專利名稱：減少銠消耗的廢氣后處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及按獨立權(quán)利要求前序部分所述的針對內(nèi)燃發(fā)動機廢 氣后處理領(lǐng)域的方法和裝置。
背景技術(shù)：
已經(jīng)公開了用于汽車內(nèi)燃發(fā)動機的催化器系統(tǒng)，使用這些系統(tǒng)， 內(nèi)燃發(fā)動機廢氣中的有害物質(zhì)可以轉(zhuǎn)化成無害或危害較小的成分。這 類催化器系統(tǒng)通常包括通常在發(fā)動機附近的催化器，催化器具有由鉑 族尤其由元素鉑、鈀和銠構(gòu)成的有效的貴金屬消耗。因為鉑具有較小 的溫度穩(wěn)定性，所以優(yōu)選具有元素鈀和銠的貴金屬消耗，其中銠基于
其還原作用用于氮氧化物(NOX)的轉(zhuǎn)換，鈀基于其氧化作用用于碳 氫化合物(HC)和一氧化碳(CO)的轉(zhuǎn)換。
催化器的貴金屬消耗是一個相當(dāng)顯著的成本因素，然而當(dāng)應(yīng)達到 內(nèi)燃發(fā)動機或汽車的法定排氣標(biāo)準時，無法任意減少貴金屬的消耗。 尤其為達到歐洲排氣標(biāo)準EU4,當(dāng)前在貴金屬消耗中，要求元素鈀和 銠的重量比為5: 1，銠關(guān)于催化器容積VK的比消耗為6.66 g/ft3。 銠的比消耗的上述值相當(dāng)于在用于容積為1.258 l的催化器時銠的絕 對消耗0.0296g,以及在用于容積為1 1的催化器時銠的絕對消耗 0.0236g，其中各小室密度為600 cpsi (每平方英尺的小室)，并且廢 氣流經(jīng)通道的壁厚為4.3 mil (1 mil=0.0254 mm)。因為銠的克重價 格約比鈀的克重價格高10倍，所以出于成本原因以及持久的原料管 理，減少廢氣催化器中銠的相對和絕對消耗值得追求。
迄今為止反對減少銠消耗的一個重要因素在于，在減少催化器的 銠消耗的情況下，在冷起動后至少在新的歐洲行駛循環(huán)(Neuen Europ^schen Fahrzyklus )中無法足夠快地到達催化器專門的反應(yīng)或 起動溫度以滿足法定的廢氣排放限值。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，在削減成本和減少銠消耗且 維持低排放限值的情況下對內(nèi)燃發(fā)動機的廢氣進行凈化。
該技術(shù)問題按本發(fā)明可用獨立權(quán)利要求的特征部分解決。在按本發(fā)明用于內(nèi)燃發(fā)動機廢氣后處理的方法中，其中，廢氣被 導(dǎo)引通過布置在內(nèi)燃發(fā)動機下游的具有至少一個催化器的催化器系 統(tǒng)，且催化器具有包括元素鈀和銠的貴金屬消耗，在貴金屬消耗中，
元素鈀和銠的重量比>5:1、 6:1、 7:1、 8:1、 9:1、 10:1、 11:1、 12:1或 18:1，并且在內(nèi)燃發(fā)動機的發(fā)動機起動后，對于在新的歐洲行駛循環(huán) 中運行的情況而言催化器在30秒的時間間隔內(nèi)超過300。C、 400°C、 550°C、 60(TC的溫度TK。鈀和銠的按本發(fā)明的重量比的選擇結(jié)合催 化器溫度在30秒的時間間隔內(nèi)提高到給定的溫度實現(xiàn)了在降低成本 和減少銠的使用的情況下獲得低的尾端-冷起動排放。在此，在催化 器的廢氣進入面的下游約10mm的催化器催化涂層的溫度被定義為 催化器溫度Tk，其中至少百分之50催化器橫截面在該區(qū)域內(nèi)具有所 述的溫度。特別優(yōu)選的是，在發(fā)動機起動20秒或10秒后，溫度TK 就已經(jīng)被超過。
此外，按照本發(fā)明，作為附加方案或可選方案可以規(guī)定的是，在 發(fā)動機起動后，在帶有催化器的內(nèi)燃發(fā)動機中，對于在新的歐洲行駛 循環(huán)中運行的情況而言，在30秒、優(yōu)選20秒、尤其優(yōu)選10秒的時 間間隔內(nèi)，累積的未處理排放物在碳氫化合物上不超過0.05 g/km優(yōu) 選不超過0.03 g/km并且/或者在氮氧化物上不超過0.04 g/km優(yōu)選不 超過0.02 g/km。未處理排放物的按本發(fā)明的在所述的時間間隔內(nèi)的 值結(jié)合催化器的按本發(fā)明的貴金屬消耗成本低廉地實現(xiàn)了在冷起動 后低的尾端排放(尾管排放)。
此外，按照本發(fā)明，作為附加方案或可選方案可以規(guī)定的是，這 種具有催化器系統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動機在新的歐洲行駛循環(huán)中至少達到歐 標(biāo)4優(yōu)選甚至歐標(biāo)5的排放限值。鈀和銠的重量比的按照發(fā)明的選擇 結(jié)合較低的氮氧化物和碳氫化合物的未處理排放實現(xiàn)了在低成本和 減少使用銠的情況下獲得法律規(guī)定的尾端排放。
按本發(fā)明的另一個方面，所述技術(shù)問題通過一種按權(quán)利要求2所 述的用于設(shè)計內(nèi)燃發(fā)動機的方法解決。
此外，按照本發(fā)明，該技術(shù)問題通過一種用于對汽車的內(nèi)燃發(fā)動 機的廢氣進行后處理的裝置解決，該裝置具有設(shè)在內(nèi)燃發(fā)動機下游的 催化器系統(tǒng)，催化器系統(tǒng)具有至少一個催化器，該催化器具有包括至 少元素鈀和銠的貴金屬消耗，其中規(guī)定，在貴金屬消耗中，元素鈀和銠的重量比>5:1、 6:1、 7:1、 8:1、 9:1、 10:1、 11:1、 12:1或18:1，并
且在內(nèi)燃發(fā)動機的發(fā)動機起動后，對于在新的歐洲行駛循環(huán)中運行的 情況而言催化器在30秒、優(yōu)選20秒、特別優(yōu)選10秒的時間間隔內(nèi) 具有至少300。C、 450°C、 550°C、 600。C的溫度Tk，并且/或者 在內(nèi)燃發(fā)動機的發(fā)動機起動之后，對于在新的歐洲行駛循環(huán)中運行的 情況而言，在30秒、優(yōu)選20秒、特別優(yōu)選10秒的時間間隔內(nèi)，累 積的未處理排放物在碳氫化合物上不超過0.05 g/km優(yōu)選不超過0.03 g/km并且/或者在氮氧化物上不超過0.04 g/km優(yōu)選不超過0.02 g/km，并且/或者
內(nèi)燃發(fā)動機在新的歐洲行駛循環(huán)中至少達到歐標(biāo)4優(yōu)選歐標(biāo)5的排放 限值。
此外，按照本發(fā)明，該技術(shù)問題通過一種具有內(nèi)燃發(fā)動機和用于 對內(nèi)燃發(fā)動機的廢氣進行后處理的裝置的汽車解決，其具有布置在內(nèi) 燃發(fā)動機下游的催化器系統(tǒng)，催化器系統(tǒng)具有至少一個催化器，該催 化器包括至少元素鈀和銠的貴金屬消耗，其中規(guī)定，在貴金屬消耗中， 元素4巴和銠的重量比>5:1、 6:1、 7:1、 8:1、 9:1、 10:1、 11:1、 12:1或 18:1，并且
在內(nèi)燃發(fā)動機的發(fā)動機起動后，對于在新的歐洲行駛循環(huán)中運行的情 況而言催化器在30秒、優(yōu)選20秒、特別優(yōu)選10秒的時間間隔內(nèi)具 有至少300。C、 450°C、 550°C、 600。C的溫度TK，并且/或者 在內(nèi)燃發(fā)動機的發(fā)動機起動后，對于在新的歐洲行駛循環(huán)中運行的情 況而言，在10秒、優(yōu)選20秒、特別優(yōu)選30秒的時間間隔內(nèi)，累積 的未處理排i文物在碳氬化合物上不超過0.05 g/km優(yōu)選不超過0.03 g/km并且/或者在氮氧化物上不超過0.04 g/km優(yōu)選不超過0.02 g/km，并且/或者
內(nèi)燃發(fā)動機在新的歐洲行駛循環(huán)中至少達到歐標(biāo)4優(yōu)選歐標(biāo)5的排放 限值。
此外，按照本發(fā)明規(guī)定，作為催化器的銠的比消耗的下限選擇一 個預(yù)定的值，對于該值而言不能低于銠的分布的均勻性的預(yù)定程度， 因為不然的話，就無法確保催化器涂層的機械穩(wěn)定性或熱穩(wěn)定性。銠 的消耗優(yōu)選大于/等于1 g/ft3，它在實踐中可以獲得足夠的均勻性。
按照本發(fā)明，優(yōu)選設(shè)置外源點火式和/或直噴式內(nèi)燃發(fā)動機，利用其可以實現(xiàn)在發(fā)動機起動后按本發(fā)明對催化器進行加熱以及/或者 按本發(fā)明的排放限值。
由從屬權(quán)利要求可知本發(fā)明的有利的實施形式。
當(dāng)在新的歐洲行駛循環(huán)的在30秒的起動過程之后的剩余測量間 隔內(nèi)不低于300 °C的溫度Tk或只針對最大2秒優(yōu)選1秒的部分時間間 隔低于300。C的溫度Tk時，確保了即使在短暫的行駛運行中催化器也 具有足夠高的運行溫度以用來避免會加速催化器老化的排放頂點。 在方法的另一種實施形式中規(guī)定，起動過程為20秒或10秒。 相宜的是，催化器的銠的消耗BRh在0.221 g和0.106 g之間，優(yōu) 選在催化器的容積Vk為1.0 1時具有消耗為0.177 g、 0.142 g或0.106 g的BRh，或優(yōu)選在催化器的Vk=1.258 1時具有0.221 g、 0.178 g或 0.134 g的BRh。
此外，相宜的是，催化器具有關(guān)于催化器容積Vk最高為100 g/ft3、 80 g/ft3、 60 g/ft3、 40 g/ft3或20 g/ft3的、釔和銠的貴金屬比消耗 (spezifische Edelmetallbeladung ),以便可靠地達到歐標(biāo)4或歐標(biāo)5。
催化器優(yōu)選具有在0.9 1和1.4 1之間的容積Vk。更有利的是，催
化器具有蜂窩狀的支架，該支架具有作為活化涂層構(gòu)成的表面并且具
有在3.0qm和4.0qni之間的幾何表面GSA。在此，蜂窩狀的支架的
沒有活化涂層的表面稱為幾何表面GSA。
尤其對于小型以及扭矩導(dǎo)向的內(nèi)燃發(fā)動機來說，廢氣渦輪增壓器
很重要，使用它可以在相同的排量下提高功率密度并提升扭矩，此外 可以使較大發(fā)動機的尺寸變小。因此在本發(fā)明的另一種實施形式中設(shè) 置了內(nèi)燃發(fā)動機的增壓裝置，包括廢氣渦輪增壓器，廢氣渦輪增壓器 包括壓縮器和渦輪，其中廢氣渦輪增壓器布置在催化器系統(tǒng)的上游。 盡管廢氣渦輪增壓器導(dǎo)致廢氣溫度的例如在50。C到15(TC之間的降 低，按本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動機仍然能夠很快將催化器系統(tǒng)加熱到運行溫 度。
為改善內(nèi)燃發(fā)動機的功率特性，還規(guī)定，內(nèi)燃發(fā)動機附加地利用 在廢氣渦輪增壓器的壓縮器的上游布置在吸氣通道內(nèi)的壓縮機得到 增壓。
為在提高效率的同時通過內(nèi)燃發(fā)動才幾的除節(jié)流(Entdrosselung ) 來減少NOX-未處理排放物，特別在部分負荷運行中普遍的是，利用外部的廢氣再循環(huán)運行內(nèi)燃發(fā)動機，以便不超過Nox的法定限值。 與此相反，按本發(fā)明，在一種優(yōu)選的實施形式中規(guī)定，內(nèi)燃發(fā)動機可 以或能夠不帶有外部廢氣再循環(huán)地運行，因為利用發(fā)動機獲得的Nox-未處理排放物很低，且即使不用外部廢氣再循環(huán)廢氣也能達到限值-因此可以達到結(jié)構(gòu)簡化和相應(yīng)的成本優(yōu)勢。
優(yōu)選在排量在0.9 1和2 1之間的、優(yōu)選1.2 1或1.4 1的內(nèi)燃發(fā)動 機中使用該方法。內(nèi)燃發(fā)動機可以提供50至80 kW/1的比功率和/或 120至170 Nm/1的比扭矩。
為確保在發(fā)動機起動后快速暖機，引入催化器的加熱措施，這些 措施包括延遲點火和/或多點噴射，所述延遲點火具有在點火上止點 (ZOT)后至少10°KW (曲柄角)的點火角。
此外，作為催化器的加熱措施可以使用燃料延遲噴射，優(yōu)選伴隨 著噴射角為ZOT前80°KW至10°KW (曲柄角)的噴射結(jié)束。
在本發(fā)明的另一種實施形式中，加熱措施包括廢氣再燃燒和/或 燃料再噴射。
在下述情況下能夠在有害物質(zhì)排放很小的同時達到有利的功率 數(shù)據(jù)內(nèi)燃發(fā)動才幾具有與工作點相關(guān)的(betriebspunktbozogen )比 燃料消耗(spezifischen Kraftstoffverbrauch)，所述比燃料消耗在轉(zhuǎn) 速為1200 min"且有效的中間壓力為1 bar時小于580 g/KWh或小于 550至510 g/KWh，優(yōu)選在轉(zhuǎn)速為2000 min"且有效的中間壓力為2 bar時小于390至375 g/KWh,并且/或者在轉(zhuǎn)速為3500min"且有效 的中間壓力為6 bar時小于290-280g/KWh。


本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點也可與權(quán)利要求中特征的概述無關(guān)地 從下列說明連同相關(guān)附圖中得出。 圖中
圖1示出按本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動機的一種實施形式， 閨2示出了催化器溫度TK在0至IOO秒的時間間隔內(nèi)的時間變 化曲線，
圖3示出了催化器溫度TK在0至1200秒的時間間隔內(nèi)的時間 變化曲線，
圖4示出了按本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動機的尾管和未處理排放物。
具體實施例方式
在圖1中示意性示出的用于中級車的直噴式內(nèi)燃發(fā)動機設(shè)計成
功率為100KW至170KW的汽油機，并具有1.4L的容積。當(dāng)然，本 發(fā)明也包括具有其它功率數(shù)據(jù)以及其它廢氣渦輪增壓裝置或不帶廢 氣渦輪增壓裝置的內(nèi)燃發(fā)動機。
內(nèi)燃發(fā)動機IO包括具有噴射器17的直接噴射系統(tǒng)和具有進氣歧 管12的進氣路徑。此外，在內(nèi)燃發(fā)動機10的進氣氣路徑中還布置有 空氣濾清器15、壓縮機3、具有節(jié)氣門5且橋接壓縮機3的旁通管4、 廢氣渦輪增壓器2的壓縮器、增壓空氣冷卻器14、未示出的外部廢 氣再循環(huán)(EGR)的EGR閥27以及電子節(jié)氣門13。在本發(fā)明的另 一種實施形式中取消EGR系統(tǒng)以及EGR閥27。
在另一種實施形式中，內(nèi)燃發(fā)動機是能夠分層充氣的 (schichtladefShig )， 并具有例如在吸氣通道內(nèi)的所謂的掃氣門 (Tumbleklappe )。典型地，在分層充氣運行中，燃料在壓縮階段才 被很晚地噴入。它直接到達燃燒室內(nèi)的空氣中，該空氣一方面由于進 氣通道內(nèi)活門的位置，另 一 方面則由于活塞頂?shù)奶厥庑螤疃萑敕涓C 狀的充氣運動(掃氣)中。當(dāng)然，在其它的分層增壓方法中也能使用 本發(fā)明。
當(dāng)壓縮機3的輸出率不再足夠或壓縮機3在轉(zhuǎn)速足夠高時^皮斷開 時，壓縮器節(jié)氣門5調(diào)節(jié)壓縮機3的壓縮并向廢氣渦輪增壓器2的壓 縮器提供足夠的空氣。推進循環(huán)空氣閥(Schubumluftventil) 6用于 防止廢氣渦輪增壓器2在推進運行中轉(zhuǎn)速過快。壓縮機3通過皮帶9 由內(nèi)燃機的曲軸7驅(qū)動。在此，壓縮機3的驅(qū)動可借助聯(lián)接裝置8例 如電磁離合器與曲軸7分離。
在可達1700 U/min的j氐轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，通過壓縮機3完成雙重增 壓。在轉(zhuǎn)速較高時，壓縮機3被斷開，且內(nèi)燃機通過廢氣渦輪增壓器 2用簡單的增壓運行。因此實現(xiàn)了內(nèi)燃發(fā)動機在很寬轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)豐富 的扭矩變化曲線。
在內(nèi)燃發(fā)動機的排氣路徑中設(shè)置排氣彎管11、廢氣渦輪增壓器2 的渦輪、廢氣門26以及按本發(fā)明的催化器30。在本發(fā)明的另一種實 施形式中，還可在內(nèi)燃發(fā)動機10的排氣路徑中設(shè)置另外的或多個催 化器。為控制或調(diào)節(jié)內(nèi)燃發(fā)動機IO設(shè)置了發(fā)動機配氣機構(gòu)16，它通常 和各種各樣的傳感器以及調(diào)整裝置連接。供給內(nèi)燃發(fā)動機10的空燃
比的調(diào)節(jié)借助利用未示出的人傳感器對廢氣的氧氣濃度的測量來進 行。此外，可在催化器30區(qū)域內(nèi)設(shè)置同樣未示出的溫度傳感器，使 用該溫度傳感器可以僅確定催化器溫度Tk來實施廢氣溫度的測量。 在催化器的廢氣進入面的下游約10mm的催化器催化涂層的溫度被 定義為催化器溫度Tk,其中至少50%的催化器橫截面在該區(qū)域內(nèi)具 有各自的溫度。
發(fā)動機配氣機構(gòu)根據(jù)所提到的傳感器的信號以及內(nèi)燃發(fā)動機10 的各種運行參數(shù)來控制或調(diào)節(jié)內(nèi)燃發(fā)動機10。
催化器30包括覆有活化涂層的支架，并且按照本發(fā)明配有包括 至少元素鈀和銠的貴金屬消耗，其中在貴金屬消耗中，元素鈀和銠的 重量比>5:1、 6:1、 7:1、 8:1、 9:1、 10:1、 11:1、 12:1或18:1?；罨?層是一種多孔的金屬氧化物層，它被涂敷到支架上并包含例如鋁氧化 物或硅氧化物、鈰二氧化物、鈦二氧化物或鋯氧化物，使用帶有蜂窩 狀小室的擠壓的陶瓷的蜂窩本體作為支架。小室密度優(yōu)選在500和 800 cpsi特另'J 600 cpsi之間的范圍內(nèi)。小室壁優(yōu)選具有2.5 mil至4.5 mil尤其4.3 mil的邊^(qū)彖厚度。
催化器的、包括鈀和銠的、關(guān)于催化器容積Vk貴金屬比消耗最 高為100 g/ft3、 80 g/ft3、 60 g/ft3或20 g/ft3。
幾何表面GSA優(yōu)選在3.0qm和4.0qm之間，其中蜂窩狀支架的 不具有活化涂層的表面稱為幾何表面GSA。
有利的是，催化器的銠的消耗BRh在0.221 g和0.106 g之間，優(yōu) 選在催化器容積為Vk為1,0 l時具有0.177 g、0.142 g或0.106 g的BRh， 或優(yōu)選在催化器的Vk=1.258 1時具有0.221 g、 0.178 g或0.134 g的
如此選擇催化器的按本發(fā)明的比消耗，從而確保銠的足夠均勻的 分布。銠的消耗優(yōu)選為>=lg/ft3。
催化器優(yōu)選具有處于0.9 l和1.4 1之間的容積Vk。
按照本發(fā)明，內(nèi)燃發(fā)動機10設(shè)計為，在發(fā)動機起動后，對于在
新的歐洲行駛循環(huán)中運行的情況而言，在30秒的時間間隔內(nèi)，催化
器超過300。C的溫度Tk。
12在圖2中示出了在按本發(fā)明的方法中，在0和100秒之間的時間 間隔中隨時間變化的溫度變化曲線。溫度Tk表現(xiàn)為在第一個10秒內(nèi) 急劇提升到600°C并在另外的變化曲線中不再超過300°C的溫度。
在圖3中，針對排量為1.4 l和功率為88kW的、具有無附加壓 縮機的廢氣渦輪增壓器和布置在廢氣渦輪增壓器下游的催化器系統(tǒng) 的發(fā)動機示出了在0至1200秒的時間間隔內(nèi)催化器溫度Tk的時間變 化曲線，其中明顯的是，溫度Tk直至?xí)r間間隔結(jié)束都沒超過300。C。 在按圖2和3的測量中使用了如同從時間變化曲線VFzg可看到的那樣 的根據(jù)新的歐洲行駛循環(huán)的行駛圖。起始基礎(chǔ)相應(yīng)是在+20 °C的環(huán)境 和汽車溫度的標(biāo)準條件下在相對空氣濕度處于30%和70%之間的范 圍內(nèi)的發(fā)動機起動。
按本發(fā)明規(guī)定，在發(fā)動機起動后，在30秒內(nèi)，優(yōu)選在20秒的時 間間隔內(nèi)，尤其優(yōu)選在10秒內(nèi)，催化器超過30(TC、 450。C或550°C 的溫度。
按照本發(fā)明，為實現(xiàn)催化器的快速加熱，在均勻運行中設(shè)置延遲 點火，該延遲點火具有在ZOT (點火上止點)后至少10。的點火角。 此外任選的是，在均勻運行或分層充氣運行中，當(dāng)噴射角處于在ZOT 前80°至10。的范圍內(nèi)時實施伴有噴射結(jié)束的燃料延遲噴射。
此外，作為在均勻運行或分層充氣運行中的加熱措施進行燃料的 多點噴射。多點噴射包括至少一次在進氣行程中的第一早期燃料噴射 以及至少一次在氣缸壓縮行程中的第二延遲噴射。多點噴射優(yōu)選隨著 在ZOT前40°和在ZOT后30。的點火角的延遲噴射的噴射結(jié)束進行。 此外規(guī)定，延遲噴射的結(jié)束在噴射角為ZOT前80°至10°尤其60°至 25。時實現(xiàn)。
圖4示出了在針對新的歐洲行駛循環(huán)第一個200秒的按照本發(fā)明 的方法中累積的尾管和未處理排放物一氧化碳CO、碳氫化合物HCG 以及氮氧化物NOx。
由圖4a "5]知，累積的TNOx未處理排放物在笫 一個60秒內(nèi)少于 0.05 g/km, HCG未處理排放物小于0.075 g/km以及CO未處理排放 物小于0.15 g/km。因此在按本發(fā)明的方法中，所述的未處理排放物 在新的歐洲行駛循環(huán)的第一個60秒內(nèi)處于歐4標(biāo)準的限值之下。
在圖4b中示出了在按本發(fā)明的方法中在新的歐洲行駛循環(huán)的第一個200秒內(nèi)的尾管排放物，即催化器系統(tǒng)下游的排放物?？芍?， NOx排放物在整個時間間隔內(nèi)小于15 mg/秒，碳氫化合物排放物小 于15mg/秒。 一氧化碳CO排放物在整個時間間隔內(nèi)小于65mg/秒。 其中在直噴式內(nèi)燃發(fā)動機中測量所示的排放物，該內(nèi)燃發(fā)動機排 量為1.4 1、功率為88KW并具有不帶額外壓縮機的廢氣渦輪增壓器， 廢氣渦輪增壓器借助按本發(fā)明的加熱措施在發(fā)送機起動后使得催化 器在標(biāo)準條件下在發(fā)動機起動后的10秒之內(nèi)被加熱到300。C的溫度 TK。
利用按本發(fā)明的方法可以使催化器系統(tǒng)下游(尾管)的排放在新 的歐洲行駛循環(huán)中至少達到歐4標(biāo)準甚至歐5標(biāo)準的限值。
權(quán)利要求
1.一種用于對優(yōu)選直噴式和/或外源點火式的內(nèi)燃發(fā)動機的廢氣進行后處理的方法，其中所述廢氣被導(dǎo)引通過布置在所述內(nèi)燃發(fā)動機下游的催化器系統(tǒng)，所述催化器系統(tǒng)具有至少一個催化器，所述催化器具有包括至少元素鈀和銠的貴金屬消耗，其特征為，在所述貴金屬消耗中，所述元素鈀和銠的重量比＞5∶1、6∶1、7∶1、8∶1、9∶1、10∶1、11∶1或12∶1，并且在所述內(nèi)燃發(fā)動機的發(fā)動機起動之后，對于在新的歐洲行駛循環(huán)中運行的情況而言所述催化器在30秒、優(yōu)選20秒、特別優(yōu)選10秒的時間間隔內(nèi)超過300℃、450℃、550℃、600℃的溫度Tk，并且/或者在發(fā)動機起動后，對于在新的歐洲行駛循環(huán)中運行的情況而言，在10秒、優(yōu)選20秒、特別優(yōu)選30秒的時間間隔內(nèi)，累積的未處理排放物在碳氫化合物上不超過0.05g/km并且/或者在氮氧化物上不超過0.04g/km，并且/或者所述內(nèi)燃發(fā)動機在新的歐洲行駛循環(huán)中至少達到歐標(biāo)4優(yōu)選歐標(biāo)5的排放限值。
2. 用于設(shè)計優(yōu)選直噴式和/或外源點火式內(nèi)燃發(fā)動機的方法，所 述內(nèi)燃發(fā)動機具有設(shè)置在所述內(nèi)燃發(fā)動機下游的催化器系統(tǒng)，所述催 化器系統(tǒng)具有催化器，所述催化器具有包括元素鈀和銠的貴金屬消 耗，其特征為，在所述貴金屬消耗中所述元素鈀和銠的重量比>5:1、 6:1、 7:1、 8:1、 9:1、 10:1、 11:1、或12:1，并且在所述內(nèi)燃發(fā)動機的發(fā)動機起動之后，對于在新的歐洲行駛循環(huán) 中運行的情況而言所述催化器在30秒、優(yōu)選20秒、特別優(yōu)選10秒 的時間間隔內(nèi)超過300。C、 450。C、 550°C、 600。C的溫度Tk，并且/或 者在發(fā)動機起動后，對于在新的歐洲行駛循環(huán)中運行的情況而言， 在10秒、優(yōu)選20秒、特別優(yōu)選30秒的時間間隔內(nèi)，累積的未處理 排放物在碳氫化合物上不超過0.05 g/km并且/或者在氮氧化物上不超 過0.04g/km，并且/或者所述內(nèi)燃發(fā)動機在新的歐洲行駛循環(huán)中至少達到歐標(biāo)4優(yōu)選歐 標(biāo)5的排放限值。
3. 按前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征為，在所述新的歐 洲行駛循環(huán)的在30秒、優(yōu)選20秒、特別優(yōu)選10秒的起動過程之后 的剩余的測量間隔內(nèi)不低于300 °C的溫度T K或只針對總共x秒的部 分時間間隔低于30(TC的溫度TK。
4. 按前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征為，所述催化器具 有在0.221 g和0.106 g之間的銠消耗BRh,優(yōu)選在催化器的容積Vk 為1.0 1時具有0.177 g、 0.142 g或0,106 g的BRh，或者優(yōu)選在催化器 的Vk=1.258 1時具有0.221 g、 0.178 g或0.134 g的BRh。
5. 按前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征為，所述催化器的 關(guān)于催化器容積Vk的、鈀和銠的貴金屬比消耗最高為100 g/ft3、 80 g/ft3、 60g/ft3、 40 g/ft3或20 g/ft3 。
6. 按前述權(quán)利要求中至少一項所述的方法，其特征為，所述催 化器具有在0.9 l和1.4 1之間的容積Vk。
7. 按前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征為，所述催化器具 有蜂窩狀的支架，所述支架具有作為活化涂層構(gòu)成的表面和處于3.0 qm和4.0 qm之間的幾4可表面GSA。
8. 按前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征為，所述內(nèi)燃發(fā)動 機利用包括壓縮器和渦輪的廢氣渦輪增壓器得到增壓。
9. 按權(quán)利要求8所述的方法，其特征為，所述內(nèi)燃發(fā)動機附加 地利用在所述廢氣渦輪增壓器的壓縮器的上游布置在吸氣通道內(nèi)的 壓縮機得到增壓。
10. 按前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征為，所述內(nèi)燃發(fā)動 機可以或者能夠無需外設(shè)廢氣再循環(huán)地運行。
11. 按前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征為，所述內(nèi)燃發(fā)動 機具有在0.9 1和2 l之間的、優(yōu)選1.2 1或1.4 1的排量。
12. 按前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征為，所述內(nèi)燃發(fā)動 機能夠提供50至80 KW/1的比功率和/或120至170 Nm/1的比扭矩。
13. 按前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征為，在發(fā)動機起動 后引入加熱措施，所述加熱措施包括延遲點火、延遲噴射和/或多點 噴射，所述延遲點火具有在點火上止點后至少10。的點火角。
14. 按前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征為，所述加熱措施 包括廢氣再燃燒和/或燃料再噴射。
15. 按前述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征為，所述內(nèi)燃發(fā)動 機的與工作點相關(guān)的比燃料消耗在轉(zhuǎn)速為1200 min"且有效的中間壓 力為1 bar時小于580 g/kWh或小于550至510g/kWh，優(yōu)選在轉(zhuǎn)速 為2000 min"且有效的中間壓力為2 bar時小于410g/kWh優(yōu)選390 至375g/kWh并且/或者在轉(zhuǎn)速為3500miiT1且有效的中間壓力為6 bar 時小于2卯-280g/kWh。
16. —種用于對汽車的優(yōu)選直噴式和/或外源點火式內(nèi)燃發(fā)動機 進行廢氣后處理的裝置，具有布置在所述內(nèi)燃發(fā)動機下游的催化器系 統(tǒng)，所述催化器系統(tǒng)具有至少一個催化器，所述催化器具有包括至少 元素鈀和銠的貴金屬消耗，其特征為，在所述貴金屬消耗中，所述元 素鈀和銠的重量比>5:1、 6:1、 7:1、 8:1、 9:1、 10:1、 11:1、 12:1或18:1， 并且在所述內(nèi)燃發(fā)動機的發(fā)動機起動之后，對于在新的歐洲行駛循環(huán) 中運行的情況而言所述催化器在30秒、優(yōu)選20秒、特別優(yōu)選10秒 的時間間隔內(nèi)具有至少300°C、 450°C、 550°C、 600。C的溫度TK，并且/或者在所述內(nèi)燃發(fā)動機的發(fā)動機起動之后，對于在新的歐洲行駛循環(huán) 中運行的情況而言，在10秒、優(yōu)選20秒、特別優(yōu)選30秒的時間間 隔內(nèi)，累積的未處理排放物在碳氫化合物上不超過0.05 g并且/或者 在氮氧化物上不超過0.04 g,并且/或者所述內(nèi)燃發(fā)動機在新的歐洲行駛循環(huán)中至少達到歐標(biāo)4優(yōu)選歐 標(biāo)5的排放限值。
17. 具有優(yōu)選直噴式和/或外源點火式內(nèi)燃發(fā)動機以及用于對所 述內(nèi)燃發(fā)動機的廢氣進行后處理的裝置的汽車，具有設(shè)置在所述內(nèi)燃 發(fā)動機下游的催化器系統(tǒng)，所述催化器系統(tǒng)具有至少一個催化器，所 述催化器具有包括元素鈀和銠的貴金屬消耗，其特征為，在所述貴金 屬消耗中，所述元素鈀和銠的重量比>5:1、 6:1、 7:1、 8:1、 9:1、 10:1、 11:1、 12:1或18:1，并且在所述內(nèi)燃發(fā)動機的發(fā)動機起動之后，對于在新的歐洲行駛循環(huán) 中運行的情況而言所述催化器在30秒、優(yōu)選20秒、特別優(yōu)選10秒 的時間間隔內(nèi)具有至少300°C、 450°C、 550°C、 600。C的溫度TK，并 且/或者在所述內(nèi)燃發(fā)動機的發(fā)動機起動之后，對于在新的歐洲行駛循環(huán)中運行的情況而言，在10秒、優(yōu)選20秒、特別優(yōu)選30秒的時間間 隔內(nèi)，累積的未處理排放物在碳氫化合物上不超過0.05 g并且/或者 在氮氧化物上不超過0.04g，并且/或者所述內(nèi)燃發(fā)動機在新的歐洲行駛循環(huán)中至少達到歐標(biāo)4優(yōu)選歐 標(biāo)5的排放限值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對優(yōu)選直噴式和/或外源點火式的內(nèi)燃發(fā)動機的廢氣進行后處理的方法，其中所述廢氣被導(dǎo)引通過布置在所述內(nèi)燃發(fā)動機下游的催化器系統(tǒng)，所述催化器系統(tǒng)具有至少一個催化器，所述催化器具有至少包括元素鈀和銠的貴金屬消耗，并且，在所述貴金屬消耗中，所述元素鈀和銠的重量比＞5∶1、6∶1、7∶1、8∶1、9∶1、10∶1、11∶1或12∶1，并且在所述內(nèi)燃發(fā)動機的發(fā)動機起動之后，對于在新的歐洲行駛循環(huán)中運行的情況而言所述催化器在30秒、優(yōu)選20秒、特別優(yōu)選10秒的時間間隔內(nèi)超過300℃、450℃、550℃、600℃的溫度T_k，并且/或者在發(fā)動機起動后，對于在新的歐洲行駛循環(huán)中運行的情況而言，在10秒、優(yōu)選20秒、特別優(yōu)選30秒的時間間隔內(nèi)，累積的未處理排放物在碳氫化合物上不超過0.05g/km并且/或者在氮氧化物上不超過0.04g/km，并且/或者所述內(nèi)燃發(fā)動機在新的歐洲行駛循環(huán)中至少達到歐標(biāo)4優(yōu)選歐標(biāo)5的排放限值。
文檔編號B01D53/94GK101687145SQ200880021076
公開日2010年3月31日 申請日期2008年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月20日
發(fā)明者A·德根, E·波特, J·西奧博爾德 申請人:大眾汽車有限公司