CN103628966A - 一种降低排放污染物的空气喷射系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种降低排放污染物的空气喷射系统，包括有空气泵、空气泵进气连接管组件、组合阀进气连接管组件、排气歧管、二次空气喷射管、二次空气喷射组合阀、控制阀连组合阀软管、二次空气喷射控制阀及控制阀连进气歧管软管。本技术方案相比增加贵金属含量、优化发动机燃烧的方法，此系统实施起来更经济实惠，周期较短，只需对排气系统进行简单设计，便可以实施此方案。

Description

一种降低排放污染物的空气喷射系统
技术领域
本发明属于发动机领域，具体是指发动机排气系统中的一种降低排放污染物的空气喷射系统。
背景技术
随着国家一系列强制性法规的出台，更多人开始关注汽车尾气问题。我们知道，在汽缸中燃烧的可燃气体由燃油和空气组成。当它们混合并燃烧时，产生一氧化碳（CO）、二氧化碳和水（CO2）。氧气和氮气在高温下生成氮氧化物（NOX）。此外，燃油不可能全部燃烧，因此排放物中还包括碳氢化合物（HC）。随着对内燃机低排放的要求不断严格，能兼顾动力性、经济性、排放性的内燃机越来越复杂，成本不断上升。因此，世界各国都先后开发排气后处理技术，在不影响内燃机其他性能的同时，降低最终向大气环境的排放。现在最成功的排气后处理装置是汽油机用的三元催化转化器。三元催化器的“三元”指的就是汽车排放的三种污染物一氧化碳（CO）、氮氧化物（NOX）、碳氢化合物（HC）。碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOX）在阳光的照射下产生光化学烟雾，损害人的呼吸系统和破坏农作物生长。一氧化碳（CO）影响人的神经功能和视力敏感性。氮氧化物（NOX）还是产生酸雨的主要成分。
但催化剂本身存在一定的局限性，催化剂的起燃温度一般为350℃左右，此时催化剂的转化效率大概是50%左右，催化剂达到350℃的时间一般为20s左右，在起燃之前催化剂的转化效率较低，一般整车冷启动时燃油会加浓，此时HC/CO排放物较高，由于催化剂本身的特性限制，在20s之前催化剂基本是不起作用的，此阶段HC/CO无法被氧化成二氧化碳和水，HC/CO排放物较高，一般冷启动阶段的排放量已超过整个排放阶段的限值，给排放带来较大困难。
为使催化剂尽快起燃，目前有以下几种方案：（1）使用电加热催化剂(EHC)。EHC的运转是在汽车启动之前,金属基底先被电流加热一段时间(越短越好),使其达到催化剂的起燃温度300～400℃。（2）在传统的TWC的前面增加一个碳氢化合物吸附扑获器(HCT)。它应用吸附材料扑集冷态HC,直到更高的温度才脱附,进入后续的TWC内得到充分燃烧。这种方法较之传统三效催化剂减少50%的HC排放。但以上两种方案应用成本较高，技术还不够成熟，无法大范围应用。
针对排放超过法规限制的问题，目前最常用的方法是增加催化器的贵金属含量，催化剂所用贵金属一般为铂、钯、铹，铂、钯起氧化作用，主要将CO/HC氧化成二氧化碳和水，铹起还原作用，将NOx还原成氮气，为降低冷启动阶段CO/CH排放，主要增加铂、钯的含量。除增加贵金属含量，还可以通过优化发动机燃烧降低排放，但需要对发动机各个系统进行优化。
由于贵金属成本较高，通过增加贵金属含量的方法降低CO/HC的排放会导致成本大幅上升，给产品成本控制带来很大困难，同时由于受催化剂本身特性的限制，当贵金属含量增加到一定量时，CO/HC的排放不会随贵金属含量的增加而降低，此时催化剂的起燃时间不会随贵金属含量的增加而缩短，如果遇到此种情况，已经无法通过增加贵金属含量而降低排放，必须采用其他新的排放技术或对发动机燃烧进行优化，对发动机燃烧进行优化需要投入大量人力物力财力，同时需要周期较长，由于市场需求，不允许有很长得研发周期。
发明内容
本发明的目的是提供一种经济快捷的方法解决发动机排放，在现有发动机技术上通过增加一套空气喷射系统解决CO/HC的排放问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种降低排放污染物的空气喷射系统，包括有空气泵、空气泵进气连接管组件、组合阀进气连接管组件、排气歧管、二次空气喷射管、二次空气喷射组合阀、控制阀连组合阀软管、二次空气喷射控制阀及控制阀连进气歧管软管；
所述空气泵通过ECU进行控制，空气泵同空气泵进气连接管组件连接，经过空气滤清器后的清洁空气通过空气泵进气连接管组件进入空气泵压缩；
空气泵与二次空气喷射组合阀通过组合阀进气连接管组件连接；
二次空气喷射组合阀与排气歧管之间通过二次空气喷射管连接；
二次空气喷射控制阀与二次空气喷射组合阀之间通过控制阀连组合阀软管连接；
控制阀连进气歧管软管一端连接进气歧管，另一端连接二次空气喷射控制阀。
所述二次空气喷射管分两路进入排气歧管，每一路连接四缸发动机的两个缸的排气道。
二次空气喷射组合阀在真空驱动下阀门打开与二次空气喷射管连通。
所述降低排放污染物的空气喷射系统还包括有一个真空罐和一个单向阀；所述真空罐和单向阀设置于二次空气喷射控制阀和进气歧管之间；所述控制阀连进气歧管软管一端连接二次空气喷射控制阀，另一端连接真空罐；单向阀与真空罐之间通过软管连接，单向阀与进气歧管之间通过管线连接。
本发明的有益效果是：
本发明专利是一种降低排放污染物的空气喷射系统，相比增加贵金属含量、优化发动机燃烧的方法，此系统实施起来更经济实惠，周期较短，只需对排气系统进行简单设计，便可以实施此方案。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明空气进入排气歧管示意图；
图3为本发明二次空气喷射控制阀结构示意图；
图4为本发明另一实施例结构示意图。
具体实施方式
以下通过实施例来详细说明本发明的技术方案，应当理解的是，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为本发明技术方案的限制。
实施例一
如图1至图3所示，一种降低排放污染物的空气喷射系统，包括有空气泵9、空气泵进气连接管组件8、组合阀进气连接管组件7、排气歧管6、二次空气喷射管5、二次空气喷射组合阀1、控制阀连组合阀软管2、二次空气喷射控制阀3及控制阀连进气歧管软管4；空气泵9与二次空气喷射组合阀1通过组合阀进气连接管组件7连接；二次空气喷射组合阀1与排气歧管6之间通过二次空气喷射管5连接；二次空气喷射控制阀3与二次空气喷射组合阀1之间通过控制阀连组合阀软管2连接；控制阀连进气歧管软管4一端连接进气歧管，另一端连接二次空气喷射控制阀3。
空气泵通过ECU进行控制，空滤后清洁气体通过空气泵进气连接管组件8进行空气泵9进行压缩，空气泵由整车电源直接供电，压缩后气体通过组合阀进气连接管组件7进入二次空气喷射组合阀1，二次空气喷射组合阀在真空作用下阀门打开，压缩空气通过二次空气喷射组合阀1进入二次空气喷射管5，空射管中空气12分两路分别进入排气歧管6的1、2缸气道与3、4缸气道，这样能够保证每缸空气可以与排气均匀混和，空气与排气中的CO/HC反应，生产二氧化碳和水，降低废气中CO/HC的排放，同时氧化反应放热，提高排气温度，加快催化剂起燃，进一步降低废气中CO/HC排放。
如图3所示为二次空气喷射控制阀3，由ECU控制，通电状态下，控制阀连进气歧管软管4一端与控制阀连组合阀软管2一端是相通的，进气歧管中负压通过控制阀连组合阀软管2进入二次空气喷射组合阀1中，二次空气喷射组合阀1在负压的作用下打开，当二次空气喷射控制阀3处于未通电的状态下，控制阀连组合阀软管2一端与通大气端13相通，二次空气喷射组合阀通大气，二次空气喷射组合阀处于关闭状态。
实施例二
如图4所示，一种降低排放污染物的空气喷射系统，包括有空气泵901、空气泵进气连接管组件801、组合阀进气连接管组件701、排气歧管601、二次空气喷射管501、二次空气喷射组合阀101、控制阀连组合阀软管201、二次空气喷射控制阀301及控制阀连进气歧管软管401；空气泵901与二次空气喷射组合阀通过组合阀进气连接管组件801连接；二次空气喷射组合阀101与排气歧管601之间通过二次空气喷射管501连接；二次空气喷射控制阀301与二次空气喷射组合阀101之间通过控制阀连组合阀软管201连接；控制阀连进气歧管软管401一端连接进气歧管，另一端连接二次空气喷射控制阀301。
所述降低排放污染物的空气喷射系统还包括有一个真空罐11和一个单向阀10；所述真空罐11和单向阀10设置于二次空气喷射控制阀301和进气歧管之间；所述控制阀连进气歧管软管401一端连接二次空气喷射控制阀301，另一端连接真空罐11；单向阀10与真空罐11之间通过软管14连接，单向阀10与进气歧管之间通过管线15连接。
二次空气喷射组合阀需要真空进行驱动，对于自然吸气发动机而言，进气歧管一直处于负压状态，可以满足二次空气喷射组合阀的需要，但对于增压发动机，进气歧管在发动机怠速或小负荷时才会处于负压状态，发动机转速达到1000rpm时，进气歧管处于正压状态，此时无法利用负压驱动二次空气喷射组合阀，针对增压发动机，在原有系统上增加一个真空罐（11）和一个单向阀（10）。
当增压发动机刚启动时，进气歧管处于负压状态，真空罐中的大气压气体通过单向阀进入进气歧管，真空罐由原来的大气压状态变为负压状态，当发动机进气歧管处于正压状态时，由于单向阀的作用，气体只能由真空罐通向进气歧管，而进气歧管中气体不能进入真空罐，即使进气歧管为真压时，进气歧管高压气体也不能进入真空罐中，这样真空罐一直处于负压状态，可以利用真空罐中的负压进行驱动二次空气喷射组合阀，其他工作原理与实施例一相同。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (4)

1.一种降低排放污染物的空气喷射系统，其特征在于：包括有空气泵、空气泵进气连接管组件、组合阀进气连接管组件、排气歧管、二次空气喷射管、二次空气喷射组合阀、控制阀连组合阀软管、二次空气喷射控制阀及控制阀连进气歧管软管；
所述空气泵通过ECU进行控制，空气泵同空气泵进气连接管组件连接，经过空气滤清器后的清洁空气通过空气泵进气连接管组件进入空气泵压缩；
空气泵与二次空气喷射组合阀通过组合阀进气连接管组件连接；
二次空气喷射组合阀与排气歧管之间通过二次空气喷射管连接；
二次空气喷射控制阀与二次空气喷射组合阀之间通过控制阀连组合阀软管连接；
控制阀连进气歧管软管一端连接进气歧管，另一端连接二次空气喷射控制阀。
2.根据权利要求1所述的降低排放污染物的空气喷射系统，其特征在于：所述二次空气喷射管分两路进入排气歧管，每一路连接四缸发动机的两个缸的排气道。
3.根据权利要求1所述的降低排放污染物的空气喷射系统，其特征在于：二次空气喷射组合阀在真空驱动下阀门打开与二次空气喷射管连通。
4.根据权利要求1所述的降低排放污染物的空气喷射系统，其特征在于：所述降低排放污染物的空气喷射系统还包括有一个真空罐和一个单向阀；所述真空罐和单向阀设置于二次空气喷射控制阀和进气歧管之间；所述控制阀连进气歧管软管一端连接二次空气喷射控制阀，另一端连接真空罐；单向阀与真空罐之间通过软管连接，单向阀与进气歧管之间通过管线连接。
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