CN115726870A - 排气设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的排气设备，所述排气设备包括：排气加热器壳体(16)；在所述排气加热器壳体(16)中设置的至少一个排气加热器(20)；以上游端部区域(24)连接到所述排气加热器壳体(16)的下游端部区域(18)上的排气处理单元壳体(22)；在所述排气处理单元壳体(22)中设置的至少一个排气处理单元(26)，其中，至少一个排气加热器(20)包括至少一个连接元件(48、50)，所述连接元件朝下游的方向朝向所述排气处理单元壳体(22)延伸并且与所述排气处理单元壳体(22)的上游端部区域(24)或/和在所述排气处理单元壳体(22)的上游端部区域(24)中设置的排气处理单元(26)沿排气主流动方向(A)重叠。

Description

排气设备
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的排气设备。
背景技术
为了在配设给内燃机的排气设备中考虑：当起动内燃机时，使由排气流经的系统区域、特别是排气处理单元例如催化器或颗粒过滤器可以快速地置于运行温度，以便由此能够尽可能快速地在起动内燃机之后利用通过这样的排气处理单元通常要在相对高的温度时实施的反应，已知的是：在这样的排气设备中在排气处理单元上游装入排气加热器，该排气加热器将热传递到由内燃机喷出的排气流上，以便将该热借助于排气流传递到下游接着的系统区域上并且将所述系统区域较快速地置于运行温度。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种紧凑构造的且有效地利用可供使用的结构空间的排气设备。
按照本发明，所述任务通过一种按照权利要求1所述的用于内燃机的排气设备解决。所述排气设备包括：
排气加热器壳体；
在所述排气加热器壳体中设置的至少一个排气加热器；
以上游端部区域连接到所述排气加热器壳体的下游端部区域上的排气处理单元壳体；
在所述排气处理单元壳体中设置的至少一个排气处理单元，
其中，至少一个排气加热器包括至少一个连接元件，所述连接元件朝下游的方向朝向所述排气处理单元壳体延伸并且与所述排气处理单元壳体的上游端部区域或/和在所述排气处理单元壳体的上游端部区域中设置的排气处理单元沿排气主流动方向重叠。
通过这样的连接元件延伸到关于排气主流动方向在下游接着的系统区域中或与其沿排气主流动方向在该区域中重叠的方式，这些彼此连接的系统区域、即具有在其中设置的部件的排气加热器壳体和具有在其中设置的部件的排气处理单元壳体可以彼此更靠近地设置。这导致紧凑的结构型式或对可供这样的排气设备使用的结构空间的有效利用。
为了提供用于至少一个连接元件的空间而提出：所述至少一个连接元件具有与所述排气处理单元或/和所述排气处理单元壳体沿排气主流动方向重叠的重叠延伸区段，并且所述排气处理单元壳体至少在所述至少一个连接元件的重叠延伸区段的延伸区域中不对在所述排气处理单元壳体的上游端部区域中设置的排气处理单元在其外周侧上进行覆盖。
为此，所述排气处理单元壳体例如可以在所述至少一个连接元件的重叠延伸区段的延伸区域中具有朝上游的方向开口的重叠延伸区段容纳留空部。
为了连接排气加热器与通常在排气设备外部设置的电源，在所述排气加热器壳体上可以以与每个连接元件相配设的方式设置有电触点接通所述连接元件的接触单元。
为了有效地利用可供使用的结构空间，至少一个、优选每个以与连接元件相配设的方式设置的接触单元还可以设置在所述排气加热器壳体的与所述排气处理单元壳体或/和在所述排气处理单元壳体的上游端部区域中设置的排气处理单元沿排气主流动方向重叠的区段上。
为了在此避免连接元件与排气处理单元的相互干扰而提出：所述排气加热器壳体以与至少一个、优选每个接触单元相配设的方式具有接触单元支承凸起部，并且至少一个、优选每个接触单元在所述排气加热器壳体上支承在所配设的接触单元支承凸起部的区域中。
在此，至少一个、优选每个接触单元支承凸起部可以沿排气主流动方向至少部分地与所述排气处理单元壳体的上游端部区域或/和在所述排气处理单元壳体的上游端部区域中设置的排气处理单元重叠。
为了能够将沿排气主流动方向相继的或彼此连接的两个壳体、即排气加热器壳体和排气处理单元壳体在定义的流动引导时简单地彼此连接地定位而提出：所述排气加热器壳体在其容纳所述至少一个排气加热器的且提供所述下游端部区域的壳体区段中沿排气加热器壳体纵轴线的方向延伸，并且所述排气处理单元壳体在其容纳所述至少一个排气处理单元的且提供所述上游端部区域的壳体区段中沿排气处理单元壳体纵轴线的方向延伸。
在此，可以如通过以下方式辅助支持一种紧凑的结构型式，即，所述排气处理单元壳体以利用其上游端部区域嵌接到所述排气加热器壳体的下游端部区域中的方式定位。
所述至少一个排气加热器可以包括至少一个热导体，所述连接元件中的第一连接元件与所述至少一个热导体的第一连接区段导电地连接或提供所述第一连接区段，或/和所述连接元件中的第二连接元件与所述至少一个热导体的第二连接区段导电连接或提供所述第二连接区段。
为了非常有效地加热在排气设备中流动的排气，所述至少一个排气加热器可以包括两个彼此串联地电连接的、沿排气主流动方向相继设置的热导体。在此，对于沿排气主流动方向相继设置的热导体中的一个热导体可以设置有所述第一连接区段，并且对于沿排气主流动方向相继设置的热导体中的另一个热导体可以设置有所述第二连接区段。
为了在整个流动横截面上加热排气，至少一个、优选每个热导体可以以与排气主流动方向基本上正交地延伸的方式板状地构造。
附图说明
随后参考附图详细描述本发明。附图中：
图1示出排气设备的排气加热器壳体的纵剖视图，该排气设备具有装入到排气加热器壳体的下游端部区域中的排气处理单元壳体；
图2示出排气加热器壳体的透视图，该排气加热器壳体具有在其下游端部区域中设置的排气加热器。
具体实施方式
在图1中以纵剖图中示出一般以10表示的排气设备的一个区段。排气设备10的在图1中示出的区段示出例如以两个壳体轴瓦12、14构造的排气加热器壳体16，该排气加热器壳体在下游的、基本上沿排气加热器壳体纵轴线L1的方向延伸的、大致柱体形的下游端部区域18中支承一般以20表示的排气加热器。
排气处理单元壳体22在排气加热器壳体的下游端部区域18中连接到排气设备10的排气加热器壳体16上，该排气处理单元壳体具有其沿排气处理单元壳体纵轴线L2的方向延伸的、基本上柱体形地构造的上游端部区域24。排气加热器壳体纵轴线L1和排气处理单元壳体纵轴线L2可以在彼此嵌接地定位的端部区域18、20中彼此平行地、特别是同轴地设置，并且排气加热器壳体16和排气处理单元壳体22可以在其彼此重叠地设置的区域中通过焊接来固定并且气密地相互连接，在所述端部区域中，排气加热器壳体16和排气处理单元壳体22可以例如以圆形横截面构造。
在排气处理单元壳体22中设置有例如以单片(Monolith)构造的排气处理单元26并且该排气处理单元通过基本上在其整个外周上包围该排气处理单元的支架布置结构28、例如一个或多个纤维垫或类似物固定地保持在排气处理单元壳体22中，使得优选排气处理单元26的上游端部基本上与排气处理单元壳体22的上游端部齐平。
排气处理单元26例如可以构造为氧化催化器或颗粒过滤器，排气处理单元26的单片可以以催化有效的材料涂层或/和构造。沿在排气加热器壳体16向排气处理单元壳体22上的邻接区域中基本上对应于例如处于彼此同轴的两个纵轴线L1、L2的取向的排气主流动方向A从排气加热器壳体16穿过排气加热器20要流动到排气处理单元26上的排气可以在排气处理单元26的面对排气加热器20的端面30的区域中进入到其气孔结构中并且在此在排气处理单元26中构成的表面上经受要通过排气处理单元26提供的催化反应。
排气加热器20在示出的设计示例中包括沿排气主流动方向A或沿排气加热器壳体纵轴线L1的方向相继设置的两个热导体32、34。每个所述热导体32、34板状地构造并且由此基本上在与排气加热器壳体纵轴线L1或与排气主流动方向A正交的方向或平面中延伸。两个热导体32、34例如可以通过从金属材料的扁平材料坯件分离出来而产生，所述扁平材料坯件在施加电压和由此流过该扁平材料的电流时被加热。备选地，热导体32、34也可以通过螺旋状或波纹状地缠绕线状的热导体来提供，这样的缠绕或一般热导体32、34的结构可以是这样的，使得其例如以锥状的或截锥状的结构沿排气加热器壳体纵轴线L1的方向延展。
排气加热器20还包括支架布置结构36，经由该支架布置结构，所述排气加热器固定在排气加热器壳体16的内侧上。支架布置结构36在两个热导体32、34的两个轴向侧上包括基本上板状的、即基本上处于正交于排气加热器壳体纵轴线L1的平面中的、例如由成形的或通过从扁平材料坯件分离出来而构成的板材元件构造的支架元件38、40。两个支架元件38、40中的一个支架元件在其外周区域中轴向地弯曲并且以该弯曲区域在排气加热器壳体16的内表面上例如通过材料锁合、例如焊接来固定。
为了电绝缘，在两个热导体32、34之间以及在所述热导体和支架元件38、40之间设置有例如以陶瓷材料构造的绝缘元件。排气加热器20的固定的保持在一起可以通过贯穿支架元件38、40、热导体32、34以及还有将它们关于彼此电绝缘地支承的绝缘元件的多个螺栓或类似物实现。
在示出的设计示例中，两个热导体32、34彼此串联地连接。这意味着：例如可以利用以波纹状结构延伸的热导体区段构造的两个热导体32、34中的每个热导体具有连接端，所述连接端与相应另一个热导体的连接端导电地连接。每个热导体32、34于是具有另一个连接端42、44，经由这些连接端42、44，两个彼此串联连接的热导体32、34经由在图1中可看到的触点布置结构46与电源、例如在车辆中设置的蓄电池导电地连接。
为了产生该导电连接，以与每个连接端42、44相配设的方式设置有例如由板料构造的连接元件48、50。每个连接元件48、50具有例如通过材料锁合、即例如熔焊或钎焊接合到热导体32、34的所配设的连接端42、44上的连接区段52、54以及从所述连接区段沿排气主流动方向A或纵轴线L1、L2的方向弯曲的且由此朝向排气处理单元壳体22延伸的重叠延伸区段56、58。两个重叠延伸区段56、58轴向地突出于支架布置结构36地沿排气主流动方向A或两个纵轴线L1、L2的方向彼此沿周向方向相邻地延伸直至触点布置结构46的或还有排气处理单元壳体22的延伸区域中。为了能实现这一点，排气处理单元壳体22以与两个重叠延伸区段56、58相配设的方式具有沿排气处理单元壳体纵轴线L2的方向且朝上游的方向敞开的重叠延伸区段容纳留空部60。在重叠延伸区段容纳留空部60的区域中，排气处理单元26在其外周上不由排气处理单元壳体22覆盖。支架布置结构28也在该区域中具有留空部，以便实现用于容纳重叠延伸区段56、58的空间。所述重叠延伸区段由此沿轴向方向与在排气处理单元壳体22的上游端部区域24中设置的排气处理单元26重叠并且沿轴向方向或沿周向方向与排气处理单元壳体22重叠。
以与每个重叠延伸区段56、58相配设的方式，触点布置结构46包括通过接触支架布置结构62支承在排气加热器壳体16上的、导电的接触元件64、66。接触元件64、66的在排气加热器壳体16内部露出的端部区段例如装入到相应的重叠延伸区段56、58中的分别配设的开口中并且在该区域中与所配设的重叠延伸区段56、58通过材料锁合、例如熔焊或钎焊来固定地连接。
为了能够将重叠延伸区段56、58以与排气处理单元26的外侧隔开足够轴向距离地设置，在排气加热器壳体16上在接触支架布置结构62支承在其上的区域中设置有提供接触单元支承凸起部68的径向的凸出成形部，所述凸出成形部与排气处理单元壳体22的上游端部区域24至少部分地重叠。由此，在接触单元支承凸起部68的区域中，触点布置结构46径向进一步向外移位地定位。由此，足够地设置有用于将每个所述重叠延伸区段56、58与结合于接触支架布置结构62地提供相应的接触单元70或72的每个所述接触元件64、66电触点接通的结构空间。
通过提供连接元件48、50给出如下可能性：基本上与排气加热器20沿排气加热器壳体纵轴线L1的方向的定位无关地选择触点布置结构46的定位。同时存在如下可能性：使排气处理单元26进一步朝上游的方向朝向排气加热器20移位地定位，使得可以有效地利用可供使用的结构空间。由于触点布置结构46进一步径向向外移位，在此也在考虑在构造这样的排气设备10时不可避免地出现的制造公差的情况下避免连接元件48、50与排气处理单元26的相互干扰。
最后要指出：在之前描述的构造上可以进行非常不同的改变，而不会偏离本发明的实质。因此，排气处理单元壳体22例如可以原则上这样较短地构造，使得排气处理单元26在其整个上游端部区域24中突出于排气处理单元壳体22并且由此不仅在空隙的区域中、而是在整个周向区域中不由排气处理单元壳体22覆盖。两个连接元件48、50或其重叠延伸区段56、58可以彼此隔开较大周向距离地定位，使得排气处理单元壳体22例如以与每个所述重叠延伸区段56、58相配设的方式具有单独的重叠延伸区段容纳留空部60。接触单元70、72或其接触元件64、66也可以以较大的周向距离地设置并且例如也设置在排气加热器壳体16的不同的轴向区域上并且例如经由单独的接触支架布置结构62设置在配设给所述单独的接触支架布置结构的单独的接触单元支承凸起部68上。
进一步要指出：例如排气加热器20也可以利用仅唯一一个例如基本上板状的热导体构造或可以具有多于两个沿排气主流动方向A相继的热导体。在具有多个热导体的设计方案中，所述热导体也可以彼此并联地连接，使得提供连接区段74、76的每个连接元件48、50于是与所述热导体的多个连接端导电地连接。备选地，连接元件48、50或所述连接元件48、50中的至少一个连接元件可以构造为一个或必要时不同的热导体的集成的组成部分，使得相应的用于连接到接触单元70、72中的一个接触单元上的连接区段74、76不是通过单独的构件来提供、而是通过热导体的也提供相应的连接端42、44的区段来提供。

Claims (12)

1.用于内燃机的排气设备，所述排气设备包括：
排气加热器壳体(16)；
在所述排气加热器壳体(16)中设置的至少一个排气加热器(20)；
以上游端部区域(24)连接到所述排气加热器壳体(16)的下游端部区域(18)上的排气处理单元壳体(22)；
在所述排气处理单元壳体(22)中设置的至少一个排气处理单元(26)，
其中，至少一个排气加热器(20)包括至少一个连接元件(48、50)，所述连接元件朝下游的方向朝向所述排气处理单元壳体(22)延伸并且与所述排气处理单元壳体(22)的上游端部区域(24)或/和在所述排气处理单元壳体(22)的上游端部区域(24)中设置的排气处理单元(26)沿排气主流动方向(A)重叠。
2.按照权利要求1所述的排气设备，其特征在于，所述至少一个连接元件(48、50)具有与所述排气处理单元(26)或/和所述排气处理单元壳体(22)沿排气主流动方向(A)重叠的重叠延伸区段(56、58)，并且所述排气处理单元壳体(22)至少在所述至少一个连接元件(48、50)的重叠延伸区段(56、58)的延伸区域中不对在所述排气处理单元壳体(22)的上游端部区域(24)中设置的排气处理单元(26)在其外周侧上进行覆盖。
3.按照权利要求2所述的排气设备，其特征在于，所述排气处理单元壳体(22)在所述至少一个连接元件(48、50)的重叠延伸区段(56、58)的延伸区域中具有朝上游的方向敞开的重叠延伸区段容纳留空部(60)。
4.按照权利要求1至3中任一项所述的排气设备，其特征在于，在所述排气加热器壳体(16)上以与每个连接元件(48、50)相配设的方式设置有电触点接通所述连接元件的接触单元(70、72)。
5.按照权利要求4所述的排气设备，其特征在于，至少一个、优选每个以与连接元件(48、50)相配设的方式设置的接触单元(70、72)设置在所述排气加热器壳体(16)的与所述排气处理单元壳体(22)或/和在所述排气处理单元壳体(22)的上游端部区域(24)中设置的排气处理单元(26)沿排气主流动方向(A)重叠的区段上。
6.按照权利要求4或5所述的排气设备，其特征在于，所述排气加热器壳体(16)以与至少一个、优选每个接触单元(72、74)相配设的方式具有接触单元支承凸起部(68)，并且至少一个、优选每个接触单元(70、72)在所述排气加热器壳体(16)上支承在所配设的接触单元支承凸起部(68)的区域中。
7.按照权利要求6所述的排气设备，其特征在于，至少一个、优选每个接触单元支承凸起部(68)沿排气主流动方向(A)至少部分地与所述排气处理单元壳体(22)的上游端部区域(24)或/和在所述排气处理单元壳体(22)的上游端部区域(24)中设置的排气处理单元(26)重叠。
8.按照权利要求1至7中任一项所述的排气设备，其特征在于，所述排气加热器壳体(16)在其容纳所述至少一个排气加热器(20)的且提供所述下游端部区域(18)的壳体区段中沿排气加热器壳体纵轴线(L1)的方向延伸，并且所述排气处理单元壳体(22)在其容纳所述至少一个排气处理单元(26)的且提供所述上游端部区域(24)的壳体区段中沿排气处理单元壳体纵轴线(L2)的方向延伸。
9.按照权利要求1至8中任一项所述的排气设备，其特征在于，所述排气处理单元壳体(22)以利用其上游端部区域(24)嵌接到所述排气加热器壳体(16)的下游端部区域(18)中的方式定位。
10.按照权利要求1至9中任一项所述的排气设备，其特征在于，所述至少一个排气加热器(20)包括至少一个热导体(32、34)，并且所述连接元件中的第一连接元件(48)与所述至少一个热导体(32、34)的第一连接区段(74)导电地连接或提供所述第一连接区段，或/和所述连接元件中的第二连接元件(50)与至少一个热导体(32、34)的第二连接区段(76)导电连接或提供所述第二连接区段。
11.按照权利要求10所述的排气设备，其特征在于，所述至少一个排气加热器(20)包括两个彼此串联地电连接的、沿排气主流动方向(A)相继设置的热导体(32、34)，并且对于沿排气主流动方向(A)相继设置的热导体(32、34)中的一个热导体设置有所述第一连接区段(74)，并且对于沿排气主流动方向(A)相继设置的热导体(32、34)中的另一个热导体设置有所述第二连接区段(76)。
12.按照权利要求10或11所述的排气设备，其特征在于，至少一个、优选每个热导体(32)以与排气主流动方向(A)基本上正交地延伸的方式板状地构造。
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