CN1966948A - 针对欧三排放标准的电控补气净化系统及其电磁阀 - Google Patents

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Abstract

针对机动车，尤其是摩托车欧洲三号排放标准的最新整套电控补气净化系统装置主要由电子控制器(ECU)、电磁阀(包括主阀和付阀)、催化转化器，空气过滤器、相关的传感部件和连接线束等部分组成。电子控制器(ECU)根据发动机的运行变化，向系统装置的主电磁阀(高频单向空气阀)适时发出开、关时间占空比的控制指令，实现对空燃比的最优控制，改进其综合性能，节油和降低排放效果、向系统装置的付电磁阀(单向空气阀)适时发出开、关的控制指令，给机动车发动机排气口补充空气即二次补气，以有效改善发动机排气管中的催化转化器的氧化，还原效率，降低有害气体排放。此外，在本发明中，无论是主电磁阀(高频单向空气阀)还是付电磁阀(单向空气阀)，其内部的结构，连接方式，制造工艺不断得到改进和优化，进一步提高了产品，系统装置的可靠性，降低了制造成本，适于大规模生产。

Description

针对欧三排放标准的电控补气净化系统及其电磁阀
技术领域
本发明涉及一种机动车辆化油器的电控补气技术也即稀薄燃烧的理论和技术领域，特指一种汽车和摩托车以及一切机动车辆通用的电控补气净化系统及其电磁阀。
背景技术
在汽车和摩托车中使用的电子控制装置(或称电子补气装置)是一种使用微型电脑-单片机对汽车或摩托车化油器的油气混合气体的浓度进行调节控制，以利于发动机的燃料充分燃烧的智能型节油和排气净化系统装置。
现有的汽车和摩托车的电控补气净化系统装置，主要由电子控制器(ECU)、电磁阀、空气过滤器、相关的传感部件和连接线束等部分组成。这套系统装置，有效实施和解决了机动车辆排放可达到欧洲二号标准的问题。但是，对于我国即将在2008年1月1日开始实施的新的机动车辆排放标准-欧洲三号排放标准却达不到，因此必须采用新的电控补气净化系统方案和系统装置。
最新的整套系统装置主要由电子控制器(ECU)、电磁阀(包括主阀和付阀)、催化转化器，空气过滤器、相关的传感部件和连接线束等部分组成。
发明内容
本发明的目的是提供一种由电子控制器根据发动机的运行变化，向系统装置的主电磁阀(高频单向空气阀)适时发出开、关时间占空比的控制指令，实现对空燃比的最优控制，改进其综合性能，节油和降低排放效果、向系统装置的付电磁阀(单向空气阀)适时发出开、关的控制指令，给机动车发动机排气口补充空气即二次补气，以有效促进和改善发动机排放的有害成分CO，NO，HC在发动机排气管中的催化转化器中氧化，还原成无害气体N2，CO2，H2O排放出去。付电磁阀-单向空气阀，在机动车冷启动时开始开启工作，进行二次补气，直到发动机温升到适当的温度以上，即可以关闭停止工作。
上述的电控方案是开环式的，更完善的电控方案是闭环式的，除了上述的系统装置外，即在机动车排气口上多安置一个氧传感器，根据氧传感器发出排气口氧气含量的变化，中央电子控制器(ECU)向系统装置的主电磁阀(高频单向空气阀)适时发出修正后的开、关时间占空比的控制指令，即进一步修正给发动机混合气的补气量。
本发明的目的可以通过以下措施来达到：
这种机动车辆通用的电控补气净化系统装置，包括电子控制器ECU、主电磁阀-高频空气电磁阀、付电磁阀-单向空气阀，空气过滤器、催化转化器，相关的传感部件和连接线束，其特殊之处在于：主电磁阀-高频空气电磁阀进气管，经管路和空气过滤器连接，电磁阀出气管，经管路、补气嘴连接到化油器和发动机之间节气门后部的混合气管道中，空气过滤器经管路与化油器连接；付电磁阀-单向空气阀出气管，经管路和发动机的排气口连接，而催化转化器安装在发动机排气管的适当位置中，电子控制器ECU通过信号输出线分别与主电磁阀-高频空气电磁阀、付电磁阀-单向空气阀连接，通过电源线与机动车的蓄电池连接，通过信号线与发动机的点火系统连接，通过信号线与安装在发动机排气口附近的温度传感器连接。如果采用闭环控制，电子控制器ECU通过信号线与安装在发动机排气口的氧传感器连接。
本发明的目的还可以通过以下措施来达到：
主电磁阀-高频空气电磁阀由软铁套件、软铁套件内置中空的线包骨架外缠绕的驱动线包、线包骨架中空内腔轴心的一端插套的定铁芯、延伸出软铁套件的定铁芯设有的紧固部件、轴心另一端内装有的动铁芯、两相邻面的动铁芯与定铁芯底部垫圈之间装有的复位弹簧、软铁套件及对应的动铁芯延伸出软铁套件的部分进入阀座之中的延伸端、其端部装有的密封圈、阀座位于密封圈外部设有延伸出阀座突设的出气口、阀座上另设有一个进气管组成。
定铁芯由其一端成型为呈反圆台形的腔体、腔体底部直径小于腔体上部直径的圆台、底部嵌入的缓冲垫圈组成；动铁芯由与定铁芯反圆台形腔体相匹配且带有泄流结构的子弹型头部并与阀座接触的另一端嵌入的密封阀垫组成。泄流结构是开设在动铁芯上的泄流槽或者开设在动铁芯外圆柱上的泄流面的一种。
主电磁阀一般工作频率在10HZ-50HZ，因此要求主电磁阀要有很高的响应速度和灵敏度，要求电磁阀的磨损件-动铁芯耐磨性能好，因此对主电磁阀动铁芯的表面进行了渗氮处理。大大提高了动铁芯的表面硬度，又能防锈。有效提高了电磁阀的可靠性和耐久性。另外由于电磁阀动铁芯和定铁芯分别采用了子弹型和反圆台型的结构，也大大提高了电磁阀的驱动力和灵敏度。
而付电磁阀-单向空气阀，在进行二次补气时，是间段性工作，在发动机冷启动时，由于发动机排气口的温度不高，因而催化转化器的转化效率不高，因此要求打开付电磁阀，补充更多的空气，促进有害排放物CO，NO，HC的氧化还原反应，生成无害气体N2，CO2，H2O排放出去。当发动机工作一段时间后，发动机排气口的温度较高时，催化转化器的转化效率也较高排放也能达到欧洲三号标准以上时，则付电磁阀可以停止工作。因此付电磁阀的动铁芯不一定要求渗氮处理，采取表面电镀铬等防锈措施即可。付电磁阀-单向空气阀的若干进气口安装了多孔透气的海绵或者泡膜空气过滤层，目的是为了有效降低气流噪声和过滤空气。
此外，在本发明中，无论是主电磁阀还是付电磁阀，其内部的结构，连接方式不断得到改进和优化，进一步提高了产品的可靠性，降低了制造成本，适于大规模生产。
测试结果表明：采用这套新的电控补气净化系统装置及其电磁阀，摩托车的节油率都可达到10％以上，排放均可达到欧洲三号标准。
本产品完全适用于各种机动车辆，如汽车，摩托车(包括三轮机动车)等。
附图说明
图1本发明系统装置的工作原理框图。
图2本发明主电磁阀第一个实施例的结构示意图。
图3本发明主电磁阀第二个实施例的结构示意图。
图4本发明付电磁阀第一个实施例的结构示意图。
图5本发明付电磁阀第二个实施例的结构示意图。
图6本发明主电磁阀第三个实施例的结构示意图。
图7本发明付电磁阀第三个实施例的结构示意图。
图8本发明主电磁阀第四个实施例的结构示意图。
图9本发明付电磁阀第四个实施例的结构示意图。
图10本发明主电磁阀第五个实施例的结构示意图。
图11本发明付电磁阀第五个实施例的结构示意图。
图12本发明反圆台型定铁芯与其配套的子弹型动铁芯的结构示意图。
图13本发明动铁芯泄流槽和泄流面的结构示意图。
具体实施方式
本发明下面将结合附图作进一步详述：
请参阅图1-本发明系统装置的工作原理框图所示，该机动车辆通用的电控补气净化系统装置，包括电子控制器ECU1、主电磁阀2、空气过滤器3、相关的传感部件和连接线束，空气过滤器3经管路与化油器5联通，空气过滤器3的另一输出端，经管路与电磁阀的进气管21连通。电磁阀出气管22，经管路71、补气嘴4连接到化油器5和发动机6之间节气门后部的混合气管道72中；电子控制器ECU1通过信号输出线81与主电磁阀2连接，通过信号输出线85与温度传感器11连接，通过信号输出线86与氧传感器12(在排气管13口)连接，通过电源线82与机动车的蓄电池9连接，通过一对信号线83与发动机的点火系统61连接。付电磁阀10通过一对信号线84与电子控制器ECU1连接，其出气口101经管路与发动机的排气口连通。102是付电磁阀10的进气口。催化转化器14安装在发动机排气管13的适当位置中(尽量靠近发动机排气口)。
请参阅图2-本发明主电磁阀第一个实施例的结构示意图所示，主电磁阀2由软铁套件23、软铁套件23内置中空的线包骨架24外缠绕的驱动线包241、线包骨架24中空内腔轴心的一端插套的定铁芯25、延伸出软铁套件23的部分与定铁芯25凹槽231内设有的卡簧232、轴心另一端插套的不锈钢套26、不锈钢套26内装有的动铁芯27、两相邻面的动铁芯27内设的弹簧槽271内与定铁芯25内凹的反圆台空腔251底部垫圈252之间装有的复位弹簧253、软铁套件23及对应的动铁芯27延伸出软铁套件23的部分进入阀座28之中的延伸端、其端部装有的密封圈272、密封圈272外部延伸出阀座28突设的出气口22、与密封圈272轴心线垂直设有的进气管21组成。用橡胶管或塑胶管(71)连接电磁阀的出气管22并与化油器5和发动机6之间油气混合管道的补气嘴4管道连接。阀座28通过下端有一个台阶281，该台阶嵌入到电磁阀的外壳29的凹槽291中进行连接。指示灯211安装在电磁阀的末端。81是与电子控制器(ECU)1连接的信号输入线。210是动铁芯的表面渗氮层。
请参阅图3-本发明主电磁阀第二个实施例的结构示意图所示，主电磁阀2阀座28通过若干个紧固件212与驱动线包骨架24的延伸段242进行连接。其他结构同主电磁阀第一个实施例。
请参阅图4-本发明付电磁阀第一个实施例的结构示意图所示，付电磁阀10由软铁套件23、软铁套件23内置中空的线包骨架24外缠绕的驱动线包241、线包骨架24中空内腔轴心的一端插套的定铁芯25、延伸出软铁套件23的部分与定铁芯25凹槽231内设有的卡簧232、轴心另一端插套的不锈钢套26、不锈钢套26内装有的动铁芯27、两相邻面的动铁芯27内设的弹簧槽271内与定铁芯25内凹的反园台空腔251底部垫圈252之间装有的复位弹簧253、软铁套件23及对应的动铁芯27延伸出软铁套件23的部分进入阀座28之中的延伸端、其端部装有的密封圈272、密封圈272外部延伸出阀座28突设的出气口22、与密封圈272轴心线垂直设有的若干个进气孔21组成。系统装置安装时，用橡胶管或塑胶管连接电磁阀的出气管22并与发动机排气口的管道连接。阀座28通过下端有一个台阶281，该台阶嵌入到电磁阀的外壳29的凹槽291中进行连接。指示灯211安装在电磁阀的末端。84是与电子控制器(ECU)1连接的信号输入线。若干个进气口21安置有多孔透气的海绵或者泡膜空气过滤层213。
请参阅图5-本发明付电磁阀第二个实施例的结构示意图所示，付电磁阀10阀座28通过若干个紧固件212与驱动线包骨架24的延伸段242进行连接。其他结构同付电磁阀第一个实施例。
请参阅图6-本发明主电磁阀第三个实施例的结构示意图所示，主电磁阀2阀座28通过若干个紧固件212与电磁阀外壳29进行连接。其他结构同主电磁阀第一个实施例。
请参阅图7-本发明付电磁阀第三个实施例的结构示意图所示，付电磁阀10阀座28通过若干个紧固件212与电磁阀外壳29进行连接。其他结构同付电磁阀第一个实施例。
请参阅图8-本发明主电磁阀第四个实施例的结构示意图所示，主电磁阀2阀座28通过若干个紧固件212与电磁阀软铁套件23进行连接。其他结构同主电磁阀第一个实施例。
请参阅图9-本发明付电磁阀第四个实施例的结构示意图所示，付电磁阀10阀座28通过若干个紧固件212与电磁阀软铁套件23进行连接。其他结构同付电磁阀第一个实施例。
请参阅图10-本发明主电磁阀第五个实施例的结构示意图所示，主电磁阀2阀座28通过键槽方式214与驱动线包骨架24的延伸段242进行连接。其他结构同主电磁阀第一个实施例。
请参阅图11-本发明付电磁阀第五个实施例的结构示意图所示，付电磁阀10阀座28通过键槽方式214与驱动线包骨架24的延伸段242进行连接。其他结构同付电磁阀第一个实施例。
请参阅图12～图13所示，定铁芯25与表面设有渗氮层210的动铁芯27的最佳组配方式如图10所示，电磁阀的定铁芯是反圆台型的结构，动铁芯相匹配的是子弹型结构。定铁芯25由其一端成型为呈反圆台形的腔体251、腔体251底部直径小于腔体251上部直径的反圆台256、底部嵌入的缓冲垫圈252组成；动铁芯27由与定铁芯25反圆台形腔体251相匹配且带有泄流槽275的子弹型头部276并与阀座28接触的另一端嵌入的密封阀垫272组成，图11的254是动铁芯外圆柱上的泄流面。
主电磁阀2和付电磁阀10要尽可能在垂直于水平方向出气管朝下方向安装。复位弹簧槽271一般设在动铁芯27内，也可开在定铁芯25内。定铁芯25加工成型后，应电镀镍或锌。加工成型后主电磁阀2的动铁芯27必须进行表面渗氮处理或者氮和其他元素混合表面渗透工艺制备，然后进行抛光处理，以大幅提高动铁芯27的表面硬度和耐磨性，还可防锈。表面渗氮或者氮和其他元素混合表面渗透工艺，一般有两种方法，即气体渗氮或者离子渗氮，前者成本较低，适宜大规模生产。付电磁阀10动铁芯不一定要求进行表面渗氮处理。如不进行表面渗氮处理，可采取表面电镀铬等防锈措施即可。付电磁阀也可省去不锈钢管26，可用尼龙骨架圆筒形内壁代替锈钢管26作动铁芯导通管。
使用过程：机动车外部的空气经空气过滤器3经管路和进气管21进入电磁阀2，另外大部分空气过滤器3的洁净空气经化油器5、油气混合管道72进入发动机6，与此同时，电子控制器1通过检测电流和发动机6的转速信号来决定发动机工况，依据工况从预存的内设程序来计算控制量值，向主电磁阀2输出控制信号，控制主电磁阀2开启、关闭时间的占空比，由此对由化油器5进入发动机6的混合气体的浓度进行调控，即实现对空燃比的最优控制，使发动机实现良好的燃烧，发动机冷启动的同时，打开付电磁阀10，给发动机排气口进行二次补气，进一步提高催化转化器的转化效率，促进有害排放物CO，NO，HC的氧化还原反应，生成无害气体N2，CO2，H2O排放出去。当发动机工作一段时间后，发动机排气口的温度较高时(可通过温度传感器采集信号传给电子控制器ECU)，催化转化器的转化效率也较高排放也能达到欧洲三标准以上时，则付电磁阀可以停止工作。如果采用闭环控制的，除了上述的系统装置外，即在机动车排气口上多安置一个氧传感器，根据氧传感器发出排气口氧气含量的变化，中央电子控制器(ECU)向系统装置的主电磁阀(高频单向空气阀)适时发出修正后的开、关时间占空比的控制指令，即进一步修正给发动机混合气的补气量，因而有效降低油耗和减少有害排放物。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种机动车辆通用的电控补气净化系统装置，包括电子控制器(ECU)、电磁阀(包括主阀和付阀)、催化转化器，空气过滤器、相关的传感部件和连接线束等部分组成。其特征在于：主电磁阀-高频空气电磁阀进气口，经管路和空气过滤器连接，电磁阀出气口，经管路、补气嘴连接到化油器和发动机之间节气门后部的混合气管道中，空气过滤器经管路与化油器连接；付电磁阀-单向空气阀出气口，经管路和发动机的排气口连接，而催化转化器安装在发动机排气管的适当位置中，所述电子控制器ECU通过信号输出线分别与主电磁阀-高频空气电磁阀、付电磁阀-单向空气阀连接，通过电源线与机动车的蓄电池连接，通过信号线与发动机的点火系统连接。
所述电磁阀主阀-高频空气电磁阀由软铁套件、软铁套件内置中空的线包骨架外缠绕的驱动线包、线包骨架中空内腔轴心的一端插套的定铁芯、延伸出软铁套件的定铁芯设有的紧固部件、轴心另一端内装有的动铁芯、两相邻面的动铁芯与定铁芯底部垫圈之间装有的复位弹簧、软铁套件及对应的动铁芯延伸出软铁套件的部分进入阀座之中的延伸端、其端部装有的密封圈、阀座位于密封圈外部设有延伸出阀座突设的出气口、阀座上另设有一个进气管组成。
所述电磁阀付阀-单向空气阀，由软铁套件、软铁套件内置中空的线包骨架外缠绕的驱动线包、线包骨架中空内腔轴心的一端插套的定铁芯、延伸出软铁套件的定铁芯设有的紧固部件、轴心另一端内装有的动铁芯、两相邻面的动铁芯与定铁芯底部垫圈之间装有的复位弹簧、软铁套件及对应的动铁芯延伸出软铁套件的部分进入阀座之中的延伸端、其端部装有的密封圈、阀座位于密封圈外部设有延伸出阀座突设的出气口、阀座上设有若干个进气口组成，并在进气口中安装了多孔透气的海绵或者泡膜空气过滤层。
2.根据权利要求1所述的机动车辆通用的电控补气净化系统装置，其特征在于：所述电子控制器ECU通过信号线与安装在机动车发动机排气口附近的温度传感器连接。
3.根据权利要求1所述的机动车辆通用的电控补气净化系统装置，其特征在于：如果采用闭环控制，所述电子控制器ECU通过信号线与安装在发动机排气口的氧传感器连接。
4.根据权利要求1所述的机动车辆通用的电控补气净化系统装置，其特征在于：所述电磁阀主阀-高频空气电磁阀和电磁阀付阀-单向空气阀的定铁芯均由其一端成型为呈反圆台形的腔体、腔体底部直径小于腔体上部直径的圆台、底部嵌入的缓冲垫圈组成；动铁芯由与定铁芯反圆台形腔体相匹配且带有泄流结构的子弹型头部并与阀座接触的另一端嵌入的密封阀垫组成。泄流结构是开设在动铁芯上的泄流槽或者开设在动铁芯外圆柱上的泄流面的一种。
5.根据权利要求1所述的机动车辆通用的电控补气净化系统装置，其特征在于：电磁阀动铁芯的表面设有渗氮层或者设有含氮混合元素的渗氮层。
6.根据权利要求1所述的机动车辆通用的电控补气净化系统装置，其特征在于：所述电磁阀主阀-高频空气电磁阀的阀座和付电磁阀-单向空气阀的阀座都可通过下端有一个台阶，该台阶嵌入到电磁阀的外壳的凹槽中进行连接。
7.根据权利要求1所述的机动车辆通用的电控补气净化系统装置，其特征在于：所述电磁阀主阀-高频空气电磁阀的阀座和付电磁阀-单向空气阀的阀座都可通过若干紧固件和电磁阀的外壳或者软铁套件或者驱动线包骨架的延伸段进行连接。
8.根据权利要求1所述的机动车辆通用的电控补气净化系统装置，其特征在于：所述电磁阀主阀-高频空气电磁阀的阀座和付电磁阀-单向空气阀的阀座都可通过键槽的方式和电磁阀的驱动线包骨架的延伸段进行连接。
9.根据权利要求1所述的机动车辆通用的电控补气净化系统装置，其特征在于：所述的付电磁阀-单向空气阀，在机动车冷启动时开始开启工作，进行二次补气，直到发动机温升到适当的温度以上，即可以关闭停止工作。
10.根据权利要求1所述的机动车辆通用的电控补气净化系统装置，其特征在于：所述电磁阀主阀-高频空气电磁阀和付电磁阀-单向空气阀的未端(非阀座一端)，都可安装指示灯。
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