本發(fā)明涉及一種三效催化劑，其能夠實現(xiàn)三個不同的反應，其中有氮氧化物還原生成氮氣和二氧化碳的反應、一氧化碳生成二氧化碳的氧化反應和未完全燃燒的碳氫化合物生成二氧化碳和水的氧化反應，并且其用于裝配機動車輛的內(nèi)燃發(fā)動機所設有的排氣管線。

背景技術：

混合型機動車輛配備有用于使其能夠移動的內(nèi)燃發(fā)動機?；旌闲蜋C動車輛也配備有機動車輛的附屬驅動裝置，例如電力發(fā)動機或者類似的發(fā)動機。

內(nèi)燃發(fā)動機產(chǎn)生排放氣體，排放氣體通過排氣管線向在內(nèi)燃發(fā)動機外面的外部環(huán)境排放。排放氣體包括希望在其向外部環(huán)境排放前預先還原的氮氧化物。排放氣體也包括希望在其向外部環(huán)境排放前預先進行氧化的一氧化碳。排放氣體最后包括希望在其向外部環(huán)境排放前預先進行氧化的未完全燃燒的碳氫化合物。

通過文件WO2013153081已知一種三效催化劑，在該三效催化劑內(nèi)部實現(xiàn)三個不同的反應，其中有氮氧化物還原生成氮氣和二氧化碳的反應、一氧化碳生成二氧化碳的氧化反應和未完全燃燒的碳氫化合物生成二氧化碳和水的氧化反應。

為了起效，三效催化劑需要排放氣體具有特定溫度，使得三效催化劑本身達到臨界溫度。然而，混合型機動車輛的內(nèi)燃發(fā)動機被經(jīng)常置于停止以由附屬驅動裝置替代。在這種情況下，排氣管線不再引導排放氣體的流通，這導致三效催化劑的有害冷卻。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提出一種三效催化劑，其允許實現(xiàn)三個不同的反應，其中有氮氧化物還原生成氮氣和二氧化碳的反應、一氧化碳生成二氧化碳的氧化反應和未完全燃燒的碳氫化合物生成二氧化碳和水的氧化反應，三效催化劑裝配用于裝配混合型機動車輛的內(nèi)燃發(fā)動機所設有的排氣管線，三效催化劑是有效的，包括在混合型車輛的內(nèi)燃發(fā)動機的停止之后，三效催化劑輕便、致密、易于實現(xiàn)且成本低。

本發(fā)明的催化劑是三效催化劑，其能夠實現(xiàn)三個不同的反應，其中有氮氧化物還原生成氮氣和二氧化碳的反應、一氧化碳生成二氧化碳的氧化反應和未完全燃燒的碳氫化合物生成二氧化碳和水的氧化反應，并且三效催化劑用于裝配機動車輛的內(nèi)燃發(fā)動機所設有的排氣管線。

根據(jù)本發(fā)明，三效催化劑包括包含金屬基底的第一基礎三效催化劑和包含陶瓷基底的第二基礎三效催化劑。

本發(fā)明對于強制重復停止和重新啟動的熱力發(fā)動機的工作方式特別有利，這尤其是在具有使用熱力發(fā)動機和電機的驅動方式的混合型車輛的情況下，在英語中稱為“Stop and Star(停止和啟動)”簡稱“STT”或者還在法語中稱為自動停止和自動重新啟動的發(fā)動機的情況下，以及對于稱為單向離合(英語中稱為“free wheeling(單向離合)”)的工作方式的情況。事實上，金屬基底由于其導熱的金屬性質(zhì)，在發(fā)動機每次啟動時與排放氣體的接觸可以非常快速地升高溫度，并因此與導熱較弱的陶瓷類型的基底相比，金屬基底可以更早地熱觸發(fā)(amorcer)其所支承的三效催化劑。一旦發(fā)動機的啟動階段結束，由陶瓷基底支承的催化劑越來越多地作為催化的工作中的一部分：結合兩種基底顯示出協(xié)同作用，根據(jù)發(fā)動機的階段(啟動或者穩(wěn)定的行駛階段)一個“接續(xù)”另一個。該優(yōu)點非常重要，尤其對于遵守未來的中國京6標準，該標準強制集成發(fā)動機的停止的行駛循環(huán)。

根據(jù)第一變型實施例，第一基礎三效催化劑和第二基礎三效催化劑安置在各自的外殼的內(nèi)部。

根據(jù)第二變型實施例，第一基礎三效催化劑和第二基礎三效催化劑安置在共同的殼體內(nèi)部。

根據(jù)第三變型實施例，第一基礎三效催化劑沒有外殼。

事實上，基底是金屬的，其可以被設計以便集成金屬外部外殼，其不需要額外的分離的外殼?；滓虼丝梢员恢苯舆B接到排氣管線，不需要安置在自身連接在管線上的分離的外殼里。這種配置有另一個優(yōu)點，除在管線上安裝的簡便性和外殼的額外成本之外：利用直接的連接，不需要在基底和分離的外殼之間設置材料，該材料吸收振動并且通常被設置以形成陶瓷類型的基底和基底的外部外殼之間的界面：不再需要這種類型的界面材料，這也體現(xiàn)出在安裝和成本方面的優(yōu)點，而且這還允許在管線上選擇等體積下更大的金屬基底截面(因為不再具有界面材料和外部外殼的厚度)。

第一基礎三效催化劑和第二基礎三效催化劑優(yōu)選地以不為零的距離彼此隔開。

優(yōu)選地，第一催化劑的體積和第二催化劑的體積根據(jù)以下分配方式限定：-對于第一催化劑，按體積計在15和35％之間，尤其在25％附近，并且-對于第二催化劑，按體積計在85％和65％之間，尤其在75％附近。

事實上，可以精確地定量每種催化劑的分攤的部分，以便整體在啟動之后然后在持續(xù)時間里盡可能快地起作用?？梢院唵蔚卣{(diào)整(jouer sur)每種基底和/或這些基底的尺寸測量的通常以體積的形式量化的催化劑浸透率。在此，例如在催化物質(zhì)的等濃度下，可以認為約為四分之一(金屬基底)/四分之三(陶瓷基底)的體積比帶來好的結果，具有在啟動后從20秒起的催化效果。在金屬基底上的催化劑在發(fā)動機啟動之后非常快速地起效，因為催化劑溫度升高快并且在開始時只有較小流量的待處理的排放氣體，那么金屬基底相對于陶瓷基底的“微小”尺寸無害，因為比在穩(wěn)定的行駛轉速下有較少的氣體待處理，為此陶瓷基底上的催化劑“接續(xù)”，例如從100秒后起。

作為說明，于是可以為2.5升的陶瓷基底設置0.7升的金屬基底。

在整個本文中，準確地說，催化劑包括一個或多個具有光催化性質(zhì)的化合物或者元素的配方，催化劑由基底(例如以已知的方式通過浸透)支承。涉及催化劑的尺寸，因此可以無差別地提及催化劑或者基底，其從廣義上說是裝置的一部分。

本發(fā)明的排氣管線是安置有這種三效催化劑的排氣管線。

本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動機是配備有這種排氣管線的內(nèi)燃發(fā)動機。

本發(fā)明的機動車輛是配備有這種內(nèi)燃發(fā)動機的機動車輛。

機動車輛例如配備有附屬驅動裝置。

機動車輛例如配備有停止-啟動系統(tǒng)。

附圖說明

通過閱讀與附圖關聯(lián)的作為實施例的描述使本發(fā)明的其他的特征和優(yōu)點得以顯現(xiàn)，在附圖中：

圖1至圖3是安置有本發(fā)明的三效催化劑的各自的排氣管線的示意圖。

具體實施方式

在圖上，混合型機動車輛配備有內(nèi)燃發(fā)動機1以使其能夠移動。內(nèi)燃發(fā)動機1優(yōu)選地是可控點火式汽油發(fā)動機。內(nèi)燃發(fā)動機1產(chǎn)生污染物，其中有氮氧化物、一氧化碳和未完全燃燒的碳氫化合物?；旌闲蜋C動車輛配備有未示出的附屬驅動裝置，如電力發(fā)動機或者類似的發(fā)動機。

內(nèi)燃發(fā)動機1產(chǎn)生排放氣體2，其通過排氣管線4向內(nèi)燃發(fā)動機1外面的外部環(huán)境3排放。排放氣體2包括氮氧化物、一氧化碳和未完全燃燒的碳氫化合物，應當在向外部環(huán)境3排放它們前預先最小化它們的含量。因此，排氣管線4安置排放氣體2的后處理系統(tǒng)5。后處理系統(tǒng)5包括允許實現(xiàn)三個不同的反應的三效催化劑8，其中反應有氮氧化物還原生成氮氣和二氧化碳的反應、一氧化碳生成二氧化碳的氧化反應和未完全燃燒的碳氫化合物生成二氧化碳和水的氧化反應。

三效催化劑8包括圓柱形或者卵球形的基底，基底由作為覆蓋層的通常稱為“washcoat(涂層)”的化合物浸透?；衔锇F金屬，其允許催化一氧化碳和未完全燃燒的碳氫化合物的氧化反應以及氮氧化物的還原反應。

為了起效，三效催化劑8需要被提高至臨界溫度。在300°和350°周圍之間三效催化劑8達到50％的效率并且從600°起達到其完全的效率。為了優(yōu)化三效催化劑8溫度的升高，該三效催化劑8被直接地放置于在內(nèi)燃發(fā)動機1出口的排氣管線4的內(nèi)部。

根據(jù)所使用的基底和該基底的惰性，在穿過三效催化劑8的排放氣體2的作用下，甚至在三效催化劑8的加熱裝置的作用下，三效催化劑8或多或少地快速升高溫度。

根據(jù)本發(fā)明，三效催化劑8包括包含金屬基底的第一基礎三效催化劑8a和包含陶瓷基底的第二基礎三效催化劑8b。

具有金屬基底的第一基礎三效催化劑8a具有較弱的熱惰性且快速地升高溫度，這在規(guī)定測量和用戶工作循環(huán)時很早地允許較高效率并且更早地允許對污染物進行優(yōu)化轉換。金屬基底由所述化合物覆蓋，其中化合物包含允許催化一氧化碳和未完全燃燒的碳氫化合物的氧化反應以及氮氧化物的還原反應的貴金屬。

具有例如由堇青石或者類似材料制成的陶瓷基底的第二基礎三效催化劑8b，具有相對較強的熱惰性并因此需要更多的時間以升高溫度且在規(guī)定測量和用戶運轉循環(huán)時更晚地開始轉換污染物。陶瓷基底也由所述化合物覆蓋，其中化合物包含允許催化一氧化碳和未完全燃燒的碳氫化合物的氧化反應以及氮氧化物的還原反應的貴金屬。

機動車輛具有排放氣體2不是特別熱的工作階段，這可能是在腳抬起時的情況，在腳抬起期間向內(nèi)燃發(fā)動機1內(nèi)部噴射碳氫燃料被切斷。還存在內(nèi)燃發(fā)動機1不工作的工作階段，例如，當機動車輛配備有在盎格魯-撒克遜語系中通常已知的稱為“Stop&Start(停止和啟動)”的自動停止-啟動裝置時。這對于混合型機動車輛是更為恰當?shù)?，因為?nèi)燃發(fā)動機1與電力類型發(fā)動機或者其他類型(例如壓縮氣體)發(fā)動機的附屬驅動裝置相連。

在內(nèi)燃發(fā)動機1不工作的這些情況下，沒有穿過三效催化劑8的熱的排放氣體2或者因此這是冷的排放氣體2。

從包括金屬基底的第一基礎三效催化劑8a和包括陶瓷基底的第二基礎三效催化劑8b的結合以共同地形成本發(fā)明的三效催化劑8，排放氣體2的凈化在內(nèi)燃發(fā)動機1的工作的所有情況下被優(yōu)化。

當內(nèi)燃發(fā)動機1啟動時，具有較弱的熱惰性的第一基礎三效催化劑8a快速地升高溫度并且允許快速處理污染物的排出以使其最小化。

具有較強的熱惰性的第二基礎三效催化劑8b較慢地升高溫度并且在數(shù)秒后達到其完全的效率。

當切斷碳氫燃料的噴射或者當內(nèi)燃發(fā)動機1停止時，由于停止-啟動裝置的實施和/或附屬驅動裝置的實施，具有較弱的熱惰性的第一基礎三效催化劑8a快速地降低溫度并且失去其效率，但是當內(nèi)燃發(fā)動機1重新啟動或者當恢復碳氫燃料的噴射時，具有較強的熱惰性的第二基礎三效催化劑8b保持允許處理所有污染物的排出的較高溫度。

根據(jù)圖1所示的第一變型實施例，第一基礎三效催化劑8a和第二基礎三效催化劑8b安置在各自的外殼11a、11b的內(nèi)部。外殼11a、11b例如各自包括包含陶瓷纖維的無機吸熱材料層。

根據(jù)圖2所示的第二實施變型例，第一基礎三效催化劑8a和第二基礎三效催化劑8b安置在共同的殼體12的內(nèi)部。共同的殼體12也例如包括包含陶瓷纖維的無機吸熱材料層。第一基礎三效催化劑8a和第二基礎三效催化劑8b是例如以介于10mm和50mm之間的不為零的距離D彼此隔開。這些配置允許避免第一基礎三效催化劑8a和第二基礎三效催化劑8b之間的振動的傳播。這些配置也允許第一基礎三效催化劑8a和第二基礎三效催化劑8b的有差別的膨脹，而不使基礎三效催化劑8a、8b中的任何一個變質(zhì)。這些配置最后允許探測器9插入第一基礎三效催化劑8a和第二基礎三效催化劑8b之間，探測器9是例如稱為lambda探測器的氧氣探測器。其次，根據(jù)排放氣體2在排氣管線4的內(nèi)部的流動方向6，排氣管線4也在三效催化劑8上游和/或在三效催化劑8下游安置探測器9。

根據(jù)圖3所示的第三實施變型例，第一基礎三效催化劑8a沒有外殼。