[发明专利]基于催化剂温度控制催化换热器的流体流动的系统和方法

说明书

技术领域

本公开涉及基于催化剂温度控制进入和/或离开催化换热器的流体流动的系统和方法。

背景技术

这里提供的背景描述是用于大体呈现本公开背景的目的。本发明人在这个背景技术部分中所描述的工作以及在申请时没有作为现有技术被描述的各方面既不明确地也不暗示地被认为是抵触本公开内容的现有技术。

内燃发动机燃烧汽缸内的空气和燃料混合物以便驱动活塞，其产生驱动扭矩。进入发动机的空气流动经由节气门调节，该节气门调节节气面积以便控制进入发动机的空气流动。燃料控制系统调节燃料被喷射的速率以便提供所需空气/燃料混合物至汽缸和/或以便实现所需扭矩输出。增加被提供给汽缸的空气和燃料的量会增加发动机的扭矩输出。

在火花-点火发动机中，火花发起被提供到汽缸的空气/燃料混合物的燃烧。在压缩-点火发动机中，汽缸内的压缩引燃被提供到汽缸的空气/燃料混合物。火花正时和空气流动可以是用于调节火花-点火发动机的扭矩输出的主要机制，而燃料流动可以是用于调节压缩-点火发动机的扭矩输出的主要机制。

仅发动机内的燃烧产生的能量的一定百分比（例如，百分之三十）可以用于生产驱动扭矩。所述能量的剩余部分可以作为废热消散到大气，从而增加附近车辆系统的温度。加热、通风和空气调节（HVAC）系统可以回收一些废热以用于加热乘客舱。不过HVAC系统不能将废热转换成机械能或电能。

发明内容

系统包括换热器和流体流动控制模块。换热器包括衬底、施加于该衬底的催化剂和流体通路。来自发动机的排气气体流过换热器，并且流体通路内的工作流体从排气气体吸收热。流体流动控制模块基于催化剂的温度控制来自换热器的流体流动。

本发明还提供了以下技术方案。

方案1. 一种系统，所述系统包括：

换热器，所述换热器包括衬底、被施加到所述衬底的催化剂以及流体通路，其中来自发动机的排气气体流过所述换热器，并且所述流体通路内的工作流体从所述排气气体吸收热；以及

流体流动控制模块，所述流体流动控制模块基于所述催化剂的温度控制来自所述换热器的流体流动。

方案2. 根据方案1所述的系统，还包括：

泵，所述泵将工作流体从贮存器泵送到所述换热器；

控制阀，所述控制阀调节在所述贮存器和所述换热器之间的流体流动；以及

膨胀机，所述膨胀机从所述换热器接收所述工作流体并且使用所述工作流体内的热能来做机械功。

方案3. 根据方案2所述的系统，其中所述膨胀机包括汽缸、被置于所述汽缸内的活塞和将所述工作流体输送到所述汽缸以驱动所述活塞的喷射阀。

方案4. 根据方案2所述的系统，其中当所述发动机停机且催化剂温度低于预定温度时，所述流体流动控制模块从所述换热器排放所述工作流体。

方案5. 根据方案4所述的系统，其中当所述换热器的出口侧的所述工作流体的压力高于预定压力时，所述流体流动控制模块从所述换热器通过所述膨胀机排放所述工作流体。

方案6. 根据方案5所述的系统，其中所述流体流动控制模块通过激活所述膨胀机并且关闭所述控制阀从而通过所述膨胀机排放所述工作流体。

方案7. 根据方案5所述的系统，其中当所述换热器的所述出口侧的工作流体压力低于所述预定压力时，所述流体流动控制模块从所述换热器通过所述控制阀排放所述工作流体。

方案8. 根据方案4所述的系统，其中当所述发动机停机且催化剂温度高于所述预定温度时，所述流体流动控制模块将所述工作流体捕集在所述换热器中。

方案9. 根据方案8所述的系统，其中所述流体流动控制模块通过停用所述膨胀机并且关闭所述控制阀从而将所述工作流体捕集在所述换热器中。

方案10. 根据方案2所述的系统，其中当所述发动机正在运转且催化剂温度低于预定温度时，所述流体流动控制模块停用所述泵。

方案11. 一种方法，所述方法包括基于被施加到换热器中的衬底的催化剂的温度来控制来自所述换热器的流体流动，其中来自发动机的排气气体流过所述换热器，并且所述换热器的流体通路内的工作流体从所述排气气体吸收热。

方案12. 根据方案11所述的方法，还包括：

使用泵将所述工作流体从贮存器泵送到所述换热器；

使用控制阀来调节在所述贮存器和所述换热器之间的流体流动；

在膨胀机内接收来自所述换热器的工作流体；以及

使用所述工作流体内的热能来做机械功。