相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用

本發(fā)明要求2016年2月2日提交的德國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)no.102016201557.5的優(yōu)先權(quán)。上述申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用整個(gè)并入本文用于所有目的。

本發(fā)明大體上涉及排氣后處理裝置的方法和系統(tǒng)，特別是涉及機(jī)動(dòng)車(chē)輛中的排氣后處理裝置的方法和系統(tǒng)，該裝置具有容納在殼體中的催化劑，所述殼體沿著其長(zhǎng)度具有第一端部段、催化劑部段以及連接部段，并涉及機(jī)動(dòng)車(chē)輛中這種類(lèi)型的排氣后處理裝置的布置。

背景技術(shù)：

排氣后處理裝置，通過(guò)該裝置可以符合針對(duì)具有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)動(dòng)車(chē)輛污染物排放的未來(lái)排放標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的限制，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有比既往的系統(tǒng)更大的整體體積并因此在車(chē)輛中占據(jù)較多空間。

同時(shí)，碰撞安全和行人保護(hù)方面的規(guī)定日益嚴(yán)格，為了滿(mǎn)足該要求，車(chē)輛中的新結(jié)構(gòu)或者空閑空間是必須的，但這同樣也占空間。可以提高碰撞安全的結(jié)構(gòu)為例如輔助車(chē)架或者副車(chē)架，特別是“交叉形梁(xmembers)”。用于行人保護(hù)的空閑空間特別地是在發(fā)動(dòng)機(jī)罩和安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)室中的任意其他非柔性?xún)?nèi)部設(shè)備之間的最小空隙。

在當(dāng)代內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，目的在于在發(fā)動(dòng)機(jī)室中設(shè)置具有催化劑和微粒過(guò)濾器的排氣后處理裝置，如，位于排氣渦輪增壓器下方。然而，這會(huì)太靠近用于碰撞安全或者制動(dòng)助力的各種部件，并且另一方面，排氣后處理裝置上方的空間因?yàn)樗鲅b置的廢熱而不能用于其他內(nèi)部設(shè)備。

解決車(chē)輛空間管理的其他嘗試包括盤(pán)旋排氣流動(dòng)路徑穿過(guò)后處理裝置，以增加行進(jìn)距離而不增加后處理裝置所占用的空間量。一種示例方法在stieglbauer等人提出的us7,900,443中示出。其中，微粒過(guò)濾器具有中心管部以及相互圍圍繞管部的護(hù)套形式的兩個(gè)部分，籍此，在一個(gè)實(shí)施方式中，存在以z圖案的向后向前流動(dòng)，以保證微粒過(guò)濾器在操作期間快速加熱。

第二種示例方法在bolander等人提出的us7,210,287中示出。其中，類(lèi)似結(jié)構(gòu)的車(chē)輛催化劑具有從入口端到相反的出口端的z形流動(dòng)路徑，從而允許催化劑反應(yīng)加速起燃(lightoff)。

第三種示例方法在kondo等人提出的us6,065,957中示出。其中，用于加熱或者干燥的催化燃燒器具有壺形殼體，中空柱狀催化劑主體位于所述壺形殼體中并且在其一個(gè)軸向端部處設(shè)置了燃燒空氣的進(jìn)氣口和排氣出氣口。此時(shí)，氣體以u(píng)形流過(guò)殼體，因?yàn)闅怏w流過(guò)催化劑主體中的空腔，然后翻轉(zhuǎn)180°，繼而流過(guò)實(shí)際的中空柱狀催化劑主體。

然而，本發(fā)明的發(fā)明人意識(shí)到這種系統(tǒng)潛在的問(wèn)題。如一個(gè)示例，由于新的排放標(biāo)準(zhǔn)，排氣溫度需要降低，由此不會(huì)在冷啟動(dòng)期間快速加熱催化劑。此外，上述催化劑的包裝不足以降低催化劑的包裝限制。如此，催化裝置的催化劑質(zhì)量會(huì)受影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的潛在目的在于限定排氣后處理裝置及其在機(jī)動(dòng)車(chē)輛中的布置，該裝置的催化劑能夠在操作期間特別快速且均勻地加熱且發(fā)動(dòng)機(jī)室中可得到的空間能夠被更多地利用。

在一種示例中，上述問(wèn)題通過(guò)機(jī)動(dòng)車(chē)輛的排氣后處理裝置解決，該裝置包括容納在管狀殼體中的催化劑，所述管狀殼體沿著其長(zhǎng)度具有第一端部段、催化劑部段以及連接部段，其中排氣在垂直于后處理裝置中心軸線(xiàn)的方向上流到連接部段，排氣流在連接部段被分為居中流向催化劑的第一部分以及圍繞催化劑的第二部分，其中這些部分偏轉(zhuǎn)180°并在第一端部段中匯聚，且匯聚部分從第一端部段流經(jīng)催化劑到連接部段。在這種方式下，排氣在流入催化劑之前可以對(duì)該催化劑進(jìn)行預(yù)熱。

如一種示例，排氣后處理裝置以這樣的方式設(shè)計(jì)，即，待處理的排氣進(jìn)入排氣后處理裝置在連接部段區(qū)域中，并且然后排氣的一部分居中流經(jīng)催化劑，而其另一部分圍繞催化劑在其周?chē)鲃?dòng)，其中以相同方向流動(dòng)的兩部分流體偏轉(zhuǎn)180°，且或多或少在第一端部段上重新匯聚，且然后從該端部段經(jīng)過(guò)催化劑流向連接部段。

在本發(fā)明中，催化劑主體通過(guò)排氣從內(nèi)部以及從外部二者進(jìn)行加熱，其中兩部分流都具有相同最大溫度。結(jié)果，催化劑主體能夠在操作期間特別快且均勻地加熱，由此使其能夠更為容易地滿(mǎn)足排氣后處理裝置的起燃條件，即便是在現(xiàn)今所需的較低排氣溫度條件下。

此外，排氣在催化劑中的u形偏轉(zhuǎn)使得催化劑能夠被設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)室中，也即，在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)排氣出氣口上方，特別是排氣渦輪增壓器的排氣出氣口上方。結(jié)果，發(fā)動(dòng)機(jī)室中的區(qū)域可以用于催化劑和/或能夠?yàn)榇呋钚圆牧向v出更大的容積。

此外催化劑和容納催化劑的殼體由于從內(nèi)側(cè)和從外側(cè)加熱能夠具有相對(duì)短的整體長(zhǎng)度，其中管狀殼體是壺形的，如，其類(lèi)似于在一端部封閉的相對(duì)短的管部段，而管的橫截面大體上是圓形的但也能夠例如是橢圓形或者多邊形。小的整體長(zhǎng)度使其更易于在排氣出氣口上方容納催化劑。

此外，在排氣出氣口下方存在更多可利用空間用于額外的排氣后處理，例如，在微粒過(guò)濾器中。

在本公開(kāi)的對(duì)應(yīng)實(shí)施方式中，殼體沿著其長(zhǎng)度被分為端部段、其中容納催化劑的催化劑部段、連接部段、其中容納布置在催化劑下游的微粒過(guò)濾器的微粒過(guò)濾器部段、以及具有氣體出氣口的第二端部段，其中通過(guò)催化劑流向連接部段的排氣在微粒過(guò)濾器的方向上流動(dòng)，且然后在第二端部段的方向上流經(jīng)微粒過(guò)濾器。

與現(xiàn)有技術(shù)中已知的在細(xì)長(zhǎng)殼體中具有催化劑和微粒過(guò)濾器，排氣在細(xì)長(zhǎng)殼體的一端進(jìn)入，或多或少直線(xiàn)地流經(jīng)催化劑，且然后流經(jīng)微粒過(guò)濾器，且然后在殼體的另一端匯聚的排氣后處理裝置相比，本公開(kāi)中的氣體進(jìn)氣口在空間上能夠位于催化劑和微粒過(guò)濾器之間，因此允許催化劑設(shè)置在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣出氣口上方而微粒過(guò)濾器設(shè)置在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣出氣口下方，特別是在布置在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣歧管上的排氣渦輪增壓器排氣出氣口的上方和下方。以此方式，排氣出氣口上方的空間用于催化劑，并且在此以下延伸的所有空間為排氣后處理裝置的微粒過(guò)濾器部段，因此也獲得排氣出氣口以下的空間。

催化劑中的排氣的u形偏轉(zhuǎn)及催化劑和微粒過(guò)濾器在一個(gè)共同的殼體中的緊密耦接進(jìn)一步具有的優(yōu)勢(shì)在于，催化劑和微粒過(guò)濾器在操作期間比在分開(kāi)的殼體中更快且更集中地加熱，由此使其能夠更易于滿(mǎn)足起燃條件，即便是在較低排氣溫度下。

在本公開(kāi)的實(shí)施方式中，催化劑具有中央管狀部、徑向地圍繞中央管狀部且從氣體進(jìn)氣口流入的一部分排氣居中流經(jīng)其的護(hù)套，以及徑向圍繞護(hù)套形式的部分的外流動(dòng)部，從氣體進(jìn)氣口流入的排氣的其他部分通過(guò)所述外流動(dòng)部在催化劑周邊流動(dòng)，其中這三個(gè)部分中的每個(gè)都在排氣后處理裝置的縱向上延伸，并且在第一端部段中彼此流體連通。

在此情況下，排氣后處理裝置能夠具氣體進(jìn)氣口，該氣體進(jìn)氣口設(shè)置在連接部段的區(qū)域中且與催化劑的中央管狀部和外流動(dòng)部二者的遠(yuǎn)離第一端部段的端部流體連接。

氣體進(jìn)氣口與催化劑的中央管部和外流動(dòng)部的遠(yuǎn)離第一端部段的端部之間的流連接能夠通過(guò)管道形成，該管道橫向于排氣后處理裝置的縱向而穿過(guò)連接部段的側(cè)壁。

與外流動(dòng)部相似，催化劑的中央管部能夠是中空的。作為替代方式，中央管部可包括催化活性材料，如護(hù)套形式的催化劑部，所述材料以已知方式例如通過(guò)蜂窩體或者一些其他基材支撐。

在催化劑和微粒過(guò)濾器共用的殼體中，護(hù)套形式的催化劑部(即在殼體下游端)能夠在連接部段中與微粒過(guò)濾器直接流體連通(即在殼體的上游端)，因此使得催化劑更直接地預(yù)熱微粒過(guò)濾器。

特別地，催化劑能夠是氧化催化劑或者nox存儲(chǔ)催化劑，以及噴射器，如用于噴射選擇性催化還原(scr)的化學(xué)制品的噴射器，此外能夠被設(shè)置在連接部段的區(qū)域中。這種噴射器包括某個(gè)整體長(zhǎng)度，且如果從殼體壁向外凸起，則在連接部段的區(qū)域中形成最小干擾。

如上已述，根據(jù)本發(fā)明的排氣后處理裝置特別適于具有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)動(dòng)車(chē)輛，其中催化劑部段大體上設(shè)置在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣出氣口上方而微粒過(guò)濾器部段大體上設(shè)置在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣出氣口下部，且特別適于附接到增壓內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)上，其中所述排氣出氣口是排氣渦輪增壓器的排氣出氣口，而連接部段基本上在排氣渦輪增壓器的水平位置上設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)室中。

應(yīng)該理解的是，上述概述是為了以簡(jiǎn)化形式的介紹構(gòu)思的選擇而提供的，這些構(gòu)思會(huì)在詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述。這并非旨在確定所要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或者必要特征，要求保護(hù)主題的范圍由隨附的權(quán)利要求唯一限定。此外所要求保護(hù)的主題不限于解決上述或者本公開(kāi)的任意部分中提及的任意缺陷的實(shí)施。

附圖說(shuō)明

圖1示出穿過(guò)具有催化劑和微粒過(guò)濾器的排氣后處理裝置的示意性縱向截面。

圖2示出穿過(guò)催化劑的示意性局部截面。

圖3a示出穿過(guò)機(jī)動(dòng)車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)室的示意性縱向截面，該機(jī)動(dòng)車(chē)輛包括上述參考中的排氣后處理裝置。

圖3b示出穿過(guò)機(jī)動(dòng)車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)室的示意性縱向截面，該機(jī)動(dòng)車(chē)輛包括本公開(kāi)的排氣后處理裝置。

圖4示出穿過(guò)排氣后處理裝置的更為示意性的縱截面。

圖5示出沿著線(xiàn)a-a的截面。

圖1-圖5基本上按比例繪制。

具體實(shí)施方式

以下描述涉及用于排氣后處理裝置的系統(tǒng)和方法。催化劑和微粒過(guò)濾器位于排氣后處理殼體中。催化劑是環(huán)狀物(toroid)，在其中心開(kāi)口中具有中央通道，而外部通道位于催化劑和后處理殼體之間。來(lái)自排氣出口的排氣在流入催化劑之前，流入到中央通道和外部通道，如圖1所示。隨著排氣在第一方向上流經(jīng)這些通道，排氣在流入催化劑之前預(yù)熱催化劑，如圖2所示。排氣流出中央和外部通道，流入殼體的第一端，而排氣在第二方向上在流經(jīng)催化劑之前可以在第一端混合。在一個(gè)示例中，第二方向與第一方向相反，這樣殼體中的排氣流大體上是u形的。通過(guò)以這種方式在殼體中配置催化劑和微粒過(guò)濾器，后處理裝置在發(fā)動(dòng)機(jī)室中靠近渦輪增壓器定位，如圖3b所示。通過(guò)這樣做，可以利用其他方式中沒(méi)有使用的空間，如圖3a所示。渦輪增壓器排氣出口與后處理裝置殼體在催化劑和微粒過(guò)濾器之間的位置相交，如圖4所示。圖5示出了沿圖4中的切割平面截取的后處理裝置殼體的展示。

因此，附圖示出了機(jī)動(dòng)車(chē)輛的排氣后處理裝置，其包括容納在管狀殼體中的催化劑，該管狀殼體沿著其長(zhǎng)度具有第一端部段、催化劑部段以及連接部段，其中排氣在垂直于后處理裝置的中心軸線(xiàn)的方向上流到連接部段，排氣流在連接部段被分為居中流向催化劑的第一部分以及圍繞催化劑的第二部分，其中這些部分偏轉(zhuǎn)180°，并在第一端部段中匯聚，且匯聚部分從第一端部段流經(jīng)催化劑到達(dá)連接部段。

殼體沿著其長(zhǎng)度劃分為端部、容納催化劑的催化劑部段、連接部段、其中容納設(shè)置在催化劑下游的微粒過(guò)濾器的微粒過(guò)濾器部段，以及具有氣體出氣口的第二端部段，其中流經(jīng)催化劑流到連接部段的排氣在微粒過(guò)濾器的方向上流動(dòng)且然后在第二端部段的方向上流經(jīng)微粒過(guò)濾器。

催化劑包括中央管部、徑向地圍繞中央管部并且一部分排氣居中流過(guò)其的護(hù)套形式的部分以及外流動(dòng)部，所述外流動(dòng)部徑向地圍繞的護(hù)套形式的部分并且排氣的其他部分穿過(guò)外流動(dòng)部而在催化劑周邊流動(dòng)，其中這三個(gè)部分中的每個(gè)都在排氣后處理裝置的縱向上延伸，都關(guān)于后處理裝置的中心軸線(xiàn)同心，并且經(jīng)由第一端部段相互耦接。排氣后處理裝置具有氣體進(jìn)氣口，該氣體進(jìn)氣口設(shè)置在連接部段的區(qū)域中并與中央管部及催化劑的第一端部段遠(yuǎn)側(cè)的外流動(dòng)部流體耦接。氣體進(jìn)氣口和催化劑的中央管部及外流動(dòng)部之間的流體耦接通過(guò)管道形成，該管道垂直于后處理裝置的中心軸線(xiàn)而穿過(guò)連接部段的側(cè)壁。催化劑的護(hù)套形式的部分包括催化活性材料。催化活性材料經(jīng)由連接部段與微粒過(guò)濾器流體耦接。

催化劑部段設(shè)置在排氣出口上方，進(jìn)一步包括位于排氣出口下方的微粒過(guò)濾器部段。排氣出氣口為內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣渦輪增壓器的排氣出氣口，其中連接部段基本上在排氣渦輪增壓器的水平沿著排氣出口的中心軸線(xiàn)設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)室中，排氣出口的中心軸線(xiàn)垂直于后處理裝置的中心軸線(xiàn)。

圖1-5示出具有各種部件的相對(duì)定位的示例構(gòu)造。如果示出為直接相互接觸，或者直接耦接，那么這種元件在至少一個(gè)示例中分別被稱(chēng)為直接接觸或者直接耦接。類(lèi)似地，被示為相互靠近或者臨近的元件至少在一個(gè)示例中可以是分別相互靠近或者臨近。作為示例，彼此共面接觸布置的部件也稱(chēng)為共面接觸。作為另一示例，彼此隔開(kāi)設(shè)置且之間僅有空間而無(wú)其他部件的元件在至少一個(gè)示例中也如此稱(chēng)呼。在又一個(gè)示例中，被示出位于彼此之上/之下的元件、位于彼此相對(duì)側(cè)，或者彼此的左/右相對(duì)于彼此也如此稱(chēng)呼。此外，如附圖所示，至少在一個(gè)示例中，最頂部元件或者元件的最頂部點(diǎn)可以稱(chēng)作部件的“頂部”而最底部元件或者元件的最底部點(diǎn)可以被稱(chēng)為部件的“底部”。如本文所采用的，頂部/底部、上部/下部、之上/之下，可以是相對(duì)于附圖的豎直軸線(xiàn)而言，并用于描述附圖中元件相對(duì)于彼此的定位。如此，在一個(gè)示例中，被示為在其他元件之上的元件被定位在其他元件的垂直上方。作為另一個(gè)示例，附圖內(nèi)所示元件的形狀可以被稱(chēng)為具有那些形狀(例如，諸如圓形、直線(xiàn)、平面、彎曲、圓角、切角、成角度或類(lèi)似)。此外，在至少一個(gè)示例中，被示出為相互交叉的元件被稱(chēng)為交叉元件或者相互交叉。又進(jìn)一步，被示為在另一個(gè)元件內(nèi)的元件或者被示為在另一個(gè)元件外的元件在一個(gè)示例中可以如此稱(chēng)呼。應(yīng)理解，被稱(chēng)為“大體上類(lèi)似和/或相同”的一個(gè)或多個(gè)部件根據(jù)制造誤差是相互不同的(如在1％-5％的偏差中)。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖1，排氣后處理裝置1包括細(xì)長(zhǎng)殼體2，其被依次分為第一端部段2a、催化劑部段2b、連接部段2c、微粒過(guò)濾器部段段2d以及第二端部段2e。

催化劑3被容納在殼體2的催化劑部段2b中，而微粒過(guò)濾器4被容納在殼體2的微粒過(guò)濾器部段2d中。連接部段2c連接催化劑部段2b到微粒過(guò)濾器部段2d，并允許已經(jīng)流過(guò)催化劑3的排氣流入微粒過(guò)濾器4。在排氣已經(jīng)流過(guò)微粒過(guò)濾器4之后，排氣流出排氣后處理裝置1的第二端部段2e中的氣體出氣口5。

催化劑3包含了中央管部3a以及徑向圍繞中央部的護(hù)套形式的部分3b，所述部分每個(gè)均在排氣后處理裝置的縱向上延伸，并在第一端部段2a內(nèi)彼此流連接。

催化劑3是三元催化劑、柴油氧化催化劑、氮氧化物捕集器以及碳?xì)浠衔锊都髦械囊环N或多種。

催化劑3的護(hù)套形式的部分3b以及可能地所述催化劑的中央管部3a每個(gè)包括催化劑涂覆蜂窩體。催化劑3經(jīng)由一種或多種支撐物、焊接、融合、粘合和螺釘固定耦接到殼體2中。

在催化劑3的護(hù)套形式的部分3b的外圓周和殼體2之間有圍繞部分3b的間隙，所述間隙形成外流動(dòng)部3c，該外流動(dòng)部3c經(jīng)由第一端部段2a與部分3a和3b流連接并且該外流動(dòng)部3c或多或少是中空的。

排氣后處理裝置1此外包括進(jìn)氣彎管6，進(jìn)氣彎管6從連接部段2c的區(qū)域中的外側(cè)垂直穿過(guò)殼體2的壁并通向催化劑3的中央管部3a和外流動(dòng)部3c兩者下部的下游端部。這意味著排氣流動(dòng)路徑在連接部段2c中以這樣的方式分支，即，進(jìn)入彎管6的一部分排氣流經(jīng)催化劑3的護(hù)套形式的部分3b，而另一部分排氣則圍繞催化劑3在其周邊流動(dòng)，其中兩部分流二者都具有相同方向。

接著，從外側(cè)流入彎管6的一部分排氣流過(guò)催化劑3的中央管部3a，而另一部分流經(jīng)外流動(dòng)部3c，圍繞護(hù)套形式的部分3b。在端部段2a中，兩個(gè)部分的排氣流偏轉(zhuǎn)180°，并或多或少合并，且然后流經(jīng)催化劑3的護(hù)套形式的部分3b、連接部段2a及微粒過(guò)濾器4，如圖1的流動(dòng)箭頭所示。如圖所示，連接部段2c緊密地密封，與催化區(qū)域3b和微粒過(guò)濾器4隔離。如此，從催化區(qū)域3b流到微粒過(guò)濾器4的排氣不會(huì)與連接部段2c中的排氣混合。

以此方式，排氣后處理裝置1包括細(xì)長(zhǎng)殼體2，其中彎管6從細(xì)長(zhǎng)殼體2延伸。在一個(gè)示例中，彎管6的中心軸線(xiàn)7垂直相交殼體2的中心軸線(xiàn)8。彎管6將排氣引導(dǎo)到中央管部3a和/或中央通道3a。此外，彎管將排氣引導(dǎo)到外流動(dòng)部3c和/或外部通道3c。在一個(gè)示例中，中央通道3a被配置為比外部通道3c接收更大量的排氣。排氣在合并匯入第一端部段2a并流入催化劑部段3b之前流經(jīng)中央通道3a和外部通道3c。以此方式，排氣在進(jìn)入催化劑部段3b之前圍繞催化劑部段3b流動(dòng)。如圖所示，中央通道3a、催化劑部段3b以及外部通道3c關(guān)于中心軸線(xiàn)8同心。如此，排氣在進(jìn)入靠近第一端部段2a的端部處的催化劑部段3b之前，可以接著流到催化劑部段3b的內(nèi)區(qū)域和外區(qū)域。排氣在平行于徑向與中心軸線(xiàn)8隔開(kāi)的方向上流經(jīng)催化劑部段3b。排氣在進(jìn)入微粒過(guò)濾器4之前流經(jīng)連接部段3c和/或間隙3c。在一個(gè)示例中，微粒過(guò)濾器4與催化區(qū)域3b共面接觸，而省去了連接部段3c。排氣流經(jīng)微粒過(guò)濾器4之后流過(guò)出氣口5到達(dá)周?chē)h(huán)境或者排氣道的其余部分。

圖2為沿著殼體2的中心軸線(xiàn)8截取的沿著圖1的切割平面b-b的示意局部截面圖。如所示，殼體2為圓柱狀，其中中心通道3a沿著其幾何中心定位。外部通道3c靠近殼體2定位。催化劑3的催化劑區(qū)域3b夾在中央3a通道和外部通道3c之間。催化區(qū)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被涂白以表示它們是中空的。圖2的實(shí)施方式中的箭頭示出隨著排氣流經(jīng)中央通道3a和外部通道3c的熱傳遞的方向。如所示，熱量從中央通道3a徑向向外流到催化區(qū)域3b，而熱量從外部通道3c徑向向內(nèi)流到催化區(qū)域3b。

以此方式，催化區(qū)域3b緊密地密封，徑向上與中央通道3a和外部通道3c隔開(kāi)。因此，催化區(qū)域3b不會(huì)在徑向上接收排氣。然而，催化區(qū)域3b在徑向上接收熱能和/或熱量。排氣流出中央通道3a和外部通道3c并在平行于中心軸線(xiàn)8的第一方向上流入第一端部段2a，其中排氣在平行于中心軸線(xiàn)8的第二方向上流入催化區(qū)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，柱狀后處理殼體包括關(guān)于催化區(qū)域徑向隔開(kāi)的內(nèi)中空流動(dòng)區(qū)域和外中空流動(dòng)區(qū)域，流動(dòng)區(qū)域被配置為在徑向上傳遞熱量到催化區(qū)域。具體地，來(lái)自中央通道中排氣的熱量徑向向外流到催化劑，而來(lái)自外部通道中排氣的熱量徑向向內(nèi)流到催化劑。中央?yún)^(qū)域、催化區(qū)域和外部區(qū)域中的每個(gè)都是具有圓形截面的圓柱。催化區(qū)域的入口位于在殼體和中央?yún)^(qū)域、催化區(qū)域以及外部區(qū)域的最末端處的間隙中。排氣流出中央?yún)^(qū)域和外部區(qū)域，匯入間隙，并流入催化劑。籍此，排氣流在中央?yún)^(qū)域和外部區(qū)域中的方向與排氣流在催化區(qū)域中的方向相反。如此，當(dāng)從中央?yún)^(qū)域和外部區(qū)域流入間隙并流到催化區(qū)域時(shí)，排氣轉(zhuǎn)動(dòng)180°方向。后處理裝置進(jìn)一步包括位于催化區(qū)域下游的微粒過(guò)濾器。管被物理耦接到殼體并于催化區(qū)域和微粒過(guò)濾器之間的位置處流體耦接到中央?yún)^(qū)域和外部區(qū)域。在一個(gè)示例中，管是彎管。在一些示例中，額外地或者替代地，管是渦輪機(jī)出口而殼體被堆疊起來(lái)穿過(guò)渦輪增壓器，使得催化區(qū)域在渦輪增壓器的第一側(cè)，而微粒過(guò)濾器在渦輪增壓器的第二、相反側(cè)。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3a，其示出穿過(guò)機(jī)動(dòng)車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)室的示意縱截面，其中能夠包括催化劑(cat)并可選擇地也包括微粒過(guò)濾器(pf；柴油微粒過(guò)濾器)的排氣后處理裝置1’(與上述參考中所用的后處理裝置相似)從設(shè)置在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸蓋20旁邊的渦輪增壓器21向下通往汽缸體22的側(cè)面，并且在此過(guò)程中實(shí)質(zhì)上在汽缸體22的整個(gè)高度上延伸。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖3b，其示出穿過(guò)機(jī)動(dòng)車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)室的示意縱截面，其中排氣后處理裝置1與圖1中一樣設(shè)置在渦輪增壓器21的側(cè)面，并且通過(guò)彎管6連接到渦輪增壓器21。如圖所示，排氣后處理裝置1的催化劑部段2b位于渦輪增壓器21之上，且微粒過(guò)濾器部段2d位于所述渦輪增壓器的之下，結(jié)果在微粒過(guò)濾器部段2d下方獲得空間。

在圖3a和圖3b中，斜線(xiàn)23表示行人保護(hù)線(xiàn)，例如，與發(fā)動(dòng)機(jī)罩(未示出)相隔一定距離延伸的線(xiàn)，且在該線(xiàn)下方，發(fā)動(dòng)機(jī)室中應(yīng)該不會(huì)有非柔性?xún)?nèi)部配件。

由于發(fā)動(dòng)機(jī)罩通常或多或少傾斜，因此行人保護(hù)線(xiàn)23、由上述參考請(qǐng)求保護(hù)的排氣后處理裝置1’也會(huì)傾斜，使得渦輪增壓器21之上存在不可用空間，這在圖3a中通過(guò)橢圓形24標(biāo)示出。這個(gè)不可用空間增加了車(chē)輛的包裝限制。此外，不可用空間增加了通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)10和渦輪機(jī)21的表面的熱損失。如圖3b所示，排氣后處理裝置1利用圖3a中所示的未用空間。如此，可用空間在pf2d下方以及汽缸體22的后方創(chuàng)建。此外，這種布置允許從汽缸體22和汽缸蓋20所散發(fā)熱量加熱后處理裝置1。

因此，一種系統(tǒng)，包括渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)和后處理裝置殼體，該殼體包括相對(duì)于排氣流的方向位于微粒過(guò)濾器上游的催化劑，并且間隙位于催化劑和微粒過(guò)濾器之間；其中該催化劑是環(huán)狀物，其具有小于后處理裝置殼體的直徑的最大直徑，且其中中心通道沿著殼體的中心軸線(xiàn)穿過(guò)環(huán)形的開(kāi)口而定位，并且其中外部通道位于殼體和催化劑的最大直徑之間。

間隙流體耦接到渦輪增壓器的排氣出口，而殼體設(shè)置為使得催化劑垂直高于渦輪增壓器，且微粒過(guò)濾器垂直低于渦輪增壓器，間隙與渦輪增壓器垂直等高。中央通道、催化劑和外部通道流體耦接到位于殼體的垂直最高部分處的第一端部段，且其中第一端部段接收來(lái)自中央通道和外部通道在第一方向上流動(dòng)的排氣，且其中第一端部段在第二方向上引導(dǎo)排氣到催化劑，其中第二方向與第一方向相反。

現(xiàn)在轉(zhuǎn)到圖4，其示出機(jī)動(dòng)車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)室中的排氣后處理裝置1的布置，該機(jī)動(dòng)車(chē)輛具有內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，該圖水平地示出排氣后處理裝置1。彎管6直接連接到內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣渦輪增壓器(如圖3b的發(fā)動(dòng)機(jī)10的渦輪增壓器21)的排氣出氣口。因此，催化劑部段(cat)大體上設(shè)置在排氣渦輪增壓器之上(在圖4中線(xiàn)a-a的左側(cè))，且微粒過(guò)濾器部段(pf)大體上設(shè)置在所述渦輪增壓器之下。從排氣渦輪增壓器沿箭頭方向流入的排氣首先進(jìn)入的催化劑部段和微粒過(guò)濾器部段之間的連接部段位于近似在發(fā)動(dòng)機(jī)室中的排氣渦輪增壓器的水平位置處，且氣體出氣口5適當(dāng)?shù)叵蛳轮赶?，以沿指向任意進(jìn)一步排氣后處理裝置或者指向排氣管的箭頭方向引導(dǎo)排氣。

因此，系統(tǒng)包括：在后處理殼體中夾在中央通道和外部通道之間的催化劑，其中中央通道沿著后處理殼體的中心軸線(xiàn)橫穿催化劑的整個(gè)高度，并且其中外部通道沿著催化劑的最大直徑橫穿催化劑的整個(gè)高度；流體耦接到中央通道和外部通道的渦輪增壓器的排氣出口；以及位于后處理殼體中在催化劑和渦輪增壓器下方的位置中的微粒過(guò)濾器。排氣出口在催化劑及微粒過(guò)濾器之間的位置處與后處理殼體相交。

該系統(tǒng)進(jìn)一步包括使排氣從排氣出口在垂直于后處理殼體的中心軸線(xiàn)的方向上流到后處理裝置，在進(jìn)入中央通道或者外部通道中的一個(gè)或更多個(gè)后排氣在平行于中心軸線(xiàn)的第一方向上轉(zhuǎn)向，使排氣流經(jīng)通道到達(dá)后處理裝置的第一端，其中來(lái)自通道的排氣在平行于中心軸線(xiàn)的第二方向上流動(dòng)穿過(guò)催化劑并向著靠近第二端的微粒過(guò)濾器流動(dòng)之前，合并匯入第一端。第一方向與第二方向相反。除了那些將催化劑流體耦接到第一端的入口外，催化劑不包括其他入口。

圖5為沿著圖4中的切割平面a-a的截面。殼體2適當(dāng)?shù)責(zé)峤^緣，如圖中粗圓線(xiàn)所示，以使得向外的熱損失最小化。熱絕緣例如能夠通過(guò)雙層壁的實(shí)施方式、空氣間隙絕緣和/或熱絕緣材料而獲得。盡管未示出，但是微粒過(guò)濾器(如微粒過(guò)濾器4)串聯(lián)在殼體2內(nèi)的催化劑3的后方。在一些示例中，殼體不是絕緣的，且來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的熱量可以加熱殼體2和/或催化劑3。

以此方式，排氣后處理裝置被配置為通過(guò)在后處理殼體中串聯(lián)催化劑和微粒過(guò)濾器而利用發(fā)動(dòng)機(jī)室中的未用空間。通道位于殼體中，并被配置為使得排氣在流到微粒過(guò)濾器之前，大體上以u(píng)形朝向催化劑流動(dòng)。在發(fā)動(dòng)機(jī)室中放置后處理裝置且使得排氣以u(píng)形流動(dòng)的技術(shù)效果在于在冷啟動(dòng)期間更快速地預(yù)熱催化劑。如此，在燃燒事件期間，熱量徑向向內(nèi)并徑向向外傳遞到催化劑。此外，由于后處理裝置的配置，后處理裝置可以設(shè)置在渦輪增壓器上，由此利用了在發(fā)動(dòng)機(jī)室中以其他方式未利用的空間。籍此，可以為額外的車(chē)輛部件和/或裝置創(chuàng)建空間。

注意到本文中包括的示例控制和評(píng)估程序能夠在各種發(fā)動(dòng)機(jī)和/或車(chē)輛系統(tǒng)構(gòu)造中使用。本文中公開(kāi)的控制方法和程序能夠作為可執(zhí)行指令存儲(chǔ)在非瞬態(tài)存儲(chǔ)器中并可以通過(guò)包括控制器的控制系統(tǒng)結(jié)合各種傳感器、致動(dòng)器和其他發(fā)動(dòng)機(jī)硬件執(zhí)行。本文中記載的具體程序可以表示任意數(shù)量的處理策略中的一種或多種，諸如，事件驅(qū)動(dòng)、中斷驅(qū)動(dòng)、多任務(wù)、多線(xiàn)程等。如此，各種動(dòng)作、操作和/或功能可按所示順序執(zhí)行、并行執(zhí)行或者在某些情況下省略。同樣，處理順序不是實(shí)現(xiàn)本文中記載的示例實(shí)施方式中的特征和優(yōu)勢(shì)所必須要求的，而是為了便于描述和說(shuō)明而提供。所示動(dòng)作、操作和/或功能中的一個(gè)或更多個(gè)可根據(jù)所使用的具體策略而重復(fù)執(zhí)行。此外，所述動(dòng)作、操作和/或功能可圖示地表示待被編程到發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的非瞬態(tài)存儲(chǔ)器中的代碼，其中通過(guò)執(zhí)行系統(tǒng)中的指令而實(shí)現(xiàn)上述動(dòng)作，該系統(tǒng)包括與電子控制器組合的各種發(fā)動(dòng)機(jī)硬件部件。

可以理解的是，本文中記載的構(gòu)造和例程本質(zhì)上是示例性的，且這些特定的實(shí)施方式不應(yīng)被理解為具有限制意義，因?yàn)槎喾N變形都是可以的。比如，上述技術(shù)能夠應(yīng)用到v-6，i-4，i-6，v-12、對(duì)置4缸以及其他發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型。本公開(kāi)的主題包括了本文中公開(kāi)的各種系統(tǒng)和構(gòu)造及其他特征、功能和/或?qū)傩缘乃行路f和非顯而易見(jiàn)的組合或者子組合。

下面的權(quán)利要求特別指出被視為新穎且非顯而易見(jiàn)的某些組合和子組合。這些權(quán)利要求些權(quán)利要求可能涉及“一個(gè)”元件或“第一”元件或其等同物。這樣的權(quán)利要求應(yīng)被理解為包括對(duì)一個(gè)或更多個(gè)這樣的元件的結(jié)合，既不要求或也不排除兩個(gè)或兩個(gè)以上這樣的元件。所公開(kāi)的特征、功能、元件和/或?qū)傩缘钠渌M合及子組合可以通過(guò)本發(fā)明權(quán)利要求的修改或通過(guò)在本申請(qǐng)或相關(guān)申請(qǐng)中提出新的權(quán)利要求來(lái)請(qǐng)求保護(hù)。這樣的權(quán)利要求，無(wú)論是在范圍上比原始權(quán)利要求更寬、更窄、相等或不同，都應(yīng)被視為包括在本公開(kāi)的主題之內(nèi)。