用于從壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排放的廢氣過(guò)濾顆粒物的過(guò)濾器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種用于從壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排放的廢氣過(guò)濾顆粒物的過(guò)濾器，所述過(guò)濾器包括具有進(jìn)口表面和出口表面的多孔基材，其中所述進(jìn)口表面通過(guò)多孔結(jié)構(gòu)與所述出口表面分隔，所述多孔結(jié)構(gòu)含有具有第一平均孔徑大小的孔，其中所述多孔基材涂覆有包含多個(gè)固體顆粒的洗涂層，所述固體顆粒包含用至少一種金屬促進(jìn)的分子篩，其中洗涂的多孔基材的多孔結(jié)構(gòu)含有具有第二平均孔徑大小的孔，并且其中所述第二平均孔徑大小小于所述第一平均孔徑大小。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于從壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排放的廢氣過(guò)濾顆粒物的過(guò)濾器
[0001 ]本申請(qǐng)是一項(xiàng)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)，其母案的申請(qǐng)日為2010年2月26日、申請(qǐng)?zhí)枮?01080019272.6(PCT/GB2010/050347)、發(fā)明名稱(chēng)為“用于從壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排放的廢氣過(guò)濾顆粒物的過(guò)濾器”。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及用于處理由壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的顆粒物(PM)和氮氧化物的過(guò)濾器。
【背景技術(shù)】
[0003]壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)將烴噴射到壓縮空氣中而引起烴燃燒，并且可通過(guò)柴油燃料、生物柴油燃料、柴油燃料和生物柴油燃料的共混物以及壓縮天然氣供給燃料。本發(fā)明目的與2010年2月26日提交的題為“Filter(過(guò)濾器)”的英國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)第1003244.9號(hào)要求保護(hù)的發(fā)明不同。該英國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)的發(fā)明目的在于用于強(qiáng)制點(diǎn)火(positive ignit1n)發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中顆粒物的過(guò)濾器。
[0004]環(huán)境PM被大多數(shù)作者基于其空氣動(dòng)力學(xué)直徑(空氣動(dòng)力學(xué)直徑定義為與被測(cè)定顆粒在空氣中具有相同沉降速度的lg/cm3密度球體的直徑)分為以下類(lèi)別:
[0005](i )PM-10_空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于ΙΟμπι的顆粒；
[0006](ii)直徑低于 2.5μπι 的細(xì)顆粒(PM-2.5);
[0007](iii)直徑低于0.Ιμπι(或10nm)的超細(xì)顆粒;和
[0008](iv)納米顆粒，由小于50nm的直徑表征。
[0009]自從二十世紀(jì)九十年代中期以來(lái)，由于細(xì)顆粒和超細(xì)顆粒對(duì)健康可能的不利影響，由內(nèi)燃機(jī)排放的顆粒狀物的粒徑分布愈來(lái)愈受關(guān)注。在美國(guó)，環(huán)境空氣中PM-10顆粒狀物的濃度受到法律管制。由于健康研究表明人類(lèi)死亡率與低于2.5μπι的細(xì)顆粒的濃度之間的密切關(guān)聯(lián)，因此在美國(guó)，在1997年引入了對(duì)于ΡΜ-2.5的新的另外的環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。
[0010]人們已轉(zhuǎn)而關(guān)注由柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和汽油發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的納米顆粒，因?yàn)楦鶕?jù)對(duì)2.5-10.Ομ??范圍內(nèi)的顆粒狀物研究的結(jié)果推測(cè)，它們被認(rèn)為相比較大尺寸的顆粒狀物能夠更加深入地滲透到人肺中，并因此被認(rèn)為比較大顆粒更加有害。
[0011]柴油顆粒狀物的尺寸分布具有對(duì)應(yīng)于顆粒成核和附聚機(jī)理的非常確實(shí)的雙峰特征，其中相應(yīng)的顆粒類(lèi)型分別稱(chēng)作核模和積聚模(參見(jiàn)圖1)。如圖1可見(jiàn)，在核模中，柴油PM由大量具有非常小質(zhì)量的小顆粒組成。幾乎所有的柴油顆粒狀物尺寸均顯著小于?μπι，即它們包含細(xì)顆粒(即落入1997年美國(guó)法律)、超細(xì)顆粒和納米顆粒的的混合物，。
[0012]據(jù)相信，核模顆粒主要由揮發(fā)性冷凝物(烴、硫酸、硝酸等)組成，并且含有很少的固體材料，例如灰和碳。一般認(rèn)為積聚模顆粒含有與冷凝物和吸附材料(重質(zhì)烴、硫物質(zhì)、氮氧化物衍生物等)混合的固體(碳、金屬灰等)。據(jù)相信，粗粒模顆粒不在柴油燃燒過(guò)程中產(chǎn)生，而是可通過(guò)例如沉積和隨后從發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸、排氣系統(tǒng)或顆粒狀物取樣系統(tǒng)再夾帶粒狀材料等機(jī)理形成。這些模式之間的關(guān)系示于圖1。
[0013]成核顆粒的組成可隨發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件、環(huán)境條件(特別是溫度和濕度)、稀釋和取樣系統(tǒng)條件而變。實(shí)驗(yàn)室工作和理論已表明，大多數(shù)核模形成和生長(zhǎng)在低稀釋比率范圍內(nèi)發(fā)生。在該范圍內(nèi)，揮發(fā)性顆粒前體(如重質(zhì)烴和硫酸)的氣體到顆粒的轉(zhuǎn)變導(dǎo)致核模的成核和生長(zhǎng)以及吸附到現(xiàn)有積聚模顆粒上同時(shí)發(fā)生。實(shí)驗(yàn)室測(cè)試(例如參見(jiàn)SAE 980525和SAE2001-01-0201)已表明，隨著空氣稀釋溫度的降低，核模形成強(qiáng)烈增加，但是關(guān)于濕度是否具有影響存在矛盾的證據(jù)。
[0014]—般而言，低溫、低稀釋比率、高濕度和長(zhǎng)停留時(shí)間有利于納米顆粒形成和生長(zhǎng)。研究已表明，納米顆粒主要由揮發(fā)性材料(如重質(zhì)烴和硫酸)組成，有證據(jù)表明僅在非常高負(fù)載下具有固體部分。
[0015]在柴油顆粒過(guò)濾器中柴油顆粒狀物的顆粒收集基于使用多孔屏障將由氣體產(chǎn)生的顆粒狀物與氣相分離的原理。柴油過(guò)濾器可定義為深層過(guò)濾器和/或表面型過(guò)濾器。在深層過(guò)濾器中，過(guò)濾器介質(zhì)的平均孔徑大小比收集顆粒的平均直徑大。通過(guò)包括擴(kuò)散沉積(布朗運(yùn)動(dòng))、慣性沉積(壓緊)和流線截取(布朗運(yùn)動(dòng)或慣性)的深度過(guò)濾機(jī)理的組合，顆粒在介質(zhì)上沉積。
[0016]在表面型過(guò)濾器中，過(guò)濾器介質(zhì)的孔直徑小于PM的直徑，因此通過(guò)篩分分離PM。通過(guò)收集柴油PM本身的累積進(jìn)行分離，該累積通常稱(chēng)為“過(guò)濾濾餅”，該方法通常稱(chēng)為“濾餅過(guò)濾”。
[0017]應(yīng)理解的是，柴油顆粒過(guò)濾器(例如陶瓷壁流整體料)可通過(guò)深度過(guò)濾和表面過(guò)濾的組合工作:當(dāng)深度過(guò)濾容量飽和并且顆粒層開(kāi)始覆蓋過(guò)濾表面時(shí)，過(guò)濾濾餅以較高的煙灰負(fù)載發(fā)展。深度過(guò)濾表征為比濾餅過(guò)濾稍低的過(guò)濾效率和較低的壓降。
[0018]首先開(kāi)發(fā)通過(guò)含氮化合物(例如氨或尿素)選擇性催化還原(SCR)NOx,用于處理工業(yè)固定應(yīng)用。SCR技術(shù)首先在二十世紀(jì)七十年代后期在日本用于熱電廠，并自二十世紀(jì)八十年代中期以來(lái)在歐洲廣泛應(yīng)用。在美國(guó)，在二十世紀(jì)九十年代引入SCR系統(tǒng)用于燃?xì)廨啓C(jī)，最近用于燃煤發(fā)電廠。除了燃煤熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電廠和燃?xì)廨啓C(jī)以外，SCR應(yīng)用包括在化學(xué)加工工業(yè)中的工廠和煉油廠加熱器和鍋爐、加熱爐、焦?fàn)t、市政廢物處理廠和焚燒爐。最近，在歐洲、日本和美國(guó)，開(kāi)發(fā)了基于SCR技術(shù)的NOx還原系統(tǒng)用于多種車(chē)輛(移動(dòng))應(yīng)用，例如用于處理柴油廢氣。
[0019]在NH3SCR系統(tǒng)中發(fā)生一些化學(xué)反應(yīng)，所有這些化學(xué)反應(yīng)代表合乎需要的將NOx還原為氮?dú)獾姆磻?yīng)。占優(yōu)勢(shì)的反應(yīng)用反應(yīng)(I)表示。
[0020]4Ν0+4ΝΗ3+02^4Ν2+6Η20 (I)
[0021]與氧的競(jìng)爭(zhēng)性非選擇性反應(yīng)可產(chǎn)生二次排放或者可非生產(chǎn)性地消耗氨。一種該非選擇性反應(yīng)為示于反應(yīng)(2)的氨的完全氧化。
[0022]4ΝΗ3+502^4Ν0+6Η20 (2)
[0023]另外，副反應(yīng)可產(chǎn)生不期望的產(chǎn)物，例如Ν20，如反應(yīng)(3)所表示的。
[0024]4ΝΗ3+5Ν0+302^4Ν20+6Η20 (3)
[0025]用于促進(jìn)NH3-SCR的各種催化劑為已知的，包括V205/W03/Ti02和過(guò)渡金屬/沸石如Fe/Beta(參見(jiàn)US 4，961，917)和過(guò)渡金屬/小孔沸石(參見(jiàn)WO 2008/132452)。
[0026]EP 1663458公開(kāi)了一種SCR過(guò)濾器，其中該過(guò)濾器為壁流整體料，并且SCR催化劑組合物滲透壁流整體料的壁。該說(shuō)明書(shū)一般性地公開(kāi)了壁流過(guò)濾器的壁可在其上或其中(即，不是二者)含有一種或多種催化材料。根據(jù)該公開(kāi)，當(dāng)用于描述催化劑漿料在壁流整體料基材上分散時(shí)，“滲透”是指催化劑組合物在整個(gè)基材的壁中分散。
[0027]WO 2008/136232 Al公開(kāi)了一種具有由多孔槽壁基礎(chǔ)材料組成且僅在其流入側(cè)上或在其流入和流出側(cè)上提供表面層的槽壁，并滿足以下要求(I)至(5)的蜂窩狀過(guò)濾器用作DPF: (I)表面層的峰值孔直徑等于或小于槽壁基礎(chǔ)材料的平均孔直徑，并且表面層的孔隙率大于槽壁基礎(chǔ)材料；(2)關(guān)于表面層，峰值孔直徑為0.3至小于20μπι，并且孔隙率為60至小于95% (通過(guò)汞透入法測(cè)定)；(3)表面層的厚度(LI)為槽壁的厚度(L2)的0.5至小于30%;
(4)單位過(guò)濾面積的表面層的質(zhì)量為0.01至小于6mg/cm2;和(5)關(guān)于槽壁基礎(chǔ)材料，平均孔直徑為10至小于60μπι，并且孔隙率為40至小于65%。還參見(jiàn)SAE paper 2009-01-0292。
[0028]NOx吸收劑催化劑(NACs)例如由美國(guó)專(zhuān)利第5，473，887號(hào)得知，并且設(shè)計(jì)用于吸附貧廢氣(λ大于I)的氮氧化物(NOx)和在廢氣中的氧濃度下降時(shí)脫附N0X。脫附的NOx可使用合適的還原劑(例如，汽油燃料)還原為N2,并通過(guò)NAC本身或位于NAC下游的催化劑組分(例如銠)促進(jìn)。在實(shí)踐中，可響應(yīng)NAC的計(jì)算剩余NOx吸附容量，將氧濃度的控制間歇地調(diào)節(jié)至所需的氧化還原組成，例如富于正常發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行作業(yè)(但仍貧于化學(xué)計(jì)量的或λ=1的組成)、化學(xué)計(jì)量的或富于化學(xué)計(jì)量的(λ<1)?？赏ㄟ^(guò)多種方式來(lái)調(diào)節(jié)氧濃度，例如，如在排氣沖程期間將另外的烴燃料節(jié)流、噴射至發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中，或者將烴燃料直接噴射至發(fā)動(dòng)機(jī)歧管下游的廢氣中。
[0029]典型的NAC制劑包括催化氧化組分(例如鉑)、顯著量(S卩，顯著多于用作促進(jìn)劑(例如TWC中的促進(jìn)劑)所需)的NOx-儲(chǔ)存組分(例如鋇)和還原催化劑(例如銠)。對(duì)于該制劑，通常給出用于貧廢氣的NOx-儲(chǔ)存的一種機(jī)理為:
[0030]NO+1/2Ο2—>Ν02 (4);和
[0031]Ba0+N02+V202^Ba (NO3) 2 (5)，
[0032]其中在反應(yīng)(4)中，一氧化氮與氧在鉑上的活性氧化部位上反應(yīng)，以形成N02。反應(yīng)
(5)包括通過(guò)無(wú)機(jī)硝酸鹽形式的儲(chǔ)存材料吸附N02。
[0033]在較低氧濃度下和/或在升高的溫度下，硝酸鹽物質(zhì)變得熱動(dòng)力學(xué)不穩(wěn)定并分解，根據(jù)以下反應(yīng)(6)產(chǎn)生NO或N02。在合適的還原劑存在下，這些氮氧化物隨后被一氧化碳、氫和烴還原為N2，這些反應(yīng)可在還原催化劑上發(fā)生(參見(jiàn)反應(yīng)(5))。
[0034]Ba(N03)2—Ba0+2N0+3/202 或 Ba(N03)2—Ba0+2N02+V202 (6);和
[0035]N0+C0^V2N2+C02 (7)；
[0036](其他反應(yīng)包括Ba(N03)2+8H2—Ba0+2NH3+5H20，接著是 NH3+N0x^N2+yH20 或 2NH3+2O2+C0—N2+3H20+C02等)。
[0037]在以上反應(yīng)(4)-(7)中，給出反應(yīng)性鋇物質(zhì)作為氧化物。然而，應(yīng)理解的是，在空氣存在下，大多數(shù)鋇為碳酸鹽形式或可能是氫氧化物形式。技術(shù)人員因此可改變上述反應(yīng)方案以適用非氧化物的鋇物質(zhì)和改變廢氣流中的催化涂層順序。
[0038]在歐洲，自從2000年(歐3排放標(biāo)準(zhǔn))以來(lái)，通過(guò)新歐洲行駛循環(huán)(New EuropeanDriving Cycle，NEDC)來(lái)測(cè)試排放。它由四次重復(fù)的先前ECE 15行駛循環(huán)加上城郊行駛循環(huán)(Extra Urban Driving Cycle，EUDC)，其中在開(kāi)始排放取樣之前沒(méi)有40秒預(yù)熱期。這種修改的冷啟動(dòng)測(cè)試也稱(chēng)為“MVEG-B”行駛循環(huán)。所有排放用g/km表示。
[0039]歐5/6執(zhí)行立法引入一種新的由UN/ECE顆粒測(cè)量程序(Particulate MeasurementProgramme，PMP)開(kāi)發(fā)的PM質(zhì)量排放測(cè)量方法，該方法調(diào)節(jié)PM質(zhì)量排放限制以解決使用老方法和新方法的結(jié)果差異。除了基于質(zhì)量的限制以外，歐5/6立法還引入了顆粒數(shù)目排放限制(PMP方法)。
[0040]2014年9月I日生效的歐洲排放立法(歐6)要求控制由柴油和汽油客車(chē)排放的顆粒數(shù)目。對(duì)于柴油EU輕型車(chē)輛，允許的限度為:500mg/km—氧化碳;80mg/km氮氧化物(NOx)；170mg/km；徑與NOx的總量;4.5g/km顆粒物(PM)；和6.0 X 10n/km的顆粒數(shù)目標(biāo)準(zhǔn)。本說(shuō)明書(shū)基于該數(shù)目在不久之后被采納的假設(shè)。
[0041]使用催化劑組合物涂覆過(guò)濾器的難點(diǎn)在于平衡所需的催化活性，催化活性通常隨著洗涂層(washcoat)負(fù)載、由使用中的過(guò)濾器引起的背壓(增加的洗涂層負(fù)載通常提高背壓)和過(guò)濾效率(以過(guò)濾效率為代價(jià)，通過(guò)采用較寬的平均孔徑大小和較高孔隙率基材可降低背壓)而增加。
[0042]我們現(xiàn)在非常意外地發(fā)現(xiàn)，與在EP 1663458中所公開(kāi)的用洗涂層滲透過(guò)濾器壁相反，通過(guò)在其表面上用洗涂層涂覆過(guò)濾器基材整體料，可得到背壓、過(guò)濾和催化活性的有益平衡。此外，我們已發(fā)現(xiàn)，通過(guò)適當(dāng)選擇分子篩尺寸，可在類(lèi)似的催化活性下調(diào)節(jié)過(guò)濾器的背壓，因此增加了設(shè)計(jì)選擇。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0043]根據(jù)一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種用于從由壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排放的廢氣過(guò)濾顆粒物(PM)的過(guò)濾器，所述過(guò)濾器包括具有進(jìn)口表面和出口表面的多孔基材，其中所述進(jìn)口表面通過(guò)多孔結(jié)構(gòu)與所述出口表面分隔，所述多孔結(jié)構(gòu)含有具有第一平均孔徑大小的孔，其中所述多孔基材涂覆有包含多個(gè)固體顆粒的洗涂層，所述固體顆粒包含用至少一種過(guò)渡金屬促進(jìn)的分子篩，其中洗涂的(washcoated)多孔基材的多孔結(jié)構(gòu)含有具有第二平均孔徑大小的孔，并且其中所述第二平均孔徑大小小于所述第一平均孔徑大小。
[0044]平均孔徑大小可通過(guò)汞孔隙率法測(cè)定。
[0045]應(yīng)理解的是，本發(fā)明的益處實(shí)質(zhì)上獨(dú)立于基材的孔隙率。孔隙率衡量多孔基材中空隙空間的百分比，并且與排氣系統(tǒng)的背壓相關(guān):一般而言，孔隙率越低，則背壓越高。然而，用于本發(fā)明的過(guò)濾器的孔隙率通常大于40 %或大于50 %，并且可有利地使用45-75 %的孔隙率，例如50-65%或55-60%。洗涂的多孔基材的平均孔徑大小對(duì)于過(guò)濾是重要的。因此，可具有相對(duì)高孔隙率的多孔基材，其由于平均孔徑大小也相對(duì)高，因此是差的過(guò)濾器。
[0046]多孔基材可為金屬，例如燒結(jié)金屬，或陶瓷，例如碳化硅、堇青石、氮化鋁、氮化硅、鈦酸鋁、氧化鋁、堇青石、莫來(lái)石例如針狀莫來(lái)石(例如參見(jiàn)例WO 01/16050)、銫榴石、thermet例如Al203/Fe、Al203/Ni或B4C/Fe，或包含其中任何兩種以上的部分的復(fù)合材料。在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，過(guò)濾器為壁流過(guò)濾器，其包括具有多個(gè)進(jìn)口通道和多個(gè)出口通道的陶瓷多孔過(guò)濾器基材，其中每個(gè)進(jìn)口通道和每個(gè)出口通道被多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷壁部分地限定，其中每個(gè)進(jìn)口通道通過(guò)多孔結(jié)構(gòu)的陶瓷壁與出口通道分隔。該過(guò)濾器結(jié)構(gòu)還公開(kāi)于SAE810114，并且可參考該文件的其他細(xì)節(jié)?；蛘?，過(guò)濾器可為泡沫或所謂的分支過(guò)濾器(partial filter)，例如在EP 1057519或WO 01/080978中所公開(kāi)的那些。
[0047]在一個(gè)實(shí)施方案中，例如多孔過(guò)濾器基材的多孔結(jié)構(gòu)的表面孔的第一平均孔徑大小為8-45μπι，例如8-25μπι、10-20μπι或10-15μπι。在具體的實(shí)施方案中，第一平均孔徑大小大于 18μηι，例如 15_45ym，20_45ym，例如 20_30ym 或 25_45ym。
[0048]在實(shí)施方案中，過(guò)濾器的洗涂層負(fù)載大于0.25g in—3，例如大于0.50g in—3或大于等于0.80g in—3，例如0.80-3.0Og in—3。在優(yōu)選的實(shí)施方案中，洗涂層負(fù)載大于1.0Og in—3，例如大于等于1.2g in—3、大于1.5g in—3、大于1.6g in—3或大于2.0Og in—3或例如1.6_2.4gin—3。在過(guò)濾器平均孔徑大小和洗涂層負(fù)載的具體組合中，過(guò)濾器在可接受的背壓下兼有所需水平的顆粒過(guò)濾和催化活性。
[0049]在第一優(yōu)選的實(shí)施方案中，過(guò)濾器包括表面洗涂層，其中洗涂層實(shí)質(zhì)上覆蓋多孔結(jié)構(gòu)的表面孔，并且洗涂的多孔基材的孔被洗涂層中顆粒之間的空間(顆粒間孔)部分地限定。也就是，實(shí)質(zhì)上沒(méi)有洗涂層進(jìn)入多孔基材的多孔結(jié)構(gòu)。制備表面涂覆的多孔過(guò)濾器基材的方法包括向多孔結(jié)構(gòu)中引入聚合物(例如聚乙烯醇(PVA))，向包含聚合物的多孔過(guò)濾器基材施用洗涂層并干燥，隨后煅燒涂覆的基材以燒盡聚合物。該第一實(shí)施方案的示意圖示于圖2A。
[0050]涂覆多孔過(guò)濾器基材的方法為技術(shù)人員已知，包括但不限于在WO 99/47260中所公開(kāi)的方法，即，涂覆整體料載體的方法，包括以下步驟:(a)在載體上面設(shè)置密閉裝置，(b)將預(yù)定量的液體組分裝入所述密閉裝置中，以(a)然后(b)的順序或(b)然后(a)的順序，以及(C)通過(guò)施加壓力或真空，將所述液體組分帶至載體的至少一部分中，并在載體內(nèi)保留實(shí)質(zhì)上所有的所述量。在干燥該第一涂層，以及任選的燃燒/煅燒之后，可從整體料載體的另一端重復(fù)這些工藝步驟。
[0051 ]在該第一實(shí)施方案中，多孔洗涂層的平均顆粒間孔徑大小為5.0nm-5.Ομπι，例如
0.1-1.0um0
[0052]在該第一表面涂層實(shí)施方案中，固體洗涂層顆粒的D90可大于多孔過(guò)濾器基材的平均孔徑大小，并且可為10-40μπι，例如15-30μπι或12-25μπι。本文使用的“D90”限定洗涂層中的粒徑分布，其中存在的90%的顆粒的直徑在指定的范圍內(nèi)?；蛘?，在實(shí)施方案中，固體洗涂層顆粒的平均尺寸為1-20μπι。應(yīng)理解的是，洗涂層中粒徑范圍越寬，則洗涂層可進(jìn)入多孔基材的多孔結(jié)構(gòu)的可能性越大。因此應(yīng)當(dāng)相應(yīng)地理解術(shù)語(yǔ)“實(shí)質(zhì)上沒(méi)有洗涂層進(jìn)入基材的多孔結(jié)構(gòu)”。
[0053]根據(jù)第二實(shí)施方案，可將洗涂層涂覆在進(jìn)口表面和/或出口表面上以及多孔基材的多孔結(jié)構(gòu)中。我們認(rèn)為，在進(jìn)口表面和/或出口表面處圍繞孔開(kāi)口的表面涂層，由此縮小例如裸露的過(guò)濾器基材表面孔徑大小，促進(jìn)包含PM的氣相的相互作用，而未實(shí)質(zhì)限制孔體積，因此不引起背壓顯著增加。也就是，在多孔結(jié)構(gòu)的表面處的孔包括孔開(kāi)口，并且洗涂層引起實(shí)質(zhì)上所有的孔開(kāi)口變窄。第二實(shí)施方案的示意圖示于圖2Β。
[0054]根據(jù)第二實(shí)施方案制備過(guò)濾器的方法可包括適當(dāng)配制本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的洗涂層，包括調(diào)節(jié)粘度和表面潤(rùn)濕特性，以及在涂覆多孔基材之后施加適當(dāng)?shù)恼婵?亦參見(jiàn)WO99/47260)ο
[0055]在我們的研發(fā)工作中，我們發(fā)現(xiàn)，通過(guò)下述可得到第一或第二實(shí)施方案的涂覆的過(guò)濾器:在洗涂層組合物中浸涂，接著瀝干涂覆的部分，隨后施加低真空以除去過(guò)量的洗涂層，然后干燥和煅燒。該方法產(chǎn)生表面涂層(通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)測(cè)定)，并且在該方面區(qū)別于如EP 1663458所公開(kāi)的其中SCR催化劑“滲透”過(guò)濾器壁的涂覆的過(guò)濾器。
[0056]在第一和第二實(shí)施方案中，其中在多孔基材的進(jìn)口表面和/或出口表面上涂覆至少部分洗涂層，可將洗涂層涂覆在進(jìn)口表面上、出口表面上或在進(jìn)口表面和出口表面二者上。此外，進(jìn)口表面和出口表面中之一或二者可包含多個(gè)洗涂層，其中在多層內(nèi)的每個(gè)洗涂層可相同或不同，例如在第一層中的平均孔徑大小可不同于第二層的。在實(shí)施方案中，預(yù)期用于在出口表面上涂覆的洗涂層不必與用于進(jìn)口表面的相同。
[0057]當(dāng)進(jìn)口表面和出口表面均被涂覆時(shí)，洗涂層制劑可相同或不同。當(dāng)進(jìn)口表面和出口表面均被洗涂時(shí)，在進(jìn)口表面上的洗涂層的平均孔徑大小可不同于在出口表面上的洗涂層的平均孔徑大小。例如，在進(jìn)口表面上的洗涂層的平均孔徑大小可小于在出口表面上的洗涂層的平均孔徑大小。在后一種情況下，在出口表面上的洗涂層的平均孔徑大小可大于多孔基材的平均孔徑大小。
[0058]雖然施用于進(jìn)口表面的洗涂層的平均孔徑大小可以大于多孔基材的平均孔徑大小，但是，有利的是，使洗涂層具有比在進(jìn)口表面上的洗涂層中的多孔基材小的孔，以防止或減少任何燃灰或碎片進(jìn)入多孔結(jié)構(gòu)。
[0059]在第二實(shí)施方案中，其中至少部分洗涂層在多孔結(jié)構(gòu)中，固體洗涂層顆粒的尺寸(例如平均尺寸)可小于多孔過(guò)濾器基材的平均孔徑大小，例如為0.1-20μπι，例如1-18μπι、1-16μπι、2-15μπι或3-12μπι。在具體的實(shí)施方案中，固體洗涂層顆粒的上述尺寸為D90，而非平均尺寸。
[0060]在其他具體的實(shí)施方案中，洗涂層的表面孔隙率通過(guò)在其中包括空隙增加。具有這種特征的廢氣催化劑例如公開(kāi)于我們的WO 2006/040842和WO 2007/116881。
[0061]在本文的洗涂層中的“空隙”是指在由固體洗涂層材料限定的層中存在空間。空隙可包括任何空缺、細(xì)孔、隧道狀態(tài)(圓柱、棱柱)、裂縫等，并且可通過(guò)以下方式引入:在用于涂覆在過(guò)濾器基材上的洗涂層組合物中包含在煅燒涂覆的過(guò)濾器基材期間燃燒的材料(例如短切棉)或者在分解或燃燒時(shí)通過(guò)形成氣體而產(chǎn)生孔的材料。
[0062]洗涂層的平均空隙比率可為5-80%，而空隙的平均直徑可為0.2_500μπι，例如10-250μπιο
[0063]促進(jìn)劑金屬可選自Cu、Hf、La、Au、In、V、鑭系元素和VIII族過(guò)渡金屬(例如Fe)中的至少一種。用于本發(fā)明的分子篩可為硅鋁酸鹽沸石、金屬取代的硅鋁酸鹽沸石或非沸石分子篩。適用于本發(fā)明的金屬取代的分子篩包括具有一種或多種金屬摻入到分子篩骨架中的的那些，例如Fe在骨架中的Beta和Cu在骨架中的CHA。
[0064]當(dāng)分子篩為非沸石分子篩時(shí)，其可為選自磷鋁酸鹽(AlPO)分子篩、金屬取代的磷鋁酸鹽分子篩(MeAlPO)沸石、硅磷鋁酸鹽(SAPO)分子篩和金屬取代的硅磷鋁酸鹽(MeAPSO)分子篩的磷招酸鹽分子篩。
[0065]具體地，分子篩可為小、中或大孔分子篩。本文中“小孔分子篩”是指含有最大環(huán)尺寸為8的分子篩，例如CHA;本文中“中孔分子篩”是指含有最大環(huán)尺寸為10的分子篩，例如ZSM-5;以及本文中“大孔分子篩”是指含有最大環(huán)尺寸為12的分子篩，例如beta。具體應(yīng)用于本發(fā)明的小孔分子篩為在WO 2008/132452的表I中所列的那些中的任一種。
[0066]可用分子篩的具體實(shí)例選自AE1、ZSM-5、ZSM-20、ER1、LEV、絲光沸石、BEA、Y、CHA，MCM-22 和 EU-1。
[0067]金屬取代基和/或過(guò)渡金屬促進(jìn)劑可選自周期表的IB、IIB、IIIA、IIIB、VB、VIB、VIB 和 VIII族。
[0068]在實(shí)施方案中，金屬可選自Cr、Co、Cu、Fe、Hf、La、Ce、In、V、Mn、N1、Zn、Ga和貴金屬Ag、Au、Pt、Pd和Rh。
[0069]特別令人關(guān)注的在所謂的NH3-SCR中用作過(guò)渡金屬促進(jìn)劑的金屬選自Ce、Fe和Cu。合適的含氮還原劑包括氨。氨可原位產(chǎn)生，例如在設(shè)置在過(guò)濾器上游的NAC的富再生期間(參見(jiàn)上述反應(yīng)(6)和(7)的備選)?；蛘撸蓪⒑€原劑或其前體直接噴射至廢氣中。合適的前體包括甲酸銨、尿素和氨基甲酸銨?？赏ㄟ^(guò)水熱或催化水解將前體分解為氨和其他副產(chǎn)物。
[0070]根據(jù)另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種用于壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括本發(fā)明的過(guò)濾器。用于本發(fā)明該方面的壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)可通過(guò)柴油燃料、生物柴油燃料、柴油燃料和生物柴油燃料的共混物以及壓縮天然氣來(lái)供給燃料。
[0071]在一個(gè)實(shí)施方案中，排氣系統(tǒng)包括將含氮還原劑或其前體噴射至過(guò)濾器上游的廢氣中的裝置。在一個(gè)具體的實(shí)施方案中，含氮還原劑為流體。
[0072]在另一方面，本發(fā)明提供一種壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括本發(fā)明的排氣系統(tǒng)。
[0073]在又一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種通過(guò)深度過(guò)濾從由壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排放的廢氣捕獲顆粒物(PM)的方法，所述方法包括使含有PM的廢氣與過(guò)濾器接觸，所述過(guò)濾器包括具有進(jìn)口表面和出口表面的多孔基材，其中所述進(jìn)口表面通過(guò)多孔結(jié)構(gòu)與所述出口表面分隔，所述多孔結(jié)構(gòu)含有具有第一平均孔徑大小的孔，其中所述多孔基材涂覆有包含多個(gè)固體顆粒的洗涂層，所述固體顆粒包含用至少一種金屬促進(jìn)的分子篩，其中所述洗涂的多孔基材的多孔結(jié)構(gòu)含有具有第二平均孔徑大小的孔，并且其中所述第二平均孔徑大小小于所述第一平均孔徑大小。
[0074]在又一方面，本發(fā)明提供一種通過(guò)以下步驟調(diào)節(jié)壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)中的過(guò)濾器背壓的方法:用第一過(guò)渡金屬促進(jìn)的分子篩SCR催化劑涂覆過(guò)濾器，測(cè)試過(guò)濾器背壓以確定是否滿足預(yù)定的背壓要求，和選擇第二過(guò)渡金屬促進(jìn)的分子篩SCR催化劑，以便降低包括涂覆有第一過(guò)渡金屬促進(jìn)的分子篩SCR催化劑的過(guò)濾器的系統(tǒng)中的背壓，其中第二分子篩的孔徑大小大于第一分子篩。
【附圖說(shuō)明】
[0075]為了能更充分地理解本發(fā)明，參考附圖，其中:
[0076]圖1為顯示在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣中的PM的尺寸分布的圖。為了比較，汽油尺寸分布示于 SAE 1999-01-3530 的圖 4;
[0077]圖2A和圖2B顯示本發(fā)明洗涂的多孔過(guò)濾器基材的三個(gè)實(shí)施方案的示意圖；
[0078]圖3為涉及多孔過(guò)濾器基材、多孔洗涂層和包含多孔表面洗涂層的多孔過(guò)濾器基材的孔徑大小分布的汞孔隙率法的示意圖；
[0079]圖4為顯示煙灰負(fù)載背壓研究的結(jié)果的圖，該研究在可比的洗涂層負(fù)載下相對(duì)涂覆有兩種不同的氧化催化劑洗涂層負(fù)載(g/in3)的5.66英寸X6英寸SiC壁流過(guò)濾器和裸露的過(guò)濾器(均不根據(jù)本發(fā)明)與Fe/beta沸石選擇性催化還原(SCR)催化劑(根據(jù)本發(fā)明)的煙灰負(fù)載比較背壓；
[0080]圖5為比較Cu/SSZ-13沸石(小孔沸石)催化劑和Fe/Beta沸石(大孔沸石)SCR催化劑在相同的煙灰負(fù)載背壓測(cè)試中的背壓的圖；和
[0081]圖6為比較來(lái)自以下的顆粒數(shù)目(顆粒數(shù)目/千米)的柱形圖:裝備有標(biāo)準(zhǔn)柴油氧化催化劑的2.0升符合歐5的輕型柴油車(chē)輛，接著是涂覆有Fe/Beta沸石SCR催化劑以滿足歐5/6顆粒數(shù)目排放限制6 X lOHkm—HUN/ECE顆粒測(cè)定程序(PMP))的23μπι標(biāo)稱(chēng)平均孔徑大小的3.0升SiC過(guò)濾器，以及使用裸露的過(guò)濾器的相同系統(tǒng)。
【具體實(shí)施方式】
[0082]圖2Α和圖2Β顯示通過(guò)包含表面孔12的多孔過(guò)濾器基材10的截面圖。圖2Α顯示第一實(shí)施方案，其特征在于由固體洗涂層顆粒組成的多孔表面洗涂層14，顆粒之間的空間限定孔(顆粒間孔)?？梢钥吹?，洗涂層14實(shí)質(zhì)上覆蓋多孔結(jié)構(gòu)的孔12，并且顆粒間孔16的平均孔徑大小小于多孔過(guò)濾器基材10的平均孔徑大小12。
[0083]圖2Β顯示包含洗涂層的第二實(shí)施方案，該洗涂層涂覆在進(jìn)口表面16上并另外涂覆在多孔基材10的多孔結(jié)構(gòu)12中。可以看到，洗涂層14引起表面孔12的孔開(kāi)口變窄，使得涂覆的多孔基材的平均孔徑大小18小于多孔過(guò)濾器基材10的平均孔徑大小12。
[0084]圖3顯示將多孔過(guò)濾器基材20、多孔洗涂層22和包括表面洗涂層24的多孔柴油過(guò)濾器基材的孔徑大小與孔數(shù)目關(guān)聯(lián)的圖?？梢钥吹?，過(guò)濾器基材的平均孔徑大小為約15μπι的量級(jí)。洗涂層具有由顆粒內(nèi)孔22Α(在該范圍的納米端)和顆粒間孔22Β(朝向該范圍的微米端)組成的雙峰分布。還可以看到，通過(guò)用本發(fā)明的洗涂層涂覆多孔過(guò)濾器基材，裸露的過(guò)濾器基材的孔分布在顆粒間洗涂層孔徑大小的方向移動(dòng)(參見(jiàn)箭頭)。
[0085]僅通過(guò)舉例說(shuō)明的方式提供以下實(shí)施例。在各實(shí)施例中，煙灰負(fù)載背壓(“SLBP”)測(cè)試使用在EP 1850068中所描述的裝置和方法，即:
[0086](i)用于產(chǎn)生和收集由液體含碳燃料燃燒產(chǎn)生的顆粒物的裝置，所述裝置包括具有噴嘴的燃料燃燒器，所述噴嘴容納在容器中，所述容器包括氣體進(jìn)口和氣體出口，所述氣體出口與用于將氣體從氣體出口輸送至大氣的導(dǎo)管連接，用于檢測(cè)流經(jīng)氣體進(jìn)口的氣體速率的裝置以及強(qiáng)制氧化性氣體經(jīng)由容器、氣體出口和導(dǎo)管從氣體進(jìn)口流動(dòng)至大氣的裝置，從流經(jīng)導(dǎo)管的氣體收集顆粒物的站點(diǎn)以及用于響應(yīng)在氣體進(jìn)口處檢測(cè)到的氣體流速而控制氣體強(qiáng)制流動(dòng)裝置的裝置，由此將在氣體進(jìn)口處氣流的速率保持在所需的速率，以便在容器內(nèi)提供亞化學(xué)計(jì)量的燃料燃燒，從而促進(jìn)顆粒物形成;和
[0087](i i)產(chǎn)生和收集由在氧化性氣體中燃燒液體含碳燃料產(chǎn)生的顆粒物的方法，所述方法包括:在燃料燃燒器中的亞化學(xué)計(jì)量量的氧化性氣體中燃燒燃料，所述燃料燃燒器包括噴嘴，所述噴嘴容納在容器中；強(qiáng)制氧化性氣體經(jīng)由容器的氣體出口和與氣體出口連接的導(dǎo)管從容器的氣體進(jìn)口流動(dòng)至大氣;在位于導(dǎo)管內(nèi)的站點(diǎn)收集顆粒物;檢測(cè)在氣體進(jìn)口處氧化性氣流的速率;和控制氧化性氣流的速率，使得在氣體進(jìn)口處保持氧化性氣流的所需速率。
[0088]將過(guò)濾器插入用于從流經(jīng)導(dǎo)管的氣體收集顆粒物的站點(diǎn)中。首先使用低硫柴油燃料(1ppm S)將新的過(guò)濾器在80kg/hr空氣流速下在貧燃燒的燃燒流中預(yù)調(diào)適(pre-condit1n)，以將過(guò)濾器進(jìn)口溫度升至650°C，該溫度通常用于車(chē)輛以使負(fù)載煙灰的過(guò)濾器再生。該預(yù)調(diào)適步驟溫度遠(yuǎn)高于煙灰燃燒溫度，并用于確保在開(kāi)始時(shí)用于測(cè)試的過(guò)濾器是干凈的。設(shè)置在站點(diǎn)上游和下游的壓力傳感器監(jiān)測(cè)橫跨過(guò)濾器的背壓。將相對(duì)時(shí)間的背壓繪制于附圖4-6。在180kg/小時(shí)燃燒低硫柴油燃料(1ppm S)的空氣流速下，在250°C過(guò)濾器進(jìn)口溫度下進(jìn)行SLBP測(cè)試。[0089 ]實(shí)施例1-CSF和SCR催化劑涂覆的過(guò)濾器背壓比較
[0090]將具有60%孔隙率并且平均孔徑大小為20-25μπι的三種市售未涂覆的5.66英寸X6英寸SiC壁流過(guò)濾器分別各自涂覆包含負(fù)載于基于氧化鋁的金屬氧化物上的貴金屬的用于催化煙灰過(guò)濾器(CSF)的催化劑洗涂層和Cu/Beta沸石選擇性催化還原(SCR)催化劑涂層。根據(jù)在WO 99/47260中所公開(kāi)的方法得到CSF涂層，即涂覆整體料載體的方法，該方法包括以下步驟:(a)在載體上面設(shè)置密閉裝置，(b)將預(yù)定量的液體組分裝入所述密閉裝置中，以(a)然后(b)的順序或(b)然后(a)的順序，以及(C)通過(guò)施加壓力或真空，將所述液體組分帶至載體的至少一部分中，并在載體內(nèi)保留實(shí)質(zhì)上所有的所述量。將涂覆的產(chǎn)品干燥并煅燒，隨后可從壁流過(guò)濾器的另一端重復(fù)工藝步驟。通過(guò)以下步驟得到SCR涂覆的過(guò)濾器:浸涂，接著是瀝干，施加低真空以除去過(guò)量的洗涂層，然后干燥和煅燒。該方法產(chǎn)生表面涂層(通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)測(cè)定)，并且在該方面區(qū)別于如EP 1663458所公開(kāi)的其中SCR催化劑“滲透”過(guò)濾器壁的涂覆的過(guò)濾器。在0.6g/in3和1.2g/in3下得到兩種不同的CSF洗涂層負(fù)載。在1.lg/in3負(fù)載下洗涂SCR涂覆的過(guò)濾器。
[0091]使用SLBP測(cè)試來(lái)測(cè)試三種涂覆的過(guò)濾器，第四種未涂覆的過(guò)濾器用作對(duì)照。結(jié)果示于圖4，由該圖可以看到，比起SCR涂覆的過(guò)濾器，在大致相同的洗涂層負(fù)載下CSF涂層具有顯著更高的背壓。因此，我們推斷，在CSF和SCR涂覆的過(guò)濾器之間存在固有的涂層孔隙率差異。
[0092 ]實(shí)施例2-SCR催化劑涂覆的過(guò)濾器背壓比較
[0093]使用Cu/SSZ-13沸石和Cu/Beta沸石SCR催化劑，將具有60%孔隙率并且平均孔徑大小為20-25μπι的相同的市售5.66英寸X 7.5英寸SiC壁流過(guò)濾器洗涂至負(fù)載為1.lg/in3，每種催化劑具有4.8-5μπι的相同粒徑D90(洗涂層中90%的顆粒具有的粒徑)，但是過(guò)渡金屬/沸石除外，所有其他方面均實(shí)質(zhì)上相同。制造方法為浸涂部件，接著瀝干，施加低真以除去過(guò)量的洗涂層，隨后干燥和煅燒。進(jìn)行SLBP測(cè)試以比較完成的部件。
[0094]結(jié)果呈現(xiàn)于圖5，由該圖可以看到，比起涂覆有Cu/SSZ-13沸石催化劑的過(guò)濾器，涂覆有Cu/Beta沸石催化劑的過(guò)濾器具有較低的背壓增加速率。由于兩種SCR催化劑的基礎(chǔ)差異為:SSZ-13沸石的孔徑大小為3.8 X 3.8埃，而B(niǎo)eta沸石的孔徑大小為5.6-7.7埃(來(lái)源:國(guó)際沸石協(xié)會(huì)結(jié)構(gòu)委員會(huì))，我們推斷，通過(guò)選擇具有適當(dāng)孔徑大小的基于分子篩的SCR催化劑，以達(dá)到所需的背壓目標(biāo)并同時(shí)滿足NOx排放標(biāo)準(zhǔn)，可調(diào)節(jié)排氣系統(tǒng)中的背壓，從而增加設(shè)計(jì)選擇。
[0095]實(shí)施例3-車(chē)輛測(cè)試
[0096]將通過(guò)在實(shí)施例1中所描述的浸涂方法制造的具有58%孔隙率和23μπι標(biāo)稱(chēng)平均孔徑大小Cu/Beta沸石SCR催化劑涂覆的過(guò)濾器的3.0升容量SiC過(guò)濾器在標(biāo)準(zhǔn)柴油氧化催化劑后面插入2.0升符合歐5的輕型柴油車(chē)輛的排氣系統(tǒng)。隨后通過(guò)MVEG-B行駛循環(huán)驅(qū)動(dòng)含有新的(即，未老化的)催化過(guò)濾器的車(chē)輛，隨后是連續(xù)三次的MVEG-B循環(huán)的EUDC部分，以預(yù)調(diào)適過(guò)濾器。
[0097]在歐洲，自從2000年(歐3排放標(biāo)準(zhǔn))以來(lái)，通過(guò)新歐洲行駛循環(huán)(NEDC)測(cè)試排放。它由四次重復(fù)的先前ECE 15行駛循環(huán)加上一次城郊行駛循環(huán)(EUDC)組成，在開(kāi)始排放取樣之前沒(méi)有40秒預(yù)熱期。該修改的冷啟動(dòng)測(cè)試也稱(chēng)為“MVEG-B”行駛循環(huán)。所有排放用g/km表不O
[0098]歐5/6執(zhí)行立法引入一種新的由UN/ECE顆粒測(cè)量程序(PMP)開(kāi)發(fā)的PM質(zhì)量排放測(cè)量方法，該方法調(diào)節(jié)PM質(zhì)量排放限制以解決使用老方法和新方法的結(jié)果差異。除了基于質(zhì)量的限制以外，歐5/6立法還引入了顆粒數(shù)目排放限制(PMP方法)。使用PMP方案，6X10nkm―1的新的歐5/6顆粒數(shù)目排放限制允許在測(cè)試系統(tǒng)之前預(yù)調(diào)適系統(tǒng)，以確定是否滿足MVEG-B行駛循環(huán)排放標(biāo)準(zhǔn)。
[0099]隨后使用預(yù)調(diào)適的系統(tǒng)進(jìn)行重復(fù)的冷MVEG-B循環(huán)。將系統(tǒng)中的涂覆的過(guò)濾器換成未涂覆的過(guò)濾器作為對(duì)照。結(jié)果示于比較顆粒數(shù)目排放(顆粒數(shù)目/km)的圖6的柱形圖，由該圖可以看到，盡管預(yù)調(diào)適，預(yù)期預(yù)調(diào)適形成提供改進(jìn)的過(guò)濾的煙灰濾餅，未涂覆的過(guò)濾器開(kāi)始時(shí)未通過(guò)6 X 10—11Iaif1的顆粒數(shù)目排放限制，但是，隨著行駛循環(huán)，顆粒數(shù)目一直減少至排放標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。通過(guò)對(duì)比可以看到，涂覆的過(guò)濾器在預(yù)調(diào)適之后從第一個(gè)行駛循環(huán)時(shí)已充分落入排放標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。我們認(rèn)為這些數(shù)據(jù)是指，涂覆的過(guò)濾器促進(jìn)煙灰濾餅形成，其改進(jìn)柴油顆粒過(guò)濾，并因此更加直接地減少顆粒數(shù)目，然而，由實(shí)施例2可以看到，在類(lèi)似的洗涂層負(fù)載(參見(jiàn)實(shí)施例1)下，與Cu/SSZ-13沸石SCR催化劑或CSF涂層相比，Cu/Beta沸石涂覆的過(guò)濾器提供較低的背壓。因此，表面Cu/Beta SCR催化劑涂層取消了在進(jìn)行過(guò)濾之前在較高孔隙率/平均孔徑大小的過(guò)濾器上具有煙灰層的要求。因此，與為了滿足排放標(biāo)準(zhǔn)而制定的理想行駛循環(huán)條件相比，本發(fā)明提供在“真實(shí)世界”駕駛條件中顆粒數(shù)目減少的益處。
[0100]為了避免任何疑惑，本文引用的所有現(xiàn)有技術(shù)文件的全部?jī)?nèi)容通過(guò)引用結(jié)合到本文中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于從由壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排放的廢氣過(guò)濾顆粒物(PM)的過(guò)濾器，所述過(guò)濾器包括具有進(jìn)口表面和出口表面的多孔基材，該多孔基材為陶瓷壁流整體料過(guò)濾器，其中所述進(jìn)口表面通過(guò)多孔結(jié)構(gòu)與所述出口表面分隔，所述多孔結(jié)構(gòu)含有具有第一平均孔徑大小的裸露的過(guò)濾器孔，其中所述過(guò)濾器涂覆有包含多個(gè)固體顆粒的洗涂層，所述固體顆粒包含用至少一種過(guò)渡金屬促進(jìn)的分子篩，所述洗涂層涂覆在進(jìn)口表面和/或出口表面上以及多孔基材的多孔結(jié)構(gòu)中，其中經(jīng)洗涂的過(guò)濾器含有具有第二平均孔徑大小的孔，并且其中所述第二平均孔徑大小小于所述第一平均孔徑大小，并且其中經(jīng)涂覆的過(guò)濾器提供了深度過(guò)濾和表面過(guò)濾。2.權(quán)利要求1的過(guò)濾器，其中所述多孔基材的多孔結(jié)構(gòu)的第一平均孔徑大小為8-45μm，且所述第二平均孔徑大小為5.0 nm-5.0 μπι。3.權(quán)利要求1或2的過(guò)濾器，其中所述洗涂層負(fù)載大于0.50g/in3。4.權(quán)利要求3的過(guò)濾器，其中所述洗涂層負(fù)載大于1.00g/in3。5.權(quán)利要求1或2的過(guò)濾器，其中所述洗涂層為實(shí)質(zhì)上覆蓋所述進(jìn)口表面和/或出口表面處的基材孔的一層或多層。6.權(quán)利要求5的過(guò)濾器，其中多孔洗涂層的平均顆粒間孔徑大小為5.0nmUm。7.權(quán)利要求1或2的過(guò)濾器，其中固體洗涂層顆粒的平均尺寸大于所述第一平均孔徑大小。8.權(quán)利要求7的過(guò)濾器，其中所述固體洗涂層顆粒的平均尺寸為1-40μπι。9.權(quán)利要求1或2的過(guò)濾器，其中所述洗涂層涂覆在所述多孔基材的多孔結(jié)構(gòu)中，以縮小裸露的過(guò)濾器基材的表面孔徑大小。10.權(quán)利要求9的過(guò)濾器，其中固體洗涂層顆粒的平均尺寸小于所述多孔基材的平均孔徑大小。11.權(quán)利要求10的過(guò)濾器，其中固體洗涂層顆粒的平均尺寸為0.1-20μπι。12.權(quán)利要求10的過(guò)濾器，其中固體洗涂層顆粒的D90為0.1-20μπι。13.權(quán)利要求1或2的過(guò)濾器，其中在進(jìn)口表面、出口表面或者進(jìn)口表面和出口表面二者上涂覆所述洗涂層。14.權(quán)利要求13的過(guò)濾器，其中所述進(jìn)口表面和所述出口表面均被洗涂，并且其中在所述進(jìn)口表面上的洗涂層的平均孔徑大小與在所述出口表面上的洗涂層的平均孔徑大小不同。15.權(quán)利要求14的過(guò)濾器，其中所述進(jìn)口表面和所述出口表面均被洗涂，且在所述進(jìn)口表面上的洗涂層的平均孔徑大小小于在所述出口表面上的洗涂層的平均孔徑大小。16.權(quán)利要求15的過(guò)濾器，其中在所述出口表面上的洗涂層的平均孔徑大小大于所述多孔基材的平均孔徑大小。17.權(quán)利要求1或2的過(guò)濾器，其中所述多孔基材為陶瓷壁流過(guò)濾器、金屬過(guò)濾器或陶瓷泡沫。18.權(quán)利要求17的過(guò)濾器，其中所述金屬過(guò)濾器為燒結(jié)金屬過(guò)濾器、分支過(guò)濾器和/或包括絲網(wǎng)。19.權(quán)利要求1或2的過(guò)濾器，其中所述分子篩為硅鋁酸鹽沸石、金屬取代的硅鋁酸鹽沸石或非沸石分子篩。20.權(quán)利要求19的過(guò)濾器，其中所述非沸石分子篩為選自磷鋁酸鹽(AlPO)分子篩、金屬取代的磷鋁酸鹽分子篩(MeAlPO)沸石、硅磷鋁酸鹽(SAPO)分子篩和金屬取代的硅磷鋁酸鹽(MeAPSO)分子篩的磷鋁酸鹽分子篩。21.權(quán)利要求19的過(guò)濾器，其中至少一種分子篩為小孔分子篩、中孔分子篩或大孔分子篩。22.權(quán)利要求1的過(guò)濾器，其中至少一種分子篩選自AE1、ZSM-5、ZSM-20、ER1、LEV、絲光沸石、BEA、Y、CHA、MCM-22 和 EU-1。23.權(quán)利要求19的過(guò)濾器，其中金屬取代基和/或過(guò)渡金屬促進(jìn)劑選自周期表的IB、IIB、IIIA、IIIB、VB、VIB、VIB和VIII族。24.權(quán)利要求23的過(guò)濾器，其中所述過(guò)渡金屬選自&、(:0、01、？6、!^、1^、06、111、￥、111、N1、Zn、Ga 和貴金屬 Ag、Au、Pt、Pd 和 Rh。25.權(quán)利要求23的過(guò)濾器，其中所述過(guò)渡金屬選自Cu、Pt、Mn、Fe、Co、N1、Zn、Ag、Ce和Ga。26.權(quán)利要求23的過(guò)濾器，其中所述過(guò)渡金屬選自Ce、Fe和Cu。27.—種用于壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的過(guò)濾器。28.權(quán)利要求27的排氣系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括用于將含氮還原劑噴射至所述過(guò)濾器上游的廢氣中的裝置。29.—種壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)包括權(quán)利要求27或28的排氣系統(tǒng)。30.權(quán)利要求29的壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)，所述壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)以烴燃料作為燃料，所述烴燃料選自柴油燃料、生物柴油燃料、柴油燃料和生物柴油燃料的共混物以及壓縮天然氣。
【文檔編號(hào)】F01N3/022GK105909349SQ201610283758
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2010年2月26日
【發(fā)明人】L.阿諾, R.布里斯利, G.R.錢(qián)德勒, A.F.基費(fèi), K.A.弗拉納根, D.格林威爾, C.摩根
【申請(qǐng)人】約翰遜馬西有限公司