CN103670616A - 具有可变电阻整块材料的电加热催化剂设备 - Google Patents

具有可变电阻整块材料的电加热催化剂设备 Download PDF

Info

Publication number
CN103670616A
CN103670616A CN201310399365.1A CN201310399365A CN103670616A CN 103670616 A CN103670616 A CN 103670616A CN 201310399365 A CN201310399365 A CN 201310399365A CN 103670616 A CN103670616 A CN 103670616A
Authority
CN
China
Prior art keywords
generator
exhaust gases
resistor path
waste exhaust
ehc
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201310399365.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103670616B (zh
Inventor
E.V.冈策
M.J.小帕拉托尔
C.H.金
C.E.索尔布里格
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of CN103670616A publication Critical patent/CN103670616A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103670616B publication Critical patent/CN103670616B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N9/00—Electrical control of exhaust gas treating apparatus
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/105—General auxiliary catalysts, e.g. upstream or downstream of the main catalyst
    • F01N3/106—Auxiliary oxidation catalysts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2013—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
    • F01N3/2026—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means directly electrifying the catalyst substrate, i.e. heating the electrically conductive catalyst substrate by joule effect
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2101/00—Special adaptation of control arrangements for generators
    • H02P2101/45—Special adaptation of control arrangements for generators for motor vehicles, e.g. car alternators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

本发明涉及具有可变电阻整块材料的电加热催化剂设备。提供了用于内燃发动机的废气气体处理系统，该系统包括废气气体导管、发电机、电加热催化剂（EHC）设备，和控制模块。废气气体导管与内燃发动机流体连通，并构造成接收来自内燃发动机的废气气体。发电机以发电机速度运行以产生电能。EHC设备与废气气体导管流体连通。EHC设备包括整块材料结构，该结构被分成限定互不相连的电阻路径的多个区段。这些电阻路径被选择性地连接到发电机以接收电能。控制模块与EHC设备、发电机和内燃发动机通信。控制模块包括用于确定发电机速度的控制逻辑。

Description

具有可变电阻整块材料的电加热催化剂设备
技术领域
本发明的示例性实施例涉及内燃发动机的废气气体处理系统，并且更具体地，涉及一种废气气体处理系统，其包括电加热催化剂（EHC）设备，该设备具有整块材料，该整块材料被分成限定互不相连的电阻路径的多个区段。
背景技术
从内燃发动机排出的废气气体是非均匀混合物，其包含气体排放物例如一氧化碳（CO）、未燃烧的碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）以及构成微粒物质（PM）的浓缩相材料（液体和固体）。催化剂组成成分通常被设置在催化剂支撑物或基体上，催化剂组成成分被提供在发动机废气系统中以将这些废气成分的某些或全部转换为未被规定的废气气体成分。
一种类型的用于还原CO和HC排放物的废气处理技术是氧化催化剂（OC）设备。OC设备包括流动通过的基体，催化剂化合物被施涂在该基体上。OC设备的催化剂化合物在OC设备获得了阈值或熄灯温度后就引发废气气体的氧化还原。一种类型的用于还原NOx排放物的废气处理技术是选择性催化还原（SCR）设备。SCR设备包括基体，其中SCR催化剂化合物被施涂在基体上。还原剂通常在SCR设备的上游被喷洒在热废气气体内。不过，SCR设备也需要达到阈值或熄灯温度以有效还原NOx。在发动机的冷起动之后，OC设备和SCR设备还没有获得相应的熄灯温度，并且因此通常可能不会有效地从废气气体中去除CO、HC和NOx。
用于增加OC和SCR设备的有效性的一种方法包括提供在OC设备和SCR设备上游的电加热催化剂（EHC）设备。EHC设备包括整块材料和电加热器。EHC设备的电加热器被加热到相应的熄灯温度，这是在设置在EHC设备上的氧化催化剂化合物内发生快速HC氧化时的温度，并且还提供热量给OC和SCR设备。
在一种方法中，EHC设备可由发电机供能。发电机具有内部电阻，其被称为发电机的电阻。被从发电机转移到EHC设备的电能的量在负载电阻（例如，EHC设备的电阻）基本上与发电机的电阻相同时达到峰值。因此，可取的是，提供一种有效地提供电能给EHC设备的电加热器的方法。
发明内容
在本发明的一个示例性实施例中，提供了内燃发动机的废气气体处理系统，其该系统包括废气气体导管、发电机、电加热催化剂（EHC）设备，和控制模块。废气气体导管，其与内燃发动机流体连通，并构造成接收来自内燃发动机的废气气体。发电机以发电机速度运行以产生电能。EHC设备与废气气体导管流体连通。EHC设备包括整块材料结构，该结构被分成限定互不相连的电阻路径的多个区段。这些电阻路径被选择性地连接到发电机以接收电能。控制模块与EHC设备、发电机、和内燃发动机通信。控制模块包括控制逻辑以确定发电机速度。
通过参照附图阅读下面对本发明的详细描述，会很容易理解本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点。
本发明还提供了如下方案：
方案1. 一种用于内燃发动机的废气气体处理系统，包括：
废气气体导管，其与内燃发动机流体连通，并构造成接收来自内燃发动机的废气气体；
发电机，其以发电机速度运行以产生电能；
电加热催化剂（EHC）设备，其与废气气体导管流体连通，EHC设备包括整块材料结构，该结构被分成限定互不相连的电阻路径的多个区段，其中这些电阻路径被选择性地连接到发电机以接收电能；以及
控制模块，其与EHC设备、发电机、和内燃发动机通信，该控制模块包括：
用于确定发电机速度的控制逻辑；以及
用于基于发电机速度选择性地将电阻路径连接到发电机的控制逻辑。
方案2. 如方案1所述的废气气体处理系统，其中，整块材料结构包括第一电阻路径和第二电阻路径。
方案3. 如方案2所述的废气气体处理系统，其中，EHC设备包括第一电极、第二电极和第三电极，这些电极与控制模块通信。
方案4. 如方案3所述的废气气体处理系统，其中，第一电极选择性地连接第一电阻路径到发电机，第二电极选择性地连接第二电阻路径到发电机和接地中之一，且第三电极选择性地连接第一电阻路径和第二电阻元件到接地。
方案5. 如方案4所述的废气气体处理系统，其中，发电机以高度、中速和低速中的其中一者运行。
方案6. 如方案5所述的废气气体处理系统，其中，如果发电机以低速运行，那么第一电阻路径和第二电阻路径被使用并联构造彼此连接。
方案7. 如方案5所述的废气气体处理系统，其中，如果发电机以中速运行，那么第一电阻路径和第二电阻路径的其中之一被连接到发电机。
方案8. 如方案7所述的废气气体处理系统，其中，控制模块包括控制逻辑以基于运行条件在连接第一电阻路径和第二电阻路径中的其中之一之间进行转换。
方案9. 如方案8所述的废气气体处理系统，其中，运行条件是EHC设备的整块材料的温度和发电机的电能输出的其中之一。
方案10. 如方案5所述的废气气体处理系统，其中，如果发电机以高速运行，那么第一电阻路径和第二电阻路径被使用串联构造彼此连接。
方案11. 如方案1所述的废气气体处理系统，其中，在不提供燃料的制动事件期间，发电机提供电能给EHC设备。
方案12. 如方案1所述的废气气体处理系统，其中，发电机包括内部电阻，并且其中所述电阻路径被选择性地连接到发电机，使得整块材料的整体电阻大约与发电机的内部电阻相同。
方案13. 一种用于内燃发动机的废气气体处理系统，包括：
废气气体导管，其与内燃发动机流体连通，并构造成接收来自内燃发动机的废气气体；
发电机，其以发电机速度运行以产生电能，发电机包括内部电阻；
电加热催化剂（EHC）设备，其与废气气体导管流体连通，EHC设备包括整块材料结构，该结构被分成第一电阻路径和第二电阻路径，其中第一电阻路径和第二电阻路径被选择性地连接到发电机以接收电能；以及
控制模块，其与EHC设备、发电机、和内燃发动机通信，该控制模块包括：
用于确定发电机速度的控制逻辑；以及
用于基于发电机速度选择性地将第一电阻路径和第二电阻路径连接到发电机使得整块材料的整体电阻大约与发电机的内部电阻相同的控制逻辑。
方案14. 如方案13所述的废气气体处理系统，其中，EHC设备包括第一电极、第二电极和第三电极，这些电极与控制模块通信。
方案15. 如方案14所述的废气气体处理系统，其中，第一电极选择性地连接第一电阻路径到发电机，第二电极选择性地连接第二电阻路径到发电机和接地中之一，且第三电极选择性地连接第一电阻路径和第二电阻元件到接地。
方案16. 如方案15所述的废气气体处理系统，其中，发电机以高度、中速和低速中的其中一者运行。
方案17. 如方案16所述的废气气体处理系统，其中，如果发电机以低速运行，那么第一电阻路径和第二电阻路径被使用并联构造彼此连接。
方案18. 如方案16所述的废气气体处理系统，其中，如果发电机以中速运行，那么第一电阻路径和第二电阻路径的其中之一被连接到发电机。
方案19. 如方案18所述的废气气体处理系统，其中，控制模块包括控制逻辑以基于运行条件在连接第一电阻路径和第二电阻路径中的其中之一之间进行转换。
方案20. 如方案16所述的废气气体处理系统，其中，如果发电机以高速运行，那么第一电阻路径和第二电阻路径被使用串联构造彼此连接。
附图说明
图1是示例性废气气体处理系统和电力系统的示意图；
图2是EHC设备的示例性说明；
图3是在图2中示出的EHC设备和切换网络的示意图；
图 4A-4B是图3中示出的切换网络的说明，说明了转换方案；以及
图5是说明操作图1中示出的废气气体处理系统和电力系统的方法的过程流程图。
具体实施方式
下面的描述本质上仅仅是示例性的，并非用于限定本发明、其应用或使用。应该理解，在全部附图中，对应的参考数字指示类似或对应的零件和特征。当在本文被使用时，术语模块指的是专用集成电路（ASIC）、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器（共享的、专用的、或群组）和内存、组合逻辑电路；和/或提供所描述功能的其它合适的部件。
现在参照图1，示例性实施例涉及废气气体处理系统10，用于减少内燃（IC）发动机12的规定废气气体成分。这里描述的废气气体处理系统可被实施在各种发动机系统内，这些发动机系统包括但不限于柴油发动机系统、汽油发动机系统、和均质充气压燃发动机系统。
废气气体处理系统10通常包括一个或多个废气气体导管14、和一个或多个废气处理设备。图1说明了电加热催化剂（EHC）设备16、氧化催化剂设备（OC）20、和选择性催化还原设备（SCR）22。如能意识到的，本公开的废气气体处理系统可包括图1中示出的废气处理设备、和/或其它废气处理设备（未示出）中的一个或多个的各种组合，并不限于目前的示例。电能系统38也被示出，并且包括发电机40和切换网络42。
EHC设备16被设置在OC设备20和SCR设备22的上游。EHC设备16包括整块材料50和电加热器52，其中电加热器52被选择性地激活并加热整块材料50。在一个实施例中，电加热器52以约12-24伏的电压并以约1-6千瓦的功率范围运行，不过，应该理解，其它的运行条件也可被使用。EHC设备16可由任何合适的材料构造，该材料是导电的，例如缠绕的整块材料50。氧化催化剂化合物（未示出）可被施涂在EHC设备16上以作为封闭底漆，并且可包含铂族金属，例如，铂（Pt）、钯（Pd）、铑（Rh）或其它合适的氧化催化剂、或者它们的组合。EHC设备16的催化剂具有熄灯温度，其是在存在EHC设备16的氧化催化剂化合物的情况下发生快速HC氧化的温度。在一个示例性实施例中，EHC熄灯温度是约250摄氏度。
OC设备20位于EHC设备16的下游并且可包括，例如，流动通过的金属或陶瓷整块材料基体，该基体可被封装在不锈钢壳或筒内，该壳或筒具有与废气气体导管14流体连通的进口和出口。该基体可包括设置在其上的氧化催化剂化合物。氧化催化剂化合物可被施涂为封闭底漆并且可包含铂族金属，例如铂（Pt）、钯（Pd）、铑（Rh）或其它合适的氧化催化剂、或它们的组合。OC20可用于处理未燃烧的气态且不挥发的HC和CO，它们被氧化以形成二氧化碳和水。
SCR设备22可被设置在OC设备20的下游。以与OC设备20类似的方式，SCR设备22可包括例如流动通过陶瓷或金属整块材料基体，该基体可被封装在不锈钢壳或筒内，该壳或筒具有与废气气体导管14流体连通的进口和出口。基体可包括施涂于其上的SCR催化剂成分。SCR催化剂成分可包含沸石和一种或多种基础金属成分，例如铁（Fe）、钴（Co）、铜（Cu）或钒（V），这可高效操作以在存在还原剂例如氨（NH3）的情况下转化废气气体中的NOx成分。
图2是EHC设备16的前面56的说明，说明了EHC设备16的整块材料50。整块材料50被包含在金属基内壳或箱58。内箱58与外箱60同心，也由金属基材料构成。在图2中所示的示例性实施例中，整块材料50包括缠绕构造，其中整块材料50被分成多个电阻路径62。具体来说，在所示出的实施例中，整块材料50包括第一电阻路径R1和第二电阻路径R2。
EHC设备16还包括多个电极70，它们用作电加热器52，并且这些电极被图示为第一电极E1，第二电极E2和第三电极E3。当电极70被通电时，电流可流到第一电阻路径R1和第二电阻路径R2，由此在整块材料50产生热。第一电极E1被连接到第一电阻路径R1。第二电极E2被连接到第一电阻路径R1和第二电阻路径R2。电连接器68被沿着整块材料50的中心部分定位，并划分第一电阻路径R1和第二电阻路径R2。第三电极E3被连接到第二电阻路径R2。
图3是整块材料50的示例性电力示意图，其中第一电阻路径R1和第二电阻路径R2被图示为电阻器。第一切换元件S1、第二切换元件S2、和第三切换元件S3也被示出，它们是图1中所示的切换网络42的一部分。在所示的实施例中，切换元件被图示为单极双掷开关，不过，应该理解，各种切换元件也可被使用，例如，晶体管。现在参照图 2-3，第一切换元件S1对应第一电极E1。第一切换元件S1选择性地连接第一电极E1到发电机40。具体来说，第一切换元件S1通过连接到第一触点C1选择性地连接第一电极E1到发电机40，并且通过连接到第二触点C2选择性地将第一电极E1从发电机40断开。第二切换元件S2选择性地将第二电极E2连接到接地元件74。替换地，第二切换元件S2处于断开位置，其在图3中示出。第三切换元件S3选择性地连接第三电极E3到发电机40，或者接地元件76。具体来说，第三切换元件S3通过连接到第三触点C3选择性地连接第三电极E3到发电机40。
回看图1，发电机40是发动机12的一部分，并且将来自发动机12的机械能转换为各种车辆电负载所需要的电能，例如EHC设备16。发电机32被联接到车辆（未示出）的传动系（未示出）。在不提供燃料的制动事件期间，驾驶员下压制动踏板（未示出），并且到发动机12的燃料添加被暂时停止。由传动系建立的减速能量被用于旋转发电机40以在不提供燃料的制动事件期间产生电能，以提供电能给EHC设备16。发电机40包括内部电阻，其被称为发电机电阻Rg。发电机电阻Rg取决于发电机40的旋转速度。具体来说，例如，当发电机40的旋转速度增加时，发电机电阻Rg也增加。
控制模块80被可操作地连接到并通过数个传感器监测发动机12和发电机40，切换网络42，和废气气体处理系统10。具体来说，图1示出了与定位在废气气体导管14内的温度传感器82通信的控制模块80。温度传感器82位于EHC设备16的下游，并发送电信号到控制模块80以指示在特定位置处的废气气体导管14内的温度。即，温度传感器82指示EHC设备16的温度。
控制模块80可监测发动机12以确定其旋转速度。在一个实施例中，控制模块80包括控制逻辑以基于发动机12的旋转速度确定发电机的旋转速度（例如，发电机速度与发动机速度的比通常约3：1）。控制模块80包括控制逻辑以对发电机速度归类。例如，在一个实施例中，控制模块80将发电机速度归类为高、中、低类。在一个说明性方法中，如果发电机速度范围是从约0到约3000RPM，那么发电机速度就被归类为低。如果发电机速度范围是从约3000RPM到约7500RPM，那么发电机速度就被归类为中等。如果发电机速度范围高于约7500RPM，那么发电机速度就被归类为高。
参照图 1-3，控制模块80还包括控制逻辑以基于发电机40的速度选择性地切换切换网络42的第一切换元件S1、第二切换元件S2和第三切换元件S3。具体来说，控制模块80包括控制逻辑以基本上匹配负载电阻（例如，EHC设备16的整块材料50的电阻）与发电机电阻Rg。例如，在图1-3所示的实施例中， 如果发电机40以低速运行，那么第一电阻路径R1和第二电阻路径R2将被使用并联构造互相连接。具体来说，第一切换元件S1连接第一电极E1和发电机40，第二切换元件S2被连接到接地元件74，而第三切换元件S3连接第三电极E3和发电机40。因此，如果第一电阻路径R1和第二电阻路径R2都具有电阻R/2，那么整块材料50的整体电阻是¼ R。
如果发电机40以中速运行，那么第一电阻路径R1和第二电阻路径R2每一个被使用调整或转换方案选择性地连接到发电机40，该方案将在图4A-4B中说明。图4A是将第二电阻路径R2连接到发电机40的转换方案的说明，图4B是将第一电阻路径R1连接到发电机40的转换方案的说明。例如，参照图4A，第一电阻路径R1被从发电机40断开，第二切换元件S2被连接到接地元件74，并且第三切换元件S3被连接到发电机40。参照图4B，第一电阻路径R1被连接到发电机40，第二切换元件S2被连接到接地74，并且第三切换元件S3被连接到接地76。
参照图1-4B， 控制模块80包括控制逻辑以在图4A-4B示出的转换方案之间进行调整， 以维持在EHC设备16的整块材料50上的基本上变化不大的温度曲线。具体来说，例如，控制模块80可基于在EHC设备16的整块材料50的温度在转换方案之间进行调整（例如，通过监测温度传感器82）。替换地，在另一方法中，控制模块80可基于发电机40的电能输出在转换方案之间进行调整。
如果发电机40以高速运行，那么第一电阻路径R1和第二电阻路径R2将使用串联构造被彼此连接。具体来说，第一切换元件S1连接第一电极E1和发电机40，第二切换元件S2处于断开位置，并且第三切换元件S3连接第三电极E3和接地76。因此，如果第一电阻路径R1和第二电阻路径R2都具有电阻R/2，那么整块材料50的整体电阻是R。
在发电机40以不同速度运行时，电能系统38（在图1中示出）匹配负载电阻（例如，EHC设备16的整块材料50的电阻）和发电机电阻Rg。从发电机40转移到EHC设备16的电能的量在EHC设备16的整块材料50的电阻与发电机40的电阻大约相同时达到峰值。因此，通过将整块材料50的整体电阻（例如，第一电阻元件R1和第二电阻元件R2）与发电机电阻Rg匹配，在不提供燃料的制动事件期间（例如，在减速期间）最大化电加热器52所提供的电能的量，并且增强了对EHC设备16的整块材料50的加热。
现在将解释提供电能到EHC设备16的方法。参照图5，附图标记200整体上指示说明操作废气气体处理系统10的示例性过程的示例性过程流程图。整体参照图 1-5，过程200开始于步骤202，其中控制模块80包括监测发动机12的控制逻辑，并且基于发动机速度确定发电机速度。方法200此时可前进到步骤204。
在步骤204，控制模块80包括控制逻辑以归类发电机速度。例如，控制模块80可将发电机速度归类为高、中、或低类。如果发电机速度是低的，方法200此时可前进到步骤206。在步骤206，第一电阻路径R1和第二电阻路径R2将使用并联构造被彼此连接。参照图 2-3，第一切换元件S1连接第一电极E1和发电机40，第二切换元件S2被连接到接地74，并且第三切换元件S3连接第三电极E3和发电机40。方法200此时可终止。
如果发电机速度是中等，方法200此时可前进到步骤208。在步骤208，控制模块80确定第一电阻路径R1或第二电阻路径R2是否被连接到发电机40。控制模块80包括控制逻辑以在第一电阻路径R1和第二电阻路径R2之间进行调整（例如，转换方案）以维持在EHC设备16的整块材料50上的基本上变化不大的温度曲线。控制模块80可基于运行条件，例如，EHC设备16的整块材料50的温度，或者基于发电机40的电能输出，在转换方案之间进行调整。如果运行条件小于预定阈值（例如，如果整块材料50的温度低于具体温度，或者如果发电机40的电能输出低于规定瓦特数），那么方法200前进到步骤210，在那里第二电阻路径R2被连接到发电机40（例如，在图4A中示出的转换方案）。方法200此后可终止。
如果运行条件大于预定阈值（例如，如果整块材料50的温度高于具体温度或者如果发电机40的电能输出高于规定瓦特数），那么方法200前进到步骤212，在那里第一电阻元件R1被连接到发电机40（例如，图4B中示出的转换方案）。方法200此后可终止。
如果发电机速度是高的，方法200此时可前进到步骤214。在步骤214，第一电阻路径R1和第二电阻路径R2被使用串联构造彼此连接，其中第一切换元件S1连接第一电极E1和发电机40，第二切换元件S2处于断开位置，且第三切换元件S3连接第三电极E3和接地76。方法200此时可终止。
虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明范围的情况下，可以进行各种修改并且等同方式可用来替换本发明中的元件。而且，在不脱离本发明的实质范围的情况下，可进行许多改进以使特定的情况或材料适应本发明的教导。因此，并不意图将本发明限定为所公开的特定的实施例，而本意是本发明将包括所有落入本申请的范围内的实施例。

Claims (10)

1.一种用于内燃发动机的废气气体处理系统，包括：
废气气体导管，其与内燃发动机流体连通，并构造成接收来自内燃发动机的废气气体；
发电机，其以发电机速度运行以产生电能；
电加热催化剂（EHC）设备，其与废气气体导管流体连通，EHC设备包括整块材料结构，该结构被分成限定互不相连的电阻路径的多个区段，其中这些电阻路径被选择性地连接到发电机以接收电能；以及
控制模块，其与EHC设备、发电机、和内燃发动机通信，该控制模块包括：
用于确定发电机速度的控制逻辑；以及
用于基于发电机速度选择性地将电阻路径连接到发电机的控制逻辑。
2.如权利要求1所述的废气气体处理系统，其中，整块材料结构包括第一电阻路径和第二电阻路径。
3.如权利要求2所述的废气气体处理系统，其中，EHC设备包括第一电极、第二电极和第三电极，这些电极与控制模块通信。
4.如权利要求3所述的废气气体处理系统，其中，第一电极选择性地连接第一电阻路径到发电机，第二电极选择性地连接第二电阻路径到发电机和接地中之一，且第三电极选择性地连接第一电阻路径和第二电阻元件到接地。
5.如权利要求4所述的废气气体处理系统，其中，发电机以高度、中速和低速中的其中一者运行。
6.如权利要求5所述的废气气体处理系统，其中，如果发电机以低速运行，那么第一电阻路径和第二电阻路径被使用并联构造彼此连接。
7.如权利要求5所述的废气气体处理系统，其中，如果发电机以中速运行，那么第一电阻路径和第二电阻路径的其中之一被连接到发电机。
8.如权利要求7所述的废气气体处理系统，其中，控制模块包括控制逻辑以基于运行条件在连接第一电阻路径和第二电阻路径中的其中之一之间进行转换。
9. 如权利要求8所述的废气气体处理系统，其中，运行条件是EHC设备的整块材料的温度和发电机的电能输出的其中之一。
10.一种用于内燃发动机的废气气体处理系统，包括：
废气气体导管，其与内燃发动机流体连通，并构造成接收来自内燃发动机的废气气体；
发电机，其以发电机速度运行以产生电能，发电机包括内部电阻；
电加热催化剂（EHC）设备，其与废气气体导管流体连通，EHC设备包括整块材料结构，该结构被分成第一电阻路径和第二电阻路径，其中第一电阻路径和第二电阻路径被选择性地连接到发电机以接收电能；以及
控制模块，其与EHC设备、发电机、和内燃发动机通信，该控制模块包括：
用于确定发电机速度的控制逻辑；以及
用于基于发电机速度选择性地将第一电阻路径和第二电阻路径连接到发电机使得整块材料的整体电阻大约与发电机的内部电阻相同的控制逻辑。
CN201310399365.1A 2012-09-05 2013-09-05 具有可变电阻整块材料的电加热催化剂设备 Expired - Fee Related CN103670616B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/604,123 US9016045B2 (en) 2012-09-05 2012-09-05 Electrically heated catalyst device having a variable resistance monolith
US13/604123 2012-09-05

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103670616A true CN103670616A (zh) 2014-03-26
CN103670616B CN103670616B (zh) 2016-11-23

Family

ID=50098689

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310399365.1A Expired - Fee Related CN103670616B (zh) 2012-09-05 2013-09-05 具有可变电阻整块材料的电加热催化剂设备

Country Status (3)

Country Link
US (1) US9016045B2 (zh)
CN (1) CN103670616B (zh)
DE (1) DE102013217009A1 (zh)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3061742B1 (fr) * 2017-01-09 2021-04-16 Peugeot Citroen Automobiles Sa Dispositif de post-traitement des gaz d’echappement d’un moteur thermique
FR3072417A1 (fr) * 2017-10-12 2019-04-19 Psa Automobiles Sa Catalyseur d'oxydation a chauffage electrique d'une ligne d'echappement de moteur thermique
DE102018220121A1 (de) * 2018-11-23 2020-05-28 Volkswagen Aktiengesellschaft Abgasnachbehandlungssystem und Verfahren zur Abgasnachbehandlung eines Verbrennungsmotors
DE102019110359A1 (de) * 2019-04-18 2020-10-22 Faurecia Emissions Control Technologies, Germany Gmbh Abgasbehandlungseinrichtung und Fahrzeug
DE102019209298A1 (de) * 2019-06-26 2020-12-31 Vitesco Technologies GmbH Ringkatalysator mit Heizelement
CN114127393A (zh) * 2019-08-08 2022-03-01 庄信万丰股份有限公司 包括车辆压缩点火发动机和包括可电加热元件的排放控制装置的系统
EP3981859A1 (en) 2020-10-09 2022-04-13 Gianluca Pauletto Electric reactor for steam cracking
FR3115563B1 (fr) 2020-10-27 2022-11-04 Faurecia Systemes Dechappement Dispositif de chauffage pour un dispositif de purification de gaz d’échappements à encombrement réduit
US11946400B2 (en) * 2021-10-19 2024-04-02 Paccar Inc System and method for monitoring an oxidation catalyst

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1554860A (zh) * 2003-12-25 2004-12-15 上海交通大学 柴油机排气微粒壁流式过滤的电热再生后处理装置
CN1877092A (zh) * 2005-06-06 2006-12-13 平原滤清器有限公司 柴油车微粒捕集器再生控制装置
CN101446222A (zh) * 2007-11-28 2009-06-03 通用汽车环球科技运作公司 选择性催化剂还原点火策略
CN101487413A (zh) * 2008-01-18 2009-07-22 通用汽车环球科技运作公司 发电机驱动的电加热柴油机微粒过滤器
US20120048844A1 (en) * 2010-08-24 2012-03-01 Paparelli Edward E Resistive heating control for a wind turbine or any permanent magnetic generator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1554860A (zh) * 2003-12-25 2004-12-15 上海交通大学 柴油机排气微粒壁流式过滤的电热再生后处理装置
CN1877092A (zh) * 2005-06-06 2006-12-13 平原滤清器有限公司 柴油车微粒捕集器再生控制装置
CN101446222A (zh) * 2007-11-28 2009-06-03 通用汽车环球科技运作公司 选择性催化剂还原点火策略
CN101487413A (zh) * 2008-01-18 2009-07-22 通用汽车环球科技运作公司 发电机驱动的电加热柴油机微粒过滤器
US20120048844A1 (en) * 2010-08-24 2012-03-01 Paparelli Edward E Resistive heating control for a wind turbine or any permanent magnetic generator

Also Published As

Publication number Publication date
CN103670616B (zh) 2016-11-23
US20140060014A1 (en) 2014-03-06
US9016045B2 (en) 2015-04-28
DE102013217009A1 (de) 2014-03-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103670616A (zh) 具有可变电阻整块材料的电加热催化剂设备
CN103573346B (zh) 用于向电热催化剂供电的系统
US8978370B2 (en) Engine off particulate filter (“PF”) regeneration using a single secondary energy storage device
US8701388B2 (en) Exhaust treatment methods and systems
US5319929A (en) Catalytic converter system
CN102733918B (zh) 电子加热的选择催化还原(scr)装置
CN103382872B (zh) 使用多个辅助能量存储设备的发动机关闭微粒过滤器（pf）再生
US9388722B2 (en) Voltage control system for heating a selective catalyst reduction device
CN102966412B (zh) 废气处理系统及其再生方法
US20120060471A1 (en) Exhaust gas aftertreatement system and method of operation
US20120117946A1 (en) Control method and apparatus for regenerating a particulate filter
CN103388520A (zh) 排气处理系统的运行试验
CN103104323B (zh) 用于内燃机的排气系统
CN102465738A (zh) NOx吸附器再生系统和方法
JP6160213B2 (ja) ハイブリッド機関及びその制御方法
CN108729992A (zh) 电容器供能的催化剂加热器
US8596048B2 (en) Method for operating an exhaust gas purification device having a heating apparatus and motor vehicle having the device
EP0456919A2 (en) Catalytic converter system
CN109322728A (zh) 后处理加热系统和后处理加热方法
JP2018115596A (ja) 排ガス浄化システム
JP6468877B2 (ja) 内燃機関の排気管路に配置される蓄熱体、同蓄熱体の制御装置および同蓄熱体の制御方法
JP6186860B2 (ja) ハイブリッド機関及びその制御方法
CN103133091B (zh) 电加热颗粒过滤器的重燃方法及系统
JP3849183B2 (ja) エンジンの排ガス浄化装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20161123

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee