CN204511732U - 一种燃油滤清器电加热控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种燃油滤清器电加热控制器，涉及燃油发动机的控制技术领域。该控制器包括：电源调整单元，将供电电源转换为温度采集单元和逻辑处理单元正常工作所需要的稳定电压；温度采集单元，实时采集燃油温度，并转换为电压信号，输出给逻辑处理单元；逻辑处理单元，将电压信号与预设阈值电压进行比较，输出相应的高电平或低电平信号；开关单元根据高电平或低电平信号控制开关器件的导通或截止，进而控制加热组件是否功率输出，实现加热器是否加热的控制功能。该控制器采集温度的精度高，以小功率控制大电流的形式实现温度控制功能，安全可靠，成本低，通断温度可调，通用性强，便于安装和生产。

Description

一种燃油滤清器电加热控制器

技术领域

本实用新型涉及燃油发动机的控制技术领域。

背景技术

随着汽车工业的发展和环境保护的要求，对发动机的尾气排放提出了新的标准和要求，在严寒地区，为了达到燃油完全燃烧的目的，除对燃油滤清器进行水分离和过滤精度的提高外，还需要增加加热功能，才能满足发动机对燃油的充分燃烧。燃油加热器，是通过加电的加热方式，对凝结、析蜡的低温燃油进行加热，特别适用于严寒地区的柴油车。在中国由于柴油中含有石蜡的成份较大，在低温条件下容易析出并在过滤介质上附着，影响低温的柴油流动特性。燃油电加热器的使用，使燃油的粘度降低，流动性提高。

在众多燃油加热产品中，大多采用电阻丝式加热管或PTC（热敏电阻）式加热棒与突跳式温控器串联，控制加热器工作。但是使用温控器式加热器，温控器本身的通断温度误差较大，精度低，一致性差，导致加热器实际工作的通断温度误差很大；通常温控器需要与热熔断器串联使用，额外增加二级防护，以防温控器失效时电热元件超温工作导致损坏或引起安全事故；温控器在安装固定时要求较严格，不允许感温面变形，不可把封盖顶部压塌或使其变形，以免影响产品的温度性能和电气特性，给安装带来不便；温控器制成后其通断温度即固定，这就要求在生产中定制多种温控器以满足不同工作温度的需求，给生产造成不便。

申请号为201120290926.0的专利文献公开了一种柴油加热装置，该装置采用微控器件单片机实现加热控制，控温精度高、温控范围可调、安全可靠，但是该方案需要开发软件和硬件两方面，开发周期长，产品成本增加，导致最终用户购买的价格高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种燃油滤清器电加热控制器，温度采集精度高，以小功率控制大电流的形式实现温度控制功能，可有效保障电加热器进行加热的可靠性和安全性，成本低，性价比高，通断温度可调，通用性强，便于安装和生产。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：一种燃油滤清器电加热控制器，包括电源调整单元、温度采集单元、逻辑处理单元和开关单元。电源调整单元连接温度采集单元和逻辑处理单元，将供电电源经过电源调整单元转换为温度采集单元和逻辑处理单元正常工作所需要的稳定电压；温度采集单元连接逻辑处理单元，实时采集燃油温度，将温度信号转换为电压信号，并输出给逻辑处理单元；逻辑处理单元为比较器电路，连接开关单元，将温度采集单元输出的电压信号与比较器预先设定的阈值电压进行比较，并输出相应的高电平或低电平信号；逻辑处理单元输出的高电平或低电平信号控制与加热组件相连的开关单元的导通或截止，以控制加热组件是否功率输出。

作为优选，电源调整单元包括整流二极管D1构成的防电源反接电路、电容C1构成的滤波电路一、电容C3构成的滤波电路二和电阻R1、电容C2、稳压二极管D2与NPN型三极管Q1构成的稳压电路。二极管D1的正极连接供电电源，电容C1连接于二极管D1的负极与地极之间，三极管Q1的集电极连接二极管D1负极，电阻R1连接于三极管Q1的集电极与基极之间，稳压二极管D2的负极连接三极管Q1的基极，稳压二极管D2的正极连接地极，电容C2并联在稳压二极管D2两端，电容C3连接于三极管Q1的发射极与地极之间，端口B从三极管Q1的发射极引出，电源调整后的稳定电压从端口B输出。

作为优选，温度采集单元包括作为温度传感器的负温度系数热敏电阻器（NTC）、电阻R2与电容C4构成的温度采集电路和运算放大器U1构成的信号调理电路。电阻R2连接于所述端口B与运算放大器U1的同相输入端之间，负温度系数热敏电阻器连接于运算放大器U1的同相输入端与地极之间，电容C4并联在负温度系数热敏电阻器两端，运算放大器U1的正电源端和负电源端分别连接所述端口B和地极，运算放大器U1的反相输入端直接连于其输出端，运算放大器U1的输出端为端口C。

作为优选，逻辑处理单元包括电阻R3、R4、R5、R6和运算放大器U2。电阻R3连接于所述端口B与运算放大器U2的反相输入端之间，电阻R4连接于运算放大器U2的反相输入端与地极之间，电阻R5连接于所述端口C与运算放大器U2的同相输入端之间，电阻R6连接于运算放大器U2的同相输入端与其输出端之间，运算放大器U2的正电源端和负电源端分别连接所述端口B和地极，运算放大器U2的输出端为端口D。

作为优选，开关单元包括外围电路部分和开关器件，所述开关器件为场效应管、继电器或绝缘栅双极型晶体管。

作为优选，开关器件为场效应管。

作为优选，开关器件为N型场效应管，开关单元包括电阻R7、R8构成的外围电路部分和N型场效应管Q2构成的开关器件，电阻R7连接于所述端口D与N型场效应管Q2的栅极之间，电阻R8连接于N型场效应管Q2的栅极与地极之间，N型场效应管Q2的源极连接地极，漏极连接加热组件。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本实用新型提供的燃油滤清器电加热控制器包括温度采集和加热控制的功能，采集温度的精度高，误差在±1℃以内；除被控制通断的开关单元正常工作时通过几安培甚至更高的电流外，其余部分的工作电流均在毫安级以下，是以小功率控制大电流的形式实现温度控制功能的，并带有多种安全保护措施，可有效控制电加热器进行加热的可靠性和安全性；温度传感器直接接触燃油采集温度，不受感温面形状的影响，安装方便；只采用电子硬件结构实现温度采集和加热控制功能，开发周期短，成本低，性价比高；当加热器的通断温度需要变化时，仅调整逻辑处理单元相关的电阻参数即可，而无需更改电路结构或机械结构，通用性强，便于生产。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型电源调整单元的电路图；

图3是本实用新型温度采集单元的电路图；

图4是本实用新型逻辑处理单元的电路图；

图5是本实用新型开关单元的电路图。

其中：1、供电电源，2、电源调整单元，3、温度采集单元，4、逻辑处理单元，5、开关单元，6、加热组件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型公开了一种燃油滤清器电加热控制器，如图1所示，包括电源调整单元2、温度采集单元3、逻辑处理单元4和开关单元5。

供电电源1经过过流过压保护后接入电源调整单元2，经过电源调整单元2中的防电源反接电路、滤波电路和稳压电路，给温度采集单元3和逻辑处理单元4提供工作电压。温度采集单元3中采用温度传感器实时检测燃油温度,经过信号调理电路将温度信号转换为电压信号，并输出给逻辑处理单元4。将上述电压信号与逻辑处理单元4中比较器电路设定的阈值电压比较后，由逻辑处理单元4输出相应的高电平或低电平信号。逻辑处理单元4输出的高电平或低电平信号作为开关单元5的输入信号，如果输入为高电平信号，开关器件导通，加热组件6接通电源，燃油加热器开始工作；如果输入为低电平信号，开关器件截止，加热组件6断开电源，燃油加热器停止工作。

实施例

一种燃油滤清器电加热控制器，如图2至图5所示，当燃油温度低于7℃时，控制燃油加热器开始工作；当燃油温度高于24℃时，控制燃油加热器停止工作。供电电源1由端口A接入，经过熔断器F1后输入加热组件6和控制器的电源调整单元2。

电源调整单元2，如图2所示，包括电容C1、电容C2、电容C3、电阻R1、整流二极管D1、稳压二极管D2和NPN型三极管Q1。经熔断器F1后的供电电源连接防止电源反接的二极管D1正极，并从二极管D1负极输出给由电容C1构成的滤波电路，滤波后再接入由电阻R1、电容C2、三极管Q1和稳压二极管D2构成的稳压电路，在三极管Q1的发射极输出电压VCC，电压VCC由电容C3滤波后从端口B输出，为温度采集单元3和逻辑处理单元4正常工作提供稳定电源。

温度采集单元3，如图3所示，包括电阻R2、电容C4、NTC热敏电阻器和运算放大器U1，NTC热敏电阻器作为温度传感器，与电阻R2和电容C4构成温度采集电路，运算放大器U1构成信号调理电路。NTC热敏电阻器安装于滤清器装置表面且可与燃油直接接触的位置，电阻R2与NTC热敏电阻器串联连接到端口B，对电源VCC分压，电容C4并联在NTC热敏电阻器两端，对NTC热敏电阻器两端的电压进行滤波，经过由运算放大器U1构成的电压跟随器进行信号调理后，从输出端的端口C输出电压信号U+。

逻辑处理单元4，如图4所示，为一个迟滞比较器电路，包括电阻R3、R4、R5、R6和运算放大器U2。根据加热器开始工作和停止工作的温度，对照NTC热敏电阻器的温度-阻值分度表来设定迟滞比较器的阈值电压值，并根据已知的阈值电压值确定迟滞比较器的参考电压及反馈系数，从而确定迟滞比较器外围器件的参数值。电阻R3和电阻R4串联后连接到端口B，对电源VCC分压，得到电阻R3和电阻R4中间节点的电压值，即迟滞比较器的参考电压Uref，并将电压Uref连接到运算放大器U2的反相输入端，电阻R5一端连接端口C，另一端连接运算放大器U2的同相输入端，电阻R6连接于运算放大器U2的同相输入端与其输出端之间，电阻R5和电阻R6设定迟滞比较器正反馈放大电路的比例系数。根据温度采集单元3中R2的阻值和NTC热敏电阻器在7℃和24℃时的温度-电阻值，确定迟滞比较器的阈值电压UTL和UTH，从而确定电阻R3、R4、R5、R6的阻值。当NTC热敏电阻器采集到燃油的温度低于7℃时，运算放大器U1的输出值U+高于阈值电压UTH，运算放大器U2从端口D输出高电平；当NTC热敏电阻器采集到燃油的温度高于24℃时，运算放大器U1的输出值U+低于阈值电压UTL，运算放大器U2从端口D输出低电平。

开关单元5，如图5所示，包括电阻R7、电阻R8和N型场效应管Q2，其中，电阻R7和电阻R8为外围电路部分，N型场效应管Q2为开关器件。电阻R7连接于端口D与N型场效应管Q2的栅极之间，电阻R8连接于N型场效应管Q2的栅极与地极之间，N型场效应管Q2的源极连接地极，漏极连接加热组件6。逻辑处理单元4在端口D输出的信号通过外围电路部分的保护电阻R7和电荷泄放电阻R8直接驱动N型场效应管Q2工作，当运算放大器U2从端口D输出高电平时，N型场效应管Q2导通，使加热组件6的电源接通，控制燃油加热器开始工作；当运算放大器U2从端口D输出低电平时，N型场效应管Q2截止，加热组件6的电源断开，控制燃油加热器停止工作。其中的开关器件可以采用P型场效应管，也可以采用继电器或绝缘栅双极型晶体管，并配合相应的外围电路部分，实现开关功能。

待到NTC热敏电阻器检测到燃油温度低于7℃时，电加热控制器会再次重复上面的工作过程，控制燃油加热器对燃油进行加热。

本实用新型提供的燃油滤清器电加热控制器包括温度采集和加热控制的功能，采集温度的精度高，误差在±1℃以内；以小功率控制大电流的形式实现温度控制功能，并带有多种安全保护措施，可有效控制电加热器进行加热的可靠性和安全性；温度传感器直接接触燃油采集温度，不受感温面形状的影响，安装方便；只采用电子硬件结构实现温度采集和加热控制功能，成本低，性价比高；当加热器的通断温度需要变化时，仅调整逻辑处理单元相关的电阻参数即可，而无需更改电路结构或机械结构，通用性强，便于生产；结构形式灵活，根据实际的功率要求和使用条件，可使用不同的功率开关器件控制电源端或接地端。

以上技术特征构成了本实用新型的最佳实施例，其具有较强的适应性和最佳实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims (7)

1.一种燃油滤清器电加热控制器，其特征在于：包括电源调整单元（2）、温度采集单元（3）、逻辑处理单元（4）和开关单元（5）；所述电源调整单元（2）连接温度采集单元（3）和逻辑处理单元（4），将供电电源（1）经过电源调整单元（2）转换为温度采集单元（3）和逻辑处理单元（4）正常工作所需要的稳定电压；所述温度采集单元（3）连接逻辑处理单元（4），实时采集燃油温度，将温度信号转换为电压信号，并输出给逻辑处理单元（4）；所述逻辑处理单元（4）为比较器电路，连接开关单元（5），将所述温度采集单元（3）输出的电压信号与比较器预先设定的阈值电压进行比较，并输出相应的高电平或低电平信号；逻辑处理单元（4）输出的高电平或低电平信号控制与加热组件（6）相连的开关单元（5）的导通或截止，以控制加热组件（6）是否功率输出。

2.根据权利要求1所述的燃油滤清器电加热控制器，其特征在于所述电源调整单元（2）包括整流二极管D1构成的防电源反接电路、电容C1构成的滤波电路一、电容C3构成的滤波电路二和电阻R1、电容C2、稳压二极管D2与NPN型三极管Q1构成的稳压电路，二极管D1的正极连接供电电源，电容C1连接于二极管D1的负极与地极之间，三极管Q1的集电极连接二极管D1负极，电阻R1连接于三极管Q1的集电极与基极之间，稳压二极管D2的负极连接三极管Q1的基极，稳压二极管D2的正极连接地极，电容C2并联在稳压二极管D2两端，电容C3连接于三极管Q1的发射极与地极之间，端口B从三极管Q1的发射极引出，电源调整后的稳定电压从端口B输出。

3.根据权利要求2所述的燃油滤清器电加热控制器，其特征在于所述温度采集单元（3）包括作为温度传感器的负温度系数热敏电阻器、电阻R2与电容C4构成的温度采集电路和运算放大器U1构成的信号调理电路，电阻R2连接于所述端口B与运算放大器U1的同相输入端之间，负温度系数热敏电阻器连接于运算放大器U1的同相输入端与地极之间，电容C4并联在负温度系数热敏电阻器两端，运算放大器U1的正电源端和负电源端分别连接所述端口B和地极，运算放大器U1的反相输入端直接连于其输出端，运算放大器U1的输出端为端口C。

4.根据权利要求3所述的燃油滤清器电加热控制器，其特征在于所述逻辑处理单元（4）包括电阻R3、R4、R5、R6和运算放大器U2，电阻R3连接于所述端口B与运算放大器U2的反相输入端之间，电阻R4连接于运算放大器U2的反相输入端与地极之间，电阻R5连接于所述端口C与运算放大器U2的同相输入端之间，电阻R6连接于运算放大器U2的同相输入端与其输出端之间，运算放大器U2的正电源端和负电源端分别连接所述端口B和地极，运算放大器U2的输出端为端口D。

5.根据权利要求4所述的燃油滤清器电加热控制器，其特征在于所述开关单元（5）包括外围电路部分和开关器件，所述开关器件为场效应管、继电器或绝缘栅双极型晶体管。

6.根据权利要求5所述的燃油滤清器电加热控制器，其特征在于所述开关器件为场效应管。

7.根据权利要求6所述的燃油滤清器电加热控制器，其特征在于所述开关器件为N型场效应管，所述开关单元（5）包括电阻R7、R8构成的外围电路部分和N型场效应管Q2构成的开关器件，电阻R7连接于所述端口D与N型场效应管Q2的栅极之间，电阻R8连接于N型场效应管Q2的栅极与地极之间，N型场效应管Q2的源极连接地极，漏极连接加热组件（6）。