CN110500160A - 车辆尾气处理装置、系统、方法以及车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种车辆尾气处理装置、系统、方法以及车辆。所述车辆尾气处理装置包括喷水装置(1)和消音器本体(5)，其中，所述喷水装置(1)设置在所述消音器本体(5)顶部，能够向所述消音器本体(5)内部喷水。由于车辆尾气在经过消音器本体时与水雾接触。这样就降低了车辆的颗粒物排放，减小了空气污染。

Description

车辆尾气处理装置、系统、方法以及车辆

技术领域

本公开涉及车辆控制领域，具体地，涉及一种车辆尾气处理装置、系统、方法以及车辆。

背景技术

为改善机动车对大气环境的污染，相关的排放法规针对汽油机排放进行了严格的限制，特别是增加了颗粒物排放的控制。针对直喷式汽油机，整车制造企业普遍采用提高燃油喷射压力的方法改善燃油雾化和混合效果，从而提高混合气燃烧效率，降低颗粒物质量和颗粒物数量排放。但高压喷射系统成本很高。针对气道喷射式汽油机，整车制造企业普遍采用汽油机颗粒捕集器(Gasoline Particulate Filter,GPF)作为降低颗粒物质量和数量的技术手段，但GPF会造成排气系统的背压持续升高，削弱整车的动力性能和燃油经济性。

对于汽油机而言，在一些情况下，颗粒物排放会急剧地增加，影响大气环境。例如，冷起动工况的燃油雾化和混合效果较差，缸内燃烧不充分，导致颗粒物排放较高；大负荷工况时，发动机采取动力加浓或排温保护加浓的策略，同样会导致颗粒物排放显著恶化；在急加速工况下，补充的燃油喷射会进一步导致燃烧效率的下降，颗粒物排放增加。

发明内容

本公开的目的是提供一种简单高效的车辆尾气处理装置、系统、方法以及车辆。

为了实现上述目的，本公开提供一种车辆尾气处理装置，包括喷水装置和消音器本体，其中，所述喷水装置设置在所述消音器本体顶部，能够向所述消音器本体内部喷水。

可选地，所述喷水装置包括水泵、水腔和喷嘴，所述喷嘴依次通过所述水腔、所述水泵与车辆中的水箱流体连通。

可选地，所述车辆尾气处理装置还包括：压力传感器，与所述水腔连接，用于检测所述水腔内的压力；控制器，分别与所述水泵、所述压力传感器二者连接，用于根据所述压力传感器检测的压力控制所述水泵的流量。

本公开还提供一种车辆尾气处理系统。所述系统包括：本公开提供的上述车辆尾气处理装置；检测装置，用于检测车辆的运行工况；判断装置，与所述检测装置连接，用于根据所检测的运行工况判断是否需要对所述车辆的尾气进行喷水处理；控制装置，分别与所述判断装置和所述车辆尾气处理装置连接，用于当所述判断装置判定需要对所述车辆的尾气进行喷水处理时，控制所述车辆尾气处理装置工作。

本公开还提供一种车辆尾气处理方法，应用于本公开提供的上述车辆尾气处理装置。所述方法包括：检测车辆的运行工况；根据所检测的运行工况判断是否需要对所述车辆的尾气进行喷水处理；当判定需要对所述车辆的尾气进行喷水处理时，控制所述车辆尾气处理装置工作。

可选地，所述根据所检测的运行工况判断是否需要对所述车辆的尾气进行喷水处理的步骤包括以下中的一者或多者：当发动机转速小于预定的转速阈值，且发动机扭矩小于预定的扭矩阈值时，判定需要对所述车辆的尾气进行喷水处理；当发动机扭矩与最大扭矩之间的比例大于预定的比例阈值时，判定需要对所述车辆的尾气进行喷水处理；当估计的排气温度大于预定的温度阈值时，判定需要对所述车辆的尾气进行喷水处理；当车辆加速度大于预定的加速度阈值时，判定需要对所述车辆的尾气进行喷水处理。

可选地，所述方法还包括：检测所述车辆尾气的排气流量；所述当判定需要对所述车辆的尾气进行喷水处理时，控制所述车辆尾气处理装置工作的步骤包括：当判定需要对所述车辆的尾气进行喷水处理时，根据所检测的排气流量控制所述喷嘴的喷水流量。

可选地，所述当判定需要对所述车辆的尾气进行喷水处理时，根据所检测的排气流量控制所述喷嘴的喷水流量的步骤包括：当判定需要对所述车辆的尾气进行喷水处理时，在预定的对应关系中查找与所检测的排气流量对应的喷水流量；根据所查找的喷水流量控制所述喷嘴进行喷水。

可选地，在所述当判定需要对所述车辆的尾气进行喷水处理时，控制所述车辆尾气处理装置工作的步骤之后，返回所述根据所检测的运行工况判断是否需要对所述车辆的尾气进行喷水处理的步骤，之后，所述方法还包括：当判定不需要对所述车辆的尾气进行喷水处理时，控制所述车辆尾气处理装置停止工作。

本公开还提供一种车辆，包括本公开提供的上述车辆尾气处理系统。

通过上述技术方案，可以向消音器本体内部喷水，使得车辆尾气在经过消音器本体时与水雾接触。这样，降低了车辆的颗粒物排放，减小了空气污染。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是一示例性实施例提供的车辆尾气处理装置的结构框图；

图2是一示例性实施例提供的车辆尾气处理装置的示意图；

图3是另一示例性实施例提供的车辆尾气处理装置的示意图；

图4是一示例性实施例提供的车辆尾气处理系统的框图；

图5是一示例性实施例提供的车辆尾气处理方法的流程图；

图6是一示例性实施例提供的车辆工况的示意图；

图7是另一示例性实施例提供的车辆工况的示意图；

图8是另一示例性实施例提供的车辆尾气处理方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“顶、底”通常是指相对于车辆正常行驶时的方向。

图1是一示例性实施例提供的车辆尾气处理装置的结构框图。如图1所示，所述车辆尾气处理装置包括喷水装置1和消音器本体5。其中，喷水装置1设置在消音器本体5顶部，能够向消音器本体5内部喷水。

喷水装置1喷出的水雾在消音器本体5内部从顶部落到底部，其在下落的过程中，与流经消音器本体5中的车辆尾气相接触。这样，利用液态水雾的清洗和过滤作用，可以去除尾气中的颗粒物组分，降低了车辆尾气中的颗粒物的排放量，同时降低了车辆排气温度和排气噪声。并且，由于消音器本体5位于三元催化器或GPF的下游，因此，在消音器本体内喷水雾并不会影响三元催化器的起燃速度和转化效率、GPF的过滤效率、发动机的缸内燃烧效率、以及排气系统的背压。

喷水装置1可以采用多种方式进行喷水。图2是一示例性实施例提供的车辆尾气处理装置的示意图。如图2所示，喷水装置1可以包括水泵2、水腔3和喷嘴4。其中，喷嘴4依次通过水腔3、水泵2与车辆中的水箱流体连通。

其中，上述水箱中可以存储有用于喷洒在消音器本体5内的水。该水箱可以是专用于本公开的车辆尾气处理装置的水箱，也可以是车辆中还兼具其他用途的水箱。水泵2用于将水箱中的水抽送至水腔3。水腔3中的水应该具有一定的压力，以使当喷嘴4开启时能够喷出水雾。喷嘴4设置在消音器本体5顶部，与消音器本体5内部连通，能够向消音器本体5内部喷水。图2中示出了一个喷嘴4，还可以设置多个喷嘴4，以增强清洗效果。由于尾气的温度较低，喷嘴4的耐久性和可靠性比较有保障。该实施例中，车辆尾气处理装置结构简单，空间布置方便，可靠性高。

另外，消音器本体5底部还可以设置有排水口6，这样，能够将清洗尾气后留下的污水及时地排出。

在一实施例中，水泵2和喷嘴4可以设置为同时工作和停止，水泵2以预定的流量运行，喷嘴4打开时也保持预定的喷水流量，这样使得水腔3中的水压保持恒定，或者在预定的误差范围内。在另一实施例中，还可以通过实时检测的水腔3内的压力来控制水泵的流量，以保持水腔3中有合适的水压。图3是另一示例性实施例提供的车辆尾气处理装置的示意图。如图3所示，在图2的基础上，车辆尾气处理装置还可以包括压力传感器7和控制器8。

其中，压力传感器7与水腔3连接，用于检测水腔3内的压力。控制器8分别与水泵2、压力传感器7二者连接，用于根据压力传感器7检测的压力控制水泵2的流量。

具体地，控制器8可以集成在车辆的电子控制单元(Electronic Control Unit,ECU)中。水腔3内的压力和水泵2的流量可以具有预定的对应关系，存储在控制器8中，控制器8可以查找出对应的流量对水泵2进行控制。该实施例中，能够保证水腔3内的压力满足喷射的需求，从而保障了对车辆排气的清洁效果。

只要是能够起到一定的清洗排气的作用，喷嘴4在消音器本体5内部的朝向可以是任意的。优选地，在图2和图3的实施例中，箭头方向表示消音器本体5内部的排气流向。喷嘴4的朝向(即从喷嘴4喷出的水的流向)设置为与消音器本体5内尾气的流向成钝角。这样，使得排气与水雾“迎面而来”，进行交叉接触，增大了排气与水雾的接触面积，增强了对排气的清洗效果，同时增加了热交换时间，增强了对排气的降温效果。

基于相同的发明构思，本公开提供一种车辆尾气处理系统。图4是一示例性实施例提供的车辆尾气处理系统的框图。如图4所示，所述车辆尾气处理系统100可以包括上述的车辆尾气处理装置10、检测装置20、判断装置30和控制装置40。

检测装置20用于检测车辆的运行工况。判断装置30与检测装置20连接，用于根据所检测的运行工况判断是否需要对车辆的尾气进行喷水处理。控制装置40分别与判断装置30和车辆尾气处理装置10连接，用于当判断装置30判定需要对车辆的尾气进行喷水处理时，控制车辆尾气处理装置10工作。

其中，车辆的运行工况可以包括车辆的发动机转速、发动机扭矩、加速度等。通常工况下，车辆的排气都是符合排放标准的，可以不开启该车辆尾气处理装置10。当车辆的运行工况表明车辆的尾气处于较高的排放量时，就可以自动开启该车辆尾气处理装置10对排气进行清洗，降低排放量。例如，当车辆处于冷启动、怠速工况、大负荷工况以及急加速工况时，可以认为车辆的尾气处于较高的排放量，需要对车辆的尾气进行喷水处理。并且，当车辆的工况恢复到较低的排放量时，就可以自动停止该车辆尾气处理装置10的运行。

该车辆尾气处理系统100能够降低车辆的颗粒物排放，减小空气污染，且结构简单，控制方便。

基于相同的发明构思，本公开还提供一种应用于上述车辆尾气处理装置10的车辆尾气处理方法。图5是一示例性实施例提供的车辆尾气处理方法的流程图。如图5所示，所述方法包括以下步骤。

在步骤S11中，检测车辆的运行工况。

在步骤S12中，根据所检测的运行工况判断是否需要对所述车辆的尾气进行喷水处理。

在步骤S13中，当判定需要对所述车辆的尾气进行喷水处理时，控制车辆尾气处理装置10工作。

其中，根据所检测的运行工况判断是否需要对所述车辆的尾气进行喷水处理的步骤(步骤S12)可以包括以下中的一者或多者：

当发动机转速小于预定的转速阈值，且发动机扭矩小于预定的扭矩阈值时，判定需要对车辆的尾气进行喷水处理；当发动机扭矩与最大扭矩之间的比例大于预定的比例阈值时，判定需要对车辆的尾气进行喷水处理；当估计的排气温度大于预定的温度阈值时，判定需要对所述车辆的尾气进行喷水处理；当车辆加速度大于预定的加速度阈值时，判定需要对车辆的尾气进行喷水处理。

图6是一示例性实施例提供的车辆工况的示意图。

如图6所示，在第1区间中，发动机转速小于预定的转速阈值a，且发动机扭矩小于预定的扭矩阈值b，此时，认为车辆处于冷启动或怠速工况，可以判定需要对车辆的尾气进行喷水处理。

在第3区间中，发动机扭矩与最大扭矩之间的比例大于预定的比例阈值c(例如80％)，此时，认为车辆处于大负荷工况，可以判定需要对车辆的尾气进行喷水处理。

在第2区间中，可以判定不需要对车辆的尾气进行喷水处理。

图7是另一示例性实施例提供的车辆工况的示意图。与图6不同的是，该实施例中，可以由发动机扭矩与发动机转速估计得到排气温度，在第4和第5两个区间之间的分割线上的点具有相同的排气温度。在第4区间中，认为排气温度大于预定的温度阈值，可以判定需要对车辆的尾气进行喷水处理。其中，排气温度与扭矩、转矩二者之间的对应关系可以预先存储在判断装置30中。在第5区间中，可以判定不需要对车辆的尾气进行喷水处理。

另外，当车辆加速度大于预定的加速度阈值时，认为车辆处于急加速工况，可以判定需要对车辆的尾气进行喷水处理。

在又一实施例中，在图5的基础上，所述方法还包括：检测所述车辆尾气的排气流量。

在该实施例中，当判定需要对车辆的尾气进行喷水处理时，控制车辆尾气处理装置工作的步骤(步骤S13)可以包括：当判定需要对车辆的尾气进行喷水处理时，根据所检测的排气流量控制喷嘴的喷水流量。

其中，排气流量可以通过专用的传感器来检测，也可以通过ECU来计算得到。例如，在消音器本体5内可以设置用于检测排气中某一种或多种组分的流量的传感器。

喷嘴4的喷水流量可以通过控制喷嘴4的喷射频率以及每次的喷射时长来调节。排气流量和喷水流量二者之间的对应关系也可以是预先存储好的对应关系，当计算得到排气流量时，可以根据查表的方式得到对应的喷水流量。也就是，上述当判定需要对车辆的尾气进行喷水处理时，根据所检测的排气流量控制喷嘴的喷水流量的步骤可以包括：当判定需要对车辆的尾气进行喷水处理时，在预定的对应关系中查找与所检测的排气流量对应的喷水流量；根据所查找的喷水流量控制喷嘴进行喷水。

并且，喷水流量和喷射频率、喷射时长这二者的对应关系也可以是预先存储好的对应关系。该实施例中，根据排气流量确定喷水流量，控制灵活，节约用水且清洗效果好。

在本公开的又一实施例中，在图5的基础上，在当判定需要对车辆的尾气进行喷水处理时，控制车辆尾气处理装置工作的步骤(步骤S13)之后，返回根据所检测的运行工况判断是否需要对所述车辆的尾气进行喷水处理的步骤(步骤S12)，之后，所述方法还可以包括：

当判定不需要对所述车辆的尾气进行喷水处理时，控制车辆尾气处理装置停止工作。

也就是，实时地监测车辆的工况，以自动地开启或停止车辆尾气处理装置10的工作。

图8是另一示例性实施例提供的车辆尾气处理方法的流程图。在图8的实施例中，结合了上述多个实施例的技术特征。其中，判断是否需要对所述车辆的尾气进行喷水处理的几种方法是有固定的先后顺序的。本领域技术人员可以理解的是，在其他实施例中也可以是按照其他顺序或者也可以同时进行。

基于相同的发明构思，本公开还提供一种车辆。该车辆包括上述的车辆尾气处理系统100。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (10)

1.一种车辆尾气处理装置，其特征在于，包括喷水装置(1)和消音器本体(5)，其中，所述喷水装置(1)设置在所述消音器本体(5)顶部，能够向所述消音器本体(5)内部喷水。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述喷水装置(1)包括水泵(2)、水腔(3)和喷嘴(4)，所述喷嘴(4)依次通过所述水腔(3)、所述水泵(2)与车辆中的水箱流体连通。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括：

压力传感器(7)，与所述水腔(3)连接，用于检测所述水腔(3)内的压力；

控制器(8)，分别与所述水泵(2)、所述压力传感器(7)二者连接，用于根据所述压力传感器(7)检测的压力控制所述水泵(2)的流量。

4.一种车辆尾气处理系统，其特征在于，包括：

根据权利要求1-3中任一权利要求所述的车辆尾气处理装置(10)；

检测装置(20)，用于检测车辆的运行工况；

判断装置(30)，与所述检测装置(20)连接，用于根据所检测的运行工况判断是否需要对所述车辆的尾气进行喷水处理；

控制装置(40)，分别与所述判断装置(30)和所述车辆尾气处理装置(10)连接，用于当所述判断装置判定需要对所述车辆的尾气进行喷水处理时，控制所述车辆尾气处理装置(10)工作。

5.一种车辆尾气处理方法，其特征在于，应用于根据权利要求1-3中任一权利要求所述的车辆尾气处理装置，所述方法包括：

检测车辆的运行工况；

根据所检测的运行工况判断是否需要对所述车辆的尾气进行喷水处理；

当判定需要对所述车辆的尾气进行喷水处理时，控制所述车辆尾气处理装置工作。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述根据所检测的运行工况判断是否需要对所述车辆的尾气进行喷水处理的步骤包括以下中的一者或多者：

当发动机转速小于预定的转速阈值，且发动机扭矩小于预定的扭矩阈值时，判定需要对所述车辆的尾气进行喷水处理；

当发动机扭矩与最大扭矩之间的比例大于预定的比例阈值时，判定需要对所述车辆的尾气进行喷水处理；

当估计的排气温度大于预定的温度阈值时，判定需要对所述车辆的尾气进行喷水处理；

当车辆加速度大于预定的加速度阈值时，判定需要对所述车辆的尾气进行喷水处理。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：检测所述车辆尾气的排气流量；

所述当判定需要对所述车辆的尾气进行喷水处理时，控制所述车辆尾气处理装置工作的步骤包括：当判定需要对所述车辆的尾气进行喷水处理时，根据所检测的排气流量控制所述喷嘴的喷水流量。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述当判定需要对所述车辆的尾气进行喷水处理时，根据所检测的排气流量控制所述喷嘴的喷水流量的步骤包括：

当判定需要对所述车辆的尾气进行喷水处理时，在预定的对应关系中查找与所检测的排气流量对应的喷水流量；

根据所查找的喷水流量控制所述喷嘴进行喷水。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述当判定需要对所述车辆的尾气进行喷水处理时，控制所述车辆尾气处理装置工作的步骤之后，返回所述根据所检测的运行工况判断是否需要对所述车辆的尾气进行喷水处理的步骤，之后，所述方法还包括：

当判定不需要对所述车辆的尾气进行喷水处理时，控制所述车辆尾气处理装置停止工作。

10.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求4所述的车辆尾气处理系统。