DE839740C - Charge air preheaters for internal combustion engines - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine mit einem elektrischen (ilühdraht versehene Heizvorrichtung, die in die zu den Arbeitszylindern von Brennkraftmaschinen führenden Kanäle für die Verbrennungsluft oder das zu verbrennende Gemisch eingebaut werden soll. Der für diese Heizvorrichtung benötigte Strom wird kurze Zeit vor dem Anlaßvorgang eingeschaltet und nach erfolgtem Anlassen des Motors wieder ausgeschaltet. Keim Anlaßvorgang tritt ein zusätzlich hoher Str'ombedarf auf, der insbesondere bei niedrigen Temperaturen des als Stromquelle in einem Kraftfahrzeug befindlichen Sammlers einen starken Spannungsabfall am Heizdraht und damit eine starke Temperaturabnahme bedingt, die durch die nunmehr einsetzende Kaltluftzufuhr noch erheblich gesteigert wird. Zur Erleichterung des Anlassens ist aber eine Warmluftzufuhr mindestens während der ersten Arbeitstakte sehr erwünscht.The invention relates to a heating device provided with an electrical filament, the ducts for the combustion air leading to the working cylinders of internal combustion engines or the mixture to be burned is to be installed. The one needed for this heater Power is turned on a short time before starting and after the engine has started turned off again. During the starting process, there is an additional high power requirement, in particular at low temperatures of the collector located as a power source in a motor vehicle strong voltage drop on the heating wire and thus a strong temperature decrease caused by the cold air supply that is now starting is increased considerably. To facilitate starting however, a supply of warm air is very desirable at least during the first work cycles.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch während des eigentlidienAnlaßvorganges die nötige Heizenergie sicherzustellen. Diese Aufgabe wird zunächst dadurch gelöst, daß der während des Anheizvorganges auf seiner ganzen Länge vom Anheizstrom durchflossen^ Heizdraht während des Andrehvorganges nur auf eine kürzere Länge in den Heizstromkreis eingeschaltet wird. Diesem kürzeren Teil kann der Strom durch eine zweite Klemme zugeführt werden, die den sonst nur an seinen beiden Enden festgelegten Heizdraht noch zwischen seinen Endanschlüssen abstützt und somit auch die mechanische Widerstandsfähigkeit des Drahtes steigert. Bei dieser Anordnung steht eine große Heizleistung sowohlThe invention is based on the object of providing the necessary Ensure heating energy. This object is initially achieved in that the during the heating process The heating current flows through its entire length ^ heating wire during the cranking process is only switched on to a shorter length in the heating circuit. This shorter part the current can be fed through a second terminal, which is otherwise only available at both ends fixed heating wire is still supported between its end connections and thus also the mechanical Resistance of the wire increases. With this arrangement, there is a large heating output both

für das Vorwärmen der Anlage als auch während des Andrehens der Maschine zur Verfügung, da der Heizdraht in jedem Fall einen den Spannungsverhältnissen angepaßten Widerstand besitzt. Zur Betätigung der Schaltvorgänge kann der übliche mehrpolige Anlaßschalter verwendet werden, der in der Vorwärmstellung nur den Heizdraht, und zwar in seiner Gesamtlänge einschaltet, während er zum Andrehen der Maschine den zur Berücksichtigungavailable for preheating the system as well as while the machine is starting up, as the In any case, the heating wire has a resistance that is matched to the voltage conditions. For actuation the usual multi-pole starter switch can be used in the Preheating position only switches on the heating wire in its entire length while it is being turned on the machine to take into account

ίο des Spannungsabfalls gekürzten Heizdrahtteil zusammen mit dem Anlasser mit der Batterie verbindet. Ein Teil der beim Vorwärmen entwickelten Wärmemenge kann in weiterer zweckmäßiger Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung aufgespeichert und für den eigentlichen Anlaßvorgang nutzbar gemacht werden durch eine Ummantelung, die mit dem Heizdrahtträger höchstens an einigen wenigen Stellen in Verbindung steht. Diese Ummantelung verhütet zunächst, daß beim Stromdurchgang durch den Heizdraht an die Rohre bzw. Motorwandungen beträchtliche Wärmemengen übergehen, die nicht für die Luftvorwärmung ausgenutzt werden können. Da diese Ummantelung wegen der vom Heizdraht ausgestrahlten beträchtlichen Wärme hohe Temperaturen annehmen muß, bildet sie auch bei kleiner Masse einen wirksamen Wärmespeicher, der gerade dann zur erhöhten Wärmelieferung herangezogen werden kann, wenn beim Einschalten des Anlassers eine Heizdrahtstufe abgeschaltet wird, so daß die Wärmeabgabe an die durchströmende Luft od. dgl. fast ungeschwächt weiter aufrechterhalten wird. An dieser Wirkung beteiligt ist auch der Umstand, daß diese Ummantelung eine Leitfläche bildet, die die durch den Heizdraht in Wirbelung versetzte Strömung gleichrichtet, das Entstehen eines Warmeluftstromes im Innern einer die Wärmeableitung einschränkenden, schwächer beheizten Lufthülle begünstigt und dadurch die Konvektionswärmeverluste einschränkt.ίο the voltage drop shortened heating wire part together connects to the starter with the battery. Part of that developed during preheating The amount of heat can be stored in a further expedient embodiment of the subject matter of the invention and made usable for the actual starting process by means of a covering, which is connected to the heating wire carrier in a few places at most. This sheath First of all, prevents the pipes or Motor walls pass considerable amounts of heat that are not used for preheating the air can be. Because this sheathing because of the considerable heat emitted by the heating wire has to accept high temperatures, it forms an effective heat storage even with a small mass, which can then be used for increased heat delivery if when switching on the Starter a heating wire stage is switched off, so that the heat dissipation to the air flowing through or the like. is maintained almost unaffected. Also involved in this effect is the fact that this sheathing forms a guiding surface, which was set in vortex by the heating wire Rectifies the flow, the creation of a flow of warm air inside a restricting heat dissipation, Weaker heated air envelope favors and thereby the convection heat losses restricts.

Mit besonderem Vorteil kann das eine Ende des Heizdrahtes an dem unmittelbar benachbarten Rande der Ummantelung festgelegt werden. Die selbst an dem vorzugsweise flanschartig gestalteten Heizdrahtträger festzulegende Ummantelung bildet dann eine einfache Stromzuführung, die besonders in Verbindung mit dem durch die Unterteilung des Heizdrahtes erforderlichen Stromanschluß eine allen Ansprüchen genügende mechanisch feste Anbringung dieses Drahtes gewährleistet. Gleichzeitig schützt die Ummantelung den Heizdraht auch gegen Beschädigungen beim Einbau der Vorrichtung.One end of the heating wire can be attached to the immediately adjacent one with particular advantage Edge of the sheath to be set. The even on the preferably flange-like Heating wire carrier to be specified sheathing then forms a simple power supply, which is particularly in connection with the power connection required by the subdivision of the heating wire, one all Mechanically firm attachment of this wire is guaranteed to meet requirements. At the same time protects the sheathing also protects the heating wire from damage when installing the device.

Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, die sich auf das in der Zeichnung dargestellte Ausführungsbeispiel bezieht.Further features of the invention emerge from the following description, which refers to the in the Drawing illustrated embodiment relates.

In der Zeichnung veranschaulichtIllustrated in the drawing

Fig. ι einen Schnitt nach Linie I-I in Fig. 2,
Fig. 2 eine Stirnansicht,Fig. Ι a section along line II in Fig. 2,
Fig. 2 is an end view,

Fig. 3 ein Raumbild der Heizwendel sowie ihrer Ummantelung undFig. 3 is a spatial image of the heating coil and its sheathing and

Fig. 4 ein Schaltbild.Fig. 4 is a circuit diagram.

In einem in die Luftzuführungsleitung einer nicht gezeichneten Brennkraftmaschine einzuflanschenden Teil 5 befindet sich ein isolierter Stromzuführungsbolzen 6, an dem das eine Ende 7 einer kegelstumpfförmig gestalteten Heizwendel 8 befestigt ist. Das andere Ende 9 dieses Drahtes ist am Rande eines zylindrischen Mantels 10 befestigt, der den Heizdraht 8 umgibt. Zwei durch Schnittkanten begrenzte und in Richtung der inneren Wandfläche des Heizflansches abgebogene Laschen 11 und zwei an diesen Laschen angreifende Schrauben 12 dienen zur Befestigung des Mantels 10. Dieser Mantel bildet, da er infolge der vom Heizdraht ausgehenden Wärme hohe Temperaturen annehmen kann, eine zusätzliche Wärmeaustauschfläche und begünstigt die Aufrechterhaltung eines gleichgerichteten Warmluftstromes im Innern einer die Wärmeableitung einschränkenden, schwächer beheizten Lufthülle. Das Entstehen einer derartigen, die Konvektionswärmeverluste einschränkenden Schichtströmung wird gefördert durch die düsenartig-konische Gestalt der Heizwendel 8.To be flanged into the air supply line of an internal combustion engine (not shown) Part 5 is an insulated power supply bolt 6, on which one end 7 of a frustoconical designed heating coil 8 is attached. The other end 9 of this wire is on the edge of one attached cylindrical jacket 10, which surrounds the heating wire 8. Two delimited by cut edges and in the direction of the inner wall surface of the heating flange bent tabs 11 and two on these Screws 12 attacking tabs are used to fasten the jacket 10. This jacket forms there it can reach high temperatures as a result of the heat emanating from the heating wire, an additional one Heat exchange surface and favors the maintenance of a rectified flow of warm air inside a less heated air envelope that restricts heat dissipation. That The creation of such a stratified flow, which restricts the convection heat losses, is promoted due to the nozzle-like, conical shape of the heating coil 8.

Da der Mantel 10 auclnals Träger für die Heizwendel 8 dient, ist eine mechanisch feste Abstützung des Heizdrahtes gewährleistet; außerdem ist dieser Draht durch den Mantel gegen mechanische Beschädigungen gesichert. Sofern der Heizflansch und die an ihn anzuschließenden Teile 13 der Leitungen bzw. Stutzen nicht als Masserückleitung benutzt werden sollen, sondern an deren Stelle eine isolierte Stromzuführung vorgesehen werden soll, können die Befestigungsmittel 12 ähnlich wie der Anschlußbolzen 6 isoliert in den Heizflansch 5 eingesetzt und eines dieser Befestigungsmittel mit einer zweckentsprechenden Anschlußklemme versehen werden. Der Wärmeübergang durch Strahlung kann durch zweckentsprechende Behandlung, z. B. durch Aufrauhen des Mantels sowie durch geeignete Gestaltung, beispielsweise durch Anbringung von Rippen, gesteigert werden, während das Wärmespeicher vermögen durch geeignete Wandstärkenbemessung den Erfordernissen angepaßt werden kann.Since the jacket 10 also serves as a support for the heating coil 8 is used, a mechanically firm support of the heating wire is guaranteed; besides, this is Wire secured against mechanical damage by the jacket. If the heating flange and the parts 13 of the lines or nozzles to be connected to it are not used as a ground return line are to be, but instead an isolated power supply is to be provided, the Fastening means 12 similar to the connecting bolt 6 insulated inserted into the heating flange 5 and one of these fasteners can be provided with an appropriate terminal. Of the Heat transfer by radiation can be achieved by appropriate treatment, e.g. B. by roughening of the jacket as well as by suitable design, for example by attaching ribs while the heat accumulator is able to meet the requirements through suitable wall thickness measurement can be customized.

Ein beim Einschalten des Anlaßmotors 21 (Fig. 4) allein einzuschaltender Teil 18 des Heizdrahtes 8 wird begrenzt durch einen bügelartig nach auswärts sich erstreckenden Teil 17 eines Schraubenganges, der an einer Hülse 19 zum Anbringen eines zweiten, isoliert in den Teil 5 eingesetzten Stromanschlußbolzen 16 befestigt ist. Da die gesamte Heizwendel 8 zusammen mit den sehr kurzen Stromanschlüssen 7, 9 und 17 aus einer einzigen Drahtlänge hergestellt werden kann, ist eine hohe Festigkeit und insbesondere auch eine sehr sichere und widerstandsfähige Abstützung des Heizdrahtes gewährleistet.A part 18 of the heating wire 8 that is to be switched on alone when the starter motor 21 (FIG. 4) is switched on is limited by a bow-like outwardly extending part 17 of a screw thread, the one on a sleeve 19 for attaching a second, insulated in the part 5 inserted power connection bolt 16 is attached. Since the entire heating coil 8 together with the very short power connections 7, 9 and 17 can be made from a single length of wire is high strength and in particular also ensures a very safe and robust support for the heating wire.

Wie aus dem in Fig. 4 dargestellten Schaltschema hervorgeht, besitzt der zur Bedienung der Heizvorrichtung dienende Schalter 20 außer der Ausschaltstellung 0-0 eine erste Schaltstufe V-V, bei der zum Vorwärmen der Ladeluft und zur Wärmespeicherung der gesamte zwischen den Anschlüssen 7 und 9 befindliche Heizdraht 8 mit der Batterie 22 in Verbindung gebracht werden kann, sowie eine weitere Schaltstufe A-Aa, bei deren Einschaltung nur der Heizdrahtteil 18 zusammen mit dem Anlaßmotor 21 mit Strom versorgt wird. In der Schaltstufe A-Aa sind die benachbarten, jedoch elektrisch getrenntenAs can be seen from the circuit diagram shown in FIG. 4, the switch 20 used to operate the heating device has, in addition to the switch-off position 0-0, a first switching stage VV, in which the entire heating wire located between the connections 7 and 9 is used to preheat the charge air and store heat 8 can be brought into connection with the battery 22, as well as a further switching stage A-Aa, when switched on only the heating wire part 18 together with the starter motor 21 is supplied with current. In the switching stage A-Aa , the neighboring, but electrically separated

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gleichzeitig an die Stromquelle an-at the same time to the power source

Claims (5)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Elektrische Heizvorrichtung für die Lade-Iuft von Brennkraftmaschinen mit einem in den Luftzuführungskanälen angeordneten Heizdraht, dadurch gekennzeichnet, daß der während des Anwärmevorganges auf seiner ganzen Länge vom Anheizstrom durchflossene Heizdraht (8) einen während des Anwerfens der Brennkraftmaschine allein in den Heizstromkreis eingeschalteten Teil (18) aufweist, der so bemessen ist, daß trotz des beim Anwerfen entstehenden Spannungsabfalles aiii zur Erzielung hoher Heizdrahttemperaturen ausreichender Heizstrom zur Verfügung steht.1. Electric heating device for the charge air of internal combustion engines with a heating wire arranged in the air supply ducts, characterized in that the during the heating process over its entire length heating wire (8) through which the heating current flows while the internal combustion engine is being started has only part (18) switched into the heating circuit and dimensioned in this way is that despite the voltage drop that occurs when starting, aiii to achieve high heating wire temperatures Sufficient heating current is available. 2. Elektrische Heizvorrichtung mit einem wendelförmig gestalteten Heizdraht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil (17) eines Schraubenganges der Drahtwendel, der den während des Anlassens allein eingeschalteten Heizdrahtteil (18) begrenzt, zwecks Herstellung einer stromleitenden Verbindung bügeiförmig nach auswärts abgebogen ist.2. Electrical heating device with a helically shaped heating wire according to claim 1, characterized in that a part (17) of a screw thread of the wire helix, which the during the tempering only switched on heating wire part (18) limited for the purpose of producing a conductive connection is bow-shaped bent outwards. 3. Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieHeizwendel (8) konisch gestaltet ist.3. Electrical heating device according to claim 2, characterized in that the heating coil (8) is conical in shape. 4. Elektrische Heizvorrichtung, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Heizdraht (8) von einer Ummantelung (10) umgeben ist, die mit dem vorzugsweise flanschartig gestalteten Heizdrahtträger (5) höchstens an einigen wenigen Stellen in Verbindung steht.4. Electrical heating device, in particular according to claim 1, characterized in that the heating wire (8) is surrounded by a sheath (10), which is preferably flange-like with the designed heating wire carrier (5) is connected at most in a few places. 5. Elektrische Heizvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das eine Ende des Heizdrahtes (9) an dem diesem Ende unmittelbar benachbarten Rande der Ummantelung (10) festgelegt ist.5. Electrical heating device according to claim 4, characterized in that the one End of the heating wire (9) at the edge of the sheathing immediately adjacent to this end (10) is fixed. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 5020 5.© 5020 5.