CN106545442A - 燃料过滤器加热设备 - Google Patents

Abstract

一种燃料过滤器加热设备，可以包括：废气管道，从发动机中产生的废气流过废气管道；传热介质，设置在燃料过滤器附近以接收从废气管道中传递的辐射热并且当传热介质与燃料过滤器接触时将辐射热传递至燃料过滤器；以及热敏致动器，用于根据在燃料过滤器中的燃料的温度在选择的方向上移动传热介质以使得传热介质与燃料过滤器接触以加热燃料过滤器中的燃料，或者使得传热介质与燃料过滤器分离以防止在它们之间传递热量。

Description

燃料过滤器加热设备

技术领域

本公开涉及一种燃料过滤器加热设备。更具体地，本公开涉及一种设计成在冬季时当燃料的温度低时提高引入到柴油燃料过滤器中的燃料的温度的燃料过滤器加热设备。

背景技术

车辆中使用的发动机可以广义地分类为汽油发动机和柴油发动机。

汽油发动机是设计成通过汽油来运转的内燃机，汽油发动机通过将空气和汽油注入到气缸中并且通过电火花发起的点火来燃烧压缩的汽油混合物。

与此相反，柴油发动机是设计成通过柴油燃料来运转的内燃机，柴油发动机通过活塞将空气吸入气缸、在高压下压缩空气、并且通过在高压和高温下将燃料注入压缩空气中通过自动点火而燃烧燃料来产生动力。

柴油发动机优于汽油发动机之处在于柴油发动机通过更好的热效率而降低了燃料消耗，由于燃料便宜而降低了作业成本，并且由于燃料广泛使用，从而提供了使用替代燃料的灵活性。

在柴油发动机中，由于柴油燃料包含大量异物和湿气，在将燃料供应至发动机之前需要进行从燃料中去除杂质(诸如异物和湿气)的过滤处理。为了过滤的目的使用燃料过滤器。

燃料过滤器设置有PTC加热器，PTC加热器可用来加热柴油燃料，从而在燃料的温度低时提高燃料的温度。

然而，由于通常在冬季使用的传统的PTC加热器消耗大量电池电力，其不利影响在于使电池放电并降低了车辆的燃料效率。此外，由于对温度敏感的接通/断开开关(ON/OFF switch)类型的双金属开关根据燃料的温度而反复地打开和关闭，双金属开关频繁地接通/断开操作对其耐用性产生不利的影响。

在此背景技术部分中所公开的信息仅是用于增强对本发明的总体背景的理解，并且不应当视为对该信息构成本领域技术人员已经知晓的现有技术的承认或任何形式的启示。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种新型燃料过滤器加热设备，其能够在不使用消耗电池电力的电加热器和相关的电子部件的情况下就能有效地控制柴油燃料过滤器中的燃料的温度。

在一个方面中，本发明提供一种燃料过滤器加热设备，其包括：废气管道，从发动机中产生的废气流过废气管道；传热介质，设置在燃料过滤器附近以接收从废气管道中传递的辐射热并且传热介质在与燃料过滤器接触时将辐射热传递至燃料过滤器；以及热敏致动器，用于根据在燃料过滤器中的燃料的温度使传热介质在选择的方向上移动，以使得传热介质与燃料过滤器接触以加热燃料过滤器中的燃料，或者使得传热介质与燃料过滤器分离以防止在它们之间传递热量。

在一个示例性实施方式中，废气管道可以是废气再循环(EGR)装置的废气再循环(EGR)管道。

在另一示例性实施方式中，传热介质可被配置为具有板状并且可以耦接至热敏致动器，该板状以表面接触的方式接触燃料过滤器的外表面。

在又一示例性实施方式中，传热介质可以包括：支撑板，设置在传热介质的外侧以面向废气管道，并且热敏致动器耦接至支撑板；以及热传递导热垫，耦接至支撑板的内表面以允许热量传递至燃料过滤器的外表面。

在又一示例性实施方式中，支撑板可以是由能够阻挡从废气管道中产生的辐射热的至少一部分的材料制成的热保护器。

在又一示例性实施方式中，热敏致动器可以设置在燃料过滤器的下部部分处，并且传热介质设置在燃料过滤器的下方。

在进一步的示例性实施方式中，废气管道可以设置在燃料过滤器的下方。

在另一进一步的示例性实施方式中，热敏致动器可以是恒温器型致动器，横温型致动器包括：蜡元件，根据燃料过滤器的温度伸展或收缩；以及销，销的前端耦接至传热介质，并且销响应于蜡元件的伸展或收缩而向前或向后移动从而使传热介质移动。

在又一进一步的示例性实施方式中，热敏致动器的包含蜡元件的部分设置在燃料过滤器的下部部分内。

本发明示例性实施例的其他方面在下文讨论。

应当理解的是，本文中所使用的术语“车辆”或“车辆的(vehicular)”或其他类似术语包括一般的机动车辆，诸如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的载客车辆；包括各种船只和舰船的船舶；航天器等；并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电混合动力车辆、氢动力车辆以及其他替代燃料车辆(例如，来源于除石油以外的资源的燃料)。如本文中提及，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如，汽油动力和电动车辆。

本发明的上述和其他特征在下文讨论。

本发明的方法和装置具有其他的特征和优点，这些其他的特征和优点将通过结合在本文中的附图和下文的具体实施方式部分而变得显而易见或者将在附图和具体实施方式部分中进行更详细地阐述，并且这些附图和具体实施方式部分一起用于解释本发明的一些原理。

附图说明

图1是示出了配备有加热装置的传统柴油燃料过滤器的立体图；

图2是示出了传统PTC加热器的电路连接的示意图；

图3是示出了根据本发明的燃料过滤器加热设备的示意性截面图；以及

图4是示出了根据本发明的燃料过滤器加热设备处于阻止热传递的状态的示意性截面图。

应当理解的是，附图不必按比例绘制，而是提供了说明本公开的基本原理的各种特征的一定程度的简化表示。如本文公开的，本发明的包括诸如特定尺寸、方向、位置以及形状的具体设计特征将部分地由具体预期应用和使用环境来确定。

在图中，贯穿附图的多个图，相同的参考标号表示本发明的相同或者等同的部件。

具体实施方式

现在将详细参照本发明的各个实施方式，本发明的实例在附图中示出并且在下文中进行描述。尽管本发明将与示例性实施方式相结合进行描述，但是将被理解的是，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不仅涵盖示例性实施方式，而且涵盖可包括在如由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的各种替换、修改、等同物以及其他实施方式。

在下文中，将详细地参考附图描述本发明的示例性实施方式，从而使本发明所属的本领域普通技术人员能够容易理解实施方式。

在说明本发明之前，为了帮助理解本发明，首先参考图1和图2描述传统的柴油燃料过滤器以及柴油燃料过滤器的加热装置。

图1是示出了配备有加热装置的传统的柴油燃料过滤器的立体图。如在图中示出的，柴油燃料过滤器10的顶部部分11的一个位置处设置有燃料入口12，并在另一个位置处设置有燃料出口13，通过燃料入口引入燃料并且将已去除杂质(诸如污染物和湿气)的燃料通过燃料出口排出。

设置在下方并且耦接至顶部部分11和加热部分15的过滤器部分17的壳体容纳用于去除杂质的过滤器元件19。通过燃料入口12引入的燃料通过过滤器元件19过滤并且然后通过燃料出口13排出。

加热部分15耦接于顶部部分11与过滤器部分17之间。当柴油燃料处于低温时，加热部分15加热通过燃料入口12引入的燃料，以便提高燃料的温度。

通常将通过电池供应的电力而运转的电加热器(例如，PCT加热器)用作设置在加热部分15中的加热器件。通过燃料入口12引入的燃料在通过设置于加热部分15中的PTC加热器中时被加热。

顶部部分11设置有双金属开关(bimetal switch)14使得PTC加热器根据燃料的温度接通或断开。

柴油燃料的特征在于其石蜡成分在低温下结晶。因此，在冬季期间柴油燃料的结晶成分堵塞柴油过滤器10的过滤元件19的孔隙，从而引起与燃料的供应和发动机的启动有关的问题。

换言之，由于在冬季期间启动时柴油过滤器10中的燃料温度低，柴油过滤器的石蜡成分可能结晶，从而在低温下会引起发动机启动能力的问题。

因此，为了提高柴油在低温下的流动性和启动能力，PTC加热器16(参见图2)安装在靠近过滤器入口的加热部分15中以便在燃料处于低温下时加热燃料。

通过双金属开关14的通/断操作来控制PTC加热器16的通/断操作，根据燃料的温度来致动双金属开关。旨在示出该操作的图2是示出PTC加热器16中的电路连接的示意图。

如在图2中示出的，当IG接通(IG ON)时，燃料过滤加热器继电器2接通。因此，当燃料的温度低时，接通双金属开关14以使得电池3的电力被供应至PTC加热器16。

因此，PTC加热器16产生热量以加热燃料。

当燃料的温度变高时，断开双金属开关14，并且来自电池3的电力的供应因此中断，从而PTC加热器16被关闭。

这里，传统的PTC加热器的不利影响在于电池过早放电而且车辆的燃料效率降低，并且由于频繁接通/断开PTC加热器而降低了双金属开关的耐用性。

为了解决这些问题，根据本发明的燃料过滤器加热设备旨在当燃料处于低温下(诸如，在冬季期间)时加热被引入到柴油燃料过滤器的燃料并且因此提高了燃料的温度，该燃料过滤器加热设备构造成利用来自发动机的废气的热量来加热燃料过滤器中的燃料。

为了构造本发明，需要将高温部分设置在靠近燃料过滤器处，用以散发从发动机中产生的废气的热量。在直接安装在发动机上的柴油燃料过滤器中，高温部分(诸如，将废气排出发动机所通过的废气管道)设置在柴油燃料过滤器附近的区域处。

为了满足这一需要，本发明设计成将废气流过的废气管道(优选地，构成废气再循环(EGR)装置的废气再循环管道(以下称为“EGR管道”))用作热源。

在柴油燃料过滤器直接安装在发动机上的布置中，当燃料过滤器过度加热时，可能会发生与燃料过滤器的各个部分的性能有关的问题。此外，当燃料过滤器中的燃料的温度过度升高时，可能会发生与发动机的控制以及发动机的停止有关的问题。

因此，在高温部分(诸如，EGR管道)延伸通过靠近燃料过滤器的相邻区域的布置中，应用热保护器以防止由EGR管道中产生的热量引起的不利影响。

这种高温部分可以用作能够在低温下(诸如在冬季)启动发动机时加热柴油燃料过滤器中的燃料的热源。

因此，根据本发明的燃料过滤器加热设备构造成使得设置在燃料过滤器附近的发动机的高温部分在低温下启动时加热柴油燃料过滤器中的燃料。这里，发动机的高温部分可以是废气所通过的废气管道，优选地是EGR管道。

图3是示出了根据本发明的燃料过滤器加热设备的示意性截面图。在直接安装在发动机上的柴油燃料过滤器10中，由于EGR管道4在柴油燃料过滤器10下方延伸，EGR管道4的热能可以用于加热柴油燃料过滤器中的燃料。

如现有技术中已知的，EGR装置包括EGR冷却器，EGR冷却器用于降低再循环废气(以下简称“EGR气体”)的温度，再循环废气从发动机中排出并且通过EGR管道供应至发动机的进气歧管。

然而，由于EGR气体分路(by-passed)成不通过EGR冷却器以使得在低温下启动发动机时发动机被预先加热并且提高了燃料效率，当EGR管道呈现最高的温度时，高温EGR气体被供应至发动机的进气歧管。

由于在低温下启动发动机时需要热量来加热柴油燃料过滤器中的燃料，所以本发明构造为只有在低温下启动发动机时选择性地加热柴油燃料过滤器中的燃料。

根据本发明的实施方式，燃料过滤器加热设备包括：用作热源的废气管道4，该废气管道在燃料过滤器10附近延伸并且来自发动机中的废气流过废气管道；传热介质21，设置在燃料过滤器10附近以便接收从废气管道4传递的辐射热并且在接触燃料过滤器10时将辐射热传递至燃料过滤器10；以及热敏致动器(temperature-sensitive actuator)24，用于根据燃料过滤器10中的燃料的温度在选择的方向上移动传热介质21使得传热介质21与燃料过滤器10接触从而加热燃料过滤器10中的燃料，或者使传热介质与燃料过滤器10隔开从而防止向燃料过滤器10的热传递。

用作热源的废气管道4可以是EGR气体流过的EGR管道，并且当高温EGR气体通过EGR管道4时产生辐射热EGR管道产生热辐射。

传热介质21构造为接收从EGR管道4产生的辐射热并且将辐射热传递至燃料过滤器10从而加热燃料过滤器10中的燃料。在该实施方式中，传热介质21是由能够以大的接触表面与燃料过滤器10的壳体18的外表面(即，燃料过滤器10的壳体18的底部的外表面)接触的板状结构构成的。

在一个示例性实施方式中，传热介质21可以包括支撑板22和热传递导热垫23，支撑板设置在传热介质的外表面上以面向EGR管道4，热传递导热垫设置在支撑板22的内表面上并且接触燃料过滤器10的壳体18的外表面从而将热量传递至燃料过滤器10。

支撑板22可以是能够阻挡从EGR管道4中产生的辐射热的至少一部分的已知的热保护器。制成热保护器22的材料可以与现有的用于将燃料过滤器直接安装至发动机的热保护器的材料相同。

热保护器22阻挡从EGR管道4中产生的辐射热的至少一部分从而防止过度辐射热引起的对燃料过滤器10的热损害。

由于本发明将高温EGR气体所通过的EGR管道4用作热源，所以需要防止EGR管道4产生的过度辐射热引起的对燃料过滤器10的热损害。因此，能够阻挡从EGR管道4中产生的辐射热的一部分的板状热保护器用作支撑板22。

当导热垫23紧密附接至燃料过滤器10的壳体18的外表面时，从EGR管道4中产生的辐射热的一部分可以部分地被支撑板22(即，热保护器)遮挡，剩余的辐射热可以通过导热垫23被传递至燃料过滤器10从而加热燃料过滤器中的燃料。

热敏致动器24用作驱动单元，驱动单元能够使传热介质21与燃料过滤器10接触以用于在它们之间传递热量，或者使传热介质与燃料过滤器10隔开以用于隔热。热敏致动器24根据燃料过滤器中的燃料的温度来操作。

在示例性实施方式中，热敏致动器24可以是恒温器型致动器(thermostat-type actuator)，其中，销25设置成通过容纳于热敏致动器中的蜡元件26的伸展或收缩可向上和向下移动。

热敏致动器24固定地位于燃料过滤器10处使得热敏致动器中容纳的蜡元件26的部分设置在燃料过滤器10的壳体18的内部。根据蜡元件26的状态向上和向下移动的销25的前端固定地耦接至传热介质21，优选地，固定地耦接至传热介质21的支撑板22。

热敏致动器24的容纳蜡元件26的部分设置在燃料过滤器10的壳体18底部的内部从而准确地反映燃料过滤器10中燃料的温度，并且销25的前端耦接至传热介质21的支撑板22，即，热保护器。因此，由于销25根据燃料过滤器10中的燃料的温度向上或向下移动，包括支撑板(热保护器)22的整个传热介质21移动。

在将恒温器型致动器24应用于根据本发明的燃料过滤器加热设备中，销25的前端耦接至传热介质21的用作热保护器的支撑板22，并且热传递导热垫23应用于燃料过滤器10与支撑板22之间从而提高粘附力。

在下文中，参考图3和图4描述根据本发明的燃料过滤器加热设备的操作。

根据本发明的燃料过滤器加热设备能够使用设置在燃料过滤器的下面的EGR管道4的热能来加热燃料过滤器10中的燃料，并且使得仅在低温下操作时(即，当发动机在低温下启动时)EGR管道4的辐射热能够借助于根据燃料过滤器10的内部温度致动的热敏致动器24来选择性地传递至燃料过滤器10。

在包含蜡元件26的恒温器型致动器作为热敏致动器24应用的情况下，当燃料过滤器10中燃料的温度升高时，蜡元件26伸展并且因此推进销25。因此，销25的移动使传热介质21与燃料过滤器10的壳体18隔开。

在恒温器型致动器24中，通过蜡元件26的热伸展性能等确定销25移动的距离。当燃料过滤器10中的燃料的温度升高到预定温度以上时，支撑板(即，热保护器)22移动的距离与销25移动的距离相同，并且因此导热垫23与燃料过滤器10的壳体18分离。

当柴油燃料过滤器10在低温下操作时，即，当发动机在低温下启动时，由于燃料过滤器中燃料的温度低，包含于致动器24中的蜡元件26处于收缩的状态，并且致动器的销25处于缩回状态。

因此，传热介质21与燃料过滤器10的底部接触，如在图3中示出的，并且EGR管道4的辐射热通过传热介质21传递至燃料过滤器10，该传热介质由热保护器22和导热垫23构成。因此，通过传热介质21传递的辐射热来加热燃料过滤器10中的燃料，并且燃料的温度因此而升高。

当柴油燃料过滤器10在高温下操作时，包含于致动器24中的蜡元件26伸展，因此推进销25。因此，如在图4中示出的，传热介质21降低并且因此从与燃料过滤器10接触的状态中释放。

这时，由于传热介质21的导热垫23与燃料过滤器10分离，支撑板22(具体地为热保护器)实现了其本职功能，即，实现了阻挡从EGR管道4中产生的辐射热的功能。

如从上文的说明中显而易见的，当燃料过滤器中燃料的温度低时，根据本发明的燃料过滤器加热设备将从发动机中排出的废气所通过的管道(即，EGR管道)用作热源以便加热柴油燃料过滤器中的燃料，并且因此提高了燃料的温度。因此，可以解决在传统电加热器中出现的消耗电池电力的问题，即，电池放电并且降低燃料效率的问题，并且可以解决与电子部件(诸如，双金属开关)的使用有关的问题，即，耐用性劣化。

换言之，可以在不用附加电加热器和相关部件(诸如，电子传感器和开关)的情况下就能有效地控制燃料过滤器中燃料的温度，并且可以预料燃料效率提高并且消除了引起电子部件故障的因素。

为了便于所附权利要求中的说明和准确限定，参考如图中所显示的这些特征的位置，使用术语“上部”、“下部”、“内部”和“外部”来描述示例性实施方式的特征。

已出于例证和描述的目的呈现了本发明的具体示例性实施方式的前文描述。这些实施方式并非旨在是穷尽的或者将本发明限制为所公开的精确形式，并且显然地，根据上述教导，许多变形和修改也是可能的。选择并描述示例性实施方式是为了解释本发明的某些原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够做出并利用本发明的各个示例性实施方式及其各种替代和修改。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等同物来限定。

Claims (9)

1.一种燃料过滤器加热设备，包括：

废气管道，从发动机中产生的废气流过所述废气管道；

传热介质，所述传热介质设置在燃料过滤器附近以接收从所述废气管道中传递的辐射热，并且所述传热介质在与所述燃料过滤器接触时将所述辐射热传递至所述燃料过滤器；以及

热敏致动器，所述热敏致动器用于根据在所述燃料过滤器中的燃料的温度使所述传热介质在选择的方向上移动，以使得所述传热介质与所述燃料过滤器接触以加热所述燃料过滤器中的所述燃料，或者使得所述传热介质与所述燃料过滤器分离以防止在所述传热介质与所述燃料过滤器之间的热量传递。

2.根据权利要求1所述的燃料过滤器加热设备，其中，所述废气管道是废气再循环装置的废气再循环管道。

3.根据权利要求1所述的燃料过滤器加热设备，其中，所述传热介质包括以表面接触的方式与所述燃料过滤器的外表面接触的板形状，并且所述传热介质耦接至所述热敏致动器。

4.根据权利要求1所述的燃料过滤器加热设备，其中，所述传热介质包括：

支撑板，所述支撑板设置在所述传热介质的外侧以面向所述废气管道，并且所述热敏致动器耦接至所述支撑板；以及

热传递导热垫，所述热传递导热垫耦接至所述支撑板的内表面以允许热量传递至所述燃料过滤器的外表面。

5.根据权利要求4所述的燃料过滤器加热设备，其中，所述支撑板是由能够阻挡从所述废气管道中产生的所述辐射热的至少一部分的材料制成的热保护器。

6.根据权利要求1所述的燃料过滤器加热设备，其中，所述热敏致动器设置在所述燃料过滤器的下部部分处，并且所述传热介质设置在所述燃料过滤器的下方。

7.根据权利要求6所述的燃料过滤器加热设备，其中，所述废气管道设置在所述燃料过滤器的下方。

8.根据权利要求1所述的燃料过滤器加热设备，其中，所述热敏致动器是恒温器型致动器，所述恒温器型致动器包括：

蜡元件，所述蜡元件根据所述燃料过滤器的温度而伸展或收缩；以及

销，所述销的前端耦接至所述传热介质，并且所述销响应于所述蜡元件的伸展或收缩而向前或向后移动以使所述传热介质移动。

9.根据权利要求8所述的燃料过滤器加热设备，其中，所述热敏致动器的包含所述蜡元件的部分设置在所述燃料过滤器的下部部分内。