DE102022107584A1 - Heizvorrichtung für ein Abgassystem eines Kraftfahrzeugs und Abgassystem - Google Patents

Heizvorrichtung für ein Abgassystem eines Kraftfahrzeugs und Abgassystem Download PDF

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Abstract

Es wird eine Heizvorrichtung (12) für ein Abgassystem (10) eines Kraftfahrzeugs angegeben, mit einem gasdurchströmten Heizelement (18), das bei Betrieb des Abgassystems (10) von Abgas durchströmt wird, wobei das Heizelement (18) mindestens eine von einem Außenumfang (20) des Heizelements (18) ausgehende Aussparung (22) hat, die sich in axialer Richtung von einer Stirnseite (24) des Heizelements (18) zu einer entgegengesetzten Stirnseite (25) erstreckt, so dass durch die Aussparung (22) beabstandete gegenüberliegende und ineinander übergehende Abschnitte (26) des Heizelements (18) gebildet sind, wobei mindestens ein Isolationselement (34) vorhanden ist, das sich an einer Stirnseite (24, 25) des Heizelements (18) abstützt und die Abschnitte (26) miteinander mechanisch koppelt, wobei das Isolationselement (34) in Draufsicht auf die Stirnseite (24, 25) mindestens drei voneinander beabstandete Auflagebereiche (38) hat, mit denen es das Heizelement (18) kontaktiert. Des Weiteren wird ein Abgassystem (10) mit einer Heizvorrichtung (12) angegeben.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Heizvorrichtung für ein Abgassystem eines Kraftfahrzeugs sowie ein Abgassystem mit einer Heizvorrichtung.
  • In Abgassystemen von Verbrennungsmotoren sind üblicherweise Katalysatoren vorgesehen, um Emissionen zu reduzieren.
  • Damit eine katalytische Oxidation unmittelbar nach einem Kaltstart optimal ablaufen kann, ist es bekannt, Heizvorrichtungen vorzusehen, die den Katalysator auf eine Reaktionstemperatur erwärmen. Die sogenannte Light-off Temperatur beschreibt den Schwellenwert, ab dem eine katalytische Reaktion stattfinden kann und eine Konversion schädlicher Emission beginnt. Die Reaktionsfähigkeit beginnt in etwa ab einer Temperatur ab 380°C und steigt mit zunehmender Temperatur an.
  • Des Weiteren kann eine abgasdurchströmte Heizvorrichtung vorgesehen sein, die stromaufwärts des Katalysators angeordnet ist und die eingerichtet ist, das Abgas zu erwärmen, bevor es den Katalysator durchströmt.
  • Derartige Heizelemente sind im Betrieb hohen Belastungen aufgrund von starken Temperaturschwankungen, einer Durchströmung mit hoher Geschwindigkeit sowie Vibrationen ausgesetzt, was den Einsatz einer herkömmlichen Heizvorrichtung aus dem Stand der Technik für bestimmte Anwendungen nicht zulässt oder sich negativ auf die Lebensdauer der Heizvorrichtung auswirkt. Insbesondere können die Heizelemente einem Massenstrom von mehr als 600 kg/h und Temperaturen von mehr als 700°C ausgesetzt sein.
  • Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Heizvorrichtung für ein Abgassystem bereitzustellen, die den im Abgassystem herrschenden Belastungen standhalten kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Heizvorrichtung für ein Abgassystem eines Kraftfahrzeugs, mit einem gasdurchlässigen Heizelement, das bei Betrieb des Abgassystems von Abgas durchströmt wird. Das Heizelement hat mindestens eine von einem Außenumfang des Heizelements ausgehende Aussparung, die sich in axialer Richtung von einer Stirnseite des Heizelements zu einer entgegengesetzten Stirnseite erstreckt, so dass durch die Aussparung beabstandete gegenüberliegende und ineinander übergehende Abschnitte des Heizelements gebildet sind. Es ist mindestens ein Isolationselement vorhanden, das sich an einer Stirnseite des Heizelements abstützt und die Abschnitte miteinander mechanisch koppelt, wobei das Isolationselement in Draufsicht auf die Stirnseite mindestens drei, insbesondere genau drei voneinander beabstandete Auflagebereiche hat, mit denen es das Heizelement kontaktiert.
  • Durch das mindestens eine Isolationselement ist das Heizelement mechanisch stabilisiert, wodurch das Heizelement eine hohe Widerstandsfähigkeit hinsichtlich mechanischer Belastung sowie Temperaturschwankungen hat. Insbesondere wird auch bei hohen Belastungen vermieden, dass sich das Heizelement im Betrieb krümmt, was sich vorteilhaft auf die Funktionsweise sowie die Lebensdauer der Heizvorrichtung auswirkt.
  • Indem das Isolationselement die beabstandeten, gegenüberliegenden und ineinander übergehende Abschnitte mechanisch koppelt, stabilisiert das Isolationselement genau die Bereiche, welche durch die Aussparung mechanisch geschwächt sind. Durch das Isolationselement wird insbesondere erreicht, dass die Bereiche beidseits der Aussparung relativ zueinander abgestützt sind, wodurch eine Durchbiegung des Heizelements bei mechanischer Belastung vermieden wird.
  • Insbesondere erstreckt sich das Isolationselement über die Aussparung hinweg, derart, dass auf jeder Seite neben der Aussparung mindestens ein Auflagebereich des Isolationselements angeordnet ist. Das heißt, das Isolationselement erstreckt sich wie ein Steg über die Aussparung hinweg.
  • Die Auflagebereiche des Isolationselements liegen vorzugsweise in einer Ebene. Somit wird das Heizelement durch das Isolationselement möglichst eben stabilisiert.
  • Das Isolationselement ist vorzugsweise einteilig.
  • Vorzugsweise besteht das Isolationselement aus einem elektrisch nicht oder nur geringfügig leitenden Material, beispielsweise Keramik.
  • Das Heizelement weis vorzugsweise eine Hohlkammerstruktur auf und ist insbesondere geschäumt oder hat eine regelmäßige Zellstruktur, die mittels 3D-Druck hergestellt sein kann.
  • Insbesondere ist das Isolationselement aus einem elektrisch nicht leitenden Material gebildet, vorzugsweise aus einem keramischen Material. Somit werden die Aussparungen durch das Isolationselement nicht elektrisch überbrückt, sodass ein Strompfad durch das Heizelement durch das Isolationselement nicht beeinflusst wird.
  • Das Heizelement ist beispielsweise aus einem metallischen Schaum gebildet.
  • Die Heizvorrichtung umfasst vorzugsweise mindestens eine Elektrode, die das Heizelement elektrisch kontaktiert, sodass das Heizelement elektrisch aufheizbar ist.
  • Das Isolationselement liegt beispielsweise mit Vorspannung am Heizelement an. Dies lässt sich erreichen, indem das Heizelement beim Befestigen des Isolationselements ein Stück weit elastisch komprimiert wird. Die Vorspannung sorgt dafür, dass das Isolationselement auch bei Temperaturschwankungen und mechanischen Belastungen mit seinen Auflagebereichen stets in Kontakt mit dem Heizelement bleibt.
  • Die gegenüberliegenden und ineinander übergehenden Abschnitte bilden einen Strompfad als Widerstandsheizelement, insbesondere zwischen der zumindest einen Elektrode und einem weiteren elektrisch leitfähigen Bauteil, insbesondere einer weiteren Elektrode, die das Heizelement ebenfalls elektrisch kontaktiert.
  • Gemäß einer Ausführungsform sind die Auflagebereiche durch Streben verbunden, die sternförmig zusammenlaufen. Durch die Sternform ist das Isolationselement in sich besonders stabil und hat eine hohe Steifigkeit. Durch die Länge und Ausrichtung der Streben lässt sich zudem eine Lage der Auflagebereiche am Isolationselement bestimmen.
  • Das Isolationselement kann mittels eines länglichen Befestigungselements an dem Heizelement befestigt sein, das sich durch das Isolationselement und durch das Heizelement hindurch erstreckt und am Heizelement verliersicher gehalten ist. Das Befestigungselement sorgt somit für eine zuverlässige Befestigung des Isolationselements am Heizelement.
  • In dem Isolationselement kann eine Lagerschale geformt sein, wobei das Befestigungselement an einem Ende einen Auflagekopf hat, der korrespondierend zur Lagerschale geformt ist und an dieser anliegt. Genauer gesagt liegt der Auflagekopf flächig an der Lagerschale an. Durch die Lagerschale kann eine Ausrichtung des Befestigungselements am Isolationselement erfolgen. Insbesondere lässt sich das Befestigungselement relativ zum Isolationselement verschwenken. Dadurch ist auch ein Toleranzausgleich möglich.
  • Die Lagerschale ist beispielsweise am Kreuzungspunkt der Streben geformt.
  • Die Lagerschale ist insbesondere durch eine Vertiefung im Isolationselement gebildet. Durch die Vertiefung kann das Befestigungselement, genau gesagt der Auflagekopf des Befestigungselements, möglichst nahe an dem Heizelement angeordnet sein. Dadurch lässt sich eine Länge des Befestigungselements möglichst kurz halten, wodurch Längenänderung des Befestigungselements aufgrund von Temperaturschwankungen möglichst wenig ins Gewicht fallen.
  • An dem zum Auflagekopf entgegengesetzten Ende des Befestigungselements ist vorzugsweise ein Halteelement aufgesteckt. Dadurch ist das Befestigungselement formschlüssig am Heizelement gehalten.
  • Das Halteelement kann mit dem Befestigungselement stoffschlüssig verbunden sein, zum Beispiel mit diesem verschweißt sein. Auf diese Weise wird eine besonders zuverlässige Verbindung erreicht, die auch hohen Temperaturschwankungen problemlos standhalten kann.
  • Das Befestigungselement ist vorzugsweise aus einem metallischen Material gebildet. Dadurch hat das Material des Befestigungselements einen ähnlichen Wärmedehnungskoeffizienten wie das Heizelement, sodass sich das Heizelement und das Befestigungselement bei Temperaturschwankungen in ähnlicher Weise ausdehnen. Dies trägt ebenfalls dazu bei, dass das Isolationselement mit seinen Auflagebereichen stets zuverlässig mit dem Heizelement in Kontakt bleibt.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist ein Halterahmen vorgesehen, der das Heizelement am Außenumfang umfangsmäßig umgibt und der ein sich quer über den Halterahmen erstreckendes Stabilisationselement hat. Durch das Stabilisationselement ist die Steifigkeit des Halterahmens und der Heizvorrichtung insgesamt verbessert.
  • Beispielsweise liegt das Stabilisationselement an dem mindestens einen Isolationselement an.
  • Das Stabilisationselement ist vorzugsweise einteilig mit dem Halterahmen gebildet.
  • Beispielsweise ist an dem Isolationselement mindestens ein Abstandshalter angeformt, der sich in die Aussparung des Heizelements hinein erstreckt und die durch die Aussparung gebildeten gegenüberliegenden Abschnitte voneinander beabstandet. Der Abstandshalter gewährleistet somit zum einen eine elektrische Isolation der gegenüberliegenden Abschnitte, das heißt, ein Kurzschluss zwischen den Abschnitten wird verhindert. Darüber hinaus tragen die Abstandshalter zusätzlich zu einer Stabilisierung des Heizelements bei, da sie das Heizelement auch im Inneren abstützen. Außerdem kann der Abstandshalter gleichzeitig als Ausrichtelement dienen, um das Isolationselement in einer gewünschten Orientierung am Heizelement zu montieren.
  • Gemäß einer Ausführungsform ist die Breite des Befestigungselements innerhalb der Aussparung kleiner als die Breite des Abstandshalters. Der Abstandshalter dient somit auch zur elektrischen Isolation des Befestigungselements und verhindert, dass das Befestigungselement mit dem Heizelement in Kontakt kommt und eine Überbrückung des Strompfads verursacht.
  • Beispielsweise sind zumindest zwei Isolationselemente vorhanden, die konzentrisch, in ihrer Winkelposition versetzt zueinander an entgegengesetzten Stirnseiten des Heizelements anliegen. Durch die Abstützung von entgegengesetzten Seiten wird eine noch bessere mechanische Stabilisierung des Heizelements erreicht. Durch den Winkelversatz wird eine bessere Durchströmung des Heizelements erreicht. Genauer gesagt wird eine Turbulenz erzeugt, wodurch auch die Bereiche des Heizelements, die durch ein Isolationselement abgedeckt sind, von Abgas durchströmt werden.
  • Die beiden konzentrisch zueinander angeordneten Isolationselemente können mittels eines gemeinsamen Befestigungselements an dem Heizelement gehalten sein. Dadurch ist der Aufbau des Heizelements vereinfacht und eine Bauteilanzahl ist reduziert.
  • Die Aufgabe wird des Weiteren erfindungsgemäß gelöst durch ein Abgassystem mit einer abgasführenden Leitung und einer in der Leitung sitzenden, abgasdurchströmten erfindungsgemäßen Heizvorrichtung, wobei ein Halterahmen vorgesehen ist, der das Heizelement am Außenumfang umfangsmäßig umgibt und in der abgasführenden Leitung fixiert ist. Somit ist die Heizvorrichtung zuverlässig in der abgasführenden Leitung gehalten.
  • Vorzugsweise erstreckt sich die Heizvorrichtung über den gesamten Strömungsquerschnitt der abgasführenden Leitung, sodass das Abgas vollständig erwärmt wird.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den beiliegenden Zeichnungen, auf die Bezug genommen wird. In den Zeichnungen zeigen:
    • - 1 schematisch ein erfindungsgemäßes Abgassystem mit einer erfindungsgemäßen Heizvorrichtung,
    • - 2 schematisch eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung in einer Draufsicht,
    • - 3 ein Heizelement der Heizvorrichtung aus 2,
    • - 4 eine schematische Schnittdarstellung der Heizvorrichtung aus 2,
    • - 5 ein Isolationselement der Heizvorrichtung in einer Draufsicht,
    • - 6 das Isolationselement aus 5 in einer perspektivischen Ansicht,
    • - 7 das Isolationselement aus den 5 und 6 in einer weiteren perspektivischen Ansicht,
    • - 8 schematisch einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Heizvorrichtung,
    • - 9 schematisch eine Draufsicht auf ein Isolationselement,
    • - 10 einen Schnitt durch das Isolationselement entlang der Linie A-A in 11, und
    • - 11 schematisch einen Querschnitt durch einen Teilbereich des Heizelements.
  • 1 veranschaulicht schematisch ein Abgassystem 10 eines Fahrzeugs mit einer Heizvorrichtung 12 und einem Katalysator 14.
  • Die Heizvorrichtung 12 und der Katalysator 14 sind in einer abgasführenden Leitung 16 des Abgassystems 10 derart angeordnet, dass sowohl die Heizvorrichtung 12 als auch der Katalysator 14 von Abgas durchströmt werden.
  • Die Hauptströmungsrichtung 17 (axiale Strömungsrichtung) des Abgases ist mit einem Pfeil vereinfacht dargestellt.
  • Die Heizvorrichtung 12 ist stromaufwärts des Katalysators 14 angeordnet, sodass die Heizvorrichtung 12 das Abgas erwärmen kann, bevor es durch den Katalysator 14 strömt. Dadurch wird die katalytische Oxidation direkt nach einem Kaltstart verbessert und Emissionen werden reduziert, da der Katalysator 14 schnell aufgeheizt wird.
  • In 1 sind die Heizvorrichtung 12 und der Katalysator 14 separat voneinander dargestellt. Dies ist nur beispielhaft zu verstehen, da in einer Ausführungsform der Katalysator 14 in der Heizvorrichtung 12 integriert sein kann.
  • 2 zeigt eine Heizvorrichtung 12.
  • Die Heizvorrichtung 12 umfasst ein Heizelement 18, das bei Betrieb des Abgassystems 10 von Abgas durchströmt wird.
  • Das Heizelement 18 kann geschäumt sein oder eine regelmäßige, insbesondere mittels 3D-Druck hergestellte Zellstruktur aufweisen.
  • Das Heizelement 18 kann eine elektrisch leitfähige Beschichtung aufweisen oder aus einem elektrisch leitfähigem Material bestehen, z.B. Metall.
  • Das Heizelement 18 ist in 3 separat dargestellt. In 3 ist ersichtlich, dass das Heizelement 18 mehrere von einem Außenumfang 20 des Heizelements 18 ausgehende Aussparungen 22 hat.
  • Die Aussparungen 22 erstrecken sich in axialer Richtung von einer Stirnseite 24 des Heizelements zu einer entgegengesetzten Stirnseite 25. Dabei erstrecken sich die Aussparungen 22 abwechselnd ausgehend von entgegengesetzten Abschnitten des Außenumfangs 20, wobei die Aussparungen 22 sich jedoch nicht vollständig über das Heizelement 18 hinweg erstrecken. Auf diese Weise sind durch die Aussparungen beabstandete gegenüberliegende und ineinander übergehende Abschnitte 26 des Heizelements 18 gebildet. Genauer gesagt ist durch die Aussparungen 22 ein mäanderförmiger Strompfad durch das Heizelement 18 gebildet. Der Strompfad ist in 3 durch eine gestrichelte Linie veranschaulicht.
  • Im Ausführungsbeispiel sind die Aussparungen 22 parallel zueinander. Die nebeneinanderliegenden Aussparungen 22 greifen dabei ineinander wie die Zinken eines Rechens.
  • In einer alternativen Ausführungsform, die der Einfachheit halber nicht dargestellt ist, können die Aussparungen 22 derart ausgebildet sein, dass sich ein spiralförmiger Strompfad ergibt.
  • In 2 ist zudem ein Halterahmen 28 gezeigt, der das Heizelement 18 am Außenumfang 20 umfangsmäßig umgibt und in der abgasführenden Leitung 16 fixiert ist.
  • Der Halterahmen 28 hat ein Stabilisationselement 30, das sich quer über das Heizelement 18 hinweg erstreckt. Durch das Stabilisationselement 30 hat der Halterahmen 28 eine höhere Steifigkeit.
  • Das Stabilisationselement 30 ist als Strebe ausgebildet.
  • Des Weiteren umfasst die Heizvorrichtung 12 zwei diametral gegenüberliegende Elektroden 32, die das Heizelement 18 elektrisch kontaktieren.
  • Die Heizvorrichtung 12 umfasst außerdem mehrere Isolationselemente 34. Die Isolationselemente 34 stützen sich an der Stirnseite 24 des Heizelements 18 ab und koppeln die Abschnitte 26 mechanisch miteinander. Insbesondere erhöhen die Isolationselemente 34 die Steifigkeit des Heizelements 18 im Bereich der Aussparungen 22.
  • Im Ausführungsbeispiel sind die Isolationselemente 34 entlang einer Linie angeordnet, die sich durch einen Mittelpunkt des Heizelements 18 erstreckt. Dadurch wird mit möglichst wenigen Isolationselementen 34 eine ausreichende Verbesserung der Steifigkeit des Heizelements 18 erreicht. Es sind jedoch auch andere Anordnungen denkbar.
  • Die Isolationselemente 34 bilden zudem eine mechanische Verbindung zwischen dem Heizelement 18 und dem Stabilisationselement 30. Genauer gesagt ist das Stabilisationselement 30 mechanisch mit dem Isolationselementen 34 gekoppelt und das Heizelement formschlüssig zwischen den gegenüberliegenden Isolationselementen 34 geklemmt.
  • In 4 ist zu sehen, dass zwei Isolationselemente 34 an entgegengesetzten Stirnseiten 24, 25 des Heizelements 18 anliegen. Dabei sind die Isolationselemente 34 konzentrisch zueinander angeordnet.
  • Beispielsweise liegt jedem der in 2 dargestellten Isolationselemente 34 ein weiteres Isolationselement 34 auf der entgegengesetzten Seite des Heizelements 18 gegenüber.
  • Die beiden konzentrisch zueinander angeordneten Isolationselemente 34 sind mittels eines gemeinsamen Befestigungselements 36 an dem Heizelement 18 gehalten.
  • Die 5 bis 7 zeigen jeweils ein Isolationselement 34 in verschiedenen Ansichten.
  • Das Isolationselement 34 hat drei voneinander beabstandete Auflagebereiche 38, mit denen es das Heizelement 18 kontaktiert.
  • Im Ausführungsbeispiel sind die Auflagebereiche 38 kreisförmig, es sind jedoch auch andere Formen denkbar.
  • Die Auflagebereiche 38 sind durch Streben 40 verbunden, die sternförmig zusammenlaufen. Durch die Länge sowie die Ausrichtung der Streben 40 lässt sich definieren, in welcher Position die Auflagebereiche 38 am Heizelement 18 anliegen.
  • An dem Isolationselement 34 ist ein Abstandshalter 42 angeformt. Der Abstandshalter 42 erstreckt sich in montierten Zustand des Isolationselements 34 in die Aussparung 22 hinein. Dadurch beabstandet der Abstandshalter 42 die durch eine Aussparung 22 gebildeten gegenüberliegenden Abschnitte 26 voneinander.
  • Darüber hinaus dient der Abstandshalter 42 durch seine längliche Form als Ausrichtelement für das Isolationselement 34.
  • Der Abstandshalter 42 kann alternativ auch als separates Teil gefertigt sein, allerdings ist ein integral im Isolationselement 34 gebildeter Abstandshalter 42 vorteilhaft im Hinblick auf die Montage.
  • Der Abstandshalter 42 ist beispielsweise geringfügig schmäler als die Aussparungen 22, bezogen auf einen nicht erwärmten Zustand des Heizelements 18, wodurch sich der Abstandshalter 42 einfach in eine Aussparung 22 einstecken lässt.
  • Wie in den 6 und 7 zu sehen ist, hat der Abstandshalter 42 eine Unterbrechung 44 zur Aufnahme des Befestigungselements 36. Der Abstandshalter 42 dient somit gleichzeitig als Isolationselement, welches verhindert, dass das Befestigungselement 36 mit dem Heizelement 18 in direkten Kontakt kommt.
  • Im Isolationselement 34 ist außerdem eine Lagerschale 46 geformt, deren Funktion nachfolgend noch beschrieben wird.
  • Die in 4 dargestellten Isolationselemente 34 sind konzentrisch, in ihrer Winkelposition versetzt zueinander angeordnet. Beispielsweise sind die Isolationselemente 34 um 180° zueinander versetzt, wobei auch andere Winkel möglich sind, zum Beispiel ein Winkel zwischen 150° und 210°. Bei Verwendung des in den 5 bis 7 dargestellten Isolationselements 34 sind insbesondere aufgrund des angeformten Abstandshalters 42 nur zwei um 180° versetzte Positionen möglich.
  • Ein derartiger Winkelversatz zweier an entgegengesetzten Stirnseiten 24, 25 des Heizelements 18 anliegenden Isolationselementen 34 ist auch in 9 veranschaulicht, wobei ein Isolationselement 34 in einer Draufsicht dargestellt ist und die Auflagebereiche 38 eines an der entgegengesetzten Stirnseite anliegenden Isolationselements 34 gestrichelt eingezeichnet sind.
  • In 4 ist des Weiteren die Form des Befestigungselements 36 veranschaulicht. Das Befestigungselement 36 ist länglich, insbesondere ein Pin, und erstreckt sich zur Befestigung eines Isolationselements 34 durch das Isolationselement 34 und durch das Heizelement 18 hindurch und ist am Heizelement 18 verliersicher gehalten.
  • Zu diesem Zweck hat das Befestigungselement 36 an einem Ende einen Auflagekopf 48, der am Isolationselement 34 anliegt. Genauer gesagt ist der Auflagekopf 48 korrespondierend zur Lagerschale 46 geformt und liegt an dieser an.
  • Durch die sphärische Form der Lagerschale 46 sowie des Auflagekopfes 48 kann das Befestigungselement 36 relativ zum Isolationselement 34 ein Stück weit verschwenkt werden, wodurch ein Toleranzausgleich möglich ist.
  • An dem zum Auflagekopf 48 entgegengesetzten Ende des Befestigungselements 36 ein Halteelement 50 aufgesteckt. Das Halteelement 50 ist mit dem Befestigungselement 36 stoffschlüssig verbunden, insbesondere verschweißt.
  • Das Halteelement 50 ist ebenfalls korrespondierend zur Lagerschale 46 geformt und liegt gleichermaßen wie der Auflagekopf 48 an der Lagerschale 46 an.
  • Indem die Lagerschale 46 durch eine Vertiefung im Isolationselement 34 gebildet ist, lassen sich der Auflagekopf 48 bzw. das Halteelement 50 möglichst nahe am Heizelement 18 anordnen, sodass die Länge des Befestigungselements 36 möglichst kurz ist.
  • Das Stabilisationselement 30 ist über das Befestigungselement 36, insbesondere über den Auflagekopf 48, mit dem Isolationselement 34 gekoppelt,
  • Das Befestigungselement 36 ist vorzugsweise aus einem metallischen Material gebildet.
  • Die Breite des Befestigungselements 36 innerhalb der Aussparung 22 ist kleiner als die Breite des Abstandshalters 42. Dadurch wird ein Kontakt des Befestigungselement 36 mit dem Heizelement 18 vermieden.
  • 8 zeigt schematisch einen Ausschnitt einer weiteren Heizvorrichtung 12 im Bereich zweier an entgegengesetzten Stirnseiten 24, 25 des Heizelements 18 anliegenden Isolationselementen 34 in einer Schnittdarstellung. Bei der in 8 veranschaulichten Heizvorrichtung 12 ist der Abstandshalter 42 separat ausgebildet, ansonsten entspricht die Heizvorrichtung 12 der in Zusammenhang mit den 2 bis 4 beschriebenen Heizvorrichtung 12.
  • 10 zeigt ergänzend eine weitere schematische Schnittdarstellung des Isolationselements 34.
  • 11 veranschaulicht schematisch die Anordnung der Auflagebereiche 38 zweier Isolationselemente 34 an entgegengesetzten Stirnseiten 24, 25.
  • Durch den Winkelversatz zwischen den zwei gegenüberliegenden Isolationselementen 34 wird ein Abstand zwischen den gegenüberliegenden Auflagebereichen 38 geschaffen, derart, dass keine direkt gegenüberliegenden Auflagebereiche 38 vorhanden sind. Dadurch wird vermieden, dass das Heizelement 18 zwischen zwei Auflagebereichen 38 zu stark eingeklemmt wird. Auf diese Weise werden insbesondere Spannungen vermieden, die durch Kompression des Heizelements 18 entstehen und es wird ein flexibleres Verhalten des Heizelements 18 erreicht.
  • Zur Befestigung eines Isolationselements 34 am Heizelement 18 wird ein Befestigungselement 36 zunächst durch das Isolationselement 34 und durch das Heizelement 18 gesteckt und mit einer Kraft beaufschlagt, insbesondere mit einer Kraft von 20 bis 70 N. Dadurch wird das Heizelement 18 elastisch komprimiert.
  • Anschließend wird das Halteelement 50 auf das Befestigungselement 36 aufgesteckt und befestigt, wobei optional ein zweites Isolationselement 34 vor dem Halteelement 50 aufgesteckt werden kann.
  • Das Halteelement 50 wird am Befestigungselement 36 mittels Schweißens, Lötens oder Krimpens befestigt.
  • Die auf das Befestigungselement 36 wirkende Kraft wird gelöst.

Claims (10)

  1. Heizvorrichtung (12) für ein Abgassystem (10) eines Kraftfahrzeugs, mit einem gasdurchlässigen Heizelement (18), das bei Betrieb des Abgassystems (10) von Abgas durchströmt wird, wobei das Heizelement (18) mindestens eine von einem Außenumfang (20) des Heizelements (18) ausgehende Aussparung (22) hat, die sich in axialer Richtung von einer Stirnseite (24) des Heizelements (18) zu einer entgegengesetzten Stirnseite (25) erstreckt, so dass durch die Aussparung (22) beabstandete gegenüberliegende und ineinander übergehende Abschnitte (26) des Heizelements (18) gebildet sind, wobei mindestens ein Isolationselement (34) vorhanden ist, das sich an einer Stirnseite (24, 25) des Heizelements (18) abstützt und die Abschnitte (26) miteinander mechanisch koppelt, wobei das Isolationselement (34) in Draufsicht auf die Stirnseite (24, 25) mindestens drei voneinander beabstandete Auflagebereiche (38) hat, mit denen es das Heizelement (18) kontaktiert.
  2. Heizvorrichtung (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflagebereiche (38) durch Streben (40) verbunden sind, die sternförmig zusammenlaufen.
  3. Heizvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Isolationselement (34) mittels eines länglichen Befestigungselements (36) an dem Heizelement (18) befestigt ist, das sich durch das Isolationselement (34) und durch das Heizelement (18) hindurch erstreckt und am Heizelement (18) verliersicher gehalten ist.
  4. Heizvorrichtung (12) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Isolationselement (34) eine Lagerschale (46) geformt ist, wobei das Befestigungselement (36) an einem Ende einen Auflagekopf (48) hat, der korrespondierend zur Lagerschale (46) geformt ist und an dieser anliegt.
  5. Heizvorrichtung (12) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass an dem zum Auflagekopf (48) entgegengesetzten Ende des Befestigungselements (36) ein Halteelement (50) aufgesteckt und beispielsweise stoffschlüssig fixiert ist.
  6. Heizvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Halterahmen (28) vorgesehen ist, der das Heizelement (18) am Außenumfang (20) umfangsmäßig umgibt und der ein sich quer über den Halterahmen (28) erstreckendes Stabilisationselement (30) hat.
  7. Heizvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Isolationselement (34) mindestens ein Abstandshalter (42) angeformt ist, der sich in die Aussparung (22) des Heizelements hinein erstreckt und die durch die Aussparung (22) gebildeten gegenüberliegenden Abschnitte (26) voneinander beabstandet.
  8. Heizvorrichtung (12) nach Anspruch 7 und zusätzlich nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite des Befestigungselements (36) innerhalb der Aussparung (22) kleiner ist als die Breite des Abstandshalters (42).
  9. Heizvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Isolationselemente (34) vorhanden sind, die konzentrisch, in ihrer Winkelposition versetzt zueinander an entgegengesetzten Stirnseiten (24, 25) des Heizelements (18) anliegen.
  10. Abgassystem (10), mit einer abgasführenden Leitung (16) und einer in der Leitung (16) sitzenden, abgasdurchströmten Heizvorrichtung (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Heizvorrichtung (12) in der abgasführenden Leitung (16) fixiert ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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