本發(fā)明涉及尾氣凈化裝置，具體涉及一種電加熱式催化轉(zhuǎn)化器及其加熱控制方法。

背景技術(shù)：

三元催化器作為目前普遍使用的尾氣凈化裝置，主要是采用催化劑將排氣中CO、HC、NOx等有害氣體成分轉(zhuǎn)化為無害的氣體排出。

在車輛冷啟動(dòng)后，催化器載體處于升溫階段，催化劑在起燃階段凈化效率很低，此時(shí)排放的尾氣中有害氣體濃度較高，內(nèi)燃機(jī)排放污染物的80％以上是由冷啟動(dòng)階段產(chǎn)生。

目前技術(shù)上采用加快催化器起燃的方式主要有：雙層端錐包裹或者催化器前級(jí)全包裹降低熱損失、催化器前級(jí)載體貼近歧管出氣口或增壓器出口、采用熱導(dǎo)性好的金屬載體等，但效果仍然非常有限；車輛冷啟動(dòng)后，尾氣中有害氣體濃度較高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供大大縮短催化劑的起燃時(shí)間，達(dá)到大幅降低整車排放目的的電加熱式催化轉(zhuǎn)化器及其加熱控制方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

該種電加熱式催化轉(zhuǎn)化器，包括殼體，所述殼體內(nèi)設(shè)有金屬載體，所述金屬載體上設(shè)有和電源連接的正電極及負(fù)電極；所述金屬載體外表面設(shè)有溫度傳感器，所述金屬載體外部設(shè)有包裹所述金屬載體側(cè)部及溫度傳感器的絕緣結(jié)構(gòu)；所述殼體外壁設(shè)有漏電感應(yīng)器；所述電源、溫度傳感器及漏電感應(yīng)器均和ECU連接。

所述正電極及負(fù)電極和變壓器連接，所述變壓器和電源連接。

所述絕緣結(jié)構(gòu)包括設(shè)于所述金屬載體外部的絕緣層及設(shè)于所述絕緣層外部的襯墊。

所述襯墊為玻纖。

所述金屬載體內(nèi)部設(shè)有催化劑。

所述絕緣層兩端均伸出所述金屬載體側(cè)部3-5mm。

布置在排氣歧管后或者渦輪增壓器后，金屬載體設(shè)于所述殼體前部，所述殼體內(nèi)在金屬載體后方設(shè)有陶瓷載體。

所述電源為蓄電池。

所述正電極、負(fù)電極、變壓器及電源連接構(gòu)成電加熱系統(tǒng)電路。

該種電加熱式催化轉(zhuǎn)化器的加熱控制方法，具體為：

車輛正常啟動(dòng)時(shí)，整車進(jìn)行電路檢測(cè)時(shí)，溫度傳感器將金屬載體溫度反饋給ECU；發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，ECU根據(jù)金屬載體溫度對(duì)電加熱系統(tǒng)電路進(jìn)行控制；

金屬載體溫度未達(dá)到電加熱系統(tǒng)閾值溫度，ECU控制電加熱系統(tǒng)電路接通，變壓器將電源電壓轉(zhuǎn)為高壓加載到金屬載體上，金屬載體發(fā)熱加熱催化劑，催化劑快速升溫；金屬載體發(fā)熱過程中，金屬載體溫度逐步上升，當(dāng)金屬載體溫度達(dá)到閾值溫度后，ECU控制電加熱系統(tǒng)電路關(guān)閉，停止加熱；

金屬載體溫度超過電加熱系統(tǒng)閾值溫度時(shí)，電加熱系統(tǒng)電路不開啟；

電加熱系統(tǒng)工作過程中出現(xiàn)漏電時(shí)，漏電感應(yīng)器將漏電信息反饋給ECU，ECU控制電加熱系統(tǒng)電路關(guān)閉，并控制報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：本發(fā)明加熱式催化轉(zhuǎn)化器及其加熱控制方法，在車輛冷啟動(dòng)時(shí)起到電加熱促使催化劑快速起燃的作用，大大縮短催化劑的起燃時(shí)間，大幅降低整車排放。當(dāng)載體溫度達(dá)到工作閾值溫度后，系統(tǒng)關(guān)閉，停止加熱。另本發(fā)明有絕緣結(jié)構(gòu)保護(hù)，防止漏電，工作可靠性及安全性好。

附圖說明

下面對(duì)本發(fā)明說明書各幅附圖表達(dá)的內(nèi)容及圖中的標(biāo)記作簡(jiǎn)要說明：

圖1為本發(fā)明電加熱式催化轉(zhuǎn)化器的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明電加熱式催化轉(zhuǎn)化器的金屬載體封裝結(jié)構(gòu)示意圖。

上述圖中的標(biāo)記均為：

1、金屬載體，2、正電極，3、負(fù)電極，4、襯墊，5、絕緣層，6、溫度傳感器，7、漏電感應(yīng)器，8、陶瓷載體，9、變壓器，10、電源，11、ECU。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)照附圖，通過對(duì)最優(yōu)實(shí)施例的描述，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

如圖1及圖2所示，該種電加熱式催化轉(zhuǎn)化器，包括殼體，殼體內(nèi)設(shè)有金屬載體1，金屬載體1上設(shè)有和電源10連接的正電極2及負(fù)電極3；金屬載體1外表面設(shè)有溫度傳感器6，金屬載體1外部設(shè)有包裹金屬載體1側(cè)部及溫度傳感器6的絕緣結(jié)構(gòu)；殼體外壁設(shè)有漏電感應(yīng)器7；電源10、溫度傳感器6及漏電感應(yīng)器7均和ECU11連接。金屬載體1中心作為正極，載體外壁作為負(fù)極，加熱均勻；在車輛冷啟動(dòng)時(shí)起到電加熱促使催化劑快速起燃的作用，大大縮短催化劑的起燃時(shí)間，大幅降低整車排放。當(dāng)載體溫度升高到閾值溫度后，系統(tǒng)關(guān)閉，停止加熱。另本發(fā)明有絕緣結(jié)構(gòu)保護(hù)，防止漏電，工作可靠性及安全性好。

溫度傳感器6設(shè)于金屬載體1的絕緣結(jié)構(gòu)上，用于檢測(cè)金屬載體1溫度，實(shí)時(shí)監(jiān)控金屬載體1溫度變化情況，并反饋給ECU11。ECU11根據(jù)溫度傳感器6反饋的溫度信息，對(duì)電加熱電路進(jìn)行控制，以達(dá)到采用金屬載體1發(fā)熱加熱催化劑，達(dá)到催化劑快速升溫效果，大大降低發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)階段排放的尾氣中有害氣體。

金屬載體1中心作為正極，載體外壁作為負(fù)極，金屬載體1作為熱電偶發(fā)熱，從而加熱涂敷的催化劑。如圖2所示，金屬載體1在制作中需要卷制焊接，中心附近有兩個(gè)渦旋孔，正極棒置于兩個(gè)渦旋孔內(nèi)構(gòu)成正電極2，正極棒頂端及末端均布有限位結(jié)構(gòu)，防止在系統(tǒng)振動(dòng)和氣流影響下發(fā)生位移。負(fù)極為帶狀，包裹金屬載體1中央，達(dá)到均勻布置結(jié)構(gòu)，使載體加熱更均勻。正電極2及負(fù)電極3均為耐高溫電極。

正電極2及負(fù)電極3和變壓器9連接，變壓器9和電源10連接。變壓器9將電源10電壓調(diào)整為高壓，提高加熱效率。正電極2、負(fù)電極3、變壓器9及電源10連接構(gòu)成電加熱系統(tǒng)電路。ECU可通過控制電加熱系統(tǒng)電路中的控制開關(guān)的閉合和開啟，來控制電加熱系統(tǒng)電路的接通和斷開。

絕緣結(jié)構(gòu)包括設(shè)于金屬載體1外部的絕緣層5及設(shè)于絕緣層5外部的襯墊4。金屬載體1作為發(fā)熱體，加熱催化劑；襯墊4用于封裝金屬載體1；襯墊4與金屬載體1中間包裹絕緣層5，使載體與外壁絕緣，即使在襯墊4吸水后也不會(huì)發(fā)生漏電。

溫度傳感器6設(shè)于金屬載體1外表面，漏電感應(yīng)器7設(shè)于殼體外表面。溫度傳感器6用于準(zhǔn)確檢測(cè)金屬載體1溫度，實(shí)時(shí)監(jiān)控金屬載體1溫度變化情況。漏電感應(yīng)器7置于殼體外表面，一旦發(fā)生漏電，便由ECU11控制強(qiáng)制中斷加熱電路，并提示報(bào)警，保證電加熱式催化轉(zhuǎn)化器的使用安全性和可靠性。

襯墊4為玻纖。襯墊4采用玻纖，為金屬載體1封裝提供足夠的保持力?；诓＠w容易吸水，吸水后具有一定導(dǎo)電性，在金屬載體1和玻纖之間的絕緣層5能夠有效防止玻纖造成漏電風(fēng)險(xiǎn)。

金屬載體1內(nèi)部設(shè)有催化劑。金屬載體1電加熱后發(fā)熱，加熱催化劑，催化劑達(dá)到快速升溫效果，大大降低發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)階段排放的尾氣中有害氣體。

絕緣層5兩端均伸出金屬載體1側(cè)部3-5mm。絕緣層5將金屬載體1與負(fù)極帶包裹其中，防止電流經(jīng)排氣系統(tǒng)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)，影響發(fā)動(dòng)機(jī)安全。為了防止車輛熄火后，內(nèi)壁面水汽冷凝液造成短路，將絕緣層5加長(zhǎng)至軸向高出載體3-5mm，這樣就完全規(guī)避了冷凝液造成漏電的風(fēng)險(xiǎn)。

電加熱式催化轉(zhuǎn)化器布置在排氣歧管后或者渦輪增壓器后，金屬載體1設(shè)于殼體前部，殼體內(nèi)在金屬載體1后方設(shè)有陶瓷載體8。陶瓷載體8為后級(jí)催化布置，與前級(jí)催化器共同進(jìn)行尾氣凈化。

電源10為蓄電池。電源10提供加熱催化劑用的熱能。一般為車載蓄電池，需要ECU11來控制電能使用情況以及必要的充電；具備電動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力的車輛，電能充足，更適合于普及此系統(tǒng)用來降低整車排放。

電加熱式催化轉(zhuǎn)化器，包括ECU11及線路，能夠?qū)崿F(xiàn)電源10電能控制、車輛啟動(dòng)預(yù)加熱控制、加熱過程控制及漏電強(qiáng)停控制。

該種電加熱式催化轉(zhuǎn)化器的加熱控制方法，具體為：

車輛正常啟動(dòng)時(shí)，整車進(jìn)行電路檢測(cè)時(shí)，溫度傳感器6將金屬載體1溫度反饋給ECU11；發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后，ECU11根據(jù)金屬載體1溫度對(duì)電加熱系統(tǒng)電路進(jìn)行控制；

金屬載體1溫度未達(dá)到電加熱系統(tǒng)閾值溫度，ECU11控制電加熱系統(tǒng)電路接通，變壓器9將電源10電壓轉(zhuǎn)為高壓加載到金屬載體1上，金屬載體1發(fā)熱加熱催化劑，達(dá)到催化劑快速升溫效果；金屬載體1發(fā)熱過程中，金屬載體1溫度逐步上升，溫度傳感器6將金屬載體1溫度實(shí)時(shí)反饋給ECU11，當(dāng)金屬載體1溫度大于等于電加熱系統(tǒng)閾值溫度后，ECU11控制電加熱系統(tǒng)電路關(guān)閉，停止加熱；

金屬載體1溫度超過電加熱系統(tǒng)電路閾值溫度時(shí)，電加熱系統(tǒng)電路不開啟；

電加熱系統(tǒng)工作過程中出現(xiàn)漏電時(shí)，漏電感應(yīng)器7將漏電信息反饋給ECU11，ECU11將立即控制電加熱系統(tǒng)電路關(guān)閉，并控制報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行報(bào)警。

目前廣泛采用金屬載體1都是Al\Cr合金載體，但其電阻很低，對(duì)電極及線束的電阻要求極高；本發(fā)明優(yōu)先選用電阻相對(duì)較高的合金載體，降低了電極及線束的特殊要求，使此系統(tǒng)應(yīng)用起來更方便。

本發(fā)明設(shè)置在車輛內(nèi)燃機(jī)的排氣管，布置在排氣歧管后或者渦輪增壓器后。車輛包含柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛；更適用于具備電動(dòng)機(jī)的混合動(dòng)力的車輛，因其具備大容量電瓶，為催化器電加熱提供了更好的能量?jī)?chǔ)備。

顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。