CN112502870A - 一种防止节气门结冰的装置及方法 - Google Patents

一种防止节气门结冰的装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种防止节气门结冰的装置及方法，包括电控单元、点火开关、进气温度传感器、进气歧管压力传感器和抽气装置，进气歧管压力传感器设置于进气歧管内，节气门阀板的一侧设有歧管出气口，抽气装置的进气口通过管道与歧管出气口连通，抽气装置的出气口通过管道与节气门的进气端连通；电控单元分别与点火开关、进气温度传感器、进气歧管压力传感器和抽气装置连接。有效的解决节气门结冰卡滞问题，实施起来简单有效，成本较低可大规模推广。

Description

一种防止节气门结冰的装置及方法
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，具体涉及一种防止节气门结冰的装置及方法。
背景技术
汽油发动机为提高燃油经济性和降低排放污染，普遍采用曲轴箱强制通风(PCV)系统，利用发动机进气系统的抽吸作用将曲轴箱废气排出到进气歧管参与缸内燃烧。然而汽油发动机车辆在冬季运行期间特别是在极寒环境下(-30℃)下运行时，来自油气分离器的水蒸气在进气歧管内遇冷凝结成霜冻，聚集在部分负荷呼吸管进口周围并散布在附近歧管内壁面；停车后，来自缸内的高温辐射和热传导短期内快速推升进气歧管内温度致霜冻化水滴动，最终汇聚在下置式节气门体阀板后部区域，低温下持续一段时间后在节气门阀板周边结冰。导致发动机启动和运行时，节气门阀板因遇阻不能随发动机运行指令动作，达不到目标位置，形成发动机转速波动，严重时将导致车辆进入节气门断电跛行状态。极端情况下节气门阀板会完全卡滞，造成节气门体的步进电机烧坏，带来更大的损失。
目前应对节气门结冰问题主要是通过对节气门体的加热方式来加以解决，还有就是在进气歧管内部设置蓄水槽，避免水蒸汽凝结到节气门阀板以防结冰。
CN200620044027.1一种新型节气门体，包括节气门壳体，还包括：加热装置，加热装置与节气门壳体相连，加热装置为循环水旁通加热装置。循环水旁通加热装置包括：进水管、水道空腔体和出水管，进水管、出水管同水道空腔体相连接。水道空腔体固定在节气门壳体上，进水管与出水管连接在水道空腔体上，进水管与出水管还与发动机相连，使加热水可以在加热装置和发动机内循环流动。该实用新型解决汽车在低温环境行驶时，因进气温度低且湿度大，可能造成节气门被结冰卡死，汽车油门操纵机构失效的问题。采用节气门加热的方法，是一种很好地除冰方式，但是同时会增加进气温度降低发动机充气效率，影响发动机的动力性和经济性。
CN201620203503.3内置曲轴箱通风系统积水通道的进气歧管，包括一进气歧管主体，进气歧管主体内设有用于收集液态水的第一通道。该实用新型针对进气歧管中的液态水的存在，仅在进气歧管中内置第一通道，第一通道作为积水通道，即可防止发动机的损坏和节气门因结冰无法开启的问题。且布置灵活，节省发动机布置空间。对进气歧管进行改进，预留储水槽这种方式其进气歧管的结构比较复杂在发动机机舱的布局有一定限制。通用性不是很好。
现有技术对节气门加热、降低充气效率影响发动机动力经济性；和进气歧管加工储水槽结构复杂，不利于机舱布局；针对这些不足，本发明在不会对节气门及进气歧管结构做出改变的前提下，提供一套简单、方便的方法来解决节气门结冰的问题。对发动机性能没有任何影响。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术存在的上述缺陷，提供了一种防止节气门结冰的装置及方法，有效的解决节气门结冰卡滞问题，实施起来简单有效，成本较低可大规模推广。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种防止节气门结冰的装置，包括电控单元、点火开关、进气温度传感器、进气歧管压力传感器和抽气装置，进气歧管压力传感器设置于进气歧管内，节气门阀板的一侧设有歧管出气口，抽气装置的进气口通过管道与歧管出气口连通，抽气装置的出气口通过管道与节气门的进气端连通；电控单元分别与点火开关、进气温度传感器、进气歧管压力传感器和抽气装置连接。
按照上述技术方案，抽气装置的出气口通过管道经空气滤清器与节气门的进气端连通。
按照上述技术方案，抽气装置的出气口与空气滤清器之间的管道为橡胶软管。
按照上述技术方案，歧管出气口与抽气装置的进气口之间的管道为橡胶软管。
按照上述技术方案，橡胶软管内设有钢丝衬套。
按照上述技术方案，抽气装置为电动真空泵。
一种采用以上所述的防止节气门结冰的装置的实施方法，包括以下步骤：
1)电控单元检测到车辆熄火后点火开关发出的OFF信号，且通过进气温度传感器检测到的温度小于设定温度数值；
2)电控单元给抽气装置发出一个工作指令，使抽气装置开始工作，抽取进气歧管内部的油气及水蒸气；
3)进气歧管内部的油气及水蒸气经抽气装置流入空气滤清器前管路口排出；
4)电控单元通过歧管传感器检测到进气歧管内的绝对压力到达设定压力值时，抽气装置运转时间t后停机。
按照上述技术方案，在所述的步骤1)中，设定温度数值为5℃。
按照上述技术方案，在所述的步骤4)中，设定压力值为25Kpa～35Kpa。
按照上述技术方案，在所述的步骤4)中，时间t为2-3分钟。
本发明具有以下有益效果：
本发明不改变原有的进气歧管和及节气门阀体的相关设计，不影响发动机的动力性和经济性，本发明节气门结冰的根源就是水蒸气的凝结，用抽真空的方法强化歧管内部壁面的蒸发效果，去除掉进气歧管内部水蒸气就从根源上解绝了问题，有效的解决节气门结冰卡滞问题，实施起来简单有效，成本较低可大规模推广。
附图说明
图1是本发明实施例中防止节气门结冰的装置的原理图；
图2是本发明实施例中防止节气门结冰的装置的实施方法的流程图；
图3是本发明实施例中1.6L发动机怠速歧管压力曲线图；
图中，1-电控单元ECU，2-点火开关，3-进气温度传感器，4-进气歧管MAP传感器，5-进气歧管，6-节气门阀板，7-电动真空泵，8-第一橡胶软管，9-歧管出气口，10-第二橡胶软管，11-空滤前进气口，12-空气滤清器。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
参照图1～图3所示，本发明提供的一个实施例中的防止节气门结冰的装置，包括电控单元、点火开关2、进气温度传感器3、进气歧管压力传感器和电动真空泵7，进气歧管压力传感器设置于进气歧管5内，节气门阀板6的一侧设有歧管出气口9，电动真空泵7的进气口通过管道与歧管出气口9连通，电动真空泵7的出气口通过管道与节气门阀板6的进气口端连通；电控单元分别与点火开关2、进气温度传感器3、进气歧管压力传感器和电动真空泵7连接。
进一步地，电动真空泵7的出气口通过管道经空气滤清器12与节气门阀板6的进气口端连通。
进一步地，节气门阀板设置于进气歧管5的进气口处。
进一步地，电动真空泵7的出气口与空气滤清器12之间的管道为第二橡胶软管10。
进一步地，歧管出气口9与电动真空泵7的进气口之间的管道为第一橡胶软管8。
进一步地，橡胶软管内设有钢丝衬套，带内衬套的橡胶管采用的是卡箍的紧固的方式。
进一步地，进气温度传感器3为进气歧管MAP传感器4。
进一步地，电控单元为电控单元ECU1。
一种采用以上所述的防止节气门结冰的装置的实施方法，包括以下步骤：
1)电控单元检测到车辆熄火后点火开关2发出的OFF信号，且通过进气温度传感器3检测到的温度小于设定温度数值；
2)电控单元给电动真空泵7发出一个工作指令，使电动真空泵7开始工作，抽取进气歧管内部的油气及水蒸气；
3)进气歧管内部的油气及水蒸气经电动真空泵7流入空气滤清器12前的空滤前进气口11，再经空气滤清器5和节气门阀板6进入进气歧管5；
4)电控单元通过歧管传感器检测到进气歧管内的绝对压力到达设定压力值时，电动真空泵7运转时间t后停机。
进一步地，在所述的步骤1)中，设定温度数值为5℃。
进一步地，在所述的步骤4)中，设定压力值为25Kpa～35Kpa。
进一步地，最优实施例中，设定压力值为30Kpa。
进一步地，在所述的步骤4)中，时间t为2-3分钟。
本发明的工作原理：本发明通过对节气门结冰的原因分析入手：节气门结冰是因为来自油气分离器的水蒸气在进气歧管内遇冷凝结成霜冻，在车辆熄火后受到来自缸内的高温辐射和热传导短期内快速推升进气歧管内温度致霜冻化水滴动，最终汇聚在下置式节气门体阀板后部区域，低温下持续一段时间后在节气门阀板6周边结冰，造成节气门阀板6卡滞。通过设计一个装置，在ECU接收到发动机熄火的信号后，立即给电动真空泵7一个工作指令，来抽取进气歧管内部的油气混合气及水蒸气，到空滤后的软管内。将歧管内部的水蒸气排除干净，另外这样同时也加快了歧管内部的气体流动，强化歧管壁面部分受缸内热辐射融化的油气、水蒸气的蒸发。这样将导致节气门结冰的水蒸气排除出去，就实现了防止节气门结冰的效果。
本发明分为两部分：第一部分是控制部分主要组成部分有：电控单元ECU1、点火开关2、进气温度传感器3、进气歧管MAP传感器4。
第二部分是执行部分主要组成部分有：进气歧管5、节气门阀板6、电动真空泵7、第一橡胶软管8、歧管出气口9、第二橡胶软管10、空滤前进气口11、空气滤清器12。两段橡胶软管均采用内钢丝衬套的，以防止管路内的真空度将其吸瘪，影响流通。
在车辆停车熄火后电控单元ECU1收到点火开关发出的OFF信号2，且进气温度传感器3输入到电控单元ECU1的温度信号小于5℃(5℃是一个安全阈值，气温到0℃以下就有结冰的风险了)。接着电控单元ECU1接收到这两个触发信号后进行处理，给电动真空泵7发出一个工作指令，让电动真空泵7开始工作抽取进气歧管内部的油气及水蒸气，水蒸气从第一段橡胶管路8抽出，进而进入电动真空泵7，然后从第二橡胶管路10流入空气滤清器前管路口排出。进气歧管MAP传感器向电控单元ECU反馈进气歧管内的绝对压力，待歧管压力到达30Kpa(以某4缸排量1.6L发动机为例，其怠速750rpm/min，歧管压力一般在30Kpa左右，见图三。不同发动机会有所差别，这个歧管压力也是此发动机所有工况中的最小值，进气歧管材料一般是塑料件，绝对压力太小在内外压差作用下可能会对歧管结构造成损坏)，电控单元ECU开始计时，让电动真空泵运转2分钟后停机，相当于模拟进气歧管在发动机怠速时的压力，发动机在怠速时歧管内部壁面蒸发效果最好；期间进气歧管内悬浮的水蒸气会被慢慢抽取出去，歧管壁面附着的油气、水汽也会加速蒸发，随后一同抽离，这样歧管内部是一个相对干燥的环境，没有水汽凝结流动到节气门阀体，就不会造成节气门结冰卡滞。
以上的仅为本发明的较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等效变化，仍属本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种防止节气门结冰的装置，其特征在于，包括电控单元、点火开关、进气温度传感器、进气歧管压力传感器和抽气装置，进气歧管压力传感器设置于进气歧管内，节气门阀板的一侧设有歧管出气口，抽气装置的进气口通过管道与歧管出气口连通，抽气装置的出气口通过管道与节气门的进气端连通；电控单元分别与点火开关、进气温度传感器、进气歧管压力传感器和抽气装置连接。
2.根据权利要求1所述的防止节气门结冰的装置，其特征在于，抽气装置的出气口通过管道经空气滤清器与节气门的进气端连通。
3.根据权利要求2所述的防止节气门结冰的装置及方法，其特征在于，抽气装置的出气口与空气滤清器之间的管道为橡胶软管。
4.根据权利要求1所述的防止节气门结冰的装置，其特征在于，歧管出气口与抽气装置的进气口之间的管道为橡胶软管。
5.根据权利要求3或4所述的防止节气门结冰的装置，其特征在于，橡胶软管内设有钢丝衬套。
6.根据权利要求1所述的防止节气门结冰的装置，其特征在于，抽气装置为电动真空泵。
7.一种采用权利要求1所述的防止节气门结冰的装置的实施方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)电控单元检测到车辆熄火后点火开关发出的OFF信号，且通过进气温度传感器检测到的温度小于设定温度数值；
2)电控单元给抽气装置发出一个工作指令，使抽气装置开始工作，抽取进气歧管内部的油气及水蒸气；
3)进气歧管内部的油气及水蒸气经抽气装置流入空气滤清器前管路口；
4)电控单元通过歧管传感器检测到进气歧管内的绝对压力到达设定压力值时，抽气装置运转时间t后停机。
8.根据权利要求7所述的实施方法，其特征在于，在所述的步骤1)中，设定温度数值为5℃。
9.根据权利要求7所述的实施方法，其特征在于，在所述的步骤4)中，设定压力值为25Kpa～35Kpa。
10.根据权利要求7所述的实施方法，其特征在于，在所述的步骤4)中，时间t为2-3分钟。
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RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210316

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