CN101184642A - 机动车辆加热系统和用于预加热液体燃料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种机动车辆加热系统(10)，其以这样一种方式体现成通过液体燃料操作，并且包括燃料泵(16)和电磁致动的燃料阀(84，200)，所述燃料发设置在燃料泵的下游。根据本发明，电磁致动的燃料阀(84，200)以这样一种方式体现成预加热燃料。本发明还涉及一种用于激动车辆加热系统的预加热液体燃料的方法，从而电磁致动的燃料阀(84，200)的废热用于预加热燃料。

Description

机动车辆加热系统和用于预加热液体燃料的方法

技术领域

本发明涉及一种机动车辆加热系统，其设计成利用液体燃料操作，该系统包括燃料泵和电磁致动的燃料阀，所述燃料阀设置在燃料泵的下游。

本发明还涉及一种用于机动车辆加热系统的预加热液体燃料的方法。

背景技术

已经知道在燃料供应中将电加热模块集成到机动车辆加热系统中，所述加热模块加热燃料。还已经知道将电磁致动的燃料阀特别是止回阀或者截留阀设置在燃料泵和燃烧器与换热器单元之间。

根据现有技术使用的加热模块具有高的能耗，例如40瓦，并且因此实践中没有在车辆加热的整个燃烧阶段过程中使用它们，而仅是在启动阶段。然而，预加热对于燃烧是有利的，因为它有利地增大了燃料的焓，并且降低了它的粘性。

发明内容

因此，本发明所解决的问题是改进机动车辆加热系统和方法，该系统和方法基本如此处所述，从而在车辆加热的整个燃烧过程中燃料可以被加热。

这个问题通过独立权利要求的特征解决。

本发明的有利的实施例和改进在从属权利要求中提出。

本发明的机动车辆加热系统相对于上述现有技术的改进在于：在本发明的系统中，电磁致动的燃料阀设计成预加热燃料。这通过提供燃料阀的结构而实现，从而电磁致动的燃料阀的线圈的自加热产生的之前未被利用的热量被用于燃料的预加热。

就此而论，应当认为特别有利的是如果电磁致动的燃料阀是共轴的阀(所谓的“直列式(in-line)阀”)。这种阀特征在于穿过阀流动到绕组区域的燃料的封闭性，从而可以获得特别有效的热传递。

对于本发明的机动车辆加热系统优选的是如果该系统具有第一操作状态和第二操作状态，在第一操作状态，电磁致动的燃料阀处于开启状态，并且被控制成使得燃料被预加热，在第二操作状态，所述燃料阀处于闭合状态，并且同样控制成使得燃料被预加热。对于第二操作状态(闭合状态)，可以通过施加电压来实现控制，所述电压小于对于电磁致动燃料阀的状态改变电压。

提供上述两个操作状态是有利的，因为它使得在下列阶段过程中能够预加热燃料，即当燃料阀闭合时，例如当燃烧室被空气充满(purge)时，或者被预先加热时。因此预加热的燃料然后准备好立即进行燃烧。

在机动车辆加热系统的另外可能的改进中，当燃料阀处于第二操作状态时，脉冲电压施加到所述燃料阀。磁场的波动使得更多的热量产生。

在机动车辆加热系统的另一个改进中，电磁致动的燃料阀具有磁力阀门活塞，所述活塞例如可以通过将阀门活塞制造成永久磁体而提供。当磁场在这种燃料阀中产生时，所述磁场具有与在第一操作状态中的磁极相反朝向的磁极，这提供了可靠地避免燃料阀的无意开启的装置，并且增大阀门闭合的密封力；另外，该磁场仍然可用于预加热。

根据本发明的机动车辆加热系统的另一个有利的改进，电磁致动的燃料阀具有至少一个电磁线圈组件；并且具有高导热率的材料设置在线圈组件和被燃料占据的区域之间。具有高导热率的材料特别可包括金属，例如铝。高导热率材料可以嵌入或者封闭在另一个材料中，例如塑料表皮。基本的准则是高导热率材料提供从线圈到至少一个与燃料接触的区域的热桥。

根据本发明的机动车辆加热系统的优选实施例，电磁致动的燃料阀具有至少一个电磁线圈组件；并且具有低导热率的材料设置在线圈组件和电磁致动燃料阀的环境之间。具有低导热率的材料基本可包括任何适用于绝热的材料，例如包括塑料和/或金属的泡沫。另外，用于绝热的低导热率材料可具有分层的结构。

本发明的方法相对于现有技术的改进在于：在本发明的方法中，来自电磁致动的燃料阀的废热被用于预加热燃料。相关的优点与上述结合本发明的机动车辆加热系统所述的那些类似或者相似，为了简单起见，此处不再重复。

根据本发明方法的优选实施例，电磁致动的燃料阀被控制成使得当所述阀处于它的开启状态时加热燃料，或者使得当所述阀处于它的闭合状态时加热燃料。此处，优点与上面结合本发明的机动车辆加热系统所述的那些类似或者相似，并且此处不需要重复。

附图说明

下面参考附图详细描述本发明的优选实施例(通过实例)。

图1是本发明的机动车辆加热系统的示意性流程图；

图2是可以与本发明机动车辆加热系统一起使用的燃料阀的第一实施例的示意图；和

图3是可以与本发明的机动车辆加热系统一起使用的燃料阀的第二实施例的示意图。

具体实施方式

图1是本发明的机动车辆加热系统的一个实施例的示意性框图。这个系统10例如可以操作用于基本补充的加热，或者用于在静止情况下(当车辆停放时)提供加热。所示的加热系统10包括活塞燃料泵16，用于将液体燃料从燃料箱12泵送到燃烧器和换热器单元14。取决于加热空气还是水，燃烧器和换热器14可以与空气和水管路(未示出)以本领域技术人员熟知的方式连通。燃烧器和换热器14还具有燃料阀84，燃料阀84可以调节(throttle)或者切断燃料供应。不必一定将燃料阀84集成在燃烧器和换热器14中；可替换的是，它可以设置在活塞燃料泵14和燃烧器与换热器14之间。图1所示的加热系统不具有用于预加热燃料的单独的加热模块；相反，根据本发明，燃料通过来自燃料阀84的废热被预加热。可替换的是，可以设置另外的加热模块，特别是比现有技术功率更小(例如20瓦)的模块。

图2是燃料阀84的一个实施例的示意性剖视图，其可以是根据图1的加热系统10的一个部件。阀84是电磁致动的共轴的阀，所述阀具有燃料入口86和燃料出口88。一旦适合的电压(直流，交流，或者脉冲调制的)被施加到端子98，电磁线圈90被通电，从而使得阀门活塞92进行运动(图2中向右)，从而开启燃料阀84，从而允许燃料从燃料入口86流动到燃料出口88。当线圈90处于无电流状态时，恢复弹簧94迫使阀门活塞92返回(图2中向左)，同时阀门活塞92与阀座96相互作用以闭合燃料阀84。

图2所示的燃料阀84设计用于燃料的预加热。线圈90产生的热量用于加热燃料；为了这个目的，具有高导热率的材料102设置在线圈90和与燃料接触的区域之间。可用于这种材料102的材料包括金属，例如铝。为了优化燃料的加热，具有低导热率的材料100(绝热器)设置在燃料阀84的外部区域中。低导热率材料100基本上可包括本领域技术人员熟知的任何绝热器，例如包括金属和/或塑料的泡沫。低导热率材料100还可具有分层结构(未示出)。显然，当燃料阀84处于开启状态时，线圈90的通电将产生足够的热量以预加热燃料。燃料阀84可以设计成使得可以使用线圈90的某种程度上较低的同时不足以开启阀门84的通电，以实现燃料的预热。

图3是燃料阀200的第二实施例的示意图，其可以与本发明的机动车辆加热系统一起使用。在图1的设置的一种可替换方案中，燃料阀200没有集成在燃烧器和换热器单元中，而是设置在燃料泵的出口处。燃料阀200具有基本柱形的阀芯202，所述阀芯的一端基本是杯形的。所述杯状形状的壁与燃料阀200的中心轴线共轴延伸，并且所述壁的部分具有螺纹。阀芯202可以包括高导热率材料。所述基本柱形的连接接套(nipple)元件204从燃料泵壳体延伸，所述元件204的一部分具有外螺纹。通过将阀芯202的内螺纹拧入到所述连接接套的外螺纹上，燃料阀200安装在连接接套204上，所述接套的外螺纹与所述阀芯螺纹共轴。在连接接套204的内部区域中，设置有基本中空的柱形引导衬套206，衬套206与接套主体共轴；这个衬套在它的阀门侧端部上在连接接套204的阀门侧端部处终止，并且与所述接套的所述端部齐平对齐。燃料通道208从燃料泵延伸到引导衬套206的内部空间中。燃料通道208在引导衬套206的内部具有较大的直径(也就是与所述衬套的内部直径相对应)；在引导衬套的内部和燃料通道与泵的连接点之间，燃料通道208的直径变窄，这例如可包括逐渐变细。逐渐变细的区域形成阀座210，所述阀座210可与阀球元件212接合，所述阀球元件在引导衬套206中在阀座210和引导衬套206的内部凸缘214之间被可移动地引导。所述内部凸缘214通过引导衬套206的内部直径在某个纵向距离上的减小而形成。压缩弹簧216共轴设置在内部凸缘214和阀球202之间，所述弹簧216沿着阀座210的方向对阀212预加应力。阀盘或者“阀体”218设置在引导衬套206的端部区域中，与支承所述阀球212的端部区域相反，所述阀体218是永久磁体的形式，其通过引导衬套206在内部凸缘214和阀芯202的上述杯形的底部之间被可移动地引导。阀体218具有共轴集成在其中的密封元件220，元件220覆盖阀体218的阀门侧表面和泵侧表面的中心区域。乳头状的阀座222在阀芯202的杯状结构的底部处形成，所述阀座222终止于杯形底部的平面中。当阀体218被压靠在阀座222上时(下面详细描述)，密封元件220用于提供可靠的密封。压缩弹簧224安装在阀体218和内部凸缘214之间，所述弹簧用于沿着阀座222的方向向阀218预加应力。纵向延伸的周围流动通道(未示出)设置在引导衬套206的内侧上，其允许燃料在阀球212和阀体周围流动。入流通道226从阀座222沿着它的中心轴线延伸到喷嘴(nozzle)228，所述喷嘴228设置在与杯形结构的端部相反的阀芯202的端部中。在这个区域中，具有基本柱形的共轴盲孔，所述盲孔具有内螺纹。喷嘴228上的外螺纹允许它被拧到所述盲孔的内螺纹中(并且它被这样拧入)。喷嘴228可以包括高导热率材料。在喷嘴228和引导衬套206之间，阀芯202在它的外边缘处具有电磁线圈230，所述线圈与燃料阀200的中心轴线共轴。

在操作开始时，燃料通过连接接套204的燃料通道208被泵送，使得阀球212(被压缩弹簧216预加应力)从阀座210回退。这暴露了引导衬套206中的流动周围通道。当电磁线圈230处于未通电状态时，阀体218被压缩弹簧224的预加应力压靠在阀座222上，同时，密封元件220防止燃料流动远离喷嘴228，并且因此燃料阀200处于闭合状态。

如果适合的是当阀处于它的闭合状态时预加热燃料阀200中的燃料，电磁线圈230受到电压作用，优选是脉冲电压。磁场中的波动产生了热能，所述热能加热喷嘴228上游的入口通道226的通道区域、以及喷嘴本身。电磁线圈230被控制成使得磁场可以仅沿着一个方向产生，也就是(在所示的实施例中)北极在喷嘴228处。阀体218的磁场与电磁线圈230产生的磁场相反，所述磁体218是永久磁体。因此，除了由压缩弹簧224沿着类似方向压迫，电磁线圈230的磁场吸引阀体218，因此迫使阀体218紧靠阀座222。作用是促进密封元件220和阀座222之间的密封。

为了开启燃料阀200，电磁线圈230的极性被颠倒(与具有预加热的燃料阀的闭合状态的极性相反)，其中例如连续通电。极性的颠倒导致通过电磁线圈230产生磁场，所述磁场具有颠倒的极性(与具有预加热的燃料阀的闭合状态的极性相反)。在所示实施例中，南极现在将位于喷嘴228处。结果，阀体218将被电磁线圈230的磁场所排斥，从而它移动远离阀座222，释放入口通道226。已经被预加热的燃料流动穿过喷嘴228，被点燃，并且启动加热装置(或者燃烧器和换热器)。当阀处于开启状态时，流入的新鲜燃料同样被电磁线圈230产生的热量加热。

当根据图2的燃料阀84或者根据图3的燃料阀220被使用时，可以省去通常使用的加热模块。这种模块经常具有例如40瓦的功耗，并且因此，在车辆加热的整个燃烧过程中没有使用，而仅是在启动阶段使用。所述的燃料阀84、200允许在整个燃烧器工作过程中进行预加热，并且因此具有较高的电能消耗。预加热增大了燃料的焓，并且降低了它的粘性，二者对于燃烧具有积极的影响。燃料阀的多功能用途具有这样的优点，即降低车辆加热系统的成本、物理尺寸、和制造时间。如果不是在所有情况中，在许多情况中，多功能的用途将允许去掉补充的加热元件，连同它的安装装置、安装系统、配线和控制系统。另外，用于供送燃料的通道被制造的更短，从而减小燃料的死体积(dead volume)。

说明书、附图和权利要求中公开的本发明的特征对于单独地或者以任何组合方式实现本发明是必要的。

附图标记列表：

10机动车辆加热系统

12燃料箱

14燃烧器和换热器单元

16活塞燃料泵

84燃料阀

86燃料入口

88燃料出口

90线圈

92阀门活塞

95恢复弹簧

98电连接

100具有低导热率的材料

102具有高导热率的材料

200燃料阀

202阀芯

204连接接套

206引导衬套

208燃料通道

210阀座

212阀球

214内部凸缘

216压缩弹簧

218“阀体”

220密封元件

222阀座

224压缩弹簧

226内部通道

228喷嘴

230电磁线圈

Claims (11)

1.一种机动车辆加热系统(10)，设计成利用液体燃料操作，所述系统包括燃料泵(16)和电磁致动的燃料阀(84；200)，所述燃料阀设置在燃料泵的下游；其特征在于，电磁致动的燃料阀(84，200)设计成预加热燃料。

2.如权利要求1所述的机动车辆加热系统(10)，其特征在于，电磁致动的燃料阀(84；200)是共轴的阀。

3.如权利要求1或2所述的机动车辆加热系统(10)，其特征在于，所述系统具有第一操作状态和第二操作状态，在所述第一操作状态，电磁致动的燃料阀(84；200)处于开启状态，并且被控制成使得燃料被预加热，在第二操作状态中，所述燃料阀处于闭合状态，并且被控制成使得燃料被预加热。

4.如权利要求3所述的机动车辆加热系统(10)，其特征在于，当燃料阀(84；200)处于它的第二操作状态时，脉冲电压被施加到其上。

5.如上述权利要求中任一项所述的机动车辆加热系统(10)，其特征在于，电磁致动的燃料阀(84；200)具有磁力阀活塞(92；218)。

6.如上述权利要求中任一项所述的机动车辆加热系统(10)，其特征在于，电磁致动的燃料阀(84；200)具有至少一个电磁线圈组件(90；230)；并且其中，具有高导热率的材料(102；202)设置在线圈组件(90；230)和被燃料占用的区域之间。

7.如上述权利要求中任一项所述的机动车辆加热系统(10)，其特征在于，电磁致动的燃料阀(84)具有至少一个电磁线圈组件(90)；并且其中，具有低导热率的材料(100)设置在线圈组件(90)和电磁致动的燃料阀(84)的环境之间。

8.一种用于机动车辆加热系统的预加热液体燃料的方法，其特征在于，来自电磁致动的燃料阀(84；200)的废热被用于预加热燃料。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，电磁致动的燃料阀(84；200)被控制成使得当所述阀处于它的开启状态时加热燃料，或者控制成使得当所述阀处于它的闭合状态时加热燃料。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，当所述燃料阀(84；200)处于闭合状态时，脉冲电压被施加到所述燃料阀。

11.如权利要求9或10所述的方法，其特征在于，当所述燃料阀(84；200)处于闭合状态时，它被通电使得产生磁场，所述磁场的极性与当所述燃料阀处于开启状态时产生的磁场的极性相反。

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