專利名稱：汽車加熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車加熱器，其設(shè)計(jì)成利用液體燃料操作， 并且具有燃料泵和緩沖元件，所述緩沖元件包括彈性體，用于緩沖 由燃料泵產(chǎn)生的脈動(dòng)。
背景技術(shù)：
從公開文獻(xiàn)Fahrzeug- imd Verkehrstechnik， Technische Mitteilungen, vol. 97 (2004) No. 1第9-11頁(yè)例如可以獲知一 種往復(fù)式活塞燃料泵，其在工作過程中在燃料系統(tǒng)中產(chǎn)生脈動(dòng)，并 且在圖1中示意性示出了剖視圖。
圖1所示的往復(fù)式活塞燃料泵16'設(shè)置用于使液體燃料沿著箭 頭所示的方向輸送，也就是從燃料入口 18到燃料出口 20。 一旦適 合的電壓施加到電氣端子42，電流流動(dòng)穿過繞組22，用電磁的方 式通過往復(fù)活塞24開始運(yùn)動(dòng)。首先，泵室30中的液體燃料通過止 回閥28被排出，逆著輸出管路的液壓阻力。之后，穿過繞組22的 電能終止。恢復(fù)彈簧26朝著左邊擠壓所述往復(fù)活塞24使其進(jìn)入它 的支承位置。液體燃料通過供送進(jìn)液閥32被抽吸進(jìn)來，填充泵室 30。非常低粘度的燃料還可以通過這個(gè)輸送原理在體積方面被精確 地泵送。輸送體積可以通過觸發(fā)電壓脈沖的頻率而被非常精確地控 制。
然而，由于往復(fù)活塞24的來回運(yùn)動(dòng)，在燃料系統(tǒng)中產(chǎn)生有害的脈動(dòng)。為了至少部分抑制這些脈動(dòng)，已經(jīng)知道可以設(shè)置緩沖元件34，所述緩沖元件34包括波紋管(bellows)狀彈性體36。當(dāng)液 體燃料穿過孔40并且與彈性體36接觸時(shí)，彈性體36膨脹到相鄰 腔室38中，所述腔室38設(shè)置在由模制塑料部件44形成的緩沖器 殼體中。它的先決條件是燃料系統(tǒng)中的某種背壓，其確保彈性體 36將被"固定"。
對(duì)于圖1所示的往復(fù)式活塞燃料泵16， 一個(gè)問題是緩沖元件 34在周圍溫度非常低例如低于-23。C時(shí)功能很少或者根本沒有功 能，因?yàn)閺椥泽w36硬化，即經(jīng)歷玻璃化(glass transition)(通 常彈性體36的彈性體點(diǎn)(elastomer point)例如為-23°C)。另一 個(gè)問題在于所謂的Arctic柴油，它是唯一的被批準(zhǔn)用于在低于 -2(TC的溫度下用于柴油燃燒器的燃料，在低于-2(TC的溫度時(shí)產(chǎn)生 了非常低的背壓，因?yàn)榫哂斜仍谑覝叵聎inter柴油更低的粘性。 緩沖系統(tǒng)34的功能因此下降，甚至在達(dá)到彈性體36的彈性體點(diǎn)之 前。在"適度的"冷的溫度下，例如比-20°C高的溫度，這在一些 情況下通過汽車加熱器導(dǎo)致C0排放增加，這是由于燃料系統(tǒng)中的 脈動(dòng)造成的。在低于-30。C的極低溫度下，例如，甚至可能會(huì)發(fā)生 這樣的問題，即燃料系統(tǒng)中的脈動(dòng)阻止燃料工作的穩(wěn)定性。雖然燃 燒器可以在這些情況中啟動(dòng)，然而，但是當(dāng)電熱塞熄滅時(shí)，即沒有 支持能量用于生成(root)火焰，燃燒器隨著時(shí)間變得不穩(wěn)定，直 到它最終熄滅。在電熱塞關(guān)閉之后，這種有害的熄滅(extinction) 例如會(huì)在0到5分鐘內(nèi)發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是用這樣一種方式改善普通汽車加熱器，即避
免上述問題，并且燃料的沒有脈動(dòng)的泵送甚至例如在低于-20°C的 溫度下也是可行的。
這個(gè)目的通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的有利的實(shí)施例和限定從從屬權(quán)利要求獲得。
本發(fā)明的汽車加熱器根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的普通狀態(tài)根據(jù)下面的事 實(shí)而設(shè)計(jì)，即設(shè)置用于加熱彈性體的裝置。將彈性體加熱Δx℃直 到達(dá)到滿負(fù)荷點(diǎn)與緩沖元件的有效工作范圍的直接膨脹/降低相對(duì) 應(yīng)，并且因此，特別的是，汽車加熱器的燃燒器的特征圖(characteristics map)被加熱相同的Δx℃，進(jìn)入負(fù)溫度范圍。 例如，通過根據(jù)本發(fā)明的方案，在-30℃時(shí)，具有Arctic柴油的汽 車加熱器的工作是可行的。由于加熱的彈性體較柔軟，因此燃料系 統(tǒng)中發(fā)生的脈動(dòng)強(qiáng)度較低，并且因此汽車加熱器的燃燒器例如可以 在高于-20℃的適度較低溫度下工作，從而，它更加穩(wěn)定，并且具 有更均勻和更安靜的燃燒噪聲(脈動(dòng)產(chǎn)生"劇烈的"燃燒噪聲)。 例如，與汽車加熱器相結(jié)合，由于較小的脈動(dòng)，當(dāng)溫度下降到例如 -25℃的某個(gè)極限溫度以下時(shí)，火焰熄滅的可能性朝著較低的溫度 移動(dòng)。在0℃到-20℃的"較高的"溫度，例如，由于較小的脈動(dòng)， 對(duì)于用于與Arctic柴油以及winter柴油一起使用的汽車加熱器， 可以實(shí)現(xiàn)CO排放的降低。
根據(jù)本發(fā)明汽車加熱器的一個(gè)另外的優(yōu)選實(shí)施例，它具有電 磁操作的燃料閥，并且緩沖元件設(shè)置在電磁操作的燃料閥的區(qū)域 中。這種電磁操作的燃料閥通常設(shè)置在燃料泵和燃燒器/換熱器單 元之間，特別是用于切斷燃料供應(yīng)。雖然緩沖元件原理上可以設(shè)置 在任何位置處，但是優(yōu)選的是設(shè)置在電磁操作的燃料閥的附近，因 為然后朝著燃料閥的能量供應(yīng)電壓可用于并行加熱所述彈性體。
在這種情況中，尤其有利的是如果緩沖閥集成在電磁操作的 燃料閥中。將緩沖元件集成在燃料閥中降低了所需要的部件的數(shù) 目，并且因此尤其廉價(jià)。
根據(jù)本發(fā)明汽車加熱器的另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，用于加熱彈性 體的裝置集成在電磁操作的燃料閥中。在這種情況中，用于加熱彈 性體的電觸發(fā)裝置可以與燃料閥的觸發(fā)裝置以尤其簡(jiǎn)單的方式相結(jié)合.
在本發(fā)明汽車加熱器的某些實(shí)施例中，用于加熱彈性體的裝 置包括電加熱器。電加熱器可以直接或者間接設(shè)置。例如，加熱導(dǎo) 線例如已知用于加熱防風(fēng)罩以及滑雪設(shè)備和其它設(shè)備的加熱導(dǎo)線 可以集成在彈性體材料中。在開始實(shí)際的燃料輸送之前，優(yōu)選以這 樣一種方式向加熱導(dǎo)線供應(yīng)電能，即在開始燃料輸送時(shí)，超過對(duì)于 所需要的最小彈性的極限溫度。然而，電加熱器也可以包括加熱元件，例如PTC加熱元件，其設(shè)置用于加熱燃料閥內(nèi)的液體燃料。一 個(gè)或多個(gè)這種加熱元件例如可以平行連接到電磁體的繞組。單獨(dú)的 觸發(fā)裝置當(dāng)然也是可行的。例如，PTC加熱元件具有非常大的電阻 溫度系數(shù)。因此，在冷啟動(dòng)中，燃料閥中少量的燃料例如被迅速加 熱到50℃的最高溫度。在這種溫度水平，加熱導(dǎo)體的電阻非常大， 以至于再也沒有可以提到的加熱能量被輸送。加熱的燃料然后加熱 所述彈性體，并且結(jié)果增加它的彈性。另外或者可替換的是，對(duì)于 相對(duì)應(yīng)的加熱元件還可以被設(shè)置在彈性體附近以加熱后者。
另外，根據(jù)本發(fā)明，對(duì)于用于加熱所述彈性體的裝置可以包 括電磁操作的燃料閥的繞組。
己知的燃料閥的繞組和/或磁線圈消耗的能量主要被轉(zhuǎn)換成 熱，并且在許多情況中足以加熱所述彈性體，特別是在低溫時(shí)。
在這種情況中，對(duì)于具有高導(dǎo)熱率的材料來說優(yōu)選的是設(shè)置 在電磁操作的燃料閥的繞組和彈性體之間的區(qū)域中。金屬，特別例 如是鋁，可用作具有高導(dǎo)熱率的材料。這里，對(duì)于與緩沖元件相接 觸的金屬肋或者金屬殼體部件可以形成一個(gè)或多個(gè)熱橋。
根據(jù)同樣優(yōu)選的本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，具有低導(dǎo)熱率的材 料設(shè)置在彈性體和環(huán)境之間的區(qū)域中。原理上，本領(lǐng)域中普通技術(shù)
人員熟悉的任何絕熱材料，例如泡沬塑料和/或網(wǎng)形鋼板(expanded metal)，可用作具有低導(dǎo)熱率的材料。由于這種相對(duì)于環(huán)境的隔熱， 來自燃料閥的廢熱可以有利地用于加熱彈性體。
至少在本發(fā)明汽車加熱器的一些實(shí)施例中，對(duì)于電磁操作的 燃料閥可以設(shè)計(jì)成預(yù)加熱燃料。燃料加熱導(dǎo)致燃料的烚的增大，并 且導(dǎo)致粘性的降低，這在燃燒工作方面具有積極的影響。另外，預(yù) 加熱的燃料可用于加熱彈性體。


下面將在作為實(shí)例的附圖的基礎(chǔ)上詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí) 施例。
圖1示出了穿過已知的往復(fù)式活塞燃料泵的示意性剖視圖， 其己經(jīng)在前面介紹；
圖2示出了本發(fā)明的汽車加熱器的一個(gè)實(shí)施例的示意性框圖3示出了燃料閥的第一實(shí)施例的示意性剖視圖，其可以是 圖2的本發(fā)明的汽車加熱器的一部分；
圖4示出了燃料閥的第二實(shí)施例的示意性剖視圖，其可以是 圖2的本發(fā)明汽車加熱器的一部分；和
圖5示出了燃料閥的第三實(shí)施例的示意性剖視圖，其可以是
圖2的本發(fā)明汽車加熱器的一部分。
具體實(shí)施例方式
圖2示出了示意性的框圖，該框圖示出了本發(fā)明汽車加熱器 的一個(gè)實(shí)施例。此處所示的汽車加熱器10可以是另外的加熱器， 或者例如是輔助加熱器。此處所示的汽車加熱器10包括往復(fù)式活 塞燃料泵16，借助于所述泵16，液體燃料可以從燃料箱12被輸送 到燃燒器/換熱器單元14。取決于使用的是空氣加熱還是水加熱， 燃燒器/換熱器單元連接到其它空氣和/或水管路(此處未示出)， 本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對(duì)其是非常熟悉的。燃燒器/換熱器單元14 還包括燃料閥52，通過燃料閥52，可以部分或者完全切斷燃料供 應(yīng)。這個(gè)燃料閥52不必集成在燃料/換熱器單元14中，但實(shí)際上 也可以設(shè)置在往復(fù)式活塞燃料泵16和燃燒器/換熱器單元14之間。
緩沖元件66和分配給它用于加熱彈性體的裝置優(yōu)選集成在電 磁操作的燃料閥52中。然而，對(duì)于緩沖元件66禾P/或分配給它用 于加熱彈性體的裝置可以相對(duì)于電磁操作的燃料閥52分別設(shè)置， 如虛線所示。緩沖元件可以設(shè)置在燃料管路中的任何位置處，并且 可以與下面所述實(shí)施例中一樣設(shè)計(jì)。
圖3示出了燃料閥52的第一實(shí)施例的示意性剖視圖，其可以 是圖2的汽車加熱器10的一部分。燃料閥52可以是電磁操作的共 軸的閥，其具有燃料入口 54和燃料出口 56。在圖4的基礎(chǔ)上，一 旦適合的電壓施加到電氣端子74，電流穿過繞組58，導(dǎo)致閥門活 塞60向右的運(yùn)動(dòng)，從而燃料閥52開啟，并且燃料可以從燃料入口 54流動(dòng)到燃料出口56。在繞組58無電流的狀態(tài)中，基于圖3，恢 復(fù)彈簧62迫使閥門活塞60向左，從而閥門活塞60與閥座64相配
合以閉合燃料閥52。
根據(jù)圖3的圖形，緩沖元件66集成在燃料閥52中，所述緩 沖元件66設(shè)置用于抑制燃料系統(tǒng)中的脈動(dòng)。緩沖元件66包括波紋 管狀彈性體68。當(dāng)液體燃料穿過孔72并且與彈性體68接觸時(shí)， 彈性體68膨脹到相鄰腔室70中，所述腔室70設(shè)置在由模制塑料 部件76形成的緩沖器殼體中。對(duì)于這個(gè)的先決條件是燃料系統(tǒng)中 的某種背壓，其確保彈性體68被"固定"。
為了防止在例如由材料FKN形成的彈性體68中發(fā)生玻璃化， 甚至在低于-23℃的非常低的溫度，例如，電加熱器78分配給緩沖 元件66。在此處所示的實(shí)例中，電加熱器78包括多個(gè)PTC加熱 元件78a，所述加熱元件78a位于彈性體68的附近；至少一個(gè)加 熱導(dǎo)線78b，集成在彈性體68中；和兩個(gè)PTC加熱元件78c，設(shè)置 用于加熱燃料。清楚的是，不是此處所示的所有加熱元件78a、 78b 和78c都需要設(shè)置，而是可選的是它可以充分提供僅一種類型的加 熱元件78a、 78b和78c以將彈性體68b加熱到適合的程度。為了 使得PTC加熱元件78a的作用最優(yōu)，有利的是如果具有較高導(dǎo)熱率 的材料例如金屬設(shè)置在待加熱的區(qū)域即彈性體36和相應(yīng)的PTC加 熱元件之間。彈性體68的最直接的加熱通過加熱導(dǎo)線78b實(shí)現(xiàn)。 PTC加熱元件78a加熱與彈性體68相接觸的材料以及與液體燃料 相接觸的材料。PTC加熱元件78a主要用于加熱燃料。燃料的預(yù)加 熱用于間接加熱彈性體68，并且導(dǎo)致更好的燃燒。 一些或者全部 的此處所述的加熱元件78a和78b可以平行連接到繞組58，或者 它們可以單獨(dú)地被觸發(fā)。單獨(dú)的觸發(fā)更加復(fù)雜，但是它允許獨(dú)立地 預(yù)加熱閥門裝置。
圖4所示的燃料閥52與根據(jù)圖3的實(shí)施例的不同之處在于其中沒有設(shè)置加熱元件，相反，彈性體68通過來自燃料閥52的廢 熱(exhaust heat)而被加熱。為了使得這種加熱可行和/或優(yōu)化 它，緩沖元件66的區(qū)域被具有低導(dǎo)熱率的材料82即任何隔熱材料 圍繞，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員對(duì)于這種材料是熟悉的，例如網(wǎng)形鋼 板和/或塑料泡沫。雖然此處未示出，但是具有低導(dǎo)熱率的材料82 可選地可具有分層結(jié)構(gòu)。清楚的是，當(dāng)燃料閥52幵啟時(shí)，由于朝 著繞組58的相對(duì)應(yīng)的電流，產(chǎn)生足夠的廢熱，從而加熱彈性體68。 然而，燃料閥52也可以設(shè)計(jì)成使得朝著繞組58且不會(huì)導(dǎo)致燃料閥 52d開啟的較低的電流仍然足以加熱彈性體68。
圖5所示的燃料閥52的實(shí)施例與根據(jù)圖3的實(shí)施例的不同之 處在于其中沒有設(shè)置加熱元件，相反彈性體68的加熱通過在繞 組58中產(chǎn)生的熱量實(shí)現(xiàn)，并且在至少一個(gè)熱橋上輸送到彈性體68。 為了這個(gè)目的，具有高導(dǎo)熱率的材料80設(shè)置在繞組58和彈性體 68之間。具有高導(dǎo)熱率的材料80特別是金屬，在這種情況中，形 狀可以例如是肋的形式，從而產(chǎn)生適合的熱橋。雖然此處未示出， 但是有利的是將熱橋同樣輸送到與液體燃料相接觸的區(qū)域，從而加 熱燃料。然而，在此處所示的情況中，具有高導(dǎo)熱率的材料80集 成在金屬肋形式的模制塑料部件76中，并且至少主要地僅加熱彈 性體68。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)清楚，在圖3-5基礎(chǔ)上描述的燃料 閥52的實(shí)施例可以彼此結(jié)合，并且同樣，所有這些可能的組合在 此被公開。
本發(fā)明使得可以確保燃燒器即使在低于例如-20°C的非常低的 溫度下也可以工作。如果需要，可以選擇有利的彈性體，因?yàn)橥ㄟ^ 加熱，可以可靠防止它的玻璃化。
本說明書、附圖以及權(quán)利要求書中公開的本發(fā)明的特征對(duì)于 單獨(dú)或者以任何組合的方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明是必要的。 附圖標(biāo)記列表
10汽車加熱 12燃料箱
14燃燒器/換熱器單元
16往復(fù)式活塞燃料泵
18燃料入口
20燃料出口
22 繞組
24往復(fù)活塞
26恢復(fù)彈簧
28 止回閥
30 泵室
32 供送進(jìn)液閥
34緩沖元件
36彈性體
38 腔室
40 孔
42 電連接
44模制塑料部件
52 燃料闊
54 燃料入口
56 燃料出口
58 繞組
60 閥門活塞
62 恢復(fù)彈簧
64 閥座 66緩沖元件 68彈性體
70 腔室 72孔
74電氣端子
76模制塑料部件
78 加熱元件
80具有高導(dǎo)熱率的材料/金屬肋 82具有低導(dǎo)熱率的材料/絕熱器
權(quán)利要求
1.一種汽車加熱器(10)，設(shè)計(jì)成利用液體燃料工作，具有燃料泵(16’，16)和緩沖元件(34，66)，所述緩沖元件圍繞彈性體(36，68)，用于緩沖由燃料泵(16’，16)產(chǎn)生的脈動(dòng)，其特征在于，設(shè)置有用于加熱所述彈性體(68)的裝置(58，78a，78b，78c，80，82)。
2. 如權(quán)利要求l所述的汽車加熱器，其特征在于，它具有電 磁操作的燃料閥(52)，并且緩沖元件(66)設(shè)置在電磁操作的燃 料閥(52)的區(qū)域中。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的汽車加熱器，其特征在于，緩沖 元件(66)集成在電磁操作的燃料閥(52)中。
4. 如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的汽車加熱器，其特征在于， 所述用于加熱彈性體(68)的裝置(58， 78a， 78b， 78c， 80， 82) 集成在電磁操作的燃料閥(52)中。
5. 如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的汽車加熱器，其特征在于， 所述用于加熱彈性體(68)的裝置(58a， 78a， 78b， 78c， 80， 82) 包括電加熱器(78a， 78b， 78c)。
6. 如上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的汽車加熱器，其特征在于， 所述用于加熱彈性體(68)的裝置(58， 78a， 78b， 78c， 80， 82) 包括電磁操作的燃料閥(52)的繞組(58)。
7. 如權(quán)利要求6所述的汽車加熱器，其特征在于，具有高導(dǎo) 熱率的材料(80)設(shè)置在電磁操作的燃料閥(52)的繞組(58)和彈性體(68)之間的區(qū)域中。
8. 如權(quán)利要求6或7所述的汽車加熱器，其特征在于，具有 低導(dǎo)熱率的材料(82)設(shè)置在彈性體(68)和周圍環(huán)境之間的區(qū)域 中。
9. 如權(quán)利要求2-10中任一項(xiàng)所述的汽車加熱器，其特征在 于，電磁操作的燃料閥(52)設(shè)置用于預(yù)加熱燃料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機(jī)動(dòng)車加熱系統(tǒng)(10)，其以這樣一種方式體現(xiàn)為通過液體燃料被操作，并且包括燃料泵(16’；16)和緩沖元件(34；66)，所述緩沖元件設(shè)置有彈性體(36；68)，并且用于緩沖由燃料泵(16’，16)產(chǎn)生的脈動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明，裝置(58，78a，78b，78c，80，82)設(shè)置用于加熱彈性體(68)。優(yōu)選的是，機(jī)動(dòng)車加熱系統(tǒng)包括電磁致動(dòng)的燃料閥(52)，并且緩沖元件(66)設(shè)置在電磁致動(dòng)的燃料閥(52)的區(qū)域中，并且特別集成在其中。
文檔編號(hào)B60H1/22GK101203394SQ200680018869
公開日2008年6月18日 申請(qǐng)日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月1日
發(fā)明者M·開普勒, V·施密特 申請(qǐng)人:韋巴斯托股份公司