[發明專利]部分壁流式過濾器和方法

無效

• 申請號: 200980120122.1
• 申請日: 2009-05-15
• 公開（公告）號: CN102046263A
• 公開（公告）日: 2011-05-04
• 發明（設計）人: I·Z·阿邁德;D·M·比爾;A·K·海貝爾;P·坦登
• 申請（專利權）人: 康寧股份有限公司
• 主分類號: B01D46/24
• 分類號: B01D46/24
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 韋東;崔佳佳

相關申請的交叉引用

本申請要求2008年5月29日提交的美國臨時申請第61/057,079號的優先權。

發明領域

本發明一般涉及用來過濾廢氣的壁流式過濾器，更具體地涉及具有一些堵塞通道和一些未堵塞通道的壁流式過濾器。

背景技術

柴油機排氣系統可包括例如用于從柴油機廢氣中去除微粒如煙灰的柴油機微粒過濾器(DPF)。最廣泛使用的DPF是壁流式過濾器。常規的壁流式過濾器包括陶瓷蜂窩體，其具有由多個相交的多孔壁形成的縱向、大致平行的孔道(cell?channel)。所述孔道通常用陶瓷性堵塞水泥堵塞，以在蜂窩體的端面形成棋盤格模式的堵塞。過濾器的單元孔道通常在蜂窩體的入口端面具有一些未被堵塞的末端，本文稱為“入口通道”。同樣地，通常堵塞所述孔道的其余末端，以在一些末端未堵塞的蜂窩體基材的出口端面形成棋盤格模式的堵塞，本文稱為“出口通道”。使用過程中，含夾帶的煙灰顆粒的廢氣進入(未堵塞)入口通道，流過多孔壁(即壁流)，進入出口通道，從(未堵塞)出口通道離開，其中所述多孔壁截留了廢氣中夾帶的一部分顆粒。在常規壁流式過濾器設計中，每個通道在交替末端被堵塞。在該常規設計中，廢氣進入入口端上的開放通道。所述入口通道在出口端被堵塞，于是氣體被迫流過多孔壁進入出口端開放但入口端堵塞的相鄰通道以離開過濾器。微粒物質的過濾隨著氣體被迫通過多孔壁完成。通過常規壁流式過濾器已經實現了大于90％的過濾效率。

可徹底清潔常規壁流式過濾器以防止過濾器被堵塞，并在過濾器中保持合適的壓降，使其處于規定限度以下。過濾器中壓降升高通常導致施加于發動機的背壓升高，如果不加以控制，可導致功率損耗。一種已知的徹底清潔過濾器的方法是通過熱再生(下文稱為“再生”)去除過濾器中捕獲的煙灰。再生可以是“被動的”、“主動的”或其組合。在“被動”再生中，廢氣進入過濾器時的入口溫度足夠高，以致于一旦滿足穩定的狀態條件，廢氣本身可啟動壁流式過濾器中捕獲的煙灰發生大致連續的燃燒。在“主動”再生中，過濾器的位置使過濾器的溫度較低，可能需要額外的能量輸入以將廢氣(和過濾器)的溫度升高到可引起過濾器中捕獲的煙灰燃燒的水平。通常，通過向廢氣中后注入燃料以及在過濾器上游設置柴油氧化催化劑來提供額外的能量輸入。

基于“主動”再生的柴油機排氣系統已經成為工業標準，原因在于它們能在較低的廢氣溫度下理想運轉，并通過實施再生在不同的發動機工作循環下確保合適的煙灰去除作用。另一方面，“主動”再生伴有燃料經濟性缺陷。此外，常規過濾器可具有相對較高的背壓。相應地，需要運轉過程中發生較少再生事件的系統和過濾器，還需要具有較低背壓的過濾器。

發明內容

在一個廣泛的方面，本文公開一種部分壁流式過濾器，其包含一些堵塞通道和一些未堵塞的流通通道。所述部分壁流式過濾器包括形成通道的多個多孔壁，其中一些通道是堵塞通道，一些是未堵塞的流通通道，所述多孔壁還包括t壁≤305μm，MPD≤20μm，％P≥50％和CD≥250cpsi，其中t壁是多孔壁的橫向厚度，MPD是多孔壁的平均孔徑，％P是多孔壁的總孔隙率，CD是通道的孔密度。

在某些壁流式過濾器的實施方式中，所述過濾器包括一些未堵塞通道和一些堵塞通道，其中所述堵塞通道包括鄰近所述部分壁流式過濾器入口端堵塞的一些通道和鄰近出口端堵塞的其它通道。

根據另一個方面，提供一種操作排氣系統的方法，包括提供具有形成通道的多個多孔壁的部分壁流式過濾器，其中一些通道是排廢線中的堵塞通道，一些是未堵塞的流通通道，所述多孔壁還包括t壁≤305μm，MPD≤20μm，％P≥50％和CD≥250cpsi，其中t壁是多孔壁的橫向厚度，MPD是多孔壁的平均孔徑，％P是多孔壁的總孔隙率，CD是通道的孔密度。

從以下說明和所附權利要求不難了解其它特征和優點。

附圖簡述

以下所述的附圖顯示示例性的實施方式，不應認為限制本發明的范圍。為了清楚和簡明起見，附圖不一定按比例繪制，附圖的某些特征和某些視圖可按比例放大顯示或示意性顯示。

圖1A和1B是示例性實施方式所述的柴油機排氣系統的示意圖。

圖2A和2B是用于圖1A和1B的排氣系統的部分壁流式過濾器的透視圖。

圖3是示例性實施方式所述的部分壁流式過濾器的另一個實施例。

圖3A-3D是示例性實施方式所述的部分壁流式過濾器可采用的堵塞模式的實施例。

圖4A顯示圖2A和2B的部分壁流式過濾器兩端均采用的部分堵塞模式。

圖4B和4C顯示部分壁流式過濾器兩端均采用的替代部分堵塞模式。