МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ФИЛЬТРЫ ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ВЫБРОСОВ ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ

1. Катализированный сажевый фильтр, включающий:
множество пористых стенок, простирающихся в продольном направлении с образованием множества параллельных проходов, простирающихся от входного конца до выходного конца, причем частичное количество указанных проходов является входными проходами, которые открыты на входном конце и закрыты на выходном конце, а частичное количество проходов является выходными проходами, которые закрыты на входном конце и открыты на выходном конце;
первое покрытие, пронизывающее по меньшей мере часть пористых стенок сажевого фильтра, причем длина пористой стенки, пронизанной первым покрытием, находится в диапазоне от примерно 1% до примерно 80% длины стенки, простираясь от выходного конца проходов, и причем первое покрытие представляет собой катализатор окисления, содержащий металл платиновой группы; и
второе покрытие, пронизывающее по меньшей мере часть пористых стенок сажевого фильтра, причем длина пористой стенки, пронизанной вторым покрытием, находится в диапазоне от примерно 50% до примерно 100% длины стенки, простираясь от входного конца проходов, и причем второе покрытие содержит первый катализатор селективного каталитического восстановления.
2. Катализированный сажевый фильтр по п. 1, в котором первый катализатор селективного каталитического восстановления представляет собой цеолитный каркасный материал, промотированный металлом, выбранным из Сu, Fe, Со, Ni, La, Се, Mn, V, Аg и их комбинаций.
3. Катализированный сажевый фильтр по п. 1, в котором второе покрытие пронизывает пористые стенки сажевого фильтра на протяжении примерно 90-100% всей длины указанных пористых стенок сажевого фильтра, а первое покрытие смешано со вторым покрытием на протяжении от примерно 1% до примерно 80% длины стенки, простираясь от выходного конца проходов.
4. Катализированный сажевый фильтр по п. 3, в котором первый катализатор селективного каталитического восстановления содержит молекулярное сито, промотированное неблагородным металлом, и в котором длина пористых стенок, пронизанных только вторым покрытием, образует первую каталитическую зону, а длина пористых стенок, пронизанных как первым покрытием, так и вторым покрытием, образует вторую каталитическую зону, причем катализатор окисления смешивается с первым катализатором селективного каталитического восстановления во второй каталитической зоне.
3
3
5. Катализированный сажевый фильтр по п. 4, в котором содержание металла платиновой группы во второй каталитической зоне находится в диапазоне от примерно 0,1 г/фут до примерно 50 г/фут.
6. Катализированный сажевый фильтр по п. 1, в котором длина пористой стенки, пронизанной вторым покрытием, находится в диапазоне от примерно 50% до примерно 80% длины стенки, простираясь от входного конца проходов;
причем длина пористой стенки, которая пронизана первым покрытием, но не пронизана вторым покрытием, находится в диапазоне от примерно 20% до примерно 50% длины стенки, простираясь от выходного конца проходов; и
причем длина пористой стенки, пронизанной вторым покрытием и имеющей перекрывающее первое покрытие, находится в диапазоне от примерно 5% до примерно 60% длины стенки, причем первое покрытие нанесено на поверхность перекрывающейся части пористой стенки, пронизанной вторым покрытием.
7. Катализированный сажевый фильтр по п. 6, который дополнительно включает третье покрытие, которое пронизывает часть пористых стенок сажевого фильтра в диапазоне от примерно 20% до примерно 80% длины стенки от выходного конца, причем указанное третье покрытие содержит второй катализатор селективного восстановления;
причем длина пористых стенок, пронизанных только вторым покрытием, образует первую каталитическую зону из первого катализатора SCR, длина пористых стенок, пронизанных вторым покрытием и покрытых на поверхности первым покрытием, образует вторую каталитическую зону из первого катализатора SCR и катализатора АМОx, а длина пористых стенок, пронизанных как первым покрытием, так и третьим покрытием, образует третью каталитическую зону из второго катализатора SCR и катализатора АМОх.
8. Катализированный сажевый фильтр по п. 6, который дополнительно включает третье покрытие, которое пронизывает часть пористых стенок сажевого фильтра в диапазоне от примерно 20% до примерно 80% длины стенки от выходного конца, причем указанное третье покрытие содержит второй катализатор селективного восстановления;
причем длина пористых стенок, пронизанных только вторым покрытием, образует первую каталитическую зону из первого катализатора SCR, длина пористых стенок, пронизанных вторым покрытием и третьим покрытием, образует вторую каталитическую зону из первого катализатора SCR и второго катализатора SCR, а длина пористых стенок, пронизанных как первым покрытием, так и третьим покрытием, образует третью каталитическую зону из второго катализатора SCR и катализатора АМОх.
9. Катализированный сажевый фильтр по п. 1, в котором длина пористой стенки, пронизанной вторым покрытием, находится в диапазоне от примерно 95% до примерно 100% длины стенки, простираясь от входного конца проходов;
причем длина пористой стенки, которая пронизана первым покрытием, но не пронизана вторым покрытием, находится в диапазоне от примерно 0% до примерно 5% длины стенки, простираясь от выходного конца проходов;
причем длина пористой стенки, пронизанной вторым покрытием и имеющей перекрывающее первое покрытие, находится в диапазоне от примерно 5% до примерно 75% длины стенки, причем первое покрытие нанесено на поверхность перекрывающейся части пористой стенки, пронизанной вторым покрытием; и
и который дополнительно содержит третье покрытие, которое пронизывает часть пористых стенок сажевого фильтра, не пронизанную вторым покрытием, причем указанное третье покрытие содержит второй катализатор селективного восстановления, и указанное третье покрытие нанесено на поверхность перекрывающейся части пористой стенки, пронизанной вторым покрытием.
10. Катализированный сажевый фильтр по п. 9, причем длина пористой стенки, покрытой на поверхности первым покрытием и третьим покрытием, является примерно одинаковой.
11. Катализированный сажевый фильтр по п. 9, который дополнительно содержит покрытие заглушки на выходной стороне закрытого выходного конца входных проходов, причем указанное покрытие заглушки содержит металл платиновой группы.
12. Катализированный сажевый фильтр по п. 1, в котором
пористость пористых стенок находится в диапазоне от примерно 40% до примерно 75%, а средний размер пор пористых стенок находится в диапазоне от примерно 10 мкм до примерно 30 мкм;
и первый катализатор селективного каталитического восстановления содержит молекулярное сито структурного типа СНА, промотированное медью или железом.
13. Катализированный сажевый фильтр по п. 1, который дополнительно включает третье покрытие, которое пронизывает часть пористых стенок сажевого фильтра в диапазоне от примерно 20% до примерно 80% длины стенки от выходного конца; причем указанное третье покрытие содержит второй катализатор селективного восстановления;
и причем длина пористых стенок, пронизанных только вторым покрытием, образует первую каталитическую зону из первого катализатора SCR, длина пористых стенок, пронизанных вторым покрытием и первым покрытием, образует вторую каталитическую зону из первого катализатора SCR и катализатора АМОх, а длина пористых стенок, пронизанных как первым покрытием, так и третьим покрытием, образует третью каталитическую зону из второго катализатора SCR и катализатора АМОх.
14. Катализированный сажевый фильтр по п. 13, в котором третье покрытие содержит молекулярное сито структурного типа СНА, промотированное медью или железом.
15. Катализированный сажевый фильтр по п. 13, в котором длина пористой стенки, пронизанной вторым покрытием, находится в диапазоне от примерно 95% до примерно 100% длины стенки, простираясь от входного конца проходов; длина пористой стенки, покрытой на поверхности первым покрытием, находится в диапазоне от примерно 5% до примерно 50% длины стенки, и третье покрытие пронизывает часть пористых стенок сажевого фильтра, не пронизанных вторым покрытием и покрытых на поверхности пористой стенки, в диапазоне от примерно 1% до примерно 70% длины стенки, причем по меньшей мере часть первого покрытия на поверхности пористой стенки расположена по типу «сэндвич» между вторым покрытием и частью третьего покрытия.
16. Способ изготовления сажевого фильтра с покрытием, включающий:
введение катализатора окисления, содержащего множество частиц, в выходной конец множества параллельных проходов, образованных множеством пористых стенок, закрытых заглушкой на входном конце, противоположном выходному концу, причем частицы катализатора окисления пронизывают по меньшей мере часть пористых стенок, и причем длина пористой стенки, пронизанной катализатором окисления, находится в диапазоне от примерно 1% до примерно 80% длины стенки, простираясь от выходного конца проходов; и
введение первого катализатора селективного каталитического восстановления, содержащего множество частиц, во входной конец множества параллельных проходов, образованных множеством пористых стенок, закрытых заглушкой на выходной стороне, противоположной входной стороне, причем частицы первого катализатора селективного каталитического восстановления пронизывают пористые стенки, и причем длина пористой стенки, пронизанной частицами первого катализатора селективного каталитического восстановления, находится в диапазоне от примерно 50% до примерно 100% длины стенки, простираясь от входного конца проходов.
17. Способ по п. 16, причем пористость пористых стенок находится в диапазоне от примерно 40% до примерно 70%, а средний размер пор пористых стенок находится в диапазоне от примерно 10 мкм до примерно 30 мкм;
причем катализатор окисления дополнительно содержит по меньшей мере один металл платиновой группы на множестве частиц, а указанное множество частиц катализатора окисления имеет состав из оксида алюминия, диоксида титана, диоксида циркония, диоксида кремния, диоксида кремния/оксида алюминия или их комбинации; и
причем первый катализатор селективного каталитического восстановления является молекулярным ситом, промотированным металлом, выбранным из Сu, Fe, Со, Ni, La, V, Mo, W, Mn, Се, Ag и их комбинаций.
18. Способ по п. 16, причем первый катализатор селективного каталитического восстановления вводят во входной конец множества параллельных проходов до того, как катализатор окисления вводят в выходной конец множества параллельных проходов, а длина пористой стенки, пронизанной первым катализатором селективного каталитического восстановления, находится в диапазоне от примерно 50% до примерно 80% длины стенки, простираясь от входного конца проходов, длина пористой стенки, которая не пронизана первым катализатором селективного каталитического восстановления, но пронизана окислительным катализатором, находится в диапазоне от примерно 20% до примерно 50% длины стенки, простираясь от выходного конца проходов, а длина пористой стенки, пронизанной первым катализатором селективного каталитического восстановления и имеющей перекрывающий катализатор окисления, находится в диапазоне от примерно 5% до примерно 50% длины стенки, причем катализатор окисления в основном остается на поверхности перекрывающейся части пористой стенки, не перемежаясь с первым катализатором селективного каталитического восстановления во всей пористой стенке.
19. Способ по п. 18, который дополнительно включает введение второго катализатора селективного каталитического восстановления, содержащего множество частиц, содержащих молекулярное сито структурного типа СНА, промотированное медью или железом, в выходной конец множества параллельных проходов, причем второй катализатор селективного каталитического восстановления пронизывает часть пористых стенок сажевого фильтра, предварительно не пронизанную первым катализатором селективного каталитического восстановления, и причем первый катализатор селективного каталитического восстановления содержит молекулярное сито структурного типа СНА, промотированное медью или железом.
20. Способ по п. 16, причем длина пористой стенки, пронизанной частицами первого катализатора селективного каталитического восстановления, находится в диапазоне от примерно 95% до примерно 100% длины стенки, простираясь от входного конца проходов; длина пористой стенки, покрытой на поверхности частицами катализатора окисления, находится в диапазоне от примерно 1% до примерно 80% длины стенки, простираясь от выходного конца проходов, а второй катализатор селективного каталитического восстановления нанесен на пористые стенки в диапазоне от примерно 1% до примерно 80% длины стенки, простираясь от выходного конца проходов, причем второй катализатор селективного каталитического восстановления нанесен на поверхностях пористых стенок, причем указанный второй катализатор селективного каталитического восстановления перекрывается первым катализатором селективного каталитического восстановления.
21. Способ по п. 16, который дополнительно включает нанесение покрытия из металла платиновой группы на фильтр таким образом, что оно покрывает только заглушку на конце выходных проходов.
22. Способ по п. 17, который дополнительно включает:
пропитку множества частиц оксида алюминия, диоксида титана, диоксида циркония, диоксида кремния, диоксида кремния/оксида алюминия или их комбинации методом пропитки по влагоемкости металлом платиновой группы с последующей термической обработкой пропитанных частиц при температуре от примерно 400°С до примерно 600°С,
3
3
причем содержание металла платиновой группы по длине пористой стенки, пронизанной катализатором окисления, находится в диапазоне от примерно 0,1 г/фут до примерно 50 г/фут.
23. Способ по п. 22, причем молекулярное сито структурного типа СНА, промотированное медью или железом, смешивают с множеством пропитанных металлом платиновой группы частиц с образованием суспензии, а длина пористой стенки, пропитанной указанной суспензией, находится в диапазоне от примерно 10% до примерно 50% длины стенки, простираясь от выходного конца проходов.