一种降低汽车冷起动排污装置及其降低排污的方法.pdf

一种降低汽车冷起动排污装置及其降低排污的方法，装置主要包括加热器、发动机、三元催化器、温度传感器、控制器、电磁阀、加热器与发动机连通，与大气连通的连接管道上设有电磁阀A，发动机通过设有电磁阀B的连接管道与三元催化器连通；三元催化器上设有温度传感器；控制器通过控制导线分别与电磁阀A、电磁阀B和温度传感器连接。工作时，通过控制器关闭电磁阀A，打开电磁阀B，加热器工作，提高驾驶室空间的温度及三元催化器温度；三元催化器达到250℃～300℃时，控制器发出关闭电磁阀B同时开启电磁阀A的指令，并且起动发动机，三元催化器对汽车发动尾气进行催化转化。本发明具有设计合理、结构简单、降低排污效果好的特点。

1、  一种降低汽车冷起动排污装置及其降低排污的方法，其特征在于，降低汽车冷起动排污装置包括加热器、发动机、三元催化器、温度传感器、控制器、电磁阀、控制导线、连接管道，加热器通过连接管道分别与发动机和大气连通，与大气连通的连接管道上设有电磁阀A，与发动机连通的连接管道上设有电磁阀B，设有电磁阀B的连接管道同时与三元催化器连通；三元催化器上设有温度传感器；控制器通过控制导线分别与电磁阀A、电磁阀B和温度传感器连接。

2、  如权利要求1所述的一种降低汽车冷起动排污装置及其降低排污的方法，其特征在于，所述的控制器由标准电压信号发生器、信号处理器、信号放大器、信号比较器和执行器组成，标准电压信号发生器分别与汽车电瓶和信号比较器连接；信号理处理器分别与三元催化器上的温度传感器及信号放大器连接；信号放大器与信号比较器连接；信号比较器与执行器连接；执行器与电磁阀连接；上述连接都是电连接。

3、  如权利要求1或2所述的一种降低汽车冷起动排污装置及其降低排污的方法，其特征在于，所述的标准电压信号发生器包括电阻R、电容C1、C2、C3、二极管D1和稳压管DW，各元件之间电连接；电阻R与电瓶连接，稳压管DW与信号比较器连接。

4、  如权利要求1或2所述的一种降低汽车冷起动排污装置及其降低排污的方法，其特征在于，所述的信号处理器是由电阻R1、R2和可变电阻VR组成的分压电路，电阻R2一端与温度传感器连接，另一端与信号放大器中集成电路LM393的(3)脚连接。

5、  如权利要求1或2所述的一种降低汽车冷起动排污装置及其降低排污的方法，其特征在于，所述的信号放大器主要包括集成电路LM393，集成电路LM393的(1)脚与信号比较器中集成电路LM393的(5)脚连接。

6、  如权利要求1或2所述的一种降低汽车冷起动排污装置及其降低排污的方法，其特征在于，所述的信号比较器由集成电路LM393组成，集成电路LM393的(7)脚与执行器中三极管S8058的基极连接。

7、  如权利要求1或2所述的一种降低汽车冷起动排污装置及其降低排污的方法，其特征在于，所述的执行器包括三极管S8058和继电器，继电器分别与三极管S8058的集电极和电磁阀A、B连接。

8、  一种降低汽车冷起动排污装置及其降低排污的方法，其特征在于，利用权利要求1所述的装置降低排污的方法如下：
(1)发动机发动之前，通过控制器关闭电磁阀A，打开电磁阀B，加热器工作，提高驾驶室空间的温度、发动机机体温度、冷却水温度、机油温度及三元催化器温度；
(2)加热器工作2～3分钟，三元催化器达到250℃～300℃时，由温度传感器发出信号给控制器，控制器发出关闭电磁阀B同时开启电磁阀A的指令，并且起动发动机。
(3)发动机工作，三元催化器对汽车发动尾气进行催化转化。

一种降低汽车冷起动排污装置及其降低排污的方法
(一)技术领域
本发明涉及一种降低汽车尾气排污系统，特别是一种降低汽车冷起动排污装置及其降低排污的方法。
(二)背景技术
随着地球环境的恶化、温室效应的加剧，全球各种疾病和自然灾害泛滥，使人们对保护地球环境的重要性有了更高、更新的认识。就目前城市环境而言，汽车尾气污染已成了城市大气污染的最大供给者。城市道路狭窄，空气流通性差，使得汽车尾气到了非治理不可的程度。在发达国家，早就开始了严格的尾气排放标准和法规，并实施了相应的治理措施。我国北京自1999年1月1日起也实施了新的排放标准，相当于20世纪90年的欧洲一号标准，重点治理轿车，同时要求1995年以后的车也都必须达到新的标准，随后其它大城市如上海、广州、西安也提出了相应的防治措施和地方法规，以改善大气环境。防治汽车尾气是一项综合性、系统性工程，不能仅靠被动治理、后治理，而要从能源开发、发动机技术改进、节能技术的推广应用等入手，这样才能彻底解决尾气对环境的污染问题。当然，在以汽油、柴油、天然气为主要燃料的现代汽车工业，现阶段大多采用后处理的方法解决好尾气的排放问题。目前，控制尾气排放的措施和方法很多，例如在排气管上安装三元催化装置的方法是很有效的方法之一，也是目前在用高级轿车必备附件之一。但这种方法也存在着一定的弊端，加热器需要电加热，造成能源浪费；汽车尾气热量得不到充分利用。
汽车尾气中的主要有害物质有：一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、微粒物和硫化物及少量的醛类、苯类等有害气体。
这些汽车尾气的一系列化学反应主要是氧化反应和还原反应。一氧化碳是被氧化的对象，同时也可做还原剂；氧是主要的氧化剂；氢是还原剂，同时也是氧化剂；氮氧化物是被还原的对象；碳氢化合物是被氧化的对象，同时也可做还原剂。
这些主要反应物的量可以通过提高发动机的性能，改善控制发动机的空燃比的手段完成，如电控空燃比和电喷化油器的采用。但是，上述反应除和各自的量有关外，还与温度有关。氧化反应是放热反应，若逐渐降低温度，有利于其进行反应，而还原反应是吸热反应，增加温度有利于还原反应的进行，所以上述反应还应控制温度。影响反应的因素很多，在众多因素中最易受人为控制而起最易忽略的因素是三元催化器的工作温度，催化器的转化率与温度有着密切的关系，只有达到一定温度以上时，催化器才能工作，也称为起燃。转化效率随温度变化的曲线称为催化器的起燃温度特性曲线，如图3所示，达到50％转化率时的温度称为起燃温度T 50。从图中可见催化器的最佳工作温度在250℃～300℃之间，但是在冬季，汽车起动时的工作温度远不能达到要求的250℃以上，这就使得三元催化器无用武之地。而且特别是由于冷起动阶段各部分温度较低，燃油雾化不好，燃烧不充分，为稳定燃烧常向气缸提供较浓的混合气所致。因此控制好起动阶段的温度以降低汽车冷起动排污，对于加装三元催化器的车辆来说是十分重要的。
(三)发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种设计合理、结构简单、降低排污效果良好的降低汽车冷起动排污装置及其降低排污的方法。
一种降低汽车冷起动排污装置及其降低排污的方法，装置包括加热器、发动机、三元催化器、温度传感器、控制器、电磁阀、控制导线、连接管道，加热器通过连接管道分别与发动机和大气连通，与大气连通的连接管道上设有电磁阀A，与发动机连通的连接管道上设有电磁阀B，设有电磁阀B的连接管道同时与三元催化器连通；三元催化器上设有温度传感器；控制器通过控制导线分别与电磁阀A、电磁阀B和温度传感器连接。
所述的控制器由标准电压信号发生器、信号处理器、信号放大器、信号比较器和执行器组成，标准电压信号发生器分别与汽车电瓶和信号比较器连接；信号理处理器分别与三元催化器上的温度传感器及信号放大器连接；信号放大器与信号比较器连接；信号比较器与执行器连接；执行器与电磁阀连接；上述连接都是电连接。
所述的标准电压信号发生器包括电阻R、电容C1、C2、C3、二极管D1和稳压管DW，各元件之间电连接；电阻R与电瓶连接，稳压管DW与信号比较器连接。
所述的信号处理器是由电阻R1、R2和可变电阻VR组成的分压电路，电阻R2一端与温度传感器连接，另一端与信号放大器中集成电路LM393的(3)脚连接。
所述的信号放大器主要包括集成电路LM393，集成电路LM393的(1)脚与信号比较器中集成电路LM393的(5)脚连接。
所述的信号比较器由集成电路LM393组成，集成电路LM393的(7)脚与执行器中三极管S8058的基极连接。
所述的执行器包括三极管S8058和继电器，继电器分别与三极管S8058的集电极和电磁阀A、B连接。
利用本发明降低汽车冷起动排污装置降低排污的方法如下：
1、发动机发动之前，通过控制器关闭电磁阀A，打开电磁阀B，加热器工作，提高驾驶室空间的温度、发动机机体温度、冷却水温度、机油温度及三元催化器温度；
2、加热器工作2～3分钟，三元催化器达到250℃～300℃时，由温度传感器发出信号给控制器，控制器发出关闭电磁阀B同时开启电磁阀A地指令，并且起动发动机。
3、发动机工作，三元催化器对汽车发动尾气进行催化转化。工作时，信号理处理器采集来自温度传感器的温度信号，将三元催化器中的温度信号转化为电压信号，该电压信号放大后与标准电压信号发生器产生的标准工作温度电压来进行比较，从而判断三元催化器是否达到正常的工作温度、是否可以进行阀门开关的开启。
由于发动机工作时，三元催化器是在最佳温度下工作，可对汽车发动机的尾气进行有效的催化转化，从而降低汽车冷起动时的大量排污。
本发明具有设计合理、结构简单、有效降低汽车冷起动时的大量排污的特点。经试验验证，一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物的转化率分别由原来未使用本发明时的3％、7％和12％提高到87％、91％和96％。大大降低了汽车冷起动时有害气体的排放量。
(四)附图说明
图1是本发明降低汽车冷起动排污装置的结构方框图。
图2是本发明降低汽车冷起动排污装置中控制器的电原理图。
图3是催化器的起燃温度特性曲线。
其中，1、加热器，2、发动机，3、三元催化器，4、温度传感器，5、控制器，6、电磁阀A，7、电磁阀B，8、控制导线，9、连接管道。
(五)具体实施方式
实施例1：本发明的结构如图1和图2所示，由加热器1、发动机2、三元催化器3、温度传感器4、控制器5、电磁阀6、7、控制导线8、连接管道9组成，加热器1通过连接管道9分别与发动机2和大气连通，与大气连通的连接管道9上设有电磁阀A，与发动机2连通的连接管道9上设有电磁阀B，设有电磁阀B的连接管道9同时与三元催化器3连通；三元催化器3上设有温度传感器4；控制器5通过控制导线8分别与电磁阀A、电磁阀B和温度传感器4连接。
所述的控制器由标准电压信号发生器、信号理处理器、信号放大器、信号比较器和执行器组成，标准电压信号发生器分别与汽车电瓶和信号比较器连接；信号理处理器分别与三元催化器上的温度传感器及信号放大器连接；信号放大器与信号比较器连接；信号比较器与执行器连接；执行器与电磁阀连接；上述连接都是电连接。
所述的执行器由三极管S8058和继电器组成，继电器分别与三极管S8058的集电极和电磁阀A、B连接。
上述装置降低排污的方法如下：
1、发动机2发动之前，通过控制器关闭电磁阀A，打开电磁阀B，加热器1工作，提高驾驶室空间的温度、发动机机体温度、冷却水温度、机油温度及三元催化器温度；
2、加热器1工作2分钟，三元催化器达到250℃，由温度传感器发出信号给控制器5，控制器5发出关闭电磁阀B同时开启电磁阀A的指令，并且起动发动机2。
3、发动机2工作，三元催化器3对汽车发动尾气进行催化转化。
实施例2：结构同实施例1。
上述装置降低排污的方法如下：
1、发动机2发动之前，通过控制器关闭电磁阀A，打开电磁阀B，加热器1工作，提高驾驶室空间的温度、发动机机体温度、冷却水温度、机油温度及三元催化器温度；
2、加热器1工作2分钟30秒，三元催化器达到280℃，由温度传感器发出信号给控制器5，控制器5发出关闭电磁阀B同时开启电磁阀A的指令，并且起动发动机2。
3、发动机2工作，三元催化器3对汽车发动尾气进行催化转化。
实施例3：结构同实施例1。
上述装置降低排污的方法如下：
1、发动机2发动之前，通过控制器关闭电磁阀A，打开电磁阀B，加热器1工作，提高驾驶室空间的温度、发动机机体温度、冷却水温度、机油温度及三元催化器温度；
2、加热器1工作3分钟，三元催化器达到300℃，由温度传感器发出信号给控制器5，控制器5发出关闭电磁阀B同时开启电磁阀A的指令，并且起动发动机2。
3、发动机2工作，三元催化器3对汽车发动尾气进行催化转化。
经试验验证，在上述实施例中，一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物的转化率分别由原来未使用本系统的3％、7％、12％提高到87％、91％、96％。大大降低了汽车冷起动时有害气体的排放量。