DE60304250T2 - Katalytischer Filter zum Reinigen von Abgasen - Google Patents

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Description

  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Filterkatalysator zum Reinigen von Abgasen, wie z. B. jene, die von Dieselmotoren emittiert werden und Partikel aufweisen.
  • Beschreibung des einschlägigen Stands der Technik
  • Was Benzinmotoren angeht, so sind die schädlichen Bestandteile in den Abgasen durch die strengen Abgasvorschriften sowie technischen Entwicklungen, die in der Lage sind, diesen strengen Vorschriften gerecht zu werden, zuverlässig reduziert worden. Bei Dieselmotoren sind diese Vorschriften und technologischen Entwicklungen aufgrund des einzigartigen Umstands, dass die schädlichen Bestandteile als Partikel ausgestoßen werden (d. h. Teilchenstoffe wie z. B. kohlenstoffhaltige Feinpartikel, schwefelhaltige Feinpartikel wie Sulfate und Kohlenwasserstoff-Feinpartikel mit einem hohen Molekulargewicht, die nachstehend zusammen als "PMs" bezeichnet werden) weniger vorangetrieben worden als im Vergleich zu Benzinmotoren.
  • Als bisher für Dieselmotoren entwickelte Abgasreinigungsvorrichtungen sind folgende Vorrichtungen bekannt. Die Abgasreinigungsvorrichtungen können grob unterteilt werden in Abscheidungs- (oder Wandströmungs-) Abgasreinigungsvorrichtungen oder offene (oder Geradströmungs-) Abgasreinigungsvorrichtungen. Von diesen sind aus Keramik gefertigte, zugestopfte Bienenwabenstrukturen (d. h. Diesel-PM-Filter, die nachstehend als "DPFs" bezeichnet werden) als Abscheidungs-Abgasreinigungsvorrichtungen bekannt. Bei den DPFs sind die Bienenwabenstrukturen an den einander gegenüberliegende Öffnungen der Zellen abwechselnd schachbrettartig zugestopft. Die DPFs weisen Einlasszellen auf, die auf der stromabwärtigen Seite der Abgase zugestopft sind, Auslasszellen, die benachbart zu den Einlasszellen sind und auf der Seite stromauf der Abgase zugestopft sind, und zelluläre Filterwände, die die Einlasszellen und die Auslasszellen abgrenzen. In den DPFs werden die Abgase durch die Poren der zellulären Filterwände gefiltert, um die PMs aufzufangen.
  • In den DPFs steigt jedoch der Druckverlust an, während sich darauf PMs ablagern. Dementsprechend ist es notwendig, die abgelagerten PMs regelmäßig zu entfernen, um die DPFs durch bestimmte Mittel wiederherzustellen. Bei ansteigendem Druckverlust sind daher die abgelagerten PMs bisher mit Brennern oder elektrischen Heizungen verbrannt worden, wodurch die DPFs wiederhergestellt werden. In diesem Fall ist es jedoch so, dass, je größer die Ablagerung von PMs ist, die Temperatur beim Verbrennen der abgeschiedenen PMs umso höher ist. Folglich kann es zu Fällen kommen, in denen die DPFs durch thermische Spannung, die aus dieser Verbrennung resultiert, beschädigt werden.
  • In jüngster Zeit sind daher kontinuierlich regenerative DPFs entwickelt worden. Bei den kontinuierlich regenerativen DPFs ist eine Aluminiumoxid aufweisende Beschichtungsschicht auf der Oberfläche der zellulären Filterwände der DPFs ausgebildet, und auf die Beschichtungsschicht ist ein katalytischer Bestandteil wie Platin (Pt) geladen. Entsprechend den kontinuierlich regenerativen DPFs besteht die Möglichkeit, die DPFs durch Verbrennen von PMs gleichzeitig mit oder im Anschluss nach dem Abfangen der PMS zu regenerieren, da die abgefangenen PMs durch die katalytische Reaktion des katalytischen Bestandteils oxidiert und verbrannt werden. Da ausserdem die katalytische Reaktion bei relativ niedrigen Temperaturen eintritt und da die PMs verbrannt werden können, wenn sie in geringerem Maße abgefangen werden, ergibt sich bei den kontinuierlich regenerativen DPFs dahingehend ein Vorteil, dass die thermische Spannung, die auf die DPFs einwirkt, so gering ist, dass verhindert wird, dass die DPFs beschädigt werden.
  • Die japanische Patentoffenlegungsschrift (KOKAI) 9-220,423 offenbart z. B. einen kontinuierlich regenerativen DPF, dessen zelluläre Filterwand eine Porosität von 40 bis 60 % und einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 5 bis 35 μm aufweist und dessen Beschichtungsschicht aus einem porösen Oxid gebildet ist. Bei dem porösen Oxid nehmen die Partikel, deren Partikeldurchmesser geringer ist als der durchschnittliche Porendurchmesser der zellulären Filterwand, 90 Gewichtsprozent oder mehr ein. Wenn ein solches poröses Oxid mit einem großen Oberflächenbereich auf den DPFs beschichtet ist, ist es möglich, die Beschichtungsschicht nicht nur auf der Oberfläche der zellulären Filterwände auszubilden, sondern auch auf der Innenoberfläche der Poren. Wenn die Beschichtungschicht in einem festgelegten Betrag aufgetragen wird, ist es möglich, die Dünne der Beschichtungsschicht dünner zu machen. Dementsprechend ist es möglich, zu verhindern, dass sich der Druckverlust vergrößert.
  • Außerdem offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift (KOKAI) 6-159,037 einen kontinuierlich regnerativen DPF, dessen Beschichtungsschicht ferner mit einem NOx-sorbierenden Element beladen ist. Bei der Anordnung kann NOx in dem NOx-sorbierenden Element sorbiert werden. Wenn somit ein Reduktionsmittel wie Leichtöl auf die Beschichtungsschicht gesprüht wird, besteht die Möglichkeit, das sorbierte NOx zu reinigen.
  • An der Einlassendoberfläche der DPFs existieren jedoch die Öffnungen der Einlasszellen und der zugestopften Auslasszellen benachbart zueinander. Daher ist das Öffnungsverhältnis so klein, dass es an der Einlassendoberfläche 50 % oder weniger ist. Dementsprechend entsteht der Nachteil, dass PMs und Aschen sich wahrscheinlich auf den zugestopften Auslasszellen ablagern. Wenn die DPFs außerdem unter der Bedingung betrieben werden, dass die Einlassgastemperatur niedrig ist oder wenn ein reduzierendes Gas anhaltend aufgesprüht wird, um das NOx zu reduzieren, das in dem NOx-sorbierenden Element sorbiert wird, ist die Schicht aus den abgelagerten PMs und den Aschen von den zugestopften Öffnungen der Auslasszellen zu den Öffnungen der Einlasszellen gewachsen, um die Öffnungen der Einlasszellen zu schließen. Der Gegendruck könnte somit zunehmen, so dass er die Abgabeleistung der Dieselmotoren verringert. Insbesondere, wenn ein Reduktionsmittel, wie z. B. Leichtöl, versprüht wird, ist es wahrscheinlicher, dass die Öffnungen der Einlasszellen geschlossen werden, weil die flüssigen Partikel direkt auf die Einlassoberfläche der DPFs prallen.
  • Außerdem weisen kontinuierlich regenerative DPFs dahingehend ein Problem auf, dass sie über eine begrenzte Aktivität verfügen. Insbesondere ist es unmöglich, die Ladungsmenge des katalytischen Bestandteils zu erhöhen, weil die Beschichtungsmenge der Beschichtungsschicht angesichts des Druckverlusts begrenzt ist. Wenn hingegen eine große Menge eines katalytischen Bestandteils auf eine dünne Ladungsschicht geladen wird, wird die Ladungsdichte des katalytischen Bestandteils so vergrößert, dass sich das granuläre Wachstum des katalytischen Bestandteils bei hohen Temperaturen ereignet. Folglich erfahren kontinuierlich regenerative DPFs bezüglich ihrer Dauerhaftigkeit eine Verschlechterung.
  • Wie daher z. B. in der japanischen Patentoffenlegungsschrift (KOKAI) 9-032,539 erläutert wird, ist es vorstellbar, einen Geradströmungs-Oxidationskatalysator auf einer Seite stromauf in Bezug auf die DPFs anzuordnen. Bei einer solchen Anordnung oxidiert der Oxidationskatalysator gasartige Kohlenwasserstoffe (HC), Kohlenmonoxide (CO) und flüssige, lösliche organische Anteile (SOF) und wandelt ferner NO in NO2 um, das dann in einem NOx-sorbierenden Element sorbiert wird. Dementsprechend steigt die Abgastemperatur so an, dass die Umwandlungen der PMs und der NOx verbessert werden. Außerdem wandelt bei den DPFs der Oxidationskatalysator die Reduktionsmittel in ein Gas um. Folglich prallen die flüssigen Partikel nicht direkt auf die Einlassendoberflächen der DPFs. Daher ist es möglich, zu verhindern, dass sich die Öffnungen der Einlasszellen der DPFs schließen.
  • Ein Großteil der PMs gelangt jedoch wie sie sind durch den Oxidationskatalysator. Dementsprechend haben sich PMs auf der Einlassendoberfläche der DPFs in einer nicht gerade kleinen Menge abgelagert. Das Problem grundlegend zu lösen, ist unmöglich. Wenn außerdem ein Gehäuse, in dem DPFs untergebracht sind, bezüglich seiner Länge begrenzt ist, besteht die Notwendigkeit, die Länge des Oxidationskatalysators oder der DPFs zu kürzen. Die eine verkürzte Länge aufweisenden Oxidationskatalysatoren oder DPFs können jedoch nicht mit sicherer Genauigkeit mit Gehäusen zusammengebaut werden und verfügen leider über eine unzureichende Zuverlässigkeit bezüglich ihrer Festigkeit.
  • KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung ist angesichts solcher Umstände entwickelt worden. Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, zu verhindern, dass PMs sich auf der Einlassendoberfläche von DPFs ablagern, und ferner gleichzeitig die Reinigungsaktivitäten zu verbessern.
  • Die vorstehende Aufgabe kann durch einen Filterkatalysator zum Reinigen von Abgasen gemäß der vorliegenden Erfindung lösen. Der vorliegende Filterkatalysator dient zum Reinigen von aus Verbrennungsmotoren ausgestoßenen und Partikel aufweisenden Abgasen und weist folgende Merkmale auf:
    eine Wandströmungs-Bienenwabenstruktur, die folgende Merkmale aufweist:
    Einlasszellen, die auf der stromabwärtigen Seite der Abgase zugestopft sind; Auslasszellen, die zu den Einlasszellen benachbart sind, und auf der Seite stromauf der Abgase zugestopft sind;
    zelluläre Filterwände, die die Einlasszellen und die Auslasszellen abgrenzen, und Poren aufweisen; und
    eine Katalysatorschicht, die auf zumindest einer Oberfläche ausgebildet ist, die von der Gruppe bestehend aus der Oberfläche der zellulären Filterwände und der Oberfläche der Poren der zellulären Filterwände ausgewählt ist; und
    eine auf der Seite stromauf befindliche gerade Bienenwabenstruktur, die auf der Seite stromauf der Abgase in Bezug auf die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur angeordnet ist, die einstückig mit der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur bereitgestellt ist, und folgende Merkmale aufweist:
    auf der Seite stromauf befindliche, gerade Zellen, in denen die Abgase in gerader Richtung strömen; und
    auf der Seite stromauf befindliche, zelluläre Wände, die die auf der Seite stromauf befindlichen, geraden Zellen abgrenzen,
    wobei die Anzahl der Zellen in der auf der Seite stromauf befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur mehr beträgt als die Anzahl der Einlasszellen in der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur, die auf der Seite stromauf befindlichen, geraden Zellen den stromauf befindlichen Endoberflächen der zellulären Filterwände gegenüberliegen, und der Filterkatalysator ferner eine Rampe aufweist, die sich von den auf der Seite stromauf befindlichen zellulären Wänden abfallend erstrecken, wobei bestimmte, auf der Seite stromauf befindliche, zelluläre Wände mit den zellulären Filterwänden verbunden werden und die Abgase zu den Einlasszellen geführt werden und die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur und die auf der Seite stromauf befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur einstückig aus Keramik gebildet sind.
  • Zusätzlich kann der vorliegende Filterkatalysator wünschenswerter Weise eine auf der stromabwärtigen Seite befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur aufweisen, die auf der stromabwärtigen Seite der Abgase in Bezug auf die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur angeordnet ist, die einstückig mit der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur ausgebildet ist, und folgende Merkmale aufweist:
    auf der stromabwärtigen Seite befindliche gerade Zellen, bei denen die Abgase gerade strömen; und
    auf der stromabwärtigen Seite befindliche, zelluläre Wände, die die auf der stromabwärtigen Seite befindlichen, geraden Zellen abgrenzen und mit einer NOx-sorbierenden und -reduzierenden Katalysatorschicht versehen sind.
  • Insbesondere gemäß dem vorliegenden Filterkatalysator besteht die Möglichkeit, zu verhindern, dass die PMs sich auf der Einlassendoberfläche der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur ablagern. Dementsprechend besteht die Möglichkeit zu verhindern, dass der Druckverlust ansteigt. Außerdem wird die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur bezüglich der Aufwärmeigenschaft aufgerüstet und demzufolge bezüglich der PM-oxidierenden Aktivität verbessert. Zusätzlich weist die auf der Seite stromauf befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur einen vergrößerten Öffnungsbereich oder eine vollständig geöffnete Endoberfläche auf, so dass die Möglichkeit besteht, den Durchmesser der Zellen zu reduzieren, um den spezifischen Oberflächenbereich zu ver größern. Folglich ist die auf der Seite stromauf befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur mit einem vergrößerten Kontaktbereich in Bezug auf Abgase versehen, so dass Aktivitäten verbessert werden. Gleichzeitig wird die Ladungsdichte des katalytischen Bestandteils gesenkt, so dass das granuläre Wachstum des katalytischen Bestandteils bei hohen Temperaturen verhindert wird. Somit wird die Dauerhaftigkeit des katalytischen Bestandteils verbessert.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Ein umfassenderes Verständnis für die vorliegende Erfindung und vieler ihrer Vorteile wird unter Bezugnahme auf die nachstehende ausführliche Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, die allesamt Teil der Offenbarung sind, näher erläutert:
  • 1 ist eine Hauptquerschnittsansicht eines Filterkatalysators gemäß Beispiel Nr. 1, das nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
  • 2 ist ein Vorderansicht einer Einlassendoberfläche eines Filterkatalysators gemäß Beispiel Nr. 3, das nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
  • 3 ist ein Hauptquerschnittsansicht des Filterkatalysators nach Beispiel Nr. 3, das nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
  • 4 ist eine Hauptquerschnittsansicht eines Filterkatalysators nach Beispiel Nr. 4, das nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
  • 5 ist eine Hauptvorderansicht einer Einlassendoberfläche eines Filterkatalysators nach Beispiel Nr. 5, das nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
  • 6 ist eine Hauptquerschnittsansicht des Filterkatalysators nach Beispiel Nr. 5, das nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist;
  • 7 ist ein Diagramm zur Veranschaulichung dessen, wie der Filterkatalysator nach Beispiel Nr. 5, das nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist, hergestellt wird;
  • 8 ist eine Hauptquerschnittsansicht eines Filterkatalysators nach Beispiel Nr. 6, das Teil der vorliegenden Erfindung ist; und
  • 9 ist eine Hauptquerschnittsansicht eines Filterkatalysators nach Beispiel Nr. 7, das Teil der vorliegenden Erfindung ist.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachdem die vorliegende Erfindung allgemein beschrieben worden ist, wird die Erfindung durch Bezugnahme auf die spezifischen bevorzugten Ausführungsformen, die hierin ausschließlich zu Darstellungszwecken vorgesehen sind und nicht als Einschränkung des Schutzbereichs der angehängten Ansprüche auszulegen sind, besser verständlich.
  • Bei dem vorliegenden Filterkatalysators ist die auf der stromaufwärtigen Seite befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur auf einer Seite stromauf der Abgase in Bezug auf die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur angeordnet und ist einstückig mit der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur ausgebildet. Wenn die auf der Seite stromauf befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur und die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur unabhängig voneinander angeordnet sind, ist die Entstehung von Zwischenräumen zwischen denselben unvermeidbar. Dabei entweicht die Wärme der Abgase durch die Zwischenräume. Bei dem vorliegenden Filterkatalysator sind jedoch die auf der Seite stromauf befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur und die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur einstückig ausgebildet. Dementsprechend wird die thermische Leitfähigkeit des vorliegenden Filterkatalysators derart verbessert, dass die Wärme der Abgase sich reibungslos von der an der Seite stromauf befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur zur Wandströmungs-Bienenwabenstruktur leiten läßt. Daher kann die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur so rasch erwärmt werden, dass die Katalysatorschicht die katalytischen Aktivitäten umgehend aufzeigen kann.
  • Wenn außerdem die auf der Seite stromauf befindlichen, geraden Zellen beispielsweise koaxial mit den Einlasszellen angeordnet sind, strömen die Abgase, die geradewegs in den auf der Seite stromauf befindlichen, geraden Zellen strömen, wie sie sind in die Einlasszellen. Daher wird verhindert, dass die PMs sich auf den Öffnungen der Einlasszellen ablagern, so dass ein Anstieg des Druckverlustes verhindert wird. Selbst wenn die Einlasstemperatur der Abgase abfällt und sich dabei PMs an den Einlasszellen ablagern, kann zudem die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur eine hohe Wärmeeinbehaltungseigenschaft aufweisen, weil sie einstückig mit der auf der Seite stromauf befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur vorgesehen ist. Dementsprechend besteht die Möglichkeit, die abgelagerten PMs zu verbrennen. Dementsprechend ist es möglich, zu verhindern, dass die Öffnungen der Einlasszellen durch die PMs verschlossen werden. Es ist zu beachten, dass bei dieser Anordnung die auf der Seite stromauf befindlichen, geraden Zellen den zugestopften Auslasszellen ebenfalls gegenüberliegen. Dementsprechend ist es unvermeidlich, dass sich PMs mehr oder weniger an den zugestopften Öffnungen der Auslasszellen ablagern. Wenn jedoch die Abgase mit den hohen Temperaturen strömen, besteht die Möglichkeit, die abgelagerten PMs zu verbrennen. Da die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur wahrscheinlich wie vorstehend beschrieben aufgewärmt wird, so dass die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur eine hohe Wärmeinbehaltungseigenschaft aufweist, ist es ohne weiteres möglich, die PMs zu verbrennen.
  • Wenn zusätzlich die zugestopften Auslasszellen des Wandströmungs-Bienenwabenstruktur zur Endoberfläche der Filterkatalysatorstruktur freiliegen, könnten die zugestopften Auslasszellen beschädigt werden, wenn die Filterkatalysatorstruktur angefaßt wird oder sie Vibrationen unterworfen wird. Ist dies der Fall, ist es schwierig, die PMs zu entfernen, weil die Abgase in die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur durch die beschädigten, zugestopften Zellen strömen und schließlich wie sie sind nach außen ausgestoßen werden. Bei dem vorliegenden Filterkatalysator ist jedoch die auf der Seite stromauf befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur auf einer stromaufwärtigen Seite in Bezug auf die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur angeordnet, um sich in einem Stück von der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur fortzusetzen. Somit sind die zugestopften Auslasszellen der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur überhaupt nicht freigelegt. Dementsprechend ist es möglich, die Verschlechterung der PM-reinigenden Aktivität, was eine Folge der beschädigten, zugestopften Auslasszellen ist, zuverlässig zu hemmen.
  • Die auf der Seite stromauf befindlichen, geraden Zellen können wünschenswerter Weise der Endoberfläche der zellulären Filterwände gegenüberliegen, und der Filterkatalysator kann wünschenswerter Weise ferner eine Rampe aufweisen, die sich von den zellulären Wänden auf der Seite stromauf in abfallender Weise erstreckt, wobei die auf der Seite stromauf befindlichen zellulären Wände mit den zellulären Filterwänden verbunden werden und die Abgase zu den Einlasszellen führen. Bei einer solchen Anordnung ist es möglich, die Abgase, die in die auf der Seite stromauf befindlichen, geraden Zellen strömen, einfach in die Einlasszellen zu führen. Somit kann verhindert werden, dass sich die PMs auf den zugestopften Auslasszellen ablagern.
  • Die Rampe kann wünschenswerter Weise eine auf der Seite stromauf befindliche Endoberfläche der zugestopften Auslasszellen sein, die durch Verformen der zellulären Filterwände gebildet werden. Wenn es sich bei der Rampe um eine auf der Seite stromauf befindliche Endoberfläche der zugestopften Auslasszellen handelt, die durch Verformen der zellulären Filterwände gebildet werden, besteht die Möglichkeit, die Abgase durch die Rampe strömen zu lassen und die PMs auch an der Rampe zu filtern. Obwohl die auf der Seite stromauf befindliche Endoberfläche auf der zugestopften Auslasszellen in die Rampe verwandelt wird, ist die Wärmekapazität der Rampe gleich der der zellulären Filterwände und ist kleiner als die der herkömmlichen Verstopfungsstopfen. Somit wird die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur bezüglich der Aufwärmeigenschaften verbessert. Daher wird der vorliegende Filterkatalysators bezüglich der Aktivität aufgerüstet, wenn er PMs reinigt, die sich durch Oxidation an der Rampe abgelagert haben.
  • Es ist ferner wünschenswert, dass eine oxidierende Katalysatorschicht auf der Oberfläche der auf der Seite stromauf befindlichen zellulären Wände gebildet werden kann. Bei der oxidierenden Katalysatorschicht besteht die Möglichkeit, HC und CO, die in den Abgasen beinhaltet sind, die geradewegs in den auf der Seite stromauf befindlichen, geraden Zellen strömen, zu oxidieren und zu reinigen. Ferner erzeugt die oxidierende Katalysatorschicht bei der Oxidation und Reinigung Wärme, so dass es möglich ist, das Aufwärmen der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur weiterhin zu vereinfachen. Wenn ein NOx-sorbierendes Element auf die Katalysatorschicht der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur geladen wird, besteht die Möglichkeit, NO2, das durch die Oxidation der oxidierenden Katalysatorschicht erzeugt wird, in dem NOx-sorbierenden Element zu sorbieren. Dementsprechend wird der vorliegende Filterkatalysator in Bezug auf die Aktivität, wenn er NOx reinigt, weiter verbessert. Wenn außerdem ein Reduktionsmittel wie Leichtöl aufgesprüht wird, verdampft das Reduktionsmittel an den auf der Seite stromauf befindlichen, geraden Zellen und strömt in die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur. Zusätzlich wird die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur in Bezug auf die NOx-Reduktionsaktivität aufgerüstet, da sich die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur wahrscheinlich wie vorstehend beschrieben aufwärmt.
  • Der Filterkatalysator kann ferner eine auf der stromabwärtigen Seite befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur aufweisen, die auf der stromabwärtigen Seite der Abgase in Bezug auf die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur angeordnet ist, die einstückig mit der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur ausgebildet ist und folgende Merkmale aufweist: auf der stromabwärtigen Seite befindliche, gerade Zellen, in denen die Abgase gerade strömen; und auf der stromabwärtigen Seite befindliche zelluläre Wände, die die auf der stromabwärtigen Seite befindlichen, geraden Zellen abgrenzen. In diesem Fall ist es wünschenswert, dass die auf der stromabwärtigen Seite befindlichen, zellulären Wände mit einer NOx-sorbierenden und -reduzierenden Katalysatorschicht versehen werden können. Wenn ein reduzierendes Mittel wie z. B. Leichtöl auf gesprühte wird, wird das reduzierende Gas einer katalytischen Wirkung der Katalysatorschicht der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur unterzogen, um aktives, reformiertes HC zu erzeugen, und das resultierende, reformierte HC strömt in die auf der stromabwärtigen Seite befindlichen, geraden Zellen. Die Katalysatorschicht erzeugt außerdem eine Reaktionswärme, um die Temperatur der Abgase weiter zu erhöhen, die in die auf der stromabwärtigen Seite befindlichen, geraden Zellen strömen. Daher wird die NOx-Reduktionsaktivität der NOx-sorbierenden und reduzierenden Katalysatorschicht verbessert. Zusätzlich wird der Druckabfall an den auf der stromabwärtigen Seite befindlichen, geraden Zellen nicht allzu sehr verstärkt, selbst wenn die Ladungsmenge der NOx-sorbierenden und -reduzierenden Katalysatorschicht vergrößert wird. Somit besteht die Möglichkeit, die Ladungsdichte des Edelmetalls und des NOx-sorbierenden Elements zu senken, um die Dauerhaftigkeit des NOx-sorbierenden und -reduzierenden Katalysators aufzuwerten.
  • Die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur und die auf der Seite stromauf befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur oder die auf der stromabwärtigen Seite befindliche, Geradströmungs-Bienenwabenstruktur werden aus einem hitzebeständigen Keramikmaterial wie Cordierit gefertigt. Die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur und die auf der Seite stromauf befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur werden folgendermaßen einstückig gefertigt. Zunächst wird eine gerade, bienenwabenförmige Struktur durch Extrusionsformen ausgebildet. Auslasszellen werden durch Zustopfen an inneren Positionen in Bezug auf eine der gegenüberliegenden Endoberflächen von der geraden bienenwabenförmigen Struktur gebildet. Die Einlasszellen werden durch Zustopfen der jeweils anderen der gegenüberliegenden Endoberflächen gebildet. Die derart zugestopfte, gerade bienenwabenförmige Struktur wird kalziniert. Alternativ können Presskörper der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur und der an der Seite stromauf befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur, die für DPF-Anwendungen zugestopft werden, aneinander gefügt werden, indem sie an ihren aneinanderstoßenden Endoberflächen kalziniert werden.
  • Zumindest die zellulären Filterwände der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur können vorzugsweise eine Porosität von 40 bis 80 % und einen durchschnittlichen Porendurchmesser von 10 bis 40 μm aufweisen. Besonders wünschenswert ist es, dass die Porosität in einen Bereich von 60 bis 75 % und der durchschnittliche Porendurchmesser in einem Bereich von 22 bis 35 μm fallen kann. Bei einer solchen Anordnung ist ein wirksames Abfangen von PMs möglich. Gleichzeitig kann verhindert werden, dass sich der Druckabfall vergrößert, selbst wenn die Katalysatorschicht in einem Betrag von 100 bis 200 g bezogen auf 1 L der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur ausgebildet ist. Die Poren können in den nachstehend beschriebenen zellulären Filterwänden ausgebildet sein. Ein brennbares Pulver, wie z. B. Kohlenstoffpulver, Holzpulver, Stärke und Polymere, wird zu einem Schlamm vermischt, dessen Hauptbestandteil ein Cordieritpulver ist. Der Schlamm wird durch Formen zu einem Werkstück verarbeitet. Wenn das geformte Werkstück kalziniert wird, verschwindet das brennbare Pulver und bildet Poren aus. Außerdem ist es möglich, die Porosität und den durchschnittlichen Porendurchmesser der zellulären Filterwände durch Steuern des Partikeldurchmessers und der verwendeten Menge des brennbaren Pulvers zu steuern.
  • Die Katalysatorschicht, die auf den zellulären Filterwänden der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur ausgebildet ist, weist ein poröses Oxid und einen katalytischen Bestandteil auf, der auf das poröse Oxid geladen ist. Was das poröse Oxid angeht, so besteht die Möglichkeit, zumindest ein aus der Gruppe bestehend aus Al2O3, ZrO2, CeO2, TiO2 und SiO2 ausgewähltes Oxid oder ein zusammengesetztes Oxid zu verwenden, das eine Mehrzahl der Oxide aufweist.
  • Es ist wünschenswert, dass die Katalysatorschicht nicht nur auf der Oberfläche der zellulären Filterwände der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur, sondern auch auf der Oberfläche der Poren, die durch Verschwinden des brennbaren Pulvers entstehen, gebildet werden kann.
  • Die Katalysatorschicht, die auf den zellulären Filterwänden der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur gebildet ist, kann vorzugsweise in einem Betrag von 100 bis 200 g bezogen auf einen 1 L der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur geschichtet sein. Wenn die Katalysatorschicht in einem Betrag von weniger als 100 g bezogen auf 1 L der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur geschichtet ist, ist eine Minderung der Dauerhaftigkeit der katalytischen Aktivitäten unvermeidbar. Wenn die Katalysatorschicht in einem Betrag von mehr als 200g bezogen auf 1 L der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur geschichtet ist, erweist sich dies als unpraktisch, weil solche Katalysatorschichten den Druckabfall unmäßig erhöhen.
  • Die Katalysatorschicht kann auf folgende Art und Weise gebildet werden. Ein Oxidpulver oder ein zusammengesetztes Oxidpulver wird zusammen mit einer Bindemittelkomponente, wie Aluminiumoxidsol, und Wasser zu einem Schlamm verarbeitet. Der resultierende Schlamm wird auf die zellulären Filterwände abgeschieden und anschließend kalziniert. Wenn der Schlamm auf die zellulären Filterwänden abgeschieden worden ist, besteht die Möglichkeit der Verwendung von gewöhnlichen Eintauchverfahren. Es ist jedoch wünschenswert, den Schlamm, der im Übermaß in die Poren eingedrungen ist, durch Durchblasen von Luft oder Absaugen zu entfernen.
  • Was den katalytischen Bestandteil angeht, der auf die Katalysatorschicht geladen ist, so besteht die Möglichkeit, katalytische Bestandteile zu verwenden, die NOx durch katalytische Reaktion reduzieren können und die die Oxidation von PMS fördern können. Es ist jedoch zu bevorzugen, ein oder mehrere Elemente aufzuladen, die aus der Gruppe bestehend aus Edelmetallen der Platingruppe, wie Pt, Rh und Pd, ausgewählt sind, auf die Katalysatorschicht zu laden. Es ist zu bevorzugen, des weiteren ein NOx-sorbierendes Element auf die Katalysatorschicht zu laden. Die Ladungsmenge des Edelmetalls kann vorzugsweise in einen Bereich von 2 bis 8 g bezogen auf 1 L der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur fallen. Wenn die Ladungsmenge weniger als 2 g bezogen auf 1 L der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur beträgt, sind die Reinigungsaktivitäten der resultierenden Katalysatorschichten zu gering, um praktisch wirken zu können. Wenn das Edelmetall in einem Betrag von mehr als 8 g bezogen auf 1 L der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur geladen wird, werden die Aktivitäten der resul tierenden Katalysatorschichten gesättigt und damit gleichzeitig die Materialkosten in die Höhe getrieben.
  • Das Edelmetall kann wie nachstehend beschrieben auf die Katalysatorschicht geladen werden. Das Edelmetall wird auf die Katalysatorschicht, die ein Oxidpulver oder ein zusammengesetztes Oxidpulver aufweist, durch Adsorptionsladeverfahren oder Absorptionsladeverfahren mit einer Lösung, in der ein Salz des Edelmetalls, wie z. B. dessen Nitrat, gelöst ist, geladen. Alternativ kann das Edelmetall im voraus auf ein Oxidpulver oder ein zusammengesetztes Oxidpulver geladen werden. Dann kann die Katalysatorschicht mit dem resultierenden katalytischen Pulver gebildet werden.
  • Was das NOx-sorbierende Element angeht, das auf die Katalysatorschicht geladen ist, so besteht die Möglichkeit der Verwendung von zumindest einem Element, das aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallen, Alkalierdmetallen und Seltenerdelementen ausgewählt ist. Die Alkalimetalle können sein K, Na, Cs und Li. Die Alkalierdmetalle können sein Ba, Ca, Mg und Sr. Die Seltenerdelemente können sein Sc, Y, Pr und Nd. Wünschenswert ist es von von diesen zumindest ein Element zu verwenden, das aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallen und Alkalierdmetallen ausgewählt ist, die in Bezug auf die NOx-sorbierende Fähigkeit eine gute Leistung erzielen.
  • Die Ladungsmenge der NOx-sorbierenden Elemente kann vorzugsweise in einen Bereich von 0,25 bis 0,45 mol bezogen auf 1 L der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur fallen. Wenn die Ladungsmenge geringer ist als 0,25 mol bezogen auf 1 L der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur sind die Reinigungsaktivitäten der resultierenden Katalysatorschichten zu schwach, um praktisch wirken zu können. Wenn das NOx-sorbierende Element mit mehr als 0,45 mol bezogen auf 1 L der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur geladen wird, bedeckt das NOx-sorbierende Element das Edelmetall, um die Aktivitäten der resultierenden Katalysatorschichten zu mindern.
  • Das NOx-sorbierende Element kann in folgender Weise auf die Katalysatorschicht geladen werden. Das NOx-sorbierende Element wird durch Absorptionsladeverfahren mit einer Lösung, in der ein Acetat oder ein Nitrat des NOx-sorbierenden Elements gelöst ist, auf die Katalysatorschicht geladen. Alternativ kann das NOx-sorbierende Element im voraus auf ein Oxidpulver oder ein zusammengesetztes Oxidpulver geladen werden. Dann kann mit dem resultierenden Pulver die Katalysatorschicht gebildet werden.
  • Die auf der Seite stromauf befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur und die auf der stromabwärtigen Seite befindliche Bienenwabenstruktur kann aus hitzebeständigem Keramikmaterial wie Cordierit in der gleichen Weise wie die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur gebildet sein. Um die Integrität mit der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur zu verbessern, ist es wünschenswert, dass die auf der Seite stromauf befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur und die auf der stromabwärtigen Seite befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur aus dem gleichen Material gebildet werden können wie das der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur.
  • Es ist nicht erforderlich, in den auf der Seite stromauf befindlichen, zellulären Wänden der auf der Seite stromauf befindlichen Bienenwabenstruktur und den auf der stromabwärtigen Seite befindlichen, zellulären Wänden der auf der stromabwärtigen Seite befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur Poren zu bilden, weil sie zum Abfangen von PMs nicht erforderlich sind. Die auf der Seite stromauf befindlichen, zellulären Wände und die auf der stromabwärtigen Seite befindlichen, zellulären Wände können eine Porösität, einen durchschnittlichen Partikeldurchmesser oder eine Porendurchmesserverteilung aufweisen, die mit der der zellulären Filterwände der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur identisch ist.
  • Der auf der Oberfläche der auf der Seite stromauf befindlichen, zellulären Wände gebildete oxidierende Katalysator weist ein poröses Oxid und ein auf das poröse Oxide geladenes Edelmetall auf. Es ist zu bevorzugen, den oxidierenden Katalysator in einem Betrag von 100 bis 300 g bezogen auf 1 L der auf der Seite stromauf befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur zu bilden. Was das poröse Oxid angeht, so besteht die Möglichkeit, zumindest ein Oxid, das aus der Gruppe bestehend aus Al2O3, ZrO2, CeO2, TiO2 und SiO2 ausgewählt ist, oder ein zusammengesetztes Oxid zu verwenden, das eine Mehrzahl der Oxide aufweist. Was das Edelmetall angeht, das auf das poröse Oxid geladen ist, so besteht die Möglichkeit, Edelmetalle zu verwenden, die die Oxidationsreaktion der PMs fördern können. Es ist jedoch zu bevorzugen, ein oder mehrere Elemente, die aus der Gruppe bestehend aus den Edelmetallen der Platingruppe, wie z. B. Pt, Rh und Pd, ausgewählt sind, auf das poröse Oxid zu laden. Die Ladungsmenge des Edelmetalls kann vorzugsweise in einen Bereich von 0,1 g bis 10 g bezogen auf 1 L der auf der Seite stromauf befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur fallen. Wenn die Ladungsmenge weniger beträgt als 0,1 g bezogen auf 1 L der auf der Seite stromauf befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur, sind die Reinigungsaktivitäten der resultierenden oxidierenden Katalysatoren zu schwach, um praktisch wirken zu können. Wenn das Edelmetall mit mehr als 10 g bezogen auf einen 1 L der auf der Seite stromauf befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur geladen wird, haben sich die Aktivitäten der resultierenden oxidierenden Katalysatoren gesättigt, und gleichzeitig wurden die Materialkosten in die Höhe getrieben. Es ist zu beachten, dass ein NOx-sorbierendes Element ferner auf den oxidierenden Katalysator geladen werden kann.
  • Die NOx-sorbierende und -reduzierende Katalysatorschicht, die auf der Oberfläche der auf der stromabwärtigen Seite befindlichen, zellulären Wände gebildet ist, weist ein poröses Oxid, ein auf das poröse Oxid geladenes Edelmetall, und ein NOx-sorbierendes Element auf, das auf das poröse Oxid geladen ist. Es ist zu bevorzugen, die NOx-sorbierende und -reduzierende Katalysatorschicht in einem Betrag von 200 bis 300 g bezogen auf 1 L der auf der stromabwärtigen Seite befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur zu bilden. Was das poröse Oxid angeht, so besteht die Möglichkeit, zumindest ein Oxid zu verwenden, das aus der Gruppe bestehend Al2O3, ZrO2, CeO2, TiO2 und SiO2 ausgewählt ist, oder ein zusammengesetztes Oxid, das eine Mehrzahl der Oxide aufweist, zu verwenden. Es ist zu beachten, dass das Laden des Edelmetalls und des NOx-sorbierenden Elements in der gleichen Weise ausgeführt werden kann wie die Katalysatorschicht auf die zellulären Filterwände der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur geladen wird.
  • Was das Edelmetall angeht, das auf das poröse Oxid geladen wird, so besteht die Möglichkeit, Edelmetalle zu verwenden, die die Reduktionsreaktion des NOx fördern können. Es ist jedoch zu bevorzugen, ein oder mehrere Elemente, die aus der Gruppe bestehend aus Edelmetallen der Platingruppe, wie z. B. Pt, Rh und Pd, ausgewählt sind, auf das poröse Oxid zu laden. Die Ladungsmenge des Edelmetalls kann vorzugsweise in einen Bereich von 0,1 bis 10 g bezogen auf 1 L der auf der stromabwärtigen Seite befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur fallen. Wenn die Ladungsmenge geringer ist als 0,1 g bezogen auf 1 L der auf der stromabwärtigen Seite befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur, sind die Reinigungsaktivitäten der resultierenden NOx-sorbierenden und -reduzierenden Katalysatorschicht zu schwach, als dass sie in der Praxis wirken könnten. Wenn das Edelmetall in einem Betrag von mehr als 10 g bezogen auf 1 L der auf der stromabwärtigen Seite befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur geladen wird, haben sich die Aktivitäten der resultierenden NOx-sorbierende und -reduzierende Katalysatorschicht gesättigt, und gleichzeitig sind die Materialkosten angestiegen.
  • Was das NOx-sorbierenden Element angeht, das auf die NOx-sorbierende und -reduzierende Katalysatorschicht geladen wird, so besteht die Möglichkeit, zumindest ein Element, das aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallen, Alkalierdmetallen und Seltenerdelementen ausgewählt ist, zu verwenden. Die Alkalimetalle können sein K, Na, Cs und Li. Die Alkalierdmetalle können sein Ba, Ca, Mg und Sr. Die Seltenerdelemente können sein Sc, Y, Pr und Nd. Wünschenswert ist es, von diesen zumindest ein Element zu verwenden, das aus der Gruppe bestehend aus Alkalimetallen und Alkalierdmetallen, die in Bezug auf die NOx-sorbierende Fähigkeit eine gute Leistung erzielen, ausgewählt ist.
  • Die Ladungsmenge des NOx-sorbierenden Elements kann vorzugsweise in einen Bereich von 0,25 bis 0,45 mol bezogen auf 1 L der auf der stromabwärtigen Seite befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur fallen. Wenn die Ladungsmenge geringer ist als 0,25 mol bezogen auf 1 L der auf der stromabwärtigen Seite befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur, sind die Reinigungsaktivitäten der resultierenden NOx-sorbierenden und -reduzierenden Katalysatorschicht zu schwach, um in der Praxis wirken zu können. Wenn das NOx-sorbierende Element mit mehr als 0,45mol bezogen auf 1 L der auf der stromabwärtigen Seite befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur geladen wird, bedeckt das NOx-sorbierende Element das Edelmetall, um die Aktivitäten der resultierenden NOx-sorbierende und -reduzierende Katalysatorschicht zu verschlechtern.
  • Es ist zu beachten, dass die Anzahl der Zellen bei der auf der Seite stromauf befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur und die Anzahl der Zellen bei der auf der stromabwärtigen Seite befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur mit der Anzahl der Zellen bei der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur identisch sein oder sich von dieser unterscheiden können. Es ist jedoch wünschenswert, dass die Anzahl der Zellen bei der auf der Seite stromauf befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur und die Anzahl der Zellen bei der auf der stromabwärtigen Seite befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur mehr sein können als die Anzahl der Zellen in der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur. Wenn die Anzahl der Zellen daher erhöht wird, besteht die Möglichkeit, den spezifischen Flächeninhalt der oxidierenden Katalysatorschicht oder der NOx-sorbierenden und -reduzierenden Katalysatorschicht zu vergrößern. Folglich können die Aktivitäten des vorliegenden Filterkatalysators verbessert werden. Außerdem kann die Dauerhaftigkeit des vorliegenden Filterkatalysators aufgewertet werden, weil die Ladungsdichte des katalytischen Bestandteils gesenkt werden kann, so dass das granuläre Wachstum des katalytischen Bestandteils gehemmt wird. Außerdem wird, selbst wenn die Anzahl der Zellen somit erhöht wird, der Druckabfall kaum vergrößert, weil die Abgase geradewegs in die auf der Seite stromauf befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur und die auf der stromabwärtigen Seite befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur strömen.
  • BEISPIELE
  • Der vorliegende Filterkatalysator wird nachstehend unter Bezugnahme auf spezifische Beispiele ausführlicher beschrieben.
  • (Beispiel Nr. 1)
  • 1 stellt eine Hauptquerschnittsansicht eines Filterkatalysators zum Reinigen von Abgasen gemäß Beispiel Nr. 1 dar, der nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist. Der Filterkatalysator weist eine Wandströmungs-Bienenwabenstruktur 1 und eine auf der Seite stromauf befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 2 auf. Die auf der Seite stromauf befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 2 ist auf einer stromauf befindlichen Seite der Abgase in Bezug auf die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur 1 angeordnet und ist mit der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur 1 einstückig ausgebildet.
  • Die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur 1 weist Einlasszellen 10, Auslasszellen 11, zelluläre Filterwände 12 und eine Katalysatorschicht 13 auf. Die Einlasszellen 10 sind auf einer stromabwärtigen Seite der Abgase zugestopft. Die Auslasszellen 11 sind benachbart zu den Einlasszellen 10 angeordnet und sind auf einer stromauf befindlichen Seite der Abgase zugestopft. Die zellulären Filterwände 12 grenzen die Einlasszellen 10 und die Auslasszellen 11 ab. Die Katalysatorschicht 13 ist auf der Oberfläche der zellulären Filterwände 12 ausgebildet. Die auf der Seite stromauf befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 2 weist auf der Seite stromauf befindliche gerade Zellen 20, auf der Seite stromauf befindliche zelluläre Wände 21 und eine Katalysatorschicht 13 auf. Die auf der Seite stromauf befindlichen zellulären Wände 21 grenzen die auf der Seite stromauf befindlichen geraden Zellen 20 ab. Die Katalysatorschicht 13 ist auf der Oberfläche der auf der Seite stromauf befindlichen zellulären Wände 21 ausgebildet.
  • Ein Fertigungsverfahren des Filterkatalysators gemäß Beispiel Nr. 1 wird nachstehend anstelle der ausführlichen Beschreibung der Anordnung beschrieben.
  • Es wurde ein gerades, bienenwabenförmiges Substrat hergestellt. Das Substrat wies einen Durchmesser von 129 mm, eine Länge von 160 mm und ein Volumen von etwa 2100 cc auf und beinhaltete viereckige Zellen in einer Menge von 300 Zellen/Zoll2 auf. Es ist zu beachten, dass das Substrat eine Porosität von 65 % und Poren aufwies, deren durchschnittlicher Porendurchmesser 30 μm betrug.
  • Anschließend wurde ein Pulver hergestellt, das Aluminiumoxid, Talk, Kaolin und Siliziumoxid aufwies, um die Cordieritzusammensetzung zu erstellen. Das Pulver wurde mit vorbestimmten Mengen eines organischen Bindemittels und Wasser gemischt, um eine cremige Paste mit einer stabilen Formerhaltungseigenschaft zu erhalten. Mit der resultierenden Paste wurden mit eine Pasteneinspritzvorrichtung (oder -abgabevorrichtung) abwechselnd Zwischenstopfen 14 geformt, um jede zweite Zelle an einer inneren Position in Bezug auf die auf der Seite stromauf befindliche Endoberfläche des Substrats um 10 mm zuzustopfen. An der auf der stromabwärtigen Seite befindlichen Endoberfläche des Substrats wurden hingegen Endoberflächenstopfen 15 gebildet, um die Zellen zuzustopfen, die durch die Zwischenstopfen 14 nicht mit einem Stopfen versehen worden sind. Das Substrat wurde anschließend bei 1.400 C kalziniert. Somit wurden die Einlasszellen 10, die Auslasszellen 11 und die geraden Zellen 20 gebildet.
  • Anschließend wurde ein Schlamm in einem Waschvorgang auf das Substrat geschichtet, bei 110 °C getrocknet und anschließend bei 450 °C kalziniert, wodurch sich eine Beschichtungsschicht ausbildete. Der Schlamm wies ein Alumuniumoxidpulver auf. Die Beschichtungsschicht wurde in einer Menge von 150 g bezogen auf 1 L des Substrats gebildet. Es ist zu beachten, dass die Beschichtungschicht auf der Oberfläche von allen zellulären Filterwänden 12 und allen auf der Seite stromauf befindlichen zellulären Wänden 21 sowie der Oberfläche der Poren gebildet wurde. Dann wurden Pt, Li, Ba und K durch ein Imprägnationsladeverfahren jeweils auf die Beschichtungsschicht geladen. Somit wurden alle Beschichtungsschichten in Katalysatorschichten 13 verwan delt. Es ist zu beachten, dass Pt in einer Menge von 2 g aufgeladen wurde, Li in einer Menge von 0,2 mol aufgeladen wurde, Ba in einer Menge von 0,1 mol aufgeladen wurde und K in einer Menge von 0,05 mol bezogen auf 1 L des Substrats aufgeladen wurde.
  • In dem Filterkatalysator gemäß Beispiel Nr. 1 strömten die Abgase zunächst in alle auf der Seite stromauf befindlichen geraden Zellen 20. Da die auf der Seite stromauf befindlichen, geraden Zellen 20 dem Filterkatalysator einen großen Öffnungsbereich verliehen, war die Wahrscheinlichkeit geringer, dass sich PMs auf der auf der Seite stromauf befindlichen Endoberfläche ablagerten. Dementsprechend bestand beim Filterkatalysator eine geringer Wahrscheinlichkeit, dass die Zellen verschlossen werden würden. Außerdem wurden gasartige Bestandteile wie HC und CO, die in den Abgasen enthalten waren, durch die Katalysatorschicht 13, die auf den auf der Seite stromauf befindlichen, geraden Zellen 20 ausgebildet ist, oxidiert und gereinigt.
  • Dann strömten die Abgase in die Einlasszellen 10, gelangten durch die zellulären Filterwände 12 und wurden durch die Auslasszellen 11 emittiert. In diesem Fall wurden die in den Abgasen beinhalteten PMs in den zellulären Filterwänden 12 abgefangen. Als die Abgase in die auf der Seite stromauf befindlichen geraden Zellen 20 strömten, die mit einem Zwischenstopfen 14 versehen waren, gelangten sie durch die auf der Seite stromauf befindlichen zellulären Wände 21 und strömten in die Einlasszellen 10. In diesem Fall wurden jedoch die PMs auf den Zwischenstopfen 14 sowie den auf der Seite stromauf befindlichen, zellulären Wänden 21 abgefangen. Die so abgefangenen PMs wurden durch Pt, das auf die Katalysatorschicht 13 geladen war, oxidiert.
  • Die durch die Oxidationsreaktion erzeugte Wärme an der auf der Seite stromauf befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 2 wurde mittels der Abgase sowie der auf der Seite stromauf befindlichen zellulären Wände 21 zu der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur 1 geführt. Somit war es möglich, die Wärmeeinbehaltungseigenschaft der Zwischenstopfen 14 sowie die Aufwärmeigenschaft der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur 1 zu verbessern. Daher war es möglich, die Verbrennung der PMs, die sich auf den Zwischenstopfen 14 sowie auf den auf der Seite stromauf befindlichen, zellulären Wänden 21 abgelagert hatten, zu vereinfachen. Dementsprechend bestand die Möglichkeit, zu verhindern, dass die auf der Seite stromauf befindlichen Zellen 20 geschlossen wurden. Außerdem konnte die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur 1 in Bezug auf die Aktivität aufgewertet werden, wenn sie die PMs oxidierte. Es ist zu beachten, dass bestätigt werden konnte, dass die Temperatur an den Zwischenstopfen 14 um 50 °C oder mehr anstieg als die Temperatur an der Endoberfläche der auf der Seite stromauf befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 2, als der Filterkatalysator gemäß Beispiel 1 an ein tatsächliches Abgassystem von Dieselmotoren angebracht wurde und durch Aufwärmen regeneriert wurde, um die abgelagerten PMs zu verbrennen.
  • (Beispiel Nr. 2)
  • Davon abgesehen, dass Pt auf die Katalysatorschichten 13 der auf der Seite stromauf befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 2 in einer Menge von 5 g bezogen auf 1 L der auf der Seite stromauf befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 2 geladen wurde, und dass Li, Ba und K darauf nicht geladen wurden, wies ein Filterkatalysator nach Beispiel Nr. 2, das nicht zur vorliegenden Erfindung gehört, die gleichen Anordnungen auf wie jene von Beispiel Nr. 1.
  • Der Filterkatalysator nach Beispiel Nr. 2 wurde bezüglich der Oxidierungsaktivität an der auf der Seite stromauf befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 2 im Vergleich zu Beispiel Nr. 1 deutlich verbessert. Daher war es möglich, die Wärmeinbehaltungseigenschaft der Zwischenstopfen 14 sowie die Aufwärmeigenschaft der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur 1 zu verbessern.
  • (Beispiel Nr. 3)
  • 2 stellt eine Vorderansicht einer Einlassendoberfläche eines Filterkatalysators gemäß Beispiel Nr. 3 dar, das nicht zur vorliegenden Erfindung gehört. 3 stellt eine Hauptquerschnittsansicht des Filterkatalysators nach Beispiel Nr. 3 dar. Mit Ausnahme, dass jede zweite der auf der Seite stromauf befindlichen zellulären Wände 21 bis zu einer Position aufgeschnitten war, wo die Zwischenstopfen 14 angeordnet waren, wies der Filterkatalysator gemäß Beispiel Nr. 2 die gleichen Anordnungen auf wie jene von Beispiel Nr. 1.
  • Bei dem Filterkatalysator nach Beispiel Nr. 3 war es wahrscheinlicher, dass die Abgase, die durch die Oxidationsreaktion an der auf der Seite stromauf befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 2 aufgewärmt waren, mit den Zwischenstopfen 14 in Kontakt gelangten. Außerdem wurde die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur 1 auf der Seite stromauf in Bezug auf die Zwischenstopfen 14 so weit geöffnet, dass es eher unwahrscheinlich war, dass sich PMs auf den Zwischenstopfen 14 ablagern würden. Somit war es möglich, weiterhin zu verhindern, dass die auf der Seite stromauf befindlichen geraden Zellen 20 geschlossen werden.
  • Bei dem Filterkatalysator nach Beispiel Nr. 3 wurden die Zwischenstopfen 14 in der gleichen Weise wie bei Beispiel Nr. 1 gebildet. Es ist jedoch zu beachten, dass die Möglichkeit besteht, die Zwischenstopfen 14 zu bilden, indem man die auf der Seite stromauf befindlichen zellulären Wände 21 nach innen schiebt, um jede zweite der auf der Seite stromauf befindlichen geraden Zellen 20 (oder Auslasszellen 11) in der gleichen Weise zu verschließen, wie später bei Beispiel Nr. 5 beschrieben wird.
  • (Beispiel Nr. 4)
  • 4 stellt eine Hauptquerschnittsansicht für einen Filterkatalysator gemäß Beispiel Nr. 4 dar, der nicht Teil der vorliegenden Erfindung ist. Außer, dass die Zwischenstopfen mit einer abfallenden Oberfläche versehen sind, wobei sie in der Richtung des Abgases in Richtung der Einlasszellen 10, auf der Einlassseite der Abgase, von einer breiten zu einer schmalen Abmessung abfallen, wies der Filterkatalysator nach Beispiel Nr. 4 die gleichen Anordnungen auf wie jene von Beispiel Nr. 3.
  • Bei dem Filterkatalysator nach Beispiel Nr. 4 wurden die Abgase, die auf die Zwischenstopfen 14 prallten, durch die abfallende Oberfläche geführt, so dass es wahrscheinlicher war, dass die Abgase in die Einlasszellen 10 strömen würden. Dementspre chend war es möglich, zu verhindern, dass die auf der Seite stromauf befindlichen geraden Zellen 20 geschlossen werden. Außerdem bestand die Möglichkeit, den Druckabfall zu reduzieren.
  • (Beispiel Nr. 5)
  • 5 stellt eine Vorderansicht einer Einlassendoberfläche eines Filterkatalysators gemäß Beispiel Nr. 5 dar, das nicht zur vorliegenden Erfindung gehört. 6 stellt eine Hauptquerschnittsansicht des Filterkatalysators gemäß Beispiel Nr. 5 dar. Ähnlich zu Beispiel Nr. 1 weist der Filterkatalysator nach Beispiel Nr. 5 die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur 1 auf, und die auf der Seite stromauf befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 2. Die auf der Seite stromauf befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 2 ist auf einer Seite stromauf der Abgase in Bezug auf die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur 1 angeordnet und einstückig mit derselben ausgebildet.
  • Die auf der Seite stromauf befindlichen geraden Zellen 20 stehen mit den Einlasszellen 10 koaxial in Verbindung. Der Durchmesser der auf der Seite stromauf befindlichen, geraden Zellen 20 ist größer ausgelegt als der der Einlasszellen 10. Außerdem liegen die auf der Seite stromauf befindlichen Zellen 20 den Zwischenstopfen 14 gegenüber. Die Zwischenstopfen 14 sind aus dem gleichen Material wie jene der zellulären Filterwände 12 und die der auf der Seite stromauf befindlichen zellulären Wände 21 ausgebildet und sind in einer abfallenden Form ausgebildet, die von einer breiten Abmessung zu einer schmalen Abmessung in Richtung der Abgase hin zu den Einlasszellen 10 abfällt. Mit Ausnahme der vorstehend beschriebenen Anordnungen, wies der Filterkatalysator nach Beispiel Nr. 4 die gleichen Anordnungen auf wie jene von Beispiel Nr. 1. Es ist zu beachten, dass die auf der Seite stromauf befindliche Bienenwabenstruktur 2 eine Länge von 12 mm aufwies, und die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur 1 eine Länge von 138 mm aufwies.
  • Der Filterkatalysator nach Beispiel Nr. 5 wurde wie nachstehend beschreiben angefertigt. Dabei wurde ein Pulver hergestellt, das Aluminiumoxid, Talk, Kaolin und Siliziumoxid aufwies, um die Cordieritzusammensetzung herzustellen. Das Pulver wurde mit zuvor festgelegten Mengen eines organischen Bindemittels, Wasser und einem kohlenstoffhaltigen Pulver vermischt, um eine Paste herzustellen. Mit der resultierenden Paste wurde ein gerades bienenwabenförmiges Presskörpersubstrat 3, das in 7 gezeigt ist, durch Extrusionsformen gebildet. Der so gebildete Presskörper wies einen Durchmesser von 130 mm und eine Länge von 150 mm auf und wies viereckige Zellen in einer Menge von 300 Zellen/Zoll2 auf.
  • Wie hingegen in 7 dargestellt ist, wurde eine Pressvorrichtung 4 verwendet. Die Pressvorrichtung 4 wurde als eine Stifthalterung ausgebildet, die eine Heizeinheit 40 und eine Mehrzahl von Nadeln 41 aufwies, die aus der Heizeinheit 40 hervorstanden. Die Heizeinheit 40 konnte die Nadeln 41 erwärmen. Außerdem wiesen die Nadeln 41 ein gerades Element 42 und ein führendes Element 43 auf. Das gerade Element 42 wies einen viereckigen Querschnitt und eine Länge von 12 mm auf. Das führende Element 43 wurde an dem führenden Ende des geraden Elements 42 ausgebildet und pyramidenförmig mit einer Höhe von 3 mm ausgebildet. Es ist zu beachten, dass die Länge der Querschnittsseite des geraden Elements 42 und die Länge der Unterseite des führenden Elements 43 vergrößert wurden, indem die Länge der zellulären Öffnungen des Presskörpersubstrats 3 mit einem Faktor, der Quadratwurzel von 2, multipliziert wurden.
  • Dann wurden die Nadeln 41 durch die Heizeinheit 40, und die erwärmten Nadeln 41 wurden in die Zellen des Presskörpersubstrats 3 bei einer Tiefe von 15 mm eingepaßt, wie in 7 dargestellt ist. Dementsprechend wurde das Presskörpersubstrat 3 auf der Abgaseinlassseite der Zellen verformt. Als das so verformte Presskörpersubstrat 3 kalziniert wurde, wurden die einen sehr großen Durchmesser aufweisenden, auf der Seite stromauf befindlichen geraden Zellen 20 sowie die Zwischenstopfen 14 gebildet. Es ist zu beachten, dass das kalzinierte Substrat 3 eine Porosität von 60 % und Poren aufwies, deren durchschnittlicher Porendurchmesser 30 μm betrug. Anschließend wurden die Endoberflächenstopfen 15 gebildet und im Anschluß daran die Katalysatorschichten 13 in der gleichen Weise wie bei Beispiel Nr. 1 gebildet. So wurde der Filterkatalysator nach Beispiel Nr. 5, wie in 6 gezeigt ist, hergestellt.
  • Bei dem Filterkatalysator nach Beispiel Nr. 5 war es möglich den Druckabfall zu verhindern, da die abfallenden Zwischenstopfen 14 den Widerstand reduzierten, der auf die Abgase ausgeübt wurde, wenn die Abgase in die Einlasszellen 10 strömten. Da die Zwischenstopfen 14 aus dem gleichen Material wie die der zellulären Filterwände 12 gefertigt waren, die von Gasen durchdrungen werden konnten, und da die Zwischenstopfen 14 ein kleines Volumen aufwiesen, wiesen die Zwischenstopfen eine so geringe Wärmekapazität auf, dass sie sich rasch erwärmten. Dabei bestand die Möglichkeit, des weiteren zu verhindern, dass sich PMs auf den Zwischenstopfen 14 ablagerten.
  • (Beispiel Nr. 6)
  • 8 ist eine Hauptquerschnittsansicht eines Filterkatalysators nach Beispiel Nr. 6, das zur vorliegenden Erfindung gehört. Außer dass die auf der Seite stromauf befindlichen, geraden Zellen 20 einen kleineren Durchmesser aufwiesen als jene von Beispiel Nr. 5 und mit einer größeren Menge als jene von Beispiel Nr. 5 versehen waren, wies der Filterkatalysator nach Beispiel Nr. 6 die gleichen Anordnungen auf wie jene von Beispiel Nr. 5.
  • Als der Filterkatalysator nach Beispiel Nr. 6 hergestellt wurde, wurde die gleiche Pressvorrichtung wie bei Beispiel Nr. 5 verwendet und in die Zellen eines Presskörpersubstrats bei einer Tiefe von 3 mm eingepaßt. So wurde ein erstes Presskörpersubstrats der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur 1 gebildet, das von den auf der Seite stromauf befindlichen geraden Zellen 20 frei war. Ein zweites Presskörpersubstrat hingegen, das die auf der Seite stromauf befindlichen Bienenwabenstruktur 2 ausmachte, wurde durch Extrusionsformen gebildet. Nachdem das erste und das zweite Presskörpersubstrat durch Pressen miteinander verbunden worden waren, wurden sie kalziniert. Danach wurden die Endoberflächestopfen 15 gebildet und im Anschluß daran die Katalysatorschichten 13 in der selben Weise wie bei Beispiel Nr. 1 gebildet.
  • Bei dem Filterkatalysator nach Beispiel Nr. 6 wurde die auf der Seite stromauf befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 2 im Vergleich zu dem Beispiel Nr. 5 mit einem größeren Oberflächeninhalt versehen. Dementsprechend wurde die Oxidationsreaktion bei der auf der Seite stromauf befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 2 verbessert, und die Reaktionswärme verbesserte die Aufwärmeigenschaft der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur 1. Somit wurde des weiteren die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur 1 bezüglich der Leistung beim Oxidieren von PMs aufgewertet.
  • (Beispiel Nr. 7)
  • 9 stellt eine Hauptquerschnittsansicht für einen Filterkatalysator nach Beispiel Nr. 7 dar, der zur vorliegenden Erfindung gehört. Der Filterkatalysator ist ferner mit einer auf der stromabwärtigen Seite befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 5 versehen, die auf einer stromabwärtigen Seite der Abgase in Bezug auf die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur 1 angeordnet ist. Die auf der stromabwärtigen Seite befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 5 weist auf der stromabwärtigen Seite befindliche, gerade Zellen 50 und die auf der stromabwärtigen Seite befindlichen, zellulären Wände 51 auf, die die auf der stromabwärtigen Seite befindlichen, geraden Zellen 50 abgrenzen.
  • Auf den zellulären Filterwänden 12 der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur 1 sowie auf den auf der Seite stromauf befindlichen, zellulären Bienenwabenwänden 21 der auf der Seite stromauf befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 2 wurde eine Katalysatorschicht 16 in einer Menge von 150 g bezogen auf 1 L der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur 1 und bezogen auf 1 L der auf der Seite stromauf befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 2 jeweils gebildet. Es ist zu beachten, dass die Katalysatorschicht 16 eine Beschichtungsschicht aufwies, die aus Al2O3 und CeO2 und Pt bestand, das auf die Beschichtungschicht geladen war. Außerdem wurde auf der auf der stromabwärtigen Seite befindlichen Bienenwabenstruktur 5 eine Katalysatorschicht 52 in einer Menge von 270 g bezogen auf 1 L der auf der stromabwärtigen Seite befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 5 gebildet. Es ist zu beachten, dass die Katalysatorschicht 52 eine Beschichtungsschicht aufwies, die aus Al2O3, TiO2, ZrO2 und CeO2 und Pt bestand, die auf die Beschichtungsschicht geladen war. Zusätzlich wurde auf die Katalysatorschichten 16, 52, die auf den zellulären Filterwänden 12 und auf den auf der stromabwärtigen Seite befindlichen zellulären Wänden 51 ausgebildet waren, ferner ein NOx-sorbierendes Element geladen, das Li, Ba und K aufwies. Es ist zu beachten, dass bezogen auf 1 L der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur 1 oder der auf der Seite stromauf befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 2 und bezogen auf 1 L der auf der stromabwärtigen Seite befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 5, Pt in einem Betrag von 2 g geladen wurde, Li in einem Betrag von 0,2 mol geladen wurde, und Ba in einer Menge von 0,1 mol geladen wurde, bzw. in einer Menge von 0,05 mol geladen wurde.
  • Der Filterkatalysator nach Beispiel Nr. 7 wurde wie folgt hergestellt. Die Pressvorrichtungen 4 wurden in die Zellen eines ersten Presskörpersubstrats eingepaßt, das die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur 1 an den gegenüberliegenden Endoberflächen des ersten Presskörpersubstrats ausmachte, genauso wie bei Beispiel Nr. 6 beschrieben. Danach wurden die zweiten und dritten Presskörpersubstrate, die jeweils die auf der Seite stromauf befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 2 und die auf der stromabwärtigen Seite befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 5 bildeten, mit dem ersten Presskörpersubstrat verbunden. Die verbundenen ersten, zweiten und dritten Presskörpersubstrate wurden anschließend kalziniert. Danach wurde die aus Al2O3 und CeO2 bestehende Beschichtungsschicht auf den zellulären Filterwänden 12, den auf der Seite stromauf befindlichen, zellulären Wänden 21, den Zwischenstopfen 14 und den Endoberflächestopfen 15 ausgebildet. Eine aus Al2O3, TiO2, ZrO2 und CeO2 bestehende Beschichtungsschicht wurde auf den auf der stromabwärtigen Seite befindlichen, zellulären Wänden 51 gebildet. Dann wurde Pt auf alle Beschichtungschichten geladen. Schließlich wurde das NOx-sorbierende Element auf die Beschichtungsschichten geladen, die auf den zellulären Filterwänden 12 und den auf der stromabwärtigen Seite befindlichen zellulären Wänden 51 gebildet waren.
  • Bei dem Filterkatalysator nach Beispiel Nr. 7 oxidierte und reinigte die auf der Seite stromauf befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 2 das HC, CO und SOF. Außerdem oxidierte und reinigte die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur 1 die PMs. Daneben sorbierte und reduzierte die auf der stromabwärtigen Seite befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 5 das NOx.
  • Des weiteren waren nicht nur die Zwischenstopfen 14 für die Abgase durchlässig, sondern wiesen auch keine solche enorme Dicke auf. Dementsprechend wiesen die Zwischenstopfen 14 eine geringe Wärmekapazität auf. Die auf der Seite stromauf befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 2 erzeugte daher eine Wärme, so dass die Temperatur der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur 1 erhöht wurde, wenn ein einen hohen Siedepunkt aufweisendes HC wie ein Leichtöl als Reduktionsmittel den Abgasen zugeführt wurde, um das NOx zu reinigen. Dementsprechend wurde die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur 1 in Bezug auf die Aktivität verbessert, wenn diese PMs oxidierte. Ferner erzeugte in diesem Fall die auf der Seite stromauf befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 2 hochaktiven HC, der dann in die auf der stromabwärtigen Seite befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 5 strömte. Folglich wurde die auf der stromabwärtigen Seite befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 5 in Bezug auf die Aktivität aufgewertet, wenn sie NOx reduzierte. Als außerdem der Oberflächeninhalt der auf der stromabwärtigen Seite befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 5 vergrößert wurde, indem der Durchmesser der auf der stromabwärtigen Seite befindlichen geraden Zellen 50 reduziert wurde, wurde die auf der stromabwärtigen Seite befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur 5 in Bezug auf die Beständigkeit der NOx-reinigenden Leistung ebenfalls verbessert.
  • Nachdem nun die vorliegende Erfindung vollständig beschrieben ist, geht daraus für den Fachmann hervor, dass daran viele Änderungen und Modifizierungen vorgenommen werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen, der in den beigefügten Ansprüchen aufgeführt ist.

Claims (6)

  1. Filterkatalysator zum Reinigen von Abgasen, die von Verbrennungsmotoren ausgestoßen werden und Partikel beinhalten, wobei der Filterkatalysator folgende Merkmale aufweist: eine Wandströmungs-Bienenwabenstruktur (1), die folgende Merkmale aufweist: Einlaßzellen (10), die auf der stromabwärtigen Seite der Abgase zugestopft sind; Auslaßzellen (11), die zu den Einlaßzellen (10) benachbart sind, und auf der Seite stromauf der Abgase zugestopft sind; zelluläre Filterwände (12), die die Einlaßzellen (10) und die Auslaßzellen (11) abgrenzen und Poren aufweisen; und eine Katalysatorschicht (16, 52), die auf zumindest einer Oberfläche ausgebildet ist, die von der Gruppe bestehend aus der Oberfläche der zellulären Filterwände (12) und der Oberfläche der Poren der zellulären Filterwände (12) ausgewählt ist; und eine auf der Seite stromauf befindliche, gerade Bienenwabenstruktur (2), die auf der Seite stromauf Seite der Abgase in bezug auf die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur (1) angeordnet ist, die einstückig mit der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur (1) bereitgestellt ist, und die folgende Merkmale aufweist: auf der Seite stromauf befindliche, gerade Zellen (20), in denen die Abgase in gerader Richtung strömen; und auf der Seite stromauf befindliche, zelluläre Wände (21), die die auf der Seite stromauf befindlichen, geraden Zellen abgrenzen, wobei die Wandströmungs-Bienenwabenstruktur (1) und die auf der Seite stromauf befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur (2) aus Keramik gebildet sind, und wobei die Anzahl der Zellen (20) in der auf der Seite stromauf befindlichen, Geradströmungs-Bienenwabenstruktur (2) mehr beträgt als die Anzahl der Einlaßzellen (10) in der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur; dadurch gekennzeichnet, daß die auf der Seite stromauf befindlichen, geraden Zellen (20) der stromauf befindlichen Endoberfläche der zellulären Filterwände (12) gegenüberliegen, und dadurch daß der Filterkatalysator ferner eine Rampe (14) aufweist, die sich von den auf der Seite stromauf befindlichen, zellulären Wänden (21) abfallend erstreckt, wobei die auf der Seite stromauf befindlichen, zellulären Wände (21) mit den zellulären Filterwänden (12) verbunden werden und die Abgase zu den Einlaßzellen (10) geführt werden.
  2. Filterkatalysator nach Anspruch 1, wobei eine oxidierende Katalysatorschicht (16) auf der Oberfläche der auf der Seite stromauf befindlichen, zellulären Wände (21) ausgebildet ist.
  3. Filterkatalysator nach Anspruch 2, wobei es sich bei der Rampe um eine auf der Seite stromauf befindliche Endoberfläche der zugestopften Auslaßzellen (11) handelt, die ausgebildet werden, indem die zellulären Filterwände (12) verformt werden.
  4. Filterkatalysator nach Anspruch 1, der ferner eine auf der stromabwärtigen Seite befindliche Geradströmungs-Bienenwabenstruktur aufweist, die auf der stromabwärtigen Seite der Abgase in bezug auf die Wandströmungs- Bienenwabenstruktur (1) angeordnet ist, die einstückig mit der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur (1) bereitgestellt ist und die folgende Merkmale aufweist: auf der stromabwärtigen Seite befindliche, gerade Zellen (50), bei denen die Abgase in gerader Richtung strömen; und auf der stromabwärtigen Seite befindliche, zelluläre Wände (51), die die auf der stromabwärtigen Seite befindlichen, geraden Zellen (50) abgrenzen, und die mit einer NOx-sorbierenden und -reduzierenden Katalysatorschicht (52) versehen sind.
  5. Filterkatalysator nach Anspruch 1, wobei ein NOx-sorbierendes Element ferner auf die Katalysatorschicht (16, 52) geladen ist.
  6. Filterkatalysator nach Anspruch 4, wobei die Anzahl der Zellen in der auf der stromabwärtigen Seite befindlichen Geradströmungs-Bienenwabenstruktur mehr beträgt als die Anzahl der Auslaßzellen in der Wandströmungs-Bienenwabenstruktur (1).
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