JP2016519732A - 希薄燃焼エンジンのためのサイクロン式微粒子濾過 - Google Patents

Abstract

微粒子物質を含有する希薄燃焼エンジンの排気ガスストリームから可燃性及び不燃性微粒子物質を除去するための、微粒子濾過装置（１０）が提供される。本装置は、可燃性微粒子物質を捕捉し、凝集させるように設計された内壁（４０）上の粗化面を有する、サイクロン本体（２０）を備える。触媒は、選択的触媒還元触媒、アンモニア酸化触媒、加水分解触媒、酸化触媒、３元触媒、及びそれらの組み合わせから選択され、粗化面に被覆することができる。また、排気ガスストリームを処理するためのシステム及び方法も提供される。【選択図】図１

Description

本発明は、希薄燃焼エンジンの排気ガスストリームから可燃性及び不燃性の微粒子を除去するための、微粒子後処理デバイスの分野に関する。特定の実施形態は、サイクロン本体を利用する微粒子濾過装置、システム、及び方法を対象とする。

希薄燃焼エンジン、例えばディーゼルエンジン及び希薄燃焼ガソリンエンジンの動作は、燃料希薄条件の下で高い空燃比でのそのようなエンジンの動作のため、優れた燃料経済性をユーザに提供する。特に、ディーゼルエンジンはまた、それらの燃料経済性、耐久性、及び低速で高トルクを発生するそれらの能力に関して、ガソリンエンジンに勝るかなりの利点も提供する。

規制上の管理を受けるディーゼルエンジン排気の成分は、微粒子物質（ＰＭ）、窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）、未燃焼炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、及び近年では地球温暖化に関与するガスである。ＮＯ_ｘは、一酸化窒素（ＮＯ）及び二酸化窒素（ＮＯ_２）を含む、窒素酸化物の種々の化学種を説明するために使用される用語である。規制に応じて、これらの排気成分を無害な成分に変換するために、組成物が配置される触媒組成物及び基材がディーゼルエンジンの排気システムに提供される。

ディーゼル排気の微粒子物質の全排気物は、３つの主成分から成る。１つの成分は、固体状の乾燥した固体炭素質画分または煤画分である。この乾燥した炭素質物質は、一般にディーゼル排気と関連付けられる可視的な煤の排気に寄与する。微粒子物質の第２の成分は、可溶性有機画分（「ＳＯＦ」）である。ＳＯＦは、ディーゼル排気の温度に応じて、蒸気またはエアロゾル（液体凝縮物の微細液滴）のいずれかとしてディーゼル排気の中に存在することができる。これは、概して、Ｕ．Ｓ．Ｈｅａｖｙ Ｄｕｔｙ Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ Ｆｅｄｅｒａｌ Ｔｅｓｔ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ等の標準測定試験によって規定されるように、５２℃の標準微粒子捕集温度で、濃縮液体として希釈排気中に存在する。これらの液体は、次の２つの供給源から生じる。すなわち、（１）ピストンが上下する度にエンジンのシリンダ壁から取り除かれる潤滑油及び（２）不燃焼または部分燃焼のディーゼル燃料、である。

微粒子物質の第３の成分は、硫酸塩画分である。硫酸塩画分は、燃料または潤滑油のいずれかの中の硫黄含有化合物の酸化によって形成される。酸化した硫黄は、排気中の水分と素早く結合して、硫酸を形成する。硫酸は、エアロゾルとしての微粒子を伴う濃縮相として捕集するか、または他の微粒子成分上へ吸着され、それによって、全微粒子物質の質量に加わる。

微粒子質量排出基準がより厳しくなり、微粒子数排出規格が導入と共に、ディーゼル微粒子フィルタの濾過効率を増加させることが必要になると考えられる。しかしながら、濾過効率の向上は、より高い圧力降下をもたらす。代替的に、エンジン製造者は、エンジンからのＮＯ_ｘ排出を増加させ、微粒子排出を低下させ得、９０％未満の濾過効率を有するフィルタが規格を満たし得る。中国及びブラジル等の新興成長市場における微粒子濾過用途は、高い濾過効率を必要としない可能性がある。

自動車、トラック、及びバス用の移動式ディーゼル用途で使用される最も一般的な微粒子フィルタは、壁流セラミックフィルタであり、該フィルタは、チャネルの入口端部及び出口端部が交互に遮断されるチャネルを画定する、縦方向に延在する壁を有するハニカム基材を備える。ガスは、ハニカム壁を強制的に通過させられる。

サイクロン粒子の捕集は、加速を受けたときの微粒子及びガスの慣性質量の差異に基づく、粒子の除去を伴う。従来のサイクロンは、本質的に、重力加速度が遠心分離力と置き換えられる沈殿チャンバであり、加速度は、回転運動によって得られる２５００ｇもの高さになり得る。サイクロンが粒子を分離し、捕集する能力は、特定のサイクロン設計、ガス及びガス粒子の特性、ガスに含有される塵埃の量、ならびに粒子のサイズ分布に依存する。（ＳＡＥ２００５−０１−３６９５）、サイクロンによって有効に取り扱われる粒子は、一般的に、少なくとも５ミクロンの平均粒径を有する。サイクロンは、全般的に、それらのガス入口設計、塵埃放電設計、それらのガスの処理容量、捕集効率、及びそれらの配設に従って分類される。最も一般的に使用されるサイクロンは、中程度の効率で、高ガススループットの（従来の）サイクロンである。このタイプのサイクロンは、主に、捕集効率及び空間要件が主な考慮事項ではないときに、粗い粒子を捕集するために使用される。１０μｍの粒子に対する従来のサイクロンの捕集効率は、全般的に５０〜８０パーセントである。

一般的に、ディーゼル微粒子は、約０．５ミクロンの平均粒径を有する微粒子を有し、大部分のディーゼル微粒子は、１ミクロン未満のサイズである。さらに、ディーゼル微粒子は炭素質であり、炭素質粒子は、低比重を有する。故に、粒子の捕集及び除去のための代表的なサイクロン配設は、希薄燃焼エンジンの排気から十分な量の微粒子を除去することを必要とする微粒子除去には効果がない。

したがって、希薄燃焼エンジンの排気、特にディーゼルエンジンの排気の排気ガスストリームから小さい微粒子物質を除去することができる、粒子状濾過装置が必要である。現在使用されている壁流フィルタまたは他の部分的なフィルタと比較して、一貫して良好な濾過効率％を提供し、比較的低い圧力降下で動作することができ、また、その寿命にわたって詰まりの影響を受けないフィルタを提供することが望ましい。

本発明の第１の態様において、実施形態は、微粒子物質を含有する希薄燃焼エンジンの排気ガスストリームから可燃性及び不燃性微粒子物質を除去するための、微粒子濾過装置を対象とする。１つ以上の実施形態において、本装置は、サイクロン本体と、微粒子を含有する排気ガスをサイクロン本体と流れ連通させるための入口であって、該サイクロン本体は、外壁及び内壁を有し、該内壁は、可燃性微粒子物質を内壁上に捕捉し、凝集させるように設計された粗化面を有する、入口と、サイクロン本体と流れ連通し、そこから下流の出口と、サイクロン本体の底部の微粒子捕集器と、入口の内壁の粗化面に捕捉した、または微粒子捕集器に捕捉した微粒子物質を燃焼させるための微粒子物質焼却装置とを備える。

１つ以上の実施形態において、内壁の粗化面は、粗化面において局所的により高いガス圧力を提供することができ、触媒が選択される化学反応は、粗化面に近接した局所的により高いガス圧力のため、異なる速度で反応が進行するようになされる。

１つ以上の実施形態において、微粒子濾過装置はさらに、サイクロン本体の内壁の粗化面に触媒を備える。触媒は、選択的触媒還元触媒、アンモニア酸化触媒、加水分解触媒、酸化触媒、３元触媒、及びそれらの組み合わせから選択することができる。

１つ以上の実施形態によれば、外壁及び内壁は、セラミック、金属、複合材、またはそれらの組み合わせで構成される。

１つ以上の実施形態において、微粒子物質焼却装置は、微粒子物質を燃焼させるための十分な温度を生成する、加熱機構を備える。微粒子物質焼却装置は、微粒子物質の燃焼を促進するために、触媒材料で構成することができる。

本発明の第２の態様の実施形態は、希薄燃焼エンジンの排気ガスストリームを浄化するためのシステムを対象とし、該システムは、１つ以上の実施形態の微粒子濾過装置と、微粒子濾過装置の上流または下流の少なくとも１つの触媒物品とを備える。本システムはさらに、壁流フィルタを備えることができる。壁流フィルタは、少なくとも１つの触媒材料を含むことができる。

１つ以上の実施形態において、本システムはさらに、微粒子濾過装置と壁流フィルタとの間に配置される、少なくとも１つの触媒物品を備える。壁流フィルタは、質量に基づいて９０％を超える濾過効率を有する壁流フィルタとすることができる。

１つ以上の実施形態において、本システムのサイクロン本体の内壁は、その上に配置される触媒で構成される。

１つ以上の実施形態によれば、本システムのサイクロン本体の出口は、サイクロンの底部で微粒子捕集器と流れ連通している。１つ以上の実施形態において、装置を通して濾過された排気ガスの少なくとも一部分は、本システムを通して濾過された排気ガスを再方向付ける排気ガス再循環弁を通して方向付けられる。

本発明の第３の態様では、共通の入口及び出口マニホールドに接続される複数のサイクロン本体がある。１つ以上の実施形態において、触媒は、還元剤の存在下で窒素酸化物を還元するための、選択的触媒還元触媒で構成される。

本発明のさらなる態様の実施形態は、微粒子を含有する希薄燃焼エンジンの排気ガスストリームから可燃性及び不燃性微粒子物質を除去するための、微粒子濾過装置を対象とする。１つ以上の実施形態において、本装置は、サイクロン本体と、微粒子を含有する排気ガスをサイクロン本体と流れ連通させるための入口であって、サイクロン本体は、外壁及び内壁を有し、該内壁は、微粒子物質を内壁上に捕捉し、凝集させ、そして、濾過するように設計された粗化面及び多孔質面を有する、入口と、多孔質面を通して濾過したガスの一部分を抽出するための出口であって、サイクロン本体と流れ連通し、そこから下流の出口と、サイクロン本体に近接した微粒子捕集器と、サイクロン本体の内壁の粗化面及び多孔質面に捕捉した、または微粒子捕集器に捕捉した微粒子物質を燃焼させるための微粒子物質焼却装置とを備える。

１つ以上の実施形態において、サイクロン本体は、サイクロン本体の内壁の粗化面及び多孔質面に触媒を備える。触媒が選択された化学反応は、粗化面及び多孔質面に近接した局所的により高いガス圧力から、反応が利益を得るようになされる。１つ以上の実施形態によれば、触媒は、選択的触媒還元触媒、アンモニア酸化触媒、加水分解触媒、酸化触媒、３元触媒、及びそれらの組み合わせから選択される。

１つ以上の実施形態において、外壁及び内壁は、セラミック、金属、複合材、またはそれらの組み合わせで構成される。

１つ以上の実施形態によれば、微粒子物質焼却装置は、微粒子物質を燃焼させるための十分な温度を生成する、加熱機構を備える。微粒子物質焼却装置は、微粒子物質の燃焼を促進するために、触媒材料で構成することができる。

なおさらなる本発明の態様の実施形態は、希薄燃焼エンジンの排気ガス蒸気を浄化するためのシステムを対象とし、該システムは、サイクロン本体を備える微粒子濾過装置と、微粒子を含有する排気ガスをサイクロン本体と流れ連通させるための入口であって、該サイクロン本体は、外壁及び内壁を有し、該内壁は、微粒子物質を内壁上に捕捉し、凝集させ、そして、濾過するように設計された粗化面及び多孔質面を有する、入口と、多孔質面を通して濾過したガスの一部分を抽出するための出口であって、サイクロン本体と流れ連通し、そこから下流の出口と、サイクロン本体に近接した微粒子捕集器と、サイクロン本体の内壁の粗化面及び多孔質面に捕捉した、または微粒子捕集器に捕捉した微粒子物質を燃焼させるための微粒子物質焼却装置と、微粒子濾過装置の上流または下流の少なくとも１つの触媒物品とを備える。

１つ以上の実施形態において、本システムはさらに、壁流フィルタを含む。壁流フィルタは、少なくとも１つの触媒材料を含むことができる。

１つ以上の実施形態において、本システムはさらに、微粒子濾過装置と壁流フィルタとの間に配置される、少なくとも１つの触媒物品を備える。壁流フィルタは、質量に基づいて９０％を超える濾過効率を有する壁流フィルタとすることができる。

１つ以上の実施形態において、本システムのサイクロン本体の内壁は、その上に配置される触媒材料で構成される。１つ以上の実施形態において、出口の中の微粒子濾過装置の出口は、出口端部（outlet end、出口終端）を通してシステムから外へ、装置を通して濾過された排気ガスを方向付ける排気ガス導管と流れ連通している。

１つ以上の実施形態において、本システムの装置を通して濾過された排気ガスの少なくとも一部分は、本システムを通して濾過された排気ガスを再方向付ける排気ガス再循環弁を通して方向付けられる。

本発明の上述の特徴を詳細に理解することができるように、添付図面に例示されるそれらの実施形態を参照することによって、上で簡潔に要約した本発明のより具体的な説明が行われ得る。しかしながら、添付図面は、本発明の代表的な実施形態だけを例示するものであり、したがって、本発明の範囲を限定するものとみなすべきではなく、本発明は、他の同等に有効な実施形態を認め得ることに留意されたい。

本発明の実施形態による微粒子濾過装置の断面図である。 一実施形態による微粒子濾過装置の断面図である。 一実施形態による微粒子濾過装置の断面図である。 一実施形態による微粒子濾過装置の断面図である。 本発明の実施形態による、希薄燃焼エンジンの排気ガスストリームを浄化するためのシステムの概略図である。 一実施形態による、希薄燃焼エンジンの排気ガスストリームを浄化するためのシステムの概略図である。 一実施形態による、希薄燃焼エンジンの排気ガスストリームを浄化するためのシステムの概略図である。 一実施形態による、希薄燃焼エンジンの排気ガスストリームを浄化するためのシステムの概略図である。 一実施形態による微粒子濾過装置の断面図である。 一実施形態による微粒子濾過装置の断面図である。 一実施形態による微粒子濾過装置の断面図である。 一実施形態による、希薄燃焼エンジンの排気ガスストリームを浄化するためのシステムの概略図である。

本発明の複数の例示的な実施形態を説明する前に、説明される実施形態が、本発明の原理及び用途の単なる実例に過ぎないことを理解されたい。したがって、例示的な実施形態に対して数多くの変更が行われ得ること、及び開示しているような本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、他の構成が考案され得ることを理解されたい。

本開示で使用される用語に関して、以下の定義が提供される。

本明細書で使用されるとき、「微粒子物質」という用語は、希薄燃焼エンジンの排気ガス中に見られる固体粒子及び液滴の混合物を定義するために使用される。

本明細書で使用されるとき、「上流」及び「下流」という用語は、エンジンから排気管に向かうエンジンの排気ガスストリームの流れに従う相対的な方向を示し、上流の場所にはエンジンがあり、排気管ならびにフィルタ及び触媒等の任意の汚染軽減物品がエンジンから下流にある。

本明細書で使用されるとき、「ストリーム」という用語は、広義に、固体または液体の微粒子物質を含有し得る流動ガスの任意の組み合わせを指す。「ガス状ストリーム」または「排気ガスストリーム」という用語は、希薄燃焼エンジンの排気等の、ガス状成分のストリームを意味し、該ストリームは、液滴、固体微粒子、及び同類のもの等の同伴される非ガス状成分を含有し得る。希薄燃焼エンジンの排気ガスストリームはさらに、一般的に、燃焼生成物、不完全燃焼生成物、窒素酸化物、可燃性及び／または炭素質微粒子物質（煤）、ならびに未反応の酸素及び窒素を含む。

下でさらに説明するように、本発明の実施形態によれば、微粒子物質を含有する排気ガスは、円筒状または円錐状のチャンバ及び分離器外壁を備えるサイクロン本体に進入し、そして、中央開口を通って出て行く。排気ストリーム中の微粒子物質は、その慣性によって、分離器外壁に向かって移動する傾向がある。従来のサイクロン用途において、サイクロン本体は、本質的に、重力加速度が遠心分離力と置き換えられる、沈殿チャンバとして機能する。微粒子物質の回転運動によって十分な強さの遠心力が得られる。

サイクロン性分離器またはサイクロンを評価するときには、全般的に、２つの性能パラメータ、すなわち、捕集または分離効率、及びサイクロン全体にわたる全体的な圧力降下が考慮される。分離効率は、粒子がサイクロンに進入することに関して、サイクロンによって捕集される粒子の画分として定義される。分離効率は、粒径によって変動し、また、５μｍを超える粒子の場合は、９９％もの高さになり得るが、全般的に、より小さい粒径の場合は、より低くなる。その分離効率を高めるために、サイクロンの幾何学的パラメータを操作して、より良好な性能を達成しなければならない。しかしながら、サイクロンの効率を増加させることは、しばしば、サイクロン全体にわたって圧力降下を増加させることが犠牲になる。圧力降下と分離効率との関係は、一方がもう一方を犠牲にする、摩擦と遠心力との釣合いを表す。

汚れた排気ガスを回転させることは、より重い微粒子をサイクロン壁に対して押し付け、そして、捕集点まで壁を伝って下らせる。効果的であるためには、微粒子質量は、ガス媒体と異なるものでなければならず、これは、有効な濾過に対する密度及び粒径に対して制限を課す。無機微粒子について、全般的に受け入れられる最小の微粒子サイズは、約５μｍである。より小さい微粒子を分離することが可能であるが、極めて高い圧力損失を伴う。ディーゼル微粒子は、平均して直径が約０．５ミクロンであり、微粒子の９０％が１ミクロン未満である。凝集させた粒子密度は、一般的に、粒径に依存して、０．２〜１．５ｇ／ｃｍ3の範囲であり、一方、比較のために、排気ガスは、０．２〜１．４ｍｇ／ｃｍ3の範囲の密度を伴うと推定され得る。したがって、従来のサイクロンは、大量の粒子除去を提供することが期待されない。

既知のサイクロンの概念は、粒子を充填したガスストリームから粒子を分離するが、粒子の分離を追加的な機能性と組み合わせることで、追加的な粒子堆積、粒子凝集、粒子相互作用、ならびに触媒との化学反応を伴う場合及び伴わない場合に対処することを発見した。触媒との化学反応を伴う場合及び伴わない場合は、サイクロンの遠心力場におけるより高い局所的ガス圧力から利益を得ることができる。追加として、ガス流の一部分は、サイクロン本体壁を通して導くことができ、よって、多孔質であることが必要であり、したがって、粒子堆積効率をさらに増加させることができる。サイクロン本体壁出口のより低い圧力領域への接続は、壁を通る流れの駆動力となる。サイクロンを浄化するために、熱処理を介した、または触媒によって直接的または間接的に支持される、サイクロン内で粒子を酸化させるための方法が、サイクロンの必要な長期間動作のために必要とされる。いくつかのシステム配設は、主に、各サイクロンが本発明に従うマルチサイクロン配設、または壁流フィルタデバイスとの組み合わせのいずれかによって、比較的低い圧力降下での全体的な粒子濾過効率を高めるように設計される。

本発明の実施形態によれば、サイクロン内の微粒子除去機構が下で説明されるように拡張されると、希薄燃焼エンジンにおける微粒子除去が効果的かつ効率的になる。１つ以上の実施形態において、希薄燃焼エンジンのための微粒子除去装置は、衝突機構を使用して微粒子物質を捕集する、サイクロン本体の内壁上の粗化面を提供することを含む。サイクロンの中で回転するガスによって生じる遠心力は、エンジン排気中のガス及び微粒子の混合物をサイクロンの壁に対して押し付け、粗化面とガス及び微粒子の混合物との接触を促進する。煤は、粗化面に捕集し、凝集させて、サイクロンによって容易に分離される、より大きい粒子を生じさせる。１つ以上の実施形態では、微粒子を除去するために、熱または触媒焼却機構が使用される。

サイクロン本体の粗化壁は、微粒子除去のための追加的な機構を作成する。故に、従来のサイクロンの粒径限度を低減させることができ、よって、希薄燃焼エンジンの排気ガスストリームにおいて粒子フィルタとして作用するサイクロンを提供することができる。粗化面は、サイクロンによる除去に対してより効果的であるサイズ範囲に微粒子を凝集させるように作用する。粗化面はまた、触媒被覆を配置するための表面も提供する。

面粗さは、いくつかの方法によって定義することができる。Ｖａｕｃｋ及びＭｕｌｌｅｒは、２０００年にＤｅｕｔｓｃｈｅｒ Ｖｅｒｌａｇ ｆｕｒ Ｇｒｕｎｄｓｔｏｆｆｉｎｄｕｓｔｒｉｅ，Ｓｔｕｔｔｇａｒｔによって発行された、著書「Ｇｒｕｎｄｏｐｅｒａｔｉｕｏｎｅｎ ｃｈｅｍｉｓｃｈｅｒ Ｖｅｒｆａｈｒｅｎｓｔｅｃｈｎｉｋ」の第１１版において、ｋ＝ｎｄとして定義される係数ｋを使用して粗さを定義しており、式中、ｎは、表面の相対粗さであり、ｄは、表面の特性である。特性ｋは、長さの単位、一般的にミリメートルを有する。ガラス、プラスチック、及び新しい鋼等の材料について、滑らかであるとみなされるｋの値は、０．１ｍｍ未満である。粗いとみなされる材料、例えば腐食した鋼及びコンクリートは、０．３ｍｍを超えるｋ値を有する。本発明に対して想定される被覆は、０．５を超えるｋ値を有する。

回転する排気ガスの力によって生じる遠心力は、ガス及び微粒子を粗化壁に対して押し付け、微粒子と触媒との間のより良好な質量移動及び密着状態を促進する。触媒がサイクロン本体の壁の粗化面に含まれるときに、遠心力は、触媒に直接近接するガス圧力を上昇させる。

上で論じられるように、微粒子物質に加えて、ディーゼルエンジンの排気ガス中の除去すべき汚染物質としては、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、及び窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）が挙げられる。ＮＯ_ｘは、希薄ＮＯ_ｘトラップ（ＬＮＴ）、選択的触媒還元（ＳＣＲ）、またはそれらの組み合わせによって除去することができる。ＮＯ_ｘ軽減用触媒は、希薄ＮＯ_ｘトラップ（ＬＮＴ）またはＳＣＲ触媒とすることができる。ＬＮＴとしては、白金、パラジウム、ロジウム等の卑金属及び白金群金属、またはそれらの組み合わせが挙げられる。ＳＣＲ触媒は、排気ガスストリーム中の還元剤と共働して、還元反応によってＮＯ_ｘを還元する。

図１を参照すると、１つ以上の実施形態において、微粒子を含有する希薄燃焼エンジンの排気ガスストリームから可燃性及び不燃性微粒子物質を除去するための微粒子濾過装置１０は、本体１８を含むサイクロン本体２０と、円錐部分２２とを備える。本体１８は、略円筒形状であり、また、円錐形状である円錐部分２２と略接触する。サイクロン本体２０は、上位部分１２と、下位部分１４とを含む。入口５０が上位部分１２の中に提供され、該入口は、微粒子物質を含有するエンジンの排気ガスをサイクロン本体２０と流れ連通させるように、希薄燃焼エンジンの排気導管に接続することができる、導管である。入口は、金属または任意の他の適切な材料から作製することができる。サイクロン本体２０は、外壁３０と、内壁４０とを有し、それらは、単一シートの材料、一般的に金属またはセラミック材料によって提供され得る。内壁４０は、内壁４０上で微粒子物質を捕捉し、凝集させるように設計された、粗化面６０を有する。サイクロン本体の内壁４０の粗化面は、任意の適切な技法、例えばプラズマ溶射またはアーク溶射及び熱焼結によって提供することができる。粗化面を作成するための被覆の実施例は、（全て、Ｇａｌｌｉｇａｎ他に対する）米国特許出願公開第２００４／０００９１０６号、同第２００５／０１６３６７７号、同第２００１／００２７１６５号、及び同第２００２／０１２８１５１号において説明されている。１つ以上の実施形態によれば、被覆は、煤を蓄積し、サイクロン本体の壁との相互作用を促進するように設計される。１つ以上の実施形態において、触媒は、サイクロン本体の内壁の粗化面へ組み込むことができる。触媒は、上で説明されるような選択的触媒還元触媒から構成され、、耐火金属酸化物担体上の白金、パラジウム、またはロジウム等の白金群金属、またはそれらの組み合わせ等で構成されるアンモニア酸化触媒、加水分解触媒、酸化触媒、３元触媒、及びそれらの組み合わせで構成することができる。触媒は、ＮＯの酸化を促進するように設計することができるが、他の触媒が可能である。例えば、いくつかのディーゼル煤の酸化触媒は、煤と触媒との直接接触に依存する。１つ以上の実施形態による微粒子濾過装置は、触媒と煤との接触を高める。

微粒子濾過装置による微粒子の除去をさらに向上させるための追加的な技法としては、静電、熱泳動、及びサイクロン入口での液体注入による粒子の粗大化が挙げられる。後者は、サイクロンが尿素溶液に基づくＳＣＲ触媒と組み合わせられるときに使用することができる。

装置１０はさらに、上位部分１２から延在する出口７０を備え、出口７０は、サイクロン本体２０と流れ連通し、そこから下流にある。出口７０は、金属導管等の任意の適切な導管とすることができる。微粒子捕集器８０は、サイクロン本体２０の円錐部分２２の下位部分１４上に位置付けることができる。微粒子捕集器８０は、希薄燃焼エンジン環境における長期使用に対して設計される、金属またはセラミック等の任意の適切な材料とすることができる。サイクロン本体２０の内壁４０の粗化面６０上に捕捉される、または微粒子捕集器８０に捕捉される微粒子物質は、内壁４０上の、または微粒子捕集器８０の内側の触媒被覆を使用して焼却することができる。触媒被覆に加えて、捕集器８０に及び／または内壁４０上に捕集される微粒子物質は、装置１０の上流で発熱を発生させることによる定期的な再生によって燃焼させることができる。発熱は、白金群金属触媒を使用して、ある量の燃料に点火することによって発生させることができる。

図２を参照すると、図１で示される実施形態に類似しているが、下で説明されるように、内壁上に触媒材料を提供することを除く。１つ以上の実施形態において、サイクロン本体２０は、希薄燃焼エンジン排気ストリームから微粒子物質を捕捉する、及び／または触媒を担持することができる、粗化内壁４０を備える。１つ以上の実施形態において、サイクロン本体２０は、サイクロン本体２０の内壁４０の粗化面６０上に触媒２５を備える。触媒２５は、選択的触媒還元触媒、アンモニア酸化触媒、加水分解触媒、酸化触媒、３元触媒、及びそれらの組み合わせから選択することができる。触媒は、浸漬被覆、噴霧乾燥、及び／またはウォッシュコーティング等の様々な技法によって塗布することができる被覆の形態とすることができる。ウォッシュコートは、液体ビヒクル中の酸化物粒子の懸濁液であるスラリーを表面に塗布し、次いで、塗布したスラリーを乾燥／焼成して、所望の反応を促進するための所望の厚さ及び組成のウォッシュコートを形成することによって得られる。１つ以上の実施形態において、触媒は、特定の捕集器及び／または壁で捕集した煤を熱的に燃焼させるための微粒子焼却装置として機能する。

代替の実施形態では、触媒被覆に加えて、または触媒被覆の代わりに、追加的な微粒子焼却手段を使用することができる。図３を参照すると、図２で示される実施形態に類似しているが、追加的な熱を必要とする場合に、バーナーまたは電気加熱器が微粒子物質焼却装置９０に提供される。そのようなバーナーまたは加熱器は、捕集した微粒子物質を燃焼させるのに十分な熱を提供するための、捕集器及び／または本体に近接して配置される電気加熱器または他の適切な加熱源とすることができる。

図４を参照すると、図３に類似しているが、微粒子物質焼却装置９０内の触媒９２によって、焼却をさらに増大させることができる。微粒子物質焼却装置９０は、不燃性微粒子の定期的な掃除のために開口することができる。サイクロン本体２０の下位部分１４は、微粒子捕集器８０によって動作される多孔質膜とすることができる。微粒子捕集器８０は、サイクロンプロセスから微粒子を蓄積することができるので、微粒子捕集器８０は、不燃性微粒子の定期的な除去のために開口することができる。

１つ以上の実施形態において、サイクロンの粗化内壁上の触媒として使用するための適切な触媒材料は、任意の触媒活性成分の化合物及び／または複合物、例えば１つ以上の白金群金属の化合物または複合物を比較的不活性なバルク担体材料上へ分散させることによって用意することができる。本明細書で使用されるとき、「白金群金属化合物」にあるような「化合物」という用語は、焼成時または触媒の使用時に、必ずではないが、しばしば酸化物である触媒活性形態に分解する、または別様には変換する、触媒活性成分（または「触媒成分」）の任意の化合物、複合物、または同類のものを意味する。１つ以上の触媒成分の化合物または複合物は、担体材料を湿潤または含浸させる任意の液体中に溶解または懸濁され得、それは、触媒材料の他の成分と逆反応せず、また、加熱時及び／または真空の適用時に蒸発または分解させることによって触媒から除去することができる。全般的に、経済的な観点及び環境的な態様の双方から、可溶性の化合物または複合物の水溶液が好ましい。例えば、適切な水溶性白金群金属化合物は、塩化白金酸、塩化ロジウム、硝酸ロジウム、塩化ヘキサミンロジウム、硝酸パラジウム、または塩化パラジウム等である。化合物含有液体は、バルク担体粒子の孔に含浸され、含浸させた材料は、乾燥して、好ましくは焼成して、液体を除去し、そして、白金群金属を担体材料に結合させる。いくつかの事例において、（例えば、結晶水として存在し得る）液体の除去の完了は、触媒が使用されるように配置され、高温の排気ガスを受けるまで起こらない場合がある。焼成ステップ中に、または少なくとも触媒の使用の初期段階中に、そのような化合物は、白金群金属またはその化合物の触媒活性形態に変換される。他の成分を触媒材料の中へ取り込むために、類似した手法をとることができる。随意に、不活性担体材料は、省略され得、触媒材料は、本質的に、従来の方法によってサイクロン本体の粗化内壁上に直接析出される触媒成分から成り得る。触媒は、（例えば、静電場及び荷電した前駆体によって）触媒材料のサイクロン壁上への堆積をもたらす、ウォッシュコート技術、噴霧被覆、含浸方法、または他の方法によって、サイクロン壁上へ被覆することができる。

１つ以上の実施形態において、触媒は、選択的触媒還元触媒であり、窒素酸化物（ＮＯ_ｘ）を窒素（Ｎ_２）及び水に変換するのを支援する。還元剤、一般的に、無水アンモニア、水性アンモニア、または尿素が、排気ガスのストリームに加えられ、また、ＳＣＲ触媒上へ吸収される。二酸化炭素（ＣＯ_２）は、尿素が還元剤として使用されるときの反応生成物である。ＳＣＲ触媒は、酸化チタン等のセラミック材料から製造され、活性触媒成分は、通常、卑金属（バナジウム、モリブデン、及びタングステン等）、ゼオライト、または種々の貴金属のいずれかの酸化物である。バナジウム及びタングステン等の卑金属触媒は、高い熱耐久性が不足しているが、安価であり、また、産業用及び事業用ボイラ用途で最も良く見られる温度範囲で非常に良好に動作する。熱耐久性は、強制再生を伴うディーゼル微粒子フィルタの使用を取り込む、自動車のＳＣＲ用途に特に重要である。卑金属触媒はまた、ＳＯ_２をＳＯ_３に酸化する高い触媒的潜在性も有し、その酸性質のため、甚大な損傷を与える可能性がある。ゼオライト触媒は、卑金属触媒より実質的に高い温度で動作する潜在性を有し、それらは、９００Ｋの温度及び最高で１１２０Ｋの過渡条件での長期間の動作に耐えることができる。ゼオライトはまた、ＳＯ_２の酸化に潜在的に損傷を与える低い潜在性も有する。

鉄及び銅交換ゼオライト尿素ＳＣＲは、ＮＯ_２の画分が総ＮＯ_ｘの２０％〜５０％である場合に、バナジウム−尿素ＳＣＲの性能にほぼ等しい性能で開発された。ＳＣＲ触媒が使用されるときに、触媒は、サイクロン本体の粗化内壁上へ被覆される。

適切なＳＣＲ触媒組成物は、例えば、米国特許第４，９６１，９１７号（‘９１７号特許）、同第４，０８５，１９３号、同第４，２２０，６３２号、及び同第５，５１６，４９７号で説明され、それらは全て、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。‘９１７号特許で開示される組成物は、促進剤とゼオライトとを加えた総重量の約０．１〜３０重量パーセント、好ましくは、約１〜５重量パーセントの量でゼオライト中に存在する鉄及び銅促進剤の一方または双方を含む。ＮＨ_３によるＮＯ_ｘのＮ_２への還元を触媒するそれらの能力に加えて、開示される組成物はまた、特に、より高い促進剤濃度を有する組成物に対して、Ｏ_２による過剰なＮＨ_３の酸化も促進することができる。適切なＳＣＲ触媒の例としては、ＵＳＹ、Ｂｅｔａ、ＺＳＭ−２０、ＺＳＭ−５、ＳＳＺ−１３、ＳＳＺ−６２、及びＳＳＺ−３９等の、ＦｅまたはＣｕ促進ゼオライトが挙げられる。ＳＡＰＯ−３４及びＳＡＰＯ−４４等のＳＡＰＯ材料も、１つ以上の実施形態に従って使用され得る。

本発明の実施形態によれば、サイクロン本体の粗化面の触媒は、ＳＣＲ触媒及び／または酸化触媒で構成される。１つ以上の実施形態において、サイクロン本体内で回転するガスによって引き起こされるより高い圧力は、反応物と生成物との平衡を反応生成物に向かってシフトさせることによる反応の程度、または１つ以上の反応物の表面濃度を変化させることによる反応速度の増加のいずれかを高める。ＮＨ_３−ＳＣＲ反応及びＮＯ_２−ＮＯ平衡の動力学が、圧力に影響される例である。ＮＯからＮＯ_２への酸化、下の式１は、圧力が増加するにつれて、より高いＮＯ_２濃度にシフトする。

これは、エンジンの温度動作範囲全体にわたって煤の酸化に利用可能なＮＯ_２の量を増加させることを意味する。ＳＣＲ反応について、触媒表面のＮＨ_３の濃度は、ＮＨ_３の分圧及び総圧の関数である。したがって、表面飽和を完了するまで、より高い圧力がより高い表面ＮＨ_３濃度を提供し、より速い反応速度に至る。これらのより速い反応速度は、周囲圧力で実行される反応と比較して、より大量のＮＯ_ｘの除去につながる。

より高い総圧力の利益に関係なく、触媒表面の近傍でも、ＮＯ及びＮＨ_３等の拡散ガスの有効な質量移動係数が増加する。

１つ以上の実施形態において、触媒は、アンモニア酸化触媒である。アンモニア酸化触媒は、アンモニア注入によって窒素酸化物の選択的触媒還元を受けたガスからの過剰なアンモニア（ＮＨ_３）の触媒酸化に使用される。アンモニア酸化触媒は、アンモニア（ＮＨ_３）の窒素（Ｎ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）への酸化を触媒し、理想的には、ＮＯ_ｘまたはＮ_２Ｏの最小形成を伴う。アンモニア酸化触媒が使用されるとき、触媒は、サイクロン本体の粗化内壁上へ被覆される。

さらなる実施形態において、触媒は、加水分解触媒である。加水分解触媒は、イソシアン酸（ＨＮＣＯ）を加水分解してアンモニアを生成するのに有用である。この用途において、サイクロンは、ＳＣＲ触媒の上流に位置付けられ、サイクロンの上流で尿素を加える。加水分解触媒が使用されるとき、触媒は、サイクロン本体の粗化内壁上へ被覆される。

さらなる一実施形態において、触媒は、酸化触媒である。酸化触媒は、一酸化炭素（ＣＯ）、ならびに天然ガス及び希薄燃焼エンジンからの揮発性有機化合物（ＶＯＣ）及びホルムアルデヒド等の炭化水素の制御に有効である。酸化触媒が使用されるとき、触媒は、サイクロン本体の粗化内壁上へ被覆される。

１つ以上の実施形態において、サイクロン本体の内壁の粗化面は、粗化面において局所的により高いガス圧力を提供し、粗化面の触媒が選択される化学反応は、粗化面に近接した局所的により高いガス圧力のため、異なる速度で反応が進行するようになされる。

１つ以上の実施形態において、サイクロン本体の外壁及び内壁は、セラミック、金属、複合材、またはそれらの組み合わせで構成することができる。

図５を参照すると、本発明の第２の態様は、希薄燃焼エンジン１５０の排気ガスストリームを浄化するためのシステムを対象とする。システム５００は、図１〜図４に関して示され、説明される、上で説明される実施形態のいずれかによる、図１で示され、説明されるタイプの微粒子濾過装置１０と、微粒子濾過装置１０の上流または下流の少なくとも１つの触媒物品２００とを備える。１つ以上の実施形態において、装置２０の出口７０は、出口端部を通してシステム５００から外へ、微粒子濾過装置１０を通して濾過された排気ガスを方向付ける排気ガス導管と流れ連通している。微粒子濾過装置を通して濾過された排気ガスの少なくとも一部分は、システムを通して濾過された排気ガスを再方向付ける排気ガス再循環弁を通して方向付けることができる。

図６を参照すると、システム５００はさらに、壁流フィルタ３００を含むことができる。壁流フィルタは、少なくとも１つの触媒材料３５０を含むことができる。１つ以上の実施形態において、壁流フィルタ３００は、質量に基づいて９０％を超える濾過効率を有する壁流フィルタである。

図７を参照すると、システム５００はさらに、微粒子濾過装置１０と壁流フィルタ３００との間に配置される、少なくとも１つの触媒物品４００を含むことができる。１つ以上の実施形態において、壁流フィルタ３００は、質量に基づいて９０％を超える濾過効率を有する壁流フィルタである。

図８を参照すると、１つ以上の実施形態において、システムは、図１〜図４の微粒子濾過装置１０のサイクロン本体を含む。粗化内壁６０は、触媒２５で被覆することができ、該触媒は、選択的触媒還元触媒、アンモニア酸化触媒、加水分解触媒、酸化触媒、３元触媒、及びそれらの組み合わせから選択することができる。具体的な実施形態において、触媒は、還元剤の存在下で窒素酸化物を還元するための、選択的触媒還元触媒で構成される。

１つ以上の実施形態において、微粒子濾過装置１０は、共通の入口及び出口マニホールドに接続された複数のサイクロン本体２０があるように配設することができる。より小さい粒径に対する粒子堆積効率を増加させるために、より小さいサイズの複数のサイクロン本体の並列の配設を、単一のサイクロン配設と比較する。並列の配設とは、複数のサイクロンの入口が、サイクロンの前方に位置するエンジンまたはデバイスから来るの入口管に接続されることを意味する。

図９を参照すると、本発明のさらなる態様は、微粒子を含有する希薄燃焼エンジンの排気ガスストリームから可燃性及び不燃性微粒子物質を除去するための、微粒子濾過装置１１０に関する。本装置は、サイクロン本体１２０と、微粒子を含有する排気ガスをサイクロン本体１２０と流れ連通させるための入口１５０であって、サイクロン本体１２０は、外壁１３０及び内壁１４０を有し、内壁１３０は、微粒子物質を内壁１３０上に捕捉し、凝集させ、そして、濾過するように設計された、サイクロン本体１２０の全体にわたって位置する粗化面１６０を有する、入口１５０とを備える。追加的に、サイクロン本体１２０は、サイクロン本体の上位部分１１２に位置する多孔質壁１６５を備える。図１に示される装置と同様に、図９の装置１１０は、濾過した排気ガスの一部分を抽出するための第１の出口１７０を含み、第１の出口１７０は、サイクロン本体１２０と流れ連通し、そこから下流にある。微粒子捕集器１８０は、サイクロン本体１２０の円錐部分１２２の下位部分１１４に位置付けることができる。

図１０を参照すると、図９の装置に構造が類似しているが、サイクロン本体１２０の内壁１３０の粗化面１６０及び多孔質面１６５にそれぞれ捕捉した、または微粒子捕集器１８０に捕捉した微粒子物質を燃焼させるための微粒子物質焼却装置１９０が、微粒子捕集器に近接して配置される。

サイクロン本体１２０には、一部の空気がサイクロン本体１２０の壁を通って流れることを可能にする、透過性または多孔質の粗化面１６５を作成した。このようにして、回転するガスのサイクロン性作用は、一部のガスに多孔質壁１６０を通過させる、壁に直接隣接する高圧領域を作成する。図１０を参照すると、触媒１２５の粗化面１６０への追加は、微粒子物質の除去を支援する。多孔質面１６５を通過するガスの量は、圧力降下を維持するが、それでもサイクロン性空気流を維持するように調整する必要がある。多孔質表面１６５を通過するガスは、ガス流のための駆動力を提供するために、捕集して、下流のより低圧の領域に送達する必要がある。あるいは、この清浄ガスは、ＥＧＲループの一部としエンジンに戻して送達することができる。１つ以上の実施形態において、サイクロン本体の粗化面壁及び多孔質面壁は、セラミックまたはメタリックまたは複合材とすることができ、また、限定されないが、焼結等の、従来のフィルタ製造手法を使用して調製することができる。装置１１０は、第２の出口１９５を含み、その機能は、図１２を参照して下で説明される。

粗化面内壁１６０及び多孔質面内壁１６５は、それぞれ、触媒１２５で被覆することができ、該触媒は、選択的触媒還元触媒、アンモニア酸化触媒、加水分解触媒、酸化触媒、３元触媒、及びそれらの組み合わせから選択することができる。１つ以上の実施形態において、触媒が選択された化学反応は、サイクロン本体の内壁の粗化面及び多孔質面に近接した局所的により高いガス圧力から、反応が利益を得るようになされる。

１つ以上の実施形態において、微粒子物質焼却装置１９０は、微粒子捕集器１８０に捕集される煤を熱的に燃焼させる。図１１を参照すると、図１０に類似しているが、追加的な熱が必要とされる場合、バーナーまたは電気加熱器等の加熱機構が、微粒子物質を燃焼させるための十分な温度を生成する焼却装置１９０内に提供される。微粒子物質焼却装置１９０は、微粒子の燃焼を促進するために、触媒材料１９２で構成することができる。追加的に、微粒子物質焼却装置１９０は、不燃性微粒子の定期的な掃除のために開口することができる。

図１２を参照すると、本発明の別の態様は、希薄燃焼エンジン１５０の排気ガスストリームを浄化するためのシステムを対象とする。本システムは、上で説明される図５で示されるシステムに類似するが、システムが、第１の出口１７０及び第２の出口１９５を含む図９の装置を利用することを除く。システムは、微粒子濾過装置１１０と、微粒子濾過装置１１０の上流または下流の少なくとも１つの触媒物品２００とを含む。微粒子濾過装置１１０は、排気導管２５０に接続される第１の出口１７０を介して、下流の触媒物品３００と流れ連通している。

１つ以上の実施形態において、システムはさらに、壁流フィルタ４００を備えることができる。壁流フィルタは、少なくとも１つの触媒材料を含むことができる。壁流フィルタ４００は、触媒物品３００の下流に配置され、フィルタ４００は、少なくとも１つの触媒材料を含むことができる。１つ以上の実施形態において、壁流フィルタ４００は、質量に基づいて９０％を超える濾過効率を有する壁流フィルタとすることができる。

触媒の微粒子濾過装置の内壁上の粗化面及び多孔質面への追加は、微粒子物質の除去を支援する。微粒子濾過装置１１０の内壁を通過するガスの量は、圧力降下を維持するが、それでもサイクロン性空気流を維持するように調整する必要がある。内壁を通過するガスは、ガス流の駆動力を提供するために、捕集して、下流のより低圧の領域に送達する必要がある。あるいは、この清浄ガスは、ＥＧＲループ５５０の一部としエンジンに戻して送達することができる。第２の出口１９５は、排気導管２５０に接続される。

１つ以上の実施形態において、微粒子濾過装置は、共通の入口及び出口マニホールドに接続された複数のサイクロン本体があるように配設することができる。より小さい粒径に対する粒子堆積効率を増加させるために、単一のサイクロン配設と比較して、より小さいサイズの複数のサイクロン本体の並列の配設。並列の配設とは、複数のサイクロンの入口が、サイクロンの前方に位置するエンジンまたはデバイスからの入口管に接続されることを意味する。

この明細書の全体を通じた「一実施形態」、「特定の実施形態」、「１つ以上の実施形態」、または「実施形態」という記述は、実施形態と関連して記載される具体的な特徴、構造、材料、または特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、この明細書の全体を通じて様々な箇所に現れる「１つ以上の実施形態において」、「特定の実施形態において」、「一実施形態において」、または「ある実施形態において」等の表現は、必ずしも本発明の同じ実施形態を参照しているとは限らない。さらに、特定の特徴、構造、材料、または特性が、１つ以上の実施形態において、任意の好適な様式で組み合わせられ得る。

本明細書の本発明は、特定の実施形態を参照して説明してきたが、これらの実施形態は、本発明の原理及び用途の単なる実例に過ぎないことを理解されたい。当業者には、本発明の方法及び装置には、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、種々の修正及び変更を行うことができることが明らかになるであろう。したがって、本発明が、添付の特許請求の範囲及びそれらの均等物の範囲内にある修正及び変更を含むことを意図している。

Claims (15)

1. 微粒子物質を含有する希薄燃焼エンジンの排気ガスストリームから可燃性及び不燃性微粒子物質を除去するための、微粒子濾過装置であって、
   サイクロン本体と、
   外壁及び内壁を有し、前記内壁が前記可燃性微粒子物質を前記内壁上に捕捉、凝集させるよう設計された粗化面を有する前記サイクロン本体と、前記微粒子を含有する排気ガスを流れ連通させるための入口と、
   前記サイクロン本体と流れ連通し、当該サイクロン本体の下流にある出口と、
   前記サイクロン本体の底部の微粒子捕集器と、
   前記入口の前記内壁の前記粗化面に捕捉した、または前記微粒子捕集器に捕捉した微粒子物質を燃焼させるための微粒子物質焼却装置と、を備える、微粒子濾過装置。
2. 微粒子を含有する希薄燃焼エンジンの排気ガスストリームから可燃性及び不燃性微粒子物質を除去するための、微粒子濾過装置であって、
   サイクロン本体と、
   外壁及び内壁を有し、前記内壁が前記微粒子物質を前記内壁上に捕捉し、凝集させ、そして、濾過するように設計された粗化面及び多孔質面を有する前記サイクロン本体と、前記微粒子を含有する排気ガスを流れ連通させるための入口と、
   前記多孔質表面を通して前記濾過したガスの一部分を抽出するための出口であって、前記サイクロン本体と流れ連通し、当該サイクロン本体の下流にある出口と、
   前記サイクロン本体に近接した微粒子捕集器と、
   前記サイクロン本体の前記内壁の前記粗化面及び多孔質面に捕捉した、または前記微粒子捕集器に捕捉した微粒子物質を燃焼させるための微粒子物質焼却装置と、を備える、微粒子濾過装置。
3. 前記サイクロン本体の前記内壁の前記粗化面に触媒をさらに備える、請求項１または２に記載の微粒子濾過装置。
4. 前記粗化面は、前記粗化面において局所的により高いガス圧力を提供し、前記触媒が選択される化学反応は、前記粗化面に近接した前記局所的により高いガス圧力のため、異なる速度で前記反応が進行するようになされる、請求項３に記載の微粒子濾過装置。
5. 前記触媒は、選択的触媒還元触媒、アンモニア酸化触媒、加水分解触媒、酸化触媒、３元触媒、及びそれらの組み合わせから選択される、請求項３または４に記載の微粒子濾過装置。
6. 前記外壁及び内壁は、セラミック、金属、複合材、またはそれらの組み合わせで構成される、請求項１〜５のいずれか１項に記載の微粒子濾過装置。
7. 前記内壁は、多孔質である、請求項１〜６のいずれか１項に記載の微粒子濾過装置。
8. 前記微粒子物質焼却装置は、前記微粒子物質を燃焼させるための十分な温度を生成する、加熱機構を備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の微粒子濾過装置。
9. 前記微粒子物質焼却装置は、前記微粒子物質の燃焼を促進するために、触媒材料で構成される、請求項７に記載の微粒子濾過装置。
10. 希薄燃焼エンジンの排気ガスストリームを浄化するためのシステムであって、請求項１または２に記載の前記微粒子濾過装置と、前記微粒子濾過装置の上流または下流の少なくとも１つの触媒物品とを備える、システム。
11. 壁流フィルタをさらに備える、請求項１０に記載のシステム。
12. 前記微粒子濾過装置と前記壁流フィルタとの間に配置される、少なくとも１つの触媒物品をさらに備える、請求項１０または１１のシステム。
13. 前記出口は、出口端部を通して前記システムから外へ、前記装置を通して濾過された排気ガスを方向付ける排気ガス導管と流れ連通している、請求項１０〜１２のいずれか１項に記載のシステム。
14. 前記装置を通して濾過された前記排気ガスの少なくとも一部分は、前記システムを通して濾過された前記排気ガスを再方向付ける排気ガス再循環弁を通して方向付けられる、請求項１３に記載のシステム。
15. 共通の入口及び出口マニホールドに接続される複数のサイクロン本体がある、請求項３に記載の微粒子濾過装置。

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