CN102155321B - 一种车辆尾气净化复合电子控制装置 - Google Patents

Abstract

一种车辆尾气净化复合电子控制装置，包括发动机废气再循环EGR电控子系统和空气喷射电子控制子系统，EGR电控子系统包括至少一条连接排气管与发动机进气管的旁路管道；空气喷射电子控制子系统包括空气压缩泵和至少一条连接空气压缩泵与排气管的空气进气管道，EGR电控子系统中，旁路管道中至少设有一个高频电磁阀，所述旁路管道与发动机进气管连接点位于节气门之后；空气喷射电子控制子系统中，每条空气进气管道中至少设有一个高频电磁阀，空气进气管道与排气管连接点位于EGR电控子系统的旁路管道与排气管(3)的连接点之前。本发明利用ECU控制高频电磁阀代替传统方案中的连续调节流量的阀门，可大幅度提高混合效率，同时降低车辆NOx、CO和HC的排放。

Description

一种车辆尾气净化复合电子控制装置

技术领域

本发明涉及一种汽油机和柴油机车辆电子控制装置，特别是一种用于净化各种车辆尾气的车辆尾气净化复合电子控制装置。

背景技术

由于汽车尾气排放已成为目前大气污染的主要来源之一，国际上已开始执行越来越严格的排放法规。目前，车辆一般采用燃油电喷加三元催化器的处理技术来解决尾气排放问题。这种方法在使用中存在的一个重要问题是，三元催化器在车辆使用时会逐渐老化，转换效率下降，造成车辆在使用一段时间后排放恶化，往往在规定的使用期限内，逐渐达不到出厂的规定标准，即使更换新的三元催化器，也不能解决问题。对于大量的在用车辆，这是一种较为普遍的现象。目前，针对这一问题，普遍采用废气再循环(EGR)方法进行进一步处理，该方法利用步进电机带动一可连续调节流量的阀门控制通往发动机气缸的废气进气量，废气与空气(或混合气)混合后进入缸内参加燃烧。在上述过程中，由于废气通过连续调节流量的阀门流出后呈层流状，导致它与空气(或混合气)的混合质量不高。并且，上述方法只能降低NOx排放，不能同时去控制CO、HC的排放。在一般情况下，降低发动机NOx和降低CO、HC排放是相互关联和矛盾的，即降低NOx时，如果处理不当，有可能导致CO、HC上升，反之亦然。

发明内容

为了解决上述背景技术中存在的不足，本发明提出了一种能大幅度提高气体间的混合效率，进一步减少废气排放的车辆尾气净化复合电子控制装置，该装置能根据发动机排放情况，在三元催化器转换效率下降或失效时，可同时降低CO、HC和NOx的排放，使其达到规定的排放标准。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种适用于汽油机或柴油机的车辆尾气净化复合电子控制装置，它包括两套电子控制的子系统，其中一套是废气再循环EGR电控子系统，另一套是空气电子控制喷射子系统，所述EGR电控子系统包括至少一条连接排气管3与发动机进气管2的旁路管道；所述空气电子控制喷射子系统包括空气压缩泵12和至少一条连接空气压缩泵12与排气管3的空气进气管道15，其特征是，在EGR电控子系统中，每条旁路管道内至少设有一个高频电磁阀7，所有高频电磁阀7的控制端与电子控制单元4输出端相连，电子控制单元4输入端连接发动机的转速信号和节气门的位置信号；所述旁路管道与发动机进气管2的连接点位于节气门11之后。在空气喷射子系统中，每条空气进气管道15中至少设有一个高频电磁阀14，所有高频电磁阀14的控制端与电子控制单元6的输出端相连，电子控制单元6的输入端连接发动机转速信号和节气门位置信号，所述空气进气管道15与排气管3的连接点位于EGR电控子系统的旁路管道与排气管3的连接点之前。

优选地，所述废气再循环EGR电控子系统的旁路管道与发动机进气管2连接处可以设有补气板9，补气板9上安装有至少一个进气嘴10，每个进气嘴10与相应的一个旁路管道相连。

进一步说，所述每条旁路管道可以通过高温橡胶管16与补气板9上的相应的进气嘴10相连。

在上述方案中，所述废气再循环EGR电控子系统的旁路管道中还可以设有冷却器8，冷却器8的入口与排气管3相连，出口与高频电磁阀7的入口相连。

优选地，所述废气再循环EGR电控子系统中的旁路管道和空气喷射子系统中的空气进气管道15均为金属管道。

在上述方案中，所述空气喷射电子控制子系统中的空气进气管道还可以设有空气滤清器17，该空气滤清器17位于空气压缩泵12的出口和高频电磁阀14的入口之间。

在上述方案中，所述排气管中如果还设有三元催化器，EGR电控子系统的旁路管道与排气管3的连接点应位于三元催化器13之后；空气喷射电子控制子系统的空气进气管道15与排气管3的连接点应位于三元催化器之前或两个三元催化器之间(有两个三元催化器时)。

在上述方案中，所述电子控制单元4和6都可以由以单片机为核心的电路板组成。

在上述方案中，所述节气门信号可以由安装于节气门11上的节气门位置传感器18产生，发动机转速信号可以由发动机转速传感器5产生。

本发明由两个相互关联又可独立工作的子控制系统组成，即废气再循环ERG电子控制子系统和空气喷射电子控制子系统。每个子系统都有自己单独的电子控制单元(ECU)，每个电控单元都分别连接发动机转速和节气门位置信号。ECU根据发动机转速和节气门位置信号确定工况，从预存于ECU中的MAP中经过查表和插值运算，获得这一工况下的高频电磁阀控制信号。

在EGR电控系统中，高频电磁阀根据ECU的控制信号将排出的废气按一定的EGR比率送入进气管中，再进入气缸参与燃烧，达到降低NOx排放的目的。

在空气喷射电子控制子系统中，高频电磁阀根据ECU的控制信号将空气压缩泵输出的压缩空气按一定的质量送入排气管中，参与排气的燃烧和三元催化器的反应，达到降低CO、HC的目的。

本发明利用ECU控制高频电磁阀代替传统方案中的连续调节流量的阀门，使气体间的混合方式由层流混合变为湍流混合，大幅度提高了混合效率。

本发明通过两个子系统的关联性，可根据排放要求调整两个子系统的MAP来达到同时降低NOx、CO和HC的目的以满足不同排放法规要求。本发明的两个子控制系统是相互独立工作的，即可以根据车辆尾气不同成份的超标情况，调整控制软件及MAP后单独采用其中一个子系统，减少废气排放，来满足不同排放法规要求。

本发明在三元催化器转换效率下降(老化)或失效时，仍然可以达到很好的降低排放的目的。可广泛用于在用车的尾气治理，也可用于新车减排的配套。

附图说明

图1是实施例结构图

图2是实施例电子控制单元电路图

具体实施方式

实施例：参照图1，本实施例由废气再循环EGR电控子系统和空气喷射电子控制子系统组成。EGR电控子系统包括电子控制单元4、两个高频电磁阀7和冷却器8。电子控制单元(ECU)4通过信号线连接发动机1的转速传感器5和节气门位置信号传感器18，从而得到发动机转速信号和节气门位置信号。电子控制单元4的输出信号通过导线连接到高频电磁阀7，高频电磁阀7的入口与冷却器8的出口通过金属管连接，冷却器8的入口通过金属管与排气管3相连。两个高频电磁阀7的出口各通过一个高温橡胶管16分别与补气板9上的两个进气嘴10相连，补气板9安装在节气门11之后的发动机进气管2上。EGR电控子系统工作时，排气管中的废气经金属管与冷却器8到达高频电磁阀7。同时电子控制单元ECU根据发动机转速信号和节气门位置信号确定工况，从预存于电子控制单元ECU的MAP中经过查表和插值运算，获得这一工况下的高频电磁阀控制信号。高频电磁阀7根据ECU的控制信号按一定的比率将废气经补气板9送入发动机进气管2内，并与新鲜混合气混合后进入缸内参加燃烧，来降低NOx的排放。

空气喷射电子控制子系统中，电子控制单元(ECU)6通过信号线连接发动机1的转速传感器5和节气门位置信号传感器18，从而得到发动机转速信号和节气门位置信号。电子控制单元(ECU)6的输出信号通过导线连接两个高频电磁阀14，高频电磁阀14的入口端与一气泵12相连，在气泵12和高频电磁阀14之间有一空气滤清器17，高频电磁阀14的出口通过一个金属管与排气管3相连。排气管3上装有两个三元催化器13，高频电磁阀14与排气管3的相连处位于两个三元催化器13之间。空气喷射电子控制子系统工作时，空气经气泵12压缩，再经过空气滤清器17后到达高频电磁阀14的入口。同时电子控制单元ECU根据发动机转速信号和节气门位置信号确定工况，从预存于电子控制单元ECU的MAP中经过查表和插值运算，获得这一工况下的高频电磁阀控制信号。高频电磁阀14根据电子控制单元ECU的控制信号按一定的质量将空气送到排气管3内，与废气混合后参与排气管内燃烧并参加三元催化器13的工作，达到降低CO、HC的目的。

参照图2，图1中的电子控制单元4、6是一个以单片机为核心的电路板，单片机采用通用微控制芯片(8位单片机IC1)。节气门位置传感器电压信号Vin经IC2的缓冲处理和IC3的模数转换后输入到单片机IC1的ADC脚。发动机转速脉冲信号Int经光电隔离与反相处理后输入到单片机IC1的INT脚，由单片机IC1计算发动机转速和节气门位置。电子控制单元与高频电磁阀Q的电源由车辆的12VDC电源提供。电源经IC5转换为稳压电作电压Vcc，并使用IC4的看门狗电路解决抗干扰问题。单片机IC1输出OUT开关控制信号，经IC6功率放大后驱动高频电磁阀Q，通过控制它的开关时间来达到控制流经阀门的空气量的目的。两个电子控制单元4和6采用相同的电路板，只是其中的控制软件和MAP不同。所述高频电磁阀Q是本实施例所述的高频电磁阀7或高频电磁阀14。

Claims (8)

1.一种适用于汽油机或柴油机的车辆尾气净化复合电子控制装置，它包括两套电子控制子系统，其中一套是发动机废气再循环EGR电控子系统，另一套是空气喷射电子控制子系统，所述EGR电控子系统包括至少一条连接排气管（3）与发动机进气管（2）的旁路管道；所述空气喷射子系统包括空气压缩泵（12）和至少一条连接空气压缩泵（12）与排气管（3）的空气进气管道（15），其特征是，在EGR电控子系统中，每条旁路管道内至少设有一个第一高频电磁阀（7），所有第一高频电磁阀（7）的控制端与第一电子控制单元（4）输出端相连，第一电子控制单元（4）的输入端连接发动机转速信号和节气门位置信号，第一电子控制单元（4）根据发动机转速和节气门位置信号确定工况，获得这一工况下的第一高频电磁阀控制信号，第一高频电磁阀（7）根据第一电子控制单元（4）的控制信号将排出的废气按一定的EGR比率送入进气管中，再进入气缸参与燃烧；所述旁路管道（16）与发动机进气管（2）的连接点位于节气门（11）之后；所述旁路管道（16）与发动机进气管（2）连接处设有补气板（9），所述补气板（9）上安装有至少一个进气嘴（10），每个进气嘴（10）与相应的一个旁路管道相连；在空气喷射子系统中，每条空气进气管道（15）中至少设有一个第二高频电磁阀（14），所有第二高频电磁阀（14）的控制端与第二电子控制单元（6）的输出端相连，第二电子控制单元（6）的输入端连接发动机转速信号和节气门位置信号，第二电子控制单元（6）根据发动机转速和节气门位置信号确定工况，获得这一工况下的第二高频电磁阀控制信号，第二高频电磁阀（14）根据第二电子控制单元（6）的控制信号将空气压缩泵输出的压缩空气按一定的质量送入排气管中，参与排气的燃烧和三元催化器的反应，所述空气进气管道（15）与排气管（3）的连接点位于EGR电控子系统的旁路管道与排气管（3）的连接点之前。

2.根据权利要求1所述的一种车辆尾气净化复合电子控制装置，其特征是，所述每条旁路管道通过高温橡胶管（16）与补气板（9）上的相应的进气嘴（10）相连。

3.根据权利要求1所述的一种车辆尾气净化复合电子控制装置，其特征是，在废气再循环EGR电控子系统中，所述旁路管道中还设有冷却器（8），冷却器（8）的入口与排气管（3）相连，出口与第一高频电磁阀（7）的入口相连。

4.根据权利要求1所述的一种车辆尾气净化复合电子控制装置，其特征是，在废气再循环EGR电控子系统中的旁路管道和空气喷射子系统中的空气进气管道（15）均为金属管道。

5.根据权利要求1所述的一种车辆尾气净化复合电子控制装置，其特征是，空气喷射子系统中，所述空气进气管道还设有空气滤清器（17），该空气滤清器（17）位于空气压缩泵（12）的出口和第二高频电磁阀（14）的入口之间。

6.根据权利要求1所述的一种车辆尾气净化复合电子控制装置，其特征是，在车辆装有三元催化器时，EGR电控子系统的旁路管道与排气管（3）的连接点位于三元催化器（13）之后，空气喷射电子控制子系统的空气进气管道（15）与排气管（3）的连接点位于三元催化器之前或两个三元催化器之中。

7.根据权利要求1所述的一种车辆尾气净化复合电子控制装置，其特征是，所述第一、第二电子控制单元（4、6）都由以单片机为核心的电路板组成。

8.根据权利要求1所述的一种车辆尾气净化复合电子控制装置，其特征是，所述节气门信号由安装于节气门（11）上的节气门位置传感器（18）产生，发动机转速信号由发动机转速传感器（5）产生。

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