CN201047319Y - 内燃机中采用的加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有限定通道的进气口的内燃机中采用的加热装置。进气口包括与通道相通的开口。加热装置包括一体式外壳，该一体式外壳包括安装凸缘部分和基本上平行于第二腿部并与第二腿部间隔一定距离设置的第一腿部。安装凸缘适于安装到进气口并覆盖开口。加热元件连接到一体式外壳并且位于第一腿部和第二腿部之间。加热元件设置成与通道呈热量传递关系，从而对通过通道的空气进行加热。

Description

内燃机中采用的加热装置

技术领域

本实用新型一般地涉及一种用于对进入内燃机汽缸的空气/燃料混合物进行加热的装置。更具体地，本实用新型涉及一种适于安装至内燃机的进气系统的具有一体式外壳的电热器。

背景技术

通常对进入内燃机汽缸的空气/燃料混合物进行加热以便提高燃料燃烧效率以及提高启动响应率，并且减少污染物的排放。一种类型的进气加热装置一般包括一个位于燃料传送装置和进气歧管之间的外壳或框架。另外一种类型的进气加热装置安装在进气歧管的开口凹腔内部。在将这个第二种类型的进气加热装置安装在进气口之后，将加热器和进气子组件安装至内燃机。在上述装置中，电流通过加热线圈或栅板以便在周围空气进入内燃机的燃烧室时提高其温度。

虽然上述加热器一般性地解决了冷启动以及燃料燃烧效率问题，但是仍存在其它担心的问题。例如，只有在将进气歧管从内燃机移开之后才能获取现有技术中的加热器。对原来没有配备加热器的现有汽车进行加装也同样困难。另外，现有技术中的加热器特别地形成为包装在给定几何形状中，并且与特定的电源系统一起工作。因此，为满足不同客户的需要，增加了许多加热器部件。还有，许多现有技术中的加热器设计的抗震性并不令人满意。在被安装到汽车并且在由于使用汽车时的道路输入而受到重复的冲击加载(impact loading)之后，这些加热器可能会不再能够继续正常工作。

因此，考虑到上述问题以及制造商总是希望能够减少制造成本以及降低复杂性，需要一种具有一体式外壳的坚固耐用的空气加热器，这种空气加热器可以安装到汽车进气系统中而不用移去进气歧管。

实用新型内容

为了获得满足上述要求的内燃机中使用的加热装置，本实用新型提供了一种内燃机中采用的加热装置，内燃机具有限定通道的进气口。该进气口包括与通道相通的开口。加热装置包括一体式外壳，该一体式外壳包括安装凸缘部分和基本上平行于第二腿部并且与第二腿部间隔一定距离设置的第一腿部。安装凸缘适于安装到进气口并且覆盖开口。加热元件连接到一体式外壳并且位于第一腿部和第二腿部之间。加热元件设置成与通道呈传递热量关系，从而对流过通道的空气进行加热。

根据本实用新型的第二方面，提供了一种内燃机中采用的加热装置，所述内燃机具有限定通道的进气口，所述进气口包括与所述通道相通的开口，所述加热装置包括：一体式外壳，其具有安装凸缘部分和基本上垂直于所述安装凸缘部分延伸的框架部分，所述框架部分限定延伸穿过所述外壳的窗口的范围，所述安装凸缘部分适于安装到所述进气口并覆盖所述开口；以及加热元件，其连接到所述一体式外壳并且位于所述窗口中，与所述通道呈热量传递关系，从而对流过所述通道的空气进行加热。

根据本实用新型的第三方面，提供了一种内燃机中采用的加热装置，所述内燃机具有限定通道的进气口，所述进气口包括与所述通道相通的开口，所述加热装置包括：第一加热元件；支承所述第一加热元件的第一支架和第二支架；以及一体式压铸外壳，其具有从周围环绕所述第一支架、第二支架和加热元件的管状部分，所述支架与所述管状部分的内壁偏置接合，所述压铸外壳包括与所述管状部分整体成型的平板部分，所述平板部分包括适于接合所述进气口并且覆盖所述开口的基本平坦表面，所述管状部分和所述第一加热元件适于安装在所述开口中，并且设置成与所述通道中的空气呈热量传递关系。

本实用新型提供的空气加热器可以整体安装到柴油机的进气系统中并且更具体地可以被整体地放置在进气管的通道中。空气加热器的这种包括加热器外壳的独特结构具有增强的加热器耐用性。这一设计与传统上用螺栓安装的加热器设计相比具有改善的安装灵活性。

从本文的描述中本实用新型的其它应用领域将变得明显。应当理解，所作的描述和具体示例的目的仅在于描述，而非意在限制本实用新型的范围。

附图说明

本文描述的附图仅是为了示例的目的，并非意在以任何方式对本实用新型的范围进行限定。

图1为本实用新型所提供的具有一体式外壳的空气加热器的透视图；

图2为图1所示的加热器的分解透视图；

图3为内燃机中形成的示例进气管的片断透视图；

图4表示具有一体式外壳的空气加热器的一个替代实施例的透视图；

图5表示图4所示的加热器的分解透视图；以及

图6表示图4所示的加热器替代实施例的横截面示图。

具体实施方式

本实用新型涉及一种内燃机中采用的空气加热装置。更具体地，该加热装置包括一个一体式外壳，在相对该外壳的预定位置上保持有一个或多个加热元件以及加热元件支架。

除以上优势之外，本实用新型提供的空气加热器可以整体安装到柴油机的进气系统中并且更具体地可以被整体地放置在进气管的通道中。空气加热器的这种包括加热器外壳的独特结构具有增强的加热器耐用性。这一设计与传统上用螺栓安装的加热器设计相比具有改善的安装灵活性。

下面参照图1-3更详细地描述本实用新型的空气加热器。空气加热器10包括一个具有整体安装凸缘14的一体式外壳12。安装凸缘14可以例如通过在其中形成的孔18连接到汽车发动机的进气管16。如以下将要详细描述的，安装凸缘14进一步用于密封发动机进气通道，使其与发动机机舱周围的空气隔离开来。

如图1和图2所示，加热器10包括连接到一体式外壳12的加热器模块20。加热器模块20包括第一支架24、第二支架26以及蛇形加热元件28。第一支架24包括外壳30，外壳30优选地由不锈钢板制成。外壳30通过相对的侧壁34和36以及端壁38限定一个结合在三个侧面上的“C”型通道32。外壳30包括从端壁38伸出的突出部40。每个突出部40包括一个端面41。

波形弹簧42，同样优选地由不锈钢制成，可以置于通道32的内部以便与端壁38相接合。热电绝缘体44可以置于通道32中以便接合并接收端壁38和绝缘体44之间的弹簧42。本领域的技术人员应当理解，波形弹簧42迫使绝缘体44离开端壁38并且与挡块46接合，挡块从侧壁34和36向内延伸到通道32中。绝缘体44包括腔体48以用于将加热元件28容纳和定位于其中。应当理解，绝缘体44可以用现有技术中已知的陶瓷材料制成以便提供想要的热电绝缘特性。

第二支架26的结构基本上与第一支架24相同。因此，使用增加100的相类似标号来对相似的元件进行标示。本领域的普通技术人员应当理解，通道132、侧壁134和136、端壁138、突出部140、端面141、波形弹簧142、绝缘体144、挡块146以及腔体148的结构以及相互关系与针对第一支架24所描述的相应部件基本上相同。

外壳12包括与安装凸缘14整体成型的“U”型框架部分50。框架部分50包括第一腿部52以及第二腿部54，第一腿部52和第二腿部54的一侧端部之间通过第三腿部56相连。第一腿部52和第二腿部54的相对侧端部之间通过凸缘14相连。第一腿部52、第二腿部54以及第三腿部56中的每个基本上都是正长方体，各腿部与安装凸缘14整体成型以限定一个窗口58。

第一腿部52包括从第一面62向内延伸的大致呈“C”型的第一凹槽60。第一凹槽60由座部64、第一壁66、第二壁68以及将第一壁66和第二壁68互连的第三壁70限定。第三壁70包括穿过其中的一对孔72。每个孔72的一部分由护壁74限定。

第二腿部54包括第二凹槽76，其形状基本上与第一凹槽60基本相似。第二凹槽76同样从第一面62向内延伸。第二凹槽76包括座部78、第一壁80、第二壁82以及将第一壁80和第二壁82互连的第三壁84。第三壁84包括一对延伸穿过第二腿部54的一对孔86。每个孔86包括一个护壁88。

外壳12优选地由例如铝A380以及ADC10的能够被压铸形成一体式外壳12的材料制成。在一个实施例中，外壳12的外表面不需要进行机加工。特别地，限定第一凹槽60的壁以及限定第二凹槽76的壁在整个加热器的装配以及使用过程中保持为“净形状”(net-shaped)或“铸态”(as-cast)状态。

可选择地，外壳12可以使用粉末金属烧结(powdered metalsintering)工艺制成，从而使第一腿部52、第二腿部54、第三腿部56以及安装凸缘整体成型以限定一个一体式外壳12。

为了装配空气加热器10，首先对加热器模块20进行次级装配，使它相对外壳定位以便将加热器模块20和窗口58对齐。在自由状状下，第一支架24的端壁38与第二支架26的端壁138之间的距离大于第一凹槽60的第三壁70与第二凹槽76的第三壁84之间的距离。因此，为了在窗口58中定位加热器模块20，在第一支架24和第二支架26上施加压缩力以便压缩波形弹簧42和142。在施加压缩力的过程中，第一支架24在轴向上定位于第一凹槽60中，而第二支架26则轴向平移到第二凹槽76中的位置处。

加热器模块20在窗口58中被平移直至第一支架24的侧壁36接触座部64并且第二支架26的侧壁136接触座部78。在装配期间，突出部40与第三壁70相接合。同样，突出部140与第三壁84相接合。一旦突出部40的端面41跳过护壁74，则突出部40进入孔72。同样也平移突出部140的端面141以便跳过护壁88，从而允许突出部140猛地咬合到孔86中。这时，端壁38和138分别与第三壁70和84偏置接合。

一旦如前所述加热器模块20连接到外壳12，则加热器模块20相对外壳12在第一方向上的运动受到底部64和78的阻止。加热器模块20和外壳在相反方向上的相对运动受到端面41与护壁74的接合以及端面141与护壁88的接合的限制。波形弹簧42和142提供一个偏置力以便保证突出部40和140保持定位在孔72和86中。

空气加热器10包括第一接线端和第二接线端，第一接线端包括螺钉90a以及螺母90b，第二接线端包括螺钉92a以及螺母92b。第一接线端90a与外壳12之间使用绝缘体91进行电绝缘，而第二接线端92a则与外壳进行电连接。通过将电源的一条导线连接到第一接线端90a形成电连接路径，第二电源导线则连接到包括外壳12在内的接地端。这样，第一接线端90a和第二接线端92a之间存在一系列的电连接路径，从而可选择地向加热元件28供电。

装配之后，空气加热器10连接到具有通道93的进气管16(图3)，通道93与内燃机的燃烧室相通。开口94延伸穿过进气管16的侧壁95，从而使得空气加热器10置于与通过进气管16的空气相通的位置，而不需要拆卸进气系统。特别地，框架部分50和加热元件28穿过开口94，从而将加热元件28置于通道93中。安装凸缘14的基本平坦表面96与进气管16的外表面97密封接合。紧固件(未示出)延伸穿过安装凸缘14中形成的孔18并且与进气管16中形成的孔98进行螺纹接合，从而将空气加热器10安装至进气管16。一旦如前所述将空气加热器10进行定位和安装之后，通过通道93的空气便不被允许通过开口94，而是被迫使通过加热元件28。

图4-6描述了一个替代实施例空气加热器200，其包括第一加热器模块20以及与第一加热器基本相似的第二加热器模块，该第二加热器模块连接到一体式外壳202上，被称为加热器模块20’。因为第二加热器模块20’基本与第一加热器模块20相似，所以对于相似的元件仍然保留原来引入的标号，在标号的词尾处包括一上撇符号“’”。为了便于在一体式外壳202中安装第一加热器模块20和第二加热器模块20’，将第二加热器模块20’相对第一加热器模块20旋转180°。

一体式外壳202包括凸缘204、第一腿部206、第二腿部208、第三腿部210和凸起部(boss)212。从204到212的各个部件相互整体成型从而限定一体外壳202。第一腿部206、第三腿部210、第二腿部208、凸起部212以及凸缘204形成一个环绕窗口214的框架。第一腿部206包括第一组孔216以及穿过其中的第二组孔218。每个孔216基本为“D”形状，具有护壁220。同样，每个孔218为“D”形状，具有护壁222。第二腿部208包括第一组孔224，其中每一个孔具有护壁226。其中每个孔均具有护壁230的第二组孔228也延伸穿过第二腿部208。第一肋部232沿着第一腿部206的长度方向延伸并且从壁234径向向内突出。第一凹槽236从面237向内延伸，面237沿第一腿部206、第三腿部210、第二腿部208以及凸起部212的一个边延伸。第一凹槽236由第一壁238、第二壁240、壁234以及如由肋部232的一个表面所提供的座部242限定。

第二凹槽250(图6)形成在第一腿部206中并且从表面252向内延伸。第二凹槽250的一部分由座部254、肋部232的另一个表面以及孔218延伸穿过的壁256限定。

另一个肋部260从第二腿部208径向向内延伸。第三凹槽262由座部264、第一壁266、第二壁268以及使第一壁266和第二壁268互连的第三壁270限定。第三凹槽262从面237向内延伸。

第四凹槽271在第二腿部208中形成并且从表面252向内延伸。第四凹槽271由座部272、第一壁274、第二壁(未示出)以及使第一壁274和第二壁互连的第三壁276限定。孔228延伸穿过第三壁276。

第三腿部210包括第一孔280以及第二孔282，第一孔280和第二孔282延伸穿过其中以用于分别接收第二接线端92a和92a’。安装凸缘204包括第一孔284以及第二孔286，该第一孔284和第二孔286延伸穿过其中以用于分别接收第一接线端90a以及90a’。如前针对一体式外壳12所述的，一体式外壳202还可以通过压模铸造、金属粉末烧结或许多其它的金属成形工艺制造而成。另外，可以想到，一体式外壳202的每个表面起初可以形成为“净形状”表面而不需要随后的机加工操作。第一加热器模块20和第二加热器模块20’包括与“净形状”(net shaped)、“铸态”(as-cast)或“形成状态”(as-formed)表面相接触的表面。

与针对空气加热器10所描述的装配过程相似，第一加热器模块20首先被次级装配并且施加压缩力来使第一支架24向第二支架26方向移动。第一加热器模块20被定位在窗口214中直到第一支架和第二支架与座部242和264接合。这时，端面41和141分别靠近护壁220和226定位。

第二加热器模块20’也以相似的方式连接到一体式外壳202。一旦第二加热器模块20’被适当地定位在窗口214中，端面41’和141’就被定位在孔228和218中并分别靠近护壁230和222。因此，第一加热器模块20和第二加热器模块20’都连接到一体式外壳202，从而加热器模块和外壳之间的相对运动得以限制。

图4-6中描述的加热器实施例用于24伏的系统中，其中，加热元件28和28’的电连接方式为相互串联。应当理解，可选择地，如果空气加热器200由12伏电源供电，那么加热器元件28和28’的电连接方式可以为相互并联。电连接路径可以通过改变多个垫圈290的位置和材料进行调节。特别地，一些垫圈由电绝缘材料制成，而另一些垫圈则由导电材料制成。

另外，前面的讨论仅仅披露并描述了本实用新型的示例实施例。本领域技术人员应该很容易地从这些讨论及附图和权利要求书中认识到，可在不脱离后面权利要求书中所限定的本实用新型的精神和范围的情况下进行各种变化、润饰以及变形。

Claims (28)

1.一种内燃机中采用的加热装置，所述内燃机具有限定通道的进气口，所述进气口包括与所述通道相通的开口，其特征在于，所述加热装置包括：

一体式外壳，其具有安装凸缘部分和基本上平行于第二腿部并且与第二腿部间隔一定距离设置的第一腿部，所述安装凸缘适于安装到所述进气口并且覆盖所述开口；以及

加热元件，其与所述一体式外壳连接并且位于所述第一腿部和第二腿部之间，所述加热元件设置成与所述通道呈热量传递关系，从而对流过所述通道的空气进行加热。

2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述第一腿部和第二腿部从所述安装凸缘部分基本垂直地延伸。

3.根据权利要求2所述的加热装置，其特征在于，所述安装凸缘部分基本是平坦的。

4.根据权利要求3所述的加热装置，其特征在于，所述安装凸缘部分基本上邻接空气通道并且密封空气通道。

5.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述一体式外壳包括第三腿部，所述第三腿部使所述第一腿部和所述第二腿部的一侧端部互连，所述凸缘部分使所述第一腿部和所述第二腿部的相对侧端部互连。

6.根据权利要求5所述的加热装置，其特征在于，所述第一腿部、第二腿部和第三腿部与所述安装凸缘部分一起形成围绕一窗口的连续的邻接结构。

7.根据权利要求6所述的加热装置，其特征在于，所述加热元件位于所述窗口中。

8.根据权利要求1所述的加热装置，起特征在于，所述加热元件包括扁平带状物，所述扁平带状物形成为包括多个基本上为180度弯曲部，从而使得多个带状部基本上相互平行并且相互间隔一定距离设置。

9.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述一体式外壳包括未被机加工的净形状表面，至少一个所述净形状表面与支承所述加热元件的部件相接触。

10.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述第一腿部和第二腿部包括用于接收连接到所述加热元件的多个支架的多个凹槽，所述支架与所述凹槽偏置接合，从而将所述加热元件连接到所述一体式外壳。

11.根据权利要求10所述的加热装置，其特征在于，所述支架之一包括从支架伸出的突出部，所述突出部位于形成在所述第一腿部中的孔内，以限制所述支架相对于所述一体式外壳的运动。

12.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述加热装置还包括连接到所述一体式外壳的另一个加热元件，所述另一个加热元件与所述加热元件相互隔离并间隔一定距离设置。

13.根据权利要求12所述的加热装置，其特征在于，一肋部从所述第一腿部径向向内延伸，从而将所述加热元件与所述另一个加热元件相隔离。

14.一种内燃机中采用的加热装置，所述内燃机具有限定通道的进气口，所述进气口包括与所述通道相通的开口，其特征在于，所述加热装置包括：

一体式外壳，其具有安装凸缘部分和基本上垂直于所述安装凸缘部分延伸的框架部分，所述框架部分限定延伸穿过所述外壳的窗口的范围，所述安装凸缘部分适于安装到所述进气口并覆盖所述开口；以及

加热元件，其连接到所述一体式外壳并且位于所述窗口中，与所述通道呈热量传递关系，从而对流过所述通道的空气进行加热。

15.根据权利要求14所述的加热装置，其特征在于，所述框架部分包括从所述安装凸缘部分基本垂直地延伸的第一腿部和第二腿部。

16.根据权利要求15所述的加热装置，其特征在于，所述一体式外壳包括第三腿部，所述第三腿部使所述第一腿部和第二腿部的一侧端部互连，所述安装凸缘部分使所述第一腿部和第二腿部的相对侧端部互连。

17.根据权利要求16所述的加热装置，其特征在于，所述加热元件包括扁平带状物，所述扁平带状物形成为包括多个基本上为180度的弯曲部，从而使得多个带状部基本上相互平行并且相互间隔一定距离设置。

18.根据权利要求17所述的加热装置，其特征在于，所述框架部分包括用于接收连接到所述加热元件的多个支架的多个凹槽，所述支架与所述凹槽偏置接合以将所述加热元件连接到所述一体式外壳。

19.根据权利要求18所述的加热装置，其特征在于，所述支架之一与至少两个180度弯曲部相接合，从而将所述加热元件支承在窗口内。

20.根据权利要求19所述的加热装置，其特征在于，所述支架之一包括从支架伸出的突出部，所述突出部位于形成在所述框架中的孔内，从而限制所述支架相对于所述一体式外壳的运动。

21.根据权利要求20所述的加热装置，其特征在于，所述一体式外壳包括未经机加工的净形状表面，至少一个所述净形状表面与支承所述加热元件的支架之一相接触。

22.根据权利要求14所述的加热装置，其特征在于，所述加热装置还包括连接到所述一体式外壳的另一个加热元件，所述另一个加热元件与所述加热元件隔离并间隔一定距离设置。

23.根据权利要求22所述的加热装置，其特征在于，一肋部从所述框架部分径向向内延伸，从而将所述加热元件与所述另一个加热元件隔离。

24.一种内燃机中采用的加热装置，所述内燃机具有限定通道的进气口，所述进气口包括与所述通道相通的开口，其特征在于，所述加热装置包括：

第一加热元件；

支承所述第一加热元件的第一支架和第二支架；以及

一体式压铸外壳，其具有从周围环绕所述第一支架、第二支架和加热元件的管状部分，所述支架与所述管状部分的内壁偏置接合，所述压铸外壳包括与所述管状部分整体成型的平板部分，所述平板部分包括适于接合所述进气口并且覆盖所述开口的基本平坦表面，所述管状部分和所述第一加热元件适于安装在所述开口中，并且设置成与所述通道中的空气呈热量传递关系。

25.根据权利要求24所述的加热装置，其特征在于，所述平板部分在径向方向上延伸超出所述管状部分。

26.根据权利要求25所述的加热装置，其特征在于，延伸穿过所述管状部分的纵向轴设置成基本平行于所述平坦表面。

27.根据权利要求26所述的加热装置，其特征在于，一电接线端延伸穿过所述平板部分。

28.根据权利要求27所述的加热装置，其特征在于，所述加热装置还包括与所述第一加热元件隔离并间隔一定距离设置的第二加热元件，所述第二加热装置由另外的隔离支架支承，所述隔离支架与所述管状部分的内壁偏置接合。

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