車輛尾氣處理裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種車輛尾氣處理裝置，其能以較低的成本有效減少車輛尾氣造成的污染。車輛尾氣處理裝置包括尾氣管和催化器，還包括切換閥、回氣管、第一和第二回氣支管、分流閥、第一和第二儲罐、第一和第二單向閥以及控制部。在發(fā)動機啟動后的規(guī)定時間內(nèi)，控制部將切換閥切換至使尾氣不朝大氣排出而朝回氣管排出的第一狀態(tài)。在發(fā)動機啟動后經(jīng)過了規(guī)定時間之后，控制部將切換閥切換至使尾氣不朝回氣管排出而朝大氣排出的第二狀態(tài)。在第一狀態(tài)下，控制部根據(jù)測量到催化器下游的尾氣的空燃比控制分流閥，當空燃比小于規(guī)定值時，分流閥將尾氣分流至第一回氣支管，當空燃比大于規(guī)定值時，分流閥將尾氣分流至第二回氣支管。
【專利說明】車輛尾氣處理裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種車輛尾氣處理裝置。

【背景技術】
[0002]隨著社會的日益進步，車輛數(shù)量越來越多，使用范圍越來越廣，車輛尾氣對世界環(huán)境造成的危害也越來越大。
[0003]為減小車輛尾氣對環(huán)境造成的污染，在車輛的排氣管上常常安裝有利用催化劑來對尾氣進行凈化的三元催化器。不過，由于催化劑只有在達到活性溫度之后才能發(fā)揮其作用效果，因此，以往在催化劑達到活性之前的那段時間內(nèi)，尾氣并未得到有效的凈化。為消除上述時間段內(nèi)的未凈化尾氣所造成的影響，以往曾提出了推遲點火時刻來提高排氣溫度的方法。但是，在這種情況下反而會因HC和CO的排出量的增加而使排放惡化。
[0004]為徹底解決尾氣排放問題，在中國專利文獻CN102128067A中提出了這樣一種尾氣凈化方法:在車輛上安裝可拆卸的壓力容器，將車輛尾氣全部收集到上述壓力容器中。在壓力容器裝滿尾氣之后，由集中收集站集中收集并更換上述壓力容器，以對所收集的車輛尾氣進行集中處理。不過，在這種情況下，對壓力容器進行全程回收和集中處理需要投入大量資金，而且每次壓力容器裝滿，就得去集中收集站更換，相當不便。
[0005]日本專利申請JP2013-181424A也公開了一種設有廢氣再循環(huán)系統(tǒng)的發(fā)動機。在發(fā)動機的進氣管和排氣管之間設有廢氣再循環(huán)閥，通過控制該閥的開度可以控制廢氣再循環(huán)的數(shù)量。當該專利申請公開的發(fā)動機運行時，通過傳感器檢測燃燒惡化率，并且將其與預定限值進行比較。當燃燒惡化率高于預定限值時，則增加選擇性催化還原(SCR)催化劑，以降低燃燒惡化率。但是，這樣的凈化方式依然無法有效地凈化催化劑達到活性之前所產(chǎn)生的尾氣，而且也不能縮短催化劑達到活性所需要的時間。
[0006]還有一些專利申請試圖通過將催化劑達到活性之前所產(chǎn)生的尾氣通入到燃燒室內(nèi)以減緩燃燒速度的方式來縮短催化劑達到活性的時間。但是，實驗表明，這樣的方式會導致燃燒急劇惡化的后果，因而在實際應用中難以起到先前預期的效果。
[0007]因此，目前需要研發(fā)一種有效減少車輛尾氣造成的污染的車輛尾氣處理裝置，該車輛尾氣處理裝置能夠縮短催化劑達到活性的時間，但不會導致燃燒惡化的不利后果。
實用新型內(nèi)容
[0008]本實用新型是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種有效減少車輛尾氣造成的污染的車輛尾氣處理裝置，該車輛尾氣處理裝置能夠縮短催化劑達到活性的時間，但不會導致燃燒惡化的不利后果。
[0009]本實用新型的另一目的在于提供一種配備有該車輛尾氣處理裝置的車輛。
[0010]本實用新型公開了一種車輛尾氣處理裝置，包括:
[0011]用于將從發(fā)動機排出的尾氣排出至大氣的尾氣管，和設置在尾氣管上以利用催化劑對尾氣進行凈化的催化器，其中，
[0012]還包括:切換閥，該切換閥在尾氣管上設置于比催化器更靠尾氣排出方向下游側(cè)的第一部位；
[0013]回氣管，該回氣管的一端經(jīng)由切換閥與尾氣管連通，另一端與第一回氣支管的一端和第二回氣支管的一端相連通，第一回氣支管的另一端與催化器的尾氣排出方向上游側(cè)的入口連通，或與尾氣管的比催化器更靠尾氣排出方向上游側(cè)的第二部位連通，第二回氣支管的另一端與發(fā)動機的進氣道連通；
[0014]分流閥，該分流閥設置在回氣管的另一端處；
[0015]第一儲罐，該第一儲罐設置在第一回氣支管上；
[0016]第二儲罐，該第二儲罐設置在第二回氣支管上；
[0017]第一單向閥，該第一單向閥設置在第一回氣支管的另一端與第一儲罐之間，以防止尾氣從第一回氣支管的另一端向回氣管流動；
[0018]第二單向閥，該第二單向閥設置在第二回氣支管的另一端與第二儲罐之間，以防止尾氣從第二回氣支管的另一端向回氣管流動；
[0019]控制部，在發(fā)動機啟動后的規(guī)定時間內(nèi)，控制部將切換閥切換至第一狀態(tài)，在發(fā)動機啟動后經(jīng)過了規(guī)定時間之后，控制部將切換閥切換至第二狀態(tài)，其中，
[0020]在第一狀態(tài)下，切換閥使尾氣不朝大氣排出而朝回氣管排出，控制部根據(jù)測量到催化器下游的尾氣的空燃比控制分流閥，當空燃比小于規(guī)定值時，分流閥將尾氣分流至第一回氣支管，當空燃比大于規(guī)定值時，所述分流閥將尾氣分流至第二回氣支管，并且在第二狀態(tài)下，切換閥使尾氣不朝回氣管排出而朝大氣排出。
[0021]在本實用新型的另一較佳實施例中，車輛尾氣處理裝置還可以包括溫度傳感器，該溫度傳感器用于檢測流經(jīng)催化器的尾氣的溫度，若溫度傳感器檢測到的溫度沒有達到催化劑的活性溫度，則控制部判斷為處于規(guī)定時間內(nèi)，從而將切換閥切換至第一狀態(tài)，若溫度傳感器檢測到的溫度達到催化劑的活性溫度，則控制部判斷為經(jīng)過了規(guī)定時間，從而將切換閥切換至第二狀態(tài)。
[0022]在本實用新型的另一較佳實施例中，第一回氣支管的另一端可以與催化器的尾氣排出方向上游側(cè)的入口或與尾氣管的比催化器更靠尾氣排出方向上游側(cè)的第二部位連通，在尾氣管的比催化器或第二部位更靠尾氣排出方向上游側(cè)的部位設置有輔助單向閥，以防止尾氣向發(fā)動機逆流。
[0023]在本實用新型的另一更佳實施例中，在第一回氣支管的一端與第一儲罐之間可以設置有用于將尾氣壓縮后輸送至第一儲罐的第一壓縮泵，在第一回氣支管上，在第一儲罐與第一單向閥之間設置有當溫度傳感器檢測到的溫度達到催化劑的活性溫度時打開的第一排氣閥O
[0024]在上述更佳實施例中，第一壓縮泵可以設置在第一儲罐的使尾氣流入的入口附近，并且在第一儲罐上連接有泄壓回路，在泄壓回路上可以設有當?shù)谝粌迌?nèi)的壓力超過預設儲罐壓力時打開的泄壓閥。
[0025]在上述更佳實施例中，泄壓閥可以將第一儲罐內(nèi)的尾氣排向大氣或發(fā)動機的進氣道，并且泄壓閥可以設置在第一儲罐的使尾氣流出的出口附近。
[0026]在本實用新型的另一更佳實施例中，在第二回氣支管的一端與第二儲罐之間可以設置有用于將尾氣壓縮后輸送至第二儲罐的第二壓縮泵，在第二回氣支管上，在第二儲罐與第二單向閥之間可以設置有當?shù)诙迌?nèi)的壓力超過預設儲罐壓力時打開的第二排氣閥。
[0027]在上述更佳實施例中，第二壓縮泵可以設置在第二儲罐的使尾氣流入的入口附近。
[0028]在本實用新型的另一更佳實施例中，切換閥可以設置在催化器的尾氣排出方向下游側(cè)的出口附近，并且在尾氣管上可以設置有比催化器更靠尾氣排出方向上游側(cè)的壓力傳感器，當壓力傳感器檢測到的壓力超過預設系統(tǒng)壓力時，控制部將切換閥切換至第二狀態(tài)。
[0029]需要注意的是，當發(fā)動機為汽油機時，空燃比的規(guī)定值應當確定為14.7，當發(fā)動機為柴油機時，空燃比的規(guī)定值應當確定為14.3。
[0030]在本實用新型的另一更佳實施例中，控制部在接收到催化器下游的尾氣的空燃比測量值之后，可以經(jīng)過一段延遲補正時間之后再致動分流閥。
[0031]本實用新型還公開了一種車輛，該車輛包括發(fā)動機和先前所述的車輛尾氣處理裝置，該車輛尾氣處理裝置的尾氣管與發(fā)動機的排氣口連通。
[0032]本實用新型公開的車輛尾氣處理裝置從催化器下游抽取車輛尾氣，該車輛尾氣在與催化器內(nèi)的催化劑進行熱交換之后，溫度降低、氣體體積減小，在循環(huán)排入發(fā)動機進氣道之后，與上游溫度較高的熱尾氣相比，有利于更多新鮮空氣進入燃燒室參與燃燒，因而能夠避免燃燒惡化影響發(fā)動機的性能。此外，發(fā)動機在相同工況下，由于管路較長的原因，其下游尾氣的燃燒會更充分，一氧化碳的含量也比上游尾氣要低，也起到了避免燃燒惡化的效果O
[0033]本實用新型公開的車輛尾氣處理裝置通過氧傳感器檢測到的尾氣空燃比數(shù)值，將尾氣區(qū)分為濃、稀兩類。稀尾氣由于含氧量高于濃尾氣，再參與燃燒時不會導致燃燒惡化。此外，稀尾氣中的二氧化碳不會再次參與燃燒(不消耗氧)，但濃尾氣中的一氧化碳會再次參與燃燒(消耗氧)。因此，本實用新型的車輛尾氣處理裝置可以根據(jù)催化劑的活性狀態(tài)快速響應，在未活性與活性兩種狀態(tài)下進行切換。
[0034]由于催化劑活化時間得到了縮短，一方面能夠相應地減小儲罐的體積，另一方面能夠有效地提升儲罐的儲氣效率，減少催化劑活化前的尾氣排出總量。
[0035]在儲罐壓力過大的情況下，本實用新型盡力避免直接向大氣排出廢氣已達到泄壓的目的，只有整個系統(tǒng)內(nèi)壓過大時才直接泄壓。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0036]為了進一步說明本實用新型的車輛尾氣處理裝置的結(jié)構及其工作原理，下面將結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行詳細說明，其中:
[0037]圖1是配備有本實用新型的車輛尾氣處理裝置的發(fā)動機系統(tǒng)的結(jié)構示意圖。
[0038]圖2至圖5是圖1所示發(fā)動機系統(tǒng)的運行流程圖，其中圖2是發(fā)動機系統(tǒng)運行的總體流程圖，圖3至5分別是圖2中向儲罐供氣、向大氣排氣和排出第二儲罐內(nèi)氣體等三個步驟的分支流程圖。
[0039]圖6是氧傳感器輸出、噴油控制和分流閥控制在橫軸為時間(t)的坐標系中的示意圖，可以看到分流閥控制與氧傳感器輸出、噴油控制相比間隔了一段延遲補正時間。
[0040]圖7示出了分流閥延遲量修正Map圖。
[0041]附圖標記
[0042]I車輛尾氣處理裝置
[0043]101尾氣管
[0044]1la 第一尾氣管
[0045]1lb 第二尾氣管
[0046]102催化器
[0047]103切換閥
[0048]104氧傳感器
[0049]105回氣管
[0050]105a第一回氣支管
[0051]105b第二回氣支管
[0052]105c泄壓回路
[0053]106分流閥
[0054]107第一壓縮泵
[0055]108第二壓縮泵
[0056]109第一儲罐
[0057]110第二儲罐
[0058]111第一排氣閥
[0059]112第二排氣閥
[0060]113泄壓閥
[0061]114第一單向閥
[0062]115第二單向閥
[0063]116第三單向閥
[0064]2發(fā)動機
[0065]201發(fā)動機節(jié)氣門
[0066]202進氣道
[0067]203排氣口
[0068]P1，P2，P3 壓力傳感器
[0069]T溫度傳感器

【具體實施方式】
[0070]下面結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】本實用新型的車輛尾氣處理裝置的結(jié)構及其運行流程。
[0071]車輛尾氣處理裝置的結(jié)構
[0072]首先，根據(jù)圖1對配備有本實用新型的車輛尾氣處理裝置的發(fā)動機系統(tǒng)的基本結(jié)構進行說明。
[0073]如圖1所示，發(fā)動機系統(tǒng)包括車輛尾氣處理裝置I和發(fā)動機2。
[0074]車輛尾氣處理裝置I包括尾氣管101和催化器102。尾氣管101用于排放從發(fā)動機2的排氣口 203排出的尾氣，催化器102設置在尾氣管101的中途，以利用其中的催化劑對流過的尾氣進行凈化。以催化器102為中間點，將尾氣管101分成第一尾氣管1la和第二尾氣管101b。第一尾氣管1la的一端(即，第一尾氣管在圖1中的左端)與大氣連通，另一端(即，第一尾氣管在圖1中的右端)與催化器102的尾氣排出方向下游側(cè)的出口連通。第二尾氣管1lb的一端(即，第二尾氣管在圖1中的左端)與催化器102的尾氣排出方向上游側(cè)的入口連通，另一端(即，第二尾氣管在圖1中的右端)與發(fā)動機2的排氣口203連通。
[0075]在一個較佳實施例中，催化器102是三元催化器。當然，本【技術領域】的普通技術人員易于理解的是，也可以采用其它合適類型的催化器。另外，在催化器102上設有溫度傳感器T，該溫度傳感器T用于檢測流經(jīng)催化器102的尾氣的溫度。在催化器102上游的第二尾氣管1lb上安裝有壓力傳感器Pl，以檢測第二尾氣管1lb內(nèi)的氣體壓力，進而得到發(fā)動機系統(tǒng)的整體壓力數(shù)值。在催化劑102下游的第一尾氣管1la上安裝有氧傳感器104，以檢測第一尾氣管1la內(nèi)的氣體空燃比數(shù)值。
[0076]如圖1所示，車輛尾氣處理裝置I還包括切換閥103、回氣管105、第一回氣支管105a、第二回氣支管105b、分流閥106、第一壓縮泵107、第二壓縮泵108、第一儲罐109、第二儲罐110、第一排氣閥111、第二排氣閥112、泄壓閥113、第一單向閥114、第二單向閥115和第三單向閥116等部件。下面將逐一介紹這些部件及其布置。
[0077]切換閥103在第一尾氣管1la上設置于比催化器102更靠尾氣排出方向下游側(cè)(即，圖1中的左側(cè))的第一部位。在一個較佳實施例中，切換閥103是二位三通電磁閥。在催化劑預熱期間，將二位三通電磁閥切換至使P-B管路連通的第一狀態(tài)，以使尾氣不朝大氣排出而朝回氣管105排出。在催化劑預熱完畢之后，將二位三通電磁閥切換至使P-A管路連通的第二狀態(tài)，以使尾氣不朝回氣管105排出而朝大氣排出。
[0078]回氣管105的一端經(jīng)由切換閥103與尾氣管101連通，另一端與第一回氣支管105a的一端和第二回氣支管105b的一端相連通。換句話說，回氣管105在其另一端處分叉成第一回氣支管105a和第二回氣支管105b。第一回氣支管105a的另一端與催化器102的尾氣排出方向上游側(cè)的入口連通，或與尾氣管101的比催化器102更靠尾氣排出方向上游側(cè)的第二部位連通。第二回氣支管105b的另一端與發(fā)動機2的進氣道202連通。
[0079]在回氣管105的另一端處，確切地說，在回氣管105分叉成第一回氣支管105a和第二回氣支管105b的分叉處，設有一分流閥106。該分流閥106通過切換與回氣管105的連通對象，致使流過回氣管105的尾氣根據(jù)需要進入第一回氣支管105a或第二回氣支管105b。
[0080]第一儲罐109用于儲存濃度較高的尾氣，其設置在第一回氣支管105a的中途。第一單向閥114在第一回氣支管105a上設置于第一回氣支管105a的另一端與第一儲罐109之間的部位，以防止尾氣從第一回氣支管105a的另一端經(jīng)由第一儲罐109向回氣管105回流。
[0081]第二儲罐110用于儲存濃度較低的尾氣，其設置在第二回氣支管105b的中途。第二單向閥115在第二回氣支管105b上設置于第二回氣支管105b的另一端與第二儲罐110之間的部位，以防止尾氣從第二回氣支管105b的另一端經(jīng)由第二儲罐110向回氣管105回流。
[0082]另外，在第一回氣支管105a內(nèi)，在第一回氣支管105a的一端與第一儲罐109之間設置有用于將尾氣壓縮后輸送至第一儲罐109的第一壓縮泵107。類似地，在第二回氣支管105b內(nèi)，在第二回氣支管105b的一端與第二儲罐110之間設置有用于將尾氣壓縮后輸送至第二儲罐110的第二壓縮泵108。
[0083]在第一儲罐109和第二儲罐110上還安裝有壓力傳感器P2和P3，壓力傳感器P2用于檢測存儲在第一儲罐109內(nèi)的尾氣的壓力，壓力傳感器P3用于檢測存儲在第二儲罐110內(nèi)的尾氣的壓力。
[0084]在第一儲罐109與第一單向閥114之間設置有當?shù)谝粌?09內(nèi)的尾氣壓力達到第一壓力限值時打開的第一排氣閥111，在第二儲罐110與第二單向閥115之間設置有當?shù)诙?10內(nèi)的尾氣壓力達到第二壓力限值時打開的第二排氣閥112。
[0085]此外，第一儲罐109上設有通過泄壓閥113通向大氣的泄壓孔或泄壓回路105c。當?shù)谝粌?09內(nèi)的尾氣壓力超過第一壓力限值時，泄壓閥113打開，將儲存在第一儲罐109內(nèi)的尾氣排向大氣。在設有泄壓回路105c的情況下，在該泄壓回路105c內(nèi)還可以設置防止尾氣向第一儲罐109回流的單向閥116。
[0086]在一個較佳實施例中，可以將泄壓回路105c的另一端與第二回氣支管105b的另一端相連通，以使第一儲罐109也能夠通過泄壓回路105c與發(fā)動機2的進氣道202連通?；蛘?，可以直接將泄壓回路105c的另一端連通到發(fā)動機2的進氣道202。
[0087]另外，雖未圖示，但實用新型的車輛尾氣處理裝置I還包括對車輛尾氣處理裝置I的各個部件進行控制的控制部。
[0088]發(fā)動機系統(tǒng)運行流程
[0089]接下來，根據(jù)圖2至5對配備有本實用新型的車輛尾氣處理裝置的發(fā)動機系統(tǒng)的運行流程進行說明。
[0090]如圖2所示,在發(fā)動機起動信號發(fā)出之后,對發(fā)動機進行點火(步驟SI)。對發(fā)動機是否成功起動進行判斷:如果發(fā)動機未成功起動的話，則結(jié)合起動失敗策略對發(fā)動機進行控制并重新進行點火；如果發(fā)動機成功起動的話，則繼續(xù)判斷催化器102中的三元催化劑是否為活性狀態(tài)(步驟S2)。
[0091]在步驟S2中，如果催化劑不是活性狀態(tài)的話，發(fā)動機控制部執(zhí)行向儲罐供氣的步驟(步驟S3)，如果催化劑是活性狀態(tài)的話，發(fā)動機控制部執(zhí)行向大氣排氣的步驟(步驟S4)。在執(zhí)行完步驟S3或S4之后，發(fā)動機控制部繼續(xù)執(zhí)行排出第二儲罐中的尾氣的步驟(步驟S5)。步驟S3、S4和S5的詳細流程示出在圖3、4和5中，后文將詳細描述上述步驟的具體流程。
[0092]在執(zhí)行完畢步驟S3至S5之后，判斷是否收到發(fā)動機停止信號(步驟S6)。如果沒有收到停止信號的話，則返回到判斷催化劑是否為活性狀態(tài)的步驟S2并繼續(xù)執(zhí)行先前所述的步驟。如果收到了停止信號的話，則陸續(xù)確認第一壓縮泵107、第二壓縮泵108、第一排氣閥111、第二排氣閥112、泄壓閥113是否停止工作，以及切換閥103是否已經(jīng)斷電。在執(zhí)行完上述指令之后，發(fā)動機進入關機模式(步驟S7)。
[0093]請參見圖3，其中示出了當催化劑不是活性狀態(tài)時發(fā)動機控制部執(zhí)行向儲罐供氣的步驟S3，該步驟包括以下運行流程:
[0094]a)發(fā)動機控制部使切換閥103通電(步驟S301)。此時，作為切換閥103的二位三通電磁閥切換成使P-B管路連通的第一狀態(tài)，以使流經(jīng)尾氣管101的尾氣不朝大氣排出而朝回氣管105排出。
[0095]b)檢測氧傳感器104，以獲得通過氧傳感器104所在位置的尾氣的空燃比A/F (步驟 S302)。
[0096]c)判斷檢測到的空燃比A/F是否大于規(guī)定值(步驟S303)。當發(fā)動機為汽油機時，空燃比的規(guī)定值為14.7 ;當發(fā)動機為柴油機時，空燃比的規(guī)定值為14.3。有關上述規(guī)定值如何確定的問題，會在后文中予以說明。
[0097]d)當檢測到的空燃比A/F小于規(guī)定值(例如，14.7)時，發(fā)動機控制部切換分流閥106以使回氣管105與第一回氣支管105a連通(步驟S304)，以使來自回氣管105的尾氣進入第一回氣支管105a。當檢測到的空燃比A/F小于規(guī)定值時，發(fā)動機控制部切換分流閥106以使回氣管105與第二回氣支管105b連通(步驟S310)，以使來自回氣管105的尾氣進入第二回氣支管105b。
[0098]e)在來自回氣管105的尾氣進入第一回氣支管105a之后,第一壓縮泵107工作而第二壓縮泵108停止(步驟S305)，以將通過第一回氣支管105a進入第一儲罐109的尾氣壓縮儲存在該第一儲罐109內(nèi)。
[0099]f)隨著越來越多的尾氣被壓縮儲存在第一儲罐109內(nèi)，需要判斷第一儲罐109內(nèi)的壓力是否處于安全區(qū)域(步驟S306)。此時，壓力傳感器P2檢測存儲在第一儲罐109內(nèi)的尾氣的壓力，并且將其與第一儲罐109的第一壓力限值進行比較。如果確認第一儲罐109內(nèi)的壓力處于安全區(qū)域的話，則繼續(xù)進行之前提到的步驟S5。如果第一儲罐109內(nèi)的壓力高于第一壓力限值的話，則需要啟動泄壓閥113。
[0100]g)隨著泄壓閥113開始工作(步驟S307)，發(fā)動機控制部根據(jù)廢氣排出策略對各部件進行控制。然后，再次確認第一儲罐109內(nèi)的壓力是否處于安全區(qū)域。如果能夠確認第一儲罐109內(nèi)的壓力處于安全區(qū)域的話，則使泄壓閥113停止工作(步驟S309)，并繼續(xù)進行之前提到的步驟S5。
[0101]h)如果第一儲罐109內(nèi)的壓力仍然高于第一壓力限值的話，需要判斷發(fā)動機系統(tǒng)整體壓力是否過高，以避免產(chǎn)生意外事故。此時，需要讀取壓力傳感器Pi所測量的壓力值，并且確認該壓力值是否超過系統(tǒng)安全限值(步驟S308)。如果該壓力值沒有超過系統(tǒng)安全限值的話，則可以讓泄壓閥113繼續(xù)工作，直至第一儲罐109內(nèi)的壓力低于第一壓力限值之后再停止泄壓閥113的工作(步驟S309)，并繼續(xù)進行之前提到的步驟S5。
[0102]但是，如果該壓力值超過系統(tǒng)安全限值的話，應當立即開始向大氣排氣。具體來說，發(fā)動機控制部使切換閥103斷電，以使二位三通電磁閥切換成使P-A管路連通的第二狀態(tài)。同時，第一壓縮泵107和第二壓縮泵108均停止工作。這樣，流經(jīng)尾氣管101的尾氣將不朝回氣管105排出而朝大氣排出，從而降低了發(fā)動機系統(tǒng)的整體壓力。當?shù)谝粌?09內(nèi)的壓力低于第一壓力限值之后，停止泄壓閥113的工作(步驟S309)，并繼續(xù)進行之前提到的步驟S5。
[0103]請參見圖4，其中示出了當催化劑是活性狀態(tài)時發(fā)動機控制部執(zhí)行向大氣排氣的步驟S4，該步驟包括以下運行流程:
[0104]由于催化劑已經(jīng)處于活性狀態(tài)，因此可以運行催化器102來凈化尾氣。因此，發(fā)動機控制部使切換閥103斷電(步驟S41)，以使二位三通電磁閥切換成使P-A管路連通的第二狀態(tài)。同時，第一壓縮泵107和第二壓縮泵108均停止工作(步驟S42)。這樣，流經(jīng)尾氣管101的尾氣可直接朝大氣排出。通過壓力傳感器P2檢測第一儲罐109內(nèi)的壓力是否為OMPa0如果壓力不為OMPa，則使第一排氣閥111持續(xù)排氣，直至排空第一儲罐109內(nèi)的尾氣后再關閉第一排氣閥111(步驟S44)。在完成上述步驟之后，繼續(xù)進行之前提到的步驟S5。
[0105]請參見圖5，其中示出了發(fā)動機控制部繼續(xù)執(zhí)行排出第二儲罐中的尾氣的步驟S5，該步驟包括以下運行流程:
[0106]通過壓力傳感器P3檢測第二儲罐110內(nèi)的壓力是否為OMPa (步驟S51)。如果壓力為OMPa的話，則可以關閉第二排氣閥112 (步驟S53)，并且判斷發(fā)動機是否收到停止信號。如果壓力不為OMPa，則進一步判斷第二儲罐110內(nèi)的壓力是否低于第二壓力限值(步驟S52)。如果第二儲罐110內(nèi)的壓力低于第二壓力限值，可以進而去判斷發(fā)動機是否收到停止信號。但是，如果第二儲罐110內(nèi)的壓力高于第二壓力限值，則需要開始向大氣排氣。
[0107]與圖3中的運行流程類似，發(fā)動機控制部使切換閥103斷電，以使二位三通電磁閥切換成使P-A管路連通的第二狀態(tài)。同時，第一壓縮泵107和第二壓縮泵108均停止工作。這樣，流經(jīng)尾氣管101的尾氣將不朝回氣管105排出而朝大氣排出，直至第二儲罐109內(nèi)的壓力低于第二壓力限值為止。之后，再判斷發(fā)動機是否收到停止信號。
[0108]空燃比規(guī)定值的選取原則
[0109]本實用新型的車輛尾氣處理裝置通過氧傳感器104的測量值來判斷尾氣濃度的高低程度。氧傳感器104利用其自身的輸出電壓在理論空燃比(對于汽油機來說，A/F =14.7)附近會發(fā)生突變的特性，來實現(xiàn)對氧含量的檢測。發(fā)動機控制部可以通過識別氧傳感器104的輸出電壓來判別空燃比。具體來說，當空燃比A/F〈14.7時，尾氣中的氧含量較低，此時氧傳感器的輸出電壓在1.0V左右；當空燃比A/F = 14.7時，氧傳感器的輸出電壓為0.4V?0.5V，即為基準電壓；當空燃比A/F>14.7時，尾氣中的氧含量較高，此時氧傳感器的輸出電壓很低，接近于零。
[0110]關于氧傳感器104的基準電壓，由于傳感器的類型、制造商的不同而存在略微區(qū)另|J，但基準電壓表征的意義都是一樣的，即空燃比是14.7。
[0111]對于柴油發(fā)動機來說，理論空燃比與汽油機略有不同，數(shù)值大約為14.3，但氧傳感器的檢測原理是一樣的。
[0112]分流閥的延遲補正
[0113]需要注意的是，發(fā)動機控制部在接收到由氧傳感器104檢測的催化器下游尾氣的空燃比數(shù)值之后，需要經(jīng)過一段延遲補正時間之后再致動分流閥106。
[0114]圖6是氧傳感器輸出、噴油控制和分流閥控制在橫軸為時間(t)的坐標系中的示意圖。如圖6所示，可以看到分流閥控制切換到第一或第二回氣支管的動作發(fā)生時間比氧傳感器輸出值經(jīng)過基準電壓的時間和噴油控制動作的時間相比要延遲一段時間， 申請人:將之稱為“延遲補正時間”。
[0115]關于分流閥“延遲補正時間”的確定，可以考慮用公式A = B+C(speed, load)進行計算，其中:
[0116]A是分流閥延遲補正設定值；
[0117]B是氧傳感器104與分流閥106之間的實際管路長度導致的基礎延遲量；
[0118]C是由發(fā)動機轉(zhuǎn)速與負荷所確定的延遲量修正，其中speed表示發(fā)動機轉(zhuǎn)速，load表示發(fā)動機負荷。
[0119]由于實際管路長度決定了基礎延遲量，為精確起見，還要考慮對發(fā)動機實際工作狀況的影響。因此，需要對基礎延遲量進行修正，修正后的延遲量才是最終延遲補正量的設定值。
[0120]在上述公式中，C(speed，load)是需要通過大量實驗才能確定的數(shù)據(jù)組?？梢钥紤]將這樣的數(shù)據(jù)組繪制成Map圖，其中轉(zhuǎn)速與負荷可以作為Map圖的橫坐標和縱坐標。在發(fā)動機運行過程中，控制部會根據(jù)當前的轉(zhuǎn)速與負荷情況選擇Map圖中對應的橫坐標和縱坐標下的實驗值作為基礎延遲量的修正值。
[0121]如果說要利用Map圖的數(shù)據(jù)再反推出這些數(shù)據(jù)間的某種明確的計算關系的話，對于發(fā)動機的實際控制也不太適用。
[0122]圖7示意性地示出了一張分流閥延遲量修正Map圖,其中，橫軸指示發(fā)動機轉(zhuǎn)速，其單位為轉(zhuǎn)/分(rpm)，縱軸指示發(fā)動機負荷，其單位為百分比(％ )。在該Map圖中，代表通過實驗所確定的修正量。
[0123]由于所在點的數(shù)據(jù)完全通過實驗確定得到，而發(fā)動機可能運行在兩個所在點之間，此時控制部利用兩個所在點進行比例計算確定最終修正量。無論是橫軸方向還是縱軸方向都可適用該方法。
[0124]廢氣排放控制策略
[0125]關于上述流程圖中的廢氣排放控制策略，可以根據(jù)電子節(jié)氣門開度(α % )進行計算:
[0126]a % = T % +Q [Ti (speed, load) +Z (*) ] +K [A (P 稀 /P 臨界安全壓力)]+X [B (P '濃 /P 臨界安全壓力)]，其中:
[0127]τ %是基礎開度，即維持發(fā)動機基本運轉(zhuǎn)(怠速)所需的流量開度；
[0128]Q[]是根據(jù)燃油噴射量所決定的電子節(jié)氣門開度補正量；
[0129]Ti (speed, load)是根據(jù)發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)(轉(zhuǎn)速、負荷)所決定的燃料噴射量；
[0130]Z(*)是根據(jù)其它一些條件(如發(fā)動機水溫、進氣溫度等)決定的燃油噴射補正量;
[0131]K[]代表排氣閥驅(qū)動電壓與電子節(jié)氣門開度補正量之間所對應的函數(shù)關系；
[0132]Χ[]代表泄壓閥驅(qū)動電壓與電子節(jié)氣門開度補正量之間所對應的函數(shù)關系；
[0133]Α()代表由儲罐實際壓力與儲罐臨界安全壓力之間的比例所決定的排氣閥驅(qū)動電壓；
[0134]Β()代表由儲罐實際壓力與儲罐臨界安全壓力之間的比例所決定的泄壓閥驅(qū)動電壓；
[0135]P稀是第二儲罐的實際壓力；
[0136]P濃是第一儲罐的實際壓力；
[0137]是第一和第二儲罐的臨界安全壓力。
[0138]對于本領域的技術人員易于理解的是，當Pft= O時(即，第二儲罐的壓力為0，第一排氣閥不工作)，Α(Ρ稀/P臨界安全壓力)=0、Κ[Α(Ρ稀/P臨界安全壓力)]=0。當P濃/P臨界安全壓力〈I
時(即，第一儲罐的實際壓力未超過臨界安全壓力，泄壓閥不工作)，Β(ΡΛ/Ρ^$4?β；Λ)=
O、X[B (P'濃/P臨界安全壓力)]=0。
[0139]雖然以上結(jié)合了較佳實施例對本實用新型的結(jié)構、工作原理及運行流程進行了說明，但是本【技術領域】中的普通技術人員應當認識到，上述示例僅是用來說明的，而不能作為對本實用新型的限制。因此，可以在權利要求書的實質(zhì)精神范圍內(nèi)對本實用新型進行修改和變型，這些修改和變型都將落在本實用新型的權利要求書所要求的范圍之內(nèi)。
[0140]例如，在上述實施方式中，發(fā)動機控制部根據(jù)溫度傳感器T的檢測溫度對切換閥103進行切換，但也可省去溫度傳感器T，只要在發(fā)動機2啟動后經(jīng)過了規(guī)定時間，就將切換閥103從第一狀態(tài)切換至第二狀態(tài)。
[0141]在上述實施方式中，回氣管105的另一端與催化器102的尾氣排出方向上游側(cè)的入口連通，但并不局限于此，回氣管105的另一端也可與尾氣管101的比催化器102更靠尾氣排出方向上游側(cè)的部位連通。
[0142]在上述實施方式中，切換閥103遠離催化器102的出口設置，但也可將切換閥103設置在催化器102的出口附近。此時，能避免位于催化器102與切換閥103之間的尾氣管內(nèi)的未經(jīng)催化處理的尾氣因切換閥103的切換而被排出至大氣。
[0143]在上述實施方式中，在第一回氣支管105a和第二回氣支管105b上設置有第一壓縮泵107和第二壓縮泵108，并設置有第一排氣閥111、第二排氣閥112、泄壓回路105c和泄壓閥113，但也可省去這些部件，尤其是泄壓回路，其也可以完全取消，并且通過泄壓孔將尾氣排向大氣。利用這種設置，可以簡化本實用新型的車輛尾氣處理裝置的運行流程，例如圖3中與步驟S308相關的流程。由于尾氣通過泄壓孔排向大氣，因此不會導致發(fā)動機系統(tǒng)整體壓力升高。
[0144]另外，在上述實施方式中，第一壓縮泵107和第二壓縮泵108設置在第一儲罐109和第二儲罐110的使尾氣流入的入口附近，但并不局限于此，可將第一和第二壓縮泵設置在第一和第二回氣支管、第一和第二儲罐與切換閥之間的任意部位。
[0145]在上述實施方式中，第一和第二排氣閥111和112設置在第一和第二儲罐109和110的使尾氣流出的出口附近，但并不局限于此，可將第一和第二排氣閥設置在第一和第二回氣支管、第一和第二儲罐與第一和第二單向閥之間的任意部位。
【權利要求】
1.一種車輛尾氣處理裝置，包括:將從發(fā)動機排出的尾氣排出至大氣的尾氣管和設置在所述尾氣管上的催化器，其特征在于，還包括: 切換閥，該切換閥在所述尾氣管上設置于比所述催化器更靠尾氣排出方向下游側(cè)的第一部位； 回氣管，該回氣管的一端經(jīng)由所述切換閥與所述尾氣管連通，另一端與第一回氣支管的一端和第二回氣支管的一端相連通，所述第一回氣支管的另一端與所述催化器的尾氣排出方向上游側(cè)的入口連通，或與所述尾氣管的比所述催化器更靠尾氣排出方向上游側(cè)的第二部位連通，所述第二回氣支管的另一端與所述發(fā)動機的進氣道連通； 分流閥，該分流閥設置在所述回氣管的另一端處； 第一儲罐，該第一儲罐設置在所述第一回氣支管上； 第二儲罐，該第二儲罐設置在所述第二回氣支管上； 第一單向閥，該第一單向閥設置在所述第一回氣支管的另一端與所述第一儲罐之間； 第二單向閥，該第二單向閥設置在所述第二回氣支管的另一端與所述第二儲罐之間。
2.如權利要求1所述的車輛尾氣處理裝置，其特征在于， 所述車輛尾氣處理裝置還包括檢測流經(jīng)所述催化器的尾氣的溫度的溫度傳感器。
3.如權利要求1所述的車輛尾氣處理裝置，其特征在于， 所述第一回氣支管的另一端與所述催化器的尾氣排出方向上游側(cè)的入口或與所述尾氣管的比所述催化器更靠尾氣排出方向上游側(cè)的第二部位連通，在所述尾氣管的比所述催化器或所述第二部位更靠尾氣排出方向上游側(cè)的部位設置有防止尾氣向發(fā)動機逆流的輔助單向閥。
4.如權利要求1至3中任一項所述的車輛尾氣處理裝置，其特征在于， 在所述第一回氣支管的一端與所述第一儲罐之間設置有將尾氣壓縮后輸送至所述第一儲罐的第一壓縮泵， 在所述第一回氣支管上，在所述第一儲罐與所述第一單向閥之間設置有第一排氣閥。
5.如權利要求4所述的車輛尾氣處理裝置，其特征在于， 所述第一壓縮泵設置在所述第一儲罐的使尾氣流入的入口附近，并且在所述第一儲罐上連接有泄壓回路，在所述泄壓回路上設有泄壓閥。
6.如權利要求5所述的車輛尾氣處理裝置，其特征在于， 所述泄壓閥設置在所述第一儲罐的使尾氣流出的出口附近。
7.如權利要求1至3中任一項所述的車輛尾氣處理裝置，其特征在于， 在所述第二回氣支管的一端與所述第二儲罐之間設置有將尾氣壓縮后輸送至所述第二儲罐的第二壓縮泵， 在所述第二回氣支管上，在所述第二儲罐與所述第二單向閥之間設置有第二排氣閥。
8.如權利要求7所述的車輛尾氣處理裝置，其特征在于， 所述第二壓縮泵設置在所述第二儲罐的使尾氣流入的入口附近。
9.如權利要求1至3中任一項所述的車輛尾氣處理裝置，其特征在于， 所述切換閥設置在所述催化器的尾氣排出方向下游側(cè)的出口附近，并且 在所述尾氣管上設置有比所述催化器更靠尾氣排出方向上游側(cè)的壓力傳感器。
10.如權利要求1所述的車輛尾氣處理裝置，其特征在于，當所述發(fā)動機為汽油機時，空燃比的規(guī)定值為14.7，或者當所述發(fā)動機為柴油機時，空燃比的規(guī)定值為14.3。
【文檔編號】F01N3/28GK204024779SQ201420511908
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權日:2014年3月14日
【發(fā)明者】趙安成 申請人:日立汽車系統(tǒng)(蘇州）有限公司