DE4131970C2 - Katalytischer Konverter mit einem elektrischen Widerstand als Katalysatorträger - Google Patents

Katalytischer Konverter mit einem elektrischen Widerstand als Katalysatorträger

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Description

Die Erfindung betrifft einen katalytischen Konverter der im Oberbegriff der Ansprüche 1 und 6 angegebenen Gattung. Ein sol­ cher katalytischer Konverter ist aus der JP-2-22 36 22 (A) be­ kannt. Wird durch diese bekannte Anordnung ein elektrischer Strom hindurchgeschickt, so vermag dieser auf recht kurzen Strompfaden zu fließen mit der Wirkung, daß nur eine ver­ gleichsweise geringe, zur Strompfadlänge proportionale Wider­ standserwärmung des Katalysatorträgers erreicht wird.
Aus der DE 29 02 779 A1 ist eine Matrix für einen katalytischen Konverter zur Abgasreinigung mit einem aus einem glatten Blech und einem gewellten Blech bestehenden Katalysatorträger be­ kannt, bei welchem im glatten Blech und/oder im gewellten Blech jeweils Löcher vorgesehen sind, welche sich über die gesamte Blech- oder Bandlänge erstrecken. Durch diese Ausgestaltung soll erreicht werden, daß in den Strömungskanälen der Matrix eine möglichst starke Turbulenz der Abgasströmung erreicht und dadurch eine Verkürzung der Matrix-Baulänge ermöglicht wird.
Aus der US-PS 3,770,389 ist ein katalytischer Konverter be­ kannt, bei welchem der Katalysatorträger als elektrischer Widerstand ausgebildet ist. Der bekannte Katalysator weist eine wellenförmige Edelstahlplatte und eine ebene Edelstahlplatte auf, welche in Sandwich-Bauweise zusammengesetzt und spiralförmig aufgewickelt ist. Beide Platten sind mit einer dünnen Beschichtung aus einem elektrisch isolierenden, keramischen Material versehen, in welchem die katalytischen Partikel gleichmäßig dispergiert sind. Wird ein Strom angelegt, so fließt derselbe spiralförmig durch die Platten gegen einen hohen elektrischen Widerstand, welcher durch die spiralförmigen Windungen der Edelstahlplatten hervorgerufen wird. Demzufolge wird der Katalysator vergleichsweise rasch nach dem Starten des Motors auf seine Betriebstemperatur aufgeheizt.
Dieser bekannte katalytische Konverter ist insofern nachteilig, als es im Betrieb zu einem Abblättern der elektrisch isolieren­ den Beschichtung von den Edelstahlplatten kommt. Dieses teil­ weise Abbröckeln der Isolierung führt zu elektrischen Kurz­ schlüssen zwischen benachbarten Schichten der Edelstahlplatten, wodurch der elektrische Widerstand der Gesamtanordnung dra­ stisch herabgesetzt wird. Mit einem solcherart durch Kurzschluß verminderten elektrischen Widerstand läßt sich die Betriebstem­ peratur des Katalysators mit Hilfe der elektrischen Wider­ standserhitzung nicht erzielen.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen katalytischen Konverter so auszubilden, daß ein hoher elektrischer Widerstand gegeben ist, ohne daß elektrisch isolierende Schichten auf dem Katalysatorträger vorgesehen werden.
Diese Aufgabe wird nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
Bevorzugte Ausführungsformen und vorteilhafte Ausgestaltungen dieser ersten Ausführungsform sind in den Unteransprüchen 2 bis 5 angegeben.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die vorstehend genannte Aufgabe durch den Gegenstand des Anspruchs 6 gelöst.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispie­ len und unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben. In dieser zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform,
Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,
Fig. 3 eine perspektivische, vergrößerte Darstellung eines Ka­ talysatorträgers gemäß der ersten Ausführungsform, wobei sich im dargestellten Zustand ebene Edelstahl­ bleche und gewellte Edelstahlbleche radial von einem Metallkern nach außen erstrecken,
Fig. 4 einen Längsschnitt durch die erste Ausführungsform, wobei schematisch mit Hilfe von Pfeilen die Strom- Strömungspfade dargestellt sind,
Fig. 5 ein Flußdiagramm, welches die Aufeinanderfolge von Betriebsschritten illustriert, welche mit Hilfe einer Steuereinheit ausgeführt werden, und
Fig. 6 eine Darstellung entsprechend Fig. 2, jedoch eine zweite Ausführungsform betreffend.
Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
Nach den Fig. 1 bis 4 ist ein katalytischer Konverter einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung gezeigt, der mit dem Bezugszeichen 10 gekennzeichnet ist.
Wie die Fig. 1 zeigt, weist der katalytische Konverter 10 ein Gehäuse 12 und einen Katalysatorträger 14 auf, der in dem Gehäuse 12 angeordnet ist. Wie nachfolgend noch detail­ liert beschrieben wird, weist der Katalysatorträger 14 ge­ wellte Bleche 16a bis 16d und ebene Bleche 18a bis 18d auf, die zusammen um eine aus Metall bestehende, elektrisch leitende Zentralelektrode 20 aufgerollt sind, um so eine zylin­ drische Wabenstruktur (siehe Fig. 3) zu bilden. Die Zentralelektro­ de 20 ist koaxial innerhalb des Gehäuses 12 (siehe Fig. 2) angeordnet.
Das Gehäuse 12 besitzt einen Einlaß 22, der mit einem (nicht dargestellten) Motor-Auspuffkrümmer und mit einem Aus­ gang 24, der über ein Auspuff-Endrohr (das nicht dargestellt ist) mit der Außenatmosphäre in Verbindung steht, verbunden ist. Das Gehäuse 12 ist aus zwei zusammenpassenden Schalen (Gegenstücke) 12a und 12b aufgebaut, die Flansche 12c auf­ weisen. Die Schalen 12a und 12b sind über diese Flansche 12c miteinander verbunden. Der Katalysatorträger 14 ist zwi­ schen dem Einlaß 22 und dem Auslaß 24 des Gehäuses 12 ange­ ordnet.
Eine elektrisch leitende Außenelektrode 26, die eine hohlzylindrische Form aufweist, umgibt den Katalysatorträger 14. Äußere Kanten der gewellten und der ebenen Bleche 16a bis 16d und 18a bis 18d sind elektrisch mit der Außen­ elektrode 26 verbunden. Eine erste elektrische Zuführung 28 ist mit einem Ende der Außenelektrode 26 und das andere (nicht darge­ stellte) Ende davon ist mit einem negativen Anschluß einer nicht dargestellten Batterie über einen (nicht dargestell­ ten) Schalter verbunden.
Ein zweiter elektrischer Leiter 30 ist mit seinem einen Ende mit der Zentralelektrode 20 und mit seinem anderen (nicht darge­ stellten) Ende mit einem positiven Anschluß der Batterie verbunden. Somit kann der Katalysatorträger 14 beim Schließen des Schalters mit Energie versorgt werden.
Eine keramische Fasermatte 32, die eine hohlzylindrische Form aufweist, ist zwischen der Außenelektrode 26 und dem Gehäuse 12 zur Bildung einer elektrischen Isolierung dazwischen ange­ ordnet.
Der Aufbau des Katalysatorträgers 14 wird nachfolgend an­ hand der Fig. 3 erläutert.
Zuerst werden ebene Bleche (Blätter) 18a bis 18d, die eine Breite von 100 mm in Richtung der Achse der Zentralelektrode 20 aufweisen, an den entsprechenden inneren Enden der Kanten mit der Zentralelektrode 20 in einer solchen Art und Weise verbunden, daß die inneren Enden im gleichen Abstand zueinander um den Umfang der Zentralelektrode 20 herum verteilt angeordnet sind. Die Zentralelektrode 20 besitzt eine Länge von 100 mm.
Anschließend werden zwei erste, dünnere, gewellte Bleche 16a an in Längsrichtung gegenüberliegenden Endbereichen der Zentralelektrode 20 derart verbunden, daß sie mit gegenüberliegenden Endbereichen des ersten ebenen Bleches 18a verankert sind. Jedes der ersten gewellten Bleche 16a besitzt eine Breite von 15 mm, und zwar in Richtung der Achse der Zentralelektrode 20. Ein zweites gewelltes Blech 16b besitzt eine Breite von 100 mm entlang der Achse der Zentralelektrode 20 und ist mit der Zentralelektrode 20 so verbunden, daß es mit dem zweiten ebenen Blech 18b verbunden ist. Ein drittes gewelltes Blech 16c be­ sitzt eine Breite von 30 mm entlang der Achse der Zentralelektrode 20 und ist mit einem mittleren Längsbereich der Zentralelektro­ de 20 derart verbunden, daß es mit dem dritten ebenen Blech 18c verbunden ist. Ein viertes gewelltes Blech 16d besitzt eine Breite von 100 mm entlang der Achse der Zentralelektrode 20 und ist mit der Zentralelektrode 20 derart verbunden, daß es mit dem vierten ebenen Blech 18d in Eingriff ist. Demzufolge sind innere Enden der gewellten Bleche 16a bis 16d in gleichem Abstand um den Umfang der Zentralelektrode 20 herum angeordnet. Äußere En­ den der gewellten Bleche 16a bis 16d und der ebenen Bleche 18a bis 18d sind elektrisch mit der Außenelektrode 26 verbunden. Es ist anzumerken, daß jedes Paar der gewellten und ebenen Bleche 16a und 18a, 16b und 18b, 16c und 18c oder 16d und 18d die gleiche Länge haben, und zwar in radialer Richtung nach außen von der Zentralelektrode 20 aus gesehen. Jedes gewellte Blech 16a, 16b, 16c oder 16d und jedes ebene Blech. 18a, 18b, 18c oder 18d sind abwechselnd, wie dies dargestellt ist, angeordnet.
Anschließend werden die gewellten Bleche 16a bis 16d und die ebenen Bleche 18a bis 18d spiralförmig um die Zentralelektrode 20 mit einer vorgegebenen Anzahl von Win­ dungen derart aufgewickelt, daß jedes gewellte Blech zwischen zwei ebenen Blechen in Sandwich-Bauweise eingelegt ist. Durch dieses Aufwickeln entsteht eine Waben­ struktur, die eine Vielzahl von kleinen Gasdurchlässen auf­ weist (wie dies teilweise in Fig. 2 gezeigt ist). Die Bleche werden mittels Nickel oder ähnlichem miteinan­ der verschweißt. Unter Verwendung einer bekannten katalyti­ schen Beschichtungstechnik wird geeigneter Katalysator auf die inneren Flächen der Waben-Zelle (ohne Bezugszeichen) be­ schichtet. Anschließend wird der Katalysatorträger 14 in die Außenelektrode 26 und die keramische Faser-Matte 32 eingefügt. Dann werden der Katalysatorträger 14, die Außenelektrode 26 und die keramische Faser-Matte 32 in das Gehäuse 12 eingefügt.
Wie aus der Fig. 4 zu ersehen ist, besitzt der so herge­ stellte Katalysatorträger 14 erste und zweite Zwischen­ räume 34 und 36 abwechselnd in radialer Richtung. Deshalb fließt, wenn der Schalter der Batterie geschlossen wird, elektrischer Strom im wesentlichen serpentinenförmig von der Zentral­ elektrode 20 zu der Außenelektrode 26, wie dies schematisch durch die Pfeile angedeutet ist. Dies bedeutet, daß der elektri­ sche Strom zunächst radial nach außen von der Zentralelektrode 20 zu dem ersten gewellten Blech 16a durch das erste ebene Blech 18a hindurchfließt. Dann fließt der elektrische Strom axial nach innen von dem ersten gewellten Blech 16a zu dem dritten gewellten Blech 16c über das zweite ebene Blech, das zweite gewellte und das dritte ebene Blech 18b, 16b und 18c. Dann fließt der elektrische Strom axial von dem dritten gewellten Blech 16c nach außen zu dem ersten gewellten Blech 16a über das vierte ebene, das vierte gewellte und das erste ebene Blech 18d, 16d und 18a. Obwohl es nicht vollständig in Fig. 4 dargestellt ist, sind die gewellten und die ebenen Bleche 16a bis 16d und 18a bis 18d spiralförmig um die Zentralelektrode 20 herum aufgewickelt, um so eine Wabenstruktur zu erhalten, die sich radial nach außen kontinuierlich von der Zentralelektrode 20 zu der Außenelektrode 26 er­ streckt.
Da der elektrische Strom im wesentlichen serpentinenförmig fließt, bedeutet dies, daß ein im wesentlichen langer Strom­ pfad des elektrischen Stromes in dem Katalysatorträger 14 gebildet wird, wodurch eine größere Wärme in dem Katalysa­ torträger 14 erzeugt wird. Der elektrische Widerstand des Katalysatorträgers 14 wandelt die elektrische Energie in Wärme um, die durch Wärmeleitung auf die katalytische Be­ schichtung auf den inneren Flächen der Waben-Zellen über­ tragen wird. Dadurch wird, nachdem der Motor gestartet ist, die Temperatur des Katalysators sehr schnell auf die Be­ triebstemperatur erhöht, bei der der Katalysator seine kata­ lytische Aktivität entwickelt.
Betrachtet man die Anordnung der gewellten Bleche 16a relativ zu dem gewellten Blech 16c, so ist ersichtlich, daß die gewellten Bleche 16a von einem imaginären geometrischen Körper "S1" beabstandet sind, der von zylinderförmiger Gestalt ist und gegenüberliegende Ober­ flächen aufweist, die durch gerade Linien l1 und l2, die sich von der Achse der Zentralelektrode 20 in eine radiale Rich­ tung erstrecken und durch gegenüberliegende Kanten der ge­ wellten Bleche 16c hindurchtreten, definiert sind.
Falls beispielsweise Ferrit-Edelstahl, das eine Dicke von 50 µm und 20 Gew.-% und 15 Gew.-% von Chrom und Aluminium jeweils aufweist, für die Bleche 16a bis 16d und 18a bis 18d eingesetzt wird und der Ka­ talysatorträger 14 so aufgebaut ist, daß er einen Außen­ durchmesser von 100 mm und eine Länge in axialer Richtung der Zentralelektrode 20 von 100 mm aufweist, betrug der elek­ trische Widerstand des Katalysatorträgers 14 etwa 0,03 Ohm. Demzufolge beträgt die elektrische Leistung, die in Wärme umgewandelt wird, etwa 3 KW.
In der vorstehend beschriebenen Ausführungsform werden ebene Edelstahlbleche 18a bis 18d verwendet. Falls erfor­ derlich, können die ebenen Edelstahlbleche 18a bis 18b durch gewellte Edelstahlbleche ersetzt werden, die in ihrer Höhe der Wellenkämme kleiner als diejenigen der Wel­ lenkämme der gewellten Edelstahlbleche 16a bis 16d sind.
Ein Mikrocomputer wird zur Steuerung des Schalters der Bat­ terie in Abhängigkeit von zwei Temperaturbedingungen verwen­ det. Wie aus Fig. 5 zu ersehen ist, wird im Schritt 1 ermit­ telt, ob der Zündschalter des Motors eingeschaltet ist oder nicht. Im Schritt 2 wird durch einen Temperatur-Sensor für das Kühlwasser festgestellt, ob die Kühlwassertemperatur gleich oder unterhalb einer vorgegebenen Temperatur "Two" liegt oder nicht. Two ist ein Temperaturbereich von 30°C bis 60°C. Im Schritt 3 wird durch einen Temperatur-Sensor für das Abgas ermittelt, ob die Temperatur des Abgases gleich oder unterhalb einer vorbestimmten Temperatur "Teo" liegt. Teo liegt in einem Temperaturbereich von 350°C bis 400°C. Der Temperatur-Sensor für das Abgas ist in einem Bereich des Auspuffrohres angeordnet, der unmittelbar in Strömungsrichtung hinter dem katalytischen Konverter 10 liegt. Im Schritt 4 wird ein Steuerbefehl erzeugt, um den Schalter der Batterie zu schließen, um den katalytischen Träger zu erwärmen. Im Schritt 5 wird ein Steuerbefehl aus­ gegeben, um den Schalter zu öffnen. Wie in Fig. 5 zu sehen ist, wird der Schalter in dem Schritt 4 nur dann geschlos­ sen, falls die Ausgangszustände der Schritte 1 bis 3 positiv bestätigt sind. Andererseits wird, falls einer der Ausgangs­ zustände der Schritte 1 bis 3 negativ ist, der Schalter ge­ öffnet.
In Fig. 6 wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt.
Teile, die im wesentlichen die gleichen sind wie diejenigen nach der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform, werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet und es wird auf eine detaillierte Beschreibung dieser Bauteile in der nachfolgenden Beschreibung verzichtet.
Ein rechtwinklig größeres gewelltes Blech 38 ist auf einer rechtwinkligen Edelstahlplatte 40 angeordnet. Innere und äußere Enden der größeren gewellten Bleche 38 und der flachen Edelstahlplatte 40 sind elektrisch mit der Zentralelektrode 20 und mit einem elektrisch leitenden Rohr (das nicht in der Fig. 6 dargestellt ist) verbunden. Die größeren gewellten Bleche 38 und die flache Edelstahlplatte 40 besitzen dieselbe Breite entlang der Achse der Zentralelektrode 20 und haben auch die gleiche Länge der spiral­ förmig gewundenen Seiten (Flächen). Eine Vielzahl von kleineren gewellten Blechen 42 sind jeweils zwischen den größeren gewellten Blechen 38 und der flachen Edelstahlplatte 40 einge­ fügt. Jedes kleinere gewellte Blech 42 hat dieselbe Breite in Richtung der Achse der Zentralelektrode 20 wie diejenige der größeren gewellten Bleche 38 und der Edelstahlplatte 40 und besitzt eine Außenkrüm­ mung, deren Länge wesentlich geringer als diejenige des größeren gewellten Bleches 38 oder der Edelstahlplatte 40 ist. Die kleineren gewellten Bleche 42 sind derart voneinander beabstandet angeordnet, daß ein kleineres gewell­ tes Blech 42 radial nicht mit einem kleineren gewellten Blech 42, das radial gesehen, angrenzend zu dem einen kleineren gewellten Blech 42 angeordnet ist, überlappt. Deshalb fließt der elektrische Strom radial nicht direkt von der Zentralelektrode 20 zu der (nicht dargestellten) Außenelektrode 26, sondern fließt im wesentlichen serpenti­ nenförmig. Demzufolge wird, ähnlich der ersten Ausführungs­ form, ein im wesentlichen hoher elektrischer Widerstand des Katalysatorträgers 14 erhalten, um den Katalysator schnell aufzuheizen.
Betrachtet man die Lage des einen kleineren gewellten Bleches 42 relativ zu dem anderen kleineren gewellten Blech 42, das in radialer Richtung angrenzend zu dem einen kleineren gewellten Blech 42 angeordnet ist (d. h. dieses andere gewellte Blech ist radial nach außen oder radial nach innen benachbart zu dem einen kleineren gewellten Blech angeordnet), ist verständlich, daß dieses andere kleinere gewellte Blech 42 von dem imaginären geometrischen Kör­ per "S2" beabstandet angeordnet ist, der gegenüberliegende sektorenförmige Oberflächen und zwei rechtwinklige Ober­ flächen, die durch die geraden Linien l3 und l4 definiert sind, die sich von der Achse der Zentralelektrode 20 in eine radiale Richtung erstrecken und durch die gegenüberlie­ genden Kanten des einen kleineren gewellten Bleches 42 sich er­ strecken, aufweist, wobei die Kanten entlang der Achse der Zentralelektrode 20 verlaufen.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, daß ein im wesentlichen hoher elektrischer Widerstand des Katalysatorträgers erhalten wird, ohne eine elektrisch isolierende Beschichtung einzusetzen. Deshalb wird der Aufbau des Katalysatorträgers vereinfacht und folglich können die Herstellkosten des Konverters herabgesetzt werden.

Claims (6)

1. Katalytischer Konverter mit einem Gehäuse (12) und einem in dem Gehäuse aufgenommenen Katalysatorträger (14), wo­ bei der Katalysatorträger eine zentrale Elektrode (20) aufweist und spiralförmig um die zentrale Elektrode auf­ gewickelt ist, und mit einer hohlzylindrischen Außen­ elektrode (26), in welcher der Katalysatorträger (14) angeordnet ist, wobei der Katalysatorträger mit seinem inneren Ende elektrisch mit der Zentralelektrode (20) und mit seinem äußeren Ende elektrisch mit der hohlzy­ lindrischen Außenelektrode (26) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Katalysatorträger (14) aus vier ebenen Blechen (18a bis 18d) und vier gewellten Blechen (16a bis 16d) besteht, die jeweils miteinander abwechselnd angeordnet und spiralförmig aufgewickelt sind, wobei das erste ge­ wellte Blech (16a) lediglich die beiden einander gegen­ überliegenden randnahen Bereiche des zugehörigen ersten ebenen Bleches (18a) bedeckt, das zweite gewellte Blech (16b) wesentlich das gesamte zugehörige zweite ebene Blech (18b) bedeckt und das dritte gewellte Blech (16c) lediglich den Mittelbereich des zugehörigen dritten ebenen Bleches (18c) bedeckt, so daß ein langer ser­ pentinenförmiger Strompfad für den von der zentralen Elektrode (20) zur hohlzylindrischen Außenelektrode (26) fließenden Strom gebildet ist.
2. Konverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß elektrische Schaltkreisteile zur Verbindung mit einer elektrischen Energieversorgung sowohl mit der zentralen Elektrode (20) als auch mit der hohlzylindrischen Elek­ trode (26) verbunden sind.
3. Konverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste ebene Blech (18a), das erste gewellte Blech (16a), das zweite ebene Blech (18b), das zweite gewellte Blech (16b), das dritte ebene Blech (18c), das dritte gewellte Blech (16c), das vierte ebene Blech (18d) und das vierte gewellte Blech (16d) abwechselnd in einer senkrecht zur Längsachse der Zentralelektrode (20) ver­ laufenden Richtung angeordnet sind.
4. Konverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die inneren Enden des ersten gewellten Bleches (16a) elektrisch mit in Längsrichtung gegenüberliegenden End­ abschnitten der Zentralelektrode (20) verbunden sind, wobei ein inneres Ende des dritten gewellten Bleches (16c) elektrisch mit einem in Längsrichtung mittleren Abschnitt der Zentralelektrode (20) verbunden ist und wobei sich die inneren Enden des ersten, zweiten, drit­ ten und vierten ebenen Bleches (18a, 18b, 18c und 18d) zwischen den in Längsrichtung einander gegenüberliegen­ den Endabschnitten der Zentralelektrode (20) erstrecken und elektrisch mit der Zentralelektrode (20) verbunden sind.
5. Konverter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Enden der ersten, zweiten, dritten und vier­ ten gewellten Bleche (16a bis 16d) und die äußeren Enden der ersten, zweiten, dritten und vierten ebenen Bleche (18a bis 18d) jeweils elektrisch mit der hohlzylindri­ schen Elektrode (26) verbunden sind.
6. Katalytischer Konverter mit einem Gehäuse (12) und einem in dem Gehäuse aufgenommenen Katalysatorträger (14), wo­ bei der Katalysatorträger eine zentrale Elektrode (20) aufweist und spiralförmig um die zentrale Elektrode auf­ gewickelt ist, und mit einer hohlzylindrischen Außen­ elektrode, in welcher der Katalysatorträger (14) an­ geordnet ist, wobei der Katalysatorträger mit seinem in­ neren Ende elektrisch mit der Zentralelektrode (20) und mit seinem äußeren Ende elektrisch mit der hohlzylindri­ schen Außenelektrode (26) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß
der Katalysatorträger (14) außerdem eine zylindrische Wabenstruktur mit einem größeren gewellten Blech (38) und einer Vielzahl kleinerer gewellter Metallbleche auf­ weist, wobei die kleineren gewellten Metallbleche spi­ ralförmig um die Zentralelektrode (20) aufgewickelt sind,
das größere gewellte Blech (38) ein inneres Ende auf­ weist, welches elektrisch mit der Zentralelektrode ver­ bunden ist und ein äußeres Ende aufweist, welches elek­ trisch mit der hohlzylindrischen Elektrode verbunden ist,
wobei die kleineren gewellten Bleche (42) im Abstand voneinander derart angeordnet sind, daß ein kleineres gewelltes Blech (42), eingefügt zwischen erste und zwei­ te Schichten des größeren gewellten Bleches (38), in Um­ fangsrichtung der Zentralelektrode (20) von einem ande­ ren kleineren gewellten Metallblech (42) entfernt ist, welches zwischen der zweiten Schicht und einer dritten Schicht des größeren gewellten Bleches (38) eingefügt ist, wobei die ersten, zweiten und dritten Schichten des größeren gewellten Bleches (38) aufeinanderfolgend rings um die Zentralelektrode (20) derart angeordnet sind, daß der elektrische Strom auf einem serpentinenförmigen Strompfad fließt, welcher länger ist als der Radius der Wabenstruktur, um auf diese Weise den elektrischen Wi­ derstand der Wabenstruktur zu erhöhen.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0140505B1 (ko) * 1991-01-31 1998-06-01 볼프강 마우스, 지그프리트 나스 불균일하게 전기 가열되는 벌집형 본체
US5554342A (en) * 1991-12-20 1996-09-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electrical heating type catalytic device
US5422082A (en) * 1992-04-20 1995-06-06 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electrically heatable catalytic converter
SE470136B (sv) * 1992-04-22 1993-11-15 Sandvik Ab Anordning vid katalysatorenhet för förbränningsmotor innefattande en elektriskt värmd metalltråd
JP3336035B2 (ja) * 1992-04-27 2002-10-21 臼井国際産業株式会社 金属製ハニカム担体
DE4225274A1 (de) * 1992-07-31 1994-02-03 Audi Ag Vorrichtung zur Abgasentgiftung von Brennkraftmaschinen
US5582805A (en) * 1992-12-21 1996-12-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electrically heated catalytic apparatus
DE4302039A1 (de) * 1993-01-26 1994-07-28 Emitec Emissionstechnologie Katalytischer Konverter mit elektrischer Beheizung
US5546746A (en) * 1993-02-04 1996-08-20 W. R. Grace & Co.-Conn. Core element useful in a combined electrically heatable and light-off converter
US5526462A (en) * 1993-03-22 1996-06-11 Ngk Insulators, Ltd. Honeycomb heater with mounting means preventing axial-displacement and absorbing radial displacement
WO1994026455A1 (en) * 1993-05-12 1994-11-24 Nippon Steel Corporation Method of soldering heat resisting alloy having insulating oxide film on its surface, and preheated type exhaust gas cleaning metal support and method of manufacturing the same
JP3277655B2 (ja) * 1993-12-21 2002-04-22 トヨタ自動車株式会社 電気加熱式触媒装置
EP0677649B1 (de) * 1994-04-14 1997-08-27 W.R. Grace & Co.-Conn. Kernelement für einen kombinierten, elektrisch beheizten und selbsteinleitenden Umwandler
JPH0871430A (ja) * 1994-09-07 1996-03-19 Nippon Soken Inc 通電加熱式触媒装置
JPH08218846A (ja) * 1995-02-17 1996-08-27 Nippon Soken Inc 内燃機関の排気浄化装置用電気ヒータ
US20060177358A1 (en) * 2005-02-07 2006-08-10 Tzong-Yih Lee Active catalytic converter
ITMI20050373A1 (it) * 2005-03-09 2006-09-10 Nora Elettrodi S P A Elettrodo cilindrico
US10161276B2 (en) * 2016-06-20 2018-12-25 GM Global Technology Operations LLC Method and system for non-uniform catalyst heating for internal combustion engine
DE102019110359A1 (de) * 2019-04-18 2020-10-22 Faurecia Emissions Control Technologies, Germany Gmbh Abgasbehandlungseinrichtung und Fahrzeug
DE102021133853A1 (de) 2021-12-20 2023-06-22 Friedrich Boysen Gmbh & Co. Kg Elektrisch beheizbare Reinigungseinheit
DE102022129142A1 (de) * 2022-11-04 2024-05-08 Friedrich Boysen Gmbh & Co. Kg Elektrisch beheizbare Einheit

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3770389A (en) * 1971-11-11 1973-11-06 Ford Motor Co Catalytic converter with electrically resistive catalyst support
GB1567593A (en) * 1976-10-20 1980-05-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd Exhaust gas control equipment
DE2902779C2 (de) * 1979-01-25 1985-09-26 Süddeutsche Kühlerfabrik Julius Fr. Behr GmbH & Co. KG, 7000 Stuttgart Matrix für einen katalytischen Reaktor zur Abgasreinigung bei Brennkraftmaschinen
DE3527111A1 (de) * 1985-07-29 1987-01-29 Interatom Metallischer, gewickelter abgaskatalysatortraegerkoerper mit geometrisch komplizierter form des querschnitts sowie verfahren, vorrichtung und rohling zu seiner herstellung
FI74523C (fi) * 1986-04-29 1988-02-08 Kemira Oy Framstaellnings- och befaestningsfoerfarande av en katalytcell avsedd foer rening av avgas.
DE3738537A1 (de) * 1987-11-13 1989-06-01 Sueddeutsche Kuehler Behr Verfahren und vorrichtung zur herstellung eines traegerkoerpers fuer einen katalytischen reaktor
US4976929A (en) * 1988-05-20 1990-12-11 W. R. Grace & Co.-Conn. Electrically heated catalytic converter
DE8812924U1 (de) * 1988-10-14 1988-12-01 Emitec Gesellschaft für Emissionstechnologie mbH, 53797 Lohmar Trägerkörper für einen katalytischen Reaktor zur Abgasreinigung
JP2997805B2 (ja) * 1989-02-27 2000-01-11 京セラ株式会社 ハニカムヒータおよびこれを用いた排気ガス浄化装置
US4928485A (en) * 1989-06-06 1990-05-29 W. R. Grace & Co.,-Conn. Metallic core member for catalytic converter and catalytic converter containing same
US5070694A (en) * 1990-10-31 1991-12-10 W. R. Grace & Co. -Conn. Structure for electrically heatable catalytic core

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DE4131970A1 (de) 1992-04-09
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