CN103711551A

CN103711551A - 车辆尾气处理装置和发动机系统

Info

Publication number: CN103711551A
Application number: CN201310025752.9A
Authority: CN
Inventors: 赵安成
Original assignee: Hitachi Automotive Products Suzhou Co Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Automotive Systems Suzhou Ltd
Priority date: 2013-01-23
Filing date: 2013-01-23
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2033-01-23
Also published as: CN103711551B

Abstract

本发明提供一种车辆尾气处理装置和发动机系统，其能以较低的成本有效减少车辆尾气造成的污染。本发明的车辆尾气处理装置包括尾气管和设置在尾气管上的催化器，还包括：在尾气管上设置于比催化器更靠尾气排出方向下游侧的第一部位的切换阀；一端经由该切换阀而与尾气管连通，另一端与催化器的尾气排出方向上游侧的入口连通的回气管；设置在回气管上的储罐；在回气管上设置于回气管的另一端与储罐之间的部位的第一单向阀；以及控制部，在发动机启动后的规定时间内，所述控制部将切换阀切换至使尾气不朝大气排出而朝回气管排出的第一状态，在发动机启动后经过了规定时间之后，所述控制部将切换阀切换至使尾气不朝回气管排出而朝大气排出的第二状态。

Description

车辆尾气处理装置和发动机系统

技术领域

本发明涉及车辆尾气处理装置以及包括该车辆尾气处理装置的发动机系统。

背景技术

随着车辆数量越来越多，使用范围越来越广，车辆尾气对世界环境造成的危害也越来越大。

为减小车辆尾气对环境造成的污染，在车辆的排气管上常常安装有利用催化剂来对尾气进行净化的三元净化器，不过，由于催化剂只有在达到活性温度之后才能发挥其作用效果，因此，以往在催化剂达到活性之前的那段时间内，尾气并未得到有效的净化。为消除上述时间段内的尾气所造成的影响，以往曾提出了推迟点火时刻来提高排气温度的方法，但在这种情况下反而会因HC和CO的排出量的增加而使排放恶化。

为彻底解决尾气排放问题，在专利文献1中提出了这样的方法：在车辆上安装可拆卸的压力容器，将车辆尾气全部收集到上述压力容器中，在上述压力容器装满尾气之后，由集中收集站集中收集、更换上述压力容器，以对所收集的车辆尾气进行集中处理。不过，在这种情况下，对压力容器进行全程回收和集中处理需要投入大量资金，而且每次压力容器装满，就得去集中收集站更换，相当不便。

专利文献1：CN102128067A

发明内容

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能以较低的成本有效地减少车辆尾气造成的污染的车辆尾气处理装置以及包括该车辆尾气处理装置的发动机系统。

为了实现上述目的，本发明第1方面的车辆尾气处理装置包括：用于将从发动机排出的尾气排出至大气的尾气管，和设置在所述尾气管上以利用催化剂对尾气进行净化的催化器，其还包括：切换阀，该切换阀在所述尾气管上设置于比所述催化器更靠尾气排出方向下游侧的第一部位；回气管，该回气管的一端经由所述切换阀而与所述尾气管连通，另一端则与所述催化器的尾气排出方向上游侧的入口连通，或与所述尾气管的比所述催化器更靠尾气排出方向上游侧的第二部位连通；储罐，该储罐设置在所述回气管上；第一单向阀，该第一单向阀在所述回气管上设置于所述回气管的另一端与所述储罐之间的部位，以防止尾气从所述回气管的另一端经由所述储罐向所述回气管的一端流动；以及控制部，在发动机启动后的规定时间内，所述控制部将所述切换阀切换至第一状态，在发动机启动后经过了所述规定时间之后，所述控制部将所述切换阀切换至第二状态，其中，在所述第一状态下，所述切换阀使尾气不朝大气排出而朝所述回气管排出，在所述第二状态下，所述切换阀使尾气不朝所述回气管排出而朝大气排出。

本发明第2方面的车辆尾气处理装置是在第1方面的车辆尾气处理装置的基础上，所述车辆尾气处理装置还包括温度传感器，该温度传感器用于检测流经所述催化器的尾气的温度，若所述温度传感器检测到的温度没有达到催化剂的活性温度，则所述控制部判断为处于所述规定时间内，从而将所述切换阀切换至第一状态，若所述温度传感器检测到的温度达到催化剂的活性温度，则所述控制部判断为经过了所述规定时间，从而将所述切换阀切换至第二状态。

本发明第3方面的车辆尾气处理装置是在第1方面的车辆尾气处理装置的基础上，所述回气管的另一端与所述催化器的尾气排出方向上游侧的入口连通，在所述尾气管的比所述催化器更靠尾气排出方向上游侧的部位设置有第二单向阀，以防止尾气向发动机逆流。

本发明第4方面的车辆尾气处理装置是在第1方面至第4方面中任一方面的车辆尾气处理装置的基础上，所述回气管的另一端与所述尾气管的比所述催化器更靠尾气排出方向上游侧的第二部位连通，在所述尾气管的比所述第二部位更靠尾气排出方向上游侧的部位设置有第二单向阀，以防止尾气向发动机逆流。

本发明第5方面的车辆尾气处理装置是在第1方面至第4方面中任一方面的车辆尾气处理装置的基础上，在所述回气管上，在所述回气管的一端与所述储罐之间设置有用于将尾气压缩后输送至所述储罐的压缩泵，在所述回气管上，在所述储罐与所述单向阀之间设置有当所述储罐内的尾气的压力达到第一压力时打开的调压阀，在所述储罐上连接有泄压回路，在该泄压回路上设有当所述储罐内的尾气的压力达到比第一压力大的第二压力时打开的泄压阀。

本发明第6方面的车辆尾气处理装置是在第1方面至第4方面中任一方面的车辆尾气处理装置的基础上，所述切换阀设置在所述催化器的尾气排出方向下游侧的出口附近。

本发明第7方面的车辆尾气处理装置是在第5方面的车辆尾气处理装置的基础上，所述压缩泵设置在所述储罐的使尾气流入的入口附近。

本发明第8方面的车辆尾气处理装置是在第5方面的车辆尾气处理装置的基础上，所述调压阀设置在所述储罐的使尾气流出的出口附近。

本发明第9方面的发动机系统包括发动机和本发明第1方面至第8方面中任一项所述的车辆尾气处理装置，该车辆尾气处理装置的尾气管与所述发动机的排气口连通。

根据本发明，由于只需在通常的车辆的与发动机的排气口连通的尾气管上设置切换阀、回气管并在该回气管上设置储罐等几个部件，因此结构较为简单，能避免成本大幅度增加。另一方面，通过在发动机启动后的催化剂的预热期间使尾气回气管和尾气管中循环，在催化剂的预热期间之后才使尾气排出至大气，因此能有效地减少车辆尾气造成的污染。

附图说明

图1是表示本发明的发动机系统的结构的示意图。

图2是表示本发明的发动机系统包括的车辆尾气处理装置的动作流程的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式进行说明。

首先，根据图1对本实施方式的发动机系统的基本结构进行说明。

如图1所示，本实施方式的发动机系统包括车辆尾气处理装置1和发动机2，其中，车辆尾气处理装置1包括尾气管101和催化器102，所述尾气管101用于将从发动机2的排气口排出的尾气沿着图1中的粗虚线箭头排出至大气，所述催化器102设置在所述尾气管101的中途，以利用三元催化剂对流过的尾气进行净化。另外，所述尾气管101包括第一尾气管101a和第二尾气管101b，所述第一尾气管101a的一端（图1中的左端）与大气连通，另一端（图1中的右端）与所述催化器102的尾气排出方向下游侧的出口102OUT连通，所述第二尾气管101b的一端（图1中的左端）与所述催化器102的尾气排出方向上游侧的入口102IN连通，另一端（图1中的右端）与发动机2的排气口连通。

另外，本实施方式的车辆尾气处理装置1还包括：切换阀103，该切换阀103在所述尾气管101（具体是第一尾气管101a）上设置于比所述催化器102更靠尾气排出方向下游侧（即图1中的左侧）的第一部位；回气管104，该回气管104的一端经由所述切换阀103而与所述尾气管101连通，另一端则与所述催化器102的尾气排出方向上游侧的入口102IN连通；储罐105，该储罐105设置在所述回气管104的中途；单向阀V4，该单向阀V4在所述回气管104上设置于所述回气管104的另一端与所述储罐105之间的部位，以防止尾气从所述回气管104的另一端经由所述储罐105向所述回气管104的一端流动。在图1所示的例子中，作为切换阀103，使用了二位三通电磁阀，在催化剂的预热期间，将所述切换阀103切换至使P-B管路连通的第一状态，以使尾气不朝大气排出而朝所述回气管104排出，在催化剂的预热期间之后，将所述切换阀103切换至使P-A管路的第二状态，以使尾气不朝所述回气管104排出而朝大气排出。

另外，本实施方式的车辆尾气处理装置1还包括温度传感器T1，该温度传感器T1用于检测流经所述催化器102的尾气的温度。

另外，在本实施方式的车辆尾气处理装置1中，在所述回气管104上，在所述回气管104的一端与所述储罐105之间设置有用于将尾气压缩后输送至所述储罐105的压缩泵106，并且，在所述储罐105与所述单向阀V4之间设置有当所述储罐105内的尾气的压力达到第一压力时打开的调压阀V2，在所述储罐105上连接有泄压回路，在该泄压回路上设有当所述储罐内的尾气的压力达到比第一压力大的第二压力时打开的泄压阀V3。

另外，本实施方式的车辆尾气处理装置1还包括压力传感器P1和压力传感器P2，所述压力传感器P1用于检测所述储罐106内的尾气的压力，所述压力传感器P2用于检测所述第二尾气管101b内的尾气的压力。

另外，虽未图示，但本实施方式的车辆尾气处理装置1还包括对车辆尾气处理装置1的各个部件进行控制的控制部。

下面，根据图2对本实施方式的发动机系统包括的车辆尾气处理装置1的动作流程进行说明。

如图2所示，在发动机启动（步骤S1）后，所述控制部预先将所述切换阀103切换至使P-B管路连通（步骤S2），并使压缩泵106开始工作（步骤S3）。

接着，所述控制部对所述压力传感器P1检测出的压力是否超过临界（安全）压力进行判断（步骤S4）。

在所述压力传感器P1检测出的压力超过临界压力的情况下（步骤S4：是），所述控制部进行泄压处理（在后面进行说明）。

另一方面，在所述压力传感器P1检测出的压力未超过临界压力的情况下（步骤S4：否），所述控制部对所述温度传感器T1检测出的温度是否超过催化剂的活性温度（例如350℃）压力进行判断（步骤S5）。

在所述温度传感器T1检测出的温度未超过催化剂的活性温度的情况下（步骤S5：否），所述控制部使处理回到上述步骤S3。

另一方面，在所述温度传感器T1检测出的温度超过催化剂的活性温度的情况下（步骤S5：是），所述控制部将所述切换阀103切换至使P-A管路连通（步骤S6）。

接着，所述控制部将所述压缩泵106关闭（步骤S7）。

接着，所述控制部将所述调压阀V2打开，使所述储罐105内的尾气释放（步骤S8）。

接着，所述控制部结合所述压力传感器P2检测出的压力进行协同控制（步骤S9）。

接着，所述控制部对所述压力传感器P1检测出的压力是否为0MPa进行判断（步骤S10）。

在所述压力传感器P1检测出的压力并非为0MPa的情况下（步骤S10：否），所述控制部反复执行步骤S10。

另一方面，在所述压力传感器P1检测出的压力为0MPa的情况下（步骤S10：是），所述控制部将所述调压阀V2关闭（步骤S11）。

下面，对泄压处理进行说明。

在进行泄压处理时，所述控制部首先将所述泄压阀V3打开来进行泄压（步骤S12）。

接着，所述控制部对所述储罐106内的压力是否处于安全区域进行判断（步骤S13）。在所述储罐106内的压力并非处于安全区域内的情况下（步骤S13：否），所述控制部使处理返回到上述步骤S12。另一方面，在所述储罐106内的压力处于安全区域内的情况下（步骤S13：是），所述控制部将所述泄压阀V3关闭，并使处理转移到上述步骤S5。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明的具体实现并不受上述实施方式的限制。

在上述实施方式中，所述控制部根据所述温度传感器T1的检测温度来切换所述切换阀，但也可省去所述温度传感器T1，只要在发动机启动后经过了规定时间，就将所述切换阀从所述第一状态切换至所述第二状态。

在上述实施方式中，所述回气管14的另一端与所述催化器102的尾气排出方向上游侧的入口连通，但并不局限于此，所述回气管14的另一端也可与所述尾气管的比所述催化器102更靠尾气排出方向上游侧的部位连通。

在上述实施方式中，所述切换阀103远离所述催化器102的出口102OUT设置，但也可将切换阀设置在所述催化器的出口附近。此时，能避免位于所述催化器与所述切换阀之间的尾气管内的未经催化处理的尾气因所述切换阀的切换而被排出至大气。

在上述实施方式中，在所述回气管104上设置有压缩泵106，并设置有调压阀V2、泄压回路和泄压阀V3，但也可省去该压缩泵106、调压阀V2、泄压回路和泄压阀V3。

另外，在上述实施方式中，所述压缩泵106设置在所述储罐105的使尾气流入的入口（图1中左侧的端口）附近，但并不局限于此，可将所述压缩泵设置在所述回气管的、所述储罐与所述切换阀之间的任意部位。

在上述实施方式中，所述调压阀V2设置在所述储罐105的使尾气流出的出口（图1中右侧的端口）附近，但并不局限于此，可将所述调压阀设置在所述回气管的、所述储罐与所述单向阀V4之间的任意部位。

Claims

1.一种车辆尾气处理装置，包括：用于将从发动机排出的尾气排出至大气的尾气管，和设置在所述尾气管上以利用催化剂对尾气进行净化的催化器，其特征在于，还包括：

切换阀，该切换阀在所述尾气管上设置于比所述催化器更靠尾气排出方向下游侧的第一部位；

回气管，该回气管的一端经由所述切换阀而与所述尾气管连通，另一端则与所述催化器的尾气排出方向上游侧的入口连通，或与所述尾气管的比所述催化器更靠尾气排出方向上游侧的第二部位连通；

储罐，该储罐设置在所述回气管上；

第一单向阀，该第一单向阀在所述回气管上设置于所述回气管的另一端与所述储罐之间的部位，以防止尾气从所述回气管的另一端经由所述储罐向所述回气管的一端流动；以及

控制部，在发动机启动后的规定时间内，所述控制部将所述切换阀切换至第一状态，在发动机启动后经过了所述规定时间之后，所述控制部将所述切换阀切换至第二状态，其中，在所述第一状态下，所述切换阀使尾气不朝大气排出而朝所述回气管排出，在所述第二状态下，所述切换阀使尾气不朝所述回气管排出而朝大气排出。

2.如权利要求1所述的车辆尾气处理装置，其特征在于，

所述车辆尾气处理装置还包括温度传感器，该温度传感器用于检测流经所述催化器的尾气的温度，

若所述温度传感器检测到的温度没有达到催化剂的活性温度，则所述控制部判断为处于所述规定时间内，从而将所述切换阀切换至第一状态，若所述温度传感器检测到的温度达到催化剂的活性温度，则所述控制部判断为经过了所述规定时间，从而将所述切换阀切换至第二状态。

3.如权利要求1所述的车辆尾气处理装置，其特征在于，所述回气管的另一端与所述催化器的尾气排出方向上游侧的入口连通，在所述尾气管的比所述催化器更靠尾气排出方向上游侧的部位设置有第二单向阀，以防止尾气向发动机逆流。

4.如权利要求1所述的车辆尾气处理装置，其特征在于，所述回气管的另一端与所述尾气管的比所述催化器更靠尾气排出方向上游侧的第二部位连通，在所述尾气管的比所述第二部位更靠尾气排出方向上游侧的部位设置有第二单向阀，以防止尾气向发动机逆流。

5.如权利要求1至4中任一项所述的车辆尾气处理装置，其特征在于，

在所述回气管上，在所述回气管的一端与所述储罐之间设置有用于将尾气压缩后输送至所述储罐的压缩泵，

在所述回气管上，在所述储罐与所述单向阀之间设置有当所述储罐内的尾气的压力达到第一压力时打开的调压阀，

在所述储罐上连接有泄压回路，在该泄压回路上设有当所述储罐内的尾气的压力达到比第一压力大的第二压力时打开的泄压阀。

6.如权利要求1至4中任一项所述的车辆尾气处理装置，其特征在于，所述切换阀设置在所述催化器的尾气排出方向下游侧的出口附近。

7.如权利要求5所述的车辆尾气处理装置，其特征在于，所述压缩泵设置在所述储罐的使尾气流入的入口附近。

8.如权利要求5所述的车辆尾气处理装置，其特征在于，所述调压阀设置在所述储罐的使尾气流出的出口附近。

9.一种发动机系统，其特征在于，包括发动机和权利要求1至8中任一项所述的车辆尾气处理装置，该车辆尾气处理装置的尾气管与所述发动机的排气口连通。