阅读说明：本技术 用于排气后处理的装置 (device for exhaust gas aftertreatment ) 是由 B·范登赫维尔 R·弗里奇 B·P·卡波里 于 2019-06-06 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于排气后处理的装置(1),该装置包括第一催化转化器设备(2)和沿排气的流动方向(17、18)上邻接第一催化转化器设备(2)的第二催化转化器设备(3),第一和第二催化转化器设备以空间上彼此邻接的方式布置。第一催化转化器设备(2)包括第一流道(11)和第二流道(12),并且第一催化转化器设备(2)被配置为在第一流动方向(17)上引导排气经过第一流道(11),然后在与第一流动方向相反的第二流动方向(18)上引导排气经过第二流道(12)。第二催化转化器设备(3)包括第三流道(13),第二流道(12)在空间上和流体上布置在第一流道(11)与第三流道(13)之间,并且第二催化转化器设备(3)被配置为在排气已离开第二流道(12)之后在与第二流动方向相反的第三流动方向(19)上引导排气经过第三流道(13)。第二流道(12)包括用于喷射还原剂的装置(8)。(The invention relates to an arrangement (1) for the aftertreatment of exhaust gases, comprising a first catalytic converter device (2) and a second catalytic converter device (3) adjoining the first catalytic converter device (2) in the flow direction (17, 18) of the exhaust gases, the first and second catalytic converter devices being arranged in a spatially adjoining manner to one another. The first catalytic converter device (2) comprises a first flow channel (11) and a second flow channel (12), and the first catalytic converter device (2) is configured to direct exhaust gas through the first flow channel (11) in a first flow direction (17) and then through the second flow channel (12) in a second flow direction (18) opposite to the first flow direction. The second catalytic converter device (3) comprises a third flow channel (13), the second flow channel (12) being spatially and fluidly arranged between the first flow channel (11) and the third flow channel (13), and the second catalytic converter device (3) is configured to guide exhaust gas through the third flow channel (13) in a third flow direction (19) opposite to the second flow direction after the exhaust gas has left the second flow channel (12). The second flow channel (12) comprises means (8) for injecting a reducing agent.)

用于排气后处理的装置

技术领域

本发明涉及用于排气后处理的装置、操作用于排气后处理的装置的方法以及机动车辆。

背景技术

排气后处理系统的效率基本上是有限的，因为流入布置在排气后处理装置下游的排气系统的区域中的排气仍然含有未利用的热能。排气后处理系统通常需要特定的最低温度，即所谓的熄火温度，以用于排气的转化，这进一步限制了效率。

此外，在机动车辆的发动机舱中安装内燃发动机越来越是一个挑战。其原因是额外部件的数量越来越多，每个部件都有其特定的尺寸，这些部件必须与内燃发动机装配在一起。现在常用的内燃发动机例如需要诸如涡轮增压器、排气后处理系统、高压和低压排气再循环系统、充气空气冷却器、加热系统、基于高温和基于低温的冷却系统等部件，以用于核心发动机，并且也用于各个部件、各种泵(例如，机油泵、燃料泵、冷却剂泵、真空泵)和驱动系统。随着对持续改进的发动机性能和在排放物方面的越来越严格的要求的需求，所需的附加部件在发动机舱中占据越来越大的空间成为一种趋势。在这种情况下，排气后处理系统的尺寸特别相关。

结合机动车辆的排气的后处理，已尝试以尽可能节省空间的方式布置相应的催化转换器。为此，通常设置有具有回流区的流道。因此，排气首先沿第一流动方向流动，然后转向到与第一流动方向相反的第二流动方向。以这种方式，在紧凑的催化转化器应用中，至少两个催化转化器单元或衬底彼此并排布置在最紧凑的空间中。

受限的存储空间和部件的尺寸意味着有必要以使得在流道中需要越来越多的弯曲部的方式安装排气后处理部件。此外，必须定位催化转化器以使它们的功能不受损害。例如，用于选择性催化还原的催化转化器(SCR催化转化器)或相应过滤器(SCRF-选择性催化转化过滤器)的主要竖直布置(流动从底部向上穿过该布置)可能容易由于重力而在其入口区域中形成沉积物(例如灰分、碳烟和转化的尿素副产物)。

例如，在文献US 8,978,366 B2和US 2017/218824中描述了具有回流区的排气后处理单元。

发明内容

本发明的目的是提供一种有利的用于排气后处理的装置，其结合小的存储空间来减少上述困难。

该目的通过根据本发明的用于排气后处理的装置、根据本发明的操作用于排气后处理的装置的方法和根据本发明的机动车辆辆实现。优选实施方式包含本发明的进一步的有利实施例。

根据本发明的用于排气后处理的装置包括第一催化转化器设备和在排气的流动方向上邻接第一催化转化器设备的第二催化转化器设备。第一催化转化器设备和第二催化转化器设备以空间上彼此邻接的方式布置，例如彼此并排布置。第一催化转化器设备包括第一流道和第二流道。第一催化转化器设备被配置为在第一方向上引导排气经过第一流道，然后在与第一方向相反的第二流动方向上引导排气经过第二流道。第二催化转化器设备包括第三流道。第一催化转化器设备的第二流道在空间上和流体上布置在第一催化转化器设备的第一流道与第二催化转化器设备的第三流道之间。第二催化转化器设备被配置为在排气已离开第一催化转化器设备的第二流道之后在与第二流动方向相反的第三流动方向上引导排气经过第二催化转化器设备。例如，第三流动方向可以平行于第一流动方向。

根据本发明的用于排气后处理的装置的特点在于，第一催化转化器设备的第二流道包括用于喷射还原剂(例如尿素或氨)的装置。第一催化转化器设备的第二流道还优选地包括用于混合还原剂与排气的装置。用于喷射和用于混合的这种可以在一个装置中实现。因此，可以提供用于喷射和混合的单一装置。

根据本发明的装置具有如下优点：用于喷射的装置，特别是用于喷射的装置和/或用于混合的装置，可以布置在第二流道的区域中的某一位置处，该位置减少或防止在第一流道和/或第三流道的壁上形成例如灰分、煤烟和所转化的尿素物质的沉积物。在此方面，可以特别地以有利地利用重力效应的方式提供该布置。

在一个优选的变型中，第一流道包括排气出口，并且第三流道包括排气入口。第二流道包括第一端部和第二端部。在这种情况下，第一端部布置在第一流道的排气出口处，并且第二端部布置在第三流道的排气入口处。在该变型中，用于喷射的装置和/或用于混合的装置可以布置在第二流道的第一端部或第二流道的第二端部或第二流道的另一位置。在第二流道的第二端部处的布置，特别是在第三流道的排气入口处的布置具有这样的优点，即能够引起沉积物的物质经过第三流道被引导到第二催化转化器设备的排气出口。

第三流道有利地包括排气入口和排气出口，该排气入口在竖直方向上布置在排气出口上方。用于喷射的装置和/或用于混合的装置有利地在竖直方向上布置在第三流道的排气入口上方。在该实施例变型中，通过利用重力使沉积物的形成最小化。

从有效利用可用存储空间的角度来看，在某些配置的情况下，用于喷射的装置和/或用于混合的装置布置在第二流道的第一端部处(特别是第一流道的排气出口处)可能是有利的。

结合本发明，彼此相反的流动运行方向意味着相应的流道各自包含有包括135度(135°)到180度(180°)或0度(0°)到45度(45°)的角度的中心轴线。在有利的变型中，第一流道包含中心轴线和/或第二流道包含中心轴线和/或第三流道包含中心轴线。这些中心轴线可以各自包括0度(0°)到45度(45°)的角度，优选0度(0°)到20度(20°)的角度。

第一流动方向与第二流动方向和/或第二流动方向与第三流动方向可以包括135度到225度的角度。在每种情况下，所述中心轴线可确定在相应的流道中的流动方向。例如，第一流道的中心轴线可以确定第一流动方向，第二流道的中心轴线可以确定第二流动方向，并且第三流道的中心轴线可以确定第三流动方向。

催化转化器设备中的至少一个可以包括SCR催化转化器(例如SCR过滤器)和/或稀NOx捕集器(LNT)和/或柴油微粒过滤器。优选地，第一催化转化器设备包括稀NOx捕集器，并且第二催化转化器设备包括SCR催化转化器。

在一个优选的变型中，第一催化转化器设备和第二催化转化器设备布置在共同的壳体内。第一催化转化器设备可以包括中心轴线，并且第二催化转化器设备可以包括中心轴线，这些中心轴线可以彼此平行。在另一个变型中，第一催化转化器设备的第一流道可以包括中心轴线，并且第二流道可以在径向上布置在第一流道的外侧。所述第二流道尤其可以径向环绕第一流道。这种情况的优点是第一流道由第二流道隔热。

根据本发明的装置优选地被配置为用于后处理内燃发动机(特别是机动车辆内燃发动机)的排气。增压器(例如涡轮增压器)和/或蒸发器可以布置在第一催化转化器设备的上游。

在根据本发明的操作如上所述的用于排气后处理的装置的方法的背景下，将排气(例如内燃发动机的排气)引导到第一催化转化器设备的第一流道中。通过用于喷射还原剂的装置将还原剂喷射到在第二流道的区域中的排气出口处离开第一流道的排气中。然后将排气导入第二催化转化器设备。在该方法的背景下，可以通过用于混合的装置将排气与所喷射的还原剂混合。根据本发明的方法具有已经结合根据本发明的装置描述的优点。特别地，通过该方法减少或避免了不期望的沉积物的形成。

根据本发明的机动车辆包括如上所述的根据本发明的用于排气后处理的装置。它具有在相关部分中已经提到的特性和优点。该机动车辆可以是乘用车、卡车或摩托车。

附图说明

下面根据示例性实施例并参考附图更详细地说明本发明。尽管本发明由优选示例性实施例进一步详细说明和描述，但本发明不受所公开的示例的限制，本领域技术人员可以从这些示例中推断出其他变化，而不脱离本发明的范围。

图1示意性地示出了根据本发明的用于排气后处理的装置。

图2示意性地示出了根据本发明的用于排气后处理的装置的另一变型。

图3示意性地示出了根据本发明的机动车辆。

具体实施方式

图1和图2示出根据本发明的用于排气后处理的装置1的两个变型。根据本发明的用于排气后处理的装置1包括第一催化转化器设备2和第二催化转化器设备3。第一催化转化器设备2包括排气入口4和排气出口5。第二催化转化器设备3包括排气入口6和排气出口7，该排气入口6连接到第一催化转化器设备的排气出口5。第二催化转化器设备的排气入口6优选在竖直方向上被布置在第二催化转化器设备的排气出口7上方。

第一催化转化器设备2包括第一流道11和第二流道12。第二催化转化器设备3包括第三流道13。第二流道12被布置在第一流道11的下游。第三流道13被布置在第二流道12的下游。第二流道12至少部分在空间上被布置在第一流道11与第三流道13之间。该第二流道具有第一端部10和第二端部20。此外，第一流道11包括排气出口25，第二流道12的第一端部10被布置在该排气出口处。第二流道12的第二端部20被布置在第三流道13的排气入口6处。

该第二流道包括用于喷射还原剂的装置28。此外，该流道可包括用于混合所喷射的还原剂与排气的装置29。在图1所示的变型中，用于喷射还原剂的装置8和用于混合所喷射的还原剂与排气的装置9被布置第二端部20处。这种布置的优点在于，有可能在壁上形成沉积物的物质通过重力作用被引导到第二催化转化器设备的排气出口7，因此至少减少了沉积物的形成。在图2所示的变型中，用于喷射还原剂的装置8和用于混合所喷射的还原剂与排气的装置9被布置在第一端部10处。这具有与有限存储空间中的布置有关的优点。

第一流道11包括中心轴线14。第二流道12包括中心轴线15。第三流道13包括中心轴线16。在所示的变型中，中心轴线14、15和16彼此平行地布置。在所示的变型中，第二流道12在径向上布置在第一流道11的外侧。这些中心轴线同时确定相应流道中的流动方向。

排气沿着流动方向17流过第一流道11。流动方向17与中心轴线14平行。然后排气沿着流动方向18流过第二流道12。在这种情况下，流动方向18与中心轴线15平行，并且与流动方向17相反。换言之，在所示的变型中，流动方向17和18包括180°的角度。在已离开第二流道12之后，排气沿着流动方向19流过第三流道13。在这种情况下，流动方向19与中心轴线16平行，并且与流动方向18相反。因此，在所示的变型中，流动方向18和19包括180°的角度。此外，在所示的变型中，流动方向17和19彼此平行。与此不同的配置也是可能的。因此，在每种情况下，流动方向17和18和/或流动方向18和19有可能包括135°和180°之间的角度。

在所示的变型中，第一催化转化器设备2可以包括稀NOx捕集器，并且第二催化转化器设备3可以包括SCR过滤器。此外，在所示的变型中，具有压缩机22和涡轮机23的涡轮增压器21以及蒸发器24被布置在用于排气后处理的装置1的上游。

在图1和图2中，中心轴线14、15和16均竖直布置。因此，流动方向17和19面向重力方向。不同的布置也是可能的。

图3示意性地示出了根据本发明的机动车辆45。如前所述，所述机动车辆包括根据本发明的用于排气后处理的装置1。

附图标记列表

1 用于排气后处理的装置

2 第一催化转化器设备

3 第二催化转化器设备

4 排气入口

5 排气出口

6 排气入口

7 排气出口

8 用于喷射还原剂的装置

9 用于混合还原剂和排气的装置

10 第一端部

11 第一流道

12 第二流道

13 第三流道

14 中心轴线

15 中心轴线

16 中心轴线

17 流动方向

18 流动方向

19 流动方向

20 第二端部

21 涡轮增压器

22 压缩机

23 涡轮机

24 蒸发器

25 排气出口

45 机动车辆