用于固定催化剂基板的物品的制作方法
【专利说明】用于固定催化剂基板的物品
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年2月27日提交的美国临时专利申请第61/770，305号的优先权，并且其内容通过引用并入本文。
[0003]背景
[0004]已知的用于发动机后处理系统的催化剂基板物品包括被包裹在陶瓷纤维垫子中的催化剂基板材料，陶瓷纤维垫子然后被装在金属外壳或表皮中。催化剂基板材料可以是陶瓷材料例如堇青石或碳化硅。催化剂部件已知遭受来自热应力的损伤，例如来自基板材料和壳体材料之间的温度膨胀差异。陶瓷纤维垫子的使用允许基板在壳体内的膨胀，但是引入很大的成本、制造复杂性，并且提供在催化剂壳体中的不能够参与壳体内的气体的活性处理的浪费的空间。因此，进一步的技术发展在本领域中是期望的。
[0005]概述
[0006]各种实施方案提供排气后处理系统的改进的后处理部件，所述后处理部件包括:后处理基板，特别是催化剂基板，以及可压缩材料，其被耦合于后处理基板的外表面。可压缩材料可以包括例如:皱褶状的材料、金属箔、基于聚合物的热固性塑料或涂胶的材料(rubberized material) 0催化剂载体涂料可以被布置在后处理基板上，并且更特别地在可压缩材料的基板侧部。外表皮可以界定可压缩材料，使外表皮至少部分地压缩可压缩材料并且把被选择的闭合力经过可压缩材料施加于基板。可压缩材料可以处于张力中(intens1n)，使可压缩材料中的皱褶被至少部分地压缩。可压缩材料可以把被选择的闭合力施加于基板。
[0007]涉及用于制造排气后处理系统的改进的后处理部件的方法的各种实施方案被提供。根据一种方法，加热的排气流被传递到后处理基板、特别是催化剂基板中。后处理基板被膨胀到界定后处理基板的可压缩材料中。作为使后处理基板热膨胀到界定后处理基板的可压缩材料中的结果，可压缩材料被至少部分地压缩。催化剂载体涂料可以被施用于后处理基板，并且更特别地被施用于可压缩材料的基板侧部。作为上文的可选择方案，后处理基板和可压缩材料可以被同时地形成并且通过共挤出被耦合在一起。
[0008]根据结合附图时进行的以下的详细描述，这些和其他的特征，连同其操作的组织和方式将变得明显，其中在所有的下文描述的若干个附图中，相似的要素具有相似的数字。
[0009]附图简述
[0010]图1是根据各种实施方案建造的后处理部件的横截面视图。
[0011]图2是示出根据各种实施方案可以制造后处理部件的示例性的工艺的流程图。
[0012]例证性的实施方案的描述
[0013]为了促进本发明的原理的理解的目的，现在将参照在附图中图示的实施方案并且具体的语言将被用于描述其。然而将理解，没有由此意图本发明的范围的限制，在本文中预期如通常地将被本发明涉及的领域的技术人员想到的在被例证的实施方案中的任何改变和进一步的修改，以及如在其中例证的本发明的原理的任何进一步的应用。
[0014]参照图1，排气后处理系统的后处理部件100被描绘为包括圆柱形的后处理基板材料110和被耦合于圆柱形的后处理基板材料120的可压缩材料120。应当认识到，皱褶状的材料在本文中在各处被具体地提到，此配置也适用于如在本文中讨论的其他的可压缩材料。因此，应当理解，本文包含的涉及皱褶状的材料的实施方案应当被理解为也适用于其他的非皱褶状的可压缩材料。可压缩材料120的外表面被外壳或表皮130界定。后处理基板材料110的圆柱形的方面应当被宽泛地理解，并且可以指具有任何横截面的圆柱形的形状，包括变化的或可变的横截面。示例性的并且非限制性的横截面包括圆形的(如在图1中描绘的)、正方形的、椭圆形的和/或矩形的横截面。后处理部件100可以形成本领域中理解的任何后处理部件的一部分。在某些实施方案中，后处理部件可以是用于氧化催化剂、微粒过滤器、NOx处理催化剂(例如NO ,吸附剂和/或选择性还原催化剂-SRC)、氨氧化催化剂、三元催化剂和/或四元催化剂的基板。
[0015]微粒过滤器，如果存在，可以是部分流动或完全流动(例如通流或壁流)部件。任何后处理部件可以是被催化的或未被催化的。示例性的实施方案包括经受超过几百摄氏度的设计的操作温度范围的被催化的后处理部件——例如超过200°C、300°C、400°C、500°C或更多的Tgf减Tg/>。在另一个实施例中，后处理部件的最大温度超过500°C、600°C、700°C、或更多。示例性的实施方案包括被催化的柴油微粒过滤器(DPF)，并且另外的或可选择的实施例包括柴油氧化催化剂和/或紧耦合催化剂。紧耦合催化剂，如本文使用的，应当被宽泛地理解为包括被特别地定位以保持在催化剂位置处的废气温度的任何催化剂，并且可以包括物理紧耦合(例如使催化剂朝向涡轮增压器或甚至向其上游运动)和/或热紧耦合(例如绝热排气歧管、涡轮增压器和/或在涡轮增压器和后处理部件之间的排气导管。
[0016]示例性的可压缩材料包括金属箔，以及特别地皱褶状的金属箔。箔的厚度可以由热性质或力学性质决定，包括如在图1中描绘的外表皮是否在给定的系统中存在。示例性的系统包括后处理部件(还包括被布置在基板材料上的催化剂载体涂料)，并且可以还包括被布置在可压缩材料的基板侧部的催化剂载体涂料。金属可以属于适合用于暴露于预期的排气温度和环境的任何类型，至少包括钢、不锈钢和/或铝。其他的示例性的可压缩材料包括复合材料、有机硅材料和/或弹性体材料。在某些实施方案中，高温有机硅被利用。对于某些后处理部件，例如但不限于被定位在SCR催化剂的下游的氨氧化催化剂(AMOX)，较低温度的材料可以被利用。较低温度的材料的使用可以取决于在基于温度的再生事件期间的旁路，和/或取决于再生的类型和实际的所利用的再生策略。例如，在硫再生作为维护事件被离线地进行的情况下，较低温度的材料可以被用作可压缩材料。
[0017]在多种实施方案中，可压缩材料大体上环绕后处理基板的外表面。可压缩材料可以包含多种其他的材料。这样的可压缩材料可以被建造为具有柔性微孔结构或被建造为包含聚合物基体。这样的材料的实例包括但不限于泡沫体和弹性体。用于可压缩材料的聚合物材料可以包括热固性塑料或热塑性塑料并且可以是有机的(例如，聚酰亚胺类、聚砜类、聚醚醚酮、全氟弹性体等等)、无机的(例如聚硅氧烷)或有机-无机杂化物(例如，碳硼亚烧娃氧烧(carboranylenesi1xane))。通过使用术语“热固性塑料”，意图在其被固化后将不熔化或再熔化的材料。除了是可压缩的之外，这样的材料可以还具有是大体上不可滑动的趋势。高温塑料和各种涂胶的材料(即，柔性的、可拉伸的被聚合物包覆的纺织品或类似物)在这点上可以是特别地有用的，然而材料的精确的类型不一定受限于前述内容。
[0018]在本文中提到的可压缩材料可以通过多种工艺被附接于陶瓷基板，包括共挤出(在本文中进一步讨论)、树脂传递模塑或通过把该聚合物包覆至陶瓷基板的外表面上。此夕卜，预聚物或已部分地聚合的材料可以被施用于陶瓷基板的外表面，在这之后可以在施加热、紫外光和/或化学促进剂的情况下，在装罐过程之前或期间完成聚合。
[0019]可压缩材料可以承担用于后处理部件的多个功能。举例来说，可压缩材料可以用来把后处理基板(例如在某些实施方式中的催化剂)保持在适当地方并且在合适的位置中，并且其还可以保护后处理基板不受潜在的损伤，例如由于来自在后处理部件外部的环境条件或碎肩。可压缩材料还可以当后处理基板膨胀和收缩时“拉紧松弛(take upslack) ”，例如由于温度的大的波动。示例性的系统包括具有外表皮的后处理部件，外表皮界定可压缩材料。如果存在，在某些实施方案中外表皮至少部分地压缩可压缩材料和/或把被选择的闭合力经过可压缩材料施加于基板。示例性的系统包括在张力中的可压缩材料，和/或(当皱褶状的材料被使用时)被至少部分地压缩的皱褶。例如，当皱褶状的材料被用作可压缩材料时，皱褶状的材料可以呈完全地皱褶状的形式，略微地小于基板。如果可压缩材料形成连续的外周(如最初地被形成的或通过之后的附接例如焊接)，略微地较小的可压缩材料可以被拉伸以配合基板，由此把可压缩材料置于张力中，和/或对基板提供被选择的闭合压力或闭合力。
[0020]随后的示意性的流程描述提供进行用于制造和/或使用后处理部件的程序的例证性的实施方案。被图示的操作被理解为是仅示例性的，并且操作可以被组合或分割，以及被添加或移除，以及整体地或部分地被再排序，除非在本文中明确地声明与此相反。某些被图示的操作可以通过执行在非瞬时计算机可读存储介质上的计算机程序产品的计算机来实施，其