CN106321201B - 一种电加热式催化转化器的加热控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电加热式催化转化器，包括壳体，其特征在于：所述壳体内设有金属载体，所述金属载体上设有和电源连接的正电极及负电极；所述金属载体外表面设有温度传感器，所述金属载体外部设有包裹所述金属载体侧部及温度传感器的绝缘结构；所述壳体外壁设有漏电感应器；所述电源、温度传感器及漏电感应器均和ECU连接；本发明在车辆冷启动时起到电加热促使催化剂快速起燃的作用，大大缩短催化剂的起燃时间，大幅降低整车排放。
Description
技术领域
本发明涉及尾气净化装置，具体涉及一种电加热式催化转化器及其加热控制方法。
背景技术
三元催化器作为目前普遍使用的尾气净化装置，主要是采用催化剂将排气中CO、HC、NOx等有害气体成分转化为无害的气体排出。
在车辆冷启动后，催化器载体处于升温阶段，催化剂在起燃阶段净化效率很低，此时排放的尾气中有害气体浓度较高，内燃机排放污染物的80％以上是由冷启动阶段产生。
目前技术上采用加快催化器起燃的方式主要有：双层端锥包裹或者催化器前级全包裹降低热损失、催化器前级载体贴近歧管出气口或增压器出口、采用热导性好的金属载体等，但效果仍然非常有限；车辆冷启动后，尾气中有害气体浓度较高。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供大大缩短催化剂的起燃时间，达到大幅降低整车排放目的的电加热式催化转化器及其加热控制方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
该种电加热式催化转化器，包括壳体，所述壳体内设有金属载体，所述金属载体上设有和电源连接的正电极及负电极；所述金属载体外表面设有温度传感器，所述金属载体外部设有包裹所述金属载体侧部及温度传感器的绝缘结构；所述壳体外壁设有漏电感应器；所述电源、温度传感器及漏电感应器均和ECU 连接。
所述正电极及负电极和变压器连接，所述变压器和电源连接。
所述绝缘结构包括设于所述金属载体外部的绝缘层及设于所述绝缘层外部的衬垫。
所述衬垫为玻纤。
所述金属载体内部设有催化剂。
所述绝缘层两端均伸出所述金属载体侧部3-5mm。
布置在排气歧管后或者涡轮增压器后，金属载体设于所述壳体前部，所述壳体内在金属载体后方设有陶瓷载体。
所述电源为蓄电池。
所述正电极、负电极、变压器及电源连接构成电加热系统电路。
该种电加热式催化转化器的加热控制方法，具体为：
车辆正常启动时，整车进行电路检测时，温度传感器将金属载体温度反馈给ECU；发动机启动后，ECU根据金属载体温度对电加热系统电路进行控制；
金属载体温度未达到电加热系统阈值温度，ECU控制电加热系统电路接通，变压器将电源电压转为高压加载到金属载体上，金属载体发热加热催化剂，催化剂快速升温；金属载体发热过程中，金属载体温度逐步上升，当金属载体温度达到阈值温度后，ECU控制电加热系统电路关闭，停止加热；
金属载体温度超过电加热系统阈值温度时，电加热系统电路不开启；
电加热系统工作过程中出现漏电时，漏电感应器将漏电信息反馈给ECU， ECU控制电加热系统电路关闭，并控制报警系统进行报警。
本发明的优点在于：本发明加热式催化转化器及其加热控制方法，在车辆冷启动时起到电加热促使催化剂快速起燃的作用，大大缩短催化剂的起燃时间，大幅降低整车排放。当载体温度达到工作阈值温度后，系统关闭，停止加热。另本发明有绝缘结构保护，防止漏电，工作可靠性及安全性好。
附图说明
下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明电加热式催化转化器的结构示意图。
图2为本发明电加热式催化转化器的金属载体封装结构示意图。
上述图中的标记均为：
1、金属载体，2、正电极，3、负电极，4、衬垫，5、绝缘层，6、温度传感器，7、漏电感应器，8、陶瓷载体，9、变压器，10、电源，11、ECU。
具体实施方式
下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
如图1及图2所示，该种电加热式催化转化器，包括壳体，壳体内设有金属载体1，金属载体1上设有和电源10连接的正电极2及负电极3；金属载体1 外表面设有温度传感器6，金属载体1外部设有包裹金属载体1侧部及温度传感器6的绝缘结构；壳体外壁设有漏电感应器7；电源10、温度传感器6及漏电感应器7均和ECU11连接。金属载体1中心作为正极，载体外壁作为负极，加热均匀；在车辆冷启动时起到电加热促使催化剂快速起燃的作用，大大缩短催化剂的起燃时间，大幅降低整车排放。当载体温度升高到阈值温度后，系统关闭，停止加热。另本发明有绝缘结构保护，防止漏电，工作可靠性及安全性好。
温度传感器6设于金属载体1的绝缘结构上，用于检测金属载体1温度，实时监控金属载体1温度变化情况，并反馈给ECU11。ECU11根据温度传感器 6反馈的温度信息，对电加热电路进行控制，以达到采用金属载体1发热加热催化剂，达到催化剂快速升温效果，大大降低发动机冷启动阶段排放的尾气中有害气体。
金属载体1中心作为正极，载体外壁作为负极，金属载体1作为热电偶发热，从而加热涂敷的催化剂。如图2所示，金属载体1在制作中需要卷制焊接，中心附近有两个涡旋孔，正极棒置于两个涡旋孔内构成正电极2，正极棒顶端及末端均布有限位结构，防止在系统振动和气流影响下发生位移。负极为带状，包裹金属载体1中央，达到均匀布置结构，使载体加热更均匀。正电极2及负电极3均为耐高温电极。
正电极2及负电极3和变压器9连接，变压器9和电源10连接。变压器9 将电源10电压调整为高压，提高加热效率。正电极2、负电极3、变压器9及电源10连接构成电加热系统电路。ECU可通过控制电加热系统电路中的控制开关的闭合和开启，来控制电加热系统电路的接通和断开。
绝缘结构包括设于金属载体1外部的绝缘层5及设于绝缘层5外部的衬垫4。金属载体1作为发热体，加热催化剂；衬垫4用于封装金属载体1；衬垫4与金属载体1中间包裹绝缘层5，使载体与外壁绝缘，即使在衬垫4吸水后也不会发生漏电。
温度传感器6设于金属载体1外表面，漏电感应器7设于壳体外表面。温度传感器6用于准确检测金属载体1温度，实时监控金属载体1温度变化情况。漏电感应器7置于壳体外表面，一旦发生漏电，便由ECU11控制强制中断加热电路，并提示报警，保证电加热式催化转化器的使用安全性和可靠性。
衬垫4为玻纤。衬垫4采用玻纤，为金属载体1封装提供足够的保持力。基于玻纤容易吸水，吸水后具有一定导电性，在金属载体1和玻纤之间的绝缘层5能够有效防止玻纤造成漏电风险。
金属载体1内部设有催化剂。金属载体1电加热后发热，加热催化剂，催化剂达到快速升温效果，大大降低发动机冷启动阶段排放的尾气中有害气体。
绝缘层5两端均伸出金属载体1侧部3-5mm。绝缘层5将金属载体1与负极带包裹其中，防止电流经排气系统进入发动机，影响发动机安全。为了防止车辆熄火后，内壁面水汽冷凝液造成短路，将绝缘层5加长至轴向高出载体 3-5mm，这样就完全规避了冷凝液造成漏电的风险。
电加热式催化转化器布置在排气歧管后或者涡轮增压器后，金属载体1设于壳体前部，壳体内在金属载体1后方设有陶瓷载体8。陶瓷载体8为后级催化布置，与前级催化器共同进行尾气净化。
电源10为蓄电池。电源10提供加热催化剂用的热能。一般为车载蓄电池，需要ECU11来控制电能使用情况以及必要的充电；具备电动机的混合动力的车辆，电能充足，更适合于普及此系统用来降低整车排放。
电加热式催化转化器，包括ECU11及线路，能够实现电源10电能控制、车辆启动预加热控制、加热过程控制及漏电强停控制。
该种电加热式催化转化器的加热控制方法，具体为：
车辆正常启动时，整车进行电路检测时，温度传感器6将金属载体1温度反馈给ECU11；发动机启动后，ECU11根据金属载体1温度对电加热系统电路进行控制；
金属载体1温度未达到电加热系统阈值温度，ECU11控制电加热系统电路接通，变压器9将电源10电压转为高压加载到金属载体1上，金属载体1发热加热催化剂，达到催化剂快速升温效果；金属载体1发热过程中，金属载体1 温度逐步上升，温度传感器6将金属载体1温度实时反馈给ECU11，当金属载体1温度大于等于电加热系统阈值温度后，ECU11控制电加热系统电路关闭，停止加热；
金属载体1温度超过电加热系统电路阈值温度时，电加热系统电路不开启；
电加热系统工作过程中出现漏电时，漏电感应器7将漏电信息反馈给 ECU11，ECU11将立即控制电加热系统电路关闭，并控制报警系统进行报警。
目前广泛采用金属载体1都是Al\Cr合金载体，但其电阻很低，对电极及线束的电阻要求极高；本发明优先选用电阻相对较高的合金载体，降低了电极及线束的特殊要求，使此系统应用起来更方便。
本发明设置在车辆内燃机的排气管，布置在排气歧管后或者涡轮增压器后。车辆包含柴油发动机、汽油发动机的车辆；更适用于具备电动机的混合动力的车辆，因其具备大容量电瓶，为催化器电加热提供了更好的能量储备。
显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种电加热式催化转化器的加热控制方法，所述电加热式催化转化器，包括壳体，所述壳体内设有金属载体，所述金属载体上设有和电源连接的正电极及负电极；所述金属载体外表面设有温度传感器，所述金属载体外部设有包裹所述金属载体侧部及温度传感器的绝缘结构；所述壳体外壁设有漏电感应器；所述电源、温度传感器及漏电感应器均和ECU连接；所述正电极及负电极和变压器连接，所述变压器和电源连接；所述正电极、负电极、变压器及电源连接构成电加热系统电路；其特征在于：具体为：
车辆正常启动时，整车进行电路检测时，温度传感器将金属载体温度反馈给ECU；发动机启动后，ECU根据金属载体温度对电加热系统电路进行控制；
金属载体温度未达到电加热系统阈值温度，ECU控制电加热系统电路接通，变压器将电源电压转为高压加载到金属载体上，金属载体发热加热催化剂，催化剂快速升温；金属载体发热过程中，金属载体温度逐步上升，当金属载体温度达到阈值温度后，ECU控制电加热系统电路关闭，停止加热；
金属载体温度超过电加热系统阈值温度时，电加热系统电路不开启；
电加热系统工作过程中出现漏电时，漏电感应器将漏电信息反馈给ECU，ECU控制电加热系统电路关闭，并控制报警系统进行报警。
2.如权利要求1所述的电加热式催化转化器的加热控制方法，其特征在于：所述绝缘结构包括设于所述金属载体外部的绝缘层及设于所述绝缘层外部的衬垫。
3.如权利要求2所述的电加热式催化转化器的加热控制方法，其特征在于：所述衬垫为玻纤。
4.如权利要求2或3所述的电加热式催化转化器的加热控制方法，其特征在于：所述金属载体内部设有催化剂。
5.如权利要求2所述的电加热式催化转化器的加热控制方法，其特征在于：所述绝缘层两端均伸出所述金属载体侧部3-5mm。
6.如权利要求2所述的电加热式催化转化器的加热控制方法，其特征在于：布置在排气歧管后或者涡轮增压器后，金属载体设于所述壳体前部，所述壳体内在金属载体后方设有陶瓷载体。
7.如权利要求1所述的电加热式催化转化器的加热控制方法，其特征在于：所述电源为蓄电池。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |