CN108590827A - 根据obd监测效率控制三元催化器入口温度的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种根据OBD监测效率控制三元催化器入口温度的装置及方法，该装置包括：排气管，其包括发动机尾气入口端；三元催化器，三元催化器入口端连接发动机尾气入口端；电加热装置，其设置在排气管外部并靠近三元催化器入口端布置，用于加热三元催化器入口端前的尾气；以及发动机电子控制系统，发动机电子控制系统包括电子控制单元、OBD系统、排温传感器、浓度传感器和控制继电器，其中，电子控制单元分别与排温传感器、控制继电器和前后氧传感器电连接，电子控制单元能够通过控制控制继电器的接通和断开来控制电加热装置的工作状态。本发明的装置能够在发动机在冷启动及热机过程中提高三元催化器入口温度，提高三元催化器转化效率。

Description

根据OBD监测效率控制三元催化器入口温度的装置及方法
技术领域
本发明是关于发动机后处理技术领域，特别是关于一种根据OBD监测效率控制三元催化器入口温度的装置及方法。
背景技术
为满足新的排放法规的要求，天然气发动机采用当量+EGR(废气再循环)+TWC(三元催化器)的燃烧技术路线。由于三元催化器起燃需要一定的温度，在冷启动及热机的过程中，由于三元催化器入口温度较低，三元催化器转化效率较低，并且随着使用时间的推移，三元催化器发生劣化后所需起燃温度升高，催化器转化效率下降。为满足排放及耐久里程要求，针对上述两种问题，现有的天然气发动机通过增加贵金属含量的方式来解决三元催化器在冷启动和热机的过程转化效率较低的问题，然而这种方式大大增加了制造成本，同时三元催化器前的管路由于布置过长，使得三元催化器在整车上的布置受到很大限制。
OBD(On-Board Diagnostic)，中文翻译为“车载诊断系统”。这个系统随时监控发动机的运行状况和尾气后处理系统的工作状态，一旦发现有可能引起排放超标的情况，会马上发出警示。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种根据OBD监测效率控制三元催化器入口温度的装置，其能够在发动机在冷启动及热机过程中提高三元催化器入口温度，提高三元催化器转化效率。
本发明的另一目的在于一种根据OBD监测效率控制三元催化器入口温度的方法。
为实现上述目的，本发明提供了一种根据OBD监测效率控制三元催化器入口温度的装置，包括：排气管，其包括发动机尾气入口端；三元催化器，三元催化器入口端连接发动机尾气入口端；电加热装置，其设置在排气管外部并靠近三元催化器入口端布置，用于加热三元催化器入口端前的尾气；以及发动机电子控制系统，发动机电子控制系统包括电子控制单元(ECU)、OBD系统、排温传感器、浓度传感器和控制继电器，其中，电子控制单元分别与排温传感器、控制继电器和前后氧传感器电连接，电子控制单元能够通过控制控制继电器的接通和断开来控制电加热装置的工作状态。
在一优选的实施方式中，OBD系统能够根据浓度传感器的信号，通过内部的模型推算出三元催化器转化效率，三元催化器转化效率为NOX、CH4、CO转化效率中的一种或多种。
在一优选的实施方式中，浓度传感器包括前氧传感器和后氧传感器，前氧传感器设置在三元催化器入口端，后氧传感器设置在三元催化器出口端。
在一优选的实施方式中，当三元催化器转化效率为NOX时，浓度传感器为NOX传感器，NOX传感器设置在三元催化器出口端。
在一优选的实施方式中，排温传感器设置于电加热装置位置对应的排气管的内部，电子控制单元通过排温传感器能够实时监控三元催化器入口端前的尾气温度。
本发明提供了一种根据OBD监测效率控制三元催化器入口温度的方法，包括如下步骤：发动机排出的尾气进入发动机尾气入口；OBD系统根据浓度传感器的信号，通过内部的模型推算出三元催化器转化效率；当OBD系统检测到三元催化器转化效率低于第一阈值时，电子控制单元能够控制控制继电器接通，通过电加热装置加热排气管，从而加热三元催化器入口端前的尾气；电子控制单元通过排温传感器实时监控三元催化器入口端前的尾气温度；以及当尾气温度达到第二阈值时或者三元催化器转化效率达到第三阈值时，电子控制单元切断控制继电器，电加热装置停止加热。
在一优选的实施方式中，三元催化器转化效率为NOX、CH4、CO转化效率中的一种或多种。
在一优选的实施方式中，浓度传感器为前氧传感器和后氧传感器，前氧传感器设置在三元催化器入口端，后氧传感器设置在三元催化器出口端。
在一优选的实施方式中，当三元催化器转化效率为NOX时，浓度传感器为NOX传感器，NOX传感器设置在三元催化器出口端。
与现有技术相比，根据本发明的根据OBD监测效率控制三元催化器入口温度的装置及方法具有如下有益效果：(1)发动机在冷启动及热机过程中，能够提高三元催化器入口温度，缩短三元催化器起燃时间，提高三元催化器转化效率。同时可减少贵金属使用量，减少制造成本。(2)当三元催化器老化后，三元催化器起燃温度提升，能够提高三元催化器入口温度，进而提高了三元催化器的耐久里程。(3)本发明的根据OBD监测效率控制三元催化器入口温度的装置提高了三元催化器入口温度，使得管路的长度的适当加长，降低了从而减小了整车布局的局限性。
附图说明
图1是根据本发明一实施方式的根据OBD监测效率控制三元催化器入口温度的装置的结构示意图。
图2是根据本发明一实施方式的根据OBD监测效率控制三元催化器入口温度的方法流程图。
主要附图标记说明：
1-排气管，11-发动机尾气入口端，12-发动机尾气出口端，2-三元催化器，21-三元催化器入口端，22-三元催化器出口端，3-电加热装置，4-发动机电子控制系统，5-排温传感器，6-控制继电器，7-前氧传感器，8-后氧传感器。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
本发明的根据OBD监测效率控制三元催化器入口温度的装置包括：排气管、三元催化器、电加热装置以及发动机电子控制系统，其中，排气管包括发动机尾气入口端。三元催化器入口端连接发动机尾气入口端。电加热装置设置在排气管外部并靠近三元催化器入口端布置，用于加热三元催化器入口端前的尾气。发动机电子控制系统包括电子控制单元、OBD系统、排温传感器、浓度传感器和控制继电器，其中，电子控制单元分别与排温传感器、控制继电器和前后氧传感器电连接，电子控制单元能够通过控制控制继电器的接通和断开来控制电加热装置的工作状态。
上述方案中，OBD系统能够根据浓度传感器的信号，通过内部的模型推算出三元催化器转化效率，三元催化器转化效率为NOX、CH4、CO转化效率中的一种或多种。
实施例1
如图1所示，本发明一优选实施方式的根据OBD监测效率控制三元催化器入口温度的装置包括：排气管1、三元催化器2、电加热装置3以及发动机电子控制系统4，其中，排气管1包括发动机尾气入口端11。三元催化器入口端21连接发动机尾气入口端1。电加热装置3设置在排气管1外部并靠近三元催化器入口端21布置，用于加热三元催化器入口端前的尾气。发动机电子控制系统2包括电子控制单元(ECU)、OBD系统、排温传感器5、浓度传感器和控制继电器6，其中，浓度传感器包括前氧传感器7和后氧传感器8，前氧传感器7设置在三元催化器入口端21，后氧传感器8设置在三元催化器出口端22。电子控制单元分别与排温传感器5、控制继电器6、前氧传感器7和后氧传感器8电连接，电子控制单元能够通过控制控制继电器6的接通和断开来控制电加热装置3的工作状态。
上述方案中，OBD系统能够根据浓度传感器的信号，通过内部的模型推算出三元催化器转化效率，三元催化器转化效率为NOX、CH4、CO转化效率中的一种或多种。排温传感器5设置于电加热装置位置对应的排气管的内部，电子控制单元通过排温传感器5能够实时监控三元催化器入口端前的尾气温度。
实施例2
本发明的另一优选实施方式的根据OBD监测效率控制三元催化器入口温度的装置包括：排气管、三元催化器、电加热装置以及发动机电子控制系统，其中，排气管包括发动机尾气入口端。三元催化器入口端连接发动机尾气入口端。电加热装置设置在排气管外部并靠近三元催化器入口端布置，用于加热三元催化器入口端前的尾气。发动机电子控制系统包括电子控制单元(ECU)、OBD系统、排温传感器、浓度传感器和控制继电器，其中，电子控制单元分别与排温传感器、控制继电器和前后氧传感器电连接，电子控制单元能够通过控制控制继电器的接通和断开来控制电加热装置的工作状态。
上述方案中，OBD系统能够根据浓度传感器的信号，通过内部的模型推算出三元催化器转化效率，三元催化器转化效率为NOX、CH4、CO转化效率中的一种或多种。当三元催化器转化效率为NOX时，浓度传感器为NOX传感器，NOX传感器设置在三元催化器出口端。排温传感器设置于电加热装置位置对应的排气管的内部，电子控制单元通过排温传感器能够实时监控三元催化器入口端前的尾气温度。
实施例3
本发明还提供了一种根据OBD监测效率控制三元催化器入口温度的方法，包括如下步骤：步骤101：发动机排出的尾气进入发动机尾气入口；步骤102：OBD系统根据浓度传感器的信号，通过内部的模型推算出三元催化器转化效率；步骤103：当OBD系统检测到三元催化器转化效率低于第一阈值时，电子控制单元能够控制控制继电器接通，通过电加热装置加热排气管，从而加热三元催化器入口端前的尾气；步骤104：电子控制单元通过排温传感器实时监控三元催化器入口端前的尾气温度；以及步骤105：当尾气温度达到第二阈值时或者三元催化器转化效率达到第三阈值时，电子控制单元切断控制继电器，电加热装置停止加热。
上述方案中，三元催化器转化效率为NOX、CH4、CO转化效率中的一种或多种。废气温度加热控制值根据三元催化器新鲜态下NOX、CH4、CO转化效率达到一定值所对应的废气温度确定。
在一优选实施方式中，浓度传感器为前氧传感器和后氧传感器，前氧传感器设置在三元催化器入口端，后氧传感器设置在三元催化器出口端。OBD系统根据前氧传感器和后氧传感器的信号，通过内部的模型推算出三元催化器转化效率，当OBD系统检测到三元催化器转化效率低于第一阈值时，电子控制单元能够控制控制继电器接通，通过电加热装置加热排气管，从而加热三元催化器入口端前的尾气。电子控制单元通过排温传感器实时监控三元催化器入口端前的尾气温度。当尾气温度达到第二阈值时或者三元催化器转化效率达到第三阈值时，电子控制单元切断控制继电器，电加热装置停止加热。
在一优选的实施方式中，当三元催化器转化效率为NOX时，浓度传感器为NOX传感器，NOX传感器设置在三元催化器出口端。OBD系统根据NOX传感器的信号，通过内部的模型推算出三元催化器转化效率，当OBD系统检测到三元催化器转化效率低于第一阈值时，电子控制单元能够控制控制继电器接通，通过电加热装置加热排气管，从而加热三元催化器入口端前的尾气。电子控制单元通过排温传感器实时监控三元催化器入口端前的尾气温度。当尾气温度达到第二阈值时或者三元催化器转化效率达到第三阈值时，电子控制单元切断控制继电器，电加热装置停止加热。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (9)

1.一种根据OBD监测效率控制三元催化器入口温度的装置，其特征在于，所述装置包括：
排气管，其包括发动机尾气入口端；
三元催化器，三元催化器入口端连接所述发动机尾气入口端；
电加热装置，其设置在所述排气管外部并靠近所述三元催化器入口端布置，用于加热所述三元催化器入口端前的尾气；以及
发动机电子控制系统，所述发动机电子控制系统包括电子控制单元(、OBD系统、排温传感器、浓度传感器和控制继电器，其中，所述电子控制单元分别与所述排温传感器、控制继电器和前后氧传感器电连接，所述电子控制单元能够通过控制所述控制继电器的接通和断开来控制所述电加热装置的工作状态。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述OBD系统能够根据所述浓度传感器的信号，通过内部的模型推算出三元催化器转化效率，所述三元催化器转化效率为NOX、CH4、CO转化效率中的一种或多种。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述浓度传感器包括前氧传感器和后氧传感器，所述前氧传感器设置在所述三元催化器入口端，所述后氧传感器设置在三元催化器出口端。
4.如权利要求2所述的装置，其特征在于，当所述三元催化器转化效率为NOX时，所述浓度传感器为NOX传感器，所述NOX传感器设置在三元催化器出口端。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述排温传感器设置于所述电加热装置位置对应的所述排气管的内部，所述电子控制单元通过所述排温传感器能够实时监控所述三元催化器入口端前的尾气温度。
6.一种根据OBD监测效率控制三元催化器入口温度的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
发动机排出的尾气进入发动机尾气入口；
OBD系统根据浓度传感器的信号，通过内部的模型推算出三元催化器转化效率；
当OBD系统检测到三元催化器转化效率低于第一阈值时，电子控制单元能够控制控制继电器接通，通过电加热装置加热排气管，从而加热三元催化器入口端前的尾气；
电子控制单元通过排温传感器实时监控三元催化器入口端前的尾气温度；以及
当尾气温度达到第二阈值时或者三元催化器转化效率达到第三阈值时，电子控制单元切断所述控制继电器，所述电加热装置停止加热。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述三元催化器转化效率为NOX、CH4、CO转化效率中的一种或多种。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述浓度传感器为前氧传感器和后氧传感器，所述前氧传感器设置在所述三元催化器入口端，所述后氧传感器设置在三元催化器出口端。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于，当所述三元催化器转化效率为NOX时，所述浓度传感器为NOX传感器，所述NOX传感器设置在三元催化器出口端。
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