颗粒过滤器制造技术

本发明专利技术涉及一种颗粒过滤器，特别是一种用于内燃机排放处理系统的颗粒过滤器。该颗粒过滤器提供了低背压和高新鲜过滤效率的有利组合。合。合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】颗粒过滤器
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2019年11月12日提交的国际申请No.PCT/CN2019/117575的全部内容的优先权。
[0003]描述


[0004]本专利技术涉及一种颗粒过滤器，特别是一种用于内燃机的排放处理系统的颗粒过滤器。该颗粒过滤器提供了低背压和高新鲜过滤效率的有利组合。
[0005]背景
[0006]大多数内燃机排气的最大部分含有相对无害的氮气(N2)、水蒸气(H2O)和二氧化碳(CO2)；但排气还含有相对小部分的有害和/或有毒物质，例如来自不完全燃烧的一氧化碳(CO)、来自未燃烧燃料的碳氢化合物(HC)、来自过高燃烧温度的氮氧化物(NOx)和颗粒物(PM)。
[0007]某些内燃机，如贫燃发动机、柴油发动机、天然气发动机、发电厂、焚烧炉或汽油发动机，往往会产生具有显著量烟尘和其他颗粒物的排气。颗粒物排放物可通过将含PM的排气通过颗粒过滤器来补救。
[0008]已经证明柴油机颗粒过滤器在由柴油发动机排气中移除碳烟方面非常有效。最广泛使用的柴油机颗粒过滤器是壁流式过滤器，其通过捕获过滤器主体的多孔壁上的烟尘过滤柴油机排气。壁流式过滤器经设计以提供几乎完全过滤烟尘而不显著妨碍排气流。
[0009]由于烟尘层聚集在过滤器入口侧的表面上，烟尘层的较低渗透性导致过滤器的压力下降且过滤器相对于发动机的背压逐渐上升，导致发动机更难工作，从而影响发动机操作效率。最终，压力下降变得不可接受且过滤器的再生变得必要。
[0010]汽油发动机的颗粒排放物正受法规的控制，包括欧6(2014)标准。已开发出某些汽油直喷(GDI)发动机，其的操作规程会导致细小颗粒的形成。汽油发动机的后处理系统需要达到颗粒物标准。与由柴油机稀燃发动机产生的颗粒相比，由汽油发动机如GDI发动机产生的颗粒往往较细且数量较少。这是由于与汽油发动机相比，柴油发动机的燃烧条件不同。例如，汽油发动机在比柴油发动机高的温度下运行。与柴油发动机相比，汽油发动机的排放物中的碳氢化合物组分也是不同的。
[0011]原始设备制造商(OEM)，即车辆制造商，要求汽油颗粒过滤器(GPF)具有高新鲜过滤效率和低背压。然而，由于汽油发动机的发动机排出的颗粒物质量很少且排气的温度较高，通常可忽略在测试前的后处理系统的预调节过程中产生的烟尘饼(soot cake)。该烟尘饼至少部分导致柴油机颗粒过滤器的高过滤效率，且对于柴油机发动机而言，有效的烟尘饼可在10
‑
20km的行驶中形成。由于该效果对汽油发动机而言一般是无法实现的，所以通过使用较高的载体涂层负载量来达到目标新鲜过滤效率且这增加部件上的压力下降。该考虑仅适用于新鲜部件，以满足OEM的生产线末端测试(end
‑
of
‑
line test)的要求。
[0012]WO2012030533 A1涉及一种在具有至少一个多孔壁的陶瓷载体上形成多孔鉴别层
(discriminating layer)的方法，该方法包括(a)形成含有颗粒附聚物的气体料流通过所述至少一个多孔壁从所述至少一个多孔壁的气体入口侧至所述至少一个多孔壁的气体出口侧的流，使得至少一部分附聚物沉积以在所述至少一个多孔壁的气体入口侧上形成附聚物、其组成颗粒或二者的沉积层，其中(1)构成颗粒附聚物的颗粒的至少一部分是陶瓷材料或陶瓷材料的前体，(2)构成颗粒附聚物的颗粒具有0.01
‑
5微米(μm)的尺寸，(3)附聚物具有10
‑
200微米的尺寸，和(4)所述沉积层仅部分延伸通过所述至少一个多孔壁的厚度，以及(b)煅烧所述沉积层以形成鉴别层。
[0013]WO2018115900 A1涉及一种用于汽油发动机的排放处理系统的颗粒过滤器，该过滤器具有入口侧和出口侧，其中至少入口侧负载有合成灰分。
[0014]在2016年12月23日，中华人民共和国环境保护部(MEP)公布了轻型车辆排放物的国六限值及测量方法(GB18352.6
‑
2016；下文称为国六)的最终立法，其比国五排放物标准要严格得多。特别地，国6b纳入了对颗粒物(PM)的限值并采用了车载诊断(OBD)要求。此外，还规定车辆应在世界统一的轻型车辆测试循环(WLTC)下测试。WLTC包括许多陡峭的加速和长时间的高速要求，这要求高功率输出，这可能会在富燃(λ<1)或深富燃(λ<0.8)条件下造成长时间(如>5秒)的“开环(open
‑
loop)”情况(因为燃料桨需要全部推下)。尽管标准变得更加严格，但期望提供一种进一步改进的颗粒过滤器，其提供较低背压和较高新鲜过滤效率的有利组合。
[0015]概述
[0016]本专利技术涉及一种颗粒过滤器，特别是一种用于内燃机的排放处理系统的颗粒过滤器。
[0017]各方面包括用于内燃机的排气处理的颗粒过滤器，包括：颗粒过滤器，该过滤器有入口侧和出口侧；涂覆在颗粒过滤器的入口侧、出口侧或两侧上的功能材料层。
[0018]其他方面包括处理来自内燃机的排气的方法，该方法包括：提供颗粒过滤器；和使来自发动机的排气流经颗粒过滤器。
[0019]附图简述
[0020]图1(a)和图1(b)显示了一个示例性壁流式过滤器；
[0021]图2(a)和图2(b)显示了粉末形式的高表面积γ
‑
氧化铝在不同比例下在SEM图像中的形态；
[0022]图3(a)和图3(b)显示了粉末形式的低表面积勃姆石氧化铝在不同比例下在SEM图像中的形态；
[0023]图4显示了根据本专利技术的实施方案的经涂覆的颗粒过滤器和对比颗粒过滤器的背压特性图；
[0024]图5显示了根据本专利技术的实施方案的经涂覆的汽油颗粒过滤器和对比颗粒过滤器的过滤效率图；
[0025]图6(a)和图6(b)显示了粉末形式的低表面积氧化镁在不同比例下在SEM图像中的形态；
[0026]图7显示了根据本专利技术的实施方案的经涂覆的颗粒过滤器和对比颗粒过滤器的背压特性图；
[0027]图8显示了根据本专利技术的实施方案的经涂覆的汽油颗粒过滤器和对比颗粒过滤器
的过滤效率图。
[0028]详述
[0029]在描述本专利技术的数个示例性实施方案之前，应理解本专利技术不限于以下描述中阐述的结构或工艺步骤的细节。本专利技术能够具有其他实施方案并且能够以各种方式实施或进行。
[0030]关于本公开内容中使用的术语，提供了以下定义。
[0031]在整个描述中，包括权利要求书，术语“包含一个(comprising one)”或“包含(comprising a)”应理解为与术语“包含至少一个”同义，除非另有说明，且“之间”或“至”应理解为包括限值。
[0032]术语“一个(a)”、“一种(an)”和“该”用于指本条语法对象中的一个或超过一个(即至少一个)。
[00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】1.一种用于内燃机的排气处理的颗粒过滤器，包括：(1)颗粒过滤器，所述过滤器具有入口侧和出口侧；(2)涂覆在颗粒过滤器的入口侧、出口侧或两侧的功能材料层。2.根据权利要求1所述的颗粒过滤器，其中所述功能材料层包含：(1)第一无机材料包括氧化铝、氧化锆、氧化铈、二氧化硅、二氧化钛、除氧化铈以外的稀土金属氧化物中的一种或多种；和(2)第二无机材料包括氧化铝、氧化锆、氧化铈、二氧化硅、二氧化钛、氧化镁、氧化锌、氧化锰、硅酸盐沸石、硅铝酸盐沸石中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的颗粒过滤器，其中所述功能材料层进一步包含选自由铂(Pt)、钯(Pd)和铑(Rh)及其混合物组成的组的第一铂族金属(PGM)。4.根据权利要求2或3所述的经涂覆的颗粒过滤器，其中第二无机材料具有在10至200μm之间，优选在50至150μm之间的D
50
。5.根据权利要求2
‑
4中任一项所述的颗粒过滤器，其中第二无机材料在功能材料层中的重量百分比在1至25％之间，优选在5至20％之间。6.根据权利要求2
‑
5中任一项所述的颗粒过滤器，其中第二无机材料的负载量在0.05至5g/L之间，优...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋骏骢，漆云飞，A，
申请(专利权)人：巴斯夫公司，
类型：发明
国别省市：