专利名称：一种降低汽油机冷起动和暖机工况微粒排放的系统的制作方法
技术领域：
本实用新型属节能环保技术领域，具体涉及一种降低汽油机微粒排放的系统。
背景技术：
由于近年来汽车保有量的大幅增加，不仅给全球能源安全带来了巨大挑战，也产生了非常严重的环境污染问题。尤其在城市中，由于车辆密度大，楼群密集，大量汽车尾气排放到空气中无法被环境净化消散，很大一部分被人体所吸收，严重影响人们的身体健康。尤其是汽车尾气中的微粒，被人吸入肺部后可以在体内滞留很长时间，造成肺癌等疾病。而且粒径越小的微粒越容易被人体吸入，对人体的伤害也越大。随着汽车数量的增长，汽车所排出的微粒总量也呈现较快增长，尤其是在汽车冷起动和暖机过程产生的微粒数量占很大比重，而且此时产生的微粒大小和种类也非常复杂，因此汽油机的微粒问题也逐渐被越来越多的人所重视。而目前绝大多数的汽油车上只装有三效催化转化器，并没有处理微粒的装置，少数汽油车上装有针对全部工况的微粒捕集器(GPF)，而大部分微粒的产生是在冷起动和暖机过程的工况下，很多工况下微粒产生的数量和质量并不多，不需要对微粒进行捕集处理。如果在全部工况都使用微粒捕集器则会造成排气背压升高，泵气损失增大，使得汽油机的动力性和燃油经济性变差。
发明内容本实用新型的目的是降低汽油机冷起动和暖机工况的微粒排放。该实用新型利用电控阀门来控制尾气的排出途径，通过微粒捕集器实现对尾气中微粒的捕集与处理。为解决上述技术问题，本实用新型提供一种电控阀门控制尾气流向，通过尾气微粒净化装置对尾气中的微粒进行捕集与处理，从而减少汽油机在冷起动和暖机过程的微粒排放。本实用新型由发动机1、电磁阀I 2、电磁阀II 3、微粒捕集器4、支排气管5、主排气管6、三效催化转化器7、电控单元8、冷却液温度传感器9组成，其中冷却液温度传感器9、电磁阀I 2和电磁阀II 3均与电控单元8连接，其中电控单元8分别控制电磁阀I 2和电磁阀II 3，使支排气管5管路和主排气管6管路开启或关闭；冷却液温度传感器9采集发动机I冷却水的温度数据,并把数据传输给电控单元8。主排气管6入口端与发动机I的排气口连接，主排气管6侧壁与装有微粒捕集器4的支排气管5固接，支排气管5的入口端装有电磁阀I 2 ;支排气管5入口和出口端之间的主排气管6中装有电磁阀II 3。主排气管6出口端与三效催化转化器7固接。本实用新型降低汽油机冷起动和暖机工况微粒排放的系统，通过冷却液温传感器9对发动机I冷却液温度的检测，在发动机I冷起动及暖机工况时利用电磁阀I 2控制尾气进入装有微粒捕集器4的支排气管5管路中进行微粒的捕集处理，而在发动机I的其它工况下则通过电磁阀II 3控制尾气直接进入主排气管6，经过三效催化转化器7的处理后排入周围环境中。本实用新型的系统工作过程是:当发动机I开始工作时，冷却液温度传感器9自动检测发动机I冷却液温度及变化情况，并把所监测到的数据传输给电控单元8，电控单元8根据所采集到的冷却液温度数据判断发动机I的实时工况。如果此时发动机I为冷起动工况，这时电控单元8内的控制程序向排气控制单元发出控制指令，电磁阀I 2自动将装有微粒捕集器4的支排气管5管路打开，同时电磁阀II 3将主排气管6关闭。尾气通过支排气管5进入微粒捕集器4，经过微粒捕集器4对微粒的捕集处理后尾气再进入主排气管6中的三效催化转化器7，然后经过三效催化转化器7对尾气中CO、HC、NOX的催化转化之后再排到环境中。当冷却液温度上升到一定温度时，冷却液温度传感器9所采集到的数据传输给电控单元8，电控单元8通过实时数据判断出发动机I暖机过程结束，电控单元8发出控制指令，电磁阀I 2关闭装有微粒捕集器4的支排气管5管路，这时尾气直接通过主排气管6进入三效催化转化器7进行污染物处理。经过处理后的汽车尾气最终排入到环境中。与现有技术相比本实用新型的有益效果是:1.通过微粒捕集器4对尾气中微粒的吸附作用可以有效降低汽油机冷起动和暖机工况下尾气微粒排放。2.利用电控阀门调节尾气流向，可以针对不同工况选择不同尾气后处理方式并且调节迅速，反应灵敏。3.延长了微粒捕集器4的使用时间，减少了再生的次数，提高了燃油经济性。4.只在微粒数量及质量产生最多的冷起动和暖机工况下使用微粒捕集器4，排气背压小，提高了动力性与燃油经济性。5.使用的微粒捕集器4结构尺寸减小，对安装空间要求降低。
图1为降低汽油机冷起动和暖机工况微粒排放的系统示意图图2为降低汽油机冷起动和暖机工况微粒排放系统的工作过程示意图其中:1.发动机2.电磁阀I 3.电磁阀II 4.微粒捕集器(GPF)5.支排气管6.主排气管7.三效催化转化器8.电控单元9.冷却液温度传感器
具体实施方式
以下结合附图1对本实用新型技术方案做进一步的详细阐述:本实用新型中的发动机I为目前广泛采用的缸内直喷汽油机，冷却液温度传感器9可以选择市售的热敏电阻或热电偶温度传感器或其它同等作用的产品，电控单元8为存储有控制电磁阀I 2和电磁阀II 3开闭的处理程序的芯片或ECU，可以选择使用稳定性较好、结构简单的80cl96芯片。电磁阀I 2和电磁阀II 3分别为耐高温并且具有较高反应灵敏度的电控蝶阀或其它任何可用结构。微粒捕集器4和三效催化转化器7是专门应用在汽油机上的尾气后处理装置，可以应用市售的大部分产品。本实用新型系统开始工作时，从发动机I排出的尾气先进入主排气管6中，检测单元冷却液温度传感器9自动检测发动机冷却液温度并将数据传输给电控单元8，电控单元8根据采集到的数据确定发动机I所处的实时工况，当发动机I所处冷起动和暖机工况时，排气控制单元中的电磁阀I 2将装有微粒捕集器4的支排气管5管路打开而同时电磁阀II 3关闭主排气管6管路。尾气通过支排气管5管路进入微粒捕集器4，其中的微粒被捕集器4所捕集吸附，之后尾气进入主排气管6，经过三效催化转化器7对尾气的进一步处理之后排入环境中。在发动机I冷起动与暖机过程中，冷却液温度传感器9持续采集实时数据并传输给电控单元8进行分析处理，冷起动和暖机工况是发动机尾气微粒排放较高的工况，排气控制单元中的电磁阀I 2持续将装有微粒捕集器4的支排气管5管路开启，这些工况的尾气都要经过微粒捕集器4的捕集净化之后才能进入主排气管6。当冷却液温度传感器9采集到的冷却液温度数据实时传输给电控单元8并经过分析之后确定发动机I暖机过程结束，电控单元8立即向排气控制单元发出控制指令，电磁阀I 2自动关闭装有微粒捕集器4的支排气管5管路，同时电磁阀II 3打开主排气管6，尾气直接进入主排气管6中，经过三效催化转化器7进一步对尾气中的CO、NOX, HC等污染物处理之后，尾气再排到环境中。结合附图2说明本实用新型的具体工作过程:1.发动机I起动后排出的尾气先进入主排气管6，冷却液温度传感器9测得发动机冷却液温度低于60°C为冷机状态，同时将采集到的数据传输到电控单元8。2.电控单元8对采集的数据进行分析，确定发动机I所处工作状态为冷起动和暖机状态，于是电控单元8发出控制指令给排气控制单元中的电磁阀I 2和电磁阀II 3。3.电磁阀I 2收到控制指令后立即开启安装有微粒捕集器4的支排气管5管路，同时电磁阀II 3将主排气管6管路关闭，尾气通过支排气管5进入微粒捕集器4中。经过微粒捕集器4处理之后，尾气再进入主排气管6管路中，主排气管6中装有三效催化转化器7，尾气经过三效催化转化器7时可以对其中的Ν0Χ，HC和CO进行催化氧化处理，经过两次净化处理的尾气最后经主排气管6排放到环境中。4.当采集到的冷却液温度大于60°C，电控单元8对数据进行分析后确定发动机暖机过程结束，于是电控单元8立即向排气控制单元发出控制指令。5.排气控制单元中的电磁阀I 2在收到电控单元8的控制指令后立即关闭装有微粒捕集器4的支排气管5，同时电磁阀II 3打开主排气管6管路。尾气直接进入主排气管6，经过安装在主排气管6中的三效催化转化器7对其中的Ν0Χ，HC和CO进行氧化处理后，尾气最终排放到环境中。
权利要求1.一种降低汽油机冷起动和暖机工况微粒排放的系统，由发动机(I)、电磁阀I (2)、电磁阀II (3)、微粒捕集器(4)、支排气管(5)、主排气管(6)、三效催化转化器(7)、电控单元(8)、冷却液温度传感器(9)组成，其特征在于冷却液温度传感器(9)、电磁阀I (2)和电磁阀II (3)均与电控单元(8)连接，其中电控单元(8)分别控制支排气管(5)管路和主排气管(6)管路的开启与关闭；冷却液温度传感器(9)采集发动机(I)冷却水的温度数据，并把数据传输给电控单元(8);主排气管(6)入口端与发动机(I)的排气口连接，主排气管(6)侧壁与装有微粒捕集器⑷的支排气管(5)固接，支排气管(5)的入口端装有电磁阀I (2)；支排气管(5)入口和出口端之间的主排气管(6)中装有电磁阀II (3);主排气管(6)出口端与三效催化转化器(7)固接。
2.按权利要求1所述的一种降低汽油机冷起动和暖机工况微粒排放的系统，其特征在于所述的冷却液温度传感器(9)采集发动机(I)冷却水的温度数据，并把数据传输给电控单元⑶。
专利摘要一种降低汽油机冷起动和暖机工况微粒排放的系统属节能环保技术领域，中冷却液温度传感器、电磁阀Ⅰ和电磁阀Ⅱ均与电控单元连接，其中电控单元分别控制支排气管管路和主排气管管路的开启与关闭；冷却液温度传感器采集发动机冷却水的温度数据，并把数据传输给电控单元；主排气管入口端与发动机的排气口连接，主排气管侧壁与装有微粒捕集器的支排气管固接，支排气管的入口端装有电磁阀Ⅰ；支排气管入口和出口端之间的主排气管中装有电磁阀Ⅱ；主排气管出口端与三效催化转化器固接；本实用新型可以在有效降低汽油机冷起动和暖机工况下尾气微粒排放的同时不会对汽油机的动力性与燃油经济性产生较大影响，利于节能环保。
文档编号F01N3/035GK203035316SQ20132000894
公开日2013年7月3日 申请日期2013年1月8日 优先权日2013年1月8日
发明者王锐, 苏岩, 洪伟, 解方喜, 朱航, 韩林沛, 刘伟, 王凤天, 李冰, 王玉玲 申请人:吉林大学