柴油机氧化催化器和处理发动机排气的方法
【专利摘要】一种柴油机氧化催化器包括入口侧、出口侧和至少一个从所述入口侧延伸到所述出口侧的通道，所述通道包括第一非催化部分，该第一非催化部分从所述入口侧延伸到第二催化部分。还提供了一种处理发动机排气的方法。
【专利说明】柴油机氧化催化器和处理发动机排气的方法
【技术领域】
[0001]本发明总体上涉及一种柴油机氧化催化器(DOC)和处理发动机排气的方法，并且更具体地，涉及一种具有至少一个通道的D0C，所述通道包括第一非催化被部分，该第一非催化部分从所述DOC的入口侧延伸到所述通道的第二催化部分。
【背景技术】
[0002]DOC易受烟尘和碳氢化合物颗粒的堵塞。这些颗粒倾向于聚集在DOC的催化入口端。发明人已经发现，在DOC入口端处的堵塞可能是特别成问题的，因为作用在位于DOC通道入口端处的堵塞物上的压力向量倾向于与堵塞颗粒的最大表面相垂直，这可能使得难以排出所述颗粒。
[0003]发明人已意识到提供一种如下DOC的需求，该DOC有助于避免在所述DOC入口端的堵塞,从而如果有颗粒,则颗粒被进一步收集在远离入口端的DOC通道内侧。
【发明内容】
[0004]根据本发明的一个方面，一种柴油机氧化催化器包括入口侧、出口侧和至少一个从所述入口侧延伸到所述出口侧的通道，所述通道包括第一非催化部分，该第一非催化部分从所述入口侧延伸到第二催化部分。
[0005]根据本发明的另一个方面，一种处理发动机排气的方法，该方法包括将发动机排出的气体引导入柴油机氧化催化器的通道中，所述通道从所述柴油机氧化催化器的入口侧延伸到出口侧，所述通道包括第一非催化部分，该第一非催化部分从所述入口侧延伸到第二催化部分。
【专利附图】
【附图说明】
[0006]通过阅读结合附图的如下详细描述，本发明的特征和优点将被很好地理解，在所述附图中相同的附图标记指示相同的元件，其中:
[0007]图1为根据本发明的一个方面的柴油机氧化催化器的透视图；
[0008]图2A为根据本发明的一个方面的柴油机氧化催化器的局部侧向剖面图，该剖面图取于图2B示出的DOC俯视图的2A-2A截面；
[0009]图3为根据本发明的一个方面的柴油机氧化催化器的通道的侧向剖面图；
[0010]图4为根据本发明另一个方面的柴油机氧化催化器的通道的侧向剖面图；
[0011]图5A为根据本发明另一个方面的柴油机氧化催化器的通道的侧向剖面图，和图5B为在所述通道第一部分处的催化剂失活之后的图5B通道的侧向剖面图；
[0012]图6A为根据本发明的一个方面的柴油机氧化催化器的侧向剖面图，示出了在DOC的通道中的堵塞物；和
[0013]图6B为根据现有技术的柴油机氧化催化器的侧向剖面图，示出了在DOC的通道中的堵塞物。【具体实施方式】
[0014]图1中示出根据本发明的一个方面的柴油机氧化催化器(DOC) 21。该DOC包括入口侧23、出口侧25和至少一个通道27，通常为多个通道，其从所述入口侧延伸到所述出口侦U。通道27包括第一非催化部分29，第一非催化部分29从入口侧23延伸到第二催化部分31。在提供多个通道27的情况下，通常所有通道将具有第一非催化部分29和第二催化部分。第二部分31 —般从第一部分29延伸通过所述通道的长度，即延伸到通道27的出口侧25。通道27的第一部分29 —般比第二部分31短。因为通道27的第一部分29是非催化的，烟尘和碳氢化合物沉积物将倾向于位于所述通道内侧更深处，在所述通道的催化的第二部分31附近。
[0015]在所述DOC入口侧23处的多个通道27的第一端33至少部分地限定入口表面35。如图2A所示，入口表面35在如下意义上可为非平面的:限定通道27第一端33的边缘不需要都终止在同一平面中。因此，通道27中的一些可具有与其它通道不同的长度。非平面入口表面35可为非平面的，以使其具有形成于其中的非随机图案，例如图2B中所示的同心圆37和线39的凹陷的图案，所述凹陷被设置在入口表面主要部分41之下。可以以任何适当的方法形成非平面的入口表面35，例如在铸造DOC时形成或通过机械加工平面表面而形成。
[0016]在具有多个通道27，其中的每个具有第一非催化部分29和第二催化部分31的情况下，对于所述多个通道中的每个，所述第一部分一般将从所述入口侧延伸基本相同的距离到所述第二部分，除非入口表面35是非平面的，在这种情况下，在所有通道中，所述第一部分可能不具有相同的长度。因为出口侧25的表面一般为平面，因此所有通道的第二部分31 一般具有相同长度。
[0017]可以以任何适当的方式形成所述D0C。例如，如图3所示，所述DOC可包括限定通道27’的基底43’和至少在所述通道第二部分31’处被施加至该基底的催化剂45’。在图3的实施方式中，在通道27的第一部分29’处没有提供催化剂，或者催化剂被从基底43’移除。例如，通过用催化剂洗涂(wash-coating)所述基底和将所述基底浸溃在催化剂中这两种方式中的至少一种，可将催化剂45’施加至基底43’。通道27’的第一部分29’未被洗涂或浸溃在催化器中，以使仅在通道的第二部分31’上有催化剂。可选地，例如可机械地或化学地移除在第一部分29’上的催化剂。
[0018]如图4所示，通道27”可具有如下的涂层47”，在所述通道第一部分29”处的基底43”上，催化剂45”不能粘附至该涂层，而催化剂可粘附至所述通道的第二部分31”上。可选地，可通过如下方式制造所述DOC:首先如图5A所示，在基底43 ”’的全部表面上提供催化剂45”’，和如图5B所示，通过之后使所述催化剂失活而使通道27”’的第一部分29”’被制造为非催化的，以使失活的催化剂45a”’存在于所述通道的第一部分处，且活性催化剂45b”’存在于所述通道的第二部分31”’处。
[0019]如图6A所示，在根据本方明的一个方面的处理发动机排气的方法中，气体被从发动机排入D0C21的通道27中。通道27从入口侧23延伸到D0C21的出口侧25，且包括从所述入口侧延伸到第二催化部分31的第一非催化部分29。
[0020]尽管不希望被理论所束缚，但认为本发明有助于避免DOC通道中的堵塞，这是因为，如图6A所示，如果堵塞进一步开始于通道27的内侧，而不是在通道的入口端处，则堵塞物53将倾向于提高通道中的排气的局部空速，并将有助于破碎所述堵塞物。而且，如果所述局部排气速率本身不足以释放堵塞物53，则通道27内的压力将倾向于增加到使大部分排气流穿过其它通道。一旦所有的通道27被堵塞，则局部压力将升高且速率将下降。堵塞物53将承受基本平行于主要堵塞物表面的压力向量P，压力向量P在堵塞物上施加倾向于将其从通道27的侧壁上移开的剪切力。而且，如果堵塞发生在通道内侧的一些点上，形成所述通道的膜的特性通常会使通道的开口部分将仍然发挥作用，因此降低的效率会发生，但功能会被保留。
[0021]相比之下，如图6B所示，如通常发生在常规DOC中的，如果堵塞物53形成在D0C121入口侧123处的催化入口表面135上，则增加的压力将堵塞物向通道127自身推压。测试表明，堵塞物53能够承受该具有压力向量P的压力，压力向量P垂直于系统损坏点的堵塞物的主表面。
[0022]在本申请中，诸如“包括”的术语的使用是开放式的，旨在与诸如“包含”的术语具有相同的含义，并且不排除其它结构、材料或操作的存在。相似地，虽然使用诸如“可”或“可以”的术语旨在表述为开放式的，并体现结构、材料或操作不是必需的，但不使用这种术语也不旨在体现结构、材料或操作是至关重要的。在结构、材料或操作在目前被认为是至关重要的范围内，它们也被确定为至关重要的。
[0023]虽然已根据优选实施方式示例和描述了本发明，但应理解，在不背离如权利要求书中所限定本发明范围的情况下，其中可以做出变体和改变。
【权利要求】
1.一种柴油机氧化催化器，其包括: 入口侧； 出口侧；和 至少一个从所述入口侧延伸到所述出口侧的通道，所述通道包括第一非催化部分，该第一非催化部分从所述入口侧延伸到第二催化部分。
2.根据权利要求1所述的柴油机氧化催化器，其包括多个从所述入口侧延伸到所述出口侧的通道。
3.根据权利要求1所述的柴油机氧化催化器，其中在所述柴油机氧化催化器入口侧处的所述多个通道的第一端至少部分地限定入口表面。
4.根据权利要求3所述的柴油机氧化催化器，其中所述入口表面是非平面的。
5.根据权利要求4所述的柴油机氧化催化器，其中在铸造所述柴油机氧化催化器时形成所述非平面入口表面。
6.根据权利要求4所述的柴油机氧化催化器，其中通过机械加工表面形成所述非平面入口表面。
7.根据权利要求4所述的柴油机氧化催化器，其中所述多个通道的第一端为根据非随机图案的凹陷和非凹陷中的一种。
8.根据权利要求2所述的柴油机氧化催化器，其中所述多个通道不全具有相同的长度。
9.根据权利要求2所述的柴油机氧化催化器，其中所述多个通道中的每个包括第一非催化部分，该第一非催化部分从所述入口侧延伸到第二催化部分。
10.根据权利要求9所述的柴油机氧化催化器，其中对于所述多个通道中的每个，所述第一部分从所述入口侧延伸基本相同的距离到所述第二部分。
11.根据权利要求1所述的柴油机氧化催化器，其包括限定所述通道的基底，和在所述通道的第二部分处被施加至所述基底的催化剂。
12.根据权利要求11所述的柴油机氧化催化器，其包括如下的涂层，在所述通道的第一部分处的基底上，所述催化剂不能粘附至所述涂层。
13.根据权利要求11所述的柴油机氧化催化器，其中，通过向在所述通道第一部分处的基底提供所述催化剂，和之后使所述催化剂失活，从而将所述通道的第一部分制成非催化的。
14.根据权利要求11所述的柴油机氧化催化器，其中，通过向在所述通道第一部分处的基底提供所述催化剂，和之后移除所述催化剂，从而将所述通道的第一部分制成非催化的。
15.根据权利要求11所述的柴油机氧化催化器，其中，通过用所述催化剂洗涂所述基底和将所述基底浸溃在所述催化剂中这两种方式中的至少一种，将所述催化剂施加至所述基底。
16.根据权利要求15所述的柴油机氧化催化器，其中所述通道的第一部分没有被洗涂或浸溃在所述催化剂中。
17.根据权利要求1所述的柴油机氧化催化器，其中所述通道的第一部分比所述通道的第二部分短。
18.—种处理发动机排气的方法，该方法包括将所述发动机排出的气体引导入柴油机氧化催化器的通道中，所述通道从所述柴油机氧化催化器的入口侧延伸到出口侧，所述通道包括第一非催化部分，该第一非催化部分从所述入口侧延伸到第二催化部分。
19.根据权利要求18所述的处理发动机排气的方法，其中所述柴油机氧化催化器包括多个从所述入口侧延伸到所述出口侧的通道，所述多个通道中的每个包括第一非催化部分，该第一非催化部分从所述入口侧延伸到第二催化部分，该方法包括将所述排气引入所述多个通道的每个中。
20.根据权利要求19所述的处理发动机排气的方法，其中，在所述柴油机氧化催化器入口侧处的所述多个通道的第一端至少部分地限定非平面入口表面，以使所述多个通道中的至少一些的第一端与所述通道的纵向轴线不垂直，并在与所述通道的纵向轴线基本平行的方向上引导所述 排气。
【文档编号】B01D53/94GK103945918SQ201180074031
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2011年10月6日 优先权日:2011年10月6日
【发明者】约翰·C·吉布尔, 太春, 杰弗里·A·赫伯 申请人:马克卡车公司