CN116517667A - 加热装置 - Google Patents

Abstract

一种加热装置，其用于排气管路，包括用于沿流动路径引导废气流的导流装置，设置在导流装置外部的用于在燃烧燃料时产生加热气体的燃烧器，以及用于通过形成在导流装置的壁上的加热气体入口将由燃烧器产生的加热气体供应到通过导流装置引导的废气流的供应装置。供应装置具有覆盖加热气体入口并向加热气体入口固定在导流装置的外侧打开的通道，通道沿绕流动路径的圆周方向延伸，从而在形成中断的情况下包围导流装置。

Description

加热装置

技术领域

本发明涉及一种用于排气管路的加热装置。

背景技术

该加热装置，包括用于沿流动路径引导废气流的导流装置，设置在导流装置外部的用于在燃烧燃料时产生加热气体的燃烧器，以及用于通过形成在导流装置的壁上的加热气体入口将由燃烧器产生的加热气体供应到通过导流装置引导的废气流的供应装置。例如，这种加热装置用于加热废气催化转化器，从而提高其效率。在内燃机冷启动时，废气催化转化器的快速加热尤为重要。该导流装置可以是直管或成角度管、漏斗等，其集成在废气催化转化器上游的排气管路中。

催化转化器的不均匀加热不利于最佳效率，甚至可能导致损坏。然而，在实践中，很难实现加热气体与废气流的均匀混合，以及整个催化转化器表面的均匀加热。

发明内容

本发明的目的是提供上述类型的加热装置，该加热装置允许在低压力损失下特别均匀地加热废气催化转化器。

该问题的解决方案一方面通过具有如下特征的加热装置来实现，特别是供应装置具有覆盖加热气体入口并向加热气体入口固定在导流装置的外侧打开的通道，通道沿绕流动路径的圆周方向延伸，从而在形成中断的情况下包围导流装置。

因此，在根据如下设计的加热装置中，通道仅部分地包围导流装置。例如，通道可以设计成卡扣状、夹状或爪状。这使得制造变得更容易，因为与例如形成为闭合环的通道相比，以这种方式形成的通道更容易制造，并且更容易连接到导流装置上。尽管有中断，包围通道能够沿导流装置的圆周分配加热气体，从而确保加热气体与废气的均匀混合。包围设计还允许特别稳定地保持排气管路上的管道。

导流装置根据其形状定义流动路径。这不一定是直线的，但也可以是弯曲的。

通道和/或导流装置优选地由金属板件和/或由诸如钢的耐热金属制成。

优选地，朝向导流装置的通道是完全开放的，因此其可以与不同的加热气体入口一起使用。优选地，在加热气体入口周围密封通道。例如，通道可以沿开口的边缘焊接到导流装置上。

根据本发明的一个实施方式，通道形成为半壳状和/或一体式。这使得设计特别简单。

特别是，通道可以是深拉部件。例如，深拉部件比铸件更容易制造，成本更低。

本发明的一种特殊设计是，中断占导流装置的总周长的1%至50%，特别是5%至30%的周长范围内延伸。这种设计在实践中被证明是特别有利的，因为尽管可以作为半壳部件制造，但包围是相对广泛的，因此加热气体在排气管路中的良好分布是可能的。

通道可以具有连接到燃烧器的供应开口，供应开口相对于通道在圆周方向上的延伸位于燃烧器的中心。特别地，供应开口可以设置在与中断相反的位置。加热气体通过供应开口进入通道的两个相同长度的臂，从而产生特别均匀的分布。

或者，通道可以具有连接到燃烧器的供应开口，供应开口相对于通道在圆周方向上的延伸布置在燃烧器的端部区域。例如，由于空间限制，这种设计在某些应用中可能是有利的。基本上，供应开口也可以以这样一种方式布置，使得产生通道的两个不同长度的臂。

加热气体入口可以包括沿圆周方向的间隙。通过间隙，加热气体在流动的废气中相对广泛地分布，从而导致气流的良好混合。

根据本发明的特殊设计，间隙至少基本上沿通道的整个长度延伸。这实现了废气的特别均匀的加热。

上述问题的解决方案还在于，供应装置具有覆盖加热气体入口并向加热气体入口固定在导流装置的外侧打开的通道，通道沿绕流动路径的圆周方向延伸，加热气体入口包括多个彼此间隔的开口。

布置距离较远的单个开口具有允许沿导流装置的圆周分布的加热气体供应的优点，但仅不显著地降低导流装置的稳定性。特别地，避免了加热气体入口区域内的导流装置的不希望的翘曲。

加热气体入口可包括沿整个通道的圆周方向延伸的规则的孔的队列。一条规则的孔的队列只需要很小的制造耗费，并且支持加热气体与废气的均匀混合。然而，原则上，加热气体入口也可以包括不规则的孔的队列，例如，以产生非常特定的流入特性和/或考虑到通道中的压力差异。例如，远离连接到燃烧器的供应开口的单个开口可能大于邻近的供应开口。换句话说，孔的尺寸随着与供应开口的距离而增加可能是有利的。这可以补偿沿通道发生的压力损失。这意味着，在通道的端部或相对于供应开口，如果开口的尺寸合适，则基本上与通道的开端相同数量的加热气体进入废气流，因此混合特别均匀。

可以提供至少一个开口被设计为长孔，或者所有每个开口被设计为长孔。研究表明，这进一步促进了加热气体与废气的均匀混合。

可以提供长孔横向于流动路径，或者长孔交替地纵向和横向于流动路径延伸。长孔的形状、长度和方向可以适应特定的应用。

长孔具有至少两种不同的尺寸。例如，大大小小的长孔可以交替排列。这为适应开辟了更多的可能性。

根据本发明的另一实施方式，通道形成闭合环。这实现了加热气体沿导流装置的整个圆周的分布。

本发明的进一步发展也可以在具体实施方式、说明书和附图中找到。

下面参照附图举例说明本发明。

附图说明

图1示出设有根据本发明的加热装置的排气管路部分的简化图示。

图2示出根据本发明的第一实施方式的加热装置的透视部分图示。

图3示出根据本发明的第二实施方式的加热装置。

图4示出根据本发明的第三实施方式的加热装置。

图5示出根据本发明的第四实施方式的加热装置。

具体实施方式

图1所示的排气管路部分11接收来自未示出的内燃机的废气，并将其提供给废气催化转化器13。设置在废气催化转化器13上游的导流装置15用于沿在此直线的流动路径18引导废气流16。导流装置15是加热装置17的一部分，加热装置17用于加热废气催化转化器13，特别是在内燃机的冷启动期间。

加热装置17包括如图所示设置在导流装置15外部的燃烧器19，其在操作期间通过燃烧燃料产生并排放加热气体。通道20通过供应管道21从燃烧器19接收加热气体，并通过加热气体入口23将加热气体供给通过导流装置15引导的废气流16。因此，供应管道21和通道20形成用于燃烧器气体的供应装置26。优选地，燃烧器19设置在靠近废气催化转化器13的位置上，使得在传输距离上的热损失可以忽略不计。

图2示出根据本发明的加热装置17的第一实施方式，该加热装置17没有燃烧器和供应管道。如图所示，通道20沿绕流动路径18的圆周方向22延伸，在形成中断30的情况下围绕导流装置15。通道20沿圆周方向基本上完全或连续地打开到导流装置15，并且沿开口的边缘33固定到导流装置15的外侧35上，例如焊接。优选地，通道20被设计成一体式的半壳部件。

在图2所示的实施方式中，加热气体入口23由在导流装置15的壁25中形成的间隙27形成。间隙27至少基本上沿通道20的整个圆周长度延伸。出于稳定性的原因，间隙27被多个腹板28中断，图2中仅可见其中一个腹板28。然而，这些腹板28并不以相关方式阻碍加热气体通过通道20所覆盖的圆周区域流入。提供腹板28不是强制性的。

燃烧器19与通道20的流动连接是通过在图2所示的实施方式中相对于通道20的延伸而在其上中心设置的供应开口37来实现的。也就是说，通道20具有两个相同长度的通道臂38、39，从供应开口37开始，并且形成为卡扣状。

在图2的实施例中，流动路径18是弯曲的。此外，导流装置15以漏斗形式扩展，也就是说，废气入口40小于导流装置15的废气出口41。

图3所示的根据本发明的加热装置47的实施方式设计为类似于图2所示的加热装置17，然而，加热气体入口53不是形成为间隙，而是形成为规则的孔的队列55。如图所示，孔的队列55在本例中沿圆周方向22闭合的整个通道20在圆周方向22上延伸。然而，如果需要，其布置也可能表现出中断。在图3的实施例中，孔的队列55包括长孔57，长孔57分别横向或倾斜于流动路径18。

图4示出根据本发明的加热装置67的另一实施方式，其与图2和图3的加热装置17、47的区别特别在于供应开口37位于通道80的端部区域69。也就是说，供应开口37布置在与中断30相邻的地方。此外，通道80向相反的端部区域70逐渐变细。因此，可以补偿沿通道80的压力损失。

在图4所示的实施例中，用于传感器的镜头75位于中断30中。由此，导流装置15的结构长度可以在轴向上保持较短。与图2的实施例一样，在图4的实施例中提供了作为加热气体入口23的间隙27。

图5示出根据本发明的加热装置77的实施方式，其中通道90不具有中断，而是设计成闭合环。与图3的实施方式一样，孔的队列55被设置为加热气体入口53。其包括长孔57，长孔57在这里交替地纵向和横向地延伸到流动路径18，并且也交替地设计成大的和小的。

未图示出一个实施方式，其中提供具有多个间隙或多个孔的队列的加热气体入口。此外，还可以提供具有至少一个间隙27和至少一个孔的队列55的加热气体入口。

由于燃烧器19产生的加热气体沿导流装置15的圆周分布地进入废气流16，使得加热气体与流动的废气快速混合，从而使废气催化转化器13均匀加热。因此，其可以在内燃机的不同运行状态下以高效率运行，并且可以防止局部过热造成的损坏。由于加热装置17的任何部件都没有伸入导流装置的内部，因此压力损失很小。因此，本发明允许以简单的方式改进废气的净化。

基本上，有中断或无中断的通道可以与任何设计的开口相结合，以满足各自的要求。

附图标记列表

11 排气管路部分

13 废气催化转化器

15 导流装置

16 废气流

17 加热装置

18 流动路径

19 燃烧器

20 通道

21 供应管道

22 圆周方向

23 加热气体入口

25 壁

26 供应装置

27 间隙

30 中断

33 边缘

35 外部

37 供应开口

38 通道臂

39 通道臂

40 废气入口

41 废气出口

47 加热装置

53 加热气体入口

55 孔的队列

57 长孔

67 加热装置

69 端部区域

70 端部区域

75 镜头

77 加热装置

80 通道

90 通道

Claims (14)

1.一种加热装置（17，47，67），其用于排气管路（11），其特征在于，包括用于沿流动路径（18）引导废气流（16）的导流装置（15），设置在导流装置（15）外部的用于在燃烧燃料时产生加热气体的燃烧器（19），以及用于通过形成在导流装置（15）的壁（25）上的加热气体入口（23，53）将由燃烧器（19）产生的加热气体供应到通过导流装置（15）引导的废气流的供应装置（26），

所述供应装置（26）具有覆盖加热气体入口（23，53）并向所述加热气体入口（23，53）固定在所述导流装置（15）的外侧（35）打开的通道（20，80），所述通道（20，80）沿绕流动路径（18）的圆周方向（22）延伸，从而在形成中断（30）的情况下包围所述导流装置（15）。

2.根据权利要求1所述的加热装置，

其特征在于，

朝向所述导流装置（15）的通道（20，80）是完全打开的。

3.根据权利要求1或2所述的加热装置，

其特征在于，

所述通道（20，80）形成为半壳状和/或一体式。

4.根据前述权利要求中任一项所述的加热装置，

其特征在于，

所述中断（30）在所述导流装置（15）的总周长的1%至50%，特别是5%至30%的周长范围内延伸。

5.根据前述权利要求中任一项所述的加热装置，

其特征在于，

所述通道（20）具有连接到燃烧器（19）的供应开口（37），所述供应开口（37）相对于所述通道（20）在圆周方向（22）上的延伸位于所述燃烧器的中心。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的加热装置，

其特征在于，

所述通道（80）具有连接到燃烧器（19）的供应开口（37），所述供应开口（37）相对于所述通道（80）在圆周方向（22）上的延伸布置在所述燃烧器的端部区域（69）。

7.根据前述权利要求中任一项所述的加热装置，

其特征在于，

所述加热气体入口（23）包括沿圆周方向（22）的间隙（27）。

8.根据权利要求7所述的加热装置，

其特征在于，

所述间隙（27）至少基本上沿所述通道（20，80）的整个长度延伸。

9.一种加热装置（17，47，67，77），其用于排气管路（11），其特别是根据前述权利要求中任一项所述的一种加热装置，包括用于沿流动路径（18）引导废气流（16）的导流装置（15），设置在导流装置（15）外部的用于在燃烧燃料时产生加热气体的燃烧器（19），以及用于通过形成在导流装置（15）的壁（25）上的加热气体入口（53）将由燃烧器（19）产生的加热气体供应到通过导流装置（15）引导的废气流（16）的供应装置（26）， 所述供应装置（26）具有覆盖加热气体入口（53）并向所述加热气体入口（53）固定在所述导流装置（15）的外侧（35）打开的通道（20，80，90），所述通道（20，80，90）沿绕流动路径（18）的圆周方向（22）延伸，所述加热气体入口（53）包括多个彼此间隔的开口（57）。

10.根据权利要求9的加热装置，

其特征在于，

所述加热气体入口（53）包括沿整个通道（20、80、90）的圆周方向（22）延伸的规则的孔的队列（55）。

11.根据权利要求9或10所述的加热装置，

其特征在于，

至少一个开口（57）被设计为长孔，或者所有每个开口（57）被设计为长孔。

12.根据权利要求11所述的加热装置，

其特征在于，

所述长孔（57）横向于所述流动路径（18），或者所述长孔（57）交替地纵向和横向于所述流动路径（18）延伸。

13.根据权利要求11或12所述的加热装置，

其特征在于，

所述长孔（57）具有至少两种不同的尺寸。

14.根据权利要求9至13中任一项所述的加热装置，

其特征在于，

所述通道（90）形成闭合环。