CN101251037A - 可选择式催化器净化装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可选择式催化器净化装置，包括主通道、主催化器，且在主催化器的前端加一旁通道及旁通管路式催化器、管路选择控制系统，其中管路选择控制系统可以是ECU电子控制单元通过电机直接控制阀门，也可以是通过电磁阀、真空阀、执行机构来控制阀门。通过管路选择控制系统控制气流的走向，调节工况。采用本设计，既能减少冷启动时的污染物排放量，又能降低燃油消耗量，对满足高标准的尾气排放要求和高标准的燃油消耗要求一举两得。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种催化器，特别涉及一种可选择式催化器排放控制的技术。
【背景技术】
目前，针对欧三、欧四甚至更高的汽油机汽车尾气排放标准所设计的后处理系统，大部分都是紧耦合三元催化器或者钢管焊接排气歧管耦合三元催化器，也有二次空气系统加底盘式三元催化器的方式，但这几种方式在成本控制方面、油耗方面、性能方面都不能达到最优，或多或少需要损失部分因素来达到目标，且在零部件的耐久性上存在较大的风险。如何能使紧耦合催化器的快速起燃优势和底盘式催化器的背压小、燃油经济性佳及耐久性能好的优点结合在一起是我们急需解决的问题。
【发明内容】
本发明的目的在于针对上述的问题，提供一种既能减少冷启动时的污染物排放量，又能降低燃油消耗量，对满足高标准的尾气排放要求和高标准的燃油消耗要求一举两得。
为解决上述技术问题，本发明采用的具体技术方案是：在现有催化器净化装置中增加一旁通管路式催化器及管路选择控制系统，其中管路选择控制系统可以是ECU电子控制单元通过电机直接控制阀门，也可以是通过电磁阀、真空阀、执行机构来控制阀门。
所述旁通管路式催化器为金属载体，所述主催化器为底盘式陶瓷载体。
与现有技术相比较，本发明具有以下有益效果：通过对现有技术改进后，在冷启动时控制阀将发动机排出的废气引入到旁通管路式催化器中，这时的旁通管路式催化器就相当于一个紧耦合式的预催化器，由于距离排气歧管很近，这样可以快速起燃。经过预催化器处理过后的尾气再进入主催化器，使尾气排放达到标准。旁通管路式催化器可以在主催化器起燃、水温达到标准值、中高负荷等工况下将旁通管路关闭，此时废气将直接进入底盘下的主催化器，即降低了背压减少了功率损失，又降低了前舱温度，且减少了油耗。
【附图说明】
参照相应附图，结合优选实施方式，本发明的其他目的、细节、特征和优势将变得更为清楚，所述实施例仅为例示性介绍并无限制的意图，其中：
图1是本发明可选择式催化器净化装置的总成图；
图2是本发明管路选择控制系统工作示意图；
图3是本发明冷启动时排气气流流向示意图；
图4是本发明热机时排气气流流向示意图。
其中：1、管路选择控制系统 2、旁通式催化器 3、主催化器 4、旁通道 5、主通道 6、排气气流 7、阀门
【具体实施方式】
参照图1至图2，根据本发明的一优选实施例：本发明包括主通道5、主催化器3，旁通道4、旁通管路式催化器2及管路选择控制系统1。其中管路选择控制系统1可以是ECU电子控制单元通过电机直接控制阀门7，也可以是ECU电子控制单元通过电磁阀、真空阀、执行机构来控制阀门7。
在冷启动时，由ECU电子控制装置将旁通道4打开，主通道5关闭。排气气流6将全部进入旁通式金属载体催化器2内，这时旁通式催化器2就相当于一个紧耦合式催化器，可以迅速使催化剂起燃，降低排放污染物，且同样规格金属载体的排气背压比陶瓷载体要小30％以上，可以提高发动机的动力输出。
当达到主催化器3起燃、水温达到标准值、中高负荷等工况时，旁通阀门7可将旁通管道4关闭，打开主通道5，此时所有的排气气流6全部经过主催化器3，更是降低了背压，提高了动力性，且电喷系统不需要在中高负荷时进行加浓降温处理，可以降低燃油消耗量，提高燃油经济性。
参照3至图4，根据电喷系统工作原理，当发动机冷启动时，ECU电子控制单元会根据水温和进气温度对怠速转速进行制定和修正。为了保证冷启动的成功稳定性，一般ECU电子控制单元都会对喷油进行适当的加浓，此时排放污染物中的HC必定升高。当感知到发动机被启动时，ECU电子控制单元控制排气系统的旁通阀门7转动，将主通道5关闭、旁通道4打开，此时废气将直接进入旁通式金属载体催化器2中。此时该旁通式金属载体催化器2就相当于一个紧耦合式催化器，可以达到快速起燃的目的，迅速转化尾气排放中的HC、CO和NOx等污染物，达到高排放的要求。当然这个旁通式催化器2的体积并不大，而且金属载体的排气背压比传统的陶瓷载体的背压要低的多，所以当尾气通过该旁通式催化器2之后，还会再经过后面的底盘式主催化器3，可以最大幅度的转化排放污染物。
在前期电喷标定过程中，可以测试各个温度下的冷启动运行状况，可以测得底盘式主催化器3的完全起燃时间，ECU电子控制单元本身又可以检测水温和发动机运行负荷等。当满足相关的条件时，ECU电子控制单元将会控制旁通阀门7再次转动，此时主通道5打开，旁通道4被关上。在这种情况下，主催化器3本身已经全部起燃，有足够的能力转化排气污染物，达到低排放标准要求。另一方面，由于没有了紧耦合式催化器排气阻力大、温度高等不良因素的影响，使得发动机可以发挥更大的动力性能和燃油经济性能。
在本发明中，关键就是蝶阀的控制和执行。在一优选实施例中，管路选择控制系统1为ECU电子控制单元通过电机直接控制阀门7。工作时，由水温传感器对冷却水温进行监测，当水温低于电喷系统闭环温度To时，此时系统还处于开环阶段，原始排放污染物较高，ECU电子控制单元会将信号传递给蝶阀上的电机，由电机驱动蝶阀，将阀门方向调整到使排气气流6流经旁通管路式金属载体催化器2，再进入主催化器3，起到冷启动时降低配方污染物的功能；而当水温高于电喷系统闭环温度To时，系统进入闭环，此时原始排放污染物降低很多，ECU控制单元将控制蝶阀上的电机，由电机驱动蝶阀，将阀门方向调整到使排气气流6流经主通道5，直接进入主催化器3，此时既能够净化排气，又能够降低排气背压和温度辐射，提高性能。
在本发明另一优选实施例中，管路选择控制系统1是ECU电子控制单元通过电磁阀、真空阀和执行机构来控制阀门7的。它们工作时，由水温传感器对冷却水温进行监测，当水温低于电喷系统闭环温度To时，此时系统还处于开环阶段，原始排放污染物较高，ECU控制单元会将信号传递给电磁阀，电磁阀打开真空管路，再由真空阀将真空度传递到执行机构，如拉杆，执行机构操作蝶阀，将阀门方向调整到使排气气流6流经旁通管路式金属载体催化器2，再进入主催化器3，起到冷启动时降低配方污染物的功能；而当水温高于电喷系统闭环温度To时，系统进入闭环，此时原始排放污染物降低很多，ECU电子控制单元将控制电磁阀，使电磁阀关闭真空管路，此时由于失去了真空的驱动，执行机构将会被蝶阀上的回位装置复原，此时蝶阀方向变化，将阀门方向调整到使排气气流6流经主通道5，直接进入主催化器3，此时既能够净化排气，又能够降低排气背压和温度辐射，提高性能。
发动机上的真空控制是将管路连接到进气歧管的谐振腔，在此可产生真空度，将管路的另一端连接到电磁阀，再连接到真空阀，电磁阀可以控制真空管路的通短，真空阀可以控制真空度的大小，从而驱动执行机构，然而真空控制只是单向的，因此采用真空控制蝶阀必须在阀轴上加载回位装置，如回位弹簧。
虽然已结合具体实施例对本发明作了详细的描述，但是显而易见的是，这对此不构成任何限制，本领域的普通技术人员可根据所掌握的知识对所有技术等同物及它们组合进行替换，这些都落入本发明保护的范围之内。
Claims (9)
1、一种可选择式催化器净化装置，包括主通道(5)、主催化器(3)，其特征在于：在主催化器(3)的前端加一段旁通道(4)及旁通管路式催化器(2)、管路选择控制系统(1)。
2、根据权利要求1所述的可选择式催化器净化装置，其特征在于：所述管路选择控制系统(1)由ECU电子控制单元、电机和阀门(7)组成，ECU电子控制单元直接通过电机控制阀门(7)的方向。
3、根据权利要求1所述的可选择式催化器净化装置，其特征在于：所述管路选择控制系统(1)由ECU电子控制单元、电磁阀、真空阀、执行机构和阀门(7)组成，ECU电子控制单元会将信号传递给电磁阀，电磁阀打开真空管路，再由真空阀将真空度传递到执行机构，执行机构操作阀门(7)。
4、根据权利要求3所述的可选择式催化器净化装置，其特征在于：所述执行机构为拉杆。
5、根据权利要求3所述的可选择式催化器净化装置，其特征在于：所述真空阀控制阀门(7)时，必须在阀轴上加载回位装置。
6、根据权利要求5所述的可选择式催化器净化装置，其特征在于：所述回位装置为回位弹簧。
7、根据权利要求2至6中任一所述的可选择式催化器净化装置，其特征在于：所述阀门(7)为蝶阀。
8、根据权利要求1至6中任一所述的所述的可选择式催化器净化装置，其特征在于：所述旁通管路式催化器(2)为金属载体。
9、根据权利要求1至6中任一所述的可选择式催化器净化装置，其特征在于：所述主催化器(3)为底盘式陶瓷载体。
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