[發明專利]內燃機車壁流式顆粒過濾器的催化劑涂敷方法

在審

• 申請號: 201811516538.2
• 申請日: 2018-12-12
• 公開（公告）號: CN111305931A
• 公開（公告）日: 2020-06-19
• 發明（設計）人: 汪利峰
• 申請（專利權）人: 汪利峰
• 主分類號: F01N3/035
• 分類號: F01N3/035;F01N3/20;F01N13/00
• 代理公司: 上海翼勝專利商標事務所(普通合伙) 31218
• 代理人: 翟羽

本發明涉及內燃機尾氣處理技術領域，公開了一種內燃機車壁流式顆粒過濾器的催化劑涂敷方法，在顆粒過濾器的壁上涂敷催化劑漿料，漿料含有催化劑顆粒大小為D50＝5um至30um的大顆粒，催化劑顆粒包括但不僅限于貴金屬元素Pt，Pd，Rh中的一種或多種。本發明有效地降低了積碳時的背壓，提高了CSF的被動再生效率和NO氧化的能力；保持低背壓的同時提高了GPF的過濾效率。

技術領域

本發明涉及內燃機發動機技術領域，具體涉及的是一種內燃機車壁流式顆粒過濾器的催化劑涂敷方法。

背景技術

壁流式顆粒過濾器(DPF，GPF)是一種除去汽柴油發動機尾氣中顆粒的設備。我國頒布了乘用車國六，重型柴油車國六排放法規和非道路四階段的排放法規，明確規定了顆粒物質量和數量的限值。這使得DPF和GPF在將來的內燃機尾氣排放控制中會被大量的使用。

對DPF的功能要求有：(1)顆粒的捕集，包括顆粒數和顆粒質量；(2)被捕集顆粒的被動再生；(3)生成部分的二氧化氮(NO₂)供后面的SCR反應。其中，顆粒的捕集取決于DPF壁內的孔道設計。為了滿足和提高顆粒的被動再生和NO₂的生成，需要在DPF內涂敷催化劑，將DPF變成帶有催化功能的催化顆粒捕集器(CSF)。

對于GPF的功能主要有：(1)顆粒的捕集，包括顆粒數和顆粒質量；(2)集成TWC的催化性能；(3)顆粒的再生。

NGK公司提出過過濾膜式的DPF(SAE 2010-01-531)。參見附圖1，CSF上背壓的升高有兩部分組成，一部分是由碳顆粒滲透進入到過濾壁內帶來的(從a到b)，一部分是碳顆粒在過濾壁上的堆積帶來的(從b到c)。一般來講，從a到b的壓力上升遠大于從b到c的壓力上升。NGK提出來用DPF的載體材料在過濾壁上做一層過濾膜來阻止碳顆粒進入過濾壁內，從而降低背壓的整體上升。但是在涂敷過程中，薄膜極易被損壞，導致在DPF上成功設計的薄膜層在CSF生產之后被破壞，從而沒法達到預期的設計效果。

另外在被動再生的過程中，主要的反應試碳顆粒和氣態的NO₂的氣固態反應。NO2是由NO在催化劑涂層的氧化反應而來。傳統的涂敷一般考慮將催化劑漿料涂敷在壁內，但是被動再生基本發生在過濾壁上，因此傳統的設計導致了NO₂和碳層沒法進行有效的接觸。

在GPF的設計中，提高PN的捕集效率是一個難題。一般采用很高的涂敷量來提高捕集效率，但是會帶來背壓過高的缺點。本發明解決了高捕集效率和低背壓的矛盾。

發明內容

本發明的目的是為了解決上述問題，提供一種內燃機車壁流式顆粒過濾器的催化劑涂敷方法，有效地降低了積碳時的背壓，提高了CSF的被動再生效率和NO氧化的能力，保持低背壓的同時提高了GPF的過濾效率

本發明采取的技術方案是：

一種內燃機車壁流式顆粒過濾器的催化劑涂敷方法，其特征是，在顆粒過濾器的壁上涂敷顆粒催化劑漿料，漿料中的催化劑顆粒大小為D50＝5um至30um，催化劑顆粒包括貴金屬元素Pt，Pd，Rh中的一種或多種。

進一步，所述漿料中含有氧化鋁，或/和稀土元素構成的氧化物。

進一步，漿料中的催化劑顆粒大小為D50＝10um至25um。

進一步，在顆粒過濾器的壁內涂敷顆粒催化劑漿料，漿料中的催化劑顆粒大小為D50小于3um。

進一步，壁內涂敷的催化劑的漿料中的催化劑顆粒大小為D50小于1um。

進一步，顆粒過濾器壁上的漿料分布于顆粒過濾器進口側的過濾壁上，涂敷深度為顆粒過濾器全長的0-90％。

進一步，所述涂敷深度為顆粒過濾器全長的50-75％。