JP2010249142A - 燃焼排気ガスを処理する方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ディゼルエンジンの排気ガス用のエミッションコントロール。
【解決手段】ディゼルエンジン排気からのエミッションコントロール用のシステムおよび方法であって、ＮＯをＮＯｘに変換する触媒１４と、煤を収集し、かつ、ＮＯ_２と燃焼するまでそれを維持するフィルター１６と、そしてＮＯｘ吸蔵剤２８とを含んでなるものであり、ここで、前記吸蔵剤の上流で、ＮＯｘ吸蔵剤を還元剤または他の反応物質とを注入して（インジェクター１８）、ＮＯｘ吸蔵剤を再生する手段を用いてなり、そして、少なくとも再生の間に、吸蔵剤から離脱した排気ガスをスリーウェイ触媒３０に通過させる、ものである。
【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

本発明は、エミショッンコントロール、特にディゼルエンジンの排気ガス用のエミッションコントロールに関する。

ＥＰ−Ａ−０３４１８３２号公報、対応ＵＳ４９０２４８７号公報は、ＮＯ含有ディゼル排気ガスから煤を除去する方法および処理システムを開示しており、この方法および処理は、酸化触媒上にフィルターされなかったガスを通過させてＮＯをＮＯ_２に転換させてなり、煤をフィルター上に収集し、ＮＯ_２を含有する最終ガスを用いて収集した煤を燃焼し、その様な燃焼を可能とするために、ＮＯ_２に転換されるＮＯの量が十分となるように、４００℃未満の温度で続行されるものである。

ＥＰ−Ａ−０７５８７１３号公報は、燃焼出口ガスからＮＯｘを下記の手段に従って除去する煤燃焼工程による方法が開示されており、その手段は、固体吸蔵剤および断続的なエンジン燃料注入口調整器によってこの吸蔵剤を再生することによりまたは、酸化触媒の上流で排気ガス中に還元剤を注入する、というものである。

本発明によれば、ＣＯと、ＨＣと、ＮＯと、Ｏ_２と、煤と、および非反応ガスとを含有する燃焼排気ガスを処理する方法が提供されるものであり、その方法は、 ｉ．ＮＯをＮＯ_２に酸化することを触媒し、
ｉｉ．ｉの生産物からフィルター上に煤を収集し、
iii．ＮＯ_２との反応により、そしてあるいはｉでの反応で残余したＯ_２との反応により、収集した煤を燃焼させ、
iv．再生可能なＮＯｘ吸蔵剤の作用により、iiiの生産物からＮＯｘを除去し、
Ｖ．前記吸蔵剤を
（ａ）前記吸蔵剤の上流で、しかし前記酸化触媒の下流で、還元剤を注入して正味の酸化剤の濃度を減少することにより、および／または
（ｂ）前記吸蔵剤の上流でＮＯｘの特別な反応物質を注入してなることにより、断続的に再生し、そして、
Vi．少なくとも前記再生の間に、前記吸蔵剤に残留する前記ガスを、ＨＣとＣＯをＯ_２とによりＨ_２ＯとＣＯ_２とにする反応を効果的に促進させ、かつ、ＮＯｘをＮ_２に効果的に処理する触媒システムに曝すことを含んでなる、各工程を含んでなるものである。

本発明は、特に、組合せおよび順序で、下記の方法工程に対応する、触媒と吸蔵剤とを含んでなる、排気ガス処理システムを提供するものであり、この方法工程は、
少なくともＮＯをＮＯ_２に酸化することを効果的に促進させる触媒と、
煤を効果的に収集し、かつ、それを前記排気ガス中のＮＯ_２と燃焼反応させるために保持するフィルターと、
固体吸蔵剤で充填されてなるＮＯｘ吸蔵剤と、
前記吸蔵剤の再生を断続的に導入するための手段と、
ここで、前記手段が、前記吸蔵剤の上流で、しかし前記酸化触媒の下流で、還元剤を効果的に導入してなるものであり、および／または前記吸蔵剤の上流でＮＯｘの特別な反応物質を導入してなるものであり、そして、
前記吸蔵剤と一緒におよび／またはその下流で連携されてなるものであり、
ＨＣとＣＯをＯ_２と反応させてＨ_２ＯとＣＯ_２とする反応を促進し、かつ、ＮＯｘをＮ_２に処理することを促進させる効果的な触媒システムとを含んでなるものである。

さらに、このシステムは、ルーチン特性、例えば、次の下流での化学的工程で、要求されるレベルに排気ガスの温度を調製する手段を、包含してなるものである。

このシステムは、エンジンデザインおよびアンダーフロアーまたは他の空間の検討により、単一ハウジング（「管」）内で、あるいは分離ハウジング内で構造されてもよい。

触媒および吸蔵剤は、好適にはセラミックまたは金属のハニカムに支持されてなるものであり、ここで、このセラミックは一種以上の、アルミナ、シリカ、チタニア、コージエライト、セリア、ジルコニア、シリコンカーバイド、またはその他のもの、一般的には酸化された物質を含んでなる。ハニカムは、後に詳細に述べる通りに、ウオッシュコートと、その上に一以上の層として、触媒活性および／または吸蔵性材料とを担持してなる。ハニカムは、典型的には少なくとも５０、例えば、５０−４００セル／平方インチ、あるいはそれ以上、例えば８００まで、金属の構造的な構成によれば１２００までのセルを有する。

酸化触媒にあっては、活性物質は、一般的には白金属金属（「ＰＧＭ」）、特に、白金および／またはパラジウム、必要に応じて、他のＰＧＭ、例えば、ロジウム、そして他の触媒成分または促進成分を含んでなる。酸化触媒の正確な組成および構造は、本発明の操作性に重要ではないし、ゆえに、要求される条件に従って改変さてもよいものである。定温度の着火性（引火性）調製物が好ましい。慣用的な製造技術が用いられてもよい。触媒は、勿論、必要な転換を達成するように、サイズ化されたり、構成化されるべきであり、そして、そのデザインはそのハニカムの中に煤をトラップすることを最小限にしなけれならない。

フィルターは、過剰なバックプレッシャーを引き起こすことなく、煤をトラックすることが可能ないずれのものであってもよい。一般的には、セラミックの、焼結金属の、または織あるいは不織の、ワイヤーフィルターが使用可能であり、そして、ウォールフローハニカム構造は特に安定性を有するものである。フィルターの構造物質は、好ましくは多孔性のセラミック酸化物、シリコンカーバイド、または焼結性金属である。例えば、アルミナなような被覆、かつ、例えば、一種以上のＰＧＭまたはＬａ／Ｃｓ／Ｖ_２Ｏ_５が存在してもよい。一般的に、煤は炭素および／またはヘビー炭化水素物であり、そしてこれらは酸化炭素およびＨ_２Ｏに転換される。この原理のある種の態様は、ジョンソッンマッセイ社の連続再生トラップ技術において、市販的に使用可能とされており、そして、この内容はＥＰ−Ａ−０３４１８３２号公報およびＵＳ４９０２４８７号公報に記載されており、これらの公報は参考文献として本明細書中に包含するものである。

ＮＯｘ吸蔵剤は（または「ＮＯｘトラップ」とも言うこととする）、下記に詳細に説明するが、一ユニットまたは連続的な分離ユニットとして提供されてもよい。それは、慣用的なハニカム基材上に活性層として形成されたものであってもよいしまたは、単一ハニカムまたはあるいは多層ハニカム上に連続的な積層を形成されてもよい。

吸蔵剤は
（ａ）アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、および遷移金属の化合物であって、これらの化合物が、吸蔵条件下で、十分な安定度の硝酸および／または亜硝酸を形成することが可能なものであり、かつ、再生条件下で、窒素酸化物および／または窒素を放出することが可能なものであり、および／または
（ｂ）ゼオライト、炭素、および高い表面積を有する酸化物のような、吸蔵性材料と、から洗濯されてもよい。

化合物（ａ）は、複合酸化物、例えば、Ｂａ−Ｃｕ−ＯまたはＭｎＯ_２−ＢａＣｕＯ_２等のアルカリ金属と銅との複合酸化物、あるいは添加されたＣｅ酸化物、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−ＯおよびＹ−Ｓｒ−Ｃｏ−Ｏとして、存在してもよい。（酸化物が簡単に言及されているが、しかし、実践的には、水酸化物、カーボネート、そして硝酸の存在では、温度とガス組成に依存するものである）。化合物が用いられる場合であっても、例えば貴金属等の一以上の触媒剤としてもまた存在してもよいが、これらは、窒素酸化物の交換としての反応、および還元剤および／またはＮＯｘの特別な反応物質の作用としての反応を、促進させるものである。

工程ｖｉでの触媒システムは有効温度で活性化されるものであり、かつ、再生期間中にリーンガスに曝すことによって不利な影響を与えてはならないものである。それは、吸蔵剤と連携されてなることも可能であり、代替的におよび追加的に、分離床にあってもよい。それは、典型的には、上記に記載したように、ハニカム構造上に高い表面積を有するウォッシュコートに、一種以上のＰＧＭ、特に、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄおよびこれらの組合せを含んでなるものであってよい。好適な触媒は、「３ウェイ」または「ＳＣＲ」型である。多くの他のものが文献に記載されており、そして当業者が使用可能である。

触媒システムが前記吸蔵剤と連携するものである場合、それは、吸蔵剤が「触媒化された」ものであり、触媒性材料は、例えば、ＮＯｘ吸蔵剤と、共−沈殿または共−浸漬または共−堆積させたもの、または吸蔵剤の層あるいは吸蔵剤粒子の間の上にまたは中に、１以上の交互に挟んだ層としての存在あるいは微細粒子（例えば、１０−５００μｍ）としての存在、が挙げられる。

ＮＯｘ吸蔵剤の再生：
１．還元剤として、炭化水素、例えば、特に簡便であるガソリンまたはディゼル燃料、例えばライトサイクルオイル、ケロセン、またはＣ３−Ｃ８のパラフィン等の他のもの、を導入してもよい。
２．還元剤として、水素（好適には、乗り物内で、その場で（in situ）発生するもの）または、容易に脱水素可能な還元剤、例えば、低級アルコール、特にメタノールあるいはエタノールを導入してもよい。還元剤が特別なものとして導入される場合、それは、酸化触媒の下流で、酸化触媒の上流に同一または異なる還元剤の導入であり、あるいはエンジンマネンジメント、例えばガス温度を増加させる反応を付与するものであり、それは場外されないが、しかし、連続的にＮＯｘの吸蔵に十分なリーンガスを与えるようにコントロールされる。断続的に還元剤が、酸化触媒の下流に導入され、その後、ＮＯｘ脱着濃度に対する酸化剤成分を減少させる。
３．好ましい技術は、ＮＯｘの特別な反応物質、特に、窒素水素化物、例えばアンモニアまたはヒドラジン、を注入することを含んでなる。この方法は、そのままあるいは例えば水溶液として、または前駆体化合物、例えば尿素あるいは尿素水溶液として注入されることができ、排気処理条件中に還元剤として生産することができる。本明細書にあっては、その化合物は、注入の後の工程で「アンモニア」と呼ばれる。そのような還元剤または化合物の注入、或いはキャリアーガスの使用は一般に行われている。

ＮＯｘの特別な反応物質を使用する再生にあっては、還元剤を使用する場合よりも、酸化剤濃度は、あったとしても一層少ないように減少させるべきである。実際、還元剤はリーン条件下、例えば、
（ａ）エンジンから発生するものとしての、または先行工程の排気ガス処理により生じるものとしての、リーン排気ガス、
（ｂ）等価以前に、還元剤が添加されたか、または添加されてなるガス、
（ｃ）例えば、還元剤が空気の添加を伴って注入されてなる時、リーンとされたガス。ＮＯｘの特別な反応物質を使用する再生はまた効果的である。
（ｄ）リッチまたは等価のガス、および還元剤が導入されて、組成物において、例えばガス温度を増加させるか、または正味のリーンガスを放出する反応を付与する中でのガス、で使用される。

反応物質の注入カ所は、最も簡単には、フィルターの下流であってよく、このときに、温度は典型的には、１５０−３００℃の範囲である。しかしながら、注入は非常に速く行うことができ、フィルターの上流で、しかし酸化触媒の下流である場合、温度は典型的には、フィルター入り口で、煤の燃焼に要求されうる、２５０℃−３５０℃の範囲である。さらに、反応物質は酸化触媒の上流に注入されてよい。そのような非常に速い注入では、供給反応物質は「スパイク」濃度で、ＮＯｘと反応し、吸蔵剤の再生を短期間に展開させることができるからであり、それは排気ガスの流れ中での実質的に過剰なＮＯｘであり、その結果、ＮＯｘの反応により多大なロスを被る必要がない。極端な場合、全てのＮＯｘ流を反応させて、Ｎ_２またはＮ_２Ｏを得られるかもしれないし、このことは、フィルター上での煤の燃焼を止めてしまうかもしれない。しかしながら、アンモニア注入スパイクの短期化のためには、煤の蓄積は少なくするであろうし、障害が生じる前に燃焼が再度生じるはずである。温度は、酸化触媒の上で、アンモニアをＮＯｘに酸化することが実質的に起こりうるのに十分なほどの高さとすべきではない。不必要なアンモニアの副反応を制限するために、それは前駆化合物として導入されてよいし、それによってアンモニアの利用性を遅延化してもよい。そのような制限は、酸化触媒および／またはフィルターの好適な調製によって付与されてもよい。特に、フィルターは非触媒型であってもよいし、計画的に導入された触媒材料、例えばＰＧＭが存在しないものであってもよい。フィルターの偶然的な触媒活性のいずれかのものは、例えば、その構造材料、または例えば炭素のような積層蓄積物により、上記副反応を連続的に促進しないものとして存在する。

反応物質の供給割合は反応されるＮＯｘの量に対して可能な限り化学量論的に近似したものとされるべきである。特に、注入がフィルターの上流でなされる場合には、割合は最終出口のＮＯｘとアンモニアの測定値に対応してコントロールされるべきである。反応物質が使用される工程では、非特別の還元剤の導入により、豊富なガスであってもよい。

酸化触媒とフィルターとの間で、または（好ましくは）フィルターと吸蔵剤との間で、還元剤の注入による正味の酸化剤レベルの減少は、煤燃焼の妨害を最小にし、好適には、空気／燃料重量比が１０〜等価の範囲に対応したガス組成物を生じさせる。

通常、再生段階は、操作条件に基づいて、少ない時間で、例えば、０．１％、５％の、エンジン走行時間で、行うことが可能である。

本発明は、そのようなエンジン操作システムおよび方法とを組み合わせたエンジンをも提供することができる。この組合せは、煤フィルターの上流での一以上の点で、確立している手段、例えば、電気ヒーター、ＥＧＲ、またはＮＯｘ放出サイクルを包含するものであってもよい。

方法、エンジン、特にＮＯｘ吸蔵剤を再生する手段、のコントロールは下記の具体例を包含するものである。
１．吸蔵剤および／または最終出口ガスからＮＯｘまたはアンモニアの漏れの最終検出に対する応答、
２．計画的なまたは負荷に鋭敏なエンジン管理変動のデータ入力に基づく予想に対する応答、
３．例えば、不完全なウォームアップまたは天候不順のような非固定条件に対する、ガス組成物の変動に対する許可。
従って、組合せは、少なくとも、燃料組成物、エンジン入り口での空気／燃料比、排気ガス組成物および重要な段階での温度、特にフィルター上の圧力低下、のいずれか一つのセンサーを包含してもよい。それはまた、センサーからのデータを効果的に評価し、エンジンオペレーター、コンピュター手段、に知らせる表示手段と、そして、例えば、スター時、可変負荷、および変動機会を考慮して、所望の操作条件にエンジンを効果的に調整するコントロール抑制連結具と、を包含してもよい。

好ましくは、エンジンは、ディゼルエンジン、けれども他のエンジンであり、それは、直噴ガソリンエンジン、を包含し、また本発明において効果的なものである。エンジンは、乗り物の動力源であってよく、または固定動力源または予備動力源であってよい。それは、「ヘビーデュティー」乗り物、即ち、少なくとも３５００ｋｇ用であってもよく、または「ライトデュティー」乗り物、例えば、特に、乗用車またはライトバン、「都市循環」として運転されるようなもの、を包含するものである。

好ましくは、エンジンは低硫黄燃料、即ち、成分Ｓの重量により硫黄が５０ｐｐｍ未満である燃料、を供給される。高濃度の硫黄燃料で運転する場合、ＳＯｘ吸蔵剤をＮＯｘ吸蔵剤の上流でいくつかの工程で用いてもよい。

本発明は、好ましい実施態様の一つの説明と、本明細書に添付した図面の言及とにより、完全に理解されるであろう。図面は概要的に単一の図式で、触媒と吸蔵剤とのシステムが好適に本発明を実行していることを示している。

システムは、単一の「管」１０で構成されてなり、この管は１２でディゼルエンジン（図面に示していない）からの排気と結合してなり、このディゼルエンジンは５０ｐｐｍ未満硫黄含有のディゼル燃料が供給されている。管１０の入り口端では、触媒１４が存在し、この触媒は４００セル／ｉｎ^２のセラミックハニカムモノリス上に支持された低着火温度の酸化触媒である。触媒１４はエンジンおよび乗り物に対するＣＯとＨＣとの関連で排気規制に適合させて設計することが可能であり、そして、少なくとも７０％のＮＯがＮＯ_２へ転換されるものである。

触媒１４を離れたガスは、フィルターはセラミックウォールフロー型の煤フィルター１６の中を通過し、５０ｎｍ超過の粒子を収集する。ガス中のＮＯ_２と硫黄酸化物は、蓄積または封鎖されることなく、約２５０℃の温度で煤を酸化する。

フィルター１６を離れたガスは、噴霧スプレーインジェクター１８上を通過し、インジェクター１８は、ライン２２に結合したタンク２０から供給される、再生流体、例えば液体還元剤、またはＮＯｘの特別の反応物質、例えば、気体状のアンモニアまたはアンモニア前駆体を、受け取ることができる。インジェクター１８はエンジン管理システム２６のコントロール下で、ポンプ２４により供給される。ポンプ２４はパルスモードで作動し、離脱させるＮＯｘに対して化学量論的に等価な割合でＮＯｘの特別の反応物質を供給する。

１８からのガス、あるいは持ち込まれた再生液体は、その後にＮＯｘ吸蔵剤２８に入る。通常のリーン運転エンジンで、かつ１８で注入がない間は、吸蔵剤２８は実質的にＮＯｘ流量をすべて除去している。しかしながら、注入された再生剤を含有するガスがそこに到達した場合、ＮＯｘは放出され、かつ、吸蔵剤２８が触媒化されるか否かに大きく依存して、Ｎ_２に転換する。ガスは、再生剤、ＮＯｘ、およびＯ_２を未だに含有している場合、３−ウエイ触媒３０中を通過し、ここでは、これらの反応物資が実質的に化学的平衡状態とされて、非汚染物質のガスとされる。そのような反応が実質的に吸蔵剤２８上で行われる場合、２８から離脱されるガスは大気中に排出されない。ＮＯｘの特別の試薬が還元剤として使用された場合、触媒３０はＳＣＲ触媒であるべきである。吸蔵剤２８と触媒３０は単層ハニカム上に隣接してまたは一緒に混合されてもよい。

本発明の方法およびシステムは、ヨーロッパ ステージ第ＩＶエミショッン法律に適合させることが可能であり、そして、排気規制は標準設定された範囲内で満足させることが可能である。

例１
ディゼル燃料を用いるＮＯｘトラップの再生
ＮＯｘトラップは、ウォールの厚さが６／１０００インチ、計測値５．６６×６インチ、を有する４００ｃｐｓｉモノリスに、バリウム（１３．２％）、白金（１．７％）、ロジウム（０．１７％）とを含有させ、残部のアルミナ、セリア、およびジルコニアとを合計添加量３．５ｇ／ｉｎ^３で被覆したものであった。このＮＯｘトラップを、１．９リッター普通吸気直噴ディゼルエンジン（Ｓｗｅｄｉｓｈ ＭＫ−１ 燃料）から生じ、ＣＲＴ−処理されたガス流でＮＯｘ（２６０ｐｐｍ）を含有するものに曝した。触媒の入り口温度が３１０℃、貯蔵ＮＯｘで飽和された時から初めて３０秒間、曝した。ＮＯｘトラップの前面で、１ｇ／ｓの割合、３秒間、排気ガス流の中にＭＫ−１ディゼル燃料を導入したとき、ＮＯｘトラップは再生され、そのようにして、ＮＯｘを再び貯蔵することができた。初期の運転条件は回復され、それによって同量のＮＯｘが貯蔵された。そしてこの方法は、トラップのＮＯｘ収容能力を悪化させることなく、何度も繰り返し行うことができた。

例２
燃料直噴＋ＥＧＲを用いるＮＯｘトラップの再生
例１に記載のＮＯｘトラップを、ＣＲＴ−処理されたガス流でＮＯｘ（２６０ｐｐｍ）を含有するものに曝した。触媒の入り口温度が２２０℃、貯蔵ＮＯｘで飽和された時から初めて３０秒間、曝した。エンジンは例１に記載されたものであり、ＥＧＲを用いてガス流中の酸素濃度を減少させた。ＮＯｘトラップの前面で、１ｇ／ｓの割合、１．５秒間、排気ガス流の中にＭＫ−１ディゼル燃料を導入したとき、ＮＯｘトラップは再生され、ＮＯｘを再び貯蔵することができた。初期の運転条件は回復され、それによって同量のＮＯｘが貯蔵された。そしてこの方法は、トラップのＮＯｘ収容能力を悪化させることなく、何度も繰り返し行うことができた。
同様の良好な走行が、他の温度１８０℃と３３０℃との間で、異なる時間の燃料注入により行われた。

例３
アンモニアを用いるＮＯｘトラップの再生
（ａ）例１に記載したＮＯｘトラップ、しかしまたパラジウム（１．７％）を包含したものに、ＮＯｘ（１００ｐｐｍ）、Ｏ_２（９．５５）、ＣＯ_２（８．２％）、そしてＨ_２Ｏ（９％）含有するガス流に曝した。触媒の入り口温度が２００℃〜３００℃であり、貯蔵ＮＯｘで飽和された時から初めて６０秒間、曝した。アンモニア（５００ｐｐｍ）を導入し、かつ、Ｏ_２を遮断して、６０秒間とした時、ＮＯｘトラップは再生され、そのようにして、ＮＯｘを再び貯蔵することができた。初期の運転条件は例１のように回復した。
上記例のいずれもが、ＮＯｘトラップの出口ガスが再生期間中、リッチであったし、そして、３−ウェイＰｔ／Ｒｈ触媒での温度で、その触媒に存在するＮＯｘ、ＨＣ、およびＣＯが分解された。

（ｂ）段落（ａ）に記載された運転を繰り返したがしかし、違った条件で行った。それは、Ｏ_２供給をカットしてガス流量の温度レベルを維持し、かつ、アンモニアを温度が安定するのに十分な期間注入した。これもまた、ＮＯｘトラップを再生した。そのとき、Ｏ_２供給を最初６０秒間、アンモニア注入（ＮＯｘ吸蔵）なしに再び行い、その後、６０秒間、アンモニアを使用（再生）した。この交互交換は３００秒間維持された。
連続３００秒走行は、温度上昇において行った。出口のＮＯｘ含有量ｐｐｍｖ／ｖは以下の通りであった。
１５０−１７０℃： ３０−４０
２００℃ ： ３０
２５０℃ ： ２５
３００℃ ： ２５から上昇し４５
３５０℃ ： ２５から上昇し１００
このことは、３００℃超過では、アンモニアのＮＯｘに対する考慮すべき副反応が存在するが、しかしながら、１５０℃−３００℃ではＮＯｘを吸蔵し、アンモニアによる再生が、たとえＯ_２が存在していても効果的であったことを、証明している。
上記例のいずれもが、ＮＯｘトラップの出口ガスが再生期間中、リッチであったし、そして、３−ウェイＰｔ／Ｒｈ触媒での温度で、その触媒に存在するＮＯｘ、ＨＣ、およびＣＯが分解された。

（ｃ）先に、フィルターの上流でアンモニアの注入を説明した通り、アンモニア前駆体尿素、構成１４（酸化触媒）と構成１６（非触媒化コージエライト煤フィルター）とからなるシステムの一部を構築し、１４と１６との間に３２％ｗ／ｗ尿素水溶液の貯蔵器からの噴霧スプレーインジェクター供給を装備した。システムはエンジン出口と１６出口にＮＯｘとＮＯのセンサーを包含していた。
１４の入り口は１０リッターボルボディゼルエンジンの排気が供給されていた。ＮＯｘ濃度は最初に尿素の注入なしで測定し、その後に時々、受けるべきガス中のＮＯｘとほとんど等価の尿素注入をおこない、その後尿素注入を止めた。運転は２２５℃−３５０℃の間で行った。２９０℃でのガス分析は、典型的には下記に従って、ｐｐｍｖ／ｖで測定した。

ＮＯｘ ＮＯ ＮＯ_２
エンジン外部 ５４０ ５０５ ３５
１６外部（尿素無し） ５２５ ２００ ３２５
１６外部（尿素） ４００ １６０ ２４０
１６外部（尿素停止） ５２０ ３５０ １７０
チェック １７０ ３５０

このことは、尿素の注入はガスのＮＯｘ成分を約２５％で単に除去することができ、フィルター１６の下流で使用可能な尿素前駆体アンモニアの約７５％を離脱する。システムでは、アンモニアがＮＯｘの再生をし、アンモニアとＮＯｘの比は１６の入り口で「スパイク」であり、即ち、非常に化学的量論以上であり、完全に十分なアンモニアがＮＯｘ吸蔵剤に到達していることを証明している。このように、アンモニアのスパイクは、特に尿素として添加される場合は、酸化触媒１４上の反応を逃れている。

図１は本発明による燃焼排気ガスを処理する方法を示す図である。

Claims (22)

1. ＣＯと、ＨＣと、ＮＯと、Ｏ_２と、煤と、および非反応ガスとを含有する燃焼排気ガスを処理する方法であって、
   ｉ．ＮＯをＮＯ_２に酸化することを触媒し、
   ｉｉ．ｉの生産物からフィルター上に煤を収集し、
   iii．ＮＯ_２との反応により、そしてあるいはｉでの反応後に残余したＯ_２との反応により、収集した煤を燃焼させ、
   iv．再生可能なＮＯｘ吸蔵剤の作用により、iiiの生産物からＮＯｘを除去し、
   Ｖ．前記吸蔵剤を
   （ａ）前記吸蔵剤の上流で、しかし前記酸化触媒の下流で、還元剤を注入して正味の酸化剤の濃度を減少することにより、および／または
   （ｂ）前記吸蔵剤の上流でＮＯｘの特別な反応物質を注入してなることにより、断続的に再生し、そして、
   Vi．少なくとも前記再生の間に、前記吸蔵剤に残留する前記ガスを、ＨＣとＣＯをＯ_２とによりＨ_２ＯとＣＯ_２とにする反応を効果的に促進させ、かつ、ＮＯｘをＮ_２に効果的に処理する触媒システムに曝すことを含んでなる、方法。
2. 前記ＮＯｘ吸蔵剤が、
   （ａ）アルカリ金属、アルカリ土類金属、希土類元素、および遷移金属の化合物と、
   ここで、前記化合物が、吸蔵条件下で、十分な安定度の硝酸および／または亜硝酸を形成することが可能なものであり、かつ、再生条件下で、窒素酸化物および／または窒素を放出することが可能なものであり、および／または
   （ｂ）ゼオライト、炭素、および高い表面積を有する酸化物のような、吸蔵性材料とを含んでなる、請求項１に記載の方法。
3. 前記吸蔵剤において、工程viの触媒システムが前記吸蔵剤と連携されてなるものである、請求項１または２に記載の方法。
4. 工程viでの前記触媒システムが、前記吸蔵剤の後に分離床を包含してなるものである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
5. 前記吸蔵剤と連携したまたはその後にある前記触媒がバナジア／チタニア／および／または一種以上の白金属金属を含んでなる、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法システム。
6. 還元剤または反応物質が工程iiiの後に導入されてなる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記還元剤が炭化水素、水素、または脱水素可能な有機化合物である、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
8. 注入された還元剤を含有する前記排気ガスの空気／燃料重量比が、１０〜等価である、請求項７に記載の方法。
9. 前記ＮＯｘの特別な反応物質が、アンモニアもしくはヒドラジンであり、かつ、それをそのままおよび／または分解可能性前駆体化合物として、その場で（in situ）注入されてなる、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
10. アンモニアが尿素または尿素水溶液として注入される、請求項９に記載の方法。
11. 前記還元剤が、
    （ａ）エンジンから発生するものとしての、または先行工程の排気ガス処理により生じるものとしての、リーン排気ガス、または
    （ｂ）等価以前に、還元剤が添加されたか、または添加されてなるガスに、または、
    （ｃ）例えば、前記ＮＯｘの特別な反応物質が空気の添加を伴って注入されてなる時、リーンとされたガス、または
    （ｄ）リッチまたは等価のガスかまたは、還元剤が導入されて組成物において、例えばガス温度を増加させるか、または正味のリーンガスを放出する反応を付与する中でのガス、の中に注入されてなる請求項９または１０に記載の方法。
12. 還元剤がフィルターの上流で注入されてなる、９〜１１のいずれか一項に記載の方法。
13. 前記フィルターが非触媒化されたものである、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の方法。
14. 前記還元剤が酸化触媒の上流で注入されてなる、請求項１２に記載の方法。
15. 前記排気ガスが５０ｐｐｍｗ／ｗ未満の硫黄を含有する燃料の燃焼生成物である、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
16. 請求項１〜１５のいずれか一項に記載の方法に対応した完全体を有する、排気ガス燃焼処理システム。
17. 少なくともＮＯをＮＯ_２に酸化することを効果的に促進させる触媒と、
    煤を効果的に収集し、かつ、それを前記排気ガス中のＮＯ_２と燃焼反応させるために保持するフィルターと、
    固体吸蔵剤で充填されてなるＮＯｘ吸蔵剤と、
    前記吸蔵剤の再生を断続的に導入するための手段と、
    ここで、前記手段が、前記吸蔵剤の上流で、しかし前記酸化触媒の下流で、還元剤を効果的に導入してなるものであり、および／または前記吸蔵剤の上流でＮＯｘの特別な反応物質を導入してなるものであり、そして、
    前記吸蔵剤と一緒におよび／またはその下流で連携されてなるものであり、ＨＣとＣＯをＯ_２とによりＨ_２ＯとＣＯ_２とする反応を効果的に促進し、かつ、ＮＯｘをＮ_２に処理することを効果的に促進させる触媒システムとを、組合せおよびその順序で含んでなる、請求項１６に記載のシステム。
18. 排気出口に接続されてなる、請求項１６または１７に記載のシステムを有する、ディゼルエンジン。
19. ターボチャージャー直噴型のものである、請求項１８に記載のエンジン。
20. 好ましい条件内で操作を効果的に維持する、センサーと、インジケーターと、コンピューターと、およびアクチュエーターとを包含する、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の、（好適なものとしての）方法、システム、エンジン。
21. 明細書の詳細な説明によって実質的に記載されたおよび例示された、方法、システム、またはエンジン。
22. ヨーロッパ ステージ第ＩＶエミショッン法律に従って操作される、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の方法、システム、またはエンジン。

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