CN107035482A - 用于排气后处理装置的方法和*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于排气后处理装置的方法和***。提供用于排气后处理装置的***，特别是在机动车辆中的排气后处理装置的***，该***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。

Description

用于排气后处理装置的方法和***

相关申请的交叉引用

本发明要求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。

技术领域

本发明大体上涉及排气后处理装置的方法和***，特别是涉及机动车辆中的排气后处理装置的方法和***，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。

背景技术

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***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(X members)”。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US 7,210,287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(light off)。

第三种示例方法在Kondo等人提出的US 6,065,957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***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，本发明的发明人意识到这种***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。

发明内容

本发明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。

在本发明中，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NO_X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整体长度，且如果从壳体壁向外凸起，则在连接部段的区域中形成最小干扰。

如上已述，根据本发明的排气后处理装置特别适于具有内燃发动机的机动车辆，其中催化剂部段大体上设置在内燃发动机的排气出气口上方而微粒过滤器部段大体上设置在内燃发动机的排气出气口下部，且特别适于附接到增压内燃发动机上，其中所述排气出气口是排气涡轮增压器的排气出气口，而连接部段基本上在排气涡轮增压器的水平位置上设置在发动机室中。

应该理解的是，上述概述是为了以简化形式的介绍构思的选择而提供的，这些构思会在详细描述中进一步描述。这并非旨在确定所要求保护的主题的关键或者必要特征，要求保护主题的范围由随附的权利要求唯一限定。此外所要求保护的主题不限于解决上述或者本公开的任意部分中提及的任意缺陷的实施。

附图说明

图1示出穿过具有催化剂和微粒过滤器的排气后处理装置的示意性纵向截面。

图2示出穿过催化剂的示意性局部截面。

图3A示出穿过机动车辆的发动机室的示意性纵向截面，该机动车辆包括上述参考中的排气后处理装置。

图3B示出穿过机动车辆的发动机室的示意性纵向截面，该机动车辆包括本公开的排气后处理装置。

图4示出穿过排气后处理装置的更为示意性的纵截面。

图5示出沿着线A-A的截面。

图1-图5基本上按比例绘制。

具体实施方式

以下描述涉及用于排气后处理装置的***和方法。催化剂和微粒过滤器位于排气后处理壳体中。催化剂是环状物(toroid)，在其中心开口中具有中央通道，而外部通道位于催化剂和后处理壳体之间。来自排气出口的排气在流入催化剂之前，流入到中央通道和外部通道，如图1所示。随着排气在第一方向上流经这些通道，排气在流入催化剂之前预热催化剂，如图2所示。排气流出中央和外部通道，流入壳体的第一端，而排气在第二方向上在流经催化剂之前可以在第一端混合。在一个示例中，第二方向与第一方向相反，这样壳体中的排气流大体上是U形的。通过以这种方式在壳体中配置催化剂和微粒过滤器，后处理装置在发动机室中靠近涡轮增压器定位，如图3B所示。通过这样做，可以利用其他方式中没有使用的空间，如图3A所示。涡轮增压器排气出口与后处理装置壳体在催化剂和微粒过滤器之间的位置相交，如图4所示。图5示出了沿图4中的切割平面截取的后处理装置壳体的展示。

因此，附图示出了机动车辆的排气后处理装置，其包括容纳在管状壳体中的催化剂，该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的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达连接部段。

壳体沿着其长度划分为端部、容纳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，其中流经催化剂流到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。

催化剂包括中央管部、径向地围绕中央管部并且一部分排气居中流过其的护套形式的部分以及外流动部，所述外流动部径向地围绕的护套形式的部分并且排气的其他部分穿过外流动部而在催化剂周边流动，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，都关于后处理装置的中心轴线同心，并且经由第一端部段相互耦接。排气后处理装置具有气体进气口，该气体进气口设置在连接部段的区域中并与中央管部及催化剂的第一端部段远侧的外流动部流体耦接。气体进气口和催化剂的中央管部及外流动部之间的流体耦接通过管道形成，该管道垂直于后处理装置的中心轴线而穿过连接部段的侧壁。催化剂的护套形式的部分包括催化活性材料。催化活性材料经由连接部段与微粒过滤器流体耦接。

催化剂部段设置在排气出口上方，进一步包括位于排气出口下方的微粒过滤器部段。排气出气口为内燃发动机的排气涡轮增压器的排气出气口，其中连接部段基本上在排气涡轮增压器的水平沿着排气出口的中心轴线设置在发动机室中，排气出口的中心轴线垂直于后处理装置的中心轴线。

图1-5示出具有各种部件的相对定位的示例构造。如果示出为直接相互接触，或者直接耦接，那么这种元件在至少一个示例中分别被称为直接接触或者直接耦接。类似地，被示为相互靠近或者临近的元件至少在一个示例中可以是分别相互靠近或者临近。作为示例，彼此共面接触布置的部件也称为共面接触。作为另一示例，彼此隔开设置且之间仅有空间而无其他部件的元件在至少一个示例中也如此称呼。在又一个示例中，被示出位于彼此之上/之下的元件、位于彼此相对侧，或者彼此的左/右相对于彼此也如此称呼。此外，如附图所示，至少在一个示例中，最顶部元件或者元件的最顶部点可以称作部件的“顶部”而最底部元件或者元件的最底部点可以被称为部件的“底部”。如本文所采用的，顶部/底部、上部/下部、之上/之下，可以是相对于附图的竖直轴线而言，并用于描述附图中元件相对于彼此的定位。如此，在一个示例中，被示为在其他元件之上的元件被定位在其他元件的垂直上方。作为另一个示例，附图内所示元件的形状可以被称为具有那些形状(例如，诸如圆形、直线、平面、弯曲、圆角、切角、成角度或类似)。此外，在至少一个示例中，被示出为相互交叉的元件被称为交叉元件或者相互交叉。又进一步，被示为在另一个元件内的元件或者被示为在另一个元件外的元件在一个示例中可以如此称呼。应理解，被称为“大体上类似和/或相同”的一个或多个部件根据制造误差是相互不同的(如在1％-5％的偏差中)。

现在转到图1，排气后处理装置1包括细长壳体2，其被依次分为第一端部段2a、催化剂部段2b、连接部段2c、微粒过滤器部段段2d以及第二端部段2e。

催化剂3被容纳在壳体2的催化剂部段2b中，而微粒过滤器4被容纳在壳体2的微粒过滤器部段2d中。连接部段2c连接催化剂部段2b到微粒过滤器部段2d，并允许已经流过催化剂3的排气流入微粒过滤器4。在排气已经流过微粒过滤器4之后，排气流出排气后处理装置1的第二端部段2e中的气体出气口5。

催化剂3包含了中央管部3a以及径向围绕中央部的护套形式的部分3b，所述部分每个均在排气后处理装置的纵向上延伸，并在第一端部段2a内彼此流连接。

催化剂3是三元催化剂、柴油氧化催化剂、氮氧化物捕集器以及碳氢化合物捕集器中的一种或多种。

催化剂3的护套形式的部分3b以及可能地所述催化剂的中央管部3a每个包括催化剂涂覆蜂窝体。催化剂3经由一种或多种支撑物、焊接、融合、粘合和螺钉固定耦接到壳体2中。

在催化剂3的护套形式的部分3b的外圆周和壳体2之间有围绕部分3b的间隙，所述间隙形成外流动部3c，该外流动部3c经由第一端部段2a与部分3a和3b流连接并且该外流动部3c或多或少是中空的。

排气后处理装置1此外包括进气弯管6，进气弯管6从连接部段2c的区域中的外侧垂直穿过壳体2的壁并通向催化剂3的中央管部3a和外流动部3c两者下部的下游端部。这意味着排气流动路径在连接部段2c中以这样的方式分支，即，进入弯管6的一部分排气流经催化剂3的护套形式的部分3b，而另一部分排气则围绕催化剂3在其周边流动，其中两部分流二者都具有相同方向。

接着，从外侧流入弯管6的一部分排气流过催化剂3的中央管部3a，而另一部分流经外流动部3c，围绕护套形式的部分3b。在端部段2a中，两个部分的排气流偏转180°，并或多或少合并，且然后流经催化剂3的护套形式的部分3b、连接部段2a及微粒过滤器4，如图1的流动箭头所示。如图所示，连接部段2c紧密地密封，与催化区域3b和微粒过滤器4隔离。如此，从催化区域3b流到微粒过滤器4的排气不会与连接部段2c中的排气混合。

以此方式，排气后处理装置1包括细长壳体2，其中弯管6从细长壳体2延伸。在一个示例中，弯管6的中心轴线7垂直相交壳体2的中心轴线8。弯管6将排气引导到中央管部3a和/或中央通道3a。此外，弯管将排气引导到外流动部3c和/或外部通道3c。在一个示例中，中央通道3a被配置为比外部通道3c接收更大量的排气。排气在合并汇入第一端部段2a并流入催化剂部段3b之前流经中央通道3a和外部通道3c。以此方式，排气在进入催化剂部段3b之前围绕催化剂部段3b流动。如图所示，中央通道3a、催化剂部段3b以及外部通道3c关于中心轴线8同心。如此，排气在进入靠近第一端部段2a的端部处的催化剂部段3b之前，可以接着流到催化剂部段3b的内区域和外区域。排气在平行于径向与中心轴线8隔开的方向上流经催化剂部段3b。排气在进入微粒过滤器4之前流经连接部段3c和/或间隙3c。在一个示例中，微粒过滤器4与催化区域3b共面接触，而省去了连接部段3c。排气流经微粒过滤器4之后流过出气口5到达周围环境或者排气道的其余部分。

图2为沿着壳体2的中心轴线8截取的沿着图1的切割平面B-B的示意局部截面图。如所示，壳体2为圆柱状，其中中心通道3a沿着其几何中心定位。外部通道3c靠近壳体2定位。催化剂3的催化剂区域3b夹在中央3a通道和外部通道3c之间。催化区域3b以黑色填充以表示它不是中空的，而中央通道3a和外部通道3c被涂白以表示它们是中空的。图2的实施方式中的箭头示出随着排气流经中央通道3a和外部通道3c的热传递的方向。如所示，热量从中央通道3a径向向外流到催化区域3b，而热量从外部通道3c径向向内流到催化区域3b。

以此方式，催化区域3b紧密地密封，径向上与中央通道3a和外部通道3c隔开。因此，催化区域3b不会在径向上接收排气。然而，催化区域3b在径向上接收热能和/或热量。排气流出中央通道3a和外部通道3c并在平行于中心轴线8的第一方向上流入第一端部段2a，其中排气在平行于中心轴线8的第二方向上流入催化区域3b之前在第一端部段2a混合。如此，第一方向和第二方向彼此相反。

因此，柱状后处理壳体包括关于催化区域径向隔开的内中空流动区域和外中空流动区域，流动区域被配置为在径向上传递热量到催化区域。具体地，来自中央通道中排气的热量径向向外流到催化剂，而来自外部通道中排气的热量径向向内流到催化剂。中央区域、催化区域和外部区域中的每个都是具有圆形截面的圆柱。催化区域的入口位于在壳体和中央区域、催化区域以及外部区域的最末端处的间隙中。排气流出中央区域和外部区域，汇入间隙，并流入催化剂。籍此，排气流在中央区域和外部区域中的方向与排气流在催化区域中的方向相反。如此，当从中央区域和外部区域流入间隙并流到催化区域时，排气转动180°方向。后处理装置进一步包括位于催化区域下游的微粒过滤器。管被物理耦接到壳体并于催化区域和微粒过滤器之间的位置处流体耦接到中央区域和外部区域。在一个示例中，管是弯管。在一些示例中，额外地或者替代地，管是涡轮机出口而壳体被堆叠起来穿过涡轮增压器，使得催化区域在涡轮增压器的第一侧，而微粒过滤器在涡轮增压器的第二、相反侧。

现在转到图3A，其示出穿过机动车辆的发动机室的示意纵截面，其中能够包括催化剂(CAT)并可选择地也包括微粒过滤器(PF；柴油微粒过滤器)的排气后处理装置1’(与上述参考中所用的后处理装置相似)从设置在内燃发动机的汽缸盖20旁边的涡轮增压器21向下通往汽缸体22的侧面，并且在此过程中实质上在汽缸体22的整个高度上延伸。

现在转到图3B，其示出穿过机动车辆的发动机室的示意纵截面，其中排气后处理装置1与图1中一样设置在涡轮增压器21的侧面，并且通过弯管6连接到涡轮增压器21。如图所示，排气后处理装置1的催化剂部段2b位于涡轮增压器21之上，且微粒过滤器部段2d位于所述涡轮增压器的之下，结果在微粒过滤器部段2d下方获得空间。

在图3A和图3b中，斜线23表示行人保护线，例如，与发动机罩(未示出)相隔一定距离延伸的线，且在该线下方，发动机室中应该不会有非柔性内部配件。

由于发动机罩通常或多或少倾斜，因此行人保护线23、由上述参考请求保护的排气后处理装置1’也会倾斜，使得涡轮增压器21之上存在不可用空间，这在图3A中通过椭圆形24标示出。这个不可用空间增加了车辆的包装限制。此外，不可用空间增加了通过发动机10和涡轮机21的表面的热损失。如图3B所示，排气后处理装置1利用图3A中所示的未用空间。如此，可用空间在PF 2d下方以及汽缸体22的后方创建。此外，这种布置允许从汽缸体22和汽缸盖20所散发热量加热后处理装置1。

因此，一种***，包括涡轮增压发动机和后处理装置壳体，该壳体包括相对于排气流的方向位于微粒过滤器上游的催化剂，并且间隙位于催化剂和微粒过滤器之间；其中该催化剂是环状物，其具有小于后处理装置壳体的直径的最大直径，且其中中心通道沿着壳体的中心轴线穿过环形的开口而定位，并且其中外部通道位于壳体和催化剂的最大直径之间。

间隙流体耦接到涡轮增压器的排气出口，而壳体设置为使得催化剂垂直高于涡轮增压器，且微粒过滤器垂直低于涡轮增压器，间隙与涡轮增压器垂直等高。中央通道、催化剂和外部通道流体耦接到位于壳体的垂直最高部分处的第一端部段，且其中第一端部段接收来自中央通道和外部通道在第一方向上流动的排气，且其中第一端部段在第二方向上引导排气到催化剂，其中第二方向与第一方向相反。

现在转到图4，其示出机动车辆的发动机室中的排气后处理装置1的布置，该机动车辆具有内燃发动机，该图水平地示出排气后处理装置1。弯管6直接连接到内燃发动机的排气涡轮增压器(如图3B的发动机10的涡轮增压器21)的排气出气口。因此，催化剂部段(CAT)大体上设置在排气涡轮增压器之上(在图4中线A-A的左侧)，且微粒过滤器部段(PF)大体上设置在所述涡轮增压器之下。从排气涡轮增压器沿箭头方向流入的排气首先进入的催化剂部段和微粒过滤器部段之间的连接部段位于近似在发动机室中的排气涡轮增压器的水平位置处，且气体出气口5适当地向下指向，以沿指向任意进一步排气后处理装置或者指向排气管的箭头方向引导排气。

因此，***包括：在后处理壳体中夹在中央通道和外部通道之间的催化剂，其中中央通道沿着后处理壳体的中心轴线横穿催化剂的整个高度，并且其中外部通道沿着催化剂的最大直径横穿催化剂的整个高度；流体耦接到中央通道和外部通道的涡轮增压器的排气出口；以及位于后处理壳体中在催化剂和涡轮增压器下方的位置中的微粒过滤器。排气出口在催化剂及微粒过滤器之间的位置处与后处理壳体相交。

该***进一步包括使排气从排气出口在垂直于后处理壳体的中心轴线的方向上流到后处理装置，在进入中央通道或者外部通道中的一个或更多个后排气在平行于中心轴线的第一方向上转向，使排气流经通道到达后处理装置的第一端，其中来自通道的排气在平行于中心轴线的第二方向上流动穿过催化剂并向着靠近第二端的微粒过滤器流动之前，合并汇入第一端。第一方向与第二方向相反。除了那些将催化剂流体耦接到第一端的入口外，催化剂不包括其他入口。

图5为沿着图4中的切割平面A-A的截面。壳体2适当地热绝缘，如图中粗圆线所示，以使得向外的热损失最小化。热绝缘例如能够通过双层壁的实施方式、空气间隙绝缘和/或热绝缘材料而获得。尽管未示出，但是微粒过滤器(如微粒过滤器4)串联在壳体2内的催化剂3的后方。在一些示例中，壳体不是绝缘的，且来自发动机的热量可以加热壳体2和/或催化剂3。

以此方式，排气后处理装置被配置为通过在后处理壳体中串联催化剂和微粒过滤器而利用发动机室中的未用空间。通道位于壳体中，并被配置为使得排气在流到微粒过滤器之前，大体上以U形朝向催化剂流动。在发动机室中放置后处理装置且使得排气以U形流动的技术效果在于在冷启动期间更快速地预热催化剂。如此，在燃烧事件期间，热量径向向内并径向向外传递到催化剂。此外，由于后处理装置的配置，后处理装置可以设置在涡轮增压器上，由此利用了在发动机室中以其他方式未利用的空间。籍此，可以为额外的车辆部件和/或装置创建空间。

注意到本文中包括的示例控制和评估程序能够在各种发动机和/或车辆***构造中使用。本文中公开的控制方法和程序能够作为可执行指令存储在非瞬态存储器中并可以通过包括控制器的控制***结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件执行。本文中记载的具体程序可以表示任意数量的处理策略中的一种或多种，诸如，事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。如此，各种动作、操作和/或功能可按所示顺序执行、并行执行或者在某些情况下省略。同样，处理顺序不是实现本文中记载的示例实施方式中的特征和优势所必须要求的，而是为了便于描述和说明而提供。所示动作、操作和/或功能中的一个或更多个可根据所使用的具体策略而重复执行。此外，所述动作、操作和/或功能可图示地表示待被编程到发动机控制***中的计算机可读存储介质的非瞬态存储器中的代码，其中通过执行***中的指令而实现上述动作，该***包括与电子控制器组合的各种发动机硬件部件。

可以理解的是，本文中记载的构造和例程本质上是示例性的，且这些特定的实施方式不应被理解为具有限制意义，因为多种变形都是可以的。比如，上述技术能够应用到V-6，I-4，I-6，V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括了本文中公开的各种***和构造及其他特征、功能和/或属性的所有新颖和非显而易见的组合或者子组合。

下面的权利要求特别指出被视为新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这样的权利要求应被理解为包括对一个或更多个这样的元件的结合，既不要求或也不排除两个或两个以上这样的元件。所公开的特征、功能、元件和/或属性的其他组合及子组合可以通过本发明权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来请求保护。这样的权利要求，无论是在范围上比原始权利要求更宽、更窄、相等或不同，都应被视为包括在本公开的主题之内。

Claims (20)

1.一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***，包括：

涡轮增压发动机；及

后处理装置壳体，其包括相对于排气流的方向在微粒过滤器上游的催化剂，且其中间隙位于所述催化剂和微粒过滤器之间；其中

催化剂是环状物，其具有小于所述后处理装置壳体的直径的最大直径，且其中中央通道沿着所述壳体的中心轴线穿过所述环状物的开口而定位，且其中外部通道位于所述壳体和所述催化剂的所述最大直径之间。

11.根据权利要求10所述的***，其中所述间隙流体耦接到涡轮增压器的排气出口，且其中所述壳体设置为使得所述催化剂垂直高于所述涡轮增压器，并且所述微粒过滤器垂直低于所述涡轮增压器，所述间隙与涡轮增压器垂直等高。

12.根据权利要求10所述的***，其中所述中央通道、所述催化剂和所述外部通道关于所述壳体的所述中心轴线同心。

13.根据权利要求10所述的***，其中所述中央通道、催化剂和外部通道流体耦接到位于所述壳体的垂直最高部分的第一端部段，并且其中所述第一端部段接收在第一方向上流动的来自所述中央通道和所述外部通道的排气，并且其中所述第一端部段在第二方向上将排气引导到所述催化剂，其中所述第二方向与所述第一方向相反。

14.根据权利要求10所述的***，其中所述催化剂为三元催化剂、柴油氧化催化剂、氮氧化物捕集器及碳氢化合物捕集器中的一种或多种。

15.根据权利要求10所述的***，其中所述壳体是热绝缘的，并且其中来自所述中央通道中的排气的热量径向向外流到所述催化剂，并且其中来自所述外部通道中的排气的热量径向向内流到所述催化剂。

16.一种***，其包括；

催化剂，其夹在中央通道和外部通道之间，其中所述中央通道沿着后处理壳体的中心轴线定位，而所述外部通道在所述中心轴线远侧；

涡轮增压器的排气出口，其流体耦接至所述中央通道和所述外部通道；及

微粒过滤器，其于所述催化剂和所述涡轮增压器下方的位置定位在所述后处理壳体中。

17.根据权利要求16所述的***，其中所述排气出口在所述催化剂和所述微粒过滤器之间的位置处与所述后处理壳体相交。

18.根据权利要求16所述的***，进一步包括使排气从所述排气出口在垂直于所述后处理壳体的所述中心轴线的方向上流到后处理装置，所述排气在进入所述中央通道和所述外部通道中的一个或多个后在平行于所述中心轴线的第一方向上转动，使所述排气流经所述通道到达所述后处理装置的第一端，其中来自所述通道的排气在沿平行于所述中心轴线的第二方向上流动通过所述催化剂并朝向邻近第二端的所述微粒过滤器流动之前，合并汇入所述第一端。

19.根据权利要求18所述的***，其中所述第一方向与所述第二方向相反。

20.根据权利要求18所述的***，其中除了那些将所述催化剂流体耦接到所述第一端的入口外，所述催化剂不包括其他入口。