[发明专利]颗粒过滤器和用于制造颗粒过滤器的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种颗粒过滤器和一种用于制造颗粒过滤器的方法。该颗粒过滤器尤其作为排气处理单元被用于排气设备中、优选在机动车的柴油内燃机的排气设备中。

背景技术

在此提到的颗粒过滤器尤其由多孔的、必要时经挤压的结构构成，例如按照蜂窝结构的方式。该蜂窝结构形式不受特殊限制。但蜂窝结构的外横截面形状可以例如是圆形、椭圆形或类椭圆形。流动通道的横截面形状同样不受限制，但通常优选多角的横截面形状，例如三角形、四角形、六角形等形式。流动通道的格密度也可以是广泛多样的，优选例如每平方英寸50至400格(每平方厘米7、8至62格)范围内的流动通道密度的设计。所述多孔的通道壁在此可以例如由陶瓷构成。在此例如证实适合的是碳化硅或金属硅和碳化硅。如果陶瓷作为主晶体相具有金属硅和碳化硅，则通过Si(Si+SiC)限定的Si含量优选为5质量百分比至50质量百分比，优选为10质量百分比至40质量百分比。

这种颗粒过滤器通常被称作，，壁流式滤器"，因为这种过滤器至少强迫排气流的大部分通过多孔的通道壁。为此目的已知的是，颗粒过滤器的相邻布置的流动通道在两个端侧上被交替地封闭。“封闭”在此还可以利用与通道横截面相比(明显)更小的穿通孔实现，尤其是在第二(排气流出的)端侧上的所选择的或全部的通道中，从而实现旁路(并由此在由于颗粒加载而不能够良好通流过通道壁时造成颗粒过滤器阻塞)。由此，一部分排气流流入到第一流动通道中，该第一流动通道在排气出口侧敞开，并且(在颗粒过滤器的正常运行期间至少大部分地)被在流动通道端部的封闭件强迫通过多孔的通道壁流入到相邻的流动通道中，并通过其敞开的端部在排气出口侧流出。在通流多孔的通道壁时还可以使在排气中携带的颗粒沉积并且必要时减少或转化为气态成分。

这种具有多孔壁的颗粒过滤器通常具有非常大的内表面，从而在此能够在相应覆层的情况下在相对小的结构体积上提供非常大的催化活性面。因此在使用这种颗粒过滤器时优选还推荐与SCR系统相结合。在选择性催化还原(SCR)时优选减少氮氧化物(NO、NO₂)，而尽可能抑制所不期望的副反应(例如氧化硫氧化至三氧化硫)。为这种反应的运行，通常使用氨(NH₃)作为还原剂，其被混合到排气中。该反应的产物是水(H₂O)和氮气(N₂)。在此使用的合适的催化剂例如是二氧化钛、五氧化二钒和/或氧化钨。还可以使用沸石。SCR方法尤其应用在柴油车辆中，尤其是载货车中，以便减低与氮氧化物污染有关的有害物质排放。

目前所提出的用于颗粒减少和用于氮氧化物还原的系统有些结构很复杂并且需要非常大的结构空间。此外，一些系统必须在排气外部和/或排气系统中自己进行还原剂(例如尿素等)的复杂的调温，这有时不能够确保完全转化。因此，经常还推荐提供一种所谓的截止-催化器/催化(转化)器，其要阻止氮氧化物在还原剂不完全转化时的泄露。

发明内容

基于此，本发明的目的是至少部分解决参照现有技术所描述的问题。尤其是要说明一种颗粒过滤器，其正是在SCR系统中能够实现在完全转换SCR反应物或所添加的还原剂的水解方面的优点。此外要提出一种用于制造这种颗粒过滤器的方法，从而能够实现工艺可靠和低成本的制造。

所述任务通过根据权利要求1的特征的颗粒过滤器实现，以及通过根据权利要求3的特征所述的用于制造颗粒过滤器的方法实现。尤其是所述方法用于制造根据本发明的颗粒过滤器。颗粒过滤器和该方法的其他有利的实施方案在从属权利要求中给出。在权利要求中单独列出的特征能够以任意的、技术上合理的方式相互组合并且能够由说明书中所述内容加以补充，由此揭示本发明的其他实施变型。

据此提出一种用于排气设备、尤其是用于具有柴油内燃机的机动车的颗粒过滤器，其中该颗粒过滤器具有多个流动通道，这些流动通道从第一端侧延伸至第二端侧并且被多孔的通道壁相互分开。这些流动通道在各端侧分别交替地具有封闭件，从而排气流入到在第一端侧敞开的流动通道中，流经通道壁并经由在第二端侧敞开的、相邻的流动通道从颗粒过滤器流出。通道壁在此在排气的流动方向上相继至少具有如下各层：

·在排气入口侧具有颗粒过滤层，其具有60至90％、优选80至90％的孔隙度/孔隙率和2至10μm[微米]、优选3至5μm的平均孔径；

·中间层，其具有40至60％、优选50至60％的孔隙度和10至20μm[微米]、优选14至16μm的平均孔径，其中该中间层具有带有第一催化活性的第一SCR层；

·在排气出口侧具有第二SCR层，其具有第二催化活性，其中该第二催化活性不同于第一催化活性。