RU2443459C2 - Субстрат для сажевого фильтра с покрытием "washcoat" - Google Patents

Субстрат для сажевого фильтра с покрытием "washcoat" Download PDF

Info

Publication number
RU2443459C2
RU2443459C2 RU2009114824/05A RU2009114824A RU2443459C2 RU 2443459 C2 RU2443459 C2 RU 2443459C2 RU 2009114824/05 A RU2009114824/05 A RU 2009114824/05A RU 2009114824 A RU2009114824 A RU 2009114824A RU 2443459 C2 RU2443459 C2 RU 2443459C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
substrate
filter
washcoat
coating
relatively high
Prior art date
Application number
RU2009114824/05A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2009114824A (ru
Inventor
Эндрю Фрэнсис ЧИФИ (GB)
Эндрю Фрэнсис ЧИФИ
Пол Ричард ФИЛЛИПС (GB)
Пол Ричард ФИЛЛИПС
Original Assignee
Джонсон Мэттей Паблик Лимитед Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Джонсон Мэттей Паблик Лимитед Компани filed Critical Джонсон Мэттей Паблик Лимитед Компани
Publication of RU2009114824A publication Critical patent/RU2009114824A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2443459C2 publication Critical patent/RU2443459C2/ru

Links

Images

Classifications

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

Abstract

Изобретение относится к фильтрующим материалам для выхлопных газов. Предложен субстрат для сажевого фильтра для двигателя внутреннего сгорания, имеющий, по меньшей мере, частично, покрытие "washcoat", причем данное покрытие "washcoat" включает материал относительно высокой плотности, равной, по меньшей мере, 3,50 г/см3. Субстрат может содержать каталитически активное соединение металла. Изобретение обеспечивает избирательное увеличение массы субстрата без увеличения противодавления. 3 н. и 9 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Настоящее изобретение относится к субстрату для сажевого фильтра для двигателя внутреннего сгорания, такого как дизельный двигатель, и, в частности, к субстрату для сажевого фильтра с покрытием "washcoat".
Выхлопы от двигателей внутреннего сгорания, включая дизельные двигатели, во всем мире являются ограниченными в соответствии с принятым правительствами законодательством. Производители исходного оборудования (original equipment manufacturers (OEMs)) стремятся соответствовать этим узаконенным требованиям посредством комбинации проектирования двигателей и последующей обработки выхлопных газов. Системы выхлопа, используемые для выполнения последующей обработки выхлопных газов, обычно включают ряд катализаторов и/или фильтров, которые спроектированы, чтобы осуществить некоторые реакции, которые снижают долю компонентов выхлопных газов, ограниченных в соответствии с таким законодательством. Компоненты выхлопных газов, ограниченные в соответствии с законодательством, включают оксиды азота (NOx), монооксид углерода (CO), углеводороды (НС) и твердые частицы (particulate matter, PM).
Один из компонентов выхлопной системы для использования при обработке таких компонентов выхлопных газов представляет собой субстрат для сажевого фильтра. Обычно PM, захваченные в фильтре, подвергаются сжиганию, или активно, или пассивно. Один из видов пассивного сжигания должен сжигать захваченные PM в диоксиде азота, как описано в нашем документе ЕР 341832. Сжигание PM в диоксиде азота происходит при температурах, существенно более низких, чем в кислороде (менее чем 400°C по сравнению с >550°C). Удобный способ генерирования диоксида азота состоит в том, чтобы окислить оксид азота в выхлопных газах на подходящем катализаторе окисления, расположенном выше по потоку от фильтра. Устройство такой природы поставляет Johnson Matthey как непрерывно регенерирующую ловушку (continuously regenerating trap) или CRT®.
Один из видов регенерации активного фильтра заключается в том, чтобы периодически вводить в выхлопные газы дополнительное углеводородное топливо и сжигать его, чтобы повысить температуру фильтра. Сжигание дополнительного углеводородного топлива может быть произведено непосредственно на фильтре при помощи покрывания фильтра подходящим катализатором, промотирующим сгорание. Соответствующий каталитический фильтр часто упоминается как каталитический сажевый фильтр (catalysed soot filter) или CSF.
Во время активной регенерации CSF может понадобиться достичь температур приблизительно 600°C, чтобы позволить, чтобы РМ были удалены (сожжены) с достаточной скоростью. Однако, если в ходе активной регенерации случается период слабого потока выхлопных газов, например, когда двигатель/транспортное средство вынуждено работать вхолостую, сокращенный газовый поток препятствует тому, чтобы теплота была удалена от CSF. Это может привести к тому, что части фильтра достигают температур свыше 1000°C (см. Фиг.1 - заметим, что верхняя часть данной Фигуры представляет собой вход CSF, а нижняя часть Фигуры представляет собой выход; более светлые тени показывают более высокие температуры). Такие высокие температуры могут привести к двум главным проблемам. Во-первых, катализатор может спекаться, уменьшая площадь своей поверхности, и, как следствие, активность катализатора теряется. Во-вторых, в субстрате могут встречаться высокие тепловые градиенты, приводя к механическому напряжению, вызванному различиями в тепловом расширении. При экстремальных условиях тепловые градиенты и напряжения могут вызвать разрушение субстрата, приводя, таким образом, к нарушению целостности CSF. Поэтому проблема заключается в управлении активной регенерацией CSF таким образом, чтобы он мог достичь температур, достаточно высоких для удаления РМ, но не настолько высоких, чтобы нанести ущерб катализатору и/или субстрату для фильтра.
Для того чтобы предохранить фильтр от достижения таких разрушительно высоких температур, может быть выбран более тяжелый субстрат для фильтра. Предполагая квазиадиабатическую систему, изменение температуры в субстрате для фильтра может быть представлено уравнением (I):
Figure 00000001
,
где коэффициент Q пропорционален массе сажи на фильтре.
Из этого следует, что при увеличении массы фильтра ΔT снижается.
Однако увеличение массы, например, кордиеритовой стенки фильтра потока приводит к материалу, содержащему меньше пор, и это, в свою очередь, нежелательно повышает противодавление в системе. Повышенное противодавление приводит к повышенному потреблению топлива и, потенциально, к необходимости более частых активных регенераций.
Из US 6827909 В1 известно, как повысить теплоемкость монолитного субстрата, через который протекает поток, с помощью покрывания его зоны, находящейся ниже по потоку, более толстым покрытием "washcoat" так, чтобы он мог «сохранять» тепло для эксплуатационных режимов, при которых получаются более низкие температуры выхлопных газов, поддерживая, таким образом, активность катализатора, загруженного на монолитный субстрат при таких температурных режимах. Зона, находящаяся выше по потоку, имеет относительно более низкую теплоемкость, которая позволяет ей достигать активной температуры более быстро. Однако более толстое покрытие "washcoat" может нежелательно повысить противодавление в системе, как отмечено в ЕР 1379322.
В настоящее время мы разработали способ избирательного увеличения массы субстрата для фильтра без увеличения противодавления до степени, соблюдаемой в субстратах для фильтров более высокой массы или при использовании более толстых покрытий "washcoat".
Согласно одному аспекту в настоящем изобретении предлагается субстрат в сажевом фильтре для двигателей внутреннего сгорания, каковой субстрат для фильтров покрыт, по меньшей мере, частично, покрытием "washcoat", каковое покрытие включает материал относительно высокой плотности, имеющий плотность, по меньшей мере, 3,50 г/см3.
В настоящем изобретении обеспечивается ряд очень полезных преимуществ. Первое преимущество состоит в том, что оно увеличивает варианты конструирования квалифицированным инженером, чтобы сбалансировать конкурирующие интересы повышенной теплоемкости и пористости фильтра в части стоимости разработки и производства специализированных фильтров с применением субстрата, причем без сопутствующих проблем, обсуждавшихся выше. При покрывании субстрата фильтров покрытием "washcoat" пористость субстрата будет уменьшаться. Однако, выбирая подходящий размер частиц для материалов покрытия в зависимости от размера пор субстрата для фильтра, квалифицированный инженер способен уменьшить блокирование пор и любые существенные повышения противодавления. Мы предпочитаем, например, использовать покрытие "washcoat", имеющее размер частиц D90 < 15 мкм, такой как <10 мкм, например, <5 мкм, чтобы предотвратить блокирование пор фильтра.
Второе преимущество настоящего изобретения заключается в том, что предел массы сажи на субстрате для фильтра может быть увеличен. Предел массы сажи представляет собой массу сажи, которая может быть уловлена на фильтре до того, как потребуется активная регенерация, чтобы регенерировать фильтр. Если предел массы сажи на фильтре превышен, воспламеняясь, сажа может вызвать повреждение фильтра. Однако, повышая теплоемкость фильтра, можно увеличить массу сажи, которую возможно уловить на фильтре до того, как потребуется активная регенерация. Менее частая активная регенерация приводит к улучшенной экономии топлива.
Третье преимущество состоит в том, что, поскольку материал покрытия "washcoat" является более плотным, чем обычные материалы покрытий "washcoat", становится возможным обеспечить покрытие "washcoat" с более нормальной толщиной покрытия, имеющее повышенную теплоемкость. Допуская использование более нормальной толщины покрытия, настоящее изобретение уменьшает или позволяет избежать проблемы противодавления, связанной с использованием более толстых покрытий в попытке повысить теплоемкость.
Четвертое преимущество состоит в том, что при увеличении массы фильтра становится маловероятным, что фильтр и катализатор, если он присутствует, будут повреждаться вследствие быстрого увеличения AT (см. уравнение (1) выше).
Материал относительно высокой плотности для использования в настоящем изобретении может быть тугоплавким оксидом, выбранным из группы, состоящей из уплотненного альфа-оксида алюминия, уплотненного оксида лантана, уплотненного оксида церия (II), уплотненного оксида церия (III) и уплотненного оксида циркония. Общими свойствами таких материалов являются низкая площадь поверхности, тугоплавкая природа и стекловидная консистенция. Данные материалы также известны как «плавленые». Плавленый оксид циркония, например, имеет плотность 5,90 г/см3, уплотненный альфа-оксид алюминия - 3,97 г/см3, уплотненный оксид лантана - 6,5 г/см3 и уплотненный оксид церия (оксид церия (II)) - 7,1 г/см3. Любые материалы, имеющие плотность, по меньшей мере, 3,50 г/см3, имеют применение в этом аспекте настоящего изобретения. Материалы, обычно используемые в покрытиях "washcoat" для компонентов выхлопных систем, обычно имеют насыпные плотности <1,00 г/см3, например 0,63 г/см3 для гамма-оксида алюминия.
Фильтры, подходящие для использования в настоящем изобретении, в общем, могут быть сделаны из ряда керамических материалов, включая карбид кремния, нитрид алюминия, нитрид кремния, титанат алюминия, оксид алюминия, спеченный металл, кордиерит, муллит, поллуцит, кермет, такой как Al2O3/Fe, Al2O3/Ni или B4C/Fe, или любые их комбинации. Также это может быть частично металлический фильтр, такой как тип, описанный в ЕР 1276549, или субстрат, включающий каналы, имеющие извилистые дорожки для потока, такие как те, которые описаны в ЕР 1057519.
В одном варианте воплощения, по существу, вся длина L субстрата покрыта покрытием "washcoat", включающим материал относительно высокой плотности.
Чтобы проиллюстрировать температурные градиенты, которые могут быть достигнуты во время активной регенерации, дана ссылка на Фигуру 1, которая показывает изображение с компьютерной модели регенерации активного CSF в течение периода низкой скорости потока выхлопных газов. Можно заметить, что тыловая часть фильтра, обращенная к нижнему полю Фигуры, достигает очень высоких температур, и, таким образом, зона, включающая тыловую часть фильтра, наиболее подошла бы для того, чтобы здесь была более высокая теплоемкость, обеспечиваемая покрытием "washcoat" согласно настоящему изобретению.
Поэтому в одном варианте воплощения зона, по существу, постоянной протяженности вверх до двух третьих полной длины L субстрата от первого конца субстрата покрыта покрытием "washcoat", включающим материал относительно высокой плотности. В этом последнем варианте воплощения зона, по существу, постоянной протяженности, такой как, по меньшей мере, от одной третьей до двух третьих от полной длины L субстрата от второго конца субстрата, покрыта покрытием "washcoat", включающим материал относительно низкой плотности, имеющий плотность менее чем 3,50 г/см3. Желательно, чтобы не существовало, по существу, никакого перекрывания между зоной материала относительно высокой плотности и зоной материала относительно низкой плотности.
На практике конец субстрата для фильтра, покрытый материалом относительно низкой плотности, расположен выше по потоку. Такое расположение имеет то преимущество, что зона, включающая материал относительно низкой плотности, является более легко нагреваемой, так что фильтр в целом может достичь температуры зажигания для активной регенерации более легко. Материал относительно высокой плотности в тыловой зоне (такой как, по меньшей мере, от трети длины L до двух третьих длины L) способен более эффективно сохранять тепло в субстрате для фильтра в течение периода, в котором фильтр испытывает относительно низкие температуры выхлопных газов. Это имеет то преимущество, что требуется меньше энергии для того, чтобы активно регенерировать фильтр, т.е. сжечь сажу, уловленную в фильтре, улучшая, таким образом, экономию топлива в системе. Кроме того, поскольку масса фильтра в зоне ниже по потоку увеличена, это может предотвратить повреждение фильтра, вызванное быстрым повышением температуры (согласно уравнению (1)).
Как видно из Фигуры 1, центральная часть фильтра имеет тенденцию достигать более высоких температур, чем края фильтра. Поэтому в дальнейшем варианте воплощения покрытие "washcoat" относительно высокой теплоемкости покрывает осевую зону субстрата либо по всей длине фильтра, либо в части фильтра, продлевая вперед от тылового конца, по меньшей мере, на треть полной длины фильтра. Оставшаяся часть фильтра может быть покрыта обычным составом покрытия "washcoat".
Чтобы проиллюстрировать тот факт, что покрытие "washcoat", содержащее материал относительно высокой плотности, способно повысить теплоемкость покрытия без необходимости увеличения толщины покрытия, мы подготовили вариант воплощения, в котором зона двух третьих длины проточного фильтра с керамическими стенками с одного его конца была покрыта обычным покрытием "washcoat" на основе оксида алюминия при 0,6 г/дюйм3, а остающаяся треть была покрыта покрытием "washcoat", содержащим плавленый оксид циркония при 1,8 г/дюйм3. Найдено, что толщины покрытий были близкими.
В зонированном варианте воплощения согласно настоящему изобретению зоны, содержащие обычный материал покрытия "washcoat", могут иметь загрузку покрытия "washcoat" 0,1-1,0 г/дюйм3, а зоны, содержащие материал относительно высокой плотности, могут иметь загрузку покрытия "washcoat" <1,0 г/дюйм или 1,0<4,0 г/дюйм. Процесс покрывания может быть выполнен per se известными способами, включая те, которые описаны в ЕР 1064094.
Субстраты фильтров, содержащие каталитически активный металл или соединение металла, известны как каталитические сажевые фильтры (catalysed soot filters, CSFs), и в одном варианте воплощения один или каждый из материалов покрытия "washcoat" является носителем каталитически активного металла или соединения металла, такого как один или более из металлов платиновой группы, например, платины, палладия, родия, рутения и смесей любых двух или более из них. Материал относительно высокой плотности может работать или может не работать в качестве носителя для каталитически активного металла или соединения металла. Поскольку он не имеет особенно большой площади поверхности, в специфическом варианте воплощения он не используется в качестве носителя для каталитически активного металла или соединения металла. Если материал относительно высокой плотности не используется в качестве носителя, покрытие "washcoat" может содержать, по меньшей мере, один дополнительный материал покрытия "washcoat", чтобы действовать в качестве носителя. Такой, по меньшей мере, один дополнительный материал покрытия "washcoat" может быть «обычным» материалом носителя с относительно высокой площадью поверхности, таким как оксид церия, оксид титана, оксид церия-циркония, оксид алюминия, оксид кремния-алюминия или цеолит.
Согласно второму аспекту в настоящем изобретении предлагается выхлопная система для двигателей внутреннего сгорания слабого горения, включающая субстрат для фильтра согласно настоящему изобретению.
Согласно третьему аспекту в настоящем изобретении предлагается устройство, включающее двигатель внутреннего сгорания слабого горения и выхлопную систему согласно настоящему изобретению. В одном варианте воплощения двигатель внутреннего сгорания слабого горения представляет собой дизельный двигатель (с компрессионным воспламенением).
Фактически в вариантах воплощения настоящего изобретения, включающих каталитический компонент для выхлопной системы транспортных средств, материал, используемый, чтобы покрывать части субстрата компонента, может действовать как носитель для любого присутствующего катализатора. Альтернативно, материалы, используемые, чтобы повысить теплоемкость части субстрата, могут не действовать в качестве носителя для любого присутствующего катализатора. Кроме того, может потребоваться дополнительный материал, чтобы помогать любому покрытию, используемому для повышения теплоемкости части субстрата, связываться с субстратом.
Для того чтобы настоящее изобретение могло быть понято более полно, сделаны ссылки на следующие фигуры:
Фигура 1 является изображением распределения температуры по разрезу CSF при активной регенерации в течение периода низкой скорости потока выхлопных газов;
Фигура 2 представляет собой диаграмму, показывающую результаты падения давления для 5,66×6-дюймовых (14,38×15,24 см) субстратов DPF, покрытых известной массой стандартного покрытия CSF и трехкратной массой покрытия высокой плотности CSF, как измерено на потоковом стенде при скоростях потока газов 600 м3/ч, в начальных испытаниях; и
Фигура 3 представляет собой графическое изображение внутренней температуры каталитического сажевого фильтра, полученное в 30 мм от его тыловой стороны, в зависимости от времени, показывающее преимущество в снижении пиковых температур материала высокой плотности с покрытием "washcoat", когда дизельный двигатель возвращается на холостой ход при активной регенерации фильтра.
Обращаясь к фигуре 2, можно заметить, что материал с покрытием "washcoat" относительно высокой плотности воздействует статистически незначимо на противодавление в CSF по сравнению с материалом с покрытием "washcoat" «стандартной» плотности.
Фигура 3 показывает результаты эксперимента, выполненного на установленном на стенде 2,0-литровом турбодизельном двигателе; 5,66×6-дюймовый (14,38×15,24 см) кордиеритовый сажевый фильтр был гомогенно покрыт покрытием "washcoat" из плавленого оксида циркония (D90 < 5 мкм) и гомогенно пропитан раствором соли платины до 50 г/фут (1,77 г/л) Pt после высушивания и прокаливания. Контрольный каталитический сажевый фильтр был приготовлен идентично (включая толщину покрытия и т.д.), но вместо плавленого оксида циркония использовали покрытие "washcoat" из смеси оксида алюминия и смешанного оксида CeZrO2.
Каждый из каталитических сажевых фильтров был вставлен в выхлопную систему установленного на стенде двигателя, и двигатель работал по определенному циклу, чтобы достичь нагружения сажей 5,9 г/л. Затем двигателем управляли по повторяемому циклу, включающему фазу относительно тяжелого использования, чтобы достичь относительно высоких температур выхлопных газов. Когда температура в центре тыловой части фильтра (измеренная с использованием термопары, расположенной в 30 мм от тыловой поверхности фильтра) достигала 400°C в течение 150 секунд, двигатель был переключен, чтобы установить операцию инжекции, посредством чего, по меньшей мере, из одного цилиндра двигателя выпускались несгоревшие углеводороды, увеличивая, таким образом, содержание углеводородов в выхлопных газах. Несгоревшие углеводороды подвергались сожжению на каталитическом фильтре, еще более повышая, таким образом, температуру в фильтре, чтобы вслед за тем промотировать, таким образом, сгорание задержанной сажи. Такая процедура для активного регенерирования каталитических сажевых фильтров известна специалистам. Например, типичная частота регенерации составляет примерно каждые 5000 км пройденного автотранспортом расстояния.
Когда фильтр достигал целевой температуры для сжигания сажи 600°C приблизительно за 180 секунд, скорость работы двигателя уменьшали до холостой для оставшейся части испытания, чтобы смоделировать сценарий «наихудшего случая» для активной регенерации фильтра.
Можно заметить, что в течение примерно 190 секунд температура в каталитическом сажевом фильтре, включающем контрольное покрытие, достигает потенциально разрушительной приблизительно в 1000°C. В отличие от этого пиковая температура для испытательного пробега с использованием покрытия "washcoat" из плавленого оксида циркония была на 98°C меньше, чем для контрольного покрытия.
Полное содержание каждого цитированного здесь документа во всей их полноте включено в описание посредством ссылки.

Claims (12)

1. Субстрат для сажевого фильтра для двигателя внутреннего сгорания, каковой субстрат для фильтра покрыт, по меньшей мере, частично покрытием "washcoat", причем данное покрытие "washcoat" включает материал относительно высокой плотности, имеющий плотность, по меньшей мере, 3,50 г/см3.
2. Субстрат для фильтра по п.1, в котором материал относительно высокой плотности выбран из группы, состоящей из уплотненного альфа-оксида алюминия, уплотненного оксида лантана, уплотненного оксида церия (II), уплотненного оксида церия (III) и уплотненного оксида циркония.
3. Субстрат для фильтра по п.1 или 2, в котором, по существу, вся длина L субстрата покрыта покрытием "washcoat", включающим материал относительно высокой плотности.
4. Субстрат для фильтра по п.1 или 2, в котором зона, по существу, постоянной протяженности вверх до двух третьих полной длины L субстрата от первого конца субстрата покрыта покрытием "washcoat", включающим материал относительно высокой плотности.
5. Субстрат для фильтра по п.4, в котором зона, по существу, постоянной протяженности, составляющей, по меньшей мере, одну третью часть от полной длины L субстрата от второго конца субстрата, покрыта покрытием "washcoat", включающим материал относительно низкой плотности, имеющий плотность менее чем 3,50 г/см3.
6. Субстрат для фильтра по п.1, в котором покрытие "washcoat" является носителем каталитически активного металла или соединения металла.
7. Субстрат для фильтра по п.5, в котором каждое покрытие "washcoat" является носителем каталитически активного металла или соединения металла.
8. Субстрат для фильтра по п.5, в котором только материал относительно низкой плотности покрытия "washcoat" является носителем каталитически активного металла или соединения металла.
9. Субстрат для фильтра по одному из пп.6-8, в котором каталитически активный металл или соединение металла включает металл платиновой группы.
10. Выхлопная система для слабо работающего двигателя внутреннего сгорания, включающая субстрат для фильтра по любому из предшествующих пунктов.
11. Устройство, включающее слабо работающий двигатель внутреннего сгорания и выхлопную систему по п.10.
12. Устройство по п.11, в котором слабо работающий двигатель внутреннего сгорания представляет собой дизельный двигатель (с компрессионным воспламенением).
RU2009114824/05A 2006-09-20 2007-07-02 Субстрат для сажевого фильтра с покрытием "washcoat" RU2443459C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB0618482.4 2006-09-20
GBGB0618482.4A GB0618482D0 (en) 2006-09-20 2006-09-20 Washcoated particulate filter substrate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009114824A RU2009114824A (ru) 2010-10-27
RU2443459C2 true RU2443459C2 (ru) 2012-02-27

Family

ID=37421280

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009114824/05A RU2443459C2 (ru) 2006-09-20 2007-07-02 Субстрат для сажевого фильтра с покрытием "washcoat"

Country Status (9)

Country Link
US (1) US8398925B2 (ru)
EP (2) EP2063976B1 (ru)
JP (2) JP5258768B2 (ru)
KR (1) KR101466087B1 (ru)
CN (1) CN101573167B (ru)
BR (1) BRPI0716889B1 (ru)
GB (1) GB0618482D0 (ru)
RU (1) RU2443459C2 (ru)
WO (1) WO2008035111A1 (ru)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101687143B (zh) * 2007-01-31 2013-01-02 巴斯福催化剂公司 包含多孔壁蜂窝体的气体催化剂
US8114354B2 (en) * 2007-12-18 2012-02-14 Basf Corporation Catalyzed soot filter manufacture and systems
US8038954B2 (en) * 2008-02-14 2011-10-18 Basf Corporation CSF with low platinum/palladium ratios
GB0903262D0 (en) * 2009-02-26 2009-04-08 Johnson Matthey Plc Filter
GB0922194D0 (en) 2009-12-21 2010-02-03 Johnson Matthey Plc Improvements in emission control
KR101651950B1 (ko) 2011-05-31 2016-08-29 존슨 맛쎄이 퍼블릭 리미티드 컴파니 이중 기능 촉매 필터
BR112015029656A2 (pt) * 2013-05-31 2017-07-25 Johnson Matthey Plc filtro de particulado de diesel, sistema para tratamento de um gás de escape de queima pobre, e, método para reduzir fuligem em um gás de escape de queima pobre
GB2517034B (en) * 2013-05-31 2016-02-17 Johnson Matthey Plc Catalyzed filter for treating exhaust gas
KR20160104701A (ko) 2013-12-30 2016-09-05 존슨 맛쎄이 퍼블릭 리미티드 컴파니 도핑된 세리아를 사용한 선택적 촉매 환원 과정
GB2542654B (en) 2015-06-28 2019-12-04 Johnson Matthey Plc Catalytic wall-flow filter having a membrane
GB2544858B (en) 2015-09-29 2020-04-15 Johnson Matthey Plc Catalytic filter having a soot catalyst and an SCR catalyst
GB2591673B (en) 2016-10-28 2021-11-17 Johnson Matthey Plc Catalytic wall-flow filter with partial surface coating
US11105234B2 (en) * 2017-08-11 2021-08-31 Ford Global Technologies, Llc Particulate filters

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2059841C1 (ru) * 1993-08-24 1996-05-10 Малое предприятие "Технология" Фильтр для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания
US5665322A (en) * 1989-03-15 1997-09-09 Kabushiki Kaisha Riken Method of cleaning exhaust gas
RU2111789C1 (ru) * 1992-08-31 1998-05-27 Нортон Кемикал Проусесс Продактс Корпорейшн Носитель катализатора
EP1598104B1 (en) * 2004-05-19 2011-09-28 Mazda Motor Corporation Diesel particulate filter

Family Cites Families (33)

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

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5665322A (en) * 1989-03-15 1997-09-09 Kabushiki Kaisha Riken Method of cleaning exhaust gas
RU2111789C1 (ru) * 1992-08-31 1998-05-27 Нортон Кемикал Проусесс Продактс Корпорейшн Носитель катализатора
RU2059841C1 (ru) * 1993-08-24 1996-05-10 Малое предприятие "Технология" Фильтр для очистки выхлопных газов двигателей внутреннего сгорания
EP1598104B1 (en) * 2004-05-19 2011-09-28 Mazda Motor Corporation Diesel particulate filter

Also Published As

Publication number Publication date
KR20090071604A (ko) 2009-07-01
KR101466087B1 (ko) 2014-11-28
BRPI0716889B1 (pt) 2018-04-03
GB0618482D0 (en) 2006-11-01
CN101573167A (zh) 2009-11-04
JP5258768B2 (ja) 2013-08-07
JP2013215726A (ja) 2013-10-24
JP6271859B2 (ja) 2018-01-31
JP2010504463A (ja) 2010-02-12
EP2063976B1 (en) 2014-04-02
EP2063976A1 (en) 2009-06-03
US20100170230A1 (en) 2010-07-08
RU2009114824A (ru) 2010-10-27
US8398925B2 (en) 2013-03-19
BRPI0716889A2 (pt) 2013-02-26
WO2008035111A1 (en) 2008-03-27
EP2596845A1 (en) 2013-05-29
CN101573167B (zh) 2012-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2443459C2 (ru) Субстрат для сажевого фильтра с покрытием &#34;washcoat&#34;
US8887495B2 (en) Ash filter, exhaust gas treatment system incorporating the same and method of using the same
RU2618685C2 (ru) Система нейтрализации вредных выбросов для транспортных средств с бензиновыми двигателями
US7204965B2 (en) Filter catalyst for purifying exhaust gases
RU2438777C2 (ru) Фильтр твердых частиц выхлопных газов дизельного двигателя с каталитическим покрытием, способ его изготовления и его применение
Fino et al. Innovative means for the catalytic regeneration of particulate traps for diesel exhaust cleaning
JP7422199B2 (ja) 膜を有する触媒ウォールフロー型フィルター
RU2617770C2 (ru) Автомобильная система дополнительной каталитической обработки
GB2558371A (en) Catalytic wall-flow filter with partial surface coating
JP2011513060A (ja) 気体濾過構造
EP2106837A1 (en) Particulate filter
WO2014178633A1 (ko) 가솔린직접분사엔진 매연여과용 촉매식 필터
JP2006233935A (ja) 排気ガス浄化装置
JP6993355B2 (ja) ディーゼル酸化触媒コンバータ
JP2004290827A (ja) 軽油燃焼用酸化触媒
EP1553269B1 (en) Apparatus for purifying exhaust gas and method for purifying exhaust gas
Punke et al. Catalyzed Soot Filters in Close Coupled Position for Passenger Vehicles
Kasai et al. New Cordierite Diesel Particulate Filter Material for the Diesel Particulate-NOx Reduction System.
Iwasaki Catalyst performance of monolith-type diesel particulate filter having microgear-design based on asymmetric hexagonal channel geometry
WO2014178632A1 (ko) 가솔린엔진 배기가스 정화용 촉매시스템
Dettling et al. Catalyzed diesel exhaust particulate filter