JP2003502554A - 性能の低下したｎｏｘ貯蔵容器触媒のｎｏｘ変換率を高める方法 - Google Patents

性能の低下したｎｏｘ貯蔵容器触媒のｎｏｘ変換率を高める方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、所定の大量の消費量の閾値を保持しつつＮＯX の変換率を適切に高めることによってＮＯX 貯蔵容器触媒の老化又は性能の低下を補正する方法に関する。この方法では、触媒を交換することなしにより長くさらに稼働させるため、確認された性能の低下の程度に応じて、以下の複数の解決手段が、個別に又は組合わせて実行される：ＮＯX の再発生又は脱硫が開始又は終了するまでのリーン操作時間又はリッチ操作時間を変更する；ＮＯX の再発生又は脱硫を実行する間に、浄化したＮＯX 貯蔵容器触媒のラムダ基準量に向けて最大で約± 0.25 だけ一定に又は時間的に可変にオフセットさせる；排気ガスの温度，排気ガスの質量流量、及びＨＣの放出率又はＣＯの放出率に関する所定の周辺条件を維持しつつリーン（モード）のＮＯX の未処理部分の放出を低減するため、排気ガスの返還率，発火点，噴射の開始時点，噴射期間，圧縮及び給気圧を変更する；そして、ラムダ＝１の操作モードを、特性範囲領域に拡張し、ＮＯX 貯蔵容器触媒の性能が低下していない場合は、リーン操作がこれらの特性範囲領域内で可能である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、性能の低下したＮＯX 貯蔵容器触媒のＮＯX 変換率を高める方法に
関する。
【０００２】 一般に、ＮＯX 貯蔵容器触媒は、ＮＯX 含有要素の周りに延在している３層の
流通部分から構成される。これらのＮＯX 貯蔵容器触は、リーン（モード）の排
気ガス中の硝酸塩から生成された酸化窒素を貯蔵し、そしてその濃い排気ガスが
還元状態のときに、これらの酸化窒素を無害なＮ2 に変換する。この場合、主に
酸化窒素に対するこれらのＮＯX 貯蔵容器触媒の吸収性能を完全に取り戻すため
、これらのＮＯX 貯蔵容器触媒は適切に浄化される。この吸収性能は、酸化窒素
の蓄積量のリーン段階中の増加と共に連続的に低下する。
【０００３】 ＮＯX 貯蔵容器触媒の稼働では、稼働期間及び熱的な過負荷又は稼働期間若し
くは過負荷に起因した性能の低下や燃料中に含まれる硫黄による硫黄の害を考慮
する必要がある。これらの硫黄は、主に活性面の酸素貯蔵性能を低下させたり、
貴金属要素と貯蔵要素の容量を減少させたり、そして貴金属要素と貯蔵要素との
間の接触を弱めたりする。
【０００４】 個別に又は組合わさって発生するこれらの性能の低下の効果は、ＮＯX の貯蔵
部の破損をもたらす。これらの破損は、主に２つの態様から確認できる： ■妥当なＮＯX の貯蔵量が、ＮＯX の再発生後にまず最初に測定される；しかし ながら、飽和が、浄化した状態又は性能の低下していない状態のときよりもす ぐにかつ激しく開始する。 ■浄化した状態又は性能の低下していない状態のときよりも多いＮＯX の発生量 が、ＮＯX の再発生後にすぐに測定される。
【０００５】 性能の低下していないＮＯX 貯蔵容器触媒の通常の稼働状態からの解離が、事
実上同様に個別にも組合わせた状態でも発生しうる。
【０００６】 ＮＯX とＳＯX の貯蔵と再発生に関連して浄化した触媒又は性能の低下してい
ない触媒を持続的に稼働させる解決手段では、許容限界値を超えることに配慮す
る必要がある。稼働に関するこの解決手段を触媒の老化又は触媒の性能の低下に
適合させた場合、それとは反対に、頻繁にかつ別々に進行するＮＯX の再発生又
はＳＯX の再発生によって燃料を多量に消費することになる。
【０００７】 本発明の課題は、ＮＯX の変換率を高めることによって触媒の老化又は触媒の
性能の低下を補正する方法を提供するこにある。このことは、許容放出限界値(E
missions-Grenzwerte)つまりＯＢＤに関連したＮＯX の限界値及び所定の大量消
費量の閾値(Mehrverbrauchs-Schwellenwerte) を越えることを阻止しつつ、老化
した又は性能の低下したＮＯX 貯蔵容器触媒を長時間交換することなしにさらに
稼働させることも可能にする。
【０００８】 この課題は、本発明により、確認された性能の低下の程度に応じて個別に又は
組合わせても実行される以下の複数の方法ステップから成る方法によって解決さ
れる： ■ＮＯX の再発生又は脱硫が開始するまでのリーン操作時間を、性能の低下して いないＮＯX 貯蔵容器触媒のリーン操作時間の特に最小で約 10 ％又は 20 ％ に変更する； ■ＮＯX の再発生又は脱硫が終了するまでのリッチ操作時間を、性能の低下して いないＮＯX 貯蔵容器触媒のリッチ操作時間の特に最小で約 40 ％又は 30 ％ に変更し、最大で約 500％に変更する； ■ＮＯX の再発生又は脱硫を実行する間に、浄化した又は性能の低下していない ＮＯX 貯蔵容器触媒のラムダ基準量に向けて最大で約± 0.25 だけ一定に又は 時間的に可変にオフセットさせる； ■排気ガスの浄化に関する所定の周辺条件を維持しつつ、特に排気ガスの温度と 排気ガスの質量流量に関する所定の周辺条件を維持しつつリーン（モード）の ＮＯX の未処理部分の放出を低減するため、排気ガスの返還率及び／又は発火 点及び／又は噴射の開始時点及び／又は噴射期間及び／又は圧縮及び／又は給 気圧を変更する。その結果、ＮＯX 貯蔵容器触媒の後方のＨＣの放出とＣＯの 放出が、許容限界値によって予め設定された範囲内でしか上昇しない。 ■ほぼ１に等しいラムダによる操作モードを、特性範囲領域(Kennfeld-Bereiche ) に拡張する。ＮＯX 貯蔵容器触媒の性能が低下していない場合は、リーン操 作がこれらの特性範囲領域内で可能である；高い空間速度で、約 250℃よりも 低い触媒温度で、かつ約 500℃よりも高い触媒温度の操作点から出発して、最 大で約１に等しいラムダによる持続操作まで拡張する。
【０００９】 この場合、リッチ操作又はリーン操作は、特に正規のリーン・リッチ操作のｍ
サイクル後にｎ回変化する。この場合、1 = n = 5 及び 5 = m = 30 である。
【００１０】 上述した方法ステップのうちの１つの方法ステップに応じてその操作状況を確
認された触媒の性能の低下に適合させることは、ＮＯX の代謝又はＨＣの代謝に
関する触媒系の性能の低下の度合いによって補正され得る。すなわち、その触媒
系の操作状況が変化しないときに、ＯＢＤの閾値に到達したかどうかが、この適
合から推測され得る。
【００１１】 これらの既に説明した解決手段がどの程度実行されるかは、主にその程度に関
連して算出された燃料の大量の消費量と走行性能とに依存する。所定の期間内に
所定の大量の消費量の閾値を例えば 1.5％越えると、確認された触媒の性能の低
下が信号で知らされる。何故なら、その触媒の性能の低下を知らせることは、そ
の他の効率の低下した稼働を知らせるよりも有効であるからである。しかしなが
ら、その大量の消費量の閾値に対して明らかにずれている値も使用可能である。
【００１２】 触媒の性能の低下又は触媒の老化の発生及びその程度は、特にＮＯX 貯蔵容器
触媒に直列接続されたＮＯX センサを用いてＮＯX 放出率を測定し、これらの測
定値をプリセットされた目標値又は稼働開始時点で検出された性能の低下してい
ないＮＯX 貯蔵容器触媒の測定値と比較することによって確認される。
【００１３】 以下に、本発明の方法の詳細，特徴及び有利な効果を、個別の請求項又は組合
わせた請求項、及び図１に関連する好適な実施の形態に基づいて説明する。
【００１４】 図１は、ＮＯX 貯蔵容器触媒の触媒の性能の低下に依存したＮＯX の発生量を
示す。
【００１５】 リッチ操作とリーン操作とが交互に起きているときの浄化した又は性能の低下
していない触媒，一部の性能の低下した触媒及び完全に性能の低下した触媒の所
定の操作点におけるＮＯX 貯蔵容器触媒の後方のＮＯX 濃度が示されている。こ
れらのＮＯX 貯蔵容器触媒はそれぞれ、排気ガスの温度が 350℃の下でラムダ =
0.9によって再生される。引続き、これらのそれぞれのＮＯX 貯蔵容器触媒の後
方のＮＯX 濃度が 100ppm を越えるまで、ラムダ値約 2.2のリーン（モードの）
排気ガスが、これらのそれぞれのＮＯX 貯蔵容器触媒を通過する。
【００１６】 未処理のＮＯX の放出量が約 1200ppmである場合、浄化したＮＯX 貯蔵容器触
媒は、約 100秒後に初めてこの閾値に到達する。その一方で、熱的な老化と硫黄
の害によって一部の性能の低下した触媒は、約 80 秒後に既に到達する。このこ
とは、 20 ％だけリーン段階をそれに応じて短縮させ、それに応じてＮＯX をよ
り頻繁に再発生させる。完全に性能の低下した触媒では、可能なリーン操作期間
がこの操作点で約 40 秒に短縮される。その結果、ＮＯX の再発生が、浄化した
触媒の 2.5倍と非常に頻繁に起こることになる。これによって、これらのより頻
繁なＮＯX の再発生に関連する燃料の大量の消費量の適用可能な閾値を越える。
すなわち、ＮＯX の放出量が浄化したＮＯX 貯蔵容器触媒のときのようにほぼ等
しいにもかかわらず、この完全に性能の低下した触媒で車両をさらに稼働させる
のは妥当でない。そして、それに応じた性能の低下が信号で知らされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ＮＯX 貯蔵容器触媒の触媒の性能の低下に依存するＮＯX の発生量を示す。
───────────────────────────────────────────────────── 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 3/20 Ｆ０１Ｎ 3/20 Ｃ ４Ｄ０４８ Ｅ 3/24 Ｒ 3/24 3/28 ３０１Ｃ 3/28 ３０１ Ｆ０２Ｄ 15/00 Ｚ Ｆ０２Ｄ 15/00 21/08 ３０１Ｃ 21/08 ３０１ ３０１Ｇ 23/00 Ｅ 23/00 41/02 ３０１Ｅ 41/02 ３０１ 43/00 ３０１Ａ 43/00 ３０１ ３０１Ｊ ３０１Ｎ 45/00 ３１２Ｒ 45/00 ３１２ ３６４Ｎ ３６４ 29/02 Ｌ // Ｆ０２Ｄ 29/02 Ｂ０１Ｄ 53/36 １０１Ｚ (72)発明者 ハーン・ヘルマン ドイツ連邦共和国、レーレ、ゲブリューダ ー−グリム−ストラーセ、37 (72)発明者 シュルツェ・フランク ドイツ連邦共和国、フォーアドルフ、ロー ゼンガルテン、35 Ｆターム(参考） 3G084 BA07 BA09 BA13 BA15 BA16 BA20 DA02 DA10 DA28 EA07 EA11 FA13 FA26 FA27 FA28 3G091 AA02 AA11 AB06 BA11 BA14 BA33 CB02 CB03 CB08 DA01 DA02 DB10 EA30 EA33 FB10 FB11 FB12 FC02 FC04 HA35 HB05 3G092 AA17 AA18 BA07 BA08 BB01 BB06 DB00 DC09 DD00 EA05 EA07 EA08 EA09 EA11 EA17 FA13 FA17 FA24 FB06 HA14X HA16X HB01X HB01Z HB02X HC08X HD01Z HD04Z HD07X HD08Z 3G093 BA04 BA17 BA19 BA20 BA24 BA27 DA04 DA08 DA11 DB23 EA04 EA05 EA12 EA14 FA11 3G301 HA13 JA02 JA25 JB09 JB10 MA01 MA11 MA18 MA28 NA08 NE13 NE15 NE17 NE23 PB03Z PD01Z PD11Z PD16Z 4D048 AA06 AB02 BD02 DA02 DA08

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 性能の低下の程度に応じて個別に又は組合わせて実行される
    以下の複数の方法ステップから成る性能の低下したＮＯX 貯蔵容器触媒のＮＯX 変換率を高める方法： a. ＮＯX の再発生又は脱硫が開始するまでのリーン操作時間を変更する； b. ＮＯX の再発生又は脱硫が終了するまでのリッチ操作時間を変更する； c. ＮＯX の再発生又は脱硫を実行する間に、性能の低下していないＮＯX 貯蔵 容器触媒のラムダ基準量に向けて最大で約± 0.25 だけ一定に又は時間的に 可変にオフセットさせる d. 排気ガスの温度，排気ガスの質量流量、及びＨＣの放出率又はＣＯの放出率 に関する所定の周辺条件を維持しつつリーン（モード）のＮＯX の未処理部 分の放出を低減するため、排気ガスの返還率及び／又は発火点及び／又は噴 射の開始時点及び／又は噴射期間及び／又は圧縮及び／又は給気圧を変更す る； e. ラムダ＝１の操作モードを、特性範囲領域に拡張し、ＮＯX 貯蔵容器触媒の 性能が低下していない場合は、リーン操作がこれらの特性範囲領域内で可能 である；
  2. 【請求項２】 ＮＯX の再発生又は脱硫が開始するまでのリーン操作時間が
    、性能の低下していないＮＯX 貯蔵容器触媒のリーン操作時間の最小で約 10 ％
    又は 20 ％に短縮されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 ＮＯX の再発生又は脱硫が終了するまでのリッチ操作時間が
    、性能の低下していないＮＯX 貯蔵容器触媒のリッチ操作時間の最小で約 40 ％
    又は 30 ％に変更され、最大で約 500％に変更されることを特徴とする請求項１
    に記載の方法。
  4. 【請求項４】 リッチ操作又はリーン操作が、正規のリーン・リッチ操作の
    ｍサイクル後にｎ回変化し、この場合、1 = n = 5 及び 5 = m = 30 であること
    を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
  5. 【請求項５】 操作状況を触媒の性能の低下に適合させることは、ＮＯX の
    代謝又はＨＣの代謝に関する触媒系の性能の低下の度合いによって補正されるこ
    とを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
  6. 【請求項６】 燃料の消費量が測定され、所定の期間内に性能の低下してい
    ないＮＯX 貯蔵容器触媒に対する所定の多量の消費量の閾値を越えると、このＮ
    ＯX 貯蔵容器触媒の性能の低下が信号で知らされることを特徴とする請求項１〜
    ５のいずれか１項に記載の方法。
  7. 【請求項７】 触媒の性能の低下の発生及びその程度は、特にＮＯX 貯蔵容
    器触媒に直列接続されたＮＯX センサを用いてＮＯX 放出率を測定し、これらの
    測定値をプリセットされた目標値又は稼働開始時点で検出された性能の低下して
    いないＮＯX 貯蔵容器触媒の測定値と比較することによって確認されることを特
    徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
JP2001503797A 1999-06-09 2000-05-26 性能の低下したｎｏｘ貯蔵容器触媒のｎｏｘ変換率を高める方法 Pending JP2003502554A (ja)

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