JP2003529011A - Method and composition for ensuring reduction of NOx emissions from an engine by selective catalytic reduction - Google Patents

Method and composition for ensuring reduction of NOx emissions from an engine by selective catalytic reduction

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JP2003529011A
JP2003529011A JP2001501869A JP2001501869A JP2003529011A JP 2003529011 A JP2003529011 A JP 2003529011A JP 2001501869 A JP2001501869 A JP 2001501869A JP 2001501869 A JP2001501869 A JP 2001501869A JP 2003529011 A JP2003529011 A JP 2003529011A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 希薄混合気燃焼内燃機関(10)からのNOの放出を減少させるための信頼性のあるSCRシステムを提供する。 【解決手段】 このシステムは、尿素又は他のNO還元試薬(30)の適切な使用を保証するための化学的標識試薬を使用する。標識試薬を検出し、NO還元試薬(30)を証明するために、試薬品質センサー(52)が設けられている。センサー(52)は、望ましくは、適正なNO還元試薬供給速度を保証するための供給速度を決定し、そうして不足供給又は過剰供給を防止するために使用することができ、そして空のタンク又は詰まった供給ラインに起因する供給の破壊を警告することができる。 (57) The invention provides an SCR system that is reliable for reducing NO x emissions from lean-burn internal combustion engine (10). The system includes using a chemical labeling reagents to ensure proper use of urea or other of the NO x reducing reagent (30). The labeled reagent is detected, in order to demonstrate the NO x reduction reagent (30), reagent quality sensor (52) is provided. Sensor (52), preferably, determines the feed rate to ensure proper the NO x reduction reagent feed rate, thus can be used to prevent supply shortage or oversupply and empty Disruption of supply due to tanks or clogged supply lines can be warned.

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】 本発明は、希薄混合気燃焼内燃機関、特に自動車エンジンからのNO排気を
減少させるための選択的接触還元(SCR)システムの信頼性を改良することに
関する。 【0002】 【従来の技術】 ディーゼルエンジン及び希薄混合気燃焼ガソリンエンジンは、燃料経済性に於
いて利点をもたらすが、正常運転時にNO及び微粒子の両方を発生する。主測
定(燃焼工程自体、例えば、排気ガス循環及びエンジンタイミング調節に影響を
与える作用)を、一方を減少させるように行うとき、通常、他方が増加する。そ
れで、微粒子からの汚染を減少させ、良好な燃料経済性を得るために選択された
燃焼条件は、NOを増加させる傾向がある。 【0003】 現在の及び提案中の規則は、メーカーに、良好な燃料経済性を達成し、微粒子
及びNOを減少させるように要求している。希薄混合気燃焼エンジンは、燃料
経済性目的を達成するために必要であろうが、排気中の酸素の高い濃度によって
、典型的な排気ガス触媒システムは、NOを減少させるためには無力になる。 【0004】 SCR(選択的接触還元)は、触媒の存在下でNOを選択的に還元するため
のその能力のために、経済的に使用できる試薬を利用している。これは、固定源
からのNOx排気を減少するために長年に亘って利用されてきたが、移動源のた
めの強い候補になりつつある。しかしながら、この技術の広範囲の採用に対する
一つの可能性のあるハードルは、規制の観点から、このシステムが有効に作動す
ることを保証する幾つかの手段が存在しなくてはならないことである。他のハー
ドルは、連続的且つリアルタイムの基準でNO排気を測定することが可能でな
いと言う事実である。 【0005】 自動車ディーゼルエンジン及びその他の希薄混合気燃焼エンジンのための、S
CRに付随する規制の及び実際的なハードルに対する有効な回答についての現在
の必要性が存在する。 【0006】 ディーゼルエンジンからのNO排気を制限するためにSCR触媒が使用され
る場合、アンモニアの危険が処理されなくてはならず又は触媒汚染の危険が満足
できるように処理されなくてはならない。アンモニアに付随する安全問題に取り
組むために、尿素水溶液又はその他の液体試薬が提案されてきた。これに関して
、R.J.Hulterman;「尿素の注入を使用する、ディーゼルエンジン
からのNOxの選択的接触還元(A Selective Catalytic
Reduction Of NO from Diesel Engine
s Using Injection Of Urea)」;博士論文1995
年9月;SAE論文第970185号、標題「低排気高馬力ディーゼルエンジン
用の尿素脱NOx触媒の過渡的性能(Transient Performan
ce of a Urea DeNO Catalyst for Low
Emissions Heavy−Duty Diesel Engines)
」;Hugらへの米国特許第5、431、893号;WO第97/01387号
及びヨーロッパ特許出願第487、886 A1号を参照。これらの文献及び下
記に引用するものは、それらの全部を参照してここに組み込まれる。 【0007】 特に移動源についての、これらの文献による注意点のそれぞれは、広範囲の採
用が可能な商業的SCRシステムを開発する際に考慮に入れなくてはならない。
更に、規制の観点から、主として、触媒に有効なNO還元剤が備えられている
ことをどのようにして保証できるかの問題点が存在する。この試薬は金がかかり
、オペレーターにとって、低コストの規制に従わない試薬を使用するか又は必要
なとき再充填しないことの動機が常に存在するであろう。 【0008】 当該技術分野では、SCR方法に於いて尿素又は他の有効な試薬を含む認可さ
れたNO還元試薬の使用を保証する方法、装置及び組成物の開発が待望されて
いる。 【0009】 【発明が解決しようとする課題】 本発明の目的は、内燃機関からのNO排気を減少させるための信頼性のある
SCRシステムを提供することである。 【0010】 本発明の更に他の及び一層特別の目的は、有効に防止しないまでも、オペレー
ターが挫折するのを強く止めさせるSCRシステムに於ける尿素の使用を可能に
することである。 【0011】 本発明の一つの実施形態の更に他の及びなお一層特別の目的は、オペレーター
が挫折するのを強く止めさせるか又は防止し、エンジン管理システム(EMS)
との一体化を可能にするSCRシステムに於ける尿素の使用を可能にすることで
ある。 【0012】 本発明の更に他の特別の目的は、尿素溶液の品質をモニターし、維持するため
の簡単な機械的装置を提供することである。 【0013】 本発明の更に他の特別の目的は、試薬品質の衰退を感知し、代わりのNO
御方策に切り替えて、連続的NO還元を保証する制御システムを提供すること
である。 【0014】 本発明の更に他の目的は、尿素溶液のために特別に設計されていながら、アル
コール等々のような炭化水素液体を含む、尿素以外のNO還元試薬のために同
様の利点で使用することができるシステムを提供することである。 【0015】 本発明の更に他の目的は、望ましくは、適正なNO還元試薬供給速度を保証
するための供給速度を決定し、そうして不足供給又は過剰供給を防止するために
使用することができ、そして空のタンク又は詰まった供給ラインに起因する供給
の破壊を警告することができるシステムを提供することである。 【0016】 本発明の更に他の目的は、新規な配置で蛍光光度法の技術を物理的及び/又は
化学的試験と組み合わせて、NO制御回避での試みを検出し、好ましくは自発
的服従のための適切な動機を与えながら、このようなことを防止することにより
、上記の及び他の目的を達成するシステムを提供することである。 【0017】 【課題を解決するための手段】 これらの及びその他の目的は、NO還元SCRシステムの信頼性を保証する
ための改良された方法、組成物及び装置を提供する本発明によって達成される。 【0018】 本発明は、NO還元システムに於ける予め規定された品質のNO還元試薬
の存在の保証方法であって、少なくとも1種の蛍光トレーサーの存在及び/又は
濃度のための試薬溶液を試験すること、化学トレーサーの存在を表すセンサー信
号を発生すること、このセンサー信号を参照値と比較すること、この比較の結果
を表す制御信号を発生すること並びに制御信号に応答して尿素溶液の流量を制御
することを含む方法を提供する。 【0019】 試薬のレベルのような他のパラメーターを、蛍光光度法、物理的手段及び/又
は化学的手段によりモニターすることもでき、制御を容易にするために使用する
ことができる。 【0020】 好ましい実施形態に於いて、尿素溶液の品質が試験に合格しない場合、非服従
溶液による運転を防止するためにインジェクターが閉じられる。この方式で、エ
ンジン又は他の制御システムは、オペレーターに警告を与えることができ、好ま
しくは、試薬を使用することなく、例えば、排気ガス再循環、エンジンタイミン
グ又はより少ない出力を出すように軽減することにより、エンジン運転を、低い
NOレベルを維持するように制御するであろう。このシステムは、好ましくは
、オペレーターに出力の潜在的低下を警告し、オペレーターは、正常な運転を再
開する前に、試薬を標準試薬で置き換えることを要求されるであろう。 【0021】 一つの実施形態に於ける装置には、規定された波長範囲内の放射線源を含むN
還元試薬品質センサー、NO還元試薬を、SCR反応器を含む排気システ
ムに供給するための供給手段及びNO還元試薬の供給を制御するための、該品
質センサーに応答する制御手段が含まれる。 【0022】 本発明に従った組成物には、NO還元のために有効な試薬及び規定された波
長範囲内の放射線に付されたとき蛍光発光する化学トレーサーが含まれる。好ま
しい実施形態に於いて、この組成物は、また、この組成物が、使用する特別の触
媒のための汚染物質を含有しないことを保証するために、特別の触媒メーカーに
よって設計された化学トレーサーを与えるであろう。 【0023】 【発明の実施の態様】 この説明に於いて、用語「エンジン」は、広い意味で、液体又は気体炭化水素
燃料を燃焼させて、例えば、機械的又は電気的エネルギーに直接的に又は間接的
に転換するための熱を与える、全ての燃焼機を含むように意味される。オットー
、ディーゼル及びタービン型の内燃機関並びにバーナー及び炉が含まれ、本発明
から利益を受ける。しかしながら、ディーゼルエンジン及び希薄混合気燃焼エン
ジンで、信頼性のあるNO還元の成功した達成の問題点及び利点が非常に強調
されるので、これらのエンジンは、この説明を通して実施例の目的のために使用
される。固定及び移動エンジンが意図される。 【0024】 この説明に於いて、用語「希薄混合気燃焼エンジン」は、炭化水素燃料の化学
量論的(又は、化学的に正確な)燃焼のために必要な量よりも大きい入口酸素濃
度、例えば、少なくとも1重量%過剰の酸素で運転することができるエンジンを
含めるように意味される。 【0025】 用語「ディーゼルエンジン」は、移動(船舶用を含む)及び固定動力装置の両
方のための、1サイクル当たり2行程、1サイクル当たり4行程及びロータリー
型の全ての圧縮点火エンジンを含めるように意味される。 【0026】 用語「炭化水素燃料」は、「留出物燃料」又は「石油」から製造されたこれら
の燃料の全てを含めるように意味される。ガソリン、ジェット燃料、ディーゼル
燃料及び種々の他の留出物燃料が含まれる。用語「留出物燃料」は、石油又は石
油留分及び残油の蒸留によって製造されたこれらの製品の全てを意味する。用語
「石油」は、その通常の意味で、この用語の意味内に通常含まれる原料に無関係
の、炭化水素材料を含む、粘度に無関係のこれらの材料の全てを含めるように意
味され、これは化石燃料から回収され、特に、気体状燃料、例えば、メタン、プ
ロパン、ブタン等々を含む。 【0027】 用語「ディーゼル燃料」は、ASTMディーゼル燃料又はその他の定義に適合
するディーゼル燃料を含む「留出物燃料」を意味し、これらは全部が留出物から
なっていなくて、アルコール、エーテル、有機ニトロ化合物等々(例えば、メタ
ノール、エタノール、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル、ニトロメタン
)を含んでいてよい。また、トウモロコシ、ムラサキウマゴヤシ、頁岩及び石炭
のような植物又は鉱物資源から誘導されるエマルジョン及び液体燃料も、本発明
の範囲内である。これらの燃料には、また、染料、セタン改質剤、2、6−ジt
ert−ブチル−4−メチルフェノールのような酸化防止剤、腐食防止剤、アル
キル化コハク酸及び無水物のような錆抑制剤、細菌発育抑制剤、ゴム抑制剤(g
um inhibitor)、金属失活剤、上部シリンダー滑剤、凍結防止剤等
々を含む、当業者に公知である他の添加剤が含有されていてもよい。 【0028】 用語「NOx還元試薬」は、この目的のために有効であるもの、特に、液体形
で貯蔵することができるものの全て、例えば、ディーゼル燃料又はその構成成分
の何れか1種又は2種以上のような混合物を含む、直鎖及び分枝鎖の脂肪族及び
/又は芳香族炭化水素のような炭化水素、トルエンのような芳香族化合物、メタ
ノール、エタノール、プロパノールのような低級脂肪族アルコールのような脂肪
族化合物を含む酸素化炭化水素並びに尿素及びアンモニア水(NHOH)のよ
うな窒素系物質を含めるように意味される。 【0029】 用語「尿素」は、アンメリド(ammelide)、アンメリン(ammel
ine)、炭酸アンモニウム、重炭酸アンモニウム、カルバミン酸アンモニウム
、シアン酸アンモニウム、無機酸のアンモニウム塩、ギ酸及び酢酸を含む有機酸
のアンモニウム塩、ビウレット、シアヌル酸、イソシアン酸、メラミン及びトリ
シアノウレアを含有するものを含むその商業的形態の全てに於ける尿素を包含す
るように意味される。典型的に、尿素の商業的形態は、95%以上の尿素を含有
する尿素又はこの純度の尿素を含有する水溶液から本質的になるであろう。 尿素の水溶液は、その溶解度限界まで使用することができる。典型的に、この
水溶液には、溶液の重量基準で、約2から約65%の試薬が含有されているであ
ろう。尿素の典型的な濃度は、約25から約50%、例えば、約30から約35
%の範囲内である。移動用途のための好ましい濃度は、有利に尿素の沈殿を伴わ
ずに最低の凝固点を示す32.5%の尿素である。 【0030】 本発明に従った尿素又は他の試薬は、使用のための最終形態で液体(尿素の場
合には水溶液)のような最終形態で製造され、規定された波長範囲内、好ましく
は、可視範囲内の放射線に付されたとき蛍光発光する少なくとも1種のトレーサ
ーを含有しているであろう。この蛍光トレーサーは、約200から850ナノメ
ートルの励起波長範囲及び約205から855ナノメートル(nm)の蛍光「出
力」範囲によって特徴付けられることが好ましい。この蛍光化合物中に、非干渉
官能基(スルホナート、ヒドロキシル、カルボキシラート、アミノ、アミドなど
)が存在していてよい。芳香族環が存在していてよい。 【0031】 望ましくは、励起波長と蛍光発光波長とは異なっているであろう。この種の一
つの好ましい物質の適例は、ローダミンB、CAS第81−88−9号である。
この物質は、554nm(緑色)の波長で励起することができ、580nm(黄
色)で発光する。ローダミン6Gは、530nm(緑色)で励起され、590n
m(黄色)の波長で発光する。 【0032】 他の好ましい蛍光化学トレーサーは、1、5−ナフタレンジスルホン酸(ND
SA)(励起290nm、発光330nm)であるが、本発明の種々の目的を達
成するために、広範囲の種々の蛍光及びその他のトレーサー又はインジケーター
を使用することができる。更に他のものは、365nmで励起したとき400n
mで発光するピレンテトラスルホン酸(PTSA)である。 【0033】 このトレーサーは、また、有名なノニルフェノールエトキシラート界面活性剤
であってよい。とりわけ蛍光界面活性剤は、オクチルフェノールエトキシラート
、ジアルキルフェノールエトキシラート及びアルキルナフチレンエトキシラート
のようなものである。望ましいことではないが、ノズルに送られる処理溶液の温
度が例外的に高い場合(この温度は好ましくは100℃より下に維持される)、
上記のような非常に耐熱性の蛍光界面活性剤が使用されるであろう。勿論、界面
活性剤であるものの代わりに、独立の蛍光トレーサーを使用することができる。
勿論、界面活性剤が存在する場合、干渉を回避するか又は最小にし、蛍光が区別
されるように十分に異なるようにする注意を払わなくてはならない。 【0034】 本発明の多数の目的を達成するために、他の化学トレーサー又はインジケータ
ーを、染料及び遷移金属含有イオン(比色分析)、NO処理溶液中で不活性で
ある金属カチオン及びアニオン(装置としてイオン選択性電極で)を含む広範囲
の種々の化学薬品から選択することもできる。また、例えば、化学及び応用の更
なる説明について、米国特許第5、132、096号及び米国特許第5、277
、185号も参照されたい。2種又は3種以上の示差的トレーサー(分析で区別
することができる)を使用することができる。 【0035】 処理溶液の可能な高温度の項目で蛍光トレーサーの選択のために上記の文献が
ある。高い温度は、上記のエトキシラートのようなトレーサーの分解を起こすで
あろう。尿素の例で、ときには、混合機内で又はスプレーノズルへの輸送の前の
或る他の点で尿素溶液を沸点よりも上に加熱することが有利になるので、高温度
が起こり得る−或る場合には、これはプロセス故障のために起こるかもしれない
。これは、有効な反応生成物になる、尿素の加水分解を助成するであろう。この
温度は、100から300℃のように高いかもしれない。この場合の圧力は、可
能であれば、単一相溶液を維持するために十分に上昇させなくてはならない。そ
れで、処理溶液が、排気の中への導入の点に到達する前に、高温度又は強い剪断
力に遭遇すると予想されるこれらの場合に於いて、上に同定したもののような高
度に耐熱性及び耐剪断性のトレーサーを使用することができる。アルキルフェノ
ールエトキシラートが熱的に安定であり、不活性トレーサーの必要条件を満たす
低い温度で、これらの化合物は試薬供給をモニターし及び/又は制御するために
適しているであろう。 【0036】 好ましい実施形態に於いて、この組成物は、また、この組成物が、使用する特
別の触媒のための汚染物質を含有しないことを保証するために、特別の触媒メー
カーによって設計された化学トレーサーを与えるであろう。凍結防止物質及び霧
化を増強するためのその他の試薬(例えば、アルキルフェノールエトキシラート
等々であってよい界面活性剤)を使用すること、インジェクターを析出物の無い
ように維持すること等々が有用であろう。また、トレーサーのためのセンサーを
タンク内に維持する場合に、センサーをきれいで効率のよい状態に維持するため
に、洗剤又はその他の試薬を使用することが有用であろう。 【0037】 図1は、本発明を含む好ましい実施形態及びその利点を図解で示す。簡単に言
って、ディーゼルエンジン10には、ライン12及びインジェクター13を経て
燃料が供給される。エンジンはNOを含有する排気ガスを生成し、排気ガスは
排気管20を通過する。尿素溶液は、容器30から1個又は2個以上の32のよ
うなインジェクターにより排気ライン20に供給される。次いで、排気ガスはS
CR反応器装置34を通過する。この工程は、好ましくは、他の場合に、分離し
た装置であるか又はエンジン管理システム(EMS)と一体化していてよいオン
ボード診断装置(OBD)として知られている、コントローラ40の手段によっ
て制御される。図示しない実施形態に於いて、尿素溶液は、エンジンの排気弁と
SCR(選択的接触還元)装置34との間で排気の中に導入される。 【0038】 図1は、供給ライン、例えば、スピルライン33を経て供給への戻りを伴う共
通レール31を使用する試薬インジェクターシステムを示す。このシステムは、
貯蔵容器30とインジェクター32との間の試薬の連続流を維持している。用語
「インジェクター」は、本明細書に於いて、レール31から排気ガスへの尿素溶
液の流れを制御することができる全てのデバイスを記載するために使用される。
インジェクターは、後で更に詳細に説明するように、高圧デバイス又は低圧デバ
イスであってよい。 【0039】 とりわけ、低圧デバイスは、内燃機関用途のために液体燃料を注入するために
使用される型の機械的アトマイザー、スプレー塗料、音波アトマイザー、微細な
スプレーを与えるために複数のオリフィスを含む分散デバイスを有するチューブ
まで延びた単純な弁又はピントル制御ノズルのような、市販の低圧液体分布手段
の全てである。この型の好ましいインジェクターは、約10から約100psi
g、例えば、約30から50psigの妥当な高さの圧力で運転されるであろう
。高圧装置も使用することができる。空気力ノズルを使用することができるが、
これは、装置のコストを下げるために、これを最小の空気で運転することが好ま
しく、空気は排気を冷却する効果を有する。空気供給もその冷却効果も許容され
ない設計妥協である状況では、インジェクターを冷却し及び/又は尿素溶液の注
入を助けるために、空気を使用することはできない。 【0040】 インジェクターの一つの好ましい形は、1998年10月1日に出願された米
国特許出願第09/164、304号、発明の名称「流体冷却インジェクター」
に示されている。このインジェクターは、ピントル制御注入オリフィスを有して
おり、オリフィスの外側に直接衝撃板が設けられており、オリフィスからのスプ
レーがこの板に当たり、急速に微細に分散されるようになっている。このインジ
ェクター及び他の好ましい形を電気的に運転するために、ソレノイドを使用する
ことができる。開放の頻度及び全ての開放位置の期間の両方を制御することがで
きる。開放時間のパーセントは、便利には0から80%であってよい。頻度は便
利には5から30ヘルツであってよい。広範囲の他の値を使用できることが理解
されるであろう。インジェクターの制御が、非常に柔軟であり、過渡的エンジン
運転条件への迅速な調節を容易にするように非常に迅速であることが、本発明の
利点である。 【0041】 特に、低圧インジェクターを使用するとき、排気ガス内の尿素溶液の良好な分
配を保証するために、好ましくは、インライン混合手段を使用する。分配は、高
濃度の尿素溶液は局在化した冷却を起こし、これは水の小滴又は尿素若しくは熱
分解生成物の粒子が残り、次いでSCR触媒に衝突することになるので重要であ
る。一つの適切なデバイスを、プロペラ46として示す。代わりに、有孔体、ミ
スト除去機、スタティックミキサー、微粒子トラップ又は他の混合能力を有する
類似のデバイスを使用することができる。図1は、また、液体又は固体の尿素又
は尿素残渣がSCR反応器34内の触媒と接触することに対する保護具として作
用するための、排気管20内のベンド21を示す。 【0042】 図1に示す実施形態には、レール圧力センサー35及び圧力調節弁36が含ま
れている。レール及び戻りライン内の圧力は、コントローラ40によって与えら
れる制御信号に応答して、弁36及びポンプ37により。加圧ライン31、31
′及び31″が、図に於いて、加圧されていない戻りライン33及び33′より
も黒く示されていることが注目されるであろ。任意に、過熱した場合に尿素溶液
を冷却するか又は環境温度が非常に低いときそれを加熱するために、熱交換器5
0をライン33内に使用することができる。ポンプ37と容器30との間のライ
ン38及び38′は、必要なとき尿素溶液に攪拌を与える。 【0043】 下記の機能、即ち、試薬レベルの測定、試薬温度の感知、試薬品質の感知、ポ
ンプ、加熱器の1個又は2個以上を実施するために、タンク30の中に流量調節
及びセンサーモジュールを収納することが、可能であり、或る場合には望ましい
。この型のモジュールは、1個又は2個以上の電気ハーネスによって適切なコン
トローラに接続することができる。 【0044】 コントローラ40は、好ましくは、数個の異なったコントローラの必要性を回
避し、可能な範囲まで現存する配線ハーネス及びセンサーを利用するために、エ
ンジン10用のEMSと一体化されている。種々のセンサーが示され、種々の運
転パラメーターを感知し、感知したパラメーターを表す運転信号を発生する機能
を果たす。次いで、運転信号は、コントローラに送られ、コントローラはこれら
を参照値と比較し、1個又は2個以上の制御信号を計算し、制御信号を制御され
る1個又は2個以上のデバイスに送る。 【0045】 図1は、エンジン用のセンサー41、排気ガス温度用のセンサー42、容器3
0内の尿素レベル用のセンサー43及び戻りライン33内の尿素溶液の温度用の
センサー44を示す。燃料流量、エンジン速度、スロットル位置又はインジェク
ションシステム設定のような、1個又は2個以上の適切なパラメーターによって
表されるようなエンジン負荷は重要なパラメーターであり、これらの一つ又は類
似の要因をモニターして、発生するNOの量及び加熱装置への試薬供給の必要
性又は排気ガスに供給されるその加水分解生成物を決定することができる。残留
NOx濃度用のセンサー45のような任意のセンサーを、このようなものが実用
的である程度までフィードバック制御するために使用することができる。図は、
また、点線で、コントローラに送られる運転信号及び制御されているデバイスに
送られる制御信号を示す。 【0046】 システム全体の尿素溶液の温度は、尿素を、固体が沈殿するような程度まで加
水分解することが、上昇した温度で十分な時間許容されないような十分に低い値
(例えば、約140℃以下)に維持されている。インジェクター32は、或るエ
ンジンについて、排気ガスの温度が始動後に、高負荷で約300から約650℃
の範囲内にまで上昇するとき、熱くなる傾向がある。警戒しないと、高温度は、
注入の前に尿素の加水分解を起こし、加水分解生成物は、尿素よりも小さいその
溶解度のために沈殿を起こすであろう。本発明は、尿素溶液を容器30からライ
ン31及び33(並びに、制御されるとき付属するライン)を通して連続的に循
環させて、インジェクターに冷却を与える。システムを、含まれる温度について
の飽和蒸気圧まで加圧するとき、溶液の温度を105℃から130℃まで上昇さ
せることが、適切な制御で実用的である。スピルラインでの滞留時間は短いので
、尿素溶液を、加水分解生成物についての溶解度限界まで達することなく、より
高い温度に到達させることができる。所望の温度に到達させるために、補助的加
熱手段(図示せず)を、容器30内又は供給若しくは戻りシステム内のどこかに
使用することができる。 【0047】 ライン33は、インジェクターのために別の冷却手段を設けた実施形態に於い
て削除することができる。試薬品質センサー52は、便利には供給ライン38′
に配置される。 【0048】 このセンサー52の正確な特性は、選択した試薬に依存するが、好ましくは、
蛍光インジケーターを励起するための適切な色の発光ダイオード及び発せられた
光を感知し、受光信号を転換し、それを電気制御信号に転換するためのホトダイ
オードレシーバを含むであろう。例えば、試薬がローダミンBである場合、例え
ば、580nmで発光する、ローダミンBを励起するために使用できる、AND
社(AND、Inc.)によって製造されたような緑発光ダイオード(典型的に
554nm)を使用することができる。 【0049】 他の手順に従って、サンプルをライン38′から取り、分析器52に供給する
。蛍光トレーサーを分析する例に於いて、分析器は、その中の光源によって発生
する光に対して透明である物質、例えば、紫外線の場合に石英の円筒又はチュー
ブによって特徴付けることができる。この光源は、後で開示されるような蛍光界
面活性剤又は他の蛍光トレーサー化合物を励起するために必要な波長で作動する
であろう。蛍光化合物を励起する(エネルギーを与える)ために、化学放射線の
他の形態を使用することができる。 【0050】 光源から90°の角度で、活性化されたサンプルにより又はそれから発せられ
た蛍光を、トレーサー濃度のアナログとして、それで尿素濃度が例である化学処
理濃度のアナログとして、DC電圧、DCアンペア、パルス周波数等々であって
よい信号に変換するトランスデューサーが存在する。変換及びアナログ信号発生
のこの方式は、例えば、米国特許第4、992、380号及び同第5、041、
386号に開示されている。 【0051】 このアナログ信号は、NO還元試薬を供給する装置を制御するために使用さ
れるであろう。このアナログ信号は、また、幾つかの方法で、このようにして分
析された化学処理濃度の知的な記録を作るために使用できる。 そうして、尿素濃度に対する蛍光トレーサーについての標準濃度を使用するこ
とによって、低濃度、過剰供給又は空になるか若しくは流れ遮断に付されること
に起因する試薬の不存在について試験するために、システムをプログラムするこ
とができる。適切なインジェクター又はスプレーノズルにポンプ輸送される処理
溶液のサンプル(ライン38′内又は他の便利な位置で)を、蛍光強度を作るた
めに必要な波長で励起することができる。このようにして作られたサンプルにつ
いての蛍光の強度を、較正標準の既知の強度に対して比較する(例えば、パーセ
ントで)ことができる。次いで、比較によって、処理溶液を、処理剤の濃度の項
目で標準物質と比較する方法を決定することができる。このような比較によって
、供給速度を活性反応剤(生成物)濃度の観点から、より多く若しくは少なく変
えるべきか又はそのままにしておくかを決定することができる。この比較は、間
欠的なもの又は連続的なものであってよい。 【0052】 トレーサーの、例えば、100万当たりの部での蛍光トレーサーの濃度は、ト
レーサーを含有する濃縮化学処理溶液に添加した希釈水のために低下するので、
サンプルの蛍光濃度は、標準物質(例えば、1.0ppmトレーサー)を100
%として考えた(取った)とき、比例して低下する。化学処理(有効な試薬)濃
度は、同じ方式で変化する。低濃度に注目するとき、流量を比例して増加させる
こと又は流れを停止すること及び異なったNO制御方式に転換することを含む
、幾つかの可能な制御回答が存在する。 【0053】 これはまた、蒸留水又は脱イオン水による認可されていない希釈を阻止又は防
止するために使用することができる。これはまた、アンモニアの発生のような問
題を起こし得る過剰供給を検出することができる。 【0054】 コントローラ40は、数個の異なったコントローラの必要性を回避し、可能な
範囲まで現存する配線ハーネス及びセンサーを利用するために、エンジン10用
のEMSと一体化させることができる。代わりに、SCRのために必要な特徴を
含む専用のコントローラを、専用のセンサーを使用するか又は可能である場合E
MSと共有して、使用することができる。種々のセンサーが示され、これは種々
の運転パラメーターを感知し、感知したパラメーターを表す運転信号を発生する
機能を果たす。次いで、運転信号は、コントローラに送られ、コントローラはこ
れらを参照値と比較し、1個又は2個以上の制御信号を計算し、制御信号を制御
される1個又は2個以上のデバイスに送る。 【0055】 制御信号に応答して、尿素溶液の流量は、それをインジェクター及び/又は供
給ラインから取り除くか又はそれを排気ガスの中にSCRのために十分な速度で
注入し、排気ガスをSCR反応器に通過させるように制御される。 容器及び/又は供給ライン内の圧力のような他のパラメーターをモニターし、
制御を容易にするために使用することができる。これらの制御パラメーターの何
れか又は全てを、専用の信号プロセッサーにより又は包括的エンジンパラメータ
ーマップに対する参照の直接的利点を有し得る主エンジン制御装置により処理す
ることができる。 【0056】 好ましい組成物には、使用する場合、希釈水(例えば、脱イオンしていない水
)中の硬度と闘うために必要なとき、スケール制御組成物が含有されているであ
ろう。また、適切な流れ及びセンサー上に析出がないことを維持するために、ク
リーナー及び界面活性剤を使用することができる。 【0057】 本発明の基本的な利点は、必要なレベルの高品質の試薬の存在を点検すること
に加えて、ある種の汚染物質が感知され、蛍光薬品に加えて制御構成の一部を作
り得ることである。試薬のレベル及び/又は汚染物質の存在のような他のパラメ
ーターも、蛍光光度法、物理的及び/又は化学的手段によってモニターすること
ができ、制御を容易にするために使用することができる。例えば、塩素は多数の
触媒にとって有害であり、制御の対象を作ることができる。例えば、一つの実施
形態は、有害な塩素濃度の存在を検出するためのセンサー、例えば、ORPプロ
ーブ(貴金属電極対参照電極の表面上の塩素種の電位を測定する酸化還元電位)
を提供する。幾人かのオペレーターは標準試薬を水道水で希釈しようとするかも
しれないので、これは重要である。これは、触媒に達する試薬濃度を低下させる
ことに加えて、塩素をそれに与え、おそらくその長期間の機能を損なうであろう
。塩素は多くの有害な影響を有するであろう。これは、触媒キャニスターを含む
排気システムを腐食し、これは触媒担体を劣化させ、そしてこれは触媒金属の蒸
気圧を低下させるであろう。 【0058】 塩素に加えて、可能性のある重要な他の汚染物質は、リン、鉛、ヒ素、亜鉛、
硫黄、バナジウム及びセンサーの有効性を低下させるかもしれない油状成分であ
る。 【0059】 好ましい実施形態に於いて、尿素溶液の温度維持のために加熱器が設けられる
。 【0060】 それで、本発明は、NO還元システムに於ける予め規定された品質のNO 還元試薬の存在の保証方法であって、少なくとも1種の蛍光トレーサーの存在の
ための試薬溶液を試験すること、化学トレーサーの存在を表すセンサー信号を発
生すること、このセンサー信号を参照値と比較すること、この比較の結果を表す
制御信号を発生すること並びに制御信号に応答して尿素溶液の流量を制御するこ
とを含む方法を提供する。 【0061】 好ましい実施形態に於いて、尿素溶液の品質が試験に不合格であった場合、欠
陥のある溶液での運転を防止するためにインジェクターを閉じる。この方式で、
エンジン又は他の制御システムは、オペレーターに警告を与えることができ、好
ましくは、試薬を使用することなく、例えば、排気ガス再循環、エンジンタイミ
ング又はより少ない出力を出すように軽減することにより、エンジン運転を、低
いNOレベルを維持するように制御するであろう。このシステムは、好ましく
は、オペレーターに出力の潜在的低下を警告し、オペレーターは、正常な運転を
再開する前に、試薬を標準試薬で置き換えることを要求されるであろう。このた
めの数個の好ましいロジックダイアグラムを図2から5に示す。 【0062】 一つの実施形態に於ける装置には、規定された波長範囲内の放射線源を含むN
還元試薬品質センサー、NO還元試薬を、SCR反応器を含む排気システ
ムに供給するための供給手段及びNO還元試薬の供給を制御するための、該品
質センサーに応答する制御手段が含まれる。 【0063】 本発明に従った組成物には、NO還元のために有効な試薬及び規定された波
長範囲内の放射線に付されたとき蛍光発光する化学トレーサーが含まれる。好ま
しい実施形態に於いて、この組成物は、また、この組成物が、使用する特別の触
媒のための汚染物質を含有しないことを保証するために、特別の触媒メーカーに
よって設計された化学トレーサーを与えるであろう。 【0064】 好ましい実施形態に於いて、貯蔵容器内の尿素についての過度に低い温度によ
って、溶液の温度を所望の範囲内に維持するために、加熱器が始動されるであろ
う。この運転方式で、加熱器を作動させるための補助パワー又はバッテリーパワ
ーの利用度をモニターすることも好ましい。十分なパワーが利用できないと決定
された場合、インジェクター及び供給ラインは、凍結を回避するために水抜きさ
れるであろう。この方式で、エンジン制御システムは、オペレーターに警告を与
えることができ、好ましくは、試薬を使用することなく、例えば、排気ガス再循
環、エンジンタイミング又はより少ない出力を出すように軽減することにより、
エンジン運転を、低いNOレベルを維持するように制御するであろう。 【0065】 好ましい運転方式に従って、尿素溶液の品質がモニターされ、それが1個又は
2個以上の規準で試験に不合格であった場合、好ましくはインジェクターが停止
される。この方式で、エンジン制御システムは、オペレーターに警告を与えるこ
とができ、好ましくは、試薬を使用することなく、例えば、排気ガス再循環、エ
ンジンタイミング又はより少ない出力を出すように軽減することにより、エンジ
ン運転を、低いNOレベルを維持するように制御するであろう。SCRシステ
ムを再び運転でき、フルエンジンパワーが回復する前に、異常を修正しなくては
ならない。 【0066】 しかしながら、他の実施形態に於いて、戻りライン33及び33′は、使用さ
れないか又は温度維持のための唯一の手段ではない。この実施形態に於いて、空
気又はエンジン冷却剤のような熱交換流体を、インジェクターと熱交換接触状態
で流すことができる。任意に、この実施形態に於いて、尿素溶液の温度は、尿素
溶液がその温度での飽和蒸気圧より高い圧力で維持されている限り、約100℃
より高くすることができる。 【0067】 使用されるSCR触媒は、アンモニアの存在下で排出酸化窒素濃度を低下させ
ることができるものである。これらには、例えば、活性炭、木炭若しくは石炭、
ゼオライト、酸化バナジウム、酸化タングステン、酸化チタン、酸化鉄、酸化銅
、酸化マンガン、酸化クロム、白金、パラジウム、ロジウム及びイリジウムのよ
うな白金族金属のような貴金属又はこれらの混合物が含まれる。当該技術分野で
一般的で且つ当業者によく知られている他のSCR触媒物質を使用することもで
きる。これらのSCR触媒物質は、典型的に、他の公知の担体を使用することも
できるけれども、金属、セラミック、ゼオライト又は均一モノリスのような担体
の上に担持されている。 【0068】 とりわけ、有用なSCR触媒は、下記のこれらの代表的な先行技術方法である
。NOを還元するための選択接触還元は公知であり、種々の触媒試薬を利用し
ている。例えば、ヨーロッパ特許出願WO第210、392号に於いて、Eic
hholtz及びWeilerは、触媒として、アンモニアの添加と共に活性木
炭又は活性石炭を使用する、酸化窒素の接触除去を検討している。米国特許第4
、138、469号でKatoら及び米国特許第4、393、031号でHen
keは、所望の接触還元を達成するために、アンモニアの添加と共に、白金族金
属及び/若しくはチタン、銅、モリブデン、バナジウム、タングステンのような
他の金属又はこれらの酸化物を使用する、NOの接触還元を開示している。ま
た、220から280℃の作用範囲でV2O5/WO3/TiO2触媒を特定し
ているEP第487、886号も参照されたい。白金をベースにする他の触媒は
、もっと低い、例えば、約180℃以下の運転温度を有するであろう。 【0069】 他の接触還元方法は、Knightのカナダ特許第1、100、292号によ
って開示されており、この特許は、耐火性酸化物上に析出された白金族金属、金
及び/又は銀触媒の使用に関する。米国特許第4、107、272号に於いて、
Moriらは、アンモニアガスの添加と共に、バナジウム、クロム、マンガン、
鉄、銅及びニッケルのオキシ硫黄、硫酸塩又は亜硫酸塩化合物を使用する、NO
xの接触還元を検討している。 【0070】 多相触媒系に於いて、米国特許第4、268、488号でGingerは、窒
素酸化物含有排気を、アンモニアの存在下で、担体上の、硫酸銅のような銅化合
物を含む第一触媒並びにバナジウム及び鉄又はタングステン及び鉄の硫酸塩のよ
うな金属組合せを含む第二触媒に曝露することを開示している。 【0071】 尿素を導入した排気を、好ましくは、排気を適切に高い温度、典型的に約18
0℃と約650℃との間、例えば、少なくとも約300℃にしながら、SCR触
媒の上に通過させる。この方式で、尿素溶液の加水分解及びガス化のために排気
中に存在する活性種によって、最も有効に酸化窒素の接触還元が助長される。排
気には過剰の酸素が含有されているであろう。上記のSCR触媒(これらの開示
は、参照して特に組み込まれる)の全てと共に本発明を使用することによって、
大量のアンモニア又はアンモニア水の輸送、貯蔵及び取り扱いについての必要性
が減少するか又は除かれる。 【0072】 上記の説明は、本発明の実施方法を当業者に教示する目的のためであり、この
説明を読んで当業者に明らかになるその自明の修正及び変形の全てを詳述するこ
とは意図されない。しかしながら、全てのこのような自明の修正及び変形は、前
記の特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲内に含まれることが意図さ
れる。この特許請求の範囲は、文脈が特に反対のことを示していない限り、本発
明について意図される目的に適合するために有効である全ての配列及び系列に於
ける示された成分及び工程をカバーする。 【図面の簡単な説明】 【図1】 図1は、本発明の一つの実施形態の基本的コンポーネントを示すフローダイヤ
グラムであり、ここで、規定された波長範囲内の放射線に応答する化学トレーサ
ーの存在のためのNOx還元試薬(例えば、尿素水溶液)を試験するために、セ
ンサーが設けられている。 【図2】 図2は、本発明に従った運転の一つの好ましい方式のロジックダイヤグラムで
ある。 【図3】 図3は、本発明に従った運転の一つの好ましい方式のロジックダイヤグラムで
ある。 【図4】 図4は、本発明に従った運転の一つの好ましい方式のロジックダイヤグラムで
ある。 【図5】 図5は、本発明に従った運転の一つの好ましい方式のロジックダイヤグラムで
ある。 【符号の説明】 10 エンジン 12 ライン 13 インジェクター 20 排気管 21 ベンド 30 タンク 31 加圧ライン 31’ 加圧ライン 31” 加圧ライン 33 戻りライン 33’ 戻りライン 34 SCR反応器 35 レール圧力センサー 36 圧力調節弁 37 ポンプ 38 ライン 38’ ライン 40 コントローラ 41 エンジン用センサー 42 排気ガス温度用センサー 43 尿素レベル用センサー 44 温度用センサー 45 濃度用センサー 46 プロペラ 50 熱交換器 52 試薬品質センサー
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention x Exhaust
Improving the reliability of selective catalytic reduction (SCR) systems to reduce
Related. [0002] Diesel engines and lean-burn gasoline engines are known for their fuel economy.
And brings advantages, but NO during normal operation x And particulates. Main measurement
Constant (influences the combustion process itself, eg, exhaust gas circulation and engine timing adjustment)
Effect) to decrease one, usually the other increases. So
Selected to reduce pollution from particulates and obtain good fuel economy
The combustion condition is NO x Tend to increase. [0003] Current and proposed regulations provide manufacturers with good fuel economy and fine particulate matter.
And NO x Is required to be reduced. The lean-burn engine is fuel
Although it may be necessary to achieve economic objectives, the high concentration of oxygen in the exhaust
, A typical exhaust gas catalyst system is NO x Helpless to reduce. [0004] SCR (Selective Catalytic Reduction) is a process in which NO x To selectively reduce
For its ability to utilize reagents that can be used economically. This is a fixed source
Has been used for many years to reduce NOx emissions from
Is becoming a strong candidate for However, for the widespread adoption of this technology
One potential hurdle is that, from a regulatory perspective, this system will work effectively.
There must be some means to ensure that Other har
Dollar is NO on a continuous and real-time basis x It is not possible to measure exhaust
It is a fact to say. [0005] For automotive diesel engines and other lean-burn engines, S
Current status of valid responses to regulatory and practical hurdles accompanying CR
There is a need for. [0006] NO from diesel engines x SCR catalysts are used to limit emissions
The risk of ammonia must be dealt with or the risk of catalyst contamination is satisfactory
Must be processed to be able to. Address the safety issues associated with ammonia
To assemble, aqueous urea or other liquid reagents have been proposed. In this regard
, R.A. J. Hulterman; "Diesel engine using urea injection
Catalytic reduction of NOx from coal (A Selective Catalytic
Reduction Of NO x from Diesel Engine
s Using Injection of Urea) "; Doctoral Dissertation 1995
Sep., SAE No. 970185, entitled "Low Emission High Power Diesel Engine"
Transient Performance of Urea DeNOx Catalyst
ce of a Urea DeNO x Catalyst for Low
Emissions Heavy-Duty Diesel Engines)
No. 5,431,893 to Hug et al .; WO 97/01387.
And European Patent Application No. 487,886 A1. These documents and below
The references cited are incorporated herein by reference in their entirety. [0007] Each of these literature precautions, especially regarding sources of movement, has a broad
This must be taken into account when developing a commercial SCR system that can be used.
Furthermore, from a regulatory point of view, the NO. x Equipped with a reducing agent
There is a problem how to guarantee that. This reagent is expensive
Requires or uses low-cost non-regulatory reagents for operators
There will always be a motive for not refilling. [0008] The art recognizes the use of urea or other effective reagents in SCR processes.
NO x There is a long-awaited need to develop methods, devices and compositions that guarantee the use of reducing reagents.
I have. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a NO. x Reliable for reducing emissions
To provide an SCR system. Yet another and more specific object of the present invention is to operate, if not effectively prevent, an operating system.
The use of urea in SCR systems to stop tars from frustrating
It is to be. Yet another and even more specific object of one embodiment of the present invention is to provide an operator
Engine management system (EMS) to stop or prevent the setback
By enabling the use of urea in SCR systems that enable integration with
is there. [0012] Yet another particular object of the present invention is to monitor and maintain the quality of a urea solution.
Is to provide a simple mechanical device. [0013] Yet another particular object of the present invention is to sense the decline in reagent quality, x System
Switch to the policy, continuous NO x Providing a control system that guarantees return
It is. [0014] Yet another object of the present invention is to provide a specially designed urea solution,
NO other than urea, including hydrocarbon liquids such as coal, etc. x Same for reducing reagent
It is to provide a system that can be used with such advantages. [0015] Yet another object of the present invention is to provide a method, x Guarantees reducing reagent supply speed
In order to determine the supply rate for
Supply that can be used and due to empty tanks or clogged supply lines
Is to provide a system that can warn of the destruction of a vehicle. It is yet another object of the present invention to provide a novel arrangement for the physical and / or physical use of fluorometric techniques.
NO in combination with chemical testing x Detect attempts to avoid control, preferably spontaneous
By providing appropriate incentives for obedience to obedience,
It is an object of the present invention to provide a system that achieves the above and other objects. [0017] These and other objects are attained by: x Ensuring the reliability of reduced SCR systems
This is accomplished by the present invention which provides improved methods, compositions and devices for The present invention relates to NO x NO of predetermined quality in reduction system x Reducing reagent
The presence of at least one fluorescent tracer and / or
Testing the reagent solution for concentration, a sensor signal indicating the presence of a chemical tracer
Signal, comparing this sensor signal with a reference value, the result of this comparison
Generating a control signal representing the flow rate of the urea solution in response to the control signal.
Providing a method comprising: Other parameters, such as reagent levels, may be determined by fluorometry, physical means and / or
Can also be monitored by chemical means and used to facilitate control
be able to. In a preferred embodiment, if the quality of the urea solution does not pass the test, non-compliance
The injector is closed to prevent operation with the solution. In this way,
An engine or other control system can alert the operator and
Or without the use of reagents, e.g. exhaust gas recirculation, engine timing
Engine operation by lowering it to produce less power or less power.
NO x Will control to maintain the level. This system is preferably
Alerts the operator of the potential reduction in power and allows the operator to resume normal operation.
Before opening, it will be required to replace the reagents with standard reagents. In one embodiment, the device includes a N source including a radiation source within a defined wavelength range.
O x Reducing reagent quality sensor, NO x The reducing reagent is supplied to an exhaust system including an SCR reactor.
Supply means for supplying to the system and NO x The article for controlling the supply of a reducing reagent.
Control means responsive to the quality sensor is included. The composition according to the invention comprises NO x Effective reagents for reduction and defined waves
Chemical tracers that fluoresce when exposed to radiation within a long range are included. Like
In a preferred embodiment, the composition also comprises a special coating used by the composition.
Special catalyst manufacturers to ensure that they do not contain contaminants for the medium
Thus it will give a designed chemical tracer. DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION In this description, the term “engine” is used broadly to refer to liquid or gaseous hydrocarbons.
Burning fuel, for example, directly or indirectly to mechanical or electrical energy
It is meant to include all combustors that provide heat to convert to. Otto
, Diesel and turbine type internal combustion engines and burners and furnaces,
Benefit from However, diesel engines and lean-burn engines
Gin, reliable NO x Highlights the issues and benefits of successful achievement of reduction
These engines will be used for the purposes of the examples throughout this description.
Is done. Fixed and mobile engines are contemplated. In this description, the term “lean-burn engine” refers to the hydrocarbon fuel chemistry.
Inlet oxygen concentration greater than required for stoichiometric (or chemically accurate) combustion
For example, an engine capable of operating with an excess of at least 1% by weight of oxygen
Is meant to be included. The term “diesel engine” refers to both mobile (including marine) and stationary power units.
2 strokes per cycle, 4 strokes per cycle and rotary
It is meant to include all compression ignition engines of the type. The term “hydrocarbon fuel” refers to those produced from “distillate fuel” or “petroleum”
Is meant to include all of the fuel. Gasoline, jet fuel, diesel
Fuels and various other distillate fuels are included. The term "distillate fuel" refers to petroleum or stone
All of these products produced by distillation of oil fractions and resids are meant. the term
"Petroleum" is in its ordinary sense, irrespective of the feedstock normally included within the meaning of this term
To include all of these materials, regardless of viscosity, including hydrocarbon materials.
This is recovered from fossil fuels, especially gaseous fuels such as methane,
Including lopan, butane, etc. The term “diesel fuel” conforms to ASTM diesel fuel or other definitions
"Distillate fuels", including diesel fuels,
But not alcohols, ethers, organic nitro compounds, etc.
Knol, ethanol, diethyl ether, methyl ethyl ether, nitromethane
) May be included. Also, corn, purple coconut palm, shale and coal
Emulsions and liquid fuels derived from plant or mineral resources such as
Is within the range. These fuels also include dyes, cetane modifiers, 2,6-di-t
antioxidants such as tert-butyl-4-methylphenol, corrosion inhibitors,
Rust inhibitors such as killed succinic acid and anhydride, bacterial growth inhibitors, rubber inhibitors (g
um inhibitor, metal deactivator, upper cylinder lubricant, deicing agent, etc.
Other additives known to those skilled in the art may be included, including The term “NOx reducing agent” is useful for this purpose, especially in liquid form
All that can be stored at, for example, diesel fuel or its components
Linear and branched aliphatic and mixtures thereof, such as any one or more of the foregoing.
And / or hydrocarbons such as aromatic hydrocarbons, aromatic compounds such as toluene, meta
Fats such as lower aliphatic alcohols such as knol, ethanol and propanol
Oxygenated hydrocarbons containing group III compounds and urea and aqueous ammonia (NH 4 OH)
It is meant to include such nitrogenous materials. The term “urea” refers to ammelide, ammelin
ine), ammonium carbonate, ammonium bicarbonate, ammonium carbamate
, Ammonium cyanate, ammonium salts of inorganic acids, organic acids including formic acid and acetic acid
Ammonium salts, biuret, cyanuric acid, isocyanic acid, melamine and triamine
Includes urea in all of its commercial forms, including those containing cyanourea
Is meant to be. Typically, commercial forms of urea contain more than 95% urea
Urea or an aqueous solution containing urea of this purity. An aqueous solution of urea can be used up to its solubility limit. Typically this
Aqueous solutions contain about 2 to about 65% reagent, by weight of the solution.
Would. A typical concentration of urea is about 25 to about 50%, for example, about 30 to about 35%.
%. Preferred concentrations for mobile applications advantageously involve urea precipitation.
32.5% urea showing the lowest freezing point. The urea or other reagents according to the invention are liquid in final form for use (urea field).
Aqueous solution), and within the specified wavelength range, preferably
Is at least one tracer that fluoresces when exposed to radiation in the visible range.
Will be contained. This fluorescent tracer is approximately 200 to 850 nanometers.
Excitation wavelength range and fluorescence from about 205 to 855 nanometers (nm).
It is preferably characterized by a "force" range. Non-interfering in this fluorescent compound
Functional groups (sulfonate, hydroxyl, carboxylate, amino, amide, etc.
) May be present. Aromatic rings may be present. Desirably, the excitation wavelength and the fluorescence emission wavelength will be different. One of this kind
A suitable example of one preferred material is Rhodamine B, CAS No. 81-88-9.
This material can be excited at a wavelength of 554 nm (green) and can be excited at 580 nm (yellow).
Color). Rhodamine 6G is excited at 530 nm (green) and 590 n
Light is emitted at a wavelength of m (yellow). Another preferred fluorescent chemical tracer is 1,5-naphthalenedisulfonic acid (ND
SA) (excitation: 290 nm, emission: 330 nm), but have achieved various objects of the present invention.
A wide variety of fluorescent and other tracers or indicators to generate
Can be used. Yet another is 400n when excited at 365nm.
m is a pyrenetetrasulfonic acid (PTSA) that emits light. This tracer is also a well-known nonylphenol ethoxylate surfactant
It may be. In particular, the fluorescent surfactant is octylphenol ethoxylate
, Dialkylphenol ethoxylates and alkylnaphthylene ethoxylates
It is something like Although not desirable, the temperature of the processing solution sent to the nozzle
If the degree is exceptionally high (this temperature is preferably kept below 100 ° C.)
Very heat resistant fluorescent surfactants as described above would be used. Of course, the interface
Instead of being an activator, a separate fluorescent tracer can be used.
Of course, if surfactants are present, interference is avoided or minimized and fluorescence is distinguished.
Care must be taken to be sufficiently different to be done. To achieve a number of objects of the present invention, other chemical tracers or indicators
-, Dye and transition metal-containing ion (colorimetric analysis), NO x Inert in processing solution
Wide range including certain metal cations and anions (with ion-selective electrode as device)
From a variety of chemicals. Also, for example, chemistry and application updates
For further discussion, see US Pat. No. 5,132,096 and US Pat. No. 5,277.
See also No. 185. 2 or 3 or more differential tracers (analytical
Can be used). For the selection of the fluorescent tracer in terms of the possible high temperature of the processing solution,
is there. High temperatures can cause decomposition of tracers such as the ethoxylates described above.
There will be. In the case of urea, sometimes in a mixer or before transport to a spray nozzle
It is advantageous to heat the urea solution above the boiling point at some other point,
Can happen-in some cases this may happen due to a process failure
. This will aid in the hydrolysis of urea, which will be an effective reaction product. this
The temperature may be as high as 100 to 300 ° C. The pressure in this case is
If so, it must be raised enough to maintain a single phase solution. So
High temperature or strong shear before the processing solution reaches the point of introduction into the exhaust
In these cases where one would expect to encounter force, one would have to use a high
In each case heat and shear resistant tracers can be used. Alkylpheno
Ethoxylates are thermally stable and meet the requirements of inert tracers
At low temperatures, these compounds can be used to monitor and / or control reagent delivery.
Would be suitable. [0036] In a preferred embodiment, the composition also comprises a composition used by the composition.
Special catalyst manufacturers are required to ensure that they do not contain contaminants for other catalysts.
Will give a chemical tracer designed by car. Deicing substance and fog
Other reagents (eg, alkylphenol ethoxylates) to enhance
Use a surfactant which may be etc., and make the injector deposit-free
It may be useful to maintain Also, a sensor for the tracer
To keep the sensor clean and efficient when kept in the tank
In addition, it may be useful to use detergents or other reagents. FIG. 1 schematically illustrates a preferred embodiment including the present invention and its advantages. Simply saying
Thus, the diesel engine 10 has a line 12 and an injector 13
Fuel is supplied. Engine is NO x To produce an exhaust gas containing
It passes through the exhaust pipe 20. The urea solution is transferred from container 30 to one or more
The fuel is supplied to the exhaust line 20 by such an injector. Next, the exhaust gas is S
It passes through the CR reactor device 34. This step is preferably separated in other cases.
Equipment that can be integrated or integrated with an engine management system (EMS)
By means of a controller 40, known as a board diagnostics device (OBD)
Is controlled. In an embodiment not shown, the urea solution is connected to the exhaust valve of the engine.
It is introduced into the exhaust gas with an SCR (selective catalytic reduction) device 34. FIG. 1 illustrates sharing with a return to the supply via a supply line, for example, a spill line 33.
1 shows a reagent injector system using a passage rail 31. This system is
A continuous flow of reagent between the storage container 30 and the injector 32 is maintained. the term
The term “injector” as used herein refers to the urea solution from the rail 31 to the exhaust gas.
Used to describe all devices that can control liquid flow.
The injector may be a high pressure device or a low pressure device, as described in more detail below.
It may be a chair. In particular, low pressure devices are used to inject liquid fuel for internal combustion engine applications.
Used type of mechanical atomizer, spray paint, sonic atomizer, fine
Tube having a dispersing device including a plurality of orifices to provide a spray
Commercial low pressure liquid distribution means, such as a simple valve or pintle control nozzle extending to
It is all. Preferred injectors of this type are from about 10 to about 100 psi.
g, for example, will be operated at a reasonably high pressure of about 30 to 50 psig
. High pressure devices can also be used. Pneumatic nozzles can be used,
It is preferable to operate it with minimal air to reduce the cost of the equipment.
The air has the effect of cooling the exhaust. Air supply and its cooling effect are acceptable
In situations where there is no design compromise, cool the injector and / or inject urea solution.
Air cannot be used to aid entry. One preferred form of injector is a rice injector filed on October 1, 1998
National Patent Application No. 09 / 164,304, entitled "Fluid Cooled Injector"
Is shown in This injector has a pintle controlled injection orifice
The impact plate is provided directly outside the orifice,
The laye hits this plate and is rapidly becoming finely dispersed. This image
Use solenoids to electrically operate the actuators and other preferred forms
be able to. It is possible to control both the frequency of opening and the duration of all opening positions.
Wear. The percent open time may conveniently be from 0 to 80%. Frequency is stool
Advantageously, it can be between 5 and 30 Hertz. Understand that a wide range of other values can be used
Will be done. Injector control is very flexible and transient engine
It is an object of the present invention to be very quick to facilitate quick adjustment to operating conditions.
Is an advantage. Particularly when using low pressure injectors, a good distribution of the urea solution in the exhaust gas
Preferably, in-line mixing means are used to ensure distribution. Distribution is high
Concentrated urea solutions cause localized cooling, which can be caused by droplets of water or urea or heat.
This is important because particles of the decomposition products will remain and will subsequently collide with the SCR catalyst.
You. One suitable device is shown as propeller 46. Instead, perforated bodies, mi
Has strike remover, static mixer, particle trap or other mixing capacity
Similar devices can be used. FIG. 1 also shows liquid or solid urea or
Works as a protective device against urea residue coming into contact with the catalyst in SCR reactor 34.
1 shows a bend 21 in an exhaust pipe 20 for use. The embodiment shown in FIG. 1 includes a rail pressure sensor 35 and a pressure regulating valve 36.
Have been. The pressure in the rails and return lines is provided by controller 40.
In response to a control signal being provided, by a valve 36 and a pump 37. Pressure lines 31, 31
'And 31 "are shown in the figure from the unpressurized return lines 33 and 33'.
It should be noted that the color is also shown in black. Optionally, a urea solution if overheated
To cool or heat it when the ambient temperature is very low.
0 can be used in line 33. The line between the pump 37 and the container 30
Steps 38 and 38 'provide agitation to the urea solution when needed. The following functions are available: reagent level measurement, reagent temperature sensing, reagent quality sensing,
Flow control in tank 30 to implement one or more pumps, heaters
And housing the sensor module is possible and in some cases desirable
. Modules of this type are equipped with one or more
Can be connected to Troller. Controller 40 preferably addresses the need for several different controllers.
To avoid and use existing wiring harnesses and sensors to the extent possible.
It is integrated with the EMS for the engine 10. Different sensors are shown and different
Function that senses driving parameters and generates driving signals that represent the sensed parameters
Fulfill. The operating signal is then sent to the controller, which
Is compared with a reference value, one or more control signals are calculated, and the control signals are controlled.
To one or more devices. FIG. 1 shows a sensor 41 for an engine, a sensor 42 for an exhaust gas temperature, and a container 3.
0 for the temperature of the urea solution in the return line 33 and the sensor 43 for the urea level in 0
The sensor 44 is shown. Fuel flow, engine speed, throttle position or injection
By one or more appropriate parameters, such as configuration
The engine load as expressed is an important parameter and one or more of these
Monitor similar factors and generate NO x Volume and supply of reagent to heating device
It is possible to determine the nature or its hydrolysis products supplied to the exhaust gas. Residual
Any sensor, such as the sensor 45 for NOx concentration, can be used
It can be used for feedback control to a certain extent. The figure shows
Also, the dotted line indicates the operation signal sent to the controller and the device being controlled.
5 shows a control signal to be sent. The temperature of the urea solution throughout the system is increased to such an extent that solids precipitate.
A value low enough that water splitting is not allowed at elevated temperatures for a sufficient amount of time
(For example, about 140 ° C. or lower). The injector 32
For engines, the temperature of the exhaust gas is about 300 to 650 ° C under high load after starting.
When it rises to within the range, it tends to become hot. If you are not vigilant, high temperatures
Prior to injection, hydrolysis of urea occurs, and the hydrolysis products are smaller than urea.
It will cause precipitation due to solubility. According to the present invention, the urea solution is
Continuously circulating through channels 31 and 33 (and associated lines when controlled)
Ring to provide cooling to injector. The system for the temperature involved
When pressurized to a saturated vapor pressure of
It is practical with proper control. Because the residence time on the spill line is short,
The urea solution without reaching the solubility limit for the hydrolysis product,
Higher temperatures can be reached. Auxiliary heating is used to reach the desired temperature.
Heating means (not shown) is placed somewhere in the container 30 or in the supply or return system.
Can be used. Line 33 is an embodiment in which another cooling means is provided for the injector.
Can be deleted. Reagent quality sensor 52 is conveniently connected to supply line 38 '.
Placed in The exact properties of this sensor 52 will depend on the reagent selected, but preferably
Light emitting diode of suitable color to excite fluorescent indicator and emitted
A photodiode for sensing light, converting a received light signal, and converting it to an electrical control signal
Will include an Aether Receiver. For example, if the reagent is rhodamine B,
And emit at 580 nm, which can be used to excite rhodamine B, AND
Green light emitting diodes (typically manufactured by And Inc.)
554 nm) can be used. According to another procedure, a sample is taken from line 38 ′ and supplied to analyzer 52.
. In the example of analyzing a fluorescent tracer, the analyzer is generated by the light source therein.
A substance that is transparent to the light that emits light, for example, a quartz cylinder or tube
Can be characterized by This light source is a fluorescent field as disclosed below.
Operates at the required wavelength to excite a surfactant or other fluorescent tracer compound
Will. To excite (provide energy to) a fluorescent compound, actinic radiation
Other forms can be used. Emitted by or from the activated sample at a 90 ° angle from the light source
Fluorescence as an analog of the tracer concentration, so that the urea concentration is an example.
DC voltage, DC ampere, pulse frequency, etc.
There are transducers that convert to good signals. Conversion and analog signal generation
For example, US Pat. Nos. 4,992,380 and 5,041,
No. 386. This analog signal is NO x Used to control the device that supplies the reducing reagent
Will be. This analog signal can also be separated in this way in several ways.
It can be used to make an intelligent record of the analyzed chemical processing concentration. Then use the standard concentration for the fluorescent tracer for the urea concentration.
Low concentration, oversupply or emptying or subject to flow interruption by
The system to test for the absence of reagents due to
Can be. Process pumped to a suitable injector or spray nozzle
A sample of the solution (in line 38 'or at another convenient location) was used to generate the fluorescence intensity.
Can be excited at the required wavelength. About the sample made in this way
The intensity of the fluorescence from each sample is compared to the known intensity of the calibration standard (eg,
Can be done at Then, by comparison, the treatment solution is treated as a term for the concentration of the treatment agent.
An eye can determine how to compare to the standard. By such a comparison
The feed rate may vary more or less in terms of active reactant (product) concentration.
You can decide whether to get it or leave it. This comparison is
It may be missing or continuous. The concentration of the fluorescent tracer, eg, in parts per million, of the tracer is
Because of the dilution water added to the concentrated chemical treatment solution containing the racer,
The fluorescence concentration of the sample is determined by comparing the standard (eg, 1.0 ppm tracer)
When considered (taken) as%, it decreases proportionally. Chemical treatment (effective reagent)
The degrees vary in the same way. When looking at low concentrations, increase the flow rate proportionally
Or stopping the flow and different NO x Including switching to control mode
There are several possible control answers. This also prevents or prevents unauthorized dilution with distilled or deionized water.
Can be used to stop. This also raises questions such as the evolution of ammonia.
An oversupply that can cause problems can be detected. The controller 40 avoids the need for several different controllers and allows
To take advantage of existing wiring harnesses and sensors to the extent, engine 10
EMS. Instead, the necessary features for SCR
A dedicated controller including dedicated sensors or where possible
Can be used by sharing with MS. Different sensors are shown, which are different
Senses driving parameters and generates a driving signal indicating the sensed parameters.
Perform the function. Then, the operation signal is sent to the controller, and the controller
Compare these with the reference value, calculate one or more control signals and control the control signals
To one or more devices. [0055] In response to the control signal, the flow rate of the urea solution may cause it to be injected and / or supplied.
Remove from supply line or remove it into exhaust gas at a speed sufficient for SCR
It is controlled to inject and pass exhaust gases through the SCR reactor. Monitoring other parameters such as pressure in the vessel and / or supply line;
Can be used to facilitate control. What of these control parameters
Or all of them, by dedicated signal processor or comprehensive engine parameters
-Processed by the main engine controller, which may have the direct advantage of referencing the map.
Can be Preferred compositions include, when used, diluent water (eg, non-deionized water).
The scale control composition is included when necessary to combat the hardness in
Would. Also, to ensure proper flow and that there is no deposition on the sensor,
Cleaners and surfactants can be used. A basic advantage of the present invention is that it checks for the presence of the required level of high quality reagents.
In addition, some contaminants are sensed, creating part of the control configuration in addition to the fluorescent agent.
It is possible. Other parameters such as reagent levels and / or presence of contaminants
Data should also be monitored by fluorometric, physical and / or chemical means
Can be used to facilitate control. For example, chlorine
It is harmful to the catalyst and can be subject to control. For example, one implementation
The form may be a sensor for detecting the presence of harmful chlorine concentrations, such as an ORP pro
Probe (redox potential measuring the potential of chlorine species on the surface of the noble metal electrode vs. the reference electrode)
I will provide a. Some operators may try to dilute standard reagents in tap water
This is important because you can't. This reduces the reagent concentration reaching the catalyst
In addition, it gives chlorine to it and will probably impair its long-term function
. Chlorine will have many deleterious effects. This includes the catalyst canister
Corrosion of the exhaust system, which degrades the catalyst support, and which evaporates the catalyst metal
Atmospheric pressure will be reduced. In addition to chlorine, other potentially important pollutants are phosphorus, lead, arsenic, zinc,
Sulfur, vanadium and oily components that may reduce the effectiveness of the sensor
You. In a preferred embodiment, a heater is provided to maintain the temperature of the urea solution
. Thus, the present invention x NO of predetermined quality in reduction system x A method for assuring the presence of a reducing reagent, the presence of at least one fluorescent tracer.
Testing the reagent solution to generate a sensor signal that indicates the presence of a chemical tracer.
Generating, comparing this sensor signal to a reference value, representing the result of this comparison
Generating a control signal and controlling a flow rate of the urea solution in response to the control signal.
And a method comprising: In a preferred embodiment, if the quality of the urea solution fails the test,
Close the injector to prevent operation with the immersed solution. In this way,
The engine or other control system can alert the operator and
Preferably, without the use of reagents, for example, exhaust gas recirculation, engine timing
Engine operation by reducing engine power or reducing output.
No x Will control to maintain the level. This system is preferably
Alerts the operator of the potential reduction in power and allows the operator to
Before resuming, it will be required to replace the reagents with standard reagents. others
Several preferred logic diagrams for this are shown in FIGS. [0062] In one embodiment, the apparatus includes a N source including a radiation source within a defined wavelength range.
O x Reducing reagent quality sensor, NO x The reducing reagent is supplied to an exhaust system including an SCR reactor.
Supply means for supplying to the system and NO x The article for controlling the supply of a reducing reagent.
Control means responsive to the quality sensor is included. The composition according to the invention comprises NO x Effective reagents for reduction and defined waves
Chemical tracers that fluoresce when exposed to radiation within a long range are included. Like
In a preferred embodiment, the composition also comprises a special coating used by the composition.
Special catalyst manufacturers to ensure that they do not contain contaminants for the medium
Thus it will give a designed chemical tracer. In a preferred embodiment, too low a temperature for urea in the storage container
Therefore, the heater may be turned on to maintain the temperature of the solution within the desired range.
U. In this mode of operation, auxiliary power or battery power to operate the heater
It is also preferred to monitor the availability of the sorbent. Determined that not enough power is available
Injectors and supply lines are drained to avoid freezing if
Will be. In this way, the engine control system alerts the operator.
Preferably without the use of reagents, for example with exhaust gas recirculation.
By reducing the ring, engine timing or lower power,
Engine operation with low NO x Will control to maintain the level. In accordance with the preferred mode of operation, the quality of the urea solution is monitored,
If the test fails on more than one criterion, preferably the injector is stopped
Is done. In this way, the engine control system can alert the operator.
Preferably without the use of reagents, e.g. exhaust gas recirculation, air
Engine timing or mitigation to produce less power can reduce engine
Operation with low NO x Will control to maintain the level. SCR system
System must be corrected again before full engine power is restored.
No. However, in other embodiments, return lines 33 and 33 ′ are not used.
Or is not the only means for maintaining the temperature. In this embodiment,
Heat exchange fluid such as air or engine coolant in heat exchange contact with the injector
Can be flushed. Optionally, in this embodiment, the temperature of the urea solution is
About 100 ° C. as long as the solution is maintained at a pressure above the saturated vapor pressure at that temperature
Can be higher. The SCR catalyst used reduces the concentration of exhausted nitric oxide in the presence of ammonia.
It can be. These include, for example, activated carbon, charcoal or coal,
Zeolite, vanadium oxide, tungsten oxide, titanium oxide, iron oxide, copper oxide
, Manganese oxide, chromium oxide, platinum, palladium, rhodium and iridium.
Noble metals such as platinum group metals or mixtures thereof. In the art
Other SCR catalyst materials that are common and well known to those skilled in the art can also be used.
Wear. These SCR catalyst materials typically use other known supports.
Where possible, supports such as metals, ceramics, zeolites or homogeneous monoliths
It is carried on. In particular, useful SCR catalysts are those representative prior art methods described below.
. NO x Selective catalytic reduction for reducing is known and utilizes various catalytic reagents.
ing. For example, in European Patent Application WO 210,392, Eic
holtz and Weiler use activated wood as catalyst with the addition of ammonia.
We are studying the catalytic removal of nitric oxide using coal or activated coal. US Patent No. 4
No. 138,469 to Kato et al. And US Pat. No. 4,393,031 to Hen.
ke is a platinum group metal with the addition of ammonia to achieve the desired catalytic reduction.
Metals and / or such as titanium, copper, molybdenum, vanadium, tungsten
NO, using other metals or their oxides x Discloses the catalytic reduction of Ma
Further, the V2O5 / WO3 / TiO2 catalyst was specified within the operating range of 220 to 280 ° C.
See also EP 487,886. Other catalysts based on platinum are
Will have a lower operating temperature, for example, less than about 180 ° C. Another catalytic reduction method is described in Knight's Canadian Patent No. 1,100,292.
This patent discloses a platinum group metal, gold, deposited on a refractory oxide.
And / or the use of silver catalysts. In U.S. Pat. No. 4,107,272,
Mori et al. Added vanadium, chromium, manganese,
NO, using oxysulfur, sulfate or sulfite compounds of iron, copper and nickel
We are studying the catalytic reduction of x. In a multi-phase catalyst system, Ginger in US Pat.
The oxide-containing exhaust gas is passed through a copper compound, such as copper sulfate, on a carrier in the presence of ammonia.
Catalysts containing vanadium and iron or tungsten and iron sulfates
It discloses exposing to a second catalyst comprising such a metal combination. The urea-introduced exhaust gas is preferably heated to a suitably high temperature, typically about 18
While maintaining the SCR contact temperature between 0 ° C. and about 650 ° C., for example, at least about 300 ° C.
Pass over the medium. In this manner, exhaust is performed for hydrolysis and gasification of the urea solution.
The active species present most effectively promotes the catalytic reduction of nitric oxide. Exhaustion
Qi will contain excess oxygen. The above SCR catalysts (these disclosures)
Is specifically incorporated by reference), by using the present invention with all of
Need for transportation, storage and handling of large amounts of ammonia or aqueous ammonia
Is reduced or eliminated. The above description is for the purpose of teaching those skilled in the art how to practice the present invention.
A detailed description of all obvious modifications and variations that will become apparent to those skilled in the art upon reading the description.
Is not intended. However, all such obvious modifications and variations have been
It is intended to be included within the scope of the present invention as defined by the appended claims.
It is. This claim is not claimed unless the context indicates otherwise.
In all sequences and series that are valid to meet the intended purpose for
Covering the indicated components and processes. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a flow diagram illustrating the basic components of one embodiment of the present invention.
Gram, where the chemical tracer responds to radiation within the specified wavelength range.
To test NOx reducing reagents (eg, aqueous urea) for the presence of
Sensors are provided. FIG. 2 is a logic diagram of one preferred mode of operation according to the present invention.
is there. FIG. 3 is a logic diagram of one preferred mode of operation according to the present invention.
is there. FIG. 4 is a logic diagram of one preferred mode of operation according to the present invention.
is there. FIG. 5 is a logic diagram of one preferred mode of operation according to the present invention.
is there. [Description of Signs] 10 Engine 12 Line 13 Injector 20 Exhaust pipe 21 Bend 30 Tank 31 Pressure line 31 'Pressure line 31 "Pressure line 33 Return line 33' Return line 34 SCR reactor 35 Rail pressure sensor 36 Pressure regulation Valve 37 Pump 38 Line 38 'Line 40 Controller 41 Engine sensor 42 Exhaust gas temperature sensor 43 Urea level sensor 44 Temperature sensor 45 Concentration sensor 46 Propeller 50 Heat exchanger 52 Reagent quality sensor

───────────────────────────────────────────────────── 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 3/00 F02D 21/08 301Z 3G301 3/20 41/04 305A 4D002 3/24 360A 4D048 41/14 310Z F02D 21/08 301 45/00 301A 41/04 305 301G 360 310Z 41/14 310 G01N 21/78 C 45/00 301 31/00 H 31/10 310 B01D 53/36 101A G01N 21/78 53/34 129E 31/00 ZAB 31/10 (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AL,AM,AT,AU,AZ, BA,BB,BG,BR,BY,CA,CH,CN,C U,CZ,DE,DK,EE,ES,FI,GB,GE ,GH,GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS, JP,KE,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,L R,LS,LT,LU,LV,MD,MG,MK,MN ,MW,MX,NO,NZ,PL,PT,RO,RU, SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM,T R,TT,UA,UG,US,UZ,VN,YU,ZA ,ZW (72)発明者 リン,メイジャン リンダ アメリカ合衆国イリノイ州 60540 ナパ ービル ウェアリー ロード 8エス325 (72)発明者 タラバルスキー,セオドール ジェイ アメリカ合衆国ニューヨーク州 10509 ブリュースター オールド ミルタウン ロード (番地なし) Fターム(参考) 2G042 AA10 BB07 CA01 CB01 DA07 DA08 2G054 AA01 CA06 EA03 3G084 AA01 AA04 BA01 BA09 BA13 BA15 BA20 BA24 BA33 DA10 DA27 DA28 EA11 EB01 EB22 FA10 FA13 FA18 FA26 FA27 FA33 FA38 3G091 AA02 AA04 AA06 AA11 AA12 AA17 AA18 AA28 AB05 BA14 BA21 BA31 CA13 CA17 CA27 CB03 CB08 DB10 EA01 EA03 EA07 EA08 EA17 EA33 FB10 GA06 GB01W GB01X GB05W GB06W GB07W GB09X GB10W GB10X GB17X HA36 HA37 HB03 HB05 3G092 AA01 AA02 AA06 AA09 AA13 AA17 AB02 AB03 AB20 AC05 AC10 BA01 BA04 BA06 BB01 BB06 DC01 DC09 DC10 DC14 DC15 DF02 EA07 EA11 EA28 EA29 FA17 FA20 FB05 FB06 FB07 GA14 HA06Y HA06Z HA11Y HA11Z HB01Y HB01Z HD01Y HD01Z HD04Y HD04Z HE01Y HE01Z 3G301 HA01 HA02 HA04 HA06 HA13 HA15 HA26 JA25 JA33 JB07 JB08 JB09 JB10 LA01 LA03 LB01 LB11 MA01 MA11 MA18 NE11 NE12 NE15 PA11B PA11Z PA17B PA17Z PD01B PD01Z PD11B PD11Z PE01B PE01Z 4D002 AA12 AC10 BA06 BA12 BA13 CA01 CA07 CA13 DA07 DA56 DA57 GA02 GA03 GB03 GB05 GB08 GB20 4D048 AA06 AB02 AC03 DA02 DA09──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) F01N 3/00 F02D 21/08 301Z 3G301 3/20 41/04 305A 4D002 3/24 360A 4D048 41/14 310Z F02D 21/08 301 45/00 301A 41/04 305 301G 360 310Z 41/14 310 G01N 21/78 C 45/00 301 31/00 H 31/10 310 B01D 53/36 101A G01N 21/78 53/34 129E 31/00 ZAB 31/10 (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE ), OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, MZ, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ) , TM), AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, CA, CH, CN, CU, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, GB, GE, GH , GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MD, MG, MK, MN, MW, MX, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, UA, UG, US, UZ, VN, YU, ZA , ZW (72) Inventor Lin, Meijin Linda 60540 Napaville, Illinois, United States Warey Road 8S 325 (72) Inventor Tarabalski, Theodor Jay 10509 Brewster Old Milltown Road, NY, USA (No address) F-term (reference) 2G042 AA10 BB07 CA01 CB01 DA07 DA08 2G054 AA01 CA06 EA03 3G084 AA01 AA04 BA01 BA09 BA13 BA15 BA20 BA24 BA33 DA10 DA27 DA28 EA11 EB01 EB22 FA10 FA13 FA18 FA26 FA27 FA33 FA38 3G091 AA02 AA04 AA06 AA11 AA12 AA17 AA18 AA28 AB05 BA14 BA21 BA31 CA13 CA17 CA27 CB03 CB08 DB10 EA01 GB03 EA01 GB03 GB09X GB10W GB10X GB17X HA36 HA37 HB03 HB05 3G092 AA01 AA02 AA06 AA09 AA13 AA17 AB02 AB03 AB20 AC05 AC10 BA01 BA04 BA06 BB01 BB06 DC01 DC09 DC10 DC14 DC15 DF02 EA07 EA11 EA28 EA29 HA17B01 HA05 FB05 HD04Z HE01Y HE01Z 3G301 HA01 HA02 HA04 HA06 HA13 HA15 HA26 JA25 JA33 JB07 JB08 JB09 JB10 LA01 LA03 LB01 LB11 MA01 MA11 MA18 NE11 NE12 NE15 PA11B PA11Z PA17B PA17Z PD01B PD01Z PD11B PD11Z PE01B PE01Z 4D002 AA12 AC10 BA06 BA12 BA13 CA01 CA07 CA13 DA07 DA56 DA57 GA02 GA03 GB03 GB05 GB08 GB20 4D048 AA06 AB02 AC03 DA02 DA09

Claims (1)

【特許請求の範囲】 【請求項1】 NO還元システムに於ける予め規定された品質のNO
元試薬の存在の保証方法であって、 少なくとも1種の蛍光トレーサーの存在のための試薬溶液を試験すること、 化学トレーサーの存在を表すセンサー信号を発生すること、 このセンサー信号を参照値と比較すること、この比較の結果を表す制御信号を
発生すること並びに制御信号に応答して尿素溶液の流量を制御することを含む方
法。 【請求項2】 試薬のレベルのような他のパラメーターを、蛍光光度法、物
理的手段及び/又は化学的手段によりモニターすることもでき、そして制御を容
易にするために使用することができる、請求項1記載の方法。 【請求項3】 尿素溶液の品質が試験に不合格であった場合、欠陥のある溶
液での運転を防止するために試薬インジェクターを閉じる、請求項1記載の方法
。 【請求項4】 エンジン又は他の制御システムが、オペレーターに警告を与
えることができ、好ましくは、試薬を使用することなく、例えば、排気ガス再循
環、エンジンタイミング又はより少ない出力を出すように軽減することにより、
エンジン運転を、低いNOレベルを維持するように制御する、請求項3記載の
方法。 【請求項5】 システムが、好ましくは、オペレーターに出力の潜在的低下
を警告し、オペレーターは、正常な運転を再開する前に、試薬を標準試薬で置き
換えることを要求される、請求項3記載の方法。 【請求項7】 NO還元システムに於ける予め規定された品質のNO
元試薬の適正な供給の保証方法であって、 少なくとも1種の蛍光トレーサーの存在のための試薬溶液を試験すること、 化学トレーサーの濃度を表すセンサー信号を発生すること、 このセンサー信号を参照値と比較すること、 この比較の結果を表す制御信号を発生すること並びに制御信号に応答して尿素
溶液の流量を制御することを含む方法。 【請求項8】 試薬のレベルのような他のパラメーターを、蛍光光度法、物
理的手段及び/又は化学的手段によりモニターすることもでき、そして制御を容
易にするために使用することができる、請求項7記載の方法。 【請求項9】 尿素溶液の品質が試験に不合格であった場合、欠陥のある溶
液での運転を防止するために試薬インジェクターを閉じる、請求項7記載の方法
。 【請求項10】 エンジン又は他の制御システムが、オペレーターに警告を
与えることができ、好ましくは、試薬を使用することなく、例えば、排気ガス再
循環、エンジンタイミング又はより少ない出力を出すように軽減することにより
、エンジン運転を、低いNOレベルを維持するように制御する、請求項9記載
の方法。 【請求項11】 システムが、好ましくは、オペレーターに出力の潜在的低
下を警告し、オペレーターは、正常な運転を再開する前に、試薬を標準試薬で置
き換えることを要求される、請求項9記載の方法。 【請求項12】 NO還元システムに於ける予め規定された品質のNO 還元試薬の存在の保証装置であって、 規定された波長範囲内の放射線源を含むNO還元試薬品質センサー、 NO還元試薬を、SCR反応器を含む排気システムに供給するための供給手
段及び NO還元試薬の供給を制御するための、該品質センサーに応答する制御手段
を含む装置。 【請求項13】 NO還元システムに於ける予め規定された品質のNO 還元試薬の存在を保証するための組成物であって、 NO還元のために有効な試薬及び 規定された波長範囲内の放射線に付されたとき蛍光発光する化学トレーサーを
含む組成物。 【請求項14】 また、この組成物が、使用する特別の触媒のための汚染物
質を含有しないことを保証するために、特別の触媒メーカーによって設計された
化学トレーサーを含む、請求項13記載の組成物。
A presence of a guaranteed method of Claims 1] NO x in the reduction system predefined quality of the NO x reducing reagents, reagent solution for the presence of at least one fluorescent tracers Testing, generating a sensor signal indicative of the presence of a chemical tracer, comparing the sensor signal with a reference value, generating a control signal indicative of the result of the comparison, and urea solution in response to the control signal. Controlling the flow rate of the fluid. 2. Other parameters, such as reagent levels, can also be monitored by fluorimetry, physical and / or chemical means, and used to facilitate control, The method of claim 1. 3. The method of claim 1, wherein if the quality of the urea solution fails the test, the reagent injector is closed to prevent operation with a defective solution. 4. An engine or other control system may alert the operator, preferably mitigating without the use of reagents, for example, to provide exhaust gas recirculation, engine timing or less power. By doing
The engine operation is controlled to maintain the low NO x level, The method of claim 3. 5. The system of claim 3, wherein the system preferably alerts an operator of a potential reduction in output, and the operator is required to replace the reagents with standard reagents before resuming normal operation. the method of. 7. A guaranteed method proper supply of the NO x in the reduction system predefined quality of the NO x reducing reagents, testing the reagent solution for the presence of at least one fluorescent tracers Generating a sensor signal indicating the concentration of the chemical tracer, comparing the sensor signal with a reference value, generating a control signal indicating the result of the comparison, and controlling the flow rate of the urea solution in response to the control signal A method that includes doing. 8. Other parameters, such as reagent levels, can also be monitored by fluorimetry, physical and / or chemical means, and can be used to facilitate control. The method of claim 7. 9. The method of claim 7, wherein if the quality of the urea solution fails the test, the reagent injector is closed to prevent operation with a defective solution. 10. An engine or other control system can alert the operator, preferably mitigating without the use of reagents, for example, to provide exhaust gas recirculation, engine timing or less power. it allows the engine operation is controlled to maintain the low NO x level, the method of claim 9 wherein. 11. The system of claim 9, wherein the system preferably alerts the operator of the potential reduction in output, and the operator is required to replace the reagents with standard reagents before resuming normal operation. the method of. 12. A warranty apparatus of the presence of the NO x reduction system to the predefined quality in the NO x reduction reagent, the NO x reduction reagent quality sensor comprising a radiation source within a defined wavelength range, NO An apparatus comprising supply means for supplying an x- reducing reagent to an exhaust system including an SCR reactor and control means responsive to the quality sensor for controlling the supply of a NO x reducing reagent. 13. A composition to ensure the presence of the NO x in the reduction system predefined quality of the NO x reducing reagents, reagent effective and defined wavelength range for the NO x reduction A composition comprising a chemical tracer that fluoresces when exposed to radiation within. 14. The composition of claim 13, further comprising a chemical tracer designed by a particular catalyst manufacturer to ensure that the composition does not contain contaminants for the particular catalyst used. Composition.
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