一種汽車排氣再凈化系統(tǒng)及其凈化方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種汽車排氣再凈化系統(tǒng)及其凈化方法，在傳統(tǒng)汽車排氣系統(tǒng)的基礎(chǔ)上增加一個(gè)排氣再凈化系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含兩個(gè)單向控制閥、一個(gè)空氣泵（9）和一個(gè)尾氣存儲罐（10），對汽車?yán)淦饎?dòng)階段產(chǎn)生的部分排放尾氣先進(jìn)行壓縮后存儲收集，待發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度上升，催化劑轉(zhuǎn)化效率穩(wěn)定在一個(gè)很高的水平后，再將收集存儲的排放尾氣逐漸進(jìn)行釋放，使這部分尾氣再次通過催化器進(jìn)行催化轉(zhuǎn)化，從而解決汽車?yán)淦饎?dòng)階段排放高的問題。
【專利說明】一種汽車排氣再凈化系統(tǒng)及其凈化方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于汽車排放控制領(lǐng)域，尤其涉及一種汽車排氣再凈化系統(tǒng)及其凈化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]三元催化器作為目前普遍使用的尾氣凈化裝置，主要是采用催化劑將排氣中CO、HC、NOx等有害氣體成分轉(zhuǎn)化為無害的氣體排出。
[0003]為了減少冷起動(dòng)階段的排放，使整車達(dá)到排放限值的要求，一些催化劑快速起燃技術(shù)已經(jīng)產(chǎn)生并得到應(yīng)用。它們可以分兩類:(I)被動(dòng)技術(shù):改變排氣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(如使催化轉(zhuǎn)化器緊靠發(fā)動(dòng)機(jī)、使用前級催化劑以及HC收集器)以減少冷起動(dòng)排放。(2)主動(dòng)技術(shù):冷起動(dòng)時(shí)，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(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)至少存在以下問題:被動(dòng)技術(shù)中使催化轉(zhuǎn)化器緊靠發(fā)動(dòng)機(jī)、使用前級催化劑的方案歸結(jié)起來其實(shí)都是通過布置將催化器盡量與排氣出口靠近，能在較短的時(shí)間內(nèi)通過排氣溫度對催化劑進(jìn)行加熱以快速達(dá)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(dòng)階段產(chǎn)生的HC通過一個(gè)排氣閥將排氣導(dǎo)入一個(gè)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(jìn)行吸附，當(dāng)溫度上升后，沸石會自動(dòng)脫附HC，使其經(jīng)過催化器進(jìn)行催化反應(yīng)后再排出，以達(dá)到降低冷起動(dòng)階段排放的目的。但是該方案只能對HC進(jìn)行處理，同時(shí)HC脫附時(shí)的溫度也不高，此溫度下催化劑的轉(zhuǎn)化效率尚未能夠穩(wěn)定在一個(gè)較高的水平，所以催化效果有限。上述主動(dòng)技術(shù)方案的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜，系統(tǒng)需要裝大量微處理器控制的閥門和傳感器，實(shí)施起來難度相對較大，成本也會很高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種有效地降低汽車排氣排放的汽車排氣再凈化系統(tǒng)及其凈化方法。
[0006]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種汽車排氣再凈化系統(tǒng)，包括由連接管路依次連接的排氣歧管、預(yù)催化器總成、波紋管、主催化器總成、前消聲器總成和后消聲器總成，其特征在于，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位于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(diǎn)位于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(diǎn)位于波紋管和主催化器總成之間。
[0011]一種汽車排氣再凈化系統(tǒng)的凈化方法，包括以下步驟:
[0012]I)汽車?yán)淦饎?dòng)開始，通過ECU控制單向控制閥I和單向控制閥II關(guān)閉、空氣泵打開，發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣由空氣泵進(jìn)行壓縮后進(jìn)入尾氣存儲罐中儲存；
[0013]2)汽車?yán)淦饎?dòng)tls后，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(zhì)進(jìn)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(guān)閉，廢氣由排氣歧管排出后經(jīng)預(yù)催化器總成、主催化器總成催化轉(zhuǎn)化后，再經(jīng)過前消聲器總成、后消聲器總成后排到大氣中；
[0014]3)汽車?yán)淦饎?dòng)t2s后，催化劑轉(zhuǎn)化效率上升后穩(wěn)定到一個(gè)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(guān)閉，尾氣存儲罐中的在冷起動(dòng)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，然后再次通過主催化器總成進(jìn)行凈化，通過單向控制閥1、前消聲器總成和后消聲器總成后排到大氣中。
[0015]所述時(shí)間tl為發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比進(jìn)入閉環(huán)控制的時(shí)間，根據(jù)排放需求、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件、系統(tǒng)匹配通過實(shí)車標(biāo)定進(jìn)行確定。
[0016]所述時(shí)間t2為排氣溫度達(dá)到催化效率穩(wěn)定在高水平時(shí)所需要的溫度的時(shí)間。
[0017]主催化器總成的催化效率穩(wěn)定在高水平時(shí)所需要的排氣溫度為300-400°C。
[0018]所述主催化器總成內(nèi)設(shè)有溫度傳感器，所述溫度傳感器與E⑶連接。
[0019]上述技術(shù)方案中的一個(gè)技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果，運(yùn)用排氣再凈化系統(tǒng)，對汽車?yán)淦饎?dòng)階段產(chǎn)生的部分排放尾氣先進(jìn)行壓縮后存儲收集，待發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度上升，催化劑轉(zhuǎn)化效率穩(wěn)定在一個(gè)很高的水平后，再將收集存儲的排放尾氣逐漸進(jìn)行釋放，使這部分尾氣再次通過催化器進(jìn)行催化轉(zhuǎn)化，從而解決汽車?yán)淦饎?dòng)階段排放高的問題，以達(dá)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(fā)明實(shí)施例中提供的汽車排氣再凈化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]上述圖中的標(biāo)記均為:1、排氣歧管，2、連接管路，3、預(yù)催化器總成，4、波紋管，5、主催化器總成，6、前消聲器總成，7、后消聲器總成，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(shí)施方式】
[0022]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0023]三元催化器的對排放污染物的催化轉(zhuǎn)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(nèi)的溫度要達(dá)到300-400°C左右時(shí)，才能對排氣中的CO,HC,NOx有較高的轉(zhuǎn)化效率，否則三元催化劑對汽車排氣中C0、HC、N0x的轉(zhuǎn)化效率較低，未能處理的有害氣體會直接排放大氣中，造成大氣污染。
[0024]排放測試中，汽車運(yùn)行NEDC循環(huán)，當(dāng)汽車?yán)淦饎?dòng)后排氣溫度一般需要40-50s才能達(dá)到300-40(TC左右；所以在這之前，催化劑催化轉(zhuǎn)化效率低，汽車排氣中的有害氣體未能很好的被催化轉(zhuǎn)化成無害的氣體；加上冷起動(dòng)階段混合氣偏濃，燃燒產(chǎn)生的CO和HC排放污染物比較多，從而導(dǎo)致在排放測試?yán)淦饎?dòng)后的40-50s時(shí)間內(nèi)排出的CO和HC占到了整個(gè)排放測試階段的一半左右。
[0025]實(shí)施例一
[0026]參見圖1，本實(shí)施例提供了一種汽車排氣再凈化系統(tǒng)，包括由連接管路2依次連接的排氣歧管1、預(yù)催化器總成3、波紋管4、主催化器總成5、前消聲器總成6和后消聲器總成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位于主催化器總成5和前消聲器總成6之間。
[0029]空氣泵9的接入點(diǎn)位于主催化器總成5和單向控制閥I 8之間。
[0030]單向控制閥II 11的接入點(diǎn)位于波紋管4和主催化器總成5之間。
[0031]實(shí)施例二
[0032]本實(shí)施例提供了一種汽車排氣再凈化系統(tǒng)的凈化方法，包括以下步驟:
[0033]I汽車?yán)淦饎?dòng)開始，由于催化劑溫度低，達(dá)不到起燃溫度，催化劑對排出廢氣的轉(zhuǎn)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(guān)閉、空氣泵9打開，發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣由排氣歧管I排出后經(jīng)預(yù)催化器總成3、主催化器總成5催化反應(yīng)后不會通過前消聲器總成6和后消聲器總成7后排到大氣中，而是由空氣泵9將這部分尾氣進(jìn)行壓縮后使其進(jìn)入尾氣存儲罐10中將尾氣進(jìn)行暫時(shí)儲存。所用空氣泵9必須根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行匹配并標(biāo)定好，能夠保證發(fā)動(dòng)機(jī)在該階段能夠排氣順暢，不至于因?yàn)榕艢庾枇^大而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)工作惡化甚至停止工作；
[0034]2汽車?yán)淦饎?dòng)tls后，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(zhì)進(jìn)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(guān)閉，廢氣由排氣歧管I排出后經(jīng)預(yù)催化器總成3、主催化器總成5催化轉(zhuǎn)化后，再經(jīng)過前消聲器總成6、后消聲器總成7后排到大氣中；
[0035]3汽車?yán)淦饎?dòng)t2s后，催化劑轉(zhuǎn)化效率上升后穩(wěn)定到一個(gè)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(guān)閉，尾氣存儲罐10中的在冷起動(dòng)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，然后再次通過主催化器總成5進(jìn)行凈化，由于此時(shí)主催化轉(zhuǎn)化器總成的轉(zhuǎn)化效率穩(wěn)定在一個(gè)很高的水平，所以能將這部分尾氣有效地再次進(jìn)行凈化，被主催化器總成5再次催化轉(zhuǎn)化的廢氣通過單向控制閥I 8經(jīng)過前消聲器總成6和后消聲器總成7后排到大氣中。
[0036]時(shí)間tl為發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比進(jìn)入閉環(huán)控制的時(shí)間，根據(jù)排放需求、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件、系統(tǒng)匹配通過實(shí)車標(biāo)定進(jìn)行確定。排放測試中，車輛運(yùn)行NEDC循環(huán)，冷起動(dòng)階段的很大一部分排氣污染物產(chǎn)生于第一個(gè)ECE循環(huán)的第一個(gè)怠速、加速、勻速及減速工況中，整個(gè)工況時(shí)間為28s，而發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比進(jìn)入閉環(huán)控制的時(shí)間在30s左右，所以可以將再凈化系統(tǒng)上述工況的切換時(shí)間tl設(shè)置為30s。
[0037]時(shí)間t2為排氣溫度達(dá)到催化效率穩(wěn)定在高水平時(shí)所需要的溫度的時(shí)間。
[0038]主催化器總成5的催化效率穩(wěn)定在高水平時(shí)所需要的溫度為300-400°C。當(dāng)汽車?yán)淦饎?dòng)后排氣溫度一般需要40-50s才能達(dá)到300-400°C左右，所以將t2設(shè)置為50s。
[0039]主催化器總成5內(nèi)設(shè)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(dāng)排氣溫度達(dá)到要求時(shí)，由ECU12控制開始上述第3步。
[0040]采用上述的方案后，運(yùn)用排氣再凈化系統(tǒng)，對汽車?yán)淦饎?dòng)階段產(chǎn)生的部分排放尾氣先進(jìn)行壓縮后存儲收集，待發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度上升，催化劑轉(zhuǎn)化效率穩(wěn)定在一個(gè)很高的水平后，再將收集存儲的排放尾氣逐漸進(jìn)行釋放，使這部分尾氣再次通過催化器進(jìn)行催化轉(zhuǎn)化，從而解決汽車?yán)淦饎?dòng)階段排放高的問題，達(dá)到有效地降低汽車排氣排放的目的。
[0041]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種汽車排氣再凈化系統(tǒng)，包括由連接管路(2)依次連接的排氣歧管(I)、預(yù)催化器總成(3)、波紋管(4)、主催化器總成(5)、前消聲器總成(6)和后消聲器總成(7)，其特征在于，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(quán)利要求1所述的汽車排氣再凈化系統(tǒng)，其特征在于，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(quán)利要求1或2所述的汽車排氣再凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述單向控制閥I(8)位于主催化器總成(5)和前消聲器總成(6)之間。
4.如權(quán)利要求3所述的汽車排氣再凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣泵(9)的接入點(diǎn)位于主催化器總成(5)和單向控制閥I (8)之間。
5.如權(quán)利要求4所述的汽車排氣再凈化系統(tǒng)，其特征在于，所述單向控制閥II(11)的接入點(diǎn)位于波紋管(4)和主催化器總成(5)之間。
6.一種如權(quán)利要求1?5任一所述的汽車排氣再凈化系統(tǒng)的凈化方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)汽車?yán)淦饎?dòng)開始，通過E⑶(12)控制單向控制閥I(8)和單向控制閥II (11)關(guān)閉、空氣泵(9 )打開，發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣由空氣泵(9 )進(jìn)行壓縮后進(jìn)入尾氣存儲罐(10 )中儲存； 2)汽車?yán)淦饎?dòng)tls后，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(zhì)進(jìn)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(guān)閉，廢氣由排氣歧管(I)排出后經(jīng)預(yù)催化器總成(3)、主催化器總成(5)催化轉(zhuǎn)化后，再經(jīng)過前消聲器總成(6)、后消聲器總成(7)后排到大氣中； 3)汽車?yán)淦饎?dòng)t2s后，催化劑轉(zhuǎn)化效率上升后穩(wěn)定到一個(gè)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(guān)閉，尾氣存儲罐(10)中的在冷起動(dòng)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，然后再次通過主催化器總成(5)進(jìn)行凈化，通過單向控制閥I (8)、前消聲器總成(6)和后消聲器總成(7)后排到大氣中。
7.如權(quán)利要求6所述的汽車排氣再凈化系統(tǒng)的凈化方法，其特征在于，所述時(shí)間tl為發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比進(jìn)入閉環(huán)控制的時(shí)間，根據(jù)排放需求、發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件、系統(tǒng)匹配通過實(shí)車標(biāo)定進(jìn)行確定。
8.如權(quán)利要求6所述的汽車排氣再凈化系統(tǒng)的凈化方法，其特征在于，所述時(shí)間t2為排氣溫度達(dá)到催化效率穩(wěn)定在高水平時(shí)所需要的溫度的時(shí)間。
9.如權(quán)利要求8所述的汽車排氣再凈化系統(tǒng)的凈化方法，其特征在于，主催化器總成(5)的催化效率穩(wěn)定在高水平時(shí)所需要的排氣溫度為300-400°C。
10.如權(quán)利要求9所述的汽車排氣再凈化系統(tǒng)的凈化方法，其特征在于，所述主催化器總成(5)內(nèi)設(shè)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(yōu)先權(quán)日:2014年3月14日
【發(fā)明者】李薛 申請人:奇瑞汽車股份有限公司