CN113728153A - 排气气体处理装置和车辆 - Google Patents

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CN113728153A CN202080029114.2A CN202080029114A CN113728153A CN 113728153 A CN113728153 A CN 113728153A CN 202080029114 A CN202080029114 A CN 202080029114A CN 113728153 A CN113728153 A CN 113728153A
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Abstract

一种用于机动车的排气气体处理装置，具有：壳体(14)，其界定了排气气体流经的排气气体管道(13)；电加热单元(12)，其延伸穿过排气气体管道(13)并且排气气体流经其中，且电加热单元(12)包括加热部件(20)和载体结构，其中加热部件(20)附接到载体结构，以及包括第一和第二电极(16、18)，其附接到加热装置(12)并与加热装置(12)进行电接触。该排气气体处理装置的特征为，在排气气体管道(13)的排气气体流动方向(11)上看，第一电极(16)延伸至进入加热装置(12)的中央区域(28)，第二电极(18)延伸至进入加热装置(12)的边缘区域(29)。

Description

排气气体处理装置和车辆
技术领域
本发明涉及一种用于机动车辆的排气气体处理装置，包括：壳体，该壳体限定了排气气体流动通过的排气气体管道；单独的电加热装置，该装置延伸穿过排气气体管道并有排气气体流经其，电加热装置构造为与排气气体净化装置分开加热排气气体，排气气体电加热装置包括加热部件和载体结构；该加热部件附接到载体结构；以及第一和第二电极，第一和第二电极附接到加热装置并与加热装置进行电接触。本发明进一步涉及到一种包括排气气体处理装置的车辆。
背景技术
为了限制机动车辆的内燃机的污染物排放，众所周知要采用排气气体净化装置，诸如催化转换器、微粒过滤器或类似装置进行排气气体净化。
为了确保对污染物的催化辅助转化，排气气体或排气气体净化装置需要有特定的最低温度。特别是在冷启动或重新启动内燃机之后，这样的最低温度往往还没有达到。
根据一种变型，在排气气体处理装置中，排气气体净化装置本身被电加热，从而达到或保持规定的最低温度。本发明不涉及这些排气气体处理装置。
作为与本发明有关的替代，使用独立的加热装置，这些加热装置与排气气体净化装置相关联，但在流动方面连接在其上游。在这些独立的加热装置中，电极提供电源，并附加外提供紧固件用于紧固。
发明内容
本发明的目的是为排气气体处理装置提供一种简单、可靠和独立的加热装置。
根据本发明，该目的是这样实现的：在排气气体管道中的排气气体流动方向上看，第一电极延伸至进入加热装置的中央区域，而第二电极延伸至进入加热装置的边缘区域。由于第一电极延伸到加热装置的中央区域，并且加热部件紧固到第一电极，因此可以减少或避免加热装置的变形。此外，由于电流被集中导入或导出，加热装置可以在(整个)流动横截面上均匀地加热。
由于加热装置是独立于排气气体净化装置的单独的部件，且只用于加热排气气体而不执行任何净化功能，因此它连接在排气气体净化本体上游，排气气体处理装置可以采用模块化设计。这简化了组装或拆解。此外，可以确保对排气气体进行更高效的加热，因为相关联的排气气体净化装置的任何材料都不会被加热。此外，由于加热装置没有集成在排气气体净化装置中，加热装置可以定位在排气气体净化装置上游，从而根据需要在空间上分离。
特别是，这两个电极构成了机械紧固器件，通过紧固器件将加热装置紧固到壳体。这两个电极承担了电源，并且附加地提供加热装置的紧固。换句话说，电极是载体结构的一部分。壳体构成了排气气体净化装置和加热装置的共用壳体。
可选的是，加热装置和排气气体净化装置可以各自有单独的壳体。
特别是，加热装置在排气气体流动方向上布置在排气气体净化装置上游。
优选地，边缘区域是周向封闭的框架区域，其径向延伸由第二电极和载体结构中的至少一个的径向延伸量限定，和/或边缘区域周向包围中央区域。根据第二电极在径向上朝向中央区域延伸进入加热装置的程度，边缘区域的径向宽度较大或较小。这对中央区域的延伸有直接影响。
特别是，两个电极之间的电流在径向方向上产生，特别是从中央区域到边缘区域，或者反过来。因此，不管沿着或逆着排气气体流动方向看，在轴向方向上(基本上)没有电流流动。
一个实施例规定，在加热装置一侧上，两个电极只与加热部件联接，而在壳体侧上，它们与壳体和附接到壳体外部的紧固套中的至少一个联接。电极必须与加热部件联接，从而能够与其电接触。由于它们只在加热装置侧上与加热元件相联接，且在该区域不与任何其他不用于电接触的部分相接触，因此没有必要生产精心绝缘的连接点(触点)。在壳体侧上的附接允许容易地接触电极。此外，壳体侧的附接容易实践。
在另一实施例中，载体结构在外部，特别是在边缘区域中具有包围加热装置的至少一个支承框架。该支承框架用于在周向上稳定加热部件。
在该实施例中，支承框架可以在第二电极和加热部件之间的连接点的区域中，特别是在边缘区域中，表征为凹部。
可选的是，支承框架可以是周向封闭的。
特别是，支承框架可以由导电材料或电绝缘材料组成，并可以形成第二电极的一部分。
导电支承框架的优点是可以以更大的面积接触加热部件。这增加了接触的可靠性，并改善了加热部件中的电流流动。
一个方面规定，支承框架借助至少一个紧固件附接到壳体，从而与壳体绝缘，和/或附接到壳体从而借助至少一个第二电极绝缘。通过至少一个紧固件可以提高支承框架的稳定性，从而提高加热装置的稳定性。如果使用多个第二电极进行紧固，则可以附加地提高接触的可靠性，并改善加热部件中的电流流动。
另一方面规定，第一电极、第二电极和紧固件中的至少一个穿过壳体朝向加热装置延伸，并且每个都被接纳在附接到壳体的紧固套中。紧固套的作用是保护贯通开口以及电极和/或紧固件不受灰尘、湿气或类似物的影响。此外，紧固套确保排气气体处理装置的密封性。
优选的是，第一电极、第二电极和紧固件中的至少一个在壳体和/或紧固套的区域中绝缘，特别是通过玻璃和/或陶瓷绝缘。
在另一实施例中，载体结构是导电的，从而形成第一和第二电极中至少一个的一部分。这样一来，在其中向加热部件提供电流的面积就显著增加了，因此可以提高接触的可靠性，并且可以改善加热元件中的电流流动。
根据另一方面，加热部件是固有刚性的加热格栅，其在中央区域中与第一电极接触，并在边缘区域中与第二电极联接。这种类型的加热格栅很容易制造，因为其例如可以从金属板上电解加工或冲压得到。根据开口的尺寸，由加热装置引起的排气气体流动阻力以及加热强度都可以受到影响。同样，这样的加热格栅可以容易地安装在加热装置或排气气体处理装置中。
特别是，加热格栅，优选是在边缘区域中，以其外部安装到支承框架。这样允许提高加热格栅的稳定性。
支承框架可以包括导电材料，并与各电极接触。这样一来，支承框架可以形成电极的一部分，从而增加了加热部件可用的接触面积。这使得接触的可靠性得到提高，且加热部件中的电流得到改善。
另一方面规定加热装置和壳体之间存在间隙，该间隙可选地由绝缘材料填充。该间隙的作用是减少或防止加热装置和壳体之间的相互作用，并补偿制造误差。使用绝缘材料实现了可靠地消除相互作用。
此外，该目标是由具有内燃机和排气气体处理装置的车辆实现的。
根据本发明的排气气体处理装置的所述的优点和特点同样适用于车辆；并且，反之亦然。
附图说明
本发明的进一步优点和特点将从以下描述和附图中变得明了，参照附图，其中示出了：
-图1示出了剖过根据本发明的排气气体处理装置的示意性纵向截面；
-图2示出了剖过根据本发明的排气气体处理装置的另一示意性纵向截面；
-图3示出了如图1或图2所示的根据本发明的排气气体处理装置的根据本发明的加热装置的第一实施例的俯视图；
-图4示出了如图1或图2所示的根据本发明的排气气体处理装置的根据本发明的加热装置的第二实施例的俯视图；
-图5示出了如图3或图4所示的根据本发明的加热装置的剖视图，其中有加热部件与壳体的连接的第一实施例；
-图6示出了如图3或图4中所示的根据本发明的加热装置的剖视图，其中有加热部件与壳体的连接的第二实施例；
-图7示出了如图3或图4中所示的根据本发明的加热装置的剖视图，其中有加热部件与壳体的连接的第三实施例。
具体实施方式
图1和图2以纵向截面示意性地示出了排气气体处理装置10的两个示例性实施例。排气气体处理装置10设置在排气气体管道13内，并包括加热装置12、排气气体净化装置15和壳体14。
在两个实施例中，加热装置12与排气气体净化装置15间隔布置，并在排气气体流动方向11上位于其上游。
因此，加热装置12是单独的部件，其相对于排气气体净化装置15来说是独立的，且只起到加热排气气体的作用而没有净化功能，并且也没有集成到排气气体净化装置中。
在图1中，壳体14是与加热装置12和排气气体净化装置15相关联的共用的壳体14。
在图2中，壳体14形成为独立的壳体14，其分别与加热装置12和排气气体净化装置15相关联。
图3示出了沿排气气体流动方向11看的排气气体处理装置10的横截面。排气气体处理装置10包括加热装置12和壳体14。
加热装置12由加热部件20和载体结构组成，载体结构包括第一电极16、第二电极18、两个紧固件22，以及在外部包围加热部件20的支承框架24。
可选地，加热装置12还可以包括多个或更少的第二电极18和/或紧固件22。
加热部件20由导电材料制成，在本实施例中，其形成为固有刚性的加热格栅。
加热格栅可以例如由金属(薄)板制成。
加热装置12借助载体结构布置在排气气体管道13中，并紧固到壳体14，使得壳体14和加热装置12之间存在间隙26。
该间隙26减少或防止加热装置12和壳体14之间的相互作用。此外，间隙26可以补偿制造误差。
间隙26也可以用填充材料，比如绝缘材料填充。
第一电极16穿过壳体14延伸到加热装置12的中央区域28，并在该区域中与加热部件20电连接和机械连接。
第一电极16可以借助例如外部焊接来紧固到壳体14。
支承框架24设置在加热部件20的边缘区域29处。
边缘区域29朝向中央区域28的径向延伸是由第二电极18和/或载体结构的径向延伸量决定的。
第二电极18和紧固件22间接或直接连接到支承框架24，从而将加热装置12固定在壳体14中。
支承框架24及其与第二电极18和紧固件22的连接将在下文中进一步更详细讨论(图5-7)。
加热部件20与第二电极18电连接并机械连接。
第二电极18和紧固件22延伸通过壳体14，并接被纳在附接到该壳体14外部的紧固套30中。
例如，紧固套30可以通过焊接到壳体14的外部来紧固到壳体14。
壳体14和紧固套30通过相应的绝缘部32与第二电极18和紧固件22进行电隔离或电流隔离。这防止第二电极18或紧固件22与壳体14或紧固套30之间的电相互作用。
第二电极18和第二电极18的绝缘部32延伸穿过壳体14和紧固套30。例如，建立电路所需的电缆或电线可以连接到第二电极18的外部端。
在电流传导期间，电流通过第一电极16流入加热部件20的中央区域28，并进一步(基本上)沿径向，而且根据加热部件的轮廓，也部分地沿周向方向，流向边缘区域29，流向第二电极18。
作为替代，电流也可以沿相反方向流动。
当电流流动时，加热部件20将变热，这导致流经加热装置12的排气气体也被加热。
加热的排气气体然后流入排气气体净化装置15，在此过程中对该装置进行加热。这使得排气气体净化的效率明显提高。
图4示出了加热装置12的与上面描述的图3所示的第一实施例相似的第二实施例。因此，类似或相同的部件部分都设置有相同的附图标记，在这方面参考上文的阐释。
在第二实施例中，代替加热装置12的第一实施例中的紧固件22，设有两个另外的第二电极18’。附加的第二电极18'的结构和功能以及它们与壳体14的附接几乎与第二电极18相同。
第二电极18、18’借助连接电缆34彼此连接。
在本实施例中，第二电极18更长，并进一步朝向加热装置12的中央区域28突出。因此，与根据图3的第一实施例相比，边缘区域29的径向延伸量更大，因此，中央区域28的径向范围更小。
由于细长的第二电极18和两个其它的第二电极18'，一方面可以减少加热装置12上的变形负荷，另一方面可以扩大接触区域，这增加了接触的可靠性并改善了加热部件中的电流流动。
图5、6和7示出了排气气体处理装置10的纵向截面。此处的重点是第二电极18或紧固件22与支承框架4或加热部件20的各种连接方式。
在图5中，加热部件20直接附接到第一电极16和(一个或多个)第二电极18、18’和/或紧固件22。这是可能的，因为第二电极18、18’和紧固件22各自与壳体14以及与紧固套30绝缘。
图6示出了不同的实施例，其中支承框架24布置在(一个或多个)第二电极18、18’和/或紧固件22与加热部件20之间。
只有当支承框架24包括导电材料时，才有可能与第二电极18、18’进行这种连接。
在该实施例中，支承框架24也可以是周向上封闭的。
当然，可以设想只在紧固件22处提供这样的连接，而对于电极18、18’利用根据图5的实施例的连接。
在这种情况下，支承框架24不能是周向封闭的，而必须在第二电极18、18’的区域中以凹部表征。
图7示出了与图6类似的实施例。
在第二电极18、18’处使用这种连接，一方面可以通过导电的支承框架24来保证，另一方面可以由第二电极18、18’穿过支承框架24延伸来实现，特别是穿过支承框架24的垂直于第二电极18、18’延伸的部分，并直接与加热部件20连接。
在该实施例中，支承框架24可以周向封闭。
当然，此处也可以设想只在紧固件22处提供这样的连接，而对于各电极18、18’处则应用根据图5的实施例的连接。
当然，其他类型的连接以及上述类型的连接的组合也是可能的。

Claims (13)

1.一种用于机动车辆的排气气体处理装置，包括
壳体(14)，所述壳体(14)限定了排气气体流动通过的排气气体管道(13)，
单独的电加热装置(12)，所述电加热装置延伸通过所述排气气体管道(13)，且所述排气气体流动通过所述电加热装置(12)，所述电加热装置(12)构造为在距单独的排气气体净化装置(15)一距离处加热所述排气气体，且所述电加热装置(12)包括加热部件(20)和载体结构，所述加热部件(20)附接到所述载体结构，以及
第一电极(16)和第二电极(18)，所述第一电极和第二电极附接到所述加热装置(12)并与所述加热装置(12)进行电接触，其特征在于，
在所述排气气体管道(13)中的所述排气气体流动方向(11)上观察，所述第一电极(16)延伸至进入所述加热装置(12)的中央区域(28)，所述第二电极(18)延伸至进入所述加热装置(12)的边缘区域(29)。
2.根据权利要求1所述的排气气体处理装置，其特征在于，所述边缘区域(29)是周向封闭的框架区域，其径向范围由所述第二电极(18)和所述载体结构中的至少一个的径向延伸量限定，和/或所述边缘区域(29)周向封闭所述中央区域(28)。
3.根据前述任一权利要求所述的排气气体处理装置，其特征在于，两个所述电极(16、18)之间的电流在径向方向上流动，从所述中央区域(28)流动到所述边缘区域(29)；或者，反之亦然。
4.根据前述任一权利要求所述的排气气体处理装置，其特征在于，在所述加热装置侧，两个所述电极(16、18)仅与所述加热部件(12)联接，而在所述壳体侧，两个所述电极(16、18)与所述壳体(14)和附接至所述壳体(14)的外部的紧固套(30)中的至少一个联接。
5.根据前述任何一项权利要求所述的排气气体处理装置，其特征在于，所述载体结构在外部上，特别是在所述边缘区域(29)中，具有包围所述加热装置(12)的至少一个支承框架(24)。
6.根据权利要求5所述的排气气体处理装置，其特征在于，所述支承框架(24)借助至少一个紧固件(22)附接到所述壳体(14)从而与所述壳体(14)绝缘，和/或借助至少一个第二电极(18’)附接到所述壳体(14)从而绝缘。
7.根据权利要求6所述的排气气体处理装置，其特征在于，所述第一电极(16)、所述第二电极(18)和所述紧固件(22)中的至少一个穿过所述壳体(14)朝向所述加热装置(12)延伸，并且各自被接纳在附接到所述壳体(14)的紧固套(30)中。
8.根据前述任何一项权利要求所述的排气气体处理装置，其特征在于，所述载体结构是导电的，从而形成所述第一电极(16)和所述第二电极(18)中至少一个的一部分。
9.根据前述任一权利要求所述的排气气体处理装置，其特征在于，所述加热部件(20)是固有刚性的加热格栅，在所述中央区域(28)中与所述第一电极(16)接触，并在所述边缘区域(29)中联接到所述第二电极(18)。
10.根据权利要求9且附加地根据权利要求5至7中任何一项所述的排气气体处理装置，其特征在于，所述加热格栅，特别是在所述边缘区域(29)中，以外部安装至所述支承框架(24)。
11.根据前述任一权利要求所述的排气气体处理装置，其特征在于，在所述加热装置(12)和所述壳体(14)之间设有间隙(26)，所述间隙特别是由绝缘材料填充。
12.根据前述任一权利要求所述的排气气体处理装置，其特征在于，在所述加热装置(12)下游且在所述流动方向上与所述加热装置(12)间隔开地设置有排气气体净化装置(15)。
13.一种包括内燃机和根据前述任一权利要求所述的排气气体处理装置的车辆。
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