[發明專利]顆粒過濾器和用于制造顆粒過濾器的方法

在審

• 申請號: 201580047927.3
• 申請日: 2015-09-07
• 公開（公告）號: CN106795794A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: R·布呂科;P·希爾特;T·黑里希
• 申請（專利權）人: 大陸汽車有限責任公司
• 主分類號: F01N3/035
• 分類號: F01N3/035;F01N3/20
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所11247
• 代理人: 吳鵬,馬江立

技術領域

本發明涉及一種顆粒過濾器和一種用于制造顆粒過濾器的方法。該顆粒過濾器尤其作為排氣處理單元被用于排氣設備中、優選在機動車的柴油內燃機的排氣設備中。

背景技術

在此提到的顆粒過濾器尤其由多孔的、必要時經擠壓的結構構成，例如按照蜂窩結構的方式。該蜂窩結構形式不受特殊限制。但蜂窩結構的外橫截面形狀可以例如是圓形、橢圓形或類橢圓形。流動通道的橫截面形狀同樣不受限制，但通常優選多角的橫截面形狀，例如三角形、四角形、六角形等形式。流動通道的格密度也可以是廣泛多樣的，優選例如每平方英寸50至400格(每平方厘米7、8至62格)范圍內的流動通道密度的設計。所述多孔的通道壁在此可以例如由陶瓷構成。在此例如證實適合的是碳化硅或金屬硅和碳化硅。如果陶瓷作為主晶體相具有金屬硅和碳化硅，則通過Si(Si+SiC)限定的Si含量優選為5質量百分比至50質量百分比，優選為10質量百分比至40質量百分比。

這種顆粒過濾器通常被稱作，，壁流式濾器"，因為這種過濾器至少強迫排氣流的大部分通過多孔的通道壁。為此目的已知的是，顆粒過濾器的相鄰布置的流動通道在兩個端側上被交替地封閉。“封閉”在此還可以利用與通道橫截面相比(明顯)更小的穿通孔實現，尤其是在第二(排氣流出的)端側上的所選擇的或全部的通道中，從而實現旁路(并由此在由于顆粒加載而不能夠良好通流過通道壁時造成顆粒過濾器阻塞)。由此，一部分排氣流流入到第一流動通道中，該第一流動通道在排氣出口側敞開，并且(在顆粒過濾器的正常運行期間至少大部分地)被在流動通道端部的封閉件強迫通過多孔的通道壁流入到相鄰的流動通道中，并通過其敞開的端部在排氣出口側流出。在通流多孔的通道壁時還可以使在排氣中攜帶的顆粒沉積并且必要時減少或轉化為氣態成分。

這種具有多孔壁的顆粒過濾器通常具有非常大的內表面，從而在此能夠在相應覆層的情況下在相對小的結構體積上提供非常大的催化活性面。因此在使用這種顆粒過濾器時優選還推薦與SCR系統相結合。在選擇性催化還原(SCR)時優選減少氮氧化物(NO、NO₂)，而盡可能抑制所不期望的副反應(例如氧化硫氧化至三氧化硫)。為這種反應的運行，通常使用氨(NH₃)作為還原劑，其被混合到排氣中。該反應的產物是水(H₂O)和氮氣(N₂)。在此使用的合適的催化劑例如是二氧化鈦、五氧化二釩和/或氧化鎢。還可以使用沸石。SCR方法尤其應用在柴油車輛中，尤其是載貨車中，以便減低與氮氧化物污染有關的有害物質排放。

目前所提出的用于顆粒減少和用于氮氧化物還原的系統有些結構很復雜并且需要非常大的結構空間。此外，一些系統必須在排氣外部和/或排氣系統中自己進行還原劑(例如尿素等)的復雜的調溫，這有時不能夠確保完全轉化。因此，經常還推薦提供一種所謂的截止-催化器/催化(轉化)器，其要阻止氮氧化物在還原劑不完全轉化時的泄露。

發明內容

基于此，本發明的目的是至少部分解決參照現有技術所描述的問題。尤其是要說明一種顆粒過濾器，其正是在SCR系統中能夠實現在完全轉換SCR反應物或所添加的還原劑的水解方面的優點。此外要提出一種用于制造這種顆粒過濾器的方法，從而能夠實現工藝可靠和低成本的制造。

所述任務通過根據權利要求1的特征的顆粒過濾器實現，以及通過根據權利要求3的特征所述的用于制造顆粒過濾器的方法實現。尤其是所述方法用于制造根據本發明的顆粒過濾器。顆粒過濾器和該方法的其他有利的實施方案在從屬權利要求中給出。在權利要求中單獨列出的特征能夠以任意的、技術上合理的方式相互組合并且能夠由說明書中所述內容加以補充，由此揭示本發明的其他實施變型。

據此提出一種用于排氣設備、尤其是用于具有柴油內燃機的機動車的顆粒過濾器，其中該顆粒過濾器具有多個流動通道，這些流動通道從第一端側延伸至第二端側并且被多孔的通道壁相互分開。這些流動通道在各端側分別交替地具有封閉件，從而排氣流入到在第一端側敞開的流動通道中，流經通道壁并經由在第二端側敞開的、相鄰的流動通道從顆粒過濾器流出。通道壁在此在排氣的流動方向上相繼至少具有如下各層：

·在排氣入口側具有顆粒過濾層，其具有60至90％、優選80至90％的孔隙度/孔隙率和2至10μm[微米]、優選3至5μm的平均孔徑；

·中間層，其具有40至60％、優選50至60％的孔隙度和10至20μm[微米]、優選14至16μm的平均孔徑，其中該中間層具有帶有第一催化活性的第一SCR層；

·在排氣出口側具有第二SCR層，其具有第二催化活性，其中該第二催化活性不同于第一催化活性。