[发明专利]一种用于汽车尾气排放的自动加热升温装置

说明书

技术领域

本发明属于汽车尾气污染物减排技术领域，涉及一种用于汽车尾气排放的自动加热升温装置。 

背景技术

在控制汽车尾气排放中的污染物减排技术中，柴油机主要通过缸内燃料控制、改进燃油品质及后处理净化技术对汽车尾气排放污染物进行控制，前两种技术控制效果有限，而后处理净化技术是控制效果最好的选择，目前已普遍应用的有柴油机氧化催化转化器(简称DOC)技术，选择性催化还原(简称SCR)技术，尤其是SCR技术或者是DOC+XCR技术是目前最常用的；柴油车为富氧微薄燃烧，尾气中氧的体积份数可达10％以上，因此HC及CO的含量很低，而NO₂的含量较高，可用少量HC选择性地还原NO_X达到同时去除HC及NO_X，DOC技术对CO和HC的转化效率分别可达90％和70％，并可减轻柴油机排气的臭味，同时，其对颗料物中可溶性有机物(SOF)组分的去除率可高达90％，从而可使总PM的脱除效率达到15％-30％；SCR技术是比较成熟的技术，对NO_X的转化率相当高，能脱除绝大部分的NO_X，还原剂选择得当对NO_X的转化率能达90％，NO_X是PM2.5形成的因素之一，也是酸雨形成的主要污染物，SCR技术同时也能降低部分HC的排放量。工作温度对催化剂的转化效率有较大的影响，对于DOC技术而言，其工作在氧化性气体氛围中，当温度低于150℃时，催化剂基本不起作用，其最佳工作温度为200～400℃，对于SCR技术而言，最佳工作温度为300～400℃。 

汽油机后处理净化技术普遍采用三效催化器(TWC)，其工作在还原性气体氛围中，HC和CO通过在三效催化器内部进行燃烧，使其转化为水及CO₂；TWC开始起作用的温度是200℃左右，当温度高于起燃温度时，催化器达到最佳工作状态，具有最高的转化率，起燃温度是根据转化率达到50％时所对应的温度，TWC最佳工作温度需达到400℃。 

无论是柴油车还是汽油车，其对尾气排放污染物的后处理技术中均用到催化转化技术，并且均需要一定的温度，才能达最佳工作状况，而最佳工作温度均在250℃以上，但汽车在冷启动时，尾气排放温度低，催化剂温度难以较快达到起燃温度，起不到催化作用；汽车冷启动是指汽车发动机机体的温度处于或低于常温状态下的启动，汽车在冷启动时，尤其是严冬季节，本来就因温度低、不利点燃、缸内残余废气浓度高、燃烧不稳定，又容易灭火，有资料表明汽油机冷启动的平均HC的排放是热怠速时的8～13倍，因此，尾气排放中HC、CO及NO_X含量高，大量有害物直接排入大气，会造成严重污 染，因此，冷起动过程催化剂快速升温达工作温度，是减排面临的迫切需要解决的问题；已公开的方案有，将催化转化器尽可能接近发动机布置，但这需要催化剂有很高的热耐久性，目前还无以解决；采用高孔隙密度薄壁载体(陶瓷和金属)，提高催化剂早期活性，降低催化器的起燃温度，这往往会导致很高的温度，有使催化失效之危险，要求催化剂必须有高的热稳定性，这也是难以解决的；采用加热型的催化转化器，利用电加热或燃氢加热，工艺复杂，且不利于安全，缺乏现实的可行性。 

所述汽车冷启动通常是指汽车发动机机体的温度处于常温或低于常温状态下的启动，事实上，汽车正常应用中的间歇停车，从几十分钟到几个小时，有时虽然发动机机体的温度并未降到常温，但其再启动时，尾气排放温度同样是很低的，即使在正常行驶中，普遍存在的短暂停车、怠速及小负荷工况状态下，尾气排放温度也较低，一般小于250℃(指进入催化转化器前的温度)。由于低于催化器的起燃温度，轻者催化剂的转化效果不佳，重者催化剂不起作用，因此而造成的尾气排放污染是普遍而大量存在的，也是勿待解决的问题。 

发明内容

解决的技术问题： 

提供一种用于汽车尾气排放的自动加热升温装置，既能自动吸收贮存汽车正常行驶中其尾气排放的高温热量，又能在汽车冷启动、间歇停车及短暂停车、怠速及小负荷工况时，对其尾气排放自动加热升温，从而能使催化器尽快起燃，进而达到其最佳工作温度，起到对尾气排放中的污染物最大的转化作用，收到最好的转化效果，从而减轻汽车低温尾气排放的污染，有利减排、环保，结构简单、成本低，便于实施，能产业化生产。 

采用的技术方案：