[发明专利]电加热器、加热装置和加热系统

说明书

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：

－优化发动机的各工作状态下的燃烧；

－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WO2006/130938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WO2007/028663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。