JP2022524272A - 空気噴射部を有する排気ガス浄化システム - Google Patents
空気噴射部を有する排気ガス浄化システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP2022524272A JP2022524272A JP2021541058A JP2021541058A JP2022524272A JP 2022524272 A JP2022524272 A JP 2022524272A JP 2021541058 A JP2021541058 A JP 2021541058A JP 2021541058 A JP2021541058 A JP 2021541058A JP 2022524272 A JP2022524272 A JP 2022524272A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- catalyst
- exhaust gas
- subsystem
- gas purification
- purification system
- 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.)
- Pending
Links
- 238000000746 purification Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 238000002347 injection Methods 0.000 title claims description 38
- 239000007924 injection Substances 0.000 title claims description 38
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 165
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 claims abstract description 15
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 57
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 claims description 57
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 53
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 claims description 28
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 claims description 28
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 claims description 23
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical group [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 18
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 17
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 15
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 13
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 11
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 9
- 239000010953 base metal Substances 0.000 claims description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 6
- 230000009970 fire resistant effect Effects 0.000 claims description 5
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)manganese;manganese Chemical compound [Mn].O[Mn]=O.O[Mn]=O AMWRITDGCCNYAT-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N silver oxide Chemical compound [O-2].[Ag+].[Ag+] NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000006260 foam Substances 0.000 claims description 3
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 claims description 2
- WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N Trioxochromium Chemical compound O=[Cr](=O)=O WGLPBDUCMAPZCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000423 chromium oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001923 silver oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 2
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 24
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 18
- 229910052703 rhodium Inorganic materials 0.000 description 18
- 239000010948 rhodium Substances 0.000 description 18
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 15
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 14
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910017493 Nd 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 10
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 7
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 6
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 6
- MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N rhodium atom Chemical compound [Rh] MHOVAHRLVXNVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 5
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 5
- 229910021193 La 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 4
- GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N Nitrous Oxide Chemical compound [O-][N+]#N GQPLMRYTRLFLPF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910017566 Cu-Mn Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910017871 Cu—Mn Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 3
- 238000006722 reduction reaction Methods 0.000 description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 2
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 2
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 2
- -1 platinum group metals Chemical class 0.000 description 2
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 2
- 229910001404 rare earth metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010457 zeolite Substances 0.000 description 2
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000075898 Lantana strigocamara Species 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910003134 ZrOx Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000005534 acoustic noise Effects 0.000 description 1
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 1
- 238000010531 catalytic reduction reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- AEBZCFFCDTZXHP-UHFFFAOYSA-N europium(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Eu+3].[Eu+3] AEBZCFFCDTZXHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 1
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002808 molecular sieve Substances 0.000 description 1
- 239000001272 nitrous oxide Substances 0.000 description 1
- 229910000510 noble metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 1
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007800 oxidant agent Substances 0.000 description 1
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003584 silencer Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N sodium aluminosilicate Chemical compound [Na+].[Al+3].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O URGAHOPLAPQHLN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N yttrium(III) oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Y+3].[Y+3] RUDFQVOCFDJEEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust 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
- F01N3/023—Exhaust 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
- F01N3/029—Exhaust 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 by adding non-fuel substances to exhaust
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust 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
- F01N3/24—Exhaust 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 constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/30—Arrangements for supply of additional air
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation 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
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/944—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or carbon making use of oxidation catalysts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation 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
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
- B01D53/945—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific catalyst
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation 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
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9445—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC]
- B01D53/9454—Simultaneously removing carbon monoxide, hydrocarbons or nitrogen oxides making use of three-way catalysts [TWC] or four-way-catalysts [FWC] characterised by a specific device
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D53/00—Separation 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
- B01D53/34—Chemical or biological purification of waste gases
- B01D53/92—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases
- B01D53/94—Chemical or biological purification of waste gases of engine exhaust gases by catalytic processes
- B01D53/9459—Removing 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
- B01D53/9477—Removing 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/02—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the alkali- or alkaline earth metals or beryllium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/10—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of rare earths
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/38—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals
- B01J23/40—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of noble metals of the platinum group metals
- B01J23/46—Ruthenium, rhodium, osmium or iridium
- B01J23/464—Rhodium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
- B01J23/70—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper
- B01J23/76—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36
- B01J23/84—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the iron group metals or copper combined with metals, oxides or hydroxides provided for in groups B01J23/02 - B01J23/36 with arsenic, antimony, bismuth, vanadium, niobium, tantalum, polonium, chromium, molybdenum, tungsten, manganese, technetium or rhenium
- B01J23/889—Manganese, technetium or rhenium
- B01J23/8892—Manganese
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/19—Catalysts containing parts with different compositions
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/50—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their shape or configuration
- B01J35/56—Foraminous structures having flow-through passages or channels, e.g. grids or three-dimensional monoliths
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
- F01N1/02—Silencing apparatus characterised by method of silencing by using resonance
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N1/00—Silencing apparatus characterised by method of silencing
- F01N1/14—Silencing apparatus characterised by method of silencing by adding air to exhaust gases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N13/00—Exhaust 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
- F01N13/009—Exhaust 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust 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
- F01N3/033—Exhaust 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
- F01N3/035—Exhaust 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust 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
- F01N3/101—Three-way catalysts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust 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
- F01N3/105—General auxiliary catalysts, e.g. upstream or downstream of the main catalyst
- F01N3/106—Auxiliary oxidation catalysts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust 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
- F01N3/18—Exhaust 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
- F01N3/22—Control of additional air supply only, e.g. using by-passes or variable air pump drives
- F01N3/222—Control of additional air supply only, e.g. using by-passes or variable air pump drives using electric valves only
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
- F01N3/10—Exhaust 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
- F01N3/24—Exhaust 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 constructional aspects of converting apparatus
- F01N3/28—Construction of catalytic reactors
- F01N3/2803—Construction of catalytic reactors characterised by structure, by material or by manufacturing of catalyst support
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
- B01D2255/102—Platinum group metals
- B01D2255/1023—Palladium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/10—Noble metals or compounds thereof
- B01D2255/102—Platinum group metals
- B01D2255/1025—Rhodium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/204—Alkaline earth metals
- B01D2255/2042—Barium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/206—Rare earth metals
- B01D2255/2063—Lanthanum
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/206—Rare earth metals
- B01D2255/2065—Cerium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/206—Rare earth metals
- B01D2255/2068—Neodymium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/20—Metals or compounds thereof
- B01D2255/209—Other metals
- B01D2255/2092—Aluminium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/40—Mixed oxides
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/904—Multiple catalysts
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/908—O2-storage component incorporated in the catalyst
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2255/00—Catalysts
- B01D2255/90—Physical characteristics of catalysts
- B01D2255/915—Catalyst supported on particulate filters
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01D—SEPARATION
- B01D2259/00—Type of treatment
- B01D2259/45—Gas separation or purification devices adapted for specific applications
- B01D2259/4591—Construction elements containing cleaning material, e.g. catalysts
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2370/00—Selection of materials for exhaust purification
- F01N2370/02—Selection of materials for exhaust purification used in catalytic reactors
- F01N2370/04—Zeolitic material
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
- F01N2560/06—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a temperature sensor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N2900/00—Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
- F01N2900/06—Parameters used for exhaust control or diagnosing
- F01N2900/14—Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
- F01N2900/1404—Exhaust gas temperature
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Exhaust Gas After Treatment (AREA)
- Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
Abstract
本発明は、２つの触媒サブシステムを含む排気ガス浄化システムに関し、ここで、第１の触媒サブシステムが、ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ、及び任意にＰＭを変換するためのものであり、第２の触媒サブシステムが、ＣＯを変換するためのものであり、第１の触媒サブシステムの下流に位置し、空気噴射部が第１の触媒サブシステムと第２の触媒サブシステムとの間に配置される。
Description
本発明は、適切な位置に２つのサブシステム及び１つの空気噴射部を含む排気ガス浄化システムに関し、比較的小さいエンジンサイズを有し、高速及び／又は高負荷時にスロットル全開に近い条件下で超高濃度のＣＯ排出を生成する車両に対して、簡単かつ堅牢な解決策を提供する。
排気ガス浄化システムは、長年にわたってガソリン又はディーゼルのいずれかを燃料とするエンジンの内燃機関からの窒素酸化物（ＮＯｘ）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）、粒子状物質（ＰＭ）及び他の排出の削減に適用されてきた。近年、特に発展途上国では、ヘイズ及びスモッグなどの新たな環境問題がますます深刻化している。ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ及びＰＭなどの排出をさらに制限することによって環境条件を改善するために、多くの国でより厳しい排出基準がすでに要求されているか、又は今後要求されることになる。
米国では、２０１２年３月２２日に、カリフォルニア州大気資源委員会（ＣＡＲＢ）は、２０１７年及びその後のモデル年から新しい排気基準「ＬＥＶ ＩＩＩ」を採用し、乗用車、小型トラック、中型車では、３ｍｇ／マイルの排出制限が含まれているが、様々な中間審査で実現可能と見なされる限り、後に１ｍｇ／マイルの導入も可能である。
２０１４年９月１日からの欧州の排出規制（ユーロ６）では、ディーゼル車及びガソリン（ポジティブ点火（火花点火式））乗用車の両方から排出される粒子数の制御が要求されている。ガソリンのＥＵ乗用車及び小型商用車の場合、許容限度は以下である：１０００ｍｇ／ｋｍのＣＯ、６０ｍｇ／ｋｍのＮＯｘ、１００ｍｇ／ｋｍの全炭化水素（ＴＨＣ）、そのうち６８ｍｇ／ｋｍ未満が非メタン炭化水素（ＮＭＨＣ）、及び直噴エンジンの場合のみ４．５ｍｇ／ｋｍのＰＭ。ユーロ６では、粒子数（ＰＮ）の基準値が６＊１０１１ｋｍ－１に設定されているが、２０１７年まではＯＥＭメーカーが６＊１０１２ｋｍ－１の制限を要求することができる。現実的には、法制化されている粒子の範囲は２３ｎｍ～３μｍである。
２０１６年１２月２３日に、中華人民共和国の環境保護部（ＭＥＰ）は、「中国５」の排出基準よりもはるかに厳しい、乗用車及び小型商用車からの排出の中国６の基準及び測定方法（ＧＢ１８３５２．６－２０１６；以下、中国６とも称する）の最終法規を発表した。特に中国６ｂでは、ＴＨＣ及びＣＯの排出を中国５のレベルから５０％削減するとともに、ＮＯｘを４２％削減することを目標としている。さらに、中国６ｂは、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）及びＰＮの制限を組み込んでおり、オンボード診断（ＯＢＤ）要件を採用している。さらに、乗用車等の国際調和排出ガス・燃費試験サイクル（World Harmonized Light-duty Vehicle Test Cycle）（ＷＬＴＣ）でテストを行うことと定められている。
ＷＬＴＣには、多くの急加速、及び延長高速度要件が含まれている。高出力が要求される比較的小さなエンジン又は大重量の車両では、リッチ条件（空燃比、Ａ／Ｆ＜１４．６５）下で長時間（例えば＞５秒）で「開ループ」状況を引き起こす（燃料パドルを完全に下げる必要があるため）。これらの条件から生じる過剰なＣＯにより、排出制御が困難になる。触媒中の酸素貯蔵成分は、使用できる触媒の量が多いにもかかわらず、この「Ａ／Ｆリッチ」条件を処理するには不十分になった。１つの解決策は、キャリブレーション（校正、calibration）をよりリーンなバイアスに変更し、空気からより多くの酸素を供給してＣＯを変換することである。これには時間及び微妙なバランスが必要で、そうしないと酸素が多すぎて吸収部位がＮＯと競合し、ＮＯｘの変換が遅れるため、「リーンＮＯｘ」問題が発生する。
現在の自動車に搭載されている多くのエンジンは、特にＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ及びＰＭなどの排出の基準を満たすことができず、大きな課題に直面している。エンジンの設計の変更、燃料噴射圧、及び／又は高度なエンジン管理システムは、潜在的な解決策として採用することができるが、これらの解決策は非常に複雑で、コストがかかり、時間もかかる。
したがって、排出目標を達成し、よりクリーンな環境を作り出すために、簡単で費用効果の高い解決策を開発することが望ましい。
ＴＷＣが発明される前の１９７０年代には、Ｏ２センサー及びＡ／Ｆフィードバック制御により、多くの車両がリッチキャリブレーションで校正され、ＣＯ／ＨＣ基準に満たすために空気噴射システムを備えていた。しかしながら、このような空気噴射システムでは、酸素及びＮＯｘの貴金属への吸着が競合するため、ＮＯｘの変換が困難であった。また、このシステムは、エンジンからのＰＭを十分に処理できないと見なされていた。
米国特許第９，３７６，９４９号は、ガソリンエンジンのリーン運転時のＮＯｘ排出を制御するための選択的触媒還元（ＳＣＲ）システムを開示している。このようなシステムは、エンジンに密接に結合されたライトオフ触媒、ライトオフ触媒の下流に配置されたＳＣＲ触媒、ライトオフ触媒とＳＣＲ触媒との間に配置された還元剤導入システム、及びライトオフ触媒と還元剤噴射位置との間に配置され、指定されたエンジン条件で排気流中に空気を噴射して冷却し、ＳＣＲ触媒の耐久性を向上するための空気噴射システムを備えている。この空気噴射部の追加は、好ましくない条件からＳＣＲ触媒を保護するためである。このようなシステムは、ガソリンエンジンのリーン運転時のＮＯｘ排出を抑制するためのものであり、それは、特にリッチなＡ／Ｆ条件でのガソリンエンジンの排気ガスにおいて、排出中のＣＯ及びＰＭを抑制する能力が低い。
米国特許第６，４７７，８３１号では、電気ヒーター、電気ヒーターの上又は下流に配置され、排気ガス中のＣＯ及びＨ２を酸化するための第１の酸化触媒、及び第１の酸化触媒であるか、又はその下流に配置され、排気ガス中のＨＣを酸化するための第２の酸化触媒を含有する装置が紹介されている。電気ヒーターに加えて、空気噴射部がこの装置内に追加されて配置され、酸化されるＣＯ及びＨ２の量を増加させ、したがって第１の酸化触媒によって化学的に生成される熱を増加させ、それによってさらに第２の酸化触媒のＨＣライトオフ温度に到達することを加速する。しかしながら、このような解決策では、特にリッチなＡ／Ｆ条件でのガソリンエンジンからの排気ガスにおいて、排出中のＮＯｘ及びＰＭを抑制する能力が低い。
したがって、現在の政府の排気規制を満たすためには、リッチなＡ／Ｆ条件でのガソリンエンジンからの排気ガスのための排気ガス浄化システムが必要であり、そのようなシステムは、ＣＯ、ＨＣ、ＰＭ、特に超高濃度のＣＯ排出を抑制し、ＮＯｘ変換に悪影響を与えないものである。
本発明の目的は、窒素酸化物（ＮＯｘ）の変換を阻害することなく、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）及び粒子状物質（ＰＭ）の除去に役立つ排気ガス浄化システムを提供することである。
本発明の第１の態様は、ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ、及び任意にＰＭを変換するための第１の触媒サブシステム、ＣＯを変換するための第２の触媒サブシステム、及び空気噴射部を含む排気ガス浄化システムに関し、ここで、第２の触媒サブシステムが第１の触媒サブシステムの下流に位置し、空気噴射部が第１の触媒サブシステムと第２の触媒サブシステムとの間に配置される。
本発明の第２の態様は、以下の工程：(ｉ）本発明の第１の態様による排気処理システムを提供する工程と、（ｉｉ）エンジンからの排気ガスを排気処理システムに通す工程と、を含むエンジンからの排気ガスの処理方法に関する。
本発明のいくつかの例示的な実施態様を説明する前に、本発明は、以下の説明に示される構造又はプロセス工程の詳細に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施態様が可能であり、様々な方法で実施する又は行うことができる。
本明細書で使用される用語に関して、以下の定義が提供される。
特許請求の範囲を含む本明細書全体を通して、「１つを含む」又は「含む」という用語は、特に指定しない限り、「少なくとも１つを含む」という用語と同義であると理解すべきであり、「間」は限界値を含むものと理解すべきである。
「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」という用語は、物品の文法的対象の１つ以上（すなわち、少なくとも１つ）を指すために使用される。
「及び／又は」という用語には、「及び」、「又は」、及びまたこの用語に関連する要素の他のすべての可能な組み合わせの意味が含まれている。
すべてのパーセンテージ及び比は、特に明記されていない限り、質量で言及されているものである。
排気ガス浄化システムは、長年にわたってガソリン又はディーゼルのいずれかを燃料とするエンジンの内燃機関からの窒素酸化物(ＮＯｘ)、一酸化炭素(ＣＯ)、炭化水素(ＨＣ)、粒子状物質(ＰＭ)及び他の排出の削減に適用されてきた。近年、特に発展途上国では、ヘイズ及びスモッグなどの新たな環境問題がますます深刻化している。ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘ及びＰＭなどの排出をさらに制限することによって環境条件を改善するために、多くの国でより厳しい排出基準がすでに要求されているか、又は今後要求されることになる。
現在の政府の排気規制を満たすためには、リッチな空燃比（Ａ／Ｆ）条件でのガソリンエンジンからの排気ガスのための排気ガス浄化システムが必要であり、そのようなシステムは、ＣＯ、ＨＣ、ＰＭ、特に超高濃度のＣＯ排出を抑制し、ＮＯｘ変換に悪影響を与えないものである。
したがって、本発明の実施態様によれば、ＮＯｘ、ＨＣ、ＣＯ、及び任意にＰＭを変換するための第１の触媒サブシステム、ＣＯを変換するための第２の触媒サブシステム、及び空気噴射部を含む排気ガス浄化システムが提供され、ここで、第２の触媒サブシステムが第１の触媒サブシステムの下流に位置し、空気噴射部が第１の触媒サブシステムと第２の触媒サブシステムとの間に配置される。
本発明の実施態様のいずれか１つによれば、排気ガス浄化システムは、第１の触媒サブシステム、第２の触媒サブシステム、及び第１の触媒サブシステムと第２の触媒サブシステムとの間に配置された空気噴射部を備える。第２の触媒サブシステムは、第１の触媒サブシステムの下流に配置されている。
１つ以上の実施態様において、図１に示すように、第１の触媒サブシステムは、密結合位置（close coupled position）に触媒１１を含み、触媒１１は、ＴＷＣ触媒及びＦＷＣ触媒からなる群から選択される；第２の触媒サブシステムは、アンダーフロア位置（under floor position）に触媒１３を含み、触媒１３は、卑金属酸化物（ＢＭＯ）触媒、三元変換（ＴＷＣ）触媒、及び四元変換（ＦＷＣ）触媒、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）からなる群から選択される。空気噴射部１４は、触媒１１と触媒１３との間に配置されている。
１つ以上の好ましい実施態様において、触媒１３はＢＭＯ触媒又はＤＯＣである。
１つ以上の実施態様において、触媒１３は、ハニカム基材、フォーム基材及びマフラーからなる群から選択された担体にコーティングされている。
１つ以上の実施態様において、一方向弁１５が空気噴射部１４に接続され、一方向弁１５は空気噴射部１４と触媒１３との間に位置する。好ましい実施態様において、空気噴射部１４は、スイッチによって制御される。より好ましい実施態様において、スイッチは、温度センサ又は車輪速度センサを介して電子制御ユニットによって制御されるオートスイッチである。
１つ以上の実施態様において、エルボパイプ１６が空気噴射部１４に接続され、エルボパイプ１６は空気噴射部１４と触媒１３との間に位置する。驚いたことには、エルボパイプを使用することで、ＮＯｘ変換を犠牲にすることが避けられることが見出された。
一部の実施態様において、エルボパイプ１６は一方向弁１５と触媒１３との間に位置する。代替の実施態様において、一方向弁１５はエルボパイプ１６と触媒１３との間に位置する。他の代替の実施態様において、一方向弁１５はエルボパイプ１６と一体化されている。
本明細書で使用される「密結合位置」という用語は、エンジンと密接に結合している位置である。
本明細書で使用される「アンダーフロア位置」という用語は、密結合位置と比較して、エンジンから遠く離れた位置である。
本明細書で使用される「ＴＷＣ」という用語は、ガソリンエンジンの排気ガスからＨＣ、ＣＯ及びＮＯｘを実質的に除去することができる三元変換を指す。典型的には、ＴＷＣ触媒は主に、白金族金属（ＰＧＭ）、酸素貯蔵成分（ＯＳＣ）、及び耐火性金属酸化物担体を含む。
本明細書で使用される「白金族金属」又は「ＰＧＭ」という用語は、白金、パラジウム、ロジウム、オスミウム、イリジウム、ルテニウム、及びそれらの混合物を含む、元素周期表で定義されている１つ以上の化学元素を指すものである。
１つ以上の実施態様において、ＴＷＣ触媒の白金族金属成分は、白金、パラジウム、ロジウム、又はそれらの混合物から選択される。特定の実施態様において、ＴＷＣ触媒の白金族金属成分は、パラジウムを含む。
１つ以上の実施態様において、ＴＷＣ触媒は、追加の白金族金属を含まない（すなわち、ＴＷＣは、１つの白金族金属のみを含む）。他の実施態様において、ＴＷＣ触媒は、追加の白金族金属を含んでいる。１つ以上の実施態様において、存在する場合、追加の白金族金属は、白金、ロジウム、及びそれらの混合物から選択される。特定の実施態様において、追加の白金族金属成分はロジウムを含む。１つ以上の特定の実施態様において、ＴＷＣ触媒は、パラジウムとロジウムとの混合物を含む。他の実施態様において、ＴＷＣ触媒は、白金、パラジウム、及びロジウムの混合物を含む。
本明細書で使用される「酸素貯蔵成分」（ＯＳＣ）という用語は、多価の状態を持ち、還元条件下でＣＯ又は水素などの還元剤と積極的に反応し、その後、酸化条件下で酸素又は窒素酸化物などの酸化剤と反応することができる実在物を指す。酸素貯蔵成分の例には、希土類酸化物、特にセリア、ランタナ、プラセオディミア、ネオディミア、ニオビア、ユーロピア、サマリア、イッテルビア、イットリア、ジルコニア、及びセリアに加えてこれらの混合物が含まれる。希土類酸化物は、バルク（例えば、粒子状）の形態であってもよい。酸素貯蔵成分は、酸素貯蔵特性を示す形態のセリアを含むことができる。セリアの格子酸素は、リッチなＡ／Ｆ条件下で一酸化炭素、水素、又は炭化水素と反応することができる。１つ以上の実施態様において、ＴＷＣ触媒のための酸素貯蔵成分は、セリア－ジルコニア複合体又は希土類安定化セリア－ジルコニアを含む。
本明細書で使用される「耐火性金属酸化物担体」又は「担体」という用語は、追加の化学化合物又は元素が担持される下層の高表面積材料を指す。担体粒子は、２０Ａ超の細孔、及び広い細孔分布を有する。本明細書で定義されるように、そのような担体、例えば金属酸化物担体は、モレキュラーシーブ、具体的にはゼオライトを除外する。特定の実施態様において、高表面積の耐火性金属酸化物担体、例えば、典型的には１グラム当たり６０平方メートル（「ｍ２／ｇ」）を超え、しばしば最大約２００ｍ２／ｇ以上のＢＥＴ表面積を示す、「ガンマアルミナ」又は「活性化アルミナ」とも呼ばれるアルミナ担体材料を利用することができる。このような活性化アルミナは、通常、アルミナのガンマ相とデルタ相との混合物であるが、相当量のエタ、カッパ、及びシータのアルミナ相を含有してもよい。活性化アルミナ以外の耐火性金属酸化物は、所定の触媒における触媒成分の少なくとも一部のための担体として使用することができる。例えば、バルクのセリア、ジルコニア、アルファアルミナ、シリカ、チタニア及び他の材料は、そのような使用のために知られている。
１つ以上の実施態様において、ＴＷＣ触媒のための耐火性金属酸化物担体は、独立して、アルミナ、ジルコニア、アルミナ－ジルコニア、ランタナ－アルミナ、ランタナ－ジルコニア－アルミナ、アルミナ－クロミア、セリア、アルミナ－セリア、及びこれらの組み合わせからなる群から選択される、活性化された、安定化された、又はその両方の化合物を含む。
本明細書で使用される「ＦＷＣ」という用語は、ＴＷＣ機能に加えて、ガソリンエンジンの排気ガスから４つの汚染物質（ＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘ及びＰＭ）をすべて除去する四元変換を指すものである。ＦＷＣ触媒は、主にＰＧＭ、ＯＳＣ、耐火性金属酸化物担体、及び粒子フィルターを含む。
本明細書で使用される「ＤＯＣ」という用語は、当技術分野でよく知られているディーゼル酸化触媒を指す。ディーゼル酸化触媒は、ＣＯをＣＯ２に、気相ＨＣ及びディーゼル粒子の有機分（可溶性有機分）をＣＯ２及びＨ２Ｏに酸化させるように設計されている。典型的なディーゼル酸化触媒は、アルミナ、シリカ－アルミナ、チタニア、シリカ－チタニア、及びゼオライトなどの高表面積の無機酸化物担体上に白金及び任意にパラジウムも含むものである。本明細書で使用されるこの用語は、発熱を生じさせるＤＥＣ（ディーゼル発熱触媒：Ｄｉｅｓｅｌ Ｅｘｏｔｈｅｒｍ Ｃａｔａｌｙｓｔ）を含む。
本明細書で使用される「ＢＭＯ」という用語は、エンジン排気からＨＣ、ＣＯを酸化反応によって除去することができる卑金属酸化物を指す。ＢＭＯ触媒は主に、卑金属酸化物、ＯＳＣ、及び耐火性金属酸化物担体を含む。１つ以上の実施態様において、卑金属酸化物は、酸化マンガン、酸化鉄、酸化コバルト、酸化銅、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化クロム、酸化銀、及びこれらの混合物からなる群から選択される。
１つ以上の好ましい実施態様において、ＢＭＯ触媒はＣｕ－Ｍｎ酸化物、アルミナ及びＣｅ－ＺｒＯｘを含む。
驚いたことには、卑金属酸化物の使用は、ＣＯの変換を大幅に向上し、ＮＯｘの変換も犠牲にならない。
１つ以上の実施態様において、図２に示すように、第１の触媒サブシステムは、密結合位置に触媒２１、及びアンダーフロア位置に触媒２２を含む；触媒２１及び２２は、独立してＴＷＣ触媒及びＦＷＣ触媒からなる群から選択される；第２の触媒サブシステムは、アンダーフロア位置に触媒２３を含み、触媒２３は、ＢＭＯ触媒、ＴＷＣ触媒及びＦＷＣ触媒、ＤＯＣからなる群から選択される。空気噴射部２４は、触媒２２と触媒２３との間に配置されている。１つ以上の好ましい実施態様において、触媒２３はＢＭＯ触媒又はＤＯＣである。
１つ以上の実施態様において、触媒２３は、ハニカム基材、フォーム基材及びマフラーからなる群から選択された担体にコーティングされている。
１つ以上の代替の実施態様において、ＦＷＣは、ウォッシュコートのない粒子フィルターで置き換えることができる。
１つ以上の実施態様において、一方向弁２５は空気噴射部２４に接続され、一方向弁２５は空気噴射部２４と触媒２３との間に位置する。好ましい実施態様において、空気噴射部２４は、スイッチによって制御される。より好ましい実施態様において、スイッチは、温度センサ又は車輪速度センサを介して電子制御ユニットによって制御されるオートスイッチである。
１つ以上の実施態様において、エルボパイプ２６は空気噴射部２４に接続され、エルボパイプ２６は空気噴射部２４と触媒２３との間に位置する。驚いたことには、エルボパイプを使用することで、ＮＯｘ変換を犠牲にすることが避けられることが見出された。
一部の実施態様において、エルボパイプ２６は一方向弁２５と触媒２３との間に位置する。代替の実施態様において、一方向弁２５はエルボパイプ２６と触媒２３との間に位置する。他の代替の実施態様において、一方向弁２５はエルボパイプ２６と一体化されている。
本発明における試験方法は、中国６ｂ要件に基づくカテゴリーＩ車両を対象として乗用車及び小型商用車からの排出の制限及び測定方法に従って（中国６）（ＧＢ１８３５２．６－２０１６）、シャシダイナモでの乗用車等の国際調和排出ガス・燃費試験サイクル（ＷＬＴＣ）評価であり、ここで、非メタン炭化水素（ＮＭＨＣ）、全炭化水素（ＴＨＣ）、ＣＯ、ＮＯｘ、及び粒子数（ＰＮ）の排出制限は、それぞれ３５ｍｇ／ｋｍ、５０ｍｇ／ｋｍ、５００ｍｇ／ｋｍ、３５ｍｇ／ｋｍ、６＊１０１１ｋｍ－１である。
１つ以上の実施態様において、車輪速度センサ及び／又は温度センサが、空気噴射の動作時間を制御するために適用される。エンジンの超高速フェーズであるＷＬＴＣのフェーズ４で運転することは、ＷＬＴＣのフェーズ４で多くのＣＯ排出が出るため、本発明の目的を既に達成できることが見出された。速度が遅く、床温度が高くない場合、ＣＯ排出はそれほど悪くない；エンジンがどんどん速く動いていて、速度が時速２０ｋｍ（「ｋｍ／ｈ」）を超える時に、特に速度が４０ｋｍ／ｈ、６０ｋｍ／ｈ、又は８０ｋｍ／ｈを超える場合に、空気噴射はＣＯ排出の削減に非常に有用である。一般的には、エンジン速度が高いほど、床温度は高くなる。したがって、エンジンの速度が一定の値を超える時にのみ空気噴射を有することは、空気噴射のオートスイッチに車輪速度センサ及び／又は温度センサを適用することにより実現することができ、これにより、一定の速度、例えば２０ｋｍ／ｈ超、好ましくは４０ｋｍ／ｈ超、より好ましくは６０ｋｍ／ｈ超、最も好ましくは８０ｋｍ／ｈ超、及び／又は排気管の一定の温度、例えば２００℃超、好ましくは３００～９５０℃、より好ましくは４００～８００℃、最も好ましくは５００～７００℃の時にのみ空気噴射を有する。
１つ以上の実施態様において、第２の触媒サブシステムは、触媒材料又はウォッシュコートでコーティングされたマフラー、又は消音装置としても機能する触媒コンバータから構成される。このような実施態様は、音響静音化によってエンジンから生成される音圧の大きさを低減する音響装置として設計された通常のマフラー機能ユニット、及び噴射された空気からＯ２とともに過剰なＣＯ排出を低減する触媒コンバータ機能ユニットによって実行することができる。
本発明の簡単で効率的な解決策は、中国５のキャリブレーションを受けた現行の車両が、２０ヶ月を超える大規模な再校正、及び予見可能なはるかに高いコストなしに、中国６の基準を満たすことを可能にする。
本発明は、以下の実施例によってより完全に説明されるが、これは本発明を説明するために記載されるものであり、その制限として解釈されるものではない。特に明記しない限り、すべての部及びパーセンテージは質量によるものであり、すべての質量パーセントは、水分を除くことを意味する乾燥ベースで表される。
本発明のすべての実施例において、ＣＯの排出は比較例よりも著しく低減されている。空気噴射の適切な位置を有し、第１の触媒サブシステムにＦＷＣを含む実施例は、ＮＯｘの変換を阻害することなく、ＣＯとＰＭの両方の排出が減少されることを示している。その主な理由は、排気ガス浄化システムにおける空気噴射の使用方法、及び排気ガス浄化システムへのＦＷＣの組み込みである。
空気噴射部を有する排気ガス浄化システム
実施例１
図２に示しているように、排気ガス浄化システムを準備し、第１の触媒サブシステムは、密結合位置に触媒２１、及びアンダーフロア位置に触媒２２を有した；触媒２１は、１．６％のＰｄ、０．２％のＲｈ、６５％のＯＳＣ、２９％のＡｌ２Ｏ３、０．７％のＬａ２Ｏ３、０．５％のＮｄ２Ｏ３及び３％のＢａＯを含有する合計４．１ｇ／ｉｎ３のウォッシュコートを有するＴＷＣ触媒であった；触媒２２は、０．２％のＰｄ、０．２％のＲｈ、７０％のＯＳＣ、２４％のＡｌ２Ｏ３、１％のＮｄ２Ｏ３及び４．６％のＢａＯを含有する合計４．２ｇ／ｉｎ３のウォッシュコートを有するＴＷＣ触媒であった；第２の触媒サブシステムはアンダーフロア位置に触媒２３を有し、触媒２３は、０．２％のＰｄ、０．２％のＲｈ、７０％のＯＳＣ、２４％のＡｌ２Ｏ３、１％のＮｄ２Ｏ３及び４．６％のＢａＯを含有する合計４．２ｇ／ｉｎ３のウォッシュコートを有するＴＷＣ触媒であった。空気噴射部２４は、一方向弁２５を介して触媒２２と触媒２３との間に配置され、ＷＬＴＣの全過程中で空気を噴射した。試験結果は、３３ｍｇ／ｋｍのＮＭＨＣ、３８ｍｇ／ｋｍのＴＨＣ、５４０ｍｇ／ｋｍのＣＯ、４４ｍｇ／ｋｍのＮＯｘ及び１．５５＊１０１２ｋｍ－１のＰＮ排出を示した。
実施例１
図２に示しているように、排気ガス浄化システムを準備し、第１の触媒サブシステムは、密結合位置に触媒２１、及びアンダーフロア位置に触媒２２を有した；触媒２１は、１．６％のＰｄ、０．２％のＲｈ、６５％のＯＳＣ、２９％のＡｌ２Ｏ３、０．７％のＬａ２Ｏ３、０．５％のＮｄ２Ｏ３及び３％のＢａＯを含有する合計４．１ｇ／ｉｎ３のウォッシュコートを有するＴＷＣ触媒であった；触媒２２は、０．２％のＰｄ、０．２％のＲｈ、７０％のＯＳＣ、２４％のＡｌ２Ｏ３、１％のＮｄ２Ｏ３及び４．６％のＢａＯを含有する合計４．２ｇ／ｉｎ３のウォッシュコートを有するＴＷＣ触媒であった；第２の触媒サブシステムはアンダーフロア位置に触媒２３を有し、触媒２３は、０．２％のＰｄ、０．２％のＲｈ、７０％のＯＳＣ、２４％のＡｌ２Ｏ３、１％のＮｄ２Ｏ３及び４．６％のＢａＯを含有する合計４．２ｇ／ｉｎ３のウォッシュコートを有するＴＷＣ触媒であった。空気噴射部２４は、一方向弁２５を介して触媒２２と触媒２３との間に配置され、ＷＬＴＣの全過程中で空気を噴射した。試験結果は、３３ｍｇ／ｋｍのＮＭＨＣ、３８ｍｇ／ｋｍのＴＨＣ、５４０ｍｇ／ｋｍのＣＯ、４４ｍｇ／ｋｍのＮＯｘ及び１．５５＊１０１２ｋｍ－１のＰＮ排出を示した。
実施例２
図２に示しているように、排気ガス浄化システムを準備し、第１の触媒サブシステムは、密結合位置に触媒２１、及びアンダーフロア位置に触媒２２を有した；触媒２１は、１．６％のＰｄ、０．２％のＲｈ、６５％のＯＳＣ、２９％のＡｌ２Ｏ３、０．７％のＬａ２Ｏ３、０．５％のＮｄ２Ｏ３及び３％のＢａＯを含有する合計４．１ｇ／ｉｎ３のウォッシュコートを有するＴＷＣ触媒であった；触媒２２は、０．２％のＰｄ、０．２％のＲｈ、７０％のＯＳＣ、２４％のＡｌ２Ｏ３、１％のＮｄ２Ｏ３及び４．６％のＢａＯを含有する合計４．２ｇ／ｉｎ３のウォッシュコートを有するＴＷＣ触媒であった；第２の触媒サブシステムはアンダーフロア位置に触媒２３を有し、触媒２３は、５５％のＡｌ２Ｏ３、３０％のＯＳＣ及び１５％のＣｕ－Ｍｎ酸化物を含有する合計２．９ｇ／ｉｎ３のウォッシュコートを有するＢＭＯ触媒であった。空気噴射部２４は、一方向弁２５を介して触媒２２と触媒２３との間に配置され、ＷＬＴＣの全過程中で空気を噴射した。試験結果は、３３ｍｇ／ｋｍのＮＭＨＣ、３９ｍｇ／ｋｍのＴＨＣ、４４０ｍｇ／ｋｍのＣＯ、４０ｍｇ／ｋｍのＮＯｘ及び１．４２＊１０１２ｋｍ－１のＰＮ排出を示した。
図２に示しているように、排気ガス浄化システムを準備し、第１の触媒サブシステムは、密結合位置に触媒２１、及びアンダーフロア位置に触媒２２を有した；触媒２１は、１．６％のＰｄ、０．２％のＲｈ、６５％のＯＳＣ、２９％のＡｌ２Ｏ３、０．７％のＬａ２Ｏ３、０．５％のＮｄ２Ｏ３及び３％のＢａＯを含有する合計４．１ｇ／ｉｎ３のウォッシュコートを有するＴＷＣ触媒であった；触媒２２は、０．２％のＰｄ、０．２％のＲｈ、７０％のＯＳＣ、２４％のＡｌ２Ｏ３、１％のＮｄ２Ｏ３及び４．６％のＢａＯを含有する合計４．２ｇ／ｉｎ３のウォッシュコートを有するＴＷＣ触媒であった；第２の触媒サブシステムはアンダーフロア位置に触媒２３を有し、触媒２３は、５５％のＡｌ２Ｏ３、３０％のＯＳＣ及び１５％のＣｕ－Ｍｎ酸化物を含有する合計２．９ｇ／ｉｎ３のウォッシュコートを有するＢＭＯ触媒であった。空気噴射部２４は、一方向弁２５を介して触媒２２と触媒２３との間に配置され、ＷＬＴＣの全過程中で空気を噴射した。試験結果は、３３ｍｇ／ｋｍのＮＭＨＣ、３９ｍｇ／ｋｍのＴＨＣ、４４０ｍｇ／ｋｍのＣＯ、４０ｍｇ／ｋｍのＮＯｘ及び１．４２＊１０１２ｋｍ－１のＰＮ排出を示した。
実施例３
実施例２と同様に排気ガス浄化システムを準備したが、唯一の違いは、エルボパイプ２６を用いて空気噴射部２４を触媒２３に導くことであった。試験結果は、３３ｍｇ／ｋｍのＮＭＨＣ、３９ｍｇ／ｋｍのＴＨＣ、４８０ｍｇ／ｋｍのＣＯ、３４ｍｇ／ｋｍのＮＯｘ及び１．４９＊１０１２ｋｍ－１のＰＮ排出を示した。
実施例２と同様に排気ガス浄化システムを準備したが、唯一の違いは、エルボパイプ２６を用いて空気噴射部２４を触媒２３に導くことであった。試験結果は、３３ｍｇ／ｋｍのＮＭＨＣ、３９ｍｇ／ｋｍのＴＨＣ、４８０ｍｇ／ｋｍのＣＯ、３４ｍｇ／ｋｍのＮＯｘ及び１．４９＊１０１２ｋｍ－１のＰＮ排出を示した。
実施例４
実施例３と同様に排気ガス浄化システムを準備したが、唯一の違いは、ＷＬＴＣのフェーズ４の間にのみ空気を噴射することであった。試験結果は、２６ｍｇ／ｋｍのＮＭＨＣ、３０ｍｇ／ｋｍのＴＨＣ、４５０ｍｇ／ｋｍのＣＯ、３０ｍｇ／ｋｍのＮＯｘ及び１．４５＊１０１２ｋｍ－１のＰＮ排出を示した。
実施例３と同様に排気ガス浄化システムを準備したが、唯一の違いは、ＷＬＴＣのフェーズ４の間にのみ空気を噴射することであった。試験結果は、２６ｍｇ／ｋｍのＮＭＨＣ、３０ｍｇ／ｋｍのＴＨＣ、４５０ｍｇ／ｋｍのＣＯ、３０ｍｇ／ｋｍのＮＯｘ及び１．４５＊１０１２ｋｍ－１のＰＮ排出を示した。
実施例５
実施例４と同様に排気ガス浄化システムを準備したが、違いは、空気噴射部２４が触媒２１と触媒２２との間に配置されていること、及びエルボパイプ２６を用いて空気噴射部２４を触媒２２に導くことであった。試験結果は、２７ｍｇ／ｋｍのＮＭＨＣ、３１ｍｇ／ｋｍのＴＨＣ、２００ｍｇ／ｋｍのＣＯ、３５ｍｇ／ｋｍのＮＯｘ及び１．７１＊１０１２ｋｍ－１のＰＮ排出を示した。
実施例４と同様に排気ガス浄化システムを準備したが、違いは、空気噴射部２４が触媒２１と触媒２２との間に配置されていること、及びエルボパイプ２６を用いて空気噴射部２４を触媒２２に導くことであった。試験結果は、２７ｍｇ／ｋｍのＮＭＨＣ、３１ｍｇ／ｋｍのＴＨＣ、２００ｍｇ／ｋｍのＣＯ、３５ｍｇ／ｋｍのＮＯｘ及び１．７１＊１０１２ｋｍ－１のＰＮ排出を示した。
実施例６
実施例４と同様に排気ガス浄化システムを準備した。違いは、触媒２２が、０．２％のＰｄ、０．２％のＲｈ、７０％のＯＳＣ、２５％のＡｌ２Ｏ３及び４．６％のＢａＯを含有する合計１．０ｇ／ｉｎ３のウォッシュコート及び粒子フィルターを有するＦＷＣであることであった。試験結果は、２７ｍｇ／ｋｍのＮＭＨＣ、３０ｍｇ／ｋｍのＴＨＣ、３８０ｍｇ／ｋｍのＣＯ、２９ｍｇ／ｋｍのＮＯｘ及び５．６１＊１０１１ｋｍ－１のＰＮ排出を示した。
実施例４と同様に排気ガス浄化システムを準備した。違いは、触媒２２が、０．２％のＰｄ、０．２％のＲｈ、７０％のＯＳＣ、２５％のＡｌ２Ｏ３及び４．６％のＢａＯを含有する合計１．０ｇ／ｉｎ３のウォッシュコート及び粒子フィルターを有するＦＷＣであることであった。試験結果は、２７ｍｇ／ｋｍのＮＭＨＣ、３０ｍｇ／ｋｍのＴＨＣ、３８０ｍｇ／ｋｍのＣＯ、２９ｍｇ／ｋｍのＮＯｘ及び５．６１＊１０１１ｋｍ－１のＰＮ排出を示した。
実施例７
実施例５と同様に排気ガス浄化システムを準備したが、唯一の違いは、触媒２２が、０．２％のＰｄ、０．２％のＲｈ、７０％のＯＳＣ、２５％のＡｌ２Ｏ３及び４．６％のＢａＯを含有する合計１．０ｇ／ｉｎ３のウォッシュコート及び粒子フィルターを有するＦＷＣであることであった。試験結果は、２７ｍｇ／ｋｍのＮＭＨＣ、３１ｍｇ／ｋｍのＴＨＣ、４３０ｍｇ／ｋｍのＣＯ、４５ｍｇ／ｋｍのＮＯｘ及び４．１４＊１０１１ｋｍ－１のＰＮ排出を示した。
実施例５と同様に排気ガス浄化システムを準備したが、唯一の違いは、触媒２２が、０．２％のＰｄ、０．２％のＲｈ、７０％のＯＳＣ、２５％のＡｌ２Ｏ３及び４．６％のＢａＯを含有する合計１．０ｇ／ｉｎ３のウォッシュコート及び粒子フィルターを有するＦＷＣであることであった。試験結果は、２７ｍｇ／ｋｍのＮＭＨＣ、３１ｍｇ／ｋｍのＴＨＣ、４３０ｍｇ／ｋｍのＣＯ、４５ｍｇ／ｋｍのＮＯｘ及び４．１４＊１０１１ｋｍ－１のＰＮ排出を示した。
比較例１
典型的な中国５の排気ガス浄化システムを準備し、この排気ガス浄化システムは、密結合位置に第１の触媒、及びアンダーフロア位置に第２の触媒を有した；第１の触媒は、１．６％のＰｄ、０．２％のＲｈ、６５％のＯＳＣ、２９％のＡｌ２Ｏ３、０．７％のＬａ２Ｏ３、０．５％のＮｄ２Ｏ３及び３％のＢａＯを含有する合計４．１ｇ／ｉｎ３のウォッシュコートを有するＴＷＣ触媒であった；第２の触媒は、０．２％のＰｄ、０．２％のＲｈ、７０％のＯＳＣ、２４％のＡｌ２Ｏ３、１％のＮｄ２Ｏ３及び４．６％のＢａＯを含有する合計４．２ｇ／ｉｎ３のウォッシュコートを有するＴＷＣ触媒であった。このシステムは空気噴射部を含まなかった。試験結果は、３９ｍｇ／ｋｍのＮＭＨＣ、４６ｍｇ／ｋｍのＴＨＣ、１４４０ｍｇ／ｋｍのＣＯ、２７ｍｇ／ｋｍのＮＯｘ及び１．８８＊１０１２ｋｍ－１のＰＮ排出を示した。
典型的な中国５の排気ガス浄化システムを準備し、この排気ガス浄化システムは、密結合位置に第１の触媒、及びアンダーフロア位置に第２の触媒を有した；第１の触媒は、１．６％のＰｄ、０．２％のＲｈ、６５％のＯＳＣ、２９％のＡｌ２Ｏ３、０．７％のＬａ２Ｏ３、０．５％のＮｄ２Ｏ３及び３％のＢａＯを含有する合計４．１ｇ／ｉｎ３のウォッシュコートを有するＴＷＣ触媒であった；第２の触媒は、０．２％のＰｄ、０．２％のＲｈ、７０％のＯＳＣ、２４％のＡｌ２Ｏ３、１％のＮｄ２Ｏ３及び４．６％のＢａＯを含有する合計４．２ｇ／ｉｎ３のウォッシュコートを有するＴＷＣ触媒であった。このシステムは空気噴射部を含まなかった。試験結果は、３９ｍｇ／ｋｍのＮＭＨＣ、４６ｍｇ／ｋｍのＴＨＣ、１４４０ｍｇ／ｋｍのＣＯ、２７ｍｇ／ｋｍのＮＯｘ及び１．８８＊１０１２ｋｍ－１のＰＮ排出を示した。
比較例２
図２に示しているように、排気ガス浄化システムを準備し、第１の触媒サブシステムは、密結合位置に触媒２１、及びアンダーフロア位置に触媒２２を有した；触媒２１は、１．６％のＰｄ、０．２％のＲｈ、６５％のＯＳＣ、２９％のＡｌ２Ｏ３、０．７％のＬａ２Ｏ３、０．５％のＮｄ２Ｏ３及び３％のＢａＯを含有する合計４．１ｇ／ｉｎ３のウォッシュコートを有するＴＷＣ触媒であった；触媒２２は、０．２％のＰｄ、０．２％のＲｈ、７０％のＯＳＣ、２４％のＡｌ２Ｏ３、１％のＮｄ２Ｏ３及び４．６％のＢａＯを含有する合計４．２ｇ／ｉｎ３のウォッシュコートを有するＴＷＣ触媒であった；第２の触媒サブシステムはアンダーフロア位置に触媒２３を有し、触媒２３は、０．２％のＰｄ、０．２％のＲｈ、７０％のＯＳＣ、２４％のＡｌ２Ｏ３、１％のＮｄ２Ｏ３及び４．６％のＢａＯを含有する合計４．２ｇ／ｉｎ３のウォッシュコートを有するＴＷＣ触媒であった。このシステムは空気噴射部を含まなかった。試験結果は、３６ｍｇ／ｋｍのＮＭＨＣ、４３ｍｇ／ｋｍのＴＨＣ、１０７０ｍｇ／ｋｍのＣＯ、２１ｍｇ／ｋｍのＮＯｘ及び１．９０＊１０１２ｋｍ－１のＰＮ排出を示した。
図２に示しているように、排気ガス浄化システムを準備し、第１の触媒サブシステムは、密結合位置に触媒２１、及びアンダーフロア位置に触媒２２を有した；触媒２１は、１．６％のＰｄ、０．２％のＲｈ、６５％のＯＳＣ、２９％のＡｌ２Ｏ３、０．７％のＬａ２Ｏ３、０．５％のＮｄ２Ｏ３及び３％のＢａＯを含有する合計４．１ｇ／ｉｎ３のウォッシュコートを有するＴＷＣ触媒であった；触媒２２は、０．２％のＰｄ、０．２％のＲｈ、７０％のＯＳＣ、２４％のＡｌ２Ｏ３、１％のＮｄ２Ｏ３及び４．６％のＢａＯを含有する合計４．２ｇ／ｉｎ３のウォッシュコートを有するＴＷＣ触媒であった；第２の触媒サブシステムはアンダーフロア位置に触媒２３を有し、触媒２３は、０．２％のＰｄ、０．２％のＲｈ、７０％のＯＳＣ、２４％のＡｌ２Ｏ３、１％のＮｄ２Ｏ３及び４．６％のＢａＯを含有する合計４．２ｇ／ｉｎ３のウォッシュコートを有するＴＷＣ触媒であった。このシステムは空気噴射部を含まなかった。試験結果は、３６ｍｇ／ｋｍのＮＭＨＣ、４３ｍｇ／ｋｍのＴＨＣ、１０７０ｍｇ／ｋｍのＣＯ、２１ｍｇ／ｋｍのＮＯｘ及び１．９０＊１０１２ｋｍ－１のＰＮ排出を示した。
比較例３
比較例２と同様に排気ガス浄化システムを準備した。違いは、触媒２２が、５５％のＡｌ２Ｏ３、３０％のＯＳＣ及び１５％のＣｕ－Ｍｎ酸化物を含有する合計２．９ｇ／ｉｎ３のウォッシュコートを有するＢＭＯ触媒であることであった。試験結果は、３２ｍｇ／ｋｍのＮＭＨＣ、３６ｍｇ／ｋｍのＴＨＣ、１０９０ｍｇ／ｋｍのＣＯ、２８ｍｇ／ｋｍのＮＯｘ及び１．７８＊１０１２ｋｍ－１のＰＮ排出を示した。
比較例２と同様に排気ガス浄化システムを準備した。違いは、触媒２２が、５５％のＡｌ２Ｏ３、３０％のＯＳＣ及び１５％のＣｕ－Ｍｎ酸化物を含有する合計２．９ｇ／ｉｎ３のウォッシュコートを有するＢＭＯ触媒であることであった。試験結果は、３２ｍｇ／ｋｍのＮＭＨＣ、３６ｍｇ／ｋｍのＴＨＣ、１０９０ｍｇ／ｋｍのＣＯ、２８ｍｇ／ｋｍのＮＯｘ及び１．７８＊１０１２ｋｍ－１のＰＮ排出を示した。
詳細なデータは、ＨＣ及びＮＯｘの変換を阻害することなく、ＣＯ及びＰＭの変換を大きく改善していることを証明した。
表１は、実施例の排出による試験結果をまとめた。
本発明を、現在実用的な例示的実施態様と考えられるものに関連して説明してきたが、本発明は開示された実施態様に限定されるものではなく、逆に、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲内に含まれる様々な変更及び同等の工程をカバーすることが意図されていることが理解されるべきである。
Claims (14)
- 窒素酸化物（ＮＯｘ）、炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、及び任意に粒子状物質（ＰＭ）を変換するための第１の触媒サブシステム、ＣＯを変換するための第２の触媒サブシステム、及び空気噴射部を含む排気ガス浄化システムであって、前記第２の触媒サブシステムが前記第１の触媒サブシステムの下流に位置し、前記空気噴射部が前記第１の触媒サブシステムと前記第２の触媒サブシステムとの間に配置される、排気ガス浄化システム。
- 前記第２の触媒サブシステムが、卑金属酸化物（ＢＭＯ）触媒、三元変換（ＴＷＣ）触媒、及び四元変換（ＦＷＣ）触媒、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）からなる群から選択される１種以上の触媒を含む、請求項１に記載の排気ガス浄化システム。
- 前記第１の触媒サブシステムが、ＴＷＣ触媒及びＦＷＣ触媒からなる群から選択される１種又は２種の触媒を含む、請求項１又は２に記載の排気ガス浄化システム。
- 前記第１の触媒サブシステムが、密結合位置にＴＷＣ触媒、及びアンダーフロア位置にＦＷＣ触媒を含み、前記第２の触媒サブシステムがＢＭＯ触媒又はＤＯＣを含む、請求項３に記載の排気ガス浄化システム。
- 前記ＢＭＯ触媒又はＤＯＣが、ハニカム基材、フォーム基材及びマフラーからなる群から選択された担体にコーティングされている、請求項４に記載の排気ガス浄化システム。
- 前記ＴＷＣ触媒が、白金族金属（ＰＧＭ）、酸素貯蔵成分（ＯＳＣ）、及び耐火性金属酸化物担体を含み、前記ＦＷＣが、白金族金属（ＰＧＭ）、酸素貯蔵成分（ＯＳＣ）、耐火性金属酸化物担体、及び粒子フィルターを含む、請求項２から５のいずれか一項に記載の排気ガス浄化システム。
- 前記ＢＭＯ触媒が、卑金属酸化物、酸素貯蔵成分（ＯＳＣ）、及び耐火性金属酸化物担体を含む、請求項２から６のいずれか一項に記載の排気ガス浄化システム。
- 前記卑金属酸化物が、酸化マンガン、酸化鉄、酸化コバルト、酸化銅、酸化亜鉛、酸化ニッケル、酸化クロム、酸化銀、及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項７に記載の排気ガス浄化システム。
- 前記ＤＯＣが、白金族金属（ＰＧＭ）、及び高表面積の無機酸化物担体を含む、請求項２から８のいずれか一項に記載の排気ガス浄化システム。
- 一方向弁が前記空気噴射部に接続され、前記一方向弁が前記空気噴射部と前記第２の触媒サブシステムとの間に位置する、請求項１から９のいずれか一項に記載の排気ガス浄化システム。
- 前記空気噴射部がエルボパイプを介して前記第２の触媒サブシステムに接続される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の排気ガス浄化システム。
- 前記空気噴射部が、温度センサ又は車輪速度センサを介して電子制御ユニットによって制御されるオートスイッチにより制御される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の排気ガス浄化システム。
- エンジンからの排気ガスを処理する方法であって、
（ｉ）請求項１から１２のいずれか一項に記載の排気処理システムを提供すること、及び
（ｉｉ）前記エンジンからの前記排気ガスを前記排気処理システムに通すこと
を含む、方法。 - 前記排気ガスが、炭化水素、一酸化炭素、窒素酸化物、及び粒子状物質を含む、請求項１３に記載の方法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2019071766 | 2019-01-15 | ||
| CNPCT/CN2019/071766 | 2019-01-15 | ||
| PCT/CN2020/072056 WO2020147725A1 (en) | 2019-01-15 | 2020-01-14 | Exhaust gas purification system with air injection |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2022524272A true JP2022524272A (ja) | 2022-05-02 |
Family
ID=71614417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021541058A Pending JP2022524272A (ja) | 2019-01-15 | 2020-01-14 | 空気噴射部を有する排気ガス浄化システム |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20220065149A1 (ja) |
| EP (1) | EP3911848A1 (ja) |
| JP (1) | JP2022524272A (ja) |
| KR (1) | KR20210113660A (ja) |
| CN (1) | CN113366204A (ja) |
| BR (1) | BR112021012510A2 (ja) |
| WO (1) | WO2020147725A1 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11519317B1 (en) * | 2022-02-03 | 2022-12-06 | GM Global Technology Operations LLC | Engine systems with exhaust air injection after three-way catalytic converters for non stoichiometric rich operation |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2450946A1 (fr) * | 1979-03-08 | 1980-10-03 | Peugeot | Dispositif d'epuration des gaz d'echappement d'un moteur a explosions |
| CA2088713C (en) * | 1992-02-24 | 1999-11-16 | Hans Thomas Hug | Cleaning exhaust gases from combustion installations |
| WO2004046514A1 (en) * | 2002-11-15 | 2004-06-03 | Catalytica Energy Systems, Inc. | Devices and methods for reduction of nox emissions from lean burn engines |
| US20060179824A1 (en) * | 2003-02-03 | 2006-08-17 | Chapeau, Inc. | Air flow regulation system for exhaust stream oxidation catalyst |
| US8776498B2 (en) * | 2008-04-16 | 2014-07-15 | Ford Global Technologies, Llc | Air-injection system to improve effectiveness of selective catalytic reduction catalyst for gasoline engines |
| KR101191883B1 (ko) * | 2010-07-29 | 2012-10-16 | 한국에너지기술연구원 | 디젤 차량의 배기가스 정화장치 및 그 제어방법 |
| FR2990237B1 (fr) * | 2012-05-02 | 2015-09-11 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Ligne d'echappement avec un systeme de depollution adapte au travail en conditions de sur-enrichissement et procede de depollution d'une telle ligne |
| US9163543B2 (en) * | 2012-05-25 | 2015-10-20 | Ford Global Technologies, Llc | Exhaust air injection |
| US9114363B2 (en) * | 2013-03-15 | 2015-08-25 | General Electric Company | Aftertreatment system for simultaneous emissions control in stationary rich burn engines |
| US9056279B1 (en) * | 2014-01-14 | 2015-06-16 | General Electric Company | Systems and methods for controlling emissions in an internal combustion engine through the control of temperature at the inlet of an ammonia slip catalyst assembly |
| JP6259729B2 (ja) * | 2014-06-30 | 2018-01-10 | ヤンマー株式会社 | 排気浄化装置 |
| US9849422B1 (en) * | 2015-05-25 | 2017-12-26 | II Dorian Francis Corliss | Method for treating air contaminants in exhaust gas |
| EP3440325A4 (en) * | 2016-04-04 | 2019-08-21 | Tecogen, Inc. | EMISSION CONTROL SYSTEM AND METHOD FOR VEHICLES |
| CN106014567A (zh) * | 2016-08-05 | 2016-10-12 | 广西联邦农业科技有限公司 | 一种发动机排气处理系统 |
| GB2555851A (en) * | 2016-11-14 | 2018-05-16 | Jaguar Land Rover Ltd | Treatment of engine exhaust gases |
| US10774720B2 (en) * | 2017-02-11 | 2020-09-15 | Tecogen, Inc. | NOx reduction without urea using a dual stage catalyst system with intercooling in vehicle gasoline engines |
| US10335770B2 (en) * | 2017-06-15 | 2019-07-02 | Ford Global Technologies, Llc | Method and system for diesel oxidation catalysts |
-
2020
- 2020-01-14 WO PCT/CN2020/072056 patent/WO2020147725A1/en unknown
- 2020-01-14 BR BR112021012510-8A patent/BR112021012510A2/pt not_active Application Discontinuation
- 2020-01-14 JP JP2021541058A patent/JP2022524272A/ja active Pending
- 2020-01-14 KR KR1020217025422A patent/KR20210113660A/ko unknown
- 2020-01-14 US US17/309,961 patent/US20220065149A1/en not_active Abandoned
- 2020-01-14 CN CN202080009153.6A patent/CN113366204A/zh active Pending
- 2020-01-14 EP EP20741166.1A patent/EP3911848A1/en not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2020147725A1 (en) | 2020-07-23 |
| BR112021012510A2 (pt) | 2021-09-14 |
| CN113366204A (zh) | 2021-09-07 |
| EP3911848A1 (en) | 2021-11-24 |
| US20220065149A1 (en) | 2022-03-03 |
| KR20210113660A (ko) | 2021-09-16 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU125628U1 (ru) | Многослойная система снижения токсичности отработавших газов и многослойная система дизельного окислительного нейтрализатора | |
| US7931874B2 (en) | Three-layered catalyst system for purifying exhaust gases of internal engines | |
| CN101512116B (zh) | 柴油机废气处理系统催化剂监测 | |
| US7820123B2 (en) | Device for the purification of exhaust gas | |
| RU2591753C2 (ru) | Выхлопная система, содержащая катализатор предотвращения проскока аммиака в контуре рециркуляции выхлопных газов | |
| JPH10159552A (ja) | 排ガス浄化装置 | |
| JP5675818B2 (ja) | 排ガス制御の改善 | |
| CN103375227B (zh) | 涂覆的柴油颗粒过滤器 | |
| EP0622107A2 (en) | Exhaust gas purifying catalyst in diesel engines | |
| US20140134062A1 (en) | Exhaust gas purification system of vehicle | |
| JPH07124468A (ja) | 炭化水素吸着材および吸着触媒の製造方法 | |
| JP2022524272A (ja) | 空気噴射部を有する排気ガス浄化システム | |
| JPH08290063A (ja) | 排気ガス浄化用触媒及びその製造方法 | |
| JP3282344B2 (ja) | 排気ガス浄化装置 | |
| KR20080014340A (ko) | 디젤엔진의 배기가스 정화용 산화촉매 | |
| KR20070064115A (ko) | 디젤차량의 입자제거필터용 촉매조성물 및 이를 이용한매연저감장치 | |
| KR20230084793A (ko) | 차량의 배기가스 정화장치의 온도 유지 방법 및 그 온도 유지 장치 | |
| Ohashi et al. | Development of next-generation NOx reduction system for diesel exhaust emission | |
| CA2449889C (en) | Rejuvenation and/or cleaning of catalysts | |
| JPH09313893A (ja) | 排気ガス浄化用触媒およびその製造方法 | |
| JP2001514718A (ja) | リーン−バーン内燃機関用の排気制御機構 | |
| JP2013511652A (ja) | ディーゼル触媒支持体に化学的手段によって二酸化窒素（ｎｏ２）を一酸化窒素（ｎｏ）へ還元させるための触媒を備える装置 | |
| JP2002239346A (ja) | 排気ガス浄化装置および製造方法 | |
| CN216077276U (zh) | 一种摩托车尾气后处理系统 | |
| JP3815236B2 (ja) | 排気ガス浄化システムと排気ガス浄化方法 |