[发明专利]具有改善的背压特性的柴油颗粒过滤器

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有改善的背压特性的柴油颗粒过滤器，该柴油颗粒过滤器适合于从特别是在车辆中的柴油发动机的废气除去柴油碳黑。

背景技术

用柴油发动机推动的机动车的废气除了有害气体一氧化碳(CO)和氮氧化物(NO_X)外还包含来源于燃料在气缸燃烧室中的不完全燃烧的组分。除了大多同样主要以气态存在的残余碳氢化合物外，这还包含颗粒排放，也称为“柴油碳黑”或“碳黑颗粒”。对此涉及主要由含碳的固体颗粒和粘附的液相构成的复杂的附聚物，该液相大多主要由长链的碳氢化合物凝结物组成。粘附在固体组分上的液相也称为“可溶有机成分SOF”或“挥发性有机部分VOF”。

为了除去这些颗粒排放而使用颗粒过滤器。在当前的微尘问题的背景下，日益使用陶瓷的壁流式过滤器基材，该壁流式过滤器基材的突出之处在于相对于小的颗粒也具有高的过滤效率。这些壁流式过滤器基材是陶瓷的蜂窝基体，其包括多个交替地气密封闭的流进通道和流出通道。图1示意示出一个这样的壁流式过滤器基材。流入流进通道(1)中的含颗粒的废气通过位于出口侧的气密的封闭塞(3)被强迫穿过多孔的壁(4)并且从在流进侧封闭的流出通道(2)重新流出壁流式过滤器基材。在此从废气中过滤出柴油碳黑。

在壁流式过滤器基材中在穿过壁时的碳黑过滤可以描述为两级的过程。在第一阶段、所谓的“深过滤阶段”中，在含颗粒的废气穿过壁时碳黑颗粒保持粘附于壁的气孔中(图2b)。这导致壁中的气孔直径减小并因此导致在壁流式过滤器基材上的背压的跳跃式增大。一旦气孔直径过度地减小，为了允许中等的或较大的碳黑颗粒进入气孔中，就在整个的流进通道中开始滤饼形成(图2c)。在构建滤饼的过程中，在壁流式过滤器基材上的背压仅仍随被过滤的柴油碳黑的量线性地上升。图3示意示出在壁流式过滤器上的背压从无碳黑的过滤器出发作为容纳的碳黑量的函数的发展。(1)示出未积碳黑的过滤器的背压，(2)示出在深过滤阶段的过程中的增大，而(3)示出在滤饼形成阶段的过程中线性的背压增加。

在壁流式过滤器基材中的碳黑过滤的上述两级式过程一般来说是通用的；它同样在未被涂层的壁流式过滤器基材中观察到，如在带有催化活性的涂层、带有碳黑点燃涂层或带有具有用于改善过滤效率的特别的锚定结构的涂层的壁流式过滤器基材中那样。壁流式过滤器的原始配置首先影响构件在未积碳黑的状态下的初始背压，如由图4可看出的。具有催化涂层的壁流式过滤器基材或具有典型的碳黑点燃涂层(2)的壁流式过滤器基材在未积碳黑的状态下表现出比未被涂层的壁流式过滤器基材(1)显著更高的初始背压；但背压曲线随增大的碳黑装载的走向可与未被涂层的基材(1)的背压曲线的走向相比拟。具有提高过滤效率的涂层(3)的基材在未积碳黑的状态下通常表现出可与具有催化涂层的壁流式过滤器的初始背压相比拟的初始背压。但在深过滤阶段的过程中背压的升高是显著较陡的，因为气孔半径由于有针对性地装入的锚定结构还要更快地变窄。

原则上，高的背压如同背压的较快升高一样在用于机动车中的柴油颗粒过滤器中是不希望的，因为这在工作中导致必须耗费马达功率以将废气压过废气净化设备。该马达功率对于驱动车辆来说丢失了。但马达功率用于驱动的最佳的利用与提高有效的燃料利用是意义相同的并且意味着燃料消耗优点并因此也意味着车辆的减少的CO₂排放。

发明内容

本发明的目的是，提供一种柴油颗粒过滤器，该柴油颗粒过滤器的突出之处在于改善的背压特性，而同时并不表现出降低的过滤效率或恶化的催化特性或恶化的碳黑点燃特性。

该目的通过一种柴油颗粒过滤器实现，该柴油颗粒过滤器包括陶瓷的壁流式过滤器基材和在流进通道中施加的由高熔点材料构成的涂层的，所述涂层设置成，使得该涂层对于碳黑颗粒在流进侧封闭在壁中的连通流进通道和流出通道的气孔，而同时不妨碍气态的废气组分通过(图5)。