一种自动控制的曲轴箱通风管接头加热装置
阅读说明：本技术 一种自动控制的曲轴箱通风管接头加热装置 (Automatically controlled heating device for crankcase ventilation pipe joint ) 是由 王宇 汪龙华 庄辉 李云雷 孟壮壮 陈小龙 于 2021-06-16 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种自动控制的曲轴箱通风管接头加热装置,包括壳体、加热材料、温控装置、电源线,所述的加热材料设置在壳体表面或者壳体内部；所述壳体包覆在通风管接头上,壳体设有内层和外层,加热材料铺设在外层上；内层覆盖在加热材料上,并且和外层内表面紧密结合；温控装置通过连接线和插接头连接；加热材料的一端通过电源线和插接头连接。曲轴箱通风管接头加热装置连通电源后,温控装置能够自动控制接头加热装置上加热材料的连通和断路,在发动机启动时加热通风管接头融化通风管接头位置的结冰冰块,同时在发动机运行时解决混合气体流经曲轴箱通风管后在接头位置的凝水结冰问题。(The invention relates to an automatically controlled heating device for a crankcase ventilation pipe joint, which comprises a shell, a heating material, a temperature control device and a power line, wherein the heating material is arranged on the surface of the shell or in the shell; the shell is covered on the ventilation pipe joint and is provided with an inner layer and an outer layer, and the heating material is laid on the outer layer; the inner layer is covered on the heating material and is tightly combined with the inner surface of the outer layer; the temperature control device is connected with the plug connector through a connecting wire; one end of the heating material is connected with the plug through a power line. After the crankcase ventilation pipe joint heating device is communicated with a power supply, the temperature control device can automatically control the connection and disconnection of a heating material on the joint heating device, the heating ventilation pipe joint melts ice blocks at the position of the ventilation pipe joint when an engine is started, and meanwhile, the problem that mixed gas freezes in condensed water at the position of the joint after flowing through the crankcase ventilation pipe is solved when the engine runs.)
技术领域
本发明涉及一种发动机结构，尤其涉及一种曲轴箱通风管接头加热装置。
背景技术
曲轴箱通风系统是发动机重要的组成部分之一，其主要功能是合理的控制曲轴箱压力；将由轴箱排放物中的油气进行分离，同时将分离后的机油回到油底壳；其次将曲轴箱内由未燃的燃油气、水蒸气和废气等组成的混合气体通过连接管导向进气管，返回气缸重新燃烧，或者将混合气体排放到大气中。
由于曲轴箱混合气体中含有大量水份，在冬季寒冷环境下，曲轴箱高温混合气体流经低温状态的通风管时，混合气体中水蒸气凝结成水滴。一般的，曲轴箱通风管会和油气分离器或者基体上的其他接头连接，由于接头位置通常位于较低的位置，混合气体中水蒸气凝结成的水滴会在接头位置沉积，进而结冰形成冰块，从而造成通风管堵塞，使得曲轴箱压力增加，造成密封处渗漏机油，严重的机油会进入气缸进行燃烧，最终导致发动机报废。
目前针对上述曲轴箱通风管连接的接头位置的结冰问题，常见解决方案主要以下几种：其一，在接头上设置加热结构并采用ECU单元来控制加热，如PTC加热器；其二，在接头上设置空腔，利用发动机冷却液或者排气高温气体在空腔内流通，进而加热接头；其三，在通风管上布置加热材料，利用加热后的通风管内的气体来加热接头，防止结冰。
在接头上设置加热结构，如PTC加热器，存在设计自由度低，需要开专用模具，生产成本高。在接头上设置空腔，利用发动机冷却液或者排气高温气体在空腔内流通，进而加热接头的方案，加热水管或气管方案受到整车空间限制，加热水管分流发动机冷却液，影响发动机散热；此外发动机冷却液或排气高温气体在低温冷启动时，存在一定升温过程，化冰速度较慢。在通风管上布置加热材料，利用加热后的通风管内的气体来加热接头，防止结冰，存在加热效率低，并且发动机启动时化冰速度慢。
发明内容
针对现有技术中曲轴箱通风管接头存在结冰冰块融化速度慢以及容易结冰的问题，本发明提供了一种自动控制的曲轴箱通风管接头加热装置，在接头加热装置上设置加热材料进行加热，以及通过温控装置来控制接头加热装置，无需额外增加热流管路，加热材料控制设置简单，可进行曲轴箱通风管接头的加热，能够简单高效的解决发动机开启时融化接头位置的结冰，以及混合气体流经曲轴箱通风管后在接头位置的凝水结冰问题。
本发明通过如下技术方案实现：
一种自动控制的曲轴箱通风管接头加热装置，包括壳体、加热材料、温控装置、电源线，所述的加热材料设置在壳体表面或者壳体内部；所述壳体包覆在通风管接头上，壳体设有内层和外层，加热材料铺设在外层上；内层覆盖在加热材料上，并且和外层内表面紧密结合；温控装置通过连接线和插接头连接；加热材料的一端通过电源线和插接头连接。
进一步的，所述的温控装置包括温度控制开关，根据设定的温度值，当低于设定的温度点时连通加热材料，温度控制开关触点接通；当高于设定的温度点时断开加热材料，温度控制开关触点断开；或者根据设定的温度值，当低于设定的温度点时连通加热材料，温度控制开关触点断开；当高于设定的温度点时断开加热材料，温度控制开关触点接通。
进一步的，所述温度控制开关是双金属温度控制开关或磁敏温控开关。
进一步的，所述的温控装置的温度控制范围在0-150℃。
进一步的，所述的温控装置为常闭型或常开型温控开关。
进一步的，所述的壳体为橡胶壳体、塑料壳体或复合壳体。
进一步的，所述的加热材料为电阻丝或加热带或加热片。
进一步的，所述的加热材料采用用于绝缘和隔热的绝缘材料进行包裹。
进一步的，所述的接头加热装置的加热功率范围为1-30000瓦/平方米。
进一步的，所述的电源线和发动机电路连接，也可以和整车电路连接。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
本发明中自动控制的曲轴箱通风管接头加热装置，不改动原来曲轴箱通风管接头的布置结构。通过设置温控装置，自动控制加热材料进行加热和停止加热，提高曲轴箱通风管接头的内壁温度，减小从发动机内出来的高温混合气与曲轴箱通风管接头内壁的温度差异，解决在低温寒冷环境下混合气体在通风管接头内腔的凝水结冰问题，同时无需额外占用空间布置管路引进热流。自动控制的曲轴箱通风管接头加热装置，可以在原来曲轴箱通风管接头上加装，只需要加热电源电路，温控装置能够自动控制加热电路的打开和关闭，结构简单，安全可靠，通用性强。
附图说明
图1是本发明实施例1的曲轴箱通风管接头加热装置和油气分离器的装配图；
图2是本发明实施例1的曲轴箱通风管接头加热装置装配形式的产品图；
图3是本发明实施例1的曲轴箱通风管接头加热装置供货形式的产品图；
图4是本发明实施例1的曲轴箱通风管接头加热装置的壳体分解和电路细节图；
图5是本发明实施例1的曲轴箱通风管接头加热装置的卡扣部分细节图；
图6是本发明实施例1的曲轴箱通风管接头加热装置的卡扣装配图；
图7是本发明实施例2的曲轴箱通风管接头加热装置和油气分离器的装配图；
图8是本发明实施例2的曲轴箱通风管接头加热装置装配形式的产品图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
实施例1
如图1所示，一种曲轴箱通风管接头加热装置100，包括壳体105、加热材料200(此处未显示)，电源线210和215，温控装置220、插接头230。图中，900为油气分离器， 910为通风管接头(与油气分离器做成一体)。壳体105包覆在通风管接头910上，壳体 105可以根据通风管接头910的形状来进行设计，做成仿形结构(见图2)，然后可以紧密贴合在通风管接头910上，提高壳体105和通风管接头910的传热效率。接头加热装置 100，在装配前的形状如图3所示，装配前的形状根据成型工艺来确定，以利于成型；装配后的形状如图2所示，可以采用卡扣、卡箍、扎带、胶带等进行固定，此案例中采用了卡扣固定，具体如图5和6所示。
如图4所示，壳体105设置有内层110和外层120。外层120和内层110可以采用橡胶材料、塑料材料、金属材料和复合材料来成型，成型工艺根据不同的材料类型来确定；此案例中外层120和内层110为橡胶材料，可以采用模压、注胶和注射工艺。加热材料 200可以为电阻丝或者电热带或电热片；此案例中解热材料200为电阻丝。先成型外层120，然后将电热丝加热材料200铺设在外层120上，根据接头加热装置100的加热功率要求，可采用仿形铺设或弯曲铺设，将符合加热功率要求的电阻丝加热材料200铺设在外层120的内表面；而后将内层110覆盖在电阻丝加热材料200上，并且和外层120内表面紧密结合；覆盖工艺可以采用模压，注胶，注射或者涂胶粘接等，此案例中覆盖工艺采用模压成型。
如图4所示，电阻丝加热材料200铺设在外层120上；温控装置220为突跳式控温器，突跳式控温器温控装置220上分别有连接线222和224(此案例中温控装置220安装在壳体的外部，固定在通风管(此处未显示)上，也可以固定在油气分离器900上或者其它位置)。电阻丝加热材料200的一端和突跳式控温器温控装置220上的连接线224连接 (也可以将电阻丝加热材料200的一端直接连接在突跳式控温器温控装置220的接线点上)，而后突跳式控温器温控装置220通过连接线222和插接头230连接；电阻丝加热材料200的一端通过电源线210和插接头230连接(也可以电阻丝加热材料200的一端直接和插接头连接，由于电阻丝会产生温度，此种情况下对插接头的耐热要求较高)。插接头 230可以和发动机电路连接，也可以和整车电路连接(也可以不使用插接头230，将电阻丝加热材料200，以及突跳式控温器温控装置220的连接线222和发动机电路或者整车电路直接连接)。电源线210和215可以包裹波纹管，用于绝缘和防磨损作用。
温控装置200控制温度范围在0-180℃，适宜的在5-80℃，选择常闭型突跳式控温器 (KSD-5/80)。控温器(KSD-5/80)控制温度范围在5-80℃，控温器在5度和5度以下接通，连通电阻丝加热材料200和电源线210，此时加热材料200加热；控温器在80度和 80度以上断开，切断电阻丝加热材料200和电源线210，此时电阻丝加热材料200不加热。当温度从5度或5度以下上升至5度以上80度以下的范围，此时控温器为接通状态，连通电阻丝加热材料200和电源线210，此时电阻丝加热材料200加热；当温度从80 度或80度上降低至80度以下5度以上的范围，此时控温器为断开状态，切断电阻丝加热材料200和电源线210，此时电阻丝加热材料200停止加热。
电阻丝加热材料200的规格为0.1-100欧/米，合适的为10-80欧/米，此时选择20欧/米，铺设在外层120的内表面。接头加热装置100的加热功率为1-30000瓦/平方米，合适的为1000-20000瓦/平方米，此时选择2000欧/米。在工作时电阻丝的电阻是基本不变化的，在稳定电压下电流也是恒定的，所述电阻丝的功率可以认为是标定量。通过对接头加热装置100进行标定，使通风管接头910的内腔在某两个温度间(一段温度范围内)变化，接头加热装置100能够防止混合气体产生冷凝水和结冰；如果在发动机启动阶段，接头加热装置100能够产生热量，融化结冰的冰块，防止曲轴箱压力升高。
本发明的曲轴箱通风管接头加热装置100的工作过程如下：
温控装置220为控温器(KSD-5/80)，控温器在5度和5度以下接通，连通电阻丝加热材料200和电源线210，此时电阻丝加热材料200加热；控温器在80度和80度以上断开，切断加热材料200和电源线210，此时电阻丝加热材料200不加热。当温度从5度或 5度以下上升至5度以上，同时处于80度以下，此时控温器为接通状态，连通加热材料 200和电源线210，此时电阻丝加热材料200加热；当温度从80度或80度上降低至80度以下，同时处于5度以上，此时控温器为断开状态，切断电阻丝加热材料200和电源线 210，此时电阻丝加热材料200停止加热。
在使用时，接头加热装置100安装在油气分离器900的通风管接头910上(见图 1)，其上的温控装置200安装在通风管(此处为显示)上。在寒冷低温环境下，车辆停止工作发动机关闭，此时油气分离器900的通风管接头910内仍然存有混合气体，混合气体容易凝水结冰；当发动机启动时，通风管接头910有结冰的冰块，当温控装置220检测到与通风管(此处未显示)接触位置的温度低于5℃，温控装置220打开，电阻丝加热材料200通过接插头140、电源线130、温控装置120实现供电，电阻丝加热材料200开始加热，通过接头加热装置100的内层110进行热传导，进而加热油气分离器900的通风管接头910，使得通风管接头910的内壁温度升高。同时从进气端150过来的混合气体也有较高的温度，能够加热通风管接头910内壁，也可以融化与混合气体接触的冰块。当通风管接头910的内壁温度升高到大于0℃，与通风管接头910内壁接触的冰块开始融化成水，融化的水在混合气体的压力和重力作用下进行流动，同时接头加热装置100上的电阻丝加热材料200持续加热，更多的冰块融化为水，在较高温度的混合气体(当冰块部分融化，混合气体能够在通风管内腔开始部分流通)和加热材料加热产生热量的作用下，能够将结冰的冰块融化，混合气体能够在通风管接头910内部正常的流通。
在寒冷低温环境车辆运行时，当控温器温控装置220检测到与通风管接头接触位置的温度为5度或低于5℃，控温器温控装置220打开，电阻丝加热材料200通过接插头 230、电源线210、控温器温控装置220实现供电，电阻丝加热材料200进行加热，通过接头加热装置100的内层110进行热传导，进而加热油气分离器900的通风管接头910，升高通风管接头910的内壁温度，避免出现混合气体中水蒸气凝水结冰或者较多的水蒸气凝水。
如果控温器温控装置220与通风管接头接触位置的温度升高为5度至80度之间，控温器温控装置220为接通状态，电阻丝加热材料200通过接插头230、电源线210、控温器温控装置220实现供电，电阻丝加热材料200持续加热。
随着发动机的持续共工作，流经通风管的混合气体温度上升管，当温控装置220与通风管接头接触位置的温度为80度或高于80度，温控装置220检测到与通风管接头接触位置的温度高于80℃，控温器温控装置220断开或处于断开状态，控温器温控装置220使得电阻丝加热材料200断电，电阻丝加热材料200停止加热。
由于车辆处于寒冷低温环境中，低温空气接触通风管的外壁，进而冷却通风管使得通风管的温度降低；当控温器温控装置220与通风管接头接触位置的温度为5度或5度以上，控温器温控装置220为断开状态。当控温器温控装置220与通风管接头接触位置的温度为5度或低于5度，控温器温控装置220检测到与通风管接头接触位置的温度为5度或低于5℃，控温器温控装置220接通，连通接插头230、电源线210、控温器温控装置220 实现供电，电阻丝加热材料220开始加热，重复油气分离器900的通风管接头910的加热过程。
控温器温控装置220监测与通风管接头接触位置的温度，在5℃和80℃之间重复接通和断开，控制电阻丝加热材料200进行加热和停止加热，维持油气分离器900的通风管接头910内壁温度维持在合适的范围，减少高温混合气体与通风管内壁的温度差异，避免出现混合气体中水蒸气凝水结冰或者较多的水蒸气凝水。
实施例2
本实施例是实施例1的变形。如图7所示，一种曲轴箱通风管接头加热装置100，包括壳体105、加热材料200(此处未显示)，电源线210，温控装置220、插接头230。图中，900为油气分离器，910为通风管接头(与油气分离器做成一体)。壳体105包覆在通风管接头910上，壳体105可以根据通风管接头910的形状来进行设计，做成仿形结构 (见图8)，然后可以紧密贴合在通风管接头910上，提高壳体105和通风管接头910的传热效率。
如图8所示，温控装置220装配在壳体105的内部，温控装置220为突跳式控温器，型号为KSD-5/80；此案例中壳体105的外层120为橡胶材料，采用模压成型工艺在壳体 105上成型设置有放置温控装置220的凹陷，此凹陷能够容纳温控装置220。而后壳体105 包覆油气分离器900上的通风管接头910，这样温控装置220贴住通风管接头910上，能够较为灵敏的测量通风管接头的温度。
如图4所示，电阻丝加热材料200铺设在外层120上；突跳式控温器温控装置220上分别有连接线222和224；电源线为210和215。电阻丝加热材料200的一端通过电源线210和突跳式控温器温控装置220上的连接线224连接，通过突跳式控温器温控装置220 上的连接线222和插接头230连接；电阻丝加热材料200的一端通过电源线215和插接头 230连接。插接头230可以和发动机电路连接，也可以和整车电路连接。电源线210和 215可以包裹波纹管，用于绝缘和防磨损作用。
本实施例的曲轴箱通风管接头加热装置的工作过程：
温控装置220为控温器(KSD-5/80)，控温器在5度和5度以下接通，连通电阻丝加热材料200和电源线210，此时电阻丝加热材料200加热；控温器在80度和80度以上断开，切断加热材料200和电源线210，此时电阻丝加热材料200不加热。当温度从5度或 5度以下上升至5度以上，同时处于80度以下，此时控温器为接通状态，连通加热材料 200和电源线210，此时电阻丝加热材料200加热；当温度从80度或80度上降低至80度以下，同时处于5度以上，此时控温器为断开状态，切断电阻丝加热材料200和电源线 210，此时电阻丝加热材料200停止加热。
在使用时，接头加热装置100安装在油气分离器900的通风管接头910上(见图 1)，其上的温控装置200安装在通风管接头910上。在寒冷低温环境下，车辆停止工作发动机关闭，此时油气分离器900的通风管接头910内仍然存有混合气体，混合气体容易凝水结冰；当发动机启动时，通风管接头910有结冰的冰块，当温控装置220检测到与通风管接头接触位置的温度低于5℃，温控装置220打开，电阻丝加热材料200通过接插头 140、电源线130、温控装置120实现供电，电阻丝加热材料200开始加热，通过接头加热装置100的内层110进行热传导，进而加热油气分离器900的通风管接头910，使得通风管接头910的内壁温度升高。同时从进气端150过来的混合气体也有较高的温度，能够加热通风管接头910内壁，也可以融化与混合气体接触的冰块。当通风管接头910的内壁温度升高到大于0℃，与通风管接头910内壁接触的冰块开始融化成水，融化的水在混合气体的压力和重力作用下进行流动，同时接头加热装置100上的电阻丝加热材料200持续加热，更多的冰块融化为水，在较高温度的混合气体(当冰块部分融化，混合气体能够在通风管内腔开始部分流通)和加热材料加热产生热量的作用下，能够将结冰的冰块融化，混合气体能够在通风管接头910内部正常的流通。
在寒冷低温环境车辆运行时，当控温器温控装置220检测到与通风管接头接触位置的温度为5度或低于5℃，控温器温控装置220打开，电阻丝加热材料200通过接插头 230、电源线210、控温器温控装置220实现供电，电阻丝加热材料200进行加热，通过接头加热装置100的内层110进行热传导，进而加热油气分离器900的通风管接头910，升高通风管接头910的内壁温度，避免出现混合气体中水蒸气凝水结冰或者较多的水蒸气凝水。
如果控温器温控装置220与通风管接头接触位置的温度升高为5度至80度之间，控温器温控装置220为接通状态，电阻丝加热材料200通过接插头230、电源线210、控温器温控装置220实现供电，电阻丝加热材料200持续加热。
随着发动机的持续共工作，流经通风管的混合气体温度上升管，当温控装置220与通风管接头接触位置的温度为80度或高于80度，温控装置220检测到与通风管接头接触位置的温度高于80℃，控温器温控装置220断开或处于断开状态，控温器温控装置220使得电阻丝加热材料200断电，电阻丝加热材料200停止加热。
由于车辆处于寒冷低温环境中，低温空气接触通风管的外壁，进而冷却通风管使得通风管的温度降低；当控温器温控装置220与通风管接头接触位置的温度为5度或5度以上，控温器温控装置220为断开状态。当控温器温控装置220与通风管接头接触位置的温度为5度或低于5度，控温器温控装置220检测到与通风管接头接触位置的温度为5度或低于5℃，控温器温控装置220接通，连通接插头230、电源线210、控温器温控装置220 实现供电，电阻丝加热材料220开始加热，重复油气分离器900的通风管接头910的加热过程。
控温器温控装置220监测与通风管接头接触位置的温度，在5℃和80℃之间重复接通和断开，控制电阻丝加热材料200进行加热和停止加热，维持油气分离器900的通风管接头910内壁温度维持在合适的范围，减少高温混合气体与通风管内壁的温度差异，避免出现混合气体中水蒸气凝水结冰或者较多的水蒸气凝水。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
本发明的实施例是对本发明进行说明，而不是对其进行限制。事实上，那些熟悉本行业的人员可以显而易见地在本发明的范围和原理内对本发明进行修改和变动。举例来说，一个具体机构所阐明或描述的某一部分功能，可用于另一具体机构，进而得到一个新的机构。实施例中的加热通风装置，不但还可以用在发动机上的曲轴箱通风管用来防止混合气体在通风管内凝水进而导致机油乳化，还可以应用在车辆油箱的通风管上——提高进气温度改善炭罐中吸附在活性炭上燃油的抽提效率，以及商用车辆尾气后处理的尿素管上——采用温控装置简化尿素管的加热控制。因此，本发明将包括上述修改和变动，只要它们属于所附的权利要求或与所要求权力相当的范围之内。
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