[發(fā)明專利]基于催化劑溫度控制催化換熱器的流體流動的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310383626.0
• 申請日: 2013-08-29
• 公開（公告）號: CN103670630A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: E.V.岡策;S.R.史密斯;N.K.巴克諾爾
• 申請（專利權(quán)）人: 通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司
• 主分類號: F01N9/00
• 分類號: F01N9/00;F01K23/14
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 成城;譚祐祥

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及基于催化劑溫度控制進入和/或離開催化換熱器的流體流動的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

這里提供的背景描述是用于大體呈現(xiàn)本公開背景的目的。本發(fā)明人在這個背景技術(shù)部分中所描述的工作以及在申請時沒有作為現(xiàn)有技術(shù)被描述的各方面既不明確地也不暗示地被認為是抵觸本公開內(nèi)容的現(xiàn)有技術(shù)。

內(nèi)燃發(fā)動機燃燒汽缸內(nèi)的空氣和燃料混合物以便驅(qū)動活塞，其產(chǎn)生驅(qū)動扭矩。進入發(fā)動機的空氣流動經(jīng)由節(jié)氣門調(diào)節(jié)，該節(jié)氣門調(diào)節(jié)節(jié)氣面積以便控制進入發(fā)動機的空氣流動。燃料控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)燃料被噴射的速率以便提供所需空氣/燃料混合物至汽缸和/或以便實現(xiàn)所需扭矩輸出。增加被提供給汽缸的空氣和燃料的量會增加發(fā)動機的扭矩輸出。

在火花-點火發(fā)動機中，火花發(fā)起被提供到汽缸的空氣/燃料混合物的燃燒。在壓縮-點火發(fā)動機中，汽缸內(nèi)的壓縮引燃被提供到汽缸的空氣/燃料混合物。火花正時和空氣流動可以是用于調(diào)節(jié)火花-點火發(fā)動機的扭矩輸出的主要機制，而燃料流動可以是用于調(diào)節(jié)壓縮-點火發(fā)動機的扭矩輸出的主要機制。

僅發(fā)動機內(nèi)的燃燒產(chǎn)生的能量的一定百分比（例如，百分之三十）可以用于生產(chǎn)驅(qū)動扭矩。所述能量的剩余部分可以作為廢熱消散到大氣，從而增加附近車輛系統(tǒng)的溫度。加熱、通風和空氣調(diào)節(jié)（HVAC）系統(tǒng)可以回收一些廢熱以用于加熱乘客艙。不過HVAC系統(tǒng)不能將廢熱轉(zhuǎn)換成機械能或電能。

發(fā)明內(nèi)容

系統(tǒng)包括換熱器和流體流動控制模塊。換熱器包括襯底、施加于該襯底的催化劑和流體通路。來自發(fā)動機的排氣氣體流過換熱器，并且流體通路內(nèi)的工作流體從排氣氣體吸收熱。流體流動控制模塊基于催化劑的溫度控制來自換熱器的流體流動。

本發(fā)明還提供了以下技術(shù)方案。

方案1.?一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：

換熱器，所述換熱器包括襯底、被施加到所述襯底的催化劑以及流體通路，其中來自發(fā)動機的排氣氣體流過所述換熱器，并且所述流體通路內(nèi)的工作流體從所述排氣氣體吸收熱；以及

流體流動控制模塊，所述流體流動控制模塊基于所述催化劑的溫度控制來自所述換熱器的流體流動。

方案2.?根據(jù)方案1所述的系統(tǒng)，還包括：

泵，所述泵將工作流體從貯存器泵送到所述換熱器；

控制閥，所述控制閥調(diào)節(jié)在所述貯存器和所述換熱器之間的流體流動；以及

膨脹機，所述膨脹機從所述換熱器接收所述工作流體并且使用所述工作流體內(nèi)的熱能來做機械功。

方案3.?根據(jù)方案2所述的系統(tǒng)，其中所述膨脹機包括汽缸、被置于所述汽缸內(nèi)的活塞和將所述工作流體輸送到所述汽缸以驅(qū)動所述活塞的噴射閥。

方案4.?根據(jù)方案2所述的系統(tǒng)，其中當所述發(fā)動機停機且催化劑溫度低于預定溫度時，所述流體流動控制模塊從所述換熱器排放所述工作流體。

方案5.?根據(jù)方案4所述的系統(tǒng)，其中當所述換熱器的出口側(cè)的所述工作流體的壓力高于預定壓力時，所述流體流動控制模塊從所述換熱器通過所述膨脹機排放所述工作流體。

方案6.?根據(jù)方案5所述的系統(tǒng)，其中所述流體流動控制模塊通過激活所述膨脹機并且關(guān)閉所述控制閥從而通過所述膨脹機排放所述工作流體。

方案7.?根據(jù)方案5所述的系統(tǒng)，其中當所述換熱器的所述出口側(cè)的工作流體壓力低于所述預定壓力時，所述流體流動控制模塊從所述換熱器通過所述控制閥排放所述工作流體。

方案8.?根據(jù)方案4所述的系統(tǒng)，其中當所述發(fā)動機停機且催化劑溫度高于所述預定溫度時，所述流體流動控制模塊將所述工作流體捕集在所述換熱器中。

方案9.?根據(jù)方案8所述的系統(tǒng)，其中所述流體流動控制模塊通過停用所述膨脹機并且關(guān)閉所述控制閥從而將所述工作流體捕集在所述換熱器中。

方案10.?根據(jù)方案2所述的系統(tǒng)，其中當所述發(fā)動機正在運轉(zhuǎn)且催化劑溫度低于預定溫度時，所述流體流動控制模塊停用所述泵。

方案11.?一種方法，所述方法包括基于被施加到換熱器中的襯底的催化劑的溫度來控制來自所述換熱器的流體流動，其中來自發(fā)動機的排氣氣體流過所述換熱器，并且所述換熱器的流體通路內(nèi)的工作流體從所述排氣氣體吸收熱。

方案12.?根據(jù)方案11所述的方法，還包括：

使用泵將所述工作流體從貯存器泵送到所述換熱器；

使用控制閥來調(diào)節(jié)在所述貯存器和所述換熱器之間的流體流動；

在膨脹機內(nèi)接收來自所述換熱器的工作流體；以及

使用所述工作流體內(nèi)的熱能來做機械功。