JP2005511962A - 内燃機関からの排気ガスの後処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 排気ガス内のＮＯｘ成分がさらに低減されるようにＳＣＲ技術を改善する、内燃機関からの排気ガス（Ａ）の後処理方法および装置を提供する。
【解決手段】 ＮＯｘがＯ_２の存在下で還元剤（Ｋ）を用いて還元される、特に排気ガス（Ａ）のＮＯｘ成分を還元するための、内燃機関からの排気ガス（Ａ）の後処理方法において、ＮＯｘの還元前に、排気ガス内に存在するＮＯｘないしＮＯの少なくとも一部がＮＯ_２に転化される。内燃機関からの排気ガス（Ａ）の後処理装置は、ＳＣＲ触媒（１６）と、ＳＣＲ触媒（１６）の手前に設けられた、還元剤（Ｋ）を排気系（１０）内に導入するための導入装置（１４）とを有する排気系（１０）を備えている。導入装置（１４）の手前に、酸化触媒（１２）が設けられている。

Description

本発明は、ＮＯｘがＯ_２および還元剤の存在下で還元される、特に排気ガスのＮＯｘ成分を還元するための、内燃機関からの排気ガスの後処理方法に関するものである。

このような方法は「ＳＣＲ（選択触媒還元）技術」の名称で知られている。

排気ガス内のＮＯ_ｘ成分がさらに低減されるように、既知のＳＣＲ技術を改善することが本発明の課題である。

この課題は、Ｏ_２の存在下で還元剤を用いたＮＯｘの還元前に排気ガス内に存在するＮＯｘないしＮＯの少なくとも一部がＮＯ_２に転化されることを特徴とする冒頭記載の方法により解決される。

本発明による方法は、ＳＣＲ技術において、高い選択性を有していない還元剤を使用した場合に、ＮＯ_２が優先的に還元され、一方、ＮＯは全く影響されないかまたは僅かに影響されるにすぎないという知見に基づいている。したがって、本発明により、排気ガスが、ＳＣＲ技術による還元の前に、ＮＯｘないしＮＯのできるだけ多くの部分がＮＯ_２に転化されるように前調整される。この結果、ＮＯのＮＯ_２への転化後に、排気ガス内のＮＯ成分はより少なくなり、それに対応してＮＯ_２成分はより高くなる。それに続く還元においてはＮＯ_２が優先的に転化されるので、ＮＯのＮＯ_２への事前転化に基づき、全体として排気ガス内のＮＯｘ成分は減少する。

本発明の好ましい実施形態においては、還元剤として燃料が使用される。燃料の使用は、内燃機関への供給のために車両内に燃料が存在しているという利点を有している。還元剤としての燃料の選択性は比較的小さいにもかかわらず、本発明の転化による排気ガスの高いＮＯ_２成分に基づき、ＳＣＲ技術によりＮＯ_２成分を還元可能である。
さらに、還元剤としてアンモニアが使用されることが考えられる。アンモニアは確かに高い選択性を有しているので、ＳＣＲ技術において比較的高いＮＯｘ成分が還元される。アンモニアは、車両内において、加水分解触媒により非毒性尿素水溶液から得られることが有利である。しかしながら、アンモニアまたは尿素水溶液が他の作業物質としてタンクに補給されなければならないことが不利である。
本発明は、さらに、ＳＣＲ触媒と、ＳＣＲ触媒の手前に設けられた、還元剤を排気系内に導入するための導入装置とを有する排気系を備えた、特に本発明による方法を実行するための、内燃機関からの排気ガスの後処理装置に関するものである。冒頭記載の課題を解決するために、導入装置の手前に酸化触媒が設けられている。排気ガスがＳＣＲ触媒に供給される前に、酸化触媒によりＮＯｘないしＮＯがＮＯ_２に転化される。これは、特に燃料のような選択性の小さい還元剤もまた、排気ガスの後処理のために、および特に排気ガスのＮＯｘ成分の還元のために使用可能であるという利点を有している。

本発明のその他の有利な形態および仕様は、図示されている実施例に基づいて本発明が詳細に記載且つ開示されている以下の説明から明らかである。

図１は排気系１０を示し、排気系１０内において、内燃機関から排出された排気ガスＡは、はじめに酸化触媒１２に供給される。酸化触媒１２は、排気ガスＡ内に存在するＮＯをＮＯ_２に転化する役目を有している。この結果、酸化触媒１２により、排気ガスＡ内のＮＯ成分は低下され且つそれに対応して排気ガスＡ内のＮＯ_２成分が上昇される。酸化触媒１２の後方に導入装置１４が設けられ、導入装置１４は、例えば燃料Ｋの形の還元剤を排気系１０内に導入する。導入装置１４の後方にＳＣＲ触媒１６が設けられ、ＳＣＲ触媒１６は、ＮＯｘをＯ_２の存在下で還元剤Ｋを用いて還元する。

燃料の使用は、燃料が車両内に存在するという決定的な利点を有している。例えばアンモニアのような他の還元剤は、他の作業物質としてタンクに補給しなければならない。

還元剤としての燃料は、ＳＣＲ触媒１６内において基本的に小さい選択性を有しているにもかかわらず、燃料はＮＯ_２を優先的に還元することがわかっている。酸化触媒１２を設けることによって排気ガス内のＮＯ_２成分が明らかに上昇することにより、高いＮＯ_２成分のために、ＮＯｘ成分は全体として明らかに低下される。理想的な場合、酸化触媒１２は、全てのＮＯをＮＯ_２に酸化する。ＳＣＲ触媒内において、次に、還元剤としての燃料により、ＮＯｘ成分はほぼ完全に低減されるであろう。

酸化触媒１２を設けることなく還元剤として燃料を使用した場合、排気ガスＡ内の比較的少ないＮＯ_２成分のみが還元される。燃料の小さい選択性に基づき、ＮＯ成分は僅かに転化されるにすぎない。したがって、本発明により、最終的に還元剤として燃料を用いた良好なＮＯ_２転化により全体として改善されたＮＯｘ転化を達成するために、燃料を添加する前に、ＮＯｘエミッションのＮＯ_２成分が増大される。

ＳＣＲ触媒においては、ＮＯｘのＮ_２Ｏへの転化をできるだけ抑えるために、白金成分はできるだけ少なくすべきである。

明細書、特許請求の範囲および図面に示されている全ての特徴は、個々においてのみならず、相互の任意の組み合わせにおいても、本発明の本質をなすものである。

図１は、本発明による内燃機関の排気系を簡略図で示す。

Claims (7)

1. ＮＯｘがＯ_２の存在下で還元剤（Ｋ）を用いて還元される、特に排気ガス（Ａ）のＮＯｘ成分を還元するための、内燃機関からの排気ガス（Ａ）の後処理方法において、
   ＮＯｘの還元前に、排気ガス内に存在するＮＯｘないしＮＯの少なくとも一部がＮＯ_２に転化されること、
   を特徴とする内燃機関からの排気ガスの後処理方法。
2. 還元剤として、燃料（Ｋ）が使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 還元剤として、アンモニアが使用されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. ＮＯ_ｘのＮＯ_２への転化が、触媒酸化またはプラズマ支援酸化により行われることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
5. ＳＣＲ触媒（１６）と、ＳＣＲ触媒（１６）の手前に設けられた、還元剤（Ｋ）を排気系（１０）内に導入するための導入装置（１４）とを有する排気系（１０）を備えた、特に請求項１ないし４のいずれかの方法を実行するための、内燃機関からの排気ガス（Ａ）の後処理装置において、
   導入装置（１４）の手前に酸化触媒（１２）が設けられていること、
   を特徴とする内燃機関からの排気ガスの後処理装置。
6. 還元剤として、燃料（Ｋ）が使用されることを特徴とする請求項５の装置。
7. 還元剤として、アンモニアが使用されることを特徴とする請求項５または６の装置。

Images