CN103850763B - 一种汽车排气再净化***及其净化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种汽车排气再净化***及其净化方法，在传统汽车排气***的基础上增加一个排气再净化***，该***包含两个单向控制阀、一个空气泵（9）和一个尾气存储罐（10），对汽车冷起动阶段产生的部分排放尾气先进行压缩后存储收集，待发动机的排气温度上升，催化剂转化效率稳定在一个很高的水平后，再将收集存储的排放尾气逐渐进行释放，使这部分尾气再次通过催化器进行催化转化，从而解决汽车冷起动阶段排放高的问题。
Description
技术领域
本发明属于汽车排放控制领域，尤其涉及一种汽车排气再净化***及其净化方法。
背景技术
三元催化器作为目前普遍使用的尾气净化装置，主要是采用催化剂将排气中CO、HC、NOx等有害气体成分转化为无害的气体排出。
为了减少冷起动阶段的排放，使整车达到排放限值的要求，一些催化剂快速起燃技术已经产生并得到应用。它们可以分两类：(1)被动技术:改变排气***的设计(如使催化转化器紧靠发动机、使用前级催化剂以及HC收集器)以减少冷起动排放。(2)主动技术：冷起动时，用额外的可控能量来升高排气温度(如电加热催化剂、燃烧器及二次空气喷射等)使催化剂快速起燃。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：被动技术中使催化转化器紧靠发动机、使用前级催化剂的方案归结起来其实都是通过布置将催化器尽量与排气出口靠近，能在较短的时间内通过排气温度对催化剂进行加热以快速达到起燃的温度。但是这种方案的效果还是非常有限的，随着排放升级，催化器载体将越来越大，热惯性加大，载体温度上升将越来越慢。HC收集器方案是将冷起动阶段产生的HC通过一个排气阀将排气导入一个旁路管道，流入HC收集器中，用活性炭或沸石分子筛等吸附剂进行吸附，当温度上升后，沸石会自动脱附HC，使其经过催化器进行催化反应后再排出，以达到降低冷起动阶段排放的目的。但是该方案只能对HC进行处理，同时HC脱附时的温度也不高，此温度下催化剂的转化效率尚未能够稳定在一个较高的水平，所以催化效果有限。上述主动技术方案的***结构相对比较复杂，***需要装大量微处理器控制的阀门和传感器，实施起来难度相对较大，成本也会很高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种有效地降低汽车排气排放的汽车排气再净化***及其净化方法。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种汽车排气再净化***，包括由连接管路依次连接的排气歧管、预催化器总成、波纹管、主催化器总成、前***总成和后***总成，其特征在于，还包括单向控制阀Ⅰ、空气泵、尾气存储罐和单向控制阀Ⅱ，所述单向控制阀Ⅰ安裝在前***总成前的连接管路上；所述尾气存储罐一端通过空气泵连接到单向控制阀Ⅰ前的连接管路上，另一端通过单向控制阀Ⅱ连接到主催化器总成前的连接管路上。
所述单向控制阀Ⅰ、空气泵和单向控制阀Ⅱ通过线束连接到整车ECU上。
所述单向控制阀Ⅰ位于主催化器总成和前***总成之间。
所述空气泵的接入点位于主催化器总成和单向控制阀Ⅰ之间。
所述单向控制阀Ⅱ的接入点位于波纹管和主催化器总成之间。
一种汽车排气再净化***的净化方法，包括以下步骤：
1）汽车冷起动开始，通过ECU控制单向控制阀Ⅰ和单向控制阀Ⅱ关闭、空气泵打开，发动机排出的废气由空气泵进行压缩后进入尾气存储罐中储存；
2）汽车冷起动t1s后，催化剂温度升高，催化效率提高，能很好的将废气中的有害物质进行催化，通过ECU控制单向控制阀Ⅰ开启、单向控制阀Ⅱ和空气泵关闭，废气由排气歧管排出后经预催化器总成、主催化器总成催化转化后，再经过前***总成、后***总成后排到大气中；
3）汽车冷起动t2s后，催化剂转化效率上升后稳定到一个很高的水平，通过ECU控制单向控制阀Ⅰ和单向控制阀Ⅱ开启，空气泵关闭，尾气存储罐中的在冷起动阶段收集存储的压缩废气通过单向控制阀Ⅱ逐渐释放到排气管中，然后再次通过主催化器总成进行净化，通过单向控制阀Ⅰ、前***总成和后***总成后排到大气中。
所述时间t1为发动机空燃比进入闭环控制的时间，根据排放需求、发动机运行条件、***匹配通过实车标定进行确定。
所述时间t2为排气温度达到催化效率稳定在高水平时所需要的温度的时间。
主催化器总成的催化效率稳定在高水平时所需要的排气温度为300-400℃。
所述主催化器总成内设有温度传感器，所述温度传感器与ECU连接。
上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果，运用排气再净化***，对汽车冷起动阶段产生的部分排放尾气先进行压缩后存储收集，待发动机的排气温度上升，催化剂转化效率稳定在一个很高的水平后，再将收集存储的排放尾气逐渐进行释放，使这部分尾气再次通过催化器进行催化转化，从而解决汽车冷起动阶段排放高的问题，以达到有效地降低汽车排气排放的目的。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的汽车排气再净化***的结构示意图；
上述图中的标记均为：1、排气歧管，2、连接管路，3、预催化器总成，4、波纹管，5、主催化器总成，6、前***总成，7、后***总成，8、单向控制阀Ⅰ，9、空气泵，10、尾气存储罐，11、单向控制阀Ⅱ，12、ECU，13、线束。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
三元催化器的对排放污染物的催化转化效率主要受温度的影响，三元催化剂的起燃温度在300-400℃左右，即催化剂内的温度要达到300-400℃左右时，才能对排气中的CO、HC、NOx有较高的转化效率，否则三元催化剂对汽车排气中CO、HC、NOx的转化效率较低，未能处理的有害气体会直接排放大气中，造成大气污染。
排放测试中，汽车运行NEDC循环，当汽车冷起动后排气温度一般需要40-50s才能达到300-400℃左右；所以在这之前，催化剂催化转化效率低，汽车排气中的有害气体未能很好的被催化转化成无害的气体；加上冷起动阶段混合气偏浓，燃烧产生的CO和HC排放污染物比较多，从而导致在排放测试冷起动后的40-50s时间内排出的CO和HC占到了整个排放测试阶段的一半左右。
实施例一
参见图1，本实施例提供了一种汽车排气再净化***，包括由连接管路2依次连接的排气歧管1、预催化器总成3、波纹管4、主催化器总成5、前***总成6和后***总成7，还包括单向控制阀Ⅰ8、空气泵9、尾气存储罐10和单向控制阀Ⅱ11，单向控制阀Ⅰ8安裝在前***总成6前的连接管路2上；尾气存储罐10一端通过空气泵9连接到单向控制阀Ⅰ8前的连接管路2上，另一端通过单向控制阀Ⅱ11连接到主催化器总成5前的连接管路2上。
单向控制阀Ⅰ8、空气泵9和单向控制阀Ⅱ11通过线束13连接到整车ECU12上。
单向控制阀Ⅰ8位于主催化器总成5和前***总成6之间。
空气泵9的接入点位于主催化器总成5和单向控制阀Ⅰ8之间。
单向控制阀Ⅱ11的接入点位于波纹管4和主催化器总成5之间。
实施例二
本实施例提供了一种汽车排气再净化***的净化方法，包括以下步骤：
1汽车冷起动开始，由于催化剂温度低，达不到起燃温度，催化剂对排出废气的转化效率低。通过ECU12控制单向控制阀Ⅰ8和单向控制阀Ⅱ11关闭、空气泵9打开，发动机排出的废气由排气歧管1排出后经预催化器总成3、主催化器总成5催化反应后不会通过前***总成6和后***总成7后排到大气中，而是由空气泵9将这部分尾气进行压缩后使其进入尾气存储罐10中将尾气进行暂时储存。所用空气泵9必须根据发动机进行匹配并标定好，能够保证发动机在该阶段能够排气顺畅，不至于因为排气阻力过大而导致发动机工作恶化甚至停止工作；
2汽车冷起动t1s后，催化剂温度升高，催化效率提高，能很好的将废气中的有害物质进行催化，通过ECU12控制单向控制阀Ⅰ8开启、单向控制阀Ⅱ11和空气泵9关闭，废气由排气歧管1排出后经预催化器总成3、主催化器总成5催化转化后，再经过前***总成6、后***总成7后排到大气中；
3汽车冷起动t2s后，催化剂转化效率上升后稳定到一个很高的水平，通过ECU12控制单向控制阀Ⅰ8和单向控制阀Ⅱ11开启，空气泵9关闭，尾气存储罐10中的在冷起动阶段收集存储的压缩废气通过单向控制阀Ⅱ11逐渐释放到排气管中，然后再次通过主催化器总成5进行净化，由于此时主催化转化器总成的转化效率稳定在一个很高的水平，所以能将这部分尾气有效地再次进行净化，被主催化器总成5再次催化转化的废气通过单向控制阀Ⅰ8经过前***总成6和后***总成7后排到大气中。
时间t1为发动机空燃比进入闭环控制的时间，根据排放需求、发动机运行条件、***匹配通过实车标定进行确定。排放测试中，车辆运行NEDC循环，冷起动阶段的很大一部分排气污染物产生于第一个ECE循环的第一个怠速、加速、匀速及减速工况中，整个工况时间为28s，而发动机空燃比进入闭环控制的时间在30s左右，所以可以将再净化***上述工况的切换时间t1设置为30s。
时间t2为排气温度达到催化效率稳定在高水平时所需要的温度的时间。
主催化器总成5的催化效率稳定在高水平时所需要的温度为300-400℃。当汽车冷起动后排气温度一般需要40-50s才能达到300-400℃左右，所以将t2设置为50s。
主催化器总成5内设有温度传感器，温度传感器与ECU12连接，通过温度传感器检测排气温度，当排气温度达到要求时，由ECU12控制开始上述第3步。
采用上述的方案后，运用排气再净化***，对汽车冷起动阶段产生的部分排放尾气先进行压缩后存储收集，待发动机的排气温度上升，催化剂转化效率稳定在一个很高的水平后，再将收集存储的排放尾气逐渐进行释放，使这部分尾气再次通过催化器进行催化转化，从而解决汽车冷起动阶段排放高的问题，达到有效地降低汽车排气排放的目的。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种汽车排气再净化***，包括由连接管路(2)依次连接的排气歧管(1)、预催化器总成(3)、波纹管(4)、主催化器总成(5)、前***总成(6)和后***总成(7)，其特征在于，还包括单向控制阀Ⅰ(8)、空气泵(9)、尾气存储罐(10)和单向控制阀Ⅱ(11)，所述单向控制阀Ⅰ(8)安裝在前***总成(6)前的连接管路(2)上；所述尾气存储罐(10)一端通过空气泵(9)连接到单向控制阀Ⅰ(8)前的连接管路(2)上，另一端通过单向控制阀Ⅱ(11)连接到主催化器总成(5)前的连接管路(2)上。
2.如权利要求1所述的汽车排气再净化***，其特征在于，所述单向控制阀Ⅰ(8)、空气泵(9)和单向控制阀Ⅱ(11)通过线束(13)连接到ECU(12)上。
3.如权利要求1或2所述的汽车排气再净化***，其特征在于，所述单向控制阀Ⅰ(8)位于主催化器总成(5)和前***总成(6)之间。
4.如权利要求3所述的汽车排气再净化***，其特征在于，所述空气泵(9)的接入点位于主催化器总成(5)和单向控制阀Ⅰ(8)之间。
5.如权利要求4所述的汽车排气再净化***，其特征在于，所述单向控制阀Ⅱ(11)的接入点位于波纹管(4)和主催化器总成(5)之间。
6.一种如权利要求1～5任一所述的汽车排气再净化***的净化方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)汽车冷起动开始，通过ECU(12)控制单向控制阀Ⅰ(8)和单向控制阀Ⅱ(11)关闭、空气泵(9)打开，发动机排出的废气由空气泵(9)进行压缩后进入尾气存储罐(10)中储存；
2)汽车冷起动t1秒后，催化剂温度升高，催化效率提高，能将废气中的有害物质进行催化，通过ECU(12)控制单向控制阀Ⅰ(8)开启、单向控制阀Ⅱ(11)和空气泵(9)关闭，废气由排气歧管(1)排出后经预催化器总成(3)、主催化器总成(5)催化转化后，再经过前***总成(6)、后***总成(7)后排到大气中；
3)汽车冷起动t2秒后，催化剂转化效率上升后稳定到一个水平，通过ECU(12)控制单向控制阀Ⅰ(8)和单向控制阀Ⅱ(11)开启，空气泵(9)关闭，尾气存储罐(10)中的在冷起动阶段收集存储的压缩废气通过单向控制阀Ⅱ(11)逐渐释放到排气管中，然后再次通过主催化器总成(5)进行净化，通过单向控制阀Ⅰ(8)、前***总成(6)和后***总成(7)后排到大气中。
7.如权利要求6所述的汽车排气再净化***的净化方法，其特征在于，时间t1为发动机空燃比进入闭环控制的时间，根据排放需求、发动机运行条件、***匹配通过实车标定进行确定。
8.如权利要求6所述的汽车排气再净化***的净化方法，其特征在于，时间t2为排气温度达到催化效率稳定在高水平时所需要的温度的时间。
9.如权利要求8所述的汽车排气再净化***的净化方法，其特征在于，主催化器总成(5)的催化效率稳定在高水平时所需要的排气温度为300-400℃。
10.如权利要求9所述的汽车排气再净化***的净化方法，其特征在于，所述主催化器总成(5)内设有温度传感器，所述温度传感器与ECU(12)连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |