[发明专利]用蜂窝式过滤器过滤汽油直接喷射发动机废料

说明书

技术领域

本发明涉及汽油直接喷射发动机废料的过滤。

背景技术

已知使用不同类型的陶瓷过滤器从柴油发动机废料中去除颗粒物质。通常称为“蜂窝”的过滤器具有从入口端到出口端延伸过滤器的长度的轴向小区。小区通过多孔壁界定和分隔。小区以一定图案插塞，迫使进入过滤器的废料在其离开过滤器之前传送通过小区壁。颗粒物质被小区壁捕获。

在传统地主要是进气口燃料喷射(PFI)型的汽油发动机中使用这些颗粒过滤器很不常见。当适当地操作时，PFI发动机产生极少颗粒物质，并且因此几乎不需要颗粒过滤器。但是，较新类型的汽油发动机，所谓的汽油直接喷射(GDI)发动机在较常规的进气口燃料喷射(PFI)发动机付费的情况下获得市场份额。在例如空载期间、当在恒定速度下或在低加速度下操作时和/或当下坡行进时遇到的轻负载条件下，GDI发动机具有优于PFI发动机的优势。在这些条件下，GDI发动机可以在比PFI发动机简洁的条件下操作。这潜在地提供燃料经济性的改进和在短暂加速和减速期间的较好性能。

GDI发动机的问题是其倾向于产生比PFI发动机多的颗粒排放物。许多管辖区的汽车排放标准要求大部分这些排放物从发动机废料中去除。如同柴油发动机，这可以通过传送废料通过陶瓷过滤器来实现。但是，经设计用于处理柴油废料的陶瓷过滤器在GDI系统中运行不良。对此的原因是GDI发动机在与柴油发动机相比极不同的条件下操作。特定问题是在过滤器中所见的压降。在极高压缩比率和因此较高压力下操作的柴油发动机可以承受这些压降而无明显性能损失。但是，GDI发动机在较低压缩比率和较低压力下操作。在颗粒过滤器中的压降可以对GDI发动机性能具有明显影响，其降低功率输出且增加燃料消耗。

另一个重要差异是与在柴油发动机中相比，较少粒子在GDI发动机中形成，并且那些粒子倾向于显著较小(并且因此更难以过滤)。在柴油机颗粒过滤器的情况下，所见的最有效的过滤不是用干净过滤器，而是用已经操作一段时间并且已经积聚“烟灰块”的过滤器。GDI过滤器不倾向于积聚许多烟灰块，并且因此需要在没有受益于烟灰块的情况下有效去除GDI发动机产生的极小颗粒。有人想要在任何情况下避免在GDI发动机过滤器中形成厚烟灰块以避免增加背压。

因此，需要在低压降下高效操作以从GDI发动机废料中有效去除颗粒物质的颗粒过滤器。

发明内容

本发明是一种从汽油直接喷射(GDI)发动机的废气中去除颗粒物质的方法，其包含将含颗粒的废气引入到含有通过交叉多孔壁界定的多个轴向延伸小区的陶瓷蜂窝的入口端中，传送所述废气通过至少一个所述多孔壁以在所述多孔壁中截获所述颗粒物质，并且然后从所述陶瓷蜂窝的出口端排放所述废气，其中：

所述陶瓷蜂窝的所述多孔壁的壁厚是150μm到750μm，所述蜂窝的有效渗透率是至少0.8×10^-12m²并且所述陶瓷蜂窝每平方米横截面积含有45,000到230,000个小区。

在某些实施例中，陶瓷蜂窝的特征在于具有如以下阐述所测定的小于2×10⁷m^-1的粘性阻力(R_v)。

具体实施方式

出人意料地，高渗透率过滤器在从GDI发动机废料中去除颗粒物质时保持高效，同时在发动机的有效操作所需的低压降下操作。

出于本发明的目的，汽油直接喷射(GDI)发动机是内燃发动机，其中使用火花点燃系统点燃燃料(汽油或含汽油的混合物)，并且其中燃料在与空气混合之前以液滴形式直接喷射到气缸中并且在气缸内变为与空气混合。GDI发动机不同于进气口燃料喷射(PFI)发动机，部分因为在PFI发动机中燃料与空气在引入到气缸中之前混合。相信直接引入燃料液滴相对于PFI发动机促成GDI发动机中所见的颗粒排放物增加。

GDI发动机不同于柴油发动机，部分因为GDI发动机中的燃料-空气混合物在正常操作期间是火花点燃的。

GDI发动机可以是单气缸或多气缸。多气缸发动机可以具有2个或2个以上气缸，典型地4个到16个气缸并且为了汽车用途，最典型地将含有4个到12个或4个、6个或8个气缸。GDI发动机可以是二冲程或四冲程发动机。