CN105556106A

CN105556106A - 进气加热器系统和方法

Info

Publication number: CN105556106A
Application number: CN201480047775.2A
Authority: CN
Inventors: P·乌尔希克; J·乌尔巴斯; D·克拉沃斯
Original assignee: Hidria Aet Druzba za Proizvodnjo Vzignih Sistemov in Elektronike doo
Current assignee: Hidria Aet Druzba za Proizvodnjo Vzignih Sistemov in Elektronike doo
Priority date: 2013-07-03
Filing date: 2014-07-03
Publication date: 2016-05-04
Also published as: WO2015001023A2; US20160153407A1; US20170363048A1; WO2015001023A3; EP3017181A2

Abstract

本发明提供了一种用于加热内燃机的进气的空气加热器。所述空气加热器可具有改进的空气流变向的加热元件。所述空气加热器可包含控制器，所述控制器与内燃机的另一部件(例如进气歧管盖)形成为一体的部件。所述加热器可包含用于感测加热元件的温度的热电偶电路。本发明还提供了校准所述热电偶电路的方法。还提供了在进行发动机启动时控制空气加热器的方法。

Description

进气加热器系统和方法

发明领域

本发明一般而言涉及用于加热内燃机的进气的进气加热器。

背景技术

许多内燃机系统利用进气加热器系统，以根据内燃机的进气温度和运行条件在进气与燃料一起燃烧之前对进气加热。

随着内燃机系统变得越来越复杂，进气流到内燃机系统的汽缸所经过的路径变得越来越复杂。通常，现有技术的进气加热器系统的加热元件不会在气流穿过加热元件行进时使气流重定向。由于复杂的气流和在发动机舱内的制约，空气加热器的位置可能并非最佳，使得空气的直通流动可能并非所期望的。

电动的进气加热器系统可操作地联接到电源，且通到加热元件的电流是由包含继电器的控制器控制的，所述继电器用于可操作地接通或关断供向加热元件的电力。这些电动加热器通常会消耗很大的电流。进气加热器系统的控制器因此将控制很大的电流，且可能产生大量的热。另外，这些控制器通常紧邻电接头，所述电接头将电阻带入到电路中，使得带来了附加的热量释放。从控制器移除或减少这一热量对于避免低热效率以及消除对控制器的潜在损坏是重要的。

期望减少这些进气加热器系统的部件数量和成本。许多内燃机具有由不同公司制造的各种部件，这些部件随后被组装起来。因此，期望简化整个内燃机系统的组装。

这些进气加热器系统通常被安装至用于比如汽车、拖拉机等车辆或其他机构的内燃机，所述车辆或机构经受或以其他方式产生显著数量的振动。因此，期望减少这些振动可能对将各个部件中的任一个安装到内燃机或者将进气加热器系统的各个部件固定在一起所造成的影响。

这些进气加热器系统需要在启动发动机之前进行预热，以便允许对用于发动机启动的初始进气进行预热。当发动机开始转动时，进气加热器系统被关闭，以便具有足够的电池电力使启动马达能够转动发动机。因此，进气加热器系统的加热带通常被设计为相对较大，以便在加热到大约900摄氏度时在加热带中保留有足够的热量，使得在发动机启动期间，所累积的热量可被传递给穿过进气加热器系统进入到汽缸内的空气。

这具有三个问题。首先，在一些情况下，对进气加热器系统进行预热可能花费长达20秒的时间。然而，当人们进入车辆或机器时，他们并不想等待以启动该装置。而是，操作者希望尽可能快地启动发动机。其次，加热元件为累积用于发动机启动的热量而所需的大量材料增加了进气加热器系统的成本。然而，在发动机运行时，几乎不再需要热累积，因为车辆的电系统不存在阻碍进气加热器系统以较高电力运行的电负荷，比如发动机启动期间使启动马达运行的电负荷。因此，相对于进气加热器系统的正常运行所需的尺寸而言，加热带的尺寸过大，仅为了解决发动机启动问题。第三个问题与较长的预热时间相关联。在进行长时间预热时，在一些情况下，相当部分的能量(估计大于30％)从加热带传递到发动机的相邻部件，比如传递到进气管外壳或进气歧管，然后从那里传递到围绕发动机和进气系统的发动机舱内的空气。

因此，期望减少在发动机启动之前对进气加热器系统进行预热所必需的时间量，以及使加热带的尺寸最小化。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种进气加热器，所述进气加热器提供了改进的气流导向能力，例如气流重定向。所述进气加热器包含加热元件。所述加热元件包含多个纵向延伸区段。每一纵向延伸区段具有入口端和出口端且限定了延伸于所述入口端和所述出口端之间的引导面。所述引导面通常至少部分地面向上游，使得气流喷在引导面上。所述多个纵向延伸区段的入口端的组合大体上限定了入口面。所述多个纵向延伸区段的出口端的组合大体上限定了出口面。所述纵向延伸区段中的每一个的所述引导面的至少所述出口端相对于所述入口面和所述出口面以非垂直和/或非平行的角度延伸。

在一个实施例中，所述加热元件还包含多个弯曲连接部分。每一连接部分连接了相邻的一对所述纵向延伸区段。

在一个实施例中，每一弯曲连接部分限定了延伸于所述连接部分的邻近所述入口面的顶端与所述连接部分的邻近所述出口面的底端之间的槽底。所述槽底相对于所述入口面和所述出口面成非垂直的角度。

在更具体的实施例中，所述空气加热器包含第一绝缘体和第二绝缘体。所述加热元件被安装在所述第一绝缘体和所述第二绝缘体之间，其中所述纵向延伸区段延伸于所述第一绝缘体和所述第二绝缘体之间，其中每一弯曲连接部分由所述第一绝缘体或所述第二绝缘体中的一个支撑或者插入到所述第一绝缘体或所述第二绝缘体中的一个中。

在甚至更具体的实施例中，所述第一绝缘体和所述第二绝缘体限定大体上矩形的容纳腔以容纳所述弯曲连接部分。所述容纳腔相对于所述入口面和所述出口面旋转一角度，使得所述矩形腔的四个侧面相对于所述入口面和所述出口面以非平行且非垂直的角度延伸。

在一个实施例中，所述矩形的容纳腔包含顶侧和底侧。所述顶侧邻近所述纵向延伸区段的所述入口端，且所述底侧邻近所述纵向延伸区段的所述出口端。所述顶侧彼此平行但偏置，使得所述顶侧并不对准，且所述底侧彼此平行但偏置，使得所述底侧并不对准。

在一个实施例中，所述纵向延伸区段和所述连接部分是由单个连续材料带形成的。

在一个实施例中，每一弯曲连接部分限定了延伸于所述连接部分的顶端与所述连接部分的底端之间的槽底。所述槽底相对于所述入口面和所述出口面垂直地延伸。

在一个实施例中，所述弯曲连接部分包含一对扭曲区段，所述扭曲区段过渡到对应的所述纵向延伸区段中。

在一个实施例中，所述加热元件包含第一绝缘体和第二绝缘体。所述加热元件被安装在所述第一绝缘体和所述第二绝缘体之间，其中所述纵向延伸区段延伸于所述第一绝缘体和所述第二绝缘体之间，每一弯曲连接部分由所述第一绝缘体或所述第二绝缘体中的一个支撑或者插入到所述第一绝缘体或所述第二绝缘体中的一个中。所述第一绝缘体和所述第二绝缘体限定用于容纳所述弯曲连接部分的大体上矩形的容纳腔。所述容纳腔被相对于所述入口面和所述出口面确定方位，使得所述矩形腔的两个侧面垂直于所述入口面和所述出口面延伸，且所述矩形腔的两个侧面平行于所述入口面和所述出口面延伸。

在一个实施例中，提供了一种包含波浪形加热元件的进气加热器。所述波浪形加热元件包含由弯曲连接部分连接的多个纵向延伸区段。每一纵向延伸区段具有入口端和出口端且限定了延伸于所述入口端和所述出口端之间的引导面。每一弯曲部分具有入口端和出口端以及延伸于所述入口端和所述出口端之间的槽底。所述多个纵向延伸区段的所述入口端大体上限定了入口面，且所述多个纵向延伸区段的出口端大体上限定了出口面。所述槽底相对于所述入口面和所述出口面以非垂直且非平行的角度延伸。优选地，所述角度介于约45度与90度之间，使得任何气流重定向均介于约0度与45度之间。

在另一实施例中，提供了一种包含加热元件的空气加热器。所述加热元件包含多个纵向延伸区段。每一纵向延伸区段具有入口端和出口端且限定了延伸于所述入口端所述出口端之间的引导面。所述多个纵向延伸区段的所述入口端大体上限定了入口面，且所述多个纵向延伸区段的所述出口端大体上限定了出口面。所述纵向延伸区段中的每一个的所述引导面在所述入口端和所述出口端之间是弯曲的。

在一个实施例中，所述加热元件还包含多个弯曲连接部分。每一连接部分连接了相邻的一对所述纵向延伸区段。在更具体的实施例中，所述纵向延伸区段和所述连接部分是由单个连续材料带形成的。

在一个实施例中，提供了一种形成进气加热器的方法。所述方法包含：将加热元件材料带弯曲成通过弯曲连接部分连接的多个纵向延伸区段，所述纵向延伸区段通常是平行的。所述纵向延伸区段具有入口端和出口端以及延伸于所述入口面和所述出口面之间的引导面。所述多个纵向延伸区段的所述入口端大体上限定了入口面，且所述多个纵向延伸区段的所述出口端大体上限定了出口面。所述方法还包含：使所述弯曲的加热元件材料带变形，使得所述纵向延伸区段中的每一个的所述引导面至少在所述引导面的所述出口端处相对于所述入口面和所述出口面以非垂直的角度延伸。

在更具体的实施例中，所述变形步骤发生在所述弯曲步骤之后。

在一个实施例中，每一弯曲连接部分限定了延伸于所述连接部分的顶端与所述连接部分的底端之间的槽底。所述变形步骤包含使所述加热材料带弯曲，使得每一弯曲连接部分的所述槽底相对于所述入口面和所述出口面成非垂直且非平行的角度。

在一个实施例中，所述方法还包含：将所述加热材料带安装于一对绝缘体之间，其中所述弯曲连接部分被设置在矩形腔内。所述矩形腔相对于所述入口面和所述出口面旋转一角度，使得所述矩形腔的四个侧面相对于所述入口面和所述出口面以非平行且非垂直的角度延伸。

在一个实施例中，每一弯曲连接部分限定了延伸于所述连接部分的顶端与所述连接部分的底端之间的槽底。所述变形步骤包含使所述加热材料带弯曲，使得每一弯曲连接部分的槽底相对于所述入口面和所述出口面保持垂直。此方法可导致在所述变形步骤期间仅使所述纵向延伸区段弯曲。

在一个实施例中，提供了一种空气加热器组件，所述空气加热器组件包含内燃机部件和空气加热器，所述内燃机部件可以是进气部件。所述进气部件将进气流引导至包含入口和出口的发动机内。所述进气部件限定了基本上平坦的安装表面。所述空气加热器被安装至所述进气部件。所述空气加热器包含具有多个纵向延伸区段的加热元件。每一纵向延伸区段具有入口端和出口端且限定了延伸于所述入口端和所述出口端之间的引导面。所述纵向延伸区段中的每一个的所述引导面相对于所述平坦的安装表面以非垂直的角度延伸。

在一个实施例中，所述引导面在所述入口端和所述出口端之间是平坦的。

在一个实施例中，所述纵向延伸区段中的每一个与所述安装表面间隔开不同的偏置距离。在这一实施例中，整个空气加热器可以相对于安装表面成一角度。

在一个实施例中，所述多个纵向延伸区段的所述入口端大体上限定了入口面，且所述多个纵向延伸区段的所述出口端大体上限定了出口面。所述入口面和所述出口面可相对于所述安装表面以非平行且非垂直的角度延伸。

在一个实施例中，提供了一种进气加热器系统。所述系统包含内燃机的发动机部件，所述发动机部件限定了进气流路的至少一部分。所述系统包含被可操作地安装至所述发动机部件的空气加热器，所述空气加热器与所述进气流路的由所述发动机部件限定的所述部分流体连通。电子控制装置电联接至所述空气加热器以控制所述空气加热器。所述电子控制装置被永久性地联接至所述发动机部件。

在一个实施例中，所述发动机部件限定了所述电子控制装置的多个电子部件被永久地固定于其中的腔。

在一个实施例中，所述电子控制装置的所述多个电子部件借助热粘胶被永久地固定于所述发动机部件的所述腔内。

在一个实施例中，所述发动机部件限定了用于电子控制装置的电子部件的外壳，其中无法从所述电子控制装置移除所述电子部件。

在一个实施例中，所述发动机部件具有大体上矩形的外周边，且所述发动机部件的限定所述电子部件的外壳的一部分延伸于所述矩形的外周边之外，以便在安装至发动机时将所述外壳的下侧暴露至围绕所述发动机部件的周围空气。

在一个实施例中，所述发动机部件是进气歧管盖。

在一个实施例中，提供了一种用于内燃机的空气加热器的控制装置，所述空气加热器具有加热元件。所述控制装置包含被配置成用于接通和关断供向所述空气加热器的电力的电子控制器。还提供了一种输出电接触件，所述输出电接触件限定了用于容纳连接件的通孔以将所述空气加热器的电引线固定到所述电子控制器。

在一个实施例中，所述电子控制器是固态继电器。

在一个实施例中，所述输出电接触件限定了围绕所述孔、在轴向端部上的邻接表面。在一个实施例中，所述连接件是延伸穿过所述孔的螺栓。螺母安装至所述螺栓且邻接所述输出电接触件的邻接表面。

在一个实施例中，所述电子控制器和所述输出电接触件被永久地固定至所述外壳。

在一个实施例中，提供了一种用于内燃机的空气加热器的控制装置，所述空气加热器具有加热元件。所述控制装置包含被配置成用于接通和关断供向所述空气加热器的电力的电子控制器，以及包含螺纹螺柱轴的输出电接触件，以将所述空气加热器的电引线固定到所述电子控制器。

在一个实施例中，所述电子控制器是固态继电器。

在一个实施例中，所述电子控制器包含限定了底部安装表面的外壳。所述螺柱轴轴向向外延伸超出所述安装表面。

在一个实施例中，所述输出电接触件包含附接至所述螺柱轴的增大的头部。所述外壳限定了与所述底部安装表面相反的顶部表面。所述外壳限定了通孔，所述通孔延伸穿过所述底部安装表面和所述顶部表面。所述增大的头部大于所述通孔。

在另一实施例中，提供了一种用于内燃机的空气加热器装置。所述装置包含发动机部件、空气加热器、控制器、热电偶电路和电压表。所述空气加热器具有加热元件，所述加热元件适于加热穿过其中的用于内燃机的进气。所述加热元件被可操作地电联接至所述发动机部件。所述发动机部件和所述加热元件是由不同的导电材料形成的。所述控制器被配置成控制对所述空气加热器的电力供应。所述热电偶电路具有在第一电接点处联接到所述加热元件的第一引线以及在第二电接点处联接到所述发动机部件的第二引线。电压表被配置成感测所述第一电接点和所述第二电接点之间的电压差。

在一个实施例中，在所述发动机部件与所述加热元件之间直接形成热接点，使得所述发动机部件与所述加热元件直接彼此接触。

在另一实施例中，将中间段插置在所述加热元件与所述发动机部件之间，使得在所述第一电接点和所述第二电接点之间形成至少两个热接点。所述中间段是由不同于所述加热元件的材料形成的。

在另一实施例中，所述控制器被配置成基于感测到的所述电压差来控制对所述空气加热器的电力供应。

在一个实施例中，提供了一种控制用于内燃机的空气加热器装置的方法。所述加热器装置包含空气加热器，所述空气加热器具有加热元件，所述加热元件适于加热穿过其中的用于内燃机的进气。所述加热元件被可操作地电联接至所述发动机部件。所述发动机部件和所述加热元件是由不同的导电材料形成的。所述控制器被配置成选择性地控制对所述空气加热器的电力供应。热电偶电路具有在第一电接点处联接到所述加热元件的第一引线以及在第二电接点处联接到所述发动机部件的第二引线。电压表被配置成感测所述第一电接点和所述第二电接点之间的电压差。所述方法包含：测量所述第一电接点和所述第二电接点之间的电压差，以及基于测量到的电压差由所述控制器调整供应到所述加热元件的电力。

在一种方法中，在所述发动机部件与所述加热元件之间直接形成热接点。

在另一种方法中，将中间段插置在所述加热元件与所述发动机部件之间，使得在所述第一电接点和所述第二电接点之间形成至少两个热接点。所述中间段是由不同于所述加热元件的材料形成的。

在本发明的一个实施例中，提供了一种在发动机的发动机启动期间操作空气加热器系统的方法。所述方法允许减少预热时间和/或使用较小的加热元件，因为在启动马达转动所述发动机时在所述加热元件中需要较少的热累积。所述空气加热器系统具有包括加热元件的空气加热器和用于控制对所述加热元件的电力供应的控制器。所述发动机具有连接到电池的启动马达。所述方法包含：起动所述空气加热器以在起动所述启动马达之前加热所述加热元件持续预定时间量；在所述预定时间量之后减少对所述空气加热器的电力供应；在减少对所述空气加热器的电力供应的步骤之后起动所述启动马达；以及在第二时间量之后二次起动所述空气加热器以加热所述加热元件同时所述启动马达保持起动。

在一种方法中，所述第二时间量是预定时间量。

在一种方法中，所述方法还包含：监测所述电池的电压且在所述电压在预定值之上时所述第二时间结束。

在一种方法中，直到所述发动机已经过上止点至少一次之后才进行所述二次起动所述空气加热器的步骤。

在一种方法中，减少对所述空气加热器的所述加热元件的电力供应的步骤减少了对所述加热元件的电力供应，使得所述加热元件消耗的电流基本上为零。

在一种方法中，二次起动所述空气加热器的步骤包括将少于全部电力的电力供应给所述加热元件。

在一种方法中，二次起动所述空气加热器的步骤包括将最大电力的约10％与50％之间的电力供应给所述空气加热器的所述加热元件。在更优选的方法中，二次起动所述空气加热器的步骤包括将最大电力的约20％与40％之间的电力供应给所述空气加热器的所述加热元件。

在一种方法中，二次起动所述空气加热器的步骤包括通过使用脉冲宽度调制来供应电力而将少于全部电力的电力供应给所述加热元件。在此方法中，电力脉冲可以是最大电力，其中供应给所述加热元件的平均电力小于最大电力。

在另一实施例中，提供了一种在发动机的发动机启动期间操作空气加热器系统的方法。所述空气加热器系统具有包含加热元件的空气加热器和控制器。所述发动机具有连接到电池的启动马达。所述方法包含：起动所述空气加热器以在起动所述启动马达之前加热所述加热元件持续预定时间量；在所述预定时间量之后减少对所述空气加热器的电力供应；在减少对所述空气加热器的电力供应的步骤之后起动所述启动马达；监测所述电池的电压；以及在所述电池的电压在预定值之上时二次起动所述空气加热器以加热所述加热元件同时使所述启动马达保持起动。

在一种方法中，二次起动所述空气加热器的步骤包括通过使用脉冲宽度调制来供应电力而将少于全部电力的电力供应给所述加热元件。

在另一种方法中，提供了一种在启动发动机的同时操作所述发动机的空气加热器系统的方法。所述空气加热器系统具有空气加热器和控制器，所述空气加热器包含加热元件，所述控制器用于控制供向所述加热元件的电力。所述发动机具有连接到电池的启动马达。所述方法包含：以第一电力水平起动所述空气加热器以加热所述加热元件，直至达到期望的空气加热器温度；将电力供应减少至较低的值且维持所述期望的空气加热器温度；起动所述启动马达，同时监测电池电压；以及在发动机转动期间二次起动所述空气加热器以借助较低电力来加热所述加热元件。

在一种方法中，所述方法包含：在邻近起动所述启动马达的步骤开始时关断供向空气加热器的电力。

在一种方法中，关断供向空气加热器的电力的步骤发生在检测到所述电池的预定电压降时。

在一个方法中，二次起动所述空气加热器的步骤发生在第二电力水平处，所述第二电力水平介于所述第一电力水平的大约10％与50％之间。

在一个方法中，二次起动所述空气加热器的步骤发生在检测到电池电压在阈值之上时。

在一个方法中，二次起动所述空气加热器的步骤在电池电压降至阈值之下时停止。

结合附图从下面的详细描述，本发明的其他方面、目的和优点将变得更明显。

附图说明

并入本说明书且形成为其一部分的附图示出了本发明的若干方面，且与本说明书一起用于阐释本发明的原理。在附图中：

图1是根据本发明实施例的发动机系统的示意图；

图2是根据本发明实施例的被并入到进气歧管盖中的加热装置的简化图；

图3是图2的加热器的放大图；

图4是图3的加热器的仰视图；

图5是图2的进气歧管盖，其中移除了加热器系统；

图6是图2的加热器系统的控制器的局部图，所述控制器被从进气歧管盖移除；

图7进一步示出了图6的控制器；

图8是根据本发明实施例的控制器的替代性实施例；

图9是根据本发明实施例的加热器部件的分解图；

图10是根据本发明实施例的加热元件的实施例；

图11是图10的加热元件的简化剖视图；

图12是根据本发明实施例的加热元件的另一实施例；

图13是图12的加热元件的剖视图；

图14A-14C示出了与加热元件有关的其他构思；

图15和16示出了用于支撑图14的加热元件的陶瓷绝缘体的实施例；

图17和18示出了本发明的另一实施例，其示出了相对于发动机部件的安装表面成一角度安装的多个加热器部件；

图19-21示出了控制器的替代性实施例；

图22和23示出了根据本发明实施例使用的热电偶电路装置；

图24是另一热电偶电路装置的简化示意图；

图25是示出了用于校准图22-24的热电偶装置的校准量度的曲线图；

图26是安装有控制器和空气加热器的发动机部件的另一实施例的透视图；

图27是图26的实施例的仰视透视图；

图28和29是图26和27的实施例的加热元件的一部分的图；

图30是图26的实施例的仰视分解图；

图31示出了用于在发动机启动期间控制供向空气加热器的加热元件的电力或电流供应的控制策略；

图32-34是根据图31的控制策略在发动机启动期间供应给加热元件的电流、供应给启动马达的电流以及由电池提供的电流的简化示意性曲线图；

图35示出了用于在发动机启动期间控制对空气加热器的加热元件的电力或电流供应的第二控制策略；

图36-38是根据图35的控制策略在发动机启动期间供应给加热元件的电流、供应给启动马达的电流以及电池电压的简化示意性曲线图；并且

图39-41是在发动机启动期间供应给加热元件的电流、供应给启动马达的电流以及电池电压的简化示意性曲线图，其中电池电压降至预定阈值之下。

尽管将结合某些优选实施例来描述本发明，但并非意在将本发明限制于那些实施例。相反，目的在于涵盖如随附权利要求所限定的、在本发明精神和范围内所包含的所有可选方案、变型和等同方案。

具体实施方式

图1是根据本发明实施例的发动机系统100的示意图。发动机系统100大体上包含进气系统102，用于供应空气以使其与燃料相混合时燃烧。进气系统102从比如周围空气供应源等空气供应源抽取空气。流过进气系统102的空气由箭头104表示。

以简化形式示出，发动机系统100包含多个内燃机部件。例如，发动机系统100包含发动机组106、进气歧管108、进气歧管盖110和进气供应导管112。

在进气系统102内是空气加热器系统114，空气加热器系统114被设置在穿过加热器系统114的空气加热器116的空气流(由箭头104表示)内以在燃烧之前将空气加热。空气加热器系统114包含呈控制器118的形式的电子控制装置，所述控制器控制对空气加热器116的加热元件120的电力供应以控制空气流104的加热。通常，电力由通过发动机系统100供电的装置的电气系统形式的电源供应。例如，如图1所示，电力可由电池122供应。作为选择或除此之外，还可以通过比如交流发电机的装置(未示出)直接地或者间接地通过电池122来供应电力。在本发明的不同实施例中可使用各种不同的控制器。

空气加热器系统114可与整个装置(即，汽车)的电子控制单元或其他传感器通信，以感测通过进气系统102供应的周围空气的温度，以及确定发动机系统100的发动机运行参数(即，RPM、温度、排放等)。

在此实施例中，空气加热器116被安装到进气歧管盖110。更具体地，空气加热器116被安装在贯穿进气歧管盖110的孔隙内。

参照图2和3，示出了进气歧管盖110的更详细图示，所述进气歧管盖安装有空气加热器系统114。在此实施例中，空气加热器116包含可操作地连接到一起的两个单独的加热器部件。每一部件包含一对支撑加热元件的绝缘支架126。单独的加热器部件各自安装于贯穿进气歧管盖110延伸的孔隙130内，进气(参见箭头104)穿过所述孔隙且在控制器118将电力供应至加热元件120时被加热。

控制器118包含输入电接触件134，其中连接到电源(例如，电池或交流发电机)的电缆可连接到所述输入电接触件。控制器118还包含输出电接触件136，所述输出电接触件借助螺母138电联接到接触螺钉140。螺母138拧在接触螺钉140上，且轴向地偏靠着输出电接触件136的接触表面。

图4示出了进气歧管盖110的下侧142。下侧142包含安装表面142，所述安装表面将与进气歧管108(参见图1)或插入两者之间的垫圈相配合。在此实施例中，安装表面142的形状是大体上矩形形状的。然而，进气歧管盖110包含侧向延伸部分146，所述侧向延伸部分侧向地向外延伸超过大体上矩形的周边。虚线148有助于示出大体上矩形的周边。

此侧向延伸部分146以下述方式从进气歧管盖110向外延伸：在进气歧管盖110被安装到进气歧管108(图1)时，此侧向延伸部分146的底表面150暴露至围绕发动机系统100的周围空气。此侧向延伸部分146有助于消散可能由控制器118产生的热量。

参照图2和3，在此实施例中，进气歧管盖110限定了外壳154的至少一部分，所述外壳限定了其中设置有空气加热器系统114的多个电部件的内腔。在优选的实施例中，控制器118的部件被永久地固定于外壳154的内腔内，使得控制器118被永久地至少部分地固定到进气歧管盖110。在一个实施例中，控制器118的部件借助设置在所述部件与外壳154之间的热粘胶固定于外壳154内。通常，所述热粘胶将把控制器118的印刷电路板固定到外壳154中。另外，密封剂156将涂覆并进一步将所述部件永久固定到外壳154内且固定到所述发动机部件。这种装置将控制器118集成到进气歧管盖110内。

这种装置改善了热冷却路径，简化了安装，且改善了控制器118的抗振性。另外，这种装置减少了控制器所需的空间量，减少了总重量，降低了消费者付出的价格，为供应商提供了改善的配件管理，且优化了相关部件(在此情形中为空气加热器116)的电连接。更具体地，这减少了对用以将控制器118固定到进气歧管盖110的单独连接机构的需求。通过消除连接件(通常为螺钉或螺栓)，减少了可能由于振动或热膨胀而变松的部件数量。而且，不需要在安装控制器时提供较高水平的工作量，因为不存在需要被紧固至预定力矩以将其锁紧的螺钉。

控制器118不能够被从进气歧管盖110移除，且因此是进气歧管盖110的组成部件。因此，在一些实施例中，控制器118是固态继电器设计，致使所述控制器具有比进气歧管盖110更长或相等的使用寿命。

尽管此实施例将控制器118集成到进气歧管盖110中，但控制器118也可形成到其他内燃机部件中，例如(作为非限制性示例)进气供应导管112(见图1)或进气歧管108(见图1)。

已经发现的是，进气歧管盖110(通常为铝)的温度有助于消散由于控制器或存在于空气加热器系统114的将大电流供应到加热元件120的各电接触件之间的低热效率和寄生电阻而产生的任何热量。

图5示出了进气歧管盖110，其中移除了空气加热器系统114的其它部分。因此，可看到外壳154和孔隙130。

图6以简化形式示出了从外壳154中取出且移除了密封剂156的控制器118。控制器118包含连接件160，用于将控制器连接到发动机的电子控制单元或由发动机供电的装置的其他控制单元。在此实施例中，输入电接触件134是螺柱。输出电接触件136是中空接触件的形式，其界定了邻接表面162，螺母138轴向偏压所述邻接表面以形成控制器118与接触螺钉140之间的电连接。

另外参照图7，输出电接触件136包含被构造成容纳或套住接触螺钉(诸如接触螺钉140)的孔164。螺母138然后将再次相对于接触螺钉140轴向拧紧，以在两者之间形成电连接。

参照图8，在一些实施例中，控制器118'可以是与进气歧管盖110分离的独立部件。在此实施例中，控制器118'包含其自己的外壳155。

参照图4，控制器118借助连接构件166电连接到空气加热器116。更具体地，连接构件166连接到接触螺钉140，所述接触螺钉又连接到输出电接触件136，如上所述。加热元件120的一端连接到连接构件166的与接近控制器118的一端相反的一端。加热元件120的另一端电连接到进气歧管盖110。这使得空气加热器116接地。作为选择，连接构件可将加热元件直接连接到控制器，例如使用直接焊接到加热元件的镍中间区段，所述加热元件将直接或间接地连接到控制器的输出电端子。下文更详细地论述此镍区段。另外，呈镍区段形式的连接构件可连接到加热元件与发动机部件之间，即在加热元件的接地侧上。

参照图9，每一空气加热器部件119大体上包含一对绝缘支架126和加热元件120。绝缘支架126中的每一个通常包含U形载架170以及一个或多个陶瓷绝缘体172，所述U形载架通常是冲压金属。加热元件120是形成为多个纵向延伸区段174的材料带，所述纵向延伸区段借助呈弯曲端部区段176的形式的多个弯曲连接部分彼此互连，以形成波状或波浪形轮廓。绝缘体172(其可以是除陶瓷外的其他材料)限定了大体上矩形的容纳腔182，所述容纳腔容纳弯曲端部区段176，以支撑加热元件120且使加热元件120与发动机的安装有空气加热器116的部件(即，进气歧管盖)相隔离。

纵向延伸区段174各自具有入口端184和出口端186。平行表面188、190在入口端184和出口端186之间延伸。入口端184大体上限定了空气加热器的入口面192，而出口端186大体上限定了空气加热器的出口面194。

如上文指出的，可期望将空气流引导穿过空气加热器116。图10和11是加热元件120A的一个实施例的局部图示，所述加热元件被配置成在空气流流过加热元件120A时引导所述空气流。在此实施例中，纵向延伸区段174A相对于加热元件120A的入口面和出口面倾斜。

空气流由箭头104示出。在此实施例中，纵向延伸区段174A限定了入口端184A和出口端186A之间的引导面188A。在这里，引导面188A是平坦表面且平行于也是平坦表面的背面190A。引导面188A和背面190A相对于加热元件120A的入口面192以非平行、非垂直的角度α1延伸。入口面192可由设置于加热元件120A的入口端194A上的假设平坦表面限定。类似地，引导面188A和背面190A相对于出口面194以非平行、非垂直的角度α2延伸。在此实施例中，角度α1和α2是相等的且介于45度与90度之间，且优选地介于约60度至85度之间，使得任何空气流的重定向均介于约0度与45度之间，优选地介于约15度与30度之间。

由于纵向延伸区段174A的弯曲，在弯曲端部区段176A与纵向延伸区段174A之间形成过渡区段210A。过渡区段210A在所示实施例中是扭曲区段。

通常，为了形成角度α1和α2，所述材料带通常被弯曲以首先形成弯曲端部区段176A。其后，延伸于弯曲端部区段176A之间的纵向延伸区段174A被弯曲以形成角度α1和α2。

加热元件120A的此实施例具有垂直于入口面192和出口面194延伸的弯曲端部区段176的槽198(即，底部)。另外，此加热元件120A将使用具有矩形的容纳腔182的绝缘体172，所述矩形的容纳腔并非回转式的，如图9所示。更具体地讲，矩形的容纳腔182的两侧200、202相对于彼此平行，且与其余的矩形的容纳腔182的相同侧对齐(例如，共线/共面)。另外，另外两侧204、206彼此平行但与其他容纳腔182的任一侧均不对齐，且在将加热元件120A安装于绝缘体172内时大致垂直于入口面192A和出口面194A延伸。

图12和13示出了加热元件120B的另一实施例，所述加热元件用于将空气流引导通过加热元件120B。在此实施例中，纵向延伸区段174B在入口端184B和出口端186B之间并非平坦的。而是，纵向延伸区段174B的引导面188B和背面90B是弯曲的或修圆的。

在此实施例中，引导面188B在入口端184B处大致垂直于加热元件120B的入口面192B，使得在所述面的切线处测量的角度α3大致为90度。然而，在可供选择的实施例中，角度α3可以具有非垂直的值，使得引导面更类似于U形。引导面188B沿空气流104的方向连续弯曲至出口端186B。引导面188B在出口端190B处相对于出口面194B以非平行、非垂直的角度α4延伸，所述角度是沿表面的切线测量的。

此实施例将类似于先前实施例120A形成，且具有垂直于入口面192B和出口面194B的槽198B。另外，此实施例将使用具有类似形状的绝缘体172，所述绝缘体使用非回转式的矩形的容纳腔。另外，此实施例将具有形成于弯曲的纵向延伸区段174B与弯曲端部区段176B之间的过渡区段。

引导面188B将大体上具有半径r。半径r优选地根据加热元件宽度w和角度α4使用以下公式确定：r＝(180w)/(πα4)。作为选择，加热元件宽度w可使用以下公式根据已知的加热元件高度h来计算：w＝(hα4π)/(180sin(α4))。

另一加热元件120C的实施例示出于图14A-14C中。此实施例具有大致平坦的引导面188C，且类似于标准的无变形的加热元件，例如图9所示的加热元件120。然而，在形成图9的加热元件120之后，加热元件120被以角度α5倾斜，使得引导面188C相对于入口面192C和出口面194C成一角度延伸。由于所述倾斜动作，弯曲端部区段176C的槽198C也相对于入口面192C和出口面194C以角度α6倾斜，角度α6大致等于90度-角度α5。优选地，角度α6介于45度与90度之间，且优选地介于约60度至85度之间，使得任何空气流的重定向均介于约0度与45度之间，优选地介于约15度与30度之间。参照图14B，在利用倾斜的一些实施例中，相邻的纵向延伸区段174C的邻近同一弯曲区段176C的入口端184C将由于倾斜变形而具有离入口面192不同的距离。出口端186C也出现了同样的情形。在此实施例中，弯曲端部区段176C在从端部观看时是大体上矩形的。

在此实施例中，陶瓷绝缘体172将具有回转式的矩形的容纳腔，如15和16中示出。在此实施例中，在将加热元件120C(未示出)安装到容纳腔182C内时，矩形的容纳腔182C的顶侧200C和底侧202C均相对于入口面192C和出口面194C以非平行、非垂直的角度延伸。在这里，侧面204C、206C相对于入口面192C和出口面194C以角度α7延伸。另外，顶侧200C或底侧202C均不平行于相邻腔182C的对应侧，如在图9所示的绝缘体172中。

然而，在可供选择的实施例中，可出现倾斜动作，使得弯曲区段176C'的端视图看似非矩形的平行四边形，诸如图14C所示。在此情形中，对应绝缘体中的腔将具有相似的非矩形的平行四边形形状。另外，所有纵向延伸区段174C'的入口端184C'均相对于入口面192C'具有相同距离，且出口端186C'离出口面194C'具有相同距离。然而，弯曲区段176C'的槽仍相对于入口面192C'和出口面194C'成一角度延伸。

在空气流104流动时使用空气加热器使其转向的第四种方法在图17和18中示出。在此实施例中，空气加热器区段119被以一角度α8相对于内燃机部件的安装所述空气加热器区段的安装表面220安装。在此实施例中，内燃机部件是进气供应导管112。

因此，加热区段119的方位仅被改变，从而在空气流104离开发动机部件(即，进气供应导管112)时使其改变方位，而不是如先前实施例中所述使加热元件120D、尤其是其纵向延伸区段变形。在此实施例中，绝缘支架126被安装成使纵向延伸区段、且尤其是其引导面相对于安装表面220成一角度。

尽管此实施例具有安装于进气供应导管112中的加热区段119，但其他实施例可将所述加热区段以这种倾斜的构造并入到其他部件中，诸如进气歧管盖110。

另外，图17和18中的角度α8、α8’和α8”显示为相等的。然而，在可供选择的实施例中，这些角度α8、α8’和α8”可彼此不同，使得每一加热区段119以更可控的方式引导空气流改变方向。例如，不同加热器旨在在不同的发动机汽缸进气端口处引导部分空气流。

图19-21示出了控制器118B的可供选择的实施例。此实施例修改了输出电接触件136B。在此实施例中，输出电接触件136B呈电接触螺钉的形式，其具有附接到螺纹螺柱轴232的增大的头部230。电引线，诸如空气加热器的连接构件166，可连接到控制器118B。

此实施例也是独立控制器，其可独立于安装所述控制器的发动机部件形成，然后附接至所述发动机部件。

环绕螺柱轴232的是圆柱形绝缘体234。圆柱形绝缘体234使螺柱轴232与将安装控制器118B的内燃机部件(如进气歧管盖110)绝缘。圆柱形绝缘体234将被调整尺寸以穿过内燃机部件(110)的安装表面240被插入到孔238中。优选地，绝缘体234的直径将与孔238的直径相匹配，使得绝缘体234将为所述系统提供增大的机械刚度。

在此实施例中，控制器118B具有底部安装表面236，所述底部安装表面在组装期间将抵靠内燃机的部件安装。在此实施例中，底部安装表面236由容纳控制器118B的其他内部电部件的外壳提供。

输出电接触件136B也可以并入到控制器中，所述控制器被永久地固定到内燃机的部件，如上文所述的控制器136。

此类电接触件的使用减少了可靠的电/机械连接所需的配件数量，且使得由于电连接所致的寄生电阻最小化。

图22示出了本发明实施例的另一特征。了解加热元件120的温度通常是重要的。因此，在一个实施例中，控制器118被配置成使用热电偶原理且尤其是在加热元件120与进气歧管盖110(或加热元件120接地的其他内燃机部件)之间的热接点250处感测加热元件120的温度。

在此装置中，加热元件120和进气歧管盖110是由不同材料形成的。当加热元件120与进气歧管盖110之间的热接点250暴露至与电接点256、260处的温度不同的温度时，产生与电接点256、260和热接点250之间的温度差相关的热电偶电压。

所述装置包含用以测量热接头250上的电压的热电偶电路252。热电偶电路252包含在第一电接点256处联接到加热元件120的第一引线254。热电偶电路252还包含在第二电接点260处联接到进气歧管盖110的第二引线258。最后，电压表262连接到第一引线254和第二引线258的相反两端，以测量两个电接点256、260之间产生的热电偶电压。尽管附图将电压表262示为单独部件，但电压表262可由控制器118的电路提供，且无需是单独的独立部件。换句话说，电压表无需且通常不会是单独的万用表。

根据此热电偶电压，可确定热接点250的温度。作为选择，所述热电偶电压可被使用，因为热电偶电压与热接点250的温度相关。如果电接点256、260的参考温度已知，则可确定热接点250的温度。因此，在热接点250处的加热元件120的温度是已知的。此温度数据可用于由控制器118或整个装置的更高阶的电子控制单元来控制空气加热器系统的操作。

关于热接点250感测到的温度数据通常将出现在并未将电力供应到加热元件120时。

图23示出了类似于图22所示的另一实施例。在此实施例中，中间段264被插置在加热元件120与进气歧管盖110(或其他发动机部件)之间。加热元件120、中间段264和进气歧管盖110是由不同材料形成的。

在加热元件120与中间段264之间形成第一热接点266。在中间段264与进气歧管盖110之间形成第二热接点268。

在这种装置中，两个热接点266、268被设置在电接点256、260之间。在这种装置中，对温度变化具有较高的敏感度，且温度是在加热元件120的端部测量的，而非在进气歧管盖处测量，因为进气歧管盖是过大块的材料，对加热元件的温度变化不那么敏感。

同样，从电压表262收集的电压信息可用于控制空气加热器的运行。

图24示出了类似于图22和23的另一实施例，其包含用于确定加热元件120的温度的热接点布置。在此实施例中，中间段364被设置在控制器118(以简化形式和虚线示出)与加热元件120之间。更具体地讲，中间段364被连接到控制器118的输出电接触件与加热元件120之间。中间段364形成控制器118与加热元件120之间的连接构件的一部分。

在此实施例中，中间段364的连接到加热元件120的端部370与相邻的纵向延伸区段374的一部分重叠。这允许在热接点368处获得更准确的温度读数。在一个实施例中，与相邻的纵向延伸区段374重叠的端部370的长度L1是纵向延伸区段374的长度L2的至少25％。然而，可供选择的实施例可具有更多或更少的重叠，或者完全不重叠。

在第一电接点380和第二电接点382处的温度将显著低于加热元件120的温度，且比加热元件120的温度低大约8-11倍。例如，电接头380、382处的温度可介于-40摄氏度与125摄氏度之间，而热接点368处的温度通常可介于500摄氏度与1200摄氏度之间，且更通常地介于600摄氏度与1000摄氏度之间。因此，在电接点380、382与主要的热接点368之间具有大温度差。

同样，加热元件120的温度测量最终是通过测量电接点380、382之间的电压来确定的。控制器118内的其他电路可用于确定或估计这些电接点380、382中的一个或两个处的温度，所述电接点通常称为冷接点。

另外，控制器118可包含负温度系数的电阻器390(或测量控制器118内或邻近控制器的温度的其他方法)，以测量控制器、且尤其是形成冷接点380的部件的温度。因此，控制器118将具有控制器118内的温度的可用数据。因此，至少第一电接点380的温度将是已知的。另外，发动机部件(即进气歧管盖110)的温度将基本上类似于控制器118内的温度。通过使用控制器118的内部温度，加热元件120的温度值可获得补偿以消除或显著减少冷接点的影响，因此改善在热接点368处的温度测量值的准确性。

在一个实施例中，中间段264、364由镍形成，而加热元件120由堪塔尔合金(Kanthal)形成。优选地，热电偶由具有极为精确且稳定结构的合金形成。这并非使用市售的主要旨在用于加热目的的呈带状形式的合金的情况。因此，可预期在相同的空气加热器温度下在不同部分处具有不同的热电偶电压。

因此，本发明实施例的另一特征是提供加热元件的温度测量的线性校准端，即在热接点266、368处。

在形成每一加热元件之后，通常测试每一加热元件。此时，也可进行校准。

在校准期间，在室温下将参考温度探针插入到空气加热器的加热元件120中。然后将控制器内侧的热电偶电压与参考温度探针的温度读数相关联，并存储在控制器118的微控制器非易失性记忆体中。在较高温度(例如，在900摄氏度)下执行相同工序。将此信息再次存储在控制器118的微控制器非易失性记忆体中。

热电偶电压与温度的相关性通常具有线性关系。因此，可通过内推法产生中间值。例如，参照图25，如果室温测量提供值为T₀＝20℃，U₀＝0.2mV，T₁＝950℃，U₁＝27.5mV，那么ΔT＝T₁-T₀＝930K且ΔU＝U₁-U₀＝27.3mV。

经过两个测量点的直线的公式为：

U_{m e a s u r e d} - U_{o} = \frac{Δ U}{Δ T} (T_{c a l c u l a t e d} - T_{0})

因此，T_calculated的公式为：

T_{c a l c u l a t e d} = \frac{U_{m e a s u r e d} - U_{o} + \frac{Δ U}{Δ T} T_{0}}{\frac{Δ U}{Δ T}}

因此，如果在运行中感测到16.1mV的测量值，则加热元件的温度将被确定为大约562℃。

如果将ΔU/ΔT标记为k，则可得到温度计算的简化公式：

T_{c a l c u l a t e d} = \frac{U_{m e a s u r e d} - U_{o} + {kT}_{0}}{k}

图26示出了发动机部件和控制器组合的可供选择的实施例。此实施例类似于上文参照图1-5所述的实施例。在此实施例中，发动机部件是具有集成的控制器1118的进气歧管盖1110。

加热元件1120以简化形式示为安装到孔隙1130内。在此实施例中，加热元件1120是单个加热元件，使得正连接1131在孔隙1130的靠近控制器1118的一侧上，且加热元件1120的负连接1133(例如，接地)在孔隙1130的相反侧上。

图27示出了进气歧管盖1110的底侧或安装侧。加热元件1120被安装于绝缘支架1126中，类似于之前的实施例。在此实施例中，中间段1364在加热元件1120与控制器1118之间互连。优选地，此中间段1364由镍形成，如上文所述。图28和29是联接到加热元件1120的一部分的中间段1364的局部图示。

优选地，中间段1364的横截面(且具体地讲宽度W5)大于形成加热元件120的带的横截面。此结构关系降低了中间段1364内的电阻，因此避免了来自中间段1364的显著的热量产出。

中间段1364包含用于容纳连接螺栓或螺钉1140的孔隙1365(参见图27和30)。

此实施例的控制器1118被并入到发动机部件(例如进气歧管盖1110)中，使得控制器1118不能从进气歧管盖1110移除。一个显著优点(但并非唯一优点)是发动机部件可被用作大型散热器，以去除由控制器1118产生的热量。

图30以分解图示出了所述部件。进气歧管盖1110限定了直接模制成所述部件的外壳1154。外壳1154包含穿过所述部件的孔隙1155，用于从进气歧管盖1110的下侧或底部侧容纳接触螺栓1140。

控制器1118包含输入电接触件1134和输出电接触件1136。在此实施例中，输出电接触件1136呈螺纹接头的形式，其形成内螺纹以与接触螺栓1140相连接。螺纹防松的电材料可施加于输出电接触件1136与接触螺栓1140之间，以避免由于振动所致的连接松脱，且减少部件之间的任何接触电阻。

控制器1118包含印刷电路板1400，输入电接触件1134和输出电接触件1136被安装至所述印刷电路板。热粘胶层1402或其他热材料被设置于印刷电路板1400底部与进气歧管盖1110之间，以帮助消散由控制器1118产生的热量。

借助密封剂1404将控制器1118的电子部件密封或封装在外壳1154内。通常，将密封剂倾注到外壳中，然后使其固化以将控制器1118的部件永久地固定至外壳1154中且避免任何液体进入。其他实施例可利用螺钉将印刷电路板1400固定至进气歧管盖1110，且使用热凝胶或热凝膏来帮助将热量消散到发动机部件。然而，将把密封剂施加到这些部件上同样将控制器1118固定到发动机部件且避免任何液体进入。

绝缘体1408将在接触螺栓1140延伸穿过孔隙1155时使接触螺栓1140与金属发动机部件隔离。绝缘体1155和/或密封剂1404帮助密封孔隙1155，以避免穿过控制器1118的进气歧管内的压力损失。

如上文提及，如上所述的空气加热器系统的问题之一是在发动机启动时预热加热元件(也称为加热带)所需的延迟，这产生数个问题。下文将描述克服上述问题中的一个或多个的控制策略的实施例。

图31的流程图中示出了第一控制策略1200。控制策略1200与空气加热器系统的运行有关，且尤其是在将电力供应至空气加热器时。图32-34示出了在发动机启动期间经过空气加热器(图32)、启动马达(图33)和电池(图34)的电流和时间。

在发动机启动时，第一步骤1202包含在发动机启动开始(例如，通过转动钥匙)之后将空气加热器的加热元件预热一预定时间量，由图32中的大括号1204示出。在转动钥匙之后，将以最大电流将加热元件加热所述预定时间量1204。此时，启动马达的电流将为零。

在预定时间量1204之后，第二步骤1206包含停止将电流供应至空气加热器加热元件，这将保持停止持续第二预定时间量，如大括号1208所示。此时，将电流供应至发动机的启动马达，由图33中的用于启动马达的峰值电流1210示出。空气加热器的电流此时被停止，以避免由于启动马达开始转动发动机时的高电流消耗而造成电池超负荷。在初始的电流峰值1210之后且发动机开始旋转之后，经过启动马达的电流开始降低，如图33的区段1212所示。这是因为在启动马达上负荷较少。在一些实施例中，第二预定时间量是大约0.5秒，但可根据应用而变化，且具体而言电流的轮廓是从图33中的峰值1210降到区段1214。

在第二预定时间量1208之后，由启动马达消耗的电流具有实质上减少且基本上恒定的消耗，如图33中的区段1214所示。在第二预定时间量1208之后，接下来的步骤1216是开始将电流再次供应到加热元件。然而，此时，空气加热器将不再被供应全部电力。通常，将使用脉冲宽度调制(“PWM”)，使得将全电流的短脉冲供应至空气加热器，使在启动马达继续启动发动机时供应到空气加热器的平均电力大约介于全部电力的约10％与50％之间，且更优选地介于全部电力的约20％与40％之间。然而，无需使用PWM。图34示出了对应于通向空气加热器的电流的PWM峰值1222的电流峰值1220。

由于启动马达旋转时空气加热器接收电流，所以在启动马达电流降至峰值1210以下之后，在空气加热器的加热元件内需要较少的热量累积。因此，在以峰值1210起动启动马达之前的第一预定时间量可被缩短。作为选择，加热元件可缩小尺寸，因为在启动马达转动发动机时加热元件将被提供电力，需要由加热元件提供的热量累积较少。作为选择，可提供这两个优点的组合。更具体地讲，加热元件可制作得较小，以节约成本且可减少初始预热时间1204。

图35示出了第二控制策略1300。此控制策略类似于上述的控制策略1200。然而，此第二控制策略1300监测电池的电压，以确定何时重新起动空气加热器。图36示出了随时间的供应至空气加热器的电流，类似于图32。图37示出了随时间的供应至启动马达的电流，类似于图33。图38示出了随时间的电池电压。

第二控制策略从第一步骤1302开始，其起动空气加热器以将空气加热器的加热元件预热一预定时间量1304。电池电压将下降，如图38的区段1305处所示。此时，启动马达是不活动的且尚未被起动，因此没有电流供应至启动马达。

在预定时间量1304之后，第二步骤1306包含停止将电力供应至空气加热器持续第二时间量1308，且启动马达将被起动，导致形成电流峰值，如图中的点1310所示。在启动马达经历电流峰值1310时，电池电压经历了显著的电压下降，如负电压峰值1311所示。在点1310处的初始电流峰值和点1311处的电压降之后，由启动马达消耗的电流将下降，如图37的部分1312所示，且电压将升高，如图38的部分1313所示。

所述控制策略包含监测电池电压，如步骤1317所示。在电池电压升高至可接受或预定水平之后(诸如点1315)，空气加热器可被重新启动，以加热空气加热器的加热元件，同时启动马达继续转动马达，步骤1316。同样，加热元件通常将被以小于全部电力的方式来供应电流。同样，通常将使用PWM，使得将全电流的短脉冲供应至空气加热器，使得在启动马达继续转动发动机时供应到空气加热器的平均电力大约介于全部电力的约10％与50％之间，且更优选地介于全部电力的约20％与40％之间。然而，无需使用PWM。图36示出了对应于PWM电流供应的电流峰值1320。同样，其他实施例可利用其他方法以将小于全部电力的电力供应至空气加热器的加热元件。

另外，在转动发动机时，可继续监测电池的电压，使得在电池电压降至预定电压值(或不同的预定值)之下时，空气加热器将被再次关闭以将所有可用电力供应至启动马达。

通常，在上文概述的两种控制策略中，空气加热器将在启动马达已转动经过第一上止点之后才被重新起动(步骤1216、1316)。

图38包含示出了空电池状态的虚线1330。此时，电池电压将在数秒后减小。如果感测到这种电压状态，空气加热器也将关闭。

另一控制策略包含监测供应至加热系统的供应电压，且基于所述供应电压来调适进气加热器的脉冲宽度调制(PWM)负载循环。在瞬时供应电压较高时，PWM负载循环增加。在供应电压较低时，PWM负载循环减小。也可能在每次由于启动马达上的负载减小而使电压升高时接通所述加热器(持续较短的时间周期)。借此，可维持电池上几乎恒定的电流消耗。

为了执行这些控制策略，空气加热器系统的控制器将相应地控制对加热元件的电流或电力供应。

之前的预热控制策略有助于减少预热时间量。通过减少预热时间，这些策略提供了以下优点：在预热周期期间，加热元件产生的热量的较小部分被浪费，即进气歧管盖保持为冷的。仅进气歧管盖的接近加热元件的一小部分是温热的。

这些附加控制策略也可以用于潜在地减小加热带的尺寸，因为在发动机启动期间加热进气所需的热量累积(能量E)较少。

该能量被计算为E＝m*Q*ΔT，其中Q是加热带的具体热量，且介于450J/(kg*K)的范围内。由于期望将加热器加热到同一高温(ΔT＝～900K)，因此减少所需能量的有效方式是减少加热元件的质量m。为了减少加热带的质量，加热带应该较薄且较短，以便在改变横截面尺寸之后具有相同的电阻。

例如，在加热带的横截面减小至初始横截面的三分之二，同时维持加热带的相同长度时，将出现以下有害影响。首先，加热带的电阻将增加至初始电阻的1.5倍。加热带的功率将减小至初始功率的三分之二。加热带的质量(其与热累积相关)将减小至初始质量的三分之二。

因此，预热时间将保持相同，因为其遵循质量和能量之间的商数关系。

为了减少预热时间，加热元件长度也必须减小。例如，如果在上述分析中加热元件长度减少百分之二十(20％)，且横截面减少三分之一，则产生以下结果。首先，加热带的电阻将进一步减小至0.8(80％)。计算0.8*3/2(由于横截面变化)可知，产生了比初始电阻增加1.2倍的电阻。由于长度的减少，加热带的功率将进一步增加至初始功率的1.25倍。计算此功率增加和长度改变1.25*2/3(由于横截面减小所致的功率改变)，将得到的功率为初始功率的0.83倍。加热带的质量将进一步减小至0.8*2/3，导致质量为初始质量的0.53倍。

由于预热时间遵循质量与功率之间的比例关系，因此预热时间的改变将为0.53/0.83，导致预热时间为初始预热时间的0.64倍。

以下示例也示出了上文概述的改进后的控制策略的优点，其与发动机启动期间发动机转动时的热量有关。以下示例将假定为理想状况(其中不存在热量损失)。

用以在发动机启动转动发动机期间立即加热通过空气加热器的空气所需的恒定功率介于约280W与425W之间。应注意的是，已经考虑了6.7升发动机。然而，减小发动机容量将成比例地减小所需功率。转动速度估计介于100rpm与150rpm之间。然而，降低转动速度将成比例地减小所需功率。另外，在计算中已使用了40开尔文的空气温度增加。然而，减少空气温度增加将成比例地减小所需功率。

如果假设加热能量的百分之五十(50％)被损耗而浪费了用于在被加热空气到达燃烧腔室之前加热进气歧管的热量，则所需功率介于560W至850W的范围内。

该功率足够低，因此可在启动期间从电池处额外获得(即，在开始发动机启动时的初始峰值之后)。尤其是这样，由于在发动机启动期间的发动机转动开始之前的预热周期，在加热带中将有一定的热量累积。

以下示例示出了在发动机启动期间的转动期间所需的空气加热器功率是如何计算的。单缸四冲程发动机每两个转数可吸入1个单位的空气。双缸四冲程发动机每一个转数可吸入1个单位的空气。六缸四冲程发动机每一个转数可吸入3个单位的空气。以6缸6.7升的发动机为例，其每一转数可吸入1/6*3*6.7升＝3.35升空气。

假设将有两种转动速度，100rpm(1.67转/秒)和150rpm(2.50转/秒)。对于100rpm的转动速度，每秒进气体积将为1.67转/秒*3.35升/转，即进气速率为每秒5.6升。对于150rpm的转动速度，每秒进气体积将为2.50转/秒*3.35升/转＝8.4升(每秒进气)。

进气质量可根据以下公式计算：m＝V*ρ，其中ρ是在预期温度下的特定空气密度(～1.252kg/m³)。以100rpm为例，每秒进气5.6升＝0.007kg/秒进气。以150rpm为例，每秒进气8.4升＝0.0105kg/秒进气。

如上文提及，确定所需能量的公式为E＝m*σ*ΔT，其中ΔT＝40开尔文(从-20℃加热到+20℃)，σ是空气的比热(1009J/[kg*K])。以100rpm为例，每秒所需能量为283焦耳。由于每秒焦耳数等于瓦特，因此所需功率为283W。以150rpm为例，每秒所需能量为424焦耳。由于每秒焦耳数等于瓦特，因此所需功率为424W。

图39-41以曲线图示出了另一特征。图41示出了其中在使用启动马达转动发动机且空气加热器活动时电池电压降至预定阈值(线1361)之下的情形，所述预定阈值在点1360处示出。在此情形中，在电池电压降至此预定阈值1360之下时，空气加热器关闭，但启动马达的转动继续，以尝试启动汽车，如图40所示。这是由图39的区域1362示出的。通过关断空气加热器，提供充足能量以继续为启动马达供电。

图40与图37大致相同，但有利于帮助理解。在空气加热器和启动马达二者均活动时监测电池电压的这种分析可内置于先前论述的控制策略和控制系统内。

本文所引用的所有引用文献，包括出版物、专利申请和专利，在此通过引用而并入，如同达到每一引用文献都是被独立且具体地指出通过引用而并入本文，并且其全部内容都在本文中得到阐述的程度。

在描述本发明的上下文中(尤其是下面权利要求的上下文中)，术语“一”、“一个”、“所述”和类似指代的使用应理解为覆盖了单数和复数形式，除非本文中以其它方式指出或明显与上下文相抵触。除非以其它方式指出，否则术语“包括”、“具有”、“包含”以及“含有”应理解为开放式术语(即意味着“包含，但不限于”)。本文中数值范围的记载仅仅旨在用作单独地表示落入所述范围内的每一单独数值的简化方法，除非在本文中以其它方式指出，且每一单独数值都并入在本说明书中，如同该数值在本文中单独地记载。本文中描述的所有方法可以按任何适当的顺序执行，除非在本文中以其它方式指出或明显与上下文相抵触。本文中所提供的任何和全部示例或示例性语言(例如，“比如”)的使用，仅仅旨在更好地解释本发明，且并非对本发明的范围限制，除非以其它方式声明。说明书中的“否定”式语言应解释为指示了任何未声明的元件同样是执行本发明的关键。

在本文中描述了本发明的优选实施例，包括发明人已知的执行本发明的最好模式。对本领域技术人员来说，在阅读了前面描述的情况下，这些优选实施例的变体会变得明显。发明人希望本领域技术人员酌情应用这些变体，且发明人想让本发明能以本文中具体描述的之外的方式进行实施。因此，本发明包括适用法律所允许的、在所述权利要求中记载的主题的全部修改和等同物。此外，在其全部可能的变体中，上述元件的任何组合都包含在本发明中，除非在本文中以其它方式指出或明显与上下文相抵触。

Claims

1.一种进气加热器，包括：

加热元件，所述加热元件包含多个纵向延伸区段，每一纵向延伸区段具有入口端和出口端且限定了延伸于所述入口端和所述出口端之间的引导面；

其中，所述多个纵向延伸区段的所述入口端大体上限定了入口面，且所述多个纵向延伸区段的所述出口端大体上限定了出口面；并且

所述纵向延伸区段中的每一个的所述引导面的至少所述出口端相对于所述入口面和所述出口面以非垂直的角度延伸。

2.根据权利要求1所述的进气加热器，其特征在于，所述加热元件还包含多个弯曲连接部分，每一连接部分连接相邻的一对所述纵向延伸区段。

3.根据权利要求2所述的进气加热器，其特征在于，每一弯曲连接部分限定了延伸于所述连接部分的顶端与所述连接部分的底端之间的槽底，所述槽底相对于所述入口面和所述出口面成非垂直的角度。

4.根据权利要求3所述的进气加热器，其特征在于，所述进气加热器还包括第一绝缘体和第二绝缘体，所述加热元件被安装在所述第一绝缘体和所述第二绝缘体之间，其中所述纵向延伸区段延伸于所述第一绝缘体和所述第二绝缘体之间，每一弯曲连接部分由所述第一绝缘体或所述第二绝缘体中的一个支撑或者插入到所述第一绝缘体或所述第二绝缘体中的一个中。

5.根据权利要求4所述的进气加热器，其特征在于，所述第一绝缘体和所述第二绝缘体限定了用于容纳所述弯曲连接部分的大体上矩形的容纳腔，所述容纳腔相对于所述入口面和所述出口面旋转一角度，使得所述矩形腔的四个侧面相对于所述入口面和所述出口面以非平行且非垂直的角度延伸。

6.根据权利要求5所述的进气加热器，其特征在于，所述矩形的容纳腔包含顶侧和底侧，所述顶侧邻近所述纵向延伸区段的所述入口端，且所述底侧邻近所述纵向延伸区段的所述出口端，所述顶侧彼此平行但偏置，使得所述顶侧并不对准，并且所述底侧彼此平行但偏置，使得所述底侧并不对准。

7.根据权利要求2所述的进气加热器，其特征在于，所述纵向延伸区段和所述连接部分是由单个连续材料带形成的。

8.根据权利要求2所述的进气加热器，其特征在于，每一弯曲连接部分限定了延伸于所述连接部分的顶端与所述连接部分的底端之间的槽底，所述槽底相对于所述入口面和所述出口面垂直地延伸。

9.根据权利要求8所述的进气加热器，其特征在于，所述弯曲连接部分包含一对扭曲区段，所述扭曲区段过渡到对应的所述纵向延伸区段中。

10.根据权利要求8所述的进气加热器，其特征在于，所述进气加热器还包括第一绝缘体和第二绝缘体，所述加热元件被安装在所述第一绝缘体和所述第二绝缘体之间，其中所述纵向延伸区段延伸于所述第一绝缘体和所述第二绝缘体之间，每一弯曲连接部分由所述第一绝缘体或所述第二绝缘体中的一个支撑或者被容纳到所述第一绝缘体或所述第二绝缘体中的一个中；

所述第一绝缘体和所述第二绝缘体限定用于容纳所述弯曲连接部分的大体上矩形的容纳腔，所述容纳腔被相对于所述入口面和所述出口面确定方位，使得所述矩形腔的两个侧面垂直于所述入口面和所述出口面延伸，且所述矩形腔的两个侧面平行于所述入口面和所述出口面延伸。

11.一种进气加热器，包括：

波浪形加热元件，所述加热元件包含由弯曲连接部分连接的多个纵向延伸区段，每一纵向延伸区段具有入口端和出口端且限定了延伸于所述入口端和所述出口端之间的引导面，每一弯曲部分具有入口端和出口端以及延伸于所述入口端和所述出口端之间的槽底；

所述多个纵向延伸区段的所述入口端大体上限定了入口面，且所述多个纵向延伸区段的所述出口端大体上限定了出口面；并且

所述槽底相对于所述入口面和所述出口面以非垂直的角度延伸。

12.一种进气加热器，包括：

所述纵向延伸区段中的每一个的所述引导面在所述入口端和所述出口端之间是弯曲的。

13.根据权利要求12所述的进气加热器，其特征在于，所述加热元件还包含多个弯曲连接部分，每一连接部分连接相邻的一对所述纵向延伸区段。

14.根据权利要求13所述的进气加热器，其特征在于，所述纵向延伸区段和所述连接部分是由单个连续材料带形成的。

15.根据权利要求13所述的进气加热器，其特征在于，每一弯曲连接部分限定了延伸于所述连接部分的顶端与所述连接部分的底端之间的槽底，所述槽底相对于所述入口面和所述出口面垂直地延伸。

16.根据权利要求15所述的进气加热器，其特征在于，所述进气加热器还包括第一绝缘体和第二绝缘体，所述加热元件被安装在所述第一绝缘体和所述第二绝缘体之间，其中所述纵向延伸区段延伸于所述第一绝缘体和所述第二绝缘体之间，每一弯曲连接部分由所述第一绝缘体或所述第二绝缘体中的一个支撑；

17.一种形成进气加热器的方法，包括：

将加热元件材料带弯曲成通过弯曲连接部分连接的多个纵向延伸区段，所述纵向延伸区段具有入口端和出口端以及延伸于所述入口面和所述出口面之间的引导面，所述多个纵向延伸区段的所述入口端大体上限定了入口面，且所述多个纵向延伸区段的所述出口端大体上限定了出口面；

使弯曲的所述加热元件材料带变形，使得所述纵向延伸区段中的每一个的所述引导面至少在所述引导面的所述出口端处相对于所述入口面和所述出口面以非垂直的角度延伸。

18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，每一弯曲连接部分限定了延伸于所述连接部分的顶端与所述连接部分的底端之间的槽底，所述变形步骤包含使所述加热材料带弯曲，使得每一弯曲连接部分的所述槽底相对于所述入口面和所述出口面成非垂直的角度。

19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将所述加热材料带安装于一对绝缘体之间，其中所述弯曲连接部分被设置在矩形腔内，所述矩形腔相对于所述入口面和所述出口面旋转一角度，使得所述矩形腔的四个侧面相对于所述入口面和所述出口面以非平行且非垂直的角度延伸。

20.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，每一弯曲连接部分限定了延伸于所述连接部分的顶端与所述连接部分的底端之间的槽底，所述变形步骤包含使所述加热材料带弯曲，使得每一弯曲连接部分的所述槽底相对于所述入口面和所述出口面保持垂直。

21.一种形成进气加热器的加热元件的方法，包括：

使弯曲的所述加热元件材料带变形，使得所述纵向延伸区段中的每一个的所述引导面至少在所述引导面的出口端处相对于所述入口面和所述出口面以非垂直的角度延伸。

22.一种空气加热器组件，包括：

进气部件，所述进气部件用于将进气引导至包含入口和出口的发动机内，所述进气部件限定了大体上平坦的安装表面，

空气加热器，所述空气加热器被安装至所述进气部件，所述空气加热器包含：

第一加热元件，所述第一加热元件包含多个纵向延伸区段，每一纵向延伸区段具有入口端和出口端且限定了延伸于所述入口端和所述出口端之间的引导面；

所述纵向延伸区段中的每一个的所述引导面相对于所述平坦的安装表面以非垂直的第一角度延伸。

23.根据权利要求22所述的空气加热器，其特征在于，所述引导面在所述入口端和所述出口端之间是平坦的。

24.根据权利要求22所述的空气加热器，其特征在于，所述纵向延伸区段中的每一个与所述安装表面间隔开不同的偏置距离。

25.根据权利要求22所述的空气加热器，其特征在于，所述多个纵向延伸区段的所述入口端大体上限定了入口面，且所述多个纵向延伸区段的所述出口端大体上限定了出口面，所述入口面和所述出口面相对于所述安装表面以非平行且非垂直的角度延伸。

26.根据权利要求22所述的空气加热器，其特征在于，所述空气加热器还包含第二加热元件，所述第二加热元件包含多个纵向延伸区段，每一纵向延伸区段具有入口端和出口端且限定了延伸于所述入口端和所述出口端之间的引导面，所述纵向延伸区段中的每一个的所述引导面相对于所述平坦的安装表面以非垂直的第二角度延伸，所述第一角度和所述第二角度是不同的。

27.一种进气加热器系统，包括：

内燃机的发动机部件，所述发动机部件限定了进气流路的至少一部分；

空气加热器，所述空气加热器被可操作地安装至所述发动机部件，且所述空气加热器与所述进气流路的由所述发动机部件限定的所述部分流体连通；

电子控制装置，所述电子控制装置电联接至所述空气加热器以控制所述空气加热器，所述电子控制装置被永久性地联接至所述发动机部件。

28.根据权利要求27所述的进气加热器系统，其特征在于，所述发动机部件限定了所述电子控制装置的多个电子部件被永久地固定于其中的腔。

29.根据权利要求28所述的进气加热器系统，其特征在于，所述电子控制装置的所述多个电子部件借助热粘胶被永久地固定于所述发动机部件的所述腔内。

30.根据权利要求28所述的进气加热器系统，其特征在于，所述电子控制装置的所述多个电子部件被永久地固定于所述发动机部件的所述腔内，还包含覆盖所述电子部件的密封材料。

31.根据权利要求28所述的进气加热器系统，其特征在于，所述进气加热器系统还包括密封所述腔的开口以将所述电子控制装置的电子部件密封于所述腔内的密封材料。

32.根据权利要求28所述的进气加热器系统，其特征在于，所述电子部件包含电路板，所述电路板借助可移除的紧固件固定至所述发动机部件，且然后覆盖有密封剂以将所述电路板永久地固定至所述发动机部件。

33.根据权利要求28所述的进气加热器系统，其特征在于，所述发动机部件限定了用于所述电子控制装置的所述电子部件的外壳，其中在不破坏所述系统的部件的情况下无法从所述电子控制装置移除所述电子部件。

34.根据权利要求27所述的进气加热器系统，其特征在于，所述发动机部件是进气歧管盖。

35.一种用于内燃机的空气加热器的控制装置，所述空气加热器具有加热元件，所述控制装置包括：

电子控制器，所述电子控制器被配置成用于接通和关断供向所述空气加热器的电力；

输出电接触件，所述输出电接触件限定了用于容纳连接件的通孔以将所述空气加热器的电引线固定到所述电子控制器。

36.根据权利要求35所述的控制装置，其特征在于，所述电子控制器是固态继电器。

37.根据权利要求35所述的控制装置，其特征在于，所述输出电接触件限定了其轴向端部上的邻接表面。

38.根据权利要求37所述的控制装置，其特征在于，所述连接件是延伸穿过所述孔的螺栓，且所述螺栓具有面向所述电接触件的所述邻接表面并与其邻接的螺母。

39.根据权利要求38所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括外壳，所述电子控制器被设置在所述外壳内，所述外壳由用于内燃机的部件形成。

40.根据权利要求39所述的控制装置，其特征在于，所述电子控制器和所述输出电接触件被永久地固定至所述外壳。

41.根据权利要求39所述的控制装置，其特征在于，用于内燃机的所述部件限定了顶侧和底侧，穿过所述输出电接触件的所述孔延伸穿过所述顶侧和所述底侧。

42.一种用于内燃机的空气加热器的控制装置，所述空气加热器具有加热元件，所述控制装置包括：

输出电接触件，所述输出电接触件包含用于将所述空气加热器的电引线固定至所述电子控制器的螺纹螺柱轴。

43.根据权利要求42所述的控制装置，其特征在于，所述电子控制器是固态继电器。

44.根据权利要求42所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括外壳，所述外壳限定了底部安装表面，所述螺柱轴轴向地向外延伸超出所述安装表面。

45.根据权利要求44所述的控制装置，其特征在于，所述输出电接触件包含附接到所述螺柱轴的增大的头部，所述外壳限定了与所述底部安装表面相对的顶部表面，所述外壳限定了一通孔，所述通孔延伸穿过所述底部安装表面和所述顶部表面，所述增大的头部大于所述通孔。

46.根据权利要求42所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括外壳，所述电子控制器被设置在所述外壳内，所述外壳由用于内燃机的部件形成。

47.根据权利要求46所述的控制装置，其特征在于，所述电子控制器和所述输出电接触件被永久地固定至所述外壳。

48.一种用于内燃机的空气加热器装置，包括：

发动机部件；

空气加热器，所述空气加热器具有加热元件，所述加热元件适于加热穿过其中的用于所述内燃机的进气，所述加热元件被可操作地电联接至所述发动机部件，所述发动机部件和所述加热元件由不同的导电材料形成；

控制器，所述控制器被配置成控制对所述空气加热器的电力供应；

热电偶电路，所述热电偶电路具有在第一电接点处邻近所述控制器的输出电接触件联接的第一引线以及在第二电接点处连接到所述发动机部件的第二引线；及

电压表，所述电压表被配置成感测所述第一电接点和所述第二电接点之间的电压差。

49.根据权利要求48所述的空气加热器装置，其特征在于，在所述发动机部件与所述加热元件之间直接形成热接点。

50.根据权利要求48所述的空气加热器装置，其特征在于，所述空气加热器装置还包括被插置在所述加热元件与所述发动机部件之间的中间段，使得在所述第一电接点和所述第二电接点之间形成至少两个热接点，所述中间段是由不同于所述加热元件的材料形成的。

51.根据权利要求48所述的空气加热器装置，其特征在于，所述控制器被配置成基于感测到的所述电压差来控制对所述空气加热器的电力供应。

52.根据权利要求48所述的空气加热器装置，其特征在于，所述空气加热器装置还包括被插置在所述加热元件与所述控制器之间的中间段，使得在所述第一电接点和所述第二电接点之间形成至少两个热接点，所述中间段是由不同于所述加热元件的材料形成的。

53.一种用于内燃机的空气加热器装置，包括：

发动机部件；

导电中间段，所述导电中间段被设置在所述控制器与所述加热元件之间，电力从所述控制器经过所述导电中间段而被供应至所述加热元件，所述导电中间段和所述加热元件在两者之间形成热接点；

热电偶电路，所述热电偶电路具有在第一电接点处联接到所述热接点的一侧上的第一引线以及在第二电接点处连接到所述热接点的相对侧上的第二引线；及

电压表，所述电压表被配置成感测所述第一电接点和所述第二电接点之间的电压。

54.一种感测空气加热器装置的加热元件的温度的方法，所述加热元件直接联接到由不同材料构成的第二部件并在两者之间形成热接点，所述加热器装置还包含：

热电偶电路，所述热电偶电路具有在第一电接点处联接到所述热接点的第一侧上的第一引线以及在第二电接点处连接到所述热接点的相对侧上的第二引线；及

电压表，所述电压表被配置成感测所述第一电接点和所述第二电接点之间的电压；

所述方法包括：

测量所述第一电接点和所述第二电接点之间的电压，所述电压与所述热接点的温度相关。

55.根据权利要求54所述的方法，其特征在于，所述方法还包括将感测到的所述电压转换成温度。

56.一种控制用于内燃机的空气加热器装置的方法，所述加热器装置包含：

热电偶电路，所述热电偶电路具有在第一电接点处联接到所述加热元件的第一引线以及在第二电接点处连接到所述发动机部件的第二引线；及

所述方法包括：

测量所述第一电接点和所述第二电接点之间的电压；

由所述控制器基于测量到的所述电压来修改供应至所述加热元件的电力。

57.根据权利要求56所述的方法，其特征在于，在所述发动机部件与所述加热元件之间直接形成热接点。

58.根据权利要求56所述的方法，其特征在于，将中间段插置在所述加热元件与所述发动机部件之间，使得在所述第一电接点和所述第二电接点之间形成至少两个热接点，所述中间段是由不同于所述加热元件的材料形成的。

59.一种校准用于空气加热器系统的控制器的温度感测电路的方法，所述空气加热器系统在具有不同材料的两个直接联接的金属部件之间具有第一热接点，所述部件之一是所述空气加热器的加热元件，所述控制器被配置成控制对所述加热元件的电力供应，温度感测电路具有在第一电接点处联接到所述第一热接点的一侧上的第一引线以及在第二电接点处联接到所述第一热接点的另一侧的第二引线，且电压表被配置成感测所述第一电接点和所述第二电接点之间的电压；所述方法包括：

在所述热接点处于低参考温度(T₀)时感测所述第一电接点和所述第二电接点之间的低温电压(U₀)；

使用参考温度传感器感测所述低参考温度(T₀)；

在所述热接点处于高参考温度(T₁)时感测所述第一电接点和所述第二电接点之间的高温电压(U₁)；

使用所述参考温度传感器感测所述高参考温度(T₁)；

使用所述低温电压(U₀)、所述低参考温度(T₀)、所述高温电压(U₁)和所述高参考温度(T₁)来定义用于以下公式的常数k：

T_{c a l c u l a t e d} = \frac{U_{m e a s u r e d} - U_{o} + {kT}_{0}}{k}

其中ΔT＝T₁-T₀；且ΔU＝U₁-U₀；且k＝ΔU/ΔT。

60.一种在启动发动机时操作所述发动机的空气加热器系统的方法，所述空气加热器系统具有包括加热元件的空气加热器和控制器，且所述发动机具有连接至电池的启动马达，所述方法包含：

起动所述空气加热器以在起动所述启动马达之前加热所述加热元件持续预定时间量；

在所述预定时间量过去之后减小对所述空气加热器的电力供应；

在减小对所述空气加热器的电力供应的步骤之后起动所述启动马达：以及

在第二时间量之后将所述空气加热器二次起动以加热所述加热元件，同时使所述启动马达保持起动。

61.根据权利要求60所述的方法，其特征在于，所述第二时间量是预定时间量。

62.根据权利要求60所述的方法，其特征在于，所述方法还包含：监测所述电池的电压，其中在所述电压在预定值之上时所述第二时间结束。

63.根据权利要求60所述的方法，其特征在于，直到所述发动机已经过上止点至少一次之后才进行二次起动所述空气加热器的步骤。

64.根据权利要求60所述的方法，其特征在于，减少对所述空气加热器的电力供应的步骤减少了对所述加热元件的电力供应，使得所述加热元件的电流消耗基本上为零。

65.根据权利要求60所述的方法，其特征在于，二次起动所述空气加热器的步骤包括将少于全部电力的电力供应给所述加热元件。

66.根据权利要求60所述的方法，其特征在于，二次起动所述空气加热器的步骤包括将最大电力的约10％与50％之间的电力供应给所述空气加热器的加热元件。

67.根据权利要求60所述的方法，其特征在于，二次起动所述空气加热器的步骤包括将最大电力的约20％与40％之间的电力供应给所述空气加热器的加热元件。

68.根据权利要求60所述的方法，其特征在于，二次起动所述空气加热器的步骤包括通过使用脉冲宽度调制来供应电力而将少于全部电力的电力供应给所述加热元件。

69.一种在发动机的发动机启动期间操作空气加热器系统的方法，所述空气加热器系统具有包括加热元件的空气加热器和控制器，且所述发动机具有连接至电池的启动马达，所述方法包含：

在减小对所述空气加热器的所述电力供应的步骤之后起动所述启动马达；

监测所述电池的电压；以及

在所述电池的电压在预定值之上时二次起动所述空气加热器以加热所述加热元件，同时使所述启动马达保持起动。

70.根据权利要求69所述的方法，其特征在于，减少对所述空气加热器的加热元件的电力供应的步骤减少了对所述加热元件的电力供应，使得所述加热元件的电流消耗基本上为零。

71.根据权利要求69所述的方法，其特征在于，二次起动所述空气加热器的步骤包括将少于全部电力的电力供应给所述加热元件。

72.根据权利要求69所述的方法，其特征在于，二次起动所述空气加热器的步骤包括将最大电力的约10％与50％之间的电力供应给所述空气加热器的加热元件。

73.根据权利要求69所述的方法，其特征在于，二次起动所述空气加热器的步骤包括将最大电力的约20％与40％之间的电力供应给所述空气加热器的加热元件。

74.根据权利要求69所述的方法，其特征在于，二次起动所述空气加热器的步骤包括通过使用脉冲宽度调制来供应电力而将少于全部电力的电力供应给所述加热元件。

75.一种在启动发动机时操作所述发动机的空气加热器系统的方法，所述空气加热器系统具有包括加热元件的空气加热器和控制器，且所述发动机具有连接至电池的启动马达，所述方法包含：

以第一电力水平起动所述空气加热器以加热所述加热元件，直至达到期望的空气加热器温度；

将电力供应减少至较低的值且维持所述期望的空气加热器温度；

起动所述启动马达，同时监测电池电压；以及

在发动机转动期间二次起动所述空气加热器以借助较低的电力来加热所述加热元件。

76.根据权利要求75所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：邻近起动所述启动马达的步骤的开始时关断供向所述空气加热器的电力。

77.根据权利要求75所述的方法，其特征在于，关断供向所述空气加热器的电力的步骤发生在检测到所述电池的预定电压降时。

78.根据权利要求75所述的方法，其特征在于，二次起动所述空气加热器的步骤发生在第二电力水平处，所述第二电力水平介于所述第一电力水平的大约10％与50％之间。

79.根据权利要求75所述的方法，其特征在于，二次起动所述空气加热器的步骤发生在检测到电池电压在阈值之上时。

80.根据权利要求75所述的方法，其特征在于，二次起动所述空气加热器的步骤在电池电压降至阈值之下时停止。