CN110242453A - 一种用于呼吸器出气口的自动除冰装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于呼吸器出气口的自动除冰装置，包括管道、测温线圈、加热线圈、控制电路板、外壳、呼吸器连接管、磁力线圈、排水口开关部；管道一端作为呼吸器的油气出口，另一端作为排水口；呼吸器连接管与管道连通；加热线圈和测温线圈依次缠绕在管道外壁上，控制电路板通过检测测温线圈的阻值来控制加热线圈工作；排水口开关部由磁力线圈通电或断电来实现关或开；外壳包覆在管道外使控制电路板、测温线圈、加热线圈和磁力线圈均位于外壳和管道的外壁之间。本发明通过控制电路板检测测温线圈的阻值变化来控制加热线圈的工作，以对管道口的冰块加热熔化，并由排水口将水排出，防止了油气出口冰块堵塞造成呼吸器内气体不能及时排出的问题。

Description

一种用于呼吸器出气口的自动除冰装置

技术领域

本发明涉及柴油机呼吸器，特别涉及一种用于呼吸器出气口的自动除冰装置。

背景技术

柴油机呼吸器(本文中简称呼吸器)是指在连接曲轴箱与柴油发动机(本文中简称发动机)进气口的通气管路中连接的一个具有单向阀的油气分离装置，把从曲轴箱内抽吸的油、气进行分离，使液态的油流回曲轴箱，气态的气被吸入发动机进气管，这样可以减少机油的消耗。

发动机曲轴箱是指容纳汽车曲轴的空腔结构。曲轴是一个带有曲柄的轴，在发动机工作的时候会绕着轴心转动。曲轴与连杆相连，通过连杆的作用将发动机活塞的往复运动转换成自身的转动，从而驱动车辆。

曲轴箱气体的来源是：在发动机工作时，燃烧室的高压可燃混合气和燃烧废气，或多或少会通过活塞组与气缸之间的间隙漏入曲轴箱内，造成窜气。窜气的成分包括未燃的燃油气和燃烧产生的水蒸气和废气等。

在北方地区的冬季，气温很低，特别是温度低于零下20度时，呼吸器排出来的热气与通往发动机进气口的冷气交加变成水，在低温下，水容易结成冰导致管道堵死，特别是发动机工作后停机时，呼吸器还有热气排出来，而发动机进气口的冷气与热气结合变成水，低温下最容易结冰导致管道堵死。发动机再起动后，冰块堵死管道，曲轴箱窜气持续增加，而不能排出，造成发动机曲轴箱压力增大，导致发动机功率降低，同时破坏曲轴箱的密封，使机油渗漏流失，最终有可能造成发动机爆缸。

发明内容

本发明目的是为了解决现有技术中呼吸器排出的热气与发动机进气口的冷气交加变成水后，在低温环境下，易结冰导致呼吸器与发动机之间的管道堵死的问题，提出一种用于呼吸器出气口的自动除冰装置。

本发明的目的通过以下技术方案达到：

通过设计一种用于呼吸器出气口的自动除冰装置，包括管道、测温线圈、加热线圈、控制电路板、外壳、呼吸器连接管、磁力线圈、排水口开关部；所述管道的一端作为呼吸器的油气出口，另一端作为排水口；所述呼吸器连接管以与所述管道呈角度地连接在所述管道的中部并与所述管道连通；所述加热线圈缠绕在靠近所述油气出口的管道的外壁上，所述测温线圈缠绕叠加在所述加热线圈上，所述测温线圈和所述加热线圈分别与所述控制电路板连接，所述控制电路板用于通过检测所述测温线圈的阻值变化来控制所述加热线圈是否加热；所述排水口开关部置于所述管道内的所述排水口上方，所述磁力线圈缠绕在靠近所述排水口的管道的外壁上，并与所述控制电路板连接，所述排水口开关部在所述磁力线圈通电或断电时往复滑动来控制所述排水口的关或开；所述外壳包覆在所述管道外使所述控制电路板、所述测温线圈、所述加热线圈和所述磁力线圈均位于所述外壳和所述管道的外壁之间。

优选地，所述排水口开关部包括阀芯和弹簧，所述弹簧位于所述阀芯和所述排水口之间，所述阀芯在所述磁力线圈通电或断电时在弹簧的作用下往复滑动来控制所述排水口的关或开。

优选地，还包括第二测温线圈和第二加热线圈，所述第二加热线圈缠绕在位于所述呼吸器连接管和排水口开关部之间的所述管道的外壁上，所述第二测温线圈缠绕叠加在所述第二加热线圈上，所述第二测温线圈与所述测温线圈串联后与所述控制电路板连接，所述第二加热线圈与所述加热线圈串联后与所述控制电路板连接。

优选地，所述测温线圈、所述第二测温线圈、所述加热线圈、所述第二加热线圈和所述磁力线圈均为漆包铜线圈。

优选地，所述管道和外壳的材料均为导热、不导电、阻燃的塑胶材料。

优选地，所述油气出口采用斜切口。

优选地，所述管道和外壳的材料均为尼龙。

优选地，所述自动除冰装置还包括设置在所述外壳上的外接电源口，所述控制电路板通过所述外接电源口与外部电源连接。

本发明的有益效果包括：本发明的自动除冰装置，通过控制电路板检测测温线圈的阻值变化来控制加热线圈对管道进行加热，以对管道口的冰块加热熔化，并通过排水口及时将水排出，有效防止了油气出口的冰块堵塞造成呼吸器内气体不能及时排出的问题。

附图说明

图1是本发明实施例中自动除冰装置的立体结构示意图。

图2是本发明实施例中自动除冰装置断电时的正面视剖图。

图3是本发明实施例中自动除冰装置通电时的正面剖视图。

图4是本发明实施例中自动除冰装置的应用场景示意图。

图5是本发明实施例中自动除冰装置的控制电路示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式并对照附图对本发明作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

参照以下附图，将描述非限制性和非排他性的实施例，其中相同的附图标记表示相同的部件，除非另外特别说明。

如图1-图4所示，本实施例提出一种用于呼吸器出气口的自动除冰装置，包括管道10、加热线圈1、测温线圈2、控制电路板3、外壳4、呼吸器连接管22、磁力线圈8和排水口开关部；管道10的一端作为呼吸器的油气出口21，另一端作为排水口9，呼吸器连接管22以与管道10呈角度地(本例中，是呈90°)连接在管道10的中部并与管道10连通；加热线圈1缠绕在靠近油气出口21的管道10的外壁上，测温线圈2缠绕叠加在加热线圈1上，测温线圈2和加热线圈1分别与控制电路板3连接，控制电路板3用于通过检测测温线圈2的阻值变化来控制加热线圈1是否加热；排水口开关部置于管道10内的排水口9上方，磁力线圈8缠绕在靠近排水口9的管道10的外壁上，位于排水口开关部的外侧，并与控制电路板3连接，排水口开关部在磁力线圈8通电或断电时往复滑动来控制排水口9的关或开；外壳4包覆在管道10外使控制电路板3、测温线圈2、加热线圈1和磁力线圈8均位于外壳4和管道10的外壁之间，以保护这些部件。

排水口开关部包括阀芯6和弹簧7，弹簧7位于阀芯6和排水口9之间，阀芯6在磁力线圈8通电或断电时在弹簧的作用下往复滑动来控制排水口9的关或开。如图2所示，当磁力线圈8没有通电时，阀芯6向上打开，即此时排水口9为打开状态；如图3所示，当磁力线圈8通电时，其产生磁场力推动阀芯6克服弹簧7的弹簧力向下滑动关闭排水口9；断电时，阀芯6在弹簧7的反作用力下向上滑动复位至图2所示状态。

自动除冰装置还包括第二测温线圈11和第二加热线圈12，第二加热线圈12缠绕在靠近排水口9的管道的外壁上，即缠绕在位于呼吸器连接管22和排水口开关部之间的管道的外壁上，第二测温线圈11缠绕叠加在第二加热线圈12上，第二测温线圈11与测温线圈2串联后与控制电路板3连接，第二加热线圈12与加热线圈1串联后与控制电路板3连接。

优选的实施方式中，测温线圈、第二测温线圈、加热线圈、第二加热线圈、磁力线圈均为漆包铜线圈。

优选的实施方式中，油气出口采用斜切口。

优选的实施方式中，自动除冰装置还包括设置在外壳上的外接电源口5，控制电路板3通过外接电源口5与外部电源连接。

本发明利用铜线在不同温度下的电阻率不同，固定长度铜线在不同温度下电阻不同的原理，设计两组铜线缠绕在导热、不导电、阻燃的塑胶材料的管道(本例中，为尼龙材料)上，一组为加热线圈1，用于加热，缠绕在管道外壁，为内圈；一组为测温线圈2，用于温度检测，缠绕在加热线圈1上，为外圈。当外部温度很低(例如，低于20℃)时，用于检测温度的测温线圈2的电阻变小，控制电路板3检测到测温线圈2电阻变小到对应外部温度的设定的阻值后，控制加热线圈1快速对管道进行加热。加热后的管道对油气出口21的冰块加热熔化，当温度升高到设定的温度后，控制电路板检测到测温线圈2的电阻增大到设定的阻值后，控制加热线圈停止加热，从而保证发动机通气管路中的气体在一个特定的温度，防止通气管路结冰。同样地，可以通过控制第二加热线圈的加热来熔化凝结在排水口一侧的冰，以提高除冰的效率。

实际应用中，本发明的自动除冰装置安装在呼吸器和发动机之间的通气管路上，如图4所示，呼吸器连接管22连接呼吸器，311为发动机进气口，312为发动机连接口。工作原理为：当发动机停机后，没有通电时，阀芯6在弹簧力作用下使排水口9打开，呼吸器排出的剩余热气在油气出口21处与通过进气口311进入的冷气相接触，因温差而转化为液态，生成的液体沿管道10并从排水口9排出，防止油气出口21生成的液体不能及时排出导致在低温环境下结冰。当发动机处于工作状态时，从呼吸器连接管22循环利用的热气体通过油气出口21与从发动机进气口311进来的冷气体交汇一同经发动机连接口312进入发动机内；此时，测温线圈2实时检测外部温度，当控制电路板3检测到测温线圈2的线圈电阻减小到设定的阻值后，控制加热线圈1快速对管道10进行加热，加热后的管道10使油气出口21的冰块融化，第二加热线圈对排水口的冰块进行加热融化，融化形成的液体从排水口9排出，阀芯6在冰块融化后关闭排水口9；当控制电路板3检测到测温线圈2的线圈电阻增大到设定的阻值后，控制加热线圈1停止加热。

进一步地，油气出口21采用斜切口，斜切口的倾斜面方向相背于发动机进气口的进气方向，可以在与之连接的发动机进气口的进气间产生负压，有利于呼吸器窜气排出。

如图5所示，为本发明一种实施方式的控制电路示意图，其中，L1是加热线圈和第二加热线圈串联后的等效线圈(以下简称加热等效线圈L1)、L2是测温线圈和第二测温线圈串联后的等效线圈(以下简称测温等效线圈L2)，L3是磁力线圈。磁力线圈L3的两端连接在电源接口P1(即外接电源口5)的24V端(即引脚1)及接地端；加热等效线圈L1的一端(N)连接电源接口P1的引脚1，另一端(P)连接三极管Q1的集电极，三极管Q1的发射极连接二极管D2后接电源地。三极管Q1的基极连接三极管Q2的集电极；二极管D1的阳极端与等效线圈L1的另一端(P)连接，其阴极端连接电源接口P1；电容C1一端连接电源接口P1的引脚1，另一端接地；测温等效线圈L2的一端(N)依次连接电容C2、电阻R3和三极管Q3的集电极，三极管Q3的发射极串联电阻R2后连接电源接口P1的引脚1，测温等效线圈L2的另一端(P)连接电阻R4的一端，电阻R4的另一端连在电阻R3及电容C2之间；二极管D4的阳极端连接在测温等效线圈L2的一端(N)，阴极端连接在电阻R3及电容C2之间；三极管Q2的基极连接在电阻R3及电容C2之间，发射极分别连接在测温等效线圈L2的一端(N)及三极管Q1的发射极端，其集电极依次串联电阻R6、R5、R1和稳压二极管D3后连接至电源接口P1引脚1；28V电源接口连接在二极管D1的阴极端与电容C1的一端。

上述控制电路的工作过程及原理为：上电时24V电源接口P1的电流首先经过R2、Q3(e-b极)、R1、R5、R6、Q1(b-e极)、D2、电源地，给Q3、Q1提供偏置电流，此时Q3、Q1导通。Q3导通后，经过R2的电流增大，R2两端电压随之升高。因R2、Q3(b-e极)两者串联后与5.6V稳压管D3并联，所以，在本电路足够电压的情况下，R2两端电压、Q3偏置电压两者之和等于5.6V。R2两端电压升高至5V左右时，将使Q3偏置电压(V-be)降低，其导通电流将恒定为设定值。又因D3是5.6V的稳压管，R2为560R电阻，如果Q3偏置电压忽略不计，经过R2最大电流是5.6V/560R＝10mA，所以经过R2的电流将被恒定限制在10mA左右。经过R3的电流也基本是恒定的。Q3导通后，电流一路经过R3、Q2(b-e极)、D2、电源地，给Q2提供偏置电流，使Q2导通。另一路经过R3、R4、L2、D2、电源地，作为Q2偏置分流电路。Q1导通后，等效线圈L1因电流产生热量温度升高。加热等效线圈L1和测温等效线圈L2的线圈是分别在管道外紧贴叠加缠绕的，在热传导作用下，测温等效线圈L2随着加热等效线圈L1温度升高而升高。因铜金属的特性直流阻抗随着温度升高而变大，所以测温等效线圈L2直流阻抗随着温度升高而增大。又因经过R3的电流是一定的，测温等效线圈L2直流阻抗增大后分流减小从而使Q2偏置电流增大，Q2导通电流(集电极电流)增大，同样因分流作用，Q1基极偏置电流减小，Q1集电极电压升高，通过加热等效线圈L1的电流减小，温度随后降低。当等效线圈L1电流变小，测温等效线圈L2温度下降，测温等效线圈L2直流阻抗随之变小，因其分流增大使Q2偏置电流将减小，Q2导通电流变小使Q1偏置电流将增大，Q1集电极电压下降，通过L1的电流将增大，温度再次升高。如此周而复始，从而将温度控制在所设定的范围之内。调节R4大小，可设定不同的温度点的控制。

本领域技术人员将认识到，对以上描述做出众多变通是可能的，所以实施例和附图仅是用来描述一个或多个特定实施方式。

尽管已经描述和叙述了被看作本发明的示范实施例，本领域技术人员将会明白，可以对其做出各种改变和替换，而不会脱离本发明的精神。另外，可以做出许多修改以将特定情况适配到本发明的教义，而不会脱离在此描述的本发明中心概念。所以，本发明不受限于在此披露的特定实施例，但本发明可能还包括属于本发明范围的所有实施例及其等同物。

Claims (8)

1.一种用于呼吸器出气口的自动除冰装置，其特征在于，包括：管道、测温线圈、加热线圈、控制电路板、外壳、呼吸器连接管、磁力线圈、排水口开关部；

所述管道的一端作为呼吸器的油气出口，另一端作为排水口；

所述呼吸器连接管以与所述管道呈角度地连接在所述管道的中部并与所述管道连通；

所述加热线圈缠绕在靠近所述油气出口的管道的外壁上，所述测温线圈缠绕叠加在所述加热线圈上，所述测温线圈和所述加热线圈分别与所述控制电路板连接，所述控制电路板用于通过检测所述测温线圈的阻值变化来控制所述加热线圈是否加热；

所述排水口开关部置于所述管道内的所述排水口上方，所述磁力线圈缠绕在靠近所述排水口的管道的外壁上，并与所述控制电路板连接，所述排水口开关部在所述磁力线圈通电或断电时往复滑动来控制所述排水口的关或开；

所述外壳包覆在所述管道外使所述控制电路板、所述测温线圈、所述加热线圈和所述磁力线圈均位于所述外壳和所述管道的外壁之间。

2.如权利要求1所述的自动除冰装置，其特征在于：所述排水口开关部包括阀芯和弹簧，所述弹簧位于所述阀芯和所述排水口之间，所述阀芯在所述磁力线圈通电或断电时在弹簧的作用下往复滑动来控制所述排水口的关或开。

3.如权利要求1或2所述的自动除冰装置，其特征在于：还包括第二测温线圈和第二加热线圈，所述第二加热线圈缠绕在位于所述呼吸器连接管和排水口开关部之间的所述管道的外壁上，所述第二测温线圈缠绕叠加在所述第二加热线圈上，所述第二测温线圈与所述测温线圈串联后与所述控制电路板连接，所述第二加热线圈与所述加热线圈串联后与所述控制电路板连接。

4.如权利要求3所述的自动除冰装置，其特征在于：所述测温线圈、所述第二测温线圈、所述加热线圈、所述第二加热线圈和所述磁力线圈均为漆包铜线圈。

5.如权利要求3所述的自动除冰装置，其特征在于：所述管道和外壳的材料均为导热、不导电、阻燃的塑胶材料。

6.如权利要求1所述的自动除冰装置，其特征在于：所述油气出口采用斜切口。

7.如权利要求5所述的自动除冰装置，其特征在于：所述管道和外壳的材料均为尼龙。

8.如权利要求1所述的自动除冰装置，其特征在于：所述自动除冰装置还包括设置在所述外壳上的外接电源口，所述控制电路板通过所述外接电源口与外部电源连接。