[发明专利]一种具有碳氢捕集功能的汽油机尾气处理装置

说明书

技术领域

本发明属于汽油机排放污染控制领域，尤其涉及一种能够减少汽油机冷启动阶段碳氢化合物排放的装置。

背景技术

在汽油机的冷启动阶段，由于启动转速较低、燃烧初始温度较低、漏气和热损失加重，导致冷启动时的压缩温度、压缩压力比正常运行状态下要低很多，从而引起燃烧不稳定、甚至是失火，造成严重的碳氢化合物排放。同时，对于传统三效催化转化器而言，催化剂的起燃温度通常在250℃到300℃，在汽油机启动后2分钟左右的时间内催化转化器能够达到这个温度，而此时排出的废气已占循环总量的80％左右，并且主要以碳氢化合物为主。面对更为严格的汽车排放标准欧III和欧IV，由于取消了试验循环中冷启动阶段的40秒怠速时间，考虑到汽油机在此阶段较差的排放性能和三效催化转化器的起燃温度要求，因此，改善冷启动时的净化性能和缩短三效催化转化器达到起燃温度的时间就成为研究开发的目标。

为了使催化剂系统能够在冷启动后极短的时间内达到其工作温度，减少冷启动阶段碳氢化合物的排放，人们提出了一系列复杂的催化剂加热措施，如电加热载体、二次空气喷射系统等，但是二者又有各自的缺点：电加热载体需要消耗电池大量的能量，对电池寿命造成影响，并可能导致启动更加困难；排气系统中二次空气喷射的热化学反应是个非常复杂的过程，许多关键参数都需要了解和优化，很难控制，成本也会提升很多。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对传统汽油机三效催化转化器的不足，提出一种能够减少冷启动及暖机过程中碳氢化合物排放的汽油机尾气后处理装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：将半圆形碳氢捕集器和半圆形三效催化转化器组合，并将两者安装在一个能够旋转的隔板上，通过电控单元的控制和电机的拖动，实现两者的任意切换。冷启动及暖机时，碳氢捕集器处于工作位置将碳氢化合物捕集，同时通过热传导作用加热三效催化转化器，当三效催化转化器的催化剂起燃后，电控单元控制电机旋转，将三效催化转化器切换到工作位置，对后续尾气进行处理。随着温度的上升，隔板另一侧的碳氢捕集器进一步被加热，达到一定温度时，捕集的碳氢化合物被释放，通过控制电磁阀的开启，在节气门后真空度的作用下，释放的碳氢化合物进入进气道，随后在发动机气缸内燃烧掉。

本发明中碳氢捕集技术原理是，沸石分子筛具有均匀的微孔，孔径与一般分子大小相当，能够根据其有效孔径来筛分各种流体分子。通过分子引力作用在固体表面产生表面力，当流体流过时，流体中的一部分分子由于不规则运动碰撞到吸附剂表面，产生分子的浓聚，使流体中的这种分子数目减少，达到分离、清除的目的，当温度上升到一定程度时，浓聚的分子又会被释放出来。利用分子筛的这种特性，可以实现在低温下将碳氢化合物吸附，在催化剂起燃后再将所吸附的碳氢化合物释放的目的。

本发明的积极效果是，利用沸石分子筛的吸附、脱附特性，并通过与三效催化转化器的合理匹配来减少冷启动期间的碳氢化合物排放，有着不需要额外的能耗、结构简单、成本低的优点，具有大幅降低碳氢化合物排放的潜力。

附图说明

图1为本发明结构及工作原理示意图；

图中：1.进气管、2.实际进气、3.发动机、4.排气管、5.未经处理的尾气、6.电控单元ECU、7.壳体、8.半圆形碳氢捕集器、9.隔板、10.半圆形三效催化转化器、11.小齿轮、12.大齿轮、13.电磁阀、14.吸附的碳氢废气、15.节气门、16.连接管、17.进气、18.空气滤清器、19.电机、20.处理后的废气、21.消声器、22.冷启动判断信号、23.电磁阀控制信号、24.尾气温度信号、25.复合催化器位置信号、26.电机控制信号、30.紧耦合三效催化转化器。

图2为碳氢捕集器、三效催化转化器、隔板以及壳体组合后的横截面图；

图3为载体涂层结构示意图；

图中：27.载体、28.碳氢吸附涂层、29.水蒸气吸附涂层。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明做进一步说明。