JP2654429B2 - 排ガス浄化装置の応答促進装置及びその運転方法 - Google Patents

排ガス浄化装置の応答促進装置及びその運転方法

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、内燃機関の後方に配置され、触媒により動
作する排ガス浄化装置及びその運転方法に関する。
自動車の触媒すなわち制御された三路触媒において以
前より公知の先行技術から出発して、本発明はこの種の
触媒装置の応答を促進することにある。従来自動車の冷
始動期における有害物質の排出を減少させるために多く
の場合いわゆる始動触媒（予備触媒とも称される）が使
用されている。このようなエンジンに近接して組み込ま
れた金属性の支持構造物を有する始動触媒は容積の大き
い主触媒よりも迅速に加熱される。なぜならこの触媒は
エンジンに近接して配設されておりかつ容積が小さいか
らである。それにもかかわらず始動触媒も応答するまで
に一定の時間を要する。それというのもその触媒活性材
料、そのセラミック製担体物質及び金属製支持構造物が
まず排ガスによって加熱されなければならないからであ
る。この場合始動触媒が排ガスからまず熱を奪い、その
結果更に後方に配置された主触媒は一層緩慢に作動温度
に上昇することになる。
金属製支持構造物としては多くの変種が公知であり、
例えば次の各文献に詳述されている： 欧州特許第0049489号、同第0121174号及び同第012117
5号明細書、並びに欧州特許出願公開第0245737号及び同
第0245738号明細書。
特にこれらの文献からはいわゆるＳ字状の触媒担体及
びＵ字状の薄板層を有するものも公知である。
最後に金属製担体構造物を電気的に加熱し得ることも
かなり以前から公知である。これについては例えばドイ
ツ連邦共和国特許第563757号明細書に記載されている。
触媒本体を電気的加熱体により加熱する他の研究はドイ
ツ連邦共和国特許出願公開第2230663号明細書から公知
である。しかし触媒担体を直接電気的に加熱することに
関してはこれまで極めて大きな困難に直面してきた。な
ぜなら通常の金属製構造物は、自動車において通常用い
られる電圧でこれを直接加熱体として使用し得るにはあ
まりにも低い電気抵抗を有するにすぎないからである。
従ってドイツ連邦共和国特許第563757号明細書では、適
当な抵抗を有するように構成された特定の部分範囲のみ
を加熱している。ドイツ連邦共和国特許出願公告第2230
663号明細書では特殊な発熱体を使用しているが、これ
は同時に触媒担体として利用されているものではない。
一方らせん状に巻かれた触媒担体の場合各薄板層を適
当に絶縁することによって、巻き上げられた薄板の長さ
全体を利用し尽くした場合には、加熱に必要な電力を得
るのに十分な電流強度を生じないおそれのある極めて高
い抵抗を生じる可能性がある。
従って本発明の課題は、排ガス触媒を電気的に加熱
し、これにより応答を促進する装置及びその運転方法を
提供することにある。
この課題を解決するため、本発明においては、内燃機
関の後方にあって触媒により動作する排ガス浄化装置の
応答促進装置において、少なくとも１つの電気的に直接
加熱可能な金属性予備触媒を含み、少なくとも１つの主
触媒の排ガス流動方向の上流側に配置された予備触媒は
巻かれるか、積層されるか、他様に被覆された構造化さ
れた高温耐食性の担体薄板からなり、この担体薄板は流
体の貫流可能な多数の溝を形成し、約0.03〜0.06mmの厚
さを有し、予備触媒は間隙及び／又は電気的に絶縁性の
中間層又は被覆によって、その横断面及び／又はその軸
方向範囲に関して電気的に区分されることにより、少な
くとも１つの電流路が担体薄板によって形成され、その
形成された電流路のすべてが0.2〜２オームの電気抵抗
を有する。
また本発明の運転方法においては、直接加熱不能の主
触媒の前に配置した予備触媒を内燃機関の運転開始後約
20〜60秒の所定の時間にわたり電流により加熱し、予備
触媒を排ガス流より早く温度上昇させる。
本発明の有利な実施態様によれば、予備触媒は、主触
媒の直前、排ガス浄化装置の混合域の直接、又はエンジ
ンの排気直後でエンジン排気導管内に配置することがで
きる。また多数の予備触媒を電気的に直列又は並列に接
続することができる。
本発明にとって重要なことは、排ガス触媒担体が金属
からなり、またその中を流れる電流の抵抗熱によって直
接加熱されることである。図面により更に詳述するよう
に、本発明は特にこれに必要とされる出力に関して電気
的には有利に達成することのできない排ガス流自体を加
熱することを追求しない点で、先行技術と異なってい
る。更にまた触媒活性層の比較的長い行程にわたって熱
を供給しようとするものでもない。セラミック材料の不
良熱伝導性又は薄い金属薄板の極めて長い行程はこの方
法も同様に効果的ではないものと思わせる。しかし本発
明によれば熱は触媒担体中に均一に配分され、その都度
極く僅かなセラミック層が触媒活性帯域にまで入り込ん
でいる必要があるにすぎない。
更に主触媒と電気的に加熱される予備触媒とを組み合
わせて使用することは、すべての主触媒を加熱する電力
が十分でないか又はこれをその構造様式から電気的に加
熱できない場合に特に有利である。この場合本発明によ
る装置は始動触媒のそれ自体は公知の原理を改良するこ
とを可能とする。予備触媒を電気的に加熱することによ
って、これは通常の始動触媒よりも一層早期に応答し、
その結果発熱性の触媒応答が生じ、これはまた後方に配
置された主触媒をより速やかに加熱する。
本発明による電気的に加熱可能の触媒担体に共通して
いることは、触媒担体がすべて間隙及び／又は電気絶縁
性の中間層によって、0.2〜２オームの電気抵抗を有す
る触媒担体により少なくとも１つの電流路が生じるよう
に細分されていることである。この抵抗は通常の12ボル
ト装置の場合50〜500ワットの電力を得るのに必要であ
る。その際考慮すべきことは30〜50アンペアの電流強度
ですでに導線内にかなりの損失が生じるおそれがあり、
従って触媒担体自体には恐らく例えば10ボルトの電圧が
印加されるにすぎないことである。
車輌中に電気的に加熱可能の触媒が複数個存在する場
合には、常に種々異なる電気的接続法が生じる。高い抵
抗を有する個々の触媒担体を構成し、次いで並列的に接
続するか、又はこれらが比較的低い電気抵抗を有し、相
応して直列に接続することもできる。加熱電力が加熱時
限中に変化する場合には時間との関連において並列接続
から直列接続へ切り換わるようにすることもできる。
一般的に使用されている厚さ約0.03〜0.06mmの高温耐
食性の薄板は、触媒担体を形成するのに必要とされる全
長にわたって、予定の電気加熱には高すぎる抵抗を有す
るおそれがある。すべての構造化された薄板が接触する
か又はいわゆる接合法により接続されている触媒担体は
12ボルトでの電気加熱にはあまりにも電気抵抗が低すぎ
るおそれがある。従って結果として触媒担体を、その全
容量との関連において長さと導電性との間に協同作用を
有する電流路が生じるように細分しなければならない。
この場合の一つの可能性として、横断面を、例えばそれ
ぞれ４つ以上の並列的に接続された薄板層、有利には８
〜12の薄板層からなる電気的に次々に連結された部分に
分割することである。
他の可能性としては触媒担体を電気的に直列に接続さ
れている軸方向に連続して配置された層に細分すること
である。この２つの可能性は、実施例に基づき詳述する
ように組み合わせて使用することも可能である。
電気的に加熱可能の触媒担体をジャケット管に詰め込
む場合にはいくつかの特殊な問題がある。なぜならこの
場合には触媒担体の少なくとも一部をジャケット管から
電気的に絶縁する必要があるからである。更にリード線
用の適当な絶縁ブッシングを設ける必要がある。しかし
これは例えば半殻体から構成されるジャケット管を使用
することにより大した問題とはならない。この場合触媒
担体とジャケット管とを絶縁させる処理は同時に熱的及
び電気的に絶縁することができ、これは特に有利であ
る。
本発明の実施例及び概要を図面において部分的に略示
して記述する。
第１図は始動及び主触媒用として種々異なる位置を有
する、自動車の部分的に二又状に構成された排ガス系を
示し、 第２図は電気的に加熱可能の触媒用基本回路を示し、 第３図は円板状の加熱可能の触媒用基本回路を示し、 第４図は自動車の排ガス系又は触媒系内における温度
を運転開始後の時間の経過との関連において示すグラフ
であり、 第５図は蛇行状に重ねられた触媒担体を示し、 第６図はＵ字状に延びる薄板層及びそれに相応する電
流路を有する触媒担体を示し、 第７図はくびれ部を有する薄板積層体を示し、 第８図はこの薄板積層体から製造された蛇行状に重ね
られた触媒担体を示し、 第９図はジャケット管に対する薄板積層体の絶縁処理
法を明確に示す第８図からの断面図を示し、 第10図は絶縁性の中間層を有する、逆方向に絡み合っ
た薄板積層体（Ｓ字型）からなる電気的に加熱可能の触
媒担体を示し、 第11図は第10図に基づく触媒担体から構成された、電
気的接続回路が略示されている多数の円板からなる触媒
を示し、 第12図はジャケット管及び電気接続用ブッシングを有
する、逆方向に絡み合った薄板からなる他の触媒担体を
示し、また 第13図は第12図に基づく２つの円板から構成されてい
る触媒担体の長手軸に沿った断面図を示すものである。
第１図には自動車の部分的に二又状の排ガス系が略示
されている。しかし次に行う説明は下方の支線10b、11
b、12b、15b、16b、17b、18b、19bがそれぞれ欠落する
単線状に構成された装置に対しても該当する。この排気
系は排ガスをエンジン排気管10a、10bにより、ラムダプ
ローブが配設されている混合域13に送る。そこから排ガ
ス導管15a、ｂが主触媒17a、17b、18a、18bにまた更に
そこから排気管19a、19bに導かれる。主触媒が唯一の担
体からなるか又は図示するように２つの担体からなるか
は、エンジンの大きさ及び出力による。第１図には電気
的に加熱される触媒の可能な３箇所が示されている。位
置１は11a、11bで、位置２は12a、12bでまた位置３は16
a、16bで示す。次にこれらの位置の利点及び欠点を詳述
するが、これらの位置の２箇所又はすべてに加熱触媒を
取り付ける組み合わせも考えることもできる。
位置１は始動触媒用として一般的な配置箇所であり、
この場合各触媒はそのエンジンの近くにあることから急
速に加熱され、従って早期に応答するが、その際高い熱
交換による負荷に耐える必要がある。電気的に加熱する
ことによってこの位置での応答挙動は更に改良すること
ができるが、次の主触媒位置までの排ガス行程が比較的
長いため、排ガスは運転開始直後に主触媒までの間に、
主触媒の応答挙動が限られた範囲で改良されるにすぎな
い程度に、再び冷却する可能性がある。
位置２はエンジンから僅かに遠ざけられていることか
ら、触媒担体の熱交換による負荷を減じることができ、
また主触媒にも近いことから、その応答挙動は僅かなが
ら促進される。更に位置２は付加的に、そこで早期に応
答する触媒がラムダプローブ14の応答挙動をも改良する
という利点を有する。
位置３は、始動触媒16a、16bの応答と共に主触媒17
a、17b、18a、18bの応答をも急速に促進するのに有利で
ある。エンジンから遠ざけることによってこの位置にお
ける始動触媒は加熱にも拘らず遅れて応答する。
しかし上記のそれぞれの位置で始動触媒、特に電気的
に加熱可能の始動触媒は著しい利点を有する。従ってど
の位置が又はこれらの位置のどの組み合わせが特に好ま
しいかは個々の周辺条件に左右される。この場合主触媒
の担体がセラミック製担体であるか又は金属製担体であ
るかは重要ではない。
第２図及び第３図には電気的に加熱可能の触媒用の基
本回路が略示されている。第２図では加熱可能の触媒24
は電源20からスイッチ23を介して電流を供給される。こ
こで以下のように＋／−／の記号によって、本発明にと
って電力供給がバッテリーから直流で行われるか又は点
灯用発電機から交流で行われるかは全く問題でないこと
を表す。一般に一定の運転状態に達した後は触媒を更に
電気的に加熱する必要はなく、従ってスイッチ23は定時
継電器21及び点火キー22と接続される。
第３図の場合も電気的に加熱可能の触媒は電源30から
スイッチ33を介して電流を供給され、このスイッチは定
時継電器31を介して点火キー32と接続されている。しか
しこの実施例では触媒は複数個の個々に加熱可能の部分
領域34、35、36、37からなり、この場合まず第１の部分
領域34が別個に高い電流で加熱可能であり、その後初め
て他の部分領域35、36、37が有利には直列回路で接続さ
れる。
第４図に基づき更に詳述するように、電気的に加熱可
能の触媒を作動させる場合、種々の選択可能の系を使用
することができる。第４図のグラフには縦座標に温度Ｔ
が、横座標の時間ｔに対して記録されている。TZは通常
の触媒の点火温度例えば約350℃を表し、tZは点火時
点、すなわち接触反応が言及するに値する規模に達した
時点を表す。曲線TAは、エンジン始動後における触媒前
方の排ガス温度の経過を、時間との関連において示すも
のである。破線TK1は電気的に加熱された触媒担体内の
温度経過を示す。触媒担体に対する加熱電力を、その温
度TK1が常に排ガス温度TAよりも僅かに上にあるように
選択した場合、触媒担体を加熱するために排ガスから熱
が除去されるのを阻止することができる。この電力で排
ガス自体が無視し得ないほどに加熱されることはない
が、冷却は阻止される。この作動法の場合、触媒のセラ
ミック材料及び触媒活性材料は排ガスによって外からま
た触媒担体によって内から同時に加熱され、これにより
明らかに早期に温度TZに達し、この温度で（発熱）反応
が起こり、独りでに以後の加熱が生じる。触媒を加熱す
るための電力は任意の大きさのものが得られないことか
ら、第３図の回路に基づいてまず触媒の一部領域のみ
を、すなわち例えば軸方向の高さ約3.5〜6cmの最前の触
媒円板のみを加熱し、ここで発熱反応をできるだけ急速
に起こすことが必要となる。TK2で示した曲線はこの円
板での可能な温度経過を示す。この場合その温度は小さ
な部分領域に限定された高い短絡電流で極めて急速に著
しく、例えば600℃に高められ、次いで他の触媒部分領
域の加熱に切り換えられる。これにより第１円板は再び
僅かに冷やされるが、これは好ましい予熱ではもはや点
火温度を下回ることはなく、これにより排ガスとの発熱
反応は維持され、これは更に後続する部分領域をその応
答状態にする。
ここで触媒の電気加熱に関する若干の基本的な考察を
行う。この場合次の点に注意すべきである。
ａ） 触媒をエンジン始動前に予熱しなければならない
場合、その電力消費量は総合的にほぼディーゼル予熱装
置のそれに匹敵させる必要があり、これによりバッテリ
が過度に負荷されることはなく、またそれにもかかわら
ず触媒の応答挙動は明らかに影響される。
ｂ） 触媒をエンジンの始動後に初めて加熱する場合、
これはより高い電力を供給されるが、点灯発電機の許容
負荷及び必要なケーブル布線の枠内で最大な電流強度を
考慮すべきである。特に電気装置の可燃性に関して注意
しなければならない。
これらの条件の下に、触媒の電気加熱に関して12ボル
トの電圧で作動する電気装置の場合、触媒又は個々の触
媒領域を加熱するには約５〜50アンペアの電流強度が必
要となることから出発しなければならない。この事実
は、触媒を加熱するために利用する電流路の電気抵抗
は、本明細書の導入部においてすでに記載したように、
一定の値を上回ってもまた下回ってもならないことを意
味する。個々の薄板層から構成された触媒担体の場合、
抵抗Ｒに関して次の式が成り立つ。
ρ＝電気抵抗率、Ｌ＝層の長さ（場合によっては平坦な
薄板と波状の薄板とでは異なる）、ｂ＝箔厚、ｈ＝箔の
高さ、ｚ＝層の数。
触媒が高さｈのＮ個の触媒円板から構成されている場
合、抵抗は直列接続では更に相応してＮ倍すべきであ
る。
電流Ｉによって導体内に生じる熱は以下の通りであ
る。
Ｑ＝Ｕ・Ｉ・ｔ＝I2・Ｒ Ｑ＝熱量、Ｕ＝電圧、Ｉ＝電流、ｔ＝時間、Ｒ＝抵抗。
担体を温度Ｔに加熱するのに必要な熱量は以下の通り
である。
Ｑ＝ｃ・ｍ・ΔＴ ｃ＝比熱、ｍ＝質量、ΔＴ＝温度差。
これから純粋な電気抵抗の加熱による加熱時間 が得られる。エンジンの廃熱により触媒に供給される熱
量も含めて実際の加熱時間は著しく短く、経験値によれ
ば約２分の1te1にすぎない。
本発明の以下に記載する各実施例は、金属薄板からな
る触媒担体を、電気的加熱に適した抵抗を有する電流路
が生じるように構成する種々の可能性を示すものであ
る。この場合本発明はこれらの実施例に限定されるもの
ではなく、当業者による変形態様もまた先行技術に基づ
く同等の実施態様も該当するものである。特に薄板層は
平坦な薄板と波状薄板とが交互に配設されたものである
必要はなく、先行技術において多くの変種が公知である
ように、別様に構造化された薄板も同様に使用すること
ができる。
第５図は蛇行状に重ねられた触媒担体50を示し、これ
は平坦な薄板51及び波状薄板52からなる数箇所の方向変
換部57を有する積層体からなる。本実施例ではこの積層
体は４つの波状薄板52と３つの平坦な薄板51により構成
されており、その際積層体の上側及び下側は波状薄板か
らなる。これらの蛇行湾曲体間にはそれぞれ電気的に絶
縁性の中間層58が配設されており、これは個々の蛇行湾
曲体間に直接電気接続が生じるのを阻止する。積層体の
両端でその薄板はそれぞれ導電可能に互いに接続され、
電流導入線53及び電流導出線54又はそれに適した接続端
子を備えている。担体全体は容器又はジャケット管55内
に配置されている。その前面で方向変換部57の範囲は破
線で記された縁カバー56a、56bを有し、これは方向変換
部57と容器55との間に不所望の電流が流れるのを阻止
し、また蛇行湾曲体と絶縁性中間層58とを固定する。こ
の装置の抵抗は蛇行状薄板積層体中の薄板の数によって
広範囲に変えることができる。更に装置のこの様式によ
り横断面が長方形でないものも充填することができる。
第６図はＵ字状に曲げられた平坦な薄板層61及び波状
薄板層62を有するそれ自体は公知の触媒装置を例示する
ものであるが、これらの薄板層はその両端で支持壁65、
66、69に固定されている。本発明によればこの装置も絶
縁性中間層68によって、また支持壁65、66、69を導電性
の区域65、66と電気的に絶縁性の構造物69とに区分けす
ることによって、適当な抵抗を有する電流路が生じるよ
うに細分されている。矢印で示されているように、電流
は順次Ｕ字状の互いに隣接する薄板の異なるグループを
通って流れ、その際支持壁の導電性区域はその都度次の
グループを接続させる。担体の内部で支持壁は、対向す
る導電性区域に対する直通電気接続部材67を有し、その
結果支持壁69の両側にあるＵ字状薄板の各グループは電
流供給部に含まれる。電流導出線64はこの実施例の場合
電流導入線63の近くにある。触媒担体60全体は場合によ
っては更に図示されていないジャケット管に配置する必
要があり、このジャケット管に対向する一番外側の薄板
層は場合によっては絶縁されていなければならず、また
このジャケット管を介して電流導入線63及び電流導出線
64は場合によっては絶縁して通過させる必要がある。
本発明の他の実施例を第７、８及び９図に示す。第７
図は少なくとも断片的に平坦な薄板条片71及び波状薄板
条片72からなる極めて長く引き伸ばされた薄板積層体70
の一部を示すものである。この積層体は間隔をおいて複
数のくびれ部73を有する。このくびれ部は、波状薄板72
が断片的に波状でない場合にか又は積層体を所望の範囲
で圧搾することにより得ることができる。また例えばこ
の積層体をくびれ部なしに製造し、平坦な薄板71と波状
薄板72との間の接触箇所でろう付けし、その後に初めて
くびれ部を圧搾することも可能である。こうして形成し
た積層体から、第８図に示すような触媒担体80を積層す
ることができる。基本的には蛇行状の成層であるが、こ
の場合方向変換部は積層体70のくびれ部73によって形成
されている。こうして所望の横断面形状を容易に製造す
ることができまた不規則に成形される縁範囲を小さくす
ることができる。積層体の平坦な薄板81及び波状薄板82
は両端で導電可能に接続され、電流導入線83並びに電流
導出線84で終わるが、これらは絶縁片85、86を介して担
体を包囲するジャケット管に導かれる。個々の蛇行湾曲
部及び積層体の外側は絶縁層88により互いに、またジャ
ケット管から電気的に隔離されている。第９図はジャケ
ット管に対する絶縁可能性の一例を示す第８図からの一
部拡大断面図である。ジャケット管90は例えばポケット
93を有し、ここにはセラミック板が装入されまた場合に
よってはそこにろう付けされている。このセラミック板
98は、平坦な薄板91及び波状薄板92からなる積層体をジ
ャケット管90から間隔を置いて保持し、これにより電気
的及び熱的絶縁が得られる。しかし絶縁体としてはセラ
ミック繊維マット又は他のセラミック材料も使用するこ
とができる。
第10図は本発明のもう一つの特に好ましい一実施例、
すなわち逆方向に絡み合った平坦な薄板101及び波状薄
板102の積層体からなる公知の触媒担体100を示すもので
ある。触媒担体のこの構造はそれ自体公知であり、しば
しばＳ字状と呼ばれる。この実施形式は、積層体の上面
及び下面に絶縁層108又は絶縁被覆を設ける可能性を提
供するものであり、これにより積層体を逆方向に組み合
わせた場合、矢印で示されているように比較的長い電流
路が生じる。その長さは、原料積層体の高さ対触媒担体
の直径の比に依る。薄板層101、102がその両端で互いに
絶縁されている導電性の半殻体105、106に固定されてい
る限り、これらの半殻体に電流導入線103及び電流導出
線104を取り付けることができる。このため半殻体105、
106は例えば絶縁片107によって互いに分離されているこ
とを要し、この場合絶縁層108は丁度この絶縁片107の範
囲内で終わっていなければならない。全装置は通常更に
電気的に絶縁して図示されていないジャケット管に収納
されるが、これには電流導入線103及び電流導出線104が
絶縁状態で導入される必要がある。また一般に実際的な
すべての実施例で、容器に対して及び自動車の車体に対
して良好な導電接続が得られる場合には、電流導出線を
省略することができる。逆方向に絡み合った薄板によ
り、他の多くの横断面形状のものを公知方法で満たすこ
とができ、従ってこの実施例は横断面が円形のものに限
定されるものではない。
第10図により構成された電気的に加熱可能の触媒担体
の達成可能な電気抵抗が所望の軸方向の長さを考慮して
十分に高くない場合には、例えば第11図に示すように複
数個の順次配列された円板からなる集合結線とすること
ができる。ここに示された実施例は４つの順次に接続さ
れた、第10図により構成された高さｈの円板100からな
り、この場合個々の円板は、それぞれ２個の円板を包括
する円筒状半殻体116によって直列に接続されているこ
とが明らかである。全担体は１本の電流導入線113と、
４本までの電流導出線114を有し、これはそれぞれ短絡
スイッチ115a、115b、115cを介して接続又は遮断可能で
ある。個々の円板100間の間隙118は軸方向に電気絶縁を
生ぜしめ、全担体はまた電気的に絶縁状態で図示されて
いないジャケット管に収納することができる。この装置
の略示した電気結線は次の作動法を可能とする。
まず排ガスの流動方向で見て最前端の円板100を、ス
イッチ115aのみを接続することによって、この円板の抵
抗に相当する極めて高い電流で負荷することができる。
従ってこれは第４図に示した曲線TK2の出発時に相応し
て急速に加熱される。一定の時限例えば10秒が経過した
後、スイッチ115aは遮断可能であり、その結果スイッチ
115b、115cが遮断されると、全円板は以後の加熱のため
に４分の１に減少した加熱電流を得る。予め規定された
時限で順次にスイッチ115a、115b及び115cを個々に開く
ことも可能であり、これにより触媒は円板毎に減少する
電力で加熱される。これは同時に極く短時間での高い電
流消費量で触媒を急速に応答させることを可能にする。
第12図及び第13図は、再度Ｓ字状の電気的に加熱可能
の触媒担体を、横断面図（第12図）及び縦断面図（第13
図）で示すものである。第12図には逆方向に絡み合った
平坦な薄板121と波状の薄板122とからなる第10図に相応
する本来の触媒担体120の他に、系及び接続部がジャケ
ット管127a、127bに装入されている状態が示されてい
る。ジャケット管は２個の半殻体127a、127bからなり、
これらはセラミック絶縁材129、130により電気的に互い
に分離されている。この半殻体127a、127b内で、これか
ら電気的に絶縁して、もう一つの半殻体125、126が存在
し、これらは電流導入線123又は電流導出線124を接続し
ている。電気構成部及び絶縁層128は第10図のそれと同
じである。導線123、124はセラミック片129を介して外
部に導かれる。第13図から認め得るように、例えばこの
種の２個の触媒担体120a、120bを連続的にまた電気的に
直列に接続してジャケット管に収納することもできる。
本発明及び上記の各実施例は基本的に、十分な電力が
得られる限り、始動触媒の電気加熱にまた主触媒の加熱
にも適用することができる。複数個の触媒担体からなる
並列的又は直列的な集合結線は与えられた状況及び寸法
に応じて可能である。点灯発電機によりエンジンを始動
しまた電流を得る場合には、これらの触媒は直接交流に
よって加熱することもでき、その結果すべての必要な電
力はとりあえず整流する必要はない。自動車における他
の電気装置とは異なり、これらの触媒担体は電圧の変化
に左右されず、従って場合によっては不規則な、付加的
電圧の供給によって給電することもできる。本発明によ
る電気的に加熱可能の触媒担体は、自動車の冷始動時に
おける放出物に対する特に厳格な要求に合わせて、有害
物質の排出量を減少させるのに適している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ブロイエル、ハンス‐ユルゲン ドイツ連邦共和国 Ｄ‐5063 オフエラ ート ７ イムヘーンゲスガルテン １ (72)発明者 キロン、テオドール ドイツ連邦共和国 Ｄ‐5060 ベルギツ シユグラートバツハ １ クルト‐シユ ーマツヒアーシユトラーセ 12 (56)参考文献 特開 昭48−47479（ＪＰ，Ａ) 特開 昭49−116412（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−12766（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−54811（ＪＰ，Ｕ)

Claims (7)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内燃機関の後方にあって触媒により動作す
    る排ガス浄化装置の応答促進装置において、少なくとも
    １つの電気的に直接加熱可能な金属性予備触媒（11a、1
    1b、12a、12b、16a、16b）を含み、少なくとも１つの主
    触媒（17a、18a、17b、18b）の排ガス流動方向の上流側
    に配置された予備触媒（11a、11b、12a、12b、16a、16
    b）は巻かれるか、積層されるか、他様に被覆された構
    造化された高温耐食性の担体薄板（51、52、61、62、7
    1、72、81、82、91、92、101、102、121、122）からな
    り、この担体薄板は流体の貫流可能な多数の溝を形成
    し、約0.03〜0.06mmの厚さを有し、予備触媒（11a;11b;
    12a;12b;16a;16b）は間隙（118）及び／又は電気的に絶
    縁性の中間層（58;68;88;108;128）又は被覆によって、
    その横断面及び／又はその軸方向範囲に関して電気的に
    区分されることにより、少なくとも１つの電流路が担体
    薄板（51、52;61,62;71、72;、81、82;91、92;101、10
    2;121、122）によって形成され、その形成された電流路
    のすべてが0.2〜２オームの電気抵抗を有することを特
    徴とする排ガス浄化装置の応答促進装置。
  2. 【請求項２】予備触媒（16a、16b）が主触媒（17a、18
    a;17b、18b）の直前に配置されていることを特徴とする
    請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】予備触媒（12a、12b）が排ガス浄化装置の
    混合域（13）の直前に配置されており、混合域内で三路
    触媒において所望の空気量が混合され、計量される（1
    4）ことを特徴とする請求項１記載の装置。
  4. 【請求項４】予備触媒（11a、11b）がエンジンの排気直
    後でエンジン排気導管（10a、10b）内に配置されている
    ことを特徴とする請求項１記載の装置。
  5. 【請求項５】多数の予備触媒（11a、11b;12a、12b;16
    a、16b）を有し、これらの予備触媒（11a、11b;12a、12
    b;16a、16b）が電気的に直列に接続されていることを特
    徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の装
    置。
  6. 【請求項６】多数の予備触媒（11a、11b;12a、12b;16
    a、16b）を有し、これらの予備触媒（11a、11b;12a、12
    b;16a、16b）が電気的に並列に接続されていることを特
    徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の装
    置。
  7. 【請求項７】内燃機関の後方にあって触媒により動作す
    る排ガス浄化装置の応答促進装置の運転方法において、
    直接加熱不能の主触媒（17a、17b;18a、18b）の前に配
    置した予備触媒（11a;11b;12a;12b;16a;16b）を内燃機
    関の運転開始後約20〜60秒の所定の時間にわたり電流に
    より加熱し、予備触媒を排ガス流より早く温度上昇させ
    ることを特徴とする排ガス浄化装置の応答促進装置の運
    転方法。
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