WO2018114118A1 - Kraftstoffheizer und herstellungsverfahren dafür - Google Patents

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WO2018114118A1
WO2018114118A1 PCT/EP2017/078572 EP2017078572W WO2018114118A1 WO 2018114118 A1 WO2018114118 A1 WO 2018114118A1 EP 2017078572 W EP2017078572 W EP 2017078572W WO 2018114118 A1 WO2018114118 A1 WO 2018114118A1
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rail
radiator
assembly
sealing element
fuel
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PCT/EP2017/078572
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Conrad Bubeck
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02M53/02—Fuel-injection apparatus characterised by having heating, cooling or thermally-insulating means with fuel-heating means, e.g. for vaporising
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    • F02M31/02—Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
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    • F02M69/462—Arrangement of fuel conduits, e.g. with valves for maintaining pressure in the pipes after the engine being shut-down
    • F02M69/465—Arrangement of fuel conduits, e.g. with valves for maintaining pressure in the pipes after the engine being shut-down of fuel rails
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    • F02M2200/60—Fuel-injection apparatus having means for facilitating the starting of engines, e.g. with valves or fuel passages for keeping residual pressure in common rails
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a fuel heater with a radiator and a receiving member provided therefor, and more particularly to a
  • a fuel heater for a fuel rail of an internal combustion engine for conducting alcohol or an alcohol mixture as fuel to the internal combustion engine.
  • Another essential disadvantage of the additional tank solution is that for this solution in a motor vehicle two tanks, that is to say the main tank filled with alcohol and the additional tank filled with gasoline, have to be provided which require more space than just a single tank in the vehicle. making the vehicle overall in terms of manufacturing and
  • FIG. 1 An example of a Flexstart system is known, for example, from WO 2012/071637 A1, in which the rail is made entirely of plastic and in which a fuel heater is inserted into a secondary pipe connected to the main pipe.
  • a plastic main rail 104 is shown with a fuel inlet 106 and a fuel outlet 108, wherein the fuel to be heated flows from the main rail 104 through the fuel inlet 106 into a chamber 1 10, in which the fuel through a
  • Fuel heater 1 12 is heated and then rises up to the fuel outlet 108.
  • the warm fuel accumulates in front of the fuel outlet 108, behind which an injection valve (not shown) is arranged, which injects the warm fuel into a suction pipe (not shown), which is then directed into a combustion chamber (not shown) of the internal combustion engine.
  • the fuel heater 1 12 has a radiator 1 14, as he in principle of known metallic
  • Glow plug is known, for example from DE 20 2005 016 047 U1.
  • the radiator 1 14 has substantially a closed, tubular
  • the fuel heater 1 12 further includes a receiving member 122 for receiving the radiator 1 14, which is pressed into the chamber 1 10 and has a two-part construction.
  • the two-part structure of the receiving member 122 here consists of a steel plate 124, in which the glow tube 1 16 is pressed, and a rear housing part 126, the steel plate 124 with the pressed therein radiator 1 14 and the
  • the contact lugs 120 are exposed. On the steel plate 124 and the terminal pin 1 18, the contact lugs 120 are welded.
  • the rear housing part 126 is made of plastic and is sprayed around the steel disk 124 and the connection technique consisting of connecting pin 1 18 and contact lugs 120.
  • An O-ring 128 seals the steel disk 124 against the chamber 1 10. The seal of the chamber 1 10 to the outside depends on the pressure between the steel disk 124 and the radiator 1 14 off.
  • a mechanical attachment of the fuel heater 1 12 in the chamber 1 10 by means of a (not shown) clip.
  • the two contact lugs 120 form in the rear region of the fuel heater 1 12 a two-pole connection, which is required for the plastic Flexstart system, since a negative connection can not be made via the engine mass.
  • the Flexstart system can also be used in conjunction with a
  • Gasoline direct injection can be used.
  • the assembly according to the invention comprises a rail, a fuel heater and a sealing element, wherein the fuel heater has a radiator and wherein the sealing element between the radiator and the rail in a
  • Recess of the rail is arranged and abuts the rail and the radiator to seal between the radiator and the rail.
  • the Dciesproblem between the rail and the radiator for example, due to different materials of the rail and the radiator and the resulting different thermal expansion of these components is achieved by the sealing element.
  • the heating body has a glow tube and a heating coil, and the sealing element is on the glow tube
  • Embodiment the sealing element against axial slipping in Direction of the heating coil of the radiator secured by a contact shoulder of the Rails.
  • the fuel heater has a flange component which forms a composite with the radiator.
  • Flange component can be encapsulated around the radiator.
  • the flange member limits the recess in which the sealing element is arranged.
  • the recess in which the sealing element is arranged is thus preferably delimited by the rail, the heating element and the flange component.
  • Sealing element is more preferably also on the flange component.
  • the radiator has, for example, a substantially one-sided
  • Heating coil electrically connected to a connecting bolt, at the end of which the electrical connection is in the form of contact lugs.
  • the contact lugs can be partially encapsulated by the flange.
  • a ceramic insulating powder which is usually magnesium oxide, is used in the glow tube between the turns of the helically shaped heating coil as electrical insulation from the glow tube, wherein the insulating powder is sealed by a radiator seal in the glow tube.
  • the glow tube, heating coil, insulating powder, connecting bolt and radiator seal thus form the radiator.
  • the fuel heater is formed by the heater and the flange member.
  • the radiator is cooled by the fuel itself, so that no temperatures occur that damage the material of the sealing element.
  • the sealing element is arranged on the glow tube spaced from the heating coil. This means that the sealing element should be arranged on the outside of the glow tube of the fuel heater so that the region of the glow tube, which is heated by the heating coil, should be as far away from the sealing element.
  • the sealing element is arranged on the glow tube in the region of the heating body on which only the connecting bolt is located in the glow tube, which further preferably corresponds to a region in the upper half of the glow tube, more preferably in the upper third of the glow tube , ie near the open end of the glow tube and away to the closed end of the glow tube.
  • a portion of the radiator is directly surrounded by the rail, wherein one or more remaining portions of the radiator are exposed, so at least not directly surrounded by the rail.
  • the radiator is inserted into the rail, so that the upper portion of the radiator of the fuel heater, that is, the closed end of the glow tube of the radiator in which the heating coil is arranged, exposed to a heating function in the chamber to exercise.
  • the radiator is also inserted into the rail, so that a lower portion of the radiator, which is correspondingly formed by the open end of the glow tube, preferably also together with the connecting bolt and the contact lugs, is not directly surrounded by the rail.
  • Fuel heater firmly connected to each other which can be cohesive, positive or non-positive.
  • the two components are glued together or secured by a clamp.
  • the rail and the fuel heater in particular its
  • Flange member each having circumferential grooves or at least partially circumferential grooves to allow the attachment of a clamp. Furthermore, welded joints, adhesive joints or
  • the sealing element is preferably formed by an O-ring.
  • the material is up to 200 ° C, more preferably up to 300 ° C resistant.
  • the sealing element may for example be made of an elastomeric plastic.
  • the method according to the invention comprises in particular the provision of a rail with a recess for receiving a sealing element, providing a fuel heater with a radiator, arranging a rail
  • Fuel heater in the rail wherein the sealing member is disposed in the recess provided and the firm connection of the rail with the fuel heater for the production of the assembly.
  • an assembly which preferably has only a single sealing element, which is arranged directly between the radiator and the rail, where due to the different materials, the strongest leakage is expected.
  • the manufacturing process eliminates the need for steps such as pressing a thermoformed housing and possibly laser welding. Furthermore, the steel disc is omitted (reference number 124 in FIG. 2), which results in a reduction of the costs.
  • Fig. 1 shows a preferred embodiment of an assembly according to the
  • FIG. 1 a preferred embodiment of an assembly 2 of a flexstart
  • the assembly 2 comprises a rail 4 with a fuel inlet 6 and a fuel outlet 8, wherein the fuel to be heated by the
  • Fuel inlet 6 flows into a chamber 10 in which the fuel through a
  • Fuel heater 12 is heated and then rises up to the fuel outlet 8. The warm fuel collects accordingly before the
  • Fuel outlet 8 behind which a (not shown) injection valve is arranged, which injects the warm fuel into a (not shown) suction pipe, which is then passed into a (not shown) combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the fuel heater 12 has a radiator 14, as it is known in principle from known metallic glow plugs, for example from DE 20 2005 016 047 Ul.
  • the radiator 14 has substantially a closed tubular metallic glow tube 16, in which a spiral
  • Heating coil 18 installed and materially connected to the glow tube 16, for example, is welded. At the other end, the heating coil 18 is electrically conductively connected to a connecting bolt 20, at the end of which the electrical connection is in the form of contact lugs 22. There are two tabs 22 are provided, wherein a contact lug 22, the electrical
  • the rail 4 has a passage opening 28 for receiving the radiator 14, so that the inserted radiator 14 or the glow tube 16 protrudes into the chamber 10.
  • the passage opening 28 is located in a flange region 26.
  • the fuel heater 12 also includes a flange member 34, which in the
  • Flange portion 26 is attached to the rail 4.
  • the flange member 34 and the rail 4 each have circumferential grooves 36, 38, notches or bores to provide an engagement portion for a mounting bracket or a clamp (not shown), so that they can be mechanically fastened together.
  • the flange member 34 may be welded, glued, latched or bolted to the rail 4 in the flange portion 26.
  • the assembly 2 also includes a sealing member 32. Das
  • Seal member 32 is disposed in the form of an O-ring for sealing between the heater 14 and the rail 4.
  • the sealing element 32 is arranged in an annular recess 30, which widens the passage opening 28 at the front end of the rail 4.
  • the sealing member 32 abuts the rail 4 and the radiator 14 to close the leakage path.
  • the sealing element 32 is also located on the
  • the sealing element 32 is located in a region in the vicinity of the open end of the radiator 14, ie in a region in which the connecting bolt 20 is arranged. As a result, the sealing element 32 is arranged away from the heating coil 18 in order to avoid a negative influence of heat on the sealing element 32.
  • the sealing element 32 is against axial slippage in the direction of
  • the ganschulter 40 tapers the recess 30 to the size of
  • the sealing element 32 By the sealing element 32, the desired tightness between the radiator 14 and the rail 4 is achieved in order to prevent leakage of fuel through a gap between the radiator 14 and rail 4 due to different thermal expansions.

Abstract

Die Erfindung stellt eine Baugruppe (2) zum Einsatz in einer Brennkraftmaschine bereit, wobei die Baugruppe (2) ein Rail (4), einen Kraftstoffheizer (12) und ein Dichtungselement (32)aufweist, wobei der Kraftstoffheizer (12) einen Heizkörper (14) aufweist und wobei das Dichtungselement (32) zwischen dem Heizkörper (14) und dem Rail (4) in einer Aussparung (30) des Rails (4)angeordnet istund an dem Rail (4) und dem Heizkörper (14) anliegt, um zwischen dem Heizkörper (14) und dem Rail (4) abzudichten. Außerdem wird ein Verfahren zum Herstellen einer derartigen Baugruppe (2) bereitgestellt.

Description

Kraftstoffheizer und Herstellungsverfahren dafür
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftstoffheizer mit einem Heizkörper und einem dafür vorgesehenes Aufnahmebauteil, und insbesondere einen
Kraftstoffheizer für ein Kraftstoffrail einer Brennkraftmaschine zur Leitung von Alkohol oder einer Alkoholmischung als Kraftstoff zu der Brennkraftmaschine.
Für den Bereich des Automobilbaus gibt es Länder, wie beispielsweise Brasilien oder auch USA, in denen neben herkömmlichen Benzin auch Alkohol, das heißt hauptsächlich Methanol oder Ethanol, oder Alkohol-Benzin-Mischungen zum Betrieb von Brennkraftmaschinen verwendet werden. Derartige Alkohole können in diesen Ländern lokal erzeugt werden, wodurch diese von der Erdöleinfuhr unabhängig werden und dadurch das Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Alkohol in diesen Ländern wesentlich billiger als das Betreiben der
Brennkraftmaschine mit Benzin oder Dieselkraftstoff wird.
Ein Betreiben von Brennkraftmaschinen mit Alkohol oder Alkoholmischungen kann jedoch auch nachteilig sein, da beispielsweise mit Ethanol betriebene Ottomotoren erst bei einer Temperatur von mehr als 14°C gestartet werden können. Deren Betrieb gestaltet sich demnach bei niedrigeren, kalten
Temperaturen durchaus als schwierig. Derzeit wird diesem Umstand dadurch Rechnung getragen, dass in mit Alkohol betriebenen Kraftfahrzeugen neben dem Haupttank, der mit Alkohol gefüllt ist, ein Zusatztank nebst zugehörigen
Leitungen vorgesehen ist, der mit regulärem Benzin gefüllt ist. Bei Temperaturen unterhalb von 14°C wird der Ottomotor nicht mit Alkohol sondern mit Benzin gestartet, bis der Motor eine bestimmte Temperatur erreicht hat, wonach er auf Alkoholbetrieb mit Alkohol aus dem Haupttank umgestellt werden kann. Diese Zusatztanklösung ist bei mit Alkohol betriebenen Ottomotoren bis heute stark verbreitet. Ein wesentlicher Nachteil dieser Zusatztanklösung ist jedoch dem Umstand zuzuschreiben, dass der Inhalt des Zusatztanks und der dazugehörigen
Leitungen, das heißt das Benzin, bei warmen Temperaturen über 14°C, wie sie im Sommer vorliegen, nicht verwendet wird und über die Zeit weitgehend
verdunstet, wodurch das verbliebene Restbenzin in Leitungen und Tank
dickflüssig wird. Bei dieser Verdickung des Benzins bleiben jedoch langkettige Kohlenwasserstoffe übrig, die unter anderem den Auslass des Zusatztanks sowie die nachfolgenden Ventile und Leitungen verkleben können. Wird es
anschließend zum Winter hin wieder kälter, ist das Starten mit Benzin in diesem Falle aufgrund der verklebten Leitungen/Ventile und des dadurch verstopften
Zusatztanks nicht mehr möglich. Die Leitungen und der Zusatztank zur
Bevorratung des Benzins müssen in diesem Falle intensiv gereinigt oder im schlimmsten Fall sogar vollständig ausgetauscht werden. Neben diesem
essentiellen Problem ist es ein weiterer Nachteil der Zusatztanklösung, dass für diese Lösung in einem Kraftfahrzeug zwei Tanks, das heißt der mit Alkohol gefüllte Haupttank sowie der mit Benzin gefüllte Zusatztank, vorgesehen sein müssen, die mehr Platz als nur ein einzelner Tank im Fahrzeug benötigen, wodurch das Fahrzeug insgesamt in Bezug auf Herstellung und
Komponenteneinbau teurer wird. Darüber hinaus stellt der mit Benzin gefüllte
Zusatztank bei einem Unfall des Kraftfahrzeugs ein nicht zu vernachlässigendes zusätzliches Sicherheitsrisiko dar.
Um nun eine Alternative zu der Zusatztanklösung zu finden, ist es auf dem Gebiet der alkoholbetriebenen Brennkraftmaschinen bereits bekannt, den Zusatztank mit all seinen Nachteilen wegzulassen und stattdessen ein beheizbares Kraftstoffrail zu verwenden, in dem der zuzuführende Alkohol bei niedrigen Temperaturen erwärmt werden kann. Ein speziell für diese Zwecke konstruiertes Rail, ein dazugehöriger Kraftstoffheizer, ein dafür zuständiges spezielles Steuergerät sowie dessen
Softwaresteuerung bilden ein beheizbares Kraftstoffrail-System aus, das sogenannte Flexstart-System.
Ein Beispiel für ein Flexstart-System ist beispielsweise aus der WO 2012/071637 A1 bekannt, bei der das Rail vollständig aus Kunststoff gefertigt ist und bei der ein Kraftstoffheizer in ein mit dem Hauptrohr verbundenes Nebenrohr eingesetzt ist. Ein bekannter Aufbau einer derartigen Anordnung des Kraftstoffheizers 1 12 in einem Kunststoff-Flexstart-System 102 kann Figur 2 entnommen werden. Darin ist ein Kunststoff-Hauptrail 104 mit einem Kraftstoffeinlass 106 und einem Kraftstoffauslass 108 gezeigt, wobei der zu erwärmende Kraftstoff aus der Hauptrail 104 durch den Kraftstoffeinlass 106 in eine Kammer 1 10 strömt, in der der Kraftstoff durch einen
Kraftstoffheizer 1 12 erwärmt wird und dann nach oben zu dem Kraftstoffauslass 108 steigt. Der warme Kraftstoff sammelt sich entsprechend vor dem Kraftstoffauslass 108, hinter dem ein (nicht gezeigtes) Einspritzventil angeordnet ist, das den warmen Kraftstoff in ein (nicht gezeigtes) Saugrohr einspritzt, der dann in einen (nicht gezeigten) Brennraum der Brennkraftmaschine geleitet wird. Der Kraftstoffheizer 1 12 hat dabei einen Heizkörper 1 14, wie er prinzipiell von bekannten metallischen
Glühstiftkerzen bekannt ist, beispielsweise aus der DE 20 2005 016 047 U1 . Der Heizkörper 1 14 weist dabei im Wesentlichen ein geschlossenes, rohrförmig
ausgebildetes metallisches Glührohr 1 16 auf, in dem eine spiralförmige Heizwendel (nicht gezeigt) eingebaut und mit dem Glührohr 1 16 stoffschlüssig verbunden, beispielsweise verschweißt ist. An dem anderen Ende ist die Heizwendel elektrisch leitend mit einem Anschlussbolzen 1 18 verbunden, an dessen Ende sich der elektrische Anschluss in Form von Kontaktfahnen 120 befindet. Ein keramisches Isolierpulver, bei dem es sich üblicherweise um Magnesiumoxid handelt, dient in dem Glührohr 1 16 zwischen den Windungen der spiralförmig ausgebildeten Heizwendel als elektrische Isolierung gegenüber dem Glührohr 1 16. Glührohr 1 16, Heizwendel, Isolierpulver und Anschlussbolzen 1 18 bilden den Heizkörper 1 14. Der Kraftstoffheizer 1 12 weist ferner ein Aufnahmebauteil 122 zur Aufnahme des Heizkörpers 1 14 auf, das in die Kammer 1 10 eingepresst ist und einen zweiteiligen Aufbau besitzt. Der zweiteilige Aufbau des Aufnahmebauteils 122 besteht hier aus einer Stahlscheibe 124, in die das Glührohr 1 16 eingepresst ist, und aus einem hinteren Gehäuseteil 126, der die Stahlscheibe 124 mit dem darin eingepressten Heizkörper 1 14 sowie den
Anschlussbolzen 1 18 und die Kontaktfahnen 120 so umschließt, dass zumindest ein Teil der Stahlscheibe 124, des Glührohrs 1 16 des Heizkörpers 1 14 und der
Kontaktfahnen 120 frei liegen. An der Stahlscheibe 124 und am Anschlussbolzen 1 18 sind die Kontaktfahnen 120 angeschweißt. Der hintere Gehäuseteil 126 besteht aus Kunststoff und wird um die Stahlscheibe 124 und die Anschlusstechnik bestehend aus Anschlussbolzen 1 18 und Kontaktfahnen 120 gespritzt. Ein O-Ring 128 dichtet die Stahlscheibe 124 gegen die Kammer 1 10 ab. Die Dichtung der Kammer 1 10 nach außen hängt von der Pressung zwischen der Stahlscheibe 124 und dem Heizkörper 1 14 ab. Eine mechanische Befestigung des Kraftstoffheizers 1 12 in der Kammer 1 10 erfolgt mittels einer (nicht gezeigten) Klammer. Die beiden Kontaktfahnen 120 bilden im hinteren Bereich des Kraftstoffheizers 1 12 einen zweipoligen Anschluss, der für das Kunststoff- Flexstart-System benötigt wird, da ein negativer Anschluss nicht über die Motormasse erfolgen kann. Das Flexstart-System kann auch in Verbindung mit einer
Benzindirekteinspritzung verwendet werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Flexstart-System mit
ausreichender Dichtheit und Lebensdauer bereitzustellen. Weiterhin soll ein vereinfachter Aufbau des Systems eine kostengünstige Alternative zu bekannten
Lösungen bereitstellen.
Offenbarung der Erfindung
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Baugruppe
vorgeschlagen, vorzugsweise für eine Brennkraftmaschine zur Verbrennung von Alkohol als Kraftstoff, vorzugsweise Methanol oder Ethanol, wobei die
Brennkraftmaschine alternativ auch für einen Betrieb mit Benzin oder ein
Gemisch aus Alkohol und Benzin ausgelegt sein kann.
Die erfindungsgemäße Baugruppe umfasst ein Rail, einen Kraftstoffheizer und ein Dichtungselement, wobei der Kraftstoffheizer einen Heizkörper aufweist und wobei das Dichtungselement zwischen dem Heizkörper und dem Rail in einer
Aussparung des Rails angeordnet ist und an dem Rail und dem Heizkörper anliegt, um zwischen dem Heizkörper und dem Rail abzudichten.
Das Dichtigkeitsproblem zwischen dem Rail und dem Heizkörper, beispielsweise aufgrund unterschiedlicher Materialien des Rails und des Heizkörpers und sich daraus ergebenden unterschiedlichen Wärmeausdehnungen dieser Bauteile, wird dabei durch das Dichtungselement gelöst.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Heizkörper ein Glührohr und eine Heizwendel auf, und das Dichtungselement ist an dem Glührohr
beabstandet zu der Heizwendel angeordnet. Gemäß einer bevorzugten
Ausführungsform ist das Dichtungselement gegen ein axiales Verrutschen in Richtung der Heizwendel des Heizkörpers durch eine Anlageschulter des Rails gesichert.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform weist der Kraftstoffheizer ein Flanschbauteil auf, das mit dem Heizkörper einen Verbund bildet. Das
Flanschbauteil kann dabei um den Heizkörper umspritzt sein. Das Flanschbauteil begrenzt dabei die Aussparung, in der das Dichtungselement angeordnet ist. Die Aussparung, in der das Dichtungselement angeordnet ist, wird also bevorzugt durch das Rail, den Heizkörper und das Flanschbauteil begrenzt. Das
Dichtungselement liegt weiter bevorzugt auch an dem Flanschbauteil an.
Der Heizkörper weist beispielsweise ein im Wesentlichen einseitig
geschlossenes, rohrförmig ausgebildetes metallisches Glührohr auf, in dem eine spiralförmige Heizwendel eingebaut und mit dem Glührohr stoffschlüssig verbunden, beispielsweise verschweißt ist. An dem anderen Ende ist die
Heizwendel elektrisch leitend mit einem Anschlussbolzen verbunden, an dessen Ende sich der elektrische Anschluss in Form von Kontaktfahnen befindet. Die Kontaktfahnen können vom Flanschbauteil teilweise umspritzt sein. Das
Flanschbauteil weist dann steckerartige Ausnehmungen als Zugang für die Kontaktfahnen auf. Ein keramisches Isolierpulver, bei dem es sich üblicherweise um Magnesiumoxid handelt, dient in dem Glührohr zwischen den Windungen der spiralförmig ausgebildeten Heizwendel als elektrische Isolierung gegenüber dem Glührohr, wobei das Isolierpulver durch eine Heizkörperdichtung in dem Glührohr abgedichtet gehalten ist. Glührohr, Heizwendel, Isolierpulver, Anschlussbolzen und Heizkörperdichtung bilden folglich den Heizkörper aus. Der Kraftstoffheizer wird durch den Heizkörper und das Flanschbauteil gebildet.
Normalerweise wird der Heizkörper durch den Kraftstoff selbst gekühlt, so dass keine Temperaturen auftreten, die dem Material des Dichtungselements schaden. Es kann jedoch kritisch werden, wenn das Rail leer ist oder sich Gasblasen gebildet haben, die durch das Rail hindurch und an dem
Kraftstoffheizer vorbeitreten. In diesem kritischen Fall entfällt die Kühlung des Heizkörpers durch den Kraftstoff und der Heizkörper kann aufgrund seiner hohen Leistung heiß werden. Dieser Umstand schadet zwar nicht dem Heizkörper, kann aber das Dichtungselement, das direkt auf dem Heizkörper sitzt, so weit erwärmen, dass dessen Material beschädigt wird und der Kraftstoffheizer in sich undicht wird. Um bei dem Kraftstoffheizer ein unerwünschtes Beschädigen des Dichtungselements durch eine derartige Wärmeeinwirkung zu verhindern, beispielsweise ein Schmelzen des Dichtungselements, ist es vorzuziehen, dass das Dichtungselement an dem Glührohr beabstandet zu der Heizwendel angeordnet ist. Das bedeutet, dass das Dichtungselement an der Außenseite des Glührohrs des Kraftstoffheizers so angeordnet sein soll, dass der Bereich des Glührohrs, der durch die Heizwendel erwärmt wird, möglichst weit von dem Dichtungselement entfernt sein soll. Entsprechend ist es vorzuziehen, dass das Dichtungselement an dem Glührohr in dem Bereich des Heizkörpers angeordnet ist, an dem sich nur der Anschlussbolzen in dem Glührohr befindet, was weiter vorzugsweise einem Bereich in der oberen Hälfte des Glührohrs, weiter vorzugsweise im oberen Drittel des Glührohrs entspricht, also nahe dem offenen Ende des Glührohrs und entfernt zu dem geschlossenen Ende des Glührohrs.
Ein Abschnitt des Heizkörpers ist direkt von dem Rail umgeben, wobei ein oder mehrere restliche Abschnitte des Heizkörpers freiliegen, also zumindest nicht direkt von dem Rail umgeben sind. Der Heizkörper ist so in das Rail eingesetzt, so dass der obere Abschnitt des Heizkörpers des Kraftstoffheizers, das heißt das geschlossene Ende des Glührohrs des Heizkörpers, in dem die Heizwendel angeordnet ist, freiliegt, um eine Heizfunktion in der Kammer ausüben zu können. Der Heizkörper ist auch so in das Rail eingesetzt, so dass ein unterer Abschnitt das Heizkörpers, der entsprechend durch das offene Ende des Glührohrs ausgebildet ist, vorzugsweise zusammen mit dem Anschlussbolzen und den Kontaktfahnen, ebenfalls nicht direkt von dem Rail umgeben ist.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind das Rail und der
Kraftstoffheizer miteinander fest verbunden, wobei dies stoffschlüssig, formschlüssig oder kraftschlüssig erfolgen kann. Insbesondere bevorzugt sind die beiden Bauteile miteinander verklebt oder mittels einer Schelle gesichert.
Hierzu können das Rail und der Kraftstoffheizer, insbesondere dessen
Flanschbauteil, jeweils umlaufende Nuten oder zumindest abschnittsweise umlaufende Nuten aufweisen, um die Anbringung einer Schelle zu ermöglichen. Weiterhin sind auch Schweißverbindungen, Haftverbindungen oder
Schraubverbindungen möglich. Das Dichtungselement ist bevorzugt durch einen O-Ring gebildet. Vorzugsweise ist das Material bis zu 200 °C, weiter bevorzugt bis zu 300 °C beständig. Das Dichtungselement kann beispielsweise aus einem Elastomerkunststoff gefertigt sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen einer wie vorhergehend beschriebenen Baugruppe bereitgestellt. Das
erfindungsgemäße Verfahren umfasst insbesondere das Bereitstellen eines Rails mit einer Aussparung zur Aufnahme eines Dichtungselements, das Bereitstellen eines Kraftstoffheizers mit einem Heizkörper, das Anordnen eines
Dichtungselements um den Heizkörper herum, das Einsetzen des
Kraftstoffheizers in das Rail, wobei das Dichtungselement in der dafür vorgesehenen Aussparung angeordnet wird und das feste Verbinden des Rails mit dem Kraftstoffheizer zur Herstellung der Baugruppe.
Vorteile der Erfindung
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Baugruppe bereitgestellt, die bevorzugt lediglich ein einziges Dichtelement aufweist, das direkt zwischen dem Heizkörper und dem Rail angeordnet ist, wo aufgrund der verschiedenen Materialien die stärkste Undichtigkeit zu erwarten ist. Durch die Reduzierung von zwei
Leckagepfaden auf lediglich einen Leckagepfad ist die erfindungsgemäße Baugruppe robust und führt zu wenig Ausfällen. Die erfindungsgemäße
Baugruppe zeichnet sich also durch eine große Beständigkeit in der Praxis aus.
Beim Verfahren zur Herstellung entfallen Schritte wie das Aufpressen eines Tiefziehgehäuses und ggf. Laserschweißen. Weiterhin entfällt die Stahlscheibe (Bezugszeichen 124 in Figur 2), wodurch eine Reduktion der Kosten entsteht.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden mit Bezug zu Figur 1 beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform einer Baugruppe gemäß der
vorliegenden Erfindung in einer Querschnittsansicht und
Fig. 2 eine Baugruppe eines Flexstart-Systems gemäß dem Stand der Technik.
Ausführungsformen der Erfindung In Fig. 1 ist eine bevorzugte Ausführungsform einer Baugruppe 2 eines Flexstart-
Systems in seitlicher Schnittansicht dargestellt.
Die Baugruppe 2 umfasst ein Rail 4 mit einem Kraftstoffeinlass 6 und einem Kraftstoffauslass 8, wobei der zu erwärmende Kraftstoff durch den
Kraftstoffeinlass 6 in eine Kammer 10 strömt, in der der Kraftstoff durch einen
Kraftstoffheizer 12 erwärmt wird und dann nach oben zu dem Kraftstoffauslass 8 steigt. Der warme Kraftstoff sammelt sich entsprechend vor dem
Kraftstoffauslass 8, hinter dem ein (nicht gezeigtes) Einspritzventil angeordnet ist, das den warmen Kraftstoff in einen (nicht gezeigtes) Saugrohr einspritzt, der dann in einen (nicht gezeigten) Brennraum der Brennkraftmaschine geleitet wird.
Der Kraftstoffheizer 12 hat einen Heizkörper 14, wie er prinzipiell von bekannten metallischen Glühstiftkerzen bekannt ist, beispielsweise aus der DE 20 2005 016 047 Ul. Der Heizkörper 14 weist dabei im Wesentlichen ein geschlossenes rohrförmig ausgebildetes metallisches Glührohr 16 aus, in dem eine spiralförmige
Heizwendel 18 eingebaut und mit dem Glührohr 16 stoffschlüssig verbunden, beispielsweise verschweißt ist. An dem anderen Ende ist die Heizwendel 18 elektrisch leitend mit einem Anschlussbolzen 20 verbunden, an dessen Ende sich der elektrische Anschluss in Form von Kontaktfahnen 22 befindet. Es sind zwei Kontaktfahnen 22 vorgesehen, wobei eine Kontaktfahne 22 die elektrische
Verbindung des Anschlussbolzens 20 bereitstellt und die zweite Kontaktfahne 22 die elektrische Verbindung des Glührohrs 16. Ein keramisches Isolierpulver 24, bei dem es sich üblicherweise um Magnesiumoxid handelt, dient in dem Glührohr 16 zwischen den Windungen der spiralförmig ausgebildeten Heizwendel 18 als elektrische Isolierung gegenüber dem Glührohr 16. Glührohr 16, Heizwendel 18, Isolierpulver 24, Anschlussbolzen 20, die
Kontaktfahnen 22 und ein Verschlusskörper 21 für das Isolierpulver 24, z. B. ein Ring aus einem Fluorelastomer wie etwa Viton, bilden in der dargestellten Ausführungsform den Heizkörper 14.
Das Rail 4 weist eine Durchgangsöffnung 28 zur Aufnahme des Heizkörpers 14 auf, so dass der eingesetzte Heizkörper 14 bzw. das Glührohr 16 in die Kammer 10 hineinragt. Die Durchgangsöffnung 28 befindet sich in einem Flanschbereich 26.
Der Kraftstoffheizer 12 umfasst außerdem ein Flanschbauteil 34, was im
Flanschbereich 26 an das Rail 4 befestigt ist. In der dargestellten
Ausführungsform weisen das Flanschbauteil 34 und das Rail 4 jeweils umfängliche Nuten 36, 38, Einkerbungen oder Bohrungen auf, um einen Eingriffsabschnitt für eine Befestigungsklammer oder eine Schelle (nicht dargestellt) bereitzustellen, so dass diese mechanisch aneinander befestigt werden können. Alternativ können das Flanschbauteil 34 mit dem Rail 4 in dem Flanschbereich 26 verschweißt, verklebt, verrastet oder verschraubt sein.
Die Baugruppe 2 umfasst außerdem ein Dichtungselement 32. Das
Dichtungselement 32 ist in Form eines O-Rings zum Abdichten zwischen dem Heizkörper 14 und dem Rail 4 angeordnet. Dabei ist das Dichtungselement 32 in einer ringförmigen Aussparung 30 angeordnet, die die Durchgangsöffnung 28 am Stirnende des Rails 4 erweitert. Das Dichtungselement 32 liegt am Rail 4 und am Heizkörper 14 an, um den Leckagepfad zu verschließen. In der dargestellten Ausführungsform liegt das Dichtungselement 32 außerdem auch am
Flanschbauteil 34 an. Dabei befindet sich das Dichtungselement 32 in einem Bereich in der Nähe des offenen Endes des Heizkörpers 14, also in einem Bereich, in dem der Anschlussbolzen 20 angeordnet ist. Dadurch ist das Dichtungselement 32 entfernt von der Heizwendel 18 angeordnet, um einen negativen Hitzeeinfluss auf das Dichtungselement 32 zu vermeiden. Das Dichtungselement 32 ist gegen ein axiales Verrutschen in Richtung der
Heizwendel 18 durch eine Anlageschulter 40 des Rails 4 gesichert. Die Anlageschulter 40 verjüngt die Aussparung 30 auf die Größe der
Durchgangsöffnung 28.
Durch das Dichtungselement 32 wird die erwünschte Dichtigkeit zwischen dem Heizkörper 14 und dem Rail 4 erreicht, um eine Leckage von Kraftstoff durch einen Spalt zwischen Heizkörper 14 und Rail 4 aufgrund unterschiedlicher Wärmeausdehnungen zu verhindern.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen
Ausführungsbeispiele beschränkt, vielmehr sind innerhalb des angegebenen
Bereichs vielfältige Abwandlungen möglich, die im Rahmen fachmännischen Handelns liegen.

Claims

Ansprüche
1. Baugruppe (2) für eine Brennkraftmaschine, mit einem Rail (4), einem Kraftstoffheizer (12) und einem Dichtungselement (32), wobei der Kraftstoffheizer (12) einen Heizkörper (14) aufweist und wobei das Dichtungselement (32) zwischen dem Heizkörper (14) und dem Rail (4) in einer Aussparung (30) des Rails (4) angeordnet ist und an dem Rail (4) und dem Heizkörper (14) anliegt, um zwischen dem Heizkörper (14) und dem Rail (4) abzudichten.
2. Baugruppe (2) nach Anspruch 1, wobei das Dichtungselement (32) gegen ein axiales Verrutschen in Richtung einer Heizwendel (18) des Heizkörpers (14) durch eine Anlageschulter (40) gesichert ist.
3. Baugruppe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kraftstoffheizer (12) ein Flanschbauteil (34) aufweist, das mit dem Heizkörper (14) einen Verbund bildet.
4. Baugruppe (2) nach Anspruch 3, wobei das Flanschbauteil (34) um einen Bereich des Heizkörpers (14) umspritzt ist.
5. Baugruppe (2) nach Anspruch 3 oder 4, wobei das Flanschbauteil (34) die Aussparung (30) begrenzt, in der das Dichtungselement (32) angeordnet ist, insbesondere wobei das Dichtungselement (32) an dem Flanschbauteil (34) anliegt.
6. Baugruppe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Rail (4) eine umlaufende Nut (38) zur Befestigung des Kraftstoffheizers (12) an dem Rail (4) aufweist. Baugruppe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dichtungselement (32) als ein O-Ring, vorzugsweise aus einem
Elastomerkunststoff ausgebildet ist.
Baugruppe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Heizkörper (14) ein Glührohr (16) und eine Heizwendel (18) aufweist und wobei das Dichtungselement (32) an dem Glührohr (16) beabstandet zu der Heizwendel (18) angeordnet ist.
Baugruppe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Baugruppe (2) in der Brennkraftmaschine für einen Betrieb mit Alkohol, vorzugsweise Methanol oder Ethanol, Benzin oder einem Gemisch aus Alkohol und Benzin ausgelegt ist.
Verfahren zum Herstellen einer Baugruppe (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in einem ersten Schritt ein Rail (4) mit einer Aussparung (30) zur Aufnahme eines Dichtungselements (32) bereitgestellt wird, in einem zweiten Schritt ein Kraftstoffheizer (12) mit einem Heizkörper (14) bereitgestellt wird, in einem dritten Schritt ein Dichtungselement (32) um den Heizkörper (14) herum angeordnet wird, in einem vierten Schritt der Heizkörper (14) in das Rail (4) eingesetzt wird, wobei das Dichtungselement (32) in der Aussparung (30) angeordnet wird, und wobei in einem fünften Schritt das Rail (4) mit dem Kraftstoffheizer (12) zur Herstellung der Baugruppe (2) fest verbunden wird.
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