视图，其中相变材料被连接至电力来源。
【具体实施方式】
[0024]首先参考图1，示出了汽油发动机的典型车辆排气系统10的示意图。可见，发生在发动机12中的燃烧过程产生污染物，诸如通过排气尾管16被排出至环境的排气流中的一氧化碳、各种未燃烧的烃、微粒物质和氮氧化物(NOx)。为了在污染物被排出至环境之前去除这种污染物，催化转化器14被放置在发动机12的下游。转化器14包含基底上支撑的催化剂，其通过由催化剂的存在催化的化学反应处理排气。例如，这些反应包括氧化一氧化碳形成二氧化碳。未燃烧的烃也可被氧化形成二氧化碳和水蒸气。氮氧化物(NOx)被还原并最终转化为氮气。微粒过滤捕集器(未示出)也可以被放置在发动机的下游以捕集包含在排气中的任何微粒物质。这样的过滤器或捕集器也可以包含设计为将这样的微粒转化为在环境上良性的物质的催化剂。
[0025]图2为典型柴油排气系统20的示意图。如所示，来自柴油发动机22的排气进入包含涂覆或沉积在耐火载体上的柴油氧化催化剂26的壳体24。柴油氧化催化剂26的下游为容器或壳体30内的柴油微粒过滤器28。系统进一步包括还原剂递送系统32，其通过喷射器34将诸如氨(通常来自水性尿素来源)的还原剂的来源递送至排气流。柴油微粒过滤器28通常由多孔材料制作，其捕集排气流中夹带的微粒物质。任选地，SCR催化剂可以被涂覆在微粒过滤器基底的壁上。柴油排气系统的其他配置是可能的并且属于本领域的技术。
[0026]一般而言，用于本发明的实施方式的实践中的催化剂可以包括柴油氧化催化剂、氨滑移催化剂(ammonia-slip catalyst)、SCR催化剂或作为组分并入三元催化剂中的这种催化剂。已知这种催化剂一般在温度的有限范围内最有效地起作用。加热时，催化剂变得更有效并且催化剂达到最大活性的50%的温度经常被称作起燃温度，其大致限定催化剂理想的操作范围的下限。对于用于汽油发动机的排气系统的贵金属催化剂，起燃温度常常在500°C和700°C之间，而对于柴油氧化催化剂，起燃温度常常在大约200°C以上。也已知的是在非常高的温度下(即，对于汽油发动机催化剂大约950°C以上的那些温度)，催化剂活性遭受永久退化。
[0027]经历化学或物理相之间转化的材料可以吸收或释放热。相变的实例是固态冰至液态水的转化。加热冰至融化温度时，必须添加额外的热(超出固相的热容所限定的热)以供给与液相和固相之间熵变有关的热力学能。该额外的能量常常被称作融化潜热。冷却液态水至低于凝固点的温度时，潜能被以热的形式释放。具有潜热的相变(被称为一级相变)的其他实例是液态至气态转化。在化学反应中，由于初始和最终化学状态的熵的差，可以获得额外的能量。在很多PCM材料中，热力学状态转化总是完全可逆的并且大多数固液转化仅涉及小体积变化。
[0028]实施PCM材料以调节物体或系统的温度通过放置PCM与目标物体或系统热接触来完成，该热接触或者可以是永久的(被动调节)，或者PCM和目标系统之间的该接触可以被改变以使两个组件不时地分离以进一步操纵两个系统之间的热流(主动调节)。可以期望基于PCM的温度调节系统的假设实例是目标，该目标具有0°C的理想运行温度，但该目标或与可变温度环境接触或与在运行期间产生可变量热的环境接触。在任何一种情况中，试图通过使用仅热绝缘热隔离目标来调节目标的温度将仅部分有效，因为从/至环境得到或失去热可以改进运行的情况可能存在。放置具有O°C的相变温度的大量PCM材料与目标接触将缓解环境中或当PCM在其两种内部热力学状态之间转化时PCM吸收或释放热所产生的热量中的波动的影响。
[0029]本发明的实施方式提供紧密靠近或邻近转化器中的催化剂的相变材料，以在发动机起动时提供储存的热以减少催化剂达到它们各自的起燃温度所需的时间，以及在发动机运行期间吸收热，使得催化剂将不变得过热和退化。
[0030]图3A图解了具有入口 40和出口 42的催化转化器结构14的实例，含有未燃烧的烃、一氧化碳和氮氧化合物的排气流动通过该入口 40和出口 42。转化器14还包括盖或壳体44，蜂窝形催化剂载体主体形式的整体基底46，和盖与基底之间的绝缘层48。
[0031]示出了转化器14具有切掉部分以图解整体基底46的蜂窝形结构。发明的可选实施方式在图3B和3C中示出。在基底46的图3B的分解图中，示出了蜂窝形结构的细节，其包括基底中由壁47支撑的多个小室或通道49。如所示，至少一些小室49包含相变材料52。孔隙率减小涂层51可以被施加至通道49的内表面以避免相变材料52移入基底。仅为了图解的目的，蜂窝形主体中的每一个其他小室包含相变材料。然而，应当理解，可以利用开放通道和包含相变材料的通道的其他图案，这取决于以下数个可变因素，包括但不限于发动机和排气系统的类型、形成载体的材料的类型、使用的催化剂的类型，使用的具体相变材料或材料、保留在载体中期望的热量和通过催化转化器的排气的期望质量流率。
[0032]再次参考图3B，示出了催化剂涂层50在开放小室49的壁上形成薄涂层。如本领域所知，涂层由支撑在高表面积陶瓷粉末上的催化剂颗粒的液体浆制成，并且使浆流过小室以在小室的内表面上沉积催化剂的薄层。一旦干燥，煅烧整个基底和涂层结构。
[0033]可以使用本领域已知方法形成基底46和壁47，包括由陶瓷颗粒和粘合剂的糊挤出“绿色”蜂窝形结构。合适的陶瓷材料包括堇青石或其他低热膨胀陶瓷，诸如，例如铈和锆氧化物。在一些实施方式中，基底46的壁是多孔的，使得排气穿过壁和其上的催化剂涂层以形成过滤器以去除微粒。典型的堇青石载体具有低热膨胀系数(<1X10_6/°C)、大约400个小室/in2、50体积％的孔隙率和0.5-5.0ym的孔尺寸。
[0034]在另一个实施方式中(未示出)，基底可以由高温金属合金形成。如本领域已知，卷起具有垂直于带长度的褶皱的金属箔的带以形成圆柱体。褶皱沿圆柱体的长度形成大量气体通道。在一些情况下，被卷起的主体被钎焊以在它们的接触点处将箔表面连接到一起并形成刚性体。如上面所描述，然后基底被以催化剂涂层浆涂覆，干燥，并且然后煅烧以在气体通道内提供活性催化剂颗粒。
[0035]返回参考图3B，示出了一些小室49包含相变材料52。相变材料为固体棒的形式，其延伸基本上蜂窝形载体的长度。相变材料可以被形成棒并插入小室，或可选地，因为相变材料具有比下面的载体相对低的熔点，所以相变材料可以被加热并以液态形式被供给到单独的小室中，并且然后被冷却并凝固。在该实施方式中，为了保持相变材料在适当的位置，小室49的壁可以首先以孔隙率减小材料涂覆。另外，较高熔点材料的填塞物(未示出)被施加至包含相变材料的小室的相对端以确保没有相变材料流出小室。
[0036]图3C图解了可选的实施方式，其中相变材料为小颗粒54的形式，小颗粒被任选地容纳在容器53中。容器53由较高熔点材料制成，使得在正常发动机和排气系统运行期间，其保持固态。容器53可以为管的形式或具有如图所示矩形横截面。可选地，包含相变颗粒的小室的壁可以首先以孔隙率减小材料涂覆，使得相变材料的颗粒将不渗透通过小室壁。在该可选的实施方式中，填塞物(未示出)被提供在小室的相对端以包含相变材料在适当的位置。
[0037]在发动机运行期间，加热的排气流过转化器14，升高小室49的壁上的催化剂50的温度至其起燃温度，使得催化剂起处理排气流中的污染物的作用。相变颗粒54从转化器吸收过量热以便以期望的操作范围调节其温度，对于汽油发动机排气系统通常在大约700°C至大约900°C之间。提供具有不同恪点或相变的不同金属和/或合金的相变颗粒的混合物在本发明的实施方式的范围内。因此，在转化器14中可以包括不同的相变材料