一种基于光圈式EGR阀的控制系统及其工作方法与流程

文档序号:15579024发布日期:2018-09-29 06:21

本发明涉及一种基于光圈式EGR阀的控制系统及其工作方法。

技术背景

汽车在起步、加速或加载时,由于涡轮增压器响应滞后等原因,使得排气烟度急剧升高,排出污染环境、危害健康的“黑烟",同时使得柴油机低速扭矩不足,加速性差,较大工况下气缸内燃烧温度较高,导致柴油机排气NOX排量也激增,同时也会对柴油机气缸造成一定损伤。



技术实现要素:

有鉴于此,本发明的目的在于提供了一种基于光圈式EGR阀的控制系统及其工作方法,能够通过控制光圈式EGR阀的开度,进行控制通过排气支路的NOX气量,使燃烧不充分的气体进行降温后,重新进入柴油机气缸进行燃烧,使燃料得到充分燃烧利用,并减少NOX化物等污染气体排入空气中。

本发明的技术方案是:一种基于光圈式EGR阀的控制系统,包括光圈式EGR阀,所述光圈式EGR阀包括内圈固定环,所述内圈固定环上铰接设置有若干片可配合封闭内圈固定环的光圈阀片,光圈阀片外周设置有外圈固定环,外圈固定环外周壁上设置有可驱动外圈固定环绕中心轴转动的驱动杆,光圈阀片上设置有可驱动光圈阀片转动的传动杆,所述传动杆一端铰接在光圈阀片上,另一端铰接在外圈固定环上。

进一步的,所述内圈固定环与光圈阀片通过销轴A进行铰接,所述传动杆与光圈阀片通过销轴B铰接,传动杆与外圈固定环也通过销轴B进行铰接。

进一步的,包括柴油机,柴油机上设置有检测柴油机节气门开度的节气门开度传感器和检测柴油机转速的转速传感器,所述柴油机前端设置有进气主路,进气主路上设置有压气机,压气机前端设置有二氧化碳浓度传感器A,柴油机后端设置有排气主路,排气主路上设置有与压气机同轴联动的涡轮。

进一步的,在进气主路与排气主路之间设置有连通进气主路与排气主路的排气支路,沿气体流通方向排气支路进气端设置于涡轮前端的排气主路上,排气支路出气端设置于压气机后端的进气主路上。

进一步的,在排气支路上,沿气体流通方向依次设置有用以对废气进行降温的废气中冷器和用以控制排气支路气体流量的光圈式EGR阀,废气中冷器与光圈式EGR阀之间设置有二氧化碳浓度传感器B,光圈式EGR阀旁侧设置有驱动驱动杆转动的步进电机,所述步进电机与驱动杆之间设置有传动机构,步进电机旁侧设置有ECU控制器。

进一步的,所述节气门开度传感器、转速传感器、二氧化碳浓度传感器A、二氧化碳浓度传感器B和步进电机均与ECU控制器电连接。

本发明提供的另一种技术方案是:一种基于光圈式EGR阀的控制系统的工作方法,包括所述的基于光圈式EGR阀的控制系统,其特征在于;

(1)当柴油机处于低速工况运行时,此时节气门开度传感器检测到节气门的开度较小,转速传感器检测到柴油机的转速较小,并将信号传送给ECU控制器,ECU控制器判断柴油机处于低速工况运行,此时柴油机的喷油量比较小,燃烧温度较低, NOX生成量较少,为了保证柴油机的正常运转,使柴油机能够有充足的氧气进气量,ECU控制器控制步进电机反转,通过传动机构驱动驱动杆逆时针转动,带动外圈固定环逆时针转动一定角度,通过传动杆,使光圈阀片将内圈固定环封闭,这时光圈式EGR阀处于关闭状态,使光圈式EGR阀所处的排气支路封闭,柴油机产生的废气均通过涡轮从排气主路出气端排出,同时驱动涡轮提高转速,带动压气机加速转动,向柴油机内送入氧气;

(2)当柴油机处于中等工况运行时,此时节气门开度传感器检测到节气门的开度较大,转速传感器检测到柴油机的转速较大,并将信号传送给ECU控制器,ECU控制器判断柴油机此时处于中等工况运行,此时柴油机的缸内燃烧较剧烈,产生的NOX量相对较高,为了降低柴油机缸内燃烧温度而达到降低NOX的排放量,此时ECU控制器控制步进电机正转,通过传动机构驱动驱动杆顺时针转动,带动外圈固定环顺时针转动一定角度,通过传动杆,使光圈阀片不对内圈固定环进行封闭,形成一定开度,此时光圈式EGR阀开启,使光圈式EGR阀所处的排气支路前后连通,排气主路上的一部分废气通过排气支路并经过废气中冷器进行冷却降温进入进气主路,重新进入柴油机进行燃烧,达到降低柴油机内气缸燃烧温度的效果,进而降低NOX含量,当安装在排气支路上的二氧化碳浓度传感器B检测到的二氧化碳浓度信号与进气主路上的二氧化碳浓度传感器A检测的二氧化碳浓度信号传递给ECU,据此ECU计算出当前EGR率与柴油机MAP图中的最佳EGR率比较,若当前EGR率高于最佳EGR率,说明柴油机气缸内废气回流量过多,燃烧不充分,ECU控制器控制步进电动机反转一定角度,降低光圈式EGR阀开度,减少废气回流量, 若当前EGR率低于最佳EGR率,说明柴油机气缸内燃烧剧烈、温度过高,此时ECU控制器控制不进电机正转一定角度,增大光圈式EGR阀开度,使得当前EGR率维持在最佳值处;

(3)当柴油机处于高工况或满负荷运行时,此时节气门开度传感器检测到节气门的开度大,转速传感器检测到柴油机的转速大,并将信号传送给ECU控制器,ECU控制器判断柴油机此时处于高工况或满负荷运行,此时柴油机的燃烧非常剧烈,NOX的排放达到了最大值,避免大量的NOX排放进入空气中,对环境造成污染,ECU控制器控制光圈式EGR阀开度达到最大,使大部分的NOX均通过排气支路并经过废气中冷器进行冷却降温进入进气主路,重新进入柴油机进行燃烧,达到降低柴油机内气缸燃烧温度的效果,进而降低NOX含量,当安装在排气支路上的二氧化碳浓度传感器B检测到的浓度信号与进气主路上的二氧化碳浓度传感器A检测的浓度信号传递给ECU,据此ECU计算出当前EGR率与柴油机MAP图中的最佳EGR率比较,若当前EGR率高于最佳EGR率,说明柴油机气缸内废气回流量过多,燃烧不充分,ECU控制器控制步进电动机反转一定角度,降低光圈式EGR阀开度,减少废气回流量, 若当前EGR率低于最佳EGR率,说明柴油机气缸内燃烧剧烈、温度过高,此时ECU控制器控制不进电机正转一定角度,增大光圈式EGR阀开度,使得当前EGR率维持在最佳值处。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

(1)该控制方法可以通过节门开度传感器和转速传感器检测的信号由ECU控制器判断出当前柴油机所处的工况,并通过二氧化碳浓度传感器反馈的信号精准矫正控制光圈式EGR阀开度,使燃烧不充分的气体进行降温后,重新进入柴油机气缸进行燃烧,使燃料得到充分燃烧利用,并减少NOX化物等污染气体排入空气中,并使柴油机气缸进行降温,对柴油机气缸起到一定的保护效果;

(2)该试控制方法通过不进电动机连续精准控制光圈式EGR阀的开度,反应速度快,达到精准控制的效果。

为使得本发明的上述目的、特征和优点能够更明显易懂,下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。

附图说明

图1为本发明的结构示意图;

图2为本发明光圈式EGR阀打开时系统工作示意图;

图3为本发明光圈式EGR阀关闭时系统工作示意图;

图4为本发明光圈式EGR阀的结构示意图;

图5为本发明光圈式EGR阀关闭时的结构示意图;

图中:1-光圈阀片;2-销轴A;3-传动杆;4-外圈固定环;5-销轴B;6-驱动杆;7-内圈固定环;8-传动机构;9-柴油机;10-涡轮;11-废气中冷器;12-二氧化碳浓度传感器B;13-光圈式EGR阀;14-步进电机;15-ECU控制器;16-压气机;17-二氧化碳浓度传感器A;18-节气门开度传感器;19-转速传感器。

具体实施方式

如图1~5所示,一种基于光圈式EGR阀的控制系统,包括光圈式EGR阀13,所述光圈式EGR阀包括内圈固定环7,所述内圈固定环7上铰接设置有若干片可配合封闭内圈固定环7的光圈阀片1,光圈阀片1外周设置有外圈固定环4,外圈固定环4外周壁上设置有可驱动外圈固定环4绕中心轴转动的驱动杆6,光圈阀片1上设置有可驱动光圈阀片1转动的传动杆3,所述传动杆3一端铰接在光圈阀片1上,另一端铰接在外圈固定环4上。

本实施例中,所述内圈固定环7与光圈阀片1通过销轴A2进行铰接,所述传动杆3与光圈阀片1通过销轴B5铰接,传动杆3与外圈固定环4也通过销轴B5进行铰接。

本实施例中,包括柴油机9,柴油机9上设置有检测柴油机9节气门开度的节气门开度传感器18和检测柴油机9转速的转速传感器19,所述柴油机9前端设置有进气主路,进气主路上设置有压气机16,压气机16前端设置有二氧化碳浓度传感器A17,柴油机9后端设置有排气主路,排气主路上设置有与压气机16同轴联动的涡轮10。

本实施例中,在进气主路与排气主路之间设置有连通进气主路与排气主路的排气支路,沿气体流通方向排气支路进气端设置于涡轮10前端的排气主路上,排气支路出气端设置于压气机16后端的进气主路上。

本实施例中,在排气支路上,沿气体流通方向依次设置有用以对废气进行降温的废气中冷器11和用以控制排气支路气体流量的光圈式EGR阀13,废气中冷器11与光圈式EGR阀13之间设置有二氧化碳浓度传感器B12,光圈式EGR阀13旁侧设置有驱动驱动杆6转动的步进电机14,所述步进电机14与驱动杆6之间设置有传动机构8,步进电机14旁侧设置有ECU控制器15。

本实施例中,所述节气门开度传感器18、转速传感器19、二氧化碳浓度传感器A17、二氧化碳浓度传感器B12和步进电机14均与ECU控制器15电连接。

一种基于光圈式EGR阀的控制系统的工作方法,包括所述的基于光圈式EGR阀的控制系统,其特征在于:

(1)当柴油机9处于低速工况运行时,此时节气门开度传感器18检测到节气门的开度较小,转速传感器19检测到柴油机9的转速较小,并将信号传送给ECU控制器15,ECU控制器15判断柴油机9处于低速工况运行,此时柴油机9的喷油量比较小,燃烧温度较低, NOX生成量较少,为了保证柴油机9的正常运转,使柴油机9能够有充足的氧气进气量,ECU控制器15控制步进电机14反转,通过传动机构8驱动驱动杆6逆时针转动,带动外圈固定环4逆时针转动一定角度,通过传动杆3,使光圈阀片1将内圈固定环7封闭,这时光圈式EGR阀13处于关闭状态,使光圈式EGR阀13所处的排气支路封闭,柴油机9产生的废气均通过涡轮10从排气主路出气端排出,同时驱动涡轮10提高转速,带动压气机16加速转动,向柴油机9内送入氧气;

(2)当柴油机9处于中等工况运行时,此时节气门开度传感器18检测到节气门的开度较大,转速传感器19检测到柴油机9的转速较大,并将信号传送给ECU控制器15,ECU控制器15判断柴油机9此时处于中等工况运行,此时柴油机9的缸内燃烧较剧烈,产生的NOX量相对较高,为了降低柴油机9缸内燃烧温度而达到降低NOX的排放量,此时ECU控制器15控制步进电机14正转,通过传动机构8驱动驱动杆6顺时针转动,带动外圈固定环4顺时针转动一定角度,通过传动杆3,使光圈阀片1不对内圈固定环7进行封闭,形成一定开度,此时光圈式EGR阀13开启,使光圈式EGR阀13所处的排气支路前后连通,排气主路上的一部分废气通过排气支路并经过废气中冷器11进行冷却降温进入进气主路,重新进入柴油机9进行燃烧,达到降低柴油机9内气缸燃烧温度的效果,进而降低NOX含量,当安装在排气支路上的二氧化碳浓度传感器B12检测到的二氧化碳浓度信号与进气主路上的二氧化碳浓度传感器A17检测的二氧化碳浓度信号传递给ECU,据此ECU计算出当前EGR率与柴油机MAP图中的最佳EGR率比较,若当前EGR率高于最佳EGR率,说明柴油机9气缸内废气回流量过多,燃烧不充分,ECU控制器15控制步进电动机14反转一定角度,降低光圈式EGR阀13开度,减少废气回流量, 若当前EGR率低于最佳EGR率,说明柴油机9气缸内燃烧剧烈、温度过高,此时ECU控制器15控制不进电机14正转一定角度,增大光圈式EGR阀13开度,使得当前EGR率维持在最佳值处;

(3)当柴油机9处于高工况或满负荷运行时,此时节气门开度传感器18检测到节气门的开度大,转速传感器19检测到柴油机9的转速大,并将信号传送给ECU控制器15,ECU控制器15判断柴油机9此时处于高工况或满负荷运行,此时柴油机9的燃烧非常剧烈,NOX的排放达到了最大值,避免大量的NOX排放进入空气中,对环境造成污染,ECU控制器15控制光圈式EGR阀13开度达到最大,使大部分的NOX均通过排气支路并经过废气中冷器11进行冷却降温进入进气主路,重新进入柴油机9进行燃烧,达到降低柴油机9内气缸燃烧温度的效果,进而降低NOX含量,当安装在排气支路上的二氧化碳浓度传感器B12检测到的浓度信号与进气主路上的二氧化碳浓度传感器A17检测的浓度信号传递给ECU,据此ECU计算出当前EGR率与柴油机MAP图中的最佳EGR率比较,若当前EGR率高于最佳EGR率,说明柴油机9气缸内废气回流量过多,燃烧不充分,ECU控制器15控制步进电动机14反转一定角度,降低光圈式EGR阀13开度,减少废气回流量, 若当前EGR率低于最佳EGR率,说明柴油机9气缸内燃烧剧烈、温度过高,此时ECU控制器15控制不进电机14正转一定角度,增大光圈式EGR阀13开度,使得当前EGR率维持在最佳值处。

上述操作流程及软硬件配置,仅作为本发明的较佳实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换,或直接或间接运用在相关技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。

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