專利名稱：柴油機(jī)廢氣再循環(huán)凈化系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種柴油機(jī)廢氣凈化系統(tǒng)，更具體地說，涉及一種通過采用線性電磁閥精確控制再循環(huán)量的汽車柴油機(jī)廢氣再循環(huán)凈化系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
柴油機(jī)由于其良好的經(jīng)濟(jì)性和動力性，使其在汽車上被廣泛應(yīng)用，但其有害的排放特別是NOx的排放很嚴(yán)重，對環(huán)境和人類健康的危害極大。隨著環(huán)境保護(hù)意識的日益增強(qiáng)，各國對柴油機(jī)車排放的主要污染物控制提出了嚴(yán)格的要求，于是出現(xiàn)了以廢氣再循環(huán)(EGR)降低柴油機(jī)NOx排放的先進(jìn)技術(shù)。
EGR可降低柴油機(jī)中NOx排放的原因是1、廢氣中含有大量的CO2、H2O、N2等接近惰性的氣體，當(dāng)這些廢氣部分回流到進(jìn)氣管后，起到了稀釋新鮮進(jìn)氣的作用，使燃燒速率減緩。2、廢氣中含有的水蒸氣和二氧化碳等為三原子分子氣體，比熱容大，可以有效地降低氣缸內(nèi)燃燒的最高溫度。3、廢氣的稀釋作用還可以使氧氣的相對濃度下降，從而也能降低NOx的排放。
傳統(tǒng)的柴油機(jī)EGR會增加微粒排放，并會將微粒物質(zhì)引入氣缸而帶來負(fù)面影響。未經(jīng)處理的再循規(guī)蹈矩環(huán)廢氣含有油煙，會造成機(jī)油污染而降低其潤滑效果，進(jìn)而使發(fā)動機(jī)部件的磨損加局，再循環(huán)廢氣中硫化物及水分也會引起磨損和腐蝕。此外，還有油耗增加，系統(tǒng)成本增加，系統(tǒng)的耐用性、車載布置等一系列問題，都對EGR的應(yīng)用產(chǎn)生影響，因此柴油機(jī)EGR技術(shù)還沒有得到廣泛的應(yīng)用。
中國專利(ZL98803026裝有一整體泵、一控制閥及一混合器的透平增壓器的EGR系統(tǒng))公開了一種內(nèi)燃機(jī)的廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，包括一透平增壓器，透平增壓器具有一壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子，在轉(zhuǎn)子的相反兩側(cè)有兩組葉片，供充量空氣和再循環(huán)廢氣壓縮用，充量空氣流和再循環(huán)廢氣流在透平增壓器內(nèi)被分隔，一進(jìn)口和再循環(huán)廢氣的出口蝸殼與透平增壓器的中央殼體制成一體，一混合器接收充量空氣冷卻器下游的充量空氣并混合再循環(huán)廢氣，以便輸入進(jìn)氣岐管，在發(fā)動機(jī)排氣管岐管和透平增壓器EGR進(jìn)口蝸殼的進(jìn)口中間的可變閥控制再循環(huán)量。這個系統(tǒng)比較復(fù)雜，而且沒有克服由EGR帶來的微粒的增加。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述缺陷，本發(fā)明提供了一種通過采用線性電磁閥精確控制再循環(huán)量的柴油機(jī)廢氣再循環(huán)凈化系統(tǒng)(EGR系統(tǒng))，配以低溫氧化凈化器，達(dá)到了對柴油機(jī)尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格要求。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是柴油機(jī)廢氣再循環(huán)凈化系統(tǒng)由電控單元、EGR閥、冷卻器、油門位置傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、溫度傳感器、低溫氧化凈化器組成，電控單元中事先設(shè)置了判斷EGR開啟率的油門位置、轉(zhuǎn)速、水溫的標(biāo)準(zhǔn)值。柴油機(jī)工作時，由于柴油機(jī)吸氣時造成的壓差使排出的廢氣進(jìn)入冷卻器冷卻，到達(dá)EGR閥，油門位置傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、溫度傳感器檢測到的動態(tài)信號輸給電控單元，經(jīng)電控單元的計算并與標(biāo)準(zhǔn)值比較，判斷柴油機(jī)所處的運(yùn)行狀況，并采用相應(yīng)的控制策略，輸出不同開啟率的脈沖信號，驅(qū)動EGR閥，部分廢氣進(jìn)入柴油機(jī)進(jìn)氣管再循環(huán)，最后廢氣經(jīng)低溫氧化凈化器的凈化后排出。
各部件的主要作用是1、電控單元存儲柴油機(jī)正常工作時采集的大量數(shù)據(jù)，接受各種傳感器輸送來的信號，通過油門位置、轉(zhuǎn)速、水溫數(shù)據(jù)信號的計算比較，得出柴油機(jī)的工作狀況，計算出此時柴油機(jī)所需輸入進(jìn)氣管的廢氣循環(huán)量，達(dá)到精確控制廢氣再循環(huán)量。
2、EGR閥是線性電磁閥，接受電控單元的信號，控制廢氣進(jìn)入氣缸的量。
3、冷卻器冷卻廢氣溫度，使廢氣進(jìn)入氣缸之前先進(jìn)行冷卻，利于降低NOx的排放。
4、油門位置傳感器測得柴油機(jī)油門位置信號，并將其輸給電控單元。
5、轉(zhuǎn)速傳感器測得柴油機(jī)轉(zhuǎn)速信號，并將其輸給電控單元。
6、溫度傳感器測得柴油機(jī)水溫信號，并將其輸給電控單元。
7、低溫氧化凈化器再次凈化，降低CO、HC、NOx和PT等有害物。
為了充分獲得NOx的凈化效果，EGR的控制策略必須能跟蹤柴油機(jī)的工況變化，對EGR率進(jìn)行高精度控制，在柴油機(jī)、EGR裝置長時間使用，老化磨損后，還能自動修正控制參數(shù)。因此，按照以下策略控制EGR率1、柴油機(jī)在起動、暖機(jī)過程中，冷卻水溫度較低，NOx排放較少，不使用廢氣再循環(huán)，電控單元采集冷卻水溫度傳感器信號，如果溫度小于設(shè)定溫度，判斷柴油機(jī)處于冷態(tài)，關(guān)閉EGR閥。
2、怠速時為保證正常燃燒，關(guān)閉EGR閥。
3、柴油機(jī)處于部分負(fù)荷，并且水溫正常時，按照實(shí)驗(yàn)所獲得轉(zhuǎn)速一油門位置一EGR閥開啟率三維脈譜圖，在柴油機(jī)不同轉(zhuǎn)速、不同負(fù)荷時，輸出最佳EGR閥開啟率。
4、柴油機(jī)處于非穩(wěn)態(tài)工況時，對EGR的控制要進(jìn)行相應(yīng)的被償和適應(yīng)，以保證最大的凈化效果。
5、柴油機(jī)處于全負(fù)荷時，為保證柴油機(jī)的動力性，關(guān)閉EGR。
本發(fā)明的有益效果是可以大降低柴油機(jī)廢氣排放中對人類及環(huán)境有害的成分，據(jù)檢測，對CO、HC、NOx、PT的凈化率分別達(dá)到了54.4％、52.7％、68.8％、30.0％。


圖1是本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明中EGR系統(tǒng)控制硬件結(jié)構(gòu)框圖。
圖3是本發(fā)明中EGR系統(tǒng)控制軟件結(jié)構(gòu)框圖。
圖4是本發(fā)明中EGR線性電磁閥結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是本發(fā)明中EGR線性電磁閥閥門的結(jié)構(gòu)圖。
圖6是本發(fā)明中EGR線性電磁閥的銜鐵的剖視圖。
圖7是圖6的俯視圖。
圖8是本發(fā)明中EGR線性電磁閥彈簧座的剖視圖。
圖9是圖8的俯視圖。
圖10是本發(fā)明中低溫氧化凈化器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1所示的本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)示意圖中，在柴油機(jī)1的排氣管2和進(jìn)氣管3間設(shè)置一EGR支管4，EGR支管4中設(shè)置有冷卻器5和EGR閥6，排氣管2上還設(shè)置有低溫氧化凈化器7。工作時，由于進(jìn)氣管2的吸氣，EGR支管4產(chǎn)生真空，使廢氣的一部分進(jìn)入EGR支管，通過冷卻器5到達(dá)EGR閥6的進(jìn)氣口8，電控單元9對EGR閥4進(jìn)行精確控制，輸出最佳的EGR開啟率，使部分廢氣通過EGR閥4，進(jìn)入柴油機(jī)1的進(jìn)氣管3，實(shí)現(xiàn)廢氣再循環(huán)。EGR閥6的開啟率越大，則通過EGR閥6進(jìn)入柴油機(jī)1的進(jìn)氣管3的廢氣越多。
電控單元9是這樣對EGR閥4進(jìn)行精確控制的柴油機(jī)1在起動、暖機(jī)過程中，溫度傳感器10測得柴油機(jī)1水溫低于53度左右，電控單元9進(jìn)行比較后給出關(guān)閉信號，EGR閥6關(guān)閉，廢氣不進(jìn)行再循環(huán)；在柴油機(jī)1怠速時，電控單元9對油門位置信號、轉(zhuǎn)速信號、水溫信號進(jìn)行比較后給出關(guān)閉信號，EGR閥6關(guān)閉，廢氣不進(jìn)行再循環(huán)；在柴油機(jī)1處于部分負(fù)荷時，油門位置傳感器11、轉(zhuǎn)速傳感器12、溫度傳感器10分別檢測到柴油機(jī)的油門位置、轉(zhuǎn)速、水溫信號，電控單元9將這些數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合計算，再與事先設(shè)定的三維脈普圖進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果向EGR閥6發(fā)出指令，EGR閥6執(zhí)行指令，實(shí)現(xiàn)最佳開啟率；在柴油機(jī)1處于非穩(wěn)態(tài)工況時，根據(jù)事先制定出的柴油機(jī)三維脈普圖，電控單元自動地對EGR閥6進(jìn)行相應(yīng)的補(bǔ)償；在柴油機(jī)1處于全負(fù)荷工況時，根據(jù)事先制定出的柴油機(jī)三維脈普圖，電控單元9對油門位置信號、轉(zhuǎn)速信號、水溫信號進(jìn)行比較后給出關(guān)閉信號，EGR閥關(guān)閉。
柴油機(jī)1在全負(fù)荷時，EGR閥6關(guān)閉，是據(jù)于這樣的原因第一，汽車在城市中使用不到此工況，排放法規(guī)主要爭對城市；第二，郊區(qū)才需要此工況，此時汽車需要強(qiáng)勁的動力，而EGR系統(tǒng)會影響動力性(3％-5％)和經(jīng)濟(jì)性；第三，我國實(shí)行等同于歐洲的排放法規(guī)，整車有十五個工況，只有一個工況是全負(fù)荷，其余十四個工況使用EGR系統(tǒng)均能有效地降低排放中的NOx、CO、HC、PT。
電控單元9中用于比較判定的數(shù)據(jù)是事先通過實(shí)驗(yàn)獲得的，在柴油機(jī)1各不同的工況下，通過油門位置傳感器11、轉(zhuǎn)速傳感器12、溫度傳感器10分別測定柴油機(jī)1的油門位置、轉(zhuǎn)速、水溫信號，再自動調(diào)節(jié)EGR閥6的開啟率，開啟率從大變化到最小，分別測試NOx、CO、HC和PT的值，以及動力性、油耗等指標(biāo)，綜合考慮，在每個負(fù)荷和轉(zhuǎn)速下，確定最佳的EGR閥6開啟率，制成轉(zhuǎn)速-油門位置-EGR閥開啟率三維脈譜圖，并將這些數(shù)據(jù)存入電控單元9內(nèi)，作為工作時的比較判定依據(jù)。
圖2是本發(fā)明中EGR系統(tǒng)控制硬件結(jié)構(gòu)框圖，EGR系統(tǒng)控制是這樣實(shí)現(xiàn)的油門位置傳感器和水溫傳感器的信號通過限幅電路，經(jīng)高阻輸入電路、濾波電路、隔離放大電路，輸入微控制器；轉(zhuǎn)速傳感器信號通過保護(hù)電路，經(jīng)高阻輸入電路、整形電路、光電隔離電路，輸入微控制器；微控制器的信號通過一驅(qū)動電路，實(shí)現(xiàn)EGR閥的開啟或關(guān)閉。
圖3是本發(fā)明中EGR系統(tǒng)控制軟件結(jié)構(gòu)框圖，圖中表明，電控單元通過采集各傳感器信號，判斷柴油機(jī)的工況，再與事先設(shè)定的三維脈普圖進(jìn)行比較；根據(jù)比較結(jié)果對EGR閥6進(jìn)行精確控制，在怠速、大負(fù)荷、水溫過低時關(guān)閉DGR閥6；在非穩(wěn)態(tài)工況(瞬態(tài)工況)時對EGR閥進(jìn)行瞬態(tài)補(bǔ)償。
在圖4所示的EGR線性電磁閥(EGR閥6)結(jié)構(gòu)示意圖中，閥由閥體6-1、閥座6-2、閥門6-4、聯(lián)接裝置6-5、銜鐵6-6、壓緊裝置6-3組成，聯(lián)接裝置6-5將閥體6-1與閥座6-2聯(lián)接在一起。
在圖4中，線圈6-1-1由上蓋板6-1-3和下蓋板6-1-7夾緊，連接片6-1-4固定在上蓋板6-1-3中，上蓋板6-1-3上還有彈簧座6-1-5，隔套6-1-6將線圈6-1-1與銜鐵6-6隔開，在上蓋板6-1-3和彈簧座6-1-5的相應(yīng)位置各有兩個孔供線圈6-1-1的引出線竄出，罩殼6-1-2將上述各件包裸在一起組成閥體6-6-1；設(shè)置在彈簧座6-1-5中的彈簧6-3-2與竄過連接片6-1-4的推桿6-3-1及套在閥門6-4一端上的墊圈6-3-3組成壓緊裝置3；導(dǎo)向套6-2-2安裝在閥座體6-2-1上，螺釘6-2-5及墊圈6-2-6通過石棉墊6-2-4、閥座蓋6-2-3將導(dǎo)向套6-2-2壓緊在閥座體6-2-1上，組成閥座6-2；閥門6-4的桿體串過導(dǎo)向套6-2-2，其上端串過銜鐵6-6，與套在其上的墊圈6-3-3鉚合固定；銜鐵6-6安裝在隔套6-1-6內(nèi)，上下端分別由閥門6-4和墊圈6-2-6定位；閥體6-1與閥座6-2由定位套6-5-1和螺釘6-5-2組成的聯(lián)接裝置6-5聯(lián)接成一體。
工作中，循環(huán)廢氣進(jìn)入進(jìn)氣口6-2-7，線圈6-1-1得電時，由于磁場的作用使銜鐵6-6上升，帶動閥門6-4開啟，廢氣通過閥口6-2-8；線圈6-1-1失電時，由于彈簧6-3-2的作用，壓緊裝置6-3使閥門6-4下降并關(guān)閉，廢氣不能通過閥口6-2-8。
在圖5中，閥門6-4的閥門背6-4-1做成錐形，減小了循環(huán)廢氣對閥門6-4的垂向壓力，使閥門6-4的開啟力大大減?。婚y門6-4的上端6-4-2與墊圈6-3-3可以是鉚合固定，也可以是螺紋固定。
在圖6和圖7中，銜鐵6-6的兩端各做一凹坑6-6-1，凹坑6-6-1底部有竄孔6-6-2，竄孔6-6-2可以是一到五個，用于銜鐵6-6上下運(yùn)動時的空氣流通。
在圖8和圖9中，彈簧座6-1-5上有兩孔6-1-5-1用于線圈6-1-1引出線的竄出，也可以在彈簧座6-1-5的相應(yīng)位置做一凹坑6-1-5-2用于安裝引出線接線座。
在圖10所示的低溫氧化凈化器示意圖中，低溫氧化凈化器7內(nèi)安裝有均勻地噴涂有氧化催化劑的鋼絲網(wǎng)圈繞、層迭成的與凈化器內(nèi)筒7-1相配的催化轉(zhuǎn)化裝置7-2，鋼絲網(wǎng)材料是直徑為0.1-2毫米的OCr18Ni19鋼絲，其上用等離子噴涂有鉑(Pt)、銠(Rh)、鈀(Pd)等氧化催化劑，催化轉(zhuǎn)化裝置7-2由夾緊裝置7-3固定，夾緊裝置7-3可以是人字形的，也可以是十字形或其它形狀，與凈化器內(nèi)筒7-1焊接固定。
權(quán)利要求
1.柴油機(jī)廢氣再循環(huán)凈化系統(tǒng)，由電控單元(9)、EGR閥(6)、冷卻器(5)、油門位置傳感器(11)、轉(zhuǎn)速傳感器(12)、溫度傳感器(10)、低溫氧化凈化器(7)組成，電控單元(9)中事先設(shè)置了判斷EGR開啟率的油門位置、轉(zhuǎn)速、水溫的標(biāo)準(zhǔn)值，其特征在于柴油機(jī)(1)工作時電控單元(9)將由油門位置傳感器(11)、轉(zhuǎn)速傳感器(12)、溫度傳感器(10)檢測到的動態(tài)信號與預(yù)存在其中的標(biāo)準(zhǔn)值進(jìn)行比較，確定EGR閥(6)的開啟率，EGR閥(6)根據(jù)電控單元(9)的信號動作。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)廢氣再循環(huán)凈化系統(tǒng)，其特征在于柴油機(jī)(1)在起動、暖機(jī)過程中，關(guān)閉EGR閥(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)廢氣再循環(huán)凈化系統(tǒng)，其特征在于柴油機(jī)(1)在怠速時，關(guān)閉EGR閥(6)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)廢氣再循環(huán)凈化系統(tǒng)，其特征在于柴油機(jī)(1)處于全負(fù)荷時，關(guān)閉EGR閥(6)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)廢氣再循環(huán)凈化系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)的控制路線是油門位置傳感器(11)和水溫傳感器(10)的信號通過限幅電路，經(jīng)高阻輸入電路、濾波電路、隔離放大電路，輸入微控制器；轉(zhuǎn)速傳感器(12)信號通過保護(hù)電路，經(jīng)高阻輸入電路、整形電路、光電隔離電路，輸入微控制器；微控制器的信號通過一驅(qū)動電路，實(shí)現(xiàn)EGR閥(6)的開啟或關(guān)閉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)廢氣再循環(huán)凈化系統(tǒng)，其特征在于EGR閥(6)由閥體(6-1)、閥座(6-2)、閥門(6-4)、聯(lián)播裝置(6-5)、銜鐵(6-6)、壓緊裝置(6-3)組成，聯(lián)接裝置(6-5)將閥體(6-1)與閥座(6-2)聯(lián)接在一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求1和6所述的用于柴油機(jī)廢氣循環(huán)的線性電控閥，其特征在于閥門(6-4)的閥門背(6-4-1)做成錐形，閥門(6-4)的上端(6-4-2)與墊圈(6-3-3)可以是鉚合固定，也可以是螺紋固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求1和6所述的用于柴油機(jī)廢氣循環(huán)的線性電控閥，其特征在于銜鐵(6-6)的兩端各有一凹坑(6-6-1)，凹坑(6-6-1)底部有竄孔(6-6-2)，竄孔(6-6-2)可以是一到五個
9.根據(jù)權(quán)利要求1和6所述的用于柴油機(jī)廢氣循環(huán)的線性電控閥，其特征在于閥體(6-1)的彈簧座(6-1-5)上有兩孔(6-1-5-1)，在彈簧座(6-1-5)的相應(yīng)位置有一凹坑(6-1-5-2)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油機(jī)廢氣再循環(huán)凈化系統(tǒng)，其特征在于所述的低溫氧化凈化器(7)中的催化轉(zhuǎn)化裝置(7-2)由鋼絲網(wǎng)圈繞、層迭而成，鋼絲網(wǎng)材料是直徑為0.1-2毫米的OCr18Ni19鋼絲，其上用等離子噴涂有鉑(Pt)、銠(Rh)、鈀(Pd)等氧化催化劑，所述的夾緊裝置(7-3)可以是人字形的，也可以是十字形或其它形狀。
全文摘要
柴油機(jī)廢氣再循環(huán)凈化系統(tǒng)由電控單元、EGR閥、冷卻器、油門位置傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、溫度傳感器、低溫氧化凈化器組成，電控單元中事先設(shè)置了判斷EGR開啟率的油門位置、轉(zhuǎn)速、水溫的標(biāo)準(zhǔn)值。柴油機(jī)工作時，由于柴油機(jī)吸氣時造成的壓差使排出的廢氣進(jìn)入冷卻器冷卻，到達(dá)EGR閥，油門位置傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、溫度傳感器檢測到的動態(tài)信號輸給電控單元，經(jīng)電控單元的計算并與標(biāo)準(zhǔn)值比較，判斷柴油機(jī)所處的運(yùn)行狀況，并采用相應(yīng)的控制策略，輸出不同開啟率的脈沖信號，驅(qū)動EGR閥，部分廢氣進(jìn)入柴油機(jī)進(jìn)氣管再循環(huán)，最后廢氣經(jīng)低溫氧化凈化器的凈化后排出。
文檔編號F02D43/00GK1490513SQ0313159
公開日2004年4月21日 申請日期2003年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月24日
發(fā)明者蔣建東 申請人:蔣建東