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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einlassvorrichtung für
einen Verbrennungsmotor mit vorgemischtem Gas, mit einer in der
Einlassleitung stromabwärts der Einlassdrosselklappe angeordneten
Brennstoffeinspritzdüse und einem stromabwärts der Einspritzdüse in
dem sich an die Einlassleitung anschliessenden Einlasskanal
angeordneten Heizelement, um das Luft-Brennstoff-Gemisch vor seinem
Eintritt in den Zylinder des Motors zu erwärmen.
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Aus EP-A-0 343 652 kennt man eine Einlassvorrichtung der obigen
Gattung, wo das Heizelement ein elektrisch geheizter und durch das
Gemisch aus Luft und Brennstoff durchsetzter ringförmiger Körper
ist.
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Solche Heizelemente sind jedoch nur während dem Kaltstart des
Motors und dem Temperaturaufbau des Motors nützlich, so dass
ausserhalb dieses Zeitraumes, diese Elemente nicht arbeiten und die
Betriebsleistungen des Motors herabsetzende Druckverluste
verursachen.
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US-A-4 378 001 beschreibt ebenfalls eine Einlassvorrichtung für
eine Brennkraftmaschine, die ausgebildet ist, um die auf das
Heizelement zurückzuführenden Druckverluste durch Einfügen des
Letzteren in die Wandung des Zylinderkopfes zu beseitigen.
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Das Heizelement ist jedoch durch einen Hochfrequenzoszillator oder
einen PTC-Element (mit positivem Temperaturkoeffizient), dass immer
Strom verbraucht, selbst wenn die Temperatur um das PTC-Element
herum hoch ist, weil die Kaltstartperiode des Motors beendet ist.
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DE-A-32 28 930 beschreibt einen Vergaser der
Brennstoffeinspritzungsgattung mit einem in der Wandung der mit dem
Zylinderkopf des Verbrennungsmotors verbundenen Einlassrohrleitung
eingefügten und die Wärme an das durch den Vergaser erzeugte
Gemisch übertragende Element. Jedoch, um die Wirksamkeit des
Heizelementes zu steigern, ist ein mit Offnungen versehenes Rohr
vorgesehen, dass in die mit dem den Einlasskanal bildenden
Zylinderkopf verbundene Einlassrohrleitung, insbesondere wenn die
Kaltstartperiode des Motors beende ist, einziehbar ist. Dieses
Rohr, dass den Zweck hat, das Volumen des mit dem Heizelement in
Berührung stehenden Gemisches willkürlich steigern zu können,
verursacht noch verhältnismässig bedeutende Druckverluste.
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Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, den hier obigen Nachteilen
abzuhelfen, indem sie eine Einlassvorrichtung vorschlägt, die
dadurch gekennzeichnet ist, dass das Heizelement in den den
Einlasskanal abgrenzenden Zylinderkopfteil einziehbar ist, wenn die
Kalttstartperiode des Motors beendet ist.
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Gemäss einem Merkmal der Erfindung wird das Heizelement von einem
wärmeisolierenden gesteuerten Glied getragen, welches eine wirksame
Gegenwartstellung des Heizelementes in dem Einlasskanal und eine
unwirksame in den vorgenannten Zylinderkopfteil eingezogene
Stellung des Heizelementes einnehmen kann.
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In vorteilhafter Weise ist das vorgenannte Glied ein in dem
vorgenannten Zylinderkopfteil gleitbar angeordneter und an seinem
dem das Heizelement tragenden Ende entgegengesetzten Ende durch
einen Stift verlängerter Finger, welcher Stift in einem an dem
Zylinderkopf befestigten und mit einer nachgiebigen Membran fest
verbundenen äusseren Gehäuse untergebracht ist, welche das Gehaüse
in zwei Kammer, eine Innen- und Aussenkammer trennt, wobei die
äussere Kammer mit der Einlassleitung stromaufwärts der
Einlassdrosselklappe über ein Sperrventil in Verbindung steht,
welches derart verzögert wird, dass der in der äusseren Kammer
herrschende Luftdruck nach einer vorbestimmten Startperiode des
Motors ein den Finger in die vorgenannte unwirksame Stellung
bringendes Ansaugen auf die Menbran ausübt.
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Gemäss einem anderen Merkmal der Erfindung ist eine Feder in der
Aussenkammer angeordnet und stützt sich an der Membran und an der
entgegengesetzten Endfläche des Gehäuses ab und ist derart geeicht,
um das Halten des Fingers in der wirksamen oder unwirksamen
Stellung gemäss dem in der äusseren Kammer herrschenden Luftdruck
zu gestatten.
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Die Vorrichtung umfasst ausserdem ein elektrisches Schütz, das
durch das freie Ende des Stiftes betätigt wird, wenn der Finger in
unwirksamer Stellung ist, um den elektrischen Kreislauf zur
Speisung des Heizelementes zu unterbrechen.
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Der vorgenannte Stift besteht aus einem elektrisch leitfähigen
Werkstoff und durchsetzt den Finger, um das Heizelement zu
berühren, welches mit dem positiven Potential einer Speisequelle
über den Stift, über einen in der inneren Kammer gelegenen
spiralförmigen Leiter und über einen leitfähigen Draht verbunden
ist, welches an den spiralförmigen Leiter und an eine mit dem
Gehäuse fest verbundene Speiseklemme und an das Massepotential
durch das elektrische Schütz elektrisch angeschlossen ist.
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Gemäss einer Ausführungsform weist das Heizelement im Querschnitt
eine kreisförmige Gestalt mit einem der Einspritzdüse zugewandten
konkaven Teil auf.
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Gemäss einer anderen Ausführungsform bei welcher das Heizelement an
derjenigen Stelle angeordnet ist, wo der Einlasskanal sich teilt,
um zwei Einlassventile des Motors mit wenigstens drei Ventilen je
Zylinder zu speisen, weist das Heizelement im Querschnitt eine
dreieckige Gestalt auf, deren senkrechte winkelhalbierende Ebene
die Achse der Einspritzdüse enthält und deren Spitze der
Einspritzdüse zugewandt ist.
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Die Erfindung wird besser verstanden werden und weitere Ziele,
Merkmale, Einzelheiten und Vorteile derselben werden deutlicher im
Laufe der erläuterenden Beschreibung, die folgen wird und in bezug
auf die beigefügten, schematischen, nur beispielsweise angegebenen,
zwei Ausführungsformen der Erfindung veranschaulichenden
Zeichnungen gemacht ist, erscheinen und in welchen :
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Die Figur 1 eine Ansicht im senkrechten Schnitt der
erfindungsgemässen Speisevorrichtung bei welcher das Heizelement in
dem Einlasskanal vorhanden ist, ist ;
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Die Figur 2 eine mit derjenigen der Figur 1 identische Ansicht
jedoch mit eingezogenem Heizelement ist ;
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Die Figur 3 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie III-III der
Figur 1 ist ;
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Die Figur 4 eine Ansicht im Querschnitt des Hiezelementes gemäss
einer anderen Ausführungsform ist;
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Die Figur 5 eine schematische Draufsicht der Speisevorrichtung, bei
welcher das Heizelement gemäss einer anderen Ausführungsform
ausgebildet ist, ist.
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Bezugnehmend auf die Figuren 1 bis 3 umfasst die Einlassvorrichtung
eine an einen in dem Zylinderkopf 3 eines nicht im Einzelnen
dargestellten Verbrennungsmotors angeordneten Einlasskanal 2
abdichtend angeschlossene Einlassleitung 1, welcher Kanal 2 in
einen Zylinder 4 des Motors über ein teilweise dargestelltes
Einlassventil 5 einmündet. Die Einlassleitung 1 trägt einen
stromabwärts einer (nicht dargestellten) Einlassdrosselklappe
gelegenen und im Verhältnis zur Strömungsrichtung der
Verbrennungsluft geneigten Injektor 6. Der Injektor 6 ragt mit
seiner Einspritzdüse in die Leitung 1 in der Nachbarschaft des
Eintritts des Einlasskanals 2 ein und verstäubt eine dosierte Menge
des Brennstoffes in die Verbrennungsluft. Zur Erzielung einer guten
Zusammensetzung des Gemisches aus Verbrennungsluft und Brennstoff
während der Kaltstart- und Temperaturaufbauperioden des Motors sind
die elektrisch erwärmten Heizelemente 7 jeweils in den in den
Zylindern des Motors einmündenden Einlasskanälen 2 angeordnet.
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Erfindungsgemäss kann jedes Element 7 in den unteren Teil des den
Einlasskanal 2 abgrenzenden Zylinderkopfes 3 eingezogen werden,
wenn die Kaltstart- und Temperaturaufbauperiode des Motors
vollendet ist.
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Zu diesem Zweck wird das Heizelement 7 im Bereich seines Endes
durch einen in einer Bohrung des Zylinderkopfes 3 axial gleitbaren
zylindrischen Finger 8 getragen, welche durch eine mit dem
Zylinderkopf 3 über einen Befestigungsflansch fest verbundene
Buchse 9 abgegrenzt wird. Der Finger 8 besteht aus einem
wärmeisolierenden Werkstoff und sein plattenförmiger Endteil 8a
weist im Querschnitt die Gestalt eines Sektors auf, mit welchem des
zylindrische Heizelement 7 derart fest verbunden ist, dass der Teil
8a und das Heizelement 7 die zylindrische Kontinuität des Fingers
8 gewährleisten. Dieser Letztere endet mit einem Wandteil 8b, der,
in eingezogener Stellung des Elementes 7, die Kontinuität der
unteren Wandung des Einlasskanals 2 gewährleistet. Der sektorartige
Teil 8a ist selbstverständlich dem den Injektor 6 des Heizelementes
7 zugewandten Teil entgegengesetzt gelegen.
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Der Finger 8 ist auf seiner seinem das Element 7 tragenden Endteil
8a entgegengesetzten Seite durch einen in einem mit dem
Zylinderkopf 3 fest verbundenen äusseren Gehäuse 11 untergebrachten
Stift 10 aus elektrisch leitfähigem Werkstoff koaxial mit der dem
Element 7, dem Finger 8 und dem Stift 10 gemeinsamen Längsachse
verlängert. Eine mit dem Gehäuse 11 fest verbundene nachgiebige
Membran 12 unterteilt dieses in zwei Kammern, eine innere und eine
äussere Kammer 13 und 14 und ist mit dem Ende des Stiftes 10
mechanisch verbunden. Ein durch einen spiralförmigen Draht 15
gebildeten elektrischen Leiter ist in dem inneren Gehäuse 13
gelegen, wobei eine seiner Endwindungen sich an der entsprechenden
Endwand des Gehäuses 11 und seine entgegengesetzte andere Windung
sich an einem mit der Membran 12 fest verbundenen metallischen
Teller 17 abstützt. Die in der äusseren Kammer 14 untergebrachte
Feder 16 stützt sich mit einer seiner Endwindungen an derjenigen
Endwand des Gehäuses 11 ab, die dem der Feder 15 als Stütze
dienenden Ende entgegengesetzt ist und ihre entgegengesetzte
Endwindung stützt sich an einem mit der Membran 12 fest verbundenen
metallischen Teller 18 ab. Die beiden mit der Membran 12 koaxialen
Teller 17 und 18 spannen den mittleren Teil der letzteren durch den
Teller 17 zur Abstützung an einem mit dem Stift 10 fest verbundenen
ortsfesten Anschlag 20 bringendes Schrauben einer Mutter 19 am
Ende des Stiftes 10 einspannt. Das Gehäuse 11 weist einen in die
äusseren Kammer 14 einmündenden Ansatz 11a auf, der diese Letztere
über eine Leitung und einem verzögerten Absperrventil (die nicht
dargestellt sind) mit der Einlassleitung 1 an einer stromaufwärts
der Einlassdrosselklappe gelegenen Stellung in Fluidverbindung
setzt.
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Der Stift 10 durchsetzt koaxial den Finger 8 bis er in elektrischer
Berührung mit dem Heizelement 7 kommt. Ein elektrisch leitfähiger
Draht 21 ist mit einer mit dem Gehäuse 11 fest verbundenen
Speiseklemme 22 und mit der sich an der Endwand des Gehäuses 11
abstützenden Endwindung des spiralförmigen Leiters 15 in
elektrischer Berührung. Ein anderer (nicht dargestellter)
elektrischer
Leiter verbindet das Heizelement 7 mit einem
ortsfesten elektrischen Berührungspunkt, der mit einem anderen
ortsfesten, das Massepotential aufweisenden elektrischen
Berührungspunkt durch ein Kontaktelement 23, das, wenn das
Heizelement 7 sich in dem Einlasskanal 2 befindet, geschlossen ist,
verbindbar ist. Da die Klemme 22 an das positive Potential einer z.
B. durch eine Stromsammlerbatterie eines Kraftfahrzeugs gebildeten
stetigen Speisequelle angeschlossen ist, bestimmt man somit einen
durch den spiralförmigen Leiter 15, den Teller 17, den Stift 10,
das Heizelement 7 und das Kontaktelement 23 führenden Stromweg vom
Leiter 21 zur Masse. Das Heizelement 7 besteht aus einem Werkstoff
mit einem ein positives Temperaturkoeffizient aufweisenden
elektrischen Wiederstand. In der eingezogenen Stellung des
Heizelementes 7 wirkt das freie Ende des Stiftes 10 auf einen Arm
24 ein, der in Uhrzeigerrichtung entgegen der Rückstellkraft einer
zwischen dem Arm 24 und der Endwand des Gehäuses 11 gelegenen Feder
25 verschwenkbar ist, wobei der Arm 24 die Aufwärtsverschiebung
eines das Kontaktelement 23 öffnenden Stiftes 26 betätigt, um den
Kreislauf zur elektrischen Speisung des Heizelementes 7 zu
unterbrechen.
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Die Arbeitsweise der Vorrichtung ergibt sich bereits aus der
Beschreibung desselben, die hier oben gemacht worden ist und wird
jetzt erläutert werden.
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Wenn der Motor stillsteht, wird der Finger 8 in aktiver
Gegenwartstellung des Heizelementes 7 in dem Einlasskanal 2 durch
die Wirkung der Feder 16 auf die Membran 12 gehalten, ohne dass das
Heizelement sich im Betrieb befindet ; dieses wird nur während des
Startes des Motors bei der Herstellung des elektrischen Kontaktes
gespeist. Nach einem dem Temperaturaufbau des Motors entsprechenden
vorbestimmten Zeitraum wird das in der die äussere Kammer 14 mit
der Einlassleitung verbindenden Leitung angeordnete verzögerte
Absperrventil aktiviert und setzt die besagte Einlassleitung mit
der Kammer 14 deren Druck in gleichzeitiger Weise abnimmt, in
Verbindung. Die Membran 12 wird angesaugt und drückt die Feder 16
zusammen. Der Finger 8 zieht sich ein, bis das Heizelement 7 in dem
entsprechenden Teil des Zylinderkopfes 3 eingezogen ist, und das
Ende 8b des Fingers 8 in einer den stetigen Verlauf der unteren
Wand des Einlasskanals 2 gewährleistenden Stellung ist. In
eingezogener Stellung des Heizelementes 7 wirkt der Stift 10 auf
den Arm 24 ein, um das Kontaktelement 23 zu öffnen und somit die
Kreislaufschaltung zur elektrischen Versorgung des Heizelementes 7
zu unterbrechen. Die Federn 15 und 16 sind selbstverständlich
derart geeicht, um dem Element 7 zu gestatten, in aktiver oder
inaktiver Stellung gemäss dem in der Kammer 14 herrschenden Druck
gehalten zu werden.
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Anstatt, wie hier oben beschrieben, pneumatisch betätigt zu werden,
kann der Finger 8 durch ein mechanisches oder elektrisches System
betätigt werden.
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Der den Brennstoffstrahlen aus dem Injektor 6 ausgesetzte Teil des
Elementes 7 kann eine derart entworfene Gestalt aufweisen, um den
Strahlen die grösstmöglichste Heizfläche zu bieten. Demzufolge
eignet sich die vorangehend erwähnte runde Gestalt für diesen
Zweck, aber man kann ebenfalls eine auf der Figur 4 dargestellte
Gestalt vorsehen, bei welcher das Element 7 mit kreisförmigem
Querschnitt einen den Strahlen des Injektors 6 zugewandten konkaven
Teil 7a aufweist. Die Figur 5 stellt schematisch einen Einlasskanal
2 dar, der sich in Kanäle 2a und 2b teilt, um über zwei
Einlassventile 5 einen Zylinder eines Motors mit mehreren Ventilen
je Zylinder zu speisen. In diesem Fall kann das Heizelement 7
vorteilhaft eine im Querschnitt dreieckige Gestalt mit etwa
konkaven Seiten haben, wobei die Spitze dieser Gestalt zu dem
Injektor 6 hin gerichtet ist und die senkrechte winkelhalbierende
Ebene derselben die Längsachse des Injektors 6 enthält.