Устройство для обработки выхлопных газов дизельного двигателя

Номер патента: 14127

Опубликовано: 29.10.2010

Авторы: Маунула Теуво, Торккелл Кеййо, Матилаинен Пекка, Киннунен Тони

Есть еще 8 страниц.

Смотреть все страницы или скачать PDF файл.

Формула / Реферат

1. Устройство для обработки выхлопных газов дизельного двигателя, содержащее дизельный фильтр для улавливания твердых частиц (ДФЧ) и катализатор окисления (КОЧ), отличающееся тем, что

дизельный фильтр для улавливания твердых частиц и катализатор окисления содержат сетчатые металлические листы, имеющие поры,

где указанные сетчатые металлические листы катализатора окисления образуют, по меньшей мере, частично открытые каналы, через которые выхлопные газы могут проходить напрямую или между листами/слоями, и

поверхности пор сетчатых металлических листов дизельного фильтра для улавливания твердых частиц и катализатора окисления имеют покрытие, содержащее золь, содержащий окиси алюминия, титана, кремния, церия, циркония и/или марганца в соотношениях Al2O3: TiO2=3:1-10:1, Al2O3:SiO2=1:1-4:1, СеО2:ZrO2=100:1-1:100, СеО2:TiO2 = 10:1-2:1 и/или СеО2:MnO2 =10:1-1:1, причем средний размер частиц, содержащихся в золе, составляет менее 100 нм, и содержание сухого вещества в золе составляет 0,1-30 вес.%, при этом покрытие нанесено таким образом, чтобы поры оставались открытыми, и

катализатор окисления присоединен перед фильтром для улавливания твердых частиц относительно направления потока выхлопных газов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что катализатор окисления содержит гофрированные листы, расположенные крест на крест относительно друг друга, в которых дым выхлопа проходит под углом к среднему направлению потока выхлопных газов (G).

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что средний размер частиц золя составляет менее 50 нм.

4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что вязкость золя составляет 1-20 сР.

5. Применение устройства для обработки выхлопных или отработавших газов по любому из пп.1-4 для накопления и окисления частиц выхлопных газов с помощью NO2.

6. Применение по п.5, отличающееся тем, что указанное устройство расположено рядом с двигателем в выхлопной системе, например в положении С-С.

7. Способ изготовления устройства, оборудованного дизельным фильтром для улавливания твердых частиц (ДФЧ) и катализатором окисления (КОЧ), отличающийся тем, что

изготавливают дизельный фильтр для улавливания твердых частиц (ДФЧ) и катализатор окисления (КОЧ), содержащие сетчатые металлические листы, имеющие поры,

причем указанные сетчатые металлические листы катализатора окисления изготавливают таким образом, что они образуют, по меньшей мере, частично открытые каналы, через которые выхлопные газы могут проходить напрямую или между листами/слоями, и

покрывают поверхности пор сетчатых металлических листов дизельного фильтра для улавливания твердых частиц и катализатора окисления покрытием, содержащим золь, который содержит окиси алюминия, титана, кремния, церия, циркония и/или марганца в соотношениях Al2O3:TiO2=3:1-10:1, Al2O3:SiO2=1:1-4:1, СеО2:ZrO2=100:1-1:100, СеО2:TiO2=10:1-2:1 и/или СеО2:MnO2=10:1-1:1, где средний размер частиц, содержащихся в золе, составляет менее 100 нм, и содержание сухого вещества в золе составляет 0,1-30 вес.%, причем покрытие поверхностей пор осуществляют таким образом, чтобы поры оставались открытыми, и

присоединяют катализатор окисления перед фильтром для улавливания твердых частиц относительно направления потока выхлопных газов.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что фильтр для улавливания твердых частиц сушат с помощью всасывания.

Текст

Смотреть все

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБРАБОТКИ ВЫХЛОПНЫХ ГАЗОВ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ Настоящее изобретение относится к устройству для обработки выхлопных газов дизельного двигателя, содержащему фильтр для улавливания твердых частиц выхлопа дизельного двигателя. Настоящее изобретение также относится к способу получения и использования указанного устройства. Фильтр для улавливания твердых частиц (ДФЧ) в соответствии с настоящим изобретением имеет покрытие, полученное из золя, средний размер частиц которого составляет менее 100 нм, предпочтительно менее 50 нм, и перед фильтром для улавливания твердых частиц относительно направления потока выхлопных газов присоединен катализатор окисления частиц (КОЧ),содержащий, по меньшей мере, частично открытые каналы для прохождения выхлопных газов. 014127 Область техники, к которой относится изобретение Настоящее изобретение относится к устройству для обработки выхлопных газов дизельного двигателя, содержащему фильтр для улавливания твердых частиц выхлопа дизельного двигателя. Настоящее изобретение также относится к способу изготовления и использования указанного устройства. Уровень техники В течение 2005-2012 гг. стандарты на содержание выхлопных газов для дизельных автомобилей должны настолько ужесточиться, что для выполнения требований стандартов на содержание твердых частиц (ТЧ) в выхлопных газах станет необходимым использование фильтров для улавливания твердых частиц. В дизельных автомобилях наиболее трудно добиться соответствия требованиям стандартов на содержание в выхлопных газах твердых частиц и оксидов азота (NOx), а выбросы оксида углерода и углеводородов (НС) могут эффективно удаляться с помощью катализаторов окисления. В отношении выбросов NOx на первых этапах была выбрана стратегия, в соответствии с которой не требовалось использование технологий окончательной обработки, поскольку они увеличивали общее потребление топлива или требовали установки в автомобиле отдельных компонентов. Для снижения содержания NOx могли использоваться технические решения в двигателе (температура сгорания, состояние цилиндра, рециркуляция выхлопных газов (EGR, действие которых, однако, увеличивает выбросы твердых частиц и углеводорода. Следовательно, для этих целей необходимо использование фильтров для улавливания твердых частиц выхлопа дизельного двигателя (ДФЧ). В среднем диаметр твердых частиц, определенный на основании концентрации, полученный от современных дизельных двигателей, составляет менее 100 нм. Последнее время широко обсуждается вопрос о вредности выбросов твердых частиц, поскольку мелкие частицы попадают в легкие, и очень мелкие частицы могут оставаться в организме человека. Твердые частицы содержат тяжелые углеводороды, сажу (CHx), которая классифицируется как канцерогенная, а также различные неорганические соединения. Обычно проблема с фильтрами для улавливания твердых частиц состоит в том, что устройство требует сравнительно частой регенерации. С другой стороны, может изготавливаться устройство большего объема, но это приведет к повышению затрат, и фильтрующее устройство большего размера также потребует больше места для монтажа. Дизельные фильтры для улавливания твердых частиц обычно изготавливают из кордиерита, карбида кремния или металлокерамики, и целью является создание ДФЧ-структур, в которых оптимизированы увеличение противодавления и способность накопления твердых частиц. Обычные коммерческие дизельные фильтры для улавливания твердых частиц имеют ячеистую структуру, в которой поток газа должен проникать в пористую стенку (ДФЧ с фильтрующей стенкой). Ячеистая система содержит открытые каналы (гидравлический диаметр приблизительно 1-2 мм), половина из которых закрыта на входном конце и половина на выходном конце для прохождения потока через пористую стенку. Обычно содержание пор в стенках составляет приблизительно 40-60% при среднем размере пор приблизительно 10-40 мкм, и в таком случае сохраняется низкое противодавление, но при такой структуре эффективность фильтрования достаточно мелких частиц может составлять более 90%. В некоторых случаях, в особенности в модифицированных объектах, используются также ДФЧ, работающие на принципе так называемой глубокой фильтрации, и из-за большего размера пор эффективность фильтрования этих фильтров ниже,чем ДФЧ ячеистого типа, поскольку твердые частицы частично диспергируют в материал фильтра. Такие ДФЧ изготавливаются, среди прочего, из керамического или металлического волокна, пеноматериалов и других пористых материалов. Использование ДФЧ позволяет удалять углеводородсодержащие летучие фракции (летучие органические фракции или растворимые органические фракции) твердых частиц с помощью эффективного катализатора окисления. Удаление углеродсодержащей фракции требует термического или каталитического сжигания, для чего разрабатываются различные способы регенерации для поддержания достаточно низкого противодавления в фильтре и предотвращения его забивания твердыми частицами. Обычно сажа термически сжигается с помощью дополнительного тепла. Сгорание сажи начинается, когда температура в выхлопных газах, содержащих избыточный кислород, превышает 550-600 С. Дополнительное тепло генерируется, например, горелками, дополнительной подачей топлива, электрическими сопротивлениями или некоторыми другими способами подачи дополнительной энергии в ДФЧ или в выхлопные газы перед ДФЧ. Сажа может окисляться в процессе интенсивной реакции горения в кислороде при температуре выше 550 С или медленно при более низких температурах (250-350 С) в NO2. В обоих случаях можно использовать катализаторы. Каталитическое сжигание сажи в кислороде широко изучалось в течение нескольких десятилетий, и типичными катализаторами являются соединения, образующие так называемые расплавленные соли, содержащие, среди прочего, ванадий, медь, калий, церий и перовскитные соединения (Fino 2003). При активной регенерации в ДФЧ подается дополнительное тепло, но целью пассивного фильтрования является непрерывное окисление частиц с помощью NO2. Разработанный способ непрерывной регенерации включает в себя платиносодержащий катализатор окисления, и, соответственно, ДФЧ без покрытия или с каталитическим покрытием (ЕР 341832). Если катализатор окисления является достаточно эффективным, NO2, образованная в катализаторе окисления, окисляет сажу при достаточно низких температурах (250-300 С). Проблемы пассивного способа связаны с недостаточным обра-1 014127 зованием NO2, например при езде по перегруженным городским улицам, и способ требует использования топлива с очень низким содержанием серы (S10 млн-1) для минимизации образования сульфата в эффективном и дорогом платиносодержащем катализаторе окисления. Забивание ДФЧ неприемлемо в любом случае, поскольку оно прерывает езду. Следовательно, самые современные системы включают активную регенерацию, принцип которой применяется уже в течение нескольких десятилетий. В 1979 г.Virk and Alperstein представили систему, содержащую катализатор окисления и ДФЧ, в которой активная регенерация достигалась за счет подачи топлива. Использование современных приемов регулирования наряду с управлением двигателем обеспечивает достаточно точную активную регенерацию с помощью ДФЧ. Покрытие ДФЧ используется более 25 лет, и в ДФЧ были добавлены, например, катализаторы для сжигания сажи или окисления (Ernest 1980 и Enga 1981). С платиносодержащими ДФЧ были получены системы, в которых температура сгорания сажи понизилась приблизительно до 300 С (ЕР 0160482 и US 4510265). Обычно катализатор добавляется в ДФЧ в виде обычных суспензий, используемых в каталитическом покрытии (коллоидных суспензий) или из водных растворов, и самыми обычными покрытиями являются покрытия на основе оксида алюминия, двуокиси циркония или двуокиси кремния (www.dieselnetcom, Catalyzed diesel filters, 15.03.2006). В суспензию добавляется каталитическое сырье из порошков в частицах со стандартным размером приблизительно 1-40 мкм. Также для ДФЧ разработаны платина/церий-циркониевые покрытия (Grimston 2002). Адсорбция из водных растворов имеет несколько недостатков, таких как малое количество катализатора при каждом добавлении и трудность создания покрытий для большой площади поверхности. При использовании покрытий в ячеистых катализаторах покрытие обычно получают только на стенках канала, и меньше в порах. Во избежание избыточного повышения противодавления количество суспензионного покрытия должно оставаться малым. Если покрытие наносится только на стенки канала на входном конце, катализатор приближается к саже, но общее количество катализатора остается малым. Также при покрытии суспензиями катализатор образуется раздельно на обеих сторонах ДФЧ. Было предположено, что суспензии должны содержать частицы как можно меньшего размера, чтобы вынудить частицы стабилизатора проникать в поверхность поры. Размер пор ДФЧ составляет 10-20 мкм. Однако поры такого размера фильтруют почти все частицы суспензии на стенки канала, поскольку на практике минимальный размер частиц в суспензиях обычно составляет приблизительно 1 мкм. Степень фильтрования даже выше для частиц стабилизатора размером 100500 нм, так же как для твердых частиц в условиях практического применения в газовой фазе. Большинство каталитических реакций в выхлопных газах являются кинетически ограниченными, и использование высокого содержания платины приводит к очень высокой плотности платины при малом количестве стабилизатора, и в этом случае дорогой драгоценный металл не может использоваться должным образом. Было предложено добавлять каталитически активные компоненты непосредственно в кордиерит, но каталитическая активность (окисление NO/HC/CO) не может протекать на том же уровне, как на поверхности стабилизатора с большой площадью поверхности. В отношении активности керамическая поверхность как таковая не является хорошим субстратом для адгезии драгоценных металлов. Площадь поверхности обычных стабилизаторов на основе оксида алюминия составляет более 200 м 2/г, тогда как площадь поверхности термически обожженного материала ДФЧ составляет меньше 5 м 2/г, обычно даже заметно меньше 1 м 2/г. Также было предложено изготавливать на поверхности карбида кремния предварительный слой, к которому прикрепляется покрытие (NoTox Corporation 1997). Было предложено использовать в ДФЧ, на который наносится каталитическое покрытие, поры большего размера, позволяющие покрыть его катализатором. Независимо от регенерации углерода в ДФЧ накапливается несгоревшая зола, и количество указанной золы должно приниматься в расчет в отношении мер, рекомендаций по смазке и возможного технического обслуживания. Задача изобретения Задачей настоящего изобретения является предложение устройства для обработки выхлопных газов дизельного двигателя, содержащего фильтр для улавливания твердых частиц, работающий в газах дизельного двигателя или соответствующих отходящих газах, улучшающего каталитическое восстановление компонентов выбросов, содержащихся в отработавших газах. Решение поставленной задачи достигается с помощью устройства, охарактеризованного признаками в соответствии с независимыми пунктами формулы изобретения. Предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения. Раскрытие изобретения Устройство для обработки выхлопных газов дизельного двигателя в соответствии с настоящим изобретением содержит фильтр для улавливания твердых частиц (ДФЧ), содержащий покрытие, полученное из золя, средний размер частиц которого составляет менее 100 нм, предпочтительно менее 50 нм, причем катализатор окисления частиц (КОЧ), содержащий, по меньшей мере, частично открытые каналы для прохождения выхлопных газов, присоединен перед фильтром для улавливания твердых частиц относительно направления потока выхлопных газов.-2 014127 Под частично открытым каналом понимается каталитический канал, содержащий наклонно гофрированные листы, такие как тканые или сетчатые листы, и в котором газ может проходить напрямую или между листами/слоями. Катализатор окисления, соединенный с дизельным фильтром для улавливания твердых частиц, эффективно уменьшает нагрузку на сам фильтр. Это в основном уменьшает необходимость регенерации фильтра. С другой стороны, в соответствии с некоторыми вариантами осуществления настоящего изобретения фильтр для улавливания твердых частиц может изготавливаться более тонким, поскольку общая производительность устройства очень высока. Устройство/система позволяет получить маленькую потерю давления, что оказывает благоприятный эффект на общую эффективность и использование двигателя. Фильтр для улавливания твердых частиц в соответствии с настоящим изобретением может, в зависимости от варианта осуществления изобретения, являться открытым, таким как сетка, или обычным закрытым фильтром. Фильтр для улавливания твердых частиц в соответствии с настоящим изобретением может, помимо прочего, являться керамическим или металлическим фильтром для улавливания твердых частиц. Фильтры могут работать на основе поверхностной фильтрации, глубокой фильтрации или частичной фильтрации. Фильтр может иметь круглую, многоугольную или овальную форму, или комбинацию этих форм. Несколько фильтров может быть установлено параллельно в одной канальной системе или в разных каналах, или они могут располагаться последовательно по два или по несколько, причем в этом случае первым устанавливается фильтр, работающий на основе частичной или глубокой фильтрации для удаления части частиц, и затем фильтр, работающий на основе поверхностной фильтрации, отфильтровывающий оставшиеся частицы. Фильтр может быть изготовлен из кордиерита, карбида кремния, нитрида кремния, титаната алюминия, металлокерамики, пенометалла, пенокерамики, проволочной сетки, гранул, зерен, бумаги, ткани или фильтрующих металлических структур. В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения катализатор окисления частиц (КОЧ) и/или фильтр для улавливания твердых частиц (ДФЧ) содержит сетчатые металлические листы. Сетчатые металлические листы могут быть гладкими и/или гофрированными. Сетчатая структура увеличивает адгезию частиц к катализатору, таким образом, дополнительно улучшая емкость устройства. Сетчатая структура предпочтительна для обработки выхлопных газов дизельного двигателя,поскольку она не так легко забивается частицами, что упрощает работу устройства. Номер сетки сетчатого металлического листа может составлять, например, 50-500, предпочтительно 80-100. Плотность плетения сетки может предпочтительно варьироваться, так что передний край переплетен гуще, чем, например, задний край. В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения катализатор окисления частиц (КОЧ) содержит каталитические гофрированные металлические листы, расположенные перекрестно относительно друг друга, где направление складок проходит под углом к среднему направлению потока выхлопных газов (G). В таком катализаторе окисления достигается очень хорошее внутреннее смешивание, благодаря чему активность катализатора усиливается также в этом отношении. Номер сетки в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения может быть, например, 50-500 cpsi, предпочтительно, 200-400 cpsi, более предпочтительно 300-350 cpsi (cpsi - количество ячеек на квадратный дюйм). Катализатор окисления частиц в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно может быть изготовлен из металлических листов толщиной 75-150 мкм, например 100-120 мкм. Предпочтительно он может быть изготовлен из металлического листа толщиной 112 мкм. Толщина металлического листа может варьироваться в разных частях. Так, предпочтительно изготавливать катализатор окисления частиц, имеющий металлический лист, толщина которого в более напряженных частях относительно больше, чем в менее напряженных. В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения устройство расположено рядом с двигателем в выхлопной системе, например, предпочтительно в положении С-С. Устройство в соответствии с настоящим изобретением предпочтительно может выдерживать такие жесткие условия, поскольку оно является механически прочным, а также используемое покрытие выдерживает даже жесткие условия. В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения катализатор окисления частиц имеет покрытие, содержащее золь, средний размер частиц которого составляет менее 100 нм,предпочтительно менее 50 нм. Новая конфигурация и покрытие обеспечивают низкую потерю давления на количество покрытия. Известно, что каталитическая активность в каталитическом реакторе может быть увеличена путем увеличения количества активного компонента или покрытия. Окисление оксида углерода, углеводородов,оксида азота и твердых частиц было улучшено с помощью каталитического покрытия. Окисление твердых частиц может быть улучшено непосредственно или косвенно с помощью NO2. Фильтр с каталитическим покрытием и/или катализатор окисления частиц изготавливается путем нанесения на поры в стенке тонкого покрытия, по существу, не изменяющего ни исходное распределение пор по размеру, ни потерю давления при циркуляции. Указанное покрытие получают в результате ис-3 014127 пользования на этапе изготовления покрывающей среды в виде золя, причем указанная покрывающая среда содержит смесь, включающую в себя два или более золей или компонентов, которые добавляют в фильтр одновременно или раздельно. Распределение по размеру частиц, содержащихся в золе, выбирается достаточно малым по отношению к размеру пор фильтра, и другие условия, такие как содержание и рН, выбираются подходящими для изготовления продукта в соответствии с настоящим изобретением. На этапе изготовления золь можно также превращать в гель перед сушкой и обжигом или в процессе их осуществления. Гелирование осуществляется термически и/или химически с помощью использования гелирующих золь растворов, газов или другого золя. Гелирование может быть улучшено путем введения в фильтр на этапе отсасывания или на другом этапе сушки газа, содержащего, например, кислотные пары (азотной кислоты, уксусной кислоты) или других подходящих газов (аммиак), содержащих малые количества катионов и анионов. Газы могут использоваться для предотвращения растворения золя, которое может происходить при использовании растворов в процессе гелирования. Настоящее изобретение может использоваться для обработки выхлопных газов, кислотных газов и отработавших газов в подвижных или неподвижных объектах. Обычно газовая смесь содержит избыточный кислород постоянно или в среднем. В процессе сгорания может использоваться любое газовое топливо (например, метан, пропан, биотопливо), жидкое топливо (легкая или тяжелая топливная нефть, дизельное топливо, газолин или биотопливо) или твердое топливо. Под золем понимается коллоидный раствор или коллоидная дисперсия, содержащая крупные молекулы или мелкие частицы, размер которых составляет приблизительно 2-200 нм, или которая содержит 103-109 атомов (Livage 1982). С такими мелкими частицами характеристики поверхности приобретают исключительно большое значение, и электронные заряды вокруг частицы влияют на стабильность золя. Золи теряют стабильность, поскольку частицы начинают осаждаться. В число факторов, влияющих на стабильность, входят катионы и рН, так же как и сама среда, из которой комплексы сольватируют на поверхность частиц. Ионы часто ослабляют заряд золя, и осаждение происходит легче. Обычно коллоиды смешиваются в воде, но также используются другие жидкие среды, например органические растворители. В золь также могут добавляться поверхностно-активные коллоиды, защищающие частицы, причем указанные коллоиды часто являются органическими. Большинство частиц представлены в золе в виде окисей и гидроокисей. Коллоидные оксиды имеют большую площадь поверхности, поэтому они пригодны для использования в катализаторах. Золи могут включать в себя одну или несколько смесей. Смесь золей можно получать путем смешивания двух отдельных золей или смесей золей. Золь также может быть получен из раствора путем образования мелких частиц в золе. Гель получают путем уменьшения количества среды в золе, при котором частицы образуют трехмерную матрицу, еще содержащую некоторое количество среды, заключенной внутри структуры (Livage 1982). Из дисперсного золя можно получить очень однородный гель, связанный содержащейся в нем жидкостью. Из соединенных частиц золя получается структура, содержащая поры большего размера. При сушке золь может образовывать вместо золя осадок, флокулянт, в котором твердый материал не содержит жидкость. При определенных условиях гелирование также легко осуществляется с помощью золей, но в этом случае использования, была сделана попытка избежать гелирования в начале процесса изготовления. Гелирование осуществляется контролируемым и естественным образом с помощью регулирования характеристик золя (температура, содержание сухого вещества, рН, воздействие других ионов). Покрытие позволяет получить повышенную эффективность ДФЧ, имеющего достаточный объем (обычно более чем в два раза превышающий объем двигателя), который может использоваться для катализа. С помощью покрытия в соответствии с настоящим изобретением способность накопления твердых частиц или золы незаметно не снижается, также как и не увеличивается потеря давления. По сравнению с обычным покрытием стабилизатором (суспензией стабилизатора, содержащей крупные частицы) потеря давления при использовании покрытия из золя меньше, поры остаются открытыми, как показывает анализ, проведенный с помощью ртутного порозиметра (фиг. 2). Параметры процесса получения золя были оптимизированы на основе характеристик золя (размер частиц, рН, стабилизация). Такие же решения могут также применяться к отдельным золям или последовательно к смесям золей, при условии, что это улучшает эффективность получения или работы (например, Si, Ti и Al комбинации золей). В золи также могут добавляться некоторые растворы или соли, не вызывающие гелирования. Основной проблемой при добавлении солей является опасность гелирования до нанесения покрытия, вследствие чего сначала используют чистые золи или их смеси. В определенной степени гелирование может происходить всегда, и обычные анализы размера частиц для порошков с частицами большего размера не пригодны при получении золей с мелкими частицами. Количество циклов нанесения покрытия равно 1-3, и в этом случае процесс является как технически, так и экономически выгодным. Было обнаружено, что при получении золей предпочтительное содержание сухого вещества в золе составляет 0,1-30 мас.%, предпочтительно 0,5-10 мас.%. При таком со-4 014127 держании сухого вещества каналы не забиваются, золь не гелируется, и не требуется слишком большого количества циклов нанесения покрытия. Нанесение покрытия на поры ДФЧ требует специальной техники, отличной от способа погружения, применяемого для покрытий катализаторов, поскольку стенки являются толстыми (200-800 мкм), и поскольку смачивание и очистка пор требует весьма значительных отсасывающих сил. В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения поры ДФЧ сохраняются открытыми более эффективно с помощью отсасывания, чем с помощью обдувки. ДФЧ, покрытый золем, был предпочтительно высушен с помощью отсасывания настолько, что золь начал превращаться в гель. Эффективное отсасывание также важно для равномерного покрытия стенок, как в осевом, так и в радиальном направлении. Было обнаружено, что вязкость золя значительно менялась, и должна быть очень низкой по сравнению с вязкостью суспензии в суспензионных покрытиях. В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения вязкость золя составляет 1-20 сП, предпочтительно 5-10 сП для обеспечения возможности нанесения покрытия на структуры ДФЧ так, чтобы поры оставались открытыми, но оставалось необходимое количество покрытия для ДФЧ. Относительно большое количество покрытия может добавляться в фильтры с крупными порами. Обычно количество покрытия в фильтрах составляет 5-120 г/л, предпочтительно 15-60 г/л. Количество каталитически активной смеси (например, драгоценного металла) в ячеистых фильтрах может варьироваться в диапазоне 0,5-400 г/кв.фут (0,02-14,1 г/л фильтра) в зависимости от предполагаемого использования, но обычно оно составляет 5-100 г/кв.фут. Количество каталитически активной смеси в окончательном покрытии может варьироваться в диапазоне 0,01-50 мас.%, предпочтительно 0,1-5 мас.%, где эти единицы измерения лучше подходят в качестве контрольного значения для неячеистых фильтров. Выбранные золи и смеси золей, описанные в примерах, позволили получить оптимальные результаты в отношении покрывающей способности (вязкости), адгезии, активности, гидротермического сопротивления, химического сопротивления (устойчивость к сере) и стабильности золя. Количество оксида обычно составляло 0,5-10 мас.% в золях, которые не гелировались. Если золи использовали для получения суспензий, целью является частично превратить в гель более крупные частицы исходного материала. В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения золь содержит оксиды алюминия, титана, церия, циркония и/или марганца. В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения покрытие содержит алюминиево-титановый золь. Было обнаружено, что предпочтительное соотношение компонентов смеси составляет приблизительно Al2O3:TiO2 = 3:1-10:1, например 5:1-8:1. Что касается соотношенияAl2O3:SiO2, оптимальный результат в отношении исключения адгезии и гелирования и в отношении сопротивления был получен при соотношении 1:1-4:1. В смеси золей, использованной в экспериментах,соотношение CeO2:ZrO2 составило 1,8:1, но в соответствии с другим предполагаемым использованием соотношение может изменяться в диапазоне приблизительно 100:1-1:100, предпочтительно 20:1-1:1. Как правило, соотношение CeO2:TiO2 было с высоким содержанием Се, в диапазоне 10:1-2:1. Как правило,соотношение CeO2:MnO2 составляет 10:1-1:1, предпочтительно 4:1-2:1. Другие соответствующие золи могут также добавляться по той же технологии в смесь золей и покрытия. Смеси, которые трудно контролировать, добавлялись из различных золей последовательно. Предпочтительно первой добавлялась в фильтр смесь, содержащая золь алюминия или церия. С использованием золя можно также изготовить покрытие, содержащее ванадий, вольфрам, титан,кремний и цирконий или несколько из этих элементов, обычно в форме оксидов. Золь может также содержать цеолиты (ZSM-5, Beta, Ferrierite, mordenite, Y, TS-1), используемые в получении цеолитов, причем указанные цеолиты наносятся, высушиваются и подвергаются окончательной обработке (например,обжигом) на фильтре для улавливания твердых частиц. В цеолит могут добавляться, например, известные активные компоненты для каталитического селективного восстановления НС или NH3 и/или компоненты, используемые в катализаторах окисления. Предпочтительно соотношение Si/Al2 в цеолите составляет 10-1000. Цеолиты могут быть также представлены в покрытии вместе с другими соединениями в соответствии с настоящим изобретением. Активные компоненты (оксиды платины (Pt), палладия (Pd), родия (Rh), иридия (Ir), серебра (Ag),рутения (Ru), недрагоценных металлов) могут добавляться в ДФЧ с покрытием, нанесенным с помощью золь/золь-гель способа путем адсорбции (сухой, мокрой или хемосорбции), смешанные с золем или в виде золя. Сделана попытка заполнения пор каталитического покрытия путем сухой и мокрой адсорбции,когда содержание находится на уровне, при котором после сушки в порах остается точно необходимое количество активного компонента. С помощью способа хемосорбции (ЕР 0643624) платина может добавляться в фильтр для улавливания твердых частиц точно в необходимом количестве. Активные компоненты могут приводиться в соответствие с частицами золя перед нанесением покрытия путем использования соответствующего рН и исходных материалов. Активные компоненты могут также добавляться в золь в виде золей или растворов путем использования воды, органических растворителей или их смесей в жидкой фазе. Использование органических растворителей (этанола, гликоля, пропанола, уксусной кисло-5 014127 ты и т.п.) позволяет защищать гидротермические изменения активных компонентов в процессе гелирования, сушки и окончательной обработки. В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения количество активного компонента в покрытии составляет 0,01-50 мас.%, предпочтительно 0,1-5 мас.%. Предпочтительно содержание зависит от активного компонента, а также, например, от способа обработки и предполагаемого использования. С помощью использования палладия, родия или иридия в фильтрах с покрытием, нанесенным с помощью золь-способа, может быть снижено образование NO2 и, например, могут быть добавлены свойства удаления NOx (Rh, Ir), когда концентрации газовой смеси используются вплоть до обогащенной смеси. Уменьшение образования NO2 является целью в обьектах, где регенерация осуществляется полностью активно, например, путем впрыска топлива и регулирования подачи горючей смеси в двигатель, и, если имеется необходимость минимизировать выбросы NO2, палладий может использоваться, когда целью катализированного ДФЧ является исключительно улучшение каталитического сгорания, и температуры являются высокими при условиях применения или регенерации. Фильтр с каталитическим покрытием в соответствии с настоящим изобретением на этапе получения может обрабатываться в статических или динамических условиях путем обычного окисления и/или восстановления газовых смесей, используемых при обработке катализаторов, причем указанные газовые смеси могут содержать воздух, кислород, водород, окись углерода, аммиак, выхлопные газы, углеводороды, воду или инертный газ. С помощью указанной обработки можно также формировать разные смешанные оксиды указанных компонентов путем использования соответствующих исходных материалов,размера частиц и условий окончательной обработки. В фильтр с покрытием могут добавляться соединения, активные в отношении селективного каталитического восстановления, такие как соединения ванадия, железа, меди, марганца, кобальта или вольфрама, путем адсорбции, в виде золя или смешанные в золе. В этом случае фильтр может также использоваться как катализатор селективного восстановления (SCR), когда перед фильтром с каталитическим покрытием подается аммиак или соединения, образующие аммиак при разложении. Фильтр с покрытием может также составлять часть системы, содержащей один или несколько катализаторов окисления,фильтры в соответствии с настоящим изобретением и катализаторы, удаляющие NOx (SCR, адсорберыNOx, катализаторы HC-SCR, катализаторы разложения NOx). Фильтр с покрытием в соответствии с настоящим изобретением может также использоваться совместно с фильтром без покрытия или фильтром,изготовленным каким-либо другим способом. В покрытие могут добавляться, например, с помощью адсорбции типичные соединения, адсорбирующие NOx, при этом оксиды азота могут адсорбироваться в бедной смеси и восстанавливаться в богатой смеси. Фильтр в соответствии с настоящим изобретением может использоваться в абсолютно бедных условиях (избыточный кислород) или в условиях, когда время от времени осуществляется кратковременное регулирование соотношения компонентов в смеси, приближающее ее к стехиометрической смеси, или даже к богатой смеси. Регулирование соотношения компонентов в смеси и вызванное им повышение температуры осуществляются для полной или частичной регенерации катализированного фильтра, т.е. очистки его от частиц и накопившихся токсичных веществ. Покрытие в соответствии с настоящим изобретением может наноситься либо на весь фильтр, либо на его часть, например, для регулирования распределения потока или характеристик фильтрования. Покрытие может добавляться, например, только до половины навстречу потоку циркуляции в ячейке. Покрытие в соответствии с настоящим изобретением может также составлять часть покрытия, в этом случае в ДФЧ используется очень малое количество покрытия, содержащего более крупные частицы. Фильтр для улавливания твердых частиц может сначала покрываться золем, содержащим более крупные частицы(50-100 нм), и затем золем, содержащим более мелкие частицы (50 нм). С помощью указанного способа нанесения покрытия, при котором используются более крупные частицы, достигается непосредственный контакт с материалом фильтра, и поры остаются полностью открытыми. Покрытие на фильтр для улавливания твердых частиц может наноситься с использованием другой стратегии, т.е. на весь фильтр или на его часть сначала наносится золь, содержащий мелкие частицы, и затем золь в соответствии с настоящим изобретением, содержащий более крупные частицы (50-100 нм) или малое количество золя или суспензии, содержащей еще более крупные частицы (100 нм). Таким образом, сначала весь фильтр покрывается мелкими частицами, затем на стенки канала наносится такое малое количество (например, 1-10 г/л) более крупных частиц, что они не увеличивают потерю давления. С помощью покрытия золем также можно регулировать характеристики фильтрования фильтра для улавливания твердых частиц в соответствии с предполагаемым использованием. После получения ДФЧ имеет определенные характеристики, и изменить распределение пор по размеру или соответственные переменные значения в процессе получения не очень просто. Путем нанесения покрытия золем характеристики фильтрования и противодавления могут быть подогнаны к соответствующему диапазону значений. Эффективность фильтрования может быть улучшена в сложных условиях путем уменьшения размера пор. Количество золь-покрытия может определяться на основании распределения пор по размеру в-6 014127 фильтре без покрытия и наноситься соответственно, например, покрытие 0,01-10 мкм может покрываться покрытием в соответствии с настоящим изобретением для получения окончательного размера пор. Осуществление изобретения Ниже некоторые варианты осуществления настоящего изобретения описываются на следующих примерах 1-6. В проведенных испытаниях использовались золи и их смеси, и размер частиц, рН или содержание указанных золей изменялись. Золи и смеси золей, использованные в примерах, перечислены в таблице. Таблица. Измерение потери давления в фипьтрах для улавливания твердых частиц с покрытием из смесей золей и стабилизаторовAl: частицы золя Al2O3; Ti: частицы золя Ti2O2; Се: частицы золя СеО 2; DOC: обычная суспензия дизельного катализатора окисления, содержащая неочищенную окись алюминия, частицы ZrCe(p) и цеолита (1-30 мкм) ZrCe(p): порошок оксида ZrCe ДФЧ: ячеек на квадратный дюйм (cpsi) и средний размер пор в стенке на основе анализа, проведенного с помощью ртутного порозиметра. Пример 1. На полноразмерные ДФЧ (двуокись кремния, 90-300 cpsi, D144, L147-180) наносились различные смеси золей или суспензии стабилизаторов. В случае с покрытием размер частиц, содержащихся в смесях золей, составлял менее 100 нм. Стабилизатор содержал частицы сырья (цеолита, оксида металла, оксида алюминия), размер которых в среднем заметно превышал 1 мкм, и даже после измельчения оставалось много частиц со средним диаметром более 10 мкм. Образцы в соответствии с настоящим изобретением покрывались смесями золей по всей ячейке с использованием эффективного отсасывания в процессе формирования, стабилизации и сушки слоя золя. После нанесения покрытия образцы обжигались в присутствии воздуха при линейном повышении температуры от 25-200 С до 550 С с последующим охлаждением до более низких температур. Контрольные образцы подвергались такой же обработке. Качество покрытия оценивалось с помощью измерения противодавления воздухом при комнатной температуре с расходом потока 6 м 3/мин (таблица). Термином золь здесь обозначаются золи, содержащие только золи и их смеси и суспензии, а термин суспензия используется, когда они также содержат твердые частицы,добавленные из порошковидного сырья. Кроме того, в одном эксперименте ДФЧ покрывался раствором нитрата алюминия. Качество покрытия оценивалось на основе увеличения потери давления. Чем меньше увеличение при одинаковом количестве покрытия, тем лучше результат. При использовании золь-покрытий сохранялась потеря давления менее 25%, но при использовании покрытий, содержащих суспензии, потеря давления увеличилась до 38 и 177%. В случае с покрытием раствором нитрата алюминия также было трудно сохранить маленькую потерю давления, когда количество добавляемого покрытия составило приблизительно 40 г/л. В случае ДФЧ с большими каналами, уменьшение потери давления составило даже 20%,что доказывает, что золь очищал или выравнивал каналы в стенке. Таким образом, обработка золем позволяет уменьшить потерю давления, что является существенным преимуществом при обработке покрытием. После получения ячеек ДФЧ из карбида кремния они могут содержать мелкие частицы, которые удаляются с помощью обработки золем. Кроме того, обработка золем позволяет исключить дополнительные этапы мойки (такой, как мойка водой при обработке ячейки), что обеспечивает хорошую экономию энергии и времени. Золи добавлялись путем нанесения одной смеси золей или двух разных смесей золей последовательно. Используемые золи алюминия состояли из двух разных золей, в которых размер частиц составлял приблизительно 25 нм или приблизительно 90 нм. При использовании более грубого золя алюминия для первоначальной обработки ДФЧ без покрытия сохранялась маленькая потеря давления, после чего тот же ДФЧ покрывался смесью золей Ti и ZrCe. В смесях золей при использовании золя Al с размером-7 014127 частиц 25 нм увеличение потери давления оставалось низким. Смесь окисей Al, Ti, Zr и Се была получена путем смешивания золей с мелкими частицами (100 нм) (золи 3, 5 и 6). При этом мог также использоваться Si (золь 4), который добавлялся вместе с золем Al. Указанные золи также могут иметь очень крупные частицы, до 800 нм, что означает, что при нанесении покрытия на ДФЧ использовались тщательно выбранные смеси золей с мелкими частицами. Соотношение компонентов в смеси выбиралось так, чтобы получить хорошую адгезию к поверхности карбида кремния (ДФЧ), термическое сопротивление и отсутствие гелирования в процессе нанесения покрытия, но, в то же время, количество циклов нанесения оставалось как можно меньшим. Использование указанных смесей золей позволило наносить приблизительно 20-25 г/л покрытия за один цикл нанесения покрытия. Однако в некоторых случаях предпочтительно добавлять очень малое количество покрытия за один цикл нанесения. Значения рН смесей золей составляло 1-5, при этом используемые в примерах смеси золей не превращались в гель. Чтобы предотвратить гелирование в процессе получения золя необходимо добавлять золь совсем другого типа,стабилизированный в другом диапазоне, в виде отдельного золя или смеси золей. Также в покрытии может использоваться чисто щелочной золь или смесь щелочных золей. При выборе композиций смеси вязкость регулировалась в диапазоне приблизительно 5-20 сП. Часто не было возможности изготовить многокомпонентные смеси, удовлетворяющие всем критериям, путем смешивания всех золей в одну смесь,но в указанных случаях обработка осуществлялась с помощью последовательного нанесения смесей золей. Следовательно, при выборе золя было необходимо использовать некоторые пороговые значения,позволяющие получать наилучшие покрытия, результаты и стабильность золей. Влияние золя на распределение пор по размерам в ДФЧ оценивалось на основании анализа, проведенного с помощью ртутного порозиметра. Использование золь-покрытия позволило получить покрытие,не изменяющее значительно исходные свойства фильтра; фиг. 1. Влияние золь покрытия на распределение пор по размерам в ДФЧ является незначительным (золь 1, 40 г/л). С помощью золь-покрытия на пористые стенки ДФЧ могли наноситься частицы с большой площадью поверхности, предпочтительно, например, оксиды Al2O3, TiO2, SiO2, CeO2, ZrO2; фиг. 2. Увеличение общей площади поверхности для каталитических целей достигается путем покрытия фильтра для улавливания твердых частиц (200 cpsi) золем/смесями (7% Al - 1%Ti). Площади поверхности определяются на основании размеров ДФЧ (стенки) и измерений (пор ДФЧ с помощью ртутного порозиметра и измерений методом BET стабилизатора). Площадь поверхности карбида кремния сама по себе очень мала (1 м 2/г), будучи ограниченной площадью пор, которая является сравнительно малой из-за высокотемпературной обработки ДФЧ в процессе получения, и карбид кремния не содержит значительной мезо- и микропористости, но основная часть площади поверхности создается поверхностью зерен карбида кремния. Путем использования соответствующих растворов было бы трудно получить большую заданную площадь поверхности, поскольку соли прекурсора обычно освобождают площадь поверхности при гидротермической обработке в процессе сушки и обжига. В каталитических реакциях, в особенности с газообразными компонентами, можно использовать макро-, мезо- и даже микропористые материалы. Большая площадь поверхности необходима для обеспечения равномерного распределения дорогого активного металла или оксида металла в этом созданном стабилизаторе. Например, когда содержание платины увеличивается до уровня 10-200 г/кв.дюйм (0,3-0,7 г/л ячейки), содержание платины в расчете на стабилизатор легко достигает 1-10 мас.%, и в таком случае известно, что требуется большая площадь, чтобы заставить платину диспергировать в частицы с размером в несколько десятков нанометров. Обычно очень малый (порядка ангстремов) размер частиц платины не является необходимым в ДФЧ, но необходимым является средний размер частиц, поскольку частицы несколько большего размера предпочтительны для образования NO2, и в любом случае ДФЧ с каталитическим покрытием подвергается термическому напряжению, в результате чего очень высокая дисперсия не может поддерживаться в условиях практического применения. Драгоценный металл, диспергированный в среднюю дисперсию в стабилизаторе с большой площадью поверхности,также имеет гораздо лучшее термическое сопротивление, чем драгоценный металл, меньше диспергированный в стабилизаторе с малой площадью поверхности. Известно, что с помощью использования зольи золь-гель-способа драгоценный металл может добавляться в оптимальный стабилизатор, что позволяет ему выдерживать условия практического использования. Если дисперсия платины в стабилизаторе является слишком бедной, или если платина помещается непосредственно на поверхность ДФЧ, термическое сопротивление является низким. Стабилизаторы, используемые в соответствии с настоящим изобретением, стабилизируют платину, расположенную на поверхности ДФЧ, так что указанное взаимодействие между платиной и стабилизатором позволяет платине достаточно хорошо выдерживать обработку термическим старением. По сравнению с поверхностью пор карбида кремния (135 м 2/л ячейки), в которую может диспергировать активный металл, площадь поверхности может увеличиваться даже приблизительно в 60 раз с тонким покрытием 40 г/л (200 м 2/г). Некоторые золи позволяют изготовить смесь золей без гелирования, но с некоторыми композициями требовалось осуществлять обработку разными золями последовательно. Каталитическое действие оценивалось в отношении окисления CO/HC/NO/C на образцах, изготов-8 014127 ленных с помощью золь-способа, как свежих, так и подвергавшихся старению при температурах 700900 С. Путем использования одного золя или смесей золей было получено равномерное покрытие пор ДФЧ. ДФЧ из карбида кремния с малой площадью поверхности, обработанные при высоких температурах, требуют отдельного покрытия для создания условий для каталитической активности. В испытания были включены другие различные покрытия в соответствии с настоящим изобретением. В соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения при получении покрытия фильтра для улавливания твердых частиц использовался золь на основе жидкости или смесь золей, и средний размер частиц в используемых смесях составлял менее 100 нм в начале процесса, в покрытии или в сырье. Предпочтительно средний размер частиц, определенный на основании концентрации, составляет менее 50 нм. С помощью золей с мелкими частицами также могут быть равномерно покрыты поры стенки ДФЧ. По сравнению с растворами, в золях указанный материал диспергируется в виде очень мелких частиц, обычно в золе на основе воды, в который также могут быть включены стабилизаторы. Поскольку каждый золь особым образом стабилизируется как отдельный продукт, случайное смешивание золей может легко привести к гелированию уже до нанесения покрытия. Разные золи стабилизируются, например, относительно рН и стабилизаторов для различных условий. Лучшие практические результаты были получены при использовании в процессе нанесения покрытия смеси двух или более золей, которые добавлялись в фильтр одновременно или на разных этапах. Было обнаружено, что в золь-покрытии лучшими возможностями функционирования и гидротермического сопротивления обладают разные смеси золей, в которых использовались оксиды смеси золейAl, Ti, Si, Се и ZrCe. Отдельные частицы, присутствующие в золе, могут являться чистыми окислами или смесями окислов. Например, церий может присутствовать в частицах вместе с цирконием, титаном и марганцем. Частицы также могут присутствовать не в окисной, а в других формах (например, металлической, углеродной, нитратной или сульфатной). Покрытие оценивалось в отношении функциональных характеристик,покрывающей способности и потери давления. В лабораторных и моторных испытаниях работа оценивалась, помимо прочего, по уровню образования NO2 (примеры 2-6, фиг. 3-5 и 8). Пример 2. На малые фильтры для улавливания твердых частиц (длина 25 мм, диаметр 14 мм) в лаборатории наносилось покрытие для изучения каталитической активности. Образцы покрывали золем, медленно сушили отсасыванием и окончательно обжигали при температуре 550 С в течение 1 ч. Платина добавлялась в эти образцы обычным способом мокрой адсорбции из водного раствора. При мокрой адсорбции раствор содержит достаточное количество платины для получения необходимого количества платины в растворе, остающемся в ячейке. После адсорбции платины образцы снова высушивали и обжигали при температуре 550 С в течение 1 ч. С платиносодержащими (37-84 г/кв.фут Pt) покрытиями в соответствии с настоящим изобретением заметно увеличилось образование NO2 по сравнению с образцом, в котором большое количество платины адсорбировалось путем мокрой адсорбции непосредственно в ячейку из карбида кремния (код 173 Pt/контроль без стабилизатора) или в котором покрытие было получено из нитрата церия, фиг. 3. Максимальное образование NO2 в лабораторных испытаниях со свежими, покрытыми 200 cpsi фильтрами для улавливания твердых частиц в соответствии с настоящим изобретением (Подача: 1000 млн-1 NO, 8% Н 2 О, 10% О 2, остальное азот, обмен 40000 ч-1). Толщина покрытия приблизительно 40 г/л. Пример 3. В этом примере образцы были изготовлены так же, как образцы в примере 2. С помощью покрытий в соответствии с настоящим изобретением в лабораторных испытаниях был получен высокий уровень образования NO2 при содержании платины 59-74 г/кв.фут; фиг. 4. Максимальное образование NO2 в лабораторных испытаниях со свежими, покрытыми 200 cpsi фильтрами для улавливания твердых частиц в соответствии с настоящим изобретением (Подача: 1000 млн-1 NO, 8% Н 2 О, 10% О 2, остальное азот, обмен 40000 ч-1). Толщина покрытия приблизительно 40 г/л. В качестве контрольного образца использовался коммерческий керамический фильтр, содержащий платину и церий, работа которого, в отношении максимального уровня образования NO2, была хуже, чем образцов в соответствии с настоящим изобретением. Покрытие 9,6% ZrCe -10% Ti10% Al было изготовлено с использованием двух разных смесей золей. В образец 5,7% Ti - 5,7% ZrCe - 1,9% Mn марганец добавлялся в виде нитрата в смесь золей, причем гелирования смеси золей не происходило. Это доказало,что в некоторые смеси золей можно добавлять небольшое количество прекурсора в растворимом виде. Пример 4. Образцы в соответствии с настоящим изобретением были изготовлены способом по примеру 2, и указанные образцы хорошо выдержали гидротермическое старение и старение под воздействием серы,фиг. 5. Максимальное образование NO2 в лабораторных испытаниях со свежими и подвергавшимися старению фильтрами для улавливания твердых частиц 200 cpsi с покрытием в соответствии с настоящим изобретением (Подача: 1000 млн-1 NO, 8% Н 2 О, 10% О 2, обмен 40000 ч-1). НТ 700: гидротермическое старение при 700 С в течение 20 ч. Сульфирование: 400 С, 25 млн-1 SO2, 10% О 2, 8% Н 2 О, 20 ч. Толщина покрытия приблизительно 40 г/л.-9 014127 Использованное в качестве контрольного образца покрытие из двуокиси кремния, изготовленное только из кремниевого золя, не выдержало операций старения. Двуокись кремния использовалась в качестве стабилизатора платины для получения высокого уровня образования NO2 и низкого связывания серы. Это испытание, однако, показало, что такое покрытие неконкурентоспособно в практических условиях. Пример 5. Работа полноразмерного фильтра для улавливания твердых частиц с покрытием SiC оценивалась на автомобиле Опель Астра 1,9 CDTi при стандартном испытательном цикле (EDC - европейский ездовой испытательный цикл). С фильтрами с покрытием характеристики фильтрования сажи, по меньшей мере,не ухудшались по сравнению с фильтрами без покрытия, и при стандартном способе взвешивания частиц результат легко попадал под стандарт на содержание вредных веществ в выхлопных газах Евро 5 (5 мг/км частиц). Работа оценивалась на основе выбросов частиц, СО, НС и NO2. Автомобиль имел активную регенерацию, что означает, что регенерация не основывалась на окислении углерода NO2. С помощью NO2 можно снизить частоту активной регенерации при соответствующих условиях езды и снизить температуру, необходимую для активной регенерации (обычно 500-650 С), при соответствующих условиях езды и с соответствующим катализатором. Что касается выбросов твердых частиц, СО и НС, с фильтрами для улавливания твердых частиц с покрытиями в соответствии с настоящим изобретением были получены результаты, попадающие под будущие стандарты Евро 5, фиг 6. Выбросы твердых частиц, СО и углеводородов при EDC с автомобилем Опель Астра CDTi, оснащенным фильтрами для улавливания твердых частиц с каталитическим покрытием DOC дизельный катализатор окисления 350 cpsi, 0,65 л, DOC стабилизатор приблизительно 40 г/м 2. Содержание платины (г/кв фут) на чертежах перед Pt. Толщина покрытия приблизительно 40 г/л в фильтрах (ячеек на квадратных дюйм 200 cspi, объем 2,5 л). Выбросы оксида азота не изменились значительно при испытаниях, и требования стандартов Евро 5 выполнялись путем калибровки необработанных выбросов двигателя до менее 0,08 г/км, с помощью сочетания указанной калибровки в катализированном ДФЧ или сочетания катализатора окисления и ДФЧ в соответствии с настоящим изобретением требования стандартов Евро 5 были легко удовлетворены с помощью использования катализированного ДФЧ, и потеря давления была приблизительно такой же, как при использовании фильтра для улавливания твердых частиц без покрытия. С помощью использования малого катализатора окисления перед ДФЧ активность окисления может быть дополнительно улучшена,и содержание Pt в ДФЧ может быть уменьшено до уровня 35 г/кв фут, в таком случае выбросы СО и НС могут быть значительно снижены. Температуры при испытании EDC были очень низкими, что затрудняло реакцию окисления (фиг. 7). Катализированный ДФЧ полезен при активной регенерации, поскольку температура в катализаторе окисления, расположенном впереди, в дизельных автомобилях для начала регенерации обычно должна поддерживаться достаточно низкой (500-600 С). В этом случае часть углеводородов на пике подачи топлива (даже тысячи млн-1 или процентов) легко проходит через катализатор окисления, и таким образом,можно окислять остаток НС до получения воды и двуокиси углерода в катализированном ДФЧ. В ДФЧ температура легко повышается на 100-200 С выше, чем в катализаторе окисления в результате сгорания сажи и углеводородов, и размер ДФЧ обычно в 4-5 раз больше, чем размер катализатора окисления, и в таком случае НС имеет достаточное время задержки и нагрев для реакции, даже если содержание драгоценного металла в ДФЧ очень низкое. Пример 6.NO2 образовывалась в автомобиле даже в течение EDC, хотя максимальная температура только слегка превышала 300 С, фиг. 7. Температуры и скорость езды при Европейском ездовом цикле. Поскольку температура в начала EDC в течение 800 с является слишком низкой для образования NO2, образование NO2 оценивалось в процессе езды по трассе (EUDC) или в некоторые моменты с максимальной температурой (1080-1130 с, сП. фиг. 7). При использовании катализированного фильтра полученное образование NO2 в процессе EUDC составило 32%, причем такое преобразование было даже выше, чем с катализатором окисления (таким, как в примере 5) и с ДФЧ без покрытия, являющимися обычной системой, используемой в автомобилях, фиг. 8. Образование NO2 в процессе EUDC с катализированным ДФЧ(70 г/кв.фут Pt). Таким образом, при использовании таких катализированных систем, выбросы NO2 почти не образуются в пассажирских автомобилях при городской езде, но только при езде по трассе при скоростях более 80-100 км/ч. Максимальное образование NO2 в процессе EUDC было получено при комбинации DOC+ катализированный ДФЧ (43% NO2 при EUDC и 61% во временном диапазоне 1080-1130 с). Вероятность каталитического контакта с сажей NO2, образованной на поверхности ДФЧ, выше, чем NO2, образованной предварительно в катализаторе окисления, в особенности, когда должно использоваться каталитическое сжигание углерода с помощью NO2 или кислорода. NO2 является источником активного диссоциированного кислорода, и ее пробуют использовать для сжигания сажи в каталитическом покрытии в соответствии с настоящим изобретением. Покрытие в соответствии с настоящим изобретением улучшает сжигание сажи кислородом, по сравнению с термическим сжиганием или несколькими другими обычными катализаторами окисления. Таким образом, разработанное покрытие позволяет увеличить интерва- 10014127 лы активной регенерации, поскольку сажа медленно сжигается кислородом или NO2 при определенных условиях езды, например при езде по трассе, или в процессе активной регенерации, уже при температурах несколько более низких, чем при термическом сжигании. Хотя разработанные покрытия улучшают образование NO2, их основной целью является не пассивная регенерация ДФЧ с помощью NO2, а активная регенерация с помощью повышения температуры в соответствии со стратегией регулирования. Возможное благоприятное воздействие NO2 состоит в возможности увеличения интервала регенерации и, таким образом, снижения потребления топлива. Катализаторы, изготовленные в соответствии с золь-способом, также имеют каталитическое воздействие при сжигании сажи кислородом или NO2 (Pt катализаторы). Катализированный ДФЧ может использоваться для замены обычного главного катализатора, необходимой во многих объектах, и, таким образом, можно получить экономию во всей системе. Пример 7. На фиг. 9 представлено поперечное сечение устройства в соответствии с одним из вариантов осуществления настоящего изобретения, в котором катализатор окисления частиц (РОС) прикреплен к устройству для обработки выхлопных газов дизельного двигателя, содержащему дизельный фильтр для улавливания твердых частиц (ДФЧ). ЛитератураVirk K. and Alpeinstain M. Rejuvenation of an exhaust gas particulate filter. GB 2064983, 1979. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Устройство для обработки выхлопных газов дизельного двигателя, содержащее дизельный фильтр для улавливания твердых частиц (ДФЧ) и катализатор окисления (КОЧ), отличающееся тем, что дизельный фильтр для улавливания твердых частиц и катализатор окисления содержат сетчатые металлические листы, имеющие поры,где указанные сетчатые металлические листы катализатора окисления образуют, по меньшей мере,частично открытые каналы, через которые выхлопные газы могут проходить напрямую или между листами/слоями, и поверхности пор сетчатых металлических листов дизельного фильтра для улавливания твердых частиц и катализатора окисления имеют покрытие, содержащее золь, содержащий окиси алюминия, титана, кремния, церия, циркония и/или марганца в соотношениях Al2O3:TiO2 = 3:1-10:1, Al2O3:SiO2 = 1:14:1, СеО 2:ZrO2 = 100:1-1:100, СеО 2:TiO2 = 10:1-2:1 и/или СеО 2:MnO2 = 10:1-1:1, причем средний размер частиц, содержащихся в золе, составляет менее 100 нм, и содержание сухого вещества в золе составляет 0,1-30 вес.%, при этом покрытие нанесено таким образом, чтобы поры оставались открытыми, и катализатор окисления присоединен перед фильтром для улавливания твердых частиц относительно направления потока выхлопных газов. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что катализатор окисления содержит гофрированные листы, расположенные крест на крест относительно друг друга, в которых дым выхлопа проходит под углом к среднему направлению потока выхлопных газов (G). 3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что средний размер частиц золя составляет менее 50 нм. 4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что вязкость золя составляет 1-20 сП. 5. Применение устройства для обработки выхлопных или отработавших газов по любому из пп.1-4 для накопления и окисления частиц выхлопных газов с помощью NO2. 6. Применение по п.5, отличающееся тем, что указанное устройство расположено рядом с двигателем в выхлопной системе, например в положении С-С. 7. Способ изготовления устройства, оборудованного дизельным фильтром для улавливания твердых частиц (ДФЧ) и катализатором окисления (КОЧ), отличающийся тем, что изготавливают дизельный фильтр для улавливания твердых частиц (ДФЧ) и катализатор окисления(КОЧ), содержащие сетчатые металлические листы, имеющие поры,причем указанные сетчатые металлические листы катализатора окисления изготавливают таким образом, что они образуют, по меньшей мере, частично открытые каналы, через которые выхлопные газы- 11014127 могут проходить напрямую или между листами/слоями, и покрывают поверхности пор сетчатых металлических листов дизельного фильтра для улавливания твердых частиц и катализатора окисления покрытием, содержащим золь, который содержит окиси алюминия, титана, кремния, церия, циркония и/или марганца в соотношениях Al2O3:TiO2 = 3:1-10:1,Al2O3:SiO2 = 1:1-4:1, СеО 2:ZrO2 = 100:1-1:100, СеО 2:TiO2 = 10:1-2:1 и/или СеО 2:MnO2 = 10:1-1:1, где средний размер частиц, содержащихся в золе, составляет менее 100 нм, и содержание сухого вещества в золе составляет 0,1-30 вес.%, причем покрытие поверхностей пор осуществляют таким образом, чтобы поры оставались открытыми, и присоединяют катализатор окисления перед фильтром для улавливания твердых частиц относительно направления потока выхлопных газов. 8. Способ по п.7, отличающийся тем, что фильтр для улавливания твердых частиц сушат с помощью всасывания.

МПК / Метки

МПК: F01N 3/035, F01N 3/021

Метки: устройство, выхлопных, обработки, дизельного, двигателя, газов

Код ссылки

<a href="http://easpatents.com/16-14127-ustrojjstvo-dlya-obrabotki-vyhlopnyh-gazov-dizelnogo-dvigatelya.html" rel="bookmark" title="База патентов Евразийского Союза">Устройство для обработки выхлопных газов дизельного двигателя</a>

Похожие патенты