一種汽車冷啟動排放吸附裝置及控制方法
【技術領域】
[0001]本發明提供一種汽車冷啟動排放吸附裝置及控制方法，具體涉及一種吸附器的運行方式與控制方法，屬于內燃機領域。
【背景技術】
[0002]隨著汽車數量的急劇增加，汽車排放加劇了大氣的污染和環境的惡化，汽車排放物成為城市空氣污染的主要源頭，降低發動機污染氣體排放已經成為內燃機繼續發展亟待解決的重要問題之一。最新國家標準，全國將于2018年I月I日起實施第五階段國家機動車排放標準，北京市將于2016年I月I日起提前實施第五階段國家機動車排放標準。國五標準，相當于歐盟的歐五標準，歐盟已經從2009年起開始執行，其對氮氧化物、碳氫化合物、一氧化碳和懸浮粒子等機動車排放物的限制更為嚴苛。從國I提至國IV，每提高一次標準，單車污染減少30%至50%。在排放循環測試中，根據美國環境保護署的FTP-75測試得知，配備三效催化轉化器的汽油機近80%的HC、CO排放是在冷起動最初的200s內產生的，原因是由于冷啟動階段發動機排氣溫度較低，氧傳感器和三元催化器不能正常工作。因此，如能采取措施控制啟動時的HC排放，車用汽油機就能滿足更高的排放法規要求。
[0003]目前汽油車冷啟動排放控制主流技術是通過使三元催化器快速達到起燃溫度來降低HC和CO的排放，在使催化器快速起燃研宄方面的有效辦法是降低催化器的起燃溫度和盡快提高催化器入口溫度。而前者由于催化劑技術的限制，效果是有限的，而且還需要加大貴金屬的含量，會造成系統成本的增加。故而催化器快速起燃的研宄較多的集中在了盡快提高催化器入口溫度方面，如近裝催化器、催化器燃油加熱，催化器電加熱等技術。近裝催化器無法轉化冷啟動后第一個60s內的HC ;催化器燃油加熱，需要一個燃燒室，會產生額外的排放；催化器電加熱技術，相對燃油加熱催化器結構簡單，但要使催化劑溫度在短時間內達到起燃溫度需要消耗蓄電池大量的電能。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為了客服現有的發動機冷啟動時排放控制裝置的上述缺陷，提供了一種汽車冷啟動排放吸附裝置及控制方法，利用該裝置可有效降低發動機冷啟動時廢氣排放量。
[0005]本發明采用如下技術方案:
[0006]一種汽車冷啟動排放吸附裝置，其包括電控單元1、排氣管2、發動機3、進氣管4，其中，進氣管4、排氣管2和發動機3相連，在進氣管4上沿進氣方向設置有空濾器5，在排氣管2上沿排氣方向依次設置有第一三元催化器9、第一閥門11、第二三元催化器14，其特征在于:還包括有旁路管13、第二閥門10、第三閥門12、活性炭吸附器7、溫度控制裝置8，旁路管并聯在發動機排氣管2上，旁路管13與排氣管2的連通處分別位于第一閥門11的兩側，在旁路管13上，分別設置有第二閥門10和第三閥門12，第二閥門10和第三閥門12不安裝在排氣管2上而是安裝在旁路管13上，在旁路管13上、位于第二閥門10、第三閥門12之間設置有活性炭吸附器7、溫度控制裝置8，其中，溫度控制裝置8通過第二閥門10與排氣管2連通，活性炭吸附器7通過第三閥門12與排氣管2連通，溫度控制裝置8與活性炭吸附器7串聯；電控單元I分別與第一閥門11、第二閥門10、第三閥門12相連并控制其開啟和關閉，控制單元I接收第一三元催化器溫度信號16、溫度控制裝置進氣溫度信號17，第二三元催化器溫度信號18。
[0007]一種汽車冷啟動排放吸附裝置進行廢氣吸附的方法，是按照以下步驟進行的:
[0008]I)發動機啟動，電控單元I接收第一三元催化器溫度信號16，當電控單元I接收到的第一三元催化器9溫度小于等于250°C時，電控單元I關閉第一閥門11，同時打開第二閥門10和第三閥門12 ;電控單元I接收到溫度控制裝置進氣溫度信號17 ;當電控單元I接收到的溫度控制裝置進氣溫度大于等于100°C時，電控單元I打開溫度控制裝置8，通過冷卻的方式使溫度控制裝置進氣溫度保持在100°C ;
[0009]2)當電控單元I接收到的第一三元催化器9溫度大于等于250°C時，電控單元I關閉第二閥門10和第三閥門12，同時打開第一閥門11 ;當電控單元I接收到的第二三元催化器14溫度大于等于250°C時，電控單元I關閉第一閥門11，同時打開第二閥門10和第三閥門12 ;電控單元I接收到溫度控制裝置進氣溫度信號17 ;當電控單元I接收到的溫度控制裝置進氣溫度大于等于200°C時，電控單元I打開溫度控制裝置8，通過冷卻的方式使溫度控制裝置進氣溫度保持在200°C ;電控單元I中的計時器開始計時，時間為10s ;
[0010]3)當電控單元I內的計時器記錄的時間達到設定值時，電控單元I關閉第二閥門10和第三閥門12，同時打開第一閥門11。
[0011]本發明的工作原理:
[0012]溫度控制裝置8的溫度控制策略是預先設定并儲存在電控單元I中，設定方法為，當第一三元催化器溫度信號16小于250°C時，溫度控制裝置8控制進氣溫度為100°C，當第一三元催化器溫度信號16大于等于250°C時，并且同時第二三元催化器溫度信號18大于等于250°C時，溫度控制裝置8控制進氣溫度保持在200°C ；
[0013]電控單元I的計時時間是預先設定并儲存在電控單元I中，設定方法為:根據當第一三元催化器溫度信號16大于等于250°C時，第二三元催化器溫度信號18大于等于250°C時，溫度控制裝置進氣溫度信號17控制進氣溫度等于200°C，這三個條件同時成立時，設定計時器的計時時間為100s。
[0014]活性炭對于HC的最佳吸附溫度在100°C左右，而對于HC的最佳脫附溫度在200°C左右，而汽車發動機70% -90%的HC量都是在發動機冷啟動階段排放的，所以通過溫度控制裝置對吸附器進氣溫度進行控制，可以有效提高其對于HC的吸附和脫附。在脫附階段，利用200°C的高溫氣體對活性炭吸附器進行脫附處理的一般時間為60S-120S，就可使附著于吸附器上的大部分污染物脫附，出于對吸附器長期可持續利用的考慮，設定脫附時間為10So
[0015]該裝置并聯在汽車發動機排氣管上，采用活性炭作為吸附材料，一個電控單元通過獲取第一三元催化器，第二三元催化器和溫度控制裝置溫度信號，基于相應的控制策略，通過打開和關閉若干電磁閥，確定吸附器工作狀態，通過活性炭來吸附發動機冷啟動過程中產生的排放物，通過溫度控制裝置來調節進入吸附器的廢氣溫度。在第一三元催化器，第二三元催化器都達到起燃溫度后，利用高溫氣體使吸附在活性炭吸附器上的排放物解附后，進入排氣管，進而進入第二三元催化器中凈化掉。由于活性炭耐高溫性能差，該裝置與排氣管并聯，并通過溫度調節裝置控制進入吸附器中的氣體溫度。當第一、第二三元催化器都正常工作后，將該裝置旁路掉。
[0016]本發明的有益效果是，通過采用電控活性炭尾氣吸附裝置，大大降低了車輛冷啟動排放，通過采用催化器近裝，大大提高了催化器達到起燃溫度的時間。發動機臺架試驗表明，采用該裝置可降低發動機冷啟動HC排放80%以上，CO排放40%以上，NOx排放40%以上；催化器達到起燃溫度時間縮短60s。使普通車輛通過簡單的低成本改造達到歐4以上排放標準。
【附圖說明】