[發(fā)明專利]一種降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)時(shí)排放物的裝置及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611031437.7
• 申請(qǐng)日: 2016-11-22
• 公開（公告）號(hào): CN107035472B
• 公開（公告）日: 2019-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉海峰;馬俊生;馬桂香;堯命發(fā)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): F01N3/20
• 分類號(hào): F01N3/20
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 王麗英

本發(fā)明公開了一種降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)時(shí)排放物的裝置，發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)時(shí)，通過進(jìn)氣旁通、排氣旁通、加熱裝置這三種方法同時(shí)進(jìn)行，能有效的減少三效催化轉(zhuǎn)化器的起燃時(shí)間，并且通入高溫的壓縮空氣能解決因發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的混合氣濃，CO和HC的催化氧化因缺氧而轉(zhuǎn)化效率低的問題。當(dāng)三效催化轉(zhuǎn)化器溫度高于850℃時(shí)，通過冷卻管道，將三效催化轉(zhuǎn)化器中的熱量通過冷卻液帶走，以防止突然制動(dòng)、產(chǎn)生不正常燃燒、連續(xù)工作在大負(fù)荷工況等因素導(dǎo)致催化劑溫度急劇升高，三效催化轉(zhuǎn)化器產(chǎn)生熱失活，影響轉(zhuǎn)化效率。該裝置還設(shè)置有朗肯循環(huán)，回收排氣管中的廢氣和經(jīng)過三效催化轉(zhuǎn)化器流出的高溫冷卻液能量，以驅(qū)動(dòng)空調(diào)等附件做功使用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及汽車后處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)時(shí)排放物的裝置及控制方法。

背景技術(shù)

20世紀(jì)開始，世界汽車保有量的增加大大超過了人口增長(zhǎng)的速度，而且隨著居民收入的提高、汽車價(jià)格的下降和消費(fèi)環(huán)境的改善，我國(guó)汽車市場(chǎng)規(guī)模將持續(xù)擴(kuò)大，但是隨著機(jī)動(dòng)車保有量的增加，我國(guó)機(jī)動(dòng)車污染物排放總量持續(xù)攀升。人們?cè)谥饾u了解到汽車排放物的危害后，就不斷的探索新的方法來(lái)改善汽車排放性能，越來(lái)越嚴(yán)格的排放法規(guī)更加促使了相關(guān)技術(shù)的革新。

機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)以改善發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程為主要內(nèi)容，對(duì)降低排放污染起到了較大作用，但其效果有限，且不同程度的給汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性帶來(lái)負(fù)面影響。隨著對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放要求的日益嚴(yán)格，改善發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程的難度越來(lái)越大，能統(tǒng)籌兼顧動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、排放性能的發(fā)動(dòng)機(jī)越來(lái)越復(fù)雜，成本急劇上升。因此，世界各國(guó)都先后開發(fā)廢氣后處理凈化技術(shù)，在不影響或少影響發(fā)動(dòng)機(jī)其他性能的同時(shí)，在排氣系統(tǒng)上安裝各種凈化裝置，采用物理的和化學(xué)的方法降低排氣中的污染物最終向大氣環(huán)境的排放。

目前，后處理器普遍存在一個(gè)問題：處于環(huán)境溫度時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行的前幾分鐘，后處理器的效力是幾乎不存在的。由于冷起動(dòng)時(shí)，排氣溫度低，無(wú)法達(dá)到后處理器催化劑的起燃溫度(污染物轉(zhuǎn)化效率達(dá)到50％時(shí)的排氣溫度，因而轉(zhuǎn)化效率大大降低。對(duì)于這個(gè)“催化劑起燃時(shí)間”問題存在幾種現(xiàn)有解決方案，其中之一是在催化劑本體中使用相改變材料以保持該催化劑基體的溫度接近為使該催化器起作用所要求的溫度。另一個(gè)是將該催化器與發(fā)動(dòng)機(jī)緊密聯(lián)接以將熱慣性最小化。另一個(gè)發(fā)展是在渦輪機(jī)殼體之前放置一個(gè)預(yù)催化器。存在多種方法來(lái)應(yīng)對(duì)這個(gè)啟動(dòng)時(shí)非熱主動(dòng)的催化器問題。它們?nèi)际菑?fù)雜的、空間侵入性的、并且昂貴的。這些裝置并非旨在輔助更快的催化劑起燃，并且對(duì)用于車輛成本而言是一個(gè)額外的開銷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種既能回收廢氣能量又能改善汽車?yán)淦饎?dòng)時(shí)排放的降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)時(shí)排放物的裝置及控制方法。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

一種降低汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)時(shí)排放物的裝置，包括：

進(jìn)氣旁通管，所述的進(jìn)氣旁通管的進(jìn)口與中冷器和壓氣機(jī)之間的發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣管相連通，所述的進(jìn)氣旁通管的出口端伸入一個(gè)擴(kuò)張排氣管的管腔內(nèi)，在所述的進(jìn)氣旁通管上安裝有進(jìn)氣單向閥和進(jìn)氣旁通閥；

排氣旁通管，所述的排氣旁通管的進(jìn)口與渦輪前的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管相連通，排氣旁通管的出口端伸入擴(kuò)張排氣管的管腔內(nèi)，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(wǎng)，所述的紅外涂層濾網(wǎng)垂直于氣體流動(dòng)方向設(shè)置在擴(kuò)張排氣管的管腔內(nèi)，在所述的擴(kuò)張排氣管內(nèi)安裝有對(duì)準(zhǔn)紅外涂層濾網(wǎng)設(shè)置的加熱器，所述的加熱器用于對(duì)紅外涂層濾網(wǎng)加熱，發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管依次連接所述的渦輪、擴(kuò)張排氣管、三效催化轉(zhuǎn)化器進(jìn)口閥、三效催化轉(zhuǎn)化器、三效催化轉(zhuǎn)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(kuò)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(zhuǎn)化器內(nèi)安裝有第二溫度傳感器，第二溫度傳感器用來(lái)檢測(cè)三效催化轉(zhuǎn)化器的工作溫度；

朗肯循環(huán)系統(tǒng)，所述的朗肯循環(huán)系統(tǒng)包括由所述的熱交換器、回流泵、冷凝器以及膨脹機(jī)通過循環(huán)管路依次相連構(gòu)成的閉合循環(huán)系統(tǒng)；