本發(fā)明涉及汽車后處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種縮短三效催化轉(zhuǎn)化器起燃時(shí)間的裝置及控制策略。

背景技術(shù)：

機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)通過改善發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒過程，對(duì)降低排氣污染起到較大作用，但其效果有限，且不同程度地給汽車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性帶來負(fù)面影響。隨著對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放要求越來越嚴(yán)格，改善發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程的難度越來越大，能統(tǒng)籌兼顧動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能的發(fā)動(dòng)機(jī)越來越復(fù)雜，成本也急劇上升。因此，世界各地都先后開發(fā)了廢氣后處理凈化技術(shù)，在不影響或少影響發(fā)動(dòng)機(jī)其他性能的同時(shí)，在排氣系統(tǒng)中安裝各種凈化裝置。

三效催化轉(zhuǎn)化器是目前應(yīng)用最多的汽油機(jī)后處理裝置，然而其轉(zhuǎn)化效率的高低與溫度密切相關(guān)，只有達(dá)到一定溫度才開始工作，當(dāng)轉(zhuǎn)化效率達(dá)到50％所需要的時(shí)間稱為起燃時(shí)間。而在冷啟動(dòng)時(shí)，排氣溫度溫度較低，起燃時(shí)間較長(zhǎng)，故縮短起燃時(shí)間以改善冷起動(dòng)的凈化性能尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于有效縮短起燃時(shí)間，改善冷起動(dòng)時(shí)的凈化性能，提供一種縮短三效催化轉(zhuǎn)化器起燃時(shí)間的裝置及控制策略，通過保溫上一次發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)前的廢氣溫度，向三效催化轉(zhuǎn)化器直接通入高溫的壓縮空氣以及廢氣加熱這三種方式同時(shí)進(jìn)行，從而使三效催化轉(zhuǎn)化器在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到起燃溫度，達(dá)到改善汽車?yán)淦饎?dòng)排放的目的。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的一種縮短三效催化轉(zhuǎn)化器起燃時(shí)間的裝置，包括電能儲(chǔ)存單元、ECU控制單元、渦輪機(jī)、壓氣機(jī)、中冷器和三效催化轉(zhuǎn)化器，所述渦輪機(jī)與所述三效催化轉(zhuǎn)化器之間連接有排氣管，所述排氣管的兩端分別設(shè)有排氣管進(jìn)口閥和排氣管出口閥，所述排氣管外設(shè)有保溫裝置，所述排氣管上設(shè)有溫度傳感器，所述排氣管的出口處設(shè)有電熱器，位于所述三效催化轉(zhuǎn)化器的出口上連接有熱電器；所述壓氣機(jī)的進(jìn)口端與所述渦輪機(jī)連接，所述壓氣機(jī)出口端與所述中冷器連接；該裝置還設(shè)有一進(jìn)氣旁路管，所述進(jìn)氣旁路管的一端連接在所述壓氣機(jī)與中冷器之間的管路上，所述進(jìn)氣旁路管的另一端連接在所述三效催化轉(zhuǎn)化器與排氣管出口閥之間的管路上；所述進(jìn)氣旁通管上設(shè)有單向閥和進(jìn)氣旁通閥；所述ECU控制單元、電熱器和熱電器均連接至所述電能儲(chǔ)存單元；所述排氣管進(jìn)口閥、排氣管出口閥、溫度傳感器和進(jìn)氣旁通閥均連接至所述ECU控制單元。

本發(fā)明中，所述保溫裝置包括由內(nèi)向外依次套在排氣管上的保溫材料、真空層和金屬外體。

利用上述縮短三效催化轉(zhuǎn)化器起燃時(shí)間裝置實(shí)現(xiàn)的縮短三效催化轉(zhuǎn)化器起燃時(shí)間的控制方法，包括如下過程：

發(fā)動(dòng)機(jī)正常工況時(shí)，所述ECU控制單元控制進(jìn)氣旁通閥關(guān)閉、排氣管進(jìn)口閥、排氣管出口閥和單向閥均開啟，同時(shí)，電熱器未加熱；廢氣沿排氣管流向電熱器、三效催化轉(zhuǎn)化器、熱電器，最終排出大氣；其中，廢氣通過三效催化轉(zhuǎn)化器凈化后，流向熱電器，熱電器將廢氣能量轉(zhuǎn)換為電能，通過所述電能儲(chǔ)存單元儲(chǔ)存起來；

發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，ECU控制單元控制排氣管進(jìn)口閥和排氣管出口閥均關(guān)閉，所述單向閥保持開啟，排氣管中高溫廢氣儲(chǔ)存在排氣管中；

發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)時(shí)，ECU控制單元控制進(jìn)氣旁通閥、排氣管進(jìn)口閥、排氣管出口閥均開啟，所述單向閥保持開啟，通過所述壓氣機(jī)未經(jīng)過所述中冷器的一小部分高溫的壓縮空氣沿著進(jìn)氣旁通管經(jīng)單向閥和開啟的進(jìn)氣旁通閥流向三效催化轉(zhuǎn)化器，與此同時(shí)，ECU控制單元控制所述電能儲(chǔ)存單元對(duì)電熱器通電加熱；上一次發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)儲(chǔ)存在排氣管中的高溫廢氣縮短所述三效催化轉(zhuǎn)化器的起燃時(shí)間，廢氣通過所述電熱器加熱后再通過三效催化轉(zhuǎn)化器，縮短了所述三效催化轉(zhuǎn)化器的起燃時(shí)間；當(dāng)所述溫度傳感器的讀取溫度大于330℃時(shí)，所述ECU控制單元控制所述電能儲(chǔ)存單元停止對(duì)電熱器通電；

在上述整個(gè)過程中，所述熱電器持續(xù)將排氣能量轉(zhuǎn)化成電能，并儲(chǔ)存至所述電能儲(chǔ)存單元。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、通過廢氣保溫、廢氣加熱以及旁通高溫的壓縮空氣這3種方式同時(shí)進(jìn)行，能最大程度的縮短起燃時(shí)間。

2、通入壓縮空氣還能解決改善冷起動(dòng)時(shí)CO和HC的催化氧化因?yàn)槿毖醵荒苡行нM(jìn)行的缺陷。

3、將廢氣能量轉(zhuǎn)換成電能，在冷起動(dòng)時(shí)，將電能轉(zhuǎn)換成熱量對(duì)廢氣加熱，縮短起燃時(shí)間。

附圖說明

圖1為一種縮短三效催化轉(zhuǎn)化器起燃時(shí)間的裝置及控制策略的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為保溫裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為一種縮短三效催化轉(zhuǎn)化器起燃時(shí)間的裝置及控制策略的控制策略圖。

圖中：1-電能儲(chǔ)存單元，2-溫度傳感器，3-ECU控制單元，4-排氣管，5-保溫裝置，6-排氣管進(jìn)口閥，7-渦輪機(jī)，8-壓氣機(jī)，9-中冷器，10-單向閥，11-進(jìn)氣旁通閥，12-進(jìn)氣旁通管，13-電熱器，14-排氣管出口閥，15-三效催化轉(zhuǎn)化器，16-熱電器，51-金屬殼體，52-第一薄片，53-真空層，54-第二薄片，55保溫材料。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)描述，所描述的具體實(shí)施例僅對(duì)本發(fā)明進(jìn)行解釋說明，并不用以限制本發(fā)明。

如圖1所示，本發(fā)明提出的一種縮短三效催化轉(zhuǎn)化器起燃時(shí)間的裝置，包括電能儲(chǔ)存單元1、ECU控制單元3、渦輪機(jī)7、壓氣機(jī)8、中冷器9和三效催化轉(zhuǎn)化器15，所述渦輪機(jī)7與所述三效催化轉(zhuǎn)化器15之間連接有排氣管4，所述排氣管4的兩端分別設(shè)有排氣管進(jìn)口閥6和排氣管出口閥14，所述排氣管4外設(shè)有保溫裝置5，如圖2所示，所述保溫裝置5包括由內(nèi)向外依次套在排氣管4上的保溫材料55、真空層53和金屬外體51。所述排氣管4上設(shè)有溫度傳感器2，所述排氣管4的出口處設(shè)有電熱器13，位于所述三效催化轉(zhuǎn)化器15的出口上連接有熱電器16；所述壓氣機(jī)8的進(jìn)口端與所述渦輪機(jī)7連接，所述壓氣機(jī)8出口端與所述中冷器9連接。

本發(fā)明的裝置中還設(shè)有一進(jìn)氣旁路管12，所述進(jìn)氣旁路管12的一端連接在所述壓氣機(jī)8與中冷器9之間的管路上，所述進(jìn)氣旁路管12的另一端連接在所述三效催化轉(zhuǎn)化器15與排氣管出口閥14之間的管路上；所述進(jìn)氣旁通管12上設(shè)有單向閥10和進(jìn)氣旁通閥11；

所述ECU控制單元3、電熱器13和熱電器16均連接至所述電能儲(chǔ)存單元1；所述排氣管進(jìn)口閥6、排氣管出口閥14、溫度傳感器2和進(jìn)氣旁通閥11均連接至所述ECU控制單元3。

如圖3所示，利用上述縮短三效催化轉(zhuǎn)化器起燃時(shí)間的裝置實(shí)現(xiàn)縮短三效催化轉(zhuǎn)化器起燃時(shí)間的控制方法，包括如下過程：

發(fā)動(dòng)機(jī)正常工況時(shí)，所述ECU控制單元3控制進(jìn)氣旁通閥11關(guān)閉、排氣管進(jìn)口閥6、排氣管出口閥14和單向閥10均開啟，同時(shí)，電熱器13未加熱；使得廢氣沿排氣管流向電熱器13、三效催化轉(zhuǎn)化器15、熱電器16，最終排出大氣；使得廢氣沿排氣管4流向電熱器13、三效催化轉(zhuǎn)化器15、熱電器16，最終排出大氣；在正常工況時(shí)，廢氣流向的電熱器并未通電加熱，因?yàn)榇藭r(shí)的廢氣溫度已達(dá)到三效催化轉(zhuǎn)化器高轉(zhuǎn)化效率的工作溫度，無需再通過電熱器進(jìn)行加熱，廢氣通過三效催化轉(zhuǎn)化器15凈化后，流向熱電器16，熱電器16將此時(shí)的廢氣能量轉(zhuǎn)換為電能，通過所述電能儲(chǔ)存單元1儲(chǔ)存起來。

發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)時(shí)，ECU控制單元3控制排氣管進(jìn)口閥6和排氣管出口閥14均關(guān)閉，所述單向閥10保持開啟，排氣管4中高溫廢氣儲(chǔ)存在排氣管4中，因?yàn)榕艢夤芡鈱永p繞著保溫裝置，使得排氣管的絕熱性良好，盡可能使排氣管中的廢氣溫度保持一段較長(zhǎng)時(shí)間。

發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)時(shí)，ECU控制單元3控制進(jìn)氣旁通閥11、排氣管進(jìn)口閥6、排氣管出口閥14均開啟，所述單向閥10保持開啟，通過所述壓氣機(jī)8未經(jīng)過所述中冷器9的一小部分(15％左右)高溫的壓縮空氣沿著進(jìn)氣旁通管12經(jīng)單向閥10和開啟的進(jìn)氣旁通閥11流向三效催化轉(zhuǎn)化器，能提高三效催化轉(zhuǎn)化器15的工作溫度，且通入壓縮空氣，能改善冷起動(dòng)時(shí)CO和HC的催化氧化因?yàn)槿毖醵荒苡行нM(jìn)行的缺陷，其中，單向閥10可防止廢氣沿進(jìn)氣旁通管流向進(jìn)氣管。在冷起動(dòng)同時(shí)，ECU控制單元3控制所述電能儲(chǔ)存單元1對(duì)電熱器13通電，使電熱器加熱；冷起動(dòng)時(shí)的廢氣溫度較低，但是上一次發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)儲(chǔ)存在排氣管4中的高溫廢氣能一定程度上的縮短所述三效催化轉(zhuǎn)化器15的起燃時(shí)間，且廢氣通過所述電熱器13加熱后再通過三效催化轉(zhuǎn)化器15，能進(jìn)一步縮短所述三效催化轉(zhuǎn)化器15的起燃時(shí)間。

所述ECU控制單元3通過溫度傳感器讀取溫度數(shù)據(jù)，當(dāng)所述溫度傳感器2的讀取溫度大于330℃(三效催化轉(zhuǎn)化器高轉(zhuǎn)化效率的工作溫度)時(shí)，所述ECU控制單元3控制所述電能儲(chǔ)存單元1停止對(duì)電熱器13通電。

在上述整個(gè)過程中，所述熱電器16持續(xù)將排氣能量轉(zhuǎn)化成電能，并儲(chǔ)存至所述電能儲(chǔ)存單元1。

盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式，上述的具體實(shí)施方式僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨的情況下，還可以做出很多變形，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。