JP2002522684A - 内燃機関の排気ガスを後処理する装置と方法 - Google Patents

内燃機関の排気ガスを後処理する装置と方法

Info

Publication number
JP2002522684A
JP2002522684A JP2000563920A JP2000563920A JP2002522684A JP 2002522684 A JP2002522684 A JP 2002522684A JP 2000563920 A JP2000563920 A JP 2000563920A JP 2000563920 A JP2000563920 A JP 2000563920A JP 2002522684 A JP2002522684 A JP 2002522684A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
exhaust gas
range
passage
filter
face
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000563920A
Other languages
English (en)
Inventor
ケーニヒ・アクセル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE19850762A external-priority patent/DE19850762A1/de
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of JP2002522684A publication Critical patent/JP2002522684A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B01D53/9454Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific device
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/74General processes for purification of waste gases; Apparatus or devices specially adapted therefor
    • B01D53/86Catalytic processes
    • B01D53/88Handling or mounting catalysts
    • B01D53/885Devices in general for catalytic purification of waste gases
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/0214Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters with filters comprising movable parts, e.g. rotating filters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842Nitrogen oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0871Regulation of absorbents or adsorbents, e.g. purging
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0871Regulation of absorbents or adsorbents, e.g. purging
    • F01N3/0885Regeneration of deteriorated absorbents or adsorbents, e.g. desulfurization of NOx traps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/16Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an electric heater, i.e. a resistance heater
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2290/00Movable parts or members in exhaust systems for other than for control purposes
    • F01N2290/02Movable parts or members in exhaust systems for other than for control purposes with continuous rotary movement
    • F01N2290/06Movable parts or members in exhaust systems for other than for control purposes with continuous rotary movement driven by auxiliary drive
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2570/00Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/04Sulfur or sulfur oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/03Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/12Other methods of operation
    • F02B2075/125Direct injection in the combustion chamber for spark ignition engines, i.e. not in pre-combustion chamber
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

(57)【要約】 内燃機関の排気ガスを後処理するための装置は、排気ガス流内に回転可能に配置された、排気ガスが流通する本体(4)と、本体と共に回転可能であるフィルタ(6)を備えている。本体の回転速度は、本体内に形成された温度前面の最高温度が本体内にとどまるように選定されている。本体は好ましくは、フィルタ(6)を収容するための軸方向中空室(7)を有する円筒体として形成されている。この円筒体を通路(3)が半径方向に貫通している。円筒体の回転軸線は排気ガス流れ方向に対して垂直である。本体がNOx貯蔵触媒として形成されていると、排気ガス中の混合気を周期的に濃くすることによってあるいは装置内に付加的な燃料を供給することによって、窒素酸化物が除去される。触媒の脱硫は触媒の回転を適切に制御することによって行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】 本発明は、内燃機関の排気ガスを後処理するための装置と方法に関し、特に排
気ガス流内の黒煙パティキュレートおよびまたは窒素酸化物を後処理するための
装置と方法に関する。
【0002】 公知のNOx触媒は、エンジンの希薄燃焼運転中に発生する窒素酸化物を吸収
し、濃い混合気でのエンジン運転中に貯蔵NOxを還元する。この公知の方法は
不連続であり、窒素酸化物の貯蔵と還元は、時間的に異なる相で行われる。この
ような方法を実施できるようにするために、貯蔵器の最終的な収容能力に基づい
て、或る時間の後で貯蔵器を空にしなければならない。これは、設定された一定
の時間経過後に行われるかまたは触媒の充填度を測定しなければならない。貯蔵
器が設定された一定の時間の経過後再生される場合には、安全上の理由から、触
媒の貯蔵能力が完全に利用されないので、燃料消費と排気ガス状態に関してエン
ジンを最適に運転することができないという欠点がある。貯蔵器が所定の充填度
に達したときに、貯蔵器が再生される場合には、NOx貯蔵触媒の充填度を測定
する付加的な装置が必要となるという欠点がある。その際、貯蔵器の充填度の正
確な測定が困難であるので、この場合にも、貯蔵器が完全に充填されていないと
きに、再生運転に切換えられる。これは最終的には、エンジンの最適でない運転
につながる。両方法の場合更に、エンジンを濃い混合気で運転するときに、最適
な排気ガス状態が達成されず、エンジンの周期的な運転のために複雑なエンジン
制御装置を必要とする。
【0003】 更に、NOx貯蔵触媒の充分に良好な機能のために、約250°Cの最低温度
が必要である。エンジンから来る排気ガスの温度が低いと、触媒がこの最低温度
まで加熱されるときにのみ、方法が機能し得る。その際、熱の損失が発生し、そ
れによって必要なエネルギーが大幅に増大する。
【0004】 更に、ディーゼルエンジンの排気ガス中には、周囲に放出することができない
黒煙パティキュレートが発生する。黒煙パティキュレートを含むこのような排気
ガスを後処理するために、公知の装置では、黒煙パティキュレートが貯蔵され、
黒煙フィルタの所定の充填度が達されることによってこの黒煙フィルタが交換さ
れるかあるいは貯蔵された黒煙パティキュレートが加熱装置によって点火されて
燃焼される。この両方法は連続的な使用には不充分である。
【0005】 本発明の根底をなす課題は、最適なエンジン運転を可能にする、内燃機関の排
気ガス流を後処理するための装置と方法を開発することである。
【0006】 この課題は請求項1,24,27記載の特徴によって解決される。本発明の好
ましい実施形は従属請求項に記載されている。
【0007】 内燃機関の排気ガスを後処理するための本発明による装置は、排気ガスを流通
させる通路を有する本体またはモノリスを備え、この本体またはモノリスが排気
ガス中に回転可能に配置されている。ここで、モノリスとは、セラミックから一
体に形成可能であるかまたは金属の担体材料から一体に形成可能であるかまたは
収容構造体内に配置されたセラミックセグメントまたは金属セグメントから形成
可能である物体であると理解される。
【0008】 装置は更に、本体の通路の一部(B1)に流体接続された流入通路を備えてい
る。更に、流体接続部が設けられ、この流体接続部が流入通路から排気ガスが流
れて来る通路の部分B1に接続され、かつこの部分を、流入通路に流体接続され
ていない通路の部分B2に接続している。
【0009】 本体またはモノリスは好ましくは、2つの範囲B1,B2に分割され、排気ガ
スが本体の前側の端面2のところから第1の範囲B1に流入し、第1の範囲B1
の後側の端面のところから流出し、第2の範囲B2の端面に流入し、そして他の
端面のところで第2の範囲から流出し、本体が排気ガス流通の間排気ガス流の流
れ方向に対してほぼ垂直な軸の回りに回転する。
【0010】 本体は好ましくは円筒形であり、この場合通路は半径方向に延びている。本体
は軸方向において円筒状の切欠きを有する。換言すると、円筒体は軸方向におい
て中空である。その際、本体は金属またはセラミックからなっている。この場合
、本体は一体に形成してもよいし、セグメントから組み立て可能に形成してもよ
い。本体がセグメントからなっていると、セグメントを組み立てた後で、通路は
円筒体の対称軸線に関して半径方向に延びるように、このセグメントを貫通して
いる。
【0011】 装置は好ましくは、回転可能に配置されたフィルタを備えている。この場合、
フィルタは特にモノリスと共に回転可能である。この場合、軸方向の中空室を有
する円筒形の本体の場合、フィルタはこの中空室内に配置されている。その際、
フィルタは固定されていてもよいし、本体と共に回転してもよい。この場合、回
転速度は本体の回転速度と同じでなくてもよい。
【0012】 更に、内燃機関は燃焼室内に直接燃料噴射装置を備え、およびまたはディーゼ
ル燃料機関である。
【0013】 フィルタは好ましくは加熱要素を備えている。この加熱要素は低温スタート後
フィルタを運転温度にもたらすために役立つ。必要な温度に達した後で、加熱要
素のスイッチが切られる。基本的には、エンジンの状態(排気ガス温度)が黒煙
(煤)を焼損しないときにのみ付加的な加熱装置を設けることができる。特に、
有害物質を変換するために必要な温度は、適当に選択されたエンジンパラメータ
(噴射量、噴射過程、後噴射)によって代替的にまたは補助して迅速に達成可能
である。この場合にも、所望な温度に達したときに、エンジンパラメータはその
普通の状態に戻される。
【0014】 更に、本体は、有害物質を還元するために、特にNOx、HCおよびまたはC
Oを還元するために、少なくとも一部を触媒コーティング可能である。
【0015】 更に、装置は固定されたケーシング(12)を備え、このケーシング内には、
縦軸線回りに回転する本体が配置されている。ケーシングは好ましくは非金属材
料からなっている。
【0016】 本体の回転は好ましくは駆動ユニットによって行われる。駆動ユニットは電動
機によって形成可能である。更に、駆動ユニットは外側の磁場と、ケーシング内
に配置された磁石によって形成可能である。更に、本体は一種のタービンのよう
に、排気ガス流によって回転させることができる。本体の回転速度は好ましくは
約0.3〜10回転/分である。この場合、発生する温度分布の最高値が本体内
に、特にフィルタの場所にとどまるように、回転速度が選定される。
【0017】 更に、エンジンが希薄混合気で運転可能であるあるときに、排気ガスNOx成
分を還元するために、装置は付加的な燃料を供給するための手段を備えている。
付加的な燃料を供給するためのこの手段は好ましくは、本体の回転軸内に配置さ
れている。
【0018】 排気ガス流内に本体が配置され、通路が排気ガス流れ方向に本体を通過し、本
体が2つの範囲に分割されている、内燃機関の排気ガスを後処理するための本発
明による方法は次のステップ、 第1の範囲の前側の端面内に排気ガス流を案内し、 第1の範囲の後側の端面の端面のところで排気ガス流を第2の範囲の端面内に
案内し、第2の範囲の他の端面のところから排気ガス流を排出し、そして 運転中、本体を軸回りに回転させ、それによって通路が第1の範囲から第2の
範囲に変わる を有する。
【0019】 更に、本体は、排気ガス流によって第2の範囲を加熱することによって第1の
範囲を通る排気ガス流を加熱するような速度で、その軸線回りに回転させられる
【0020】 排気ガス流の黒煙パティキュレートの保持は好ましくはフィルタで行われ、こ
のフィルタは第1の範囲の後側の端面と第2の範囲の排気ガス入口側の端面の間
に配置され、温度の最高値がほぼフィルタ内で生じるように、回転速度が選択さ
れる。
【0021】 この方法で使用される本体の少なくとも一部が触媒コーティングされているの
で、内燃機関の希薄燃焼相の間、排気ガスのNOx貯蔵が行われる。本体に還元
剤を供給することによって、NOx貯蔵体の連続的な再生法が行われる。
【0022】 内燃機関の排気ガスを後処理するために、NOx貯蔵触媒として設計された本
発明による装置を脱硫するための本発明の方法は、次のステップ 脱硫の開始時に、発生する最高温度が第2の範囲内にまたは第2の範囲を通っ
て、特に第2の範囲の排気ガス出口側の端面の近くに移るまで、排気ガス中の有
害物質量を増大しながら、本体の回転が減速または中断され、 第2の範囲がほぼ第1の範囲の位置を占め、それによって最高温度がほぼ第1
の範囲に存在するまで、本体が回転させられ、そして最高温度が少なくとも第2
の範囲に達し、後噴射量が低減され、そして本体が新たに回転させられるまで、
回転が中断される を有する。
【0023】 その際、ほぼ本体が脱硫されるまで、回転の減速または中断を複数回繰り返す
ことができる。最高温度が両範囲のほぼ交叉個所にあるときに、本体の連続的な
回転が再開される。
【0024】 次に、本発明の好ましい実施の形態を図に基づいて詳しく説明する。
【0025】 図1aは、内燃機関の排気ガスを後処理するための本発明による装置の好まし
い第1の実施の形態の水平横断面図である。エンジン(図示していない)の生排
気ガスは、外側の端面2内の排気ガス供給口1を通って円筒状の本体4の第1の
範囲B1に流れる。通路3が円筒状本体を貫通している。その際、通路3は円筒
の対称軸線によって形成された回転軸に関して半径方向に延びている。回転軸9
に対して垂直に配置された通路3の少なくとも一部には上述のように触媒がコー
ティングされている。排気ガスは、本体内の中央に形成された軸方向の中空室7
によって形成された本体4の内側端面5から出た後で、中空室7内に配置された
パティキュレートフィルタ6を通過し、反対側の第2の範囲B2内の内側の端面
5に入り、そして第2の範囲B2の外側の端面5から流出通路8内に入る。図1
aに示すように、第1の範囲と第2の範囲は流入通路1と流出通路8によってそ
れぞれ3つの通路3に制限されている。これは必ずしも必要ではない。本体4を
取り囲むケーシング10の他の構造により、流入する排気ガスと流出する排気ガ
スがそれぞれ最大180°の第1の範囲B1と第2の範囲B2に達するようにす
ることができる。換言すると、第1と第2の範囲は最大で本体4の半分に及ぶよ
うにすることができる。
【0026】 図1bは、本発明による装置の垂直断面図である。通路3が貫通する本体4の
内部には、フィルタ6が配置されている。このフイルタは普通は本体4と同期し
て回転する。本体4とフィルタ6は同じケーシング10内に配置されている。回
転は回転軸9回りに行われる。この回転軸は、触媒作用するフィルタまたはロー
タマトリックスすなわち本体4内での燃焼のための付加的な燃料を供給するため
に役立つ。
【0027】 排気ガスがフィルタ6を備えた本体4を通って流れ、触媒コーティングされた
通路3を通過する間、排気ガス中に存在するCOおよびHCが触媒で変換される
ことによって、入口側の温度が上昇する。同時に、通路3にNOx吸収触媒(N
Ox貯蔵触媒)がコーティングされている場合には、窒素酸化物を化学的に吸収
することができる。温度の最高値は装置の中央、すなわちパティキュレートフィ
ルタ6内で達成される。排気ガスが本体4すなわちロータを更に通過する際に、
排気ガスはその熱を再び放出し、入口側とほぼ同じ温度でロータ4から出る。回
転しないと、温度前面すなわち最高温度が装置から外に移るであろう。ロータ4
を回転することにより、温度前面は常に再び装置内に戻される。中央には周期的
な定常プロフィルが生じる。この定常プロフィルの最高値はフィルタ6の範囲内
にある。
【0028】 図2は、内燃機関の排気ガスを後処理するための本発明による装置の第2の実
施の形態の水平横断面図である。この実施の形態では、装置が純粋なNOx吸収
触媒として運転される。
【0029】 図2は、縦軸回りに回転する本体4を示している。この本体には、蓄熱式熱交
換器として使用されるNOx吸収触媒がコーティングされている。本体4は半径
方向に多数の小さな通路3を備え、排気ガスが半径方向に通過する。排気ガスは
流入通路1から本体に供給され、流出通路8を経て本体から排出される。それに
よって、第1の実施の形態の場合のように、第1の範囲B1と第2の範囲B2が
形成される。本体は更に、軸方向中空室7を備えている。この中空室は本体4の
内側の端面5によって画成されている。軸方向の中空室は第1の範囲B1と第2
の範囲B2の通路3を流れ的に接続するために役立つ。流れの方向の変更が生じ
ないので、圧力損失が小さいという利点がある。円環部T1として示した通路3
の内側部分は、NOxを貯蔵する触媒によってコーティングされている。円環部
T2によって示した通路の外側部分はコーティングされておらず、触媒作用に関
与せず、熱交換器の機能だけを有する。本体4を回転しながら排気ガスを半径方
向に通過させることにより、本体4内に次のような温度プロフィルが生じる。す
なわち、本体の外側の端面2の入口側または出口側がほぼ排気ガス温度であり、
そして中央に向かって約350〜400°Cまで急に上昇する温度プロフィルが
生じる。それによって、触媒の一部は常にNOx吸収にとって最適な温度範囲内
にある。触媒すなわち本体4の回転配置構造は、蓄熱器原理に従って最も良好に
熱を回収する。断熱が理想的で、採寸と回転速度が正しい場合、一旦取り込まれ
た熱は装置からもはや出ない。実際に発生する熱損失は、有害物質酸化の際に範
囲T1で放出される反応熱によって補償される。
【0030】 低温の装置を始動するために、触媒作用範囲T2において、約200°Cの点
火温度を達成しなければならない。そのために、本体4の中央に、電気的な加熱
要素11を設けることができる。その代わりにおよびまたはそれに補助して、有
害物質を変換させるために必要な温度は、適当に選択されたエンジンのパラメー
タによって(特にコモンレール噴射装置の場合、例えば噴射時期、噴射過程、噴
射量およびまたは後噴射量によって)達成可能である。点火温度を達成した後、
この手段は終了する。それ以上の温度上昇は、有害物質濃度を短時間高めること
によって生じる。この有害物質濃度は、有害物質を変換させる際に放出される反
応熱によって触媒温度を上昇させる。有害物質濃度の上昇は、燃料を本体4の中
央に別個に計量供給することによって達成可能であり、また同様にエンジンパラ
メータによってもたらすことができる。
【0031】 本体4の回転は適当な電気式または機械式駆動装置(図示していない)によっ
て行われる。そのために、本体4はこの駆動装置によって回転させられる回転可
能に支承された軸または回転軸9に取付けられている。この軸9によって更に、
付加的な燃料供給を行うことができる。電動機を使用する場合には、回転速度は
エンジン制御装置からの適切な情報によって、車両エンジンの運転状態に適合さ
せることが可能である。更に、本体4は固定された適切なケーシング10内に配
置されている。
【0032】 NOx吸収触媒の再生は公知のごとく、排気ガスをエンジンで濃くすることに
よって行われる。
【0033】 硫黄を含む燃料を使用する場合には、既に述べたように、触媒の脱硫を行わな
ければならない。これは600°C以上の温度で熱の作用によって行われる。既
に述べたように、上記の装置では、有害物質濃度を高めることによって有害物質
の酸化によって、温度をほとんど任意に上昇させることができる。回転速度と有
害物質濃度を適当に制御することにより、数分の必要な時間の間、必要な高い温
度に触媒を保つことができる。既に述べたように、エネルギーコストは従来の装
置と比べて大幅に少ない。
【0034】 従って、2つの実施の形態に基づいて上述した装置の次の変形が可能である。 装置内に温度最高値を生じるための触媒コーティングとフィルタを有していな
い、排気ガス流内で回転可能な本体4を備えた装置。
【0035】 排気ガス流内で回転可能な本体4と、本体4内に配置された、黒煙パティキュ
レートを燃焼するためのフィルタ6を備えた装置。
【0036】 排気ガス流内で回転可能な本体4を備え、本体4の少なくとも一部が触媒でコ
ーティングされている装置。
【0037】 排気ガス流内で回転可能な本体4と、本体4内に配置されたフィルタ6とを備
え、本体4の少なくとも一部が触媒でコーティングされている装置。
【図面の簡単な説明】
【図1】 図1aは、内燃機関の排気ガスを後処理するための本発明による装置の第1の
実施の形態の水平断面図、図1bは図1aの装置の垂直断面図である。
【図2】 内燃機関の排気ガスを後処理するための本発明による装置の第2の実施の形態
の水平断面図である。
【符号の説明】
1 流入通路 2 外側の端面 3 通路 4 本体またはロータ 5 内側の端面 6 フィルタ 7 軸方向の中空室 8 流出通路 9 回転軸 10 ケーシング 11 電気式加熱要素 B1 第1の範囲 B2 第2の範囲 T1 内側の円環部 T2 外側の円環部
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成12年8月28日(2000.8.28)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0004
【補正方法】変更
【補正内容】
【0004】 更に、ディーゼルエンジンの排気ガス中には、周囲に放出することができない
黒煙パティキュレートが発生する。黒煙パティキュレートを含むこのような排気
ガスを後処理するために、公知の装置では、黒煙パティキュレートが貯蔵され、
黒煙フィルタの所定の充填度が達されることによってこの黒煙フィルタが交換さ
れるかあるいは貯蔵された黒煙パティキュレートが加熱装置によって点火されて
燃焼される。この両方法は連続的な使用には不充分である。 米国特許第4054417号明細書は、独立請求項の上位概念記載の特徴を開
示している。この明細書には、蓄熱のための回転可能なフィルタユニットと、排
気成分を更に燃焼させるための中央の反応室とを備えた、ディーゼルエンジンの
排気ガスのための浄化装置が記載されている。反応室には、付加的な熱源にから
エネルギーが供給される。中央の中空室の周りに配置された、回転可能な本体内
の複雑なフィルタ構造体は不利である。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0006
【補正方法】変更
【補正内容】
【0006】 この課題は請求項1,18記載の特徴によって解決される。本発明の好ましい
実施形と発展形態は従属請求項に記載されている。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── 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) F01N 3/08 F01N 3/20 E 3/20 K B01D 53/36 103B (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),CN,JP,K R,US Fターム(参考) 3G090 AA01 BA04 EA02 3G091 AA12 AA18 AA24 AB02 AB06 AB11 AB13 BA11 BA14 CA04 CA18 GB01X GB17X HA01 HA11 HA12 HA15 HA44 4D048 AA02 AA06 AA14 AB01 AB02 BB02 CB06 CC53 CD05

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 内燃機関の排気ガスを後処理するための装置において、装置
    が、排気ガスを流通させる通路(3)を有する本体(4)を備え、この本体が排
    気ガス流内に回転可能に配置されていることを特徴とする装置。 【請求項2】 流入通路が設けられ、この流入通路が本体(4)の通路(3
    )の一部(B1)に流体接続されていることを特徴とする請求項1記載の装置。 【請求項3】 流体接続部が設けられ、この流体接続部が流入通路から排気
    ガスが流れて来る通路(3)の部分(B1)に接続され、かつこの部分を、流入
    通路に流体接続されていない通路(3)の部分(B2)に接続していることを特
    徴とする請求項2記載の装置。 【請求項4】 本体(4)が2つの範囲(B1,B2)に分割され、排気ガ
    スが本体(4)の前側の端面(2)のところから第1の範囲(B1)に流入し、
    第1の範囲(B1)の後側の端面(5)のところから流出し、第2の範囲(B2
    )の端面(5)に流入し、そして他の端面(2)のところで第2の範囲から流出
    し、本体(4)が排気ガス流通の間排気ガス流の流れ方向に対してほぼ垂直な軸
    の回りに回転することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の装置。 【請求項5】 装置がフィルタ(6)を備えていることを特徴とする請求項
    1〜4のいずれか一つに記載の装置。 【請求項6】 フィルタが特に本体(4)と共に、回転可能に配置されてい
    ることを特徴とする請求項5記載の装置。 【請求項7】 フィルタ(6)が第1の範囲(B1)の後側の端面(4)と
    第2の範囲(B2)の端面(5)の間に配置されていることを特徴とする請求項
    4と5または6記載の装置。 【請求項8】 本体(4)の少なくとも一部(T1)が、有害物質を還元す
    るために、特にNOx、HCおよびまたはCOを還元するために触媒コーティン
    グされていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一つに記載の装置。 【請求項7】 本体(4)が円筒形であり、通路(3)が半径方向に延びて
    いることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の装置。 【請求項8】 本体(4)が軸方向において円筒状の切欠き(7)を有する
    ことを特徴とする請求項7記載の装置。 【請求項9】 円筒状の切欠き(7)内にフィルタ(6)が配置されている
    ことを特徴とする請求項8記載の装置。 【請求項10】 内燃機関が燃焼室内に直接燃料噴射装置を備え、およびま
    たはディーゼル燃料機関であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか一つに
    記載の装置。 【請求項11】 装置が加熱要素(11)を備えてい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装置。 【請求項12】 装置が固定されたケーシング(12)を備え、このケーシ
    ング内には、縦軸線回りに回転可能な本体(4)が配置されていることを特徴と
    する請求項1〜11のいずれか一つに記載の装置。 【請求項13】 ケーシングが非金属材料からなっていることを特徴とする
    請求項11記載の装置。 【請求項15】 本体(4)が駆動ユニット(9)によって回転させられる
    ことを特徴とする請求項1〜14のいずれか一つに記載の装置。 【請求項16】 駆動ユニット(9)が電動機によって形成されていること
    を特徴とする請求項15記載の装置。 【請求項17】 駆動ユニットが外側の磁場と、ケーシング内に配置された
    磁石によって形成されていることを特徴とする請求項15記載の装置。 【請求項18】 本体(4)の回転速度が約0.3〜10回転/分であるこ
    とを特徴とする請求項1〜17のいずれか一つに記載の装置。 【請求項19】 本体(4)が金属またはセラミックスからなっていること
    を特徴とする請求項1〜18のいずれか一つに記載の装置。 【請求項20】 本体(4)がモノリスであることを特徴とする請求項1〜
    19のいずれか一つに記載の装置。 【請求項21】 本体(4)がセグメントからなり、通路(3)がこのセグ
    メントを通過してい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
    装置。 【請求項22】 装置が付加的な燃料を供給するための手段を備えているこ
    とを特徴とする請求項1〜21のいずれか一つに記載の装置。 【請求項23】 付加的な燃料を供給するための手段が本体(4)の回転軸
    (9)内に配置されていることを特徴とする請求項19記載の装置。 【請求項24】 内燃機関の排気ガス流を後処理するための方法において、 排気ガス流内に本体(4)が配置され、通路(3)が排気ガスの流れ方向にこ
    の本体を貫通し、本体が2つの範囲(B1,B2)に分割され、 排気ガス流が第1の範囲(B1)の前側の端面(2)に案内され、 排気ガス流が第1の範囲(B1)の後側の端面(5)のところで第2の範囲(
    B2)の端面(5)に案内され、かつ第2の範囲(B2)の他の端面(2)のと
    ころから流出し、 本体(4)が運転中軸線の回りに回転させられ、それによって通路(3)が第
    1の範囲(B1)から第2の範囲(B2)に移動することを特徴とする方法。 【請求項25】 本体(4)が、排気ガス流によって第2の範囲(B2)を
    加熱することによって第1の範囲を通る排気ガス流を加熱するような速度で、そ
    の軸線回りに回転させられることを特徴とする請求項24記載の方法。 【請求項26】 排気ガス流の黒煙パティキュレートの保持がフィルタ(6
    )で行われ、このフィルタが第1の範囲(B1)の後側の端面(5)と第2の範
    囲(B2)の排気ガス入口側の端面(5)の間に配置され、温度の最高値がほぼ
    フィルタ(6)内で生じるように、回転速度が選択されていることを特徴とする
    請求項24または25記載の方法。 【請求項27】 NOx貯蔵が触媒コーティングされた本体の部分(T1)
    で行われることを特徴とする請求項24〜26のいずれか一つに記載の方法。 【請求項28】 還元剤の付加的な供給によって、貯蔵されたNOxの連続
    的な還元が行われることを特徴とする請求項27記載の方法。 【請求項29】 請求項1〜29に従って内燃機関の排気ガスを後処理する
    ために、NOx貯蔵触媒として設計された装置を脱硫するための方法において、 脱硫の開始時に、発生する最高温度が第2の範囲(B2)内にまたは第2の範
    囲を通って、特に第2の範囲(B2)の排気ガス出口側の端面(2)の近くに移
    るまで、排気ガス中の有害物質量を増大しながら、本体(4)の回転が減速また
    は中断され、 第2の範囲(B2)がほぼ第1の範囲の位置を占め、それによって最高温度が
    ほぼ第1の範囲に位置するまで、本体(4)が回転させられ、そして最高温度が
    少なくとも第2の範囲(B2)に達し、後噴射量が低減され、そして本体(4)
    が新たに回転させられるまで、回転が中断されることを特徴とする方法。 【請求項30】 ほぼ本体(4)が脱硫されるまで、回転の減速または中断
    が複数回繰り返されることを特徴とする請求項29記載の方法。 【請求項31】 最高温度が両範囲(B1,B2)のほぼ交叉個所に存在す
    るときに、本体(4)の連続的な回転が再開されることを特徴とする請求項29
    または30記載の方法。
JP2000563920A 1998-07-31 1999-06-17 内燃機関の排気ガスを後処理する装置と方法 Withdrawn JP2002522684A (ja)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19834576 1998-07-31
DE19834576.3 1998-11-04
DE19850762A DE19850762A1 (de) 1998-07-31 1998-11-04 Vorrichtung und Verfahren zur Nachbehandlung der Motorabgase einer Brennkraftmaschine
DE19850762.3 1998-11-04
PCT/EP1999/004187 WO2000008310A1 (de) 1998-07-31 1999-06-17 Vorrichtung und verfahren zur nachbehandlung der motorabgase einer brennkraftmaschine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002522684A true JP2002522684A (ja) 2002-07-23

Family

ID=26047825

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000563920A Withdrawn JP2002522684A (ja) 1998-07-31 1999-06-17 内燃機関の排気ガスを後処理する装置と方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20010004831A1 (ja)
EP (1) EP1101019A1 (ja)
JP (1) JP2002522684A (ja)
CN (1) CN1311844A (ja)
WO (1) WO2000008310A1 (ja)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5974790A (en) 1998-03-05 1999-11-02 Ford Global Technologies, Inc. Catalytic converter decontamination method
JP4304447B2 (ja) * 2003-08-29 2009-07-29 いすゞ自動車株式会社 排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化システム
JP4265497B2 (ja) * 2004-07-05 2009-05-20 トヨタ自動車株式会社 排気浄化装置の制御方法
GB2436077A (en) * 2006-03-18 2007-09-19 Ford Global Tech Llc An emission control device for an engine
US9976501B2 (en) * 2015-10-26 2018-05-22 Ford Global Technologies, Llc Methods and systems for rotating an exhaust aftertreatment device
CN105649728B (zh) * 2016-01-06 2017-12-01 嵊州北航投星空众创科技有限公司 耐用型三元催化器
US10208642B2 (en) * 2016-04-28 2019-02-19 Ford Global Technologies, Llc Systems and methods for a soot sensor
CN107694287A (zh) * 2017-11-20 2018-02-16 湖州市练市聚丰线缆厂 一种漆包线废气过滤装置

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3404965A (en) * 1964-11-13 1968-10-08 Benjamin P. Shiller Fume combustion apparatus
US4054417A (en) * 1976-12-23 1977-10-18 General Motors Corporation Regenerative-filter-incinerator device
US5362449A (en) * 1991-02-26 1994-11-08 Applied Regenerative Tech. Co., Inc. Regenerative gas treatment
FR2720488B1 (fr) * 1994-05-24 1996-07-12 Inst Francais Du Petrole Dispositif rotatif de transfert de chaleur et d'épuration thermique appliqué à des effluents gazeux.
JP2943641B2 (ja) * 1994-12-21 1999-08-30 トヨタ自動車株式会社 排気ガスの浄化装置
GB9626290D0 (en) * 1996-12-18 1997-02-05 Ford Motor Co Method of de-sulphurating engine exhaust NOx traps

Also Published As

Publication number Publication date
US20010004831A1 (en) 2001-06-28
WO2000008310A1 (de) 2000-02-17
CN1311844A (zh) 2001-09-05
EP1101019A1 (de) 2001-05-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4513861B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
EP1620635B1 (en) System and methods for improved emission control of internal combustion engines using pulsed fuel flow
EP1451453B1 (en) System and methods for improved emission control of internal combustion engines
EP1861593B1 (en) System and method for reducing emissions of an internal combustion engine using a fuel processor bypass
JP4612622B2 (ja) リーン燃焼内燃機関の排ガスから窒素酸化物を除去する方法およびこのための排ガス浄化装置
US7152396B2 (en) Reductant distributor for lean NOx trap
CN101769210B (zh) 用于控制火花点燃直喷发动机操作的方法和装置
EP1947304B1 (en) Exhaust purifying system for internal combustion engine
EA000916B1 (ru) Способ и устройство для очистки газов после двигателей внутреннего сгорания
JP2009162236A (ja) 希薄燃焼エンジンからのNOx排出を低減するための装置および方法
US20100101210A1 (en) Method for Regenerating Soot Filters in the Exhaust Gas System of a Lean Mix Engine, and Exhaust Gas System Therefor
JP2001503668A (ja) NO▲下x▼吸収体
CN111075520A (zh) 具有需要还原剂的排气后处理系统的内燃发动机和利用还原剂富集排气的方法
JP5771634B2 (ja) 火花点火式内燃機関用の排気機構
JP2002522684A (ja) 内燃機関の排気ガスを後処理する装置と方法
JP2008128048A (ja) 排気浄化装置
JP2000516681A (ja) NOx吸収体を備えた火花点火式内燃機関
JP3911951B2 (ja) 内燃機関の排気浄化装置および排気浄化方法
JP2013174203A (ja) 排ガス浄化装置
EP1857648B1 (en) System and methods for improving emission control of internal combustion engines
JP2007247591A (ja) 添加剤供給装置
CA2243924C (en) System for exhaust gas purification
CN111089009A (zh) 具有排气后处理的内燃发动机和用于操作这种内燃发动机的方法
CN219754632U (zh) 用于车辆的排气系统
JP2004275883A (ja) 排ガス浄化用触媒

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20060905