发动机尾气处理系统及发动机尾气处理方法
技术领域
[0001] 本
发明涉及一种发动机尾气处理系统及发动机尾气处理方法，具体来说，涉及一种能对催化剂活性前和催化剂活性后的尾气进行不同处理的发动机尾气处理系统及发动机尾气处理方法。
背景技术
[0002] 以往，作为发动机尾气处理的措施，例如，在
专利文献1(日本专利特公平6－6901)中，公开了一种使在
气缸内经过燃烧后的尾气经过设置在尾气管中途的催化器，以利用催化器
对流过的尾气进行
净化后排出到大气的结构。
[0003] 但是，众所周知，用于对发动机尾气进行净化的催化器中的催化剂在特定
温度(例如，300℃)前处于非活性的状态，其催化效率低。在发动机刚启动时，由于催化剂尚未活化，因此，经过催化器的尾气没有充分地被催化器中的催化剂净化，从而使得未被充分净化的尾气进入大气，对大气造成污染。
[0004] 因此，如何使尾气在催化剂非活性前不排出到大气，在催化剂活性后使尾气经过催化器的充分催化后排出到大气便成为亟待解决的技术问题。
发明内容
[0005] 本发明鉴于上述
现有技术存在的问题而作，其目的在于提供一种发动机尾气处理系统及发动机尾气处理方法，其能在催化器中的催化剂非活性前使尾气不排出到大气，在催化剂活性后使尾气经过催化器的充分催化后排出到大气。
[0006] 本发明第一方面的发动机尾气处理系统，包括发动机、催化器以及尾气管，其特征是，包括：第一三通
阀，该第一三通阀具有一个进气端口和两个排气端口；第二三通阀，该第二三通阀具有两个进气端口和两个排气端口；第三三通阀，该第一三通阀具有一个进气端口和两个排气端口；以及电磁
截止阀，该电磁截止阀设置在尾气管的靠近催化器一侧，所述第一三通阀的一个排气端口通过第一连通管而与所述第二三通阀的进气端口连通，所述第一三通阀的另一排气端口通过第一机械
增压进气管，并经由机械增压机构而与所述第二三通阀的进气端口连通，所述第二三通阀的一个排气端口通过第一催化器进气管而与所述催化器的进气口连通，所述第二三通阀的另一排气端口通过进气管而与所述发动机的进气口连通，所述发动机的排气口通过排气管而与所述第三三通阀的进气端口连通，所述第三三通阀的一个排气端口通过第二催化器进气管而与催化器的进气口连通，第三三通阀的另一排气端口通过第二机械增压进气管，并经由机械增压而与第二三通阀的进气端口连通。
[0007] 本发明第二方面的发动机尾气处理系统是在本发明第一方面的发动机尾气处理系统的
基础上，其特征是，在位于所述催化器上游的所述第一催化器进气管、所述第二催化器进气管的汇合处附近设置有催化器侧压
力传感器，该催化器侧
压力传感器对所述催化器上游侧的压力进行测定。
[0008] 本发明第三方面的发动机尾气处理系统是在本发明第二方面的发动机尾气处理系统的基础上，其特征是，第四三通阀，该第四三通阀设置在所述尾气管的比所述电磁截止阀更远离所述催化器的下游侧，并且具有一个进气端口和两个排气端口；以及储罐，该储罐设置在所述第四三通阀的一个排气端口的下游侧，所述第四三通阀的进气端口经由所述尾气管而与所述催化器连通，所述第四三通阀的一个排气端口经由尾气回收管与所述储罐连通，所述第四三通阀的另一个排气端口经由尾气排放管而与外部大气连通。
[0009] 本发明第四方面的发动机尾气处理系统是在本发明第三方面的发动机尾气处理系统的基础上，其特征是，所述储罐设置有压缩
泵、储罐侧压力传感器、调压阀及
泄压阀，所述压缩泵对储存在所述储罐中的尾气进行压缩，所述压力传感器对储存在所述储罐的尾气的压力进行测定，所述调压阀使所述储罐通过第三催化器进气管而与所述催化器的进气口连通，所述泄压阀使储罐中的尾气经由泄压管排出。
[0010] 本发明第五方面的发动机尾气处理系统是在本发明第四方面的发动机尾气处理系统的基础上，其特征是，尾气经由所述第一催化器进气管、所述第一催化器进气管及所述第一催化器进气管进入所述催化器。
[0011] 本发明第六方面的发动机尾气处理方法是利用本发明第四方面的发动机尾气处理系统进行的发动机尾气处理方法，其特征是，在所述催化器中的催化剂活化前，将所述第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀切换到第一
位置，并关闭所述电磁截止阀，以使所述催化器中的压力升高，来使所述催化剂的温度升高至规定温度。
[0012] 本发明第七方面的发动机尾气处理方法是在本发明第六方面的发动机尾气处理方法的基础上，其特征是，在所述催化器中的催化剂活化前，将所述第四三通阀切换到第一位置，关闭所述调压阀和所述泄压阀，并使压缩泵启动。
[0013] 本发明第八方面的发动机尾气处理方法是在本发明第七方面的发动机尾气处理方法的基础上，其特征是，在所述催化器中的催化剂活化前，若所述催化器侧压力传感器检测到所述催化器上游侧的尾气压力高于临界值时，打开所述电磁截止阀，使经过所述催化器的尾气经由所述尾气管、所述尾气回收管收集在所述储罐内，在所述催化器中的催化剂活化前，若所述储罐侧压力传感器检测到所述储罐中的尾气压力高于临界值时，打开所述泄压阀，来使所述储罐中的尾气经由泄压管排出。
[0014] 本发明第九方面的发动机尾气处理方法是在本发明第六方面的发动机尾气处理方法的基础上，其特征是，在所述催化器中的催化剂活化后，将所述第四三通阀切换到第二位置，将电磁截止阀打开，使所述储罐的所述压缩泵关闭，并将所述第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀切换到第二位置，在所述催化器中的催化剂活化后，若所述储罐侧压力传感器检测到储罐内的压力大于0且所述催化器侧压力传感器检测到所述催化器上游侧的尾气压力没有高于临界值时，打开调压阀，并结合所述催化器侧压力传感器的
信号协同对所述调压阀的开度进行控制。
[0015] 本发明第十方面的发动机尾气处理方法是在本发明第六方面的发动机尾气处理方法的基础上，其特征是，在所述催化器中的催化剂活化后，将所述第四三通阀切换到第二位置，将电磁截止阀打开，使所述储罐的所述压缩泵关闭，并将所述第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀切换到第二位置，在所述催化器中的催化剂活化后，若所述催化器侧压力传感器检测到所述催化器上游侧的尾气压力高于临界值，或是所述储罐侧压力传感器检测到储罐内的压力为0时，关闭调压阀。
[0016] 根据本发明的发动机尾气处理装置及发动机尾气处理方法，在催化剂活性前，使排出的废气经过机械增压机构(
涡轮增压机构)，并在催化器内部进行压缩，以使尾气温度升高，来达到缩短催化剂活化时间的效果。此外，在催化器侧压力传感器检测到催化器内压力过高时，将电磁截止阀打开，使尾气经二位三通阀(第四三通阀)的第一位置储存在储罐内，并且
电磁阀根据压力传感器的信号不断开闭，以使废气加压升温后迅速预热催化剂，同时，催化剂非活性前，经过催化器的尾气不会直接排出到外部，而是收集在储罐内，藉此，避免未经催化净化处理的空气对大气造成污染。
[0017] 另一方面，根据本发明的发动机尾气处理装置及发动机尾气处理方法，在催化剂活性后，使尾气经过催化器，被其中活化后的催化剂催化并净化后，直接排出到大气。同时，收集在储罐内的尾气也根据催化器侧压力传感器的信号，将储罐内的废气经由第三催化器进气管进入催化器，并被其中活化后的催化剂催化并净化后，排出到大气。
[0018] 藉此，能在催化器中的催化剂非活性前使尾气不排出到大气，在催化剂活性后使尾气经过催化器的充分催化后排出到大气。
附图说明
[0019] 图1是表示本发明的发动机尾气处理系统的示意结构图。
[0020] 图2是表示利用本发明的发动机尾气处理系统对尾气进行处理时的发动机尾气处理方法的
流程图。
具体实施方式
[0021] 以下，参照图1，对本发明的发动机尾气处理系统进行详细说明。
[0022] 图1是表示本发明的发动机尾气处理系统的示意结构图。
[0023] 如图1所示，发动机尾气处理系统1包括二位三通阀V1(第一三通阀)、二位三通阀V2(第二三通阀)、二位三通阀V3(第三三通阀)、催化器CAT、电磁截止阀V4、二位三通阀V5(第四三通阀)以及储罐T。
[0024] 二位三通阀V1(第一三通阀)具有一个进气端口I11和两个排气端口O11、O12，在二位三通阀V1切换到A位置时，进气端口I11与排气端口O11连通，在二位三通阀V1切换到B位置时，进气端口I11与排气端口O12连通。
[0025] 二位三通阀V2(第二三通阀)具有两个进气端口I21、I22和两个排气端口O21、O22，在二位三通阀V2切换到A位置时，进气端口I21与排气端口O22连通，进气端口I22与排气端口O21连通，在二位三通阀V2切换到B位置时，进气端口I22与排气端口O22连通。
[0026] 二位三通阀V3(第三三通阀)具有一个进气端口I31和两个排气端口O31、O32，在二位三通阀V3切换到A位置时，进气端口I31与排气端口O32连通，在二位三通阀V3切换到B位置时，进气端口I31与排气端口O31连通。
[0027] 二位三通阀V5(第四三通阀)具有一个进气端口I51和两个排气端口O51、O52，在二位三通阀V5切换到A位置时，进气端口I51与排气端口O51连通，在二位三通阀V5切换到B位置时，进气端口I51与排气端口O52连通。
[0028] 第一三通阀V1的排气端口O11通过第一连通管CP1而与第二三通阀V2的进气端口I21连通，第一三通阀V1的排气端口O12通过第一机械增压进气管DP1，并经由机械增压机构EDS而与第二三通阀V2的进气端口I22连通。
[0029] 第二三通阀V2的排气端口O21通过第一催化器进气管CIP1而与催化器CAT的进气口连通，第二三通阀V2的排气端口O22通过进气管IP而与发动机E的进气口连通。
[0030] 发动机E的排气口通过排气管OP而与第三三通阀V3的进气端口I31连通。
[0031] 第三三通阀V3的排气端口O31通过第二催化器进气管CIP2而与催化器CAT的进气口连通，第三三通阀V3的排气端口O32通过第二机械增压进气管DP2，并经由机械增压机构EDS而与第二三通阀V2的进气端口I22连通。
[0032] 催化器CAT的排气口通过尾气管GP与第四三通阀V5的进气端口I51连通。
[0033] 电磁截止阀V4设置在催化器CAT与第四三通阀V5的中途，以允许或阻止经过催化器CAT的尾气进一步向下游侧流动。
[0034] 第四三通阀V5的排气端口O51通过尾气回收管GRP而与储罐T的进气口连通，第四三通阀V5的排气端口O52通过尾气排放管GDP而与外部大气连通。
[0035] 储罐T上设置有压缩泵P、压力传感器(储罐侧压力传感器)S2、调压阀V6及泄压阀V7，其中，上述压缩泵P用于对储存在其中的尾气进行压缩，上述压力传感器S2用于对储存在其中的尾气的压力进行测定，上述调压阀V6能使储罐T通过第三催化器进气管CIP3而与催化器CAT的进气口连通，上述泄压阀V7能使储罐T中的尾气经由泄压管RP排出。
[0036] 在位于催化器CAT上游的第一催化器进气管CIP1、第二催化器进气管CIP2、第三催化器进气管CIP3的汇合处附近设置有压力传感器(储罐压力传感器)S1，用于对催化器CAT上游处的气体压力进行测定。
[0037] 以下，参照图2，对本发明的发动机尾气处理方法进行详细说明。
[0038] 如图2所示，在发动机E发出起动信号(步骤S100)后，第一三通阀V1切换到B位置，第二三通阀V2切换到B位置，第三三通阀V3切换到B位置(步骤S200)。
[0039] 此时，发动机E进行点火(步骤S300)，接着，发动机E的
电子控制单元(ECU)判断发动机E是否起动成功(步骤S400)。
[0040] 若ECU判断发动机E没有成功起动(步骤S400中判断为“否”)，则结合起动失败策略进行控制(步骤S310)。
[0041] 若ECU判断发动机E成功起动(步骤S400中判断为“是”)，则判断催化剂是否为活性状态(步骤S500)。
[0042] 若催化剂处于非活性的状态(步骤S500中判断为“否”)，则将第四三通阀V5切换到A位置(步骤S610A)，接着将调压阀V6和泄压阀V7关闭(步骤S620A)，并使压缩泵P起动(步骤S630A)。
[0043] 接着，将第一三通阀V1、第二三通阀V2及第三三通阀V3均切换到A位置(步骤S640A)。此时，空气从第一三通阀V1的排气端口O11经由第一连通管CP1、进气管IP进入发动机E中，并在发动机中与燃油混合燃烧后，尾气经由排气管OP、第二机械增压进气管DP2进入第一催化器进气管CIP1。
[0044] 接着，催化器侧压力传感器S1判断催化器CAT上游处的气体压力有没有超过临界值(步骤S650A)。若催化器CAT上游处的气体压力没有超过临界值(步骤S650A中判断为“否”)，则将电磁截止阀V4关闭(步骤S651A)，此时，尾气被蓄积在尾气管GP的电磁截止阀V4的上游侧。
[0045] 随着蓄积的尾气量越来越多，当催化器CAT上游处的气体压力超过临界值(步骤S650A中判断为“是”)时，将电磁截止阀V4打开(步骤S660A)。此时，由于第四三通阀V5被切换到A位置，因此，尾气会被进入储罐T中蓄积，同时利用压缩泵P对进入到储罐T中的尾气进行压缩。
[0046] 接着，判断储罐侧压力传感器S2的压力有没有超过临界值(S670A)。若储罐侧压力传感器S2的压力超过临界值(步骤S670A中判断为“是”)，则将泄压阀V7打开(步骤S671A)，此时，尾气会通过泄压管RP排出到外部。
[0047] 若储罐侧压力传感器S2的压力没有超过临界值(步骤S670A中判断为“否”)，则关闭泄压阀V7或保持泄压阀V7关闭(步骤S680A)。
[0048] 接着，判断此时发动机有无停止信号(步骤S700)，如果发动机有停止信号(步骤S700中判断为“是”)，则将第一三通阀V1切换到B位置，第二三通阀V2切换到B位置，第三三通阀V3切换到B位置，电磁截止阀V4关闭，并将第四三通阀V5切换到B位置(步骤S800)。
[0049] 接着，停止压缩泵P(步骤S910)，并关闭调压阀V6和泄压阀V7(步骤S920)，最终进入发动机的关机模式(S930)。
[0050] 在步骤S700中，如果发动机没有停止信号(步骤S700中判断为“否”)，则回到步骤S500，再次判断催化剂是否为活性状态。
[0051] 如果催化剂仍然处于非活性的状态，则按照步骤S610～S680继续进行控制判断。
[0052] 如果催化剂处于活性的状态(步骤S500中判断为“是”)，则将第四三通阀V5切换到B位置(步骤S610B)，接着将电磁截止阀V4打开(步骤S620B)，并使压缩泵P停止(步骤S630B)。
[0053] 接着，将第一三通阀V1、第二三通阀V2及第三三通阀V3均切换到B位置(步骤S640B)。此时，空气从第一三通阀V1的排气端口O12经由第一机械增压进气管DP1、进气管IP进入发动机E中，并在发动机中与燃油混合燃烧后，尾气经由排气管OP进入第二催化器进气管CIP2。
[0054] 此时，由于第四三通阀V5被切换到B位置，因此，尾气会直接通过尾气排放管GDP排出到外部。
[0055] 接着，储罐侧压力传感器S2判断储罐T中是否仍储存有尾气、即判断储罐侧压力传感器S2的检测值是否为0(步骤S650B)。
[0056] 若储罐T中的压力为0(步骤S650B中判断为“是”)，则关闭调压阀V6(步骤S670B)。若储罐T中的压力不为0、即储罐T中仍储存有尾气时，利用催化器侧压力传感器S1对催化器CAT上游处的气体压力是否超过临界值进行判断(步骤S660B)。
[0057] 若催化器CAT上游处的气体压力超过临界值(步骤S660B中判断为“有”)，则关闭调压阀V6(步骤S670B)。
[0058] 若催化器CAT上游处的气体压力没有超过临界值(步骤S660B中判断为“没有”)，则打开调压阀V6(步骤S681B)，接着，结合催化器侧压力传感器S1的信号协同控制调压阀V6的开度(步骤S682B)。
[0059] 接着，判断此时发动机有无停止信号(步骤S700)，如果发动机有停止信号(步骤S700中判断为“是”)，则将第一三通阀V1切换到B位置，第二三通阀V2切换到B位置，第三三通阀V3切换到B位置，电磁截止阀V4关闭，并将第四三通阀V5切换到B位置(步骤S800)。
[0060] 接着，停止压缩泵P(步骤S910)，并关闭调压阀V6和泄压阀V7(步骤S920)，最终进入发动机的关机模式(S930)。
[0061] 根据本实施方式的发动机尾气处理装置及发动机尾气处理方法，在催化剂活性前，控制装置以步骤S610A～S680A的流程对各阀
门V1～V7进行控制(排气压缩+储罐收集尾气)，从而使排出的废气经过机械增压机构(涡轮增压机构)EDS，并在催化器内部进行压缩，以使尾气温度升高，来达到缩短催化剂活化时间的效果。此外，在催化器侧压力传感器S1检测到催化器内压力过高时，将电磁截止阀V4打开，使尾气经二位三通阀(第四三通阀)V5的A位置储存在储罐T内，并且电磁阀V4根据压力传感器S1的信号不断开闭，以使废气加压升温后迅速预热催化剂，同时，催化剂非活性前，经过催化器的尾气不会直接排出到外部，而是收集在储罐内，藉此，避免未经催化净化处理的空气对大气造成污染。
[0062] 另一方面，根据本实施方式的发动机尾气处理装置及发动机尾气处理方法，在催化剂活性后，控制装置以步骤S610B～S672B的流程对各阀门V1～V6进行控制(进气压缩+储罐释放尾气)，从而尾气经过催化器，被其中活化后的催化剂催化并净化后，直接排出到大气。同时，收集在储罐T内的尾气也根据催化器侧压力传感器S1的信号，将储罐T内的废气经由第三催化器进气管CIP3进入催化器，并被其中活化后的催化剂催化并净化后，排出到大气。
[0063] 上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明的具体实现并不受上述实施方式的限制。熟悉本领域的技术人员易于想到其它的优点和
修改。因此，在其更宽泛的方面上来说，本发明不局限于这里所示和所描述的具体细节和代表性
实施例。因此，可以在不脱离如所附
权利要求书及其等价物所限定的本总体发明概念的精神或范围的前提下作出各种修改。
[0064] 例如，在上述实施方式中，示出了发动机尾气处理装置1包括储罐T，第四三通阀V5的排气端口O51通过尾气回收管GRP而与储罐T的进气口连通，第四三通阀V5的排气端口O52通过尾气排放管GDP而与外部大气连通，并且在上述储罐T上设置有压缩泵P、压力传感器(储罐侧压力传感器)S2、调压阀V6及泄压阀V7，且上述调压阀V6能使储罐T通过第三催化器进气管CIP3而与催化器CAT的进气口连通，上述泄压阀V7能使储罐T中的尾气经由泄压管RP排出的结构，但本发明不局限于此。
[0065] 作为本发明的
变形例，发动机尾气处理装置可以不设置储罐T，此时，也可以不设置二位三通阀(第四三通阀)V5，并且不设置尾气回收管GRP、尾气排放管GDP以及第三催化器进气管CIP3。另外，在催化器的上游侧或是在催化器的下游侧与电磁截止阀V4之间设置泄压阀，从而在催化器侧压力传感器S1检测到催化器CAT上游处的气体压力过高时，使尾气少量排出。
[0066] 在作为与上述变形例的发动机尾气处理装置相应的处理方法中，在催化剂活性前，使排出的尾气经过机械增压机构(涡轮增压机构)EDS，并在催化器内部进行压缩，以使尾气温度升高，来达到缩短催化剂活化时间的效果。此外，在催化器侧压力传感器S1检测到催化器内压力过高时，打开泄压阀，排出少量的尾气，在压力适当降低后，关闭泄压阀。另一方面，在催化剂活性后，关闭泄压阀，使尾气经过催化器，被其中活化后的催化剂催化并净化后，直接排出到大气。
