WO2012019876A1 - Brennerhülse mit glühkerzenfunktion - Google Patents

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WO2012019876A1
WO2012019876A1 PCT/EP2011/062269 EP2011062269W WO2012019876A1 WO 2012019876 A1 WO2012019876 A1 WO 2012019876A1 EP 2011062269 W EP2011062269 W EP 2011062269W WO 2012019876 A1 WO2012019876 A1 WO 2012019876A1
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electrical
burner sleeve
burner
combustion chamber
fuel
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PCT/EP2011/062269
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Harald Bressler
Andreas Fath
Juergen Gras
Dirk Heilig
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • Exhaust gas aftertreatment has been developed to eliminate the soot particles present in the exhaust gases.
  • particle filter systems DPF Diesel Particulate Filter
  • exhaust gases are passed through a heat-resistant filter medium.
  • the particles retained by the filter medium which in particular have diameters in the range from 10 to 5000 nm, occupy the filter, whereby the pressure loss is increased by the filter, which requires continuous or intermittent regeneration of the filter medium. The regeneration takes place in
  • the temperature of the exhaust already has a certain Must have reached value so that the reaction catalyzed on the oxidation catalyst takes place. Below this temperature limit, the activity of the catalyst is so low that the injected fuel is not sufficiently converted and regeneration is not reliably possible in every engine load range. In addition, an additional fuel injection is required, which only for self-igniting
  • combustion device in the filter device to produce the required temperature in the exhaust stream.
  • the combustion device comprises a combustion chamber and a burner, wherein metered fuel and metered
  • Combustion air are mixed to form an ignitable fuel / air mixture.
  • the fuel / air mixture formed in the combustion chamber is ignited by an ignition device, the hot combustion gases mixed with exhaust gases, so that the exhaust gas temperature is raised so that the oxidation catalyst is catalytically active or oxidize the existing in the particulate filter soot.
  • the burner power required for sufficient heating of the exhaust gas flow varies as a function of the engine operation, wherein the burner power is adapted to the current operating point of the internal combustion engine. Is the entire exhaust gas flow on the
  • the air supply which is carried out from a compressed air reservoir or via an electrically operated air pump, thus charged by relatively high
  • DE 10 2009 051 327 A1 relates to a method for controlling the temperature of the combustion air of an oil burner.
  • the supply of combustion air to a mixing zone of the burner can be carried out in dependence on an operating mode 'by a first and a second supply path, wherein in different ways the combustion air heat is supplied.
  • a device for exhaust aftertreatment of the exhaust gas of an internal combustion engine which comprises a combustion chamber by a fuel / air mixture is generated in the ignition by at least one electric heater, in particular at least form an electrical resistance.
  • the heating of the combustion chamber formed by a burner sleeve of the heater for exhaust aftertreatment in particular by means of at least one electrical resistance applied on an inner side of the lateral surface of the combustion chamber forming the combustion chamber.
  • the heating of the at least one electrical resistance is effected in that upon application of a predetermined voltage, a defined temperature is formed.
  • the fuel / air mixture introduced into the interior of the combustion chamber represented by the burner sleeve ignites.
  • fuel and combustion air are conducted via one or more supply lines into the interior of the combustion chamber, there swirled and heated by the at least one electrical heating element near the wall until the
  • an insulating layer is located on the inside of the burner sleeve forming the combustion chamber in the region of the heating elements.
  • the insulating layer is preferably gas-permeable designed so that it is ensured that on the inside of the burner sleeve forming the combustion chamber, especially where the highest temperatures occur, also
  • Connections for the at least one heating element on the inside of the combustion chamber bounding the burner sleeve are configured so that a single heating element, which extends meandering over a portion of the inner circumference or over the entire inner circumference of the insulating material on the inside of the burner sleeve, are configured.
  • the electrical heating resistors may also be embedded in the sintered material of the burner sleeve, but an insulation to the burner sleeve is required.
  • the burner sleeve can be made both of conductive metal foam, as well as made of non-conductive material. In the event that the burner sleeve is made of conductive metal foam, for example, are embedded in the presence of
  • Heating resistors to insulate them against the burner sleeve.
  • Heating resistors in the form of a Walkerwiderstandsdrahtes may be inserted in the sintered material; Furthermore, it is possible to print the burner sleeve with conductive material or to spray a conductive layer onto the burner sleeve.
  • Figure 1 is a view of the inventively proposed heating device for
  • FIG. 4 shows a section through the lateral surface of the burner sleeve insulation layer on the
  • FIG. 1 shows a first embodiment variant of the heating device for exhaust gas aftertreatment proposed according to the invention.
  • Figure 1 shows a combustion chamber 13 bounding burner sleeve 12, which in the
  • Embodiment variant according to Figure 1 in funnel shape 16 is procured.
  • the burner sleeve 12 could well also have a cylindrical cross section with arranged at one end bottom plate.
  • fuel is supplied to the combustion chamber 13, which is bounded by the burner sleeve 12, at one end via a fuel supply 46, and combustion air via at least one air supply 48.
  • the combustion chamber 13 there is a thorough mixing of the usually atomized supplied fuel and the
  • Combustion air which is supplied through the air supply 48, so that in the combustion chamber 13 in the interior of the burner sleeve 12, an ignitable fuel / air mixture 19 is formed.
  • the fuel supply 46 and the at least one air supply 48 lie in the opening 18 in the burner sleeve 12, which may have a funnel-shaped or cylindrical appearance.
  • the opening 18 is bounded by a boundary 20.
  • the perspective view into the opening 18 according to FIG. 1 shows that an ignition device 22 is located on an inner side 32 of the lateral surface 16.
  • the ignition device 22 is designed here as a meander-shaped heating resistor, which is mounted in meandering on the inside 32 of the lateral surface 14 and can be acted upon by a first electrical contact 24 and a second electrical contact 26 with a voltage. If the ignition device 22 is energized in the form of at least one electrical heating resistor 28, its temperature rises in the
  • Wall area i. on the inside 32 of the combustion chamber 13 at.
  • FIG. 2 shows a variant of the electrical connection of the ignition device in the form of a plurality of heating resistors.
  • Figure 2 shows a developed view of an inner side 32 of the lateral surface 14 of the burner sleeve 12.
  • a series circuit 30 electrical resistance 28 in Figure 2 shown as R- ⁇ to ... R N can be seen.
  • the series circuit 30 is energized via the first electrical contact 24 and the second electrical contact 26 and serves the inside 32 of the lateral surface 14 of the burner sleeve 12 shown unwound here.
  • the eight electrical resistors 28 shown in FIG. 2 it would also be possible to provide a larger or even a small number of heating resistors 28 on the inner side 32 of the lateral surface 14 which delimits the combustion chamber 13.
  • the geometry of the electric heating resistors 28 shown in Figure 2 could also include parts of the individual heating resistors 28 Ri to ... R N supplied with power line, so that on the inside 32 of the lateral surface 14 is a contiguous large electrical
  • Heating resistor formed from a number of smaller heating resistors, can be arranged.
  • FIG. 3 shows the arrangement of electrical heating resistors on the inside of the
  • Combustion chamber bounding burner sleeve in a parallel circuit Combustion chamber bounding burner sleeve in a parallel circuit.
  • Heating resistors 28 Ri to ... R N are connected in the context of a parallel circuit 34.
  • the parallel circuit 34 formed by six electrical heating resistors, is energized analogously to the series circuit 30 shown in FIG. 2 via the first electrical contact 24 and the second electrical contact 26, respectively.
  • the inner side 32 of the combustion chamber 13 forming the burner sleeve 12 can be brought to a temperature at which ignites the fuel / air mixture 19 in the combustion chamber 13.
  • inventively proposed embodiment of the ignition device 22 can be used on the previously used
  • Glow plug can be dispensed with. Furthermore, by the integration of the ignition device 22 in the lateral surface 16 of the heater 10 for exhaust aftertreatment whose geometry easier, since space for the assembly of the glow plug or their connections is omitted, which makes the number of installation locations or the installation space seem cheaper.
  • FIG. 4 shows a section through the lateral surface of the burner sleeve delimiting the combustion chamber.
  • the lateral surface 14 of the burner sleeve 12 can be made of sintered material 36, for example.
  • a second adhesive layer 44 is applied to the inside 32 of the lateral surface 14 of the burner sleeve 12, in particular a gas-permeable designed insulating material 38, for example, coated or laminated.
  • a gas-permeable designed insulating material 38 for example, coated or laminated.
  • the ignition device 22 is applied in the form of one or more electrical heating elements. As shown in the sectional view of Figure 4, thus creating a layer structure.
  • the sintered material 36 which is the
  • Forming lateral surface 14 forms the carrier of the applied to the insulating material 38 electric heating resistor 28.
  • This can be designed in particular such that the first electrical contact 24 and the second electrical contact 26 are part of the actual electrical heating resistor 28, so that represents a device , whose length - in particular in a meander-shaped design - the inside 32 of the combustion chamber 13 bounding lateral surface 14 of the burner sleeve 12 heated.
  • the insulating material 38 Due to the nature of the insulating material 38, in particular allow a gas passage, it is ensured that in the region of the inner side 32 of the lateral surface 14 at the location where the highest temperature is effected by heating the heating resistors 28, and ignitable fuel / air mixture 19 and a Ignition, starting from the inside 32 of the combustion chamber 13 of the fuel / air mixture 19 therein.
  • the electrical heating resistor 28 may - as indicated in connection with Figure 1 - extend over a peripheral segment on the inside 32 of the burner sleeve 12, he can be formed with respect to its meandering circumferential extent also be such that the at least one electrical heating resistor 28 in annular form the entire inner peripheral surface or sub-segments of this, they are 90 °, 180 °, 270 ° or
  • the heating resistors 28 Ri ... to R N are embedded in the sintered material 36 of the combustion sleeve 12
  • the heating resistors are 28 Ri ... to R N to isolate against the burner sleeve.
  • the burner sleeve 12 instead of conductive metal foam, for example, also from a non-conductive material.
  • the heating resistors 28 may be inserted into the sintered material 26 in the form of a resistance wire, for example;
  • a conductive layer can also be sprayed onto the burner sleeve 12.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung (10) zur Abgasnachbehandlung des Abgases einer Verbrennungskraftmaschine. Die Vorrichtung (10) umfasst einen Brennraum (13), in dem ein Kraftstoff-/Luftgemisch (19) gebildet wird und der eine Zündeinrichtung (22) umfasst. Die Zündeinrichtung (22) ist als mindestens ein elektrischer Heizer, insbesondere als mindestens ein elektrischer Heizwiderstand (28) ausgeführt.

Description

Beschreibung Titel
Brennerhülse mit Glühkerzenfunktion Stand der Technik
Die sich ständig verschärfenden gesetzlichen Vorgaben zum Schutz der Gesundheit und der Umwelt, welche die Emissionen von Kraftfahrzeugen regeln, stellen eine Herausforderung für die Entwicklung von Verbrennungskraftmaschinen dar sowie an die Entwicklung von Abgasnachbehandlungstechniken. Besondere Bedeutung erlangt dabei die Verringerung von Partikelemissionen und hierbei vor allem Emissionen selbstzündender
Verbrennungskraftmaschinen. So sind viele Verfahren und Vorrichtungen zur
Abgasnachbehandlung entwickelt worden, um die in den Abgasen vorhandenen Rußpartikel zu beseitigen. Bekannt ist unter anderem der Einsatz von Partikelfiltersystemen (DPF Dieselpartikelfilter) zum Zurückhalten in Partikelform vorliegender Schadstoffe. Zur Partikelabscheidung werden Abgase durch ein hitzebeständiges Filtermedium geleitet. Die von dem Filtermedium zurückgehaltenen Partikel, welche insbesondere Durchmesser im Bereich von 10 bis 5000 nm aufweisen, belegen den Filter, wobei es zur Erhöhung des Druckverlustes über den Filter kommt, die eine kontinuierliche oder in Abständen erfolgende Regeneration des Filtermediums erforderlich macht. Die Regeneration erfolgt im
Allgemeinen durch eine nahezu rückstandslose Verbrennung der abgelagerten Rußpartikel mit Sauerstoff. Allerdings sind zu Verbrennungen Temperaturen von ca. 600°C erforderlich, die im Abgas einer selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine selbst für Volllasten selten auftreten. Zu diesem Zwecke werden Brenner vorgesehen, um eine entsprechende
Anhebung der Abgastemperatur zu erzielen.
Aus DE 100 24 254 A1 ist ein katalytischer Brenner bekannt, der zwischen
Verbrennungskraftmaschine und Partikelfilter angeordnet ist. An einem Oxidationskatalysator wird nachmotorisch eingedüster Kraftstoff unter Freisetzung von Reaktionswärme
umgesetzt, wobei die Abgastemperatur auf Regenerationstemperatur angehoben wird.
Allerdings ist es erforderlich, dass die Temperatur der Abgase bereits einen bestimmten Wert erreicht haben muss, damit die an dem Oxidationskatalysator katalysierte Reaktion stattfindet. Unterhalb dieser Temperaturgrenze ist die Aktivität des Katalysators so gering, dass der eingedüste Kraftstoff nicht ausreichend umgesetzt wird und eine Regeneration ist nicht in jedem Motorlastbereich verlässlich möglich. Darüber hinaus ist eine zusätzliche Kraftstoffeinspritzung erforderlich, welche nur bei selbstzündenden
Verbrennungskraftmaschinen mit Common-Rail-Technik möglich ist; ferner ist ein weit reichender Eingriff in das Motormanagement erforderlich.
Ebenfalls bekannt ist der Einsatz einer Verbrennungseinrichtung in der Filtervorrichtung, um die erforderliche Temperatur im Abgasstrom zu erzeugen. Die Verbrennungseinrichtung umfasst eine Brennkammer und einen Brenner, wobei dosiert Kraftstoff und dosiert
Verbrennungsluft zu einem zündfähigen Kraftstoff-/Luftgemisch vermischt werden. Das in der Brennkammer gebildete Kraftstoff-/Luftgemisch wird durch eine Zündeinrichtung gezündet, die heißen Brenngase mit Abgasen gemischt, so dass die Abgastemperatur so weit angehoben wird, dass der Oxidationskatalysator katalytisch aktiv wird bzw. die in dem Partikelfilter vorhandenen Rußpartikeln oxidieren.
Die zur ausreichenden Erwärmung des Abgasstromes benötigte Brennerleistung variiert in Abhängigkeit vom Motorbetrieb, wobei die Brennerleistung dem aktuellen Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine angepasst ist. Wird der gesamte Abgasstrom auf die
erforderliche Abbrenntemperatur gebracht, ist eine hohe Brennerleistung erforderlich, was zu einem höheren Kraftstoffverbrauch führt. Zum Erreichen eines zündfähigen Kraftstoff- /Luftgemisches ist demnach eine große Luftmenge erforderlich, wobei ein großer Brenner erforderlich ist. Die Luftversorgung, welche aus einem Druckluftspeicher oder über eine elektrisch betriebene Luftpumpe erfolgt, belastet demnach durch relativ hohe
Leistungsaufnahme das Bordnetz eines Fahrzeugs relativ stark , was insbesondere bei niedrigen Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschinen zu Nachteilen führen kann.
Andererseits ergibt sich durch die gesteigerte Luftmenge eine entsprechend ansteigende Strömungsgeschwindigkeit in der Luftzufuhrleitung, wobei ein hoher Gegendruck auftritt. Nachteilig ist dabei, dass die Flamme instabil ist, wenn der Gegendruck zu hoch ist oder es zu Pulsationen in der Luftströmung der erforderlichen Verbrennungsluft kommt. Bei einer geringen Brennerleistung besteht ferner die Gefahr, dass die Aufbereitung des Kraftstoffs unzureichend ist. Bei einer unzureichenden Aufbereitung bzw. Zerstäubung des Kraftstoffs kann unverbrannter Kraftstoff in den Partikelfilter gelangen und diesen zerstören. DE 10 2009 051 327 A1 bezieht sich auf ein Verfahren zur Regelung der Temperatur der Verbrennungsluft eines Ölbrenners. Die Zuführung der Verbrennungsluft zu einer Mischzone des Brenners kann in Abhängigkeit eines Betriebsmodus' durch einen ersten und einen zweiten Zufuhrweg erfolgen, wobei jeweils auf unterschiedliche Weise der Verbrennungsluft Wärme zugeführt wird. Ebenfalls sind aus DE 38 26 446 A1 Zerstäubungsbrenner für flüssige Brennstoffe bekannt, wobei Schweröl mit einem Primärluftstrom einem Düsenrohr zugeführt wird, das wiederum von einem Mantelrohr umgeben ist, über welches Sekundärluft zugeführt wird. US 4,256,450 offenbart eine Brennvorrichtung, die ein trichterförmiges Auslassrohr umfasst. In die Wandung des trichterförmig konfigurierten Auslassrohres sind elektrische Widerstände eingelassen, die der Erwärmung bzw. Vorwärmung der Brennkammer dienen.
Darstellung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, bei einer Vorrichtung zur Abgasnachbehandlung des Abgases einer Verbrennungskraftmaschine, die einen Brennraum umfasst indem ein Kraftstoff-/Luftgemisch erzeugt wird in die Zündeinrichtung durch mindestens einen elektrischen Heizer, insbesondere mindestens einen elektrischen Widerstand auszubilden. Demnach erfolgt die Beheizung des durch eine Brennerhülse gebildeten Brennraumes der Heizeinrichtung für Abgasnachbehandlung, insbesondere mittels auf einer Innenseite der Mantelfläche der den Brennraum bildenden Brennhülse aufgebrachten mindestens einen elektrischen Widerstands. Die Beheizung des mindestens einen elektrischen Widerstands erfolgt dadurch, dass bei Anlegen einer vorgegebenen Spannung eine definierte Temperatur entsteht. Sobald diese definierte Temperatur erreicht ist, entzündet sich das in das Innere des durch die Brennerhülse dargestellten Brennraums eingebrachte Kraftstoff-/Luftgemisch. Zur Bereitstellung eines zündfähigen Kraftstoff-/Luftgemisches im Inneren des beispielsweise trichterförmig ausgebildeten Brennraumes werden Kraftstoff sowie Verbrennungsluft über ein oder mehrere Zufuhrleitungen in das Innere des Brennraumes geleitet, dort verwirbelt und durch das mindestens eine elektrische Heizelement in Wandnähe erwärmt, bis die
Zündtemperatur erreicht ist.
Einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung folgend, befindet sich an der Innenseite der den Brennraum bildenden Brennerhülse im Bereich der Heizelemente eine Isolationsschicht. Die Isolationsschicht wird bevorzugt gasdurchlässig ausgebildet, so dass sichergestellt ist, dass an der Innenseite der den Brennraum bildenden Brennerhülse, insbesondere dort, wo die höchsten Temperaturen auftreten, auch
zündfähiges Kraftstoff-/Luftgemisch hingelangt, was bei Erreichen einer definierten
Temperatur entzündet wird.
Auf die Isolationsschicht, die an die Innenseite der den Brennraum bildenden Brennerhülse aufgebracht, so zum Beispiel beschichtet oder auflaminiert ist, werden die Zu- und
Rückführungen der elektrischen Kontaktierungen sowie die elektrischen Widerstände aufgebracht. Es besteht die Möglichkeit, die Anordnung der die Beheizung des Brennraumes sicherstellenden Heizwiderstände sowohl in Reihenschaltung als auch in Parallelschaltung auszubilden. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung können die elektrischen
Anschlüsse für das mindestens eine Heizelement an der Innenseite der den Brennraum begrenzenden Brennerhülse so gestaltet werden, dass sich ein einziges Heizelement, welches sich mäanderförmig über einen Teil des Innenumfanges oder über den gesamten Innenumfang des Isolationsmaterials an der Innenseite der Brennerhülse erstreckt, konfiguriert werden.
Die elektrischen Heizwiderstände können auch in das Sintermaterial der Brennerhülse eingebettet sein, jedoch ist eine Isolation zur Brennerhülse erforderlich. Die Brennerhülse kann sowohl aus leitfähigem Metallschaum gefertigt sein, wie auch aus nicht leitfähigem Material gefertigt sein. Für den Fall, dass die Brennerhülse aus leitfähigem Metallschaum beispielsweise gefertigt wird, sind im Falle des Vorhandenseins eingebetteter
Heizwiderstände, diese gegen die Brennerhülse zu isolieren. Die elektrischen
Heizwiderstände in Gestalt eines Heizwiderstandsdrahtes, können in das Sintermaterial eingelegt sein; des Weiteren besteht die Möglichkeit, die Brennerhülse mit leitfähigem Material zu bedrucken oder eine leitfähige Schicht auf die Brennerhülse aufzuspritzen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigt:
Figur 1 eine Ansicht der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Heizvorrichtung für
Abgasnachbehandlung, Figur 2 an der Innenseite der abgewickelten Mantelfläche in Reihenschaltung angeordnete Widerstände, Figur 3 an der Innenseite der Mantelfläche der Brennerhülse in Parallelschaltung
angeordnete Heizwiderstände und
Figur 4 einen Schnitt durch Mantelfläche der Brennerhülseisolationsschicht an der
Innenseite und ein auf diese aufgebrachtes Heizelement samt elektrischer Kontaktierung.
Ausführungsvarianten
Der Darstellung gemäß Figur 1 ist eine erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Heizeinrichtung zur Abgasnachbehandlung zu entnehmen.
Figur 1 zeigt einen Brennraum 13 begrenzende Brennerhülse 12, die in der
Ausführungsvariante gemäß Figur 1 in Trichterform 16 beschaffen ist. Die Brennerhülse 12 könnte daneben durchaus auch einen zylindrischen Querschnitt mit an einem Ende angeordneten Bodenplatte aufweisen. Wie der Darstellung gemäß Figur 1 des Weiteren entnommen werden kann, werden dem Brennraum 13, der durch die Brennerhülse 12 begrenzt ist, an einem Ende über eine Kraftstoffzufuhr 46 Kraftstoff zugeleitet, sowie über mindestens eine Luftzufuhr 48 Verbrennungsluft. Innerhalb des Brennraumes 13 erfolgt eine Durchmischung des in der Regel zerstäubt zugeführten Kraftstoffes und der
Verbrennungsluft, die durch die Luftzufuhr 48 zugeleitet wird, so dass im Brennraum 13 im Inneren der Brennerhülse 12 ein zündfähiges Kraftstoff-/Luftgemisch 19 entsteht.
Aus der Darstellung gemäß Figur 1 geht hervor, dass in die Brennerhülse 12, die ein trichterförmiges oder ein zylindrisches Aussehen haben kann, die Kraftstoffzufuhr 46 und die mindestens eine Luftzufuhr 48 in der Öffnung 18 liegen. Die Öffnung 18 ist durch eine Berandung 20 begrenzt.
Der perspektivischen Darsicht in die Öffnung 18 gemäß Figur 1 ist zu entnehmen, dass sich an einer Innenseite 32 der Mantelfläche 16 eine Zündeinrichtung 22 befindet. Die Zündeinrichtung 22 ist hier als mäanderförmig ausgebildeter Heizwiderstand ausgebildet, der in Mäanderform an der Innenseite 32 der Mantelfläche 14 angebracht ist und über eine erste elektrische Kontaktierung 24 sowie eine zweite elektrische Kontaktierung 26 mit einer Spannung beaufschlagt werden kann. Wird die Zündeinrichtung 22 in Gestalt mindestens eines elektrischen Heizwiderstandes 28 bestromt, so steigt deren Temperatur im
Wandbereich, d.h. an der Innenseite 32 des Brennraums 13 an.
Figur 2 zeigt eine Ausführungsvariante der elektrischen Verschaltung der Zündeinrichtung in Gestalt mehrerer Heizwiderstände.
Figur 2 zeigt eine abgewickelte Darstellung einer Innenseite 32 der Mantelfläche 14 der Brennerhülse 12. In Figur 2 ist eine Reihenschaltung 30 elektrischen Widerstandes 28 in Figur 2 dargestellt als R-ι bis ... RN zu entnehmen. Die Reihenschaltung 30 wird über den ersten elektrischen Kontakt 24 bzw. den zweiten elektrischen Kontakt 26 bestromt und dient der Innenseite 32 der hier abgewickelt dargestellten Mantelfläche 14 der Brennerhülse 12.
Anstelle der in Figur 2 dargestellten acht elektrischen Widerstände 28 könnte auch eine größere bzw. auch eine geringe Anzahl von Heizwiderständen 28 an der Innenseite 32 der Mantelfläche 14, die den Brennraum 13 begrenzt, vorgesehen sein. Die Geometrie der in Figur 2 dargestellten elektrischen Heizwiderstände 28 könnte auch Teile der die einzelnen Heizwiderstände 28 Ri bis ... RN mit Strom versorgenden Leitung umfassen, so dass an der Innenseite 32 der Mantelfläche 14 ein zusammenhängender großer elektrischer
Heizwiderstand, gebildet aus einer Anzahl von kleineren Heizwiderständen, angeordnet werden kann.
Figur 3 zeigt die Anordnung elektrischer Heizwiderstände an der Innenseite der den
Brennraum begrenzenden Brennerhülse in einer Parallelschaltung.
Figur 3 ist zu entnehmen, dass in dieser Ausführungsvariante beispielsweise sechs
Heizwiderstände 28 Ri bis ... RN im Rahmen einer Parallelschaltung 34 verschaltet sind. Die Parallelschaltung 34, gebildet durch sechs elektrische Heizwiderstände, wird analog zu der in Figur 2 dargestellten Reihenschaltung 30 über den ersten elektrischen Kontakt 24 bzw. den zweiten elektrischen Kontakt 26 bestromt. Mit den beiden in den Figuren 2 und 3 dargestellten Verschaltungsvarianten der die
Zündeinrichtung 22 darstellenden elektrischen Heizwiderstände 28, kann die Innenseite 32 der den Brennraum 13 bildenden Brennerhülse 12 auf eine Temperatur gebracht werden, bei der das Kraftstoff-/Luftgemisch 19 im Brennraum 13 zündet. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Ausgestaltung der Zündeinrichtung 22 kann auf die bisher eingesetzte
Glühkerze verzichtet werden. Des Weiteren ist durch die Integration der Zündeinrichtung 22 in die Mantelfläche 16 der Heizvorrichtung 10 zur Abgasnachbehandlung deren Geometrie einfacher, da Bauraum für die Montage der Glühkerze bzw. deren Anschlüsse wegfällt, was die Zahl der Einbauorte bzw. den Einbauraum günstiger scheinen lässt.
Der Darstellung gemäß Figur 4 ist ein Schnitt durch die Mantelfläche der den Brennraum begrenzenden Brennerhülse zu entnehmen.
Wie aus der Schnittdarstellung gemäß Figur 4 hervorgeht, kann die Mantelfläche 14 der Brennerhülse 12 beispielsweise aus Sintermaterial 36 gefertigt sein. Mittels einer zweiten Haftschicht 44 wird an die Innenseite 32 der Mantelfläche 14 der Brennerhülse 12 ein insbesondere gasdurchlässig gestaltetes Isolationsmaterial 38 aufgebracht, so zum Beispiel beschichtet oder laminiert. Auf die Oberseite dieses insbesondere gasdurchlässig
beschaffenen Isolationsmaterials 38 wird die Zündeinrichtung 22 in Gestalt eines oder mehrerer elektrischer Heizelemente aufgebracht. Wie in der Schnittdarstellung gemäß Figur 4 dargestellt, entsteht somit ein Schichtaufbau. Das Sintermaterial 36, welches die
Mantelfläche 14 darstellt, bildet den Träger des auf das Isolationsmaterial 38 aufgebrachten elektrischen Heizwiderstandes 28. Dieser kann insbesondere derart gestaltet werden, dass die erste elektrische Kontaktierung 24 sowie die zweite elektrische Kontaktierung 26 Teil des eigentlichen elektrischen Heizwiderstandes 28 sind, so dass sich ein Bauelement darstellt, dessen Länge - insbesondere bei mäanderförmiger Auslegung - die Innenseite 32 der den Brennraum 13 begrenzenden Mantelfläche 14 der Brennerhülse 12 beheizt. Durch die Beschaffenheit des Isolationsmaterials 38, insbesondere einen Gasdurchtritt erlauben, ist sichergestellt, dass sich im Bereich der Innenseite 32 der Mantelfläche 14 am Ort, an dem die höchste Temperatur durch Beheizung der Heizwiderstände 28 erfolgt, auch zündfähiges Kraftstoff-/Luftgemisch 19 befindet und eine Zündung, ausgehend von der Innenseite 32 des Brennraumes 13 des darin enthaltenen Kraftstoff-/Luftgemisches 19 ausgeht.
Der elektrische Heizwiderstand 28 kann sich - wie in Zusammenhang mit Figur 1 angedeutet - über ein Umfangssegment an der Innenseite 32 der Brennerhülse 12 erstrecken, er kann hinsichtlich seiner mäanderförmig ausgebildeten Umfangserstreckung auch so ausgebildet sein, dass der mindestens eine elektrische Heizwiderstand 28 in Ringform die gesamte Innenumfangsfläche oder Teilsegmente von dieser, seien sie 90°, 180°, 270° oder
Abstufungen dazwischen, überdeckt, so dass eine Zündung des Kraftstoff-/Luftgemisches 19 im Brennraum 13 entlang eines„Zündringes" erfolgen kann, wodurch eine rasche
Temperatursteigerung zur Nachoxidation von in einem Dieselpartikelfilter oder dergleichen vorhandenen Partikel, insbesondere Rußpartikeln erfolgen kann und das dafür nötige Temperaturniveau > 600°C rasch bereitgestellt wird.
Für den Fall, dass die elektrischen Heizwiderstände 28 Ri ... bis RN in das Sintermaterial 36 der Brennhülse 12 eingebettet sind, sind die Heizwiderstände 28 Ri ... bis RN gegen die Brennerhülse zu isolieren. Alternativ besteht die Möglichkeit, die Brennerhülse 12 anstatt aus leitfähigem Metallschaum beispielsweise auch aus einem nicht leitfähigen Material zu fertigen. Die Heizwiderstände 28 können zum Beispiel in Form eines Widerstandsdrahtes in das Sintermaterial 26 eingelegt sein; des Weiteren besteht die Möglichkeit, die Brennerhülse 12 mit einem leitfähigen Material zu bedrucken, was die Heizwiderstände 18 darstellt.
Alternativ kann auf die Brennerhülse 12 auch eine leitfähige Schicht aufgespritzt werden.

Claims

Ansprüche
1 . Vorrichtung (10) zur Abgasnachbehandlung des Abgases einer
Verbrennungskraftmaschine mit einem Brennraum (13), in dem ein Kraftstoff- /Luftgemisch (19) erzeugt wird und dem Brennraum (13) eine Zündeinrichtung (22) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zündeinrichtung (22) als mindestens ein elektrischer Heizer (28), insbesondere mindestens ein elektrischer Heizwiderstand (28) ausgeführt ist.
2. Vorrichtung (10) gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine elektrische Widerstand (28) an einer Innenseite (32) einer Brennerhülse (12) aufgenommen ist.
3. Vorrichtung (10) gemäß dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenseite (32) der Brennerhülse (12) mit einem gasdurchlässigen Isolationsmaterial (38) versehen ist.
4. Vorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Mantelfläche (14) der Brennerhülse (12) aus einem
Sintermaterial (36) gefertigt ist.
5. Vorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass auf das Isolationsmaterial (38) elektrische Widerstände (28) RN ... bis R-i in Reihenschaltung (30) aufgebracht sind.
6. Vorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass auf das Isolationsmaterial (38) elektrische Heizwiderstände (28) R-i bis .... RN in Parallelschaltung (34) aufgebracht sind.
7. Vorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine erste elektrische Kontaktierung (24) und eine zweite elektrische Kontaktierung (26) mit dem mindestens einen elektrischen Widerstand (28) einen kontinuierlichen, durchgängigen Heizwiderstand bilden. Vorrichtung (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der mindestens eine elektrische Heizer, insbesondere mindestens ein elektrischer Heizwiderstand (28) in Form eines Widerstandsdrahtes in das
Sintermaterial (36) der Brennerhülse (12) eingelegt ist, oder die Brennerhülse (12) mit leitfähigem, den mindestens einen elektrischen Heizwiderstand (28) darstellenden Material bedruckt ist, oder auf die Brennerhülse (12) eine leitfähige Schicht aufgespritzt ist.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4256450A (en) 1977-11-25 1981-03-17 Centre Technique Industriel dit "Centre Technique des Industries Aerauliques et Thermiques" Liquid fuel burner
DE3722093A1 (de) * 1986-07-08 1988-01-21 Isuzu Motors Ltd Brenner
DE3826446A1 (de) 1988-08-04 1990-02-08 R & D Carbon Ltd Zerstaeuberbrenner fuer fluessige brennstoffe
DE10024254A1 (de) 2000-05-17 2001-12-06 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Abgasbehandlung
EP1354852A2 (de) * 2002-04-19 2003-10-22 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Verdampferanordnung zur Erzeugung eines in einem Reformer zur Wasserstoffgewinnung zersetzbaren Kohlenwasserstoff/Luft-Gemisches und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Verdampferanordnung
JP2004006367A (ja) * 2003-05-28 2004-01-08 Kyocera Corp セラミックヒータ
WO2005098315A1 (de) * 2004-04-06 2005-10-20 Toby Ag Elektrisch beheizbare verdampferkammer und verfahren zur herstellung derselben

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4256450A (en) 1977-11-25 1981-03-17 Centre Technique Industriel dit "Centre Technique des Industries Aerauliques et Thermiques" Liquid fuel burner
DE3722093A1 (de) * 1986-07-08 1988-01-21 Isuzu Motors Ltd Brenner
DE3826446A1 (de) 1988-08-04 1990-02-08 R & D Carbon Ltd Zerstaeuberbrenner fuer fluessige brennstoffe
DE10024254A1 (de) 2000-05-17 2001-12-06 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zur Abgasbehandlung
EP1354852A2 (de) * 2002-04-19 2003-10-22 J. Eberspächer GmbH & Co. KG Verdampferanordnung zur Erzeugung eines in einem Reformer zur Wasserstoffgewinnung zersetzbaren Kohlenwasserstoff/Luft-Gemisches und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Verdampferanordnung
JP2004006367A (ja) * 2003-05-28 2004-01-08 Kyocera Corp セラミックヒータ
WO2005098315A1 (de) * 2004-04-06 2005-10-20 Toby Ag Elektrisch beheizbare verdampferkammer und verfahren zur herstellung derselben

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