用于選擇性催化還原系統(tǒng)的涂有催化劑的分流過濾器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)總體上涉及具有分流過濾器的選擇性催化還原(“SCR”)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]柴油內(nèi)燃機(jī)在燃燒期間產(chǎn)生廢氣。這些廢氣如果未處理則通常包含對(duì)環(huán)境有害的污染物。該污染物包括一氧化氮和二氧化氮(統(tǒng)稱為“NOx”)，顆粒物質(zhì)(例如燃燒產(chǎn)生的煙灰)，一氧化碳，碳?xì)浠衔?，硫的氧化物等。許多監(jiān)管領(lǐng)域(例如美國(guó)，歐盟，印度，中國(guó)等)都在調(diào)節(jié)由內(nèi)燃機(jī)向周圍環(huán)境排放的污染物總量。因此，使用了尾氣后處理系統(tǒng)。例如，一些內(nèi)燃機(jī)利用了選擇性催化還原(“SCR”)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能向廢氣流中提供柴油排放流體(“DEF”)。該DEF包括尿素，尿素被加熱形成氨，氨與NOx反應(yīng)形成水和氮?dú)?，由此減少NOx排放。然而，SCR不會(huì)去除廢氣中的顆粒物質(zhì)。因此，許多內(nèi)燃機(jī)也利用了柴油顆粒過濾器來去除廢氣中的顆粒物質(zhì)。也可使用其他的后處理系統(tǒng)來減少?gòu)U氣中的一氧化碳，碳?xì)浠衔锖土虻难趸铩?br>[0003]使用多個(gè)不同的后處理系統(tǒng)(這些后處理系統(tǒng)每個(gè)都針對(duì)單一的污染物)導(dǎo)致產(chǎn)生含有多個(gè)零部件的復(fù)合排氣系統(tǒng)。因此，需要有能在一個(gè)外殼中設(shè)置的去除柴油廢氣中的多種不同類型的污染物的廢氣后處理系統(tǒng)。該后處理系統(tǒng)應(yīng)使得廢氣處理具有最小的廢氣反壓力沖擊(impact)。這些系統(tǒng)能適用于處理基于用戶需要的自定義水平的NOx和PM，這些自定義水平可橫跨不同監(jiān)管的區(qū)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本申請(qǐng)的一個(gè)實(shí)施例涉及一種分流過濾器。該過濾器包括具有多個(gè)通道的過濾介質(zhì)，這些過濾通道形成穿過該過濾器的廢氣的流動(dòng)通道。這些通道中的至少一個(gè)為塞住的通道，該通道包括在過濾器的出口側(cè)的塞子，該過濾器的出口側(cè)為廢氣流出過濾器的一側(cè)。這些通道中的至少一個(gè)為貫穿通道，該貫穿通道同時(shí)在過濾器的入口側(cè)和過濾器的出口側(cè)都有開口，過濾器的入口側(cè)為廢氣進(jìn)入過濾器的一側(cè)。該過濾介質(zhì)設(shè)置為用于捕獲廢氣中包含的顆粒物質(zhì)。該過濾器還包括在過濾介質(zhì)上的催化劑涂層。該催化劑涂層為選擇性催化還原涂層，該涂層催化廢氣中的一氧化氮和二氧化氮并使其分解成水和氮?dú)狻?br>[0005]另一實(shí)施例涉及廢氣后處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括具有入口部分和出口部分的外殼。該系統(tǒng)還包括在外殼內(nèi)的位于入口部分和出口部分之間的過濾器。該過濾器相對(duì)于外殼密封(sealed against)，由此使得流經(jīng)該外殼的廢氣能流動(dòng)通過該過濾器。該過濾器包括具有多個(gè)通道的過濾介質(zhì)，這些通道形成經(jīng)過該過濾器的廢氣的流動(dòng)通道。這些通道中的至少一個(gè)為塞住的通道，該通道在過濾器的出口側(cè)具有一個(gè)塞子，該過濾器的出口側(cè)為廢氣流出過濾器的一側(cè)。這些通道中的至少一個(gè)為貫穿通道，該貫穿通道同時(shí)在過濾器的入口側(cè)和過濾器的出口側(cè)都有開口，過濾器的入口側(cè)為廢氣進(jìn)入過濾器的一側(cè)。該過濾介質(zhì)設(shè)置為用于捕獲廢氣中包含的顆粒物質(zhì)。該過濾器還包括在過濾介質(zhì)上的催化劑涂層。該催化劑涂層為選擇性催化還原涂層，該涂層催化廢氣中的一氧化氮和二氧化氮并使其分解成水和氮?dú)狻?br>[0006]還另一個(gè)實(shí)施例涉及廢氣后處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括具有入口部分和出口部分的外殼，該入口部分接收來自內(nèi)燃機(jī)的廢氣。該系統(tǒng)還包括在外殼內(nèi)的位于入口部分和出口部分之間的過濾器。該過濾器包括過濾介質(zhì)和位于該過濾介質(zhì)上的催化劑涂層。該催化劑涂層為選擇性催化劑還原涂層。該系統(tǒng)還包括儲(chǔ)存流體的槽和與加壓的流體槽進(jìn)行流體溝通的噴射器。與外殼連接的噴射器設(shè)計(jì)為將加壓流體噴入至外殼中。該系統(tǒng)包括檢測(cè)廢氣特征的探測(cè)器。
[0007]這些特征及其他特征，及其組織和操作方式，將根據(jù)以下詳細(xì)描述結(jié)合附圖變得明顯。
【附圖說明】
[0008]圖1為根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的柴油機(jī)排氣過濾系統(tǒng)的截面圖；
[0009]圖2為圖1的過濾器的立體圖；
[0010]圖3為根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的過濾器的截面圖；
[0011]圖4為根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的過濾器的截面圖；
[0012]圖5為根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的柴油機(jī)廢氣后處理系統(tǒng)的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]現(xiàn)參考附圖，以下描述了柴油機(jī)廢氣后處理系統(tǒng)。一種示例性后處理系統(tǒng)包括顆粒物質(zhì)過濾器。該過濾器能去除柴油機(jī)廢氣中包含的顆粒物質(zhì)。該過濾器還包括在過濾介質(zhì)上的催化劑涂層(例如，SCR涂層)。在廢氣經(jīng)過該過濾介質(zhì)時(shí)，該催化劑催化廢氣中包含的一氧化氮和二氧化氮(統(tǒng)稱為“NOx”)并使其分解為氮?dú)夂退?。在一些設(shè)置中，該后處理系統(tǒng)包括共軌噴射器系統(tǒng)。該共軌噴射器系統(tǒng)將流體噴射入后處理系統(tǒng)的外殼中。該流體可為柴油氧化催化劑或過濾器再生流體。
[0014]參考圖1，顯示了根據(jù)一個(gè)示例性實(shí)施例的柴油機(jī)廢氣分流過濾系統(tǒng)100的截面圖。系統(tǒng)100包括具有入口部分104和出口部分106的外殼102。過濾器108位于外殼102內(nèi)部，且在入口部分104和出口部分106之間。過濾器108相對(duì)于該外殼密封，由此使得流經(jīng)該外殼102的流體能穿過過濾器108而不是在過濾器108周圍流動(dòng)。過濾器108包括過濾介質(zhì)。該過濾介質(zhì)可包括，例如，粒狀碳化硅，泡沫，纖維材料，納米纖維材料，反應(yīng)形成材料(例如堇青石)，燒結(jié)金屬，針狀材料等。過濾器108包括在該介質(zhì)中的多個(gè)通道110。該多個(gè)通道110形成了用于流體穿過過濾器108的流動(dòng)通道。該多個(gè)通道110被過濾介質(zhì)形成的多孔通道壁分隔開。在具體實(shí)施中，該通道壁的孔隙率可為45% _65%，但其他孔隙率范圍也是可以的。該多個(gè)通道110彼此平行。在可選設(shè)置中，該多個(gè)通道110是不對(duì)稱的。過濾器108為分流過濾器。因此，至少一個(gè)通道110具有塞子112，該塞子112阻礙流體穿過該對(duì)應(yīng)通道的一端。該塞子112設(shè)置于過濾器元件108的下游側(cè)(即出口側(cè))。具有塞子112(例如，自圖1的頂部計(jì)數(shù)的第二、第四、和第六通道)的通道110被稱為“塞住的通道”。無塞子的通道110 (例如，從圖1的頂部計(jì)算的第一、第三和第五個(gè)通道)被稱為“貫穿通道”。這些貫穿通道同時(shí)在過濾器108的入口側(cè)和過濾器108的出口側(cè)開口。雖然圖1的例子顯示了每隔一個(gè)通道110是一個(gè)有塞子112的通道(S卩，貫穿通道與有塞子通道的比例為I比I)，但可以有任何數(shù)量的通道110被塞子塞住，只要至少一個(gè)通道110被塞住且同時(shí)不是全部數(shù)量的通道110被塞住。例如，在可選設(shè)置中，貫穿通道的數(shù)量可以比塞住的通道數(shù)量大(例如，貫穿通道與塞住的通道的比例為2比I)。在另一個(gè)可選設(shè)置中，貫穿通道的數(shù)量可以比塞住的通道數(shù)量小(例如，貫穿通道與塞住的通道的比例為I比2)。從柴油內(nèi)燃機(jī)排出的廢氣114穿過入口部分104流入該外殼中，然后穿過出口部分106流出該外殼。進(jìn)入外殼104的廢氣114可包括NOx，顆粒物質(zhì)、一氧化碳、碳?xì)浠衔?、硫的氧化物及柴油燃燒的其他副產(chǎn)物。
[0015]在廢氣114穿過外殼102時(shí)廢氣114流過過濾器108。廢氣114通過過濾器108的上游側(cè)的通道110的開口(即，入口側(cè))流入過濾器108中。廢氣114同時(shí)流入過濾器108的貫穿通道和塞住的通道。通過塞住的通道流入過濾器108的廢氣114被驅(qū)動(dòng)穿過過濾介質(zhì)并進(jìn)入貫穿通道并在該貫穿通道中廢氣114排出過濾器108。當(dāng)廢氣114流動(dòng)穿過過濾介質(zhì)時(shí)，至少一部分的包含于廢氣114中的顆粒物質(zhì)被聚集并被該過濾介質(zhì)捕獲。貫穿通道與塞住的通道的比例影響從廢氣114中獲得的顆粒物質(zhì)的量。例如，包括較高比例的貫穿通道的第一過濾器與相同大小和形狀的具有較低比例貫穿通道的第二過濾器相比能去除較少的顆粒物質(zhì)。同樣地，貫穿通道與塞住的通道的比例影響過濾器108引起的廢氣反壓力的量。例如，具有較高比例的貫穿通道的第一過濾器與相同大小和形狀的具有較低比例的貫穿通道的第二過濾器相比能引起較少的反壓力物質(zhì)。
[0016]系統(tǒng)100可包括其他的廢氣處理部件。在一些設(shè)置中，該系統(tǒng)100包括設(shè)置于外殼102中的在過濾器108下游的第二過濾器元件。該第二過濾器可為分流柴油顆粒過濾器，其設(shè)置為進(jìn)一步去除廢氣114中的顆粒物質(zhì)。該第二過濾器可具有與上面和下文關(guān)于過濾器108的描述相同的設(shè)置。在一些設(shè)置中，系統(tǒng)100包括柴油排放流體輸送系統(tǒng)。該柴油排放流體(“DEF”)輸送系統(tǒng)包括至少一個(gè)與外殼102連接的噴射器且該噴射器與DEF的槽流體連通。DEF在過濾器108的上游沿廢氣流動(dòng)方向注射。在其他設(shè)置中，系統(tǒng)100包括氨氧化催化劑輸送系統(tǒng)。該氨氧化催化劑輸送系統(tǒng)包括與外殼102連接的噴射器且該噴射器與氨氧化催化劑的槽流體連通。該氨氧化催化劑在過濾器108的下游沿廢氣流動(dòng)方向注射。在一些設(shè)置中，系統(tǒng)100包括位于過濾器108上游的沿廢氣流動(dòng)方向設(shè)置的柴油氧化催化劑(“D0C”)系統(tǒng)?？蓪⒍喾N檢測(cè)器連接至外殼102上，以用于測(cè)量流過外殼102的廢氣的參數(shù)特征。該檢測(cè)器可包括溫度檢測(cè)器(例如，設(shè)置于入口部分104處，出口 106處，或者在入口 104和出口 106之間)，壓力傳感器(例如，測(cè)量過濾器10