一種降低發動機有害排放的裝置及方法，裝置主要包括氫氣存儲裝置、進氣混氫噴嘴、發動機、排氣混氫噴嘴、排氣溫度傳感器、催化反應器、電子控制單元。本發明專利技術通過電子控制單元收集發動機轉速、負荷和排氣溫度信號，在發動機進氣中噴入氫氣實現混氫燃燒，從而降低尾氣中HC和CO的目的，然而NOx的排放有所升高。因此，在發動機排氣中混入氫氣，在催化劑和一定的溫度條件下，利用氫氣良好的還原性減少尾氣中的NOx。最終改善發動機缸內燃燒，減少車輛HC、CO和NOx的排放，從而達到了節能減排的目的。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術提供了一種降低發動機有害排放的裝置及方法，主要通過電子控制單元采集發動機轉速、負荷和排氣溫度信號，在 發動機進氣中噴入氫氣實現混氫燃燒，從而降低尾氣中HC和CO的目的，然而NOx的排放有所升高。因此，在發動機排氣中混入氫氣，在催化劑和一定的溫度條件下，利用氫氣良好的還原性減少尾氣中的NOx。最終改善發動機缸內燃燒，減少車輛HC、CO和NOx的排放，從而達到了節能減排的目的。
技術介紹
隨著我國汽車產業的快速發展，化石資源的不斷消耗和日益嚴重的環境污染問題受到了廣泛的關注，尋找綠色、清潔的可再生能源已經刻不容緩。氫氣由于具有良好的理化特性，被認為是未來最有希望的綠色能源之一。研究表明，與依靠單一化石燃料的傳統發動機相比，在進氣中混入氫氣，進而實現缸內混合燃燒的混氫發動機，在燃油消耗、熱效率以及HC、C0等排放均有著明顯的優勢。然而，由于混氫發動機的缸內燃燒溫度較高，NOx排放也相對較高。NOx與HC經紫外線照射發生反應會形成光化學煙霧。光化學煙霧具有特殊氣味、刺激眼睛、傷害植物，并能使大氣能見度降低。另外，氮氧化物與空氣中的水反應生成的硝酸和亞硝酸還會形成酸雨。目前可以通過尿素選擇性催化還原(SCR)技術降低發動機尾氣中的NOx排放，但車輛必須定期添加尿素，而且控制系統復雜，成本高，低溫環境下尿素會結晶無法噴入反應器，還可能出現尿素噴入過量直接排入大氣形成新的污染問題。而NOx具有強氧化性，氫氣又具有強還原性。因此，對于混氫發動機而言，尾氣中引入氫氣，在貴金屬Rh催化劑和一定的溫度條件下，NOx可以被有效地轉化為對環境無害的N2。
技術實現思路
本專利技術提供了一種降低發動機有害排放的裝置及方法，本系統可以實現發動機進氣和排氣混氫，逐步凈化發動機尾氣的目的。主要通過電子控制單元收集發動機轉速、負荷和排氣溫度信號，在發動機進氣中噴入氫氣實現混氫燃燒，從而降低尾氣中HC和CO的目的，然而進氣混氫后，發動機NOx的排放有所升高。因此，在發動機排氣中混入氫氣，在催化劑和一定的溫度條件下，利用氫氣良好的還原性減少尾氣中的NOx。最終改善發動機缸內燃燒，達到減少車輛HC、CO和NOx的排放的目的。一種降低發動機有害排放的裝置，其包括氫氣存儲裝置I、進氣混氫噴嘴2、發動機3、排氣混氫噴嘴4、排氣溫度傳感器5、催化反應器6、電子控制單兀7。其中發動機3的排氣管和回收發動機尾氣余熱并進行催化的催化反應器6相連；與氫氣存儲裝置I相連的進氣混氫噴嘴2和排氣混氫噴嘴4分別將氫氣噴入發動機的進氣管和排氣管；電子控制單元7的輸入端通過排氣溫度傳感器5采集排氣管內尾氣的溫度，并同時接收發動機3的轉速信號8和負荷信號9 ;電子控制單元7的輸出端分別連接到控制進氣混氫量的進氣混氫噴嘴2和控制排氣混氫量的排氣混氫噴嘴4的控制端。所述的一種降低發動機有害排放的裝置的控制方法首先發動機的電子控制單元7通過采集發動機轉速信號8和負荷信號9判斷發動機3的工況，調節控制進氣混氫噴嘴2將氫氣存儲裝置I中的氫氣噴入發動機進氣管中，從而實現發動機進氣混氫；同時電子控制單元7通過采集發動機轉速信號8、負荷信號9和排氣溫度傳感器5判斷發動機3的工況和排氣溫度，調節控制排氣混氫噴嘴4將氫氣存儲裝置I中的氫氣噴入發動機排氣管中，從而實現發動機排氣混氫，最終發動機3尾氣經過催化反應器6排出。對于不同的發動機工況，采用不同的進氣混氫控制策略，其控制方法如下I )當電子控制單元7采集到轉速信號8和負荷信號9，判斷發動機3處于冷啟動工況時，電子控制單元7調節進氣混氫噴嘴2至完全開啟狀態，使氫氣存儲裝置I中的氫氣進入發動機的進氣管；II)當電子控制單元7采集到轉速信號8和負荷信號9，判斷發動機3處于中低轉 速和負荷工況時，電子控制單元7調節進氣混氫噴嘴2至完全開啟狀態的1/2，使氫氣存儲裝置I中的氫氣進入發動機的進氣管；III)當電子控制單元7采集到轉速信號8和負荷信號9，判斷發動機3處于中高轉速和負荷工況時，電子控制單元7調節進氣混氫噴嘴2至完全開啟狀態的1/4，使氫氣存儲裝置I中的氫氣進入發動機的進氣管；IV)當電子控制單元7采集到轉速信號8和負荷信號9，判斷發動機3處于高轉速和負荷工況時，電子控制單元7調節進氣混氫噴嘴2至完全閉合狀態，避免氫氣存儲裝置I中的氫氣進入發動機的進氣管。進一步的，對于不同的發動機工況和排氣溫度條件，采用不同的排氣混氫控制策略，其控制方法如下I )當電子控制單元7通過排氣溫度傳感器5檢測到排氣溫度低于250°C時，電子控制單元7調節排氣混氫噴嘴4至完全閉合狀態，避免氫氣存儲裝置I中的氫氣進入發動機的排氣管；II)當電子控制單元7通過排氣溫度傳感器5檢測到排氣溫度高于250°C，并通過轉速信號8和負荷信號9判斷發動機3處于冷啟動工況時，電子控制單元7調節排氣混氫噴嘴4至完全閉合狀態，避免氫氣存儲裝置I中的氫氣進入發動機的排氣管；III)當電子控制單元7通過排氣溫度傳感器5檢測到排氣溫度高于250°C，并通過轉速信號8和負荷信號9判斷發動機3處于中低轉速和負荷工況時，電子控制單元7調節排氣混氫噴嘴4至完全開啟狀態的1/4，使氫氣存儲裝置I中的氫氣進入發動機的排氣管；IV)當電子控制單元7通過排氣溫度傳感器5檢測到排氣溫度高于250°C，并通過轉速信號8和負荷信號9判斷發動機3處于中高轉速和負荷工況時，電子控制單元7調節排氣混氫噴嘴4至完全開啟狀態的1/2，使氫氣存儲裝置I中的氫氣進入發動機的排氣管；V)當電子控制單元7通過排氣溫度傳感器5檢測到排氣溫度高于250°C，并通過轉速信號8和負荷信號9判斷發動機3處于高轉速和負荷工況時，電子控制單元7調節排氣混氫噴嘴4至完全開啟狀態，使氫氣存儲裝置I中的氫氣進入發動機的排氣管。本專利技術可以獲得如下有益效果為了降低傳統發動機尾氣有害排放的目的，通過電子控制單元采集發動機轉速和負荷條件，判斷發動機的所處工況，在進氣中混入氫氣，可以改善發動機的缸內燃燒，減少燃油消耗，降低尾氣中HC和CO的排放。然而混氫發動機的NOx生成量比較高，因此，在滿足催化劑的起燃溫度前提下，根據發動機所處的不通工況條件下，在發動機排氣中引入不同比例的氫氣，可以有效降低尾氣中NOx的排放。此系統通過進氣和排氣混氫，逐步的實現了降低發動機有害排放的目的。附圖說明圖I本專利技術的結構和工作原理圖。圖中I.氫氣存儲裝置2.進氣混氫噴嘴3.發動機4.排氣混氫噴嘴5.排氣溫度傳感器6.催化反應器7.電子控制單兀8.發動機轉速信號9.發動機負荷信號10.排氣溫度信號.具體實施例方式下面結合圖I說明本實施方式。 一種降低發動機有害排放的裝置及方法，主要包括氫氣存儲裝置I、進氣混氫噴嘴2、發動機3、排氣混氫噴嘴4、排氣溫度傳感器5、催化反應器6、電子控制單兀7。其中發動機3的排氣管和回收發動機尾氣余熱并進行催化的催化反應器6相連；與氫氣存儲裝置I相連的進氣混氫噴嘴2和排氣混氫噴嘴4分別將氫氣噴入發動機的進氣管和排氣管；電子控制單元7的輸入端通過排氣溫度傳感器5采集排氣管內尾氣的溫度，并同時接收發動機3的轉速信號8和負荷信號9 ；電子控制單元7的輸出端分別連接到控制進氣混氫量的進氣混氫噴嘴2和控制排氣混氫量的排氣混氫噴嘴4的控制端。本專利技術所述的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種降低發動機有害排放的裝置，其特征在于：其包括：氫氣存儲裝置（1）、進氣混氫噴嘴（2）、發動機（3）、排氣混氫噴嘴（4）、排氣溫度傳感器（5）、催化反應器（6）、電子控制單元（7）。其中發動機（3）的排氣管和回收發動機尾氣余熱并進行催化的催化反應器（6）相連；與氫氣存儲裝置（1）相連的進氣混氫噴嘴（2）和排氣混氫噴嘴（4）分別將氫氣噴入發動機的進氣管和排氣管；電子控制單元（7）的輸入端通過排氣溫度傳感器（5）采集排氣管內尾氣的溫度，并同時接收發動機（3）的轉速信號（8）和負荷信號（9）；電子控制單元（7）的輸出端分別連接到控制進氣混氫量的進氣混氫噴嘴（2）和控制排氣混氫量的排氣混氫噴嘴（4）的控制端。
【技術特征摘要】
1.一種降低發動機有害排放的裝置，其特征在于其包括氫氣存儲裝置(I)、進氣混氫噴嘴(2)、發動機(3)、排氣混氫噴嘴(4)、排氣溫度傳感器(5)、催化反應器(6)、電子控制單元(7)。其中發動機(3)的排氣管和回收發動機尾氣余熱并進行催化的催化反應器(6)相連；與氫氣存儲裝置(I)相連的進氣混氫噴嘴(2 )和排氣混氫噴嘴(4)分別將氫氣噴入發動機的進氣管和排氣管；電子控制單元(7)的輸入端通過排氣溫度傳感器(5)采集排氣管內尾氣的溫度，并同時接收發動機(3)的轉速信號(8)和負荷信號(9);電子控制單元(7)的輸出端分別連接到控制進氣混氫量的進氣混氫噴嘴(2 )和控制排氣混氫量的排氣混氫噴嘴(4)的控制端。2.權利要求I所述的一種降低發動機有害排放的裝置的控制方法首先發動機的電子控制單元(7)通過采集發動機轉速信號(8)和負荷信號(9)判斷發動機(3)的工況，調節控制進氣混氫噴嘴(2)將氫氣存儲裝置(I)中的氫氣噴入發動機進氣管中，從而實現發動機進氣混氫；同時電子控制單元(7 )通過采集發動機轉速信號(8 )、負荷信號(9 )和排氣溫度傳感器(5)判斷發動機(3)的工況和排氣溫度，調節控制排氣混氫噴嘴(4)將氫氣存儲裝置(O中的氫氣噴入發動機排氣管中，從而實現發動機排氣混氫，最終發動機(3)尾氣經過催化反應器(6)排出。3.根據權利要求2所述的控制方法，對于不同的發動機工況，采用不同的進氣混氫控制策略，其特征在于 I)當電子控制單元(7)采集到轉速信號(8)和負荷信號(9)，判斷發動機(3)處于冷啟動工況時，電子控制單元(7)調節進氣混氫噴嘴(2)至完全開啟狀態，使氫氣存儲裝置(I)中的氫氣進入發動機的進氣管； II)當電子控制單元(7)采集到轉速信號(8)和負荷信號(9)，判斷發動機(3)處于中低轉速和負荷工況時，電子控制單元(7)調節進氣混氫噴嘴(2)至完全開啟狀態的1/2，使氫氣存儲裝置(I)中的氫氣進入發動機的進氣管； III)當電子控制單元(7)采集到轉速信號(8)和負荷信號(9)，判斷發動機(3)...
【專利技術屬性】
技術研發人員：紀常偉，戴曉旭，陳志頻，
申請(專利權)人：北京工業大學，
類型：發明
國別省市：
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