阅读说明：本技术 一种排气装置及其控制方法 (Exhaust device and control method thereof ) 是由 陈俊杰 曲函师 孙博 翁妍 卢秋佐 于 2020-04-17 设计创作，主要内容包括：本发明涉及汽车技术领域,具体公开了一种排气装置及其控制方法,其包括排气管和催化器,排气管安装于发动机的排气端；催化器设于所述排气管中,所述催化器与所述发动机的距离可调。本发明提供的排气装置通过改变催化器的位置来控制其温度,在催化器内的温度过低时,将催化器靠近发动机以提升催化器的温度,在催化器内的温度过高时,将催化器远离发动机以降低催化器的温度或控制催化器的温度保持稳定。如此可在一定程度上减少或者避免发动机为了改变排气温度而造成的油耗损失及功率下降。(The invention relates to the technical field of automobiles, and particularly discloses an exhaust device and a control method thereof, wherein the exhaust device comprises an exhaust pipe and a catalyst, wherein the exhaust pipe is arranged at the exhaust end of an engine; the catalyst is arranged in the exhaust pipe, and the distance between the catalyst and the engine is adjustable. The exhaust device provided by the invention controls the temperature of the catalyst by changing the position of the catalyst, when the temperature in the catalyst is too low, the catalyst is close to the engine to increase the temperature of the catalyst, and when the temperature in the catalyst is too high, the catalyst is far away from the engine to reduce the temperature of the catalyst or control the temperature of the catalyst to keep stable. Therefore, the fuel consumption loss and the power reduction of the engine for changing the exhaust temperature can be reduced or avoided to a certain extent.)

一种排气装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种排气装置及其控制方法。

背景技术

催化器是发动机尾气后处理的主要部件之一，其可以在一定温度下将汽车尾气中的HC、No_x及CO转化为CO₂和H₂O。

通常催化器的起燃温度为350℃左右，最高承受的温度为950℃左右。在汽车冷启动初期，发动机需要尽量提高排气温度，使得催化器尽快升温和起燃，而在高负荷工况下，发动机需要降低排气温度，保护催化器不会因为高温被损坏。这两种情况均会造成油耗上升及功率下降。

发明内容

本发明的目的在于提供一种排气装置及其控制方法，以减少或者避免发动机为了改变排气温度而造成的油耗损失及功率下降。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种排气装置，包括：

排气管，安装于发动机的排气端；

催化器，设于所述排气管中，所述催化器与所述发动机的距离可调。

作为优选，所述催化器沿所述排气管的轴向滑动设置于所述排气管内，以靠近或远离所述发动机，所述排气装置还包括：

驱动机构，与所述催化器驱动连接，用于驱动所述催化器滑动。

作为优选，所述驱动机构包括：

驱动件，连接于所述排气管；

齿轮，连接于所述驱动件的输出端，所述驱动件能够驱动所述齿轮旋转；

齿条，与所述齿轮啮合并滑动设置于所述排气管内，所述齿条的一端与所述催化器连接。

作为优选，所述排气装置还包括：

密封件，设置于所述催化器与所述排气管之间。

作为优选，所述排气管包括调节管段和安装管段，所述调节管段的长度可调，所述调节管段位于所述安装管段靠近所述发动机的一侧，所述催化器设置于所述安装管段。

作为优选，所述调节管段滑动套设于所述安装管段外。

作为优选，所述排气装置还包括：

冷却管路，所述冷却管路的进气端和出气端分别与所述排气管连接，且所述冷却管路的出气端位于所述冷却管路的进气端的远离所述发动机的一侧。

作为优选，所述排气装置还包括：

阀门组件，连接于所述冷却管路，并能够使所述排气装置处于第一状态和第二状态，所述第一状态为尾气经由所述排气管进入所述催化器；所述第二状态为所述尾气经所述冷却管路冷却后进入所述催化器。

作为优选，所述阀门组件包括：

转换阀门，转动连接于所述冷却管路和所述排气管的连接处，以旋转至第一角度，使所述冷却管路与所述排气管断开连接，并使所述排气管导通，或旋转至第二角度，使所述冷却管路与所述排气管连通，并使所述排气管断开。

本发明采用以下技术方案：

一种控制方法，用于控制如上所述的排气装置，包括：

发动机处于工作状态，检测催化器的温度是否低于预设低温，若是，则控制所述催化器位于第一预设位置；若否，则判断所述催化器的温度是否高于预设高温，若是，则控制所述催化器位于第二预设位置，所述第一预设位置与所述排气管的进气端的间距小于所述第二预设位置与所述排气管的进气端的间距。

本发明的有益效果：本发明提供的排气装置通过改变催化器的位置来控制其温度，在催化器内的温度过低时，将催化器靠近发动机以提升催化器的温度，在催化器内的温度过高时，将催化器远离发动机以降低催化器的温度或控制催化器的温度保持稳定。如此可在一定程度上减少或者避免发动机为了改变排气温度而造成的油耗损失及功率下降。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的排气装置与发动机连接的结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的排气管与驱动机构连接的结构示意图；

图3是本发明实施例一提供的另一种排气装置的结构示意图；

图4是本发明实施例二提供的排气装置与发动机连接的结构示意图；

图5是本发明实施例二提供的另一种排气装置与发动机连接的结构示意图；

图6是本发明实施例三提供的排气装置处于第二状态的结构示意图；

图7是本发明实施例三提供的排气装置处于第一状态的结构示意图。

图中：

1、排气管；11、调节管段；12、安装管段；

2、催化器；

3、驱动机构；31、驱动件；32、齿轮；33、齿条；

4、密封件；5、冷却管路；6、散热片；7、转换阀门；

10、发动机。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部。

本发明中限定了一些方位词，在未作出相反说明的情况下，所使用的方位词如“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”这些方位词是为了便于理解而采用的，因而不构成对本发明保护范围的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本实施例提供了一种排气装置，其包括排气管1和催化器2。排气管1安装于发动机10的排气端，催化器2设于排气管1中，催化器2与发动机10的距离可调。

催化器2中温度过低时，催化器2向排气管1的进气端的一侧运动，即催化器2靠近发动机10。一方面发动机10发生热辐射，靠近发动机10周围的环境温度高，进而使得催化器2的温度升高，另一方面，尾气在排气管1内流动的时间短，进入到催化器2内的尾气温度高，从而使得催化器2的温度升高。当催化器2中温度适合时，催化器2保持静止；当催化器2中温度过高时，催化器2向远离排气管1的进气端的一侧运动，即催化器2远离发动机10，一方面催化器2受发动机10热辐射影响小，另一方面，尾气在排气管1内流动的时间长，进入到催化器2内的尾气温度降低，从而使得催化器2的温度降低或保持稳定。本实施例提供的排气装置，在发动机10冷启动时将催化器2靠近发动机10以提升催化器2的温度，在排气温度过高时将催化器2远离发动机10以降低催化器2的温度或控制催化器2的温度保持稳定。如此可在一定程度上减少或者避免发动机10为了改变排气温度而造成的油耗损失及功率下降。

如图2所示，优选地，催化器2沿排气管1的轴向滑动设置于排气管1内，以靠近或远离所述发动机10。排气装置还包括驱动机构3，驱动机构3与催化器2驱动连接，用于驱动催化器2靠近或远离排气管1的进气端。更进一步地，驱动机构3包括驱动件31、齿轮32和齿条33，驱动件31连接于排气管1；齿轮32连接于驱动件31的输出端，驱动件31能够驱动齿轮32旋转；齿条33与齿轮32啮合并滑动设置于排气管1内，齿条33的一端与催化器2连接。驱动件31优选为伺服电机，为了避免驱动件31的温度过高而导致其失效，驱动件31优选设置在排气管1的外侧，驱动件31的输出轴穿过排气管1伸入到排气管1内与齿轮32连接。驱动件31通过焊接或螺丝固定在排气管1上。驱动件31的输出轴正转，驱动齿条33和催化器2靠近发动机10，驱动件31的输出轴反转，驱动齿条33和催化器2远离发动机10；或驱动件31的输出轴反转，驱动齿条33和催化器2靠近发动机10，驱动件31的输出轴正转，驱动齿条33和催化器2远离发动机10。

为了进一步降低驱动机构3的温度，驱动机构3设置于催化器2远离排气管1的进气端的一侧。

为了方便催化器2在排气管1中运动，催化器2与排气管1之间留有一定间隙，为了防止尾气通过间隙漏出，排气装置还包括密封件4，密封件4设置于催化器2与排气管1之间。

优选地，密封件4套设于催化器2外。密封件4包括套环和凸环，套环套设于催化器2外；凸环设置于套环外，凸环与排气管1的内壁抵接。密封件4可以由耐高温金属制成。当然，在其他实施例中，密封件4还可以固定在排气管1的内壁，凸环与催化器2的周向抵接。凸环可以减小密封件4与排气管1的接触面积，减小密封件4与排气管1之间的摩擦阻力。

如图3所示，优选地，为了进一步加快催化器2的冷却速度，排气装置还包括冷却管路5，冷却管路5的进气端和出气端分别与排气管1连接，且冷却管路5的出气端位于冷却管路5的进气端远离发动机10的一侧。当需要降低催化器2的温度时，可以使尾气流经冷却管路5后再进入催化器2内。为了更近一步地降低催化器2的温度，排气装置还可以包括散热片6，散热片6连接于冷却管路5的外侧。

当催化器2的温度较低时，尾气不会流经冷却管路5，因此，为了控制尾气流经的途径，排气装置还包括阀门组件，阀门组件连接于冷却管路5，并能够使排气装置处于第一状态和第二状态，第一状态为尾气经由排气管1进入催化器2，即第一状态为尾气不经过冷却管路5，而是尾气由发动机10排出后，流入排气管1内，然后由排气管1流入催化器2。第二状态为尾气经冷却管路5冷却后进入催化器2，可以理解地是，尾气可以由冷却管路5冷却后直接进入催化器2，也可以由冷却管路5冷却后间接进入催化器2。在本实施例中，具体地，尾气由发动机10排出后，依次流入排气管1、冷却管路5、排气管1和催化器2，排气管1中位于阀门组件上游的尾气为未经冷却管路5冷却的尾气，排气管1中位于阀门组件下游的尾气为经冷却管路5冷却的尾气。

优选地，阀门组件包括转换阀门7，转换阀门7转动连接于冷却管路5和排气管1的连接处。转换阀门7可以旋转至第一角度，以使冷却管路5与排气管1断开连接，并使排气管1导通，此时，排气装置处于第一状态。转换阀门7还可以旋转至第二角度，使冷却管路5与排气管1连通，并使排气管1断开，此时，排气装置处于第二状态。本实施例通过合理的设计转换阀门7的安装位置，使得仅通过一个转换阀门7便可以实现冷却管路5的通断以及排气管1的通断，使得排气装置成本低。

具体地，转换阀门7可以转动连接在如图3所示的冷却管路5的进气端的靠近出气端的一侧，当然，也可以转动连接在冷却管路5的出气端的靠近进气端的一侧。当然，在其他实施例中，阀门组件还可以包括冷却管阀门和排气管阀门，冷却管阀门连接于冷却管路5上，用于控制冷却管路5的启闭，排气管阀门连接于排气管1上，用于控制排气管1的启闭。

优选地，本实施例提供的排气装置还可以包括控制器，驱动机构3和阀门组件均与控制器电连接。在本实施例中，控制器可以是一个单独的单片机，也可以是分布的多块单片机构成，单片机中可以运行控制程序，进而控制上述驱动机构3和阀门组件实现其功能。

本实施例还提供了一种控制方法，该控制方法用于控制上述的排气装置，其包括：当发动机10处于工作状态时，检测催化器2的温度是否低于预设低温，若是，则控制催化器2位于第一预设位置；若否，则判断催化器2的温度是否高于预设高温，若是，则控制催化器2位于第二预设位置，第一预设位置与发动机10的间距小于第二预设位置与发动机10的间距。预设低温可以为350℃，预设高温可以为850℃-950℃。本实施例提供的控制方法通过控制催化器2的位置达到催化器2快速升温或降温的目的，而不必改变发动机10的效率，从而在一定程度上减少或者避免发动机10为了改变排气温度而造成的油耗损失及功率下降。

实施例二

如图4所示，该实施例二的排气装置与上述实施例一基本相同，二者的区别在于，不通过催化器2沿排气管1的轴向滑动来改变催化器2与发动机10的距离，而是通过改变排气管1的长度来改变催化器2与发动机10的距离。在本实施例中，排气管1包括调节管段11和安装管段12，调节管段11的长度可调，调节管段11位于安装管段12靠近发动机10的一侧，催化器2设置于安装管段12。

催化器2中温度过低时，调节管段11缩短，催化器2靠近发动机10。当催化器2中温度过高时，调节管段11增长，催化器2远离发动机10。

优选地，调节管段11滑动套设于安装管段12外。当需要缩短调节管段11的长度时，使安装管段12向发动机10所在侧滑动，使得调节管段11与安装管段12搭接的长度增长，进而使得调节管段11的长度缩短，从而减小催化器2与发动机10的距离；相反，当需要增长调节管段11的长度时，使安装管段12向远离发动机10所在侧滑动，使得调节管段11与安装管段12搭接的长度减小，进而使得调节管段11的长度增长，从而增加催化器2与发动机10的距离。

为了方便安装管段12滑动，调节管段11和安装管段12之间留有一定间隙，为了防止尾气通过间隙漏出，密封件4设置于调节管段11和安装管段12之间。

驱动机构可以设置在排气管1外，驱动机构包括驱动件、齿轮和齿条，驱动件连接于调节管段11或连接于汽车的车架，齿轮连接于驱动件的输出端，驱动件能够驱动齿轮旋转；齿条与齿轮啮合并滑动设置于调节管段11，齿条的一端与安装管段12连接，齿条沿调节管段11的轴向往复移动，进而带动安装管段12往复滑动。

当然，在其他实施例中，还可以是如图5所示，调节管段11为可折叠的结构，从而通过折叠和展开调节管段11而达到调节排气管1长度的目的。

实施例三

如图6和图7所示，该实施例三的排气装置与上述实施例一基本相同，二者的区别在于，排气装置不设置阀门组件，而是通过调节催化器2的位置，使尾气流经或不流经冷却管路5。具体地，当需要使尾气流经冷却管路5时，催化器2向远离发动机10的一侧运动，并使冷却管路5的进气端和出气端均位于催化器2与发动机10之间；当不需要使尾气流经冷却管路5时，催化器2向靠近发动机10的一侧运动，并使冷却管路5的进气端和出气端均位于催化器2的远离发动机10的一侧，从而使尾气由排气管1直接流入催化器2，被催化器2处理后的尾气一部分经过冷却管路5后再流入排气管1流出，另一部分直接由排气管1流出。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。