專利名稱：廢氣凈化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及廢氣凈化裝置，更具體地，本發(fā)明涉及廢氣凈化裝置，其中該裝置的涂層結(jié)構(gòu)(coating structure)被改進以維持它的正常凈化效率。
背景技術(shù)：
—般地，發(fā)動機的廢氣系統(tǒng)將廢氣排出到車輛的后方并降低排氣噪聲。最近，催化劑裝置被用來凈化廢氣并將有害的廢氣轉(zhuǎn)化為無害的二氧化碳和水。具體地，催化劑裝置還原碳?xì)浠衔铩?一氧化碳和氧化氮(NOx)。并且，催化劑裝置過濾或燃燒顆粒材料(particulate material)?！愕?，安裝在廢氣凈化裝置里的催化劑過濾器，具有沿廢氣的流動方向形成的通道。此外，通道中至少一個通道的進口封閉并且其出口打開，通道中至少另一個通道的進口封閉并且其出口打開，封閉的部分是選擇性地分布的。并且，在催化劑裝置中應(yīng)用催化顆粒過濾器(CPF)，其中顆粒材料(PM)燃燒而在其中轉(zhuǎn)化為積炭(soot)。在催化顆粒過濾器(CPF)中積炭被阻攔并積聚，從而降低了 N02的生成量并且也降低了選擇催化還原裝置(selective catalystreduction device )的NOx凈化效率。
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本發(fā)明背景部分公開的上述信息僅僅用來增加對本發(fā)明一 般背景的理解，其不應(yīng)作為該信息構(gòu)成對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說已經(jīng)公 知的現(xiàn)有技術(shù)的確認(rèn)和任何形式的建議。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各個方面涉及提供廢氣凈化裝置，其具有防止NCb 生成量的降低并改進了選擇催化還原裝置的N(X凈化效率的優(yōu)點。在本發(fā)明的一個方面中，廢氣凈化裝置包括催化顆粒過濾 器，其中沿廢氣的流動方向形成多個通道，該通道中至少一個通道的 進口封閉并且其出口打開，通道中至少另一個通道的進口封閉并且其
出口打開，并且封閉的部分是選擇性地分布的；可以包括被催化劑覆 蓋的第一涂層，其沿進口到出口的方向在通道的內(nèi)表面形成，長度為 預(yù)定第一長度，和/或被催化劑覆蓋的第二涂層，其沿出口到進口的方 向在通道的外表面形成，長度為預(yù)定第二長度，其中催化劑沒有覆蓋 在通道的下游側(cè)的內(nèi)表面上。通道的出口可以通過堵頭(plug)而封閉，被催化劑覆蓋第 三涂層的在堵頭的外表面形成，并且第三涂層與第二涂層相連接。選擇催化還原裝置(SCR)可以安裝在催化顆粒過濾器的下還原劑供給裝置可以安裝在催化顆粒過濾器和選擇催化還 原裝置的之間。 .柴油機氧化催化劑裝置(DOC)可以位于催化顆粒過濾器的 上游側(cè)。在本發(fā)明的另一個方面中，廢氣凈化裝置包括催化顆粒過濾 器，其具有沿廢氣流動方向形成的至少一個廢氣通道，廢氣通道可以 包括側(cè)向相互結(jié)合的第一通道和第二通道，并且通過其側(cè)面的接觸面 在其間流體相通(fluidly communicating)，其中廢氣通過第一通道的進口 開口而進入，且通過第一通道下部和/或第二通道的出口開口而排出， 并且其中第一涂層在第一通道的內(nèi)表面沿其縱向方向基本上從進口開 口以第一預(yù)定長度形成，第一涂層被催化劑覆蓋，并且第二涂層在第 二通道的內(nèi)表面沿其縱向方向基本上從出口開口以第二預(yù)定長度形
6第二涂層被催化劑覆蓋。第一和第二涂層沒有相互重疊。第二涂層可以進一步在第一通道的下部的外表面沿其縱向 方向形成，基本上從其遠(yuǎn)端部分開始長度為第二預(yù)定長度。第一和第 二涂層沒有相互重疊。第一通道的進口開口可以比第一通道的遠(yuǎn)端部分寬。第一通道的遠(yuǎn)端部分可以封閉。第一通道的遠(yuǎn)端部分可以通 過堵頭而封閉。被催化劑覆蓋的第三涂層，可以在堵頭的外表面形成。第一通道的遠(yuǎn)端部分可以通過堵頭而封閉，被催化劑覆蓋的 第三涂層，可以在堵頭的外表面形成，并且第三涂層可以與第二涂層 相連接。第二通道的遠(yuǎn)端部分可以封閉，第二通道的遠(yuǎn)端部分可以通 過堵頭封閉。第二通道的出口開口可以比第二通道的遠(yuǎn)端部分窄。
本發(fā)明的方法和裝置具有其他特征和優(yōu)點，這些特征和優(yōu)點 可以從結(jié)合在本申請文件中的附圖以及下面的具體實施方式
中變得顯 而易見，并在其中進行更加詳細(xì)的闡述，其中附圖以及具體實施方式
一起用于解釋本發(fā)明的一些原理。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性廢氣凈化裝置的透視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性催化顆粒過濾器(CPF)的局部 橫截面詳圖。圖3是示出了在根據(jù)本發(fā)明的示例性催化顆粒過濾器下游 側(cè)的廢氣狀況的曲線圖。
具體實施例方式以下將詳細(xì)參考本發(fā)明的不同實施例，本發(fā)明的實例在附圖 中示出并在下面進行描述。雖然結(jié)合示例性實施例描述本發(fā)明，但應(yīng) 了解該描述不是旨在將本發(fā)明限制于那些示例性實施例。相反地，本 發(fā)明旨在不僅僅覆蓋示例性實施例，還覆蓋可以包括在由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍里的各種替代、改進、等效結(jié)構(gòu)以及其他 實施例。圖1是根據(jù)本發(fā)明的不同實施例的廢氣凈化裝置的透視圖參考圖1，廢氣凈化系統(tǒng)包括柴油機氧化催化劑裝置100、 催化顆粒過濾器105、還原劑供給裝置110以及選擇催化還原裝置115。柴油機氧化催化劑裝置(DOC) IOO位于發(fā)動機的下游側(cè)， 從而將有害氣體(CO、 THC、 NOx、 PM)轉(zhuǎn)化為無害氣體(H20、 C02)。此外，催化顆粒過濾器(CPF) 105位于柴油機氧化催化劑 裝置100的下游側(cè)，從而凈化氧化氮(NOx)和顆粒物(particulate matter) (PM)，該顆粒物包括包含在廢氣中的積炭和煙塵(smoke)。并且，催化顆粒過濾器105將NO氧化為N02，從而也改進 了選擇催化還原裝置(115， SCR)的性能。并且，還原劑供給裝置(DM:定量模塊dosing module) 110 噴射還原劑(例如，尿素水溶液)，從而還原NOx，并且選擇催化還原 裝置(115)使用還原劑來還原氧化氮(NOx)。在此，凈化裝置IOO、 105、 IIO和115的結(jié)構(gòu)和功能對本領(lǐng)域的技術(shù)人員已公知，所以其詳 細(xì)描述將被省略。催化顆粒過濾器105的催化劑涂層結(jié)構(gòu)被改進，以增加廢氣 中N02的量，并且改進選擇催化還原裝置115的功能以及氧化氮(NO》 的凈化速率。此外，即使積炭和煙塵積聚在過濾器里，改進后的催化顆粒 過濾器105的涂層結(jié)構(gòu)也能維持凈化效率。催化顆粒過濾器105的內(nèi) 部結(jié)構(gòu)將參考圖2而解釋。圖2是根據(jù)本發(fā)明不同實施例的催化顆粒過濾器(CPF)
的局部橫截面詳圖。參考圖2，催化顆粒過濾器105包括第一室板(cell plate) 225、第二室板230和第三室板240，這些室板順序地從上部到下部分 布而彼此相對。在本發(fā)明的不同實施例中，催化顆粒過濾器的通道橫截面形 狀可以形成為方形、六邊形、圓形、三角形等等。因此，第一和第二室板225和230構(gòu)成催化顆粒過濾器的通
8道，并且本發(fā)明的該實施例僅為一個實例且能夠以多種形式變化。廢氣通過其流進的進口 200，在第一和第二室板225和230 的前部形成，堵頭245和235分別位于第二和第三室板230和240的 前部和后部。廢氣通過進口 200流進在第一和第二室板225和230之間形 成的通道，在圖中從左邊向右邊移動，穿透第一和第二室板225和230， 通過第一室板225的外部通路或者第二室板230的外部通路，并通過 出口 205流出。被催化劑覆蓋的第一涂層210在第一和第二室板225和230 的內(nèi)表面形成，并且第一涂層210沿從進口 200到堵頭235的方向形 成，長度為預(yù)定長度。此外，涂層沒有在第一和第二室板225和230 的內(nèi)部的下游側(cè)形成。當(dāng)催化顆粒過濾器105工作時，積炭和煙塵(220)被阻攔 在通道內(nèi)部的下游側(cè)，其中催化劑未覆蓋通道的內(nèi)表面的下游側(cè)，從 而沒有削弱催化劑的功能。此外，在本發(fā)明的不同實施例中，被催化劑覆蓋的第二涂層 215在第一室板225和第二室板230的外表面的下游側(cè)形成。廢氣在通道的上游側(cè)沿內(nèi)部通路流動，該通道在第一和第二 室板225和230之間形成，廢氣穿透第一和第二室板225和230，當(dāng)它 流向下游部分時沿第一和第二室板225和230的外部通路流動，從而 第二涂層215有效地凈化了廢氣。并且，在本發(fā)明的不同實施例中，被催化劑覆蓋的第三涂層 217進一步在堵頭235的外表面形成，從而充分地改進了催化劑的效 率。如圖2所示，第二涂層215和第三涂層217需要相互連接。參考圖2，催化顆粒過濾器(CPF)的一些通道是在一個方 向開口，并且其他通道在另一個方向開口。并且，通道的該進口和該出口通過堵頭而可選擇性地封閉， 其整個截面具有格子格局(checkpattern),并且廢氣穿透過室板(室壁 cell wall)。因此，顆粒材料(PM)被阻攔在通道內(nèi)部的室板(室壁)， 且廢氣通過催化劑涂層被氧化或者還原而轉(zhuǎn)化為無害材料，并且流向
9通道的下游側(cè)。然而，當(dāng)顆粒材料增加時，廢氣的流阻增加。顆粒材料在時
間間隔內(nèi)燃燒而被消除從而解決了該問題。在催化顆粒過濾器中大部分過濾器為蜂窩型，并且該類型能 夠根據(jù)設(shè)計規(guī)格變化。在本發(fā)明的不同實施例中，進口 200的開口可以比堵頭235 所在的內(nèi)部部分寬。在這種構(gòu)造中，由于通道中部的壓力增加，可以 增加在催化顆粒過濾器105的上游側(cè)的廢氣的流阻，從而可以延長在 通道上游側(cè)廢氣與第一涂層210的接觸時間。在本發(fā)明的其他示例性實施例中，出口 206的開口可以比堵 頭245所在的內(nèi)部部分窄。在這種構(gòu)造中，可以增加在催化顆粒過濾 器105的下游側(cè)廢氣的流阻，從而延長廢氣與第二涂層215的接觸時 間。圖3是示出了根據(jù)本發(fā)明的不同實施例的催化顆粒過濾器 下游側(cè)的廢氣狀況的曲線圖。參考圖3，橫軸示出了行駛時間，縱軸示出了轉(zhuǎn)化速率，其 中，催化顆粒過濾器105下游側(cè)的N02生成量305和選擇催化還原裝 置115的NOx凈化速率300被繪制在圖上。如圖所示，維持提供給選擇催化還原裝置115的N02生成量 305不變，從而，維持NOx凈化速率300不變。在本發(fā)明的不同實施例中，沒有增加用于催化顆粒過濾器 105的催化劑量，并且在積炭220被阻攔在通道里的狀況下維持N02 生成量305，從而論證了其效果。
表l
N。2量Nox凈化速率
傳統(tǒng)58% 、、56% 、、
本發(fā)明68.1 % ^73.2% ^
〈CPF積炭量5g/L〉表1是示出了當(dāng)使用根據(jù)本發(fā)明不同實施例的催化顆粒過 濾器時的廢氣狀況的表格。
參考表1，其示出了在本發(fā)明的不同實施例中，在積炭220 被阻攔的狀況下，N02生成速率增加了 10%，并且NOx凈化效率增加 了大于15%。
在本發(fā)明的各個方面中，雖然積炭被積聚在催化顆粒過濾器 的通道的內(nèi)表面的下游惻，但是沒有減少催化劑的涂層面積，因此沒 有降低N02的生成量并且改進了根據(jù)本發(fā)明的廢氣凈化裝置的NOJ勺 凈化效率。此外，因為催化劑覆蓋在通道的外表面的下游側(cè)代替了覆 蓋在通道的內(nèi)表面的下游側(cè)，所以降低了 N02的生成并且改進了 NOx 的凈化效率。
為了在方便解釋和準(zhǔn)確定義所附權(quán)利要求，"上部"、"下 部"、"前方"、"后方"、"內(nèi)"和"外"等術(shù)語依據(jù)該特征在圖中顯示 的位置來描述示例性實施例的該特征。
前述本發(fā)明的具體示例性實施例的目的是闡明和描述。這 些實施例不是為了窮盡本發(fā)明，也不是為了將本發(fā)明限制于所揭示的 具體形式，顯然，按照上述教導(dǎo)可以進行許多改進和變化。這些實施 例的選擇和描述是為了解釋本發(fā)明的一些原理及其實際應(yīng)用，從而使 本領(lǐng)域的其他技術(shù)人員制造和使用本發(fā)明的各種示例性實施例及其各 種替代和改進。本發(fā)明的保護范圍旨在由所附權(quán)利要求及其等同物限 定。ii
權(quán)利要求
1、一種廢氣凈化裝置，包括催化顆粒過濾器，其中沿廢氣的流動方向形成多個通道，所述通道中至少一個通道的進口封閉并且其出口打開，所述通道中至少另一個通道的進口封閉并且其出口打開，并且所述封閉部分是選擇性地分布的，包括第一涂層，所述第一涂層被催化劑覆蓋，并沿進口到出口的方向在通道的內(nèi)表面以預(yù)定第一長度形成；和第二涂層，所述第二涂層被催化劑覆蓋，并沿出口到進口的方向在通道的外表面以預(yù)定第二長度形成，其中所述催化劑沒有覆蓋在通道的下游側(cè)的內(nèi)表面上。
2、 如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化裝置，其中，所述通道的出口通 過堵頭而封閉，被催化劑覆蓋的第三涂層在所述堵頭的外表面形成， 并且所述第三涂層與所述第二涂層相連接。
3、 如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化裝置，其中，選擇催化還原裝置 安裝在催化顆粒過濾器的下游側(cè)。
4、 如權(quán)利要求3所述的廢氣凈化裝置，其中，還原劑供給裝置安 裝在所述催化顆粒過濾器和選擇催化還原裝置之間。
5、 如權(quán)利要求4所述的廢氣凈化裝置，其中，柴油機氧化催化劑 裝置位于催化顆粒過濾器的上游側(cè)。
6、 一種客運車輛包括如權(quán)利要求1所述的廢氣凈化裝置。
7、 一種廢氣凈化裝置，包括催化顆粒過濾器，所述催化顆粒過濾 器具有沿廢氣流動方向形成的至少一個廢氣通道，所述廢氣通道包括:側(cè)向相互結(jié)合并且通過其側(cè)面的接觸面在其間流體相通的第一通 道和第二通道，其中，廢氣通過所述第一通道的進口開口而進入，且通過第一通 道下部和/或所述第二通道的出口開口而排出，并且其中，第一涂層在所述第一通道的內(nèi)表面沿其縱向方向基本上從 所述進口開口以第一預(yù)定長度形成，所述第一涂層被催化劑覆蓋，并 且第二涂層在第一通道的內(nèi)表面沿其縱向方向基本上從出口開口以第 二預(yù)定長度形成，所述第二涂層被催化劑覆蓋。
8、 如權(quán)利要求7所述的廢氣凈化裝置，其中，所述第一和第二涂 層沒有相互重疊。
9、 如權(quán)利要求7所述的廢氣凈化裝置，其中，所述第二涂層進一 歩在所述第一通道的下部的外表面沿其縱向方向基本上從其遠(yuǎn)端部分 以第二預(yù)定長度形成。
10、 如權(quán)利要求9所述的廢氣凈化裝置，其中，所述第一和第二 涂層沒有相互重疊。
11、 如權(quán)利要求7所述的廢氣凈化裝置，其中，所述第一通道的 進口開口比第一通道的遠(yuǎn)端部分寬。
12、 如權(quán)利要求7所述的廢氣凈化裝置，其中，所述第一通道的 遠(yuǎn)端部分封閉。
13、 如權(quán)利要求12所述的廢氣凈化裝置，其中，所述第一通道的 遠(yuǎn)端部分通過堵頭而封閉。
14、 如權(quán)利要求13所述的廢氣凈化裝置，其中，被催化劑覆蓋的 第三涂層在所述堵頭的外表面形成。
15、 如權(quán)利要求12所述的廢氣凈化裝置，其中，所述第一通道的 遠(yuǎn)端部分可通過堵頭封閉，被催化劑覆蓋的第三涂層在堵頭的外表面 形成，并且所述第三涂層與所述第二涂層相連接。
16、 如權(quán)利要求7所述的廢氣凈化裝置，其中，所述第二通道的遠(yuǎn)端部分封閉。
17、 如權(quán)利要求16所述的廢氣凈化裝置，其中，所述第二通道的遠(yuǎn)端部分通過堵頭而封閉。
18、 如權(quán)利要求7所述的廢氣凈化裝置，其中，所述第二通道的出口開口比第二通道的遠(yuǎn)端部分窄。
19、 一種客運車輛包括如權(quán)利要求7所述的廢氣凈化裝置。
全文摘要
廢氣凈化裝置，包括催化顆粒過濾器，其具有至少一個廢氣通道，廢氣通道可以包括側(cè)面相互結(jié)合并且在其間流體相通的第一通道和第二通道，其中廢氣通過第一通道的進口開口而進入，且通過第一通道下部和/或第二通道的出口開口而排出，并且其中第一涂層在第一通道的內(nèi)表面沿其縱向方向基本上從進口開口以第一預(yù)定長度形成，第一涂層被催化劑覆蓋，并且第二涂層在第二通道的內(nèi)表面沿其縱向方向基本上從出口開口以第二預(yù)定長度形成，第二涂層被催化劑覆蓋。
文檔編號B01D53/94GK101664640SQ20091000766
公開日2010年3月10日 申請日期2009年2月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月5日
發(fā)明者金昌大 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社;起亞自動車株式會社