具有逆流式外壳的废气后处理设备和相应的废气后处理方法

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具有逆流式外壳的废气后处理设备和相应的废气后处理方法

时间:2019-11-26本站浏览次数:165

       

具有逆流式外壳的废气后处理设备和相应的废气后处理方法

本发明涉及一种废气后处理设备(1),特别是在汽车的内燃机中靠近发动机使用的废气后处理设备,具有一个外壳(2),所述外壳具有由至少一个基本上可自由穿流的回流区(6)包围的催化转化器(3),其中所述催化转化器(3)包括第一端侧(14)、第二端侧(16)和流体在流入方向(15)上可穿流的空腔(10),此外至少一个催化转化器(3)的第一端侧(14)与至少一个气体输入管(13)相连,而至少一个气体排出管(25)基本上气密地与所述至少一个回流区(6)相连,并且至少一个流动转向装置(17)使来自催化转化器(3)的流体向外壳(2)的基本上可自由穿流的回流区(6)转向(20)。根据本发明的废气后处理设备(1)的特征在于,与传统的废气后处理设备相比较紧凑的结构、改善的启动性能和较小的热交变负荷。

可以采用厚度小于80μm,优选小于40μm,特别优选小于25μm的薄板作为金属板层。基本上平滑的金属板层8和/或至少部分地形成结构的金属板层9同样也可以至少局部由流体可穿流的材料、例如金属烧结无纺织物形成。此外在基本上平滑的金属板层8和/或至少部分地形成结构的金属板层9中加工出孔或其它类型的结构,也是可能的并符合本发明的。特别还可以封闭一些通道10。加工出尺寸大于至少部分地形成结构的金属板层9的结构循环长度的孔也是可能的并符合本发明的。

图6示出根据本发明的废气后处理设备1的另一个实施例,所述废气后处理设备包括一个可沿径向穿流的蜂窝体3。由现有技术已知,所述蜂窝体由具有宏观结构(未示出)的片状件29形成,所述结构弧形地形成从中央流动区30向回流区6延伸的通道10。待转化的废气流12沿轴向通过气体输入管13经第一端侧14流入中央流动区30。由于蜂窝体3的第二端侧16是封闭的,会使废气如箭头所示转向进入流动通道10。因此由通道10形成的流入区11的流入方向15径向地从内向外定向。外壳2用作流动转向装置17,在气体流出通道10后外壳使气流发生沿回流方向21向回流区6中的转向20。与例如基本上以180°进行转向的轴向可穿流的蜂窝体3不同,在径向可穿流的蜂窝体3中气流转向大约90°。

涡轮增压器用于增压,即用于一种提高内燃机发动机功率的方法,所述涡轮增压器特别是与柴油发动机相结合使用。在增压时,通过一个作功机器压缩发动机燃烧过程必需的空气,从而对于内燃机的每个工作循环都有较大的空气量进入气缸或者说燃烧室。为此,压缩机例如由一个利用废气能量的涡轮增压器驱动。这里与发动机连接不是机械式的,而是纯粹以热的方式进行的,其中在汽车制造中主要应用阻滞增压(Stauaufladung)的原理。将废气后处理设备布置在这种涡轮增压器的上游可确保很快达到包括在所述废气后处理设备中的催化转化器的工作温度,因此这样就避免了由于与涡轮增压器的构件接触而出现废气的散热。

图5示意性地示出图4所示实施例的沿线V-V的剖视图。这个横截面示出其上固定有四个蜂窝体3的外壳2。套管4在这个横截面中形成流入区11和回流区6之间界限。

根据所述废气后处理设备的另一个有利的设计方案,所述外壳具有第一长度L1,而催化转化器具有第二长度L2,其中外壳的第一长度和催化转化器的第二长度基本上是相同的。按与外壳的长度相同的长度形成催化转化器使得可以简单地将催化转化器保持在外壳中,还可以实现简单的流动转向装置和气体排出和输入管的结构。

如图1所示,本发明的废气后处理设备1的外壳2有两个流动区域。蜂窝体3的通道10构成一个流入区11,而套管4和外壳2的壁部之间的外壳区域形成回流区6。蜂窝体3用作催化转化器,即,它通常设有催化活性涂层,例如包含例如贵金属催化剂颗粒、如铂或铑的载体涂料。在该实施例中废气沿轴向穿流蜂窝体3。流过蜂窝体3的废气至少部分地在蜂窝体3中催化转化。相反,流过回流区6的废气没有催化转化。

根据本发明的另一个方面,建议一种用于废气后处理的方法,特别是在废气后处理设备、优选是根据本发明的废气后处理设备中对汽车内燃机的废气进行废气后处理的方法。根据本发明的方法包括下列步骤:a)沿流入方向穿流过流入区并在所述流入区使至少部分废气发生催化转化;b)使废气的流动方向从流入方向转向回流方向;以及c)沿回流方向穿流过一基本上可自由穿流的回流区。

根据所述废气后处理设备的另一个有利的设计方案,回流区的第二可穿流横截面和催化转化器的第一可穿流横截面的和基本上同样大。这有利地防止在流动转向时发生压力损失。然而第二可穿流横截面设计成比第一可穿流横截面的和大同样是有利的,以使回流区内的流动减慢,并且在冷启动阶段使向催化转化器的热传递提高。

每个通道10都具有可穿流的第一横截面,而回流区6具有可穿流的第二横截面。自由穿流是指,回流区6可穿流的第二横截面明显大于通道10可穿流的第一横截面。




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