Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung zum Vor¬ wärmen von Dieselkraftstoff für Dieselmotoren mit Wasser, öl oder Luft als Kühlflüssigkeit.

Bekanntlich versulzt Dieselkraftstoff bei niedrigen

Umgebungstemperaturen, beispielsweise unter 10°C, durch Ausflockung von Paraffinkristallen. Diese Kristalle verstopfen die Poren des vor der Einspritzpumpe ange¬ ordneten Kraftstoff-Filters und machen einen Durchfluß unmöglich. Dadurch bleibt der Dieselmotor wegen Kraft¬ stoffmangels stehen. Die Blockierung des Kraftstoff— Fi lters kann nur durch Erwärmen und damit verbundene Verflüssigung der Paraffinkristalle aufgehoben werden.

Vielfach wird zur Vermeidung der Paraffinkristall¬ ausscheidung der Zusatz von F l ießverbesserern, Petroleum oder Benzin empfohlen. Damit wird zwar in der Regel wirkungsvoll das Versulzen des Dieselkraftstoffes verhindert, jedoch ruft der Zusatz dieser Mittel einen erhöhten Verschleiß im Motor insbesondere an der durch den Dieselkraftstoff geschmierten Einspritz¬ pumpe, verringerte Leistung, Kraftstoff-Mehrverbrauch und eine verstärkte Umweltbelastung hervor.

Als alternatives Mittel zu solchen KraftstoffZusätzen sind Heizvorrichtungen zum Vorwärmen von Dieselkraftstoff bekannt, die in die in der Regel vom Tank zur Einspritz¬ pumpe des Motors führende Kra tstoff lei tung eingebaut sind. Bei diesen Heizungen werden zwei unterschiedliche Prinzipien verwendet. Zum ersten sind elektrische

Heizungen bekannt, die mit relativ geringer Verzögerung nach dem Kaltstart für eine Erwärmung des Kraftstoffes sorgen. Nachtei lig daran ist die Tatsache, daß bei Betrieb der Heizung das Bordnetz des Fahrzeuges ständig belastet wird.

Gemäß einem zweiten Prinzip wird zur Heizung die Kühlflüssigkeit des Motors verwendet. Dazu steht die Küh If lüssigkei tsleitung in thermischem Kontakt mit der KraftstoffLei tung, durch Wärmeübergang von der bis zu 95 heißen Kühlflüssigkeit auf den Diesel¬ kraftstoff wird dieser unabhängig von der Außentemperatur über die Versu Izungste peratur aufgeheizt. Probleme ergeben sich hier insbesondere bei extremen Kältegraden, weil eine verhältnismäßig lange Zeitspanne benötigt wird, um eine entsprechende Kühlflüssigkei tste peratur und einen damit verbundenen Heizeffekt für den Kraft¬ stoff hervorzurufen. So kann der Kraftstoff-Filter bereits vor einer ausreichenden Erwärmung des Kraft- Stoffes durch Paraffinkri staL le blockiert sein.

Ausgehend von diesen Nachteilen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Heizvorrichtung zum Vorwärmen von Dieselkraftstoff zu schaffen, die konstruktiv einfach aufgebaut ist und unbeachtlich der Außen¬ temperatur zuverlässig ein Versulzen des Dieselkraft¬ stoffes verhindert.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnende Merkmals- kombination des Anspruches 1 gelöst. Demnach besteht die Heizvorrichtung im wesentlichen aus einem in den Kühlflüssigkeitskreislauf des Motors einbaubaren, von Kühlflüssigkeit durchflossenen Wärmetauscher. Dieser weist eine Kühlflussigkeitsröhre und eine daran entlanggeführte Kraft Stoffröhre auf. Diese beiden Röhren stehen in thermischen Kontakt, wodurch auf einfache Weise der Dieselkraftstoff von Kühl¬ flüssigkeit im Betrieb erwärmt wird.

In der Kaltstartphase, d.h. wenn durch die Kühlflüssig¬ keit noch keine nennenswerte Erwärmung des Kraftstoffes eintreten kann, wird der Wärmetauscher und damit die Kraftstoffröhre von einer elektrisch betriebenen Heizmanschette erwärmt. Deren Heizcharakteristik, d.h. die abgegebene Wärmeleistung ist in Abhängigkeit der Kühlf lüssigkei tstemperatur derart regelbar, daß mit steigender Kühlf lüssigkei tstemperatur, d.h. mit einem einsetzenden Heizeffekt durch die Kühlflüssigkeit selbst, die elektrische Heizleistung bis auf einen vernachlässigbaren Restwert vermindert bzw. ganz zu Nu 11 wird.

Durch die Kombination zweier Heizprinzipien im Erfin- dungsgegenstand ist es möglich, optimal an den jewei li¬ gen Betriebszustand des Motors angepaßt ein Vorwärmen des Dieselkraftstoffes zu ermöglichen und damit ein Versulzen des Kraftstoff-Fi lters wirkungsvoll zu vermeiden. Selbst bei extremen Kältegraden arbeitet die in der Ka Itstartphase auf elektrischer Basis arbeitende Heizvorrichtung so zuverlässig, daß auf jegliche Kraftstoffzusätze wie F l i eßve rbesserer, Petroleum oder Benzin verzichtet werden kann, die von einigen Autoherstellern verboten sind.

Darüber hinaus werden durch die erfindungsgemäße

Heizvorrichtung auch Vortei le beim Betrieb unter gemäßigten Temperaturen erzielt, also wenn an sich keine Gefahr einer Diese Iversulzung herrscht. Der Dieselkraftstoff kann durch den Erfindungsgegenstand nämlich generell dünnflüssiger gehalten werden. Dies ermöglicht eine feinere Zerstäubung bei seiner Ein¬ spritzung in den Brennraum mit der Folge einer besseren Verbrennung. Durch die Ver leinerung der Tropfengröße beim Sprühnebel werden außerdem weniger unverbrannte Kraftstoffantei le und Rußpartikel ausgeschieden. Dies verringert die Umweltbelastung durch den Betrieb des Dieselmotors. Die bessere Verbrennung bedingt

außerdem einen höheren Wirkungsgrad des Motors, wodurch ein geringerer Kraftstoffverbrauch und eine höhere Leistung des Motors zu verzeichnen sind.

Ganz generell werden durch den Einbau der erfindungs¬ gemäßen Heizvorrichtung die thermischen Verhältnisse beim Betrieb des Dieselmotors verbessert. Da bei der elektrischen Heizung in der Kaltstartphase als Nebeneffekt auch die Kühlflüssigkeit indirekt mit erwärmt wird, wird die Betriebstemperatur eher erreicht, Dies bedeutet einen geringeren Verschleiß und damit eine höhere Lebensdauer für den Motor.

Moderne Dieselmotoren arbeiten mit einer Kraftstoff- ringleitung, wobei von der Einspritzpumpe jeweils nur etwa ein Drittel der geforderten Kraftstoff enge eingespritzt, zwei Drittel jedoch über eine Rückleitung in den Tank zurückgeführt werden. Da die gesamte, umlaufende Kraftstoffmenge von der Heizvorrichtung erwärmt wird, führt dies auch zu einer allmählichen

Erwärmung des gesamten Tankinhalts. Das Fließverhalten im gesamten Kraf stoff Lei tungssystem wird dadurch gerade bei niedrigen Umgebungstemperaturen verbessert.

Die kennze chnenden Merkmale der Ansprüche 2 bis

5 beschreiben vortei lhafte Weiterbildungen des Wärme¬ tauschers der erfindungsgemäßen Heizvorrichtung. Durch eine Ausbildung gemäß Anspruch 2 wird eine große Wärmeübertragungsfläche zwischen der Kühlflüssig- keit und der Kraftstoffrohre des Wärmetauschers erreicht, Der gesamte Außenumfang der Kühlflussigkeitsröhre ist im Bereich des Wärmetauschers nämlich von Kraftstoff umgeben. Außerdem ist diese thermisch vorteilhafte Bauform konstruktiv einfach und zeichnet sich durch besondere Kompaktheit und geringes Gewicht aus. Dadurch werden Schwierigkeiten beim nachträglichen Einbau der Heizvorrichtung in den Motorraum vermieden. Die Heizvorrichtung ist bestens zum Nachrüsten geeignet.

Die Wärmeübertragung wird durch Lamellen verbessert, die von der Kühlflussigkeitsröhre umfangssei t ig radial abstehen und die Kraftstoffröhre durchsetzen (Anspruch 3) .

Eine Ausbildung des Erfindungsgegenstandes gemäß den kennzeichnenden Merkmalen der Ansprüche 6 und

7 dient einer weiteren Verbesserung der Wärmeübertragung zwischen der Kühlflüssigkeit bzw. der elektrischen Heizmanschette und dem Kraftstoff. Da gemäß Anspruch

8 die Strömungsrichtungen von Kühlflüssigkeit bzw. Kraftstoff im Wärmetauscher parallel, aber gegenläufig gerichtet sind, ist das an sich bekannte Gegenst rom- prinzip von Wärmetauschern verwirklicht. Zusammen mit der isolierenden Hülle der Heizvorrichtung ist damit das Wärmeübertragungsverhalten des Wärmetauschers optimiert.

Das Kühlsystem von Dieselmotoren ist in der Regel in zwei Kreise getei lt. Der sogenannte Primärkühl¬ kreislauf ist ein in sich geschlossenes Kühlsystem, das ein relativ geringes Küh If lüss i gkei svo Lumen aufweist. In erster Linie dient der Primärkühlkreislauf einem geregelten, möglichst schnellen Erreichen der Motorbe riebstemperatur und zur Wärmeversorgung für den Wärmetauscher der Innenraumheizung des Fahrzeuges. Da hier die Forderung einer möglichst schnellen Erwärmung der Kühlflüssigkeit gestellt ist, zirkuliert dieses im Kreislauf ohne über den Kühler des Motors geführt zu werden. Damit ist eine schnelle Erwärmung der

Kühlflüssigkeit gewährleistet, die Betriebstemperatur wird in relativ kurzer Zeit erreicht. Nach Erreichen dieser Betriebstemperatur wird der thermostati seh geregelte, sogenannte Sekundärkühlkreislauf geöffnet, der über den Fahrzeugkühler geführt ist. Gemäß Anspruch 9 ist der Wärmetauscher nun in den Primärkühlkreislauf des Motors eingebaut. Damit kann die elektrische

Heizung des Erfindungsgegenstandes in relativ kurzer

Zeit abgeschaltet werden. Das bei niedrigen Umgebungs¬ temperaturen bereits an sich stark belastete Fahrzeug¬ bordnetz wird dadurch wei testgehend geschont. Außerdem wird das durch den Sekundärkühlkreislauf bestimmte

Kühlverhalten bei Betriebstemperatur durch die Heiz¬ vorrichtung nicht beeinflußt.

Die Ansprüche 10 und 11 geben eine erste Möglichkeit zur Regelung der Heizleistung der Heizmanschette in Abhängigkeit der Küh If lüssigkei tstemperatur an. Ein beispielsweise mit einem Bimetall versehener Thermofühler ist an die Zu lauf Leitung der Kühlflussig¬ keitsröhre des Wärmetauschers angesetzt und mißt die Küh If lüssi gke i tstemperatur . Bedingt durch das

Bimetall ist die Heizregelung als Zweipunktregelung aufgebaut, d.h. ab einer bestimmten Küh If lüssigkei ts¬ temperatur schaltet das Bimetall des Thermofühlers den Heizstromkreis ab. Ab diesem Zeitpunkt wird die Erwärmung des Kraftstoffes von der Kühlflüssigkeit vollständig übernommen.

In den Ansprüchen 12 bis 17 ist ein alternativer Aufbau für die Heizung des Erfindungsgegenstandes angegeben. Gemäß Anspruch 12 handelt es sich dabei um eine selbstregelnde PTC-Wi derstandshei zung . Ganz allgemein handelt es sich bei PTC-Wi derständen um Widerstände mit einem positiven Temperaturkoeff zienten. Dies bedeutet, daß der Ohmsche Widerstand mit steigender Temperatur ebenfalls ansteigt. Bei einer konstanten Heizspannung, wie sie bei einem Fahrzeug-Bordnetz mit beispielsweise 12V bzw. 24V gegeben ist, verhält sich die Heizleistung umgekehrt proportional zum Heizwiderstand. Da als Heizwiderstand eine Anordnung von PTC-Widerständen verwendet wird, sinkt also die Heizleistung mit steigender Temperatur. Je nach Aus- legung der PTC-Widerstände kann beispielsweise bei einer Temperaturdifferenz von 100 C (zwischen einer

unteren bzw. oberen Temperaturgrenze von - 20 C und 80°C) der Ohmsche Widerstand etwa um den Faktor 1000 wachsen. Wird der Dieselmotor in der kritischen Kalt¬ startphase bei Minusgraden gestartet, so entwickelt die PTC-Widerstandsheizung eine genügend große Heiz¬ leistung, um ohne nennenswerte Verzögerung den Diesel¬ kraftstoff zu erwärmen und ein Ausscheiden von Paraffin¬ kristallen zu vermeiden. Mit steigender Kühlflüssig- kei tstemperatur erwärmen sich auch die PTC-Widerstände, wodurch deren Heizleistung in der Regel drastisch abnimmt. Ist die Betriebstemperatur von beispielsweise 60 bis 80 C erreicht, wird die Erwärmung des Diesel¬ kraftstoffes lediglich durch die Kühlflüssigkeit hervorgerufen, da die Resthei z Lei stung der PTC-Wider¬ standsheizung bei dieser Temperatur vernachlässigbar gering ist. Das Fahrzeugbordnetz wird nicht zusätzlich belastet.

Durch eine Ausbildung des Erfindungsgegenstandes gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches

13 wird ein vortei lhafter Kompromiß zwischen Kompaktheit und großer Wärmeübergangsfl che der PTC-Widerstands¬ heizung erzielt. Es werden mehrere PTC-Widerstände verwendet, die als f lachquader ör i ge Platten aus- geb ldet sind. Damit weisen sie eine sehr geringe Bauhöhe auf. Mit ihrer Grundfläche liegen sie an über den Umfang der Kraftstoffröhrenwandung verteilten, zentra lachsenparal Lei verlaufenden Planflächen des Wärmetauschers an. Durch diese plane Anlage der Grund- flächen ist eine besonders große, durchgehende Wärme¬ übergangsfläche mit geringem Wärmewiderstand geschaffen.

Anspruch 14 lehrt eine besonders einfache und zuver¬ lässige Kontakt ierungswei se für die PTC-Widerstände. Der masseseitige Anschluß erfolgt über die Kraftstoff¬ röhre, wozu die PTC-Widerstände mit ihrer Grundfläche jewei ls mittels eines elektrisch leitfähigen Klebers fest mit den Planflächen der Kraftstoffröhrenwandung

verbunden sind. Durch die Verwendung eines elektrisch leitfähigen Klebers wird die mechanische Befestigung und elektrische Kontakti erung der PTC-Widerstände gleichzeitig und mit einem einzigen Verbindungseleraent - dem Kleber nämlich - erzielt. Dies bedeutet eine herstellungstechnische Vereinfachung, gleichzeitig wird eine hohe Anschlußzuverlässigkeit erreicht. Darüber hinaus ist der elektrisch leitfähige Kleber auch gut wärmeleitend, wodurch die Wäineüber ragung zwischen den PTC-Widerständen und der Kraftstof röhren¬ wandung weiter verbessert werden kann.

Der pluspo Isei ti ge Anschluß der PTC-Widerstände erfolgt über eine Metallfolie, die mit deren außenliegenden Deckflächen wiederum jewei ls mittels eines elektrisch leitfähigen Klebers verbunden ist. Die Folie muß von der Kraftstoffröhre elektrisch isoliert sein, um einen Masseschluß des Pluspols zu vermeiden. Durch die angegebene Konstruktion ist auch pluspo Isei ti g in vollflächiger elektrischer Kontakt der Deckflächen der PTC-Widerstände sowohl elektrisch als auch thermisch erzielt. Im übrigen ist darauf zu achten, daß die Klebeflächen für Grund- bzw. Deckfläche der PTC-Wider¬ stände räumlich getrennt sind und an den schmalen Seitenrändern nicht ineinanderlaufen. Damit wäre ebenfalls wieder ein Kurzschluß zwischen Pluspol und Masse vorhanden.

Eine konstruktiv ansprechende Lösung für den pluspol- seitigen Anschluß der PTC-Widerstände ist in den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 15 angegeben. Demnach ist die Metallfolie als einstückige, elektrisch leitfähige Folienabdeckung ringförmig um den Wärme¬ tauscher und die PTC-Widerstände herumgelegt. Zwischen dem Wärmetauscher und der Folienabdeckung ist eine elektrisch isolierende, vorzugsweise doppelseitig klebende Isolationsfolie eingelegt, die besonders

1 gut wärmeleitend sein soll. Durch diese Konstruktion werden Vortei le in vielerlei Hinsicht erzielt. Die einstückige, ringförmige Folienabdeckung nimmt die nicht direkt an den Wärmetauscher abgegebene Heizwärme der PTC-Widerstände auf, vertei lt sie über den gesamten Umfang des Wärmetauschers und gibt sie wieder an diesen ab. Damit wird der Wirkungsgrad der PTC-Wider- st andsheizung wesentlich erhöht, wodurch eine schnellere Erwärmung des Dieselkraftstoffes erreicht wird. Die

^0 gesamte Widerstandsheizung mit ihren elektrischen

Anschlüssen kann einfach und schnell montiert werden. Nach dem Aufkleben der PTC-Widerstände auf die Plan¬ flächen der Kraftstoffröhren wird die Isolationsfolie um den Wärmetauscher herumgelegt und aufgeklebt,

15 wobei die Folie Aussparungen für die PTC-Widerstände aufweist. Nach dem Aufbringen des elektrisch Leitfähigen Klebers auf die außenliegenden Deckflächen der PTC-Wider¬ stände wird die Folienabdeckung auf die Isolationsfolie und die Widerstände selbst aufgelegt und ist damit

20 mechanisch an den PTC-Widerständen und der Isolations¬ folie fixiert. Darüber hinaus ist ein elektrischer Kontakt zwischen der Metal Ifo Li enabdeckung und den PTC-Wider ständen gegeben, außerdem ist die Folien¬ abdeckung durch die Isolationsfolie zuverlässig von

25 der Kraft stoffröhrenwandung isoliert. Um Mon agetoleran¬ zen etc. auszugleichen, steht die Iso lati onsfoLie in Zentra Lachsen ri chtung beidseitig über die Folien¬ abdeckung etwas hinaus, in dieser Richtung ist also ein etwas größeres Breitenmaß der Iso lati onsfo L ie

30 im Vergleich zur Folienabdeckung vorgesehen (Anspruch 16).

Im Auto obi Lbau haben sich zum elektrischen Anschluß von Verbrauchern Steckverbindungen als elektrisch 35 und mechanisch zuverlässig sowie rationell herstellbar erwiesen. Um auch die PTC-Heizung derart an das Bordnetz anzuschließen, ist eine vortei lhafte Weiterbildung

des Erfindungsgegenstandes gemäß den kennzeichnenden

Merkmalen des Anspruches 17 vorgesehen. Demnach erfolgt die Stromversorgung der PTC-Heizung über zwei L-förmige Steckzungen. Die Massezunge ist mit ihrem L-Horizontal- Schenkel direkt an der Kra tstoffröhrenwandung unter elektrischem Kontakt fixiert. An diese Steckzunge wird ein auf Masse liegendes Kabel angeschlossen.

Auch die Pluspol-Zunge ist an der Kraftstof röhren- wandung mit ihrem L-Horizontalschenkel fixiert, jedoch ist zur elektrischen Isolierung die Zwischenlage einer Kunststoffschei be und die Verwendung einer Kunststoffschraube vorgesehen. Auf den L-Vertikal- schenkel der Pluspol-Zunge ist wiederum ein mit dem Pluspol des Bordnetzes verbundenes Kabel aufsteckbar.

Um die Folienabdeckung der PTC-Widerstände pluspolseitig zu kontaktieren, ist ein elektrisches Verbindungskabel zwischen dieser und der Pluspol-Zunge vorgesehen.

Besonders robust und unempfindlich gegen mechanische Beanspruchung wird die PTC-Heizung mit ihren gesamten Anschlußelementen, wenn - wie im Anspruch 18 angegeben - im Endmontagezustand die PTC-Heizung mit ihren gesamten Bautei len lediglich mit den Freienden der L-Vertikal- Schenkel der Steckzungen aus der umspritzten Isolations¬ hülle hervorstehen. Ein Beschädigen der Folienabdeckung oder ein Auftrennen der elektrischen Anschlüsse ist damit wei testgehend ausgeschlossen. Insbesondere kann die PTC-Heizung vor Umspritzung der Isolationshülle auf ihre Funktion geprüft und gegebenenfalls Montage¬ fehler wie unterbrochene elektrische Verbindungen, Kurzschlüsse od.dgl. behoben werden. Anschließend wird die Isolationshülle umspritzt, wodurch ein best¬ möglicher Schutz für die Heizvorrichtung gewährleistet ist.

Eine Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes gemäß

Anspruch 19 dient einer weiteren konstruktiven Verein¬ fachung. Demnach werden die Lamellen zur Wärmeübertragung zwischen Kühlflüssigkeit und Kraftstoff von einem einstückig an die Wandung der zentralen Kühlflussigkeits¬ röhre angeformten, in Zentralachsenri chtung verlaufenden Schneckenprofi l gebi ldet. Dessen Durchmesser entspricht im wesentlichen dem Innendurchmesser der Kraftstoffröhre. Die Kühlflussigkeitsröhre mit ihrem Schneckenprofil ist also nach Art einer Förderschnecke aufgebaut, wobei deren zentrale Welle von der Kühlflussigkeitsröhre gebildet ist. Der in den Wärmetauscher eintretende Dieselkraftstoff fließt im wesentlichen entlang dem Schraubengang des Schneckenprofils, wodurch sich der Durchflußweg gegenüber der Baulänge des Wärme¬ tauschers vervielfacht. Damit wird eine verbesserte Wärmeübertragung hervorgerufen, die zudem durch eine Veränderung der Steigung des Schneckenprofi ls in Zentralachsenri chtung an die in der Praxis verlangten Verhältnisse anpaßbar ist. Insbesondere ist hier an die unterschiedlichen thermischen Verhältnisse bei PKW- bzw. LKW-Motoren bzw. die unterschiedliche Wärmekapazität der verschiedenen Küh Lf lüssi gke en zu denken.

Bei einer gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des

Anspruches 20 ausgebildeten Heizvorrichtung kann der Wärmetauscher auf besonders einfache Weise zusammen¬ gebaut werden. Dieser ist nämlich im wesentlichen nur zweitei lig ausgebildet und besteht aus einem einstückigen Gehäusezylinder, dessen Außenwandung die Kraftstoffröhre bi ldet. Die Kraftstoffzu- und -ableitung sind jewei ls als Anschlußstutzen radial in die Wandung eingesetzt. Der Gehäusezylinder weist auf einer Seite ein Endstück als Verschluß auf, an das einstückig, zentral der Zuleitungsstutzen für die Kühlf lüssigkei tszuleitung angesetzt ist. In die Offenseite des Gehäusezylinders ist ein einstückiges

Einsatzteil einschraubbar, das die in Einschraubstellung mit dem Zulei ungsstutzen verbundene Kühlflussigkeits¬ röhre zusammen mit dem Schneckenprofil enthält. Darüber hinaus weist das Einsatzteil einen die Offenseite des Gehäusezylinders umschließenden Schraubdeckel und einen zentral an den Schraubdeckel angeformten Ableitungsstutzen für die Kühlflussigkeitsröhre auf. Zum Zusammenbau des Wärmetauschers muß also lediglich das Einsatzteil in den Gehäusezylinder eingeschraubt und die beiden Anschlußstutzen für die Kraftstoffzu- und -ableitung eingesetzt werden. Anschließend kann sofort die Montage der Heizung erfolgen.

In der Regel liegt die Küh Lf lüssigkei tsbetri ebstemperatur des Dieselmotors etwa bei 80 bis 95°C. Je nach Wärme¬ übertragung kann sich bei der Erwärmung des Dieselkraft¬ stoffes durch die Küh lf Lüssigkei t bei Betriebstemperatur eine Kraftstofftemperatur von mehr als 60 C einstellen. Dies ist jedoch unerwünscht, weil damit die Gasungs- temperatur des Dieselkraftsto fes von ca. 60 C über¬ schritten wird und ein einwandfreies Funktionieren des Dieselmotors nicht mehr gewährleistet sein kann. Demzufolge ist es vorteilhaft, wenn gemäß Anspruch 21 die Küh L f Lüssi gkei tsdurchf lußmenge durch den Wärme- tauscher - und damit die Heizleistung der erfindungs¬ gemäßen Heizvorrichtung - in Abhängigkeit der Kühl- f Lüssi gkei tstemperatur regelbar ist. Vorzugsweise soll sich die Di ese Lkraftstofftemperatur auf etwa

40°C ei nregeln.

Eine besonders einfache, selbstregelnde. Lediglich auf thermische Effekte basierende Durchf lußmengen- regelung ist im Anspruch 22 angegeben. Demnach ist die Kühlflussigkeitsröhre der Heizvorrichtung mittels eines Sperrschiebers mit steigender Küh Lf lüssigkei ts¬ temperatur kontinuierlich verschließbar. Die Schlie߬ bewegung wird durch einen Miniatui—Hydraulikzylinder hervorgerufen, der mit einer Ausdehnungsflüssigkeit

mit hohen Temperaturausdehnungskoeffizienten gefüllt ist. Die Kolbenstange des Hydraulikzylinders ist mit dem Sperrschieber verbunden. Bei einer Erwärmung der Kühlflüssigkeit dehnt sich die Ausdehnungsflüssigkeit im Miniatur-Hydraulikzylinder wesentlich aus, wodurch der Sperrschieber gegen eine Federbeaufschlagung in Öffnungsrichtung in den offenen Querschnitt der Kühlflussigkeitsröhre verschoben und damit die Kühl- f lüssi gkei tsdurchf lußmenge reduziert wird. Kühlt sich der Kraftstoff beispielsweise bei Motorsti L Istand ab, wird die Kolbenstange in den Miniatur-Hydraulik¬ zylinder hineingezogen und der Durchflußquerschnitt der Kühlflussigkeitsröhre vergrößert. Da der Wärme¬ tauscher in den Primär-Krei s lauf eingebaut ist, der lediglich in der Ka It startphase des Motors zur Regelung der Betriebstemperatur eingesetzt wird, ist eine Herabsetzung der Küh lf lüss i gke i tsdurchf lußmenge hinsicht¬ lich der thermischen Verhältnisse im Motor unkritisch.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Figuren in Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze betreffend den Einbaupunkt der Heizvorrichtung in der Kühlwasser- bzw. Kraftstoff Lei tung,

Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch eine erste, einfache Ausführungsform der Heizvor- ri chtung,

Fig. 3 einen Querschnitt entlang der Geraden III-III gemäß Fig. 2,

Fig. 4 eine Seitenansicht einer Heizvorrichtung mit PTC-Wi derstandshei zung (ohne Isolations¬ hülle),

Fig. 5 einen zent ralachsenpa ral lelen Vertikalschnitt der Heizvorrichtung gemäß Fig. 4,

Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Geraden VI-VI gemäß Fig. 5,

Fig. 7 einen Detai Iquerschni tt aus Fig. 6 durch

den Wandungsbereich der Kraftstoffröhre mit

PTC-Widerstandsheizung und Fig. 8 einen Detaillängsschnitt der Heizvorrichtung gemäß Fig. 5 mit Küh Iwasserdurchf lußmengen- regelung.

Die Heizvor ichtung 1 zum Vorwärmen von Dieselkraft¬ stoff für wassergekühlte Dieselmotoren besteht im wesentlichen aus einem vom Kühlwasser des Motors durchflossenen Wärmetauscher 2 und einer elektrisch betriebenen, diesen umgebenden Heizung 3.

In Fig. 1 ist schematisch die Einbauposition der im wesentlichen zylindrischen Heizvorrichtung 1 gezeigt über seine Kühlwasserzuleitung 4 bzw. -ableitung

5 ist der Wärmetauscher 2 in den Primärkühlkreislauf

6 des Dieselmotors eingesetzt. Wie durch Pfeile ange¬ deutet, durchfließt das Kühlwasser den Wärmetauscher 2 von links nach rechts gemäß Fig. 1. Darüber hinaus ist die Heizvorrichtung in die vom Tank zur Einspritz¬ pumpe des Motors (jewei ls nicht dargestellt) führende Kraftstoff Lei tung 7 eingesetzt. Am effektivsten ist dabei ein Einbau der Heizvorrichtung möglichst nahe vor dem Kraftstoff-Fi Iter 8 bezogen auf die Strömungs- richtung 9 des Dieselkraf stoffs. Die Heizvorrichtung 1 weist zum Anschluß der Kraftstoff Lei tung 7 jewei ls eine seitlich radial angeordnete Kraftstoffzulei tung 10 bzw. -ableitung 11 auf. Die Zu- bzw. Ableitungen von Kühlwasser und Kraftstoff sind so angeordnet, daß sich gegenläufige Strömungsrichtungen 9,9* dieser beiden Flüssigkeiten ergeben. Damit ist das Gegenstrom- prinzip bei Wärmetauschern mit besonders gutem Wärme¬ übergang vom Heizmedium zu der zu erwärmenden Flüssig¬ keit gewahrt.

In der Kaltstartphase, d.h. wenn das Kühlwasser noch nicht seine Betriebstemperatur erreicht hat, übernimmt die Vorwärmung des Dieselkraftstoffes eine um den

Wärmetauscher herumgelegte Heizung 3, die über zwei elektrische Anschlüsse 13,14 beispielsweise von der in Fig. 1 schematisch dargestellten Lichtmaschine 15 versorgt ist. Wie im weiteren näher beschrieben, ist die Heizcharakteristik der Heizung in Abhängigkeit der Kühlwassertemperatur derart regelbar, daß mit steigender Kühlwassertemperatur die elektrische Heiz¬ leistung vermindert bzw. zu Null wird. Zur Vorwärmung des Dieselkraftstoffes wird also dann auf das Bordnetz des Fahrzeuges zurückgegriffen, wenn das Kühlwasser nicht genügend Heizleistung zur Verfügung stellen kann. Erreicht Letzteres sein Betriebsniveau, wird die ohnehin vorhandene und ansonsten nutzlose Wärme des Kühlwassers zur Erhitzung des Dieselkraftstoffes verwendet.

In den Fig. 2 und 3 ist die erfindungsgemäße Heizvorrich¬ tung in einer ersten, einfachen Ausführungsform darge¬ stellt. ZentraL zwischen der Kühlwasserzuleitung 4 und -ableitung 5 verlaufend weist der Wärmetauscher 2 die Kühlwasserröhre 16 auf. Konzentrisch um diese herum angeordnet ist die Kraftstoffroh re 17, die jewei ls an ihren Stirnseiten 18 mittels eines ringförmi¬ gen Deckels 19 verschlossen ist. Die Kraft Stoffzu Lei tung 10 bzw. -ableitung 11 ist jewei ls als radial nahe den Stirnseiten 18 an die Kraftstoff röh re 17 herangeführ¬ ter Stutzen 20 ausgebildet.

Radial von der Außenumfangsf lache 21 der Küh Iwasserröhre 16 stehen Lamellen 22 ab, die den freien Strömungsquer¬ schnitt der Kraftstoffröhre 17 durchsetzen. Diese Lamellen dienen zur verbesserten Wärmeübertragung zwischen dem Kühlwasser und dem Dieselkraftstoff.

Die Heizung 3 für den Wärmetauscher 2 ist durch eine (schematisch dargestellte) Heizmanschette 23 realisiert, die um die Außenseite 24 der Kraftstoffröhre 17 an

1 dieser anliegend herumgeführt ist. In der Heizmanschette sind einfache Heizwiderstände bzw. eine Heizwicklung

(nicht dargestellt) gehalten, die über das Bordnetz des Fahrzeuges stromversorgt werden. Zur Regelung

_ der Heizcharakteristik der Heizmanschette 23 ist o die Kühlwasserzuleitung 4 der Heizvorrichtung 1 mit einem Thermofühler 25 versehen, der beispielsweise mittels eines Bimetalls die Kühlwassertemperatur mißt. Bei Erreichen einer bestimmten Temperatur wird _ durch die thermische Verformung des Bimetalls der zur Heizmanschette 23 führende Stromkreis unterbrochen und die elektrische Heizung abgeschaltet. Derartige Regelungen sind hinreichend bekannt, weswegen auf eine genauere Darstellung in den Figuren und eine _ entsprechende Beschreibung verzichtet werden kann. 5

Bei der Fertigung der Heizvorrichtung 1 wird nach dem Zusammenbau des Wärmetauschers 2 und der Montage der Heizmanschette 23 in einem letzten Fertigungsschritt 0 die bisher beschriebene Baugruppe mit einer Isolations¬ hülle 26 aus vorzugsweise wärmeisolierendem, wahlweise itzebeständigen, glasfaserverstärktem Kunststoff¬ material umspritzt.

5 In den Fig. 4 bis 7 ist die erfindungsgemäße Heiz¬ vorrichtung in einer weiter verbesserten Ausführungsform dargestellt. Bezüglich des grundsätzlichen Aufbaues des Wärmetauschers 2 wird dabei auf die Beschreibung zu den Figuren 2 und 3 verwiesen, da keine wesentlichen 0 Unterschiede vorhanden sind. Wesentliche Abweichungen jedoch sind in der Art der elektrischen Heizung gegeben. In der gezeigten Ausführungsform enthält die Heiz¬ manschette 23 nämlich eine selbstregelnde PTC-Wider- standsheizung, deren Aufbau und Kontaktierung im 5 folgenden genauer beschrieben ist.

In einem ringförmigen Bereich zwischen den Stutzen

20 der Kraftstoffzu- 10 bzw. -ableitung 11 sind drei als f lachquaderförmige Platten ausgebildete PTC-Wider¬ stände 27 gleichmäßig über den Umfang der Kraftstoff- röhre 17 verteilt. Die Widerstände 27 liegen mit ihrer Grundfläche 28 an zentralachsenparal lel verlaufen¬ den Planflächen 29 der Außenseite 24 der Kraftstof f röh re 17 an. Eine mechanische Fixierung und elektrische Verbindung der PTC-Widerstände 27 mit der Kraftstoffröhre 17 wird durch einen elektrisch leitfähigen Kleber

30 erzielt, der jewei ls zwischen den Grundflächen

28 und den Planflächen 29 eingebracht wird. Die PTC- Widerstände 27 sind damit elektrisch leitend mit der Kraftstoffröhre 17 verbunden, über die der masse- seitige elektrische Anschluß der Widerstandsheizung erfolgt. Zum Heranführen der Betriebsspannung, des Pluspoles also, wird um die Kraftstoffroh re 17 mit den darauf befestigten PTC-Wi derständen 27 eine ring¬ förmige Metallfolie 31 aus Kupfer gelegt, die von der Kraft stoffröhre 17 elektrisch isoliert sein muß. Dazu ist im direkten Kontaktbereich von Metallfolie

31 und der Außenseite 24 der Kraftstoff röh re 17 eine ebenfalls ringförmige Iso Lati onsfol i e 32 zwischengelegt. Diese ist elektrisch isolierend, jedoch gut wärme- Leitfähig und beidseitig klebend. Sie weist den Grund¬ flächenmaßen der PTC-Widerstände 27 etwa entsprechende Aussparungen 33 auf, durch die die PTC-Widerstände 27 hindurchstehen und mit ihrer Deckfläche 34 in Kontakt mit der Metallfolie 31 treten können. Zur mechanischen und elektrischen Verbindung der Metallfolie 31 mit den Deckflächen 34 der PTC-Widerstände 27 ist wiederum der elektrisch leitfähige Kleber 30 dazwischen vorgesehen. Um eine zuverlässige Isolierung zwischen Metallfolie 31 und Kraft stoffröhre 17 zu erzielen, steht die Isolationsfolie 32 in Zent ra lachsen- richtung 35 über die Ränder 36 der Metallfolie 31 beidseitig um einige Mi llimeter hinaus.

- ^• Die Stromversorgung der PTC-Heizung erfolgt über zwei L-förmige Steckzungen. Gegenüber der Kraft¬ stoffableitung 11 ist die Masse-Steckzunge 37 mit ihrem L-Horizontalschenkel 39 an der Außenseite 24

~ ^~ der Kraftstoffröhre 17 fixiert. Der L-Vertikalschenkel

40 steht im wesentlichen radial ab. Eine zuverlässige mechanische Fixierung und elektrische Verbindung der Masse-Steckzunge 37 an der Kraftstoffröhre 17 wird durch die in die Gewindebohrung 41 eingrei ende, 0 den L-Horizontalschenkel 39 durchgreifende Metallschraube 42 erzielt.

Die Pluspol-Steckzunge 38 ist gegenüber der Kraftstoff¬ zuleitung 10 an der Außenseite 24 der Kraftstoffröhre 5 17 angebracht. Da zwischen ihr und der Kraftstoffröhre 17 keine elektrische Verbindung bestehen darf, erfolgt die mechanische Fixierung über eine KunstStoffschraube 43, die den L-HorizontaIschenkel 39' durchsetzt und unter Zwischenlage einer Kunststoffscheibe 44 in 0 die Gewindebohrung 41* in der Kraftstoffröhre 17 eingreift. Auch bei dieser Steckzunge 38 steht der L-Vertikalschenkel 40' etwa radial von der Außenseite 24 der Kraftstoffröhre 17 ab. Die elektrische Verbindung zwischen der aus Kupfer gefertigten Metallfolie 31 5 und der Pluspol-Steckzunge 38 wird durch ein kurzes, an seinen Enden mit der Pluspol-Steckzunge 38 bzw. der Metallfolie 31 verlöteten Kabelstück 45 hergestellt. Das Kabelstück sollte eine thermostabile Isolierung aufweisen, die die Spritztemperatur der Isolationshülle 0 26 von etwa 200°C verträgt. Die Lötstelle 46 ist so ausgebildet, daß gleichzeitig die gegenüberliegenden oder etwas überlappenden, parallel zur Zentralachsen- richtung 35 verlaufenden Stirnränder der Metallfolie 31 miteinander verlötet und damit verbunden sind. 5 Nach Umspritzung des Wärmetauschers 2 und der Heiz¬ manschette 23 mit der in den Fig. 4 bis 6 gestrichelt dargestellten Isolationshülle 26 stehen neben dem

Stutzen 20 der Kraftstoffzu- 10 bzw. -ableitung 11 und der Kühlwasserzu- 4 bzw. -ableitung 5 lediglich die L-Vertikalschenkel 40,40' mit ihren Freienden 47 aus dieser Isolationshülle 26 heraus. Auf diese Freienden 47 sind auf einfache Weise Kabelstecker für den Masse- bzw. Plus-Anschluß der Heizung 3 aufsteck- ba r.

Im folgenden soll anhand eines konkreten Beispiels die selbstregelnde Heizcharakteristik der PTC-Heizung erläutert werden. PTC-Widerstände zeigen im allgemeinen je nach Auslegung in einem bestimmten Temperaturbereich eine sehr starke Temperaturabhängigkeit. Beispielsweise beträgt der Ohmsche Widerstand bei einer Temperatur von - 20 C 12 Ohm, während bei + 60 C ein um den

Faktor 1000 höherer Wert, also ein Widerstandswert von 12 kOhm zu verzeichnen ist. Werden, wie im Aus¬ führungsbeispiel für die erfindungsgemäße Heizvorrich¬ tung gezeigt, drei solche PTC-Widerstände parallel al- ^s Heizung geschaltet, so ergibt sich ein Gesamtwider¬ stand bei einer Temperatur von - 20 C von 4 Ohm. Bei Anlegen von einer Betriebsspannung von 12V ergibt sich dadurch eine Heizleistung bei dieser Temperatur von 36W. Steigt die Gesamttemperatur der erfindungs- gemäßen Heizvorrichtung durch die Wärmezufuhr über die PTC-Heizung und die steigende Küh Iwassertemperatur, so sinkt die Heizleistung durch die temperaturabhängige Widerstandserhöhung der PTC-Widerstände. Bei einer Temperatur von 60°C beträgt der Ohmsche Gesamtwi derstand der PTC-Wi derstands-Anordnung dann 4 kOhm, womit die Heizleistung auf den im wesentlichen vernachlässig¬ baren Wert von 36 Milliwatt sinkt.

Im Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Heizvorrich¬ tung 1 gemäß Fig. 5 ist der im wesentlichen zweitei lige Aufbau des Wärmetauschers 2 gezeigt. Dieser besteht aus einem einstückigen Gehäusezylinder 48, dessen

Außenwandung 49 die Kraftsto fröhre 17 bi ldet. Die Kraftstoffzu- 10 und -ableitung 11 sind jeweils als Stutzen 20 in radialer Richtung in die Außenwandung 49 eingeschraubt. Der Gehäusezylinder 48 ist auf der Seite der Kühlwasserzuleitung 4 mit einem ring¬ förmigen Endstück 50 abgeschlossen, an das einstückig, zentral der Zuleitungsstutzen 51 für die Kühlwasser¬ zuleitung 4 angesetzt ist. Wie beschrieben sind die Steckzungen 37,38 an der Außenwandung 49 fixiert.

In die gegenüberliegende Offenseite 52 des Gehäuse¬ zylinders 48 ist ein einstückiges Einsatzteil 53 eingeschraubt, das mittig die in Zentralachsenri chtung 35 verlaufende KühIwasse rröhre 16 trägt. Diese ist in der gezeigten Einschraubstellung mit dem Zuleitungs- stutzen 51 fluchtend verbunden. Die Offenseite 52 des Gehäusezylinders 48 ist durch den Schraubdeckel 54 des Ei nsatztei les 53 verschlossen. Zentral an den Schraubdeckel 54 angeformt ist der Ableitungs- stutzen 55 für die KühIwasserröhre 16. Letztere trägt zur Wärmeübertragung an ihre Wandung angeformt ein Schneckenprofil 56, das in Zentra lachsenri chtung verläuft und dessen Durchmesser etwa dem Innendurch¬ messer der Kraftstoffröhre 17 entspricht. Die gegensei- tigen Anlagebereiche von Gehäusezylinder 48 und Stutzen 20 bzw. Einsatzteil 53 sind durch Verklebungen oder O-Ring-Di chtungen (nicht dargestellt) abgedichtet. Gehäusezylinder 48, Einsatzteil 53 und Stutzen 20 sind aus Aluminium oder Messing gefertigt. Diese Werkstoffe gehen keine Verbindung mit Diesel- oder Motorenöl ein, sind mechanisch gut bearbeitbar und weisen eine genügend hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Die Resistenz gegen Motorenöle ist wichtig, falls die erfindungsgemäße Heizvorrichtung bei luftgekühlten Dieselmotoren verwendet wird. In diesem Falle w rd der Wärmetauscher nämlich nicht vom Kühlwasser, sondern vom als Kühlmittel verwendeten Motorenöl durchflössen.

Würde der Wärmeaustauscher aus Kupfer bestehen, träten Alterungserscheinungen beim Motorenöl auf, die zu vermeiden sind.

In Fig. 8 ist in einer vergrößerten Detai ldarstellung der Erfindungsgegenstand in einer weiter verbesserten Ausführungsform gezeigt. Hier ist eine Regelvorrichtung 57 für die Kühlwasserdurchflußmenge vorgesehen, die im wesentlichen aus einem Sperrschieber 58, einem Miniatui—Hydraulikz linder 59 und einer Feder 60 besteht. Diese Regelvorrichtung 57 ist im Bereich des Endstückes 50 des Gehäusezylinders 48 angeordnet. Der Sperrschieber 58 steht über eine Kolbenstange 60 mit dem Kolben 62 des Miniatur-Hydraulikzylinders 59 ή _n Verbindung. Letzterer ist mit einer Ausdehnungs¬ flüssigkeit 63 gefüllt, die einen hohen Temperatur¬ ausdehnungskoeffizienten besitzt. Durch den Verschiebeweg des Sperrschiebers 58 ist der freie Durchflußquerschnitt der Küh Iwasserröhre 16 und damit die Küh Iwasserdurchf luß- menge verkleinerbar. Dies erfolgt kontinuierlich in Abhängigkeit der Kühlwassertemperatur. Steigt diese, so erwärmt sich auch die Ausdehnungsflüssigke t 63 und dehnt sich dabei stark aus. Dadurch wird der Kolben 62, die Kolbenstange 61 und der Sperrschieber n Schließrichtung verschoben. Gegenüberliegend zur Kolbenstange 61 ist der Sperrschieber 58 entgegen der Schließrichtung 64 durch die Feder 60 beaufschlagt, die sich auf der dem Miniatur-Hydraulikz linder gegen¬ überliegenden Seite der Küh Iwasser röhre 16 in einem Sackloch 65 abstützt. Bei einer Temperaturerniedrigung des Kühlwassers zieht sich die Ausdehnungsflüssigkeit 63 im Miniatur-Hydraulikzylinder 59 zusammen, durch die Beaufschlagung des Sperrschiebers 58 entgegen der Schließrichtung 64 wird der Durchflußquerschnitt der Küh Iwasser röhre 16 wieder vergrößert. Durch diese selbsttätige Regelung wird eine Erhitzung des Diesel¬ kraftstoffes über die Gasungstemperatur vermieden.