CN114483287A - 一种车用增氧装置及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种车用增氧装置及其控制方法，属于高原车技术领域。它解决了现有高原车增氧装置成本高的问题。本车包括发动机、增压器以及设置在发动机和增压器之间的连接管，增氧装置包括进气管、进气阀和储气罐，进气管的进气端与连接管相连，出气端与储气罐相连，进气阀设置在进气管上或者进气阀设置在进气管和储气罐之间，储气罐上具有用于朝使用端放气的出气口。本车用增氧装置及其控制方法具有降低增氧装置成本的优点。

Description

一种车用增氧装置及其控制方法
技术领域
本发明属于高原车技术领域，涉及一种车用增氧装置及其控制方法。
背景技术
在高原驾驶车辆时，随着海拔高度的增加，空气会变得越来越稀薄，低压、低氧会使驾驶员、乘员出现头痛、眩晕、恶心呕吐等症状，即出现高原反应，驾驶员驾驶车辆出现高原反应会大大提升交通事故发生的概率，对驾驶员、乘员的生命造成严重的危险。
针对以上存在的问题，人们做出各式各样的改进，有的还申请了专利，例如中国专利文献资料公开了一种高原车载制氧机[申请号：201922427378.0；授权公告号：CN211496945U]，其包括空气压缩机和分离装置，分离装置包括外壳和内置于外壳中的分子筛，分子筛的外缘与外壳的内壁密封连接，通过分子筛将外壳的腔体分割为只有氧气能够通过的第一腔体和第二腔体，第二出风口的一端与第二腔体连通，另一端通过第二管道与汽车的空调出风通道连通，第二管道上设置有电磁阀，汽车内设置氧气浓度传感器，汽车的仪表盘上显示汽车内氧浓度值。
该种结构的高原车载制氧机，通过将制氧设备与汽车本体设置于一体，不需要游客自身携带氧气或制氧机，节省体力，确保汽车内的氧气浓度始终处于富氧状态，避免驾驶员、乘员出现高原反应。但是该种结构的高原车载制氧机，需要在高原车中额外设置空气压缩机，空气压缩机的设置会导致高原车载制氧机的成本较高。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中存在的上述问题，提出了一种车用增氧装置及其控制方法，解决的技术问题是如何使车增氧装置的成本较低。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种车用增氧装置，车包括发动机、增压器以及设置在发动机和增压器之间的连接管，增氧装置包括进气管、进气阀和储气罐，所述进气管的进气端与连接管相连，出气端与储气罐相连，所述进气阀设置在进气管上或者所述进气阀设置在进气管和储气罐之间，所述储气罐上具有用于朝使用端放气的出气口。
使用时，增压器工作提高发动机的进气密度，进气阀开启，部分经过增压气增压的气体通过进气阀和进气管进入到储气罐中并储存，储气罐中的压缩气体达到设定的压力时，关闭进气阀。当使用端的氧气含量较低时，储气罐中的压缩气体通过出气口进入到使用端，来提高使用端的气体压力，提高使用端的氧气含量，防止驾驶员和乘员出现高原反应。本增氧装置通过进气管直接与连接管相连，通过车自身携带的增压器来替换现有技术中的空气压缩机，无需额外设置空气压缩机，降低成本，同时进气管、进气阀和储气罐的成本与现有技术中的分离装置、第一管道、第二管道和电磁阀的成本相当。
在上述的一种车用增氧装置中，所述储气罐的出气口连接有出气管，所述出气管的出气端用于朝使用端放气，所述出气管上设有出气阀或者所述储气罐与出气管之间设有出气阀。通过出气管使储气罐可以更好的与使用端相连，从而可以合理的将储气罐摆放在车中，出气阀的设置使储气罐放气可控。
在上述的一种车用增氧装置中，增氧装置包括单向阀，所述单向阀设置在进气管上，所述进气阀位于单向阀和储气罐之间。单向阀起到单向导通的作用，使增压器、连接管处的气体能够流向储气罐，避免储气罐中的气体流向增压器。
在上述的一种车用增氧装置中，所述连接管上还设有中冷装置和节气门，所述中冷装置位于节气门和增压器之间，所述进气管的进气端位于中冷装置和节气门之间。该种结构，使进入到储气罐中的气体的温度相对较低，使进入到使用端的气体的温度相对较低，提高驾驶者和乘员的舒适性。
在上述的一种车用增氧装置中，所述使用端为封闭的驾驶室或者为封闭头盔。根据实际需要，使出气管的出气端连接到合适的位置处，提高增氧效果，降低高原反应。
在上述的一种车用增氧装置中，所述进气阀和出气阀均为电磁阀。
一种车用增氧装置的控制方法，设定储气罐的目标压力，其特征在于，检测增压器的增压压力、储气罐的实际压力以及使用端的环境压力；当增压器的增压压力接近车发动机的目标增压压力且大于储气罐中的实际压力时，进气阀开启储气罐充气，当储气罐中的实际压力大于或等于储气罐的目标压力时，进气阀关闭；使用端有使用储气罐中压缩气体的需求时，当储气罐中的实际压力大于使用端的环境压力时，出气阀开启放气，当储气罐中的实际压力小于或等于使用端的环境压力时，出气阀关闭。
储气罐的目标压力为储气罐储气时压缩气体的设定压力，增压器的增压压力为增压器工作时提高发动机进气密度时的气体压力，储气罐的实际压力为储气罐中压缩气体的实时压力，使用端的环境压力为使用端所处环境的大气压力。车在行驶的过程中，实时检测增压器、储气罐和使用端处的气体压力，根据各气体压力，来控制进气阀和出气阀的启闭，实现储气罐的进气和放气，保证使用端的气体压力，提高使用端的氧气含量，防止驾驶员和乘员出现高原反应。本控制方法通过收集各个节点零部件处的气体压力，来控制进气阀和出气阀的启闭即可防止驾驶员和乘员出现的高原反应问题，利用发动机自身携带的部分控制部件，结构简单，设计合理，成本低。
在上述的一种车用增氧装置的控制方法中，当油门踏板开度在80％-100％之间时，所述进气阀关闭。油门踏板在该种开度时，说明车需要更大的动力，此时关闭进气阀，防止发动机的进气量被分走部分，保证车的动力，增氧装置的设置并不影响车的动力，而油门踏板较小时，即使增氧装置分走部分进气量，也不会影响到车的正常行驶。
在上述的一种车用增氧装置的控制方法中，所述进气管包括位于进气阀和储气罐之间的进气段，所述出气管包括位于储气罐和出气阀之间的出气段，根据储气罐的目标压力、储气罐的实际压力以及储气罐、进气段和出气段的容积之和来计算储气罐从实际压力增长到储气罐的目标压力需要的额外进气量，根据额外进气量以及发动机需求的进气量计算最终的进气量需求以及增压器的增压压力。该种结构，可以根据实际需求，反向推导计算出增压器的增压压力，然后使增压器达到该增压压力，使发动机可以正常工作，使储气罐可以正常储气，保证车能正常工作的同时保证驾驶员和乘员不会出现高音反应。
在上述的一种车用增氧装置的控制方法中，所述储气罐的目标压力大于使用端的环境压力。该种结构，保证储气罐中的压缩气体能进入到使用端，提高使用端的环境压力，提高使用端的氧气含量，避免驾驶员和乘员出现高原反应。
在上述的一种车用增氧装置的控制方法中，当储气罐进气和放气均未激活时，储气罐的实际压力减去偏差值D大于时间T后的储气罐的实际压力，则储气罐漏气，否则储气罐无漏气。偏差值D是储气罐存放一定时间后允许出现的误差值，时间T是一个设定的数值，可以是一分钟或者五分钟，当储气罐具有漏气问题时，会出现警报，无漏气问题，则不会出现警报。
在上述的一种车用增氧装置的控制方法中，车包括车载电脑，所述进气管与连接管的连接处设有用于检测增压器增压压力的第一压力温度传感器，所述储气罐上设有用于检测储气罐的实际压力的第二压力温度传感器，所述使用端中设有用于检测使用端的环境压力的第三压力温度传感器，所述第一压力温度传感器、第二压力温度传感器、第三压力温度传感器、进气阀和出气阀均与车载电脑相联。车载电脑是车本身携带的，车载电脑可以收集第一压力温度传感器、第二压力温度传感器、第三压力温度传感器、进气阀和出气阀反馈的信号，并能通过收集的信号对进气阀、出气阀和增压器等发出相应的指示，使车和增氧装置均可以正常的运行。
与现有技术相比，本发明提供的一种车用增氧装置及其控制方法具有以下优点：
1、本增氧装置利用自身携带的增压器来替换现有技术中的空气压缩机，无需额外设置空气压缩机，降低成本；同时利用车载电脑和发动机自身的控制部件，仅仅增加储气罐、管路和阀门，结构相对简单，成本低。
2、本增氧装置的设置可以提高使用端，例如驾驶室内的气体压力，提高驾驶室内的氧气的含量，从而在根本上解决高原缺氧的问题，避免驾驶员和乘员出现高原反应的问题。
附图说明
图1是本车用增氧装置的整体结构布置图。
图2是本车用增氧装置压缩空气储气控制逻辑图。
图3是本车用增氧装置压缩空气放气控制逻辑图。
图4是本车用增氧装置储气罐漏气检测逻辑图。
图中，1、发动机；2、增压器；3、连接管；4、进气管；41、进气段；5、进气阀；6、储气罐；7、出气阀；8、出气管；81、出气段；9、使用端；10、单向阀；11、中冷装置；12、节气门；13、车载电脑；14、第一压力温度传感器；15、第二压力温度传感器；16、第三压力温度传感器。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
本增氧装置特别适合应用在高原车中。如图1所示，车包括发动机1、增压器2、连接管3、中冷装置11、节气门12以及增氧装置，增氧装置包括进气管4、进气阀5、储气罐6、出气阀7、出气管8和单向阀10，本实施例中，进气阀5和出气阀7均为电磁阀。
连接管3设置在发动机1和增压器2之间，中冷装置11和节气门12均设置在连接管3上，中冷装置11位于节气门12和增压器2之间。进气管4的进气端与连接管3相连，进气管4的进气端位于中冷装置11和节气门12之间，出气端与储气罐6相连，本实施例中，进气阀5和单向阀10均设置在进气管4上，进气阀5位于单向阀10和储气罐6之间，在实际生产中，进气阀5可以位于进气管4和储气罐6之间。出气管8的进气端与储气罐6的出气口相连，出气端连接使用端9，本实施例中，出气阀7设置在出气管8上，在实际生产中，出气阀7可以设置在储气罐6与出气管8之间。本实施例中，使用端9为封闭的驾驶室，在实际生产中，使用端9可以为封闭头盔。
车包括车载电脑13，进气管4与连接管3的连接处设有用于检测增压器2增压压力的第一压力温度传感器14，储气罐6上设有用于检测储气罐6的实际压力的第二压力温度传感器15，使用端9中设有用于检测使用端9的环境压力的第三压力温度传感器16，第一压力温度传感器14、第二压力温度传感器15、第三压力温度传感器16、进气阀5和出气阀7均与车载电脑13相联。
车用增氧装置的控制方法，设定储气罐6的目标压力，目标压力大于使用端的环境压力，本实施例中，储气罐6的目标压力为一点五个使用端的环境压力，在实际生产中，储气罐6的目标压力可以为两个或者两点五个使用端的环境压力。本实施例中，当油门踏板开度在90％及以上时，进气阀5关闭，在实际生产中，当油门踏板开度在80％及以上或在100％时，进气阀5关闭。
在车载电脑13上输入储气罐6进气时需要的参数数据，即储气罐6进气激活条件，在车载电脑13上输入储气罐6放气时需要的参数数据，即储气罐6放气激活条件。
车在行驶过程中，通过第一压力温度传感器14检测增压器2的增压压力、通过第二压力温度传感器15检测储气罐6的实际压力以及通过第三压力温度传感器16检测使用端9的环境压力。进气管4包括位于进气阀5和储气罐6之间的进气段41，出气管8包括位于储气罐6和出气阀7之间的出气段81。
如图2所示，根据储气罐6的目标压力、储气罐6的实际压力以及储气罐6、进气段41和出气段81的容积之和来计算储气罐6从实际压力增长到储气罐6的目标压力需要的额外进气量，根据额外进气量以及发动机1需求的进气量计算最终的进气量需求以及增压器2的增压压力，并使增压器2达到该增压压力，该增加压力即为发动机1的目标增压压力。当增压器2的增压压力接近车发动机1的目标增压压力且大于储气罐6中的实际压力时，进气阀5开启储气罐6充气，当储气罐6中的实际压力大于或等于储气罐6的目标压力时，进气阀5关闭。
如图3所示，使用端9有使用储气罐6中压缩气体的需求时，储气罐6放气条件激活，当储气罐6中的实际压力大于使用端9的环境压力时，出气阀7开启放气，当储气罐6中的实际压力小于或等于使用端9的环境压力时，出气阀7关闭。
如图4所示，当储气罐6进气激活条件和储气罐6放气激活条件均未激活时，储气罐6的实际压力减去偏差值D大于时间T后的储气罐6的实际压力，则储气罐6漏气，否则储气罐6无漏气。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了发动机1、增压器2、连接管3、进气管4、进气段41、进气阀5、储气罐6、出气阀7、出气管8、出气段81、使用端9、单向阀10、中冷装置11、节气门12、车载电脑13、第一压力温度传感器14、第二压力温度传感器15、第三压力温度传感器16等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种车用增氧装置，车包括发动机(1)、增压器(2)以及设置在发动机(1)和增压器(2)之间的连接管(3)，其特征在于,增氧装置包括进气管(4)、进气阀(5)和储气罐(6)，所述进气管(4)的进气端与连接管(3)相连，出气端与储气罐(6)相连，所述进气阀(5)设置在进气管(4)上或者所述进气阀(5)设置在进气管(4)和储气罐(6)之间，所述储气罐(6)上具有用于朝使用端(9)放气的出气口。
2.根据权利要求1所述的一种车用增氧装置，其特征在于，所述储气罐(6)的出气口连接有出气管(8)，所述出气管(8)的出气端用于朝使用端(9)放气，所述出气管(8)上设有出气阀(7)或者所述储气罐(6)与出气管(8)之间设有出气阀(7)。
3.根据权利要求1所述的一种车用增氧装置，其特征在于，增氧装置包括单向阀(10)，所述单向阀(10)设置在进气管(4)上，所述进气阀(5)位于单向阀(10)和储气罐(6)之间。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种车用增氧装置，其特征在于，所述连接管(3)上还设有中冷装置(11)和节气门(12)，所述中冷装置(11)位于节气门(12)和增压器(2)之间，所述进气管(4)的进气端位于中冷装置(11)和节气门(12)之间。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种车用增氧装置，其特征在于，所述使用端(9)为封闭的驾驶室或者为封闭头盔。
6.一种车用增氧装置的控制方法，设定储气罐(6)的目标压力，其特征在于，检测增压器(2)的增压压力、储气罐(6)的实际压力以及使用端(9)的环境压力；当增压器(2)的增压压力接近车发动机(1)的目标增压压力且大于储气罐(6)中的实际压力时，进气阀(5)开启储气罐(6)充气，当储气罐(6)中的实际压力大于或等于储气罐(6)的目标压力时，进气阀(5)关闭；使用端(9)有使用储气罐(6)中压缩气体的需求时，当储气罐(6)中的实际压力大于使用端(9)的环境压力时，出气阀(7)开启放气，当储气罐(6)中的实际压力小于或等于使用端(9)的环境压力时，出气阀(7)关闭。
7.根据权利要求6所述的一种车用增氧装置的控制方法，其特征在于，当油门踏板开度在80％-100％之间时，所述进气阀(5)关闭。
8.根据权利要求6或7所述的一种车用增氧装置的控制方法，其特征在于，所述进气管(4)包括位于进气阀(5)和储气罐(6)之间的进气段(41)，所述出气管(8)包括位于储气罐(6)和出气阀(7)之间的出气段(81)，根据储气罐(6)的目标压力、储气罐(6)的实际压力以及储气罐(6)、进气段(41)和出气段(81)的容积之和来计算储气罐(6)从实际压力增长到储气罐(6)的目标压力需要的额外进气量，根据额外进气量以及发动机(1)需求的进气量计算最终的进气量需求以及增压器(2)的增压压力。
9.根据权利要求6或7所述的一种车用增氧装置的控制方法，其特征在于，当储气罐(6)进气和放气均未激活时，储气罐(6)的实际压力减去偏差值D大于时间T后的储气罐(6)的实际压力，则储气罐(6)漏气，否则储气罐(6)无漏气。
10.根据权利要求6或7所述的一种车用增氧装置的控制方法，其特征在于，车包括车载电脑(13)，所述进气管(4)与连接管(3)的连接处设有用于检测增压器(2)增压压力的第一压力温度传感器(14)，所述储气罐(6)上设有用于检测储气罐(6)的实际压力的第二压力温度传感器(15)，所述使用端(9)中设有用于检测使用端(9)的环境压力的第三压力温度传感器(16)，所述第一压力温度传感器(14)、第二压力温度传感器(15)、第三压力温度传感器(16)、进气阀(5)和出气阀(7)均与车载电脑(13)相联。
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