CN108180061A - 催化器电加热装置 - Google Patents

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邓远海
盛利
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Abstract

本发明公开了一种催化器电加热装置，其设置于催化器的催化器载体上，该催化器电加热装置包括：电加热器，其用于产生热量并将热量传递给催化器载体，电加热器包括电线和加热螺圈，其中加热螺圈由金属管绕制而成，金属管内设置有电热丝，电线的两端分别连接电热丝；电加热装置内腔，电加热装置内腔的腔壁与催化器载体相连接，加热螺圈沿腔壁缠绕，电加热装置内腔填充有导热液体，热量通过导热液体传递给催化器载体；以及控制器。本发明的催化器电加热装置的加热效果好，能够显著提高催化器的转化效率，结构简单，占用空间小，并且降低了生产成本。

Description

催化器电加热装置
技术领域
本发明属于动力机械技术领域，涉及一种催化器电加热装置。
背景技术
随着环保要求日益提高，排放法规对发动机排放限值的要求日趋严格，通过发动机本体技术较难达到排放限值要求，需要借助一定的后处理装置净化发动机尾气排放。发动机排放的尾气主要成分为NOx、CO、THC、PM，其中THC中的CH4起燃温度较高，在发动机冷机启动运行过程中，由于催化器入口温度较低，CH4转化效率很低，几乎直接排入环境中。因此，为降低发动机冷机启动运行过程中CH4排放量，在发动机启动前，需要对催化器载体进行加热，当催化器载体温度高于一定值时，再启动发动机，可降低发动机冷机启动运行过程中CH4排放量。同时可减少冷态WHTC循环工况、双怠速法工况和北京公交年检工况CH4排放量，为满足排放法规要求奠定一定基础，尤其是国六排放对CH4排放限值的要求更加严格。
现有技术的加热方案为在催化器前增加一个催化器作为前级，由于催化反应过程放出热量，从而提高后级催化器的入口温度，然而采用此种方法温度提高的程度会受限，若通过增大载体体积的方法继续提高温度，则成本提高，整车布置占用空间增大。现有技术中的催化器加热装置还采用涂覆贵金属的方式，生产成本高。可以通过提高载体体积和贵金属含量才提高加热效果，但同样存在成本提高的问题。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种催化器电加热装置，从而克服现有技术的催化器加热程度受限、制造成本高、整车布置占用空间大的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种催化器电加热装置，其设置于催化器的催化器载体上，该催化器电加热装置包括：电加热器，其用于产生热量并将热量传递给催化器载体，电加热器包括电线和加热螺圈，其中加热螺圈由金属管绕制而成，金属管内设置有电热丝，电线的两端分别连接电热丝；电加热装置内腔，电加热装置内腔的腔壁与催化器载体相连接，加热螺圈沿腔壁缠绕，电加热装置内腔填充有导热液体，热量通过导热液体传递给催化器载体；以及控制器。
优选地，上述技术方案中，控制器为发动机电子控制单元，发动机电子控制单元能够输出控制信号。
优选地，上述技术方案中，电加热器还包括电加热控制继电器，电加热控制继电器能够接收所述控制信号，以实现闭合或断开状态。
优选地，上述技术方案中，催化器电加热装置还包括热电偶温度传感器，其用于测量催化器载体的中心温度，并能够将温度信号反馈给发动机电子控制单元。
优选地，上述技术方案中，电线的另外两端连接电源，使得电线一部分在电加热装置内腔，一部分通过腔壁穿出，穿出处设置有密封，以防止导热液体泄漏。
优选地，上述技术方案中，控制器为手动控制器，手动控制器包括手动控制开关，通过手动闭合或断开手动控制开关来控制催化器电加热装置的加热状态。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明的催化器电加热装置能够在发动机启动前对催化器载体进行加热，当催化器载体温度高于一定值时，再启动发动机，从而使催化器温度满足CH4起燃温度要求，并降低发动机冷机启动运行过程中的CH4排放量。同时还可以减少冷态WHTC循环工况、双怠速法工况和北京公交年检工况CH4排放量。该催化器电加热装置加热效果好，能够显著提高催化器的转化效率，而且结构简单，占用空间小，并且降低了生产成本。
附图说明
图1是根据本发明的催化器电加热装置的结构示意图。
主要附图标记说明：
1-催化器，2-催化器载体，3-电加热装置内腔，4-电线，5-加热螺圈，6-腔壁，7-发动机电子控制单元，8-电加热控制继电器，9-热电偶温度传感器，10-。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
本发明的催化器电加热装置设置于催化器1的催化器载体2上，该催化器电加热装置包括：电加热器、电加热装置内腔3和控制器。其中，电加热器用于产生热量并将热量传递给催化器载体2，电加热器包括电线4和加热螺圈5。加热螺圈5由金属管绕制而成，金属管内设置有电热丝，电线4的两端分别连接电热丝。电加热装置内腔3的腔壁6与催化器载体2相连接，加热螺圈沿腔壁6缠绕，电加热装置内腔3填充有导热液体，热量通过导热液体传递给催化器载体。
如图1所示，控制器可以为发动机电子控制单元7，发动机电子控制单元7能够输出控制信号。电加热器还包括电加热控制继电器8，电加热控制继电器8能够接收发动机电子控制单元7能够输出的控制信号，以实现闭合或断开状态。催化器电加热装置还包括热电偶温度传感器9，其用于测量催化器载体2的中心温度，并能够将温度信号反馈给发动机电子控制单元。
加热螺圈5的金属管内设置有电热丝，然后灌入氧化镁粉之类的绝缘材料，从而把电热丝封装固定在金属管中间，使电热丝不与金属管壁接触。电线的两端连接电热丝，电线的另外两端连接电源，使得电线一部分在电加热装置内腔3，一部分通过腔壁6穿出，穿出处设置有密封，以防止导热液体泄漏。
当需要对催化器载体2进行加热时，发动机电子控制单元1输出控制信号接通电加热控制继电器8，电加热控制继电器8闭合，电流从电热丝流过使电热丝发热，热量通过导热液体传递给催化器载体2。热电偶温度传感器9测量催化器载体2的中心温度并将温度信号反馈给发动机电子控制单元1，当温度达到目标值时，发动机电子控制单元1切断电加热控制继电器8的控制，加热停止。
上述方案中的控制器可以为手动控制器，手动控制器包括手动控制开关，通过手动闭合或断开手动控制开关来控制催化器电加热装置的加热状态。即用手动控制开关替换电加热控制继电器8，当加热一定的时间或达到一定的温度后再断开手动控制开关。温度信号可接入ECU和接入其它温度显示仪表，或者省略温度传感器。本发明还可以采用时间闭环控制来代替温度闭环控制。当采用手动控制模式，并且温度信号不反馈给发动机电子控制单元或者省略温度传感器时，催化器电加热装置可不包含发动机电子控制单元。应当理解的是，上述方案中电加热装置的腔壁6的结构形式可为任意一种形式，加热螺圈5在电加热装置内腔3的缠绕方式可以为任意一种形式。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (6)

1.一种催化器电加热装置，其设置于催化器的催化器载体上，其特征在于，所述催化器电加热装置包括：
电加热器，其用于产生热量并将所述热量传递给所述催化器载体，所述电加热器包括电线和加热螺圈，其中所述加热螺圈由金属管绕制而成，所述金属管内设置有电热丝，所述电线的两端分别连接所述电热丝；
电加热装置内腔，所述电加热装置内腔的腔壁与所述催化器载体相连接，所述加热螺圈沿所述腔壁缠绕，所述电加热装置内腔填充有导热液体，所述热量通过所述导热液体传递给所述催化器载体；以及
控制器。
2.根据权利要求1所述的催化器电加热装置，其特征在于，所述控制器为发动机电子控制单元，所述发动机电子控制单元能够输出控制信号。
3.根据权利要求2所述的催化器电加热装置，其特征在于，所述电加热器还包括电加热控制继电器，所述电加热控制继电器能够接收所述控制信号，以实现闭合或断开状态。
4.根据权利要求2所述的催化器电加热装置，其特征在于，所述催化器电加热装置还包括热电偶温度传感器，其用于测量所述催化器载体的中心温度，并能够将温度信号反馈给所述发动机电子控制单元。
5.根据权利要求1所述的催化器电加热装置，其特征在于，所述电线的另外两端连接电源，使得所述电线一部分在所述电加热装置内腔，一部分通过所述腔壁穿出，穿出处设置有密封，以防止所述导热液体泄漏。
6.根据权利要求1所述的催化器电加热装置，其特征在于，所述控制器为手动控制器，所述手动控制器包括手动控制开关，通过手动闭合或断开所述手动控制开关来控制所述催化器电加热装置的加热状态。
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