[发明专利]具有反应加热系统的排气系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机，尤其是机动车内燃机的排气系统的系统元件。本发明的另一个主题是具有至少一个系统元件的排气系统。此外，本发明涉及这种反应加热系统的应用，其用于加热这种排气系统的至少一个这种系统元件。本发明同样涉及用于加热这种排气系统的至少一个这种系统元件的方法。

技术背景

在冷启动模式下，内燃机的排气系统通常处于环境温度。然而，在环境温度的温度范围内，排气系统的催化系统元件，例如氧化催化转化器或一氧化氮存储催化转化器及SCR(选择性催化还原)催化转化器，在这样的温度水平下，其催化系统各元件并不能发挥作用或者至少只能发挥有限程度的作用。为了使催化系统元件具有催化活性，需要通过热的废气流对其进行加热。然而具有系统元件的排气系统本身，形成了某种意义上的热量平稳器（ballast），因为即使具有良好绝缘层，但冷的排气系统也会冷却废气流。因此，催化系统元件的位置越靠近排气系统尾部方向，则各催化系统元件的温度将增加得越慢。

此外，即使处于内燃机的低载荷范围，废气温度至少有时也会低于催化系统各元件的工作温度范围，从而在这种情况下，可能会发生废气将催化系统元件冷却到低于其工作温度范围。

上面示例性描述的这些与催化系统元件所需工作温度范围有关的问题，只能通过排气系统或其系统元件的优良绝缘得以部分解决。

由于催化系统元件不具有活性，因此产生的废气排放值是不能接受的，所以在例如冷启动模式下的快速加热是符合需求的，并且在例如低载荷范围内，对催化系统元件进行额外加热是有利的。

因此，这样的需求越来越强烈，即：将排气系统的催化系统元件尽可能快速的提高到工作温度，和/或将催化系统元件准确地始终保持在工作温度范围。

发明内容

因此，本发明提供了排气系统、其系统元件、相关的操作方法、以及反应加热系统的应用的改进或至少可替代的实施方式，用以解决上述问题，其更优选的特征在于排气系统的快速加热行为和/或其更优选的催化系统元件。

根据本发明，通过独立权利要求的内容解决了这个问题。从属权利要求的内容是更有利的实施方式。

本发明是基于这样的总体构想，即装配排气系统或用于内燃机、尤其是机动车内燃机排气系统的系统元件，使其至少具有一个具有封闭的空洞结构的系统部分或元件部分，其中，封闭空洞结构的壁围成了反应室，并且在封闭的空洞结构内布置至少一个反应加热系统的固定系统元件。

这样，反应加热系统包括固定和可移动的系统元件，其在反应室内在释放反应热的放热反应中相互反应。

由于装配了具有反应加热系统的排气系统或至少一个系统元件，因此能实现至少一个更优选的催化系统元件的快速加热。这样，各催化系统元件能快速达到工作温度或工作温度范围，从而能够显著降低废气排放值。

这样，整个排气系统、排气系统的系统部分、排气系统的系统元件和/或系统元件的元件部分可以装配这种空洞结构，该空洞结构装配有反应加热系统的至少一个固定系统元件。因此，这样的空洞结构可以在例如歧管、充电装置、主管、氧化催化转化器、柴油颗粒过滤器、排气管、HWL（尿素水溶液）测量装置、SCR（选择性催化还原）催化转化器、NSK（NOX存储催化转化器）、尾气管、连接线、单向阀或类似装置的里面或上面。

该空洞结构是封闭设计，从而通过空洞结构的壁阻止了与外界的物质交换或将其阻止到一个可忽略的程度。空洞结构的壁围成了反应室，在反应室里，反应加热系统的系统元件可在放热反应中相互反应。空洞结构可以被设计成双层壁套，其中，所述双层壁套可以仅在各系统元件的部分区域设置。这样，双层壁套不必以封闭的方式在圆周方向上包围各系统元件，甚至连部分包围都不需要。因而，这种双层壁套也可在圆周方向上仅部分安装。

优选地，这种双层壁套应用在排气管部分和/或催化系统元件及大体呈圆柱形的排气系统元件上。特别优选地，双层壁套应用在催化系统元件的壁上，例如催化转化器（如NSK或SCR），柴油颗粒过滤器，HWL测量装置和/或FP系统元件以及管道和管部分。

双层壁套也能以不同的方式设计。优选地，支撑类型（管）或支撑罩至少部分被优选由金属片形成的壁在内侧和/或外侧包围。在罩或管与壁之间形成了可抽成真空的中间空间。位于内侧和/或外侧的壁通过焊接、接缝、折叠或类似方法与管或罩相连，这样，中间空间是耐压密闭的。这样，罩或管与壁一起形成了双层壁套。