CN107676185A - 一种利用电信号检测曲轴箱通风管断开的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用电信号检测曲轴箱通风管断开的装置，由导电管路1、快装接头(4、5)、带集成微动开关的电路板总成(2、3)和电气插头6组成；其中，所述快装接头(4、5)分别固定在导电管路1的两端，所述带集成微动开关的电路板总成2和电气插头6固定安装在快装接头4上，所述快装接头5上设有带集成微动开关的电路板总成3。本发明提供了一种在传统曲轴箱通风管上集成一个导电回路实现管路断开故障检测,结构简单、实施方便，在零件成本，标定成本，诊断鲁棒性方面都有明显的优势。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用电信号检测曲轴箱通风管断开的装置。
背景技术
曲轴箱通风包括自然通风和强制通风。汽油发动机常采用强制式曲轴箱通风，又称PCV系统。国家排放法规规定：曲轴箱窜气不可排入大气，以免造成大气污染。因此，作为曲轴箱强制通风系统，必须采用通风管，将油气分离系统分离后的气体，导入发动机进气系统并参与燃烧，这个通道就是曲轴箱通风管。在日常维修过程中，维修工人往往在拆除通风管后，忘记复位，致使废气排入大气。
轻型汽车国六法规OBD对曲轴箱通风系统(PCV)J4.9.1节的规定为：如果车辆使用了PCV系统，生产企业应对PCV系统进行监测，确保系统的完整性。并且在J.4.9.2.1节中明确规定：用于对发动机不同区域进行通风的管路，也属于PCV系统的一部分，应当按照J.4.9.2.2节中的规定进行故障诊断。J.4.9.2.2规定：除去一些可被豁免的情况，如果曲轴箱与PCV阀，或者PCV阀与进气歧管之间断开连接，在线诊断系统(OBD)应检测出故障。这个故障要求有故障指示器点亮，以及有故障码存储。因此，任何诊断结构必须通过汽车发动机控制单元。
现有技术中，有多种方法可以用来检测曲轴箱通风管的断开，例如利用安装在曲轴箱通风管上的压力传感器测量到的比期望更低的真空度，同时结合大气压力的情况来指示曲轴箱通风管的泄漏或者断开。
然而，现有的检测方法有下列三个缺点：
(一)需要一个相对压力传感器，或者两个绝对压力传感器，需要识别的压力范围为：5kpa-10kpa，要求所用压力传感器有相当高的精度和分辨率，且压力传感器自身技术含量高，属于车用传感器中价格比较高贵的；因此，成本高。
(二)基于压力模型的功能开发和标定成本高。不同的发动机，不同的安装位置，不同的工况点都会有不同的压力范围和阀值来判断PCV系统的完整性，这会带来大量的标定工作。
(三)检测的鲁棒性不足。过小的压力区分度和过复杂的发动机工况势必带来一定的判断错误。
此外，在中国发明专利说明书CN 103852100 B中,公开了一种通过湿度传感器的曲轴箱通风管断开检测方法，这种检测方法的不足为：(一)需要一个湿度传感器，增加了检测系统的成本。(二)基于湿度模型的功能开发和标定成本高。(三)检测的鲁棒性不足。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种利用电信号检测曲轴箱通风管断开的装置，该方案实施的成本比压力传感器方案或湿度传感器方案的成本降低50％，同时具有较高的鲁棒性，且不需要任何标定工作。
本发明的一种利用电信号检测曲轴箱通风管断开的装置，由导电管路1、快装接头(4、5)、带集成微动开关的电路板总成(2、3)和电气插头6组成；其中，所述快装接头(4、5)分别固定在导电管路1的两端，所述带集成微动开关的电路板总成2和电气插头6固定安装在快装接头4上，所述快装接头5上设有带集成微动开关的电路板总成3。
所述带集成微动开关的电路板总成2上包括微动开关21、电路板22、分压电阻23，微动开关21和分压电阻23均安装在电路板22上。
所述带集成微动开关的电路板总成3上包括微动开关31和电路板32，所述微动开关31安装在电路板32上。
所述导电管路1由内衬管10、内层11、导线(12、13)和包覆层14构成，导线(12、13)平行排布，以螺旋缠绕的方式布置在内层11的外侧,再用一层包裹在导线外侧的包覆层14来固定和保护导线，上述导线(12、13)处在通风管管壁截面的中部,导线(12、13)等长、相互绝缘、均匀排布，在通风管的两侧分别有一定自由长度的导线伸出，便于跟电路板的接线端子进行电气连接；所述包覆层14，通过挤出或者热缩的方式形成整个导电管路的外表面。
所述电气插头6包括外壳61和金属端子(62、63)。
所述电气插头6的金属端子62的一端，经分压电阻23，与微动开关21一端电连接，微动开关21的另一端与导电管路的导线13电连接；金属端子63的一端与导电管路的导线12电连接；导电管路1的另外一端的导线13与微动开关31一端电连接；微动开关31的另一端与导线12电连接；当快装接头(4、5)分别插上两端的公端接头，且电气插头6插上发动机控制系统的公端接头时，构成控制器的导电回路，其中插头金属端子(62、63)的另一端，接入发动机控制单元(ECU)的AD口，其中一个金属端子通过上拉电阻接到ECU电源，另一个金属端子接入ECU的地。
所述快装接头(4、5)，在常规快装接头的基础上，还包含电路板和微动开关的装配空间，所述空间呈四边形。
所述快装接头4还包含“O”型圈(41、42),“O”型圈(41)和“O”型圈(42)之间的空间中央有孔通管路内侧，所述孔在轴向上位于“O”型圈(41)和“O”型圈(42)之间。
所述快装接头5还包含“O”型圈(51、52)，“O”型圈(51)和“O”型圈(52)之间的空间中央有孔通管路内侧，所述孔在轴向上位于“O”型圈(51)和“O”型圈(52)之间。
所述集成微动开关的电路板总成(2、3)，是一种FR4板。
所述微动开关(21、31)的内部结构一般是接点和弹簧结构。
所述分压电阻(23)的阻值与ECU上拉电阻阻值相等或相近。
所述分压电阻还可以安装在集成微动开关的电路板总成3上。
利用权利要求1所述装置检测曲轴箱通风管断开的方法，其特征在于，当曲轴箱通风管与曲轴箱或进气歧管的任意一个接头或者管路本身断开，或电气插头的金属端子对ECU电源短路时；当曲轴箱通风管完好，并连接曲轴箱和进气歧管时；当电气插头的金属端子对ECU的地短路时,发动机控制单元均可以显示出相应的状态。
附图说明
图1:本发明利用电信号检测曲轴箱通风管断开装置的实施方式的示意图
图2:本发明利用电信号检测曲轴箱通风管断开装置的实施方式的透视图
图3:导电管路1的放大图
图4:集成微动开关的电路板总成2和3的透视图
图5:微动开关的两种结构图
图6:图1箭头所示方向利用电信号检测曲轴箱通风管断开装置的实施方式的示意图
图7:利用电信号检测曲轴箱通风管断开装置的实施方式的电路图
图8:微动开关、电气插头、导电管路的装配方式示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明利用电信号检测曲轴箱通风管断开的装置的实施例作详细说明。
本发明利用电信号检测曲轴箱通风管断开的装置的第一种实施方式如图1至图4所示,该装置由导电管路1、快装接头(4、5)、集成微动开关的电路板总成(2、3)、电气插头6组成；其中，快装接头(4、5)分别固定在导电管路1的两端，带集成微动开关的电路板总成2和电气插头6固定安装在快装接头4上，带集成微动开关的电路板总成3固定安装在快装接头5上。
带集成微动开关的电路板总成2上包括微动开关21、电路板22、分压电阻23，微动开关21和分压电阻23均安装在电路板22上，其中，分压电阻23的阻值与ECU上拉电阻阻值相等或相近。
带集成微动开关的电路板总成3上包括微动开关31和电路板32，所述微动开关31安装在电路板32上。
所述导电管路1由内衬管10、内层11、导线(12、13)和包覆层14构成，其中内层11和包覆层14均为绝缘材料，导线(12、13)等长、相互绝缘、均匀排布，在内层11外螺旋缠绕，外层覆盖包覆层14，包覆层14材料为橡胶或热缩管，在橡胶硫化工艺的同时进行内层11的整形，按照应用需求，导线(12、13)分别在内层11的两端留有一段自由长度，用于跟集成微动开关的电路板(2、3)的电连接。
快装接头4在常规SAE J2044快装接头的基础上，设计了一个电路板和微动开关的装配空间，空间呈四边形，提供电路板的安装和定位空间，四周有部分预留空间，在完成微动开关和导线的连接后，向预留空间填充胶水并放置盖板，所述快装接头4还包含“O”型圈(41、42),“O”型圈(41)和“O”型圈(42)之间的空间中央有孔通管路内侧，用于开关触点探入，所述孔在轴向上位于“O”型圈(41)和“O”型圈(42)之间，保证开关本身的工作环境不与曲轴箱气体接触。
快装接头5在常规SAE J2044快装接头的基础上，设计了一个电路板和微动开关的装配空间，空间呈四边形，提供电路板的安装和定位空间，四周有部分预留空间，在完成微动开关和导线的连接后，向预留空间填充胶水并放置盖板，所述快装接头5还包含“O”型圈(51、52),“O”型圈(51)和“O”型圈(52)之间的空间中央有孔通管路内侧，用于开关触点探入，所述孔在轴向上位于“O”型圈(51)和“O”型圈(52)之间，保证开关本身的工作环境不与曲轴箱气体接触。
图4为集成微动开关的电路板总成(2、3)结构示意图的透视图，集成微动开关的电路板总成(2、3)，是一种FR4板，将微动开关，弹簧接线端子焊接在电路板(22、32)上，将分压电阻23焊接在电路板2上，且提供相应的电气连接，实现当公端接头(7、8)插入后回路接通，拔出后回路断开的功能，所述微动开关驱动杆的类型如图5所示，可以为垂直于开关机体方向的柱形驱动杆、扇形驱动杆、滚珠摆杆等。
图6为图1箭头所示方向利用电信号检测曲轴箱通风管断开装置的实施方式的示意图，可以看出，电气插头6包括外壳61和金属端子(62、63)。
图7是利用电信号检测曲轴箱通风管断开装置的实施方式的电路图，电气插头6的金属端子62的一端，经分压电阻23，与微动开关21一端电连接，微动开关21的另一端与导电管路的导线13电连接；金属端子63的一端与导电管路的导线12电连接；导电管路1的另外一端的导线13与微动开关31一端电连接；微动开关31的另一端与导线12电连接；当快装接头(4、5)分别插上两端的公端接头，且电气插头6插上发动机控制系统的公端接头时，构成控制器的导电回路，其中插头金属端子(62、63)的另一端，接入发动机控制单元(ECU)的AD口，其中一个金属端子通过上拉电阻接到ECU电源，另一个金属端子接入ECU的地。
本发明，利用电信号检测曲轴箱通风管断开的装置，其装配方法如下：
第一步：将快装接头(4、5)的宝塔端装入导电管路。
第二步：焊接电路板总成(2、3)，分别将微动开关(21、31)、弹簧接线端子焊接在裸板上，分压电阻23焊接在电路板总成2上，电路板分为电气插头侧和非插头侧两种：插头侧有分压电阻23，弹簧接线端子是四组，非插头侧没有分压电阻，弹簧接线端子是两组。
第三步：连接导线，电气插头侧导电管路的两根导线(12、13)，以及电气插头6的两根导线，在去皮之后依次跟电路板的接线端子连接，如图7所示，最终通过电路板布线形成微动开关21、分压电阻23以及电气插头6的串联关系；非电气插头侧导电管路的两跟导线(12、13)在去皮之后依次跟接线端子连接，最终通过电路板布线分别跟微动开关31的两接线端相连，形成串联关系。
第四步：将集成微动开关的电路板总成(2、3)装入快装接头(4、5)，确保微动开关触点向内伸入管路内部，然后点胶，盖盖板。
利用电信号检测曲轴箱通风管断开的方法，特征为：管路部分的电气连续性由带螺旋绕线的导电管路1实现，电气导线是管路的组成部分，管路部分的断开会自然而然的导致导线的断开，从而改变整个电路的导电连续性；快装接头(4、5)的电气连续性由微动开关(21、31)配合公端接头(7、8)实现，公端接头(7、8)是通过螺栓或者直接注塑工艺固定在发动机曲轴箱以及进气歧管上的，当管路跟曲轴箱以及进气歧管连接完成后，在快装接头中的微动开关触点被公端接头(7、8)压缩，开关处于导通状态，整个回路导通；当快装接头(4、5)的对配关系解除后，开关会在弹力的作用下复位，整个回路断开。
曲轴箱通风管的物理通断，以及曲轴箱通风管与曲轴箱或进气歧管的连接或断开状态，可以转换成电气通断信号，通过发动机控制单元显示出来(此处电压以最常用的5V为例说明，其他范围的电压也适用)：当曲轴箱通风管与曲轴箱或进气歧管的任意一个接头或者管路本身断开，或电气插头的金属端子对ECU电源短路时，Vout输出为5V；当曲轴箱通风管完好，并连接曲轴箱和进气歧管时，Vout输出为2.5V；当电气插头的金属端子对ECU的地短路时，Vout输出为0V,以上三个电压值仅是一个当ECU供电为5V且上拉电阻与所述装置的分压电阻相等的情况下的示例,其中Vout输出的电压为分压电阻的电压,用公式表述为Vout＝5*R分压/(R上拉+R分压)。
在上述实施例中，快装接头连接状态的识别都是利用对配关系中公端接头压迫微动开关的触点反馈到电信号中，同时管路的连接状态的识别是利用管路中连续布置的导线反馈的电信号中，然后通过分压电阻跟ECU的AD口形成一个良好的诊断电路，不仅可以诊断管路的断开，同时兼顾了电气零件对地、对电源的短路故障诊断。
本领域技术人员可以变换导线(12、13)的排布方式，如平行排布；可变换6集成微动开关的电路板的基板材料，如G10或者柔性板；可变换引线布局，如在非插头侧安装电阻；可变换导线和电路板的连接方式，如锡焊或者其他形式的接线端子；分压电阻可以用色环电阻通过回流焊连接电路板或者陶瓷电阻进行贴片连接；同时，电阻的布置甚至不局限于在电路板上，如将电阻串联并且安装到电气插头中,虽然有上述变换，但是其工作原理与上述实施方式基本相同，故在此不做赘述。
与已知的利用传感器加上一个普通通风管的方案相比，本发明在零件成本，标定成本，诊断鲁棒性方面都有明显的优势。
与目前普通的通风管相比，本发明除了提供一个额外的电气连接到发动机控制单元以外，并未改变连接和安装方式，其原本的通风管功能得到100％的继承。
上文中陈述了本发明的实施方式的详细描述，应理解的是，上文中详细描述仅为示例性的，并未描述本发明的每一可能实施方式，这是因为描述每一可能实施方式不切实际，而并非不可能。利用当前技术或者本发明申请日后的发展的技术，可以实现众多可代替实施方式，这些实施方式仍处于限定本发明的权利要求范围内。
Claims (9)
1.一种利用电信号检测曲轴箱通风管断开的装置，由导电管路1、快装接头(4、5)、带集成微动开关的电路板总成(2、3)和电气插头6组成；其中，所述快装接头(4、5)分别固定在导电管路1的两端，所述带集成微动开关的电路板总成2和电气插头6固定安装在快装接头4上，所述快装接头5上设有带集成微动开关的电路板总成3。
所述带集成微动开关的电路板总成2上包括微动开关21、电路板22、分压电阻23，微动开关21和分压电阻23均安装在电路板22上。
所述带集成微动开关的电路板总成3上包括微动开关31和电路板32，所述微动开关31安装在电路板32上。
所述导电管路1由内衬管10、内层11、导线(12、13)和包覆层14构成，导线(12、13)平行排布，以螺旋缠绕的方式布置在内层11的外侧,再用一层包裹在导线外侧的包覆层14来固定和保护导线，上述导线(12、13)处在通风管管壁截面的中部,导线(12、13)等长、相互绝缘、均匀排布，在通风管的两侧分别有一定自由长度的导线伸出，便于跟电路板的接线端子进行电气连接；所述包覆层14，通过挤塑或者热缩的方式形成整个导电管路的外表面。
所述电气插头6包括外壳61和金属端子(62、63)。
所述电气插头6的金属端子62的一端，经分压电阻23，与微动开关21一端电连接，微动开关21的另一端与导电管路的导线13电连接；金属端子63的一端与导电管路的导线12电连接；导电管路1的另外一端的导线13与微动开关31一端电连接；微动开关31的另一端与导线12电连接；当快装接头(4、5)分别插上两端的公端接头，且电气插头6插上发动机控制系统的公端接头时，构成控制器的导电回路，其中插头金属端子(62、63)的另一端，接入发动机控制单元(ECU)的AD口，其中一个金属端子通过上拉电阻接到ECU电源，另一个金属端子接入ECU的地。
2.根据权利要求1所述的利用电信号检测曲轴箱通风管断开的装置，其特征在于，所述快装接头(4、5)，在常规快装接头的基础上，还包含电路板和微动开关的装配空间，所述空间呈四边形。
3.根据权利要求1或2所述的利用电信号检测曲轴箱通风管断开的装置，其特征在于，所述快装接头4还包含“O”型圈(41、42),“O”型圈(41)和“O”型圈(42)之间的空间中央有孔通管路内侧，所述孔在轴向上位于“O”型圈(41)和“O”型圈(42)之间。
4.根据权利要求1或2所述的利用电信号检测曲轴箱通风管断开的装置，其特征在于，所述快装接头5还包含“O”型圈(51、52)，“O”型圈(51)和“O”型圈(52)之间的空间中央有孔通管路内侧，所述孔在轴向上位于“O”型圈(51)和“O”型圈(52)之间。
5.根据权利要求1所述的利用电信号检测曲轴箱通风管断开的装置，其特征在于，所述集成微动开关的电路板总成(2、3)，是一种FR4板。
6.根据权利要求1所述的利用电信号检测曲轴箱通风管断开的装置，其特征在于，所述微动开关(21、31)的内部结构一般是接点和弹簧结构。
7.根据权利要求1所述的利用电信号检测曲轴箱通风管断开的装置，其特征在于，所述分压电阻(23)的阻值与ECU上拉电阻阻值相等或相近。
8.根据权利要求1所述的利用电信号检测曲轴箱通风管断开的装置，其特征在于，所述分压电阻还可以安装在集成微动开关的电路板总成3上。
9.利用权利要求1所述装置检测曲轴箱通风管断开的方法，其特征在于，当曲轴箱通风管与曲轴箱或进气歧管的任意一个接头或者管路本身断开，或电气插头的金属端子对ECU电源短路时；当曲轴箱通风管完好，并连接曲轴箱和进气歧管时；当电气插头的金属端子对ECU的地短路时，发动机控制单元均可以显示出相应的状态。
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