用于废气净化设备的加热模块的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于连接在内燃机的出口上的废气净化设备的加热模块，该加热模块包括带有碳氢化合物喷射器(14)且带有在废气的流动方向上后接的氧化催化器(12)的催化燃烧器，以用于将热能提供到废气净化设备的废气净化装置。在此建议，加热模块(1)具有主管路(2)、包含催化燃烧器(12、14)的副管路(3)和用于控制流过副管路(3)的废气质量流的装置(4、5)。根据第一构造，主管路(2)在加热模块(1)的输入区域内具有带有溢流口(7)的溢流管段(6)，带有氧化催化器(12)的副管路段(11)在溢流转向室(8)之间平行于加热模块(1)的主管路(2)。根据另外的构造建议，副管路段(3)在输入侧且在输出侧分别具有在径向方向上从主管路(2)伸出的转向室(8)，带有氧化催化器(12)的副管路段(11)在该转向室(8)之间平行于加热模块(1)的主管路(2)。
【专利说明】用于废气净化设备的加热模块
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于连接在内燃机的出口上的废气净化设备的加热模块，所述加热模块包括催化燃烧器，该催化燃烧器带有碳氢化合物喷射器且带有在废气的流动方向上后接于碳氢化合物喷射器的氧化催化器，以用于将热能提供到废气净化设备的废气净化装置，其中加热模块具有主管路、包含催化燃烧器的副管路和用于控制流过副管路的废气质量流的装置。
【背景技术】
[0002]目前尤其是柴油发动机的内燃机具有接入废气道内的设备以降低有害的或不希望的排放。此类设备例如可以是氧化催化器、微粒过滤器和/或SCR级。微粒过滤器用于捕获从内燃机排出的炭黑微粒。在微粒过滤器的入流侧表面上聚积了在废气中携带的炭黑。为使得在连续的炭黑蓄积过程中不面临废气背压过高地升高和/或导致过滤器堵塞的危险，在微粒过滤器装载足够多的炭黑的情况下触发再生过程。在此再生过程中，蓄积在过滤器上的炭黑被烧掉(氧化)。在此炭黑氧化完成之后，再生微粒过滤器。仅保留有不可燃烧的灰分。为进行炭黑的氧化，炭黑必须具有一定的温度。此温度通常为600摄氏度。例如当氧化温度通过添加剂和/或通过提供NO2降低时，导致此炭黑氧化开始的温度可能更低。当炭黑具有低于其氧化温度的温度时，为触发再生过程要求提供热能，以便以此方式可主动地触发再生。主动再生可通过发动机内的措施引入，方法是改变燃烧过程，以便废气以更高的温度排出。但在大量应用中，尤其在野外领域中，优选的是导致主动再生的发动机后的措施。在许多情况中，在废气清洁的范围内不能对发动机方面的措施造成影响。
[0003]从DE 20 2009 005 251 Ul中已知一种废气净化设备，其中为主动导致微粒过滤器再生的目的，将废气道分为主管路和副管路。这两个管路段形成加热模块。在副管路内连接有催化燃烧器，通过所述催化燃烧器将流过副管路的废气流加热且然后以通与流动通过主管路的废气部分流汇合，以便以此方式使混合的废气质量流具有明显更高的温度。废气流的温度升高用于将蓄积在微粒过滤器的流入侧上的炭黑加热到足以触发再生过程的温度。作为催化燃烧器，使用布置在副管路内的带有前接的碳氢化合物喷射的氧化催化器。为控制流过副管路的废气质量流，在主管路内具有废气阀，通过所述废气阀可调节主管路内的可自由流动通过的横截面。为了将接入副管路内的氧化催化器加热到其起燃温度，即从此温度起在催化表面上进行希望的放热碳氢化合物转化，将电加热元件前接于此氧化催化器。如果必须将此氧化催化器加热到其起燃温度，则此电加热元件工作。在此文献中也描述了接入副管路内的催化燃烧器可以向外喷出，以便以此方式将碳氢化合物提供给在流动方向上可直接前接于微粒过滤器的第二氧化催化器，以便使所述第二氧化催化器能以此第二氧化催化器的催化表面上的相同的放热反应进行反应。因此，在此预先已知的废气净化设备的情况中，可进行废气的双级加热。从第二氧化催化器流出的废气则具有将蓄积在微粒过滤器的流入侧上的炭黑加热到使之被氧化所需的温度。
[0004]以相同的方式可能希望升高例如氧化催化器或SCR级的另外的废气净化设备的 温度，以使其迅速地到达其运行温度。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是改进前述类型的加热模块，使得所述加热模块可结构紧凑地构造。
[0006]根据本发明，此技术问题通过前述类型的加热模块解决，其中加热模块的输入区域内的主管路具有带有溢流口的溢流管段，通过所述溢流口在主管路和副管路之间建立流体连通。
[0007]在此加热模块中，分管路在副管路内且根据实施例副管路在主管路内的开口分别通过溢流管段形成。此溢流管段具有溢流口，所述溢流口引入到建立溢流管段的管内。此夕卜，当废气流完全地或部分地应通过副管路引导时，在输入侧相对于副管路布置的、处在加热模块的输入区域内的溢流管段上，在径向方向上通过副管路弓I导的废气流在径向方向上从主管路离开且进入到副管路内。通过使用此类溢流管段形成进入副管路内的入口的构思允许形成垂直于废气的主流动方向布置的分管路而作为副管路的部分。副管路的输出侧在主管路上的连接可以以相同的方式形成。根据另外的实施例建议，主管路和副管路在轴向方向上且因此在废气的主流动方向上通入混合室内。在此构思中，带有催化燃烧器的副管路的纵向延伸基本上受到氧化催化器的必须长度的限制。此外，如果催化燃烧器配有在流动方向上前接于氧化催化器的电加热元件，则副管路的长度实际上受到氧化催化器和前接于氧化催化器的加热元件的所需长度的限制。前述构思包括，以直角从主管路分管路分支出的副管路具有90°的转向，以便废气流导入平行于主管路走向的副管路段内。与之相关的转向典型地处在带有氧化催化器的副管路段的纵轴的区域内，因此建议在转向的区域内布置碳氢化合物喷射器，即，形成为使得所述喷射器的喷射锥在氧化催化器前或如果其前接于电加热元件，则指向电加热元件。因此，对于为形成碳氢化合物喷射器的喷射锥所需的流动距离，不需要在加热模块的纵向尺寸中的附加的结构空间。为形成喷射锥，在此构思中利用总是要求的与之相关地存在的转向的深度。
[0008]特别有利的是其中加热模块具有前接于氧化催化器的电加热元件的构造，因为可利用此电加热元件以使通过碳氢化合物喷射器引入到副管路内的燃料在其施加到氧化催化器的催化表面前将所述燃料汽化。因此，在此构造中，在碳氢化合物喷射器或其喷射器嘴和氧化催化器之间仅需存在最小的流动距离。在此，必需的流动距离不用作准备距离，而是完全地主要用于喷射锥形成的目的，以便加热元件的全部的或很大程度上全部的流入侧表面处在喷射锥的区域内。在此，将喷射锥典型地调节为使其优选地仅对加热元件的流入侧表面加载，且不对于或总是仅次要地对于流动方向上位于前方的副管路段的壁部分加载。
[0009]通过溢流管段的输入侧主管路分支的构思，该溢流管段根据加热模块的构造包围副管路或从副管路伸出的副管路，允许了形成大量的溢流口，所述溢流口优选地均匀地分布在溢流管段的周部上。溢流口的构造及其布置优选地被选择为使得在副管路内给出流入副管路内的废气流的尽可能的均匀分布。目的是使布置在副管路内的氧化催化器或如果存在则前接于所述氧化催化器的电加热元件在副管路的横截面上被均匀地流入。基本上，如下构思也是可以的，其中，溢流口仅在溢流管段的一部分周面上例如仅延伸180°。与前述的溢流管段的构造无关，认为合适的是，溢流口的横截面积的总和略大于主管路在溢流管段的区域内的横截面积。以此，由于在副管路内的必需的内装件而出现的废气背压可保持较低。根据一个实施例建议，溢流管段的溢流口的横截面积的总和大于溢流管段内的主管路的横截面积的1.2至1.5倍。已显示，大致1.3倍的横截面积比特别有利于使通过主管路和副管路两个分管路的流动特性不会过度不利地影响。
[0010]通过如前所述的溢流管段将副管路连接在主管路上的构思允许通过相应地即在其数量和直径方面设计溢流口的尺寸，形成溢流管段且因此形成分管路，使得通过主管路引导的废气流在流过加热模块的主管路时在分管路上仅建立最小的且因此可忽略的废气背压。
[0011]根据加热模块的构造，溢流管段在外侧或内侧限定了主管路。在第一构造中，待引导通过副管路的废气流在径向方向上向外从主管路被引导到副管路内。然后，氧化催化器且如需要前接于所述氧化催化器的加热元件处于平行于主管路布置的作为副管路段的管内。根据另一个构造，副管路处于主管路以内的副管路段内，优选地与主管路同中心地布置。从主管路到副管路的过渡在此构造中在径向方向上向内进行。在该构造中，其中带有催化燃烧器的副管路段处于在外侧限定了主管路的管以内，在催化燃烧器运行中在副管路内不仅加热流动通过副管路的废气流而且加热流动通过主管路的废气部分流，因为所述废气部分流从包含催化燃烧器的副管路段的外部周面的旁边流过。因此，不附加地考虑热损失。然后此外，从副管路流出的废气流和流动通过主管路的废气流之间的温度差在两个部分流汇合时更低，这又对于然后在副管路出口上流动的总废气流的迅速的混合且因此所导致的温度均匀化是明显有利的。
[0012]通过副管路引导的废气流到主流内的返回可以以类似于在副管路入口上一样通过具有第二溢流口的溢流管段进行。对于输入侧溢流管段的前述论述在此构造中也适用于就副管路而言在输出侧布置的溢流管段。将从副管路流出的废气流引入到主管路内或引入到流过主管路的废气流内保证了在此位置汇合的两个废气流在很短的距离上的特别有效的混合。这意味着在输出侧溢流管段后方的很短的废气流动距离之后，废气混合流具有在其横截面积上很一致的温度分布。
[0013]主管路和带有氧化催化器且优选地也带有前接于所述氧化催化器的电加热元件的副管路之间的流体连通根据优选实施例在带有催化燃烧器的副管路段平行于主管路走向的构造中通过溢流转向室实现。此溢流转向室分别以一个溢流管段包围主管路。随着距主管路的距离，在溢流转向室上连接了带有其内装件的副管路段。溢流转向室是副管路的部分。此构造实现了带有其内装件的副管路段的构思，所述内装件的直径明显大于主管路的直径。因此，在此副管路段内可接入直径上相应地更大的氧化催化器。在此，应理解的是氧化催化器的横截面积越大，则在相同的体积下氧化催化器的纵向长度可构造得越短。以此，不仅实现了使加热模块在纵向长度上构造为更短的可能性，而且通过此措施也降低了背压和转化率且因此降低了氧化催化器的温度载荷。
[0014]在加热模块中，其中，副管路在输入侧和输出侧分别具有在径向方向上从主管路伸出的转向室，带有氧化催化器的副管路段在所述转向室之间平行于加热模块的主管路，除所述的溢流管段外，原理上得到了相同的优点。因此，此构造是本发明所基于技术问题的另外的解决方法。
[0015]结构方案:在带有氧化催化器和优选地前接的电加热元件的副管路段通过前述转向室与主管路之间流体连通，使该转向室能够设计为板成型件，其中典型地将两个此类的通常通过深冲而成形的板件组合为转向室。此构造允许在输入侧转向室和输出侧转向室处至少就预制造阶段而言使用同类件。实际上，转向室部分彼此间不同之处在于在此预制造阶段之后引入的用于连接例如传感器或例如碳氢化合物喷射器的开口。基本上，位于外部的转向室部件也可以是相同的。仅在输入侧位于外部的转向室部件中典型地提供用于连接碳氢化合物喷射器的连接装置。根据一个实施例，此转向室部件具有带有向外卷边的凸缘的喷射器开口，在所述凸缘上固定有碳氢化合物喷射器。此转向室部件也可制造为与另外的转向室的位于外部的转向室部件的同类件，其中碳氢化合物喷射器开口通过附加的加工步骤弓丨入到此首先制造为同类件的转向室部件内。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]本发明的另外的优点和有利构造从如下的参考附图的实施例描述中给出。各图为:
[0017]图1示意性地示出了根据第一实施例的用于将热能提供到连接在内燃机的出口上的废气清洁设备的废气管内的加热模块内的视图，
[0018]图2示出了图1的加热模块的第一端侧视图(左侧视图)，
[0019]图3示出了图1的加热模块的与图2的侧视图对置一侧的端侧视图(右侧视图)，
[0020]图4示出了对应于图1的图示，其中绘有在加热模块运行中的流动箭头，
[0021]图5示出了根据另外的实施例的用于将热能提供到连接在内燃机的出口上的废气设备的废气管内的加热模块的透视图，
[0022]图6示意性地示出了图5的加热模块内的视图，图中绘有加热模块运行中的流动箭头，
[0023]图7a、图7b示出了图5和图6的加热模块的横截面图示(图7a)，以及所述加热模块的在布置废气阀的区域内的纵截面的部分(图7b)。
【具体实施方式】
[0024]本发明的第一实施例的加热模块I接入未详细图示的废气净化设备的废气管内。废气净化设备又连接在作为内燃机的柴油发动机的出口上。连接到加热模块I中的废气管以附图标号A标识。加热装置I在通过图1中的实线箭头所指示的废气的流动方向上前接于废气净化设备，例如微粒过滤器。优选地，微粒过滤器前接有氧化催化器。
[0025]根据本发明的第一实施例的加热模块I具有主管路2和副管路3。主管路2是废气净化设备的废气管A的部分。从柴油发动机排出的废气当不被引导通过副管路3时则流过加热模块I的主管路2。如果加热模块I用于在运行中将热能提供到废气管内，则废气流完全地或部分地被引导通过副管路3。为控制通过主管路2和/或副管路3的废气流，在主管路2内设有通过促动器4可控制的废气阀5。在图1中，废气阀5示出为处在其关闭了主管路2的位置中。取决于主管路2内部的废气阀5的位置，全部废气流可被引导通过主管路2或通过副管路3，或也引导部分流通过主管路2且引导互补的部分流通过副管路3。
[0026]加热模块I的主管路2在输入侧和输出侧关于副管路3分别具有溢流管段6、6.1。图示的实施例的溢流管段6通过穿孔实现，所述穿孔通过多个贯穿了此管部分的溢流口 7形成。在图示的实施例中，溢流口 7具有圆形横截面几何形状，且周向分布地构造在统一的栅格中且带有相同的横截面积。应理解的是溢流口 7的布置、其横截面几何形状及其大小可变化，且也可在溢流管段上典型地在废气的流动方向上布置不同地提供。在图示的实施例中，溢流口 7的横截面积的总和为一般在溢流管段6的区域内的主管路2的横截面积的
1.3倍。相对于副管路3的输出侧溢流管段6.1具有相同的设计。但输出侧溢流管段6.1的构思也可与输入侧溢流管段6不同地设计。
[0027]溢流管段6通过溢流转向室8包围。溢流管段6的包围在周向上进行，因为在所图示的实施例中，溢流口 7在周向上分布在溢流管段6上。因此，溢流管段6的全部溢流口7处在溢流转向室8内部。通过此措施，废气可在溢流管段6的整个周部上从主管路2流入到副管路3内。溢流转向室8由两个通过深冲而成型的板件，即转向室部件9、9.1组装。在转向室部件9、9.1的相互面对的侧上，它们分别具有安装凸缘10、10.1，以所述安装凸缘将两个转向室部件9、9.1通过接缝方法气密地相互连接。溢流管段6.1以相同的方式被溢流转向室8.1包围。
[0028]副管路段11在溢流转向室8、8.1的两个相互面对的转向室部件9、9.1之间与主管路2平行地且间隔地延伸，所述副管路段11在所图示的实施例中构造为带有圆形横截面几何形状的管。在副管路段11中具有氧化催化器12和在流动方向上前接于所述氧化催化器12的电加热元件13。用于运行加热元件13的必需的连接为清晰起见在附图中未图示。在溢流转向室8的位于外部的转向室部件9上连接有碳氢化合物喷射器14。碳氢化合物喷射器14用于喷射燃料(在此为柴油)，以便以此方式实现用于运行与氧化催化器12 —起形成的催化燃烧器的碳氢化合物。碳氢化合物喷射器14以未详细图示的方式连接在也从其向柴油发动机供给燃料的燃料供给装置上。
[0029]前述溢流转向室8、8.1的壳式结构实现了使其可由同类件制造。为连接碳氢化合物喷射器14，在图示的实施例中在转向室部件9中引入喷射开口，且在另外的溢流转向室8的转向室部件9.1中引入用于容纳温度传感器接头的开口。所述开口与副管路11的纵向轴线对齐。
[0030]加热模块I的图2和图3的侧视图示出溢流转向室8、8.1从主管路2起在向着副管路段11的方向上其流动横截面积增大。此横截面积增大一方面导致通过副管路3引导的废气流的缓速。这是希望的，以使由碳氢化合物喷射器14所形成的喷射锥在喷入燃料时最大程度上不受到流入废气流的影响。从碳氢化合物喷射器14喷射的燃料锥构造使其将加热元件13的流入侧端部以燃料润湿，其中喷射锥不具有使得在流动方向上在加热元件13前方的副管路段11的壁段被燃料润湿的角度。副管路段11的横截面积如从图1至图3中可见又略小于在图2或图3中所示的副管路段11的水平顶点的区域内的溢流转向室8(同样适用于溢流转向室8.1)以内的流动横截面积。结果是在副管路段11内出现引入到副管路3内的废气流的一定的加速，以此吸引碳氢化合物喷射器14在副管路段11内的可能的“喷出(spray off) ”且将其提供到电加热元件13，因此可避免不希望的壁沉积。
[0031]在图2和图3的加热模块I的侧视图中，废气阀5处于其相对于图1的图示枢转了 90°的位置中。在此位置中，施加到加热模块I的废气完全流过主管路2。其原因在于，施加到加热模块I的废气流通过副管路3比通过主管路2和后接于加热模块I的废气净化设备I的组成部分受到略微更大的废气背压。[0032]副管路段11内的横截面积在所图示的实施例中略大于主管路2的横截面积的两倍。其背景是为形成结构尽可能紧凑的加热模块1，尤其可利用内装件，即，加热元件13和氧化催化器12的横截面积，且尤其氧化催化器12仅需具有在废气的流动方向上相对短的尺寸。这显示出尤其在废气管的纵向尺寸中安装空间经常受限，而在横向方向上有时给出了用于安置一定的设备的可能性。加热模块I由于前述构思以特别的程度充分地满足此需求。
[0033]溢流转向室8.1管路支承温度传感器15，通过所述温度传感器15可检测到氧化催化器12的输出侧的废气温度。
[0034]从附图1至3的图示也显见，促动器4如在图中所图示不必布置在加热模块I的图的图示的下侧上，而是促动器4可根据在一定的应用中所需安装空间存在的位置，既在一个方向上也在另一个方向上围绕主管路2的纵向轴线旋转地布置。
[0035]如下简要描述加热模块I的运行。加热模块I运行以用于将热能提供到柴油发动机的废气流内，例如为触发在废气净化设备内在加热模块I下游接入的微粒过滤器的再生，且如需要也控制所述再生。如果从柴油发动机排出的废气超过一定的温度，则在在加热模块I真正运行前，将废气流的部分或全部废气引导通过副管路3。其目的是只要通过废气流的温度可预热氧化催化器12则将其预热，且如果废气的温度足够高则使所述氧化催化器12处于其运行温度。如果通过此措施不可使氧化催化器12处于其起燃温度，则附加地将电加热元件13通电，以此通过由加热元件13加热的废气流将氧化催化器加热。
[0036]如果加热模块I是双级催化燃烧器设备的第一部分，则优选地将带有更高的氧化催化载荷的氧化催化器12设计为在主管路中后接于它的氧化催化器。因此，在此构造中，此氧化催化器12的起燃温度也更低。
[0037]对于加热模块I的真正的运行，取决于待实现的温度升高将施加到加热模块I的全部废气流或仅部分废气流导引通过副管路3。相应地，通过促动器4调节主管路内的废气阀5。在此应理解的是，主管路内的废气阀5处于其关闭位置时，废气流的主要部分引导通过副管路3。相反，如果废气阀处于其完全打开的位置，如在图2的侧视图中可见，则全部废气流流过加热模块I的主管路2。在加热模块I的运行中，流过副管路3的废气流通过其内接入的、在图示的实施例中通过碳氢化合物喷射器14、加热元件13和氧化催化器12所形成的催化燃烧器的运行而被加热。为此目的，将电加热元件13通电，以便在所述电加热元件13上通过碳氢化合物喷射器14喷入的燃料被汽化。碳氢化合物喷射器14的喷射锥S在图4中示意性地绘出。在加热元件13上汽化的燃料施加到氧化催化器12的催化表面上且触发了希望的放热反应。以此方式通过副管路被加热的废气流通过溢流转向室18被送回到主管路2内，其中在此热废气流通过溢流口 7进入到流过主管路2的明显更冷的废气部分流内时，在更短的距离上发生了特别有效的混合。
[0038]应理解的是，如果氧化催化器12处在其起燃温度以上，则通过碳氢化合物喷射器14首先将燃料喷射到副管路3内。
[0039]图5示出了根据本发明的另外的实施例的另外的加热模块1.1。加热模块1.1原理上具有如同图1至图4的加热模块I的结构。因此，涉及加热模块I的阐述也适用于加热模块1.1，因此在下文中不另外对其进行解释。
[0040]在加热模块1.1内，带有氧化催化器12和前接于所述氧化催化器12的加热元件13.1的副管路段11.1布置在主管路2.1的内部。在加热模块1.1的此构思和图示的实施例中，主管路2.1和副管路3.1相互同心地布置。废气管A在图示的实施例中径向地通入主管路2.1内。主管路2.1由于同心布置在径向方向上在内侧被副管路3.1限定。在加热模块1.1的输入的区域内，副管路11.1前接有溢流管段6.2。所述溢流管段6.2也如同图1至图4的实施例的溢流管段6、6.1形成。因此，与此相关的论述也适用于加热模块1.1的溢流管段6.2。溢流口 7.1周向地引入到溢流管段6.2内，且在图示的实施例中具有圆形的横截面几何形状。因此，溢流管段6.2或其溢流口 7.1形成入口，且因此形成主管路2.1和副管路3.1之间的流体连通。与加热模块I不同，在加热模块1.1的情况中，应导引通过副管路3.1的废气流在径向方向上内侧且因此从主管路2.1的内周面离开且进入到副管路
3.1内。碳氢化合物喷射器14.1布置为，就其喷嘴而言与副管路3.1轴向地布置，即也与加热模块I的碳氢化合物喷射器14 一样。用于废气流入到主管路内的输入开口可替代地也可以相对于通过加热模块1.1的废气的主流动方向切向地或轴向地构造。在轴向布置的输入开口的情况下，如希望则输入开口可构造为环形。
[0041]也在加热模块1.1的情况中，为清晰起见，未图示用于加热模块13.1的电接头。
[0042]因此，主管路2.1包围副管路3.1且因此形成环形室。在此环形室内插入螺旋板16作为引导元件，通过所述螺旋板使在径向方向上流入到主管路2.1内的废气流受到旋转运动分量。因此，通过此构造使流动通过主管路2.1的废气流处于旋转运动。通过在环形室的整个高度上延伸的螺旋板16，同时构造螺旋形围绕副管路3.1延伸的流动通道。此通道在图示的实施例中用于在其内布置废气阀5.1。所述废气阀5.1也如在图1至图4的实施例的情况中通过促动器4.1控制。废气阀5.1围绕与副管路3.1的纵向轴线径向走向的旋转轴线可枢转。在图5中，废气阀5.1示出为处于其打开位置。通过螺旋板16创造的、最终是主管路2.1的流动技术上有效部分的流动通道的设计，导引通过主管路2.1的废气流围绕副管路3.1的周面被引导。此更长的流过路径的优点是根据运行状态通过流入的废气的温度将布置在副管路3.1内的氧化催化器12.1加热，因此氧化催化器12.1 一般具有与废气温度接近的温度。因此，在此实施例中，基本上不要求为预热氧化催化器12.1在催化燃烧器运行前将废气流或其部分引导通过副管路3.1。如果催化燃烧器运行，则通过副管路段11.1释放的热量不传递到环境，而是传递到通过主管路2.1流动的废气部分流。应理解的是一方面为加热氧化催化器12.1或另一方面为加热通过主管路2.1流动的废气部分流，主管路的更长的流动路径由于通过螺旋板16所形成的流动室保证了特别有效的热传递。
[0043]图6示出了在加热模块1.1运行时的图示，这在原理上对应于加热模块I的图4的图示。在此图示中在示意视图中示出了流动箭头。通过溢流管段6.2的溢流口 7.1流入到副管路3.1内的废气流通过带有虚线外框的箭头表示，因为与此相关的废气流处于副管路3.1的内部。为升高主管路2.1内的废气背压，废气阀5.1处于其相对于图5中图示旋转了 90°的位置。在此位置中，废气阀5.1不完全关闭流动通道，如在下文中参考图7a、图7b解释，使得少的废气部分流流过主管路2.1。此废气部分流的围绕副管路3.1的旋转通过箭头示意性地图示。
[0044]从图7a的在加热模块1.1的纵向长度中在废气阀5.1前方不远处通过所述加热模块1.1的横截面图示中可见，废气阀5.1在其打开位置(也见图5)中的几何形状。废气流通过主管路2.1的旋转流动通过实线箭头示意。也可很清楚看见，带有布置在截面中的氧化催化器12.1的副管路段11.1与主管路2.1同心地布置。废气阀5.1具有在径向方向上向外弯曲的结束部分18，所述结束部分18与包围主管路2.1的壳体的弯曲部匹配。而如果废气阀5.1处于其关闭位置，如在图7b中所示，则显见由于结束部分18在此位置主管路
2.1不可通过废气阀5.1，如前述完全封闭，使得在此位置在废气阀5.1上一定的废气部分流从旁边流动通过主管路2.1。
[0045]在副管路3.1的出口上具有在附图中未图示的孔板。主管路2.1以及副管路3.1通入锥形地渐缩的混合室17内。导引通过主管路2.1的废气部分流作为旋转的环形流进入此混合室17内，所述废气部分流包围了通入混合室17内的、流动通过副管路3.1的废气流。通过混合室17的渐缩形成的颈缩和通过主管路2.1通入混合室2.1的废气部分流的旋转导致了废气部分流在很短的距离上的特别有效的混合。在两个废气部分流汇合处，从副管路3.1流出的废气部分流也可通过提供相应的挡板作为与来自主管路2.1的废气部分流同心的环形流进入到混合室17内。如果在此构造中附加地提供一个或多个引导元件，则也可将来自副管路3.1的废气部分流作为涡流通入混合室17内，其中为了强烈混合的目的，来自副管路3.1的废气部分流的涡流与流动通过主管路2.1流动的废气部分流的涡流反向地指向。也可实现使得通过相应的引导元件使废气部分流在流入到混合室17内时具有相互面对的径向流动分量。
[0046]在图6中也示意性地图示了碳氢化合物喷射器14.1的喷射锥S。通过废气从主管路2.1通过溢流口 7.1到副管路3.1内的径向流入，有效地避免了碳氢化合物喷射器14.1在溢流管段6.2的内侧上和邻接在其上的副管路段11.1上的喷出(Spray-off)沉积。
[0047]基于加热模块1.1的构思不仅保证了加热模块的温度有效的构造，而且保证了特别节约空间的构造。
[0048]在图5和图6中所示的实施例中，连接两个分管路2.1,3.1的出口的混合室17在废气的主流动方向上锥形地渐缩。此渐缩基本上是不要求的。而是混合室也可形成为圆柱形，在所述圆柱形部分上在短的流动距离之后已可连接有被输入由加热模块1.1所提供的温度的废气净化设备。
[0049]本发明根据实施例描述。对于专业人员存在多个可实现本发明的另外的构造，只要不偏离有效的权利要求的范围即可，且不必在该说明书的范围内详细地描述它。但此构造也属于本论述的公开内容。
[0050]附图标号列表
[0051]1、1.1加热模块
[0052]2,2.1 主管路
[0053]3、3.1 副管路
[0054]4,4.1 促动器
[0055]5、5.1 废气阀
[0056]6,6.1,6.2 溢流管段
[0057]7,7.1 溢流口
[0058]8,8.1溢流转向室
[0059]9,9.1转向室部件
[0060]10,10.1 安装凸缘[0061]11、11.1副管路段
[0062]12,12.1氧化催化器
[0063]13,13.1加热元件
[0064]14,14.1碳氢化合物喷射器
[0065]15温度传感器
[0066]16螺旋板 [0067]17混合室
[0068]18结束部分
[0069]A废气管
[0070]S喷射锥
【权利要求】
1.一种用于连接在内燃机的出口上的废气净化设备的加热模块，所述加热模块包括催化燃烧器，该催化燃烧器带有碳氢化合物喷射器(14、14.1)且带有在废气的流动方向上接在该碳氢化合物喷射器之后的氧化催化器(12、12.1)，以用于将热能提供给所述废气净化设备的废气净化装置，其中所述加热模块(1、1.D具有主管路(2、2.1)、包含所述催化燃烧器(12、14 ；12.1,14.1)的副管路(3、3.1)和用于控制流过副管路(3、3.1)的废气质量流的装置(4、5 ；4.1,5.1)，其特征在于，所述主管路(2、2.1)在所述加热模块(1、1.1)的输入区域内具有带有溢流口(7、7.1)的溢流管段(6、6.2)，通过所述溢流口(7、7.1)在所述主管路(2,2.1)和所述副管路(3、3.1)之间建立流体连通。
2.根据权利要求1所述的加热模块，其特征在于，所述溢流口(7、7.1)在所述溢流管段(6,6.1,6.2)的外周上均匀分布地布置。
3.根据权利要求1或2所述的加热模块，其特征在于，所述溢流管段(6、6.1,6.2)的溢流口(7、7.1)的横截面积的总和大于所述溢流管段(6、6.1,6.2)内的主管路(2、2.1)的横截面积。
4.根据权利要求3所述的加热模块，其特征在于，所述溢流管段(6、6.1,6.2)的溢流口(7,7.1)的横截面积的总和大于所述溢流管段(6、6.1,6.2)内的所述主管路(2、2.1)的横截面积的1.2至1.5倍，尤其是大致1.3倍。
5.根据权利要求1至4中一项所述的加热模块，其特征在于，所述主管路(2.1)和副管路(3.1)相互同心地布置。
6.根据权利要求5所述的加热模块，其特征在于，所述主管路(2.1)和所述副管路(3.1)在轴向方向上通入混合室(17)内。
7.根据权利要求6所述的加热模块，其特征在于，所述混合室(17)在所述废气的主流动方向上渐缩。
8.根据权利要求5至7中一项所述的加热模块，其特征在于，在所述主管路(2.1)内插入至少一个至少部分区段为螺旋板形的引导板(16)，通过所述引导板(16)使流过所述主管路(2.1)的废气流具有旋转的运动分量。
9.根据权利要求6至8中一项所述的加热模块，其特征在于，所述副管路(3.1)通过中间连接孔板通入所述混合室(17)内。
10.根据权利要求6至9中一项所述的加热模块，其特征在于，所述副管路通过中间连接挡板通入所述混合室内，其中，所述挡板的开口具有环形结构。
11.根据权利要求6至10中一项所述的加热模块，其特征在于，接在所述催化燃烧器之后的副管路具有至少一个影响流过所述副管路的废气流的引导元件，通过所述引导元件使从所述副管路流入到所述混合室内的废气流具有旋转的运动分量。
12.根据权利要求1至4中一项所述的加热模块，其特征在于，所述副管路(3)在输出侧通过具有溢流口的第二溢流管段(6.1)与所述主管路(2)流体连通。
13.根据权利要求1至4或12中一项所述的加热模块，其特征在于，所述溢流管段(6、6.1)分别被一个在径向方向上从主管路(2)伸出的溢流转向室(8、8.1)包围，带有氧化催化器(12)的副管路(11)在所述溢流转向室(8、8.1)之间平行于所述加热模块(I)的主管路⑵。
14.一种用于连接在内燃机的出口上的废气净化设备的加热模块，所述加热模块包括催化燃烧器，所述催化燃烧器带有碳氢化合物喷射器(14)且带有在所述废气的流动方向上后接于所述碳氢化合物喷射器(14)的氧化催化器(12)，以用于将热能提供到所述废气净化设备的废气净化装置，其中所述加热模块(I)具有主管路(2)、包含所述催化燃烧器(12,14)的副管路(3)和用于控制流过所述副管路(3)的废气质量流的装置(4、5)，其特征在于，所述副管路(3)在输入侧和输出侧分别具有径向方向上从主管路(2)伸出的转向室(8,8.1)，带有氧化催化器(12)的副管路(11)在所述转向室(8、8.1)之间平行于加热模块(I)的主管路⑵。
15.根据权利要求12至14中一项所述的加热模块，其特征在于，所述输入侧的转向室(8)的横截面积在所述废气的流动方向上扩大,所述输出侧的转向室(8.1)的横截面积在所述废气的流动方向上渐缩，且带有所述氧化催化器(12)的副管路段(11)布置在所述转向室(8、8.1)的横截面积更大的区段之间。
16.根据权利要求15所述的加热模块，其特征在于，在所述转向室(8、8.1)之间延伸的带有所述氧化催化器(12)的副管路段(11)的横截面积是所述主管路(2)内的横截面积的两倍以上。
17.根据权利要求13至16中一项所述的加热模块，其特征在于，所述转向室(8、8.1)分别由两个相互连接的板成型件组成。
18.根据权利要求17所述的加热模块，其特征在于，所述转向室(8、8.1)至少部分地就形成它的转向室部件而言至 少在预制造阶段中具有同类件，例如在所述主管路(I)内相互面对的转向室部件(9.1)是同 类件。
19.根据权利要求17或1 8所述的加热模块，其特征在于，所述输入侧的转向室(8)的位于外侧的转向室部件(9)具有带有向外卷边的凸缘的碳氢化合物喷射器开口，以用于连接所述碳氢化合物喷射器(14)。
20.根据权利要求1至19中一项所述的加热模块，其特征在于，带有碳氢化合物喷射器(14、14.1)被布置为使该碳氢化合物喷射器的雾化喷嘴与含有氧化催化器(12、12.1)的副管路段(11、11.D的纵向轴线对齐。
21.根据权利要求1至20中一项所述的加热模块，其特征在于，在所述副管路(3、3.1)内在所述废气的流动方向上在所述碳氢化合物喷射器(14、14.1)之后且在所述氧化催化器(12、12.I)之前接入有电加热元件(13、13.I)。
22.根据权利要求1至21中一项所述的加热模块，其特征在于，用于控制流过所述副管路(3、3.1)的废气质量流的装置(4、5 ；4.1,5.1)布置在所述加热模块(1、1.1)的所述主管路(2、2.I)内。
【文档编号】F01N3/025GK103477041SQ201280015467
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年3月26日 优先权日:2011年3月28日
【发明者】B.贝尔, B.莫勒, K.施赖维, F.诺亚克, T.卡斯特纳 申请人:Hjs排放技术两合公司