BRPI0716889A2 - substrato de filtro de partÍculas para um motor de combustço interna, sistema de exaustço para um motor de combustço interna de queima pobre, e, aparelho - Google Patents

substrato de filtro de partÍculas para um motor de combustço interna, sistema de exaustço para um motor de combustço interna de queima pobre, e, aparelho Download PDF

Info

Publication number
BRPI0716889A2
BRPI0716889A2 BRPI0716889-6A BRPI0716889A BRPI0716889A2 BR PI0716889 A2 BRPI0716889 A2 BR PI0716889A2 BR PI0716889 A BRPI0716889 A BR PI0716889A BR PI0716889 A2 BRPI0716889 A2 BR PI0716889A2
Authority
BR
Brazil
Prior art keywords
filter substrate
filter
internal combustion
combustion engine
sealing
Prior art date
Application number
BRPI0716889-6A
Other languages
English (en)
Inventor
Andrew Francis Chiffey
Paul Richard Phillips
Original Assignee
Johnson Matthey Plc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Johnson Matthey Plc filed Critical Johnson Matthey Plc
Publication of BRPI0716889A2 publication Critical patent/BRPI0716889A2/pt
Publication of BRPI0716889B1 publication Critical patent/BRPI0716889B1/pt

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D46/00—Filters or filtering processes specially modified for separating dispersed particles from gases or vapours
    • B01D46/24—Particle separators, e.g. dust precipitators, using rigid hollow filter bodies
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/944—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or carbon making use of oxidation catalysts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D39/00—Filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D39/14—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material
    • B01D39/20—Other self-supporting filtering material ; Other filtering material of inorganic material, e.g. asbestos paper, metallic filtering material of non-woven wires
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
    • B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
    • B01J23/42—Platinum
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J37/00—Processes, in general, for preparing catalysts; Processes, in general, for activation of catalysts
    • B01J37/02—Impregnation, coating or precipitation
    • B01J37/024—Multiple impregnation or coating
    • B01J37/0242—Coating followed by impregnation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2239/00—Aspects relating to filtering material for liquid or gaseous fluids
    • B01D2239/04—Additives and treatments of the filtering material
    • B01D2239/0471—Surface coating material
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J21/00—Catalysts comprising the elements, oxides, or hydroxides of magnesium, boron, aluminium, carbon, silicon, titanium, zirconium, or hafnium
    • B01J21/06—Silicon, titanium, zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof
    • B01J21/066—Zirconium or hafnium; Oxides or hydroxides thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Catalysts (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Filtering Materials (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

SUBSTRATO DE FILTRO DE PARTÍCULAS PARA UM MOTOR DE COMBUSTçO INTERNA, SISTEMA DE EXAUSTçO PARA UM MOTOR DE COMBUSTçO INTERNA DE QUEIMA POBRE, E, APARELHO. É descrito um substrato de filtro de partículas para um motor de combustão interna, substrato de filtro este que é revestido pelo menos em parte com um recobrimento selador, recobrimento selador este que compreende um material de densidade relativamente alta com uma densidade de pelo menos 3,5g/cm^ 3^.

Description

"SUBSTRATO DE FILTRO DE PARTÍCULAS PARA UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA, SISTEMA DE EXAUSTÃO PARA UM MOTOR DE COMBUSTÃO INTERNA DE QUEIMA POBRE, E, APARELHO"
A presente invenção diz respeito a um substrato de filtro de
partículas para um motor de combustão interna, tal como um motor a diesel, e, em particular, a um substrato de filtro de partículas revestido com um recobrimento selador.
Emissões de motores de combustão interna, incluindo motores diesel, são limitados por legislação imposta pelos governos em todo o mundo. Fabricantes de equipamentos originais (OEMs) estão procurando atender essas exigências de legislação por meio de uma combinação de projeto de motor e pós-tratamento de gás de exaustão. Os sistemas de exaustão usados para realizar pós-tratamento de gás de exaustão normalmente compreendem uma série de catalisadores e/ou filtros que são projetados para realizar certas reações que reduzem a proporção de espécies de gás de exaustão limitadas por tal legislação. Espécies de gás de exaustão limitadas pela legislação incluem óxidos de nitrogênio (NOx), monóxido de carbono (CO), hidrocarbonetos (HC) e matéria particulada (PM). Um componente do sistema de exaustão para uso no
tratamento de tais espécies de gás de exaustão é o substrato de filtro de partículas. Tipicamente, PM aprisionado no filtro é queimado tanto ativamente quanto passivamente. Uma forma de combustão passiva é queimar o PM aprisionado no dióxido de nitrogênio, tal como descrito em nosso EP 341832. Combustão de PM em dióxido de nitrogênio ocorre a temperaturas substancialmente inferiores do que no oxigênio (menos de 400 °C, comparada com > 550 °C). Uma maneira conveniente de gerar dióxido de nitrogênio é oxidar óxido de nitrogênio no gás de exaustão em um catalisador de oxidação adequado disposto à montante do filtro. Um dispositivo desta natureza é comercializado pela Johnson Matthey como a armadilha de regeneração contínua ou CRT®.
Uma forma de regeneração de filtro ativa é introduzir intermitentemente combustível de hidrocarbonetos adicionais no gás de exaustão e queimar este a fim de aumentar a temperatura do filtro. A combustão de combustível de hidrocarbonetos adicional pode ser feita no próprio filtro, revestindo o filtro com um catalisador promotor de combustão adequado. Um filtro devidamente catalisado é geralmente referido como um filtro de fuligem catalisado ou CSF. Durante regeneração ativa o CSF pode precisar atingir
temperaturas de aproximadamente 600 0C para permitir que PM seja removido (queimado) a uma taxa suficiente. Entretanto, se, durante um evento de regeneração ativa, ocorrer um período de baixo fluxo de gás de exaustão, por exemplo, quando o motor/veículo fica em marcha lenta, o fluxo de gás reduzido impede que calor seja removido do CSF. Isto pode fazer com que partes do filtro atinjam temperaturas superiores a 1.000 0C (ver figura 1 - note que o topo da figura é a entrada de CSF e a base da figura é a saída; sombras mais claras indicam temperaturas mais altas). Tais altas temperaturas podem causar dois problemas principais. Primeiramente, o catalisador pode sinterizar, reduzindo sua área superficial e, em decorrência disto, a atividade do catalisador se perde. Em segundo lugar, altos gradientes térmicos podem ocorrer no substrato, levando a tensão mecânica causada por diferenças na expansão térmica. Em condições extremas, os gradientes e tensões térmicas podem fazer com que os substratos trinquem, resultando assim em uma falha na integridade do CSF. Portanto, o desafio está no controle da regeneração ativa do CSF, de forma que ele possa atingir temperaturas suficientemente altas para remover PM, mas não tão altas a ponto de causar detrimentalmente danos no catalisador e/ou no substrato do filtro.
A fim de impedir que o filtro atinja tais temperaturas prejudicialmente altas, pode-se selecionar um substrato de filtro mais pesado. Uma mudança de temperatura no substrato do filtro pode ser representada pela equação (1), considerando um sistema quase adiabático:
ΔΤ = capacidade térmica volumétrica aparente χ Q / massa do filtro (1) onde o coeficiente Q é proporcional à massa de fuligem no
filtro.
Daí resulta que, com o aumento da massa do filtro, ΔΤ é
reduzido.
Entretanto, o aumento da massa, por exemplo, de um filtro de fluxo de parede de cordierita, resulta em um material contendo menos poros e isto, por sua vez, aumenta indesejavelmente a contrapressão no sistema. Maior contrapressão resulta em maior consumo de combustível e potencialmente na necessidade de regenerações ativas mais freqüentes.
r
E de conhecimento pela U.S. 6.827.909 Bl aumentar a massa térmica de um substrato monolítico de fluxo direto revestindo-se uma zona à jusante do mesmo com um recobrimento selador mais espesso de forma que ele possa "armazenar" calor para condições operacionais que produzem menores temperaturas do gás de exaustão, mantendo assim a atividade de um catalisador carregado no substrato monolítico durante tais condições de temperatura. A zona à montante tem uma massa térmica relativamente menor, que permite que ela atinja a temperatura mais rapidamente. Entretanto, o recobrimento selador mais espesso pode aumentar indesejavelmente a contrapressão no sistema, tal como observado em EP 1379322.
Observamos recentemente um meio de aumentar seletivamente a massa de um substrato de filtro sem aumentar a contrapressão até o ponto observado em substratos de filtro de maiores massas, ou o uso de recobrimentos seladores mais espessos.
De acordo com um aspecto, a invenção fornece um substrato de filtro de partículas para um motor de combustão interna, substrato do filtro este que é revestido pelo menos em parte com um recobrimento selador, recobrimento selador este que compreende um material de densidade relativamente alta, com uma densidade de pelo menos 3,50 g/cm3.
A presente invenção fornece inúmeras vantagens muito úteis.
Uma primeira vantagem é que ela aumenta as opções de projetos do engenheiro especialista para equilibrar as preocupações antagônicas de maior massa térmica do filtro e porosidade do filtro a uma fração do custo de desenvolvimento e fabricação de um filtro com substrato sob medida, e sem os problemas decorrentes discutidos anteriormente. Revestindo o substrato do filtro com um recobrimento selador, a porosidade do substrato diminuirá. Entretanto, selecionar um tamanho de partícula apropriado para os materiais do recobrimento selador depende do tamanho de poros do substrato do filtro, o engenheiro especialista pode reduzir o entupimento dos poros e qualquer aumento substancial na contrapressão. Preferimos, por exemplo, usar um recobrimento selador com um tamanho de partícula D90 < 15 μηι, tal como < μιτι, por exemplo, < 5 μηι, para impedir entupimento dos poros do filtro.
Uma segunda vantagem da presente invenção é que o limite de massa de fuligem de um substrato de filtro pode ser aumentado. O limite de massa de fuligem é a massa de fuligem que pode ser aprisionada em um filtro antes da regeneração ativa ser necessária para regenerar o filtro. Se o limite de massa de fuligem for excedido em um filtro, a combustão da fuligem pode causar danos no filtro. Entretanto, com o aumento da massa térmica do filtro, pode-se aumentar a massa de fuligem que ele pode aprisionar no filtro antes de ser necessária regeneração ativa. Regeneração ativa menos freqüente leva a uma maior economia de combustível.
Uma terceira vantagem é que, em virtude de o material do recobrimento selador ser mais denso do que os materiais de recobrimento selador convencionais, é possível prover um recobrimento selador de espessura de revestimento mais normal com uma maior massa térmica. Ao permitir o uso de espessuras de revestimento mais normais, a invenção reduz ou evita problemas de contrapressão associados com o uso de revestimentos mais espessos em uma tentativa de aumentar a massa térmica.
Uma quarta vantagem é que, aumentando a massa do filtro, é menos provável que o filtro e, onde presente, o catalisador se danifique por rápidos aumentos em ΔΤ (ver equação (1) anterior).
O material de densidade relativamente alta para uso na presente invenção pode ser um óxido refratário selecionado do grupo que consiste em alumina alfa densificada, lantana densifícada, óxido de cério II densificado, óxido de cério III densificado e zircônia densificada. Propriedades comuns entre tais materiais são baixa área superficial, uma natureza refratária e uma consistência vítrea. Os materiais são também conhecidos como "fundidos". Zircônia fundida, por exemplo, tem uma densidade de 5,90 g/cm3, alumina alfa densificada, 3,97 g.cm-3, lantana densificada, 6,5 g/cm3 e céria densificada (óxido de cério II), 7,1 g/cm3. Qualquer material com uma densidade de pelo menos 3,50 g/cm3 tem aplicação neste aspecto da invenção. Materiais normalmente usados em recobrimentos seladores para componentes de sistemas de exaustão normalmente têm densidades aparentes < 1,00 g/cm3, por exemplo, 0,63 g/cm3 para alumina gama.
Filtros adequados para uso na presente invenção podem ser feitos de uma variedade de materiais cerâmicos em geral, incluindo carboneto de silício, nitreto de alumínio, nitreto de silício, titanato de alumínio, metal sinterizado, cordierita, mulita polucita, um termet tais como Al203/Fe, Al203/Ni ou B4C/Fe, ou qualquer combinação destes. Ele pode também ser um filtro de metal parcial tal como o tipo descrito em EP 1276549, ou um substrato compreendendo canais com caminhos de fluxo sinuosos tais como descritos em EP 1057519.
Em uma modalidade, substancialmente todo o comprimento L do substrato é revestido com o recobrimento selador compreendendo o material de densidade relativamente alta.
Para ilustrar os gradientes de temperatura que podem ser atingidos durante regeneração ativa, é feita referência à figura 1, que mostra uma representação de um modelo de computador de regeneração de CSF ativa durante um período de baixa vazão de gás de exaustão. Pode-se ver que a parte traseira do filtro voltada para o pé da figura atinge temperaturas muito altas e assim uma zona compreendendo a parte traseira do filtro seria mais adequada para ter uma maior massa térmica provida por um recobrimento selador de acordo com a presente invenção.
Portanto, em uma modalidade, um comprimento uniforme de até dois terços do comprimento total L do substrato a partir de uma primeira extremidade do substrato é revestida com o recobrimento selador compreendendo o material de densidade relativamente alta. Nesta última modalidade, uma zona de comprimento substancialmente uniforme de pelo menos um terço, tal como até dois terços, do comprimento total L do substrato a partir de uma segunda extremidade do substrato é revestida com um recobrimento selador compreendendo um material de densidade relativamente baixa com uma densidade de menos de 3,50 g.cm-3. Desejavelmente, não existe substancialmente nenhuma sobreposição entre a zona de material de densidade relativamente alta e a zona de material de densidade relativamente baixa.
Na prática, a extremidade do substrato do filtro revestida com o material de densidade relativamente baixa é disposta à montante. Este arranjo tem a vantagem de que a zona compreendendo o material de densidade relativamente baixa é mais facilmente aquecido de forma que o filtro como um todo pode atingir uma temperatura de desligamento para regeneração ativa mais fácil. O material de densidade relativamente alta na zona traseira (pelo menos um terço do comprimento L, tal como até dois terços do comprimento L) pode reter calor no substrato do filtro mais efetivamente durante períodos em que o filtro passa por temperaturas do gás de exaustão relativamente baixas. Isto tem a vantagem de que é necessário menos energia a fim de regenerar ativamente o filtro, isto é, queimar fuligem aprisionada no filtro, melhorando assim a economia de combustível no sistema. Além disso, uma vez que a massa do filtro na zona à jusante é aumentada, isto pode impedir danos no filtro causados pelo rápido aumento na temperatura (de acordo com a equação (1)).
Com referência adicional à figura 1, fica claro que a seção central do filtro tende atingir temperaturas mais altas do que as bordas do filtro. Portanto, em uma modalidade adicional, o recobrimento selador de massa térmica relativamente mais alta é revestido em uma zona axial do substrato, tanto ao longo de todo o comprimento do filtro quanto em uma porção do filtro que estende-se para frente da sua extremidade traseira em pelo menos um terço de todo o comprimento do filtro. O restante do filtro pode ser revestido com uma composição de recobrimento selador convencional.
Para ilustrar o fato de que o recobrimento selador contendo o material de densidade relativamente alta é capaz de aumentar a massa térmica em um revestimento sem aumentar necessariamente a espessura do revestimento, preparamos uma modalidade em que uma zona de dois terços do comprimento de um filtro de fluxo de parede cerâmica a partir de uma extremidade do mesmo foi revestida com um recobrimento selador a base de alumina convencional a 0,6 g/in3 (30 g/dm3), e o terço restante foi revestido com um recobrimento selador contendo zircônia fundida a 1,8 g/in"3 (90 g/dm3). As espessuras do revestimento foram consideradas similares.
Em uma modalidade zonada de acordo com a invenção, a zona contendo o material de recobrimento selador convencional pode ter um carregamento de recobrimento selador de 0,1-1,0 g/in3 (5 - 50 g/dm3) e a zona contendo o material de densidade relativamente alta pode ter um carregamento de recobrimento selador de <1,0 < 4,0 g/in3 (<50 < 200 g/dm3). O processo de revestimento pode ser realizado por métodos per se conhecidos, incluindo aqueles revelados em EP 1.064.094.
Substratos de filtros contendo um metal ou composto metálico cataliticamente ativo são conhecidos como filtros de fuligem catalisados de CSDs e, em uma modalidade, todo ou qualquer material de recobrimento selador suporta um metal ou composto metálico cataliticamente ativo, tal como um ou mais metais do grupo da platina, por exemplo, platina, paládio, ródio, rutênio e misturas de quaisquer dois ou mais destes. O material de densidade relativamente alta pode ou não agir como um suporte para o metal ou composto metálico cataliticamente ativo. Uma vez que ele não tem uma área superficial particularmente alta, em uma modalidade particular, ele não é usado como um suporte para o metal ou composto metálico particularmente ativo. Se o material de densidade relativamente alta não for usado como um suporte, o recobrimento selador pode conter pelo menos um material de recobrimento selador adicional para agir como um suporte. Tal pelo menos um material de recobrimento selador adicional pode ser um material de suporte de área superficial relativamente alta "convencional", tais como céria, titânia, céria-zircônia, alumina, sílica-alumina ou um zeólito.
De acordo com um segundo aspecto, a invenção fornece um sistema de exaustão para um motor de combustão interna limpo compreendendo um substrato do filtro de acordo com a invenção.
De acordo com um terceiro aspecto, a invenção fornece um aparelho compreendendo um motor de combustão interna de queima pobre e um sistema de exaustão de acordo com a invenção. Em uma modalidade, o motor de combustão interna de queima pobre é um motor a diesel (ignição por compressão).
De fato, em modalidades desta invenção compreendendo um componente catalisado para um sistema de exaustão de veículo, o material usado para revestir porções do substrato do componente pode agir como um suporte para qualquer catalisador presente. Alternativamente, os materiais usados para aumentar a massa térmica de porções do substrato podem agir como um suporte para qualquer catalisador presente. Além disso, um material adicional pode ser necessário para ajudar qualquer revestimento usado a aumentar a massa térmica de porções do substrato para ligar no substrato.
A fim de que a invenção possa ser mais completamente entendida, é feita referência aos desenhos seguintes, em que: A figura 1 é uma representação da distribuição de temperatura
em um CSF durante regeneração ativa durante um período de baixa vazão de gás de exaustão;
A figura 2 é um gráfico que mostra os resultados de queda de pressão para substratos DPF de 5,66 χ 6 polegadas (143,8 χ 152,4 mm) revestidos com uma massa conhecida de um revestimento CSF padrão e três vezes a massa de um revestimento CSF de alta densidade, medida em uma bancada de fluxo a vazões de gás de 600 m3/hora, em testes iniciais; e
A figura 3 é um gráfico da temperatura interna de um filtro de fuligem catalisado feita 300 mm da sua face traseira em função do tempo, mostrando o benefício de um material de recobrimento selador de alta densidade na redução de temperaturas de pico quando um motor a diesel retorna para marcha lenta durante uma regeneração do filtro ativa.
Referindo-se à figura 2, pode-se ver que o material de recobrimento selador de densidade relativamente alta não afeta de modo estatisticamente significativo a contrapressão em um CSF, comparado com um material de recobrimento selador de densidade "padrão".
A figura 3 mostra os resultados de um experimento realizado em um motor a diesel de 2,0 litros montado em bancada. Um filtro de fuligem de cordierita de 5,66 polegadas χ 6 polegadas (143,8 χ 152,4 mm) foi homogeneamente revestido com um recobrimento selador de zircônia fundida (D90 < 5 μπι) e homogeneamente impregnado com uma solução de sal de
3 3
platina a 50 g/ft (2.500 g/dm ) Pt depois de secagem e calcinação. Um filtro de fuligem catalisado de referência foi preparado de maneira idêntica (incluindo espessura de revestimento, etc.), mas, em vez de zircônia fundida, foi usada uma mistura de alumina e recobrimento selador de óxido misto de CeZrO2.
Os filtros de fuligem catalisados foram cada qual inseridos no sistema de exaustão da bancada - montado novamente e o motor funcionou em um ciclo determinado para atingir um carregamento de fuligem de 5,9 g/L. O motor então funcionou por um ciclo repetitivo incluindo uma fase de uso relativamente pesado para atingir temperaturas do gás de exaustão relativamente altas. A medida que a temperatura na traseira central do filtro (medida usando um termopar localizado 30 mm da face traseira do filtro) atingiu 400 0C em 150 segundos, o motor foi comutado para a operação pós- injeção, por meio do que hidrocarbonetos não queimados são emitidos de pelo menos um cilindro do motor, aumentando assim o teor de hidrocarbonetos no gás de exaustão. Os hidrocarbonetos não queimados são queimados no filtro catalisado, aumentando assim a temperatura do filtro, também para promover assim a combustão de fuligem mantida nele. Um procedimento como este para gerar ativamente filtros de fuligem catalisados é bem conhecido pelos versados na técnica. Por exemplo, uma freqüência típica de regeneração é cerca de cada 5.000 km de distância veicular percorrida.
A medida que o filtro atinge a temperatura visada para combustão de fuligem de 600 0C em aproximadamente 180 segundos, a velocidade de funcionamento do motor foi cortada para marcha lenta durante o resto do teste para simular um cenário de "pior das hipóteses" para regeneração de filtro ativa.
Pode-se ver que em aproximadamente 190 segundos a temperatura no filtro de fuligem catalisado depois de incluir o revestimento de referência atinge uma temperatura potencialmente danosa de aproximadamente 1.000 °C. Ao contrário, a temperatura de pico para o funcionamento de teste usando o recobrimento selador de zircônia fundida é 98 0C menos que para o revestimento de referência.
Todos os conteúdos de cada documento aqui citado estão aqui incorporados nas íntegras pela referência.

Claims (11)

1. Substrato de filtro de partículas para um motor de combustão interna, caracterizado pelo fato de que o substrato do filtro é revestido pelo menos em parte com um recobrimento selador, cujo recobrimento selador compreende um material de densidade relativamente alta com uma densidade de pelo menos 3,50 g/cm3.
2. Substrato de filtro de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material de densidade relativamente alta é selecionado do grupo que consiste em alumina alfa densificada, lantana densificada, óxido de cério II densificado, óxido de cério III densificado e zircônia densificada.
3. Substrato de filtro de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que substancialmente todo o comprimento L do substrato é revestido com o recobrimento selador compreendendo o material de densidade relativamente alta.
4. Substrato de filtro de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato de que uma zona de comprimento substancialmente uniforme de até dois terços do comprimento total L do substrato a partir de uma primeira extremidade do substrato é revestida com o recobrimento selador compreendendo o material de densidade relativamente alta.
5. Substrato de filtro de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que uma zona de comprimento substancialmente uniforme de pelo menos um terço do comprimento total L do substrato a partir de uma segunda extremidade do substrato é revestida com um recobrimento selador compreendendo um material de densidade relativamente baixa com uma densidade de menos de 3,50 g/cm3.
6. Substrato de filtro de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que todo ou qualquer recobrimento selador suporta um metal ou composto metálico cataliticamente ativo.
7. Substrato de filtro de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que somente o material de recobrimento selador de densidade relativamente baixa suporta um metal ou composto metálico cataliticamente ativo.
8. Substrato de filtro de acordo com a reivindicação 6 ou 7, caracterizado pelo fato de que o metal ou composto metálico cataliticamente ativo compreende um metal do grupo da platina.
9. Sistema de exaustão para um motor de combustão interna de queima pobre, caracterizado pelo fato de que compreende um substrato de filtro como definido em com qualquer uma das reivindicações anteriores.
10. Aparelho, caracterizado pelo fato de que compreende um motor de combustão interna de queima pobre e um sistema de exaustão como definido na reivindicação 9.
11. Aparelho de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o motor de combustão interna de queima pobre é um motor a diesel (ignição por compressão).
BRPI0716889-6A 2006-09-20 2007-07-02 Substrato de filtro de partículas para um motor de combustão interna, sistema de exaustão para um motor de combustão interna de queima pobre, e, aparelho BRPI0716889B1 (pt)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0618482.4 2006-09-20
GBGB0618482.4A GB0618482D0 (en) 2006-09-20 2006-09-20 Washcoated particulate filter substrate
PCT/GB2007/050371 WO2008035111A1 (en) 2006-09-20 2007-07-02 Washcoated particulate filter substrate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BRPI0716889A2 true BRPI0716889A2 (pt) 2013-02-26
BRPI0716889B1 BRPI0716889B1 (pt) 2018-04-03

Family

ID=37421280

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BRPI0716889-6A BRPI0716889B1 (pt) 2006-09-20 2007-07-02 Substrato de filtro de partículas para um motor de combustão interna, sistema de exaustão para um motor de combustão interna de queima pobre, e, aparelho

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8398925B2 (pt)
EP (2) EP2596845A1 (pt)
JP (2) JP5258768B2 (pt)
KR (1) KR101466087B1 (pt)
CN (1) CN101573167B (pt)
BR (1) BRPI0716889B1 (pt)
GB (1) GB0618482D0 (pt)
RU (1) RU2443459C2 (pt)
WO (1) WO2008035111A1 (pt)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2009132612A (ru) * 2007-01-31 2011-03-10 Басф Каталистс Ллк (Us) Газовые катализаторы, включающие пористую сотовидную стенку
US8114354B2 (en) * 2007-12-18 2012-02-14 Basf Corporation Catalyzed soot filter manufacture and systems
US8038954B2 (en) * 2008-02-14 2011-10-18 Basf Corporation CSF with low platinum/palladium ratios
GB0903262D0 (en) * 2009-02-26 2009-04-08 Johnson Matthey Plc Filter
GB0922194D0 (en) 2009-12-21 2010-02-03 Johnson Matthey Plc Improvements in emission control
US20140093442A1 (en) 2011-05-31 2014-04-03 Johnson Matthey Public Limited Company Dual Function Catalytic Filter
WO2014194229A1 (en) * 2013-05-31 2014-12-04 Johnson Matthey Public Limited Company Catalyzed filter for treating exhaust gas
GB2517034B (en) * 2013-05-31 2016-02-17 Johnson Matthey Plc Catalyzed filter for treating exhaust gas
EP3089810A1 (en) 2013-12-30 2016-11-09 Johnson Matthey Public Limited Company Selective catalytic reduction processes using doped cerias
GB2564333B (en) 2015-06-28 2019-12-04 Johnson Matthey Plc Catalytic wall-flow filter having a membrane
GB2544858B (en) 2015-09-29 2020-04-15 Johnson Matthey Plc Catalytic filter having a soot catalyst and an SCR catalyst
GB2558371B (en) 2016-10-28 2021-08-18 Johnson Matthey Plc Catalytic wall-flow filter with partial surface coating
US11105234B2 (en) * 2017-08-11 2021-08-31 Ford Global Technologies, Llc Particulate filters

Family Cites Families (37)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2764598A (en) * 1956-09-25 Chemical process
US2633475A (en) * 1950-01-10 1953-03-31 Standard Oil Dev Co Catalytic dehydrogenation of secondary alcohols to ketones
US2684951A (en) * 1950-10-11 1954-07-27 Standard Oil Dev Co Catalyst carrier
US2765283A (en) * 1951-10-01 1956-10-02 Jefferson Chem Co Inc Supported silver surface catalyst and process of producing same
US2982741A (en) * 1957-08-15 1961-05-02 David H Cleaver Catalyst manufacture
US3554929A (en) * 1967-06-08 1971-01-12 Du Pont High surface area alumina coatings on catalyst supports
DE10020170C1 (de) 2000-04-25 2001-09-06 Emitec Emissionstechnologie Verfahren zum Entfernen von Rußpartikeln aus einem Abgas und zugehöriges Auffangelement
US4902487A (en) 1988-05-13 1990-02-20 Johnson Matthey, Inc. Treatment of diesel exhaust gases
DE4008371A1 (de) * 1989-03-15 1990-09-20 Riken Kk Abgasreiniger und verfahren zum reinigen von abgasen
JP2854371B2 (ja) * 1989-03-15 1999-02-03 株式会社リケン 排ガス浄化材及び排ガス浄化方法
JPH0461934A (ja) * 1990-06-26 1992-02-27 Riken Corp 排ガス浄化材及びその製造方法
US5266548A (en) * 1992-08-31 1993-11-30 Norton Chemical Process Products Corp. Catalyst carrier
RU2059841C1 (ru) * 1993-08-24 1996-05-10 Малое предприятие "Технология" Фильтр для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания
JPH09155194A (ja) * 1995-10-05 1997-06-17 Riken Corp 炭化水素酸化触媒及びそれを用いた窒素酸化物分析法
JP3575139B2 (ja) * 1995-11-07 2004-10-13 日産自動車株式会社 ディーゼルエンジン用酸化触媒
JPH10202105A (ja) * 1997-01-22 1998-08-04 Toyota Motor Corp ディーゼル排ガス用酸化触媒
GB9805815D0 (en) * 1998-03-19 1998-05-13 Johnson Matthey Plc Manufacturing process
DE19820971A1 (de) 1998-05-12 1999-11-18 Emitec Emissionstechnologie Katalytischer Konverter, insbesondere für einen Dieselmotor oder einen Magermotor
JP2000167402A (ja) * 1998-12-09 2000-06-20 Daihatsu Motor Co Ltd 排気ガス浄化用触媒
FI107828B (fi) 1999-05-18 2001-10-15 Kemira Metalkat Oy Dieselmoottoreiden pakokaasujen puhdistusjärjestelmä ja menetelmä dieselmoottoreiden pakokaasujen puhdistamiseksi
JP2000354769A (ja) * 1999-06-15 2000-12-26 Suzuki Motor Corp 排気ガス浄化触媒の製造方法
DE10118327A1 (de) 2001-04-12 2002-10-17 Emitec Emissionstechnologie Abgassystem
US7138358B2 (en) 2001-11-13 2006-11-21 Sud-Chemie Inc. Catalyzed diesel particulate matter filter with improved thermal stability
EP1378289A3 (en) * 2002-04-18 2004-02-04 Ford Global Technologies, LLC, A subsidary of Ford Motor Company Platinum-group-metal free catalytic washcoats for particulate exhaust gas filter applications
US7574796B2 (en) * 2002-10-28 2009-08-18 Geo2 Technologies, Inc. Nonwoven composites and related products and methods
JP4269665B2 (ja) * 2002-11-27 2009-05-27 日産自動車株式会社 排ガス浄化用触媒の製造方法及び排ガス浄化用触媒
JP2004188819A (ja) * 2002-12-12 2004-07-08 Ngk Insulators Ltd ハニカム成形体の製造方法、及びハニカム構造体
GB0314243D0 (en) * 2003-06-18 2003-07-23 Johnson Matthey Plc Engine exhaust gas treatment
JP2005007259A (ja) 2003-06-18 2005-01-13 Babcock Hitachi Kk 酸化触媒担持ディーゼルパティキュレートフィルタの製法
JP4315762B2 (ja) * 2003-07-31 2009-08-19 富士フイルム株式会社 記録テープカートリッジ
JP4329467B2 (ja) * 2003-09-22 2009-09-09 トヨタ自動車株式会社 触媒担体及びその製造方法
US7132066B2 (en) * 2003-09-30 2006-11-07 Ngk Insulators, Ltd. Method for producing honeycomb structure and honeycomb structure
JP2005329318A (ja) * 2004-05-19 2005-12-02 Mazda Motor Corp ディーゼルパティキュレートフィルタ
JP2005344581A (ja) * 2004-06-02 2005-12-15 Hino Motors Ltd パティキュレートフィルタ
US7393386B2 (en) * 2004-10-06 2008-07-01 Fleetguard, Inc. Exhaust aftertreatment filter with residual stress control
JP2006298745A (ja) * 2005-03-24 2006-11-02 Ngk Insulators Ltd ハニカム構造体の製造方法及びハニカム構造体
GB0600130D0 (en) * 2006-01-06 2006-02-15 Johnson Matthey Plc Exhaust system comprising zoned oxidation catalyst

Also Published As

Publication number Publication date
EP2063976A1 (en) 2009-06-03
GB0618482D0 (en) 2006-11-01
JP6271859B2 (ja) 2018-01-31
JP2010504463A (ja) 2010-02-12
WO2008035111A1 (en) 2008-03-27
JP5258768B2 (ja) 2013-08-07
KR101466087B1 (ko) 2014-11-28
RU2443459C2 (ru) 2012-02-27
EP2063976B1 (en) 2014-04-02
RU2009114824A (ru) 2010-10-27
US20100170230A1 (en) 2010-07-08
JP2013215726A (ja) 2013-10-24
BRPI0716889B1 (pt) 2018-04-03
CN101573167A (zh) 2009-11-04
KR20090071604A (ko) 2009-07-01
EP2596845A1 (en) 2013-05-29
US8398925B2 (en) 2013-03-19
CN101573167B (zh) 2012-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
BRPI0716889A2 (pt) substrato de filtro de partÍculas para um motor de combustço interna, sistema de exaustço para um motor de combustço interna de queima pobre, e, aparelho
KR101319203B1 (ko) 구역이 나누어진 산화 촉매를 포함하는 배기 시스템
JP6441319B2 (ja) 圧縮点火機関のための電気加熱触媒
US8226914B2 (en) Catalyst system and use thereof
RU2618685C2 (ru) Система нейтрализации вредных выбросов для транспортных средств с бензиновыми двигателями
JP2022176975A (ja) 自動車用触媒後処理システム
JP4556587B2 (ja) 排気ガス浄化装置
BRPI1015175B1 (pt) compósito de catalisador de oxidação, e, método para tratar uma corrente de gás de escapamento.
JP2011092933A (ja) 内燃機関の排気ガスを清浄化する方法
JP5963202B2 (ja) 「停止−始動」圧縮点火内燃機関を備える車両用排気システム
JP3844350B2 (ja) 軽油燃焼用酸化触媒
JP2008036629A (ja) 内燃機関排気ガスの浄化方法
Punke et al. Catalyzed Soot Filters in Close Coupled Position for Passenger Vehicles
JP6916624B2 (ja) 排ガス浄化装置および排ガス浄化用触媒
Vora et al. Diesel Particulate Filter
JP2008069727A (ja) 排ガス浄化装置、排ガス浄化触媒用担体基材及び排ガス浄化触媒
Pattas et al. Comparative Assessment of DPFs of Different Materials: A Case Study on a Euro I Light Duty Truck
JP2016114334A (ja) 内燃機関の制御装置
Punke et al. Catalyzed Soot Filters in Close Coupled Position for Vehicles

Legal Events

Date Code Title Description
B07A Application suspended after technical examination (opinion) [chapter 7.1 patent gazette]
B09A Decision: intention to grant [chapter 9.1 patent gazette]
B16A Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette]
B21F Lapse acc. art. 78, item iv - on non-payment of the annual fees in time

Free format text: REFERENTE A 15A ANUIDADE.

B24J Lapse because of non-payment of annual fees (definitively: art 78 iv lpi, resolution 113/2013 art. 12)

Free format text: EM VIRTUDE DA EXTINCAO PUBLICADA NA RPI 2677 DE 26-04-2022 E CONSIDERANDO AUSENCIA DE MANIFESTACAO DENTRO DOS PRAZOS LEGAIS, INFORMO QUE CABE SER MANTIDA A EXTINCAO DA PATENTE E SEUS CERTIFICADOS, CONFORME O DISPOSTO NO ARTIGO 12, DA RESOLUCAO 113/2013.