CN212583780U - 车辆排气系统的加热控制装置、车辆排气系统及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及车辆技术领域，具体地，涉及一种车辆排气系统的加热控制装置，所述排气系统包括具有进气口和出气口的壳体以及位于所述壳体内的电加热器及催化剂载体，且排气气流依次经过所述进气口、所述电加热器、所述催化剂载体和所述出气口，所述加热控制装置包括：第一温度检测模块，设置在所述进气口与所述催化剂载体之间；车辆状态检测模块；以及控制模块，其电性连接所述第一温度检测模块、所述车辆状态检测模块和所述电加热器。所述加热控制装置通过针对车辆排气系统中的电加热器的控制，缩短了车辆排气系统中排气气流达到催化剂转化温度的时间，减少车辆尾气中有害气体排放。

Description

车辆排气系统的加热控制装置、车辆排气系统及车辆

技术领域

本实用新型涉及车辆技术领域，具体地，涉及一种车辆排气系统的加热控制装置、车辆排气系统及车辆。

背景技术

汽车是人们工作生活中的主流交通工具和运输工具，然而，汽车的增多也随之带来了较为严重的环境问题，特别是汽车尾气的排放对环境造成污染的问题。

对此，汽车尾气净化是解决尾气排放污染的最有效方法，目前对于汽车尾气净化的方法主要是通过排气系统中的催化剂(例如三元催化剂)将有害气体转化成无害气体。催化剂转化有害气体的一个重要前提是通过催化剂的排气气流要达到一定温度，因此对于带有排气系统电加热器的车辆，该电加热器工作以加热汽车排气系统中的排气气流，使得排气气流温度达到催化剂使其转化的最有效温度，进而达到减少尾气中有害气体排放的目的。但是，电加热器往往是在发动机启动后才开始工作，而在气温较低的地区，从发动机启动后到电加热器达到工作温度的这段时间内，排气气流反而要给电加热器加热，因此流到催化剂端面的排气气流温度短时降低，催化剂的转化率降低，有害气体排放增加。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种车辆排气系统的加热控制装置，该加热控制装置通过针对车辆排气系统中的电加热器的控制，缩短了车辆排气系统中催化剂达到起燃温度的时间，减少车辆尾气排放。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供一种车辆排气系统的加热控制装置，该排气系统包括具有进气口和出气口的壳体以及位于所述壳体内的电加热器及催化剂载体，且排气气流依次经过所述进气口、所述电加热器、所述催化剂载体和所述出气口，所述加热控制装置包括第一温度检测模块，设置在所述进气口与所述催化剂载体之间，用于检测所述排气气流在经所述催化剂载体作用之前的第一排气温度；车辆状态检测模块，用于检测车辆状态信息，所述车辆状态信息包括车门状态信息、座椅状态信息和电池状态信息中的一者或多者；以及控制模块，其电性连接所述第一温度检测模块、所述车辆状态检测模块和所述电加热器，用于根据所述车辆状态信息判断车辆是否处于预启动状态，并在所述车辆处于所述预启动状态且所述第一排气温度低于设定的第一温度阀值时，启动所述电加热器。

可选地，所述车辆状态检测模块包括以下任意一者或多者：车门传感器，设置在驾驶侧车门处，用于检测针对驾驶侧车门的所述车门状态信息；座椅传感器，设置在驾驶员座椅处，用于检测针对驾驶员座椅的所述座椅状态信息；以及电池传感器，与车辆电池电性连接，用于检测所述电池状态信息。

可选地，所述车门传感器和/或所述座椅传感器通过车身控制器BCM与所述控制模块电性连接。

可选地，所述加热控制装置还包括开关单元，所述开关单元设置在车辆电池与所述电加热器之间的线路上，并与所述控制模块电性连接，用于根据所述控制模块的控制指令，断开或接通所述车辆电池与所述电加热器之间的线路。

可选地，所述控制模块还与车辆的发动机电性连接，用于在所述电加热器启动后，获取示出所述发动机是否启动的发动机状态信息。

可选地，所述加热控制装置还包括：第二温度检测模块，设置在所述催化剂载体与所述出气口之间，用于检测所述排气气流在经所述催化剂载体作用之后的第二排气温度；并且，所述控制模块还与所述第二温度检测模块电性连接，用于在所述发动机状态信息示出所述发动机已启动且所述第二排气温度和所述第一排气温度的温度差值大于设定的第二温度阀值时，关闭所述电加热器。

可选地，所述加热控制装置还包括：计时器，适配于所述发动机设置，且用于检测发动机停机时间；所述控制模块还与所述计时器电性连接，用于在所述发动机状态信息示出所述发动机未启动且所述发动机停机时间大于设定的时间阀值时，关闭所述电加热器。

相应的，本实用新型还提供一种车辆排气系统，所述车辆排气系统包括具有进气口和出气口的壳体以及位于所述壳体内的电加热器、催化剂载体，且排气气流依次经过所述进气口、所述电加热器、所述催化剂载体和所述出气口，且所述车辆排气系统还包括上述的加热控制装置，且该加热控制装置用于控制所述电加热器的启动或关闭。

可选地，所述车辆排气系统还包括支撑部件，其设置在所述壳体内，用于支撑和固定所述电加热器。

本实用新型还提供一种车辆，所述车辆包括上述任意一项所述的车辆排气系统。

通过上述方案，本实用新型的加热控制装置、车辆排气系统及车辆先根据车辆状态信息判断车辆是否处于预启动状态，并在车辆处于预启动状态时，根据排气温度确定是否启动电加热器，使得电加热器的启动不再依赖于发动机状态。藉此，电加热器在冷车状态迅速启动，缩短了车辆排气系统中排气气流达到催化剂转化温度的时间，减少车辆尾气中的有害气体的排放。

本实用新型的其它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

附图说明是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明说的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。

图1是本实用新型实施例提供的车辆排气系统的加热控制装置的结构示意图；

图2是应用图1所示的加热控制装置的示例排气系统的结构示意图；

图3是图1的加热控制装置中涉及的车辆状态检测模块的结构示意图；

图4是本实用新型优选实施例的加热控制装置与发动机相结合的示意图；以及

图5是本实用新型实施例提供的车辆排气系统的加热控制装置工作流程图。

附图标记说明

100控制模块 200车辆状态检测模块

101壳体 102进气口

103电加热器 104第一温度检测模块

105催化剂载体 106第二温度检测模块

107出气口 108开关单元

300发动机

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型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实用新型，并不用于限制实用新型。

图1是本实用新型实施例提供的车辆排气系统的加热控制装置的结构示意图，图2是应用图1所示的加热控制装置的示例排气系统的结构示意图，图3是图1的加热控制装置中涉及的车辆状态检测模块的结构示意图。结合图1、图2及图3，本实用新型实施例的加热控制装置应用于车辆的排气系统，而该排气系统包括具有进气口102和出气口107的壳体101以及位于所述壳体101内的电加热器103及催化剂载体105，且排气气流依次经过进气口102、电加热器103、催化剂载体105和出气口107。进一步地，参考图 1-图3，本实用新型实施例的加热控制装置包括：第一温度检测模块104，设置在进气口102与催化剂载体105之间，用于检测排气气流在经催化剂载体105作用之前的第一排气温度；车辆状态检测模块200，用于检测车辆状态信息，车辆状态信息包括车门状态信息、座椅状态信息和电池状态信息中的一者或多者；以及控制模块100，其电性连接第一温度检测模块104、车辆状态检测模块200和电加热器103，用于根据车辆状态信息判断车辆是否处于预启动状态，并在车辆处于所述预启动状态且第一排气温度低于设定的第一温度阀值时，启动电加热器103。

在优选的实施例中，控制模块100可以为电子控制单元(Electronic ControlUnit，ECU)，其由微处理器(MCU)、存储器(ROM、RAM)、输入/输出接口(I/O)、模数转换器(A/D)以及整形、驱动等大规模集成电路组成。其中，对ECU的开发是本领域技术人员公知的技术，在此不再赘述。

本实施例中的车辆状态检测模块200包括车门传感器202、座椅传感器 203和电池传感器201中的一者或多者。所述车辆状态检测模块200是检测车辆是否处于预启动状态，其中所述预启动状态是指车辆准备启动的状态。一般地，当车辆处于预启动状态时，才需要控制电加热器103工作。其中，车门传感器202设置在驾驶侧车门处，用于检测针对驾驶侧车门的车门状态信息。座椅传感器203，设置在驾驶员座椅处，用于检测针对驾驶员座椅的座椅状态信息。电池传感器201，与车辆电池电性连接，用于检测电池状态信息。驾驶侧车门的车门状态信息、驾驶员座椅的座椅状态信息、电池状态信息都是判断此时车辆是否处于预启动状态的信息。举例而言，当车门状态信息示出驾驶侧车门关闭、座椅状态信息示出驾驶员就座时，表明驾驶员很可能处于即将驾驶车辆的状态，从而据此判断车辆是否处于预启动状态。需要说明的是，除车门状态信息、座椅状态信息和电池状态信息之外，还可根据其他信息判断车辆是否处于预启动状态。例如，示出驾驶员是否系上安全带的安全带状态信息，若驾驶员系上安全带，则车辆是预启动状态，对应的检测可通过安全带检测传感器完成。据此，能判断车辆处于预启动状态的信息都应是本实用新型实施例保护的范围，本实用新型实施例对此并不限制，且此处也不再赘述。

以ECU为例，ECU接收车门传感器202、座椅传感器203以及电池传感器201对应检测的信息，若对应检测的信息示出驾驶侧车门是关闭状态、驾驶员是就坐状态和/或电池电压不低于预设的电压阀值(例如14V)，则车辆处于预启动状态。

优选地，车门传感器202和/或座椅传感器203可通过车身控制器(Body ControlModule，BCM)204与ECU电性连接，该BCM用于将相应传感器获取的信息经总线反馈给ECU，BCM的应用技术是本领域技术人员常用的技术手段，在此不再赘述。

当车辆处于预启动状态时，第一温度检测模块104检测排气气流经催化剂载体105作用之前的第一排气温度，当该第一排气温度比较低(例如低于 23℃)时，车辆排气系统才需要开启电加热器103。据此，结合本实用新型实施例，同样以ECU为例，ECU通过判断第一温度检测模块104检测到的第一排气温度是否低于设定的第一温度阀值(例如23℃)，从而控制电加热器103是否开启，举例而言，预设的第一温度阀值是23℃，即当车辆处于预启动状态且第一温度检查模块104检测的第一排气温度不高于23℃时，ECU 生成开启电加热器指令，并开启电加热器103。

在优选的实施例中，电加热器103可通过电极柱接受电池供电，其开启或关闭通过开关单元108控制。开关单元108设置在车辆电池与电加热器103 之间的线路上，并与ECU电性连接，通过ECU的控制指令，断开或接通车辆电池与电加热器103之间的线路。开关单元108例如为继电器。

通过上文，可知上述实施例实现对电加热器103的启动控制，使得电加热器103的启动不依赖于发动机300，而是通过判断车辆是否处于预启动状态，且排气气流在经催化剂载体105作用之前的第一排气温度是否低于设定的第一温度阀值，来实现对电加热器103的启动控制，合理地避免了发动机 300启动后到电加热器103达到工作温度这段时间，由于排气气流先给电加热器103加热而使得车辆排气系统中排气气流达到催化剂的温度低于催化剂有效转化温度的缺陷。

在优选的实施例中，还可利用上述实施例的加热控制装置与发动机的结合，来进一步实现对电加热器103的关闭控制。图4是本实用新型优选实施例的加热控制装置与发动机相结合的示意图。如图1及图4所示，ECU还与车辆的发动机300电性连接，用于在电加热器103启动后，获取示出发动机 300是否启动的发动机状态信息。并且，所述加热控制装置还包括第二温度检测模块106，其与第一温度检测模块104都为温度检测模块，所述第一温度检测模块104设置在电加热器103与催化剂载体105之间，用于检测排气气流在经催化剂载体105作用之前的第一排气温度；所述第二温度检测模块 106设置在催化剂载体105与出气口107之间，用于检测排气气流在经催化剂载体105作用之后的第二排气温度；并且，ECU还与第一温度检测模块 104、第二温度检测模块106电性连接，用于在发动机状态信息示出发动机300已启动且第二排气温度和第一排气温度的温度差值大于设定的第二温度阀值时，关闭电加热器103。以设定的第二温度阀值是50℃为例，当发动机 300处于启动状态，且第二排气温度和第一排气温度差值大于50℃，ECU由此得到关闭电加热器指令，且控制继电器关闭电加热器103。以上，车辆排气系统加热控制装置完成对电加热器103的控制。

优选地，第一温度检测模块104及第二温度检测模块106可以为温度传感器。温度传感器是温度测量仪表的核心部分，品种繁多。按测量方式可分为接触式和非接触式两大类，按照传感器材料及电子元件特性分为热电阻和热电偶两类。在此，本实用新型实施例不对温度传感器的类型进行限制。

更为优选地，所述加热控制装置还可以包括计时器301，其适配于发动机300设置，且用于检测发动机300停机时间；ECU还与计时器301电性连接，用于在发动机状态信息示出发动机300未启动且发动机300停机时间大于设定的时间阀值时，关闭电加热器103。以停机时间设定的时间阀值是10s 为例，开启电加热器103后，再判断发动机状态信息，当发动机300状态是关闭状态且停机时间超过10s时，ECU生成关闭电加热器指令，以控制继电器来关闭电加热器103。这一目的是防止电加热器103在发动机停机时进行空加热，造成电池电量的浪费，耽误下一次启动。

相应的，本实用新型实施例还提供一种车辆排气系统，如图1-图4所示，该车辆排气系统包括具有进气口102和出气口107的壳体101以及位于壳体 101内的电加热器103、催化剂载体105，且排气气流依次经过进气口102、电加热器103、催化剂载体105和出气口107，及上述实施例的车辆排气系统加热控制装置，且该加热控制装置用于控制电加热器103的启动或关闭。

优选地，所述车辆排气系统还包括：支撑部件，其设置在所述壳体内，用于支撑和固定所述电加热器103。举例而言，支撑部件，例如是支撑托盘，其可固定在该车辆排气系统的壳体101内。支撑托盘例如是金属托盘，且该支撑托盘及电加热器103的外壳例如为不锈钢材质，如SUS304、SUS441型号不锈钢；内芯体例如是铁铬铝薄板卷制而成。

图5是本实用新型实施例提供的车辆排气系统的加热控制装置工作流程图，该工作流程通过逻辑代码写入ECU，由ECU自动控制过程的执行。如图5所示，具体工作流程包括以下几个部分。

停车状态下，执行步骤S501：判断驾驶侧车门传感器状态是否为开启。若开启(具体指驾驶侧车门是关闭状态)，继续执行步骤S502：判断驾驶员座椅传感器是否开启。若开启(具体指驾驶员入座)，继续执行步骤S503：判断电池传感器的电压值是否大于预设的电压阀值(例如14V)。若大于，此时车辆处于预启动状态；否则停止对电加热器的加热控制。在此说明，步骤S501、步骤S502及步骤S503是并列步骤，图中步骤的先后顺序是用来理解本实施例的执行过程，不是对执行过程的限定。

当车辆于预启动状态时，执行步骤S504：判断第一排气温度T1是否小于预设的第一温度阀值(例如23℃)。若是，执行步骤S505：开启继电器，控制对电加热器工作；否则关闭继电器。

继电器开启后，执行步骤S506：判断发动机是否开启。若关闭，执行步骤S507：判断发动机关闭时间是否大于设定的时间阀值(例如10s)。若大于，执行步骤S509：关闭继电器，该加热控制装置关闭继电器，停止电加热器工作；否则继续开启继电器，控制电加热器工作。该过程可以防止电加热器空加热，造成电池电量浪费，耽误下一次启动。

若步骤S506的判断结果为开启，则执行步骤S508：判断第二排气温度 T2和第一排气温度T1的差值是否大于预设的第二温度阀值(例如50℃)。若大于，执行步骤S509；否则继续开启继电器，控制电加热器工作。

本实用新型实施例还提供一种车辆，包括上述的车辆排气系统。该车辆的具体实施细节及效果可参考前述实施例，在此不再赘述。

以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种车辆排气系统的加热控制装置，所述排气系统包括具有进气口和出气口的壳体以及位于所述壳体内的电加热器及催化剂载体，且排气气流依次经过所述进气口、所述电加热器、所述催化剂载体和所述出气口，其特征在于，所述加热控制装置包括：

第一温度检测模块，设置在所述进气口与所述催化剂载体之间，用于检测所述排气气流在经所述催化剂载体作用之前的第一排气温度；

车辆状态检测模块，用于检测车辆状态信息，所述车辆状态信息包括车门状态信息、座椅状态信息和电池状态信息中的一者或多者；以及

控制模块，其电性连接所述第一温度检测模块、所述车辆状态检测模块和所述电加热器，用于根据所述车辆状态信息判断车辆是否处于预启动状态，并在所述车辆处于所述预启动状态且所述第一排气温度低于设定的第一温度阀值时，启动所述电加热器。

2.根据权利要求1所述的加热控制装置，其特征在于，所述车辆状态检测模块包括以下任意一者或多者：

车门传感器，设置在驾驶侧车门处，用于检测针对驾驶侧车门的所述车门状态信息；

座椅传感器，设置在驾驶员座椅处，用于检测针对驾驶员座椅的所述座椅状态信息；以及

电池传感器，与车辆电池电性连接，用于检测所述电池状态信息。

3.根据权利要求2所述的加热控制装置，其特征在于，所述车门传感器和/或所述座椅传感器通过车身控制器BCM与所述控制模块电性连接。

4.根据权利要求1所述的加热控制装置，其特征在于，所述加热控制装置还包括开关单元，所述开关单元设置在车辆电池与所述电加热器之间的线路上，并与所述控制模块电性连接，用于根据所述控制模块的控制指令，断开或接通所述车辆电池与所述电加热器之间的线路。

5.根据权利要求1所述的加热控制装置，其特征在于，所述控制模块还与车辆的发动机电性连接，用于在所述电加热器启动后，获取示出所述发动机是否启动的发动机状态信息。

6.根据权利要求5所述的加热控制装置，其特征在于，所述加热控制装置还包括：

第二温度检测模块，设置在所述催化剂载体与所述出气口之间，用于检测所述排气气流在经所述催化剂载体作用之后的第二排气温度；

并且，所述控制模块还与所述第二温度检测模块电性连接，用于在所述发动机状态信息示出所述发动机已启动且所述第二排气温度和所述第一排气温度的温度差值大于设定的第二温度阀值时，关闭所述电加热器。

7.根据权利要求5所述的加热控制装置，其特征在于，所述加热控制装置还包括：

计时器，适配于所述发动机设置，且用于检测发动机停机时间；

所述控制模块还与所述计时器电性连接，用于在所述发动机状态信息示出所述发动机未启动且所述发动机停机时间大于设定的时间阀值时，关闭所述电加热器。

8.一种车辆排气系统，其特征在于，所述车辆排气系统包括具有进气口和出气口的壳体以及位于所述壳体内的电加热器、催化剂载体，且排气气流依次经过所述进气口、所述电加热器、所述催化剂载体和所述出气口，且所述车辆排气系统还包括权利要求1-7中任意一项所述的加热控制装置，且该加热控制装置用于控制所述电加热器的启动或关闭。

9.根据权利要求8所述的车辆排气系统，其特征在于，所述车辆排气系统还包括：

支撑部件，其设置在所述壳体内，用于支撑和固定所述电加热器。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括权利要求8或9任意一项所述的车辆排气系统。

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