具有陶瓷局部过滤器的后处理系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本公开主要涉及结合内燃机使用的尾气后处理系统。
【背景技术】
[0002]尾气后处理系统用来接收和处理内燃机产生的尾气。传统的尾气后处理系统包括任意多种不同部件，以降低尾气中的有害排放量水平。例如，用于柴油内燃机的某种尾气后处理系统包括选择性催化还原(SCR)系统，在氨气(NH3)存在的情况下，该选择性催化还原系统将氮氧化物(NOx)(—定比例的N0和N02)转化成无害的氮气(N2)和水蒸汽(H20)。后处理系统还可以包括氧化催化剂(例如柴油氧化催化剂)和/或用来去除杂质的过滤器，该氧化催化剂位于SCR系统的上游或下游并用来催化尾气中的一氧化碳(C0)、一氧化氮(N0)、烃和/或氨的氧化。
【实用新型内容】
[0003]本文描述的各实施例通常涉及具有氧化催化剂和两个颗粒过滤器的后处理系统，尤其是涉及这种后处理系统，其包括两个局部过滤器，该两个局部过滤器串联位于氧化催化剂的下游，其中至少一个局部过滤器是陶瓷过滤器。
[0004]在第一组实施例中，后处理系统包括第一氧化催化剂。第一局部过滤器位于所述第一氧化催化剂的下游并构造成将捕获的颗粒物连续烧掉。第二局部过滤器位于所述第一局部过滤器的下游并构造成将捕获的颗粒物连续烧掉。所述第一局部过滤器和所述第二局部过滤器中至少有一个包括陶瓷局部过滤器。每一个所述第一局部过滤器和所述第二局部过滤器包括不对称局部过滤器。
[0005]在另一组实施例中，后处理系统包括第一氧化催化剂。第一局部过滤器位于所述第一氧化催化剂的下游。第一局部过滤器包括陶瓷局部过滤器，该陶瓷局部过滤器构造成将捕获的颗粒物连续烧掉。第二局部过滤器位于所述第一局部过滤器的下游并构造成将捕获的颗粒物连续烧掉。选择性催化还原系统位于所述第二局部过滤器的下游。选择性催化还原系统包括催化剂，该催化剂配制成对流过所述后处理系统的尾气的组分进行分解。每一个所述第一局部过滤器和所述第二局部过滤器包括不对称局部过滤器。
[0006]在又另一组实施例中，后处理系统包括壳体，所述壳体具有入口和出口并限定出一个内部容积。第一氧化催化剂位于所述内部容积内并靠近所述入口。第一局部过滤器在所述内部容积内并位于所述第一氧化催化剂的下游并构造成将捕获的颗粒物连续烧掉。第二局部过滤器在所述内部容积内并位于所述第一局部过滤器的下游并构造成将捕获的颗粒物连续烧掉。所述第一局部过滤器和所述第二局部过滤器中至少有一个包括陶瓷局部过滤器。每一个所述第一局部过滤器和所述第二局部过滤器包括不对称局部过滤器。
[0007]应当理解，下面更详细讨论的前述概念和附加概念的所有组合(只要这些概念不互相矛盾)都被认为是本文公开的实用新型主题的一部分。具体地，出现在本公开内容的末尾的要求保护的主题的所有组合都被认为是本文公开的实用新型主题的一部分。
[0008]附图简要说明
[0009]从下文结合附图的描述和所附权利要求，本公开的上述和其它特征将变得更加明显。应理解的是，这些附图仅仅描绘了本公开的几个实施例，因此不应认为是对本公开范围的限制，将结合附图来对本公开的特征和细节进行说明。图1是后处理系统的一个实施例的示意框图，该后处理系统包括第一氧化催化组件、第一局部过滤器、第二局部过滤器以及SCR系统。
[0010]图2是后处理系统的另一个实施例的侧剖图，该后处理系统包括氧化催化剂、第一局部过滤器和第二局部过滤器，第二局部过滤器位于由壳体限定出的内部容积内。
[0011]参考附图进行下文的详细说明。在附图中，相似的符号通常表示相似的部件，除非上下文另有指示。详细描述的说明性实施方式、附图和权利要求并不意味着是限制性的。在不脱离本公开的主题的精神或范围下，可以利用其他实施方式和进行其他变化。容易理解，本文所述和所示的本公开的各方面，能够以各种不同的结构来布置、替代、组合和设计，所有这些都是明确可预期的并作为本公开的一部分。
【具体实施方式】
[0012]本文描述的各实施例主要涉及具有氧化催化器和两个局部过滤器的后处理系统，特别是以下这种后处理系统，其包括两个局部过滤器，该两个局部过滤器串联位于氧化催化剂的下游并且其中至少有一个局部过滤器包括陶瓷过滤器。
[0013]局部过滤器，也称为“局部流体过滤器(partial flow filters) ”或“局部流体深床过滤器(partial flow deep-bed filters) ”，其基于局部流体深床过滤原理作用。局部过滤器包括以下结构，该结构配置成将通过过滤元件(例如纤维绒)进入局部过滤器的尾气的至少一部分转向并使其进入相邻通道，该相邻通道包含在该局部过滤器内，从而将尾气中的颗粒物(PM)过滤。与壁流式过滤器不同的是，局部过滤器捕获的PM被连续烧掉。更具体而言，局部过滤器依赖于被动再生，该被动再生取决于从发动机出来的NOx。
[0014]因此，局部过滤器是低保养过滤器，其不是必须定期再生。例如，这种过滤器能够在尾气处理系统的整个生命周期(例如汽车的尾气处理系统)持续而不必更换。此外，由于捕获的PM连续燃烧，因此局部过滤器不会堵塞，从而防止了因过滤器堵塞发生的火灾隐患。在具体实施例中，局部过滤器还可通过喷涂贵金属和活化涂层来催化，贵金属和活化涂层还能催化包含在尾气中的烃类和C0分解。局部过滤器特别适合于从尾气中过滤纳米粒子(例如尺寸小于400nm的粒子)。
[0015]本文描述的后处理系统的实施列可提供若干益处，包括例如:(1)在氧化催化剂的下游提供两个局部过滤器，设置附加过滤层，该附加过滤层用于过滤从第一局部过滤器逃出的任何粒子；(2)提供成本显著低于金属局部过滤器的陶瓷局部过滤器作为一个或两个局部过滤器，从而降低后处理系统的制造和维护成本，其在第三世界的应用中尤其有用；以及(3)在两个局部过滤器具有不同的结构(例如不同的孔径、包括不同的材料等)的情况下，不同类型和尺寸的材料都能够被有效过滤。
[0016]图1是根据一个实施例的后处理系统100的不意框图。后处理系统100包括第一氧化催化剂110、第一局部过滤器120a、第二局部过滤器120b、SCR系统150以及任选的混合器130和任选的第二氧化催化组件160。后处理系统100配置成从内燃机(图未示)接收尾气。尾气例如可以包括柴油发动机尾气、天然气发动机尾气、双柴油-天然气发动机尾气或汽油发动机尾气。
[0017]第一氧化催化剂110位于SCR系统150的上游并配置成从发动机接收尾气。第一氧化催化剂110配置成将尾气中未燃尽的烃和/或一氧化碳(C0)氧化。第一氧化催化剂110可以是分层的，也可以具有蜂巢结构。在一具体实施例中，第一氧化催化剂110可以在其内部限定出多个通道。在尾气为柴油尾气的各实施例中，第一氧化催化剂110包括柴油氧化催化剂。
[0018]在一些实施例中，第一氧化催化剂110可包括基质和活化涂层。基质可包括任何合适的基质，诸如陶瓷(例如堇青石)或金属(例如，坝塔尔合金(KANTHAL))整料芯，该陶瓷或金属整料芯例如可以限定出蜂巢结构。在各具体实施例中，基质可以包括整体基质或壁流式基质。第一氧化催化剂110的氧化催化剂可以在基质上层叠。活化涂层还可以用作氧化催化剂的载体材料。该活化涂层材料可以包括:诸如三氧化二铝、二氧化钛、二氧化硅、任何其它合适的活化涂层或其组合。该氧化催化剂被配制来氧化C0、N0和/或尾气中的烃。该氧化催化剂可包括贵金属，诸如铂和钯。
[0019]第一局部过滤器120a位于第一氧化催化剂110的下游。第二局部过滤器120b位于第一局部过滤器120a的下游。两个局部过滤器允许更有效地过滤尾气中的PM，特别是纳米尺寸范围(例如小于400纳米)的PM。第一局部过滤器120a和第二局部过滤器120b可以是下文描述的任一种局部过滤器。
[0020]第一局部过滤器120a和第二局部过滤器120b中至少有一个包括陶瓷局部过滤器。在一组实施例中，第一局部过滤器120a包括陶瓷局部过滤器。在该实施例中，第二局部过滤器120b包括任何其它局部过滤器，诸如金属局部过滤器。在另外的实施例中，第二局部过滤器120b可以包括陶瓷局部过滤器，而第一局部过滤器120a包括非陶瓷过滤器，诸如金属局部过滤器。在再另外的实施例中，第一局部过滤器120a和第二局部过滤器120b均包括陶瓷局部过滤器。在各实施例中，陶瓷局部过滤器包括堇青石(cordierite)过滤器，例如其可以是不对称过滤器。在再另外的实施例中，第一局部过滤器120a和/或第二局部过滤器120b可以被催化。
[0021]SCR系统150位于氧化催化剂组件110的下游，并配置成从氧化催化剂组件110接收尾气。SCR系统150配置成处理穿过SCR系统150的尾气(例如柴油尾气)。SCR系统150可以包括一个或多个催化剂，该催化剂配制成将尾气进行选择性还原。可以使用任何合适的催化剂，诸如，铂、钯、铑、铈、铁、锰、铜、钒基催化剂或任何其它合适的催化剂及其其组合。尾气可以流过或流经催化剂，从而任何含在尾气中的N0X气体被进一步还原，从而生成基本上不含碳氧化物和N0X气体的尾气。.
[0022]在一些实施例中，混合器130位于SCR系统150的上游和第二局部过滤器120b的下游。混合器130配置成促进还原剂(例如诸如尿素水溶液的柴油尾气流体)与尾气混合，从而形成进入SCR系统150的混合物。还原剂通过SCR系统150中的催化剂促进尾气的组分(例如NOx气体)催化分解。混合器130可包括通道、翼、湍流或涡流发生器、叶片或其它任何促进还原剂与尾气混合的结构。
[0023]在一些实施例中，第二氧化催化剂组件160位于SCR系统150的下游。第二氧化催化剂组件160还可以包括基质和氧化催化