[發(fā)明專利]管狀體和排氣系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110021257.1
• 申請日: 2011-01-19
• 公開（公告）號: CN102128073A
• 公開（公告）日: 2011-07-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 約爾格·瓦斯特勒;羅爾夫·耶巴辛斯基;喬治·維爾特;馬蒂亞斯·格林
• 申請（專利權(quán)）人: J·埃貝斯佩歇合資公司
• 主分類號: F01N13/14
• 分類號: F01N13/14;F01N13/16
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一用于特別是一汽車的內(nèi)燃機(jī)的排氣系統(tǒng)的處理廢氣的管狀體。本發(fā)明還涉及一具有至少一個這樣管狀體的排氣系統(tǒng)。

技術(shù)背景

在一排氣系統(tǒng)內(nèi)，由于各種原因需要實(shí)現(xiàn)對外部或內(nèi)部的隔熱。其中之一是需要保護(hù)所述排氣系統(tǒng)免于所述排氣系統(tǒng)中運(yùn)送的廢氣的高溫。為此，所述排氣系統(tǒng)至少在特定區(qū)域能與外部隔熱。另一方面，需要將所述排氣系統(tǒng)中運(yùn)送的廢氣維持在高溫水平，例如為了能夠盡快地達(dá)到適合某些廢氣處理裝置的預(yù)定工作溫度或再生溫度，或?yàn)榱四軌虮３帜骋惶囟ǖ墓ぷ鳒囟纫栽趦?nèi)燃機(jī)的工作狀態(tài)，期間通過所述廢氣排出相對少的熱量。為此，所述排氣系統(tǒng)至少在特定區(qū)域與外部隔熱。例如，一氧化催化轉(zhuǎn)換器，如一SCR催化轉(zhuǎn)換器或一NO_x存儲催化轉(zhuǎn)換器，其需要一預(yù)定工作溫度以便能夠進(jìn)行期望的足夠有效的廢氣清潔功能。此外，例如一顆粒過濾器為了能夠?qū)崿F(xiàn)一再生過程需要一特定的再生溫度。

例如為了能夠在一排氣系統(tǒng)內(nèi)使一管狀體隔熱，原則上可以雙壁的方式設(shè)計(jì)所述管狀體，以便于在其壁之內(nèi)實(shí)現(xiàn)一空氣間隙隔絕。這樣雙壁設(shè)計(jì)的缺陷是一方面需要相對大量的空間且另一方面增加了部件的重量。如果試圖在所述管狀體的外部應(yīng)用一絕緣層，有可能出現(xiàn)其它的問題，即所述排氣系統(tǒng)容易受到高溫波動的影響，以致相應(yīng)的管狀體和相應(yīng)的涂層之間的熱膨脹系數(shù)即使出現(xiàn)小的偏差也使得這些涂層的耐久性更加糟糕。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明用在開頭處提到類型的管狀體或用裝備有這些管狀體的排氣系統(tǒng)的一改進(jìn)實(shí)施例解決了上述問題，其更優(yōu)選的特征在于需求空間小和重量輕。此外，可實(shí)現(xiàn)相對好的耐久性。

根據(jù)本發(fā)明，該問題通過獨(dú)立權(quán)利要求的主題得以解決。優(yōu)選實(shí)施例為從屬權(quán)利要求的主題。

本發(fā)明以用一基于納米顆粒的復(fù)合陶瓷涂敷所述管狀體為總體思想。特別地，這樣的涂層能以一隔熱的方式配置。例如，至少在一預(yù)定溫度范圍內(nèi)其輻射率可能<0.5。在這方面可提供僅在一面對所述廢氣的內(nèi)側(cè)上具有基于納米顆粒的復(fù)合陶瓷的涂層的管狀體。因此，從所述廢氣傳遞至所述管狀體的輻射熱能以適當(dāng)?shù)妮椛渎时挥行У乜s小。可選擇地，可僅提供在一背離所述廢氣的外側(cè)上具有基于納米顆粒的復(fù)合陶瓷涂層的管狀體。因此，從管狀體至環(huán)境的熱傳遞，也就是說特別是熱輻射，能被有效地減小。此外同樣可能在管狀體的內(nèi)側(cè)和外側(cè)上都配備基于納米顆粒的復(fù)合陶瓷涂層，以便一方面減少從廢氣至管狀體的熱傳遞，且另一方面減少從管狀體至環(huán)境的熱傳遞。

一復(fù)合陶瓷通常由各種陶瓷材料組分構(gòu)成，例如其通過一燒結(jié)過程相互連接。為此，單獨(dú)的陶瓷材料可能以顆粒形式存在，其聚集在一起然后形成復(fù)合陶瓷。同樣可能將陶瓷顆粒加入一陶瓷基體內(nèi)。具有基于納米顆粒的復(fù)合陶瓷的顆粒被用來生產(chǎn)粒徑在納米范圍內(nèi)的復(fù)合陶瓷。這里，一位數(shù)至三位數(shù)的納米值是可能的。

基于納米顆粒生產(chǎn)的復(fù)合陶瓷可以根據(jù)選擇的不同參數(shù)和使用的納米顆粒的成分來特別設(shè)置。例如可以設(shè)定一用于涂層的熱膨脹系數(shù)，熱膨脹系數(shù)與管狀體的熱膨脹系數(shù)大小幾乎相等。因此，對于管狀體或排氣系統(tǒng)的整個熱工作范圍，可實(shí)現(xiàn)涂層和管狀體之間特別加強(qiáng)和持久穩(wěn)定的連接。此外，熱輻射系數(shù)，所謂的輻射率，可被相對準(zhǔn)確的設(shè)定。因此，特別可以顯著減少對外部的熱輻射。這樣涂層的另外特別的優(yōu)點(diǎn)是將相對薄的涂層施加在管狀體上就可以達(dá)到預(yù)期的隔熱效果。因此，這樣的涂層幾乎不需要任何的空間且另外不會額外導(dǎo)致管狀體在重量上任何顯著的增加。

例如，相應(yīng)的涂層可被設(shè)計(jì)為在紅外線范圍內(nèi)達(dá)到大約0.2的輻射率。與此相比，一無涂層的金屬體具有一大約0.9的輻射率。換句話說，可以通過所述涂層實(shí)現(xiàn)熱輻射的大幅度削減。

特別有利的是一個實(shí)施例，其中相應(yīng)的涂層的層厚度比管狀體的壁厚薄。例如涂層可以在管狀體壁厚的1/100到1/10的范圍內(nèi)獲得。例如用于一排氣系統(tǒng)的一管狀體的典型的壁厚為1.5mm。相比之下涂層可以是非常薄的，例如涂層厚度在0.015mm到0.15mm之間。因此它幾乎不增加所述管狀體的壁厚。

如果管狀體的外側(cè)和內(nèi)側(cè)都具有這樣的涂層，根據(jù)一優(yōu)選實(shí)施例可配置或設(shè)計(jì)應(yīng)用到內(nèi)側(cè)的內(nèi)涂層至少關(guān)于一個參數(shù)不同于應(yīng)用到外側(cè)的外涂層。例如合適的參數(shù)為涂層的孔隙率、涂層的表面粗糙度、層厚度、熱膨脹系數(shù)、熱輻射系數(shù)、彈性系數(shù)、抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度。

另外或可選擇的，在管狀體的厚度方向和/或縱向方向上和/或管狀體的圓周方向上配置相應(yīng)的涂層，以便使至少一個參數(shù)變化。例如，實(shí)際來說，可在彎曲管狀體上配置外曲面與內(nèi)曲面不同的相應(yīng)涂層。