專利名稱：具有垂直方向設(shè)置的加熱元件的進(jìn)氣加熱器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明在總體上涉及電加熱器，更具體地說(shuō)，涉及對(duì)進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)氣缸內(nèi)的空氣/燃油混合物進(jìn)行加熱的裝置。
2.討論現(xiàn)有技術(shù)已致力于對(duì)包括空氣/燃油混合物離開(kāi)內(nèi)燃機(jī)化油器的進(jìn)氣管的環(huán)境進(jìn)行加熱的客觀需要，以便增加燃油的經(jīng)濟(jì)性和減少污物排放。一種進(jìn)氣加熱裝置，通常包括環(huán)繞在加熱線圈或格刪的一對(duì)墊片，該加熱線圈或格刪設(shè)置在化油器和進(jìn)氣管之間，正如在授予Hayward的美國(guó)專利No.4,020,812和授予Henlis的美國(guó)專利No.4,106,454所示那樣。在這些裝置中的墊片，不僅防止空氣泄漏進(jìn)入進(jìn)氣管和從進(jìn)氣管向外泄漏，還使格刪與進(jìn)氣管間隔熱和電氣絕緣。不過(guò)，正如在標(biāo)題為“小型進(jìn)氣管加熱器”、于1997年1月21日授權(quán)的美國(guó)專利No.5,595,164所指出和強(qiáng)調(diào)的那樣，墊片磨損或老化可能最終使加熱元件電氣短路。
美國(guó)專利No.5,595,164所公開(kāi)的發(fā)明，將涉及加熱元件短路的問(wèn)題減至最小，這是通過(guò)將至少一連續(xù)線圈式加熱元件放入一安裝架內(nèi)的凹處而實(shí)現(xiàn)的。加熱元件配有絕緣材料，從而使加熱元件與安裝架隔熱和電氣絕緣。此外，加熱元件在絕緣材料內(nèi)制成網(wǎng)形，從而在安裝架上所制出的安裝通道內(nèi)浮動(dòng)。這種浮動(dòng)設(shè)置的結(jié)果，使安裝通道和絕緣材料共同對(duì)加熱元件構(gòu)成結(jié)構(gòu)支承。
盡管美國(guó)專利No.5,595,164所公開(kāi)的發(fā)明已經(jīng)滿意地得到使用，仍還有可進(jìn)行改進(jìn)之處，特別是要在引擎設(shè)計(jì)能允許。例如，具有足以支承線圈的足夠強(qiáng)度的絕緣材料，例如陶瓷，它的成本通常高于具有較低結(jié)構(gòu)完整性的絕緣材料。鑒于這些問(wèn)題，希望提供一種加熱元件，以剛性地將數(shù)個(gè)加熱帶連接至一機(jī)架或安裝元件上，從而使該安裝裝置具有足夠的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，以抵抗引擎所產(chǎn)生的振動(dòng)應(yīng)力，并使加熱裝置的墊片電氣連接絕緣。
某些加熱裝置的另一不足之處在于，所用加熱格刪通常包括以單根由電阻絲或電阻帶制成的連續(xù)線圈，一端連接電源，第二端接地。盡管這種電阻帶制成的線圈，在該線圈專為其設(shè)計(jì)的具體應(yīng)用情況下，可能有效地加熱進(jìn)氣管的空氣/燃油混合物，連續(xù)線圈只對(duì)于給定的電源電壓保證單一的加熱能力。因此，如果在一給定應(yīng)用情況下要求不同的加熱能力，整個(gè)加熱線圈通常必須用具有適當(dāng)電阻的新元件替換?；蛘?，與此相反，改變電源電壓。本發(fā)明提供一種加熱元件，其中，電阻帶的加熱能力，可通過(guò)調(diào)整電路中電阻帶的長(zhǎng)度，或通過(guò)將數(shù)個(gè)串聯(lián)的電阻帶元件改變?yōu)閿?shù)個(gè)并聯(lián)的電阻帶元件而得到改變。
最后，具有上述不足之處的加熱裝置，包括許多用于將加熱帶沿水平方向連接至機(jī)架或安裝元件上的部件，這對(duì)于流經(jīng)加熱帶并進(jìn)入氣缸的空氣流是一種限制。
發(fā)明概述本發(fā)明的目的之一在于提供一種經(jīng)過(guò)改進(jìn)的電加熱器裝置，該裝置具有數(shù)個(gè)電阻帶，其電氣連接可串聯(lián)或并聯(lián)。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種經(jīng)過(guò)改進(jìn)的電加熱器裝置，該裝置包括一安裝元件和緊固裝置，用于將電阻帶剛性地連接在安裝元件上，以使由引擎產(chǎn)生的振動(dòng)應(yīng)力的影響降至最小，并提高加熱器裝置的耐用性。
本發(fā)明的另一目的在于改善引擎加熱器裝置的空氣流和熱傳遞特性，這是通過(guò)提供一種緊固裝置實(shí)現(xiàn)的，該緊固裝置將電阻帶連接在安裝元件上，而不用具有側(cè)壁的機(jī)架。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種電加熱器裝置，其中，電阻帶設(shè)置在安裝元件上，因此，當(dāng)安裝元件連接在內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣箱體上時(shí)，電阻帶處于靠近引擎氣缸處，從而使電阻帶至燃燒室的距離最小，當(dāng)空氣/燃油混合物流經(jīng)這一距離時(shí)的熱損失最小。
本發(fā)明的目的還在于提供一種經(jīng)過(guò)改進(jìn)的電加熱器裝置，該裝置使用條式電阻帶，因此消除制造應(yīng)力帶來(lái)的影響和對(duì)在彎曲電阻帶至規(guī)定公差的要求。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種電加熱器裝置，其中，加熱元件可拆卸成數(shù)個(gè)條、螺栓、螺母、絕緣器和墊圈，從而減小與裝運(yùn)此裝置有關(guān)的尺寸和成本。
本發(fā)明的另一目的還在于提供一種加熱器蓋，該蓋具有鑄成一體的支承或掛鉤，用于在垂直方向懸掛加熱帶，使其設(shè)置在鄰近內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣管處。
因此，本發(fā)明之一實(shí)施例提供了一電加熱器裝置，該裝置具有一支承加熱器元件的安裝元件，并可與內(nèi)燃機(jī)的氣缸頭連接。墊片保證安裝元件和環(huán)繞氣缸頭之間的密封，如果必要，也包括加熱器裝置蓋的密封。加熱器裝置包括數(shù)個(gè)電阻帶，可移動(dòng)但卻剛性地用緊固裝置連接在安裝元件上，該緊固裝置最好包括數(shù)個(gè)螺栓、相配的螺母、絕緣筒、導(dǎo)電墊圈和絕緣墊圈。每一螺栓配一絕緣筒以提供一種不導(dǎo)電的安裝柱，電阻帶設(shè)置在安裝柱上并由墊圈分開(kāi)，以創(chuàng)建一種可并聯(lián)或串聯(lián)的電阻帶格刪。
此外，本發(fā)明另一實(shí)施例包括用于電加熱裝置的一種蓋，該蓋包括鑄成一體的鉤，用于沿垂直方向支承加熱元件，設(shè)置在鄰近進(jìn)氣管處。加熱器裝置包括蓋和加熱器元件，該加熱元件可通過(guò)設(shè)置在蓋上的一個(gè)或多個(gè)剛性端子與電源電氣連接。更具體地說(shuō)，每一加熱元件擬包括兩個(gè)電阻帶，該兩個(gè)電阻帶與剛性端子之一和蓋或第三端子串聯(lián)，該第三端子用于絕緣接地。加熱帶的垂直方向設(shè)置減小了對(duì)從進(jìn)氣管至氣缸間空氣流的限制。
附圖簡(jiǎn)介本發(fā)明的目的和特點(diǎn)，從閱讀結(jié)合附圖所作的下述詳細(xì)說(shuō)明將變得一目了然，其中


圖1為根據(jù)本發(fā)明技術(shù)之加熱裝置第一實(shí)施例的分解透視圖，該裝置裝配并安裝在一內(nèi)燃機(jī)的氣缸頭上；圖2為沿圖1中2-2線剖切的局部剖面圖，圖解說(shuō)明加熱元件連接在安裝元件上，電阻帶的電氣連接為并聯(lián)；圖3為沿圖1和2中3-3線剖切的剖面圖，圖解說(shuō)明第一端部安裝柱和緊固裝置；圖4為根據(jù)本發(fā)明技術(shù)之加熱裝置第二實(shí)施例的分解透視圖，該裝置裝配并安裝在一內(nèi)燃機(jī)的氣缸頭上；圖5為沿圖4中5-5線剖切的剖面圖，圖解說(shuō)明第一端部安裝柱和緊固裝置，電阻帶的電氣連接為串聯(lián)；圖6為沿圖4中6-6線剖切的剖面圖，圖解說(shuō)明第二端部安裝柱和緊固裝置，電阻帶的電氣連接為串聯(lián)；圖7為加熱裝置另一實(shí)施例的透視圖，該裝置包括一具有掛鉤的蓋，用于沿垂直方向支承加熱元件；圖8為圖7所示加熱裝置的頂視圖；圖9為圖7所示加熱裝置的剖面圖，沿圖8中9-9線剖切；圖10為圖7所示加熱裝置的分解透視圖；圖11為加熱裝置另一實(shí)施例的正視圖；和圖12為圖11所示加熱裝置的底視圖。
推薦實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明參看圖1，在此公開(kāi)的發(fā)明包括加熱裝置10，該裝置設(shè)置在一內(nèi)燃機(jī)的氣缸頭12上。氣缸頭12具有在其上制出的數(shù)個(gè)氣缸頭進(jìn)氣開(kāi)口14和數(shù)個(gè)螺紋孔16。加熱裝置10包括加熱元件15，設(shè)置在一條式安裝元件18上，該安裝元件具有在其上制出的孔20和進(jìn)氣開(kāi)口22。進(jìn)氣開(kāi)口22結(jié)合一空氣進(jìn)氣供給裝置28，以將空氣/燃汽混合物從化油器或其它源頭輸送至加熱裝置10和進(jìn)氣開(kāi)口14。加熱元件15包括數(shù)個(gè)安裝柱38，該安裝柱支承數(shù)個(gè)電阻帶36(圖2)，當(dāng)電阻帶與一電源例如電池40連接產(chǎn)生熱，使進(jìn)入氣缸進(jìn)氣開(kāi)口14的空氣/燃汽混合物加熱。
空氣進(jìn)氣供給裝置28，如圖所示，包括墊片30，可設(shè)置在進(jìn)氣口22處；進(jìn)氣供給裝置體32，與墊片相接合。在推薦實(shí)施例中，數(shù)個(gè)螺栓34，結(jié)合數(shù)個(gè)在進(jìn)氣供給裝置體32上制出的孔31，和某些在安裝元件18上的孔22，以及在氣缸頭12上的螺紋孔16，將加熱裝置10與進(jìn)氣供給裝置28密封連接。不過(guò)，應(yīng)當(dāng)理解，只要不超出本發(fā)明的范圍，現(xiàn)有技術(shù)中輸送空氣/燃汽混合物至氣缸頭12的其它結(jié)構(gòu)也可使用。例如，可以用就地制造的墊片材料取代墊片30。
加熱裝置10還包括墊片44，該墊片具有孔45與安裝螺栓46(圖1)相對(duì)應(yīng)。安裝螺栓46，穿過(guò)安裝元件18的孔20，擰入氣缸頭12上相應(yīng)的螺紋孔16，將加熱元件10與氣缸頭12以可拆卸但密封地連接。應(yīng)當(dāng)理解，安裝元件18可通過(guò)接地片42電氣連接至氣缸頭12，或通過(guò)帶螺紋的安裝螺栓46直接連接。
現(xiàn)轉(zhuǎn)向加熱元件15的結(jié)構(gòu)及其支承，安裝柱38設(shè)置在安裝元件18上，安裝柱最好包括一第一端柱70，與電池40電氣連接；一第二端柱72；和數(shù)個(gè)中間柱74。在圖1-3所示實(shí)施例中，并如在圖2中最清楚地表示的那樣，安裝柱38在安裝元件18上的設(shè)置，使電阻帶36處于接近氣缸頭12的進(jìn)氣開(kāi)口14處。這種設(shè)置使空氣/燃油混合物在被電阻帶36加熱后進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)(未示出)燃燒室所必須經(jīng)過(guò)的距離減至最小。結(jié)果，在此所公開(kāi)的加熱裝置的效率得到改進(jìn)，而并不需要額外的電阻帶或增加能源消耗。
參看圖2和3，加熱元件10包括緊固裝置50，以將安裝柱38連接在安裝元件18上。在圖1-3所示實(shí)施例中，螺栓51包括螺栓頭52、螺栓體54和螺紋部56，該螺栓與螺母58相結(jié)合組成緊固裝置50。此外，絕緣筒62環(huán)繞螺栓51，形成安裝柱38，數(shù)個(gè)導(dǎo)體墊圈和非導(dǎo)體墊圈64和66以及電阻帶36分別安裝在安裝柱上。如圖2所示，一導(dǎo)電元件，例如接地片41，將安裝柱38的第一端柱70與電池40電氣連接，而絕緣套60使安裝元件18與安裝片41電氣絕緣。
電阻帶36通常由具有預(yù)定電阻的導(dǎo)電材料構(gòu)成，并制成在現(xiàn)有空間和長(zhǎng)度內(nèi)保證所需總電阻的形狀。因此，電阻帶可具有多種橫截面形狀，在附圖所示推薦實(shí)施例中，電阻帶36為條式元件，具有足以從第一端柱70延伸至第二端柱72的長(zhǎng)度。此外，每一電阻帶包括數(shù)個(gè)孔37(圖3)，孔的直徑或開(kāi)口的尺寸足夠大，以與螺栓51接合，絕緣筒62的直徑足夠小，以保證電阻帶36接觸，電阻帶由墊圈64、66所支承與分隔。此種設(shè)置的結(jié)果，使電阻帶38被螺栓51與螺母58夾緊所產(chǎn)生壓力，可拆卸但剛性地夾持就位。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言應(yīng)當(dāng)理解，每一電阻帶36還可包括數(shù)個(gè)短路板，設(shè)置在安裝柱38之間。
盡管安裝柱38如圖所示是通過(guò)孔20、安裝螺栓51和螺母58設(shè)置在安裝元件18上的，應(yīng)當(dāng)理解，只要不超出本發(fā)明權(quán)利要求的范圍，現(xiàn)有技術(shù)中所知的將安裝柱設(shè)置在機(jī)架上的任何方法均可使用。不過(guò)，最好使用如圖2和3所示緊固裝置50這樣的可拆卸連接，允許調(diào)節(jié)電阻帶36、導(dǎo)體墊圈64和絕緣墊圈66的設(shè)置，從而使電阻帶36與電池40的電氣連接，既可以像圖2或3所示那樣并聯(lián)，也可以像圖5和6那樣串聯(lián)。此外，可拆卸地安裝柱允許部分拆卸加熱元件15，以減小加熱裝置10的運(yùn)輸尺寸及相應(yīng)的成本。
在此所公開(kāi)的可拆卸連接的另一優(yōu)點(diǎn)在于，抵抗引擎振動(dòng)所產(chǎn)生應(yīng)力的附加能力，是由所示裝置的貫穿螺栓和螺母所提供。本領(lǐng)域技術(shù)人員還可理解，安裝柱38的數(shù)量、間距和橫截面，特別是中間柱74的數(shù)量和間距，取決于安裝柱38所承受的力和電阻帶36的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。還有，需要特別考慮的力是加熱裝置10所安裝的引擎振動(dòng)所產(chǎn)生的力。
在討論導(dǎo)電墊圈64、絕緣墊圈66和電阻帶36的具體設(shè)置和相對(duì)位置前，將對(duì)加熱裝置10的替換實(shí)施例予以說(shuō)明。圖4-6所示加熱裝置10包括本質(zhì)上與圖1-3所示并如上述加熱裝置一致的幾種元件。因此，圖4-6中本質(zhì)上一致的元件用本質(zhì)上一致的字符表示。
圖4-6示出一設(shè)置在氣缸頭112上的加熱裝置110，具有進(jìn)氣開(kāi)口114和數(shù)個(gè)螺紋孔116。加熱裝置110還包括一安裝板118，該安裝板具有數(shù)個(gè)安裝孔120，與氣缸頭上的螺紋孔116相結(jié)合，使安裝螺栓146將安裝元件118可拆卸地連接在氣缸頭112上。在圖4所示實(shí)施例中，加熱裝置110包括一單獨(dú)的進(jìn)氣蓋190，具有孔192；和第二墊片194，具有孔196。進(jìn)氣蓋190包括一進(jìn)氣開(kāi)口122，該開(kāi)口的形狀和功能與前述圖1所示實(shí)施例之進(jìn)氣開(kāi)口22相似。安裝螺栓146將進(jìn)氣蓋190、第一和第二墊片144、194以及安裝元件118，可拆卸但密封地連接在氣缸頭112上。不過(guò)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，圖4所示進(jìn)氣蓋190可與安裝元件118制成一體，以構(gòu)成與圖1所示類似的一種安裝裝置，其中，從電池140流向加熱元件115的電流被安裝元件118和絕緣套160使其與墊片144、194絕緣，這將在下面說(shuō)明。
安裝元件118設(shè)有數(shù)個(gè)安裝柱138，該安裝柱最好穿過(guò)尺寸相適應(yīng)的安裝孔135(圖5和6)可拆卸地連接在安裝元件118上，該安裝柱的軸心線借助于緊固裝置150本質(zhì)上平行于進(jìn)氣蓋190的平面。正如將在后面進(jìn)一步詳細(xì)討論的那樣，緊固裝置150與圖1-3所示，并在前面討論過(guò)的緊固裝置50本質(zhì)上一致。此外，數(shù)個(gè)安裝柱138通常也包括第一端柱170，該端柱通過(guò)導(dǎo)電片141或其它相應(yīng)的裝置與電源，例如電池40，連接；和第二端柱172。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，安裝元件118的接地，既可直接通過(guò)安裝螺栓146，也可通過(guò)接地片142。當(dāng)使用接地片142時(shí)，圖5所示絕緣套160被圖6所示之第二絕緣筒161所取代。
正如在圖5和6中所最清楚地看見(jiàn)的，緊固裝置150包括螺栓151，該螺栓具有螺栓頭152、體部154和螺紋部156，該螺紋部與螺母158配合。絕緣套160和絕緣筒162使螺栓151與安裝元件118和墊片144、194(圖4)間電氣絕緣和隔熱。此外，數(shù)個(gè)導(dǎo)電墊圈164和絕緣墊圈166與螺栓151和螺母158結(jié)合，以結(jié)構(gòu)上支承電阻帶136，并使電阻帶136與電池140電氣連接和接地。
關(guān)于在本發(fā)明中電阻帶36、136既可并聯(lián)也可串聯(lián)的能力，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，圖2和3所示及后面將討論的導(dǎo)電墊圈和絕緣墊圈的設(shè)置，既可用于圖1所示實(shí)施例，也可用于圖4所示替換實(shí)施例。與此類似，圖5和6所示之設(shè)置，可用于任一實(shí)施例以將電阻帶36、136與電池40、140串聯(lián)。為簡(jiǎn)化起見(jiàn)，關(guān)于并聯(lián)與串聯(lián)的詳細(xì)說(shuō)明，只以已經(jīng)示出之相應(yīng)連接的實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。
參看圖2和3，電阻帶36與電池40的電氣連接為并聯(lián)。第一端柱70通過(guò)片41與電池電氣連接，允許電流流入螺栓51，經(jīng)過(guò)體部54流至螺栓頭52。導(dǎo)電墊圈64a與螺栓頭接觸，從而允許電流流入最低的電阻帶36a。其它的導(dǎo)電墊圈64b、64c、和64d(圖2)將電阻帶36b、36c、和36d彼此電氣連接并將其分隔，因此也允許電流從螺栓頭流過(guò)。絕緣墊圈66e設(shè)置在鄰近安裝元件18處以避免電流從最上的電阻帶36d流入接地的安裝元件38。
正如在圖2最清楚地看出的，每一中間柱74只包括絕緣墊圈66，以支承和分隔電阻帶36a、36b、36c和36d，并使第一端柱70和第二端柱72間的各電流通路間電氣絕緣。第二端柱72設(shè)置一支承電阻帶36的接地端子，并只包括一導(dǎo)電墊圈64使電阻帶36a、36b、36c、和36d電氣連接至接地的安裝元件18。
如圖4、5和6所反映的，電阻帶136也可與電池140串聯(lián)。在這種設(shè)置中，第一端柱170與電池140連接，導(dǎo)電墊圈164a與螺栓頭152接觸，允許電流流入最低的電阻帶136a，如圖5所示。不過(guò)，如圖5所示，在第一端柱170處，一絕緣墊圈166b與最低電阻帶136a接觸，因此，避免流入第二電阻帶136b，相反，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的，所有流經(jīng)螺栓151的電流在第一端柱170流入最低電阻帶136a，流經(jīng)在第二端柱172(圖6)導(dǎo)電墊圈164b。
正如在圖6所清楚地所見(jiàn)，設(shè)置在第二端柱172的墊圈包括絕緣墊圈166a，設(shè)置在螺栓頭152和最低電阻帶136a之間；導(dǎo)電墊圈164b，設(shè)置在電阻帶136a和136b之間；絕緣墊圈166c，設(shè)置在電阻帶136b和136c之間；導(dǎo)電墊圈164d，設(shè)置在電阻帶136c和136d之間；和絕緣墊圈166e，設(shè)置在電阻帶136d和安裝元件118之間。正如本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解的，墊圈164、166在第一和第二端柱170、172上的這種設(shè)置，將電阻帶136a、136b、136c和136d串聯(lián)連接，使電流從電池140經(jīng)電阻帶136a流向第二端柱172，經(jīng)電阻帶136b流向第一端柱170，經(jīng)電阻帶136c流向第二端柱172，并經(jīng)電阻帶136d流向第一端柱170。離開(kāi)電阻帶136d的電流，進(jìn)入第一端柱170上的導(dǎo)電墊圈164e，并流入接地的安裝元件118。
可以理解，設(shè)置在第一端柱170和第二端柱172之間的中間安裝柱174可只包括絕緣墊圈166，這些絕緣墊圈與電阻帶136a、136b、136c和136d接觸，并將這些電阻帶分隔，串聯(lián)時(shí)加熱元件115的連接與加熱裝置10的加熱元件15并聯(lián)時(shí)的連接相同。
盡管對(duì)加熱裝置10、110的兩實(shí)施例中的加熱元件相對(duì)于安裝元件18、118的位置和方向，已經(jīng)進(jìn)行了討論和圖解說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，只要不超出所公開(kāi)并在所附權(quán)利要求所限定的范圍，還可提供加熱元件的其它設(shè)置。此外，還應(yīng)當(dāng)理解，所公開(kāi)的安裝柱38、138和在此所公開(kāi)的緊固裝置50、150，只要不超出本發(fā)明的范圍，還可有多種方案。
本發(fā)明之加熱裝置還具有的優(yōu)點(diǎn)，在圖7-10所示實(shí)施例中給予了圖解說(shuō)明。正如將在后面詳細(xì)說(shuō)明的，此實(shí)施例包括一蓋，該蓋具有支承元件，加熱電阻帶設(shè)置在支承元件上，并垂直于此蓋。這種垂直方向設(shè)置，減小了電阻帶對(duì)于空氣流的阻力，結(jié)果，按照?qǐng)D7-10所示和在此所作說(shuō)明的加熱元件的設(shè)置方式，有效地獲得減小蓋的外形和加熱元件電氣連接的柔性，而對(duì)進(jìn)入氣缸的空氣流影響最小。
一種加熱元件210如圖7-9所示，通常包括蓋212、加熱裝配體214、端子裝配體216和連接裝配體218。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，加熱裝置210可以連接在一內(nèi)燃機(jī)的氣缸頭上，連接的方式本質(zhì)上與圖1所示加熱器10連接至氣缸頭12上的方式相同。具體說(shuō)，如圖8所清楚地所示，蓋212設(shè)有數(shù)個(gè)孔220，通常分布在蓋的周邊。此外，繼續(xù)參看圖8，蓋212的中部222限定一進(jìn)氣開(kāi)口224，該進(jìn)氣開(kāi)口被密封面226所環(huán)繞，該密封面的外形與一進(jìn)氣供給裝置或如圖1所示類似的進(jìn)氣管(未示出)相適應(yīng)。
如圖9所示，開(kāi)口224部分地被垂直側(cè)壁228所限定，該側(cè)壁與密封面226連接，具有蓋212的下表面230。蓋212還包括數(shù)個(gè)掛鉤232a、232b、232c和232d，該掛鉤通常包括水平支承部234和垂直向下延伸的突出部236，正如掛鉤232b所示。每一突出部236從支承部234在一平行于進(jìn)氣開(kāi)口224的方向延伸，該進(jìn)氣開(kāi)口方向通常由側(cè)邊228所限定。突出部236還限定一孔238，該孔的軸線239垂直于進(jìn)氣開(kāi)口224。通過(guò)這種設(shè)置，加熱裝置214可沿垂直方向設(shè)置在蓋212上，這將在下面更詳細(xì)地說(shuō)明。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，盡管在圖7-9所示實(shí)施例中，蓋212包括四個(gè)掛鉤232a、232b、232c和232d，也可采用各種外形和設(shè)置。如圖所示，掛鉤232b和232c設(shè)置在被進(jìn)氣開(kāi)口224所限定的空間內(nèi)，為有利于空氣流經(jīng)開(kāi)口，水平支承部234包括一水平表面240和一對(duì)傾斜表面242(圖8和9)。正如在圖9中清楚地所示，每一掛鉤232a-232d與蓋212制成一體。具體說(shuō)，在圖示實(shí)施例中，蓋212鑄成包括一板式體部243和與體部243一體的掛鉤232a-232d。
為進(jìn)一步有利于空氣流進(jìn)入并環(huán)繞加熱裝配體214，蓋212制成包括空氣連通空腔244和246(圖9)，該空腔設(shè)計(jì)成使從進(jìn)氣開(kāi)口的空氣向加熱裝配體214末端的空氣連通，以增加加熱裝置210的熱交換能力。參看圖7，加熱裝配體214包括第一加熱元件248，與第一端子250電氣連接；和第二加熱元件252，與第二剛性端子254連接。更具體說(shuō)，圖7和10示出，第一加熱元件248包括第一外電阻帶256，設(shè)置成與第一端子250的支架258接觸連接。第一加熱元件248還包括第一內(nèi)電阻帶260，與第一外電阻帶256電氣連接，并將按如后所述接地。以類似方式，第二加熱元件包括第二外電阻帶262，設(shè)置成與第二端子254的支架264接觸連接；第二內(nèi)電阻帶266，與第二外電阻帶262電氣連接，并按如后所述接地。
包括在安裝裝配體218和端子裝配體216上的各種元件，清楚地表示在圖10所示之加熱裝置210的分解透視圖中。具體說(shuō)，如上所述，第一和第二端子250和254分別各包括螺栓268、絕緣筒270、絕緣墊圈272和各自的導(dǎo)電支架258和264、鎖緊墊圈274和六角螺母276。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，絕緣筒270和絕緣墊圈272使螺栓268與蓋212電氣絕緣，盡管支架258和264連接在蓋上。支架借助于螺栓268穿過(guò)支架上制出的適當(dāng)尺寸的孔。和六角螺母276連接而安裝并緊固。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，在不超出所提權(quán)利要求所限定的本發(fā)明范圍內(nèi)，可使用現(xiàn)有技術(shù)通常所知的安裝和電氣連接裝置的許多替換方案。
第一和第二電阻帶256和262設(shè)置在掛鉤232a-232d，從而如上所述，分別與支架258和264接觸連接。借助于這種設(shè)置，電流從電源277(圖7)分別經(jīng)過(guò)螺栓268、支架258和264，通過(guò)第一和第二外加熱電阻帶256和262，分別流至并經(jīng)過(guò)第一和第二加熱元件248和252。盡管如上所述，在外電阻帶和支架間接觸連接，相信是提供了一種有效而容易的裝配端子連接，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不超出下面將限定的本發(fā)明的范圍，可使用現(xiàn)有技術(shù)所知的許多替換方案。
在相應(yīng)電阻帶之間的安裝與電氣互連，也如圖10所示。更具體說(shuō)，第一加熱元件248的電阻帶256和260設(shè)置在掛鉤232a-232d的第一側(cè)，并如上所述電氣連接在支架258上，和如后面所述那樣接地。此外，每一加熱帶包括數(shù)個(gè)孔，總體用標(biāo)號(hào)278表示。這些孔沿相應(yīng)電阻帶的縱向設(shè)置以與掛鉤232a-232d上的孔238對(duì)應(yīng)。
安裝裝配體218與孔278和238相結(jié)合，以將電阻帶安裝在掛鉤上，并將加熱電阻帶以一種被選擇的布局互連。在圖示實(shí)施例中，安裝裝配體218包括數(shù)個(gè)螺栓280、絕緣筒282、導(dǎo)電墊圈284、絕緣墊圈286、鎖緊墊圈288和六角螺母290。以通常類似于圖1-6所示實(shí)施例所述的方式，導(dǎo)電墊圈284和絕緣墊圈286設(shè)置在筒282和螺栓280上，以將第一和第二加熱元件248和252與電源277電氣并聯(lián)連接。盡管現(xiàn)有技術(shù)知道通常使用云母墊圈，但希望筒282使用玻璃纖維管制成。不過(guò)，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，只要不超出所提權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍，多種材料可用以保證絕緣和導(dǎo)電特性。
在圖示實(shí)施例中，第一加熱元件248的外和內(nèi)電阻帶256和260彼此是串聯(lián)。與此類似，第二加熱元件252的外和內(nèi)電阻帶262和266也是彼此串聯(lián)。在這種設(shè)置中，內(nèi)電阻帶260和266與掛鉤232a電氣連接，例如通過(guò)導(dǎo)電墊圈284(圖10)。而蓋212的接地設(shè)置成圖1-6所示的通常方式。在掛鉤232b-232d處，電阻帶借助于絕緣墊圈286與掛鉤電氣絕緣。
一種接地結(jié)構(gòu)的替換方案擬包括第三端子(未示出)，以上述方式設(shè)置在孔292(圖8和9)中，并用作絕緣接地。在這種設(shè)置中，第三端子與接地連接，加熱元件與每一掛鉤232a-232d電氣絕緣。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，第三端子可能與內(nèi)電阻帶260和266電氣連接，這種連接可通過(guò)諸如一種片或類似于片258和264的片或現(xiàn)有技術(shù)中的類似等效裝配體實(shí)現(xiàn)。
為適應(yīng)相應(yīng)加熱元件248和252的并聯(lián)連接，以及相應(yīng)電阻帶的串聯(lián)連接，在每一掛鉤232a-232d的筒282附近設(shè)置一對(duì)金屬墊圈。在此，每一加熱元件內(nèi)的電阻帶希望彼此電氣絕緣，即，在支承232a-232c處，絕緣墊圈286設(shè)置在金屬墊圈284之間(圖10)。相反，在支承232d，沒(méi)有絕緣墊圈，這樣，電流從外電阻帶256和262分別傳遞至相應(yīng)內(nèi)電阻帶260和266。多種可變電阻帶數(shù)目和長(zhǎng)度的電阻帶電氣互連，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，基于對(duì)本申請(qǐng)的附圖、說(shuō)明和權(quán)利要求的閱讀，將一目了然。
如上所述，在電阻帶上協(xié)同設(shè)置鑄造成的支座232a-232d和相隔一段距離的孔278，允許電阻帶沿垂直方向連接并被支承在蓋上。具體說(shuō)，每一電阻帶限定一縱向軸線296(圖10)，相對(duì)于此軸線，限定一水平橫向軸線298和垂直橫向軸線300。以這些軸線為參考，每一電阻帶包括一對(duì)縱向面302、水平橫向面304和垂直橫向面306。電阻帶的垂直方向放置在水平橫向面304，該水平橫向面垂直于進(jìn)氣開(kāi)口224的空氣流，縱向表面302平行于圖9中箭頭308所示空氣流的總方向。電阻帶相對(duì)于空氣流和蓋212的垂直方向使由加熱元件248和252所產(chǎn)生的空氣阻力降至最小，而熱傳遞特性增至最大。
最后，轉(zhuǎn)而討論圖示電阻帶的外形，每一電阻帶最好包括裝置310(圖8)，用于適應(yīng)電阻帶熱變形。膨脹裝置310最好是“V形”彎曲部，該彎曲部限定了一對(duì)拐點(diǎn)312和314和一個(gè)頂點(diǎn)316。頂點(diǎn)限定了角318，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，隨著電阻帶的加熱，頂點(diǎn)的角度值減小。更具體說(shuō)，由于在工作過(guò)程中受熱的電阻帶溫度升高，電阻帶膨脹而使拐點(diǎn)312和314彼此靠近，并使角318減小。由于角318可能改變，電阻帶加熱前，角318最好在大約87度(87°)至大約93度(93°)范圍內(nèi)，最好是90度(90°)。不過(guò)，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，角318的大小取決于許多因素，包括電阻帶材料的熱膨脹系數(shù)、相鄰膨脹裝置間的距離和電阻帶在工作過(guò)程中的溫升。
在每一電阻帶內(nèi)包括膨脹裝置，減小了電阻帶被加熱時(shí)在電阻帶、掛鉤232a-232d和連接裝配體218所受的的應(yīng)力。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，盡管所示每一電阻帶包括三個(gè)以相等間距設(shè)置的膨脹裝置，這種膨脹裝置的數(shù)量和位置，只要不超出所提權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍，可以更改。
參看圖11和12，圖解說(shuō)明了本發(fā)明的另一實(shí)施例，其中，電阻帶456、458、460和462連接在蓋412上，例如連接在掛鉤432a-d上。圖11和12所示結(jié)構(gòu)和電氣連接，本質(zhì)上相同于參考圖7-10中所作說(shuō)明。
如圖12所清楚地圖解說(shuō)明的那樣，每一電阻帶456、458、460和462包括一膨脹裝置，通常提供上述關(guān)于膨脹裝置310所具有的優(yōu)點(diǎn)。具體說(shuō)，圖12所示電阻帶包括寬“V形”彎曲部，每一彎曲部限定兩拐點(diǎn)512和514和頂點(diǎn)516。電阻帶在頂點(diǎn)516處限定一角518，該角略小于180度(180°)。這種設(shè)置允許在將加熱裝置安裝在氣缸頭內(nèi)時(shí)有附加的間隙，并保證每一電阻帶的頂點(diǎn)516根據(jù)電阻帶熱的膨脹放置在箭頭519所示方向。
正如參考圖7-10所說(shuō)明的實(shí)施例那樣，圖11和12所示電阻帶可與端子450和454串聯(lián)或并聯(lián)。如上所述，電阻帶可通過(guò)下列裝置之一電氣接地，例如通過(guò)掛鉤432a，通過(guò)端子450和454之一，或通過(guò)一設(shè)置在孔492內(nèi)的附加端子(未示出)。
因此，基于上述說(shuō)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，根據(jù)本發(fā)明的加熱裝置，可通過(guò)將電阻帶456、458、460和462電氣串聯(lián)設(shè)置成保證24伏的加熱裝置。這種設(shè)置可包括，將電阻帶456和462之一，通過(guò)端子450和454之一，與電源電氣連接，而將其它電阻帶456和462通過(guò)掛鉤423a(接地至蓋)或通過(guò)其它端子450和454(絕緣接地)接地。12伏的加熱裝置，可通過(guò)將電阻帶456和458彼此串聯(lián)，再將其與串聯(lián)后的電阻帶460和462并聯(lián)而獲得。在12伏的加熱裝置設(shè)置中，電阻帶同樣可接地至蓋上，例如通過(guò)掛鉤432a，或通過(guò)絕緣接地，例如通過(guò)設(shè)置在孔492中的端子。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員將理解，任一電阻帶，可通過(guò)用焊接將電阻帶固定在端子上的接觸連接，與端子諸如450和454連接，或通過(guò)現(xiàn)有技術(shù)所知的其它方法連接。
本發(fā)明的各種其它優(yōu)點(diǎn)和更改，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在研究了技術(shù)說(shuō)明、附圖和下列權(quán)利要求之后將變得一目了然。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)的加熱裝置，包括機(jī)架，包括機(jī)架體，該機(jī)架體限定一進(jìn)氣口和從所述體延伸掛鉤；第一電阻帶；端子裝配體，連接在所述機(jī)架上，電氣連接至所述第一電阻帶，并與一電源電氣連接；和緊固裝置，用于將所述第一電阻帶沿垂直方向連接至所述掛鉤上。
2.如權(quán)利要求1所述的加熱裝置，其中，所述掛鉤與所述機(jī)架體制成一體。
3.如權(quán)利要求1所述的加熱裝置，還包括第二電阻帶，所述緊固裝置將所述第一和第二加熱元件沿所述垂直方向與所述掛鉤連接。
4.如權(quán)利要求3所述的加熱裝置，其中，所述第一和第二電阻帶彼此串聯(lián)并與所述電源電氣連接。
5.如權(quán)利要求3所述的加熱裝置，其中，所述端子裝配體包括第一端子，與所述第一電阻帶電氣連接；和第二端子，與所述第二電阻帶電氣連接。
6.如權(quán)利要求3所述的加熱裝置，其中，所述機(jī)架體限定一孔，所述端子裝配體包括第一柱和第一支架，所述第一柱設(shè)置在所述孔內(nèi)并與所述機(jī)架體連接，所述第一支架安裝并電氣連接在所述柱上。所述第一和第二電阻帶之一，與所述第一支架電氣連接，而所述第一柱與所述電源電氣連接。
7.如權(quán)利要求6所述的加熱裝置，其中，所述機(jī)架體限定了一開(kāi)口，所述端子還包括第二柱和第二支架，所述第二柱設(shè)置在所述開(kāi)口內(nèi)并與所述機(jī)架體連接，所述第二支架安裝并電氣連接在所述柱上，其它所述第一和第二電阻帶，與所述第二支架電氣連接，而所述第二柱與所述電源電氣連接。
8.如權(quán)利要求1所述的加熱裝置，其中，所述第一電阻帶包括一孔，其中，所述將所述第一電阻帶與所述掛鉤沿所述垂直方向連接的所述緊固裝置包括一開(kāi)口，該開(kāi)口在所述掛鉤上制出，螺栓穿過(guò)所述開(kāi)口和所述孔，以將所述第一電阻帶連接在所述掛鉤上。
9.如權(quán)利要求1所述的加熱裝置，其中，所述第一電阻帶包括膨脹裝置，以適應(yīng)所述第一電阻帶的熱膨脹。
10.如權(quán)利要求9所述的加熱裝置，其中，所述膨脹裝置包括一設(shè)置在所述第一電阻帶上的V形彎曲部。
11.如權(quán)利要求10所述的加熱裝置，其中，所述V形彎曲部限定一頂點(diǎn)和第一和第二拐點(diǎn)，所述彎曲部限定一略小于180°的角。
12.如權(quán)利要求10所述的加熱裝置，其中，所述所述V形彎曲部限定一在大約87°至大約93°范圍內(nèi)的角。
13.如權(quán)利要求1所述的加熱裝置，其中，所述機(jī)架體包括一第一表面和一第二表面，所述進(jìn)氣開(kāi)口從所述第一表面延伸至所述第二表面，所述掛鉤包括具有第一端和第二端的支承，每一所述第一端和第二端與所述機(jī)架體制成一體，所述掛鉤還包括一突出部，該突出部與所述支承制成一體并從所述支承懸臂伸出。
14.如權(quán)利要求1所述的加熱裝置，還包括一第二電阻帶，所述第一電阻帶和所述第二電阻帶與電源的電氣連接為并聯(lián)連接。
15.一種用于內(nèi)燃機(jī)的加熱裝置，該裝置包括機(jī)架，限定一進(jìn)氣開(kāi)口；掛鉤，該掛鉤設(shè)置在所述機(jī)架上，從機(jī)架表面本質(zhì)上沿垂直方向延伸；第一加熱元件和第二加熱元件；和緊固裝置，用于將所述第一和第二加熱元件沿垂所述直方向連接在掛鉤上。
16.如權(quán)利要求15所述的加熱裝置，其中，所述機(jī)架包括機(jī)架體和所述掛鉤，其中，所述掛鉤與所述機(jī)架體壓鑄成一體。
17.如權(quán)利要求16所述的加熱裝置，其中，所述第一加熱元件包括第一電阻帶和第二電阻帶，所述第一電阻帶與第二電阻帶的電氣連接為串聯(lián)連接。
18.如權(quán)利要求17所述的加熱裝置，其中，所述第二加熱元件包括第三電阻帶和第四電阻帶，所述第三電阻帶與所述第四電阻帶的電氣連接為串聯(lián)連接。
19.一種進(jìn)氣管蓋，以相對(duì)于所述加熱元件沿垂直方向支承加熱元件，所述進(jìn)氣管蓋包括板狀蓋體，具有第一表面、第二表面和空氣進(jìn)氣開(kāi)口，該開(kāi)口在所述第一和第二表面間延伸；掛鉤，與所述蓋體制成一體，從所述第二表面在本質(zhì)上平行于所述空氣進(jìn)氣口的平面內(nèi)延伸。
20.如權(quán)利要求19所述的蓋，其中，所述掛鉤限定一孔，該孔具有本質(zhì)上垂直于所述空氣進(jìn)氣開(kāi)口的軸線。
全文摘要
一種加熱元件(210),用于內(nèi)燃機(jī)以加熱從進(jìn)氣管進(jìn)入氣缸頭的空氣。加熱裝置(210)包括機(jī)架(212),該機(jī)架具有機(jī)架體,該機(jī)架體限定一空氣進(jìn)氣開(kāi)口和從機(jī)架體延伸的掛鉤、加熱裝置(210)還包括第一電阻帶(256)和端子裝配體(216),該端子裝配體連接在機(jī)架(212)上,與第一電阻帶(256)電氣連接,并電氣連接至電源(277)。最后,加熱裝置(210)包括緊固裝置,用于將第一電阻帶(256)沿垂直方向連接在掛鉤上。
文檔編號(hào)H05B3/32GK1275184SQ98810012
公開(kāi)日2000年11月29日 申請(qǐng)日期1998年9月10日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月10日
發(fā)明者簡(jiǎn)·P·蒂莫施, 布蘭蕾·A·赫米施 申請(qǐng)人:菲利普＆特姆羅工業(yè)公司