将气体引入内燃机的排气设备中的气体引入结构组合件

技术领域

本发明涉及一种用于将气体、尤其是空气引入内燃机的排气设备中的气体引入结构组合件。

背景技术

通过这样的气体引入结构组合件，可以将气体、例如空气供给到排气设备中。如果气体的供给例如在加热单元和跟随加热单元的排气处理单元、例如催化器或类似物上游进行，则在内燃机还未运行并且因此没有排气在排气设备中流动的阶段中，可以通过经由气体引入结构组合件引入排气设备中的气体接收在加热单元的区域中提供的热量并且将所述热量运输至在下游定位的排气处理单元，以便将所述排气处理单元已经在内燃机起动之前置于在用于实施通常催化的排气净化反应需要的运行温度的范围中的温度。

由DE 10 2018 108 592 A1已知一种提供气体引入结构组合件的气体/气体混合器。气体/气体混合器具有包括基体壁的气体引入基体，所述基体壁包括多个在其中在气体引入区域中构成的气体穿通开口。气体穿通开口在以基本上滴状的横截面轮廓构成的基体壁中设置在朝下游的方向取向的区域中，从而基本上没有排气可以通过气体穿通开口流动到气体引入基体的内部空间中。

发明内容

本发明的任务是，提供一种用于将气体、尤其是空气引入内燃机的排气设备中的气体引入结构组合件，其能够实现气体到排气设备中的较均匀的引入。

按照本发明，该任务通过用于将气体、尤其是空气引入内燃机的排气设备中的气体引入结构组合件解决，其具有要定位在排气设备内部的、至少部分地以多孔材料构造的气体引入区域。

通过在气体引入区域中使用以其多孔结构原则上透气的材料，流过多孔材料的气孔的气体在利用所述多孔材料构造的气体引入区域的表面上均匀地释放到包围气体引入区域的体积中。因此可以避免如这些在气体引入区域中设置的气体穿通开口中出现的局部强烈变化的引入量。在气体引入区域下游跟随的系统区域、例如加热单元或排气处理单元因此可以由通过气体引入结构组合件引入的气体较均匀地流入，从而例如在加热单元中生成的热量可以被较均匀地从所述加热单元中带走并且可以较均匀地引入到排气处理单元中。

为了可以提供耐化学和耐热的构造，提出，所述多孔材料具有金属材料或陶瓷材料。

例如所述多孔材料可以具有：

烧结材料，

或/和

丝材料、优选纬编针织物(Gestrick，针织物)或机织物(纺织物，Gewebe)或经编针织品(Gewirk，针织品)或无纺布，

或/和

泡沫材料。

在使用烧结材料或丝材料时，优选使用金属材料。在使用泡沫材料时，例如可以使用泡沫陶瓷以用于构造气体引入区域。

所述气体引入结构组合件可以具有包括透气的基体壁的气体引入基体。

在此为了气体引入结构组合件的以小的数量的构件构造的设计，气体引入基体的透气性可以如下提供，即，为了提供气体引入区域，所述基体壁至少局部地以多孔材料构造。

例如所述基体壁可以具有沿基体壁纵轴线方向延伸的周向壁，所述周向壁可以至少局部地以多孔材料构造。

为了进一步辅助气体的均匀释放，所述基体壁可以具有连接到周向壁上的底壁，并且所述底壁可以至少局部地以多孔材料构造。

要引入排气设备中的气体通过将所述气体引导通过以多孔材料构造的基体的均匀分布的效果可以在另一种设计中如下获得，即，为了提供气体引入区域，在所述气体引入基体中设置至少一个至少局部地以多孔材料构造的气体穿过基体。

为了在该设计中确保，所述气体也可以流过气体引入基体，亦即所述气体引入基体原则上透气，可以在所述基体壁中设置多个气体穿通开口。

在这里要指出，在本发明的意义中，材料的多孔结构可以通过在所述材料中提供基本上微观(显微镜)可见的开口或通道来设置。不同于通常通过去除材料的加工、例如钻孔、剪下、冲出等引入的宏观的气体穿通开口，这样的也限定材料的孔隙度的开口或通道不具有穿过材料的直线延伸，而是限定穿过以所述多孔结构构造的材料的厚度的交织的并且成角度弯曲的用于气体的流动路径。

为了可以利用通过所述多孔材料产生的均匀的气体释放，提出，所述气体穿通开口的至少一部分由所述至少一个气体穿过基体至少部分地覆盖。

在此例如可以设置为，所述至少一个气体穿过基体至少部分地覆盖所有在所述基体壁中构成的气体穿通开口，或/和所述至少一个气体穿过基体完全覆盖至少一个在所述基体壁中构成的气体穿通开口。

所述基体壁可以具有沿基体壁纵轴线方向延伸的周向壁，并且所述气体穿通开口中的至少一部分气体穿通开口可以构成在所述周向壁中。为了在此可以利用气体穿过基体的分布作用，所述至少一个气体穿过基体可以优选贴靠在周向壁的内侧上地至少部分地覆盖至少一个在所述周向壁中构成的气体穿通开口。

进一步可以这样构造所述气体引入基体，使得所述基体壁具有沿基体壁纵轴线的方向延伸的周向壁并且在周向壁的一个轴向的端部区域上具有包括至少一个气体穿通开口的底部区域。在此对于均匀的气体分布特别有利的是，所述至少一个气体穿过基体至少部分地覆盖至少一个在所述底部区域中构成的气体穿通开口。

为了不仅在周边壁中而且在底部区域中覆盖气体穿通开口，气体穿过基体可以具有覆盖至少一个在周向壁中构成的气体穿通开口的、基本上管状的第一气体穿过基体区域和覆盖至少一个在底部区域中构成的气体穿通开口的第二气体穿过基体区域。

在此为了影响一方面通过周向壁和另一方面通过底部区域释放的气体量，所述至少一个气体穿过基体可以在第一气体穿过基体区域和第二气体穿过基体区域中以基本上相同的孔隙度构成，或所述至少一个气体穿过基体可以在第一气体穿过基体区域和第二气体穿过基体区域中以彼此不同的孔隙度构成。

在一种备选的设计中，所述至少一个气体穿过基体可以沿气体穿过基体纵轴线的方向径向扩大、优选基本上锥状地构成并且以其具有较大的径向尺寸的端部区域覆盖至少一个在底部区域中构成的气体穿通开口。利用该锥状的或圆锥状的结构，所述气体穿过基体也形成流动转向元件，通过所述流动转向元件，要通过气体引入基体引入的气体可以以限定的方向例如朝在气体引入基体的周边壁中设置的气体穿通开口转向。

为了影响流动特性、尤其是也影响通过气体穿过基体引入的节流效应，所述至少一个气体穿过基体可以构成为空心体，或所述至少一个气体穿过基体可以构成为实心体。要指出，在本发明的意义中，实心体是如下基体，在所述基体中，基本上全部由所述基体的包络线占据的体积以所述基体的多孔结构材料占据。

本发明此外涉及一种用于内燃机的排气设备，所述排气设备具有提供排气通道的排气导向构件和至少一个以其气体引入区域设置在排气通道中的、按照本发明构造的气体引入结构组合件。

在所述至少一个气体引入结构组合件下游可以设置至少一个加热单元或/和至少一个排气处理单元。

附图说明

接着参考附图详细说明本发明。其中：

图1示出用于内燃机的排气设备的一个区段的原理图；

图2示出可在图1的排气设备中使用的气体引入结构组合件的透视图；

图3示出图2的气体引入结构组合件的另一个透视图；

图4示出图2和3的气体引入结构组合件的剖视图；

图5示出图2至4的气体引入结构组合件的气体穿过基体；

图6示出包括备选的设计型式的气体穿过基体的对应于图4的示图；

图7示出图6的气体引入结构组合件的气体穿过基体的透视图；

图8示出气体引入结构组合件的另一种备选的设计型式的透视图。

具体实施方式

在图1中示出用于例如在车辆中的内燃机的总体地以10表示的排气设备的一个区段。排气设备10的在图1中示出的区段示出三个彼此连接的排气导向构件12、14、16。例如管状构成的排气导向构件12将从内燃机喷出的排气A引导至罩状或漏斗状构成的排气导向构件14。通过提供用于排气A的排气通道18的排气导向构件14，排气流动至管状或壳体状构成的排气导向构件16，在所述排气导向构件中，沿流动方向相继地设置加热单元20和排气处理单元22、例如催化器。在从管状的排气导向构件12至例如同样管状构成的排气导向构件16的过渡中，罩状或漏斗状构成的排气导向构件14一方面提供横截面扩大，并且另一方面提供用于朝排气处理单元22方向引导的排气A的流换向。

在内燃机的运行中，朝排气处理单元22方向引导的排气A可以在加热单元20的区域中接收热量并且将所述热量引入到排气处理单元22中。尤其是内燃机的工作运行开始时利用这一点，以便附加地将热量传输到还相对冷的排气A上并且将该热量传递到排气处理单元22中，从而排气处理单元22可以较快速地置于用于实施通常催化的反应需要的温度，以用于处理排气A。为此加热单元22例如可以具有一个或多个通过施加电压可加热的热导体。

为了尤其是在内燃机还未运行并且因此排气设备10未由排气A穿流的运行阶段中已经将排气处理单元22预热或置于处于用于实施催化反应的温度的范围中的温度，可以通过总体地以24表示的气体引入结构组合件将气体L、例如空气在加热单元20和排气处理单元22上游引入排气设备10或排气通道18中。该气体L穿流或环流加热单元20并且可以接收在其中生成的热量并且将所述热量朝下游跟随的排气处理单元22的方向运载。

气体引入结构组合件24具有管状构成的气体引入基体26，所述气体引入基体如在图2中示出的可以在处于排气设备10或排气通道18外的连接区域28中构成用于连接到气体输送导管上并且在该区域中例如可以具有连接法兰30。在排气导向构件14的内部或在排气通道18中延伸的气体引入区域32中，气体引入基体26在其周向壁34中并且如在图3中可看出的也在其底部区域36中具有多个气体穿通开口38、40。在图1中示出的设计示例中，这些气体穿通开口38、40以基本上圆形的开口横截面构成，而在图2和3中示出的设计示例中，在周向壁34中构成的气体穿通开口38基本上沿气体引入基体26的具有周向壁34并且在图2和3中示出的设计示例中具有底壁42的基体壁44的基体壁纵轴线K方向纵长延伸。在该在图2和3中示出的设计示例中，在底部区域36或底壁42中构成的气体穿通开口40以基本上星形的配置结构构成。在图4中示出的变型中，底部区域36或在那里设置的气体穿通开口40可以如下提供，即，基体壁44的管状的周向壁34轴向敞开，亦即在该区域中不存在通过底壁形成的横截面收缩部。

在气体引入结构组合件24的气体引入基体26中，在图2至5中示出的设计示例中设置气体穿过基体46。气体穿过基体46具有基本上锥状的或圆锥状的结构并且在气体引入基体26中这样设置，使得其沿气体穿过基体纵轴线G的方向具有较大的轴向尺寸的轴向的端部区域48比其具有较小的径向尺寸的轴向的端部区域50更靠近底部区域36。尤其是气体穿过基体46这样设置在基体壁44的内部，使得其具有较大的径向尺寸的轴向的端部区域48定位在形成在周向壁34中的气体穿通开口38下游并且在该区域中贴靠在周向壁34的内侧上并且在其上例如通过压配合或/和材料锁合、例如粘接、钎焊或熔焊固定。因为优选气体穿过基体46以其具有较大的径向尺寸的轴向的端部区域48占据基本上(圆)柱形构成的周向壁34的整个内横截面，所以气体穿过基体46完全覆盖在底部区域36上构成的气体穿通开口40。

气体穿过基体46以多孔材料构造，所述多孔材料对于引入气体引入基体26中的气体L原则上可透过。从连接区域28朝气体引入区域32方向流动的气体L入射到沿基体壁纵轴线K方向径向扩大的气体穿过基体46上并且基于其原则上径向扩大的、锥状的结构部分地径向向外朝在周向壁34中设置的气体穿通开口38方向导出。因为优选气体穿过基体46这样确定尺寸，使得其沿基体壁纵轴线K的方向在周向壁34的整个具有气体穿通开口38的区段中延伸，所以实现气体L径向向外到在周向壁34中的气体穿通开口38上的基本上均匀的导出。气体L的该部分因此可以穿过基于气体穿通开口38、40的设置原则上透气的基体壁44流到排气设备10的排气通道18中。

引入气体引入基体46中的气体的一部分流经多孔的并且因此透气的气体穿过基体46，并且通过在底部区域36中的由其覆盖的气体穿通开口40到达排气通道18中。这导致气体L关于基体壁纵轴线K一方面沿径向方向和另一方面沿轴向方向的非常均匀的释放，从而通过气体引入结构组合件24引入排气通道18中的气体L可以均匀化地流入沿流动方向跟随的加热单元20中并且在所述加热单元的横截面上基本上均匀地将热量从所述加热单元中带走并且朝排气处理单元20的方向运输。

为了构造多孔的气体穿过基体46，可以基于需要的耐温性和耐化学性使用金属材料或陶瓷材料。为了获得多孔结构，该材料可以作为烧结材料或尤其是在陶瓷材料的情况中作为泡沫陶瓷提供。也可能使用丝状的材料、例如(金属)线材料、如经编针织物、纬编针织品、非织造材料或机(纺)织物。

通过提供气体穿过基体46的包括多个微观的通道或开口的该多孔结构——气体L通过所述通道或开口可以在气体穿过基体46的表面上释放到排气通道18中，相比于引导通过宏观的开口实现显著更均匀的气体释放。通过多孔的气体穿过基体46引入的转向作用也将气体L通过在周向壁34中的视为宏观的开口的气体穿通开口38的释放在所述气体穿通开口的整个长度上均匀化。

可以依赖于应该穿过气体穿过基体的气体量选择气体穿过基体46的孔隙度。该气体量越大，则可以越大地选择孔隙度。在此气体穿过基体46可以作为实心体构成，所述实心体在整个由其包络线包围的体积中以多孔材料构造。备选地，气体穿过基体46可以作为空心体构成，在所述空心体中，其提供锥状的结构的壁以多孔材料构造，然而在由该壁包围的体积中基本上不存在另一种材料。

图6和7示出气体引入结构组合件24或其以多孔材料构成的气体引入基体46的一种备选的设计型式。在图6和7中示出的设计示例中，气体穿过基体46与周向壁34的基本上圆柱形的结构适配地具有同样基本上圆柱形的外周边轮廓，从而所述气体穿过基体在周向壁34的由其覆盖(囊括)的长度区域中贴靠在所述周向壁的内表面上并且例如通过压配合或/和材料锁合保持在其上。因此气体穿过基体46对所有在周向壁34中设置的气体穿通开口48优选在所述气体穿通开口的整个长度区域中进行覆盖，从而通过利用所述多孔结构构造的气体穿过基体46，在每个气体穿通开口38的区域中可以实现气体L到排气通道18中的均匀化的释放。

在图6和7中可看出，气体穿过基体46构成有覆盖在周向壁34中的气体穿通开口38的、管状的第一气体穿过基体区域52和沿气体穿过基体纵轴线G的方向连接到其上的底部状的或盖状的第二气体穿过基体区域54。第二气体穿过基体区域54覆盖在底部区域36中构成的气体穿通开口40，从而利用气体穿过基体46的原则上罐状的结构，所有设置在气体引入基体26的基体壁44中的气体穿通开口38、40基本上完全被覆盖，并且在这些气体穿通开口38、40中的每个气体穿通开口的区域中，气体通过气体穿过基体46的多孔结构均匀化地释放。

所述气体穿过基体46可以以其两个气体穿过基体区域52、54一件式、即整体地、亦即作为材料区块提供，这导致，所述气体穿过基体基本上在其整个内部容积区域中具有相同的孔隙度。在一种备选的设计中，所述两个气体穿过基体区域52、54可以通过彼此分开提供的并且相互连接的或彼此邻接地定位的部分提供，所述部分然后可以以不同的结构材料或/和不同的孔隙度提供。如果例如应该通过气体穿通开口38释放较大的量的气体L，则第一气体穿过基体区域52的孔隙度可以比第二气体穿过基体区域54的孔隙度较大地选择。如果应该通过底部区域36或在那里设置的气体穿通开口40释放较大的量的气体L，则第二气体穿过基体区域54的孔隙度可以比第一气体穿过基体区域52的孔隙度较大地选择。

在图8示出气体引入结构组合件24的另一种备选的设计型式。在气体引入结构组合件24的在图8中示出的设计型式中，气体引入基体26尤其是在其气体引入区域32中以具有多孔结构、亦即具有多孔材料的基体壁44构成。这通过基体壁44的在周向壁34和底壁42中局部表示的多孔结构实现。

为了在该设计中可以确保尤其是在连接区域28中不出现气体泄漏，所述气体引入基体26或其基体壁34可以构成有提供连接区域28的例如由非多孔的金属材料制成的基体壁部分56和提供多孔的气体引入区域32的第二基体壁部分58。它们例如可以通过材料锁合相互连接。

利用在图8中示出的设计能够基本上在基体壁44的周向壁34和底壁42的整个表面区域上在气体引入区域32中实现气体L到排气通道18中的非常均匀的释放。