专利名称：汽车加热器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车加热器，其设计成利用液体燃料操作， 并且具有燃料泵和缓冲元件，所述缓冲元件包括弹性体，用于缓冲 由燃料泵产生的脉动。
背景技术：
从公开文献Fahrzeug- imd Verkehrstechnik， Technische Mitteilungen, vol. 97 (2004) No. 1第9-11页例如可以获知一 种往复式活塞燃料泵，其在工作过程中在燃料系统中产生脉动，并 且在图1中示意性示出了剖视图。
图1所示的往复式活塞燃料泵16'设置用于使液体燃料沿着箭 头所示的方向输送，也就是从燃料入口 18到燃料出口 20。 一旦适 合的电压施加到电气端子42，电流流动穿过绕组22，用电磁的方 式通过往复活塞24开始运动。首先，泵室30中的液体燃料通过止 回阀28被排出，逆着输出管路的液压阻力。之后，穿过绕组22的 电能终止。恢复弹簧26朝着左边挤压所述往复活塞24使其进入它 的支承位置。液体燃料通过供送进液阀32被抽吸进来，填充泵室 30。非常低粘度的燃料还可以通过这个输送原理在体积方面被精确 地泵送。输送体积可以通过触发电压脉冲的频率而被非常精确地控 制。
然而，由于往复活塞24的来回运动，在燃料系统中产生有害的脉动。为了至少部分抑制这些脉动，已经知道可以设置缓冲元件34，所述缓冲元件34包括波纹管(bellows)状弹性体36。当液 体燃料穿过孔40并且与弹性体36接触时，弹性体36膨胀到相邻 腔室38中，所述腔室38设置在由模制塑料部件44形成的缓冲器 壳体中。它的先决条件是燃料系统中的某种背压，其确保弹性体 36将被"固定"。
对于图1所示的往复式活塞燃料泵16， 一个问题是缓冲元件 34在周围温度非常低例如低于-23。C时功能很少或者根本没有功 能，因为弹性体36硬化，即经历玻璃化(glass transition)(通 常弹性体36的弹性体点(elastomer point)例如为-23°C)。另一 个问题在于所谓的Arctic柴油，它是唯一的被批准用于在低于 -2(TC的温度下用于柴油燃烧器的燃料，在低于-2(TC的温度时产生 了非常低的背压，因为具有比在室温下winter柴油更低的粘性。 缓冲系统34的功能因此下降，甚至在达到弹性体36的弹性体点之 前。在"适度的"冷的温度下，例如比-20°C高的温度，这在一些 情况下通过汽车加热器导致C0排放增加，这是由于燃料系统中的 脉动造成的。在低于-30。C的极低温度下，例如，甚至可能会发生 这样的问题，即燃料系统中的脉动阻止燃料工作的稳定性。虽然燃 烧器可以在这些情况中启动，然而，但是当电热塞熄灭时，即没有 支持能量用于生成(root)火焰，燃烧器随着时间变得不稳定，直 到它最终熄灭。在电热塞关闭之后，这种有害的熄灭(extinction) 例如会在0到5分钟内发生。
发明内容
本发明的目的是用这样一种方式改善普通汽车加热器，即避
免上述问题，并且燃料的没有脉动的泵送甚至例如在低于-20°C的 温度下也是可行的。
这个目的通过独立权利要求的特征实现。
本发明的有利的实施例和限定从从属权利要求获得。
本发明的汽车加热器根据现有技术的普通状态根据下面的事 实而设计，即设置用于加热弹性体的装置。将弹性体加热Δx℃直 到达到满负荷点与缓冲元件的有效工作范围的直接膨胀/降低相对 应，并且因此，特别的是，汽车加热器的燃烧器的特征图(characteristics map)被加热相同的Δx℃，进入负温度范围。 例如，通过根据本发明的方案，在-30℃时，具有Arctic柴油的汽 车加热器的工作是可行的。由于加热的弹性体较柔软，因此燃料系 统中发生的脉动强度较低，并且因此汽车加热器的燃烧器例如可以 在高于-20℃的适度较低温度下工作，从而，它更加稳定，并且具 有更均匀和更安静的燃烧噪声(脉动产生"剧烈的"燃烧噪声)。 例如，与汽车加热器相结合，由于较小的脉动，当温度下降到例如 -25℃的某个极限温度以下时，火焰熄灭的可能性朝着较低的温度 移动。在0℃到-20℃的"较高的"温度，例如，由于较小的脉动， 对于用于与Arctic柴油以及winter柴油一起使用的汽车加热器， 可以实现CO排放的降低。
根据本发明汽车加热器的一个另外的优选实施例，它具有电 磁操作的燃料阀，并且缓冲元件设置在电磁操作的燃料阀的区域 中。这种电磁操作的燃料阀通常设置在燃料泵和燃烧器/换热器单 元之间，特别是用于切断燃料供应。虽然缓冲元件原理上可以设置 在任何位置处，但是优选的是设置在电磁操作的燃料阀的附近，因 为然后朝着燃料阀的能量供应电压可用于并行加热所述弹性体。
在这种情况中，尤其有利的是如果缓冲阀集成在电磁操作的 燃料阀中。将缓冲元件集成在燃料阀中降低了所需要的部件的数 目，并且因此尤其廉价。
根据本发明汽车加热器的另一个优选实施例，用于加热弹性 体的装置集成在电磁操作的燃料阀中。在这种情况中，用于加热弹 性体的电触发装置可以与燃料阀的触发装置以尤其简单的方式相结合.
在本发明汽车加热器的某些实施例中，用于加热弹性体的装 置包括电加热器。电加热器可以直接或者间接设置。例如，加热导 线例如已知用于加热防风罩以及滑雪设备和其它设备的加热导线 可以集成在弹性体材料中。在开始实际的燃料输送之前，优选以这 样一种方式向加热导线供应电能，即在开始燃料输送时，超过对于 所需要的最小弹性的极限温度。然而，电加热器也可以包括加热元件，例如PTC加热元件，其设置用于加热燃料阀内的液体燃料。一 个或多个这种加热元件例如可以平行连接到电磁体的绕组。单独的 触发装置当然也是可行的。例如，PTC加热元件具有非常大的电阻 温度系数。因此，在冷启动中，燃料阀中少量的燃料例如被迅速加 热到50℃的最高温度。在这种温度水平，加热导体的电阻非常大， 以至于再也没有可以提到的加热能量被输送。加热的燃料然后加热 所述弹性体，并且结果增加它的弹性。另外或者可替换的是，对于 相对应的加热元件还可以被设置在弹性体附近以加热后者。
另外，根据本发明，对于用于加热所述弹性体的装置可以包 括电磁操作的燃料阀的绕组。
己知的燃料阀的绕组和/或磁线圈消耗的能量主要被转换成 热，并且在许多情况中足以加热所述弹性体，特别是在低温时。
在这种情况中，对于具有高导热率的材料来说优选的是设置 在电磁操作的燃料阀的绕组和弹性体之间的区域中。金属，特别例 如是铝，可用作具有高导热率的材料。这里，对于与缓冲元件相接 触的金属肋或者金属壳体部件可以形成一个或多个热桥。
根据同样优选的本发明的另一个实施例，具有低导热率的材 料设置在弹性体和环境之间的区域中。原理上，本领域中普通技术
人员熟悉的任何绝热材料，例如泡沬塑料和/或网形钢板(expanded metal)，可用作具有低导热率的材料。由于这种相对于环境的隔热， 来自燃料阀的废热可以有利地用于加热弹性体。
至少在本发明汽车加热器的一些实施例中，对于电磁操作的 燃料阀可以设计成预加热燃料。燃料加热导致燃料的烚的增大，并 且导致粘性的降低，这在燃烧工作方面具有积极的影响。另外，预 加热的燃料可用于加热弹性体。
下面将在作为实例的附图的基础上详细描述本发明的优选实 施例。
图1示出了穿过已知的往复式活塞燃料泵的示意性剖视图， 其己经在前面介绍；
图2示出了本发明的汽车加热器的一个实施例的示意性框图3示出了燃料阀的第一实施例的示意性剖视图，其可以是 图2的本发明的汽车加热器的一部分；
图4示出了燃料阀的第二实施例的示意性剖视图，其可以是 图2的本发明汽车加热器的一部分；和
图5示出了燃料阀的第三实施例的示意性剖视图，其可以是
图2的本发明汽车加热器的一部分。
具体实施例方式
图2示出了示意性的框图，该框图示出了本发明汽车加热器 的一个实施例。此处所示的汽车加热器10可以是另外的加热器， 或者例如是辅助加热器。此处所示的汽车加热器10包括往复式活 塞燃料泵16，借助于所述泵16，液体燃料可以从燃料箱12被输送 到燃烧器/换热器单元14。取决于使用的是空气加热还是水加热， 燃烧器/换热器单元连接到其它空气和/或水管路(此处未示出)， 本领域的普通技术人员对其是非常熟悉的。燃烧器/换热器单元14 还包括燃料阀52，通过燃料阀52，可以部分或者完全切断燃料供 应。这个燃料阀52不必集成在燃料/换热器单元14中，但实际上 也可以设置在往复式活塞燃料泵16和燃烧器/换热器单元14之间。
缓冲元件66和分配给它用于加热弹性体的装置优选集成在电 磁操作的燃料阀52中。然而，对于缓冲元件66禾P/或分配给它用 于加热弹性体的装置可以相对于电磁操作的燃料阀52分别设置， 如虚线所示。缓冲元件可以设置在燃料管路中的任何位置处，并且 可以与下面所述实施例中一样设计。
图3示出了燃料阀52的第一实施例的示意性剖视图，其可以 是图2的汽车加热器10的一部分。燃料阀52可以是电磁操作的共 轴的阀，其具有燃料入口 54和燃料出口 56。在图4的基础上，一 旦适合的电压施加到电气端子74，电流穿过绕组58，导致阀门活 塞60向右的运动，从而燃料阀52开启，并且燃料可以从燃料入口 54流动到燃料出口56。在绕组58无电流的状态中，基于图3，恢 复弹簧62迫使阀门活塞60向左，从而阀门活塞60与阀座64相配
合以闭合燃料阀52。
根据图3的图形，缓冲元件66集成在燃料阀52中，所述缓 冲元件66设置用于抑制燃料系统中的脉动。缓冲元件66包括波纹 管状弹性体68。当液体燃料穿过孔72并且与弹性体68接触时， 弹性体68膨胀到相邻腔室70中，所述腔室70设置在由模制塑料 部件76形成的缓冲器壳体中。对于这个的先决条件是燃料系统中 的某种背压，其确保弹性体68被"固定"。
为了防止在例如由材料FKN形成的弹性体68中发生玻璃化， 甚至在低于-23℃的非常低的温度，例如，电加热器78分配给缓冲 元件66。在此处所示的实例中，电加热器78包括多个PTC加热 元件78a，所述加热元件78a位于弹性体68的附近；至少一个加 热导线78b，集成在弹性体68中；和两个PTC加热元件78c，设置 用于加热燃料。清楚的是，不是此处所示的所有加热元件78a、 78b 和78c都需要设置，而是可选的是它可以充分提供仅一种类型的加 热元件78a、 78b和78c以将弹性体68b加热到适合的程度。为了 使得PTC加热元件78a的作用最优，有利的是如果具有较高导热率 的材料例如金属设置在待加热的区域即弹性体36和相应的PTC加 热元件之间。弹性体68的最直接的加热通过加热导线78b实现。 PTC加热元件78a加热与弹性体68相接触的材料以及与液体燃料 相接触的材料。PTC加热元件78a主要用于加热燃料。燃料的预加 热用于间接加热弹性体68，并且导致更好的燃烧。 一些或者全部 的此处所述的加热元件78a和78b可以平行连接到绕组58，或者 它们可以单独地被触发。单独的触发更加复杂，但是它允许独立地 预加热阀门装置。
图4所示的燃料阀52与根据图3的实施例的不同之处在于其中没有设置加热元件，相反，弹性体68通过来自燃料阀52的废 热(exhaust heat)而被加热。为了使得这种加热可行和/或优化 它，缓冲元件66的区域被具有低导热率的材料82即任何隔热材料 围绕，本领域的普通技术人员对于这种材料是熟悉的，例如网形钢 板和/或塑料泡沫。虽然此处未示出，但是具有低导热率的材料82 可选地可具有分层结构。清楚的是，当燃料阀52幵启时，由于朝 着绕组58的相对应的电流，产生足够的废热，从而加热弹性体68。 然而，燃料阀52也可以设计成使得朝着绕组58且不会导致燃料阀 52d开启的较低的电流仍然足以加热弹性体68。
图5所示的燃料阀52的实施例与根据图3的实施例的不同之 处在于其中没有设置加热元件，相反弹性体68的加热通过在绕 组58中产生的热量实现，并且在至少一个热桥上输送到弹性体68。 为了这个目的，具有高导热率的材料80设置在绕组58和弹性体 68之间。具有高导热率的材料80特别是金属，在这种情况中，形 状可以例如是肋的形式，从而产生适合的热桥。虽然此处未示出， 但是有利的是将热桥同样输送到与液体燃料相接触的区域，从而加 热燃料。然而，在此处所示的情况中，具有高导热率的材料80集 成在金属肋形式的模制塑料部件76中，并且至少主要地仅加热弹 性体68。
本领域普通技术人员应当清楚，在图3-5基础上描述的燃料 阀52的实施例可以彼此结合，并且同样，所有这些可能的组合在 此被公开。
本发明使得可以确保燃烧器即使在低于例如-20°C的非常低的 温度下也可以工作。如果需要，可以选择有利的弹性体，因为通过 加热，可以可靠防止它的玻璃化。
本说明书、附图以及权利要求书中公开的本发明的特征对于 单独或者以任何组合的方式实现本发明是必要的。 附图标记列表
10汽车加热 12燃料箱
14燃烧器/换热器单元
16往复式活塞燃料泵
18燃料入口
20燃料出口
22 绕组
24往复活塞
26恢复弹簧
28 止回阀
30 泵室
32 供送进液阀
34缓冲元件
36弹性体
38 腔室
40 孔
42 电连接
44模制塑料部件
52 燃料阔
54 燃料入口
56 燃料出口
58 绕组
60 阀门活塞
62 恢复弹簧
64 阀座 66缓冲元件 68弹性体
70 腔室 72孔
74电气端子
76模制塑料部件
78 加热元件
80具有高导热率的材料/金属肋 82具有低导热率的材料/绝热器
权利要求
1.一种汽车加热器(10)，设计成利用液体燃料工作，具有燃料泵(16’，16)和缓冲元件(34，66)，所述缓冲元件围绕弹性体(36，68)，用于缓冲由燃料泵(16’，16)产生的脉动，其特征在于，设置有用于加热所述弹性体(68)的装置(58，78a，78b，78c，80，82)。
2. 如权利要求l所述的汽车加热器，其特征在于，它具有电 磁操作的燃料阀(52)，并且缓冲元件(66)设置在电磁操作的燃 料阀(52)的区域中。
3. 如权利要求1或2所述的汽车加热器，其特征在于，缓冲 元件(66)集成在电磁操作的燃料阀(52)中。
4. 如上述权利要求中任一项所述的汽车加热器，其特征在于， 所述用于加热弹性体(68)的装置(58， 78a， 78b， 78c， 80， 82) 集成在电磁操作的燃料阀(52)中。
5. 如上述权利要求中任一项所述的汽车加热器，其特征在于， 所述用于加热弹性体(68)的装置(58a， 78a， 78b， 78c， 80， 82) 包括电加热器(78a， 78b， 78c)。
6. 如上述权利要求中任一项所述的汽车加热器，其特征在于， 所述用于加热弹性体(68)的装置(58， 78a， 78b， 78c， 80， 82) 包括电磁操作的燃料阀(52)的绕组(58)。
7. 如权利要求6所述的汽车加热器，其特征在于，具有高导 热率的材料(80)设置在电磁操作的燃料阀(52)的绕组(58)和弹性体(68)之间的区域中。
8. 如权利要求6或7所述的汽车加热器，其特征在于，具有 低导热率的材料(82)设置在弹性体(68)和周围环境之间的区域 中。
9. 如权利要求2-10中任一项所述的汽车加热器，其特征在 于，电磁操作的燃料阀(52)设置用于预加热燃料。
全文摘要
本发明涉及一种机动车加热系统(10)，其以这样一种方式体现为通过液体燃料被操作，并且包括燃料泵(16’；16)和缓冲元件(34；66)，所述缓冲元件设置有弹性体(36；68)，并且用于缓冲由燃料泵(16’，16)产生的脉动。根据本发明，装置(58，78a，78b，78c，80，82)设置用于加热弹性体(68)。优选的是，机动车加热系统包括电磁致动的燃料阀(52)，并且缓冲元件(66)设置在电磁致动的燃料阀(52)的区域中，并且特别集成在其中。
文档编号B60H1/22GK101203394SQ200680018869
公开日2008年6月18日 申请日期2006年3月31日 优先权日2005年4月1日
发明者M·开普勒, V·施密特 申请人:韦巴斯托股份公司