一種降低汽車冷起動排汙裝置及其降低排汙的方法
2023-07-01 02:09:21 2
專利名稱：一種降低汽車冷起動排汙裝置及其降低排汙的方法
技術領域：
本發明涉及一種降低汽車尾氣排汙系統，特別是一種降低汽車冷起動排汙裝置及其降低排汙的方法。
背景技術：
隨著地球環境的惡化、溫室效應的加劇，全球各種疾病和自然災害泛濫，使人們對保護地球環境的重要性有了更高、更新的認識。就目前城市環境而言，汽車尾氣汙染已成了城市大氣汙染的最大供給者。城市道路狹窄，空氣流通性差，使得汽車尾氣到了非治理不可的程度。在發達國家，早就開始了嚴格的尾氣排放標準和法規，並實施了相應的治理措施。我國北京自1999年1月1日起也實施了新的排放標準，相當於20世紀90年的歐洲一號標準，重點治理轎車，同時要求1995年以後的車也都必須達到新的標準，隨後其它大城市如上海、廣州、西安也提出了相應的防治措施和地方法規，以改善大氣環境。防治汽車尾氣是一項綜合性、系統性工程，不能僅靠被動治理、後治理，而要從能源開發、發動機技術改進、節能技術的推廣應用等入手，這樣才能徹底解決尾氣對環境的汙染問題。當然，在以汽油、柴油、天然氣為主要燃料的現代汽車工業，現階段大多採用後處理的方法解決好尾氣的排放問題。目前，控制尾氣排放的措施和方法很多，例如在排氣管上安裝三元催化裝置的方法是很有效的方法之一，也是目前在用高級轎車必備附件之一。但這種方法也存在著一定的弊端，加熱器需要電加熱，造成能源浪費；汽車尾氣熱量得不到充分利用。
汽車尾氣中的主要有害物質有一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物、微粒物和硫化物及少量的醛類、苯類等有害氣體。
這些汽車尾氣的一系列化學反應主要是氧化反應和還原反應。一氧化碳是被氧化的對象，同時也可做還原劑；氧是主要的氧化劑；氫是還原劑，同時也是氧化劑；氮氧化物是被還原的對象；碳氫化合物是被氧化的對象，同時也可做還原劑。
這些主要反應物的量可以通過提高發動機的性能，改善控制發動機的空燃比的手段完成，如電控空燃比和電噴化油器的採用。但是，上述反應除和各自的量有關外，還與溫度有關。氧化反應是放熱反應，若逐漸降低溫度，有利於其進行反應，而還原反應是吸熱反應，增加溫度有利於還原反應的進行，所以上述反應還應控制溫度。影響反應的因素很多，在眾多因素中最易受人為控制而起最易忽略的因素是三元催化器的工作溫度，催化器的轉化率與溫度有著密切的關係，只有達到一定溫度以上時，催化器才能工作，也稱為起燃。轉化效率隨溫度變化的曲線稱為催化器的起燃溫度特性曲線，如圖3所示，達到50％轉化率時的溫度稱為起燃溫度T 50。從圖中可見催化器的最佳工作溫度在250℃～300℃之間，但是在冬季，汽車起動時的工作溫度遠不能達到要求的250℃以上，這就使得三元催化器無用武之地。而且特別是由於冷起動階段各部分溫度較低，燃油霧化不好，燃燒不充分，為穩定燃燒常向氣缸提供較濃的混合氣所致。因此控制好起動階段的溫度以降低汽車冷起動排汙，對於加裝三元催化器的車輛來說是十分重要的。
發明內容本發明針對現有技術的不足，提供一種設計合理、結構簡單、降低排汙效果良好的降低汽車冷起動排汙裝置及其降低排汙的方法。
一種降低汽車冷起動排汙裝置及其降低排汙的方法，裝置包括加熱器、發動機、三元催化器、溫度傳感器、控制器、電磁閥、控制導線、連接管道，加熱器通過連接管道分別與發動機和大氣連通，與大氣連通的連接管道上設有電磁閥A，與發動機連通的連接管道上設有電磁閥B，設有電磁閥B的連接管道同時與三元催化器連通；三元催化器上設有溫度傳感器；控制器通過控制導線分別與電磁閥A、電磁閥B和溫度傳感器連接。
所述的控制器由標準電壓信號發生器、信號處理器、信號放大器、信號比較器和執行器組成，標準電壓信號發生器分別與汽車電瓶和信號比較器連接；信號理處理器分別與三元催化器上的溫度傳感器及信號放大器連接；信號放大器與信號比較器連接；信號比較器與執行器連接；執行器與電磁閥連接；上述連接都是電連接。
所述的標準電壓信號發生器包括電阻R、電容C1、C2、C3、二極體D1和穩壓管DW，各元件之間電連接；電阻R與電瓶連接，穩壓管DW與信號比較器連接。
所述的信號處理器是由電阻R1、R2和可變電阻VR組成的分壓電路，電阻R2一端與溫度傳感器連接，另一端與信號放大器中集成電路LM393的(3)腳連接。
所述的信號放大器主要包括集成電路LM393，集成電路LM393的(1)腳與信號比較器中集成電路LM393的(5)腳連接。
所述的信號比較器由集成電路LM393組成，集成電路LM393的(7)腳與執行器中三極體S8058的基極連接。
所述的執行器包括三極體S8058和繼電器，繼電器分別與三極體S8058的集電極和電磁閥A、B連接。
利用本發明降低汽車冷起動排汙裝置降低排汙的方法如下1、發動機發動之前，通過控制器關閉電磁閥A，打開電磁閥B，加熱器工作，提高駕駛室空間的溫度、發動機機體溫度、冷卻水溫度、機油溫度及三元催化器溫度；2、加熱器工作2～3分鐘，三元催化器達到250℃～300℃時，由溫度傳感器發出信號給控制器，控制器發出關閉電磁閥B同時開啟電磁閥A的指令，並且起動發動機。
3、發動機工作，三元催化器對汽車發動尾氣進行催化轉化。工作時，信號理處理器採集來自溫度傳感器的溫度信號，將三元催化器中的溫度信號轉化為電壓信號，該電壓信號放大後與標準電壓信號發生器產生的標準工作溫度電壓來進行比較，從而判斷三元催化器是否達到正常的工作溫度、是否可以進行閥門開關的開啟。
由於發動機工作時，三元催化器是在最佳溫度下工作，可對汽車發動機的尾氣進行有效的催化轉化，從而降低汽車冷起動時的大量排汙。
本發明具有設計合理、結構簡單、有效降低汽車冷起動時的大量排汙的特點。經試驗驗證，一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化物的轉化率分別由原來未使用本發明時的3％、7％和12％提高到87％、91％和96％。大大降低了汽車冷起動時有害氣體的排放量。
圖1是本發明降低汽車冷起動排汙裝置的結構方框圖。
圖2是本發明降低汽車冷起動排汙裝置中控制器的電原理圖。
圖3是催化器的起燃溫度特性曲線。
其中，1、加熱器，2、發動機，3、三元催化器，4、溫度傳感器，5、控制器，6、電磁閥A，7、電磁閥B，8、控制導線，9、連接管道。
具體實施方式
實施例1本發明的結構如圖1和圖2所示，由加熱器1、發動機2、三元催化器3、溫度傳感器4、控制器5、電磁閥6、7、控制導線8、連接管道9組成，加熱器1通過連接管道9分別與發動機2和大氣連通，與大氣連通的連接管道9上設有電磁閥A，與發動機2連通的連接管道9上設有電磁閥B，設有電磁閥B的連接管道9同時與三元催化器3連通；三元催化器3上設有溫度傳感器4；控制器5通過控制導線8分別與電磁閥A、電磁閥B和溫度傳感器4連接。
所述的控制器由標準電壓信號發生器、信號理處理器、信號放大器、信號比較器和執行器組成，標準電壓信號發生器分別與汽車電瓶和信號比較器連接；信號理處理器分別與三元催化器上的溫度傳感器及信號放大器連接；信號放大器與信號比較器連接；信號比較器與執行器連接；執行器與電磁閥連接；上述連接都是電連接。
所述的執行器由三極體S8058和繼電器組成，繼電器分別與三極體S8058的集電極和電磁閥A、B連接。
上述裝置降低排汙的方法如下1、發動機2發動之前，通過控制器關閉電磁閥A，打開電磁閥B，加熱器1工作，提高駕駛室空間的溫度、發動機機體溫度、冷卻水溫度、機油溫度及三元催化器溫度；2、加熱器1工作2分鐘，三元催化器達到250℃，由溫度傳感器發出信號給控制器5，控制器5發出關閉電磁閥B同時開啟電磁閥A的指令，並且起動發動機2。
3、發動機2工作，三元催化器3對汽車發動尾氣進行催化轉化。
實施例2結構同實施例1。
上述裝置降低排汙的方法如下1、發動機2發動之前，通過控制器關閉電磁閥A，打開電磁閥B，加熱器1工作，提高駕駛室空間的溫度、發動機機體溫度、冷卻水溫度、機油溫度及三元催化器溫度；2、加熱器1工作2分鐘30秒，三元催化器達到280℃，由溫度傳感器發出信號給控制器5，控制器5發出關閉電磁閥B同時開啟電磁閥A的指令，並且起動發動機2。
3、發動機2工作，三元催化器3對汽車發動尾氣進行催化轉化。
實施例3結構同實施例1。
上述裝置降低排汙的方法如下1、發動機2發動之前，通過控制器關閉電磁閥A，打開電磁閥B，加熱器1工作，提高駕駛室空間的溫度、發動機機體溫度、冷卻水溫度、機油溫度及三元催化器溫度；2、加熱器1工作3分鐘，三元催化器達到300℃，由溫度傳感器發出信號給控制器5，控制器5發出關閉電磁閥B同時開啟電磁閥A的指令，並且起動發動機2。
3、發動機2工作，三元催化器3對汽車發動尾氣進行催化轉化。
經試驗驗證，在上述實施例中，一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物的轉化率分別由原來未使用本系統的3％、7％、12％提高到87％、91％、96％。大大降低了汽車冷起動時有害氣體的排放量。
權利要求
1.一種降低汽車冷起動排汙裝置及其降低排汙的方法，其特徵在於，降低汽車冷起動排汙裝置包括加熱器、發動機、三元催化器、溫度傳感器、控制器、電磁閥、控制導線、連接管道，加熱器通過連接管道分別與發動機和大氣連通，與大氣連通的連接管道上設有電磁閥A，與發動機連通的連接管道上設有電磁閥B，設有電磁閥B的連接管道同時與三元催化器連通；三元催化器上設有溫度傳感器；控制器通過控制導線分別與電磁閥A、電磁閥B和溫度傳感器連接。
2.如權利要求1所述的一種降低汽車冷起動排汙裝置及其降低排汙的方法，其特徵在於，所述的控制器由標準電壓信號發生器、信號處理器、信號放大器、信號比較器和執行器組成，標準電壓信號發生器分別與汽車電瓶和信號比較器連接；信號理處理器分別與三元催化器上的溫度傳感器及信號放大器連接；信號放大器與信號比較器連接；信號比較器與執行器連接；執行器與電磁閥連接；上述連接都是電連接。
3.如權利要求1或2所述的一種降低汽車冷起動排汙裝置及其降低排汙的方法，其特徵在於，所述的標準電壓信號發生器包括電阻R、電容C1、C2、C3、二極體D1和穩壓管DW，各元件之間電連接；電阻R與電瓶連接，穩壓管DW與信號比較器連接。
4.如權利要求1或2所述的一種降低汽車冷起動排汙裝置及其降低排汙的方法，其特徵在於，所述的信號處理器是由電阻R1、R2和可變電阻VR組成的分壓電路，電阻R2一端與溫度傳感器連接，另一端與信號放大器中集成電路LM393的(3)腳連接。
5.如權利要求1或2所述的一種降低汽車冷起動排汙裝置及其降低排汙的方法，其特徵在於，所述的信號放大器主要包括集成電路LM393，集成電路LM393的(1)腳與信號比較器中集成電路LM393的(5)腳連接。
6.如權利要求1或2所述的一種降低汽車冷起動排汙裝置及其降低排汙的方法，其特徵在於，所述的信號比較器由集成電路LM393組成，集成電路LM393的(7)腳與執行器中三極體S8058的基極連接。
7.如權利要求1或2所述的一種降低汽車冷起動排汙裝置及其降低排汙的方法，其特徵在於，所述的執行器包括三極體S8058和繼電器，繼電器分別與三極體S8058的集電極和電磁閥A、B連接。
8.一種降低汽車冷起動排汙裝置及其降低排汙的方法，其特徵在於，利用權利要求1所述的裝置降低排汙的方法如下(1)發動機發動之前，通過控制器關閉電磁閥A，打開電磁閥B，加熱器工作，提高駕駛室空間的溫度、發動機機體溫度、冷卻水溫度、機油溫度及三元催化器溫度；(2)加熱器工作2～3分鐘，三元催化器達到250℃～300℃時，由溫度傳感器發出信號給控制器，控制器發出關閉電磁閥B同時開啟電磁閥A的指令，並且起動發動機。(3)發動機工作，三元催化器對汽車發動尾氣進行催化轉化。
全文摘要
一種降低汽車冷起動排汙裝置及其降低排汙的方法，裝置主要包括加熱器、發動機、三元催化器、溫度傳感器、控制器、電磁閥、加熱器與發動機連通，與大氣連通的連接管道上設有電磁閥A，發動機通過設有電磁閥B的連接管道與三元催化器連通；三元催化器上設有溫度傳感器；控制器通過控制導線分別與電磁閥A、電磁閥B和溫度傳感器連接。工作時，通過控制器關閉電磁閥A，打開電磁閥B，加熱器工作，提高駕駛室空間的溫度及三元催化器溫度；三元催化器達到250℃～300℃時，控制器發出關閉電磁閥B同時開啟電磁閥A的指令，並且起動發動機，三元催化器對汽車發動尾氣進行催化轉化。本發明具有設計合理、結構簡單、降低排汙效果好的特點。
文檔編號F02D43/00GK1614217SQ20041003575
公開日2005年5月11日 申請日期2004年9月21日 優先權日2004年9月21日
發明者李國祥, 毛華永, 劉海濤, 石秀勇, 胡云萍 申請人:山東大學