[发明专利]汽车废气系统的热处理

说明书

参照的相关专利申请

本专利申请是申请号为07/960,885(申请日为1992年10月14日)的未决美国专利申请的部分继续申请，该未决美国专利申请是申请号为07/856,840(申请日为1992年3月23日)的美国专利申请(现美国专利号为5,175,975)的部分继续申请，该后一专利申请是申请号为07/181,926(申请日为1988年4月15日)现已放弃的美国专利申请的继续申请，而申请号为07/960,885的未决美国专利申请也是申请号为07/535,782(申请日为1990年6月12日)的美国专利申请(现美国专利号为5,157,893)的部分继续申请，该后一专利申请是申请号为07/181,926(申请日为1988年4月15日)的美国专利申请的部分继续申请。

技术领域

本发明涉及汽车废气系统，尤其涉及对在催化转化器中产生的热的处置和利用的系统。

技术背景

大多数汽车的废气系统，尤其是由燃汽油的内燃发动机驱动的汽车的废气系统，都装备着催化转化器，以减少废气中的有害排放物。最有效的现有技术催化转化器地由被一种或多种贵金属催化剂(例如铂、钯或铑)涂覆着的陶瓷基体组成的。用于减少高温碳氢化合物的优选贵金属是钯，而铑对于改善氧化亚氮和一氧化碳排放物是有效的。所谓的3级催化转化器典型地包括了这些贵金属的组合，这些贵金属可催化两个氧化反应，即将一氧化碳氧化为二氧化碳，以及将碳氢化合物氧化为二氧化碳和水。与此同时，氧化氮被还原成氮和氧。这些反应在某些高温下是非常有效的。但是，直至催化剂被加热到其起燃(温度light-off temperature)(起燃温度被定义为要求50％的碳氢化合物被氧化的温度)以前，催化转化器的效率都是很低的。例如，J.C.Summers等人在其题为“应用起燃催化剂以符合加利福尼亚LEV/ULEV标准”的论文中(该论文刊于催化剂和排放技术，汽车工程学会专集第968集，Warredale，PA，1993年出版，即，“Catalysts andEmission Technology，Society of Automotive Engineers Special Publication No.968，Warredale，PA，1993”)，指出在起初冷起动(Bag 1)阶段，大约产生60-85％尾喷管碳氢化合物排放物。

为了较快地达到起燃温度，希望在催化转化器中尽可能多地保存废气热，至少保持到达到起燃温度，通常达到约600°-800°F范围。在催化转化器周围设置一个热绝缘套会有助于保热。但是，在持续运转过程中，一旦达到起燃温度，催化转化器的温度会由于与废气的催化反应放热而迅速上升。假如在持续运转期间或从在催化转化器反应过的富燃气中产生的热不能有效地散逸，温度就可能升至催化剂的失效点，或甚至会导致催化转化器或其邻近的零件或物体的永久性损坏。所以，所希望的最大运转范围通常为1,500°F。颁发给D.Bainbridge的专利号为5,163,289的美国专利论述了这一问题，它披露了一种围绕着催化转化器的绝缘套，其中的绝缘物质是一种高温下导热优于低温下导热的耐火纤维。而这种方法只是在有帮助的方向上的一个开端，为了进一步减少废气排放物和进一步利用在催化转化器中产生的热，仍有必要对催化转化器的热进行更好的控制和更有效的处理。

本发明的公开

因此，本发明的总的目的，在于要提供一种更好的催化转化器热处置系统，用以减少在汽车的废气催化转化器系统中达到起燃温度所要求的时间，在某些条件下甚至可排除这一时间要求，而在持续运转期间则防止产生过热。

本发明的另一个目的，在于在汽车废气系统中的催化转化器的周围提供充分的热屏蔽，以便在持续热运转期间保护相邻的或近处的对温度敏感的材料和零件。

本发明还有一个目的，是在发生过热和温度可能危及在汽车废气系统中的催化转化器维持其有效寿命的情况下，恢复从催化转化器安全地排放或散逸热量。

本发明再一个目的，在于为催化转化器中产生的热提供有效和有用的利用结构和方法。

本发明更明确的目的，在于提供一种用于催化转化器的可控制的绝缘和能量转化器套，这样的可控套可被用于使保存热和保持催化温度高于起燃温度的时间区间延长，而在起燃温度不能保持的情况下，缩短达到起燃温度的时间，并可被用于保护催化转化器材料和周围的零件或环境免于过热和温度上升，以及使催化转化器和废气系统的其它零件的运转温度稳定，并使在催化转化器中产生的热得到更有益的使用。