电加热器、废气处理系统和发动机的制作方法

1.本实用新型涉及汽车废气处理领域，尤其涉及一种用于发动机废气处理的电加热器。


背景技术：

2.随着国家对燃料发动机排放污染物限制法规的升级，催化剂技术近年来在汽油机、柴油机和燃气发动机中得到了广泛应用，例如汽油机和天然气发动机的三元催化剂技术和柴油机中的scr催化剂技术。
3.但是随着排放法规的进一步升级，法规对发动机污染物排放限值进一步降低，发动机废气后处理系统对催化剂的转化效率要求进一步提高，无论对于三元催化剂还是在柴油机中用于降低nox（氮氧化物）的scr催化剂，要使得催化剂起到高效催化转化的作用，前提条件都是排气温度要达到较高的值。
4.无论是汽油机、燃气机还是柴油机，发动机在冷启动阶段和发动机在低速低工况运行的阶段排气温度都比较低，使得催化剂的转化效率很低，甚至起不到促进降低污染物的反应的作用，尤其是发动机冷启动阶段，排气温度不能迅速达到催化剂发挥效率要求的温度。对于柴油机而言，因为柴油机需要向发动机废气后处理系统喷射尿素溶液，通过尿素溶液挥发后形成的氮气在scr催化剂上和发动机废气中的氮氧化物反应，才能够降低氮氧化物的排放。但是尿素喷射系统需要根据发动机废气的温度来控制尿素的喷射。如果发动机废气的温度达不到尿素喷射要求的最低温度（约180℃），则不会喷射尿素到scr系统中，这也意味着scr催化器起不到催化作用，氮氧化物不能够被反应掉，此时对大气污染最为严重。


技术实现要素：

5.根据不同的方面，本实用新型的目的之一在于解决发动机在冷启动阶段和低速低负荷运行工况阶段排气温度低导致催化剂不能发挥转化作用的问题。
6.此外，本实用新型还旨在解决或者缓解现有技术中存在的其它技术问题。
7.根据本实用新型的一方面，提供了：
8.一种电加热器，能够用于发动机的废气处理，其中，所述电加热器包括加热板组件，所述加热板组件被构造为多边形形状并且包括多个加热板，所述多个加热板中的每个包括多个加热片，所述多个加热板彼此平行且彼此间隔开地进行布置，相邻的两个加热板一端彼此电连接，另一端彼此间隔开或彼此绝缘使得所述多个加热板构造成在电加热器所处的回路中串联布置。
9.根据本实用新型的另一方面，本实用新型提供了一种废气处理系统，其中，所述废气处理系统具有以上所述的电加热器。
10.根据本实用新型的再一方面，本实用新型提供了一种发动机，其中，所述发动机具有以上所述的废气处理系统。
附图说明
11.参考附图，本实用新型的上述以及其它的特征将变得显而易见，其中，
12.图1示出了根据本实用新型的一个实施方式提出的电加热器的结构示意图；
13.图2示出了根据本实用新型的一个实施方式提出的电加热器的加热片的结构示意图；
14.图3、4和5分别示出根据本实用新型的一个实施方式提出的电加热器的根据图1的a、b和c部分的局部放大图。
具体实施方式
15.容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限定或限制。
16.在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念，因此有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等或类似表述仅用于描述与区分目的，而不能理解为指示或暗示相应的构件的相对重要性。
17.参考图1，其示出了根据本实用新型的一个实施方式提出的电加热器1的结构示意图。所述电加热器1用于汽车发动机的废气处理，尤其用于柴油发动机的废气处理。所述电加热器1在废气处理系统中布置在废气处理系统的氧化催化器（doc）之前或布置在选择性催化还原器（scr）之前。所述电加热器1包括加热板组件100、底板200和绝缘板300。加热板组件100为多边形形状并且包括多个加热板101，加热板101构造成纵向宽度长于横向宽度的狭长的板，并且具有两个端部，这两个端部可以解释为加热板101在纵向方向上的两个短边的位置。在根据图1的实施例中，加热板组件100设计为八边形形状，加热板组件的这种多边形的形状设计使得加热板组件100能够尽可能大地占据整个圆形的电加热器1的面积，而且也有利于加工。加热板组件100还可以设计成其它形状，这是本领域技术人员根据本实用新型的技术方案能够想到的。
18.参考图2，其示出了根据本实用新型的一个实施方式提出的电加热器1的加热片102的结构示意图。所述加热板101中的每个由至少三个奇数个加热片102组成，并且相邻的两个加热片102中的一个构造成平面形加热片1021，另一个构造成波浪形加热片1022，具有多个波峰和波谷。每个波浪形加热片1022的每个波峰和波谷与相邻的平面形加热片1021相接触，由此形成波浪形加热片1022与平面形加热片1021交替布置的形式，并且加热板101的最外侧的加热片都为平面形加热片1021。这样使得加热片102构成了类似蜂窝状的结构，增大了气体流经加热片102时与加热片102的接触面积，可以更快更均匀地加热流经加热片102的废气。当然，组成加热板101的加热片102的数量越多，加热效果越好。
19.在所述加热板组件100中，多个加热板101彼此平行并且彼此间隔开地进行布置，在图1中加热板101从上到下布置，所有加热板一起形成多边形形状。并且相邻的两个加热板101的一端彼此电连接（可以通过使得两个加热板101的端部之间直接接触或通过电导体
与彼此电连接），另一端通过绝缘板300与彼此绝缘。具体地，例如图1中的第一块加热板与第二块加热板左端电连接，右端通过绝缘板300与彼此绝缘，那么第二块加热板和第三块加热板则右端电连接，左端与彼此通过绝缘板300绝缘，第三块加热板与第四块加热板再次调换互相电连接与绝缘的端部，从而实现在加热板组件100中，通过加热板组件100的电流在其中往复流动，即电流首先流经一块加热板的全部长度再流入下一块加热板，而不是同时在所有加热板中进行流动，也即所有加热板101在电加热器1所处的回路中实现串联连接，在图1中以箭头示意性地示出了在加热板组件100中的电流流向。
20.参考图3、4和5，其分别示出了图1的a、b和c部分的局部放大图，展示了绝缘板300在加热板101之间的布置方式。在两个加热板101需要与彼此绝缘的一端，绝缘板伸入到两个加热板101之间的间隙中，从而阻止两个加热板101电连接。由于施加到电加热器1的电压是恒定的，加热板101的这样的布置方式相对于并联布置可以增大加热板组件100的电阻，从而减小电加热器1所消耗的功率，为发动机节能。同时，通过调节加热板101中的加热片102的数量以及加热板101的数量和长度，能够容易地对电加热器电阻的阻值进行改变，从而对电加热器1的加热功能进行调整。
21.所述底板200包括两个底板，两个底板通过两个螺栓400连接在一起，加热板组件100卡接在两个底板的中间，所以两个底板靠近加热板组件100的轮廓也相应于加热板组件100的轮廓进行构造，使得加热板组件100完全被两个底板包围。绝缘板300被布置在加热板101与底板200之间，使得加热板101与底板200彼此绝缘。在图1的实施例中，加热板101的数量为7个，绝缘板300的数量为8个，即确保在每两个加热板101的间隙处都布置有一个与两个加热板101都接触的绝缘板300（中间的三个加热板101在两端分别布置一个长的加热板101），绝缘板300将这两个加热板101与底板200进行绝缘，并且在这两个加热板101需要与彼此绝缘的一端处的绝缘板300将这两个加热板101与彼此绝缘。
22.此外，在电加热器1上还安装有两个电连接件500，其中一个电连接件连接对电加热器1进行供电的电源的一个电极与最上方的加热片的一端，尤其连接到最上方的加热片与其下方的加热片绝缘的端部处，另一个电连接件连接电源的另一个电极与最下方的加热片的一端，尤其连接到最下方的加热片与其上方的加热片绝缘的端部处，使得电流刚好按顺序流经所有加热片101的全部长度。在所述底板200上开有两个孔，所述电连接件500的一端固定在加热片101上，另一端插入到所述孔中并伸出来，这样的布置方式有利于加热片组件100相对于底板200的固定。
23.应当理解的是，根据本实用新型的电加热器和废气处理系统能够应用在各种发动机中，例如燃气发动机、汽油发动机、柴油发动机等，因此本实用新型还保护包括本实用新型的电加热器和废气处理系统的各种发动机。
24.应当理解的是，所有以上的优选实施例都是示例性而非限制性的，本领域技术人员在本实用新型的构思下对以上描述的具体实施例做出的各种改型或变形都应在本实用新型的法律保护范围内。