專利名稱：電子控制的燃油加熱設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及借助于電氣裝置加熱燃油，最好是低溫下的柴油的電子控制設備，以及用于在向汽車和帶有靠柴油驅動的發動機的其他獨立機組供應燃油的系統中清理液體燃料的裝置。
按照國際專利分類(ICP)，本發明劃歸FM 02M 31/12以及F02M 37/22。
本發明所解決的技術問題是該設備的這樣一種結構，它允許加熱極低溫度(即零下40℃或更低)下的柴油，同時該設備的開通與關斷和/或運行將能被電子控制和/或按程序工作。按照本發明的另一方面，提供了對低溫引起的柴油驅動發動機的整個燃油供應系統(包括燃油箱)的堵塞問題的一種技術解決辦法。
本發明的這種結構還解決了當柴油由于低溫而凍凝時，因石蠟和糊狀(mash)/蠟狀晶體的出現而在上述柴油供應系統中出現的技術問題。
整個結構設計簡單并被良好地包住，且有助于方便的安裝和維修。
從南斯拉夫專利申請P-362/86得知一種回流機械式燃油加熱器，該加熱器包括兩個管和一個帶瓷管的電線，并裝在吸油管處。
該解決辦法是不實用的，因為它僅有助于該吸油管的加熱，而無助于在燃油泵過濾器、主過濾器和燃油箱中燃油的加熱。
從德國專利申請DE3404817得知一種用來提高燃油流動性的裝置，該裝置包括裝在燃油箱、燃油泵過濾器和主過濾器中的三個加熱單元。該解決辦法是不實用的，因為金屬絲加熱器安裝于過濾器插件和/或過濾器外殼中，因而在定期更換過濾器或過濾器損壞的情況下被丟棄。這就使這種解決辦法要求高而且昂貴。所述解決辦法的另一個缺點在于燃油箱中的金屬絲加熱器安裝于與吸油管一起裝設在燃油箱底部的預濾器中，這就引起過濾器和吸油管的頻繁污染，同時這樣裝設的加熱器不能加熱為灌滿主過濾器的容器以保證發動機不受干擾的運行所必要的足夠燃油。該已知的解決辦法的又一個缺點還在于吸油管路、壓力管路和高壓管路不是絕熱的，這無助于在這些管路中保持始終相等的溫度，結果增加了燃油的消耗并干擾了發動機的運行。
從德國專利申請DE3120960得知一種提高燃油流動性的解決辦法，該辦法與根據德國專利申請DE3404817的上述解決辦法類似，包括三個其金屬絲加熱器也內裝于過濾器插件的加熱單元。出于同樣的理由，兩種已知的解決辦法都是不實用的并且有著同樣的缺點，且燃油預過濾器也裝在燃油箱的底部，在一側而且被安裝于水平位置。
留待解決的問題確切地說在于復雜而不實用地把燃油加熱器安裝于過濾器插件中，不絕熱的吸油管路和壓力管路，預過濾器在燃油箱中的不當位置，以及用來開關該燃油加熱的通與斷的電氣系統的缺陷。
按照本發明提供了一種用于燃油加熱的電子控制設備的解決辦法，該解決辦法包括一個裝設在燃油箱中的加熱室，裝設在燃油泵和主過濾器中的過濾器插件下方的管式電氣加熱元件，而且該解決辦法還包括一個用來開通/關斷的電子控制器，以及該吸油管路、壓力管路和高壓管路是絕熱的。
下面對照所附示意圖用例子來描述本發明的實施方案，這些附圖中
圖1是安裝于發動機燃油供應系統中的、帶有電子控制器的燃油加熱設備的示意圖；圖2是燃油箱中加熱室的局部縱向剖視圖；圖3是燃油泵的預過濾器的局部縱向剖視圖；以及圖4是主過濾器殼體的局部縱向剖視圖。
用于燃油加熱的電子控制設備包括燃油箱1中的加熱室組件2，電子控制器組件22，帶有預過濾器組件5的燃油泵4，主過濾器組件8，絕熱的吸油管路11、壓力管路13和壓力管路14，帶有噴油嘴16的高壓管路15以及帶有壓力閥18的回油管路17。
加熱室組件2包括帶有絕熱層30的殼體27，吸油管12，管式電氣加熱元件21，溫度傳感器25，回油管路31，吸油管路32，及帶有吸油管路11的法蘭36，該吸油管路11的組成元件就是上述吸油管12。
電子控制器組件22包括電氣設備34，開關23，繼電器24，插在加熱室2中的溫度傳感器25和保險26，其中電子控制器27有電輸入端A、B、C、D、E和F。
預過濾器組件5包括支座6、過濾器插件7、管式電氣加熱元件19和彈簧35。
主過濾器組件8包括支座9，過濾器插件10和管式電氣加熱元件20。
圖1表示該加熱室2的位置，該加熱室2從上面插入燃油箱1并且豎直放置；它經絕熱的吸油管路11連接到燃油泵4，而吸油管路32把加熱室2連接到用于車輛駕駛室內部取暖、本文中未示出或描述的系統和/或裝置。絕熱的壓力管路13從燃油泵4連到主過濾器8。絕熱的壓力管路14從主過濾器8連到高壓泵3，而回油管路17經壓力閥18返回燃油箱1。高壓管路15從高壓泵3連到噴油嘴16。預過濾器5中的管式電氣加熱元件19，主過濾器8中的加熱元件20和加熱室2中的加熱元件21(圖2中所示)經電氣設備34互相連接并連接到電子控制器22。
圖2表示加熱室2，如上已述，該加熱室豎直插入燃油箱1內部并經法蘭36固定于該燃油箱。吸油管路11穿過法蘭36伸進該加熱室2并延長成吸油管12；此外回油管路31、用于車輛駕駛室取暖的吸油管路32和溫度傳感器25也伸進該加熱室，而管式電氣加熱元件21和帶有絕熱層30的殼體27則固定于法蘭36，使得它們很容易拆卸。
在本發明的設備中，例如圖2中所示，吸油管路11的吸油管12放置在加熱室2的中央和/或它的殼體27的中央。沿吸油管12布放有管式電氣加熱元件21，該加熱元件的端部33設計成螺旋線形，穿過它插有切成一定角度的吸油管12的端部。溫度傳感器25、回油管路31和吸油管路32也平行地延吸油管12和管式電氣加熱元件21布放，而且所有的所述部件都被其內部襯有絕熱層30的空心殼體27包住。在法蘭36下方不遠處，穿過殼體27和絕熱層30開一個排放孔28，而在燃油箱1底部上方不遠處開一個吸油孔29，這樣，處于這一距離的兩個孔28、29布置在同一個豎直平面內并且具有相同的直徑。加熱室2這樣插入燃油箱1，以使其開口端處于燃油箱1底部上方不遠處。在另外某個例子中，加熱室2還能以不同的方式插入并固定于燃油箱1內，所有所述部件12、21、25、31和32也能以不同的方式布置，而且帶有絕熱層30和孔28、29的殼體27也可以不同方式設計。
管式電氣加熱元件21和溫度傳感器25經電氣設施34連接于電子控制器22。
從圖3可以看出，在燃油泵4的預過濾器5的殼體6的底部插入螺旋線形管式電氣加熱元件19，在該加熱元件上裝有彈簧35并在該彈簧上裝有過濾器插件7。
圖4顯示出在主過濾器8的殼體9的底部裝有管式電氣加熱元件20，過濾器插件10放置于該加熱元件。
上述管式電氣加熱元件19、20可設計成有一圈、兩圈或多圈螺旋線。
電子控制器22根據取決于燃油箱1和/或加熱室2中的燃油溫度的溫度傳感器25的控制和/或感應，來控制管式電氣加熱元件19、20、21的運行。
裝設在燃油，最好是柴油的供應系統的所有關鍵部位的管式電氣加熱元件19、20、21，經繼電器24來開通/關斷，該繼電器的開通/關斷由電子控制器22根據燃油箱1中的燃油溫度來進行，溫度傳感器25感應在該加熱室1之內和/或之下的燃油送入點處的燃油溫度。這有助于加熱燃油箱1中的燃油，且加熱控制被精確地調節。這樣一來，就沒有燃油過熱或過冷，或者加熱元件19、20、21在不需要時被接通的危險。在接通開關23之后，僅在燃油箱1中的燃油溫度低于2.5℃的情況下繼電器24才接通加熱元件19、20、21。在加熱期間當該燃油溫度達到40℃時，繼電器24關斷加熱元件19、20、21，所有加熱元件同時或按程度依次關斷，視諸關鍵部位的燃油溫度而定。當燃油溫度降到2.5℃時，繼電器24再次接通加熱元件19、20、21。當開關23初次接通時，繼電器24以大約10秒的時間延遲接通加熱元件19、20、21。在繼電器24的輸出端，電子控制器22被保護以防止與一個未述及的端子的短路。所述燃油加熱控制方式保證安全而經濟的操作。該電子控制器22的機械結構適合于惡劣工作條件下運行，而且雙面印刷電路板保證很高的機械強度和可靠的連接。“惡劣工作條件”具體是指至零下60℃的低溫、劇烈的沖擊和潮濕。
如上所述，當溫度傳感器25由于燃油箱1中溫度下降到和/或低于2.5℃而做出感應時，電子控制器22通過繼電器24接通加熱元件19、20、21。加熱室2中的管式電氣加熱元件21加熱燃油箱1中的燃油。加熱室2中已被加熱的燃油，連同已被加熱的空氣，穿過排放孔28流進燃油箱1靠近加熱室2處，并加熱燃油和熔化石蠟，這使得已被加熱的燃油穿過吸油孔29而被吸入加熱室2中，然后進入吸油管12和絕熱的吸油管路11。對于運輸車輛、貨車駕駛室、客運車輛或公共汽車內部取暖用的吸油管路32發生同樣情況。
經過吸油管路11，燃油流進燃油泵4，在該泵中管式電氣加熱元件19已經加熱了預過濾器5中的燃油并借此熔化過濾器插件7中的石蠟，以便促使穿過燃油泵4沿絕熱的壓力管路13到主過濾器8的流動。主過濾器8的殼體9的底部上的管式電氣加熱元件20由于加熱燃油而熔化過濾器插件10中的石蠟，這使燃油流過主過濾器8并沿絕熱的壓力管路14進入高壓泵3，然后通過高壓管路15和噴油嘴16進入未述及的發動機。
用于燃油，最好是柴油，的加熱設備旨在專門用于在冬天條件下當外界氣溫降至零下15℃時，對車輛和機組的發動機的燃油加熱。在這種條件下燃油，特別是在零下8℃過濾的燃油，在燃油箱1中以及在管路11、13、14中，并在燃油泵4的預過濾器5中和在主過濾器8中凍凝。沒有本發明的設備柴油動力發動機在這種條件下的運行是不可能的，因為燃油中的石蠟和糊狀物因堵塞整個燃油供應系統而妨礙了正常運行。
在低溫條件下起動發動機時，當開關23先前未曾接通時及當加熱元件19、20、21也未經繼電路24接通時，一旦接通開關23，燃油箱1中的加熱室2的底部的燃油在十分鐘內被加熱到0℃，而在加熱室中它被加熱到80℃，而燃油的初始溫度是零下25℃。
已被加熱的燃油的一部分從主過濾器8經回油管路17(帶有所安裝的壓力閥18)流回加熱室2并附帶地加熱燃油箱1中的燃油。
用本發明的設備加熱燃油的電功率消耗，和/或管式電氣加熱元件19、20、21的功率消耗與發動機功率有關，例如，對于36kW至450kW的發動機來說所需總電氣輸出在100W與300W之間。在預過濾器5中的加熱元件19消耗20W的情況下，主過濾器8中的加熱元件20消耗40W，而燃油箱1中加熱室2內的加熱元件21消耗200W。
把管式電氣加熱元件19、20裝設在預過濾器5的殼體6的底部和/或主過濾器8的殼體9的底部有下述優點，即在借助于本發明的加熱期間促進了從底部向頂部的溫度運動，從而保證它的高效傳輸。
由于借助于加熱元件21和已被加熱的燃油經回油管路17的回流來加熱燃油，在燃油箱1的加熱室2中出現一種溫差虹吸(ther-mosyphon)效應，它使冷燃油與已被加熱的燃油能有效地混合，由此在燃油箱1中實現了恒定的燃油溫度。在吸油管路11、壓力管路13和回油管路17中也實現了恒定的溫度，這就造成較低的耗油率，在未述及的發動機中更完全的燃油燃燒，以及排出廢氣中有害物質的較低濃度。
插進燃油箱1的加熱室2中的吸油管32使得可以同時為車輛的載客部分取暖，因此既不需要單獨的發動機也不需要附加的加熱元件，此技術問題的已知解決辦法均未能說明這一點。與已知解決辦法相比，本發明設備還有以下優點在加熱室2中僅加熱被消耗數量的燃油，而不是全部數量的預抽送的燃油，而且從燃油箱1到高壓泵3的整個燃油供應系統都被加熱并被絕熱，從而在該燃油供應系統的所有中間元件處加熱凍凝的燃油，如果開關23連續接通，則電子控制器22將自動且連續地在整個燃油供應系統中保持燃油的工作溫度，這將防止燃油凍凝，而且結構和組裝簡單易行，并當更換加熱元件19、20的過濾器插件7、10時，不被丟棄，因為它們被永久性安裝，過濾器插件7、10的清理很容易進行而且不用花很長時間，在燃油箱1中過濾器插件不再是必不可少的，因為在加熱室2中的吸油管12被設置在燃油箱1的底部上方不遠處。
權利要求
1.用于加熱燃油(最好是用于柴油驅動的內燃發動機的燃油)的電子控制設備，該設備包括在燃油箱中、在燃油泵的預過濾器中及在主過濾器中的管式電氣加熱元件，該燃油箱、燃油泵和主過濾器串聯于一個吸油、壓力和高壓管路及帶有一個噴油嘴的高壓泵上，其特征在于管式電氣加熱元件(21)插入加熱室(2)，該加熱室豎直地布置在燃油箱(1)的內部，以及管式電氣加熱元件(19)置于燃油泵(4)的預過濾器(5)的殼體(6)中的過濾器插件(7)的下方，而且管式電氣加熱元件(20)置于主過濾器(8)的殼體(9)中的過濾器插件(10)的下方；加熱室(2)借助于法蘭(36)固定于燃油箱(1)的上側內壁并向下延伸至燃油箱(1)底部上方不遠處結束，而且吸油管(12)豎直地插入加熱室(2)的中央，該吸油管向上延伸到其內部用絕熱層30絕熱的殼體(27)的下邊緣；管式電氣加熱元件(21)沿著所述吸油管(12)布放，而且溫度傳感器(25)、回油管路(17)的管子(31)和用于未畫出的車輛駕駛室的內部取暖的吸油管路(32)也豎直地插入該加熱室(2)的內部；燃油的加熱由電子控制器(22)經開關(23)、繼電路器(24)、溫度傳感器(25)和保險(26)來調節并控制。
2.根據權利要求1所述的設備，其特征在于加熱室(2)中的吸油管(12)被切成一定角度而且向外延長成吸油管路(11)，而且，溫度傳感器(25)、回油管路(17)的管子(31)及吸油管路(32)的端部也被切成一定角度。
3.根據以上權利要求中一項所述的設備，其特征在于加熱室(2)中的管式電氣加熱元件(21)的端部(33)呈至少帶有一圈螺旋的一種螺旋線的形式。
4.根據以上權利要求中一項所述的設備，其特征在于在加熱室(2)的上部并穿過帶有絕熱層(30)的殼體(27)開出一個排放孔(28)，而在其下部以同樣方式開出一個吸油孔(29)。
5.根據以上權利要求中一項所述的設備，其特征在于該管式電氣加熱元件(19、20)具有至少帶有一圈螺旋的一種螺旋線形式。
6.根據以上權利要求中一項所述的設備，其特征在于吸油管路(11)、壓力管路(13)和壓力管路(14)是絕熱的，而且如果工作條件需要的話，高壓管路(15)和回油管路(17)也是絕熱的。
7.根據權利要求1所述的設備，其特征在于如果燃油箱(1)中的溫度低于2.5℃，則開關(23)給繼電器(24)通電，該繼電器則給管式電氣加熱元件(19、20、21)通電，而當該溫度達到40℃時關斷它們，而且在開關(23)初次接通的情況下，該繼電器(24)以幾秒的時間延遲被接通。
全文摘要
用于燃油加熱，最好用于由柴油驅動的發動機和機組的電子控制設備，包括內裝于燃油箱(1)和/或加熱室(2)中，燃油泵(4)的預過濾器(5)中及主過濾器(8)中的管式電氣加熱元件(19、20、21)，這些加熱元件的開通/關斷由電子控制器(22)經開關(23)和繼電器(24)來進行。本發明的設備的結構適合于惡劣條件(溫度在零下60℃或更低、沖擊、潮濕)，它保證了安全且經濟的運行，經吸油管路(32)還能給車輛駕駛室內部取暖而不需要單獨的馬達。
文檔編號F02M31/125GK1150219SQ95119289
公開日1997年5月21日 申請日期1995年11月15日 優先權日1995年11月15日
發明者杰文賽克·魯迪 申請人:杰文賽克·魯迪