一种车辆和稀燃汽油机的后处理装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种车辆和稀燃汽油机的后处理装置

【技术实现步骤摘要】
一种车辆和稀燃汽油机的后处理装置、方法及系统


[0001]本专利技术涉及汽油机稀薄燃烧排放后处理的
，尤其涉及一种车辆和稀燃汽油机的后处理装置
、
方法及系统
。

技术介绍

[0002]稀薄燃烧技术以高燃油经济性
、
高热效率
、
低常规排放物的优势，被认为是未来汽油机发展的重要技术路线之一
。
但由于燃用偏离理论空燃比的混合气，传统的三效催化转换器出现氧阻抑现象，对稀燃发动机排气中的氮氧化物的转换率急剧下降，因此
NOx
排放控制成为稀燃汽油机技术发展的限制因素
。
[0003]当前，稀燃汽油机后处理系统中
NOx
的转化效率需进一步提高，以控制
NOx
排放
。
针对上述问题，现有的技术大多取消了三效催化转化器
(Three
‑
Way Catalytic Converter
，
TWC)
，而选择采用额外的
NOx
催化器，主要有以下几种：
[0004]1.
设置
NOx
捕集器
。
相较于
TWC
，它可以将稀燃发动机排气中的
NOx
以硝酸盐或亚硝酸盐的形式化学存储在碱土化合物中，以实现
NOx
排放控制
。
但
NOx
捕集器存在存储量上限，此时燃烧系统需切换至浓燃以实现
NOx
捕集器的再生
(
即需要进行加浓工况强制转换
)
，这对发动机控制系统要求高，同时会造成缸内局部过浓，影响发动机燃烧效率，所以该方案对发动机热效率及控制系统设计不利
。
[0005]2.
设置选择性催化还原器
。
通过引入额外的还原剂，以化学反应的形式将
NOx
转化为氨气和水，以实现
NOx
排放控制
。
但选择性催化还原器需要定期加注还原剂，且还原剂喷射系统控制复杂
。
同时，它系统体积大，对整车布置要求高
。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例提供了一种车辆和稀燃汽油机的后处理装置
、
方法及系统，通过喷水器喷水发生水煤气反应，实现颗粒捕集器与稀燃氮氧化物捕集器协同再生，解决了现有稀燃汽油机后处理系统需要进行加浓工况强制转换
、
系统体积大和控制难度大的问题
。
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供了一种稀燃汽油机的后处理装置，包括：
[0008]控制单元
、
喷水器
、
颗粒捕集器
、
稀燃氮氧化物捕集器
、
三效催化转化器
、
控制阀和旁通阀；颗粒捕集器的第一端与稀燃汽油机的排气歧管连接；喷水器设置于排气歧管上；颗粒捕集器的第二端分别与控制阀的第一端和旁通阀的第一端连接；控制阀的第二端与稀燃氮氧化物捕集器的第一端连接，稀燃氮氧化物捕集器的第二端与三效催化转化器的第一端连接；旁通阀的第二端与三效催化转化器的第一端连接；
[0009]控制阀的控制端以及旁通阀的控制端均与控制单元电连接；
[0010]颗粒捕集器中包括水煤气反应催化剂；
[0011]控制单元用于：在确定稀燃汽油机的工况为当量比工况时，旁通阀打开，控制阀关闭；在确定稀燃汽油机的工况为稀燃工况时，控制旁通阀关闭，并控制控制阀打开；在确定稀燃汽油机的工况为再生工况时，控制旁通阀和控制阀均打开，并控制喷水器开始喷水；其
中，再生工况下，颗粒捕集器的第一端和第二端处的温度均大于预设温度阈值
。
[0012]第二方面，本专利技术实施例提供了一种稀燃汽油机系统，包括稀燃汽油机以及本专利技术任意实施例所提供的稀燃汽油机的后处理装置
。
[0013]第三方面，本专利技术实施例提供了一种车辆，包括本专利技术实施例提供的稀燃汽油机系统
。
[0014]第四方面，本专利技术实施例提供了一种稀燃汽油机的后处理方法，稀燃汽油机的后处理装置包括：控制单元
、
喷水器
、
颗粒捕集器
、
稀燃氮氧化物捕集器
、
三效催化转化器
、
控制阀和旁通阀；颗粒捕集器的第一端与稀燃汽油机的排气歧管连接；喷水器设置于排气歧管上；颗粒捕集器的第二端分别与控制阀的第一端和旁通阀的第一端连接；控制阀的第二端与稀燃氮氧化物捕集器的第一端连接，稀燃氮氧化物捕集器的第二端与三效催化转化器的第一端连接；旁通阀的第二端与三效催化转化器的第一端连接；
[0015]控制阀的控制端以及旁通阀的控制端均与控制单元电连接；
[0016]颗粒捕集器中包括水煤气反应催化剂；
[0017]稀燃汽油机的后处理方法包括：
[0018]控制单元在确定稀燃汽油机的工况为当量比工况时，控制旁通阀打开，控制控制阀关闭；在确定稀燃汽油机的工况为稀燃工况时，控制旁通阀关闭，并控制控制阀打开；在确定稀燃汽油机的工况为再生工况时，控制旁通阀和控制阀均打开，并控制喷水器开始喷水，其中，再生工况下，颗粒捕集器的第一端和第二端处的温度均大于预设温度阈值
。
[0019]本专利技术实施例提供的稀燃汽油机的后处理装置，可以在当量比工况和稀燃工况下较好的捕集废气中的排放物，并且在再生工况下，通过喷水器喷射出来的水蒸发后与颗粒捕集器的碳颗粒在催化剂的作用下发生水煤气反应，消耗掉碳颗粒，水煤反应产生的
H2
和
CO
进入稀燃氮氧化物捕集器，与之前捕集的
NOx
进行催化剂下的反应，消耗掉
NOx
，颗粒捕集器与稀燃氮氧化物捕集器实现协同再生，无需将发动机调整到浓染，且无需增设还原剂喷射系统，解决了现有稀燃汽油机后处理系统的加浓工况强制转换
、
系统体积大和控制难度大的问题
。
应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本专利技术的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本专利技术的范围
。
本专利技术的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解
。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图
。
[0021]图1是本专利技术实施例提供的一种稀燃汽油机的后处理装置的结构示意图；
[0022]图2是本专利技术实施例提供的另一种稀燃汽油机的后处理装置的结构示意图；
[0023]图3是本专利技术实施例提供的一种稀燃汽油机的后处理方法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种稀燃汽油机的后处理装置，其特征在于，包括：控制单元
、
喷水器
、
颗粒捕集器
、
稀燃氮氧化物捕集器
、
三效催化转化器
、
控制阀和旁通阀；颗粒捕集器的第一端与汽油机的排气歧管连接；喷水器设置于排气歧管上；颗粒捕集器的第二端分别与控制阀的第一端和旁通阀的第一端连接；控制阀的第二端与稀燃氮氧化物捕集器的第一端连接，稀燃氮氧化物捕集器的第二端与三效催化转化器的第一端连接；旁通阀的第二端与三效催化转化器的第一端连接；控制阀的控制端以及旁通阀的控制端均与控制单元电连接；所述颗粒捕集器中包括水煤气反应催化剂；所述控制单元用于：在确定汽油机的工况为当量比工况时，控制所述旁通阀打开，控制所述控制阀关闭；在确定汽油机的工况为稀燃工况时，控制所述旁通阀关闭，并控制所述控制阀打开；在确定所述汽油机的工况为再生工况时，控制所述旁通阀和所述控制阀均打开，并控制所述喷水器开始喷水；其中，所述再生工况下，所述颗粒捕集器的第一端和第二端处的温度均大于预设温度阈值
。2.
根据权利要求1的装置，其特征在于，还包括：电加热器
、
温度传感器
、
压差传感器和
NOx
浓度传感器；所述电加热器的第一端与汽油机的排气歧管连接，电加热器的第二端与颗粒捕集器的第一端耦合连接；所述温度传感器设置在所述颗粒捕集器第二端连接的管路上；所述
NOx
浓度传感器设置于三效催化转化器的第一端与所述稀燃氮氧化物捕集器之间的管路上；所述压差传感器用于检测所述颗粒捕集器两端的压差；所述温度传感器用于检测所述颗粒捕集器第二端处的温度；所述
NOx
浓度传感器用于检测
NOx
浓度；所述控制单元用于获取所述压差
、
所述温度
、
所述
NOx
浓度以及汽油机燃烧用油气混合气的油气比例，在油气比例大于预设比例，且在所述压差大于压差阈值
、
所述
NOx
浓度大于浓度阈值以及汽油机处于功率点工况中满足至少一个时，判断所述温度是否大于预设温度阈值，若不大于则控制电加热器开始加热，直至所述温度大于预设温度阈值后，确定汽油机进入再生工况，并控制电加热器关闭
。3.
根据权利要求2的装置，其特征在于：所述控制单元还用于在油气比例等于预设比例时，确定汽油机处于当量比工况；在油气比例大于预设比例，且所述压差小于或等于压差阈值
、
所述
NOx
浓度小于或等于浓度阈值以及汽油机不处于功率点工况时，确定汽油机处于稀燃工况
。4.
根据权利要求1的装置，其特征在于：所述水煤气反应催化剂包括
Fe
基催化剂；所述稀燃氮氧化物捕集器中的催化剂采用
Pt
催化剂；所述三效催化转化器的催化剂采用
Pt
贵金属催化剂
。5.
根据权利要求1的装置，其特征在于：颗粒捕集器与控制阀和旁通阀之间，旁通阀与三效催化转化器之间，控制阀与稀燃氮氧化物捕集器之间，以及稀燃氮氧化物捕集器...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘耀东，刘铭礼，崔岳，李金成，赵川，李显，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：