柴油微粒過濾器總成的製作方法
2023-10-08 16:02:59
專利名稱：柴油微粒過濾器總成的製作方法
技術領域：
柴油微粒過濾器總成
技術領域：
本發明總體上涉及排氣處理系統，尤其涉及在該系統中使用的柴油微粒過濾器總 成。
背景技術：
如本領域所知，當今大多數當前的柴油排氣處理系統包括柴油氧化催化劑(D0C， Diesel Oxidation Catalyst)及隨後的柴油微粒過濾器(DPF, DieselParticulate Filter)。DPF包括帶有在進口通道處封閉的出口端和在出口通道處封閉的進口端的基體 (有時稱為基體磚或磚)。排氣流通過進口通道，穿過單元壁並且隨後通過出口通道離開。 微粒被過濾在進口通道內。同樣如本領域所知，微粒過濾器用於內燃發動機的排氣系統內，特別是柴油發動 機(柴油微粒過濾器或DPF)以捕集並且去除主要由碳質材料形成的微粒物質。隨著發動 機排氣通過DPF，微粒被捕集在過濾器內並且隨時間聚集。這會導致排氣流穿過DPF的阻力 增大，並且因此增加發動機上的背壓。背壓的增加對發動機運轉，特別是對燃料消耗具有不 良影響。為了將背壓降低至可接受水平，通過燃燒聚集的微粒(其大部分為可燃的)周期 性地再生DPF。同樣如本領域所知，常規的堇青石或碳化矽DPF系統需要經歷再生過程以燃燒掉 聚集在DPF壁表面的煙粒。該程序帶來一些相關的問題1.燃料消耗，因為無論是通過後 噴射或下管噴射柴油燃料都會產生較高的排氣溫度。通常燃料消耗範圍在3%-5% ;2.由 較差的流動一致性導致的不平均分布的碳煙將導致DPF基體內較高的溫度梯度，並且導致 耐用性問題例如裂紋故障(ring-off-crack failure) ；3.在DPF再生期間發現非常低的或 甚至負的NOx轉換效率，通常佔用多於10分鐘。這對標準III排放要求成為一個問題。
實用新型內容本實用新型可解決上述一些問題。根據本實用新型一方面，提供了一種柴油微粒 過濾器總成。該柴油微粒過濾器總成包括殼體和過濾器結構，該過濾器結構設置於殼體內 用於當接收的排氣沿殼體的縱長軸穿過殼體時捕集接收的排氣內的微粒材料。過濾器結構 具有收集微粒而通過氣體的材料形成的壁。該壁通過排氣部分同時在這種通過的排氣內捕 集微粒材料。該壁與接收的排氣的方向傾斜設置。根據本實用新型另一方面，提供了一種柴油微粒過濾器總成。該柴油微粒過濾器 總成包括殼體；過濾器結構，該過濾器結構設置於殼體內用於當接收的排氣沿殼體的縱長 軸穿過殼體時捕集接收的排氣內的微粒材料。過濾器結構形成多個由收集微粒而通過氣體 的材料形成的壁所分隔的通道。壁將排氣部分從通道中一個傳送至通道中相鄰的另一個， 同時在這種通過的排氣內捕集微粒材料，壁與接收的排氣的方向傾斜設置。根據本實用新型再一方面，提供了一種柴油微粒過濾器總成。該柴油微粒過濾器 總成包括具有用於從柴油發動機接收排氣進氣流的進口的殼體；過濾器結構，該過濾器結構設置於殼體內用於當接收的排氣穿過殼體的出口進入至出氣流時捕集接收的排氣內 的微粒材料，進氣流和出氣流沿殼體的縱長軸設置。該過濾器結構形成多個用於通過接收 的排氣部分的通道，通道由收集微粒而通過氣體的材料形成的多孔壁分隔，壁將排氣部分 從通道中一個傳送至通道中相鄰的另一個，同時在這種通過的排氣內捕集微粒材料。通道 中每一個的分離壁與接收的排氣的方向傾斜設置。在一個實施例中，通道具有進口通道部分和出口通道部分，進口通道部分在出口 通道部分的上遊。在一個實施例中，總成具有除所述多個通道之外的主通道，主通道設置在殼體的 內壁和過濾器結構之間。在一個實施例中，收集微粒而通過氣體的材料為紙。 在一個實施例中，過濾器結構可移除地安裝在殼體內。根據本實用新型另一方面，提供了一種柴油微粒過濾器總成。該柴油微粒過濾器 總成包括殼體；接收排氣的進氣流的進口 ；設置於殼體內用於捕集在排氣中接收的微粒 材料的過濾器結構，其中過濾器結構包括至少一個多孔材料的摺疊片材；釋放排氣穿過過 濾器結構的出口 ；由過濾器結構形成的多個通道，多個通道中每一個均具有進口通道部分 和下遊出口通道部分，並且進口通道部分和下遊出口通道部分由摺疊片材形成的分離壁分 隔；其中排氣進氣流在穿過出口釋放之前穿過多個通道。在一個實施例中，摺疊片材沿殼體的縱長軸線設置，摺疊片材的一端可固定至殼 體鄰近進口的一部分，摺疊片材的相對端固定至殼體鄰近出口的相對部分，並且多個通道 的分離壁與殼體的縱長軸相傾斜，其中排氣的進氣流在穿過出口釋放之前穿過所述主通道 和所述多個通道。在一個實施例中摺疊片材位於圓柱形內，所述多個通道的分離壁可與殼體的縱向 軸相傾斜。本實用新型的柴油微粒過濾器的壓力損失比常規的DPF低，並且能達到高的DPF
捕集效率。結合附圖和下面的詳細說明提出了本實用新型的一個或多個實施例的細節。本實 用新型的其它特徵、目標和優點從詳細說明和附圖以及權利要求書中將變得顯而易見。
圖1為依照本實用新型的柴油微粒過濾器(DPF)的側向橫截面示意圖。圖IA為圖1的柴油微粒過濾器總成使用的過濾器結構內使用的多個通道中一個 的橫截面示意圖。圖IB為圖1的柴油微粒過濾器的立體示意圖。圖2為依照本實用新型的另一個實施例的過濾器結構的立體示意圖。圖2A為圖2的柴油微粒過濾器總成使用的多個通道中一個示例的立體示意圖。圖2B為圖2的柴油微粒過濾器總成使用的多個通道中一個示例的立體分解示意 圖；這種示意圖顯示多個通道中一個示例的進口通道部分和出口通道部分。
具體實施方式
多個視圖中的相同的參考標記指示相同的元件。現參考圖1、1A和1B，顯示了柴油微粒過濾器(DPF)總成10。該總成包括具有用 於接收來自柴油發動機(未顯示)的排氣的進氣流16的進口 14的兩片式殼體12 ；和位於 殼體12內用於捕集在接收的排氣(如所接收的在出口內穿過的排氣)中的微粒材料的過 濾器結構18，這樣接收的排氣通過出口，過濾的氣流20穿過殼體12的出口 22。進氣流16 和排出氣流20沿殼體12的縱軸設置。過濾器結構18 (這裡為多孔紙)成型有多個用於接收的排氣流16的部分穿過的 多個通道30、32和34。通道30、32和34具有用於接收氣流16的進口和用於排出過濾的氣 流20的出口，進口位於出口的上遊。通道34 (圖IA中更清楚地顯示一個示例)為通過收集微粒而通過氣體的材料形 成的多孔壁40彼此分離的一個。每一個通道34具有由如圖IA中更清楚顯示的指示為壁 40S的壁40的部分分隔的進口通道部分341和下遊的出口通道部分340。壁40將由箭頭 指示的排氣的部分從通道34中一個傳送至通道34的另一個相鄰通道，同時將該傳送的排 氣中的微粒材料捕集在分離壁40S中。這些通道34中每一個的分離壁40S沿與殼體12的 縱軸線M傾斜(並且因此與接收的排氣的方向傾斜，如圖IA中所示)的軸線38設置。更具體地，過濾器結構18具有除了多個通道32之外的主通道(例如通道30)，這 樣主通道30設置在殼體12的內壁42和過濾器結構18之間。取決於其將經歷多大的壓力 損失，排氣能夠在任何地方通過過濾器壁40。氣流總是朝向具有最低壓力降的路徑。如果 所有的排氣穿過上通道30的端部處，將存在大的壓力損失(隨著時間流逝，碳煙沉積將產 生甚至更大的壓力損失)；因此一部分排氣進入通道34(更具體地為進口通道部分341)並 且穿過分離壁40S至相鄰出口通道部分340，如箭頭35指示。如上所提，收集微粒而通過氣體的材料(即壁40)為紙。此外，過濾器結構18可 移除地安裝在可分離的兩件式殼體12，當其需要改變過濾器結構18。這裡，例如帶有100 個摺疊(通道)的0. 2m(高)χ0· 25m(寬)的過濾器的總面積將為100x0. 2x0. 25 = 5m2， 纖維紙的孔隙率可為大於80%，通過比常規的DPF低得多的壓力損失，DPF捕集效率能夠達 到 99. 9%。現參考圖2，顯示了柴油微粒過濾器結構18』的可替代實施例。這裡的過濾器結構 18』為具有多個通道34』的圓柱形過濾器結構並且作為可移除元件安裝在圓柱形殼體12』 內。圖2A和2B中顯示了一個示例通道34』。應該注意的是通道34』具有由分離壁40S分 隔的進口通道部分341和下遊出口通道部分340。壁40將排氣部分從通道34a中一個穿 過分離壁40S傳送至通道3 的另一個相鄰通道，同時捕集通過的排氣中的微粒材料。每 一個這樣的通道34的分離壁40S被扭曲並且也與接收的排氣的方向(由箭頭16指示)斜 交。在這裡，例如纖維紙DPF過濾器具有8」xl2」過濾器，帶有100個摺疊(通道)，總面積 為JxlOOxO. 1x0. 25 = 5平方米並且纖維紙的孔隙率能夠大於80%，DPF捕集效率能夠達 到99. 9%，比常規DPF更低的壓力損失。通道；34可以任何方便的方式綁起來，例如像用於將木條綁起來成為木水桶的鐵帶。已經描述了本實用新型的多種實施例。然而，應該明白地是在不偏離本實用新型 的實質和範圍下可作出多種修改。因此，其它實施例在下面的權利要求的範圍內。
權利要求1.一種柴油微粒過濾器總成，其特徵在於包含殼體；過濾器結構，所述過濾器結構設置於所述殼體內用於當接收的排氣沿所述殼體的縱 長軸穿過所述殼體時捕集所述接收的排氣內的微粒材料，所述過濾器結構具有收集微粒而 通過氣體的材料形成的壁，所述壁通過所述排氣部分同時在所述通過的排氣內捕集微粒材 料，所述壁與所述接收的排氣的方向傾斜設置。
2.如權利要求1所述的過濾器總成，其特徵在於，所述收集微粒而通過氣體的材料為 紙，所述過濾器結構可移除地安裝在所述殼體內。
3.一種柴油微粒過濾器總成，其特徵在於包含殼體；過濾器結構，所述過濾器結構設置於所述殼體內用於當接收的排氣沿所述殼體的縱長 軸穿過所述殼體時捕集所述接收的排氣內的微粒材料，所述過濾器結構形成多個由收集微 粒而通過氣體的材料形成的壁分隔的通道，所述壁將所述排氣部分從所述通道中一個傳送 至所述通道中相鄰的另一個，同時在所述通過的排氣內捕集微粒材料，所述壁與所述接收 的排氣的方向傾斜設置。
4.如權利要求3所述的過濾器總成，其特徵在於，所述總成具有除所述多個通道之外 的主通道，所述主通道設置在所述殼體的內壁和所述過濾器結構之間。
5.一種柴油微粒過濾器總成，其特徵在於包含具有用於從柴油發動機接收排氣進氣流的進口的殼體；過濾器結構，所述過濾器結構設置於所述殼體內用於當接收的排氣穿過所述殼體的出 口進入至出氣流時捕集所述接收的排氣內的微粒材料，所述進口和出口沿所述殼體的縱 長軸設置，所述過濾器結構形成多個用於通過所述接收的排氣部分的通道，所述通道由收 集微粒而通過氣體的材料形成的多孔壁分隔，所述壁將所述排氣部分從所述通道中一個傳 送至所述通道中相鄰的另一個，同時在所述通過的排氣內捕集微粒材料，所述通道中每一 個的所述分離壁與所述接收的排氣的方向傾斜設置。
6.如權利要求5所述的過濾器總成，其特徵在於，所述通道具有進口通道部分和出口 通道部分，所述進口通道部分在所述出口通道部分的上遊。
7.一種柴油微粒過濾器總成，其特徵在於包含殼體；接收排氣的進氣流的進口；設置於所述殼體內用於捕集在排氣中接收的微粒材料的過濾器結構，其中所述過濾器 結構包括至少一個多孔材料的摺疊片材；釋放排氣穿過所述過濾器結構的出口；由所述過濾器結構形成的多個通道，所述多個通道中每一個均具有進口通道部分和下 遊出口通道部分，並且所述進口通道部分和所述下遊出口通道部分由所述摺疊片材形成的 分離壁分隔；其中所述排氣進氣流在穿過所述出口釋放之前穿過所述多個通道。
8.如權利要求7所述的柴油微粒過濾器總成，其特徵在於，還包含設置於所述殼體的 內壁之間的主通道，所述摺疊片材沿所述殼體的縱長軸線設置，所述摺疊片材的一端固定至所述殼體鄰近所述進口的一部分，所述摺疊片材的相對端固定至所述殼體鄰近所述出口 的相對部分，並且所述多個通道的分離壁與所述殼體的縱長軸相傾斜，其中所述排氣的進 氣流在穿過所述出口釋放之前穿過所述主通道和所述多個通道。
9.如權利要求7所述的柴油微粒過濾器總成，其特徵在於，所述摺疊片材位於圓柱形 內，所述多個通道的分離壁與所述殼體的縱向軸相傾斜。
10.如權利要求7所述的柴油微粒過濾器總成，其特徵在於，所述多孔材料的摺疊片材 為紙，所述摺疊片材的表面積為5平方米並且所述紙的孔隙率大於80%。
專利摘要本實用新型提供了一種柴油微粒過濾器總成。該柴油微粒過濾器總成包括殼體和過濾器結構，該過濾器結構設置於殼體內用於當接收的排氣沿殼體的縱長軸穿過殼體時捕集接收的排氣內的微粒材料。過濾器結構具有收集微粒而通過氣體的材料形成的壁。該壁通過排氣部分同時在通過的排氣內捕集微粒材料。該壁與接收的排氣的方向傾斜設置。本實用新型的柴油微粒過濾器的壓力損失比常規的DPF低，並且能達到高的DPF捕集效率。
文檔編號F01N3/021GK201891469SQ20102020906
公開日2011年7月6日 申請日期2010年5月26日 優先權日2009年5月26日
發明者張小鋼 申請人:福特環球技術公司