一种汽车尾气减排智能控制系统及方法与流程

本发明涉及汽车尾气处理领域，具体涉及一种汽车尾气减排智能控制系统及方法。

背景技术：

目前环境污染日益严重，空气质量亟待提升，国家连续多年花费巨额资金治理空气污染问题，汽车尾气减排意义格外重大。现用的汽车减排产品，普遍效率低下，效果不好。比如更换三元催化器，费用高，寿命短，减排效果小；化学试剂减排，也是消耗型，通过尾气与化学试剂产生反应，减少排放，但是也存在费用高，有异味等缺点。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种汽车尾气减排智能控制系统及方法，通过让尾气参与发动机燃烧来降低尾气中有害气体成分。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种汽车尾气减排智能控制系统，包括相互电连接的信号检测模块和计算控制模块，以及连接在发动机气缸的进气口与出气口之间的阀门，且所述阀门还与所述计算控制模块电连接；

所述信号检测模块用于实时检测汽车的工况数据，并将检测到的汽车的工况数据传输至所述计算控制模块；

所述计算控制模块用于根据所述汽车的工况数据计算出所述阀门的egr率，并实时修正所述阀门的egr率，进而控制所述阀门的位置。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述信号检测模块具体包括以下单元，

发动机冷却水温检测单元，其用于检测发动机冷却水温数据；

发动机转速检测单元，其用于检测发动机转速数据；

汽车车速检测单元，其用于检测汽车车速数据；

大气温度检测单元，其用于检测大气温度数据；

节气门位置检测单元，其用于检测节气门位置数据；

氧气浓度检测单元，其用于检测发动机前氧和后氧的氧气浓度数据，并从氧气浓度数据中获取lamda值。

进一步，所述计算控制模块具体用于，

根据当前的发动机冷却水温数据、发动机转速数据、汽车车速数据、大气温度数据、节气门位置数据和氧气浓度数据来实时计算阀门的egr率的计算值；

根据实时的大气温度数据对egr率计算值进行修正，得到修正值δ1；

根据实时的lamda值对egr率计算值进行修正，得到修正值δ2；

根据实时的节气门位置数据对egr率计算值进行修正，得到修正值δ3；

将egr率计算值、修正值δ1、修正值δ2和修正值δ3进行叠加，得到所述阀门的egr率的修正值；

根据所述阀门的egr率的修正值，通过pid算法调节所述阀门的位置。

进一步，所述计算控制模块还具体用于，

根据所述阀门的egr率的修正值计算出所述阀门的设定位置；

将所述阀门的设定位置与实时获取的所述阀门的实际位置作差处理，得到所述阀门的位置偏差；

将所述阀门的位置偏差分别进行比例、积分和微分运算，并将比例、积分和微分运算结果相加，得到pwm的控制输出；

通过pwm的控制输出控制所述阀门的位置。

进一步，还包括电源模块，所述电源模块用于将电池12v的电压转换为5v的电压，并给所述计算控制模块供电；

所述信号检测模块还包括电压检测单元，所述电压检测单元用于检测电池的电压，且在电池电压处于非正常状态下控制所述计算控制模块停止工作。

进一步，还包括led模块，所述led模块用于显示所述计算控制模块的工作状态。

本发明的有益效果是：本发明一种汽车尾气减排智能控制系统通过将发动机的尾气引入发动机再次燃烧，减少污染物的排放；根据发动机的转速，车速，节气门的位置，氧传感器的反馈等ecu控制条件，和发动机工作的不同状态，对egr率做精确的控制，以达到尾气的减排和发动机稳定工作的目的。

基于上述一种汽车尾气减排智能控制系统，本发明还提供一种汽车尾气减排智能控制方法。

一种汽车尾气减排智能控制方法，汽车的发动机气缸的进气口与出气口之间连接有阀门，所述方法包括以下步骤，

s1，实时检测汽车的工况数据；

s2，根据所述汽车的工况数据计算出所述阀门的egr率，并实时修正所述阀门的egr率，进而控制所述阀门的位置。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，所述s1具体检测发动机冷却水温数据、发动机转速数据、汽车车速数据、大气温度数据和节气门位置数据，以及检测发动机前氧和后氧的氧气浓度数据，并从氧气浓度数据中获取lamda值。

进一步，所述s2具体为，

s21，根据当前的发动机冷却水温数据、发动机转速数据、汽车车速数据、大气温度数据、节气门位置数据和氧气浓度数据来实时计算阀门的egr率的计算值；

s22，根据实时的大气温度数据对egr率计算值进行修正，得到修正值δ1；

s23，根据实时的lamda值对egr率计算值进行修正，得到修正值δ2；

s24，根据实时的节气门位置数据对egr率计算值进行修正，得到修正值δ3；

s25，将egr率计算值、修正值δ1、修正值δ2和修正值δ3进行叠加，得到所述阀门的egr率的修正值；

s26，根据所述阀门的egr率的修正值，通过pid算法调节所述阀门的位置。

进一步，所述s26具体为，

s261，根据所述阀门的egr率的修正值计算出所述阀门的设定位置；

s262，将所述阀门的设定位置与实时获取的所述阀门的实际位置作差处理，得到所述阀门的位置偏差；

s263，将所述阀门的位置偏差分别进行比例、积分和微分运算，并将比例、积分和微分运算结果相加，得到pwm的控制输出；

s264，通过pwm的控制输出控制所述阀门的位置。

本发明的有益效果是：本发明一种汽车尾气减排智能控制方法通过将发动机的尾气引入发动机再次燃烧，减少污染物的排放；根据发动机的转速，车速，节气门的位置，氧传感器的反馈等ecu控制条件，和发动机工作的不同状态，对egr率做精确的控制，以达到尾气的减排和发动机稳定工作的目的。

附图说明

图1为本发明一种汽车尾气减排智能控制系统的结构框图；

图2为本发明一种汽车尾气减排智能控制系统的控制原理图；

图3为本发明一种汽车尾气减排智能控制方法的流程图；

图4为本发明一种汽车尾气减排智能控制方法中pid控制的原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图1和图2所示，一种汽车尾气减排智能控制系统，包括相互电连接的信号检测模块和计算控制模块，以及连接在发动机气缸的进气口与出气口之间的阀门，且所述阀门还与所述计算控制模块电连接；

所述信号检测模块用于实时检测汽车的工况数据，并将检测到的汽车的工况数据传输至所述计算控制模块；

所述计算控制模块用于根据所述汽车的工况数据计算出所述阀门的egr率，并实时修正所述阀门的egr率，进而控制所述阀门的位置。

在本具体实施例中，

所述信号检测模块具体包括以下单元，

发动机冷却水温检测单元，其用于检测发动机冷却水温数据；且当发动机冷却水温大于等于90度时，计算控制模块开始工作；

发动机转速检测单元，其用于检测发动机转速数据；

汽车车速检测单元，其用于检测汽车车速数据；

大气温度检测单元，其用于检测大气温度数据；当大气温度在-45°～125°之间，大气温度检测单元会根据大气温度做对应的补偿；

节气门位置检测单元，其用于检测节气门位置数据；当驾驶者想加速或想获得较大动力时，会用力踩油门踏板，这个时候节气门位置传感器获取的偏移量比较大，代表负荷越大；当驾驶者想减速或停车时，会丢掉油门踏板，这个时候位置传感器的偏移量为零，代表负荷为零；

氧气浓度检测单元，其用于检测发动机前氧和后氧的氧气浓度数据，并从氧气浓度数据中获取lamda值；也就是说，氧气浓度检测单元获取发动机中前氧和后氧的传感器信号，从传感器芯片中获取lamda值，提供给计算控制模块控制。

本发明还包括电源模块，所述电源模块用于将电池12v的电压转换为5v的电压，并给所述计算控制模块供电；所述信号检测模块还包括电压检测单元，所述电压检测单元用于检测电池的电压，且在电池电压处于非正常状态下控制所述计算控制模块停止工作。

本发明还包括led模块，所述led模块用于显示所述计算控制模块的工作状态。

所述计算控制模块具体用于，

根据当前的发动机冷却水温数据、发动机转速数据、汽车车速数据、大气温度数据、节气门位置数据和氧气浓度数据来实时计算阀门的egr率的计算值；

根据实时的大气温度数据对egr率计算值进行修正，得到修正值δ1；

根据实时的lamda值对egr率计算值进行修正，得到修正值δ2；

根据实时的节气门位置数据对egr率计算值进行修正，得到修正值δ3；

将egr率计算值、修正值δ1、修正值δ2和修正值δ3进行叠加，得到所述阀门的egr率的修正值；

根据所述阀门的egr率的修正值，通过pid算法调节所述阀门的位置。

所述计算控制模块还具体用于，

根据所述阀门的egr率的修正值计算出所述阀门的设定位置；

将所述阀门的设定位置与实时获取的所述阀门的实际位置作差处理，得到所述阀门的位置偏差；

将所述阀门的位置偏差分别进行比例、积分和微分运算，并将比例、积分和微分运算结果相加，得到pwm的控制输出；

通过pwm的控制输出控制所述阀门的位置。

在本发明的系统中，当发动机冷却水温数据、发动机转速数据和汽车车速数据同时达到控制要求时，计算控制模块开始进入控制状态。

计算控制模块进入控制状态后，根据发动机冷却水温数据、发动机转速数据、汽车车速数据、大气温度数据、节气门位置数据和氧气浓度数据来实时计算阀门的egr率。当发动机冷却水温数据，发动机转速数据和汽车车速数据到达限值后，egr率开始增加；大气温度数据、节气门位置数据和氧气浓度数据的lamda值，会实时修正egr率，并改变阀门的位置，从而改变进入发动机的废气比列，影响燃烧，最终改变排放废气的成分。

本发明的系统通过将发动机的尾气，引入发动机再次燃烧，减少污染物的排放。根据发动机的转速、车速、节气门的位置、氧气浓度的反馈等ecu控制条件，以及发动机工作的不同状态，对egr率做精确的控制，以达到尾气的减排和发动机稳定工作的目的。

基于上述一种汽车尾气减排智能控制系统，本发明还提供一种汽车尾气减排智能控制方法。

如图3所示，一种汽车尾气减排智能控制方法，汽车的发动机气缸的进气口与出气口之间连接有阀门，所述方法包括以下步骤，

s1，实时检测汽车的工况数据；

s2，根据所述汽车的工况数据计算出所述阀门的egr率，并实时修正所述阀门的egr率，进而控制所述阀门的位置。

在本具体实施例中：

所述s1具体检测发动机冷却水温数据、发动机转速数据、汽车车速数据、大气温度数据和节气门位置数据，以及检测发动机前氧和后氧的氧气浓度数据，并从氧气浓度数据中获取lamda值。

所述s2具体为，

s21，根据当前的发动机冷却水温数据、发动机转速数据、汽车车速数据、大气温度数据、节气门位置数据和氧气浓度数据来实时计算阀门的egr率的计算值；

s22，根据实时的大气温度数据对egr率计算值进行修正，得到修正值δ1；

s23，根据实时的lamda值对egr率计算值进行修正，得到修正值δ2；

s24，根据实时的节气门位置数据对egr率计算值进行修正，得到修正值δ3；

s25，将egr率计算值、修正值δ1、修正值δ2和修正值δ3进行叠加，得到所述阀门的egr率的修正值；

s26，根据所述阀门的egr率的修正值，通过pid算法调节所述阀门的位置。

所述s26具体为，

s261，根据所述阀门的egr率的修正值计算出所述阀门的设定位置；

s262，将所述阀门的设定位置与实时获取的所述阀门的实际位置作差处理，得到所述阀门的位置偏差；

s263，将所述阀门的位置偏差分别进行比例、积分和微分运算，并将比例、积分和微分运算结果相加，得到pwm的控制输出；

s264，通过pwm的控制输出控制所述阀门的位置。

图4为pid调节的原理图，当阀门的位置传感器信号与设定的位置有偏差，就需要用pid算法计算需要修正的控制量。使用位置的差值δ，与p(比例)参数，i(积分)参数，d(微分)参数运算，得到pwm的控制输出，最后控制阀门移动，改变进入发动机的废气比例，从而有效控制燃烧，减少有害气体的成分。

pid计算步骤如下：

获取实际位置和设置位置的偏差error，并与p参数相乘。

计算偏差的积分s，并与i参数相乘。

计算偏差的微分derror，并与d参数相乘。

计算结果为p*error+i*s+d*derror。

设置pwm为pid计算结果。

其中，p参数，i参数，d参数根据实车来整定。

本发明一种汽车尾气减排智能控制方法通过将发动机的尾气引入发动机再次燃烧，减少污染物的排放；根据发动机的转速，车速，节气门的位置，氧传感器的反馈等ecu控制条件，和发动机工作的不同状态，对egr率做精确的控制，以达到尾气的减排和发动机稳定工作的目的。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。