CN1809688A - 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 - Google Patents

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Abstract

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。

Description

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
技术领域
本发明涉及一种具有逆流式外壳的废气后处理设备和一种相应的废气后处理方法。
背景技术
由于汽车交通规模的持续增长，世界上众多国家公布了汽车废气中有害物质负荷不许超过的极限值。所述极限值在有规律地降低，从而必须增加废气中有害物质转化上的费用以满足所述极限值。其中已经实现了对废气进行催化转化，在所述催化转化中将废气中的有害物质成分转化为无害的成分。这种催化转化需要尽可能大的反应表面积，然而其中所使用的构件却不能过大，以致超过在汽车中通常所述提供的空间。对此的解决方案提供作为催化剂载体的蜂窝体。蜂窝体具有供废气流动或流过的空腔，例如通道。通过形成分隔空腔的壁部，可以为催化转化提供大的反应表面，其中所述壁部可设有包含催化剂—例如贵金属催化剂—的涂层，例如载体涂料(Washcoat)层，。
这种蜂窝体或者催化转化器例如可以由陶瓷材料、金属板层或者作为挤出的构件构成。对于金属的蜂窝体，首先区分为两种典型的结构形式。一种早期的、由DE29 02 779 A1示出典型示例的结构形式是一种螺旋形的结构形式，其中基本上是将一个平滑的和一个形成波纹的板层彼此叠放在一起，然后以螺旋形卷绕。在另外一种结构形式中，蜂窝体由多个平滑的和形成波纹的或形成不同波纹的板层构成，其中所述板层首先形成一个或多个相互缠绕的堆叠。这里所有板层的端部都位于外部并可以与一个壳体或套管连接，从而形成多个可提高蜂窝体的持久性的连接部。在EP 0 245737 B1或WO 90/03220中说明了这种结构形式的典型示例。同样长期以来已知的是，片层设有附加结构，以控制流动和/或实现单个流通道之间的横向混合。这种结构的典型示例为WO91/01178，WO91/01807和WO90/08249。最后，还存在圆锥形结构形式的蜂窝体，必要时也具有用于控制流动的其它附加结构。这种蜂窝体在例如WO 97/49905中有说明。此外还已知，在蜂窝体中留出一个用于传感器、特别是用于安装λ传感器的凹口。其示例在DE 88 16 154 U1中说明。此外，还已知使流体可以从内向外径向流动的蜂窝体。其示例在WO 96/09893中说明，所述示例由具有宏观结构的相互贴合的片形成，所述宏观结构形成从中间通道弧形地向外层延伸的通道。在WO 98/57050中说明了另一种的构成可从内向外部径向流通的蜂窝体的可能性。
为了获得尽可能高的转化率，以及实现催化转化的快速启动，向蜂窝体中充入尽可能热的废气是有利的，因为，这样所述蜂窝体就可以在冷启动时较快地达到进行催化转化的启动温度。这可以通过将催化转化器尽量靠近发动机安装来实现。然而通常特别是在发动机附近区域用于布置催化转化器的可支配的空间是非常有限的。另一方面，靠近发动机安装由于所形成的温度梯度和强脉冲气流会导致催化转化器大的热负荷。因此，本发明的目的是，提供一种废气后处理设备以及一种废气后处理方法，在所述方法中废气后处理可紧凑地进行，并且可保证快速的启动性能，同时所述废气后处理设备具有较长的使用寿命。
发明内容
上述目的通过一种具有根据权利要求1的特征的废气后处理设备和一种具有根据权利要求18的特征的废气后处理方法来实现。有利的改进和设计方案是各相应的从属权利要求的内容。
对于汽车内燃机，根据本发明的废气后处理设备特别适合用在发动机附近，并且包括具有由至少一个基本上可自由穿流的回流区围绕的催化转化器的外壳，其中所述催化转化器(3)包括第一端侧(14)，第二端侧(16)和气流在流入方向(15)上可通流的空腔(10)，所述至少一个催化转化器的第一端侧还和至少一个气体输入管相连，至少一个气体排出管基本上气密地与所述至少一个回流区相连，而且至少一个流动转向装置使流体从催化转化器向基本上可自由地穿流的回流区转向。
基本上可自由地穿流的回流区在这里特别理解为，所述回流区没有形成蜂窝结构，即基本上没有分成可穿流的通道或空腔。除了在一些情况下具有用于固定催化转化器的固定装置以外，回流区在外壳内可以是完全可自由地流通的，这是符合本发明的，所述催化转化器例如由套管中的蜂窝结构组成。对于圆柱形外壳中内置的圆柱形的催化转化器，回流区设计成在催化转化器的套管和外壳的内壁之间的圆环状的圆柱形的缝隙。根据本发明的废气后处理设备具有这样的优点，通过流动方向的转变，可采用例如在发动机附近的盲孔来容纳对于没有流动方向转变的常规构造的催化转化器不能使用的废气后处理设备。由于催化转化通常是放热进行的，在催化转化的开始或启动之后对废气进行加热。对于常见的催化转化器，这会导致在催化转化器上形成较大的热梯度。由于在根据本发明的废气后处理设备中经转化的废气流在其流动方向上被转向，在轴向可流通的催化转化器中被逆转，而在外壳的回流区中发生回流，但所述外壳还包含催化转化器，因此出现对催化转化器均匀的加热，从而可避免热梯度，并由此提高催化转化器的使用寿命。此外，借助于热废气对催化转化器的加热在冷启动阶段会使催化转化器中的催化转化快速启动，从而与没有逆流式外壳的常规废气后处理设备相比还使启动性能明显提高。
根据本发明的废气后处理设备的一个有利的实施形式，气体输入管和气体排出管在催化转化器的第一端侧的区域内形成。
气体输入管和气体排出管仅在催化转化器和外壳的一侧形成使得本发明的废气后处理设备可具有节省空间的设计。特别是气体输入管和气体排出管不是设计成平行的，特别不是同轴的。对于废气基本上沿径向可流通的催化转化器，废气在流出催化转化器时发生转向，而在对于被轴向流过的转化器，气流的转向是气流的逆转，即基本上为180°(度)的转向。
根据本废气后处理设备的一个有利的实施形式，是外壳设计成弯管(Krümmer)的形式。所述废气后处理设备的另一个有利的实施形式是将外壳设计成集气装置/收集器(Sammler)。当外壳既设计成弯管又设计成集气装置时，可以尽可能靠近发动机地使用所述废气后处理设备。
根据按本发明的废气后处理设备的一个有利的实施形式，气体输入管和/或气体排出管与一个涡轮增压器连接。
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。
涡轮增压器的布置成与输入管直接连接或直接设置在输入管前面是特别优选的。这种设计方案中，输入管设有一个将废气直接导向蜂窝体的第一端侧的锥形部是特别有利的。所述锥形部优选具有至少为20°的张角，特别是至少为30°，特别优选为至少40°。同时在所述锥形部的前面朝涡轮增压器有利地只连接一个极短的或甚至不连接管状输入管段，这样在一些情况下使锥形部直接与涡轮增压器连接。但如果应该设置管状的输入管段，以例如形成足够大的具有碗形构件的废气的回流区，则所述段的长度应不超过20mm(毫米)，特殊是不超过10mm或甚至仅为8mm。通过这种设计方案，可以在很大程度上利用由涡轮增压器形成的废气流，以形成有效的朝向蜂窝体的流。涡轮增压器会产生一种旋流，可有利地保持所述旋流，并由此实现均匀混合的废气流的强烈接触。
根据按本发明的废气后处理设备的另一种有利的实施形式，外壳和所述至少一个催化转化器设计成对中的，优选是同轴的。外壳和催化转化器的这种对中或同轴的结构可有利地使废气后处理设备的结构特别简单，特别是可以应用本身是常用的圆柱形结构形式的催化转化器。同轴的结构有利地在回流区内实现很小的压力损失，同时催化转化器的结构简单。此外，外壳和催化转化器的对中或同轴的结构简化了流动转向装置的设计。如果外壳和催化转化器具有基本上圆柱形的几何形状并且废气轴向穿流过催化转化器，则可以特别简单地通过形成一个有尽可能小的、理想情况下为零的内半径的环形(Torus)来形成流动转向装置。如果催化转化器基本上沿径向由废气穿流过，则外壳本身形成保证废气从径向转向回流方向的流动转向装置。
根据所述废气后处理设备的另一个有利的设计方案，在所述至少一个催化转化器的外部形成所述至少一个回流区。在所述至少一个催化转化器的外部形成所述回流区有利地保证了催化转化器的快速启动、在防止形成热梯度的同时对催化转化器均匀地加热、以及催化转化器与外壳结构简单的设计，因为常见的具有由陶瓷或金属制成的蜂窝结构、可能是挤出的蜂窝结构的催化转化器可安装到外壳的内部。可以有利地利用固定装置、例如沿催化转化器的径向向外指向外壳方向的薄腹板来固定催化转化器，而不会显著提高回流区中的压力损失。采用其它固定装置也是可行的和符合本发明的，特别是还可以有利地由气体输入管固定催化转化器。
根据所述废气后处理设备的另一个有利的设计方案，所述至少一个催化转化器的空腔分别具有可穿流第一横截面，其中在催化转化器内部，第二可穿流的横截面的内部区域形成为回流区。这里，第二可穿流横截面明显大于第一可穿流横截面。这允许例如采用空心圆柱形的催化转化器，所述催化转化器的横截面是具有第一可穿流横截面的可穿流空腔的圆环。
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。
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。
根据所述废气后处理设备的另一个有利的设计方案，所述外壳具有直径D，其中第一长度L1和外壳的直径D的商大于或等于0.3且小于或等于1.5，优选大于或等于0.3且小于或等于1，特别优选地约为0.5。就是说，第一长度L1和外壳的直径D存在下列关系：
                    0.3≤L1/D≤1.5
根据所述废气后处理设备的另一个有利的设计方案，所述回流区的压力损失小于或等于流入区域的压力损失，特别是小于或等于一个具有第一长度和与输入管的直径相当的直径的管的压力损失。
根据所述废气后处理设备的另一个有利的设计方案，所述至少一个气体输入管具有第一纵轴，而所述至少一个气体排出管具有第二纵轴，在此第一纵轴和第二纵轴在一个包括于催化转化器的第一端侧的平面上的投影夹一个大于60°(度)的角。在靠近发动机安装时，气体排出管和气体输入管之间的这种夹角设置使得可以有利地利用极小的自由空腔，例如很窄的盲孔。
根据所述废气后处理设备的另一个有利的设计方案，气体输入管和所述至少一个催化转化器的第一端侧以滑动配合(Schiebesitz)的形式彼此连接。在气体输入管和第一端侧之间以滑动配合的形式形成连接有利地允许形成基本上气密的连接部，其中同时还允许进行不同的热膨胀，在采用简单的焊接的情况下所述热膨胀会很容易地导致连接部的断裂。这样即使在热膨胀性能不同时，也可以保证气体输入管和至少一个催化转化器的第一端侧之间基本上气密的连接。
根据所述废气后处理设备的另一个有利的设计方案，催化转化器由陶瓷形成。所述催化转化器也可以有利地设计成挤出构件。根据另一个有利的设计方案，所述催化转化器也可以由至少一个金属板层形成。在这种情况下，即：
a)通过卷绕至少一个至少部分形成(表面)结构的金属板层或通过卷绕至少一个基本上平滑的和至少一个至少部分形成结构的金属板层，或者
b)通过堆叠多个基本上平滑的和至少部分形成结构的金属板层，并随后将多个堆叠卷绕在一起来形成催化转化器是有利的。这不仅允许螺旋形的蜂窝体构造，而且允许实现具有S形或渐开线形地卷绕的堆叠的金属蜂窝体。对于金属催化转化器，为其设置相对于空腔长度横向或相对于空腔长度纵向形成的结构是有利的和符合本发明的，金属板层中的孔和通过至少部分流体可穿流的材料形成所述金属板层的至少一部分也是可能的和符合本发明的。
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。
上述针对根据本发明的废气后处理设备所述的优点和细节同样可适用于根据本发明的用于废气后处理的方法。
附图说明
下面借助于附图详细说明本发明其它的优点和细节，但本发明不局限于这里所示的实施例。其中：
图1示意性示出根据本发明的废气后处理设备的纵向剖视图；
图2示意性示出一个蜂窝体；
图3示意性示出一个具有已安装的蜂窝体的外壳；
图4示意性示出根据本发明的废气后处理设备的另一个实施例；
图5示意性示出废气后处理设备的第二实施例的剖视图；以及
图6示意性示出按本发明的废气后处理设备的第三实施例的剖视图。
具体实施方式
图1示意性示出根据本发明的废气后处理设备1的第一实施例的纵向剖视图。废气后处理设备1具有一个带有蜂窝体3的外壳2，所述蜂窝体用作催化转化器。所述蜂窝体3由套管4包围并通过固定装置5固定在外壳2中。所述固定装置5优选设计成腹板，所述腹板不会使回流区6可自由穿透的横截面明显减小。可自由穿流的横截面特别是指，在回流区内没有形成蜂窝结构。蜂窝体3既可以设计成陶瓷的也可以设计成金属的蜂窝体3。图2示出金属蜂窝体的一个示例。输入管13设有一个将废气直接导向蜂窝体3第一端侧14的锥形部35。所述锥形部35具有至少20°的张角。在所述锥形部35的前面朝向涡轮增压器(未示出)连接一很短的管状输入管段，其中所述段的长度34不超过20mm(毫米)。
图2示意性示出具有套管4的蜂窝体3。在所述套管4中固定一个蜂窝结构7。所述蜂窝机构由金属板层8、9构成。为了构造蜂窝结构7，将基本上平滑的金属板层8和至少部分形成结构的金属板层9交替堆叠，并将多个堆叠同方向地相互连接。为了清楚起见，只在一个部分区域中画出至少部分地形成结构的金属板层9。基本上平滑的金属板层8和至少部分地形成结构的金属板层9形成通道10。
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。
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。
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。
在废气后处理设备1运行时，通过气体输入管13将废气流12导入废气后处理设备1。气体输入管13基本上气密地与蜂窝体3的套管14在蜂窝体的第一端侧14的范围内相连接，从而在气体输入管13和流入区11之间存在基本上气密的连接。因此废气流12基本上完全到达蜂窝体3。废气流12在流入方向15上穿流蜂窝体3。此时废气流12的至少一部分发生至少部分的转化。废气流12通过第二端侧16离开蜂窝体3。在第二端侧16的区域内沿流入方向15邻接一流动转向装置17。所述流动转向装置基本上气密地与外壳2相连。流动转向装置17具有一凹陷18和一环形的突起19。所述较大的突起在蜂窝体3的轴向上分别与回流区6的中心相对，而凹陷18沿轴向与圆柱形的蜂窝体3的中部相对。流动转向装置17的其它构造也是可能的和符合本发明的。流动转向装置17使废气流12进行从流入方向15到回流方向21的转向20。在当前情况下，这甚至是使废气流进行逆转，即基本上为180°的转向。这里使废气流12从流入区11转向到回流区6。流动转向装置17可以任选地具有隔热部22。
此外外壳2还和一个集气装置23相连。连接部设计成基本上是气密的。集气装置23由碗形构件24和气体排出管25组成。至少部分转化的气体流通过气体排出管25离开废气后处理设备1。
运行中，废气流12通过气体流入管13流入蜂窝体3。在所述蜂窝体中至少一部分废气流12至少部分地催化转化。在沿流入方向15穿流蜂窝体3后，在流动转向装置17中在流动方向上发生转向20。然后废气流12沿回流方向21穿流回流区6。在回流区6中不发生催化转化，所述回流区是基本上未分隔的流动空间。流过回流区6的气流与流入的废气流12相比通常被加热了，因为蜂窝体3中的催化转化通常是放热地进行的。由此有利地利用流过回流区6的气流对蜂窝体3进行调温。在冷启动阶段中，由于放热反应尚未启动，在蜂窝体3中没有对气流进行加热，可以有利地采用废气回输来加热蜂窝体3，在内燃机的冷启动时要快速达到较高的温度，所述温度尽管在催化转化器3中催化转化的启动温度之下，但在蜂窝体3周围的环境温度之上。这会使的蜂窝体3中的催化反应的启动时间明显缩短。流动转向装置17任选的隔热部22也可防止热损失，并由此可改善蜂窝体3的启动性能。此外，热废气的回流和常规的废气后处理装置相比，会使得在蜂窝体3上形成较小的热梯度。这会提高蜂窝体的使用寿命。
对于气体输入管13和套管4之间的连接可以有利地利用滑动配合。在所述两个构件有不同的热膨胀的情况下，这使得可以实现气密的连接。
根据回流原理，特别是由于气体输入管13和气体排出管25都在蜂窝体3的第一端侧14的区域内形成，对汽车发动机室的区域内较小的自由空间、例如盲孔也可以得到充分利用。这样可以尽可能靠近发动机地安装废气后处理设备1。由此废气可快速达到较高的温度，从而由此可改善蜂窝体3的启动性能。气体输入管13具有第一纵轴27。气体排出管25具有第二纵轴28。为了能够尽可能节省空间地安装废气后处理设备1，如果第一纵轴27和第二纵轴28在包括第一端侧14的平面上的投影的夹角大于60度，则是有利的。
在根据本发明的蜂窝体3中，回流区6具有小于或等于的流入区11内的压力损失的压力损失。这里，回流区6中的压力损失优选小于或等于一有第一长度L1和相当于输入管路31的直径32的直径的管的压力损失。
图3示出具有已装入的蜂窝体3的根据本发明的外壳2。蜂窝体3设计成与外壳2是同轴的。蜂窝体3的套管4通过固定装置5与外壳2连接。蜂窝体3的、为了清楚起见没有画出的通道10形成流入区11，而在外壳壁部和套管4之间的外壳区域形成回流区6。外壳2具有第一长度L1和直径D。蜂窝体3具有第二长度L2。在该实施例中第一长度L1与第二长度L2相同。对于根据本发明的废气后处理设备，优选采用所谓的饼状，即，比例L1/D优选满足0.3≤L1/D≤1。这里特别优选的是所述比例L1/D约为0.5。然而其它(值)的比例L1/D也是可能的和符合本发明的。
图4示意性示出根据本发明的废气后处理设备1的另一个实施例。在这种情况下，废气后处理设备1的外壳2中固定有四个蜂窝体3，通过四个气体输入管13向其输送废气。此外，形成一个气体排出管25，从而根据本发明的废气后处理设备1的该实施例可以用作集气装置。代替一个气体排出管25，形成两个或多个气体排出管25，以可以实现例如多路的废气设备，这也是可能的并符合本发明的。碗形构件24相应地互相连接。流动转向装置17设计成，在该实施例中也可以有效地进行从流入区11到相应回流区6的转向20。在这种情况下，流动转向装置17也形成有凹陷18和突起19，其中凹陷18分别相对于蜂窝体3对中地形成。
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。
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°。
废气从回流区6流入碗形构件24。经转化的气流26从这里通过气体排出管25离开废气后处理设备1。在这个实施例中，气体输入管13和气体排出管25也位于蜂窝体3的第一端侧14的区域内。
利用根据本发明的废气后处理设备1，可以使废气至少部分的催化转化在非常有限的用于废气后处理设备1的自由接纳空间内进行。根据外壳2中的对流原理(Gegenstromprinzip)这是可能的。此外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改善的启动性能和较小的热交变负荷。
            附图标记表
1     催化剂载体
2     外壳
3     蜂窝体
4     套管
5     固定装置
6     回流区
7     蜂窝结构
8     基本上平滑的金属板层
9     至少部分形成结构的金属板层
10    通道
11    流入区
12    废气流
13    气体输入管
14    第一端侧
15    流入方向
16    第二端侧
17    流动转向装置
18    凹陷
19    突起
20    转向
21    回流方向
22    隔热部
23    集气装置
24    碗形构件
25    气体排出管
26    经转化的气体流
27    第一纵轴
28    第二纵轴
29    片状件
30    中央流动区
31    输入管路
32    输入管路的直径
33    张角
34    输入管路的长度
35    锥形部
D     直径
L1    外壳的第一长度
L2    蜂窝体第二长度

Claims (19)

1.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)。
2.根据权利要求1的废气后处理设备(1)，其特征为，所述气体输入管(13)和气体排出管(25)在所述催化转化器(3)的第一端侧(14)的区域内形成。
3.根据权利要求1或2的废气后处理设备(1)，其特征为，所述外壳(2)设计成弯管。
4.根据权利要求1或2的废气后处理设备(1)，其特征为，所述外壳(2)设计成集气装置。
5.根据上述权利要求中任一项的废气后处理设备(1)，其特征为，所述气体排出管(25)和/或气体输入管(13)与一个涡轮增压器相连接。
6.根据上述权利要求中任一项的废气后处理设备(1)，其特征为，所述外壳(2)和至少一个催化转化器(3)设计成对中的，优选是同轴的。
7.根据上述权利要求中任一项的废气后处理设备(1)，其特征为，所述至少一个回流区(6)在所述至少一个催化转化器(3)的外部形成。
8.根据权利要求1至6中任一项的废气后处理设备(1)，其特征为，所述至少一个催化转化器(3)的空腔(10)总是具有第一可穿流横截面，而在所述催化转化器(3)的内部形成具有第二可穿流横截面的内部区域作为回流区(6)，其中所述第二横截面明显大于第一横截面。
9.根据上述权利要求中任一项的废气后处理设备(1)，其特征为，所述回流区(6)的第二可穿流横截面基本上与催化转化器(3)的第一可穿流横截面的和一样大。
10.根据上述权利要求中任一项的废气后处理设备(1)，其特征为，所述外壳(2)具有第一长度(L1)，而所述催化转化器(3)有第二长度(L2)，其中所述外壳(2)的第一长度(L1)和所述催化转化器(3)的第二长度(L2)基本上相同。
11.根据上述权利要求中任一项的废气后处理设备(1)，其特征为，外壳(2)具有直径(D)，其中第一长度(L1)和外壳(2)的直径(D)的商大于或等于0.3而且小于或等于1.5，优选大于或等于0.3而且小于或等于1，特别优选约为0.5。
12.根据上述权利要求中任一项的废气后处理设备(1)，其特征为，所述至少一个回流区(6)具有小于或等于流入区(11)的压力损失的压力损失，特别是小于或等于一具有第一长度(L1)和与输入管(31)的直径(32)相当的直径的管的压力损失。
13.根据上述权利要求中任一项的废气后处理设备(1)，其特征为，所述气体输入管(13)具有第一纵轴(27)，而所述气体排出管(25)具有第二纵轴(28)，所述第一(27)和第二纵轴(28)在包括催化转化器(3)的第一端侧(14)的平面上的投影夹一个大于60°(度)的角。
14.根据上述权利要求中任一项的废气后处理设备(1)，其特征为，所述气体输入管(13)与所述至少一个催化转化器(3)的第一端侧(14)滑动配合地彼此连接。
15.根据上述权利要求中任一项的废气后处理设备(1)，其特征为，所述催化转化器(3)由陶瓷制成。
16.根据上述权利要求中任一项的废气后处理设备(1)，其特征为，所述催化转化器(3)是挤出成形的。
17.根据权利要求1至14中任一项的废气后处理设备(1)，其特征为，所述催化转化器(3)由至少一个金属板层(8，9)形成。
18.根据权利要求16的废气后处理设备(1)，其特征为，
a)通过卷绕至少一个至少部分地形成结构的金属板层(9)，或通过卷绕至少一个基本上平滑的金属板层(8)和至少一个至少部分地形成结构的金属板层(9)，或者
b)通过堆叠多个基本上平滑的金属板层(8)和至少部分形成结构的金属板层(9)并接着卷绕至少一个堆叠来形成所述催化转化器(3)。
19.一种用于废气后处理方法，特别是在废气后处理设备(1)、特别是根据权利要求1至18中任一项所述的废气后处理设备(1)中对汽车内燃机的废气进行后处理，包括下列步骤：
a)使废气沿流入方向(15)穿流过流入区(11)，并使废气的至少一部分废气在流入区(11)内发生催化转化；
b)使废气的流动方向从流入方向(15)向回流方向(21)转向(20)；以及
c)沿回流方向(21)穿流过基本上可自由穿流的回流区(6)。
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