CN101813018A - 车辆的废气排放控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆的废气排放控制系统，包括化油器及触媒装置；还包括第1二次空气补气通路，其第一端与进气管相联通、第二端与排气管相联通，和设置在第1二次空气补气通路中的第一控制阀；还包括第2二次空气补气通路，其第一端与进气管相联通、第二端与排气管相联通；及设置在第2二次空气补气通路中的第二控制阀；第1二次空气补气通路的第二端和第2二次空气补气通路的第二端分别联通在排气管的不同位置上。本发明的控制系统采用1个触媒装置配置二个控制阀的结构使发动机废气排放符合了国III标准，获得了综合成本的优势。本发明还提供了该废气排放控制系统的控制方法，通过在不同情况下控制废气排放控制系统来实现净化废气排放的目的。

Description

车辆的废气排放控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及内燃机技术领域，尤其涉及一种车辆的废气排放控制系统，以及该控制系统的控制方法。

背景技术

车辆排放污染物中含有大量的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)、二氧化硫、铝、碳微粒和其他杂质粉尘等，这些物质对生态环境危害极大。

目前，中国的车辆废气排放规定已经调整为比欧III标准更严格的国III标准。因此，在车辆制造和控制技术上，就需要比应对欧II标准更高精度的控制。也就是说，排放标准的提高对车辆制造技术提出了更高的要求。

现有技术中设置二次空气控制阀的目的是为减少发动机废气中的CO含量。如图1所示，在补气通路20中设置一个二次空气控制阀SAV1，由发动机10的吸气管11处的负压通过控制通路13控制该二次空气控制阀SAV1的开闭，以在发动机10减速时关闭该二次空气控制阀SAV1，使二次空气停止进入排气管12内，防止发动机10减速时在排气管12内产生二次燃烧现象。

由于结构上的限制，上述控制系统只能通过简单的机械控制使二次空气控制阀SAV1在减速时为关闭状态，控制动作很单一。而在发动机10处于其他工况时，该二次空气控制阀SAV1均为常开状态，难以适应多种工况条件下的补气要求。

为应对国III标准对废气排放的高要求，目前的制造技术一般是采用在原有应对欧II标准要求的装置的基础上增设一套触媒装置的技术方案，使车辆废气排放达到国III标准。

如图2所示，在增设一套触媒装置后，改进的废气排放控制系统在化油器进气口61与触媒装置10的上游和触媒装置12的下游之间建立一用于导入二次空气的气体通路20，并利用该气体通路20上设置的二次空气控制阀SAV1控制该气体通路20的开/闭，来控制二次空气的投入，实现净化废气的技术目的。图2中箭头表示空气的流向。

由于触媒中贵金属的稀缺性因素，随着时间的推移，触媒装置的成本一直在不断提高。上述技术解决方案由于设置了2个触媒装置，虽然可以基本满足废气排放标准的要求，但同时大大增加了废气排放控制系统的制造成本，造成整个废气排放控制系统产品的市场竞争力大为减退。

因此，如何获得一种低成本、高效率的车辆废气排放控制系统成为本领域技术人员期待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种低成本的车辆废气排放的控制系统。

为实现上述目的，本发明提供了一种车辆的废气排放控制系统，包括：通过进气管与发动机的进气口相联通的化油器；通过排气管与发动机的排气口相联通的触媒装置；第1二次空气补气通路，该第1二次空气补气通路的第一端与该进气管相联通，第二端与该排气管相联通，用于将该化油器的上游空气供应给该排气管；和设置在该第1二次空气补气通路中的第一控制阀。还包括独立设置在与该第1二次空气补气通路不同位置上的第2二次空气补气通路，该第2二次空气补气通路的第一端与该进气管相联通，第二端与该排气管相联通，用于将该化油器的上游空气供应给该排气管；以及设置在该第2二次空气补气通路中、并独立设置在与该第一控制阀不同位置上的第二控制阀。

其中，该第1二次空气补气通路的第二端和该第2二次空气补气通路的第二端分别联通在该排气管的不同位置上。在具体实施例中，该第1二次空气补气通路的第二端联通在该发动机排气口近旁的该排气管上，该第2二次空气补气通路的第二端联通在该触媒装置近旁的该排气管上。

本发明的控制系统通过对上述第一、第二控制阀的开闭调节，对发动机在冷机状态、或在加速状态时的二次空气流量进行有效的控制，以实现净化废气的技术目的。

与现有技术不同的是，本发明的控制系统通过采用1个触媒装置配置2个控制阀的技术方案，使车辆的废气排放符合国III标准。由于控制阀的成本远低于触媒装置的成本，因此本发明的技术方案不仅结构简单，还获得了废气排放控制系统的综合成本优势，大大提高了产品的市场竞争力。

在本发明的较佳实施方式中，还包括一控制用通路，该控制用通路设置在该化油器的起动用装置上，与该第一控制阀相联通。

依据控制阀的结构，通过选定第一控制阀中的弹簧负荷，及该控制用通路中节流径的设定，本发明的控制系统能够恰当地设定加速时二次空气的导入时间。

同样依据控制阀的结构，通过对流量控制阀上调整螺栓的调节，本发明的控制系统能够恰当地设定导入的二次空气的流量。

本发明利用上述简单、低成本的控制系统，通过对二次空气的导入时间和导入流量的良好控制，有效地控制了废气在排气管中的燃烧状况，使废气排放控制在符合国III标准的范围内。

本发明还提供了一种用于车辆的废气排放控制系统的控制方法，其步骤为：根据发动机的运转状况来控制第一控制阀和第二控制阀的开启及关闭。

在本发明的方法的较佳实施方式中，其步骤为：当该发动机的进气口一侧的气压大致达到大气压时，控制该第一控制阀和该第二控制阀，使其中的至少一个为开启。

由于本发明的控制方法将始动燃料增量装置的混合气通路的压力作为控制压，所以能够实现与燃料增量联动控制二次空气流量的技术目的。

当该发动机处于启动后的一设定时间段时，本发明的控制系统控制该第一控制阀保持常开状态。通过在发动机启动阶段开启该第一控制阀，对排气管提供补气，在排气管中形成二次燃烧，以降低在发动机启动阶段由于混合气浓度过高导致的排气中CO含量过高的问题。

或是，当该发动机加速运转时，控制该第一控制阀和该第二控制阀，使其中的至少一个为开启。

由于发动机加速时源自吸气管的控制负压变小，通过双向阀膜片室的负压当即减小，二次空气通过开启的第一控制阀被导入排气管，因而能够减低由于发动机加速造成的激增的CO/HC浓度。

当发动机加速结束后，吸气管的负压增大，于是通过节流膜片室的负压徐徐地增大，第一控制阀被关闭，通过第一控制阀进入排气管的二次空气的供给随即停止。而第二控制阀则开启，继续向排气管导入减速区域以外的二次空气。通过对控制阀上调整螺栓的调节，进入排气管的二次空气的流量被适当地调整，使触媒装置起到对废气氧化/还原催化的作用。

以下将结合附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果作进一步说明，以充分地了解本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是现有技术中一种控制系统的结构示意图；

图2是现有技术中又一种控制系统的结构示意图；

图3是本发明的控制系统一具体实施例的结构示意图；

图4是本发明的控制方法一具体实施例中，在发动机为冷机状态一时，化油器、起动用装置及第一控制阀的状态示意图；

图5是本发明的控制方法一具体实施例中，在发动机为冷机状态二时，化油器、起动用装置及第一控制阀的状态示意图；

图6是本发明的控制方法一具体实施例中，在发动机为减速状态时，化油器、起动用装置及第一控制阀的状态示意图；

图7是本发明的控制方法一具体实施例中，在发动机为加速状态时，化油器、起动用装置及第一控制阀的状态示意图。

具体实施方式

如图3所示，本发明的车辆废气排放控制系统的一具体实施例中，主要包括发动机40及其进气管41、排气管42，触媒装置50、化油器60等部件，还包括第1二次空气补气通路10、第2二次空气补气通路20等气体通路。图3中箭头所示为空气的流向。

其中，触媒装置50通过排气管42与发动机40的排气口C2相联通。化油器60通过进气管41与发动机40的进气口C1相联通。

第1二次空气补气通路10的第一端A1与进气管41相联通，第1二次空气补气通路10的第二端A2在排气口C2处与排气管42相联通，第1二次空气补气通路10中设置有第一控制阀11。

第1二次空气补气通路10用于将化油器60的上游空气供应给排气管42，第一控制阀11用于控制该通路的开/闭及空气流量。

第2二次空气补气通路20独立地设置在与第1二次空气补气通路10不同的位置上。第2二次空气补气通路20的第一端B1与进气管41相联通，第2二次空气补气通路20的第二端B2在靠近触媒装置50的上游位置与排气管42相联通。第2二次空气补气通路20中设置有第二控制阀21，第二控制阀21具有与第一控制阀11不同的位置。

第2二次空气补气通路20用于将化油器60的上游空气供应给排气管42。第二控制阀21用于控制该通路的开/闭及空气流量。

本发明的控制系统还包括一控制用通路30。结合图4所示，该控制用通路30的一端与化油器60上起动用装置606的控制压出口605联通，另一端与第一控制阀11上的控制压入口111联通，图4中虚线为连接管道。

在控制用通路30中，还可以设置有一用做控制第一控制阀11作动的双向阀31，该双向阀31还可防止混合气进入第一控制阀11。“作动”是指使第一控制阀11处于工作状态。

由于上述结构，当发动机40处于启动后的一设定时间段时，本发明的控制系统利用双向阀31进、出气口两侧的压差控制第一控制阀11保持常开状态，对排气管42提供补气，在排气管42的出气口C2处形成二次燃烧，以降低在发动机40启动阶段由于混合气浓度过高导致的排气中CO含量过高的问题。

本发明的控制系统的更详细的工作状况将结合以下的控制方法一并说明。

本发明的控制系统通过采用1个触媒装置配置2个控制阀的技术方案，通过对上述第一、第二控制阀的开闭调节，对发动机在冷机状态、或在加速状态时的二次空气流量进行有效的控制，以实现净化废气的技术目的，使车辆的排气符合欧III标准，获得了现有技术所不能实现的技术效果。

本发明还提供了上述废气排放控制系统的控制方法，根据发动机的运转状况来控制第一控制阀和第二控制阀的开启及关闭，以获得符合废气排放标准的废气。

如图3所示为本发明的废气排放控制系统一具体实施例，该控制系统的结构已在前文详述。本发明的控制方法为对该控制系统操控的方法。

在一具体实施例中，该控制方法的主要步骤为：当发动机40的进气口41(即化油器60的排气口)一侧的气压大致达到大气压时，控制第一控制阀11和第二控制阀21，使其中的至少一个为开启，向排气管42提供二次空气。

由于气体通路中压力损失等现象的客观存在，气体通路两端的压力并不能保持为完全的一致。上文中“大致”一词的含义是指，此处无人为参与的压力调节。

具体地，如图4所示，化油器60的本体600中包括空气入口601，燃料供给通路602，化油器下游空气出口603(连接发动机40的进气口41)。在下游空气出口603中还设置有一支路，形成一控制压出口605。控制压出口605通过一双向阀31，与第一控制阀11上的控制压入口111联通，用于控制第一控制阀11的开闭。

当发动机40处于启动状态时，化油器60上的起动用装置606通电，针阀604上提。此时，燃料供给通路602打开并与空气入口601贯通，来自燃料供给通路602的燃料和来自空气入口601的空气在通道中形成混合气后进入化油器60的下游空气出口603。

此时，燃料供给通路602、化油器60的下游空气出口603一侧的气压与发动机40的进气口41气压为大致相同的负压。而控制压出口605与空气入口601的气压为大致相同的大气压，双向阀31打开，控制用通路30贯通。第一控制阀11上的控制压入口111的压力为接近大气压，第一控制阀11在此条件时为开启状态，第1二次空气补气通路10贯通，并从第一端A1经第二端A2向排气管42的排气口C2处提供二次空气。

该二次空气用于在排气管42的排气口C2处产生二次燃烧，消耗因发动机40在启动状态而在排气中激增的CO，使废气排放符合国III标准。

在发动机40启动后的一设定时间段，如大约150至200秒后，化油器60上的起动用装置606断电。此时，发动机40进入正常工况。

如图5所示，此工况时，针阀604关闭，化油器60的下游空气出口603与空气入口601之间的通路被阻断。下游空气出口603一侧的气压与发动机40的进气口41的气压一致为负压，控制压出口605的气压也为基本相同的负压(与针阀604开启时，控制压出口605的气压大致为大气压有所不同)。当控制压出口605的负压达到一定值后，通过双向阀31传递到控制压入口111，第一控制阀11的膜片114受到的负压力足以克服压簧112的弹力，膜片114向图5中的左侧发生位移，第一控制阀11形成关闭状态。此时，来自第1二次空气补气通路10的二次空气不能通过第一控制阀11向排气管42提供二次空气。

由于发动机40在正常工况时，混合气在发动机40缸内经过正常工况的燃烧后，排气中的CO含量一般已被控制在正常范围内，因此此时关闭第一控制阀11也可以使废气排放符合国III标准。

当发动机减速时，废气中CO含量降低，一般不需要二次空气补气。如图6所示，此工况时，本发明的化油器60的下游空气出口603一侧的负气压增大，通过双向阀31后，第一控制阀11的膜片114受到的负压力也增大，膜片114克服压簧112的阻力向图6中左侧位移，第一控制阀11完全关闭。

此时，第1二次空气补气通路10不贯通，二次空气不能进入到排气管42中。

当发动机加速时，废气中CO含量上升，一般需要一定量的二次空气补气。如图7所示，此工况时，本发明的化油器60的下游空气出口603一侧的负气压减小，通过双向阀31后，第一控制阀11的膜片114受到的负压力也减小，膜片114克服压簧112的部分阻力向图7中右侧位移一定距离，第一控制阀11的状态为半开启。

此时，第1二次空气补气通路10贯通，可以向排气管42提供一定流量的二次空气。通过上述控制步骤，本发明的控制方法在发动机加速时，控制第一控制阀11半开启，向排气管42提供一定量的二次空气，减低加速时排气中增大的CO/HC的浓度。

当发动机40加速结束后，进气管41的负压增大，于是控制压入口111的负压也徐徐地增大，第一控制阀11被关闭，二次空气的供给也停止。而同时第二控制阀21开启着，继续向排气管42导入减速区域以外的二次空气，维持正常的工况。

本发明的控制方法由于将始动燃料增量装置的混合气通路的压力(即化油器60的下游空气出口603一侧的气压)作为控制压，所以能够实现与燃料增量联动控制二次空气流量的技术效果，使二次空气的补给获得最佳的技术效果。

另外，在不同的具体实施例中，再参见图4，根据控制阀的结构，通过选用不同负荷的压簧112与化油器60的下游空气出口603不同的负压值相匹配，利用不同负荷的压簧112，控制第一控制阀11在发动机40处于不同工况时的启动条件。即，通过选配不同负荷的压簧112，可以在化油器60的下游空气出口603的负压值与第一控制阀11的开启状态之间形成对应关系。

具体如，根据双向阀31进、出口的压差，匹配不同负荷的压簧112，以决定双向阀31的开启/关闭条件，从而间接地控制第一控制阀11的开启/关闭。

借助于上述原理，本发明的控制方法可以恰当地设定二次空气的导入时间和导入条件。

在不同的具体实施例中，通过第1二次空气补气通路10的二次空气的补给量的多少对废气排放中CO/NOx的含量也有较大影响。二次空气补气量过小时，CO含量难以显著下降；二次空气补气量过大时，NOx含量又会显著增加。因此，在不同具体实施例中，二次空气补给量的可控性也是控制系统性能优劣的一个重要指标。

本发明的控制方法中，如图4所示，通过调整二次空气调整螺栓113的位置，来限制膜片114的位移行程，从而实现控制二次空气补给量大小的技术目的。因此在不同的具体实施例中，本发明的控制方法可以便利地根据各控制阀的具体使用条件来随时调节和控制第1二次空气补气通路10在贯通时的二次空气补气流量，以获得最佳的技术效果。

当然，在不同的具体实施例中，化油器可以采用自动式的，也可以采用靠绳索将活塞阀进行开闭的手动式。

本发明中，对第二控制阀的调节与上述对第一控制阀的调节方法基本类似，本文中不再详述。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的权利要求保护范围内。

Claims (7)

1.一种车辆的废气排放控制系统，包括：通过进气管与发动机的进气口相联通的化油器；

通过排气管与发动机的排气口相联通的触媒装置；

第1二次空气补气通路，所述第1二次空气补气通路的第一端与所述进气管相联通、所述第1二次空气补气通路的第二端与所述排气管相联通，用于将所述化油器的上游空气供应给所述排气管；

和设置在所述第1二次空气补气通路中的第一控制阀；

其特征在于：还包括独立设置在与所述第1二次空气补气通路不同位置上的第2二次空气补气通路，所述第2二次空气补气通路的第一端与所述进气管相联通、所述第2二次空气补气通路的第二端与所述排气管相联通，用于将所述化油器的上游空气供应给所述排气管；以及

设置在所述第2二次空气补气通路中、并独立设置在与所述第一控制阀不同位置上的第二控制阀；

所述第1二次空气补气通路的第二端和所述第2二次空气补气通路的第二端分别联通在所述排气管的不同位置上。

2.根据权利要求1记载的车辆的废气排放控制系统，其特征在于：

所述第1二次空气补气通路的第二端联通在所述发动机排气口近旁的所述排气管上，所述第2二次空气补气通路的第二端联通在所述触媒装置近旁的所述排气管上。

3.根据权利要求2记载的车辆的废气排放控制系统，其特征在于：

还包括一控制用通路，设置在所述化油器的起动用装置上，并使所述起动用装置与所述第一控制阀相联通。

4.根据权利要求1～3中任一项记载的车辆的废气排放控制系统的控制方法，其步骤为：

根据发动机的运转状况来控制所述第一控制阀和所述第二控制阀的开启及关闭。

5.根据权利要求4记载的车辆的废气排放控制系统的控制方法，其步骤为：

当所述发动机的进气口一侧的气压大致达到大气压时，控制所述第一控制阀和所述第二控制阀，使其中的至少一个为开启。

6.根据权利要求4记载的车辆的废气排放控制系统的控制方法，其步骤为：

当所述发动机加速运转时，控制所述第一控制阀和所述第二控制阀，使其中的至少一个为开启。

7.根据权利要求4记载的车辆的废气排放控制系统的控制方法，其步骤为：在所述发动机启动后的一设定时间段内，使所述第一控制阀为常开状态。

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