CN217233626U - 加热装置和机动车尾气处理*** - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于机动车尾气处理***的加热装置和机动车尾气处理***，所述加热装置包括：待安装至机动车尾气处理***的管道内的筒状的外壳；固定至所述外壳的一端处的绝缘支撑板；在外壳内部固定至所述支撑板并与所述支撑板电绝缘的加热元件；在外壳内绕所述加热元件布置成与所述加热元件相接触且电连接的电极元件，所述电极元件与所述外壳被安装成使所述电极元件与所述外壳之间电绝缘；以及用于将电源引入至电极元件的接线端子，所述接线端子穿过外壳并与外壳电绝缘。采用本申请的加热装置，不仅可以节省更多的空间，而且还能对尾气进行均匀的加热，提高整个***的工作效率。

Description

加热装置和机动车尾气处理***

技术领域

本申请涉及一种机动车尾气处理***，尤其涉及一种用于机动车尾气处理***的加热装置。

背景技术

针对国家第六阶段机动车污染物排放标准(简称国六标准)的规定，已开发出了各种车辆尾气后处理***(ATS)，以减少来自尾气的氮氧化物(NOx)、颗粒物质(PM)以及碳氢化合物(HC)。这些尾气后处理***(ATS)通常由氧化催化器(DOC)来氧化来自发动机的残余碳氢化合物(HC)，由颗粒过滤器(DPF)来过滤固体颗粒，并且由选择性催化还原器(SCR)使用氨喷雾使得氮氧化物(NOx)还原成氮气和/或使用选择性催化还原器(SCR)/氨氧化催化器(AMOX)来氧化过量的氨。

在针对实际行驶污染物排放(RDE)的国六排放标准所规定的便携式排放测试***(PEMS)测试中，对于尾气排放的要求已经非常严格，特别是对于氮氧化物(NOx)还原来说，在针对国六排放的尾气后处理***(ATS)***中，如果排放气体能到200℃以上的话，选择性催化还原剂(SCR)转换率目前已经高达95％以上。预计下一阶段的柴油机尾气排放规定将需要满足接近零氮氧化物(NOx)排放的要求。为了满足这一目标，已有人提出了很多方案，例如将两个尾气后处理***(ATS)串到一起，并在发动机冷却开始时增加尾气温度以提高选择性催化还原器(SCR)转换率，这就对尾气加热提出了更高的要求。

为了充分增加发动机冷却开始时的排放气体温度，在国六排放的尾气后处理***(ATS)上采用电加热器来满足零氮氧化物(NOx)排放规定。

对于安装在尾气后处理***(ATS)上的电加热器，其位置可以直接固定在氧化催化器(DOC)、颗粒捕捉器(DPF)或者选择性催化还原器(SCR)之前，然而，近年来，这些电加热器在电阻设计、固定模式和空间布置上受到了限制，为解决这些问题，需要提供一种能紧凑布置且高效加热的加热装置，以对尾气处理***中的尾气进行均匀快速的加热。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种能对机动车排放的尾气进行均匀且快速加热同时结构紧凑的用于尾气处理***的加热装置。

为此，本申请提供一种用于机动车尾气处理***的加热装置，所述加热装置包括：待安装至所述机动车尾气处理***的管道内的筒状的外壳；固定至所述外壳的绝缘支撑板；在所述外壳内部固定至所述支撑板并与所述支撑板电绝缘的加热元件；在所述外壳内绕所述加热元件布置成与所述加热元件相接触且电连接的电极元件，所述电极元件与所述外壳被安装成使所述电极元件与所述外壳之间电绝缘；以及用于将电源引入至所述电极元件的接线端子，所述接线端子穿过所述外壳并与所述外壳电绝缘。

可选地，所述电极元件与所述外壳之间具有间隙。

可选地，所述电极元件与所述外壳之间设置有耐高温的电绝缘材料。

可选地，所述支撑板由陶瓷材料制成，且所述支撑板上形成有多个小孔。

可选地，所述小孔的数目设置为多到足以供空气平滑通过且少到使得支撑板具有足够的强度。

可选地，所述加热元件由多组高电阻率材料条带堆叠缠绕而成。

可选地，所述电极元件为环形，由第一电极部和第二电极部构成，第一电极部和第二电极部的端部之间具有间隙，第一电极部和第二电极部之一构成阳极，第一电极部和第二电极部中的另一个构成阴极或接地。

可选地，所述电极元件的电阻率低于所述加热元件的电阻率。

可选地，所述加热元件通过电绝缘连接件固定至所述支撑板。

本申请还涉及一种机动车尾气处理***，其包括氧化催化单元、颗粒过滤单元、以及选择性催化剂还原单元，所述机动车尾气处理***还包括与所述氧化催化单元、颗粒过滤单元或选择性催化剂还原单元相关联的如上所述的加热装置。

在采用具有上述特征的本申请加热装置的机动车尾气处理***中，不仅可以节省更多的空间，而且还能对尾气进行均匀的加热，提高了整个***的工作效率。

附图说明

从后述的详细说明并结合下面的附图将能更全面地理解本申请的前述及其它方面。需要指出的是，各附图的比例出于清楚说明的目的有可能不一样，但这并不会影响对本申请的理解。在附图中：

图1为根据本申请实施例的用于尾气处理***的加热装置从一侧看的透视图；

图2为图1所示加热装置从另一侧看的透视图；以及

图3为根据本申请实施例的加热装置的分解透视图；

具体实施方式

在本申请的各附图中，结构相同或功能相似的特征由相同的附图标记表示，附图并非严格按比例绘制，而是为了清楚起见有所夸大。

图1和图2分别从两个相反侧示出了根据本申请一个实施例的用于尾气处理***的加热装置。

如图1所示，所述加热装置包括外壳1、安装于所述外壳1内部的加热元件2以及位于所述加热元件2和外壳1之间的电极元件3。

如图2所示，所述加热装置还包括安装于所述外壳1以用于支撑所述加热元件2的支撑板4，所述支撑板4安装于所述外壳1的在轴向上的一端处。

在本申请的实施例中，外壳1为圆筒状，可以例如由金属制成，其可以通过现有技术中的安装方式被固定至机动车尾气处理***的氧化催化单元(DOC)、颗粒过滤单元(DPF)、以及选择性催化剂还原单元(SCR)的管道内，例如，可通过焊接、螺纹紧固件连接等进行安装，安装方式还可根据实际所应用的氧化催化单元(DOC)、颗粒过滤单元(DPF)、以及选择性催化剂还原单元(SCR)的具体结构进行调整。

如图3的分解图所示，在外壳1上形成有通孔11，接线端子5穿过所述通孔11被安装至所述电极元件3，接线端子5被连接至外部电源，以将电力供应至所述电极元件3。

所述接线端子5具有与通孔11配合的固定部51和从固定部51沿外壳1的径向延伸到外壳1外部的接线部52，所述固定部51与所述外壳1之间设置有绝缘件，以使接线端子5与外壳1之间绝缘。固定部51可以与电极元件3进行导电连接或电接触，以引入电力至电极元件3。

所述电极元件3为环形，其由两个半环形的电极部即第一电极部31和第二电极部32构成，第一电极部31和第二电极部32环绕加热元件2设置且与加热元件2相接触，第一电极部31和第二电极部32的端部在圆周方向上间隔开设置，使得第一电极部31和第二电极部32之间具有间隙33和34，间隙33、34的大小可根据加热元件2的尺寸和堆叠方式来设置。所述第一电极部31和第二电极32中之一作为阳极，所述第一电极部31和第二电极32中的另一个作为阴极或接地。

工作时，电流从接线端子5流入第一电极部31，然后进入并联的加热元件2的各个电阻条带，然后到达第二电极部32或接地。

所述加热元件2为电加热元件，其整体上为盘形，由多组电阻材料并联缠绕而成，如图1和图3中所示，由3组电阻材料制成，在优选的实施例中，加热元件2由导热性好且电阻率大的材料例如铁铬铝片材制成，其缠绕方式可以根据需要进行调整。当然，电阻材料也不限于图中所示的3组，可以根据实际加热需要设置成多于3组。每组电阻材料均为片材条带，即，加热元件2由多组电阻材料片材条带堆叠缠绕而成。整个加热元件2的沿轴向的厚度方向即为单个电阻材料片材条带的宽度方向。

电极元件3由具有低电阻率的材料制成，优选地电极元件3的电阻率远小于所述加热元件2的电阻率，以避免电极元件3过热。优选地，电极元件3由例如铜的金属制成。

所述电极元件3可以例如通过焊接被固定至所述加热元件2，也可以通过其他方式进行电连接。

所述支撑板4为盘状，其由不导电材料制成，例如陶瓷，所述支撑板4中设置有若干个沿厚度方向穿过支撑板4的小孔41，使得支撑板4成为一个多孔板，小孔41的目数可以根据需要进行设置，一方面，小孔41的数量多到足以使得气体能够平滑地通过所述支撑板4，同时避免在安装后背压过大。另一方面，小孔41的数量少到足以使得支撑板4能具有需要的强度，以避免支撑板4的破裂和变形。

另外，小孔41的数量也与支撑板4的厚度相匹配，支撑板4的厚度越大，其强度越大，因而可以使得小孔41数量设置得更多，支撑板4厚度越小，其强度较小，小孔41数量设置得更少。实际中，为了在支撑板4的强度和厚度以及所占用的空间上获得平衡，可在优选实施例中，将支撑板4的厚度设为约几毫米。

优选地，所述小孔41在支撑板4上均匀分布。

本申请中，在电极元件3固定至加热元件2上之后，所形成的组件的外径，即组装后的电极元件3的外径小于外壳1的内径，且电极元件3和外壳1之间被安装成使得其间具有间隙，以使外壳1和电极元件3之间绝缘。优选地电极元件3和加热元件2安装成与外壳1同心，但也可以不同心，只要电极元件3与外壳1之间具有间隙以使其间绝缘即可。

也可以在电极元件3和外壳1之间设置绝缘材料，例如耐高温的绝缘填料。

支撑板4的外径可以略小于外壳1的内径，以安装在外壳1的一个端部内，例如通过已知的机械连接方式进行固定。

或者，支撑板4的外径也可以大体上等于外壳1的外径，从而支撑板4安装在外壳1的端面上，且例如通过已知的机械连接方式进行固定。

安装时，加热元件2抵靠支撑板4，以使得其由支撑板4进行支撑，优选地，可通过绝缘螺钉将加热元件2紧固至支撑板4。

图3中示例性地示出了电极元件3的在轴向上的宽度大致等于所述电热元件2在轴向上的厚度，但是，电极元件3的在轴向上的宽度也可以小于或大于加热元件2在轴向上的厚度，只要能够有效地引入电力至加热元件2即可。

本申请的加热装置的组装过程描述如下：

首先，将加热元件2和电极元件3的两个电极部31、32例如通过焊接方式连接在一起，并使得两个电极部分开一段间隙，然后将加热元件2和电极元件3的组件通过绝缘螺钉连接至所述支撑板4，随后将组装后的加热元件2、电极元件3以及支撑板4装配到外壳1，使得电极元件3和外壳1之间具有间隙。最后，将接线端子5安装至所述外壳1，形成为完整的加热装置，最后将组装好的加热装置根据需要安装至尾气处理***的不同阶段，例如氧化催化单元(DOC)、颗粒过滤单元(DPF)、或选择性催化剂还原单元(SCR)中。

与传统的金属支撑蜂窝形式的支撑板相比，本申请中的多孔陶瓷板形式的支撑件能在有效支撑加热元件的同时，因陶瓷板本身的厚度较薄而可以节省更多的空间，使得整个加热装置的尺寸更加紧凑。

本申请中并不限于上述实施例，而是可以进行各种变化，例如堆叠式加热元件2的堆叠缠绕方式可以并不限于图中所示，只要能有效地产生热量，外壳1和电极元件3也可以不为圆筒形，而是为多边筒形。接线端子5也可以整个被包覆在电绝缘层中。

外壳1、电极元件2以及加热元件2可直接焊接到支撑板4或者可以使用绝缘螺钉来将加热元件2固定到支撑板4上。

加热装置在被应用于机动车尾气后处理***(ATS)时，其位置可以直接固定在氧化催化单元(DOC)、颗粒过滤单元(DPF)、或选择性催化剂还原单元(SCR)之前，或根据需要进行调整。

尽管这里详细描述了本申请的特定实施方式，但它们仅仅是为了解释的目的而给出的，而不应认为它们对本申请的范围构成限制。在不脱离本申请精神和范围的前提下，各种替换、变更和改造可被构想出来。

Claims (10)

1.一种加热装置，用于机动车尾气处理***，其特征在于，所述加热装置包括：

待安装至所述机动车尾气处理***的管道内的筒状的外壳(1)；

固定至所述外壳(1)的绝缘支撑板(4)；

在所述外壳(1)内部固定至所述支撑板(4)以由所述支撑板(4)支撑并与所述支撑板(4)电绝缘的加热元件(2)；

在所述外壳(1)内绕所述加热元件(2)布置成与所述加热元件(2)相接触且电连接的电极元件(3)，所述电极元件(3)与所述外壳(1)被安装成使所述电极元件(3)与所述外壳(1)之间电绝缘；以及

用于将电源引入至所述电极元件(3)的接线端子(5)，所述接线端子(5)穿过所述外壳(1)并与所述外壳(1)电绝缘。

2.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述电极元件(3)与所述外壳(1)之间具有间隙。

3.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述电极元件(3)与所述外壳(1)之间设置有耐高温的电绝缘材料。

4.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述支撑板(4)由陶瓷材料制成，且所述支撑板(4)上形成有多个小孔(41)。

5.根据权利要求4所述的加热装置，其特征在于，所述小孔(41)的数目设置为多到足以供空气平滑通过且少到使得支撑板(4)具有足够的强度。

6.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述加热元件(2)由多组高电阻率材料条带堆叠缠绕而成。

7.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述电极元件(3)为环形，由第一电极部(31)和第二电极部(32)构成，第一电极部(31)和第二电极部(32)的端部之间具有间隙，第一电极部(31)和第二电极部(32)之一构成阳极，第一电极部(31)和第二电极部(32)中的另一个构成阴极或接地。

8.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述电极元件(3)的电阻率低于所述加热元件(2)的电阻率。

9.根据权利要求1所述的加热装置，其特征在于，所述加热元件(2)通过电绝缘连接件固定至所述支撑板(4)。

10.一种机动车尾气处理***，包括氧化催化单元、颗粒过滤单元、以及选择性催化剂还原单元，其特征在于，所述机动车尾气处理***还包括与所述氧化催化单元、颗粒过滤单元或选择性催化剂还原单元相关联的根据权利要求1-9中任一项所述的加热装置。

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