用于选择性催化还原系统的涂有催化剂的分流过滤器的制造方法
【技术领域】
[0001]本申请总体上涉及具有分流过滤器的选择性催化还原(“SCR”)系统。
【背景技术】
[0002]柴油内燃机在燃烧期间产生废气。这些废气如果未处理则通常包含对环境有害的污染物。该污染物包括一氧化氮和二氧化氮(统称为“NOx”)，颗粒物质(例如燃烧产生的烟灰)，一氧化碳，碳氢化合物，硫的氧化物等。许多监管领域(例如美国，欧盟，印度，中国等)都在调节由内燃机向周围环境排放的污染物总量。因此，使用了尾气后处理系统。例如，一些内燃机利用了选择性催化还原(“SCR”)系统，该系统能向废气流中提供柴油排放流体(“DEF”)。该DEF包括尿素，尿素被加热形成氨，氨与NOx反应形成水和氮气，由此减少NOx排放。然而，SCR不会去除废气中的颗粒物质。因此，许多内燃机也利用了柴油颗粒过滤器来去除废气中的颗粒物质。也可使用其他的后处理系统来减少废气中的一氧化碳，碳氢化合物和硫的氧化物。
[0003]使用多个不同的后处理系统(这些后处理系统每个都针对单一的污染物)导致产生含有多个零部件的复合排气系统。因此，需要有能在一个外壳中设置的去除柴油废气中的多种不同类型的污染物的废气后处理系统。该后处理系统应使得废气处理具有最小的废气反压力冲击(impact)。这些系统能适用于处理基于用户需要的自定义水平的NOx和PM，这些自定义水平可横跨不同监管的区域。
【发明内容】
[0004]本申请的一个实施例涉及一种分流过滤器。该过滤器包括具有多个通道的过滤介质，这些过滤通道形成穿过该过滤器的废气的流动通道。这些通道中的至少一个为塞住的通道，该通道包括在过滤器的出口侧的塞子，该过滤器的出口侧为废气流出过滤器的一侧。这些通道中的至少一个为贯穿通道，该贯穿通道同时在过滤器的入口侧和过滤器的出口侧都有开口，过滤器的入口侧为废气进入过滤器的一侧。该过滤介质设置为用于捕获废气中包含的颗粒物质。该过滤器还包括在过滤介质上的催化剂涂层。该催化剂涂层为选择性催化还原涂层，该涂层催化废气中的一氧化氮和二氧化氮并使其分解成水和氮气。
[0005]另一实施例涉及废气后处理系统。该系统包括具有入口部分和出口部分的外壳。该系统还包括在外壳内的位于入口部分和出口部分之间的过滤器。该过滤器相对于外壳密封(sealed against)，由此使得流经该外壳的废气能流动通过该过滤器。该过滤器包括具有多个通道的过滤介质，这些通道形成经过该过滤器的废气的流动通道。这些通道中的至少一个为塞住的通道，该通道在过滤器的出口侧具有一个塞子，该过滤器的出口侧为废气流出过滤器的一侧。这些通道中的至少一个为贯穿通道，该贯穿通道同时在过滤器的入口侧和过滤器的出口侧都有开口，过滤器的入口侧为废气进入过滤器的一侧。该过滤介质设置为用于捕获废气中包含的颗粒物质。该过滤器还包括在过滤介质上的催化剂涂层。该催化剂涂层为选择性催化还原涂层，该涂层催化废气中的一氧化氮和二氧化氮并使其分解成水和氮气。
[0006]还另一个实施例涉及废气后处理系统。该系统包括具有入口部分和出口部分的外壳，该入口部分接收来自内燃机的废气。该系统还包括在外壳内的位于入口部分和出口部分之间的过滤器。该过滤器包括过滤介质和位于该过滤介质上的催化剂涂层。该催化剂涂层为选择性催化剂还原涂层。该系统还包括储存流体的槽和与加压的流体槽进行流体沟通的喷射器。与外壳连接的喷射器设计为将加压流体喷入至外壳中。该系统包括检测废气特征的探测器。
[0007]这些特征及其他特征，及其组织和操作方式，将根据以下详细描述结合附图变得明显。
【附图说明】
[0008]图1为根据一个示例性实施例的柴油机排气过滤系统的截面图；
[0009]图2为图1的过滤器的立体图；
[0010]图3为根据一个示例性实施例的过滤器的截面图；
[0011]图4为根据一个示例性实施例的过滤器的截面图；
[0012]图5为根据一个示例性实施例的柴油机废气后处理系统的截面图。
【具体实施方式】
[0013]现参考附图，以下描述了柴油机废气后处理系统。一种示例性后处理系统包括颗粒物质过滤器。该过滤器能去除柴油机废气中包含的颗粒物质。该过滤器还包括在过滤介质上的催化剂涂层(例如，SCR涂层)。在废气经过该过滤介质时，该催化剂催化废气中包含的一氧化氮和二氧化氮(统称为“NOx”)并使其分解为氮气和水。在一些设置中，该后处理系统包括共轨喷射器系统。该共轨喷射器系统将流体喷射入后处理系统的外壳中。该流体可为柴油氧化催化剂或过滤器再生流体。
[0014]参考图1，显示了根据一个示例性实施例的柴油机废气分流过滤系统100的截面图。系统100包括具有入口部分104和出口部分106的外壳102。过滤器108位于外壳102内部，且在入口部分104和出口部分106之间。过滤器108相对于该外壳密封，由此使得流经该外壳102的流体能穿过过滤器108而不是在过滤器108周围流动。过滤器108包括过滤介质。该过滤介质可包括，例如，粒状碳化硅，泡沫，纤维材料，纳米纤维材料，反应形成材料(例如堇青石)，烧结金属，针状材料等。过滤器108包括在该介质中的多个通道110。该多个通道110形成了用于流体穿过过滤器108的流动通道。该多个通道110被过滤介质形成的多孔通道壁分隔开。在具体实施中，该通道壁的孔隙率可为45% _65%，但其他孔隙率范围也是可以的。该多个通道110彼此平行。在可选设置中，该多个通道110是不对称的。过滤器108为分流过滤器。因此，至少一个通道110具有塞子112，该塞子112阻碍流体穿过该对应通道的一端。该塞子112设置于过滤器元件108的下游侧(即出口侧)。具有塞子112(例如，自图1的顶部计数的第二、第四、和第六通道)的通道110被称为“塞住的通道”。无塞子的通道110 (例如，从图1的顶部计算的第一、第三和第五个通道)被称为“贯穿通道”。这些贯穿通道同时在过滤器108的入口侧和过滤器108的出口侧开口。虽然图1的例子显示了每隔一个通道110是一个有塞子112的通道(S卩，贯穿通道与有塞子通道的比例为I比I)，但可以有任何数量的通道110被塞子塞住，只要至少一个通道110被塞住且同时不是全部数量的通道110被塞住。例如，在可选设置中，贯穿通道的数量可以比塞住的通道数量大(例如，贯穿通道与塞住的通道的比例为2比I)。在另一个可选设置中，贯穿通道的数量可以比塞住的通道数量小(例如，贯穿通道与塞住的通道的比例为I比2)。从柴油内燃机排出的废气114穿过入口部分104流入该外壳中，然后穿过出口部分106流出该外壳。进入外壳104的废气114可包括NOx，颗粒物质、一氧化碳、碳氢化合物、硫的氧化物及柴油燃烧的其他副产物。
[0015]在废气114穿过外壳102时废气114流过过滤器108。废气114通过过滤器108的上游侧的通道110的开口(即，入口侧)流入过滤器108中。废气114同时流入过滤器108的贯穿通道和塞住的通道。通过塞住的通道流入过滤器108的废气114被驱动穿过过滤介质并进入贯穿通道并在该贯穿通道中废气114排出过滤器108。当废气114流动穿过过滤介质时，至少一部分的包含于废气114中的颗粒物质被聚集并被该过滤介质捕获。贯穿通道与塞住的通道的比例影响从废气114中获得的颗粒物质的量。例如，包括较高比例的贯穿通道的第一过滤器与相同大小和形状的具有较低比例贯穿通道的第二过滤器相比能去除较少的颗粒物质。同样地，贯穿通道与塞住的通道的比例影响过滤器108引起的废气反压力的量。例如，具有较高比例的贯穿通道的第一过滤器与相同大小和形状的具有较低比例的贯穿通道的第二过滤器相比能引起较少的反压力物质。
[0016]系统100可包括其他的废气处理部件。在一些设置中，该系统100包括设置于外壳102中的在过滤器108下游的第二过滤器元件。该第二过滤器可为分流柴油颗粒过滤器，其设置为进一步去除废气114中的颗粒物质。该第二过滤器可具有与上面和下文关于过滤器108的描述相同的设置。在一些设置中，系统100包括柴油排放流体输送系统。该柴油排放流体(“DEF”)输送系统包括至少一个与外壳102连接的喷射器且该喷射器与DEF的槽流体连通。DEF在过滤器108的上游沿废气流动方向注射。在其他设置中，系统100包括氨氧化催化剂输送系统。该氨氧化催化剂输送系统包括与外壳102连接的喷射器且该喷射器与氨氧化催化剂的槽流体连通。该氨氧化催化剂在过滤器108的下游沿废气流动方向注射。在一些设置中，系统100包括位于过滤器108上游的沿废气流动方向设置的柴油氧化催化剂(“D0C”)系统。可将多种检测器连接至外壳102上，以用于测量流过外壳102的废气的参数特征。该检测器可包括温度检测器(例如，设置于入口部分104处，出口 106处，或者在入口 104和出口 106之间)，压力传感器(例如，测量过滤器10