[发明专利]减少铑消耗的废气后处理

说明书

技术领域

本发明涉及针对内燃发动机废气后处理领域的方法和装置。

背景技术

已经公开了用于汽车内燃发动机的催化器系统，使用这些系统， 内燃发动机废气中的有害物质可以转化成无害或危害较小的成分。这 类催化器系统通常包括通常在发动机附近的催化器，催化器具有由铂 族尤其由元素铂、钯和铑构成的有效的贵金属消耗。因为铂具有较小 的温度稳定性，所以优选具有元素钯和铑的贵金属消耗，其中铑基于 其还原作用用于氮氧化物(NOX)的转换，钯基于其氧化作用用于碳 氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)的转换。

催化器的贵金属消耗是一个相当显著的成本因素，然而当应达到 内燃发动机或汽车的法定排气标准时，无法任意减少贵金属的消耗。 尤其为达到欧洲排气标准EU4，当前在贵金属消耗中，要求元素钯和 铑的重量比为5∶1，铑关于催化器容积VK的比消耗为6.66g/ft³。 铑的比消耗的上述值相当于在用于容积为1.258l的催化器时铑的绝 对消耗0.0296g，以及在用于容积为1l的催化器时铑的绝对消耗 0.0236g，其中各小室密度为600cpsi(每平方英尺的小室)，并且废 气流经通道的壁厚为4.3mil(1mil＝0.0254mm)。因为铑的克重价 格约比钯的克重价格高10倍，所以出于成本原因以及持久的原料管 理，减少废气催化器中铑的相对和绝对消耗值得追求。

迄今为止反对减少铑消耗的一个重要因素在于，在减少催化器的 铑消耗的情况下，在冷起动后至少在新的欧洲行驶循环(Neuen Fahrzyklus)中无法足够快地到达催化器专门的反应或 起动温度以满足法定的废气排放限值。

发明内容

因此本发明所要解决的技术问题是，在削减成本和减少铑消耗且 维持低排放限值的情况下对内燃发动机的废气进行净化。

该技术问题按本发明可在用于在含有内燃发动机和具有催化器 的排气系统的系统中达到至少欧标4或者欧标5的排放限值的方法以 及装置中解决，其中所述内燃发动机

-是直喷式的内燃发动机，

-具有在0.9l和2l之间的排量，

-由包括压缩机和涡轮的废气涡轮增压器增压，

-具有在10秒的时间间隔内在碳氢化合物上不超过0.05g/km并 且在氮氧化物上不超过0.04g/km的累积的未处理排放物，并 且

-对于在新的欧洲行驶循环中运行的情况而言在发动机起动之 后

-设置了加热措施，对于该加热措施而言在均匀运行中实施燃料 的多点喷射，所述多点喷射包括至少一次在进气行程中的第一 早期燃料喷射以及至少一次在气缸压缩行程中的第二延迟喷 射，从而在30秒的时间间隔内所述催化器超过300℃的温度 T_k，并且

其中所述催化器

-具有贵金属消耗，在所述贵金属消耗中，元素钯和铑的重量比 ＞9∶1，并且

-具有的关于催化器容积V_k的、钯和铑的贵金属比消耗最高为 40g/ft³。

在按本发明用于内燃发动机废气后处理的方法中，其中，废气被 导引通过布置在内燃发动机下游的具有至少一个催化器的催化器系 统，且催化器具有包括元素钯和铑的贵金属消耗，在贵金属消耗中， 元素钯和铑的重量比＞5∶1、6∶1、7∶1、8∶1、9∶1、10∶1、11∶1、12∶1或 18∶1，并且在内燃发动机的发动机起动后，对于在新的欧洲行驶循环 中运行的情况而言催化器在30秒的时间间隔内超过300℃、400℃、 550℃、600℃的温度TK。钯和铑的按本发明的重量比的选择结合催 化器温度在30秒的时间间隔内提高到给定的温度实现了在降低成本 和减少铑的使用的情况下获得低的尾端-冷起动排放。在此，在催化 器的废气进入面的下游约10mm的催化器催化涂层的温度被定义为 催化器温度T_k，其中至少百分之50催化器横截面在该区域内具有所 述的温度。特别优选的是，在发动机起动20秒或10秒后，温度TK 就已经被超过。