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1、10申请公布号CN101994547A43申请公布日20110330CN101994547ACN101994547A21申请号201010268149X22申请日2010082412/546,99420090825USF01N3/035200601B01D53/9420060171申请人万国引擎知识产权有限责任公司地址美国伊利诺斯州72发明人BJ阿德尔曼V司脱特斯S桑茨纳姆74专利代理机构上海专利商标事务所有限公司31100代理人张兰英丁晓峰54发明名称在过滤器上部分涂覆铂系金属用以提高煤灰质量极限和降低成本57摘要本发明涉及一种在过滤器上部分涂敷铂系金属用以提高煤灰质量极限和降低成本。一种柴。
2、油机微粒过滤器具有在上游侧入口或下游侧出口上的载体涂料过滤材料的薄带。该载体涂料具有添加至DPF的表面和多孔结构的例如铂和钯的铂系金属PGM。DPF应当提供主动再生之间的可比拟或改善的距离和/或防止在主动DPF再生期间的HC/CO漏逸。30优先权数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书4页附图1页CN101994552A1/1页21一种柴油机微粒过滤器，包括壳体，所述壳体具有入口和出口并在其中容纳柴油机微粒过滤材料，其中所述过滤材料的带包括附加至所述过滤材料的表面和多孔结构的带有铂系金属的载体涂料。2如权利要求1所述的柴油机微粒过滤器，其特征在于，。
3、所述带位于所述入口附近。3如权利要求1所述的柴油机微粒过滤器，其特征在于，所述带位于所述出口附近。4如权利要求1所述的柴油机微粒过滤器，其特征在于，所述铂系金属包括从铂和钯中选取的至少一种金属。5一种用于柴油机的尾气后处理系统，包括界定尾气的流动路径的容器；设置在所述流动路径中的柴油氧化催化剂单元；设置在所述柴油氧化单元的流动路径下游侧的柴油机微粒过滤器，其中所述柴油机微粒过滤器包括壳体，所述壳体具有入口和出口并在其中容纳柴油机微粒过滤材料，其中所述过滤材料的带包括附加至所述过滤器的表面和多孔结构的带有铂系金属的载体涂料。6如权利要求5所述的柴油机微粒过滤器，其特征在于，所述带位于所述入口附近。
4、。7如权利要求6所述的柴油机微粒过滤器，其特征在于，所述铂系金属包括从铂和钯中选取的至少一种金属。8如权利要求5所述的柴油机微粒过滤器，其特征在于，所述带位于所述出口附近。9如权利要求8所述的柴油机微粒过滤器，其特征在于，所述铂系金属包括从铂和钯中选取的至少一种金属。10如权利要求5所述的柴油机微粒过滤器，其特征在于，所述铂系金属包括从铂和钯中选取的至少一种金属。权利要求书CN101994547ACN101994552A1/4页3在过滤器上部分涂覆铂系金属用以提高煤灰质量极限和降低成本技术领域0001本发明总地涉及例如卡车的机车，所述机车由内燃机尤其是具有用于处理流过其尾气系统的尾气的尾气处理。
5、装置的柴油机供能。背景技术0002处理流过柴油机尾气系统的尾气的已知系统包括将烃HC氧化为CO2和H2O并将NO转化成NO2的柴油氧化物催化剂DOC以及捕获柴油机微粒物质DPM的柴油机微粒过滤器DPF。DPM包括煤灰或碳、可溶有机馏分SOF和灰尘即润滑油添加物等。DPF位于尾气流中的DOC的下游。这两种尾气处理装置的结合防止例如烃、一氧化碳、煤灰、SOF和灰尘的大量污染物进入大气。通过DPF实现的DPM捕获防止黑烟从车辆的尾气管中排出。0003DOC氧化烃HC并将NO转化为NO2。捕获在DPF中的DPM的有机组成物即碳和SOF在DPF中使用由DOC产生的NO2被氧化，以形成CO2和H2O，它们。
6、离开尾气管进入大气。0004捕获碳被氧化成CO2的速度不仅受NO2或O2的浓度而且受温度控制。具体地说，对DPF存在三个重要的温度参数。0005第一温度参数是氧化物催化剂的“点燃”温度，低于这个温度的话催化剂活性过低以至无法氧化HC。点燃温度一般在180200左右。0006第二温度参数控制NO至NO2的转化。该NO转化温度跨过具有定义为最低温度和最高温度的下边界和上边界的温度范围，在该温度范围内获得40或更高的NO转换率。由这两个边界限定的转化温度窗从将近250至扩展到大约450。0007第三温度参数关联于碳在过滤器中被氧化的速度。相关文献中的原始参考资料将该温度称为“平衡点温度”或BPT。它。
7、是微粒氧化速度有时也称作DPF再生速度等于微粒累积速度时的温度。BPT是确定DPF允许柴油机满足预期的尾管排放法则和/或规则的能力的参数之一。0008典型地，柴油机相比汽油机相对贫油和相对低温地运行。这个因素造成BPT问题的自然引发。0009因此，DPF需要不时地再生以维持微粒捕获效率。再生包括烧尽所捕获微粒条件的存在，否则所述微粒不受抑制的累积会影响DPF有效性。尽管“再生”指烧尽DPM的一般过程，然而两种特殊类型的再生是再生技术领域内人员所熟知的当前应用于机车内燃机的。0010“被动再生”一般理解为表示能在内燃机工作在烧尽DPM而不引发由内燃机控制系统中的算法体现的特定再生策略的状态下的任。
8、何时候发生的再生。“主动再生”一般理解为表示有意发起的再生，要么通过内燃机控制系统自发的动作要么通过使内燃机控制系统发起编程的再生策略的驱动器，其目的是将进入DPF的尾气的温度升高至适于发起和维持所捕获微粒燃烧的范围。0011主动再生甚至可在DPF成为加载有DPM至再生由其本身上的内燃机控制系统控制说明书CN101994547ACN101994552A2/4页4的程度前发起。当DPM加载超过给内燃机控制系统指定的程度时，控制系统强制进行主动再生，并且有时将其简称为强制再生。0012发起和继续主动再生的条件形成不管是强制还是非强制的一般都包括将进入DPF的尾气温度提高至适当高的温度。0013存在。
9、若干方法以发起DPF的强制再生，例如推迟主燃料喷射的开始或补充喷射柴油燃料以在DPF仍然留有过量氧气以使捕获微粒物质燃烧的同时提高进入DPF的尾气温度。补充喷射可与其它工艺和/或装置一起使用以将尾气温度提高至开始DPF再生所需的相对更高的温度。0014这些方法能充分地提高尾气温度以将催化剂温度提高至高于催化剂“点燃”温度并提供能由催化剂氧化的过量HC。这种HC氧化提供必要的热量以使DPF中的温度上升至BPT以上。0015然而，在这种短富燃操作中，尾气富含烃HC和一氧化碳，同时尾气中的氧浓度剧烈耗尽。0016在富燃操作中由内燃机产生的HC和CO的量一般超过NOX用催化剂还原的化学计量的量。尽管是。
10、高NOX还原效率所必须的，然而这种过剩的余量导致HC和CO在DOC出口破发HC/CO漏逸，其中HC/CO漏逸无法被氧化至CO2和H2O。0017传统涂覆的DPF具有遍布过滤器的载体涂料WASHCOAT以防止HC/CO漏逸和排放增加。然而，具有涂层的DPF具有较低的煤灰质量极限而无法防止来自主动再生过程中产生的高床温的催化剂惰性化。0018未涂覆的DPF与DOC结合地使用并以被动方式非主动过滤器再生工作，或之后如果用于主动再生则相比有涂层的过滤器就会降低被动再生的速率或具有增大的HC/CO漏逸风险。在主动过滤器再生之间经过的时间因被动煤灰氧化的较低速度而减少。发明内容0019本发明所披露的实施例。
11、提供一种要么在上游侧的入口要么在下游侧出口上具有载体涂料过滤材料的薄带的DPF。该载体涂料是添加至DPF的表面和多孔结构的铂系金属PGM，例如铂和钯。DPF应当提供主动再生之间的可比拟或改善的距离和/或防止在主动DPF再生期间的HC/CO漏逸。本发明的实施例还应当通过最小化施加于过滤器的PGM而降低后处理系统的成本。尽管主动再生之间的间隔可以增加或过滤器的尺寸可以减小，该后处理系统应当以与完全涂覆的DPF相同的方式工作和发挥作用。0020根据第一实施例，例如PT和PD的铂系金属PGM的涂层被施加于上游侧上的DPF媒质的入口部分内的过滤器媒质的相对薄带的表面和多孔结构。由于存在涂层，由此形成额外。
12、的NO2并因此提高被动再生的速度。另外，由于涂层仅位于过滤器的前端部，因此能够在不暴露于因燃烧与过滤器上存储的煤灰燃烧相对应的HC/CO漏逸造成的放热量的同时燃烧在主动再生过程中来自DOC的任意HC/CO漏逸。已知DPF内的温度上升相对于DPF的前端越向后端越大。这种放热量在再生已发起但随后迅速中断例如骤降至怠速的情形下变得突出。通过使涂层仅位于过滤器的前端，可使HC/CO漏逸减至最小、维持被动再生并增加过滤器的煤灰质量极限。0021根据第二实施例，例如铂和钯的铂系金属PGM的涂层被施加于DPF42下游侧上说明书CN101994547ACN101994552A3/4页5的出口部分内的过滤器媒质。
13、的相对薄带的表面和多孔结构。尽管这不同于来自DOC而不会增加被动再生的速率，然而它允许减轻在主动再生过程中的HC/CO漏逸。由于涂层位于下游侧，HC/CO即使朝向入口横越过滤器壁也会与催化剂接触。另外，由于涂层不直接与煤灰接触，因此在例如骤降至怠速的情况下不会有任何的加速煤灰燃烧。这也使峰值床温减至最小并防止如果涂层位于上游侧并与煤灰接触就可能发生的环状断裂、点腐蚀或熔化。尽管这种配置暴露于比如果涂层位于DPF上游侧的入口更高的峰值温度下，但由于这种配置不依赖涂层来执行、改善或增进被动再生，因此其影响并不突出。在这种配置中载体涂料的作用是燃烧掉主动再生过程中的任何HC/CO漏逸。0022本发明。
14、的许多其它优势和特征将从来自权利要求书和附图的本发明及其实施例的下面详细说明中变得更为显而易见。附图说明0023图1是代表性柴油机和具有尾气后处理装置的控制的示意图；0024图2是本发明的第一实施例DPF的截面示意图；以及0025图3是本发明的第二实施例DPF的截面示意图。具体实施方式0026尽管本发明受实施例影响可以有许多不同的形式，然而从附图中示出并在本文中详细描述的其特定实施例可以理解本公开被认为本发明的原理的例示并且不旨在将本发明限定在所示特定实施例中。0027图1示出用于向机车供能的示例性柴油机20的示意图。内燃机20具有基于处理器的内燃机控制系统22，该内燃机控制系统22处理来自各。
15、个源的数据以形成控制内燃机操作的各个方面的各控制数据。由控制系统22处理的数据可来自例如传感器的外部源和/或从内部产生。0028控制系统22包括喷射器驱动器模块24，用于控制将燃料喷射入内燃机汽缸组28中的燃烧室的电气执行燃料喷射器26的操作。各燃料喷射器26关联于每个汽缸并包括安装在内燃机上并具有燃料从中喷入相应内燃机汽缸的喷嘴。内燃机控制系统22的处理器能足够快地处理数据以实时地计算喷射器作用的时间和时长以设定燃油喷射的时间和量。0029内燃机20还包括具有安装在汽缸组28上的进气集管30的进气系统。中间冷却器32和涡轮增压器36的压缩机34位于集管30的上游。压缩机34通过中间冷却器32。
16、抽走空气以形成增压空气，增压空气经由在内燃机循环的适宜时间开启和关闭的相应进气阀从集管30进入每个内燃机汽缸。0030内燃机20还包括尾气系统，通过内燃机汽缸中的燃烧产生的尾气经过该尾气系统从内燃机传至大气。该尾气系统包括安装在汽缸组28上的尾气集管38。尾气通过在内燃机循环的适宜时间开启和关闭的各尾气阀从每个汽缸进入集管38。0031内燃机20的涡轮增压是通过涡轮增压器36完成的。涡轮增压器36还包括与尾气系统相关联并经由轴耦合于压缩机34的涡轮机40。作用于涡轮机40上的灼热尾气使涡轮机驱动压缩机34以形成对内燃机20提供助推力的增压空气。0032尾气系统还包括位于涡轮机40下游的DOC4。
17、1和DPF42，用于在尾气通过尾气管说明书CN101994547ACN101994552A4/4页644进入大气前对其进行处理。尽管DOC41和DPF42图示为单独的组件，然而也可使DOC41和DPF42共用同一壳体。0033DPF42物理地捕获从中经过的尾气中高百分比的DPM，防止捕获的DPM进入大气。DOC41中的氧化物催化剂46使输入尾气中的烃DC氧化成CO2和H2O并将NO转化为NO2。然后利用NO2还原在DPF42中捕获的碳微粒。0034关于上面提到的被动和主动再生，美国专利6,829,890和美国已公布专利申请2008/0184696和2008/0093153记载了承担再生的系统和。
18、方法。这些专利和公布援引包含于此。0035DPF42的第一实施例如图2所示。DPF包括具有入口48和出口49并具有包含过滤器媒质或过滤材料的壳体47。过滤器媒质由堇青石、碳化硅、铝钛酸盐、富铝红柱石或其它多孔陶瓷材料或织物金属或陶瓷纤维构成但不局限于此。0036用于柴油机微粒过滤器的陶瓷或耐热材料记载于美国专利6,942,708、4,510,265和4,758,272中，这些文献援引包含于此。0037例如铂和钯的铂系金属PGM的载体涂料54被施加于DPF42上游侧的DPF媒质的入口部分内的过滤器媒质50的相对薄带55的表面和多孔结构上。相对薄带55可长达媒质50长度的大约25。0038由于存在。
19、PGM，可形成额外的NO2并因此提高DPF42中被动再生的速率。另外，由于涂层54仅在DPF42的前部，因此能在不暴露于因燃烧与过滤器上存储的煤灰燃烧相对应的HC/CO漏逸造成的放热量的同时在主动再生期间燃烧来自DOC的任意HC/CO漏逸。已知DPF内的温度上升相对于DPF的前端越向后端越大。这种放热量在已发起并随后迅速中断再生例如骤降至怠速的情形下变得突出。通过使涂层仅位于媒质的前端，可使HC/CO漏逸减至最小、维持被动再生并增加过滤器的煤灰质量极限。0039应限制最大床温以使PGM不过度结块。另外，载体涂料和过滤材料之间的相互作用可能导致对热作用的较低容限峰值床温、轴向/径向热梯度。为了防。
20、止源自载体涂料过滤器材料相互作用的过度PGM结块或过滤器失效，可降低煤灰质量极限SML以针对等体积过滤器更频繁地指令主动DPF再生作用。0040图3中示出第二实施例的DPF42A。例如铂和钯的铂系金属PGM的载体涂料64被施加在DPF42下游侧上的DPF媒质的出口部分内的过滤器媒质50的相对薄带65的表面和多孔结构。相对薄带55可以高达媒质50长度的大约25。尽管这将不会使被动再生的速率增加至高于通过DOC产生的速率，然而它允许减轻在主动再生期间的HC/CO漏逸。由于涂层位于下游侧，HC/CO即使横越过滤器也会与催化剂接触。0041另外，由于涂层64不直接与煤灰接触，因此在例如骤降至怠速的情况下不会有任何的加速煤灰燃烧。这也使峰值床温减至最小并防止环状断裂、点腐蚀或熔化。虽然本实施例的涂层暴露于比如果涂层位于DPF上游侧的入口更高的峰值温度下，但由于该涂层不旨在执行、改善或增进被动再生，因此这样是无害的。在这种配置中载体涂料的作用是燃烧掉主动再生过程中的任何HC/CO漏逸。0042从前面内容可以看出，可作出无数变化和改型而不脱离本发明的精神和范围。要理解不打算或推断为对本文所述特定装置的限制。说明书CN101994547ACN101994552A1/1页7图1图2图3说明书附图CN101994547A。