JP2005023932A - 内燃機関からの排気ガスからの処理システム及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関からの排気ガスの同軸配置デュアルレッグ処理装置を用いるＮＯ_x吸着触媒に必要なスペースを減少させる。
【解決手段】 内燃機関からの排気ガスを処理する装置、システム及び方法を提供する。排出ガス処理システム（１０）及び方法は、触媒装置型同軸配置デュアルレッグ装置（２０）を使用し、この装置は、第１の流路（４６）及び同軸状に配置された部分（４８ａ）を備える第２の流路（４８）を備えたハウジング（２２）と、排気ガスを第１の流路と第２の流路との間で選択的に差し向ける装置（８０）と、第１の流路内に納められた第１のＮＯ_x吸着触媒（５４）とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、エンジンからの排気ガスを処理するシステム及び方法に関する。

ＮＯ_x吸着技術は、エンジン排気ガス中のＮＯ_xエミッション（放出分）の量を減少させるために用いられる場合が多い。この技術における主要なコンポーネントは、ＮＯ_x吸着触媒であり、このＮＯ_x吸着触媒は、吸着剤と三元触媒の両方としての役目を果たす。通常のエンジン作動中、三元触媒は、先ず最初にエンジン排気ガス中の過剰酸素を用いてＮＯ_x分子を酸化させ、次に触媒の吸着剤部位に酸化されたＮＯ_x分子を付着貯蔵する。

適正なオペラビリティを確保するためには、貯蔵状態のＮＯ_xを吸着剤が完全に飽和状態になる前に化学的に除去する必要があり、さもなければ排気ガス流中のＮＯ_xが吸着剤をバイパスし、直接大気中に流出することになる。適度のＣＯ（一酸化炭素）及びＨＣ（炭化水素）を含む実質的に酸素の無い排気ガス流が、貯蔵状態のＮＯ_xを吸着剤部位から化学的に放出させ、これらを三元触媒部位のところでＮ₂に変換するために用いられる場合が多い。このＮＯ_x放出／変換プロセスは、ＮＯ_x吸着触媒再生と呼ばれている。

実質的に酸素の無い排気ガス流を得るため、通常、追加の燃料を触媒の上流側でエンジンシリンダ又は排気管に注入して酸素を消費させる。この追加の燃料を用いた結果として、典型的には、少なくとも更に２〜６％の燃料消費量の増加、いわゆるフュエルエコノミーペナルティ（fuel economy penalty）が生じると共にかかる後処理システムを用いるための相当な運転費が生じることになる。

フュエルエコノミーペナルティを最小限に抑えるため、再生中における排気ガス中の酸素の量は、できるだけ低く保たれる必要がある。この目的のため、並列配置形デュアルレッグＮＯ_x触媒システムが、触媒再生のために排気ガスの一部を用いるだけに必要な燃料を最小限に抑える。これらシステムは、実験室では実証されているが、これらのスペースに関する要件のため、即ち、これらが一般に用いられるスペースよりも広いスペースを必要とするので、シャレー内に設置するのが困難である。
従来技術における問題のうち少なくとも１つを解決するエンジンからの排気ガスの処理システム及び方法を提供することが望ましい。

本発明は、少なくとも一特徴では、本発明は一般に、内燃機関からの排気ガスを処理する装置、システム及び方法を提供する。本発明は、同軸配置デュアルレッグ処理装置を用いて、ＮＯ_x吸着触媒に通常必要とされるスペースを減少させる。少なくとも１つの実施形態では、同軸配置デュアルレッグ処理装置は、同軸配置部分を備えた第１の流路及び第２の流路を有するハウジングと、排気ガスを第１の流路と第２の流路との間で選択的に差し向ける装置と、第１の流路内に納められた第１のＮＯ_x吸着触媒とを有する。

本発明の上記特徴並びに他の特徴及び利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むと明らかになろう。

次に、本発明を例示としてのみ添付の図面を参照して詳細に説明する。
必要に応じ、本発明の詳細な実施形態が本明細書において開示されている。しかしながら、開示した実施形態は、本発明の単なる例示に過ぎず、本発明は、種々の別の形態で実施できることは理解されるべきである。図は、必ずしも縮尺通りには記載されておらず、幾つかの特徴は、特定のコンポーネントの細部を示すために誇張され又は矮小化されている。したがって、本明細書において開示する特定の構造的及び機能的細部は、本発明を限定するものとして解釈されてはならず、単に特許請求の範囲の代表的な裏付け及び（又は）単に当業者が本発明を種々の形態で実施できるようにするための代表的な例として解釈されるべきである。

図を参照して、以下本発明を詳細に説明する。図１に概略的に示されているように、本発明は、エンジン１２からの排気ガスを処理するＮＯ_x吸着触媒処理システム１０に関する。システム１０は、種々のタイプの燃料を用いるエンジンに用いることができ、かかるエンジンとしては、ディーゼル及び他のガソリンエンジン、例えばガス直接噴射エンジン（ＧＤＩ）が挙げられるが、これには限定されない。これら形式のエンジンとしては、自動車、トラック、船舶及び他の形式のエンジン、例えば機関車、発電設備、採鉱用車両及び建築車両が挙げられるが、これらには限定されない。処理システム１０のコンポーネントの少なくとも幾つか（全部ではない場合）は一般に、エンジン１２から見て全体として下流側に位置している。エンジン１２及び処理システム１０は、排気導管１６を介して互いに連通状態にある。処理システム１０は、エンジン１２からの排気ガスを処理し、次に処理済ガスを出力導管１８を介して大気中に排出する。

図２は、本発明の少なくとも一特徴としての処理システム１０の第１の実施形態を示している。処理システム１０は、触媒装置２０を有する。触媒装置２０は、ハウジング２２を有している。ハウジング２２は、導管１６，１８相互間に延びてこれらを互いに連結している。ハウジング２２は、第１の部分３０、インターチェンジ部分３２及び第２の部分３４を構成するのに役立つ外壁２４を有している。第１の部分３０は全体として、導管１６とインターチェンジ部分３２との間に延びてこれらを互いに連結している。インターチェンジ部分３２は全体として、ハウジング２２の第１の部分３０とハウジングの第２の部分３４との間に延びてこれらを互いに連結している。ハウジング２２の第２の部分３４は、ハウジング２２のインターチェンジ部分３２と出力導管１８との間に延びてこれらを互いに連結している。

ハウジング２２は、第１の内壁４０及び第２の内壁４２を更に有し、これら内壁は両方共、外壁２４の軸方向内方に間隔を置いて位置し、ハウジング２２の主流路４６及び補助流路４８を構成するのに役立っている。一般に、主流路４６及び補助流路４８は、全体として同軸配置状態で触媒装置２０を貫通して延びている。図２に示す実施形態に示すように、主流路４６は、ハウジング２２の第１の部分３０内で補助流路４８の軸方向内方に位置し、主流路４６は、ハウジングの第２の部分３４内で補助流路の軸方向外方に位置している。主流路４６及び補助流路４８の相対的な向きの変化は一般に、ハウジング２２のインターチェンジ部分３２中で起こる。当業者であれば、主流路４６又は補助流路４８のいずれが当初においては他方の流路の軸方向外方に間隔を置いて位置してもよく、これは本発明の精神から逸脱しないことは理解されるべきである。触媒装置２０及びその動作原理に付き以下に詳細に説明を行う。

第１の内壁４０は、ハウジング２２の第１の部分３０内に第１の主流路部分４６ａを構成するのに役立つ。壁２４，４０は、ハウジング２２の第１の部分３０内に第１の補助流路部分４８ａを構成するのを助ける。ハウジング２２の第１の部分３０内においては、第１の主流路部分４６ａは、第１の補助流路部分４８ａの軸方向内方に位置している。

第１のハウジング部分３０は、主触媒ディーゼルパティキュレートフィルタ５２及び主ＮＯ_x吸着触媒５４を収容している。図２に示すように、主触媒ディーゼルパティキュレートフィルタ５２は、ＮＯ_x吸着触媒５４の上流側に位置し、これらは両方共第１の内壁４０内にこれによって形成された室内に収納されている。この構成では、第１の主流路部分４６ａを通って流れるガスは、主触媒ディーゼルパティキュレートフィルタ５２とＮＯ_x吸着触媒５４の両方を通過する。当業者に知られている任意適当なフィルタ５２及び触媒５４を用いることができる。フィルタ５２の適当な例としては、コージライト、炭化珪素、ファイバーセラミック及び焼結金属フィルタが挙げられるが、これらには限定されない。触媒の適当な例としては、ハニカム（はちの巣）状セラミック基材に被着されたバリウム又はストロンチウムを主成分とする触媒が挙げられるが、これらには限定されない。

ハウジング２２のインターチェンジ部分３２内には、第１の導管６０が設けられ、この第１の導管６０は、外壁２４及び第１の内壁４０からハウジング２２の中心軸線に向かって軸方向内方に延びていて、第２の流路４８を軸方向内方に差し向けるようになっている。また、ハウジング２２のインターチェンジ部分３２内においては、主流路４６は、第２の導管６２と連通しており、この第２の導管６２は、ハウジング２２の中心軸線から外壁２４及び第２の内壁４２まで上方に軸方向外方に延びている。導管６０，６２は、流路４６，４８の向きをハウジング２２の第１の部分３０内のこれらのそれぞれの場所から遠ざかって横方向に（即ち、角度をなして）変えている。

第２の内壁４２は、第１の内壁４０から長手方向に間隔を置いた状態でハウジング２２の第２の部分３４内に設けられている。第２の内壁４２は、ハウジング２２の第２の部分３４内に第２の補助流路部分４８ｂを構成するのを助ける。壁２４，４２は、ハウジング２２の第２の部分３４内に第２の主流路部分４６ｂを構成するのを助けている。ハウジング２２の第２の部分３４内において、第２の主流路部分４６ｂは、第２の補助流路部分４８ｂの軸方向外方に位置している。

第２のハウジング部分３４は、補助触媒ディーゼルパティキュレートフィルタ６６及び補助ＮＯ_x吸着触媒６８を収容している。図２に示すように、補助触媒ディーゼルパティキュレートフィルタ６６は、補助ＮＯ_x吸着触媒６８の上流側に位置し、これらは両方共第２の内壁４２内にこれによって形成された室内に収納されている。この構成では、第２の補助流路部分４８ｂを通って流れるガスは、補助触媒ディーゼルパティキュレートフィルタ６６と補助ＮＯ_x吸着触媒６８の両方を通過する。この構成では、第２の主流路部分４６ｂは、補助触媒ディーゼルパティキュレートフィルタ６６及び補助ＮＯ_x吸着触媒６８の軸方向外方に位置している。補助触媒ディーゼルパティキュレートフィルタ６６は、主触媒ディーゼルパティキュレートフィルタ５２と同種のフィルタであるが、サイズがこれよりも小さいものであるのがよい。しかしながら、フィルタ５２，６６は、任意の相対サイズのものであってよく、好ましくは、補助フィルタ６６は、主フィルタ５２の約１／１０からこれとほぼ同一サイズのものであり、より好ましくは、主フィルタ５２の約１／４〜１／２のサイズのものである。これと同様に、補助ＮＯ_x吸着触媒６８は、主ＮＯ_x吸着触媒５４と同種の触媒であるが、サイズがこれよりも小さいものであるのがよい。しかしながら、触媒５４，６８は、任意の相対サイズのものであってよく、好ましくは、補助触媒６８は、主触媒５４の約１／１０からこれとほぼ同一サイズのものであり、より好ましくは、主触媒５４の約１／４〜１／２のサイズのものである。

ハウジング２２の第２の部分３４は、第３の導管７２を更に有し、この第３の導管７２は、外壁２４及び第２の壁４２からハウジング２２の中心軸線に向かって軸方向内方に延びている。第３の導管７２は、第２の主流路部分４６ｂから流れるガスを室７６内へ差し向ける。第２の補助流路部分４８ｂから流れるガスも又、室７６に流入する。第２の部分３４は、ディーゼル酸化触媒８０を更に有する。ディーゼル酸化触媒８０は、室７６と出力導管１８との間に位置していて、第２の主流路部分４６ｂ及び補助流路部分４８ｂからのガスが最終的にディーゼル酸化触媒８０内へ流れ、そしてこれを通って流れるようになっている。ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）８０は、ハウジング２２内に位置するように示されているが、ＤＯＣは、流路４６，４８からのガスが所望ならばＤＯＣを通過できる限り、ハウジングの外部に位置してもよいことは理解されるべきである。

図２に示すように、排気導管１６は、エンジン１２からの排気ガスの大部分を主流路４６又は補助流路４８に差し向け、即ち分割する弁８２を有している。当業者であれば、排気ガスを選択的に差し向けるのに、本発明の精神から逸脱することなく他の装置を使用できることは理解されるべきである。適当な例としては、二方弁が挙げられるが、必ずしもこれには限定されない。また、当業者であれば、弁８２を導管１６ではなく、ハウジング２２内に設けてもよいことは、理解されるべきである。

通常の作動条件下においては、弁８２は、補助流路に対し閉鎖位置にあり、したがってエンジン１２からの排気ガスの大部分（代表的には約８５〜９５％）がエンジンから主流路４６内へ流れ、残り（代表的には約５〜１５％）が補助流路４８内へ流れるようになっている。流路４６，４８内への流れの相対量は本明細書に記載した代表的な量からばらつきがあってもよいことは理解されるべきである。この構成は、図３に概略的に示されている。ガスが主流路４６を通ってハウジング２２内へ流れるとき、かかるガスは、先ず最初に、主触媒ディーゼルパティキュレートフィルタ５２を通って大きな粒状物、例えば固体炭素、オイルアッシュ及び可溶性有機フラクションを除去する。ガスは、フィルタ５２を出た後、次に主ＮＯ_x吸着触媒５４を通って流れ、ここで排気ガス中のＮＯが触媒されてＮＯ₂になる。次に、ＮＯ₂は、触媒５４上の部位で吸着される。ガスは次に、ハウジング２２を通ってインターチェンジ部分３２内へ流れて第２の導管６２を通り、軸方向外方にそらされて補助流路４８内に設けられている補助フィルタ６６及び補助ＮＯ_x吸着触媒６８の周りを流れる。かかるガスは次に、第３の導管７２を通って流れて室７６内へ戻り、次にディーゼル酸化触媒８０を通って流れ、ここで排気ガスは一段と浄化され、即ち酸化されて触媒される。排気ガスは次に出力導管１８を通って通常の経路で環境中に放出される。

ＮＯ_x吸着触媒５４内で用いられている触媒のタイプに鑑みて、触媒は、定期的な化学的再生を必要とする。燃料源８６が、触媒５４を再生するために設けられている。制御ロジックと連絡状態にあるセンサを含む制御システム（図示せず）が、主ＮＯ_x吸着触媒５４及び補助ＮＯ_x吸着触媒６６の定期的な再生のタイミングを決定する。触媒５４を化学的に再生するため、燃料源８６からの燃料が、第１の燃料噴射器８８を通って主流路４６内へ噴射される。当業者であれば、燃料以外の還元剤、例えばＣＯ及びＨ₂も又、本発明の精神から逸脱することなくＮＯ_x吸着触媒を再生するために使用できることは理解されるべきである。当業者であれば、本発明の精神から逸脱することなく燃料噴射器以外の装置を用いて燃料又は別の還元剤をＮＯ_x吸着触媒中へ流れるよう選択的に差し向けることが可能であることは理解されるべきである。この燃料噴射段階中に必要な燃料の量を最小限に抑えるため、弁８２は、補助流路４８について本質的に開かれ（図４）、主流路４６については本質的に閉じられ、したがって排気ガスの少なくとも相当な部分（代表的には、少なくとも大部分、より好ましくは約８５〜９５％）が補助流路内へそらされ、残りは主流路内へ流れるようになっている。次に、燃料源８６からの燃料は、本質的に、又は少なくとも実質的に非稀釈状態で触媒５４を通って流れ、それにより最大の触媒再生作用が得られるようにする。

弁８２が本質的に開かれ、排気ガスの大部分が補助流路４８を通って流れる場合、排気ガスの大部分は、ハウジング２２の第１の部分３０を通って送られ、そして主パティキュレートフィルタ５２及び主ＮＯ_x吸着触媒５４から見て軸方向に間隔を置いた場所で第１の補助流路部分４８ｂ中へ送られる。ガスがハウジング２２のインターチェンジ部分３２内へ流れるとき、ガスは第１の導管６０を通り、軸方向内方に流れて第２の補助流路部分４８ｂを通り、補助パティキュレートフィルタ６６に流入し、次に第２のＮＯ_x吸着触媒６８を通り、ここでガスは、主フィルタ５２及び主ＮＯ_x吸着触媒５４と同様な仕方で濾過作用及び触媒作用を受ける。次に、排気ガスは、室７６を通り、ディーゼル酸化触媒８０内へ進み、ここで酸化及び触媒作用が更に生じ、次に出力導管１８を通って流出する。これは流路及び他のコンポーネント（例えば触媒）の相対サイズに応じてばらつきがあるが、この種の動作、即ち排気ガスの大部分が補助流路４８を通って流れることは、代表的には作動時間の約１５％で起こり、したがって触媒５４を触媒装置２０の触媒作用にそれほど影響を及ぼすことなく定期的に再生させることができる。時間の残り、即ち通常の作動条件下では、排気ガスの大部分は、主流路４６を通って流れる。通常の作動条件中、必要ならば、制御システムは、第２の噴射器９０を用いて燃料源８６からの燃料を補助流路４８内へ噴射することにより同様なやり方で補助ＮＯ_x吸着触媒６８を再生する。当業者であれば、所要の再生期間は、個々のシステム及び作動条件にとって固有であり、上記の百分率は、例示であって、本発明を限定するものでないことは理解されよう。

図５は、本発明の第２の実施形態に従って構成された触媒装置２０ａを示している。この第２の実施形態は、図２〜図４に示す本発明の第１の実施形態と類似している。したがって、同一又は類似の部品は一般に、同一参照符号の末尾に“ａ”を付けて示されている。

触媒装置２０ａは、補助触媒ディーゼルパティキュレートフィルタ又は補助ＮＯ_x吸着器を備えておらず、１つの燃料噴射器を備えているに過ぎないという点において第１の実施形態の触媒装置２０とは異なっている。この種の構成は、依然として優れたＮＯ_x変換を発揮するが、第１の実施形態の装置２０よりもＮＯ_x変換率が低い。というのは、バイパス排気ガス（補助流路を通る）は、未処理のままだからである。触媒装置２０ａを以下に詳細に説明する。触媒装置２０ａは、ハウジング２２ａを有している。ハウジング２２ａは、導管１６ａ，１８ａ相互間に延びてこれらを互いに連結している。ハウジング２２ａは、第１の部分３０ａ、インターチェンジ部分３２ａ及び第２の部分３４ａを構成するのに役立つ外壁２４ａを有している。第１の部分３０ａは全体として、導管１６ａとインターチェンジ部分３２ａとの間に延びてこれらを互いに連結している。インターチェンジ部分３２ａは全体として、ハウジング２２ａの第１の部分３０ａとハウジングの第２の部分３４ａとの間に延びてこれらを互いに連結している。ハウジング２２ａの第２の部分３４ａは、ハウジング２２ａのインターチェンジ部分３２ａと出力導管１８ａとの間に延びてこれらを互いに連結している。

ハウジング２２ａは、外壁２４ａの軸方向内方に間隔を置いて位置していて、ハウジング２２ａの主流路１４６及び補助流路１４８を構成するのに役立つ内壁４０ａを有している。一般に、主流路１４６及び補助流路１４８は、全体として同軸配置状態で触媒装置２０ａを貫通して延びている。図５に示す実施形態に示すように、主流路１４６は、ハウジング２２ａの第１の部分３０ａ内で補助流路１４８の軸方向内方に位置している。当業者であれば、補助流路１４８を当初、主流路１４６の軸方向内方に間隔を置いて設けても良く、これは本発明の精神から逸脱しないことは理解されるべきである。触媒装置２０ａ及びその動作原理に付き以下に詳細に説明を行う。

第１の内壁４０ａは、ハウジング２２ａの第１の部分３０ａ内に第１の主流路部分１４６ａを構成するのに役立つ。壁２４ａ，４０ａは、ハウジング２２ａの第１の部分３０ａ内に第１の補助流路部分１４８ａを構成するのを助ける。ハウジング２２ａの第１の部分３０ａ内においては、第１の主流路部分１４６ａは、第１の補助流路部分１４８ａの軸方向内方に位置している。

第１のハウジング部分３０ａは、触媒ディーゼルパティキュレートフィルタ５２ａ及びＮＯ_x吸着触媒５４ａを収容している。図５に示すように、触媒ディーゼルパティキュレートフィルタ５２ａは、ＮＯ_x吸着触媒５４ａの上流側に位置し、これらは両方共第１の内壁４０ａ内にこれによって形成された室内に収納されている。この構成では、第１の主流路部分ａ４６ａを通って流れるガスは、主触媒ディーゼルパティキュレートフィルタ５２ａとＮＯ_x吸着触媒５４ａの両方を通過する。

ハウジング２２ａのインターチェンジ部分３２ａ内には、第１の導管６０ａが設けられ、この第１の導管６０ａは、外壁２４ａ及び第１の内壁４０ａからハウジング２２ａの中心軸線に向かって軸方向内方に延びていて、第２の流路１４８ａを軸方向内方に差し向けるようになっている。導管６０ａは、流路１４８の向きをハウジング２２ａの中心に向かって横方向に（即ち、角度を付けて）差し向け、第１の補助流路部分１４８ａから流れるガスが室７６ａ内に差し向けられるようになっている。
第１の主流路部分１４６ａから流れるガスも又、室７６ａに流入する。第２の部分３４ａは 、ディーゼル酸化触媒８０ａを更に有する。ディーゼル酸化触媒８０ａは、室７６ａと出力導管１８ａとの間に位置していて、主流路１４６及び補助流路１４８からのガスが最終的にディーゼル酸化触媒８０内へ流れ、そしてこれを通って流れるようになっている。

図５に示すように、排気ガス導管１６ａは、エンジン１２からの排気ガスを主流路１４６又は補助流路１４８の何れかに差し向ける弁８２ａを有している。当業者であれば、本発明の精神から逸脱することなく、他の装置を用いて排気ガスを選択的に差し向けることが可能であることは明らかであろう。

通常の作動条件下において、弁８２ａは、本質的に閉鎖位置にあり、したがってエンジン１２からの排気ガスの大部分がエンジンから主流路１４６内へ流れるようになっている。ガスが主流路１４６を通って流れるとき、ガスは先ず最初に、触媒ディーゼルパティキュレートフィルタ５２ａを通って流れて大きな粒状物を除去する。ガスは、フィルタ５２ａから出た後、次にＮＯ_x吸着触媒５４ａを通って流れ、ここで排気ガスが触媒されてＮＯ_xが排気ガスから除去される。ガスは次に、ハウジング２２ａを通って流れ、インターチェンジ部分３２ａの軸方向内方を通って室７６ａに流入し、次にディーゼル酸化触媒８０ａを通り、ここで排気ガスヒュームが一段と浄化される。次に、排気ガスは出力導管１８ａを通って通常の経路で環境中へ放出される。

燃料源８６ａが、触媒５４ａを再生するために設けられている。制御ロジックと連絡状態にあるセンサを含む制御システム（図示せず）が、ＮＯ_x吸着触媒５４ａの定期的な再生のタイミングを決定する。触媒５４ａを化学的に再生するため、燃料源８６ａからの燃料が、第１の燃料噴射器８８ａを通って主流路１４６内へ噴射される。この燃料噴射段階中に必要な燃料の量を最小限に抑えるため、弁８２ａは、補助流路１４８について本質的に開かれ、主流路１４６については本質的に閉じられ、したがって排気ガスの大部分が、主流路出はなく、補助流路内へそらされるようになっている。次に、燃料源８６ａからの燃料は、本質的に、又は少なくとも実質的に非稀釈状態で触媒５４ａを通って流れ、それにより最大の触媒再生作用が得られるようにする。

弁８２ａが本質的に開かれ、排気ガスの大部分が補助流路１４８を通って流れる場合、排気ガスは、ハウジング２２ａの第１の部分３０ａを通って送られ、そしてパティキュレートフィルタ５２ａ及びＮＯ_x吸着触媒５４ａから見て軸方向外方に間隔を置いた場所で第１の補助流路部分１４８ｂ中へ送られる。ガスがハウジング２２ａのインターチェンジ部分３２ａ内へ流れるとき、ガスは第１の導管６０ａを通り、軸方向内方に室７６内へ流れてこれを通り、そしてディーゼル酸化触媒８０ａ通り、ここで酸化及び触媒作用が更に生じ、次に出力導管１８を通って流出する。

本発明の実施形態を開示したが、これら実施形態は本発明の考えられる全ての形態を示しているものではない。とういよりも、本明細書中に用いた用語は、限定ではなく説明のための用語であり、本発明の精神及び範囲から逸脱することなく種々の変更を行うことができる。

本発明の触媒システムの使用法の概略ブロック図である。 図１に示すコンポーネントの断面図である。 図２と類似している図であり、第１の条件下におけるコンポーネントの動作状態を示す図である。 図３と類似している図であり、第２の条件下におけるコンポーネントの動作状態を示す図である。 図２と類似している図であり、本発明の別の実施形態を示す図である。

符号の説明

１０ ＮＯ_x吸着触媒処理システム
１６ 排気ガス導管
１８ 出力導管
２０ 触媒装置
２２ ハウジング
２４ 外壁
３０ 第１の部分
３２ インターチェンジ部分
３４ 第２の部分
４０ 第１の内壁
４６ 主流路
４８ 補助流路
５２ 主触媒ディーゼルパティキュレートフィルタ
５４ 主ＮＯ_x吸着触媒
６６ 補助触媒ディーゼルパティキュレートフィルタ
６８ 補助ＮＯ_x吸着触媒
８０ ディーゼル酸化触媒

Claims (35)

1. 内燃機関からの排気ガスを処理するシステムであって、
   内燃機関からの排気ガスを運搬する第１の流路及び第２の流路を備え、これら流路が同軸配置部分を有するハウジングと、
   排気ガスを第１の流路と第２の流路との間で選択的に差し向けるガス差し向け装置と、 第１の流路内に納められていて、堆積したＮＯ_xをパージするために定期的な再生を必要とする第１のＮＯ_x吸着触媒と、
   還元剤を含むガスを第１のＮＯ_x吸着触媒中へ流すよう選択的に差し向けることができる第１の還元剤供給源と、
   を有することを特徴とするシステム。
2. 第２の流路は、第１のＮＯ_x吸着触媒と同軸状にこれをバイパスする部分を有していることを特徴とする請求項１記載のシステム。
3. 第１のＮＯ_x吸着触媒と同軸状の第２の流路の部分は、第１の流路から軸方向外方に間隔を置いて位置していることを特徴とする請求項２記載のシステム。
4. 第１及び第２の流路からのガスを酸化させるディーゼル酸化触媒を更に有し、ディーゼル酸化触媒は、第１のＮＯ_x吸着触媒から見て下流側に位置していることを特徴とする請求項２記載のシステム。
5. ハウジングは、ディーゼル酸化触媒の上流側であって、第１のＮＯ_x吸着触媒の下流側に位置する室を有し、第１及び第２の流路は、室内への流入を可能にし、室は、ディーゼル酸化触媒と流体連通状態にあることを特徴とする請求項４記載のシステム。
6. 第１のＮＯ_x吸着触媒の上流側で第１の流路内に納められた第１の触媒ディーゼルパティキュレートフィルタを更に有していることを特徴とする請求項１記載のシステム。
7. 制御ロジックと連絡状態にあるセンサを含む制御システムを更に有し、制御システムは、第１のＮＯ_x吸着触媒の定期的再生のタイミングを決定するよう動作することを特徴とする請求項１記載のシステム。
8. 制御システムは更に、ガス差し向け装置を制御してエンジンからの排気ガスの少なくとも相当な部分を第２の流路中へ選択的に差し向け、他方、第１の還元剤供給源を制御して還元剤を含むガスを第１のＮＯ_x吸着触媒に向かって流すよう選択的に差し向けることにより第１のＮＯ_x吸着触媒を再生するよう動作することを特徴とする請求項７記載のシステム。
9. 還元剤は、内燃機関の燃料として用いられる炭化水素を含むことを特徴とする請求項８記載のシステム。
10. 第２の流路内に納められていて、堆積したＮＯ_xをパージするために定期的な再生を必要とする第２のＮＯ_x吸着触媒を更に有していることを特徴とする請求項１記載のシステム。
11. 第１のＮＯ_x吸着触媒の上流側で第１の流路内に納められた第１の触媒ディーゼルパティキュレートフィルタを更に有し、第２の流路は、第１の触媒ディーゼルパティキュレートフィルタ及び第１のＮＯ_x吸着触媒と同軸状にこれらをバイパスする部分を有し、第２のＮＯ_x吸着触媒の上流側で第２の流路内に納められた第２の触媒ディーゼルパティキュレートフィルタを更に有し、第１の流路は、第２の触媒ディーゼルパティキュレートフィルタ及び第２のＮＯ_x吸着触媒と同軸状にこれらをバイパスする部分を有していることを特徴とする請求項１０記載のシステム。
12. 第１及び第２の流路の同軸部分は、内側及び外側流路部分を有し、第１の流路の内側流路部分は、ガスを第１のＮＯ_x吸着触媒中へ差し向けることができ、第１の流路の外側流路部分は、ガスを第１のＮＯ_x吸着触媒周りでバイパスさせるよう差し向けることができることを特徴とする請求項１１記載のシステム。
13. ハウジングは、第１及び第２の流路の同軸配置部分相互間に設けられたインターチェンジ部分を有し、第１の流路と第２の流路は、相対位置を変えることを特徴とする請求項１２記載のシステム。
14. 制御ロジックと連絡状態にあるセンサを含む制御システムを更に有し、制御システムは、第１及び第２のＮＯ_x吸着触媒の定期的再生のタイミングを決定するよう動作することを特徴とする請求項１３記載のシステム。
15. 制御システムは更に、ガス差し向け装置を制御してエンジンからの排気ガスの少なくとも相当な部分を第２の流路中へ選択的に差し向け、他方、第１の還元剤供給源を制御して還元剤を含むガスを第１のＮＯ_x吸着触媒に向かって流すよう選択的に差し向けることにより第１のＮＯ_x吸着触媒を再生するよう動作したり、ガス差し向け装置を制御してエンジンからの排気ガスの少なくとも相当な部分を第１の流路中へ選択的に差し向け、他方、第２の還元剤供給源を制御して還元剤を含むガスを第２のＮＯ_x吸着触媒に向かって流すよう選択的に差し向けることにより第２のＮＯ_x吸着触媒を再生するよう動作することを特徴とする請求項１４記載のシステム。
16. 第１の流路と第２の流路は、ディーゼル酸化触媒の上流側で合体し、流れをディーゼル酸化触媒中へ差し向けることができることを特徴とする請求項１５記載のシステム。
17. 第２の流路内に納められていて、堆積したＮＯ_xをパージするために定期的な再生を必要とする第２のＮＯ_x吸着触媒を更に有し、第２のＮＯ_x吸着触媒は、第１のＮＯ_x吸着触媒と全体として同一の平面内に位置した状態でこれから下流側に設けられていることを特徴とする請求項１記載のシステム。
18. 第１のＮＯ_x吸着触媒の上流側で第１の流路内に納められた第１の触媒ディーゼルパティキュレートフィルタを更に有し、第２の流路は、第１の触媒ディーゼルパティキュレートフィルタ及び第１のＮＯ_x吸着触媒と同軸状にこれらをバイパスする部分を有し、第２のＮＯ_x吸着触媒の上流側で第２の流路内に納められた第２の触媒ディーゼルパティキュレートフィルタを更に有し、第１の流路は、第２の触媒ディーゼルパティキュレートフィルタ及び第２のＮＯ_x吸着触媒と同軸状に且つこれらに対して軸方向外方にこれらをバイパスする部分を有していることを特徴とする請求項１７記載のシステム。
19. 内燃機関からの排気ガスを処理する方法であって、
    排気ガスを内燃機関から、第１の流路及び第２の流路を収容したハウジングに運搬する段階であって、前記流路は、同軸配置部分を有する前記段階と、
    排気ガスを第１の流路と第２の流路との間で選択的に差し向ける段階と、
    第１の流路内に納められていて、堆積したＮＯ_xをパージするために定期的再生を必要とする第１のＮＯ_x吸着触媒を用意する段階と、
    還元剤を含むガスを選択的に差し向けてこれが第１のＮＯ_x吸着触媒に流入して触媒を定期的に再生する段階と、
    を有することを特徴とする方法。
20. 内燃機関からの排気ガスの少なくとも相当な部分を第２の流路に選択的に差し向けると共に還元剤を含むガスを選択的に差し向けてこれが第１のＮＯ_x吸着触媒中を流れるようにすることによって第１のＮＯ_x吸着触媒を再生させる段階を更に有していることを特徴とする請求項１９記載の方法。
21. 内燃機関からの排気ガスを処理する方法であって、
    同軸配置状態の第１の流れ導管と第２の流れ導管を有するハウジングを用意する段階であって、第１の流れ導管は、第２の流れ導管の軸方向内方に位置している前記段階と、
    第１の流れ導管内に設けられていて、堆積したＮＯ_xをパージするために定期的な再生を必要とする第１のＮＯ_x吸着触媒を用意する段階と、
    排気ガスを第１の流れ導管及び第２の流れ導管中へ選択的に差し向ける段階と、
    ガスを第２の流れ導管中へ差し向けたとき、還元剤を含むガスを選択的に差し向けてこれが第１のＮＯ_x吸着触媒中へ流れるようにする段階と、
    を有することを特徴とする方法。
22. 内燃機関からの排気ガスを処理する装置であって、
    内燃機関からの排気ガスを運搬する第１の流路及び第２の流路を備えたハウジングであって、前記流路は同軸配置部分を有している前記ハウジングと、
    排気ガスを第１の流路と第２の流路との間で選択的に差し向けるガス差し向け装置と、 第１の流路内に納められていて、堆積したＮＯ_xをパージするために定期的な再生を必要とする第１のＮＯ_x吸着触媒と、
    を有していることを特徴とする装置。
23. 第１のＮＯ_x吸着触媒の上流側で第１の流路内に納められた第１の触媒ディーゼルパティキュレートフィルタを更に有していることを特徴とする請求項２２記載の装置。
24. 第２の流路は、第１の触媒ディーゼルパティキュレートフィルタ及び第１のＮＯ_x吸着触媒と同軸状にこれをバイパスする部分を有していることを特徴とする請求項２３記載の装置。
25. 第１の触媒ディーゼルパティキュレートフィルタ及び第１のＮＯ_x吸着触媒と同軸の第２の流路の部分は、第１の流路から軸方向外方に間隔を置いて位置していることを特徴とする請求項２４記載の装置。
26. ハウジング内に設けられていて第１及び第２の流路からのガスを酸化させるディーゼル酸化触媒を更に有していることを特徴とする請求項２３記載の装置。
27. ディーゼル酸化触媒は、第１のＮＯ_x吸着触媒から見て下流側に位置していることを特徴とする請求項２６記載の装置。
28. ハウジングは、ディーゼル酸化触媒の上流側であって、第１のＮＯ_x吸着触媒の下流側に位置する室を有し、室は、第１の流路、第２の流路及びディーゼル酸化触媒と流体連通状態にあることを特徴とする請求項２６記載の装置。
29. 第２の流路内に納められていて、堆積したＮＯ_xをパージするために定期的な再生を必要とする第２のＮＯ_x吸着触媒を更に有し、第２のＮＯ_x吸着触媒は、第１のＮＯ_x吸着触媒と全体として同一の平面内に位置した状態でこれから下流側に設けられていることを特徴とする請求項２２記載の装置。
30. 第１のＮＯ_x吸着触媒の上流側で第１の流路内に納められた第１の触媒ディーゼルパティキュレートフィルタを更に有し、第２の流路は、第１の触媒ディーゼルパティキュレートフィルタ及び第１のＮＯ_x吸着触媒と同軸状にこれらをバイパスする部分を有し、第２のＮＯ_x吸着触媒の上流側で第２の流路内に納められた第２の触媒ディーゼルパティキュレートフィルタを更に有し、第１の流路は、第２の触媒ディーゼルパティキュレートフィルタ及び第２のＮＯ_x吸着触媒と同軸状に且つこれらに対して軸方向外方にこれらをバイパスする部分を有していることを特徴とする請求項２９記載の装置。
31. ハウジングは、第１の部分、第２の部分及び第１の部分と第２の部分との間に延びていてこれらを互いに連結するインターチェンジ部分を有し、第１の流路は、主要な第１の流路部分及び補助的な第１の流路部分を有し、第２の流路は、主要な第２の流路部分及び補助的な第２の流路部分を有し、主要な第１の流路部分及び主要な第２の流路部分は、第１のハウジング部分内に設けられ、主要な第１の流路部分は、主要な第２の流路部分の軸方向内方に間隔を置いて位置し、補助的な第１の流路部分及び補助的な第２の流路部分は、第２のハウジング部分内に設けられ、補助的な第１の流路部分は、補助的な第２の流路部分の軸方向外方に間隔を置いて位置していることを特徴とする請求項３０記載の装置。
32. ハウジングは、外壁、第１の内壁及び第２の内壁を有し、前記内壁は、互いに長手方向に間隔を置くと共に外壁から軸方向内方に間隔を置いて位置し、主要な第１の流路部分は、第１の内壁によって構成され、主要な第２の流路部分は、外壁及び第１の内壁によって構成されていることを特徴とする請求項３１記載の装置。
33. 補助的な第２の流路部分は、第２の内壁によって構成され、補助的な第１の流路部分は、外壁及び第２の内壁によって構成されていることを特徴とする請求項３１記載の装置。
34. 補助的な第２の流路部分は、第２の内壁によって構成され、補助的な第１の流路部分は、外壁及び第２の内壁によって構成されていることを特徴とする請求項３２記載の装置。
35. 第１の流路と第２の流路は、ディーゼル酸化触媒の上流側で合体し、流れをディーゼル酸化触媒中へ差し向けることができることを特徴とする請求項３４記載のシステム。

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