专利名称：带有涂覆的纤维层的颗粒陷阱的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于用来净化汽车内燃机废气的颗粒陷阱的耐高温纤维层和这种颗粒陷阱本身。
背景技术：
如果考虑特别是柴油机的废气净化，则废气中的碳氢化合物(HC)以及一氧化碳(CO)可以通过使它们例如与必要时具有催化活性的表面的部件接触而用已知方式进行氧化。然而氮的氧化物(NOx)的还原在富氧条件下比较困难。仅采用例如用在四冲程发动机中的三元催化器对于柴油机并不能带来希望的效果。由于这个原因开发了例如选择性催化还原(SCR“selective catalytic reduction”)方法。
此外还进行了存贮催化器在氮氧化物的还原方面的应用的试验。存贮催化器的涂层除了普通的贵金属成分以外还包括碳化钡和氧化钡。由此可以在氢气过剩的情况下存贮NOx。利用贵金属成分可将废气中的一氧化氮(NO)氧化成二氧化氮(NO2)。然后通过形成硝酸钡使二氧化氮存贮在催化器上。在这样存贮时在钡晶粒上形成一使存贮过程减慢硝酸盐层，因为继续存贮所需的NO2必须穿过这个层。因为存贮容量是有限的，必须定期对催化器进行再生。这例如通过短暂使废气富化－即通过短暂的低化学计量学条件—来进行的。在还原气氛中硝酸盐重新转变为(例如)碳酸盐，并释放出一氧化氮。一氧化氮立即还原成氮气。因为再生比存贮进行得快，再生周期可以明显比存贮周期短。
为了减少颗粒排放已知包括一陶瓷基体的颗粒陷阱。所述陷阱具有通道，从而待净化废气可以流入颗粒陷阱。相邻的通道交替地封闭，从而废气可在入口端进入通道，穿过陶瓷壁部，通过相邻通道在出口端重新排出，这种过滤器在所出现的颗粒尺寸的整个范围内可实现约95％的效率。
除了与添加剂和特殊涂层的化学上的相互作用外，在汽车排气系统内的过滤器可靠的再生始终是一个问题。颗粒陷阱需要再生，因为颗粒在可流过的通道壁上不断增加的积聚会造成压力损失的不断加大，这会对发动机功率产生不利影响。再生主要包括对颗粒陷阱和积聚的颗粒进行短时间的加热，从而使炭黑颗粒转化成气态组分。再生例如也可以这样来达到，即借助于一在前面发生的放热反应(例如在一氧化催化器中将附加地注射入排气管内的燃料氧化(“后燃”))使废气短时间达到足以转化附着在颗粒陷阱内的颗粒的温度。然而颗粒陷阱这种高的热负荷对使用寿命有不利影响。
为了避免这种不连续地和热地导致非常大磨损的再生，开发了一种用来连续再生过滤器的系统(CRT“连续再生陷阱”)。在这种系统内在已经达到200℃以上的温度下借助于利用NO2的氧化使颗粒燃烧。为此所需要的NO2通常由一设置在颗粒陷阱的上游的氧化催化器产生。但是这里特别是在用于使用柴油燃料的机动车辆中时存在这样的问题，即在废气中只存在数量不足的可转化成希望的二氧化氮(NO2)的一氧化氮(NO)。因此迄今为止不能确保在排气系统内连续地进行颗粒陷阱的再生。
此外应该考虑，除了不可转化的颗粒外在颗粒陷阱内还积聚油和附加的添加剂残留物，它们不能毫无问题地再生。由于这个原因已知的过滤器必须定期更换和/或清洗。
除了低的反应温度和规定的停留时间外，为了用NO2连续地再生颗粒(陷阱)必须提供充足的氮氧化物。关于一氧化氮(NO)和颗粒的动态排放的试验清楚显示，尤其是在废气中不存在或只存在很少的一氧化氮时才排放颗粒，或者相反。因此具有真正连续再生的过滤器基本上必须起补偿器或存贮器的作用，从而保证，两种反应物在规定时刻以必要的数量在过滤器中存在。此外过滤器应尽可能靠近内燃机布置，以能够在冷起动后便已经立即获得尽可能高的温度。为了提供所需要的氮氧化物在过滤器前连接一个氧化催化器，它使一氧化碳(CO)和碳氢化合物(HC)反应，特别是还将一氧化氮(NO)转化成二氧化氮(NO2)。在由氧化催化器和过滤器组成的这种系统安装在发动机附近时，在涡轮增压器前面的位置特别合适，涡轮增加器在柴油机车辆中通常用来提高燃烧室内的进气压力。
如果研究这种基本考虑，则对于在汽车制造中的实际应用会提出这样的问题，即如何构造这种在所述这样的位置和存在特别高的热负荷和动态负荷的情况下具有令人满意的过滤效率的过滤器。这里特别要考虑决定过滤器的新设计的空间条件。对于安装在汽车底板中的常规过滤器，重要的是有尽可能大的空间，以使还未转化的颗粒在过滤器内的停留时间长，从而保证高效率，而当布置在发动机附近时不存在足够的位置或者说空间。
为此开发了一种新的主要以“开放式过滤系统”的概念为人所知设计方案。这种开放式过滤系统的特征为，可以放弃交替地封闭通道的结构。这里设想，通道壁至少局部由多孔或特别多孔的材料构成，并且开放式过滤器的流动通道具有转向或导向结构。这种结构使流和包含在流中的颗粒向由多孔或特多孔材料制成的区域偏转。这时令人惊讶地发现，颗粒通过拦截(Interception)和/或冲击(Impaktion)附着在多孔通道壁上和/或内。与这种效果相结合流动的废气流截面内的压力差起重要作用。通过转向可以附加地形成局部的负压或过压状态，它会造成穿过多孔壁的过滤效果，因为必须平衡上述压力差。
和已知的闭式筛网或过滤系统不同，这里颗粒陷阱是开放式的，因为没有设置流动死胡同。因此这种特性也可以用来说明这种颗粒过滤器的特征，因此例如参数“流动自由度”适于用来描述(这种颗粒陷阱)，例如20％的“流动自由度”意味着，在横截面内观察，约20％的面积是可看透的。在通道密度为约600cpsi(每平方英寸单元数)、液压直径为0.8mm的颗粒过滤器中这个流动自由度相当于0.1mm2以上的面积。换言之，如果颗粒—甚至是明显大于本来待滤出的颗粒的颗粒(特别是柴油和/或汽油燃料的特征颗粒尺寸的范围)—基本上可以完全流过一颗粒陷阱，则所述颗粒陷阱便称为开放式的。因此即使在运行期间在出现颗粒结块(Agglomeration)的情况下这种过滤器也不会堵塞。用来测量颗粒陷阱开放性的一种合适的方法例如是测试最大多大直径的球形颗粒还能通过这种过滤器。在所述应用场合中如果直径大于或等于0.1mm的球，尤其是直径为0.2mm以上的球还可通过，那么这种颗粒陷阱便是“开放式”，的。这种“开放式”过滤元件例如由资料DE 20117873U1、DE 20117659U1、WO02/00326、WO 01/92692、WO 01/080978得知，因此其公开内容完全用于本说明书的内容。
对于具有内部导流面的蜂窝体的一般结构例如由德国实用新型DE8908738U1给出启示。这份资料说明了用于汽车的蜂窝体，特别是催化器基体，它由分层设置的至少在部分区域内形成表面结构构造的板组成，这些板构成多个流体可流通的通道的壁。在所述文献中说明，在大多数应用场合和在这种蜂窝体具有常见尺寸是，通道内的流基本上是分层的，即采用非常小的通道横截面。在这种条件下在通道壁上形成比较厚的边界层，所述边界层减少通道内芯部流与壁的接触。为了在通道内部造成废气流的涡流，从而保证整个废气流与通道的催化活性表面的剧烈接触，这里推荐采用一种隆起部，它们在通道内部构成迎流面，从而使废气横向于主流动方向偏转。
发明内容
正是为了实现这种开放式的颗粒陷阱，现在本发明的目的是，改善包含在废气中的有害物质的转化效率。特别是提供这样的可能性，即提供结构特别小的特别是用于具有柴油发动机的汽车的排气装置。此外应该大大简化从而允许成本低廉地进行这种排气装置的制造、装配和维护。
所述目的通过一种具有权利要求1特征的用于用来净化内燃机废气的颗粒陷阱的耐高温纤维层以及一种具有权利要求8特征的相应颗粒陷阱来实现。其它有利的实施形式在从属权利要求中说明，其中从属权利要求中所列出的特征可单独的或者以任何有意义的相互组合的形式出现。
按本发明的用于一用来净化汽车内燃机废气的颗粒陷阱的耐高温金属纤维层的特征为，至少在一区段内设有一个涂层，它至少部分地相当于一个氧化催化器和/或一个三元催化器和/或一个SCR-催化器。
设置这种催化活性涂层有许多优点，接下来应该对所述优点进行简短描述。例如可以实现，可将原来设置在排气系统内的用于氧化或还原和/或贮存的包含在废气内的有害物质的部件设计成小体积的，或者甚至可以完全放弃不用。这样就使得排气系统可以做得比所述的排气系统明显地窄和小，由此可以使排气系统结构简单，维护方便和制造经济。此外还令人意外地产生协合/增强效应。例如在配备这种纤维层的颗粒陷阱内部会直接产生有助于积聚的颗粒的转化和废气组分的清除。也就是说直接在附着有颗粒的纤维层表面附近产生和提供所述废气组分。因此例如颗粒陷阱的再生温度还可以显著降低，例如从900℃以上下降到600℃以下的温度。
对于所述至少一个纤维层区段的设置应该注意，该区段也可以在纤维层的整个表面上延伸。但是也可以设置多个区段，其中所述区段可以是涂覆的和/或有时是未涂覆的，其中必要时也可以选择不同的涂层类型，相互不同的区段形状或区段面积。所述至少一个区段也可以仅位于耐高温纤维层的外表面或外侧上。
考虑到氧化催化剂涂层的特性可以确定，这种催化剂用来提高特定反应的速度，而本身不会在这个过程中被消耗。通过使用合适的催化剂物质可以实现，使废气中的CO(一氧化碳)和HC(碳氢化合物)的氧化过程可在较低的温度下进行。借助于这种类型的通常包含铂族催化剂物质的涂层，在柴油机废气中废气温度已达到250℃以上时便能够氧化气态碳氢化合物和一氧化碳。这种氧化涂层的一个特别之处在于，这里在一些情况下会使仍附着在炭黑颗粒上的碳氢化合物进行后燃，由此可以进一步降低颗粒排放。迄今为止人们还不敢将促进氧化的涂层和过滤元件的这种组合设置在一个整体/单元内，因为担心催化活性物质由于被颗粒越来越多的覆盖而受到损害。在本发明中摆脱了本领域的这种偏见，并开发了一种使得可以制造特别有效的颗粒陷阱的耐高温纤维层。
如果要通过后续反应减少三种有害成分CO，HC和NOX(氮的氧化物)，则这可以通过用三元催化器的涂层对纤维层进行涂覆来实现。这里有效的催化物质包括精细地分布在一大的表面上的金属铂(Pt)、钯(Pd)和铑(Rh)。在λ值为1时，CO氧化成二氧化碳(CO2)、CH氧化成CO2和水(H2O)，NOX还原成氮(N2)。这里对于氧化催化器建议使用以下涂层Pt/Pd＝2/10.93-1.2g Pt/升催化剂基体体积0.46-0.6g Pt/升催化剂基体体积对于多功能催化器(还原)建议，满足以下关系式Pt/Rh＝5/11.1b-1.5g Pt/升催化剂基体体积1.23-0.3g Rh/升催化剂基体体积催化剂基体体积是指包括基体(蜂窝体等)材料和由基体形成的空腔、通道等的体积。
SCR-催化器的涂层在一些情况下也可设计成多层的或多级的。一种可能的尿素-SCR-催化系统包括多个前后顺序设置的施加在纤维层上的涂层分区。其中所述分区可以沿废气流动方向按以下所述设置-一个氧化催化器涂层(任选)-一个水解催化器涂层，-一个SCR-催化器涂层，和-必要时一个连接在后面的氧化催化器。
任选的前置氧化催化器用来在低的废气温度下(特别是在柴油机乘用车中)提高SCR-活性。通过借助于对NO的部分氧化提高废气中的NO2成分(最佳为50％的体积百分比)可以在约573K以下的温度范围内显著提高SCR-反应的反应速度。此外在催化器表面上进行一氧化碳转化为二氧化碳的氧化反应以及未完全燃烧的碳氢化合物转化成二氧化碳和水的反应。不使用这种带氧化涂层的前置区域，碳氢化合物的氧化部分地在SCR-催化器上进行，从而造成氮的氧化物转化率降低。
借助于水解催化器的涂层在低温下，例如约470K时就可实现含水尿素溶液的完全分解。在低于约470K时尿素的分解证明是有问题的，因为由于不完全分解可能形成不希望的副产品。SCR-催化器的涂层用来使氮的氧化物NOx与氨有选择地还原成没有问题的产品，氮和水。
按照耐高温纤维层的另一种实施形式，涂层包括载体涂料(Washcoat)。用载体涂料涂覆纤维较光滑的表面会使催化活性表面扩大。这种多裂纹的表面一方面保证提供足够大的空间来固定催化剂(例如铂、铑等)，另一方面用来使流过的废气形成涡流，这时促使与催化剂特别强烈的接触。
用已知的方法施加促进催化作用的大表面积的载体涂料层，即将纤维层(或者以后将由纤维层和金属薄板组成的整个颗粒陷阱)浸入液态载体涂料分散液，或者用分散液对其进行喷涂。接着除去多余的载体涂料分散液，使纤维层内的刷涂层干燥，最后在大多在450℃以上的温度下进行焙烧。在焙烧期间排除载体涂料分散液的挥发性成分，从而形成耐高温和促进催化作用的具有高的比表面积的涂层。必要时多次重复这个过程，以达到希望的涂层厚度。这里平均涂层厚度优选在0.001至0.02mm的范围内，特别是0.005至0.012mm的范围内。
载体涂料通常由一种由氧化铝和至少一种助催化剂氧化物(Promoteroxid)—例如稀土金属氧化物、氧化锆、氧化镍、氧化铁、氧化锗和氧化钡—的混合物组成。这里载体涂料分散液在施加到蜂窝体上时必须具有尽可能好的流动性，以在整个通道长度上实现所希望的均匀的涂层厚度。
为了实现这种流动性已知的载体涂料分散液具有一规定的PH-值，其中只允许有限的固体物质含量。然而试验表明，这种载体涂料分散液具有与时间相关的粘度。这会导致载体涂料分散液很快凝胶化(gelieren)，并阻碍形成均匀的涂层厚度。可以这样来延迟这种凝胶化，即保持载体涂料分散液处于运动状态，即使分散液或者待用它浸润的过滤层运动，特别是激励其振动。
按照纤维层的又一种实施形式，所述纤维层由多孔的烧结材料或纤维材料(例如钢)组成。这里特别推荐具有较高含量的铬、镍、铝和/或钼的耐高温和耐腐蚀的钢。这里纤维层具有平均直径小于0.082mm，特别是在0.01至0.05mm范围的纤维是特别有利的。为了避免这种过滤层在废气流中形成高的滞止压力，建议所述纤维层具有至少为50％，特别是至少为75％，优选至少为85％，尤其是甚至至少为95％的多孔性。在这种情况下应该注意，这种纤维层可以比较好地用平均长度为0.4mm至0.05mm的纤维制成，其中在纤维较粗时最好选择较短的纤维长度。
此外建议，纤维层在基本上平行于最大外表面的纵剖面内具有开口，所述开口平均具有0.01至0.5mm的尺寸，特别是0.05mm至0.25mm。原则上这里应该指出，纤维层可以具有几乎任意布置的纤维，其中特别是指无定向布置、织物式布置或类似结构。这里也可以仅局部存在规则的结构，而在其余区域存在纤维的无序结构。
为了确保，设置足够大的用于颗粒及其结块的空腔，这里特别是对于在柴油发动机排气系统内的应用建议，提供一定的细孔尺寸(Porengrβe)，这里材料的具有这里称为开口的细孔或空腔的小的横截面的纵剖面用来得到细孔尺寸。所有这些开口平均具有一在上述范围内的尺寸。其中这里是指在纵剖面内可见的开口的所有最大尺寸的平均值。因为开口尺寸与已经涂覆的纤维层有关，因此也可以采用相应的平均纤维距离(来度量开口尺寸)，它最好选择为小于0.6mm，特别是在0.05mm至0.35mm之间。
此外建议，纤维层具有小于3mm，特别是小于1.5mm，优选小于0.5mm，最好小于0.1mm的厚度，这里所述的厚度特别是考虑到纤维层用于用来净化汽车内燃机废气的颗粒陷阱而进行选择的。
按照本发明的另一个方面，建议一种用来净化汽车内燃机废气的颗粒陷阱，它具有至少一个部分形成表面结构的金属薄板和至少一个按上述结构类型的耐高温纤维层，其中优选将多个形成表面结构的金属薄板和多个纤维层相互交替和特别是相互卷绕地布置在一个壳体内。这里特别是形成一“开放式”的颗粒陷阱，如开头所述的那样。因此形成一种如资料DE20117873U1、DE20117659U1、WO02/00326、WO01/92692，WO01/80978中所述的“开放式”过滤元件是特别有利的。
此外建议，颗粒陷阱形成基本上平行于轴线分布的通道，其中导向面，尤其是金属薄板的导向面伸入至少一部分通道，并促使流过通道的气体朝纤维层转向。这种导向面可以由突起、隆起、微型波纹、叶片等结构形成。所述导向面也可以由所述金属薄板中的孔的棱边形成。导向面本身同样可以具有孔。
按照另一种实施形式，颗粒陷阱具有一体积，并且颗粒陷阱的涂层量相对于这个体积在20至300g/l(克每升)的范围内，优选甚至在50至120g/l之间。在这种情况下体积是指由金属薄板、纤维层以及形成的通道组成的体积。通常这个体积在0.01l至1.5l，优选在0.3l至0.8l的范围内。
此外建议，所述至少一个至少局部形成表面结构的金属薄板具有在至少一个结构宽度上，尤其是甚至在2个，特别是在3个结构宽度上延伸的通孔，这意味着，例如一个这种通孔使多个由所述结构形成的相邻通道相互连通。这样就保证了部分废气流特别有效的混合，而不会在颗粒陷阱前产生不希望的高滞止压力(Staudruck)。这里还应该注意，所述通孔基本上在金属薄板平面内延伸。
现在借助于附图详细说明本发明。这里应该指出，附图示出本发明特别优选的实施例，但是本发明不限于此。附图表示图1以分解示意图表示按本发明的颗粒陷阱的一个细部，图2按本发明的颗粒陷阱的一种结构的另一个细部，图3示意表示汽车内燃机排气系统的一种结构，图4以示意性透视图表示按本发明的颗粒陷阱的另一种结构，图5示意性地表示按本发明的纤维层的结构的纵向剖视图，和图6在涂覆状态的纤维层的另一纵向剖视。
具体实施例方式
图1以分解示意图表示一例如用来处理汽车内燃机废气的颗粒陷阱的细部。其中示出两个按本发明的纤维层1，在所述纤维层之间设置一金属薄板14。纤维层1分别具有一个区段3，在该区段内设有一涂层4。该涂层可以起到一个氧化催化器，一个三元催化器和/或一个SCR-催化器的作用。金属薄板14最好也具有(至少在部分区域内)一催化活性和/或可用于贮存的涂层。通常相邻的层相互贴合，并且优选利用接合技术地相互连接，特别是相互钎焊。为此例如要求，对一部分区域—特别是纤维层1的边缘—不进行涂覆，以保证可在这里形成利用接合技术的连接。
由于金属薄板14形成有表面结构，废气可以沿流动方向21流过这种由光滑层(纤维层1)和波纹层(金属薄板14)组成的“夹层结构”。这里在通道17内安装导向面18，所述导向面促使部分气流形成涡流，从而特别是将部分气流引向涂覆的纤维层1。这里金属薄板14的结构是具有规定结构宽度36的波纹结构。导向面18或位于它下面的通孔19最好做得大于结构宽度36，从而通过通孔19可以使多个相邻的通道17相互连通。
图2示出金属薄板14和一纤维层1的一种布置的细部。金属薄板14和纤维层1同样也是交替地设置，其中金属薄板14的结构与纤维层1相结合而形成废气可沿流动方向21流过的通道17。通过冲压、压制或用其它方法由金属薄板14本身形成的导向面18伸入通道17内。由此还同时形成了通孔19，由此可从流过一个通道17的气体中“分割”出一个部分边缘流，并可将其引向纤维层1。这样颗粒22也被携带并引向纤维层1。在纤维层处颗粒留在外表面9上，例如粘接或堆积在纤维层1的空腔、细孔等开口内。这里所示的纤维层12具有大量无序布置的设有一涂层4的纤维6。纤维层1总体上具有小于3mm的厚度12。
图3示意性示出一汽车内燃机13的排气装置。在内燃机13内产生的废气在最终排放到环境中之前通过一排气管23输送给用于废气处理的各种不同的部件。在图3中所示的排气系统具有沿流动方向21前后顺序排列的如下元件一起动催化器24、一涡轮增压器25、一氧化催化器26、一还原剂输入口27，一混合器28，一按本发明的颗粒陷阱2和一主催化器29。
起动催化器24的特征是其体积特别小(例如小于0.1升)，由于其小的热容量和它直接装在发动机附近在发动机起动后非常短的时间内便已经加热到可以使包含在废气中的有害物质发生催化转化的程度(例如在几秒钟内加热到230℃以上的温度)。在颗粒陷阱2前面的用于再生的氧化催化器26的功能上面已经详细说明过了。还原剂输入口27和混合器28用来例如输入固态或液态尿素，从而也可以利用SCR方法转化有害物质。混合器28可以设计成导向面、栅格件、蜂窝体等。但是也可以取消颗粒陷阱2前面的混合器28，因为颗粒陷阱2本身同样可使废气流形成涡流和对输入的还原剂进行精细分配。连接在后面的主催化器29通常具有较大的体积，特别是大于1.5升。
图4以透视图示意性地示出颗粒陷阱2的结构。用来净化汽车内燃机废气的颗粒陷阱2包括一形成有表面结构的金属薄板14和一耐高温的纤维层1，它们绕颗粒陷阱2的轴线16螺线形地设置(此外金属薄板和/或纤维层也可以简单的堆叠、S形缠绕或以其它形式卷绕)。金属薄板14和纤维层1形成基本上平行于轴线16穿过颗粒陷阱2延伸的通道17。由金属薄板14和纤维层1组成的复合体安装在一壳体15内，并且还利用接合技术与所述壳体相连接。在颗粒陷阱2的所示实施形式中，壳体15越过颗粒陷阱2或金属薄板14和纤维层1的端面34伸出。波纹状金属薄板14的材料厚度30优选在0.05mm以下，甚至最好在0.02mm以下的范围内。这里特别适宜的是，材料厚度30或涂层4(未示出)或颗粒陷阱2的其它参数在颗粒陷阱2的整个长度31上不是恒定的。即，例如颗粒陷阱2在一第一长度区段32内与一第二长度区段33内的情况相比，具有较低的热容量，较高的多孔度。在催化活性涂层上较大的负荷，较大数量/尺寸的通孔19、导向面18或纤维。原则上也可将颗粒陷阱2分成两个以上的长度区段。
所示的颗粒陷阱2具有一由在壳体20内部的纤维层1和金属薄板14填充的体积来表示的体积20，其中也包括通道17的体积。本发明的颗粒陷阱的涂层4的设置量在20至300g/L的范围内。这里这个数量可以在整个长度31上均匀地设置在纤维层1和/或金属薄板14的外表面9上，然而也可以仅是纤维层1或仅是金属薄板14的部分区域设置一催化活性涂层4。也可以在不同长度区段上设置不同类型或数量的涂层4。
图5示意表示纤维层1的一个纵剖面8。这里可以看到，纤维层1由大量纤维6构成，在这里所述纤维部分规则地，部分无序地相互连接。纤维6优选具有一在0.012mm至0.035mm范围内的直径7。通过纤维6在纵剖面8内的布局形成开口10。所述开口实际上表示成在纤维层1的内部形成的空腔的横截面。
图6同样示意性地示出纤维层1的一纵剖面8，其中现在纤维6设计成带有一涂层4。涂层4包括载体涂料5，所述载体涂料由于其多裂纹的表面形成充分的可能性，以贮存催化活性物质35。尽管存在涂层4，纵剖面8始终还具有尺寸11的开口10。所有开口10的这个尺寸11平均在0.05至0.4mm之间。这里最好同时保持约87％的多孔度。
本发明是为了改善汽车内燃机排气系统内的颗粒陷阱的效率而进行的大量复杂的技术试验的结果。
附图标记表1纤维层 2颗粒陷阱3区段 4涂层5载体涂料 6纤维7直径 8纵剖面9外表面 10开口11尺寸 12厚度13内燃机14金属薄板15壳体 16轴线17通道 18导向面19通孔 20体积21流动方向 22颗粒23排气管24起动催化器25涡轮增加器26氧化催化器27还原剂输入口 28混合器29主催化器 30材料厚度31总长度32第一长度段33第二长度区段 34端面35物质 36结构宽度
权利要求
1.用于一用来净化汽车内燃机(13)的废气的开放式颗粒陷阱(2)的由金属纤维制成的耐高温纤维层(1)，其特征为，所述纤维层(1)至少在一个区段(3)内具有一催化活性涂层(4)，特别是如氧化催化器和/或三元催化器和/或SCR催化器的涂层那样的涂层。
2.按权利要求1所述的耐高温纤维层(1)，其特征为所述涂层(4)包括载体涂料(5)。
3.按权利要求1或2所述的耐高温纤维层(1)，其特征为所述纤维层(1)包括一种多孔的烧结材料和/或纤维材料。
4.按上述权利要求之任一项所述的耐高温纤维层(1)，其特征为所述纤维层(1)具有平均直径(7)小于0.082mm，特别是在0.01至0.05mm范围内的纤维(6)。
5.按上述权利要求之任一项所述的耐高温纤维层(1)，其特征为所述纤维层(1)具有至少为50％，特别是至少75％，优选为至少85％，尤其是甚至为至少95％的多孔度。
6.按上述权利要求之任一项所述的耐高温纤维层(1)，其特征为所述纤维层(1)在一基本上平行于最大的外表面(9)的纵剖面(8)内具有开口(10)，所述开口具有平均为0.01mm至0.5mm，特别是0.05mm至0.25mm的尺寸(11)。
7.按上述权利要求之任一项所述的耐高温纤维层(1)，其特征为所述纤维层(1)具有一小于3mm，特别是小于1.5mm，优选小于0.5mm，尤其是小于0.1mm的厚度(12)。
8.用于净化汽车内燃机(13)的废气的颗粒陷阱(2)，其特征为所述颗粒陷阱具有至少一个部分形成有表面结构的金属薄板(14)和至少一个按权利要求1至7之任一项所述的耐高温纤维层(1)，其中优选多个形成表面结构的金属薄板(14)和多个纤维层(1)相互交替地并特别是相互卷绕地安装在一壳体(15)内。
9.按权利要求8所述的颗粒陷阱(2)，其特征为形成基本上平行于颗粒陷阱(2)的一轴线(16)分布的通道(17)，其中导向面(18)-尤其是金属薄板(14)的导向面(18)-伸入所述通道(17)的至少一部分内，并使流过通道(17)的气流朝纤维层(1)转向。
10.按权利要求8或9所述的颗粒陷阱(2)，其特征为所述颗粒陷阱(2)具有一体积(20)，相对于这个体积，涂层的量在20至300克/升，甚至优选在50至120克/升之间的范围内。
11.按权利要求8至10之任一项所述的颗粒陷阱(2)，其特征为所述至少一个至少部分形成有表面结构的金属薄板(14)具有通孔(19)，所述通孔在至少一个结构宽度(36)上，尤其是甚至在两个，特别是甚至三个结构宽度(36)上延伸。
全文摘要
本发明涉及一种用于用来净化汽车内燃机(13)的废气的颗粒陷阱(2)的由金属纤维制成的耐高温纤维层(1)，其特征为所述纤维层(1)至少在一个区段(3)内具有一催化活性和/或吸收性的涂层(4)，特别是如氧化催化器和/或三元催化器和/或SCR－催化器的涂层那样的涂层。
文档编号F01N3/022GK1720093SQ200380104925
公开日2006年1月11日 申请日期2003年11月7日 优先权日2002年12月5日
发明者R·布吕科 申请人:排放技术有限公司