生产奥托发动机排气系统的颗粒过滤器的至少一个灰烬形成物的方法

摘要

本发明涉及一种用于从多层夹板生产奥托发动机或柴油发动机的排气系统的颗粒过滤器的至少一个灰烬形成物(1)的方法，该灰烬形成物包含形成灰烬的组分(2)，该方法具有以下特征：‑提供夹板的条形的中间层(3)并且向中间层(3)中引入多个容纳孔(6)，‑提供夹板的条形的底层(4)并且将该底层(4)与中间层(3)永久连接，‑用形成灰烬的组分(2)填充中间层(3)的容纳孔(6)，‑提供夹板的条形的顶层(5)并且将该顶层(5)与中间层(3)永久连接，‑从夹板中冲压出至少一个灰烬形成物(1)，并且‑向灰烬形成物(1)的不存在形成灰烬的组分(2)的区域中引入多个流通开口(7)。

权利要求

1.一种用于从多层夹板生产奥托发动机或柴油发动机的排气系统的颗粒过滤器的至少一个灰烬形成物(1)的方法，该灰烬形成物包含形成灰烬的组分，该方法具有以下特征：‑提供夹板的条形的中间层(3)并且向中间层(3)中引入多个容纳孔(6)，‑提供夹板的条形的底层(4)并且将底层(4)与中间层(3)永久连接，‑用形成灰烬的组分(2)填充中间层(3)的容纳孔(6)，‑提供夹板的条形的顶层(5)并且将顶层(5)与中间层(3)永久连接，‑从夹板中冲压出至少一个灰烬形成物(1)，并且‑向灰烬形成物(1)的不存在形成灰烬的组分(2)的区域中引入多个流通开口(7)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，由纸来提供所述中间层(3)。

3.根据权利要求1或2之一所述的方法，其特征在于，由纸来提供底层(4)。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，由纸来提供顶层(5)。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将底层(4)和顶层(5)通过粘合与中间层(3)连接。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过冲压在中间层(3)中形成容纳孔(6)。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过冲压在至少一个灰烬形成物(1)中形成流通开口(7)。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，至少一个灰烬形成物(1)以这样的轮廓从夹板中被冲压出，即，使得该灰烬形成物(1)能够用作在排气系统的被提供用于引导排气经过的两个部件之间的间隔元件。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，至少一个灰烬形成物(1)以环形的或圆形的轮廓从夹板中被冲压出。

10.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，多个灰烬形成物(1)从夹板中被冲压出。

11.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述纸构造成纸板。

说明书

生产奥托发动机排气系统的颗粒过滤器的至少一个灰烬形成

物的方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种用于生产奥托发动机或柴油发动机的排气系统的颗粒过滤器的至少一个灰烬形成物的方法。

背景技术

[0002] 现行的降低油耗的法定要求及同时更为严格的颗粒限值(质量和数量)越来越对内燃机的研发构成挑战。在所要求的边界条件下遵守未来的颗粒限值将会构成未来对降低
油耗的阻碍。这导致未来几乎所有内燃机都必须配备颗粒过滤器，这就像目前已在柴油发
动机中所做的那样。

[0003] 由燃烧产生的碳黑沉积在颗粒过滤器中，并通过过滤器的针对性的再生被转化为气态成分。此外，在过滤器中永久地保留了源自于发动机油添加剂和/或燃料添加剂的灰烬
成分。当前使用的颗粒过滤器具有两种过滤功能。在此，一方面是深层过滤且另一方面是表
面过滤。在深层过滤时，颗粒被沉积在颗粒过滤器的壁内。在表面过滤时，过滤发生在过滤
器表面。随着运行时间推移，颗粒过滤器越来越多地从深层过滤器转为表面过滤器。深层过
滤牵涉到大的压力升高，因为在此情况下排气的渗透性受到特别不利的影响。如果壁中的
孔在很大程度上被碳黑占据，则碳黑随后尤其沉积在该壁上。表面过滤引起比在深层过滤
时更低的缓和的压力升高。现在如果碳黑在过滤器内被再生，则压力以具有滞后行为的方
式减小，也就是说，在第一阶段中具有大的压力降低，并且随后是缓和的压力降低。

[0004] 不同于碳黑，灰烬总是在颗粒过滤器中沉积在壁上而不是壁中。由此，原理上且不可逆地阻止了对碳黑的深层过滤，因为碳黑不能穿过灰烬层。对于伴随碳黑积存增多的压
力升高而言，这意味着在整个范围内出现无滞后性的线性关联。通过背压测量确定碳黑负
载的品质由此得以显著改善，由此可以更有针对性地且更油耗优化地控制碳黑再生利用策
略。

[0005] 已知的是，在生产奥托发动机的配备有颗粒过滤器的排气系统时，在两个设置用于引导排气的部件之间安排有灰烬形成物，该灰烬形成物包括形成灰烬的组分或灰烬。此
外，该灰烬形成物还作为间隔元件起作用，以便排气系统的这些部件相对于彼此定位。在用
被安排在其间的灰烬形成物对该至少两个部件进行定位之后，这些部件永久地相互连接。
随后在对排气系统第一次加热时进行灰烬形成物的燃烧。由此释放形成灰烬的组分并且沉
积在颗粒过滤器上。因此，灰烬形成物不只适合承担在加工过程中确保排气系统的这些部
件相互正确就位的功能并且尤其也使其遵守所需要的相互间距。因为该灰烬形成物包括形
成灰烬的组分，在排气系统第一次加热时燃烧该灰烬形成物，使形成灰烬的组分得到释放
且沉积在颗粒过滤器上。

发明内容

[0006] 本发明的目的是，提供一种用于生产奥托发动机或柴油发动机的排气系统的颗粒过滤器的至少一个灰烬形成物的方法，该方法允许以一种特别简单且成本有效的方式生产
至少一个灰烬形成物。

[0007] 这个目的通过根据本发明的用于生产至少一个灰烬形成物的方法来实现。

[0008] 根据本发明的用于从多层夹板(Wafer)生产奥托发动机或柴油发动机的排气系统的颗粒过滤器的至少一个灰烬形成物的方法，该灰烬形成物包含形成灰烬的组分或灰烬组
分或灰烬，该方法具有以下特征：

[0009] ‑提供夹板的条形的中间层并且向中间层中引入多个容纳孔，

[0010] ‑提供夹板的条形的底层并且将底层与中间层永久连接，

[0011] ‑使用形成灰烬的组分或灰烬组分填充中间层的容纳孔，

[0012] ‑提供夹板的条形的顶层并且将顶层与中间层永久连接，

[0013] ‑从夹板冲压出至少一个灰烬形成物，并且

[0014] ‑向灰烬形成物的不存在形成灰烬的组分的区域中引入多个流通开口。

[0015] 根据本发明的方法允许特别简单且成本有效的生产至少一个灰烬形成物。例如，该借助根据本发明的方法生产的灰烬形成物可以布置在奥托发动机/柴油发动机的排气系
统的颗粒过滤器的入口或在排气系统的催化器的出口或入口。替代性的，该灰烬形成物同
样可以布置在颗粒过滤器和排气系统的催化器之间。在第一次加热排气系统时，该灰烬形
成物的形成灰烬的组分或灰烬组分得到释放且被沉积在颗粒过滤器上。如果灰烬形成物直
接被安排在颗粒过滤器的前方，则在灰烬形成物中包含的形成灰烬的组分可以在其释放时
仅作用于颗粒过滤器，使得不涉及其他的发动机部件。该灰烬层尤其可以作为滤饼施加在
颗粒过滤器的通道壁的表面上。一个特别的优点在于，该颗粒过滤器在第一次加热排气系
统的之后已经达到其完全的过滤率。在燃烧灰烬层之后形成的形成灰烬的组分或灰烬组分
优选由以下元素组成，这些元素在随后运行中无法通过氧化或者通常的分离再次被去除。
这些元素例如为Ca、Mg、P、Zn、MgO、Al2O3以及CaO。

[0016] 在一个优选的实施方式中提出，由纸或纸板来提供中间层。已经表明，制成灰烬形成物的中间层的纸或纸板特别好的适合于容纳形成灰烬的组分。底层可以优选地由纸或纸
板提供。此外，当顶层由纸或纸板提供时也是有利的。所述由纸或纸板制成的条形的层的突
出之处在于其出色的燃烧特性以及简单且成本有效的生产。因此，由纸或纸板制成的层可
以十分简单的剪裁。替代性地也可行的是，所述层的至少一层由塑料制成。

[0017] 为了可以特别简单地将这三个层永久地连接，在一个特别优选的实施方式中提出，通过粘合将底层和顶层与中间层连接。

[0018] 在一个优选的实施方式中可以提出，通过冲压在中间层中形成容纳孔。这允许在中间层中特别简单地制造容纳孔以用于填充形成灰烬的组分。原理上，容纳孔的形状可以
任意选择。例如可以想到，正圆形的，长椭圆形的或同样多边形的容纳孔。

[0019] 在一个特别优选的实施方式中提出，通过冲压在至少一个灰烬形成物中形成流通开口。所述流通开口可以通过冲压特别简单的制成。原理上，流通开口的形状可以任意选
择。例如可以想到，正圆形的、长椭圆形的或还有多边形的流通开口。

[0020] 在一个有利的实施方式中提出，至少一个灰烬形成物以这样的轮廓从夹板中被冲压出，即，使得该灰烬形成物能够用作在排气系统的被提供用于引导排气经过的两个部件
之间的间隔元件。当布置在排气系统的两个设置用于引导排气的部件之间的灰烬形成物作
为间隔元件起作用时，该灰烬形成物适合于，将这些部件相对于彼此定位。该灰烬形成物此
外还使得这些部件能够遵守所需要的相互间距。

[0021] 优选地，至少一个灰烬形成物以环形的或圆形的轮廓从夹板中冲压出。形成为环的灰烬形成物尤其有利的适合作为间隔元件，该间隔元件可以布置在排气系统的两个设置
用于引导排气的部件之间，使得这些部件可以相对于彼此定位并且相互间隔开。

[0022] 在一个特别有利的实施方式中提出，多个灰烬形成物从夹板中被冲压出。由此，多个灰烬形成物可以以简单且极其成本有效的方式由一个单独的夹板制成。

[0023] 在配备有颗粒过滤器的奥托发动机的排气系统中使用以上述方式制成的灰烬形成物尤其提供了如下优点：

[0024] ‑可以正好在颗粒过滤器的表面施加灰烬。

[0025] ‑灰烬层可以在相应地设计具有灰烬的组分的灰烬形成物的情况下在厚度和组成方面被精确调节。

[0026] ‑有针对地阻止深层过滤，因而可以在背压与积存的碳黑之间建立明确的对应关系。

[0027] ‑目前的颗粒过滤器的过滤率在一定的运行时间后才呈现期望值。通过使用灰烬形成物，早在第一次加热排气系统之后，过滤率就立即达到所需值。

附图说明

[0028] 本发明的其他特征和优点借助于下面参考附图对优选实施例的说明而变得清楚。附图示出：

[0029] 图1示出了一个流程图，该流程图展示了用于从具有形成灰烬的组分的夹板中生产奥托发动机或柴油发动机的颗粒过滤器的灰烬形成物的方法步骤，

[0030] 图2示出了借助于图1中所示的方法制成的灰烬形成物的一部分的放大的、示意性地极其简化的截面图。

具体实施方式

[0031] 参考图2，灰烬形成物1被实施为三层，该灰烬形成物包含用于奥托发动机或柴油发动机的颗粒过滤器的形成灰烬的组分2并且借助以下更加详细解释的方法制成。灰烬形
成物1具有中间层3、底层4和顶层5，它们相互连接。

[0032] 这种灰烬形成物1以下述方式由夹板制成。在第一步骤100中提供条形的由纸或纸板制成的中间层3。向中间层3中引入多个用于容纳形成灰烬的组分2的容纳孔6。优选地，容
纳孔6被冲压到中间层3中。由此，容纳孔6可以特别简单的产生。原理上，容纳孔6的形状可
以任意选择。例如可以想到，正圆形的、长椭圆形的或还有多边形的容纳孔6。

[0033] 随后在第二步骤101中提供同样设计为条形的且优选由纸或纸板制成的底层4。底层4以合适的方式永久地与中间层3连接。优选地，底层4与中间层3粘合。

[0034] 在另一个步骤102中使用形成灰烬的组分或灰烬组分2填充中间层3的容纳孔6，例如Mg、Ca、Al、Fe、MgO、CaO、Al2O3或FeO。中间层3的层厚度以及冲压到其中的容纳孔6的数量
和大小限定了可以被容纳在中间层3中的形成灰烬的组分2的量。

[0035] 在将形成灰烬的组分2引入至中间层3的容纳孔6中后，在接着的步骤103中提供设计为条形的且同样优选由纸或纸板制成的顶层5。借助顶层5封闭中间层3的容纳孔6。顶层5
尤其可以与中间层3粘合。由此提供三层的夹板，形成灰烬的组分2被包装在其中。

[0036] 在下一个步骤104中冲压夹板，使得灰烬形成物1可以获得所期望的轮廓。优选地，多个灰烬形成物1可以从夹板中冲压出，使得多个灰烬形成物1可以极其简单且成本有效的
由单独的夹板制成。在接着的步骤105中，在不存在形成灰烬的组分2的区域中通过冲压出
多个流通开口7使得从夹板中冲压出的(至少一个)灰烬形成物1被穿孔。在灰烬形成物1的
使用中，这些流通开口7允许热排气对灰烬形成物1的有效的流通。原理上，流通开口7的形
状可以任意选择。例如可以想到，正圆形的、长椭圆形的或还有多边形的流通开口7。

[0037] 已经证明便利的是，灰烬形成物1以这样的轮廓从夹板中冲压出，即，该灰烬形成物1可以用作在两个设置用于引导排气的部件之间的间隔元件。例如，至少一个灰烬形成物
1以环形的或圆形的轮廓从夹板中被冲压出。

[0038] 以上述方式制成的灰烬形成物1尤其可以布置在奥托发动机的排气系统的颗粒过滤器的入口或在排气系统的催化器的入口或出口或在颗粒过滤器和催化器之间。在第一次
启动奥托发动机之后，灰烬形成物1燃烧。替代地，该步骤也可以借助外部的燃烧器进行。在
这两种情况下，形成灰烬的组分2在此被释放，由此可以优选地形成用于奥托发动机或柴油
发动机的颗粒过滤器的滤饼。