專(zhuān)利名稱(chēng)：催化轉(zhuǎn)化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種被設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)的排氣管上的催化轉(zhuǎn)化裝置。
背景技術(shù)：
在為了對(duì)內(nèi)燃機(jī)所產(chǎn)生的排氣進(jìn)行凈化而被設(shè)置在排氣管上的催化轉(zhuǎn)化裝置中，例如日本特開(kāi)平11-257058號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)I)中所記載的那樣，具有對(duì)負(fù)載催化劑的催化劑載體(蜂窩狀結(jié)構(gòu)體)進(jìn)行通電以使其升溫，從而即使在發(fā)動(dòng)機(jī)冷態(tài)時(shí)等也能夠獲得良好的催化效果的裝置。但是，在專(zhuān)利文獻(xiàn)I所記載的結(jié)構(gòu)中，在用于對(duì)蜂窩狀結(jié)構(gòu)體進(jìn)行通電的電極棒的表面上實(shí)施絕緣涂覆，以防止絕緣性的惡化。然而，由于當(dāng)排氣中的水分(水蒸氣)等在絕緣體的表面上發(fā)生凝結(jié)時(shí)，電極和外殼將因該水分(液體)而發(fā)生短路，因此存在電極間的絕緣性下降，從而向催化劑載體的供電效率也下降的可能。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題本發(fā)明考慮到上述實(shí)際情況，從而將獲得一種能夠?qū)τ膳艢庵械乃炙鶎?dǎo)致的電極部件間的絕緣性的下降進(jìn)行抑制的催化轉(zhuǎn)化裝置作為課題。用于解決課題的方法在本發(fā)明中，具有:外殼筒體，其被安裝在排氣管上，并且排氣在該外殼筒體的內(nèi)部流通；催化劑載體，其被設(shè)置在所述外殼筒體中，并負(fù)載用于對(duì)從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排氣進(jìn)行凈化的催化劑，且通過(guò)通電而被加熱；一對(duì)電極部件，其貫穿所述外殼筒體，并與所述催化劑載體接觸，且用于對(duì)所述催化劑載體進(jìn)行通電；絕緣部件，其被配置在所述電極部件中的至少一方與所述外殼筒體之間，從而使電極部件與外殼筒體絕緣，且通過(guò)電壓施加而發(fā)熱；控制裝置，其對(duì)向所述催化劑載體的通電和向所述絕緣部件的電壓施加進(jìn)行控制。在該催化轉(zhuǎn)化裝置中，當(dāng)催化劑載體通過(guò)電極部件而被通電從而被加熱升溫時(shí)，能夠更早地發(fā)揮被催化劑載體負(fù)載的催化劑的凈化效果。此外，在電極部件中的至少一方與外殼筒體之間配置有絕緣部件，并且通過(guò)該絕緣部件而使電極部件與外殼筒體絕緣。因此，可防止兩個(gè)電極部件經(jīng)由外殼筒體而短路的情況，從而能夠?qū)崿F(xiàn)向催化劑載體的高效的供電。在排氣中，有時(shí)會(huì)含有因內(nèi)燃機(jī)的燃燒而產(chǎn)生的蒸氣(氣體的水分)。尤其是在發(fā)動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)之后等，絕緣部件存在溫度較低的情況，從而存在當(dāng)該蒸氣與絕緣部件的表面接觸時(shí)將發(fā)生凝結(jié)的可能。雖然絕緣部件具有能夠使電極部件和外殼筒 體之間電絕緣程度的絕緣性，但當(dāng)施加有電壓時(shí)將會(huì)發(fā)熱。而且，通過(guò)利用控制裝置對(duì)絕緣部件施加電壓，從而能夠使絕緣部件發(fā)熱并使其升溫。由此，能夠抑制在絕緣部件的表面上的凝結(jié)。此外，促進(jìn)了附著在絕緣部件的表面上的水分的蒸發(fā)。而且，可防止由水分向絕緣部件的附著而導(dǎo)致的、電極部件和外殼筒體之間的短路。由于還可抑制電極部件間的絕緣性的下降，因此能夠抑制向催化劑載體的供電效率的下降。在本發(fā)明中，可以采用如下結(jié)構(gòu)，S卩，所述控制裝置在進(jìn)行向所述催化劑載體的通電之前，對(duì)所述絕緣部件進(jìn)行電壓施加。S卩，在向催化劑載體的通電之后對(duì)絕緣部件進(jìn)行電壓施加的情況下，在從向催化劑載體的通電起到向絕緣部件的電壓施加為止的期間，有時(shí)會(huì)在絕緣部件的電阻下降的狀態(tài)下對(duì)催化劑載體進(jìn)行通電。但是，由于通過(guò)在向催化劑載體的通電之前對(duì)絕緣部件進(jìn)行電壓施加，從而在絕緣部件的電阻下降的狀態(tài)下對(duì)催化劑載體進(jìn)行通電的時(shí)間縮短(優(yōu)選為該時(shí)間消失)，因此能夠抑制向催化劑載體的供電效率的下降。另外，雖然向絕緣部件的電壓施加可以與向催化劑載體的通電同時(shí)進(jìn)行，但優(yōu)選在向催化劑載體的通電之前進(jìn)行。在本發(fā)明中，可以采用如下結(jié)構(gòu)，即，具備溫度檢測(cè)單元，所述溫度檢測(cè)單元對(duì)所述催化劑載體的溫度進(jìn)行檢測(cè)，所述控制裝置在由所述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)出的所述催化劑載體的溫度小于等于預(yù)定溫度的情況下，進(jìn)行向絕緣部件的電壓施加和向催化劑載體的通電。因此，在催化劑載體的溫度超過(guò)了預(yù)定溫度的情況下，由于不進(jìn)行向絕緣部件的電壓施加及向催化劑載體的通電，從而能夠?qū)崿F(xiàn)高效的向絕緣部件的電壓施加、和高效的向催化劑載體的通電。在本發(fā)明中，可以采用如下結(jié)構(gòu)，S卩，具有電阻檢測(cè)單元，所述電阻檢測(cè)單元對(duì)所述絕緣部件的電阻進(jìn)行檢測(cè)，所述控制裝置在由所述電阻檢測(cè)單元所檢測(cè)出的所述絕緣部件的電阻小于等于預(yù)定值的情況下，對(duì)絕緣部件進(jìn)行電壓施加。如此，由于通過(guò)電 阻檢測(cè)單元對(duì)絕緣部件的電阻進(jìn)行檢測(cè)，并在該電阻小于等于預(yù)定值的情況下對(duì)絕緣部件進(jìn)行電壓施加，從而在絕緣部件的電阻超過(guò)了預(yù)定值的情況下不對(duì)絕緣部件進(jìn)行電壓施加，因此能夠?qū)崿F(xiàn)向絕緣部件的高效的電壓施加。在本發(fā)明中，還可以采用如下結(jié)構(gòu)，即，所述控制裝置在所述絕緣部件的所述電阻超過(guò)了預(yù)定值的情況下，進(jìn)行向催化劑載體的通電。如此，通過(guò)在絕緣部件的電阻超過(guò)了預(yù)定值的情況下進(jìn)行向電極部件的通電，從而可防止在絕緣部件的電阻小于等于預(yù)定值的情況下對(duì)催化劑載體進(jìn)行通電的狀況，由此能夠高效地對(duì)催化劑載體進(jìn)行加熱。在本發(fā)明中，還可以采用如下結(jié)構(gòu)，S卩，具備溫度檢測(cè)單元，所述溫度檢測(cè)單元對(duì)所述催化劑載體的溫度進(jìn)行檢測(cè)，所述控制裝置在所述絕緣部件的所述電阻小于等于預(yù)定值的情況下，進(jìn)行向絕緣部件的電壓施加，且在電阻超過(guò)了預(yù)定值之后，于由所述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)出的所述催化劑載體的溫度小于等于預(yù)定溫度的情況下，進(jìn)行向催化劑載體的通電。即，在絕緣部件的電阻小于等于預(yù)定值的情況下，首先進(jìn)行向絕緣部件的電壓施力口。然后，在絕緣部件的電阻超過(guò)了預(yù)定值之后，于催化劑載體的溫度小于等于預(yù)定溫度的情況下，進(jìn)行向催化劑載體的通電。由此，能夠更加高效地對(duì)催化劑載體進(jìn)行加熱。發(fā)明效果
由于本發(fā)明采用了上述結(jié)構(gòu)，因此能夠抑制由排氣中的水分所導(dǎo)致的電極部件間的絕緣性的下降。


圖1為在安裝于排氣管的狀態(tài)下，以包含中心線(xiàn)的剖面來(lái)表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的車(chē)輛用排氣裝置的概要結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖2為表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的車(chē)輛用排氣裝置中的、向催化劑載體的通電及向絕緣層的電壓施加的流程的一個(gè)示例的流程圖。圖3為表示本發(fā)明的第一實(shí)施方式的車(chē)輛用排氣裝置中的、向催化劑載體的通電及向絕緣層的電壓施加的流程的一個(gè)示例的流程圖。圖4為在安裝于排氣管的狀態(tài)下，以包含中心線(xiàn)的剖面來(lái)表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的車(chē)輛用排氣裝置的概要結(jié)構(gòu)的剖視圖。圖5為表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的車(chē)輛用排氣裝置中的、向催化劑載體的通電及向絕緣層的電壓施加的流程的一個(gè)示例的流程圖。圖6為表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的車(chē)輛用排氣裝置中的、向催化劑載體的通電及向絕緣層的電壓施加的流程的一個(gè)示例的流程圖。圖7為表示本發(fā)明的第二實(shí)施方式的車(chē)輛用排氣裝置中的、向催化劑載體的通電及向絕緣層的電壓施加的流程的一個(gè)示例的流程圖。
具體實(shí)施例方式在圖1中，以安裝于排氣管10的狀態(tài)，圖示了本發(fā)明的第一實(shí)施方式的催化轉(zhuǎn)化裝置12。該催化轉(zhuǎn)化裝置12能夠應(yīng) 用于如下兩種汽車(chē)中，即，僅通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)而獲得驅(qū)動(dòng)力的汽車(chē)(以下，稱(chēng)為“發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)”)、及通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)的組合而獲得驅(qū)動(dòng)力的汽車(chē)(以下，稱(chēng)為“混合動(dòng)力車(chē)”)。如圖1所示，催化轉(zhuǎn)化裝置12具有催化劑載體14，所述催化劑載體14通過(guò)具有導(dǎo)電性及剛性的材料(雖然能夠應(yīng)用導(dǎo)電性陶瓷、導(dǎo)電性樹(shù)脂或金屬等，但在本實(shí)施方式中特別地設(shè)定為導(dǎo)電性陶瓷)而形成。催化劑載體14被形成為如下的形狀，即，通過(guò)使呈蜂窩狀或者波狀等的薄板構(gòu)成為螺旋狀或同心圓狀等，從而增大了材料的表面積的圓柱狀或圓筒狀，并且在表面上以附著的狀態(tài)而負(fù)載有催化劑(鉬、鈀、銠等)。催化劑具有對(duì)在排氣管10內(nèi)流動(dòng)的排氣(用箭頭標(biāo)記Fl表示流動(dòng)方向)中的有害物質(zhì)進(jìn)行凈化的作用。另外，使催化劑載體14的表面積增大的結(jié)構(gòu)，并不限定于上述的蜂窩狀或波狀。在催化劑載體14上貼附有兩張電極板16A、16B,并且在電極板16A、16B上，分別經(jīng)由導(dǎo)線(xiàn)部件20A、20B而連接有端子18A、18B,所述導(dǎo)線(xiàn)部件20A、20B由金屬等具有導(dǎo)電性的材料構(gòu)成。端子18A、18B均被形成為，絕緣層34對(duì)中心的電極棒32的四周進(jìn)行覆蓋的結(jié)構(gòu)。電極棒32的外側(cè)端部(與導(dǎo)線(xiàn)部件20A、20B相反的一側(cè)的端部)被形成為連接部32C，所述連接部32C上連接有向催化劑載體14供電用的電纜。電極棒32構(gòu)成了本發(fā)明的電極部件。導(dǎo)線(xiàn)部件20A、20B被形成為例如曲折狀或螺旋狀從而具有撓性，由此能夠在如下文所述那樣，外殼筒體28和催化劑載體14發(fā)生了相對(duì)移動(dòng)的情況下，吸收該相對(duì)移動(dòng)。而且，通過(guò)從端子18A、18B經(jīng)由導(dǎo)線(xiàn)部件20A、20B及電極板16A、16B而對(duì)催化劑載體14進(jìn)行通電，從而能夠加熱催化劑載體14。通過(guò)利用該加熱而使被負(fù)載在表面上的催化劑升溫，從而即使在發(fā)動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)之后等也能夠夠迅速地發(fā)揮催化劑的凈化作用。絕緣層34采用具有電絕緣性的材料而被形成為圓筒狀，并通過(guò)以跨及整周的方式覆蓋電極棒32的外周面，從而阻止了電從電極棒32向電極安裝罩36 (詳細(xì)內(nèi)容將在下文敘述)的流動(dòng)。絕緣層34的四周覆蓋有電極安裝罩36。電極安裝罩36由于采用金屬制品從而被形成為具有預(yù)定的剛性的圓筒狀。在電極安裝罩36的內(nèi)周面上形成有內(nèi)螺紋38。在催化劑載體14的外周配置有保持部件26，所述保持部件26采用絕緣性材料而被形成為大致圓筒狀。而且，在保持部件26的外周配置有外殼筒體28，所述外殼筒體28采用不銹鋼等金屬而被形成為大致圓筒狀。換言之，在大致圓筒狀的外殼筒體28的內(nèi)部收納有催化劑載體14，并且通過(guò)被配置在外殼筒體28和催化劑載體14之間的保持部件26，從而催化劑載體14以同心(中心線(xiàn)CL)的方式被保持在外殼筒體28的內(nèi)部。而且，由于具有絕緣性的保持部件26被配置在催化劑載體14和外殼筒體28之間，因此阻止了電從催化劑載體14向外殼筒體28的流動(dòng)。另外，保持部件26還具有預(yù)定的彈性。雖然由于金屬制的外殼筒體28和導(dǎo)電性陶瓷制的催化劑載體14之間線(xiàn)膨脹系數(shù)有所不同，因此由經(jīng)過(guò)排氣管10內(nèi)的排氣的熱量或向催化劑載體14的通電加熱而產(chǎn)生的膨脹量有所不同，但該膨脹量的差異會(huì)被保持部件26的彈性所吸收。而且，相對(duì)于經(jīng)由排氣管10的振動(dòng)的輸入，保持部件26還能夠在發(fā)揮緩沖作用的同時(shí)吸收外殼筒體28與催化劑載體14之間的位置偏移。另外，雖然保持部件26只要具有上述的絕緣性及彈性，材質(zhì)便不被限定，但作為材料的示例，優(yōu)選為纖維墊，除此之外還可以應(yīng)用Interam (產(chǎn)品名)墊或莫來(lái)石等。另外，由圖1可知,在整體觀(guān)察保持部件26時(shí),催化劑載體14和保持部件26在軸向上被形成為大致相同的·長(zhǎng)度，且催化劑載體14的上游側(cè)端面14A和保持部件26的上游側(cè)端面26A大致齊平。同樣地，催化劑載體14的下游側(cè)端面14B和保持部件26的下游側(cè)端面26B也大致齊平。在保持部件26上，于軸向中央的預(yù)定位置處形成有兩處電極室40。在該電極室40中，收納有導(dǎo)線(xiàn)部件20A、20B和端子18A、18B的頂端部分。在外殼筒體28上,于與電極室40相對(duì)應(yīng)的位置處形成有安裝孔42。在外殼筒體28上，以對(duì)應(yīng)于該安裝孔42的方式而固定有電極安裝凸臺(tái)44。電極安裝凸臺(tái)44形成有供端子18A、18B的頂端部分插穿的插穿孔，且具有蓋板部44F和圓筒狀的圓筒部44C，所述蓋板部44F覆蓋安裝孔42，所述圓筒狀的圓筒部44C從該蓋板部44F的中央起直立設(shè)置。在圓筒部44C的內(nèi)周面上，形成有與內(nèi)螺紋38螺合的外螺紋46。于在外殼筒體28上固定了電極安裝凸臺(tái)44的狀態(tài)下，通過(guò)使電極安裝罩36的內(nèi)螺紋38螺合到圓筒部44C的外螺紋46上，從而使端子18A、18B安裝到電極安裝凸臺(tái)44上。在絕緣層34上，連接有用于從電源48施加電壓的導(dǎo)線(xiàn)50。絕緣層34由如下材料構(gòu)成，即，在通常狀態(tài)下，如上文所述那樣，為了使電極棒32相對(duì)于外殼筒體28絕緣而具有足夠的絕緣性(電阻)，但通過(guò)施加足夠高的高電壓而產(chǎn)生焦耳熱，從而溫度上升的材料。作為這種材料，例如，能夠列舉出氧化鋁或氮化硅等。在形成這些材料時(shí)，通過(guò)形成具有預(yù)定的空隙率的多孔狀，從而能夠滿(mǎn)足所要求的絕緣性和電壓施加時(shí)的發(fā)熱性。電源48被控制裝置52所控制。另外，作為電源48，雖然為了向絕緣層34的電壓施加而可以另外設(shè)置，但例如可以使用車(chē)載的蓄電池。在催化劑載體14上，安裝有對(duì)其溫度進(jìn)行檢測(cè)的溫度傳感器54。由溫度傳感器54檢測(cè)出的催化劑載體14的溫度的數(shù)據(jù)被發(fā)送至控制裝置52。接下來(lái)，對(duì)本實(shí)施方式的催化轉(zhuǎn)化裝置12的作用進(jìn)行說(shuō)明。由圖1可知，來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣，在排氣管10內(nèi)，首先經(jīng)過(guò)催化轉(zhuǎn)化裝置12，由此排氣中的有害物質(zhì)被凈化。特別是，在本實(shí)施方式的催化轉(zhuǎn)化裝置12中，通過(guò)從端子18A、18B(電極棒32)經(jīng)由電極板16A、16B而對(duì)催化劑載體14進(jìn)行通電，從而對(duì)催化劑載體14進(jìn)行加熱，由此使被催化劑載體14負(fù)載的催化劑主體升溫，進(jìn)而能夠更早地發(fā)揮凈化作用。例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)之后等排氣的溫度較低的情況下，通過(guò)預(yù)先主動(dòng)地進(jìn)行向催化劑載體14的通電加熱，從而能夠較高地確保發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)初期的催化劑主體的凈化性能。另外，在排氣的溫度足夠高的情況下，由于催化劑載體14通過(guò)來(lái)自排氣的熱量而升溫，因此不需要對(duì)催化劑載體14進(jìn)行通電。由于排氣中含有水分，因此含有該水分的排氣有時(shí)會(huì)經(jīng)過(guò)保持部件26或催化劑載體14而進(jìn)入到電極室40中。而且該水分有可能在電極室40內(nèi)于絕緣層34的表面上凝結(jié)而發(fā)生液化。特別是，由于在發(fā)動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)之后絕緣層34的溫度也較低，因此當(dāng)排氣中的水分與絕緣層34接觸時(shí)容易發(fā)生凝結(jié)。此外，由于絕緣層34與催化劑載體14分離，因此即使催化劑載體14被升溫，其熱量也難以傳遞至絕緣層34，從而絕緣層34的溫度難以上升。由于當(dāng)如上文所述那樣在絕緣層34的表面發(fā)生凝結(jié)時(shí)，絕緣層34的絕緣性將下降，因此存在電極棒32和外殼筒體28經(jīng)由絕緣層34、電極安裝罩36及電極安裝凸臺(tái)44而發(fā)生短路的可能。其結(jié)果為，當(dāng)兩個(gè)電極棒32短路時(shí)，向催化劑載體14的供電效率將下降。與此相對(duì)，在本實(shí)施方式的催化轉(zhuǎn)化裝置12中，通過(guò)從電源48向絕緣層34施加高電壓而使其發(fā)熱，從而溫度升高。因此，能夠抑制絕緣層34的表面上的凝結(jié)、即液體水分的附著。另外，即使在絕緣層34上附著有液體水分，也能夠促進(jìn)該水分的蒸發(fā)從而將其去除。由此，在本實(shí)施方式的催化轉(zhuǎn)化裝置12中，能夠抑制由排氣中的水分而導(dǎo)致的電極棒32之間的絕緣性的下降。并且，能夠較高地維持向催化劑載體14的供電效率。在圖2中，圖示了從電源48向絕緣層34施加電壓時(shí)的流程的一個(gè)示例(第一控制流程)。另外，在該流程中，在汽油車(chē)的情況下，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)被啟動(dòng)而開(kāi)始該流程，在混合動(dòng)力車(chē)的情況下，根據(jù)成為作為可行駛狀態(tài)的“Ready on”狀態(tài)而開(kāi)始該流程(以下，將這些狀態(tài)總稱(chēng)為“可行駛狀態(tài)”)。在步驟S102中，控制裝置52向絕緣層34施加電壓。該電壓施加例如進(jìn)行預(yù)先設(shè)定的預(yù)定時(shí)間。由此，絕緣層34發(fā)熱從而溫度上升。因此，在絕緣層34的表面上附著有液體水分的情況下，該液體水分將被蒸發(fā)。此外，也抑制了絕緣層34的表面上的新的凝結(jié)。接下來(lái)，進(jìn)入到步驟S104，對(duì)是否需要向催化劑載體14進(jìn)行通過(guò)通電而實(shí)施的加熱進(jìn)行判斷 。由于本實(shí)施方式的催化轉(zhuǎn)化裝置12具有溫度傳感器54，因此能夠根據(jù)由溫度傳感器54所檢測(cè)出的溫度數(shù)據(jù)而進(jìn)行該判斷。當(dāng)然，也可以根據(jù)排氣的溫度，以代替來(lái)自溫度傳感器54的溫度數(shù)據(jù)(或者同時(shí)使用)而進(jìn)行該判斷。在判斷為不需要向催化劑載體14的加熱的情況下，控制裝置52不向催化劑載體14進(jìn)行通電，并在步驟S108中進(jìn)入到正常行駛模式，且返回至步驟S102。在正常行駛模式中，向催化劑載體14的通電及向絕緣層34的電壓施加被停止。當(dāng)在步驟S104中判斷為需要向催化劑載體14的加熱時(shí)，在步驟S106中，控制裝置52進(jìn)行向催化劑載體14的通電。該通電例如也進(jìn)行預(yù)先規(guī)定的預(yù)定時(shí)間。之后，返回步驟S102。因此，能夠在車(chē)輛行駛過(guò)程中繼續(xù)對(duì)絕緣層34進(jìn)行電壓施力口。此外，能夠在車(chē)輛行駛過(guò)程中催化劑載體14的溫度下降了的情況下，進(jìn)行向催化劑載體14的再通電。如此，在第一控制流程中，在可行駛狀態(tài)下，由于必須進(jìn)行向絕緣層34的電壓施力口，因此控制變得容 易。此外，在對(duì)催化劑載體14進(jìn)行通電時(shí)，由于能夠較高地確保絕緣層34的電阻的可能性增高，因此關(guān)于向催化劑載體14的通電，能夠?qū)崿F(xiàn)高效的通電。在圖3中圖示了第一實(shí)施方式的催化轉(zhuǎn)化裝置12的、與圖2不同的控制流程的一個(gè)示例(第二控制流程)。在第二控制流程中，在步驟S202中，控制裝置52對(duì)是否需要向催化劑載體14進(jìn)行通過(guò)通電而實(shí)施的加熱進(jìn)行判斷。與第一控制流程相同，能夠根據(jù)由溫度傳感器54檢測(cè)出的溫度數(shù)據(jù)、或者根據(jù)排氣的溫度而進(jìn)行該判斷。在判斷為不需要向催化劑載體14的加熱的情況下，控制裝置52不向催化劑載體14進(jìn)行通電，并在步驟S208中進(jìn)入到正常行駛模式，且返回至步驟S102。當(dāng)在步驟S202中判斷為需要向催化劑載體14的加熱時(shí)，在步驟S204中，控制裝置52向絕緣層34施加電壓。該電壓施加例如進(jìn)行預(yù)先設(shè)定的預(yù)定時(shí)間。由此，絕緣層34發(fā)熱從而溫度上升。因此，在絕緣層34的表面上附著的液體水分被蒸發(fā)(還抑制了新的凝結(jié))。接下來(lái)，進(jìn)入到步驟S206，進(jìn)行向催化劑載體14的通電。之后，在步驟S208中進(jìn)入到正常行駛模式。之后，返回至步驟S202。因此，能夠在車(chē)輛行駛過(guò)程中催化劑載體14的溫度下降了的情況下，在對(duì)絕緣層34進(jìn)行了電壓施加之后，進(jìn)行向催化劑載體14的再通電。如此，在第二控制流程中，在判斷為需要向催化劑載體14的通電加熱的情況下，由于在此之前必須先進(jìn)行向絕緣層34的電壓施加，因此控制變得容易。另外，由于在使絕緣層34的液體水分蒸發(fā)之后，電極棒32彼此之間不會(huì)短路，因此能夠?qū)崿F(xiàn)向催化劑載體14的高效的通電。而且，在不需要向催化劑載體14的通電加熱的情況下，由于不僅不進(jìn)行向催化劑載體14的通電，還不進(jìn)行向絕緣層34的電壓施加，因此能夠?qū)崿F(xiàn)高效的向絕緣部件34的電壓施加及向催化劑載體14的通電。在圖4中圖示了本發(fā)明的第二實(shí)施方式的催化轉(zhuǎn)化裝置72。在第二實(shí)施方式的催化轉(zhuǎn)化裝置72中，對(duì)于與第一實(shí)施方式的催化轉(zhuǎn)化裝置12相同的結(jié)構(gòu)要素、部件等標(biāo)記相同的符號(hào)并省略其詳細(xì)的說(shuō)明。第二實(shí)施方式的催化轉(zhuǎn)化裝置72相對(duì)于第一實(shí)施方式的催化轉(zhuǎn)化裝置12而言，還具備電阻計(jì)74，所述電阻計(jì)74對(duì)絕緣層34的電阻進(jìn)行檢測(cè)。由電阻計(jì)74檢測(cè)出的絕緣層34的電阻的數(shù)據(jù)被輸送至控制裝置52。另外，例如也可以根據(jù)絕緣層34的含水率或氧濃度等來(lái)對(duì)絕緣層34的電阻進(jìn)行推測(cè)，以代替使用電阻計(jì)74直接地對(duì)絕緣層34的電阻進(jìn)行測(cè)量的方法。在圖5中圖示了在第二實(shí)施方式的催化轉(zhuǎn)化裝置72中，從電源48向絕緣層34施加電壓的情況下的流程的示例(第三控制流程)。在該流程中，當(dāng)處于可行駛狀態(tài)時(shí)，在步驟S302中，控制裝置52對(duì)是否需要向催化劑載體14進(jìn)行通過(guò)通電而實(shí)施的加熱進(jìn)行判斷。與第一控制流程相同，能夠根據(jù)由溫度傳感器54檢測(cè)出的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行該判斷，也可以取而代之(或者同時(shí)使用)，使用排氣的溫度。在判斷為不需要向催化劑載體14的加熱的情況下，控制裝置52不向催化劑載體14進(jìn)行通電，并在步驟S310中進(jìn)入到正常行駛模式，且返回至步驟S202。到此為止，與圖3所示的第二控制流程相同。當(dāng)在步驟S302中判斷為需要向催化劑載體14的加熱時(shí)，進(jìn)入到步驟S304。在步驟S304中，對(duì)是否需要向絕緣層34的電壓施加進(jìn)行判斷。該判斷能夠根據(jù)由電阻計(jì)74檢測(cè)出的絕緣層34的電阻的數(shù)據(jù)而進(jìn)行。在步驟S304中，在判斷為不需要向絕緣層34的電壓施加的情況下，由于絕緣層34具有絕緣性，因此進(jìn)入到步驟S308。在步驟S308中，進(jìn)行向催化劑載體14的通電。由此，能夠使被催化劑載體14負(fù)載的催化劑主體升溫，從而更早地發(fā)揮凈化作用。當(dāng)在步驟S304中判斷為需要向絕緣層34的電壓施加時(shí)，在步驟S306中，控制裝置52向絕緣層34施加電壓。該電壓施加例如進(jìn)行預(yù)先設(shè)定的預(yù)定時(shí)間。由此，絕緣層34發(fā)熱從而溫度上升。因此，在絕緣層34的表面上附著的液體水分被蒸發(fā)。接下來(lái)，進(jìn)入到步驟S308，進(jìn)行向催化劑載體14的通電。之后，在步驟S310中進(jìn)入到正常行駛模式。之后，返回至步驟S302。因此，能夠在車(chē)輛行駛過(guò)程中催化劑載體14的溫度下降了的情況下，在根據(jù)需要而對(duì)絕緣層34進(jìn)行了電壓施加之后，進(jìn)行向催化劑載體14的再通電。如此，在第三控制流程中，由于在需要向催化劑載體14的通電加熱的狀態(tài)下，對(duì)是否需要向絕緣層34的電壓施加進(jìn)行判斷，并在不需要向絕緣層34的電壓施加的情況下不進(jìn)行電壓施加，因此能夠抑制過(guò)度的電壓施加。此外，在需要向絕緣層34的電壓施加的情況下，由于在向催化劑載體14的通電之前可靠地進(jìn)行了電壓施加，因此抑制了電極棒32彼此之間的短路，從而能夠?qū)崿F(xiàn)向催化劑載體14的高效的通電。在圖6中圖示了在第二實(shí)施方式的催化轉(zhuǎn)化裝置72中，從電源48對(duì)絕緣層34施加電壓的情況下的、與第三控制流程不同的流程的示例(第四控制流程)。在該流程中，在處于可行駛狀態(tài)時(shí)，在步驟S402中，控制裝置52對(duì)是否需要向絕緣層34的電壓施加進(jìn)行判斷。該判斷能夠根據(jù)由電阻計(jì)74檢測(cè)出的絕緣層34的電阻的數(shù)據(jù)而進(jìn)行。該判斷與第三控制流程相同，能夠根據(jù)由電阻計(jì)74檢測(cè)出的絕緣層34的電阻的數(shù)據(jù)而進(jìn)行。

在步驟S402中，在判斷為不需要向絕緣層34的電壓施加的情況下，由于絕緣層34具有絕緣性，因此進(jìn)入到步驟S406。在步驟S406中，對(duì)是否需要向催化劑載體14進(jìn)行通過(guò)通電而實(shí)施的加熱進(jìn)行判斷。與第三控制流程相同，能夠根據(jù)由溫度傳感器54檢測(cè)出的溫度數(shù)據(jù)而進(jìn)行該判斷，也可以取而代之(或者同時(shí)使用)，使用排氣的溫度。當(dāng)在步驟S406中判斷為不需要向絕緣層34的電壓施加時(shí)，進(jìn)入到步驟S410，并進(jìn)入到正常行駛模式，且返回至步驟S202。當(dāng)在步驟S406中判斷為需要向絕緣層34的電壓施加時(shí)，進(jìn)入到步驟S408，并進(jìn)行向催化劑載體14的通電。之后，返回至步驟S402。因此，能夠在車(chē)輛行駛過(guò)程中催化劑載體14的溫度下降了的情況下，在根據(jù)需要而對(duì)絕緣層34進(jìn)行了電壓施加之后，進(jìn)行向催化劑載體14的再通電。如此，由于在第四控制流程中，也在向催化劑載體14的通電之前可靠地進(jìn)行電壓施加，因此能夠抑制電極棒32彼此之間的短路，從而實(shí)現(xiàn)向催化劑載體14的高效的通電。在圖7中圖示了在第二實(shí)施方式的催化轉(zhuǎn)化裝置72中，從電源48對(duì)絕緣層34施加電壓的情況下的、與第三控制流程及第四控制流程不同的流程的示例(第五控制流程)。在該流程中，對(duì)于與第四控制流程相同的步驟標(biāo)記相同的符號(hào)。在第五控制流程中，相對(duì)于第四控制流程而言，在步驟S404中的向絕緣層34的電壓施加之后，在步驟S412中，對(duì)絕緣層34的電阻是否超過(guò)了預(yù)定值進(jìn)行判斷。該判斷能夠根據(jù)由電阻計(jì)74檢測(cè)出的絕緣層34的電阻的數(shù)據(jù)而進(jìn)行。而且，在絕緣層34的電阻未超過(guò)預(yù)定值(能夠抑制從電極棒32向外殼筒體28的短路的程度的、較高 的電阻值)的情況下，返回至步驟S404，并繼續(xù)進(jìn)行向絕緣層34的電壓施加。與此相對(duì)，在絕緣層34的電阻超過(guò)了預(yù)定值的情況下，進(jìn)入到步驟S406。S卩，在第五控制流程中，向絕緣層34的電壓施加的結(jié)束，并不是基于時(shí)間，而是基于實(shí)際的絕緣層34的電阻。因此，能夠在絕緣層34的電阻確實(shí)超過(guò)了預(yù)定值的狀態(tài)下，對(duì)催化劑載體14進(jìn)行通電。另外，也可以將如上文所述這樣的控制追加到第四控制流程中，所述控制為，不以時(shí)間為基準(zhǔn)，而是以絕緣層34的電阻超過(guò)了預(yù)定值的情況為基準(zhǔn)，來(lái)進(jìn)行向絕緣層34的電壓施加的結(jié)束的控制。雖然在第二實(shí)施方式中，在上述說(shuō)明中列舉了使用電阻計(jì)74直接地對(duì)絕緣層34的電阻進(jìn)行檢測(cè)的示例，但是，例如也可以對(duì)絕緣層34的含水率進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)該含水率(能夠間接地獲知絕緣層34的電阻)而對(duì)向絕緣層34的電壓施加進(jìn)行控制。此外，在第二實(shí)施方式的各個(gè)流程中，可以不拘于可行駛狀態(tài)而進(jìn)行是否需要向絕緣層34的電壓施加的判斷、和之后的電壓施加。由此，能夠常時(shí)抑制絕緣層34的凝結(jié)，從而維持電阻較高的狀態(tài)。因此，從剛成為可行駛狀態(tài)起，便能夠?qū)崿F(xiàn)向催化劑載體14的高效的通電。在任一結(jié)構(gòu)中，均是在向催化劑載體14的通電之前，對(duì)絕緣層34進(jìn)行電壓施加。與此相反，如果在向催化劑載體14的通電之后對(duì)絕緣層34進(jìn)行電壓施加，則有可能在附著于絕緣層34上的液體水分被蒸發(fā)之前，即，在絕緣層34的電阻下降了的狀態(tài)下，對(duì)催化劑載體14進(jìn)行了通電。與此相對(duì)，在各個(gè)控制流程的方法中，在使附著于絕緣層34上的液體水分減少(優(yōu)選使其完全蒸發(fā))從而使電阻增大了的狀態(tài)下，對(duì)催化劑載體14進(jìn)行通電。因此，能夠抑制向催化劑載體14的供電效率的下降。
另外，即使是在向催化劑載體14的通電的同時(shí)對(duì)絕緣層34進(jìn)行電壓施加的結(jié)構(gòu)，與在向催化劑載體14的通電后對(duì)絕緣層34進(jìn)行電壓施加的結(jié)構(gòu)相比較，向催化劑載體14的供電效率增高的可能性也較高。但是，從更加可靠地抑制向催化劑載體14的供電效率下降的觀(guān)點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選在向催化劑載體14的通電之前，對(duì)絕緣層34進(jìn)行電壓施加。上述的各個(gè)控制流程，在任意步驟中，例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)的停止或點(diǎn)火鑰匙的關(guān)閉等不存在車(chē)輛行駛的可能性的時(shí)間點(diǎn)被結(jié)束。在上述各個(gè)實(shí)施方式中，可以省略溫度傳感器54而根據(jù)例如排氣的溫度來(lái)推斷催化劑載體14的溫度。或者，由于在發(fā)動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)之后，一般情況下認(rèn)為排氣的溫度較低，且催化劑載體14的溫度也較低，因此可以實(shí)施如在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后的一定時(shí)間內(nèi)對(duì)催化劑載體14進(jìn)行通電這樣的控制。作為電源48,—般情況下能夠使用被搭載在車(chē)輛上的蓄電池(例如電壓為12V左右)。但是，特別是在混合動(dòng)力車(chē)的情況下，也可以使用供給車(chē)輛的驅(qū)動(dòng)用的電力的、驅(qū)動(dòng)用蓄電池(例如電壓為500V左右)，從而對(duì)絕緣層34施加更高的電壓。雖然作為本發(fā)明的絕緣部件，在上述說(shuō)明中，列舉了被配置在電極棒32 (電極部件)的四周的絕緣層34，但總而言之，只要能夠使電極棒32與外殼筒體28電絕緣即可，例如，可以在電極安裝凸臺(tái)44和外殼筒體28之間設(shè)置絕緣部件。而且，絕緣部件無(wú)需以對(duì)應(yīng)于兩個(gè)電極棒32雙方的方式來(lái)設(shè)置，即使僅以對(duì)應(yīng)于一個(gè)電極棒32的方式來(lái)設(shè)置，也能夠抑制電極棒32彼此之間經(jīng)由外殼筒體28而電短路的情況。如果以對(duì)應(yīng) 于兩個(gè)電極棒32雙方的方式來(lái)配置絕緣部件，則能夠更加可靠地維持絕緣效果。而且，作為本發(fā)明的電極部件，除了電極棒32之外，還能夠包括電極板16A、16B或?qū)Ь€(xiàn)部件20A、20B。在這種情況下，只要在電極板16A、16B或?qū)Ь€(xiàn)部件20A、20B、與外殼筒體28之間，配置本發(fā)明所涉及的絕緣部件即可。
權(quán)利要求
1.一種催化轉(zhuǎn)化裝置，具有 外殼筒體，其被安裝在排氣管上，并且排氣在該外殼筒體的內(nèi)部流通； 催化劑載體，其被設(shè)置在所述外殼筒體中，并負(fù)載用于對(duì)從發(fā)動(dòng)機(jī)排出的排氣進(jìn)行凈化的催化劑，且通過(guò)通電而被加熱； 一對(duì)電極部件，其貫穿所述外殼筒體，并與所述催化劑載體接觸，且用于對(duì)所述催化劑載體進(jìn)行通電； 絕緣部件，其被配置在所述電極部件中的至少一方與所述外殼筒體之間，從而使電極部件與外殼筒體絕緣，且通過(guò)電壓施加而發(fā)熱； 控制裝置，其對(duì)向所述催化劑載體的通電和向所述絕緣部件的電壓施加進(jìn)行控制。
2.如權(quán)利要求I所述的催化轉(zhuǎn)化裝置，其中， 所述控制裝置在進(jìn)行向所述催化劑載體的通電之前，對(duì)所述絕緣部件進(jìn)行電壓施加。
3.如權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的催化轉(zhuǎn)化裝置，其中， 具備溫度檢測(cè)單元，所述溫度檢測(cè)單元對(duì)所述催化劑載體的溫度進(jìn)行檢測(cè)， 所述控制裝置在由所述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)出的所述催化劑載體的溫度小于等于預(yù)定溫度的情況下，進(jìn)行向絕緣部件的電壓施加和向催化劑載體的通電。
4.如權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的催化轉(zhuǎn)化裝置，其中， 具有電阻檢測(cè)單元，所述電阻檢測(cè)單元對(duì)所述絕緣部件的電阻進(jìn)行檢測(cè)， 所述控制裝置在由所述電阻檢測(cè)單元所檢測(cè)出的所述絕緣部件的電阻小于等于預(yù)定值的情況下，對(duì)絕緣部件進(jìn)行電壓施加。
5.如權(quán)利要求3所述的催化轉(zhuǎn)化裝置，其中， 所述控制裝置在所述絕緣部件的所述電阻超過(guò)預(yù)定值的情況下，進(jìn)行向催化劑載體的通電。
6.如權(quán)利要求3或權(quán)利要求4所述的催化轉(zhuǎn)化裝置，其中， 具備溫度檢測(cè)單元，所述溫度檢測(cè)單元對(duì)所述催化劑載體的溫度進(jìn)行檢測(cè)， 所述控制裝置在所述絕緣部件的所述電阻小于等于預(yù)定值的情況下，進(jìn)行向絕緣部件的電壓施加，且在電阻超過(guò)了預(yù)定值之后，于由所述溫度檢測(cè)單元所檢測(cè)出的所述催化劑載體的溫度小于等于預(yù)定溫度的情況下，進(jìn)行向催化劑載體的通電。
全文摘要
本發(fā)明得到一種催化轉(zhuǎn)化裝置，其能夠抑制由排氣中的水分所導(dǎo)致的電極部件間的絕緣性的下降。在用于對(duì)催化劑載體(14)進(jìn)行通電的電極棒(32)的周?chē)邆浣^緣層(34)，從而使電極棒(32)和外殼筒體(28)絕緣。催化劑載體(14)由通過(guò)電壓施加而溫度上升的材料構(gòu)成。通過(guò)從電源(48)向催化劑載體(14)進(jìn)行電壓施加，從而提高絕緣層(34)的溫度。
文檔編號(hào)F01N3/20GK103237964SQ20108007048
公開(kāi)日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者村田登志朗, 幸光秀之 申請(qǐng)人:豐田自動(dòng)車(chē)株式會(huì)社