[发明专利]对尾气进行处理的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种对外源点火的内燃机的尾气进行处理的方法和装置。

背景技术

在内燃机的尾气通道内应用催化剂，以便将内燃机尾气内的有害物质转换成尽可能对环境不造成影响的成分。为保持催化剂处于工作状态，必须将催化剂至少加热到起始温度或熄灯温度。由于至少第一催化剂特别是在内燃机冷启动后通常在一定的时间段内尚不具有起始温度，所以尾气在该时间段内在很大程度上未加转换地被排放到大气中。已知有各种加快催化剂加热过程和减少在加热过程期间的有害物质排放的措施。

通常在加热过程中以具有最大效率的点火角为基准迟后调整在汽缸中空-燃-混合物点火的点火角度。通过对点火角的迟后调整将降低燃烧的工作效率并同时提高尾气温度。迟后点火就点火角而言将受到如下因素的制约，其中将会以不容许的方式增大内燃机不平稳的运转或不能保证可靠的点火。另外还已知这种催化剂加热措施不是在λ＝1的化学计量的尾气组分的情况下，而是在λ＞1的略稀的尾气的情况下实施的。该措施考虑到，由于在稀尾气中存在有剩余的氧，HC-和CO-转化的起始温度大约低于化学计量的尾气情况时的50至100K。因而在稀进汽时将提前有效地开始对有害物质的转换。

为减少在加热过程阶段的排放，另外可采用小容积的预催化剂，所述预催化剂设置在尾气设施靠近发动机的位置。由于预催化剂的加热质量小并且靠近发动机，因而可相对较快地达到起始温度，因而可以弥补在下游设置的大容积的主催化剂实现工作温度前的空白。通常作为氧化或三元催化剂设计的预催化剂在其催化覆层-所谓的(催化剂)夹层-中具有较高含量的惰性金属，尤其是铂族惰性金属。因而可以降低催化剂温度，在该温度下可以充分进行有害物质的转化并因此可以实现提前开始转化。其中根据法律规定的污染极限值选定惰性金属的含量。例如在采用目前的加热措施时，可靠的满足欧洲尾气排放标准EU-IV级所要求的专门的惰性金属含量至少为1.3g/dm³发动机冲程容积。由于惰性金属价格很高，所以满足严格的尾气排放标准势必始终伴随着很高的材料费用开销。

发明说明

所以本发明的目的在于提出一种用于对尾气进行净化的方法和装置，所述方法和装置可以以较低的代价保持低排放的极限值。

本发明的目的应用下述方法和装置得以实现：

一种外源点火的内燃机的尾气的处理方法，其中

尾气流过后置于内燃机的催化剂系统，所述催化剂系统至少由一设置在发动机附近的预催化剂构成，并且预催化剂具有的与发动机冲程容积相关的惰性金属含量最高为1.1g/dm³(31g/英尺³)内燃机冲程容积和

在内燃机的发动机起动后至少瞬间采取一种加热措施，使预催化剂的催化剂温度至少在发动机起动后至迟25秒内达到至少150℃，其中超过发动机最大转速2500分钟^-1的时间最多不超过一秒钟。

本发明的方法在第一方面中包括对预催化剂的快速加热，其中在此的出发点是环境和汽车温度为+20℃，相对湿度为30至70％的标准条件下起动发动机。其中催化剂温度系指在气体入口面的下游侧20mm处的预催化剂的催化覆层(中间层)的温度，其中在此处至少50％的催化剂截面面积具有该温度。根据本方法的特别有益的设计，在发动机起动后至迟20秒钟，尤其在发动机起动后至迟15秒钟，优选在发动机起动后至迟12秒钟可以达到至少为170℃的催化剂温度，优选可以达到至少为200℃的催化剂温度。其中超过特别是1800分钟^-1的发动机最大转速，优选最高1200分钟^-1的发动机转速的时间最多不超过1秒钟，其中优选对内燃机未加载。