CN107277943B - 一种多功能车用气液管式正温度系数热敏电阻加热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能车用气液管式正温度系数热敏电阻加热器，包括加热器壳体，所述加热器壳体内布置有加热器热源，所述加热器热源与电极片接触，所述电极片与散热器接触，所述加热器壳体一端固定连接有连接器，所述连接器与电气快速接头一端连接，所述电气快速接头与液/气管的一端连接，所述液/气管外部包覆有聚合物PTC薄膜，所述聚合物PTC薄膜外部套设有双壁热缩管。该多功能车用气液管式正温度系数热敏电阻加热器用于车辆加热和诊断***，解决传统加热器线束多又乱的问题以及加热器脱离发动机后加热器未断开电源的问题，采用更安全的设计，加热器与诊断结构为同一回路，加热器连接器脱离后即断开电源，使用更加安全。
Description
技术领域
本发明涉及汽车曲轴箱通气加热器领域，具体为一种多功能车用气液管式正温度系数热敏电阻加热器。
背景技术
曲轴箱通气加热器属于汽车配件，安装在机动车辆的发动机上连接曲轴箱与进气管。
汽油或柴油引擎由于燃烧会在曲轴箱的活塞和气缸间产生废气，其中含有未燃烧的物质和氮氧化物以及水蒸气。这种废气和机油及其他物质以油雾的形式存在。以前，曲轴箱的废气和引擎机油的混合物会通过一个减压阀直接排放到环境中。如果曲轴箱没有通风，其内部的压力会在引擎工作时不断增大，最终可能会导致引擎抛锚。由于曲轴箱排出的废气含有有害的成分，尤其是氮氧化物，目前在欧洲已经针对曲轴箱封闭的通风***采用新的废气排放法规（2014年9月发布的Euro3至6标准）。温度低于4度的时候，曲轴箱废气中含有的水分（由于水蒸气凝结）会出现结冰现象，导致曲轴箱通风***中发生一定程度的堵塞，这时曲轴箱通气加热器就应运而生，为环境保护作出一份力量，特别是针对柴油发动机而言，它的废气循环控制已经成为减少氮氧化物排放的重要手段。曲轴箱加热器通常会安装在指定位置。在此处，曲轴箱的废气会引入到内燃机摄入新鲜空气的部位，如果曲轴箱加热器接头意外脱落，则会导致曲轴箱废气直接排入大气，污染环境，进气管道因此漏气，过多空气混入发动机，稀释混合气，发动机动力也因此下降，在美国和加拿大有这样的规定：须通过诊断***检测曲轴箱加热器是否已连接。曲轴箱加热器的功能原理是将电能转化为热能，其过程由加热器的核心部分完成，还需要用到PTC热敏电阻，通过热敏电阻将热量传给导热组件，进而输送到需要被加热的空气摄入口位置。
传统的机械型诊断***在使用时，只有当曲轴箱加热器连接后，连接器的锁止结构才能打开及安装，而诊断回路与加热器回路是互相独立的，这样设计存在不足之处：由于诊断回路与加热器回路是互相独立的，这意味着当曲轴箱通气加热器从发动机上脱落后，虽然可以发出诊断信号，但发热器未断开电源，将会持续发热，可能会带来不可预知的潜在风险。另处，此方案需要多条线束，导致发动机的线束拥挤及美观度下降的问题，而且该结构无法再增加PTC薄膜（包覆管道表面）加热功能，功能单一。
还有一种利用PTC 热源发热来设计的加热器，使用时热量传递给塑料，塑料被加热后再将热量传递到铝质的散热块，这样的设计仍存在不足之处： 由于塑料材质导热性能差，热量传递过程中在塑料处的热阻很大，造成热量积聚在热源处，长时间使用，金属电极片因过热而氧化腐蚀，最终导致产品失效。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多功能车用气液管式正温度系数热敏电阻加热器，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种多功能车用气液管式正温度系数热敏电阻加热器，包括加热器壳体，所述加热器壳体内布置有加热器热源和一组电极片，所述电极片的数量为两个，所述电极片分别与所述加热器热源的两面接触，位于底部的电极片与布置在所述加热器壳体内的散热器接触，所述电极片一端引出加热器热源端子，所述加热器壳体内布置有一组共注导电金属条，所述共注导电金属条一端与接出到所述加热器壳体外部的端子电连接，所述共注导电金属条的另一端与弹簧端子电连接，所述加热器壳体一端固定连接有连接器，所述弹簧端子布置在所述连接器的端面上，所述连接器与电气快速接头一端连接，所述电气快速接头另一端装有共注端子，所述共注端子与布置在所述电气快速接头内部的双头母端子电连接，所述电气快速接头具有共注端子的一端与液/气管的一端连接，所述液/气管外部包覆有液体/气体管热源，所述液体/气体管热源内具有导体条，所述液体/气体管热源和所述导体条均与所述共注端子接触配合，所述液/气管外部套设有双壁热缩管，所述双壁热缩管与所述电气快速接头配合处还套设有O形圈压套，所述液/气管的另一端采用同样方式与另一个电气快速接头连接。
优选的，所述电气快速接头和所述连接器之间设置有O型圈A和O型圈B，所述双壁热缩管和所述O形圈压套之间设置有O型圈C。
优选的，所述双壁热缩管外层为保护层，所述双壁热缩管内层为热熔层。
优选的，所述液/气管与所述电气快速接头配合处的外部套设有加强夹环。
优选的，所述加热器热源采用陶瓷PTC材料制成，所述液体/气体管热源采用聚合物PTC薄膜制成，柔性薄膜状的液体/气体管热源缠绕在所述液/气管表面，所述液体/气体管热源在与所述液/气管配合的一面涂覆粘合剂或非粘合性背衬，所述液体/气体管热源通过粘合剂或非粘合性背衬卷绕在所述液/气管外壁上。
优选的，所述双壁热缩管和所述电气快速接头之间装有弹簧片，所述弹簧片与所述液体/气体管热源和所述导体条接触配合，所述弹簧片与所述共注端子配合，所述液体/气体管热源与所述共注端子的电连接也可采用焊接、点焊、导电粘合剂连接的方式。
优选的，所述散热器为采用散热铝制成的环状物，所述加热器热源粘合到所述电极片一面上，所述电极片另一面直接粘合在所述散热器上，并且在采用粘合剂的同时也采用其他部件辅助固定，保证所述电极片与所述散热器接触良好。
优选的，所述双头母端子为双头弹簧片导体，所述弹簧端子和所述双头母端子通过弹簧片压缩相抵的方式实现电连接。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该多功能车用气液管式正温度系数热敏电阻加热器使用时，加热器热源使用散热器去传导来自由陶瓷PTCR制成的加热器热源的热量，加热器热源可以通过已连接上端子的电极片来通电，加热器热源粘合到电极片上，电极片又直接粘合在散热器上，并且在使用粘合剂的同时还采用其他部件辅助固定，以保证电极片和散热片能良好的完成热接触，这样的设计避免了传统手段中热源和散热器之间存在塑料影响导热的问题，使得热源能够直接与散热铝接触,导热效果优良，采用本发明结构后进行流体模拟测试后可直观看出本发明相对与传统装置在使用时温度分布均匀、无聚热点，弹簧端子和共注端子通过双头母端子连接，双头母端子的两端分别与弹簧端子和共注端子接插，接触可靠，依靠双头母端子中的弹簧片的弹力保证了电连接的可靠性；液/气管机械性地***到连接器中，并且在***时由液/气管本身的物理拉伸产生的压缩应力将其紧密地保持在电气快速接头壳体周围，加强夹环的使用进一步的保证了液/气管和连接器配合的可靠性；O型圈C、O形圈压套使用来实现电气快速接头和液/气管之间的防水密封，O形圈压套用塑料卡扣固定，塑料卡扣采用现有技术，O型圈压套对O型圈C进行压缩，通过将O形圈C压到所需的压缩比之后实现液/气管和热缩管之间的防水密封，共注端子和液体/气体管热源以及导体条通过弹簧片接触配合，弹簧片压紧液体/气体管热源和导体条完成液体/气体管热源、导体条与共注端子的电连接；该多功能车用气液管式正温度系数热敏电阻加热器应用在车辆发动机上，震动或其他因素有可能将电气快速接头松动脱落，因此连接在电气快速接头的双头母端子就有可能与连接在连接器上的弹簧端子脱开电连接；当该多功能车用气液管式正温度系数热敏电阻加热器使用时，在非加热配置中，在正常情况下，行车电脑可读取加热器的正常电阻值（导体条有限的电阻值），从而判断加热器正常工作，在电气快速接头脱离连接器后，电气连接也随之断开，行车电脑读取加热器的电阻值为无穷大，从而判断加热器非正常工作，发出警报；在加热配置中，在正常情况下，行车电脑可读取加热器的正常电阻值（聚合物PTC薄膜制成的液体/气体管热源的有限的电阻值），从而判断加热器正常工作，而聚合物PTC薄膜制成的液体/气体管热源是热敏电阻，其温度越高，电阻值越高，温度越低，电阻值越低，因此可根据热敏电阻的电阻特性，行车电脑可通过读取电阻值而推算出热敏电阻的工作温度，在电气快速接头脱离连接器后，电气连接也随之断开，行车电脑读取加热器的电阻值为无穷大，从而判断加热器非正常工作，发出警报；本装置用于车辆加热和诊断***，解决传统加热器线束多又乱的问题以及加热器脱离发动机后加热器未断开电源的问题，采用更安全的设计，加热器与诊断结构为同一回路，加热器连接器脱离后即断开电源，使用更加安全解决加热器聚热问题，提高产品寿命，使管道内温度分布更均匀，防止管道内大面积结冰而阻塞管道；由于具有更高的导热效率，产品额定功率可适当下调以节省能源，减少排放，使用时自调节陶瓷PTC和聚合物PTC薄膜、电互连端子和连接器来实现在汽车流体或窜气管道结构中对电加热、接头断开诊断以及液体/气体管道基部接头的需要。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为本发明加热器壳体、加热器热源、端子、连接器配合的结构示意图。
图3为本发明共注导电金属条在加热器壳体内布置的结构示意图。
图4为本发明连接器的端口结构示意图。
图5为本发明电气快速接头、双头母端子配合的***视图。
图6为本发明电气快速接头、双头母端子配合后的结构示意图。
图7为本发电气快速接头的截面示意图。
图8为本发明共注端子与双头母端子配合后的结构示意图。
图9为本发明电气快速接头和液/气管配合的结构示意图。
图10为本发明电气快速接头、液/气管、液体/气体管热源、共注端子配合的结构示意图。
图11为本发明电气快速接头、双壁热缩管配合的结构示意图。
图12为本发明电气快速接头、双壁热缩管、O形圈压套配合的结构示意图。
图13为本发明双头母端子和导体条配合的结构示意图。
图14为本发明双头母端子、导体条、液体/气体管热源配合的结构示意图。
图15为本发明电气快速接头、液/气管、O型圈A、O型圈B、O型圈C配合的结构示意图。
图16为本发明电气快速接头、弹簧片、共注端子、加强夹环、双壁热缩管配合的结构示意图。
图17为本发明导体条部分的电路图。
图18为本发明液体/气体管热源部分的电路图。
图19为本发明弹簧片与液体/气体管热源以及导体条配合的结构示意图。
图20为本发明加热器热源采用的有机聚合物PTC薄膜的特性图。
图21为本发明电极片、加热器热源以及散热器配合的结构示意图。
图中：1、加热器热源，2、液体/气体管热源，3、导体条，4、电极片，5、端子，6、弹簧端子，7、散热器，8、共注导电金属条，9、加热器壳体，10、加热器热源端子，11、O型圈A，12、O型圈B，13、O型圈C，14、O型圈压套，15、弹簧片，16、加强夹环，17、保护层，18、热熔层，19、双壁热缩管，20、共注端子，21、双头母端子，22、连接器，23、液/气管，24、电气快速接头。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图21，本发明提供一种技术方案：一种多功能车用气液管式正温度系数热敏电阻加热器，包括加热器壳体9，所述加热器壳体9内布置有加热器热源1和一组电极片4，所述电极片4的数量为两个，所述电极片4分别与所述加热器热源1的两面接触，位于底部的电极片4与布置在所述加热器壳体9内的散热器7接触，所述电极片4一端引出加热器热源端子10，所述加热器壳体9内布置有一组共注导电金属条8，所述共注导电金属条8一端与接出到所述加热器壳体9外部的端子5电连接，所述共注导电金属条8的另一端与弹簧端子6电连接，所述加热器壳体9一端固定连接有连接器22，所述弹簧端子6布置在所述连接器22的端面上，所述连接器22与电气快速接头24一端连接，所述电气快速接头24另一端装有共注端子20，所述共注端子20与布置在所述电气快速接头24内部的双头母端子21电连接，所述电气快速接头24具有共注端子20的一端与液/气管23的一端连接，所述液/气管23外部包覆有液体/气体管热源2，所述液体/气体管热源2内具有导体条3，所述液体/气体管热源2和所述导体条3均与所述共注端子20接触配合，所述液/气管23外部套设有双壁热缩管19，所述双壁热缩管19与所述电气快速接头24配合处还套设有O形圈压套14，所述液/气管23的另一端采用同样方式与另一个电气快速接头24连接，所述电气快速接头24和所述连接器22之间设置有O型圈A 11和O型圈B 12，所述双壁热缩管19和所述O形圈压套14之间设置有O型圈C 13，所述双壁热缩管19外层为保护层17，所述双壁热缩管19内层为热熔层18，所述液/气管23与所述电气快速接头24配合处的外部套设有加强夹环16，所述加热器热源1采用陶瓷PTC材料制成，所述液体/气体管热源2采用聚合物PTC薄膜制成，柔性薄膜状的液体/气体管热源2缠绕在所述液/气管23表面，所述液体/气体管热源2在与所述液/气管23配合的一面涂覆粘合剂或非粘合性背衬，所述液体/气体管热源2通过粘合剂或非粘合性背衬卷绕在所述液/气管23外壁上，所述双壁热缩管19和所述电气快速接头24之间装有弹簧片15，所述弹簧片15与所述液体/气体管热源2和所述导体条3接触配合，所述弹簧片15与所述共注端子20配合，所述液体/气体管热源2与所述共注端子20的电连接也可采用焊接、点焊、导电粘合剂连接的方式，所述散热器7为采用散热铝制成的环状物，所述加热器热源1粘合到所述电极片4一面上，所述电极片4另一面直接粘合在所述散热器7上，并且在采用粘合剂的同时也采用其他部件辅助固定，保证所述电极片4与所述散热器7接触良好，所述双头母端子21为双头弹簧导体，所述弹簧端子6和所述双头母端子21通过弹簧压缩相抵的方式实现电连接。
工作原理：该多功能车用气液管式正温度系数热敏电阻加热器安装时，加热器热源1使用散热器7去传导来自由陶瓷PTCR制成的加热器热源1的热量，加热器热源1可以通过已连接上加热器热源端子10的电极片4来通电，加热器热源1粘合到电极片4上，电极片4又直接粘合在散热器7上，并且在使用粘合剂的同时还采用其他部件辅助固定，以保证电极片4和散热片能良好的完成热接触，这样的设计避免了传统手段中热源和散热器之间存在塑料影响导热的问题，使得热源能够直接与散热铝接触,导热效果优良，采用本发明结构后进行流体模拟测试后可直观看出本发明相对与传统装置在使用时温度分布均匀、无聚热点，弹簧端子6和共注端子20通过双头母端子21连接，双头母端子21的两端分别与弹簧端子6和共注端子20接插，接触可靠，依靠双头母端子21中的弹簧片的弹力保证了电连接的可靠性；液/气管23机械性地***到连接器22中，并且在***时由液/气管23本身的物理拉伸产生的压缩应力将其紧密地保持在电气快速接头24壳体周围，加强夹环16的使用进一步的保证了液/气管23和连接器22配合的可靠性；O型圈C 13、O形圈压套14使用来实现电气快速接头24和液/气管23之间的防水密封，O形圈压套14用塑料卡扣固定，塑料卡扣采用现有技术，O型圈压套14对O型圈C 13进行压缩，通过将O形圈C 13压到所需的压缩比之后实现液/气管23和双壁热缩管19之间的防水密封，共注端子20和液体/气体管热源1以及导体条3通过弹簧片15接触配合，弹簧片15压紧液体/气体管热源1和导体条3完成液体/气体管热源1、导体条3与共注端子20的电连接；该多功能车用气液管式正温度系数热敏电阻加热器应用在车辆发动机上，震动或其他因素有可能将电气快速接头24松动脱落，因此连接在电气快速接头24的双头母端子21就有可能与连接在连接器22上的弹簧端子6脱开电连接；当该多功能车用气液管式正温度系数热敏电阻加热器使用时，在非加热配置中，在正常情况下，行车电脑可读取加热器的正常电阻值（导体条3有限的电阻值），从而判断加热器正常工作，在电气快速接头24脱离连接器22后，电气连接也随之断开，行车电脑读取加热器的电阻值为无穷大，从而判断加热器非正常工作，发出警报；在加热配置中，在正常情况下，行车电脑可读取加热器的正常电阻值（聚合物PTC薄膜制成的液体/气体管热源1的有限的电阻值），从而判断加热器正常工作，而聚合物PTC薄膜制成的液体/气体管热源1是热敏电阻，其温度越高，电阻值越高，温度越低，电阻值越低，因此可根据热敏电阻的电阻特性，行车电脑可通过读取电阻值而推算出热敏电阻的工作温度，在电气快速接头24脱离连接器22后，电气连接也随之断开，行车电脑读取加热器的电阻值为无穷大，从而判断加热器非正常工作，发出警报。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (8)
1.一种多功能车用气液管式正温度系数热敏电阻加热器，包括加热器壳体（9），其特征在于：所述加热器壳体（9）内布置有加热器热源（1）和一组电极片（4），所述电极片（4）的数量为两个，所述电极片（4）分别与所述加热器热源（1）的两面接触，位于底部的电极片（4）与布置在所述加热器壳体（9）内的散热器（7）接触，所述电极片（4）一端引出加热器热源端子（10），所述加热器壳体（9）内布置有一组共注导电金属条（8），所述共注导电金属条（8）一端与接出到所述加热器壳体（9）外部的端子（5）电连接，所述共注导电金属条（8）的另一端与弹簧端子（6）电连接，所述加热器壳体（9）一端固定连接有连接器（22），所述弹簧端子（6）布置在所述连接器（22）的端面上，所述连接器（22）与电气快速接头（24）一端连接，所述电气快速接头（24）另一端装有共注端子（20），所述共注端子（20）与布置在所述电气快速接头（24）内部的双头母端子（21）电连接，所述电气快速接头（24）具有共注端子（20）的一端与液/气管（23）的一端连接，所述液/气管（23）外部包覆有液体/气体管热源（2），所述液体/气体管热源（2）内具有导体条（3），所述液体/气体管热源（2）和所述导体条（3）均与所述共注端子（20）接触配合，所述液/气管（23）外部套设有双壁热缩管（19），所述双壁热缩管（19）与所述电气快速接头（24）配合处还套设有O形圈压套（14），所述液/气管（23）的另一端采用同样方式与另一个电气快速接头（24）连接。
2.根据权利要求1所述的一种多功能车用气液管式正温度系数热敏电阻加热器，其特征在于：所述电气快速接头（24）和所述连接器（22）之间设置有O型圈A（11）和O型圈B（12），所述双壁热缩管（19）和所述O形圈压套（14）之间设置有O型圈C（13）。
3.根据权利要求1所述的一种多功能车用气液管式正温度系数热敏电阻加热器，其特征在于：所述双壁热缩管（19）外层为保护层（17），所述双壁热缩管（19）内层为热熔层（18）。
4.根据权利要求1所述的一种多功能车用气液管式正温度系数热敏电阻加热器，其特征在于：所述液/气管（23）与所述电气快速接头（24）配合处的外部套设有加强夹环（16）。
5.根据权利要求1所述的一种多功能车用气液管式正温度系数热敏电阻加热器，其特征在于：所述加热器热源（1）采用陶瓷PTC材料制成，所述液体/气体管热源（2）采用聚合物PTC薄膜制成，柔性薄膜状的液体/气体管热源（2）缠绕在所述液/气管（23）表面，所述液体/气体管热源（2）在与所述液/气管（23）配合的一面涂覆粘合剂或非粘合性背衬，所述液体/气体管热源（2）通过粘合剂或非粘合性背衬卷绕在所述液/气管（23）外壁上。
6.根据权利要求1所述的一种多功能车用气液管式正温度系数热敏电阻加热器，其特征在于：所述双壁热缩管（19）和所述电气快速接头（24）之间装有弹簧片（15），所述弹簧片（15）与所述液体/气体管热源（2）和所述导体条（3）接触配合，所述弹簧片（15）与所述共注端子（20）配合，所述液体/气体管热源（2）与所述共注端子（20）的电连接采用焊接或导电粘合剂连接的方式。
7.根据权利要求1所述的一种多功能车用气液管式正温度系数热敏电阻加热器，其特征在于：所述散热器（7）为采用散热铝制成的环状物，所述加热器热源（1）粘合到所述电极片（4）一面上，所述电极片（4）另一面直接粘合在所述散热器（7）上。
8.根据权利要求1所述的一种多功能车用气液管式正温度系数热敏电阻加热器，其特征在于：所述双头母端子（21）为双头弹簧片导体，所述弹簧端子（6）和所述双头母端子（21）通过弹簧片压缩相抵的方式实现电连接。
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