DE102021100570A1 - Catalyst with heated disc - Google Patents

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Elmar Grussmann
Ulrich Rusche
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    • H05B2203/022—Heaters specially adapted for heating gaseous material

Abstract

Die Erfindung betrifft eine elektrische Heizvorrichtung (1) in einem Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges, aufweisend ein außen umlaufendes, insbesondere rundes Gehäuse, wobei in dem Gehäuse ein Heizleiter (3) angeordnet ist, welcher durch Beaufschlagung mit einem elektrischen Strom erwärmbar ist und einen Katalysator (2) erwärmt. Der Heizleiter (5) ist als Heizscheibe (3) ausgebildet, welche Strahlungswärme auf einen benachbart angeordneten Katalysator (2) abgibt.The invention relates to an electrical heating device (1) in an exhaust system of a motor vehicle, having an externally surrounding, in particular round, housing, with a heating conductor (3) being arranged in the housing, which heating conductor (3) can be heated up by applying an electric current, and a catalytic converter (2nd ) heated. The heating conductor (5) is designed as a heating disk (3) which emits radiant heat onto an adjacently arranged catalytic converter (2).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Heizvorrichtung gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Anspruch 1.The present invention relates to an electric heating device according to the features in the preamble of claim 1.

Eine Heizvorrichtung in Abgassystemen wird zur schnellen Aufwärmung der Abgasnachbehandlungskomponenten verwendet. Bekannt sind Anwendungen im Abgasvollstrom, in der Abgasrückführung in der der SCR Technologie zur Hydrolyse von Harnstoff-Wasser-Lösungen zu Ammoniak. Übliche Bauformen sind elektrische Heizleiter, die aus dünnen Blechstreifen bestehen und zur besseren Wärmeübertragung kleine Kanäle bilden.A heater in exhaust systems is used to rapidly heat up the exhaust aftertreatment components. Applications are known in the exhaust gas full flow, in the exhaust gas recirculation in the SCR technology for the hydrolysis of urea-water solutions to ammonia. The usual designs are electrical heating conductors, which consist of thin sheet metal strips and form small channels for better heat transfer.

Strömt nunmehr das Abgas über den Heizleiter, so wird aufgrund von Konvektion das an dem Heizleiter vorbeiströmende Abgas erwärmt. Dieses erwärmte Abgas gibt sodann seine Wärme an den in Abgasströmungsrichtung nachfolgenden Katalysator ebenfalls aufgrund von Konvektion ab, so dass der Katalysator schneller auf Betriebstemperatur ist. Eine solche Ausgestaltungsvariante ist beispielsweise aus der DE 10 2015 111 689 B3 bekannt. Hier ist jedoch auch gleichsam der Heizleiter selbst in eine mineralische poröse Struktur eingebettet, so dass sich ein erhöhter Fertigungsaufwand ergibt.If the exhaust gas now flows over the heating conductor, the exhaust gas flowing past the heating conductor is heated by convection. This heated exhaust gas then gives off its heat to the catalytic converter which follows in the exhaust gas flow direction, also due to convection, so that the catalytic converter reaches its operating temperature more quickly. Such a variant is, for example, from DE 10 2015 111 689 B3 known. Here, however, the heating conductor itself is also embedded in a porous mineral structure, so that the manufacturing effort is increased.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Zusatzheizung für einen Katalysator bereitzustellen, die zunächst entkoppelt von dem Katalysator angeordnet ist, hohen thermischen und mechanischen Anforderungen in der Fahrzeugabgasanlage entspricht sowie insbesondere für einen Kaltstartvorgang ein besonders schnelles Aufheizen bereitstellt.The object of the present invention is to provide an additional heater for a catalytic converter, which is initially arranged decoupled from the catalytic converter, meets high thermal and mechanical requirements in the vehicle exhaust system and provides particularly rapid heating especially for a cold start process.

Die zuvor genannte Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer elektrischen Heizvorrichtung in einem Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst.The aforementioned object is achieved according to the invention with an electric heating device in an exhaust line of a motor vehicle with the features in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.Advantageous design variants are described in the dependent claims.

Die elektrische Heizvorrichtung in einem Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges weist hierzu ein außen umlaufendes Gehäuse auf. Dabei handelt es sich insbesondere um ein rundes Gehäuse. In dem Gehäuse selbst ist ein Heizleiter angeordnet, wobei der Heizleiter durch Beaufschlagung mit einem elektrischen Strom erwärmbar ist und einen Katalysator erwärmt. Der Katalysator ist ebenfalls in dem Gehäuse angeordnet. Insbesondere ist der Katalysator in Abgasströmungsrichtung, dem Heizleiter nachfolgend angeordnet.For this purpose, the electrical heating device in an exhaust line of a motor vehicle has a peripheral housing on the outside. This is in particular a round housing. A heating conductor is arranged in the housing itself, wherein the heating conductor can be heated by applying an electric current and heats a catalytic converter. The catalytic converter is also arranged in the housing. In particular, the catalytic converter is arranged downstream of the heat conductor in the exhaust gas flow direction.

Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass der Heizleiter selbst als Heizscheibe ausgebildet ist. Dies erfolgt dergestalt, dass der Heizleiter flächenmäßig, insbesondere bezogen auf die Querschnittsfläche, einen großen Teil des nachfolgenden Katalysators abdeckt. Hierdurch wird erfindungsgemäß vorgesehen werden, dass die über den Heizleiter erzeugte und abgegebene Wärmeenergie in Form von Strahlungswärme auf den benachbart angeordneten Katalysator übergeht.According to the invention, it is now provided that the heating conductor itself is designed as a heating disc. This is done in such a way that the heating conductor covers a large part of the subsequent catalytic converter in terms of area, in particular in relation to the cross-sectional area. As a result, it is provided according to the invention that the thermal energy generated and emitted via the heat conductor is transferred in the form of radiant heat to the adjacently arranged catalytic converter.

Somit wird erfindungsgemäße erreicht, dass überhaupt nicht erst ein Abgasstrom vorhanden sein muss, um die Wärme an den Katalysatoren zu übertragen, sondern bereits ein Großteil der Aufheizleistung aufgrund von Wärmestrahlung erfolgt. Somit kann bereits im Startvorgang der Verbrennungskraftmaschine, also noch bevor überhaupt ein Abgasstrom fließt, der Katalysator aufgeheizt werden. Bei Einsetzen des Abgasstromes weist der Katalysator dann bereits eine entsprechende Vorwärmung auf und kann die Abgasemission somit bereits senken, wodurch der Emissionsausstoß im Kaltstartverhalten signifikant nochmals verbessert wird.Thus, according to the invention, it is achieved that an exhaust gas flow does not have to be present at all in order to transfer the heat to the catalytic converters, but rather a large part of the heating capacity already takes place due to thermal radiation. The catalytic converter can thus already be heated up during the starting process of the internal combustion engine, ie even before an exhaust gas stream flows. When the exhaust gas flow begins, the catalytic converter is already preheated and can therefore already reduce exhaust gas emissions, which means that the emissions in the cold start behavior are significantly improved again.

Damit eine Abgasströmung, auch durch den Heizleiter, möglich ist, ist die Heizscheibe selbst wiederum perforiert ausgebildet. Mithin weist die Heizscheibe Löcher, Ausnehmungen oder sonstige Perforierungen auf, damit ein Abgasstrom durch die Heizscheibe hindurchfließen kann.So that an exhaust gas flow, also through the heating conductor, is possible, the heating disk itself is perforated. Consequently, the heated pane has holes, recesses or other perforations so that an exhaust gas stream can flow through the heated pane.

Die Heizscheibe ist durch den Heizleiter selbst ausgebildet. Hierzu ist der Heizleiter insbesondere mäanderförmig bzw. spiralförmig aufgewickelt, so dass bei Draufsicht auf eine Querschnittsansicht durch die Heizvorrichtung bzw. Draufsicht auf die Querspantfläche der Heizscheibe selbst sich eine Spirale ergibt. Dieser Mäander bzw. Spirale weist in seiner Querschnittsfläche bzw. seiner äußeren Abmessung eine Bedeckung des nachfolgenden Katalysators von mehr als 40 %, insbesondere mehr als 45 %, bevorzugt mehr als 50 %, ganz besonders bevorzugt mehr als 60 %, insbesondere mehr als 70 % und ganz besonders bevorzugt mehr als 80 %, und insbesondere mehr als 90 % auf.The heating disc is formed by the heating conductor itself. For this purpose, the heating conductor is wound up in a meandering or spiral shape, so that a spiral results in a top view of a cross-sectional view through the heating device or a top view of the transverse frame surface of the heating pane itself. In its cross-sectional area or its outer dimension, this meander or spiral has a coverage of the subsequent catalyst of more than 40%, in particular more than 45%, preferably more than 50%, very particularly preferably more than 60%, in particular more than 70% and most preferably more than 80%, and especially more than 90%.

Dies bedeutet, dass die Heizscheibe eine Querschnittsfläche in den vorgenannten Prozentbereichen, insbesondere einen Großteil der Querschnittsfläche durch das des Katalysators in Abgasstörungsrichtung bedeckt. Damit jedoch der Gegendruck im Abgasstrom nicht erhöht wird, ist die Heizscheibe bzw. sind die einzeln aufgewickelten Leiterbahnen des Heizleiters selbst perforiert ausgebildet. Die vorgenannten Prozentangaben zur Querschnittsfläche beziehen sich somit auf die äußeren Abmessungen nicht die Perforation. Die Perforierungen bzw. Ausnehmungen in dem Heizleiter selber müssten von dieser Querschnittsfläche theoretisch abgezogen werden. In Bezug auf den erfinderischen Effekt, wonach eine große Fläche des nachfolgenden Katalysators derart bedeckt wird, dass die von der Heizscheibe abgegebene Strahlungswärme auf den nachfolgenden Katalysator möglichst großflächig und damit auch homogen abgegeben wird, ist jedoch die Querschnittsfläche der Bedeckung wichtig. Die Perforation bzw. Ausnehmungen können davon abgezogen werden, da die Perforation umgebenden Randbereiche des Heizleiters sich aufgrund elektrischer Energie erwärmen und dann insbesondere Strahlungswärme an den Katalysator abgeben.This means that the heating disk covers a cross-sectional area in the aforementioned percentage ranges, in particular a large part of the cross-sectional area through that of the catalytic converter in the exhaust gas disturbance direction. However, so that the back pressure in the exhaust gas flow is not increased, the heating disk or the individually wound conductor tracks of the heating conductor itself are perforated. The aforementioned percentages for the cross-sectional area therefore relate to the external dimensions and not the perforation. The perforations or recesses in the heating conductor itself would theoretically have to be subtracted from this cross-sectional area. Regarding the inventive effect, after which a large area of the subsequent catalyst is covered in such a way that the However, the cross-sectional area of the cover is important. The perforation or recesses can be subtracted from this, since the edge regions of the heat conductor surrounding the perforation heat up due to electrical energy and then give off radiant heat in particular to the catalytic converter.

Die Heizscheibe bzw. der gewundene Heizleiter zur Ausbildung der Heizscheibe ist selbst aus einem Drahtgeflecht, einem Streckmetall oder einem perforierten Blech hergestellt. Insbesondere ist der Heizleiter perforiert ausgebildet. Erfindungsgemäß ist somit der Heizleiter eine Scheibe bzw. einen scheibenförmigen Körper ausbildend, aufgewickelt.The heating disk or the coiled heating conductor for forming the heating disk is itself made of wire mesh, expanded metal or perforated sheet metal. In particular, the heating conductor is perforated. According to the invention, the heating conductor is wound up to form a disc or a disc-shaped body.

Diese Heizscheibe ist bevorzugt an dem in Abgasströmungsrichtung auf die Heizscheibe folgenden Katalysator selbst abgestützt. Die Abstützung erfolgt insbesondere elektrisch isoliert. Die Abstützung kann jedoch thermisch leitend erfolgen. Somit kann zusätzlich zu der Wärmestrahlung noch Wärmeleitung von der Heizscheibe an den Katalysator erfolgen.This heating disc is preferably supported on the catalytic converter itself, which follows the heating disc in the exhaust gas flow direction. The support takes place in particular in an electrically insulated manner. However, the support can be thermally conductive. Thus, in addition to the thermal radiation, thermal conduction can also take place from the heated pane to the catalytic converter.

Auch kann der Heizscheibe in Abgasströmungsrichtung ein Stützkatalysator vorgelagert sein. Insbesondere wird der Stützkatalysator ebenfalls durch die Wärmestrahlung gerade im Kaltstartverhalten vorerwärmt, was sich weiterhin positiv auf eine Reduktion von Emissionen gerade im Kaltstartverhalten auswirkt. Die initiale Abgasströmung beim Kaltstarten trifft somit zunächst auf den bereits durch Wärmestrahlung vorerwärmten Stützkatalysator, wodurch bereits Schadstoffe auch im Stützkatalysator umgewandelt werden können. Insbesondere dient jedoch dann für den weiteren Betrieb der Stützkatalysator zur Kompensation von Schwingungen und/oder thermischen Ausdehnungen, mithin der Langlebigkeit der gesamten erfindungsgemäßen Anordnung.A support catalytic converter can also be placed in front of the heated window in the exhaust gas flow direction. In particular, the support catalytic converter is also preheated by the heat radiation, especially during cold starts, which also has a positive effect on reducing emissions especially during cold starts. The initial flow of exhaust gas during a cold start thus first hits the support catalyst, which has already been preheated by thermal radiation, which means that pollutants can also be converted in the support catalyst. In particular, however, the support catalytic converter then serves to compensate for vibrations and/or thermal expansion for further operation, and thus the longevity of the entire arrangement according to the invention.

Auch können zwei oder mehr Heizscheiben mechanisch angeordnet und elektrisch parallel geschaltet sein. Die Heizleistung kann hierdurch verbessert werden.Two or more heating disks can also be arranged mechanically and connected electrically in parallel. The heating capacity can be improved as a result.

Auch ist es möglich, die Heizscheibe zwischen zwei Katalysatoren anzuordnen. Das zwischen bezieht sich auf die Abgasströmungsrichtung. Es kann ein jeweiliger Spalt verbleiben, so dass die Heizscheibe nicht unmittelbar anliegt. Insbesondere kann somit die Strahlungswärme bei Aktivierung der Heizscheibe an den vorgelagerten, aber auch nachgelagerten jeweiligen Katalysator weitergegeben werden.It is also possible to arrange the heating disk between two catalytic converters. The between refers to the exhaust gas flow direction. A respective gap can remain, so that the heated pane does not lie directly against it. In particular, the radiant heat can thus be passed on to the upstream, but also to the downstream respective catalytic converter when the heating disc is activated.

Strömt dann das Abgas, wird über die Strahlungswärme noch auch der vorgelagerte Katalysator geheizt. Mittels Konvektion über Überstreichen des Abgases der Heizscheibe an dem nachgelagerten Katalysator abgegeben wird.If the exhaust gas then flows, the upstream catalytic converter is also heated by the radiant heat. Is released by means of convection sweeping the exhaust gas of the heating disk to the downstream catalytic converter.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltungsvariante ist die Heizscheibe als gebundener Heizleiter ausgebildet. Der Strang des Heizleiters selbst ist als im Querschnitt gebogenes Lamellenblech ausgebildet. Die einzelnen gewundenen Stränge überlappen sich in Radialrichtung. Aufgrund der Tatsache, dass der einzelne jeweilige Strang im Querschnitt wellenförmig gebogen ist, ergibt sich trotz radialer Überlappung ein axialer Durchlass. Hierdurch wird erreicht, dass eine größt mögliche Fläche als Querspannfläche bedeckt ist, so dass gerade bei abgegebener Strahlung der nachgelagerte Katalysator größtmöglich bedeckt ist. Gleichzeitig jedoch wird es ermöglicht, dass Abgas auch durch die Heizscheibe selbst strömt, ohne dass der Strang des Heizleiters in sich perforiert ist.In a further particularly preferred embodiment variant, the heating pane is designed as a bonded heating conductor. The strand of the heating conductor itself is designed as a lamellar plate with a curved cross section. The individual twisted strands overlap in the radial direction. Due to the fact that the individual strands are curved in a wavy cross-section, there is an axial passage despite the radial overlap. This ensures that the largest possible surface is covered as a transverse clamping surface, so that the downstream catalytic converter is covered as much as possible, especially when the radiation is emitted. At the same time, however, it is possible for exhaust gas to flow through the heating pane itself without the strand of the heating conductor being perforated.

Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der vorliegenden Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:

  • 1 eine erfindungsgemäße Anordnung einer elektrischen Heizvorrichtung,
  • 2 eine Längsschnittansicht;
  • 3 eine Draufsicht,
  • 4 und 5 eine Heizscheibe in Form eines gewundenen Heizleiters mit radialer Überdeckung.
Further advantages, features, properties and aspects of the present invention are the subject of the following description. Preferred configurations are shown in the figures. These serve for a simple understanding of the invention. Show it:
  • 1 an arrangement according to the invention of an electric heating device,
  • 2 a longitudinal sectional view;
  • 3 a top view,
  • 4 and 5 a heating disk in the form of a wound heating conductor with radial overlap.

In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt.In the figures, the same reference numbers are used for the same or similar components, even if a repeated description is omitted for reasons of simplification.

1 zeigt eine erfindungsgemäße Anordnung einer elektrischen Heizvorrichtung 1. Hierzu ist ein Katalysator 2 mit einer in Abgasströmungsrichtung A vorgelagerten Heizscheibe 3 in einem Gehäuse, insbesondere rundem Gehäuse 4 angeordnet. An der Gehäuse 4 können elektrische Anschlüsse 5 vorhanden sein, so dass die im Gehäuse 4 angeordnete Heizscheibe 3 mit Strom beaufschlagbar ist. 1 shows an arrangement according to the invention of an electric heating device 1. For this purpose, a catalytic converter 2 with a heating disc 3 arranged upstream in the exhaust gas flow direction A is arranged in a housing, in particular a round housing 4. Electrical connections 5 can be present on the housing 4 so that the heating disc 3 arranged in the housing 4 can be supplied with current.

2 zeigt eine Längsschnittansicht. In dem Gehäuse 4 ist der Katalysator 2 in Abgasströmungsrichtung A der Heizscheibe 3 nachgelagert. Die Heizscheibe 3 selbst ist scheibenförmig durch einen mäanderförmig oder spiralförmig gewundenen Heizleiter ausgebildet. 2 shows a longitudinal sectional view. In the housing 4, the catalytic converter 2 is located downstream of the heated disc 3 in the exhaust gas flow direction A. The heating disc 3 itself is disc-shaped by means of a meandering or spirally wound heating conductor.

Die Heizscheibe 3 erstreckt sich im Querschnitt über einen großen Flächenanteil des nachgelagerten Katalysators 2. Dies wird nochmals in 3 ersichtlich. Die Heizscheibe 3 selbst ist aus einem perforierten Blechstreifen ausgebildet und spiralförmig bzw. mäanderförmig gewunden. Die Querschnittsfläche der äußeren Abmessungen des Blechstreifens decken mehr als 40, insbesondere mehr als 45, mehr als 50 und in diesem Fall mehr als 70 % der Querschnittsgelenke des dahinterliegenden Katalysators 2 flächenmäßig ab. Zwischen seinen äußeren Abmessungen ist der Heizleiter der Heizscheibe 3 perforiert ausgebildet. Diese Perforation ist nicht von der prozentualen Angabe der flächenmäßigen Abdeckung abgezogen. Somit kann Abgas auch durch den perforierten Heizleiter 5 hindurchtreten. Gleichzeitig ist jedoch die dahinterliegende Fläche aufgrund der äußeren Abmessungen der Heizscheibe 3 abgedeckt, so dass die von der Heizscheibe 3 abgegebene Strahlungswärme einen großen Flächenanteil des dahinter befindlichen Katalysators abdeckt. Nicht näher dargestellt sind evtl. Abstützungen der Heizscheibe an dem Katalysator selber. Diese sind jedoch vorhanden, um zum einen eine mechanische Stabilität gegen das strömende Abgas zu erreichen, gleichzeitig auch thermische Ausdehnungen und/oder Schwingungen zu kompensieren.The cross-section of the heated disc 3 extends over a large area of the downstream catalytic converter 2. This is shown again in 3 apparent. The heating disc 3 itself is formed from a perforated sheet metal strip and is wound in a spiral or meandering shape. The cross-sectional area of the outer dimensions of the metal strip covers more than 40%, in particular more than 45%, more than 50% and in this case more than 70% of the cross-sectional joints of the catalytic converter 2 lying behind it. Between its outer dimensions, the heating conductor of the heating pane 3 is perforated. This perforation is not subtracted from the areal coverage percentage. Thus exhaust gas can also pass through the perforated heat conductor 5 . At the same time, however, the area behind it is covered due to the outer dimensions of the heated pane 3, so that the radiant heat emitted by the heated pane 3 covers a large proportion of the area of the catalytic converter located behind it. Any supports for the heating disc on the catalytic converter itself are not shown in detail. However, these are present in order to achieve mechanical stability against the flowing exhaust gas and at the same time to compensate for thermal expansion and/or vibrations.

Ferner ist im Vergleich von 3 zu 2 zu erkennen, dass die Breite 6 des Heizleiters der Heizscheibe 3, welche sich insbesondere quer zur Abgasströmungsrichtung A bemisst, mindestens zweimal, bevorzugt dreimal, besonders bevorzugt viermal größer ist, als die in 2 gezeigte Tiefe 7 des Heizleiters, wobei sich die Tiefe 7 in Abgasströmungsrichtung A bemisst.Furthermore, in the comparison of 3 to 2 It can be seen that the width 6 of the heating conductor of the heating pane 3, which is measured in particular transversely to the exhaust gas flow direction A, is at least twice, preferably three times, particularly preferably four times larger than the width in 2 shown depth 7 of the heating conductor, the depth 7 being measured in the exhaust gas flow direction A.

4 zeigt eine perspektivische Ansicht auf eine Heizvorrichtung 1. 4 shows a perspective view of a heating device 1.

5 zeigt eine Längsschnittansicht entlang der Schnittlinie B-B aus 4 an der gleichen Heizvorrichtung 1. 5 Fig. 12 shows a longitudinal sectional view along line BB 4 on the same heater 1.

Auch hier ist in einem Gehäuse 4 ein Katalysator 2 angeordnet. Der Katalysator 2 ist in Abgasströmungsrichtung A der Heizscheibe 3 nachgelagert. Die Heizscheibe 3 ist ein spiralförmig bzw. mäanderförmig gewundener Heizleiter 8, der jeweils über außerhalb des Gehäuses 4 liegende elektrische Anschlüsse 5, nicht näher dargestellt, mit einer Stromquelle verbunden wird.Here, too, a catalytic converter 2 is arranged in a housing 4 . The catalytic converter 2 is located downstream of the heated window 3 in the exhaust gas flow direction A. The heating disc 3 is a spirally or meanderingly wound heating conductor 8 which is connected to a power source via electrical connections 5 located outside the housing 4 (not shown in detail).

In der 5 ist in der Längsschnittansicht die jeweilige Windung des Heizleiters 8 im Querschnitt gezeigt. Dies sind einzelne Lamellen, die im eigenen Querschnitt einen S-schlagförmigen bzw. Z-förmigen bzw. wellenförmigen Verlauf aufweisen. Somit überdecken sich die einzelnen Windungen des Heizleiters 8 in Radialrichtung. In Axialrichtung kann dargestellt das Abgas durch die Überdeckung gemäß der Strichlinie in Abgasströmungsrichtung A durch die Heizscheibe 3 hindurchtreten. Dazu sind die einzelnen Windungen, die sich in Radialrichtung überlappen, in Axialrichtung voneinander beabstandet, so dass eine jeweilige Öffnung 9 zum Durchtritt des Abgases vorhanden ist. Auf diese Art und Weise wird im Querschnitt des Gehäuses 4 bzw. die Querspannfläche des Katalysators 2 größtmöglich von der Heizscheibe 3 überdeckt. Die abgestrahlte Wärme der Heizscheibe 3 bedeckt somit eine größtmögliche Fläche. Aufgrund des einzelnen Querschnitts einer jeder Windung des Heizleiters 8, welcher im Wesentlichen fest ist, ist ein guter Stromdurchfluss und damit Erwärmung des Heizleiters 8 zur Wärmeabgabe mittels Wärmestrahlung hergestellt. Die einzelnen Windungen können nicht näher dargestellt miteinander gekoppelt sein, beispielsweise gegeneinander abgestützt sein, so dass auch bei Auftreten einer Abgasströmung eine Verformung der einzelnen Windungen zueinander vermieden wird.In the 5 the respective winding of the heating conductor 8 is shown in cross section in the longitudinal sectional view. These are individual lamellae, which have an S-shaped, Z-shaped or wave-shaped course in their own cross-section. The individual windings of the heating conductor 8 thus overlap in the radial direction. Shown in the axial direction, the exhaust gas can pass through the heating disc 3 through the covering according to the dashed line in the exhaust gas flow direction A. For this purpose, the individual windings, which overlap in the radial direction, are spaced apart from one another in the axial direction, so that there is a respective opening 9 for the exhaust gas to pass through. In this way, the cross section of the housing 4 or the transverse clamping surface of the catalytic converter 2 is covered by the heating disk 3 to the greatest possible extent. The radiated heat of the heating pane 3 thus covers the largest possible area. Due to the individual cross section of each turn of the heating conductor 8, which is essentially solid, a good current flow and thus heating of the heating conductor 8 for heat dissipation by means of thermal radiation is produced. The individual windings can be coupled to one another (not shown in more detail), for example supported against one another, so that deformation of the individual windings relative to one another is avoided even if an exhaust gas flow occurs.

BezugszeichenlisteReference List

11
Heizvorrichtungheating device
22
Katalysatorcatalyst
33
Heizscheibeheated disc
44
GehäuseHousing
55
elektrischer Anschlusselectrical connection
66
BreiteBroad
77
Tiefedepth
88th
Heizleiterheating conductor
99
Öffnung opening
AA
Abgasströmungsrichtungexhaust gas flow direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102015111689 B3 [0003]DE 102015111689 B3 [0003]

Claims (12)

Elektrische Heizvorrichtung (1) in einem Abgasstrang eines Kraftfahrzeuges, aufweisend ein außen umlaufendes, insbesondere rundes Gehäuse, wobei in dem Gehäuse ein Heizleiter angeordnet ist, welcher durch Beaufschlagung mit einem elektrischen Strom erwärmbar ist und einen Katalysator (2) erwärmt, dadurch gekennzeichnet, dass der Heizleiter als Heizscheibe (3) ausgebildet ist, welche Strahlungswärme auf einen benachbart angeordneten Katalysator (2) abgibt.Electrical heating device (1) in an exhaust system of a motor vehicle, having an externally circumferential, in particular round housing, with a heating conductor being arranged in the housing, which can be heated by applying an electric current and heats a catalytic converter (2), characterized in that the heating conductor is designed as a heating disc (3) which emits radiant heat onto an adjacently arranged catalytic converter (2). Elektrische Heizvorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizscheibe (3) perforiert ist.Electric heater (1) after claim 1 , characterized in that the heating disc (3) is perforated. Elektrische Heizvorrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizscheibe (3) durch einen Mäander ausgebildet ist.Electric heater (1) after claim 1 or 2 , characterized in that the heating disc (3) is formed by a meander. Elektrische Heizvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizscheibe (3) mindestens 40% der Querschnittsfläche des Katalysators (2) bedeckt, insbesondere mehr als 45%, bevorzugt mehr als 50%, besonders bevorzugt mehr als 60 %, ganz besonders bevorzugt mehr als 80 %.Electrical heating device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the heating disk (3) covers at least 40% of the cross-sectional area of the catalytic converter (2), in particular more than 45%, preferably more than 50%, particularly preferably more than 60% , most preferably more than 80%. Elektrische Heizvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizscheibe (3) aus einem Drahtgeflecht, einem Streckmetall oder einem perforierten Blech hergestellt ist.Electrical heating device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the heating disc (3) is made of wire mesh, expanded metal or perforated sheet metal. Elektrische Heizvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizscheibe (3) katalytisch beschichtet ist.Electrical heating device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the heating disc (3) has a catalytic coating. Elektrische Heizvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizscheibe (3) an dem Katalysator (2) abgestützt ist.Electric heating device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the heating disk (3) is supported on the catalytic converter (2). Elektrische Heizvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator (2) in Abgasströmungsrichtung der Heizscheibe (3) vor- oder nachgelagert ist.Electrical heating device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the catalytic converter (2) is arranged upstream or downstream of the heating disc (3) in the exhaust gas flow direction. Elektrische Heizvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizscheibe (3) in Abgasströmungsrichtung zwischen zwei Katalysatoren (2) angeordnet ist.Electrical heating device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the heating disc (3) is arranged between two catalytic converters (2) in the exhaust gas flow direction. Elektrische Heizvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei oder mehr Heizscheiben (3) parallel angeordnet und elektrisch angeschlossen sind.Electrical heating device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that two or more heating disks (3) are arranged in parallel and electrically connected. Elektrische Heizvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite (6) des Heizleiters quer zur Abgasströmungsrichtung (A) mindestens zweimal, bevorzugt dreimal, insbesondere fünfmal so groß ist, im Vergleich zur Tiefe (7) des Heizleiters in Abgasströmungsrichtung (A).Electrical heating device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the width (6) of the heating conductor transversely to the exhaust gas flow direction (A) is at least twice, preferably three times, in particular five times as great as the depth (7) of the heating conductor in Exhaust gas flow direction (A). Elektrische Heizvorrichtung (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Heizscheibe (3) durch einen spiralförmig gewundenen Heizleiter (8) ausgebildet ist, wobei sich die einzelnen Windungen in Radialrichtung überdecken, in Axialrichtung voneinander beabstandet sind, dergestalt, dass Abgas durch die Heizscheibe (3) strömen kann.Electrical heating device (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the heating disk (3) is formed by a spirally wound heating conductor (8), the individual turns overlapping in the radial direction and being spaced apart from one another in the axial direction, such that exhaust gas can flow through the heated disc (3).
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