CN112648059A - 一种发动机冷启动阶段催化器快速起燃装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发动机冷启动阶段催化器快速起燃装置，包括传感器组，所述传感器组包括温度传感器和氧浓度传感器，用于采集装置内的温度和混合气体的氧浓度；发动机本体带有控制器，所述控制器用于控制燃烧室升温以及补氧，使装置内温度提升至预设温度以及装置内混合气体的氧浓度提升至预设氧浓度；燃烧室，用于在预设温度和预设氧浓度下燃烧装置内的混合气体；催化器组件，所述催化器组件包括三元催化器及套设在三元催化器外的催化器载体，用于将混合气体净化为无害气体；排气管，用于排出无害气体。本发明能在发动机冷启动阶段快速给催化器加热和补氧，使催化器达到最佳运行温度和氧浓度，发挥催化功能，减少有害气体排放。

Description

一种发动机冷启动阶段催化器快速起燃装置及控制方法
技术领域
本发明属于汽车控制领域，具体涉及一种发动机冷启动阶段催化器快速起燃装置及控制方法。
背景技术
目前三元催化器在工作温度(250℃以上)下对汽车尾气的催化转化效率达到90％以上，而发动机冷启动阶段，催化器未达到工作温度，催化转化效率低，冷启动阶段的HC，CO，NOx化合物的排放量占发动机工作总排放量的70％-80％，影响空气质量。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种发动机冷启动阶段催化器快速起燃装置及控制方法，能在发动机冷启动阶段快速给催化器加热和补氧，使催化器达到最佳运行温度和氧浓度，发挥催化功能，减少有害气体排放。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种发动机冷启动阶段催化器快速起燃装置，包括发动机本体、燃烧室、传感器组、催化器组件和排气管；其中，
所述传感器组，包括温度传感器和氧浓度传感器，用于采集装置内的温度和混合气体的氧浓度；
所述发动机本体带有控制器，所述控制器用于控制燃烧室升温以及补氧，使装置内温度提升至预设温度以及装置内混合气体的氧浓度提升至预设氧浓度；
所述燃烧室，用于在预设温度和预设氧浓度下燃烧装置内的混合气体；
所述催化器组件，包括三元催化器及套设在三元催化器外的催化器载体，用于将混合气体净化为无害气体；
所述排气管，用于排出无害气体。
进一步地，所述燃烧室包括燃烧室本体、火花塞、补氧探头和燃油蒸汽回流器，所述燃烧室本体为密闭腔体；所述火花塞设置在燃烧室顶部，用于点火；所述补氧探头与控制器电连接，用于将装置内混合气体的氧浓度提升至预设氧浓度；所述燃油蒸汽回流器包括喷油嘴和炭罐，所述喷油嘴与炭罐之间通过燃油蒸汽脱附管连接，用于形成循环式的供料机构，给燃烧室本体提供燃料。
一种利用上述的发动机冷启动阶段催化器快速起燃装置的控制方法，包括以下步骤：
采集装置内的温度和混合气体的氧浓度；
控制燃烧室升温以及补氧，使装置内温度提升至预设温度以及装置内混合气体的氧浓度提升至预设氧浓度；
在预设温度和预设氧浓度下燃烧装置内的混合气体；
将混合气体净化为无害气体；
排出无害气体。
进一步地，所述预设氧浓度满足理论空燃比。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过优化催化器载体，使得三元催化器达到预设温度的时间缩短，减少了有害气体排放；燃烧室的燃油蒸汽回流器设计提高了燃料利用率；本发明的预设氧浓度满足理论空燃比，进一步减少了有害气体排放。
附图说明
图1为本发明实施例装置的结构示意图；
图2为本发明实施例方法的流程图；
图中：1-发动机本体，2-燃烧室，3-催化器载体，4-排气管，5-温度传感器，6-氧浓度传感器，7-补氧探头，8-火花塞，9-喷油嘴，10-炭罐。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合具体实例和附图对本发明做进一步说明。
如图1所示，本装置是一种安装在排气管上的催化器快速起燃装置，主要由带控制器的发动机本体1、燃烧室2、传感器组三元催化器、排气管4组成，燃烧室2紧挨三元催化器，传感器组由温度传感器5、氧浓度传感器6组成，分别负责检测三元催化器温度信号、燃烧室空燃比信号，燃烧室2主要由椭圆形密闭腔体、补氧探头7、火花塞8、燃油蒸汽回流器组成，燃油蒸汽回流器由炭罐10、燃油蒸汽脱附管、喷油嘴9构成，控制器集成安装在发动机本体1的ECU上，主要是接收三元催化器温度信号和氧浓度传感器检测到的空燃比信号并分析，反馈执行信号，精确控制燃烧室中的混合气，使其接近理想空燃比，混合气燃烧放热使催化器载体3快速升温，从而达到催化器正常工作温度，减少HC，CO，NOx化合物的排放。
装置工作原理：
发动机本体1冷启动后，负责传感器组的温度传感器5、氧浓度传感器6分别检测三元催化器的温度、混合气氧浓度，将测量信号传给控制器，控制器进行分析，若尾气混合气未达到理想空燃比，则输出信号给补氧探头7和燃油蒸汽回流器，控制补氧和燃油喷射量，调整燃烧室2中的氧气和燃油蒸汽至理想空燃比后，火花塞8点火，混合气体燃烧放热，使紧挨燃烧室2的三元催化器载体快速升温，发挥催化转化作用。催化器温度达到预设温度后，控制器输出信号给补氧探头7停止补氧，喷油嘴8停止喷油，催化器发挥高效催化转化作用。
控制方法原理：
如图2所示，发动机本体1冷启动后，传感器组中的温度传感器5首先测量三元催化器的温度，将信号输出给控制器；氧浓度传感器6再测量尾气的氧浓度信号传输给控制器；控制器根据温度信号判断三元催化器温度是否高于设定的温度阀值，所述温度阈值即为预设温度，若温度低于阀值，则控制器判断需要进行加燃料燃烧加热催化器；控制器根据氧浓度信号判断分析尾气中的空燃比是否达到理想空燃比阀值14.7，所述理想空燃比即为预设氧浓度，若空燃比低于理想空燃比(混合气过浓)，则控制器输出执行信号给补氧探头7，增加氧气供给量(来源于进气***)，减少喷油量，使混合气达到理想空燃比；反之，若高于理想空燃比(混合气过稀)，则输出信号给补氧探头7减少氧气供给，增加喷油量，使混合气达到理想空燃比。达到理想空燃比后，控制器输出信号给火花塞8点火燃烧，加热三元催化器载体3，温度传感器5测量三元催化器温度，若温度达到阀值，则输出信号给控制器，控制器输出信号给补氧探头7和喷油器8，停止补氧和喷油，三元催化器对尾气进行高效率催化转化。
应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种发动机冷启动阶段催化器快速起燃装置，其特征在于，包括发动机本体、燃烧室、传感器组、催化器组件和排气管；其中，
所述传感器组，包括温度传感器和氧浓度传感器，用于采集装置内的温度和混合气体的氧浓度；
所述发动机本体带有控制器，所述控制器用于控制燃烧室升温以及补氧，使装置内温度提升至预设温度以及装置内混合气体的氧浓度提升至预设氧浓度；
所述燃烧室，用于在预设温度和预设氧浓度下燃烧装置内的混合气体；
所述催化器组件，包括三元催化器及套设在三元催化器外的催化器载体，用于将混合气体净化为无害气体；
所述排气管，用于排出无害气体。
2.根据权利要求1所述的发动机冷启动阶段催化器快速起燃装置，其特征在于，所述燃烧室包括燃烧室本体、火花塞、补氧探头和燃油蒸汽回流器，所述燃烧室本体为密闭腔体；所述火花塞设置在燃烧室顶部，用于点火；所述补氧探头与控制器电连接，用于将装置内混合气体的氧浓度提升至预设氧浓度；所述燃油蒸汽回流器包括喷油嘴和炭罐，所述喷油嘴与炭罐之间通过燃油蒸汽脱附管连接，用于形成循环式的供料机构，给燃烧室本体提供燃料。
3.一种利用权利要求1所述的发动机冷启动阶段催化器快速起燃装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集装置内的温度和混合气体的氧浓度；
控制燃烧室升温以及补氧，使装置内温度提升至预设温度以及装置内混合气体的氧浓度提升至预设氧浓度；
在预设温度和预设氧浓度下燃烧装置内的混合气体；
将混合气体净化为无害气体；
排出无害气体。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述预设氧浓度满足理论空燃比。
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