[发明专利]一种利用氢、氧气闭环控制内燃机排放的装置及方法

权利要求书

1.一种利用氢、氧气闭环控制内燃机排放的装置，其特征在于：包括汽车上原有的内燃机及内燃机排气管；

其还包括安装在内燃机排气管上的排气温度传感器，安装在内燃机排气管上的还原催化器及氧化催化器，安装在内燃机排气管上且位于还原催化器前的氢气喷嘴，安装在内燃机排气管上且位于氧化催化器前的氧气喷嘴，安装在内燃机排气管上且位于还原催化器后的NOx传感器，安装在内燃机排气管上且位于氧化催化器后的CO传感器；制氢氧机的氢气和氧气出口分别与氢气储存罐及氧气储存罐相连接，氢气喷嘴和氧气喷嘴分别与氢气储存罐及氧气储存罐相连接；

电子控制单元通过与原机传感器相连获得转速信号a及空气流量信号b；

电子控制单元通过与排气温度传感器相连获得排气管温度信号c；

电子控制单元通过与NOx传感器及CO传感器相连，分别获得NOx传感器信号e及CO传感器信号f；

电子控制单元通过与氢气喷嘴及氧气喷嘴相连，分别发出氢气喷嘴控制信号d及氧气喷嘴控制信号g。

2.根据权利要求1所述一种利用氢、氧气闭环控制内燃机排放装置的控制方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

上述利用氢、氧气闭环控制内燃机排放的装置在运行时，制氢氧机将制得的氢气和氧气存储在氢气储存罐和氧气储存罐中；电子控制单元获得来自排气温度传感器的排气管温度信号c，并根据排气温度判定氢气和氧气喷嘴是否打开；当排气管温度低于催化剂起燃温度时，此时电子控制单元发出氢气喷嘴控制信号d及氧气喷嘴控制信号g使氢气喷嘴和氧气喷嘴被关闭；当排气管温度高于催化剂起燃温度时，电子控制单元发出氢气喷嘴控制信号d及氧气喷嘴控制信号g使氢气喷嘴和氧气喷嘴被打开，并根据转速信号a、空气流量信号b、NOx传感器信号e及CO传感器信号f计算不同转速、负荷及过量空气系数下氢气和氧气的基本喷射量和修正喷射量，并控制氢气喷嘴和氧气喷嘴的打开和关闭，使HC、CO及颗粒物在氧化催化器中被氧气氧化成水和二氧化碳，并使NOx在还原催化器中被还原成氮气和水；

电子控制单元所控制的氢气和氧气喷嘴的每循环实际喷射脉宽分别由其各自的基本喷射脉宽和修正喷射脉宽相加得到；

氢气和氧气基本喷射脉宽的计算：电子控制单元根据转速信号a及空气流量信号b并根据t_H2，b＝15m_a/(ρ_a×V_d×N)[式1]以及t_O2，b＝9.75m_a/(ρ_a×V_d×N)[式2]计算氢气和氧气的基本喷射脉宽；式1及式2中，t_H，b与t_O，b分别为氢气和氧气的基本喷射脉宽ms，m_a为从空气流量信号c获得的空气质量流量信号，ρ_a为空气密度，V_d为内燃机排量，N为从转速信号b获得的内燃机转速；当发动机负荷加大时，氢氧气电子控制单元根据利用式1和式2所计算得到的结果自动加大氢气和氧气的喷射脉宽，使更多的氢气和氧气能够在还原催化器与氧化催化器中将HC、CO、NOx和颗粒物充分转化为水、二氧化碳和氮气；

氢气和氧气修正喷射脉宽的计算：电子控制单元根据所检测到的NOx传感器信号e及CO传感器信号f分别确定氢气及氧气的修正喷射脉宽信号，当电子控制单元检测到的NOx传感器信号e指示经还原催化器催化后的NOx浓度高于ppm时，电子控制单元通过发出氢气喷嘴控制信号d延长氢气喷嘴的开启时间，使更多的氢气进入到还原催化器中，以有效还原NOx排放；当电子控制单元检测到的NOx传感器信号e指示经还原催化器催化后的NOx浓度小于等于2ppm且大于等于1ppm时，电子控制单元通过发出氢气喷嘴控制信号d使氢气喷嘴的开启时间保持不变，此时，还原催化器有效的将NOx转化为N；当电子控制单元检测到的NOx传感器信号e指示经还原催化器催化后的NOx浓度小于1ppm时，电子控制单元通过发出氢气喷嘴控制信号d使氢气喷嘴的开启时间减少，以避免过多的氢气被喷入到还原催化器中，从而减少对氢气的浪费；同时，当电子控制单元检测到的CO传感器信号f指示经氧化催化器催化后的CO浓度高于2ppm时，电子控制单元通过发出氧气喷嘴控制信号g延长氧气喷嘴的开启时间，使更多的氧气进入到氧化催化器中，以有效氧化CO、HC及颗粒物排放；当电子控制单元检测到的CO传感器信号f指示经氧化催化器催化后的CO浓度小于等于2ppm且大于等于1ppm时，电子控制单元通过发出氧气喷嘴控制信号g使氧气喷嘴的开启时间保持不变，此时，氧化催化器有效的将CO、HC及颗粒物转化为CO和水；当电子控制单元检测到的CO传感器信号f指示经氧化催化器催化后的CO浓度小于ppm时，电子控制单元通过发出氧气喷嘴控制信号g使氧气喷嘴的开启时间减少。