CN105422222B - 一种双腔式汽车尾气处理装置的控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双腔式汽车尾气处理装置的控制系统，包括进气管，杂质过滤腔，催化剂腔，出气管，汽车尾气处理装置的进气管直接与汽车尾气排气管相连，所述进气管由内外两层构成，内层为热电材料，外层为冷却层；进气管分别与左净化腔和右净化腔连通；左净化腔和右净化腔由隔板隔开；两个净化腔的结构相同，从上至下依次为杂质过滤腔，催化剂腔和出气管；杂质过滤腔内设有滤网，杂质排出口和通风口，催化剂腔中装有催化剂；所述杂质过滤腔的通风口通过通风管道与空气泵相连，空气泵固定在左净化腔和右净化腔中间的支撑架上。本发明能够解决固体颗粒堵塞汽车尾气处理装置滤网的问题，能够有效的利用汽车尾气中的热能。

Description

一种双腔式汽车尾气处理装置的控制系统

技术领域

本发明涉及一种双腔式汽车尾气处理装置的控制系统。

背景技术

随着人们生活水平的提高，汽车越来越多的出现在生活中，但是在带给人们方便的同时，它排放的大量尾气给环境造成了污染。汽车尾气污染主要是以下两个方面，一是汽车尾气中的化学污染物和颗粒污染物影响空气质量，二是汽车尾气中存在大量余热没有利用，导致城市热岛效应。

现在常用的汽车尾气处理装置是先通过滤网将固体颗粒滤过，然后通过催化剂将汽车尾气中的有害气体净化。这种尾气处理装置存在的问题是，固体颗粒经滤网滤除后，常常留在尾气处理装置中而没有清楚，会将滤网堵塞。同时，汽车尾气中的大量热能没有利用起来，全部排放到了空气中。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种双腔式汽车尾气处理装置及其控制系统，本发明能够解决固体颗粒堵塞汽车尾气处理装置滤网的问题，能够有效的利用汽车尾气中的热能。

本发明采用的技术方案如下：

本发明公开了一种双腔式汽车尾气处理装置的控制系统，所述控制系统包括MCU、进气管汽车尾气检测模块、空气泵控制模块、4个气体流量检测模块、6个电磁阀控制模块和电源模块；所述进气管汽车尾气检测模块和4个气体流量检测模块作为MCU的输入信号连接在MCU上；空气泵控制模块和6个电磁阀控制模块连接在MCU上，接收MCU的控制信号；

所述4个气体流量检测模块，分别为第一气体流量检测模块，安装在左杂质过滤腔的进气口处，用于检测左净化腔内未被滤网过滤前汽车尾气的流量，将检测到的信号以模拟量的形式发送给MCU；第二气体流量检测模块，安装在左催化剂腔的进口处，用于检测左净化腔内经滤网过滤后汽车尾气的流量，将检测到的信号以模拟量的形式发送给MCU；第三气体流量检测模块，安装在右杂质过滤腔的进气口处，用于检测右净化腔内未被滤网过滤前汽车尾气的流量，将检测到的信号以模拟量的形式发送给MCU；第四气体流量检测模块，安装在右催化剂腔的进口处，用于检测右净化腔内经滤网过滤后汽车尾气的流量，将检测到的信号以模拟量的形式发送给MCU；

所述6个电磁阀控制模块，分别为第一电磁阀控制模块、第二电磁阀控制模块、第三电磁阀控制模块、第四电磁阀控制模块、第五电磁阀控制模块和第六电磁阀控制模块，接收MCU的控制信号后分别控制对应的第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀和第六电磁阀的开启和闭合；

所述空气泵控制模块接收MCU的控制信号后控制空气泵的启停；

所述空气泵控制模块接收MCU的控制信号后控制空气泵的启停；

所述进气管汽车尾气检测模块安装在进气管处用于检测是否有汽车尾气进入进气管，将检测到的信号以数字量的形式发送给MCU。

进一步的，所述电源模块为控制系统、每个电磁阀和每个空气泵供，电源模块由第一电源和第二电源组成，所述第一电源为汽车电池；所述第二电源为汽车尾气通过进气管内层的热电材料转换后存储在蓄电池中的电能。

一种双腔式汽车尾气处理装置的控制系统的控制方法，所述控制系统的控制方法包括以下步骤：

（1）汽车启动前，所有电磁阀处于关闭状态；

（2）当进气管汽车尾气检测模块检测到有汽车尾气进入进气管后，进气管汽车尾气检测模块将检测到的信号以数字量的形式发送给MCU，MCU发送控制信号给第一电磁阀控制模块控制第一电磁阀打开，从而使汽车尾气进入左净化腔；汽车尾气经左净化腔的左杂质过滤腔，左催化剂腔将尾气净化后通过左排气管排出；

（3）第一气体流量检测模块检测左净化腔内未被滤网过滤前汽车尾气的流量将检测到的气体流量值Q1，以模拟量的形式发送给MCU；第二气体流量检测模块检测左净化腔内经滤网过滤后汽车尾气的流量将检测到的气体流量值Q2发送给MCU;

（4）MCU将检测到的气体流量值Q1和Q2进行求差，其差值为∆Q1，MCU将求得的差值∆Q1与MCU中设定好的差值∆Q进行比较，若∆Q1>∆Q,则表示滤网出现堵塞；若∆Q1≤∆Q，则表示滤网没有堵塞；

（5）若∆Q1>∆Q，则MCU发出控制信号给第一电磁阀控制模块控制第一电磁阀关闭，MCU发出控制信号给第二电磁阀控制模块控制第二电磁阀开启，让汽车尾气通过右净化腔净化；同时MCU还发送控制信号给第三电磁阀控制模块、第五电磁阀控制模块分别控制第三电磁阀和第五电磁阀开启；

（6）当第三电磁阀和第五电磁阀开启后，MCU发出控制信号给空气泵控制模块控制空气泵启动，空气泵吸入空气后，将空气通过通风管道吹向滤网，从而将堵塞滤网的杂质通过左杂质排出口排出；

（7）空气泵启动10~20min后，MCU发出控制信号给第三电磁阀控制模块和第五电磁阀控制模块分别控制第三电磁阀和第五电磁阀关闭；同时MCU发出控制信号给空气泵控制模块控制空气泵停止；

（8）第三气体流量检测模块检测右净化腔内未被滤网过滤前汽车尾气的流量将检测到的气体流量值Q3，以模拟量的形式发送给MCU；第四气体流量检测模块检测右净化腔内经滤网过滤后汽车尾气的流量将检测到的气体流量值Q4发送给MCU;

（9）MCU将检测到的气体流量值Q3和Q4进行求差，其差值为∆Q2，MCU将求得的差值∆Q2与MCU中设定好的差值∆Q进行比较，若∆Q2>∆Q,则表示滤网出现堵塞；若∆Q2≤∆Q，则表示滤网没有堵塞；

（10）若∆Q2>∆Q，则MCU发出控制信号给第二电磁阀控制模块控制第二电磁阀关闭，MCU发出控制信号给第一电磁阀控制模块控制第一电磁阀开启，让汽车尾气通过左净化腔净化；同时MCU还发送控制信号给第四电磁阀控制模块和第六电磁阀控制模块分别控制第四电磁阀和第六电磁阀开启；

（11）当第四电磁阀和第六电磁阀开启后，MCU发出控制信号给空气泵控制模块控制空气泵启动，空气泵吸入空气后，将空气通过通风管道吹向滤网，从而将堵塞滤网的杂质通过右杂质排出口排出；

（12）空气泵启动10~20min后，MCU发出控制信号给第四电磁阀控制模块和第六电磁阀控制模块分别控制第四电磁阀和第六电磁阀关闭；同时MCU发出控制信号给空气泵控制模块控制空气泵停止；

（13）两个净化腔一直重复步骤（2）到（13）来进行汽车尾气净化。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、能够防止汽车尾气处理装置中的滤网堵塞，提高了汽车尾气处理装置的使用寿命。

2、有效的利用了汽车尾气中的热能，避免了能源的浪费和汽车尾气热能造成的环境污染。

3、控制系统和控制方法实现了整个尾气处理装置的自动化控制。

附图说明

图1是本发明的控制系统结构图；

图2是本发明的双腔式汽车尾气处理装置结构图；

图中标记：1-进气管，2-杂质过滤腔，3-催化剂腔，4-出气管，5-内层，6-外层，7-左净化腔，9-右净化腔，10-滤网，11-杂质拍出口，12-通风口，13-催化剂，14-通风管，15-空气泵，16-支撑架，17-第一电磁阀，18-第二电磁阀，19-第三电磁阀，20-第四电磁阀，21-第五电磁阀，22-第六电磁阀。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一种双腔式汽车尾气处理装置，包括进气管1，杂质过滤腔2，催化剂腔3，出气管4，其特征是，汽车尾气处理装置的进气管1直接与汽车尾气排气管相连，所述进气管由内外两层构成，内层5为热电材料，外层6为冷却层；进气管1分别与左净化腔7和右净化腔8连通；左净化腔7和右净化腔8由隔板9隔开；两个净化腔的结构相同，从上至下依次为杂质过滤腔2，催化剂腔3和出气管4；杂质过滤腔内设有滤网10，杂质排出口11和通风口12，催化剂腔3中装有催化剂13；所述杂质过滤腔2的通风口12通过通风管道14与空气泵15相连，空气泵15固定在左净化腔7和右净化腔8中间的支撑架16上。

进一步的，所述进气管内层5的热电材料的热端直接与尾气接触，冷端与冷却层接触，冷却层内部充满冷却液；所述进气管1的末端有分支，分支成左净化腔进气管和右净化腔进气管，左净化腔进气管上装设有第一电磁阀17，右净化腔进气管上装设有第二电磁阀18。

进一步的，所述进气管内层5通过导线与蓄电池连接，汽车尾气的热能通过进气管内层5的热电材料转化成电能存储在蓄电池中。

进一步的，所述杂质过滤腔2中的滤网10倾斜3至10度设置，倾斜方向朝向杂质排出口11；所述杂质排出口11上设置有电磁阀，左杂质排出口上的电磁阀为第三电磁阀19，右杂质排出口上的电磁阀为第四电磁阀20；在杂质排出口11相对的方向设置有通风口12，通风口12设在低于滤网3~10mm处。

进一步的，所述通风管道14成T形结构，由横管和竖管构成，横管的左端连接左通风口，右端连接右通风口；横管的左端上安装有第五电磁阀21，右端上安装有第六电磁阀22；竖管的上端与横管连通，下端与空气泵15连接。

一所述的双腔式汽车尾气处理装置的控制系统，所述控制系统包括MCU、进气管汽车尾气检测模块、空气泵控制模块，4个气体流量检测模块和6个电磁阀控制模块；所述进气管汽车尾气检测模块和4个气体流量检测模块作为MCU的输入信号连接在MCU上；空气泵控制模块和6个电磁阀控制模块连接在MCU上，接收MCU的控制信号；

所述4个气体流量检测模块，分别为第一气体流量检测模块，安装在左杂质过滤腔的进气口处，用于检测左净化腔内未被滤网过滤前汽车尾气的流量，将检测到的信号以模拟量的形式发送给MCU；第二气体流量检测模块，安装在左催化剂腔的进口处，用于检测左净化腔内经滤网过滤后汽车尾气的流量，将检测到的信号以模拟量的形式发送给MCU；第三气体流量检测模块，安装在右杂质过滤腔的进气口处，用于检测右净化腔内未被滤网过滤前汽车的流量，将检测到的信号以模拟量的形式发送给MCU；第四气体流量检测模块，安装在右催化剂腔的进口处，用于检测右净化腔内经滤网过滤后汽车尾气的流量，将检测到的信号以模拟量的形式发送给MCU；

所述6个电磁阀控制模块，分别为第一电磁阀控制模块、第二电磁阀控制模块、第三电磁阀控制模块、第四电磁阀控制模块、第五电磁阀控制模块和第六电磁阀控制模块，接收MCU的控制信号后分别控制对应的第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀和第六电磁阀的开启和闭合；

所述空气泵控制模块接收MCU的控制信号后控制空气泵的启停。

所述进气管汽车尾气检测模块安装在进气管处用于检测是否有汽车尾气进入进气管，将检测到的信号以数字量的形式发送给MCU。

进一步的，所述电源模块为控制系统、每个电磁阀和每个空气泵供，电源模块由第一电源和第二电源组成，所述第一电源为汽车电池；所述第二电源为汽车尾气通过进气管内层的热电材料转换后存储在蓄电池中的电能。

一种双腔式汽车尾气处理装置的控制系统的控制方法，其特征是，所述控制系统的控制方法包括以下步骤：

（1）汽车启动前，所有电磁阀处于关闭状态；

（2）当进气管汽车尾气检测模块检测到有汽车尾气进入进气管1后，进气管汽车尾气检测模块将检测到的信号以数字量的形式发送给MCU，MCU发送控制信号给第一电磁阀控制模块控制第一电磁阀17打开，从而使汽车尾气进入左净化腔；汽车尾气经左净化腔的左杂质过滤腔，左催化剂腔将尾气净化后通过左排气管排出；

（3）第一气体流量检测模块检测左净化腔内未被滤网过滤前汽车尾气的流量将检测到的气体流量值Q1，以模拟量的形式发送给MCU；第二气体流量检测模块检测左净化腔内经滤网过滤后汽车尾气的流量将检测到的气体流量值Q2发送给MCU;

（4）MCU将检测到的气体流量值Q1和Q2进行求差，其差值为∆Q1，MCU将求得的差值∆Q1与MCU中设定好的差值∆Q进行比较，若∆Q1>∆Q,则表示滤网出现堵塞；若∆Q1≤∆Q，则表示滤网没有堵塞；

（5）若∆Q1>∆Q，则MCU发出控制信号给第一电磁阀控制模块控制第一电磁阀17关闭，MCU发出控制信号给第二电磁阀控制模块控制第二电磁阀18开启，让汽车尾气通过右净化腔净化；同时MCU还发送控制信号给第三电磁阀控制模块和第五电磁阀控制模块分别控制第三电磁阀和第五电磁阀开启；

（6）当第三电磁阀19和第五电磁阀21开启后，MCU发出控制信号给空气泵控制模块控制空气泵15启动，空气泵15吸入空气后，将空气通过通风管道吹向滤网，从而将堵塞滤网的杂质通过左杂质排出口排出；

（7）空气泵15启动10~20min后，MCU发出控制信号给第三电磁阀控制模块和第五电磁阀控制模块分别控制第三电磁阀和第五电磁阀关闭；同时MCU发出控制信号给空气泵控制模块控制空气泵15停止；

（8）第三气体流量检测模块检测右净化腔内未被滤网过滤前汽车尾气的流量将检测到的气体流量值Q3，以模拟量的形式发送给MCU；第四气体流量检测模块检测右净化腔内经滤网过滤后汽车尾气的流量将检测到的气体流量值Q4发送给MCU;

（9）MCU将检测到的气体流量值Q3和Q4进行求差，其差值为∆Q2，MCU将求得的差值∆Q2与MCU中设定好的差值∆Q进行比较，若∆Q2>∆Q,则表示滤网出现堵塞；若∆Q2≤∆Q，则表示滤网没有堵塞；

（10）若∆Q2>∆Q，则MCU发出控制信号给第二电磁阀控制模块控制第二电磁阀关闭18，MCU发出控制信号给第一电磁阀控制模块控制第一电磁阀17开启，让汽车尾气通过左净化腔净化；同时MCU还发送控制信号给第四电磁阀控制模块和第六电磁阀控制模块分别控制第四电磁阀和第六电磁阀开启；

（11）当第四电磁阀20和第六电磁阀22开启后，MCU发出控制信号给空气泵控制模块控制空气泵15启动，空气泵15吸入空气后，将空气通过通风管道吹向滤网，从而将堵塞滤网的杂质通过右杂质排出口排出；

（12）空气泵启动10~20min后，MCU发出控制信号给第四电磁阀控制模块和第六电磁阀控制模块分别控制第四电磁阀和第六电磁阀关闭；同时MCU发出控制信号给空气泵控制模块控制空气泵15停止；

（13）两个净化腔一直重复步骤（2）到（12）来进行汽车尾气净化。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种双腔式汽车尾气处理装置的控制系统，其特征是，控制系统用于控制双腔式汽车尾气处理装置工作，其中双腔式汽车尾气处理装置包括它包括进气管，杂质过滤腔，催化剂腔，出气管汽车尾气处理装置的进气管直接与汽车尾气排气管相连，所述进气管由内外两层构成，内层为热电材料，外层为冷却层；进气管分别与左净化腔和右净化腔连通；左净化腔和右净化腔由隔板隔开；两个净化腔的结构相同，从上至下依次为杂质过滤腔，催化剂腔和出气管；所述杂质过滤腔内设置有滤网，所述催化剂腔中装有催化剂；

所述杂质过滤腔的两侧设置有杂质排出口和通风口，所述杂质排出口和通风口对向相对设置；所述滤网倾斜设置在杂质排出口和通风口之间，将杂质排出口和通风口隔开；所述通风口位于滤网下方，所述杂质排出口位于滤网上方；所述杂质过滤腔的通风口通过通风管道与空气泵相连，所述杂质排出口上设置有电磁阀；所述空气泵固定在左净化腔和右净化腔中间的支撑架上；当滤网上方网孔被堵塞时，空气泵通过通风口向滤网吹气，使气体从滤网下方吹向滤网，将滤网上方的杂质冲杂质排出口吹出；

所述进气管内层的热电材料的热端直接与尾气接触，冷端与冷却层接触，冷却层内部充满冷却液；所述进气管的末端有分支，分支成左净化腔进气管和右净化腔进气管，左净化腔进气管上装设有第一电磁阀，右净化腔进气管上装设有第二电磁阀；

所述进气管内层通过导线与蓄电池连接，汽车尾气的热能通过进气管内层的热电材料转化成电能存储在蓄电池中；

左杂质排出口上的电磁阀为第三电磁阀，右杂质排出口上的电磁阀为第四电磁阀；所述通风管道成T形结构，由横管和竖管构成，横管的左端连接左通风口，右端连接右通风口；横管的左端上安装有第五电磁阀，右端上安装有第六电磁阀；竖管的上端与横管连通，下端与空气泵连接；

所述控制系统包括MCU、进气管汽车尾气检测模块、空气泵控制模块、4个气体流量检测模块、6个电磁阀控制模块和电源模块；所述进气管汽车尾气检测模块和4个气体流量检测模块作为MCU的输入信号连接在MCU上；空气泵控制模块和6个电磁阀控制模块连接在MCU上，接收MCU的控制信号；

所述4个气体流量检测模块，分别为第一气体流量检测模块，安装在左杂质过滤腔的进气口处，用于检测左净化腔内未被滤网过滤前汽车尾气的流量，将检测到的信号以模拟量的形式发送给MCU；第二气体流量检测模块，安装在左催化剂腔的进口处，用于检测左净化腔内经滤网过滤后汽车尾气的流量，将检测到的信号以模拟量的形式发送给MCU；第三气体流量检测模块，安装在右杂质过滤腔的进气口处，用于检测右净化腔内未被滤网过滤前汽车尾气的流量，将检测到的信号以模拟量的形式发送给MCU；第四气体流量检测模块，安装在右催化剂腔的进口处，用于检测右净化腔内经滤网过滤后汽车尾气的流量，将检测到的信号以模拟量的形式发送给MCU；

所述6个电磁阀控制模块，分别为第一电磁阀控制模块、第二电磁阀控制模块、第三电磁阀控制模块、第四电磁阀控制模块、第五电磁阀控制模块和第六电磁阀控制模块，接收MCU的控制信号后分别控制对应的第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀和第六电磁阀的开启和闭合；

所述空气泵控制模块接收MCU的控制信号后控制空气泵的启停；

所述进气管汽车尾气检测模块安装在进气管处用于检测是否有汽车尾气进入进气管，将检测到的信号以数字量的形式发送给MCU。

2.根据权利要求1所述的双腔式汽车尾气处理装置的控制系统，其特征是，所述电源模块为控制系统、每个电磁阀和每个空气泵供电，电源模块由第一电源和第二电源组成，所述第一电源为汽车电池；所述第二电源为汽车尾气通过进气管内层的热电材料转换后存储在蓄电池中的电能。

3.根据权利要求1或2所述的一种双腔式汽车尾气处理装置的控制系统的控制方法，其特征是，所述控制系统的控制方法包括以下步骤：

（1）汽车启动前，所有电磁阀处于关闭状态；

（2）当进气管汽车尾气检测模块检测到有汽车尾气进入进气管后，进气管汽车尾气检测模块将检测到的信号以数字量的形式发送给MCU，MCU发送控制信号给第一电磁阀控制模块控制第一电磁阀打开，从而使汽车尾气进入左净化腔；汽车尾气经左净化腔的左杂质过滤腔，左催化剂腔将尾气净化后通过左排气管排出；

（3）第一气体流量检测模块检测左净化腔内未被滤网过滤前汽车尾气的流量将检测到的气体流量值Q1，以模拟量的形式发送给MCU；第二气体流量检测模块检测左净化腔内经滤网过滤后汽车尾气的流量将检测到的气体流量值Q2发送给MCU;

（4）MCU将检测到的气体流量值Q1和Q2进行求差，其差值为∆Q1，MCU将求得的差值∆Q1与MCU中设定好的差值∆Q进行比较，若∆Q1>∆Q,则表示滤网出现堵塞；若∆Q1≤∆Q，则表示滤网没有堵塞；

（5）若∆Q1>∆Q，则MCU发出控制信号给第一电磁阀控制模块控制第一电磁阀关闭，MCU发出控制信号给第二电磁阀控制模块控制第二电磁阀开启，让汽车尾气通过右净化腔净化；同时MCU还发送控制信号给第三电磁阀控制模块和第五电磁阀控制模块分别控制第三电磁阀和第五电磁阀开启；

（6）当第三电磁阀和第五电磁阀开启后，MCU发出控制信号给空气泵控制模块控制空气泵启动，空气泵吸入空气后，将空气通过通风管道吹向滤网，从而将堵塞滤网的杂质通过左杂质排出口排出；

（7）空气泵启动10~20min后，MCU发出控制信号给第三电磁阀控制模块和第五电磁阀控制模块控制第三电磁阀和第五电磁阀关闭；同时MCU发出控制信号给空气泵控制模块控制空气泵停止；

（8）第三气体流量检测模块检测右净化腔内未被滤网过滤前汽车尾气的流量将检测到的气体流量值Q3，以模拟量的形式发送给MCU；第四气体流量检测模块检测右净化腔内经滤网过滤后汽车尾气的流量将检测到的气体流量值Q4发送给MCU;

（9）MCU将检测到的气体流量值Q3和Q4进行求差，其差值为∆Q2，MCU将求得的差值∆Q2与MCU中设定好的差值∆Q进行比较，若∆Q2>∆Q,则表示滤网出现堵塞；若∆Q2≤∆Q，则表示滤网没有堵塞；

（10）若∆Q2>∆Q，则MCU发出控制信号给第二电磁阀控制模块控制第二电磁阀关闭，MCU发出控制信号给第一电磁阀控制模块控制第一电磁阀开启，让汽车尾气通过左净化腔净化；同时MCU还发送控制信号给第四电磁阀控制模块和第六电磁阀控制模块分别控制第四电磁阀和第六电磁阀开启；

（11）当第四电磁阀和第六电磁阀开启后，MCU发出控制信号给空气泵控制模块控制空气泵启动，空气泵吸入空气后，将空气通过通风管道吹向滤网，从而将堵塞滤网的杂质通过右杂质排出口排出；

（12）空气泵启动10~20min后，MCU发出控制信号给第四电磁阀控制模块控和第六电磁阀控制模块分别控制第四电磁阀和第六电磁阀关闭；同时MCU发出控制信号给空气泵控制模块控制空气泵停止；

（13）两个净化腔一直重复步骤（2）到（13）来进行汽车尾气净化。