專利名稱：氧化微粒過濾器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的示例性實(shí)施例涉及內(nèi)燃機(jī)的廢氣處理系統(tǒng)，更特別地，涉及用于確保 廢氣微粒過濾器的完全再生的有效系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
從內(nèi)燃機(jī)尤其是柴油發(fā)動機(jī)排出的廢氣為異質(zhì)混合物，其含有氣體排放，例如 一氧化碳(CO)、未燃燒碳?xì)浠衔?HC)、和氮氧化物(NOx)以及構(gòu)成微粒物質(zhì)的凝相 材料(液體和固體)。通常布置在催化劑載體上的催化劑成分設(shè)置在柴油發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng) 中，以將這些廢氣成分中的某種或全部轉(zhuǎn)換為不受管制的廢氣成分。高水平微粒物質(zhì)還原中使用的廢氣處理技術(shù)為柴油微粒過濾器裝置(DPF)。存 在幾種已知的用在DPF中于從廢氣中去除微粒物質(zhì)方面具有顯著效果的過濾器結(jié)構(gòu)，例 如陶瓷蜂窩壁流式過濾器、繞線式或填充式纖維過濾器、開孔泡沫、燒結(jié)金屬纖維等。 陶瓷壁流式過濾器在汽車上具有廣泛的應(yīng)用。過濾器為用于從廢氣去除微粒的物理結(jié)構(gòu)，結(jié)果，過濾的微粒的聚積具有增大 發(fā)動機(jī)承受的排氣系統(tǒng)背壓的效果。為了解決因廢氣微粒聚積引起的背壓增大，DPF被 周期性地清洗或再生。車輛應(yīng)用中DPF的再生通常是自動的，并由發(fā)動機(jī)或其它控制器 基于發(fā)動機(jī)和排氣系統(tǒng)傳感器產(chǎn)生的信號來控制。再生事件包括將DPF的溫度提高至通 常高于600°C的水平，以燃燒聚積的微粒。產(chǎn)生排氣系統(tǒng)中用來再生DPF所需的溫度的一種方法是，將未燃燒的HC輸送至 布置在DPF上游的氧化催化劑裝置。HC可通過將燃料直接噴射進(jìn)排氣系統(tǒng)來輸送，或 者可通過給發(fā)動機(jī)“過度供給燃料”來獲得。HC在氧化催化劑裝置中被氧化，產(chǎn)生放 熱反應(yīng)，升高了廢氣的溫度。加熱的廢氣行至DPF的下游，燃燒了聚積的微粒。產(chǎn)生 足以再生DPF的溫度的另一種方法包括，在過濾器上游面的附近設(shè)置電加熱器。當(dāng)通電 時(shí)，電加熱器操作向過濾器的上游面?zhèn)鬟f足以點(diǎn)燃過濾的微粒的熱能。盡管這些加熱DPF的方法都可有效再生未催化的微粒捕集，但是已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，從 DPF外表面的熱損失會導(dǎo)致過濾器緊鄰其外表面的區(qū)域中的微粒物質(zhì)的不完全燃燒。
發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的示例性實(shí)施例中，一種用來應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)的微粒過濾器組 件，包括廢氣微粒過濾器，該廢氣微粒過濾器構(gòu)造成從流過排氣系統(tǒng)的廢氣接收和過濾 碳和微粒。氧化催化劑化合物布置在所述廢氣微粒過濾器的外側(cè)徑向區(qū)域上，并且構(gòu)造 成從碳和微粒的燃燒引起一氧化碳的氧化，從而將所述外側(cè)徑向區(qū)域中的溫度保持在足 以保持其中的碳和微粒的燃燒的水平。在本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例中，一種用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣微粒過濾系統(tǒng)包括 排氣管路，其與內(nèi)燃機(jī)流體連通，并且構(gòu)造成從所述內(nèi)燃機(jī)接收廢氣；碳?xì)浠锕┙o 源，其連接至所述排氣管路并與所述排氣管路流體連通，用于向其輸送碳?xì)浠铮⒃谄渲行纬蓮U氣與碳?xì)浠锏幕旌衔?；氧化裝置，其在所述碳?xì)浠锕┙o源的下游，并構(gòu) 造成接收所述廢氣與碳?xì)浠锏幕旌衔铮⒁鹚龌旌衔锏目焖俜艧嵫趸磻?yīng)，從而 加熱所述廢氣；微粒過濾器組件，其與所述廢氣管路流體連通，設(shè)在所述氧化裝置的下 游，構(gòu)造成接收加熱的廢氣，以燃燒被捕集在其中的碳和微粒。所述微粒過濾器組件包 括廢氣微粒過濾器，其布置在所述微粒過濾器組件內(nèi)，用于從所述廢氣去除微粒；以 及氧化催化劑化合物，其布置在所述廢氣微粒過濾器的外側(cè)徑向區(qū)域上，并且構(gòu)造成由 碳和微粒的燃燒引起一氧化碳的氧化，從而將所述外側(cè)徑向區(qū)域中的溫度保持在足以保 持碳和微粒的燃燒的水平。在本發(fā)明的再一示例性實(shí)施例中，一種用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣處理系統(tǒng)包括內(nèi)燃 機(jī)；以及排氣管路，其構(gòu)造成與所述內(nèi)燃機(jī)流體連通且從所述內(nèi)燃機(jī)接收廢氣，并且在 所述廢氣處理系統(tǒng)的多個(gè)裝置之間輸導(dǎo)所述廢氣。構(gòu)造為還原所述廢氣中的NOx成分的 選擇性催化還原裝置布置成與所述排氣管路流體連通。碳?xì)浠飮娚淦鬟B接至所述排氣 管路且與所述廢氣流體連通，用以向其輸送碳?xì)浠?，并在那兒形成廢氣與碳?xì)浠锏?混合物。氧化裝置位于所述碳?xì)浠飮娚淦鞯南掠危?gòu)造成接收廢氣與碳?xì)浠锏幕?合物，引起所述混合物的快速放熱氧化反應(yīng)，從而加熱所述廢氣。微粒過濾器組件與所 述排氣管路流體連通，在所述氧化裝置的下游，并構(gòu)造成接收加熱的廢氣以燃燒被捕集 在其中的碳和微粒。所述微粒過濾器組件包括廢氣微粒過濾器，其布置在所述微粒過 濾器組件中，用以從所述廢氣去除微粒；以及氧化催化劑化合物，其布置在所述廢氣微 粒過濾器的外側(cè)徑向區(qū)域上，并且構(gòu)造成從碳和微粒的燃燒引起一氧化碳的氧化，從而 將所述外側(cè)徑向區(qū)域中的溫度保持在足以保持其中的碳和微粒的燃燒的水平。本發(fā)明提供以下技術(shù)方案方案1. 一種用來應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)的微粒過濾器組件，包括廢氣微粒過濾器，其構(gòu)造成從流過排氣系統(tǒng)的廢氣接收和過濾碳和微粒，并且 在其中燃燒所述碳和微粒；以及氧化催化劑化合物，其布置在所述廢氣微粒過濾器的外側(cè)徑向區(qū)域上，并且構(gòu) 造成由碳和微粒的燃燒引起一氧化碳的氧化，從而將所述外側(cè)徑向區(qū)域中的溫度保持在 足以保持碳和微粒在其中燃燒的水平。方案2.如方案1所述的用來應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)的微粒過濾器組件，還包 括氧化裝置，其在所述廢氣微粒過濾器的上游，并構(gòu)造成接收廢氣和碳?xì)浠锘?合物，并引起所述混合物的快速放熱氧化反應(yīng)，從而加熱所述廢氣以燃燒所述廢氣微粒 過濾器中的碳和微粒。方案3.如方案2所述的用來應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)的微粒過濾器組件，其中所 述氧化裝置包括電加熱裝置。方案4.如方案1所述的用來應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)的微粒過濾器組件，其中所 述氧化催化劑化合物包括鉬族金屬，例如鉬(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)或其它適當(dāng)?shù)难趸?化劑，或者它們的組合物。方案5.—種用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣微粒過濾系統(tǒng)，包括排氣管路，其與內(nèi)燃機(jī)流體連通，并且構(gòu)造成從所述內(nèi)燃機(jī)接收廢氣；
碳?xì)浠锕┙o源，其連接至所述排氣管路，并與所述排氣管路和所述廢氣流體 連通，用于向其輸送碳?xì)浠锊⒃谄渲行纬蓮U氣與碳?xì)浠锏幕旌衔?；氧化裝置，其在所述碳?xì)浠锕┙o源的下游，并構(gòu)造成接收所述廢氣與碳?xì)浠?物的混合物，并引起所述混合物的快速放熱氧化反應(yīng)從而加熱所述廢氣；微粒過濾器組件，其與所述廢氣管路流體連通，設(shè)在所述氧化裝置的下游，并 構(gòu)造成接收加熱的廢氣用以燃燒被捕集在其中的碳和微粒，所述微粒過濾器組件包括廢氣微粒過濾器，其布置在所述微粒過濾器組件內(nèi)，用于從所述廢氣中去除微 粒；以及氧化催化劑化合物，其布置在所述廢氣微粒過濾器的外側(cè)徑向區(qū)域上，并且構(gòu) 造成由碳和微粒的燃燒引起一氧化碳的氧化，從而將所述外側(cè)徑向區(qū)域中的溫度保持在 足以保持碳和微粒的燃燒的水平。方案6.如方案5所述的用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣微粒過濾系統(tǒng)，其中所述氧化催化劑 化合物包括鉬族金屬，例如鉬(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)或其它適當(dāng)?shù)难趸呋瘎?，或者?們的組合物。方案7.如方案5所述的廢氣微粒過濾系統(tǒng)，其中所述氧化裝置包括布置在所述 廢氣微粒過濾器上游的電加熱裝置。方案8.如方案5所述的廢氣微粒過濾系統(tǒng)，其中所述廢氣微粒過濾器還包括陶瓷整體，其具有延伸通過該陶瓷整體的廢氣流動通道，該廢氣流動通道由在 其間縱向延伸的多孔壁限定，所述廢氣流動通道包括第一組入口通道，其具有敞開入口端和封閉出口端；以及第二組出口通道，其具有封閉入口端和敞開出口端，其中所述陶瓷整體構(gòu)造成 通過所述入口通道接收所述廢氣，并使所述廢氣移動通過所述縱向延伸的多孔壁到所述 出口通道，并從所述廢氣去除微粒。方案9. 一種用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣處理系統(tǒng)，包括內(nèi)燃機(jī)；排氣管路，其構(gòu)造成與所述內(nèi)燃機(jī)流體連通且從所述內(nèi)燃機(jī)接收廢氣，并且在 所述廢氣處理系統(tǒng)的多個(gè)裝置之間輸導(dǎo)所述廢氣；選擇性催化還原裝置，其構(gòu)造為還原所述廢氣中的氮氧化物成分，布置成與所 述排氣管路流體連通；碳?xì)浠飮娚淦鳎溥B接至與所述廢氣流體連通的所述排氣管路，用以向其輸 送碳?xì)浠锊⑿纬蓮U氣與碳?xì)浠锏幕旌衔铮谎趸b置，其在所述碳?xì)浠飮娚淦鞯南掠?，并?gòu)造成接收廢氣與碳?xì)浠锏?混合物，并引起所述混合物的快速放熱氧化反應(yīng)，從而加熱所述廢氣；微粒過濾器組件，其與所述排氣管路流體連通，在所述氧化裝置的下游，并構(gòu) 造成接收加熱的廢氣以燃燒被捕集在其中的碳和微粒，所述微粒過濾器組件包括廢氣微粒過濾器，其布置在所述微粒過濾器組件中，用以從所述廢氣去除微 粒；以及氧化催化劑化合物，其布置在所述廢氣微粒過濾器的外側(cè)徑向區(qū)域上，并且構(gòu) 造成由碳和微粒的燃燒引起一氧化碳的氧化，從而將所述外側(cè)徑向區(qū)域中的溫度保持在足以保持碳和微粒在其中的燃燒的水平。方案10.如方案9所述的用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣微粒過濾系統(tǒng)，其中所述氧化催化劑 化合物包括鉬族金屬，例如鉬(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)或其它適當(dāng)?shù)难趸呋瘎?，或者?們的組合物。方案11.如方案9所述的廢氣微粒過濾系統(tǒng)，其中所述氧化裝置包括布置在所述 廢氣微粒過濾器上游的電加熱裝置。方案12.如方案9所述的廢氣微粒過濾系統(tǒng)，其中所述廢氣微粒過濾器還包括陶瓷整體，其具有延伸通過該陶瓷整體的廢氣流動通道，該廢氣流動通道由在 其間縱向延伸的多孔壁限定，所述廢氣流動通道包括第一組入口通道，其具有敞開入口端和封閉出口端；以及第二組出口通道，其具有封閉入口端和敞開出口端，其中所述陶瓷整體構(gòu)造成 通過所述入口通道接收所述廢氣，并使所述廢氣移動通過所述縱向延伸的多孔壁到所述 出口通道，并從所述廢氣去除微粒。結(jié)合附圖，從下面實(shí)際本發(fā)明的最佳模式的詳細(xì)描述可容易地清楚本發(fā)明的上 述特征和優(yōu)點(diǎn)及其它特征和優(yōu)點(diǎn)。
下面實(shí)施例的詳細(xì)描述、涉及附圖的詳細(xì)描述中的實(shí)例呈現(xiàn)了其它目的、特 征、優(yōu)點(diǎn)和細(xì)節(jié)，其中圖1為內(nèi)燃機(jī)的廢氣處理系統(tǒng)的示意圖；圖2為體現(xiàn)本發(fā)明方面的柴油微粒過濾器的示例性實(shí)施例的示意性截面圖；以 及圖3為圖2中柴油微粒過濾器沿截面3-3的透視圖。
具體實(shí)施例方式下面的描述實(shí)質(zhì)上僅僅是示例性的，并不意圖限制其公開、應(yīng)用或使用。應(yīng)當(dāng) 理解，在所有附圖中，相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相同或相應(yīng)的零件或特征。現(xiàn)在參考圖1，本發(fā)明的示例性實(shí)施例涉及用于還原內(nèi)燃機(jī)(如柴油發(fā)動機(jī)12) 的受管制廢氣成分的廢氣處理系統(tǒng)，總地標(biāo)記為10。應(yīng)當(dāng)理解，柴油發(fā)動機(jī)12實(shí)質(zhì)性僅 僅是示例性的，本文所述的本發(fā)明可在使用微粒過濾器的各種發(fā)動機(jī)系統(tǒng)中執(zhí)行。這種 發(fā)動機(jī)系統(tǒng)可包括，但是不限于，汽油直噴系統(tǒng)和均質(zhì)充量壓燃式發(fā)動機(jī)系統(tǒng)。為便于 描述和討論，本公開以柴油發(fā)動機(jī)的形式來描述。廢氣處理系統(tǒng)包括排氣管路14，該排氣管路可包括幾個(gè)部分，用于將廢氣16從 柴油發(fā)動機(jī)12傳輸?shù)綇U氣處理系統(tǒng)10的各種廢氣處理裝置。所述廢氣處理裝置可包括 第一柴油氧化催化劑裝置(DOCl) 18。DOCl可包括包圍在膨脹墊層(未示出)中的流 透式金屬或陶瓷整體式載體20，當(dāng)所述膨脹墊層被加熱時(shí)會膨脹，緊固和隔離被封裝在 不銹鋼殼或罐21中的載體，該不銹鋼殼或罐21具有與排氣管路14流體連通的入口和出 口。載體20具有布置在其上的氧化催化劑化合物(未示出)。所述氧化催化劑化合物可 應(yīng)用作基面涂層，并可含有鉬族金屬，例如鉬(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)或其它適當(dāng)?shù)难趸呋瘎蛘咚鼈兊慕M合物。DOCl 18可用于處理未燃燒的氣態(tài)和非揮發(fā)的HC和CO， 其被氧化形成二氧化碳和水。選擇性催化還原裝置(SCR) 22可布置在DOCl 18的下游。與DOCl的方式相類 似，SCR 22也可包括包圍在膨脹墊層(未示出)中的流透式陶瓷或金屬整體式載體24， 當(dāng)所述膨脹墊層被加熱時(shí)會膨脹，緊固和隔離被封裝在不銹鋼殼或罐25中的載體，該不 銹鋼殼或罐25具有與排氣管路14流體連通的入口和出口。載體24具有應(yīng)用于其上的 SCR催化劑組分(未示出)。所述SCR催化劑組分優(yōu)選含有沸石以及一種或多種可操作 以在存在還原劑如氨(NH3)的情況下有效轉(zhuǎn)換廢氣16中的NOx成分的賤金屬成分，例如 鐵(Fe)、鈷(Co)、銅(Cu)或釩(V)。通過管路17從還原劑供應(yīng)罐19供應(yīng)的NH3還原 劑23可使用與管路17流體連通的噴射器26在SCR 22的上游位置噴入排氣管路14，或 者使用其它的適當(dāng)方法將還原劑輸送至廢氣16。還原劑可為氣態(tài)、液態(tài)或者尿素水溶液 的形式，并可在噴射器26中與空氣混合以幫助噴霧的擴(kuò)散。排氣管路14中緊鄰噴射器 26處可布置混合器或紊流器27，以進(jìn)一步幫助還原劑與廢氣16的徹底混合。參考圖1、2和3，廢氣微粒過濾器組件，在該示例性例子中為柴油微粒過濾裝 置(DPF)28，位于廢氣處理系統(tǒng)10內(nèi)，DOC 118和SCR22的下游，并操作以過濾掉廢 氣16中的碳和其它微粒。DPF 28可使用廢氣微粒過濾器構(gòu)造，例如，包圍在膨脹墊層 33中的陶瓷壁流式整體過濾器30，當(dāng)所述膨脹墊層33被加熱時(shí)會膨脹，緊固和隔離被封 裝在不銹鋼殼或罐31中的過濾器，該不銹鋼殼或罐31具有與排氣管路14流體連通的入 口和出口。所述陶瓷壁流式整體具有由縱向延伸壁34限定的多個(gè)縱向延伸通道32。圖 2中通道32包括一組入口通道36和一組出口通道42，所述入口通道36具有敞開入口端 38和封閉出口端40，所述出口通道42具有封閉入口端44和敞開出口端46。通過入口通 道36的入口端38進(jìn)入過濾器30的廢氣16被強(qiáng)制移動通過相鄰的縱向延伸壁34到出口 通道42。正是通過該壁流機(jī)構(gòu)，廢氣16被過濾掉碳和其它微粒48。過濾掉的微粒沉積 在入口通道36的縱向延伸壁34上，隨著時(shí)間的過去，會具有增大柴油發(fā)動機(jī)12承受的 廢氣背壓的效果。應(yīng)當(dāng)理解，所述陶瓷壁流式整體過濾器30實(shí)質(zhì)上僅僅是示例性的，所 述DPF可包括其它廢氣微粒過濾器，例如繞線式或填充式纖維過濾器、開孔泡沫、燒結(jié) 金屬纖維等。在示例性實(shí)施例中，微粒物質(zhì)48的聚積引起的廢氣背壓的增大需要周期性地清 洗或再生DPF 28。再生包括聚積的碳和其它微粒48的氧化或燃燒，其中通常為高溫(> 6000C )的環(huán)境。為了再生目的，DPF 28的罐31內(nèi)可布置電加熱催化劑裝置(EHC) 50。 所述EHC 50可由導(dǎo)電的任意適當(dāng)材料構(gòu)成，例如繞線式或?qū)盈B式金屬整體料52。連接 至電力系統(tǒng)(例如車輛電力系統(tǒng))的電纜54向EHC50供電，從而加熱所述裝置，如下面 所進(jìn)一步描述。在示例性實(shí)施例中，可向EHC 50應(yīng)用氧化催化劑化合物(未示出)作 為基面涂層，且可包括鉬族金屬，例如鉬(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)或其它適當(dāng)?shù)难趸呋?劑，或者它們的組合物。在示例性實(shí)施例中，陶瓷壁流式整體過濾器30具有繞著其外周布置的氧化催化 劑化合物58。所述氧化催化劑化合物58從壁流式整體過濾器30的最外側(cè)表面徑向向內(nèi) 延伸一段距離(r)。所述氧化催化劑化合物可應(yīng)用作為基面涂層，可包括鉬族金屬，例 如鉬(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)或其它適當(dāng)?shù)难趸呋瘎?，或者它們的組合物。氧化催化劑化合物58的應(yīng)用可通過精確涂覆工藝，其中，制作壁流式整體過濾器30的入口端的模 具，并且催化劑通過該模具被機(jī)械分配或真空施加或者兩者一起。更簡單的涂覆技術(shù)可 包括壁流式整體過濾器30的中心部分60的覆層，但是這種方法更適合于較小批量的生 產(chǎn)。對壁流式整體過濾器30的外側(cè)徑向區(qū)域56應(yīng)用氧化催化劑化合物58是為了幫助再 生被捕集在DPF 28在一區(qū)域內(nèi)的外表面附近的碳及其它微粒48的目的，所述區(qū)域會經(jīng)歷 從罐31的熱傳遞率，該熱傳遞率會將再生溫度降低至這樣的水平低于該水平時(shí)微粒無 法燃燒。氧化催化劑化合物58的應(yīng)用的徑向距離“I·”或厚度以及氧化催化劑化合物58 被應(yīng)用至壁流式整體過濾器30的軸向延伸程度基于DPF 28的給定結(jié)構(gòu)的熱傳遞特性來選 擇。在某些情形下，可能必需沿著壁流式整體過濾器30的外側(cè)徑向區(qū)域56的全部長度 以及其他區(qū)域應(yīng)用催化劑化合物58 ；局部或軸向區(qū)域的應(yīng)用適于微粒48的完全燃燒。再參考圖1，HC或燃料噴射器62布置在DPF 28的上游，與排氣管路14中的 廢氣16流體連通。燃料噴射器62通過燃料管路61與燃料供應(yīng)缸63中的HC 65流體連 通，構(gòu)造成將未燃燒的HC 65引入廢氣流以輸送至DPF 28。排氣管路14中緊鄰HC噴 射器62處還可布置混合器或紊流器64，以進(jìn)一步幫助HC與廢氣16的徹底混合?？刂破?例如車輛控制器66)通過與一個(gè)或多個(gè)傳感器的信號通信操作地連接至 廢氣處理系統(tǒng)10并監(jiān)測該廢氣處理系統(tǒng)10。如本文所使用的，術(shù)語控制器可包括專用集 成電路(ASIC)、電子電路、執(zhí)行一種或多種軟件或固件程序的處理器(共享、專用或群 組的)和存儲器、組合邏輯電路和/或提供所述功能的其它適當(dāng)部件。在示例性實(shí)施例中，位于DPF 28上游的背壓傳感器68產(chǎn)生表示陶瓷壁流式整體 過濾器30中碳和微粒負(fù)荷的信號。當(dāng)確定排氣系統(tǒng)背壓已經(jīng)達(dá)到表示需要再生DPF 28 的預(yù)定水平，控制器66激活EHC 50，將EHC的溫度升高至適于快速HC氧化的水平。 布置在DPF 28的殼31內(nèi)的溫度傳感器70監(jiān)測EHC 50下游的廢氣溫度。當(dāng)EHC 50達(dá) 到期望操作溫度時(shí)，控制器66將激活HC噴射器62以將燃料輸送進(jìn)排氣管路14，用于與 廢氣16混合。燃料/廢氣混合物進(jìn)入DPF 28，并流過被加熱的EHC 50，引起快速氧化 反應(yīng)和產(chǎn)生的放熱，從而將廢氣溫度升高至適于再生陶瓷壁流式整體過濾器30中的碳和 微粒物質(zhì)48的水平(> 600°C )。在從EHC 50排出之后，加熱的廢氣16流向下游通過 陶瓷流式整體過濾器30，在這里，它有效地燃燒被捕集在其中的碳和其它微粒48。在再 生事件期間，在存在氧氣(O2)的情況下，碳(C)被氧化產(chǎn)生二氧化碳(CO2)和一氧化碳 (CO)。c+o2 —co2+co在壁流式整體30的外側(cè)徑向區(qū)域，從碳微粒48的氧化產(chǎn)生的一氧化碳(CO)被 氧化催化劑化合物58氧化，在放熱反應(yīng)中產(chǎn)生二氧化碳，在所述外側(cè)徑向區(qū)域中應(yīng)用了 氧化催化劑化合物58的環(huán)C0+02 — CO2+ 放熱由于壁流式整體30的外側(cè)徑向區(qū)域56中放熱反應(yīng)，保持了實(shí)現(xiàn)碳和微粒48的 完全燃燒所需的溫度，并且DPF 28在其整個(gè)截面被完全再生。在另一示例性實(shí)施例中，預(yù)計(jì)到，在某些情形下，為了有利于廢氣16中HC水 平的發(fā)動機(jī)控制，可能省去燃料噴射器62。在這種情形下，控制器(例如車輛控制器66) 通過與多個(gè)傳感器(例如背壓傳感器68)的信號通信操作地連接至廢氣處理系統(tǒng)10并監(jiān)測該廢氣處理系統(tǒng)10。所述背壓傳感器產(chǎn)生表示陶瓷壁流式整體過濾器30中碳和微粒負(fù) 荷48的信號，并且當(dāng)確定背壓已經(jīng)達(dá)到表示需要再生DPF 28的預(yù)定水平，控制器66激 活EHC 50，且將EHC的溫度升高至適于快速HC氧化的水平(約450°C )。溫度傳感器 70監(jiān)測EHC 50下游的廢氣溫度，并且當(dāng)EHC 50達(dá)到期望操作溫度時(shí)，控制器66將調(diào)節(jié) 發(fā)動機(jī)正時(shí)和燃料供應(yīng)的速率/頻率，以將過多的未燃燒的HC輸送進(jìn)排氣管路14用以 與廢氣16混合。無論如何，前面敘述中描述的反應(yīng)保持相同。在任一種情形下，控制 器66都可通過溫度傳感器70監(jiān)測EHC 50和陶瓷壁流式整體過濾器30中的放熱氧化反應(yīng) 的溫度，并調(diào)節(jié)噴射器62的HC輸送速率以保持預(yù)定溫度。布置在壁流式整體過濾器30中有限區(qū)域內(nèi)，尤其是過濾器外側(cè)徑向區(qū)域56內(nèi)的 氧化催化劑化合物58的使用，提供了過濾器30的完全再生，同時(shí)最小化或者節(jié)省了應(yīng)用 至各DPF 28所需的貴金屬的量。另外，防止了壁流式整體過濾器30的徑向內(nèi)側(cè)區(qū)域60 的過熱，所述過熱會造成向整個(gè)過濾器30應(yīng)用氧化催化劑化合物58的情況，并會導(dǎo)致次 優(yōu)化耐用性或者甚至故障。盡管已經(jīng)使用電加熱催化劑裝置(EHC)50來起始廢氣與碳?xì)浠锘旌衔锏难趸?從而將廢氣16加熱至足以再生DPF 28的溫度來描述本發(fā)明，但是可預(yù)計(jì)到，在不脫離本 發(fā)明范圍或意圖的情況下，也可使用其它氧化裝置用于相同目的，例如被動式上游氧化 催化劑裝置(如，DOC118)。盡管已經(jīng)參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解， 在不脫離本發(fā)明范圍的情況下，可進(jìn)行各種改變，其等效物可替代用于本發(fā)明的各元 件。另外，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)，在不脫離其實(shí)質(zhì)范圍的情況下，可進(jìn)行許多修改以適應(yīng) 特定的環(huán)境或材料。因此，本發(fā)明不限于公開作實(shí)施本發(fā)明的最佳模式的特定實(shí)施例， 而是本發(fā)明包括落入本申請范圍內(nèi)的所有實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種用來應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)的微粒過濾器組件，包括廢氣微粒過濾器，其構(gòu)造成從流過排氣系統(tǒng)的廢氣接收和過濾碳和微粒，并且在其 中燃燒所述碳和微粒；以及氧化催化劑化合物，其布置在所述廢氣微粒過濾器的外側(cè)徑向區(qū)域上，并且構(gòu)造成 由碳和微粒的燃燒引起一氧化碳的氧化，從而將所述外側(cè)徑向區(qū)域中的溫度保持在足以 保持碳和微粒在其中燃燒的水平。
2.如權(quán)利要求1所述的用來應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)的微粒過濾器組件，還包括 氧化裝置，其在所述廢氣微粒過濾器的上游，并構(gòu)造成接收廢氣和碳?xì)浠锘旌衔铮⒁鹚龌旌衔锏目焖俜艧嵫趸磻?yīng)，從而加熱所述廢氣以燃燒所述廢氣微粒過 濾器中的碳和微粒。
3.如權(quán)利要求2所述的用來應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)的微粒過濾器組件，其中所述氧化 裝置包括電加熱裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的用來應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)的微粒過濾器組件，其中所述氧化 催化劑化合物包括鉬族金屬，例如鉬(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)或其它適當(dāng)?shù)难趸呋瘎?或者它們的組合物。
5.—種用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣微粒過濾系統(tǒng)，包括排氣管路，其與內(nèi)燃機(jī)流體連通，并且構(gòu)造成從所述內(nèi)燃機(jī)接收廢氣； 碳?xì)浠锕┙o源，其連接至所述排氣管路，并與所述排氣管路和所述廢氣流體連 通，用于向其輸送碳?xì)浠锊⒃谄渲行纬蓮U氣與碳?xì)浠锏幕旌衔?；氧化裝置，其在所述碳?xì)浠锕┙o源的下游，并構(gòu)造成接收所述廢氣與碳?xì)浠锏?混合物，并引起所述混合物的快速放熱氧化反應(yīng)從而加熱所述廢氣；微粒過濾器組件，其與所述廢氣管路流體連通，設(shè)在所述氧化裝置的下游，并構(gòu)造 成接收加熱的廢氣用以燃燒被捕集在其中的碳和微粒，所述微粒過濾器組件包括廢氣微粒過濾器，其布置在所述微粒過濾器組件內(nèi)，用于從所述廢氣中去除微粒；以及氧化催化劑化合物，其布置在所述廢氣微粒過濾器的外側(cè)徑向區(qū)域上，并且構(gòu)造成 由碳和微粒的燃燒引起一氧化碳的氧化，從而將所述外側(cè)徑向區(qū)域中的溫度保持在足以 保持碳和微粒的燃燒的水平。
6.如權(quán)利要求5所述的用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣微粒過濾系統(tǒng)，其中所述氧化催化劑化合物 包括鉬族金屬，例如鉬(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)或其它適當(dāng)?shù)难趸呋瘎?，或者它們的組 合物。
7.如權(quán)利要求5所述的廢氣微粒過濾系統(tǒng)，其中所述氧化裝置包括布置在所述廢氣微 粒過濾器上游的電加熱裝置。
8.如權(quán)利要求5所述的廢氣微粒過濾系統(tǒng)，其中所述廢氣微粒過濾器還包括陶瓷整體，其具有延伸通過該陶瓷整體的廢氣流動通道，該廢氣流動通道由在其間 縱向延伸的多孔壁限定，所述廢氣流動通道包括第一組入口通道，其具有敞開入口端和封閉出口端；以及第二組出口通道，其具有封閉入口端和敞開出口端，其中所述陶瓷整體構(gòu)造成通過 所述入口通道接收所述廢氣，并使所述廢氣移動通過所述縱向延伸的多孔壁到所述出口通道，并從所述廢氣去除微粒。
9.一種用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣處理系統(tǒng)，包括 內(nèi)燃機(jī)；排氣管路，其構(gòu)造成與所述內(nèi)燃機(jī)流體連通且從所述內(nèi)燃機(jī)接收廢氣，并且在所述 廢氣處理系統(tǒng)的多個(gè)裝置之間輸導(dǎo)所述廢氣；選擇性催化還原裝置，其構(gòu)造為還原所述廢氣中的氮氧化物成分，布置成與所述排 氣管路流體連通；碳?xì)浠飮娚淦?，其連接至與所述廢氣流體連通的所述排氣管路，用以向其輸送碳 氫化物并形成廢氣與碳?xì)浠锏幕旌衔?；氧化裝置，其在所述碳?xì)浠飮娚淦鞯南掠危?gòu)造成接收廢氣與碳?xì)浠锏幕旌?物，并引起所述混合物的快速放熱氧化反應(yīng)，從而加熱所述廢氣；微粒過濾器組件，其與所述排氣管路流體連通，在所述氧化裝置的下游，并構(gòu)造成 接收加熱的廢氣以燃燒被捕集在其中的碳和微粒，所述微粒過濾器組件包括廢氣微粒過濾器，其布置在所述微粒過濾器組件中，用以從所述廢氣去除微粒；以及氧化催化劑化合物，其布置在所述廢氣微粒過濾器的外側(cè)徑向區(qū)域上，并且構(gòu)造成 由碳和微粒的燃燒引起一氧化碳的氧化，從而將所述外側(cè)徑向區(qū)域中的溫度保持在足以 保持碳和微粒在其中的燃燒的水平。
10.如權(quán)利要求9所述的用于內(nèi)燃機(jī)的廢氣微粒過濾系統(tǒng)，其中所述氧化催化劑化合 物包括鉬族金屬，例如鉬(Pt)、鈀(Pd)、銠(Rh)或其它適當(dāng)?shù)难趸呋瘎?，或者它們?組合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及氧化微粒過濾器。一種用來應(yīng)用于內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)的微粒過濾器組件，包括廢氣微粒過濾器，該廢氣微粒過濾器構(gòu)造成從排氣系統(tǒng)接收廢氣并過濾該廢氣。氧化催化劑化合物布置在所述廢氣微粒過濾器的外側(cè)徑向區(qū)域上，并且構(gòu)造成由碳和微粒的燃燒引起一氧化碳的氧化，從而將所述外側(cè)徑向區(qū)域中的溫度保持在足以保持其中的碳和微粒的燃燒的水平。
文檔編號F01N3/022GK102022160SQ20101029551
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月22日
發(fā)明者E·V·岡策, M·J·小帕拉托爾 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司