本美國專利申請依據(jù)35U.S.C.§119(e)要求于2015年11月20提交的、題目為“具有受控感應(yīng)加熱的催化轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)以及使用該系統(tǒng)的方法(CATALYTIC CONVERTER SYSTEM WITH CONTROLED INDUCTION HEATING AND METHODS FOR USE THEREWTIH)”的美國臨時(shí)申請No.62/258,071的優(yōu)先權(quán)，該美國臨時(shí)申請全文并入本文中以作為參考并且成為本美國專利申請的一部分以用于所有目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開涉及用于處理車輛廢氣的排放物控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和操作方法。

背景技術(shù)：

美國運(yùn)輸部(DOT)和美國環(huán)境保護(hù)局(EPA)已經(jīng)建立了設(shè)定國家溫室氣體排放標(biāo)準(zhǔn)的美國聯(lián)邦條例。從2012年型車輛開始，要求汽車制造商的車群范圍內(nèi)的溫室氣體排放每年降低大約百分之五。包含在要求中的是，例如，新標(biāo)準(zhǔn)命令新型客車、輕型貨車和中型客車的預(yù)估組合平均排放水平必須不大于每英里250克二氧化碳(CO2)。

催化轉(zhuǎn)化器用于內(nèi)燃機(jī)中以降低在燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生的有毒廢氣排放物，以作為燃燒循環(huán)的一部分。在這些排放物中，值得注意的是一氧化碳和一氧化氮。這些氣體危及健康，但是能夠分別通過被氧化為二氧化碳和氮?dú)?氧氣而轉(zhuǎn)化為毒性較低的氣體。其它的有毒氣體排放物產(chǎn)品(包括未燃燒的碳?xì)浠衔?也能夠通過氧化或還原而被轉(zhuǎn)化成毒性較低的形式。如果轉(zhuǎn)化過程在高溫下以及存在適當(dāng)催化劑的情況下進(jìn)行，則轉(zhuǎn)化過程可以被影響或加速，該適當(dāng)催化劑與待被處理以及轉(zhuǎn)化為良性氣態(tài)形式的特定有害排放氣體相匹配。例如，用于將一氧化碳轉(zhuǎn)化成二氧化碳的典型催化劑為微細(xì)分碎(finely divided)的鉑和鈀，而用于將一氧化氮轉(zhuǎn)化成氮?dú)夂脱鯕獾牡湫痛呋瘎┦俏⒓?xì)分碎的銠。

催化轉(zhuǎn)化器在冷態(tài)(即，從環(huán)境空氣啟動(dòng)溫度到300℃量級的溫度或“點(diǎn)火”溫度的運(yùn)行溫度)時(shí)效率低，點(diǎn)火溫度是金屬催化劑開始加速前述污染物轉(zhuǎn)化過程時(shí)的溫度。低于點(diǎn)火溫度時(shí)，很少乃至無催化反應(yīng)發(fā)生。因而這是車輛日常使用期間的一個(gè)產(chǎn)生車輛大部分污染排放物的時(shí)期。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種排放物控制系統(tǒng)，包括：排放物控制基體，所述排放物控制基體具有多個(gè)通道，以幫助來自內(nèi)燃機(jī)的廢氣中的至少一種催化反應(yīng)；磁場產(chǎn)生器，所述磁場產(chǎn)生器響應(yīng)控制信號，產(chǎn)生磁場以感應(yīng)地加熱排放物控制基體；和磁屏蔽件，所述磁屏蔽件構(gòu)造成將磁場的至少一部分導(dǎo)向排放物控制基體。

優(yōu)選地，排放物控制系統(tǒng)還包括殼體，所述殼體圍繞排放物控制基體的至少一部分，其中，磁屏蔽件還構(gòu)造成屏蔽金屬殼體的至少一部分免受磁場的影響。

優(yōu)選地，磁場產(chǎn)生器包括圍繞磁場基體的至少一部分的線圈，并且磁屏蔽件圍繞線圈的至少一部分。

優(yōu)選地，磁場產(chǎn)生器通過加熱排放物控制基體中的多個(gè)傳導(dǎo)元件而感應(yīng)地加熱排放物控制基體。

優(yōu)選地，排放物控制基體中的多個(gè)傳導(dǎo)元件經(jīng)由磁滯損耗而被加熱。

優(yōu)選地，排放物控制基體中的多個(gè)傳導(dǎo)元件經(jīng)由渦電流損耗而被加熱。

本發(fā)明還提供了一種排放物控制系統(tǒng)，包括：排放物控制基體，所述排放物控制基體具有多個(gè)通道，以幫助來自內(nèi)燃機(jī)的廢氣中的至少一種催化反應(yīng)；和磁場產(chǎn)生器，所述磁場產(chǎn)生器響應(yīng)控制信號，產(chǎn)生磁場以感應(yīng)地加熱排放物控制基體，其中，磁場產(chǎn)生器包括：至少一個(gè)線圈，所述至少一個(gè)線圈放射磁場；振蕩器，所述振蕩器構(gòu)造成產(chǎn)生功率信號；功率放大器，所述功率放大器構(gòu)造成放大功率信號以在功率放大器的輸出處產(chǎn)生放大的功率信號，以驅(qū)動(dòng)所述至少一個(gè)線圈；和阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)，所述阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造成將功率放大器的輸出與所述至少一個(gè)線圈進(jìn)行阻抗匹配。

優(yōu)選地，排放物控制系統(tǒng)還包括控制器，所述控制器構(gòu)造成調(diào)節(jié)功率信號的頻率，以改善功率傳遞。

優(yōu)選地，控制器監(jiān)測線圈電流并基于該線圈電流而調(diào)節(jié)功率信號的頻率。

優(yōu)選地，排放物控制系統(tǒng)還包括控制器，所述控制器構(gòu)造成響應(yīng)于控制信號而調(diào)節(jié)功率放大器的功率信號的幅值。

優(yōu)選地，排放物控制系統(tǒng)還包括控制器，所述控制器構(gòu)造成調(diào)節(jié)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗，以改善功率傳遞。

優(yōu)選地，控制器監(jiān)測線圈電流并且基于該線圈電流而調(diào)節(jié)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗。

優(yōu)選地，排放物控制系統(tǒng)還包括磁屏蔽件，所述磁屏蔽件構(gòu)造成將磁場的至少一部分導(dǎo)向排放物控制基體。

優(yōu)選地，所述至少一個(gè)線圈包括多個(gè)線圈，并且排放物控制系統(tǒng)包括控制器，所述控制器響應(yīng)于控制信號而激活所述多個(gè)線圈中的選定線圈。

附圖說明

出于闡述的簡便和清晰起見，在附圖中示出的元件沒有按照同樣的比例繪制。例如，為清晰起見，一些元件的尺寸相對于其它元件被放大。當(dāng)參照附圖考慮以下說明書和權(quán)利要求書時(shí)，本發(fā)明的優(yōu)勢、特征和特性以及結(jié)構(gòu)的相關(guān)元件的操作、功能和方法以及零件的組合和制造的經(jīng)濟(jì)性將會(huì)變得顯而易見，所有這些組成了本說明書的一部分，其中在各圖中相同的附圖標(biāo)記指代對應(yīng)的零件，并且其中：

圖1是在擠壓過程中形成的催化轉(zhuǎn)化器塊體的概要立體圖。

圖2是催化轉(zhuǎn)化器的已知形式的縱向剖視圖。

圖3是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的催化轉(zhuǎn)化器組件的縱向剖視圖。

圖4是根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的催化轉(zhuǎn)化器的橫截面視圖。

圖5是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的催化轉(zhuǎn)化器基體的片段的橫截面視圖。

圖6是沿著圖5中的線B-B截取的在圖5中示出的基體片段的縱向剖視圖。

圖7是對應(yīng)于圖5和圖6中示出的小基體片段的更大片段的端部立體圖。

圖8是類似于圖7的端部立體圖，但是示出了根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的催化轉(zhuǎn)化器基體。

圖9是在圖8所示形式的催化轉(zhuǎn)化器基體中使用的金屬線插入件的側(cè)視圖。

圖10是催化轉(zhuǎn)化器基體的片段的縱向剖視圖，其示出了圖9的金屬線插入件插入到基體中。

圖11是催化轉(zhuǎn)化器基體的片段的縱向剖視圖，示出了根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的已插入的金屬線插入件。

圖12是根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的催化劑轉(zhuǎn)化器基體的片段的橫截面視圖。

圖13是在圖12中示出的基體片段的縱向剖視圖。

圖14是示出了本公開的一個(gè)實(shí)施例的發(fā)射電極和集電極以及催化轉(zhuǎn)化器基體的片段的端部立體圖。

圖15是示出了本公開的一個(gè)替代實(shí)施例的催化轉(zhuǎn)化器基體的片段以及發(fā)射電極和集電極的端部立體圖。

圖16是示出了本公開的又一實(shí)施例的集電極和催化轉(zhuǎn)化器基體的片段的端部立體圖。

圖17是示出了本公開的又一實(shí)施例的發(fā)射電極和更大比例的集電極以及催化轉(zhuǎn)化器基體的片段的端部立體圖。

圖18是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的催化轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)的示意圖。

圖19是表示根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的反饋控制回路的框圖。

圖20示出了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的控制信號和催化轉(zhuǎn)化器溫度的圖示。

圖21是表示根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的控制器的框圖。

圖22是表示根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖。

圖23是表示根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例的電磁場產(chǎn)生器300的框圖。

圖24是表示根據(jù)本公開一個(gè)實(shí)施例的電磁場產(chǎn)生器300的框圖。

圖25是根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的催化轉(zhuǎn)化器的一部分的橫截面視圖。

圖26是根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的催化轉(zhuǎn)化器的一部分的橫截面視圖。

圖27是根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的催化轉(zhuǎn)化器的一部分的四分之一剖視圖。

圖28是根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的催化轉(zhuǎn)化器的一部分的四分之一剖視圖。

圖29是根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的催化轉(zhuǎn)化器的一部分的四分之一剖視圖。

具體實(shí)施方式

催化轉(zhuǎn)化器可以采取多種形式。這些催化轉(zhuǎn)化器中的典型催化轉(zhuǎn)化器具有由陶瓷材料制成且通常稱為塊體的圓筒形基體，在圖1中示出了該塊體的一個(gè)示例。塊體10具有蜂窩狀結(jié)構(gòu)，在所述蜂窩狀結(jié)構(gòu)中許多小面積的通道或巢室14延伸塊體的長度，通道由壁16分開。通常在基體單元的每平方英寸的橫截面面積上具有400到900個(gè)巢室，并且壁的厚度通常處于0.006英寸到0.008英寸的范圍內(nèi)。如圖1所示，陶瓷基體可以以擠壓過程形成，在所述擠壓過程中，生陶瓷材料被擠壓通過適當(dāng)成形的模具，并且連續(xù)地從擠壓體切割單元，然后單元被切割成比單元短的塊體。巢室或通道12的區(qū)域形狀可以是任何便于幫助塊體的整個(gè)強(qiáng)度同時(shí)具有大接觸面積的形狀，在該接觸面積處流動(dòng)的廢氣能夠與覆蓋巢室內(nèi)壁的熱催化劑發(fā)生相互作用。

塊體中的管狀通道的內(nèi)部可以洗涂有包含特殊催化劑材料的層。這些管狀通道可以具有圓形或橢圓形的橫截面、矩形、正方形或其它多邊形的橫截面或其它橫截面。適當(dāng)?shù)南赐客苛峡梢园m于確保粘附至基體的固化陶瓷材料上的基礎(chǔ)材料和夾帶的用于促進(jìn)特定的減小污染的化學(xué)反應(yīng)的催化劑材料。這種催化劑材料的示例為鉑和鈀(其為在將一氧化碳和氧氣轉(zhuǎn)化成二氧化碳的過程中有效的催化劑)和銠(其為適用于將一氧化氮(nitric oxide)轉(zhuǎn)化為氮?dú)夂脱鯕獾拇呋瘎?，但是也可以使用促進(jìn)高溫氧化或還原其它氣態(tài)材料的其它催化劑?？梢酝ㄟ^在陶瓷糊劑或漿料中產(chǎn)生微細(xì)分碎催化劑的懸浮液來準(zhǔn)備洗涂，陶瓷漿料用于引起洗涂層粘附至陶瓷基體的壁上。作為將催化劑材料布置到基體表面上的洗涂的一種替代方案，基體材料自身可以包含催化劑組件，以使得擠壓物在界定基體通道或巢室的內(nèi)表面處存在催化劑材料。

催化轉(zhuǎn)化器可以具有一系列這樣的塊體，根據(jù)待中和的特定有毒排放物，每個(gè)塊體具有不同的催化劑層。催化轉(zhuǎn)化器塊體可以由不同于燒結(jié)陶瓷的材料(例如，不銹鋼)制成。還有，除了上述的那些形式之外，它們可以具有不同形式的蜂窩狀通道。例如，基體巢室可以具有圓形、正方形、六邊形、三角形或其它方便的截面。另外，如果需要優(yōu)化強(qiáng)度和低熱容量或出于其它目的，擠壓的蜂窩狀壁中的一些可以形成為比其它壁更厚，或者形成為使得蜂巢在形狀或大小上存在一些變化。毗鄰巢室內(nèi)壁之間的接合部可以呈銳角或可以具有彎曲的輪廓。

通常，如圖2中所示，塊體10是包裹在陶瓷纖維膨脹毯狀物16中的洗涂陶瓷蜂窩塊體。沖壓金屬殼體或罐18在催化轉(zhuǎn)化器前后方的排氣管的部分之間過渡，以便包封毯狀物包裹的塊體。殼體18典型地由兩部分組成，所述兩部分被焊接以將塊體密封在合適位置處。膨脹毯狀物在殼體和塊體之間提供了緩沖，以便適應(yīng)它們不同的熱膨脹系數(shù)。片狀金屬殼體在給定的溫度增加下的膨脹比陶瓷大許多倍，如果兩種材料被結(jié)合在一起或者彼此直接接觸，則在兩種材料的交界處將經(jīng)受破壞性的應(yīng)力。毯狀物還抑制了來自排氣系統(tǒng)的振動(dòng)，否則所述振動(dòng)將破壞易碎的陶瓷。

在使用中，被包封的塊體安裝在車輛排氣管路上，以接收來自引擎的廢氣并將廢氣傳到車輛的尾管。廢氣通過催化轉(zhuǎn)化器會(huì)加熱塊體，以促進(jìn)其中流動(dòng)氣體接觸催化劑層的位置處的催化劑活化過程。尤其是當(dāng)車輛引擎以最佳操作溫度運(yùn)行時(shí)以及當(dāng)存在大吞吐量的廢氣時(shí)，該轉(zhuǎn)化器操作以顯著地降低了進(jìn)入大氣中的有毒氣體排放物的存在。但是，當(dāng)在塊體的內(nèi)部未處于高溫而啟動(dòng)時(shí)以及在空轉(zhuǎn)期間，該轉(zhuǎn)化器存在不足，空轉(zhuǎn)可能頻繁地發(fā)生在城市駕駛期間或在駕車經(jīng)過Tim Hortons而等待咖啡時(shí)。

轉(zhuǎn)化器的形狀、輪廓和巢室密度在不同的制造商之間發(fā)生改變。例如，一些轉(zhuǎn)化器塊體是圓的，而一些是橢圓形的。一些轉(zhuǎn)化器組件具有單級塊體(其通常大量地洗涂有催化劑金屬)，而其它轉(zhuǎn)化器組件可以具有兩個(gè)或三個(gè)轉(zhuǎn)化器塊體，在每個(gè)塊體上具有不同的洗涂涂層。一些排氣裝置所使用的整個(gè)排氣組件具有每平方英寸900、600和400個(gè)巢室(cpsi)的巢室密度，而其它一些整個(gè)僅使用400cpsi的塊體。緊密耦聯(lián)的轉(zhuǎn)化器可以安裝在排氣歧管附近，以便減少啟動(dòng)和點(diǎn)火之間的時(shí)段。底板下轉(zhuǎn)化器可以定位成遠(yuǎn)離引擎，在該處底板下轉(zhuǎn)化器將花費(fèi)相對更長的時(shí)間來加熱，但是其相對更大，并且一旦排氣組件達(dá)到溫度則用于處理大多數(shù)氣體。在另一構(gòu)造中，用于減少點(diǎn)火時(shí)段的單元和在點(diǎn)火之后處理高氣流的單元被一起安裝在共用的殼體中。

在轉(zhuǎn)化器組件中的一個(gè)或多個(gè)位置處，傳感器安裝在廢氣流中，傳感器向引擎控制系統(tǒng)提供反饋，以用于排放物檢查和調(diào)整目的。除了啟動(dòng)之外，控制燃料和空氣輸入的典型目的是保持期望的空氣：燃料比，例如14.6:1的空氣：燃料比或用于動(dòng)力和清潔度的最佳組合的其它空氣：燃料比。比該比值更大的比值產(chǎn)生稀燃條件—燃料不足。較低的比值則產(chǎn)生富燃條件—燃料太多。在一些車輛上啟動(dòng)過程在最初的幾秒鐘以富燃運(yùn)行，以使熱量進(jìn)入到引擎中并最終進(jìn)入到催化轉(zhuǎn)化器中。用于間接加熱催化劑層和廢氣的下述結(jié)構(gòu)和操作方法可以與緊密耦聯(lián)的催化轉(zhuǎn)化器、底板下轉(zhuǎn)化器以及兩個(gè)轉(zhuǎn)化器的組合中的每一個(gè)一起使用。

圖3示出了具有圖1和圖2所示種類的兩個(gè)塊體的組件，但是其中一個(gè)塊體可以被改變以使得能夠感應(yīng)加熱。感應(yīng)加熱是這樣的過程，其中，通過施加變化的電磁場以改變金屬體經(jīng)受的磁場來加熱金屬體。這繼而在金屬體中誘導(dǎo)出渦電流，從而導(dǎo)致電阻加熱金屬體。在含鐵金屬體的情況下，還可以通過遲滯效應(yīng)來產(chǎn)生熱量。當(dāng)未磁化的含鐵金屬被放置在磁場中時(shí)，金屬被磁化，并且產(chǎn)生了具有相反極部的磁域。周期變化的磁場在磁域中引起極部反轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)響應(yīng)于高頻感應(yīng)場的量級為每秒1000到1,000,000次循環(huán)(Hz)的變化、基于含鐵金屬體的材料、質(zhì)量和形狀。磁域極性不容易被反轉(zhuǎn)并且抵抗反轉(zhuǎn)(稱為磁滯)，這導(dǎo)致在金屬中產(chǎn)生進(jìn)一步的熱量。

如圖4所示，圍繞陶瓷基體的是金屬線圈20，并且(盡管在圖中未示出)位于陶瓷基體10中的選定位置處的是金屬元件，所述金屬元件可以采取多種形式中的任一種。通過在金屬線圈20處產(chǎn)生變化的電磁場，可以開始連鎖反應(yīng)，其結(jié)果為在啟動(dòng)了裝備有實(shí)施本公開的排氣系統(tǒng)的車輛后，在存在變化的感應(yīng)電磁場的情況下可以比不存在該電磁場的情況時(shí)更快地實(shí)現(xiàn)點(diǎn)火。連鎖反應(yīng)可以為如下：變化的電磁場在金屬元件中誘導(dǎo)出渦電流；渦電流導(dǎo)致加熱金屬元件；來自金屬元件的熱量被傳遞到陶瓷基體10；當(dāng)廢氣經(jīng)過轉(zhuǎn)化器時(shí)，來自被加熱的基體的熱量被傳遞到廢氣；以及與未被加熱的廢氣相比，被加熱的廢氣導(dǎo)致催化反應(yīng)更快地發(fā)生。

金屬線圈20可以是纏繞長度的銅管，但是可以使用其它材料(例如銅)或利茲線或者其它導(dǎo)體(例如，鋁、鋼等)。銅管就線圈的其它尺寸而言可以提供高表面積；感應(yīng)是集膚效應(yīng)現(xiàn)象，高表面積在產(chǎn)生變化場方面具有優(yōu)勢。如果使用利茲線或銅線，則線上的瓷釉或其它涂層可以構(gòu)造成在轉(zhuǎn)化器的持續(xù)高輸入電流和高溫操作期間不被燃掉。

電磁場屏蔽材料(例如，鐵素體)的層22可以緊挨地位于線圈20的外側(cè)，以提供感應(yīng)屏蔽層并降低殼體18的感應(yīng)損失。鐵素體屏蔽件22還作用以增大至陶瓷基體10的感應(yīng)耦聯(lián)，以集中熱量。

線圈可以封存在鑄造和固化的電介質(zhì)或絕緣體中。鑄造的電介質(zhì)或絕緣體的功能在于穩(wěn)定線圈位置以及產(chǎn)生氣密密封，以界定廢氣通過塊體10的通道，在所述通道中發(fā)生催化反應(yīng)。絕緣體還提供了屏障部以防止線圈20在殼體18上或鐵素體屏蔽件22上短路。絕緣體可以是適當(dāng)?shù)墓桎X酸鹽膏劑。在替代的實(shí)施例中，轉(zhuǎn)化器包裹在硅鋁酸鹽纖維紙中。在一種制造方法中，銅線圈20纏繞在陶瓷基體10周圍，然后被放置在殼體18中。在一種替代制造方法中，線圈20被放置在殼體18中，而陶瓷基體10被插入到線圈罐組件中。

在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，通過從直流(DC)源或交流(AC)源施加功率而在線圈中產(chǎn)生變化的電磁感應(yīng)場。傳統(tǒng)的汽車具有12VDC電系統(tǒng)。感應(yīng)系統(tǒng)可以以DC電源或AC電源中的任一種操作。產(chǎn)生的感應(yīng)信號也可以是DC驅(qū)動(dòng)或AC驅(qū)動(dòng)的。對于DC或AC而言，以1kw的功率為例，這產(chǎn)生了1到200kHz或更高的頻率、130V到200V的RMS電壓、以及5到8A的安培值。在適用于道路車輛的一個(gè)示例中，DC至DC轉(zhuǎn)化器將車輛的12V DC電池功率轉(zhuǎn)化為所需的上述DC電壓。在適用于傳統(tǒng)道路車輛的另一示例中，DC至AC逆變器將車輛的12V DC電池功率轉(zhuǎn)化為所需的上述AC電壓。

另一示例更適用于具有內(nèi)燃機(jī)和電馬達(dá)的混合動(dòng)力車輛，其中車載電池的額定動(dòng)力量級為360V和50kW。在這種情況中，電池供給功率更大，但是可以采用相同的基本DC至DC總線或者DC至AC逆變器電氣構(gòu)造。IGBT高速切換器可以用來改變通過線圈的電流的方向。就變化的電磁感應(yīng)場對陶瓷基體中的金屬的影響而言，低的切換頻率產(chǎn)生更長的波形，從而提供了更好地穿透到金屬元件表面下方的場穿透，并且因此提供了相對均勻的加熱。但是，由于缺乏切換，因而這是以犧牲高溫和快速加熱為代價(jià)的。相反，高的切換頻率產(chǎn)生更短的波形，這產(chǎn)生更高的表面溫度，但以犧牲穿透深度為代價(jià)。施加的功率被限值，以避免熔化金屬元件的危險(xiǎn)。向單個(gè)塊體線圈施加的適當(dāng)功率可以處于1.1kw的量級。

如前所述，金屬元件位于陶瓷基體10的選定位置處。通常，對于兩個(gè)相同的金屬元件來說，更靠近感應(yīng)場的源的金屬元件比遠(yuǎn)離所述源的等同金屬元件變得更熱，因?yàn)樵龃罅诵剩杭?，對于給定功率輸入來說獲得的感應(yīng)水平。在具有如圖所示的規(guī)則感應(yīng)線圈10的情況下，位于塊體10的外部處的金屬元件靠近線圈20并且變得非常熱，同時(shí)基體中心附近處的等同金屬元件保持相對較冷。位于線圈20和最近的電感金屬元件之間的氣隙26防止從電感金屬元件向線圈顯著地傳熱，否則這將增大線圈的電阻率并因此降低其效率。在替代的實(shí)施例中，相對更集中的金屬元件可以朝向陶瓷基體的中心設(shè)置，以補(bǔ)償如下事實(shí)：來自線圈源的場效應(yīng)在基體中心附近處比基體的外部附近處要低得多。在另一實(shí)施例中，相對較大的金屬元件負(fù)載可以位于在陶瓷基體的中心和周界之間的一些中間位置處，其中，在中間層中產(chǎn)生的熱量既向內(nèi)流動(dòng)至中心又向外流動(dòng)至周界，以用于更有效地總體加熱。線圈20的尺寸能夠根據(jù)金屬負(fù)載設(shè)計(jì)，以在產(chǎn)生熱量和點(diǎn)火速度方面獲得更高的效率。

電磁感應(yīng)場可以通過適當(dāng)?shù)剡x擇如下中的任意一個(gè)或全部而被調(diào)整以改變加熱效應(yīng)：(a)給線圈的電輸入波形，(b)被動(dòng)通量控制元件的特性和位置；(c)線圈20的特性、位置和構(gòu)造。例如，感應(yīng)場可以被調(diào)整至金屬元件的位置或這些高度集中的金屬元件在陶瓷基體10中的位置。作為替代或另外，施加的場可以隨時(shí)間而變化，使得在感應(yīng)場類型和從預(yù)啟動(dòng)到高速驅(qū)動(dòng)的特定操作階段之間存在相互依賴性。在替代構(gòu)造中，可以使用多于一個(gè)的線圈以獲得期望的感應(yīng)效果。例如，如在圖4的橫截面圖中示出的，陶瓷基體10具有環(huán)形橫截面，其中第一激勵(lì)線圈20位于基體外周處以及第二激勵(lì)線圈位于基體芯部處。

如圖5和6的部分剖視圖所示的，在本公開的一個(gè)實(shí)施例中，金屬元件是金屬顆粒28，所述金屬顆粒被嵌入到陶瓷蜂窩狀基體的壁14中，顆粒尺寸小于壁14的厚度。作為制造過程的一部分，金屬顆?？梢栽谔沾扇匀晃醇庸せ蚩闪鲃?dòng)時(shí)(即，在陶瓷被擠壓之前)添加并與陶瓷基底材料混合。這樣，顆粒相對均勻地分布在整個(gè)待擠壓的陶瓷基底材料上。在該實(shí)施例的操作中，當(dāng)從線圈20施加變化的電磁感應(yīng)場時(shí)，基體中的陶瓷材料對于施加的場而言相對不可見，因此不被加熱。金屬顆粒28加熱并將熱量傳導(dǎo)至陶瓷蜂窩的金屬顆粒結(jié)合于其中的壁14上。

在替代的制造實(shí)施例中，陶瓷基底材料和金屬顆粒的混合以及隨后的混合物擠壓(為了形成蜂窩狀基體)被構(gòu)造成使得基體中的選擇位置比其它位置處具有更大的金屬顆粒濃度。該構(gòu)造可以在擠壓機(jī)處將幾股未加工的陶瓷材料流與彼此具有不同金屬含量水平的金屬流帶至一起而形成。這些流然后在剛要擠壓之前立即被熔化，使得金屬含量的變化反映在擠壓成型的基體的橫截面上。在另一實(shí)施例中，使用的金屬顆粒是細(xì)長的或者要不然非對稱的，使得金屬顆粒在擠壓處理的過程中傾向于排列得多少有些更靠近轉(zhuǎn)化器的巢室壁。在另一實(shí)施例中，顆粒長度被制造為足夠長，使得至少一些臨近的顆粒在混合或隨后擠壓的過程中互相電接觸。

在本公開的替代實(shí)施例中，金屬元件位于陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)內(nèi)，但是未嵌入在蜂窩狀結(jié)構(gòu)自身的材料中。例如，在陶瓷基體塊體的后處理期間，金屬元件定位在基體或塊體10的選定巢室12中。在圖7所示的一個(gè)實(shí)施例中，高濃度的金屬顆粒與膏劑混合，形成的混合物通過使用例如在2013年8月20日提交的在審專利申請序列號13/971,129(催化轉(zhuǎn)化器組件及其制備方法“A catalytic converter assembly and process for its manufacture”)中描述的方法來注入，該申請的公開內(nèi)容全文并入本文中以作為參考并成為本申請的一部分以用于所有目的。在注入之后，膏劑混合物的注入絲30例如通過在2013年8月20日提交的在審專利申請序列號13/971,247(催化轉(zhuǎn)化器組件及其制備方法“A catalytic converter assembly and process for its manufacture”)中描述的微波加熱來固化，該申請的公開內(nèi)容全文并入本文中以作為參考并成為本申請的一部分以用于所有目的。在一個(gè)實(shí)施例中，膏劑基底材料是玻璃纖維、粘土漿、聚合物粘合劑和水的低粘性且糊狀的混合物，在固化過程中將水和有機(jī)粘合劑從所述混合物中驅(qū)出。固化之后，注入絲30是在二氧化硅、陶瓷和金屬顆粒的多孔基體中占據(jù)主要的二氧化硅。

在另一示例性構(gòu)造中(未示出)，在巢室12中選擇的待被注入的通道可以被制造成使得由固化的膏劑金屬混合物形成的絲不均勻地分布，而是主要占據(jù)圓筒形基體的中間環(huán)形區(qū)域。在這種結(jié)構(gòu)的操作中，熱量優(yōu)選在環(huán)形區(qū)域處產(chǎn)生，并且從該環(huán)形區(qū)域場所朝向基體芯部向內(nèi)傳遞且朝向基體外周向外傳遞。注入到巢室中的膏劑金屬混合物中的金屬顆?？梢灾饕挥诔彩覂?nèi)表面附近而非朝向巢室中心，以便在巢室表面附近產(chǎn)生局部熱量以及將更多的熱量傳遞至陶瓷基體和以更大的速度進(jìn)行傳遞。在固化之后和/或在擠壓之后且固化之前對加載的轉(zhuǎn)化器塊體的適當(dāng)指向的攪動(dòng)可以促使金屬顆粒朝向巢室壁部分遷移。

在已注入的巢室的實(shí)施例中，利用由膏劑和金屬顆粒形成的絲完全堵塞的任何巢室在廢氣經(jīng)過巢室時(shí)不能夠用于減少污染物的催化反應(yīng)。這種堵塞的巢室僅用于在啟動(dòng)或空轉(zhuǎn)時(shí)加熱。結(jié)果，僅僅巢室中的選定巢室填充有復(fù)合加熱材料。在所示的示例中，基體每平方英寸具有400個(gè)巢室。在這些中，根據(jù)巢室的徑向位置，每平方英寸有8到40個(gè)巢室填充有金屬膏劑復(fù)合物，使得在基體的整個(gè)表面范圍內(nèi)被堵塞的巢室占據(jù)基體面積的2％到10％。

在本公開的另一實(shí)施例中，比所討論的圖7的實(shí)施例中的顆粒尺寸更大的離散金屬元件插入到催化轉(zhuǎn)化器基體中的選定巢室位置處。如圖8所示，示例的金屬元件為金屬線32，金屬線定位在所選擇的基體巢室中并且金屬線沿著巢室的整個(gè)長度從塊體入口延伸到塊體出口。插入的金屬線32可以例如具有圓形、正方形或其它合適的橫截面并且可以使用具有促進(jìn)感應(yīng)加熱的期望電磁特性的銅、鋼、鋁、不銹鋼或其它金屬或含鐵元件而構(gòu)造。如圖8的實(shí)施例中所示，陶瓷轉(zhuǎn)化器基體10具有正方形巢室和圓形截面的金屬線。正方形截面的金屬線向正方形截面的巢室提供更好的熱傳遞，這是由于在兩種材料之間存在大的接觸面積。但是，圓形截面的金屬線更易于插入到正截面的巢室中，這是因?yàn)楫a(chǎn)生插入阻力的表面面積接觸更小。金屬線可以通過摩擦配合而固定在其各自的巢室中，所述摩擦配合至少部分地通過金屬線外部面積尺寸和巢室面積尺寸之間的緊密配合而實(shí)現(xiàn)，使得金屬線表面的表面粗糙度和巢室壁的表面粗糙度將金屬線鎖定在合適的位置處。金屬線被拉成其寬度比巢室寬度小0.002英寸至0.005英寸，以使得能夠?qū)崿F(xiàn)插入。

在一個(gè)構(gòu)造中，由金屬線形成插入件34具有如圖9和10所示的弓形形狀。弓形的金屬線34具有記憶，使得在弓形隨著金屬線插入到巢室12中而被拉直之后，插入件34傾向于回復(fù)至其弓形形狀，導(dǎo)致金屬線的中央和端部區(qū)域承載在巢室12的相對側(cè)部或角部上，并且由此改善摩擦配合以將金屬線保持在巢室中的合適位置處。作為替代或另外，如圖11的實(shí)施例中所示，金屬線36在其端部處卷曲，以便建立端部承載接觸部位。在每種情況下，總體摩擦配合致使在廢氣經(jīng)過轉(zhuǎn)化器時(shí)抵抗金屬線上的壓力、重力、振動(dòng)、溫度循環(huán)。

作為替代或另外，金屬線通過將金屬線的外表面結(jié)合至相應(yīng)巢室的內(nèi)表面而被固定到巢室中。在示例性的結(jié)合過程中，金屬線在插入之前至少部分地涂覆有粘合劑/膏劑，或者少量的粘合劑/膏劑在插入金屬線之前涂覆到巢室內(nèi)壁上。使用了高溫膏劑材料和復(fù)合粘合劑。適當(dāng)膏劑的形式例如與在前述注入實(shí)施例中使用的一樣。復(fù)合粘合劑例如是陶瓷和金屬粉末的摻和物，在該兩種主要材料之間過渡有粘結(jié)劑。這種摻和物用于使得溫度循環(huán)應(yīng)力效應(yīng)最小化，在溫度循環(huán)應(yīng)力效應(yīng)中，金屬線可能存在顯著的膨脹/收縮，而陶瓷基體存在難以察覺的小膨脹/收縮。這種差異會(huì)在兩種材料之間的粘合界面處產(chǎn)生應(yīng)力。通過使用這樣的復(fù)合粘合劑，結(jié)合的金屬線相對于周圍巢室表面的移動(dòng)被最小化，并且通過存在的復(fù)合粘合劑材料實(shí)現(xiàn)了增大熱傳遞。

如圖8的實(shí)施例中所示，使用了在轉(zhuǎn)化器陣列上具有均勻分布的金屬線陣列。在一個(gè)示例中，針對400cpsi基體的每25個(gè)巢室插入1根金屬線。這具有令人滿意的加熱性能，并且從在轉(zhuǎn)化器處實(shí)施的污染物清理催化反應(yīng)的角度來看不會(huì)太阻塞轉(zhuǎn)化器巢室。過高的金屬線/巢室比會(huì)導(dǎo)致較慢地加熱至點(diǎn)火溫度，因?yàn)榭傮w上由金屬線表示的總熱容量高并且因?yàn)橐恍┙饘倬€妨礙了其它金屬線上的“視線(line of sight)”場效應(yīng)。與此相反，盡管過小的金屬線/巢室比導(dǎo)致較少地堵塞轉(zhuǎn)化器巢室，但是稀疏分布的金屬(針對400cpsi中的每49個(gè)巢室插入量級小于1根的金屬線)導(dǎo)致熱量產(chǎn)生降低并且增大了達(dá)到點(diǎn)火溫度的時(shí)間。如在前述注入金屬顆粒實(shí)施例的情況中那樣，金屬線可以按照非均勻的樣式插入到例如位于陶瓷轉(zhuǎn)化器基體內(nèi)的中間徑向位置處的金屬線插入件的大體環(huán)形集中部處；或者與轉(zhuǎn)化器外周附近的金屬線集中度相比在轉(zhuǎn)化器的距線圈最遠(yuǎn)的芯部附近放置更大的金屬線集中度。

在使用金屬顆粒和更大的金屬元件(例如，金屬線插入件)之間存在著優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。感應(yīng)加熱產(chǎn)生被加熱金屬的“集膚效應(yīng)”熱表面。根據(jù)金屬元件的表面積這可以促進(jìn)加熱效率。一般來說，存在的表面積越大，則金屬加熱得越快。但是，感應(yīng)是視線過程，其中，“看見”感應(yīng)場的表面是首先被加熱且更熱的那個(gè)表面。粉末顆粒加熱迅速，較大的本體加熱較慢。在顆粒的情況中，無論是分散嵌入在陶瓷基體材料自身中還是分散嵌入到注入在選定巢室中的膏劑內(nèi)，每個(gè)顆粒獨(dú)立于另一個(gè)地起作用，因此在相鄰的顆粒之間幾乎不存在傳熱。結(jié)果，熱量分布可能相對較差。更大的金屬體將熱量良好地傳導(dǎo)通過其體積并且在分布熱量方面能夠更有效地操作。圖8的細(xì)金屬線實(shí)施例可以在顆粒和固體本體之間就表面積、視線定位和傳熱特性方面(所有這些方面顯著地影響加熱性能)提供良好的折中。

當(dāng)轉(zhuǎn)化器處于操作中時(shí)，導(dǎo)熱是傳遞至陶瓷基體并因此傳遞至廢氣的傳熱的主要來源。在金屬線插入件實(shí)施例的情況中，還存在少量的對流傳熱，但對流傳熱是有限的，因?yàn)樵诮饘倬€和巢室的內(nèi)表面之間僅存在很小的氣隙，從而空氣的移動(dòng)被最小化。在例如其中金屬線在其大部分表面積上與巢室內(nèi)部分開但是該分開不被阻塞的情況下插入金屬線的示例中，還存在相對少量的輻射傳熱。

如之前描述和示出的，感應(yīng)金屬元件相對于巢室位置的分布可以被構(gòu)造成使得加熱效應(yīng)在轉(zhuǎn)化器的整個(gè)表面上大體是均勻的。尤其是對于啟動(dòng)和空轉(zhuǎn)來說，在可能發(fā)展出不均勻的廢氣流動(dòng)圖樣的情況下，在轉(zhuǎn)換器上刻意開發(fā)出不均勻的熱量圖樣會(huì)是有利的。如前所述，這可以通過適當(dāng)?shù)貙⒏袘?yīng)金屬元件定位在選定的巢室中而實(shí)現(xiàn)。在本公開的另一實(shí)施例中，這還可以通過使用不同或形狀不同的金屬插入件而實(shí)現(xiàn)，或者在注入的實(shí)施例中通過使用不同濃度的顆粒來實(shí)現(xiàn)。在其它替代結(jié)構(gòu)和方法中，這可以通過產(chǎn)生非徑向?qū)ΨQ的場或產(chǎn)生兩個(gè)或更多個(gè)干涉場而實(shí)現(xiàn)。這樣的感應(yīng)場及其相互作用可以例如在從啟動(dòng)到點(diǎn)火的期間內(nèi)變化。還可以使用這種感應(yīng)金屬定位和場操縱的組合來改變加熱效應(yīng)?？梢詫?shí)施隨位置、時(shí)間或者兩者而變化的靶向加熱，目的在于增大污染物的轉(zhuǎn)化、節(jié)省電力、或出于其它原因。

在本公開的其它實(shí)施例中，金屬元件沒有被夾帶在陶瓷基體的材料中，并且沒有被注入或定位到選定的巢室中。相反地，如在圖12和13的部分剖視圖中所示的，含鐵金屬涂層40在施加催化劑涂層38之前形成在所選的轉(zhuǎn)化器巢室的壁14的內(nèi)表面上。作為替代，(未示出的)含鐵金屬涂層被設(shè)定為具有催化劑金屬的共用涂層，這是通過使用包含含鐵金屬和催化劑金屬的合金顆粒而實(shí)現(xiàn)的、或者通過其中分散有含鐵金屬顆粒和催化劑金屬顆粒的洗涂物而實(shí)現(xiàn)的。在后一種布置中，可能存在一些催化劑作用的損失，這是因?yàn)楹F金屬占據(jù)了一些催化劑金屬的位置，因此需要折中。

所有金屬對感應(yīng)場均有一定程度的響應(yīng)，其中含鐵金屬是最容易被這樣的感應(yīng)場加熱的材料。包含在施加到蜂窩基體巢室內(nèi)部的洗涂涂層內(nèi)的催化劑材料典型地為鉑族金屬—鉑、鈀和銠。這樣的材料具有量級為1×10^-6(在鉑的情況下)的低磁導(dǎo)率，并且因此僅非常輕微地受施加的感應(yīng)場的影響。此外，催化劑金屬以非常微小的量存在，其量級為每個(gè)轉(zhuǎn)化器塊體具有數(shù)克催化劑金屬，因此，催化劑組件中存在的金屬不足以在啟動(dòng)期間或空轉(zhuǎn)期間產(chǎn)生任何顯著的熱量并將該熱量傳遞到陶瓷基體。相反地，用于感應(yīng)加熱的含鐵金屬以每個(gè)塊體具有60至200克量級的量存在，并且在鐵的情況下具有量級為2.5×10^-1的磁導(dǎo)率。

如前所述，感應(yīng)加熱在點(diǎn)火之前的階段中施加，以降低在催化劑涂層達(dá)到催化劑涂層開始催化反應(yīng)的溫度之前排放的有害污染物的量，在所述催化反應(yīng)中將污染物轉(zhuǎn)化為更為良性的排放物。特別是對于城市駕駛來說，引擎操作的特征經(jīng)常在于被空轉(zhuǎn)階段不時(shí)地打斷的突然加速和剎車。在這種時(shí)候，進(jìn)入轉(zhuǎn)化器的廢氣和基體壁(流動(dòng)的廢氣與所述基體壁接觸)的溫度可能開始下降。如果空轉(zhuǎn)和冷卻繼續(xù)，則基體和廢氣的溫度下降到低于減少污染物的催化反應(yīng)所需的溫度。在這個(gè)階段中，轉(zhuǎn)化器基體的加熱通過打開感應(yīng)加熱而獲得。在將來的某時(shí)處，當(dāng)車輛不再空轉(zhuǎn)以及廢氣的溫度增大至超過將有毒廢氣污染物轉(zhuǎn)化為相對良性產(chǎn)品的有效催化反應(yīng)所需的溫度時(shí)，感應(yīng)加熱被關(guān)掉。

感應(yīng)加熱公開內(nèi)容的實(shí)施例已經(jīng)在含鐵合金(例如鋼)的背景下進(jìn)行了描述，該含鐵合金可以以常見形狀、大小以及合理的成本商購獲得。也可以使用替代的鐵磁金屬，例如鈷或鎳或它們的合金。使用的金屬必須在催化轉(zhuǎn)化器所達(dá)到的高溫下存活并且在金屬嵌入物重復(fù)地從冷啟動(dòng)溫度加熱到操作溫度然后再返回冷啟動(dòng)溫度的重復(fù)溫度循環(huán)下存活。一般來說，鐵或其它鐵磁金屬的合金具有有利的機(jī)械和物理性能，例如抗腐蝕/抗氧化、高溫穩(wěn)定性、彈性變形和成型性能。

參照圖14至17示出了本公開的實(shí)施例，所述實(shí)施例適用于經(jīng)過催化轉(zhuǎn)化器基體的通道或巢室的廢氣的電流體動(dòng)力(EHD)加熱和質(zhì)量傳遞。在EHD過程中，產(chǎn)生自由電子并致使自由電子從帶電的上游發(fā)射器遷移到接地的下游收集器44。在自由電子的遷移過程中，電子與廢氣中的分子碰撞，將動(dòng)量傳遞至氣體分子，并且在氣流中產(chǎn)生湍流。這意味著通過巢室的氣流更少地趨于采取層流和/或?qū)恿鞯臍饬髭呌诒畴x層流態(tài)。與沒有EHD刺激的情況相比，這兩種趨勢使得更多的廢氣與轉(zhuǎn)化器基體巢室的壁接觸。這導(dǎo)致增大了廢氣和基體壁之間的熱傳遞以及增大了減少污染物的催化反應(yīng)，這是由于增大了廢氣與基體巢室壁的內(nèi)表面處的熱催化劑之間的接觸。

在操作中，在啟動(dòng)和點(diǎn)火之間的時(shí)間段內(nèi)，基體壁的溫度比廢氣的溫度更低。更多的熱量通過EHD熱傳遞刺激而從流動(dòng)的廢氣傳遞到基體，并且與沒有EHD加熱過程的情況相比，基體溫度以更快的速率增大。控制回路包括第一溫度傳感器以監(jiān)測轉(zhuǎn)化器基體的溫度和第二溫度傳感器以監(jiān)測緊挨在轉(zhuǎn)化器上游處的廢氣的溫度。控制回路包括用于測量廢氣溫度和轉(zhuǎn)化器基體溫度之間的差的比較器和由比較器控制以將EHD電壓切換至發(fā)射器的開關(guān)。通過在EHD熱傳遞過程中進(jìn)行切換以在啟動(dòng)至點(diǎn)火期間刺激來自廢氣的熱傳遞而獲得更快速度的點(diǎn)火。在將來的某時(shí)處，當(dāng)基體足夠熱以致使發(fā)生減少污染物的催化反應(yīng)時(shí)，關(guān)閉EHD熱傳遞刺激。

另外，在空轉(zhuǎn)期間，進(jìn)入轉(zhuǎn)化器的廢氣的溫度可能開始下降并且可能產(chǎn)生這樣的情況：其中催化轉(zhuǎn)化器基體的壁仍然處于用于催化劑反應(yīng)的最佳溫度處，但是進(jìn)入轉(zhuǎn)化器的廢氣的溫度低于用于該催化反應(yīng)的最佳溫度。在空轉(zhuǎn)階段中，從降低有害排放物的角度來看，即使在流動(dòng)通過轉(zhuǎn)化器的氣體被冷卻時(shí)，轉(zhuǎn)化器也可以保持在最佳操作溫度處或其附近。在這個(gè)階段中，在有限的時(shí)間段內(nèi)通過在EHD熱傳遞過程中進(jìn)行切換以吸取熱量而實(shí)現(xiàn)了低功率地加熱冷卻的廢氣。在將來的某時(shí)處，當(dāng)車輛不再空轉(zhuǎn)且廢氣溫度增大超過監(jiān)測的基體溫度時(shí)，可以關(guān)閉EHD熱傳遞刺激。

詳細(xì)參照圖14，為了操作其中應(yīng)用EHD的催化轉(zhuǎn)化器，發(fā)射器42連接至輸送非常低安培數(shù)的25至50千伏特功率源，因此，收集器44和僅消耗幾瓦的系統(tǒng)被接地。與未帶電廢氣通過催化轉(zhuǎn)換器的情況相比，電流在帶電廢氣和轉(zhuǎn)化器基體之間產(chǎn)生優(yōu)選的熱交換。廢氣的導(dǎo)電率影響混合的程度和流動(dòng)變化，這繼而導(dǎo)致在轉(zhuǎn)化器基體和廢氣之間更迅速地?zé)峤粨Q。一般來說，廢氣越導(dǎo)電，則湍流效應(yīng)越高且EHD熱傳遞效應(yīng)越大。

如在圖14的實(shí)施例中示出的，在第一發(fā)射器收集器布置方案中，發(fā)射器42是由直徑為0.25英寸的桿和0.375英寸的孔組成的規(guī)則網(wǎng)格，所述網(wǎng)格緊挨著塊體10的上游安裝。收集器44是緊挨在轉(zhuǎn)化器塊體下游處的類似金屬網(wǎng)格，該網(wǎng)格被接地。上游網(wǎng)格至正電壓源的相互連接和下游網(wǎng)格至地面的相互連接提供了產(chǎn)生電流所需的正極(發(fā)射器)和負(fù)極(收集器)。

如圖15所示，在第二發(fā)射器收集器布置方案中，除了金屬線插入件彼此互相連接并接地之外，使用的金屬線插入件的構(gòu)造類似于圖8中所示的構(gòu)造。在示出的構(gòu)造中，使用了連續(xù)的金屬線46并且所述金屬線在基體巢室內(nèi)外成環(huán)，使得毗鄰的金屬線插入件有效地縫合式連接就位。

在另一實(shí)施例中，如圖16所示，網(wǎng)格收集器44具有突出的金屬線48，所述金屬線與選定的基體巢室的縱向軸線對準(zhǔn)。在制造過程中，收集器44的突出金屬線48朝向轉(zhuǎn)化器塊體的前端向后滑動(dòng)并且進(jìn)入到對準(zhǔn)的巢室12中。網(wǎng)格收集器被鎖定到基體的后側(cè)上。在一種形式中，突出的金屬線48如前參照圖8至圖11描述的那樣摩擦配合在所選的巢室12中，或者使用適當(dāng)?shù)恼澈蟿┒潭ň臀?。在另一種形式和相關(guān)聯(lián)的方法中，突出的金屬線被預(yù)定位在所選的巢室中，然后通過將金屬膏劑基質(zhì)注入到巢室中并且之后干燥和燒結(jié)所述基質(zhì)來將突出的金屬線限制就位。

在圖17所示的另一發(fā)射器收集器布置方案中，發(fā)射器42是金屬球或盤，所述金屬球或盤的直徑與柱形轉(zhuǎn)化器基體的直徑相匹配，所述球不具有角狀的角部，使得電子發(fā)射相對均勻地分布在其表面上。一系列收集器通過由粘合劑基質(zhì)中的金屬粉末填充所選的轉(zhuǎn)化器巢室12以構(gòu)成一系列收集器部位而形成，位于阻塞的巢室內(nèi)的收集器金屬線30例如通過網(wǎng)格而連接在一起并且接地，所述網(wǎng)格呈圖16所示的形式但是具有相對較短的接觸突出部48。金屬顆粒與膏劑混合，產(chǎn)生的混合物使用如在2013年8月20日提交的在審專利申請序列號13/971,129(催化轉(zhuǎn)化器組件及其制備方法“A catalytic converter assembly and process for its manufacture”)中描述的方法而注入，該專利申請的公開內(nèi)容全文并入本文中以作為參考并形成本申請的一部分以用于所有目的。在注入之后，膏劑混合物的注入金屬線30例如通過如在2013年8月20日提交的在審專利申請序列號13/971,247(催化轉(zhuǎn)化器組件及其制備方法“A catalytic converter assembly and process for its manufacture”)中描述的微波加熱而固化，該專利申請的公開內(nèi)容全文并入本文中以作為參考并形成本申請的一部分以用于所有目的。在一個(gè)實(shí)施例中，膏劑基底材料是玻璃纖維、粘土漿、聚合物粘合劑和水的低粘性且糊狀的混合物，水和有機(jī)粘合劑在固化過程中從所述混合物中驅(qū)出。固化之后，注入金屬線30是在二氧化硅、陶瓷和金屬顆粒的多孔基體中占據(jù)主要的二氧化硅。

在圖17的實(shí)施例的變型方案(未示出)中，均勻分布的第一選擇巢室被金屬粘合劑基質(zhì)堵塞，巢室由金屬線彼此連在一起以形成發(fā)射器?；旧吓c發(fā)射器巢室交替分布的個(gè)數(shù)相等的巢室也被金屬粘合劑基質(zhì)堵塞，該第二組巢室利用金屬線連在一起并接地以形成收集器。該布置方案在基體巢室的表面處具有高的效率，因?yàn)榘l(fā)射器和收集器是基體的一體化部分。

在其它替代方案中，前述發(fā)射器和收集器構(gòu)造可以不同地匹配。

感應(yīng)加熱的好處在于轉(zhuǎn)化器組件可以更小。冷啟動(dòng)產(chǎn)生內(nèi)燃機(jī)的污染物中的75％到90％，并且這增大了總排放組件的尺寸。由于感應(yīng)加熱技術(shù)解決了該75％到90％污染物中的大部分，能夠使轉(zhuǎn)化器機(jī)組變小。通過利用實(shí)施EHD子系統(tǒng)引入增大的熱量和質(zhì)量傳遞，還能夠進(jìn)一步降低尺寸。

國家排放標(biāo)準(zhǔn)要求是催化轉(zhuǎn)化器設(shè)計(jì)的主要驅(qū)動(dòng)。該要求非常高并且難以由單個(gè)轉(zhuǎn)化器滿足。因此，目前，現(xiàn)在生產(chǎn)的大部分汽車采用兩個(gè)轉(zhuǎn)化器組件—一個(gè)位于緊密耦聯(lián)的位置處，另一個(gè)位于底板下的位置處。緊密耦聯(lián)的轉(zhuǎn)化器的重量通常比底板下轉(zhuǎn)化器更輕，這意味著緊密耦聯(lián)的轉(zhuǎn)化器具有低熱容量，并且因此將盡可能快地達(dá)到催化反應(yīng)操作溫度。但是，在緊密耦聯(lián)的轉(zhuǎn)化器和底板下轉(zhuǎn)化器已經(jīng)達(dá)到其各自的催化反應(yīng)操作溫度之后，緊密耦聯(lián)轉(zhuǎn)化器與較重的底板下轉(zhuǎn)化器相比具有相對較低的效率。通過在啟動(dòng)時(shí)將感應(yīng)加熱引入到排放過程中，制造商可以回到生產(chǎn)單個(gè)轉(zhuǎn)化器裝置，并且通過消除對緊密耦聯(lián)轉(zhuǎn)化器的需要而滿足了排放標(biāo)準(zhǔn)。

盡管已經(jīng)在陶瓷催化轉(zhuǎn)化器基體的背景下描述了本公開的實(shí)施例，但是也可以使用不銹鋼基體，其中，以與上述方法類似的方式實(shí)施感應(yīng)加熱。由400系列磁性合金制造的基體可以具有顯著的磁滯性。利用圍繞的線圈，小直徑不銹鋼基體的外部環(huán)形區(qū)域由于其小的熱容量而非常迅速地加熱。

在EHD熱量和質(zhì)量傳遞的情況中，在本公開的使用不銹鋼基體的替代實(shí)施例中，催化轉(zhuǎn)化器具有兩個(gè)鋼塊體，其中第一鋼塊體用作發(fā)射器，而第二鋼塊體用作收集器。在這種情況下，避免了插入金屬線插入件或注入和固化金屬膏劑線，因?yàn)殇搲K體自身用于發(fā)射和收集自由電子。

已經(jīng)在例如鋼的含鐵合金(其可以以常規(guī)形狀、大小以及合理的成本商購獲得)的背景下描述了EHD熱量和質(zhì)量傳遞公開內(nèi)容的實(shí)施例。替代金屬可以用于EHD電極，只要它們能夠在催化轉(zhuǎn)化器中達(dá)到的高溫條件存活以及在轉(zhuǎn)化器基體中的金屬元件重復(fù)地從冷啟動(dòng)溫度升溫到操作溫度然后再返回冷啟動(dòng)溫度的重復(fù)溫度循環(huán)下存活即可。一般來說，合金具有有利的機(jī)械和物理特性，例如抗腐蝕/抗氧化、高溫穩(wěn)定性、彈性變形和成型性。

在將本公開的感應(yīng)加熱和EHD質(zhì)量和熱傳遞施加到催化轉(zhuǎn)化器的結(jié)構(gòu)和操作中時(shí)，實(shí)施感應(yīng)加熱所需的電回路和電輸入與實(shí)施EHD熱量和質(zhì)量傳遞所需的電回路和電輸入不同。就此而言，很可能EHD效應(yīng)會(huì)受施加的感應(yīng)場的影響。在感應(yīng)場將之字形部件添加到電子流從而導(dǎo)致增強(qiáng)熱量和質(zhì)量傳遞的情況下，這將產(chǎn)生積極的影響。作為替代，感應(yīng)場可能將EHD效應(yīng)遮蔽掉。

在感應(yīng)加熱的情況中或期間，在剛要啟動(dòng)之前，感應(yīng)加熱過程和EHD質(zhì)量和熱傳遞過程可以同時(shí)施加或者在不同的時(shí)間處施加。

圖18是根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的催化轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)的示意圖。催化轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)75包括催化轉(zhuǎn)化器60，所述催化轉(zhuǎn)化器具有多個(gè)通道，以幫助在來自車輛引擎的廢氣56中的至少一個(gè)催化反應(yīng)，從而產(chǎn)生處理過的廢氣56’。一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器50聯(lián)接至催化轉(zhuǎn)化器60，以產(chǎn)生指示催化轉(zhuǎn)化器的至少一個(gè)溫度的溫度信號。溫度傳感器50可以通過熱電偶、熱敏電阻或其它熱傳感器或者通過其它溫度監(jiān)測器而實(shí)施，所述熱電偶、熱敏電阻或其它熱傳感器安裝在催化轉(zhuǎn)化器之上或之中，以便在轉(zhuǎn)化器之上或之中的不同位置處監(jiān)測溫度。

來自溫度傳感器50的輸出被帶到控制器52，在該控制器處，監(jiān)測到的一個(gè)或多個(gè)溫度用于通過控制AC發(fā)電機(jī)(例如，AC源64)而控制感應(yīng)加熱?？刂破?2根據(jù)由這些溫度信號表示的溫度而產(chǎn)生控制信號58。包括AC源64和線圈20的至少一個(gè)電磁場產(chǎn)生器響應(yīng)控制信號58，產(chǎn)生電磁場以感應(yīng)地加熱催化轉(zhuǎn)化器60。AC源64例如可以是產(chǎn)生AC信號的可變AC發(fā)電機(jī)，所述AC信號具有根據(jù)控制信號58而變化的幅度、任務(wù)周期或功率。在另一示例中，控制信號58隨著根據(jù)期望加熱水平幅度變化的任務(wù)周期而開關(guān)AC源64。AC源可以產(chǎn)生信號(例如，50Hz或60Hz的信號)，但是同樣可以使用介于1kHz-100kHz范圍內(nèi)的中頻信號和介于100kHz-10MHz范圍內(nèi)或更高頻率的無線電頻率信號。

可以經(jīng)由處理器(例如，單獨(dú)的處理器)或共用的處理設(shè)備(例如，引擎控制模塊)而實(shí)施控制器52?？刂破?2使用一種或多種算法以控制實(shí)施中施加的感應(yīng)和EHD過程，在該實(shí)施中感應(yīng)場特性和EHD高壓特性是可選的以獲得特定的感應(yīng)加熱模式或EHD效應(yīng)?？刂破?2可以獨(dú)立于催化轉(zhuǎn)化器地安裝。例如，控制器52可以安裝在車輛的內(nèi)部，其中電子控制回路相對較好地得到保護(hù)。作為替代，在具有防風(fēng)雨殼體的情況下，轉(zhuǎn)化器控制模塊可以放置在靠近電池的引擎艙中或者放置在車底且靠近催化轉(zhuǎn)化器。

考慮這樣的示例，其中通過車輛中的螺栓連接組件來實(shí)施催化轉(zhuǎn)化器60以處理內(nèi)燃機(jī)排放物。洗涂涂層中的鉑族金屬或其它催化劑與與熱量相結(jié)合地工作，以處理廢氣中的大部分污染物。催化處理嚴(yán)重地依賴于溫度。為了使處理有效，可能需要達(dá)到及保持大約300℃的最低點(diǎn)火溫度。廢氣處理過程的效率在低于該溫度時(shí)會(huì)迅速下降。在正常的引擎操作中，存在其中催化轉(zhuǎn)化器的溫度低于該閾值的多個(gè)時(shí)刻：冷啟動(dòng)、冷卻和起-?；旌宪囕v操作和其它具有內(nèi)燃機(jī)的電動(dòng)車輛。

在冷啟動(dòng)的情況下，引擎和廢氣處于環(huán)境溫度。在非常冷的環(huán)境下，該溫度在冬天定期會(huì)低至-30℃。結(jié)果，在引擎和催化轉(zhuǎn)化器加熱到所需溫度之前引擎操作會(huì)花費(fèi)幾分鐘。實(shí)際上，在系統(tǒng)達(dá)到閾值溫度(通常稱為“點(diǎn)火溫度”)之前很少存在或不存在排放物處理。傳統(tǒng)的催化轉(zhuǎn)化器僅依賴于引擎加熱以升高其溫度。

在引擎或排出系統(tǒng)開始變熱時(shí)發(fā)生冷卻，之后溫度下降到閾值點(diǎn)之下。在引擎變熱之后的過多空轉(zhuǎn)會(huì)產(chǎn)生該效應(yīng)。低的引擎RPM將不會(huì)產(chǎn)生足夠的熱量以維持催化轉(zhuǎn)化器60是熱的。逐漸變冷會(huì)導(dǎo)致低于點(diǎn)火溫度的穩(wěn)態(tài)溫度。高速減速會(huì)產(chǎn)生該效應(yīng)。因此引擎RPM由于不需要?jiǎng)恿Χ陆档浇咏辙D(zhuǎn)水平，并且在空轉(zhuǎn)的情況下，車輛廢氣不產(chǎn)生足夠的熱量以維持催化轉(zhuǎn)化器60是熱的。還有，在從引擎和催化轉(zhuǎn)化器掠取熱量的車輛的情況下，存在大量的對流，因此增大了冷卻速率。目前的轉(zhuǎn)化器技術(shù)存在的問題是立法者實(shí)施空轉(zhuǎn)禁令的原因，并且還是為什么走走停停的交通如此污染的原因。

在起-停混合車輛操作中，車輛引擎可以在車輛操作期間自動(dòng)地關(guān)閉和重啟。在輕度混合型車輛中，車輛引擎在車輛靜止時(shí)(例如在車輛停在途中時(shí))被引擎控制模塊停止以避免空轉(zhuǎn)。當(dāng)駕駛員將他/她的腳從剎車上移開并接合加速器以繼續(xù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，引擎控制模塊快速重啟引擎(快至350毫秒)。在混合電動(dòng)車輛中，內(nèi)燃機(jī)可以關(guān)閉更長時(shí)間，并且僅在必須補(bǔ)充通過電池電源操作的一個(gè)或多個(gè)電動(dòng)機(jī)的操作時(shí)使用。類似于前述冷啟動(dòng)和冷卻狀況，催化轉(zhuǎn)化器可能處于環(huán)境溫度或者低于點(diǎn)火溫度。

前述感應(yīng)加熱和EHD熱量/質(zhì)量傳遞過程在包括冷啟動(dòng)和冷卻等的正常駕駛條件下改善了通過催化轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)75進(jìn)行的排放處理的性能，并且另外還改善了通過催化轉(zhuǎn)化器60進(jìn)行的廢氣56排放處理?？刂撇僮骺梢园ǖ幌抻谌缦拢?/p>

(a)預(yù)加熱-在引擎啟動(dòng)之前加熱催化轉(zhuǎn)化器；

(b)后加熱-在引擎啟動(dòng)之后加熱催化轉(zhuǎn)化器；

(c)混合型-預(yù)加熱和后加熱的組合，其中在引擎啟動(dòng)之前及之后加熱催化轉(zhuǎn)化器；

(d)熱管理-通常不與冷啟動(dòng)相關(guān)，但是利用快速冷卻而將轉(zhuǎn)化器溫度維持在點(diǎn)火溫度之上；和/或

(e)顆粒過濾器再生。

例如，一旦在預(yù)加熱期間達(dá)到了點(diǎn)火溫度，則控制器52可以進(jìn)入溫度保持模式，在該溫度保持模式中僅保持該溫度而不增大該溫度。在溫度保持模式中需要的功率是連續(xù)、密集地加熱所需的功率的一部分。保持溫度通過脈沖地打開和關(guān)閉整個(gè)感應(yīng)功率或通過調(diào)制功率而實(shí)現(xiàn)。脈沖是更為簡單的過程，原因在于系統(tǒng)僅利用所需的定時(shí)控件而打開或關(guān)閉。脈沖的頻率和持續(xù)時(shí)間以及脈沖之間的延遲被選擇成使得溫度在幾度的誤差內(nèi)(within a few degrees)保持恒定。調(diào)制功率更為復(fù)雜，因?yàn)楣β瘦敵龈鶕?jù)維持恒定溫度的目標(biāo)而自動(dòng)地進(jìn)行調(diào)節(jié)。需要更復(fù)雜的感應(yīng)回路以能夠在從0％或接近0(例如最小20％)到完全100％的整個(gè)輸出范圍內(nèi)操作。在一個(gè)實(shí)施例中，在車輛引擎空轉(zhuǎn)時(shí)催化轉(zhuǎn)化器冷卻但同時(shí)引擎仍然運(yùn)行時(shí)(例如響應(yīng)于冷卻)觸發(fā)保持模式。使用與上面簡述的那些相類似的脈沖或調(diào)制操作來防止過度冷卻。

在根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的控制方法中，溫度傳感器50包括一個(gè)或多個(gè)熱電偶，所述熱電偶在沿著催化劑基體的長度的某個(gè)點(diǎn)處(例如，在轉(zhuǎn)化器的中點(diǎn)處)嵌入在催化劑基體的表面上。熱電偶向控制器52 提供直接反饋，而不需要計(jì)算或推理。首先執(zhí)行校準(zhǔn)，以補(bǔ)償介于催化劑基體的外部和內(nèi)部之間的偏差。在穩(wěn)態(tài)下，從催化轉(zhuǎn)化器60損失的最大熱量損失位于其外周處，駕駛時(shí)的對流、雨水、雪和冰導(dǎo)致了這些損失。在預(yù)加熱期間，外周、芯部或整個(gè)基體被加熱到點(diǎn)火溫度，其中對期望區(qū)域的點(diǎn)火溫度與溫度傳感器50之間的計(jì)算溫度偏差做出了補(bǔ)償。

盡管上文結(jié)合使用單獨(dú)的溫度傳感器50進(jìn)行了描述，但是另外或作為替代，控制器52可以使用線圈20自身以用于進(jìn)行溫度追蹤。特別地，由于熱與磁場的干涉所致的分子振動(dòng)，線圈20的電感隨著溫度增大而下降。更低的溫度比更高的溫度產(chǎn)生更少的干涉。該干涉可以被特征化，并且基于該干涉，可以通過控制器52確定主體溫度?；w是感應(yīng)系統(tǒng)的最大部件，并且包含在基體內(nèi)的熱量對電感產(chǎn)生最大影響。用該方法監(jiān)測的溫度是平均溫度，因?yàn)闆]有檢測存在的熱點(diǎn)和冷點(diǎn)。使用感應(yīng)線圈的方法避免了需要將額外的金屬線用于催化轉(zhuǎn)化器。

盡管已經(jīng)在感應(yīng)加熱的情況下描述了控制方法和裝置，但是還可以適用類似的控制方法和裝置，以控制電流體動(dòng)力(EHD)熱量和質(zhì)量傳遞。應(yīng)當(dāng)注意的是，控制器52可以構(gòu)造成產(chǎn)生控制信號58和66，以便一起或在分開的時(shí)間-獨(dú)立地操作感應(yīng)加熱和EHD過程。

在一個(gè)示例中，感應(yīng)加熱過程在引擎啟動(dòng)之前實(shí)施、在空轉(zhuǎn)期間和在減速期間、在啟動(dòng)之后的短時(shí)內(nèi)實(shí)施?？刂破?2構(gòu)造成產(chǎn)生控制信號66，以僅僅在引擎運(yùn)行時(shí)打開EHD過程，因?yàn)樵撨^程依賴于通過轉(zhuǎn)化器的廢氣流動(dòng)。在該示例中，EHD過程在存在廢氣流通過轉(zhuǎn)化器的任何時(shí)刻均運(yùn)行。在另一示例中，采取相同或類似的感應(yīng)加熱程序，但是EHD過程在溫度高于點(diǎn)火溫度時(shí)被關(guān)閉。

盡管電池62示出為向EHD過程提供電力，但應(yīng)當(dāng)注意的是，電池(例如，車輛電池)或其它車輛電力系統(tǒng)可以用于選擇性地向催化轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)75的其它部件供電。在其它示例中，還可以使用替代功率源(例如，太陽能電池、例如與啟動(dòng)預(yù)熱器(block heater)連同設(shè)置的車輛電源外部插頭或系統(tǒng)中的混合車輛插頭)，以在替代電源可夠著的情況下給催化轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)75的部件供電。在操作中，感應(yīng)加熱和EHD過程可以在控制器52的控制下選擇性地激活或不激活。在各種實(shí)施例中，感應(yīng)加熱可以由控制器52響應(yīng)于如下狀況而啟動(dòng)，所述狀況例如為：點(diǎn)火中的關(guān)鍵點(diǎn)、運(yùn)行位置的關(guān)鍵碰撞點(diǎn)(key strike)、啟動(dòng)位置的關(guān)鍵碰撞點(diǎn)、在車輛的X英尺范圍內(nèi)的關(guān)鍵點(diǎn)附近、遠(yuǎn)程啟動(dòng)功能的初始化、將車輛插入電網(wǎng)、啟動(dòng)預(yù)熱器插入等?？刂破?2的操作可響應(yīng)于獲得的點(diǎn)火溫度、太低的電池充電狀態(tài)、需要起動(dòng)機(jī)達(dá)到的電池存量、系統(tǒng)的手動(dòng)關(guān)掉、引擎的關(guān)掉等而不激活。

應(yīng)當(dāng)注意的是，車輛引擎可以經(jīng)由下述燃料類型中的一種或多種而操作，包括：汽油、柴油、丙烷、乙醇、天然氣等?？刂品梢詰?yīng)用到如下車輛操作構(gòu)造，包括：全時(shí)的傳統(tǒng)內(nèi)燃燒、混合型-串聯(lián)、并聯(lián)、輕度并聯(lián)、串-并聯(lián)或功率分配、插電式混合電力、輕度混合自動(dòng)起停、增程、恒定式RPM引擎、可變式RPM引擎或其它構(gòu)造。車輛引擎可以是正常吸氣、渦輪增壓、超動(dòng)力的、氣體直接注入的、電控燃料注入的、經(jīng)由分配器或其它技術(shù)操作的。

催化轉(zhuǎn)化器60可以經(jīng)由鉑、鈀、銠或其它催化劑而操作并且可以包括柴油氧化催化劑、顆粒過濾器和/或尿素注入系統(tǒng)?；w可以包括陶瓷蜂窩、編織金屬、多孔膜或其它基體。催化轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)可以被引導(dǎo)，以將排出排放物(例如，碳?xì)浠衔?、一氧化碳、二氧化碳、氮的氧化物、二氧化硫、顆粒物質(zhì)和/或其它排放物)降低到全范圍的空氣燃料比(λ)，所述空氣燃料比例如為化學(xué)計(jì)量比、富燃比、稀燃比和/或其它比值。

結(jié)合下圖19-22描述涉及催化轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)75(包括任選功能和特征)的其它示例。

圖19是表示根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的反饋控制回路的框圖。特別地，示出了反饋控制回路100，其中催化轉(zhuǎn)化器的加熱(例如結(jié)合圖18示出的催化轉(zhuǎn)化器60的感應(yīng)加熱)由傳遞函數(shù)G(s)表示，控制信號58由信號E(s)表示，控制輸入由信號X(s)表示，催化轉(zhuǎn)化器的溫度由信號Y(s)表示。控制器和溫度傳感器(例如，控制器52和溫度傳感器50)的操作由反饋函數(shù)H(s)、產(chǎn)生的控制輸入X(s)和相加點(diǎn)102表示。因?yàn)榇呋D(zhuǎn)化器的加熱和對流冷卻還會(huì)受廢氣的溫度和體積以及車輛速度的影響，因此這些額外因素由相加點(diǎn)104處的擾動(dòng)輸入D(s)表示。這些信號量中的每一個(gè)經(jīng)由拉普拉斯變化變量s表示在拉普拉斯變換域中。

輸出溫度Y(s)可以根據(jù)下式計(jì)算：

Y(s)＝G(s)[X(s)-Y(s)H(s)]+D(s)

或者，

Y(s)＝D(s)+X(s)[G(s)/[1+G(s)/H(s)]]

考慮其中傳遞函數(shù)G(s)根據(jù)下式模型化為一階系統(tǒng)的示例：

G(s)＝a/(s+ω)

并且另外，在D(s)＝T_am的冷啟動(dòng)條件下，反饋函數(shù)H(s)＝k，其對應(yīng)于簡單的比例控制。在該情況中，

Y(s)＝T_am+X(s)[a/(s+ω+ka)]

進(jìn)一步考慮環(huán)境溫度為T_am，控制器試圖使用感應(yīng)加熱以保持參照溫度T_ref，并且控制輸入在時(shí)刻t₀＝0時(shí)以幅度kT_ref經(jīng)由階梯函數(shù)初始化。然后，在時(shí)域y(t)中催化轉(zhuǎn)化器的溫度可以根據(jù)下式由拉普拉斯逆變換算出：

X(s)＝kT_ref/s

Y(s)＝T_am+kT_refa/[s/(s+ω+ka)]

y(t)＝L^-1[Y(s)]＝T_am+(T_ref-T_am)/(1-e^-t/τ)

其中，τ＝1/(ω+ka)。在這種情況中，在時(shí)刻t>0時(shí)的時(shí)域e(t)中控制信號的值簡單表示為：

e(t)＝k[T_ref-y(t)]

應(yīng)當(dāng)注意的是，e(t)的值可以通過下述不等式限定：

0≤e(t)≤e_max

式中，e_max表示AC源64的最大輸出。需要注意的是，在大部分實(shí)施方案中，感應(yīng)加熱容量不會(huì)到主動(dòng)冷卻(其中催化轉(zhuǎn)化器的冷卻正常地經(jīng)由熱輻射和對流發(fā)生)的程度。因此，負(fù)值的e(t)是不允許的。

結(jié)合圖20示出了這樣的反饋控制回路的一個(gè)操作示例。盡管在前面已經(jīng)假定了用于傳遞函數(shù)G(s)的一階模型，但是基于實(shí)施的感應(yīng)加熱系統(tǒng)和催化轉(zhuǎn)化器的實(shí)際傳遞函數(shù)，同樣還可以采用具有多個(gè)極值點(diǎn)和零值的其它高階模型。另外，盡管上面已經(jīng)描述了對應(yīng)于比例控制的反饋函數(shù)，但是同樣還可以采用實(shí)施比例控制、積分控制、微分控制的其它更高級反饋函數(shù)和/或具有多個(gè)極值點(diǎn)和零值的其它反饋函數(shù)。另外，盡管實(shí)施的是特定反饋控制回路，但是也可采用其它控制技術(shù)，例如：前饋控制；狀態(tài)-空間控制，包括優(yōu)化控制、模型預(yù)測控制、線性二次高斯控制；適應(yīng)性控制；分級控制；使用各種AI計(jì)算方法的智能控制技術(shù)，例如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、貝葉斯概率、模糊邏輯、機(jī)器自學(xué)習(xí)、進(jìn)化計(jì)算和遺傳算法；魯棒控制；隨機(jī)控制；非線性控制和/或其它控制算法。

圖20示出了根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的控制信號和催化轉(zhuǎn)化器溫度的圖示。特別地，根據(jù)參照圖19示出的示例控制信號e(t)的曲線圖110和催化轉(zhuǎn)化器溫度的曲線圖110’繪制在時(shí)域中，其中時(shí)刻t₀＝0時(shí)開始冷啟動(dòng)。如所討論的，

y(t)＝T_am+(T_ref-T_am)/(1-e^-t/τ)

以及

e(t)＝k[T_ref-y(t)]

如所示，溫度y(t)起始于環(huán)境溫度T_am。當(dāng)在t₀＝0時(shí)刻施加控制e(t)時(shí)，感應(yīng)加熱致使催化轉(zhuǎn)化器溫度升高并且漸進(jìn)地接近并保持參考溫度T_ref，例如有效催化轉(zhuǎn)化所需的最小點(diǎn)火溫度。在時(shí)刻t₁，催化轉(zhuǎn)化器的溫度已經(jīng)達(dá)到T_ref(處于可接受的誤差范圍內(nèi))并且車輛引擎可以啟動(dòng)，其中排放控制完全起作用。另外，在時(shí)刻t₁，控制信號e(t)已經(jīng)接近零，因?yàn)榇呋D(zhuǎn)化器溫度已經(jīng)接近其參考溫度并且不再需要加熱。

應(yīng)當(dāng)注意的是，曲線110和110’僅反應(yīng)了示例催化轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)達(dá)到冷啟動(dòng)狀況的操作。一旦車輛引擎啟動(dòng)并且車輛開始移動(dòng)，則D(s) 不再是簡單的T_am。來自車輛引擎的廢氣貢獻(xiàn)熱量，而車輛的運(yùn)動(dòng)增大了對流和熱損失?？刂破?2響應(yīng)于這些狀況變化而將催化轉(zhuǎn)化器的溫度保持處于參考溫度之處或之上的值。

圖21是表示根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的控制器的框圖。特別地，控制器120示出了其可以在催化轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)中操作且操作為用作控制器52(結(jié)合圖19示出)的替代物。像控制器52一樣，控制器120操作以產(chǎn)生用于控制感應(yīng)加熱催化劑的控制信號58和用于控制催化轉(zhuǎn)化器的EHD過程的控制信號66。與僅基于來自一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器50(其與催化轉(zhuǎn)化器相關(guān)聯(lián))的溫度數(shù)據(jù)130進(jìn)行操作不同的是，控制器120基于更寬范圍的車輛控制數(shù)據(jù)125而進(jìn)行操作，所述車輛控制數(shù)據(jù)125例如為環(huán)境溫度數(shù)據(jù)132、示出了車輛引擎旋轉(zhuǎn)速度的引擎RPM數(shù)據(jù)134、剎車激活數(shù)據(jù)136、離合器激活數(shù)據(jù)138、剩余電池壽命數(shù)據(jù)140、起-停模式數(shù)據(jù)142、排放數(shù)據(jù)144、引擎啟動(dòng)數(shù)據(jù)146、示出了車輛速度的速度數(shù)據(jù)148、交通數(shù)據(jù)和車輛導(dǎo)航數(shù)據(jù)150(其示出了車輛的路線、速度限制、當(dāng)前交通擁堵、停止和前行條件等)以及可選的其它引擎控制數(shù)據(jù)、車輛狀態(tài)數(shù)據(jù)和車輛數(shù)據(jù)(例如氧氣傳感器電壓、氧氣傳感器溫度、廢氣再循環(huán)溫度、冷卻劑溫度、車輛加速/減速、空氣燃料比(λ)、點(diǎn)火位置、引擎定時(shí)、排氣歧管溫度等)。

在各種實(shí)施例中，控制器120包括處理器和存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器儲(chǔ)存查閱表(LUT)122，所述查閱表響應(yīng)于由車輛控制數(shù)據(jù)125表示的車輛狀態(tài)并產(chǎn)生相當(dāng)于當(dāng)前狀態(tài)的控制信號58和66。例如，LUT122可以基于車輛狀態(tài)(例如，催化轉(zhuǎn)化器溫度、環(huán)境溫度、車輛RPM、由溫度數(shù)據(jù)130表示的車輛速度、環(huán)境溫度數(shù)據(jù)132、RPM數(shù)據(jù)134和車輛速度數(shù)據(jù)148)根據(jù)狀態(tài)-空間控制算法而儲(chǔ)存控制數(shù)據(jù)。按照這種方法，催化轉(zhuǎn)化器的溫度可以基于廢氣體積的變化來進(jìn)行控制，所述廢氣體積的變化由車輛引擎RPM的變化、環(huán)境溫度的變化、和由于在不同車輛速度下的對流而導(dǎo)致的熱損失而引起。

另外，控制器120包括具有參考溫度(例如，催化轉(zhuǎn)化器的點(diǎn)火溫度)的溫度數(shù)據(jù)130。控制器120產(chǎn)生時(shí)刻溫度(at-temperature)指示信號152，所述時(shí)刻溫度指示信號指示催化轉(zhuǎn)化器的溫度何時(shí)已達(dá)到或保持在參考溫度之處或之上。該時(shí)刻溫度指示信號152可以用于觸發(fā)時(shí)刻溫度指示器160(例如，儀表板燈)、儀表板屏幕或其它用戶界面上的彈出式信息，該彈出式信息向車輛的駕駛員指示催化轉(zhuǎn)化器在何時(shí)已經(jīng)達(dá)到或保持處于參考溫度之處或之上、或者指示可以開始啟動(dòng)車輛了。時(shí)刻溫度指示信號152還可以用于觸發(fā)作為車輛點(diǎn)火系統(tǒng)的一部分的車輛啟動(dòng)鎖定170，車輛啟動(dòng)鎖定能夠使得車輛引擎僅僅在催化轉(zhuǎn)化器已經(jīng)達(dá)到或保持在參考溫度之處或之上時(shí)啟動(dòng)。

目前制造的大多數(shù)車輛裝備有呈無鑰匙遙控形式的無線通信設(shè)備，所述無線通信設(shè)備典型地包括門鎖定、門解鎖、后備箱開啟、緊急警報(bào)、并且偶爾還具有遠(yuǎn)程啟動(dòng)能力。智能手機(jī)技術(shù)很可能在將來的某個(gè)時(shí)刻替代無鑰匙遙控，并且已經(jīng)被一些制造商使用，以使得能夠經(jīng)由智能手機(jī)應(yīng)用(“app”)而賦予遠(yuǎn)程啟動(dòng)特征。在一個(gè)實(shí)施例中，催化轉(zhuǎn)化器預(yù)加熱的控制被并入至例如前述的無線控制設(shè)備中。特別地，感應(yīng)預(yù)加熱啟動(dòng)程序作為遠(yuǎn)程啟動(dòng)程序的一部分而開始，轉(zhuǎn)化器預(yù)加熱程序在激活遠(yuǎn)程引擎啟動(dòng)之前的固定或可選時(shí)期處開始。在替代的實(shí)施例中，遠(yuǎn)程無線控制設(shè)備包括專用電路，其中獨(dú)立于車輛的任何其它遠(yuǎn)程控制能力地激活轉(zhuǎn)化器預(yù)加熱程序。

在按壓預(yù)加熱按鈕或遠(yuǎn)程啟動(dòng)的情況下，車輛通信系統(tǒng)接收用于產(chǎn)生啟動(dòng)數(shù)據(jù)146的無線通信信號。作為響應(yīng)，控制器120產(chǎn)生控制信號58，以開始控制感應(yīng)加熱催化轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)。在車輛啟動(dòng)之前將催化轉(zhuǎn)化器加熱到點(diǎn)火溫度或接近點(diǎn)火溫度的溫度將在引擎冷啟動(dòng)時(shí)在氣態(tài)排放物中產(chǎn)生較少的污染物。使用無線遠(yuǎn)程裝置避免了駕駛員需要在車輛中來執(zhí)行預(yù)加熱程序，因?yàn)樵S多消費(fèi)者在正常的啟動(dòng)程序中可能難以忍受延遲。這樣，駕駛員可以進(jìn)入車輛中，打開點(diǎn)火裝置以啟動(dòng)車輛，然后在使用熱的轉(zhuǎn)化器的情況下駕車離開。作為該程序的替代方式，駕駛員進(jìn)入車輛中并且轉(zhuǎn)動(dòng)或按壓產(chǎn)生啟動(dòng)數(shù)據(jù)146的點(diǎn)火鍵。但是，在這種情況下，在按壓點(diǎn)火鍵的時(shí)間和使點(diǎn)火回路通電的時(shí)間之間會(huì)自動(dòng)地形成延遲。在該延遲期間中，控制器120開始轉(zhuǎn)化器預(yù)加熱程序。當(dāng)車輛引擎被啟動(dòng)時(shí)，控制器120可以通過產(chǎn)生控制信號66而做出響應(yīng)，以使得EHD過程能夠獲得更高的效率。

控制器120可以使用其它車輛控制數(shù)據(jù)125，以產(chǎn)生控制信號58和66和/或以適應(yīng)控制器120的操作，以區(qū)分車輛狀態(tài)和條件。目前的轉(zhuǎn)化器技術(shù)使用預(yù)轉(zhuǎn)化器氧氣傳感器和后轉(zhuǎn)化器氧氣傳感器，以利用提供轉(zhuǎn)化器溫度測量的各傳感器之間的差值來計(jì)算有效的催化傳感器溫度?？刂破?20可以使用由這些氧氣傳感器產(chǎn)生的或者從車輛的其它排放物傳感器產(chǎn)生的排放物數(shù)據(jù)144。例如，當(dāng)輸入氧氣傳感器和輸出氧氣傳感器之間的排放物數(shù)據(jù)144檢測不出差別時(shí)，催化劑不工作，因此溫度低于點(diǎn)火溫度(300℃)。高于300℃時(shí)，各傳感器之間的差別增大并且計(jì)算的溫度與氧氣轉(zhuǎn)化成比例地增大。該排放物數(shù)據(jù)144可以用于補(bǔ)充溫度數(shù)據(jù)130、檢測溫度傳感器失效等。

如前面所討論的，在輕型混合動(dòng)力車輛和混合動(dòng)力電動(dòng)車輛中，車輛引擎可以在車輛操作期間自動(dòng)地關(guān)閉和重啟。車輛引擎在操作期間的長期停止會(huì)導(dǎo)致催化轉(zhuǎn)化器冷卻到最低點(diǎn)火溫度以下并且增大了車輛的排放物。在各種實(shí)施例中，控制器120可以適于自動(dòng)起停操作。特別地，起停模式數(shù)據(jù)142可以指示在包含自動(dòng)起停功能的車輛上是否啟動(dòng)或不啟動(dòng)該功能。當(dāng)自動(dòng)起停功能不啟動(dòng)時(shí)，RPM數(shù)據(jù)134可以指示引擎是否被啟動(dòng)或停止。剎車數(shù)據(jù)136、離合器數(shù)據(jù)138和車輛速度數(shù)據(jù)148可以進(jìn)一步向控制器120指示自動(dòng)停止在何時(shí)可能即將發(fā)生。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器120響應(yīng)車輛引擎的啟動(dòng)或停止，產(chǎn)生控制數(shù)據(jù)66，以便以同步的方式啟動(dòng)和停止EHD過程。另外，控制器120可以產(chǎn)生控制數(shù)據(jù)52，以在引擎停止時(shí)保持催化轉(zhuǎn)化器的溫度，防止在隨后再次啟動(dòng)引擎時(shí)出現(xiàn)冷啟動(dòng)狀況。

在另一實(shí)施例中，控制器120包括駕駛模式預(yù)測產(chǎn)生器124，所述駕駛模式預(yù)測產(chǎn)生器分析車輛控制數(shù)據(jù)125，以便從一組可能的駕駛模式中預(yù)測當(dāng)前的駕駛模式，例如：

(a)非混合的走走停停交通模式，其特征在于連續(xù)的車輛引擎操作、經(jīng)常性的和/或長時(shí)間的停止并伴隨空轉(zhuǎn)；

(b)高速模式，其特征在于連續(xù)的車輛引擎操作、高車速、有限的剎車和離合器操作、中等的RPM和高速率對流；

(c)長時(shí)間的空轉(zhuǎn)模式，其中，車輛運(yùn)行但是停止很長一段時(shí)間；

(d)自動(dòng)起-停的走走停停交通模式，其特征在于經(jīng)常性的和/或長時(shí)間的停止并伴隨自動(dòng)起-停；

(e)混合車輛的僅電動(dòng)模式，其中，車輛引擎停止并且車輛引擎直到退出僅電動(dòng)模式為止才會(huì)啟動(dòng)；

(f)混合電動(dòng)模式，其中，車輛引擎可以長時(shí)間停止并且僅僅在需要時(shí)才重啟等。

控制器根據(jù)當(dāng)前的駕駛模式適應(yīng)性地產(chǎn)生控制信號58。在非混合型的走走停停模式、長時(shí)間空轉(zhuǎn)模式或高速模式中，僅僅在需要將催化轉(zhuǎn)化器的溫度維持在點(diǎn)火溫度之處或之上時(shí)，控制器120才會(huì)如前所討論地產(chǎn)生控制信號58以觸發(fā)感應(yīng)加熱。在自動(dòng)起-停的走走停停交通模式中，對于較短時(shí)的停止來說，僅僅在需要將催化轉(zhuǎn)化器的溫度維持在點(diǎn)火溫度之處或之上時(shí)，控制器120才會(huì)如前所討論地產(chǎn)生控制信號58以觸發(fā)感應(yīng)加熱。對于較長時(shí)的停止(其可以根據(jù)由走走停停的通勤交通或者交通停止信號燈所引起的模式、根據(jù)交通數(shù)據(jù)和導(dǎo)航150或者根據(jù)其它駕駛模式來預(yù)測)來說，控制器120可以允許催化轉(zhuǎn)化器的溫度短時(shí)內(nèi)下降到點(diǎn)火溫度以下，只要控制器預(yù)測重新加熱至點(diǎn)火溫度可以在控制器120預(yù)測將要發(fā)生重啟之前開始和完成即可。例如，控制器120可以操作以將催化轉(zhuǎn)化器溫度控制到處于點(diǎn)火溫度以下的備用溫度。可以選擇備用溫度以節(jié)省功率，但是備用溫度足夠接近點(diǎn)火溫度以使得將催化轉(zhuǎn)化器溫度返回至用于車輛引擎重啟的點(diǎn)火溫度所需的重新加熱時(shí)間最小化。盡管前面已經(jīng)考慮了特定的駕駛模式，但是控制器120還可以預(yù)測和適于其它駕駛模式，例如攻擊性駕駛、謹(jǐn)慎型駕駛、超級惜油駕駛等。

同樣地，在混合電動(dòng)模式中，控制器可以允許催化轉(zhuǎn)化器的溫度下降到點(diǎn)火溫度之下，只要控制器預(yù)測重新加熱至點(diǎn)火溫度能夠在控制器120預(yù)測將要發(fā)生重啟之前開始和完成即可。在一個(gè)實(shí)施例中，來自引擎控制模塊的自動(dòng)啟動(dòng)數(shù)據(jù)可以根據(jù)車輛速度、導(dǎo)航線路指導(dǎo)、交通狀況來指示引擎的重啟即將開始，并且引擎的重啟可以根據(jù)需要開始從當(dāng)前溫度或從備用溫度加熱至點(diǎn)火溫度，以在控制器120預(yù)測將發(fā)生重啟之前完成加熱。另外，在混合動(dòng)力車輛的僅電動(dòng)模式中，控制器僅僅在退出僅電動(dòng)模式或者在控制器120預(yù)測將要發(fā)生車輛引擎的重啟時(shí)才會(huì)預(yù)加熱催化轉(zhuǎn)化器。

如之前所討論的，轉(zhuǎn)化器預(yù)加熱功率可以由車載電池提供。汽車電池可以根據(jù)功率消耗僅僅在短時(shí)內(nèi)供應(yīng)加熱功率。在車輛引擎關(guān)閉的情況下預(yù)加熱可能更受限制，這是由于與汽車引擎運(yùn)行以及能夠從汽車電池獲得恒定的14V DC的情況相比電池電壓更低。柴油汽車和卡車由于使用了電熱塞而通常具有比常規(guī)汽油車更大的電池，所述電熱塞必須被預(yù)加熱以幫助燃燒過程。柴油車輛一般具有比傳統(tǒng)汽車更可行的車載電源?；旌闲碗妱?dòng)車輛具有更大量的電池容量，但是它們依賴該容量來提高車輛里程以及降低操作成本。

在一個(gè)實(shí)施例中，控制器120在電池中的剩余電荷與低電力閾值相比不利時(shí)根據(jù)低電力模式產(chǎn)生控制信號58和66。由控制器120開始催化轉(zhuǎn)化器加熱，并且與保持足夠電池電力以啟動(dòng)汽車的時(shí)間相稱地盡可能長時(shí)間地保持催化轉(zhuǎn)化器加熱。在轉(zhuǎn)化器預(yù)加熱程序之前和期間監(jiān)測電池的電力水平，并且表示剩余電池壽命的電池壽命數(shù)據(jù)140被控制器120使用，以進(jìn)入低電力模式。在該低電力模式中，例如，控制器可以使感應(yīng)加熱和EHD過程在起始時(shí)就停用，或者控制器在剩余電池壽命為最低可靠電力閾值或者下降到該最低可靠電力閾值之下時(shí)停止感應(yīng)加熱和/或EHD過程，其中所述最低可靠電力閾值指示能夠保證車輛啟動(dòng)或其它車輛操作的進(jìn)一步使用。

轉(zhuǎn)化器預(yù)加熱功率可以可選地由公用電網(wǎng)提供。使用電網(wǎng)電力對增程混合車輛、插電式混合車輛、啟動(dòng)預(yù)熱器車輛和電動(dòng)車輛而言是當(dāng)前的實(shí)踐。汽車被插入標(biāo)準(zhǔn)插座或車輛專用插座中。啟動(dòng)預(yù)熱器車輛典型地用在冷環(huán)境中，特別是在具有柴油引擎時(shí)。插電式啟動(dòng)預(yù)熱器車輛保持引擎冷卻劑被溫?zé)?，以便能夠更容易地啟?dòng)，而且防止冷卻劑凍結(jié)。電網(wǎng)電力用于將電池保持處于完全充電的狀態(tài)并且還被用于準(zhǔn)備電池組以備駕駛之用。電池在極度冷或極度熱的條件下不能很好地操作，設(shè)置有氣候控制系統(tǒng)的電池組用于將電池溫度保持在能夠使功率最大化的適度溫度處。

例如，來自車庫或公共場所插座的電網(wǎng)電力可用于感應(yīng)地預(yù)加熱內(nèi)燃車輛的催化轉(zhuǎn)化器。在該方法中，與直接消耗車載電池相比，加熱時(shí)間段不受限制。值得注意的是，對于產(chǎn)生相同的能量來說，電網(wǎng)電力的成本是汽油的五分之一，并且因?yàn)檐囕v將經(jīng)常位于家庭場所處或者能夠使用公用插頭，因此使用電網(wǎng)預(yù)加熱可以用于大部分冷啟動(dòng)狀況。在一個(gè)變形方案中，為了激活無鑰匙進(jìn)入系統(tǒng)，使用智能電話或其它無線指令以在駕駛員進(jìn)入并開走之前在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)預(yù)加熱轉(zhuǎn)化器。在一個(gè)替代方案中，使用無鑰匙遠(yuǎn)程部件以在汽車自動(dòng)啟動(dòng)之前預(yù)加熱催化劑預(yù)定的時(shí)間。這確保了在啟動(dòng)時(shí)排放物盡可能地干凈，并且同時(shí)還允許消費(fèi)者具有遠(yuǎn)程啟動(dòng)部件。感應(yīng)加熱催化器僅被執(zhí)行至達(dá)到點(diǎn)火溫度為止，因?yàn)槌^點(diǎn)火溫度的益處很少乃至沒有。

在各種實(shí)施例中，控制器120被聯(lián)接成與車輛的已連接汽車接口175通信，所述汽車接口提供如下特征件，例如：車輛的互聯(lián)網(wǎng)接入口、車輛和無線用戶設(shè)備(例如智能電話、平板電腦、智能手表、便攜式電腦或其它計(jì)算設(shè)備)之間的無線連接、以及用于服務(wù)和車輛診斷的無線接入口、車輛檢查和其它連接。從引擎控制模塊或從分離的排放物傳感器接收的排放物數(shù)據(jù)144可以被處理和/或存儲(chǔ)在與控制器120相關(guān)聯(lián)的儲(chǔ)存器中，以提供實(shí)際車輛排放物的歷史記錄。

該歷史排放物數(shù)據(jù)可以經(jīng)由已連接的汽車接口175而找到并且提供給用戶的智能電話、平板電腦、家庭計(jì)算機(jī)或其它用戶設(shè)備，以用于保存車輛排放物記錄的目的。另外，歷史排放物數(shù)據(jù)可以被提供作為車輛檢測的一部分，所述車輛檢測不僅需要進(jìn)行當(dāng)前排放物的測試，還需要進(jìn)行歷史排放物數(shù)據(jù)的測試。另外，歷史排放物數(shù)據(jù)可以提供給服務(wù)人員，以用于車輛診斷和修理。

出于其它目的可以使用指示實(shí)際車輛排放物的數(shù)據(jù)。例如，已連接的汽車接口175可以將該數(shù)據(jù)提供至儀表內(nèi)顯示器、用戶智能電話或平板電腦或提供至作為應(yīng)用或使用的一部分的其它顯示屏，所述應(yīng)用或使用具有在旅程中向車輛占有人顯示當(dāng)前排放物的顯示器。以類似的方式，指示激活感應(yīng)加熱和/或EHDC過程的控制數(shù)據(jù)58和66可以提供至已連接的汽車接口175并且顯示在顯示器上，讓車輛占有者知道例如這些系統(tǒng)正操作，以降低排放物。該應(yīng)用或使用可以選擇性地提供實(shí)際排放物和理論排放物(感應(yīng)加熱和/或EHDC過程在操作中不可見)之間的比較，以及向車輛占有者顯示由這些系統(tǒng)提供的有關(guān)降低排放物的好處。在另一示例中，指示由車輛所保持的低排放物目的的數(shù)據(jù)可以經(jīng)由已連接的汽車接口175報(bào)告并且用于使車輛所有者具有稅收扣除、高乘載車輛狀態(tài)、獎(jiǎng)勵(lì)或其它激勵(lì)的資格。

圖22是表示根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的方法的流程圖。特別地，示出的方法與參考圖1-21所示的一個(gè)或多個(gè)功能和部分結(jié)合使用。步驟200包括產(chǎn)生指示催化傳感器的溫度的溫度信號。步驟202包括基于所述溫度信號而產(chǎn)生控制信號。步驟204包括響應(yīng)于控制信號產(chǎn)生電磁場，以感應(yīng)地加熱催化傳感器。

在各種實(shí)施例中，還基于參考溫度產(chǎn)生控制信號，以根據(jù)參考溫度控制催化轉(zhuǎn)化器的溫度。所述方法還可以包括在催化轉(zhuǎn)化器的至少一個(gè)溫度與參考溫度相比較為有利時(shí)產(chǎn)生時(shí)刻溫度指示信號?？梢皂憫?yīng)于所述時(shí)刻溫度指示信號地啟動(dòng)車輛引擎。

在各種實(shí)施例中，控制器還基于下述中的至少一個(gè)來產(chǎn)生控制信號：指示車輛引擎的旋轉(zhuǎn)速度的信號；指示包含催化轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)的車輛的環(huán)境溫度的信號；指示車輛引擎的自動(dòng)起-停模式的信號；指示車輛電池的剩余電荷的信號。該方法還可以包括基于車輛控制數(shù)據(jù)而預(yù)測多個(gè)駕駛模式中的當(dāng)前一個(gè)，并且可以根據(jù)所述多個(gè)駕駛模式中的當(dāng)前一個(gè)而產(chǎn)生控制信號。該方法還可以包括控制催化轉(zhuǎn)化器系統(tǒng)的電流體動(dòng)力的熱量/質(zhì)量傳遞過程。

圖23是表示根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的電磁場產(chǎn)生器300的框圖。特別地，磁場產(chǎn)生器300示出為包括AC源64和金屬線圈20。在操作中，AC源響應(yīng)控制信號(例如控制信號58)，產(chǎn)生磁場310以感應(yīng)地加熱催化轉(zhuǎn)化器基體(例如基體10)。特別地，磁場產(chǎn)生器300包括例如金屬線圈20的線圈，所述線圈發(fā)射磁場310。

振蕩器306(例如，電壓控制的振蕩器，環(huán)形振蕩器或其它振蕩器回路)構(gòu)造成產(chǎn)生功率信號。在各種實(shí)施例中，振蕩器在控制器308的控制下操作，以調(diào)節(jié)功率信號的頻率，從而改善功率傳遞。例如，控制器308可以監(jiān)測線圈電流、線圈電壓、電流消耗和/或AC源64的其它操作參數(shù)，并且控制器包括查閱表、狀態(tài)機(jī)或者迭代控制算法，以確定改善功率因子的頻率，從而匹配包括線圈的諧振電路(tank circuit)的共振頻率或者以其它方式最大化或以其它方式改善由磁場產(chǎn)生器300向催化轉(zhuǎn)化器基體的傳導(dǎo)部件傳遞的功率，以用于改善感應(yīng)加熱。

功率放大器304(例如A級、B級、C級、D級或者E級(包括其組合)的功率放大回路)構(gòu)造成放大功率信號，以在功率放大器304的輸出處產(chǎn)生放大的功率信號，從而驅(qū)動(dòng)線圈。功率放大器304可以包括一個(gè)或多個(gè)晶體管(例如雙極結(jié)型晶體管、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFETs)和/或其它功率晶體管。在各種實(shí)施例中，功率放大器304具有可調(diào)節(jié)的增益，所述增益在控制器308的控制下響應(yīng)于控制信號58操作以調(diào)節(jié)放大器功率信號的幅值，從而提供例如催化轉(zhuǎn)化器基體的期望水平的感應(yīng)加熱。

阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)302構(gòu)造成將功率放大器304的輸出與線圈進(jìn)行阻抗匹配。特別地，阻抗網(wǎng)絡(luò)可以包括一個(gè)或多個(gè)電容器以利用線圈(例如金屬線圈20)形成共振的諧振電路，并且可選地包括一個(gè)或多個(gè)其它電抗阻抗(reactive impedance)(例如電容器)和/或Pi網(wǎng)絡(luò)、L形網(wǎng)絡(luò)中的感應(yīng)器或其它阻抗匹配電路構(gòu)造。在各種實(shí)施例中，控制器308構(gòu)造成調(diào)節(jié)阻抗匹配網(wǎng)絡(luò)的阻抗，以改善功率傳遞。例如，控制器308可以監(jiān)測線圈電流、線圈電壓、電流消耗、功率信號頻率和/或AC源64的其它操作參數(shù)，并且控制器包括查閱表、狀態(tài)機(jī)或迭代控制算法，以控制可調(diào)節(jié)的阻抗從而改善功率因子，以匹配包括線圈的振蕩電路的阻抗或以其它方式最大化或以其它方式改善由磁場產(chǎn)生器300向催化轉(zhuǎn)化器基體的傳導(dǎo)部件傳遞的功率，從而用于改善感應(yīng)加熱。

電磁場產(chǎn)生器300可選地包括備用電源305，所述備用電源包括在電磁場產(chǎn)生器300不工作或能夠從車輛獲得過量功率時(shí)的階段期間由車輛充電的電容器、可充電電池或其它可充電的儲(chǔ)存設(shè)備。在系統(tǒng)的操作由于車輛電源系統(tǒng)上的負(fù)荷高而間斷/不和諧的情況下，備用電源305向電磁場產(chǎn)生器300提供補(bǔ)充電力，以使得控制和感應(yīng)系統(tǒng)能夠不間斷地操作，例如控制到其特定的/目標(biāo)的輸出水平。

盡管控制器308示出為與控制器52和120分離開，但應(yīng)當(dāng)注意的是，控制器308的功能可以同樣地并入在用于經(jīng)由單個(gè)處理器、電而實(shí)施的其它控制設(shè)備或其它設(shè)備中的任一控制設(shè)備中。

盡管前述控制方法主要集中在車輛系統(tǒng)，但是在包括采礦或工業(yè)應(yīng)用的一些應(yīng)用中，100％的工作周期可以施加到基體加熱。

圖24是表示根據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施例的電磁場產(chǎn)生器300的框圖。特別地，磁場產(chǎn)生器示出為包括參考圖23描述的許多共用功能和特征，所述共用功能和特征用共用的附圖標(biāo)記表示。但是，在示出的實(shí)施例中，磁場產(chǎn)生器包括多個(gè)線圈(例如，金屬線圈20)和分開的驅(qū)動(dòng)路線350、352等。

在操作中，控制器308響應(yīng)于控制信號58操作，以選擇性地使得分離的驅(qū)動(dòng)路線350、352等啟動(dòng)和停用，以便激活多個(gè)線圈中的選定線圈?？紤]控制信號58命令A(yù)C源64在特定時(shí)刻僅產(chǎn)生最大功率的一部分的情況。在該情況中，一個(gè)或多個(gè)線圈可以通過使得其對應(yīng)的驅(qū)動(dòng)路線不可用而停用，以便產(chǎn)生更精細(xì)的控制。因?yàn)榫€圈在驅(qū)動(dòng)時(shí)基于互感系數(shù)的變化而改變彼此的感應(yīng)系數(shù)，因此激活和停用各種線圈可以通過調(diào)節(jié)成適應(yīng)對應(yīng)的匹配電路302的一個(gè)或多個(gè)阻抗和/或調(diào)節(jié)成適應(yīng)激活的驅(qū)動(dòng)路線的對應(yīng)振蕩器306的頻率來實(shí)現(xiàn)，以便改善功率因子、調(diào)節(jié)包括線圈的諧振電路的共振頻率、調(diào)節(jié)線圈的共振頻率，以匹配驅(qū)動(dòng)頻率或者以其它方式最大化或以其它方式改善由磁場產(chǎn)生器300傳遞至催化轉(zhuǎn)化器基體的傳導(dǎo)部件的功率，從而用于改善感應(yīng)加熱。

圖25是根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的催化轉(zhuǎn)化器的一部分的橫截面視圖。各種元件的尺寸已經(jīng)被擴(kuò)大以示出各種特征部并且不一定按比例繪制。沿著包含在一個(gè)或多個(gè)線圈(例如線圈20)中的金屬線的橫截面402、403、404和405示出了催化轉(zhuǎn)化器基體(例如，基體10)的一部分。在各種實(shí)施例中，橫截面402-405可以表示單個(gè)線圈的四個(gè)繞組或者四個(gè)不同線圈的四個(gè)繞組。另外，橫截面402和404可以表示第一線圈的兩個(gè)繞組，而橫截面403和405可以表示與第一線圈交織的第二線圈的兩個(gè)繞組。另外，橫截面402和403可以表示第一線圈的兩個(gè)繞組，而橫截面404和405可以表示與第一線圈相鄰的第二線圈的繞組等。

應(yīng)當(dāng)注意的是，盡管橫截面402-405對應(yīng)于實(shí)心圓形金屬線，但是同樣也可以實(shí)施包括標(biāo)準(zhǔn)金屬線、中空導(dǎo)體和/或不同幾何形狀的導(dǎo)體的其它構(gòu)型。另外，對應(yīng)于橫截面402-405的導(dǎo)體可以各個(gè)隔絕。在其它實(shí)施例中，間隙區(qū)域410可以填充有電解質(zhì)、絕緣體或其它材料，其幫助磁場有效地傳遞并且支撐繞組，同時(shí)防止繞組和/或系統(tǒng)的其它導(dǎo)電部件之間電接觸或短路。

橫截面414表示金屬殼體(例如殼體18)或者其它金屬筒、碳基納米材料筒或外殼或催化轉(zhuǎn)化器的其它殼子。磁屏蔽件412設(shè)置為層22的另一示例，以將由一個(gè)或多個(gè)線圈產(chǎn)生的更多磁場導(dǎo)向催化轉(zhuǎn)化器基體。磁屏蔽件412可以由鐵素體或其它高磁導(dǎo)率、低功率損失的材料(例如Giron、MagnetShield、Papershield、Finemet、CobalTex)或由可以布置在線圈中的一些或所有繞組周圍的其它磁屏蔽材料制成。特別地，磁屏蔽件412操作以作為磁通量集中器、通量增強(qiáng)器、分流器或通量控制器，以將磁場容納在催化轉(zhuǎn)化器內(nèi)。這樣，磁屏蔽件412通過減緩毗鄰傳導(dǎo)材料的不期望加熱而降低了損失。在沒有磁屏蔽件412的情況下，由線圈產(chǎn)生的磁通量可以展布在線圈周圍，并且與導(dǎo)電的周圍設(shè)備(例如金屬殼體414)和排氣系統(tǒng)中的其它周圍金屬、和/或內(nèi)燃機(jī)、車輛、產(chǎn)生器或其它電氣系統(tǒng)或主系統(tǒng)的其它部件連結(jié)，從而降低了這些部件的壽命并增大了能量損失。

另外，磁屏蔽件412操作成例如通過重新引導(dǎo)磁通量而將磁場導(dǎo)向基體10，以便選擇性地加熱基體10的期望區(qū)域，不然磁通量將從基體的所述期望區(qū)域離開。特別地，磁屏蔽件412可以操作成沿著基體10的傳導(dǎo)元件的方向?qū)⒂删€圈產(chǎn)生的磁通量集中，以用于更有效地加熱。作為附加的益處，磁屏蔽件412可以改善感應(yīng)線圈的電效率、增大功率傳遞。

圖26是根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的催化轉(zhuǎn)化器的一部分的橫截面視圖。特別地，示出的橫截面視圖包含了參考圖25描述的許多共用功能和特征，所述共用功能和特征用共用的附圖標(biāo)記表示。

在所示的實(shí)施例中，磁屏蔽件成形為包括單獨(dú)的反射器422。與磁屏蔽件412的其余部分一樣，反射器422可以由鐵素體或其它高磁導(dǎo)率、低功率損失的材料制成并且布置在線圈中的一些或所有繞組周圍。特別地，反射器422操作為磁通量集中器、通量增強(qiáng)器、分流器或通量控制器，以將磁場包含在催化轉(zhuǎn)化器中，并且進(jìn)一步將磁場導(dǎo)向基體10的期望區(qū)域。盡管發(fā)射器422示出為具有特定的凹形形狀，但是同樣也可以采用包括凸形形狀和其它幾何形狀的非凹形形狀。

應(yīng)當(dāng)注意的是，盡管前文主要集中在催化轉(zhuǎn)化器的操作上，但是本文公開的技術(shù)同樣可以應(yīng)用于操作和控制其它排放物控制系統(tǒng)，例如柴油氧化催化劑、柴油顆粒過濾器、汽油顆粒過濾器、選擇性的催化還原裝置和其它排放物控制設(shè)備和系統(tǒng)。

圖27是根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的催化轉(zhuǎn)化器的一部分的四分之一剖視圖500。特別地，示出的感應(yīng)加熱催化劑組件的四分之一部分移除了基體，以顯示針形物504(金屬線32的示例)的放置。各種元件的尺寸已經(jīng)被放大以示出各種部件并且不一定按比例繪制。示出了殼體502，例如殼體18或其它金屬筒、碳基納米材料筒或外殼或催化轉(zhuǎn)化器的其它殼部。感應(yīng)線圈506(例如，一個(gè)或多個(gè)金屬線圈20) 示出為實(shí)心塊體，這僅僅是為了示出感應(yīng)線圈相對于其它部件的定位。

磁通量集中器508操作為磁屏蔽件(作為層22的其它示例)，以將由感應(yīng)線圈506產(chǎn)生的更多磁場導(dǎo)向催化轉(zhuǎn)化器基體中的針形物504。特別地，磁通量集中器508操作為磁通量集中器、通量增強(qiáng)器、分流器或通量控制器，以將磁場包含在催化轉(zhuǎn)化器中。這樣，磁通量集中器508通過減緩對毗鄰的傳導(dǎo)材料的不期望加熱而降低了損失。在沒有磁通量集中器508的情況下，由感應(yīng)線圈506產(chǎn)生的磁通量可以展布在線圈周圍并且與導(dǎo)電的周圍設(shè)備(例如殼體502)和排氣系統(tǒng)中的其它周圍金屬和/或內(nèi)燃機(jī)、車輛、產(chǎn)生器或其它電氣系統(tǒng)或主系統(tǒng)的其它部件連結(jié)，從而降低了這些部件的壽命并增大了能量損失。

另外，磁通量集中器508操作成例如通過重新引導(dǎo)磁通量而將磁場導(dǎo)向針形物504，以便選擇性地加熱基體的期望區(qū)域，不然磁通量將從基體的所述期望區(qū)域離開。特別地，磁通量集中器508可以操作成沿著基體的傳導(dǎo)元件的方向?qū)⒂筛袘?yīng)線圈506產(chǎn)生的磁通量集中，以用于更有效地加熱。作為附加的益處，磁通量集中器508可以改善感應(yīng)線圈的電效率、增大功率傳遞。

磁通量集中器508可以由鐵素體或其它高磁導(dǎo)率、低功率損失的材料(例如Giron、MagnetShield、Papershield、Finemet、CobalTex)或由可以布置在線圈中的一些或所有繞組周圍的其它磁屏蔽材料制成。但是，許多磁通量集中器材料沒有研發(fā)成經(jīng)受高溫。

磁通量集中器材料典型地在窄頻率范圍內(nèi)具有非常高的磁導(dǎo)率。頻率在設(shè)計(jì)過程中確定。通過高密度來獲得高磁導(dǎo)率。通過高壓壓實(shí)羥基鐵粉來獲得增大的密度。在壓實(shí)之后，粉末顆粒的緊密接近度有助于來自感應(yīng)線圈的磁通量的優(yōu)選路線。該磁導(dǎo)率在低溫下工作良好，但是在高溫下開始衰減。用于這些材料中的許多材料的最大使用溫度在250℃左右。磁通量集中器508中的過多熱量會(huì)導(dǎo)致材料退化，并且因此導(dǎo)致其性能退化。更高的溫度會(huì)開始燒結(jié)該致密體，并且材料開始在磁通量集中器粉到半固態(tài)感應(yīng)體材料之間轉(zhuǎn)變。材料的這種已改變的形式失去了其在高頻率下的磁導(dǎo)率(衰減)，這降低了性能。另外，感應(yīng)線圈506中的過多熱量會(huì)導(dǎo)致線圈的電阻/阻抗改變，并且因此導(dǎo)致其操作改變。

在各種實(shí)施例中，感應(yīng)線圈506可以是例如經(jīng)由內(nèi)燃機(jī)的冷卻系統(tǒng)進(jìn)行水冷的。冷卻可以幫助將感應(yīng)線圈506和磁通量集中器508保持處于低溫處，同時(shí)還存在這樣的針形物504和基體，所述針形物可以在感應(yīng)加熱期間被加熱至如此高溫以赤熱發(fā)光，所述基體自身在操作期間達(dá)到并超過點(diǎn)火溫度。但是，感應(yīng)線圈506的水冷卻可能不總是期望的解決方案。將引擎的冷卻劑按路線送至感應(yīng)系統(tǒng)的位置會(huì)增大實(shí)施感應(yīng)加熱催化組件的成本。

在各種實(shí)施例，磁通量集中器508由高溫磁通量集中器材料(例如，來自BASF的具有1.25％Epikote 1004樹脂的以穩(wěn)定形式設(shè)定的SQ-R級羥基鐵粉)組成。在低溫穩(wěn)定型磁通量集中器材料中，羥基鐵原料包含尺寸相當(dāng)均勻且隨機(jī)定向的小球形顆粒。這些低溫材料由于成形過程而顯示出一些或大部分球形顆粒變形為橢圓形圓盤。這些圓盤被緊密地壓緊在一起并且圓盤的縱橫比主要定向成垂直于成形方向。相反，高溫磁通量集中器材料(例如SQ-R級羥基鐵粉)顯示出緊密壓縮的球形顆粒，而球形顆粒形狀不發(fā)生可見變形。壓實(shí)密度可以稍微降低，以降低或消除材料的燒結(jié)。粉末壓實(shí)物仍然為粉末壓實(shí)物，因此在整個(gè)頻率范圍上不存在磁導(dǎo)率的衰退。該高溫穩(wěn)定型磁通量集中器材料的磁導(dǎo)率介于50和60之間，且在1kHz到200kHz的可使用頻率范圍內(nèi)是穩(wěn)定的。這還具有如下好處：在介于500℃和900℃之間的溫度下重復(fù)熱循環(huán)測試之后，磁導(dǎo)率的一次下降小于5％。

在各種實(shí)施例中，磁通量集中器508通過使羥基粉末與樹脂混合并且將形成的材料按壓在環(huán)形模具中來形成，所述環(huán)形模具對應(yīng)于磁通量集中器508的期望形狀。例如，按壓過程可以經(jīng)由環(huán)形環(huán)壓(其按壓壓力介于25,000lbf(113kN)和50,000lbf(226kN)之間)和介于30秒和10分鐘之間的按壓保持時(shí)間來使用環(huán)形模具(其環(huán)形模具溫度介于25℃和300℃之間)。盡管上面描述了顆粒成形方法，但是同樣也可以使用其它方法，包括：

1.沖壓—對于高密度剛性產(chǎn)品來說，在短的持續(xù)時(shí)間中(典型地，1秒循環(huán)時(shí)間)高壓成形粉末混合物；

2.注塑成型—對于中等密度剛性產(chǎn)品來說，在短的持續(xù)時(shí)間中(典型地，45秒循環(huán)時(shí)間)高壓成形液體混合物；

3.擠壓—對于中等密度可模塑產(chǎn)品來說，在連續(xù)基底上中等壓力成形半液體混合物；

4.輥軋成形—對于中等密度剛性產(chǎn)品來說，在連續(xù)基底上中等壓力成形粉末混合物；和

5.電磁成形—對于中等密度剛性產(chǎn)品來說，在短的持續(xù)時(shí)間中(典型地，45秒循環(huán)時(shí)間)低壓成形粉末或液體混合物。

另外，盡管已經(jīng)公開了顆粒粉末/樹脂混合物，但是可以使用其它粉末和液體混合物，包括具有粉末和更高百分比樹脂的高粘度液體混合物。

在示出的示例中，磁通量集中器508約為3到5mm厚并且具有設(shè)計(jì)成均勻地覆蓋感應(yīng)線圈506的形狀。模擬結(jié)果顯示磁通量集中器不具有強(qiáng)烈的效果且熱轉(zhuǎn)化率(限定為由針形物504吸收的粉末與驅(qū)動(dòng)感應(yīng)線圈的粉末之間的比值)大約為80％。但是，一些剩余的磁場仍然到達(dá)殼體502。另外，盡管可透過的針形物504是通量線的優(yōu)選路線，但是磁場集中在最靠近線圈的針形物504中。

結(jié)合下列圖28和29示出了感應(yīng)加熱催化劑組件的其它設(shè)計(jì)。

圖28是根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的催化轉(zhuǎn)化器的一部分的四分之一剖視圖510。特別地，感應(yīng)加熱催化劑組件的四分之一截面示出為包括參照圖27描述的許多共用功能和特征，所述共用功能和特征用共用的附圖標(biāo)記表示。

在該示例中，感應(yīng)線圈506已經(jīng)被加長，以用于更多的磁通量覆蓋/產(chǎn)生，且針形物長度已經(jīng)被修改以促進(jìn)磁通量更好地分布在陶瓷基體中。特別地，針形物504的長度是呈梯度的，使得最靠近感應(yīng)線圈506的針形物比最靠近基體中心的針形物短。磁通量集中器508的尺寸也已經(jīng)被增大。在設(shè)計(jì)中，模擬結(jié)果顯示熱轉(zhuǎn)化率提高至大約90％的效率并且基體的加熱更加均勻。

圖29是根據(jù)本公開的另一實(shí)施例的催化轉(zhuǎn)化器的一部分的四分之一剖視圖520。特別地，感應(yīng)加熱催化劑組件的四分之一截面示出為包括參考圖27描述的多個(gè)共用功能和特征，所述共用功能和特征用相同的附圖標(biāo)記表示。

在該示例中，通過延長懸突部522超過針形物504的端部并且可選地也超過基體的端部而改變了磁通量集中器508的形狀。模擬結(jié)果顯示熱轉(zhuǎn)化率提高至約0.93或93％的效率。

如在本文中可使用的，術(shù)語“大體”和“大約”為其對應(yīng)的術(shù)語和/或物品之間的相對性提供了工業(yè)上可接受的公差。該工業(yè)上可接受的公差的范圍從小于1％到5％，并且對應(yīng)但不局限于部件值、集成電路工藝變化、溫度變化、升高和下降的時(shí)間和/或熱噪音。該物品之間的相對性的范圍從百分之幾的差別到顯著差別。還如在本文中可使用的，術(shù)語“構(gòu)造成”、“可操作地聯(lián)接至”、“聯(lián)接至”和/或“聯(lián)接”包括物品之間的直接聯(lián)接和/或物品之間經(jīng)由中介物品(例如，物品包括但不限于部件、元件、電路和/或模塊)的間接聯(lián)接，其中，以間接聯(lián)接為例，中介物品不改變信號的形成，但是可以調(diào)整其電流水平、電壓水平和/或功率水平。如在本文中可進(jìn)一步使用的，推斷的聯(lián)接(即，其中一個(gè)元件通過推斷聯(lián)接至另一元件)包括兩個(gè)物品之間的以與“聯(lián)接至”相同的方式的直接或間接聯(lián)接。如在本文中可進(jìn)一步使用的，術(shù)語“構(gòu)造成”、“可操作成”、“聯(lián)接至”或“可操作地聯(lián)接至”表示：物品包括一個(gè)或多個(gè)電力聯(lián)接、輸入、輸出等以在激活時(shí)執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)對應(yīng)的功能、以及物品還可進(jìn)一步包括推斷地聯(lián)接至一個(gè)或多個(gè)其它物品。如在本文中仍然可進(jìn)一步使用的，術(shù)語“與…關(guān)聯(lián)”包括分開的物品的直接和/或間接聯(lián)接和/或一個(gè)物品嵌入在另一物品中。

如在本文中可使用的，術(shù)語“比較有利”指的是兩個(gè)或更多個(gè)物品、信號等之間的比較提供了期望的關(guān)系。例如，當(dāng)期望的關(guān)系是信號1比信號2具有更大的量級時(shí)，則在信號1的量級大于信號2的量級時(shí)或者當(dāng)信號2的量級小于信號1的量級時(shí)可以獲得有利的比較結(jié)果。如在本文中可使用的，術(shù)語“比較不利”指的是兩個(gè)或更多個(gè)物品、信號等之間的比較不能提供期望的關(guān)系。

如在本文中還可使用的，術(shù)語“處理模塊”、“處理電路”、“處理器”和/或“處理單元”可以是單個(gè)處理設(shè)備或多個(gè)處理設(shè)備。該處理設(shè)備可以是微處理器、微控制器、數(shù)字信號處理器、微型計(jì)算機(jī)、中央處理單元、現(xiàn)場可編程門陣列、可編程邏輯設(shè)備、狀態(tài)機(jī)、邏輯電路、模擬電路、數(shù)字電路、和/或基于電路的硬編碼和/或操作指令來操縱信號(模擬和/或數(shù)字)的任何設(shè)備。處理模塊、模塊、處理電路和/或處理單元可以是或者進(jìn)一步包括存儲(chǔ)器和/或集成的存儲(chǔ)元件，所述存儲(chǔ)器和/或集成的存儲(chǔ)元件可以是單個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備、多個(gè)存儲(chǔ)設(shè)備和/或另外的處理模塊、模塊、處理電路和/或處理單元的嵌入電路。該存儲(chǔ)設(shè)備可以是只讀存儲(chǔ)器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、易失存儲(chǔ)器、非易失存儲(chǔ)器、靜態(tài)存儲(chǔ)器、動(dòng)態(tài)存儲(chǔ)器、閃存、高速緩沖存儲(chǔ)器和/或存儲(chǔ)數(shù)字信息的任何設(shè)備。注意的是，如果處理模塊、模塊、處理電路和/或處理單元包括多于一個(gè)的處理設(shè)備，則處理設(shè)備可以居中布置(例如，經(jīng)由有線和/或無線的總線結(jié)構(gòu)直接聯(lián)接在一起)或者可以分撒布置(例如，經(jīng)由局域網(wǎng)和/或廣域網(wǎng)通過間接聯(lián)接的云計(jì)算)。另外，注意的是，如果處理模塊、模塊、處理電路和/或處理單元經(jīng)由狀態(tài)機(jī)、模擬電路、數(shù)字電路和/或邏輯電路而實(shí)施其一個(gè)或多個(gè)功能，則存儲(chǔ)相應(yīng)操作指令的存儲(chǔ)器和/或存儲(chǔ)元件可以嵌入在電路中或電路外，所述電路包括狀態(tài)機(jī)、模擬電路、數(shù)字電路和/或邏輯電路。仍然需要進(jìn)一步注意的是，存儲(chǔ)元件可以存儲(chǔ)，而處理模塊、模塊、處理電路和/或處理單元執(zhí)行硬編碼和/或操作指令，所述操作指令對應(yīng)于在一個(gè)或多個(gè)附圖中示出的步驟和/或功能中的至少一些。該存儲(chǔ)設(shè)備或存儲(chǔ)元件可以包括在制品中。

上文已經(jīng)借助于示出了具體功能的性能及關(guān)系的方法步驟而描述了一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例。這些功能性構(gòu)造塊和方法步驟的邊界和順序?yàn)榱嗣枋龇奖愣我獾叵薅ㄔ诒疚闹??？梢韵薅ㄌ娲倪吔绾晚樞颍灰m當(dāng)?shù)貓?zhí)行具體功能和關(guān)系即可。任何這樣的替代邊界和順序因此處于權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)。另外，這些功能性構(gòu)造塊的邊界為了描述方便已經(jīng)任意地限定。可以限定替代的邊界，只要適當(dāng)?shù)貓?zhí)行某些重要功能即可。類似地，流程框圖也可以任意地限定在本文中，以示出某些重要的功能。

在使用的程度上，流程框圖的邊界和順序可以以其它方式限定并且仍然執(zhí)行某些重要的功能。對功能性構(gòu)造塊和流程框圖及順序的這些替代限定因此處于權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還將認(rèn)識到的是，本文的功能性構(gòu)造塊和其它示意塊、模塊和部件可以如所示地實(shí)施，或者通過離散的部件、應(yīng)用具體集成電路、執(zhí)行適當(dāng)程序等的處理器或者其任何組合來進(jìn)行實(shí)施。

另外，流程圖可以包括“開始”和/或“繼續(xù)”指示。“開始”和/或“繼續(xù)”指示反映了存在的步驟可以選擇性地并入或者以其它方式與其它例程相結(jié)合地使用。關(guān)于這點(diǎn)，“開始”表示存在的第一步驟的開始，并且可以在之前具有其它未具體示出的活動(dòng)。另外，“繼續(xù)”指示反映了存在步驟可以執(zhí)行多次和/或可以在之后具有其它未具體示出的活動(dòng)。另外，盡管流程圖示出了步驟的特定順序，但是其它順序同樣是可行的，只要保持因果關(guān)系的原理即可。

在此一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例用于示出一個(gè)或多個(gè)方面、一個(gè)或多個(gè)特征、一個(gè)或多個(gè)概念和/或一個(gè)或多個(gè)示例。設(shè)備、制品、機(jī)器和/或工藝的物理實(shí)施例包括參照本文討論的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例描述的一個(gè)或多個(gè)方面、特征、概念、示例等。另外，從這圖到那圖，實(shí)施例可以包含可使用相同或不同附圖標(biāo)記的相同或類似命名的功能、步驟、模塊等，并且這樣，功能、步驟、模塊等可以是相同的或類似的功能、步驟、模塊等或者是不同的功能、步驟、模塊等。

除非明確地相反說明，否則向在本文示出的任何附圖中的元件傳遞的信號、來自所述元件的信號和/或所述元件之間的信號可以是模擬的或數(shù)字的、連續(xù)時(shí)間的或離散時(shí)間、以及單端(single-ended)的或差分的。例如，如果信號路徑示出為單端路徑，則它也可代表差分信號路徑。類似地，如果信號路徑示出為差分路徑，則它也可以代表單端路徑。盡管本文已經(jīng)描述了一個(gè)或多個(gè)特定構(gòu)造，但是同樣可以實(shí)施其它構(gòu)造，所述其它構(gòu)造使用未明顯示出的一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)總線、元件之間的直接連接和/或其它元件之間的間接聯(lián)接，如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可意識到的。

術(shù)語“模塊”用在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的描述中。模塊經(jīng)由設(shè)備實(shí)施一個(gè)或多個(gè)功能，所述設(shè)備例如是可以包括存儲(chǔ)器(其存儲(chǔ)操作指令)或與存儲(chǔ)器相關(guān)聯(lián)地操作的處理器或其它處理設(shè)備或其它硬件。模塊可以單獨(dú)操作和/或與軟件和/或固件相結(jié)合地操作。還如本文中使用的，模塊可以包含一個(gè)或多個(gè)子模塊，每個(gè)子模塊可以是一個(gè)或多個(gè)模塊。

盡管已經(jīng)在本文中明確地描述了一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例的各種功能和特征的特定組合，但是這些特征和功能的其它組合同樣也是可行的。本公開不限于本文公開的特定示例并且明顯包含這些其它組合。