具有廢熱回收的電加熱催化劑的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及具有廢熱回收的電加熱催化劑。一種催化轉(zhuǎn)化器包括入口端、出口端和催化劑主體。入口端被配置成接收來自發(fā)動機(jī)的廢氣。出口端被配置成輸出廢氣。催化劑主體包括設(shè)置于入口端與出口端之間的分隔構(gòu)件。催化劑主體包括排氣通道和流體通道。排氣通道被配置成將廢氣從入口端引導(dǎo)至出口端。流體通道被配置成接收來自廢熱回收回路的流體并且將流體返回到廢熱回收回路。排氣通道中的每一個和流體通道中的每一個包括分隔構(gòu)件中的對應(yīng)的分隔構(gòu)件。
【專利說明】具有廢熱回收的電加熱催化劑
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及廢熱回收系統(tǒng)，并且更具體來說，涉及應(yīng)用于車輛的排氣系統(tǒng)的廢熱回收系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】 [0002]本文所提供的【背景技術(shù)】描述的目的在于從總體上介紹本發(fā)明的背景。當(dāng)前提及的發(fā)明人的工作——以在此【背景技術(shù)】部分中所描述的為限——以及在提交時否則可能不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)的該描述的各方面，既不明示地也不默示地被承認(rèn)為是針對本公開的現(xiàn)有技 [0003]廢熱回收系統(tǒng)可以應(yīng)用于車輛的排氣系統(tǒng)，以便回收否則會從排氣系統(tǒng)排放出的能量。廢熱回收系統(tǒng)可以將從排氣系統(tǒng)獲得的熱能轉(zhuǎn)化成電能，電能隨后可以用來操作車輛的電氣部件和/或馬達(dá)。
[0004]廢熱回收系統(tǒng)可以包括例如冷卻液通過其中的熱交換器或盤管。盤管可以位于排氣系統(tǒng)內(nèi)并且從排氣系統(tǒng)接收熱能。冷卻液隨后通過擴(kuò)張器，在擴(kuò)張器處冷卻液內(nèi)的熱能可以被轉(zhuǎn)化成機(jī)械能。冷卻液在再次循環(huán)通過熱交換器之前被泵送通過冷凝器并由冷凝器進(jìn)一步冷卻。
[0005]除了具有熱交換器之外，排氣系統(tǒng)還可以包括催化轉(zhuǎn)化器。催化轉(zhuǎn)化器可以位于例如熱交換器的上游，并且用以減少內(nèi)燃機(jī)(ICE)的排放物。例如，三元催化轉(zhuǎn)化器減少排氣系統(tǒng)內(nèi)的氮氧化物、一氧化碳以及碳?xì)浠衔?。三兀催化轉(zhuǎn)化器將氮氧化物轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂脱鯕?，將一氧化碳轉(zhuǎn)化為二氧化碳，并且氧化未燃燒的碳?xì)浠衔?HC)從而產(chǎn)生二氧化碳和水。
[0006]催化轉(zhuǎn)化器通常開始起作用的平均催化劑熄燈溫度是近似200°C至350°C。因此，在ICE的冷啟動時發(fā)生的暖機(jī)時間過程中，催化轉(zhuǎn)化器并不起作用或者提供最少的排放物還原。在發(fā)動機(jī)冷啟動過程中，排氣系統(tǒng)溫度低于催化劑熄燈溫度。在暖機(jī)時間過程中，HC排放物可能未由催化轉(zhuǎn)化器有效地處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]提供一種催化轉(zhuǎn)化器，并且其包括入口端、出口端和催化劑主體。入口端被配置成接收來自發(fā)動機(jī)的廢氣。出口端被配置成輸出廢氣。催化劑主體包括設(shè)置于入口端與出口端之間的分隔構(gòu)件。催化劑主體包括排氣通道和流體通道。排氣通道被配置成將廢氣從入口端引導(dǎo)至出口端。流體通道被配置成接收來自廢熱回收回路的流體并且將流體返回到該廢熱回收回路。排氣通道中的每一個和流體通道中的每一個包括分隔構(gòu)件中的對應(yīng)分隔構(gòu)件。
[0008]在其他特征中，提供一種催化轉(zhuǎn)化器，并且其包括入口端、出口端、催化劑主體以及電極。入口端被配置成接收來自發(fā)動機(jī)的廢氣。出口端被配置成輸出廢氣。催化劑主體設(shè)置于入口端與出口端之間。催化劑主體包括排氣通道和流體通道。排氣通道被配置成將廢氣從入口端引導(dǎo)至出口端。流體通道被配置成接收來自廢熱回收回路的流體并且將流體返回到該廢熱回收回路。電極連接到催化劑主體并且使電流通過催化劑主體。
[0009]本發(fā)明特別包括以下方案:
方案1.一種催化轉(zhuǎn)化器，包括:
配置成接收來自發(fā)動機(jī)的廢氣的入口端；
配置成輸出廢氣的出口端；以及
催化劑主體，其包括分隔構(gòu)件并且設(shè)置于所述入口端與所述出口端之間，其中催化劑主體包括:
配置成將所述廢氣從所述入口端引導(dǎo)至所述出口端的多個排氣通道；以及配置成接收來自廢熱回收回路的流體并且將所述流體返回到所述廢熱回收回路的多個流體通道，
其中所述多個排氣通道中的每一個和所述多個流體通道中的每一個包括相應(yīng)的多個所述分隔構(gòu)件。
[0010]方案2.如方案I所述的催化轉(zhuǎn)化器，其中所述分隔構(gòu)件的至少部分形成所述多個排氣通道和所述多個流體通道的壁。
[0011]方案3.如方案I所述的催化轉(zhuǎn)化器，其中所述多個流體通道從所述入口端延伸到所述出口端并且與所述多個排氣通道平行延伸。
[0012]方案4.如方案I所述的催化轉(zhuǎn)化器，其中所述多個流體通道與所述分隔構(gòu)件和所述多個排氣通道相鄰延伸并且從其接收熱能。
[0013]方案5.如方案I所述的催化轉(zhuǎn)化器，其中:
所述多個流體通道包括通道對；以及
所述通道對中的每一個包括接收通道和返回通道。
[0014]方案6.如方案5所述的催化轉(zhuǎn)化器，其中所述接收通道和所述返回通道被連接以提供單個通道。
[0015]方案7.如方案5所述的催化轉(zhuǎn)化器，進(jìn)一步包括端塞，其中所述端塞中的每一個在入口端處阻塞所述接收通道中的相應(yīng)一個接收通道和所述返回通道中的相應(yīng)的一個返回通道使其不能接收廢氣。
[0016]方案8.如方案I所述的催化轉(zhuǎn)化器，進(jìn)一步包括端塞，其中所述端塞中的每一個阻塞所述多個流體通道中的至少一個。
[0017]方案9.如方案I所述的催化轉(zhuǎn)化器，進(jìn)一步包括歧管，所述歧管包括歧管主體，其中所述歧管主體連接到所述催化劑主體并且被配置成將流體引導(dǎo)至所述多個流體通道并且引導(dǎo)來自所述多個流體通道的流體。
[0018]方案10.如方案9所述的催化轉(zhuǎn)化器，其中:
所述催化劑主體包括第一蜂窩結(jié)構(gòu)，所述第一蜂窩結(jié)構(gòu)包括分隔構(gòu)件；
所述歧管主體包括第二蜂窩結(jié)構(gòu)；以及
所述多個排氣通道和所述多個流體通道與所述歧管主體中的相應(yīng)通道對齊。
[0019]方案11.如方案9所述的催化轉(zhuǎn)化器，其中所述催化劑主體由與所述歧管主體不同的材料形成。
[0020]方案12.如方案9所述的催化轉(zhuǎn)化器，其中: 所述催化劑主體由導(dǎo)電材料形成；以及 所述歧管主體由非導(dǎo)電材料形成。
[0021]方案13.如方案9所述的催化轉(zhuǎn)化器，進(jìn)一步包括連接在所述催化劑主體與所述歧管主體之間的至少一個絕緣體。
[0022]方案14.如方案9所述的催化轉(zhuǎn)化器，進(jìn)一步包括連接在所述多個流體通道對與所述歧管主體中的相應(yīng)流體通道對之間的多個通道聯(lián)接器，其中所述多個通道聯(lián)接器中的每一個是非導(dǎo)電的。
[0023]方案15.—種系統(tǒng),包括:
如方案I所述的催化轉(zhuǎn)化器；以及
將電流供應(yīng)到所述催化劑主體的催化劑加熱系統(tǒng)。
[0024]方案16.如方案15所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括控制模塊，所述控制模塊被配置成: 當(dāng)所述催化劑主體的溫度低于所述催化劑主體的催化劑熄燈溫度時，將電流供應(yīng)到所
述催化劑主體并且限制流體流過所述廢熱回收回路和所述多個流體通道；以及
當(dāng)所述催化劑主體的溫度高于所述熄燈溫度時，阻止電流供應(yīng)到所述催化劑主體并且允許流體流過包括所述多個流體通道的所述廢熱回收回路。
[0025]方案17.—種催化轉(zhuǎn)化器，包括:
配置成接收來自發(fā)動機(jī)的廢氣的入口端；
配置成輸出所述廢氣的出口端；
設(shè)置于所述入口端與所述出口端之間的催化劑主體，其中所述催化劑主體包括:
配置成將所述廢氣從所述入口端引導(dǎo)至所述出口端的多個排氣通道，以及配置成接收來自廢熱回收回路的流體并且將所述流體返回到所述廢熱回收回路的多個流體通道；以及
連接到所述催化劑主體以便使電流穿過所述催化劑主體的多個電極。
[0026]方案18.如方案17所述的催化轉(zhuǎn)化器，進(jìn)一步包括歧管，所述歧管連接到所述催化劑主體并且被配置成將流體從所述廢熱回收回路引導(dǎo)至所述多個流體通道并且將流體從所述多個流體通道引導(dǎo)至所述廢熱回收回路。
[0027]方案19.如方案17所述的催化轉(zhuǎn)化器，其中所述流體是非傳導(dǎo)性的流體。
[0028]方案20.如方案17所述的催化轉(zhuǎn)化器，其中所述多個電極包括:
連接到所述催化劑主體的第一側(cè)的第一電極；以及
連接到所述催化劑主體的第二側(cè)的第二電極，其中所述第二側(cè)與所述第一側(cè)相對。
[0029]本公開的應(yīng)用性的其他領(lǐng)域?qū)南挛奶峁┑脑敿?xì)描述而變得顯而易見。應(yīng)了解，詳細(xì)描述和具體示例意欲僅用于說明目的，而并非意欲限制公開范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]本公開將從詳細(xì)描述和附圖而變得更完全得到理解，其中:
圖1是根據(jù)本公開的并入廢熱回收系統(tǒng)的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的功能方框圖；
圖2是圖示根據(jù)本公開的電加熱催化轉(zhuǎn)化器的側(cè)視圖的功能方框圖；
圖3是圖示圖2的電加熱催化轉(zhuǎn)化器的端視圖的功能方框圖；
圖4是圖2的電加熱催化轉(zhuǎn)化器的催化劑主體的一部分的截面圖； 圖5是根據(jù)本公開的歧管的透視圖；
圖6是回收效率對溫度的圖；
圖7是根據(jù)本公開的并入熱控制模塊的發(fā)動機(jī)控制模塊的功能方框圖；以及 圖8圖示操作根據(jù)本公開的廢熱回收系統(tǒng)的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0031]圖1中，展示發(fā)動機(jī)系統(tǒng)10。發(fā)動機(jī)系統(tǒng)10包括內(nèi)燃機(jī)(ICE) 12、排氣系統(tǒng)14、廢熱回收(WHR)系統(tǒng)16以及發(fā)動機(jī)控制模塊(ECM) 18。排氣系統(tǒng)14包括WHR催化轉(zhuǎn)化器(CC)20并且可以包括第二 CC 22。WHR CC 20可以是例如三元CC并且包括配置用于WHR的催化劑主體24。如果包括第二 CC 22，則WHR CC 20可以被稱為緊密聯(lián)接的催化劑并且第二 CC 22可以被稱為底板下催化劑。WHR CC 20可以連接在沿排氣系統(tǒng)14的各種位置處。
[0032]盡管將發(fā)動機(jī)系統(tǒng)10展示為具有火花點(diǎn)火發(fā)動機(jī)(ICE 12)的汽油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，但是發(fā)動機(jī)系統(tǒng)10被作為示例提供。WHR系統(tǒng)16可以實(shí)施在包括柴油發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的各種其他發(fā)動機(jī)系統(tǒng)上。發(fā)動機(jī)系統(tǒng)10可以是基于醇的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，諸如基于甲醇、乙醇和/或E85的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)。
[0033]ICE 12燃燒空氣和燃油混合物從而產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。空氣通過穿過空氣過濾器25進(jìn)入ICE 12。空氣穿過空氣過濾器25并且可以被吸到渦輪增壓器26中。渦輪增壓器26在被包括時壓縮新鮮空氣。壓縮越大，ICE 12的輸出越大。壓縮的空氣可以在進(jìn)入進(jìn)氣歧管28之前穿過空氣冷卻器(未示出)。
[0034]進(jìn)氣歧管28內(nèi)的空氣被分配到汽缸30中。燃油由噴油器32噴射到汽缸30中。火花塞34點(diǎn)燃汽缸30中的空氣/燃油混合物?？諝?燃油混合物的燃燒產(chǎn)生廢氣。廢氣尚開汽缸30進(jìn)入排氣系統(tǒng)14中。
[0035]排氣系統(tǒng)14包括WHR CC 20、ECM 18、排氣歧管36，并且可以包括空氣泵(未示出)。作為示例，WHR CC 20和第二 CC 22的催化劑主體可以各自包括三元催化劑(TWC)。TWC可以減少氮氧化物NOx、氧化一氧化碳(CO)并且氧化未燃燒的碳?xì)浠衔?HC)和易揮發(fā)的有機(jī)化合物。TWC基于后燃空氣/燃油比來氧化廢氣。氧化的量增加廢氣的溫度。ECM18包括熱控制模塊40，該熱控制模塊控制排氣系統(tǒng)14的溫度和WHR系統(tǒng)16的操作。
[0036]可選地，EGR閥(未示出)將一部分廢氣重新循環(huán)回到進(jìn)氣歧管28中。剩余廢氣被引導(dǎo)至渦輪增壓器26中以便驅(qū)動渦輪。渦輪促進(jìn)從空氣過濾器25接收到的新鮮空氣的壓縮。廢氣從渦輪增壓器26流到WHR CC 20。
[0037]發(fā)動機(jī)系統(tǒng)10可以是混合動力電動車輛系統(tǒng)并且包括混合動力控制模塊(HCM)42和一個或多個電動馬達(dá)4LHCM 42可以是ECM 18的一部分或者可以是獨(dú)立的控制模塊，如圖所示。HCM 42控制電動馬達(dá)44的操作。電動馬達(dá)44可以補(bǔ)充和/或替換ICE 12的功率輸出。電動馬達(dá)44可以用來調(diào)整ICE 12的速度(S卩，ICE 12的曲軸46的旋轉(zhuǎn)速度)。電動馬達(dá)44可以通過皮帶/帶輪系統(tǒng)、通過傳動裝置、一個或多個離合器和/或通過其他機(jī)械連接器件連接到ICE 12。ECM 18和/或HCM 42可以控制電動馬達(dá)44和/或起動機(jī)48的操作以便使曲軸46旋轉(zhuǎn)。
[0038]WHR系統(tǒng)16包括WHR回路50，該WHR回路包括WHR CC 20、擴(kuò)張器52、冷凝器54、WHR泵56以及閥58。流體線路60 (例如，軟管)連接在WHR CC 20、擴(kuò)張器52、冷凝器54、WHR泵56以及閥58之間。流體通過WHR泵56在WHR回路50中循環(huán)，WHR泵引導(dǎo)來自冷凝器54的流體穿過閥58并且到達(dá)WHR CC 20，流體隨后被引導(dǎo)至擴(kuò)張器52并且回到冷凝器54。流體可以是冷卻液(例如，碳?xì)浠衔镏评鋭?。流體可以包括例如丁烷、戊烷和/或其他適合的流體。流體可以不是傳導(dǎo)性流體，諸如水(H2O)或乙醇，以防止電流從WHR CC 20傳到發(fā)動機(jī)系統(tǒng)10和/或相應(yīng)車輛的其他部件。來自擴(kuò)張器52的流體在由冷凝器54接收時可以處于氣態(tài)狀態(tài)，并且在離開冷凝器54時處于液體狀態(tài)。
[0039]流體用來將來自WHR CC 20的熱能轉(zhuǎn)移到擴(kuò)張器52，在擴(kuò)張器52處，熱能可以被轉(zhuǎn)化為機(jī)械能并且稍后轉(zhuǎn)化為電能。來自擴(kuò)張器52的機(jī)械能可以被供應(yīng)到例如電動馬達(dá)44。電能可以被供應(yīng)到ICE 12的汽門機(jī)構(gòu)、電源和/或發(fā)動機(jī)系統(tǒng)10中和/或車輛中的其他電氣部件。擴(kuò)張器52可以包括將加壓的流體的熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械輸出轉(zhuǎn)矩?的馬達(dá)。輸出力矩?可以被提供到例如發(fā)動機(jī)、發(fā)電機(jī)或起動機(jī)。
[0040]ECM 18和/或熱控制模塊40可以通過WHR泵56和閥58來控制WHR系統(tǒng)16的操作?？梢酝ㄟ^供電開啟和關(guān)閉WHR泵56和/或通過控制閥58的開或關(guān)狀態(tài)來允許流體在WHR回路50中循環(huán)和/或防止流體在WHR回路50中循環(huán)。流體循環(huán)通過WHR回路50的速率和/或壓力也可以通過調(diào)整WHR泵56的速度和/或閥58的開度來控制。
[0041]WHR CC 20包括在某些條件下可以被電加熱的催化劑主體24，如以下所描述。電流可以從電源62供應(yīng)到WHR CC 20。電流到WHR CC 20的供應(yīng)通過ECM 18和/或熱控制模塊40來控制。催化劑主體24被配置成接收來自排氣系統(tǒng)14的廢氣并且接收通過WHR回路50的流體。這在以下進(jìn)行進(jìn)一步描述。
[0042]ECM 18、熱控制模塊40和/或HCM 42基于傳感器信息來控制ICE 12、WHR系統(tǒng)
16、電動馬達(dá)44、起動機(jī)48以及供應(yīng)到催化劑主體24的電流。傳感器信息可以通過傳感器直接獲得和/或通過存儲在存儲器70中的算法和表格間接獲得。展示了用于確定廢氣流量水平、廢氣溫度水平、廢氣壓力水平、催化劑溫度、氧氣水平、進(jìn)氣流速、進(jìn)氣壓力、進(jìn)氣溫度、車輛速度、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、EGR等的一些示例傳感器80。展示了廢氣流量傳感器82、廢氣溫度傳感器83、廢氣壓力傳感器85、催化劑溫度傳感器86、氧氣傳感器88、EGR傳感器90、進(jìn)氣流量傳感器92、進(jìn)氣壓力傳感器94、進(jìn)氣溫度傳感器96、車輛速度傳感器98以及發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器99。熱控制模塊40可以基于來自傳感器80的信息來控制WHR泵56、閥58、電源62、擴(kuò)張器52和/或WHR系統(tǒng)16的其他部件的操作。
[0043]在圖2至4中，展示了 WHR CC 20的側(cè)視圖和端視圖以及催化劑主體24的截面圖。WHR CC 20包括催化劑主體24 (或載體24)、電極100、102、WHR歧管104，并且可以包括絕緣體106。載體24由導(dǎo)熱并且導(dǎo)電的材料形成，諸如硅化的碳化硅(S1-SiC)、陶瓷復(fù)合材料和/或其他適合的材料。這允許熱能從廢氣和/或載體24傳到流體，并且也允許對載體24進(jìn)行電加熱。載體24可以具有小于第一預(yù)定電阻和/或阻抗并且大于第二預(yù)定電阻和/或阻抗的電阻和/或阻抗。第一預(yù)定電阻和/或阻抗被設(shè)定成允許預(yù)定量的電流流過載體24并對其進(jìn)行加熱。第一預(yù)定電阻和/或阻抗可以被設(shè)定成引導(dǎo)供應(yīng)到第一電極100的高或預(yù)定百分比的電流通過載體24和流體并且到達(dá)第二電極102。第二預(yù)定電阻和/或阻抗可以被設(shè)定成防止電極100與102之間的短路和/或限制流過載體24的電流量。
[0044]加熱載體24加熱流過載體24的廢氣和流體。電極100、102連接到催化劑加熱系統(tǒng)110，該系統(tǒng)可以包括ECM 18、電源62以及開關(guān)112。電源62可以是高電壓電源，例如，具有大于或等于IOOV的輸出電壓。載體24通過電極100、102來電加熱。電流從電源62通過開關(guān)112供應(yīng)到第一電極100。電流穿過載體24到達(dá)第二電極102并且將載體24加熱到大于或等于熄燈溫度的溫度。
[0045]載體24可以包括例如設(shè)置于載體24上的TWC。TWC可以包括催化劑金屬，諸如鉬、銠、鈀和/或其他催化劑金屬。催化劑金屬可以稀疏地定位在載體24的整個表面區(qū)域上，并且可以例如嵌入到載體24的氧化鋁涂層中。涂層可以是非傳導(dǎo)性的和/或具有高電阻和/或高阻抗以便最小化涂層中的電流流動。
[0046]載體24可以具有蜂窩配置，其具有形成包括在載體24中的排氣通道116和流體通道118的壁的分隔構(gòu)件114。排氣通道116和流體通道118在載體24的入口端120與出口端122之間彼此平行延伸。排氣通道116允許來自ICE 12的廢氣從入口端120傳到出口端 122。
[0047]流體通道118可以包括接收和返回通道對。每個通道對包括接收通道124和返回通道126。接收通道124和返回通道126可以彼此連接和/或形成在一起成為單個通道。通道對沿載體124從入口端120延伸到出口端122，從而有效地從載體24吸收熱能。
[0048]每個接收通道具有第一端130和第二端132。第一端130可以位于載體24的出口端122處，并且接收來自WHR歧管104的流體。第二端132可以位于載體24的入口端120處，并且可以由端塞134阻塞而不接收廢氣。
[0049]返回通道126可以包括第一端136和第二端138。第一端136可以位于載體24的入口端120處，并且也可以通過端塞134阻塞而不接收廢氣。端塞134可以在載體24的入口端120處插入到接收通道124和返回通道126中。每個通道對可以包括單個端塞。流體在返回通道126中沿與在接收通道124中的方向相反的方向流動。
[0050]端塞位于載體24的與WHR歧管104相對的端上。盡管將端塞展示為位于入口端120處而將WHR歧管104展示為位于出口端122處，但是端塞可以位于出口端122處而WHR歧管104可以位于入口端120處。第二端138可以位于載體24的出口端122處并且將由接收通道124接收到的流體返回到WHR歧管104。
[0051]載體124的位于通道對的接收通道與返回通道之間的每個構(gòu)件(例如，構(gòu)件140)可以不完全延伸到入口端120。這些構(gòu)件的長度可以比從入口端120完全延伸到出口端122的載體24的其他構(gòu)件的長度短。這允許流體橫跨對應(yīng)的端塞(例如，端塞134)從接收通道傳到返回通道。
[0052]現(xiàn)在還參照圖5，展示了 WHR歧管104。WHR歧管104可以包括排氣通道(未示出)、流體(接收和返回)通道152、154、通道聯(lián)接器155、流體連接器156、158等。盡管在圖5中未展示W(wǎng)HR歧管104的排氣通道，但是排氣通道類似于載體24的排氣通道116。WHR歧管104通過第一流體(或接收)連接器156接收來自圖1的WHR回路150和/或閥58的流體，并且將流體從第一流體連接器156引導(dǎo)至接收通道152。第一流體連接器156連接到WHR回路150。接收通道152隨后將流體引導(dǎo)至載體24的接收通道(例如，接收通道124)。接收通道152可以包括(i)具有連接到第一流體連接器156的輸入端和(ii)連接到接收通道152中的對應(yīng)的接收通道的多個輸出端的進(jìn)氣歧管160。
[0053]流體隨后從載體24的接收通道穿過載體24的返回通道(例如，返回通道126)并且到達(dá)返回通道154中。流體被從返回通道154引導(dǎo)至第二流體連接器158 (返回連接器)，在此之后流體被引導(dǎo)至圖1的擴(kuò)張器52。返回通道154可以包括(i)包括連接到返回通道154中的對應(yīng)的返回通道的多個輸入端和(ii)連接到第二流體連接器158的輸出端的輸出歧管164。第二流體連接器158連接到WHR回路150。
[0054]取決于載體24和WHR歧管104的配置，通道聯(lián)接器155可以位于WHR歧管104的通道與載體24的通道(例如，通道116、118)之間。通道聯(lián)接器155可以是非傳導(dǎo)的，并且凹入在WHR歧管104和/或載體24內(nèi)。通道聯(lián)接器155可以防止電流經(jīng)過⑴載體24和/或載體24的通道與(ii)通道152、154之間。在一種實(shí)施方式中，不包括通道聯(lián)接器155并且載體24的通道鄰接通道152、154。在這種實(shí)施方式中，載體24的通道可以直接接收來自WHR歧管104的通道的流體并且將流體直接返回到這些通道。在另一種實(shí)施方式中，包括通道聯(lián)接器以便將WHR歧管104與載體24的傳導(dǎo)性材料隔離。
[0055]WHR歧管104可以包括歧管主體166，該歧管主體包括排氣通道(圖5中未示出)和流體通道152、154。歧管主體166可以具有類似于載體24的蜂窩結(jié)構(gòu)的蜂窩結(jié)構(gòu)。這允許WHR歧管104的排氣和流體通道與載體24的對應(yīng)通道對齊。在一種實(shí)施方式中，歧管主體166由非傳導(dǎo)性的材料形成，諸如堇青石，以便防止電流從載體24傳到WHR歧管104和/或發(fā)動機(jī)系統(tǒng)10的其他部件。TWC可以沉積在歧管主體166上，或者歧管主體166可以作為經(jīng)過器件來執(zhí)行(即，廢氣在歧管主體166中不被氧化、處理和/或化學(xué)改變)。在一種實(shí)施方式中，歧管主體166由傳導(dǎo)性材料形成，諸如S1-SiC，并且通過絕緣體106或其他適合的電流絕緣器件與載體24分離。
[0056]可以在載體24與WHR歧管104之間包括絕緣體106，以便防止電流從電極100、102通過載體24和/或載體24的通道傳到WHR歧管104。可以包括絕緣體106以便將WHR歧管104、通道152、154和/或連接器156、158與載體24電氣隔離。包括絕緣體106取決于載體24和WHR歧管104的配置。例如，如果載體24和WHR歧管104由傳導(dǎo)性材料形成，那么可以包括絕緣體106。如果歧管主體166由非傳導(dǎo)性材料形成，那么可以不包括絕緣體106。
[0057]絕緣體106可以具有蜂窩結(jié)構(gòu)并且包括在載體24的對應(yīng)通道與WHR歧管104的對應(yīng)通道之間延伸的通道。絕緣體106由可以包括堇青石的非傳導(dǎo)性材料形成。
[0058]載體24、歧管主體166、絕緣體106和/或通道聯(lián)接器155可以具有類似的膨脹和收縮性質(zhì)以便在加熱和冷卻轉(zhuǎn)變過程中呈現(xiàn)出類似的改變。這允許載體24、歧管主體166和絕緣體106中的每一個的通道保持彼此對齊。也維持了(i)載體24、歧管主體166和絕緣體106的通道與(ii)通道聯(lián)接器155之間的對齊。通過具有類似的膨脹和收縮性質(zhì)，防止了載體24、歧管主體166、絕緣體106和/或通道聯(lián)接器155中的破裂。載體24、歧管主體166、絕緣體106和/或通道聯(lián)接器155可以使用粘合劑彼此粘合。絕緣體106和/或粘合劑可以由柔性材料形成以便:維持載體24、歧管主體166、絕緣體106和/或通道聯(lián)接器155的通道的對齊；防止破裂；以及維持流體通道從入口端120到連接器156、158的完整性和連續(xù)性。
[0059]作為防止電流從電極100、102通過載體24和WHR歧管104傳到WHR回路150的其他部件的另一種技術(shù)，連接器156、158可以是非傳導(dǎo)性的和/或包括絕緣體和/或電流絕緣體。這將催化劑加熱系統(tǒng)110與WHR回路150的部件和/或發(fā)動機(jī)系統(tǒng)10和/或車輛的其他部件電氣分離。[0060]通過使用WHR CC 20的載體24從排氣系統(tǒng)14回收熱能，排氣系統(tǒng)14中的高百分比的能量是可回收的。形成S1-SiC和/或其他類似材料的載體24為轉(zhuǎn)移熱能提供有效熱源。
[0061]圖6中，展示了回收效率對溫度的圖。熱源的溫度越高，熱源的等級越高并且廢熱回收系統(tǒng)的效率越高。較高的載體溫度產(chǎn)生較高的WHR效率。可以使用例如等式I來確定熱源的最大效率萬//_，其中Tamb是周圍溫度，并及Ts是源溫度或載體24的溫度。
【權(quán)利要求】
1.一種催化轉(zhuǎn)化器，包括: 配置成接收來自發(fā)動機(jī)的廢氣的入口端； 配置成輸出廢氣的出口端；以及 催化劑主體，其包括分隔構(gòu)件并且設(shè)置于所述入口端與所述出口端之間，其中催化劑主體包括: 配置成將所述廢氣從所述入口端引導(dǎo)至所述出口端的多個排氣通道；以及配置成接收來自廢熱回收回路的流體并且將所述流體返回到所述廢熱回收回路的多個流體通道， 其中所述多個排氣通道中的每一個和所述多個流體通道中的每一個包括相應(yīng)的多個所述分隔構(gòu)件。
2.如權(quán)利要求1所述的催化轉(zhuǎn)化器，其中所述分隔構(gòu)件的至少部分形成所述多個排氣通道和所述多個流體通道的壁。
3.如權(quán)利要求1所述的催化轉(zhuǎn)化器，其中所述多個流體通道從所述入口端延伸到所述出口端并且與所述多個排氣通道平行延伸。
4.如權(quán)利要求1所述的催化轉(zhuǎn)化器，其中所述多個流體通道與所述分隔構(gòu)件和所述多個排氣通道相鄰延伸并且從其接收熱能。
5.如權(quán)利要求1所述的催化轉(zhuǎn)化器，其中: 所述多個流體通道包括通道對；以及 所述通道對中的每一個包括接收通道和返回通道。
6.如權(quán)利要求5所述的催化轉(zhuǎn)化器，其中所述接收通道和所述返回通道被連接以提供單個通道。
7.如權(quán)利要求5所述的催化轉(zhuǎn)化器，進(jìn)一步包括端塞，其中所述端塞中的每一個在入口端處阻塞所述接收通道中的相應(yīng)一個接收通道和所述返回通道中的相應(yīng)的一個返回通道使其不能接收廢氣。
8.如權(quán)利要求1所述的催化轉(zhuǎn)化器，進(jìn)一步包括端塞，其中所述端塞中的每一個阻塞所述多個流體通道中的至少一個。
9.一種系統(tǒng),包括: 如權(quán)利要求1所述的催化轉(zhuǎn)化器；以及 將電流供應(yīng)到所述催化劑主體的催化劑加熱系統(tǒng)。
10.一種催化轉(zhuǎn)化器，包括: 配置成接收來自發(fā)動機(jī)的廢氣的入口端； 配置成輸出所述廢氣的出口端； 設(shè)置于所述入口端與所述出口端之間的催化劑主體，其中所述催化劑主體包括: 配置成將所述廢氣從所述入口端引導(dǎo)至所述出口端的多個排氣通道，以及配置成接收來自廢熱回收回路的流體并且將所述流體返回到所述廢熱回收回路的多個流體通道；以及 連接到所述催化劑主體以便使電流穿過所述催化劑主體的多個電極。
【文檔編號】F01N3/28GK103670617SQ201310417088
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年9月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年9月13日
【發(fā)明者】E.V.岡策, S.R.史密斯 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司