专利名称：电加热器、加热装置和加热系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及电加热器、燃料预热装置以及用于吸热式发动机的燃料进料导管。
背景技术：
众所周知，在内燃机中，燃料和可燃剂的混合物在燃烧室(该燃烧室被包括在气缸和活塞之间)内反应，以便从化学燃烧反应开始产生机械功。
术语“燃料”是指被氧化的化学物质或混合物，而术语“可燃剂”是指在化学燃烧反应期间被还原的化学物质或混合物。通常，实际燃料并不是完全纯的，通常包含添加剂(该添加剂可以只是部分参与或者根本不参与燃烧反应)，且实际的可燃剂通常为空气(即多种气体的混合物，其中的一种，即氧气，参与燃烧反应);不过，对于本发明，术语“燃料”将只是指液体或流体，例如汽油、柴油、酒精或燃料油，它与可燃剂混合，以便产生燃烧反应，而不管它是否包括任意添加剂或者所述可燃剂的一部分。为了促进燃烧(关于实际使用的燃料量以及在燃烧室中进行的反应的均匀性)和最小化有害的废气排放以及试图使得效率最大，已知用于在燃料进入燃烧室之前预热该燃料的方案。该措施也用于处理以下两个问题一优化发动机的各工作状态下的燃烧；一方便冷起动。当燃料是柴油(如在柴油发动机中)或者生物燃料或酒精(例如由蔬菜产品发酵而获得的乙醇，广泛使用这种燃料的一个国家是巴西)或燃料油时，特别能感到这些问题。还应考虑一些发动机被设计成使用一种以上的燃料类型，特别是两种不同燃料类型(例如汽油和酒精)在这些发动机中，两种燃料能够交替使用，因此可能出现这样的情况，其中，一种燃料需要预热，而另一种不需要或者需要更小程度的预热；或者它们能够根据所述两种不同燃料的预定和/或可变比率而用作混合物；混合处理可以自动进行，且比率或百分比由车辆的电子控制单元来确定。在发动机工业中，当前广泛使用的技术是所谓的“共轨”或“燃料轨”，它实质上是这样一种喷射系统，其中，燃料通过单个进料导管以非常高的压力被供给，该单个进料导管给多个气缸(因此定义“共轨”和“燃料轨”)进料。在“共轨”或“燃料轨”和气缸的燃烧室之间有喷射器，该喷射器可以直接与进料导管连接，或者通过从进料导管自身分支出的非常短的导管而与该进料导管连接，通常，对于整个发动机有单个进料导管。对于装备有“共轨”或“燃料轨”(即进料导管)的发动机，已经提出了多种不同方案来在将燃料供给燃烧室中之前预热该燃料根据第一类型方案，燃料在将燃料供给进料导管的泵中预热(例如如专利DE19918227中所述)；根据第二类型，燃料通过安装在单个喷射器处的多个加热器来预热，所述单个喷射器给气缸进料(例如如专利W02006/130938和DE10340159中所述)；根据第三类型，燃料通过布置在进料导管和喷射器之间的加热适配器来预热(例如如专利W02007/028663中所述)。又一类型的方案用于在燃料流过进料导管时加热该燃料，例如如专利公开JP83338339中所述。本发明属 于这种类型的方案。在这种情况下，进料导管也用作实际的预热装置。该文献教导了为上述目的使用电加热器(本领域技术人员也称为“电热塞”)，该电加热器包括提供有直流电的单个电绕组，它通过焦耳效应而被加热。为了使得绕组与流过进料导管的燃料隔离，电加热器包括包围绕组的密封外壳，该密封外壳基本上在进料导管的整个长度上延伸。在日本专利JP83338339的装置中，加热器通过相应的螺纹而拧入进料导管中。这种方案需要使用合适的材料，以便在工作中达到的高温下获得螺纹连接的良好密封。而且，为了将直流电供给该加热器的绕组，该绕组必须在一侧与接地点，例如车辆底盘的一点连接，且在另一侧与车辆的电池的阳端子连接；为此必须提供两个离散的电连接。这两个条件使得几乎必须使用金属材料来制造进料导管和电加热器两者。实际上，即使在相当大的热振幅(例如在这里所述的预热装置中出现的那些热振幅)中，金属材料例如铝、钢或其它合金能够提供稳定和密封的螺纹连接。 因此，在JP83338339所述的方案中，两个电连接中的一个(例如接地连接)通过拧入金属进料导管中的螺纹配件来实现，该金属进料导管又必须与接地点(例如车辆的一部分)电连接。这意味着对进料导管的材料的限制(该进料导管只能由金属制造)，并存在电连接失效的危险，因为电连接通过用于不同装置的多个机械紧固件来实现，从而导致与加热器的供电电路串联的异常接触电阻的危险，这通常吸引高电流，其中，任何异常电阻增加可以确定异常能量耗散或者危及向电加热器的正确供电。而且，沿整个进料导管延伸的加热器外壳阻碍规则的燃料流动。还已知另一类型的预热装置，其中，电加热器或电热塞包括散热器，该散热器通常由金属块构成，该金属块优选地具有管形形状，并设有用于允许燃料进入的孔。散热器布置成通过传导而与加热器进行换热的状态，该散热器又处于与燃料换热的状态。不过，这种加热器及其预热装置的缺点是具有较高热惯性，即不能快速加热热量，原因是必须首先加热散热器，然后该散热器再预热燃料。而且，在该方案中，散热器的孔可能由于通常由燃料留下的沉积物以及存在于燃料中的任何污物而阻塞，从而导致进料导管中的不准确流量并降低进料导管的功能性以及导致无效的燃料加热。现有技术的电加热器和预热装置共有的另一问题源自于在操作中在电连接区域中达到的高温。为了防止损坏，已知的加热器有类似于文献JP83338339中所示的构造，即具有带螺纹的金属接地配件。现有技术的加热器共有的还一问题与这样的情况有关，即燃料必须加热至低于汽化温度的温度，因此加热效果有限在本领域已知的方案中，这通过按时控制加热器来实现。又一共有缺陷与这样的情况有关，S卩，在现有技术的方案中，不能检测到有缺陷的按时控制，这可能导致绕组过热和受损以及导致燃料汽化。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的这些和其它缺陷，特别是通过根据附加权利要求的、用于燃料进料导管的至少一个电加热器来实现上述目的，该附加权利要求将作为本说明书的整体部分。本发明的第一目的是提供一种用于燃料的电加热器和/或预热装置和/或加热系统，该燃料用于供给吸热式发动机，该电加热器和/或预热装置和/或加热系统能经济地制造，并保证提高和可靠的性能，且优选地其类型为能够至少部分以自动方式来装配。本发明的第二目的是改善加热器和/或预热装置和/或系统的结构和/或可靠性，以便于电源连接操作，特别是通过采取允许使用塑料部件的合适措施。本发明的另一目的是保证在组成加热器和/或预热装置的各个部件之间的合适密封，使得污物或水不能从外部渗透进来，且燃料不能从进料导管泄露出去。本发明的还一目的是提供一种固有安全的电加热器和/或预热装置，其中，防止在故障情况下的过热。本发明的又一目的是提供一种预热装置，它更少受到阻塞问题，并能够以均匀方式预热燃料。本发明还涉及一种燃料预热装置，其中，进料导管与两个电加热器相关联，本发明还涉及一种这样的进料导管。
本发明的特征将特别在附加权利要求中阐述；通过下面的说明将更清楚所述特征和由此获得的优点，下面的说明将参考附图通过非限制性实例来提供，附图中图I是根据本发明第一实施例的加热装置的透视图；图2是根据本发明第一实施例的加热装置的局部分解透视图；图3是图I的加热装置的一部分的剖视图；
图4是图3的电加热器的剖视图；图5是图3的电加热器的第一部分的剖视图；图6是图3的电加热器的第二部分的剖视图；图7是图3的电加热器的第三部分的剖视图；图8是图3的电加热器的分解图；图9显示了在图3的电加热器和图I的加热装置的本体之间的耦接的细节；图10是图3的电加热器的外部视图；图11是图I的加热装置的剖视图；图12显示了图I的加热装置的变化形式；图13显示了图3的电加热器的第一变化形式的细节；
图14显示了图3的电加热器的第二变化形式；图15显示了图3的电加热器的第三变化形式的细节；图16表示了图3的电加热器的第四变化形式的细节；图17表示了图3的电加热器的部件的一些特征尺寸。
具体实施例方式下面参考图I，图中显示了用于吸热式发动机的燃料预热装置D的外部视图，该预热装置包括进料导管1，该进料导管I又包括 空心本体2，该空心本体2至少部分限定了进料导管，燃料流过该进料导管；图2和图11表示了同一加热装置D的分解图和剖视图。空心本体2包括燃料进口，该燃料进口在提供的实例中由进入端口 3表示，燃料通过该进入端口 3进入内部空腔中，燃料在该内部空腔内预热；该空心本体2还有四个出口4，这四个出口指向多个喷射器或分支导管。当然，出口 4的数目通常与发动机的气缸的数目匹配，因此可以根据需要而变化；因此，实际应用也可以设置成有一个、两个、三个、五个、六个、八个或更多出口。然后，空心本体2有两个自由端21A和21B，这两个自由端21A和21B敞开，以便能够插入电加热器5A和5B，如图2的分解图中所示，该电加热器5A和5B因此又用作空心本体2的密封塞；为此，电加热器5A和5B优选是可以以快速和安全的方式来装配和/或锁定。根据本发明的教导，实际上，电加热器5A和5B构成用于空心本体2的密封塞,且优选是通过形状耦合与空气本体相关联。优选是，形状耦合为过盈配合。实际上，如显示加热器5B的附图2和9中所示，该加热器5B装配至空心本体2的开口端21B中，因此以简单和快速的方式塞住本体2，而不需要任意合适的螺纹，因此能够将不同材料(不管是塑料还是金属)耦接在一起。加热器5B的锁定就位实际上有利地通过机械固定装置例如开口销15B来保证，该开口销15B装配至布置于本体2的端部上的槽28B内，并与加热器5B接合，从而防止加热器脱落。为此，还参考图9，加热器5B包括用于固定装置例如开口销15B的壳体23B，该壳体23B也与空心本体2接合；它优选是环形或圆形座，从而特别有利于加热器5B安装在不同角度位置，即用于在加热器5B装配至本体2中时允许它旋转或角向运动。当然，本领域技术人员可以有利地使用其它装置，例如与合适座等配合的榫钉来将加热器5B固定在空心本体2上。应当知道，两个电加热器5A和5B位于进料导管I的相对两端处并相互分离，即在通过对流(通过充满空心本体2的任意燃料)和可能地通过辐射(但并不通过传导)而进行换热的状态。这提供了多个优点首先，空心本体的内部容积比现有技术方案更自由，原因在于两个电加热器5A和5B只延伸比空心本体的总长度的一半更短的长度，从而使得本体的中心部分自由，以便有利于燃料流向喷射器。而且，在这种方案中，在两个加热器之间没有连接元件，当然除了用于安装它们的空心本体2的连接元件之外，因此避免了由于污物等引起的任何堵塞问题，同时避免(像已知情况那样)使用延伸空心本体整个长度的元件，这避免了关于它们可靠固定就位和对燃料流动形成阻碍的问题。参考图11，应当知道，在安装状态中，各电加热器5A和5B包括电加热元件，例如电绕组 62A、62B。根据本发明的教导，各电加热元件62A、62B在本体2内延伸，优选是只在用于喷射器的两个相邻出口 4之间的区域中延伸。根据一个有利的可选特征，各电加热兀件62A、62B并不在任一出口 4上延伸。进行的测试表明，在有两个电加热器5A和5B的构造中，该方案在进料导管中的燃料的均匀加热方面提供了最佳结果。特别是，各电加热器5A和5B在两个相邻导管或出口 4 (即在这两个导管或出口 4 之间插入相应电加热器5A、5B的电加热元件62A、62B)中的均匀燃料加热方面提供最佳结果。还参考图3和4，可以知道根据本发明的电加热器5A和5B的特殊设计，应当知道，为了清楚，这些图只显示了装置5B，装置5A绝对类似；由于相同原因，下面的说明将主要集中在电加热器5B或者集中在可以用于根据本发明的燃料加热装置和/或加热系统中的各种电加热器中的至少一个；因此，由相同参考标号表示但后面加有字母A或B的项目必须认为是相同的，所述字母是指电加热器5A或5B。下面介绍加热器5B，它包括相互耦接的加热端6B、间隔件7B和端子8B，如图4至7中详细所示。加热端6B在图5中更详细地显示，并又包括外壳61B，该外壳61B特别地在一端具有封闭的管形形状，它在内部容纳电加热元件，在本例中，该电加热元件由电绕组62B构成，该电绕组62B优选地具有线圈状形状，适合于当受到横过它的端部的电势差时通过焦耳效应来加热。在外壳61B内部有材料63B，该材料63B电绝缘，却是良好的热导体，例如镁，优选是成粉末或较小压缩颗粒的形状，它使得绕组62B与外壳61B电绝缘。图5还示意性地显示了绕组62B的电连接，该电连接在后面将更详细介绍，这时只需要说明它横过两电极(在这两电极之间建立了电势差)进行连接，在这一方面，应当知道，外壳61B自身是供电电路的一部分，原因是使得绕组62B布置成与两电极中的一个电极，特别是负极或接地级电接触，所述外壳61B与绕组62B的一端电连接，特别是通过焊接。因此，绕组61B由导电材料制造，优选是金属，更优选是不锈钢，例如AISI 303或INC0NEL,以便承受燃料(该绕组在工作中浸没于该燃料中)化学侵蚀。在图5中，还能够看见图6中所示的销73B的端子端，该销73B与绕组62B电连接，还与端子SB的一个电导体(优选是阳导体)电连接。电连接通过硬钎焊或过盈配合等而形成。销73B与电加热器5B的其它部件电绝缘，例如与空心衬套72B电绝缘(该空心衬套72B将在后面更详细地介绍)电绝缘，并相对于外壳61B定中。销73B的定中通过位于销的端子端(该端子端与和绕组62B耦接的端子端相反)处的定中绝缘体77B和通过沿销73B的本体布置的定中环78B来获得，该定中环78B布置在销73B和外壳61B之间，优选地在外壳61B的端子边缘处，以便使得它们隔离并防止任何短路。
有利地，在制造和装配部件的处理过程中，绕组62B (优选是已经与销73B耦接和/或焊接在该销73B上)首先插入外壳61B中，然后焊接在外壳61B上；然后，镁粉或颗粒灌入在绕组和外壳之间的空余空间中；该组件随后通过定中环78B来关闭，然后进行径向锻造处理，这减小外壳61B的直径并压实镁，以便不会留下没有绝缘体或者具有减小绝缘体层的区域。还应当知道，当安装时，定中环78B有利地不仅用作销与外壳壁的间隔件和/或绝缘体，还用作在制造和/或装配阶段中的定中元件以及用作塞子，因为它在径向锻造外壳61B时防止镁出来。 图6还表示了在外壳61B和间隔件7B之间的耦接区域该间隔件7B的内部至少局部空心，且在外壳61B和间隔件7B之间的耦接通过使得外壳61B过盈配合地装配至间隔件7B中和/或通过选择地硬钎焊(例如感应或激光类型)而实现，以便保证在它们之间的合适机械和气密密封，例如而并不局限于通过硬钎焊，特别是利用银和/或铜合金的硬钎焊，优选地之前对要焊接的表面进行机械和/或化学清洁。这种耦接可以通过使得间隔件7B的端子端设有扩口部71B和通过使得外壳61B的要插入间隔件7B内的端部部分稍微渐缩而简化。对于间隔件7B，它在图6中详细地显示它包括空心衬套72B，即合适形状的管形元件，该空心衬套72B在一侧与外壳61B耦接，如前所述，在另一侧与端子8B耦接。空心衬套72B在朝向端子8B的一侧有两个径向肋片74B，这两个径向肋片74B从空心衬套72B的表面突出，特别是沿径向方向和/或成环形形式突出，从而形成用于垫圈IOB的座75B，这也在图4中可见。垫圈IOB布置成与间隔件7B和进料导管的本体2相抵接和/或紧密抵靠，以便防止燃料从进料导管I的内部向外泄露。间隔件7B的与端子SB耦接的端部有密封轮廓，在所示实例中优选地由一个或多个径向肋片构成，该径向肋片从空心衬套72B的表面突出，特别是沿径向方向和/或成环形形式突出，这将在后面更详细介绍。空心衬套72B布置成与附属于(afferent to)端子8b的电导体79B (也如图7中所示，优选是负导体或接地导体)电接触的状态；该电连接优选地由电导体79B的特定形状来保证(该电导体79B布置或接合在管形元件或衬套72B的合适端部或座上)，和/或通过相应焊接来保证(例如通过硬钎焊来获得，特别是利用银和/或铜合金的硬钎焊，或者电焊)。空心衬套72B的内部具有区分的直径，以便有利于装配处理和/或防止任何短路；更特别是，紧邻扩口部分71B的区域的直径小于衬套的其余部分的直径。对于定中绝缘体77B，除了避免在空心衬套72B和销73B之间的任何电接触之外，它还有利地执行保持销73B相对于空心衬套72B定中的功能，以避免可能引起任何短路的任何运动，例如振动和/或由于温度变化引起的变形，优选是，它还提供端子8B的一部分的绝热。定中绝缘体77B优选是由陶瓷材料，例如氧化铝或块滑石来制造，而间隔件7B的空心衬套72B优选是由金属例如钢、不锈钢等制造，端子SB的本体81B优选是由塑料制造，例如聚酰胺(PA)，例如PA66，优选是有30%玻璃纤维，即一种尼龙。还必须考虑，在工作状态中，外壳61B可能达到大约500°C _600°C的温度，如果没有空心衬套72B和/或定中绝缘体77B，这可能损坏端子8B的塑料。实际上，空心衬套72B有利地执行双重功能首先，它通过耗散由绕组产生的一部分热量和防止端子8B受到由于高温而引起的任何损害而使得端子8B与外壳61B绝热；其次，它保证或有利于使得外壳61B在进料导管内合适定中，这样，它基本不受到与发动机振动相关的问题的影响。对于在间隔件7B和端子SB之间的耦接，它可以以不同方式来实现例如，端子SB的塑料可以模制在衬套72B的端部部分上，从而获得多个优点。例如，第一优点是更容易以相对较低成本来组装；合适措施(例如提供所述突起76B)也可以提高两个部件之间的耦接和密封，从而减少它们之间的交接或耦接区域中的任何泄露危险，获得能保证在塑料材料和金属材料之间的更好附接或密封的表面或座，并产生防止两种材料之间的可能渗透的更长和更曲折的路径。、实际上，图7中详细所示的端子SB包括塑料本体81B，该塑料本体81B优选是模制在衬套72B的端子部分上，以便获得最佳的机械密封以及用于防止可能渗透的更长路径，所述可能渗透来源于在用于将端子8B的塑料部分模制在衬套72B上的处理过程中而形成的相应互补座86B和突起76B之间的接合。塑料本体81B在一侧终止于座82B，用于使它与互补电连接件或插座耦接，电导体，特别是两个电端子83B’和83B〃布置在该座82B中，如图10中所示，电导体中的一个必须与车辆的地线连接，另一个与电池的阳端子连接。为了获得端子8B和互补的电插座之间的更稳定耦接，在电插座上设有接合轮廓84B，这里以非限制形式表示为用于搭扣耦接齿的座，其本身为已知类型，将不再介绍。销73B在接合区域85B中接合入端子8B的塑料本体81B中，特别是在包覆模制处理之后，在该包覆模制处理中，塑料本体模制在端子8B上。接合区域85B附近还有与导体83B’的电接点，其在图8的分解图中可见导体83B’和销73B优选是通过由焊接材料选择性地感应硬钎焊而耦接在一起，从而保证非常好的电连接。导体83B’和83B〃在图8中更详细地显示，其中，可以知道，它们包括分别与销73B和衬套72B相关联的耦接端95B’和95B"，和用于与电插座的相应电极(未示出)接合的自由端96B，和96B"。导体83B’和83B"的耦接端95B’和95B"优选是通过剪切和弯曲扁平金属条而获得，该扁平金属条被加工成至少局部圆形或半圆形轮廓。所述耦接端95B’和95B"优选是通过相对于电端子83B的中间部分侧向延伸的一个(95B〃)或两个(95B’ )弯曲端部而获得。更详细地说，在该非限制性实例中，导体83B〃和空心衬套72B之间的电接点由导体83B"通过它自身的端部95B"而实现，该端部95B"至少局部包围空心衬套72B的一个端部，而导体83B’和销73B之间的接点由导体83B’通过它自身的端部95B’来实现，该端部95B’至少局部包围空心衬套72B的一个端部所述接点优选地再通过由焊接材料选择性热硬钎焊而固定，在本例中这也能够获得非常好的电连接。这样，优选地，各个部件在用于模制塑料本体81B的处理过程中保持固定就位，这进一步有利于使电接点绝缘和固定。在图7中，参考标号89B表示端子保持器，用于当焊接和/或模制塑料本体81B时将两个导体83B’和83B〃沿它们的延伸部保持就位；不过必须指出，所述端子保持器89B是可选的。所述端子保持器89B有利地可以以热塑性材料，例如聚苯硫醚(PPS)来模制。端子SB还包括两个径向或环形的突起或肋片88B，该突起或肋片88B在塑料本体8IB的与空心衬套72B接合的端部处或附近从塑料本体8IB的表面突出，该肋片88B限定了用于垫圈IlB (例如0形环)的座91B，当安装在本体2中时，该垫圈IlB与端子8B的塑料本体81B和进料导管I的空心本体2的内壁相抵接和/或紧密设置在它们之间，以便保证防止外部试剂(例如污物、废水等)渗透危险的合适密封。应当知道，垫圈IOB和垫圈IlB围绕空心衬套72B和端子8B的金属和塑料之间的交界面区域布置，以便使得所述交界面区域与燃料(通过垫圈IOB的作用)和与外部试剂(通过垫圈IlB的作用)隔离该方案能够使得交界面区域保持在密 封环境中。通过将电加热器5B的最敏感部分(即金属和塑料之间的交界面)密封在密封环境中，可以使得由这两种不同材料制造的部件耦接在一起，同时不会产生可能在操作中(由于不同热膨胀系数而)形成泄露点和/或渗透点的区域。这种措施与衬套72B的存在一起有助于耗散由绕组产生的一部分热量，因此允许使用由塑料制造的端子8B，在现有技术中由于上述问题而不能使用这样的端子SB。还对于垫圈IOB和11B，应当知道它们有两个不同直径特别是，垫圈IOB有比垫圈IlB更小的直径。这种直径差别简化了插入和/或组装步骤。实际上，在组装步骤中，这两个0形环或垫圈IOB均必须被唯一地加宽，以便定位在它的座中(具有更大直径的垫圈IlB不必被加宽以便经过用于垫圈IOB的座)。还应当知道，所述两个垫圈IOB和IlB的所述尺寸不同，特别是，垫圈或0形环IOB有比垫圈或0形环IlB更小的直径，也为了允许所述垫圈分别插入本体2的、具有不同直径两个壳体(housing)中，这特别是用于防止垫圈在组装步骤中受损的目的。在这样的构造中，实际上电加热器5B能够安装在本体2中，且垫圈必须沿着较短的路径以过盈配合地装入本体2中；这意味着受损的危险更小以及将加热器安装至本体2内所需的努力更小。电加热器5B包括具有不同直径的座75B (用于垫圈10B)和91B (用于垫圈11B)，座75B的直径小于座9IB的直径。对此，还应当知道，参考图4，空心本体终止于两个不同直径，在图4中表示为25B和26B，最内侧的直径25B小于最外侧的直径26B，以便形成用于装配所述垫圈或0形环10BU1B的两个座，同时提供了这样的优点，即垫圈在组装步骤中必须沿较短路径。对于垫圈10BU1B的材料，它们中的至少一个可以由氟化弹性体，例如市场上可获得的、名称为“Viton”(注册商标)的氟化弹性体来制造，这特别是为了提供更好的抗化学试剂性。作为还一有利特征，必须注意到，各间隔件7A、7B优选地在朝着(最靠近进料导管I的端部的)出口 4的区域中凸出至由空心本体2确定的导管内部，并基本在横跨所述出口4之后立即终止。加热端6B的从间隔件7B凸出的部分与外壳61B的、其中布置绕组62B的部分重合由附图中可见，实际上，尽管外壳61B在空心衬套72B的内部延伸，在那部分中绕组62B由销73B代替。这提供了双重优点一方面，它保证了燃料的有效加热(因为由绕组产生的热量仅仅必须横过外壳61B的壁和电绝缘材料63B)，同时另一方面，空心衬套72B不会过热，因为它并不包含绕组62B。对于绕组62B，进行的测试显示线圈数Nsp和节距P (图17中表示)之间的比率基本大于2,优选是大于4。例如，对于线圈数Nsp=Il. 5和节距P=2. 75，比率Nsp/P=4. 2，而对于Nsp=13. 5和P=2. 4，Nsp/P=5. 6。作为其替代方案或者与其组合，已经观察到，合适的是，节距P〈6mm，优选是P〈3. 5mm,以便获得均匀和良好分布的加热。 当在筒形外壳6IB的外径Dinv和线圈62的线直径Dfil之间的比率Dinv/Dfil在3至10的范围内，优选是5至7范围内时，将获得最好的结果，特别是在最佳传热方面(为了尽可能快速地预热燃料)，同时不会阻碍燃料在空心本体2内的流动。例如,对于外径Dinv=5mm的外壳61B,线圈的线直径可以是Dfil=O. 9mm,它们之间的比率是Dinv/Dfil=5. 55 ;对于外径Dinv=6mm的外壳61B，线圈的线直径可以是Dfil=L 1mm，在它们之间的比率是Dinv/Dfil=5. 5。对于进料导管，除了上述特性之外，它还可以有利地由塑料材料制造，例如具有30%玻璃纤维的PA66 (尼龙)，原因在于它不需要导电，这与现有技术中的情况不同。当然，塑料材料的类型可以变化，例如，电加热器可以以与前述不同的方式来固定。不过，在不脱离本发明的范围和教导的情况下，本领域技术人员可以进行很多其它变化。例如，图12表示了第一变化形式，其中，相同参考标号表示相同部件(为了简明，它们将不再进一步介绍)；这样说就足够了，即在本例中，进料导管I’有燃料进入端口 3’，该燃料进入端口 3’相对于导管I’自身的纵向延伸部处于中心，而进料导管I在空心本体2的一个开口侧附近具有一个这样的端口 3。图12的所述变化形式提供了这样的优点，它使得燃料能够更均匀地分布在进料导管I'中，且加热器5A、5B对燃料通道的占用方面的影响更小。图13中表示了还一优选变化形式它显示了空心衬套72B与外壳61B耦接的区域的细节在该变化形式中，为了提高两者之间的密封，附加隔离装置80布置在外壳61B的端子边缘处。所述附加隔离装置为环形绝缘体，例如树脂等，该环形绝缘体优选地定位成环绕外壳61B的端子边缘，并抵靠空心衬套72B的内壁，以便改善两者之间的密封,并保证穿过它延伸的销73B更可靠地定中。图14中表示了又一变化形式在本例中，带有导体83’B和83"B的座82B’可相对于电加热器5B’运动，即加热器的电连接器装备有电接线，该电接线由一段电缆50制成；所述电缆50优选地使得座82B’的导体83’ B和83〃B与电加热器5B’的销和衬套电连接，该电加热器5B’与前述装置5B类似。这种变化形式的优点是，装备有所述预热装置的进料导管能够很容易地装入车辆的发动机舱内部，从而克服由于存在不同类型的障碍物或线束而引起的任何限制。图15中表示了绕组的变化形式。在该方案中，绕组63’ B有两个不同绕组第一部分630B布置在外壳61B内部并在外壳从空心衬套凸出的封闭侧；第二部分63IB优选是布置在外壳6IB内部并在外壳的当安装时处于空心衬套内部的一侧。第一绕组部分630B和第二绕组部分631B相互串联连接，且部分631B是PTC (正温度系数)电阻器，它的电阻随温度增加。通过合适选择所述电阻器，能够有利地以基本自动方式来限制任何过热温度，且不需要任何电子反馈控制实际上，当故障等使得温度超过预定极限温度时，部分631B的电阻将增加，从而降低焦耳效应和(因此)部分630B的加热。、作为还一变化形式，应当指出，进料导管I或I’的至少一部分(特别是空心本体2)可以有与这里所示的管形形状不同的形状，例如它可以为大致棱柱形状。还对于空心本体2，它可以由金属制造，例如(作为非限制性实例)钢、不锈钢、铝合金、钛合金等，或者适合在化学侵蚀环境中使用的类型的可选材料，例如陶瓷材料。根据另一变化形式，它可以实施为可选实施例或与上述一个实施例组合，可以设想使用控制电路，该控制电路包括或控制至少一个温度传感器，特别是与进料导管I的各出口 4和/或进入端口 3、3’相关联的温度传感器，以便至少控制进料导管内部的燃料的温度，从而克服在现有技术中使用的、基于时间来控制的缺陷。可选择地，所述至少一个温度传感器可以是预热装置的一部分；例如，它可以安装在本体2上，或者通过沉积而在靠近所述出口 4和/或靠近进入端口 3、3’的区域中直接获得。还优选地能够使用包括至少一个进料导管和一个上述类型5A、5B电加热器(或者甚至不同类型的加热器)的加热系统，该加热系统包括所谓的脉冲宽度调制(PWM)类型的控制。这种控制在现有技术中广泛用于调节供给例如变换器中的负载的电力，以便调节直流马达的速度。因此，它的基本原理在这里不再进行任何介绍；进一步的详细说明应当参考该主题的技术和科学文献。在本实例中，所述调制可以以由一个或多个温度传感器检测的温度为函数进行调节，该温度传感器检测燃料温度或(更通常)基准温度，例如外部环境温度。可选择地，所述调制可以以时间或不同被检测量为函数进行调节。因此，能够使用例如微控制器类型的电子电路，优选是设有存储器装置的电子电路；基准值可以预先确定于所述电路中和/或所述存储器装置中，特别是用于相应地改变调制值，例如因此通过检测一量或温度、将检测值与预定值比较以及计算用于控制所述PWM调制或电路的控制值。通过使用这种类型的控制，能够减小电加热器的能量消耗，同时对预热速度没有不利影响，或者能够优化发动机的操作，特别是在燃料消耗和/或废气排放方面。根据还一可能实例，系统包括控制单元，该控制单元在它的输入装置中接收由一个或多个传感器读出的温度值，例如从布置在进料导管内部的温度传感器；优选地，该方案提供了燃料温度的直接监测。
可选择地，可以设想使用安装在其它位置的温度传感器，例如安装在分支导管中、在喷射器附近等。这样，控制单元能够将要供给的功率百分数和/或功率以温度为函数及时确定，以便克服在现有技术中使用的间接控制系统的问题，该间接控制系统基于加热元件的工作时间。通过使用PWM控制，实际上能够实现一种用于以被管控的电压来预热燃料的方法，以便严格限制关于燃料加热的能量消耗，或者对于车辆发动机的最佳操作来优化燃料加热。根据本发明的方法，实际上，当控制单元在它的输入装置处接收表示冷发动机的 信号(例如由位于发动机上的传感器检测到的信号，该传感器例如在乙醇情况下检测低于10°C的温度，特别地低于5°C的温度)时，执行将最大功率供给加热元件的步骤，以便快速预热燃料；在这一方面，还必须指出，该温度可以变化，因为它们在很大程度上取决于使用的燃料的类型。当之后控制单元接收表示热发动机的第二信号(例如由位于发动机上的传感器检测的信号，该传感器检测高于60°C的温度，优选地接近80°C的温度)时，通过前述PWM控制来减小功率输出。图16中表示了还一变化形式在本例中，为了提高在空心衬套72B和销73B之间的密封，布置有垫圈94B，例如0形环等。所述垫圈94B位于空心衬套72B和销73B之间并在其端部部分附近，且优选地与定中绝缘体77B相抵接。由这种变化形式提供的附加优点是保护定中绝缘体77B免受可能的燃料渗透，因此定中绝缘体77B可以由不适合承受来自燃料的化学侵蚀的材料来制造。尽管在上述实例中，为了简明目的，本发明的优选特征相互组合地介绍，不过，它们可以独立或可选地实施，因为它们也可以用于与这里通过非限性实例介绍的装置或系统不同的装置和系统。
权利要求
1.一种用于吸入式发动机的燃料的电加热器(5A、5B),包括至少一个加热端(6B),该加热端适于插入用于加热所述燃料的装置(D)的空心本体(2)中； 其特征在于所述电加热器(5A、5B)具有包括至少一个电加热元件和一个端子(SB)的结构，该端子(8B)用于向所述加热器(5A、5B)供电，所述结构适于当与所述空心本体(2)相关联时进行最佳的耦接和/或操作。
2.根据权利要求I所述的电加热器(5A、5B)，其特征在于用于向所述加热器(5A、5B)供电的端子(8B)适于与所述空心本体(2)中的孔或座(25B、26B)至少部分地相关联，并优选地至少部分地由塑料材料制造。
3.根据权利要求I或2所述的电加热器(5A、5B)，其特征在于该电加热器包括间隔件(7B)，该间隔件特别地包括至少一个金属部分，该金属部分优选地用于在交界面区域中与所述端子(8B)的至少一个塑料部分耦接，该交界面区域例如是包含在密封环境中的交界面区域。
4.根据权利要求3所述的电加热器(5A、5B)，其中所述密封环境至少部分地由第一垫圈(10B)和第二垫圈(11B)来限定，该第一垫圈布置于所述间隔件的所述金属部分和所述空心本体(2)之间，该第二垫圈布置于所述端子的所述塑料部分和所述空心本体(2)之间。
5.根据权利要求4所述的电加热器(5A、5B)，其中所述第一垫圈(IOB)和所述第二垫圈(IlB)具有不同直径。
6.根据权利要求2至5中任意一项或多项所述的电加热器(5A、5B)，其中所述端子(SB)包括至少一个，优选地两个电导体(83’、83〃)。
7.根据权利要求2至6中任意一项或多项所述的电加热器(5A、5B)，其中所述端子(8B)包括塑料本体(81B)，该塑料本体优选地通过包覆模制而获得，特别是在至少所述电导体(83’、83〃)上包覆模制。
8.根据前述任意一项或多项权利要求所述的电加热器(5A、5B)，其中所述电加热器(5A、5B)或所述端子(SB)包括用于固定装置的壳体(23B)，该固定装置使得电加热器或所述端子能够固定在所述空心本体(2)上。
9.根据权利要求I至5中任意一项或多项所述的电加热器(5A、5B)，还包括基本管形外壳(6IB )和容纳于所述外壳(6IB )中的电绕组(62B ),所述电绕组(62B )与所述外壳(6IB )电接触，所述加热器(5A、5B)还包括销(73B)，该销部分地插入所述外壳(61B)中，并与所述电绕组(62B)电接触，其中，所述外壳(61B)和所述销(73B)通过环绕销(73B)的本体布置在该销和外壳(6IB)之间的定中环(78B)而电绝缘。
10.根据权利要求2至9中任意一项或多项所述的电加热器(5A、5B)，其中所述加热器(5A、5B)包括空心衬套(72B)，该空心衬套适于使得容纳电绕组(62B)的外壳(61B)与所述端子(8)的塑料本体连接，所述外壳(61B)和所述空心衬套(72B)容纳销(73B)，所述销通过定中环(78B)而相对于所述空心衬套(72B)电绝缘和定中，该定中环布置在销(73B)的、与容纳于所述外壳(61B)内的端部相反的端部处。
11.根据前述任意一项或多项权利要求所述的电加热器(5A、5B)，还包括至少一个电加热元件，该电加热元件包括第一电绕组部分(630B)和第二电绕组部分(631B)，其中，所述第二电绕组部分(631B)是正温度系数(PTC)电阻器。
12.根据前述任意一项或多项权利要求所述的电加热器(5A、5B)，其中电加热元件是通过具有直径Dfil的电线以节距P缠绕而获得的电绕组(63B)，该绕组具有线圈数Nsp，其中，外壳(61B)为基本筒形，并具有外径Dinv，且其中满足至少一个以下条件Nsp/P>2，优选地 Nsp/P>4 ；P<6mm3<Dinv/Dfil<10,优选地 5〈Dinv/Dfu〈7。
13.根据权利要求I至12中任意一项或多项所述的电加热器(5A、5B)，其适于与脉冲宽度调制(PWM)控制系统相关联或者由脉冲宽度调制(PWM)控制系统来控制。
14.一种用于吸热式发动机的燃料加热装置(D)，包括进料导管(1)，该进料导管包括空心本体(2)，该空心本体装备有至少一个燃料进口(3、3’ )和至少一个燃料出口(4)； 其特征在于，该加热装置还包括至少一个根据前述任意一项或多项权利要求所述的电加热器(5A、5B)。
15.根据权利要求14所述的加热装置(D)，其特征在于所述空心本体(2)包括至少两个孔(21A、21B)，该孔在装配条件下由两个电加热器(5A、5B)分别封闭，这两个电加热器(5A、5B)通过形状耦合而与所述空心本体(2)相关联。
16.根据权利要求14或15所述的加热装置(D)，其特征在于所述至少一个电加热器(5A、5B)包括布置在所述空心本体(2)中的至少一个电加热元件(63B、630B)，且所述空心本体(2)包括多个燃料出口(4)，所述电加热元件(63B、630B)在两个相邻出口(4)之间延伸。
17.一种用于吸热式发动机的燃料进料导管(I )，包括至少一个空心本体(2)，该空心本体装备有至少一个燃料进口(3、3’ )和至少一个燃料出口(4)； 其特征在于 该进料导管包括至少一个固定装置(28B)和/或座(25B、26B)，用于固定和/或容纳根据权利要求I至13中任意一项或多项所述的电加热器(5A、5B)。
全文摘要
本发明涉及一种用于吸入式发动机的燃料的电加热器(5A、5B)，特别地用于称为“共轨”等的燃料系统。加热器包括加热部件和端子(8B)，该端子适于与燃料进料导管(1)的空心本体(2)的一端相关联；优选地，该端子至少部分由塑料材料制造。本发明还涉及应用所述加热器的燃料进料导管以及燃料预热装置。
文档编号F02M53/06GK102667132SQ201080049928
公开日2012年9月12日 申请日期2010年11月2日 优先权日2009年11月6日
发明者A·巴尔巴诺, M·佐泽托, M·阿拉塔, P·克隆博 申请人:埃尔泰克股份公司