CN105240098B - 尾气后处理装置及包括其的车辆和制造催化剂基底的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于净化尾气排放的尾气后处理装置。所述尾气后处理装置被布置在内燃发动机后的尾气通道中并且包括阻塞部、第一催化剂基底和第二催化剂基底，其中第二催化剂基底可以是SCR型。此外所述尾气后处理装置包括还原剂喷射装置、管以及阻塞部，其中所述还原剂喷射装置被布置为使得还原剂能在所述管内被喷射并且流过所述管的尾气能通过所述阻塞部控制。

Description

尾气后处理装置及包括其的车辆和制造催化剂基底的方法

技术领域

本发明涉及用于内燃发动机的尾气后处理装置。本发明能用于客车以及重型车辆例如卡车或公共汽车。

背景技术

为了满足严格的排放法规，近乎全部内燃发动机车辆都配备有尾气后处理装置，尾气后处理装置包括具有至少一个催化剂基底的至少一个催化转换器。催化转换器基底通常包括带流道结构，尾气能够通过所述带流道结构同时暴露于大面积的催化剂基底。基底的流道可以通过允许气体在相邻流道之间流通的穿孔或类似结构流体连接。这能使气体扩散通过基底结构。对于汽油机，最经常使用的催化转换器是三元催化剂(TWC)型，而柴油发动机氧化催化剂(DOC)型和/或稀NO_X捕获(LNT)型催化转换器是柴油发动机最经常使用的转换器。还优选，TWC或DOC/LNT被补充有带选择性催化还原(SCR)功能的转换器以增加NO_X还原。典型地，当使用SCR型催化转换器时，在尾气进入SCR型催化转换器之前，液体或气体还原剂被添加到废气排放流中。还原剂的添加使得催化还原时NO_X被还原成双原子氮N₂以及水H₂O。

还存在在一种催化转换器中组合有多于一种类型催化转换器的功能的催化转换器。

组合多于一种催化转换器是有困难的，因为尾气后处理装置通常与由于发动机舱内的有限可用空间而导致的设计限制有关。因此，从发动机机组视角来看，小的尾气后处理装置更优选，但是，小的尾气后处理装置通常意味着入口与催化转换器的催化剂基底之间的流经距离有限。有限的距离意味着尾气排放的混合所能发生的时间和距离有限。尾气排放的混合不充分引起不均匀的尾气排放混合物。这例如对于布置在尾气排放流中的排放气体传感器正常工作并且引起精确排放物测量来说是有问题的。

催化转换器的其它问题方面在于高背压和不充分的加热。高背压暗示大的尾气流动阻力。这对于内燃发动机的效率来说是负面的，造成功率输出的减少。这种功率输出减少的补偿导致燃料消耗增加。如果在两个可能的流动通路之间存在背压差，通过具有较低背压的流动通路的流量将会大于通过具有较高背压的流动通路的流量。流量比(flow ratio)将会与背压差成比例。催化转换器的加热很关键，因为催化转换器在较高的温度是最有效的。因此，希望催化转换器尽快达到最佳操作温度并且催化转换器在操作期间保持为热的。

如果使用具有带SCR功能的催化剂基底的催化转换器，则尾气排放的不充分混合是要特别引起注意的。对于具有SCR功能的催化转换器，液体或气体还原剂例如尿素被引入到尾气排放流中以使得还原剂和尾气排放在到达具有SCR功能的基底之前混合。当采用液体还原剂时还希望液体还原剂蒸发。因此，充分的混合和还原剂蒸发对于具有SCR功能的基底正常工作来说都是必不可少的。

US 8607551公开了一种用于尾气净化的尾气净化器和系统，包括串联布置并且被分配在内燃发动机尾气通道中的SCR型的NOx催化剂和载有催化剂的柴油发动机颗粒过滤器(a Catalyst Supported diesel particulate Filter，简称CSF)。净化器包括在其中具有水解催化剂的用于尿素供应的通道和在其中具有氧化催化剂的用于碳氢化合物供应的通道。图4描述的现有技术公开了DOC、CSF以及SCR型催化剂串联布置。尿素喷射阀布置在SCR型催化剂上游的管内。在US 8607551和现有技术中都没有提供充分的混合以及还原剂(尿素)蒸发性能并且相应的设计受限于发动机舱组装的要求。

因此，需要进一步的改进。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种紧凑的尾气后处理装置，尤其是紧凑的两个催化转换器的尾气后处理装置，其由于具有改进的混合和还原剂蒸发特性，从而具有改进的催化性能。通过根据本发明的尾气后处理装置来实现该目的。通过串联地布置两个催化转换器，其中第二催化转换器为SCR型，以及应用与还原剂的喷射有关的压差，提供了具有期望的形状以及改进的混合和还原剂蒸发特性的紧凑尾气后处理装置。

本发明的进一步优点和有利的特征将在下面的描述和附加权利要求中被公开。

本发明的另一目的在于提供这样的尾气后处理装置的制造方法。

本领域技术人员公知的是，催化转换器可包括多于一个的催化剂基底，例如TWC型催化转换器通常包括两个基底。还可采用具有涂层的提供了两种不同功能例如DOC型和LNT型功能的单个催化剂基底。这不是本发明的一部分，并且为了简明，下面本发明相应的催化转换器被简单指为第一和第二催化剂基底。对于各个第一和第二催化剂基底，可能多于一个基底的催化转换器被认为包括在内。

本发明能被用于具有火花点火发动机的车辆以及具有压缩点火发动机的车辆中。如果尾气后处理装置被用在具有柴油发动机的车辆中，第一催化剂基底优选为柴油发动机DOC型或LNT型。如果尾气后处理装置被用在具有汽油机或任何其它火花点火燃料例如乙醇基燃料发动机的车辆中，第一催化剂基底可以是TWC型。DOC、TWC以及LNT催化剂技术方面以及各种催化剂的利弊对本领域技术人员来说是已知的。用作第一催化转换器的催化转换器类型不是本发明自身的一部分。

因此，在整个本发明的描述中显然的是，当涉及所述第一催化剂基底时，可能是TWC型催化转化器，其实际上包括两个催化剂基底。

用于净化车辆尾气排放的尾气后处理装置通常布置在内燃发动机之后的尾气通道中。所述内燃发动机的尾气排放排出通过所述尾气通道时，它们进入所述尾气后处理装置。尾气通道通常被包围尾气后处理装置的封装部包围。

本发明的尾气后处理装置包括所述第一催化剂基底和所述第二催化剂基底，其中所述第一催化剂基底布置在所述第二催化剂基底的上游。所述第一和第二催化剂基底被布置为使得各催化剂基底覆盖所述尾气通道各流道横截面的大部分。优选催化转换器的整个横截面被覆盖，但是显然根据本发明的某些方面，部分横截面可被例如还原剂喷射装置或还原剂喷射管占据。横截面的一部分也可用于提供尾气循环。

第一和第二催化剂基底在所述尾气通道的流动方向上延伸相应的长度，使得从所述内燃发动机排出的尾气排放流流过所述第一催化剂基底的长度并且随后流过所述第二催化剂基底的长度。

根据本发明，第二催化剂基底优选为选择催化还原(Selective CatalyticReduction，简称SCR)型。然而，第二催化剂基底也可以是其它设计，其中具有还原性或其他化学特性的液体或气体的喷射减少。

因此，根据本发明的尾气后处理装置另外包括能够将液体或气体还原剂喷入尾气后处理装置的还原剂喷射装置。还原剂喷射装置优选至少包括喷射器喷嘴以及喷射器管，喷射器管布置为使得喷射器管能延伸穿过尾气后处理装置的封装部。被布置成延伸入尾气后处理装置的还原剂管的一部分的喷射器喷嘴被布置为使得还原剂能够被添加到尾气流中。还原剂喷射装置优选被布置于还原剂箱以及适于从还原剂箱向还原剂喷射装置提供还原剂的装置。上面公开的SCR催化剂和还原剂喷射装置的功能被认为是本领域技术人员公知的并且不是本发明本身的一部分。

根据本发明，管在所述第一催化剂基底的所述流动方向上延伸以使得所述管提供通过所述第一催化剂基底的通道。所述管包括阻塞部，阻塞部被布置为使得所述阻塞部覆盖所述管的横截面。所述阻塞部被设置为在所述管和所述第一催化剂基底之间能获得背压差。获得的压差为尾气流过第一催化剂基底和尾气流过管提供了不同的流速。所述还原剂喷射装置延伸穿过所述封装部并进入所述管，使得还原剂能在所述管内喷射。

为了使得SCR型的催化剂基底能有效净化尾气，要求喷射的还原剂和尾气之间的合适关系、喷射的还原剂的充分蒸发以及蒸发的还原和尾气的良好的混合。湍流尾气流和所维持的高尾气温度对混合和蒸发性能是有利的。而且，尾气和喷射的还原剂能够混合的时间和距离越长，能获得更好的混合和还原剂蒸发。

通过将还原剂喷射装置布置在所述管内，从还原剂被喷入的地方到随后布置的SCR型催化剂之间的距离将被延长，这样对混合还原剂蒸发有好处。

因此，根据本发明的一个方面，所述还原剂喷射装置被布置为使得所述还原剂能在所述阻塞部的下游被喷射。如同已经叙述的，在所述阻塞部下游喷射还原剂，其中所述阻塞部被布置在管中，使得与其它可能的方式相比，还原剂能更远离第二催化剂基底被喷射。

根据本发明的又一方面，所述管与所述第一催化剂基底同心布置。从制造角度来说，将管与所述第一催化剂基底同心布置是有利的。然而，也可以径向偏移地布置管。取决于尾气后处理装置的设计，径向偏移管可被用来提高混合性能。由于尾气流过第一催化剂基底和管时将会不同，因此通过径向移动管，有可能在管和第一催化转换器之后获得漩流、湍流运动，而这对混合特性是有好处的。

阻塞部可以是不同的结构。根据本发明的一个方面，所述阻塞部具有比所述第一催化剂基底高的背压。根据本发明的一个优选方面，由布置在管内的阻塞部的较高背压提供的在管和第一催化剂基底之间的背压差可以构造为使得大约10％尾气质量流量流过阻塞部，不考虑阻塞部较小的横截面。根据另一优选方面，低至2％质量流量流过阻塞部。取决于当前尾气后处理装置的设计，从仅仅显著的气体流量阻碍作用到完全不渗透，阻塞部都是可能的。应用完全不渗透的或至少显著流量降低的阻塞部可能是有利的方式，对管内混合和蒸发特性具有高的可控性。

根据本发明的一个方面，所述尾气流沿第一流动方向进入所述尾气后处理装置并且沿第二流动方向从所述尾气后处理装置流出。布置尾气后处理装置使得尾气沿相对于排气进入尾气后处理装置的方向转了近90度的方向流出，这从车辆组装角度来说是有好处的。

根据本发明的另一方面，所述管沿着所述管长度的至少一部分被径向孔在周向上穿孔，这样尾气排放能够流过提供的穿孔。取决于管内部和外部的占优势的压力比，所述管的穿孔可以使得尾气流出管并流至所述第一催化剂基底或从所述第一催化剂基底流入管。如前所述，基底的流道可以是流体连接的以使得穿过所述管的所述穿孔的尾气可在基底结构中继续扩散。使得排气能进入或流出所述管的穿孔可用于提高尾气后处理装置的混合特性。径向孔可以根据本发明的另一方面继续穿过基底。

所述阻塞部的布置、如何布置所述还原剂喷射装置的布置、所述管的穿孔以及尾气后处理装置的设计如何被用于获得要求的混合和还原剂蒸发性能的不同例子将会在下面的详细说明中公开。

根据本发明的另一方面，按照尾气流动顺序，所述封装部包括：

·入口部，

·第一基底外封装部，

·转弯表面部，

·混合区域封装部，

·第二基底封装部以及

·出口部。

因此，从内燃发动机排出的尾气流在所述入口部沿所述第一流动方向初始进入所述尾气后处理装置，其中在尾气通过包括第一催化剂基底的第一基底外封装部之后进入转弯表面部。随后尾气流通过混合区域封装部进入包括第二基底的第二基底封装部。在所述混合区域，获得尾气与蒸发的还原剂的均匀混合。最后净化的尾气在所述出口部沿所述第二流动方向从所述尾气后处理装置排出。所述转弯表面部提供了布置在所述第一催化剂基底和所述第二催化剂基底之间的转弯表面。在所述转弯表面处，尾气流可以被改向为某种方向以便尾气后处理装置遵循主要的组装限制，例如使得所述尾气流从第一流动方向改向为第二流动方向。因此，这样的布置从组装角度来说是有利的，其中所述第一流动方向可以垂直或接近垂直于所述第二流动方向，藉此尾气后处理装置被布置成90度角的尾气通道。

取决于组装要求，尾气后处理装置的其它形成角度也可能是有利的。

还原剂箱的定位优选适于遵循当前发动机的设计结构。还原剂喷射装置也优选布置成遵循当前发动机设计结构，而且为了提供充分的还原剂喷射压力，将还原剂箱和还原剂喷射装置彼此靠近定位是有利的。

取决于车辆设计结构和发动机组装要求，以如下方式定位还原剂箱和还原剂喷射装置是有利的，即，将二者均定位在所述尾气后处理装置前面，或者至少使得所述还原剂喷射装置在所述第一催化剂基底的上游延伸穿过所述封装部，或所述尾气后处理装置后面，或至少使得所述还原剂喷射装置在所述第一催化剂基底的下游延伸穿过所述封装部。

因此，根据本发明的一个有利方面，所述还原剂喷射装置被布置为使得它在所述第一催化剂基底下游的位置延伸穿过所述封装部的所述转弯表面。根据本发明的另一方面，所述还原剂喷射装置被布置为使得它在所述第一催化剂基底下游的位置在所述第一基底外封装部延伸穿过所述封装部。

根据本发明的其中还原剂喷射装置在所述第一催化剂基底下游的位置延伸穿过所述外封装部的方面，还原剂喷射装置可附加地延伸穿过所述阻塞部。这使得还原剂能在所述管内在所述阻塞部的下游被喷射。

还原剂可基本上沿第一流动方向或与所述第一流动方向基本上相反的流动方向被喷射。

与流动方向相反的还原剂喷射对于混合可能有利，因为喷射的还原剂会具有更多动量。然而，安装约束可能限制喷射沿平行于流动方向执行。因此，对于本发明的各实施例，什么喷射方向是最适合的取决于当前的尾气后处理装置结构。喷射方向是多个公开性能中的一个，这些性能能被修改以获得充分的混合和蒸发特性。

根据本发明的另一方面，所述转弯表面设有多孔材料。由于多个不同原因，采用这样的多孔材料是有利的。还原剂在所述多孔材料上游被喷射并且因此未蒸发的还原剂能够被多孔材料吸收并且被保持直到它完全蒸发。多孔材料可包括网状结构，例如催化转换器基底，或具有任何其它合适的结构。根据本发明的一个方面，所述多孔材料由热导电材料构成，使得所述多孔材料能被用作加热器元件，这进一步提高了蒸发未蒸发还原剂的能力。根据又一方面，所述多孔材料具有催化表面。

本发明还包括具有本发明的尾气后处理装置的车辆以及用于制造所述本发明的包括所述阻塞部的所述第一催化剂基底的方法。

根据本发明的一个方面，用于制造包括所述阻塞部的催化剂基底的方法通过使用挤出成形来制造。挤出和切割催化剂基底通常包括如下方法步骤：

·混合基底材料，其中所述基底材料适于形成催化剂基底结构，

·通过冲模(die)挤出所述基底材料，其中所述冲模具有合适的形状以使得形成网状结构、蜂窝状结构或其它要求的结构，

·通过合适的手段从所述挤出的基底材料移除液体，例如通过应用加热烘干所述挤出的基底材料，

·切割所述挤出的基底材料，以使得形成合适长度的基底，

·在烘箱或类似物中对所切割的基底执行热处理，以使得所述基底变得硬且易碎，以及

·将催化剂涂层应用到所切割的基底，其中通过抽吸、喷涂或通过将所述基底浸渍在所述催化剂涂层中来涂敷所述催化剂涂层。

所述催化剂涂层包括贱金属和贵金属并且具有催化和表面扩张性质。

根据上述方法步骤的催化剂基底的挤出是公知的，不是本发明本身的一部分。所述方法步骤还可以以具有相同结果的稍微不同的方式执行。

然而，根据本发明的方法还包括步骤：

·沿平行于所述催化剂基底的期望流动方向钻孔，以使得钻孔延伸穿过所述催化剂基底，

·在所述钻孔内布置管，以及

·在所述管内布置阻塞部，以使得所述阻塞部覆盖所述管的横截面，以便能在所述管和所述第一催化剂基底之间获得背压差。

也可以在不在钻孔内布置管的情况下执行后一方法。插入管是可选的，因为钻孔本身将在基底内形成流道。但是，管可能被高温尾气加热，因此从还原剂蒸发的角度来说插入管是有利的。

根据本发明的一优选方面，所述钻孔基本上同心地布置在所述催化剂基底中。如果使用陶瓷基底，这是包括阻塞部的所述第一催化剂基底的更优选制造方法。陶瓷基底的挤出是公知的，并且通过选择合适的阻塞部和管，以及在所述陶瓷基底内钻适于所述管的孔，能够很容易获得本发明的第一催化剂基底。

根据制造包括所述阻塞部的催化剂基底的方法的另一方面，该方法包括步骤：

·挤压出具有两种不同密度的基底，使得挤压出的基底的沿期望流动方向从期望流动进入侧流至期望流动出口侧的内部部分比挤压出的基底的沿期望流动方向同样从期望流动进入侧流至期望流动出口侧的的外部部分密度更大，使得所述内部部分比所述外部部分具有更高的背压，以及

·在所述内部部分中钻孔，使得所述内部部分形成平行于所述催化剂基底的期望流动方向延伸所述催化剂基底长度的至少一部分的阻塞部。

可以在进行这种挤出的同时，在所述挤出的基底内部布置管而分成具有不同基底密度的两个基底部分。

这是所述第一催化剂基底的优选制造方法，其中挤出的基底的密度更大的部分形成阻塞部而挤出的基底的密度更小的部分形成可设置有催化剂涂层的部分。

根据制造包括所述阻塞部的催化剂基底的方法的又一方面，该方法包括步骤：

·将阻塞部焊接到环状催化剂基底内，使得所述阻塞部抵靠所述环状催化剂基底的内周面密封。

如果使用金属基底，这是包括本发明的阻塞部的所述第一催化剂基底的优选制造方法。金属环状催化器在市场上可以买到并且通过在这样的环状催化器内焊接合适的阻塞部，能够很容易获得本发明的第一催化剂基底。

对本领域技术人员来说显然易见的是只要不矛盾,在不脱离本发明范围的情况下,提供的各个方面可组合。

附图说明

参考附图，下面是在此以示例引用的本发明的多个具体实施方式的更详细说明。

图1公开了根据本发明的尾气后处理装置的第一方面，

图2a和图2b公开了根据本发明的尾气后处理装置的第二方面，其中标出了排气的流动，

图3a和图3b公开了根据本发明的尾气后处理装置的不同方面；

图4公开了根据本发明的尾气后处理装置的第三方面，以及

图5公开了根据本发明的尾气后处理装置的第四方面。

具体实施方式

图1公开了根据本发明的尾气后处理装置10a的第一方面，包括DOC型的第一催化剂基底30和SCR型的第二催化剂基底40。在所述第一催化剂基底30的中央布置有管60，并且在所述管60的上游部分中布置有一个阻塞部70。尾气后处理装置10a被封装部20a封装，其中，还原剂喷射装置50a在封装部20a的在所述第一催化剂基底30的上游设置的一部分处延伸穿过所述封装部20a。所述还原剂喷射装置50a还延伸穿过所述阻塞部70使得还原剂能在所述管60内以及所述阻塞部70的下游喷射。

通过引入所述管60并且在所述管60内喷射还原剂来替代在设置于所述第一催化剂基底30下游的位置处喷射还原剂，使得从喷射还原剂的位置到所述第二催化剂基底40的距离延长。这意味着喷射的还原剂在到达SCR型的第二催化剂基底40之前还将暴露于高温尾气较长时间，这将会提高所述还原剂的蒸发性能并且喷射的还原剂和尾气能在较长时段内混合。能够期望得到尾气和完全蒸发的还原剂之间的均匀的、平衡的混合以获得SCR型催化剂的最好的催化效果。

阻塞部70具有比所述第一催化剂基底30高的背压。为了使第一催化剂基底30高效率，希望尾气在基底内的时间尽可能长并且因此在基底的通道期间暴露于尽可能大的催化面。还希望所述第一催化剂基底30的背压尽可能低，因为发动机效率取决于通过排气系统的气体流量。因此，这就存在第一催化剂基底的催化效率和背压的权衡。

为了使喷射的还原剂与尾气充分混合，以及为了还原剂充分蒸发，尾气流量和还原剂喷射率必须一起考虑。通过增加阻塞部70，其背压被设定为不用必须考虑催化效率，因此有可能配置背压、并由此配置尾气流量，使得通过阻塞部70的气流和还原剂喷射流提供充分的混合和蒸发。

图2a示出了尾气后处理装置10b的一个更优选的方面，包括封装部20b、第一催化剂基底30和第二催化剂基底40。所述封装部20b被分成入口部100、第一基底外封装部110、转弯表面部120、混合区域封装部130、第二基底封装部140以及出口部150。所述尾气后处理装置10b旨在设置于内燃发动机的尾气通道下游，使得从所述内燃发动机排出的排气在入口部100处进入尾气后处理装置10b。尾气沿第一流动方向A进入所述尾气后处理装置。通过所述入口部100后，尾气流过接着布置的如图1描述的包括管60以及阻塞部70的第一催化剂基底30。在由优选由金属材料制成的第一基底内封装部170覆盖的所述第一催化剂基底30的外面布置有尾气循环空间160。所述尾气循环空间160又由第一基底外封装部110限定。

尾气沿第一流动方向A流过所述第一催化剂基底30、所述管60和所述阻塞部70。此后尾气到达布置的所述转弯表面部120，转弯表面部120设置为使得形成转弯表面200，藉此尾气流被改向。所述转弯表面被设置为使得尾气流在改向运动C1-C2中从所述第一流动方向A被改向为第一循环流动方向C1。

所述阻塞部被布置在所述管60的上游从而提供还原剂喷射装置50b。所述还原剂喷射装置50b被设置为使得还原剂能在所述阻塞部70下游的所述管60内被喷射。所述还原剂喷射装置50b在与第一流动方向A基本相反的方向上延伸穿过所述转弯表面200。此外，所述还原剂喷射装置50b被设置为使得还原剂沿与所述第一流动方向A基本相反的方向被喷射。通过在所述阻塞部70的下游在所述管60的内部设置所述还原剂喷射装置50b，能在第二催化剂基底40的更上游处喷射还原剂，这对混合和还原剂的蒸发特征是有好处的。

所述转弯表面200还另外配备有多孔材料220a。在所述还原剂喷射装置50b的下游提供所述多孔材料220a使得那些未蒸发的还原剂被捕获并且保持在所述多孔材料220a中。由于被保持在所述多孔材料220a中，因此未蒸发的还原剂将暴露于高温尾气直至完全蒸发。所述多孔材料220a还能被构造成通过防止未蒸发的还原剂到达所述转弯表面200从而保护所述转弯表面不被侵蚀。

根据图2a公开的本发明的方面，在所述转弯表面部120和所述混合区域封装部130之间设置有导向装置210。所述导向装置可至少部分地密封紧靠所述第一催化剂基底30的第一基底内封装部170的下游边缘以及密封紧靠封装部20b。所述导向装置210圆周地覆盖所述第一催化剂表面的周向的一部分以使得形成循环通道180，改向的尾气流能够在所述改向运动C1-C2中在循环通道180中循环。所述导向装置210使得至少部分尾气流在所述改向运动C1-C2中被改向和循环。

现在参考图2b，示出了图2a中的尾气后处理装置10b的优选特征的剖面图。改向的尾气沿所述循环第一流动方向C1进入尾气循环空间160，其中所述尾气循环空间160被设置为使得所述尾气30沿第二循环方向C2顺着所述改向运动C1-C2运动。因此，当尾气流沿第二循环方向C2循环时将在所述第一催化剂基底30的外侧上经过。

尾气后处理装置以及相关部件因为连续暴露于高温尾气，因此通常具有相对高的温度。催化转换器通常在较高温度工作更有效率，因此维持高温对催化基底的排放净化效果是有好处的。然而，因为尾气后处理装置比尾气后处理装置10b外部的环境具有更高的温度，因此封装部20b被连续地冷却。

通过在所述改向运动C1-C2中将高温尾气引入所述尾气循环空间160，第一催化剂基底30不直接接触第一基底外封装部110。高温尾气不是流动，而是将把第一基底外封装部110与第一催化剂基底30分隔开。由于与周围环境的热交换，流过所述第一基底外封装部110的流动高温尾气的温度下降。第一催化剂基底30被流过所述第一催化剂基底30的高温尾气连续加热并且一定程度上还被在外侧上流过第一催化剂基底30的尾气加热。

尾气在所述改向运动C1-C2中通过第一催化剂基底的外部后，尾气接着进入所述混合区域封装部130。在所述混合区域封装部130处，提供尾气的附加混合，因此在到达其中提供有第二催化剂基底40的所述第二基底封装部140之前提供了均匀的尾气混合。均匀的尾气混合对第二催化剂基底40的催化转化性能是有好处的。尾气随后沿第二流动方向B流过所述第二催化剂基底40并且到达所述出口部150。

图3a和图3b公开了根据本发明的后处理装置10c、10d的两个不同方面。除了一些例外，图3a中的尾气后处理装置10c的方面与图2a中的尾气后处理装置的方面相似。

图3a公开的本发明的方面公开了还原剂喷射装置50a被设置为使得它在第一催化剂基底30的上游延伸穿过所述封装部20c并且进一步穿过所述阻塞部70，使得还原剂能在管60内被喷射。此外，所述管60具有穿孔从而形成所述管60的穿孔节段300。所述穿孔节段300使得尾气通过所述管60的侧面。取决于管60和所述第一催化剂基底30的压差和各自相应的尾气流量，尾气或者通过所述侧面从所述第一催化剂基底30进入所述管60或者从所述管60进入所述第一催化剂基底30。取决于当前的尾气后处理装置的设计结构，这样的穿孔节段300能被用来改善尾气和还原剂的混合。

图3b的尾气后处理装置10d的方面与图3a中的尾气后处理装置的方面相似，区别在于：图3b中的尾气后处理装置10d在管60的上游端具有完全地不渗透部80并且阻塞部70布置在所述管60的下游部分中。还原剂喷射装置50c被布置为使得在第一催化剂基底30的上游它延伸穿过封装部20c并且穿过所述不渗透部80，使得还原剂能在所述不渗透部80的下游但在所述阻塞部70的上游在所述管60内被喷射。此外，图3b中的尾气后处理装置10d的管60的一节段具有穿孔，从而形成穿孔节段300。

图3b公开的本发明的方面包括阻塞部70和不渗透部80两者。所述不渗透部80使得进入尾气后处理装置10d的所有尾气经过第一催化剂基底30的至少一部分。根据图3b公开的本发明的方面，阻塞部70被构造为使得所述阻塞部70的背压比所述第一催化剂基底30的背压低。这将使尾气将从第一催化剂基底30流过所述穿孔节段300并进入管60内。

通过相对于所述第一催化剂基底30的背压控制所述阻塞部70的背压，可控制分别通过所述管60和所述第一催化剂基底30的尾气流量以便最佳催化转化、混合和蒸发性能。

还可以在管的上游采用不是完全不渗透的阻塞部，这样管包括两个阻塞部，一个布置在所述管的上游部分中，一个布置在所述管的下游部分中。对于本发明的这样的方面，还原剂喷射装置优选布置为使得还原剂能在所述阻塞部之间被喷射，使得各阻塞部的背压能被用来控制所述管的尾气流量和混合性能。

现在参考图4，公开了本发明的又一个方面。根据尾气后处理装置10e的该方面，尾气流沿第一流动方向A进入所述尾气后处理装置10e。所述第一催化剂基底30布置在第一基底外封装部110内，使得所述第一催化剂基底30密封紧靠封装部20d。因此，对于本发明这样的方面，没有提供如图2a、2b、3a、3b那样的尾气循环空间160。在通过所述第一催化剂基底，或者如将在后面更详细描述地通过阻塞部70之后，尾气流到达转弯表面200，其中在所述转弯表面200，尾气流沿第二流动方向B改向。图4公开的本发明的方面中的混合区域封装部130被设置为使得它基本上垂直于第一流动方向A延伸。从某些车辆结构的组装视角来说，图4公开的尾气后处理装置10e的示例性设计是有益的。

在所述混合封装部130的下游设置有第二基底封装部140，其中所述混合区域封装部130比所述第二基底封装部140窄。这样的布置能被用于提高尾气在到达第二催化剂基底40之前的混合特性。尾气和蒸发的还原剂的均匀混合对SCR型的第二催化剂基底40的催化转化性能是有好处的。所述第二基底封装部140的下游布置的是出口部150，其中所述出口部150也比所述第二基底封装140窄。

图4公开的本发明的方面的还原剂喷射装置50d被布置为使得它在第一催化剂基底30的上游延伸穿过封装部20并进入还原剂喷射管90。所述还原剂喷射管90被布置为使得它密封紧靠封装部20d并且密封紧靠管60的上游边缘。所述还原剂喷射装置50d被设置为使得还原剂能够被在基本上平行于所述还原剂管90的方向在所述管90内喷射。所述管60具有阻塞部70和穿孔节段300，其中所述阻塞部被设置在所述管的下游部分中。根据图3b公开的本发明的方面讨论的内容，通过相对于第一催化剂基底30的背压控制阻塞部70的背压，能够控制尾气流从第一催化剂基底30经过所述穿孔节段300进入所述管60。

图5公开了本发明的包括管60和阻塞部70的尾气后处理装置10f的另一方面，其中所述阻塞部70被布置在所述管60的上游部分中。提供图5中的本发明的方面是为了公开多孔材料220b的可替换方面以及还原剂喷射装置50e的可替换方面。根据本发明，多孔材料、还原剂喷射装置、混合区域/封装部/第二基底封装部130,140,150的布置可被用来调节尾气后处理装置的混合和还原剂蒸发特性。

所述还原剂喷射装置50e被设置为使得它延伸穿过转弯表面200并进入所述管60，使得还原剂能在所述管60内在所述阻塞部70下游的位置被喷射。而且，所述还原剂阻塞装置50e的喷嘴被设置为使得还原剂能基本上在第一流动方向A被喷射。图5公开的尾气后处理装置10f的方面的所述多孔材料220b设置在距离所述转弯表面200一段距离处，使得在所述转弯表面200和所述多孔材料22b之间提供了空隙。

图5中公开的本发明的方面中的混合区域/封装部/第二基底封装部130,140,150根据图4中公开的装置布置。

取决于尾气后处理装置的当前设计，根据图5中公开的本发明方面中布置有所述多孔材料220b，所述还原剂喷射装置50e以及混合区域/封装部/第二基底封装部130,140,150是有益的。

应当理解，本发明不局限于上面描述的和附图中示出的实施例；更确切地，本领域技术人员将认识到在附加权利要求范围内可以作出多种改变和变形。

Claims (9)

1.一种用于净化尾气排放的尾气后处理装置，其中，尾气后处理装置：

·被布置在内燃发动机后面的尾气通道内，

·被尾气通道的封装部包围，

·包括第一催化剂基底(30)和第二催化剂基底(40)，其中，

所述第一催化剂基底(30)被布置在第二催化剂基底(40)的上游，其中，

所述第一和第二催化剂基底(30，40)被布置为使得各催化剂基底(30，40)覆盖所述尾气通道的相应流动横截面的大部分，以及其中，

所述第一和第二催化剂基底(30，40)在所述尾气通道的流动方向上延伸相应的长度，其中所述尾气后处理装置进一步

·包括还原剂喷射装置，以及

·管(60)在所述第一催化剂基底的所述流动方向上延伸，使得所述管(60)提供穿过所述第一催化剂基底(30)的通道，其中，

所述管(60)包括阻塞部(70)，所述阻塞部(70)被布置为使得所述阻塞部(70)覆盖所述管(60)的横截面，从而在所述管(60)和所述第一催化剂基底(30)之间能获得背压差，以及其中，所述还原剂喷射装置延伸穿过所述封装部并且进入所述管(60)，使得还原剂能在所述管(60)内喷射，

·所述管(60)包括沿着所述管(60)的至少一部分长度的周向的穿孔(300)，其中，所述穿孔(300)能使尾气穿过所述穿孔(300)流入所述管(60)或从所述管(60)流出，其中，所述第一催化剂基底(30)沿着所述管(60)以下述方式延伸：所述第一催化剂基底(30)定位在所述管的周向的穿孔(300)的径向向外的位置处，使得所述穿孔(300)能使尾气经过所述管(60)的侧面，并且取决于所述管(60)中的尾气与所述第一催化剂基底(30)中的尾气之间的压差，能使尾气通过所述侧面从所述第一催化剂基底(30)进入所述管(60)或者从所述管(60)进入所述第一催化剂基底(30)。

2.根据权利要求1所述的尾气后处理装置，其中，所述阻塞部(70)具有比所述第一催化剂基底(30)更高的背压。

3.根据权利要求1所述的尾气后处理装置，其中，所述还原剂喷射装置被布置为使得所述还原剂能在所述阻塞部(70)的下游被喷射。

4.根据前述任一项权利要求所述的尾气后处理装置，其中，所述尾气流沿第一流动方向(A)进入所述尾气后处理装置并且沿第二流动方向(B)从所述尾气后处理装置排出，并且其中，

所述还原剂喷射装置被布置为使得所述还原剂能基本上沿所述第一流动方向(A)被喷射。

5.根据权利要求3所述的尾气后处理装置，其中，所述还原剂喷射装置在所述第一催化剂基底(30)的上游延伸穿过所述封装部。

6.根据权利要求3所述的尾气后处理装置，其中，所述尾气流沿第一流动方向(A)进入所述尾气后处理装置，并且沿第二流动方向(B)从尾气后处理装置排出，并且其中，所述还原剂喷射装置被布置为使得所述还原剂能沿与所述第一流动方向(A)基本相反的流动方向被喷射。

7.根据权利要求4所述的尾气后处理装置，其中，按照尾气流动的顺序，所述封装部包括：

入口部(100)，

第一基底外封装部(110)，

转弯表面部(120)，

混合区域封装部(130)，

第二基底封装部(140)以及

出口部(150)，

其中，所述尾气流在所述入口部(100)处沿所述第一流动方向(A)进入所述尾气后处理装置，并且在所述出口部(150)处沿所述第二流动方向(B)从所述尾气后处理装置排出，

其中，所述转弯表面部(120)提供设置在所述第一催化剂基底(30)与所述第二催化剂基底(40)之间的转弯表面(200)，使得所述尾气流从所述第一流动方向(A)改向为所述第二流动方向(B)。

8.根据权利要求6所述的尾气后处理装置，其中，按照尾气流动的顺序，所述封装部包括：

入口部(100)，

第一基底外封装部(110)，

转弯表面部(120)，

混合区域封装部(130)，

第二基底封装部(140)以及

出口部(150)，

其中，所述尾气流在所述入口部(100)处沿所述第一流动方向(A)进入所述尾气后处理装置，并且在所述出口部(150)处沿所述第二流动方向(B)从所述尾气后处理装置排出，

其中，所述转弯表面部(120)提供设置在所述第一催化剂基底(30)与所述第二催化剂基底(40)之间的转弯表面(200)，使得所述尾气流从所述第一流动方向(A)改向为所述第二流动方向(B)。

9.一种包括根据权利要求1-8任一项所述的尾气后处理装置的车辆。

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