[發明專利]一種降低汽車發動機冷起動時排放物的裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201611031437.7
• 申請日: 2016-11-22
• 公開（公告）號: CN107035472B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發明（設計）人: 劉海峰;馬俊生;馬桂香;堯命發
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F01N3/20
• 分類號: F01N3/20
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王麗英

1.一種降低汽車發動機冷起動時排放物的裝置，其特征在于包括：

進氣旁通管，所述的進氣旁通管的進口與中冷器和壓氣機之間的發動機的進氣管相連通，所述的進氣旁通管的出口端伸入一個擴張排氣管的管腔內，在所述的進氣旁通管上安裝有進氣單向閥和進氣旁通閥；

排氣旁通管，所述的排氣旁通管的進口與渦輪前的發動機的排氣管相連通，排氣旁通管的出口端伸入擴張排氣管的管腔內，在所述的排氣旁通管上安裝有排氣單向閥和排氣旁通閥；

加熱裝置，所述的加熱裝置包括紅外涂層濾網，所述的紅外涂層濾網垂直于氣體流動方向設置在擴張排氣管的管腔內，在所述的擴張排氣管內安裝有對準紅外涂層濾網設置的加熱器，所述的加熱器用于對紅外涂層濾網加熱，發動機的排氣管依次連接所述的渦輪、擴張排氣管、三效催化轉化器進口閥、三效催化轉化器、三效催化轉化器出口閥以及熱交換器后與大氣連通，在所述的渦輪與擴張排氣管之間的排氣管上安裝有第一溫度傳感器，在所述的三效催化轉化器內安裝有第二溫度傳感器，第二溫度傳感器用來檢測三效催化轉化器的工作溫度；

朗肯循環系統，所述的朗肯循環系統包括由所述的熱交換器、回流泵、冷凝器以及膨脹機通過循環管路依次相連構成的閉合循環系統；

一個冷卻系統，所述的冷卻系統包括包裹在三效催化轉化器外的冷卻管道，所述的冷卻管道的出口與冷卻液出口閥、熱交換器、泵、冷卻液進口閥以及冷卻管道的進口通過連接管道依次連接，在所述的冷卻管道外包裹有保溫結構；

一個電子控制單元分別通過控制線與泵、第一溫度傳感器、第二溫度傳感器、加熱器、進氣旁通閥、排氣旁通閥、冷卻液進口閥、冷卻液出口閥、三效催化轉化器進口閥以及三效催化轉化器出口閥相連接。

2.根據權利要求1所述的降低汽車發動機冷起動時排放物的裝置，其特征在于：在所述的三效催化轉化器的外殼上設置有多個導流擋板，所述的多個導流擋板形成S形流道。

3.根據權利要求1或2所述的降低汽車發動機冷起動時排放物的裝置，其特征在于：所述的保溫結構包括間隔設置的內部保溫層和外部保溫層，所述的內部保溫層和外部保溫層之間為真空層，所述的內部保溫層包括包覆在冷卻管道上的保溫材料層，在所述的保溫材料層上固定有第二鋼制層，所述的外部保溫層包括第一鋼制層，在所述的第一鋼制層上固定有外殼層。

4.一種采用權利要求1-3之一所述的裝置降低汽車發動機冷起動時排放物的控制方法，其特征在于包括以下步驟：

發動機正常工況工作時，關閉進氣旁通閥和排氣旁通管閥，三效催化轉化器進口閥與三效催化轉化器出口閥打開，使得氣缸排出的廢氣沿著排氣管經擴張排氣管、三效催化轉化器以及熱交換器，最終排向大氣；在此過程中，由熱交換器、膨脹機、冷凝器和回流泵組成的朗肯循環在熱交換器中與沿著排氣管排出的廢氣換熱，把廢氣能量回收供朗肯循環使用；當安裝在三效催化轉化器內的第二溫度傳感器讀取的三效催化轉化器溫度高于850℃時，電子控制單元控制與冷卻管道進口相連的冷卻液進口閥和與冷卻管道出口相連的冷卻液出口閥以及泵開啟，通過泵使冷卻液注入冷卻管道，冷卻管道中經過三效催化轉化器換熱后升溫的熱冷卻液經過熱交換器后降溫將熱量傳給朗肯循環中的循環液，經過熱交換器換熱后的冷卻液通過泵再次流向三效催化轉化器繼續對三效催化轉化器冷卻，從而達到循環冷卻的作用；當第二溫度傳感器讀取溫度低于700℃，電子控制單元控制冷卻系統的冷卻液進口閥、冷卻液出口閥以及泵關閉，冷卻系統停止工作；

發動機停機時，電子控制單元控制三效催化轉化器進口閥、三效催化轉化器出口閥、冷卻液進口閥以及冷卻液出口閥關閉，則包裹在冷卻管道外層的保溫結構對冷卻管道內的高溫冷卻液進行保溫，使得三效催化轉化器的高溫能保持一段較長時間；

當發動機冷起動時，電子控制單元控制進氣旁通閥和排氣旁通閥開啟，并且控制加熱器對紅外涂層濾網加熱，進氣經過壓氣機壓縮后，部分壓縮空氣沿著進氣旁通管經過進氣單向閥和進氣旁通閥流入三效催化轉化器；同時在渦輪前的部分排氣沿著排氣旁通管經過排氣單向閥和排氣旁通閥流入三效催化轉化器；當第一溫度傳感器讀取溫度超過300℃時，電子控制單元控制進氣旁通閥關閉、排氣旁通閥關閉并控制加熱器加熱，此時加熱器加熱紅外涂層濾網，紅外涂層濾網通過輻射的方式加熱流經的排氣，使得排氣在進入三效催化轉化器前溫度得到進一步升高。