CN109154220A

CN109154220A - 多孔陶瓷过滤器和过滤方法

Info

Publication number: CN109154220A
Application number: CN201780030908.9A
Authority: CN
Inventors: D·罗斯
Original assignee: Corning Inc
Current assignee: Corning Inc
Priority date: 2016-05-17
Filing date: 2017-05-17
Publication date: 2019-01-04
Also published as: US20200165947A1; ZA201807733B; MX2018014251A; EP3458689A1; EP3458689B1; JP2019522139A; WO2017201171A1

Abstract

本文揭示的微粒过滤系统包含燃料源、燃料燃烧器和多孔陶瓷结构，燃料源包含能够在燃烧之后产生灰的至少一种燃料添加剂。所得到的灰可以沉积在多孔陶瓷结构上，它的量足以改善结构在较短时间段或较短行驶距离上的过滤效率。本文还揭示了包含此类微粒过滤系统和方法用于对来自流体物流的微粒物质进行过滤的交通工具。本文还揭示了对微粒过滤器进行调节以改善初始过滤效率的方法。

Description

多孔陶瓷过滤器和过滤方法

相关申请的交叉参考

本申请要求2016年05月17日提交的美国临时申请系列第62/337,552号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。

技术领域

本公开一般地涉及微粒过滤器和从流体物流过滤微粒物质的方法。更具体来说，本公开涉及用于从发动机废气流去除微粒的多孔陶瓷过滤器。

背景技术

环境方面的问题促使全世界很多地方的人们履行对内燃机的排放要求。虽然已经使用催化转化器来消除废气中存在的许多污染物，但是通常还需要过滤器从废气流去除微粒物质。已经将壁流式微粒过滤器(例如多孔陶瓷蜂窝过滤器)用作发动机废气流的过滤器。但是，随着法律对汽车排放对环境影响的认识提高，排放法规正变得越来越严格。因此，存在对于改进的过滤器和过滤方法的需求。

发明内容

在各种实施方式中，本公开涉及微粒过滤系统，其包括：包含至少一种燃料添加剂的燃料源；与燃料源流体连接的燃料燃烧器；和与燃料燃烧器流体连接的多孔陶瓷结构，其中，使得来自燃料燃烧器的包含微粒物质的废气流配置成通过多孔陶瓷结构，其中，所述至少一种燃料添加剂包含至少一种无机组分，所述至少一种无机组分在燃烧之后产生灰，以及其中，所述至少一种燃料添加剂能够产生至少约10mg灰每升燃料燃烧，例如，至少约30mg或者至少约50mg灰每升燃料燃烧。

根据各种实施方式，燃料源可以包括柴油燃料或汽油燃料。燃料源的体积范围可以是例如约1升至约500升，例如，约30升至约150升。燃料源可以包括结合了至少一种燃料添加剂的燃料供给，相对于燃料供给的体积，燃料添加剂存在的体积比范围可以是约1:25至约1:500。在某些实施方式中，燃料添加剂包括至少一种无机组分，所述至少一种无机组分含有选自下组的至少一种元素：Si、Al、Sn、Zn、Ti、Ce、Fe、Ca、Mn、Mg、Pb、Sr、V、Y、Zr、Cr、Mo、W、Co、Cu、Sn、Pr，及其组合。

示例性多孔陶瓷结构可以包括陶瓷蜂窝体，其包含被多个多孔内壁分隔开的多个通道。由于燃料添加剂的燃烧所产生的灰可以沉积到多孔陶瓷结构的至少一部分表面上，例如，作为膜沉积到外表面或内通道表面上。在一些实施方式中，灰沉积的浓度是至少约10mg/L，例如，至少约30mg/L或者至少约50mg/L，基于多孔陶瓷结构的总体积计。在由于燃料添加剂的燃烧所产生的灰沉积之前，多孔陶瓷结构的初始灰浓度可以是约0mg/L，例如，是“干净的”过滤器。灰组分可以包括但不限于如下物质的氧化物、硫酸盐、碳酸盐、和/或磷酸盐：Si、Al、Zn、Ti、Ce、Fe、Ca、Mn、Mg、Pb、Sr、V、Y、Zr、Cr、Mo、W、Co、Cu、Sn、Pr，及其组合。根据各种实施方式，在灰沉积之前，多孔陶瓷结构可以涂覆至少一种催化剂。

本文还揭示了包含微粒过滤系统的交通工具。此类交通工具包含：用于对包含燃料添加剂的燃料(例如，柴油或汽油)(燃料源)进行燃烧的内燃机(燃料燃烧器)和用于对微粒物质进行过滤的多孔陶瓷结构。在一些实施方式中，燃料源可以包括供给到交通工具的初始燃料供给。在初始“磨合(break-in)”阶段之后(例如，行驶距离小于或等于约3000km或者发动机运行时间段小于约72小时之后)，可能在多孔陶瓷结构的至少一部分表面上形成包含至少约10mg/L灰的无机膜，例如，至少约30mg/L或至少约50mg/L，相对于多孔陶瓷结构的总体积计。在一些实施方式中，在小于或等于约3000km的磨合阶段之后(例如，约100km至约1000km)，多孔陶瓷结构的微粒数量过滤效率(PNFE)可以大于约80％，例如大于约90％。

还提供了对来自流体的微粒进行过滤的方法，该方法包括使得流体流动通过如本文所揭示的微粒过滤系统。本文还揭示了对微粒过滤器进行调节的方法，该方法包括：将多孔陶瓷结构放置成与燃料燃烧器流体连接；将包含至少一种燃料添加剂的燃料源供给到燃料燃烧器；使得燃料源燃烧；和使得来自燃料燃烧器的包含微粒物质的废气流通过多孔陶瓷结构，其中，所述至少一种燃料添加剂包含至少一种无机组分，所述至少一种无机组分能够在燃烧之后产生灰，以及其中，所述至少一种燃料添加剂能够产生至少约10mg灰每升燃料燃烧，例如，至少约30mg或者至少约50mg灰每升燃料燃烧。示例性方法可以包括在安装到交通工具中之后对多孔陶瓷结构进行调节，例如，在用于交通工具的初始燃料供给中包含至少一种燃料添加剂，或者在安装到交通工具中之前，对多孔陶瓷结构进行预调节。

本文还揭示了包含发动机和发动机尾气处理子系统(其包括过滤器)的交通工具系统，其中，过滤器包含的灰的灰负载是至少约10mg/L，基于过滤器的总体积计，灰包括燃料添加剂的无机残留物，以及其中，过滤器已经暴露于来自发动机的尾气持续小于72小时的发动机运行。本文还揭示了包含过滤器的废气过滤系统，过滤器包含的灰的灰负载是至少约10mg/L，基于过滤器的总体积计，灰包括燃料添加剂的无机残留物，其中，过滤器已经暴露于来自发动机的尾气持续小于72小时的发动机运行。本文还揭示了将过滤器提供给交通工具制造商或者提供给发动机尾气系统制造商的方法，该方法包括通过加速过滤器中的灰负载对过滤器进行调节。

在以下的详细描述中给出了本公开的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的方法而被认识。

应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都表示本文的各种实施方式，用来提供对于权利要求的性质和特性的总体理解或框架性理解。包括的附图提供了对本文的进一步的理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图以图示形式说明了本公开的各种实施方式，并与说明书一起用来解释本公开的原理和操作。

附图说明

当结合以下附图阅读时可以进一步理解如下具体实施方式，其中，只要有可能，相同的附图标记用于表示相同元件，以及：

图1A-B显示示例性多孔陶瓷蜂窝结构；

图2显示根据本公开各种实施方式的示例性微粒过滤系统；

图3显示包含根据本公开某些实施方式的微粒过滤系统的交通工具；

图4显示以不同行驶循环的交通工具中运行的示例性过滤器的过滤效率演变；

图5显示过滤效率与行驶距离的关系图；

图6显示过滤效率与消耗的燃料添加剂的体积的关系图；

图7显示示例性燃料添加剂的热重分析图；以及

图8显示过滤效率与消耗的具有不同灰含量的燃料添加剂的体积的关系图。

具体实施方式

过滤制品

在许多国家已经严格规定了汽油和柴油发动机的微粒数(PN)排放法规，并且为了符合现有和/或将来的环境法规，需要具有高PN过滤效率(PNFE)(例如约为70-90％PNFE)的柴油微粒过滤器(DPF)或汽油微粒过滤器(GPF)来成功地制造和销售交通工具。在过滤器的寿命过程中，可能自然地在过滤器上形成一层灰或烟炱，这可以随着时间推移改善过滤器的PNFE。这种膜的逐渐积累通常被称作“灰调节”，并且可能与用于发动机润滑的油中无机添加剂的燃烧相关，或者在某些情况下，与燃料供给的燃料承载的催化剂(FBC)的添加相关。但是，灰调节是较为缓慢的过程，在形成足够的膜之前，可能需要发动机运行数千公里。此外，不同发动机的润滑剂(油)的消耗是高度变化的，并且会是难以预测的。

在一些国家，在对交通工具进行认证测试或符合规定的限值测试之前，允许发动机具有最高至3000km的“磨合”期。考虑到初始磨合期的预期改进，原始设备制造商(OEM)可以应用“校正”发动机初始排放的演变因子(例如，当它以0km离开装配线时)。但是，如上文所述，不同交通工具和/或驾驶条件的油消耗会发生变化，从而难以预测过滤器在磨合期之后的最终PNFE，即使对于同一批次和型号的交通工具也是如此。

绕过灰调节期的一种替代解决方案是制造具有初始高PNFE的过滤器。具有高的初始PNFE的过滤器通常采用更厚的内壁(或网络)和/或具有更小孔隙。但是，此类过滤器设计对于穿过过滤器的压降可能具有负面影响和/或可能干扰过滤器的催化剂涂层。

本文所揭示的过滤制品可以包括本领域已知的用于从流体物流(例如，交通工具废气流)去除颗粒的任意制品。例如，流体物流可以包括气体、蒸汽或液体，以及微粒可以包括流体中的独立相，例如，气流或液流中的固体微粒，或者气流中的液滴等。因而，微粒可以包括烟炱、灰、灰尘、雾化液体以及任何给定流体中存在的任意其他各种微粒污染物。如在本文所用，术语“烟炱”旨在表示在内燃过程中，由于烃类不完全燃烧所导致的碳颗粒。术语“灰”旨在表示不可燃烧材料，例如，各种石油产品中可能存在的无机或金属材料，例如润滑剂和燃料承载的催化剂(FBC)。

在一些实施方式中，过滤制品可以包括多孔陶瓷结构。本文所揭示的“多孔”陶瓷可以包括孔隙度至少约40％(例如，约45％、50％、55％、60％、65％、70％、75％、80％、85％或更大)的任意陶瓷结构。多孔陶瓷结构的形状、尺寸、孔尺寸、孔分布和/或孔数量没有限制。例如，多孔陶瓷结构可以具有任意所需的三维形状，例如，具有任何合适的宽度、长度、高度和/或直径的立方体、块体、金字塔形、圆柱体、或者球体等。在各种实施方式中，多孔陶瓷结构可以形成为单体结构，例如，经由挤出和/或模制技术。本领域技术人员熟悉用来形成此类单体结构的各种技术。

多孔陶瓷结构还可具有任意各种构造和设计，包括但不限于：流通式单体结构、壁流式单体结构、或者部分流通式单体结构。示例性流动式单体件包括如下任意结构，其包含通道、多孔网络、或者流体可以流动通过其从结构的一端到另一端的其他通路。示例性壁流式单体件包括例如如下任意单体结构，其包括通道或多孔网络或者其它通路，其可以在结构的相对端开放或者堵住，从而当流体从结构的一端流到另一端时，引导流体流动通过通道壁。示例性部分流通式单体件可以包括壁流式单体件与流通式单体件的任意组合，例如，一些通道或通路的两端都打开，以允许流体在没有堵塞的情况下流动通过通道。

在某些实施方式中，多孔陶瓷结构可以具有蜂窝形状，例如，包含多个平行通道或孔道。蜂窝构造的孔道形貌常被用于进行过滤，这是由于它的每单位体积的高表面积增加了微粒物质的沉积。如图1A显示包含多个通道105的此类蜂窝结构100。图1B显示图1A的蜂窝100沿其x轴的部分横截面图。如横截面图所示，蜂窝结构100可以包括多个内壁110，它们分开并限定了所述多个通道105。此外，如图1B所示，一个或多个通道105可以包括堵塞物115，其可以用于引导或增加通过内通道壁110的流体流动。

当然，图1A-B所示的蜂窝结构仅仅是示例性的，并不旨在以任何方式对所附的权利要求进行限制。例如，虽然显示蜂窝体100(在例如垂直于y轴的平面中)具有基本六边形横截面的通道105，但是要理解的是，通道可以具有任意合适的几何形貌，例如，圆形、正方形、三角形、矩形或者正弦横截面，或其任意组合。此外，虽然显示蜂窝体100是基本圆柱形形状，但是要理解的是，此类形状仅仅是示例性的，并且多孔陶瓷结构可以具有任意各种形状，包括但不限于：球形、椭圆形、金字塔形、立方体、或者块体形状等。此外，虽然显示了具体的通道105包含堵塞物115，但是要理解的是，堵塞物可以以任意给定方式进行布置，例如交替方式或者任意其他构造，只要对于所需的流体流动式样和/或压降是合适的即可。

通过每平方英寸表面积的孔道(或通道)数以及内壁厚度(10^-3英寸)对蜂窝过滤器进行描述。因此，包含300个孔道/英寸²和0.008英寸壁厚的蜂窝体会被标记为300/8蜂窝体，等等。示例性蜂窝体可以包含约100至约500个孔道/英寸²(15.5-77.5个孔道/cm²)，例如，约150至约400个孔道/英寸²(23.25-62个孔道/cm²)，或者约200至约300个孔道/英寸²(31-46.5个孔道/cm²)，包括其间的所有范围和子范围。根据其他实施方式，内壁厚度范围可以是约0.005至约0.02英寸(127-508微米)，例如，约0.006至约0.015英寸(152-381微米)，约0.007至约0.012英寸(177-305微米)，或者约0.008至约0.01英寸(203-254微米)，例如，约为5x 10^-3、6x 10^-3、7x 10^-3、8x 10^-3、9x 10^-3、10x 10^-3、12x 10^-3、14x 10^-3、16x 10^-3、18x 10^-3、或20x 10^-3英寸，包括其间的所有范围和子范围。

典型的蜂窝过滤器长度和/或直径范围可以是从1英寸至数英寸，例如，约1英寸至约12英寸(2.54-30.48cm)，约2英寸至约11英寸(5.08-27.94cm)，约3英寸至约10英寸(7.62-25.4cm)，约4英寸至约9英寸(10.16-22.86cm)，约5英寸至约8英寸(12.7-20.32cm)，或者约6英寸至约7英寸(15.24-17.78cm)，包括其间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，此类蜂窝体的总体积可以是如下范围：约0.1L至约20L，例如，约0.5L至约18L，约1L至约16L，约2L至约14L，约3L至约12L，约4L至约10L，或者约5L至约8L，包括其间的所有范围和子范围。

示例性多孔陶瓷结构的组成可以按需发生变化，并且可以包含例如适用于使用DPF或GPF的任意组成。示例性材料包括各种多孔陶瓷，包括但不限于：堇青石、碳化硅、氮化硅、钛酸铝、锂霞石、铝酸钙、磷酸锆、和锂辉石等。在某些实施方式中，过滤器可以包含：形成过滤器的多孔外表面的外表皮，和包括限定了多孔微结构(例如，多个通道)的壁的内芯。形成外表皮和内壁的材料可以是相同或不同的，以及在一些实施方式中，外表皮的厚度可以不同于内壁厚。在一些实施方式中，外表皮的孔隙度可以不同于内壁，例如，可以由不同材料制造，或者可以由具有较高或较低孔隙度的相同材料制造。在各种示例性实施方式中，表皮可以与蜂窝体的芯一起挤出和/或模塑。在其它示例性实施方式中，表皮可以是包在芯的外侧的独立结构，并且与芯一起进行烧制以产生陶瓷结构。

如上文所述，合适的多孔陶瓷结构可以包括流通式、壁流式、或者部分壁流式构造。例如，可以通过堵住延伸通过结构的一个或多个通路(通道)来实现壁流式或部分壁流式。例如，可以用堵塞物在相对端堵住交替的通道，以促进流体流动通过多孔内壁结构。端部堵住的通道内积累的压力可以迫使流体通过多孔壁到达没有被堵住的通道，从而流体中的任意微粒物质被壁俘获，同时流体配置成未受阻地流动通过壁。堵塞物可以由任意合适的材料制造，并且可以包括例如：陶瓷(例如，堇青石、钛酸铝、铝酸钙等)与粘合剂、填料和/或溶剂(例如，纤维、二氧化硅溶胶、甲基纤维素、水等)的混合物。在某些实施方式中，可以通过加热来固化堵塞物。

根据某些非限制性实施方式，多孔陶瓷结构的中值孔径(d₅₀)可以小于约30微米，例如，约8微米至约30微米，约10微米至约25微米，或者约15微米至约20微米，包括其间的所有范围和子范围，例如，约8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、或30微米。例如，d₅₀值可以是约12微米至约23微米，例如，约13微米至约22微米，约14微米至约21微米，约15微米至约20微米，约16微米至约19微米，或者约17微米至约18微米，包括其间的所有范围和子范围。此外，在一些实施方式中，可能希望限制陶瓷结构中较大的孔的数量，例如，使得大于30微米的孔占小于约10％的总孔隙度(d₉₀＝30微米)。例如，大于30微米的孔可以占小于约8％、小于约5％、或者小于约2％的总孔隙度。在各种实施方式中，d₉₀值可以是约20微米至约50微米，例如，约25微米至约40微米，或者约30微米至约35微米，包括其间的所有范围和子范围。类似地，根据某些实施方式中，可能希望限制陶瓷结构中较小的孔的数量，例如，使得小于5微米的孔占小于约10％的总孔隙度(d₁₀＝5微米)。例如，小于5微米的孔可以占小于约8％、小于约5％、或者小于约2％的总孔隙度。在各种实施方式中，d₁₀值可以是约3微米至约15微米，例如，约4微米至约14微米，约5微米至约12微米，约6微米至约11微米，约7微米至约10微米，或者约8微米至约9微米，包括其间的所有范围和子范围。

在一些实施方式中，本文所揭示的多孔陶瓷结构可以在结构的一个或多个表面上(例如，结构的内壁上和/或外表面上(例如，表皮上))包含催化剂修补基面涂层。合适的修补基面涂层可以包括选自铂族金属的一种或多种催化剂，例如，Pt、Pd、Rh、Ir等。这些金属可以单独使用，或者与稀土氧化物(例如，CeO₂和ZrO₃等)结合使用。

过滤系统

本文揭示的微粒过滤系统包括：包含至少一种燃料添加剂的燃料源；与燃料源流体连接的燃料燃烧器；和与燃料燃烧器流体连接的多孔陶瓷结构，其中，使得来自燃料燃烧器的包含微粒物质的废气流配置成通过多孔陶瓷结构，其中，所述至少一种燃料添加剂包含至少一种无机组分，所述至少一种无机组分在燃烧之后产生灰，以及其中，所述至少一种燃料添加剂能够产生至少约10mg灰每升燃料燃烧，例如，至少约30mg、至少约50mg或者甚至最高至约2000mg灰每升燃料燃烧。

如图2所示，可以通过例如管道225的方式，将包含(未示出的)至少一种燃料添加剂的燃料源220放置成与燃料燃烧器230流体连接。燃料源220可以通过管道225的方式流入燃料燃烧器230中，在其中发生燃烧，例如，产生热和/或能量。燃料燃烧器可以通过例如管道235的方式与多孔陶瓷结构200流体连通。来自燃料燃烧器230的废气流240可以包含微粒物质245，并且可以进入多孔陶瓷结构200进行过滤。包含减少量的微粒物质245的纯化物流250接着会流出多孔陶瓷结构200，例如，进入周围气氛。

例如，示例性燃料源220可以包含液体燃料，诸如柴油或汽油、天然气、生物燃料，及其组合。在某些非限制性实施方式中，燃料源220可以包括柴油或汽油燃料，例如，常规用于对交通工具进行供能的能源。如本文所用，术语“燃料”旨在可互换地表示任意等级的柴油燃料和汽油燃料这两种。要注意的是，对于各种发动机，油也可能与燃料源一起燃烧，例如，用于对发动机进行润滑的油可能与汽油或柴油一起燃烧。但是，如本文所用的“燃料添加剂”并不旨在表示添加到润滑油的组分，相反地，表示添加到燃料源以产生交通工具的驱动力(或者任意其他装置或设备的能量)的组分。在一些实施方式中，按照需求，可以向油添加独立的添加剂，或者可以完全省略此类添加剂。

例如，可以在燃料储器(例如，交通工具中的气罐)中装纳燃料源。根据各种实施方式，燃料源220的体积可以是如下范围：约1L至约500L，例如，约5L至约400L，约10L至约300L，约20L至约250L，约30L至约200L，约40L至约150L，或者约50L至约100L，包括其间的所有范围和子范围。例如，燃料源体积可以对应于交通工具燃料罐的体积，例如，约30升至约150升，例如，约40升至约140升，约50升至约130升，约60升至约120升，约70升至约110升，或者约80升至约100升，包括其间的所有范围和子范围。在其他实施方式中，燃料源220可以对应于交通工具的初始燃料供给，例如，添加到交通工具用于发动机燃烧的第一罐气。

燃料源220可以包含至少一种燃料添加剂，例如，一种或多种添加剂，其包含在燃烧之后产生灰的至少一种无机组分。例如，灰可以包括不可燃烧无机组分，其可以是氧化物、硫酸盐、碳酸盐、或磷酸盐的形式等。示例性燃料添加剂可以包括以下至少一种金属元素，包括但不限于：Si、Al、Sn、Zn、Ti、Ce、Fe、Ca、Mn、Mg、Pb、Sr、V、Y、Zr、Cr、Mo、W、Co、Cu、Sn、Pr，或其组合，例如，金属或者它们的氧化物、氢氧化物、盐和/或水合物。因而，由此类添加剂所得到的灰可以包含如下至少一种：Si、Al、Sn、Zn、Ti、Ce、Fe、Ca、Mn、Mg、Pb、Sr、V、Y、Zr、Cr、Mo、W、Co、Cu、Sn、Pr的氧化物、硫酸盐、碳酸盐和/或磷酸盐，或其组合。在某些实施方式中，燃料添加剂可以包括燃料承载的催化剂(FBC)。市售可得的燃料添加剂的非限制性例子是EOLYS^TM 176，其是异链烷烃溶剂中的铈和铁氧化物的混合物。

根据各种实施方式，在燃料源中存在的所述至少一种燃料添加剂的量可足以产生至少约10mg灰每升燃料燃烧。例如，示例性燃料添加剂浓度可以产生约10mg至约2000mg灰每升燃料燃烧，例如，约30mg至约1800mg，约40mg至约1500mg，约50mg至约1200mg，约100mg至约1000mg，约150mg至约750mg，约200mg至约500mg，约250mg至约400mg，或者约300mg至约350mg灰每升燃料燃烧。在某些实施方式中，燃料添加剂可以产生大于约10mg，例如，大于约30mg或者大于约50mg灰每升燃料燃烧。根据其他实施方式，燃料源220可以包括燃料供给(例如，柴油或汽油)和至少一种燃料添加剂的混合物。所述至少一种燃料添加剂与燃料供给之间的非限制性示例性体积比可以是约1:25至约1:500，例如，约1:50至约1:400，约1:75至约1:300，或者约1:100至约1:200，包括其间的所有范围和子范围。

出于过滤器再生的目的，已经向燃料添加较低浓度的燃料承载的催化剂(FBC)，例如EOLYS^TM 176。但是，FBC通常以低浓度添加到燃料源，例如，只需要降低过滤器中俘获的微粒物质的燃烧温度那么多即可，从而使其更容易被燃烧掉，而没有以可感知的方式增加过滤器上已经存在的烟炱/灰负载。例如，柴油微粒物质可以在高于600℃的温度燃烧，通过添加少量FBC，这可以被降低到约350-400℃。例如，相对于燃料源体积，示例性FBC浓度包括小于1:1000的体积比(例如，1:1500或1:2000)，并且产生少于10mg灰每升燃料燃烧。此外，可以向燃料源添加FBC，从而对已经负载了微粒物质并且需要进行再生的“不干净的”过滤器进行处理，例如，灰浓度大于约0g/L。相反地，本文所述的燃料添加剂可以被添加到初始燃料供给，例如，为了在灰浓度约为0g/L的“干净的”微粒过滤器上提供初始灰沉积，从而快速地改进过滤器的初始PNFE。

在某些实施方式中，所述至少一种燃料添加剂存在的量足以在多孔陶瓷结构的至少一部分表面上产生至少约10mg/L的灰，这是相对于多孔陶瓷结构的总体积测得的。例如，多孔陶瓷结构中和/或多孔陶瓷结构上沉积的示例性灰浓度可以是：大于约10mg/L至约1g/L，例如，约30mg/L至约0.9g/L、约40mg/L至约0.8g/L、约50mg/L至约0.7g/L、约0.1g/L至约0.6g/L、约0.2g/L至约0.5g/L、或者约0.3g/L至约0.4g/L，包括其间的所有范围和子范围。在某些实施方式中，沉积的灰浓度可以大于约1g/L，例如，大于约2g/L，大于3g/L，大于4g/L，或者大于5g/L，包括其间的所有范围和子范围。

术语“表面”在本文中用于表示陶瓷结构的任意外表面或内表面，包括但不限于：通过外结构壁或表皮以及内部微结构或内多孔壁上的孔和/通道或形成的任意表面。例如，可以在多孔陶瓷结构的至少一部分的多孔内壁表面上沉积包括无机颗粒的膜。在一些实施方式中，膜可以是连续、不连续或半连续的。在其他实施方式中，膜可以覆盖或者部分覆盖陶瓷结构中的至少一部分的孔。例如，无机膜可以覆盖外壁表面上的孔，例如，孔“开口”，或者可以经由一个或多个孔“颈”延伸进入陶瓷微结构中。因而，沉积的灰可以覆盖一个或多个孔开口和/或内衬了一个或多个孔通道，从而增加了过滤器的过滤效率，使得在流体流动通过多孔陶瓷结构期间，可以俘获的微粒量增加。

流动通过多孔陶瓷结构的流体可以包括例如来自燃料燃烧器230的废气流。示例性燃料燃烧器可以包括但不限于内燃机或其任意部件。例如，可以将多孔陶瓷结构安装在交通工具中，位于发动机的下游或者在发动机自身中，与燃料燃烧组件流体连通，从而由于燃料源燃烧所产生的废气流被配置成通过多孔陶瓷结构。在非限制性实施方式中，通过多孔陶瓷结构的流体物流流速可以是约0.1L/小时至约25L/小时，约0.25L/小时至约20L/小时，约0.5L/小时至约15L/小时，约1L/小时至约10L/小时，约2L/小时至约5L/小时，或者约3L/小时至约4L/小时，包括其间的所有范围和子范围。

根据各种实施方式，燃料燃烧器230可以不是交通工具组件，以及燃料源220可以是除了交通工具燃料供给之外的那些。例如，在一些实施方式中，可以在安装到交通工具中之前，对多孔陶瓷结构200进行预调节。在一些实施方式中，多孔陶瓷结构200可以首先放置成与预调节燃料燃烧器流体连通，所述预调节燃料燃烧器对包含所述至少一种燃料添加剂的燃料源进行燃烧。在足够的燃烧时间段之后，例如，在已经实现所需的灰浓度和/或过滤效率(例如，本文所揭示的示例性水平)之后，可以将经过预调节的过滤器后续安装到交通工具中。因此，多孔陶瓷结构可以被安装到交通工具中作为初始灰浓度约为0mg/L的“干净的”过滤器，或者作为初始灰浓度至少约10mg/L或更高(例如，至少约30mg/L或至少约50mg/L)的“经过预调节的”过滤器。在某些实施方式中，可以在安装到交通工具中之后，对“干净的”过滤器进行调节，例如，如本文所述，暴露于来自对燃料源进行燃烧的发动机的废气。在某些实施方式中，可以在发动机运行的约72小时内对过滤器进行调节。

交通工具

本公开还涉及包含本文所揭示的微粒过滤系统的交通工具。参见图3，在一些实施方式中，交通工具可以包括用于接收燃料320的燃料入口355，所述燃料320包含燃料添加剂(燃料流动如实心箭头所示)。燃料320可以储存在燃料罐360中，之后注入到内燃机330中并进行燃烧。然后，离开发动机330的废气流340(虚线箭头所示)会流动通过多孔陶瓷结构300，对微粒物质进行过滤，之后通过例如排气管365离开交通工具。当然，虽然图3可能显示的是乘用车(例如，轿车或卡车)，但是本文所揭示的微粒过滤系统也可以安装到任意其他移动的交通工具中，例如，商用交通工具(例如，半卡车、送货卡车和/或施工卡车)、军用交通工具、火车、船、飞机、或者任意其他类似的移动交通工具，它们可以具有或者不具有规范排放。此外，虽然图3显示的发动机330和多孔陶瓷结构300是分开的组件，但是内燃机也可以同时包含燃料燃烧器和陶瓷结构，例如，燃料燃烧发动机子组件和废气过滤发动机子组件。

根据其他实施方式，燃料320可以包括初始燃料供给，例如，具有预定量的燃料添加剂的第一气罐。在其他实施方式中，在包含燃料添加剂的初始燃料供给燃烧之后，后续的燃料供给可以不含或者基本不含燃料添加剂。或者，后续燃料供给可以包含较低浓度的燃料添加剂，例如，浓度足以用于过滤器再生，例如，小于约25ppm或者甚至小于约10ppm，或者产生小于10mg灰每升燃料燃烧的浓度。

在某些非限制性实施方式中，包含本文所揭示的微粒过滤系统的交通工具在初始“磨合”期之后(例如，在驾驶距离小于或等于约3000km之后)的PNFE大于约80％。例如，在行驶距离是约100km至约3000km之后，例如，约200km至约2500km，约300km至约2000km，约400km至约1500km，约500km至约1000km，约600km至约900km，或者约700km至约800km(包括其间的所有范围和子范围)之后，PNFE可以大于约80％。在一些实施方式中，在此类行驶距离之后，PNFE可以大于约85％、大于约90％、大于约92％、大于约95％、大于约97％、大于约98％、或者大于约99％，包括其间的所有范围和子范围。

不希望受限于理论，相信在低于3000km的行驶距离的过滤效率的改进可能是由于灰在多孔陶瓷结构的至少一部分的表面上的快速沉积所导致的。例如，灰沉积到结构上或者沉积到结构中的速率可以是至少约10mg灰每升燃料燃烧，例如，至少约30mg、至少约50mg、或是甚至高至约2000mg灰每升燃料燃烧。在一些实施方式中，在行驶距离小于或等于约3000km(例如，约100km至约3000km)之后，可以在多孔陶瓷结构的至少一部分表面上沉积至少约10mg/L的灰，例如，至少约30mg/L或至少约50mg/L，其中，浓度是相对于多孔陶瓷结构的总体积计。例如，在初始3000km的行驶期间，示例性灰负载浓度可以是大于约10mg/L至约1g/L或更大，例如最高至约5g/L。

在非限制性实施方式中，灰可以沉积在多孔陶瓷结构的表面上，形成厚度约20微米或更小的无机膜，例如，约10nm至约15微米、约100nm至约12微米、约200nm至约10微米、约300nm至约8微米、约400nm至约6微米、约500nm至约5微米、约600nm至约4微米、约700nm至约3微米、约800nm至约2微米、或者约900nm至约1微米，包括其间的所有范围和子范围。在各种实施方式中，无机膜的孔隙度可以大于或等于约70％，例如，大于约75％、80％、85％、90％、95％或更大，包括其间的所有范围和子范围，例如，约70％至约95％。

包含本文所揭示的微粒过滤系统的交通工具相比于包含现有技术过滤系统的交通工具可以展现出一个或多个优势。例如，图4显示采用新欧洲行驶循环(NEDC)或世界协调轻型交通工具测试程序(WLTP)，具有不同直径且安装在不同燃烧汽油的交通工具中的现有技术过滤器的PNFE演变。曲线A表示装有5.2"直径300/8GCHP过滤器的交通工具，运行的是WLTP。曲线B表示装有5.66"直径300/8GCHP过滤器的交通工具，运行的是WLTP。曲线C表示装有与曲线B相同过滤器的交通工具，但是运行的是NEDC。从图可以明显看出，直到交通工具行驶明显距离(例如，大于3000km或者甚至大于6000km)之前，此类现有技术过滤系统无法展现出PNFE的明显改善。取决于交通工具和行驶循环，一些过滤器甚至可能无法达到80％的PNFE。由此，没有采用本文所揭示的燃料添加剂并且作为替代可能依赖于来自发动机油中的无机组分的灰沉积积累的现有技术过滤系统不但无法实现特定的PNFE水平也无法如此可靠或者以可预测的方式运行。相反地，本文所揭示的微粒过滤系统可以同时实现更高的PNFE并且这是更为可靠的，这是由于汽油燃烧更可预测特性以及能够更为准确地计算来自燃烧添加剂所得到的灰沉积的能力所导致的。

在一些实施方式中，本文所揭示的微粒过滤系统相比于类似的过滤系统可以展现出至少约5％的PNFE改进，所述类似的过滤系统以相同的驾驶循环在相似的交通工具中运行，但是作为替代，包含未经调节的多孔陶瓷结构(例如，除了不含如本文所揭示的燃料源中的燃料添加剂之外，所有其他条件和特性都是相同的)。例如，相比于现有技术过滤系统，本文所揭示的过滤系统可以展现出约5％至约20％的PNFE改进(例如，约5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％，或者其间的任意范围或子范围)。在一些实施方式中，可以在约3000km或更小的里程数，例如1000km或更小，例如约10km至约1000km、约20km至约500km、约50km至约300km、或者约100km至约200km(包括其间的所有范围和子范围)展现出这种PNFE改进。在其他实施方式中，PNFE改进可以是不限制行驶距离的整体改进。

本文所揭示的过滤系统还可以提供改进的过滤效率，同时还展现出较低的初始压降。如本文所用，术语“压降”表示当流体流动通过多孔陶瓷结构，从入口端到出口端时，所产生的压降。本文所提供的压降值指的是过滤器的“初始”压降，例如，在其变得负载微粒之前第一次通过过滤器。要理解的是，随着过滤器的微粒物质的负载变得逐渐增加，过滤器上的压降自然倾向于增加。在一些实施方式中，多孔陶瓷结构的压降可以是约0.1kPa至约100kPa，例如约0.5kPa至约50kPa、约1kPa至约40kPa、约5kPa至约30kPa、或者约10kPa至约20kPa。根据其他实施方式，压降可以小于约50kPa，例如，小于约40kPa、小于约30kPa、小于约20kPa、或者小于约10kPa，例如，约10kPa至约50kPa，包括其间的所有范围和子范围。例如，相比于现有技术过滤系统，本文所揭示的过滤系统可以展现出约1％至约30％的压降改进(例如，约1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％、20％、21％、22％、23％、24％、25％、26％、27％、28％、29％、30％，或者其间的任意范围或子范围)。

此外，由于存在较薄的无机层或膜，还可以降低由于烟炱颗粒沉积所导致的压降。例如，因为沉积的灰颗粒可以渗透深入多孔陶瓷结构中，这可能可以防止烟炱颗粒后续沉淀到一些微结构部分中。由此，可以降低或消除“膝效应”(指的是在较低烟炱负载时不成比例的高流动阻力增加)，否则的话可能会观察到烟炱负载的压降。

方法

本文还揭示了对来自流体的微粒进行过滤的方法，该方法包括使得流体流动通过如本文所揭示的微粒过滤系统。本文还揭示了对微粒过滤器进行调节的方法，该方法包括：将多孔陶瓷结构放置成与燃料燃烧器流体连接；将包含至少一种燃料添加剂的燃料源供给到燃料燃烧器；使得燃料源燃烧；和使得来自燃料燃烧器的包含微粒物质的废气流通过多孔陶瓷结构，其中，所述至少一种燃料添加剂包含至少一种无机组分，所述至少一种无机组分能够在燃烧之后产生灰，以及其中，所述至少一种燃料添加剂能够产生至少约10mg灰每升燃料燃烧，例如，至少约30mg、至少约50mg、或者甚至最高至2000mg灰每升燃料燃烧。

如本文所用，术语“流体连接”旨在表示所描述的流体可以自由地流入所描述的组件中，或者流体可以自由地在所描述的两个组件之间流动。例如，与燃烧燃烧器流体连接的燃料源可以自由地流动，例如，通过导管、管道、管或者其他合适的组件流入燃料燃烧器中进行燃烧。类似地，离开与多孔陶瓷结构流体连接的燃料燃烧器的废气流可以自由地流动，例如，通过导管、管道、管或者其他合适的组件流入多孔结构中进行过滤。

如上文详细所述，微粒过滤器(例如，多孔陶瓷结构)可以在安装到交通工具中之后或者在安装之前进行调节。例如，示例性调节方法可以包括：将多孔陶瓷结构安装到交通工具中；在交通工具的初始燃料供给中包含至少一种燃料添加剂；使得燃料供给燃烧以产生灰；以及使得来自发动机的废气流流动通过多孔陶瓷结构，从而在结构的一个或多个表面上沉积灰。在此类实施方式中，可以在交通工具中安装“干净的”过滤器(例如，灰浓度约为0mg/L)，后续进行调节，从而在较短行驶距离(例如，<3000km和/或发动机运行<72小时)实现所需的灰浓度(例如，>10mg/L)和PNFE。例如，可以向交通工具的初始燃料供给添加至少一种燃料添加剂。

在各种实施方式中，可以通过如下方式对过滤器进行调节：暴露于来自发动机的废气持续小于约72小时的发动机运行，例如，小于约60小时、小于约48小时、小于约36小时、小于约24小时、或者小于约12小时，包括其间的所有范围和子范围，例如，约12至约72小时。如本文所用，“发动机运行”旨在包括产生废气的任何操作，包括空转、以任意速度行驶等。由此经过调节的过滤器(例如，在暴露于发动机废气持续小于约72小时之后)可以具有至少约10mg/L的灰负载，例如，至少约30mg/L、或者至少约50mg/L，基于过滤器的总体积计。在某些实施方式中，过滤器可以调整成相比于交通工具的正常运行过程中的“自然”灰负载具有“加速”灰负载率。

或者，在安装到交通工具中之前，多孔陶瓷结构可以经过预调节，例如，经由使得至少一种燃料添加剂燃烧并使得包含所得到的灰颗粒的废气流通过多孔陶瓷结构，直到实现所需的灰浓度水平。在这些实施方式中，可以将“经过预调节的”过滤器安装到交通工具中(例如，灰浓度>10mg/L)并且可以立即展现出所需的PNFE。例如，可以不向交通工具的初始燃料供给添加燃料添加剂，或者在一些实施方式中，可以出于过滤器再生目的添加较少量的燃料添加剂。

在某些实施方式中，本文所揭示的调节方法还可包括用至少一种催化剂对多孔陶瓷结构进行修补基面涂覆。示例性催化剂可以包括一种或多种铂族金属(例如，Pt、Pd、Rh、Ir)，其任选地结合有一种或多种稀土氧化物(例如，CeO₂或ZrO₃)。本领域技术人员能够选择合适的催化剂以及催化剂浓度，并且采用本领域已知的任意方法将此类催化剂施涂到多孔陶瓷结构的一个或多个表面。根据非限制性实施方式，在沉积灰颗粒之前进行修补基面涂覆步骤可能是有利的，从而避免新的过滤层所可能具有的与修补基面涂覆过程的任意潜在干扰。

在一些实施方式中，本文所揭示的用于对微粒过滤器(例如，DPF或GPF)进行调节的方法和/或系统不需要缓慢的灰调节过程和/或在使用之前或使用过程中不对过滤器性质造成负面影响。此外，本文所揭示的一些实施方式提供了低压降过滤器(例如，更薄的网络和/或更大的孔)，具有增强的初始过滤效率。此外，本文所揭示的一些实施方式包括的方法和/或系统缩短了微粒过滤器(DPF或GPF)的调节时间，从而采用此类过滤器的交通工具或发动机系统或者后处理子系统可以更快速地符合排放标准。

应理解，多个揭示的实施方式可涉及与特定实施方式一起描述的特定特征、元素或步骤。应理解的是，虽然结合一个具体的实施方式描述了具体特征、元素或步骤，但是不同实施方式可以以各种未示出的组合或变换形式相互交换或结合。

还应理解的是，本文所用的冠词“该”、“一个”或“一种”表示“至少一个(一种)”，不应局限为“仅一个(一种)”，除非明确有相反的说明。因此，例如，提到的一个“通道”包括具有一个此类“通道”或者两个或更多个此类“通道”的例子，除非文中另行明确指明。类似地，“多个”或“阵列”旨在表示两个或更多个，从而“通道阵列”或者“多个通道”表示两个或更多个此类通道。

本文中，范围可以表示为从“约”一个具体值和/或到“约”另一个具体值的范围。当表述这种范围时，例子包括自某一具体值始和/或至另一具体值止。类似地，当使用先行词“约”表示数值为近似值时，应理解，具体数值构成另一个方面。还应理解的是，每个范围的端点值在与另一个端点值有关和与另一个端点值无关时，都是有意义的。

无论是否写出来，本文所述的所有数值都解释为包括“约”，除非另有明显相反表示。然而，还应理解，无论是否表示为“约”某一数值，列出的各数值都是精确估计的。因此，“尺寸小于100nm”和“尺寸小于约100nm”都包括了“尺寸小于约100nm”和“尺寸小于100nm”的实施方式。

除非另有表述，否则都不旨在将本文所述的任意方法理解为需要使其步骤以具体顺序进行。因此，当方法权利要求实际上没有陈述为其步骤遵循一定的顺序或者其没有在权利要求书或说明书中以任意其他方式具体表示步骤限于具体的顺序，都不旨在暗示该任意特定顺序。

虽然会用过渡语“包括”来公开特定实施方式的各种特征、元素或步骤，但是应理解的是，这暗示了包括可采用过渡语由“......构成”、“基本由......构成”描述在内的替代实施方式。因此，例如，对包含A+B+C的方法的隐含的替代性实施方式包括方法由A+B+C组成的实施方式和方法主要由A+B+C组成的实施方式。

对本领域的技术人员而言，显而易见的是，可以在不偏离本公开的范围和精神的情况下对本公开进行各种修改和变动。因为本领域的技术人员可以想到所述实施方式的融合了本公开精神和实质的各种改良组合、子项组合和变化，应认为本文包括所附权利要求书范围内的全部内容及其等同内容。

以下实施例是非限制性的且仅仅是示意性的，本发明的范围由权利要求书所限定。

实施例

带有4缸1.6L涡轮增压GDI发动机的标准EU5认证交通工具使用普通汽油作为燃料，并在未安装微粒过滤器的情况下进行原始排放测试。然后，同样的交通工具装备GC HP 300/8催化剂涂覆的陶瓷过滤器，采用相同普通汽油进行排放测试。最后，以1:75体积比向燃料添加燃料调节剂(EOLYS^TM 176)，之后交通工具进行排放测试。使用符合微粒数测量设备的颗粒测量程序(PMP)，使用NEDC EU5/EU6b认证循环在底盘测功机上进行排放测试。

为了评估PNFE相对于行驶距离的演变，连续重复多次NEDC(1次循环＝11km)，定期间隔进行排放测量。过滤效率计算如下：[PN(发动机输出)-PN(尾管)]/PN(发动机输出)，其中，PN(发动机输出)表示当废气流离开发动机时的颗粒数量，以及PN(尾管)表示当其通过过滤器之后的颗粒数量。如图5所示是具有和不具有燃料添加剂的测试结果，其中，曲线X表示本发明的过滤系统中的PNFE演变，而曲线Y表示现有技术过滤系统(无燃料添加剂)。每个数据点表示单个排放测试。通过对比两个曲线X和Y可以看出，本发明的过滤系统具有优异的整体PNFE，特别是在较短行驶距离时优于现有技术系统。基于图5所示数据，在交通工具行驶低至1000km、低至500km、低至100km、低至50km，或者甚至低至20km之前，就可以对运行本文所揭示的过滤系统的交通工具进行认证。

图6证实了观察到的PNFE演变与图5所测试的相同交通工具所消耗的燃料添加剂(EOLYS^TM 176)的量的关系。即使具有较少体积的添加剂(例如，体积比低至1:75)，仍然观察到了明显的PNFE增强。图6所呈现的数据可以从任意给定燃料添加剂产生，并且后续可用于确定实现所需过滤效果的燃料添加剂的合适“剂量”。

采用热重分析(TGA)对燃料添加剂EOLYS^TM 176中的灰的相对量进行研究，并且如图7所示。以增加的温度进行液体添加剂的加热，直到不再观察到质量变化。在最高至约400℃的温度观察到两个质量下降的一般阶段Δm。在加热到约1500℃之后，不再出现质量损失，得到约10重量％的残留质量m_R，这表示燃料添加剂的灰分数。对其他燃料添加剂组分采用这种分析和其他类似分析，可以实现对在所需里程数实现所需PNFE的微粒过滤系统进行设计。

例如，参见图8，采用不同灰分数，可以计算给定量的燃料源(例如，给定燃料罐尺寸)所需的添加剂的量。然后，其他考虑的参数可能包括：PNFE的目标增加(这会取决于原排放数)、过滤器体积(假定较大的过滤器可能需要更高的灰水平)。此外，应该小心从而不使得催化剂修补基面(如果其存在的话)中毒，和/或不产生或不增加可能同样受到监管的二次排放(例如，THC、CO、NOx、PM/PN)。

因此本文所揭示的各个方面和实施方式如上和如下。

在第一个方面，本文揭示的微粒过滤系统包括：包含至少一种燃料添加剂的燃料源；与燃料源流体连接的燃料燃烧器；和与燃料燃烧器流体连接的多孔陶瓷结构，其中，使得来自燃料燃烧器的包含微粒物质的废气流配置成通过多孔陶瓷结构，其中，所述至少一种燃料添加剂包含至少一种无机组分，所述至少一种无机组分在燃烧之后产生灰，以及其中，所述至少一种燃料添加剂能够产生至少约10mg灰每升燃料燃烧。

在第一个方面的第一组实施方式中，所述至少一种燃料添加剂能够产生至少约30mg灰每升燃料燃烧。

在第一个方面的第二组实施方式中，燃料源包括结合了所述至少一种燃料添加剂的燃料供给，以及燃料添加剂与燃料供给的体积比是约1:25至约1:500。

在第一个方面的第三组实施方式中，通过燃料添加剂的燃烧所产生的灰沉积到多孔陶瓷结构的至少一部分表面上。

在第三组实施方式的第一子组中，灰在多孔陶瓷结构的至少一部分的多孔内壁表面上形成膜。

在第三组实施方式的第二子组中，灰包括如下至少一种：Si、Al、Sn、Zn、Ti、Ce、Fe、Ca、Mn、Mg、Pb、Sr、V、Y、Zr、Cr、Mo、W、Co、Cu、Sn、Pr的氧化物、硫酸盐、碳酸盐或磷酸盐，或其组合。

在第三组实施方式的第三子组中，灰沉积的浓度是至少约10mg/L，基于多孔陶瓷结构的总体积计。

在第一个方面的一些上述实施方式中，燃料源包括柴油燃料或汽油燃料。在这些实施方式的一些中，燃料源体积是约30升至约150升。

在第一个方面的一些上述实施方式中，所述至少一种无机组分包含选自下组的至少一种元素：Si、Al、Sn、Zn、Ti、Ce、Fe、Ca、Mn、Mg、Pb、Sr、V、Y、Zr、Cr、Mo、W、Co、Cu、Sn、Pr，及其组合。

在第一个方面的一些上述实施方式中，燃料燃烧器是内燃机。

在第一个方面的一些上述实施方式中，多孔陶瓷结构是陶瓷蜂窝体，其包括被多个多孔内壁分隔的多个通道。

在第一个方面的一些上述实施方式中，多孔陶瓷结构涂覆了至少一种催化剂。

在第一个方面的一些上述实施方式中，多孔陶瓷结构的初始灰浓度约为0mg/L。

在第二个方面中，揭示了包括第一个方面的微粒过滤系统的交通工具。在第二个方面的一些实施方式中，燃料源包括供给到交通工具的初始燃料供给。在第二个方面的一些实施方式中，在小于或等于约3000km的行驶距离之后，在多孔陶瓷结构的至少一部分表面上形成包含至少约10mg/L灰的无机膜，其中，浓度是基于多孔陶瓷结构的总体积计。在第二个方面的一些实施方式中，在小于或等于约3000km的行驶距离之后，多孔陶瓷结构的颗粒数过滤效率大于约80％，以及在一部分的这些实施方式中，在约100km至约1000km的行驶距离之后，多孔陶瓷结构的颗粒数过滤效率大于约80％，以及在一部分的这些实施方式中，颗粒数过滤小于大于约90％。

在第三个方面中，本文揭示了对来自流体的微粒进行过滤的方法，该方法包括使得流体流动通过第一个方面的微粒过滤系统。

在第四个方面中，本文揭示了对微粒过滤器进行调节的方法，该方法包括：将多孔陶瓷结构放置成与燃料燃烧室流体连接；将包含至少一种燃料添加剂的燃料源供给到燃料燃烧室；使得燃料源燃烧；和

使得来自燃料燃烧室的包含微粒物质的废气流通过多孔陶瓷结构，其中，所述至少一种燃料添加剂包含至少一种无机组分，所述至少一种无机组分在燃烧之后产生灰，以及其中，所述至少一种燃料添加剂能够产生至少约10mg灰每升燃料燃烧。

在第四个方面的一些实施方式中，所述至少一种燃料添加剂能够产生至少约30mg灰每升燃料燃烧。

在第四个方面的一些实施方式中，该方法还包括：将多孔陶瓷结构安装在交通工具中，以及在交通工具的初始燃料供给中包含所述至少一种燃料添加剂。

在第四个方面的一些实施方式中，在安装到交通工具中之前，对多孔陶瓷结构进行预调节。

在第四个方面的一些实施方式中，多孔陶瓷结构是陶瓷蜂窝体，其包括被多个多孔内壁分隔的多个通道。

在第四个方面的一些实施方式中，通过燃料添加剂的燃烧所产生的灰沉积到多孔陶瓷结构的至少一部分表面上。

在第四个方面的一些实施方式中，灰沉积的浓度是至少约10mg/L，基于多孔陶瓷结构的总体积计。

在第四个方面的一些实施方式中，灰在多孔陶瓷结构的至少一部分的多孔内壁表面上形成膜。

在第四个方面的一些实施方式中，该方法还包括：在将多孔陶瓷结构放置成与燃料燃烧器流体连接之前，用催化剂对其进行涂覆。

在第五个方面，本文揭示了一种交通工具系统，所述交通工具系统包含：发动机和包含过滤器的发动机尾气处理子系统，其中过滤器包含的灰的灰负载是至少约10mg/L，基于过滤器的总体积计，灰包括燃料添加剂的无机残留物，以及其中，过滤器已经暴露于来自发动机的尾气持续小于约72小时的发动机运行。

在第六个方面中，本文揭示了废气过滤系统，其包括：过滤器，所述过滤器包含的灰的灰负载是至少约10mg/L，基于过滤器的总体积计，灰包括燃料添加剂的无机残留物，

其中，过滤器已经暴露于来自发动机的尾气持续小于约72小时的发动机运行。

在第七个方面中，本文揭示了将过滤器提供给交通工具制造商或者提供给发动机尾气系统制造商的方法，该方法包括：通过加速过滤器中的灰负载对过滤器进行调节或预调节。

在第七个方面的一些实施方式中，调节或预调节包括：使得含有燃料添加剂的燃料燃烧，其中，燃烧产生废气流，所述废气流含有源自燃料添加剂的灰；以及使得废气流通过过滤器从而在过滤器中俘获灰。在这些实施方式的一部分中，源自燃料添加剂的灰包括燃料添加剂的无机残留物。在一些实施方式中，在调节之后的过滤器的灰负载是至少约10mg/L，基于过滤器的总体积计。

Claims

1.一种微粒过滤系统，其包括：

包含至少一种燃料添加剂的燃料源；

与所述燃料源流体连接的燃料燃烧器；以及

与所述燃料燃烧器流体连接的多孔陶瓷结构，

其中，来自所述燃料燃烧器的包含微粒物质的废气流配置成通过所述多孔陶瓷结构，

其中，所述至少一种燃料添加剂包含在燃烧之后产生灰的至少一种无机组分，以及

其中，所述至少一种燃料添加剂能够产生至少约10mg灰每升燃料燃烧。

2.如权利要求1所述的微粒过滤系统，其特征在于，所述至少一种燃料添加剂能够产生至少约30mg灰每升燃料燃烧。

3.如权利要求1所述的微粒过滤系统，其特征在于，所述燃料源包括柴油燃料或汽油燃料。

4.如权利要求3所述的微粒过滤系统，其特征在于，燃料源体积是约30升至约150升。

5.如权利要求1所述的微粒过滤系统，其特征在于，燃料源包括结合了所述至少一种燃料添加剂的燃料供给，以及其中，燃料添加剂与燃料供给的体积比是约1:25至约1:500。

6.如权利要求1所述的微粒过滤系统，其特征在于，所述至少一种无机组分包含选自下组的至少一种元素：Si、Al、Sn、Zn、Ti、Ce、Fe、Ca、Mn、Mg、Pb、Sr、V、Y、Zr、Cr、Mo、W、Co、Cu、Sn、Pr，及其组合。

7.如权利要求1所述的微粒过滤系统，其特征在于，燃料燃烧器包括内燃机。

8.如权利要求1所述的微粒过滤系统，其特征在于，多孔陶瓷结构是陶瓷蜂窝体，其包括被多个多孔内壁分隔的多个通道。

9.如权利要求1所述的微粒过滤系统，其特征在于，多孔陶瓷结构涂覆了至少一种催化剂。

10.如权利要求1所述的微粒过滤系统，其特征在于，通过燃料添加剂的燃烧所产生的灰沉积到多孔陶瓷结构的至少一部分表面上。

11.如权利要求10所述的微粒过滤系统，其特征在于，灰在多孔陶瓷结构的至少一部分的多孔内壁表面上形成膜。

12.如权利要求10所述的微粒过滤系统，其特征在于，灰包括如下至少一种：Si、Al、Sn、Zn、Ti、Ce、Fe、Ca、Mn、Mg、Pb、Sr、V、Y、Zr、Cr、Mo、W、Co、Cu、Sn、Pr的氧化物、硫酸盐、碳酸盐或磷酸盐，或其组合。

13.如权利要求10所述的微粒过滤系统，其特征在于，灰沉积的浓度是至少约10mg/L，基于多孔陶瓷结构的总体积计。

14.如权利要求1所述的微粒过滤系统，其特征在于，多孔陶瓷结构的初始灰浓度约为0mg/L。

15.一种交通工具，其包括如权利要求1所述的微粒过滤系统。

16.如权利要求15所述的交通工具，其特征在于，燃料源包括交通工具的初始燃料供给。

17.如权利要求15所述的交通工具，其特征在于，在小于或等于约3000km的行驶距离之后，在多孔陶瓷结构的至少一部分表面上形成包含至少约10mg/L灰的无机膜，其中，浓度是基于多孔陶瓷结构的总体积计。

18.如权利要求15所述的交通工具，其特征在于，在小于或等于约3000km的行驶距离之后，多孔陶瓷结构的颗粒数过滤效率大于约80％。

19.如权利要求18所述的交通工具，其特征在于，在约100km至约1000km的行驶距离之后，多孔陶瓷结构的颗粒数过滤效率大于约80％。

20.如权利要求19所述的交通工具，其特征在于，颗粒数过滤效率大于约90％。

21.一种对来自流体的微粒进行过滤的方法，该方法包括使得流体流动通过如权利要求1所述的微粒过滤系统。

22.一种对微粒过滤器进行调节的方法，该方法包括：

将多孔陶瓷结构放置成与燃料燃烧器流体连接；

将包含至少一种燃料添加剂的燃料源供给到所述燃料燃烧器；

使得所述燃料源燃烧；以及

使得来自所述燃料燃烧器的包含微粒物质的废气流通过所述多孔陶瓷结构，

23.如权利要求22所述的方法，其特征在于，所述至少一种燃料添加剂能够产生至少约30mg灰每升燃料燃烧。

24.如权利要求22所述的方法，其包括：将多孔陶瓷结构安装在交通工具中，以及在交通工具的初始燃料供给中包含所述至少一种燃料添加剂。

25.如权利要求22所述的方法，其特征在于，在安装到交通工具中之前，对多孔陶瓷结构进行预调节。

26.如权利要求22所述的方法，其特征在于，多孔陶瓷结构是陶瓷蜂窝体，其包括被多个多孔内壁分隔的多个通道。

27.如权利要求22所述的方法，其特征在于，通过燃料添加剂的燃烧所产生的灰沉积到多孔陶瓷结构的至少一部分表面上。

28.如权利要求22所述的方法，其特征在于，灰沉积的浓度是至少约10mg/L，基于多孔陶瓷结构的总体积计。

29.如权利要求22所述的方法，其特征在于，灰在多孔陶瓷结构的至少一部分的多孔内壁表面上形成膜。

30.如权利要求22所述的方法，其还包括：在将多孔陶瓷结构放置成与燃料燃烧器流体连接之前，用催化剂对其进行涂覆。

31.一种交通工具系统，其包括：

发动机；以及

发动机尾气处理子系统，其包括过滤器；

其中，过滤器包含的灰的灰负载是至少约10mg/L，基于过滤器的总体积计，所述灰包括燃料添加剂的无机残留物，以及

32.一种废气过滤系统，其包括：

过滤器，所述过滤器包含的灰的灰负载是至少约10mg/L，基于过滤器的总体积计，所述灰包括燃料添加剂的无机残留物，

33.一种将过滤器提供给交通工具制造商或者提供给发动机废气系统制造商的方法，该方法包括：

通过加速过滤器中的灰负载，来对过滤器进行调节。

34.如权利要求33所述的方法，其特征在于，预调节包括：

使得含有燃料添加剂的燃料燃烧，其中，该燃烧产生了废气流，所述废气流包含源自所述燃料添加剂的灰；以及

使得废气流通过过滤器，从而在过滤器中俘获灰。

35.如权利要求34所述的方法，其特征在于，源自燃料添加剂的灰包括燃料添加剂的无机残留物。

36.如权利要求33所述的方法，其特征在于，在调节之后的过滤器的灰负载是至少约10mg/L，基于过滤器的总体积计。