JP5287990B2 - 電気加熱式触媒 - Google Patents

電気加熱式触媒 Download PDF

Info

Publication number
JP5287990B2
JP5287990B2 JP2011532368A JP2011532368A JP5287990B2 JP 5287990 B2 JP5287990 B2 JP 5287990B2 JP 2011532368 A JP2011532368 A JP 2011532368A JP 2011532368 A JP2011532368 A JP 2011532368A JP 5287990 B2 JP5287990 B2 JP 5287990B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode chamber
ventilation
temperature
ventilation passage
passage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2011532368A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2012025993A1 (ja
Inventor
典昭 熊谷
衛 ▲吉▼岡
直也 高木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Application granted granted Critical
Publication of JP5287990B2 publication Critical patent/JP5287990B2/ja
Publication of JPWO2012025993A1 publication Critical patent/JPWO2012025993A1/ja
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2013—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2013—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
    • F01N3/2026—Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means directly electrifying the catalyst substrate, i.e. heating the electrically conductive catalyst substrate by joule effect
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2839—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
    • F01N3/2853—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration using mats or gaskets between catalyst body and housing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • F01N3/2839—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration
    • F01N3/2853—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration using mats or gaskets between catalyst body and housing
    • F01N3/2871—Arrangements for mounting catalyst support in housing, e.g. with means for compensating thermal expansion or vibration using mats or gaskets between catalyst body and housing the mats or gaskets having an additional, e.g. non-insulating or non-cushioning layer, a metal foil or an adhesive layer
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
    • B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
    • B01J35/33—Electric or magnetic properties
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/16—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an electric heater, i.e. a resistance heater
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2470/00—Structure or shape of gas passages, pipes or tubes
    • F01N2470/08—Gas passages being formed between the walls of an outer shell and an inner chamber
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に設けられる電気加熱式触媒に関する。
従来、内燃機関の排気通路に設けられる排気浄化触媒として、通電されることで発熱する発熱体によって触媒が加熱される電気加熱式触媒（Electric Heating Catalyst：以下、ＥＨＣと称する）が開発されている。
ＥＨＣにおいては、通電によって発熱する発熱体と、該発熱体の収容するケースとの間に、電気を絶縁する絶縁部材が設けられる。例えば、特許文献１には、ＥＨＣにおいて、通電により発熱する担体と、該担体を収容するケースとの間に、絶縁体のマットを設ける技術が開示されている。このような絶縁部材を設けることで、発熱体とケースとの間が短絡することを抑制することができる。
特開平０５−２６９３８７号公報 特開２０１０−０７１２２３号公報
ＥＨＣにおける発熱体のケース内には、発熱体に接続する電極を通すための空間である電極室が形成される。該電極室は、絶縁部材及び発熱体によって囲まれることで形成される。
絶縁部材や発熱体には、排気管を流れる排気が侵入する。上記のように形成された電極室内には、絶縁部材又は発熱体の外周壁を通過した排気が浸入する。排気には水分が含まれている。そのため、電極室内に排気が侵入すると、排気中の水分が凝縮することで電極室内に凝縮水が発生する場合がある。
また、排気管内においても、排気管壁面で排気中の水分が凝縮されることで凝縮水が発生することがある。排気管内で凝縮水が発生すると、該凝縮水は排気に押されて排気管の内壁面を流れる。そして、該凝縮水がＥＨＣに到達すると、それが絶縁部材や発熱体に浸入する。凝縮水が絶縁部材や発熱体に浸入すると、それらを通過した凝縮水が電極室内に浸入する場合がある。
電極室内に凝縮水が存在すると、該凝縮水が蒸発することで水蒸気が発生する。また、絶縁部材又は発熱体内で凝縮水が蒸発し、水蒸気の状態で電極室に侵入する場合もある。このような水蒸気によって電極室内の湿度が上昇すると、電極室内における電極とケースとの間の絶縁抵抗が大幅に低下する虞がある。
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、ＥＨＣにおける電極とケースとの間の絶縁抵抗の低下を抑制することを目的とする。
本発明は、ＥＨＣにおいて、電極室を換気する換気通路を設け、電極室から水蒸気や排気を取り除くものである。
より詳しくは、本発明に係るＥＨＣは、
内燃機関の排気通路に設けられる電気加熱式触媒であって、
通電により発熱し、発熱することで触媒を加熱する発熱体と、
前記発熱体を収容するケースと、
前記発熱体と前記ケースとの間に設けられ、前記発熱体を支持すると共に電気を絶縁する絶縁部材と、
前記ケースの内壁面と前記発熱体の外周面との間に位置する空間であって前記絶縁部材によってその側壁面が形成された電極室を通って前記発熱体に接続され、前記発熱体に電気を供給する電極と、
前記電極室を換気する換気通路と、
を備える。
換気通路を通して電極室を換気することで、電極室から水蒸気や排気を取り除くことができる。その結果、電極室内の湿度が過剰に高くなることを抑制することができる。従って、本発明によれば、凝縮水が蒸発することで発生する水蒸気に起因する電極とケースとの間の絶縁抵抗の低下を抑制することができる。
本発明において、換気通路は、電極室に接続されてもよい。この場合、電極室内から水蒸気や排気を直接取り除くことができる。また、換気通路は、電極室より上流側における絶縁部材が存在する部分に接続されてもよい。この場合、電極室に侵入する前の水蒸気や排気を取り除くことができる。これにより、電極室への水蒸気や排気の侵入を抑制することができる。また、電極室内に一旦侵入した水蒸気や排気も絶縁部材を介して取り除くことができる。
本発明に係る電気加熱式触媒は、電極室内の温度を取得する温度取得部をさらに備えてもよい。また、本発明に係る電気加熱式触媒は、電極室の換気の実行を制御する換気制御部をさらに備えてもよい。
そして、換気通路が電極室に接続されている場合、換気制御部は、温度取得部によって取得される電極室内の温度が所定温度より高いときに、換気通路による電極室の換気を実行してもよい。ここで、所定温度は、電極室内の温度が該所定温度より高くなると、凝縮水が蒸発することで生じた水蒸気によって電極室内の湿度が過剰に高くなる可能性があると判断できる閾値である。該所定温度は、実験等に基づいて予め求めることができる。
換気通路が電極室に接続されている場合、換気を実行すると、電極室内に侵入する排気の流量が増加する虞がある。電極室内に侵入する排気の流量が増加すると、電極室内で発生する凝縮水の増加を招くことになる。上記によれば、電極室内の温度が所定温度以下のときは、電極室の換気は実行されない。そのため、換気に伴う電極室内に侵入する排気の流量の増加を可及的に抑制することができる。
また、換気通路が、電極室より上流側における絶縁部材が存在する部分に接続されている場合、換気制御部は、内燃機関の始動時に換気通路による電極室の換気を開始してもよい。これによれば、内燃機関が始動した時点から、電極室への水蒸気や排気の侵入を抑制することができる。その結果、内燃機関の始動完了後における電極室での水蒸気の発生を抑制することができる。
本実施例においては、換気通路が、電極室に接続されている第一換気通路と、電極室より上流側における絶縁部材が存在する部分に接続されている第二換気通路と、を有してもよい。この場合、換気制御部は、温度取得部によって取得される電極室内の温度が前記所定温度より高いときは第一換気通路による電極室の換気を実行し、該温度が前記所定温度以下のときは第二換気通路による電極室の換気を実行してもよい。
これによれば、電極室内の温度が所定温度より高いときは、電極室から水蒸気や排気を直接取り除くことができる。また、低温始動時等の、電極室内の温度が所定温度以下のときは、電極室への水蒸気や排気の侵入を抑制することができる。
本発明では、換気通路における電気加熱式触媒本体に接続されている端部と反対側の端部が内燃機関の吸気通路に接続されてもよい。これによれば、吸気通路内の負圧を利用して、電極室の換気を実現することができる。
本発明によれば、ＥＨＣにおける電極とケースとの間の絶縁抵抗の低下を抑制することができる。
実施例１に係るＥＨＣの概略構成を示す図である。 実施例２に係るＥＨＣの概略構成を示す図である。 実施例２に係る換気制御のフローを示すフローチャートである。 実施例３に係るＥＨＣの概略構成を示す図である。 実施例４に係るＥＨＣの概略構成を示す図である。 実施例４に係る換気制御のフローを示すフローチャートである。 実施例５に係るＥＨＣの概略構成を示す図である。 実施例５に係る換気制御のフローを示すフローチャートである。
以下、本発明の具体的な実施形態について図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特に記載がない限りは発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
＜実施例１＞
［ＥＨＣの概略構成］
図１は、本実施例に係る電気加熱式触媒（ＥＨＣ）の概略構成を示す図である。本実施例に係るＥＨＣ１は、車両に搭載される内燃機関の排気管に設けられる。内燃機関は、ディーゼル機関であっても、ガソリン機関であってもよい。また、電気モータを備えたハイブリッドシステムを採用した車両においても本実施例に係るＥＨＣ１を用いることができる。
図１は、内燃機関の排気管２の中心軸Ａに沿ってＥＨＣ１を縦方向に切断した断面図である。尚、ＥＨＣ１の形状は中心軸Ａに対して線対称のため、図１では、便宜上ＥＨＣ１の上側の部分のみを示している。
本実施例に係るＥＨＣ１は、触媒担体３、ケース４、マット５、内管６、電極７、及び換気通路１０を備えている。触媒担体３は、円柱状に形成されており、その中心軸が排気管２の中心軸Ａと同軸となるように設置されている。触媒担体３には排気浄化触媒１５が担持されている。排気浄化触媒１５としては、酸化触媒、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒、選択還元型ＮＯｘ触媒及び三元触媒等を例示することができる。
触媒担体３は、通電されると電気抵抗となって発熱する材料によって形成されている。触媒担体３の材料としては、ＳｉＣを例示することができる。触媒担体３は、排気の流れる方向（すなわち、中心軸Ａの方向）に伸び且つ排気の流れる方向と垂直な断面がハニカム状をなす複数の通路を有している。この通路を排気が流通する。尚、中心軸Ａと直交する方向の触媒担体３の断面形状は楕円形等であっても良い。中心軸Ａは、排気管２、触媒担体３、内管６、及びケース４で共通の中心軸である。
触媒担体３はケース４に収容されている。ケース４内には電極室９が形成されている。触媒担体３には、該電極室９を通して一対の電極７（図１では一方の電極のみを図示）が接続されている。電極７にはバッテリ（図示せず）から電気が供給される。電極７に電気が供給されると、触媒担体３に通電される。通電によって触媒担体３が発熱すると、触媒担体３に担持された排気浄化触媒が加熱され、その活性化が促進される。
ケース４は、金属によって形成されている。ケース４を形成する材料としては、ステンレス鋼材を例示することができる。ケース４は、中心軸Ａと平行な曲面を含んで構成される収容部４ａと、該収容部４ａよりも上流側及び下流側で該収容部４ａと排気管２とを接続するテーパ部４ｂ，４ｃと、を有している。収容部４ａの通路断面積は排気管２の通路断面積よりも大きくなっており、その内側に、触媒担体３、マット５、及び内管６が収容されている。テーパ部４ｂ，４ｃは、収容部４ａから離れるに従って通路断面積が縮小するテーパ形状をしている。
ケース４の収容部４ａの内壁面と触媒担体３の外周面との間にはマット５が挟み込まれている。つまり、ケース４内において、触媒担体３がマット５によって支持されている。また、マット５には内管６が挟み込まれている。つまり、マット５が、内管６によってケース４側と触媒担体３側とに分割されている。
マット５は、電気絶縁材によって形成されている。マット５を形成する材料としては、アルミナを主成分とするセラミックファイバーを例示することができる。マット５は、触媒担体３の外周面及び内管６の外周面に巻きつけられている。マット５が、触媒担体３とケース４との間に挟み込まれていることで、触媒担体３に通電したときに、ケース４へ電気が流れることが抑制される。
内管６は、電気絶縁材によって形成されている。内管６を形成する材料としては、アルミナを例示することができる。内管６は、中心軸Ａを中心とした管状に形成されている。図１に示すように、内管６は、中心軸Ａ方向の長さがマット５より長い。そのため、内管６の上流側及び下流側の端部は、マット５の上流側及び下流側の端面から突出している。
ケース４及び内管６には、電極７を通すために、貫通孔４ｄ，６ａが開けられている。また、マット５には、電極７を通すための空間が形成されている。このような、ケース４の内壁面と触媒担体３の外周面との間に位置し、マット５によってその側壁面が形成された空間によって、電極室９が形成されている。
ケース４に開けられている貫通孔４ｄには、電極７を支持する支持部材８が設けられている。この支持部材８は電気絶縁材によって形成されており、ケース４と電極７との間に隙間なく設けられている。
また、ＥＨＣ１には、電極室９を換気するための換気通路１０が設けられている。換気通路１０の一端は電極室９に接続されており、換気通路１０の他端は内燃機関の吸気管（図示せず）に接続されている。
尚、本実施例においては、触媒担体３が本発明に係る発熱体に相当する。ただし、本発明に係る発熱体は触媒を担持する担体に限られるものではなく、例えば、発熱体は触媒の上流側に設置された構造体であってもよい。また、本実施例においては、ケース４が本発明に係るケースに相当し、マット５が本発明に係る絶縁部材に相当する。また、本実施例においては、換気通路１０が本発明に係る換気通路に相当する。
［本実施例に係るＥＨＣの構成の作用効果］
図１において、矢印は、排気、凝縮水、及び凝縮水が蒸発することで発生した水蒸気の流れを表している。マット５及び触媒担体３には排気管２を流れる排気が浸入する。該排気が、触媒担体３の外周壁又はマット５を通過し、電極室９内に侵入すると、排気中の水分が凝縮することで電極室内に凝縮水が発生する場合がある。また、排気管２内において凝縮水が発生し、該凝縮水がマット５又は触媒担体３に浸入すると、それらを通過した凝縮水が電極室９内に侵入する場合がある。
電極室９内に凝縮水が存在すると、該凝縮水が蒸発することで水蒸気が発生する。また、マット５又は触媒担体３内に溜まった凝縮水が蒸発し、水蒸気の状態で電極室９に侵入する場合もある。このような水蒸気によって電極室９内の湿度が上昇すると、電極室９内における電極７とケース４との間の絶縁抵抗が大幅に低下する虞がある。
そこで、本実施例においては、ＥＨＣ１に換気通路１０を設け、該換気通路１０を通して電極室９の換気を行う。上述したように、換気通路１０の他端は内燃機関の吸気管に接続されている。これにより、吸気管内の負圧によって、電極室９内の気体が換気通路１０に引き込まれる。そのため、電極室９を換気することができる。そして、この換気によって、電極室９から水蒸気や排気を取り除くことができる。その結果、電極室９内の湿度が過剰に高くなることを抑制することができる。従って、本実施例によれば、凝縮水が蒸発することで発生する水蒸気に起因して、電極室９内において電極７とケース４との間の絶縁抵抗が低下することを抑制することができる。
尚、換気通路１０は必ずしも吸気管に接続される必要はない。例えば、換気通路１０にバキュームポンプを設け、該バキュームポンプを作動させることで電極室９の換気を行なってもよい。
＜実施例２＞
［ＥＨＣの概略構成］
図２は、本実施例に係るＥＨＣの概略構成を示す図である。本実施例では、ＥＨＣ１に、電極室９内の温度を検出する温度センサ２１が設けられている。該温度センサ２１の検出値は電子制御装置（ＥＣＵ）２０に入力される。また、換気通路１０には換気制御弁１１が設けられている。換気制御弁１１は、ＥＣＵ２０によって制御される。換気制御弁１１がＯＮとなると換気通路１０が開通し、換気制御弁１１がＯＦＦとなると換気通路１０が遮断される。これら以外の構成は、実施例１に係るＥＨＣと同様である。尚、本実施例においては、温度センサ２１が、本発明に係る温度取得部に相当する。ただし、ＥＣＵ２０によって、内燃機関の運転状態に基づいて電極室９に与えられる熱量を算出し、該熱量から電極室９内の温度を推定することもできる。この場合、電極室９内の温度を推定するＥＣＵ２０が、本発明に係る温度取得部に相当する。
［換気制御］
本実施例において、電極室９の換気が実行されると、該電極室９内が負圧となる。そのため、マット５又は触媒担体３を通過して電極室９に侵入する排気の流量が増加する虞がある。電極室９に侵入する排気の流量が増加すると、電極室９内で発生する凝縮水の増加を招くことになる。そこで、本実施例においては、電極室９内に侵入する排気の流量の増加を抑制すべく、電極室９内の温度に応じた換気制御を行なう。
図３は、本実施例に係る換気制御のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＣＵ２０によって所定の間隔で実行される。
本フローでは、先ずステップＳ１０１において、温度センサ２１によって検出された電極室９内の温度Ｔｅが読み込まれる。次に、ステップＳ１０２において、電極室９内の温度Ｔｅが露天温度Ｔｅ０以下であるか否かが判別される。ここで、本実施例においては、該露天温度Ｔｅ０が、本発明に係る所定温度に相当する。しかしながら、本発明に係る所定温度は露天温度に限定されるものではない。
ステップＳ１０２において、電極室９内の温度Ｔｅが露天温度Ｔｅ０以下であると判定された場合、次に、ステップＳ１０３において、換気制御弁１１がＯＦＦにされる。これにより、換気通路１０が遮断される。この場合、電極室９の換気は行なわれない。
一方、ステップＳ１０２において、電極室９内の温度Ｔｅが露天温度Ｔｅ０より高いと判定された場合、次に、ステップＳ１０４において、換気制御弁１１がＯＮにされる。これにより、換気通路１０が開通され、電極室９の換気が行なわれる。
［本実施例に係る換気制御の作用効果］
電極室９内の温度が露天温度以下のときは、電極室９内に凝縮水が存在したとしても、該凝縮水が蒸発しない。そのため、電極室９内の湿度が水蒸気によって過剰に高くなる可能性は低い。上記フローによれば、このような場合は、電極室９の換気は行なわれない。そして、電極室９内の温度が露天温度より高いとき、即ち、電極室９内において凝縮水が蒸発して水蒸気が発生するときにのみ、電極室９の換気が行なわれる。従って、本実施例に係る換気制御によれば、換気に伴う電極室９内に侵入する排気の流量の増加を可及的に抑制することができる。
＜実施例３＞
［ＥＨＣの概略構成］
図４は、本実施例に係るＥＨＣの概略構成を示す図である。本実施例においては、実施例１のように換気通路が電極室９に直接接続されていない。本実施例では、電極室９より上流側におけるマット５が存在する部分に換気通路１２が接続されている。これ以外の構成は、実施例１に係るＥＨＣと同様である。
［本実施例に係るＥＨＣの構成の作用効果］
図４においても、矢印は、排気、凝縮水、及び凝縮水が蒸発することで発生した水蒸気の流れを表している。本実施例によれば、換気通路１２を通して換気を行なうことで、排気の流れに沿って上流側からマット５に浸入した水蒸気や排気が電極室９に到達する前に換気通路１２内に引き込まれる。つまり、電極室９に侵入する前の水蒸気や排気を取り除くことができる。従って、電極室９への水蒸気や排気の侵入を抑制することができる。そのため、電極室９内における凝縮水の発生を抑制することができる。また、本実施例の場合であっても、電極室９内に一旦侵入した水蒸気や排気はマット５を介して取り除くことができる。
＜実施例４＞
［ＥＨＣの概略構成］
図５は、本実施例に係るＥＨＣの概略構成を示す図である。本実施例では、換気通路１２に換気制御弁１３が設けられている。換気制御弁１３は、ＥＣＵ２０によって制御される。換気制御弁１３がＯＮとなると換気通路１２が開通し、換気制御弁１３がＯＦＦとなると換気通路１２が遮断される。これ以外の構成は、実施例３に係るＥＨＣと同様である。
［換気制御］
図６は、本実施例に係る換気制御のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＣＵ２０によって所定の間隔で実行される。
本フローでは、先ずステップＳ２０１において、排気管２が接続されている内燃機関が始動したか否かが判別される。ステップＳ２０１において、内燃機関が始動していないと判定された場合、次に、ステップＳ２０２において、換気制御弁１３がＯＦＦにされる。これにより、換気通路１２が遮断される。この場合、電極室９の換気は行なわれない。
一方、ステップＳ２０１において、内燃機関が始動したと判定された場合、次に、ステップＳ２０３において、換気制御弁１３がＯＮにされる。これにより、換気通路１２が開通され、電極室９の換気が行なわれる。
［本実施例に係る換気制御の作用効果］
内燃機関が冷間始動した場合、始動直後は電極室９内の温度は低いため、電極室９内における凝縮水の蒸発は生じていない。しかしながら、このような状況でも、マット５を通過した排気は電極室９に侵入し、凝縮水が発生する。そして、電極室９内の温度上昇に伴って該凝縮水が蒸発し、水蒸気が発生する。上記フローによれば、冷間始動時であっても、内燃機関が始動した時点から、換気通路１２による換気が開始される。つまり、内燃機関が始動した時点から、電極室９への水蒸気や排気の侵入を抑制することができる。従って、内燃機関の始動完了後における電極室９での水蒸気の発生を抑制することができる。
＜実施例５＞
［ＥＨＣの概略構成］
図７は、本実施例に係るＥＨＣの概略構成を示す図である。本実施例では、実施例２と同様、ＥＨＣ１に、電極室９内の温度を検出する温度センサ２１が設けられている。該温度センサ２１の検出値はＥＣＵ２０に入力される。また、本実施例においては、換気通路１４が、途中で第一換気通路１４ａと第二換気通路１４ｂとに分岐している。そして、第一換気通路１４ａが電極室９に接続されており、第二換気通路１４ｂが電極室９より上流側におけるマット５が存在する部分に接続されている。
換気通路１４が第一換気通路１４ａと第二換気通路１４ｂとに分岐する分岐点に換気制御弁１５が設けられている。換気制御弁１５は、三方弁であって、ＥＣＵ２０によって制御される。換気制御弁１５がＯＮとなると第二換気通路１４ｂ側が開通し、換気制御弁１５がＯＦＦとなると第一換気通路１４ａ側が開通する。これ以外の構成は、実施例１に係るＥＨＣと同様である。尚、本実施例においても、ＥＣＵ２０によって、内燃機関の運転状態に基づいて電極室９に与えられる熱量を算出し、該熱量から電極室９内の温度を推定してもよい。
［換気制御］
図８は、本実施例に係る換気制御のフローを示すフローチャートである。本フローは、ＥＣＵ２０に予め記憶されており、ＥＣＵ２０によって所定の間隔で実行される。
本フローでは、先ずステップＳ３０１において、温度センサ２１によって検出された電極室９内の温度Ｔｅが読み込まれる。次に、ステップＳ３０２において、電極室９内の温度Ｔｅが露天温度Ｔｅ０以下であるか否かが判別される。尚、本実施例においても、該露天温度Ｔｅ０が、本発明に係る所定温度に相当する。しかしながら、本発明に係る所定温度は露天温度に限定されるものではない。
ステップＳ３０２において、電極室９内の温度Ｔｅが露天温度Ｔｅ０以下であると判定された場合、次に、ステップＳ３０３において、換気制御弁１５がＯＮにされる。これにより、第二換気通路１４ｂ側が開通し、該第二換気通路１４ｂを通して電極室９の換気が行なわれる。
一方、ステップＳ３０２において、電極室９内の温度Ｔｅが露天温度Ｔｅ０より高いと判定された場合、次に、ステップＳ３０４において、換気制御弁１５がＯＦＦにされる。これにより、第一換気通路１４ａ側が開通し、該第一換気通路１４ａを通して電極室９の換気が行なわれる。
［本実施例に係る換気制御の作用効果］
上記フローによれば、低温始動時等のように電極室９内における凝縮水の蒸発が生じていないときは、第二換気通路１４ｂによる換気が行なわれる。これにより、実施例３及び４と同様、電極室９への水蒸気や排気の侵入を抑制することができる。一方、電極室９内で凝縮水の蒸発が生じているときは、第一換気通路１４ａによる換気が行なわれる。これにより、実施例１及び２と同様、電極室９から水蒸気や排気を直接取り除くことができる。
尚、本実施例において、換気通路１４は必ずしも途中で分岐する構成でなくてもよい。例えば、第一及び第二換気通路１４ａ，１４ｂが別々に吸気管に接続され、且つ、それぞれに換気制御弁が設置されてもよい。
１・・・電気加熱式触媒（ＥＨＣ）
３・・・触媒担体
４・・・ケース
５・・・マット
６・・・内管
７・・・電極
９・・・電極室
１０，１２，１４・・換気通路
１３，１５・・換気制御弁

Claims (7)

  1. 内燃機関の排気通路に設けられる電気加熱式触媒であって、
    通電により発熱し、発熱することで触媒を加熱する発熱体と、
    前記発熱体を収容するケースと、
    前記発熱体と前記ケースとの間に設けられ、前記発熱体を支持すると共に電気を絶縁する絶縁部材と、
    前記ケースの内壁面と前記発熱体の外周面との間に位置する空間であって前記絶縁部材によってその側壁面が形成された電極室を通って前記発熱体に接続され、前記発熱体に電気を供給する電極と、
    前記電極室を換気する換気通路と、
    を備える電気加熱式触媒。
  2. 前記換気通路が前記電極室に接続されている請求項１に記載の電気加熱式触媒。
  3. 前記電極室内の温度を取得する温度取得部と、
    前記温度取得部によって取得される前記電極室内の温度が所定温度より高いときに、前記換気通路による前記電極室の換気を実行する換気制御部と、
    をさらに備える請求項２に記載の電気加熱式触媒。
  4. 前記換気通路が、前記電極室より上流側における前記絶縁部材が存在する部分に接続されている請求項１に記載の電気加熱式触媒。
  5. 内燃機関の始動時に前記換気通路による前記電極室の換気を開始する換気制御部をさらに備える請求項４に記載の電気加熱式触媒。
  6. 前記換気通路が、
    前記電極室に接続されている第一換気通路と、
    前記電極室より上流側における前記絶縁部材が存在する部分に接続されている第二換気通路と、を有し、
    前記電極室内の温度を取得する温度取得部と、
    前記温度取得部によって取得される前記電極室内の温度が所定温度より高いときは前記第一換気通路による前記電極室の換気を実行し、該温度が前記所定温度以下のときは前記第二換気通路による前記電極室の換気を実行する換気制御部と、
    をさらに備える請求項１に記載の電気加熱式触媒。
  7. 前記換気通路における電気加熱式触媒本体に接続されている端部と反対側の端部が内燃機関の吸気通路に接続されている請求項１から６のいずれか一項に記載の電気加熱式触媒。
JP2011532368A 2010-08-24 2010-08-24 電気加熱式触媒 Expired - Fee Related JP5287990B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2010/064283 WO2012025993A1 (ja) 2010-08-24 2010-08-24 電気加熱式触媒

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP5287990B2 true JP5287990B2 (ja) 2013-09-11
JPWO2012025993A1 JPWO2012025993A1 (ja) 2013-10-28

Family

ID=45695291

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011532368A Expired - Fee Related JP5287990B2 (ja) 2010-08-24 2010-08-24 電気加熱式触媒

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8938952B2 (ja)
EP (1) EP2610456B8 (ja)
JP (1) JP5287990B2 (ja)
CN (1) CN103038470B (ja)
WO (1) WO2012025993A1 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8938952B2 (en) 2010-08-24 2015-01-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electric heating catalyst
US9121322B2 (en) 2010-08-31 2015-09-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electrically heated catalyst
CN103068470B (zh) 2010-09-10 2015-01-07 丰田自动车株式会社 电加热式催化剂
JP5967128B2 (ja) * 2014-04-11 2016-08-10 トヨタ自動車株式会社 通電加熱式触媒装置及びその製造方法
GB2530202A (en) * 2015-12-10 2016-03-16 Gm Global Tech Operations Inc Method of operating an aftertreatment system of an internal combustion engine
DE102018127074A1 (de) * 2018-10-30 2020-04-30 Faurecia Emissions Control Technologies, Germany Gmbh Katalysatorkörper, elektrisch beheizbarer Katalysator, Kraftfahrzeug mit Katalysator und Verfahren zur Herstellung eines Katalysators
CN111530395A (zh) * 2020-05-08 2020-08-14 中国科学院长春应用化学研究所 一种通电制备催化剂的反应装置
JP2022072369A (ja) * 2020-10-29 2022-05-17 日本碍子株式会社 接合体および接合体の製造方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05231140A (ja) * 1992-02-18 1993-09-07 Mitsubishi Motors Corp 排気ガス浄化装置
JPH05317651A (ja) * 1992-05-18 1993-12-03 Daikin Ind Ltd 触媒装置
JPH08210127A (ja) * 1995-02-02 1996-08-20 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の触媒浄化装置
JP2008014186A (ja) * 2006-07-04 2008-01-24 Toyota Motor Corp 高電圧供給装置
JP2009142762A (ja) * 2007-12-14 2009-07-02 Calsonic Kansei Corp 電気加熱触媒担体及びその製造方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4976929A (en) * 1988-05-20 1990-12-11 W. R. Grace & Co.-Conn. Electrically heated catalytic converter
JP2818473B2 (ja) 1990-06-29 1998-10-30 日本碍子株式会社 自動車排ガス浄化用触媒コンバーター装置及び自動車排ガスの浄化方法
US5070694A (en) 1990-10-31 1991-12-10 W. R. Grace & Co. -Conn. Structure for electrically heatable catalytic core
US5177961A (en) * 1991-06-26 1993-01-12 W. R. Grace & Co.-Conn. Upstream collimator for electrically heatable catalytic converter
US5238650A (en) * 1991-09-13 1993-08-24 W. R. Grace & Co.-Conn. Electrode feed through
JPH05269387A (ja) * 1992-03-26 1993-10-19 Nissan Motor Co Ltd 排気浄化用触媒コンバータ装置
JPH0596421U (ja) 1992-05-26 1993-12-27 カルソニック株式会社 電熱触媒担体の電極構造
JPH0596424U (ja) * 1992-05-27 1993-12-27 カルソニック株式会社 電熱触媒担体の電極取付構造
JPH062534A (ja) * 1992-06-19 1994-01-11 Mazda Motor Corp 排気ガス浄化装置
JPH07238825A (ja) * 1994-02-25 1995-09-12 Toyota Motor Corp 電気ヒータ付触媒装置
JP3494498B2 (ja) * 1995-04-17 2004-02-09 日本碍子株式会社 電極構造および通電発熱式ヒーター
JP2007239556A (ja) 2006-03-07 2007-09-20 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化システム
JP5239678B2 (ja) 2008-09-19 2013-07-17 マツダ株式会社 エンジンの排気浄化装置
JP2010242724A (ja) * 2009-04-10 2010-10-28 Toyota Motor Corp 車両の制御装置
EP2594759B1 (en) * 2010-07-15 2015-09-02 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification apparatus of an internal combustion engine
US8938952B2 (en) 2010-08-24 2015-01-27 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electric heating catalyst
US9121322B2 (en) * 2010-08-31 2015-09-01 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Electrically heated catalyst
CN103068470B (zh) * 2010-09-10 2015-01-07 丰田自动车株式会社 电加热式催化剂
JP2012112302A (ja) * 2010-11-24 2012-06-14 Toyota Motor Corp 触媒コンバータ装置
WO2012093481A1 (ja) * 2011-01-06 2012-07-12 イビデン株式会社 排ガス処理装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05231140A (ja) * 1992-02-18 1993-09-07 Mitsubishi Motors Corp 排気ガス浄化装置
JPH05317651A (ja) * 1992-05-18 1993-12-03 Daikin Ind Ltd 触媒装置
JPH08210127A (ja) * 1995-02-02 1996-08-20 Nissan Motor Co Ltd 内燃機関の触媒浄化装置
JP2008014186A (ja) * 2006-07-04 2008-01-24 Toyota Motor Corp 高電圧供給装置
JP2009142762A (ja) * 2007-12-14 2009-07-02 Calsonic Kansei Corp 電気加熱触媒担体及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP2610456B8 (en) 2016-09-28
CN103038470B (zh) 2016-07-06
EP2610456A1 (en) 2013-07-03
EP2610456B1 (en) 2016-08-17
CN103038470A (zh) 2013-04-10
EP2610456A4 (en) 2014-04-02
US8938952B2 (en) 2015-01-27
WO2012025993A1 (ja) 2012-03-01
JPWO2012025993A1 (ja) 2013-10-28
US20120047881A1 (en) 2012-03-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5287990B2 (ja) 電気加熱式触媒
JP5590127B2 (ja) 電気加熱式触媒
JP5120500B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP5673852B2 (ja) 電気加熱式触媒の制御装置
US9109490B2 (en) Electric heating catalyst
JP5387777B2 (ja) 電気加熱式触媒
JP5263456B2 (ja) 電気加熱式触媒
US9017615B2 (en) Electrically heated catalyst
JP5354032B2 (ja) 電気加熱式触媒
JP5397550B2 (ja) 電気加熱式触媒
JP2013181517A (ja) 内燃機関の制御システム
JP5626375B2 (ja) 電気加熱式触媒

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20130507

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20130520

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees