[發明專利]主動催化劑加熱

有效

• 申請號: 201810972097.0
• 申請日: 2018-08-24
• 公開（公告）號: CN109424400B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: B.巴曼;B.麥凱
• 申請（專利權）人: 大陸汽車系統公司
• 主分類號: F01N3/20
• 分類號: F01N3/20;F01N3/32
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉茜;安文森

本發明涉及主動催化劑加熱。一種用于車輛的主動加熱系統，其用于在發動機的點火之前提高排氣催化劑的溫度以減少排放物。主動加熱系統是用于車輛的排氣系統的部分，且包括電氣加熱的催化劑和空氣泵，二者在發動機點火之前被啟用，以提高三效催化劑的溫度，使得在發動機點火之前，三效催化劑處于期望的目標閾值溫度或者起燃溫度，從而消除在發動機的冷起動之后在排放物處理中的延遲。主動加熱系統解決在催化排放物系統達到起燃溫度之前，從內燃發動機發出的高水平的未處理排放物。主動加熱系統提供催化劑至起燃溫度的加熱，而不燃燒碳氫化合物燃料，其導致發動機排出物。

技術領域

本發明大體涉及主動加熱系統，其是排氣系統的部分，且用于在發動機的點火之前提高排氣催化劑的溫度，以減少排放物以及優化燃料效率。

技術背景

已經作出努力以減少在通過內燃發動機產生的排氣氣體中的排放物。在用于車輛的排氣系統中的用于減少排放物的部件中的一個是排氣催化劑。一種類型的催化劑被稱為“三效催化劑”。三效催化劑執行各種排氣排放物的三種不同的轉化。一種類型的轉化是氮氧化物至氮氣和氧氣的還原，另一類型的轉化是一氧化碳至二氧化碳的氧化，且第三種轉化是未燃燒的碳氫化合物（HC）至二氧化碳和水的氧化。

當催化劑處于期望的目標閾值溫度或者“起燃（light-off）”溫度時，催化劑在控制排氣排放物方面最有效。然而，當發動機點火最初發生時，發動機產生最高量的排放物，且催化劑通常處于環境溫度（或遠低于起燃溫度的一些其他溫度），使得剛在發動機點火之后，催化劑在減少排放物方面不太有效。

已經進行了許多嘗試來改善催化劑的效率。這些過去的解決方案中的一種是提高催化劑的溫度提高的速率。另一解決方案包括使用發動機排氣氣體來提供熱以提高催化劑的溫度。

一些現有的解決方案合并發動機排氣氣體作為方案的部分來在催化劑床中形成熱的使用。這些策略的缺點之一在于，催化劑低于在其處排放物的轉化最大的“起燃”溫度，從而在初始時期期間導致不良排放物。

因此，存在對于催化劑的主動加熱的需要，使得催化劑在發動機點火之前就處于起燃溫度。

發明內容

該本發明是一種主動加熱系統，其是用于車輛的排氣系統的部分，且用于在發動機的點火之前提高排氣催化劑的溫度，以減少排放物。

本發明的主動加熱系統包括電氣加熱的催化劑和空氣泵，二者在發動機點火之前被啟用，以提高催化劑的溫度，使得在發動機點火之前，催化劑處于期望的目標閾值溫度，或者“起燃”溫度，從而消除在發動機的冷起動點火之后通常存在的排放物處理的延遲。

因此，本發明的目的是，解決在催化排放物系統到達起燃溫度之前，從內燃發動機發出的高水平的未處理排放物。本發明的另一目的是將催化劑加熱或者調劑到起燃溫度，從而燃燒碳氫化合物燃料，這導致減少的發動機排出物。

在實施例中，主動加熱系統包括兩個主要部件，其被添加到催化排放物系統，這些部件是電氣加熱的催化劑（eHC）和空氣泵。在發動機點火之前，這兩個部件都被啟用預定量的時間。eHC位于主催化劑的上游，且提供將主催化劑的溫度提高到起燃溫度所需要的熱，同時空氣泵將空氣傳遞到兩個催化劑上游的排氣管道的區域。移動的空氣然后將熱從eHC傳遞到主催化劑。在一個實施例中，主催化劑是三效催化劑，但是在本發明的范圍內可以使用其他類型的催化劑。

本發明的一個優點是，在內燃發動機的點火之前，催化排放物系統就準備用于操作。這允許在發動機的暖機期間，減少至大氣的有害排放物。本發明的主動加熱系統可以用于使用常規來說從冷狀態起動的內燃發動機的任何領域中。

本發明的一個實施例包括帶有用于進氣的過濾的大氣空氣源的內燃發動機，其中，來自空氣源的空氣的一部分通過空氣泵被引導到排氣氣體的流中。在替代實施例中，代替空氣泵從過濾的發動機進氣抽取新鮮空氣，空氣泵從其自己的過濾的進氣或者從EVAP罐抽取空氣。通過提供來自燃料蒸氣的放熱反應，從EVAP罐抽取減少了暖機過程。