用于排气后处理装置的方法和系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于排气后处理装置的方法和系统。提供用于排气后处理装置的系统，特别是在机动车辆中的排气后处理装置的系统，该系统具有容纳在壳体中的催化剂，所述壳体沿着其长度具有第一端部段、催化剂部段以及连接部段。该壳体进一步包括位于催化剂下游的微粒过滤器。

【技术实现步骤摘要】
用于排气后处理装置的方法和系统相关申请的交叉引用本专利技术要求2016年2月2日提交的德国专利申请No.102016201557.5的优先权。上述申请的全部内容通过引用整个并入本文用于所有目的。
本专利技术大体上涉及排气后处理装置的方法和系统，特别是涉及机动车辆中的排气后处理装置的方法和系统，该装置具有容纳在壳体中的催化剂，所述壳体沿着其长度具有第一端部段、催化剂部段以及连接部段，并涉及机动车辆中这种类型的排气后处理装置的布置。
技术介绍
排气后处理装置，通过该装置可以符合针对具有内燃发动机的机动车辆污染物排放的未来排放标准所规定的限制，该内燃发动机具有比既往的系统更大的整体体积并因此在车辆中占据较多空间。同时，碰撞安全和行人保护方面的规定日益严格，为了满足该要求，车辆中的新结构或者空闲空间是必须的，但这同样也占空间。可以提高碰撞安全的结构为例如辅助车架或者副车架，特别是“交叉形梁(Xmembers)”。用于行人保护的空闲空间特别地是在发动机罩和安装在发动机室中的任意其他非柔性内部设备之间的最小空隙。在当代内燃发动机的情况下，目的在于在发动机室中设置具有催化剂和微粒过滤器的排气后处理装置，如，位于排气涡轮增压器下方。然而，这会太靠近用于碰撞安全或者制动助力的各种部件，并且另一方面，排气后处理装置上方的空间因为所述装置的废热而不能用于其他内部设备。解决车辆空间管理的其他尝试包括盘旋排气流动路径穿过后处理装置，以增加行进距离而不增加后处理装置所占用的空间量。一种示例方法在Stieglbauer等人提出的US7,900,443中示出。其中，微粒过滤器具有中心管部以及相互围围绕管部的护套形式的两个部分，籍此，在一个实施方式中，存在以Z图案的向后向前流动，以保证微粒过滤器在操作期间快速加热。第二种示例方法在Bolander等人提出的US7,210,287中示出。其中，类似结构的车辆催化剂具有从入口端到相反的出口端的Z形流动路径，从而允许催化剂反应加速起燃(lightoff)。第三种示例方法在Kondo等人提出的US6,065,957中示出。其中，用于加热或者干燥的催化燃烧器具有壶形壳体，中空柱状催化剂主体位于所述壶形壳体中并且在其一个轴向端部处设置了燃烧空气的进气口和排气出气口。此时，气体以U形流过壳体，因为气体流过催化剂主体中的空腔，然后翻转180°，继而流过实际的中空柱状催化剂主体。然而，本专利技术的专利技术人意识到这种系统潜在的问题。如一个示例，由于新的排放标准，排气温度需要降低，由此不会在冷启动期间快速加热催化剂。此外，上述催化剂的包装不足以降低催化剂的包装限制。如此，催化装置的催化剂质量会受影响。
技术实现思路
本专利技术的潜在目的在于限定排气后处理装置及其在机动车辆中的布置，该装置的催化剂能够在操作期间特别快速且均匀地加热且发动机室中可得到的空间能够被更多地利用。在一种示例中，上述问题通过机动车辆的排气后处理装置解决，该装置包括容纳在管状壳体中的催化剂，所述管状壳体沿着其长度具有第一端部段、催化剂部段以及连接部段，其中排气在垂直于后处理装置中心轴线的方向上流到连接部段，排气流在连接部段被分为居中流向催化剂的第一部分以及围绕催化剂的第二部分，其中这些部分偏转180°并在第一端部段中汇聚，且汇聚部分从第一端部段流经催化剂到连接部段。在这种方式下，排气在流入催化剂之前可以对该催化剂进行预热。如一种示例，排气后处理装置以这样的方式设计，即，待处理的排气进入排气后处理装置在连接部段区域中，并且然后排气的一部分居中流经催化剂，而其另一部分围绕催化剂在其周围流动，其中以相同方向流动的两部分流体偏转180°，且或多或少在第一端部段上重新汇聚，且然后从该端部段经过催化剂流向连接部段。在本专利技术中，催化剂主体通过排气从内部以及从外部二者进行加热，其中两部分流都具有相同最大温度。结果，催化剂主体能够在操作期间特别快且均匀地加热，由此使其能够更为容易地满足排气后处理装置的起燃条件，即便是在现今所需的较低排气温度条件下。此外，排气在催化剂中的U形偏转使得催化剂能够被设置在发动机室中，也即，在内燃发动机排气出气口上方，特别是排气涡轮增压器的排气出气口上方。结果，发动机室中的区域可以用于催化剂和/或能够为催化活性材料腾出更大的容积。此外催化剂和容纳催化剂的壳体由于从内侧和从外侧加热能够具有相对短的整体长度，其中管状壳体是壶形的，如，其类似于在一端部封闭的相对短的管部段，而管的横截面大体上是圆形的但也能够例如是椭圆形或者多边形。小的整体长度使其更易于在排气出气口上方容纳催化剂。此外，在排气出气口下方存在更多可利用空间用于额外的排气后处理，例如，在微粒过滤器中。在本公开的对应实施方式中，壳体沿着其长度被分为端部段、其中容纳催化剂的催化剂部段、连接部段、其中容纳布置在催化剂下游的微粒过滤器的微粒过滤器部段、以及具有气体出气口的第二端部段，其中通过催化剂流向连接部段的排气在微粒过滤器的方向上流动，且然后在第二端部段的方向上流经微粒过滤器。与现有技术中已知的在细长壳体中具有催化剂和微粒过滤器，排气在细长壳体的一端进入，或多或少直线地流经催化剂，且然后流经微粒过滤器，且然后在壳体的另一端汇聚的排气后处理装置相比，本公开中的气体进气口在空间上能够位于催化剂和微粒过滤器之间，因此允许催化剂设置在内燃发动机的排气出气口上方而微粒过滤器设置在内燃发动机的排气出气口下方，特别是在布置在内燃发动机的排气歧管上的排气涡轮增压器排气出气口的上方和下方。以此方式，排气出气口上方的空间用于催化剂，并且在此以下延伸的所有空间为排气后处理装置的微粒过滤器部段，因此也获得排气出气口以下的空间。催化剂中的排气的U形偏转及催化剂和微粒过滤器在一个共同的壳体中的紧密耦接进一步具有的优势在于，催化剂和微粒过滤器在操作期间比在分开的壳体中更快且更集中地加热，由此使其能够更易于满足起燃条件，即便是在较低排气温度下。在本公开的实施方式中，催化剂具有中央管状部、径向地围绕中央管状部且从气体进气口流入的一部分排气居中流经其的护套，以及径向围绕护套形式的部分的外流动部，从气体进气口流入的排气的其他部分通过所述外流动部在催化剂周边流动，其中这三个部分中的每个都在排气后处理装置的纵向上延伸，并且在第一端部段中彼此流体连通。在此情况下，排气后处理装置能够具气体进气口，该气体进气口设置在连接部段的区域中且与催化剂的中央管状部和外流动部二者的远离第一端部段的端部流体连接。气体进气口与催化剂的中央管部和外流动部的远离第一端部段的端部之间的流连接能够通过管道形成，该管道横向于排气后处理装置的纵向而穿过连接部段的侧壁。与外流动部相似，催化剂的中央管部能够是中空的。作为替代方式，中央管部可包括催化活性材料，如护套形式的催化剂部，所述材料以已知方式例如通过蜂窝体或者一些其他基材支撑。在催化剂和微粒过滤器共用的壳体中，护套形式的催化剂部(即在壳体下游端)能够在连接部段中与微粒过滤器直接流体连通(即在壳体的上游端)，因此使得催化剂更直接地预热微粒过滤器。特别地，催化剂能够是氧化催化剂或者NOX存储催化剂，以及喷射器，如用于喷射选择性催化还原(SCR)的化学制品的喷射器，此外能够被设置在连接部段的区域中。这种喷射器包括某个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种机动车辆的排气后处理装置，其包括：催化剂，其容纳在管状壳体中，所述管状壳体沿着其长度具有第一端部段、催化剂部段、及连接部段，其中排气在垂直于所述后处理装置的中心轴线的方向上流到所述连接部段，其中排气流在所述连接部段被分为居中流到所述催化剂的第一部分，以及围绕所述催化剂的第二部分，其中两个部分偏转180°并在所述第一端部段中汇聚，且其中汇聚后的部分从所述第一端部段流经所述催化剂流到所述连接部段。

【技术特征摘要】
2016.02.02 DE 102016201557.51.一种机动车辆的排气后处理装置，其包括：催化剂，其容纳在管状壳体中，所述管状壳体沿着其长度具有第一端部段、催化剂部段、及连接部段，其中排气在垂直于所述后处理装置的中心轴线的方向上流到所述连接部段，其中排气流在所述连接部段被分为居中流到所述催化剂的第一部分，以及围绕所述催化剂的第二部分，其中两个部分偏转180°并在所述第一端部段中汇聚，且其中汇聚后的部分从所述第一端部段流经所述催化剂流到所述连接部段。2.根据权利要求1所述的排气后处理装置，其中壳体沿着其长度被分为端部段、其中容纳所述催化剂的催化剂部段、连接部段、其中容纳设置在催化剂下游的微粒过滤器的微粒过滤器部段，以及具有气体出气口的第二端部段，其中通过所述催化剂流到所述连接部段的所述排气在所述微粒过滤器的方向上流动，并且然后在所述第二端部段的方向上流经所述微粒过滤器。3.根据权利要求1所述的排气后处理装置，其中所述催化剂包括中央管部、径向围绕所述中央管部并且一部分所述排气流居中流过其的护套形式的部分，以及径向围绕所述护套形式的部分并且其他部分所述排气通过其在所述催化剂的外周流动的外流动部，其中这三个部分中的每一个都在排气后处理装置的纵向上延伸，并关于所述后处理装置的所述中心轴线同心，且经由所述第一端部段相互流体耦接。4.根据权利要求3所述的排气后处理装置，其中所述排气后处理装置具有气体进气口，所述气体进气口设置在所述连接部段的区域中并与所述催化剂的所述中央管部及所述外流动部二者的远离所述第一端部段的端部流体耦接。5.根据权利要求4所述的排气后处理装置，其中所述气体进气口与所述催化剂的所述中央管部及所述外流动部之间的所述流体耦接由穿过垂直于所述后处理装置的所述中心轴线的所述连接部段的侧壁的管道形成。6.根据权利要求3所述的排气后处理装置，其中所述催化剂的所述护套形式的部分包括催化活性材料。7.根据权利要求6所述的排气后处理装置，其中所述催化活性材料经由所述连接部段与所述微粒过滤器流体耦接。8.根据权利要求1所述的排气后处理装置，其中所述催化剂部段设置在排气出气口上方，所述排气后处理装置进一步包括位于所述排气出口下方的微粒过滤器部段。9.根据权利要求8所述的排气后处理装置，其中所述排气出气口为所述内燃发动机的排气涡轮增压器的排气出气口，其中所述连接部段沿着所述排气出口的中心轴线大体设置在所述发动机室中的所述排气涡轮增压器的水平处，所述排气出口的所述中心轴线垂直于所述后处理装置的所述中心轴线。10.一种系统，包括：涡...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·H·格劳希，F·格贝尔，R·弗里切，R·拉赫，F·韦伯，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US