专利名称：具有过热监控装置的汽车加热装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车用的加热装置，该加热装置具有燃料定量供应装置及燃烧送风机，用于将燃料及助燃空气导入燃烧器，该燃烧器在其焰道引发火焰，该加热装置还包括一台热交换器，它通过气壳体与装有焰道的空间隔开，通过该分隔空间可泵入不同类型的载热体，如水等。该供热装置还具有一个测量载热体温度的温度传感器。该加热装置还包括一个控制装置，它能够按被调节的混合均匀的载热体的温度来调节该加热装置的工作，该加热装置带有过度加热监控装置。通过对热交换器的接近过热作出反应，使加热装置停止燃料供应或采取其它措施来使加热装置停止工作。
这种汽车用加热装置也经常作为固定加热或附加加热装置用于轿车，载重汽车，公共汽车，游艇及小型飞机上。也可用在居住挂车，建筑机械等类似的应用场合中。燃料可用汽油或柴油，这可能是汽车自身的储备燃料，或者是附加油箱内储存的燃料。通常用水作为载热介质(载热体)，水从水泵泵入并流经加热循环和热交换器，对一个或多个加热体(汽车热交换器)供给热能。也可以用空气作为载热体。
在这种汽车加热装置中，载热体-温度传感器作为实测值传感器，通过与控制装置中的给定温度值进行比较，便可对该汽车加热装置的工作进行调节。通常用一台带有微处理器的控制装置调节载热体的温度，使其处于一个恒定值上，其控制方式是使燃烧器接通或断开。这种通断操作通常是通过将燃料定量供应的燃料泵接通与断开，及燃烧通风机的接通与断开来实现的，并且/或者也可以通过对一种燃料定量供应泵的控制来实现，这种控制可达到更为确定的燃烧器功率。
出于保险的缘故，这种汽车加热装置具有一个过热监控装置，由热交换器的工作温度控制。
DE3031410是一种已知的汽车加热装置，它的控制装置具备一个微处理器，除了控制程序外，也储存有调节参数以及其阈值。过热监控装置是这样工作的，即其微处理器从过热传感器接受一个信号，并将该主号与过热阈值相比较。过热传感器应装在哪里以及如何装设在说明中没有写明。
过去，通常这个过热监控器作为开关或熔化保险装置。该熔化保险装置即这个开关感受到在热交换器中焰道后端的温度提高时，便会断开燃料定量供应泵的电路。这种监控装置的缺点是动作后必需更换保险丝或使开关恢复原位。这样很费事。避免该缺点的方法是通过上述措施设置一个传感器，以便将输出信号与阀值进行对比。
当这样一个汽车加热装置装在车上，例如轿车上时，这个装置就要与该车的制冷-加热和水循环系统组合在一起。在其中要求安排一个旁路，以便当汽车热交换器(加热体)被断开，不发生有采热作用时，载热体在热交换器中的循环仍得到保证。因此这时汽车加热装置中的循环中进出口温度几乎是相同的。当燃烧器工作时，这时的温度便相对较快地升高，使得在短时间之后温度超过调节驱动的预定阀值时，断开加热装置。
当人们由于费用等原因不用上述旁路功能时，这样由于譬如汽车加热装置的断开，这时没有热量由载热体循环传出，即在热装置中的载热体的流量实际为零值。这时在汽车加热装置的热交换器中载热体温度会很快升高，此外，在火焰管燃烧空间区域附近的气体壳体的温度也会较快地升高。
这种气体壳体温度的快速升高无论如何必须避免，以防过度加热。因此为了能采取相应的措施，这种过热的危险要能尽早被觉察。
本发明目的在于，给出了上述类型的汽车加热装置，尤其是在热交换器中只有较有限的载热体通过能力时，仍不会产生过热的危险。
为了解决这个问题，本发明考虑了各种可能性。一方面是实现高概率的所预料的过热状态的“提前识别”，另一方面，通过一个冗余系统，当有过热危险时及时断开装置以达到系统的安全。按本发明的一个特殊方面，设有一个温度传感器，它适用于此处所述类型的汽车加热装置中。
按本发明的第一方面在过热监控装置上设置一个过热温度传感器，由它来送出信号；信号值超过某一阈值意味着处于过热状态。为了避免这种情况将可该过热温度传感器安置在汽车加热装置热交换器的焰道末端附近与汽车加热装置的热交换器的气体壳体相接触，这里由过热温度传感器的输出信号与阈值比较后，便在控制装置上产生一个梯度信号，或者该控制装置将过热温度传感器的信号与载热体温度传感器的信号对比从而建立一个差值信号，以便将该差值与一个差阈值作比较。以上两种措施，或是采用一个梯度阈值或是采用一个差阈值，也可以将两者组合起来，这时当两者之一的阈值被超过时，便认为发生了一个过热情况。
当如上面所阐述，在一台汽车加热装置上放弃早先通常的旁路方式，则便存在了危险，这危险就是当汽车上热交换器断路时，载热体的流通能力趋向于零值。因此按本发明设置的过热温度传感器对控制装置发出一个信号，控制装置会根据这一信号得到一个梯度信号(按时间导出温度)，若这个温度梯度超过了一定的梯度阈值，这标志着在热交换器中温度升得如此迅速，以致很快就会达到过热。若这梯度阈值已超过，则加热装置便执行例如通过阻断燃料供给的断开功能。按照本发明，这装置的过热温度传感器并不是对所达到的绝对阈值产生反应，而是对其速度作出反应，热交换器中温度以该速度变化。这相当于早先知道的温度变化的趋势。对于加热装置载热体静止状态的情况来说，其过热也能得以可靠地加以制止。
这种预先识别的特殊优点是，载热体的温度传感器(在现有技术状态下为已知的)是位于载热体的入口附近处，若载热体采用的是水，就是把传感器安置在该加热装置的热交换器的水的入水附近。通过将用于调节的载热体温度传感器设在热交换器入水口，汽车加热装置预先设置的期望温度的舒适调节便成为可能。对于汽车热交换器(加热体)来说，水入口侧的温度明显地较好地反映了汽车侧热交换器的情况，它比用该汽车加热装置的热交换器的水出口侧的温度为优。因此能取得比较稳定的控制。
此外，通过按本发明的安排，上述过热监控装置将从载热体和过热温度传感器得到的温度值进行比较，(其差值)在超过给定的差值时执行切断，因而它一方面可监视载热体温度传感器的功能，另一方面可监视过热温度传感器等功能。这种对两个温度传感器的功能的检查优先地是在正常工作时进行的，也就是当载热体在进行循环时进行的。这种情况下，过热温度传感器输出的温度值以及载热体温度传感器输出的温度值之间的差是较小的常值，如果在此过热温度传感器输出的温度值与载热体温度相比稍高一些。如果在这两个温度之间发生一个特别强的偏差(由过热温度传感器发出的值，比由载热体温度传感器发出的值大得多或小得多)，这便意味着，两个温度传感器之中的一个产生了故障，或者一种过热的情况已发生或者短时间即将发生，例如，由于缺少供水量或水循环量受阻等，因保险之故，系统便会执行故障断路。
在控制装置中对由过热温度传感器送来的数据进行计算。本发明的第二个方面可以按如下看出，即通过由过热温度传感器传来的信号，并与过热温度传感器输出信号的计算值有关附加地或冗余地在控制装置中直接执行燃烧器的断开工作。为此控制装置包括了一个微处理器，在其中可对载热体温度传感器及过热温度传感器来的测量值作计算，而与这微处理器相并行的是一个包含阈值开关的电气回路，其中阈值开关输出信号便可关闭至燃烧器的燃料供应或采取其它的相应措施。
上述措施较之仅由通过控制装置计算过热温度传感器来的信号将会明显地提高可靠性。通过将与处理由过热温度传感器来的信号的微处理器并行的阈值开关接通，可以得到提高的可靠性，因为装置的断开或是由于通过微处理器的信号的运算，或是通过阈值开关而发生的。
特别是微处理器能够据此识别过热状态。即是否两个温度值在相同意义上在变化，是否两个温度传感器给出的温度有一个最低的温度差值，以及是否载热体温度传感器没有传送出一个高于过热温度传感器的温度值。
按以上的阐述，人们可以由载热体温度传感器送出的测量信号以及由过热温度传感器送出的测量信号算出一个梯度信号。这种运算是在微处理器中完成的。现在，代替建立一个梯度信号并与一个梯度阈值进行比较，微处理器可以一种特殊的优先方式在以上两种测量信号之间得出一个差值，以将此差值与阈差值作对比。在此还可应用下述认识，正常运行时，从载热体温度传感器测出的温度不会与从过热温度传感器测出的那个温度有太大的偏差。尤其是，如下面更详细所述，当载热体温度传感器设在水的出口部位时，由两个测温传感器送来的测量值的差值与一个差阈值的比较尤为有效。两个信号愈是相互之间偏离差阈值，便意味着产生过热或即将产生过热的概率较大。
如上所述，由对两个传感器输出的测量值的比较也可以对温度传感器的功能作出检查，但更重要的是对由于超过差阈值的过热状态的辨识(能力)。
在专门的电路技术方面，本发明考虑了给燃料定量供应装置一个驱动电路，它由控制装置的驱动脉冲对燃料定量供应装置节拍性地进行驱动，而阈值开关的输出连到一个逻辑元件的一个输入端，而逻辑元件的另一输入端则引到驱动脉冲，当阈值开关对从过热温度传感器来的超过某确定值的升温信号作出反应时，逻辑元件便切断，因此便没有驱动脉冲输出到燃料定量供应装置去。
合乎目的地，温度传感器将作为PTC元件或NTC元件，也就是它应具有正值及负值温度系数，这种元件的电阻值随着温度的升高增加或者减小。
将载热体温度传感器安装在热交换器的水的入口侧，可以使调节具有稳定性与舒适性，恰如前面已指出的那样。为了提前发现一个可能的过热现象，过热监控装置就应按本文前面所述的方式来构成。按本发明的第三方面规定，这一种适用的过热监控装置可以不使用过热温度传感器。按照本发明的第三方面的实施例，尽管它可以以不是很有利，但是一种比较便宜的形式包括在以上描述的过热监控装置的类型之中，但是也可以排除非循环的载热体的可能过热的危险(这种过热的状态，尤其是缺乏旁路时会出现，如前文所述)，(具体)方法是将载热体温度传感器安置在热交换器的载热体的出口边，特别是水的出口处，而由载热体温度传感器测出的温度值用控制装置计算出一个梯度信号，该梯度信号和梯度阈值相比较，在温度快速升高时关闭装置。
按本发明的前述的第一方面，从过热温度传感器得到的信号可以求得其温度梯度，按本发明的第三方面，从载热体温度传感器输出的温度值得到温度梯度，用它们来判别一个可能的加热。这种发明的变化也可以用一种常规的过热开关或相似的设备来实现。但其缺点则为，载热体温度调节到标定值是按实际温度信号为基础来进行的，而这种温度信号不是在热交换器的进口侧而是在其出口侧测得的。在水的出口侧受到的温度的起伏比同一热交换器的水的入口侧的要强烈。因此调节更为不稳定和不方便。这个缺点可以由贮置价格适当的过热监控装置来解决，从可靠性的理由来说，这无论如何也是要有的。
由以上的说明可得知，如果不使用那些早期通用的过热开关或者过热熔化保险时，必需要用一个过热温度传感器及一个载热体温度传感器。迄今通常这两个温度传感器安置在汽车上的不同位置。对此可以按调节的需要将载热体温度传感器安置在热交换器的水的入口侧或出口侧，而过热温度传感器则放在与其相远离的部位，通常情况下，安置在焰道的末端。为了安装这些温度传感器，在热交换器的外部水套上要加上两个安装开口。
在一个根据本发明的专门的第四个方面，把温度传感器的设置加以简单化。使其结构简单特别是简化在汽车在上供暧装置的安装。
对此，本发明规定把过热温度传感器和载热体温度传感器组合成一个单一的传感器组件。
这种传感器组合件具有下述特征-具有一个支承部分，它能安装在热交换器外壳的一个开口处。-具有一个在支承部分的一端的连接着的载热体温度传感器，以及-具有一个与支承部分的同一端相连且与载热体温度传感器相邻的过热温度传感器。
这种组合温度传感器的装配，基本上像过去通常的温度传感器一样简便，它要把两个传感器装到装置中去，但需要的仅仅是一个单一的安装件。当然这两个传感器靠得很近。因为过热温度传感器是要感受气体外套范围的温度，而载热体温度传感器则要测定载热介质的温度，因而本发明规定与过热温度传感器相比，从支承部分测出的载热体温度传感器的尺寸是较小的。从壳体外面用螺纹或其它方法固定传感器，使载热体温度传感器与气体外套保持一个距离，而同时过热温度传感器则直接紧贴于气体外套上，或至少与气体外套靠得很近，以便使对焰道后部区的过热能很快测定，同时这种过热对载热体温度传感器将不会影响或影响较小。因而可让载热体温度传感器输出一个实测载热体温度信号，使汽车加热装置的温度调节能够较为稳定。这两个传感器可以安装在同一个壳体内，也可以安装在分离的壳体内。
当面临一个过热的危险时，通常情况下，有效的措施是切断燃烧器，另外也可以选择其它的和补充措施可以将燃烧器功率减小，然后检查，由于降低了燃烧功率，过热温度传感器的温升是否停止，或者向相反方向变化。也可以发出警告信号。因而，在汽车加热时，可以向驾驶员发出工作故障的声音或光学信号，以便驾驶员判断是否应将汽车加热器手动切断，和/或者查明原因。因为对应措施涉及一种安全措施，因而，在降低燃烧器功率以及燃烧器由于故障而断路，都将会发出报警信号。例如若载热体的循环因局部堵塞或者导管开裂而阻塞，因此热交换器有较快的温度升高。尽管仅用较低的功率工作时，汽车加热装置仍可能继续工作。把燃烧器全部切断是过度的措施，相反，燃烧功率的降低的优点在于，即至少可保持对汽车内乘员空间有一个应急的供暖。
下面借助附图对本发明的实施例作详细的说明。
图1汽车加热装置示意图。图2具有过热监控装置的加热装置的控制线路的示意图。图3PTC元件的温度-电阻变化图。图4具有内燃机、汽车热交换器以及汽车加热装置的载热体循环的简图。图5汽车加热装置的温度调节以及过热监控的不同阈值的图示。图6汽车加热装置的热交换器的装有温度传感器组件的局部的简图。图7图6所示温度传感器安装的第一种变型的简图。图8a及8b图6所示传感器元件另一种变型结构的纵向及横向剖视图。图9图6所示传感器元件的又一变型结构。
在图1中是一个汽车加热装置，主要特点是已知的。
在连接于一个燃烧头9的燃烧室2中会产生一个火焰，为此可通过燃烧鼓风机4向燃烧头供应燃烧气，通过燃烧定量供应泵6向燃烧头供应燃料。燃料将在作为蒸发或燃烧器而构成的燃烧头9中汽化，图1中火焰向右通过焰道8而引出，该焰道被一个热交换器10所包住，这个热交换器具有双层金属壳体，其内层为气体(流动)壳体F，外层为水(流动)壳体13。
作为载热体(介质)的水通过入口11按P2方向进入热交换器10，用一台水泵12使水由P1方向流出。热交换器10的气体壳体F与水外壳13之间为螺线形通道，以便使通过该通道的水被气体加热，气体从焰道8的右边流出去，到达壳体7的内端面处，以便在焰道8的外侧与气体壳体7之间通过排气管5而流向外界。
加热装置各个元件的功能由一台具有微处理器的控制装置14进行调控。在进口11处具有一个水温传感器20作为载热体温度传感器，其输出信号送到控制装置14。在热交换器10的右端有一个过热温度传感器22，其输出信号也传送至控制装置14。在现有情况下过热温度传感器22是与气体壳体7的壁面相接触的，因此从壳体7的内壁可以较好快地向该过热温度传感器22传热。
在本发明一实施例中水温传感器20离开壳体7有一定距离，但按另外一种实施例形式，它也可以与壳体7相接触。
过热温度传感器22基本上与用于控制的水温传感器20有相似的结构，两者均采用PTC元件。
控制装置14通过微处理器评估各种信息，这里主要处理来自传感器的20及22的信号。此外在控制装置14中还有一个与微处理器控制无关的线路。当微处理器突然发生故障或其程序有误时，它可以保证切断送向燃烧器的燃料供应。如图2所示，两个温度传感器20及22向微处理器30发出信号“WRT”及“UFT”，由于信号WRT在线路32上涉及一个电压值，该电压值与水的温度是相对应。线路34上的信号UFT涉及一个电压值，该电压与热交换器的温度相对应。
在线路32及34上的信号将进行模拟-数字变换，并由微处理器按一定的标准进行评估。例如当水温传感器20的温度下降，即WRT信号电压将降低，而过热温度传感器22的温度升高，即UFT信号电压升高时，会产生过热的危险。因此微处理器30在BPT(燃料泵驱动器)出口对逻辑门电路40(与门38)发出一个驱动脉冲，给到燃料定量泵6的驱动晶体管Tr处因而燃料泵按BPT出口的脉冲而进行工作。在可能过热的情况下，BPT出口的输出信号被切断。BPT出口处的脉冲占空因数，即与一个一定的脉冲时间长度有关的驱动晶体管Tr的相关的开启时间，将按由水温传感器20来的，与WRT信号方式给出的温度信号有关并通过微处理器30来调节。其调节程序如下，即在出口BPT输出给驱动晶体管Tr一个间歇的开启信号，直至达到一个信号WRT的上限调节阈值时微处理器30切断驱动晶体管Tr。若水温测量信号WRT低于调节阈值的下限时，则驱动晶体管便被接通。
上述微处理器30在输出口BPT的输出信号的切断可能会由于软件故障而受阻，这可发生在正常调节工作时，例如，当信号达到调节阈值的上限，要切断燃料供应时；这同样也会发生于产生过热时。这些都会因微处理器30受干扰或其程序有故障而发生。在这种情况下，还是要保证在汽车加热装置发生有害过热前，使燃料供应泵6停止工作。
线路34有一个分路36，后者通向阈值开关38，其输出和与门40的输入相连，与门40的另一输入连到微处理器30的输出口BPT的输出信号。当线路34上的电压上升超过某个定值，该定值相应于过热温度传感器的一个较高的温度，则阈值开关38便产生反应而且发生一个具有低电平的输出信号，这样与门40便被关断，故由微处理器30的输出口BPT来的信号便不能加到驱动晶体管Tr上，燃料定量供应泵6便停止工作。
如图2所示，过热监控线路具有两重通路。一个通路用于通过微处理器使燃料定量泵停止工作，该微处理器将由线路32及34来的信号进行比较和运算。另外一个通路并行于微处理器30而连在阈值开关38上。
图3表示了每个作为输出的PTC元件的温度传感器20及22的性能。在30℃及80℃之间，PTC元件的温度与电阻的关系是线性的。阀值开关38可被调整到一个合适的值。
过热状态确定后，停止燃料定量泵6从而不再向燃烧器供应燃料。当过热情况不再存在时，燃烧器就会继续运作而且不要求特殊操作。当发生过热情况时应适当地发出一个警告信号，它可以提醒装置的使用者，热交换器发生过热。这样使用者就可以对装置做检查以及排除可能发生的故障。
以下对本发明的另一结构形式作进一步的阐述。按这些结构形式同样能对过热状态加以识别，这种过热状态同样是由过热温度传感器22的信号UFT通过微处理器30适当的运算而确定的。
但首先要阐述热交换器如何及为什么会产生过热。
图4简要示出图1中的加热装置，它具有燃烧头9，焰道8以及热交换器10，另外还简略示出了在热交换器10的入口侧的水温传感器20和位于焰道8的端部的过热温传感器22。
通常，汽车加热装置是与汽车发动机的冷却循环道组合在一起的。由图4所见，通常与冷却器相联的汽车发动机100同热交器10的进口连接。热交换器10的出口则与汽车热交换器(WT)50的进口相连接，热交换器50的出口又与发动机100相连。这里热交换器50是当作一个“热体”，例如由该热体便可以加热汽车的内部空间。通过阀门或闸门可以使通向该热体的供热量受阻或者关断。载热体(这里指水)的循环是通过一水泵12来实现的。
此外，在图4中示出了一旁路BP，该旁路的目的是当热交器50被阻断后，水仍能通过热交换器10进行循环。如已公开的那样，汽车加热装置将这样进行调节，使得在调定一个与感受到的水温度有关的额定温度时，燃烧器可以开启或者关闭。当水温传感器20感受到的水温低于一个代表上限阈值的调定的温度，燃烧器便应进行工作。若超过这个阈值温度，调节器便将燃烧器切断。相应地，也有一个下限阈值在起作用。因为不需要任何热功率，当热交换器50被阻断时，燃烧器最初尚继续工作，因为这时由水温传感器20测定的水温尚低于上限阈值。水泵仅泵水使之通过旁路BP通过热交换器10，因此水温会慢慢上升，直至到上限阈值，该加热器便会被切断工作。
由于各种原因，人们都想放弃有附加材料以及加工费用要求的旁路BP。若系统内没有旁路BP，而将汽车的热交换器50切断时，则热交换器10中的水便实际上不流动了。当燃烧器仍工作，气体外壳会升温，因而在焰道8的端部的水温也很快上升，而焰道8的另一端，即水温传感器20的区域的温度开始几乎没有变化。这就会带来过热的危险，所以人们必须采用相应的措施。
在本发明一种特殊的结构形式中规定，由过热温度传感器22输出的信号UFT由微处理器30(图2)转换成一个梯度信号，也就是微处理器能在较短的周期时间间隔内输出得到一个温度时间比。
在图5中示出了水温与时间t的关系曲线。其中表示了加热装置的一个上限阈值及一个下限阈值，当由水温传感器20测得的水温超过上限阈值时，这时加热器便断开，而当水温未超出下限阈值时，则接通该加热器。代替加热器的断开与接通位置也可以使燃烧器的功率从大变小或从小变大转换。
在上限阈值之上还有一个过热阈值。如图2所示，当由过热温度传感器22送出的信号UFT超越此阈值时，便发生驱动晶体管Tr的切断。
在现有结构形式上，因微处理器30从信号UFT产生一个梯度信号，这信号标志了焰道8端部气体外壳的温度升高。假定人们将图4所示的汽车热交换器(WT)50切断，而燃烧器仍在工作，这样没有通过热交换器50的水循环，因而在热交换器10中也没有水在内部流动。故在焰道8的端部的传感器22这时便会感受到比将热交换器50阀门关小节流时要强烈的水温上升。后一种工作状态在图5中被看成“正常状态”。在热交换器50被完全切断的情况下，其相应的温度梯度信号dT/dt要比上述正常状态信号陡。当这种梯度增大达到超过梯度阈值SG(＝最大允许的dT/dt值)时，这便可以理解为已接近危险的过热状态，这时微处理器30应按上面所述的方式切断燃料的输入。正常情况时，即没有过热，而热交换器50开启并工作时，由水温传感器20发出的信号进行调节，如上面结合图1图2所描述的那样。
在发明的另一种特别优先结构形式中，代替由过热温度传感器输出信号建立梯度信号，而由过热温度传感器22发出的信号，和由水温传感器20发出的信号构成一个差值信号，微处理器30将这个差值信号与一个预先确定的差阈值相比较。当装置在正常工作情况下，由传感器20与22输出的测量信号差值仅允许在一个数量确定的范围内摆动。若偏差较大时，表明这时有较高的可能发生过热状态或潜在过热状态概率。
现个温度传感器20与22的输出信号还可以有其它功能正常工作时，由两者发出的测量值具有一种已知的关系，例如由过热传感器22输出的温度总是比由水温传感器20输出的温度值略高一些。其相互差值若超过某一确定的数量，意味着其中一个传感器有不正常情况。此时至少应预先考虑准备一个报警信号，为安全起见也应该设置故障断路，以便在使加热装置再投入运行前更换有故障的传感器。
下面参照图4和5对发明的另一种结构形式进行说明，它相对于前面描述的结构形式可能有成本上的优点，但其调节适用性不是太好。
如图4右下角所指示，在热交换器10的水出口处可安一个水温传感器20’，它代替了水进口侧的温度传感器。像过热传感器22一样，温度传感器20’也布置成与气体外壳7相接触。如前面所述，过热温度传感器也同样作为温度传感器，它也可以简单地为一个以前常用的开关或熔断保险形式，以避免产生可能的过热状况。因为水温传感器20’位于热交换器10的水出口侧，因此其发出的信号与焰道8末端的温度很有关。当热交换器10中水处于静止状态或接近于静止状态时，传感器20’与气体壳体7接触并很快便测出温度升高。微处理器30能对水温传感器20’的这个温升信号WRT作类似于前述实施例中对UFT的处理方式的计算。也即微处理器30从传感器20’得到的信号WRT在一定时间间隔内建立起一个梯度信号dT/dt，若该梯度信号升高至超过一个梯度阈值时，微处理器便切断燃料定量泵的驱动晶体管Tr。
这种结构方式的缺点是，其调节是基于感受到的热交换器10的水出口侧的端部载热体的温度值，该温度值受燃烧器的工作状况影响有短时间的波动，因而会导致正常运行的稳定性较差。所以汽车热交换器50的温度便不能与前面介绍过的实施例一样匀均调节。
如前所述，若在水进口处安装载热体温度传感器20的实施例中，除了用梯度值外也可有选择地或附加采用由传感器20及22提供的信号构成的差值，该差值与差阈值作对比，以便判别是否(可能)出现危险的过热状态。这种差值的建立特别适用于上面提到过的装置的变型方案中，这种变型方案中采用了装在水出口处的载热体温度传感器20’。由传感器20’与22送来的测量值被微处理器处理成一个差值信号。这工作能在一定时间间隔内完成。每次将这种差值与微处理器30内存的差阈值作比较。当超过阈值时，便断开燃料供应，或采取其它相应措施。
由上述所有的变型中，共水温传感器20是处于一侧而过热温度传感器22则处于另一侧，它们相互分开，水入口侧的水温传感器20可以与气体壳体10相接触或不接触，而过热温度传感器22则位于焰道8的端部且总是与气体壳体7相接触。
按本发明一特别的方面可将上述两种温度传感器组合成一个单一的结构部件F，如图b中所示。
图b中以草示了热交换器的(内层)气体壳体F以及(外层)水套(壳体)13，在水套(壳体)的开口中安装了一个组合传感器F，它以其传感面贴靠在气体壳体7的外表面上，其大致位于焰道8的右端部。
图7示出一个上面提到的根据本发明的组合式传感元件F的特别的实施例。传感器F以其支承段110安装在外水套13上，其头部111通过水套13向外表面突出。通过传感器F伸出两个导线(+)及(-)，分别接到水温传感器20a以及过热温度传感器22a上。两个传感器的下端与气体外壳7的外壳外表面相接触，在气体外壳F与水套13之间的水流宽度用1表示，这种组合式传感元件下使两个温度传感器20a、22a均与气体外壳7相接触。
图8a及8b表示了一个其它结构方式的组合式传感元件的纵向与横向剖面。该两图所示的组合式传感元件与图7所示传感元件的差别是其过热温度传感器22b与为一水温传感器20b不在一平面上，过热传感器22b的端面可与气体外壳7的外表面相接触，而水温传感20b则不与气体壳体7相接触，为了最大限度地排除两者之间的相互影响，两个传感器20b，22b用一个分离壁113相互隔开。两个温度传感器装在一个共用的具有阶梯外型的壳体112之内。
图9表示一个与8a，8b较相似的结构方式，在该图9中水温传感器20c装在自己的外壳112b中而过热温度传感器22c被安装在自己的外壳112a中。而过热温度传感器22c较水温传感器做得较长些，因此它能与气体外壳7的外壁相接触。
专业人员可知道，上面例举的实施例可分别在一种汽车加热装置中实现，但还有很多有意义的组合方案是可行的。例如将图2所示的带阈值开关38的冗余线路形式考虑进实际所有的结构方式中去，使得燃烧器的关断不仅可由微处理器30控制，而且也与该冗余线路有关。这样便提高了可靠性。本发明第一实施例中，计算从过热温度传感器22发出的信号UFT的绝对值，而在本发明第二实施例中，由UFT信号建立一个梯度信号，这些变型的组合是极为有意义的，因为当过热温度传感器22的温度，即靠着外套7接近焰道的温度仅仅慢速升高(梯度值较低)时，也能发生过热，最终它有一个绝对值，它表示(短时间内会发生的)过热。这时当然也应相应地马上采取一个对应措施。
相应的观点也适用于在热交换器出水口侧安装水温传感器20’的各种变型。与水温传感器20’测量区间的温度上升速度多快无关，必须在某一绝对温度时断开，该温度值为过热的标志。当代替一个开关的一个过热监控装置带有一个温度传感器，而该传感器发出的温度信号已超过图5中上面以“过热”表示的阈值时，断路必须实现。
在图7至图9中列出的组合式传感元件基本上都可以装在所有前面介绍过的汽车加热装置中。其中对图8a，b及图9的几种变型尤其适用，因为其过热温度传感器是和气体外壳表面相接触的，而水温传感器则不接触该外壳。
在上面所述的实施例中，PTC元件被用作为温度传感器，也可使用NTC元件来代替这些PTC元件。在某些情况下，可代替上面所述的通过切断燃料输入来进行燃料器的故障切断的方法，不使燃烧器完全停止运行，而仅调整降低燃烧器功率。例如当载热体循环通过弯折管或类似物被阻碍时这就可起作用。在发生故障切断或将燃烧器功率调低的同时，过热监控装置响应的时候应该另外发出一个警告信号，以便使用者由光学或声学信息获知，汽车加热装置不是在正常工作状态。
权利要求
1.汽车加热装置，具有一台燃烧送风机(4)及一台燃料定量供应装置(6)，用于将燃料及助燃空气送至一台燃烧器内，燃烧器在其焰道内进行点火，该加热装置还具有一台热交换器(10)，它通过一个气体壳体与包容焰道分隔开，通过热交换器将载热体，例如水，用水泵泵入，还具有测量载热体温度的载热体温度传感器(20，20’)，具有一个控制装置(14)，它至少按被测量的载热体温度来对加热装置的运行进行调节，还具有一个过热温度传感器(22)，它与控制装置(14)相连，该控制装置对热交换器上出现的过热情况作出反应，用于当过热温度传感器(22)的信号超过阈值时，便通过停止燃料供应或其它措施来停止加热装置的工作。其特征在于过热温度传感器(22)装在焰道附近而且与气体外壳相接触，控制装置从来自过热温度传感器(22)送来的输出信号产生一个梯度信号，将该信号与梯度阈值信号相对比，并且/或者将来自载热体温度传感器(20，20’)及过热温度传感器(22)的输出信号建立一个差值信号，并将该差值信号与差阈值进行对比。
2.按权利要求1的汽车加热装置。其特征在于其载热体温度传感器(20)装在热交换器(10)的载热体入口(11)附近，特别是装在水的入口侧。
3.按权利要求2的汽车加热装置。其特征在于载热体温度传感器(20)和气体外壳(7)相接触。
4.按权利要求1至3中之一的汽车加热装置。其特征在于控制装置将来自载热体温度传感器(20)的温度值和来自过热温度传感器(22)的温度值对比，并按预定的过热状态的差值是否被超过而决定采取措施，尤其是采用故障切断措施。
5.汽车加热装置，具有一台燃烧送风机(4)及一台燃料定量供应装置(6)，助燃空气及燃料送至燃烧器并在燃烧器中点火，一台热交换器(10)，将载热体例如水泵入该热交换器，测量载热体温度的载热体温度传感器(20)，控制装置(14)，它至少应按测定的载热体温度调节加热装置的工作，一个与控制装置(14)相连的过热温度传感器(22)，当由过热温度传感器(22)来的信号超过阈值时，能够对热交换器的过热状态作出反应，特别是按权利要求1，停止供应燃料或采取其它方法使装置停止工作，其特征在于控制装置具有微处理器(30)，将由载热体温度传感器(20)及过热传感器(22)的测量值进行计算，与微处理器并行设有一个含阈值开关(38)的电路，该开关的输出信号切断输至燃烧器的燃料供应或者导致其它措施。
6.按权利要求5的汽车加热装置其特征在于为了求得过热状态，所述的微处理器(30)应确认，是否两个温度值相同地变化，是否两个传感器给出一个最低限的温度差值，和/或者是否载热体温度传感器(20)给出的温度值没有过热温度传感器(22)那样高。
7.按权利要求5或6的汽车加热装置其特征在于燃料定量供应装置设置了一个驱动电路(tr)，由控制装置将引导燃料定量供应装置(6)的有节奏工作的驱动脉冲输入到该驱动开关中，阈值开关(38)的输出与每一个逻辑电路元件(40)的一个输入端相连接，该电路元件的另外一个输入端口则引到驱动脉冲。
8.按权利要求1至7之一的汽车加热装置，其特征在于两个温度传感器(20，22)均可为PTC元件或NTC元件。
9.汽车加热装置，具有一台燃烧送风机(4)及一台燃料定量供应装置(6)，其助燃空气及燃料送入燃烧器内，燃烧器在其焰道(8)中点火，一台热交换器(10)，它通过一个气体外壳(7)与有焰道(8)的空间分隔开，载流体例如水通过该热交换器泵入，一个用于测量载热体的温度的载热体温度传感器(20’)，一台控制装置(14)，用于至少按载热体的温度来调节加热装置的工作，一个过热温度传感器(22)，它对热交换器的过热作出反应，以便通过停止燃料供应来控制装置的工作，特别是按权利要求1或5那样，或采用其它措施，其特征在于载热体温度传感器(20’)设置在热交换器(10)的出口处，控制装置按载热体渐度传感器(20’)的温度测量值计算出梯度信号，它与一个梯度阈值对比，和/或控制装置从载热体温度传感器(20，20’)及过热温度传感器(22)送来的测量值建立一个差值，并将此差值与一个差阈值对比，以对迅速升高的温度采取相应措施。
10.特别是在按权利要求1，5或9条的汽车加热装置中的温度传感器结构。其特征在于载热体温度传感器(20a，20b，20c)及过热温度传感器(22a，22b，22c)被组合在一个总的组合式传感元件(F)中。
11.按权利要求10的温度传感器的结构其特征在于组合式温度传感元件具有-安装在热交换器(10)的外壳(13)的一个开口中的支承部分(110)。-与支承部分的末端连接的调节传感器(20a，20b，20c)。-与接近调节传感器的支承部分(110)的末端连接的过热传感器(22a，22b，22c)。
12.按权利要求11的温度传感器结构，其特征在于从支承部分(110)测出的调节传感器(20b，20c)的长度小于过热传感器(22b，22c)的长度。
13.按权利要求11或12有温度传感器结构其特征在于调节传感器及过热传感器装入一个共同的壳体(112)内。
14.按权利要求1至9中之一的汽车加热装置。其特征在于在危险的过热状态时的措施为-降低燃烧器功率值，或-采用故障断路，和/或-发出一个报警信号。
全文摘要
在车辆加热装置中，用微处理器(30)通过过热温度传感器检测过热状态。过热温度传感器把信号(UFT)供给微处理器，并当信号(UFT)超过一个阈值时，该微处理器阻断驱动燃料定量泵(6)的驱动晶体管(Tr)的驱动信号的传输。线路(36)与微处理器(30)并行，具有阈值开关(38)，作为一个冗余的关断装置。阈值开关(38)的输出信号加到与门(40)，与门(40)的输出连接到驱动晶体管(Tr)的基极，与门(40)的另一输入端接收来自微处理器(30)的驱动信号。当信号UFT超过了阈值开关(38)的阈值时，与门(40)阻断来自微处理器(30)并通向驱动晶体管(Tr)的所有的信号传输，因此燃料定量泵(6)停止工作。靠过热温度传感器的信号超过了过热温度阈值来检测过热的危险。更可取地，微处理器从过热温度传感器的信号和载热体温度传感器的信号计算出一个差值。将此差值和一个差阈值比较，当计算出的差值超过差阈值时，关断燃料定量泵。取代关断燃料定量泵的做法，降低燃烧器的功率以防止可能过热的危险也是可行的。
文档编号G05D23/19GK1139407SQ94194691
公开日1997年1月1日 申请日期1994年12月27日 优先权日1993年12月31日
发明者厄文·波南, 朱根·埃普勒, 米切尔·胡伯格, 乔哈尼斯·考切 申请人:J.埃伯斯帕彻公司