—Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding lubricant vapours
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01M13/022—Crankcase ventilating or breathing by means of additional source of positive or negative pressure of negative pressure using engine inlet suction
    • F01M13/023—Control valves in suction conduit
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    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
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    • F01M13/04—Crankcase ventilating or breathing having means for purifying air before leaving crankcase, e.g. removing oil
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to a heating device for heating gases.
  • a device in which fuel is evaporated in the intake system of an internal combustion engine by means of hot exhaust gases.
  • a heat exchanger is arranged in the intake manifold, which is equipped with porous elements through which a fuel and air mixture flow. Part of the exhaust gases is passed through this heat exchanger.
  • An additional element namely the heat exchanger element, is required, which leads to the passage cross section being reduced very much. This inevitably increases the flow resistance.
  • Other elements for changing the temperature of gases are also known.
  • DE 20 42 907 shows a pipe which has a pipe coil inside the wall into which a temperature-changing agent is introduced.
  • this structure is very complex and only leads to a change in the temperature of the medium flowing through in the wall area.
  • the invention has for its object to avoid the disadvantages mentioned and to provide a heating device for heating gases, which does not reduce the flow resistance and can be produced with simple means.
  • the main advantage of the invention is that an additional heating element, such as e.g. a heating grid is required, but that an element located in the flow channel is used to transfer the thermal energy.
  • this element is a valve which has at least one metallic valve plate. A PTC thermistor or a resistance heating element is arranged on this metallic plate. The heat transfer on the metallic plate ensures a uniform heating of the environment and the gases flowing through it.
  • the heating device serves to prevent freezing of lines through which the crankcase gases of an engine are supplied. In particular after a cold start of the engine and when the ambient air is cold and humid, the line through which the crankcase gases are fed to the clean air area of an air filter can ice up. This icing is effectively avoided by heating using the PTC thermistor or the resistance heating element.
  • the valve which is provided for vacuum regulation, is used.
  • a valve is arranged at the inlet of the line for the crankcase gases into the clean air area of the air filter and has the task of ensuring a sufficiently large negative pressure in the crankcase in operating states in which there is only a very low negative pressure in the clean air area of the air filter.
  • a pressure relief valve which limits a very high suction pressure in the clean air area of the air filter to a maximum value with a metallic valve plate and to provide this with the heating element.
  • a further development of the invention provides for the plastic parts to be extrusion-coated around the valve parts. This has the advantage that the valve parts are merely latched or snapped together, for example, and the plastic part forms the final shape of the valve. This reduces the installation effort and also ensures a reliable seal.
  • An alternative embodiment of the invention consists in equipping the line for supplying crankcase gases with a pipe carrying cooling water.
  • This tube runs essentially in the core of the line and thus also ensures uniform heating of the gases surrounding the tube.
  • Such a combination is particularly simple to manufacture and has the advantage that no electrical energy is required.
  • FIG. 1 shows a valve with a heating device
  • FIG. 2 shows the valve in plan view
  • FIG. 3 shows a line for crankcase gases with an integrated heat pipe
  • FIG. 4 shows a valve embedded in a plastic body
  • FIG. 5 shows a first variant of a heat pipe
  • Figure 6 shows a second variant of a heat pipe.
  • the sectional view according to FIG. 1 shows a simple plate valve which is arranged in a tube 10.
  • the crankcase gases flow through this tube according to arrow 11 into the clean air area of an air filter.
  • the valve consists of a copper plate 12 which, as shown in FIG. 2, is provided with openings 13, 14, 15, 16, 17.
  • An elastic valve plate 18 is located on the copper plate. This is not shown in FIG. 2 for better illustration of the openings.
  • the copper plate 12 is provided with a flag 19.
  • a PTC thermistor element 20 is located on this flag 19.
  • a plug contact 21, 22 is arranged on the PTC thermistor element 20 and on the copper plate 12.
  • a voltage is fed in via these plug contacts.
  • a heating current flows which heats the plate. This has the advantage that additional control devices are not required.
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment.
  • the crankcase gases are passed through a hose 23.
  • the crankcase gases flow in at the upper opening 24 and leave this hose through the lower opening 25.
  • In the center of the hose there is a pipe carrying cooling water.
  • This coolant pipe 26 is on the
  • Cooling circuit of a vehicle or an engine and thus heats this hose up to the temperature range of the cooling water. This reliably prevents freezing or freezing of this line and the subsequent lines.
  • FIG. 4 shows a valve which consists of a valve or copper plate 12 with an elastic valve plate 18.
  • the valve is arranged on a tube 10.
  • the PTC thermistor element 20, which is provided with the plug contacts 21, 22, is located on the valve.
  • the plug contacts are housed in a plug housing 27.
  • the connector housing, the valve and the tube 10 are sheathed together with a plastic body in the connection area.
  • the plastic body 28 encloses the interface between the tube 10 and the valve in the region 29.
  • the plastic body 28 forms a connecting piece which can be connected to the intake pipe of an internal combustion engine.
  • the connection is made, for example, via mirror welding.
  • holes 30 can be arranged on the circumference of the tube 10, the plug part 27 or the valve, through which holes the plastic mass flows during injection molding and thus creates a positive connection.
  • FIG. 5 shows the variant of a hose 23 through which the crankcase gases are guided.
  • the crankcase gases flow in at the opening 24 and leave this hose through the opening 25.
  • a cooling water-carrying pipe 31 which has a liquid inlet 32 and a liquid return 33.
  • the tube is divided into two. The division into two can be produced by a partition 34 located in the tube. It is also possible to design this tube from two tubes lying coaxially one inside the other. In the front area of the tube, the liquid is returned. This front area is provided with a support body 35.
  • the cross-sectional loss in the area of the cooling water-carrying pipe can be compensated for by a larger diameter of the hose 23.
  • FIG. 6 shows a further variant in which a tube 23 carrying cooling water is arranged in a tube 23, which tube consists in a simple manner of a front region 36 tube bent by 180 °.
  • the bending area is arranged in a pocket 37 of the hose 23, so that this area does not lead to a loss of cross section.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Heizeinrichtung insbesondere zur Verhinderung des Einfrierens von Leitungen zur Zuführung von Kurbelgehäusegase aus dem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine in den Ansaugbereich. Es ist ein Ventil (12, 18) vorgesehen, welches mindestens eine metallische Platte aufweist. An dieser metallischen Platte ist ein Kaltleiter (20) oder ein Widerstandsheizelement angeordnet.

Description

Heizeinrichtung
Die Erfindung betrifit eine Heizeinrichtung zur Erwärmung von Gasen.
Aus der DE-AS 23 43 185 ist eine Vorrichtung bekannt bei dem im Ansaugsystem einer Brennkraftmaschine mittels heißer Abgase Kraftstoff verdampft wird. Hierzu ist im Saugrohr ein Wärmetauscher angeordnet, der mit porösen, von einem Kraftstoff luftgemisch durchströmten Elementen ausgestattet ist. Durch diesen Wärmetauscher wird ein Teil der Abgase geführt. Ein Nachteil solcher Einrichtungen besteht darin, daß ein zusätzliches Element, nämlich das Wärmetauscherelement erforderlich ist, welches dazu führt, daß der Durchtrittsquerschnitt sehr stark verringert wird. Damit erhöht sich zwangsläufig der Durchflußwiederstand. Es sind auch andere Elemente zum Verändern der Temperatur von Gasen bekannt. Beispielsweise zeigt die DE 20 42 907 ein Rohr, welches innerhalb der Wandung eine Rohrschlange aufweist in welcher ein temperaturveränderndes Mittel eingeführt wird. Dieser Aufbau ist jedoch sehr aufwendig und führt nur im Wandbereich zu einer Temperaturveränderung des durchfließenden Mediums.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden und eine Heizeinrichtung zur Erwärmung von Gasen zu schaffen, die den Strömungswiderstand nicht verringert und mit einfachen Mitteln herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichen des Hauptanspruchs gelöst.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung liegt darin, daß nicht ein zusätzliches Heizelement, wie z.B. ein Heizgitter erforderlich ist, sondern daß ein Element, das sich im Strömungskanal befindet, dazu genutzt wird, die Wärmeenergie zu übertragen. Dieses Element ist in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ein Ventil, welches wenigstens eine metallische Ventilplatte aufweist. An dieser metallischen Platte ist ein Kaltleiter oder ein Widerstandsheizelement angeordnet. Die Wärmeübertragung auf der metallischen Platte sorgt für ein gleichmäßiges Erwärmen der Umgebung bzw. der hindurchströmenden Gase.
ERSATZBLAπ (REGEL 26) Die Heizeinrichtung dient zur Verhinderung des Einfrierens von Leitungen durch welche die Kurbelgehäusegase eines Motors zugeführt werden. Insbesondere nach einem Kaltstart des Motors und bei kalter, feuchter Umgebungsluft kann die Leitung, durch welche die Kurbelgehäusegase dem Reinluftbereich eines Luftfilters zugeführt werden, vereisen. Dieses Vereisen wird durch das Erwärmen mittels des Kaltleiters bzw. mittels des Widerstandsheizelements wirksam vermieden.
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung wird das Ventil, welches zur Unterdruckregulierung vorgesehen ist, angewendet. Ein solches Ventil ist am Eintritt der Leitung für die Kurbelgehäusegase in den Reinluftbereich des Luftfilters angeordnet und hat die Aufgabe, in Betriebszuständen, in welchen nur ein sehr geringer Unterdruck im Reinluftbereich des Luftfilters herrscht, für einen ausreichend großen Unterdruck im Kurbelgehäuse zu sorgen. Selbstverständlich besteht auch die Möglichkeit, ein Druckbegrenzungsventil welches einen sehr hohen Ansaugdruck im Reinluftbereich des Luftfilters auf einen Maximalwert begrenzt, mit einer metallischen Ventilplatte auszurüsten und diese mit dem Heizelement zu versehen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, die Ventilteile mit einem Kunststoffkörper zu umspritzen. Dies hat den Vorteil, daß die Ventilteile beispielsweise lediglich miteinander verrastet oder verschnappt werden und das Kunststoffteil die endgültige Form des Ventils bildet. Damit verringert sich der Montageaufwand, außerdem ist eine zuverlässige Abdichtung gewährleistet.
Eine alternative Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, die Leitung zur Zuführung von Kurbelgehäusegasen mit einem kühlwasserfuhrenden Rohr zu bestücken. Dieses Rohr verläuft im wesentlichen im Kern der Leitung und sorgt damit ebenfalls für eine gleichmäßige Erwärmung der das Rohr umgebenden Gase. Eine solche Kombination ist besonders einfach herzustellen und hat den Vorteil, daß keine elektrische Energie benötigt wird.
Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen:
ERSATZBLAΓT (REGEL 26) Figur 1 ein Ventil mit einer Heizeinrichtung,
Figur 2 das Ventil in Draufsicht,
Figur 3 eine Leitung für Kurbelgehäusegase mit einem integrierten Wärmerohr,
Figur 4 ein in einem Kunststoffkörper eingebettetes Ventil,
Figur 5 eine erste Variante eines Wärmerohrs,
Figur 6 eine zweite Variante eines Wärmerohrs.
Die Schnittdarstellung gemäß Figur 1 zeigt ein einfaches Plattenventil, welches in einem Rohr 10 angeordnet ist. Durch dieses Rohr strömen die Kurbelgehäusegase gemäß Pfeil 11 in den Reinluftbereich eines Luftfilters. Das Ventil besteht aus einer Kupfeφlatte 12, welche wie in Figur 2 dargestellt, mit Durchbrüchen 13, 14, 15, 16, 17 versehen ist. Auf der Kupferplatte befindet sich eine elastische Ventilplatte 18. Diese ist in Figur 2 zur besseren Darstellung der Durchbrüche nicht gezeigt. Die Kupferplatte 12 ist mit einer Fahne 19 versehen. Auf dieser Fahne 19 befindet sich ein Kaltleiterelement 20. Auf dem Kaltleiterelement 20 und auf der Kupferplatte 12 ist jeweils ein Steckkontakt 21, 22 angeordnet. Über diese Steckkontakte wird eine Spannung eingespeist. Sobald die Temperatur der Kupfeφlatte und damit auch des mit der Kupfeφlatte verbundenen Kaltleiters unter einen bestimmten Bezugspunkt fallt, fließt ein Heizstrom der die Platte erwärmt. Dies hat den Vorteil, daß zusätzliche Regeleinrichtungen nicht erforderlich sind.
Figur 3 zeigt eine alternative Ausführung. Hier werden die Kurbelgehäusegase durch einen Schlauch 23 geführt. Die Kurbelgehäusegase strömen an der oberen Öffnung 24 ein und verlassen dieses Schlauch durch die untere Öffnung 25. Im Zentrum des Schlauchs befindet sich ein kühlwasserführendes Rohr. Dieses kühlwasserführende Rohr 26 ist an den
Kühlkreislaufeines Fahrzeugs bzw. eines Motors angeschlossen und erwärmt damit diesen Schlauch bis in den Temperaturbereich des Kühlwassers. Damit wird in zuverlässiger Weise das Einfrieren oder Vereisen von dieser Leitung und der nachfolgenden Leitungen verhindert.
ERSATZBLÄΓT (REGEL 26) Der Schlauch selbst ist mit zwei zylindrischen Ansätzen versehen, durch welche das Rohr einfach zu montieren ist und durch entsprechende Vorspannung ausreichend dicht wird.
In Figur 4 ist ein Ventil gezeigt, welches aus einer Ventil- bzw. Kupfeφlatte 12 mit einer elastischen Ventilplatte 18. Das Ventil ist an einem Rohr 10 angeordnet. An dem Ventil befinden sich das Kaltleiterelement 20, welches mit den Steckkontakten 21, 22 versehen ist. Die Steckkontakte sind in einem Steckergehäuse 27 untergebracht. Das Steckergehäuse, das Ventil und das Rohr 10, sind gemeinsam mit einem Kunststoffköφer im Verbindungsbereich ummantelt. Der Kunststoffköφer 28 umschließt im Bereich 29 die Nahtstelle zwischen Rohr 10 und Ventil. Außerdem bildet der Kunststoffköφer 28 einen Anschlußstutzen, welcher mit dem Ansaugrohr einer Brennkraftmaschine verbunden werden kann. Die Verbindung erfolgt beispielsweise über eine Spiegelverschweißung. Zur optimalen Verbindung der Teile miteinander können umfangsseitig an Rohr 10, dem Steckerteil 27 oder dem Ventil Bohrungen 30 angeordnet sein, durch welche die Kunststoffmasse beim Spritzgießen fließt und damit eine formschlüssige Verbindung schafft.
Figur 5 zeigt die Variante eines Schlauches 23, durch welchen die Kurbelgehäusegase geführt werden. Die Kurbelgehäusegase strömen an der Öffnung 24 ein und verlassen diesen Schlauch durch die Öffnung 25. Im Schlauch befindet sich ein kühlwasserführendes Rohr 31, welches einen Flüssigkeitszulauf 32 und einen Flüssigkeitsrücklauf 33 aufweist. Das Rohr ist zweigeteilt. Die Zweiteilung kann durch eine im Rohr befindliche Trennwand 34 hergestellt werden. Es besteht auch die Möglichkeit, dieses Rohr aus zwei koaxial ineinanderliegenden Rohren auszugestalten. Im vorderen Bereich des Rohres wird die Flüssigkeit wieder zurückgeleitet. Dieser Vorderbereich ist mit einem Stützköφer 35 versehen. Der Querschnittsverlust im Bereich des kühlwasserführenden Rohres kann durch einen größeren Durchmesser des Schlauches 23 ausgeglichen werden.
Figur 6 zeigt eine weitere Variante bei dem in einem Schlauch 23 ein kühlwasserführendes Rohr angeordnet ist, welches in einfacher Weise aus einem vorderen Bereich 36 um 180° gebogenes Rohr besteht. Der Biegebereich ist in einer Tasche 37 des Schlauches 23 angeordnet, so daß dieser Bereich nicht zu einem Querschnittsverlust führt.

Claims

Patentansprüche
1. Heizeinrichtung insbesondere zur Verhinderung des Einfrierens oder Vereisens von Leitungen zur Zuführung von Kurbelgehäusegase aus dem Kurbelgehäuse einer Brennkraftmaschine in den Ansaugbereich, wobei ein Element zum Erwärmen der Kurbelgehäusegase vorgesehen ist.
2. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Element ein Ventil (12, 18) ist, welches mindestens eine metallische Platte (12) aufweist und an dieser metallischen Platte (12) ein Kaltleiter (20) und ein Widerstandsheizelement vorgesehen ist.
3. Heizeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (12, 18) ein Druckregelventil ist.
4. Heizeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil ein Durchflußbegrenzungsventil ist.
5. Heizeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilteile mit einem Kunststoffköφer umspritzt sind.
6. Heizeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilteile miteinander verschnappt oder verrastet sind und Kavitäten aufweisen, die eine Verzahnung des Kunststoffteils ermöglichen.
7. Heizeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (23) ein kühlwasserführendes Rohr (26) zum Erwärmen der Kurbelgehäusegase bis in den Bereich der Kühlwassertemperatur angeordnet ist.
8. Heizeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das kühlwasserführende Rohr aus zwei koaxial ineinander liegenden Rohren mit einem Vor- und Rücklauf oder aus zwei nebeneinander liegenden Rohren mit Vor- und Rücklauf besteht.
9. Heizeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Rohr (26) ein Anschluß für den Zu- und Rücklauf des Kühlwassers vorgesehen ist.
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