RU2575520C1

RU2575520C1 - Particulates filter

Info

Publication number: RU2575520C1
Application number: RU2014139437/06A
Authority: RU
Inventors: Сигеки НАКАЯМА; Хиромаса НИСИОКА; Даити ИМАИ; Хироси ОЦУКИ
Original assignee: Тойота Дзидося Кабусики Кайся
Filing date: 2012-03-30
Publication date: 2016-02-20

Abstract

FIELD: machine building.

SUBSTANCE: particulates filter limited by porous separating walls, having pores with size ensuring passage through them of ash and ashy aggregates. In the filter the covering layer having pores smaller than pores of the separating walls is provided in area of the separating walls at the inlet side to position before its outlet side. Thickness of the porous covering layer gradually decreases from inlet side of the porous covering layer towards outlet side of the porous covering layer.

EFFECT: suppression of ash precipitation in near wall streamline filter for particles, and simultaneous limitation of degree change of particles catching.

5 cl, 11 dwg

Description

Область техникиTechnical field

Настоящее изобретение относится к фильтру для твердых частиц, который установлен в канале выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания.The present invention relates to a particulate filter that is installed in an exhaust channel of an internal combustion engine.

Уровень техникиState of the art

Традиционные фильтры для улавливания твердых частиц (PM), которые присутствуют в выхлопных газах двигателя внутреннего сгорания, включают пристеночные проточные фильтры для улавливания твердых частиц, в которых поочередно расположены первые каналы, у которых сторона впуска блокируется заглушками, и вторые каналы, у которых сторона выпуска блокируется заглушками, и в котором пористые разделительные стенки расположены между первыми каналами и вторыми каналами.Conventional particulate filters (PM) that are present in the exhaust gases of an internal combustion engine include wall flow filters for capturing particulate matter, in which the first channels, in which the inlet side is blocked by plugs, and the second channels, in which the exhaust side are alternately arranged blocked by plugs, and in which the porous dividing walls are located between the first channels and the second channels.

Были предложены пристеночные проточные фильтры для улавливания твердых частиц, которые представляют собой пристеночные проточные фильтры для улавливания твердых частиц, снабженные сквозными отверстиями в частях заглушек вторых каналов (см., например, Патентный документ 1). Другие пристеночные проточные фильтры для улавливания твердых частиц, которые были предложены, представляют собой пристеночные проточные фильтры для улавливания твердых частиц, на которые нанесен металл, имеющий меньшую электроотрицательность, чем электроотрицательность кальция (Ca) (см., например, Патентный документ 2). Следующие примеры предложенных пристеночных проточных фильтров для улавливания твердых частиц представляют собой фильтры, в которых слой носителя катализатора изготовлен в части стороны впуска поверхности стенок каналов (см., например, Патентный документ 3).Wall-mounted flow-through filters for collecting particulate matter have been proposed, which are wall-mounted flow-through filters for collecting particulate matter, provided with through holes in portions of the plugs of the second channels (see, for example, Patent Document 1). Other wall-mounted flow-through filters for collecting particulate matter that have been proposed are wall-mounted flow-through filters for collecting particulate matter on which a metal having a lower electronegativity than electronegativity of calcium (Ca) is deposited (see, for example, Patent Document 2). The following examples of proposed wall flow filters for collecting particulate matter are filters in which the catalyst carrier layer is made in part of the inlet side of the surface of the channel walls (see, for example, Patent Document 3).

Патентный документ 1: публикация японской патентной заявки №2004-130229 (JP 2004-130229 A);Patent Document 1: Japanese Patent Application Publication No. 2004-130229 (JP 2004-130229 A);

Патентный документ 2: публикация японской патентной заявки №2001-12229 (JP 2001-12229 A); иPatent Document 2: Japanese Patent Application Publication No. 2001-12229 (JP 2001-12229 A); and

Патентный документ 3: международная патентная заявка №2008/126331 (WO 2008/126331).Patent Document 3: International Patent Application No. 2008/126331 (WO 2008/126331).

Сущность изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Компоненты, образующиеся, например, из топливных присадок и смазочных материалов (моторное масло) в выхлопных газах, которые поступают в фильтр для улавливания твердых частиц, могут прикрепляться к фильтру для улавливания твердых частиц или камерам сгорания двигателя внутреннего сгорания и образовывать соединения, которые называются термином «зола». Например, зола согласно настоящему изобретению представляет собой соединение, такое как сульфат кальция (CaSO₄) или фосфат кальция (Ca₃(PO₄)₂), или сульфат магния (MgSO₄). Эта зола улавливается в фильтр для улавливания твердых частиц таким же образом, как твердые частицы, но не удаляется из фильтра для улавливания твердых частиц, даже когда твердые частицы подвергаются процессу окислительного удаления. Соответственно, на фильтре для улавливания твердых частиц осаждаются зольные агрегаты, что может приводить к закупориванию пор разделительных стенок.Components formed, for example, from fuel additives and lubricants (engine oil) in the exhaust gases that enter the particulate filter can attach to the particulate filter or combustion chambers of an internal combustion engine and form compounds called the term "ash". For example, the ash according to the present invention is a compound such as calcium sulfate (CaSO ₄ ) or calcium phosphate (Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ ), or magnesium sulfate (MgSO ₄ ). This ash is trapped in the particulate filter in the same way as particulate matter, but is not removed from the particulate filter, even when the particulate is subjected to an oxidative removal process. Accordingly, ash aggregates are deposited on the filter for trapping solid particles, which can lead to clogging of the pores of the separation walls.

Патентный документ 1 описывает возможные способы решения этой проблемы, которые могут представлять собой, например, увеличение размеров пор разделительных стенок или наличие сквозных отверстий в частях заглушек вторых каналов. Однако вышеупомянутый подход может привести к ситуации, в которой твердые частицы, имеющие размер, сопоставимый или меньший, чем размер частиц золы и зольных агрегатов, проскальзывают через фильтр для улавливания твердых частиц вместе с золой.Patent Document 1 describes possible solutions to this problem, which may be, for example, increasing the pore size of the dividing walls or the presence of through holes in the parts of the plugs of the second channels. However, the aforementioned approach may lead to a situation in which solid particles having a size comparable to or smaller than the particle size of the ash and ash aggregates slip through the filter to collect solid particles together with the ash.

В свете изложенного выше, задачей настоящего изобретения является создание технологии, которая позволяет подавлять осаждение золы в пристеночном проточном фильтре для улавливания твердых частиц при одновременном уменьшении перепадов скорости улавливания твердых частиц.In light of the foregoing, it is an object of the present invention to provide a technology that suppresses the deposition of ash in a wall-mounted flow filter for collecting particulate matter while reducing the differences in the rate of capture of particulate matter.

Для решения упомянутой задачи согласно настоящему изобретению создан пристеночный проточный фильтр для улавливания твердых частиц, имеющий множество каналов, ограниченных пористыми разделительными стенками, которые имеют поры, размер которых обеспечивает пропускание через них золы и зольных агрегатов, таким образом, что покровный слой, имеющий меньшие поры, чем поры разделительных стенок образуется в области разделительных стенок, от стороны впуска фильтра до стороны выпуска фильтра.To solve the aforementioned problem, according to the present invention, a wall-mounted flow-through filter for collecting particulate matter is created having a plurality of channels limited by porous dividing walls, which have pores whose size allows ash and ash aggregates to pass through them, so that a coating layer having smaller pores than the pores of the separation walls are formed in the region of the separation walls, from the inlet side of the filter to the outlet side of the filter.

Более подробно, фильтр для улавливания твердых частиц согласно настоящему изобретению имеет конфигурацию, в которой присутствуют:In more detail, the particulate filter according to the present invention has a configuration in which:

множество первых каналов, концы которых блокированы на стороне впуска в направлении потока выхлопных газов;a plurality of first channels whose ends are blocked on the inlet side in the direction of the exhaust gas flow;

множество вторых каналов, концы которых блокированы на стороне выпуска в направлении потока выхлопных газов;a plurality of second channels, the ends of which are blocked on the exhaust side in the direction of the exhaust gas flow;

пористые разделительные стенки, которые представляют собой элементы, отделяющие первые каналы от вторых каналов, и которые имеют поры, размер которых обеспечивает пропускание через них золы; иporous dividing walls, which are elements that separate the first channels from the second channels, and which have pores, the size of which ensures the passage of ash through them; and

пористый покровный слой, который предусмотрен на части области разделительных стенок от стороны впуска фильтра до положения перед стороной выпуска фильтра и который имеет меньшие поры, чем поры разделительных стенок.a porous coating layer that is provided on a part of the area of the separation walls from the inlet side of the filter to the position in front of the outlet side of the filter and which has smaller pores than the pores of the separation walls.

В результате интенсивных экспериментов и исследований было обнаружено, что зола и зольные агрегаты (далее вместе называются термином «зола») легко образуются или осаждаются вблизи стороны выпуска вторых каналов пристеночного проточного фильтра для улавливания твердых частиц. Также было обнаружено, что твердые частицы легко проходят через разделительные стенки перед местами во вторых каналах, в которых зола легко образуется или осаждается.As a result of intensive experiments and studies, it was found that ash and ash aggregates (hereinafter collectively referred to as the “ash”) are easily formed or deposited near the outlet side of the second channels of the near-wall flow filter to capture solid particles. It was also found that solid particles easily pass through the separation walls in front of the places in the second channels in which ash is easily formed or deposited.

Таким образом, фильтр для улавливания твердых частиц согласно настоящему изобретению имеет конфигурацию, в которой присутствует покровный слой, имеющий меньшие поры, чем поры разделительных стенок, на части области разделительных стенок, от стороны впуска фильтра до положения перед стороной выпуска. Предпочтительно предлагается покровный слой, по меньшей мере, у разделительных стенок, в которых заключены вторые каналы, из числа разделительных стенок, в которых заключены первые каналы, и разделительных стенок, в которых заключены вторые каналы.Thus, the particulate filter according to the present invention has a configuration in which there is a coating layer having smaller pores than the pores of the separation walls, on a part of the area of the separation walls, from the inlet side of the filter to the position in front of the outlet side. Preferably, a cover layer is provided at least at the partition walls in which the second channels are enclosed, among the partition walls in which the first channels are enclosed, and the partition walls in which the second channels are enclosed.

В фильтре для улавливания твердых частиц, имеющем такую конфигурацию, основная часть твердых частиц улавливается в порах покровного слоя, в то время как основная часть золы проходит через поры разделительных стенок, на которых отсутствует покровный слой. В результате этого возможно подавление осаждения золы при одновременном уменьшении перепадов скорости улавливания твердых частиц.In a particulate filter having this configuration, the bulk of the particulate matter is trapped in the pores of the coating layer, while the bulk of the ash passes through the pores of the separation walls on which there is no coating layer. As a result of this, it is possible to suppress the deposition of ash while reducing the differences in the rate of capture of solid particles.

Покровный слой может представлять собой дисперсию, в которой частицы диспергированы практически равномерно. В данном случае между частицами образуются многочисленные пустоты (поры), и, таким образом, еще больше твердых частиц можно улавливать в покровном слое. В результате этого дополнительно уменьшается количество твердых частиц, которые попадают в область вблизи стороны выпуска разделительных стенок (т.е. область разделительных стенок, на которых отсутствует покровный слой). Соответственно, становится возможным удерживание небольшого количества твердых частиц, которые проскальзывают через поры разделительных стенок.The coating layer may be a dispersion in which the particles are dispersed almost uniformly. In this case, numerous voids (pores) are formed between the particles, and thus, even more solid particles can be trapped in the coating layer. As a result of this, the amount of solid particles that fall into the region near the outlet side of the separation walls (i.e., the region of the separation walls on which there is no coating layer) is further reduced. Accordingly, it becomes possible to retain a small amount of solid particles that slip through the pores of the separation walls.

Фильтр для улавливания твердых частиц согласно настоящему изобретению может иметь такую конфигурацию, что металл, имеющий окислительную способность, например, металл группы платины (Pt), присутствует в области вблизи стороны выпуска разделительных стенок, т.е. в области разделительных стенок, в которой отсутствует покровный слой.The particulate filter according to the present invention may be configured such that a metal having an oxidizing ability, for example, a platinum group metal (Pt), is present in an area near the outlet side of the partition walls, i.e. in the area of the dividing walls, in which there is no coating layer.

Как описано выше, основная часть твердых частиц улавливается в порах покровного слоя в области разделительных стенок от стороны впуска до передней поверхности стороны выпуска (область разделительных стенок, на которых присутствует покровный слой). Однако остающиеся немногочисленные твердые частицы могут в некоторых случаях оказываться вблизи стороны выпуска разделительных стенок. В данном случае эти немногочисленные твердые частицы могут проскальзывать через поры разделительных стенок и выходить из фильтра для улавливания твердых частиц.As described above, the bulk of the solid particles are trapped in the pores of the coating layer in the region of the separation walls from the inlet side to the front surface of the outlet side (the region of the separation walls on which the coating layer is present). However, the few remaining solid particles may in some cases be close to the outlet side of the partition walls. In this case, these few solid particles can slip through the pores of the separation walls and exit the filter to trap solid particles.

С другой стороны, когда металл, имеющий окислительную способность, нанесен в области разделительных стенок вблизи стороны выпуска, т.е. в области разделительных стенок, на которых отсутствует покровный слой, твердые частицы, которые оказываются вблизи стороны выпуска разделительных стенок, окисляются. В результате этого становится возможным удерживание в небольшом количестве твердых частиц, которые проскальзывают через фильтр для улавливания твердых частиц.On the other hand, when a metal having oxidizing ability is deposited in the region of the separation walls near the outlet side, i.e. in the area of the dividing walls, on which there is no coating layer, solid particles that are near the outlet side of the dividing walls are oxidized. As a result of this, it becomes possible to retain in a small amount of solid particles that slip through the filter to capture solid particles.

Кроме того, покровный слой согласно настоящему изобретению может иметь конфигурацию, включающую металл, у которого склонность к ионизации является выше, чем склонность к ионизации основного компонента золы. Как описано выше, зола легко образуется на разделительных стенках вблизи стороны выпуска вторых каналов, т.е. на частях разделительных стенок, на которых отсутствует покровный слой. Однако в небольшом количестве зола может образовываться или осаждаться на разделительных стенках вблизи стороны впуска вторых каналов, т.е. на частях разделительных стенок, на которых присутствует покровный слой. Соответственно, поры покровного слоя могут закупориваться золой, когда фильтр для улавливания твердых частиц используется в течение продолжительных периодов времени.In addition, the coating layer according to the present invention may have a configuration comprising a metal in which the tendency to ionize is higher than the tendency to ionize the main component of the ash. As described above, ash is easily formed on the separation walls near the outlet side of the second channels, i.e. on parts of the separation walls, on which there is no coating layer. However, in a small amount, ash may form or precipitate on the separation walls near the inlet side of the second channels, i.e. on parts of the separation walls on which a coating layer is present. Accordingly, the pores of the coating layer may be clogged with ash when the particulate filter is used for extended periods of time.

С другой стороны, когда в покровном слое содержится металл, у которого склонность к ионизации является выше, чем склонность к ионизации основного компонента золы, другие компонентов выхлопных газов преимущественно адсорбируются или удерживаются в покровном слое по сравнению с основным компонентом. В результате этого основной компонент золы не может легко связываться с другими компонентами выхлопных газов на поверхности покровного слоя. Таким образом, подавляются образование и осаждение золы на поверхности покровного слоя.On the other hand, when a metal is contained in the coating layer whose ionization tendency is higher than the ionization propensity of the main ash component, other exhaust components are predominantly adsorbed or retained in the coating layer compared to the main component. As a result of this, the main ash component cannot easily bind to other exhaust components on the surface of the coating layer. Thus, the formation and deposition of ash on the surface of the coating layer is suppressed.

Согласно настоящему изобретению Ca, например, представляет собой основной компонент золы. В данном случае покровный слой может иметь такую конфигурацию, в которой содержится металл, такой как калий (K) или барий (Ba), который имеет более высокую склонность к ионизации, чем кальций. Сера (S), фосфор (P) или другие элементы, которые содержатся в выхлопных газах, преимущественно адсорбируются на покровном слое по сравнению с кальцием в том случае, где в покровном слое содержится K или Ba. В результате этого зола, такая как CaSO₄ или Ca₃(PO₄)₂, не может легко образовываться на поверхности покровного слоя.According to the present invention, Ca, for example, is the main component of ash. In this case, the coating layer may have a configuration that contains a metal, such as potassium (K) or barium (Ba), which has a higher tendency to ionization than calcium. Sulfur (S), phosphorus (P) or other elements that are contained in the exhaust gases are predominantly adsorbed on the coating layer compared to calcium in the case where K or Ba is contained in the coating layer. As a result of this, ash, such as CaSO ₄ or Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ , cannot easily form on the surface of the coating layer.

Разделительные стенки согласно настоящему изобретению могут образовываться таким образом, что средний размер пор в стенках составляет от 25 до 50 мкм. Покровный слой может представлять собой дисперсию частиц (порошка), причем средний размер частиц составляет от 1 до 10 мкм.The dividing walls according to the present invention can be formed in such a way that the average pore size in the walls is from 25 to 50 microns. The coating layer may be a dispersion of particles (powder), and the average particle size is from 1 to 10 microns.

Факты, обнаруженные авторами настоящей заявки, обнаружили, что зола и зольные агрегаты могут проскальзывать через поры разделительных стенок, когда средний размер пор разделительных стенок составляет приблизительно 25 мкм или более. Другими словами, зола и зольные агрегаты могут проскальзывать через поры разделительных стенок, когда средний размер пор разделительных стенок превышает приблизительно в 250 раз или более размер частиц золы. Однако прочность основного материала, который образует разделительные стенки, может уменьшаться, когда средний размер пор составляет более чем 50 мкм. Таким образом, становится возможным подавление осаждения золы при одновременном уменьшении падения прочности основного материала, когда образуются разделительные стенки, таким образом, что средний размер пор в этих стенках составляет от 25 до 50 мкм.The facts discovered by the authors of this application have found that ash and ash aggregates can slip through the pores of the separation walls when the average pore size of the separation walls is approximately 25 μm or more. In other words, ash and ash aggregates can slip through the pores of the separation walls when the average pore size of the separation walls exceeds about 250 times or more the size of the ash particles. However, the strength of the base material that forms the separation walls may decrease when the average pore size is more than 50 μm. Thus, it becomes possible to suppress the deposition of ash while reducing the strength drop of the base material when the dividing walls are formed, so that the average pore size in these walls is from 25 to 50 μm.

Обнаруженные факты показали, что пустоты, имеющие соответствующий размер для улавливания твердых частиц, образуются между частицами, когда средний размер частиц, которые образуют покровный слой, составляет 1 мкм или более. Согласно настоящему изобретению, потеря давления в фильтре для улавливания твердых частиц резко увеличивается, когда средний размер частиц превышает 10 мкм. Таким образом, можно улавливать еще большее количество твердых частиц при одновременном уменьшении роста потери давления, когда покровный слой состоит из дисперсии частиц, у которых средний размер составляет от 1 мкм до 10 мкм. Согласно настоящему изобретению, термин «средний размер частиц» означает не средний размер частиц (первичных частиц), которые используются для изготовления дисперсии, но средний размер частиц (вторичных частиц), существующих в то время, когда образуется устойчивая (полная) дисперсия.Discovered facts have shown that voids having an appropriate size for trapping solid particles are formed between the particles when the average particle size that forms the coating layer is 1 μm or more. According to the present invention, the pressure loss in the particulate filter increases dramatically when the average particle size exceeds 10 μm. Thus, it is possible to capture an even greater amount of solid particles while reducing the growth of pressure loss when the coating layer consists of a dispersion of particles in which the average size is from 1 μm to 10 μm. According to the present invention, the term "average particle size" does not mean the average particle size (primary particles) that are used to make the dispersion, but the average particle size (secondary particles) existing at the time when a stable (complete) dispersion is formed.

Способ изготовления покровного слоя (дисперсии) на поверхности разделительных стенок не ограничивается определенным образом. В качестве примера, можно представить способ, который включает нанесение на поверхность разделительных стенок суспензии, содержащей первичные частицы, после чего осуществляется высушивание и обжиг. Согласно такому способу, размер пор покровного слоя (дисперсии) можно регулировать на основании размера первичных частиц в суспензии. Другими словами, размер вторичных частиц, которые составляют дисперсию можно регулировать на основании размера первичных частиц в суспензии. Соответственно, средний размер пор покровного слоя можно регулировать, получая желательный размер (т.е. размер, подходящий для улавливания твердых частиц) путем установления размера первичных частиц таким образом, чтобы средний размер вторичных частиц составлял от 1 мкм до 10 мкм.A method of manufacturing a coating layer (dispersion) on the surface of the separation walls is not limited to a specific way. As an example, we can imagine a method that involves applying to the surface of the partition walls a suspension containing primary particles, after which drying and firing are carried out. According to such a method, the pore size of the coating layer (dispersion) can be adjusted based on the size of the primary particles in the suspension. In other words, the size of the secondary particles that make up the dispersion can be adjusted based on the size of the primary particles in the suspension. Accordingly, the average pore size of the coating layer can be adjusted to obtain the desired size (i.e., a size suitable for trapping solid particles) by setting the size of the primary particles so that the average size of the secondary particles is from 1 μm to 10 μm.

Размер первичных частиц составляет менее чем размер вторичных частиц, и размер вторичных частиц составляет менее чем размер пор разделительных стенок. В результате этого первичные частицы можно в некоторых случаях внедрять в поры разделительных стенок, когда разделительные стенки покрыты суспензией. Таким образом, покровный слой можно изготавливать, используя способ, который включает нанесение суспензии после того, как поры разделительных стенок заполняются веществом, которое можно выжигать, причем данный способ включает гидрофобизацию разделительных стенок и использование жидкости, в которой содержится вода или растворимое в воде органическое вещество в качестве жидкой среды суспензии, или способ, который включает внедрение и содержание летучего растворителя в порах разделительных стенок, и последующее нанесение суспензии, в которой содержится летучий растворитель в качестве основной дисперсионной среды.The size of the primary particles is less than the size of the secondary particles, and the size of the secondary particles is less than the pore size of the separation walls. As a result of this, the primary particles can in some cases be embedded in the pores of the separation walls when the separation walls are coated with a suspension. Thus, the coating layer can be manufactured using a method that involves applying the suspension after the pores of the separation walls are filled with a substance that can be burned, the method comprising hydrophobizing the separation walls and using a liquid containing water or a water-soluble organic substance as a liquid medium of a suspension, or a method that involves introducing and containing a volatile solvent in the pores of the separation walls, and then applying the suspension, to Torah contains a volatile solvent as the main dispersion medium.

Настоящее изобретение позволяет подавлять осаждение золы в пристеночном проточном фильтр для улавливания твердых частиц при одновременном уменьшении перепадов скорости улавливания твердых частиц.The present invention allows to suppress the deposition of ash in the wall-mounted flow filter for collecting particulate matter while reducing the differences in the rate of capture of particulate matter.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Фиг. 1 - изображение продольного сечения, иллюстрирующее схематическую конфигурацию фильтра для улавливания твердых частиц, в котором используется настоящее изобретение.FIG. 1 is a longitudinal sectional view illustrating a schematic configuration of a particulate filter in which the present invention is used.

Фиг. 2 - изображение поперечного сечения, иллюстрирующее схематическую конфигурацию фильтра для улавливания твердых частиц, в котором используется настоящее изобретение.FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a particulate filter in which the present invention is used.

Фиг. 3 - увеличенное изображение сечения разделительных стенок, на которых присутствует покровный слой.FIG. 3 is an enlarged image of a cross-section of the separation walls on which a coating layer is present.

Фиг. 4 - изображение, схематически иллюстрирующее конфигурацию покровного слоя.FIG. 4 is a view schematically illustrating a configuration of a coating layer.

Фиг. 5 - изображение, иллюстрирующее соотношение, в котором находятся средний размер частиц, которые составляют покровный слой, потеря давления фильтра для улавливания твердых частиц и количество твердых частиц, которые проскальзывают через фильтр для улавливания твердых частиц.FIG. 5 is a view illustrating a relationship in which the average particle size that makes up the coating layer, the pressure loss of the particulate filter, and the amount of particulate that slip through the particulate filter are found.

Фиг. 6 - изображение, иллюстрирующее конфигурацию разделительных стенок, в которых заключается второй канал.FIG. 6 is a view illustrating the configuration of the partition walls in which the second channel lies.

Фиг. 7 - изображение, схематически иллюстрирующее конфигурацию покровного слоя во втором рабочем примере.FIG. 7 is a view schematically illustrating a configuration of a coating layer in a second working example.

Фиг. 8 - изображение, иллюстрирующее следующую примерную конфигурацию покровного слоя во втором рабочем примере.FIG. 8 is a view illustrating the following exemplary configuration of a coating layer in a second working example.

Фиг. 9 - изображение, схематически иллюстрирующее конфигурацию разделительных стенок в третьем рабочем примере, на части которых отсутствует покровный слой.FIG. 9 is a view schematically illustrating the configuration of the partition walls in the third working example, on the part of which there is no coating layer.

Фиг. 10 - изображение, схематически иллюстрирующее следующую конфигурацию разделительных стенок в третьем рабочем примере, на части которых отсутствует покровный слой.FIG. 10 is a view schematically illustrating the following configuration of the partition walls in the third working example, on the part of which there is no coating layer.

Фиг. 11 - изображение, иллюстрирующее следующую примерную конфигурацию покровного слоя.FIG. 11 is a view illustrating the following exemplary configuration of a coating layer.

Способы осуществления изобретенияMODES FOR CARRYING OUT THE INVENTION

Далее на основе прилагаемых чертежей будут разъясняться конкретные варианты осуществления настоящего изобретения. Если не определены другие условия, размеры, материалы, формы составляющих частей и относительное расположение составляющих частей, а также и другие отличительные признаки, которые описаны в следующих вариантах осуществления, не предназначаются для ограничения каким-либо образом технического объема настоящего изобретения исключительно данными отличительными признаками.Next, based on the attached drawings, specific embodiments of the present invention will be explained. Unless other conditions, sizes, materials, shapes of the constituent parts and the relative arrangement of the constituent parts, as well as other distinctive features that are described in the following embodiments, are defined, they are not intended to limit in any way the technical scope of the present invention solely to these distinctive features.

Рабочий пример 1Working example 1

Первый рабочий пример настоящего изобретения будет разъясняться сначала со ссылкой на фиг. 1-6. Согласно настоящему изобретению, фиг. 1 представляет изображение продольного сечения фильтра для улавливания твердых частиц, в котором настоящее изобретение используется, и фиг. 2 представляет изображение поперечного сечения фильтра для улавливания твердых частиц, в котором настоящее изобретение используется.A first working example of the present invention will be explained first with reference to FIG. 1-6. According to the present invention, FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a particulate filter in which the present invention is used, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a particulate filter in which the present invention is used.

Фильтр 1 для улавливания твердых частиц, который проиллюстрирован на фиг. 1 и 2, располагается в канале выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания и улавливает твердые частицы, которые присутствуют в выхлопных газах двигателя внутреннего сгорания. Имеющий форму колонны основной материал 3 находится внутри цилиндрического корпуса 2 фильтра для улавливания твердых частиц 1.The particulate filter 1, which is illustrated in FIG. 1 and 2, is located in the exhaust channel of the internal combustion engine and captures the solid particles that are present in the exhaust gases of the internal combustion engine. The column-shaped base material 3 is located inside the cylindrical filter housing 2 for collecting particulate matter 1.

Множество каналов 4, 5, которые проходят в аксиальном направлении (в направлении потока выхлопных газов), образуются в основном материале 3. Это множество каналов 4, 5 располагаются в сотовой форме. Другими словами, основной материал 3 образуется таким способом, чтобы определять множество каналов 4, 5, которые располагаются в сотовой форме. Число каналов 4, 5, которые проиллюстрированы на фиг. 1 и 2, представляет собой просто пример, и его можно определять, насколько это необходимо, в соответствии с техническими характеристиками транспортного средства или двигателя внутреннего сгорания.A plurality of channels 4, 5 that extend axially (in the direction of the exhaust gas flow) are formed in the base material 3. This plurality of channels 4, 5 are arranged in a honeycomb shape. In other words, the base material 3 is formed in such a way as to define a plurality of channels 4, 5, which are arranged in a cellular form. The number of channels 4, 5, which are illustrated in FIG. 1 and 2, is just an example, and it can be determined, as necessary, in accordance with the technical characteristics of the vehicle or internal combustion engine.

Для множества каналов 4, 5 стороны впуска каналов 4 в направлении потока выхлопных газов блокированы заглушками 40. Для множества каналов 4, 5 стороны выпуска остальных каналов 5 в направлении потока выхлопных газов блокированы заглушками 50. Каналы 4 и каналы 5 располагаются поочередно. Далее каналы 4 называются термином «первые каналы 4», и каналы 5 называются термином «вторые каналы 5».For a plurality of channels 4, 5, the inlet sides of the channels 4 in the exhaust gas flow direction are blocked by plugs 40. For a plurality of channels 4, 5, the exhaust sides of the remaining channels 5 in the exhaust gas flow direction are blocked by plugs 50. The channels 4 and 5 are arranged alternately. Hereinafter, channels 4 are called by the term “first channels 4”, and channels 5 are called by the term “second channels 5”.

Участки (разделительные стенки) 30 основного материала 3, которые расположены между первыми каналами 4 и вторыми каналами 5, изготовлены из пористого материала. Только разделительные стенки 30 основного материала 3 могут представлять собой пористый материал; в качестве альтернативы, весь основной материал 3 может представлять собой пористый материал. Традиционные материалы, которые являются подходящими для улавливания твердых частиц в выхлопных газах, могут быть использованы согласно настоящему изобретению в качестве пористого материала. Что касается прочности и термостойкости, однако, предпочтительно используется керамический материал, который представляет собой, например, карбид кремния, нитрид кремния, кордиерит, диоксид циркония, диоксид титана, оксид алюминия, диоксид кремния, муллит, алюмосиликат лития и фосфат циркония.The sections (dividing walls) 30 of the base material 3, which are located between the first channels 4 and the second channels 5, are made of porous material. Only the partition walls 30 of the base material 3 can be a porous material; alternatively, all of the base material 3 may be a porous material. Conventional materials that are suitable for capturing particulate matter in exhaust gases can be used according to the present invention as a porous material. With regard to strength and heat resistance, however, a ceramic material is preferably used, which is, for example, silicon carbide, silicon nitride, cordierite, zirconia, titanium dioxide, aluminum oxide, silicon dioxide, mullite, lithium aluminum silicate and zirconium phosphate.

Разделительные стенки 30 изготовлены таким образом, что средний размер пор, образованных в разделительных стенках 30, составляет более чем размер частиц золы и зольных агрегатов. В частности, разделительные стенки 30 изготовлены таким образом, что средний размер пор составляет от 25 мкм до 50 мкм. Согласно настоящему изобретению, 25 мкм представляет собой минимальное значение, которое обеспечивает проскальзывание большей части золы и зольных агрегатов, и 50 мкм представляет собой минимальное значение размера пор, которое считается обеспечивающим баланс прочности и долговечности основного материала 3.The separation walls 30 are made in such a way that the average pore size formed in the separation walls 30 is more than the particle size of the ash and ash aggregates. In particular, the partition walls 30 are made in such a way that the average pore size is from 25 μm to 50 μm. According to the present invention, 25 μm is the minimum value that allows most of the ash and ash aggregates to slip, and 50 μm is the minimum value of pore size, which is considered to provide a balance of strength and durability of the base material 3.

Пористый покровный слой 300 нанесен на поверхность разделительных стенок 30, в которых заключены вторые каналы 5. Покровный слой 300 нанесен в области разделительных стенок 30 от стороны впуска фильтра в направлении потока выхлопных газов до положения перед стороной выпуска. Таким образом, положение стороны впуска покровного слоя 300 в направлении потока выхлопных газов совпадает с положением стороны впуска разделительных стенок 30, но сторона выпуска покровного слоя 300 расположена еще ближе по направлению к передней стороне (стороне впуска), чем сторона выпуска разделительных стенок 30.A porous coating layer 300 is deposited on the surface of the separation walls 30 in which the second channels 5 are enclosed. The coating layer 300 is deposited on the separation walls 30 from the inlet side of the filter in the direction of the exhaust gas flow to the position in front of the exhaust side. Thus, the position of the inlet side of the cover layer 300 in the direction of the exhaust gas flow coincides with the position of the inlet side of the separation walls 30, but the discharge side of the cover layer 300 is even closer to the front side (inlet side) than the release side of the separation walls 30.

В результате интенсивных экспериментов и исследований авторы настоящей заявки обнаружили, что при поступлении выхлопных газов во вторые каналы 5 большая часть твердых частиц в выхлопных газах легко поступает в поры, которые присутствуют от стороны впуска разделительных стенок 30 вплоть до передней поверхности стороны выпуска, в то время как зола и зольные агрегаты легко образуются и осаждаются вблизи стороны выпуска разделительных стенок 30. При установлении стороны выпуска покровного слоя 300 в свете данных обнаруженных фактов становится возможным обеспечение поступления большей части твердых частиц в поры покровного слоя 300, и большая часть золы поступает в поры разделительных стенок 30, на которые не нанесен покровный слой 300.As a result of intensive experiments and studies, the authors of this application found that when the exhaust gases enter the second channels 5, most of the solid particles in the exhaust gases easily enter the pores that are present from the inlet side of the dividing walls 30 up to the front surface of the outlet side, while how ash and ash aggregates are easily formed and deposited near the outlet side of the partition walls 30. When the outlet side of the cover layer 300 is established, in light of these findings, it becomes I am able to ensure that most of the solid particles enter the pores of the casing layer 300, and most of the ash enters the pores of the separation walls 30 on which the casing layer 300 is not applied.

Например, покровный слой 300 представляет собой твердофазную дисперсию, в которой практически сферические частицы 301 равномерно диспергируются и образуют слоистую структуру, как проиллюстрировано на фиг. 3. Пустоты 302 образуются между частицами 301 и частицами 301, как проиллюстрировано на фиг. 4, в том случае, где покровный слой 300 состоит из такой дисперсии. Эти пустоты 302 функционируют как поры для улавливания твердых частиц.For example, the coating layer 300 is a solid phase dispersion in which substantially spherical particles 301 are uniformly dispersed and form a layered structure, as illustrated in FIG. 3. Voids 302 are formed between particles 301 and particles 301, as illustrated in FIG. 4, in the case where the coating layer 300 consists of such a dispersion. These voids 302 function as pores for trapping particulate matter.

Частицы керамического материала, которые идентичны частицам основного материала 3, можно использовать как частицы 301, которые составляют дисперсию, но предпочтительно используются частицы металла (например, металла платиновой группы), который имеет окислительную способность. Когда дисперсия состоит из частиц металла платиновой группы, твердые частицы, улавливаемые в пустотах 302, быстро окисляются и удаляются в том случае, где в фильтр 1 для улавливания твердых частиц поступают выхлопные газы, имеющие высокую температуру, или выхлопные газы, содержащие несгоревший топливный компонент.Particles of a ceramic material that are identical to the particles of the base material 3 can be used as particles 301 that make up the dispersion, but preferably particles of a metal (for example, a platinum group metal) that have oxidizing ability are used. When the dispersion consists of particles of a platinum group metal, the solid particles trapped in the voids 302 are quickly oxidized and removed in the case where exhaust gases having a high temperature or exhaust gases containing an unburned fuel component enter the particulate filter 1.

Средний размер частиц 301, из которых образуется дисперсия, предпочтительно составляет от 1 мкм до 10 мкм. Это объясняется тем, что количество твердых частиц, которые проскальзывают через фильтр 1 для улавливания твердых частиц, является большим в том случае, где средний размер частиц составляет менее чем 1 мкм, в то время как потеря давления в фильтре 1 для улавливания твердых частиц увеличивается в том случае, где средний размер частиц составляет более чем 10 мкм, как проиллюстрировано на фиг. 5. Таким образом, твердые частицы можно улавливать, одновременно подавляя увеличение потерю давления, когда покровный слой (дисперсия) образуется из частиц, имеющих средний размер, который составляет от 1 до 10 мкм.The average particle size 301 of which the dispersion is formed is preferably from 1 μm to 10 μm. This is because the amount of solid particles that slip through the particulate filter 1 is large in the case where the average particle size is less than 1 μm, while the pressure loss in the particulate filter 1 increases in In the case where the average particle size is more than 10 μm, as illustrated in FIG. 5. Thus, solid particles can be captured while suppressing an increase in pressure loss when a coating layer (dispersion) is formed from particles having an average size of 1 to 10 μm.

Предпочтительно, площадь поперечного сечения канала части вторых каналов 5, в которых присутствует покровный слой 300, равняется площади поперечного сечения канала в части, в которой не присутствует покровный слой 300. Соответственно, толщина в местах, в которых присутствует покровный слой 300 может составлять менее чем толщина в местах, в которых не присутствует покровный слой 300, на разделительных стенках 30, в которых заключены вторые каналы 5, как проиллюстрировано на фиг. 3 и описано выше. Другими словами, диаметр A1 вторых каналов 5 в части, где должен присутствовать покровный слой 300, может быть установлен большим на месте, где не присутствует покровный слой 300 на вторых каналах 5, чем диаметр A2 вторых каналов 5 в части, где покровный слой 300 не должен присутствовать, как проиллюстрировано на фиг. 6.Preferably, the cross-sectional area of the channel of the part of the second channels 5 in which the cover layer 300 is present is equal to the cross-sectional area of the channel in the part in which the cover layer 300 is not present. Accordingly, the thickness at the places in which the cover layer 300 is present may be less than thickness in places where the cover layer 300 is not present on the partition walls 30 in which the second channels 5 are enclosed, as illustrated in FIG. 3 and described above. In other words, the diameter A1 of the second channels 5 in the part where the cover layer 300 is to be present can be set larger at a place where the cover layer 300 is not present on the second channels 5 than the diameter A2 of the second channels 5 in the part where the cover layer 300 is not must be present, as illustrated in FIG. 6.

Способ изготовления покровного слоя 300 не ограничивается определенным образом, но, в качестве примера, может быть использован способ, который включает нанесение на поверхность разделительных стенок 30 суспензии, в которой содержится металл частицы платиновой группы, после чего осуществляется высушивание и обжиг. В данном случае оказывается достаточным, что средний размер, который имеют металлические частицы (первичные частицы), составляет менее чем средний размер, который имеют частицы 301 (вторичные частицы) после образования покровного слоя 300, и что средний размер вторичных частиц находится в интервале от 1 мкм до 10 мкм.A method of manufacturing a coating layer 300 is not limited in a specific way, but, as an example, a method can be used that involves applying a slurry containing a platinum group metal to the surface of the partition walls 30, after which drying and calcination is carried out. In this case, it is sufficient that the average size that the metal particles (primary particles) have is less than the average size that the particles 301 (secondary particles) have after the formation of the coating layer 300, and that the average size of the secondary particles is in the range of 1 microns to 10 microns.

Средний размер первичных частиц в суспензии составляет менее чем средний размер пор разделительных стенок 30, когда средний размер пор разделительных стенок 30 находится в интервале от 25 мкм до 50 мкм, и средний размер частиц 301 находится в интервале от 1 мкм до 10 мкм. Соответственно, первичные частицы могут в некоторых случаях внедряться в поры разделительных стенок 30, когда разделительные стенки 30 покрываются суспензией. Когда высушивание и/или обжиг осуществляется в состоянии, в котором первичные частицы внедряются в поры разделительных стенок 30, размер пор разделительных стенок 30 может уменьшаться, и поры разделительных стенок 30 могут блокироваться. В таком случае потеря давления в фильтре 1 для улавливания твердых частиц может необязательно увеличиваться.The average primary particle size in the suspension is less than the average pore size of the separation walls 30, when the average pore size of the separation walls 30 is in the range of 25 μm to 50 μm, and the average particle size of 301 is in the range of 1 μm to 10 μm. Accordingly, primary particles can in some cases penetrate into the pores of the separation walls 30 when the separation walls 30 are coated with a slurry. When drying and / or calcination is carried out in a state in which primary particles are embedded in the pores of the separation walls 30, the pore size of the separation walls 30 can be reduced, and the pores of the separation walls 30 can be blocked. In such a case, the pressure loss in the particulate filter 1 may optionally increase.

Таким образом, покровный слой 300 предпочтительно образуется, когда используется способ, который включает нанесение суспензии после того, как поры разделительных стенок 30 заполняются веществом, которое выгорает в процессе высушивания или в процессе обжига, способ, который включает гидрофобизацию разделительных стенок 30 и использование жидкости, в которой содержится вода или растворимое в воде органическое вещество в качестве жидкой среды суспензии, или способ, который включает удерживание летучего растворителя в порах разделительных стенок 30 последующее нанесение суспензии, в которой содержится летучий растворитель в качестве основной дисперсионной среды.Thus, the coating layer 300 is preferably formed when a method is used that involves applying the slurry after the pores of the separation walls 30 are filled with a substance that burns out during the drying process or during the firing process, a method that includes hydrophobizing the separation walls 30 and using a liquid, which contains water or a water-soluble organic substance as a liquid medium of the suspension, or a method that involves holding the volatile solvent in the pores of the separation tenok 30 subsequent application of the suspension, which contains a volatile solvent as the main dispersion medium.

В фильтре 1 для улавливания твердых частиц, имеющем конфигурацию, которая описана выше, выхлопные газы, которые поступают в фильтр 1 для улавливания твердых частиц, сначала поступают во вторые каналы 5. Выхлопные газы, которые поступили во вторые каналы 5, поступают в первые каналы 4 через пустоты 302 покровного слоя 300 и поры разделительных стенок 30. При этом основная масса твердых частиц в выхлопных газах улавливается в покровном слое 300. Зола в выхлопных газах и зола, которая образуется во вторых каналах 5, поступает в первые каналы 4 через поры области (области вблизи стороны выпуска) разделительных стенок 30, в который не присутствует покровный слой 300. Выхлопные газы и зола, которые поступили в первые каналы 4, выходят со стороны выпуска фильтра для улавливания твердых частиц 1 через отверстия на стороне выпуска первых каналов 4.In the particulate filter 1 having the configuration described above, the exhaust gases that enter the particulate filter 1 first enter the second channels 5. The exhaust gases that enter the second channels 5 enter the first channels 4 through the voids 302 of the cover layer 300 and the pores of the separation walls 30. The bulk of the particulate matter in the exhaust gases is trapped in the cover layer 300. The ash in the exhaust gases and the ash that forms in the second channels 5 enters the first channels 4 through the pores areas (areas near the outlet side) of the separation walls 30, into which the cover layer 300 is not present. The exhaust gases and ash that entered the first channels 4 exit the filter outlet side to collect particulate matter 1 through openings on the exhaust side of the first channels 4.

Таким образом, становится возможным подавление осаждения золы на фильтре 1 для улавливания твердых частиц при одновременном уменьшении падения скорости улавливания твердых частиц в фильтре для улавливания твердых частиц 1.Thus, it becomes possible to suppress the deposition of ash on the filter 1 for collecting particulate matter while reducing the drop in the rate of capture of particulate matter in the filter for collecting particulate matter 1.

Рабочий пример 2Working example 2

Далее второй рабочий пример настоящего изобретения будет разъясняться на основании фиг. 7 и 8. В настоящем документе разъясняются характерные признаки, которые отличаются от характерных признаков описанного выше первого рабочего примера, в то время как разъяснение идентичных характерных признаков не будет представлено.Next, a second working example of the present invention will be explained based on FIG. 7 and 8. This document explains the features that differ from the features of the first working example described above, while an explanation of identical features will not be provided.

Данный рабочий пример отличается от описанного выше первого рабочего примера тем, что здесь покровный слой 300 содержит металл, у которого склонность к ионизации составляет более чем склонность к ионизации кальция. Как разъясняется в первом рабочем примере, зола легко образуется и осаждается на разделительных стенках 30 вблизи стороны выпуска вторых каналов 5, т.е. на частях разделительных стенок 30, на которых не присутствует покровный слой 300. Однако в некоторых случаях зола в небольшом количестве может образовываться на разделительных стенках 30 вблизи стороны впуска вторых каналов 5, т.е. на частях, где присутствует покровный слой 300 на разделительные стенки 30. Соответственно, зола может осаждаться на покровный слой 300, и пустоты 302 покровного слоя 300 могут блокироваться, когда увеличивается продолжительность использования фильтра для улавливания твердых частиц 1.This working example differs from the first working example described above in that the cover layer 300 here contains a metal in which the tendency to ionize is more than the tendency to ionize calcium. As explained in the first working example, ash is easily formed and deposited on the separation walls 30 near the outlet side of the second channels 5, i.e. on parts of the separation walls 30 on which the cover layer 300 is not present. However, in some cases, a small amount of ash may form on the separation walls 30 near the inlet side of the second channels 5, i.e. on parts where a cover layer 300 is present on the partition walls 30. Accordingly, ash can settle on the cover layer 300, and voids 302 of the cover layer 300 can be blocked when the duration of use of the filter for collecting particulate matter 1 is increased.

С другой стороны, когда в покровном слое 300 содержится металл, у которого склонность к ионизации составляет более чем склонность к ионизации основного компонента золы, другие компоненты в выхлопных газах преимущественно адсорбируются или улавливаются покровным слоем 300 по сравнению с основным компонентом. В результате этого основной компонент золы с трудом связывается с другими компонентами выхлопных газов на поверхности покровного слоя 300. Таким образом, подавляется образование золы на поверхности покровного слоя 300.On the other hand, when a metal is contained in the cover layer 300, whose ionization tendency is more than the ionization tendency of the main ash component, other components in the exhaust gases are predominantly adsorbed or trapped by the cover layer 300 compared to the main component. As a result of this, the main ash component is difficult to bind to other exhaust components on the surface of the cover layer 300. Thus, ash formation on the surface of the cover layer 300 is suppressed.

Например, согласно настоящему изобретению Ca рассматривается как основной компонент золы. Кальций связывается с серой, фосфором или кислородом (O₂) в выхлопных газах, и образуется зола, например, CaSO₄ или Ca₃(PO₄)₂.For example, according to the present invention, Ca is considered as the main component of ash. Calcium binds to sulfur, phosphorus or oxygen (O ₂ ) in the exhaust gas, and ash is formed, for example, CaSO ₄ or Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ .

Когда в покровном слое 300 содержится металл, такой как K, Ba или подобный металл, имеющий более высокую склонность к ионизации, чем Ca, то S, P или подобные элементы в выхлопных газах преимущественно соединяются с K или Ba по сравнению с Ca. В результате этого зола, такая как CaSO₄ или Ca₃(PO₄)₂, с трудом образуется на поверхности покровного слоя 300.When a metal, such as K, Ba, or a similar metal having a higher ionization tendency than Ca is contained in the coating layer 300, then S, P, or similar elements in the exhaust gases predominantly combine with K or Ba as compared to Ca. As a result of this ash, such as CaSO ₄ or Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ , it is difficult to form on the surface of the coating layer 300.

Способ внедрения K или Ba в покровный слой 300 может включать, например, смешивание с частицами 301, которые образуют покровный слой 300, причем частицы 303 K или Ba имеют средний размер, идентичный среднему размеру частиц 301, как проиллюстрировано на фиг. 7. Можно осуществлять нанесение частиц 303 K или Ba на поверхность покровного слоя 300, как проиллюстрировано на фиг. 8.A method of incorporating K or Ba into the coating layer 300 may include, for example, mixing with particles 301 that form the coating layer 300, wherein the K or Ba particles 303 have an average size identical to the average particle size 301, as illustrated in FIG. 7. It is possible to apply particles of 303 K or Ba to the surface of the coating layer 300, as illustrated in FIG. 8.

Как описано выше, в данном рабочем примере обеспечивается улучшенное подавление образования и осаждения золы на покровный слой 300. В результате этого способность улавливания твердых частиц покровного слоя 300 может сохраняться в течение продолжительных периодов времени.As described above, in this working example, an improved suppression of ash formation and deposition on the coating layer 300 is provided. As a result, the trapping ability of the particulate matter of the coating layer 300 can be maintained for extended periods of time.

В данном рабочем примере разъясняется случай, в котором покровный слой 300 содержит металл, у которого склонность к ионизации составляет более чем склонность к ионизации Ca, но в покровном слой 300 может содержаться металл, у которого склонность к ионизации составляет более чем склонность к ионизации магния (Mg); в качестве альтернативы, в покровном слой 300 могут одновременно содержаться металл, у которого склонность к ионизации составляет более чем склонность к ионизации Ca, и металл, у которого склонность к ионизации составляет более чем склонность к ионизации Mg.This working example explains the case in which the coating layer 300 contains a metal in which the ionization tendency is more than the Ca ionization tendency, but the coating layer 300 may contain a metal in which the ionization tendency is more than the magnesium ionization tendency ( Mg); alternatively, a cover layer 300 may simultaneously contain a metal with a tendency to ionize more than a tendency to ionize Ca, and a metal whose tendency to ionize is more than a tendency to ionize Mg.

Рабочий пример 3Working example 3

Далее третий рабочий пример настоящего изобретения будет разъясняться на основании фиг. 9 и 10. В настоящем документе разъясняются характерные признаки, которые отличаются от характерных признаков описанного выше первого рабочего примера, в то время как разъяснение идентичных характерных признаков не будет представлено.Next, a third working example of the present invention will be explained based on FIG. 9 and 10. This document explains the features that differ from the features of the first working example described above, while an explanation of identical features will not be provided.

Данный рабочий пример отличается от описанного выше первого рабочего примера тем, что здесь металл, имеющий окислительная способность, нанесен в тех областях разделительных стенок 30, в которых заключены вторые каналы 5, где не присутствует покровный слой 300. Основная масса твердых частиц, которые поступают в фильтр 1 для улавливания твердых частиц (вторые каналы 5), улавливается в порах покровного слоя 300 в области, которая проходит от стороны впуска вплоть до поверхности на стороне выпуска вторых каналов 5. Однако в небольшом количестве твердые частицы могут попадать на разделительные стенки 30 вблизи стороны выпуска вторых каналов 5 (т.е. на части разделительных стенок 30, на которых не присутствует покровный слой 300). В данном случае в небольшом количестве твердые частицы могут проскальзывать через поры разделительных стенок 30 и выходить из фильтра для улавливания твердых частиц 1.This working example differs from the first working example described above in that here a metal having oxidizing ability is deposited in those regions of the separation walls 30 in which the second channels 5 are enclosed where the coating layer 300 is not present. The bulk of the solid particles that enter filter 1 for collecting particulate matter (second channels 5) is trapped in the pores of the coating layer 300 in the region that extends from the inlet side to the surface on the outlet side of the second channels 5. However, in a small amount of solid Other particles can enter the separation walls 30 near the outlet side of the second channels 5 (i.e., on the part of the separation walls 30 on which the cover layer 300 is not present). In this case, in a small amount, solid particles can slip through the pores of the separation walls 30 and exit the filter to trap solid particles 1.

С другой стороны, когда, металл, имеющий окислительную способность, нанесен на разделительные стенки 30 вблизи стороны выпуска вторых каналов 5 (т.е. на частях разделительных стенок 30, на которых не присутствует покровный слой 300), твердые частицы, которые находятся вблизи стороны выпуска вторых каналов 5, вступают в контакт с металлом и окисляются. В результате этого становится возможным обеспечение уменьшенного количества твердых частиц, которые проскальзывают через фильтр 1 для улавливания твердых частиц.On the other hand, when a metal having oxidizing ability is deposited on the partition walls 30 near the outlet side of the second channels 5 (i.e., on parts of the partition walls 30 on which the cover layer 300 is not present), solid particles that are close to the side the release of the second channels 5 come into contact with the metal and are oxidized. As a result of this, it becomes possible to provide a reduced amount of solid particles that slip through the filter 1 to collect solid particles.

Способы, которые можно использовать, чтобы осуществлять нанесение металла, имеющего окислительную способность, в области разделительных стенок 30, на которых не присутствует покровный слой 300, могут включать, например, нанесение покровного слоя 310, в котором содержатся частицы металла платиновой группы, например Pt (далее называется термином «каталитический покровный слой»), на поверхность разделительных стенок 30, как проиллюстрировано на фиг. 9. Кроме того, может быть также использован способ, в котором каталитический покровный слой 310 присутствует также и на внутренней поверхности стенок пор 311 разделительных стенок 30, помимо его присутствия на поверхности разделительных стенок 30, как проиллюстрировано на фиг. 10. В данном случае средний размер пор разделительных стенок 30 и толщина каталитического покровного слоя 310 устанавливаются таким образом, что средний размер пор после нанесения каталитического покровного слоя 310 составляет от 25 до 50 мкм. Каталитический покровный слой 310, который описан в рабочем примере, может присутствовать только на разделительных стенках 30 в части, где не присутствует покровный слой 300, или он может присутствовать на всей поверхности разделительных стенок 30.Methods that can be used to apply a metal having oxidizing ability in the region of the partition walls 30 on which the coating layer 300 is not present may include, for example, applying a coating layer 310 in which platinum group metal particles, for example Pt ( hereinafter referred to as the “catalytic coating layer”) on the surface of the separation walls 30, as illustrated in FIG. 9. Furthermore, a method can also be used in which the catalytic coating layer 310 is also present on the inner surface of the pore walls 311 of the partition walls 30, in addition to its presence on the surface of the partition walls 30, as illustrated in FIG. 10. In this case, the average pore size of the separation walls 30 and the thickness of the catalytic coating layer 310 are set so that the average pore size after applying the catalytic coating layer 310 is from 25 to 50 μm. The catalytic coating layer 310, which is described in the working example, may be present only on the separation walls 30 in the part where the coating layer 300 is not present, or it may be present on the entire surface of the separation walls 30.

В описанном выше рабочем примере твердые частицы, которые не улавливаются в покровном слое 300, из числа твердых частиц, которые поступают в фильтр 1 для улавливания твердых частиц (т.е. твердые частицы, которые поступают во вторые каналы 5), окисляются на разделительных стенках 30 вблизи стороны выпуска вторых каналов 5. В результате этого становится возможным обеспечение уменьшенного количества твердых частиц, которые проскальзывают через фильтр 1 для улавливания твердых частиц.In the working example described above, solid particles that are not trapped in the cover layer 300, among the solid particles that enter the filter 1 for trapping solid particles (i.e., solid particles that enter the second channels 5), are oxidized on the separation walls 30 near the outlet side of the second channels 5. As a result, it becomes possible to provide a reduced amount of solid particles that slip through the filter 1 to collect solid particles.

Описанные выше второй рабочий пример и третий рабочий пример могут быть объединены. В частности, металл, имеющий более высокую склонность к ионизации, чем склонность к ионизации основного компонента золы, можно включать в покровный слой 300, и металл, имеющий окислительную способность, можно наносит на разделительные стенки 30 в области, на которой не присутствует покровный слой 300. В данном случае образование и осаждение золы на покровный слой 300 можно подавлять еще более надежным способом при одновременном подавлении проскальзывания твердых частиц через разделительные стенки 30 на частях, где не присутствует покровный слой 300.The second working example described above and the third working example can be combined. In particular, a metal having a higher tendency to ionize than a tendency to ionize the main component of the ash can be included in the coating layer 300, and a metal having an oxidizing ability can be applied to the partition walls 30 in an area on which the coating layer 300 is not present In this case, the formation and deposition of ash on the cover layer 300 can be suppressed in an even more reliable way while suppressing the slipping of solid particles through the separation walls 30 on parts where the cover layer is not present th 300.

В описанных выше рабочих примерах 1-3 разъясняются случаи, в которых толщина покровного слоя 300 является практически постоянной в направлении потока выхлопных газов, но толщина на стороне впуска может превышать толщину на стороне выпуска. Например, толщина покровного слоя 300 может постепенно уменьшаться от стороны впуска по направлению к стороне выпуска, как проиллюстрировано на фиг. 11.In the above-described working examples 1-3, cases are explained in which the thickness of the coating layer 300 is substantially constant in the direction of the exhaust gas flow, but the thickness on the inlet side may exceed the thickness on the exhaust side. For example, the thickness of the coating layer 300 may gradually decrease from the inlet side towards the outlet side, as illustrated in FIG. eleven.

Твердые частицы в выхлопных газах легче улавливаются в тех местах покровного слоя 300, которые находятся вблизи стороны впуска, чем в местах, которые удалены от нее. Соответственно, можно улавливать большинство твердых частиц в выхлопных газах, даже если толщина покровного слоя 300 уменьшается от стороны впуска по направлению к стороне выпуска. Кроме того, потеря давления уменьшается при уменьшении толщины покровного слоя 300 на стороне выпуска. Таким образом, становится возможным обеспечение минимального увеличения потери давления, вызываемой покровным слоем 300.The particulate matter in the exhaust gases is more easily captured in those places of the cover layer 300 that are close to the inlet side than in places that are removed from it. Accordingly, it is possible to capture most of the particulate matter in the exhaust gases, even if the thickness of the coating layer 300 decreases from the inlet side towards the outlet side. In addition, pressure loss decreases with decreasing thickness of the coating layer 300 on the exhaust side. Thus, it becomes possible to ensure a minimum increase in pressure loss caused by the cover layer 300.

В описанных выше рабочих примерах 1-3 разъясняются случаи, в которых покровный слой 300 присутствует только на разделительных стенках 30, в которых заключены вторые каналы 5, но покровный слой 300 может также присутствовать и на разделительных стенках 30, в которых заключены первые каналы 4. Однако потеря давления в фильтре 1 для улавливания твердых частиц может увеличиваться в значительной степени, когда покровный слой 300 присутствует одновременно на разделительных стенках 30, в которых заключены вторые каналы 5, и на разделительных стенках 30, в которых заключены первые каналы 4. Соответственно, покровный слой 300 может присутствовать одновременно на всех разделительных стенках 30, при том условии, что потеря давления в фильтр 1 для улавливания твердых частиц находится в пределах допустимого интервала.The working examples 1-3 described above explain the cases in which the cover layer 300 is present only on the separation walls 30 in which the second channels 5 are enclosed, but the cover layer 300 may also be present on the separation walls 30 in which the first channels 4 are enclosed. However, the pressure loss in the particulate filter 1 can increase significantly when the coating layer 300 is present simultaneously on the separation walls 30 in which the second channels 5 are enclosed, and on the separation walls 30, in toryh concluded first channels 4. Accordingly, the coating layer 300 may be present simultaneously on all the separation walls 30, with the proviso that the pressure loss in the filter 1 for trapping particulates is within the allowable range.

Перечень ссылочных позицийList of Reference Items

1 - фильтр для улавливания твердых частиц1 - filter for collecting particulate matter

2 - корпус2 - case

3 - основной материал3 - main material

4 - первые каналы4 - first channels

5 - второй канал5 - second channel

30 - разделительная стенка30 - dividing wall

40 - заглушка40 - stub

50 - заглушка50 - stub

300 - покровный слой300 - cover layer

301 - частица301 - particle

302 - пустота302 - void

303 - частица303 - particle

310 - каталитический покровный слой310 - catalytic coating layer

311 - пора311 - time to go

Claims

1. A filter for particulate matter containing:
a plurality of first channels whose ends are blocked on the inlet side in the direction of the exhaust gas flow;
a plurality of second channels, the ends of which are blocked on the exhaust side in the direction of the exhaust gas flow;
porous dividing walls, which are elements that separate the first channels from the second channels, and which have pores, the size of which ensures the passage of ash through them; and
a porous coating layer that is located on a part of the area of the separation walls from the inlet side of the separation walls to a position in front of the discharge side of the separation walls and which has smaller pores than the pores of the separation walls, while the thickness of the porous coating layer gradually decreases from the inlet side of the porous coating layer to the discharge side of the porous coating layer.

2. The filter according to claim 1, wherein in the region of the separation walls, on which the coating layer is not provided, there is a catalyst having oxidizing ability.

3. The filter according to claim 1 or 2, in which the separation walls have pores, the average size of which is from 25 to 50 microns.

4. The filter according to claim 1 or 2, in which the porous coating layer is a dispersion consisting of particles, the average size of which is from 1 to 10 microns.

5. The filter according to claim 1 or 2, in which the porous coating layer includes a metal, the tendency to ionization is greater than that of the main component of the ash.