以在发动机起动时以及在正常发动机运行期间最优化催化剂的温度调节。
[0038]相变颗粒54包括封装在外壳内的相变材料的核。使用封装的相变材料，消除了将这些材料放入复杂且昂贵的密封的室、真空或加压装置中的需要。
[0039]通常，相变颗粒的直径将是从大约1nm至大约100 μm，并且优选地直径是从大约10nm至大约ΙΟμπι。选择相变材料具有在转化器中遇到的正常运行温度以内的熔点，例如，对于汽油发动机排气系统在大约700 °C和大约900 °C之间，并且对于柴油排气系统在大约200°C至大约400°C之间。相变材料优选地包括金属或金属合金，但其他合适的相变材料可以包括陶瓷相变材料、聚合相变材料和碱或碱土金属盐相变材料。汽油发动机排气系统的合适的相变材料包括铍和铜的合金(熔点865-955°C )和锰和青铜的合金(熔点865-8900C ) ο已知或可以容易确定其他合适的金属和金属合金的熔点。
[0040]优选地，所选的金属或合金具有大的熔化潜热，使得可以根据需要储存和释放大量热能。例如，铍具有大约1356kJ/kg的熔化潜热，而铜具有大约205kJ/kg的熔化潜热，以及锰具有大约268kJ/kg的熔化潜热。还期望的是，进行熔化和凝固时相变材料展现最小的体积变化。
[0041]外壳优选地由陶瓷材料诸如氧化铝、二氧化硅、氧化锆或相变材料的天然氧化物制成，其所有均具有远在将要在催化转化器中遇到的温度之上的熔化温度。核和壳(coreand shell)相变颗粒可以通过任何已知技术制作。例如，火焰喷涂技术可以被用于制作小金属液滴流，然后其被封装在陶瓷材料的外壳内。可选地，可以形成小金属颗粒，使用包含粘合剂中的陶瓷颗粒的液体浆在金属颗粒周围形成陶瓷外壳，然后将其干燥并煅烧。其他合适的封装技术包括喷镀、化学气相沉积(CVD)和物理气相沉积(PVD)。
[0042]图4A和4B提供图3B和3C中示出的实施方式的部分切掉的透视图。如图4A中所示，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供应到单独的小室，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51 (如图3B和3C所示)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。
[0043]图4B图解了也在图3C中描述的可选的实施方式，其中相变材料为小颗粒54的形式(图3C中所示)，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可以为如所示的管的形式或具有矩形横截面。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51 (图3C中所示)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，如果不使用容器，填塞物(未示出)被供给在小室的相对端以包含相变材料在适当的位置。
[0044]图5图解了发明的另一个可选的实施方式，其包括主动加热相变材料。如图5中所示，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51(图5中未示出)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。
[0045]相变材料的单独的棒通过电线56被电连接至电源58。电源58可以为车辆电池、发电机或车辆内其他合适的辅助动力源。因为相变材料可以由金属或金属合金组成，所以它们可以通过电阻加热被电加热。该实施方式提供了用于预热相变材料和伴随地被涂覆在小室49的壁上的催化剂(参见图3B)至催化剂起燃温度的装置，使得当起动车辆发动机的时候，催化转化器立即以有效的方式运行。再者，可以使用催化剂载体的相对端的填塞物(未示出)以包含相变材料。优选地，填塞物由导电材料组成。
[0046]注意，术语像“优选地”、“一般地”和“通常”在本文中不是用来限制要求保护的发明的范围或暗示对要求保护的发明的结构或功能某些特征是关键的、基本的或甚至重要的。而是，这些术语仅仅旨在强调可选的或额外的特征，其可以在或可以不在本发明的【具体实施方式】中被使用。
[0047]为了描述和限定本发明，注意，术语“基本上”在本文中用来表示不确定性的固有程度，其可以归因于任何定量比较、值、测量或其他表达。术语“基本上”在本文中还用来表示定量表达可以从陈述的的参比变化而不引起讨论的主题的基本功能变化的程度。
[0048]已经详细并参考其【具体实施方式】描述了本发明，在不偏离所附权利要求所限定的发明的范围的情况下，改变和变化将显而易见。更具体地，虽然本发明的一些方面在本文中被确定为优选的或特别有利的，但是考虑本发明不必限于发明的这些优选的方面。
【主权项】
1.车辆排气系统，其包括:放置在车辆的排气通道中的催化剂，蜂窝形催化剂主体，所述蜂窝形催化剂主体包括布置以形成在所述主体的端面之间延伸的多个小室的间壁，所述催化剂在所述主体的所述间壁的至少一部分上形成涂层，和相变材料，所述相变材料被包含在至少一些所述小室中，所述相变材料位于邻近所述蜂窝形主体中的所述催化剂，使得所述催化剂的温度在发动机停机和随后的起动之间被保持并且在所述车辆的运行期间被调节。2.根据权利要求1所述的车辆排气系统，其中含有所述相变材料的所述小室的相对端被密封。3.根据权利要求2所述的车辆排气系统，其中含有所述相变材料的所述小室的壁被材料涂覆以减小所述小室壁的孔隙率。4.根据权利要求1所述的车辆排气系统，其中所述相变材料被密封在具有高于大约10000C的熔点的材料的容器内。5.根据权利要求4所述的车辆排气系统，其中所述容器由电阻材料组成。6.根据权利要求1所述的车辆排气系统，其中所述相变材料包括金属或金属合金。7.根据权利要求6所述的车辆排气系统，其中所述相变材料包括具有在大约700至大约900°C之间的熔点的金属或金属合金。8.根据权利要求6所述的车辆排气系统，其中所述相变材料包括具有在大约200至大约400°C之间的熔点的金属或金属合金。9.根据权利要求6所述的车辆排气系统，其中所述相变材料包括铍和铜的合金。10.根据权利要求6所述的车辆排气系统，其中所述相变材料包括镁和青铜的合金。
【专利摘要】本发明涉及具有相变材料的车辆排气催化剂系统的温度保持和调节。提供了车辆排气系统，该系统包括放置在车辆排气通道中的催化剂。催化剂为支撑在基底上的涂层形式。系统包括位于邻近催化剂的相变材料，以在发动机停机和随后起动之间保持催化剂的温度以及在发动机运行期间调节催化剂的温度。在一些实施方式中，相变材料包括封装在陶瓷材料中的金属或金属合金颗粒。金属或金属合金适合具有在催化剂为活性的温度范围内发生的相变。
【IPC分类】F01N3/28
【公开号】CN104975917
【申请号】CN201510159648
【发明人】A·R·德鲁斯, M·J·杰娜, K·J·罗兹
【申请人】福特环球技术公司
【公开日】2015年10月14日
【申请日】2015年4月7日
【公告号】US9181838, US20150285121