JP2000516681A - NOx吸収体を備えた火花点火式内燃機関 - Google Patents

NOx吸収体を備えた火花点火式内燃機関

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Abstract

(57)【要約】 NOx吸着体は従来、吸収体の再生が高温を必要とするので、排気温度の高いオットーエンジンにおいてのみ使用可能であった。吸着層のために金属箔で作られた支持体を使用することによって、および排気管内に燃料の混合気を導入することによって、触媒酸化が吸着体で達成され、従って温度が上昇するので、燃料消費が最適化された内燃機関(3)が使用されるときでも、吸着体(1)の良好な放出が達成される。

Description

【発明の詳細な説明】 NOx吸収体を備えた火花点火式内燃機関 本発明は、請求項1の上位概念記載の火花点火式内燃機関と、火花点火式内燃 機関の排気流から窒素酸化物を除去する方法に関する。 米国特許第4,755,499号明細書により、例えば自動車の排気から窒素 酸化物と硫黄酸化物を可逆的に蓄えることが知られている。この場合、吸収体は 還元された雰囲気内で加熱することによって再生される。この場合同時に、窒素 酸化物が減少する。 このような貯蔵式触媒は自動車における使用について、ヨーロッパ特許出願公 開第0580389号公報に詳しく記載されている。この場合、吸収体の再生の ために高い温度(500℃以上)が必要である。そのために、高い排気温度を有 する自動車、すなわちオットーエンジンを備えた自動車の場合にのみ、貯蔵式触 媒を使用することができる。しかし、この場合にも条件付きでのみ使用可能であ る。というのは、例えば加速によって多量の窒素酸化物が放出される都市交通に おけるような、内燃機関の所定の運転条件では、吸収体特に硫黄酸化物の再生に とって必要とされる高い温度が長い時間持続して得られないからである。 本発明の課題は、ディーゼルエンジンまたは直接噴射式オットーエンジンと共 に使用するために適した窒素酸化物用吸収体と、低い排気温度で吸収体を再生す ることができる方法を提供することである。 この課題は、冒頭に述べた吸収体の場合には、請求項1記載の特徴によって解 決され、方法に関しては請求項27記載の方法によって解決される。 従属請求項には、例えば直接噴射式内燃機関におけるような非常に低い排気温 度の場合にも、吸収体の再生を可能にする好ましい実施形が記載されている。 本発明では、例えば米国特許第4,755,499号明細書やヨーロッパ特許 出願公開第0580389号公報またはWO94−04258に記載されている ような普通の吸収材料を使用することができる。これらのすべての貯蔵材料は、 高い作動温度を有するという点で共通している。この場合、特に再生の際(特に 硫黄酸化物の除去の際)一層高い温度が必要である。この種のほとんどの貯蔵媒 体の場合、150〜700℃の範囲の温度、特に300℃以上の温度が必要であ る。このような温度はオットーエンジンを備えた自動車の場合には通常的に発生 する。しかし、ディーゼル自動車の場合および特に直接噴射式内燃機関の場合に は比較的に希である。 すなわち、有利なNOx貯蔵材料は、希薄混合気エンジンの排気に存在するよ うな純粋な酸化条件(化学量論的酸化剤過剰)の下で、窒素酸化物を一時貯蔵し 、酸素過剰が減少すると還元可能であるという利点がある。そのために、NOx 貯蔵触媒は通常は貴金属で被覆されている。特に、三元触媒のための普通の貴金 属コーティングによって被覆されている。そして、NOxを取り込んだ貯蔵材料 の再生は再生相においてλ≦1で有利に行われる。 通常は、NOx貯蔵触媒ではいろいろな反応が順々に乃至同時に行われる。こ の場合、重要な反応は、 排気中のNOをNO2に酸化すること、 NO2を硝酸塩として貯蔵することと、 硝酸塩を分解することと、 元に戻ったNO2を窒素と酸素に還元することである。 上述のように、反応の経過は、特に触媒の温度、しかも触媒の作用中心の反応 相手の濃度およびガスの流速に依存する。 本発明に従い、互いに組み合わせ可能ないろいろなファクタによって、公知の 排気吸収体を少ないコストで最適化できることが判った。従って、この排気吸収 体は特に直接噴射式内燃機関に使用可能である。この場合、重要な特徴は、 吸収層を取り付ける支持体の壁厚を160μm以下、特に140μm以下に減 らすことと、 50μm以下、好ましくは40μm以下、特に30μm以下の壁厚を有する金 属支持体を使用すること、およびまたは 排気流の温度よりも高い温度で吸収体を加熱すことである。 本発明の場合、吸収層のための薄壁のセラミック支持体、すなわち0.14μm以 下の壁厚を有する支持体を使用する際、吸収層の迅速な温度上昇が可能であるだ けでなく、厚い吸収層を使用することもできる。これにより、一方では、貯蔵層 が迅速に高温になるので、再生のために短い高温相を利用することができ、他方 では厚い吸収層の被覆形成によって大きな貯蔵容量が達成可能であるので、内燃 機関の運転時に吸収体の長い貯蔵可能性によって、貯蔵体が再生されるまで、長 い時間インターバルが経過し得る。従って、燃料消費を最適化した内燃機関の排 気流の希に発生する温度ピークにもかかわらず、貯蔵体が焼ききれることがない (飽和限界に達することがない)。 本発明では、金属箔からなる支持体を備えた吸収体が特に適している。この場 合、金属箔は抵抗加熱として接続されると有利である。それによって、低い排気 温度の場合にも、金属支持体に電流を流すことによって吸収体を必要な再生温度 にもたらすことができる。更に、金属支持体を使用する場合には、吸収層で被覆 した通路を異なるように形成することできるので、例えば通路内の排気流の渦流 (乱流)を適切に調節することが可能である。 本発明に従い、吸収体のために異なる通路区間を備えた支持体が使用されると 特に有利である。この場合例えば通路の中央範囲は乱流を発生するために変更さ れている。これは例えば通路横断面の変更によってあるいは通路を回転またはね じることによって可能である。これにより、支持体はきわめて所望な反応条件の ために流路に沿って適切に適合させることが可能である。支持体の他の特徴は、 流れ方向における通路の異なる数と流れ方向に沿った横断面の変更のほかに、支 持体のセグメント化にある。この場合例えば、吸収層を備えたセグメントはエン ジン出口の近くに配置され、吸収層を備えた他のセグメントは幾分離れた位置に 配置される。それによって、異なる走行条件の場合にも、燃料消費を最適化した エンジンにおいて良好なNOx清浄化値が達成可能である。 本発明に従い、排気のための流路の中央の範囲が乱流を発生するために渦流化 され、入口範囲と出口範囲が乱流をきわめて良好にする構造体を有すると、NOx 貯蔵体が特に良好な吸収特性および放出特性を有することが判った。このよう な乱流を発生するための簡単な手段として例えば、通路の大きな直径から小さな 直径への移行部が適しているが、この範囲において吸収体全体をねじることも、 乱流を発生するために適している。きわめて所望な特性は恐らく、窒素酸化物還 元のための個々の反応ステップを支持体の個々のセグメントに分離することによ って達成される。この場合、変更された中央範囲は変更されない中央範囲に対し て良好な反応条件を保証する。 きわめて良好な変換を達成するために、吸収層は少なくとも20m2/g、特 に少なくとも40m2/gの増大した表面積を有する。吸収層は好ましくは少な くとも0.2cm3/gの孔容積、特に少なくとも0.4cm3/gを有する。この場合 、小さな孔と大きな孔によってピークが2つある孔の大きさ分布も適している。 これは例えば吸収表面を形成するために所定の粒子大きさを選択することによっ て達成される。この場合、異なる大きさの粒子の混合または所定の分布も適して いる。 吸収表面としては、特にγ−酸化アルミニウムが適している。この酸化アルミ ニウムはアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類およびまたはランタンのグル ープから1つまたは複数の元素を備えている。銅やマンガンも適切な元素である 。この元素は通常は酸化物、炭酸塩あるいは硝酸塩として存在する。この場合、 貯蔵作用は適当な硝酸塩や硫酸塩を形成することによって達成される。そして、 この硝酸塩や硫酸塩は適当な反応条件の下で再び酸化物または炭酸塩に移行する 。これによって、特に少なくとも1%の酸素を含む排気から、NOxおよびまた はSOxを吸収することができる。 上述のように、吸収された物質は特に高い温度によっておよび還元雰囲気で再 び遊離する。そのために、排気中の酸素濃度を検出すると有利である。この場合 、酸素濃度または酸素濃度と公知の関係にある量を、吸収過程または放出過程を 制御するために用いることができる。同じことが排気流の温度についても当ては まる。この場合、直接的にまたは間接的に測定される吸収層の温度が重要である 。温度は例えば排気流または支持体の温度の測定によって測定可能である。温度 測定は内燃機関の特性マップを介して行うこともできる。 本発明により、吸収層は少なくとも50μm、特に少なくとも70μm、好ま しくは90μmの厚さに作られている(横断面の平均層厚;値はセラミックスに 該当する。金属の場合には半分の値が適用される)。吸収層のこの層厚は特に、 吸収体の少なくとも50%、特に少なくとも80%にわたって延びている。この ような層厚は従来の吸収体と比べて、大きな貯蔵容量を可能にし、それによって 再生までの上述の長いインターバルを可能にする。 本発明に属する方法では、内燃機関の運転条件が排気流、ひいては吸収層の相 応して高い温度を生じるときに、再生が有利に行われる。しかし、本発明では吸 収層の付加的な加熱が行われる。この付加的な加熱は特に混合気形成によって行 われるがしかし、電気的に行うこともできる。有利な加熱方法は点火方法、λの 変更、1未満へのλの低下、および酸化触媒におけるあるいは点火装置を介して の発熱のための二次空気供給並びにバーナーによる触媒の加熱である。この場合 、セグメント化された吸収体が特に有利である。セグメント化されたこの吸収体 は反応毎に特別に加熱される。特に吸収体セグメントを空間的に明確に分離した 場合(上述参照)、例えば下流に配置した吸収体範囲だけを加熱することができ る。この場合にも、電気加熱が特に有利であるが、排気流への燃焼噴射やバーナ ーによる加熱でもよい。更に、排気弁から異なる間隔をおいてエンジン近くの位 置およびエンジンから離れた位置に、個々の反応のための個々のセグメントを配 置することにより、吸収体の熱的な老化を回避することができる(個々の吸収体 範囲における特に有利な反応温度の利点のほかに)。 更に、貯蔵体からのNOxの遊離や変換および貯蔵体からの硫黄酸化物の遊離 のためには異なる温度が必要である(硫黄酸化物の遊離には高い温度が必要であ る)ので、硫黄酸化物(特に硫酸塩として存在する)の放出は長い時間にわたっ てまたは必要なときに行われる。従って、貯蔵体は時々、硫黄酸化物の放出のた めに必要な高い温度に加熱される。これによっても、貯蔵体の過早の老化が防止 されるので、吸収体の特に良好な長時間安定性が達成される。更に、吸収体およ び実施形で述べた手段を用いることができ、方法および実施形で述べた特徴は冒 頭に述べた吸収体で使用可能である。 次に、実施の形態と図に基づいて本発明を詳しく説明する。 図は内燃機関(オットーエンジン)の排気系内の吸収体を示す。 吸収体(吸着体)1は、燃料直接噴射装置を備えた火花点火式内燃機関3の排 気管2に装着されている。内燃機関の運転はエンジン統合制御装置を介して制御 される。そのために、エンジン統合制御装置4は噴射ポンプ5に作用する。この 噴射ポンプは(図示していない)タンク6から噴射ノズル7に燃料を供給する。 エンジン統合制御装置4によって更に、シリンダ内の燃料と空気の混合気の点火 が点火プラグ18を介して行われる(この場合、点火コイルは図示していない) 。見やすくするために、エンジン統合制御装置4に案内される普通のいろいろな 入力導線および出力導線は図示していない。 排気管2には更に、三元触媒8が吸収体1の下流側に配置されている。この三 元触媒8は吸収体1の上流側に配置してもよい。 吸収体1は2つの金属箔からなっている。波形の一方の金属箔は滑らかな金属 箔に連結されている(波の山でろう付けされている)。この多層の金属箔を巻く ことによって、軸方向に延びる多数の通路を有する円筒状の物体が形成される。 吸収体の支持体は中央の範囲15においてその縦軸線回りに回転されている。従 って、個々の通路16が狭くなっていてねじられている。これと類似の作用をし 乱流を生じる構造体は、一方または両方の金属箔に横方向の波をつけることによ っても得られる。 金属箔は数%のアルミニウムを含んでいて、酸化させられる。それによって、 γ−酸化アルミニウムを含む薄め塗膜(ウォッシュコート)が金属箔上に良好に 付着する。この酸化アルミニウム薄め塗膜は更に、ナトリウム、バリウム、セリ ウムおよびランタンの元素を含む。これらの元素は塩(硝酸塩、酸化物、ヒドロ オキシド)として酸化アルミニウムに付着させられている。巻かれた支持体に薄 め塗膜をしみ込ませて燃焼することにより、吸収体が得られる。吸収体には更に 、白金またはロジウムを含む溶液(溶液はロジムウに加えてあるいはロジウムの 代わりにパラジウムを含んでいてもよい)がしみ込ませられる。そして、この溶 液から、適当な貴金属自体が遊離する。このようにして得られた吸収体は電気的 に結合させられ、電流が吸収体を経てアース(ケーシング)に流れることができ るように、ケーシングに挿入される。電気的な結合部9の他端は制御装置4に接 続されている。支持体には更に、温度プローブ10が挿入されている。この温度 プローブも同様に制御装置4に接続されている。 吸収体1の上流において、広帯域酸素センサ(広帯域ラムダプローブ)11が 排気管に挿入配置されている。この酸素センサは排気ガス流内の酸素濃度に比例 する値を制御装置4に伝える。更に、酸素センサ11の上流には燃料噴射装置1 2が設けられている。この燃料噴射装置は制御装置4からの制御命令に対応して 燃料を供給する。吸収体1と後続配置の触媒8との間には、空気噴射ノズル13 が設けられている。この空気噴射ノズルは制御装置4によって制御されるポンプ 14から空気を供給される。 内燃機関3は直接噴射式オットーエンジンのタイプのものである。このオット ーエンジンの排気流は通常は、酸素余剰量が多く、200〜500℃の温度を有 する。 内燃機関の運転中、排気中の窒素酸化物と硫黄の酸化物は吸収体1の吸収層に 付着する。この場合同時に、場合によって存在する酸化可能な成分(ほとんが炭 化水素)が吸収体1の貴金属コーティングによって酸化させられる。飽和限界に 達すると、あるいは所定の時間インターバルで(例えば吸収体の後の排気中のN Ox測定のような他の制御変数でも可能である)、吸収体が再生される。すなわ ち、例えばバリウム硝酸塩として付着したNOxが取り除かれる。その際同時に 、(例えばバルウム硫酸塩として)付着した硫黄の酸化物を除去することができ る。そのために、吸収体コーティングの温度が再生のために充分な高さであるか どうかが、温度プローブ10を介して制御装置4によって検査される。温度が5 00℃以下である場合、燃料ノズル12から排気流に燃料が噴射される。この燃 料は吸収体1の貴金属コーティング上で排気流内の酸素と触媒的に燃焼し、それ によって排気流の温度が高められる。その代わりにおよびまたはそれに付加して 、(9を経て)電流を流すことによって吸収体1の金属の支持体を電気的に加熱 することができる(例えば金属支持体の誘導加熱およびまたは排気絞りのような 他の温度上昇方法を用いてもよい)。 吸収体1が充分に加熱されると、濃い混合気が排気に入れられる。すなわち、 更に燃料が(12を経て)噴射され、およびまたは濃い混合気がシリンダに噴射 される。この場合、内燃機関3の吸気通路16内のスロットル17が制御装置4 を介して閉鎖され、それによって少量の空気が内燃機関3に達するようにすると 有利である。これにより、排気流中の酸素成分が減少し、NOxとSOxが吸収層 から遊離し、同時にNOxが減少する。再生は時間で制御して終わらせること ができるがしかし、例えば反応温度の発熱によってチェックすることもである。 他の実施形では、ドイツ連邦共和国特許出願公開第4342062号公報に記載 されているような再生を行うことができる。すなわち、排気流が吸収体の前で絞 られ、特に吸収体のバイパスに案内される。 場合によってまだ存在する炭化水素を減らすために、吸収体1の後に空気ノズ ル13が設けられている。この空気ノズルは、(12からの)燃料噴射中または 濃い混合気による内燃機関の運転中に、制御装置4によって運転させられる。こ れにより、場合によってまだ存在する炭化水素は後続配置の触媒8内で二酸化炭 素と水に酸化される。 所望な場合には燃料ノズル12を省略することができる。というのは、内燃機 関の燃焼室への燃料噴射装置7を介して、困難なく排気流を充分に濃くすること ができるからである。 再生の際内燃機関3の出力が低下し得るので、内燃機関のガス調節手段を完全 に開放すると同時に、少なくとも或る時間再生を抑制する手段を設けることがで きる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B01D 53/81 B01D 53/34 129A F01N 3/10 132Z 3/20 ZAB 3/24

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.排気管を具備し、この排気管内に支持体を備えた吸収体が配置され、周りを 排気流が流れる、増大した表面積を有する吸収層が支持体上に被覆形成され、 この吸収層が、少なくとも1つの窒素酸化物(NOx)およびまたは少なくと も1つの硫黄酸化物(SOx)を可逆的に吸収するために適しており、更に制 御装置を備え、吸収体温度が高いときにこの制御装置を介して、排気流の所定 のパラメータを調節することによって吸収体の再生が行われる、火花点火式内 燃機関において、吸収体の温度をその再生に適した温度にするために、吸収体 が制御装置を介して加熱されることを特徴とする火花点火式内燃機関。 2.支持体が金属からなっていることを特徴とする請求項1記載の火花点火式内 燃機関。 3.金属が金属薄板または金属箔であることを特徴とする請求項2記載の火花点 火式内燃機関。 4.金属からなる支持体が電流を供給することによって加熱可能であることを特 徴とする請求項2または3記載の火花点火式内燃機関。 5.金属からなる支持体が0.1mm以下、特に0.05mm以下の壁厚を有すること を特徴とする請求項2〜4のいずれか一つに記載の火花点火式内燃機関。 6.支持体が閉じた横断面を有する平行に延びる多数の通路を備え、この通路が 内部に吸収層を備え、この通路にガス流を案内可能であることを特徴とする請 求項1〜5のいずれか一つに記載の火花点火式内燃機関。 7.複数の通路が少なくとも一部区間にわたってガス流に乱流を発生する構造体 を備えていることを特徴とする請求項6記載の火花点火式内燃機関。 8.ガス流に乱流を発生する構造体が通路の横断面変更部およびまたは波形部お よびまたはねじれ部または湾曲部であることを特徴とする請求項7記載の火花 点火式内燃機関。 9.吸収体がセグメントに分割されていることを特徴とする請求項6〜8のいず れか一つに記載の火花点火式内燃機関。 10.セグメントが異なる長さおよびまたは異なる通路横断面およびまたは異なる 数の通路を有し、およびまたは少なくとも50cmだけ互いに離隔されている ことを特徴とする請求項9記載の火花点火式内燃機関。 11.ガス流が到達し得る吸収層の質量に関連して、増大した表面積が少なくと も20m2/g、特に少なくとも40m2/g、好ましくは少なくとも100m 2/gを有することを特徴とする請求項1〜10のいずれか一つに記載の火花 点火式内燃機関。 12.吸収層が酸化アルミニウム、特にγ−酸化アルミニウムを含んでいることを 特徴とする請求項1〜11のいずれか一つに記載の火花点火式内燃機関。 13.吸収層がアルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類、ランタン、チタン、銅 およびまたはマンガンを含んでいることを特徴とする請求項1〜12のいずれ か一つに記載の火花点火式内燃機関。 14.吸収層がバリウム、ナトリウム、カリウムの元素の少なくとも一つを含んで いることを特徴とする請求項13記載の火花点火式内燃機関。 15.吸収層が酸素過剰時に、希薄混合気で運転される内燃機関の排気からNOx およびまたはSOxを吸収することを特徴とする請求項1〜14のいずれか一 つに記載の火花点火式内燃機関。 16.吸収層が還元された雰囲気内でおよびまたは低い酸素濃度でNOxおよびま たはSOxを遊離することを特徴とする請求項1〜15のいずれか一つに記載 の火花点火式内燃機関。 17.酸素濃度または酸素濃度を含む量を検出する酸素濃度測定装置が設けられ、 この酸素濃度測定装置が酸素濃度または酸素濃度を含む量を入力量として制御 装置に供給し、制御装置が吸収体の負荷または負荷解除を開始することを特徴 とする請求項15およびまたは16記載の火花点火式内燃機関。 18.吸収層が高い温度でNOxおよびまたはSOxを遊離することを特徴とする請 求項1〜17のいずれか一つに記載の火花点火式内燃機関。 19.ガス流およびまたは吸収層およびまたは支持体の温度または温度を含む量を 検出する温度測定装置が設けられ、この温度測定装置が温度または温度を含む 量を入力量として制御装置に供給し、制御装置が吸収体の負荷または負荷解除 を開始することを特徴とする請求項18記載の火花点火式内燃機関。 20.制御装置が入力量として、酸素濃度と温度またはこれらを含む量を有するこ とを特徴とする請求項17および19記載の火花点火式内燃機関。 21.吸収層がセラミックス内に少なくとも50μmの厚さを有し、金属支持体上 に少なくとも25μmの厚さを有することを特徴とする請求項1〜20のいず れか一つに記載の火花点火式内燃機関。 22.吸収層が薄め塗膜内にあることを特徴とする請求項1〜21のいずれか一つ に記載の火花点火式内燃機関。 23.吸収層が少なくとも一つの貴金属を支持していることを特徴とする請求項1 〜22のいずれか一つに記載の火花点火式内燃機関。 24.吸収層が貴金属と共に酸化触媒または3元触媒を形成していることを特徴と する請求項23記載の火花点火式内燃機関。 25.ガス流が流れ得る質量に関連して、吸収層が少なくとも0.2cm3/gの孔容 積を有することを特徴とする請求項1〜24のいずれか一つに記載の火花点火 式内燃機関。 26.独立したユニットとしての酸化触媒、特に3元触媒が吸収体の前およびまた は後に接続配置されていることを特徴とする請求項1〜25のいずれか一つに 記載の火花点火式内燃機関。 27.火花点火式内燃機関の排気流から少なくとも窒素酸化物(NOx)を除去す るための方法において、次のステップ、 酸素を含む排気流を生じながら内燃機関を運転し、 NOx用の収着剤を有する装置を経て酸素を含む排気流を案内し、この場合 収着剤が支持体上の装置内に配置され、 収着剤と共にNOxを貯蔵し、 酸素の少ない排気流または化学量論的な還元剤過剰量を有する排気流を生じ る前に、同時にあるいはその後に、内燃機関の運転中収着剤を所定の温度に予 熱し、 収着剤が少なくとも所定の温度を有する間、酸素の少ない排気流または化学 量論的な還元剤過剰量を有する排気流内でNOxを還元しながら収着剤からN Oxを放出し、 酸素含む排気流を再び生じ、 酸素含む排気流を再び生じる上記ステップの前、同時にあるいはその後で、 所定の温度への収着剤の加熱を終了し、 収着剤と共にNOxを貯蔵する上記ステップ以降のステップを繰り返す ことを特徴とする方法。 28.収着剤の加熱が排気流への燃料噴射と特に排気流の触媒的な燃焼およびまた は内燃機関の運転状態の変更およびまたは収着剤の電気的な加熱およびまたは 排気流のバーナー加熱によって行われることを特徴とする請求項27記載の方 法。 29.内燃機関の運転中収着剤を所定の温度に予熱するステップの前に、収着剤お よびまたは収着剤と温度が関連する物が少なくとも所定の温度を有するかどう かを検出するステップが実施され、 収着剤およびまたは収着剤と温度的に関連する物が少なくとも所定の温度を 有することが検出時に確認されると、内燃機関の運転中収着剤を所定の温度に 予熱するステップと、内燃機関の運転中少なくとも所定の温度への収着剤の加 熱を終了するステップが省略されることを特徴とする請求項27または28記 載の方法。 30.金属からなる支持体が使用されることを特徴とする請求項27〜29のいず れか一つに記載の方法。 31.方法ステップの間、NOxのほかに、少なくとも一つの硫黄酸化物(SOx) が収着剤によって貯蔵されるかまたは収着剤から放出されることを特徴とする 請求項27〜30のいずれか一つに記載の方法。 32.収着剤からの放出が時間に依存しておよびまたは負荷に依存して行われるこ とを特徴とする請求項27〜31のいずれか一つに記載の方法。 33.収着剤として吸収剤が使用されることを特徴とする請求項27〜32のいず れか一つに記載の方法。 34.吸収剤がγ−酸化アルミニウムと、アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土 類およびまたはランタンのグループの少なくとも一つの元素を含んでいること を特徴とする請求項33記載の方法。 35.排気流が乱流状態で収着剤を経て案内されることを特徴とする請求項27〜 34のいずれか一つに記載の方法。 36.排気流が平行に延びる多数の通路を有する、収着剤を支持する支持体を経て 案内されることを特徴とする請求項27〜35のいずれか一つに記載の方法。 37.排気流が、異なる数の通路およびまたは異なる直径の通路を有する、収着剤 を支持する1個または複数の支持体を経て、およびまたは少なくとも50cm だけ互いに離隔された、収着剤を支持する支持体を経て案内されることを特徴 とする請求項36記載の方法。 38.排気流が、ねじれたまたは湾曲した通路を有する、収着剤を支持する支持体 を経て案内されることを特徴とする請求項36または37記載の方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007529687A (ja) * 2004-03-15 2007-10-25 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド 内燃機関の燃料の流れから含硫芳香族化合物を蓄積し放出するための装置および方法
KR101466601B1 (ko) 2007-09-20 2014-11-28 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하 내연기관 작동 방법 및 장치

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19816276C2 (de) * 1998-04-11 2000-05-18 Audi Ag Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
DE10047809B4 (de) * 2000-09-27 2014-01-09 Volkswagen Ag Vefahren zur Betriebssteuerung einer Sekundärluftpumpe und Abgasreinigungsanlage mit einer Sekundärluftpumpe
JP2003065042A (ja) * 2001-08-30 2003-03-05 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
JP2005193171A (ja) * 2004-01-08 2005-07-21 Ict:Kk 内燃機関の排気浄化装置
JP4413020B2 (ja) 2004-01-21 2010-02-10 ヤンマー株式会社 排気ガス浄化装置及びその制御方法
DE102004021370A1 (de) 2004-04-30 2005-11-17 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben eines Hybridfahrzeugs
DE102005026036A1 (de) * 2005-06-03 2006-12-07 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Verfahren und Vorrichtung zur Bereitstellung von Ammoniak in einem Abgasstrom einer Verbrennungskraftmaschine
US7563423B2 (en) * 2006-12-22 2009-07-21 Alstom Technology Ltd Method and apparatus for catalyst regeneration
JP4877123B2 (ja) * 2007-07-23 2012-02-15 マツダ株式会社 エンジンの排気浄化装置
JP6111948B2 (ja) * 2013-09-19 2017-04-12 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US10081241B2 (en) 2015-12-10 2018-09-25 Curtis Alan Roys Diesel fuel guard
CN109404100B (zh) * 2018-11-09 2020-11-20 潍柴动力股份有限公司 一种排气净化装置、排气净化控制方法及其控制系统
US11242785B2 (en) 2020-06-30 2022-02-08 Saudi Arabian Oil Company Process to capture SOx onboard vehicles and ships
DE102021105722A1 (de) 2021-03-10 2022-09-15 Volkswagen Aktiengesellschaft Brennkraftmaschine mit Katalysatoreinrichtung mit unterschiedlicher spezifischer Menge des Katalysatormaterials
US20220371223A1 (en) * 2021-05-24 2022-11-24 The Marketer's Engineering Tool Source LLC Low-dust cutting device for multiple tiles and low-dust scoring device for concrete masonry units

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4755499A (en) 1984-10-12 1988-07-05 Noxso Corporation Sorbent for removing nitrogen oxides, sulfur oxides and hydrogen sulfide from gas streams
US4849274A (en) 1987-06-19 1989-07-18 W. R. Grace & Co.-Conn. Honeycomb fluid conduit
US5296198A (en) * 1990-11-09 1994-03-22 Ngk Insulators, Ltd. Heater and catalytic converter
CZ283018B6 (cs) 1991-02-01 1997-12-17 Merck Sharp And Dohme Limited Deriváty imidazolu, triazolu a tetrazolu a farmaceutické přípravky na jejich bázi
US5240682A (en) 1991-05-06 1993-08-31 W. R. Grace & Co.-Conn Reinforced corrugated thin metal foil strip useful in a catalytic converter core, a catalytic converter core containing said strip and an electrically heatable catalytic converter containing said core
JP2783074B2 (ja) * 1991-10-29 1998-08-06 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
JP2605586B2 (ja) * 1992-07-24 1997-04-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE4226394C2 (de) * 1992-08-10 1999-01-21 Degussa Verfahren zur katalytischen Autoabgasreinigung mit verbessertem Kaltstartverhalten
US5362463A (en) 1992-08-26 1994-11-08 University Of De Process for removing NOx from combustion zone gases by adsorption
JP2605556B2 (ja) * 1992-10-13 1997-04-30 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
EP0593898B1 (en) * 1992-10-20 1997-01-29 Corning Incorporated Exhaust gas conversion method and apparatus using thermally stable zeolites
US5406790A (en) 1992-12-11 1995-04-18 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Exhaust gas purification device for an engine
JP2830669B2 (ja) 1992-12-29 1998-12-02 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE4339025C2 (de) * 1992-12-14 1997-08-07 Mannesmann Ag Vorrichtung zur Reinigung schadstoffbeladener Abluft
JP3116628B2 (ja) * 1993-01-21 2000-12-11 株式会社日本自動車部品総合研究所 吸着装置
DE4319294C1 (de) 1993-06-10 1994-05-19 Daimler Benz Ag Verfahren zur Reduzierung von Stickoxiden im Abgas einer Brennkraftmaschine
US5451558A (en) * 1994-02-04 1995-09-19 Goal Line Environmental Technologies Process for the reaction and absorption of gaseous air pollutants, apparatus therefor and method of making the same
US5633217A (en) 1994-09-12 1997-05-27 Corning Incorporated Method of making a high strength catalyst, catalyst support or adsorber
JP3358766B2 (ja) 1994-12-16 2002-12-24 トヨタ自動車株式会社 排ガス浄化用触媒
FR2728300B1 (fr) * 1994-12-19 1997-03-14 Peugeot Dispositif de traitement des gaz d'echappement d'un moteur a allumage par compression comportant un catalyseur et un adsorbeur d'oxydes d'azote places dans le collecteur d'echappement
EP0944428B1 (de) * 1996-08-19 2013-06-26 Volkswagen Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einen NOx-Adsorber

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007529687A (ja) * 2004-03-15 2007-10-25 ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド 内燃機関の燃料の流れから含硫芳香族化合物を蓄積し放出するための装置および方法
KR101466601B1 (ko) 2007-09-20 2014-11-28 콘티넨탈 오토모티브 게엠베하 내연기관 작동 방법 및 장치

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US6759020B2 (en) 2004-07-06
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