CN106150632A - 一种基于废气再循环技术的汽车尾气净化电子控制器 - Google Patents

一种基于废气再循环技术的汽车尾气净化电子控制器 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于废气再循环技术的汽车尾气净化电子控制器，旨在提供一种能大幅降低汽车废气有害物且结构简单、安装成本较低的解决方案。它包括电子控制单元(14)、高频电磁阀(10)、气泵(17)及废气循环管道(9)等部件。其特征是：废气循环管道(9)的出口置于发动机节气门(3)之前的进气管(2)上。其工作原理是：电子控制单元(14)实时监测发动机的转速信号(13)及节气门位置信号(12)，通过控制气泵(17)与高频电磁阀(10)的工作方式来调节废气循环率，由此降低发动机尾气污染物排放。该控制器适用于汽油机或柴油机汽车尾气的NOx减排，在一定工况下对尾气的CO和HC也有很好的净化作用。

Description

一种基于废气再循环技术的汽车尾气净化电子控制器
技术领域
本发明涉及一种汽油机或柴油机汽车的电子控制装置，特别是一种用于净化相关车辆尾气的电子控制器。
背景技术
汽车尾气排放已成为大气污染的主要原因。减少汽车尾气污染物排放的传统方法一般是通过采用燃油电喷加三元催化器的处理技术来实现。这种方法在使用中存在如下问题：三元催化器在车辆使用时会老化，其转换效率逐渐下降，导致车辆在使用一段时间后排放恶化，往往在设计的使用期限内达不到出厂时规定的排放标准，尤其在使用了劣质燃油后这一问题更为突出。对于大量的在用车辆，这是一种较为普遍的现象。
针对这一问题，普遍采用废气再循环(EGR)方法来降低发动机的NOx和CO、HC的排放值。一类常见方法是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入发动机与新鲜工质混合，基本呈层流状，混合气的混合质量不高；此外，该法控制参与循环的废气流量精度难以满足发动机工况的实时性要求，故难使汽车工作于一种相对优化的减排方式。另一类方法是通过高频电磁阀以脉宽调制方式控制流入发动机的废气流量，如中国ZL 2011 2 0057267.6号专利和ZL 2011 1 0053 113.4号专利等，这类方法虽然较好解决了传统方法混合质量及控制精度不高的问题，但要求参与燃烧的废气输入点在节气门与发动机机体之间，需要对原发动机机体进行特殊改造(安装一种称为“补气板”的接口装置或在节气门体上钻孔插管)以引入废气，结构复杂、安装成本高；有些车型如此安装后甚至导致发动机熄火故障。总之，后一种方法在实施过程中会遇到许多难题。
发明内容
为了解决上述背景技术中存在的问题，本发明提出了一种既能大幅度提高混合气质量及废气补给精度，又使废气引入结构简单、安装便捷、净化效果持久的汽车尾气净化电子控制器。该装置能根据发动机工况，在三元催化器转换效率下降或失效时，能大幅降低废气中的NOx，在一定工况下对CO和HC也有很好的净化作用。
为实现上述目的，本发明采用了如下一种基于废气再循环技术的汽车尾气净化电子控制器技术方案。其基本思想是：在排气管的三元催化器之后、消声器入口前开孔引出废气；在进气管上(节气门入口之前)设置废气输入口。在排气管废气采气口与进气管废气输入口之间至少设置一条废气循环导管将废气输送至进气管；在废气导气管中设置过滤器、气泵和高频电磁阀，以实现对废气的过滤、升压及流量控制操作；设置一电子控制单元，通过控制气泵与电磁阀的工作方式来实现对汽车尾气NOx、CO和HC的减排控制。
图1为本电子控制器工作原理示意图。如图所示，汽车原有设备由空气滤清器1、进气管2、节气门3、发动机主体4、排气管5、三元催化器6和消声器8等组成。电子控制器涉及的部件有：取气接头7、废气循环导管9、过滤器18、气泵17、高频电磁阀10、电子控制单元14、电源15及发动机转速信号13、节气门位置信号12、电磁阀控制信号11和气泵控制信号16等。取气接头7置于三元催化器6之后、消声器8之前；过滤器18、气泵17、高频电磁阀10串联于废气循环导管9中；废气循环导管9的输出端接入进气管2，其接入位置位于节气门3的入口前；电源15接电子控制单元14；电子控制单元14的输入端接发动机的转速信号13和节气门位置信号12；电子控制单元14的输出接气泵17的控制信号16和高频电磁阀10的控制信号11。
电子控制器的工作原理如下：排气管中废气从取气接头7引出，通过废气循环导管9进入进气管2，使废气与空气(或混合气)一起进入发动机参与燃烧；在废气循环导管中的高频电磁阀10以基频恒定、导通占空比可变的脉冲方式工作控制进入进气管的废气流量；电子控制单元14实时监测发动机的转速信号13和节气门位置信号12，并根据相关信号计算输出气泵的控制信号和高频电磁阀的控制信号，通过实时控制废气再循环率的方法辅助调整发动机的燃烧方式，达到降低NOX和CO、HC排放的目的。过滤器18的作用是过滤掉废气导管中的杂质，以保护气缸；气泵的作用是保证循环废气产生足够的压力以满足净化目标对废气再循环率的要求。
在上述方案中，所述电子控制单元14可以由以单片机为核心的电路板组成。
在上述方案中，所述发动机转速信号可以由发动机转速传感器产生；节气门位置信号可以由安装于节气门上的节气门位置传感器产生。
附图说明
图1是电子控制器基本工作原理示意图。
图2是电子控制器典型实施案例原理示意图。
具体实施方式
如图2所示：在发动机消声器8的前端排气管上开一圆孔，将取气接头7安装于开孔处，并密封固定。将废气循环导管9的输入端与取气接头7连接。废气经过滤器18进入气泵17。废气从气泵输出后经过两个高频电磁阀10进入进气管2。发动机工作时，电子控制单元14实时监测发动机的转速信号和节气门位置信号，根据发动机的工况对气泵和电磁阀进行控制。电子控制单元14输出脉宽调制信号，使电磁阀工作于脉动方式，其基频恒定，但导通占空比随发动机工况而变。在气泵与电磁阀的共同作用下，废气不断辅助调整发动机的燃烧方式，达到降低NOX和CO、HC排放的目的。

Claims (6)

1.一种基于废气再循环技术的汽车尾气净化电子控制器，它由一个电子控制单元(14)、电源(15)、高频电磁阀(10)、废气循环导管(9)组成，其特征是：从排气管(5)至进气管(2)的任一条废气循环导管流通路径上至少串联有一个高频电磁阀(10)；所有高频电磁阀(10)的控制端与电子控制单元(14)的输出端相连，电子控制单元(14)的输入端连接发动机的转速信号(13)；所述废气循环导管(9)与排气管(5)的连接点位于三元催化器(6)与消声器(8)之间，与发动机进气管(2)的连接点位于节气门(3)的入口之前。
2.根据权利要求1所述的一种基于废气再循环技术的汽车尾气净化电子控制器，其特征是：从排气管(5)至进气管(2)的任一条废气循环导管(9)的流通路径上至少串联有一个气泵(17)，所有气泵的控制端与电子控制单元(14)的输出端相连。
3.根据权利要求2所述的一种基于废气再循环技术的汽车尾气净化电子控制器，其特征是，气泵电机为无刷直流电动机。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于废气再循环技术的汽车尾气净化电子控制器，其特征是：从排气管(5)至进气管(2)的任一条废气循环导管(9)的流通路径上至少串联有一个过滤器。
5.根据权利要求1或2所述的一种基于废气再循环技术的汽车尾气净化电子控制器，其特征是：所述电子控制单元(14)的输入端连接发动机的节气门位置信号(12)。
6.根据权利要求4所述的一种基于废气再循环技术的汽车尾气净化电子控制器，其特征是：所述电子控制单元(14)的输入端连接发动机的节气门位置信号(12)。
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