一种机动车尾气净化系统的制作方法
【专利摘要】一种机动车尾气净化系统，属于机动车尾气控制设备领域。包括发动机以及与发动机相连的进气系统、点火系统、供油系统和排气系统，机动车发动机ECU通过执行电路与发动机、进气系统、点火系统、供油系统和排气系统相连，其特征在于：设置有与进气系统通过机械连接的富氧燃烧系统和安装在排气系统上的尾气二次燃烧系统，所述的执行电路与富氧燃烧系统和尾气二次燃烧系统相连，富氧燃烧系统和尾气二次燃烧系统同时与机动车发动机ECU相连。本实用新型通过增加富氧燃烧系统和尾气二次燃烧系统，实现了机内净化技术与机外净化技术的协调统一，不仅节约了燃料，也进一步降低了尾气排放。
【专利说明】一种机动车尾气净化系统【技术领域】
[0001]一种机动车尾气净化系统，属于机动车尾气控制设备领域。具体涉及一种改善机动车缸内燃烧技术的富氧燃烧系统和缸外尾气净化的尾气二次燃烧系统的机动车尾气净化系统。
【背景技术】
[0002]机动车排放的尾气中的CO、CH化合物、NOx化合物、颗粒物及尾气中的铅化合物、硫化合物等等都是威胁人类健康的杀手，由此而导致的医疗成本增加以及工人生病丧失生产力带来的社会经济损失，使得中国GDP的5%被抵消掉。机动车尾气净化即指采取种种有效措施减少机动车尾气排放中污染物，或使机动车尾气排放中的CO、HC、NOx等污染物通过氧化或还原反应生成无毒的水、CO2和N2。
[0003]为了减小机动车污染物排放，目前国内外普遍采用两个途径:
[0004]一是机内净化技术，即改进发动机燃烧技术、更换燃料成分或其他助燃改进技术，主要包括:1、发动机燃烧技术改进:例如采用燃油缸内直喷技术、可变气门正时技术等都可以改善发动机内的燃烧环境，提高燃烧效率；2、更换燃料成分:例如采用无铅汽油、乙醇汽油等可基本去除尾气中80%以上的有害气体；3、其他助燃改进技术:例如机油中添加一定量(比例为3% ^5% )石墨、二硫化钥等固体添加剂可提高燃烧效率。
[0005]二是机外净化技术，即尾气净化技术。机外净化技术最常采用的就是三元催化技术，将CO氧化成C02，NOx被还原成为N2等。此外，美国科学家在20世纪末研究出了低温等离子体技术用于废气处理获得很好 的效果。
[0006]目前，世界各国对汽车尾气排放控制越来越严格，尾气净化这个课题成为汽车排放领域的焦点。由于各种净化技术其各自的市场空间不能够协调统一，普适、高效、经济的尾气净化技术的开发就显得更加必要，目前来看亟待解决的问题主要集中在以下三个方面:
[0007]1、机内净化技术与机外净化技术的协调统一性；
[0008]2、机内净化技术的进一步改进，尤其是缸内燃烧技术的改进，如富氧燃烧技术；
[0009]3、机外净化技术的原料升级和技术改进，如非贵金属的廉价高效三元催化器的开发，尾气二次燃烧技术的技术升级等。
【发明内容】
[0010]本实用新型要解决的技术问题是:克服现有技术的不足，提供一种通过增加富氧燃烧系统和尾气二次燃烧系统，实现了机内净化技术与机外净化技术的协调统一，不仅节约了燃料，也进一步降低了尾气排放的机动车尾气净化系统及供氧调节方法。
[0011]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:该机动车尾气净化系统，包括机动车内的发动机以及与发动机通过机械连接的进气系统、点火系统、供油系统和排气系统，机动车发动机ECU通过执行电路与发动机、进气系统、点火系统、供油系统和排气系统相连，机动车发动机ECU同时接收来自进气系统、点火系统、供油系统和排气系统的传感信号，其特征在于:设置有与进气系统通过机械连接的富氧燃烧系统和安装在排气系统上的尾气二次燃烧系统，所述的执行电路与富氧燃烧系统和尾气二次燃烧系统相连，富氧燃烧系统和尾气二次燃烧系统同时与机动车发动机ECU相连。
[0012]所述的尾气二次燃烧系统包括第二给氧装置、第二电子调气装置、文丘里化解装置、第二位微处理单元、安装在发动机排气管2段的一级氧传感器和安装在发动机排气管3段的二级氧传感器组成，第二给氧装置与第二电子调气装置机械连接，第二电子调气装置和机动车发动机排气管2段的输出端同时与文丘里化解装置机械连接，文丘里化解装置的输出端与机动车尾气三元催化系统的输入端机械连接；
[0013]机动车发动机E⑶、一级氧传感器和二级氧传感器通过信号线与第二微处理单元相连，第二微处理单元根据一级氧传感器、二级氧传感器信号、机动车ECU指令信号，控制与之相连的第二电子调气装置的动作。
[0014]所述的第二给氧装置包括第二轴流风机，第二微型空气滤清器和用于过滤氧气的第二富氧装置，第二富氧装置的大气流入端与第二微型空气滤清器通过真空管件软连接，第二富氧装置的富氧流出端与第二电子调气装置输入端相连，第二富氧装置的外部附装第二轴流风机，第二轴流风机的电源连接机动车点火开关。
[0015]所述的第二轴流风机采用出风量为8(Tl00CFM的涡轮式直流12V风机。
[0016]所述的富氧燃烧系统包括第一给氧装置、第一电子调气装置和第一微处理单元，第一给氧装置与第一电子调气装置机械连接，第一电子调气装置与机动车进气系统中节气门后的任一真空管软连接；
[0017]所述的机动车发动机E⑶、第二位处理器通过信号线与第一微处理单元相连，第一微处理单元遵循机动车信号线通讯协议接收来自机动车E⑶信号和第二微处理单元信号指令控制通过信号线与之相连的第一电子调气装置的动作。
[0018]所述的第一给氧装置包括第一轴流风机，第一微型空气滤清器和第一富氧装置，第一富氧装置的大气流入端与第一微型空气滤清器通过真空管件软连接，第一富氧装置的富氧流出端通过第一电子调气装置与机动车节气门后的任一真空管软连接；第一富氧装置的外部附装第一轴流风机，第一轴流风机的电源连接机动车点火开关。
[0019]所述的第一轴流风机采用供电5?12V，出风量在45?70CFM的直流风机。
[0020]与现有技术相比，本实用新型的所具有的有益效果是:
[0021]本实用新型的机动车尾气净化系统，利用机动车内ECU的工况信号，通过第一微处理单元和第二微处理单元内集成的富氧燃烧进气控制方法和尾气二次燃烧进气控制方法最优控制机动车在不同工况下发动机富氧燃烧系统的给氧量和尾气二次燃烧系统的给氧量，实现气缸内油气的充分燃烧和尾气二次富氧燃烧以达到节能减排的目的，实现了机内净化技术与机外净化技术的协调统一，在改进了发动机燃烧技术的同时，也改进了尾气二次燃烧技术，不仅节约了燃料，也进一步降低了尾气排放，对人类经济社会的发展具有重大的意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1为一种机动车尾气净化系统结构示意图。[0023]图2为一种机动车尾气净化系统富氧燃烧系统结构示意图。
[0024]图3为一种机动车尾气净化系统尾气二次燃烧系统结构示意图。
[0025]其中:1、第一给氧装置2、第二给氧装置。
【具体实施方式】
[0026]图1-3是本实用新型的最佳实施例，下面结合附图1-3对本实用新型做进一步说明。
[0027]如图1所示，本实用新型的一种机动车尾气净化系统除了现有技术中由点火系统，进气系统，供油系统和排气系统分别与机动车发动机通过机械连接而共同形成机动车发动机总成系统之外，还包括与机动车进气系统相连的富氧燃烧系统以及安装在机动车排气系统上的尾气二次燃烧系统，富氧燃烧系统和尾气二次燃烧系统的工作状态均由机动车发动机ECU的指令控制执行电路进行实现。在本实用新型的一种机动车尾气净化系统的机械连接关系中，富氧燃烧系统与机动车进气系统中节气门后任一根真空管软连接，一般通过直径为5~IOmm的软管连接，通常接在新鲜空气进气阀(PVC阀)、燃油压力控制阀、EGR阀或二次空气进气阀等的真空接入点处。机动车的点火系统、进气系统和供油系统与发动机连接，发动机与排气系统相连接，上述的尾气二次燃烧系统安装在机动车排气系统中近发动机排气口与三元催化之间管路上的任意位置。
[0028]在本实用新型的一种机动车尾气净化系统的电路连接关系中，机动车发动机ECU通过信号线与执行电路相连，执行电路通过机动车身信号线分别与机动车进气系统，点火系统、供油系统、富氧燃烧系统、尾气二次燃烧系统以及机动车发动机相连。机动车发动机ECU通过机动车信号线接收来自机动车身进气系统，点火系统，供油系统，富氧燃烧系统和尾气二次燃烧系统的传感信号，并通过机动车发动机ECU内嵌的工作脉谱图发送指令到执行电路，以达到综合控制机动车身进气系统，点火系统，供油系统，富氧燃烧系统，尾气二次燃烧系统和机动车其它电控系统的工作状态，使发动机长期稳定的工作在低排放，低油耗的工况下的目的。
[0029]如图2所示，本实用新型的一种机动车尾气净化系统的富氧燃烧系统包括:第一电子调气装置、第一给氧装置I以及第一微处理单元，在富氧燃烧系统的机械连接关系中，第一给氧装置I与第一电子调气装置相连，第一电子调气装置与机动车进气系统中节气门后的任一真空管软连接，第一给氧装置I通过第一电子调气装置为进气系统供氧，第一电子调气装置出气量的机械调节通过由步进电机来实现风门开度0-90°的变化，第一电子调气装置内的步进电机有第一微处理单元控制。
[0030]第一给氧装置I包括第一轴流风机，第一微型空气滤清器和第一富氧装置，第一富氧装置可采用富氧膜实现，也可以是除氮活性炭，制氧率达30%( Iatm, 20°C )，第一富氧装置的大气流入端与第一微型空气滤清器通过真空管件软连接，第一微型空气滤清器的透气阻力在1.5^2KPa ;第一富氧装置的富氧流出端通过第一电子调气装置与机动车节气门后的任一真空管软连接；第一富氧装置的外部附装第一轴流风机；第一轴流风机的电源连接机动车点火开关，第一轴流风机一般采用供电5~12V的直流风机，出风量在45~70CFM。
[0031]在富氧燃烧系统的电路连接关系中，第一微处理单元与第一电子调气装置通过信号线相连，第一微处理单元遵循机动车信号线通讯协议接收来自机动车ECU信号和第二微处理单元信号指令并结合第一微处理单元内嵌的富氧燃烧进气控制方法来具体控制第一电子调气装置的动作时机，从而达到控制第一给氧装置I出气量的目的。
[0032]如图3所示，本实用新型的一种机动车尾气净化系统的尾气二次燃烧系统包括第二给氧装置2、第二电子调气装置、文丘里化解装置、第二位处理单元、安装在发动机排气管2段的一级氧传感器和安装在发动机排气管3段的二级氧传感器组成，一级氧传感器和二级氧传感器均为二氧化锆式氧传感器。
[0033]在尾气二次燃烧系统的机械连接关系中，第二给氧装置2与第二电子调气装置相连，机动车发动机排气管I段与机动车发动机排气管2段相连，第二电子调气装置、机动车发动机排气管2段的输出端与文丘里化解装置通过物理机械结构连接；文丘里化解装置的输出端与机动车尾气三元催化系统的输入端相连，文丘里化解装置为经典文丘里管设计，公称通径50mnT70mm，公称压力25~30MPa。机动车尾气三元催化系统的输出端依次连接机动车发动机排气管3段、尾气消声系统以及机动车排气管末段。
[0034]第二给氧装置2包第二轴流风机，第二微型空气滤清器和第二富氧装置，第二富氧装置可采用富氧膜实现，也可以是除氮活性炭，制氧率达30%( Iatm, 20°C )，第二富氧装置的大气流入端与第二微型空气滤清器通过真空管件软连接，第二微型空气滤清器的透气阻力在1.8~3.0KPa ;第二富氧装置的富氧流出端与第二电子调气装置输入端相连，第二富氧装置的外部附装第二轴流风机，第二轴流风机的电源连接机动车点火开关，第二流风机采用出风量为8(T100CFM的涡轮式直流12V风机。
[0035]在尾气二次燃烧系统的电路连接关系中，机动车发动机ECU、一级氧传感器和二级氧传感器分别通过机动车身信号线与第二微处理单元连接；第二微处理单元根据一级氧传感器及二级氧传感器信号，结合 机动车ECU指令信号，按照第二微处理单元内嵌的尾气二次燃烧进气控制方法来具体控制与之相连的第二电子调气装置的动作时机，从而达到控制第二给氧装置2出气量的目的；所述第二微处理单元通过机动车身信号线，按照机动车车身通信协议与机动车ECU进行通信。
[0036]具体工作过程如下:当机动车启动时及启动后，富氧燃烧系统和尾气二次燃烧系统同时接收来自机动车ECU的工况信号(包括发动机转速、进气温度、进气歧管压力、冷却水温、曲轴转速、环境温度、节气门开度、喷油脉宽、爆震及氧传感器信号等)，并根据该类信号分别依据第一微处理单元和第二微处理单元内集成的富氧燃烧进气控制方法和尾气二次燃烧进气控制方法分别控制富氧燃烧系统和尾气二次燃烧系统的具体工作状态，以保证机动车始终处于高燃烧效率和低尾气排放的运行状态。
[0037]富氧燃烧系统内的第一微处理单元除了接收来自机动车E⑶的工况信号外，还参考第二微处理单元的尾气排放反馈信号来综合调节第一电子调气装置内由步进电机控制的风门开度的变化，从而实时控制第一给氧装置I的出气量，当发动机处于起动工况下，则第一微处理单元控制第一电子调气装置进入出气量100%的供氧状态；当发动机处于怠速工况下，则第一微处理单元控制第一电子调气装置进入出气量60%~70%的供氧状态；当发动机处于小负荷工况下，则第一微处理单元控制第一电子调气装置进入出气量20%~30%的供氧状态；当发动机处于中负荷工况下，则第一微处理单元控制第一电子调气装置进入出气量35%~55%的供氧状态；当发动机处于全负荷工况下，则第一微处理单兀控制第一电子调气装置进入出气量75%~85%的供氧状态；当发动机处于加速工况下，则第一微处理单元控制第一电子调气装置进入出气量95~100%的供氧状态；当发动机处于托动工况下，则第一微处理单元控制第一电子调气装置停止供氧。
[0038]尾气二次燃烧系统内的第二微处理单元除了接收来自机动车E⑶的工况信号外，还参考机动车发动机排气管2段内的一级氧传感器信号和机动车发动机排气管3段内的二级氧传感器信号来综合调节第二电子调气装置内由步进电机控制的风门开度的变化，从而同时对第二电子调气装置的供氧量进行实时控制，第二电子调气装置内的步进电机有第二微处理单元控制。
[0039]当发动机处于起动排放工况下，则第二微处理单元控制第二电子调气装置停止供氧；当发动机处于怠速排放工况下，则第二微处理单元控制第二电子调气装置进入出气量30%~50%的供氧状态；当发动机处于小负荷排放工况下，则第二微处理单元控制第二电子调气装置进入出气量50%~60%的供氧状态；当发动机处于中负荷排放工况下，则第二微处理单元控制第二电子调气装置进入出气量75%~90%的供氧状态；当发动机处于全负荷排放工况下，则第二微处理单元控制第二电子调气装置进入出气量15%~20%的供氧状态；当发动机处于加速排放工况下，则第二微处理单元控制第二电子调气装置进入出气量5~10%的供氧状态；当发动机处于托动工况下，则第二微处理单元控制第二电子调气装置进入出气量100%的供氧状态。
[0040]以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非是对本实用新型作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本实用新型技术方案的保护范围。
【权利要求】
1.一种机动车尾气净化系统，包括机动车内的发动机以及与发动机通过机械连接的进气系统、点火系统、供油系统和排气系统，机动车发动机ECU通过执行电路与发动机、进气系统、点火系统、供油系统和排气系统相连，机动车发动机ECU同时接收来自进气系统、点火系统、供油系统和排气系统的传感信号，其特征在于:设置有与进气系统通过机械连接的富氧燃烧系统和安装在排气系统上的尾气二次燃烧系统，所述的执行电路与富氧燃烧系统和尾气二次燃烧系统相连，富氧燃烧系统和尾气二次燃烧系统同时与机动车发动机ECU相连。
2.根据权利要求1所述的一种机动车尾气净化系统，其特征在于:所述的尾气二次燃烧系统包括第二给氧装置(2)、第二电子调气装置、文丘里化解装置、第二位微处理单元、安装在发动机排气管2段的一级氧传感器和安装在发动机排气管3段的二级氧传感器组成，第二给氧装置(2)与第二电子调气装置机械连接，第二电子调气装置和机动车发动机排气管2段的输出端同时与文丘里化解装置机械连接，文丘里化解装置的输出端与机动车尾气三元催化系统的输入端机械连接； 机动车发动机E⑶、一级氧传感器和二级氧传感器通过信号线与第二微处理单元相连，第二微处理单元根据一级氧传感器、二级氧传感器信号、机动车ECU指令信号，控制与之相连的第二电子调气装置的动作。
3.根据权利要求2所述的一种机动车尾气净化系统，其特征在于:所述的第二给氧装置(2)包括第二轴流风机，第二微型空气滤清器和用于过滤氧气的第二富氧装置，第二富氧装置的大气流入端与第二微型空气滤清器通过真空管件软连接，第二富氧装置的富氧流出端与第二电子调气装置输入端相连，第二富氧装置的外部附装第二轴流风机，第二轴流风机的电源连接机动车点火开关。
4.根据权利要求3所述的一种机动车尾气净化系统，其特征在于:所述的第二轴流风机采用出风量为8(Tl00CFM的涡轮式直流12V风机。
5.根据权利要求1所述的一种机动车尾气净化系统，其特征在于:所述的富氧燃烧系统包括第一给氧装置(I)、第一电子调气装置和第一微处理单元，第一给氧装置(I)与第一电子调气装置机械连接，第一电子调气装置与机动车进气系统中节气门后的任一真空管软连接； 所述的机动车发动机E⑶、第二位处理器通过信号线与第一微处理单元相连，第一微处理单元遵循机动车信号线通讯协议接收来自机动车ECU信号和第二微处理单元信号指令控制通过信号线与之相连的第一电子调气装置的动作。
6.根据权利要求5所述的一种机动车尾气净化系统，其特征在于:所述的第一给氧装置(I)包括第一轴流风机，第一微型空气滤清器和第一富氧装置，第一富氧装置的大气流入端与第一微型空气滤清器通过真空管件软连接，第一富氧装置的富氧流出端通过第一电子调气装置与机动车节气门后的任一真空管软连接；第一富氧装置的外部附装第一轴流风机，第一轴流风机的电源连接机动车点火开关。
7.根据权利要求6所述的一种机动车尾气净化系统，其特征在于:所述的第一轴流风机采用供电5?12V，出风量在45?70CFM的直流风机。
【文档编号】F01N3/08GK203640869SQ201320728246
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2013年11月19日 优先权日:2013年11月19日
【发明者】赵晓靖, 赵金波, 黄崇高, 赵华, 高述辕, 王帅广 申请人:山东申普交通科技有限公司