回收排氣能量改善汽車冷起動排放的運行裝置及控制方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種回收排氣能量改善汽車冷起動排放的運行裝置，保溫劑通過第一循環回路中的排氣熱交換器從排氣中吸收熱，使保溫箱中保溫劑溫度達到250℃；汽車冷起動時，250℃的保溫劑通過第二循環回路給后處理器加熱；當冷卻水的溫度遠低于85℃，250℃的保溫劑通過第三循環回路中的冷卻水換熱器給低溫冷卻水加熱；電子控制單元ECU控制三向閥打開，使冷卻水不經過散熱器直接進入發動機，盡可能快的讓冷卻水達到正常工作溫度，解決冷起動時冷卻水溫度上升慢的問題，縮短汽車冷起動時間。通過排氣熱交換器，保溫劑從廢氣中吸熱，再通過保溫箱的保溫作用將熱量儲存，為下一次冷起動時，給冷卻水和后處理器加熱，從而達到廢氣能量回收和快速起燃催化劑的目的。

Running device and method for recovering exhaust energy and improving cold starting emission of automobile

The invention discloses a method for improving the cold start emission operation device of automobile recycling exhaust gas energy, thermal insulating agent through the exhaust heat exchanger in the first loop to absorb heat from the exhaust, the insulation box insulation temperature reached 250 degrees; the car cold start, insulation agent 250 DEG C through the second loop to the post processor heating; when the cooling water temperature is below 85 DEG, 250 DEG C insulation agent through the cooling water circulation circuit third in the heat exchanger for cooling water heating; electronic control unit ECU three to control valve opening, the cooling water through the radiator directly into the engine, as soon as possible to reach the normal cooling water the working temperature of the cold start, solve the problem of slow cooling water temperature rise, shorten the time of automobile cold start. Through the exhaust heat exchanger, heat preservation agent absorbs heat from the exhaust gas, the heat insulation effect of insulation by storage box, for a cold start, cooling water and heating to the post processor, so as to achieve the exhaust energy recovery and fast ignition of the catalyst.

【技術實現步驟摘要】
回收排氣能量改善汽車冷起動排放的運行裝置及控制方法
本專利技術涉及汽車后處理
，特別涉及一種回收排氣能量改善汽車冷起動排放的運行裝置及控制策略。
技術介紹
隨著中國乃至世界汽車保有量的不斷增加，汽車尾氣排放污染物對環境的影響也日趨嚴重，為了更好的保護人類賴以生存的自然環境，世界各國都制定了更加嚴格的排放法規。這就給汽車尾氣排放污染物的控制手段不斷帶來新的挑戰，而目前控制汽車尾氣排放污染物的方法主要通過三個方面來進行，第一是通過改進發動機燃燒，稱之為機內凈化，例如通過噴油壓力及噴油器孔徑、孔數來等方式改善燃油的霧化，通過改進噴油角度、燃燒室的結構來促進燃油與空氣的混合，減小淬熄效應及縫隙效應，這些方案均可以有效降低汽車發動機的原始排放；第二是通過汽車發動機管理系統對發動機標定的細致優化來對汽車尾氣排放污染物進行改善，如推遲點火角可以縮短三效轉化催化器的起燃時間，同時促進機內燃燒，另外過渡工況的細致標定來合理控制空燃比等方案也可能有效降低汽車尾氣排放污染物；第三是通過在汽車排氣系統中加裝后處理裝置，通過化學反應來對汽車排放污染物進行轉化處理，以降低汽車最終排入大氣中的污染物，到減小汽車尾氣排放對環境影響的目的，這三種汽車尾氣處理方式是目前汽車開發中降低汽車尾氣排放的有效手段。雖然國內外都在積極研究高效率低排放的燃燒模式，但還是無法保證在每個工況下都到達排放法規的要求，所以在汽車上加裝后處理裝置是必不可少的。因此為了達到更好的排放要求，需要盡可能的提高后處理器的催化效率。目前，后處理器普遍存在一個問題：處于環境溫度時的發動機運行的前幾分鐘，后處理器的效力是幾乎不存在的。由于冷起動時，排氣溫度低，無法達到后處理器催化劑的起燃溫度(污染物轉化效率達到50％時的排氣溫度)，因而轉化效率大大降低。對于這個“催化劑起燃時間”問題存在幾種現有解決方案，其中之一是在催化劑本體中使用相改變材料以保持該催化劑基體的溫度接近為使該催化器起作用所要求的溫度。另一個是將該催化器與發動機緊密聯接以將熱慣性最小化。另一個發展是在渦輪機殼體之前放置一個預催化器。存在多種方法來應對這個啟動時非熱主動的催化器問題。它們全都是復雜的、空間侵入性的、并且昂貴的。這些裝置并非旨在輔助更快的催化劑起燃，并且對用于車輛成本而言是一個額外的開銷。
技術實現思路
本專利技術的目的在于克服已有技術的不足，提供一種回收排氣能量改善汽車冷起動排放的運行裝置及控制策略，通過排氣熱交換器，保溫劑從廢氣中吸熱，再通過保溫箱的保溫作用將熱量儲存，為下一次冷起動時，給冷卻水和后處理器加熱，從而達到廢氣能量回收和改善汽車冷起動排放的目的。為了解決上述技術問題，本專利技術提出的一種回收排氣能量改善汽車冷起動排放運行裝置，包括電子控制單元ECU、保溫箱和后處理器，與所述后處理器相連的排氣管，所述排氣管的末端設有排氣熱交換器；發動機的冷卻水路上安裝有冷卻水換熱器、冷卻水泵、三向閥以及散熱器；所述冷卻水路上、且位于所述發動機的前端處設有冷卻水溫度傳感器，所述排氣管上、且位于后處理器的入口端設有排氣溫度傳感器，所述后處理器包裹有加熱水路，所述加熱水路設有折流式擋板；所述保溫箱內部設有保溫劑溫度傳感器，所述保溫箱外包裹有保溫層；所述保溫箱設有三個外圍循環回路，該三個外圍循環回路包括第一循環回路、第二循環回路和第三循環回路；所述第一循環回路由與所述保溫箱串聯的保溫劑總閥、保溫劑泵、排氣熱交換器以及第一循環閥門構成；所述第二循環回路由與所述保溫箱串聯的保溫劑總閥、保溫劑泵、加熱水路及其第二循環閥門構成；所述第三循環回路由與所述保溫箱串聯的保溫劑總閥、保溫劑泵、冷卻水換熱器以及第三循環閥門構成；所述排氣溫度傳感器、冷卻水溫度傳感器、保溫劑溫度傳感器、保溫劑總閥、保溫劑泵、第一循環閥門、第二循環閥門、第三循環閥門和三向閥均連接至所述電子控制單元ECU。進一步講，所述保溫層由外殼層、第一鋼制薄層、真空層、第二鋼制薄層和保溫材料層組成，所述第一鋼制薄層與第二鋼制薄層之間被抽成真空，形成真空層，所述外殼層與第一鋼制薄層固定，所述保溫材料層與第二鋼制薄層固定。上述回收排氣能量改善汽車冷起動排放運行控制裝置的控制方法包括以下步驟：所述排氣溫度傳感器檢測后處理器入口的溫度，所述冷卻水溫度傳感器檢測冷卻水的溫度，所述保溫劑溫度傳感器檢測保溫劑的溫度；并將檢測到的上述溫度信號傳給所述電子控制單元ECU；所述保溫箱內裝有保溫劑，所述保溫劑為丙三醇；保溫劑通過排氣熱交換器從排氣中吸收熱，使保溫箱中保溫劑的溫度達到250℃；汽車冷起動時，所述電子控制單元ECU控制所述保溫劑總閥、保溫劑泵、第二循環閥門打開，溫度為250℃的保溫劑通過第二循環回路給后處理器加熱；當所述排氣溫度傳感器檢測到的后處理器的入口溫度高于所述保溫劑溫度傳感器檢測到的保溫劑溫度時，所述電子控制單元ECU控制所述第二循環閥門關閉，所述第一循環閥門打開，保溫劑通過第一循環回路中的排氣熱交換器從排氣中吸收熱；當所述保溫劑溫度傳感器檢測到的保溫劑溫度達到250℃時，所述電子控制單元ECU控制第一循環閥門關閉，停止對保溫劑的加熱，所述保溫劑在所述保溫箱中保溫，到下一次冷起動時，保溫劑的溫度用于給后處理器加熱；當所述冷卻水溫度傳感器檢測到冷卻水的溫度低于85℃時，所述電子控制單元ECU控制第三循環閥門打開，250℃的保溫劑通過第三循環回路中的冷卻水換熱器給低溫冷卻水加熱，與此同時，所述電子控制單元ECU控制三向閥打開，使冷卻水不經過散熱器直接進入發動機；當所述冷卻水溫度傳感器檢測到冷卻水的溫度達到85℃時，所述電子控制單元ECU控制關閉保溫劑總閥、保溫劑泵和第三循環閥門。與現有技術相比，本專利技術的有益效果是：第一，通過排氣熱交換器，保溫劑從廢氣中吸熱，再通過保溫箱的保溫作用將熱量儲存，為下一次冷起動時，給冷卻水和后處理器加熱，從而達到廢氣能量回收和快速起燃催化劑的目的，充分回收利用排氣中的能量，提高系統綜合熱效率，盡可能避免能量浪費。第二，汽車冷起動時，冷機的缸壁溫度較低，熱損失較大，為了保證穩定燃燒，必須加濃混合氣，所以冷起動時缸內燃燒欠佳，廢氣污染物排放較為嚴重，此時冷卻水的溫度遠低于85℃，通過高溫保溫劑對冷卻水進行傳熱，盡可能快的讓冷卻水達到正常工作溫度，解決冷起動時冷卻水溫度上升慢的問題，縮短汽車冷起動時間，在一定程度上改善冷起動廢氣污染物的排放。附圖說明圖1為本專利技術回收排氣能量改善汽車冷起動排放運行裝置的結構示意圖；圖2為本專利技術中加熱水路中折流式擋板及流向示意圖；圖3為本專利技術中保溫層的結構示意圖；圖4為本專利技術回收排氣能量改善汽車冷起動排放運行控制流程圖。圖中：1-發動機，2-排氣管，3-排氣溫度傳感器，4-后處理器，5-加熱水路，6-排氣熱交換器，7-第一循環閥門，8-第二循環閥門，9-保溫劑溫度傳感器，10-電子控制單元ECU，11-第三循環閥門，12-保溫層，13保溫箱，14-保溫劑總閥，15-保溫劑泵，16-冷卻水換熱器，17-冷卻水泵，18-三向閥，19-散熱器，20-冷卻水溫度傳感器，121-外殼層，122-第一鋼制薄層，123-真空層，124-第二鋼制薄層，125保溫材料層。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本專利技術技術方案作進本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種回收排氣能量改善汽車冷起動排放運行裝置，包括電子控制單元ECU(10)、保溫箱(13)和后處理器(4)，與所述后處理器(4)相連的排氣管(2)，所述排氣管(2)的末端設有排氣熱交換器(6)；發動機(1)的冷卻水路上安裝有冷卻水換熱器(16)、冷卻水泵(17)、三向閥(18)以及散熱器(19)；其特征在于：所述冷卻水路上、且位于所述發動機(1)的前端處設有冷卻水溫度傳感器(20)，所述排氣管(2)上、且位于后處理器(4)的入口端設有排氣溫度傳感器(3)，所述后處理器(4)包裹有加熱水路(5)，所述加熱水路(5)設有折流式擋板；所述保溫箱(13)內部設有保溫劑溫度傳感器(9)，所述保溫箱(13)外包裹有保溫層(12)；所述保溫箱(13)設有三個外圍循環回路，該三個外圍循環回路包括第一循環回路、第二循環回路和第三循環回路；所述第一循環回路由與所述保溫箱(13)串聯的保溫劑總閥(14)、保溫劑泵(15)、排氣熱交換器(6)以及第一循環閥門(7)構成；所述第二循環回路由與所述保溫箱(13)串聯的保溫劑總閥(14)、保溫劑泵(15)、加熱水路(5)及其第二循環閥門(8)構成；所述第三循環回路由與所述保溫箱(13)串聯的保溫劑總閥(14)、保溫劑泵(15)、冷卻水換熱器(16)以及第三循環閥門(11)構成；所述排氣溫度傳感器(3)、冷卻水溫度傳感器(20)、保溫劑溫度傳感器(9)、保溫劑總閥(14)、保溫劑泵(15)、第一循環閥門(7)、第二循環閥門(8)、第三循環閥門(11)和三向閥(18)均連接至所述電子控制單元ECU(10)。...

【技術特征摘要】
1.一種回收排氣能量改善汽車冷起動排放運行裝置，包括電子控制單元ECU(10)、保溫箱(13)和后處理器(4)，與所述后處理器(4)相連的排氣管(2)，所述排氣管(2)的末端設有排氣熱交換器(6)；發動機(1)的冷卻水路上安裝有冷卻水換熱器(16)、冷卻水泵(17)、三向閥(18)以及散熱器(19)；其特征在于：所述冷卻水路上、且位于所述發動機(1)的前端處設有冷卻水溫度傳感器(20)，所述排氣管(2)上、且位于后處理器(4)的入口端設有排氣溫度傳感器(3)，所述后處理器(4)包裹有加熱水路(5)，所述加熱水路(5)設有折流式擋板；所述保溫箱(13)內部設有保溫劑溫度傳感器(9)，所述保溫箱(13)外包裹有保溫層(12)；所述保溫箱(13)設有三個外圍循環回路，該三個外圍循環回路包括第一循環回路、第二循環回路和第三循環回路；所述第一循環回路由與所述保溫箱(13)串聯的保溫劑總閥(14)、保溫劑泵(15)、排氣熱交換器(6)以及第一循環閥門(7)構成；所述第二循環回路由與所述保溫箱(13)串聯的保溫劑總閥(14)、保溫劑泵(15)、加熱水路(5)及其第二循環閥門(8)構成；所述第三循環回路由與所述保溫箱(13)串聯的保溫劑總閥(14)、保溫劑泵(15)、冷卻水換熱器(16)以及第三循環閥門(11)構成；所述排氣溫度傳感器(3)、冷卻水溫度傳感器(20)、保溫劑溫度傳感器(9)、保溫劑總閥(14)、保溫劑泵(15)、第一循環閥門(7)、第二循環閥門(8)、第三循環閥門(11)和三向閥(18)均連接至所述電子控制單元ECU(10)。2.根據權利要求1所述回收排氣能量改善汽車冷起動排放運行裝置，其特征在于：所述保溫層(12)由外殼層(121)、第一鋼制薄層(122)、真空層(123)、第二鋼制薄層(124)和保溫材料層(125)組成，所述第一鋼制薄層(122)與第二鋼制薄層(124)之間被抽成真空，形成真空層，所述外殼層(121)與第一鋼制薄層(122)固定，所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：劉海峰，馬桂香，馬俊生，堯命發，
申請(專利權)人：天津大學，
類型：發明
國別省市：天津,12