一種汽車排氣再淨化系統及其淨化方法

2023-05-01 10:44:06 1

一種汽車排氣再淨化系統及其淨化方法
【專利摘要】本發明公開了一種汽車排氣再淨化系統及其淨化方法，在傳統汽車排氣系統的基礎上增加一個排氣再淨化系統，該系統包含兩個單向控制閥、一個空氣泵（9）和一個尾氣存儲罐（10），對汽車冷起動階段產生的部分排放尾氣先進行壓縮後存儲收集，待發動機的排氣溫度上升，催化劑轉化效率穩定在一個很高的水平後，再將收集存儲的排放尾氣逐漸進行釋放，使這部分尾氣再次通過催化器進行催化轉化，從而解決汽車冷起動階段排放高的問題。
【專利說明】一種汽車排氣再淨化系統及其淨化方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於汽車排放控制領域，尤其涉及一種汽車排氣再淨化系統及其淨化方法。
【背景技術】
[0002]三元催化器作為目前普遍使用的尾氣淨化裝置，主要是採用催化劑將排氣中CO、HC、NOx等有害氣體成分轉化為無害的氣體排出。
[0003]為了減少冷起動階段的排放，使整車達到排放限值的要求，一些催化劑快速起燃技術已經產生並得到應用。它們可以分兩類:(I)被動技術:改變排氣系統的設計(如使催化轉化器緊靠發動機、使用前級催化劑以及HC收集器)以減少冷起動排放。(2)主動技術:冷起動時，用額外的可控能量來升高排氣溫度(如電加熱催化劑、燃燒器及二次空氣噴射等)使催化劑快速起燃。
[0004]在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術至少存在以下問題:被動技術中使催化轉化器緊靠發動機、使用前級催化劑的方案歸結起來其實都是通過布置將催化器儘量與排氣出口靠近，能在較短的時間內通過排氣溫度對催化劑進行加熱以快速達到起燃的溫度。但是這種方案的效果還是非常有限的，隨著排放升級，催化器載體將越來越大，熱慣性加大，載體溫度上升將越來越慢。HC收集器方案是將冷起動階段產生的HC通過一個排氣閥將排氣導入一個旁路管道，流入HC收集器中，用活性炭或沸石分子篩等吸附劑進行吸附，當溫度上升後，沸石會自動脫附HC，使其經過催化器進行催化反應後再排出，以達到降低冷起動階段排放的目的。但是該方案只能對HC進行處理，同時HC脫附時的溫度也不高，此溫度下催化劑的轉化效率尚未能夠穩定在一個較高的水平，所以催化效果有限。上述主動技術方案的系統結構相對比較複雜，系統需要裝大量微處理器控制的閥門和傳感器，實施起來難度相對較大，成本也會很高。

【發明內容】

[0005]本發明所要解決的技術問題是提供一種有效地降低汽車排氣排放的汽車排氣再淨化系統及其淨化方法。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明所採用的技術方案是:一種汽車排氣再淨化系統，包括由連接管路依次連接的排氣歧管、預催化器總成、波紋管、主催化器總成、前消聲器總成和後消聲器總成，其特徵在於，還包括單向控制閥1、空氣泵、尾氣存儲罐和單向控制閥II，所述單向控制閥I安裝在前消聲器總成前的連接管路上；所述尾氣存儲罐一端通過空氣泵連接到單向控制閥I前的連接管路上，另一端通過單向控制閥II連接到主催化器總成前的連接管路上。
[0007]所述單向控制閥1、空氣泵和單向控制閥II通過線束連接到整車E⑶上。
[0008]所述單向控制閥I位於主催化器總成和前消聲器總成之間。
[0009]所述空氣泵的接入點位於主催化器總成和單向控制閥I之間。[0010]所述單向控制閥II的接入點位于波紋管和主催化器總成之間。
[0011]一種汽車排氣再淨化系統的淨化方法，包括以下步驟:
[0012]I)汽車冷起動開始，通過ECU控制單向控制閥I和單向控制閥II關閉、空氣泵打開，發動機排出的廢氣由空氣泵進行壓縮後進入尾氣存儲罐中儲存；
[0013]2)汽車冷起動tls後，催化劑溫度升高，催化效率提高，能很好的將廢氣中的有害物質進行催化，通過ECU控制單向控制閥I開啟、單向控制閥II和空氣泵關閉，廢氣由排氣歧管排出後經預催化器總成、主催化器總成催化轉化後，再經過前消聲器總成、後消聲器總成後排到大氣中；
[0014]3)汽車冷起動t2s後，催化劑轉化效率上升後穩定到一個很高的水平，通過ECU控制單向控制閥I和單向控制閥II開啟，空氣泵關閉，尾氣存儲罐中的在冷起動階段收集存儲的壓縮廢氣通過單向控制閥II逐漸釋放到排氣管中，然後再次通過主催化器總成進行淨化，通過單向控制閥1、前消聲器總成和後消聲器總成後排到大氣中。
[0015]所述時間tl為發動機空燃比進入閉環控制的時間，根據排放需求、發動機運行條件、系統匹配通過實車標定進行確定。
[0016]所述時間t2為排氣溫度達到催化效率穩定在高水平時所需要的溫度的時間。
[0017]主催化器總成的催化效率穩定在高水平時所需要的排氣溫度為300-400°C。
[0018]所述主催化器總成內設有溫度傳感器，所述溫度傳感器與E⑶連接。
[0019]上述技術方案中的一個技術方案具有如下優點或有益效果，運用排氣再淨化系統，對汽車冷起動階段產生的部分排放尾氣先進行壓縮後存儲收集，待發動機的排氣溫度上升，催化劑轉化效率穩定在一個很高的水平後，再將收集存儲的排放尾氣逐漸進行釋放，使這部分尾氣再次通過催化器進行催化轉化，從而解決汽車冷起動階段排放高的問題，以達到有效地降低汽車排氣排放的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發明實施例中提供的汽車排氣再淨化系統的結構示意圖；
[0021]上述圖中的標記均為:1、排氣歧管，2、連接管路，3、預催化器總成，4、波紋管，5、主催化器總成，6、前消聲器總成，7、後消聲器總成，8、單向控制閥I，9、空氣泵，10、尾氣存儲罐，11、單向控制閥II，12、ECU，13、線束。
【具體實施方式】
[0022]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明實施方式作進一步地詳細描述。
[0023]三元催化器的對排放汙染物的催化轉化效率主要受溫度的影響，三元催化劑的起燃溫度在300-400°C左右，即催化劑內的溫度要達到300-400°C左右時，才能對排氣中的CO,HC,NOx有較高的轉化效率，否則三元催化劑對汽車排氣中C0、HC、N0x的轉化效率較低，未能處理的有害氣體會直接排放大氣中，造成大氣汙染。
[0024]排放測試中，汽車運行NEDC循環，當汽車冷起動後排氣溫度一般需要40-50s才能達到300-40(TC左右；所以在這之前，催化劑催化轉化效率低，汽車排氣中的有害氣體未能很好的被催化轉化成無害的氣體；加上冷起動階段混合氣偏濃，燃燒產生的CO和HC排放汙染物比較多，從而導致在排放測試冷起動後的40-50s時間內排出的CO和HC佔到了整個排放測試階段的一半左右。
[0025]實施例一
[0026]參見圖1，本實施例提供了一種汽車排氣再淨化系統，包括由連接管路2依次連接的排氣歧管1、預催化器總成3、波紋管4、主催化器總成5、前消聲器總成6和後消聲器總成7，還包括單向控制閥I 8、空氣泵9、尾氣存儲罐10和單向控制閥II 11，單向控制閥I 8安裝在前消聲器總成6前的連接管路2上；尾氣存儲罐10 —端通過空氣泵9連接到單向控制閥I 8前的連接管路2上，另一端通過單向控制閥II 11連接到主催化器總成5前的連接管路2上。
[0027]單向控制閥I 8、空氣泵9和單向控制閥II 11通過線束13連接到整車E⑶12上。
[0028]單向控制閥I 8位於主催化器總成5和前消聲器總成6之間。
[0029]空氣泵9的接入點位於主催化器總成5和單向控制閥I 8之間。
[0030]單向控制閥II 11的接入點位于波紋管4和主催化器總成5之間。
[0031]實施例二
[0032]本實施例提供了一種汽車排氣再淨化系統的淨化方法，包括以下步驟:
[0033]I汽車冷起動開始，由於催化劑溫度低，達不到起燃溫度，催化劑對排出廢氣的轉化效率低。通過ECU12控制單向控制閥I 8和單向控制閥II 11關閉、空氣泵9打開，發動機排出的廢氣由排氣歧管I排出後經預催化器總成3、主催化器總成5催化反應後不會通過前消聲器總成6和後消聲器總成7後排到大氣中，而是由空氣泵9將這部分尾氣進行壓縮後使其進入尾氣存儲罐10中將尾氣進行暫時儲存。所用空氣泵9必須根據發動機進行匹配並標定好，能夠保證發動機在該階段能夠排氣順暢，不至於因為排氣阻力過大而導致發動機工作惡化甚至停止工作；
[0034]2汽車冷起動tls後，催化劑溫度升高，催化效率提高，能很好的將廢氣中的有害物質進行催化，通過E⑶12控制單向控制閥I 8開啟、單向控制閥II 11和空氣泵9關閉，廢氣由排氣歧管I排出後經預催化器總成3、主催化器總成5催化轉化後，再經過前消聲器總成6、後消聲器總成7後排到大氣中；
[0035]3汽車冷起動t2s後，催化劑轉化效率上升後穩定到一個很高的水平，通過E⑶12控制單向控制閥I 8和單向控制閥II 11開啟，空氣泵9關閉，尾氣存儲罐10中的在冷起動階段收集存儲的壓縮廢氣通過單向控制閥II 11逐漸釋放到排氣管中，然後再次通過主催化器總成5進行淨化，由於此時主催化轉化器總成的轉化效率穩定在一個很高的水平，所以能將這部分尾氣有效地再次進行淨化，被主催化器總成5再次催化轉化的廢氣通過單向控制閥I 8經過前消聲器總成6和後消聲器總成7後排到大氣中。
[0036]時間tl為發動機空燃比進入閉環控制的時間，根據排放需求、發動機運行條件、系統匹配通過實車標定進行確定。排放測試中，車輛運行NEDC循環，冷起動階段的很大一部分排氣汙染物產生於第一個ECE循環的第一個怠速、加速、勻速及減速工況中，整個工況時間為28s，而發動機空燃比進入閉環控制的時間在30s左右，所以可以將再淨化系統上述工況的切換時間tl設置為30s。
[0037]時間t2為排氣溫度達到催化效率穩定在高水平時所需要的溫度的時間。
[0038]主催化器總成5的催化效率穩定在高水平時所需要的溫度為300-400°C。當汽車冷起動後排氣溫度一般需要40-50s才能達到300-400°C左右，所以將t2設置為50s。
[0039]主催化器總成5內設有溫度傳感器，溫度傳感器與E⑶12連接，通過溫度傳感器檢測排氣溫度，當排氣溫度達到要求時，由ECU12控制開始上述第3步。
[0040]採用上述的方案後，運用排氣再淨化系統，對汽車冷起動階段產生的部分排放尾氣先進行壓縮後存儲收集，待發動機的排氣溫度上升，催化劑轉化效率穩定在一個很高的水平後，再將收集存儲的排放尾氣逐漸進行釋放，使這部分尾氣再次通過催化器進行催化轉化，從而解決汽車冷起動階段排放高的問題，達到有效地降低汽車排氣排放的目的。
[0041]上面結合附圖對本發明進行了示例性描述，顯然本發明具體實現並不受上述方式的限制，只要採用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種非實質性的改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用於其它場合的，均在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種汽車排氣再淨化系統，包括由連接管路(2)依次連接的排氣歧管(I)、預催化器總成(3)、波紋管(4)、主催化器總成(5)、前消聲器總成(6)和後消聲器總成(7)，其特徵在於，還包括單向控制閥I (8)、空氣泵(9)、尾氣存儲罐(10)和單向控制閥II (11)，所述單向控制閥I (8)安裝在前消聲器總成(6)前的連接管路(2)上；所述尾氣存儲罐(10) —端通過空氣泵(9)連接到單向控制閥I (8)前的連接管路(2)上，另一端通過單向控制閥II (11)連接到主催化器總成(5)前的連接管路(2)上。
2.如權利要求1所述的汽車排氣再淨化系統，其特徵在於，所述單向控制閥I(8)、空氣泵(9)和單向控制閥II (11)通過線束(13)連接到整車ECU (12)上。
3.如權利要求1或2所述的汽車排氣再淨化系統，其特徵在於，所述單向控制閥I(8)位於主催化器總成(5)和前消聲器總成(6)之間。
4.如權利要求3所述的汽車排氣再淨化系統，其特徵在於，所述空氣泵(9)的接入點位於主催化器總成(5)和單向控制閥I (8)之間。
5.如權利要求4所述的汽車排氣再淨化系統，其特徵在於，所述單向控制閥II(11)的接入點位于波紋管(4)和主催化器總成(5)之間。
6.一種如權利要求1?5任一所述的汽車排氣再淨化系統的淨化方法，其特徵在於，包括以下步驟: 1)汽車冷起動開始，通過E⑶(12)控制單向控制閥I(8)和單向控制閥II (11)關閉、空氣泵(9 )打開，發動機排出的廢氣由空氣泵(9 )進行壓縮後進入尾氣存儲罐(10 )中儲存； 2)汽車冷起動tls後，催化劑溫度升高，催化效率提高，能很好的將廢氣中的有害物質進行催化，通過E⑶(12)控制單向控制閥I (8)開啟、單向控制閥II(Il)和空氣泵(9)關閉，廢氣由排氣歧管(I)排出後經預催化器總成(3)、主催化器總成(5)催化轉化後，再經過前消聲器總成(6)、後消聲器總成(7)後排到大氣中； 3)汽車冷起動t2s後，催化劑轉化效率上升後穩定到一個很高的水平，通過ECU(12)控制單向控制閥I (8)和單向控制閥II (11)開啟，空氣泵(9)關閉，尾氣存儲罐(10)中的在冷起動階段收集存儲的壓縮廢氣通過單向控制閥II (11)逐漸釋放到排氣管中，然後再次通過主催化器總成(5)進行淨化，通過單向控制閥I (8)、前消聲器總成(6)和後消聲器總成(7)後排到大氣中。
7.如權利要求6所述的汽車排氣再淨化系統的淨化方法，其特徵在於，所述時間tl為發動機空燃比進入閉環控制的時間，根據排放需求、發動機運行條件、系統匹配通過實車標定進行確定。
8.如權利要求6所述的汽車排氣再淨化系統的淨化方法，其特徵在於，所述時間t2為排氣溫度達到催化效率穩定在高水平時所需要的溫度的時間。
9.如權利要求8所述的汽車排氣再淨化系統的淨化方法，其特徵在於，主催化器總成(5)的催化效率穩定在高水平時所需要的排氣溫度為300-400°C。
10.如權利要求9所述的汽車排氣再淨化系統的淨化方法，其特徵在於，所述主催化器總成(5)內設有溫度傳感器，所述溫度傳感器與E⑶(12)連接。
【文檔編號】F01N3/28GK103850763SQ201410095019
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2014年3月14日 優先權日:2014年3月14日
【發明者】李薛 申請人:奇瑞汽車股份有限公司