具有绝缘衬套的进气加热器总成的制作方法

本公开内容涉及内燃机中的进气加热系统，并且更具体地涉及采用一个或多个硬涂覆(hardcoated，硬质镀层的、硬质涂层的)衬套的进气加热系统。

背景技术：

用于内燃机的空气燃料混合物在冷却时较难点燃，导致燃烧较不完全并且排放物增加。一旦发动机预热，汽缸可充分地加热空气燃料混合物。然而，在启动时，发动机可能没有热量贡献给空气燃料混合物。当环境空气温度低时，冷启动条件尤其苛刻。进气加热系统可用于加热到达发动机的空气。该系统可位于吸入歧管内或吸入歧管之前。在尝试启动发动机之前，可使进气加热系统达到温度。

加热进气可允许更容易点火并且可更有效地保持燃料悬浮，引起更少的燃料液滴从在空气中悬浮落下。进气加热系统可允许更快地启动发动机、可减少启动排放、减少发动机磨损、减少启动期间的总体电池消耗、以及减少启动燃料消耗。

电空气加热器总成通常容置在金属框架(即，封围体、壳体等)内。这些框架包括基于流过加热元件的电流释放热量的电阻式金属加热元件。从框架外部起通过加热元件的电流通路与框架电绝缘，以防止短路。通常，采用衬套来使电流通路与框架绝缘。此外，衬套用于密封框架内的孔口以防止真空泄漏。照此，这些衬套通常与向加热元件提供电流的电连接以及与框架接触。然而，这些衬套由塑料或硅树脂制造。由于通过加热元件产生的相对高的温度，热量可能破坏衬套。

本文提供的背景技术描述是为了总体上呈现本公开内容的背景。当前署名发明人的达到该背景技术部分中所描述程度的工作，以及在提交时可能没有资格作为现有技术的描述的各方面，既不明确也不暗示地被承认为不利于本公开内容的现有技术。

技术实现要素：

在一种或多种实现方式中，描述了示例空气加热器总成。空气加热器总成包括限定孔口的框架和包括至少一个加热元件的空气加热器。框架被配置为接收空气加热器。空气加热器总成包括被配置为与至少一个加热元件连接的端子。空气加热器总成包括被配置为接收端子的硬涂覆衬套，并且该硬涂覆衬套被配置为被接收在孔口内以形成密封并使端子与框架电隔离。

在示例中，硬涂覆衬套包括氧化铝层。在示例中，氧化铝层的厚度的范围从.0005”到0.002”。在示例中，硬涂覆衬套包括具有倒圆边缘的矩形硬涂覆衬套。在示例中，硬涂覆衬套包括iii型硬涂层阳极氧化衬套。

在示例中，硬涂覆衬套包括渐细的(tapered，锥形的)柱形硬涂覆衬套。在示例中，渐细的柱形硬涂覆衬套被配置为接收机械紧固件。渐细的柱形硬涂覆衬套形成围绕机械紧固件的轴环，并且机械紧固件包括端子。

在示例中，空气加热器总成包括第一硬涂覆衬套和第二硬涂覆衬套。第一硬涂覆衬套包括伸长的筒部分，并且第二硬涂覆衬套包括伸长的筒部分。第二硬涂覆衬套的伸长的筒部分被配置为接收第一硬涂覆衬套，并且第一硬涂覆衬套的伸长的筒部分被配置为接收端子。

在示例中，第一硬涂覆衬套的伸长的筒部分连接到环形圈部分，并且第二硬涂覆衬套的伸长的筒部分连接到环形圈部分。

在一种或多种实现方式中，描述了示例空气加热器总成。空气加热器总成包括限定孔口的框架和包括至少一个加热元件的空气加热器。框架被配置为接收至少一个空气加热器。空气加热器总成包括一个或多个保持器总成，该一个或多个保持器总成被配置为接收至少一个加热元件。空气加热器总成包括端子和硬涂覆衬套，该端子被配置为与至少一个加热元件连接，该硬涂覆衬套被配置为接收端子。涂覆衬套被配置为被接收在孔口内以形成密封并使端子与框架电隔离。

在示例中，硬涂覆衬套包括氧化铝层。在示例中，氧化铝层的厚度的范围从.0005”到0.002”。在示例中，硬涂覆衬套包括具有倒圆(rounded，圆角的)边缘的矩形硬涂覆衬套。在示例中，硬涂覆衬套包括iii型(typeiii)硬涂层阳极氧化衬套。

在示例中，硬涂覆衬套包括渐细的柱形硬涂覆衬套。在示例中，渐细的柱形硬涂覆衬套被配置为接收机械紧固件。渐细的柱形硬涂覆衬套形成围绕机械紧固件的轴环，并且机械紧固件包括端子。

在示例中，空气加热器总成包括第一硬涂覆衬套和第二硬涂覆衬套。第一硬涂覆衬套包括伸长的筒部分，并且第二硬涂覆衬套包括伸长的筒部分。第二硬涂覆衬套的伸长的筒部分被配置为接收第一硬涂覆衬套，并且第一硬涂覆衬套的伸长的筒部分被配置为接收端子。

在示例中，第一硬涂覆衬套的伸长的筒部分连接到环形圈部分，并且第二硬涂覆衬套的伸长的筒部分连接到环形圈部分。在示例中，保持器总成包括陶瓷保持器总成。

在一种或多种实现方式中，描述了示例空气加热器总成。空气加热器总成包括限定孔口的框架和包括至少一个加热元件的空气加热器。框架被配置为接收空气加热器。空气加热器总成包括端子，该端子被配置为与至少一个加热元件连接。空气加热器总成包括第一硬涂覆衬套和第二硬涂覆衬套，第一硬涂覆衬套包括被配置为接收端子的伸长的筒部分，第二硬涂覆衬套包括被配置为接收第一硬涂覆衬套的伸长的筒部分。第一硬涂覆衬套和第二硬涂覆衬套被配置为被接收在孔口内以形成密封并使端子与框架电隔离。

根据详细描述、权利要求和附图，本公开内容的其他应用领域将变得明显。详细描述和具体示例仅旨在用于说明的目的，并不旨在限制本公开内容的范围。

附图说明

从详细描述和随附附图将更全面地理解本公开内容，其中：

图1是根据本公开内容的原理的用于车辆的示例进气加热系统的分解视图；

图2a是根据本公开内容的原理的进气加热系统采用的硬涂覆衬套的轴测图；

图2b是根据本公开内容的原理的在图2a中示出的硬涂覆衬套的平面视图；

图2c是根据本公开内容的原理的在图2b中示出的硬涂覆衬套的横截面视图；

图3a是根据本公开内容的原理的进气加热系统采用的硬涂覆衬套的轴测图；

图3b是根据本公开内容的原理的在图3a中示出的硬涂覆衬套的平面视图；

图3c是根据本公开内容的原理的在图3b中示出的硬涂覆衬套的横截面视图；

图4a是根据本公开内容的原理的进气加热系统采用的硬涂覆衬套的轴测图；

图4b是根据本公开内容的原理的在图4a中示出的硬涂覆衬套的平面视图；

图4c是根据本公开内容的原理的在图4b中示出的硬涂覆衬套的横截面视图；

图5是根据本公开内容的原理的用于车辆的、采用图4a至图4c中示出的硬涂覆衬套的示例进气加热系统的分解视图；

图6a是根据本公开内容的原理的进气加热系统采用的硬涂覆衬套的轴测图；

图6b是根据本公开内容的原理的在图6a中示出的硬涂覆衬套的平面视图；

图6c是根据本公开内容的原理的在图6b中示出的硬涂覆衬套的横截面视图；

图7a是根据本公开内容的原理的进气加热系统采用的第一硬涂覆衬套和第二硬涂覆衬套的轴测图；

图7b是根据本公开内容的原理的在图7a中示出的第一硬涂覆衬套和第二硬涂覆的侧视图；

图7c是根据本公开内容的原理的在图7a和图7b中示出的第一硬涂覆衬套和第二硬涂覆的另一侧视图；

图7d是根据本公开内容的原理的在图7c中示出的第一硬涂覆衬套和第二硬涂覆的部分横截面视图；

图8a是根据本公开内容的原理的进气加热系统采用的第一硬涂覆衬套和第二硬涂覆衬套的轴测图；

图8b是根据本公开内容的原理的在图7a中示出的第一硬涂覆衬套和第二硬涂覆的侧视图；

图8c是根据本公开内容的原理的在图7a和图7b中示出的第一硬涂覆衬套和第二硬涂覆的另一侧视图；以及

图8d是根据本公开内容的原理的在图7c中示出的第一硬涂覆衬套和第二硬涂覆的部分横截面视图。

在附图中，可以重复使用附图标记来标识类似和/或相同的元件。

具体实施方式

本公开内容针对硬涂覆衬套。在各种实现方式中，金属衬套诸如铝衬套包括减轻电连接和框架之间的电流流动的绝缘层。例如，空气加热器可以采用硬涂覆铝衬套来密封孔口，同时防止电流从电连接流动到框架。这些硬涂覆衬套还可以充当散热器，以减轻对空气加热器的其他部件的损害。

在一种或多种实现方式中，硬涂覆衬套可包括经受iii型硬涂层阳极氧化过程的衬套。例如，一个或多个铝衬套可以经受适合的电化学过程。电化学过程可包括使铝衬套经受硫酸浴，该硫酸浴含有每升从约一百八十(180)到约二百(200)克的任何质量的硫酸。操作温度的范围可从约二十八华氏度(28°f)到约三十二华氏度(32°f)。将电流密度在从约二十四(24)安培每平方英尺到约四十(40)安培每平方英尺范围内的电流施加给浴和/或施加给浴内的衬套。该电流被施加对应于所需的氧化物厚度的时间量。

图1示出了被配置为安装到内燃机的头部的示例进气总成100。吸入管通常安装在进气总成100的与头部相反的一侧。进气总成100可以定位在吸入管和发动机的头部之间。

进气总成100包括框架102，该框架被配置为在其中接收一个或多个空气加热器104。在一种或多种实现方式中，框架102包括铝框架等。空气加热器104包括一个或多个加热元件106。加热元件106包括具有预定电阻率的导电材料，并且成形为在可用的长度和空间上提供所需的总电阻。因此，加热元件106可包括多种横截面配置。在一些示例中，加热元件106可以是当向空气加热器104施加电压时由于电流流过加热元件106而产生热量的适合的电阻材料，诸如不锈钢材料、镍铬合金材料、铁-铬-铝材料等。如图所示，加热元件106可以以如在图1中所示的蛇形(serpentine，弯弯曲曲的、蜿蜒的)配置被构造。

虽然图1示出了两个空气加热器104(即，104-1、104-2)，但是可以理解，在不脱离本公开内容的范围的情况下，其他配置也是可能的。例如，可以采用单个空气加热器104。此外，可以采用三个或更多个空气加热器104。

加热元件106被接收在相应的保持器总成108内。如图所示，第一保持器总成108-1接收加热元件106的端部部分(即，顶部部分)，并且第二保持器总成108-2接收加热元件106的另一端部部分(即，底部部分)。保持器总成108可包括适合的陶瓷材料等。例如，保持器总成108还可以提供绝缘性能。此外，保持器总成108帮助将空气加热器104固定就位。例如，保持器总成108可用于防止由振动引起的过度移动。框架102接收保持器总成108以支撑保持器总成108和加热元件106。可以使用适合的紧固件将保持器总成和/或加热元件106固定在框架102内。

空气加热器104包括端子110、112，以将空气加热器104电连接到电池。端子110、112与加热元件106接合，以提供从电池到加热元件106的电通路。端子110、112被接收在限定于框架102内的对应孔口114、116内。在一些实现方式中，端子110、112包括机械紧固件，诸如螺栓等。

如本文所描述的，空气加热器总成100采用衬套118来电隔离端子110、112和/或加热元件106与框架102之间的其他电互连。空气加热器总成100还包括一个或多个螺母120、绝缘杆121和/或跨接线杆122，以将各种部件固定在一起。螺母120由对应的机械紧固件124接收，这将在本文中更详细地描述。

图2a至图7d示出了可由进气总成100采用的硬涂覆衬套118的各种实现方式。在示例实现方式中，硬涂覆衬套118被用于密封孔口114、116，并提供由端子110、112产生的热传导。此外，硬涂覆衬套118提供电绝缘体以防止加热元件106和/或端子110、112与框架102之间的电流短路。硬涂覆衬套118被配置为接收对应的电端子110、112，并且硬涂覆衬套118被配置为由限定在框架102内的对应孔口114、116接收。

在一种示例中，硬涂覆衬套118包括已经受铝硬涂覆阳极氧化过程的铝衬套。例如，铝衬套可在下述温度和密度下完全地浸没在硫酸浴中达预定时间段，这样的温度在从大约三十(30)华氏度到三十五(35)华氏度的范围内，这样的密度在从二十(20)安培到四十(40)安培的范围内。该预定时间段可以是在硬涂覆衬套的表面上充分地形成足够的氧化铝层的任何时间段。在一些示例中，氧化铝的厚度在从约.0005”到约0.002”的范围内。

图2a至2c示出了依照本公开内容的示例实现方式的硬涂覆衬套118的示例实现方式。在该实现方式中，硬涂覆衬套118包括大致矩形的硬涂覆衬套202。如图所示，矩形硬涂覆衬套202包括倒圆边缘204，以减小施加在相应的边缘上的压力。可以理解，倒圆部可包括倾斜表面、倒角表面、弯曲表面、光滑表面等。因此，可减轻对矩形硬涂覆衬套202造成的磨损。可以理解，本文所描述的硬涂覆衬套118的边缘中的一个或多个边缘可以是倒圆的以减小施加在相应边缘上的压力。

矩形硬涂覆衬套202的内表面206和外表面208包括氧化铝层。照此，矩形硬涂覆衬套202减轻了端子110、112和框架102之间的电流短路。例如，对于要发生的潜在的电流短路，内表面206和外表面208两者都具有不包括氧化铝层的部分(即，内表面206和外表面208两者都包括暴露的铝部分)。此外，矩形硬涂覆衬套202包括接收在对应的孔口中的伸长部分210和与框架102抵接的凸缘部分212。

图3a至图3c示出了依照本公开内容的硬涂覆衬套118的另一实现方式。在该实现方式中，硬涂覆衬套118包括大致柱形的硬涂覆衬套302。类似于矩形硬涂覆衬套202，柱形硬涂覆衬套302包括内表面304和外表面306。内表面304和外表面306包括氧化铝层，以减轻端子110、112和框架102之间的电流短路。

图4a至4c示出了依照本公开内容的硬涂覆衬套118的另一实现方式。在该实现方式中，硬涂覆衬套118包括大致渐细的柱形硬涂覆衬套402。类似于矩形硬涂覆衬套202和柱形硬涂覆衬套302，渐细的柱形硬涂覆衬套402包括内表面404和外表面406。内表面404和外表面406包括氧化铝层，以减轻端子110、112和框架102之间的电流短路。如图所示，渐细的柱形硬涂覆衬套402包括具有第一直径的第一端部408和具有第二直径的第二端部410，并且第二直径大于第一直径。

图5示出了采用渐细的柱形硬涂覆衬套402的示例进气总成100。如图所示，加热元件106包括端部502，该端部被配置为由机械紧固件504接收。在示例实现方式中，机械紧固件504包括螺栓506，该螺栓具有螺纹部分508和头部510。头部510的形状为截头圆锥形(即锥形)以与内表面404的形状相配，并限定接收部分512以接收加热元件106的端部502。一旦连接，机械紧固件504在电池和加热元件106之间提供电互连。

螺栓506配置成通过由框架102限定的对应的渐细的柱形孔口514被接收。渐细的柱形硬涂覆衬套402被接收在对应的渐细的柱形孔口514内，并且渐细的柱形硬涂覆衬套402接收螺栓506的锥形头部510。对应的螺母516用于将螺栓506固定就位，这也使螺栓506相对于被接收在头部510的接收部分512中的加热元件106固定。一旦螺栓506被固定，渐细的柱形硬涂覆衬套402和螺栓506相对于对应的渐细的柱形孔口514形成密封。在各种实现方式中，渐细的柱形硬涂覆衬套402的第二端部410充当支撑螺栓506的轴环。

图6a至图6c示出了依照本公开内容的硬涂覆衬套118的另一实现方式。在该实现方式中，硬涂覆衬套118包括硬涂覆衬套602。硬涂覆衬套602包括大致柱形的基部部分604、凸缘部分606和大致伸长的柱形部分608。凸缘部分606被配置为与框架102的表面接合，以提供额外的密封功能。该衬套602包括内表面610和外表面612。内表面610和外表面612包括氧化铝层，以减轻端子110、112和框架102之间的电流短路。

图7a至图7d示出了依照本公开内容的硬涂覆衬套118的另一实现方式。如图7a和图7b所示，机械紧固件702——诸如包括头部706和螺纹紧固件部分708的螺栓704——连接到加热元件106。在该实现方式中，进气总成100采用第一硬涂覆衬套710和第二硬涂覆衬套712。第二硬涂覆衬套712限定接收第一硬涂覆衬套710的容积，并且第一硬涂覆衬套710限定接收螺栓704的容积。例如，第一硬涂覆衬套710包括环形圈部分714和伸长的筒部分716。第二硬涂覆衬套712包括环形圈部分718和伸长的筒部分720。

环形圈部分714、718限定用于接收如本文所描述的各种部件的相应孔口。此外，伸长的筒部分716、720限定了接收如本文所描述的部件的容积。例如，环形圈部分718的孔口大于环形圈部分714的孔口，以允许第二硬涂覆衬套712接收第一硬涂覆衬套710的筒部分716。例如，筒部分720包括的直径大于筒部分716的直径。因此，如图7c和图7d所示，当螺栓704使加热元件106相对于框架102紧固时，筒部分720接收筒部分716。伸长的筒部分720被接收在限定于框架102内的对应孔口中。此外，筒部分716接收螺纹紧固件部分708。伸长的筒部分716、720使螺栓704与框架102绝缘。环形圈部分714、718可包括相同的直径。此外，当螺栓704被紧固到框架102时，环形圈部分714、718彼此直接相邻并且彼此接触。如图7c和图7d所示，环形圈部分714、718还可以与框架102的表面接合。

在这些实现方式中，由于第二硬涂覆衬套712接收第一硬涂覆衬套710，所以第一硬涂覆衬套710和第二硬涂覆衬套712的外表面和内表面需要暴露的铝以在加热元件106和框架102之间形成电流短路。

该实现方式还可以减少磨损，因为第一硬涂覆衬套710的表面(即，外和内)不与框架102直接接合，并且第一硬涂覆衬套710和第二硬涂覆衬套712在振动时不相对于彼此移动。此外，第一硬涂覆衬套710和第二硬涂覆衬套712可以用作散热器以减少提供给密封件722的热量。密封件722可包括硅树脂密封件，该硅树脂密封件用作额外的空气密封件，以在用螺母724将螺栓704相对于框架102紧固时防止不需要的空气进入或离开进气总成100。

在一些实现方式中，在螺母724下方采用绝缘垫圈726以减轻螺栓704和框架102之间的电流短路。绝缘垫圈726可由云母、酚醛树脂、高温树脂等制造。

图8a至图8d示出了采用硬涂覆衬套802、806的空气加热器总成100的另一示例实现方式。在该实现方式中，硬涂覆衬套118包括第一硬涂覆衬套802和第二硬涂覆衬套806，第一硬涂覆衬套包括伸长的筒部分804，第二硬涂覆衬套包括伸长的筒部分808。类似于在图7a至图7d中所描述的实现方式，伸长的螺纹紧固件部分708由伸长的筒部分804接收，并且伸长的筒部分804由伸长的筒部分808接收。伸长的筒部分808由限定在框架102内的对应孔口接收。

上述描述本质上仅是说明性的，并且决不意于限制本公开内容、其应用或用途。可以以各种形式实现本公开内容的广泛教导。因此，尽管本公开内容包括具体示例，但是本公开内容的真实范围不应受到这样的限制，因为在研究了附图、说明书和下述权利要求之后，其他修改将变得明显。应该理解，在不改变本公开内容的原理的情况下，方法内的一个或多个步骤可以不同的顺序(或同时)执行。再者，尽管以上将实施方式中的每一个都描述为具有某些特征，但是关于本公开内容的任何实施方式描述的那些特征中的任何一个或多个可以在其他实施方式中的任何实施方式的特征中实现和/或与其组合，即使没有明确描述该组合。换言之，所描述的实施方式不是相互排斥的，并且一种或多种实施方式彼此的置换保留在本公开内容的范围内。

使用各种术语来描述元件之间(例如，模块、电路元件、半导体层等之间)的空间和功能关系，包括“连接”、“接合”、“耦合”、“相邻”、“靠近”、“在……顶部”、“在上方”、“在下方”以及“设置”。除非明确地描述为“直接”，否则当在以上公开内容中描述第一元件和第二元件之间的关系时，该关系可以是在第一元件和第二元件之间不存在其他中间元件的直接关系，但也可以是在第一元件和第二元件之间(在空间上或功能上)存在一个或多个中间元件的间接关系。如本文所使用的，措辞a、b和c中的至少一个应该被解释为使用非排他性逻辑or表示逻辑(aorborc)，并且不应该被解释为表示“a中的至少一个、b中的至少一个、以及c中的至少一个”。

在图中，由箭头所指示的箭状物的方向通常演示图示所感兴趣的信息流(诸如数据或指令)。例如，当元件a和元件b交换各种信息但从元件a传递到元件b的信息与图示相关时，箭状物可以从元件a指向元件b。这个单向箭状物并不暗示没有其他信息从元件b传递到元件a。再者，对于从元件a发送到元件b的信息，元件b可以向元件a发送对信息的请求或接收确认。

权利要求中叙述的任何元件均不意在是35u.s.c.§112(f)的意义内的装置加功能元件，除非元件是使用措辞“用于……的装置(meansfor)”或在方法权利要求的情况下使用措辞“用于……的操作(operationfor)”或“用于……的步骤(stepfor)”明确叙述的。