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公開番号2024059544
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-01
出願番号2023078261
出願日2023-05-11
発明の名称内燃機関の排気ガスシステム用の加熱モジュールおよび関連した方法
出願人フリードリヒボイゼンゲーエムベーハーウントコムパニーカーゲー,ヴィテスコテクノロジーズゲー・エム・ベー・ハー,Vitesco Technologies GmbH
代理人個人,個人
主分類F01N 3/20 20060101AFI20240423BHJP(機械または機関一般;機関設備一般;蒸気機関)
要約【課題】内燃機関の始動直後に加熱モジュールを効率的に用いる。
【解決手段】本発明は、内燃機関の排気ガスシステム用の加熱モジュールに関し、該加熱モジュールは、少なくとも1つの入口開口部および少なくとも1つの出口開口部を有し、入口開口部および出口開口部によって、加熱モジュールは排気ガスシステムに接続されることができ、一次ラインおよび二次ラインが、加熱モジュールを通流する排気ガスを案内するように入口開口部と出口開口部との間に設けられ、両ラインは、分岐セクションによって両ラインの上流端で、および合流チャンバによって両ラインの下流端で互いに関連する。一次ラインには、該一次ラインを通流する排気ガス流れを制御する制御装置がさらに設けられる。加熱モジュールは、加熱モジュールが合流チャンバに少なくとも部分的に配置された酸化触媒を備えることによって特徴づけられている。本発明は、対応する方法にさらに関連する。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
内燃機関（４）の排気ガスシステム用の加熱モジュール（６）であって、該加熱モジュール（６）は、少なくとも１つの入口開口部（１０）および少なくとも１つの出口開口部（１２）を有し、前記入口開口部（１０）および前記出口開口部（１２）によって、加熱モジュール（６）は前記排気ガスシステムに接続されることができ、一次ライン（１４）および二次ライン（１６）が、前記加熱モジュール（６）を通流する排気ガスを案内するように前記入口開口部（１０）と前記出口開口部（１２）との間に設けられ、前記一次ライン（１４）および前記二次ライン（１６）は、分岐セクションによって前記一次ライン（１４）および前記二次ライン（１６）の上流端で、および合流チャンバ（２０）によって前記一次ライン（１４）および前記二次ライン（１６）の下流端で互いに関連し、前記一次ライン（１４）には、該一次ライン（１４）を通流する排気ガス流れを制御する制御装置（２２）が設けられ、
前記加熱モジュール（６）は、前記合流チャンバ（２０）に少なくとも部分的に配置された酸化触媒（２８）を備えることを特徴とする加熱モジュール（６）。
続きを表示（約 980 文字）【請求項２】
前記酸化触媒（２８）は、前記二次ライン（１６）の出口に配置されることを特徴とする請求項１に記載の加熱モジュール（６）。
【請求項３】
前記酸化触媒（２８）は、前記合流チャンバ（２０）の壁から離間して少なくとも部分的に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の加熱モジュール（６）。
【請求項４】
前記二次ライン（１６）の端部セクションが、前記合流チャンバ（２０）に少なくとも部分的に配置されることを特徴とする請求項１～３の少なくとも１つに記載の加熱モジュール（６）。
【請求項５】
前記二次ライン（１６）の端部セクションが、広げられた部分を有することを特徴とする請求項１～４の少なくとも１つに記載の加熱モジュール（６）。
【請求項６】
前記酸化触媒（２８）は、前記広げられた部分に差し込まれる、または押し込まれる、および／または前記広げられた部分に固定されることを特徴とする請求項５に記載の加熱モジュール（６）。
【請求項７】
前記合流チャンバ（２０）は、前記出口開口部（１２）を有した少なくとも部分的に煙突状の出口カバー（３８）を備えることを特徴とする請求項１～６のいずれかに記載の加熱モジュール（６）。
【請求項８】
前記合流チャンバ（２０）は、前記一次ライン（１４）の一次流れ方向に対して傾斜して配置された奔流壁を有することを特徴とする請求項１～７のいずれかに記載の加熱モジュール（６）。
【請求項９】
インジェクタ（３４）が、前記分岐セクション（１８）に取り付けられており、該分岐セクション（１８）のノズルによって前記分岐セクション（１８）および／または前記二次ライン（１６）に流体を噴射するように構成されていることを特徴とする請求項１～８のいずれかに記載の加熱モジュール（６）。
【請求項１０】
渦エレメント（４０）が、前記二次ライン（１６）を通流する排気ガス流れに渦成分を与えるために、前記分岐セクション（１８）に配置され、特に、前記渦エレメント（４０）は、前記ノズルを周囲方向に取り囲むことを特徴とする請求項１～９のいずれかに記載の加熱モジュール（６）。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気ガスシステム用の加熱モジュールと、該加熱モジュールを作動する方法とに関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
環境保護の側面での増加する重要性を考慮して、排気の減少はまた、自動車部門において、および特に内燃機関の使用に対して、偏在する題目である。今日の排気ガスシステムは、内燃機関によって生成された排気ガスを取り除く唯一の機能を持たなくなってもう長い。また、排気ガスの浄化は、排気ガスシステムの主な課題である。この目的のために、例えば、粒子フィルタ、酸化触媒および／またはＳＣＲステージが設置される。
【０００３】
例えば、粒子フィルタは、排出すべき排気ガス中のすすを捕捉し、これは、このようにして排気ガスを浄化するためである。すすの堆積に起因するフィルタの詰まりを防止するために、粒子フィルタに堆積されたすすは、再生プロセスにおいて燃焼される。この手法は、酸化と呼ばれている。カーボンブラックの酸化は、６００℃よりも高い温度で生じるのみである。確かに、例えば、付加物を加えることによって、すすの酸化の温度を減少させることは可能であるが、このような場合でさえも、再生プロセスを開始するために、熱エネルギを付加する必要がある。例えば、熱エネルギの付加は、ガス中の炭化水素（ＨＣ）および一酸化水素（ＣＯ）を酸化する上流の酸化触媒を用いることによって生じ、ここで、熱エネルギは、この反応中に解放される。
【０００４】
酸化触媒およびＳＣＲシステムの最適な作動のために、これらは適切な作動温度に到達しなければならず、作動温度の到達は、特に、内燃機関が始動された直後に問題である。
【０００５】
欧州特許第２６９１６１４Ｂ１号明細書で知られているように、酸化触媒がこの目的のために用いられ、上記酸化触媒は、排気ガスの一部つまり二次ラインを通流する排気ガスを加熱するために、２つの流路つまり一次ラインおよび二次ラインを有した加熱モジュールに配置されている。この点では、酸化触媒を適切な作動温度に迅速に加熱するために、加熱エレメントが、二次ラインにおいて酸化触媒の前方に接続されている。そして、排気ガス流れの加熱された部分は、一次ラインを通流する排気ガス流れの一部と混合され、このため、排気ガス流れの全体は、増加された温度を有し、この温度は、粒子フィルタの再生プロセスを開始する。また、排気ガス流れが二次ラインを通してほぼ独占的に流れるように、一次ラインを実質的に完全に閉塞することが可能である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の基本的な目的は、内燃機関の排気ガスシステム用の改良された加熱モジュールと、内燃機関の排気ガスシステムの構成要素を加熱する対応した方法とを提供することである。
【０００７】
この目的は、請求項１に記載の加熱モジュールと、請求項１５に記載の方法とによって満足される。
【０００８】
本発明によれば、内燃機関の排気ガスシステム用の加熱モジュールが、少なくとも１つの入口開口部および少なくとも１つの出口開口部を有し、入口開口部および出口開口部によって、加熱モジュールは排気ガスシステムに接続されることができ、一次ラインおよび二次ラインが、加熱モジュールを通流する排気ガスを案内するように入口開口部と出口開口部との間に設けられ、一次ラインおよび二次ラインは、分岐セクションによって一次ラインおよび二次ラインの上流端で、および合流チャンバによって一次ラインおよび二次ラインの下流端で互いに関連し、一次ラインには、該一次ラインを通流する排気ガス流れを制御する制御装置が設けられている。さらに、酸化触媒が設けられ、この酸化触媒は、合流チャンバに少なくとも部分的に配置されている。
【０００９】
入口開口部を通して、排気ガスは、内燃機関から加熱モジュールおよび特に分岐セクションへと移動する。分岐セクションによって、排気ガスは、一次ラインおよび二次ラインへと案内され、これらのラインは、合流セクションに分岐セクションを接続している。この点では、一次ラインを通流する排気ガスの量および、従って間接的に、二次ラインを通流する排気ガスの量は、一次ラインを通流する排気ガスを制御する制御装置によって決定される。例えば、制御装置は、制御フラップを有しており、該制御フラップの開口部の角度は、一次ラインを通流する排気ガスの量を決定する。
【００１０】
二次ラインを通流する排気ガス流れ、つまり二次流れは、酸化触媒を通して少なくとも部分的に、特に完全に流れ、酸化触媒は、合流チャンバにおいて少なくとも部分的に特に完全に配置され、ＨＣまたはＣＯ反応をもたらし、この反応では、熱エネルギが解放される。さらに、一次ラインを通流する排気ガス流れ、つまり一次流れは、合流チャンバへと流れ、この合流チャンバでは、該合流チャンバを通流する排気ガスが酸化触媒を少なくとも部分的に取り囲み、このため、酸化触媒は、特にその外側面を介して、合流チャンバに存在する排気ガスによって加熱される。
（【００１１】以降は省略されています）

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