[发明专利]具有可变电阻整块材料的电加热催化剂设备

说明书

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（NO_x）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NO_x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NO_x。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NO_x。

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。