CN113446091B - 一种排气装置、发动机及汽车 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种排气装置、发动机及汽车，该排气装置包括催化器、供气体流动的第二通路及电控单元，催化器内具有供气体流动的第一通路，催化器设置有供气体流出的出气端；第二通路围绕催化器的外部设置，第一通路与第二通路相连通，第二通路设置有第一通路门及排气口；沿着气体在第一通路流动的延伸方向，出气端、第一通路门及排气口依次设置；电控单元用于控制第一通路门在催化器需要加热时处于关闭状态。
Description
技术领域
本发明涉及汽车部件技术领域，具体地，涉及一种排气装置、发动机及汽车。
背景技术
近年来，随着全球汽车保有量的激增，大气环境问题日趋严重，人们的环保意识越来越强，各国对汽车尾气排放控制的要求也就愈来愈严格。由于尾气处理装置工作特性的原因，汽车在使用过程中，排向大气的污染物主要集中在冷启动状态下。因为汽油机在冷起动时排气温度较低，而TWC(三效催化转化器)的工作温度需要达到300～450℃时，TWC才会开始以接近100％的转化率工作。而当TWC的工作温度低于300℃时，则无法进行正常工作，TWC就无法对汽车尾气进行有效的转化甚至根本就无法进行转化，从而导致几乎没能经过处理的废气污染物排放到大气环境中。所以在冷起动后需要尽快达到TWC的起燃温度，这样三效催化转化器才能正常工作。
为了解决上述问题以降低冷起动排放，现有技术中的解决方案主要有加入其它装置以升高混合气温度，这类装置有电加热催化器、燃烧器等。然而，诸如此类的设计，一方面大大增加了结构设计的复杂性，并且还带来了额外的能源消耗。并且，通过电加热器加热催化器时，电热能效的转化效率较低，而且系统使用也存在一定的局限性。由于传统汽车的低压蓄电池(通常为12V蓄电池)的电量较小，且低压蓄电池的发电是由内燃机工作时带动发电机实现的，因此在内燃机未开始工作前，无法对三元催化器进行主动的通电加热，否则将导致低压蓄电池馈电，无法正常启动发动机。
有鉴于此，需要提供一种新的技术方案以解决上述技术问题。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种排气装置、发动机及汽车的新的技术方案。
根据本发明的第一方面，提供了一种排气装置，其包括：
催化器，所述催化器内具有供气体流动的第一通路，所述催化器设置有供气体流出的出气端；
供气体流动的第二通路，所述第二通路围绕所述催化器的外部设置，所述第一通路与第二通路相连通，所述第二通路设置有第一通路门及排气口；沿着气体在所述第一通路流动的延伸方向，所述出气端、所述第一通路门及所述排气口依次设置；
电控单元，所述电控单元用于控制所述第一通路门在催化器需要加热时处于关闭状态。
可选地，所述排气装置还包括第一壳体及第二壳体，所述第一壳体位于第二壳体内，所述催化器位于所述第一壳体内；所述第一壳体的第一端为敞开端，所述催化器与第一壳体之间以及所述第一壳体与第二壳体之间构成所述第二通路，所述第一通路门设置在所述第一壳体的第二端，所述排气口设置于第二壳体上。
可选地，所述排气装置还包括第一电子节气门，所述第一电子节气门设置于第一通路门处，所述电控单元与第一电子节气门电连接。
可选地，所述排气装置还包括第二通路门，所述第二通路门设置于第二通路的靠近排气口处。
可选地，所述排气装置还包括第二电子节气门，所述第二电子节气门设置于第二通路门处，所述电控单元与第二电子节气门电连接。
可选地，所述排气装置还包括电动球阀，所述电动球阀设置于第一通路门与第二通路门处，用于连接所述第一通路门与第二通路门，所述电动球阀与电控单元电连接。
可选地，所述催化器包括外壳及填充在外壳内的载体。
可选地，所述第一壳体与第二壳体之间设置有隔离板，所述隔离板与第一壳体围合成一封闭空间。
可选地，所述封闭空间内填充有隔热材料。
根据本发明的第二方面，提供了一种发动机，所述发动机包括如上所述的排气装置。
根据本发明的第三方面，提供了一种汽车，所述汽车包括如上所述的发动机。
本发明实施例提供的排气装置，其结构简单、使用方便，无需额外增加加热装置，不用额外消耗能量，节约成本、节省能源；通过对排气装置的管路进行合理设计，利用汽车尾气自身的热量对催化器进行二次加热，使催化器尽快达到正常工作所需的温度，并且高效地利用了汽车尾气的余热。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1为本发明提供的一种排气装置的工作状态示意图一；
图2为本发明提供的一种排气装置的工作状态示意图二；
图3为本发明提供的一种排气装置的一种实施例的结构示意图；
图4为本发明提供的一种排气装置的一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
本发明实施例提供了一种排气装置，参考图1所示，所述排气装置包括催化器1，所述催化器1内具有供气体流动的第一通路4，所述催化器1设置有供气体流出的出气端102，催化器1上与出气端102相对的另一端为催化器1的进气端101；所述排气装置还包括供气体流动的第二通路5及电控单元6，所述第二通路5围绕所述催化器1的外部设置，所述第一通路4与第二通路5相连通，所述第二通路5设置有第一通路门及排气口302，所述第一通路门具有关闭及打开两种状态；沿着气体在所述第一通路4流动的延伸方向，所述出气端102、所述第一通路门及所述排气口302依次设置；所述电控单元6用于控制所述第一通路门在催化器1需要加热时处于关闭状态。
参考图1所示，本发明实施例提供的排气装置排放汽车尾气时的工作原理为：汽车尾气从催化器1的进气端101进入到催化器1中，当汽车尾气在第一通路4中流动时，汽车尾气可对催化器1进行第一次加热，具体地，催化器1的进气端101连接汽车的排气歧管13。此时，当汽车发动机处于冷启动阶段时，则催化器1由于温度较低无法有效分解汽车尾气，因此需要对催化器1进行继续加热，即需要进行催化器起燃。此时通过电控单元6控制第一通路门处于关闭状态，则汽车尾气经过催化器1后从催化器1的出气端102排出，由于第一通路门关闭，则汽车尾气无法从第一通路门排出，只能够反向流动进入到第二通路5中，参考图1中箭头所示的气体流动方向，当汽车尾气在第二通路5中流动经过催化器1时，便可利于汽车尾气的余热为催化器1进行二次加热，这样不仅可以充分利用汽车尾气的热能、提高发动机冷启动时的燃油经济性，并且还能有效缩短催化器的起燃时间。之后汽车尾气会继续流动，然后从排气口302排出，此时汽车尾气的流动排放速度较慢。参考图2所示，在催化器起燃完成达到催化器的工作温度后，通过电控单元6发出指令控制第一通路门打开，则汽车尾气从进气端101进入到催化器1中，经过催化器1并从催化器1的出气端102排出后，此时汽车尾气会直接从第一通路门排出最后经过排气口302排放到外部环境中，此时汽车尾气的排放流畅、速度较快，保证在较大的汽车尾气流量下排气的通畅，从而利于发动机性能的表现。可选地，所述进气端101、出气端102、第一通路门、排气口302基本位于同一直线上，这样当第一通路门打开时能更加确保排气的通畅性。
本发明实施例提供的排气装置结构简单、操作方便，无需额外增加加热装置，不用额外消耗能量，节约成本、节省能源；通过对排气装置的管路进行合理设计，利用汽车尾气自身的热量对催化器进行二次加热，使催化器尽快达到正常工作所需的温度，并且高效地利用了汽车尾气的余热。此外，当第一通路门处于打开状态时，对汽车尾气的排气性能几乎没有任何影响，能够保持发动机的性能。
可选地，在催化器1内设置有温度传感器，该温度传感器与电控单元6信号连接，通过温度传感器检测催化器1的温度并将温度信号发送给电控单元6，电控单元6通过接收到的温度信号控制第一通路门的打开或关闭。具体地，电控单元6通过控制线路14与第一通路门电连接。
参考图1、图2所示，在一个实施例中，所述排气装置的具体结构为：还包括第一壳体2及第二壳体3，所述第一壳体2位于第二壳体3内，所述催化器1位于所述第一壳体2内；所述第一壳体2的第一端为敞开端201，所述催化器1与第一壳体2之间以及所述第一壳体2与第二壳体3之间构成所述第二通路5，所述第一通路门设置在所述第一壳体2的第二端，所述排气口302设置于第二壳体3的第一端，所述第二壳体3的第二端为封闭端301；所述催化器1的进气端101与所述第一壳体2的敞开端201位于同侧，且所述催化器1的进气端101伸出第二壳体3的封闭端301外。
通过上述第一壳体2、第二壳体3与催化器1的位置及连接关系设置，可以简单方便地实现所需要的气体流通回路。
参考图1、图2所示，在一个实施例中，所述排气装置还包括第一电子节气门7，所述第一电子节气门7设置于第一通路门处，所述电控单元6与第一电子节气门7电连接。
利用电控单元6控制第一电子节气门7实现对第一通路门的打开及关闭两种状态的控制，设置简单、操作方便。
在一个实施例中，所述排气装置还包括第二通路门，所述第二通路门设置于第二通路5的靠近排气口302处，具体地，所述第二通路门设置于所述第一壳体2与第二壳体3之间。所述第二通路门具有关闭及打开两种状态，所述电控单元6与第二通路门电连接，用于控制所述第二通路门打开或关闭。
参考图2所示，当设置第二通路门时，在催化器起燃阶段，在通过电控单元6控制第一通路门处于关闭状态的同时，通过电控单元6控制第二通路门处于打开状态，这样不会影响汽车尾气流经第二通路5后从排气口302排出；当催化器起燃完毕后，在通过电控单元6控制第一通路门打开的同时，通过电控单元6控制第二通路门处于关闭状态，这样可以进一步确保汽车尾气只会直接经由第一通路门从排气口302排出，从而进一步确保了排气的通畅性。并且，在整个催化器1的起燃环节可以进行闭环控制，即当催化器1内的温度传感器检测到催化器1的温度较低时，即可通过电控单元6控制第一通路门及第二通路门的开关角度使之相互配合，实现对催化器1二次加热的汽车尾气流量进行有效控制，从而实现对催化器1起燃速度的精确控制。
参考图1、图2所示，在一个实施例中，所述排气装置还包括第二电子节气门8，所述第二电子节气门8设置于第二通路门处，所述电控单元6与第二电子节气门8电连接。
利用电控单元6控制第二电子节气门8实现对第二通路门的打开及关闭两种状态的控制，设置简单、操作方便。
参考图3所示，在一个实施例中，所述排气装置还包括电动球阀9，所述电动球阀9设置于第一通路门与第二通路门处，用于连接所述第一通路门与第二通路门，所述电动球阀9与电控单元6电连接。
在本实施例中，通过一个电动球阀9即可连接第一通路门与第二通路门，从而控制第一通路门及第二通路门的开关，节省了零部件的使用数量、降低了装置的成本。
参考图1、图2所示，在一个实施例中，所述催化器1包括外壳111及填充在外壳111内的载体112。
可选地，载体112可包含铂、铑等金属。当汽车尾气经过催化器1时，铂催化剂就会促使HC与CO氧化生成水蒸汽和二氧化碳；铑催化剂会促使NOx还原为氮气和氧气。
参考图1、图2所示，在一个实施例中，所述第一壳体2与第二壳体3之间设置有隔离板10，所述隔离板10与第一壳体2围合成一封闭空间11。
隔离板10的设置可以通过封闭空间将所述催化器1与第一壳体2之间的第二通路5和所述第一壳体2与第二壳体3之间第二通路5隔开，这样当汽车尾气流经催化器1的外部对催化器1进行二次加热时，可以减缓汽车尾气热量的散失，确保汽车尾气对催化器1加热的效率，从而保证了催化器1的起燃效率。
参考图4所示，在一个实施例中，所述封闭空间内填充有隔热材料12。
可选地，隔热材料12为玻璃纤维、石棉、岩棉、硅酸盐、气凝胶毡、真空板等。隔热材料12的设置可以进一步增加催化器1与第一壳体2之间的第二通路5和第一壳体2与第二壳体3之间的第二通路5二者之间的热阻，从而进一步保证了催化器1的起燃效率。
本发明实施例还提供了一种发动机，所述发动机包括如上所述的排气装置。
本发明实施例还提供了一种汽车，所述汽车包括如上所述的发动机。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。
Claims (5)
1.一种排气装置，其特征在于，包括：
催化器(1)，所述催化器(1)内具有供气体流动的第一通路(4)，所述催化器(1)设置有供气体流出的出气端(102)；
供气体流动的第二通路(5)，所述第二通路(5)围绕所述催化器(1)的外部设置，所述第一通路(4)与第二通路(5)相连通，所述第二通路(5)设置有第一通路门及排气口(302)；沿着气体在所述第一通路(4)流动的延伸方向，所述出气端(102)、所述第一通路门及所述排气口(302)依次设置；
电控单元(6)，所述电控单元(6)用于控制所述第一通路门在催化器(1)需要加热时处于关闭状态；
所述排气装置还包括第一壳体(2)及第二壳体(3)，所述第一壳体(2)位于第二壳体(3)内，所述催化器(1)位于所述第一壳体(2)内；所述催化器(1)与第一壳体(2)之间以及所述第一壳体(2)与第二壳体(3)之间构成所述第二通路(5)；所述排气装置还包括第二通路门，所述第二通路门设置于第二通路(5)的靠近排气口(302)处；
所述排气装置还包括电动球阀(9)，所述电动球阀(9)设置于所述第一通路门与第二通路门处，用于连接所述第一通路门与第二通路门，控制第一通路门及第二通路门的开关，所述电动球阀(9)与电控单元(6)电连接；
所述第一壳体(2)与第二壳体(3)之间设置有隔离板(10)，所述隔离板(10)与第一壳体(2)围合成一封闭空间(11)；所述封闭空间内填充有隔热材料(12)。
2.根据权利要求1所述的排气装置，其特征在于，所述第一壳体(2)的第一端为敞开端(201)，所述第一通路门设置在所述第一壳体(2)的第二端，所述排气口(302)设置于第二壳体(3)上。
3.根据权利要求1所述的排气装置，其特征在于，所述催化器(1)包括外壳(111)及填充在外壳(111)内的载体(112)。
4.一种发动机，其特征在于，所述发动机包括如权利要求1-3中任一项所述的排气装置。
5.一种汽车，其特征在于，所述汽车包括如权利要求4所述的发动机。
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2020
- 2020-03-26 CN CN202010225819.3A patent/CN113446091B/zh active Active
Patent Citations (6)
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