[发明专利]微粒过滤器和过滤微粒物质的方法

说明书

相关申请的交叉参考

本申请要求2009年10月22日提交的美国专利申请第12/604014号和2009年8月31日提交的美国临时专利申请第61/238362号的优先权。

技术领域

本发明一般涉及微粒过滤器，以及过滤微粒物质的方法。更具体地，本发明涉及用于捕集和燃烧发动机废气中所含微粒的微粒过滤器。

背景技术

环境方面的问题促使全世界很多地方的人对内燃机的排放提出要求。人们使用催化转化器除去废气中包含的许多污染物；但是，人们经常需要使用过滤器除去微粒物质，例如灰和烟炱。例如，人们经常在发动机系统中使用壁流式微粒过滤器从废气中除去微粒。这种壁流式微粒过滤器可用具有多条平行流动通道(有时称作孔道)的基材制成，所述平行流动通道由内部多孔壁限定。流动通道的入口端和/或出口端可有选择地加以堵塞，例如按照棋盘格图案堵塞，从而迫使废气一进入基材就通过所述内部多孔壁，所述多孔壁由此截留废气中的一部分微粒。

通过这种方式，人们发现壁流式微粒过滤器能够有效地从废气中除去微粒，例如灰和烟炱。但是，随着多孔壁和通道中捕集的微粒的量的增加，所述壁流式微粒过滤器上的压降增大。越来越高的压降会导致施加给发动机的背压逐渐增大，相应地降低发动机的性能。因此，通常在累积至过高的水平之前，用受控的再生工艺(即主动再生)对烟炱进行氧化，将其除去。

然而，许多发动机系统，例如改装系统、越野柴油机系统和汽油机系统，可能缺少精密的控制、精确的烟炱负载量测评方案和先进的再生策略，不能通过受控再生调节微粒过滤器因负载微粒而产生的压降。因此，在这样的系统中，为避免因烟炱过载而损害过滤器、发动机和/或后处理系统，可能需要提供在烟炱负载量较低的情况下具有较低压降的微粒过滤器。可能还需要提供这样一种微粒过滤器，它能使微粒物质避开烟炱负载量高的过滤器的捕集，直到该过滤器在正常驱动条件下自然再生(即被动再生)。

发明内容

本发明可以解决上述一个或多个问题，并且/或者能够展现上文所述的一种或多种合乎需要的特征。借助以下描述，其它的特征和/或优点将变得显而易见。

根据本发明的多个示例性实施方式，微粒过滤器可包含入口端、出口端以及设置并构造用来供流体从入口端流到出口端的多条平行通道，所述平行通道由构造用来捕集微粒物质的多个多孔壁限定。所述微粒过滤器可限定至少一个包含第一组通道的过滤区和至少一个包含第二组通道的旁通区，其中第一组通道中至少有一些通道在其一端被堵塞，第二组通道中的通道没有被堵塞，且所述多条平行通道中约有多于或等于70％的通道在其一端被堵塞。

根据本发明的多个其它的示例性实施方式，过滤微粒物质的方法可包括使流体流过微粒过滤器，所述微粒过滤器包含入口端、出口端以及设置并构造用来供流体从入口端流到出口端的多条平行通道，所述平行通道由构造用来捕集微粒物质的多个多孔壁限定，其中当微粒过滤器的微粒物质负载水平在约0g/L至约小于0.5g/L的范围内时，大部分流体流过微粒过滤器的至少一个第一区，而当微粒过滤器的微粒物质负载水平约大于或等于5g/L时，大部分流体流过微粒过滤器的不同于所述至少一个第一区的至少一个第二区。

其它的目的和优点将部分在随后的描述中陈述，部分由该描述可明显看出，或可通过实施本发明而了解到。借助所附权利要求中特别指出的要素和组合，将会认识和实现这些目的和优点。

应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都只是示例和说明性的，不构成对权利要求书的限制。

附图说明

可单独通过以下详述或通过以下详述和附图一起理解本发明。所含附图有助于进一步理解本发明，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图显示了一个或多个示例性的实施方式，与描述一起用来解释各种原理和操作。在附图中：

图1是本发明的微粒过滤器的一个示例性实施方式的透视图；

图2是沿图1中的线2-2截取的图1所示微粒过滤器的纵截面示意图；

图3是本发明的微粒过滤器的另一个示例性实施方式的顶视图；

图4就本发明的微粒过滤器的过滤效率随烟炱负载量的变化关系，比较了从模型数据和实验测试得到的结果。

具体实施方式