CN102787885A - 用于车辆的微粒过滤器和使用该微粒过滤器的排气系统 - Google Patents

用于车辆的微粒过滤器和使用该微粒过滤器的排气系统 Download PDF

Info

Publication number
CN102787885A
CN102787885A CN201110409287XA CN201110409287A CN102787885A CN 102787885 A CN102787885 A CN 102787885A CN 201110409287X A CN201110409287X A CN 201110409287XA CN 201110409287 A CN201110409287 A CN 201110409287A CN 102787885 A CN102787885 A CN 102787885A
Authority
CN
China
Prior art keywords
layer
particulate filter
hydrocarbon
waste gas
oxidation catalyst
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201110409287XA
Other languages
English (en)
Inventor
崔城茂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hyundai Motor Co
Original Assignee
Hyundai Motor Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hyundai Motor Co filed Critical Hyundai Motor Co
Publication of CN102787885A publication Critical patent/CN102787885A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0821—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with particulate filters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/944—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or carbon making use of oxidation catalysts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/44—Palladium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J29/00—Catalysts comprising molecular sieves
    • B01J29/04—Catalysts comprising molecular sieves having base-exchange properties, e.g. crystalline zeolites
    • B01J29/06—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof
    • B01J29/70—Crystalline aluminosilicate zeolites; Isomorphous compounds thereof of types characterised by their specific structure not provided for in groups B01J29/08 - B01J29/65
    • B01J29/7007—Zeolite Beta
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024—Multiple impregnation or coating
    • B01J37/0244—Coatings comprising several layers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024—Multiple impregnation or coating
    • B01J37/0246—Coatings comprising a zeolite
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0835—Hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/103—Oxidation catalysts for HC and CO only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/28—Construction of catalytic reactors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1021—Platinum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102—Platinum group metals
    • B01D2255/1023—Palladium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/50—Zeolites
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/912—HC-storage component incorporated in the catalyst
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2255/00—Catalysts
    • B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/915—Catalyst supported on particulate filters
    • B01D2255/9155—Wall flow filters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404—Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409—Nitrogen oxides
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2370/00—Selection of materials for exhaust purification
    • F01N2370/02—Selection of materials for exhaust purification used in catalytic reactors
    • F01N2370/04—Zeolitic material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2510/00—Surface coverings
    • F01N2510/06—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction
    • F01N2510/068—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction characterised by the distribution of the catalytic coatings
    • F01N2510/0684—Surface coverings for exhaust purification, e.g. catalytic reaction characterised by the distribution of the catalytic coatings having more than one coating layer, e.g. multi-layered coatings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20—Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

Abstract

一种用于车辆的微粒过滤器和使用该微粒过滤器的排气系统，其可以包含第一层和第二层，该第一层由在低温下吸收废气中所含烃的第一烃捕集器组成，该第二层由氧化废气中所含烃的第一氧化催化剂组成。可以在高温下释放所述在该第一层吸收的烃，并且可以在该第二层氧化所释放的烃以升高废气的温度。废气系统可以包含氧化催化剂和微粒过滤器。该氧化催化剂可以为柴油氧化催化剂，其包含第三层和第四层，该第三层由在低温下吸收废气中所含烃的第二烃捕集器组成，该第四层由氧化废气中所含烃的第二氧化催化剂组成。

Description

用于车辆的微粒过滤器和使用该微粒过滤器的排气系统
相关申请的交叉引用
本申请要求2011年5月18日在韩国知识产权局提交的申请号为10-2011-0046889的韩国专利申请的优先权，该申请的全部内容合并于此通过引用而用作所有目的。
技术领域
本发明涉及用于车辆的微粒过滤器(particular filter)和包括该微粒过滤器的排气系统。更特别地，本发明涉及有效燃烧落入微粒过滤器的微粒或积炭的用于车辆的微粒过滤器和包括该微粒过滤器的排气系统。
背景技术
通常，从发动机沿排气歧管流出的废气被驱入安装在排气管上的催化转化器并在该催化转化器内净化。之后，在通过消音器时减少废气的噪音，之后将该废气通过尾管排入空气。
柴油氧化催化剂(DOC)为此类催化转化器的一种类型。该柴油氧化催化剂氧化废气中所含的烃(HC)、一氧化碳(CO)和氮氧化物(NOx)。
此外，微粒过滤器被安装在排气管上，该微粒过滤器捕获废气中所含的微粒物质(PM)(或积炭)。但是，如果该微粒过滤器捕获了过量积炭，则废气难以通过该微粒过滤器并由此废气压变高。废气的高压恶化了发动机的性能并损坏该微粒过滤器。因此，如果捕获在该微粒过滤器的积炭量大于预定量，则废气的温度升高并且使捕获在该微粒过滤器的积炭燃烧。此方法被称为微粒过滤器的再生。
通常，该微粒过滤器的再生通过将燃料后喷射(post-injecting)进发动机的燃烧室进行。即，该后喷射的燃料在安装于排气管上的柴油氧化催化剂中氧化，并且通过氧化中产生的氧化热升高废气的温度以燃烧捕获在微粒过滤器的积炭。
为了再生该微粒过滤器，废气的温度为高于或等于600℃(在本说明书中，再生微粒过滤器所需的废气温度被称为“再生温度”)。但是，可能很难将废气的温度升高至高于在特定条件下运行的车辆的再生温度。例如，在车辆以怠速状态或以低速/低负载状态运行的情况下，由于废气的温度过低，因此能够通过后喷射而升高的废气最高温度约为450℃-500℃。在此情况下，不能再生该微粒过滤器并因此需要另外用于将该废气温度升高至高于再生温度的方法。
公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，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技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各方面致力于提供微粒过滤器和使用该微粒过滤器的排气系统，其具有将废气温度升高至高于再生温度的温度而不恶化在以怠速状态或低速/低负载状态运行的车辆中燃料消耗的优点。
本发明示例性微粒过滤器的特征可以包括：第一层和第二层，该第一层由在低温下吸收废气中所含烃的第一烃捕集器组成，该第二层由氧化废气中所含烃的第一氧化催化剂组成，其中在高温下释放第一层吸收的烃，并在第二层氧化所释放的烃以升高废气的温度。
所述第一烃捕集器可以为β沸石。该β沸石可以包括二氧化硅和氧化铝，该二氧化硅与氧化铝的重量之比可以约为24-38％。此外，β沸石的量可以约为涂层量的30-50％。
该微粒过滤器还可以包括：至少一个入口通道、至少一个出口通道和壁，该入口通道具有一个开口端和一个闭合端，废气通过该开口端流进；该出口通道具有一个闭合端和一个开口端，废气通过该开口端流出，该壁界定了毗邻的至少一个入口通道和至少一个出口通道之间边界，并构造成允许该废气从至少一个入口通道流向至少一个出口通道。所述的第一层和第二层分别布置在至少一个入口通道的内圆周和至少一个出口通道的内圆周的至少之一上。
所述的第一层和第二层可以布置在至少一个入口通道的内圆周，其中该第一层布置在壁上，而该第二层布置在第一层上。该第一层也可以布置在至少一个入口通道的内圆周而该第二层布置在至少一个出口通道的内圆周。可选择地，该第一层和该第二层可以布置在至少一个入口通道的内圆周，其中该第二层布置在壁上，而该第一层布置在第二层上。
所述壁可以由多孔材料制成以使废气能通过该壁但废气中所含的微粒物质不能通过该壁。所述壁可以具有约50％或以上的孔隙率。
根据本发明的具有示例性微粒过滤器的示例性排气系统可以包括氧化废气中所含材料的氧化催化剂，微粒过滤器布置在氧化催化剂的下游并且捕获废气中所含的积炭，其中该微粒过滤器为根据本发明的微粒过滤器。该氧化催化剂可以为柴油氧化催化剂。
所述柴油氧化催化剂可以包括第三层和第四层，该第三层由在低温下吸收废气中所含烃的第二烃捕集器组成，该第四层由氧化废气中所含烃的第二氧化催化剂组成。在高温下释放在第三层吸收的烃并且在第四层或第二层氧化所释放的烃以升高废气的温度。
所述第二烃捕集器可以为β沸石。该β沸石可以包括二氧化硅和氧化铝并且该二氧化硅与氧化铝的重量之比可以约为24-38％。该β沸石的量可以约为涂层量的30-50％。
所述第三层可以布置在载体上而所述第四层可以布置在该第三层上。
可以一体地构成所述微粒过滤器和所述柴油氧化催化剂，该柴油氧化催化剂布置在该微粒过滤器前面。
在纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明某些原理的具体实施方式中，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或得以更为具体地阐明。
附图说明
图1为根据本发明的示例性排气系统的示意图。
图2为根据本发明的示例性微粒过滤器的局部剖面图。
图3为根据本发明的另一示例性微粒过滤器的局部剖面图。
图4为根据本发明的再一示例性微粒过滤器的局部剖面图。
图5为示出当废气温度较低时根据本发明的示例性排气系统操作的示意图。
图6为示出当废气温度较高时根据本发明的示例性排气系统操作的示意图。
图7为表示示例性柴油氧化催化剂和示例性微粒过滤器在根据本发明的示例性排气系统中一体地构成的示意图。
图8为表示示例性微粒过滤器的出口温度对怠速运行时间的曲线图，其中具有根据本发明的示例性排气系统的车辆以怠速状态运行并且一段时间后再生该示例性微粒过滤器。
图9为表示对于具有根据本发明的示例性排气系统的车辆的示例性微粒过滤器的出口温度对时间的曲线图。
具体实施方式
现在将具体参考本发明的各个实施例，这些实施例的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施例相结合进行描述，但是应当理解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施例。而是相反，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精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等同形式及其它实施方式中。
图1为根据本发明各种实施方式的排气系统的示意图。如图1所示，该排气系统包括发动机10、排气管20、排气再循环(EGR)装置30、柴油氧化催化剂(DOC)40、微粒过滤器60和控制部分90。
所述发动机10燃烧空气-燃料混合物，在该混合物中混合燃料和空气混合以将化学能转化成机械能。该发动机10被连接至进气歧管16以在燃烧室12内接收空气，并且该发动机10被连接至排气歧管18以使在燃烧过程中生成的废气集中在该排气歧管18中并被排入外界。喷射器(或多个喷射器)14被安装在该燃烧室12内以将燃料喷射入该燃烧室12。
此外，可以使用具有各种压缩比，优选低于或等于16.5的压缩比的发动机。
所述排气管20被连接至排气歧管18以使废气排到车辆外部。该DOC40和微粒过滤器60被安装在排气管20上以去除废气中所含的微粒物质(PM)、烃、一氧化碳和氮氧化物或其它有害组合物。为此目的，可以在排气管20上安装脱氮催化剂(DeNOx催化剂)或选择性催化还原(SCR)装置，该脱氮催化剂(DeNOx催化剂)或选择性催化还原(SCR)装置去除氮氧化物或其他有害材料。虽然本申请中仅详细公开了微粒过滤器，但是应理解本发明并不限于微粒过滤器。本发明的范围内可以包括安装在排气管20上的DeNOx催化剂或SCR装置以及微粒过滤器60。
本文中，所述烃代表在本说明书中废气和燃料中所含的所有由碳和氢组成的化合物。因此，应理解烃包括一氧化碳。
所述废气再循环装置30被安装在所述废气管20上，从发动机10排出的废气通过该废气再循环装置30。此外，该废气再循环装置30被连接至所述进气歧管16以通过与空气混合部分废气来控制燃烧温度。此燃烧温度通过控制部分90控制。即，所述控制部分90打开或关闭在废气再循环装置30设置的EGR阀以控制向进气歧管16提供的废气的量。
所述DOC40被安装于废气管20上所述废气再循环装置30下游。该DOC40将废气中的烃(HC)氧化为二氧化碳(CO2)。此外，该DOC40将废气中的一氧化氮(NO)氧化为二氧化氮(NO2)。
所述微粒过滤器60被安装在废气管20所述DOC40下游。该微粒过滤器60捕获通过该废气管20的废气中所含的微粒物质。
此外，压差传感器62被安装在该废气管20上。该压差传感器62检测该微粒过滤器60的进口部分和出口部分之间的压差并将对应该压差的信号传输至所述控制部分90。当通过该压差传感器62检测的压差大于或等于预定值时，调节所述控制部分90以再生该微粒过滤器60。在此情况下，该喷射器14后喷射燃料以燃烧被捕获在该微粒过滤器60中的积炭。
该温度传感器64被安装在该微粒过滤器60下游的废气管20上以检测通过该微粒过滤器60的废气的温度，并将对应该温度的信号传输至控制部分90。
所述控制部分90接收分别来自所述的压差传感器62和温度传感器64的对应压差和温度的信号，并控制喷射器14的操作。进一步详述，如果通过该压差传感器62检测的压差大于或等于预定值，进行后喷射以再生该微粒过滤器60。此外，如果在该微粒过滤器60的再生过程中通过该温度传感器64检测的温度低于或等于预定值，控制该喷射器14以增加后喷射的量。由于对于本领域普通技术人员而言此类控制部分90的操作为公知的，将省略详细说明。
除压差和温度之外，可以测量其他参数，如烃的浓度，并将其用作控制信号。
在下文中，将进一步描述根据本发明各种实施方式的微粒过滤器60。
图2为根据本发明各种实施方式的微粒过滤器的局部剖面图，图3为根据本发明其他实施方式的微粒过滤器的局部剖面图，而图4为根据本发明另外其他实施方式的微粒过滤器的局部剖面图。
如图2至图4所示，根据本发明各种实施方式的微粒过滤器60包括其中的多条通道72和74。将所述通道72和74分为入口通道72和出口通道74。
所述入口通道72为通过所述DOC40的废气通过该通道流入的通道。为此目的，打开该入口通道72的一端(图中的左端)并通过通道塞78关闭另一端(图中的右端)。
所述出口通道74为在所述微粒过滤器60中的废气通过该通道流出的通道。为此目的，出口通道74的一端(图中的左端)通过所述通道塞78关闭并另一端(图中的右端)打开。
所述的入口通道72和出口通道74基本互相平行。毗邻的入口通道72和出口通道74之间形成壁76以界定该入口通道72和该出口通道74之间的边界。所述壁76由多孔材料构成以使废气能通过该壁但废气中所含的微粒物质(即，积炭)不能从中通过。因此，该微粒过滤器60的废气通过该入口通道72流入，穿透所述壁76，之后通过该出口通道74从该微粒过滤器60流出。在此过程中，积炭被捕获在所述入口通道72的另一端部分。在各种实施方式中，所述壁具有大于50％的孔隙率，但不限于此。
所述微粒过滤器60还包括第一层68和第二层70，在该第一层68上涂置第一烃捕集器，在该第二层70上涂置第一氧化催化剂。
可以使用各种材料作为烃捕集器。在各种实施方式中，使用β沸石作为第一烃捕集器。所述β沸石具有12环结构，并包括二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)。在各种实施方式中，二氧化硅与氧化铝的重量之比约为24-38％。所述第一烃捕集器在低于预定温度(即，约250℃)的温度下吸收烃并在高于或等于预定温度的温度下释放所吸收的烃。
可以使用任何用于车辆的排气系统使用的氧化催化剂作为第一氧化催化剂。在用于车辆的排气系统中广泛使用包含铂(Pt)和钯(Pd)的氧化催化剂，但不限于此。
在各种实施方式中，所述β沸石的量约为涂层(wash coat)量的30-50％，但不限于此。本文中，所述涂层的量为该β沸石的量和该第一氧化催化剂的量的总和。
所述的第一层68和第二层70位于所述的入口通道72和出口通道74的至少一个内圆周。
如图2所示，所述的第一层68和第二层70仅位于所述入口通道72。此外，该第一层68位于所述壁76上，而该第二层70位于该第一层68上。在此情况下，在该第二层70氧化通过入口通道72的废气中所含的部分烃并在该第一层68吸收其他部分烃。之后，从所述微粒过滤器60通过出口通道74排出从中去除了一定量烃的废气。
如图3所示，所述第一层68位于所述入口通道72的所述壁76上而所述第二层70位于所述出口通道74的所述壁76上。在此情况下，在该第一层68吸收通过该入口通道72的废气中所含的部分烃，并且废气流向该出口通道74。之后，在该第二层70氧化废气中所含的其他部分烃。根据图3所示的该微粒过滤器60，根据该第一层60和该第二层70的布置背压的升高被最小化。
如图4所示，所述第一层68和所述第二层70仅位于所述入口通道72。此外，该第二层70位于所述壁76上而该第一层68位于该第二层70上。在此情况下，在该第一层68吸收通过该入口通道72的废气中所含的部分烃而在该第二层70氧化其他部分烃。之后，从中去除了一定量烃的废气从该微粒过滤器60通过该出口通道74排出。与图2和图3所示的微粒过滤器60相比，图4所示的微粒过滤器60能在高温下吸收烃。
在下文中，将详细描述根据本发明各种实施方式的所述DOC40和废气系统的操作。
图5为示意图，该示意图用于解释当废气温度低时根据本发明的各种实施方式的排气系统操作的，而图6为示意图，该示意图用于解释当废气温度高时根据本发明的各种实施方式的排气系统操作。
如图5和图6所示，根据本发明的各种实施方式的DOC40包括载体42、第三层44和第四层46。
可以使用在用于车辆的氧化催化剂中的载体作为载体42。所述第三层44位于载体42上而在该第三层44上涂置第二烃捕集器。该第二烃捕集器就材料组成、物理尺寸、重量、比例和/或其他化学和物理参数而言可以与该第一烃捕集器相同或可以与其不同。在各种实施方式中，使用β沸石作为第二烃捕集器。所述β沸石具有12环结构并包括二氧化硅(SiO2)和氧化铝(Al2O3)。在各种实施方式中，二氧化硅与氧化铝的重量之比约为24-38％。所述第二烃捕集器在低于预定温度(即，约250℃)的温度下吸收烃并在高于或等于预定温度的温度下释放所吸收的烃。
所述第四层46位于所述第三层44上并且在该第四层46上涂置所述第二氧化催化剂。该第二氧化催化剂就材料组成、物理尺寸、重量、比例和/或其他化学和物理参数而言可以与该第一氧化催化剂相同或不同。可以使用在用于车辆的排气系统中的氧化催化剂作为第二氧化催化剂。所述包含铂(Pt)和钯(Pd)的氧化催化剂被广泛用于车辆的排气系统，但不限于此。
在各种实施方式中，所述β沸石的量约为涂层量的30-50％，但不限于此。本文中，所述涂层的量为该β沸石的量和该第二氧化催化剂的量的总和。
如图5所示，当废气温度较低时(即，废气的温度低于预定温度，即，约250℃)，在该第四层46和该第二层70氧化废气中所含的部分烃，并在该第三层44和该第一层68吸收废气中所含的其他部分烃。
在此状态下，如果废气的温度变较高(即，废气的温度变为高于或等于预定温度)，释放在该第三层44和该第一层68吸收的烃而在该第四层46和该第二层70氧化所释放的烃和废气中所含的其他部分烃。因此，废气的温度进一步升高而该微粒过滤器60的再生平稳进行。
图7为表示在根据本发明的各种实施方式的排气系统中相互一体地构成的柴油氧化催化剂和微粒过滤器的示意图。
如图7所示，所述的DOC4和微粒过滤器60可以相互一体地构成。在各种实施方式中，该DOC40位于该微粒过滤器60的前面。
图8示出了示例性微粒过滤器的出口温度对怠速运行时间图，其用于具有根据本发明的示例性排气系统的车辆以怠速状态运行并且一段时间后再生该示例性微粒过滤器的情况下。
如图8所示，起初不进行怠速运行，所述微粒过滤器60的出口温度约为460℃。在此情况下，由于通过该微粒过滤器60的废气的温度低于再生温度(约600℃)，因此该微粒过滤器60未被再生。
两小时怠速运行之后，所述微粒过滤器60的出口温度高于再生温度，该微粒过滤器60被再生。在怠速运行中，由于废气的温度低，在该第三层44和该第一层68吸收废气中所含烃。在此状态下，如果进行后喷射以再生该微粒过滤器60，则会升高废气的温度并且释放并氧化在该第三层44和该第一层68吸收的烃。通过在此过程产生的氧化热快速将废气的温度升高至高于再生温度。
图9示出了用于具有根据本发明的各实施例的车辆的示例性微粒过滤器的出口温度对时间图。
如图9所示，由于怠速运行，在x区域废气的温度较低。即，在x区域，在所述第三层44和所述第一层68吸收废气中所含烃。
所述控制部分90进行了后喷射以在y区域再生所述微粒过滤器60。此时，由于释放并氧化了在该第三层44和该第一层68吸收的烃，因此废气的温度快速升高。
由于在z区域的废气温度高于或等于再生温度，因此所述微粒过滤器60被再生。
如前文所述，根据本发明的各种实施方式，能将在以怠速状态或以低速/低负载状态运行的车辆中的废气的温度升高至高于或等于再生温度而不使用大量燃料。因此，可以避免恶化燃料的经济性。
此外，可以通过有效再生该微粒过滤器可以改善发动机性能并防止微粒过滤器的损坏。
为了解释的方便和所附权利要求书中的精确限定，术语“高”、“低”、“内”、“外”等等被用于结合示出在附图中的部件位置而描述具体实施例中的这些部件。
前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并非意欲穷尽，或者将本发明严格限制为所公开的具体形式，显然，根据上述教导可能进行很多改变和变化。选择示例性实施方案并进行描述是为了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示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (20)

1.一种用于车辆的微粒过滤器，其包括：
第一层，其由在低温下吸收废气中所含部分烃的第一烃捕集器组成；和
第二层，其由氧化所述废气中所含烃的第一氧化催化剂组成，
其中在高温下释放在所述第一层吸收的烃，并且在升高所述废气温度的第二层氧化所释放的烃。
2.根据权利要求1所述的微粒过滤器，其中所述第一烃捕集器为β沸石。
3.根据权利要求2所述的微粒过滤器，其中所述β沸石包含二氧化硅和氧化铝，并且所述二氧化硅与氧化铝的重量之比约为24-38％。
4.根据权利要求2所述的微粒过滤器，其中所述β沸石的量约为涂层的30-50％。
5.根据权利要求1所述的微粒过滤器，其还包括：
至少一个入口通道，其具有一个开口端和一个闭合端，所述废气通过所述开口端流入；
至少一个出口通道，其具有一个闭合端和一个开口端，所述废气通过所述开口端流出；和
壁，其界定了毗邻的所述至少一个入口通道和所述至少一个出口通道之间的边界，并且构造成允许所述废气从所述至少一个入口通道流向所述至少出口通道，
其中所述第一层和所述第二层分别布置在所述至少一个入口通道的内圆周和所述至少一个出口通道的内圆周的至少之一上。
6.根据权利要求5所述的微粒过滤器，其中所述第一层和所述第二层布置在所述至少一个入口通道的内圆周，其中所述第一层布置在所述壁上，而所述第二层布置在所述第一层上。
7.根据权利要求5所述的微粒过滤器，其中所述第一层布置在所述至少一个入口通道的内圆周而所述第二层布置在所述至少一个出口通道的内圆周。
8.根据权利要求5所述的微粒过滤器，其中所述第一层和所述第二层布置在所述至少一个入口通道的内圆周，其中所述第二层布置在所述壁上，而所述第一层布置在所述第二层上。
9.根据权利要求5所述的微粒过滤器，其中所述壁具有约50％或以上的孔隙率。
10.一种排气系统，其包括：
氧化催化剂，其氧化废气中所含的材料；和
布置在所述氧化催化剂下游的如权利要求1所述的微粒过滤器。
11.根据权利要求10所述的排气系统，其中所述氧化催化剂包括：
第三层，其由在低温下吸收所述废气中所含烃的第二烃捕集器组成；和
第四层，由氧化所述废气中所含烃的第二氧化催化剂组成，
其中在高温下释放在所述第三层所吸收的烃而在升高所述废气温度的第四层和第二层氧化所释放的烃。
12.根据权利要求11所述的排气系统，其中所述第二烃捕集器为β沸石。
13.根据权利要求12所述的排气系统，其中所述β沸石包含二氧化硅和氧化铝，并且所述的二氧化硅与氧化铝的重量之比约为24-38％。
14.根据权利要求12所述的排气系统，其中所述β沸石的量约为涂层的量30-50％。
15.根据权利要求12所述的排气系统，其中所述第三层布置在载体上而所述第四层布置在所述第三层上。
16.根据权利要求11所述的排气系统，其中一体地构成所述微粒过滤器和所述氧化催化剂，所述氧化催化剂布置在所述微粒过滤器前面。
17.根据权利要求5所述的微粒过滤器，其中所述壁由多孔材料构成以使所述废气能通过所述壁但所述废气中所含的微粒物质不能通过所述壁。
18.根据权利要求10所述的排气系统，其中所述氧化催化剂为柴油氧化催化剂。
19.根据权利要求18所述的排气系统，其中一体地构成所述微粒过滤器和所述氧化催化剂，所述柴油氧化催化剂布置在所述微粒过滤器前面。
20.根据权利要求1所述的微粒过滤器，其中所述用于释放在所述第一层所吸收烃的高温约为600℃或以上。
CN201110409287XA 2011-05-18 2011-12-09 用于车辆的微粒过滤器和使用该微粒过滤器的排气系统 Pending CN102787885A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2011-0046889 2011-05-18
KR1020110046889A KR20120128938A (ko) 2011-05-18 2011-05-18 차량용 매연 필터 및 이를 포함하는 배기 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102787885A true CN102787885A (zh) 2012-11-21

Family

ID=47087873

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110409287XA Pending CN102787885A (zh) 2011-05-18 2011-12-09 用于车辆的微粒过滤器和使用该微粒过滤器的排气系统

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20120294771A1 (zh)
KR (1) KR20120128938A (zh)
CN (1) CN102787885A (zh)
DE (1) DE102011056023A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106500971A (zh) * 2016-05-17 2017-03-15 上海为默机械科技有限公司 一种柴油颗粒捕集器的积碳再生及热疲劳仿真测试系统

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9003777B2 (en) * 2013-02-05 2015-04-14 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for an exhaust gas treatment system
GB2514177A (en) 2013-05-17 2014-11-19 Johnson Matthey Plc Oxidation catalyst for a compression ignition engine
KR20160066243A (ko) * 2014-12-02 2016-06-10 현대자동차주식회사 디젤 하이브리드 자동차의 매연필터 재생방법
BR112017028256A2 (pt) * 2015-07-02 2018-09-04 Johnson Matthey Plc adsorvedor de nox passivo, sistema de escape para motores de combustão interna, método para reduzir nox em um gás de escape, e, catalisador
KR101916049B1 (ko) * 2015-12-14 2018-11-07 현대자동차 주식회사 촉매가 코팅된 매연 필터

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5582003A (en) * 1994-04-28 1996-12-10 Corning Incorporated Temperature actuated zeolite in-line adsorber system
US20050031514A1 (en) * 2003-08-05 2005-02-10 Engelhard Corporation Catalyzed SCR filter and emission treatment system
CN101365527A (zh) * 2005-11-10 2009-02-11 巴斯福催化剂公司 具有超薄催化氧化涂层的柴油机微粒过滤器
CN101733166A (zh) * 2008-11-21 2010-06-16 现代自动车株式会社 柴油机氧化催化剂以及配备该催化剂的排气系统

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3008803A (en) * 1959-07-17 1961-11-14 Union Carbide Corp Crystalline zeolite b
US5244852A (en) * 1988-11-18 1993-09-14 Corning Incorporated Molecular sieve-palladium-platinum catalyst on a substrate
KR101084649B1 (ko) 2009-10-29 2011-11-17 유철상 운전자 인식에 의한 차량 안전 제어장치와 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5582003A (en) * 1994-04-28 1996-12-10 Corning Incorporated Temperature actuated zeolite in-line adsorber system
US20050031514A1 (en) * 2003-08-05 2005-02-10 Engelhard Corporation Catalyzed SCR filter and emission treatment system
CN101365527A (zh) * 2005-11-10 2009-02-11 巴斯福催化剂公司 具有超薄催化氧化涂层的柴油机微粒过滤器
CN101733166A (zh) * 2008-11-21 2010-06-16 现代自动车株式会社 柴油机氧化催化剂以及配备该催化剂的排气系统

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106500971A (zh) * 2016-05-17 2017-03-15 上海为默机械科技有限公司 一种柴油颗粒捕集器的积碳再生及热疲劳仿真测试系统

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120128938A (ko) 2012-11-28
DE102011056023A1 (de) 2012-11-22
US20120294771A1 (en) 2012-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9145814B2 (en) System and method of defulfurizing lean NOx trap
US20150143798A1 (en) System and method of purifying exhaust gas
CN103883380B (zh) 发动机排气温度的控制方法和系统
US8528321B2 (en) Exhaust purification system for internal combustion engine and desulfurization method for the same
US20110035941A1 (en) Exhaust Treatment device Facilitating Through-Wall Flow
CN102016252B (zh) 废气净化方法及废气净化系统
JP2006009802A (ja) フィルタシステム
CN102787885A (zh) 用于车辆的微粒过滤器和使用该微粒过滤器的排气系统
JP2006526102A (ja) 粒子トラップの再生
CN101987281B (zh) 纯化废气中氮氧化物的方法以及操作该方法的排气系统
US11125173B2 (en) Exhaust gas purification system for vehicle and method of controlling the same
US8950173B2 (en) Integrated exhaust gas after-treatment system for diesel fuel engines
JP2009513868A (ja) 自動車の排気ガスの酸化窒素を処理するための装置
US7448201B2 (en) Honeycomb body and method for treating a fluid
KR101807053B1 (ko) 배기 가스 정화 장치 및 그 재생 방법
US8763373B2 (en) System for purifying exhaust gas and method for controlling the same
SE527367C2 (sv) Motordrivet fordon och metod med fragmenterad insprutning av kolväten för optimerad oxidering av kvävemonoxid i avgasefterbehandlingssystem
CN101304800B (zh) 耐热排放过滤方法及装置
KR101806180B1 (ko) 배기 가스 정화 장치
JP5608962B2 (ja) 排気ガス浄化システム
CN103912343B (zh) 内燃机发动机催化转化器及具有该转化器的废气净化装置
KR102598405B1 (ko) 자동차의 배기가스 정화장치 및 그 제어방법
KR101091633B1 (ko) 질소 산화물 저감 촉매 및 이를 이용한 배기 장치
MXPA06014886A (es) Metodos para regenerar un absorbente de nox.
EP2902600B1 (en) Exhaust purification device of internal combustion engine

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20121121