Beschreibung

Die vorliegende Erfindung ist auf einen Wandflussfilter gerichtet. Dieser enthält eine Pul- verbeschichtung, welche die Filtrationseffizienz nur im frischen Zustand erhöht. Eben falls beansprucht ist ein Abgassystem, welches einen derartigen Wandflussfilter auf weist.

Das Abgas von Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen enthält typischerweise die Schadgase Kohlenmonoxid (CO) und Kohlenwasserstoffe (HC), Stickoxide (NO _x ) und gegebenenfalls Schwefeloxide (SO _x ), sowie Partikel, die weitgehend aus festen kohlen stoffhaltigen Teilchen und gegebenenfalls anhaftenden organischen Agglomeraten be stehen. Diese werden als Primäremissionen bezeichnet. CO, HC und Partikel sind Pro dukte der unvollständigen Verbrennung des Kraftstoffs im Brennraum des Motors. Stick oxide entstehen im Zylinder aus Stickstoff und Sauerstoff der Ansaugluft, wenn die Ver- brennungstemperaturen 1200°C überschreiten. Schwefeloxide resultieren aus der Ver brennung organischer Schwefelverbindungen, die in nicht-synthetischen Kraftstoffen im mer in geringen Mengen enthalten sind. Die Einhaltung künftig in Europa, China, Nord amerika und Indien geltender gesetzlicher Abgasgrenzwerte für Kraftfahrzeuge erfordert die weitgehende Entfernung der genannten Schadstoffe aus dem Abgas. Zur Entfernung dieser für Umwelt und Gesundheit schädlichen Emissionen aus den Abgasen von Kraft fahrzeugen sind eine Vielzahl katalytischer Abgasreinigungstechnologien entwickelt worden, deren Grundprinzip üblicherweise darauf beruht, dass das zu reinigende Abgas über einen Durchfluss- (flow-through) oder einen Wandfluss- (wall-flow) -wabenkörper mit einer darauf aufgebrachten katalytisch aktiven Beschichtung geleitet wird. Der Kata- lysator fördert die chemische Reaktion verschiedener Abgaskomponenten unter Bildung unschädlicher Produkte wie beispielsweise Kohlendioxid, Wasser und Stickstoff.

Die eben beschriebenen Durchfluss- oder Wandflusswabenkörper werden auch als Ka talysatorträger, Träger oder Substratmonolithe bezeichnet, tragen sie doch die kataly tisch aktive Beschichtung auf ihrer Oberfläche bzw. in den diese Oberfläche bildenden Wänden. Die katalytisch aktive Beschichtung wird häufig in einem sogenannten Be schichtungsvorgang in Form einer Suspension auf den Katalysatorträger aufgebracht. Viele derartige Prozesse sind in der Vergangenheit von Autoabgaskatalysatorherstellern hierzu veröffentlicht worden (EP1064094B1, EP2521618B1, W010015573A2,

EP1136462B1, US6478874B1, US4609563A, WO9947260A1, JP5378659B2,

EP2415522A1 , JP2014205108A2).

Für die jeweils möglichen Methoden der Schadstoffumwandlung im Katalysator ist die Betriebsart des Verbrennungsmotors entscheidend. Dieselmotoren werden meist mit Luftüberschuss betrieben, die meisten Ottomotoren mit einem stöchiometrischen Ge misch aus Ansaugluft und Kraftstoff. Stöchiometrisch heißt, dass im Mittel genau so viel Luft zur Verbrennung des im Zylinder vorhandenen Kraftstoffs zur Verfügung steht, wie für eine vollständige Verbrennung benötigt wird. Das Verbrennungsluftverhältnis l (A/F- Verhältnis; Luft/Kraftstoffverhältnis) setzt die tatsächlich für eine Verbrennung zur Verfü gung stehende Luftmasse mi_,tats ins Verhältnis zur stöchiometrischen Luftmasse mi_,st:

Ist l < 1 (z. B. 0,9) bedeutet dies „Luftmangel“, man spricht von einem fetten Abgasge misch, l > 1 (z. B. 1,1) bedeutet „Luftüberschuss“ und das Abgasgemisch wird als mager bezeichnet. Die Aussage l = 1,1 bedeutet, dass 10% mehr Luft vorhanden ist, als zur stöchiometrischen Reaktion notwendig wäre.

Sofern im vorliegenden Text von mager verbrennenden Kraftfahrzeugmotoren die Rede ist, so wird hiermit hauptsächlich auf Dieselmotoren und überwiegend im Mittel mager verbrennende Ottomotoren Bezug genommen. Letztere sind überwiegend im Mittel mit magerem A/F-Verhältnis (Luft/Kraftstoff-Verhältnis) betriebene Benzinmotoren. Dage gen werden die meisten Benzinmotoren überwiegend mit im Mittel stöchiometrischem Verbrennungsgemisch betrieben. Der Ausdruck „im Mittel“ nimmt dabei Rücksicht auf die Tatsache, dass moderne Benzinmotoren nicht statisch bei einem festen Luft/Kraft stoffverhältnis (A/F-Verhältnis; l-Wert) betrieben werden. Vielmehr wird durch die Mo torsteuerung ein Gemisch mit einem diskontinuierlichen Verlauf der Luftzahl l um l = 1 ,0 vorgegeben, wodurch sich ein periodischer Wechsel von oxidierenden und reduzie renden Abgasbedingungen ergibt. Dieser Wechsel der Luftzahl l ist wesentlich für das Abgasreinigungsergebnis. Hierzu wird der l-Wert des Abgases mit sehr kurzer Zyklen zeit (ca. 0,5 bis 5 Hertz) und einer Amplitude Dl von 0,005 < Dl < 0,07 um den Wert l = 1.0 geregelt. Im Durchschnitt ist in solchen Betriebszuständen daher das Abgas als „im Mittel“ stöchiometrisch zu bezeichnen. Damit sich diese Abweichungen nicht nachteilig auf das Abgasreinigungsergebnis bei Überleiten des Abgases über den Dreiwegkatalysator auswirken, gleichen die im Dreiwegkatalysator enthaltenen Sauer stoffspeichermaterialien diese Abweichungen aus, indem sie Sauerstoff nach Bedarf aus dem Abgas aufnehmen oder ins Abgas abgeben (R. Heck et al., Catalytic Air Pollution Control - Commercial Technology, Wiley, 2. Auflage 2002, Seite 87). Aufgrund der dy namischen Betriebsweise des Motors im Fahrzeug treten zeitweise jedoch weitere Ab weichungen von diesem Zustand auf. Zum Beispiel bei starken Beschleunigungen oder im Schubbetrieb können Betriebszustände des Motors und damit des Abgases einge stelltwerden, die im Mittel über- oder unterstöchiometrisch sein können. Stöchiometrisch verbrennende Ottomotoren weisen daher ein Abgas auf, welches überwiegend, d.h. in der überwiegenden Zeit des Verbrennungsbetriebs ein im Mittel stöchiometrisches Luft/Kraftstoffverhältnis verbrennt.

Die Schadgase Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe können aus einem mageren Abgas durch Oxidation an einem geeigneten Oxidationskatalysator unschädlich ge macht werden. Bei einem stöchiometrisch betriebenen Verbrennungsmotor können alle drei Schadgase (HC, CO und NOx) über einen Dreiwegkatalysator beseitigt werden. Die Reduktion der Stickoxide zu Stickstoff („Entstickung“ des Abgases) ist wegen des hohen Sauerstoffgehaltes eines mager verbrennenden Motors schwieriger. Ein bekanntes Ver fahren ist hier die selektive katalytische Reduktion der Stickoxide (Selective Catalytic Reduction; SCR) an einem geeigneten Katalysator, kurz SCR-Katalysator genannt. Die ses Verfahren gilt gegenwärtig für die Entstickung von Magermotorenabgasen als be vorzugt. Die Verminderung der im Abgas enthaltenden Stickoxide erfolgt im SCR-Ver- fahren unter Zuhilfenahme eines aus einer externen Quelle in den Abgasstrang eindo sierten Reduktionsmittels. Als Reduktionsmittel wird Ammoniak eingesetzt, welches die im Abgas vorhandenen Stickoxide am SCR-Katalysator zu Stickstoff und Wasser um setzt. Das als Reduktionsmittel verwendete Ammoniak kann durch Eindosieren einer Ammoniakvorläuferverbindung, wie beispielsweise Harnstoff, Ammoniumcarbamat oder Ammoniumformiat, in den Abgasstrang und anschließende Hydrolyse verfügbar ge macht werden.

Zur Entfernung der Partikelemissionen sind Dieselpartikelfilter (DPF) bzw. Benzinparti kelfilter (GPF)/Ottopartikelfilter (OPF) mit und ohne zusätzliche katalytisch aktive Be schichtung geeignete Aggregate. Zur Erfüllung der gesetzlichen Normen ist es für die aktuellen und zukünftigen Applikationen zur Abgasnachbehandlung von Verbrennungs motoren aus Kostengründen aber auch aus Bauraumgründen ggf. wünschenswert, Par tikelfilter mit anderen katalytisch aktiven Funktionalitäten zu kombinieren. Der Einsatz eines Partikelfilters - ob katalytisch beschichtet oder nicht - führt zu einer im Vergleich zu einem Durchflussträger gleicher Abmessungen merklichen Erhöhung des Abgasge gendrucks und damit zu einer Verringerung des Drehmoments des Motors oder mög licherweise vermehrtem Kraftstoffverbrauch. Um den Abgasgegendruck nicht noch wei ter zu erhöhen, werden die Mengen an oxidischen Trägermaterialien für die katalytisch aktiven Elemente des Katalysators bzw. oxidischen Katalysatormaterialien bei einem Fil ter in der Regel in geringeren Mengen aufgebracht als bei einem Durchflussträger. Dadurch ist die katalytische Wirksamkeit eines beschichteten Partikelfilters einem gleich groß dimensionierten Durchflussmonolithen häufig unterlegen.

Es hat schon einige Anstrengungen gegeben, Partikelfilter bereitzustellen, die eine gute katalytische Aktivität durch eine aktive Beschichtung aufweisen und dennoch möglichst geringen Abgasgegendruck aufweisen. Zum einen hat es sich als günstig erwiesen, wenn die katalytisch aktive Beschichtung nicht als Schicht auf der Wand eines porösen Wandflussfilters befindlich ist, sondern die Wand des Filters mit dem katalytisch aktiven Material zu durchsetzen (W02005016497A1, JPH01-151706, EP1789190B1). Hierfür wird die Partikelgröße der katalytischen Beschichtung so gewählt, dass die Partikel in die Poren der Wandflussfilter eindringen und dort durch Kalzinieren fixiert werden kön nen.

Eine weitere Funktionalität des Filters, die durch eine Beschichtung verbessert werden kann, ist seine Filtrationseffizienz, also die Filterwirkung selbst. Die Erhöhung der Filtra tionseffizienz von katalytisch nicht aktiven Filtern wird in der W02012030534A1 be schrieben. Hierbei wird auf den Wänden der Strömungskanäle der Einlassseite eine Filt rationsschicht („discriminating layer“) durch Ablagerung von keramischen Partikel über ein Partikelaerosol erzeugt. Die Schichten bestehen aus Oxiden von Zirkon, Aluminium oder Silicium, bevorzugt in Faserform von 1 nm bis 5 pm und haben eine Schichtdicke von mehr als 10 pm, in der Regel 25 pm bis 75 pm. Nach dem Beschichtungsprozess werden die aufgetragenen Pulverpartikel in einem Wärmeprozess kalziniert.

Eine Beschichtung innerhalb der Poren eines Wandflussfilteraggregats mittels Ver- düsung von trockenen Partikeln wird in der US8388721 B2 beschrieben. Hier soll aller dings das Pulver tief in die Poren eindringen. 20 % bis 60 % der Oberfläche der Wand soll für Rußpartikel zugänglich, demnach offenbleiben. Abhängig von der Strömungsge schwindigkeit des Pulver-Gas-Gemisches kann ein mehr oder minder starker Pulvergra dient zwischen Einlass- und Auslassseite eingestellt werden. Ebenfalls wird die Einbringung des Pulvers in die Poren, z. B. mithilfe eines Aerosolge nerators, in der EP2727640A1 beschrieben. Hier wird ein nicht katalytisch beschichteter Wandflussfilter mit einem z. B. Aluminiumoxidpartikel enthaltenden Gasstroms derge stalt beschichtet, dass die kompletten Partikel, die eine Partikelgröße von 0,1 pm bis 5 pm aufweisen, als poröse Füllung in den Poren des Wandflussfilters abgeschieden wer den. Die Partikel selber können eine weitere Funktionalität des Filters zusätzlich zu der Filterwirkung realisieren. Beispielhaft werden diese Partikel in einer Menge von mehr als 80 g/l bezogen auf das Filtervolumen in den Poren des Filters abgeschieden. Sie füllen dabei 10 % bis 50 % des Volumens der gefüllten Poren in den Kanalwänden aus. Dieser Filter weist sowohl mit Ruß beladen wie auch ohne Ruß eine gegenüber dem unbehan delten Filter verbesserte Filtrationseffizienz bei einem geringeren Abgasgegendruck des mit Ruß beladenen Filters auf.

In der EP2502661A1 und EP2502662B1 werden weitere Verfahren zur Aufwandbe schichtung von Filtern durch Pulverapplikation erwähnt. Dort werden auch entspre chende Apparaturen zur Beaufschlagung des Filters mit einem Pulver-Gas-Aerosol ge zeigt, bei dem der Pulverapplikator und der Wandflussfilter jeweils dergestalt separiert sind, dass durch diesen Zwischenraum während des Beschichtens Luft eingesaugt wird. Ein weiteres Verfahren bei dem zur Erhöhung der Filtrationseffizienz von katalytisch nicht aktiven Wandflussfiltern eine Membran („Trapping layer“) auf den Oberflächen der Einlasskanäle von Filtern erzeugt wird, ist in der Patentschrift US8277880B2 beschrie ben. Die Filtrationsmembran auf den Oberflächen der Einlasskanäle wird durch Durch saugen eines mit Keramikpartikeln (z. B. Siliciumcarbid, Cordierit) beladenen Gasstroms realisiert. Der Wabenkörper wird nach dem Aufbringen der Filterschicht bei Temperatu ren von größer 1000°C gebrannt um die Haftfestigkeit der Pulverschicht auf den Kanal wänden zu erhöhen.

In der WO2011151711 A1 wird eine Methode beschrieben, mit der ein nicht beschichteter oder katalytisch beschichteter Filter mit einem trockenen Aerosol beaufschlagt wird. Das Aerosol wird durch die Verteilung eines pulverförmigen hochschmelzenden Metalloxids mit einer mittleren Partikelgröße von 0,2 pm bis 5 pm bereitgestellt und mittels eines Gasstroms über die Einlassseite eines Wandflussfilters geführt. Hierbei agglomerieren die einzelnen Partikel zu einem verbrückten Netzwerk an Partikeln und werden als Schicht auf der Oberfläche der einzelnen den Wandflussfilter durchziehenden Einlass kanäle abgeschieden. Die typische Beladung eines Filters mit dem Pulver beträgt zwi schen 5 g und 50 g pro Liter Filtervolumen. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass es nicht erwünscht ist, mit dem Metalloxid eine Beschichtung in den Poren des Wandflussfilters zu erreichen.

Bedingt durch die Einführung von Partikelgrenzwerten und der zeitgleichen Implemen tierung der Realfahremissionsprüfung als Bestandteil des Typengenehmigungsverfah rens (RDE) besteht akuter Bedarf an Benzinpartikelflltern (GPF, Ottopartikelfilter; OPF), die sich durch eine besonders hohe Frischfiltrationseffizienz auszeichnen. Derartige Fil ter weisen üblicherweise einen besonders hohen Abgasgegendruck auf, was - wie ge sagt - zu verringerter Motorleistung und/oder erhöhtem Kraftstoffverbrauch führen kann. Durch sich im Betrieb ablagernde Ölasche und Rußpartikel, kommt es zwangsläufig zu einer weiteren Erhöhung des Abgasgegendrucks und der Filtrationsleistung (Fig. 2 für stabiles Pulver).

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher, Partikelfilter mit einer ausrei chend hohen Frischfiltrationseffizienz bereitzustellen, welche allerdings keinen oder nur einen geringen Anstieg des Abgasgegendrucks während des sachgemäßen Betriebs aufweisen. Diese und weitere Aufgaben, welche sich für den Fachmann aus dem Stand der Technik in naheliegender Weise ergeben, werden durch einen Wandflussfilter ge mäß vorliegendem Anspruch 1 gelöst. Anspruch 8 bezieht sich auf ein erfindungsgemä ßes Abgassystem. Die von diesen Ansprüchen abhängigen Unteransprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Wandflussfilters bzw. des Ab gassystems gerichtet.

Dadurch, dass man einen Wandflusspartikelfilter zur Reinigung der Abgase eines Otto motors zur Verfügung stellt, bei dem dieser auf und/oder in seiner Eingangsoberfläche ein thermolabiles Pulver enthält, welches die Filtrationseffizienz des Filters im frischen Zustand erhöht und dessen Oberfläche bzw. Volumen während des sachgemäßen Be triebs des Filters dergestalt abnimmt, dass eine Erhöhung des Abgasgegendrucks ge genüber einem nicht mit dem thermolabilen Pulver behandelten Filter nach einer äqui valenten Beaufschlagung mit partikulären Abgasbestandteilen um max. 10% zu ver zeichnen ist, gelangt man sehr einfach und elegant, dafür aber nicht minder überra schend zur Lösung der gestellten Aufgabe. Durch die thermische Belastung des Filters im Normalbetrieb und während Regenerationsphasen verringert sich die Oberfläche und das Volumen des thermolabilen Pulvers, sodass der Anteil der Pulverbeschichtung am Gesamtgegendruck mit der Zeit langsam zurückgeht. Da der Filter zeitgleich z.B. Ölasche ansammelt, bleibt die Filtrationsleistung, trotz der Oberflächen- und Volumen abnahme des thermolabilen Pulvers, weitgehend unverändert (Fig. 1/2).

Als Wandflussmonolithe oder Wandflussfilter können alle im Stand der Technik üblichen keramischen Materialien eingesetzt werden. Bevorzugt werden poröse Wandflussfil tersubstrate aus Cordierit, Siliziumcarbid oder Aluminiumtitanat eingesetzt. Diese Wand flussfiltersubstrate weisen An- und Abströmkanäle auf, wobei jeweils die abströmseitigen Enden der Anströmkanäle und die anströmseitigen Enden der Abströmkanäle gegenei nander versetzt mit gasdichten „Stopfen“ verschlossen sind. Hierbei wird das zu reini gende Abgas, das das Filtersubstrat durchströmt, zum Durchtritt durch die poröse Wand zwischen An- und Abströmkanal gezwungen, was eine exzellente Partikelfilterwirkung bedingt. Durch die Porosität, Poren-/Radienverteilung, und Dicke der Wand kann die Filtrationseigenschaft für Partikel ausgelegt werden. Die Porosität der unbeschichteten Wandflussfilter beträgt in der Regel mehr als 40 %, generell von 40 % bis 75 %, beson ders von 50 % bis 70 % [gemessen nach DIN 66133 - neueste Fassung am Anmeldetag]. Die durchschnittliche Porengröße der unbeschichteten Filter beträgt wenigstens 7 pm, z. B. von 7 pm bis 34 pm, bevorzugt mehr als 10 pm, insbesondere mehr bevorzugt von 10 pm bis 25 pm oder ganz bevorzugt von 15 pm bis 20 pm [gemessen nach DIN 66134 neueste Fassung am Anmeldetag]. Die fertiggestellten Filter mit einer Porengröße von in der Regel 10 pm bis 20 pm und einer Porosität von 50 % bis 65 % sind besonders bevorzugt.

Im Rahmen der Erfindung wird unter dem Begriff „thermolabil“ demnach die Eigenschaft verstanden, eine Instabilität unter dem Einfluss erhöhter Temperaturen zu zeigen. Vor liegend wird ein thermolabiles Pulver eingesetzt. Das Pulver besteht daher erfindungs gemäß aus einem Feststoff, der unter der Einwirkung von ausreichend Wärmeenergie eine Wandlung dergestalt erfährt, dass sich seine Dichte erhöht. Insbesondere nimmt durch diese Wärmeeinwirkung das Volumen und die Oberfläche des Pulvers ab. Man kann von einem Sintern des thermolabilen Pulvers sprechen. Demzufolge stellt das Pul ver nach der Wärmeeinwirkung dem ankommenden Abgas weniger Volumen bzw. Ober fläche entgegen. Daher sinkt der Abgasgegendruck des Filters wie oben beschrieben. Diese Abnahme des Abgasgegendrucks wird durch die mit der Zeit im Filter sich ansam melnde und nicht entfernbare Ölasche ausgeglichen. Durch die Auswahl eines geeigne ten Pulvers kann daher idealerweise während des gesamten Betriebs des Filters seine ursprüngliche Filtrationseffizienz und sein Abgasgegendruck in gewissen Bahnen kon stant gehalten werden. Die Thermolabilität - also die Geschwindigkeit, mit der das Pulver sein Volumen und die Oberfläche verliert, - sollte diesem Ideal möglichst genau entspre chen. Das thermolabile Pulver sollte daher vorzugsweise eine Reduktion der Oberfläche um 15-50 %, bevorzugt 20-40 % und ganz bevorzugt 25-35 % nach Alterung für 6 Stun den im Ofen in Gegenwart von Luft bei 1000 °C zeigen.

Der Einsatz eines thermolabilen Pulvers in der vorliegenden Erfindung läuft dem Trend zuwider, dass in Autoabgaskatalysatoren normalerweise hochoberflächige Trägersub stanzen für katalytisch aktive Metalle eingesetzt werden, die eine möglichst thermos tabile Oberfläche besitzen. Denn je stabiler die Oberfläche ist, desto weniger unterliegt ein Katalysator der thermisch induzierten Alterung durch Sinterung des Trägeroxids. Vorliegend jedoch geht es darum ein derartiges hochoberflächiges Pulver gezielt ther misch altern zu lassen. Im Prinzip können die gleichen Stoffe für die vorliegende Erfin dung herangezogen werden, die auch als normale Trägeroxide in Autoabgaskatalysato ren dienen, sofern sie in einer Form vorliegen, die eine wie oben charakterisierte Ther- molabilität aufweisen. Bei dem Pulver handelt es sich bevorzugt um hochoberflächige Oxide von Metallen, z.B. solche ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Alumini umoxid, Siliziumdioxid, Ceroxid, Zirkonoxid, Titandioxid oder Mischungen oder Mischoxide (feste Lösungen) derselben. Die Oxide besitzen vorzugsweise keine Dotie rung mit anderen Metallen, die zu einer besseren Stabilität führt. Mehr bevorzugt handelt es sich bei dem thermolabilen Pulver um Aluminiumoxid, ganz bevorzugt um ein undo tiertes Aluminiumoxid oder Mischoxide aus Aluminiumoxid und Siliziumoxid, wie z.B. Ze olithe. Insbesondere zeolithe können von ihrem Aufbau her maßgeschneidert für das vorliegende Problem ausgewählt bzw. synthetisiert werden. Sofern in der vorliegenden Erfindung von hochoberflächigen Oxiden die Rede ist, dann sind damit Oxide mit einer BET-Oberfläche von mehr als 10 m ² /g, bevorzugt mehr als 30 m ² /g und ganz besonders bevorzugt mehr als 50 m ² /g gemeint. Der Fachmann weiß, wie er derartiger Oxide hab haft werden kann.

Der erfindungsgemäße Filter kann nach Verfahren hergestellt werden, die weiter vorne als Stand der Technik beschrieben sind. Hierzu wird gemeinhin z.B. ein Metalloxidpulver mit einem Gas vermischt (http://www.tsi.com/Aerosolgeneratoren-und-disperqierer/; https://www.palas.de/de/product/aerosolgeneratorssolidpartic les). Dieses so herge stellte Gemisch aus dem Gas und dem Pulver wird dann vorteilhafter Weise über einen Gasstrom in die Einlassseite des Wandflussfilters geführt. Unter Einlassseite wird der durch die Anströmkanäle/Eingangskanäle gebildete Teil des Filters gesehen. Die Ein gangsoberfläche wird durch die Wandoberflächen der Anströmkanäle/Eingangskanäle auf der Eingangsseite des Wandflussfilters gebildet. Für die Auslassseite gilt entspre chendes.

Als Gase zur Herstellung des Aerosols und zum Einträgen in den Filter können alle dem Fachmann für den vorliegenden Zweck infrage kommende Gase herangezogen werden. Ganz besonders bevorzugt ist der Einsatz von Luft. Es können jedoch auch andere Re aktionsgase herangezogen werden, die entweder eine oxidierende (z.B. O2, NO2) oder eine reduzierende (z.B. H2) Aktivität gegenüber dem eingesetzten Pulver entwickeln kön nen. Ebenfalls kann sich bei bestimmten Pulvern der Einsatz von Inertgasen (z.B. N2) oder Edelgasen (z.B. He) als vorteilhaft erweisen. Auch Mischungen der aufgezählten Gase sind vorstellbar.

Um das Pulver ausreichend gut auf der Oberfläche der Filterwand auf der Einlassseite des Filters abscheiden zu können, ist eine gewisse Saugleistung von Nöten. Der Fach mann kann sich hier in orientierenden Versuchen für den jeweiligen Filter und das jewei lige Pulver selbst ein Bild machen. Es hat sich herausgestellt, dass das Aerosol (Pulver- Gas-Gemisch) vorzugsweise mit einer Geschwindigkeit von 5 m/s bis 50 m/s, mehr be vorzugt 10 m/s bis 40 m/s und ganz besonders bevorzugt 15 m/s bis 35 m/s durch den Filter gesaugt wird. Hierdurch wird ebenfalls eine vorteilhafte Adhäsion des applizierten Pulvers erreicht.

Ein nach dem oben skizzierten Verfahren hergestellter Wandflussfilter sollte vorzugs weise das Pulver in den großen Poren vorliegen haben, da hauptsächlich diese für die eine schlechte Filtrationseffizienz des Filters verantwortlich sind. Dazu ist es bevorzugt, wenn das Pulver eine bestimmte Partikelgröße (gemessen gemäß neuester ISO 13320- 1 am Anmeldetag) nicht unterschreitet. Gewöhnlich liegen die D50-Werte des Pulvers zwischen 1 und 5 pm, bevorzugt zwischen 2 und 4 pm und ganz besonders bevorzugt um 3 pm. Hierdurch werden vorzugsweise die großen Poren des Filters blockiert, sodass dieser eine signifikant erhöhte Filtrationsleistung, aber auch einen größeren Gegendruck aufweist, als das Rohsubstrat.

Die Filtrationsleistung oder anders ausgedrückt die Filtrationseffizienz des Pulver ent haltenden Filters sollte im frischen Zustand möglichst der entsprechen, die nach entspre chendem sachgemäßen Betrieb nach Ablagerung der Ölasche resultiert. In der Regel beträgt die Filtrationseffizienz des Pulver enthaltenden Filters im frischen Zustand zwi schen 85% - 99,9%, vorzugsweise > 87% und ganz besonders bevorzugt > 90%. Der Fachmann weiß, wie er die Filtrationseffizienz bestimmen kann. Ein weiterer wesentlicher Faktor, wie diese Filtrationseffizienz erreicht werden kann, ist die Menge an im Wandflussfilter abzuscheidendem Pulver. Sie sollte nicht zu hoch sein, um nicht einen zu hohen Abgasgegendruck des Filters im frischen Zustand zu kreieren, sollte aber groß genug sein, die anvisierte Frischfiltrationseffizienz zu erreichen. Für die hier ins Auge gefassten Wandflussfilter sollte das Pulver in einer Menge von 1 - 40 g/l, vorzugsweise 1 ,5 - 30 g/l und ganz bevorzugt 2 - 25 g/l auf dem Filter appliziert vorlie gen.

Der erfindungsgemäß anvisierte Vergleich hinsichtlich des Abgasgegendrucks von ei nem erfindungsgemäß mit thermolabilen Pulver behandelten Wandflussfilter und einem unbehandelten gleichen Filter, bei dem nach einer äquivalenten Beaufschlagung mit par tikulären Abgasbestandteilen sich der Abgasgegendruck um max. 10%, vorzugsweise max. 7% und besonders bevorzugt max. 5% erhöht, sollte nach einer gewissen Zeit des sachgemäßen Betriebs des Filters erfolgen. Der Filter hat dann schon mehrere Filterre generationen hinter sich und das applizierte Pulver sollte zu diesem Zeitpunkt sein Vo lumen bzw. seine Oberfläche durch Wärmeeinwirkung nicht mehr ändern. Die Filterre generationen können auch künstlich in entsprechenden Anlagen simuliert werden. Vor teilhafter Weise wird die Erhöhung des Abgasgegendrucks für den angegebenen Ver gleich nach 10 aktiven Rußregenerationen bestimmt. Hierbei wirken auf den Filter wäh rend jeder Regeneration Temperaturen von ca. 700 - 800 °C für 5 - 10 Minuten ein. Dies sollte ausreichen, dass Pulver in den Poren des Wandflussfilters maximal sintern zu las sen. Der hier zu veranschlagende Test geht vorteilhafterweise von 10 Filterregeneratio nen aus, die jeweils 10 Minuten dauern und bei denen der Filter einer Temperatur von mindestens 800°C für 5 Minuten ausgesetzt ist. Bei künstlich herbeigeführten Tests ist die Aschemenge daher entsprechend zu dimensionieren, damit ein derartiger Tempera turverlauf sichergestellt werden kann.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann der Filter vor der Beaufschlagung mit dem Pulver-Gas-Aerosol katalytisch beschichtet worden sein. Unter katalytischer Beschich tung wird vorliegend die Fähigkeit verstanden, schädlich Bestandteile des Abgases von Verbrennungsmotoren in weniger schädliche zu verwandeln. Insbesondere sind hier die Abgasbestandteile NOx, CO und HC sowie Partikel zu nennen. Diese katalytische Akti vität wird nach Maßgabe des Fachmanns durch eine Beschichtung des Wandflussfilters mit einem katalytisch aktiven Material bereitgestellt. Unter dem Begriff des Beschichtens wird demgemäß das Aufbringen von katalytisch aktiven Materialien auf den Wandfluss filter verstanden. Die Beschichtung übernimmt die eigentliche katalytische Funktion. Vorliegend erfolgt die Beschichtung durch das Aufbringen einer entsprechend wenig vis kosen wässrigen Suspension - auch Washcoat genannt - oder Lösung der katalytisch aktiven Komponenten auf den Wandflussfilter, siehe z. B. gemäß EP1789190B1. Nach dem Aufbringen der Suspension/Lösung wird der Wandflussfilter getrocknet und gege benenfalls bei erhöhter Temperatur kalziniert. Der katalytisch beschichtete Filter besitzt vorzugsweise eine Beladung von 20 g/l bis 200 g/l, vorzugsweise 30 g/l bis 150 g/l. Die geeignetste Beladungsmenge eines in der Wand beschichteten Filters hängt von seiner Zelldichte, seiner Wandstärke und der Porosität ab. Bei gängigen mittelporösen Filtern (<60% Porosität) mit z.B. 200 cpsi Zelldichte und 8 mil Wandstärke liegt die bevorzugte Beladung bei 20 g/l bis 50 g/l (bezogen auf das äußere Volumen des Filtersubstrats). Hochporöse Filter (>60% Porosität) mit z.B. 300 cpsi und 8 mil haben eine bevorzugte Beladungsmenge von 25 g/l bis 150 g/l besonders bevorzugt von 50 g/l bis 100 g/l.

Im Prinzip sind alle dem Fachmann für den Autoabgasbereich bekannten Beschichtun gen für die vorliegende Erfindung geeignet. Bevorzugt kann die katalytische Beschich tung des Filters ausgewählt sein aus der Gruppe bestehend aus Dreiwegkatalysator, SCR-Katalysator, Stickoxidspeicherkatalysator, Oxidationskatalysator, Rußzündbe schichtung. Hinsichtlich der einzelnen in Frage kommenden katalytischen Aktivitäten und deren Erklärung wird auf die Ausführungen in der WO2011151711A1 verwiesen. Besonders vorteilhaft besitzt dieser eine katalytisch aktive Beschichtung aufweisend mindestens einen metallionenausgetauschten Zeolithen, Cer/Zirkoniummischoxid, Alu miniumoxid und Palladium, Rhodium oder Platin oder Kombinationen dieser Edelme talle.

Ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Abgassystem aufweisend ei nen erfindungsgemäßen Wandflussfilter und mindestens ein weiteres Aggregat zur Min derung schädlicher Abgasbestandteile ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Oxi dationskatalysator, Dreiwegkatalysator, SCR-Katalysator, Kohlenwasserstofffalle und Ammoniaksperrkatalysator. Ganz besonders bevorzugt ist der Einsatz eines Abgassys tems, welches einen motornahen Dreiwegkatalysator und einen abstromseitig, ebenfalls motornah positionierten mit einer dreiwegkatalytischen Beschichtung versehenen erfin dungsgemäßen Wandflussfilter aufweist. Auch bevorzugt ist, wenn das Abgassystem nach dem motornahen Dreiwegkatalysator einen im Unterboden des Fahrzeugs befind lichen mit einer dreiwegkatalytischen Beschichtung versehenen erfindungsgemäßen Wandflussfilter aufweist. Sofern im Text von Unterboden (uf) die Rede ist, so bezieht sich dies im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung auf einen Bereich im Fahrzeug, bei dem der Katalysator im Abstand von 0,2 - 3,5 m, mehr bevorzugt 0,5 - 2 m und ganz besonders bevorzugt 0,7 - 1,5 m nach Ende des ersten motornahen Katalysators der wenigstens 2 Katalysa- toren, vorzugsweise unter der Fahrerkabine angebracht ist (Fig. 1).

Als motornah (cc) wird im Rahmen dieser Erfindung eine Anordnung des Katalysators in einem Abstand vom Abgasauslass der Zylinder des Motors von weniger als 120 cm, bevorzugt weniger als 100 cm und ganz besonders bevorzugt weniger als 50 cm be zeichnet. Bevorzugt ist der motornahe Katalysator direkt nach der Zusammenführung der Abgaskrümmer in die Abgasleitung angeordnet.

Die Erfindung wird in den nachstehenden Beispielen näher erläutert.

Nicht erfindungsgemäßes Vergleichsbeispiel VGPF1 :

Mit Lanthanoxid stabilisiertes Aluminiumoxid wurde zusammen mit einer ersten Sauer stoffspeicherkomponente, die 40 Gew.-% Ceroxid, Zirkonoxid, Lanthanoxid und Prase odymoxid umfasste, und einer zweiten Sauerstoffspeicher-komponente, die 24 Gew.-% Ceroxid, Zirkonoxid, Lanthanoxid und Yttriumoxid umfasste, in Wasser suspendiert. Beide Sauerstoffspeicherkomponenten wurden zu gleichen Teilen eingesetzt. Das Ge wichtsverhältnis von Aluminiumoxid und Sauerstoffspeicherkomponente betrug 30:70. Die so erhaltene Suspension wurde anschließend unter ständigem Rühren mit einer Palladiumnitrat-Lösung und einer Rhodium-nitrat-Lösung versetzt. Die resultierende Be schichtungssuspension wurde direkt zur Beschichtung eines handelsüblichen Wand flussfiltersubstrats eingesetzt, wobei die Beschichtung über 100% der Substratlänge in die poröse Filterwand eingebracht wurde. Die Gesamtbeladung dieses Filters betrug 75 g/l, die Gesamtedelmetallbeladung 1 ,986 g/l mit einem Verhältnis von Palladium zu Rho dium von 5 : 1. Der so erhaltene beschichtete Filter wurde getrocknet und anschließend kalziniert. Er wird nachstehend als VGPF1 bezeichnet.

Erfindungsgemäßes Vergleichsbeispiel GPF1 :

Mit Lanthanoxid stabilisiertes Aluminiumoxid wurde zusammen mit einer ersten Sauer stoffspeicherkomponente, die 40 Gew.-% Ceroxid, Zirkonoxid, Lanthanoxid und Prase odymoxid umfasste, und einer zweiten Sauerstoffspeicher-komponente, die 24 Gew.-% Ceroxid, Zirkonoxid, Lanthanoxid und Yttriumoxid umfasste, in Wasser suspendiert. Beide Sauerstoffspeicherkomponenten wurden zu gleichen Teilen eingesetzt. Das Ge wichtsverhältnis von Aluminiumoxid und Sauerstoffspeicherkomponente betrug 30:70. Die so erhaltene Suspension wurde anschließend unter ständigem Rühren mit einer Palladiumnitrat-Lösung und einer Rhodium-nitrat-Lösung versetzt. Die resultierende Be schichtungssuspension wurde direkt zur Beschichtung eines handelsüblichen Wand flussfiltersubstrats eingesetzt, wobei die Beschichtung über 100% der Substratlänge in die poröse Filterwand eingebracht wurde. Die Gesamtbeladung dieses Filters betrug 75 g/l, die Gesamtedelmetallbeladung 1 ,986 g/l mit einem Verhältnis von Palladium zu Rho dium von 5 : 1. Der so erhaltene beschichtete Filter wurde getrocknet und anschließend kalziniert. Anschließend wurde dieser Filter mit einem Aerosol (Pulver-Gas-Gemisch) beschichtet, bei dem 7 g/l Aluminiumoxid auf dem Filter abgeschieden wurden. Dieser Filter wird im Folgenden als GPF1 bezeichnet.

Anschließend wurden der VGPFl und der GPFl bezüglich ihrer physikalischen Eigen schaften Filtrationseffizienz und Gegendruckverhalten charakterisiert. Zunächst wurden die beiden Filter am Kaltgasprüfstand bei einem Volumenstrom von 600 m ³ /h bezüglich des Gegendrucks vermessen. Dabei wies der Filter VGPF1 ein Druckverlust von 36,4 mbar auf, während der erfindungsgemäße Filter GPF1 einen entsprechenden höheren Gegendruck von 42 mbar aufwies. Dieser Unterschied entspricht einer Erhöhung des Gegendrucks von GPF1 gegenüber VGPF1 von 15%, was auf die Abscheidung des Alu miniumoxids zurückzuführen ist. Anschließend wurden die beiden Filter am Motorprüf stand bezüglich ihrer Filtrationsleistung untersucht. Hierzu wurden die Filter in Motorna her Position, abströmseitig eines herkömmlichen Dreiwegekatalysator, in den Abgas strang eingebaut und im sogenannten WLTP Zyklus zwischen zwei Partikelzählern ver messen. Hierbei zeigte der Filter VGPF1 eine Filtrationseffizienz von 60% während der erfindungsgemäße Filter, aufgrund der filtrationseffizienzerhöhenden Beschichtung, eine Filtrationseffizienz von 76% aufwies.

Im weiteren Verlauf wurde der Filter GPF1 für 10h bei 1100°C unter Luftatmosphäre getempert und anschließend erneut vermessen. Dabei zeigte sich, dass der Filter nach der Temperaturexposition am Kaltgasprüfstand, bei dem selben Volumenstrom wie zu vor, einen Gegendruck von nur noch 37,1 mbar aufwies. Dies entspricht einer Gegen druckerhöhung gegenüber dem VGPF1 von lediglich 2%. Obwohl sich der Gegendruck des Filters nach der Temperaturbehandlung verringert hat, weist der Filter weiterhin eine unverändert hohe Filtrationsleistung auf. Somit ist diese Methode bestens dafür geeignet Filter bereitzustellen, die eine initial erhöhte Filtrationsleistung aufweisen und diese auch im Dauerbetrieb beibehalten und die zugleich im laufenden Betrieb einen immer kleiner werdenden Gegendruck, durch die Sinterung des Filtrationseffizienzmaterials, aufwei sen.