专利名称：汽油车排气污染物净化装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种对汽油车排出的废气进行净化的装置，特别是能够控制发动机空燃比的净化装置。
利用三元催化器发生的氧化-还原反应对汽油发动机排出的废气进行净化，其氧化-还原反应的转化效率主要取决于供给汽油发动机的可燃混合气的浓度，即空气过量系数λ，只有当空气过量系数λ＝1时，三元催化器的转化效率才能大于80％。而现有的汽油车发动机大多数运转工况下，其可燃混合气浓度不能满足三元催化器的要求，因此单独使用三元催化器并不能达到较好的净化效果，即达到规定的排放标准。
本实用新型的目的在于提供一种能自动调节发动机可燃混合气浓度，并能达到最佳净化效果的汽油车排气污染物净化装置。
本实用新型的目的是这样实现的汽油车排气污染物净化装置，包括三元催化器，其特殊之处在于该装置还设有控制发动机可燃混合气浓度以使三元催化器达到最佳转化效率的闭环反馈控制器，它由氧传感器、信号控制电路和空气量控制阀组成，用于检测氧含量信号的氧传感器与信号控制电路的输入端相连接，信号控制电路的输出端与空气量控制阀相连接。
氧传感器设置在三元催化器进气口前即设置在三元催化器与发动机排气口之间，空气量控制阀的输入端与空气滤清器相连接，输出端与化油器的输出端相连接。
信号控制电路是由信号输入电路、单片机、信号输出电路组成，信号输入电路将氧传感器送入的电流信号转变为电压信号经放大器放大后输入单片机，单片机通过智能比较、运算、再经输出电路输出控制信号至空气量控制阀，以调节其开度。
在以单片机为核心的信号控制电路中设置了一条接受水温传感信号的输入电路，其输入端与水温传感器相连接，输出端与单片机相连接，它将水温传感器传送的电流信号转变为电压信号经放大器放大后输入单片机，该信号可以使信号控制电路处在工作和非工作状态，保证发动机的冷起动特性。
在以单片机为核心的信号控制电路中还设置了一条接受发动机转速信号的输入电路，其输入端与转速信号传感器相连接，输出端与单片机中断信号输入端相连接。
本实用新型的特点是1、具有闭环反馈控制器的净化装置能够自动检测和控制供给发动机的可燃混合气浓度，使空气过量系数始终保持在0.99-1.01的范围内，大大提高了三元催化器的转化效率，净化效果好。由于三元催化器的转化效率大于80％，因此采用该净化装置的汽油车排出的尾气NOx.CO.CH指标能达到国家规定的DB11/105-98排放标准，减少汽车尾气给大气带来的环境污染。
2、通过控制进气量来实现调节供给发动机可燃混合气的浓度，其闭环反馈控制器的结构简单，对现有汽车的改装量小，系统匹配安装容易，成本低，可靠性高。
图1为本实用新型的原理框图；图2为本实用新型的闭环反馈控制器的电路原理图。
以下结合附图对本实用新型作进一步详述如
图1、图2所示，本实施例给出的净化装置主要是由三元催化器(1)和闭环反馈控制器构成。闭环反馈控制器主要是由氧传感器(2)、水温传感器(3)、发动机转速传感器(4)、信号控制电路(5)和空气量控制阀(6)构成。氧传感器设置在三元催化器与发动机(7)排气口之间，通过氧传感器检测从发动机排出的气体的含氧量。空气量控制阀为常闭电磁阀，它的输入端与空气滤清器(8)相连接，输出端与化油器(9)的输出端相连接，通过空气量控制阀补入的空气与化油器输出的可燃混合气再次混合，其目的是使送入发动机内的可燃混合气的空气过量系数始终保持在0.99-1.01之间。补入所需的空气量是靠控制空气量控制阀的开度来实现的。水温传感器设置在汽车水箱的一个小循环管上。发动机转速传感器设置在发动机点火线圈上。
信号控制电路主要是由单片机PIC16C73A、程序存储器24LC02B、氧传感信号输入电路(10)、控制电磁阀开度的信号输出电路(11)、发动机转速信号输入电路(12)、水温传感信号的输入电路(13)、通讯电路(14)等组成。单片机CPU的同步串行时钟14脚与程序存储器U2的时钟线SCL相连接，CPU的串行数据通讯口15脚与U2的数据线SDA相连接，通过IC模式进行读写操作。CPU的9脚和10脚外接4MHZ晶振，并通过电容C5、C6接地来提高振荡电路的稳定性。
复位电路(15)由电阻R22和电容C4构成，利用RC电路的特性，延长1脚低电平的时间，以保证正确复位。
氧传感信号输入电路的输入端通过接口INPUT1与氧传感器相连接，输出端与CPU的2脚A/D转换器的输入脚相连接，该输入电路主要是由集成运算放大器U3A、限幅二极管D1、D2、电阻R1￣R6、电容C1、C2构成。它将氧传感器输入的电流信号变为电压信号经放大器放大后输入到CPU。
信号输出电路是由VMOS管、续流二极管D10及电阻R19构成。其输入端与CPU25脚相连接，输出端经接OUTPUT2与电磁阀相连接。该电路可通过改变vmos管的占空比来控制电磁阀的开度，从而达到调节空气流量的目的。该电路的输出信号经反馈电阻R20送入CPU的28脚，用以判断输出电路的工作状态。
水温传感信号输入电路的输入端经接口INPUT2与水温传感器相连接，输出端与CPU4脚即A/D转换器的输入脚相连接，它主要是由限幅二极管D4、D5、集成运算放大器U3B和电阻R7￣R10构成，由传感器输入的电流信号转变为电压信号经运算放大器放大后送入CPU，该输入信号相当于一个工作开关，只有当传感器检测到的水温达到一定温度时，信号控制电路才能开始工作。
由于发动机具有一定的机械特性，信号控制电路还设有一条发动机转速信号输入电路，其输入端经接口INPUT3与发动机转速传感器相连接，输出端与CPU中断信号输入端即CPU的21脚相连接，该电路是由分压电阻R11、R12和限幅二极管D6、D7构成，输入的转速信号为一定幅值的脉冲电压信号，它经分压电阻和限幅二极管送入CPU的21脚即中断信号输入端口，单位时间内中断的次数与发动机的转速成正比。将反应发动机运转情况的电信号送入到单片机，并对所测转速进行比较，如果是在怠速状态下，则电磁阀开启度在30以下。
信号控制电路还设有一条由电阻R13和二极管D8构成的通讯电路，其CPU的17脚经接口OUTPUT1与监控仪的通讯电路相连接，它与监控器之间进行串行通讯，适时地传输CPU的内部信号，以便于监控器的工作，同时由CPU17脚发出的串行信号反馈至CPU的5脚。
信号控制电路还设有一条由电阻R21、集成运算放大器U3C和蜂鸣器SPEAKER组成的预警电路(16)，当闭环反馈控制电路工作时，该电路发出声音提示。
本实用新型工作时，由氧传感器输入氧气含量信号，经信号控制电路进行智能控制运算，输出控制空气量控制阀开度的信号，并利用化油器节气门前后的真空度压差向气缸内补气，使发动机大多数运转工况下可燃混合气空气过量系数保持在1附近，从而保证三元催化器的转化效率在80％以上。
权利要求1.一种汽油车排气污染物净化装置，包括三元催化器，其特征在于该装置还设有控制发动机可燃混合气浓度以使三元催化器达到最佳转化效率的闭环反馈控制器，它由氧传感器、信号控制电路和空气量控制阀组成，用于检测氧含量信号的氧传感器与信号控制电路的输入端相连接，信号控制电路的输出端与空气量控制阀相连接。
2.根据权利要求1所述的汽油车排气污染物净化装置，其特征在于氧传感器设置在三元催化器进气口前即设置在三元催化器与发动机排气口之间，空气量控制阀的输入端与空气滤清器相连接，输出端与化油器的输出端相连接。
3.根据权利要求1所述的汽油车排气污染物净化装置，其特征在于信号控制电路是由信号输入电路、单片机、信号输出电路组成，信号输入电路将氧传感器送入的电流信号转化为电压信号经放大器放大后输入单片机，单片机通过智能比较、运算、再经输出电路输出控制信号至空气量控制阀。
4.根据权利要求1、3所述的汽油车排气污染物净化装置，其特征在于在以单片机为核心的信号控制电路中设置了一条接受水温传感信号的输入电路，其输入端与水温传感器相连接，输出端与单片机相连接，它将水温传感器传送的电流信号转化为电压信号经放大器放大后输入单片机，该信号可以使信号控制电路处在工作和非工作状态。
5.根据权利要求1、3所述的汽油车排气污染物净化装置，其特征在于在以单片机为核心的信号控制电路中还设置了一条接受发动机转速信号的输入电路，其输入端与转速信号传感器相连接，输出端与单片机中断信号输入端相连接。
专利摘要汽油车排气污染物净化装置,包括三元催化器和由氧传感器、信号控制电路和空气量控制阀组成的闭环反馈控制器。采用该净化装置的汽油车排出的尾气NOx.CO.CH指标能达到国家规定的DB11/105－98排放标准,减少汽车尾气给大气带来的环境污染。对现有汽车的改装量小,系统匹配安装容易,成本低,可靠性高。
文档编号F01N3/28GK2370164SQ9922364
公开日2000年3月22日 申请日期1999年4月26日 优先权日1999年4月26日
发明者董学军, 管欣, 张迈 申请人:大连英联科技开发有限公司