DE2836927A1

DE2836927A1 - IC engine intake heating system - supplies electric current and cuts off water to hot spot when warming up

Info

Publication number: DE2836927A1
Application number: DE19782836927
Authority: DE
Inventors: Reinhard Ing Grad Gospodar
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1978-08-24
Filing date: 1978-08-24
Publication date: 1980-04-10
Also published as: DE2836927C2

Abstract

The system heats the intake pipe of a mixture-compressing IC engine, it has a hot spot in the pipe wall heated both by an electric plate and the engine cooling water. The cooling water flow to the hot spot (4) can be shut off at least when cold-starting and warming up, current being supplied to the plate (7) only during these phases. There can be a passage (13) between the plate and hot spot and through which the cooling water flows the flow being shut off by valves (11, 12) immediately before and after the plate.

Description

Vorrichtung zur Beheizung des Saugrohres einer Device for heating the suction pipe of a

gemischansaugenden Brennkraf'tmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Beheizung des Saugrohres einer gemischansaugenden Brennkraftmaschine mit einer in der Wand des Saugrohres angeordneten Heizstelle, die von einer elektrischen Heizplatte sowie von dem Kühlwasser der Brennkraftmaschine beheizbar ist. Mixture suction Brennkraf'tmaschine The invention relates to a device for heating the intake manifold of a mixture-sucking internal combustion engine with a heating point arranged in the wall of the suction pipe, which is controlled by an electrical Heating plate and the cooling water of the internal combustion engine can be heated.

Eine derartige kombinierte Elektro-Kühlwasser-Beheizung des Saugrohres einer gemischansaugenden Brennkraftmaschine ist beispielsweise aus der DE-OS 25 45 430 bekannt. Bei dieser Ausfuhrung wird ein Bereich des Saugrohres, der neben der in das Saugrohr integrierten elektrischen Heizplatte liegt, durch das Kühlwasser der Brennkraftmaschine beaufschlagt, wobei die elektrische Beheizung der Heizplatte dann abgestellt wird, wenn das Kühlwasser eine genügend hohe Temperatur erreicht hat. Das Kühlwasser beaufschlagt also ständig die Heizstelle des Saugrohres, und zwar auch dann, wenn seine Temperatur noch nicht genügend hoch ist, um eine wirksame Aufwärmung des Gemisches zu erzielen. Bei Kaltstart und in der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine kann dies dazu führen, daß das noch relativ kalte Kühlwaser den durch die elektrische Heizplatte erreichten Auftvärmeffekt des durch das Saugrohr strömenden Kraftstoff-Luft-Gemisches beeinträchtigt oder gar zunichte macht.Such a combined electric and cooling water heating of the intake manifold a mixture-sucking internal combustion engine is, for example, from DE-OS 25 45 430 known. In this version, an area of the intake manifold next to the electric heating plate integrated in the suction pipe through the cooling water applied to the internal combustion engine, the electrical heating of the heating plate is then turned off when the cooling water reaches a sufficiently high temperature Has. The cooling water thus constantly acts on the heating point of the suction pipe, and even if its temperature is not high enough to be effective Warm up the mixture too achieve. With a cold start and in the warm-up phase the internal combustion engine, this can lead to the still relatively cold cooling water the warming-up effect achieved by the electric heating plate through the suction tube flowing fuel-air mixture is impaired or even nullified.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Saugrohrheizeinrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine wirkungsvollere Aufheizung des Gemisches insbesondere auch im Kaltstart- und Warmlaufzustand der Brennkraftmaschine ermöglicht.The object on which the invention is based is therefore to provide a To create suction tube heating device of the type mentioned, which is more effective The mixture is heated up, especially in the cold start and warm-up state Internal combustion engine enables.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß die Kühlwasserströmung zu der Heizstelle zumindest während des Kaltstarts und in der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine absperrbar ist und daß nur während dieser Phasen die elektrische Heizplatte mit Heizstrom beaufschlagbar ist. Dadurch, daß gemäß der Erfindung während des Kaltstarts und in der Warmlaufphase die Kühlwasserströmung abgesperrt wird, wird eine intensivere Aufwärmung des in dem Saugrohr strömenden Kraftstoff-Luft-Gemisches erreicht, da das Kühlwasser nicht mehr die Möglichkeit hat, einen Teil der von der elektrischen Heizplatte zugeführten Wärme abzuführen. Die Absperrung der Kühlwasserströmung könnte jedoch auch zusätzlich im Vollastbereich der Brennkraftmaschine sinnvoll sein, wenn eine Beheizung des Saugrohres nicht erforderlich und aus Gründen der Erzielung einer guten Füllung der Zylinder der Brennkraftmaschine sogar unerwünscht ist. Auch in diesen Fällen könnte die Strömung des dann relativ warmen Kühlwassers unterbunden werden, wobei selbstverständlich in diesem Betriebszustand die elektrische Heizplatte nicht etwa mit Strom beaufschlagt wird.This object is achieved according to the invention in that the cooling water flow to the heating point at least during the cold start and in the warm-up phase of the internal combustion engine can be shut off and that only during this Phases, the electric heating plate can be supplied with heating current. As a result of that according to the invention during the cold start and in the warm-up phase, the cooling water flow is shut off, a more intensive heating of the flowing in the intake manifold Fuel-air mixture is achieved because the cooling water is no longer possible has to dissipate part of the heat supplied by the electric heating plate. The blocking of the cooling water flow could, however, also additionally in the full load range the internal combustion engine can be useful if the intake manifold does not need to be heated and for the sake of achieving good filling of the cylinders of the internal combustion engine is even undesirable. In these cases, too, the flow of the could then be relative warm cooling water are prevented, of course in this operating state the electric heating plate is not supplied with electricity.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung soll zwischen der elektrischen Heizplatte und der Heizstelle der Saugrohrwand ein von dem Kühlwasser beaufschlagter Strömungskanal vorgesehen sein, der durch unmittelbar vor und hinter der Heizplatte angeordnete Absperrmittel absperrbar ist. Bei dieser Ausgestaltung wird also ein relativ enger Strömungskanal zwischen der elektrischen Heizplatte und der Heizstelle der Saugrohrwand gelassen und die beispielsweise durch Absperrklappen gebildete Absperrmittel unmittelbar vor und hinter der Heizplatte an dem Kühlwasserkanal angeordnet, so daß das von der Heizplatte bei ihrer Zuschaltung mit aufzuwärmende, stillstehende Wasservolumen relativ gering ist. Weiterhin kann die Zu- beziehungsweise Abschi tung der i:trombeaufschlagung der elektrischen Heizplatte zugleich mit der Absperrung beziehungsweise Öffnung des Kühlwasserströmungskanals erfolgen, was selbstverständlich nua für den Kaltstart und die Warmlaufphase der Brennkraftmaschine gilt, während eine Absperrung des Kühlwasserströmungskanals bei Vollast der Brennkraftmaschine ohne eine gleichzeitige Zuschaltung der Strombeaufschlagung der elektrischen Heizplatte vor sich gehen-würde. Die gleichzeitige Steuerung der Strombeaufschlagung der elektrischen Heizplatte und des Antriebes der Absperrmittel würde es ermöglichen, eine gemeinsame Steuereinrichtung vorzusehen.According to an advantageous embodiment of the invention, between the electric heating plate and the heating point of the suction pipe wall one of the cooling water acted upon flow channel may be provided through immediately in front of and behind the heating plate arranged shut-off means can be shut off. With this configuration will so a relatively narrow flow channel between the electric heating plate and the Left heating point of the suction pipe wall and, for example, by means of butterfly valves shut-off means formed immediately in front of and behind the heating plate on the cooling water channel arranged so that the heating plate to be heated up when it is switched on. standing water volume is relatively small. Furthermore, the access or The i: current application of the electric heating plate is cut off at the same time as the Shutting off or opening the cooling water flow channel take place, which of course nua applies to the cold start and the warm-up phase of the internal combustion engine while a shut-off of the cooling water flow channel when the internal combustion engine is at full load without a simultaneous connection of the application of current to the electric heating plate would-be going on. The simultaneous control of the application of current to the electrical The heating plate and the drive of the shut-off means would allow a joint Provide control device.

Gemäß einem anderen Merkmal der Erfindung könnte die elektrische Heizplatte mittels eines Antriebes an die Heizstelle des Saugrohres unter Absperrung des Kühlwasserdurchtrittskanals heranschiebbar sein. Eine solche Gestaltung würde zum einen einen optimalen Wärmeübergang von der Heizplatte auf die Heizstelle des Saugrohres sicherstellen. Zum anderen wird durch die gleichzeitige Absperrung des Kühlwasserdurchtrittskanals auch erreicht, daß keine Wärme über das Kühlwasser wegtransportiert wird.According to another feature of the invention, the electric heating plate by means of a drive to the heating point of the suction pipe with blocking of the cooling water passage be pushable. Such a design would, on the one hand, ensure optimal heat transfer from the heating plate to the heating point of the suction pipe. On the other hand is achieved by the simultaneous blocking of the cooling water passage channel, that no heat is transported away via the cooling water.

Bei allen diesen Gestaltungen wäre es zweckmäßig, wenn die Heizstelle in sich bekannter Weise in das Saugrohr hineinragende stachelförmige Erhebungen zur Vergrößerung der Heizfläche aufweisen würde.In all of these designs, it would be useful if the heating point spike-shaped elevations projecting in a known manner into the suction tube would have to enlarge the heating surface.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung in schematischer Darstellungsweise gezeigt,die im folgenden näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt in Figur 1 eine kombinierte Elektro-Kühlwasserbeheizung des Saugrohres einer gemischansaugenden Brennkraftmaschine MnX Figur 2 eine ähnliche Ausführung, bei der die elektrische Heizplatte an die Heizstelle des Saugrohres andrückbar ist.In the drawing, exemplary embodiments of the invention are shown schematically Representation shown, which are explained in more detail below. The drawing shows in Figure 1 a combined electric cooling water heater of the suction pipe of a mixture-sucking internal combustion engine MnX Figure 2 shows a similar one Execution in which the electric heating plate is attached to the heating point of the suction pipe can be pressed.

In der Figur 1 der Zeichnung ist mit 1 eine gemischansaugende Brennkraftmaschine, beispielsweise der Motor eines Kraftfahrzeuges, gezeigt, der über ein Saugrohr 2 ein Kraftstoff-Luft-Gemisch zugeführt wird. Mit 3 ist schematisch ein Vergaser angedeutet, in dem der über eine hier nicht weiter gezeigte Filteranlage angesaugten Luft eine vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine abhängige Menge an Kraftstoff in gesteuerter Weise zugeführt wird.In FIG. 1 of the drawing, 1 is a mixture-sucking internal combustion engine, For example, the engine of a motor vehicle is shown, which via an intake manifold 2 a fuel-air mixture is supplied. With 3 a carburetor is indicated schematically, in which the air sucked in via a filter system not shown here has a on the operating state of the internal combustion engine dependent amount of fuel in controlled Way is fed.

Um die Aufbereitung des im Vergaser zugeführten Kraftstoffes zu verbessern, wird das Saugrohr mittels einer kombinierten Kühlwasser- und Elektroheizung beheizt. Dazu ist eine im wesentlichen vertikal unterhalb des Vergasers 3 angedrdnete, plattenförmige Heizstelle 4 vorgesehen, die zur Vergrößerung der Heizfläche eine Vielzahl von in das Saugrohr 2 hineinragenden stachelförmigen Erhebungen 5 aufweist.In order to improve the preparation of the fuel fed into the carburetor, the suction pipe is heated by means of a combined cooling water and electric heater. For this purpose, a plate-shaped arrangement is arranged essentially vertically below the carburetor 3 Heating point 4 is provided, which to enlarge the heating surface a large number of in the suction pipe 2 has spike-shaped elevations 5 protruding into it.

Die plattenförmige Heizstelle 4 wird vom Kühlwasser beaufschlagt, das über eine Leitung 6 aus der Brennkraftmaschine herangeführt ist. Im Bereich der Heizstelle 4 tritt das Kühlwasser durch einen Kühlwasserdurchtrittskanal 13, der zwischen der Heizstelle 4 und einer im wesentlichen parallel zu dieser in geringem Abstand angeordneten elektrischen Heizplatte 7 gebildet ist. Die elektrische Heizplatte wird von einer elektrischen Stromquelle, beispielsweise der Fahrzeugbatterie 8,mit Heizstrom versorgt, wobei ein Schalter 9 zur Steuerung der Strombeaufschlagung vorgesehen ist. Vor und hinter der Heizplatte 7 sind in der Kühlwasserleitung 6 durch Absperrklappen 11 und 12 gebildete Absperrmittel vorgesehen, deren Stellantrieb ebenso wie der Schalter 9 zur Zu- beziehungsweise Abschaltung der elektrischen Stromversorgung der Heizplatte 7 von einer mit 10 bezeichneten, beispielsweise temperaturabhängigen,Steuervorrichtung gesteuert werden kann. Diese vorzugsweise in Abhängigkeit von der Temperatur der Brennkraftlllasclline 1 vorgenommene Steuerung der Abperrklappcn 11 und 12 sowie de Schalters 9 kann nun in der Weise erfolgen, daß während des Kaltstarts und in der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine die Kühlwasserdurchströmung des Durchtrittskanals 13 durch Schließen der Klappen j1 und 12 gesperrt und die elektrische Beheizung der Heizplatte 11 eingeschaltet wird.The plate-shaped heating point 4 is acted upon by the cooling water, which is brought in via a line 6 from the internal combustion engine. In the area the heating point 4 passes the cooling water through a cooling water passage 13, that between the heating point 4 and a substantially parallel to this to a small extent Spaced electrical heating plate 7 is formed. The electric heating plate is from an electrical power source, for example the vehicle battery 8, with Heating current is supplied, a switch 9 being provided for controlling the application of current is. Before and after the heating plate 7 are in the cooling water line 6 through butterfly valves 11 and 12 formed shut-off means provided, the actuator as well as the Switch 9 for connecting or disconnecting the electrical power supply the heating plate 7 by a designated 10, for example temperature-dependent, control device can be controlled. This preferably depending on the temperature of the Brennkraftlllasclline 1 made control of the shut-off valves 11 and 12 and de switch 9 can now be done in such a way that during the cold start and in the warm-up phase of the Internal combustion engine the cooling water flow of the passage channel 13 blocked by closing the flaps j1 and 12 and the electrical heating of the heating plate 11 is switched on.

Dabei beheizt die elektrische Heizplatte 7 zunächst das zwischen dieser und der Heizstelle 4 verbleibende, in Ruhe befindliche Wasservolumen, das dann die Wärme über die Heizstelle 4 und die stachelförmigen Erhebungen 5 an das durch das Saugrohr 2 strömende Kraftstoff-Luft-Gemisch weitergibt. Da zwischen der elektrischen Heizplatte 7 und der plattenförmigen Heizstelle 4 nur ein relativ geringfügiges Wasservolumen vorhanden ist, das zudem noch stillsteht, ergibt sich eine sehr wirkungsvolle und gleichmäßige Wärmeübertragung. Erst wenn das dlrch die KBllkanäle der Brennkraftmaschine strömende Kühlwasser genügend aufgeheizt ist, so daß dieses eine ausreichende Erwärmung des Saugrohres besorgen kann, erfolgt eine Abschaltung der Heizstromversorgung der Heizplatte 7 durch den Schalter 9 und gleichzeitig eine Öffnung der Absperrklappen 11 und 12. Das erwärmte Kühlwasser strömt nun an der Heizstelle 4 des Saugrohres 2 vorbei und gibt dabei einen Teil seiner Wärme zur Beheizung des Saugrohres ab. Gegebenenfalls kann, wie dies oben bereits angedeutet alurde, bei Vollast,beziehungsweise bei-vollastnahen Lastzuständen,der Brennkraftmaschine diese Kühlwasserbeheizung des Saugrohres durch erneute Schließung der Absperrklappen 11 und 12 untebbunden werden, um so keine Ladungsverluste zu erleiden. In diesem Fall wird selbstverständlich die elektrische Heizplatte 7 nicht eingeschaltet.The electrical heating plate 7 initially heats the area between them and the heating point 4 remaining, at rest water volume, which then the Heat via the heating point 4 and the spike-shaped elevations 5 to the through the Intake pipe 2 passes on flowing fuel-air mixture. Since between the electrical Heating plate 7 and the plate-shaped heating point 4 only a relatively minor If there is a volume of water that is also still, the result is a very effective one and even heat transfer. Only when that is through the oil ducts of the internal combustion engine flowing cooling water is sufficiently heated, so that this is sufficient heating the intake manifold, the heating power supply is switched off Heating plate 7 through the switch 9 and at the same time an opening of the butterfly valves 11 and 12. The heated cooling water now flows to the heating point 4 of the suction pipe 2 and gives off part of its heat to heat the intake manifold. If necessary, as already indicated above, at full load, respectively in the case of load conditions close to full load, the internal combustion engine has this cooling water heating the suction pipe untied by closing the butterfly valves 11 and 12 again so as not to suffer any loss of charge. In this case it goes without saying the electric heating plate 7 is not switched on.

Die in der Figur 2 der Zeichnung gezeigte Ausführung unterscheidet sich von derjenigen der Figur 1 nur dadurch, daß hier anstelle einer feststehenden Heizplatte 7 eine bewegliche Heizplatte 7' vorgesehen ist, die mittels eines Antriebes 15 an die Heizstelle 4 herangefahren werden kann. In dieser Heizstellung der Heizplatte 7' dienen seitliche Begrenzungsplatten 16, die mittels elastischer Membranen 14 gegenüber den Wänden der Kühlwasserleitung 6 abgedichtet sind, zur Absperrung der Kühlwasserleitung 6', so daß in der Heizstellung der Heizplatte 7' die Beaufschlagung der Heizstelle 4' mit dem Kühlwasser unterbunden ist. Gesteuert wird der Stellantrieb zur Verstellung der Heizplatte 7' durch eine Steuervorrichtung 10', die gleichzeitig auch.den Schalter 9 für die elektrische Heizplatte 7' steuert. Diese Steuervorrichtung 10' steht unter dem Einfluß beispielsweise der Temperatur der Brennkraftmaschine in der Weise, daß bis zu einer vorgegebenen Temperatur die Heizplatte 7' an die Heizstelle 4 herangefahren und gleichzeitig die Stromversorgung zugeschaltet und bei Überschreitung dieser vorgegebenen Temperatur die Stromversorgung abgeschaltet und die Heizplatte 7' in die mit strichpunktierten Linien angedeutete Ruhestellung zurückgefahren wird. In dieser Ruhestellung wird die Heizstelle 4 von dem durch die Kühlwasserleitung 6' strömenden Kühlwasser beaufschlagt, das dann eine genügend hohe Temperatur ur Vorwärmung des Saugrohres aufweist. Auch hier kann vorgesehen sein, daß im Vollastzustand die Heizplatte 7 ebenfalls an die Heizstelle zur Absperrung der Kühlwasserbeheizung herangefahren wird. In diesem Fall wird jedoch die Beheizung nicht eingeschaltet, da hier auf die Saugrohrvorwärmung aus Gründen der Leistungssteigerung verzichtet werden soll.The embodiment shown in Figure 2 of the drawing is different differs from that of Figure 1 only in that here instead of a fixed Heating plate 7 a movable heating plate 7 'is provided, which by means of a drive 15 can be moved to the heating point 4. In this heating position of the heating plate 7 'are used for lateral delimitation plates 16, which are secured by means of elastic membranes 14 are sealed against the walls of the cooling water line 6 to shut off the Cooling water line 6 ', so that in the heating position of the heating plate 7' the application the heating point 4 ' is prevented with the cooling water. Controlled is the actuator for adjusting the heating plate 7 'by a control device 10 ', which at the same time also controls the switch 9 for the electric heating plate 7'. This control device 10 'is under the influence of, for example, the temperature the internal combustion engine in such a way that up to a predetermined temperature the The heating plate 7 'moved up to the heating point 4 and at the same time the power supply switched on and the power supply if this specified temperature is exceeded turned off and the heating plate 7 'in the indicated with dash-dotted lines Rest position is retracted. In this rest position, the heating point 4 is from acted upon by the cooling water flowing through the cooling water line 6 ', which then has a sufficiently high temperature to preheat the intake manifold. Here, too, can be provided that in the full load condition, the heating plate 7 also to the heating point is approached to shut off the cooling water heating. In this case, however, will the heating is not switched on, because here the intake manifold preheating for reasons the increase in performance is to be dispensed with.

Insgesamt gesehen ergibt sich durch die von der Erfindung vorgeschlagene Heizeinrichtung, daß insbesondere beim Kaltstart und in der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine eine wirkungsvolle und schnelle Aufheizung des Kraftstoff-Luft-Gemisches durch die von der elektrischen Heizplatte aufgebrachte Heizleistung erreicht :!ird, wobei die Eeaufschlagung mit dem dann noch relativ kalten Kühlwasser weitgehend abgeschaltet ist. Das Kühlwasser ist damit auch nicht mehr in der Lage, einen Teil der zugeführten Wärme wieder von der Heizstelle wegzuführen. Wenn dagegen das Kühlwasser eine genügend hohe Temperatur erreicht hat, dann wird die elektrische Beheizung abgeschaltet und die Saugrohrbeheizung allein durch das Kühlwasser übernommen, wobei dieses die gleiche Heizstelle beaufschlagt, die auch bereits von der Heizplatte mit Wäre versorgt wird. Schließlich kann die Erfindung auch zur gänzlichen Unterbindung der Saugrohrbeheizung im Vollastzustand,beziehungsweise in vollastnahen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine herangezogen werden, indem dann die Beaufschlagung der Heizstelle mit dem warmen Kühlwasser durch Absperrung der Kühl;vasserleitung unterbunden wird.Viewed overall, this results from the one proposed by the invention Heating device that in particular during a cold start and in the warm-up phase of the internal combustion engine effective and rapid heating of the fuel-air mixture by the The heating power applied by the electric heating plate is achieved:! ird, where the exposure to the cooling water, which is then still relatively cold, is largely switched off is. The cooling water is therefore no longer able to handle part of the supplied To lead heat away from the heating point again. If, on the other hand, the cooling water is sufficient has reached a high temperature, the electrical heating is switched off and the intake manifold heating is taken over by the cooling water alone, this being the same Applied to the heating point, which is already being supplied with heat from the heating plate. Finally, the invention can also be used to completely prevent intake manifold heating at full load, respectively in operating conditions close to full load the internal combustion engine can be used by then applying the heating point with the warm cooling water by shutting off the cooling water line.

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Claims

CLAIMS Device for heating the suction pipe of a mixture aspirating Internal combustion engine with a heating point arranged in the wall of the intake manifold, from an electrical heating plate and from the cooling water of the internal combustion engine is heatable, characterized in that the cooling water flow to the heating point (4) at least during the cold start and in the warm-up phase of the internal combustion engine (1) can be shut off and that only during these phases the electric heating plate (7) can be supplied with heating current.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that between the electric heating plate (7) and the heating point (4) of the suction pipe wall (2) is provided by the cooling water beauSschlagter flow channel (13) which passes through Shut-off means (11, 12) arranged directly in front of and behind the heating plate can be shut off is.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the connection or disconnection of current to the electric heating plate (7) at the same time as the blocking or opening of the cooling water flow channel (13) takes place.

. Vorriuhtung according to claim 1, characterized in that the electrical Heating plate (7 ') to the heating point (4) of the suction pipe by means of a drive (15) (2) can be pushed in while blocking the cooling water passage (6 ').

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the heating point (4) into the suction tube (2) protruding spike-shaped elevations (5) to enlarge the heating surface.