特許ウォッチ

公開番号2025096230
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-26
出願番号2024218309
出願日2024-12-13
発明の名称内燃機関の排ガス装置用の触媒ヒータ、排ガス装置、および排ガス装置を動作させるための方法
出願人プーレムゲー・エム・ベー・ハー,Purem GmbH
代理人アインゼル・フェリックス=ラインハルト,個人,個人,個人,個人,個人
主分類F01N 3/18 20060101AFI20250619BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】エネルギー使用量を削減しながら、排ガス装置の構成要素の効率的な加熱が達成される、内燃機関の排ガス装置用のヒータ、そのようなヒータを備える排ガス装置、およびそのような排ガス装置を動作させるための方法を提供する
【解決手段】内燃機関の排ガス装置用の触媒ヒータは、少なくとも1つの電気的に励起可能な加熱要素(14)と、液状の炭化水素(K)を少なくとも1つの電気的に励起可能な加熱要素に放出するための炭化水素放出装置(20)と、少なくとも1つの電気的に励起可能な加熱要素で加熱された炭化水素を酸化させるための酸化触媒装置(26)とを備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
内燃機関の排ガス装置用の触媒ヒータであって、
－少なくとも１つの電気的に励起可能な加熱要素（１４）、
－液状の炭化水素（Ｋ）を前記少なくとも１つの電気的に励起可能な加熱要素（１４）に放出するための炭化水素放出装置（２０）、
－前記少なくとも１つの電気的に励起可能な加熱要素（１４）で加熱された炭化水素（Ｋ）を酸化させるための酸化触媒装置（２６）
を備える、触媒ヒータ。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記酸化触媒装置（２６）が、前記少なくとも１つの電気的に励起可能な加熱要素（１４）の流出側（２３）に配置された、前記少なくとも１つの電気的に励起可能な加熱要素（１４）で気化した炭化水素（Ｋ）を受容しかつ酸化させるための酸化触媒ブロック（２４）を備えることを特徴とする、請求項１記載の触媒ヒータ。
【請求項３】
前記酸化触媒装置（２６）が、前記少なくとも１つの電気的に励起可能な加熱要素（１４）の酸化触媒材料コーティング（３０）を備えることを特徴とする、請求項１または２記載の触媒ヒータ。
【請求項４】
少なくとも１つの排ガス処理アセンブリ（４０，４６）と、排ガス流れ方向に対して前記少なくとも１つの排ガス処理アセンブリ（４０，４６）の上流に、請求項１から３までのいずれか１項記載の触媒ヒータ（１０）とを備える、内燃機関用の排ガス装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの排ガス処理アセンブリ（４０，４６）が、酸化触媒（３６）または／およびパティキュレートフィルタ（３８）を有する第１の排ガス処理アセンブリ（４０）を含むことを特徴とする、請求項４記載の排ガス装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの排ガス処理アセンブリ（４０，４６）が、ＳＣＲ触媒（４２）を有する第２の排ガス処理アセンブリ（４６）を含むことを特徴とする、請求項４または５記載の排ガス装置。
【請求項７】
前記第１の排ガス処理アセンブリ（４０）が、前記排ガス流れ方向において、前記第２の排ガス処理アセンブリ（４６）に対して上流に配置されていることを特徴とする、請求項５および６記載の排ガス装置。
【請求項８】
前記触媒ヒータ（１０）が、前記排ガス流れ方向において、排ガスターボチャージャ（３４）または／および第３の排ガス処理アセンブリ（４８）の下流に配置されていることを特徴とする、請求項４から７までのいずれか１項記載の排ガス装置。
【請求項９】
前記第３の排ガス処理アセンブリ（４８）がＳＣＲ触媒（５０）を備えることを特徴とする、請求項８記載の排ガス装置。
【請求項１０】
前記触媒ヒータ（１０）に対して平行に、選択的に遮断可能なバイパス流路（５４）が設けられていることを特徴とする、請求項４から９までのいずれか１項記載の排ガス装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両などの内燃機関の排ガス装置用の触媒ヒータ、そのような触媒ヒータを備える排ガス装置、およびそのような排ガス装置を動作させるための方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【０００２】
車両の内燃機関の始動時に、排ガス装置に設けられた触媒などの排ガス処理アセンブリの低過ぎる温度を理由に内燃機関の排ガス中の有害物質含有量を実質的に低減することができない期間を短縮するために、電圧の印加時に熱を生成し、これを内燃機関から放出された排ガスに伝達する電気ヒータを使用することが知られている。こうしてさらに加熱された排ガスは、そのようなヒータの下流に位置する排ガス処理アセンブリのより高速な加熱をもたらし、ひいては、内燃機関の始動後の効率的な排ガス処理の開始までの期間が短縮される。
【０００３】
本発明の課題は、エネルギー使用量を削減しながら、排ガス装置の構成要素の効率的な加熱が達成される、内燃機関の排ガス装置用のヒータ、そのようなヒータを備える排ガス装置、およびそのような排ガス装置を動作させるための方法を提供することである。
【０００４】
本発明の第１の態様によれば、この課題は、内燃機関の排ガス装置用の触媒ヒータであって、
－少なくとも１つの電気的に励起可能な加熱要素、
－液状の炭化水素を少なくとも１つの電気的に励起可能な加熱要素に放出するための炭化水素放出装置、
－少なくとも１つの電気的に励起可能な加熱要素で加熱された炭化水素を酸化させるための酸化触媒装置
を備える、触媒ヒータによって解決される。
【０００５】
本発明によって構成された触媒ヒータによって、少なくとも１つの加熱要素の電気的な励起ではなく、接触酸化およびその際に放出されるエネルギーを介して、排ガス装置内で流れる排ガスにまたは排ガス装置の構成要素に伝達される熱の大部分を生成することが可能となる。これによって、一方で、車両のオンボード電圧システムの負荷軽減がもたらされ、他方で、内燃機関または触媒などの排ガス装置の動作のために状態調整されるシステム領域の加熱が著しく高速になると共に強くなる。
【０００６】
触媒ヒータ内で実施される炭化水素の接触酸化のための大きな表面積を提供することができるように、酸化触媒装置は、少なくとも１つの電気的に励起可能な加熱要素の流出側に配置された、少なくとも１つの電気的に励起可能な加熱要素で気化した炭化水素を受容しかつ酸化させるための酸化触媒ブロックを備えてよい。
【０００７】
少なくとも１つの電気的に励起可能な加熱要素で放出される熱の効率的な利用について、酸化触媒装置が、少なくとも１つの電気的に励起可能な加熱要素の酸化触媒材料コーティングを備えることが提案される。したがって、酸化触媒材料コーティングは、直接の物理的接触およびそれによって可能になる熱伝導によって、比較的低い周囲温度でも、炭化水素の接触酸化を実施するのに必要な動作温度に極めて高速に到達することができる。
【０００８】
本発明の更なる態様によれば、課題は、少なくとも１つの排ガス処理アセンブリと、排ガス流れ方向に対して少なくとも１つの排ガス処理アセンブリの上流に、本発明による構造を有する触媒ヒータとを備える、内燃機関用の排ガス装置によって達成される。
【０００９】
少なくとも１つの排ガス処理アセンブリは、酸化触媒または／およびパティキュレートフィルタを有する第１の排ガス処理アセンブリを含んでよい。排ガス装置に関連して使用される内燃機関の種類、すなわち、ディーゼルエンジンまたはオットーエンジンに応じて、ひいては触媒ヒータにおいて使用される炭化水素の種類にも応じて、酸化触媒は、ディーゼル酸化触媒として形成されていても、または三元触媒として形成されていてもよい。
【００１０】
さらにより効率的な排ガス浄化のために、特に内燃機関がディーゼルエンジンとして構成されている場合、少なくとも１つの排ガス処理アセンブリは、ＳＣＲ触媒を有する第２の排ガス処理アセンブリを含んでよい。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許