[發明專利]用于汽油發動機的排氣后處理裝置和方法

在審

• 申請號: 201210180031.0
• 申請日: 2012-06-01
• 公開（公告）號: CN102808677A
• 公開（公告）日: 2012-12-05
• 發明（設計）人: M·K·施普林格;H·H·魯蘭德;T·洛倫茨
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F01N3/035
• 分類號: F01N3/035
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

相關申請

本申請要求2011年6月1日提交的申請號為102011050788.4的德國專利申請的優先權，其全部內容包含在此以供參考。

技術領域

本公開涉及用于汽油發動機的排氣后處理裝置，以及用于汽油發動機的排氣后處理方法。

背景技術

內燃機在燃燒過程期間產生碳煙。柴油發動機以此著稱，并導致發展用于柴油發動機的相應碳煙過濾器和排氣后處理系統。然而，火花點火的內燃機，特別是直接注油的汽油發動機，在運行期間產生碳煙顆粒，其可與排氣一起進入周圍空氣。即使汽油發動機中產生的碳煙顆粒量通常少于柴油發動機，但是期望防止或至少降低碳煙顆粒的排放，并且防止或至少降低因此產生的大氣污染。

能夠通過顆粒過濾器從排氣中清除碳煙顆粒。該顆粒過濾器可為額外組件部分，其具有相應的空間需求和額外成本。因此，有利的是，將顆粒過濾器的功能和用于排氣后處理的其他組件結合。

從EP?1?055?805B1已知，在柴油發動機的情況下，為了在多個連續方法階段，在碳煙過濾元件中分離碳煙，過濾元件具有用于將排氣中所含的一氧化氮氧化為二氧化氮的催化劑涂層。根據EP?2273079A1，排氣后處理裝置裝備有插入件，其在流入側部分中作為氧化催化劑，以及在流出側部分中作為顆粒過濾器形成。在WO?2008/107423A1中，公開了具有由陶瓷材料形成的過濾器主體的柴油顆粒過濾器，其在過濾器部分用于使排氣流經的平面和多孔過濾器壁，并且除了過濾器部分之外，其還包含催化劑部分，后者具有氧化催化劑涂層或NO_x存儲涂層。

在汽油發動機中，已知結合相應的顆粒過濾器（汽油顆粒過濾器GPF）的功能和通常在汽油發動機中任何情況下都在排氣系統中提供的三元催化劑（TWC）的功能。然而，通過將三元催化劑的催化活性物質應用于顆粒過濾器的排氣管路的過濾器壁，顆粒過濾器對排氣通流造成的阻力以及因而排氣反壓力將會顯著上升。與傳統的三元催化劑形成對比，因此將催化活性物質引入顆粒過濾器的多孔過濾器壁，因而降低壓力損失，并且因此降低排氣反壓力。

然而，本文的發明人已意識到上述方法的一些問題。例如，已發現，與傳統的三元催化劑（TWC）相比，顆粒過濾器（GPF）的過濾器壁中的催化涂層的插入件導致開始行為減弱。特別地，需要較長的時間，直到實現排氣污染物轉換的充分催化效果，因此，具有該過濾器的汽車排放的污染物，特別是碳氫化合物，大體上會增加。可能通過加熱排氣后處理裝置提高開始行為，例如通過增加排氣焓或通過電加熱，然而，結果是燃料消耗也將增加。通過增加催化器物質的貴金屬含量可能改善開始行為，但這將增加成本。

發明內容

因此，提供實施例以至少部分地解決上述問題。在一個實例中，用于汽油發動機的排氣后處理裝置包含具有多孔過濾器壁的過濾器主體，排氣通過多孔過濾器壁流動從而清除碳煙，多孔過濾器壁包含第一催化劑材料，并且在過濾器壁的部分區域具有第二催化劑材料涂層。

通過該方式，可以通過多孔過濾器壁從排氣中清除顆粒物質。進一步，包含在過濾器壁中的催化劑材料以及涂層該壁可以起到轉換排氣中的排放物的作用。通過結合顆粒過濾器和催化劑材料，可以提供單排氣后處理裝置而非單獨的催化劑和顆粒過濾器，降低發動機包裝空間。通過僅涂層濾器壁的部分區域，可實現快速催化起燃，而不過度提高排氣回壓，因而避免燃料經濟性的不利影響。

當單獨地或結合附圖時，根據下面的詳細說明將更容易地理解本發明的以上優點和其他優點和特征。

應理解，提供以上摘要是為了以簡化的形式引入將在詳細說明書中進一步描述的概念選擇。無意識別所要求的主旨的關鍵或實質特征，本發明的保護范圍是由詳細說明書后的權利要求唯一限定的。此外，要求的主旨并不限于解決以上提出的任何缺點和本公開的任何部分中的實施。

附圖說明

圖1A-1D示出根據現有技術的催化劑和顆粒過濾器的不同實施例（圖1A-1C）和根據本公開的排氣后處理裝置過濾器主體的實施例（圖1D）的比較，每種情況下都為示意性橫截面圖的形式。

圖2示出根據本公開的排氣后處理裝置的過濾器主體的進一步實施例的部分切除透視圖。

圖3示出多汽缸發動機的單汽缸的示意圖。

圖4示出根據本公開實施例，用于操作具有排氣裝置的發動機的方法的流程圖。

具體實施方式