【技术实现步骤摘要】
本专利技术提供一种采用相变储热器降低发动机冷启动排放的系统及控制方法，具体涉及一种采用相变储热器降低发动机冷启动排放的系统及控制方法，属于内燃机领域。
技术介绍
1、由于以发动机为动力的汽车排放对大气环境污染造成的影响，以及全球性的能源问题，节能减排成为汽车发动机的重要研究方向。目前节能的关键技术是提高发动机的燃烧效率和发动机的余热回收利用，减排的主要措施是减少发动机启动时的排放。根据美国环境保护署的 ftp - 75测试得知 ,配备三效催化转化器的汽油机近80%的hc、co排放是在冷起动最初的200s内产生的，尤其是冬天。原因是由于冷启动阶段，冷却液温度较低，燃料燃烧不充分，并且此时发动机排气温度较低，氧传感器和三元催化器不能正常工作。因此，采取措施改善发动机冷启动的燃烧，提高三效催化转化器冷启动时的转化效率对节能减排有重要意义。
2、启动暖机可以改善发动机冷启动的燃烧，而目前国内外研究中启动暖机技术通常是通过电加热器对冷却液进行加热，这种方式对加热器的功率需求较大，功耗高。加热器取用汽车电瓶的直流电，电瓶的充电亦是由发动机消耗燃油转化而来的，这样既降低了转化效率，又造成了燃料的浪费。汽油车冷启动排放控制主流技术是通过使三元催化器快速达到起燃温度来降低hc和co的排放，在使催化器快速起燃研究方面的主要办法是降低催化器的起燃温度和尽快提高催化器温度。而前者由于催化剂技术的限制，效果是有限的，而且还需要加大贵金属的含量，会造成系统成本的增加。故而催化器快速起燃的研究较多的集中在了尽快提高催化器入口温度方面，如近装催化器
3、本专利技术采用相变储热器回收发动机排出的废气余热，在冷启动阶段用于改善发动机的燃烧温度环境，加快催化转化器的起燃温度。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是为了克服现有的发动机冷启动的上述缺陷，利用发动机的余热，提供了一种采用相变储热器降低发动机冷启动排放的系统及控制方法，利用该系统可有效改善发动机的燃烧温度环境，加快三效催化转化器的起燃温度，降低发动机冷启动时废气排放量。
2、本专利技术采用如下技术方案：
3、采用相变储热器降低发动机冷启动排放的系统，本系统包括暖机部分装置和加速催化转化器起燃部分装置，其特征在于：相变材料9紧挨着催化剂载体7和蛇形冷却液水管外侧设置，并且催化转化器24和暖机部分装置25分别置于空腔8和空腔23内，空腔8和空腔23内安装压力传感器15和压力传感器22，两部分装置气、液进出口处均安装电子阀门，分别为电子气阀3、电子气阀19、电子气阀20、电子气阀6、电子液阀18、电子三通液阀17，前段排气管1和发动机缸盖冷却液出口处安装有排气温度传感器2和冷却液温度传感器16。控制单元5接受并处理发动机和各阀门、温度传感器的信号。
4、应用如上所述系统的方法，其特征在于步骤如下：
5、发动机处于停车状态下，电子气阀3、电子气阀19、电子气阀20、电子液阀18、电子气阀6、电子三通液阀17的加热支路均处于关闭状态，空腔8内的真空可以减少装置内热量的散失。发动机启动时，电控单元5将发动机的启动信号11传递给电子气阀3、电子气阀19、电子气阀20、电子气阀6、电子液阀18、电子三通液阀17，电子气阀3、电子气阀19、电子气阀20、电子气阀6打开，排气通道畅通，电子液阀18打开，电子三通液阀17接通加热支路。排气温度传感器2和冷却液温度传感器16分别检测流经前段排气管1和发动机缸盖冷却液出口处的排气温度和冷却液温度并传递给电控单元5。
6、当电控单元5接受的排气温度信号大于800℃时，电控单元5向气泵系统4发出充气信号13，气泵系统4接受到充气信号13后向空腔内充入空气，直到腔内压力与外界压力平衡。随着充入空气量越大，腔内的传热系数越大，有利于废气热量的散失，防止催化剂高温失活。当电控单元5接受的排气温度信号小于800℃时，电控单元5向气泵系统4发出抽气信号14，气泵系统4接受到抽气信号14后从空腔内向外抽空气。随着空气减少，传热系数减小，热量散失减少。当电控单元5接受的冷却液温度信号高于事先设定的温度限值时，电控单元5控制电子三通液阀17关闭通过暖机装置的加热通道，接通冷却液正常循环通道，结束暖机过程，冷却系统恢复正常，电子液阀18保持开启状态（防止蛇形冷却液水管内的水受热汽化形成高压）。发动机正常工作时，高温排气对暖机装置中的相变材料进行加热，通过相变材料的相变过程，吸收排气废热，暖机装置处于储热工况。
7、3）发动机停车时，电控单元5根据发动机的停车信号12控制电子气阀3、电子气阀18和电子三通气阀6关闭。此时通过压力传感器15判断空腔8是否为真空，如果空腔8不是真空，电控单元5向气泵系统4发出抽气信号14，气泵系统4接受到抽气信号14后从空腔内向外抽空气，保证停车状态下空腔8为真空腔；压力传感器22判断空腔23是否为真空，如果空腔23不是真空，电控单元5向气泵系统21发出抽气信号，气泵系统21接受到抽气信号后从空腔内向外抽空气，保证空腔23为真空腔。
8、本装置中提到的相变材料为硅铝合金材料，相变材料在发生相变过程中吸收或释放大量的潜热。
9、本专利技术的工作原理：该装置安装在汽车发动机排气管上，用装有相变材料的封闭腔包裹催化剂载体和蛇形冷却液水管，使其处在气体传热系数可变的空腔内(气体传热系数由真空度调节)。发动机停车后，保证催化转化器和暖机装置所有气、液进出口处的阀门，使催化转化器和暖机装置处在真空环境中，以减少相变材料能量的散失，同时相变材料在凝固过程中释放潜热，保证了发动机再次启动时催化转化器和冷却液足够高的温度。
10、本专利技术的有益效果是，通过采用相变储热装置，回收发动机排出的废气余热，提高了发动机冷启动时催化转化器和冷却液的温度，缩短了催化剂达到起燃温度的时间，改善了发动机冷启动的燃烧环境，大大降低了车辆冷启动的油耗和排放。
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1.一套采用相变储热器降低发动机冷启动排放的系统，本系统包括暖机部分装置和加速催化转化器起燃部分装置，其特征在于：相变材料9紧挨着催化剂载体7和蛇形冷却液水管外侧设置，并且催化转化器24和暖机部分装置25分别置于空腔8和空腔23内，空腔8和空腔23内安装压力传感器15和压力传感器22，两部分装置气、液进出口处均安装电子阀门，分别为电子气阀3、电子气阀19、电子气阀20、电子气阀6、电子液阀18、电子三通液阀17，前段排气管1和发动机缸盖冷却液出口处安装有排气温度传感器2和冷却液温度传感器16。控制单元5接受并处理发动机和各阀门、温度传感器的信号。应用如上所述系统的方法，其特征在于步骤如下：（1）发动机处于停车状态下，电子气阀3、电子气阀19、电子气阀20、电子液阀18、电子气阀6、电子三通液阀17的加热支路均处于关闭状态，空腔8内的真空可以减少装置内热量的散失。发动机启动时，电控单元5将发动机的启动信号11传递给电子气阀3、电子气阀19、电子气阀20、电子气阀6、电子液阀18、电子三通液阀17，电子气阀3、电子气阀19、电子气阀20、电子气阀6打开，排气通道畅通，电子液阀18打开
...【技术特征摘要】
1.一套采用相变储热器降低发动机冷启动排放的系统，本系统包括暖机部分装置和加速催化转化器起燃部分装置，其特征在于：相变材料9紧挨着催化剂载体7和蛇形冷却液水管外侧设置，并且催化转化器24和暖机部分装置25分别置于空腔8和空腔23内，空腔8和空腔23内安装压力传感器15和压力传感器22，两部分装置气、液进出口处均安装电子阀门，分别为电子气阀3、电子气阀19、电子气阀20、电子气阀6、电子液阀18、电子三通液阀17，前段排气管1和发动机缸盖冷却液出口处安装有排气温度传感器2和冷却液温度传感器16。控制单元5接受并处理发动机和各阀门、温度传感器的信号。应用如上所述系统的方法，其特征在于步骤如下：（1）发动机处于停车状态下，电子气阀3、电子气阀19、电子气阀20、电子液阀18、电子气阀6、电子三通液阀17的加热支路均处于关闭状态，空腔8内的真空可以减少装置内热量的散失。发动机启动时，电控单元5将发动机的启动信号11传递给电子气阀3、电子气阀19、电子气阀20、电子气阀6、电子液阀18、电子三通液阀17，电子气阀3、电子气阀19、电子气阀20、电子气阀6打开，排气通道畅通，电子液阀18打开，电子三通液阀17接通加热支路。排气温度传感器2和冷却液温度传感器16分别检测流经前段排气管1和发动机缸盖冷却液出口处的排气温度和冷却液温度并传递给电控单元5。（2）当电控单元5接受的排气温度信号大于800...
【专利技术属性】
技术研发人员：余梦辉，胡瑞明，武猛，李凯强，
申请(专利权)人：河南信息科技学院筹建处，
类型：发明
国别省市：
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