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CN111425286A - 一种燃气发动机尾气排放控制方法及系统 - Google Patents

一种燃气发动机尾气排放控制方法及系统 Download PDF

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CN111425286A CN202010243724.4A CN202010243724A CN111425286A CN 111425286 A CN111425286 A CN 111425286A CN 202010243724 A CN202010243724 A CN 202010243724A CN 111425286 A CN111425286 A CN 111425286A
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刘志治
潘锋华
邬鹏
杨葵
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Abstract

本发明公开了一种燃气发动机尾气排放控制方法，涉及尾气处理，解决现有排气方式存在催化器会出现转化效率低或损坏的技术问题，所述方法包括：实时获取车辆的运行状态；当车辆处于滑行或制动系统开启工作模式下运行时，通过尾气旁通管绕过催化器将发动机尾气直接排到催化器下游；当车辆退出滑行或制动系统开启工作模式下时，将发动机尾气通过催化器排到催化器下游；当发动机出现严重失火时，通过尾气旁通管绕过催化器将发动机尾气直接排到催化器下游。本发明还公开了一种实现上述控制方法的系统。本发明根据车辆的运行状态通过尾气旁通管绕过催化器将发动机尾气直接排到催化器下游，可以避免催化器冷却而影响转化效率及避免催化器损坏。

Description

一种燃气发动机尾气排放控制方法及系统
技术领域
本发明涉及尾气处理，更具体地说，它涉及一种燃气发动机尾气排放控制方法及系统。
背景技术
发动机的有害排放物是造成大气污染的一个主要来源，随着环境保护问题的重要性日趋增加，降低发动机有害排放这一目标成为当今世界上发动机发展的一个重要方向。随着GB17691-2018重型柴油车污染物排放限值及测量方法法规关于重型车实时道路排放的监测的应用，重型车辆在实际道路运行过程中的排放表现尤为重要。同时，为了满足GB7258-2017、GB12676-2014等法规关于辅助制动系统的要求，重型车辆、特别是重型运输车辆，需要辅助制动系统。
当前的辅助制动系统如图1所示，气缸A内的尾气通过增压器B、催化器C(一般为三元催化转化器)排出，通过发动机的摩擦损失、泵气损失等来实现吸收车辆惯性力，实现行车制动功能。但是对于燃气发动机，该系统存在两个较大的问题：其一，当车辆在滑行或辅助制动系统工作模式时，发动机停止燃料喷射、节气门全开、制动蝶阀关闭，从发动机排气系统排出的尾气是纯空气，气体温度低，一般在200℃左右，远低于燃气发动机催化转化器的工作温度(400～600℃)、流量大，当尾气流经催化转化器时，会快速冷却催化转化器，使得催化器的温度和尾气温度一致，当车辆从滑行状态或制动状态退出时，由于温度低而造成催化转化器转化效率低，从而造成从滑行状态或制动状态退出后的一段时间内车辆的污染物排放高。其二，当发动机出现严重失火之后，如果让未完全燃烧或未燃烧的燃料和空气混合气体直接进入催化器，会造成催化器高温损坏，甚至造成车辆着火，当出现严重失火之后，现有车辆除了让发动机停机，没有其他有效的保护措施确保催化器不出现高温损坏，同时又确保车辆不失去动力实现跛行回家的功能。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术的上述不足，本发明的目的一是提供一种可以保证催化器的转化效率以及保护催化器的燃气发动机尾气排放控制方法。
本发明的目的二是提供一种可以保证催化器的转化效率以及保护催化器的燃气发动机尾气排放控制系统。
为了实现上述目的一，本发明提供一种燃气发动机尾气排放控制方法，其特征在于，所述方法包括：
实时获取车辆的运行状态；
当所述车辆处于滑行或制动系统开启工作模式下运行时，通过尾气旁通管绕过催化器将发动机尾气直接排到所述催化器下游；
当所述车辆退出滑行或制动系统开启工作模式下时，将发动机尾气通过所述催化器排到所述催化器下游；
当发动机出现严重失火时，通过所述尾气旁通管绕过所述催化器将发动机尾气直接排到所述催化器下游。
作为进一步地改进，所述方法还包括：
当车辆处于正常运行状态时，控制器ECU实时计算发动机尾气温度，通过温度传感器实时获取催化器出口的实际尾气温度；
若发动机尾气进入到纯空气模式且发动机尾气温度低于设定温度，则通过所述尾气旁通管绕过所述催化器将发动机尾气直接排到所述催化器下游；否则，将发动机尾气通过所述催化器处理后排到所述催化器下游；
当实际尾气温度超过催化器的许用工作温度且发动机控制系统确认发动机出现严重失火时，则打开尾气旁通管上的尾气旁通阀，尾气通过尾气旁通管排到催化器下游。
进一步地，所述设定温度为350～400℃。
为了实现上述目的二，本发明提供一种燃气发动机尾气排放控制系统，包括ECU、催化器，还包括与催化器并联的尾气旁通管，所述尾气旁通管上设有电性连接所述ECU的尾气旁通阀；所述ECU用于实时获取车辆的运行状态，根据上述的控制方法控制所述尾气旁通阀工作以将发动机尾气排到所述催化器下游。
作为进一步地改进，所述催化器的入口处设有电性连接所述ECU的排气制动阀。
进一步地，所述催化器的出口处的排气管上设有电性连接所述ECU的温度传感器。
有益效果
本发明与现有技术相比，具有的优点为：本发明在车辆处于滑行或制动系统开启工作模式下运行时，通过尾气旁通管绕过催化器将发动机尾气直接排到催化器下游，可以有效避免催化器被低温的纯空气吹扫而降温，从而有效控制催化器温度，保证车辆在任何时候催化器都能保持高转化率，使排放可以得到有效控制，降低车辆排放。在车辆出现严重失火时，通过尾气旁通管绕过催化器将发动机尾气直接排到催化器下游，从而避免催化器由于未燃碳氢在催化器中的反应造成高温损坏，此时车辆仍然可以工作在跛行模式下，避免发动机停机，确保车辆有足够的动力进行自救或逃离危险路段，提高了车辆的使用安全性。
附图说明
图1为传统技术的结构示意图；
图2为本发明的结构示意图；
图3为本发明的控制流程图。
其中：A-气缸、B-增压器、C-催化器、1-尾气旁通管、2-催化器、3-尾气旁通阀、4-排气制动阀、5-排气管、6-温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图中的具体实施例对本发明做进一步的说明。
参阅图2-3，一种燃气发动机尾气排放控制方法，方法包括：
实时获取车辆的运行状态；
当车辆处于滑行或制动系统开启工作模式下运行时，通过尾气旁通管1绕过催化器2将发动机尾气直接排到催化器2下游，可以有效避免催化器2被低温的纯空气吹扫而降温，从而有效控制催化器2温度，保证车辆在任何时候催化器2都能保持高转化率，使排放可以得到有效控制；
当车辆退出滑行或制动系统开启工作模式下时，将发动机尾气通过催化器2排到催化器2下游，此时催化器2的温度得到最大程度的保持，直接可以进入催化器2高效转化区域，从而保证污染物排放能够得到高效的转化，降低车辆排放；
当发动机出现严重失火时，通过尾气旁通管1绕过催化器2将发动机尾气直接排到催化器2下游，从而避免催化器2由于未燃碳氢在催化器2中的反应造成高温损坏，此时车辆仍然可以工作在跛行模式下，避免发动机停机，确保车辆有足够的动力进行自救或逃离危险路段，提高了车辆的使用安全性。
本控制方法还包括：
当车辆处于正常运行状态时，控制器ECU实时计算发动机尾气温度T1，通过温度传感器6实时获取催化器2出口的实际尾气温度T2；
若发动机尾气进入到纯空气模式且发动机尾气温度T1低于设定温度，则通过尾气旁通管1绕过催化器2将发动机尾气直接排到催化器2下游；否则，将发动机尾气通过催化器2处理后排到催化器2下游；纯空气模式即从发动机排气系统排出的尾气是纯空气。
当实际尾气温度T2超过催化器2的许用工作温度且发动机控制系统确认发动机出现严重失火时，则打开尾气旁通管1上的尾气旁通阀3，尾气通过尾气旁通管1排到催化器2下游。
作为优选，该实际尾气温度T2为设定时间段内的平均温度，如设定时间段为20～50ms，可以提高抗干扰性，从而提高控制精度。
发动机尾气通过催化器2排到催化器2下游与传统控制模式相同。因为温度低的尾气会降低催化器2的温度和转化率，将温度低的尾气通过尾气旁通管1绕过催化器2直接排到催化器2下游，可以减少催化器2温度降，当尾气的温度上升后，再将尾气通过催化器2，直接可以进入催化器2高效转化区域，从而保证污染物排放能够得到高效的转化，降低车辆排放。在本实施例中，设定温度为350～400℃，当然，设定温度可以根据实际情况具体设定。
一种燃气发动机尾气排放控制系统，包括ECU、催化器2，还包括与催化器2并联的尾气旁通管1，尾气旁通管1上设有电性连接ECU的尾气旁通阀3；ECU用于实时获取车辆的运行状态，根据上述的控制方法控制尾气旁通阀3工作以将发动机尾气排到催化器2下游。催化器2的入口处设有电性连接ECU的排气制动阀4，尾气旁通阀3打开的同时排气制动阀4关闭，可以减少尾气进入催化器2，减少催化器2温度降。催化器2的出口处的排气管5上设有电性连接ECU的温度传感器6，用于实时获取发动机尾气的实际尾气温度T2。催化器2的外围设有隔热层，可以提高催化器2的保温效果。作为优选，催化器2的出口处还设有电性连接ECU的控制阀(图中未画出)，尾气旁通阀3打开的同时控制阀关闭，可以进一步减少尾气进入催化器2，避免尾气对催化器2造成影响。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。

Claims (6)

1.一种燃气发动机尾气排放控制方法，其特征在于，所述方法包括：
实时获取车辆的运行状态；
当所述车辆处于滑行或制动系统开启工作模式下运行时，通过尾气旁通管(1)绕过催化器(2)将发动机尾气直接排到所述催化器(2)下游；
当所述车辆退出滑行或制动系统开启工作模式下时，将发动机尾气通过所述催化器(2)排到所述催化器(2)下游；
当发动机出现严重失火时，通过所述尾气旁通管(1)绕过所述催化器(2)将发动机尾气直接排到所述催化器(2)下游。
2.根据权利要求1所述的一种燃气发动机尾气排放控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
当车辆处于正常运行状态时，控制器ECU实时计算发动机尾气温度(T1)，通过温度传感器(6)实时获取催化器(2)出口的实际尾气温度(T2)；
若发动机尾气进入到纯空气模式且发动机尾气温度(T1)低于设定温度，则通过所述尾气旁通管(1)绕过所述催化器(2)将发动机尾气直接排到所述催化器(2)下游；否则，将发动机尾气通过所述催化器(2)处理后排到所述催化器(2)下游；
当实际尾气温度(T2)超过催化器(2)的许用工作温度且发动机控制系统确认发动机出现严重失火时，则打开尾气旁通管(1)上的尾气旁通阀(3)，尾气通过尾气旁通管(1)排到催化器(2)下游。
3.根据权利要求2所述的一种燃气发动机尾气排放控制方法，其特征在于，所述设定温度为350～400℃。
4.一种燃气发动机尾气排放控制系统，包括ECU、催化器(2)，其特征在于，还包括与催化器(2)并联的尾气旁通管(1)，所述尾气旁通管(1)上设有电性连接所述ECU的尾气旁通阀(3)；所述ECU用于实时获取车辆的运行状态，根据权利要求1-3任一所述的控制方法控制所述尾气旁通阀(3)工作以将发动机尾气排到所述催化器(2)下游。
5.根据权利要求4所述的一种燃气发动机尾气排放控制系统，其特征在于，所述催化器(2)的入口处设有电性连接所述ECU的排气制动阀(4)。
6.根据权利要求5所述的一种燃气发动机尾气排放控制系统，其特征在于，所述催化器(2)的出口处的排气管(5)上设有电性连接所述ECU的温度传感器(6)。
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