[發明專利]設計成具有通道結構的壁流式過濾器的微粒過濾器

在審

• 申請號: 201380077694.2
• 申請日: 2013-07-15
• 公開（公告）號: CN105324167A
• 公開（公告）日: 2016-02-10
• 發明（設計）人: K.施雷維;S.斯泰格特
• 申請（專利權）人: HJS排放技術兩合公司
• 主分類號: B01D46/00
• 分類號: B01D46/00;F01N3/022;F01N3/023;B01D46/24
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 侯宇

本發明涉及一種設計成具有通道結構的壁流式過濾器的微粒過濾器，用于分離在內燃機廢氣中攜帶的微粒、尤其炭黑微粒，該微粒過濾器具有配備多個由過濾器壁圍成的過濾器通道的基底，并且具有至少一條支路，該支路用于提供從基底流入側到流出側的流通性或流通路徑，而不必流經過濾器壁。

為減少內燃機、例如柴油發動機的排放，在這種內燃機的廢氣線路中接入微粒過濾器。該微粒過濾器用于分離在內燃機廢氣中攜帶的微粒、尤其炭黑微粒。在此，人們通常努力，盡可能完全地抑制炭黑微粒排放，因此在許多情況下微粒過濾器設計成整體過濾器(Vollfilter)。這種整體過濾器是壁流式過濾器，也就是說：待過濾的介質(此處為攜帶微粒，即炭黑微粒的廢氣)必須流經過濾器壁的過濾器，以便從基底的流入側到達流出側(凈化側)上。這種微粒過濾器的基底包括多個相互平行延伸的、被過濾器壁包圍的過濾器通道。廣泛使用陶瓷材料作為材料。在本過濾器中，過濾器通道根據蜂窩的類型分別通過過濾器壁相互分離并且交替地在流入側或流出側封閉。微粒整體過濾器也已知由燒結金屬材料制成。

這種微粒過濾器設計成，使得通過它即使在炭黑積累越來越多時廢氣背壓或廢氣回壓也不會升高太大。因為這個原因所以要求，這種基底在炭黑足夠多地載入時進行再生。在這種再生過程中，積累的炭黑被氧化，從而也反應為被控制的炭黑氧化皮(Ruβabbrand)。這種再生可以被動地并因此在達到一定的炭黑溫度時自動地或主動控制地進行。在被動再生時，給積累在流入側上的炭黑輸入NO₂，由此能夠實現在更低的溫度時炭黑的氧化。為了滿足前述要求，將這種微粒過濾器或其基底設計成，使得它們具有相對較小的一般僅在5μm至15μm之間的孔徑和不大于50％的孔隙度。此外，設計基底，以便基于未加載的基底，將過濾過程盡可能迅速地調節為表面過濾。在至少很大程度地發生表面過濾之前，處于過濾器壁中的孔必須已添加一些炭黑，由此，有效的孔隙度相對基底的孔隙度再次減小。在深度過濾的持續時間以內，通過這種過濾器仍然不能實現期望的大于98％的分離度。因此，人們努力，將這種微粒過濾器設計成，使得該微粒過濾器快速地進入其表面過濾狀態。

對于一些應用，不要求完全地減少炭黑排放。在這些應用中，有時足夠的是，內燃機的炭黑排放量減少了50％或僅20％至25％。

為此目的，開發所謂的部分過濾器。部分過濾器具有以期望的量級的最大額定分離度。這意味著，這種過濾器可以截獲內燃機廢氣中攜帶的微粒，尤其是炭黑微粒的與分離度相應的份額。部分過濾器可以設計成壁流式過濾器。在這種情況下，采用用于整體過濾器的基底并且該基底通過不同的措施構造一條或多條、一般許多的支路通道。支路通道提供從基底的流入側向流出側的流通性或流通路徑，而廢氣不必流經過濾器壁。通過將在流出側被封閉的過濾通道與一個或多個流出側開口的過濾器通道連接來設置這種支路。可通行支路的可流經的橫截面設計用于一定份額的廢氣流未過濾地流經它。根據可通行支路的可流經的橫截面確定可通過這種部分過濾器實現的分離度。

除了這種設計成壁流式過濾器的微粒部分過濾器也已知這種微濾部分過濾器，其中，過濾僅通過從過濾器壁旁邊流過的廢氣的壁沉積(Wandablagerungen)實現。一般，這種過濾器壁配有例如金屬毛氈或類似類型的捕獲結構。

即使通過這些已知的過濾器類型可以實現具有不同分離度的部分過濾器，也會期望改善這種設計為壁流式過濾器的部分過濾器的構造。此外期望的是，可以減小這種過濾器的重量或其基底的重量。恰好在汽車結構中人們努力的目標是，盡可能節省重量。

因此基于這些討論的現有技術，本發明所要解決的技術問題是，建議一種設計成壁流式過濾器的微粒過濾器作為部分過濾器，該部分過濾器不僅允許它具有更大的設計自由度，而且還優選具有更小的重量。

該技術問題按本發明通過開頭所述的、按本發明類型的微粒過濾器解決，其中，基底的過濾器壁具有在約55％到約75％之間的孔隙度以及在約20μm到35μm之間的孔徑。