DE102015107238A1 - Verfahren zum Aufbringen eines Katalysators auf einen Dieselpartikelfilter - Google Patents

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Abstract

Ein Verfahren zum Aufbringen eines Katalysators auf einen Dieselpartikelfilter weist auf Bereitstellen eines Filter-Grundkörpers (100) unter Verwendung einer Substanz, durch welche eine Mehrzahl von Poren (102) ausgebildet ist/wird, erstes Aufbringen eines Reduktionskatalysators (200) auf den Filter-Grundkörper (100) durch Eintauchen des Filter-Grundkörpers (100) in eine Washcoat-Lösung/Suspension, welche den Reduktionskatalysator (200) enthält, zweites Aufbringen des Reduktionskatalysators (200) auf einen Bereich des Filter-Grundkörpers (100), in welchem eine Verteilung des zuerst aufgebrachten Reduktionskatalysators (200) relativ klein ist, durch Bereitstellen/Anlegen von Absorptionsdruck an einem anderen Kanal, welcher gegenüber einem ausgewählten Kanal ist, während des Zuführens der Washcoat-Lösung/Suspension, welche den Reduktionskatalysator (200) enthält, zu dem aus einem Einlasskanal (110) und einem Auslasskanal (120) des Filter-Grundkörpers (100), welcher zuerst beschichtet wurde, ausgewählten Kanal.

Description

  • Hintergrund
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aufbringen eines Katalysators auf einen Dieselpartikelfilter, und insbesondere ein Verfahren zum Aufbringen eines Katalysators auf einen Dieselpartikelfilter, in dem der Katalysator gleichmäßig/einheitlich (z.B. mit einer im Wesentlichen gleichmäßigen Konzentration) in/durch Poren eines Filter-Grundkörpers aufgebracht wird.
  • Beschreibung der verwandten Technik
  • Allgemein ist ein Fahrzeug mit einem Diesel-Verbrennungsmotor exzellent in Bezug auf Kraftstoffverbrauch und Leistung, und ferner ist im Vergleich zu einem Fahrzeug mit einem Benzin-Verbrennungsmotor eine Erzeugungsmenge von Kohlenstoffmonoxid oder Kohlenwasserstoff kleiner. Ein Fahrzeug mit einem Diesel-Verbrennungsmotor weist jedoch im Vergleich zu einem Fahrzeug mit einem Benzin-Verbrennungsmotor eine größere Erzeugungsmenge von schädlichem/verschmutzendem Partikelmaterial (PM) und Stickstoffoxid (NOx) auf.
  • Dementsprechend sind gemäß einer verwandten Technik die Vorrichtungen Diesel-Oxidationskatalysator (DOC), Dieselpartikelfilter (DPF), Reduktionsmittel-Injektor und Selektive-Katalytische-Reduktion (SCR) oder Mager-NOx-Falle/NOx-Speicherkatalysator (LNT) in/an einer Abgasleitung eines Abgasreinigungssystems installiert, welches an ein gebräuchliches/übliches Fahrzeug mit einem Diesel-Verbrennungsmotor angepasst ist.
  • Die verschmutzende Substanz, welche in (z.B. inmitten von) einem Abgas enthalten ist, wird entfernt, während das Abgas, welches aus/von einem Diesel-Verbrennungsmotor ausgestoßen wird, der Reihe nach durch die Vorrichtungen Diesel-Oxidationskatalysator, Dieselpartikelfilter und Selektive-Katalytische-Reduktion hindurchströmt.
  • D.h., der Diesel-Oxidationskatalysator (DOC) oxidiert Kohlenstoffmonoxid und Kohlenwasserstoff, welche im (z.B. inmitten des) Abgas(es) enthalten sind, in/zu Kohlenstoffdioxid, der Dieselpartikelfilter (DPF) sammelt Partikelmaterial, welches im (z.B. inmitten des) Abgas(es) enthalten ist, und die Selektive-Katalytische-Reduktion (SCR) adsorbiert Stickstoffoxid, welches im (z.B. inmitten des) Abgas(es) enthalten ist, und/oder reduziert das Stickstoffoxid durch Verwendung eines Reduktionsmittels, welches von dem Reduktionsmittel-Injektor eingespritzt wird, in/zu Stickstoffgas.
  • Unterdessen muss die Selektive-Katalytische-Reduktion-Vorrichtung ein relativ großes Volumen aufweisen, um das Stickstoffoxid ausreichend (z.B. vollständig) zu reduzieren.
  • Dementsprechend erhöhen sich Kosten aufgrund eines Trägers oder eines Träger-Gehäuses der (z.B. für die) SCR-Vorrichtung, und wenn die SCR-Vorrichtung an einem Unterboden an einer Unterseite eines Fahrzeugs installiert ist, kann eine gesamte Stickstoffoxid-Reinigungsrate reduziert sein, da eine Temperatur eines Abgases abgesenkt/kleiner ist.
  • Daher wurde kürzlich eine Technologie zum Aufbringen eines Reduktionskatalysators an/auf/in einen Filter vorgeschlagen und verwendet, um eine Funktion eines selektiven Reduktionskatalysators (z.B. SCR-Katalysators) auf/an/in einem Dieselpartikelfilter auszuführen. Z.B. wurde in einer verwandten Technik mit dem Titel „S-DPF und Abgassystem, welches selbigen verwendet“ eine Technologie offenbart, in der eine Cu-Zeolith-Katalysatorbeschichtungsschicht (z.B. eine Schicht eines Cu-Zeolith-Katalysators) an/auf einer Innenseite eines Einlasskanals eines Filters ausgebildet ist, eine Fe-Zeolith-Katalysatorbeschichtungsschicht (z.B. eine Schicht eines Fe-Zeolith-Katalysators) an/auf einer Vorderseite einer Innenseite eines Auslasskanals ausgebildet ist und eine Oxidationskatalysatorbeschichtungsschicht (z.B. eine Schicht eines Oxidationskatalysators) an einem rückwärtigen Ende der Fe-Zeolith-Katalysatorbeschichtungsschicht ausgebildet ist.
  • Insbesondere erfordert ein S-DPF gleichzeitig eine Funktion zum Sammeln des Partikelmaterials als die Funktion des DPFs und eine Funktion zum Adsorbieren von Stickstoffoxid und zum Reinigen des Stickstoffoxids als die Funktion des SCRs.
  • In der Technologie zum Aufbringen eines Reduktionskatalysators auf einen Dieselpartikelfilter wird der Reduktionskatalysator jedoch an/auf/in Poren innerhalb (z.B. im Innern) eines Filters aufgebracht und existiert innerhalb (z.B. im Innern) des Filters, und daher muss ein hochporöser Filter (z.B. Filter mit großer Porosität) verwendet werden, damit eine große Menge des Reduktionskatalysators innerhalb (z.B. im Innern) des Filters existiert (z.B. vorhanden ist). Hierbei/Dabei gibt es viele Leerräume/Hohlräume (Poren) in dem hochporösen Filter, und ferner sind die Poren uneinheitlich ausgebildet, so dass es schwierig ist, den Reduktionskatalysator gleichmäßig/einheitlich aufzubringen, wodurch eine Sammelfähigkeit von Partikelmaterial reduziert ist/wird und ein/e Partikelzahl-(PN)-Ausstoß/Ausspeisung erhöht ist/wird.
  • Im Gegensatz dazu ist in einem Fall, in dem ein niederporöser Filter (z.B. Filter mit kleiner Porosität) verwendet ist/wird, um die Funktion des PM- und PN-Sammelns zu verbessern, die Menge von Reduktionskatalysator klein, und daher ist die Funktion des Adsorbierens von Stickstoffoxid und des Reinigens von Stickstoffoxid verringert.
  • Dementsprechend hat der Erfinder der vorliegenden Anmeldung eine Technologie vorgeschlagen, mit der selbst bei Verwendung eines hochporösen Filters nach dem Aufbringen des Reduktionskatalysators auf den Filter die Verteilung (z.B. Größenverteilung) von Poren gleichmäßig/einheitlich gehalten ist (bzw. eine solche Verteilung erreicht/erhalten ist), während die Größe der Poren klein gehalten ist (bzw. eine solche Größe erreicht/erhalten ist/wird).
  • Die in dem Abschnitt Hintergrund der Erfindung offenbarten Informationen dienen lediglich einem besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrunds der Erfindung und sollten nicht als Anerkenntnis oder irgendeine Form der Anregung verstanden werden, dass diese Informationen den Stand der Technik bilden, der einem Fachmann bereits bekannt ist.
  • Erläuterung der Erfindung
  • Verschiedene Aspekte der vorliegenden Erfindung sind darauf gerichtet, ein Verfahren zum Aufbringen eines Katalysators auf (z.B. in, z.B. an) einen Dieselpartikelfilter bereitzustellen, in dem die Verteilung von Poren innerhalb eines Filters nach dem Aufbringen/Einbringen/Beschichten eines Reduktionskatalysators auf/an/in den Filter gleichmäßig/einheitlich gehalten ist (bzw. eine solche Verteilung erreicht ist), während Porengrößen klein gehalten sind (bzw. eine solche Größe erreicht/erhalten ist/wird), so dass diese klein sind, wenn eine große Menge von Reduktionskatalysator unter Verwendung eines hochporösen Filters aufgebracht wird.
  • In einem Aspekt kann ein Verfahren zum Aufbringen eines Katalysators auf (z.B. in, z.B. an) einen Dieselpartikelfilter (z.B. zum Beschichten eines Dieselpartikelfilters mit einem Katalysator) aufweisen Bereitstellen (z.B. Herstellen oder Zubereiten) eines Filter-Grundkörpers (z.B. Filter-Hauptkörpers) unter (z.B. mittels, z.B. durch) Verwendung einer Substanz, durch welche eine Mehrzahl von Poren ausgebildet ist/wird, um ein Abgas zu filtern, wobei eine Mehrzahl von Einlasskanälen, von welchen jeder zu einer Einspeisungsrichtung (z.B. Einspeisungsseite) des Abgases offen ist (z.B. so offen/geöffnet ist, dass das Abgas in den Einlasskanal einströmen kann), und eine Mehrzahl von Auslasskanälen, von welchen jeder in einer Ausspeisungsrichtung (z.B. zu der Ausspeisungsseite) des Abgases offen ist (z.B. so offen/geöffnet ist, dass das Abgas aus dem Auslasskanal ausströmen kann), abwechselnd/alternierend angeordnet sind (z.B. so angeordnet sind, dass die Kanäle des Dieselpartikelfilters wechselseitig verschlossen sind).
  • Erstes Aufbringen eines Reduktionskatalysators auf den Filter-Grundkörper (z.B. Erstes Beschichten des Filter-Grundkörpers mit einem Reduktionskatalysator) durch Eintauchen des Filter-Grundkörpers in eine Washcoat-Lösung/Suspension, welche den Reduktionskatalysator enthält.
  • Zweites Aufbringen des Reduktionskatalysators (z.B. Zweites Beschichten des Filter-Grundkörpers mit einem Reduktionskatalysator), z.B. auf einen (z.B. in einem) Bereich des Filter-Grundkörpers, in welchem eine Verteilung (z.B. Konzentration, z.B. Katalysator je Hohlraumvolumen) des zuerst (z.B. bereits, z.B. erstmalig, z.B. als erstes) aufgebrachten Reduktionskatalysators relativ klein ist, durch Bereitstellen/Anlegen von Absorptionsdruck an einem anderen Kanal, welcher gegenüber einem ausgewählten Kanal ist (z.B. durch Bereitstellen eines positiven Drucks an dem ausgewählten Kanal und/oder Bereitstellen eines negativen Drucks an dem Kanal, welcher gegenüber dem ausgewählten Kanal ist), während des Zuführens der Washcoat-Lösung/Suspension, welche den Reduktionskatalysator enthält, zu dem aus einem Einlasskanal und einem Auslasskanal des Filter-Grundkörpers, welcher zuerst beschichtet wurde, ausgewählten Kanal.
  • Wobei ein Gesamtvolumen der Poren, deren Größe 20 µm oder kleiner ist, unter den Poren, welche in/an dem Filter-Grundkörper nach Aufbringen des Reduktionskatalysators (z.B. nach Beschichten des Filter-Grundkörpers mit dem Reduktionskatalysator) existieren, größer ist als das Gesamtvolumen der Poren, deren Größe 20 µm oder kleiner ist, unter den Poren, welche in/an dem Filter-Grundkörper vor Aufbringen des Reduktionskatalysators (z.B. vor Beschichten des Filter-Grundkörpers mit dem Reduktionskatalysator) existieren, und wobei eine Durchschnittsgröße der Poren, welche in/an dem Filter-Grundkörper nach dem zweiten Beschichtungsschritt existieren, 10–20 µm ist.
  • Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Merkmale und Vorteile, die anhand der beigefügten Zeichnungen, die hierin mitaufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die gemeinsam dazu dienen, bestimmte Grundprinzipien der vorliegenden Erfindung zu erläutern, ersichtlich oder genauer dargelegt werden.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Ansicht, welche eine Konfiguration eines S-DPFs veranschaulicht, welcher gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt/gefertigt ist.
  • 2A, 2B, 2C, 2D und 2E sind Ansichten, welche ein Verfahren zum Aufbringen von/eines Katalysator/s auf einen Dieselpartikelfilter (bzw. zum Beschichten eines Dieselpartikelfilters mit einem Katalysator) gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
  • 3A ist eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines S-DPFs gemäß einer Vergleichs-Ausführungsform.
  • 3B ist eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines S-DPFs gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 4 ist ein Diagramm, welches Partikelzahlen (PN) von S-DPFs gemäß einer Vergleichs-Ausführungsform und einer vorliegenden Ausführungsform vergleicht.
  • Es versteht sich, dass die beigefügten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellung verschiedener bevorzugter Merkmale der vorliegenden Erfindung, wie sie hierin offenbart sind, zeigen, einschließlich z.B. bestimmter Abmessungen, Ausrichtungen, Positionen und Formen, die teilweise durch den jeweiligen Anwendungszweck und die jeweilige Nutzungsumgebung bestimmt werden.
  • In den verschiedenen Figuren der Zeichnung bezeichnen die Bezugszeichen durchweg die gleichen oder entsprechende Teile der vorliegenden Erfindung.
  • Detaillierte Beschreibung
  • Nachstehend wird nun detailliert Bezug genommen auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von der Beispiele in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht und im Folgenden beschrieben sind. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit beispielgebenden Ausführungsformen beschrieben wird, wird verstanden werden, dass die vorliegende Beschreibung nicht beabsichtigt, die Erfindung auf diese beispielgebenden Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegenteil, die Erfindung beabsichtigt nicht nur, die beispielgebenden Ausführungsformen abzudecken, sondern auch verschiedene Alternativen, Änderungen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, die innerhalb des Geists und Umfangs der Erfindung liegen, so wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.
  • Es versteht sich, dass der Begriff „Fahrzeug“ oder „Fahrzeug-“ oder andere ähnliche Begriffe, so wie sie hierin verwendet sind, Kraftfahrzeuge im Allgemeinen mit einschließen, wie zum Beispiel Personenkraftwagen einschließlich Sport Utility Vehicles (SUV), Busse, Lastkraftwagen, verschiedene Nutzfahrzeuge, Wasserfahrzeuge einschließlich einer Mehrzahl von Booten und Schiffen, Luftfahrzeuge und dergleichen, und einschließen Hybridfahrzeuge, Elektrofahrzeuge, Plug-in-Hybridelektrofahrzeuge, Wasserstoff betriebene Fahrzeuge und andere, mit alternativen Kraftstoffen betriebene Fahrzeuge (z.B. Kraftstoff, der aus anderen Rohstoffen als Erdöl gewonnen wird). Hierin/Hierbei bezeichnet ein Hybridfahrzeug ein Fahrzeug, das zwei oder mehr Antriebsquellen aufweist, zum Beispiel Fahrzeuge, die sowohl mit Benzin als auch elektrisch betrieben werden.
  • Die hierin verwendete Terminologie dient nur dem Zweck des Beschreibens bestimmter Ausführungsformen und beabsichtigt nicht, die Erfindung zu beschränken. Wie hierin verwendet, beabsichtigen die Singularformen „ein“, „eine“, „der“, „die“ und „das“, auch die Pluralformen zu umfassen, sofern der Zusammenhang nicht eindeutig etwas anderes angibt. Es versteht sich ferner, dass die Begriffe „aufweisen“ und/oder „aufweisend“, wenn in dieser Beschreibung verwendet, das Vorhandensein von angegebenen Merkmalen, Zahlen, Schritten, Tätigkeiten, Elementen und/oder Komponenten spezifizieren, jedoch nicht das Vorhandensein oder Hinzufügen von einem oder mehreren anderen Merkmalen, Zahlen, Schritten, Tätigkeiten, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon ausschließen. Wie hierin verwendet, umfasst der Ausdruck „und/oder“ irgendeine und alle Kombinationen von einem oder mehreren der zugehörigen, aufgelisteten Elemente.
  • Nachstehend wird ein Verfahren zum Aufbringen eines Katalysators auf einen Dieselpartikelfilter gemäß beispielgebenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
  • Zuerst wird eine Konfiguration eines Dieselpartikelfilters, auf welchen ein Reduktionskatalysator aufgebracht ist (bzw. welcher mit einem Reduktionskatalysator beschichtet ist) und welcher gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt/gefertigt ist, beschreiben.
  • 1 ist eine Ansicht, welche eine Konfiguration eines S-DPFs veranschaulicht, welcher gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung hergestellt/gefertigt wurde.
  • Wie in 1 gezeigt, ist ein Dieselpartikelfilter, auf welchen ein Reduktionskatalysator aufgebracht ist/wird und welcher gemäß einem Verfahren zum Aufbringen eines Katalysators auf einen Dieselpartikelfilter (nachfolgend als S-DPF bezeichnet) hergestellt/gefertigt ist, ein Mittel (z.B. eine Vorrichtung) zum Sammeln von Partikelmaterial (PM), welches in (z.B. inmitten von) einem Abgas enthalten ist, und gleichzeitig zum Reinigen von Stickstoffoxid, welches im (z.B. inmitten des) Abgas(es) enthalten ist, durch/mittels Adsorbieren des Stickstoffoxids und Reduktion des Stickstoffoxids.
  • Der S-DPF weist einen Filter-Grundkörper 100, welcher einen Träger 101, durch welchen Poren 102 ausgebildet sind/werden und welcher eine Form davon aufrecht erhält, und einen Reduktionskatalysator 200 auf (bzw. besteht hauptsächlich aus diesen), welcher in/an/auf die Poren 102 des Filter-Grundkörpers 100 aufgebracht ist/wird.
  • Zu diesem Zeitpunkt weist der Filter-Grundkörper 100 verschiedene Kanäle auf, welche von einem vorderen Teil zu einem hinteren Teil davon ausgebildet sind/werden, und die Kanäle sind/werden in ein oder mehrere Einlasskanäle 110 und ein oder mehrere Auslasskanäle 120 unterteilt/klassifiziert.
  • Der Einlasskanal 110 und der Auslasskanal 120 sind benachbart und abwechselnd/alternierend (z.B. einander abwechselnd) angeordnet. Genauer gesagt ist ein Einlass des Einlasskanals 110, durch welchen Abgas zugeführt wird, zu einer Vorderseitenrichtung (z.B. in Richtung einer Vorderseite) offen und ein Auslass davon ist durch eine Wand geschlossen, welche durch den (z.B. von dem, z.B. mit dem) Filter-Grundkörper 100, d.h. durch den (z.B. von dem, z.B. mit dem) Träger 101, ausgebildet ist/wird. Unterdessen ist ein Einlass des Auslasskanals 120 durch eine Wand geschlossen, welche durch den (z.B. von dem, z.B. mit dem) Träger 101 ausgebildet ist/wird, und ein Auslass davon ist offen. Das hat zur Folge, dass Abgas, welches durch den Einlass des Einlasskanals 110 zugeführt wird, durch die Wand, welche durch den (z.B. von dem, z.B. mit dem) Filter-Grundkörper 100, d.h. durch den (z.B. von dem, z.B. mit dem) Träger 101, ausgebildet ist/wird, zu dem Auslass des Auslasskanals 120 ausgespeist/ausgeführt wird.
  • Unterdessen ist/wird ein Raum zwischen den Trägern (bzw. dem Trägermaterial) 101, welche den Filter-Grundkörper 100 ausbilden, ausgebildet, und dadurch sind/werden Poren 102 in dem Filter-Grundkörper 100 ausgebildet. Dementsprechend ist/wird eine ausreichende Menge eines Reduktionskatalysators 200, welcher auf den Filter-Grundkörper 100 aufzubringen ist, vorhanden/erhalten, und dadurch kann eine Stickstoffoxid-Reinigungsleistung aufgrund von Adsorption davon bei/auf einem gewünschten Level erhalten werden.
  • Zu diesem Zeitpunkt / Dabei enthält der Reduktionskatalysator 200 Cu-Zeolith, Fe-Zeolith oder dergleichen. Insbesondere können die Partikelgrößen des Reduktionskatalysators 200 kleiner sein als die Größen der Poren, welche durch den Filter-Grundkörper 100 ausgebildet sind/werden. Das hat zur Folge, dass der Reduktionskatalysator 200 in die Poren 102 eintritt/eindringt, welche einen Raum zwischen den Trägern 101 ausbilden, welche den Filter-Grundkörper 100 ausbilden, und an/auf einer Fläche (z.B. Oberfläche) des Trägers 101 anhaftet, um diesen zu beschichten. Hierbei kann eine Durchschnittsgröße der Poren 102 des Filter-Grundkörpers 100 10–20 µm sein. Der Grund, weshalb die Durchschnittsgröße der Poren 102 des Filter-Grundkörpers 100 bei 10–20 µm gehalten ist/wird, ist folgender. Wenn die Größe der Poren 102 kleiner als 10 µm ist, können die Partikel, welche in Abgas enthalten sind, d.h. die kleinen Partikel entsprechend der PN-Abgasvorschrift/Abgasverordnung, nicht durch die Poren hindurchtreten (bzw. in die Poren eindringen/eintreten) und werden dadurch an/auf einem oberen Teil des Filters (z.B. einer äußeren einlassseitigen DPF-Fläche) akkumuliert, wodurch eine abrupte/plötzliche Druckerhöhung verursacht wird, und ferner verhindert die Akkumulation der Partikel an/auf dem oberen Teil des Filters, dass die Stickstoffoxid-(NOx)-Gaskomponente mit dem Reduktionskatalysator 200 in Kontakt ist. Wenn die Porengröße ferner größer als 30 µm ist, treten die kleineren Partikel durch die Poren 102 hindurch, und dadurch ist die Partikelzahl, welche ausgestoßen wird, erhöht, wodurch die Abgasvorschriften überschritten (z.B. nicht erfüllt/eingehalten) werden.
  • Ferner kann ein Gesamtvolumen der Poren 102, deren Größe 20 µm oder kleiner ist, unter den Poren 102, welche in/an dem Filter-Grundkörper 100 nach Aufbringen des Reduktionskatalysators 200 existieren, größer sein als das Gesamtvolumen der Poren 102, deren Größe 20 µm oder kleiner ist, unter den Poren 102, welche in/an dem Filter-Grundkörper 100 vor Aufbringen des Reduktionskatalysators 200 existieren.
  • Als nächstes wird ein Verfahren zum Herstellen eines S-DPFs, welcher die obige Konfiguration aufweist, unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 2A–2E sind Ansichten, welche ein Verfahren zum Aufbringen eines Katalysators auf einen Dieselpartikelfilter gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulichen.
  • Zuerst wird, wie in 2A gezeigt, ein Filter-Grundkörper 100, welcher eine Porosität (z.B. Porositätsrate) von 58% oder mehr hat, hergestellt/bereitgestellt (Herstellungsschritt). Zu diesem Zeitpunkt wird der Filter-Grundkörper 100 als eine allgemeine DPF-Form hergestellt/bereitgestellt. Der Filter-Grundkörper 100 ist/wird z.B. durch/mit Träger/n 101 ausgebildet, durch welche Poren 102 ausgebildet werden/sind, wobei verschiedene Einlasskanäle 110 und Auslasskanäle 120 ausgebildet werden/sind, so dass diese benachbart / einander angrenzend und abwechselnd/alternierend angeordnet sind.
  • Wenn der Filter-Grundkörper 100 wie oben beschrieben hergestellt/bereitgestellt ist, wird der hergestellte/bereitgestellte Filter-Grundkörper 100, wie in 2B gezeigt, in ein Tauchbad eingetaucht, welches eine Washcoat-Lösung/Suspension aufnimmt/enthält, welche einen Reduktionskatalysator 200 enthält, um den Reduktionskatalysator 200 erstmalig auf den Filter-Grundkörper 100 aufzubringen (erster Beschichtungsschritt). In diesem Verfahren wird der Reduktionskatalysator 200 auf den Träger 101 des Filter-Grundkörpers 100 aufgebracht, um an diesem anzuhaften und diesen zu beschichten, während die Washcoat-Lösung/Suspension, welche den Reduktionskatalysator 200 enthält, den Poren 102 des Filter-Grundkörpers 100 zugeführt wird (z.B. in die Poren 102 des Filter-Grundkörpers 100 eintritt/eindringt).
  • Danach wird der Filter-Grundkörper 100 in diesem Zustand aus dem Tauchbad genommen und dann getrocknet. Ein Teil des Reduktionskatalysators 200 ist/wurde in die Poren 102 des Filter-Grundkörpers 100, welcher den ersten Beschichtungsschritt durchlaufen hat, gefüllt. Die Größe und Verteilung der Poren 102 des Filter-Grundkörpers, welcher mit dem Reduktionskatalysator 200 im ersten Beschichtungsschritt beschichtet wurde, ist jedoch uneinheitlich, wie in 2C gezeigt.
  • Der Filter-Grundkörper 100, dessen erster Beschichtungsschritt abgeschlossen ist, wird ein zweites Mal mit dem Reduktionskatalysator 200 beschichtet.
  • In einem zweiten Beschichtungsschritt wird die Washcoat-Lösung/Suspension, welche den Reduktionskatalysator 200 enthält, einem aus/von dem Einlasskanal 110 und dem Auslasskanal 120 des Filter-Grundkörpers 100 ausgewählten Kanal zugeführt, in einem uneinheitlichen Zustand der Größe und Verteilung der Poren 102, und zur gleichen Zeit wird Absorptionsdruck an dem anderen Kanal, welcher gegenüber dem ausgewählten Kanal ist, bereitgestellt (zweiter Beschichtungsschritt). Der Absorptionsdruck wird z.B., wie in 2D gezeigt, an dem Auslasskanal 120 bereitgestellt, während des Zuführens der Washcoat-Lösung/Suspension, welche den Reduktionskatalysator 200 enthält, zu dem Einlasskanal 110. Das hat zur Folge, dass die Washcoat-Lösung/Suspension, welche den Reduktionskatalysator 200 enthält, hauptsächlich durch die Poren relativ größerer Größe hindurchtritt, in denen kleiner Gegendruck ausgebildet ist/wird, und der Reduktionskatalysator 200 in die Poren von größerer Größe gefüllt wird.
  • Wie in 2E gezeigt, ist/wird der Reduktionskatalysator 200 gleichmäßig/einheitlich verteilt, und die Größe der Poren 102 im Filter-Grundkörper 100 ist/wird nach Abschluss des zweiten Beschichtungsschritts bei/auf einem gleichmäßigen/einheitlichen Level gehalten.
  • Insbesondere der zweite Beschichtungsschritt kann wiederholt ausgeführt werden, so dass er zumindest zweimal oder häufiger ausgeführt wird, um die Größe der Poren 102 bei/auf einem gewünschten Level zu halten bzw. auf ein solches zu bringen, z.B. einer Durchschnittsgröße von 10–20 µm. Durch wiederholtes Ausführen des zweiten Beschichtungsschritts tritt die Washcoat-Lösung/Suspension, welche den Reduktionskatalysator 200 enthält, im Wesentlichen jedes Mal durch die Poren 102 einer relativ größeren Größe hindurch, in denen kleiner Gegendruck ausgebildet ist/wird, und dadurch kann die Porengröße nach unten (z.B. mittels Verkleinerung) standardisiert/vereinheitlicht werden. In einem Fall, in welchem der zweite Beschichtungsschritt mehrere Male wiederholt ausgeführt wird, kann jedoch ein Schritt des Trocknens des Filter-Grundkörpers 100 abwechselnd mit einem Beschichtungsschritt ausgeführt werden.
  • Ein Gesamtvolumen der Poren 102, deren Größe 20 µm oder kleiner ist, unter den Poren 102, welche in/an dem Filter-Grundkörper 100 nach Abschluss des zweiten Beschichtungsschritts existieren, ist/wird erhalten, das größer ist als das Gesamtvolumen der Poren 102, deren Größe 20 µm oder kleiner ist, unter den Poren 102, welche in/an dem Filter-Grundkörper 100 existieren, welcher im Herstellungsschritt hergestellt/bereitgestellt wird/ist.
  • Nachstehend wird ein Vergleich einer Vergleichs-Ausführungsform und der vorliegenden Ausführungsform vorgenommen.
  • Gemäß der Vergleichs-Ausführungsform wird ein S-DPF mit einem Reduktionskatalysator unter Verwendung einer gebräuchlichen Technologie gemäß einer verwandten Technik beschichtet. Anders gesagt, in der Vergleichs-Ausführungsform wird ein Filter-Grundkörper hergestellt/bereitgestellt und wird dann in ein Tauchbad eingetaucht, das eine Washcoat-Lösung/Suspension aufnimmt/enthält, welche einen gebräuchlichen Reduktionskatalysator enthält, wodurch ein S-DPF hergestellt wird, welcher mit dem Reduktionskatalysator beschichtet ist, was dem gleichen Zustand entspricht, in dem der erste Beschichtungsschritt der vorliegenden Erfindung abgeschlossen ist/wird (z.B. ein S-DPF hergestellt wird, dessen Zustand dem eines S-DPFs nach dem ersten Beschichtungsschritt gemäß der vorliegenden Erfindung entspricht).
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird ein S-DPF mit einem Reduktionskatalysator unter Verwendung eines Verfahrens zum Aufbringen eines Katalysators auf einen Dieselpartikelfilter gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschichtet. Anders gesagt, in der vorliegenden Ausführungsform wird ein Filter-Grundkörper hergestellt/bereitgestellt und wird dann in ein Tauchbad eingetaucht, welches eine Washcoat-Lösung/Suspension aufnimmt/enthält, welche einen gebräuchlichen Reduktionskatalysator enthält, wodurch er mit dem Reduktionskatalysator beschichtet wird und wird dann getrocknet. Wenn das Trocknen abgeschlossen ist, wird die Washcoat-Lösung/Suspension, welche den Reduktionskatalysator enthält, einem Einlasskanal des Filter-Grundkörpers zugeführt und zur gleichen Zeit wird Absorptionsdruck an einem Auslasskanal erzeugt (z.B. generiert), wodurch der S-DPF, welcher zum zweiten Mal mit dem Reduktionskatalysator beschichtet wurde, hergestellt wird.
  • Rasterelektronenmikroskopische Aufnahmen von S-DPFs, welche wie oben beschrieben gemäß der Vergleichs-Ausführungsform und der vorliegenden Ausführungsform hergestellt wurden, wurden gemacht.
  • 3A ist eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines S-DPFs gemäß der Vergleichs-Ausführungsform, und 3B ist eine rasterelektronenmikroskopische Aufnahme eines S-DPFs gemäß der beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie in 3A gezeigt, wird bestätigt, dass der Reduktionskatalysator 200 uneinheitlich verteilt ist und die Größe der Poren 102 im S-DPF gemäß der Vergleichs-Ausführungsform uneinheitlich ist. Im Gegensatz dazu wird, wie in 3B gezeigt, bestätigt, dass der Reduktionskatalysator 200 gleichmäßig/einheitlich verteilt ist und die Größe der Poren 102 im S-DPF gemäß der beispielgebenden Ausführungsform gleichmäßig/einheitlich ist.
  • 4 ist ein Diagramm, welches Partikelzahlen (PN) von S-DPFs gemäß der Vergleichs-Ausführungsform und der vorliegenden Ausführungsform vergleicht. Wie in 4 gezeigt, wird bestätigt, dass die Vergleichs-Ausführungsform die PN-Vorschrift des EURO 6 Standards nicht einhält/erfüllt/zufriedenstellt, und im Gegensatz dazu die vorliegenden Ausführungsform die PN-Vorschrift des EURO 6 Standards ausreichend einhält/erfüllt/zufriedenstellt.
  • Dementsprechend ist es bestätigt, dass eine große Menge des Reduktionskatalysators gleichmäßig/einheitlich auf/in dem S-DPF, welcher gemäß der vorliegenden Ausführungsform hergestellt wird, verteilt ist (z.B. mit im Wesentlichen gleichmäßigen Konzentrationen), und die Porengröße ist ausgebildet, um gleichmäßig/einheitlich und kleiner zu sein, so dass PM zu/auf einem/ein Level gefiltert wird, um die PN-Vorschrift des EURO 6 Standards ausreichend einzuhalten/zu erfüllen/zufriedenzustellen, während das Abgas hindurchströmt, und gleichzeitig können Adsorptions- und Reinigungseffekte von Stickstoffoxid durch den Reduktionskatalysator verbessert werden.
  • Gemäß einer beispielgebenden Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist/wird ein Reduktionskatalysator schrittweise/stufenweise auf einen hochporösen Filter-Grundkörper aufgebracht, und dadurch ist/wird eine große Menge des Reduktionskatalysators aufgebracht, wodurch die Größe der Poren klein gehalten wird und die Verteilung (z.B. Größenverteilung) der Poren gleichmäßig/einheitlich ist.
  • Dementsprechend kann eine exzellente Leistung des Adsorbierens von Stickstoffoxid und des Reinigens von Stickstoffoxid durch den Reduktionskatalysator erhalten werden, und eine Funktion des Sammelns von PM und PN kann verbessert sein/werden.
  • Die Erfindung wurde im Detail unter Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen davon beschrieben. Jedoch wird vom Fachmann verstanden werden, dass Änderungen in diesen Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne von den Prinzipien und dem Geist der Erfindung abzurücken, deren Umfang durch die beigefügten Ansprüche und deren Entsprechungen definiert ist/wird.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Nicht-Patentliteratur
    • EURO 6 Standards [0055]
    • EURO 6 Standards [0056]

Claims (5)

  1. Verfahren zum Aufbringen eines Katalysators auf einen Dieselpartikelfilter, aufweisend: Bereitstellen eines Filter-Grundkörpers (100) unter Verwendung einer Substanz, durch welche eine Mehrzahl von Poren (102) ausgebildet ist/wird, um ein Abgas zu filtern, wobei eine Mehrzahl von Einlasskanälen (110), von welchen jeder zu einer Einspeisungsrichtung des Abgases offen ist, und eine Mehrzahl von Auslasskanälen (120), von welchen jeder in einer Ausspeisungsrichtung des Abgases offen ist, abwechselnd/alternierend angeordnet sind, erstes Aufbringen eines Reduktionskatalysators (200) auf den Filter-Grundkörper (100) durch Eintauchen des Filter-Grundkörpers (100) in eine Washcoat-Lösung/Suspension, welche den Reduktionskatalysator (200) enthält, und zweites Aufbringen des Reduktionskatalysators (200) auf einen Bereich des Filter-Grundkörpers (100), in welchem eine Verteilung des zuerst aufgebrachten Reduktionskatalysators (200) relativ klein ist, durch Bereitstellen/Anlegen von Absorptionsdruck an einem anderen Kanal, welcher gegenüber einem ausgewählten Kanal ist, während des Zuführens der Washcoat-Lösung/Suspension, welche den Reduktionskatalysator (200) enthält, zu dem aus einem Einlasskanal (110) und einem Auslasskanal (120) des Filter-Grundkörpers (100), welcher zuerst beschichtet wurde, ausgewählten Kanal, wobei ein Gesamtvolumen der Poren (102), deren Größe 20 µm oder kleiner ist, unter den Poren (102), welche in/an dem Filter-Grundkörper (100) nach Aufbringen des Reduktionskatalysators (200) existieren, größer ist als das Gesamtvolumen der Poren (102), deren Größe 20 µm oder kleiner ist, unter den Poren (102), welche in/an dem Filter-Grundkörper (100) vor Aufbringen des Reduktionskatalysators (200) existieren, und wobei eine Durchschnittsgröße der Poren (102), welche in/an dem Filter-Grundkörper (100) nach dem zweiten Beschichtungsschritt existieren, 10–20 µm ist.
  2. Verfahren zum Aufbringen des Katalysators auf den Dieselpartikelfilter nach Anspruch 1, wobei der Filter-Grundkörper (100), welcher im Schritt des Bereitstellens des Filter-Grundkörpers (100) bereitgestellt wird, eine Porosität von 58% oder mehr hat.
  3. Verfahren zum Aufbringen des Katalysators auf den Dieselpartikelfilter nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Reduktionskatalysator (200) im ersten Beschichtungsschritt in einem Teil der Poren (102) aufgebracht wird, welche durch den Filter-Grundkörper (100) ausgebildet sind, und der Reduktionskatalysator (200) im zweiten Beschichtungsschritt in einem Teil der Poren (102) aufgebracht wird, welcher in einem Bereich angeordnet ist, in welchem ein Gegendruck relativ klein ist, indem der Washcoat-Lösung/Suspension, welche den Reduktionskatalysator (200) enthält, ermöglicht wird, durch die Poren (102) zu strömen.
  4. Verfahren zum Aufbringen des Katalysators auf den Dieselpartikelfilter nach einem der Ansprüche 1–3, wobei der Reduktionskatalysator (200), welcher im ersten und zweiten Beschichtungsschritt verwendet wird, Partikel aufweist, deren Größe(n) kleiner als die der Poren (102) sind, welche durch den Filter-Grundkörper (100) ausgebildet sind.
  5. Verfahren zum Aufbringen des Katalysators auf den Dieselpartikelfilter nach einem der Ansprüche 1–4, wobei der zweite Beschichtungsschritt wiederholt ausgeführt wird, so dass der Schritt zumindest zweimal ausgeführt wird.
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