防止在废气排放中后处理装置上的表面堵塞

摘要

一种用于后处理装置的入口表面，其可防止和/或消除设置了该入口表明的通道的表面堵塞。该入口表面包括设置在基底端部的外表面上的特殊端面。该端面包括在所述基底的端部上设置的三维地形结构，或者在所述基底的端部上沉积的化学涂层，或者既有在所述基底的端部上设置的三维地形结构又有在所述三维地形结构上沉积的化学涂层中。举一个例子，所述入口表面能有助于防止来自于发动机排放物，例如炭黑和发动机排放的其它副产品的碳污垢。

说明书

优先权信息

本申请案是申请人为康明斯过滤IP公司(Cummins Filtration IP，Inc.)的PCT国际申请，并主张于2007年7月2日提交的、发明名称为“防止在废气排放中后处理装置上的表面堵塞”的第11/772,619号美国专利申请案的优先权，该专利申请案全部并入到本发明申请中。

技术领域

本发明公开了一种入口表面，该入口表面可防止和/或消除流体通道中的表面堵塞。举个例子，本发明提供了一种特别适用于多种后处理装置的入口表面，以防止和/或消除沉积在这些后处理装置的入口表面上的含碳污垢和/或未燃烧的碳氢化合物的沉积物，所述含碳污垢和/或未燃烧的碳氢化合物的沉积物来自于例如内燃机尾气的排放物。因此，本发明提供的入口表面可以防止发动机排放系统中增高背压。

背景技术

催化和未催化的后处理装置已为人熟知，并广泛使用在各种内燃机应用中用于发动机尾气的后处理。例如，后处理装置用于处理和/或去除发动机尾气流中的例如一氧化碳、一氧化氮、未燃烧的碳氢化合物和烟尘的排放物。

虽然颗粒过滤器在内表面上有时不被催化，但许多后处理装置通常在多孔结构的流体通道内使用涂覆到内表面上的催化涂层，所述多孔结构通常类似于蜂巢结构的内部。无用的排放物与所述催化涂层的催化剂反应，从而减少了所述无用的排放物的排放。

然而，在确定的运行状况下，在这些后处理装置的入口表面处产生流体通道的表面堵塞就逐渐成为一个问题。如在一个具体的实施例中，当柴油发动机在较少的主动工作周期期间时就可能出现这种有问题的状况，但是不限于此，延长空转运行也会发生这种状况。频繁的启动和停止操作和其它瞬间的运行状况也是有这样的问题。此外，例如，在寒冷天气里或在相对低的220℃到400℃的排放温度范围内，众所皆知，那些诸如在柴油发动机后处理应用中的后处理装置的入口表面会发生表面堵塞。这种在所述入口表面的表面堵塞物或沉积物定义为残渣，例如在后处理装置的入口表面处的多孔结构的外表面上沉积的排放物和/或烟尘颗粒显著地降低了所述后处理装置上的敞开的正面面积。表面堵塞是有问题的，因为它可能会导致后处理或排放系统中的背压迅速增加，这反过来可能会影响发动机运转并降低系统效率。在这种有问题的运行状况中，防止所述烟尘/焦炭沉积物的形成将会是有益的。因此，有必要提供一种改进的能够防止和/或消除所述后处理装置入口表面的表面堵塞物或沉积物的入口表面。

发明内容

以下揭露了一种改进的例如用于后处理装置的入口上的入口表面。本发明的一个好处是所述改进的入口表面可以防止和/或消除所述后处理装置的入口上的表面堵塞，例如防止和/或消除来自于排放物的可能沉积在后处理装置的入口上的含碳污垢和/或未燃烧的碳氢化合物的堆积物。

在一个实施例中，入口表面包括一个基底，所述基底具有带有多孔结构的端部，所述多孔结构被构造为能使流体流过所述基底。在所述基底的所述端部上设有端面，该端面设置在所述基底的端部，用来防止和/或消除在所述基底的端部和多孔结构的表面上形成的表面堵塞。

在一个实施例中，所述入口表面包括三维地形结构以使得所述基底的外表面是非平面的。在另一个实施例中，所述入口表面包括沉积在所述基底的多孔结构的外表面上的化学涂层。在一个实施例中，所述化学涂层是催化涂层。

在另一个实施例中，所述入口表面既包括三维地形结构，也包括沉积在所述三维地形结构上的化学涂层。

附图说明

图1显示出了后处理装置的入口表面的一个实施例的立体图。

图2显示出了图1中的入口表面的横截面图。

图3显示出了后处理装置的入口表面的另一个实施例的立体图。

图4显示出了图3中的入口表面的横截面图。

图5显示出了后处理装置基底端部的端面的一个实施例的部分视图，并特别显示出了端面的一个独立单元的侧面。

图6显示出了后处理装置的入口表面的另一个实施例的立体图。

图7显示出了图6中的入口表面的横截面图。

图8显示出了后处理装置的入口表面的另一个实施例的立体图。

图9显示出了图8中的入口表面的横截面图。

图10显示出了后处理装置的入口表面的另一个实施例的立体图。

图11显示出了图10中的入口表面的侧面横截面图。

图12显示出了后处理装置的入口表面的又一个实施例的立体图。

图13显示出了图12中的入口表面的侧面横截面图。

图14显示出了后处理装置的入口表面的又一个实施例的立体图。

图15显示出了图14中的入口表面的侧面横截面图。

图16显示出了后处理装置的入口表面的再一个实施例的立体图。

图17显示出了图16中的入口表面的侧面横截面图。

图18显示出了入口表面的多孔结构的一个实施例的部分主视图。

图19显示出了入口表面的多孔结构的另一个实施例的部分主视图。

图20显示出了在入口表面涂覆化学涂层的一个实施例的横截面示意图。

图21显示出了在入口表面涂覆化学涂层的一个实施例的立体示意图。

具体实施方式

通常地，本发明描述了一种可以防止和/或消除流体通道的表面堵塞的入口表面，所述入口表面设置在所述流体通道处。所述入口表面包括设置在所述基底端部上的独特的外端面。设置在所述基底上的端面可以防止和/或消除所述入口表面上的表面堵塞。举个例子，所述入口表面有助于防止和/或消除所述入口表面上的来自如内燃机尾气的发动机排放物中含碳污垢和/或未燃烧的碳氢化合物的沉积物。

在其中一个实施例中，流体通道的入口表面包括具有多孔结构的基底，该多孔结构被构造为能使流体流过所述基底。外端面结构设置在所述基底的多孔结构上和基底的端部。所述端面结构是为防止和/或消除在所述基底的端部和多孔结构上的表面堵塞而设置。特别地，所述端面提供了这样一种结构，该结构能够防止或至少减少残渣沉积在所述基底上和特别是沉积在位于所述基底的端部上的所述多孔结构的侧壁和边缘面上。所述端面为设置在所述基底的端部上的三维地形结构，或者为设置在所述基底的端部上的化学涂层，或为既有设置在所述基底的端部上的三维地形结构又有设置在所述三维地形结构上的化学涂层。

入口表面的三维地形结构

在一个实施例中，所述端面是设置在所述基底的端部上的三维地形结构，使得所述基底的端部具有整体轮廓是非平面的表面。也就是说，三维地形结构是使所述基底的端部具有不是完全单一的平面的侧面。

图1-4和图6-17举例说明了入口表面的三维地形表面结构的实施例。如图所示，比如，在后处理装置的入口端使用入口表面是特别有用的。

图1和图2显示出了后处理装置的入口表面10。所述入口表面10包括设置有一个实施例为三维地形结构的外端面14。如图所示，所述入口表面10配置在氧化型催化转化器(DOC)的入口端。但是，可以意识到，图示的入口表面10必要时可以进行适当的改变以被用在其它的后处理装置中。这些其它的后处理装置包括但不限于类似氧化型催化转化器的其它直通式催化器，例如紧密耦合催化转化器(CCC)。可使用所述入口表面10的其它后处理装置包括氮的氧化物吸附催化转化器(NAC)、选择性催化还原装置(SCR)、催化烟尘过滤器(CSF)或颗粒过滤器(DPF)或烟尘收集器。

应该意识到，在此描述的入口表面的大小和尺寸可以变化以容置这些提到和未提到的其它的后处理装置的入口。进一步应该意识到，所述入口表面10可以适当地改变以用于在多种后处理装置的出口端，例如上述提到的任何后处理装置的出口端上的出口表面。

如图1所示，所述外端面14设置在所述基底12的外端。所述基底12包括类似于蜂窝状结构的多孔结构15。所述多孔结构15能够使流体流过所述基底12，其包括多个单元(在下面的图5中详细讨论)。术语“流体”可以广泛地解释为包括任何可流动的媒介。仅仅作为实施例而言，所述流体材料可以包括，但不限于，来自于被处理材料的任何排放物或任何含有烟尘的材料。如其它的实施例，所述流体材料包括任何可产生和/或留下残渣的材料。残渣表示任何可以被干燥并留置在所述基底的多孔结构上的材料，或者也可以是没有被完全燃烧并留置在所述基底的多孔结构上的“湿”的材料。如一个实施例，残渣是来自于排放物且沉积在后处理装置的所述入口上的碳污垢和/或未燃烧的碳氢化合物的沉积物。

所述端面14设置在所述基底12端部处的外表面上。如图所示，所述端面14是非平面或断裂状排列的三维地形结构。也就是说，例如从其轮廓上观察时，所述端面14不完全在同一个整体平面中(见图2)。所述端面14包括多个设置在所述基底12上的相邻且平行的排列16。仅作为一个实施例，图2显示出了平行的排列16类似于V形并且角度为90°的排列。可以理解，所述V形的排列可以是角度小于或大于的90°的排列，只要所述端面14的整个排列不完全在同一个整体平面。

图3和图4示出了后处理装置的入口表面30的另一个实施例。所述入口表面30提供了具有三维地形结构的端面34的另一个实施例。与入口表面10一样，所述入口表面30用于氧化型催化转化器上(DOC)。然而，可以意识到，所述入口表面30必要时可以进行适当的改变以供用在其它的后处理装置中。这些其它的后处理装置包括，但不限于，与氧化型催化转化器类似的其它直通式后处理装置，例如紧密耦合催化转化器(CCC)。可使用所述入口表面10的其它的后处理装置包括氮的氧化物吸附催化转化器(NAC)、选择性催化还原装置(SCR)、催化烟尘过滤器(CSF)或颗粒过滤器(DPF)或烟尘收集器。

应该意识到，所述入口表面的大小和尺寸可以变化以容置这些提到和未提到的其它的后处理装置的入口。进一步应该意识到，所述入口表面30的尺寸和大小可以适当地改变以用于在多种后处理装置的出口端，例如上述提到的任何后处理装置的出口端上的出口表面。

所述入口表面30包括端面34，所述端面34设置在具有多孔结构35的基底32的外端面上。所述多孔结构35能使流体流过所述基底32并且所述多孔结构35包括很多单元(在下面的图5中详细讨论)。与入口10一样，术语“流体”可以被广泛地解释为包括任何可流动的媒介。仅在一些实施例中，所述流体材料可以包括，但不限于，来自于被处理材料的任何排放物或任何包含烟尘的材料。如其它的实施例中，所述流体材料可以包括可产生留置在所述基底的多孔表面上的残渣的任何材料。

所述端面34设置在所述基底32端部的外表面上。所述端面34也是非平面或断裂状排列的三维地形结构。与端面14一样，例如从其轮廓上观察时，所述端面34没有完全位于同一整体平面上。

与端面14不同的是，所述端面34包括由于平行的V形排列交叉形成类似于金字塔形的结构。如图所示，所述端面34包括设置在所述基底32上的第一组多个排列36。所述第一组排列36是相邻并彼此平行的，并且类似于V形的排列。仅作为一个实施例，图4显示出了第一组具有90°夹角的排列36(见图4)。可以理解，所述V形的排列的夹角可以小于或大于90°，只要所述端面34的整个排列没有完全位于同一整体平面上。

所述端面34还包括设置在所述基底32上的第二组多个排列38，所述第二组多个排列38是相邻并彼此平行的。与所述第一组的排列36一样，所述第二组排列38类似于V形的排列并具有90°夹角。可以理解，所述V形的排列的角度可以小于或大于90°，只要所述端面34的整个排列没有完全位于同一整体平面上。

如图所示，所述第二组排列38是垂直于第一组排列36的。因此，通过90°交叉第一组平行的排列36和第二组平行的排列38形成了四面体的金字塔形结构39。可以理解，所述第一组排列36和所述第二组排列38的排列并不限于所示的特定的垂直关系，并且所述第一组排列36和所述第二组排列38可以以90°以外的角度交叉。

可以进一步地理解，入口表面并不限于图1-4中所示的具体的排列。图1-4显示的是实施例的结构，其中所述入口包括具有三维地形结构的端面，所述三维地形结构可以是，但不限于，平行的V形的排列或两组交叉的V形排列。可以理解，所述入口表面的端面(如14、34)可适当地修改并且可以具有其它的结构，只要所述端面可以造成尾气的湍流和切变以减少烟尘和/或排放物的粘附，可以防止和/或消除表面堵塞。

如图所示，所述多孔结构(如15、35)从所述基底(如12、32)的端部的外表面伸出。在一个后处理装置的实施例中，例如直通式氧化型催化转化器，所述多孔结构通入从入口端(此处设置有入口表面10、30)到出口端的延伸并贯穿整个基底的通道。可以理解，所述多孔结构可以配置在其它的后处理装置上，如颗粒过滤器，这些后处理装置没有直流式通道，但是包括在入口端单个通道的入口表面，并且在此处的开口或小孔的网络产生了许多到出口端的出口通道。

所述多孔结构定义了具有内侧壁和壁棱的单独的单元(见图1和图3)。配置这些单元以使它们彼此相邻，并充分围绕所述入口表面来设置。仅作为一些实施例，在每平方英寸的入口表面上配置有大约100到大约900个单元。

在一个实施例中，每个单元的内侧壁可包括第一对平行的侧壁和垂直于所述第一对平行的侧壁的第二对平行的侧壁。可以理解，第一对平行的侧壁和第二对平行的侧壁相垂直的结构只是一个实施例，所述第一对平行的侧壁和第二对平行的侧壁之间可以不是垂直的。

图5进一步显示出了入口表面的多孔结构一个实施例。例如当呈现三维地形结构时，图5显示出了局部的多孔结构并特别描述了单独的单元50。可以理解，图5中所示的原理可以应用于在此描述的任何入口表面，这些入口表面上的多孔结构具有多个单元。每个单元50包括第一对平行的侧壁52和第二对平行的侧壁54。例如，入口表面(如10、30)的所述V形排列或类似金字塔形状可以产生端面，所述端面的单元的尺寸在所述基底的端部显著增加，并且有效地增加了在所述入口表面的每个单元50上的两对平行的侧壁52、54中至少一对之间的距离。因此，因为至少一对平行的侧壁的外端之间的距离增加了，所以待桥接的污垢(如含碳污垢)所需的距离也增加了。

如图所示，所述单元50具有一对垂直于侧壁56的侧壁52，54。所述侧壁54的尺寸比侧壁52的侧壁长，因此产生了一个增加的单元尺寸“c”，该尺寸“c”相对于基底入口的传统的单元结构成45°角，所述基底入口的传统的单元结构具有平面尺寸为“a”的均等的侧壁(如虚线所示)。例如，根据勾股定理，所述尺寸“c”将比所述在45°角度上的尺寸“a”长出大约41％。可以理解，增加的单元尺寸并不限于所示的45°角度，并且可以包括较大或较小的角度，只要在一对平行的侧壁中的其中一个侧壁的单元尺寸增加了。

因此，应用图5中所示的原理，第一对或第二对平行的侧壁中的至少一对侧壁包括第一侧壁和第二侧壁(如52、54)，其中所述第一侧壁和第二侧壁中有一个侧壁的尺寸比另外一个侧壁的尺寸较大，并且从所述基底的端部向外进一步延伸。在这种结构中，一对平行侧壁中的所述第一侧壁和第二侧壁的外端之间的距离比另一对平行的壁中的所述第一侧壁和第二侧壁之间的距离长。

图6-17解释说明了入口表面的三维地形结构的其它实施例。图6-7显示出了具有端面64的入口表面60，所述端面64设置在例如氧化型催化转化器的后处理装置的入口端的基底62上。在直通式后处理装置中，所述端面64向外突出并具有类似于“杯”形凸起66。如入口表面10、30一样，所述入口表面60没有位于同一平面上。相反地，所述端面64是非平面的或具有某种断裂状的排列。也就是说，例如当从其轮廓上观察时，所述端面64没有完全位于同一整体平面内(如图7所示)。所述入口表面60也包括具有多个单元的多孔结构65。与入口表面10、30的多孔结构15、35一样，可以理解，入口表面60的所述多孔结构65可以按照如上述图5中增加单元尺寸的原理来增加单元尺寸。可以进一步理解，所述入口表面60可以用于除了氧化型催化转化器之外其他的后处理装置。

图8-9显示出了具有端面74的入口表面70，所述端面74设置在如氧化型催化转化器的后处理装置的入口端的基底72上。所述端面74向外延伸并类似于抛物线形凸起76的直通式后处理装置。如描述的其它入口表面一样，所述入口表面70没有位于同一平面上。相反，所述端面74是非平面的或具有某种断裂状的排列。也就是说，例如当从其轮廓观察时，所述端面74没有完全位于同一整体平面内(如图9所示)。所述入口表面70也包括具有多个单元的多孔结构75。与描述的其它多孔结构一样，可以理解，入口表面70的所述多孔结构75可以按照如图5中增加单元尺寸的原理来增加单元尺寸。可以进一步理解，所述入口表面70可以用于除了氧化型催化转化器之外的其他后处理装置中。

图10-11显示出了具有端面84的入口表面80，所述端面84设置在如氧化型催化转化器的后处理装置的入口端的基底82上。所述端面84向外延伸并类似于圆形凸起86的直通式后处理装置。如描述其的它入口表面一样，所述入口表面80没有位于同一平面。相反地，所述端面84是非平面的或具有某种断裂状的排列。也就是说，例如当从其轮廓观察时，所述端面84没有完全位于同一整体平面内(如图11所示)。所述入口表面80也包括具有多个单元的多孔结构85。与描述的其它多孔结构一样，可以理解，入口表面80的所述多孔结构85也可以按照上述增加单元尺寸的理论来增加单元尺寸。可以进一步理解，所述入口表面80可以被用于除了氧化型催化转化器之外的各种后处理装置中。

图12-13显示出了具有端面94的入口表面90，所述端面94设置在如氧化型催化转化器的后处理装置的入口端的基底92上。所述端面94向内延伸并类似于“杯”形的凹陷96的直通式后处理装置。如描述的其它入口表面一样，所述入口表面90没有位于同一平面。相反地，所述端面94是非平面的或具有某种断裂状的排列。也就是说，例如当从其轮廓观察时，所述端面94没有完全位于同一平面内(如图13所示)。所述入口表面90也包括具有多个单元的多孔结构95。与所述其它多孔结构一样，可以理解，入口表面90的所述多孔结构95也可以按照上述增加单元尺寸的理论来增加单元尺寸。可以进一步理解，所述入口表面90可以用于除了氧化型催化转化器之外的其他后处理装置中。

图14-15显示出了具有端面104的入口表面100，所述端面104设置在如氧化型催化转化器的后处理装置的入口端的基底102上。所述端面104向内延伸并类似于抛物线形凹陷106的流通式后处理装置。如描述的其它入口表面一样，所述入口表面100没有位于同一平面内。相反，所述端面104是非平面的或具有某种断裂状的排列。也就是说，例如当从其轮廓观察时，所述端面104没有完全位于同一整体平面内(如图15所示)。所述入口表面100也包括具有多个单元的多孔结构105。与描述的其它多孔结构一样，可以理解，入口表面100的所述多孔结构105也可以按照上述增加单元尺寸的理论来增加单元。可以进一步理解，所述入口表面100可以被用于除了氧化型催化转化器的各种后处理装置。

图16-17显示出了具有端面114的入口表面110，所述端面114设置在如氧化型催化转化器的后处理装置的入口端的基底112上。所述端面114向内延伸并呈现出类似圆形凹陷116的直通式后处理装置。如描述的其它入口表面一样，所述入口表面110没有位于同一平面内。相反地，所述端面114是非平面的或具有某种断裂状的排列。也就是说，例如当从其轮廓观察时，所述端面114没有完全位于同一平面内(如图17所示)。所述入口表面110也包括具有多个单元的多孔结构115。与所述其它多孔结构一样，可以理解，入口表面110的所述多孔结构115也可以按照上述增加单元尺寸的理论来增加单元尺寸。可以进一步理解，所述入口表面110可以用于除了氧化型催化转化器之外的其他后处理装置中。

仅作为实施例而言，可以将所述任意一个三维地形结构通过下述的任意一种方法设置在基底的所述入口端或端部：(1)将具有所要的三维地形结构的表面施加到所述入口的所述基底上；(2)在所述入口的所述基底上加工所要的三维地形结构；或(3)通过任何合适的方式形成所述三维地形结构以将其设置在所述基底上。可以理解，将所述三维地形结构设置在基底的入口端上的方式是没有限制的，只要所述表面能被放置在所述基底的所述入口端和端部。

在此描述的所述入口的三维地形结构具有很多好处。在操作中，这种表面可以产生一定程度的入口表面的湍流和剪切力，这将有助于除去或防止烟尘沉积。由于有效降低了断裂表面结构中的热量，例如图1-4和图6-11中所述表面也能在入口表面的局部区域上(如上部，V形排列的尖端边缘，所述金字塔的顶端或小塔尖，或所述凸起结构中隆起的表面部分)提供快速加热，因此有助于起燃沉积在后处理装置的所述入口表面的任何催化涂层(如下所述)和同样沉积到后处理装置的内部的任何催化涂层。

正如另一个特别的好处，图6-11中所示的凸起结构进一步提供了一种具有快速加热能力的入口表面。这种结构有助于防止和/或消除较大的含碳污垢沉积物(如烟尘沉积物)阻塞所述入口表面，例如可以从下排气管道的内表面释放。例如，在涡轮机排放的应用中，这些大的烟尘或“薄片”在积累了相当厚(例如一毫米厚)以后可能打碎或破裂排气管道的内表面。这些薄片可沉积在所述入口表面因此导致所述多孔结构中的单元被烟尘桥接。然而，如图6-11所示的结构进一步防止了这种桥接。

入口表面的涂层

在又一个实施例中，入口表面包括端面，所述端面用于防止和/或消除所述基底上的表面堵塞。所述端面具有化学涂层，所述化学涂层沉积在所述基底的所述端部的外表面并包括所述基底的多孔结构的外端部分。仅作为示例，在所述基底的入口表面上，所述化学涂层在减少所述后处理装置的入口表面上的含碳污垢或一般污垢是有好处的。与所述三维地形结构一样，可以理解，所沉积的化学涂层可以适当地应用在各种后处理装置中，例如，但不限于，紧密耦合催化转化器(CCC)、氧化型催化转化器(DOC)、氮的氧化物吸附催化转化器(NAC)、选择性催化还原装置(SCR)、催化烟尘过滤器(CSF)或颗粒过滤器(DPF)。

所述化学涂层至少是陶瓷涂层或玻璃基涂层，或化学溶液，或适于用在化学涂层的其它载体中的一种。在一个实施例中，这种化学涂层所包括的材料是选自催化贵金属、催化贵金属氧化物、非催化贵金属、催化基本金属、和催化基本金属氧化物中的至少一个。在一个实施例中，所述化学涂层在例如后处理装置的基底的入口端和端部是高载量的。也就是说，高载量的意思是所述基底(如后处理装置)的入口表面(或端部)包括加大量的化学涂层，在所述基底端部的化学涂层的量要多于在后处理装置内的流体通道(管道)中使用的化学涂层量。

例如，所应用的化学涂层包含高载量的催化贵金属(例如铂(Pt)或钯(Pd))，或贱金属(例如钒(V))，或基本金属氧化物(例如五氧化二钒或氧化铈)，或其它化合物(例如碳酸钡，BaCO₃)。

举一个例子，所述高载量在80-120g/ft³范围内。可以理解，所述高载量的值是非限定的，并且可以包括各种值，从而在适当和/或必要时达到防止和/或消除表面堵塞所需的效果。

再举一个例子，玻璃基的涂层沉积在所述入口表面，并且该玻璃基的涂层也可以包含高载量的催化贵金属(例如铂(Pt)或钯(Pd))，或基本金属(例如钒(V))，或基本金属氧化物(例如五氧化二钒或氧化铈)，或其它化合物(例如碳酸钡，BaCO₃)。在一个实施例中，所述玻璃基的涂层也包含钾。在这样的结构中，所述涂层的催化活性可有助于防止和/或消除在后处理装置的入口表面上的烟尘沉积物。另外，有一个好处是所述玻璃基涂层可以容易沉积在所述入口表面上，并且可更好的填充和堵塞所述单元的壁棱的外侧暴露部分上的微孔或其它凹凸部。

要注意的是，高载量的意思是所述涂层被直接并有意地沉积在所述入口表面。相对于使用在入口表面的里面和外面的化学涂层的量，高载量是指设置在所述基底的入口面或入口端的化学涂层的量是增加的。也就是说，所述化学涂层可以被用作所述入口表面里面和外面存在的任何涂层的延伸。在后处理装置的一个实施例中，所述高载量包括在所述入口表面增加的化学涂层的量，所述在入口表面的化学涂层量大于一般用在整个催化的后处理装置的管道内化学涂层的量。

例如，所述化学涂层可以沉积在所述基底的入口和端部的外表面上的多孔结构的自由壁和边缘。在一个实施例中，所述化学涂层直接地并有意地沉积在所述基底的多孔结构的外端面上的入口表面上。也就是说，所述化学涂层可以作为沉积在除了所述基底的所述入口表面和端部之外的所述基底的流体通道内的任何涂层的延伸。可以进一步理解，所施加的化学涂层的沉积是非限定的，只要所述化学涂层沉积到所述入口表面。

在一些情况下，沉积到所述基底的入口表面或端部的化学涂层也可能被无意或偶然地沉积在流体通道的内部。然而，应当可以理解在入口表面涂覆化学涂层的情况是指有意地沉积到在基底的端部的多孔结构的外端面上的，而不是有意沉积在所述基底的流体通道内的。

如另一个可替换的实施例，所述涂层可以用于填充任何粗糙表面或单元的壁棱的不平处，并且所述涂层不会延伸到所述基底的流体通道内。在这样的结构中，由于已沉积的涂层提供了不粗糙(或更光滑)的表面，已涂覆涂层的壁棱的表面区域可以进一步防止含碳污垢的粘附，例如烟尘/焦炭的机械粘附。举个例子，所述涂层的厚度大约不超过千分之几英寸从而以实现了减少单元表面粗糙。

图20显示出了入口表面400上沉积有化学涂层404的一个实施例的横截面示意图。如图所示，化学涂层404沉积在所述入口表面上的多孔结构402的外表面上的。也就是说，涂层404覆盖在所述基底的所述端部的外表面，该涂层404没有延伸到所述基底的单元或通道的内部。该涂层404仅沉积在所述入口表面400面朝外的侧壁和边缘的表面402上。如图所示，所述涂层404沉积在所述基底的所述端部的平面结构上。可以理解，这种涂层结构可以与图1-17中所描述的三维地形结构的任一种相结合，只要所述涂层如同任何三维地形结构上使用的覆盖物一样被沉积到所述外表面上。

图21显示出了在入口表面500沉积化学涂层504的一个实施例的立体图。如图所示，化学涂层504沉积在多孔结构502的外表面上和入口表面上。与图20一样，所述涂层504覆盖在所述基底的端部的外表面上，并且该涂层504没有延伸进入所述基底的单元或通道506的内部。该涂层504仅沉积到所述多孔结构502的朝向基底端部外侧的外壁和边缘的表面上。如图所示，所述涂层504沉积到所述基底的端部的平面结构上。可以理解，这种涂层结构可以与图1-17中所描述的三维地形结构的任一种相结合，只要所述涂层如任何三维地形结构上使用的覆盖物一样沉积到所述外表面。图21显示出所述涂层504没有沉积所述多孔结构502的整个端面，其目的是显示出在所述基底的所述端部上涂层的设置。但是，可以理解，所述涂层504可完全覆盖所述基底的所述端部。

应当可以理解所述涂层并不局限于具体的配方，只要所述涂层能够在所述入口表面的多孔结构的暴露的边缘上防止含碳污垢。也就是说，所述化学涂层可以进行进一步的选择性催化反应，以便进一步达到防止、消除和/或减少入口的表面堵塞。

与所述三维地形结构一样，通过应用所述涂层，不必为表面堵塞检测和清洗尾气后处理系统的控制器设立分离机构。

举另一个例子，由于高载量的化学涂层，所述入口表面处大量NO可以转化成NO₂(氮氧化合物的转化)，并且由于采用了上述任一种的三维地形结构进一步加强了NO到NO₂的转化。也就是说，所得到的涂层和湍流可以加快在所述入口表面处出现或沉积的碳氢化合物或烟尘转化成NO₂。以下是在贵金属催化剂铂(Pt)的作用下的反应机理的一个实施例。

在一个实施例中，所述多个氮氧化物的转化反应可以发生在柴油发动机的排放气流中，该柴油发动机使用了涂覆在后处理装置的入口上的所述入口表面涂层。在催化剂(例如Pt)的作用下NO与过量氧气反应生成NO₂的反应式是：

1)NO+1/2O₂----＞NO₂

NO2随后通过一下反应被用于氧化在所述后处理装置的入口表面上累积的炭灰：

对于炭灰：

2)2NO₂+C----＞CO₂+2NO

3)NO₂+C----＞CO+NO

通过反应式(2)和/或(3)生成的NO在所述后处理装置的入口表面通过反应式(1)再次被氧化生成NO₂，所述NO₂随后将分别通过反应式(2)和反应式(3)继续进行反应，直到所述炭灰被消耗干净。这就称为“氮氧化物的转化”。

对于被吸收烟尘上的未燃烧的碳氢化合物(HC)，可以理解，也可发生下面的催化反应式(4)和(5)，主要产生了不容易粘附到所述后处理装置的所述入口表面上的比较干燥的烟尘。此外，在其它催化剂(或高载量的催化剂)作用下，通过燃烧所述入口表面的HC产生的热能将有助于氧化(如燃烧)所述累积的烟尘。

4)C_yH_n+(1+n/4)O₂----＞yCO₂+n/2H₂O

5)CO+1/2O₂----＞CO₂

在上面的例子中，反应式(1)、(4)和(5)由催化剂催化，例如铂。可以理解，虽然由于使用了除铂以外的催化剂，反应和产物也许有某些不同，但是在使用合适的涂层与排放物反应并因此防止烟尘在所述入口表面处的焦化/粘结所应用的原理是相同的。

与上述描述的三维地形结构一样，任何所述涂层实施例都可以被应用到已经描述的所述基底的多孔结构和入口表面上。图18-19显示出了入口表面的多孔结构的单独的实施例。在一个实施例中，多孔结构200中的单元202彼此相邻，并且基本上围绕入口表面设置。所述多孔结构200与图1-4和图6-17所示的结构相似。如上所述，每平方英寸的所述入口表面上具有大约100到大约900个单元。每个单元202的侧壁204可以包括第一对平行的侧壁和与所述第一对平行的侧壁垂直的第二对平行的侧壁。

图19显示出了多孔结构300，其中所述多孔结构300的一部分是被堵塞的。如图所示，所述多孔结构300包括单元302和以“方格板型”结构排列的堵塞部304，使得所述多孔结构的非侧壁(如多孔结构200的侧壁204)的部分是被堵住的。可以理解，所述多孔结构200和多孔结构300仅仅是实施例，并不限于所示的具体的结构，只要所述多孔结构能与任何所述三维地形结构和/或任何上述化学涂层的实施例相结合。

试验结果

上述描述已经在发动机上的改进型氧化型催化转化器中进行了测试，并且通过将催化剂铂添加到所述入口表面，其显示了有利的结果。在发动机上经过数次循环测试后，氧化型催化转化器的被催化的入口表面没有被烟尘堵塞。同样，在发动机运转条件下，通过形成湍流和在所述入口的局部加热，所述入口表面的地形结构的变化显示出了积极的效果。

但是，在没有添加催化剂或不具有改进后的地形结构的这些标准型氧化型催化转化器的入口表面上就明显会被烟尘表面堵塞。

然而，可以理解，使用除了金属铂以外的催化剂之后，反应和反应产物可有某些不同。

在康明斯技术中心还进行了其它的试验，其中超低硫柴油燃料(ULSD)在大约220℃被滴在由420F不锈钢盘构成的入口上，所述420F不锈钢盘涂覆有钒金属。试验结果表明所得到的碳沉积物没有粘附到钒的表面。

使用金属铂的另一个试验得出了同样的结果。可以认为，用涂覆有大量的如铂和/或钯的氧化物的贵金属的陶瓷涂层将会显示相似的结果。在又一个实施例中，含有氧化铈的陶瓷涂层在一定的温度条件下也可被采用。在另一个实施例中，可以理解，例如一种含有五氧化二钒、铁型沸石和铜型沸石的可控硅类的催化剂涂层也可被采用并产生相似的效果。

所述入口结构具有很多好处。通过采用非平面的三维地形结构和/或化学改性入口表面，可以防止和/或消除表面堵塞。在一个优选的实施例中，这种结构对于防止烟尘在后处理装置的入口表面是有用的，使得所述烟尘在发动机/后处理系统的运转的通常情况下不会桥接并因此堵塞正常的废气流过的开口通道。

在各种应用中，这样有益的入口表面结构是有好处的。如在一些非限制性的实施例中，车辆或汽车发动机、柴油发动机、船舶的发动机和装置、工业动力发电机、工业生产中使用的装置或其他采用后处理的其他装置或使用燃料产生焦炭材料的任何其它装置的尾气流上均可采用所述入口表面的结构。

在不偏离本发明的精神或其新颖性特征的情况下，可以用其它的形式体现本发明。本申请中公开的实施例不应当认为解释了所有的方面而且也不应认为限制了本发明。本发明的范围是由所附的权利要求来主张的，而不是由前面的描述来主张，并且在与所述权利要求等同的意思和范围内所做出的所有修饰与变化均被本发明的范围涵盖。