[发明专利]汽油颗粒物过滤器

说明书

本发明提供一种用于汽油发动机的排气处理系统的颗粒物过滤器，该过滤器具有入口侧和出口侧，其中至少该入口侧负载有合成灰。

技术领域

本发明涉及一种颗粒物过滤器，特别是用于在汽油发动机的排气处理系统的颗粒物过滤器。该颗粒物过滤器提供低背压和高新鲜过滤效率的有利组合。

背景技术

汽油发动机产生含有烃、一氧化碳和氮氧化物连同颗粒物的燃烧废气流。已知用三元转化催化剂组合物处理气体，并且已知在颗粒物捕集阱如烟灰过滤器中回收颗粒物。

与柴油贫燃发动机产生的颗粒物相比，汽油发动机产生的颗粒物往往更精细且水平更低。这是由于与汽油发动机相比，柴油发动机的不同燃烧条件。例如，汽油发动机的运行温度高于柴油发动机。而且，与柴油发动机相比，所得烃组分在汽油发动机的排放物方面不同。

原始设备制造商(OEM)，即车辆制造商，要求汽油颗粒物过滤器(GPF)具有高新鲜过滤效率和低背压。但是，因为汽油发动机很少有发动机排出的颗粒物质，所以在测试前，后处理系统的预调节过程中不产生烟灰饼。该烟灰饼至少部分地为柴油机颗粒物过滤器的高过滤效率负责，并且对于柴油发动机，会在10-20km的行驶中形成有效的烟灰饼。由于使用汽油发动机通常无法实现这种效果，所以通过使用较高的载体涂层(washcoat)负载量来满足目标新鲜过滤效率，并且这增加了跨过部件的压降。

这种考虑仅适用于新鲜部件，以满足OEM的生产线末端测试的要求。随着车辆积累里程，GPF由于灰分(燃烧副产物)的积累而增加其过滤效率。因此，在GPF的大部分使用寿命期间，它被过度工程化来用于过滤效率，并且GPF具有比其大部分寿命期间所需更高的压降，从而降低了发动机的潜在性能特征。

WO2014162140(A1)涉及一种用于从废气过滤颗粒物质的催化型过滤器，该废气包含一种或多种催化剂毒物并且从强制点火内燃发动机排出，该过滤器包含具有总基底长度并具有入口表面和出口表面的多孔基材，其中该入口表面通过含有第一平均孔径的孔的多孔结构与该出口表面隔开，其中该多孔基材涂覆有包含多个固体颗粒的载体涂层，其中经载体涂覆的多孔基材的多孔结构含有第二平均孔径的孔，其中第二平均孔径小于第一平均孔径，该载体涂层轴向布置在该多孔基材上作为第一区和第二区，第一区包含小于总基材长度的第一基材长度的入口表面，第二区包含小于在基材长度的第二基材长度的出口表面，其中第一区中的基材长度和第二区中的基材长度之和100％，其中至少第二区的载体涂层是包含负载在高表面积氧化物上的一种或多种贵金属，和储氧组分的三元催化剂载体涂层，其中：(i)第一区中的载体涂层的比表面积第二区；或者(ii)第一区中的载体涂层负载量和载体涂层的比表面积第二区。

期望提供一种改进的颗粒物过滤器和/或解决与现有技术相关的至少一些问题，或者至少提供一种商业上有用的替代方案。

发明内容

根据第一方面，提供一种用于汽油发动机的排气处理系统的颗粒物过滤器，该过滤器具有入口侧和出口侧，其中至少入口侧负载有合成灰。

现在将进一步描述本发明。在以下段落中，更详细地定义了本发明的不同方面。除非明确地相反指出，否则如此定义的每个方面可以与任何其他方面组合。特别地，任何被指示为优选或有利的特征可以与被指示为优选或有利的任何其他特征组合。

颗粒物过滤器典型地由多孔基材形成。多孔基材可包括陶瓷材料，例如堇青石、碳化硅、氮化硅、氧化锆、莫来石、锂辉石、氧化铝-二氧化硅-氧化镁、硅酸锆和/或钛酸铝，典型地为堇青石或碳化硅。多孔基材可以是典型地用于汽油发动机的排气处理系统的多孔基材。

多孔基材可以呈现常规的蜂窝结构。过滤器可以采用常规的“流通式过滤器”的形式。可选地，过滤器可以采用常规的的“壁流式过滤器”(WFF)的形式。这种过滤器在本领域中是已知的。

颗粒物过滤器优选是壁流式过滤器。壁流式过滤器通过迫使废气流(包含颗粒物质)通过由多孔材料形成的壁来工作。