CN104093223A - 一种电加热防结冰装置以及曲轴箱通风系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电加热防结冰装置以及曲轴箱通风系统，包括发热体，第一导热管，第二导热管，壳体，插接头，第一电极端子和第二电极端子，其中，所述发热体与导热管贴合；所述第一导热管和第二导热管封装在壳体中，第一导热管和第二导热管不相接且具有一定间隙；所述第一电极端子和第二电极端子分装至插接头；所述第二电极端子与第一导热管相连，第一电极端子与第二导热管相连；所述插接头固定至壳体，并用于给电。利用结冰这一故障现象的特性，来实施开断控制，结构简单，成本较低，方案可靠，易于实现。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于防止发动机曲轴箱通风系统结冰的电加热装置，该装置具备自动控制开启能力，具体涉及一种电加热防结冰装置以及曲轴箱通风系统。
背景技术
采用闭式曲轴箱通风系统的车用发动机，需要将发动机运转中产生的曲轴箱废气持续引入到进气系统中，重新进行燃烧。曲轴箱废气主要由燃烧时活塞环的泄露气体构成，这部分气体中含有大量燃烧产生的水汽。当车辆在低温环境下连续高速行驶时，曲轴箱废气的温度较低，废气中的水汽容易出现露化凝结，特别是在曲轴箱通风管与进气系统的连接处，废气与大量寒冷空气交汇，被迅速冷却，极易在接头前端凝结成冰，并随时间逐渐累积，最终将曲轴箱通风管与进气系统的接头处完全堵塞，导致废气无法及时排除，曲轴箱内压力急剧升高，油封冲出，机油快速泄露，最终导致发动机无法工作，车辆抛锚。随着我国乘用车的普及和以及高速路网的增加，近些年反馈曲轴箱通风系统结冰堵塞导致的故障数在逐渐增多。
在解决曲轴箱通风系统结冰堵塞问题的方案中，部分汽车制造厂也使用了带有加热功能的曲轴箱通风管路接头，这种电加热接头含有加热部件，通电后能持续发热，使用传热性好的导热管作为曲轴箱通风管的连接接头，然后能保证接头处不出现结冰堵塞。
由于曲轴箱通风系统结冰只发生在寒冷气温下，一般在-10°以上气温并不出现此问题，因此根据环境温度来确定加热器是否需要工作是常见的一些控制思路。
国内外使用的这种类似加热器的控制方案都是对温度监控，根据温度信号来判断加热器是否开启。常见的是通过整车或发动机自带的环境温度传感器获得环境温度，ECU监控温度信息并与设定的温度限制进行判断，进而输出通断信号，通过继电器控制加热器是否通电工作，这种对温度判定精度较高，执行可靠。另一种是电加热器本身集成有温度开关，机械式或电子式的，根据周围温度来开断电路，控制加热器是否工作。这种温度监控方案都使得系统或者加热器本身变的复杂，同时也额外增加了大量成本，另外温度与结冰发生的对应关系难以准确确定，不能精确做到按需开启。也有部分车型中加热器是保持常开状态，随汽车发动机启动而开启，不区别温度要求，这样虽然控制简单，但却增加了大量无用开启的时间，增加了电量消耗，同时对电加热器使用寿命应有较高的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电加热防结冰装置以及曲轴箱通风系统，提供一种新的开启控制方案，保证加热器的功能要求，结构简单，不增加系统和零部件的复杂性。同时降低对加热器的寿命要求。通过结构设计，将常规的导热管分隔成不相通的电路2极，导热管形成的电路2极布置在结冰最先出现的区域。利用结冰故障出现后，冰的导电性将加热器的加热电路导通，使实现加热防止结冰堵塞的功能。具体技术方案如下：
一种电加热防结冰装置，包括发热体，第一导热管，第二导热管，壳体，插接头，第一电极端子和第二电极端子，其中，
所述发热体与导热管贴合；
所述第一导热管和第二导热管封装在壳体中，第一导热管和第二导热管不相接且具有一定间隙；
所述第一电极端子和第二电极端子分装至插接头；
所述第二电极端子与第一导热管相连，第一电极端子与第二导热管相连；
所述插接头固定至壳体，并用于给电。
进一步地，所述间隙设置为第一导热管和第二导热管之间的电路断路，其宽度设置为电加热防结冰装置的积冰达到预设值时可该宽度可被填满从而形成电路通路。
进一步地，所述发热体选择PTC晶片。
进一步地，所述第一和第二导热管采用黄铜管成型制造，其形状相互配合且均有一端延伸到接近加热器接头出口的最前端位置。
进一步地，所述壳体材质为绝缘的尼龙PA6+30GF。
进一步地，所述第一导热管和第二导热管通过注塑工艺封装在壳体中。
进一步地，所述发热体通过导热胶与第一导热管和/或第二导热管贴合。
进一步地，所述插接头通过超声波焊接与壳体焊接固定。
一种曲轴箱通风系统，采用如权利要求1-8所述的电加热防结冰装置，其装配在曲轴箱通风系统与进气系统的连接处。
进一步地，电加热防结冰装置与水平面有一定倾角，其导热管的出口朝下，两导热管的延伸触点处于最低点。
与目前现有技术相比，本发明利用结冰这一故障现象的特性，来实施开断控制，结构简单，成本较低，方案可靠，易于实现。不是依靠对温度信息的判断来确定开断，而是对故障出现的现象进行判断控制。通过在加热器内部结构的设定，来实现对电加热器的开断控制。既能确保加热器防止结冰堵塞曲通系统的功能要求，又不需要依靠额外的温度监测，降低了控制系统的复杂性，而且结构简单，容易实施。
具体来说：
◆使用故障现象判断开启，理论上能得到最佳的开启时机，真正做到按需工作。
◆不需要增加其他部件，结构简单，实施成本低。
◆按需工作，有效工作时间短，对加热器使用寿命要求降低。
附图说明
图1为本发明电加热器总成整体视图
图2为图1的装配示意图
图3(a)(b)为导热管结构示意图
图4(a)(b)为加热器结冰位置和装配位置示意图
图中：
1-壳体，2-插接头，3-电极端子1，4-电极端子2，5-PTC发热体，6-导热管1,7-导热管2
具体实施方式
下面根据附图对本发明进行详细描述，其为本发明多种实施方式中的一种优选实施例。
以示例结构加热器说明使用该发明专利的实施方式。加热器使用PTC晶片作为发热体，导热管6,7选用黄铜管成型制造，壳体1为尼龙PA6+30GF。通过注塑工艺将导热管6,7封装在壳体1中，保证导热管6,7不相接且有合适距离(见图-4)。将3，4电极端子与2插接头分装好，使用有良好导电性的导热胶将5-PTC发热体与6-导热管1贴合，4-电极端子2与6-导热管1相连，3-电极端子1与7-导热管2相连，保证各部件位置正确，使用超声波焊接将2-插接头与1-壳体焊接固定，构成加热器总成，从2-插件头处常给电。
加热器一般装配在曲轴箱通风系统与进气系统的连接处，布置上要求加热器与水平面有一定倾角，使加热器的出口朝下，处于最低点(见图-4)。此处是含有大量水汽的曲轴箱废气与进气系统中的空气汇合点，试验验证是最先出现结冰的区域。当车辆在较高气温条件下行驶时，曲轴箱内废气温度高，其中含有的水汽难以凝结，不存在结冰风险。大部分以气体状态经过加热器内腔进入进气系统，这时6,7导热管彼此不相连，加热器不通电，始终处于断开状态。而当寒冷天气出现，车辆持续的高速行驶，曲轴箱通风系统中的废气温度较低，经过加热器出口进入进气系统中时受大量冷空气冷激作用，当气温低至结冰临界点时，水汽就出现迅速露化并在加热器出口最前端形成结霜，并随时间在加热器最前端逐渐蔓延累积，结冰首先发生在加热器前端最低点处，即图-4所示区域A。随着累积冰量的增多，积冰逐渐填充满6,7导热管间的间隙，冰的导电作用使得电路接通，加热器开始通电工作，发热直到将积冰融化，融化的冰随曲轴箱来的废气吹走并进入进气系统内，6,7导热管间重新断开，加热器断路，停止加热。这样利用故障发生时在特定区域产生的冰作为启动加热器的信号源，靠冰具有的导电特性，重复：断开-结冰连通-融化再断开的工作循环。实现了对加热器的自动控制，又保证了加热器防止结冰堵塞的功能。
该技术方案结构简单，对加热器的开断控制完全依靠故障发生的现象，控制准确，不需要依靠其它额外的监控信息。实施可靠，成本相对低廉，为用于防止曲通系统结冰的电加热器开启控制方案提供了一种新思路。
本发明专利的控制方案可以实施在各种用于防治曲通系统结冰的电加热器结构中。这里以一款PTC发热加热器为例，来具体说明其实现自动控制的技术方案和原理：
◆将用于传热同时兼做PTC发热晶体电极的导热管分割成不相连的2块；
◆2块导热管分别与不同电极相连通，但彼此是互相隔断，使用注塑工艺将2块导热管封装在绝缘的尼龙壳体中；
◆合理设置2块导热管的形状，使其都能延伸布置到接近加热器接头出口的最前端位置。
◆加热器装配到车辆进气系统中时，应布置成与水平面有一定角度，并保持加热器的出口是朝向下方。
◆确保在加热器装配位置时，2块导热管的延伸触点是处于最下方。
◆结冰会在加热器出口前端下方最先出现，当结冰到一定程度后将分割的2块导热管延伸触点导通，加热器通电开始加热，融化积冰。
◆合理控制加热器中2块导热管延伸触点的位置和间隔距离，使结冰至一定程度才会开启加热器，避免误开启和频繁开断。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种电加热防结冰装置，其特征在于，包括发热体，第一导热管，第二导热管，壳体，插接头，第一电极端子和第二电极端子，其中，
所述发热体与导热管贴合；
所述第一导热管和第二导热管封装在壳体中，第一导热管和第二导热管不相接且具有一定间隙；
所述第一电极端子和第二电极端子分装至插接头；
所述第二电极端子与第一导热管相连，第一电极端子与第二导热管相连；
所述插接头固定至壳体，并用于给电。
2.如权利要求1所述的电加热防结冰装置，其特征在于，所述间隙设置为第一导热管和第二导热管之间的电路断路，其宽度设置为电加热防结冰装置的积冰达到预设值时可该宽度可被填满从而形成电路通路。
3.如权利要求1或2所述的电加热防结冰装置，其特征在于，所述发热体选择PTC晶片。
4.如权利要求1-3中任一项所述的电加热防结冰装置，其特征在于，所述第一和第二导热管采用黄铜管成型制造，其形状相互配合且均有一端延伸到接近加热器接头出口的最前端位置。
5.如权利要求1-4中任一项所述的电加热防结冰装置，其特征在于，所述壳体材质为绝缘的尼龙PA6+30GF。
6.如权利要求1-5中任一项所述的电加热防结冰装置，其特征在于，所述第一导热管和第二导热管通过注塑工艺封装在壳体中。
7.如权利要求1-6中任一项所述的电加热防结冰装置，其特征在于，所述发热体通过导热胶与第一导热管和/或第二导热管贴合。
8.如权利要求1-7中任一项所述的电加热防结冰装置，其特征在于，所述插接头通过超声波焊接与壳体焊接固定。
9.一种曲轴箱通风系统，其特征在于，采用如权利要求1-8所述的电加热防结冰装置，其装配在曲轴箱通风系统与进气系统的连接处。
10.如权利要求9所述的曲轴箱通风系统，其特征在于，电加热防结冰装置与水平面有一定倾角，其导热管的出口朝下，两导热管的延伸触点处于最低点。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |