相關(guān)申請的交叉引用

本申請要求2014年12月31日提交的題為“closecoupledsinglemoduleaftertreatmentsystem”的美國臨時申請第62/098,653號的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，該臨時申請的全部公開內(nèi)容通過引用并入本文。

本公開總體涉及用于內(nèi)燃(ic)發(fā)動機(jī)的廢氣后處理系統(tǒng)。

背景

在ic發(fā)動機(jī)(例如，柴油動力發(fā)動機(jī))中的燃燒過程期間，硫作為各種硫氧化物(sox)與一氧化碳(co)和烴類(hc)同時形成。通常，存在于廢氣中的sox的總量的97％-99％包含二氧化硫(so2)并且存在于廢氣中的sox的總量的1％-3％包含三氧化硫(so3)。因此，具有較高含硫量的燃料傾向于產(chǎn)生較高量的so3。例如，具有1000ppm的含硫量的燃料可以形成近似1-3ppm的so3。

廢氣后處理系統(tǒng)用于接收并且處理由ic發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的廢氣。常規(guī)的廢氣后處理系統(tǒng)包括若干不同的部件中的任何部件，以減少存在于廢氣中的有害廢氣排放物的水平。例如，用于柴油動力ic發(fā)動機(jī)的某些廢氣后處理系統(tǒng)包括選擇性催化還原(scr)催化劑，以將nox(在某些級分中為no和no2)在氨(nh3)存在的情況下轉(zhuǎn)化成無害的氮?dú)?n2)和水蒸氣(h2o)。通常在這樣的常規(guī)的后處理系統(tǒng)中，排氣還原劑(例如柴油排氣流體(dieselexhaustfluid)，比如尿素)被注入到后處理系統(tǒng)中以提供氨源，并且與廢氣混合以部分地還原sox氣體和/或nox氣體。然后廢氣的還原副產(chǎn)物流體地傳遞到包括在scr后處理系統(tǒng)中的催化劑，以使大體上所有的sox氣體和nox氣體分解成相對無害的副產(chǎn)物，該相對無害的副產(chǎn)物從這樣常規(guī)的scr后處理系統(tǒng)排出。

常規(guī)的后處理系統(tǒng)還可以包括用于廢氣預(yù)處理和/或后處理的一個或更多個催化劑。例如，用于處理柴油廢氣的一些常規(guī)的后處理系統(tǒng)還可以包括柴油氧化催化劑、和/或銨氧化催化劑(ammoniumoxidationcatalyst)。其它部件也可以包括過濾器。這些部件中的每一個部件被布置在常規(guī)的后處理系統(tǒng)中，在受產(chǎn)生廢氣的機(jī)器的尺寸(例如，長度)影響的后處理系統(tǒng)的長度限制內(nèi)。雖然期望廢氣在scr系統(tǒng)中的停留時間最大化，但是后處理的長度限制能限制后處理系統(tǒng)的部件的尺寸。

概述

本文所述的實(shí)施方案總體涉及用于ic發(fā)動機(jī)的廢氣后處理系統(tǒng)，并且特別涉及包括布置在后處理系統(tǒng)的進(jìn)氣管中的第一氧化催化劑的廢氣后處理系統(tǒng)。

在第一組實(shí)施方案中，后處理系統(tǒng)包括過濾和還原單元。過濾和還原單元包括限定內(nèi)部體積的殼體。過濾器被布置在內(nèi)部體積中，并且被設(shè)置為大體上從廢氣中除去微粒。選擇性催化還原系統(tǒng)在內(nèi)部體積中被布置在過濾器的下游，并且被設(shè)置為選擇性地還原廢氣的一部分。第一催化劑被配制為氧化廢氣的至少一部分。進(jìn)氣管被布置在過濾和還原單元的上游，并被設(shè)置為將廢氣傳遞給過濾和還原單元。第一催化劑被布置在進(jìn)氣管中。排氣管被布置在過濾和還原單元的下游。

在特定的實(shí)施方案中，第一催化劑可以包括柴油氧化催化劑。在其它實(shí)施方案中，進(jìn)氣管包括第一進(jìn)氣管和第二進(jìn)氣管，以使第一催化劑被設(shè)置在第一進(jìn)氣管和第二進(jìn)氣管的每一個中。后處理系統(tǒng)還可以包括配制成氧化排氣還原劑的第二催化劑。第二催化劑可以包括銨氧化催化劑。第二催化劑可以被布置在排氣管中。

在另一組實(shí)施方案中，后處理系統(tǒng)包括殼體，殼體包括入口、出口，并且限定內(nèi)部體積。進(jìn)氣管流體地聯(lián)接到入口。scr系統(tǒng)位于由殼體限定的內(nèi)部體積內(nèi)。此外，第一催化劑位于進(jìn)氣管內(nèi)。

在又一組實(shí)施方案中，用于增加后處理系統(tǒng)的殼體(其限定內(nèi)部體積)內(nèi)的可用空間的方法包括將選擇性催化還原系統(tǒng)定位在由殼體限定的內(nèi)部體積內(nèi)。進(jìn)氣管流體地聯(lián)接到殼體的入口。此外，第一催化劑位于進(jìn)氣管內(nèi)。

應(yīng)認(rèn)識到，前述構(gòu)思和在下面更詳細(xì)討論的另外的構(gòu)思(假定這樣的構(gòu)思不相互不一致)的所有組合被設(shè)想為本文所公開的發(fā)明主題的部分。特別地，出現(xiàn)在本公開末尾的要求保護(hù)的主題的所有組合被設(shè)想為本文所公開的發(fā)明主題的一部分。

附圖簡述

從結(jié)合附圖進(jìn)行的下面的描述和所附權(quán)利要求中，本公開的前述和其它特征將變得更充分明顯。應(yīng)理解，這些附圖只描繪根據(jù)本公開的幾個實(shí)施方式，并且因此不應(yīng)被認(rèn)為限制其范圍，通過利用附圖，將更加具體和詳細(xì)地描述本公開。

圖1是根據(jù)一個實(shí)施方案的后處理系統(tǒng)的示意性框圖，該后處理系統(tǒng)包括第一催化劑以及可選的第二催化劑。

圖2是根據(jù)另一個實(shí)施方案的后處理系統(tǒng)的側(cè)剖視圖。

圖3是根據(jù)又一實(shí)施方案的后處理系統(tǒng)的側(cè)剖視圖。

圖4是用于增加由后處理系統(tǒng)的殼體限定的內(nèi)部體積內(nèi)的可用的空間的示例性方法的示意性流程圖，以便在其中容納各種后處理部件。

在整個下面的詳細(xì)描述中參考附圖。在附圖中，相似的符號一般標(biāo)識相似的部件，除非上下文另有規(guī)定。在詳細(xì)描述、附圖和權(quán)利要求中描述的例證性實(shí)施方式并不意味著是限制性的。在不偏離這里提出的主題的精神或范圍的情況下，可利用其它實(shí)施方式，且可做出其它變化。將容易理解，在本文中大體描述和在附圖中示出的本公開的方面可在各種不同的配置中被布置、代替、組合和設(shè)計，其中所有配置被明確地設(shè)想到并構(gòu)成本公開的一部分。

各種實(shí)施方案的詳細(xì)描述

本文所述的實(shí)施方案一般涉及用于ic發(fā)動機(jī)的廢氣后處理系統(tǒng)，并且特別涉及包括布置在后處理系統(tǒng)的進(jìn)氣管中的氧化催化劑的廢氣后處理系統(tǒng)。本文描述的實(shí)施方案可以提供某些益處，包括，例如：(1)在進(jìn)氣管中布置第一氧化催化劑，從而允許為待被布置在后處理系統(tǒng)內(nèi)的scr系統(tǒng)、過濾器和/或主體混合器(bodymixer)提供更多的空間；(2)在排氣管中布置第二氧化催化劑，從而為布置在后處理系統(tǒng)中的scr系統(tǒng)、過濾器和/或主體混合器提供甚至更多的空間；(3)允許相對于常規(guī)后處理系統(tǒng)增加scr系統(tǒng)和/或主體混合器的尺寸(例如，長度和/或?qū)挾?，而不增加后處理系統(tǒng)的總長度；(4)增加廢氣或廢氣/排氣還原劑混合物在后處理系統(tǒng)中的保持時間，這可以導(dǎo)致更好的混合、增加scr催化劑的效率、更高的溫度、更少的沉積物和/或更低的背壓；(5)減少熱損失，從而減少隔熱材料的量和成本；以及(6)提供夾帶在流經(jīng)后處理系統(tǒng)的廢氣中的微粒物質(zhì)(例如煙灰)的更好的分布。

圖1示出了用于處理由ic發(fā)動機(jī)(例如，柴油發(fā)動機(jī))產(chǎn)生的廢氣(例如柴油廢氣)的后處理系統(tǒng)100。后處理系統(tǒng)100包括進(jìn)氣管102、第一催化劑110、過濾和還原單元118以及排氣管180，過濾和還原單元118包括過濾器120和選擇性催化還原(scr)系統(tǒng)150。后處理系統(tǒng)100可以可選地還包括第二催化劑170。

進(jìn)氣管102被布置在過濾和還原單元118的上游。進(jìn)氣管102被設(shè)置成從ic發(fā)動機(jī)(例如柴油發(fā)動機(jī))接收廢氣(例如柴油廢氣)并且將廢氣傳遞給過濾和還原單元118。進(jìn)氣管102可以由堅(jiān)固的、剛性的、耐熱和/或耐腐蝕的材料制成，比如金屬(例如不銹鋼、鋁、合金等)、陶瓷、任何其它合適的材料或其組合。進(jìn)氣管102可以具有任何合適的橫截面，例如圓形的、正方形的、矩形的、多邊形的、橢圓形的或任何其它合適的橫截面。

第一催化劑110，例如第一氧化催化劑，被配制成氧化流經(jīng)第一催化劑120的廢氣的至少一部分。例如，在一些實(shí)施方案中，其中廢氣是柴油廢氣，第一催化劑120可以包括柴油氧化催化劑。柴油氧化催化劑被可配制成氧化包括在廢氣流中的一氧化碳、烴類和/或微粒物質(zhì)。而且，柴油氧化催化劑可以被配制成具有低的起燃溫度和/或?qū)α?例如廢氣中包含的sox氣體)的高耐受性。合適的柴油氧化催化劑可以包括例如鉑、鈀、氧化鋁或其組合。

第一催化劑110被布置在由進(jìn)氣管102限定的流動路徑內(nèi)。在一個實(shí)施方案中，第一催化劑110可以被固定地布置在進(jìn)氣管102中。在其它實(shí)施方案中，第一催化劑110可以被可移除地布置在進(jìn)氣管102中，例如以允許在不更換進(jìn)氣管102的情況下更換第一催化劑110。在一些實(shí)施方案中，進(jìn)氣管102可以分隔成或以其它方式分離成多個進(jìn)氣管，每個進(jìn)氣管與過濾和還原單元118流體連通。換句話說，進(jìn)氣管102可以將廢氣流分隔成多個部分，然后所述多個部分將被傳遞到過濾和還原單元118。在這樣的實(shí)施方案中，第一催化劑110可以被布置在通向過濾和還原單元118的多個進(jìn)氣管中的每一個中。例如，在一個實(shí)施方案中，進(jìn)氣管102可以被分隔成第一進(jìn)氣管和第二進(jìn)氣管，并且第一催化劑110可以被布置在第一進(jìn)氣管和第二進(jìn)氣管中的每一個中。

多個溫度傳感器也可以被布置在進(jìn)氣管102中，以測量進(jìn)氣管內(nèi)的各個位置處的廢氣(例如，在與第一催化劑110接觸之前和/或在流經(jīng)第一催化劑110之后)的溫度。

過濾和還原單元118包括限定內(nèi)部體積的殼體(未示出)。該殼體可以由任何合適的材料形成，例如金屬或陶瓷。殼體可以限定任何合適的橫截面，例如圓形的、正方形的、矩形的、多邊形的、橢圓形的或任何其它合適的橫截面。

過濾器120被布置在由殼體限定的內(nèi)部體積內(nèi)。過濾器120被設(shè)置成接收來自進(jìn)氣管102的廢氣流(例如柴油廢氣)。過濾器120可以包括任何合適的過濾器(例如，柴油微粒過濾器)，這樣的過濾器被設(shè)置成過濾和除去在廢氣流中夾帶的任何微粒，并且防止這些微粒進(jìn)入scr系統(tǒng)150。這樣的顆?？梢园ɡ缁覊m、煙灰、有機(jī)顆粒、晶體或廢氣中存在的任何其它固體微粒。過濾器120可以包括由堅(jiān)固的且剛性的材料，例如高密度聚丙烯(hdpp)，制成的過濾器殼體，過濾器殼體可以限定內(nèi)部體積以容納過濾器元件?？梢允褂萌魏魏线m的過濾器元件，例如棉過濾器元件、丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)過濾器元件、任何其它合適的過濾器元件或其組合。過濾器元件可以具有任何合適的孔徑，例如約10微米、約5微米、或約1微米。

一個或更多個溫度傳感器可以被布置在過濾器120內(nèi)或靠近過濾器120(例如，在過濾器120的入口處)，以測量廢氣的溫度。此外，壓力傳感器也可以被布置在過濾器120上，以測量流經(jīng)過濾器120的廢氣的壓力的任何變化。在一些實(shí)施方案中，壓力傳感器可以包括橫跨過濾器120定位的差壓傳感器，以確定橫跨過濾器的差壓。在其它實(shí)施方案中，壓力傳感器可以包括位于過濾器120上游的第一壓力傳感器和位于過濾器120下游的第二壓力傳感器。第一壓力傳感器測量過濾器120上游的第一壓力，并且第二壓力傳感器測量過濾器120下游的第二壓力。第一壓力和第二壓力之間的差表示橫跨過濾器120的壓力降。廢氣壓力的變化或橫跨過濾器120的壓力降可以，例如，提供關(guān)于過濾器110內(nèi)捕獲的微粒的量和/或過濾器110的剩余壽命的信息。例如，超過預(yù)定閾值的廢氣壓力變化可以指示過濾器120明顯堵塞并且應(yīng)該被更換。

在一些實(shí)施方案中，主體混合器(未示出)也可以包括在后處理系統(tǒng)100中。在這樣的實(shí)施方案中，主體混合器可以被布置在由殼體限定的內(nèi)部體積內(nèi)。主體混合器可以被布置在過濾器120的下游和scr系統(tǒng)150的上游，并且被設(shè)置為將過濾器120流體聯(lián)接到scr系統(tǒng)150。主體混合器可以包括限定內(nèi)部體積的主體混合器殼體。注入口可以被布置在主體混合器殼體的側(cè)壁上，并且被設(shè)置成將排氣還原劑傳遞到主體混合器中。在一些實(shí)施方案中，廢氣可包括柴油廢氣，并且排氣還原劑可包括柴油排氣流體。柴油排氣流體可包括尿素、尿素的水溶液、或任何其它流體，所述任何其它流體包括氨、副產(chǎn)物或如本領(lǐng)域中已知的任何其它柴油排氣流體(例如在名稱之下銷售的柴油排氣流體)。

主體混合器可以被構(gòu)造成在將廢氣傳遞到scr系統(tǒng)150前，允許排氣還原劑與廢氣的有效混合。主體混合器可以包括任何合適的結(jié)構(gòu)，比如，例如通道、鈍體(bluffs)、葉片、分隔壁或任何其它特征或結(jié)構(gòu)，以促進(jìn)排氣還原劑與廢氣的混合。

scr系統(tǒng)150被布置在由過濾和還原單元118的殼體限定的內(nèi)部體積內(nèi)。scr系統(tǒng)150被布置在過濾器120的下游并且被設(shè)置成處理流經(jīng)scr系統(tǒng)150的廢氣(例如柴油廢氣)。scr系統(tǒng)150被設(shè)置成選擇性地還原廢氣的一部分。例如，排氣還原劑可以與廢氣反應(yīng)以至少部分地還原氣體中的一種或更多種組分(例如，sox和nox)，或者在包括在scr系統(tǒng)150中的一個或更多個催化劑存在的情況下促進(jìn)一種或更多種組分的還原。一個或更多個溫度傳感器也可以被布置在scr系統(tǒng)150中以測量廢氣的溫度。

scr系統(tǒng)150包括被配制為選擇性地還原廢氣的一個或更多個催化劑?？墒褂萌魏芜m當(dāng)?shù)拇呋瘎缁阢K、鈀、銠、鈰、鐵、錳、銅、釩的催化劑、任何其它合適的催化劑或其組合。催化劑可被布置在例如可限定蜂窩結(jié)構(gòu)的合適的基底上，例如陶瓷(堇青石)的或金屬(例如鉻鋁鈷耐熱鋼)的整體式芯體(monolithcore)上。涂層(washcoat)也可用作催化劑的載體材料。例如，這樣的涂層材料可包括氧化鋁、二氧化鈦、二氧化硅、任何其它合適的涂層材料或其組合。廢氣(例如柴油廢氣)可在催化劑之上和周圍流動，使得包括在廢氣中的任何sox氣體或nox氣體進(jìn)一步被還原，以產(chǎn)生大體上沒有一氧化碳、sox氣體和nox氣體的廢氣。

排氣管180被布置在過濾和還原單元118的下游。排氣管180可以由與進(jìn)氣管102大體上相同的材料形成。排氣管180被設(shè)置為接收經(jīng)處理的廢氣(或經(jīng)處理的廢氣和任何過量的排氣還原劑(例如尿素)或其副產(chǎn)物(例如氨)的混合物)，并將其遞送到外部環(huán)境。還可以在排氣管180中設(shè)置一個或更多個傳感器，以測量廢氣中一種或更多種組分的濃度。例如，在一些實(shí)施方案中，其中廢氣包括柴油廢氣，可以在排氣管180中設(shè)置nox傳感器、sox傳感器和/或排氣還原劑(例如氨)傳感器。

在一些實(shí)施方案中，后處理系統(tǒng)100還可以包括第二催化劑170(例如，第二氧化催化劑)。在一個實(shí)施方案中，第二催化劑170可以被布置在由過濾和還原單元118的殼體限定的內(nèi)部體積內(nèi)的scr系統(tǒng)150的下游，并且在排氣管180的上游。在其它實(shí)施方案中，第二催化劑170可以被布置在排氣管180內(nèi)。

可以配制第二催化劑170以氧化包括在離開scr系統(tǒng)150的廢氣中的任何過量的排氣還原劑。例如，排氣還原劑可以是柴油排氣流體(例如本文所述的尿素的水溶液)，其提供用于參與scr系統(tǒng)150內(nèi)的選擇性催化還原的氨源。在這樣的實(shí)施方案中，第二催化劑170可包括配制成將氨氧化成氮?dú)獾匿@氧化催化劑。合適的催化劑可以包括鉑、鈀、銥、釕、銀、金屬氧化物(例如，co3o4、mno2、v2o5等)、負(fù)載在al2o3、cuo/al2o3、fe2o3/al2o3、fe2o3/tio2、fe2o3/zro2上的ni、fe和/或mn、沸石(例如絲光沸石、鎂堿沸石、菱沸石)、任何其它合適的氨氧化催化劑(ammoniaoxidationcatalyst)或其組合。

如本文所述，第一催化劑110被布置在進(jìn)氣管102中。此外，第二催化劑170也可以被布置在排氣管180中。這可以在不增加后處理系統(tǒng)100的過濾和還原單元118的殼體的總體尺寸(例如，長度)的情況下，使得過濾和還原單元118(例如，過濾和還原單元118的殼體、或過濾器120和/或scr系統(tǒng)150的長度)的尺寸(例如，長度)能夠增加。

進(jìn)氣管的出口(即，與后處理系統(tǒng)100的殼體聯(lián)接的端部)與排氣管的入口(即，與后處理系統(tǒng)100的殼體聯(lián)接的端部)之間的距離限定了后處理系統(tǒng)的主體(例如過濾和還原單元118的殼體)的長度。在常規(guī)后處理系統(tǒng)中，后處理系統(tǒng)的每個部件，例如第一催化劑(例如柴油氧化催化劑)、過濾器(例如，柴油微粒過濾器)、混合器、scr系統(tǒng)和/或第二催化劑(例如，銨氧化催化劑)被布置在進(jìn)氣管和排氣管之間。這對scr系統(tǒng)、過濾器和主體混合器的長度產(chǎn)生限制。

相反，后處理系統(tǒng)100允許第一催化劑110被布置在進(jìn)氣管102內(nèi)，并且第二催化劑170被布置在排氣管180內(nèi)。以這種方式，進(jìn)氣管102的出口以及排氣管180的入口之間的距離保持相同，但是現(xiàn)在過濾和還原單元118的殼體的整個長度都可用于布置過濾器120、主體混合器和scr系統(tǒng)150。這使得過濾和還原單元118的長度(即，scr系統(tǒng)150、主體混合器和/或過濾器110的長度)相對于常規(guī)的后處理系統(tǒng)能夠增加。

增加的長度可以增加廢氣(或廢氣和排氣還原劑的混合物)在過濾器110、主體混合器和/或scr系統(tǒng)150內(nèi)的停留時間。增加的停留時間可以提供幾個益處，例如，更有效地將排氣還原劑與廢氣混合，更有效地還原包括在廢氣(例如，柴油廢氣)中的sox氣體和/或nox氣體，增加溫度，和/或減小背壓。此外，將第一催化劑110定位在進(jìn)氣管102中可以通過允許利用在第一催化劑110內(nèi)或其上(例如，在由第一催化劑110限定的孔內(nèi)或在第一催化劑110的表面上)發(fā)生的氧化反應(yīng)的熱量來防止熱損失。

圖2是可用于處理由ic發(fā)動機(jī)(例如，柴油發(fā)動機(jī))產(chǎn)生的廢氣(例如柴油廢氣)的后處理系統(tǒng)200的側(cè)剖視圖。后處理系統(tǒng)200包括進(jìn)氣管202、第一催化劑210、過濾和還原單元218、第二催化劑270和排氣管280，過濾和還原單元218包括過濾器220、主體混合器230和scr系統(tǒng)250。

進(jìn)氣管202被布置在過濾和還原單元218的上游，并且被設(shè)置成接收來自的ic發(fā)動機(jī)(例如，柴油發(fā)動機(jī))的廢氣(例如，柴油廢氣)，并且將廢氣傳遞給過濾器220。進(jìn)氣管202可以由堅(jiān)固的、剛性的、耐熱和/或耐腐蝕的材料制成，比如金屬(例如不銹鋼、鋁、合金等)、陶瓷、任何其它合適的材料或其組合。進(jìn)氣管202可以具有任何合適的橫截面，例如圓形的、正方形的、矩形的、多邊形的、橢圓形的或任何其它合適的橫截面。

第一催化劑210被配制成氧化流經(jīng)第一催化劑210的廢氣的至少一部分。例如，在一些實(shí)施方案中，其中廢氣是柴油廢氣，第一催化劑210可以包括柴油氧化催化劑。柴油氧化催化劑可被配制成氧化包括在廢氣流中的一氧化碳、烴類和/或微粒物質(zhì)。此外，柴油氧化催化劑可以被配制成具有低的起燃溫度和對硫(例如包含在廢氣中的sox氣體)的高耐受性。合適的柴油氧化催化劑可以包括例如鉑、鈀、氧化鋁或其組合。

如圖2所示，第一催化劑210被布置在由進(jìn)氣管202限定的流動路徑內(nèi)。第一催化劑210可以固定地或可移除地被布置在流動路徑內(nèi)，例如允許在不更換進(jìn)氣管202的情況下更換第一催化劑210。第一溫度傳感器216a在第一催化劑210的上游被布置在進(jìn)氣管202內(nèi)，并且第二溫度傳感器216b在第一催化劑210的下游也被布置在進(jìn)氣管202內(nèi)。第一溫度傳感器216a和第二溫度傳感器216b被設(shè)置成分別測量進(jìn)入進(jìn)氣管202的廢氣的溫度和流經(jīng)第一催化劑210后離開進(jìn)氣管202的廢氣的溫度。

過濾和還原單元218包括限定內(nèi)部體積的殼體219。殼體219可以由任何合適的材料形成，例如金屬或陶瓷。此外，殼體219可以限定任何合適的橫截面，例如圓形的、正方形的、矩形的、多邊形的、橢圓形的或任何其它合適的橫截面。

過濾器220被布置在由殼體219限定的內(nèi)部體積內(nèi)。過濾器220被布置在進(jìn)氣管202的下游和主體混合器230的上游。過濾器220被設(shè)置成接收來自進(jìn)氣管202的廢氣(例如柴油廢氣)流。過濾器220可以包括任何合適的過濾器(例如，柴油微粒過濾器)，這樣的過濾器被設(shè)置成過濾和除去在廢氣流中夾帶的任何微粒，并且防止這些微粒進(jìn)入scr系統(tǒng)250。這樣的顆粒可以包括例如灰塵、煙灰、有機(jī)顆粒、晶體或存在于廢氣中任何其它固體微粒。過濾器220可以包括由堅(jiān)固的且剛性的材料制成的過濾器殼體，例如高密度聚丙烯(hdpp)，過濾器殼體可以限定內(nèi)部體積以容納過濾器元件?？梢允褂萌魏魏线m的過濾器元件，例如棉過濾器元件、丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs)過濾器元件、任何其它合適的過濾器元件或其組合。過濾器元件可以具有任何合適的孔徑，例如約10微米、約5微米、或約1微米。

溫度傳感器226被布置成靠近過濾器220的入口，并且被設(shè)置成測量流入過濾器220的廢氣的溫度。壓力傳感器222橫跨過濾器220定位并且可以包括例如差壓傳感器。壓力傳感器222被設(shè)置成測量流過過濾器220的廢氣的差壓或壓力降。例如，壓力傳感器222可用于確定過濾器220的運(yùn)行效率或另外確定過濾器220的剩余壽命。例如，高于預(yù)定閾值的廢氣壓力降可以指示過濾器220被堵塞和/或需要更換。

主體混合器230在過濾器220的下游和scr系統(tǒng)250的上游被布置在由殼體219限定的內(nèi)部體積內(nèi)，并將過濾器220流體聯(lián)接到scr系統(tǒng)250。主體混合器230可以包括限定內(nèi)部體積的主體混合器殼體。注入口240被布置在主體混合器230的側(cè)壁上并且被設(shè)置成將排氣還原劑傳遞到主體混合器230中。在一些實(shí)施方案中，廢氣可包括柴油廢氣，并且排氣還原劑可包括柴油排氣流體。柴油排氣流體可包括尿素、尿素的水溶液或任何其它流體，所述任何其它流體包括氨、副產(chǎn)物或本領(lǐng)域中已知的任何其它柴油排氣流體(例如在名稱之下銷售的柴油排氣流體)。溫度傳感器236被布置成靠近主體混合器230的入口。溫度傳感器236可以被設(shè)置為測量流入主體混合器230的廢氣的溫度。

主體混合器230被構(gòu)造成在將廢氣傳遞到scr系統(tǒng)250之前，允許排氣還原劑與廢氣的有效混合。主體混合器230可以包括任何合適的結(jié)構(gòu)，例如通道、鈍體、葉片、分隔壁或任何其它特征或結(jié)構(gòu)，以促進(jìn)還原劑與廢氣的混合，增加保留時間，增加溫度，減少排氣還原劑沉積物和/或減小背壓。

scr系統(tǒng)250在主體混合器230下游被布置在由殼體219限定的內(nèi)部體積內(nèi)，并且被設(shè)置為處理流經(jīng)scr系統(tǒng)250的廢氣(例如柴油廢氣)。scr系統(tǒng)250被設(shè)置為選擇性地還原廢氣的一部分。例如，排氣還原劑在包含在scr系統(tǒng)250中的催化劑存在的情況下與廢氣反應(yīng)，以至少部分地還原氣體(例如，sox氣體和/或nox氣體)的一種或更多種組分，或促進(jìn)在一個或更多個催化劑存在的情況下的一種或更多種組分的還原。溫度傳感器256被布置成靠近scr系統(tǒng)250的出口。溫度傳感器256可以被設(shè)置為測量從過濾和還原單元218流出到排氣管280中的廢氣的溫度。

scr系統(tǒng)250包括被配制為選擇性地還原廢氣的一個或更多個催化劑?？墒褂萌魏芜m當(dāng)?shù)拇呋瘎缁阢K、鈀、銠、鈰、鐵、錳、銅、釩的催化劑、任何其它合適的催化劑或其組合。催化劑可被布置在可以例如限定蜂窩結(jié)構(gòu)的合適基底上，例如陶瓷(堇青石)的或金屬(例如鉻鋁鈷耐熱鋼)的整體式芯體。涂層也可用作催化劑的載體材料。例如，這樣的涂層材料可包括，例如氧化鋁、二氧化鈦、二氧化硅、任何其它合適的涂層材料或其組合。廢氣(例如柴油廢氣)可在催化劑之上和周圍流動，使得包括在廢氣中的任何sox氣體或nox氣體進(jìn)一步被還原，以產(chǎn)生大體上沒有一氧化碳、sox氣體和nox氣體的廢氣。

排氣管280被布置在過濾和還原單元218的下游。排氣管280可以由與進(jìn)氣管202大體上相同的材料形成。排氣管280被設(shè)置為接收經(jīng)處理的廢氣(或經(jīng)處理的廢氣和任何過量的排氣還原劑(例如尿素)或其副產(chǎn)物(例如氨)的混合物)，并且將其遞送到外部環(huán)境。

第二催化劑270被布置在排氣管280內(nèi)。第二催化劑270可以被設(shè)置為氧化剩余在離開scr系統(tǒng)250的廢氣中的任何過量的排氣還原劑。

在一些實(shí)施方案中，排氣還原劑可以是柴油排氣流體(例如本文所述的尿素的水溶液)，柴油排氣流體提供用于參與scr系統(tǒng)250內(nèi)的選擇性催化還原的氨源。在這樣的實(shí)施方案中，第二催化劑270可包括配制成將氨氧化成氮?dú)獾匿@氧化催化劑。合適的催化劑可以包括鉑、鈀、銥、釕、銀、金屬氧化物(例如，co3o4、mno2、v2o5等)、負(fù)載在al2o3、cuo/al2o3、fe2o3/al2o3、fe2o3/tio2、fe2o3/zro2上的ni、fe和/或mn、沸石(例如絲光沸石、鎂堿沸石、菱沸石)、任何其它合適的氨氧化催化劑或其組合。

溫度傳感器276被布置在排氣管280內(nèi)并且被設(shè)置為測量在流經(jīng)第二催化劑270之后離開排氣管280的廢氣的溫度。此外，第一氣體傳感器272和第二氣體傳感器274也被布置在排氣管280中，并且可以被設(shè)置為測量離開排氣管280的廢氣中包括的氣體的一部分的濃度。在一些實(shí)施方案中，廢氣可以是柴油廢氣。在這樣的實(shí)施方案中，第一氣體傳感器272可以包括nox傳感器和/或sox傳感器，其被設(shè)置為測量離開排氣管280的廢氣中包括的nox氣體和/或sox氣體的濃度。此外，第二氣體傳感器274可以包括氨傳感器，氨傳感器被設(shè)置成測量廢氣中的氨(例如，諸如尿素的柴油排氣流體的分解產(chǎn)物)的濃度。

如本文所述，第一催化劑210被布置在進(jìn)氣管202中，并且第二催化劑270被布置在排氣管280中。這可以在不增加過濾和還原單元218的總尺寸(例如，長度)的情況下使scr系統(tǒng)250、主體混合器230和/或過濾器220的尺寸(例如，長度)能夠增加。以這種方式，過濾和還原單元218可以提供增加的廢氣的保留時間、更高的廢氣溫度、更有效地從廢氣中除去nox氣體和sox氣體和/或減小背壓。

圖3是可用于處理由ic發(fā)動機(jī)(例如，柴油發(fā)動機(jī))產(chǎn)生的廢氣(例如，柴油廢氣)的后處理系統(tǒng)300的另一實(shí)施例的側(cè)剖視圖。后處理系統(tǒng)300包括進(jìn)氣管302、第一催化劑310、過濾和還原單元318、第二催化劑370和排氣管380，過濾和還原單元318包括過濾器320、主體混合器330和scr系統(tǒng)350。

進(jìn)氣管302被布置在過濾和還原單元318的上游，并且被設(shè)置為接收來自ic發(fā)動機(jī)(例如，柴油發(fā)動機(jī))的廢氣(例如，柴油廢氣)，并且將廢氣傳遞給過濾和還原單元318。進(jìn)氣管302可以由堅(jiān)固的、剛性的、耐熱和/或耐腐蝕的材料制成，比如金屬(例如不銹鋼、鋁、合金等)、陶瓷、任何其它合適的材料或其組合。進(jìn)氣管302可以具有任何合適的橫截面，例如圓形的、正方形的、矩形的、多邊形的、橢圓形的或任何其它合適的橫截面。

進(jìn)氣管302在y接頭處分隔成第一進(jìn)氣管302a和第二進(jìn)氣管302b。第一進(jìn)氣管302a和第二進(jìn)氣管302b被設(shè)置成將廢氣的進(jìn)氣流分成第一進(jìn)氣流和第二進(jìn)氣流，第一進(jìn)氣流和第二進(jìn)氣流隨后被傳遞給過濾和還原單元318。

第一催化劑310被布置在由第一進(jìn)氣管302a限定的第一流動路徑中，并且還被布置在由第二進(jìn)氣管302b限定的第二流動路徑中。第一催化劑310被配制成氧化流經(jīng)第一進(jìn)氣管302a和第二進(jìn)氣管302b的廢氣的至少一部分。例如，在一些實(shí)施方案中，其中廢氣是柴油廢氣，第一催化劑310可以包括柴油氧化催化劑。柴油氧化催化劑可被配制成氧化包括在廢氣流中的一氧化碳、烴類和/或微粒物質(zhì)。此外，柴油氧化催化劑可以被配制成具有低的起燃溫度和對硫(例如包含在廢氣中的sox氣體)的高耐受性。合適的柴油氧化催化劑可以包括例如鉑、鈀、氧化鋁或其組合。

第一溫度傳感器316a在第一催化劑310的上游被布置在第一進(jìn)氣管302a中，并且第二溫度傳感器316b在第一催化劑310的下游被布置在第一進(jìn)氣管302a中。此外，第三溫度傳感器316c在第一催化劑310的上游被布置在第二進(jìn)氣管302b中，并且第四溫度傳感器316d在第一催化劑310的下游也被布置在第二進(jìn)氣管302b中。第一溫度傳感器316a和第二溫度傳感器316b被設(shè)置為分別測量進(jìn)入第一進(jìn)氣管302a的廢氣的溫度和流經(jīng)第一催化劑310后離開第一進(jìn)氣管302a的廢氣的溫度。類似地，第三溫度傳感器316c和第四溫度傳感器316d被設(shè)置為分別測量進(jìn)入第二進(jìn)氣管302b的廢氣的溫度和在流經(jīng)第一催化劑310之后離開第二進(jìn)氣管302b的廢氣的溫度。

雖然示為被分隔成第一進(jìn)氣管302a和第二進(jìn)氣管302b，但進(jìn)氣管302可以被分隔成或以其它方式分離成任何數(shù)量的進(jìn)氣管，用于將廢氣的進(jìn)氣流分隔成多個進(jìn)氣流。分隔進(jìn)氣流可以例如減小廢氣的背壓，或允許進(jìn)氣流與第一催化劑310的更有效的相互作用。

過濾和還原單元318包括限定內(nèi)部體積的殼體319。殼體319可與關(guān)于后處理系統(tǒng)200描述的殼體219大體上相似，并且因此不在本文中更詳細(xì)地描述。

過濾器320在主體混合器330上游被布置在由殼體319限定的內(nèi)部體積內(nèi)。過濾器320被設(shè)置為接收來自第一進(jìn)氣管302a和第二進(jìn)氣管302b的廢氣(例如，柴油廢氣)流，并且大體上從廢氣中除去微粒。過濾器320可與關(guān)于后處理系統(tǒng)200描述的過濾器220大體上相似，并且因此不在本文中更詳細(xì)地描述。

溫度傳感器326被布置成靠近過濾器320的入口，并且被設(shè)置成測量流入過濾器320的廢氣的溫度。壓力傳感器322，例如差壓傳感器，也橫跨過濾器320布置。壓力傳感器322可以被設(shè)置成測量流經(jīng)過濾器320的廢氣的壓力差。壓力傳感器322可以例如用于確定過濾器320的運(yùn)行效率或過濾器320的剩余的壽命。例如，高于預(yù)定閾值的廢氣的壓力降可以指示過濾器320被堵塞和/或需要更換。

主體混合器330在過濾器320的下游和scr系統(tǒng)350的上游被布置在由殼體319限定的內(nèi)部體積內(nèi)，并且將過濾器320流體聯(lián)接到scr系統(tǒng)350。主體混合器230可以包括限定內(nèi)部體積的主體混合器殼體。注入口340被布置在主體混合器330的側(cè)壁上并且被設(shè)置成將排氣還原劑傳遞到主體混合器330中。

在一些實(shí)施方案中，廢氣可包括柴油廢氣，并且排氣還原劑可包括柴油排氣流體。柴油排氣流體可包括尿素、尿素的水溶液或任何其它流體，所述任何其它流體包括氨、副產(chǎn)物或如本領(lǐng)域中已知的任何其它柴油排氣流體(例如在名稱之下銷售的柴油排氣流體)。溫度傳感器336被布置成靠近主體混合器330的入口。溫度傳感器336可以設(shè)置為測量流入主體混合器330的廢氣的溫度。

主體混合器330被構(gòu)造成在將廢氣傳遞到scr系統(tǒng)350之前，允許排氣還原劑與廢氣的有效混合。主體混合器330可以包括任何合適的結(jié)構(gòu)，例如通道、鈍體、葉片、分隔壁或任何其它特征或結(jié)構(gòu)，以促進(jìn)還原劑與廢氣的混合，增加保留時間，增加溫度，減少排氣還原劑沉積物和/或減小背壓。

scr系統(tǒng)350在主體混合器330下游被布置在由殼體319限定的內(nèi)部體積內(nèi)，并且被設(shè)置為處理流經(jīng)scr系統(tǒng)350的廢氣(例如柴油廢氣)。scr系統(tǒng)350被設(shè)置為選擇性地還原廢氣的一部分。scr系統(tǒng)350可與本文關(guān)于后處理系統(tǒng)200描述的scr系統(tǒng)250大體上相似，并且因此不在本文更詳細(xì)地描述。溫度傳感器356被布置成靠近scr系統(tǒng)350的出口。溫度傳感器356可以被設(shè)置為測量從scr系統(tǒng)流出到排氣管380中的廢氣的溫度。

排氣管380被布置在過濾和還原單元318的下游。排氣管380可以由與進(jìn)氣管302大體上相同的材料形成。排氣管380被設(shè)置為接收經(jīng)處理的廢氣(或經(jīng)處理的廢氣和任何過量的排氣還原劑(例如尿素)或其副產(chǎn)物(例如氨)的混合物)，并且將其遞送到外部環(huán)境。第二催化劑370被布置在排氣管380內(nèi)。第二催化劑370可以被設(shè)置為氧化剩余在離開scr系統(tǒng)350的廢氣中的任何過量的排氣還原劑。

在一些實(shí)施方案中，排氣還原劑可以是柴油排氣流體(例如本文所述的尿素的水溶液)，柴油排氣流體提供用于參與scr系統(tǒng)350內(nèi)的選擇性催化還原的氨源。在這樣的實(shí)施方案中，第二催化劑370可以包括配制成將氨氧化成氮?dú)獾匿@氧化催化劑，如本文關(guān)于后處理系統(tǒng)200中所包括的第二催化劑270所描述的。

溫度傳感器376被布置在進(jìn)氣管302內(nèi)并且被設(shè)置為測量在流經(jīng)第二催化劑370之后離開排氣管380的廢氣的溫度。此外，第一氣體傳感器372和第二氣體傳感器374也被布置在排氣管380中，并且可以被設(shè)置為測量包括在離開排氣管380的廢氣中的氣體的一部分的濃度。在一些實(shí)施方案中，廢氣可以是柴油廢氣。在這樣的實(shí)施方案中，第一氣體傳感器372可以包括nox傳感器和/或sox傳感器，其被設(shè)置為測量包括在離開排氣管380的廢氣中的nox氣體和/或sox氣體的濃度。此外，第二氣體傳感器374可以包括氨傳感器，其被設(shè)置成測量廢氣中的氨(例如，諸如尿素的柴油排氣流體的分解產(chǎn)物)的濃度。

在一些實(shí)施方案中，排氣管380的靠近過濾和還原單元318的部分也可以被分隔成或以其它方式分離成多個排氣管。例如，兩個、三個或甚至更多個排氣管可以聯(lián)接到過濾和還原單元318的出口，并且被設(shè)置為接收來自scr系統(tǒng)350的經(jīng)處理的廢氣的一部分。然后，多個排氣管可以在排氣管380處合并在一起。在這樣的實(shí)施方案中，第二催化劑370可以被布置在多個排氣管的每一個排氣管中。

圖4是用于增加由后處理系統(tǒng)(例如，后處理系統(tǒng)100/200/300)的殼體(例如，殼體219/319)限定的內(nèi)部體積內(nèi)的可用空間的示例性方法400的示意性流程圖。由殼體限定的內(nèi)部體積內(nèi)可用的較大空間允許增加可定位在由殼體219/319或本文所述的任何其它殼體限定的內(nèi)部體積內(nèi)的scr系統(tǒng)(例如，scr系統(tǒng)150/250/350)、過濾器(例如，過濾器120/220/320)和/或主體混合器(例如，主體混合器(例如，主體混合器230/330))的尺寸。

方法400包括在402處將scr系統(tǒng)定位在殼體的內(nèi)部體積內(nèi)。例如，scr系統(tǒng)150/250/350或scr催化劑位于由殼體219/319或本文所述的任何其它殼體限定的內(nèi)部體積內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，在404處過濾器在由殼體限定的內(nèi)部體積內(nèi)定位在scr系統(tǒng)的上游。例如，過濾器120/220/320在殼體219/319或本文所述的任何其它殼體的內(nèi)部體積內(nèi)定位在scr系統(tǒng)的上游，使得過濾器120/220/320靠近入口定位，并且scr系統(tǒng)靠近殼體219/319或本文所述的任何其它殼體的出口定位。在特定的實(shí)施方案中，方法400還可以包括橫跨過濾器120/220/320定位的差壓傳感器(例如差壓傳感器222/322)。

在特定實(shí)施方案中，在406處，主體混合器在由殼體限定的內(nèi)部體積內(nèi)定位在scr系統(tǒng)的上游和過濾器的下游。例如，主體混合器230/330在殼體219/319或本文所述的任何其它殼體的內(nèi)部體積內(nèi)定位在過濾器120/220/320和scr系統(tǒng)150/250/350之間。主體混合器230/330可以被構(gòu)造成接收還原劑，例如經(jīng)由流體地聯(lián)接到殼體219/319或本文所述的任何其它殼體的插入單元(例如，還原劑注射器)接收還原劑，并且促進(jìn)還原劑與流經(jīng)后處理系統(tǒng)100/200/300的廢氣(例如柴油廢氣)的混合。

在408處，進(jìn)氣管流體地聯(lián)接到殼體的入口。例如，進(jìn)氣管102/202/302流體地聯(lián)接到殼體219/319或本文所描述的任何其它殼體的入口。在410處，第一催化劑定位在進(jìn)氣管內(nèi)。例如，第一催化劑110/210/310定位在進(jìn)氣管102/202/302內(nèi)。在特定的實(shí)施方案中，進(jìn)氣管(例如，進(jìn)氣管302)可以被分隔成多個進(jìn)氣管，多個進(jìn)氣管流體地聯(lián)接到殼體219/319或本文所描述的任何其它殼體的入口。在這樣的實(shí)施方案中，第一催化劑110/210/310位于多個進(jìn)氣管的每一個進(jìn)氣管內(nèi)。在一些實(shí)施方案中，第一催化劑110/210/310包括柴油氧化催化劑，如本文所述。

在一些實(shí)施方案中，方法400還包括在412處將排氣管聯(lián)接到殼體的出口。例如，排氣管180/280/380聯(lián)接到殼體219/319或本文所述的任何其它殼體的出口。在414處，第二催化劑可以定位在排氣管內(nèi)。例如，第二催化劑170/270/370可以定位在排氣管180/280/380內(nèi)。在各種實(shí)施方案中，第二催化劑170/270/370包括氨氧化催化劑。

如本文所使用的，除非上下文另外清楚地指示，否則單數(shù)形式“a(一)”、“an(一)”、和“the(該)”包括復(fù)數(shù)指示物。因此，例如，術(shù)語“一個構(gòu)件”旨在表示單個構(gòu)件或多個構(gòu)件的組合，“一種材料”旨在表示一種或更多種材料或其組合。

應(yīng)注意，如在本文用于描述各種實(shí)施方案的術(shù)語“示例性的”或“示例”旨在指示這樣的實(shí)施方案是可能的實(shí)施方案的可能的示例、表示和/或圖示(且這樣的術(shù)語并不旨在暗示這樣的實(shí)施方案必須是非凡或最好的示例)。

本文所使用的術(shù)語“聯(lián)接”、“連接”以及類似術(shù)語意指兩個部件直接或間接地連接到彼此。這樣的連接可以是固定的(例如永久的)或可移動的(例如可移除的或可釋放的)。這種連接可以用兩個構(gòu)件或彼此一體地形成為單個整體的兩個構(gòu)件和任何附加的中間構(gòu)件，或用兩個構(gòu)件或附接至彼此的兩個構(gòu)件和任何附加的中間構(gòu)件來實(shí)現(xiàn)。

重要的是注意到，各種示例性實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)和布置僅僅是說明性的。雖然在本公開中只詳細(xì)描述了幾個實(shí)施方案，但審閱本公開的本領(lǐng)域中的技術(shù)人員將容易認(rèn)識到，在不實(shí)質(zhì)上偏離本文所述的主題的新穎性教導(dǎo)和優(yōu)點(diǎn)的情況下，很多修改(例如在各種元件的大小、尺寸、結(jié)構(gòu)、形狀和比例、參數(shù)的值、安裝布置、材料的使用、顏色、方位等上的變化)是可能的。在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，也可在各種示例性實(shí)施方案的設(shè)計、操作條件和布置上做出其它替代、修改、變化和省略。

雖然本說明書包含很多特定的實(shí)施細(xì)節(jié)，但這些不應(yīng)被解釋為對任何發(fā)明或可被主張的內(nèi)容的范圍的限制，而是作為特定發(fā)明的特定實(shí)施方式所特有的特征的描述。在單獨(dú)的實(shí)施方式的上下文中在本說明書中描述的某些特征也可組合地在單個實(shí)施方式中實(shí)現(xiàn)。相反，在單個實(shí)施方式的上下文中描述的各種特征也可單獨(dú)地或以任何適當(dāng)?shù)淖咏M合在多個實(shí)施方式中實(shí)現(xiàn)。而且，雖然特征在上面被描述為以某些組合起作用且甚至按照原樣最初被主張，在一些情況下可從組合刪除來自所主張的組合的一個或更多個特征，且所主張的組合可涉及子組合或子組合的變形。