JP2008520906A - 排気触媒システム - Google Patents

Abstract

エンジンの排気ガスから汚染物質を除去しつつ再生可能な触媒システム１３である。このシステム１３は複数セグメントの室１５、１６、１７を有するコンバータを有している。少なくとも１つの室１５は、残りの室１６、１７が排気から汚染物質を除去している間に再生される。一方、室１５、１６、１７は一度に１回の再生のために回転可能であってもよい。捕集された汚染物質を除去するため、１つよりも多い室を一度に再生できる。このシステムはプラミングおよびバルブ５１を有していてもよく、場合によっては再生のために室を交換するためにシステム内で室を機械的に移動できる。排気に接続された室は直列１５、１６、１７でも並列６８、６９でもよい。粒子状物質フィルタ１４がシステムに接続され、捕集された物質を除去するために再生されてもよい。
【選択図】図５

Description

本発明はエンジン排気システムに関し、特に排気触媒システムに関する。さらに具体的には、本発明は触媒ユニットに関する。

火花点火エンジンはエンジンの排出物の制御に役立つように触媒コンバータおよび酸素センサを使用することが多い。典型的には、ガスペダルはエンジン内への空気供給を調整するスロットルに接続される。すなわち、ペダルを踏むことで直にスロットルを開いてより多くの空気がエンジンに入ることを可能にする。酸素センサはエンジンの排気の酸素レベルを測定し、典型的には理論空燃比燃焼を達成するために理論空燃比に近い所望の空燃比（ＡＦＲ）を保持するように燃料噴射制御にフィードバックを提供するために使用されることが多い。理論空燃比燃焼によって、火花点火エンジンの排出基準を満たす試みで炭化水素、一酸化炭素、および窒素酸化物（ＮＯｘ）を同時に除去するための三元触媒が可能になる。

圧縮点火エンジン（例えばディーゼルエンジン）は着実に成長してきた。商用車市場向けにいったん確保されると、ディーゼルエンジンは現在では、自動車および軽トラック市場への大きな前進をみせている。その理由の一部は、ディーゼルエンジンの排出物の低減を要求する連邦法規が通過したことにある。

現在では多くのディーゼルエンジンが効率を高めるためにターボチャージャを使用している。このようなシステムでは、またほとんどの火花点火エンジンとは異なり、ペダルはエンジン内への空気供給を調整するスロットルに直に接続されない。その代わりに、燃料ポンプの放出ごとの燃料を加減できる燃料「ラック」を調整することによってエンジンに供給される燃料比を制御するためにペダル位置が利用される。エンジンへの空気は典型的にはターボチャージャによって、多くの場合可変ノズル・ターボチャージャ（ＶＮＴ）またはウェストゲート・ターボチャージャによって制御される。

従来のディーゼルエンジンでは、主な理由としてドライバーがペダルを踏む時、すなわちより多くの燃料を噴射する時と、ターボチャージャが所望の空燃比を生成するために必要な追加の空気を供給するようにスピンアップする時との間に時間遅延がしばしばあるので、エンジンに供給される空気と燃料との間に不整合が生じることがある。この「ターボ・ラグ」を短縮するために、自然なターボ加速を高め、その結果エンジンへの空気流を増加するため、スロットル位置センサ（燃料比センサ）が追加され、ターボチャージャ・コントローラにフィードバックされることが多い。

ペダル位置は燃料噴射制御ループ内で使用されるスタティックマップへの入力として利用されることが多い。ペダルを踏むと、スタティックマップによって指示されたとおりに燃料流が増大する。場合によっては、ディーゼルエンジンは燃料噴射の流れおよび吸気マニホルド空気流のような入力パラメータに基づく空燃比（ＡＦＲ）推定器を含んでおり、これはＡＦＲが排気中に煙霧が発生することが予期されるだけ充分に低い場合を推定するものであり、その時点で燃料流は低減される。空気流はそれぞれの運転条件に応じて吸気マニホルド圧および吸気マニホルド流量を付与するターボチャージャによって管理されることが多い。

ディーゼルエンジンの場合は典型的には、火花点火エンジンの場合と同様に排気流内にセンサはない。したがって、燃焼の制御は、許容される排気排出物に好ましい吸気マニホルド・パラメータの設定ポイントを生成するためにエンジンマップに依存することが多い、「開ループ」方式で行われることが多い。したがって、エンジンの空気側制御は全体的なエンジン性能、および排気排出物基準を満たす上での重要部分であることが多い。多くの場合、ターボチャージャおよびＥＧＲシステムの制御はディーゼルエンジンの排出レベルを制御する際の主要な構成要素である。

ほとんどのディーゼルエンジンは排出物成分センサを有していない。ディーゼルエンジンに排出物成分センサがない理由の１つは、燃焼が火花点火エンジンの場合よりも約２倍ほど希薄であることである。したがって、排気中の酸素レベルは、標準の排出センサが有用な情報をもたらすことがないようなレベルであることが多い。同時に、ディーゼルエンジンの燃焼は従来の三元触媒にとって希薄すぎることがある。

ディーゼルエンジン排気を浄化することに役立てるために後処理が必要であることが多い。後処理には「フロースルー型酸化」触媒を含むことが多い。典型的には、このようなシステムは制御装置を有していない。条件が適正ならば、炭化水素、一酸化炭素および最も重要なのは粒子に吸収される炭化水素を浄化することができることがある。その他の後処理システムは粒子フィルタを含んでいる。しかし、これらのフィルタは多くの場合は燃料と共に触媒材料のスラグを噴射することによって周期的に浄化しなければならないことが多い。この種類の後処理の制御は、多くの場合は開ループ方式で圧力センサに基づいて、または進行距離に基づいて行うことができる。

実際のＮＯｘ還元方法は現在、技術的挑戦をもたらしており、粒子トラップは再生を必要とすることが多い。その結果、ディーゼル排出物レベルを最小限にするため、なんらかの方法で空気流、成分濃度および温度を管理する必要がある。

排気触媒システムの開発は世界中のエンジン排出基準を満たすために有用であった。このように開発された触媒システムでの排気還元効率、および燃費を向上させる必要があった。

本発明は必要とされるＮＯｘ／ＳＯｘ除去効率をもたらすため、排気ガス触媒システムに必要な触媒（すなわち貴金属）の総量を削減することに向けられる。本発明は触媒要素構造に関して再生機能が統合されたマルチ要素触媒を含んでいる。

本明細書では、明白な実際的な言葉で記載されるが、材料の多くが仮定のまたは予言的な性質のものであることに留意されたい。本触媒システムは貴金属の利用、およびシステムを組み込んだエンジンの燃費を低減する結果をもたらす制御された再生を含むことができる。一体構造の触媒ＮＯｘ除去システムの場合、触媒の効果は排気ガスの流れ方向に沿って低減することがある。周期的な触媒使用パターン（例えば６０秒間のＮＯｘ吸収モード／５秒間の再生モード）で必要な平均ＮＯｘ除去（例えば９０パーセント）を達成するには、ある程度の量の貴金属が必要となり得る。触媒の総容積を「ｎ＋１」個の要素に分割し、「ｎ」個の要素をＮＯｘ吸収モードで使用される排気ガスの流れの中に置き、また１つの要素が再生され、要素の配置が周期的に再編成されれば、必要とされる貴金属の総量を大幅に削減できる。ＮＯｘ排出を監視することによって、切り換え時間および再生パラメータを最適化し、その結果エンジンの燃費を低減できる。気体でも液体でもよい「流体」を参考にしてもよい。

上記の操作性をもたらすことができる幾つかの代替の（バルブによる流れの切り換え、または触媒要素の回転に基づく）機械的構造もあり得る。排気ガスは「ｎ」個の浄化セグメントを通過することができ、「ｎ＋１」個の要素を再生可能である。制御された流れ分布が得られるようにマニホルドを構成できる。制御システムは平均性能を監視し、排気ガスおよび再生の流れ中の要素構造を制御することができる。

１つの例では、ＮＯｘセンサを後処理システムの入口と出口とに備えてもよい。これらのセンサは再生されたセグメントを排気ガスの流れの中に入れ、充填されたセグメントを再生の流れの中に入れられるように、触媒の充填度を判定するために使用できる。別の例では、ＮＯｘセンサを１つだけ、例えば出口に備え、マルチ要素触媒をいつ再構成するかを判定するためにその測定値を利用できる。あるいは、各触媒要素のＮＯｘ充填（吸収箇所劣化）を判定するためのセンサと数値モデルとの組み合わせを利用してもよい。

さらに別の例では、再生中の要素の再生状態を監視してもよい。充分な状態に達してしまうと、再生は停止されてもよい。多くの場合、再生には余剰燃料の燃焼が必要であることがあるため、後処理の燃料効率を高められる。

さらに別の例では、「マルチ要素」触媒は、その回転速度および／または位相が触媒の効果と適合され、また例えば再生工程の１つまたは複数のモデルのような数理モデルを補足的に利用し、または利用せずに、ＮＯｘの検出、および場合によってはその他のパラメータを介して制御される連続回転装置でもよい。

本システムでは、要素数はわずか２つでもよい。システムの適用時点で利用できる技術的能力によって制限される以外は、必ずしも上限はない。
本システムに関連して扱われるエンジンはディーゼルエンジン（または希薄燃焼ガソリン／天然ガス、または代替燃料エンジン）であってよい。このようなエンジンでは、制御すべき最も重要な汚染物質は粒子状物質（ＰＭ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、および硫黄酸化物（ＳＯｘ）であろう。触媒システムの例が図１に示されている。予備触媒１２は主として、例えば１．９リットルのディーゼルエンジンなどのエンジン１１の排気吐出口に接続された酸化触媒であろう。予備触媒は急速加熱のために排気の温度を上昇し、排気の温度が低すぎる場合に下流の触媒システムの効果を高めるために利用してもよい。予備触媒１２に接続されたアンダーボディＮＯｘ吸収触媒（ＮＡＣ）１３は主としてＮＯｘを吸収し、硝酸塩の形態で保存するためのものでよい。ディーゼル（または希薄燃焼）エンジンの排気は過剰酸素を有する傾向がある。したがって、ＮＯｘは直接Ｎ_２に還元できないことがある。ＮＯｘを（例として約６０秒の容量のような）短期間だけ貯蔵してもよい。排気の流れをゼロに近い酸素濃度に下げるため、極めて短期間（すなわち約２〜５秒）だけ理論空燃比に近い燃料と空気の混合操作を行ってもよい。温度も所望のウインドウまで上昇させてもよい。これらの条件下で、ＮＯｘは排気中のＣＯおよびＨＣと反応して、Ｎ_２、ＣＯ_２およびＨ_２Ｏを産出することができる。ベースと貴金属触媒とを使用してもよい。触媒排気システムの様々な位置にセンサを配置し、容量飽和ポイント、排気温度を上昇させる必要性、浄化の終了、および通常動作の復旧を検知するために利用してもよい。

触媒ディーゼル粒子フィルタ（ＣＤＰＦ）１４をＮＡＣ１３の出力に接続してもよい。フィルタ１４は粒子を閉じ込めるために排気の物理的ろ過を行ってもよい。温度ウインドウが適切である限り、閉じ込められた粒子状物質（ＰＭ）の酸化が行われる。

ＮＯｘ吸収／放出還元のための６０／２〜５秒の希薄／過濃な振幅に加えて別の「強制」事象があってもよい。それらは脱硫化およびＰＭ燃焼である。ＮＯｘ吸収箇所はＳＯｘで飽和状態にされることがある。したがって、ＳＯｘは周期的に排除される必要があり、それにはＮＯｘ放出に必要であるよりも大幅に高い温度が必要である。ＰＭ燃焼に関しては、（長期間の低速または市街運転のような）運転条件の結果、過剰ＰＭ蓄積が生じた場合は、「強制」燃焼がなされることがある。蓄積期間は運転のデューティサイクルに応じて数時間とすることができる。浄化は数分（約１０分）とすることができる。より高い温度および適正は酸素レベルが必要であることがある。

上記の触媒システムは複雑な化学反応工程を含んでもよいことが理解されよう。この工程はコンピュータによる流れと温度との制御を利用してもよい。
燃料噴射システムは図２の噴射率制御のグラフに示されているように、プレ事象３５、パイロット事象３６、メイン事象３７、アフター事象３８およびポスト事象３９のような噴射事象をこの時間順に行うように設計できる。アフター噴射事象３８とポスト噴射事象３９は、エンジンにより発生される動力に寄与するものではなく、単に排気を加熱し、過剰酸素を使い尽くすために適切に利用することができる。予備触媒は、全ての燃焼がシリンダ内で行われるのではないため、この工程の重要な部分である。図３は排気温度の管理を示すグラフである。線４１は全回転力の百分比とエンジン速度の百分比との対比グラフである。右上の時間線は上死点（ＴＤＣ）付近のメイン噴射事象４２と、ほぼＴＤＣと下死点（ＢＤＣ）との間のポスト噴射事象４３とを示している。この時間線は通常の燃焼プラス図３のグラフの線４１の上のポスト噴射領域に対応している。右下の時間線はメイン噴射事象４２およびメイン事象４２の直後の第１のポスト噴射事象４４、および第２のポスト噴射事象４３を示している。この時間線は通常の燃焼および図３のグラフの線４１の下のポスト噴射領域の２倍に対応している。

膨張中の温度が（軽負荷条件の場合のように）極めて低いようなある場合には、ポスト噴射燃料は原燃料として流出し、予備触媒１２を使用して管理することが困難になることがある。このような条件では、２つのポスト噴射４４および４３を、すなわち一方は膨張行程の初期に温度を上昇させるため、また第２のポスト噴射は下流の触媒工程で使用するために温度をさらに上昇させるために利用してもよい。それはエンジンの燃料経済に影響を及ぼすであろう。

本システムの１つの態様は工程制御からの情報に基づくものであってもよい。触媒の流れシステムでは通常は、触媒の効果は図４に示すように流れ方向に沿って指数関数的に低下する。図４は触媒の劣化率の例を示すグラフである。このグラフは劣化した吸収箇所の百分比と触媒装置の全長の百分比との対比を示している。曲線４５、４６、４７および４８は劣化箇所と、グラフに示すように時間とともに増大する別の期間での触媒の長さとの対比のプロットである。

本システムの別の態様はセグメント化または区分されたＮＡＣ１３であってもよい。ＮＡＣは「ｎ」個の区分に分割されてもよい。説明例として、高機能制御バルブ５１を有する３区分のＮＡＣが図５に示されている。アクチュエータを有するバルブ５１を（点線で示すように）制御用のコントローラまたはプロセッサ５２に接続してもよい。図６〜９は３区分のＮＡＣ１３の様々な動作の構成を示している。排気ガスおよび再生流体のための様々な流路を備えるためにバルブ５１およびプロセッサ５２（図６〜９には図示せず）を使用してもよい。触媒が新鮮である状態では、流れは図６に示すように３つの区分１５、１６および１７の全てを順次通過することができる。触媒の第１の区分１５が吸収されたＮＯｘで劣化すると、排気ガスの流れ５５は図７に示すように効果を損なわずに第２の区分１６と第３の区分１７とに分流することができる。次いで第１の区分１５は流れ５４によって再生される。図８に示すように、流れ５５は第１の区分１５と第３の区分１７とに分流することができ、第２の区分１６は流れ５４によって再生される。図９は流れ５５が第１および第２の区分１５および１６を通り、再生の流れ５４は第３の区分１７内を通ることを示している。

システム１３は所望により、および／または必要に応じてシステムの様々な位置での圧力、温度、流れ、ＮＯｘ、ＳＯｘおよびその他のパラメータを検知するためのセンサを有することができる。センサはプロセッサ５２に接続することができる。排気ガス５５は入口５６に入り、幾つかのセグメント１５、１６および／または１７を通過し、次いで出口５７から出ることができる。再生流体５４は入口５３を通って、再生されるべきセグメントまたは室へとバルブ５１によって誘導される。

図１０ａおよび１０ｂに示されている別の説明例はＮＡＣ１３の構成１８を明らかにしている。構成１８では、排気ガス５５は５つの浄化セグメント２１、２２、２３、２４および２５を通過し、６番目のセグメント２６は流れ５４で再生される。ＮＡＣ用の分布マニホルド１９は入口６１および、排気を浄化するための適所にあるセグメントを通る排気５５の流れ分布をもたらすことができる。収集マニホルド５８はマニホルド１９と共同で浄化セグメントを通る排気の流れ分布をもたらすことができる。マニホルド５８は装置１８からの排気５５の出口６２も備えることができる。

吸込口６３は収集された汚染物質を排気５５から浄化するために再生流体５４をセグメント２６を通って搬送することができる。出口６４はセグメント２６からの浄化、または酸化流体５４の出口を備えることができる。再生用の別のセグメントに切り換えるために、触媒セグメントを回転させることができる。例えば、６番目のセグメント２６が再生された後、次いで１番目のセグメント２１に入って再生され、排気は２番目から６番目のセグメント２２〜２６を通って流れることができる。この回転は継続して、２番目のセグメント２２が再生され、排気が残りのセグメントを通過し、以下同様である。構造６５はセグメントの回転を機械的に支持し、マニホルド１９および５８の支持体でもある。さらに、構造６５は再生のための適所にあるセグメントの流体５４による再生のための入口６３と出口６４のマニホルドと支持体とを含むことができる。ＮＡＣ１３の構成１８の分析を以下に記載する。

本システムの態様はＮＯｘの再生（すなわち除去）または浄化である。ＮＯｘ再生工程は制御された温度、制御されたＣＯおよびＨＣ濃度、およびゼロに近い無酸素状態でのＣＯおよびＨＣ（非燃焼炭化水素）によるＮＯｘの放出および触媒還元の１つであってよい。一般に、通常のシステムでは全ての排気は短期間（約２〜５秒）だけ頻繁な間隔（６０秒に１回程度）で加熱され、酸素は使い果たされる。本システムでは、再生の流れを排気の流れとは別個にすることができる。再生の流れは制御された１）分流された排気、２）タービンの上流から分流したＥＧＲの流れ、３）吸込口から分流した新鮮な空気、または４）別個の供給源から供給された新鮮な空気、からなることができる。このように、触媒の流れ工程用の制御システムはＶＮＴ（可変ノズル・タービン）ターボチャージャによって制御される空気／ＥＧＲの流れ工程のための制御システムと連係することができる。流れの小部分だけが必要である。したがって、温度を上昇させ、すべての酸素を使い果たすために必要な燃料の量も極めて少量で済む。このように、燃料経済に対する影響を大幅に削減できる。燃料は市販のバーナーによって燃焼させてもよく（例えばディーゼル排気用に使用されるようなバーナーは乗用車および大型トラックの双方の用途に既に開発されてきた）、または小型の「予備触媒」を使用してもよい。

加えて、再生流の流量は極めて少ないので、空間速度を低く、ＮＯｘ還元の効率を高くすることができる。空間速度はガス容積流量／触媒容積の尺度である。所与の温度および化学成分で空間速度が大きいことは通常は、触媒の効率が低いことを意味する。分流は極めて低い流量に制御されることができ、その結果、ＮＯｘ放出および還元の効率が高くなる。別の利点の１つは、ＰＭ排出に関するものである。アフター噴射の工程の状況によっては極めて高いＰＭ排出を生ずることがある。これらの排出は下流のＣＤＰＦ１４に捕集することができるが、高い排出量であることが多いこのＰＭによって高い負圧と、より強制的なＣＤＰＦ再生をもたらし、双方とも燃料経済を不利にすることがある。したがって、主排気流量とは別個に、制御された再生工程を利用してさらに燃料を節減する必要がある。以前は、並列流路が考えられてきた。一方の流路は捕集／触媒化流路であり、他方は再生流路である。このアプローチは排気の流量とは関わりなく再生工程を行うことができるが、触媒のサイズが２倍になる。しかし、本システムは触媒のサイズを「１／ｎ」のサイズまで縮小できる。流路を非対称にすることができる。

本発明の別の態様は予備触媒１２の態様である。排出テストのサイクル中、約１００秒間の最初の動作は排出の約８５％を担うが、それはこの時間中には触媒は冷えすぎていて効果的ではないからである。予備触媒は幾つかの機能を担うことができる。すなわち、触媒システムの迅速加熱、および二次またはポスト噴射の非燃焼燃料の酸化による排気の温度と成分の制御である。本システムの上記の態様で記載した並列再生流の流れは迅速加熱用にも利用できる。排気は始動中にＮＡＣ１３の１区分を通って流れるように制御され、一方、他の２つの区分は極めて少ない流量を利用して所望の温度に加熱され、その結果、燃料の不利点は少なくなる。予備触媒１２は省いてもよい。バーナーの代わりに、再生の流れでは触媒装置が用いられ、そこで流量が少ないので触媒のサイズを大幅に縮小できる。

本発明のシステムのさらに別の態様はＳＯｘ再生を含むことができる。ディーゼル燃料には硫酸が含まれている。硫酸の酸化物はＮＯｘが占めるはずの場所を占めることがある。したがって、ある期間にわたってＳＯｘの毒作用によってＮＡＣ１３の効果がなくなることがある。ＳＯｘはＮＯｘ再生のために必要な温度よりも高い温度によって排除されることがある。主流量の排気温度とは関わりなく、再生温度を制御することによって、重複する温度ウインドウでＳＯｘ／ＮＯｘ再生工程を再び最適化することが可能である。

本システムの別の態様はＣＤＰＦ再生を含むことができる。触媒工程の終端の粒子フィルタ６７はＰＭ６６を物理的にろ過し、捕集し、酸化する装置とすることができる。この装置はデューティサイクル／温度に応じて継続的に捕集し、酸化することができる。負荷が軽い運転状態が長引くと、ＣＤＰＦ１４は捕集されたＰＭ６６を再生されないまま継続的に蓄積することがある。それがエンジンに高い負圧と、燃料経済の不利点をもたらすことがある。「強制再生」を行わなければならず、それにともなう独自の燃料の不利点がもたらされる。本システムでは、図５〜９に示したＮＡＣ１３のものと同様のセグメント、区分または室６８および６９を有するようにＣＤＰＦ１４を設計してもよい。しかし、ＣＤＰＦ１４では、区分６８および６９は図１１に示すように排気ガス５５用の入口７１および出口７２と並列の流れでもよい。ＮＡＣ１３とは異なり、ＣＤＰＦ１４は図１２に示すように「壁乱流」装置の構造６７を有することがあるので、この種類の流れは必要である。このアプローチでは、交互の流れチャネルがフィルタ装置１２によってブロックされてもよい。ＰＭ６６を含むガス５５は装置６７に入ることができる。ガス５５は粒子状物質の粒子６６を捕獲する多孔フィルタ素子７４を通って流れることができる。ガス５５は粒子６６を含まずにフィルタ６７を出ることができる。触媒チャネルに沿った有効な流路は必ずしも必要ではなく、多孔壁７４を通って流れる場合が多い。このように、本システムのＮＡＣ１３の場合のような区分から区分への直列流れ構成の結果、有効流れ領域が大幅に縮小し、唯一のスループット経路内のフィルタ６７で極めて高い圧力降下を生じることがある。したがって、本ＣＤＰＦは図１１の区分６９および６９の並列流れ構成を組み込んでもよい。図１２はフィルタでろ過された排気排出フィルタチャネル３３および３４を有する壁乱流／フィルタリングを有するＰＭフィルタ６７を示している。

通常の条件では、ＣＤＰＦ１４の自浄温度範囲内で、流れ状態は図１１のＤＰＦの状態と同様である。しかし、低温および低流量状態が長引くと、排気は図５に示すようにバルブ５１およびプロセッサ５２を介して、図１３に示すように区分６８および６９の１つだけに分流することがある。ガス５５は入口７１に入り、浄化のために室、またはセグメント６９に分流される。ガス５５は出口７２を通してシステム１４から出ることができる。室６８はバルブ５１（図示せず）によってガス５５を受け入れないようにブロックされる。しかし、別のバルブ５１は入口７３を経て再生流体５４を再生のために室６８に流入させることができる。流体５４は室６８を出て、出口７２を経てシステム１４から流出する。このアプローチでは、流量が低く、システム１４が全負荷流量（すなわち高い流量）を処理することがあるので、過度の圧力降下を生じてはならない。しかし、この構成は必ずしも、必要とされる捕集／触媒の全体的なサイズを縮小するものではないかもしれない。

図１３は低流量／低温状態でＣＤＰＦ１４の分流を示している。このような時間中は、高温ガスをあらかじめＮＯｘ工程から利用できる。この高温のガス流は、ＣＤＰＦ１４が捕集されたＰＭを効果的に酸化することができる範囲内にある。しかし酸素濃度は低い。２つのアプローチの１つを採用することができる。１つは、捕集されたＰＭの酸化を達成するために、高温のガス流を高い酸素濃度で、低温の排気流と制御された状態で組み合わせるアプローチである。他方は、高温のガス流で区分を予熱し、ＰＭの酸化を支えるためにその区分を制御された流量で低温ガス流の高い酸素濃度にさらすアプローチである。フィルタ６７はフィルタ内、またはその周囲に位置する１つまたは複数のセンサを有することができる。フィルタセンサはコントローラに接続できる。コントローラはフィルタセンサからの入力に基づいて、また場合によっては例えばフィルタ再生工程のモデルのような１つまたは複数の数理モデルにも基づいてフィルタの再生を決定し、開始することができる。

本システムの用途は大型車両用ディーゼルエンジンであるが、その理由はそれが他の種類のエンジンよりも燃料経済に敏感であるからである。エンジン排気量に対する触媒／捕集容積の比率が約３：１である場合、１２リットルの高速道路走行のディーゼルエンジンは３６リットルの触媒を必要とする。他の用途には軽トラックおよび乗用車が含まれる。制御ボックスが同レベルの燃料コントローラと通信することができる。

例えば前述の、また図１０ａおよび１０ｂに示したＮＡＣ１３の構成の６区分触媒のモデルを貴金属の需要および制御戦略に関して評価することができる。モデルは以下の仮定の基づくものである。各区間内で、多くの吸収箇所がｎ（ｉ、ｔ）として評価さる。ただしｉ＝１、．．．５はセグメント数であり、ｔ（ｓ）は時間である。吸収箇所の数は正規化される。すなわち、ｎ＝１は新鮮触媒（完全に再生された触媒）に相当する。ＮＯｘ濃度はｃ（ｉ、ｔ）として評価される。ただしｉ＝０、．．．５、ｉ＝０は触媒入力に対応し、ｉ＝１、．．．５は個々のセグメントの出力に相当し、ｔ（ｓ）は時間である。ＮＯｘ濃度は正規化され、すなわちｃ＝１は最高予測濃度に相当する。触媒の性能は、出力されるＮＯｘによって規定される新鮮触媒の性能［以下の例ではｃ（５、ｔ）＜０．２５］、および再生を作動させる触媒性能の劣化［出力されるＮＯｘが以下の例では閾値ｃ（５、ｔ）＝０．１を超える場合］、および最大負荷時の劣化期間［以下の例ではｔｄ＝６０秒］によって特定できる。その結果は単要素触媒と多要素触媒との基本的分析を包含する。

図１４ａおよび１４ｂは最大負荷性能ｃ＿ｉｎｐｕｔ＝１の場合の単セグメント触媒システムの性能のグラフである。図１４ａは５つのセグメントの各々の吸収箇所の利用可能性を経時的に示している。図１４ｂは５つのセグメントの各々のＮＯｘ粒子の相対量と時間との対比を示している。初期性能ｃ＿ｏｕｔ＝０．０５、およびｔ＝６０秒の時点での性能劣化ｃ＿ｏｕｔ＝０．１に対する触媒の同調が認められよう。図１５ａおよび１５ｂはシステムのパラメータは同じであるが、負荷性能がｃ＿ｉｎｐｕｔ＝０．８に低下したグラフである。同様に、図１６ａおよび１６ｂは負荷性能がｃ＿ｉｎｐｕｔ＝０．６に低下したシステムのパラメータのグラフである。

図１７は触媒負荷（ｃ＿ｉｎｐｕｔ）の関数としてのろ過時間と再生を示すグラフである。すなわち、必要な再生前のフィルタの寿命は入力時のＮＯｘ量に対して非線形関係である。

多セグメント回転触媒の性能が図１８ａ、１８ｂ、１９ａ、１９ｂ、２０ａ、２０ｂ、２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂに示されている。図１８ａは各セグメント１〜５ごとに利用できる吸収箇所の数と再生期間が６０／５＝１２秒である６セグメントフィルタ用の時間との対比を示すグラフである。図１８ｂは経時的なＮＯｘ入力、ならびに６セグメントフィルタのセグメントの１２秒の再生時間に対する各セグメント段から排出されるＮＯｘ粒子の相対量を示すグラフである。フィルタの面積が同じである場合、再生閾値ｃ＿ｏｕｔ＝０．０１には決して達しないことが分かるであろう。

上記の６セグメントフィルタの場合、触媒のフィルタ面積が０．９に縮小され、図１９ａおよび１９ｂに示されるように性能がチェックされた。図１９ａは各セグメント１〜５ごとに利用できる吸収箇所の数と時間との対比を示すグラフである。図１９ｂは経時的な入力に対する各セグメント段から排出されるＮＯｘ粒子の相対量を示すグラフである。

図２０ａおよび２０ｂは０．８に低減されたＮＯｘ入力が再生率を低減した触媒システムに及ぼす影響を示すグラフである。時間軸は直前の４つのグラフでの１２０秒に対して４００秒である。図２０ａは各セグメント１〜５用に利用できる吸収箇所数と時間との対比を示している。図２０ｂは経時的な粒子入力に対する各セグメント段から排出されるＮＯｘ粒子の相対量を示している。

図２１ａおよび２１ｂは低減されたＮＯｘ入力（０．８）および低減された触媒セグメント中の貴金属量が及ぼす影響を示すグラフである。時間軸は１２０秒である。図２１ａは各セグメント１〜５用に利用できる吸収箇所数と時間との対比を示している。図２１ｂは経時的なＮＯｘ入力に対する各セグメント段から排出されるＮＯｘ粒子の相対量を示している。

図２２ａおよび２２ｂは０．６にさらに低減されたＮＯｘ入力、および低減された触媒量が及ぼす影響を示すグラフである。図２２ａは各セグメント１〜５用に利用できる吸収箇所の量と時間との対比を示している。図２２ｂは経時的な粒子入力に対する各セグメント段から排出されるＮＯｘ粒子の相対量を示している。

ＮＯｘ除去モデルを構築することができる。ｃ_ｉはＮＯｘの濃度（１＝最大入力に正規化）であり、ｎ_ｉは吸収箇所の数（１＝新鮮な再生後に正規化）、触媒を５＋１セグメント／各素子ごとに１０スライスに分割し、各スライスｄｘ内での滞留時間をｄｔとし、拡散と放出は無視され、再生時間は５秒であり、簡単な１次モデルを使用する。式には下記が含まれる。

ｎ_ｉ（ｔ＋ｄｔ）＝ｎ_ｉ（ｔ）−ｋ_ｎｎ_ｉ（ｔ）ｃ_ｉ（ｔ）ｄｔ
ｃ_ｉ＋１（ｔ＝ｄｔ）＝ｃ_ｉ（ｔ）−ｋ_ｃｎ_ｉ（ｔ）ｃ_ｉ（ｔ）ｄｔ
触媒モデルの形状の影響がある。形状１、すなわち第１の形状では、完全に再生された触媒の初期出力（ＮＯｘ＝０．０１）を前提として「厚い」縦横比ｋ_ｎ、ｋ_ｃと、６０秒の期間後に再生（ＮＯｘ＝０．１）を作動させるための平均出力ＮＯｘとが較正される。形状２、すなわち第２の形状では、完全に再生された触媒の初期出力（ＮＯｘ＝０．００１）を前提として「薄い」縦横比ｋ_ｎ、ｋ_ｃと、６０秒の期間後に再生を作動させるための平均出力（ＮＯｘ＿ａｖｇ＝０．１）とが較正される。形状１と形状２とは、除去された単位ＮＯｘに対する触媒の劣化に対するｋ_ｎとｋ_ｃとの比率が異なる。

図２３、２４および２５に示された回転形状を参照されたい。図２３は単要素触媒７５のバッチ動作（比較の基準）を示しており、全てのセグメントが時間△ｔ_１＝６０秒間動作され、全てのセグメントが△ｔ_２＝５秒間再生される。

図２４は多要素触媒７６のバッチ動作（形状１、２）を示しており、ｎ＋１のセグメントが使用され、ｎ＝５であり、ｎ個のセグメントが時間△ｔ_２＝６秒間動作される第１のセグメントは同じ時間だけ再生され、新鮮なセグメント７７は触媒パック７６の終端に入れ換えられ、回転が作動される回転式設計に対応している。

図２５は多要素触媒７８の準バッチ動作（形状２）を示しており、２軸セグメントが使用され、第１のセグメントは時間△ｔ＝６秒間動作され、第２の要素が同じ時間だけ再生され、新鮮なセグメントはＮＯｘの流れに入れ換えられる。トリガ式動作、または連続動作が可能である。

図２６ａおよび２６ｂは触媒の第１の形状の場合のＮＯｘ濃度を明示するグラフである。図２６ａはマルチセグメントシステムの時間的なＮＯｘの相対量を示している。初期のＮＯｘ出力はポイント７９において０．０１である。ポイント８１でのｔ＝６０秒の時点では、平均ＮＯｘ出力＝０．１である。図２６ｂはＮＯｘ濃度と時間および長さの対比を示す三次元グラフである。ポイント８２は平均ＮＯｘ出力＝０．１のＮＯｘの空間／時間プロファイルである。

図２７ａおよび２７ｂは、触媒動作の第２の形状のＮＯｘ濃度を示す図２６ａ、２６ｂのグラフと同様のグラフである。ポイント８３で初期ＮＯｘ出力＝０．００１であることが分かる。Ｔ＝６０秒であるポイント８４では、平均ＮＯｘ出力＝０．１である。図２７ｂはＮＯｘ濃度と時間および長さの対比を示す三次元グラフである。ポイント８５は平均ＮＯｘ出力＝０．１のＮＯｘの空間／時間プロファイルである。

図２８はポイント８６のようにｄｔ＝２秒であるＮＯｘプロファイルを示すグラフである。このグラフはＮＯｘ粒子の相対量と空間の長さとの対比を示している。ポイント８７はｎ＝２の場合の第１の要素の出力を示しており、ｔ＝２の時点でＮＯｘ＿ｏｕｔ＞０．１である。

図２９ａおよび２９ｂは触媒システムのそれぞれ第１と第２の形状の場合の時間的な吸収箇所劣化の比較を示すグラフである。ｔ＝６０秒であるポイント８８では、第１の形状はより遅く劣化するように見える。ｔ＝６０秒であるポイント８９では、第２の形状はより早く劣化するように見える。相対的劣化率はｋ_ｎ１／ｋ_ｃ１＜ｋ_ｎ２／ｋ_ｃ２で表すことができる。

図３０ａおよび３１ａはそれぞれ第１と第２の形状の触媒削減を行う触媒システムのＮＯｘの相対量と、時間との比較を示すグラフである。再生期間は６秒である。図３０ａおよび３１ａのポイント９１は必要とされるＮＯｘ＜０．１の平均性能を示しているように見える。

図３０ｂおよび３１ｂは触媒削減を伴う触媒システムのそれぞれ第１と第２の形状の場合の空間的な吸収箇所劣化の比較を示すグラフである。図３０ｂのポイント９２は０．６７＊６／５＝０．８の触媒削減を示しているように見える。図３１ｂのポイント９３は０．５６＊６／５＝０．６７の触媒削減を示しているように見える。それぞれのグラフからの直接の削減はシステムのセグメント総数を乗算し、排気を浄化するセグメント数で除算すればよい。

図３２ａおよび３２ｂは、流れ方向の切り換えをそれぞれ含まない場合と含む場合のマルチセグメント触媒システムの空間的な吸収箇所劣化を示すグラフである。空間プロファイル９４は流れ方向の切り換えがない場合の１秒の時点のものである。空間プロファイル９５は流れ方向の切り換えがある場合の１秒の時点のものである。再生は６秒である。セグメントの劣化はより均一であるように見える。触媒削減への影響は最小限であるように見える。

図３３ａ、３３ｂおよび３３ｃは触媒装填が４０％の場合の、システムの第２の形状での時間的なＮＯｘの相対量、空間的なＮＯｘの相対量、および空間的な吸収箇所劣化を示すグラフである。図３３ａのグラフのポイント９６は必要とされるＮＯｘ＜０．１の平均性能を示している。図３３ｂのグラフのポイント９７は１秒の時点でサンプリングされた出力ＮＯｘを示している。ポイント９８は図３３ｃのグラフで１秒の時点でサンプリングされた触媒劣化を示している。図３３ｃのグラフのポイント９９で、触媒の削減が認められる。達成される触媒削減は第２の形状では０．４＊２＝０．８と計算できる。

図３４ａ、３４ｂ、３５ａ、３５ｂ、３６ａおよび３６ｂはマルチセグメント触媒システムの場合に達成可能な触媒削減に関して、利用できる時間的な吸収箇所、およびＮＯｘ粒子の相対量に鑑みて、最後に取り付けられ、最初に取り付けられ、また順次取付けられたセグメントを再生するための、セグメント再生の順序の最適化が及ぼす影響を示すグラフである。システムは残りの５つのセグメントが能動状態にある時間に、セグメントの１つが再生される、６セグメント触媒であってよい。セグメントの飽和時間は６０秒でよく、一方、再生時間は１２秒でよい。再生セグメントが最後に取り付けられた場合は、達成可能な触媒削減は０．９である。再生セグメントが最初に取り付けられた場合は、達成可能な触媒削減は０．９６である。セグメントの再生が順次行われる場合は、達成可能な触媒削減は０．９６である。

本発明を少なくとも１つの例示的な実施形態で説明してきたが、本明細書を読めば当業者には多くの変形形態および修正形態が可能であることが明らかであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は先行技術に鑑みて上記の変形形態および修正形態の全てをできるだけ広義に含めることを意図するものである。

内燃エンジンの排気に接続された３体触媒システムを示す図である。 エンジンのある種の噴射率制御を反映した燃料噴射事象と大きさのグラフである。 ポスト噴射事象の幾つかのパターンと共に、排気温度管理に関するエンジン性能を示す複合グラフである。 経時的な触媒の吸収箇所の劣化率の例を示すグラフである。 バルブと、接続されたプロセッサとを有する再生式の触媒システムの説明例を示す図である。 各々の室を再生するための流れ回路を示す、直列接続された室を有する再生式の触媒システムの例を示す図である。 各々の室を再生するための流れ回路を示す、直列接続された室を有する再生式の触媒システムの例を示す図である。 各々の室を再生するための流れ回路を示す、直列接続された室を有する再生式の触媒システムの例を示す図である。 各々の室を再生するための流れ回路を示す、直列接続された室を有する再生式の触媒システムの例を示す図である。 各セグメントごとに再生を行うための回転式構造を有する触媒システムを示す図である。 各セグメントごとに再生を行うための回転式構造を有する触媒システムを示す図である。 並列接続された室を有するマルチセグメント触媒システムを示す図である。 粒子状物質フィルタを示す図である。 並列の室を有するが、室の再生のために流れが分流されるマルチセグメント触媒システムを示す図である。 負荷に対するマルチセグメント触媒システムの各セグメントにおける吸収箇所の利用可能性を経時的に示す図である。 負荷に対するマルチセグメント触媒システムの各セグメントの出力のＮＯｘの相対量と、時間との対比を示す図である。 負荷に対するマルチセグメント触媒システムの各セグメントにおける吸収箇所の利用可能性を経時的に示す図である。 負荷に対するマルチセグメント触媒システムの各セグメントの出力のＮＯｘの相対量と、時間との対比を示す図である。 負荷に対するマルチセグメント触媒システムの各セグメントにおける吸収箇所の利用可能性を経時的に示す図である。 負荷に対するマルチセグメント触媒システムの各セグメントの出力のＮＯｘの相対量と、時間との対比を示す図である。 触媒システムの負荷の関数としてのろ過時間と再生との対比を示すグラフである。 触媒システムのある特定の再生期間、ＮＯｘ入力および金属量に関するマルチセグメント触媒システムの各セグメントに利用できる吸収箇所の数を示すグラフである。 触媒システムのある特定の再生期間、ＮＯｘ入力および金属量に関する経時的な粒子の入力に対するマルチセグメント・システムの各セグメント段から排出されるＮＯｘ粒子の相対量を示すグラフである。 触媒システムのある特定の再生期間、ＮＯｘ入力および金属量に関するマルチセグメント触媒システムの各セグメントに利用できる吸収箇所の数を示すグラフである。 触媒システムのある特定の再生期間、ＮＯｘ入力および金属量に関する経時的な粒子の入力に対するマルチセグメント・システムの各セグメント段から排出されるＮＯｘ粒子の相対量を示すグラフである。 触媒システムのある特定の再生期間、ＮＯｘ入力および金属量に関するマルチセグメント触媒システムの各セグメントに利用できる吸収箇所の数を示すグラフである。 触媒システムのある特定の再生期間、ＮＯｘ入力および金属量に関する経時的な粒子の入力に対するマルチセグメント・システムの各セグメント段から排出されるＮＯｘ粒子の相対量を示すグラフである。 触媒システムのある特定の再生期間、ＮＯｘ入力および金属量に関するマルチセグメント触媒システムの各セグメントに利用できる吸収箇所の数を示すグラフである。 触媒システムのある特定の再生期間、ＮＯｘ入力および金属量に関する経時的な粒子の入力に対するマルチセグメント・システムの各セグメント段から排出されるＮＯｘ粒子の相対量を示すグラフである。 触媒システムのある特定の再生期間、ＮＯｘ入力および金属量に関するマルチセグメント触媒システムの各セグメントに利用できる吸収箇所の数を示すグラフである。 触媒システムのある特定の再生期間、ＮＯｘ入力および金属量に関する経時的な粒子の入力に対するマルチセグメント・システムの各セグメント段から排出されるＮＯｘ粒子の相対量を示すグラフである。 バッチ式動作の形状を示す図である。 バッチ式動作の形状を示す図である。 バッチ式動作の形状を示す図である。 第１の形状の触媒動作のＮＯｘ濃度を示すグラフである。 第１の形状の触媒動作のＮＯｘ濃度を示すグラフである。 第２の形状の触媒動作のＮＯｘ濃度を示すグラフである。 第２の形状の触媒動作のＮＯｘ濃度を示すグラフである。 多要素触媒システムのＮＯｘプロファイルを示すグラフである。 第１の形状の触媒システムの吸収箇所の時間的劣化の比較を示すグラフである。 第２の形状の触媒システムの吸収箇所の時間的劣化の比較を示すグラフである。 第１の形状の貴金属削減を伴う触媒システムのＮＯｘの相対量と、時間との対比をすグラフである。 第１の形状の触媒削減を伴う触媒システムの吸収箇所の空間的劣化を示すグラフである。 第２の形状の貴金属削減を伴う触媒システムのＮＯｘの相対量と、時間との対比を示すグラフである。 第２の形状の触媒削減を伴う触媒システムの吸収箇所の空間的劣化を示すグラフである。 流れ方向の切り換えを含まない場合のマルチセグメント触媒システムの空間的な吸収箇所劣化を示すグラフである。 流れ方向の切り換えを含む場合のマルチセグメント触媒システムの空間的な吸収箇所劣化を示すグラフである。 触媒システムの第２の形状での時間的なＮＯｘの相対量を示すグラフである。 触媒システムの第２の形状での空間的なＮＯｘの相対量を示すグラフである。 触媒システムの第２の形状での空間的な吸収箇所劣化を示すグラフである。 マルチセグメント触媒システムの場合に達成可能な触媒削減に関して、利用できる時間的な吸収箇所に鑑みて、最後に取り付けられたセグメントを再生するための、セグメント再生の順序の最適化が及ぼす影響を示すグラフである。 マルチセグメント触媒システムの場合に達成可能な触媒削減に関して、ＮＯｘの相対量に鑑みて、最後に取り付けられたセグメントを再生するための、セグメント再生の順序の最適化が及ぼす影響を示すグラフである。 マルチセグメント触媒システムの場合に達成可能な触媒削減に関して、利用できる時間的な吸収箇所に鑑みて、最初に取り付けられたセグメントを再生するための、セグメント再生の順序の最適化が及ぼす影響を示すグラフである。 マルチセグメント触媒システムの場合に達成可能な触媒削減に関して、ＮＯｘの相対量に鑑みて、最初に取り付けられたセグメントを再生するための、セグメント再生の順序の最適化が及ぼす影響を示すグラフである。 マルチセグメント触媒システムの場合に達成可能な触媒削減に関して、利用できる時間的な吸収箇所に鑑みて、順次に取り付けられたセグメントを再生するための、セグメント再生の順序の最適化が及ぼす影響を示すグラフである。 マルチセグメント触媒システムの場合に達成可能な触媒削減に関して、ＮＯｘの相対量に鑑みて、順次に取り付けられたセグメントを再生するための、セグメント再生の順序の最適化が及ぼす影響を示すグラフである。

Claims (50)

1. 触媒装置であって、
   吸収材料を有する複数の区分とＮＯｘの適切な化学処理のための触媒とを備え、
   各区分は１つずつ、吸収されたＮＯｘを還元するための再生段階にあることを特徴とする触媒装置。
2. 請求項１に記載の装置であって、前記複数の区分は、前記再生段階にある区分を除いて直列に接続されることを特徴とする装置。
3. 請求項１に記載の装置であって、前記複数の区分は、前記再生段階にある区分を除いて並列に相互接続されることを特徴とする装置。
4. 請求項２に記載の装置であって、前記複数の区分は、エンジンの排気に接続するためのものであることを特徴とする装置。
5. 請求項４に記載の装置であって、前記再生段階にある区分は、吸収されたＮＯｘを還元できる程度に充分に前記区分を加熱する流れに接続されることを特徴とする装置。
6. 請求項５に記載の装置であって、前記複数の区分の各区分は、前記排気から切り離され、且つ前記区分を加熱する前記流れに接続され、
   前記再生段階にある区分は、前記排気に再接続されることを特徴とする装置。
7. 請求項３に記載の装置であって、前記再生段階にある区分は、前記区分内に蓄積したＳＯｘを還元できる程度に充分に前記区分を加熱する流れに接続されることを特徴とする装置。
8. 請求項７に記載の装置であって、フィルタをさらに備えることを特徴とする装置。
9. 請求項８に記載の装置であって、前記フィルタは、前記複数の区分の少なくとも１つに接続されることを特徴とする装置。
10. 請求項９に記載の装置であって、前記フィルタは、ある時点で前記フィルタを再生できる程度に充分な流れに接続されることを特徴とする装置。
11. 請求項１０に記載の装置であって、前記フィルタの再生とは前記フィルタ内の粒子状物質を酸化することであることを特徴とする装置。
12. 触媒装置であって、
    ｎ個の触媒室と、
    吸込口と吐出口とを有し、ｎ−１個の室に接続される第１のマニホルドと、
    吸込口と吐出口とを有し、１つの室に接続される第２のマニホルドとを備え、
    前記１つの室は、前記ｎ個の室のうちの別の室と交換可能であり、
    ｎはゼロより大きい正の整数であることを特徴とする装置。
13. 請求項１２に記載の装置であって、
    前記第１のマニホルドの前記吸込口は第１の流体を受けるためのものであり、
    前記第２のマニホルドの前記吸込口は第２の流体を受けるためのものであることを特徴とする装置。
14. 請求項１３に記載の装置であって、
    前記ｎ個の触媒室は回転可能な群内に位置しており、
    前記１つの室は前記回転可能な群を移動させることによって前記ｎ個の室のうちの別の室と交換可能であることを特徴とする装置。
15. 請求項１４に記載の装置であって、前記ｎ−１個の室は前記第１のマニホルドによって直列に接続されることを特徴とする装置。
16. 請求項１４に記載の装置であって、前記ｎ−１個の室は前記第１のマニホルドによって並列に接続されることを特徴とする装置。
17. 請求項１５に記載の装置であって、前記第１の流体はエンジンの排出ガスであり、
    前記第２の流体は再生流体であることを特徴とする装置。
18. 請求項１６に記載の装置であって、
    前記流体はエンジンの排出ガスであり、
    前記第２の流体は再生流体であることを特徴とする装置。
19. 請求項１７に記載の装置であって、
    前記ｎ−１個の室はＮＯｘを吸収するためのものであり、
    前記再生流体は吸収されたＮＯｘの量を削減するためのものであることを特徴とする装置。
20. 触媒システムであって、
    触媒材料を有する少なくとも２つの室を備え、
    前記少なくとも２つの室は１つずつ再生流体に個別に接続可能であることを特徴とするシステム。
21. 請求項２０に記載のシステムであって、前記再生流体は室内に吸収されたＮＯｘの量を削減するためのものであることを特徴とするシステム。
22. 請求項２０に記載のシステムであって、前記再生流体は室内に吸収されたＳＯｘの量を削減するためのものであることを特徴とするシステム。
23. 請求項２０に記載のシステムであって、前記少なくとも２つの室のうちの少なくとも１つの室に接続されたフィルタをさらに備えることを特徴とするシステム。
24. 請求項２３に記載のシステムであって、前記再生流体は前記フィルタ内の粒子状物質の量を削減するためのものであることを特徴とするシステム。
25. 請求項２１に記載のシステムであって、前記少なくとも２つの室の内の１つを除いて、該室がエンジンの排気に接続されることを特徴とするシステム。
26. 触媒コンバータであって、
    複数の室を有するハウジングを備え、
    前記複数の室のうちの少なくとも２つの室は流体を処理するためのものであり、
    前記複数の室のうちの少なくとも１つの室は一時的な再生のためのものであることを特徴とするコンバータ。
27. 請求項２６に記載のコンバータであって、前記一時的な再生のための少なくとも１つの室は、一時的な再生のための少なくとも１つの別の室と、時折交換されることを特徴とするコンバータ。
28. 請求項２７に記載のコンバータであって、前記流体はエンジンの排出ガスであることを特徴とするコンバータ。
29. 請求項２８に記載のコンバータであって、
    前記処理は前記排出ガスからＮＯｘおよび／またはＳＯｘの少なくとも一部を除去することであり、
    前記再生とは前記少なくとも１つの室内でＮＯｘおよび／またはＳＯｘの少なくとも一部を除去することであることを特徴とするコンバータ。
30. 請求項２９に記載のコンバータであって、前記少なくとも２つの室は直列に接続されることを特徴とするコンバータ。
31. 請求項２９に記載のコンバータであって、前記流体を処理するための前記少なくとも１つの室に接続された粒子状物質フィルタをさらに備えることを特徴とするコンバータ。
32. 請求項３１に記載のコンバータであって、前記フィルタは、前記フィルタ内の粒子状物質の量を削減するために、時折再生されることを特徴とするコンバータ。
33. 請求項３２に記載のコンバータであって、前記少なくとも２つの室は並列に接続されることを特徴とするコンバータ。
34. 再生式触媒システムを達成するための方法であって、
    マルチユニット触媒システムを提供する工程と、
    少なくとも１つのユニットが排気システムに接続されないように前記触媒システムを前記排気システムに接続する工程と、
    前記少なくとも１つのユニットを再生するために、前記少なくとも１つのユニットをガス発生源に接続する工程と、
    前記少なくとも１つのユニットの一部、またはそれ以上の部分が再生された後に、別の少なくとも１つのユニットの一部、またはそれ以上の部分を再生するために、前記少なくとも１つのユニットを前記マルチユニット触媒システムの前記別の少なくとも１つのユニットと交換する工程と、を含むことを特徴とする方法。
35. 請求項３４に記載の方法であって、前記ユニット間に位置する複数のバルブをさらに備え、
    別の少なくとも１つのユニットの一部、またはそれ以上の部分を再生するために、前記バルブを動作させて、前記少なくとも１つのユニットを前記マルチユニットシステムの前記別のユニットと交換する工程を含むことを特徴とする方法。
36. 請求項３５に記載の方法であって、
    アクチュエータを前記バルブに取り付ける工程と、
    前記アクチュエータをプロセッサに接続する工程と、
    前記バルブを動作させて請求項３４および３５の方法を達成するように前記プロセッサをプログラムする工程と、をさらに含むことを特徴とする方法。
37. 請求項３６に記載の方法であって、前記ユニット内にセンサと、
    前記プロセッサ内に少なくとも１つの数理モデルと、をさらに備え、
    前記プロセッサは、前記センサからの入力および前記少なくとも１つの数理モデルに基づいて前記バルブを動作させるようにプログラムされることを特徴とする方法。
38. 請求項３７に記載の方法であって、前記少なくとも１つの数理モデルは再生工程の数理モデルであることを特徴とする方法。
39. 請求項３６に記載の方法であって、
    フィルタを前記マルチユニット触媒システムに接続する工程と、
    前記フィルタを必要に応じて再生する工程と、をさらに含むことを特徴とする方法。
40. 触媒を再生する手段であって、
    エンジンの排気から汚染物質を除去する手段と、
    再生手段と、を備え、
    前記汚染物質を除去する手段は複数のセグメントに分割され、
    前記複数のセグメントのうちの少なくとも１つのセグメントは前記再生手段に接続され、
    前記少なくとも１つのセグメントは、前記複数のセグメントのうちの別の少なくとも１つのセグメントと時折交換されることを特徴とする手段。
41. 請求項４０に記載の手段であって、
    前記少なくとも１つのセグメントが少なくとも部分的に再生されたときは、前記少なくとも１つのセグメントが複数のセグメントのうちの他の少なくとも１つのセグメントと交換されることを特徴とする手段。
42. 請求項４１に記載の手段であって、エンジンの排気から粒子状物質をろ過する手段をさらに備えることを特徴とする手段。
43. 請求項４１に記載の手段であって、
    セグメントを交換する手段と、
    前記複数のセグメント内に位置するセンサと、
    前記センサおよび前記セグメントを交換する手段に接続されたプロセッサと、をさらに備えることを特徴とする手段。
44. 請求項４３に記載の手段であって、
    前記プロセッサは前記センサからの入力および少なくとも１つの数理モデルに基づいて前記セグメントを交換する手段を動作させることを特徴とする手段。
45. 請求項４４に記載の手段であって、前記少なくとも１つの数理モデルは再生工程の数理モデルであることを特徴とする手段。
46. 再生システムであって、
    少なくとも２つの触媒セグメントを有するユニットと、
    前記ユニットから再生のためのセグメントを選択する機構と、
    前記セグメント内のセンサと、
    前記センサと前記セグメントを選択する機構とに接続されたコントローラと、を備えることを特徴とする再生システム。
47. 請求項４６に記載のシステムであって、前記コントローラは前記セグメントを選択し、前記センサからの入力および少なくとも１つの数理モデルに基づいて前記セグメントを再生する機構を動作させることができることを特徴とするシステム。
48. 請求項４７に記載のシステムであって、前記少なくとも１つの数理モデルは、再生工程の数理モデルであることを特徴とするシステム。
49. 請求項４８に記載のシステムであって、少なくとも２つの触媒セグメントを有する前記ユニットに接続されたフィルタをさらに備えることを特徴とするシステム。
50. 請求項４９に記載のシステムであって、
    前記フィルタ内のセンサと、
    前記フィルタを再生する機構とをさらに備え、
    前記フィルタは粒子状物質フィルタであり、
    前記フィルタ内の前記センサと前記フィルタを再生する前記機構とは、前記コントローラに接続され、
    前記コントローラは、前記フィルタ内の前記センサからの入力およびフィルタ再生工程の数理モデルに基づいて前記フィルタを再生する機構を動作させることができることを特徴とするシステム。

Images