汽车发动机增压与尾气净化的技术及组合的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明型属于汽车发动机节油减排技术，具体涉及一种增压器和发动机尾气的机外净化处理技术，并将增压和尾气净化技术完整组合成为一体，使发动机的节油减排达到最佳效果，有利于减少燃油消耗和保护自然大气环境。
【背景技术】
[0002]理论和实践表明:在不改变燃油种类的条件下，增加发动机的空气量可以明显地提高发动机的动力性能，降低油耗及污染物气体的排放。
[0003]传统的机械增压和废气涡轮增压技术，机械增压消耗发动机功率大，废气涡轮增压具有低转速增压不明显和增压迟滞现象的缺点，且两种增压装置的生产成本昂贵，特别是废气涡轮增压的后期维护保养成本高。
[0004]本新型增压器采用高性能的直流无刷电机作动力，由车载蓄电池提供电能，不直接消耗发动机功率，由电机带动双涡轮气泵增压，其特点是用微处理器电控技术控制电机动力，能够使发动机增压进气量和发动机空气需求量保持完全同步一致供给，发动机在低转速，中转速及高转速均有增压作用，没有增压迟滞现象，而且生产成本和后期保养成本远低于机械增压和废气涡轮增压，据此可将本技术简称为电控双涡轮增压。
[0005]发动机工作后排放的尾气在机外进行净化处理，主要针对污染物微粒(PM)和氮氧化物(NOx)进行净化处理，对微粒(PM)用碱溶液物理溶解吸收除尘，对氮氧化物(NOx)采用同一碱溶液化学吸收脱硝，再将残余的微粒(PM)和氮氧化物(NOx)进一步用固体物质物理吸附，经过两种方法组合净化处理后，发动机排放的尾气能够达标排放。
[0006]上述的发动机增压和尾气净化处理通过微处理器的同步控制器总成进行控制，使其发动机增压和尾气净化处理两者成为一体同步运行，以获得发动机增压和尾气净化的最大效率。
【发明内容】
[0007]将双涡轮气泵安装在自然吸气式发动机空气滤清器内或相应的发动机进气管中。
[0008]电控双涡轮气泵动力采用高性能无刷直流外转子式电机，外转子磁极用稀土材料作高导磁磁极，以减少电机体积和增加电机转矩和转速，外转子转轴两端各装一组涡轮叶片，构成单电机单轴双涡轮结构，电机用车载蓄电池提供电能。
[0009]通过空气滤清器的过滤空气经过双涡轮气泵，双涡轮气泵电机在同步控制器总成的控制下，驱动双涡轮气泵对过滤空气进行两次双重预压缩增压，随着空气量的增加，喷油器在车载(ECU)的指令下也相应的增加了循环供油量，来维持发动机的空燃比基本不变，经过活塞将混合气体压缩后，提高了发动机的相对压缩比，点燃混合气体充分燃烧，热能和热效率获得提高，发动机的动力性能得到提高和改善，同时混合气体充分燃烧后，尾气污染物的生成量相应的得到减少，发动机排放的尾气污染物随之减少。
[0010]发动机增压后减少燃油的消耗率体现在两个方面:其一是提高了发动相对压缩t匕，混合气体充分燃烧后热效率提高，在发动机原有功率和转矩下，燃油的消耗率下降，其二是保证发动机原有功率和转矩下，可适当降低发动机的转速，发动机的机械损失和磨损减少，机动车整车动能增加，驾驶员不必加油车速仍然较高，相对于燃油的消耗率得到减少和下降。
[0011]为保证增压空气量与发动机工况需求量供给一致，同步控制器总成具有增压同步控制特性。
[0012]同步控制器总成内部有微处理器，它的控制信号取自于发动机节气门的开度信号，为不影响原车载(ECU)的控制特性，采用匹配器电路对开度信号进行平衡。开度信号真实的反映了发动机工况对空气的需求量，通过微处理器程序设计开发，对开度信号进行A/D转换、编程、存储，D/A转换，信号输出至功率驱动器，功率驱动器电路有两组，功率驱动器I组驱动进气双涡轮气泵电机，电机转速调节变化和开度信号变化一致，故同步控制器总成能够控制和保持增压空气量和发动机工况空气需求量一致，实现发动机工况同步增压。
[0013]功率驱动器II组驱动尾气增压气泵，尾气增压气泵对发动机尾气污染气体增压，为发动机尾气污染物净化创造条件。
[0014]双涡轮气泵运转时具有双重功能，首先是涡轮对空气流预压缩增压形成涡流空气流，其次是涡轮旋转时将进气总管动态封闭，气流只能单向吸入，气流不能回流，旋转涡轮和进气总管成为发动机的附加储气装置，储气装置为提高发动机充气系数和发动机的进气动态效应，创造了优良的外部条件，对发动机增压十分有利。
[0015]在上述过程中高速进气流风能和车载蓄电池的电能推动双涡轮气泵电机旋转，气缸活塞配合吸气，双涡轮气泵电机对车载蓄电池电能消耗小，由某种原因导致同步控制器总成不工作时，双涡轮气泵电机在进气风能和气缸吸气共同作用下，双涡轮气泵电机仍能照常自动运转，发动机和汽车的安全性不受影响。
[0016]将双涡轮气泵安装在空气滤清器内，可以减少发动机的泵气损失，杜绝了空气滤滑器因脏堵而引发的发动机冒黑烟现象，有利于环保。
[0017]电控双涡轮增压的工作过程
[0018]发动机怠速状态，在同步控制器总成指令下，双涡轮气泵电机由进气风能带动气泵涡轮自动旋转，进气总管被旋转涡轮动态封闭具有储气功能，发动机怠速进气量稍有增加使进气量稳定，发动机怠速下的稳定性得到提高。
[0019]低中速状态下，在同步控制器总成的指令下，驱动器I组控制双涡轮气泵电机泵气，气流风能和气缸活塞自然吸气三者共同作用，使双涡轮气泵电机获得极高的转速将进气流预压缩形成涡流，进入气缸与燃油充分混合，点火充分燃烧后增加了燃烧热效率，在车载(ECU)指令下，喷油器循环供油量增加，发动机低中速功率增大。
[0020]高速状态，在同步控制器总成指令下，驱动器I组驱动双涡流气泵电机获得最高转速，空气流增压到最大，同时循环供油量达到最大，发动机获得最大功率。减速时，上述过程相反。
[0021]尾气净化器的基本构造、污染物净化原理及尾气增压气泵的作用
[0022]发动机的尾气污染物在机外尾气出口处，通过尾气净化器针对微粒(PM)和氮氧化物(NOx)进一步作净化处理。
[0023]尾气净化器的基本构造为集成式耐酸碱腐蚀的容器，容器的外壳有一层防撞击材料的保护外壳，容器的进气口与发动机尾气出气口之间采用快速接头的软性管连接，容器内部分上、中、下三层结构，容器的下层盛装15?30%浓度的碱溶液，中层隔装的固体物质为多层蜂窝状活性炭，中间用网板隔离，最上层为13X型的分子筛至净化排气出口。
[0024]尾气排出的污染物微粒(PM)和氮氧化物(NOx)采用碱液吸收法和吸附法两种方法相结合的方式进行净化处理。
[0025]碱溶液作为吸收剂有多种选择，可选用15?30%的氢氧化钠(NaOH、片碱市售化工产品)与水按比例混合成吸收液，吸收液安全可靠，其中微粒(PM)被吸收液物理溶解除
/1、土。
[0026]考虑到发动机尾气最初排放的氮氧化物(NOx)中，占95%的一氧化氮(NO)不会和氢氧化钠(NaOH)直接发生反应，应先将一氧化氮(NO)与空气中的氧(O)发生反应:
[0027]2N0+02 = 2N02
[0028]生成二氧化氮(NO2)，此过程通过尾气增压气泵吸入一氧化氮(NO)和由尾气净化器通气口外界空气中的氧(O)同时混合完成。
[0029]二氧化氮(NO2)再与氢氧化钠(NaOH)发生化学反应:
[0030]2N02+2Na0H = NaN03+NaN02+H20
[0031]生成硝酸钠(NaNO3)、亚硝酸钠(NaNO2)和水(H2O)溶液，气体中的氮氧化物(NOx)被脱硝去除。
[0032]经过初步净化的气体，再次通过蜂窝状活性炭和13X分子筛进一步对残余的微粒(PM)和氮氧化物(NOx)进行物理吸附处理，其中尾气中的二氧化碳(CO2)气体也能一定量的被吸附清除。
[0033]发动机尾气经上述过程净化处理