[發明專利]用于車輛正點火內燃發動機的排氣系統

在審

• 申請號: 201910124626.6
• 申請日: 2010-12-23
• 公開（公告）號: CN110030064A
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: L·C·阿爾諾;R·J·布里斯利;N·R·科林斯;D·R·格林威爾;C·G·莫爾岡
• 申請（專利權）人: 約翰遜馬西有限公司
• 主分類號: F01N3/10
• 分類號: F01N3/10;F01N3/035;F01N13/00;B01J37/02;B01J23/46;B01D53/94;B01J29/06;B01J29/08;B01J29/12;B01J29/14;B01J29/16;B01J29/40;B01J29/44
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 汪宇偉

一種用于車輛正點火內燃發動機(12)的排氣系統(10)包含用于過濾來自發動機排放的廢氣的顆粒物質的過濾器(20)，所述過濾器包含具有入口表面和出口表面的多孔基材，其中所述入口表面與出口表面通過含有具有第一平均孔尺寸的孔的多孔結構分隔，其中所述多孔基材涂有包含多個固體顆粒的三路催化劑載體涂層，其中所述載體涂布的多孔基材的多孔結構含有具有第二平均孔尺寸的孔，并且其中第二平均孔尺寸小于第一平均孔尺寸，并且三路催化劑載體涂層布置在位于過濾器上游的單獨的基材整料(18)上，其中在上游基材整料上的三路催化劑載體涂層的質量小于等于在排氣系統中的三路催化劑載體涂層總質量的75％。

本申請是申請日為2010年12月23日、申請號為201080064672.9、發明名稱為“用于車輛正點火內燃發動機的排氣系統”的發明專利申請的分案申請。

本發明涉及一種用于處理在來自車輛正點火內燃發動機的廢氣中的顆粒物質(PM)的排氣系統，特別用于化學計量操作的正點火發動機，但是也適用于貧燃燒正點火發動機，所述系統包含用于處理PM的過濾器。

正點火發動機使用火花點火引起烴和空氣混合物燃燒。與之對比，壓縮點火發動機通過將烴噴射至壓縮空氣中引起烴燃燒。正點火發動機可通過汽油燃料、與充氧物(包括甲醇和/或乙醇)共混的汽油燃料、液體石油氣或壓縮天然氣供應燃料。

三路催化劑(TWC)通常含有一種或多種鉑族金屬，特別是選自鉑、鈀和銠的那些。

TWC旨在催化三個同時的反應：(i)一氧化碳氧化為二氧化碳，(ii)未燃燒的烴氧化為二氧化碳和水；和(iii)氮氧化物還原為氮和氧。它們不設計用于從貧廢氣吸附NO_x。當TWC接受來自在或大致在化學計量點運轉的發動機的廢氣時，反應(i)-(iii)(含)最有效地發生。如本領域公知的，當在正點火(例如，火花-點火)內燃發動機中燃燒汽油燃料時，排放的一氧化碳(CO)、未燃燒的烴(HC)和氮氧化物(NO_x)的量主要受燃燒氣缸中空氣與燃料比率的影響。具有化學計量平衡的組成的廢氣為其中氧化氣體(NO_x和O₂)和還原氣體(HC和CO)的濃度實質上匹配的廢氣。產生這種化學計量平衡的廢氣組成的空氣與燃料比率通常給定為14.7:1。

理論上，應該可能實現在化學計量平衡的廢氣組成中O₂、NO_x、CO和HC完全轉化為CO₂、H₂O和N₂(和殘余的O₂)，并且這是TWC的責任。因此，理想地，發動機的操作方式應使得燃燒混合物的空氣與燃料比率產生化學計量平衡的廢氣組成。

在廢氣的氧化氣體和還原氣體之間限定組成平衡的一種方式為廢氣的λ(λ)值，其可如下根據方程式(1)來限定：

實際的發動機空氣與燃料比率/化學計量發動機空氣與燃料比率，(1)

其中λ值為1代表化學計量平衡的(或化學計量)廢氣組成，其中λ值>1代表過量的O₂和NO_x，并且該組成描述為“貧”，并且其中λ值<1代表過量的HC和CO，并且該組成描述為“富”。本領域還常將發動機操作時的空氣與燃料比率稱為“化學計量”、“貧”或“富”，這取決于空氣與燃料比率產生的廢氣組成，因此，取決于化學計量操作的汽油發動機或貧燃燒的汽油發動機。

應理解的是，當廢氣組成為貧化學計量時，使用TWC將NO_x還原為N₂不太有效。同樣，當廢氣組成為富時，TWC不太能氧化CO和HC。因此，挑戰在于保持流動進入TWC的廢氣的組成盡可能接近化學計量組成。