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DE102004046918A1 - Device for catalytic conversion of unwanted constituents of exhaust gases from engine into less harmful constituents has section of catalyser assembly which when heater is not available is first set in operation in cold start phase - Google Patents

Device for catalytic conversion of unwanted constituents of exhaust gases from engine into less harmful constituents has section of catalyser assembly which when heater is not available is first set in operation in cold start phase Download PDF

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DE102004046918A1
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catalyst
arrangement
heating device
heater
exhaust gases
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German (de)
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Thomas Birkhofer
Aleksandar Dr. Knezevic
Carsten Dr. Plog
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DaimlerChrysler AG
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Abstract

The device for the catalytic conversion of unwanted constituents of exhaust gases from an internal combustion engine into less harmful constituents has a heater unit (6) installed inside a section (7) of a catalyser assembly (3) which when the heater is not available is first set in operation in a cold start phase, and/or is at a distance from the axial ends of the catalyser assembly by a measurement which is about 20 per cent of the axial longitudinal extent of the catalyser assembly.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Umwandlung unerwünschter Bestandteile von Abgasen von einem Verbrennungsmotor in weniger schädliche Bestandteile gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a device for converting unwanted Components of exhaust gases from an internal combustion engine into less harmful components according to the generic term of claim 1.

Um eine Emissionsbelastung von Verbrennungsmotoren zu senken und damit eine bessere Umweltverträglichkeit zu erreichen, ist es seit langem bekannt, im Abgasstrang sogenannten Katalysatoren zur Abgasreinigung einzusetzen. Derartige Katalysatoren weisen häufig ein Gehäuse und einen darin gelagerten, oftmals keramischen, Monolithen auf, dessen Oberfläche mit einer porösen, katalytischen Schicht versehen ist. Beim Durchströmen des Katalysators werden die Verbrennungsabgase von der katalytischen Beschichtung des Katalysators umgewandelt. Der Umwandlungsprozess erfordert jedoch eine bestimmte Mindesttemperatur, welche ca. 400° C beträgt. Insbesondere in einer Kaltstartphase des Verbrennungsmotors, in welcher das Abgas lediglich eine Temperatur von ca. 100° C aufweist, findet durch den Katalysator nahezu keine Reduzierung der Schadstoffe statt. Vielmehr erwärmt das Abgas in der Kaltstartphase zunächst den Katalysator, bis dieser seine Betriebstemperatur erreicht hat. Zur Verbesserung der Schadstoffreduktion, insbesondere in der Kaltstartphase des Verbrennungsmotors, sind daher verschiedenste Lösungen, wie beispielsweise Zusatzheizungen zur Erwärmung des Katalysators, bekannt.Around to reduce an emission load of internal combustion engines and thus a better environmental compatibility To achieve it, it has long been known in the exhaust system so-called Use catalysts for exhaust gas purification. Such catalysts point frequently a housing and a monolith, often ceramic, stored therein, its surface with a porous, catalytic layer is provided. When flowing through the Catalyst, the combustion gases from the catalytic Coating of the catalyst converted. The transformation process however, requires a certain minimum temperature, which is about 400 ° C. Especially in a cold start phase of the internal combustion engine, in which the exhaust gas only has a temperature of about 100 ° C, found by the Catalyst almost no reduction of pollutants instead. Much more heated the exhaust gas in the cold start phase, first the catalyst until this his Operating temperature has reached. To improve pollutant reduction, especially in the cold start phase of the internal combustion engine, are therefore different solutions, such as additional heaters for heating the catalyst, known.

Aus der DE 2 230 663 ist eine Vorrichtung zur Umwandlung unerwünschter Bestandteile von Abgasen aus einem Kraftfahrzeugmotor in weniger schädliche Bestandteile bekannt. Die Vorrichtung weist ein Gehäuse mit einem Einlass und einem Auslass sowie einer in dem Gehäuse angeordneten Katalysatoreinrichtung auf. Um eine Kaltstartphase des Kraftfahrzeugmotors möglichst kurz zu halten, ist eine elektrische Heizeinrichtung zur konduktiven Wärmeübertragung auf wenigstens einen Teil des Katalysators vorgesehen, so dass dieser schneller seine Betriebstemperatur erreicht. Die Heizeinrichtung weist hierzu ein zentral im Katalysator angeordnetes und sich im Wesentlichen über die gesamte Länge des Katalysators erstreckendes elektrisches Heizelement auf, welches in einem rohrförmigen Bauteil angeordnet ist.From the DE 2 230 663 a device is known for converting unwanted components of exhaust gases from an automotive engine into less harmful components. The device has a housing with an inlet and an outlet as well as a catalyst device arranged in the housing. In order to keep a cold start phase of the motor vehicle engine as short as possible, an electric heater is provided for conductive heat transfer to at least a portion of the catalyst so that it reaches its operating temperature faster. For this purpose, the heating device has an electrical heating element arranged centrally in the catalytic converter and extending substantially over the entire length of the catalyst, which is arranged in a tubular component.

Aus der DE 41 10 395 A1 ist ein elektrisch beheizbarer Katalysator für Verbrennungsmotoren bekannt. Der Katalysator weist ein Gehäuse und einen darin angeordneten Träger mit einer Vielzahl von zueinander parallel verlaufenden, wabenartig ausgebildeten Kanälen auf, die mit einer katalytisch gegenüber dem Abgas wirksamen Schicht überzogen sind. Zumindest ein Teilbereich der Oberfläche des Trägers besitzt zumindest eine elektrisch leitende Widerstandsheizschicht, die strömungseingangsseitig des Katalysators angeordnet ist.From the DE 41 10 395 A1 is known an electrically heatable catalyst for internal combustion engines. The catalyst has a housing and a support arranged therein with a plurality of mutually parallel, honeycomb-like channels, which are coated with a catalytically effective against the exhaust gas layer. At least a portion of the surface of the carrier has at least one electrically conductive resistance heating layer, which is arranged on the flow input side of the catalyst.

Aus der DE 196 02 266 A1 ist ein elektrisch beheizbarer Abgas-Katalysator einer Brennkraftmaschine bekannt, der eine als Metallträger-Katalysator ausgebildete Heizzone aufweist, stromab derer ein weiterer Katalysatorkörper vorgesehen ist. Die Heizzone erstreckt sich lediglich über einen Teilbereich des Abgasströmungsquerschnittes. Um dabei einen überproportionalen Anteil des Abgasstromes durch die Heizzone zu leiten, ist stromauf derselben eine düsenartige Verengung des Strömungsquerschnittes vorgesehen.From the DE 196 02 266 A1 an electrically heatable exhaust gas catalyst of an internal combustion engine is known, which has a designed as a metal carrier catalyst heating zone downstream of which a further catalyst body is provided. The heating zone extends only over a partial region of the exhaust gas flow cross section. In order to guide a disproportionate share of the exhaust gas flow through the heating zone, a nozzle-like constriction of the flow cross-section is provided upstream of the same.

Aus der DE 195 34 903 A1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Abgasbehandlung mit Sekundärlufteinblasung bei Brennkraftmaschinen bekannt. Dazu weist die Vorrichtung zur Schadstoffreduktion eine mit dem Kraftstoffversorgungssystem der Brennkraftmaschine verbundene Brennstoffleitung auf, welche mit einem von einer elektronischen Steuerung betätigten Absperrorgan versehen ist und abgastemperaturabhängig Kraftstoff in eine sekundärluftführende Leitung einspeist. Beim Kaltstart der Brennkraftmaschine wird die Umwandlungstemperatur des Katalysators durch Entzünden des in einem Zerstäuber entstehenden Kraftstoffluftgemisches schneller erreicht.From the DE 195 34 903 A1 are known an apparatus and a method for exhaust treatment with secondary air injection in internal combustion engines. For this purpose, the device for pollutant reduction connected to the fuel supply system of the internal combustion engine fuel line, which is provided with a shut-off device operated by an electronic control and exhaust temperature depending fuel in a secondary air-carrying line feeds. During the cold start of the internal combustion engine, the transformation temperature of the catalyst is achieved faster by igniting the fuel-air mixture produced in an atomizer.

Schließlich ist aus der EP 0 775 807 B1 eine Vorrichtung zur Reinigung von Abgasen einer Brennkraftmaschine mit einer elektrisch beheizten Katalysatorvorrichtung bekannt. Diese weist einen Katalysatorträger auf, der aus einem säulenartigen Wabenkörper besteht, in dem eine Bahn einer Metallflachfolie und eine Bahn einer verformten Metallfolie aufeinander gelegt sind. Des Weiteren weist die Katalysatorvorrichtung einen äußeren Metallzylinder auf, der den Katalysatorträger aufnimmt sowie einen elektrischen Stromdurchgang, um durch Zuführung von Elektrizität Wärme zu erzeugen. An einer Endfläche des elektrisch beheizten Katalysatorträgers sind mehrere elektrisch isolierte Keramikstäbe angeordnet, deren Endabschnitte an den Außenumfangsabschnitten des elektrisch beheizten Katalysatorträgers gehalten werden.Finally, out of the EP 0 775 807 B1 a device for cleaning exhaust gases of an internal combustion engine with an electrically heated catalyst device known. This comprises a catalyst support consisting of a columnar honeycomb body in which a sheet of a metal foil and a sheet of a deformed metal foil are superimposed. Furthermore, the catalyst device has an outer metal cylinder that receives the catalyst carrier and an electrical current passage to generate heat by supplying electricity. On an end surface of the electrically heated catalyst carrier a plurality of electrically insulated ceramic rods are arranged, whose end portions are held on the outer peripheral portions of the electrically heated catalyst carrier.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Vorrichtung eingangs erwähnter Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, mit welcher insbesondere ein schnelleres Anspringen einer Katalysatoranordnung und damit eine verbesserte Reduktion der Schadstoffemission in der Kaltstartphase erreicht werden kann.The present invention employs dealing with the problem, for a device initially mentioned Kind an improved embodiment specify with which in particular a faster start of a Catalyst arrangement and thus an improved reduction of pollutant emissions can be achieved in the cold start phase.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention this Problem with the objects the independent one claims solved. Advantageous embodiments are the subject of the dependent Claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einer Vorrichtung zur katalytischen Umwandlung unerwünschter Bestandteile von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor in weniger schädliche Bestandteile eine in einem Abgasstrang bypassfrei angeordnete und von den Abgasen in Längsrichtung durchströmbare Katalysatoranordnung mittels einer elektrischen Heizeinrichtung zu beheizen, wobei die Heizeinrichtung innerhalb eines Bereiches der Katalysatoranordnung, der bei nicht vorhandener Heizeinrichtung in einer Kaltstartphase zuerst anspringen würde, angeordnet und/oder von den axialen Enden der Katalysatoranordnung um ein Maß beabstandet ist, welches bei zumindest ca. 20% der axialen Längserstreckung der Katalysatoranordnung liegt. Die Katalysatoranordnung besteht im Wesentlichen entweder aus einem einzigen Katalysatorkörper oder aus mehreren neben- und/oder hintereinander angeordneten Katalysatorkörpern. Die elektrische Heizeinrichtung beheizt dabei zumindest einen Teil des/der Katalysatorkörper(s) während einer Startphase.The The invention is based on the general idea of a device for the catalytic conversion of undesirable constituents of exhaust gases from an internal combustion engine into less harmful components an in an exhaust line bypass-arranged and the exhaust gases in the longitudinal direction flow-through Catalyst arrangement by means of an electric heater to heat, with the heater within a range the catalyst assembly, the non-existent heater would start in a cold start phase first, arranged and / or by the axial ends of the catalyst assembly is spaced by a degree, which at least about 20% of the axial length of the catalyst assembly lies. The catalyst arrangement consists essentially either from a single catalyst body or of a plurality of catalyst bodies arranged side by side and / or in succession. The Electric heater heats at least a part of / the Catalyst body (s) while a start phase.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung der elektrischen Heizeinrichtung kann eine besonders effektive Aufheizung der Katalysatoranordnung bzw. der Katalysatorkörper erreicht werden, ohne dass es zu einem wesentlichen Heizenergieverlust kommt. Denn die Heizeinrichtung ist im Vergleich zu einer eingangsseitig oder endseitig der Katalysatoranordnung angeordneten Heizeinrichtung deutlich effektiver und wirtschaftlicher, da die Heizenergie unmittelbar auf katalytisch wirksame Zonen der Katalysatoranordnung übertragen wird und Abstrahlverluste, wie sie bei einer eingangs- oder endseitig angeordneten Heizeinrichtung auftreten, vermieden werden können.By the inventive arrangement the electric heater can be a particularly effective heating the catalyst arrangement or the catalyst body can be achieved, without that there is a significant loss of heating energy. Because the Heating device is compared to an input side or end the catalyst assembly arranged heater much more effective and more economical, since the heating energy directly on catalytic effective zones of the catalyst arrangement is transmitted and radiation losses, as with an input or end arranged heating device occur can be avoided.

Darüber hinaus haben Temperaturmessungen an Katalysatoranordnungen ohne Heizeinrichtung in der Kaltstartphase gezeigt, dass die Katalysatoranordnung zunächst nicht in einem anströmseitigen Bereich, sondern weiter hinten, das heißt beabstandet von der Anströmseite der Katalysatoranordnung anspringt. Der Bereich, innerhalb dessen die Katalysatoranordnung zuerst anspringt, lässt sich durch simultane Temperaturmessungen an verschiedenen Bereichen der Katalysatoranordnung ermitteln. Denn das Anspringen der Katalysatoranordnung ist stets mit einer exothermen Reaktion und damit mit einem signifikanten Sprung/Anstieg der Temperatur des anspringenden Bereiches der Katalysatoranordnung verbunden.Furthermore have temperature measurements on catalyst assemblies without a heater shown in the cold start phase that the catalyst arrangement initially not in an upstream side Range, but further back, that is spaced from the upstream side of the Catalyst arrangement starts. The area within which the catalyst assembly first starts, lets by simultaneous temperature measurements on different areas determine the catalyst arrangement. Because the onset of the catalyst arrangement is always with an exothermic reaction and thus with a significant Jump / increase in the temperature of the starting region of the catalyst arrangement connected.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, genau die Bereiche der Katalysatoranordnung zu beheizen, welche bei einer Katalysatoranordnung ohne elektrische Heizeinrichtung zuerst anspringen würden. Bei der Erfindung ist die Heizeinrichtung demnach nicht strömungseingangsseitig der Katalysatoranordnung, sondern in einem davon beabstandeten und stromab gelegenen Bereich angeordnet, wodurch das schnelle Anspringen eines optimalen Bereiches der Katalysatoranordnung unterstützt bzw. beschleunigt und somit die kurzfristig initiierte exotherme Reaktion im angesprungenen Bereich der Katalysatoranordnung zu deren weiterer Aufheizung genutzt und die Kaltstartphase wesentlich verkürzt werden kann. Die erfindungsgemäße Lösung erreicht somit, dass der für das Anspringen, das sogenannte „Light-off" der Katalysatoranordnung, notwendige Wärmeeintrag bedarfsgerecht erfolgt und die Leistungsaufnahme der elektrischen Heizeinrichtung zur Erreichung der Katalysatoraktivierung auf ein notwendiges Mindestmaß reduziert wird. Im Ergebnis braucht bei der Erfindung die Heizeinrichtung nur während eines kurzen Zeitintervalls eingeschaltet zu werden, was darüber hinaus zur Folge hat, dass die Kosten für notwendige Zusatzbauteile für den Eintrag der thermischen Energie in die Katalysatoranordnung ebenfalls minimiert werden können.According to the invention, it is provided exactly to heat the areas of the catalyst assembly, which in a catalyst assembly without an electric heater would jump first. In the invention, the heater is therefore not flow input side the catalyst arrangement, but in one of them spaced apart and arranged downstream area, causing the quick start an optimal range of the catalyst arrangement supported or accelerates and thus the short-term initiated exothermic reaction in the cracked region of the catalyst arrangement to the other Heating used and the cold start phase are significantly shortened can. The solution according to the invention is achieved thus that for the Starting, the so-called "light-off" of the catalyst arrangement, necessary heat input as required and the power consumption of the electrical Heating device to achieve the catalyst activation on a necessary minimum reduced becomes. As a result, in the invention, the heater needs only during a short time interval to be turned on, what more The result is that the cost of necessary additional components for the entry of the thermal energy in the catalyst arrangement can also be minimized.

Durch die erfindungsgemäße Lösung lässt sich somit eine Reduktion der zum Anspringen der Katalysatoranordnung benötigten Heizenergie bei gleichzeitig verkürzter Kaltstartphase erreichen, wodurch sich insgesamt eine verbesserte Energiebilanz und ein verbessertes Umweltverhalten einstellen.By the solution according to the invention can be thus a reduction in the onset of the catalyst arrangement required Achieve heating energy with a simultaneously shortened cold start phase, resulting in an overall improved energy balance and an improved energy balance Set environmental behavior.

Die erfindungsgemäße Lösung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, dass die zur Aufheizung der Katalysatoranordnung bzw. der/des Katalysatorkörper(s) dienende Heizung selbst eine katalytische Beschichtung aufweist. Dies bietet den großen Vorteil, dass eine katalytische Wirkung noch schneller erreicht werden kann, da die elektrische Heizeinrichtung sehr schnell die zur katalytischen Umwandlung von Abgasen erforderliche Temperatur von ca. 400° C erreicht und dadurch die Kaltstartphase erheblich verkürzt. Gleichzeitig heizt die elektrische Heizeinrichtung die umliegenden Katalysatorkörper und verkürzt dadurch einen zur Aktivierung derselben benötigten Zeitraum.The solution according to the invention is based continue on the general idea that to heat up the Catalyst arrangement or the / of the catalyst body (s) serving heating itself having a catalytic coating. This offers the great advantage that a catalytic effect can be achieved even faster because the electric heater very fast to the catalytic Conversion of exhaust gases required temperature of about 400 ° C reached and thereby significantly shorten the cold start phase. At the same time it heats up electric heater the surrounding catalyst body and shortened thereby a period of time required to activate it.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist die Katalysatoranordnung zumindest zwei in Strömungsrichtung hintereinander gelegene und als Scheiben ausgebildete Katalysatorkörper auf. Die Katalysatorkörper können dabei jeweils als Monolithe ausgebildet oder aus mehreren einzelnen Katalysator(kreis)segmenten zusammengesetzt sein, so dass ein individueller Aufbau der Katalysatoranordnung denkbar ist. Vorzugsweise sind dabei die Scheiben in Strömungsrichtung voneinander beabstandet angeordnet, wodurch sich die aus einer stromauf gelegenen Katalysatorscheibe austretenden Abgase in einem Zwischenraum zwischen den beiden Katalysatorscheiben gleichmäßig verteilen können und homogenisiert sowie mit gleichförmiger Verteilung über den Querschnitt der Katalysatorscheibe in die nächste Katalysatorscheibe eintreten können. Dies verbessert den Wirkungsgrad der Katalysatoranordnung, da eine nahezu gleichmäßige Durchströmung der gesamten Katalysatoranordnung erfolgt und eine Überlastung einzelner Bereiche vermieden werden kann.According to an advantageous embodiment of the solution according to the invention, the catalyst arrangement has at least two catalyst bodies arranged one behind the other in the flow direction and designed as disks. The catalyst bodies can each be formed as monoliths or be composed of several individual catalyst (circle) segments, so that an individual structure of the catalyst arrangement is conceivable. Preferably, the discs are arranged spaced apart in the flow direction, where by itself can distribute the exiting from an upstream catalyst disc exhaust gases in an intermediate space between the two catalyst disks evenly and homogenized and can enter with uniform distribution over the cross section of the catalyst disk in the next catalyst disk. This improves the efficiency of the catalyst arrangement, since a virtually uniform flow through the entire catalyst arrangement takes place and overloading of individual areas can be avoided.

Zweckmäßig ist die Heizeinrichtung zwischen zwei Scheiben angeordnet. Dies vereinfacht zum einen die Anordnung der Heizeinrichtung und ermöglicht zum anderen ein paralleles Aufheizen von benachbarten Katalysatorscheiben und Abgasen.Is appropriate the heating device is arranged between two panes. This simplifies to one the arrangement of the heater and allows the other a parallel Heating of adjacent catalyst disks and exhaust gases.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist die Katalysatoranordnung zumindest eine Aufnahme in Form einer Bohrung oder eine Ausfräsung zur Aufnahme der Heizeinrichtung auf. Dies erleichtert insbesondere bei monolithisch ausgebildeten Katalysatorkörpern die Anordnung der elektrischen Heizeinrichtung bzw. macht die erfindungsgemäße Anordnung der Heizeinrichtung an monolithischen Katalysatoranordnungen überhaupt erst möglich. Ohne die erfindungsgemäße Aufnahme müsste die elektrische Heizeinrichtung in herkömmlicher Weise längsendseitig der Katalysatoranordnung angeordnet werden, wodurch sich die Kaltstartphase verlängert und das Umweltverhalten verschlechtert.According to one advantageous development of the solution according to the invention comprises the catalyst arrangement at least one receptacle in the form of a hole or a cutout for Recording of the heater on. This facilitates in particular at monolithically formed catalyst bodies, the arrangement of the electrical Heating device or makes the inventive arrangement of the heater only possible on monolithic catalyst arrangements. Without the recording according to the invention should the electric heater in a conventional manner along the end the catalyst assembly are arranged, whereby the cold start phase extended and the environmental behavior deteriorates.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform fluchtet die Aufnahme für die elektrische Heizeinrichtung mit einer Durchtrittsöffnung in einem die Katalysatoranordnung umgebenden Gehäuse. Dies ermöglicht einen besonders einfachen Einbau bzw. Austausch der elektrischen Heizeinrichtung und steigert die Wartungsfreundlichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Gleichzeitig können auf diese Weise Wartungs- und/oder Reparaturkosten gesenkt werden.at a preferred embodiment is aligned the recording for the electric heater with a passage opening in a housing surrounding the catalyst assembly. This allows one particularly simple installation or replacement of the electric heater and increases the ease of maintenance of the device according to the invention. At the same time In this way maintenance and / or repair costs are reduced.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention will become apparent from the Dependent claims, from the drawings and from the associated description of the figures the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in the specified combination, but also in other combinations or alone, without to leave the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder funktional gleiche oder ähnliche Bauteile beziehen.preferred embodiments The invention are illustrated in the drawings and in the following description explains where like reference numerals refer to the same or functionally same or similar Refer to components.

Dabei zeigen, jeweils schematisch,there show, in each case schematically,

1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur katalytischen Umwandlung von Abgasen, 1 a longitudinal section through an inventive device for the catalytic conversion of exhaust gases,

2 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung entsprechend der Schnittlinie A-A in 1, 2 a cross section through the device according to the invention according to the section line AA in 1 .

3 eine Darstellung wie in 1, jedoch mit einer anderen Katalysatoranordnung, 3 a representation like in 1 but with a different catalyst arrangement,

4 ein Schaubild zur Verdeutlichung der Wirkung der erfindungsgemäßen Anordnung der elektrischen Heizeinrichtung im Vergleich zu einer Vorrichtung ohne Heizeinrichtung. 4 a diagram illustrating the effect of the inventive arrangement of the electric heater in comparison to a device without a heater.

Entsprechend 1 weist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zur katalytischen Umwandlung unerwünschter Bestandteile von Abgasen aus einem nicht dargestellten Verbrennungsmotor in weniger schädliche Bestandteile zumindest eine in einem Abgasstrang 2 bypassfrei angeordnete Katalysatoranordnung 3 auf, welche von den Abgasen in Längsrichtung 4 durchströmbar ist. Die Katalysatoranordnung 3 besteht dabei gemäß 1 aus einem einzigen, vorzugsweise monolithischen, Katalysatorkörper 5, oder gemäß 3 aus mehreren neben- und/oder hintereinander angeordneten Katalysatorkörpern 5, 5', 5'', 5'''.Corresponding 1 has a device according to the invention 1 for the catalytic conversion of undesirable constituents of exhaust gases from an internal combustion engine (not shown) into less harmful constituents, at least one in an exhaust gas line 2 Bypass-free arranged catalyst arrangement 3 on which of the exhaust gases in the longitudinal direction 4 can be flowed through. The catalyst arrangement 3 exists according to 1 from a single, preferably monolithic, catalyst body 5 , or according to 3 from several side by side and / or behind one another arranged catalyst bodies 5 . 5 ' . 5 '' . 5 ''' ,

Des Weiteren ist zumindest eine elektrische Heizeinrichtung 6 vorgesehen, welche zumindest einen Teil des Katalysatorkörpers 5 in einer Startphase beheizt. Da die Katalysatoranordnung 3 erst dann aktiv wird und erst dann eine Reduktion der Schadstoffemission bewirkt, wenn eine für den Stoffumsatz notwendige Aktivierungsenergie zur Verfügung steht, ist es wünschenswert, eine Katalysatorarbeitstemperatur, bei der die Katalysatoranordnung 3 anspringt, möglichst frühzeitig zu erreichen. Das Anspringen der Vorrichtung 1 bzw. der Katalysatoranordnung 3 wird dabei als sogenanntes „Light-off" bezeichnet. Insbesondere beim Kaltstart der Verbrennungsmaschine dauert es jedoch eine gewisse Zeit, bis die erforderliche Katalysatorarbeitstemperatur und damit das Anspringen der Katalysatoranordnung 3 erreicht werden. Um die Kaltstart phase und damit die Phase, in welcher die Vorrichtung 1 nur eine bedingte Reduzierung der Schadstoffemission bewirkt, möglichst kurz zu halten, soll die elektrische Heizeinrichtung 6 eingesetzt werden, und die Katalysatoranordnung 3 solange beheizen, bis diese anspringt und durch die dann entstehende exotherme Reaktion bei der katalytischen Umwandlung der Abgase selbst genügend Energie erzeugt.Furthermore, at least one electric heating device 6 provided, which at least a part of the catalyst body 5 heated in a start phase. As the catalyst arrangement 3 Only then becomes active and only then causes a reduction of the pollutant emission, if an activation energy necessary for the conversion is available, it is desirable to have a catalyst working temperature at which the catalyst arrangement 3 starts to reach as early as possible. The start of the device 1 or the catalyst arrangement 3 is referred to as a so-called "light-off." In particular, during the cold start of the internal combustion engine, however, it takes a certain time until the required catalyst working temperature and thus the start of the catalyst arrangement 3 be achieved. To the cold start phase and thus the phase in which the device 1 only a conditional reduction of pollutant emission causes to keep as short as possible, the electric heater 6 can be used, and the catalyst arrangement 3 heat until it starts and through the then resulting exothermic reaction in the catalytic conversion of the exhaust gases itself generates enough energy.

Um das Anspringen der Katalysatoranordnung 3 mit möglichst wenig Energie und möglichst schnell zu erreichen, sollte die Heizeinrichtung 6 darüber hinaus in einem Bereich angeordnet sein, in welchem sich die Katalysatoranordnung 3 ohne Heizeinrichtung 6 am schnellsten erwärmt. Messungen des Temperaturhaushalts, insbesondere in der Kaltstartphase eines herkömmlichen Katalysators, haben dabei gezeigt, dass das Anspringen der Katalysatoranordnung 3 nicht in einem vorderen Endbereich derselben erfolgt, sondern in Strömungsrichtung 4 weiter hinten. Erfindungsgemäß ist deshalb die Heizeinrichtung 6 innerhalb eines Bereiches 7 der Katalysatoranordnung 3, der bei nicht vorhandener Heizeinrichtung 6 in einer Kaltstartphase zuerst anspringen würde, angeordnet und/oder von den axialen Enden der Katalysatoranordnung 3 um ein Maß beabstandet, welches bei zumindest ca. 20% der axialen Längserstreckung der Katalysatoranordnung 3 liegt.To the onset of the catalyst arrangement 3 With as little energy and as fast as possible to reach the heater should 6 Moreover, be arranged in an area in which the catalyst arrangement 3 without heating device 6 heated the fastest. Measurements of the temperature balance, in particular in the cold start phase of a conventional catalyst, have shown that the onset of the catalyst arrangement 3 not in a front end portion of the same, but in the flow direction 4 further back. Therefore, according to the invention, the heating device 6 within a range 7 the catalyst arrangement 3 , the heater is not present 6 in a cold start phase would start first, and / or from the axial ends of the catalyst assembly 3 spaced at a distance which is at least about 20% of the axial length of the catalyst assembly 3 lies.

Dies bietet den Vorteil, dass im Vergleich zu einer stirnendseitig an der Katalysatoranordnung 3 angeordneten Heizeinrichtung 6 weniger Heizenergie nutzlos nach außen abgestrahlt wird und lediglich beispielsweise ein Gehäuse 8 bzw. einen nicht gezeigten Unterboden eines Kraftfahrzeuges erwärmt. Da sich die Katalysatoranordnung 3 ohne Heizeinrichtung 6 im Bereich 7 am schnellsten erwärmt, ist darüber hinaus für das Anspringen der Katalysatoranordnung 3 in diesem Bereich 7 am wenigstens Heizenergie notwendig, so dass das Anspringen der Katalysatoranordnung 3 mit deutlich niedriger Leistung erreicht werden kann als bei einer Beheizung in einem anderen Bereich. Insbesondere wird der für den „Light-off" notwendige Wärmeeintrag in die Katalysatoranordnung 3 örtlich begrenzt, was die Leistungsaufnahme zur Erreichung einer Aktivierung der Katalysatoranordnung 3 auf das notwendige Mindestmaß reduziert. Zusätzlich können dadurch auch die Heizeinrichtung 6 bzw. andere damit verbundene Bauteile, wie beispielsweise eine nicht gezeigte Energiequelle, kleiner und kostengünstiger ausgeführt werden.This offers the advantage that compared to a front end on the catalyst assembly 3 arranged heating device 6 less heat energy is radiated useless outwards and only, for example, a housing 8th or a subfloor of a motor vehicle, not shown, heated. Since the catalyst arrangement 3 without heating device 6 in the area 7 Moreover, the fastest heating is for the catalyst assembly to start 3 in this area 7 at least heating energy necessary, so that the onset of the catalyst assembly 3 can be achieved with significantly lower power than heating in another area. In particular, the heat input necessary for the "light-off" is introduced into the catalyst arrangement 3 localized, which is the power consumption to achieve activation of the catalyst arrangement 3 reduced to the necessary minimum. In addition, this also allows the heater 6 and other associated components, such as a power source not shown, are made smaller and less expensive.

Gemäß 1 besteht die Katalysatoranordnung 3 wie oben erwähnt aus lediglich einem einzigen Katalysatorkörper 5, der zumindest eine Aufnahme 9 in Form einer Bohrung oder einer Ausfräsung zur Aufnahme der Heizeinrichtung 6 aufweist. Die Aufnahme 9 fluchtet dabei mit einer Durchtrittsöffnung 10 in dem die Katalysatoranordnung 3 umgebenden Gehäuse 8. Dies ermöglicht einen besonders einfachen Einbau bzw. Austausch der Heizeinrichtung 6, wodurch insbesondere Reparatur- und/oder Wartungskosten gesenkt werden können. Die Schnittdarstellung der Anordnung der Heizeinrichtung 6 in den Aufnahmen 9 gemäß der Schnittlinie A-A in 1 ist in 2 gezeigt, wobei hier die Heizeinrichtungen 6 exemplarisch strahlenförmig von einem Mittelpunkt 12 ausgehend angeordnet sind.According to 1 there is the catalyst arrangement 3 as mentioned above from only a single catalyst body 5 , at least one recording 9 in the form of a bore or a cutout for receiving the heating device 6 having. The recording 9 Aligns with a passage opening 10 in which the catalyst arrangement 3 surrounding housing 8th , This allows a particularly simple installation or replacement of the heater 6 , which in particular repair and / or maintenance costs can be reduced. The sectional view of the arrangement of the heater 6 in the recordings 9 according to the section line AA in 1 is in 2 showing here the heaters 6 exemplarily radiating from a center 12 are arranged starting.

Generell ist auch denkbar, dass die Katalysatoranordnung 3 aus mehreren nebeneinander und/oder hintereinander angeordneten Katalysatorkörpern 5, 5' besteht (vergleiche 2 und 3). So weist die Katalysatoranordnung 3 gemäß 3 fünf in Strömungsrichtung 4 hintereinander gelegene und als Scheiben ausgebildete Katalysatorkörper 5 auf. Denkbar ist jedoch aber auch eine geringere oder eine höhere Anzahl von hintereinander gelegenen und als Scheiben ausgebildeten Katalysatorkör pern 5. Die Scheiben sind in Strömungsrichtung 4 voneinander beabstandet, so dass zwischen zwei Katalysatorkörpern, beispielsweise zwischen Katalysatorkörper 5 und Katalysatorkörper 5' ein Zwischenraum 11 vorhanden ist, der zur Homogenisierung der Abgase zwischen den einzelnen Katalysatorkörpern 5 und 5' dient und die Möglichkeit zur Anordnung der Heizeinrichtung 6 bietet.In general, it is also conceivable that the catalyst arrangement 3 from several side by side and / or behind one another arranged catalyst bodies 5 . 5 ' exists (cf. 2 and 3 ). So has the catalyst arrangement 3 according to 3 five in the flow direction 4 one behind the other and formed as disks catalyst body 5 on. It is also conceivable, however, a smaller or a higher number of consecutively located and trained as slices Katalysatorkör pern 5 , The discs are in the flow direction 4 spaced apart, so that between two catalyst bodies, for example between the catalyst body 5 and catalyst body 5 ' a gap 11 is present, the homogenization of the exhaust gases between the individual catalyst bodies 5 and 5 ' serves and the possibility to arrange the heater 6 offers.

Durch die Zwischenräume 11 wird eine Homogenisierung bzw. Vergleichmäßigung der durch den Katalysatorkörper 5 geströmten Abgase erreicht, welche daraufhin über den Querschnitt gleichmäßig verteilt durch den nachfolgenden Katalysatorkörper 5' strömen. Hierdurch wird insbesondere ein Wirkungsgrad der Katalysatoranordnung 3 verbessert, da eine Überlastung einzelner Bereiche der Katalysatorkörper 5 bzw. 5' vermieden werden kann.Through the gaps 11 is a homogenization or homogenization of the by the catalyst body 5 reached flowed exhaust gases, which then distributed over the cross section evenly distributed through the subsequent catalyst body 5 ' stream. As a result, in particular, an efficiency of the catalyst arrangement 3 improved, as an overload of individual areas of the catalyst body 5 respectively. 5 ' can be avoided.

Denkbar ist wie oben erwähnt auch, dass die Heizeinrichtung 6 zwischen zwei Scheiben, das heißt im Zwischenraum 11 angeordnet ist. Dies bewirkt zum einen eine Aufheizung der vorbeiströmenden Abgase und zum anderen eine Beheizung der an den Zwischenraum 11 grenzenden Katalysatorkörpern 5'' und 5''.It is conceivable, as mentioned above, that the heating device 6 between two discs, that is in the space 11 is arranged. This causes on the one hand a heating of the passing exhaust gases and on the other hand a heating of the gap 11 adjacent catalyst bodies 5 '' and 5 '' ,

Generell kann eine abströmseitige Rückseite 13 eines vorderen Katalysatorkörpers 5'' oder eine anströmseitige Vorderseite 14 eines nachgelagerten Katalysatorkörpers 5''' auch mit einer elektrischen Leitpaste beschichtet sein, die als Heizeinrichtung 6 fungiert.Generally, a downstream side 13 a front catalyst body 5 '' or an upstream side 14 a downstream catalyst body 5 ''' also be coated with an electrical conductive paste, which serves as a heating device 6 acts.

Vorzugsweise weist die Heizeinrichtung 6 einen keramischen oder einen metallischen Träger oder einen gegebenenfalls dotierten SiC-Träger mit einer jeweils darauf aufgedruckten Heizleiterstruktur auf, welche beispielsweise in Dickschichttechnik aufgebaut ist. Darüber hinaus ist denkbar, dass der SiC-Träger eine poröse Struktur aufweist. Der SiC-Träger kann auch selbst als Heizelement dienen, wobei es vorteilhaft ist, eine Dotierung vorzusehen, mit welcher die elektrische Leitfähigkeit des SiC-Trägers für eine Widerstandsheizung angepasst wird.Preferably, the heating device 6 a ceramic or a metallic carrier or an optionally doped SiC carrier with a respectively printed thereon heat conductor structure, which is constructed for example in thick film technology. In addition, it is conceivable that the SiC support has a porous structure. The SiC carrier can also serve as a heating element itself, wherein it is advantageous to provide a doping with which the electrical conductivity of the SiC carrier is adapted for resistance heating.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung weist die Heizeinrichtung 6 selbst eine katalytische Beschichtung auf, wodurch die Kaltstartphase der Katalysatoranordnung 3 weiter verkürzt werden kann. Die katalytische Beschichtung der Heizeinrichtung 6 erreicht sehr schnell die erforderliche Katalysatorarbeitstemperatur, wodurch bereits sehr frühzeitig die katalytische Umwandlung in Gang gesetzt werden kann. Dabei ist denkbar, dass die katalytische Beschichtung der Heizeinrichtung 6 identisch ist mit einer Beschichtung zumindest eines Katalysatorkörpers 5.In a particularly advantageous embodiment of the solution according to the invention, the heating device 6 itself a catalytic coating, whereby the cold start phase of the catalyst assembly 3 can be shortened further. The catalytic coating of the heater 6 achieves the required catalyst working temperature very quickly, which allows the catalytic conversion to be initiated at a very early stage. It is conceivable that the catalytic coating of the heater 6 is identical to a coating at least one catalyst body 5 ,

Gemäß 4 ist ein Vergleich einer Kaltstartphase bei einem Anspringen der Katalysatoranordnung 3 mit und ohne Heizeinrichtung 6 dargestellt. Auf der Abszisse ist dabei die Zeit abgetragen, wogegen auf einer linken Ordinate eine strömungseingangsseitig der Katalysatoranordnung 3 herrschende Temperatur und auf einer rechten Ordinate eine Kohlenwasserstoffkonzentration der Abgase nach dem Austreten aus der Katalysatoranordnung 3 aufgetragen ist.According to 4 is a comparison of a cold start phase with a start of the catalyst arrangement 3 with and without heater 6 shown. On the abscissa while the time is removed, whereas on a left ordinate a flow input side of the catalyst assembly 3 prevailing temperature and on a right ordinate a hydrocarbon concentration of the exhaust gases after exiting the catalyst assembly 3 is applied.

Im Folgenden zeigt:

  • – Kurve B den zeitabhängigen Verlauf der Temperatur auf der Strömungseingangsseite einer Katalysatoranordnung 3 mit erfindungsgemäß angeordneter Heizeinrichtung 6,
  • – Kurve C den zeitabhängigen Verlauf der Kohlenwasserstoffkonzentration ausgangsseitig dieser Katalysatoranordnung 3 mit Heizvorrichtung 6,
  • – Kurve D den zeitabhängigen Verlauf der Temperatur auf der Strömungseingangsseite einer Katalysatoranordnung 3 ohne Heizeinrichtung 6 und
  • – Kurve E den zeitabhängigen Verlauf der Kohlenwasserstoffkonzentration ausgangsseitig der letzteren Katalysatoranordnung 3 ohne Heizeinrichtung 6.
The following shows:
  • Curve B shows the time-dependent course of the temperature on the flow input side of a catalyst arrangement 3 with inventively arranged heating device 6 .
  • Curve C shows the time-dependent course of the hydrocarbon concentration on the outlet side of this catalyst arrangement 3 with heating device 6 .
  • Curve D shows the time-dependent course of the temperature on the flow input side of a catalyst arrangement 3 without heating device 6 and
  • Curve E shows the time-dependent course of the hydrocarbon concentration on the output side of the latter catalyst arrangement 3 without heating device 6 ,

Bei einem Katalysator ohne Heizeinrichtung 6 springt die Katalysatoranordnung 3 erst zu einem Zeitpunkt t2 an, ab welchem sich die strömungseingangsseitige Temperatur gemäß Kurve D stark erhöht und gleichzeitig sich die Kohlenwasserstoffkonzentration ausgangseitig der Katalysatoranordnung 3 gemäß Kurve E stark reduziert.For a catalyst without a heater 6 the catalyst arrangement jumps 3 only at a time t 2 , from which the flow-input side temperature greatly increases according to curve D and at the same time the hydrocarbon concentration on the output side of the catalyst arrangement 3 greatly reduced according to curve E.

Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 mit einer Heizeinrichtung 6 wird die Heizeinrichtung 6 zum Zeitpunkt t1 für ein kurzes Zeitintervall gemäß Kurve H eingeschaltet, woraufhin sich die Kohlenwasserstoffkonzentration augenblicklich gemäß Kurve C signifikant reduziert. Die Katalysatoranordnung 3 springt somit an der Heizeinrichtung 6 unter Initiierung exothermer Reaktionen, die die weitere Aufheizung der Katalysatoranordnung übernehmen, sofort an, wobei die eingangsseitige Temperatur gemäß Kurve B im wesentlichen identisch mit Kurve D bzw. derjenigen eingangsseitigen Temperatur verläuft, die bei einer Vorrichtung ohne Heizeinrichtung 6 gemessen wurde.In a device according to the invention 1 with a heater 6 will the heater 6 switched on at time t 1 for a short time interval according to curve H, whereupon the hydrocarbon concentration is reduced significantly according to curve C immediately. The catalyst arrangement 3 thus jumps to the heater 6 initiate exothermic reactions that take over the further heating of the catalyst assembly, immediately, the input-side temperature according to curve B is substantially identical to curve D or that input side temperature, which in a device without a heater 6 was measured.

Das Diagramm gemäß 4 zeigt, dass bei erfindungsgemäßer Anordnung der Heizeinrichtung 6, das heißt bei Anordnung der Heizeinrichtung 6 in einem Bereich der Katalysatoranordnung 3, der ohne Heizeinrichtung in einer Kaltstartphase zuerst anspringen würde, ein Anspringen der Katalysatoranordnung 3 durch kurzzeitigen Betrieb der Heizeinrichtung 6 vom Zeitpunkt t2 auf den Zeitpunkt t1 vorverlegt und dadurch die Kaltstartphase deutlich verkürzt werden kann, was zu einer früheren Reduzierung der Schadstoffemission und damit einer verbesserten Umweltverträglichkeit führt. Im Vergleich zu einer Vorrichtung ohne Heizeinrichtung 6 erfolgt dabei keine signifikante Erhöhung der Temperatur an der Strömungseingangsseite der Katalysatoranordnung 3, was gemäß 4 an dem nahezu identischen Verlauf der Kurven B und D sichtbar wird.The diagram according to 4 shows that in inventive arrangement of the heater 6 that is, when the heater is arranged 6 in a region of the catalyst arrangement 3 , which would start first without a heater in a cold start phase, starting the catalyst arrangement 3 by brief operation of the heater 6 advanced from the time t 2 to the time t 1 and thereby the cold start phase can be significantly shortened, which leads to an earlier reduction of pollutant emissions and thus an improved environmental performance. Compared to a device without heating device 6 There is no significant increase in the temperature at the flow inlet side of the catalyst arrangement 3 , what according to 4 at the almost identical course of the curves B and D is visible.

Aus 4 wird weiter ersichtlich, dass im Vergleich zu einer Vorrichtung ohne Heizeinrichtung 6 die bedarfsgerechte Zuführung von Heizenergie zum Zeitpunkt t1 zu einem augenblicklichen Abfallen der Kohlenwasserstoffkonzentration gemäß Kurve C führt.Out 4 will be further appreciated that compared to a device without heater 6 the demand-based supply of heating energy at time t 1 leads to an instantaneous drop in the hydrocarbon concentration according to curve C.

Zusammenfassend lassen sich die wesentlichen Merkmale der erfindungsgemäßen Lösung wie folgt charakterisieren:
Die Erfindung sieht vor, bei einer Vorrichtung 1 zur katalytischen Umwandlung von Abgasen eine Heizeinrichtung 6 innerhalb eines Bereiches 7 der Katalysatoranordnung 3, der bei nicht vorhandener Heizeinrichtung 6 in einer Kaltstartphase zuerst anspringen würde, anzuordnen und/oder um ein Maß beabstandet von den axialen Enden der Katalysatoranordnung 3 anzuordnen, welches bei zumindest 20% der axialen Längserstreckung der Katalysatoranordnung 3 liegt. Hierdurch wird zum einen erreicht, dass die Heizeinrichtung 6 just an der Stelle Heizenergie in die Katalysatoranordnung 3 einträgt, an der am ehesten mit einem Anspringen der Katalysatoranordnung 3 zu rechnen ist und dadurch die zum Anspringen der Katalysatoranordnung 3 benötigte einzutragende Heizenergie auf ein Mindestmaß reduziert wird. Zum anderen wird im Vergleich zu einer Anordnung der Heizeinrichtung 6, beispielsweise strömungseingangsseitig der Katalysatoranordnung 3, vermieden, dass die Heizeinrichtung 6 viel ungenutzte Energie abstrahlt und nur einen Teil der Heizenergie benutzt wird, um die Katalysatoranordnung 3 zu beheizen.
In summary, the essential features of the solution according to the invention can be characterized as follows:
The invention provides, in a device 1 for the catalytic conversion of exhaust gases, a heater 6 within a range 7 the catalyst arrangement 3 , the heater is not present 6 in a cold start phase would first start to dispose and / or spaced a distance from the axial ends of the catalyst assembly 3 which is at least 20% of the axial length of the catalyst assembly 3 lies. In this way, on the one hand, it is achieved that the heating device 6 just in place heating energy in the catalyst arrangement 3 enters, at the most likely with a cracking of the catalyst assembly 3 is to be expected and thereby the onset of the catalyst arrangement 3 required to be entered heating energy is reduced to a minimum. On the other hand, compared to an arrangement of the heater 6 , For example, flow input side of the catalyst assembly 3 , avoided that the heater 6 much unused energy radiates and only a portion of the heating energy is used to the catalyst assembly 3 to heat.

Idealerweise weist die Heizeinrichtung 6 selbst eine katalytische Beschichtung auf, wodurch die Heizeinrichtung 6 selbst als Katalysator wirkt und dadurch eine frühere Reduktion der Schadstoffemission erreicht werden kann.Ideally, the heater rejects 6 even a catalytic coating on, causing the heater 6 itself acts as a catalyst and thus an earlier reduction of pollutant emissions can be achieved.

Claims (13)

Vorrichtung (1) zur katalytischen Umwandlung unerwünschter Bestandteile von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor in weniger schädliche Bestandteile, – mit zumindest einer in einem Abgasstrang (2) bypassfrei angeordneten und von den Abgasen in Längsrichtung (4) durchströmbaren Katalysatoranordnung (3), die im wesentlichen aus einem Katalysatorkörper (5) oder aus mehreren neben- und/oder hintereinander angeordneten Katalysatorkörpern (5, 5') besteht, – mit zumindest einer elektrischen Heizeinrichtung (6), welche zumindest einen Teil des/der Katalysatorkörpers (5) in einer Startphase beheizt, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (6) innerhalb eines Bereiches (7) der Katalysatoranordnung (3), der bei nicht vorhandener Heizeinrichtung (6) in einer Kaltstartphase zuerst anspringen würde, angeordnet und/oder von den axialen Enden der Katalysatoranordnung (3) um ein Maß beabstandet ist, welches bei zumindest ca. 20% der axialen Längserstreckung der Katalysatoranordnung (3) liegt.Contraption ( 1 ) for the catalytic conversion of undesired constituents of exhaust gases from an internal combustion engine into less harmful constituents, - with at least one in an exhaust gas line ( 2 ) arranged bypass-free and of the exhaust gases in the longitudinal direction ( 4 ) throughflowable catalyst arrangement ( 3 ) consisting essentially of a catalyst body ( 5 ) or of a plurality of catalyst bodies arranged side by side and / or in succession ( 5 . 5 ' ), with at least one electric heating device ( 6 ), which at least a part of the / the catalyst body ( 5 ) is heated in a starting phase, characterized in that the heating device ( 6 ) within a range ( 7 ) of the catalyst arrangement ( 3 ), which in the absence of a heating device ( 6 ) would first jump in a cold start phase, and / or from the axial ends of the catalyst assembly ( 3 ) is spaced at a distance which is at least about 20% of the axial longitudinal extent of the catalyst arrangement ( 3 ) lies. Vorrichtung (1) zur katalytischen Umwandlung unerwünschter Bestandteile von Abgasen aus einem Verbrennungsmotor in weniger schädliche Bestandteile, – mit zumindest einer in einem Abgasstrang (2) bypassfrei angeordneten und von den Abgasen in Längsrichtung (4) durchströmbaren Katalysatoranordnung (3), die im wesentlichen aus einem Katalysatorkörper (5) oder aus mehreren neben- und/oder hintereinander angeordneten Katalysatorkörpern (5, 5') besteht, – mit zumindest einer elektrischen Heizeinrichtung (6), welche zumindest einen Teil des/der Katalysatorkörpers (5, 5') in einer Startphase beheizt, – insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (6) eine katalytische Beschichtung aufweist.Contraption ( 1 ) for the catalytic conversion of undesired constituents of exhaust gases from an internal combustion engine into less harmful constituents, - with at least one in an exhaust gas line ( 2 ) arranged bypass-free and of the exhaust gases in the longitudinal direction ( 4 ) throughflowable catalyst arrangement ( 3 ) consisting essentially of a catalyst body ( 5 ) or of a plurality of catalyst bodies arranged side by side and / or in succession ( 5 . 5 ' ), with at least one electric heating device ( 6 ), which at least a part of the / the catalyst body ( 5 . 5 ' ) in a starting phase, - in particular according to claim 1, characterized in that the heating device ( 6 ) has a catalytic coating. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatoranordnung (3) zumindest zwei in Strömungsrichtung (4) hintereinander gelegene und als Scheiben ausgebildete Katalysatorkörper (5, 5') aufweist.Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the catalyst arrangement ( 3 ) at least two in the flow direction ( 4 ) one behind the other and formed as discs catalyst body ( 5 . 5 ' ) having. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Scheiben in Strömungsrichtung (4) voneinander beabstandet angeordnet sind.Apparatus according to claim 3, characterized in that the discs in the flow direction ( 4 ) are spaced from each other. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (6) zwischen zwei Scheiben angeordnet ist.Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the heating device ( 6 ) is arranged between two discs. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein SiC-Träger als Heizelement dient.Device according to one of claims 1 to 5, characterized that a SiC carrier serves as a heating element. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizeinrichtung (6) einen keramischen oder einen metallischen Träger oder einen SiC-Träger mit einer jeweils darauf aufgedruckten Heizleiterstruktur aufweist.Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the heating device ( 6 ) has a ceramic or a metallic carrier or a SiC carrier with a respectively printed thereon Heizleitererstruktur. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizleiterstruktur in Dickschichttechnik aufgebaut ist.Device according to claim 7, characterized in that the heat conductor structure is constructed using thick-film technology. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der SiC-Träger eine poröse Struktur aufweist.Device according to one of claims 6 to 8, characterized that the SiC carrier a porous one Structure has. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine abströmseitige Rückseite (13) eines vorderen Katalysatorkörpers (5') oder eine anströmseitige Vorderseite (14) eines nachgelagerten Katalysatorkörpers (5'') mit einer elektrischen Leitpaste beschichtet ist, die als Heizeinrichtung (6) dient.Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that a downstream side ( 13 ) of a front catalyst body ( 5 ' ) or an upstream side ( 14 ) of a downstream catalyst body ( 5 '' ) is coated with an electrically conductive paste which acts as a heating device ( 6 ) serves. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die katalytische Beschichtung der Heizeinrichtung (6) identisch ist mit einer Beschichtung des/der Katalysatorkörper(s) (5).Device according to claim 10, characterized in that the catalytic coating of the heating device ( 6 ) is identical to a coating of the catalyst body (s) ( 5 ). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Katalysatoranordnung (3) zumindest eine Aufnahme (9) in Form einer Bohrung oder einer Ausfräsung zur Aufnahme (9) der Heizeinrichtung (6) aufweist.Device according to one of claims 1 to 11, characterized in that the catalyst arrangement ( 3 ) at least one recording ( 9 ) in the form of a bore or a cutout for receiving ( 9 ) of the heater ( 6 ) having. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (9) mit einer Durchtrittsöffnung (10) in einem die Katalysatoranordnung (3) umgebenden Gehäuse (8) fluchtet.Device according to claim 12, characterized in that the receptacle ( 9 ) with a passage opening ( 10 ) in a catalyst arrangement ( 3 ) surrounding housing ( 8th ) flees.
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