CN103863056B - 流体加热装置及使用该流体加热装置的车辆燃料系统 - Google Patents

流体加热装置及使用该流体加热装置的车辆燃料系统 Download PDF

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Abstract

一种流体加热装置及使用该流体加热装置的车辆燃料系统。车轮燃料系统的流体加热装置包括：壳体，具有用于使流体进入的流体入口、用于使流体排出的流体出口以及与流体入口和流体出口连通的内部空间；上电源和散热板以及下电源和散热板，布置在内部空间中以彼此在竖直方向上隔开，并且供应外部电力；以及一个或多个PTC元件，介于上电源和散热板与下电源和散热板之间以接收外部电力，并且彼此隔开以形成一个或多个流体流动孔。因此，可以改善燃料的燃烧和车辆的冷启动性能。

Description

流体加热装置及使用该流体加热装置的车辆燃料系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年12月17日提交的韩国专利申请第10-2012-0147807号的优先权，该申请的全部内容结合于此，以用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种使用PTC元件的流体加热装置及使用该流体加热装置的车辆燃料系统。
背景技术
通常，流体加热装置是通过合适的热源加热移动流体的装置，在各个领域中可以使用。
在车辆中，流体加热装置用作燃料加热器。在将燃料供应至内燃机之前，燃料加热器使燃料预热到适当温度，以改善燃料的燃烧、发动机的冷启动性能等。
例如，用于车辆的燃料加热器例如安装在燃料管线上以对柴油燃料进行预热。
在以生物乙醇(E100)为燃料的灵活燃料车辆的情况下，汽油燃料被用来代替燃料加热器，其也被用作启动燃料，以便提高发动机的冷启动性能。
即，由于生物乙醇的点火温度为12℃、较高，所以外部温度在15℃以下时，启动可能是困难的。为了克服该问题，进行了通过在发动机启动期间将汽油燃料喷洒到节流阀体的后部来提高冷启动性能的尝试。
然而，使用汽油燃料作为辅助燃料来提高冷启动性能的传统的灵活燃料车辆，需要用于存储汽油燃料的辅助燃料箱和包括燃料盖、燃料泵等的辅助燃料系统。因此，在车辆重量、成本、装配生产率、抗碰撞性能等方面传统的灵活燃料车辆是不理想的。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面提供一种流体加热装置以及使用该流体加热装置的车辆燃料系统，其中流体加热装置在短时间内对流体进行有效加热，应用于车辆燃料系统以改善发动机冷启动性能，并且减少车辆重量、成本、具有小的尺寸和轻型设计。
本发明的各个方面提供一种流体加热装置，包括：壳体，具有用于使流体进入的流体入口、用于使流体排出的流体出口以及与流体入口和流体出口连通的内部空间；上电源和散热板以及下电源和散热板，布置在内部空间中以彼此在竖直方向上隔开，并且供应外部电力；以及一个或多个PTC元件，介于上电源和散热板与下电源和散热板之间以接收外部电力，并且彼此隔开以形成一个或多个流体流动孔。
壳体可以包括：上壳，包括流体入口、流体出口和内部空间；和下壳，联接到上壳以密封上壳。
上壳可以包括具有内部空间的壳本体，流体入口可以整体且突出地形成在壳本体的一侧处以与内部空间连通，流体出口可以面对流体入口、整体且突出地形成在壳本体的另一侧处，并且用于供应外部电力的连接器可以在与流体入口和流体出口垂直的方向上整体且突出地形成在壳本体处。
上电源和散热板与下电源和散热板可以形成为矩形板形状。
上电源和散热板与下电源和散热板各自都可以包括用于连接外部电源的端子。
流体加热装置可以进一步包括安装成支撑上电源和散热板与下电源和散热板的支撑支架。
第一装配凹槽和第二装配凹槽可以形成为在壳本体的内部空间的底表面和顶表面上凹陷，并且支撑支架可以安装到第一装配凹槽和第二装配凹槽中。
所述一个或多个PTC元件可以沿着上电源和散热板与下电源和散热板的长度延伸，并且可以沿着其宽度以预定间隔彼此隔开。
散热片可以分别设置在上电源和散热板与壳体之间的上部空间中以及下电源和散热板与壳体之间的下部空间中。
散热片可以形成为沿着上、下电源和散热板的宽度凸出和凹陷。
在上部空间和下部空间中，一个或多个流体流动孔可以形成在除散热片之外的区域中。
本发明的各个方面提供一种车辆流体系统，包括：燃料箱，用于容纳预定体积的燃料；燃料管线，连接燃料箱和发动机以将燃料从燃料箱供应至发动机；以及流体加热装置，安装在燃料管线上。
燃料可以是柴油燃料或生物乙醇。
根据本发明的示例性方面的流体加热装置和车辆燃料系统，流过形成在介于上、下散热板之间的PTC元件之间的流体流动孔的流体可以通过从PTC元件直接接收热量而被快速加热。
而且，当流体流过在介于上散热板与壳体之间的散热片之间的流体流动孔以及在下散热板与壳体之间的流体流动孔时，通过使用从PTC元件产生的热量流体可以被散热板和散热片有效加热。
在用于以生物乙醇作为燃料的灵活燃料车辆的燃料系统的情况下，在燃料导入发动机之前对燃料进行适当预热，从而改善灵活燃料车辆的冷启动性能。
由于流体加热装置具有简单结构，其可以制造为小尺寸和轻型设计。因此，可以降低车辆重量和成本，并且也可以提高装配生产率。
本发明的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1是根据本发明的示例性流体加热装置的分解立体图。
图2是图1的流体加热装置的装配立体图。
图3是根据本发明的示例性流体加热装置的横截面图。
图4是具有根据本发明的流体加热装置的示例性车辆燃料系统的示意方框图。
具体实施方式
下面将详细说明本发明的各个实施方案，在附图中和以下的描述中示出了这些实施方案的实例。虽然本发明将与示例性实施方案相组合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等效形式以及其它实施方案。
参考图1和图2，根据本发明的各种实施方案的流体加热装置(FHD)包括上壳10、电源和散热板20、一个或多个正温度系数(PTC)元件30以及下壳40。
上壳10通常包括壳本体12，壳本体12具有预定尺寸的内部空间12a。
内部空间12a包括与外部连通的开口。
流体入口14整体且突出地形成在壳本体12的一侧处，并且与内部空间12a连通以使得流体进入内部空间12a。应该理解，流体入口和壳本体可以一体形成。
流体出口16面对流体入口14、整体且突出地形成在壳本体12的另一侧处，并且与内部空间12a连通以使得流体流出上壳10。应该理解，流体出口和壳本体可以一体形成。
而且，连接器18在与流体入口14和流体出口16垂直的方向上、整体且突出地形成在壳本体12处。应该理解，连接器和壳本体可以一体形成。
连接器18用作用于将外部电力(例如，电源)供应至PTC元件30的电源连接器。
电源和散热板20被插入并被安装在壳本体12的内部空间12a中。
电源和散热板20通常包括上电源和散热板22以及下电源和散热板24，两者都是矩形板形状。
端子可以固定附接到上电源和散热板22以及下电源和散热板24，其中，电力连接器可以通过连接器18外部连接到端子。
第一装配凹槽12b和第二装配凹槽12c形成为在壳本体12的内部空间12a的底表面和顶表面上凹陷，两个凹槽面对彼此。
支撑支架50设置为支撑一个或多个PTC元件30，其中，一个或多个PTC元件30被插入并且介于上电源和散热板22与下电源和散热板24之间。
支撑支架50大致为U形，并且支撑支架50的一端附接到上电源和散热板22的顶表面，并且其另一端附接到下电源和散热板24。
支撑支架50的一端和另一端分别安装到第一装配凹槽12b和第二装配凹槽12c中，借此，上电源和散热板22与下电源和散热板24，以及介于上电源和散热板22与下电源和散热板24之间的所述一个或多个PTC元件30由在上壳10内的支撑支架50支撑。
PTC元件30是已知的电热生成元件，其使用当外部对其施加电力时保持恒定温度的PTC热敏电阻。
PTC元件30大致为矩形板形状，并且介于上电源和散热板22与下电源和散热板24之间以从上电源和散热板22以及下电源和散热板24接收外部电力。
在本发明的各种实施方案中，PTC元件30形成为四个，并且在上电源和散热板22与下电源和散热板24之间沿着从一个边缘到相对边缘的宽度以预定间隔布置。
每个PTC元件30大致与散热板具有相同的长度。
一个或多个流体流动孔形成在PTC元件30之间以使得流体可以通过流体流动孔进行流动。
流体流动孔32也分别形成在位于最内侧的PTC元件与内部空间的侧表面之间，以及位于最外侧的PTC元件与下壳之间。
在上电源和散热板22、下电源和散热板24以及PTC元件30通过形成在上壳10的壳本体12中的内部空间12a的开口而被插入并被装配到内部空间12a中之后，下壳40联接到上壳10的壳本体12以阻挡并密封内部空间12a的开口。
尽管由于四个PTC元件30介于上电源和散热板22与下电源和散热板24之间，根据本发明的各种实施方案形成五个流体流动孔，但是本发明不限于此，根据PTC元件30的数量，可以形成至少两个流体流动孔。
通过流体入口14导入壳本体12的内部空间12a的流体沿着流体流动孔32移动，之后通过流体出口16排出壳体。
在上述的流体流动期间，当外部电力通过连接器18经由上电源和散热板22与下电源和散热板24施加到PTC元件30时，PTC元件30升到特定温度并且产生热量。
从PTC元件30产生的热量直接加热沿着由PTC元件30形成的流体流动孔32流动的流体，从而在短时间内使流体有效升温。
参考图3，散热片60分别设置在上电源和散热板22与上壳10的顶部之间的上部空间中以及下电源和散热板24与上壳10的底部之间的下部空间中，并且其他组件与上述实施方案的组件相同。
散热片60与散热板22和24具有相同的宽度。
散热片60形成为在上、下电源和散热板22、24的高度方向上凸出和凹陷。
在上部空间和下部空间中，流体流过其中的一个或多个流体流动孔34形成在除被散热片60占据的区域之外的区域中。
从PTC元件30产生的热量被传递至上电源和散热板22与下电源和散热板24，从而加热上电源和散热板22与下电源和散热板24。
用于加热上电源和散热板22与下电源和散热板24的热量被传递至散热片60，从而有效加热流过形成在散热片60之间的流体流动孔34的流体。
因为与上述实施方案中的一些相比，在各种实施方案中可以形成更多个流体流动孔，所以可以在短时间内对大量流体进行有效加热。
参考图4，根据本发明的各种实施方案的流体加热装置(FHD)应用到车辆燃料系统。
车辆燃料系统可以包括燃料箱和喷射器130，其中燃料箱用于容纳预定体积的燃料，喷射器130从燃料箱100接收燃料并将燃料喷射到发动机的燃烧室110或喷射到连接到燃烧室的进气歧管120。
根据本发明的各种实施方案的流体加热装置(FHD)安装在位于燃料箱100与喷射器130之间的燃料管线(FL)上。燃料导入流体加热装置(FHD)的燃料入口中，之后当通过燃料加热装置(FHD)时适当地预热或加热，之后供应至发动机。因此，改善发动机的冷启动性能和燃料的燃烧。
根据本发明的各种实施方案的流体加热装置(FHD)可以安装在除燃料管线之外的适当部件(例如，燃料箱、燃料过滤器等)上。
燃料可以是柴油燃料或生物乙醇(E100)，车辆可以是以柴油燃料为燃料的柴油车辆或以生物乙醇为燃料的灵活燃料车辆。
根据本发明的各种实施方案的流体加热装置可以应用于需要在燃料燃烧之前进行预热的其他类型的车辆。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语上或下等被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方案的特征。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是出于说明和描述的目的。这些描述并非旨在为穷尽本发明，或将本发明限定为所公开的精确形式，并且显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施方案进行选择并进行描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及各种不同选择和改变。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等同形式加以限定。

Claims (11)

1.一种流体加热装置，包括：
壳体，所述壳体具有用于使流体进入的流体入口、用于使流体排出的流体出口以及与所述流体入口和所述流体出口流体连通的内部空间；
上电源和散热板以及下电源和散热板，所述上电源和散热板以及所述下电源和散热板布置在所述内部空间中并且彼此在竖直方向上隔开，并且供应外部电力；以及
多个PTC元件，所述多个PTC元件介于所述上电源和散热板与所述下电源和散热板之间以接收所述外部电力，并且彼此隔开以形成一个或多个流体流动孔，
其中，散热片分别设置在所述上电源和散热板与所述壳体之间的上部空间中以及所述下电源和散热板与所述壳体之间的下部空间中；并且
在上部空间和下部空间中，一个或多个流体流动孔形成在除所述散热片之外的区域中。
2.根据权利要求1所述的流体加热装置，其中，所述壳体包括：
上壳，所述上壳包括所述流体入口、所述流体出口和所述内部空间；以及
下壳，所述下壳联接到所述上壳以将所述内部空间封闭在所述上壳中。
3.根据权利要求2所述的流体加热装置，其中，所述上壳包括：
壳本体，所述壳本体限定所述内部空间；
其中，所述流体入口整体且突出地形成在所述壳本体的一侧处以与所述内部空间连通；
其中，所述流体出口面对所述流体入口、整体且突出地形成在所述壳本体的另一侧处；以及
连接器，所述连接器用于供应所述外部电力，整体且突出地形成在所述壳本体处，在与所述流体入口和所述流体出口垂直的方向上延伸。
4.根据权利要求3所述的流体加热装置，其中，所述上电源和散热板与所述下电源和散热板是矩形板。
5.根据权利要求1所述的流体加热装置，其中，所述上电源和散热板与所述下电源和散热板每一个都包括用于连接外部电源的端子。
6.根据权利要求1所述的流体加热装置，进一步包括安装成支撑所述上电源和散热板与所述下电源和散热板的支撑支架。
7.根据权利要求6所述的流体加热装置，其中，
第一装配凹槽形成为在所述内部空间的底表面上的凹陷，第二装配凹槽形成为在所述内部空间的顶表面上的凹陷，以及
所述支撑支架安装到所述第一装配凹槽和所述第二装配凹槽中。
8.根据权利要求1所述的流体加热装置，其中，所述多个PTC元件沿着所述上电源和散热板与所述下电源和散热板的长度延伸，并且沿着所述上电源和散热板与所述下电源和散热板的宽度以预定间隔彼此隔开。
9.根据权利要求1所述的流体加热装置，其中，所述散热片形成为沿着所述上电源和散热板与所述下电源和散热板的宽度凸出和凹陷。
10.一种车辆燃料系统，包括：
燃料箱，所述燃料箱用于容纳预定体积的燃料；
燃料管线，所述燃料管线连接所述燃料箱和发动机以将燃料从所述燃料箱供应至所述发动机；以及
安装在所述燃料管线上的根据权利要求1所述的流体加热装置。
11.根据权利要求10所述的车辆燃料系统，其中，燃料为柴油燃料或生物乙醇。
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