JP2017512279A - 排気ガス再循環回路にn2o触媒を有する排気システム - Google Patents

排気ガス再循環回路にn2o触媒を有する排気システム Download PDF

Info

Publication number
JP2017512279A
JP2017512279A JP2016554330A JP2016554330A JP2017512279A JP 2017512279 A JP2017512279 A JP 2017512279A JP 2016554330 A JP2016554330 A JP 2016554330A JP 2016554330 A JP2016554330 A JP 2016554330A JP 2017512279 A JP2017512279 A JP 2017512279A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
catalyst
exhaust system
nox reduction
nox
filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
JP2016554330A
Other languages
English (en)
Inventor
ガイ リチャード チャンドラー,
ガイ リチャード チャンドラー,
アレキサンダー ニコラス マイケル グリーン,
アレキサンダー ニコラス マイケル グリーン,
ポール リチャード フィリップス,
ポール リチャード フィリップス,
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Johnson Matthey PLC
Original Assignee
Johnson Matthey PLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Johnson Matthey PLC filed Critical Johnson Matthey PLC
Publication of JP2017512279A publication Critical patent/JP2017512279A/ja
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/35Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories with means for cleaning or treating the recirculated gases, e.g. catalysts, condensate traps, particle filters or heaters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409Nitrogen oxides
    • B01D53/9413Processes characterised by a specific catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409Nitrogen oxides
    • B01D53/9413Processes characterised by a specific catalyst
    • B01D53/9418Processes characterised by a specific catalyst for removing nitrogen oxides by selective catalytic reduction [SCR] using a reducing agent in a lean exhaust gas
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9409Nitrogen oxides
    • B01D53/9431Processes characterised by a specific device
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9445Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
    • B01D53/945Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9459Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts
    • B01D53/9477Removing one or more of nitrogen oxides, carbon monoxide, or hydrocarbons by multiple successive catalytic functions; systems with more than one different function, e.g. zone coated catalysts with catalysts positioned on separate bricks, e.g. exhaust systems
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/16Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/32Manganese, technetium or rhenium
    • B01J23/34Manganese
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/0231Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using special exhaust apparatus upstream of the filter for producing nitrogen dioxide, e.g. for continuous filter regeneration systems [CRT]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0814Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents combined with catalytic converters, e.g. NOx absorption/storage reduction catalysts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0828Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents characterised by the absorbed or adsorbed substances
    • F01N3/0842Nitrogen oxides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/105General auxiliary catalysts, e.g. upstream or downstream of the main catalyst
    • F01N3/106Auxiliary oxidation catalysts
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066Selective catalytic reduction [SCR]
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M25/00Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture
    • F02M25/10Engine-pertinent apparatus for adding non-fuel substances or small quantities of secondary fuel to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture adding acetylene, non-waterborne hydrogen, non-airborne oxygen, or ozone
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/06Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/13Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
    • F02M26/14Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2251/00Reactants
    • B01D2251/20Reductants
    • B01D2251/206Ammonium compounds
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2251/00Reactants
    • B01D2251/20Reductants
    • B01D2251/206Ammonium compounds
    • B01D2251/2062Ammonia
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2251/00Reactants
    • B01D2251/20Reductants
    • B01D2251/206Ammonium compounds
    • B01D2251/2067Urea
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2251/00Reactants
    • B01D2251/40Alkaline earth metal or magnesium compounds
    • B01D2251/408Alkaline earth metal or magnesium compounds of barium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2251/00Reactants
    • B01D2251/60Inorganic bases or salts
    • B01D2251/606Carbonates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2253/00Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10Inorganic adsorbents
    • B01D2253/112Metals or metal compounds not provided for in B01D2253/104 or B01D2253/106
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2253/00Adsorbents used in seperation treatment of gases and vapours
    • B01D2253/10Inorganic adsorbents
    • B01D2253/112Metals or metal compounds not provided for in B01D2253/104 or B01D2253/106
    • B01D2253/1124Metal oxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/10Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102Platinum group metals
    • B01D2255/1021Platinum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/10Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102Platinum group metals
    • B01D2255/1023Palladium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/10Noble metals or compounds thereof
    • B01D2255/102Platinum group metals
    • B01D2255/1025Rhodium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/202Alkali metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/202Alkali metals
    • B01D2255/2022Potassium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/202Alkali metals
    • B01D2255/2025Lithium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/202Alkali metals
    • B01D2255/2027Sodium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/204Alkaline earth metals
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/204Alkaline earth metals
    • B01D2255/2042Barium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/204Alkaline earth metals
    • B01D2255/2045Calcium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/204Alkaline earth metals
    • B01D2255/2047Magnesium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206Rare earth metals
    • B01D2255/2065Cerium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/206Rare earth metals
    • B01D2255/2068Neodymium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/2073Manganese
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20738Iron
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20746Cobalt
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20753Nickel
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20761Copper
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20769Molybdenum
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20776Tungsten
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/207Transition metals
    • B01D2255/20784Chromium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/20Metals or compounds thereof
    • B01D2255/209Other metals
    • B01D2255/2092Aluminium
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/30Silica
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/40Mixed oxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/40Mixed oxides
    • B01D2255/407Zr-Ce mixed oxides
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/50Zeolites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/50Zeolites
    • B01D2255/502Beta zeolites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/50Zeolites
    • B01D2255/504ZSM 5 zeolites
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/90Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/91NOx-storage component incorporated in the catalyst
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/90Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/92Dimensions
    • B01D2255/9205Porosity
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2255/00Catalysts
    • B01D2255/90Physical characteristics of catalysts
    • B01D2255/92Dimensions
    • B01D2255/9207Specific surface
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2256/00Main component in the product gas stream after treatment
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/40Nitrogen compounds
    • B01D2257/404Nitrogen oxides other than dinitrogen oxide
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/34Chemical or biological purification of waste gases
    • B01D53/92Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
    • B01D53/94Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
    • B01D53/9404Removing only nitrogen compounds
    • B01D53/9436Ammonia
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/02Adding substances to exhaust gases the substance being ammonia or urea
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02CCAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/10Capture or disposal of greenhouse gases of nitrous oxide (N2O)
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

内燃エンジンのための排気システムが開示されている。排気システムは、微粒子フィルタ、一又は複数のNOx還元触媒、及びフィルタと一又は複数のNOx還元触媒の下流で、排気システムをエンジンの吸気口に連結するための、低圧排気ガス再循環(EGR)回路を備える。EGR回路は、N2O生成触媒を含む。【選択図】図1

Description

本発明は、亜酸化窒素を生成する触媒を有する、排気ガス再循環(EGR)回路を含む排気システムに関する。
内燃エンジンは、炭化水素、微粒子物質、硫黄酸化物、一酸化炭素、及び一酸化窒素(NO)、二酸化窒素(NO)、及び亜酸化窒素(NO)を含む酸化窒素(「NO」)を含む様々な汚染物質を含有する排気ガスを発生させる。ますます、厳しい国家及び地方の法律で、上記ディーゼル又はガソリンエンジンから放出され得る汚染物質の量が低減してきている。多くの異なる技術が、排気ガスを大気に放出する前にきれいにする排気システムに応用されている。
排気ガス再循環(EGR)とは、エンジンの排気ガスの一部を吸気口を介してエンジン燃焼室へ戻すことによって、エンジンからのNOxの排出を低減する方法である。EGRは、燃焼室の酸素濃度を下げることで、燃料の燃焼炎のピーク温度を下げ、熱を吸収することを通して働く。EGRは、1970年代の中頃からガソリンを燃料とする乗用車のエンジンに使用されている。ガソリンの用途に続き、EGRはディーゼル乗用車に、そして2000年初頭から大型車両用ディーゼルエンジンにも導入された。
一般に、EGRを備える排気システムには以下の2つの構成がある。(i)排気ガスがターボチャージャの上流から再循環される、高圧ループEGR、及び(ii)排気ガスが微粒子フィルタの下流から頻繁に再循環されることにより、全ての排気ガスをターボにおいて用いることが可能になる(長ループEGRとも称される)低圧ループEGRである。フィルタの下流の排気圧は概して、吸気口マニホルドにおいて低いため、排気ガスがフィルタから吸気マニホルドへ流れることが可能になる。
EGRシステムの使用は例えば、PCT国際出願第WO 2012/120347号明細書において教示されており、この明細書には、排気システムをフィルタの下流でエンジンの吸気口に連結するための低圧EGR回路を備え、EGR回路がアンモニア酸化触媒を含む、自動車の希薄燃焼内燃エンジンのための排気システムが開示されている。加えて、PCT国際出願第WO 2012/114187号明細書には、酸化窒素(NO)吸着剤を含むNOx吸着剤触媒(NAC)を有する低圧EGR回路を備える、自動車の希薄燃焼内燃エンジンのための排気システムが教示されている。
どのような自動車システム及びプロセスでも、排気ガス処理システムのなお更なる改善を達成することが望ましい。我々は、燃焼プロセス内での酸素原子の利用可能性を上げて、不必要なディーゼル微粒子の数を低減するために、EGR回路内でNO生成触媒を用いる新たなシステムを発見した。
本発明は、内燃エンジンのための排気システムである。排気システムは、微粒子フィルタ、一又は複数のNOx還元触媒、及びフィルタと一又は複数のNOx還元触媒の下流で、排気システムをエンジンの吸気口に連結するための、排気ガス再循環(EGR)回路を備える。EGR回路は、低圧排気ガス再循環に好適である。これは、低圧排気ガス再循環(EGR)回路であることが好ましい。
EGR回路は、NO生成触媒を含む。EGR回路内で生成されるNOは、エンジン内での燃焼プロセス用の酸素原子の利用可能性を上げ、結果的に不必要なディーゼル微粒子の数が低減する。
本発明の一実施形態の概略フロー図である。
本発明の排気システムは、微粒子フィルタ、一又は複数のNOx還元触媒、及び低圧排気ガス再循環(EGR)回路を備える。
好適なNOx還元触媒は、リーンNOxトラップを含む。NOトラップ(リーンNOxトラップ)は、NOを希薄排気条件下で吸着し、吸着したNOをリッチ条件下で脱着し、かつ放出したNOを還元してNを生成する装置である。
NOトラップ(リーンNOxトラップ)は通常、NO吸蔵のためのNO吸着剤と酸化/還元触媒を含む。通常、酸化窒素は、酸化触媒の存在下で、酸素と反応してNOが生成される。第2に、無機硝酸塩の形態のNOx吸着剤によって、NOが吸着される(例えば、BaO又はBaCOはNOx吸着剤でBa(NOに転換される)。最後に、エンジンがリッチ条件下で作動する場合、吸蔵された無機硝酸塩が分解されてNO又はNOが生成され、これがその後、還元触媒の存在下で、一酸化炭素、水素、及び/又は炭化水素(又は、NHx若しくはNCO中間体を経由)との反応によって還元されてNが生成される。通常、窒素酸化物は、熱の存在下では窒素、二酸化炭素及び水に、排気流内では一酸化炭素と炭化水素に、転換される。
NO吸着剤成分は、好ましくは、アルカリ土類金属(Ba、Ca、Sr、Mg等)、アルカリ金属(K、Na、Li、Cs等)、希土類金属(La、Y、Pr、Nd等)、又はその組合せである。これらの金属は、通常、酸化物の形態で見出される。酸化/還元触媒は、好ましくは一又は複数の貴金属であり、更に好ましくは白金、パラジウム、及び/又はロジウムである。好ましくは、酸化機能を実行するために白金が包含され、かつ、還元機能を実行するためにロジウムが包含される。酸化/還元触媒及びNOx吸着剤は、好ましくは、排気システム内で使用するために無機酸化物のような担体物質に積まれる。
好適なNOx還元触媒はまた、選択的触媒還元(SCR)触媒も含む。SCR触媒とは、窒素化合物(例えばアンモニア又は尿素)又は炭化水素(希薄NOx還元)と反応することによってNOxをNへ還元する触媒である。好ましくは、SCR触媒は、バナジア−チタニア触媒、バナジア−タングスタ−チタニア触媒、又は遷移金属/モレキュラーシーブ触媒からなる。遷移金属/モレキュラーシーブ触媒は、遷移金属とモレキュラーシーブ、例えばアルミノケイ酸塩ゼオライト、又はシリコアルミノリン酸塩等を含む。
遷移金属は、クロム、セリウム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル及び銅、及びこれらのいずれか2以上の混合物から選択されることが好ましい。鉄又は銅が特に好ましい。
モレキュラーシーブは、好ましくは、ベータゼオライト、(NaY及びUSYを包含するX−ゼオライト又はY−ゼオライトのような)ホージャサイト、L−ゼオライト、ZSMゼオライト(例えばZSM−5、ZSM−48)、SSZ−ゼオライト(例えばSSZ−13、SSZ−41、SSZ−33)、フェリエライト、モルデナイト、チャバサイト、オフレタイト、エリオナイト、クリノプチロライト、シリカライト、(SAPO−34)のような金属アルミノリン酸塩を包含する)リン酸アルミニウムゼオライト、メソ多孔性ゼオライト(例えばMCM−41、MCM−49、SBA−15)、又はそれらの混合物であり、より好ましくは、モレキュラーシーブはベータゼオライト、フェリエライト、又はチャバサイトである。好ましいSCR触媒は、Cu−CHA、例えばCu−SAPO−34、Cu−SSZ−13、及びFe−Betaゼオライトを含む。
NOx還元触媒は、SCR触媒であることが好ましい。
NOx還元触媒は、セラミック又は金属基体上にコーティングされることが好ましい。基体は通常、車両の排気が通る幾つかのチャンネルを提供するように設計され、チャンネルの表面は、NOx還元触媒でコーティングされることが好ましい。
セラミック基体は、例えばアルミナ、シリカ、チタニア、セリア、ジルコニア、マグネシア、ゼオライト、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ケイ酸ジルコニウム類、ケイ酸マグネシウム類、アルミノケイ酸塩類及びメタロアルミノケイ酸塩類(コーディエライト及びスポジュメン等)、又はいずれか2以上の混合物又は混合酸化物等のいかなる好適な耐火材料から作られてもよい。コーディエライト、ケイ酸アルミン酸マグネシウム、及び炭化ケイ素が、特に好ましい。
金属基体はいかなる好適な金属から作られてもよく、特に、チタンとステンレス鋼のような耐熱性の金属及び金属合金でも、他の微量金属に加えて、鉄、ニッケル、クロム、及び/又はアルミニウムを含むフェライト合金でもよい。
NOx還元触媒の基体は、フィルタ基体、又はフロースルー基体であってよい。NOx還元触媒は、フィルタ(例えばフィルタ基体)上にコーティングされることが好ましい。NOx還元触媒がSCR触媒である場合、SCR触媒とフィルタの組み合わせは、選択的触媒還元フィルタ(SCRFTM触媒)として知られている。SCRFTM触媒は、SCRと微粒子フィルタの機能性を組み合わせた単一基体である。
NOx還元触媒がSCR触媒である場合、排気システムが、SCR触媒の上流で排気システムの中に窒素還元剤を導入するための手段を備えることが好ましい。排気システムの中へ窒素還元剤を導入するための手段がSCR触媒のすぐ上流である(例えば、窒素還元剤を導入するための手段とSCR触媒との間に介在する触媒が存在しない)ことが好ましい場合がある。
還元剤は、排気ガスの中へ還元剤を導入するための、いずれかの好適な手段によって、流れている排気ガスに加えられる。好適な手段には、注入器、噴霧器、又は供給装置が含まれ、注入器であることが好ましい。上記手段は、当技術分野において周知のものである。
システムで使用される窒素還元剤は、尿素((NHCO)、炭酸アンモニウム、カルバミン酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、及びギ酸アンモニウムからなる群から選択されるアンモニア自体、ヒドラジン、又はアンモニア前駆体であってよい。尿素が特に好ましい。
排気システムはまた、その中のNOxを還元するための、排気ガスの中への還元剤の導入を制御する手段も備えうる。好ましい制御手段は、電子制御装置、任意選択的にエンジン制御装置を含み、NO還元触媒の下流に位置づけされたNOxセンサを更に備えうる。
本発明の排気システムはまた、微粒子フィルタも備える。微粒子フィルタは壁流フィルタであることが好ましい。
フィルタとNOx還元触媒は、いずれかの好適な構成で配置され得る。例えば、NOx還元触媒は、フィルタの下流に位置づけされ得る。NOx還元触媒は、フィルタのすぐ下流に位置づけされうる(例えば、フィルタとNOx還元触媒との間に触媒が介在しない)。
NOx還元触媒がSCR触媒である時に、窒素還元剤を導入するための手段が用いられた場合、流れている排気ガスの中へ還元剤を導入するための手段は、フィルタとSCR触媒との間に位置づけされることが適している。
NOx還元触媒が微粒子フィルタ上に位置づけされることが好ましく、選択的触媒還元フィルタ(SCRFTM触媒)の形態であることが最も好ましい。フィルタが壁流フィルタであるところでは、NOx還元触媒は、フィルタの壁を透過するウォッシュコートとして調合されうる。これは例えば、触媒を<5μmの平均粒径まで粉砕することによって実施されうる。
排気システムは、NOを酸化させて二酸化窒素にするNO酸化触媒(例えば、ディーゼル酸化触媒)を含むことが好ましい。NO酸化触媒は、システムを通って流れる排気ガスの方向に対して、フィルタ及び/又はNOx還元触媒の上流、例えばすぐ上流に位置づけされることが好ましい。NO酸化触媒は、白金族金属を含むことが好ましく、白金を含むことが最も好ましい。
排気システムは更に、システムを通って流れる排気ガスの方向に対して、NOx還元触媒の下流、及びEGRの上流に配置されたアンモニア酸化触媒(又は「アンモニアスリップ触媒」)を備えうる。
アンモニア酸化触媒は、白金、パラジウム、又はこれらの組み合わせを含むことが好ましく、白金又は白金/パラジウムの組み合わせが好ましい。
アンモニア酸化触媒は、金属酸化物に担持された白金及び/又はパラジウムを含むことが好ましく、非限定的にアルミナを含む高表面積担持物質を含むことが更に好ましい。
アンモニア酸化触媒は、フロースルーモノリス基体、例えばフロースルー金属又はコージライトハニカムに応用されうるが、NOx還元触媒と同じ基体に積まれることが好ましく、システムを通って流れる排気ガスの方向に対し、上流ゾーンにはNOx還元触媒が積まれ、下流ゾーンにはアンモニア酸化触媒が積まれる。
排気システムの好ましい実施形態は従って、低圧EGR回路の前に様々な異なる構成を備えていてよく、これには、(1)ディーゼル酸化触媒(DOC)、その後に微粒子フィルタ、そして窒素還元剤を導入するための手段、続いてSCR触媒、又は(2)DOC、窒素還元剤を導入するための手段、その後選択的触媒還元フィルタ(SCRFTM触媒)、続いてSCR触媒、又は(3)DOC、続いて選択的触媒還元フィルタ(SCRFTM触媒)、その後アンモニア酸化触媒、及びその他可能な組み合わせ
が含まれる。
システムは次に、排気システムをフィルタとNOx還元触媒の下流でエンジンの吸気口に連結させるための低圧排気ガス再循環(EGR)回路を備える。
EGR回路は、NO生成触媒を含む。NO生成触媒は、EGR回路においてNHをNOに反応させて、NOを生成する。NHとNOをNOに転換する、いかなる触媒でも好適である。好ましいNO生成触媒には、無機酸化物に担持されるマンガンが含まれるが、無機酸化物に担持される任意の他の遷移金属も含まれうる。
無機酸化物は最も一般的に、2、3、4、5、13及び14群の元素の酸化物を含む。有用な無機酸化物は、10〜700m/gの範囲の表面積、0.1〜4mL/gの範囲の孔容積、及び約10〜1000オングストロームの孔径を有することが好ましい。
無機酸化物は、アルミナ、シリカ、チタニア、ジルコニア、ニオビア、タンタル酸化物、酸化モリブデン、酸化タングステン、希土類酸化物(特にセリア又は酸化ネオジム)、又はいずれかの2以上の混合酸化物又は複合酸化物、例えばシリカーアルミナ、セリアージルコニア又はアルミナ―セリアージルコニアであることが好ましい。無機酸化物は、ゼオライトであってもよい。
O生成触媒は、任意の既知の手段によって無機酸化物にマンガン化合物(例えば酢酸マンガン)を加えることによって調合されることが好ましく、加える方法は特に重要とは見なされない。例えば、マンガン化合物を、含浸、吸着、イオン交換、インシピエントウェットネス、沈殿等によって無機酸化物に加えて、NO生成触媒を生成しうる。
O生成触媒は、フロースルーモノリス基体の中あるいは上に位置づけされることが好ましい。
フロースルー基体は、セラミック又は金属基体であることが好ましい。特に、フロースルー基体は、基体を軸方向に通り基体全体に延びる多くの小さな平行する薄壁で囲まれたチャンネルのあるハニカム構造を好ましくは有するフロースルーモノリスである。基体のチャンネルの断面は、いかなる形状でもよいが、好ましくは正方形、シヌソイド形、三角形、長方形、六角形、台形、円形、又は楕円形である。
セラミック基体は、例えば、アルミナ、シリカ、チタニア、セリア、ジルコニア、マグネシア、ゼオライト、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ケイ酸ジルコニウム類、ケイ酸マグネシウム類、アルミノケイ酸塩類及びメタロアルミノケイ酸塩類(コーディエライト及びスポジュメン等)、又はこれらのいずれか2以上の混合物又は混合酸化物等のいかなる好適な耐火材料から作られてもよい。コーディエライト、ケイ酸アルミン酸マグネシウム、及び炭化ケイ素が、特に好ましい。金属基体はいかなる好適な金属から作られてもよく、特に、チタンとステンレス鋼のような耐熱性の金属及び金属合金でも、他の微量金属に加えて、鉄、ニッケル、クロム、及び/又はアルミニウムを含むフェライト合金でもよい。
O生成触媒は、任意の既知の手段によってフロースルー基体上にコーティングされることが好ましく、ウォッシュコート手順を用いて基体にNO生成触媒が配置されることが更に好ましい。
ウォッシュコートは、適切な溶媒中、好ましくは水中で、NO生成触媒の細かく分割された粒子を最初にスラリー化することによって実施して、スラリーを形成することが好ましい。スラリーは、5から70重量パーセントの固体を含むことが好ましく、より好ましくは10から50重量パーセントの固体を含む。
スラリーを形成する前に、実質的に全ての固体粒子が平均直径で20ミクロン未満の粒径であることを確実にするために、NO生成触媒の粒子は粉砕される(milled)か又は別の粉砕(comminution)プロセスに供することが好ましい。
安定剤又は促進剤のような追加的な成分も、水溶性又は水分散性の化合物又は錯体の混合物として、スラリー内に取り込まれうる。
基体は次いで、所望の添加量の触媒物質が基体上に配置されることになるように、スラリーで1回又は複数回コーティングされうる。コーティングされた基体は通常乾燥され、その後高温に加熱することによって焼成される。焼成は、約1〜8時間の間、摂氏400から600度で実施されることが好ましい。
図1は、装置の断面を示す、本発明の一実施形態の図である。装置は、エンジン10と、排気システム12とを備える。排気システムは、エンジンを、任意選択のディーゼル酸化触媒(DOC)16に関連づける導管14を備える。エンジン10からの排気ガスは任意選択のDOC16へ流れ、その後、任意選択のアンモニア酸化触媒22へ流れる前に、選択的触媒還元フィルタ(SCRFTM触媒)20に流れる。選択的触媒還元フィルタ(SCRFTM触媒)20の中へ流れる排気ガスに例えば尿素等の窒素還元剤を加えるために、任意選択の窒素還元手段18が用いられる。低圧排気ガス再循環回路26は、排気ガス再循環バルブ24を備える。EGR回路26内に配置されたNO生成触媒28は、EGR回路でNHとNOを転換してNOを生成し、その後エンジン10の吸気口30へ送り返すために用いられる。

Claims (12)

  1. 内燃エンジンのための排気システムであって、微粒子フィルタ、一又は複数のNOx還元触媒、並びに、前記フィルタと前記一又は複数のNOx還元触媒の下流で、前記排気システムを前記エンジンの吸気口に連結するための、低圧排気ガス再循環(EGR)回路を備え、前記EGR回路はNO生成触媒を含む、排気システム。
  2. NOx還元触媒又は前記一又は複数のNOx還元触媒が、前記フィルタに位置づけされている、請求項1に記載の排気システム。
  3. NOx還元触媒又は前記一又は複数のNOx還元触媒が、選択的触媒還元触媒である、請求項1に記載の排気システム。
  4. 前記選択的触媒還元触媒が、遷移金属及びモレキュラーシーブを含む、請求項3に記載の排気システム。
  5. 前記選択的触媒還元触媒の上流で、前記排気システムに窒素還元剤を導入するための手段を更に備える、請求項3又は4に記載の排気システム。
  6. 前記窒素還元剤は、アンモニア、ヒドラジン、又は尿素((NHCO)、炭酸アンモニウム、カルバミン酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、及びギ酸アンモニウムからなる群から選択されるアンモニア前駆体である、請求項5に記載の排気システム。
  7. NOx還元触媒又は前記一又は複数のNOx還元触媒は、リーンNOxトラップである、請求項1から6のいずれか一項に記載の排気システム。
  8. O生成触媒が、無機オキシドに担持されているマンガンを含む、請求項1から7のいずれか一項に記載の排気システム。
  9. O生成触媒が、フロースルーモノリス基体に、又はフロースルーモノリス基体上に位置づけされている、請求項1から8のいずれか一項に記載の排気システム。
  10. 微粒子フィルタの上流に位置づけされているNO酸化触媒を更に含む、請求項1から9のいずれか一項に記載の排気システム。
  11. 前記システムを通って流れる排気ガスの方向に対して、前記一又は複数のNOx還元触媒の下流、及び前記EGRの上流に配置されたアンモニア酸化触媒を更に含む、請求項1から10のいずれか一項に記載の排気システム。
  12. NOx還元触媒及び前記アンモニア酸化触媒が同じ基体上に積まれ、前部に前記NOx還元触媒が積まれ、後部に前記アンモニア酸化触媒が積まれる、請求項11に記載の排気システム。
JP2016554330A 2014-02-27 2015-02-27 排気ガス再循環回路にn2o触媒を有する排気システム Ceased JP2017512279A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201461945444P 2014-02-27 2014-02-27
US61/945,444 2014-02-27
PCT/GB2015/050567 WO2015128662A1 (en) 2014-02-27 2015-02-27 Exhaust system having n2o catalyst in egr circuit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017512279A true JP2017512279A (ja) 2017-05-18

Family

ID=52686399

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016554330A Ceased JP2017512279A (ja) 2014-02-27 2015-02-27 排気ガス再循環回路にn2o触媒を有する排気システム

Country Status (8)

Country Link
US (1) US9587591B2 (ja)
EP (1) EP3120008B1 (ja)
JP (1) JP2017512279A (ja)
KR (1) KR20160128354A (ja)
CN (1) CN106414983B (ja)
GB (1) GB2525721B (ja)
RU (1) RU2675182C2 (ja)
WO (1) WO2015128662A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019045324A1 (en) * 2017-08-28 2019-03-07 Heesung Catalysts Corporation NOX TRAPPING CATALYST HAVING NON-PLATINUM GROUP METAL NOx TRAP LAYER
JP2020090949A (ja) * 2018-12-07 2020-06-11 国立研究開発法人産業技術総合研究所 燃焼システム

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011111590A1 (de) * 2011-08-25 2013-02-28 Volkswagen Aktiengesellschaft Abgasbehandlungseinrichtung, Verfahren zur Aufbereitung von Abgas und Kraftfahrzeug
GB2546488B (en) * 2016-01-19 2020-05-13 Ford Global Tech Llc An engine exhaust gas recirculation system with at least one exhaust recirculation treatment device
DE102016207193A1 (de) * 2016-04-27 2017-11-02 Continental Automotive Gmbh Abgasnachbehandlungsvorrichtung

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10167710A (ja) * 1996-04-03 1998-06-23 Mitsui Chem Inc 亜酸化窒素の製造方法
JP2000282965A (ja) * 1999-03-31 2000-10-10 Tokyo Gas Co Ltd 内燃機関の排気再循環装置
EP1464831A1 (de) * 2003-03-31 2004-10-06 Ford Global Technologies, LLC, A subsidary of Ford Motor Company Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine
JP2004339967A (ja) * 2003-05-14 2004-12-02 Nissan Motor Co Ltd エンジンの排気ガス浄化装置
JP2011032968A (ja) * 2009-08-04 2011-02-17 Toyota Industries Corp 内燃機関および内燃機関の制御方法
US20120042631A1 (en) * 2010-08-20 2012-02-23 Gm Global Technology Operations, Inc. Catalyst materials for ammonia oxidation in lean-burn engine exhaust
WO2012152301A1 (de) * 2011-05-06 2012-11-15 Daimler Ag Betriebsverfahren für einen kraftfahrzeug-dieselmotor
JP2013108452A (ja) * 2011-11-22 2013-06-06 Toyota Motor Corp フィルタの故障検出装置
US20140033685A1 (en) * 2011-03-07 2014-02-06 Johnson Matthey Public Limited Company Exhaust system having ammonia slip catalyst and egr circuit
JP2015158182A (ja) * 2014-02-25 2015-09-03 株式会社デンソー 排ガス処理装置

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04243525A (ja) * 1991-01-22 1992-08-31 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
RU2102135C1 (ru) 1996-12-10 1998-01-20 Институт катализа им.Г.К.Борескова СО РАН Катализатор для получения закиси азота
US20030202927A1 (en) * 2002-04-24 2003-10-30 Minkara Rafic Y. Reduction of ammonia in flue gas and fly ash
RU2214305C1 (ru) * 2002-06-27 2003-10-20 Институт катализа им. Г.К.Борескова СО РАН Катализатор и способ получения закиси азота
US7378069B2 (en) 2004-07-27 2008-05-27 Los Alamos National Security, Llc Catalyst and method for reduction of nitrogen oxides
DE102005049309A1 (de) 2005-10-12 2007-04-19 Behr Gmbh & Co. Kg Vorrichtung zur Rückführung und Kühlung von Abgas einer Brennkraftmaschine
JP2007216082A (ja) * 2006-02-14 2007-08-30 Sumiko Eco-Engineering Co Ltd アンモニア分解触媒及びアンモニア処理方法
JP2008190364A (ja) * 2007-02-01 2008-08-21 Toyota Motor Corp 内燃機関の排気浄化装置
US7299793B1 (en) * 2007-02-06 2007-11-27 International Engine Intellectual Property Company, Llc EGR metallic high load diesel oxidation catalyst
GB2472815B (en) * 2009-08-19 2013-07-31 Gm Global Tech Operations Inc Method of estimating oxygen concentration downstream a diesel oxidation catalyst
US8448511B2 (en) * 2009-09-02 2013-05-28 Ford Global Technologies, Llc Method for evaluating degradation of a particulate matter sensor after an engine start
US8978360B2 (en) * 2009-09-15 2015-03-17 Ford Global Technologies, Llc Hydrocarbon and NOx trap
DE102010050413A1 (de) * 2010-11-04 2012-05-10 Daimler Ag Kraftfahrzeug-Brennkraftmaschine mit Abgasrückführung
KR101926206B1 (ko) 2011-02-21 2018-12-06 존슨 맛쎄이 퍼블릭 리미티드 컴파니 NOx 환원 촉매 및 EGR 회로를 포함하는 배기 시스템
JP5732297B2 (ja) * 2011-03-31 2015-06-10 エヌ・イーケムキャット株式会社 アンモニア酸化触媒、および排気ガス浄化装置並びに排気ガス浄化方法
DE102011017779B4 (de) * 2011-04-29 2021-10-07 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bestimmung des Niederdruck-Abgasrückführungsmassenstroms in dem Luftsystem einer Brennkraftmaschine
RU117186U1 (ru) 2012-02-09 2012-06-20 Закрытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Спектр" Многосекционный внутритрубный магнитный дефектоскоп
CN103240081B (zh) 2013-05-01 2015-03-04 北京工业大学 一种以TiO2-SiO2为载体的锰基低温脱硝催化剂及其制备方法

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10167710A (ja) * 1996-04-03 1998-06-23 Mitsui Chem Inc 亜酸化窒素の製造方法
JP2000282965A (ja) * 1999-03-31 2000-10-10 Tokyo Gas Co Ltd 内燃機関の排気再循環装置
EP1464831A1 (de) * 2003-03-31 2004-10-06 Ford Global Technologies, LLC, A subsidary of Ford Motor Company Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine
JP2004339967A (ja) * 2003-05-14 2004-12-02 Nissan Motor Co Ltd エンジンの排気ガス浄化装置
JP2011032968A (ja) * 2009-08-04 2011-02-17 Toyota Industries Corp 内燃機関および内燃機関の制御方法
US20120042631A1 (en) * 2010-08-20 2012-02-23 Gm Global Technology Operations, Inc. Catalyst materials for ammonia oxidation in lean-burn engine exhaust
US20140033685A1 (en) * 2011-03-07 2014-02-06 Johnson Matthey Public Limited Company Exhaust system having ammonia slip catalyst and egr circuit
WO2012152301A1 (de) * 2011-05-06 2012-11-15 Daimler Ag Betriebsverfahren für einen kraftfahrzeug-dieselmotor
JP2013108452A (ja) * 2011-11-22 2013-06-06 Toyota Motor Corp フィルタの故障検出装置
JP2015158182A (ja) * 2014-02-25 2015-09-03 株式会社デンソー 排ガス処理装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019045324A1 (en) * 2017-08-28 2019-03-07 Heesung Catalysts Corporation NOX TRAPPING CATALYST HAVING NON-PLATINUM GROUP METAL NOx TRAP LAYER
US11344875B2 (en) 2017-08-28 2022-05-31 Heesung Catalysts Corporation NOx-trapping catalyst having non-platinum-group-metal NOx-trapping layer
JP2020090949A (ja) * 2018-12-07 2020-06-11 国立研究開発法人産業技術総合研究所 燃焼システム
JP7153327B2 (ja) 2018-12-07 2022-10-14 国立研究開発法人産業技術総合研究所 燃焼システム

Also Published As

Publication number Publication date
RU2016138134A (ru) 2018-03-30
GB201503283D0 (en) 2015-04-15
RU2016138134A3 (ja) 2018-10-17
WO2015128662A1 (en) 2015-09-03
CN106414983A (zh) 2017-02-15
EP3120008B1 (en) 2018-07-25
CN106414983B (zh) 2018-12-28
US9587591B2 (en) 2017-03-07
RU2675182C2 (ru) 2018-12-17
GB2525721A (en) 2015-11-04
US20150240752A1 (en) 2015-08-27
EP3120008A1 (en) 2017-01-25
GB2525721B (en) 2016-12-28
KR20160128354A (ko) 2016-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102444497B1 (ko) NOx 흡착제 촉매
KR102076996B1 (ko) 촉매화 기질 및 내연기관용 배기 시스템
EP2917522B1 (en) Exhaust system
JP6169000B2 (ja) Egr回路内にアンモニアスリップ触媒を有する排気システム
EP3548177B1 (en) Nox adsorber catalyst
US10391478B2 (en) NOx adsorber catalyst
JP6978434B2 (ja) NOxアドソーバ触媒
JP6987083B2 (ja) NOx吸着体触媒
JP2020515395A (ja) 三層NOx吸着体触媒
JP7231555B2 (ja) NOx吸着触媒
JP2017512279A (ja) 排気ガス再循環回路にn2o触媒を有する排気システム
JP2020515391A (ja) NOx吸着体触媒
JP2016534871A (ja) Coスリップ触媒及び使用の方法
US10195566B2 (en) Oxidation catalyst
Chandler et al. Exhaust system having N 2 O catalyst in EGR circuit
DE102015102830A1 (de) Abgassystem mit N2O-Katalysator im AGR-Kreislauf

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20180214

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20181121

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20181204

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20190218

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20190507

A045 Written measure of dismissal of application [lapsed due to lack of payment]

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A045

Effective date: 20190917