[发明专利]用于汽油发动机的排气后处理装置和方法

说明书

相关申请

本申请要求2011年6月1日提交的申请号为102011050788.4的德国专利申请的优先权，其全部内容包含在此以供参考。

技术领域

本公开涉及用于汽油发动机的排气后处理装置，以及用于汽油发动机的排气后处理方法。

背景技术

内燃机在燃烧过程期间产生碳烟。柴油发动机以此著称，并导致发展用于柴油发动机的相应碳烟过滤器和排气后处理系统。然而，火花点火的内燃机，特别是直接注油的汽油发动机，在运行期间产生碳烟颗粒，其可与排气一起进入周围空气。即使汽油发动机中产生的碳烟颗粒量通常少于柴油发动机，但是期望防止或至少降低碳烟颗粒的排放，并且防止或至少降低因此产生的大气污染。

能够通过颗粒过滤器从排气中清除碳烟颗粒。该颗粒过滤器可为额外组件部分，其具有相应的空间需求和额外成本。因此，有利的是，将颗粒过滤器的功能和用于排气后处理的其他组件结合。

从EP 1 055 805B1已知，在柴油发动机的情况下，为了在多个连续方法阶段，在碳烟过滤元件中分离碳烟，过滤元件具有用于将排气中所含的一氧化氮氧化为二氧化氮的催化剂涂层。根据EP 2273079A1，排气后处理装置装备有插入件，其在流入侧部分中作为氧化催化剂，以及在流出侧部分中作为颗粒过滤器形成。在WO 2008/107423A1中，公开了具有由陶瓷材料形成的过滤器主体的柴油颗粒过滤器，其在过滤器部分用于使排气流经的平面和多孔过滤器壁，并且除了过滤器部分之外，其还包含催化剂部分，后者具有氧化催化剂涂层或NO_x存储涂层。

在汽油发动机中，已知结合相应的颗粒过滤器（汽油颗粒过滤器GPF）的功能和通常在汽油发动机中任何情况下都在排气系统中提供的三元催化剂（TWC）的功能。然而，通过将三元催化剂的催化活性物质应用于颗粒过滤器的排气管路的过滤器壁，颗粒过滤器对排气通流造成的阻力以及因而排气反压力将会显著上升。与传统的三元催化剂形成对比，因此将催化活性物质引入颗粒过滤器的多孔过滤器壁，因而降低压力损失，并且因此降低排气反压力。

然而，本文的发明人已意识到上述方法的一些问题。例如，已发现，与传统的三元催化剂（TWC）相比，颗粒过滤器（GPF）的过滤器壁中的催化涂层的插入件导致开始行为减弱。特别地，需要较长的时间，直到实现排气污染物转换的充分催化效果，因此，具有该过滤器的汽车排放的污染物，特别是碳氢化合物，大体上会增加。可能通过加热排气后处理装置提高开始行为，例如通过增加排气焓或通过电加热，然而，结果是燃料消耗也将增加。通过增加催化器物质的贵金属含量可能改善开始行为，但这将增加成本。

发明内容

因此，提供实施例以至少部分地解决上述问题。在一个实例中，用于汽油发动机的排气后处理装置包含具有多孔过滤器壁的过滤器主体，排气通过多孔过滤器壁流动从而清除碳烟，多孔过滤器壁包含第一催化剂材料，并且在过滤器壁的部分区域具有第二催化剂材料涂层。

通过该方式，可以通过多孔过滤器壁从排气中清除颗粒物质。进一步，包含在过滤器壁中的催化剂材料以及涂层该壁可以起到转换排气中的排放物的作用。通过结合颗粒过滤器和催化剂材料，可以提供单排气后处理装置而非单独的催化剂和颗粒过滤器，降低发动机包装空间。通过仅涂层滤器壁的部分区域，可实现快速催化起燃，而不过度提高排气回压，因而避免燃料经济性的不利影响。

当单独地或结合附图时，根据下面的详细说明将更容易地理解本发明的以上优点和其他优点和特征。

应理解，提供以上摘要是为了以简化的形式引入将在详细说明书中进一步描述的概念选择。无意识别所要求的主旨的关键或实质特征，本发明的保护范围是由详细说明书后的权利要求唯一限定的。此外，要求的主旨并不限于解决以上提出的任何缺点和本公开的任何部分中的实施。

附图说明

图1A-1D示出根据现有技术的催化剂和颗粒过滤器的不同实施例（图1A-1C）和根据本公开的排气后处理装置过滤器主体的实施例（图1D）的比较，每种情况下都为示意性横截面图的形式。

图2示出根据本公开的排气后处理装置的过滤器主体的进一步实施例的部分切除透视图。

图3示出多汽缸发动机的单汽缸的示意图。

图4示出根据本公开实施例，用于操作具有排气装置的发动机的方法的流程图。

具体实施方式