WO2005061079A1 - Abgasnachbehandlungsanordnung - Google Patents

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WO2005061079A1 PCT/DE2004/002555 DE2004002555W WO2005061079A1 WO 2005061079 A1 WO2005061079 A1 WO 2005061079A1 DE 2004002555 W DE2004002555 W DE 2004002555W WO 2005061079 A1 WO2005061079 A1 WO 2005061079A1
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aftertreatment arrangement
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Bernd Reinsch
Teruo Komori
Lars Thuener
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention is based on an exhaust gas aftertreatment arrangement or a method for producing the exhaust gas aftertreatment arrangement according to the type of the independent claims. It is known to denit exhaust gas from motor vehicles using NOx storage catalytic converters or to remove soot using a particle filter. Catalyst layers are sometimes used to improve the oxidation of CO and hydrocarbons in diesel oxidation catalysts and to improve soot regeneration in diesel particulate filters. It is known, for example from WO 01/36097 AI, to often apply catalyst layers (layers which contain active material, namely catalyst material) to a basic structure together with a coating which increases the surface area because it is uneven, a so-called washcoat. Technically, this can be achieved in the following way.
  • the exhaust gas aftertreatment arrangement or support structure according to the invention or the method according to the invention for producing the exhaust gas aftertreatment arrangement with the characterizing features of the independent claims have the advantage that the fiber-rich surface layer enables a highly porous surface structure with a large surface area, whereby the invention enables the pressure drop behavior, in particular of To improve soot-laden sintered metal filters by reducing the increase in exhaust gas back pressure when soot is loaded, to create a good gas-solid contact, to allow better contact for the oxidation of the exhaust gas and the soot and to provide a larger area for catalytic coatings, in particular in the case of diesel oxidation filters integrated on sintered metal filters. To provide catalysts or in NO x storage catalysts.
  • the measures listed in the dependent claims permit advantageous developments and improvements of the exhaust gas aftertreatment arrangement or support structure or of the specified method for producing the exhaust gas aftertreatment arrangement specified in the independent claims.
  • the use of sintered metal in the construction of the aftertreatment arrangement ensures a robust and long-lasting arrangement even under extreme thermal conditions, in particular a flexible choice of the construction of such an arrangement in comparison to ceramic arrangements, in which one is free in the choice of the design due to the usual Manufacturing method used, namely continuous casting of the ceramic body is limited.
  • the exhaust gas aftertreatment arrangement is designed as a particle filter using sintered metal, it has a longer service life than comparable ceramic filters. Due to the freedom of design, the filter construction can be selected so that if the filter for soot accumulation always needs to be regenerated, the soot starts to burn in several places at the same time and not only on one side of the filter, as is normally the case with ceramic filters. This results in a more balanced and therefore life-increasing thermal stress. In particular, there is the advantage of an increased service life also because the ash storage volume is increased by the layer of fibers. Ash is the sum of the residues that remain in the filter even after regeneration of the particle filter, accumulate over many regeneration cycles and ultimately lead to the filter “ash death”.
  • This ash death can advantageously be delayed by means of the fiber layer.
  • the exhaust gas back pressure of a sintered metal filter is advantageously reduced due to a synergy effect when combining a fiber layer with depth filter effect and the surface filter made of sintered metal.
  • the fiber layer acting as a depth filter does not form a filter cake that closes the continuous pores of the fiber layer, which means that only a low exhaust gas counterpressure even when the particle filter or the flow-filtering arrangement is ensured, which is advantageously combined with the boundary layer, which acts as a surface filter, between the fiber layer and the sintered metal volume, which has a high filter ration efficiency.
  • the filter pockets can thereby be arranged closer together without falling below a certain minimum distance between the walls of adjacent filter pockets, in particular at the downstream end of a filter according to DE 102 23 452 AI, which allows the exhaust gas back pressure to rise slightly can.
  • the exhaust gas aftertreatment arrangement is produced with sintered metal walls that have a varying thickness, in particular from a metal grille with openings that are only partially filled with sintered metal, then in addition to saving material on sintered metal, there is also a more compact arrangement that can be positioned even closer to an adjacent sintered metal wall and still leaves enough space to keep the exhaust gas counter pressure at an acceptable level during the entire life of the exhaust gas aftertreatment arrangement when a so-called filter cake grows on ash in the case of a soot or particle filter. In addition, the exhaust gas back pressure is further reduced without having to accept any loss in filtration efficiency.
  • the large-volume layer with high porosity in the case of a particle filter leads to a particularly loose, more reactive deposit of the soot.
  • Such an embodiment is therefore particularly suitable for the collection and loose storage of soot.
  • a large active surface is advantageously obtained and optionally, when applying or introducing catalytic material, a high catalytic activity and thus effective cleaning of the exhaust gas due to the large and three-dimensional surface and good soot or gas-catalyst contact; this leads to a relatively low N0 2 soot combustion temperature (balance point temperature), low regeneration temperature, shorter Regeneration time, increase in the volume of washcoat that can be applied (eg with integrated diesel oxidation catalyst (DOC) on sintered metal filters (SMF), and or NO x storage catalyst coating.
  • DOC diesel oxidation catalyst
  • SMF sintered metal filters
  • the washcoat advantageously strengthens the adhesion between catalytically active material and the fiber structure and, in the case of fibers coated with washcoat, further increases the active fiber surface. Another advantage is that when using a washcoat to connect the fibers, a special binder is not necessary and the production is simple and inexpensive.
  • the fiber structure can advantageously be produced in advance independently of the support structure / filter as a highly porous fiber mat and only then applied to the filter surface. This leads to simple technical implementation and manageability, especially when the fiber layer is coated or dislodged with catalytically active material, because the fiber mat only makes up a fraction of the total weight of a filter and is therefore easy to transport compared to an entire filter structure. Furthermore, there is a wide range of applications.
  • the fiber mat and thus the fiber layer on the sintered metal can be set precisely in advance and checked with regard to geometry, in particular layer thickness, but also with regard to chemical or mesoscopic composition.
  • an exhaust gas aftertreatment arrangement with fiber mat has a higher structural stability than an arrangement with fiber layers produced by sedimentation.
  • the fiber mats can be provided with catalytically active coatings independently of the sintered metal filter will: the coatings can be made on the ceramic material of the fibers, the coating of which is easier to implement than that of metallic supports; The ceramic fibers are chemically more resistant than the SMF base material, especially at high temperatures.
  • the catalytic coating is locally separated from the sintered metal filter and the coating solution ("slurry") and the washcoat have only minimal contact with the steel surface, whereby chemical attacks such as corrosion can be avoided.
  • a high washcoat loading of the fibers is possible, especially for Nox storage catalytic converter coatings without blocking the sintered metal structure with washcoat or slurry, which means that the back pressure of the filter can be kept low
  • Coating compositions are used by using differently prepared fiber mats on different bags.
  • Fibers with a diameter of 1 to 3 micrometers, in particular 2 to 3 micrometers ensure a high active fiber surface while at the same time being harmless to health by avoiding the risk of cancer, which would exist if even finer fibers were used.
  • a wavy fiber layer advantageously leads to a further increase in the surface area, a higher soot storage capacity and, as a result, a reduced back pressure rise due to soot loading.
  • the fiber layer or support structure applied to a support structure is also included as such by the invention.
  • washcoat designates partly the ready-to-use layer, partly the material from which the actual layer is made.
  • FIG. 1 shows schematically, in a representation combining a longitudinal section and a perspective view, a section of a catalytic converter or catalytically coated exhaust gas filter with a three-dimensional support structure which is supported on and supported by a support structure.
  • 2 a-c shows the structure of various support structures
  • FIG. 3 shows an alternative structure of a support structure
  • FIG. 4 a-c fiber-coated support structures
  • FIG. 5 a-b fiber-coated support structures with a corrugated surface
  • FIG. 6 a-c support structures with non-woven fabric.
  • FIG. 1 shows a special formulation of a washcoat for soot filter systems based on sintered metal, which are coated mainly with catalytic - but also non-catalytic - (but also for other soot filter systems).
  • a major improvement is the use of a high proportion (ratio) of fibers, especially long fibers, in the washcoat. When applied or stacked on filter materials or a support structure, these fibers allow highly porous, three-dimensional support structures for catalyst material with a thickness of 0.05 mm to 2.0 mm and a porosity of more than 50% to be formed.
  • FIG. 1 shows a support structure F which is part of a catalytic converter for diesel engines.
  • the support structure F has metallic wall sections 2, between which a rigid layer 3 formed in the example from metal balls is arranged, on which a three-dimensional support structure S is supported and connected to the support structure as firmly as is required for reliable operation of the catalytic converter.
  • the support structure S has fibers 5, which in the example consist of ceramic. In the example, the fibers 5 are straight sections of limited length. Each individual fiber 5 is shown in longitudinal section.
  • the individual fibers 5 are arranged in a three-dimensional, random state.
  • the fibers 5 are almost all coated with a coating, a so-called washcoat 6, which has an irregular outer contour and surrounds the fibers over their entire circumference, inter alia, in order to enlarge the surface.
  • the washcoat can also cover the ends of the fibers 5.
  • Some fibers 5 are shown in the figure without a washcoat; this can happen accidentally, but it can also be intentional during production.
  • the washcoat 6 carries active material 8 on its outside, namely catalyst material. This is symbolized in the figure by individual very small balls.
  • the active material 8 does not necessarily have to envelop all of the fibers over a large area or completely, but that it may be sufficient if the active material is applied to the washcoat as a more or less strongly interrupted layer.
  • the individual fibers 5 lie in a direction perpendicular to the plane of the drawing seen at the bottom part, partly at the top, partly extend from the bottom to the top, so they fill the space formed by them 'in three dimensions and form a spatial structure which is similar to that of a nonwoven (in English "non-woven fabric").
  • a support structure S for an internal combustion engine exhaust gas filter the effective area of which compared to a base area of the support structure by three-dimensional design of the effective Area is enlarged, the support structure optionally active (namely catalytic active) material, the support structure S having three-dimensionally arranged fibers 5, which leave open-pored cavities between them, and wherein fibers 5 are connected to one another in the region of mutually adjacent regions by a binder.
  • the cohesion of the fibers 5 is brought about by the washcoat 6, which is solid after production, or by inorganic binder materials (binders, see above) in the region of the contact points of the fibers 5. It is not absolutely necessary for all points of contact or adjacent regions of the fibers to be firmly connected to one another.
  • the layer 3 of the support layer F is formed from very small metal spheres, which are connected by sintering and leave open-pored, gas-permeable interstices free, so that a sintered metal filter (SMF) results overall.
  • SMF sintered metal filter
  • the supporting layer or supporting structure with the active material on it intercepts soot from the diesel exhaust gases in the example, and converts this soot into CO 2 with the participation of active material 8 in the presence of oxygen (and / or NO 2 ).
  • the active material 8 also causes a conversion of nitrogen oxides (NO ⁇ ) into nitrogen and oxygen.
  • the layer 3 is impermeable to gas, and the flow of the exhaust gas runs horizontally in the illustration in FIG. 1.
  • the support structure is designed as a flow-through substrate, that is to say the support structure is not open-porous, that is to say does not have any pores which are permeable to gas, but is at most porous on the surface to enlarge the gas contact area.
  • a flow-through arrangement such as, for example, an oxidation catalytic converter, in particular a diesel Oxidation catalyst, in addition to metal or ' Sintered metal can also be made from silicon carbide or cordierite.
  • the fibers 5 have a diameter in the range from 1 to 10 micrometers, in the above exemplary embodiment a thickness of approximately 5 micrometers. It is advantageous to use fibers from a thickness of 3 micrometers upwards, since these have sufficient thermo-mechanical strength and provide a sufficiently large active surface. In alternative embodiments, fibers with a diameter of 1 to 3 micrometers can also be provided, in particular between 2 and 3 micrometers, as a result of which a structure with a particularly high porosity can be produced.
  • the fibers used have the property of being able to serve as a carrier for a catalytic coating, in particular for exhaust gas aftertreatment of internal combustion engines.
  • fibers of greater length can also be provided in embodiments of the invention, which then form a three-dimensional structure of a support structure in a wound, woven, crimped or braided arrangement, thus in one irregular or even regular arrangement, may be provided (supporting structure with randomly arranged fibers).
  • a woven arrangement can preferably be made in a linen weave; it has a first layer of parallel fibers, over which a second parallel layer of fibers with a longitudinal direction offset by 90 ° is arranged, the fibers of which are interwoven with those of the first layer as in a linen fabric ( Support structure with fibers arranged according to an order principle).
  • the fibers contained in the support structure S have an active fiber surface of at least 1 square meter per gram of fiber weight.
  • an active fiber surface can be advantageously achieved which exceeds the value of 30 square meters per gram of fiber weight.
  • the active material 8 Any material suitable for soot catalysts and / or NOx storage catalysts can be considered as the active material.
  • the active material 8 also supports the conversion of CO into C0 2 and of hydrocarbons in the exhaust gas into water and C0 2 .
  • the material of the fibers, ceramic is A1 2 0 3 in the exemplary embodiment. Instead, or in a mixture, Ti0 2 and Si0 2 can be provided for the ceramic in embodiments of the invention.
  • the washcoat may be formed from the same oxides just mentioned, either one of the oxides, or a mixture. In the example, A1 2 0 3 is also provided here.
  • the support structure F used in the case of the configuration of the exhaust gas aftertreatment arrangement as a wall flow filter, in particular as a sintered metal particle filter having filter pockets similar to that described in DE 10301037, preferably has an average pore diameter which is greater than 6 micrometers is the proportion of pores with one Pore diameters above 10 microns in the total number of pores in the support structure are greater than 10 percent, and the porosity of the support structure is above 30 percent.
  • the above information relates to the average pore diameter, proportion of pores with pores larger than 10 micrometers and porosity on the areas of the filter bag walls that are formed by the open-pored sintered metal.
  • the support structure can also be designed as a wall flow filter, for example as a silicon carbide filter or as a filter which is made of cordierite, with corresponding pore dimensions and pore proportions in the total volume, with the advantage of a low exhaust gas back pressure paired with high filtration efficiency.
  • This high-volume layer can be produced, for example, in a process with a single step or in two steps:
  • a coating mixture with a high proportion of material fibers, a small proportion of material grains (as Binder, among other functions), washcoat additives (in particular Ti0 2 , Si0 2 and / or Al 2 0 3 ) and optionally active compounds (catalytically active material) are used.
  • Washcoat material can make the use of the material grains, which for example mainly consist of aluminum oxide, unnecessary.
  • the fiber structure can be layered as a first layer to form the three-dimensional support structure on which the material grains plus additives plus active compounds are layered in a second step.
  • a simple production method for the three-dimensional base layer of the figure results from the fact that a slurry of fibers 5 is provided in a suspension of particles of the abovementioned oxides or of the binder used in water (or another suitable liquid), so that the fibers and the Binder can be applied in a flowable state.
  • the support structure is immersed in the suspension and then pulled out again.
  • Another possibility is the application by sucking a slurry through the filter material.
  • the solids content of the slurry is adjusted such that a washcoat of suitable thickness is formed on the fibers 5 and that a support layer of the desired thickness, which is advantageously in the range from 0.05 mm to 2.0 mm thickness, is formed on the support structure. formed. After drying (with or without the action of heat), this layer has cavities that are connected to one another between the individual fibers and allow diesel engine exhaust gas to flow through the base layer.
  • the dried washcoat material also causes the base layer to adhere firmly to the support structure.
  • the fibers are first applied to the support structure F in order to produce the support structure S and, in a further step, provided with binders and connected to one another.
  • FIG. 2 shows in partial image a a known expanded metal grille in a top view, as can be used for the production of an expanded metal sintered metal filter. It is a flat, flat metal grid 20 with struts that enclose openings 21.
  • Such an expanded metal is a flat material or semi-finished product with openings in the surface, which is created by staggered cuts without loss of material and at the same time stretching deformation.
  • the meshes of the material produced in this way are usually diamond-shaped, as also shown in drawing a, but can also be round or square and are neither braided nor welded. The material can be cut to any size without losing its solid internal cohesion or dissolving.
  • Such an expanded metal with openings with a cross-sectional area of approximately 0.5 to approximately 5 square millimeters and struts with a width of approximately 0.1 to approximately 1 millimeter can be used to to produce a support structure F according to partial image b or an alternative support structure 26 according to partial image c.
  • Sub-picture b shows a periodically continuing section of a support structure F already known from FIG. 1 in a longitudinal sectional side view, in which the metallic wall sections 2 are formed by the expanded metal grid and the rigid layer 3 of metal powder sintered with the expanded metal, which is inserted into the openings 21 of the Expanded metal mesh has been previously introduced;
  • This sintered metal powder is shown in the form of metal balls in FIG. 2b and in FIG.
  • the rigid layer 3 made of sintered metal has an open-pored structure and a thickness 24 of 0.1 to 0.8 millimeters, in particular approximately 0.5 millimeters, corresponding to the thickness of the expanded metal grid.
  • a metal mesh can also be used instead of the expanded metal grid.
  • the rigid layer 3 can also be thicker than the expanded metal grid and / or that
  • the alternative support structure 26 according to FIG. 2c which likewise shows a section of such a support structure in a longitudinal sectional side view, is produced in a similar manner to the structure according to FIG. 2b, but with the difference that the openings 21 of the expanded metal grid 2 are not completely filled with sintered metal, so that the openings 21 of the expanded metal lattice are closed (except for the open-porous structure of the sintered metal regions 3), but depressions with a height 25 free of sintered metal can still be found in the region of these former openings. At a thickness 24 of the expanded metal grid of 0.5 millimeters, this free height 25 lies in a range between 0.2 and 0.4 millimeters.
  • the only partial filling can be achieved in that the expanded metal mesh is passed over a soft, elastic roller or a soft stamp when it is infested with sintered metal powder, so that the depth of the expanded metal is filled to a certain extent. During the filling, the sintered metal can thus penetrate into the expanded mesh spaces to an adjustable degree.
  • FIG. 3 shows a periodically continuing section of a further alternative support structure 35, in which the openings of the expanded metal grid 20 have not been filled with metal powder which has subsequently been sintered, but in which a sintered metal foil 30 has been applied, in particular pressed, to one side of the expanded metal grid , has been.
  • this sintered metal foil is still a “green”, that is to say not yet sintered metal foil, consisting of a mixture of a sintered metal powder with a binder.
  • This metal foil can be produced by extrusion or casting and has a thickness which is smaller than that After the film has been applied to the expanded metal grid under mechanical pressure and heat, in particular by lamination or rolling, sintering takes place, in which the sintered metal also forms an inseparable connection with the expanded metal grid.
  • the sintered metal foil 30 likewise has an open-pored structure , and the support structure 35 has depressions between the struts of the expanded metal grid similar to the embodiment of a support structure shown in FIG. 2c.
  • FIG. 4a shows the upstream arrangement of a fiber layer S on a support structure F, which is already known from FIG. 1.
  • the support structure F in the form of an expanded metal completely filled with sintered metal according to FIG. 2b has a thickness 24 as described above
  • the layer of fibers S has a thickness of 42 mm Range from 0.05 to 2 millimeters (see description for FIG. 1).
  • the thickness of the entire structure, for example the wall of a filter bag forms as a sintered metal filter according to DE 102 23 452 AI exhaust aftertreatment arrangement is given by the sum of the individual thicknesses 24 and 42.
  • the porosity of the fiber layer can be dimensioned so that it functions as a depth filter. This means that the "meshes" of the three-dimensional network formed by the interlinked fibers are very wide. This is particularly the case with a porosity above 60 percent by volume. Even if a particle "docks" on a fiber, it remains due to the large size There is still enough space next to it that further (soot) particles can pass through the pore in question in the fiber layer. A sufficient thickness of the fiber layer ensures, however, that particles are caught with a sufficient probability when flying through the fiber layer on a path towards the rigid region 3.
  • the rigid sintered metal region 3 on the other hand, is also open-pored, but because of the smaller-diameter pores, it acts as a surface filter because a pore becomes blocked as soon as a particle becomes lodged in this individual pore.
  • FIG. 4b shows an arrangement using an alternative support structure 26 according to FIG. 2c with only half-full openings of the underlying expanded metal grid.
  • the original free height 25 is filled with the layer of fibers S.
  • the fiber structure is housed within the expanded metal grid and does not protrude on the side facing away from the rigid regions 3 or only slightly beyond the expanded metal grid.
  • the thickness of the entire structure is essentially given solely by the thickness 24 of the expanded metal grid used.
  • FIG. 4c shows an arrangement using the further alternative support structure 35 according to FIG. 3 with only half-full openings of the underlying expanded metal grid, the openings being filled using a sintered metal foil. The same applies to the thickness of the entire arrangement as explained for FIG. 4b.
  • the expanded metal interstices are filled with rigid areas in the form of sintered metal, not on the entire height of the mesh, but only on one side to a certain extent, for example up to half the expanded metal height 24.
  • the free space Space in the grid is then filled with a fiber structure from the opposite side.
  • the combination of fiber structure and sintered metal lies within the expanded metal structure.
  • the height of the filling layer (sum of sintered metal and fiber structure) is the same or slightly larger than the height of the expanded metal. A slight elevation through the fiber structure can be desired in order to cover the entire surface, ie not only the gaps, but also the webs of the expanded metal grid, with filtering fibers.
  • the filtration efficiency of the combination of depth-filtering fiber layer and the surface filter made of sintered metal is over 90 percent, depending on the dimensioning or application also over 99 percent.
  • the percentage specifies the filtered volume flow.
  • the total thickness of the arrangement is reduced, with the consequence of a comparatively lower exhaust gas back pressure in the case of a flow-filtering arrangement.
  • the filter pockets can thereby be arranged closer together without falling below a certain minimum distance between the walls of adjacent filter pockets, in particular at the downstream end of a filter according to DE 102 23 452 AI, which allows the exhaust gas back pressure to rise slightly can.
  • Partial image a shows the longitudinal sectional side view of the alternative support structure 26 with openings of the expanded metal lattice that are only partially filled with sintered metal, in which the fiber layer S has a corrugated surface 51 on the side facing away from the sintered metal.
  • the mountains of the waveform lie above the webs of the Expanded metal grid, while the valleys of the waveform are arranged in the areas in between.
  • the wave-shaped application increases the surface of the fiber layer compared to a flat application.
  • Partial image b shows a corresponding arrangement of a fiber layer S with a corrugated surface 51, which is applied to the further alternative support structure 35 according to FIG. 3.
  • FIG. 6 shows three examples of further embodiments in longitudinal sectional partial views.
  • the structure according to sub-picture a comprises a load-bearing basic structure or support structure F made of expanded metal filled with sintered metal according to FIG. 2b with the thickness 24.
  • a schematically illustrated fleece or a fiber mat 60 made of ceramic fibers is applied to the upstream side Soot filtration and storage is used.
  • the basic material of such nonwoven fabrics known per se is a ceramic material, for example aluminum oxide.
  • the thickness 65 of the fiber mat 60 is (in the final state, that is to say after attachment to the support structure F) from 0.05 to 2 millimeters, in particular 0.1 to 0.5 millimeters.
  • the porosity of the fiber structure is over 70 percent, preferably above 85 percent.
  • the active surface of the fibers of the fiber mat is over 1 square meter per weight gram, preferably over 30 square meters per weight gram.
  • the fiber fleece is applied to the support structure in one process step after sintering the support structure F containing sintered metal.
  • the fiber mat is bonded to the sintered metal surface by using an inorganic binder based on aluminum oxide or silicon oxide sols or a mixture of the two components and a subsequent thermal treatment at around 500 to 800 degrees Celsius for 30 to 60 minutes in an air atmosphere.
  • the fleece is applied, for example, to the still unprocessed expanded metal-sintered metal walls.
  • the fleece can be placed on the already formed filter bags before the filter is finally assembled be applied, in a further alternative to the already welded filter bags before final assembly of the filter.
  • the nonwovens are introduced into the upstream spaces between the pockets and applied there to the pocket surfaces.
  • the nonwoven fabric 60 is alternatively applied to a partially filled support structure 26 according to FIG. 2c, so that a corrugated surface 61 is formed on the side of the fiber layer facing the inflowing exhaust gas in a manner similar to an arrangement according to FIG. 5a.
  • a corrugated surface 61 of the fiber fleece 60 (optionally mixed with catalytic material) is realized using a support structure 35 according to FIG. 3 having a sintered metal foil 30.

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Abstract

Es wird eine Abgasnachbehandlungsanordnung und eine Tragstruktur zur Behandlung des Abgases einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer, selbstzündenden Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, vorgeschlagen sowie ein Verfahren zur Herstellung einer entsprechenden Anordnung, mit einer Stützstruktur, wobei das Abgas mit der Stützstruktur zur Behandlung des Abgases wechselwirken kann, wobei auf der Oberfläche der Stützstruktur (F; 26; 35) eine Schicht aus Fasern (S; 60) angeordnet ist. Diese Faserschicht verbessert den Kontakt des Abgases mit der Oberfläche der Abgasnachbehandlungsanordnung.

Description

Abqasnachbehandlungsanordnung Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Abgasnachbehandlungsanordnung bzw. einem Verfahren zur Herstellung der Abgasnachbehandlungsanordnung nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche. Es ist bekannt, Abgas von Kraftfahrzeugen mittels NOx-Speicherkatalysatoren zu entsticken bzw. mittels eines Partikelfilters zu entrußen. Teilweise werden hierbei Katalysatorschichten verwendet, um die Oxydation von CO und Kohlenwasserstof en in Diesel-Oxydations-Katalysatoren und um die Rußregeneration in Dieselpartikelfiltern zu verbessern. Es ist beispielsweise aus der WO 01/36097 AI bekannt, Katalysatorschichten (Schichten, die aktives Material, nämlich Katalysatormaterial enthalten) oft zusammen mit einer die Oberfläche vergrößernden, weil unebenen, Beschichtung, einem sogenannten Washcoat, auf eine Grundstruktur aufzutragen. Technisch kann dies in folgender Weise verwirklicht werden. In einem ersten Schritt wird der gesamte Träger für die Katalysatorschicht mit einer relativ dicken Grundschicht aus Washcoat bedeckt, und dann wird in einem zweiten Schritt eine dünne Schicht aus aktivem Material auf der Oberseite zugefügt. Der Nachteil dieser Technik besteht darin, dass, obwohl eine besondere Oberfläche geschaffen wird, die Struktur nach wie vor eine mehr oder weniger flache Schicht auf dem Filtermaterial bleibt. Die anwendbare Menge des Washcoats ist wegen des ansteigenden Gegendrucks beschränkt. Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Abgasnachbehandlungsanordnung beziehungsweise Tragstruktur beziehungsweise das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Abgasnachbehandlungsanordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen der unabhängigen Ansprüche haben demgegenüber den Vorteil, dass die faserreiche Oberflächenschicht eine hochporöse Oberflächenstruktur mit großer Oberfläche ermöglicht, wodurch es die Erfindung ermöglicht, das Druckabfall- Verhalten insbesondere von mit Ruß beladenen Sintermetallfiltern zu verbessern durch eine Verringerung der Abgasgegendruckzunahme bei Rußbeladung, einen guten Gas-Feststoffkontakt zu schaffen, einen besseren Kontakt für die Oxidation des Abgases und des Rußes zu ermöglichen und eine größere Fläche für katalytische Beschichtungen insbesondere bei auf Sintermetallfilter integrierten Diesel- Oxydations-Katalysatoren oder bei NOx-Speicher-Katalysatoren bereitzustellen. Um beste Leistung zu erhalten, ist ein guter Kontakt zwischen dem Abgas bzw. dem abgelagerten Ruß und der Abgasnachbehandlungsanordnung beziehungsweise dem Filter oder Katalysator von großer Bedeutung; dieser Kontakt wird in vorteilhafter Weise dadurch gefördert, dass deren wirksame Fläche im Vergleich zu einer Grundfläche der Tragstruktur durch dreidimensionale Gestaltung der wirksamen Fläche vergrößert ist. All dies wird mit einer einfach herzustellenden Anordnung gewährleistet.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der in den unabhängigen Ansprüchen angegebenen Abgasnachbehandlungsanordnung bzw. Tragstruktur bzw. des angegebenen Verfahrens zur Herstellung der Abgasnachbehandlungsanordnung möglich. Der Einsatz von Sintermetall beim Aufbau der Nachbehandlungsanordnung gewährleistet eine robuste und langlebige Anordnung auch bei extremen thermischen Bedingungen, insbesondere eine flexible Wahl des Aufbaus einer derartigen Anordnung im Vergleich zu keramischen Anordnungen, bei denen man in der Wahlfreiheit des Designs durch die gängigerweise verwendete Fertigungsmethode, nämlich Stranggießen des Keramikkörpers, eingeschränkt ist.
Wird die Abgasnachbehandlungsanordnung als Partikelfilter unter Verwendung von Sintermetall ausgeführt, hat diese eine größere Lebensdauer als vergleichbare Keramikfilter. Aufgrund der Designfreiheit kann die Filterkonstruktion so gewählt werden, dass bei einer stets erforderlichen Regeneration des Filters zum Abbrand angesammelten Russes der Beginn des Russabbrands an mehreren Stellen gleichzeitig erfolgt und nicht nur auf einer Seite des Filters, wie es normalerweise bei Keramikfiltern der Fall ist. Dadurch ergibt sich eine ausgewogenere und damit lebensdauererhöhende thermische Beanspruchung. Insbesondere besteht der Vorteil einer erhöhten Lebensdauer auch deswegen, weil durch die Schicht aus Fasern das Aschespeichervolumen vergrößert wird. Asche ist die Summe der Rückstände, die auch nach einer Regeneration des Partikelfilters im Filter verbleibt, sich über viele Regenerationszyklen hin ansammelt und schließlich zum „Aschetod" des Filters führt. Dieser Aschetod kann mittels der Faserschicht in vorteilhafter Weise hinausgezögert werden. Der Abgasgegendruck eines Sintermetallfilters wird in vorteilhafter Weise verkleinert infolge eines Synergieeffekts bei der Kombination einer Faserschicht mit Tiefenfilterwirkung und des Oberflächenfilters aus Sintermetall. Die als Tiefenfilter wirkende Faserschicht bildet keinen die durchgängigen Poren der Faserschicht verschließenden Filterkuchen aus, wodurch ein nur geringer Abgasgegendruck auch bei schon vorangeschrittenem Alter des Partikelfilters bzw. der durchflussfilternden Anordnung gewährleistet ist. Dies ist in vorteilhafter Weise kombiniert mit der als Oberflächenfilter wirkenden Grenzschicht zwischen der Faserschicht und dem Sintermetallvolumen, die eine hohe Filtrationseffizienz aufweist. Des Weiteren ist bei geringer Schichtdicke eine auch ohne Verwendung katalytischen Materials hochaktive Oberfläche gegeben, integriert in eine mechanisch robuste und stabile Anordnung beziehungsweise Stützstruktur. Im Falle eines Sintermetall-Partikelfilters mit Taschen aus Sintermetall können die Filtertaschen dadurch enger benachbart angeordnet werden, ohne dass ein gewisser Mindestabstand zwischen den Wänden benachbarter Filtertaschen insbesondere am abströmseitigen Ende eines Filters gemäß DE 102 23 452 AI unterschritten wird, der den Abgasgegendruck leicht ansteigen lassen kann.
Wird die Abgasnachbehandlungsanordnung mit Sintermetallwänden hergestellt, die eine variierende Dicke aufweisen, insbesondere aus einem Metallgitter mit nur teilweise mit Sintermetall gefüllten Öffnungen, so ergibt sich neben einer Materialersparnis an Sintermetall auch eine kompaktere Anordnung, die noch enger an eine benachbarte Sintermetallwand positioniert werden kann und trotzdem genügend Freiraum lässt, um bei einem Anwachsen eines sogenannten Filterkuchens an Asche im Falle eines Russ- bzw. Partikelfilters den Abgasgegendruck während der gesamten Lebensdauer der Abgasnachbehandlungsanordnung auf einem akzeptablem Niveau zu halten. Darüber hinaus wird der Abgasgegendruck weiter verringert, ohne Einbußen bei der Filtrationseffizienz hinnehmen zu müssen.
Wird eine hohe Porosität gewählt, so führt die großvolumige Schicht mit großer Porosität im Falle eines Partikelfilters zu einem besonders lockeren, stärker reaktiven Niederschlag des Rußes. Eine derartige Ausführungsform eignet sich daher in vorteilhafter Weise besonders zur Sammlung und lockeren Speicherung von Ruß.
Insbesondere bei einer dreidimensionalen Anordnung der Fasern erhält man in vorteilhafter Weise eine große aktive Oberfläche und wahlweise, bei der Auftragung bzw. Einbringung katalytischen Materials, eine hohe katalytische Aktivität und damit effektive Reinigung des Abgases infolge von großer und dreidimensionaler Oberfläche und gutem Ruß- bzw. Gas-Katalysator-Kontakt; diese führt zu relativ niedriger N02-Ruß-Abbrandtemperatur (balance point temperature) , niedriger Regenerationstemperatur, kurzer Regenerationsdauer, Erhöhung des Volumens von aufbringbarem Washcoat (z.B. bei integriertem Diesel-Oxidations-Katalysator (DOC) auf Sintermetallfiltern (SMF) , und oder NOx-Speicher-Katalysator- Beschichtung .
Der Washcoat verstärkt in vorteilhafter Weise die Haftung zwischen katalytisch aktivem Material und der Faserstruktur und vergrößert im Falle mit Washcoat beschichteter Fasern die aktive Faseroberfläche nochmals. Des Weiteren ist von Vorteil, dass bei Verwendung eines Washcoats zum Verbinden der Fasern ein besonderes Bindemittel nicht nötig ist und die Herstellung einfach und kostengünstig ist.
Der Einsatz rauer Fasern führt in vorteilhafter Weise zu einer grossen aktiven Faseroberfläche.
Wird die Faserschicht als Vlies beziehungsweise Fasermatte aufgebracht, so kann in vorteilhafter Weise die Faserstruktur unabhängig von der Stützstruktur/Filter vorab als hochporöse Fasermatte hergestellt und dann erst auf die Filteroberfläche aufgebracht werden. Dies führt zu einer einfachen technischen Realisierung und Handhabbarkeit insbesondere auch bei einer Beschichtung beziehungsweise Versetzung der Faserschicht mit katalytisch aktivem Material, weil die Fasermatte nur einen Bruchteil des Gesamtgewichts eines Filters ausmacht und demgemäß leicht zu transportieren ist im Vergleich zu einem gesamten Filteraufbau. Des Weiteren ist eine breite Anwendungsvariabilität gegeben. Die Fasermatte und damit die Faserschicht auf dem Sintermetall kann exakt vorab eingestellt und kontrolliert werden hinsichtlich Geometrie, insbesondere Schichtdicke, aber auch hinsichtlich chemischer bzw. mesoskopischer Zusammensetzung. Des Weiteren weist eine Abgasnachbehandlungsanordnung mit Fasermatte eine höhere strukturelle Stabilität auf als eine Anordnung mit durch Sedimentation erzeugten Faserschichten. Durch Verwendung geeigneter Fasern können dabei Oberflächen mit sehr grosser aktiver Oberfläche erzeugt werden. Die Fasermatten können insbesondere unabhängig vom Sintermetallfilter mit katalytisch aktiven Beschichtungen versehen werden: die Beschichtungen können auf dem keramischen Material der Fasern erfolgen, dessen Beschichtung einfacher umzusetzen ist als die von metallischen Trägern; die keramischen Fasern sind chemisch, insbesondere bei hohen Temperaturen, widerstandsfähiger als das SMF- Grundmaterial . Die katalytische Beschcihtung wird örtlich vom Sintermetallfilter getrennt und die Beschichtungslösung („slurry") und der Washcoat haben nur minimalen Kontakt zur Stahloberfläche, wodurch chemische Angriffe wie Korrosion vermieden werden können. Dabei ist eine hohe Washcoat-Beladung der Fasern möglich, auch und insbesondere für Nox-Speicherkat-Beschichtungen, ohne dabei die Sintermetallstruktur durch Washcoat oder Slurry zu verblocken, wodurch der Gegendruck des Filters gering gehalten werden kann. Innerhalb des Fiters können verschiedene
Beschichtungszusammensetzungen verwendet werden, indem auf unterschiedliche Taschen verschieden vorbereitete Fasermatten verwendet werden.
Fasern mit einem Durchmesser von 1 bis 3 Mikrometern, insbesondere von 2 bis 3 Mikrometern, gewährleisten eine hohe aktive Faseroberfläche bei gleichzeitiger gesundheitlicher Unbedenklichkeit, indem ein Krebsrisiko vermieden wird, was bestünde, wenn noch feinere Fasern verwendet würden.
Eine wellige Faserschicht führt in vorteilhafter Weise zu einer weiteren Vergrößerung der Oberfläche, einer höheren Russspeicherkapazität und damit einhergehend einem verringerten Gegendruckanstieg durch Russbeladung.
Neben einem Abgasfilter bzw. Partikelfilter und anderen Abgasnachbehandlungsanordnungen wird auch die auf eine Stützstruktur aufgebrachte Faserschicht bzw. Tragstruktur als solche von der Erfindung umfasst. Zeichnung
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Abgasnachbehandlungsanordnung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Dort bezeichnet Washcoat teils die gebrauchsfertige Schicht, teils das Material, aus dem die eigentliche Schicht hergestellt wird. Ein Ausführungsbeispiel eines Teils eines erfindungsgemäßen Abgasfilters mit einer erfindungsgemäßen Tragstruktur ist in Figur 1 dargestellt. Sie zeigt schematisch in einer einen Längsschnitt und eine perspektivische Ansicht kombinierenden Darstellung einen Ausschnitt aus einem Katalysator bzw. katalytisch beschichteten Abgasfilter mit einer dreidimensionalen Tragstruktur, die auf einer Stützstruktur abgestützt und von dieser gehalten ist. Figur 2 a-c zeigt den Aufbau verschiedener Stützstrukturen, Figur 3 einen alternativen Aufbau einer Stützstruktur, Figur 4 a-c faserbeschichtete Stützstrukturen, Figur 5 a-b faserbeschichtete Stützstrukturen mit gewellter Oberfläche und Figur 6 a-c Stützstrukturen mit Faservlies.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Figur 1 zeigt eine spezielle Formulierung eines Washcoats für hauptsächlich katalytisch - aber auch nicht-katalytisch - beschichtete Rußfiltersysteme auf Sintermetallbasis (aber auch für andere Rußfiltersysteme) . Eine hauptsächliche Verbesserung ist die Verwendung eines hohen Anteils (Verhältnisses) von Fasern, insbesondere langen Fasern, in dem Washcoat. Wenn sie auf Filtermaterialien bzw. eine Stützstruktur aufgebracht oder aufgeschichtet werden, erlauben diese Fasern, dass sich hochporöse, dreidimensionale Tragstrukturen für Katalysatormaterial von 0,05 mm bis 2,0 mm Dicke und einer Porosität von mehr als 50% ausbilden. Die Stützstruktur selbst dient somit als Träger für eine dünne Schicht (oder mehrere Schichten) von Washcoat, die als Tragstruktur für das katalytische aktive Material dienen und dieses Material (in seiner räumlichen Lage) stabilisieren kann. Die Figur 1 zeigt eine Stützstruktur F, die Teil eines Katalysators für Dieselmotoren ist. Die Stützstruktur F weist metallische Wandabschnitte 2 auf, zwischen denen eine im Beispiel aus Metallkugeln gebildete starre Schicht 3 angeordnet ist, auf der eine dreidimensionale Tragstruktur S abgestützt und mit der Stützstruktur so ausreichend fest verbunden ist, wie dies ein zuverlässiger Betrieb des Katalysators erfordert. Die Tragstruktur S weist Fasern 5 auf, die im Beispiel aus Keramik bestehen. Die Fasern 5 sind im Beispiel' gerade Abschnitte mit begrenzter Länge. Jede einzelne Faser 5 ist im Längsschnitt dargestellt. Die einzelnen Fasern 5 sind in einem dreidimensionalen, regellosen Zustand angeordnet. Die Fasern 5 sind fast alle unter anderem zwecks Vergrößerung der Oberfläche mit einer Beschichtung, einem sogenannten Washcoat 6, beschichtet, die eine unregelmäßige Außenkontur hat und die Fasern auf deren gesamten Umfang umgibt. Obwohl in der Zeichnung nicht dargestellt, kann der Washcoat auch die Enden der Fasern 5 bedecken. Einige Fasern 5 sind in der Figur ohne Washcoat gezeigt; dies kann sich zufällig so ergeben, kann aber auch bei der Herstellung beabsichtigt sein. Der Washcoat 6 trägt auf seiner Außenseite aktives Material 8, nämlich Katalysatormaterial. Dieses ist in der Figur durch einzelne sehr kleine Kügelchen symbolisiert. Damit soll angedeutet werden, dass das aktive Material 8 nicht unbedingt großflächig oder vollständig alle Fasern umhüllen muss, sondern dass es ausreichen mag, wenn das aktive Material als eine mehr oder weniger stark unterbrochene Schicht auf dem Washcoat aufgebracht ist. Wie die Figur 1 zeigt, liegen die einzelnen Fasern 5 in einer Richtung rechtwinklig zur Zeichenebene betrachtet teilweise ganz unten, teilweise ganz oben, teilweise erstrecken sie sich von ganz unten bis ganz oben, sie füllen also den von ihnen gebildeten Raum' dreidimensional aus und bilden dabei eine räumliche Struktur, die der eines Vlieses (auf Englisch „non-woven fabric") ähnlich ist. So ergibt sich also eine Tragstruktur S für ein Verbrennungskraftmaschinen-Abgasfilter, deren wirksame Fläche im Vergleich zu einer Grundfläche der Tragstruktur durch dreidimensionale Gestaltung der wirksamen Fläche vergrößert ist, wobei die Tragstruktur wahlweise aktives (nämlich katalytisch wirksames) Material aufweist, wobei die Tragstruktur S dreidimensional angeordnete Fasern 5 aufweist, die offenporige Hohlräume zwischen sich frei lassen, und wobei Fasern 5 untereinander im Bereich von einander benachbarten Bereichen durch ein Bindemittel verbunden sind.
Der Zusammenhalt der Fasern 5 wird durch den Washcoat 6, die nach der Herstellung fest ist, oder durch anorganische Bindermaterialien (Bindemittel, siehe oben) im Bereich der Berührungspunkte der Fasern 5 bewerkstelligt. Es müssen nicht unbedingt alle Berührungspunkte oder benachbarten Bereiche der Fasern fest miteinander verbunden sein. Im Beispiel ist die Schicht 3 der Stützschicht F aus sehr kleinen Metallkügelchen gebildet, die durch Sintern verbunden sind und offenporige gasdurchlässige Zwischenräume frei lassen, so dass sich insgesamt ein Sintermetallfilter (SMF) ergibt. Die Strömungsrichtung des zu reinigenden Abgases ist in der Darstellung der Figur von oben nach unten. Die Tragschicht bzw. Tragstruktur mit dem darauf befindlichen aktiven Material fängt im Beispiel Ruß aus den Dieselabgasen ab, und wandelt diesen Ruß unter Mitwirkung des aktiven Materials 8 bei Anwesenheit von Sauerstoff (und/oder N02) in C02 um. Je nach Anwendung, sprich Art des Washcoats, bewirkt das aktive Material 8 außerdem eine Umwandlung von Stickoxyden (NOκ) in Stickstoff und Sauerstoff.
Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung ist die Schicht 3 gasundurchlässig, und der Strom des Abgases verläuft in der Darstellung der Figur 1 in waagrechter Richtung. In diesem Fall ist die Stützstruktur als Durchfluss-Substrat ausgebildet, das heißt die Stützstruktur ist nicht offenporös, weist also keine durch Wände hindurchgehende für Gas durchlässige Poren auf, sondern ist allenfalls an der Oberfläche zur Vergrößerung der Gaskontaktfläche porös. Eine solche auf Englisch als „Flow-Through"- Anordnung bezeichnete Vorrichtung wie beispielsweise ein Oxidationskatalysator, insbesondere ein Diesel- Oxidationskatalysator, kann neben Metall bzw.' Sintermetall auch aus Siliziumcarbid oder Cordierit hergestellt sein.
Die Porosität der Tragschicht S ist im Beispiel mindestens 50 %, und zwar etwa 60 %. Sie kann insbesondere in einem Bereich von 55 % bis 65 % liegen (Porosität = Anteil der Leerräume der Tragschicht im Verhältnis zu dem durch die äußere Umgrenzung der Tragschicht gebildeten Volumen) . Es wird derzeit angenommen, dass eine Porosität von weniger als 50 % deswegen unerwünscht ist, weil dann eine besonders lockere Ablagerung von Ruß, die seine Umsetzung in C02 begünstigt, erschwert ist. Es versteht sich, dass bei einer stets kleiner werdenden Porosität der Strömungswiderstand der Anordnung ansteigt, und dass bei einer Porosität, die erheblich über 60 % hinaus ansteigt, der Anteil an Fasern und an aktivem Material pro Volumeneinheit der Tragschicht abnimmt, so dass deswegen die erwünschte Wirkung hierdurch beeinträchtigt werden könnte. Die Obergrenze der Porosität wird etwa bei 95 % liegen.
Die Fasern 5 haben einen Durchmesser im Bereich von 1 bis 10 Mikrometern, im obigen Ausführungsbeispiel eine Dicke von zirka 5 Mikrometern. Es ist vorteilhaft, Fasern ab einer Dicke von 3 Mikrometern aufwärts zu verwenden, da diese ein ausreichende thermo echanische Festigkeit aufweisen und eine ausreichend große aktive Oberfläche zur Verfügung stellen. In alternativen Ausführungsformen können auch Fasern mit einem Durchmesser von 1 bis 3 Mikrometer vorgesehen sein, insbesondere zwischen 2 bis 3 Mikrometern, wodurch eine Struktur mit besonders hoher Porosität erzeugt werden kann. Die verwendeten Fasern haben die Eigenschaft, als Träger für eine katalytische Beschichtung insbesondere zur Abgasnachbehandlung von Verbrennungsmotoren dienen zu können.
Anstatt einzelner Fasern, deren Länge im Beispiel etwa lOOμm bis 3mm beträgt, können auch Fasern größerer Länge bei Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen sein, die dann zur Bildung eines dreidimensionalen Gebildes einer Tragstruktur in einer gewickelten, gewebten, gekräuselten oder geflochtenen Anordnung, somit in einer unregelmäßigen oder auch regelmäßigen Anordnung, vorgesehen sein mögen (Tragstrukur mit regellos angeordneten Fasern) . Eine gewebte Anordnung kann vorzugsweise in Leinenbindung hergestellt sein, sie weist eine erste Lage paralleler Fasern auf, über der eine zweite parallele Lage von Fasern mit um 90° versetzter Längsrichtung angeordnet ist, deren Fasern mit denen der ersten Lage wie bei einem Leinengewebe verwoben sind (Tragstruktur mit nach einem Ordnungsprinzip angeordneten Fasern) .
Die in der Tragstruktur S enthaltenen Fasern haben eine aktive Faseroberfläche von mindestens 1 Quadratmeter pro Gramm Fasergewicht. Bei Verwendung rauer Fasern kann in vorteilhafter Weise ein aktive Faseroberfläche erzielt werden, die den Wert von 30 Quadratmeter pro Gramm Fasergewicht übersteigt.
Als aktives Material kommt jedes für Rußkatalysatoren und / oder NOx-Speicher-Katalysatoren geeignete Material in Betracht. Im Beispiel ist ein Material auf Edelmetallbasis, z.B. auf Platinbasis, als aktives Material vorgesehen. Zusätzlich zu der genannten Wirkung bei der Umsetzung von Ruß und NOx unterstützt das aktive Material 8 auch die Umsetzung von CO in C02 und von Kohlenwasserstoffen im Abgas in Wasser und C02.
Das Material der Fasern, Keramik, ist im Ausführungsbeispiel A1203. Stattdessen, oder in Mischung, können für die Keramik bei Ausführungsformen der Erfindung Ti02 und Si02 vorgesehen sein. Der Washcoat mag aus denselben soeben genannten Oxyden gebildet sein, entweder eines der Oxyde, oder eine Mischung. Im Beispiel ist hier ebenfalls A1203 vorgesehen.
Die verwendete Stützstruktur F hat im Falle der Ausgestaltung der Abgasnachbehandlungsanordnung als Wanddurchflussfilter (engl. „wall- flow filter") , insbesondere als Filtertaschen aufweisender Sintermetallpartikelfilter ähnlich wie in der DE 10301037 beschrieben, bevorzugt einen mittleren Porendurchmesser, der größer als 6 Mikrometer ist. Dabei ist der Anteil von Poren mit einem Porendurchmesser oberhalb von 10 Mikrometer an der Gesamtzahl von Poren in der Stützstruktur größer als 10 Prozent, und die Porosität der Stützstruktur hat einen Wert oberhalb 30 Prozent. Bei einem Filtertaschen aufweisenden Sintermetallpartikelfilter, bei dem die Wände der Filtertaschen zumindest teilweise aus einem Streckmetallgitter und in den Öffnungen des Streckmetallgitters angeordnetem Sintermetall bestehen (siehe weiter untern) , beziehen sich die obigen Angaben hinsichtlich mittlerem Porendurchmesser, Porenanteil mit Poren größer als 10 Mikrometer und Porosität auf die Bereiche der Filtertaschenwände, die durch das offenporöse Sintermetall gebildet werden. Alternativ kann die Stützstruktur auch als Wanddurchflussfilter ausgebildet sein, beispielsweise als Siliziumcarbid-Filter oder als Filter, das aus Cordierit hergestellt ist, mit entsprechenden Porendimensionierungen und Porenanteilen am Gesamtvolumen, mit dem Vorteil eines geringen Abgasgegendrucks gepaart mit hoher Filtrationseffizienz.
Die Herstellung dieser ein hohes Volumen einnehmenden Schicht kann zum Beispiel erfolgen in einem Verfahren mit einem einzigen Schritt oder in zwei Schritten: Für das Verfahren mit einem einzigen Schritt der Beschichtung wird eine Beschichtungsmischung mit einem hohen Anteil von Materialfasern, einem kleinen Anteil von Materialkörnern (als Binder, neben anderen Funktionen) , Washcoat-Additiven (insbesondere Ti02, Si02 und / oder Al203 ) und wahlweise aktiven Verbindungen (katalytisch wirksames Material) verwendet. Washcoat- Material kann die Verwendung der Materialkörner, die beispielsweise hauptsächlich aus Aluminiumoxid bestehen, entbehrlich machen. Falls nötig oder erwünscht, kann die Faser-Struktur als eine erste Schicht aufgeschichtet werden, um die dreidimensionale Tragestruktur zu bilden, auf der die Materialkörner plus Additive plus aktive Verbindungen in einem zweiten Schritt aufgeschichtet werden. Ein einfaches Herstellungsverfahren für die dreidimensionale Tragschicht der Figur ergibt sich dadurch, dass eine Aufschlämmung von Fasern 5 in einer Suspension von Partikeln der oben genannten Oxyde bzw. des verwendeten Bindemittels in Wasser (oder einer anderen geeigneten Flüssigkeit) bereitgestellt wird, so dass die Fasern und das Bindemittel in fließfähigem Zustand aufgebracht werden können. Dabei wird die Stützstruktur in die Suspension eingetaucht und anschließend wieder herausgezogen. Eine weitere Möglichkeit ist die Aufbringung durch Durchsaugen einer Aufschlämmung durch das Filtermaterial. Der Gehalt der Aufschlämmung an Feststoffen wird so eingestellt, dass sich auf den Fasern 5 ein Washcoat mit geeigneter Dicke ausbildet, und dass auf der Stützstruktur eine Tragschicht gewünschter Dicke, die vorteilhaft im Bereich von 0,05 mm bis 2,0 mm Dicke liegt, ausbildet. Nach dem Trocknen (mit oder ohne Wärmeeinwirkung) weist diese Schicht zwischen den einzelnen Fasern miteinander in Verbindung stehende Hohlräume auf, die ein Durchströmen der Tragschicht durch Dieselmotor-Abgas ermöglichen. Das getrocknete Washcoatmaterial bewirkt auch ein festes Haften der Tragschicht an der Stützstruktur.
In einem alternativen Herstellungsverfahren werden zur Herstellung der Tragstruktur S die Fasern zunächst auf die Stützstruktur F aufgebracht und in einem weiteren Schritt mit Bindemittel versehen und miteinander verbunden.
Figur 2 zeigt in Teilbild a ein an sich bekanntes Streckmetallgitter in Draufsicht, wie es für die Herstellung eines Streckmetall- Sintermetallfilters Verwendung finden kann. Es handelt sich dabei um ein flaches, ebenes Metallgitter 20 mit Verstrebungen, die Öffnungen 21 umschließen. Ein derartiges Streckmetall ist ein flaches Material beziehungsweise Halbzeug mit Öffnungen in der Fläche, welches durch versetzte Schnitte ohne Materialverlust, unter gleichzeitig streckender Verformung entstehen. Die Maschen des so gefertigten Materials sind, wie auch in Teilbild a dargestellt, meist rautenförmig, können aber auch rund oder quadratisch sein und sind weder geflochten noch geschweisst. Das Material kann auf jedes beliebige Maß zugeschnitten werden, ohne seinen festen inneren Zusammenhalt zu verlieren oder sich aufzulösen. Ein solches Streckmetall mit Öffnungen mit einer Querschnittsfläche von zirka 0,5 bis zirka 5 Quadratmillimeter und Verstrebungen mit einer Breite von zirka 0,1 bis zirka 1 Millimeter kann dazu verwendet werden, eine Stützstruktur F gemäß Teilbild b oder eine alternative Stützstruktur 26 gemäß Teilbild c herzustellen.
Teilbild b zeigt hierbei einen sich periodisch fortsetzenden Ausschnitt einer schon aus der Figur 1 bekannten Stützstruktur F in Längsschnittseitenansicht, bei der die metallischen Wandabschnitte 2 durch das Streckmetallgitter und die starre Schicht 3 aus mit dem Streckmetall versintertem Metallpulver gebildet werden, das in die Öffnungen 21 des Streckmetallgitters zuvor eingebracht worden ist; in Figur 2b und in Figur 1 ist dieses versinterte Metallpulver in Form von Metallkugeln dargestellt. Die starre Schicht 3 aus Sintermetall hat im Falle eines Wanddurchflussfilters eine offenporöse Struktur und eine Dicke 24 von 0,1 bis 0,8 Millimeter, insbesondere zirka 0,5 Millimeter, entsprechend der Dicke des Streckmetallgitters .
In einer alternativen Ausführungsform kann anstelle des Streckmetallgitters auch ein Metallgewebe verwendet werden. In einer weiteren alternativen Ausführungsform kann die starre Schicht 3 auch dicker sein als das Streckmetallgitter und/oder das
Streckmetallgitter bedecken, wobei die Seite der Stützstruktur, auf der die starre Schicht das Streckmetallgitter überragt, nachfolgend bei einer Anwendung als Filtermaterial anströmseitig angeordnet wird.
Die alternative Stützstruktur 26 gemäß Figur 2c, die ebenfalls einen Ausschnitt einer solchen Stützstruktur in Längsschnittsseitenansicht zeigt, wird in ähnlicher Weise wie die Struktur gemäß Figur 2b hergestellt, jedoch mit dem Unterschied, dass die Öffnungen 21 des Streckmetallgitters 2 nicht vollständig mit Sintermetall aufgefüllt sind, so dass die Öffnungen 21 des Streckmetallgitters zwar (bis auf die offenporöse Struktur der Sintermetallbereiche 3) verschlossen sind, jedoch im Bereich dieser ehemaligen Öffnungen noch Vertiefungen mit einer von Sintermetall freien Höhe 25 anzutreffen sind. Diese freie Höhe 25 liegt bei einer Dicke 24 des Streckmetallgitters von 0,5 Millimetern in einem Bereich zwischen 0,2 und 0,4 Millimetern. Die nur teilweise Befüllung läßt sich dadurch erreichen, dass das Streckmetallgitter beim Befallen mit Sintermetallpulver über eine weiche, elastische Walze oder einen weichen Stempel geführt wird, so dass die Tiefe des Streckmetalls zu einem gewissen Anteil ausgefüllt wird. Während des Befüllens kann das Sintermetall somit zu einem einstellbaren Grad in die Streckgitter-Zwischenräume eindringen .
Figur 3 zeigt einen periodisch sich fortsetzenden Ausschnitt einer weiteren alternativen Stützstruktur 35, bei der die Öffnungen des Streckmetallgitters 20 nicht mit Metallpulver, das anschließend versintert worden ist, gefüllt worden sind, sondern bei der auf einer Seite des Streckmetallgitters eine Sintermetallfolie 30 aufgebracht, insbesondere angepresst, worden ist. Diese Sintermetallfolie ist zum Zeitpunkt des Auftragens noch eine „grüne", das heißt noch nicht gesinterte Metallfolie, bestehend aus aus einer Mischung eines Sintermetallpulvers mit einem Bindemittel. Diese Metallfolie kann durch Extrusion oder Gießen hergestellt werden und erhält eine Dicke, die kleiner ist als die Dicke des Streckmetallgitters . Nach Auftragung der Folie auf das Streckmetallgitter unter mechanischem Druck und Wärmeeinwirkung, insbesondere durch Laminieren beziehungsweise Aufwalzen, erfolgt eine Versinterung, bei der das Sintermetall auch eine unlösbare Verbindung mit dem Streckmetallgitter eingeht. Die versinterte Metallfolie 30 weist ebenfalls eine offenporöse Struktur auf, und die Stützstruktur 35 besitzt Vertiefungen zwischen den Verstrebungen des Streckmetallgitters ähnlich wie die in Figur 2c dargestellte Ausführungsform einer Stützstruktur.
Figur 4a zeigt die bereits aus Figur 1 bekannte anströmseitige Anordnung einer Faserschicht S auf einer Stützstruktur F. Die Stützstruktur F in Form eines vollständig mit Sintermetall gefüllten Streckmetalls gemäß Figur 2b hat eine Dicke 24 wie oben beschrieben, die Schicht aus Fasern S eine Dicke 42 im Bereich von 0,05 bis 2 Millimetern (vgl. Beschreibung zur Figur 1). Die Dicke der gesamten Struktur, die beispielsweise die Wandung einer Filtertasche einer als Sintermetallfilter gemäß DE 102 23 452 AI ausgebildeten Abgasnachbehandlungsanordnung bildet, ist gegeben durch die Summe der Einzeldicken 24 und 42.
Die Faserschicht kann dabei in ihrer Porosität so dimensioniert werden, dass sie als Tiefenfilter fungiert. Das bedeutet, dass die „Maschen" des durch die miteinander verketteten Fasern gebildeten dreidimensionalen Netzes sehr weit sind. Dies ist insbesondere bei einer Porosität oberhalb von 60 Volumenprozent der Fall. Selbst wenn also ein Partikel an einer Faser „andockt", bleibt aufgrund der großen Maschenweite daneben noch hinreichend Platz, dass weitere (Ruß-) Partikel die betreffende Pore in der Faserschicht passieren können. Durch eine hinreichende Dicke der Faserschicht ist jedoch gewährleistet, dass Partikel mit hinreichender Wahrscheinlichkeit beim Durchfliegen der Faserschicht auf einem Pfad hin zum starren Bereich 3 gefangen werden. Der starre Sintermetallbereich 3 hingegen ist zwar auch offenporig, wirkt jedoch aufgrund der durchmesserkleineren Poren als Oberflächenfilter, weil eine Pore verstopft wird, sobald sich in dieser einzelnen Pore ein Partikel festsetzt .
Figur 4b zeigt eine Anordnung unter Verwendung einer alternativen Stützstruktur 26 gemäß Figur 2c mit nur halbhoch gefüllten Öffnungen des zugrunde liegenden Streckmetallgitters. Die ursprüngliche freie Höhe 25 ist mit der Schicht aus Fasern S ausgefüllt. Die Faserstruktur ist innerhalb des Streckmetallgitters untergebracht und ragt auf der den starren Bereichen 3 abgewandten Seite nicht oder nur unwesentlich über das Streckmetallgitter hinaus. Die Dicke der gesamten Struktur ist im Wesentlichen allein durch die Dicke 24 des verwendeten Streckmetallgitters gegeben. Figur 4c zeigt eine Anordnung unter Verwendung der weiteren alternativen Stützstruktur 35 gemäß Figur 3 mit nur halbhoch gefüllten Öffnungen des zugrunde liegenden Streckmetallgitters, wobei die Füllung der Öffnungen unter Verwendung einer Sintermetallfolie erfolgt ist. Für die Dicke der gesamten Anordnung gilt Ähnliches wie zur Figur 4b ausgeführt. Bei den Ausführungsformen gemäß Figur 4b und 4c erfolgt die Befüllung der Streckgitter-Zwischenräume mit starren Bereichen in Form von Sintermetall also nicht auf der gesamten Höhe des Gitters, sondern nur einseitig bis zu einem gewissen Grad, zum Beispiel bis zur halben Streckgitterhöhe 24. Der freibleibende Raum im Gitter wird anschließend von der gegenüberliegenden Seite mit einer Faserstruktur aufgefüllt. Die Kombination von Faserstruktur und Sintermetall liegt innerhalb der Streckmetallstruktur . Die Höhe der Füllschicht (Summe von Sintermetall und Faserstruktur) ist dabei gleich oder unwesentlich größer als die Höhe des Streckgitters. Eine geringe Überhöhung durch die Faserstruktur kann gewollt sein, um die gesamte Oberfläche, also nicht nur die Zwischenräume, sondern auch die Stege des Streckmetallgitters, mit filtrierenden Fasern zu überziehen. Die Filtrationseffizienz der Kombination von tiefenfiltrierender Faserschicht und dem Oberflächenfilter aus Sintermetall liegt bei oberhalb 90 Prozent, je nach Dimensionierung beziehungsweise Anwendung auch bei über 99 Prozent. Der Prozentsatz gibt hierbei den herausgefilterten anteiligen Volumenstrom an. Im Vergleich zur Anordnung nach Figur 4a ist die Gesamtdicke der Anordnung reduziert, mit der Folge eines vergleichweise geringeren Abgasgegendrucks im Falle einer durchflussfilternden Anordnung. Im Falle eines Sintermetall-Partikelfilters mit Taschen aus Sintermetall können die Filtertaschen dadurch enger benachbart angeordnet werden, ohne dass ein gewisser Mindestabstand zwischen den Wänden benachbarter Filtertaschen insbesondere am abströmseitigen Ende eines Filters gemäß DE 102 23 452 AI unterschritten wird, der den Abgasgegendruck leicht ansteigen lassen kann.
Eine Teilansicht weiterer Ausführungsformen einer
Abgasnachbehandlungsanordnung zeigt Figur 5. Teilbild a zeigt die Längsschnittsseitenansicht der alternativen Stützstruktur 26 mit nur teilweise mit Sintermetall gefüllten Öffnungen des Streckmetallgitters, bei der die Faserschicht S auf der dem Sintermetall abgewandten Seite eine gewellte Oberfläche 51 aufweist. Die Berge der Wellenform liegen hierbei über den Stegen des Streckmetallgitters, während die Täler der Wellenform in den Bereichen dazwischen angeordnet sind. Durch die wellenförmige Auftragung wird die Oberfläche der Faserschicht im Vergleich zu einer ebenen Auftragung vergrößert. Teilbild b zeigt eine entsprechende Anordnung einer Faserschicht S mit gewellter Oberfläche 51, die auf die weitere alternative Stützstruktur 35 gemäß Figur 3 aufgebracht ist.
Figur 6 zeigt in Längsschnitts-Teilansichten drei Beispiele weiterer Ausführungsformen. Der Aufbau gemäß Teilbild a umfaßt eine tragende Grundstruktur bzw. Stützstruktur F aus mit Sintermetall gefülltem Streckmetall gemäß Figur 2b mit der Dicke 24. Auf dieser Grundstruktur ist anströmseitig ein schematisch dargestelltes Vlies bzw. eine Fasermatte 60 aus keramischen Fasern aufgebracht, das bzw. die zur Rußfiltration und -speicherung dient. Das Grundmaterial derartig an sich bekannter Faservliese ist ein keramischer Werkstoff, beispielsweise Aluminiumoxid. Die Dicke 65 der Fasermatte 60 beträgt (im Endzustand, das heißt nach Befestigung auf der Stützstruktur F) 0,05 bis 2 Millimeter, insbesondere 0,1 bis 0,5 Millimeter. Die Porosität der Faserstruktur beträgt über 70 Prozent, vorzugsweise oberhalb 85 Prozent. Die aktive Oberfläche der Fasern der Fasermatte beträgt über 1 Quadratmeter pro Gewichtsgramm, vorzugsweise über 30 Quadratmeter pro Gewichtsgramm.
Die Aufbringung des Faservlieses auf die Stützstruktur erfolgt in einem Prozessschritt nach dem Sintern der Sintermetall enthaltenden Stützstruktur F. Die Anbindung der Fasermatte an die Sintermetalloberfläche erfolgt durch Verwendung eines anorganischen Binders auf der Grundlage von Aluminiumoxid- oder Siliziumoxid-Solen oder eines Gemisches der beiden Komponenten und einer anschließenden thermischen Behandlung bei zirka 500 bis 800 Grad Celsius für 30 bis 60 Minuten in Luftatmosphäre. Wird die Stützstruktur zur Ausbildung von Filtertaschen gemäß DE 102 23 452 AI eingesetzt, erfolgt die Aufbringung des Vlieses beispielsweise auf die noch unverarbeiteten Streckmetall-Sintermetall-Wände. Alternativ kann das Vlies vor der Endmontage des Filters auf die bereits geformten Filtertaschen aufgetragen werden, in einer weiteren Alternative auf die bereits miteinander verschweissten Filtertaschen vor der Endmontage des Filters. Hierbei werden die Vliese in die anströmseitigen Zwischenräume zwischen den Taschen eingebracht und dort auf die Taschenoberflächen aufgetragen.
In Teilbild b ist das Faservlies 60 alternativ auf eine teilgefüllte Stützstruktur 26 gemäß Figur 2c aufgebracht, so dass in ähnlicher Weise wie bei einer Anordnung gemäß Figur 5a eine gewellte Oberfläche 61 auf der dem einströmenden Abgas zugewandten Seite der Faserschicht ausgebildet ist. Im Teilbild c schließlich wird eine gewellte Oberfläche 61 des (wahlweise mit katalytischem Material versetzten) Faservlieses 60 unter Einsatz einer eine Sintermetallfolie 30 aufweisenden Stützstruktur 35 gemäß Figur 3 realisiert.

Claims

AbgasnachbehandlungsanordnungAnsprüche
1. Abgasnachbehandlungsanordnung zur Behandlung des Abgases einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer selbstzündenden Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Stützstruktur, wobei das Abgas mit der Stützstruktur zur Behandlung des Abgases wechselwirken kann, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche der Stützstruktur (F; 26; 35) eine Schicht aus Fasern (S; 60) angeordnet ist.
2. Abgasnachbehandlungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur zumindest teilweise aus Sintermetall gebildet ist.
3. Abgasnachbehandlungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur ein Metallgitter (20) , insbesondere ein Streckmetallgitter, oder ein Metallgewebe aufweist, dessen Öffnungen (21) zumindest teilweise mit starren Bereichen (3) aus Metall verschlossen sind.
4. Abgasnachbehandlungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die starren Bereiche durch versintertes Metallpulver oder durch eine versinterte Metallfolie (30) gebildet werden.
5. Abgasnachbehandlungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die starren Bereiche eine offenporöse Struktur aufweisen.
6. Abgasnachbehandlungsanordnung nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die starren Bereiche (3) eine Höhe aufweisen, die kleiner ist als die Dicke des Metallgitters, so dass eine von Sintermetall freie Höhe (25) innerhalb des Metallgitters anzutreffen ist.
7. Abgasnachbehandlungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus Fasern die freie Höhe (25) derartig ausfüllt, dass die Faserschicht bündig mit dem Streckmetallgitter abschließt oder das Streckmetallgitter leicht überragt .
8. Abgasnachbehandlungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der Stützstruktur abgewandte Oberfläche (51; 61) der Schicht aus Fasern eine periodische Form, insbesondere eine Wellenform, aufweist.
9. Abgasnachbehandlungsanordnung nach Anspruch 3 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass Täler der Wellenform im Bereich der starren (3) Bereiche und Berge der Wellenform im Bereich des Metallgitters (20) angeordnet sind.
10.Abgasnachbehandlungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus Fasern durch ein auf die Oberfläche der Stützstruktur aufgebrachtes Vlies (60) beziehungsweise durch eine aufgebrachte Fasermatte gebildet ist.
11. Abgasnachbehandlungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Vlies beziehungsweise die Fasermatte (60) an die Stützstruktur (F; 26; 35) mittels eines Bindemittels angebunden ist, wobei die Verbindung durch eine thermische Behandlung hergestellt worden ist.
12.Abgasnachbehandlungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (S; 60) aus Fasern eine Dicke im Bereich von zirka 0,05 Millimeter bis zirka 2 Millimeter, insbesondere von zirka 0,1 Millimeter bis zirka 0,5 Millimeter, aufweist.
13. Abgasnachbehandlungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern einen Durchmesser größer als 3 Mikrometer aufweisen.
14.Abgasnachbehandlungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern einen Durchmesser zwischen 1 und 10 Mikrometer aufweisen.
15.Abgasnachbehandlungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern einen Durchmesser, zwischen 1 und 3 Mikrometer, insbesondere einen Durchmesser zwischen 2 und 3 Mikrometer, aufweisen.
16. Abgasnachbehandlungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern insbesondere in einander benachbarten Bereichen der Fasern durch ein Bindemittel miteinander verbunden sind.
17.Abgasnachbehandlungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern zumindest teilweise mit dem Bindemittel beschichtet sind.
18.Abgasnachbehandlungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil der Fasern offenporige Hohlräume zwischen sich frei lassen.
19.Abgasnachbehandlungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus Fasern (S; 60) eine Porosität von mindestens 50 %, insbesondere von mindestens 70 Prozent, aufweist.
20.Abgasnachbehandlungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern dreidimensional angeordnet sind.
21.Abgasnachbehandlungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht (S; 60) aus Fasern als Tragstruktur für ein katalytisch aktives Material, insbesondere für ein für Gas-Feststoff-Reaktionen und/oder für ein für Feststoff-Feststoff-Reaktionen katalytisch aktives Material, dient.
22.Abgasnachbehandlungsanordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass das katalytisch aktive Material einen oxidativen Abbau von Abgaskomponenten unterstützt.
23.Abgasnachbehandlungsanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schicht aus Fasern mit der Stützstruktur über aus dem Bindemittel bestehende Bereiche verbunden ist.
24.Abgasnachbehandlungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützstruktur gasdurchlässig ist, insbesondere dass die Stützstruktur offenporös ist.
25.Abgasnachbehandlungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie eingerichtet ist zur Filterung von im Abgas enthaltenen Partikeln, insbesondere von Rußteilchen.
26. Abgasnachbehandlungsanordnung nach Anspruch 11, 16 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel ein für Washcoats geeignetes Material ist.
27.Abgasnachbehandlungsanordnung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Bindemittel mindestens ein Material aus einer Materialgruppe, bestehend aus Ti02, Si02, und A1203 aufweist.
28.Abgasnachbehandlungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fasern eine aktive Faseroberfläche aufweisen, die größer ist als 1 Quadratmeter pro Gramm Fasergewicht, insbesondere größer ist als 30 Quadratmeter pro Gramm Fasergewicht.
29. Tragstruktur (S) zur Behandlung des Abgases einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer selbstzündenden Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit einer Stützstruktur (F) , wobei das Abgas mit der Stützstruktur zur Behandlung des Abgases wechselwirken kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragstruktur auf der Oberfläche der Stützstruktur (F; 26; 35) aufgebracht ist und eine Schicht aus Fasern (S; 60) aufweist.
30. Verfahren zum Herstellen einer Abgasnachbehandlungsanordnung zur Behandlung des Abgases einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer selbstzündenden Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, bei dem eine Stützstruktur (F; 26; 35) bereitgestellt wird, wobei die Stützstruktur dazu dient, mit dem Abgas zur Behandlung des Abgases zu wechselwirken, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Oberfläche der Stützstruktur (F, 26; 35) eine Schicht aus Fasern (S; 60) angeordnet wird.
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