微粒过滤器制造技术

一种车辆废气过滤器(2)包括具有入口面和出口面的多孔基底，该多孔基底包括从该入口面延伸的入口通道和从该出口面延伸的出口通道；该入口通道和该出口通道由具有多孔结构的多个过滤器壁分开；该车辆废气过滤器(2)装载有耐火粉末，该耐火粉末在装载之前的振实密度小于0.10g/cm3并且该车辆废气过滤器具有小于10g/l的耐火粉末的质量装载。10g/l的耐火粉末的质量装载。10g/l的耐火粉末的质量装载。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微粒过滤器
[0001]本公开涉及一种用于对从废气过滤微粒物质的车辆废气过滤器。具体地，本专利技术涉及对过滤器的改进，该过滤器包括具有入口表面和出口表面的多孔基底，其中入口表面通过多孔结构与出口表面分隔。过滤器可以是壁流式过滤器。

技术介绍

[0002]存在关于从内燃机，尤其是从汽车应用中的柴油和汽油发动机排放微粒物质(PM)(通常称为烟灰)的问题。主要问题与潜在的健康影响相关联，特别是与大小在纳米范围内的非常微小的颗粒相关联。
[0003]柴油微粒过滤器(DPF)和汽油微粒过滤器(GPF)已经使用多种材料(包括烧结金属、陶瓷或金属纤维等)制造，其中实际大规模生产中的最常见类型是由多孔陶瓷材料制成的壁流式种类，该多孔陶瓷材料以沿主体长度延伸的许多小通道的单片阵列形式制造。交替的通道在一端被堵塞，因此废气被迫通过多孔陶瓷通道壁，该多孔陶瓷通道壁防止大部分微粒穿过，因此仅经过滤的气体进入环境。商业生产中的陶瓷壁流式过滤器包括由堇青石、各种形式的碳化硅和钛酸铝制成的那些陶瓷壁流式过滤器。车辆上的实用过滤器的实际形状和尺寸以及诸如通道壁厚度和其孔隙率等特性取决于所关注的应用。气体通过的陶瓷壁流式过滤器的过滤器通道壁中的孔的平均尺寸典型地在5μm至50μm的范围内并且通常约20μm。鲜明对比的是，来自现代乘用车高速柴油发动机的大多数柴油微粒物质的大小非常小，例如10nm至200nm。
[0004]一些PM可能保留在过滤器壁中的孔结构内，并且这可以在一些应用中逐渐积聚直到孔被PM的网络桥接，并且此PM网络然后使得能够容易地在过滤器通道的内壁上形成微粒饼。微粒饼是极好的过滤介质，并且其存在提供非常高的过滤效率。在一些应用中，烟灰在沉积时在过滤器上被连续燃烧，这防止微粒饼在过滤器上积聚。
[0005]对于一些过滤器，例如轻型柴油微粒过滤器，需要定期从过滤器中去除捕获的PM以防止过大背压的积聚，过大背压的积聚对发动机性能有害并且可能导致燃料经济性差。因此，在柴油应用中，保留的PM通过在某一过程中在空气中将其燃烧而从过滤器中去除，在该过程期间，达到点燃保留的PM所需的高温所使用的可用的空气量和过量燃料的量被非常小心地控制。在通常称为再生的此过程将要结束时，去除过滤器中最后剩余的微粒可能导致过滤效率显著降低，并且将许多小颗粒的突发释放到环境中。因此，过滤器在首次使用时和随后在每个再生事件之后并且还在每个再生过程的后一部分期间使用时可能具有低过滤效率。
[0006]因此，期望随时改进和/或维持过滤效率
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例如在过滤器首次使用时的早期寿命期间，和/或在再生期间和再生之后立即，和/或当过滤器装载有烟灰时。
[0007]Liu,X.、Szente,J.、Pakko,J.、Lambert,C.等人，“使用人造灰分改进零里程时的GPF性能(Using Artificial Ash to Improve GPF Performance at Zero Mileage)，SAE技术论文2019
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0974，2019，doi:10.4271/2019
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0974描述了一种对裸过滤器基底装载由雾化器产生的亚微米氧化铝颗粒以制造“人造灰分”涂层来减少冷启动条件期间的烟
灰排放的工艺。该工艺由以下组成：通过用压缩空气雾化液体悬浮液来产生气溶胶颗粒，通过使所得的含灰分的液滴流过烘箱来干燥该所得的含灰分的液滴，并且通过过滤而捕获干燥的灰分颗粒以将它们装载到过滤器中。该工艺利用高容量雾化器(型号PLG
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2100，PALAS，德国)为全大小砖提供100l/min的流速。通过DustTrak气溶胶监测仪(美国明尼苏达州TSI公司)记录的过滤器上的压降和过滤器前后的PM浓度来监测过滤器的装载。虽然所述工艺显示在冷启动条件期间烟灰排放减少，但其限于可以喷雾干燥的物质，需要雾化器、干燥烘箱和气溶胶监测仪，并且人造灰分装载条件可能受到在液体气溶胶到达过滤器基底之前实现液体气溶胶完全干燥所需的条件的约束。
[0008]WO2011/151711描述了一种制造过滤器的方法，该过滤器用于从稀薄燃烧的内燃机排放的废气过滤微粒物质。过滤器包括具有入口表面和出口表面的多孔基底，其中入口表面通过含有第一平均孔径的孔的多孔结构与出口表面分隔。入口表面包括桥接网络，该桥接网络包括在多孔结构的孔上的互连的耐火材料颗粒。该方法包括使过滤器基底的入口表面与包括干粉形式的耐火材料的气溶胶接触的步骤。虽然所述工艺显示过滤器在首次使用时和随后在每个再生事件之后PM排放减少，但是期望提供改进的工艺，特别是关于所产生的过滤器的参数的可控性的改进的工艺。
[0009]US2019/0048771描述了发动机废气微粒过滤器，该发动机废气微粒过滤器包括多孔基底，该多孔基底上具有相对于基底的过滤器体积在0.01g/L至60g/L范围内的浓度的惰性纳米颗粒，纳米颗粒的一部分被布置为形成被配置为从废气流中捕获微粒的抗再生多孔结构。虽然所述过滤器旨在提供微粒过滤器的零里程效率的改进，但是期望提供改进的工艺，特别是改进工艺的可控性和灵活性。

技术实现思路

[0010]在第一方面，本公开提供了一种车辆废气过滤器，该车辆废气过滤器包括具有入口面和出口面的多孔基底，该多孔基底包括从该入口面延伸的入口通道和从该出口面延伸的出口通道；该入口通道和该出口通道由具有多孔结构的多个过滤器壁分开；
[0011]该车辆废气过滤器装载有耐火粉末，该耐火粉末在装载之前的振实密度小于0.10g/cm3；
[0012]该车辆废气过滤器具有小于10g/l的该耐火粉末的质量装载；以及
[0013]其中大于40％的该耐火粉末位于该多个过滤器壁的该多孔结构内，并且小于60％的该耐火粉末涂覆在该多个过滤器壁的外表面上。
[0014]优选地大于50％的该耐火粉末、任选地大于65％的该耐火粉末、任选地大于75％的该耐火粉末、任选地多达100％的该耐火粉末可以位于该多个过滤器壁的该多孔结构内。
[0015]位于该多个过滤壁的多孔结构内的该耐火粉末的百分比可以由以下公式计算：
[0016][0017]该耐火粉末在装载之前的振实密度可以小于0.08g/cm3，任选地小于0.07g/cm3，任选地小于0.06g/cm3，任选地小于0.05g/cm3。
[0018]该耐火粉末的质量装载可以小于7g/l，任选地小于5g/l，任选地小于3g/l，任选地小于1g/l。
[0019]大于0.5g/l的该耐火粉末可以位于该多个过滤器壁的该多孔结构内。
[0020]在第二方面，本公开提供了一种车辆废气过滤器，该车辆废气过滤器包括具有入口面和出口面的多孔基底，该多孔基底包括从该入口面延伸的入口通道和从该出口面延伸的出口通道；该入口通道和该出口通道由具有多孔结构的多个过滤器壁分开；
[0021]该车辆废气过滤器装载有耐火粉末，该耐火粉末在装载之前的振实密度小于0.10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种车辆废气过滤器，所述车辆废气过滤器包括具有入口面和出口面的多孔基底，所述多孔基底包括从所述入口面延伸的入口通道和从所述出口面延伸的出口通道；所述入口通道和所述出口通道由具有多孔结构的多个过滤器壁分开；所述车辆废气过滤器装载有耐火粉末，所述耐火粉末在装载之前的振实密度小于0.10g/cm3；所述车辆废气过滤器具有小于10g/l的所述耐火粉末的质量装载；以及其中大于40％的所述耐火粉末位于所述多个过滤器壁的所述多孔结构内，并且小于60％的所述耐火粉末涂覆在所述多个过滤器壁的外表面上。2.根据权利要求1所述的车辆废气过滤器，其中大于50％的所述耐火粉末、任选地大于65％的所述耐火粉末、任选地大于75％的所述耐火粉末、任选地多达100％的所述耐火粉末位于所述多个过滤器壁的所述多孔结构内。3.根据权利要求1或权利要求2所述的车辆废气过滤器，其中位于所述多个过滤器壁的所述多孔结构内的所述耐火粉末的百分比由以下公式计算：4.根据任一前述权利要求所述的车辆废气过滤器，其中所述耐火粉末在装载之前的振实密度小于0.08g/cm3，任选地小于0.07g/cm3，任选地小于0.06g/cm3，任选地小于0.05g/cm3。5.根据任一前述权利要求所述的车辆废气过滤器，其中所述耐火粉末的所述质量装载小于7g/l，任选地小于5g/l，任选地小于3g/l，任选地小于1g/l。6.根据任一前述权利要求所述的车辆废气过滤器，其中大于0.5g/l的所述耐火粉末位于所述多个过滤器壁的所述多孔结构内。7.一种车辆废气过滤器，所述车辆废气过滤器包括具有入口面和出口面的多孔基底，所述多孔基底包括从所述入口面延伸的入口通道和从所述出口面延伸的出口通道；所述入口通道和所述出口通道由具有多孔结构的多个过滤器壁分开；所述车辆废气过滤器装载有耐火粉末，所述耐火粉末在装载之前的振实密度小于0.10g/cm3；所述车辆废气过滤器具有小于10g/l的所述耐火粉末的质量装载；以及其中大于0.5g/l的所述耐火粉末位于所述多个过滤器壁的所述多孔结构内。8.根据权利要求7所述的车辆废气过滤器，其中所述耐火粉末在装载之前的振实密度小于0.08g/cm3，任选地小于0.07g/cm3，任选地小于0.06g/cm3，任选地小于0.05g/cm3。9.根据权利要求7或权利要求8所述的车辆废气过滤器，其中所述耐火粉末的所述质量装载大于1g/l，任选地大于3g/l，任选地大于5g/l，任选地大于7g/l。10.根据任一前述权利要求所述的车辆废气过滤器，其中所述耐火粉末包括一种或多种热解耐火粉末，和/或一种或多种气凝胶。11.根据权利要求10所述的车辆废气过滤器，其中所述一种或多种热解耐火粉末包括热解氧化铝、热解二氧化硅、热解二氧化钛、其它热解金属氧化物和热解混合氧化物中的一者或多者。
12.根据权利要求10所述的车辆废气过滤器，其中所述一种或多种气凝胶包括二氧化硅气凝胶、氧化铝气凝胶、碳气凝胶、二氧化钛气凝胶、氧化锆气凝胶、二氧化铈气凝胶、金属氧化物气凝胶和混合氧化物气凝胶中的一者或多者。13.一种车辆废气过滤器，所述车辆废气过滤器包括具有入口面和出口面的多孔基底，所述多孔基底包括从所述入口面延伸的入口通道和从所述出口面延伸的出口通道；所述入口通道和所述出口通道由具有多孔结构的多个过滤器壁分开；所述车辆废气过滤器装载有耐火粉末，所述耐火粉末在装载之前的振实密...

【专利技术属性】
技术研发人员：P，
申请(专利权)人：庄信万丰股份有限公司，
类型：发明
国别省市：