[发明专利]主动催化剂加热

说明书

本发明涉及主动催化剂加热。一种用于车辆的主动加热系统，其用于在发动机的点火之前提高排气催化剂的温度以减少排放物。主动加热系统是用于车辆的排气系统的部分，且包括电气加热的催化剂和空气泵，二者在发动机点火之前被启用，以提高三效催化剂的温度，使得在发动机点火之前，三效催化剂处于期望的目标阈值温度或者起燃温度，从而消除在发动机的冷起动之后在排放物处理中的延迟。主动加热系统解决在催化排放物系统达到起燃温度之前，从内燃发动机发出的高水平的未处理排放物。主动加热系统提供催化剂至起燃温度的加热，而不燃烧碳氢化合物燃料，其导致发动机排出物。

技术领域

本发明大体涉及主动加热系统，其是排气系统的部分，且用于在发动机的点火之前提高排气催化剂的温度，以减少排放物以及优化燃料效率。

技术背景

已经作出努力以减少在通过内燃发动机产生的排气气体中的排放物。在用于车辆的排气系统中的用于减少排放物的部件中的一个是排气催化剂。一种类型的催化剂被称为“三效催化剂”。三效催化剂执行各种排气排放物的三种不同的转化。一种类型的转化是氮氧化物至氮气和氧气的还原，另一类型的转化是一氧化碳至二氧化碳的氧化，且第三种转化是未燃烧的碳氢化合物（HC）至二氧化碳和水的氧化。

当催化剂处于期望的目标阈值温度或者“起燃（light-off）”温度时，催化剂在控制排气排放物方面最有效。然而，当发动机点火最初发生时，发动机产生最高量的排放物，且催化剂通常处于环境温度（或远低于起燃温度的一些其他温度），使得刚在发动机点火之后，催化剂在减少排放物方面不太有效。

已经进行了许多尝试来改善催化剂的效率。这些过去的解决方案中的一种是提高催化剂的温度提高的速率。另一解决方案包括使用发动机排气气体来提供热以提高催化剂的温度。

一些现有的解决方案合并发动机排气气体作为方案的部分来在催化剂床中形成热的使用。这些策略的缺点之一在于，催化剂低于在其处排放物的转化最大的“起燃”温度，从而在初始时期期间导致不良排放物。

因此，存在对于催化剂的主动加热的需要，使得催化剂在发动机点火之前就处于起燃温度。

发明内容

该本发明是一种主动加热系统，其是用于车辆的排气系统的部分，且用于在发动机的点火之前提高排气催化剂的温度，以减少排放物。

本发明的主动加热系统包括电气加热的催化剂和空气泵，二者在发动机点火之前被启用，以提高催化剂的温度，使得在发动机点火之前，催化剂处于期望的目标阈值温度，或者“起燃”温度，从而消除在发动机的冷起动点火之后通常存在的排放物处理的延迟。

因此，本发明的目的是，解决在催化排放物系统到达起燃温度之前，从内燃发动机发出的高水平的未处理排放物。本发明的另一目的是将催化剂加热或者调剂到起燃温度，从而燃烧碳氢化合物燃料，这导致减少的发动机排出物。

在实施例中，主动加热系统包括两个主要部件，其被添加到催化排放物系统，这些部件是电气加热的催化剂（eHC）和空气泵。在发动机点火之前，这两个部件都被启用预定量的时间。eHC位于主催化剂的上游，且提供将主催化剂的温度提高到起燃温度所需要的热，同时空气泵将空气传递到两个催化剂上游的排气管道的区域。移动的空气然后将热从eHC传递到主催化剂。在一个实施例中，主催化剂是三效催化剂，但是在本发明的范围内可以使用其他类型的催化剂。

本发明的一个优点是，在内燃发动机的点火之前，催化排放物系统就准备用于操作。这允许在发动机的暖机期间，减少至大气的有害排放物。本发明的主动加热系统可以用于使用常规来说从冷状态起动的内燃发动机的任何领域中。

本发明的一个实施例包括带有用于进气的过滤的大气空气源的内燃发动机，其中，来自空气源的空气的一部分通过空气泵被引导到排气气体的流中。在替代实施例中，代替空气泵从过滤的发动机进气抽取新鲜空气，空气泵从其自己的过滤的进气或者从EVAP罐抽取空气。通过提供来自燃料蒸气的放热反应，从EVAP罐抽取减少了暖机过程。