專利名稱：用于流體的加熱器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于流體的加熱器、一種包括這樣一種加熱器的燃料蒸汽存儲和 回收設備、及操作這樣一種加熱器的方法，該加熱器包括導電單塊的加熱元件，其中，加熱 器包括用于待被加熱流體的通路，該流體在加熱操作期間具有限定的流體流動方向，加熱 器包括在通路內(nèi)并排布置的至少兩個加熱元件，從而它們相對于流體流動平行地布置。
背景技術：
該種類的加熱器從US 2007/0056954A1得知。具體地說，其中就旨在減少來自機 動車輛的蒸發(fā)性散發(fā)的用于燃料蒸汽存儲和回收設備的清洗加熱器(purge heater)而言， 描述了這樣一種加熱器的應用。所公開的清洗加熱器可以包括一個多個電氣加熱元件，這 些加熱元件連接到電源上，像例如連接到汽車的電池上。清洗加熱器可以例如包括導電陶 瓷作為加熱元件。可選擇地，清洗加熱器可以包括導電碳，優(yōu)選為多孔單塊碳。這樣的多孔單塊碳例 如公開在US 2007/0056954A1中。這些單塊碳加熱元件具有通道結構，該通道結構允許空 氣流過加熱元件，并因而允許直接到從大氣吸入的清洗空氣(purge air)的增強熱傳遞。這樣的加熱器的重要用途是燃料蒸汽存儲和回收設備，以便減少來自機動車輛的 蒸發(fā)性散發(fā)。包括燃料蒸汽存儲罐的燃料蒸汽存儲和回收設備在本領域中在多年以前就是 公知的。在多種內(nèi)燃機中使用的汽油燃料極易揮發(fā)。來自具有內(nèi)燃機的車輛的燃料蒸汽的 蒸發(fā)性散發(fā)的發(fā)生原因主要是車輛燃料箱的通氣(venting)。當車輛停泊時，溫度或壓力的 變化使載有烴(hydrocarbons)的空氣從燃料箱逸出。燃料中的一部分不可避免地蒸發(fā)到 在油箱內(nèi)的空氣中，并因而呈現(xiàn)蒸汽的形式。如果從燃料箱散發(fā)的空氣被允許未處置地流 到大氣中，則將不可避免地隨之帶走這種燃料蒸汽。關于可以從車輛的燃料系統(tǒng)散發(fā)多少 燃料蒸汽，存在著一些政府法規(guī)。通常，為了防止進入大氣中的燃料蒸汽損失，汽車的燃料箱通過導管向罐中通氣， 該罐包含適當?shù)娜剂衔詹牧?，如活性碳。大表面面積活性碳粒被廣泛地使用，并且臨時地 吸收燃料蒸汽。在車輛停泊較長時段的時候和當車輛正在加燃料、并且載有蒸汽的空氣正在從燃 料箱排出(加燃料散發(fā))時，包括燃料蒸汽存儲罐(所謂的碳罐)的燃料蒸汽存儲和回收 系統(tǒng)必須應對燃料蒸汽散發(fā)。在用于歐洲市場的燃料回收系統(tǒng)中，加燃料散發(fā)通常不是重要問題，因為這些加 燃料散發(fā)一般不通過碳罐排出。然而，在用于北美市場的集成式燃料蒸汽存儲和回收系統(tǒng) 中，這些加燃料散發(fā)也通過碳罐排出。由于在碳罐中的吸收劑的自然屬性，很清楚的是，碳罐具有受限的填充容量。一般 希望的是，使碳罐具有很高的碳工作容量，然而，也希望的是，為了設計目的而使碳罐具有 比較小的體積。為了保證典型地在內(nèi)燃機的操作下碳罐始終有足夠的碳工作容量，一定負 壓從發(fā)動機的吸氣系統(tǒng)通過碳罐的燃料蒸汽排出端口施加到罐的內(nèi)部。借助于此，讓環(huán)境空氣從環(huán)境空氣進入端口進入罐中，以拾取被捕獲的燃料蒸汽、并且將其通過燃料蒸汽排 出端口攜帶到發(fā)動機吸氣系統(tǒng)的吸氣歧管。在這種罐清洗模式期間，碳罐內(nèi)所存儲的燃料 蒸汽在內(nèi)燃機中燃燒。盡管現(xiàn)時的燃料蒸汽存儲和回收系統(tǒng)十分有效，但仍然存在著被導入到大氣中的 烴的殘余散發(fā)。這些所謂的“漏出散發(fā)”(晝夜呼吸損失，Diurnal Breathing Loss,DBL)被 擴散所驅(qū)動，特別是當在碳罐的大氣通氣端口與吸收劑之間存在著高的烴濃度梯度時。當 有可能減小烴濃度梯度時，漏出散發(fā)可被顯著地減小。十分清楚的是，這可通過增大碳罐的 工作容量來實現(xiàn)。然而，也應該清楚的是，只有存儲在碳罐中的一定百分比的烴在清洗模式期間可 被有效地清洗或排出。這對于清洗時間受到限制的汽車，可能是問題，例如在電動混合汽車 中，其中內(nèi)燃機的操作模式相對較短。關于所謂的柔性燃料(flexi fuel)產(chǎn)生另一個問題，該柔性燃料包括顯著量的乙 醇。乙醇是高揮發(fā)性的燃料，它具有比較高的蒸汽壓。例如，所謂的ElO燃料(10%乙醇) 當前在市場上具有最高蒸汽產(chǎn)生量。這意味著，碳罐從燃料箱吸入的燃料蒸汽是極高的。另 一方面，在常規(guī)碳罐的正常清洗模式期間，只有一定百分比的吸入燃料蒸汽可以排出。作為 結果，普通碳罐的燃料蒸汽容量耗盡得比較快。因而，完全裝載的碳罐的漏出散發(fā)通常增大 到超越由法律給出的散發(fā)值的程度。為了改進在清洗模式期間的清洗除去速率，已經(jīng)提出幾種蒸汽存儲和回收裝置， 這些蒸汽存儲和回收裝置使用所謂的清洗加熱器。借助于對通過環(huán)境空氣進入端口而引導 到罐中的環(huán)境空氣進行加熱，顯著地提高在吸收劑的微孔中捕獲的烴的除去效率。例如，US 6, 230, 693B1公開了一種蒸發(fā)散發(fā)控制系統(tǒng)，該蒸發(fā)散發(fā)控制系統(tǒng)通過 提供輔助罐以降低從車輛散發(fā)的燃料蒸汽的量，該輔助罐與蒸發(fā)散發(fā)控制系統(tǒng)的存儲罐一 起操作。存儲罐包含第一吸附材料，并且具有與其連通的通氣端口。輔助罐包括外罩、第一 和第二通道、加熱器及連接器。在外罩內(nèi)，第二吸附材料與加熱器完全接觸。在控制系統(tǒng)的 操作的再生階段期間，加熱器可用來加熱第二吸附材料和通過的清洗空氣。這使第二和第 一吸附材料能夠更容易地釋放在操作的以前存儲階段期間它們吸附的燃料蒸汽，從而它們 在內(nèi)燃期間可被燃盡。此外，根據(jù)US 6，230，693的蒸發(fā)散發(fā)控制系統(tǒng)的存儲罐包括由流動通道連接的 兩個并排的燃料蒸汽腔室。具體地說，罐的分隔實際上意味著流動限制。因為流過罐的驅(qū) 動壓力非常低，所以將流動限制保持到最小是一個重要的設計考慮。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于流體的加熱器、和一種燃料蒸汽存儲和回收設備， 該加熱器包括導電單塊的加熱元件，其中，加熱器包括用于待被加熱流體的通路，該流體在 加熱操作期間具有限定的流體流動方向，加熱器包括在通路內(nèi)并排布置的至少兩個加熱元 件，從而它們相對于流體流動平行地布置，該加熱器在設計方面簡單、緊湊而又可靠，并且 允許容易和有效的受控操作，該燃料蒸汽存儲和回收設備具有改進的燃料回收效率。又一 個目的是提供一種用來操作這樣一種加熱器的方法，該方法允許容易和有效的受控操作。這些和其它目的由用于流體的加熱器實現(xiàn)，該加熱器包括導電單塊的加熱元件，其中，加熱器包括用于待被加熱流體的通路，該流體在加熱操作期間具有限定的流體流動 方向，加熱器包括在通路內(nèi)并排布置的至少兩個加熱元件，從而它們相對于流體流動平行 地布置，其特征在于，至少兩個加熱元件中的一個是受控加熱元件，該受控加熱元件具有稍 大的加熱功率，并且在受控加熱元件的下游端部處或其附近設置溫度傳感器，并且其中，溫 度傳感器連接到控制裝置上，在加熱器的加熱操作期間用于溫度控制。根據(jù)本發(fā)明的布置既保證這樣一種加熱器的安全性改進又保證其效率改進。具有 加熱元件(它具有稍大加熱功率)的溫度傳感器的布置保證了加熱器對于最大溫度是有效 可控的，因而防止加熱器的過熱，一方面防止著火的危險，另一方面允許控制接近最高溫度 的溫度，因而提高加熱器的效率。在加熱元件的下游端部處或其附近設置的溫度傳感器使 流體變化流量的影響最小化，即，顯著減小流量變化對于加熱器的加熱性能的不利影響。帶有以上描述的本發(fā)明的優(yōu)點的、包括根據(jù)本發(fā)明的加熱器的一種燃料蒸汽存儲 和回收設備，對于具有發(fā)動機的循環(huán)操作(例如汽油/電動混合驅(qū)動)的汽車而言是特別 有效的。對于這樣的種類的驅(qū)動，典型的是，當切換到電氣驅(qū)動時，發(fā)動機停機，穿過燃料蒸 汽存儲和回收設備的清洗空氣流動呈現(xiàn)從高到低的快速變化。對于常規(guī)設計加熱器，清洗 空氣流動的這種快速變化對燃料蒸汽存儲和回收設備造成高過熱危險，這造成顯著的著火 危險，或者加熱器需要控制到遠低于臨界溫度的溫度，因而提供不良的回收性能。然而，對 于這種用途，由于汽油發(fā)動機的操作時間減少，回收性能是關鍵的。本發(fā)明的一個特別有用的、故障自動防護的實施例的特征在于，至少兩個加熱元 件彼此串聯(lián)地電氣連接，并且受控加熱元件具有比其它加熱元件大的電阻。一個可選擇實施例的特征在于，加熱元件的至少兩個彼此并聯(lián)地電氣連接，并且 受控加熱元件具有比其它加熱元件小的電阻。本發(fā)明的另外有用實施例的特征在于，加熱器包括多于兩個的加熱元件，并且加 熱元件一起成組，其中，一組的加熱元件彼此串聯(lián)地電氣連接，并且加熱元件的各組彼此相 互并聯(lián)地電氣連接，其中，包括受控加熱元件的組具有比加熱元件的其它組小的電阻，并且 受控加熱元件具有比同一組的其它加熱元件大的電阻，或者其特征在于，加熱器包括多于 兩個的加熱元件，并且加熱元件一起成組，其中，一組的加熱元件彼此并聯(lián)地電氣連接，并 且加熱元件的各組彼此相互串聯(lián)地電氣連接，其中，包括受控加熱元件的組具有比加熱元 件的其它組大的電阻，并且受控加熱元件具有比同一組的其它加熱元件小的電阻。根據(jù)本發(fā)明的加熱器的一個優(yōu)選實施例的特征在于，加熱元件包括導電碳單塊， 該導電碳單塊是多孔碳單塊，該多孔碳單塊具有蜂窩結構，當多孔碳單塊具有通道尺寸在 100 μ m與2000 μ m之間的通道時，更具體地說，當多孔碳單塊在與通路中的流動路徑相垂 直的橫截面中具有在30%與60%之間的開通面積(open area)時，該蜂窩結構尤其允許流 體流的大部分通過在通路內(nèi)的所述單塊。如果加熱元件布置成總電阻不超過2. 5歐姆，優(yōu)選為不超過1歐姆，更優(yōu)選為約 0.8歐姆，則可獲得在具有常規(guī)12V直流電源的典型汽車環(huán)境中根據(jù)本發(fā)明的加熱器的特 別良好性能。當溫度傳感器是熱敏電阻器時，在溫度傳感器連接短路的情況下，根據(jù)本發(fā)明的 加熱器尤其能夠防止著火的危險。以上和其它目的由一種包括上述加熱器的燃料蒸汽存儲和回收設備、和由用來在車輛環(huán)境中操作上述加熱器或燃料蒸汽存儲和回收設備的方法而實現(xiàn)，該方法包括如下步 驟獲得加燃料信號，該加燃料信號指示與加熱器流體連通的車輛油箱已經(jīng)被加燃料；和 在加燃料之后從發(fā)動機啟動起，向加熱器供電不大于45分鐘/24小時，優(yōu)選為約30分鐘 /24小時，同時響應來自溫度傳感器的溫度信號，控制到加熱器的電力。在根據(jù)本發(fā)明的方法的一個優(yōu)選實施例中，所述方法還包括如下步驟從燃料表 獲得燃料液位信號；和如果燃料液位信號指示燃料液位下降到預定讀數(shù)，則阻止向加熱器 供電，其中，預定讀數(shù)是燃料箱容量的1/3，優(yōu)選為燃料箱容量的1/4。在這樣低的燃料液位 下，產(chǎn)生的燃料蒸汽不會造成箱中壓力的顯著增大。相應地，燃料蒸汽存儲和回收設備的蒸 汽負荷較低，并且在任何環(huán)境溫度下，不借助于加熱，回收效率就已足夠。而且，當油箱被加 燃料，并且燃料蒸汽在集成式系統(tǒng)中以高流量流過碳罐時，由于在吸附期間的放熱效應，采 用在罐中的冷碳床，碳罐的減小散發(fā)的效率要好得多。如果環(huán)境溫度在預定值以下，優(yōu)選為在_7°C以下，更優(yōu)選為在-10°C以下，則也可 通過在全部操作條件下停止向加熱器供電而實現(xiàn)能量節(jié)省。在這樣低的溫度下，在燃料箱 內(nèi)產(chǎn)生的燃料蒸汽比較少，并且燃料蒸汽存儲和回收設備即使在不加熱的情況下也將是足 夠有效的。當供給到加熱器的電力的控制包括對供給到加熱器的電力進行脈沖寬度調(diào)制時， 可使通過散熱裝置的能量損失最小，并因而可節(jié)省電力。在一個特別優(yōu)選的實施例中，所述方法還包括以下步驟進行至少一個試驗循環(huán)； 以及，如果滿足如下條件中的一個或多個，則停止向加熱器供電，并且將故障信號發(fā)送到車 載診斷系統(tǒng)在溫度傳感器電路中探測到故障；加熱器控制的自檢失??；探測到單塊加熱 器元件布置的電阻的增大超越預定值；及電源電壓超過預定最大值，或者下降到預定最小 值以下。更優(yōu)選地，在溫度傳感器電路中探測到的故障包括如下的一個熱敏電阻器電路的 開路；熱敏電阻器電路的短路；及不良熱敏電阻器接觸?？紤]到不適當操作(特別是未受控 加熱)可能引起著火危險的事實，這個實施例能夠保證改進的故障自動防護操作。單塊加熱器元件布置的電阻增大的探測是各加熱器元件之一失效或脫離連接的 指示。這還是預期到加熱器和燃料蒸汽存儲和回收設備(如國該設備使用了上述加熱器的 話)即將操作失效的指示。采用根據(jù)本發(fā)明的方法的這個實施例，可滿足散發(fā)控制設備的 車載診斷的法律要求。當?shù)郊訜崞鞯碾娔鼙豢刂瞥稍跍囟葌鞲衅魈幍臏囟仁羌s132°C至約145°C，優(yōu)選 為至約140°C時，獲得最好回收性能和安全操作。


下面參照附圖通過非限制性示例的方式來描述本發(fā)明，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的加熱器的示意圖，其中包括一個簡化的布線方案；圖2表示兩個相鄰加熱器元件端部段的放大剖視圖；圖3表示在圖2中指示的平面中的剖視圖；而圖4表示穿過碳罐的剖視圖，該碳罐包括根據(jù)本發(fā)明的加熱器。
具體實施例方式圖1示意地描繪根據(jù)本發(fā)明一個實施例的用于流體的加熱器，該加熱器用數(shù)字1 總體地指代。加熱器1包括導電單塊的加熱元件2。根據(jù)本發(fā)明的加熱器1可以良好地供 在圖4中所示出的燃料蒸汽存儲和回收設備3使用。這樣一種燃料蒸汽存儲和回收設備 3通常叫做碳罐，并且典型地用作具有用汽油的發(fā)動機的機動車輛的散發(fā)控制系統(tǒng)的一部 分。該圖示是示意性的，并且各元件沒有按比例畫出。燃料蒸汽存儲和回收設備或碳罐3包括連接到燃料箱(未示出)上的蒸汽進入端 口 4、和與大氣連通的通氣端口 5、及連接到機動車輛的內(nèi)燃機(也未示出)上的清洗端口 6。碳罐3用呈粒狀活性碳形式的吸收劑填充。在機動車輛的發(fā)動機的停機期間，碳罐3經(jīng)蒸汽進入端口 4連接到機動車輛的燃 料箱上，并且經(jīng)通氣端口 5與大氣相連接。在汽車的發(fā)動機運行循環(huán)期間，將在通氣端口 5 與清洗端口 6之間建立流動路徑。內(nèi)燃機把將在內(nèi)燃機的燃燒室內(nèi)燃燒的一定量的空氣從 大氣經(jīng)通氣端口 5通過碳罐3吸入到清洗端口 6中，由此清洗碳罐3的吸收劑，并且將從碳 罐除去的烴供給到發(fā)動機的燃燒室中。在圖中，箭頭指示在碳罐3的清洗期間的空氣流動 路徑。在本說明書的上下文中的術語“下游”和“上游”涉及的始終是在碳罐3的清洗期間 的氣流，其由在加熱操作期間流體的流動方向而定義。碳罐3包括第一蒸汽存儲腔室7、第二蒸汽存儲腔室8及第三9蒸汽存儲腔室。第 一蒸汽存儲腔室7就在烴到碳罐3的加載期間的氣流而論，是緊跟在蒸汽進入端口 4之后 的蒸汽存儲腔室，并且也是最大的蒸汽存儲腔室。由圖4顯而易見的是，蒸汽存儲腔室7、8、9具有圓形橫截面，并且彼此按同心關系 布置。第一蒸汽存儲腔室7圍繞蒸汽存儲腔室8和9。緊跟在通氣端口 5之后、在第三蒸 汽存儲腔室9的上游側處，布置有清洗加熱器腔室10，該清洗加熱器腔室10也是圓筒形形 狀，即圓形橫截面。清洗加熱器腔室10在其上游正面處具有兩個進入開口 12，這兩個進入開口 12允 許將環(huán)境空氣抽吸到清洗加熱器腔室10中。清洗加熱器腔室10具有比較薄壁的周圍壁 13，該周圍壁13設計成，來自加熱器1的熱輻射可以傳遞到第一蒸汽存儲腔室7的周圍碳 床中。加熱器1的周圍壁13限定用于流體的通路，該流體是通過加熱器1的空氣流。如可從圖1和4容易看到的那樣，加熱器1優(yōu)選地包括四個加熱元件2，這四個加 熱元件2并排布置在形成通路的加熱器腔室10內(nèi)。相對于通過加熱器腔室10的空氣流動， 各加熱元件2平行地布置。加熱元件2可以是圓柱形狀的，并且包括導電多孔碳單塊，像例如合成碳單塊。制 造這樣的碳單塊加熱元件2的方法總體上公開在文獻US 2007/0056954A1中，并且更詳細 地說在段落W013]至W024]中，該文獻由此通過參考包括。碳單塊是多孔碳單塊，該多孔 碳單塊具有允許流體流的大部分通過所述單塊的蜂窩(cell)結構。每個加熱元件2提供 允許氣體流體流動沿著縱向方向通過每個加熱元件2的連續(xù)縱向通道(未示出)。在多孔 碳單塊內(nèi)的通道可以具有在IOOym與2000μπι之間的尺寸。多孔碳單塊加熱元件在與通 路中的流動路徑相垂直的橫截面中具有在30%與60%之間的開通面積。適當?shù)湫偷募訜嵩?可以具有大約IOmm的直徑和約50mm的典型長度。每個加 熱元件2作為電阻性加熱元件而操作。在圖中示出的一個優(yōu)選實施例中，四個電氣加熱元件7串聯(lián)地電氣連接，并且連接到控制和切換裝置11上，該控制和切換裝置11又通過負和 正電源線14和15連接到作為車輛的發(fā)電機和電池的電源上。加熱元件2經(jīng)電源線16和銅連接器17連接到控制和切換裝置11上。各加熱元 件2的互連由連接器18提供。各加熱元件2的布置提供不大于2. 5歐姆、優(yōu)選為約0. 8歐 姆的總電阻。為了在13. 7V的電源電壓下提供大約75瓦特的加熱功率，要求某種種類的功
率調(diào)節(jié)。控制供給電力的適當方法是脈沖寬度調(diào)制(PWM)。這種方法的主要優(yōu)點是在控制 和切換裝置11中的低電力損失。盡管PWM操作要求某些輔助電氣元件，以使在車載電源網(wǎng) 中的不利反饋最小化和提供電磁兼容性(EMC)，但控制和切換裝置11本身可能較便宜。另 外，可節(jié)省用于否則需要的巨大散熱裝置的空間和可能通風，在成本和所需空間方面具有 整體優(yōu)點。然而，也可使用常規(guī)電流調(diào)節(jié)器電路，但要求冷卻。如果散發(fā)的熱量可用于某些其 它目的，則常規(guī)電流調(diào)節(jié)也是有利的。各加熱元件2中的一個加熱元件具有比其它加熱元件2稍大的加熱功率。這個加 熱元件定義受控加熱元件2'。熱敏電阻器19形式的溫度傳感器設置在受控加熱元件2' 的下游端部23處或其附近。溫度傳感器19經(jīng)導線20和21連接到控制裝置11上，在加熱 器1的加熱操作期間用于溫度控制。在串聯(lián)連接的四個加熱元件2、2'的所示實施例中，受 控加熱元件2'具有比其它加熱元件2稍大的長度，例如53mm。由于具有相同的直徑并因 而具有相同的橫截面面積，受控加熱元件2'具有比其它加熱元件2稍大的電阻。優(yōu)選地， 熱敏電阻器19安裝成離受控加熱元件2'的上游端部22大約50mm，與其它加熱元件2的 下游端部23的位置相對應，在受控加熱元件2 ‘的下游端部段中的開口內(nèi)，如在圖2和3中 更詳細表示的那樣。這種布置僅僅保證熱敏電阻器19探測在加熱器的最熱部分處的溫度?？刂坪颓袚Q裝置11還經(jīng)數(shù)據(jù)線24連接到車載診斷系統(tǒng)上，并且經(jīng)例如CAN總線 25連接到車輛的其它裝置上。當然，對于本領域的技術人員顯而易見的是，其它適當布線也 是可行的。加熱元件2將僅在燃料蒸汽存儲和回收設備3的清洗操作期間才致動，如下面更 詳細描述的那樣。如以上解釋的那樣，在汽車的停機期間，在燃料箱內(nèi)的燃料蒸發(fā)到在燃料 箱的最大填充液位上方的空氣空間中。這種載有蒸汽的空氣經(jīng)蒸汽進入端口 4流入到碳罐 3中。在汽車的加燃料期間，其中通常內(nèi)燃機也停機，在所謂的集成系統(tǒng)中，正在泵送到燃料 箱中的燃料引起穿過蒸汽進入端口 4的空氣流動，該空氣流動的流量與加燃料的流量相對 應。相應地，載有烴的空氣按高達60升/分鐘的流量泵送到碳罐3的碳床中。在碳罐內(nèi)的 活性碳吸收烴，烴分子被捕獲在碳的內(nèi)部微孔結構內(nèi)?；蚨嗷蛏俚囊褍艋目諝鈱耐?端口 5排出。由于伴隨吸收的放熱效應，如果碳床是冷的，則在這樣高流量下的吸收效率較 好。因此，對于加燃料的需求而言，在燃料箱的低燃料液位下抑制加熱器1的加熱操作是有 利的。在車輛的內(nèi)燃機的運行循環(huán)期間，根據(jù)本發(fā)明的燃料蒸汽存儲和回收設備3被設 置到清洗模式。環(huán)境空氣由車輛的內(nèi)燃機從通氣端口 5經(jīng)進入開口 12抽吸到清洗加熱器 腔室10中。在清洗期間，由車輛的發(fā)電機或電池向加熱元件2供給電能。空氣穿過和繞過 加熱元件2流動，由此被加熱到150°C以下但在任何情況下不超過150°C的溫度。同時，由加熱元件2散發(fā)的輻射熱量加熱第一蒸汽存儲腔室7的周圍碳床。被加熱的空氣流過第三 蒸汽存儲腔室9。在其路途上，環(huán)境空氣將由在碳床中存儲的烴加載。這種空氣流，如由在 圖4中的箭頭指示的那樣，流入和流過第一蒸汽存儲腔室7的碳床，并且最后穿過清洗端口 6被抽吸到清洗管線(purging line)，該清洗管線通向內(nèi)燃機。在車輛環(huán)境中操作在燃料蒸汽存儲和回收設備3中使用的加熱器1的方法包括如 下步驟通過CAN總線25獲得加燃料信號，該加燃料信號指示車輛油箱已經(jīng)加燃料。這樣 的信號可從探測關閉的油箱蓋(fuel cap)的油箱蓋開關獲得。如果該信號存在，則加熱器 1從發(fā)動機的啟動起將在24小時內(nèi)被供電不大于45分鐘，優(yōu)選為每24小時約30分鐘，同 時響應來自溫度傳感器19的溫度信號而控制到加熱器1的電力。關于以上描述的實施例， 熱敏電阻器19被校準到140°C的溫度，以提供在回收效率與安全性之間的最佳兼顧。而且，燃料液位信號將也通過CAN總線25從燃料表獲得，并且如果燃料液位信號 指示燃料液位下降到預定讀數(shù)，優(yōu)選為燃料箱容量的1/4，由于上文中針對加燃料而描述的 原因，則加熱器1將不被供電。如果環(huán)境溫度在預定值以下，例如在-10°C以下，則在全部操作條件下通過停止向 加熱器1供電，可實現(xiàn)能量節(jié)省。外部溫度信號也可以經(jīng)CAN總線25提供，或否則從馬達 管理系統(tǒng)獲得?？刂坪颓袚Q裝置11優(yōu)選地例如在向加熱器1供電之前進行至少一個試驗 循環(huán)，并且如果發(fā)生如下的一個或多個情況，則停止向加熱器1供電，并且將故障信號經(jīng)數(shù) 據(jù)線24發(fā)送到車載診斷系統(tǒng)在熱敏電阻器19和導線20和21的電路中探測到故障；加 熱器控制器11的自檢失敗，或者探測到單塊加熱器元件2的電阻的增大超越預定值，因而 指示在各加熱器元件2之一中的失效，如破裂單塊或脫離連接；等等。損壞的加熱器元件2 或脫離連接將使作為散發(fā)控制系統(tǒng)一部分的碳罐3失效，并且需要將故障情況指示給駕駛 員。優(yōu)選地，將啟動跛行回家(limp-home)模式，以允許駕駛員回家并將汽車帶到修理店。在溫度傳感器電路19、20、21中探測到的故障包括如下情況中的一種布線20、21 的開路；熱敏電阻器19的短路；及不良熱敏電阻器19接觸?？紤]到不適當操作(特別是未 受控加熱)可能引起著火危險的事實，這個實施例保證改進的故障自動防護操作。另外，在電源電壓超過預定最大電壓值，或者下降到預定最小電壓值以下的情況 下，將由控制和切換裝置11停止向加熱器1供電，以避免像過熱之類的損壞或故障。當?shù)郊訜崞?的電能由控制和切換裝置11控制成在溫度傳感器19處的溫度是約 132°C至約145°C，優(yōu)選為至約140°C時，獲得最好回收性能和安全操作，因而防止與空氣/ 汽油蒸汽混合物接觸的加熱器1的任何部分持續(xù)地超過150°C。
權利要求
1.一種用于流體的加熱器(1)，包括導電單塊的加熱元件(2、2')，其中，所述加熱器 (1)包括用于待被加熱的流體的通路，該流體在加熱操作期間具有限定的流體流動方向，所 述加熱器(1)包括在所述通路內(nèi)并排布置的至少兩個加熱元件(2、2')，從而它們相對于 流體流平行地布置，其特征在于，所述至少兩個加熱元件中的一個加熱元件是受控加熱元 件(2')，該受控加熱元件(2')具有稍大的加熱功率，并且在所述受控加熱元件(2‘) 的下游端部(23)處或其附近設有溫度傳感器(19)，并且其中，所述溫度傳感器(19)連接到 控制裝置(11)上，在所述加熱器(1)的加熱操作期間用于溫度控制。
2.根據(jù)權利要求1所述的加熱器(1)，其特征在于，所述至少兩個加熱元件(2、2')彼 此串聯(lián)地電氣連接，并且所述受控加熱元件(2')具有比其它加熱元件(2)大的電阻。
3.根據(jù)權利要求1所述的加熱器(1)，其特征在于，所述至少兩個加熱元件(2、2')彼 此并聯(lián)地電氣連接，并且所述受控加熱元件(2')具有比其它加熱元件(2)小的電阻。
4.根據(jù)上述權利要求中的任一項所述的加熱器(1)，其特征在于，所述加熱器(1)包括 多于兩個的加熱元件(2、2')，并且所述加熱元件一起成組，其中，一組中的加熱元件彼此 串聯(lián)地電氣連接，并且加熱元件的各組彼此相互并聯(lián)地電氣連接，其中，包括所述受控加熱 元件的組具有比加熱元件的其它組小的電阻，并且所述受控加熱元件(2')具有比同一組 中的其它加熱元件大的電阻。
5.根據(jù)權利要求1至3任一項所述的加熱器(1)，其特征在于，所述加熱器(1)包括多 于兩個的加熱元件(2、2')，并且所述加熱元件一起成組，其中，一組中的加熱元件彼此并 聯(lián)地電氣連接，并且加熱元件的各組彼此相互串聯(lián)地電氣連接，其中，包括所述受控加熱元 件(2')的組具有比加熱元件的其它組大的電阻，并且所述受控加熱元件具有比同一組中 的其它加熱元件小的電阻。
6.根據(jù)上述權利要求中的任一項所述的加熱器(1)，其特征在于，所述加熱元件(2、 2')包括導電碳單塊，該導電碳單塊是多孔碳單塊，該多孔碳單塊具有允許流體流的大部 分在所述通路內(nèi)通過所述單塊的蜂窩結構。
7.根據(jù)權利要求6所述的加熱器(1)，其特征在于，所述多孔碳單塊具有通道尺寸在 ΙΟΟμ 與2000μπι之間的通道。
8.根據(jù)權利要求6或7所述的加熱器(1)，其特征在于，所述多孔碳單塊在與所述通路 中的流動路徑相垂直的橫截面中具有在30%與60%之間的開通面積。
9.根據(jù)上述權利要求中的任一項所述的加熱器(1)，其特征在于，所述加熱元件(2、 2')布置成總電阻不超過2. 5歐姆，優(yōu)選為不超過1歐姆，更優(yōu)選為約0. 8歐姆。
10.根據(jù)上述權利要求中的任一項所述的加熱器(1)，其特征在于，所述溫度傳感器是 熱敏電阻器(19)。
11.一種燃料蒸汽存儲和回收設備(3)，包括根據(jù)上述權利要求中的任一項所述的加 熱器(1)以及控制裝置(11)。
12.—種在車輛環(huán)境中用來操作根據(jù)權利要求1至10任一項所述的加熱器(1)或根據(jù) 權利要求11所述的燃料蒸汽存儲和回收設備(3)的方法，包括如下步驟i)獲得加燃料信號，該加燃料信號指示與所述加熱器(1)流體連通的車輛油箱已經(jīng)被 加燃料，和 )在加燃料之后從發(fā)動機啟動起，向所述加熱器(1)供電不大于45分鐘/24小時，同時響應來自溫度傳感器(19)的溫度信號，控制供給到所述加熱器⑴的電力。
13.根據(jù)權利要求12所述的方法，其特征在于，步驟ii)的供電是約30分鐘/24小時。
14.根據(jù)權利要求12或13所述的方法，還包括以下步驟iii)從燃料表獲得燃料液位信號，和iv)如果所述燃料液位信號指示燃料液位下降到預定讀數(shù)，則阻止向所述加熱器(1)
15.根據(jù)權利要求14所述的方法，其特征在于，步驟iv)的所述預定讀數(shù)是1/3，優(yōu)選 為 1/4。
16.根據(jù)權利要求12至15任一項所述的方法，還包括以下步驟ν)如果環(huán)境溫度在預定值以下，則在全部操作條件下停止向所述加熱器(1)供電。
17.根據(jù)權利要求16所述的方法，其特征在于，步驟ν)的所述溫度是_7°C，優(yōu)選 為-IO0C0
18.根據(jù)權利要求12至17任一項所述的方法，還包括以下步驟進行至少一個試驗循 環(huán)；和如果滿足如下條件中的一個或多個，則停止向加熱器(1)供電，并且將故障信號發(fā)送 到車載診斷系統(tǒng)a)在溫度傳感器電路中探測到故障，b)加熱器的控制裝置(11)的自檢失敗，c)探測到單塊加熱器元件(2、2')布置的電阻的增大超越預定值，及d)電源電壓超過預定最大值，或者下降到預定最小值以下。
19.根據(jù)權利要求18所述的方法，其特征在于，在溫度傳感器電路中探測到的故障包 括如下情況中的一種-熱敏電阻器電路的開路， -熱敏電阻器電路的短路，及 -不良熱敏電阻器接觸。
20.根據(jù)權利要求12至19任一項所述的方法，其中，供給到所述加熱器(1)的電力被 控制成，在所述溫度傳感器(19)處的溫度是約132°C至約145°C，優(yōu)選為至約140°C。
21.根據(jù)權利要求12至20任一項所述的方法，其中，供給到所述加熱器(1)的電力的 控制包括對供給到所述加熱器(1)的電力進行脈沖寬度調(diào)制。
全文摘要
為了改進來自烴散發(fā)，特別是來自車輛的環(huán)境保護，一種用于流體的加熱器(1)包括導電單塊的加熱元件(2、2′)，其中，加熱器(1)包括用于待被加熱流體的通路，該流體在加熱操作期間具有限定的流體流動方向，加熱器(1)包括在通路內(nèi)并排布置的至少兩個加熱元件(2、21)，從而它們相對于流體流動平行地布置，提出的改進是，至少兩個加熱元件中的一個是受控加熱元件(21)，該受控加熱元件(21)具有稍大的加熱功率，并且溫度傳感器(19)設置在受控加熱元件(2′)的下游端部(23)處或其附近，并且其中，溫度傳感器(19)連接到控制裝置(11)上，在加熱器(1)的加熱操作期間用于溫度控制；和一種操作這樣的加熱器(1)的方法。
文檔編號H05B3/14GK102007814SQ200880121652
公開日2011年4月6日 申請日期2008年1月23日 優(yōu)先權日2007年12月20日
發(fā)明者P·卡頓, T·T·黃, T·朗, U·卡爾施 申請人:考特克斯·特克斯羅恩有限公司及兩合公司, 麥斯特卡爾本汽車有限公司