回收排气能量改善汽车冷起动排放的运行装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种回收排气能量改善汽车冷起动排放的运行装置，保温剂通过第一循环回路中的排气热交换器从排气中吸收热，使保温箱中保温剂温度达到250℃；汽车冷起动时，250℃的保温剂通过第二循环回路给后处理器加热；当冷却水的温度远低于85℃，250℃的保温剂通过第三循环回路中的冷却水换热器给低温冷却水加热；电子控制单元ECU控制三向阀打开，使冷却水不经过散热器直接进入发动机，尽可能快的让冷却水达到正常工作温度，解决冷起动时冷却水温度上升慢的问题，缩短汽车冷起动时间。通过排气热交换器，保温剂从废气中吸热，再通过保温箱的保温作用将热量储存，为下一次冷起动时，给冷却水和后处理器加热，从而达到废气能量回收和快速起燃催化剂的目的。

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.

【技术实现步骤摘要】
回收排气能量改善汽车冷起动排放的运行装置及控制方法
本专利技术涉及汽车后处理
，特别涉及一种回收排气能量改善汽车冷起动排放的运行装置及控制策略。
技术介绍
随着中国乃至世界汽车保有量的不断增加，汽车尾气排放污染物对环境的影响也日趋严重，为了更好的保护人类赖以生存的自然环境，世界各国都制定了更加严格的排放法规。这就给汽车尾气排放污染物的控制手段不断带来新的挑战，而目前控制汽车尾气排放污染物的方法主要通过三个方面来进行，第一是通过改进发动机燃烧，称之为机内净化，例如通过喷油压力及喷油器孔径、孔数来等方式改善燃油的雾化，通过改进喷油角度、燃烧室的结构来促进燃油与空气的混合，减小淬熄效应及缝隙效应，这些方案均可以有效降低汽车发动机的原始排放；第二是通过汽车发动机管理系统对发动机标定的细致优化来对汽车尾气排放污染物进行改善，如推迟点火角可以缩短三效转化催化器的起燃时间，同时促进机内燃烧，另外过渡工况的细致标定来合理控制空燃比等方案也可能有效降低汽车尾气排放污染物；第三是通过在汽车排气系统中加装后处理装置，通过化学反应来对汽车排放污染物进行转化处理，以降低汽车最终排入大气中的污染物，到减小汽车尾气排放对环境影响的目的，这三种汽车尾气处理方式是目前汽车开发中降低汽车尾气排放的有效手段。虽然国内外都在积极研究高效率低排放的燃烧模式，但还是无法保证在每个工况下都到达排放法规的要求，所以在汽车上加装后处理装置是必不可少的。因此为了达到更好的排放要求，需要尽可能的提高后处理器的催化效率。目前，后处理器普遍存在一个问题：处于环境温度时的发动机运行的前几分钟，后处理器的效力是几乎不存在的。由于冷起动时，排气温度低，无法达到后处理器催化剂的起燃温度(污染物转化效率达到50％时的排气温度)，因而转化效率大大降低。对于这个“催化剂起燃时间”问题存在几种现有解决方案，其中之一是在催化剂本体中使用相改变材料以保持该催化剂基体的温度接近为使该催化器起作用所要求的温度。另一个是将该催化器与发动机紧密联接以将热惯性最小化。另一个发展是在涡轮机壳体之前放置一个预催化器。存在多种方法来应对这个启动时非热主动的催化器问题。它们全都是复杂的、空间侵入性的、并且昂贵的。这些装置并非旨在辅助更快的催化剂起燃，并且对用于车辆成本而言是一个额外的开销。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服已有技术的不足，提供一种回收排气能量改善汽车冷起动排放的运行装置及控制策略，通过排气热交换器，保温剂从废气中吸热，再通过保温箱的保温作用将热量储存，为下一次冷起动时，给冷却水和后处理器加热，从而达到废气能量回收和改善汽车冷起动排放的目的。为了解决上述技术问题，本专利技术提出的一种回收排气能量改善汽车冷起动排放运行装置，包括电子控制单元ECU、保温箱和后处理器，与所述后处理器相连的排气管，所述排气管的末端设有排气热交换器；发动机的冷却水路上安装有冷却水换热器、冷却水泵、三向阀以及散热器；所述冷却水路上、且位于所述发动机的前端处设有冷却水温度传感器，所述排气管上、且位于后处理器的入口端设有排气温度传感器，所述后处理器包裹有加热水路，所述加热水路设有折流式挡板；所述保温箱内部设有保温剂温度传感器，所述保温箱外包裹有保温层；所述保温箱设有三个外围循环回路，该三个外围循环回路包括第一循环回路、第二循环回路和第三循环回路；所述第一循环回路由与所述保温箱串联的保温剂总阀、保温剂泵、排气热交换器以及第一循环阀门构成；所述第二循环回路由与所述保温箱串联的保温剂总阀、保温剂泵、加热水路及其第二循环阀门构成；所述第三循环回路由与所述保温箱串联的保温剂总阀、保温剂泵、冷却水换热器以及第三循环阀门构成；所述排气温度传感器、冷却水温度传感器、保温剂温度传感器、保温剂总阀、保温剂泵、第一循环阀门、第二循环阀门、第三循环阀门和三向阀均连接至所述电子控制单元ECU。进一步讲，所述保温层由外壳层、第一钢制薄层、真空层、第二钢制薄层和保温材料层组成，所述第一钢制薄层与第二钢制薄层之间被抽成真空，形成真空层，所述外壳层与第一钢制薄层固定，所述保温材料层与第二钢制薄层固定。上述回收排气能量改善汽车冷起动排放运行控制装置的控制方法包括以下步骤：所述排气温度传感器检测后处理器入口的温度，所述冷却水温度传感器检测冷却水的温度，所述保温剂温度传感器检测保温剂的温度；并将检测到的上述温度信号传给所述电子控制单元ECU；所述保温箱内装有保温剂，所述保温剂为丙三醇；保温剂通过排气热交换器从排气中吸收热，使保温箱中保温剂的温度达到250℃；汽车冷起动时，所述电子控制单元ECU控制所述保温剂总阀、保温剂泵、第二循环阀门打开，温度为250℃的保温剂通过第二循环回路给后处理器加热；当所述排气温度传感器检测到的后处理器的入口温度高于所述保温剂温度传感器检测到的保温剂温度时，所述电子控制单元ECU控制所述第二循环阀门关闭，所述第一循环阀门打开，保温剂通过第一循环回路中的排气热交换器从排气中吸收热；当所述保温剂温度传感器检测到的保温剂温度达到250℃时，所述电子控制单元ECU控制第一循环阀门关闭，停止对保温剂的加热，所述保温剂在所述保温箱中保温，到下一次冷起动时，保温剂的温度用于给后处理器加热；当所述冷却水温度传感器检测到冷却水的温度低于85℃时，所述电子控制单元ECU控制第三循环阀门打开，250℃的保温剂通过第三循环回路中的冷却水换热器给低温冷却水加热，与此同时，所述电子控制单元ECU控制三向阀打开，使冷却水不经过散热器直接进入发动机；当所述冷却水温度传感器检测到冷却水的温度达到85℃时，所述电子控制单元ECU控制关闭保温剂总阀、保温剂泵和第三循环阀门。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：第一，通过排气热交换器，保温剂从废气中吸热，再通过保温箱的保温作用将热量储存，为下一次冷起动时，给冷却水和后处理器加热，从而达到废气能量回收和快速起燃催化剂的目的，充分回收利用排气中的能量，提高系统综合热效率，尽可能避免能量浪费。第二，汽车冷起动时，冷机的缸壁温度较低，热损失较大，为了保证稳定燃烧，必须加浓混合气，所以冷起动时缸内燃烧欠佳，废气污染物排放较为严重，此时冷却水的温度远低于85℃，通过高温保温剂对冷却水进行传热，尽可能快的让冷却水达到正常工作温度，解决冷起动时冷却水温度上升慢的问题，缩短汽车冷起动时间，在一定程度上改善冷起动废气污染物的排放。附图说明图1为本专利技术回收排气能量改善汽车冷起动排放运行装置的结构示意图；图2为本专利技术中加热水路中折流式挡板及流向示意图；图3为本专利技术中保温层的结构示意图；图4为本专利技术回收排气能量改善汽车冷起动排放运行控制流程图。图中：1-发动机，2-排气管，3-排气温度传感器，4-后处理器，5-加热水路，6-排气热交换器，7-第一循环阀门，8-第二循环阀门，9-保温剂温度传感器，10-电子控制单元ECU，11-第三循环阀门，12-保温层，13保温箱，14-保温剂总阀，15-保温剂泵，16-冷却水换热器，17-冷却水泵，18-三向阀，19-散热器，20-冷却水温度传感器，121-外壳层，122-第一钢制薄层，123-真空层，124-第二钢制薄层，125保温材料层。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术技术方案作进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种回收排气能量改善汽车冷起动排放运行装置，包括电子控制单元ECU(10)、保温箱(13)和后处理器(4)，与所述后处理器(4)相连的排气管(2)，所述排气管(2)的末端设有排气热交换器(6)；发动机(1)的冷却水路上安装有冷却水换热器(16)、冷却水泵(17)、三向阀(18)以及散热器(19)；其特征在于：所述冷却水路上、且位于所述发动机(1)的前端处设有冷却水温度传感器(20)，所述排气管(2)上、且位于后处理器(4)的入口端设有排气温度传感器(3)，所述后处理器(4)包裹有加热水路(5)，所述加热水路(5)设有折流式挡板；所述保温箱(13)内部设有保温剂温度传感器(9)，所述保温箱(13)外包裹有保温层(12)；所述保温箱(13)设有三个外围循环回路，该三个外围循环回路包括第一循环回路、第二循环回路和第三循环回路；所述第一循环回路由与所述保温箱(13)串联的保温剂总阀(14)、保温剂泵(15)、排气热交换器(6)以及第一循环阀门(7)构成；所述第二循环回路由与所述保温箱(13)串联的保温剂总阀(14)、保温剂泵(15)、加热水路(5)及其第二循环阀门(8)构成；所述第三循环回路由与所述保温箱(13)串联的保温剂总阀(14)、保温剂泵(15)、冷却水换热器(16)以及第三循环阀门(11)构成；所述排气温度传感器(3)、冷却水温度传感器(20)、保温剂温度传感器(9)、保温剂总阀(14)、保温剂泵(15)、第一循环阀门(7)、第二循环阀门(8)、第三循环阀门(11)和三向阀(18)均连接至所述电子控制单元ECU(10)。...

【技术特征摘要】
1.一种回收排气能量改善汽车冷起动排放运行装置，包括电子控制单元ECU(10)、保温箱(13)和后处理器(4)，与所述后处理器(4)相连的排气管(2)，所述排气管(2)的末端设有排气热交换器(6)；发动机(1)的冷却水路上安装有冷却水换热器(16)、冷却水泵(17)、三向阀(18)以及散热器(19)；其特征在于：所述冷却水路上、且位于所述发动机(1)的前端处设有冷却水温度传感器(20)，所述排气管(2)上、且位于后处理器(4)的入口端设有排气温度传感器(3)，所述后处理器(4)包裹有加热水路(5)，所述加热水路(5)设有折流式挡板；所述保温箱(13)内部设有保温剂温度传感器(9)，所述保温箱(13)外包裹有保温层(12)；所述保温箱(13)设有三个外围循环回路，该三个外围循环回路包括第一循环回路、第二循环回路和第三循环回路；所述第一循环回路由与所述保温箱(13)串联的保温剂总阀(14)、保温剂泵(15)、排气热交换器(6)以及第一循环阀门(7)构成；所述第二循环回路由与所述保温箱(13)串联的保温剂总阀(14)、保温剂泵(15)、加热水路(5)及其第二循环阀门(8)构成；所述第三循环回路由与所述保温箱(13)串联的保温剂总阀(14)、保温剂泵(15)、冷却水换热器(16)以及第三循环阀门(11)构成；所述排气温度传感器(3)、冷却水温度传感器(20)、保温剂温度传感器(9)、保温剂总阀(14)、保温剂泵(15)、第一循环阀门(7)、第二循环阀门(8)、第三循环阀门(11)和三向阀(18)均连接至所述电子控制单元ECU(10)。2.根据权利要求1所述回收排气能量改善汽车冷起动排放运行装置，其特征在于：所述保温层(12)由外壳层(121)、第一钢制薄层(122)、真空层(123)、第二钢制薄层(124)和保温材料层(125)组成，所述第一钢制薄层(122)与第二钢制薄层(124)之间被抽成真空，形成真空层，所述外壳层(121)与第一钢制薄层(122)固定，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘海峰，马桂香，马俊生，尧命发，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12