[实用新型]一种集成式排气系统和汽车

说明书

本实用新型提供了一种集成式排气系统和汽车，其中，集成式排气系统包括发动机、排气歧管总成、废气涡轮增压器、增压旁通阀、前级氧传感器、三元催化转化器、后级氧传感器和连接所述装置的连接管路，发动机和废气涡轮增压器通过排气歧管总成连接，在废气涡轮增压器处布置有增压旁通阀，在废气涡轮增压器的下游依次布置有前级氧传感器、三元催化转化器、后级氧传感器。废气涡轮增压器、前级氧传感器、三元催化转化器、后级氧传感器通过连接管路连接，废气能够从废气涡轮增压器通过增压旁通阀依次流经前级氧传感器、三元催化转化器、后级氧传感器。集成式排气系统构造成保证前级氧传感器、催化器和后级氧传感器在正常的工作温度区间内运行。

技术领域

本实用新型涉及一种集成式排气系统和具有所述集成式排气系统的汽车，尤其涉及一种能够保证其各构件在正常的工作温度区间内运行的集成式排气系统。

所述集成式排气系统能够达到国五排放要求，并且能够用于三缸小排量增压汽油发动机，该发动机和一款双离合变速器相结合，配置在一款自动启停整车中。在发动机工作过程中对排气系统中的增压器入口的废气、催化器入口的废气、催化器内部以及催化器出口的废气温度进行控制，可以最大限度地降低排放，延缓催化器的老化速率，减少增压器、催化器、前级氧传感器和后级氧传感器所受到的热冲击损害。

背景技术

随着中国的家用汽车保有量迅猛地增加，其消耗的石油资源和产生的废气对环境都造成了巨大的压力，通过改进现有技术和提高现有系统匹配水平来达到减少的燃油消耗和更低的排放指标在目前汽车技术的发展中尤为重要。发动机采用小排量技术和自动启停技术可以有效减少燃油消耗，采用智能的排气温度控制设计，使得排气系统的废气温度变化平缓，延缓催化器的老化，提高催化器的催化转化效率，减少废气中的有害物质，还可以减少催化器的贵金属的使用量，降低物料成本。

随着家庭用轿车年检间隔变为六年一次，需保证排气系统中的增压器、前级氧传感器、催化器和后级氧传感器的正常工作，使得催化器既能工作在高效的转化区间，也不会因长时间过浓或者长时间过稀而导致催化器陶瓷体的迅速物理性老化。

车用汽油发动机的电子控制式废气涡轮增压器将燃烧的废气能量转化成机械能，通过压气机端将能量传递给进气，提高发动机的吸入新鲜空气的压力，提高发动机高负荷的做功能力。三元催化转化器简称催化器，起催化转化作用的是内部涂敷贵金属的陶瓷体，两块陶瓷体被封装在同一催化器壳体内，将废气中的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化合物转化成二氧化碳、水和氮气，其工作温度范围在350度到850度，发动机从冷机启动开始，催化器温度从环境温度逐步被排气系统中的废气能量加热，冷启动时发动机机体温度低，汽油油膜蒸发差，过量的燃油不完全燃烧，排放出大量未被转化的碳氢混合物，冷启动中碳氢排放量占据了整个排放循环一半以上，此时催化器温度也低于350度，无法有效进行催化转化反应。

催化器的实际转化效率较高的空燃比区间在理论空燃比（14.7：1）的附近，偏差范围在千分之一以内，催化器的转化效率和温度有很大的关系，只有温度达到300度到350度之间，催化器才开始较高效率地转化，从发动机启动结束到催化器的转化效率达到百分之五十所经历的时间，称为起燃时间，此时的催化器入口的排气温度，称为起燃温度。起燃温度越低，表示催化器的低温转化特性越好，这主要与催化器的陶瓷体的涂敷成分有关。起燃时间主要与发动机工作的工况有关系，冷启动的前120秒的时间的有害物质的排放量占据了整个排放循环工况820秒时间内的排放量的百分之六十以上，必须将冷启动控制在50到60秒以内，以减少冷启动阶段的排放。

通过控制排气系统的排气温度，可以保证增压器、催化器、前级氧传感器和后级氧传感器不会长时间在各自的上限温度工作，延缓催化器的老化过程，保证在整车使用寿命结束时仍然有百分之八十的初始转化效率值。当催化器老化较严重、转化效率降低、甚至不能转化时要记录其状态，并提示顾客进行维修检查。由于整个排气系统中，增压器、前级氧传感器、催化器和后级氧传感器的各自温度限值和所在排气系统的位置的废气温度分布的不同，进行加浓降温控制中要考虑不同的温度限值而选择合适的加浓时机与加浓量。