CN102828847B - 一种尾气净化控制系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明适用于汽车领域，提供了一种尾气净化控制系统及汽车，所述系统包括：电子控制单元；以及分别与所述电子控制单元连接的火花塞、氧浓度传感器、温度传感器、节气门，以及节气门位置传感器；所述氧浓度传感器安装在三效催化器后方，所述温度传感器安装在三效催化器载体上，所述节气门位置传感器安装在所述节气门上；所述电子控制单元包括：第一控制模块，用于在发送机冷启动时，控制所述节气门打开，控制所述火花塞点火，通过所述氧浓度传感器的反馈信号控制所述节气门的开度；以及第二控制模块，用于在通过所述温度传感器的检测信号判断三效催化器的温度达到工作温度时，关闭所述节气门，控制所述火花塞和节气门位置传感器不工作。

Description

一种尾气净化控制系统及汽车

技术领域

本发明属于汽车领域，尤其涉及一种尾气净化控制系统及汽车。

背景技术

目前，汽车排气系统中多使用三效催化器作为机外净化装置，它可将汽车尾气排出的CO、HC和NOx等有害气体通过氧化和还原作用转变为无害的二氧化碳、水和氮气。

当高温的汽车尾气通过净化装置时，三效催化器中的催化剂将增强碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）和氮氧化合物（NOX）三种气体的活性，促使其进行一定的氧化-还原化学反应，其中CO在高温下氧化成为无色、无毒的二氧化碳气体，HC化合物在高温下氧化成水和二氧化碳，NOx还原成氮气和氧气，三种有害气体变成无害气体，使汽车尾气得以净化。

一般而言，三效催化器中的催化剂最低要在350摄氏度时起反应，温度过低时，转换效率急剧下降，催化剂的活性温度（最佳的工作温度）是400℃到800℃左右，过高也会使催化剂老化加剧。

由于发动机冷启动时，三效催化器加热效率低，需要一定时间才能达到其工作温度范围内，因此在现有的三效催化器使用中，一般在汽车冷启动时采用电加热预热器，利用电能在发动机冷启动时预热三效催化器，这种方式需要一定时间才能将三效催化器加热到工作温度，加热速度慢，影响三效催化器的转换效率。

发明内容

本发明实施例提供一种尾气净化控制系统，旨在解决现有技术采用电加热预热器在冷启动时对三效催化器进行预热，加热速度慢，影响三效催化器的转换效率的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种尾气净化控制系统，所述系统包括：

电子控制单元；以及

分别与所述电子控制单元连接的火花塞、氧浓度传感器、温度传感器、节气门，以及节气门位置传感器；

所述氧浓度传感器安装在三效催化器后方，所述温度传感器安装在三效催化器载体上，所述节气门位置传感器安装在所述节气门上；

所述电子控制单元包括：

第一控制模块，用于在发送机冷启动时，控制所述节气门打开，控制所述火花塞点火，通过所述氧浓度传感器的反馈信号控制所述节气门的开度；以及

第二控制模块，用于在通过所述温度传感器的检测信号判断三效催化器的温度达到工作温度时，关闭所述节气门，控制所述火花塞和节气门位置传感器不工作。

本发明实施例还提供了一种汽车，所述汽车包含上述尾气净化控制系统。

本发明实施例中，电子控制单元根据安装在三效催化器后方氧浓度传感器信号和安装在三效催化器载体上的温度传感器信号，控制节气门开度和火花塞工作时间，在发动机冷启动时，使尾气迅速氧化升温，对三效催化器进行快速预热，增强了三效催化器的转换效率。

附图说明

图1表示本发明实施例提供的尾气净化控制系统的结构原理图；

图2表示本发明实施例提供的尾气净化控制系统的工作流程图。

具体实施方式

在本发明实施例中，电子控制单元根据安装在三效催化器后方的氧浓度传感器和安装在三效催化器载体上的温度传感器信号，控制节气门开度和火花塞工作时间，使发动机在冷启动时可以在短时间内使三效催化器达到需要的工作温度，增强三效催化器的转换效率。

图1示出了本发明实施例提供的尾气净化控制系统的结构原理，为方便说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。

该尾气净化控制系统可以广泛应用于各种汽车上，用于对汽车尾气的净化处理。

电子控制单元（Electronic Control Unit，ECU）1又称“行车电脑”、“车载电脑”等，是汽车专用微机控制器，由微处理器（CPU）、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。

火花塞2、氧浓度传感器3、温度传感器4、节气门5、节气门位置传感器6分别与电子控制单元1连接。

其中，发动机的喷油量是根据进气量喷油的，进气越多喷油就越多。节气门5用来控制进气量，间接地控制发动机的喷油量。

节气门位置传感器6的作用是检测出发动机是处于怠速工况还是负荷工况，是加速工况还是减速工况。当节气门5处于怠速位置时，向电子控制单元1输出怠速工况信号；当节气门5处于其它位置时，输出相对于节气门5不同转角的电压信号，电子控制单元1便根据信号电压值识别发动机的负荷，根据信号电压在一定时间内的变化增减率识别是加速工况还是减速工况。电子控制单元1根据这些工况信息来修正喷油量，或者进行断油控制。

氧浓度传感器3的作用是测定发动机燃烧后的排气中氧是否过剩的信息，即氧气含量，并把氧气含量转换成电压信号传递到电子控制单元1，使发动机能够实现以过量空气因数为目标的闭环控制，确保三效催化器对排气中的碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）和氮氧化合物（NOX）三种污染物都有最大的转化效率，最大程度地进行排放污染物的转化和净化。

在本发明实施例中，氧浓度传感器3安装在三效催化器后方，温度传感器4安装在三效催化器载体上，节气门位置传感器6安装在节气门5上。

本发明实施例中，电子控制单元1采集计算安装在三效催化器后方的氧浓度传感器3信号和安装在三效催化器载体上的温度传感器4信号，控制安装在空气进气管上的节气门5的开度，同时控制火花塞2的工作的时间，使发动机在冷启动时可以在几秒内使三效催化器达到需要的工作温度。

在发送机冷启动时，第一控制模块11控制节气门5打开，控制火花塞2点火，通过氧浓度传感器3的反馈信号控制节气门5的开度。

第二控制模块12在通过温度传感器4的检测信号判断三效催化器的温度达到工作温度时，关闭节气门5，控制火花塞2和节气门位置传感器6不工作。

作为本发明的一个优选实施例，为了避免排气温度过高，导致三效催化器加速老化，第三控制模块13在发动机工作的状况下，若通过温度传感器4测得的排气温度大于三效催化器的工作温度限值，且氧浓度传感器3检测的尾气中的氧气含量小于设定值时，控制节气门5开度增大，火花塞2不工作。

以下对本发明实施例中尾气净化控制系统的工作原理进行说明：

当发动机冷启动时，发动机采用较浓的混合气燃烧，尾气的温度基本在100°C以下，尾气通过排气歧管到达排气管，电子控制单元1给节气门5打开信号，并通过氧浓度传感器3的反馈信号控制调节节气门5的开度。

空气进入空气滤清器，然后到达排气管，同时电子控制单元1控制火花塞2开始点火，尾气与空气混合后在三效催化器前方燃烧，温度传感器4检测到温度在几秒内升高到三效催化器的工作温度，例如350°C，向电子控制单元1发出反馈信号，此时，电子控制单元1发出节气门关闭信号，将节气门5关闭。

为了避免当发动机急加速、大负荷时，排气温度过高，从而加速三效催化器老化，在本发明实施例中，电子控制单元1根据温度传感器4和氧浓度传感器3的反馈信号对节气门5和火花塞2进行控制，通过大量控制降低排气的温度。

在本发明实施例中，冷启动结束后，发动机进入正常工作状况，当发动机急加速或者大负荷时，油门开度迅速增加，所以尾气浓度和温度增加。电子控制单元1通过温度传感器4测得排气温度大于三效催化器的工作温度限值，例如700°C，并且通过氧浓度传感器3的检测值，判断尾气中的氧气含量大于设定值，判断出发动机处于急加速工况，此时，电子控制单元1给节气门5打开信号，控制火花塞2不工作，这样尾气中较浓的混合气得到氧化，同时尾气温度被大量空气降低，到达三效催化器时就不会因为温度过高加速催化器老化。

图2示出了本发明实施例提供的尾气净化控制系统的工作流程，详述如下：

1.发动机冷启动；

2.电子控制单元1控制节气门5开度增大，火花塞2打火；

3.电子控制单元1根据氧浓度传感器3的反馈信号，判断氧浓度传感器3检测的氧气含量是否达到设定值，如果未达到设定值，则继续控制节气门5开度增大；

4.当氧浓度传感器3检测的氧气含量达到设定值时，通过温度传感器4检测三效催化器的温度是否达到工作温度350°C，如果检测三效催化器的温度未达到工作温度350°C，则电子控制单元1继续控制节气门5开度增大，火花塞2打火；

5.如果温度传感器4检测三效催化器的温度达到工作温度350°C，则电子控制单元1控制节气门5关闭，火花塞2不工作，节气门位置传感器6不工作；

6.判断发动机是否工作，如果发送机不工作，则结束。

7.如果发动机工作，则判断温度传感器4测得的排气温度是否大于700°C，且氧浓度传感器3检测的尾气中的氧气含量是否小于设定值，是则电子控制单元1继续控制节气门5开度增大，火花塞2不工作；

8.电子控制单元1判断氧浓度传感器3检测的尾气中的氧气含量是否达到设定值，是则控制节气门5关闭，节气门位置传感器6不工作。

本发明实施例中，电子控制单元根据安装在三效催化器后方氧浓度传感器信号和安装在三效催化器载体上的温度传感器信号，控制节气门开度和火花塞工作时间，在发动机冷启动时，使尾气迅速氧化升温，对三效催化器进行快速预热，增强了三效催化器的转换效率。当发动机急加速时和大负荷工况时，尾气浓度较高，温度超过三效催化器的工作温度上限时，通过喷入大量空气，实现冷却尾气同时净化尾气。通过本发明实施例中的尾气净化控制系统，发动机的尾气可以得到全工况的最大程度的净化。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种尾气净化控制系统，其特征在于，所述系统包括：

电子控制单元；以及

分别与所述电子控制单元连接的火花塞、氧浓度传感器、温度传感器、节气门，以及节气门位置传感器；

所述氧浓度传感器安装在三效催化器后方，所述温度传感器安装在三效催化器载体上，所述节气门位置传感器安装在所述节气门上；

所述电子控制单元包括：

第一控制模块，用于在发送机冷启动时，控制所述节气门打开，控制所述火花塞点火，通过所述氧浓度传感器的反馈信号控制所述节气门的开度；以及

第二控制模块，用于在通过所述温度传感器的检测信号判断三效催化器的温度达到工作温度时，关闭所述节气门，控制所述火花塞和节气门位置传感器不工作；具体用于根据氧浓度传感器的反馈信号，判断氧浓度传感器检测的氧气含量是否达到设定值，如果未达到设定值，则使第一控制模块继续控制节气门开度增大；当氧浓度传感器检测的氧气含量达到设定值时，通过温度传感器检测三效催化器的温度是否达到工作温度，如果检测三效催化器的温度未达到工作温度，则使第一控制模块继续控制节气门开度增大，火花塞打火；如果温度传感器检测三效催化器的温度达到工作温度，则第一控制模块控制节气门关闭，火花塞不工作，节气门位置传感器不工作；判断发动机是否工作，如果发送机不工作，则结束；如果发动机工作，则判断温度传感器测得的排气温度是否大于预设温度，且氧浓度传感器检测的尾气中的氧气含量是否小于设定值，是，则第一控制模块继续控制节气门开度增大，火花塞不工作；第一控制模块判断氧浓度传感器检测的尾气中的氧气含量是否达到设定值，是，则控制节气门关闭，节气门位置传感器不工作。

2.一种汽车，其特征在于，所述汽车包含权利要求1所述的尾气净化控制系统。