专利名称：排气净化设备及其制造方法及其制造设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种车辆的排气净化装置、该装置的制造方法以及该装置的制造设 备，并且更加具体而言，本发明涉及一种排气净化装置，其中当该排气净化装置在预定温度 下再生的时候，其再生效率提高，从而减少了阻塞现象，本发明还涉及该装置的制造方法以 及该装置的制造设备。
背景技术：
在排气净化装置的催化过滤器中，多个通道沿着排气的流动方向形成，并且在穿 过这些通道的时候，颗粒物质(PM)被捕获。 总体而言，多个通道中的至少一个通道的入口是闭合的，而其出口是开启的，并且 多个通道中的至少另一个通道的入口是闭合的，而其出口是开启的，并且闭合部分可以选 择性地设置。 同时，应用催化剂装置中的催化颗粒过滤器(CPF)来积聚和消除颗粒物质(PM)。
最近，使用一种化合物类型的CPF来满足排气的规定，其中柴油氧化催化剂(DOC) 和柴油颗粒过滤器(DPF)的功能进行联合应用。 图6是设在一般性排气净化装置中的过滤器的截面侧视图。 如图所示，过滤器内形成有第一壁、第二壁和第三壁IO，所述壁之间形成有通道 19和18，第一塞子16设在一个通道19的入口侧，第二塞子14设于另一个通道18的出口 内。 当排气穿过过滤器的时候，颗粒物质附着于过滤器前端部分的前表面和内表面 上，并且附着的颗粒物质的沉淀物12在入口侧增大，从而能够阻塞第二通道18的入口。
公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应 当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种排气净化装置、该装置的制造方法以及该装置 的制造设备，所述排气净化装置具有的优点是减少过滤器的阻塞。 在本发明的一个方面当中，提出 一种排气净化装置，其包括过滤器，该过滤器内形 成有多个通道，从而从燃烧室排放出来的排气能够穿过所述多个通道，以将包括在所述排 气内的污染物捕获，所述排气净化装置可以具有第一塞子，该第一塞子塞住至少一个通道 的入口 ；以及第二塞子，该第二塞子塞住至少一个通道的出口 ，其中所述第一塞子在所述至少一个通道的前表面上从所述至少一个通道的入口朝该通道的出口方向以预定距离被插 入。 所述过滤器可以应用于柴油颗粒过滤器(DPF)。 包含所述第一塞子的所述至少一个通道和包含所述第二塞子的所述至少一个通 道可以被选择性地布置。 所述过滤器可以应用于催化颗粒过滤器(CPF)，其中氧化催化剂或涂覆层(wash coat)被涂覆在其中。 所述过滤器可以安装在柴油氧化催化剂(DOC)内或柴油颗粒过滤器(DPF)内，其 中所述过滤器的下游侧安装有选择性的催化还原装置。 所述过滤器的温度以再生的方式可以从所述过滤器的前端部而朝后端部增大，以 用来消除所述过滤器内的被捕获的煤烟，并且所述第一塞子可以布置在具有预定温度的位 置，从而能够消除被捕获的煤烟，其中所述第一塞子的所述预定距离在大约一英寸以上。
所述过滤器可以延伸至所述第一塞子的所述预定距离。 在本发明的另一方面当中，提出一种形成塞子的方法，所述塞子选择性地闭合多 个通道的入口或出口 ，所述多个通道沿着排气的流动方向形成，所述方法可以包括第一注 射步骤，将堵塞材料注射到过滤器主体的所述多个通道中，以形成闭合所述多个通道的入 口或出口的塞子；第二注射步骤，通过将高分子聚合物有机化合物注入到所述通道内，而将 所述塞子朝所述多个通道的出口方向移动至少预定长度；以及移除步骤，将除了所述塞子 以外的已注射的高分子聚合物有机化合物移除。 在本发明的再一方面当中，所述的形成塞子的方法可以进一步包括将面罩 (mask)的一侧表面面朝所述过滤器主体的前表面，其中所述面罩包括对应于所述多个通道 形成的面罩孔；将推进构件以预定间隙面对所述面罩；在所述推进构件和所述面罩之间设 置堵塞材料；以及对驱动部分进行致动，以将所述推进构件朝所述面罩推进，从而所述堵塞 材料穿过所述面罩孔而注射到所述多个通道中。 所述的形成塞子的方法可以进一步包括将面罩的一侧表面面朝所述过滤器主体 的前表面，其中所述面罩包括对应于所述多个通道形成的面罩孔；将推进构件以预定间隙 面对所述面罩；对驱动部分进行致动，以将所述推进构件以预定的量插入到所述多个通道 的入口中；在所述推进构件和所述面罩之间布置高分子聚合物有机化合物；以及对驱动部 分进行致动，以将所述推进构件朝所述面罩推进，从而所述高分子聚合物有机化合物穿过 所述面罩孔而注射到所述多个通道中，以使得所述堵塞材料向前移动至预定长度。
在所述高分子聚合物有机化合物的移除步骤中，所述高分子聚合物有机化合物可 以在比预定温度更高的温度下被移除。 在本发明的再一方面当中，提出一种用于制造排气净化设备的设备，所述设备用 于在过滤器主体内形成塞子，多个通道沿着排气的流动方向形成在所述过滤器主体内，所 述设备可以包括面罩，该面罩的一侧表面面向所述过滤器主体的前表面，其中所述面罩包 括对应于所述多个通道形成的面罩孔；推进构件，该推进构件以预定间隙来面向所述面罩； 堵塞材料，该堵塞材料置于所述推进构件和所述面罩之间；以及驱动部分，该驱动部分将所 述推进构件朝所述面罩移动，以将所述堵塞材料穿过所述面罩孔而以预定的量注入到所述 多个通道中，其中高分子聚合物有机化合物穿过所述面罩孔而注入到所述多个通道中，以
5将被插入的堵塞材料推进至预定距离，并且将除了所述堵塞材料以外的已注入的高分子聚 合物有机化合物移除。 所述的用于制造排气净化设备的设备还包括加热部件，该加热部件利用热量而将 所述高分子聚合物有机化合物从所述多个通道中移除。 在本发明的各个方面当中，在所述排气净化设备当中，所述塞子可以朝过滤器主
体的出口插入预定深度，从而该过滤器主体的前开口区域未被阻塞。此外，提高了颗粒物质
的消除效率，从而避免了过滤器主体的堵塞现象，并且减少了背压以改善了发动机的输出。 本发明的方法和装置具有其它的特征和优点，这些特征和优点从并入本文中的附
图和随后的具体实施方式
中将是显而易见的，或者在并入本文中的附图和随后的具体实施
方式中进行了更加详细的陈述，这些附图和具体实施方式
共同用于解释本发明的特定原理。
图1是按照本发明的示例性实施例的排气净化装置的示意性侧视图。
图2显示了温度分布和按照本发明的示例性实施例的排气净化装置的侧视图。 图3是设置在按照本发明的示例性实施例的排气净化装置中的过滤器的截面侧视图。 图4为显示当设置在按照本发明的示例性实施例的排气净化装置中的过滤器再 生的时候的温度的图表。 图5A至图5G为显示按照本发明的示例性实施例的排气净化设备的顺序制造方法 的截面侧视图。 图6是设在通常的排气净化装置中的过滤器的截面侧视图。 应当了解，附图并非必须按比例绘制，其示出了某种程度上经过简化了的本发明
的基本原理的各个特征的表示。在此所公开的本发明的特定的设计特征，包括例如特定的
尺寸、定向、位置和外形，将部分地由特定目的的应用和使用环境所确定。 在这些图中，在贯穿附图的多幅图形中，相同的附图标记指代本发明的同样的或
等效的部分。
具体实施例方式
接下来将具体参考本发明的各个实施例，在附图中和以下的描述中示出了这些实 施例的实例。虽然本发明与示例性实施例相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨 在将本发明限制为那些示例性实施例。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施例，而且 覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、 等效形式以及其它实施例。
图1是按照本发明的示例性实施例的排气净化装置的示意性侧视图。 如图所示，柴油颗粒过滤器110和柴油氧化催化剂100按顺序设置在排气管上，并
且选择性的催化剂还原装置(SCR) 120设在该排气管的后方。 在该示例性的实施例中，柴油颗粒过滤器(DPF) 110中可以涂覆有氧化催化剂或 者涂覆层材料，以与催化颗粒过滤器(CPF)具有相同的功能。
图2显示了温度分布和按照本发明的示例性实施例的排气净化装置的侧视图。
催化颗粒过滤器115的温度升高至预定温度，以燃烧和消除捕获在催化颗粒过滤 器115中的颗粒物质。 参考图2，在驱动条件A下，过滤器115的前端部的温度在250摄氏度以下，并且温
度朝该过滤器115的后侧上升和下降。类似地，在驱动条件B和C下，过滤器115的前端部
的温度在400摄氏度以下，并且温度朝该过滤器115的后侧上升和下降。 在强制性的再生驱动条件下，额外地注入了燃料，以将催化颗粒过滤器115的温
度提高到600摄氏度以上，因此催化颗粒过滤器115的前端部的温度大约为450摄氏度，1
英寸位置的温度大约为600摄氏度，并且1. 5英寸位置的温度大约为650摄氏度。 捕获在柴油颗粒过滤器110中的颗粒物质在高温下(大约600摄氏度)有效地燃
烧而被消除，但是由于如上所述的温度分布，因此捕获在柴油颗粒过滤器110前端表面的
颗粒物质并未有效地燃烧而被消除。 然而，在本发明的示例性实施例当中，改善柴油颗粒过滤器110的结构来增强其 再生效率。 参考图3来具体描述柴油颗粒过滤器110的详细结构。 图3是设置在按照本发明的示例性实施例的排气净化装置中的过滤器的截面侧 视图。 参考图3，在柴油颗粒过滤器110中，布置有第一壁300、第二壁302和第三壁304 来形成至少第一通道330和第二通道340，并且排气从开启的入口 (左)向后方(右)流动 穿过第二通道340。 进一步地，第一通道330的入口被第一塞子310闭合，第二通道340的出口被第二 塞子320闭合。因此，排气流入到第二通道340的入口 ，并穿过第二壁302而流入到第一通 道330的开启的出口。 设在柴油颗粒过滤器110中的第一塞子310在入口的前表面上被插入第一距离 dl。进一步地，在本发明示例性的实施例中，希望柴油颗粒过滤器110的长度延伸第一长度 dl。 如上所述，由于第一塞子310沿着第一通道330的长度方向而被插入，因此所述第 一通道前端部分中形成有凹槽345，第一塞子310设在该凹槽345中，并且颗粒物质325被 捕获在凹槽345中。 因为颗粒物质325被捕获在凹槽345中，能够确定，被捕获的颗粒物质不断累计而 朝第二通道340的入口侧增大。此处，尽管所述颗粒物质被捕获在所述凹槽内，但是它在上 述的再生方式中燃烧而被消除。 图4为显示当设置在按照本发明的示例性实施例的排气净化装置中的过滤器再 生的时候的温度图表。 参考图4，柴油颗粒过滤器110的前端部温度大约为450摄氏度，该柴油颗粒过滤
器110的1英寸后部大约为600摄氏度，该柴油颗粒过滤器110的1. 5英寸后部大约为650
摄氏度，因此被捕获的煤烟的消除效率在前端部很低，而在1. 5英寸后部很高。 因此，可以解决的是，通过如上所述的将第一塞子310插入1. 5英寸长度，来对前
开口区域进行还原。
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可以通过对过滤器110的内部进行涂覆(wash coating)来涂覆上催化剂金属，以 有效地再生过滤器115，并且被涂覆的催化剂金属在再生模式下有效地消除了被捕获的煤 烟和颗粒物质，在所述再生模式下，过滤器110的温度升高。 在本发明示例性的实施例中，所述过滤器的通道的截面形状可以是数种类型的其 中之一，例如正方形、六边形、圆形、三角形等等。 进一步地，在本发明的示例性实施例中，只有一个例子当中，催化颗粒过滤器的通 道是由第一壁300、第二壁302和第三壁304形成，并且它能够被改变为以各种不同的形式 实现。 按照本发明的示例性实施例，柴油颗粒过滤器(DPF)的一个通道在一个方向上是 开启的，该柴油颗粒过滤器的另一个通道在相反的方向上是开启的。 并且，所述通道的入口和出口被塞子选择性地闭合，所述通道的整个截面具有格 子样式，并且排气能够穿透单元壁。 如上所述，颗粒物质(PM)被捕获在通道内部的单元壁上/中，有害排气的一部分 被涂覆在通道内部的单元壁上的催化剂所氧化或还原，以转化为无害物质，并且其它气体 被排放至所述通道的后侧。 然而，由于被捕获的颗粒物质的量增加，排气的阻力也增加。为了克服上述问题， 捕获在通道中的物质在预定高温下燃烧而被消除。 如上所述，催化颗粒过滤器的通道的截面形状的蜂窝型具有很多类型，并且它能 够对应于设计规格而进行转变。 图5A至图5G为显示按照本发明的示例性实施例的排气净化设备的顺序制造方法 的截面侧视图。 参考图5A，过滤器主体500内从一端至另一端形成有排气穿过的多个通道，并且 所述通道包括第一通道505a、第二通道505b和第三通道505c。 面罩510设置成面对过滤器主体500的前表面，并且面罩510中形成有第一面罩 孔510a和第二面罩孔510b。第一面罩孔510a对应于第一通道505a，第二面罩孔510b对 应于第三通道505c。 此外，推进构件520以与面罩510相隔预定间隙的方式布置在过滤器主体500的 相对的一侧，并且推进构件520连接至驱动部分525。进一步地，堵塞材料515布置在推进 构件520和面罩510之间。 参考图5B，驱动部分525压縮推进构件520抵靠面罩510，从而堵塞材料515被挤 入穿过第一面罩孔510a和第二面罩孔510b，以注入到第一通道505a和第三通道505c的入 口中。 参考图5C，第一塞子530a和第二塞子530b分别形成在第一通道505a和第三通道 505c的入口部分中。进一步地，第二通道505b的入口部分中形成有塞子，该塞子的详细描 述被省略。 参考图5D，第一通道505a、第二通道505b和第三通道505c从前表面至后表面而 形成在过滤器主体500内，第一塞子530a置于第一通道505a的前入口处，第二塞子530b 置于第三通道505c的前入口处。 接着，布置面罩510来面对过滤器主体500的前表面，并且对应于第一通道505a的第一面罩孔510a和对应于第三通道505c的第二面罩孔510b形成在面罩510中。
推进构件520以与面罩510相隔间隙的方式布置在过滤器主体500的相对的一 侧，并且推进构件520连接至驱动部分525。接着，将高分子聚合物有机化合物540置于推 进构件520和面罩510之间。 参考图5E，驱动部分525压縮推进构件520抵靠面罩510的一个表面。接着，高分 子聚合物有机化合物540被挤入穿过面罩510的第一面罩孔510a，以注入到第一通道505a 中，并穿过第二面罩孔510b而注入到第三通道505c中。 此时，高分子聚合物有机化合物540向前推进形成在第一通道505a的第一塞子 530a，并向前推进形成在第三通道505c的第二塞子530b。 参考图5F，第一塞子530a和第二塞子530b被挤入到其中的高分子聚合物有机化 合物540推进，以从过滤器主体500的前表面朝向后表面移动至预定长度。
如上所述，第一塞子530a和第二塞子530b由堵塞材料515形成，并且它们并未固 定在过滤器主体500中，从而它们能够被高分子聚合物有机化合物540推进移动。
参考图5G，第一和第二塞子530a和530b被插入预定距离dl ，加热器550设在靠近 过滤器主体500的前表面的位置，以操作加热器500来移除高分子聚合物有机化合物540。 加热器550熔化高分子聚合物有机化合物540，并且第一和第二塞子530a和530b被热量进 一步固化，而固定在过滤器主体500的通道中。 如上所述，在过滤器主体500内形成第一和第二塞子530a和530b的方法包括第 一注射步骤和第二注射步骤，在第一注射步骤中，堵塞材料515被注入到形成在过滤器主 体500内的至少一个通道505a、505b和505c的入口中；在第二注射步骤中，进一步将高分 子聚合物有机化合物540注入到通道505a、505b和505c的入口中，以将堵塞材料515以预 定距离推进至其出口侧。 进一步地，所述方法包括移除步骤，其中被注入的高分子聚合物有机化合物540 被加热器550的热能熔化，从而被轻易地消除。 为了方便解释和在所附权利要求中精确限定，术语"前"、"后"和"内部"用于参考 图中显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。 前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述 并非想穷尽本发明，或者将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导， 可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定 原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的 示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由所附的权利要求书及其 等同形式所限定。
权利要求
一种排气净化装置，其包括过滤器，该过滤器内形成有多个通道，从而从燃烧室排放出来的排气能够穿过所述多个通道，以将包括在所述排气内的污染物捕获，所述排气净化装置包括第一塞子，该第一塞子塞住至少一个通道的入口；以及第二塞子，该第二塞子塞住至少一个通道的出口，其中所述第一塞子在所述至少一个通道的前表面上从该至少一个通道的入口朝该至少一个通道的出口方向以预定距离被插入。
2. 如权利要求1所述的排气净化装置，其中所述过滤器应用于柴油颗粒过滤器。
3. 如权利要求1所述的排气净化装置，其中包含所述第一塞子的所述至少一个通道和 包含所述第二塞子的所述至少一个通道被选择性地布置。
4. 如权利要求1所述的排气净化装置，其中所述过滤器应用于催化颗粒过滤器，其中 氧化催化剂或涂覆层被涂覆在其中。
5. 如权利要求1所述的排气净化装置，其中所述过滤器安装在柴油氧化催化剂内或柴 油颗粒过滤器内。
6. 如权利要求2所述的排气净化装置，其中所述过滤器的下游侧安装有选择性的催化 还原装置。
7. 如权利要求1所述的排气净化装置，其中所述过滤器的温度以再生的方式从所述过 滤器的前端部而朝后端部增大，以用来消除所述过滤器内的被捕获的煤烟，并且所述第一 塞子布置在具有预定温度的位置，从而能够消除被捕获的煤烟。
8. 如权利要求7所述的排气净化装置，其中所述第一塞子的所述预定距离在大约一英 寸以上。
9. 如权利要求1所述的排气净化装置，其中所述过滤器延伸至所述第一塞子的所述预 定距离。
10. —种形成塞子的方法，所述塞子选择性地闭合多个通道的入口或出口 ，所述多个通道沿着排气的流动方向形成，所述方法包括第一注射步骤，将堵塞材料注射到过滤器主体的所述多个通道中，以形成闭合所述多 个通道的入口或出口的塞子；第二注射步骤，通过将高分子聚合物有机化合物注入到所述通道内，而将所述塞子朝 所述多个通道的出口方向移动至少预定长度；以及移除步骤，将除了所述塞子以外的已注射的高分子聚合物有机化合物移除。
11. 如权利要求10所述的形成塞子的方法，进一步包括将面罩的一侧表面面向所述过滤器主体的前表面，其中所述面罩包括对应于所述多个 通道形成的面罩孔；将推进构件以预定间隙面对所述面罩； 在所述推进构件和所述面罩之间设置堵塞材料；以及对驱动部分进行致动，以将所述推进构件朝所述面罩推进，从而所述堵塞材料穿过所 述面罩孔而注入到所述多个通道中。
12. 如权利要求IO所述的形成塞子的方法，进一步包括将面罩的一侧表面面朝所述过滤器主体的前表面，其中所述面罩包括对应于所述多个通道形成的面罩孔；将推进构件以预定间隙面对所述面罩；对驱动部分进行致动，以将所述推进构件以预定的量插入到所述多个通道的入口中； 在所述推进构件和所述面罩之间布置高分子聚合物有机化合物；以及 对驱动部分进行致动，以将所述推进构件朝所述面罩推进，从而所述高分子聚合物有机化合物穿过所述面罩孔而注射到所述多个通道中，以使得所述堵塞材料向前移动至预定长度。
13. 如权利要求IO所述的形成塞子的方法，其中在所述高分子聚合物有机化合物的移 除步骤中，所述高分子聚合物有机化合物在比预定温度更高的温度下被移除。
14. 一种用于制造排气净化设备的设备，所述设备用于在过滤器主体内形成塞子，多个 通道沿着排气的流动方向形成在所述过滤器主体内，所述设备包括面罩，该面罩的一侧表面面向所述过滤器主体的前表面，其中所述面罩包括对应于所 述多个通道形成的面罩孔；推进构件，该推进构件以预定间隙来面向所述面罩；堵塞材料，该堵塞材料置于所述推进构件和所述面罩之间；以及驱动部分，该驱动部分将所述推进构件朝所述面罩移动，以将所述堵塞材料穿过所述 面罩孔而以预定的量注入到所述多个通道中，其中高分子聚合物有机化合物穿过所述面罩孔而注入到所述多个通道中，以将被插入 的堵塞材料推进至预定距离，并且将除了所述堵塞材料以外的已注入的高分子聚合物有机 化合物移除。
15. 如权利要求14所述的用于制造排气净化设备的设备，还包括加热部件，该加热部 件利用热量而将所述高分子聚合物有机化合物从所述多个通道中移除。
16. 如权利要求14所述的用于制造排气净化设备的设备，其中所述驱动部分向前移动 所述推进构件，并且所述高分子聚合物有机化合物穿过所述面罩孔而注入到所述多个通道 的开口中，以将所述堵塞材料沿着所述过滤器主体的出口方向插入至预定长度。
全文摘要
本发明涉及一种车辆的排气净化装置、该装置的制造方法以及该装置的制造设备。所述排气净化装置包括过滤器，该过滤器内形成有多个通道，从而从燃烧室排放出来的排气能够穿过所述多个通道，以将包括在所述排气内的污染物捕获，所述排气净化装置可以包括第一塞子，该第一塞子塞住至少一个通道的入口；以及第二塞子，该第二塞子塞住至少一个通道的出口，其中所述第一塞子在所述至少一个通道的前表面上，从所述至少一个通道的入口朝该通道的出口方向以预定距离被插入。
文档编号F01N3/28GK101713314SQ20091016338
公开日2010年5月26日 申请日期2009年8月17日 优先权日2008年10月2日
发明者崔城茂, 徐廷旻 申请人:现代自动车株式会社