CN114542241B - 排气加热装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机排气系统的排气加热装置，包括能被排气穿流的加热单元壳体和设置在加热单元壳体中的沿加热单元纵向轴线方向纵向延伸的多个加热单元，所述加热单元分别具有第一加热单元纵向端部区域和第二加热单元纵向端部区域，所述加热单元在其第一加热单元纵向端部区域和其第二加热单元纵向端部区域中借助支撑结构相对于加热单元壳体支撑，至少一个加热单元包括沿加热单元纵向轴线方向纵向延伸的夹套并且在夹套中包括加热导体元件或/和在夹套的外侧上包括热传递成形部，包括夹套的所述至少一个加热单元以其第一加热单元纵向端部区域或/和以其第二加热单元纵向端部区域沿加热单元纵向方向可运动地支撑在支撑结构上。

Description

排气加热装置
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机排气系统的排气加热装置，所述排气加热装置包括能被排气穿流的加热单元壳体。
背景技术
从DE 10 2019 107 384 A1中已知一种用于车辆中的内燃机排气系统的排气加热装置，其中螺旋形缠绕的加热单元设置在管状的、构成为具有大致圆形的周向轮廓的加热单元壳体中。所述加热单元包括夹套加热导体，所述夹套加热导体具有夹套和在所述夹套中延伸的加热导体元件。通过将电压施加到加热导体元件上使电流穿流所述加热导体元件。在此由于电阻产生的热量经由夹套传递到在夹套外侧围绕夹套的热传递成形部上。所述热传递成形部具有曲折状结构，所述结构具有基本上彼此平行设置的、在连接区段中相互连接且在相应的中央区域中被夹套贯穿的热传递区段。沿基本上相应于壳体纵向轴线方向的排气主流动方向穿流加热单元壳体的排气沿热传递区段或连接区段的表面流动并且在此吸收热量。
借助这种排气加热装置尤其是可以在内燃机运行的启动阶段中(在所述启动阶段中由内燃机排放的排气具有相对低的温度并且设置在排气系统中的排气处理装置、尤其是一个或多个催化净化器也还具有相对低的温度并且因此无法实现有效地降低包含在排气中的污染物比例)加热排气流并且因此将热量引入到位于排气加热装置下游的系统区域、尤其是排气处理装置中。这引起：能够明显缩短在内燃机运行开始时无法进行有效的排气净化的持续时间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于内燃机排气系统的排气加热装置，所述排气加热装置在具有机械稳定的结构的情况下能实现将热量高效地传递给在排气系统中流动的排气。
根据本发明，所述目的通过一种用于内燃机排气系统的排气加热装置实现，所述排气加热装置包括能被排气穿流的加热单元壳体和设置在加热单元壳体中的沿加热单元纵向轴线方向纵向延伸(langgestreckten)的多个加热单元，所述加热单元分别具有第一加热单元纵向端部区域和第二加热单元纵向端部区域，所述加热单元在其第一加热单元纵向端部区域和其第二加热单元纵向端部区域中借助支撑结构相对于加热单元壳体支撑，其中，至少一个加热单元包括沿加热单元纵向轴线方向纵向延伸的夹套并且在所述夹套中包括加热导体元件或/和在夹套的外侧上包括热传递成形，其中，包括沿加热单元纵向轴线方向纵向延伸的夹套的所述至少一个、优选每个加热单元以其第一加热单元纵向端部区域或/和其第二加热单元纵向端部区域沿加热单元纵向方向可运动地支撑在支撑结构上。
在排气加热装置的根据本发明的结构中，所述加热单元以其至少一个端部区域相对于加热单元壳体可运动地支撑，从而避免在加热运行时加热单元相对于加热单元壳体被支撑的区域由于加热单元的热致膨胀而引起的过载。通过在根据本发明的结构中能实现的在加热单元在其至少一个纵向端部区域中与壳体之间的相对运动能够补偿或吸收在加热以及在冷却加热单元时出现的所述加热单元的长度变化。在此特别有利的是，在加热单元的两个纵向端部区域中能实现相对于加热单元壳体的这种相对运动，从而通过附加的引导来实现也被视为振动系统的加热单元的固有频率的增加，并且同时也能够避免固有振荡的发生，所述固有振荡的发生导致与加热单元壳体的连接过载。
为了能够以结构简单的方式实现加热单元与加热单元壳体的耦联，该耦联允许加热单元与加热单元壳体之间的相对运动，规定：配设给所述第一加热单元纵向端部区域的支撑结构包括支撑在加热单元壳体上的被加热单元在支撑元件通孔的区域中贯穿的第一支撑元件，或/和配设给第二加热单元纵向端部区域的支撑结构包括支撑在加热单元壳体上的被加热单元在支撑元件通孔的区域中贯穿的第二支撑元件。
在此至少一个、优选每个加热单元可以在其第一加热单元纵向端部区域中这样贯穿支撑元件通孔，使得第一加热单元纵向端部区域能沿加热单元纵向轴线方向相对于第一支撑元件运动，或/和至少一个、优选每个加热单元可以在其第二加热单元纵向端部区域中这样贯穿支撑元件通孔，使得第二加热单元纵向端部区域能沿加热单元纵向轴线方向相对于第二支撑元件运动。加热单元可以在产生摩擦锁合的情况下这样保持在相应的支撑元件通孔中，使得一方面能实现在支撑元件通孔区域中相对于相应的支撑元件的相对运动，另一方面，通过该相对运动也能耗散能量并且因此能防止振动的发生。
在一种同样允许相对运动的实施方式中可以规定，所述第一支撑元件在加热单元纵向轴线方向上是柔性的，并且至少一个、优选每个加热单元在其第一加热单元纵向端部区域中固定在所述第一支撑元件上，或/和第二支撑元件在加热单元纵向轴线方向上是柔性的，并且至少一个、优选每个加热单元在其第二加热单元纵向端部区域中固定在所述第二支撑元件上。因此，支撑元件的柔性、即基本上是弹性的可变形性能实现例如通过钎焊紧固连接在支撑元件上的加热单元相对于加热单元壳体的运动，从而通过与加热单元紧固连接的支撑元件的变形能吸收加热单元的热致长度变化，由此尤其是也避免例如通过材料锁合亦或紧固的摩擦锁合形成的区域的过载，在所述区域中加热单元紧固连接在相应的支撑元件上。
一种易于实现的且尤其是也能确保所需的柔性的实施方式可以通过如下方式实现，即，所述第一支撑元件基本上U形地构成并且具有两个U形腿和一个连接这两个U形腿的连接接片，第一支撑元件的第一U形腿固定在加热单元壳体上并且在第一支撑元件的第二U形腿中设有第一支撑元件的支撑元件通孔，或/和第一支撑元件的连接接片朝加热单元壳体的流入侧的方向设置，或/和第二支撑元件基本上U形地构成并且具有两个U形腿和一个连接这两个U形腿的连接接片，第二支撑元件的第一U形腿固定在加热单元壳体上并且在第二支撑元件的第二U形腿中设有第二支撑元件的支撑元件通孔，或/和第二支撑元件的连接接片朝加热单元壳体的流入侧方向设置。因此，根据对例如由板材弯曲而成的U形支撑元件的材料厚度的选择，所述支撑元件可以要么基本上刚性地构成、要么柔性地构成，以便在需要时能够吸收在支撑元件中的加热单元的热致长度变化。
为了能通过传导电流穿过加热单元而在所述加热单元中产生热量，进一步规定，至少一个加热单元在所述至少一个加热单元的第一加热单元纵向端部区域中与至少一个另外的加热单元在所述至少一个另外的加热单元的第一纵向端部区域中导电连接或/和在所述至少一个加热单元的第二加热单元纵向端部区域中与至少一个另外的加热单元在所述至少一个另外的加热单元的第二加热单元纵向端部区域中导电连接。
尤其是为了实现加热单元的串联连接，至少一个加热单元在此可以在所述至少一个加热单元的第一加热单元纵向端部区域中与至少一个另外的加热单元导电连接并且在所述至少一个加热单元的第二加热单元纵向端部区域中与至少一个又一个另外的加热单元导电连接。
根据可供使用的车载电压和在相应加热单元中规定的电压降，至少两个、优选所有加热单元可以彼此并联电连接，或/和至少两个、优选所有加热单元可以彼此串联电连接。
在一种特别有利的实施方式中，至少两个、优选所有加热单元可以在其第一加热单元纵向端部区域中与至少一个另外的加热单元在由第一支撑单元的所述两个U形腿限定的支撑元件内部空间中导电连接，或/和至少两个、优选所有加热单元可以在其第二加热单元纵向端部区域中与至少一个另外的加热单元在由第二支撑元件的所述两个U形腿限定的支撑元件内部空间中导电连接。由此也提供如下可能性，即，通过相应的支撑元件来遮挡加热单元彼此电连接的区域，以防止排气直接流入并且因此防止过度加热。
在一种加热单元的电连接的区域同样被遮挡以防止排气直接流入的备选的实施方式中规定，至少两个、优选所有加热单元在其第一加热单元纵向端部区域中贯穿加热单元壳体的壳体通孔并且彼此或/和与至少一个另外的加热单元在加热单元壳体的外侧上导电连接，或/和至少两个、优选所有加热单元在其第二加热单元纵向端部区域中贯穿加热单元壳体的壳体通孔并且彼此或/和与至少一个另外的加热单元在加热单元壳体的外侧上导电连接。
为了在此防止排气向外排出，在加热单元壳体的外侧上配设给第一加热单元纵向端部区域地可以设置通过至少一个遮盖元件基本上气密封闭的第一加热单元连接空间，以用于使至少两个加热单元在加热单元壳体之外在所述加热单元的第一加热单元纵向端部区域中电连接，或/和在加热单元壳体的外侧上配设给第二加热单元纵向端部区域地可以设置通过至少一个遮盖元件基本上气密封闭的第二加热单元连接空间，以用于使至少两个加热单元在加热单元壳体之外在所述加热单元的第二加热单元纵向端部区域中电连接。
根据本发明，在加热单元与从加热单元周围流过的排气之间的高效的热相互作用能通过如下方式实现，即至少两个、优选所有加热单元设置有基本上彼此平行的加热单元纵向轴线，或/和至少两个、优选所有加热单元设置有位于基本上与加热单元壳体的壳体纵向轴线垂直的平面中的加热单元纵向轴线。为了紧凑的结构而进一步规定，至少一个、优选每个加热单元沿加热单元纵向轴线直线地纵向延伸。
也可以通过如下方式辅助排气从加热单元的周围高效地流过，即，所述加热单元壳体具有加热单元容纳区域，所述加热单元容纳区域包括基本上矩形的内周轮廓，所述加热单元设置在加热单元容纳区域中，并且加热单元壳体在上游连接区域中具有基本上圆的内周轮廓或/和在下游连接区域中具有基本上圆的内周轮廓。因此，一方面，提供将根据本发明的排气加热装置连接到排气系统的其它系统区域的可能性，所述系统区域通常具有圆的、如圆形的横截面几何形状，而在设置有加热单元的区域中，几乎整个流动横截面被加热单元有效地占据并且因此穿流加热单元壳体的排气迫使与加热单元进行热相互作用。
加热单元例如可以构成为所谓的夹套加热导体。为此，至少一个、优选每个加热单元可以包括沿加热单元纵向轴线方向纵向延伸的夹套并且在夹套中包括加热导体元件或/和在夹套的外侧上包括热传递成形部。
为了高效地将热传递到从加热单元周围流过的排气上，进一步规定，在至少一个、优选每个加热单元中热传递成形部包括多个在加热单元纵向轴线方向上相继的、基本上彼此平行的热传递区段，或/和在至少一个、优选每个加热单元中热传递成形部构成为曲折状的，所述热传递成形部具有多个基本上彼此平行的、通过连接区段彼此连接的热传递区段。备选地或附加地，为了减少用于制造根据本发明的排气加热装置所需的构件的数量，可以规定，至少一个热传递成形部设置在至少两个加热单元的夹套的外侧上。通过将各个热传递区段连接在例如曲折状的结构中实现附加的加固并且因此实现热传递成形部的固有频率的进一步提高。在曲折状的结构中提供热传递区段还具有如下优点，即，在所述结构侧向的端部区域中彼此耦联或相互连接的热传递区段较不容易在排气流中飘动运动。原则上所述相继的热传递区段或所述热传递区段中的一些也可以单独被提供并且彼此例如通过钎焊连接。这也导致相应的热传递成形部的刚度增加。
本发明还涉一种用于内燃机的排气系统，所述排气系统包括至少一个排气处理装置、优选催化净化器或/和颗粒过滤器，以及相对于所述至少一个排气处理装置位于上游的、根据本发明构造的排气加热装置。
附图说明
以下结合附图更详细地描述本发明。图中：
图1示出排气加热装置的透视图；
图2示出图1的排气加热装置的下部区域的局部纵向剖视图；
图3示出一种备选构造的排气加热装置的轴向视图；
图4示出图3的排气加热装置的纵向剖视图；
图5示出一种备选构造的排气加热装置的另外的轴向视图；
图6示出多个排气加热单元的电路示例；
图7示出排气加热单元的备选的电路的相应于图6的示图；
图8示出排气加热单元的备选的电路的相应于图6的示图；
图9示出排气加热单元的备选的电路的相应于图6的示图。
具体实施方式
图1和2示出用于例如车辆中的内燃机排气系统的排气加热装置的第一实施例，所述排气加热装置整体上用10表示。所述排气加热装置10包括由两个半壳12、14构造的加热单元壳体16。在图1后部能看出排气加热装置10或加热单元壳体16的流入侧18，而排气加热装置10或加热单元壳体16的流出侧20位于前面。
加热单元壳体16构造有三个在壳体纵向轴线G方向上相继的区域。在中间设有加热单元容纳区域22，加热单元壳体16在所述加热单元容纳区域中构成有大致矩形的、如正方形的内周轮廓。加热单元壳体16在流入侧18上构成有上游连接区域24，所述上游连接区域具有大致圆的、如圆形的内周轮廓。同样，加热单元壳体16在流出侧20上构成有大致圆的、如圆形的内周轮廓并且提供下游连接区域26。加热单元壳体16可以在上游连接区域24和下游连接区域26中连接到排气系统的其它系统区域，所述上游连接区域和下游连接区域在相应的近似漏斗状的过渡区域28、30中过渡到加热单元容纳区域22中。
在由加热单元壳体16围成的内部空间中，在加热单元容纳区域22中设置有多个基本上彼此相同构造的加热单元32。每个加热单元32包括在加热单元纵向轴线H方向上纵向延伸的夹套加热导体，该夹套加热导体具有例如由金属材料制成的管状的基本上刚性的夹套34和在夹套34内部延伸且相对于所述夹套通过绝缘材料保持电绝缘的加热导体元件36。在每个加热单元32中在夹套34的外侧上设有热传递成形部38，所述热传递成形部在所示的实施例中分别包括曲折状结构，该曲折状结构具有多个在加热单元纵向轴线H方向上相继的且例如在中间区域中被相应的夹套34贯穿的板状的热传递区段40。在加热单元纵向轴线H方向上相继的热传递区段40在曲线状的连接区域42中相互连接。热传递成形部38可以与相应地贯穿所述热传递成形部的夹套34例如通过压配合或收缩配合(Aufschrumpfen)相连接或/和热传递成形部可以材料锁合地、例如通过钎焊或诸如此类连接到夹套上。
每个加热单元32具有在图1中位于上方的第一加热单元纵向端部区域44和在图1中位于下方示出的第二加热单元纵向端部区域46。加热单元32在其第一加热单元纵向端部区域44中通过大致U形设计的且例如由板材弯曲而成的第一支撑元件48连接到加热单元壳体16上。同样地，加热单元32在其第二加热单元纵向端部区域46中通过例如同样由板材弯曲而成的U形的第二支撑元件50在加热单元容纳区域22中连接到加热单元壳体16上。所述两个支撑元件48、50一起形成支撑结构52，加热单元32借助该支撑结构支撑在加热单元壳体16上。在此，在图1所示的实施方式中，这样设置各加热单元32，使得各加热单元的加热单元纵向轴线H彼此平行并且位于基本上垂直于壳体纵向轴线G的平面中。因此，总共六个加热单元32在加热单元容纳区域22中基本上占据加热单元壳体16的能被排气穿流的整个横截面，从而实现排气与加热单元32之间的高效的热相互作用。
支撑结构52的所述两个U形的支撑元件48、50的每个支撑元件具有例如通过材料锁合、如钎焊或焊接固定在加热单元壳体16的内表面上的第一U形腿54、56以及通过相应的连接接片58、60与第一U形腿54、56连接的第二U形腿62、64。在支撑元件48、50的第二U形腿62、64中构成有例如通过翻孔(Durchzüge)提供的支撑元件通孔66、68，加热单元32以其相应的夹套34延伸穿过所述支撑元件通孔，从而加热单元32在其第一加热单元纵向端部区域44的区域中和其第二加热单元纵向端部区域46的区域中支撑在支撑元件48、50上并且借助所述支撑元件支撑在加热单元壳体16上。
在由U形腿54、62或56、64和连接接片58、60限定的支撑元件内部空间中各加热单元32彼此导电连接。为此可以使用例如由板材制成的板状的连接元件70，所述连接元件例如通过材料锁合、如钎焊连接到要彼此导电连接的加热单元32的加热导体元件36上。在图1所示的实施方式中，六个并排的加热单元32彼此串联连接。所述两个最外侧的加热单元32通过相应的绝缘套管72、74连接到位于加热单元壳体16外部的电压源上，并且位于所述两个最外侧的加热单元32之间的各加热单元32交替地在其第一加热单元纵向端部区域44和其第二加热单元纵向端部区域46中通过所述连接元件70之一与直接相邻的加热单元32导电连接，从而形成加热单元32的串联连接。
在图1和2中能看出，支撑元件48、50这样设置在加热单元壳体16中，使得所述加热单元壳体的连接接片58、60分别朝上游方向、即朝向流入侧18定向。因此，各加热单元32通过连接元件70彼此导电连接的区域被遮挡，以防止排气直接流入并且因此防止过度加热。此外，支撑元件48、50在第一和第二加热单元纵向端部区域44、46中阻断流动路径，从而要沿排气主流动方向A流到加热单元32上的排气迫使在热传递成形部38的区域中从加热单元周围流过。
在加热单元32在其第一加热单元纵向端部区域44中贯穿第一支撑元件48的第二U形腿62的区域中，加热单元32能利用其相应的夹套34通过材料锁合、如通过钎焊固定在第二U形腿62上。同样地，加热单元32可以在其第二加热单元纵向端部区域46中通过材料锁合、如通过钎焊固定在第二支撑元件50的第二U形腿64上。所述两个支撑元件48、50本身在加热单元32的加热单元纵向轴线H的方向上是柔性的、即是可变形的，从而加热单元32的在加热或冷却时发生的长度变化D可以被支撑元件48、50的柔性、即弹性变形吸收，因为加热单元32在其第一和第二加热单元纵向端部区域44、56中在加热单元纵向轴线H方向上可移动地支撑在支撑结构52上，尤其是与相应的第二U形腿62或64一起在加热单元纵向轴线H方向上可移动地支撑。因此，避免在加热单元32在其加热单元纵向轴线H方向上的在运行中反复出现的膨胀或收缩的情况下加热单元32与支撑元件48、50的连接区域的过载。
通过选择支撑元件48、50的材料或还有形状，支撑元件也可以这样与加热单元32的质量相配合，使得在运行中能够避免激发振动。此外，支撑元件48、50在加热单元纵向轴线H方向上的弹性变形能力可以这样选择，使得尤其是在加热单元32在加热运行时出现升温的情况下和因此在加热单元在纵向轴线H方向上膨胀的情况下避免原则上在加热单元纵向轴线H的方向上基本上直线延伸的加热单元32的侧向偏转运动并且因此也避免直接相邻的加热单元32的相互接触。
在一种备选的实施方式中，加热单元32可以以其相应的夹套34通过压配合保持在支撑元件通孔66、68中或保持在所述支撑元件通孔66、68的区域中形成的翻孔中。这种压配合可以如此紧固，使得由此与支撑元件48、50形成紧固连接并且因此加热单元32在其第一和第二加热单元纵向端部区域44、46中可以与支撑元件48、50的相应的第二U型腿62、64一起在加热单元纵向轴线H方向上运动。
在另一种备选的实施方式中，加热单元32可以在其第一和第二加热单元纵向端部44、46中在加热单元纵向轴线H方向上可运动地支撑在支撑元件通孔66、68中。在该实施方式中，支撑元件48、50因此可以基本上刚性地构成，从而通过如下方式确保加热单元32在其相应的加热单元纵向端部区域44、46中的可运动性，即，加热单元纵向端部区域44、46在相应的第二U形腿62、64或形成在所述第二U形腿中的支撑元件通孔66、68中可以在加热单元纵向轴线H方向上移动。在该实施方式中，为了原则上定义的保持，加热单元32的夹套34也可以在产生摩擦锁合的情况下保持在相应的支撑元件通孔66、68中，原则上这样设计该摩擦锁合，使得在加热单元32热膨胀或收缩时，在加热单元纵向端部区域44、46与第二U形腿62、64之间可以发生相对运动。
通过加热单元32相对于支撑元件48、50的这种可相对运动性原则上也实现加热单元32与支撑元件48、50的这样的运动解耦，使得在排气系统中出现振动的情况下，加热单元32不会以其固有频率激发振动。
加热单元32与支撑元件48、50的上述不同的连接方式原则上可以相互组合。因此，加热单元32可以在其第一加热单元纵向端部区域44和其第二纵向端部区域46中分别以相同的方式和方法连接到支撑元件48、50或所述支撑元件的第二U形腿62、64上。备选地，在加热单元纵向端部区域44、46中的一个加热单元纵向端部区域中例如可以(例如通过材料锁合或紧固的压配合)形成紧固连接，而在所述两个加热单元纵向端部区域44、46的另一个加热单元纵向端部区域中，加热单元32能够可移动地容纳在相应配设的支撑元件通孔66或68中。然而为了避免振动激发，有利的是，加热单元32在所述两个加热单元纵向端部区域44、46中以相同的方式和方法连接到支撑元件48上。
在图3和4中示出排气加热装置10的一种备选的实施方式。在该实施方式中，在加热单元壳体16的加热单元容纳区域22中多个加热单元32也横向于壳体纵向轴线G并排设置，从而所述加热单元的加热单元纵向轴线H又基本上彼此平行并且位于基本上垂直于壳体纵向轴线G的平面内，该平面可以相应于图3的图平面。
加热单元32以其第一和第二加热单元纵向端部区域44、46以上述方式和方法这样支撑在支撑元件48、50或所述支撑元件的第二U形腿62、64上，使得加热单元纵向端部44、46在热致长度变化的情况下可以在加热单元纵向轴线H方向上运动。
加热单元32以其第一和第二加热单元纵向端部区域44、46还附加地贯穿壳体通孔76、78，所述壳体通孔在加热单元壳体16中设置在加热单元容纳区域22中。因此，在热致长度变化的情况下，加热单元32可以在壳体通孔76、78的区域中运动。为了在此避免在壳体通孔76、78区域中的排气泄漏，在加热单元壳体16的外侧形成的第一加热单元连接空间80(在所述第一加热单元连接空间中加热单元32在其第一加热单元纵向端部区域44中彼此导电连接)和第二加热单元连接空间82(在所述第二加热单元连接空间中加热单元32在其第二加热单元纵向端部区域46中彼此导电连接)分别通过一个基本上弯曲的盖状的遮盖元件84、86气密地封闭。所述遮盖元件84、86可以通过材料锁合、如钎焊或焊接连接到加热单元壳体16上。用于将加热单元32连接到位于加热单元壳体16之外的电压源所需的绝缘套管72、74在此也贯穿遮盖元件84并且相对于所述遮盖元件气密地封闭，所述两个最外侧的加热单元32与所述绝缘套管导电连接。
在图3和4中所示的实施方式中总共六个加热单元32也彼此串联连接，连接元件70现在位于加热单元壳体16外部，从而连接元件70与不同的加热单元32的加热导体元件36相连接的区域被遮挡，以防止排气流入并且因此防止热过载。
图3和4的实施方式也可以与图1和2的实施方式相组合。加热单元32在其第一加热单元纵向端部区域44中例如可以以在图1和2中所示的方式和方法集成到排气加热装置10中，而加热单元32在其第二加热单元纵向端部区域46中可以以在图3和4中所示的方式和方法集成到排气加热装置10中。相反的布置也是可能的。
在图5中示出排气加热装置10的另一种备选的实施方式。这原则上相应于在图3和4中所示的设计原理并且与在图3和4中所示的设计原理的不同之处在于，多个、在所示实施例中所有加热单元32的夹套34与同一个热传递成形部38配合作用。该热传递成形部横向于壳体纵向轴线G和排气主流动方向A(所述排气主流动方向基本上沿壳体纵向轴线G的方向定向)延伸穿过所有加热单元32并且因此与所有加热单元32的夹套34接触。该热传递成形部38原则上也具有上述曲折状的结构，该结构具有基本上彼此平行的板状的热传递区段40和连接所述热传递区段的连接区段42。
应指出，在该实施方式中或也在前面描述的每个加热单元32具有仅配设给所述加热单元的热传递成形部38的实施方式中，相应的热传递成形部38也可以以其它方式构造。因此，多个彼此分开构造的板状的热传递区段例如可以设置在相应的夹套34上。原则上，这种热传递成形部38也可以具有以螺旋缠绕方式围绕相应的夹套34的结构。
图6至9示出设置在加热单元壳体16中的加热单元32的电路的不同电路示例。在图6所示的电路中，所有加热单元32彼此并联连接。所有加热单元32在其第一加热单元纵向端部区域44和其第二加热单元纵向端部区域46中分别通过一个连接元件70彼此导电连接。在该实施方式中，所述两个绝缘套管72、74(加热单元32通过所述两个绝缘套管可以连接到电压源上)可以设置成在加热单元壳体的彼此相对置的区域中彼此远离地延伸。在与提供12V电压的车载电压系统相结合地使用的情况下，在图6中所示的实施方式导致在彼此基本上相同构造的加热单元32的每个加热单元中能出现12V范围内的电压降。
在图7中示出如下实施例，其中每三个彼此相邻的加热单元32相互并联连接并且由每三个相互并联连接的加热单元32组成的两个包彼此串联连接。例如当车载电压系统提供24V电压时，例如可以使用这种结构，于是在这种情况下在彼此基本上相同构造的加热单元32的每个加热单元中也出现约12V的电压降。
图8示出如下实施例，其中由每两个彼此直接相邻且并联连接的加热单元32组成的三个包相互串联连接。在与可以提供36V车载电压的车载电压系统相结合地使用的情况下，在该电路中在彼此基本上相同构造的加热单元32的每个加热单元中也出现约12V的电压降。
图9示出所有加热单元32的上述参照在图1至5中描述的串联电路。在与可以提供72V范围内的电压的车载电压系统相结合地使用的情况下，在该电路中在彼此基本上相同构造的加热单元32的每个加热单元中电压也降低约12V。
以上参照图6至9描述的对于不同加热单元32的并联或串联布置结构的示例表明，在适配不同的车载电压系统时可以这样连接所述加热单元32，使得在每个加热单元中基本上下降相同的电压，从而在排气加热装置10的整个横截面中实现将均匀的热量输入到从加热单元32周围流过的排气中。
在上述排气加热装置中实现对穿流加热单元壳体的排气的高效加热，而不出现在排气加热装置的加热运行时加热单元相对于加热单元壳体被支撑的区域由于加热单元的热长度变化而引起的过载。所述排气加热单元能实现对从加热单元周围流过的排气的高效加热，从而尤其是在内燃机运行的启动阶段中排气可以将从所述内燃机运行中吸收的热量传递到位于下游的排气处理装置、如催化净化器或微粒过滤器上，以便对所述排气处理装置加热并且因此使其尽可能快地置于如下状态中，在所述状态中能实现对排气的高效处理并且因此能实现对排气中包含的污染物比例的有效降低。
通过将加热单元壳体设计成具有在加热单元容纳区域上漏斗状加宽的下游连接区域，在该下游连接区域中实现向圆的、如圆形或椭圆形的横截面轮廓的过渡，加热单元壳体可以以如下方式和方法这样集成到排气系统中，使得能够容易地连接跟随在下游的排气处理装置。排气加热单元例如可以利用加热单元壳体来提供漏斗区域，所述漏斗区域通常设置在排气处理装置的上游部分中。

Claims (24)

1.用于内燃机排气系统的排气加热装置，所述排气加热装置包括能被排气穿流的加热单元壳体(16)和设置在加热单元壳体(16)中的沿加热单元纵向轴线(H)方向纵向延伸的多个加热单元(32)，所述加热单元分别具有第一加热单元纵向端部区域(44)和第二加热单元纵向端部区域(46)，所述加热单元(32)在其第一加热单元纵向端部区域(44)和其第二加热单元纵向端部区域(46)中借助支撑结构(52)相对于加热单元壳体(16)支撑，其中，至少一个加热单元(32)包括沿加热单元纵向轴线(H)方向纵向延伸的夹套(34)并且在所述夹套(34)中包括加热导体元件(36)和在夹套(34)的外侧上包括热传递成形部(38)，其中，包括沿加热单元纵向轴线(H)方向纵向延伸的夹套的所述至少一个加热单元(32)以其第一加热单元纵向端部区域(44)或/和以其第二加热单元纵向端部区域(46)沿加热单元纵向轴线(H)方向可运动地支撑在支撑结构(52)上。
2.根据权利要求1所述的排气加热装置，其特征在于，配设给第一加热单元纵向端部区域(44)的支撑结构(52)包括支撑在加热单元壳体(16)上的第一支撑元件(48)，所述第一支撑元件被所述多个加热单元(32)在支撑元件通孔(66)的区域中贯穿，或/和配设给第二加热单元纵向端部区域(46)的支撑结构(52)包括支撑在加热单元壳体(16)上的第二支撑元件(50)，所述第二支撑元件被所述多个加热单元(32)在支撑元件通孔(68)的区域中贯穿。
3.根据权利要求2所述的排气加热装置，其特征在于，至少一个加热单元(32)在其第一加热单元纵向端部区域(44)中贯穿支撑元件通孔(66)，使得所述第一加热单元纵向端部区域(44)能沿加热单元纵向轴线(H)的方向相对于所述第一支撑元件(48)运动，或/和至少一个加热单元(32)在其第二加热单元纵向端部区域(46)中贯穿支撑元件通孔(68)，使得所述第二加热单元纵向端部区域(46)能沿加热单元纵向轴线(A)的方向相对于所述第二支撑元件(50)运动。
4.根据权利要求3所述的排气加热装置，其特征在于，每个加热单元(32)在其第一加热单元纵向端部区域(44)中贯穿支撑元件通孔(66)，使得所述第一加热单元纵向端部区域(44)能沿加热单元纵向轴线(H)的方向相对于所述第一支撑元件(48)运动，或/和每个加热单元(32)在其第二加热单元纵向端部区域(46)中贯穿支撑元件通孔(68)，使得所述第二加热单元纵向端部区域(46)能沿加热单元纵向轴线(A)的方向相对于所述第二支撑元件(50)运动。
5.根据权利要求2或3或4所述的排气加热装置，其特征在于，所述第一支撑元件(48)在加热单元纵向轴线(H)的方向上是柔性的，并且至少一个加热单元(32)在其第一加热单元纵向端部区域(44)中固定在第一支撑元件(48)上，或/和所述第二支撑元件(50)在加热单元纵向轴线(H)的方向上是柔性的，并且至少一个加热单元(32)在其第二加热单元纵向端部区域(46)中固定在第二支撑元件(50)上。
6.根据权利要求5所述的排气加热装置，其特征在于，每个加热单元(32)在其第一加热单元纵向端部区域(44)中固定在第一支撑元件(48)上，或/和每个加热单元(32)在其第二加热单元纵向端部区域(48)中固定在第二支撑元件(50)上。
7.根据权利要求2或3或4所述的排气加热装置，其特征在于，所述第一支撑元件(48)U形地构成并且具有两个U形腿和一个连接所述两个U形腿的连接接片(58)，所述第一支撑元件(68)的第一U形腿(54)固定在加热单元壳体(16)上并且在所述第一支撑元件(48)的第二U形腿(62)中设有第一支撑元件(48)的支撑元件通孔(66)，或/和所述第一支撑元件(48)的连接接片(58)朝加热单元壳体(16)的流入侧(18)的方向设置，或/和所述第二支撑元件(50)U形地构成并且具有两个U形腿(56、64)和一个连接所述两个U形腿(56、64)的连接接片(60)，所述第二支撑元件(50)的第一U形腿(56)固定在加热单元壳体(16)上并且在所述第二支撑元件(50)的第二U形腿(64)中设有第二支撑元件(50)的支撑元件通孔(68)，或/和所述第二支撑元件(50)的连接接片(60)朝加热单元壳体(16)的流入侧(18)的方向设置。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的排气加热装置，其特征在于，至少一个加热单元(32)在所述至少一个加热单元的第一加热单元纵向端部区域(44)中与至少一个另外的加热单元(32)在所述至少一个另外的加热单元的第一纵向端部区域(44)中导电连接，或/和在所述至少一个加热单元的第二加热单元纵向端部区域(46)中与至少一个另外的加热单元(32)在所述至少一个另外的加热单元的第二加热单元纵向端部区域(46)中导电连接。
9.根据权利要求8所述的排气加热装置，其特征在于，至少一个加热单元(32)在所述至少一个加热单元的第一加热单元纵向端部区域(44)中与至少一个另外的加热单元(32)导电连接并且在所述至少一个加热单元的第二加热单元纵向端部区域(46)中与至少一个又一个另外的加热单元(32)导电连接。
10.根据权利要求1至4中任一项所述的排气加热装置，其特征在于，至少两个加热单元(32)彼此并联电连接，或/和至少两个加热单元(32)彼此串联电连接。
11.根据权利要求10所述的排气加热装置，其特征在于，所有加热单元(32)彼此并联电连接，或所有加热单元(32)彼此串联电连接。
12.根据权利要求2至4中任一项所述的排气加热装置，其特征在于，至少一个加热单元(32)在所述至少一个加热单元的第一加热单元纵向端部区域(44)中与至少一个另外的加热单元(32)在所述至少一个另外的加热单元的第一纵向端部区域(44)中导电连接，或/和在所述至少一个加热单元的第二加热单元纵向端部区域(46)中与至少一个另外的加热单元(32)在所述至少一个另外的加热单元的第二加热单元纵向端部区域(46)中导电连接，其中，所述第一支撑元件(48)U形地构成并且具有两个U形腿和一个连接所述两个U形腿的连接接片(58)，所述第一支撑元件(68)的第一U形腿(54)固定在加热单元壳体(16)上并且在所述第一支撑元件(48)的第二U形腿(62)中设有第一支撑元件(48)的支撑元件通孔(66)，或/和所述第一支撑元件(48)的连接接片(58)朝加热单元壳体(16)的流入侧(18)的方向设置，或/和所述第二支撑元件(50)U形地构成并且具有两个U形腿(56、64)和一个连接所述两个U形腿(56、64)的连接接片(60)，所述第二支撑元件(50)的第一U形腿(56)固定在加热单元壳体(16)上并且在所述第二支撑元件(50)的第二U形腿(64)中设有第二支撑元件(50)的支撑元件通孔(68)，或/和所述第二支撑元件(50)的连接接片(60)朝加热单元壳体(16)的流入侧(18)的方向设置，并且至少两个加热单元(32)以其第一加热单元纵向端部区域(44)与至少一个另外的加热单元(32)在由第一支撑元件(48)的所述两个U形腿限定的支撑元件内部空间中导电连接，或/和至少两个加热单元(32)以其第二加热单元纵向端部区域(46)与至少一个另外的加热单元(32)在由第二支撑元件(50)的所述两个U形腿(56、64)限定的支撑元件内部空间中导电连接。
13.根据权利要求12所述的排气加热装置，其特征在于，所有加热单元(32)以其第一加热单元纵向端部区域(44)与至少一个另外的加热单元(32)在由第一支撑元件(48)的所述两个U形腿限定的支撑元件内部空间中导电连接，或/和所有加热单元(32)以其第二加热单元纵向端部区域(46)与至少一个另外的加热单元(32)在由第二支撑元件(50)的所述两个U形腿(56、64)限定的支撑元件内部空间中导电连接。
14.根据权利要求8所述的排气加热装置，其特征在于，至少两个加热单元(32)在其第一加热单元纵向端部区域(44)中贯穿加热单元壳体(16)的壳体通孔(76)并且彼此导电连接或/和与至少一个另外的加热单元(32)在加热单元壳体(16)的外侧上导电连接，或/和至少两个加热单元(32)在其第二加热单元纵向端部区域(46)中贯穿加热单元壳体(16)的壳体通孔(78)并且彼此导电连接或/和与至少一个另外的加热单元(32)在加热单元壳体(16)的外侧上导电连接。
15.根据权利要求14所述的排气加热装置，其特征在于，所有加热单元(32)在其第一加热单元纵向端部区域(44)中贯穿加热单元壳体(16)的壳体通孔(76)并且彼此导电连接或/和与至少一个另外的加热单元(32)在加热单元壳体(16)的外侧上导电连接，或/和所有加热单元(32)在其第二加热单元纵向端部区域(46)中贯穿加热单元壳体(16)的壳体通孔(78)并且彼此导电连接或/和与至少一个另外的加热单元(32)在加热单元壳体(16)的外侧上导电连接。
16.根据权利要求14所述的排气加热装置，其特征在于，在加热单元壳体(16)的外侧上配设给第一加热单元纵向端部区域(44)地设有通过至少一个遮盖元件(84)气密封闭的第一加热单元连接空间(80)，以用于使至少两个加热单元(32)在加热单元壳体(16)之外在所述加热单元的第一加热单元纵向端部区域(44)中电连接，或/和在加热单元壳体(16)的外侧上配设给第二加热单元纵向端部区域(46)地设有通过至少一个遮盖元件(86)气密封闭的第二加热单元连接空间(82)，以用于使至少两个加热单元(32)在加热单元壳体(16)之外在所述加热单元的第二加热单元纵向端部区域(46)中电连接。
17.根据权利要求1至4中任一项所述的排气加热装置，其特征在于，至少两个加热单元(32)设置有彼此平行的加热单元纵向轴线(H)，或/和至少两个加热单元设置有位于与加热单元壳体(16)的壳体纵向轴线(G)垂直的平面中的加热单元纵向轴线(H)，或/和至少一个加热单元沿加热单元纵向轴线直线地纵向延伸。
18.根据权利要求17所述的排气加热装置，其特征在于，所有加热单元(32)设置有彼此平行的加热单元纵向轴线(H)，或/和所有加热单元设置有位于与加热单元壳体(16)的壳体纵向轴线(G)垂直的平面中的加热单元纵向轴线(H)，或/和每个加热单元沿加热单元纵向轴线直线地纵向延伸。
19.根据权利要求1至4中任一项所述的排气加热装置，其特征在于，所述加热单元壳体(16)具有加热单元容纳区域(22)，所述加热单元容纳区域具有矩形的内周轮廓，所述加热单元(32)设置在加热单元容纳区域(22)中，并且加热单元壳体(16)在上游连接区域(24)中具有圆的内周轮廓或/和在下游连接区域(26)中具有圆的内周轮廓。
20.根据权利要求1至4中任一项所述的排气加热装置，其特征在于，每个加热单元(32)包括沿加热单元纵向轴线(H)方向纵向延伸的夹套(34)并且在所述夹套(34)中包括加热导体元件(36)或/和在夹套(34)的外侧上包括热传递成形部(38)，和/或每个加热单元以其第一加热单元纵向端部区域(44)或/和以其第二加热单元纵向端部区域(46)沿加热单元纵向方向(H)可运动地支撑在支撑结构(52)上。
21.根据权利要求20所述的排气加热装置，其特征在于，在至少一个加热单元(32)中所述热传递成形部(38)包括在加热单元纵向轴线(H)方向上相继的彼此平行的多个热传递区段(40)，或/和在至少一个加热单元(32)中所述热传递成形部(38)构成为曲折状的，所述热传递成形部具有彼此平行的通过连接区段(42)相互连接的多个热传递区段(40)，或/和至少一个热传递成形部(38)设置在至少两个加热单元(32)的夹套(34)的外侧上。
22.根据权利要求21所述的排气加热装置，其特征在于，在每个加热单元(32)中所述热传递成形部(38)包括在加热单元纵向轴线(H)方向上相继的彼此平行的多个热传递区段(40)，或/和在每个加热单元(32)中所述热传递成形部(38)构成为曲折状的，所述热传递成形部具有彼此平行的通过连接区段(42)相互连接的多个热传递区段(40)。
23.用于内燃机的排气系统，包括至少一个排气处理装置，以及根据权利要求1至22中任一项所述的排气加热装置(10)，所述排气加热装置相对于所述至少一个排气处理装置位于上游。
24.根据权利要求23所述的排气系统，其特征在于，所述至少一个排气处理装置包括催化净化器或/和颗粒过滤器。
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