JPH04339122A - 触媒ヒータ付き排気浄化装置 - Google Patents
触媒ヒータ付き排気浄化装置Info
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- JPH04339122A JPH04339122A JP3110569A JP11056991A JPH04339122A JP H04339122 A JPH04339122 A JP H04339122A JP 3110569 A JP3110569 A JP 3110569A JP 11056991 A JP11056991 A JP 11056991A JP H04339122 A JPH04339122 A JP H04339122A
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- Japan
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- catalytic converter
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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
-
- 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
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は触媒コンバータと該触
媒コンバータを加熱するための電熱ヒータを用いた内燃
機関の排気浄化装置における冷間始動時の浄化効率向上
に関する。
媒コンバータを加熱するための電熱ヒータを用いた内燃
機関の排気浄化装置における冷間始動時の浄化効率向上
に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の排気浄化のため、排気路に触
媒コンバータを装着した排気浄化装置が多く用いられて
いる。しかるに現在排気浄化装置で使用されている触媒
は、約３５０℃以上にならないと十分な活性状態となら
ない。よって、さらに排気浄化効果を上げるためには、
機関の冷間始動（コールドスタート）時に、触媒コンバ
ータをできるだけ急速に加熱、昇温させる必要がある。 このため触媒の担体をステンレスなど導電性材料で形成
し、担体に直接通電するか、電熱式ヒータを付設するか
して、機関の始動時に通電して排気または触媒コンバー
タを加熱する方式が提案されている。
媒コンバータを装着した排気浄化装置が多く用いられて
いる。しかるに現在排気浄化装置で使用されている触媒
は、約３５０℃以上にならないと十分な活性状態となら
ない。よって、さらに排気浄化効果を上げるためには、
機関の冷間始動（コールドスタート）時に、触媒コンバ
ータをできるだけ急速に加熱、昇温させる必要がある。 このため触媒の担体をステンレスなど導電性材料で形成
し、担体に直接通電するか、電熱式ヒータを付設するか
して、機関の始動時に通電して排気または触媒コンバー
タを加熱する方式が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかるに担体を導電材
製とし担体に直接通電する方式では、担体自体の熱容量
が大きいため昇温に大電力を消費する欠点があり、後者
はヒータの通気抵抗がエンジンの高負荷運転時の障害に
なるとともに、熱が触媒コンバータ以外の部材に散逸し
易い欠点があり、いずれの方式も最低限の電気エネルギ
ーで最も効率よく触媒の昇温をすることができなかった
。
製とし担体に直接通電する方式では、担体自体の熱容量
が大きいため昇温に大電力を消費する欠点があり、後者
はヒータの通気抵抗がエンジンの高負荷運転時の障害に
なるとともに、熱が触媒コンバータ以外の部材に散逸し
易い欠点があり、いずれの方式も最低限の電気エネルギ
ーで最も効率よく触媒の昇温をすることができなかった
。
【０００４】この発明の目的は、排気の通気抵抗の増大
が防止できる電熱ヒータを用い、触媒を局部的に効率良
く加熱でき、小さな電気エネルギーで厳しい排気浄化規
制にも十分対応できる触媒ヒータ付き排気浄化装置を提
供することにある。
が防止できる電熱ヒータを用い、触媒を局部的に効率良
く加熱でき、小さな電気エネルギーで厳しい排気浄化規
制にも十分対応できる触媒ヒータ付き排気浄化装置を提
供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明の触媒ヒータ付
き排気浄化装置は、内燃機関の排気路に装着した触媒コ
ンバータケース内に収容した触媒コンバータと、その上
流に配設された電熱ヒータ（触媒ヒータ）と、該ヒータ
の通電制御装置とからなる触媒ヒータ付き排気浄化装置
において、電熱ヒータは、電気抵抗金属製の帯板を板面
方向に曲げ蛇行状としたり、ヒータハウングと同軸のう
ず巻き状としたリボンヒータを用い、触媒コンバータケ
ース内の触媒コンバータの上流側に装着したことを特徴
とする。なおこの発明において触媒コンバータケースと
は、触媒コンバータケースの上流側に一体に溶接された
排気管も含む。
き排気浄化装置は、内燃機関の排気路に装着した触媒コ
ンバータケース内に収容した触媒コンバータと、その上
流に配設された電熱ヒータ（触媒ヒータ）と、該ヒータ
の通電制御装置とからなる触媒ヒータ付き排気浄化装置
において、電熱ヒータは、電気抵抗金属製の帯板を板面
方向に曲げ蛇行状としたり、ヒータハウングと同軸のう
ず巻き状としたリボンヒータを用い、触媒コンバータケ
ース内の触媒コンバータの上流側に装着したことを特徴
とする。なおこの発明において触媒コンバータケースと
は、触媒コンバータケースの上流側に一体に溶接された
排気管も含む。
【０００６】
【作用および発明の効果】この発明の触媒コンバータは
、電熱ヒータとしてリボンヒータを用いているので次の
効果を有する。 ａ）発熱体が偏平であるため、前面面積が小さく、エン
ジンの高負荷運転時に排気流の通気抵抗になりにくい。 ｂ）リボンヒータで発生させたジュール熱で、主に排気
を加熱し、この加熱された排気で、触媒本体の前面部を
集中的に加熱するので、触媒担体の熱容量にあまり影響
されない。ヒータが直接的にコンバータケースに装着さ
れているため、ヒータの発熱のうち、伝導により散逸さ
れる熱も、触媒コンバータの加熱に有効に寄与できる割
合が大きい。このため、加熱時間の短縮および発熱容量
の低減が可能になる。 ｃ）ヒータハウジングとコンバータケースとが一体ない
しは兼用となっているため、締結のためのフランジ、締
結具、ガスケットなどが不要であり、この分だけ小型化
、軽量化、低熱容量化できる。またシールが必要となる
部分がないため気密性に優れる。
、電熱ヒータとしてリボンヒータを用いているので次の
効果を有する。 ａ）発熱体が偏平であるため、前面面積が小さく、エン
ジンの高負荷運転時に排気流の通気抵抗になりにくい。 ｂ）リボンヒータで発生させたジュール熱で、主に排気
を加熱し、この加熱された排気で、触媒本体の前面部を
集中的に加熱するので、触媒担体の熱容量にあまり影響
されない。ヒータが直接的にコンバータケースに装着さ
れているため、ヒータの発熱のうち、伝導により散逸さ
れる熱も、触媒コンバータの加熱に有効に寄与できる割
合が大きい。このため、加熱時間の短縮および発熱容量
の低減が可能になる。 ｃ）ヒータハウジングとコンバータケースとが一体ない
しは兼用となっているため、締結のためのフランジ、締
結具、ガスケットなどが不要であり、この分だけ小型化
、軽量化、低熱容量化できる。またシールが必要となる
部分がないため気密性に優れる。
【０００７】
【実施例】この発明にかかる触媒ヒータ付き排気浄化装
置は、図１に示す如く、内燃機関の排気路１００に装着
されたハニカム状触媒コンバータ１、該コンバータ１の
上流に設置されたリボンヒータ２、これらを収容するコ
ンバータハウジング３、リボンヒータ２をコンバータハ
ウジング３内に保持する一対の保持手段４、４、および
リボンヒータ２の通電制御装置５を備える。
置は、図１に示す如く、内燃機関の排気路１００に装着
されたハニカム状触媒コンバータ１、該コンバータ１の
上流に設置されたリボンヒータ２、これらを収容するコ
ンバータハウジング３、リボンヒータ２をコンバータハ
ウジング３内に保持する一対の保持手段４、４、および
リボンヒータ２の通電制御装置５を備える。
【０００８】ハニカム状触媒コンバータ１は、軸方向に
貫通して、多数の通気穴が形成された円、長円または楕
円状の断面を有するセラミック製柱状体（ハニカム状担
体）に３元触媒を担持させてなる。また、セラミック製
柱状体の替わりにメタル製但体としても良い。リボンヒ
ータ２は、厚さ１．０ｍｍ、板巾１０ｍｍの鉄−クロム
系電気抵抗金属の帯板を面方向に曲げ、１０ｍｍ間隔の
蛇行状に形成してなり、１．５キロワットの発熱容量を
備える。ハウジング３はステンレス鋼板製で、コンバー
タ１を収容する径大部３１と、その上流側に設けられ、
リボンヒータ２を収容する径小部３２とからなる。径小
部３２には、対向して穴３３、３４が開けられており、
各穴には鍔付きの円筒状ボス３５、３６が溶接されてい
る。さらに径小部３２の内壁には、ボス３５、３６と同
一面的に、二対の溝３７、３７と３８、３８とが対向し
て形成されている。
貫通して、多数の通気穴が形成された円、長円または楕
円状の断面を有するセラミック製柱状体（ハニカム状担
体）に３元触媒を担持させてなる。また、セラミック製
柱状体の替わりにメタル製但体としても良い。リボンヒ
ータ２は、厚さ１．０ｍｍ、板巾１０ｍｍの鉄−クロム
系電気抵抗金属の帯板を面方向に曲げ、１０ｍｍ間隔の
蛇行状に形成してなり、１．５キロワットの発熱容量を
備える。ハウジング３はステンレス鋼板製で、コンバー
タ１を収容する径大部３１と、その上流側に設けられ、
リボンヒータ２を収容する径小部３２とからなる。径小
部３２には、対向して穴３３、３４が開けられており、
各穴には鍔付きの円筒状ボス３５、３６が溶接されてい
る。さらに径小部３２の内壁には、ボス３５、３６と同
一面的に、二対の溝３７、３７と３８、３８とが対向し
て形成されている。
【０００９】コンバータ１は、その外周を包む網状のス
プリング１１を介して前記径大部３１に弾性支持されて
いる。リボンヒータ２は、前記ボス３５、３６に溶接さ
れた通電端子２１、２２にリボンヒータ２の両端部が絶
縁して締結されるとともに、両側に位置する湾曲部２ａ
…、２ｂ…を前記保持手段４、４に保持され、該保持手
段４を介して前記径小部３２の溝３７、３７および３８
、３８に係止されている。保持手段４は、対向面が開口
し、外側両端が前記溝３７、３７、および３８、３８に
係合した細長い箱状のサッシュ４１と、サッシュ４１内
に遊嵌され、前記湾曲部２ａ…、２ｂ…を、その板巾方
向に保持する、かまぼこ状の凹所を有するセラミック製
のインシュレータ４２と、サッシュ４１とインシュレー
タ４２との間に介在された板ばね４３とからなる。
プリング１１を介して前記径大部３１に弾性支持されて
いる。リボンヒータ２は、前記ボス３５、３６に溶接さ
れた通電端子２１、２２にリボンヒータ２の両端部が絶
縁して締結されるとともに、両側に位置する湾曲部２ａ
…、２ｂ…を前記保持手段４、４に保持され、該保持手
段４を介して前記径小部３２の溝３７、３７および３８
、３８に係止されている。保持手段４は、対向面が開口
し、外側両端が前記溝３７、３７、および３８、３８に
係合した細長い箱状のサッシュ４１と、サッシュ４１内
に遊嵌され、前記湾曲部２ａ…、２ｂ…を、その板巾方
向に保持する、かまぼこ状の凹所を有するセラミック製
のインシュレータ４２と、サッシュ４１とインシュレー
タ４２との間に介在された板ばね４３とからなる。
【００１０】この実施例では、リボンヒータ２は前記触
媒コンバータ１の前面から３０ｍｍ上流に設置されてお
り、１．５キロワットの発熱容量を有する。またヒータ
２の温度検出のためのヒータ温度センサが取り付けられ
ている。リボンヒータ２は、通電制御装置５により通電
制御される。コールドスタート時は、エンジンの始動前
の所定時間リボンヒータ２に通電しておき、リボンヒー
タ２が設定温度に昇温したときエンジンを始動する。
媒コンバータ１の前面から３０ｍｍ上流に設置されてお
り、１．５キロワットの発熱容量を有する。またヒータ
２の温度検出のためのヒータ温度センサが取り付けられ
ている。リボンヒータ２は、通電制御装置５により通電
制御される。コールドスタート時は、エンジンの始動前
の所定時間リボンヒータ２に通電しておき、リボンヒー
タ２が設定温度に昇温したときエンジンを始動する。
【００１１】この発明の如く、リボンヒータ２を触媒コ
ンバータケース３の前部に直接装着する構成により、リ
ボンヒータ２をコンバータケース３と別体のヒータハウ
ジング内に組付け、このヒータハウジングをコンバータ
ケース３に締結する場合と比較し、次の効果がある。 １）コンバータ１とリボンヒータ２との距離を短くでき
、触媒コンバータ１の前面はリボンヒータ２で発生した
輻射熱により効率よく加熱できる。このため加熱効率が
よく、小発熱容量のヒータで、前記触媒コンバータ１の
前面を局部的に触媒が活性化する３５０℃以上に迅速に
昇温できる。この状態において、エンジンの冷間始動時
に行われるアイドリング運転の比較的低流量でかつ未燃
焼成分の多い排気を反応させ、始動当初から反応熱を生
じさせ、続いてこの反応熱で触媒コンバータ１を排気浄
化温度に維持することが可能となる。
ンバータケース３の前部に直接装着する構成により、リ
ボンヒータ２をコンバータケース３と別体のヒータハウ
ジング内に組付け、このヒータハウジングをコンバータ
ケース３に締結する場合と比較し、次の効果がある。 １）コンバータ１とリボンヒータ２との距離を短くでき
、触媒コンバータ１の前面はリボンヒータ２で発生した
輻射熱により効率よく加熱できる。このため加熱効率が
よく、小発熱容量のヒータで、前記触媒コンバータ１の
前面を局部的に触媒が活性化する３５０℃以上に迅速に
昇温できる。この状態において、エンジンの冷間始動時
に行われるアイドリング運転の比較的低流量でかつ未燃
焼成分の多い排気を反応させ、始動当初から反応熱を生
じさせ、続いてこの反応熱で触媒コンバータ１を排気浄
化温度に維持することが可能となる。
【００１２】図３、図４は、リボンヒータ２の装着方法
の第二実施例を示す。予め、コンバータケース３の径小
部３２と同一形の円筒状ヒータハウジング２０内に、リ
ボンヒータ２および保持手段４を組付け、これをコンバ
ータケース３に溶接する。この場合において、ヒータハ
ウジング２０の接合面およびコンバータケース３の接合
面に、互いにいんろう嵌合する段２０ａ、２０ｂを設け
ておくと、溶接作業が容易となる。なおリボンヒータ２
の組付けはヒータハウジング３の上流側開口からなされ
てもよく、ヒータハウジング２０は排気管の一部であり
、コンバータケース３の前端に溶接一体化し、コンバー
タケース３の一部とする構成であってもよい。
の第二実施例を示す。予め、コンバータケース３の径小
部３２と同一形の円筒状ヒータハウジング２０内に、リ
ボンヒータ２および保持手段４を組付け、これをコンバ
ータケース３に溶接する。この場合において、ヒータハ
ウジング２０の接合面およびコンバータケース３の接合
面に、互いにいんろう嵌合する段２０ａ、２０ｂを設け
ておくと、溶接作業が容易となる。なおリボンヒータ２
の組付けはヒータハウジング３の上流側開口からなされ
てもよく、ヒータハウジング２０は排気管の一部であり
、コンバータケース３の前端に溶接一体化し、コンバー
タケース３の一部とする構成であってもよい。
【００１３】図５は第三実施例を示す。この実施例では
、内燃機関の排気マニホールド６の直下に触媒コンバー
タ１を設け、コンバータ１の上流に、ヒータハウジング
２０を第２実施例と同様のいんろう嵌合している。この
構成により、リボンヒータ２での輻射熱を効率的に触媒
コンバータ１に輻射でき、迅速にコンバータ１を排気浄
化温度に昇温させ、排気マニホールド６に流れる排気を
浄化することができる。
、内燃機関の排気マニホールド６の直下に触媒コンバー
タ１を設け、コンバータ１の上流に、ヒータハウジング
２０を第２実施例と同様のいんろう嵌合している。この
構成により、リボンヒータ２での輻射熱を効率的に触媒
コンバータ１に輻射でき、迅速にコンバータ１を排気浄
化温度に昇温させ、排気マニホールド６に流れる排気を
浄化することができる。
【００１４】図６は、第四実施例を示す。この実施例で
は、ヒータハウジング２０内のリボンヒータ２の形状は
ヒータハウジング２０と軸を同じくするうず巻き型で、
その両端部は通電端子２１、２２に締結される。通電端
子２１は、電源との間に通電制御装置５が接続され、リ
ボンヒータ２への通電制御がなされる。この構成により
第一実施例と比較して、保持手段４を使用する必要がな
く、リボンヒータ２で発生した輻射熱の損失が少ないた
め、コンバータへの輻射効率を高めることができる。
は、ヒータハウジング２０内のリボンヒータ２の形状は
ヒータハウジング２０と軸を同じくするうず巻き型で、
その両端部は通電端子２１、２２に締結される。通電端
子２１は、電源との間に通電制御装置５が接続され、リ
ボンヒータ２への通電制御がなされる。この構成により
第一実施例と比較して、保持手段４を使用する必要がな
く、リボンヒータ２で発生した輻射熱の損失が少ないた
め、コンバータへの輻射効率を高めることができる。
【図１】この発明の第１実施例にかかる触媒ヒータ付き
排気浄化装置の断面図である。
排気浄化装置の断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】この発明の第２実施例にかかるリボンヒータの
組付け斜視図である。
組付け斜視図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】この発明の第３実施例にかかる排気浄化装置の
断面図である。
断面図である。
【図６】この発明の第４実施例にかかる排気浄化装置の
断面図である。
断面図である。
１ ハニカム状触媒コンバータ
２ リボンヒータ
３ 触媒コンバータケース
４ 保持手段
５ 通電制御装置
Claims (1)
- 【請求項１】 内燃機関の排気路に装着した触媒コン
バータケース内に収容した触媒コンバータと、その上流
に配設された電熱ヒータ（触媒ヒータ）と、該ヒータの
通電制御装置とからなる触媒ヒータ付き排気浄化装置に
おいて、電熱ヒータは、電気抵抗金属製の帯板を板面方
向に曲げ蛇行状としたり、ヒータハウングと同軸のうず
巻き状としたリボンヒータであり、触媒コンバータケー
ス内の触媒コンバータの上流側に装着されたことを特徴
とする触媒ヒータ付き排気浄化装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3110569A JPH04339122A (ja) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | 触媒ヒータ付き排気浄化装置 |
| BR929201874A BR9201874A (pt) | 1991-05-15 | 1992-05-12 | Dispositivo purificador de gases de exaustao com catalisador e aquecedor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3110569A JPH04339122A (ja) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | 触媒ヒータ付き排気浄化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04339122A true JPH04339122A (ja) | 1992-11-26 |
Family
ID=14539158
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3110569A Pending JPH04339122A (ja) | 1991-05-15 | 1991-05-15 | 触媒ヒータ付き排気浄化装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04339122A (ja) |
| BR (1) | BR9201874A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0785341A1 (en) * | 1996-01-19 | 1997-07-23 | Ngk Insulators, Ltd. | Catalytic converter |
| EP3184773A4 (en) * | 2014-08-18 | 2017-10-04 | Instituto Tecnologico de Santo Domingo (INTEC) | Automatically heated catalytic converter |
| DE102020122559B3 (de) | 2020-08-28 | 2021-08-05 | Hjs Emission Technology Gmbh & Co. Kg | Elektrisches Heizaggregat zum Einschalten in den Abgasstrang einer Brennkraftmaschine sowie damit ausgerüstetes Abgasreinigungsaggregat |
| WO2022043207A1 (de) | 2020-08-28 | 2022-03-03 | Hjs Emission Technology Gmbh & Co. Kg | Elektrisches heizaggregat |
| CN114542241A (zh) * | 2020-11-18 | 2022-05-27 | 普瑞姆有限公司 | 排气加热装置 |
| FR3119865A1 (fr) * | 2021-02-18 | 2022-08-19 | Faurecia Systemes D'echappement | Organe de chauffage et ligne d’échappement comportant un tel organe |
| DE102022122102A1 (de) | 2022-09-01 | 2024-03-07 | Purem GmbH | Abgasheizer |
-
1991
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