温控系统、包含其的空滤出气管总成和发动机
技术领域
本发明涉及发动机进气系统设计
技术领域
,特别涉及一种温控系统、包含其的空滤出气管总成和发动机。背景技术
为了解决极寒情况下,呼吸管结冰的问题,现有的技术方案是在呼吸管上包裹保温棉,辅以呼吸管接头扩孔方案。但是,此种方案并未很好的解决此问题。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术中空滤出气管内的气体温度无法快速和精确地控制的问题,以及空滤出气管上的呼吸管结冰的问题。首先,本发明提供一种温控系统,通过检测气体的流量和温度,并据此控制加热功率,达到对于空滤出气管内部的气体温度进行快速和精确地控制的效果。其次,提供一种空滤出气管总成,通过使用上述温控系统配合加热装置,快速调节呼吸管接口处的气体温度,确保不出现结冰问题。
为解决上述技术问题,本发明提供了一种温控系统,用于空滤出气管总成,温控系统包括传感器、控制器、执行器和加热装置,并且传感器与控制器通信连接,控制器与执行器通信连接,执行器与加热装置通信连接;其中,传感器用于检测空滤出气管总成的空滤出气管的气体,得到并反馈气体温度信息和流量信息给控制器;控制器根据气体温度信息和流量信息发送控制信号给执行器,执行器根据收到的控制信号控制加热装置运行;并且,当气体温度信息低于温度阈值时,控制器将加热装置在加热时限内加热到温度阈值所需要的加热功率发送给执行器,执行器控制加热装置以加热功率运行;当气体温度信息高于温度阈值时,控制器停止发送控制信号给执行器,加热装置停止运行。
采用上述方案,传感器实时检测呼吸管接口前的气体温度信息和流量信息,将其与温度阈值进行对比。如低于温度阈值,控制器结合流量信息并通过逻辑计算在一定时间之内加热到温度阈值所需要的加热功率大小,并转换成控制信号传输到执行器。执行器再根据该控制信号控制加热装置进行加热工作;如高于温度阈值,则暂停输出到加热装置的控制信号,以此来停止对气流的加热。通过这种温控系统,对空滤出气管呼吸管接口气流温度的调节,达到对于空滤出气管内部的气体温度进行快速和精确地控制的效果,从而把流经加热丝的气体加热到理想温度。
根据本发明的另一
具体实施方式
,本发明的实施方式公开的温控系统,加热时限为0.3s-1.5s。
采用上述方案,在该时间内将流经的气体加热到理想温度,该时间可以是0.3s、0.5s 或者1.5s,并且由于传感器是实时监测温度的,在该范围内有利于迅速调整温度。
还提供一种空滤出气管总成,包括空滤出气管,空滤出气管的周壁设置有呼吸管接口,并且呼吸管接口与空滤出气管内部的管路连通,其特征在于,空滤出气管总成还包括上述的温控系统;其中,加热装置设置在空滤出气管的管路中,并位于呼吸管接口的上游;温控系统的传感器设置在空滤出气管上、并延伸至管路中,并且传感器在管路的延伸方向上位于加热装置和呼吸管接口之间。
采用上述方案,空滤出气管从进气端口进气经过前段管路到加热装置,被加热后,进一步流动到传感器接受检测,再进一步地流动经过呼吸管接口,此时的气体为加热过的气体。并且,由于温控系统可以主动地根据流经气体的温度和流量信息对加热装置进行控制,从而可以及时、快速、精确地控制加热装置加热,从而保证从上游流过的气体温度保持在温度阈值下、避免呼吸管结冰。
根据本发明的另一具体实施方式,本发明的实施方式公开的空滤出气管总成,传感器同时检测被加热装置加热后的气体的气体温度信息以及流过呼吸管接口处的气体的气体温度信息。
采用上述方案,传感器同时检测被加热装置加热后的气体的温度以及流过呼吸管接口处的气体温度,进行温度比对,确定气体流动过程中的热量损失,以此反馈给处理器,进行加热装置的功率调整,从而更加准确地计算出呼吸管不结冰时加热装置所需要实际加热功率,实现呼吸管接口处温度的精确控制。例如,加热装置加热后的气体在流动到呼吸管接口处时会有温度损失,通过对两处的温度检测可以通过逻辑计算得到实际需要的加热功率。
根据本发明的另一具体实施方式,本发明的实施方式公开的空滤出气管总成,传感器在管路的延伸方向上位于加热装置和呼吸管接口的中间。
采用上述方案,通过设置在加热装置和呼吸管接口的中间,可以同时监控被加热装置加热后的气体的温度以及流过呼吸管接口处的气体温度。
根据本发明的另一具体实施方式,本发明的实施方式公开的空滤出气管总成,传感器与加热装置的距离为30mm-150mm,并且传感器与呼吸管接口的距离为 30mm-150mm。
根据本发明的另一具体实施方式,本发明的实施方式公开的空滤出气管总成,管路内设置有整流格栅,整流格栅在管路的延伸方向上位于加热装置和传感器之间。
采用上述方案,整流格栅是一种蜂窝状或网络状的硬质分隔体。气体在遇到加热装置或刚进入空滤出气管时的短距离内存在着较强的扰动气流,会形成一定的涡流区,导致管段截面上气流速度呈无规律分布,从而使得气体流量(风量)测试时的准确度难以保证。使用时,整流格栅可以减少气流流经后的扰动气流,提高流量信息的准确度。
根据本发明的另一具体实施方式,本发明的实施方式公开的空滤出气管总成,加热装置包括电热丝,电热丝设置成螺旋状结构。
采用上述方案,保证气流流经加热装置的电热丝后,气流被均匀加热,同时尽量避免对流经气流产生扰动,影响压损。
根据本发明的另一具体实施方式,本发明的实施方式公开的空滤出气管总成,加热装置还包括壳体,壳体设置在管路内,并与对应位置的管路同轴设置,并且壳体形成内腔,壳体沿壳体的轴线方向的两端设置有贯通的开口,开口连通内腔与管路,电热丝容纳于内腔;并且壳体的材料为耐高温材料。
采用上述方案,壳体起到保护空滤出气管不被电热丝破坏的作用。
根据本发明的另一具体实施方式,本发明的实施方式公开的空滤出气管总成,壳体的内壁面设置有集热层。
采用上述方案,为了增强此处的换热效果,同时避免电热丝对空滤出气管和壳体的内壁造成热损伤,壳体内壁增加可以设置例如锡箔纸、反光镀膜的集热层。
根据本发明的另一具体实施方式,本发明的实施方式公开的一种空滤出气管总成,电热丝的两端穿过壳体的侧壁并延伸至空滤出气管的外部;并且电热丝的两端设置有电热丝接头,电热丝接头采用绝热导电材料。
采用上述方案,在电热丝与壳体的接触部分,设置绝热导热材料可以保护塑料壳体不被损伤。
还提供一种发动机,包括发动机本体,发动机本体上设置有发动机节气门,还包括上述空滤出气管总成,空滤出气管总成的空滤出气管与发动机节气门连接并连通。
采用上述方案,通过在发动机上安装上述空滤出气管总成,调节呼吸管接口处的气体温度,避免呼吸管结冰,提高发动机寿命。
本发明的有益效果是:
首先,本发明提供一种温控系统,通过检测气体的流量和温度,并据此控制加热功率,达到对于空滤出气管内部的气体温度进行快速和精确地控制的效果。其次,提供一种空滤出气管总成,通过使用上述温控系统配合加热装置,快速调节呼吸管接口处的气体温度,确保不出现结冰问题。
附图说明
图1为本发明中实施例1的温控系统的系统框图;
图2为本发明中实施例2的空滤出气管总成的结构示意图;
图3为本发明中实施例2的空滤出气管总成的加热装置不含壳体时的结构示意图;
图4为本发明中实施例2的空滤出气管总成的加热装置含壳体时的结构示意图;
图5为本发明中实施例3中的发动机的结构示意图。
附图标记说明:
10:温控系统;
110:传感器;120:控制器;130:执行器;
140:加热装置;141:电热丝;1411:电热丝接头;
142:壳体;1421:内腔;1422:集热层。
20:空滤出气管;210:管路;211:入气端口;212:出气端口;30:呼吸管接口; 40:整流格栅。
1:发动机本体;2:空滤出气管总成;3:发动机节气门。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式,本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍,但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反,结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解,以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外,为了避免混乱或模糊本发明的重点,有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
应注意的是,在本说明书中,相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本实施例的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“内”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述,而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本实施例的描述中,还需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
实施例1
为解决上述技术问题,如图1所示,本发明提供了一种温控系统10,用于空滤出气管总成,温控系统10包括传感器110、控制器120、执行器130和加热装置140,并且传感器110与控制器120通信连接,控制器120与执行器130通信连接,执行器130与加热装置140通信连接;其中,传感器110用于检测空滤出气管总成的空滤出气管20的气体,得到并反馈气体温度信息和流量信息给控制器120;控制器120根据气体温度信息和流量信息发送控制信号给执行器130,执行器130根据收到的控制信号控制加热装置140 运行;并且,当气体温度信息低于温度阈值时,控制器120将加热装置140在加热时限内加热到温度阈值所需要的加热功率发送给执行器130,执行器130控制加热装置140 以加热功率运行;当气体温度信息高于温度阈值时,控制器120停止发送控制信号给执行器130,加热装置140停止运行。
具体地,如图1所示,传感器110检测呼吸管接口前的气体温度信息和流量信息,将其与温度阈值进行对比。如低于温度阈值,控制器120结合流量信息并通过逻辑计算在一定时间之内加热到温度阈值所需要的加热功率大小,并转换成控制信号传输到执行器130。执行器130再根据该控制信号控制加热装置140进行加热工作;如高于温度阈值,则暂停输出到加热装置140的控制信号,以此来停止对气流的加热。通过这种温控系统 10,对空滤出气管20呼吸管接口气流温度的调节,达到对于空滤出气管20内部的气体温度进行快速和精确地控制的效果。
更具体地,温控系统10还与必要的电源电连接,电源可以为外部电源,在本实施方式中温控系统10与外设的车载电源电连接。
加热装置140可以是现有技术中电热丝、电热管或其他本领域常用的加热设备。
需要理解的是,传感器110、控制器120、执行器130所用硬件为本领域常用的设备,本实施方式对此不作具体限定。
在一种优选的实施方式中,加热时限为0.3s-1.5s。
具体地,加热时限是指在该时间内把流经加热装置140的气体加热到理想温度。加热时限可以是在该范围内任意时间,本领域技术人员可根据实际需要选择,本实施方式在此不做具体限制。例如,0.3s、0.9s或者1.5s。
优选地,加热时限为0.5s。
实施例2
提供一种空滤出气管总成,如图2所示,包括空滤出气管20,空滤出气管20的周壁设置有呼吸管接口30,并且呼吸管接口30与空滤出气管20内部的管路210连通,空滤出气管总成还包括实施例1中的温控系统10;其中,加热装置140设置在空滤出气管20 的管路210中,并位于呼吸管接口30的上游;温控系统10的传感器110设置在空滤出气管20上、并延伸至管路210中,并且传感器110在管路210的延伸方向上位于加热装置140和呼吸管接口30之间。
具体地,如图2所示,在本实施方式中,空滤出气管20中的气体在进入空滤出气管20时,先进入气端口211、经过前段管路210、温控系统10的加热装置140、传感器110、呼吸管接口30然后经后段管路210从出气端口212排出。其中,“上游”的意思是指,气体按上述过程流动的过程中,在先经过的部分,例如,经过前段管路210在加热装置 140的上游、传感器110在呼吸管接口30的上游。
更具体地,呼吸管接口30布置在空滤出气管20上,为了快速高效的解决空滤出气管20上呼吸管结冰问题,温控系统10集成在空滤出气管20上。其中,空滤出气管20 上设置有传感器110、控制器120、执行器130和加热装置140所必要的电源连接插口和集成温控系统10所需要的空间。
例如,如图2所示的,空滤出气管20的周壁设置有设置空间,为了避免脏空气对于温控系统10的传感器110的影响,传感器110安装在空滤出气管20内部并延伸至位于周壁的插电部(控制器120、执行器130在图2中未画出)。
加热装置140可以是电热丝、电热管或其他本领域常用的加热设备。需要理解的是,为了使加热装置140不影响空滤出气管总成中气体的通过,当加热装置140为电热丝或电热管时,其结构布置不应过于密集。
使用时,空滤出气管20从进气端口进气经过前段管路210到加热装置140,被加热后,进一步流动到传感器110接受检测,再进一步地流动经过呼吸管接口30,此时的气体为加热过的气体。并且,由于温控系统10可以主动地根据流经气体的温度和流量信息对加热装置140进行控制,从而可以及时、快速、精确地控制加热装置140加热,从而保证从上游流过的气体温度保持在温度阈值下、避免呼吸管结冰。
在一种优选的实施方式中,传感器110同时检测被加热装置140加热后的气体的气体温度信息以及流过呼吸管接口30处的气体的气体温度信息。
具体地,温控系统10同时监控加热后的空气温度以及流过呼吸管接口30处的气体温度,为此传感器110可以设置成如图2所示的在空滤出气管20的轴向上拥有一定宽度的传感器110,以使得在该宽度下传感器110可以同时检测两侧的空气温度。也可以是通过特定的位置设置达到同时监控加热后的空气温度以及流过呼吸管接口30处的气体温度的效果。
使用时,传感器110同时检测被加热装置140加热后的气体的温度以及流过呼吸管接口30处的气体温度,进行温度比对,确定气体流动过程中的热量损失,以此反馈给处理器,进行加热装置的功率调整,可以更加准确地计算出呼吸管不结冰时加热装置140 所需要实际加热功率。例如,加热装置140加热后的气体在流动到呼吸管接口30处时会有温度损失,通过对两处的温度检测可以通过逻辑计算得到实际需要的加热功率。
在一种优选的实施方式中,如图2所示,传感器110在管路210的延伸方向上位于加热装置140和呼吸管接口30的中间。
采用上述方案,通过设置在加热装置140和呼吸管接口30的中间,可以同时监控被加热装置140加热后的气体的温度以及流过呼吸管接口30处的气体温度。
在一种优选的实施方式中,传感器110与加热装置140的距离为30mm-150mm,并且传感器110与呼吸管接口30的距离为30mm-150mm。
具体地,允许的距离范围为30mm~150mm,例如可以是30mm或者150mm或者90mm,本领域技术人员可根据实际需要选择,本实施方式在此不做具体限制。
其中优选地,感器110与加热装置140的距离为50mm,并且传感器110与呼吸管接口30的距离为50mm。
在一种优选的实施方式中,如图2所示,管路210内设置有整流格栅40,整流格栅40在管路210的延伸方向上位于加热装置140和传感器110之间。
具体地,整流格栅40是一种蜂窝状或网络状的硬质分隔体。气体在遇到加热装置140 或刚进入空滤出气管20时的短距离内存在着较强的扰动气流,会形成一定的涡流区,导致管段截面上气流速度呈无规律分布,从而使得气体流量(风量)测试时的准确度难以保证。
使用时,整流格栅40可以减少气流流经后的扰动气流,提高流量信息的准确度。
在一种优选的实施方式中,如图3-图4所示,加热装置140包括电热丝141,电热丝141设置成螺旋状结构。
具体地,电热丝141盘成螺旋状所在的平面与空滤出气管20的轴向垂直。例如,电热丝141可以采用镍铬合金材料,直径为3mm。
采用上述方案,保证气流流经加热装置140的电热丝141后,气流被均匀加热,同时尽量避免对流经气流产生扰动,影响压损。
在一种优选的实施方式中,如图4所示,加热装置140还包括壳体142,壳体142 设置在管路210内,并与对应位置的管路210同轴设置,并且壳体142形成内腔1421,壳体142沿壳体142的轴线方向的两端设置有贯通的开口,开口连通内腔1421与管路 210,电热丝141容纳于内腔1421;并且壳体142的材料为耐高温材料。
具体地,壳体142起到保护空滤出气管20不被电热丝141破坏的作用。例如,壳体142材料采用PA6-GF30或其他耐高温的材料,壁厚可以是2.5mm。
更具体地,壳体142的具体结构如图4所示,并且壳体142还设置有必要的插电部分穿过空滤出气管20的位于空滤出气管20的外部,电热丝141的接电端位于该插电部分中。
在一种优选的实施方式中,如图4所示,壳体142的内壁面设置有集热层1422。
采用上述方案,为了增强此处的换热效果,同时避免电热丝141对空滤出气管20和壳体142的内壁造成热损伤,壳体142内壁增加可以设置例如锡箔纸、反光镀膜的集热层。
在一种优选的实施方式中,如图2所示,电热丝141的两端穿过壳体142的侧壁并延伸至空滤出气管20的外部;并且电热丝141的两端设置有电热丝接头1411,电热丝接头1411采用绝热导电材料。
具体地,绝热导电材料可以是铜丝。
使用时,在电热丝141与壳体142的接触部分,设置绝热导热材料可以保护塑料壳体不被损伤。
实施例3
还提供一种发动机,如图5所示,包括发动机本体1,发动机本体1上设置有发动机节气门3,还包括上述空滤出气管总成2,空滤出气管总成2的空滤出气管20与发动机节气门3连接并连通。
具体地,安装位置如图5所示,空滤出气管总成2的空滤出气管20的一端与发动机的发动机节气门连接并连通。
采用上述方案,通过在发动机上安装上述空滤出气管总成,调节呼吸管接口处的气体温度,避免呼吸管结冰,提高发动机寿命。
虽然通过参照本发明的某些优选实施方式,已经对本发明进行了图示和描述,但本领域的普通技术人员应该明白,以上内容是结合具体的实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。本领域技术人员可以在形式上和细节上对其作各种改变,包括做出若干简单推演或替换,而不偏离本发明的精神和范围。
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