JPH08509044A - 炎焼却によって自動車エンジンから放出される汚染物を減少させるための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 エンジン排気ガス流及び類似物を精製するために使用される汚染物減少手段、例えば、触媒コンバーター（１６）の性能を改善するための方法は、空気及び低発火温度燃料の燃焼混合物を触媒コンバーター（１６）よりも上流の排気ガス流中で燃焼させて、一酸化炭素及び未燃焼炭化水素を酸化させ、及び／又は触媒コンバーターをその運転温度に急速に加熱することを含む。反応条件は、燃焼混合物を自然に発火せしめるように維持される。制御システムを、時間経過又は触媒の温度又は両者に応答して燃焼混合物の供給を規制するために使用することができる。本発明の装置は、燃料供給体（１８）と、エンジン（１２）に関連した排気ガス排出ライン（１４）中に低発火温度燃料を配達するために弁（２２）によって制御された燃料ライン（２０）とを含む。空気ポンプ（２６）は、空気ライン（２８）を通して排気ガス排出ライン（１４）中に燃焼空気を供給する。必要に応じて。触媒コンバーター（１６）に取り付けられた熱電対（３６）が、触媒コンバーター（１６）の温度に応答して空気及び／又は低発火温度燃料の流れを減らす又は止めるために制御器（３８）に信号を送る。

Description

【発明の詳細な説明】 炎焼却によって自動車エンジンから放出される 汚染物を減少させるための方法及び装置 発明の背景 発明の分野 本発明は、内燃エンジンの排気ガス流中の汚染物を減少させるための方法及び 装置に関する。更に詳細には、本発明は、エンジン運転の冷たい開始期間の間の 排気ガス流中の汚染物を減少させるための方法及び装置を提供する。関連技術 内燃又はその他のエンジンの排気は有害な汚染物例えば一酸化炭素（“ＣＯ” ）、未燃焼炭化水素（“ＨＣ”）及び窒素酸化物（“ＮＯ_x”）を含むことは良 く知られている。これらの有害な汚染物を比較的無害な種例えば二酸化炭素、水 及び窒素に転換させるためにデザインされた触媒をエンジンシステムに備えるこ とは常套手段である。このような触媒の活性は触媒運転の温度に従って直接的に 変わり、この温度は、ガソリンが燃料の自動車エンジンのために使用される触媒 に関しては、典型的には３００℃〜８００℃である。通常は、エンジンによって 放出される排気ガスへの暴露によってそしてＣＯ及びＨＣの酸化中に含まれる発 熱反応によって、触媒をその運転温度に加熱する。しかしながら、触媒が周囲温 度から、即ち“冷たい開始（ｃｏｌｄ ｓｔａｒｔ）”から運転温度まで加熱さ れるには、約９０〜１２０秒かかり得る。本明細書中で は度々“冷たい開始期間”と呼ばれるこのウォームアップ期間の間には、排気ガ ス流中の有害な汚染物の受け入れられないほど高い割合が、有効化されていない 触媒を通過する。冷たい開始期間の間のこれらの汚染物の排出を緩和するために 、触媒、即ちもっと小さい第二触媒をエンジンのもっと近くに置いて排気パイプ を通る排気による熱損失を回避し、その結果触媒をその正常な運転温度にもっと 速やかに加熱する試みが為された。 １９７４年２月１２日付けのＫｅｉｔｈらへの米国特許第３，７９１，１４３ 号は、冷たい開始期間の間の内燃エンジンの排気ガスを精製するための方法及び 装置を開示している。２つの触媒コンバーター、初期触媒及び第二触媒を排気ガ スライン中に置く。補充の燃料及び空気を、弁のある燃料ラインを通して初期触 媒よりも上流で排気ガスライン中に加える。補充の燃料は周囲温度において気体 でも良いが、好ましくは通常は液体であるか、又は大気圧で約６００°Ｆまでの 範囲で沸騰する炭化水素、若しくは３〜１２の炭素原子を有するとして一般的に 述べられた炭化水素の混合物で良い（７欄、３１〜３７行を参照せよ）。冷たい 開始期間の間には、補充の燃料、排気ガス及び空気の混合物が初期触媒中に流れ 込み、初期触媒は燃料の燃焼を接触しそして熱を放出する（９欄、４〜９行を参 照せよ）。第二触媒コンバーターは、初期触媒コンバーターから来る熱い流出ガ スによって加熱される（５欄、１１〜１３行）。第二触媒コンバーターがその正 常な運転温度に到達する時に、初期触媒コンバーターは迂回することができ、そ して迂回機構は温度調節的に制御することができる（５欄、３８〜４５行及び６ 欄、５〜９行）。 １９７３年１２月１８日付けのＭａｒｕｏｋａへの米国特許第３，７ ７９，０１５号は、熱いガスが、空気／燃料混合物をバーナーユニット中で燃焼 させることによって発生させられ、そして排気ガスラインに加えられて触媒コン バーターを速やかにその運転温度まで上げる排気ガス処理システムを開示してい る。この装置は、触媒コンバーターの温度に応答して燃料の供給を制御するため の温度調節的なスイッチを含むことができる。 １９８２年１１月２３日付けのＶｉｒｋらへの米国特許第４，３５９，８６３ 号は、ジーゼル排気ガス流がジーゼル粒子トラップに入る前にそれを通って流れ る触媒区分を含む排気ガストーチ装置を開示している。周期的に、排気ガス流は 、電気的に動力を供給される加熱ゾーン中で予備加熱され、そして次に触媒区分 中に流れ込んで触媒をその“点火（ｌｉｇｈｔ−ｏｆｆ）”温度まで上げる。次 に、補充の燃料が加熱された触媒区分中に注入され、そこでそれは触媒との接触 に際して発火する。燃焼反応が粒子トラップ中にまで移動し、そしてその中にト ラップされた粒子を酸化してトラップを再生する。燃料は、プロパン又は適切な 流体例えばジーゼルオイル若しくはケロシンで良い（５欄、５７〜６２行を参照 せよ）。 発明の要約 本発明は、それを通って排気ガス流が流れる、エンジンと汚染物減少手段例え ば触媒コンバーター又は粒子フィルターとの間の排気ガス排出ラインを有するエ ンジンの排気ガス流中の汚染物を減少させるための方法を提供する。詳細には、 この方法は、エンジン運転の少なくとも冷たい開始期間の間は、空気及び低発火 温度燃料を含んで成る自然燃焼性燃焼混合物を、汚染物減少手段よりも上流に位 置する供給点で排気ガス流 中に、燃焼混合物の自然発火を引き起こすのに十分な条件下で供給するステップ を含んで成る。すると、この燃焼混合物は、汚染物減少手段よりも上流の燃焼ゾ ーン中で燃焼されて、それによって排気ガス流中の汚染物の少なくとも幾らかの 酸化を開始させる。 本発明の一つの面によれば、本発明の方法は、汚染物減少手段の温度を監視す ること、及び汚染物減少手段の温度が上がるにつれて排気ガス流中に導入される 燃焼混合物の量を減らすことを更に含んで成ることができる。汚染物減少手段が 所定の温度、例えば、汚染物減少触媒の点火温度に到達した時には、排出ライン 中への燃焼混合物の導入を止めることができる。 本発明のなおもう一つの面によれば、燃焼混合物を排気ガス流中に導入する前 に、空気及び低発火温度燃料の片方又は両方を予備加熱することができる。この 予備加熱は、使用される低発火温度燃料に従って、勿論、変わる混合物の自己発 火温度で少なくとも燃焼混合物を排気ガス流に導入することで十分であろう。一 般に、適切な燃料は、燃焼混合物が排気ガス流中に供給される時に、約１０℃〜 ３００℃、好ましくは約５０℃〜２５０℃、更に好ましくは５０℃〜１３０℃で 良いその自己発火温度にかくして予備加熱され得る燃焼混合物を与える。例えば 、空気及び低発火温度燃料の少なくとも一つを約１００℃〜５００℃の範囲の温 度に加熱することができる。低発火温度燃料は、ｐ／ｍ−ジイソプロピルベンゼ ン、二硫化炭素、１，４−ジオキサン、２−エチルヘキサナール、ｎ−プロピル エーテル、メチルエチルエーテル、メチルイソアミルケトン、ジブチルエーテル 、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチルグリコール、ヘプタン、 ２−エチルヘキサノール、エチルシク ロヘキサン、ガソリン、テトラデカン、イソノナン、オクタン、デカン、ケロシ ン、ジデシルエーテル、３−又は４−エチルオクタン、清浄溶媒、ドデシレン、 及び酒石酸ｎ−ジブチルから成る群から選ばれた少なくとも一種の燃料を含んで 成ることができる。例えば、低発火温度燃料は、ｐ／ｍ−ジイソプロピルベンゼ ン、２−エチルヘキサナール、１，４−ジオキサン及びジブチルエーテルから成 る群から選ばれた一種以上の燃料を含んで成ることができる。 本発明はまた、内燃エンジンと、このエンジンから排気ガス流を導くためにエ ンジンに接続された排気ガス排出ラインと、そして排気ガス流の流れ道の中に装 着された汚染物減少手段とを含んで成る、内燃エンジンシステムにおける使用の ための非接触燃焼装置を提供する。汚染物減少手段は、汚染物減少触媒又は粒子 フィルターを含んで成ることができ、そしてこれは、内燃エンジンから放出され る未燃焼炭化水素及び一酸化炭素の酸化、並びにジーゼルエンジンの場合には排 気ガス流中に存在する炭素質粒子の燃焼を接触するための触媒成分を必要に応じ て含んで成ることができる。本発明の装置は、低発火温度燃料を供給するための 燃料ソース、及び低発火温度燃料を汚染物減少手段よりも上流で排気ガス排出ラ イン中に導入するために燃料ソースと排気ガス排出ラインとの間に接続された燃 料ラインを含んで成る。低発火温度燃料の排出ライン中への流れを制御するため に燃料ライン中に弁手段が接続されている。本発明の装置は、空気が低発火温度 燃料と混合して排出ライン中に自然燃焼性燃焼混合物を供給して、汚染物減少手 段よりも上流に汚染物焼却ゾーンを確立するように、排気ガス排出ラインに流れ 連絡して接続されそして排気ガス排出ライン中に空気を導入するために位置付け られた空気 供給手段を更に含んで成る。 本発明の一つの面によれば、本発明の装置は、焼却ゾーン中に配設されたゲー ジを更に含んで成ることができ、そしてこのゲージは未燃焼炭化水素の無害な物 質への転換のために効果的な触媒物質を含んで成ることができる。ゲージは、熱 伝導性物質を含んで成ることができ、そして燃焼混合物の燃焼によって生成され た熱をガス排出ラインを横切って分配するような寸法及び形状のもので良い。ゲ ージ中の触媒物質は、少なくとも一種の遷移金属、貴金属若しくは酸化物又はこ れらの組み合わせを含んで成ることができる。例えば、触媒物質は、一種以上の 白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イリジウム、銀及び金、又は酸化物 又はこれらの組み合わせから成る群から選ぶことができる。 本発明のもう一つの面によれば、本発明の装置は、低発火温度燃料、空気及び 燃焼混合物の少なくとも一つを、それらを排気ガス流中に導入する前に加熱する ような寸法及び形状の加熱手段を含んで成ることができる。加熱手段は、排気ガ ス排出ラインと熱交換関係に配設された燃料ライン及び空気供給手段の少なくと も一つの一部を含んで成ることができ、排気ガス流の熱が燃料及び空気の少なく とも一つを、それらが排気ガス流と混合される前に予備加熱せしめる。 本発明のなおもう一つの面によれば、本発明の装置は、汚染物減少手段に作動 自在に接続された熱電対手段、及び汚染物減少手段の温度に応答して弁及び空気 ポンプを制御するための熱電対手段に応答する制御手段を更に含んで成ることが できる。制御手段は、弁及び空気ポンプを所定の時間間隔に従って作動させるた めのタイマー手段を含んで成ることができる。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の一つの態様による焼却装置を組み入れるエンジン及び排気シ ステムの略図であり、そして 図２は、図１の排気システムの焼却ゾーンの略図である。 発明の詳細な説明及びその好ましい態様 本発明は、内燃エンジン又はジーゼルエンジンの、特にその時間の間は排気ガ ス流が一酸化炭素及び未燃焼炭化水素を帯びているエンジン運転の冷たい開始期 間の間の、排気ガス流中に含まれる汚染物を減少させるための方法及び装置を定 める。エンジンが、排気ガス流を濾過するための粒子トラップから成る汚染物減 少手段を備えている時には、運転の冷たい開始期間は、急速にこのフィルターを 汚す。他方、汚染物減少手段は、このような汚染物を無害な物質に転換するため の慣用的な汚染物減少触媒を含むこともできる。このような触媒、典型的には、 この期間の間はそれらの作動温度未満である。本発明によれば、低発火温度燃料 及び空気の自然燃焼性燃焼混合物を、この燃焼混合物を自然に燃焼せしめる条件 下で、汚染物減少手段例えば触媒よりも上流の点で排気ガス流中に導入する。こ の燃焼は、二つのやり方、即ち、未燃焼汚染物の酸化を開始させ、かくしてそれ らを排気ガス流から除去すること、及び／又は熱を生成させ、次にこの熱が下流 に流れて汚染物減少触媒のその作動温度への加熱を加速することの両方又は少な くとも片方によって、一酸化炭素及び未燃焼炭化水素汚染物の放出を減少させる 。本発明は、空気及び低発火温度燃料を含む自然燃焼性燃焼混合物を用いること によって、空気／燃料混合物の燃焼を開始させるための別の触媒又はその他の燃 焼発火手段の使用なしで、排気ガス流中の未燃焼汚染物の焼却及び熱の生 成を与える。 図１は、本発明の一つの態様による燃焼装置を含むエンジン及び排気システム １０の略図である。図示した態様においては、エンジン１２は、内燃エンジン、 例えばガソリンが動力のエンジン又はジーゼルエンジンであり、そして触媒コン バーター１６から成る汚染物減少手段にエンジン排気ガス流を導く排気ガス排出 ライン１４を備えている。触媒コンバーター１６は、当該技術において良く知ら れているように、エンジン１２によって放出される排気ガス流内に含まれる有害 な汚染物例えば未燃焼炭化水素（“ＨＣ”）、一酸化炭素（“ＣＯ”）及び、ガ ソリンが燃料のエンジンの場合には、窒素酸化物（“ＮＯｘ”）の転換を接触す るための慣用的な触媒を含む適切なキャニスターから成る。このような触媒は良 く知られていて、そしてＣＯ及びＨＣをＣＯ₂及びＨ₂Ｏに酸化するための酸化触 媒、並びにＮＯｘを窒素に還元するための還元触媒を含んで良い。これらの還元 及び酸化触媒は排気ガス排出ライン１４中に直列に置いても良く、又は実質的に 同時のＨＣ及びＣＯの酸化並びにＮＯｘの還元を接触する所謂“三方転換”触媒 を使用しても良い。多くの触媒、例えば高表面積支持体例えば主にγアルミナ支 持体の上に分散された一種以上の白金族金属例えば白金、パラジウム及びロジウ ムを含む触媒物質が、このような目的のために良く知られている。触媒物質は、 他の成分例えばセリア及び／又はその他の卑金属酸化物例えば酸化ニッケル、酸 化鉄及び／又は酸化マンガン、並びに種々のその他の安定剤及び促進剤を含むこ とができる。良く知られているように、このような触媒物質は、耐火物支持体、 例えばステンレススチール又はセラミック様支持体、例えばそれを通って延びる 複数の細い平行なガス流れ通路を有す るコーディエライト支持体のガス流れ通路の壁の上にウオッシュコートとしてコ ートすることができる。エンジン１２がジーゼルエンジンである場合には、汚染 物減少手段は、排気ガス流から粒子を除去するための粒子トラップから成ること ができる。当該技術において知られているように、粒子トラップと一緒に酸化触 媒を使用することができる。 本発明による装置は、低い発火温度を有する燃料を供給するための燃料供給体 １８を含む。このような燃料の発火温度は、約３００℃未満、例えば約５０℃〜 ２５０℃でなければならない。燃料の選択は、以下で説明するように、“冷たい 開始”期間の間に放出される排気ガス流との熱交換によって到達する温度で又は 、一層有利には、周囲温度で、燃料が空気と混合される時に自然に燃焼するとい う機能的な要件によって部分的には指令される。自然燃焼に向かう傾向は、一般 に、発火温度が低ければ低いほど増加するが、この特徴は、そんなに容易に発火 する、又は他の害例えば高い毒性を提供する燃料によって提示される安全上の害 に対してバランスされなければならない。例えば、僅かに１１５℃の沸点を有す るプロパルギルアルコールは、比較的不安定であり、そしてそれ故好ましい燃料 ではない。他方、ジボラン（Ｂ₂Ｈ₆）は約４０℃の自己発火温度を有し、そして それ故それは排気ガス流中で容易に発火するであろうけれども、それはその高い 毒性のために安全上の害を課す。一般に、本発明に従って使用される低発火温度 燃料は、約５０℃〜３００℃、好ましくは５０℃〜２５０℃そして更に好ましく は５０℃〜１３０℃の範囲の自己発火温度を有する。本発明に従って使用するこ とができる好ましい候補の低発火温度燃料の非限定的な例を、表Ｉ及びII中にリ ストする。 本発明における使用のために適切なその他の燃料は、刊行物、“有害な物質の ための防火ガイド”、第９版、１９８６中に見い出すことができるが、そこでは 、それらは、健康及び活性カテゴリーに関して２以下の害の評点を有すると、そ して３００℃未満の自己発火温度を有すると指示されている。加えて、プロパル ギルアルコール、アゾビスイソブチロニトリル、硫酸ジメチル、ジメチルスルホ キシド及びジメチルデカリン並びにその他の炭化水素及び酸化物（ｏｘｙｇｅｎ ａｔｅｓ）のような燃料もまた、本発明に従って使用することができる。 燃料ライン２０は、燃料供給体１８と排気ガス排出ライン１４の内部との間に 流れ道を供給し、そして燃料ポンプ２１、及び排気ガス排出ライン１４中への燃 料ライン２０を通る燃料の流れを制御するための燃料弁２２を備えている。好ま しくは、燃料は液体の形にあるが、他の態様においては、燃料は固体又は気体の 形で良い。燃料が周囲温度で固体である場合には、それを成形してペレットとす ることができ、そして化学及び食品加工産業において知られているような慣用の ペレット配送手段を使用することができる。燃料ペレットは空気ライン２８中に 落とすことができるが、その内部では、それは排気ガス排出ライン１４まで移動 し、そこでそれは溶融しそして次に蒸発して燃焼混合物を与えるであろう。好ま しくは、ペレットは、単一のペレットが少なくとも一回の冷たい開始期間の間、 触媒を加熱するのに十分な燃料を含むようなサイズのものである。 好ましくは、燃料を排気ガス排出ライン１４中に導入する前に、システム中に 組み入れられた加熱手段によって、それを少なくともその自己発火温度に予備加 熱する。この加熱手段は、独立した熱源、例えばエンジン及び／又はバッテリー によって動力を与えられる電気加熱コイルで良いが、好ましくは、加熱手段は、 その中で燃料ライン２０が排気ガス排出ライン１４と熱交換関係に配置されてい て、その結果燃料ライン２０内の燃料が排気ガス排出ライン１４を通過するエン ジン１２排気ガス流によって加熱される熱交換ゾーン２４である。初期の冷たい 開始期間の間でさえ、例えばガソリンが燃料の乗用車のエンジンの排気ガス流は 、典型的には約４００〜８００℃の温度にあり、そしてかくして燃料をその自己 発火温度に加熱するよりも十分以上に熱いであろう。 システム１０は、空気ライン２８を通して排気ガス排出ライン１４中に、燃料 の燃焼のために必要とされる空気をポンプ輸送する空気ポンプ２６から成る空気 供給手段を含む。好ましくは、燃料ライン２０のように、空気ライン２８も、空 気が燃料と混合される前に排気ガス流との熱交換によって空気が予備加熱される ように熱交換ゾーン３０を通過する。かくして、図示した態様においては、空気 並びに燃料は、間接的な熱交換によって加熱される。熱交換ゾーン２４及び３０ は、排気ガス排出ライン１４の短い部分に沿った別々のゾーンとして図式的に示 されている。それらは物理的にはこのような形状を有して良いけれども、実際に は、熱交換ゾーン２４及び３０の物理的デザインは、燃料ライン２０及び空気供 給ライン２８の一部が、必要な熱交換を達成するようにデザインされた長さにわ たって排気ガス排出ライン１４中に通りそしてその内部に延びるようなもので良 い。かくして、図１中には、加熱された燃料及び 空気を、それぞれ、熱交換ゾーン２４及び３０から運び出す別のラインは示され ていない。 予備加熱された燃料及び空気は、排気ガス排出ライン１４内で混合されて触媒 コンバーターよりも上流の焼却ゾーン３２中で燃焼混合物を形成する。焼却ゾー ン３２を図２中で詳細に示すが、この図は、排気ガス排出ライン１４の外部を覆 いそして焼却ゾーン３２の回りに延びる断熱材３３、並びに燃料ライン２０及び 空気供給ライン２８の、それぞれ、排出端又は出口２０ａ、２８ａよりも上流で 空気ライン２８内に同心円的に位置付けられた燃料ライン２０を示す。この配置 は、それぞれの出口２０ａ、２８ａでの燃料及び空気の効率的な混合を与え、実 際に２９においてバーナーをもたらす。出口２０ａ、２８ａは、液体燃料を１０ ミクロン未満の液滴のミストの霧にするような形状のもので良い。 空気／燃料比、燃料及び空気がそこでその中に排出されるそれぞれの熱交換ゾ ーン中で空気及び燃料が到達する温度が、一緒に働いて空気及び燃料混合物を焼 却ゾーン３２中で自然に発火せしめ、排気ガス排出ライン１４内で炎３４を作り 出す。異なる燃料はすべて、空気対燃料の割合の異なる範囲を有する燃焼混合物 として自己発火する。一つの燃料、２−エチルヘキサノールは、９．３：１〜１ １０：１の空気／燃料比で自己発火性燃焼混合物を作り出す。他の燃料のための 空気／燃料比の受け入れられる範囲は、当業者によって容易に決定され得るが、 一般に約０．４：１〜２００：１である。低発火温度燃料は、排気ガスを周囲温 度から３５０℃に１０秒以内に加熱するのに十分な燃焼混合物として、そして炎 燃焼を維持するのに十分な供給速度でガス流に添加しなければならない。例えば 、ｐ−ジイソプロピルベンゼンに関しては、１秒あた り約０．６〜１．５グラムの供給速度が適切である。生じる燃焼は、排気ガス排 出ライン１４を通って触媒コンバーター１６中に流れる排気ガス流中で熱を発生 させ、かくして触媒コンバーター１６は、焼却ゾーン３２中で発生する燃焼熱な しでそれが加熱されるよりも、もっとずっと速やかにその運転温度に加熱される 。炎３４はまた、エンジン１２から放出される排気ガス流中に存在する未燃焼炭 化水素及び一酸化炭素の少なくとも幾らかを酸化するのに役立つ。ＨＣ及びＣＯ 汚染物のこの酸化は、触媒コンバーター１６によって処理されなければならない 未酸化汚染物の総量を減らし、そして更に触媒コンバーター１６の総括的性能に 寄与する。 必要に応じて、メッシュ又はゲージ３５を、焼却ゾーン３２中のバーナー２９ よりも下流に位置付けることができる。ゲージ３５は、好ましくは、触媒物質例 えば遷移金属又は金属酸化物、殊にVIII、Ｉ、IV、Ｖ、VI及びVII族中のものか ら作られる。最も好ましい物質は、貴金属例えばＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｉｒ 、Ａｇ、Ａｕである。その代わりに、ゲージ３５はまた、高温応用のための耐食 合金から作ることができ、そして必要に応じて、任意の上述の触媒から成る触媒 コーティング、例えば、自動車の触媒コンバーターの技術においては良く知られ ているような、耐火性無機酸化物の粒子の上に分散された触媒物質から成る触媒 ウオッシュコートスラリーの形のものを保持することができる。炎３４から発生 される熱は、ゲージに伝導及び／又は対流伝導されることができ、そしてゲージ ３５の上の又はその中の触媒物質を速やかに活性化する。ゲージ３５は細いワイ ヤから成ることができそして視覚的にはスクリーン又は篩として役立つので、そ れは、ライン１４中の流れ道を実質的に横 切って延び、バーナー２９からの熱をもっと均一に排気ガス流中に分配するよう な形状及び寸法のもので良く、かくして焼却ゾーン３２中の汚染物の焼却を容易 にする。かくして、ゲージ３５は、触媒コンバーター１６によって処理されなけ ればならない汚染物の量を更に減らすことができる。 ジーゼルエンジンと共に使用する時には、粒子トラップを、触媒コンバーター １６内に又はそれよりもすぐ上流に配設することができる。粒子トラップの寿命 は、本発明の使用によって延ばされる。何故ならば、さもなければトラップを汚 す、冷たい開始期間の間に生成される炭素質粒子の少なくとも幾らかは炎３４に よって酸化されるからである。 図示した態様においては、システム１０は、触媒コンバーター１６の触媒床の 温度を監視する必要に応じた熱電対３６を含む。熱電対３６は、この温度情報を 信号ライン３７を経由して関連した制御器３８に伝えることができるが、制御器 ３８は、制御ライン４０、４２を経由して燃料弁２２及び空気ポンプ２６の運転 を制御する。熱電対３６が触媒コンバーター１６における上昇する温度を報告す る時には、制御器３８は、排気ガス排出ライン１４中に導入される空気又は燃料 又は両者の量を、触媒コンバーター１６の触媒床がその通常の運転温度、典型的 には少なくとも約３００℃の温度に到達した時に完全な遮断の点まで減らすこと ができる。その代わりに、排気ガス排出ライン１４中に導入される空気及び燃料 の量を制御するためのその他の手段を使用することができる。例えば、制御器３ ８は、エンジンの始動に引き続く予め選択された時間の期間の後で停止信号を発 するようにプログラムされたタイマーに応答して作動することができ、この時間 の期間は、触媒コンバーター１６を満 足な温度、例えば、その運転温度に到達するようにせしめるように計算される。 本発明のこの温度制御の面はまた、粒子トラップに関連して有用であり、かくし て温度超過に起因するトラップの損傷を回避することができる。 本発明は、触媒コンバーターを含むガソリンが燃料の内燃エンジンシステムに 関して、そして排気ガス流から粒子汚染物を除去するための粒子フィルター及び 、必要に応じて、酸化触媒を含むジーゼルエンジン排気システムに関して、そし て一般に、触媒運転温度の急速な達成が重要である排気ガス流を接触的に精製す るための任意のシステムに関して利用可能である。ジーゼル排気システムの場合 には、排気ガス流中の粒子汚染物の幾らかのフィルターよりも上流の排気パイプ 中での焼却は、本発明によって教示されるように、粒子フィルターの寿命を延ば し、そしてススの幾らかを燃焼させることによってフィルターによって受け取ら れるススの全体の体積を減らすであろう。加えて、粒子フィルターが未燃焼炭化 水素の燃焼及び／又は一酸化炭素の酸化のための触媒を含む場合には、フィルタ ーよりも上流での汚染物の焼却は、本発明によって教示されるように、自動車の 触媒に関するのと同じ利点、即ち触媒のその運転温度への一層速やかな加熱を提 供する。 本発明を特定の図示した態様に関して説明してきたけれども、図示した態様は 本発明に対する限定には当たらないこと、そして例示中には示さなかった本発明 の変形例及び特徴もなお本発明及び添付の請求の範囲の精神及び範囲内に入るこ とは当業者には明らかであろう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，Ｍ Ｃ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ， ＴＤ，ＴＧ)，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，Ｇ Ｂ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＵ，ＬＶ ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ， ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＫ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 デトリング， ジヨセフ・シー アメリカ合衆国ニユージヤージイ州07731 ハウエル・スパイシーポンドロード８ (72)発明者 バーク， パトリク・エル アメリカ合衆国ニユージヤージイ州07728 フリーホルド・ジユニパードライブ104 【要約の続き】 す又は止めるために制御器（３８）に信号を送る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． それを通って排気ガス流が流れる、エンジンと汚染物減少手段との間の排 気ガス排出ラインを有するエンジンの排気ガス流中の汚染物を減少させるための 方法であって、 エンジン運転の少なくとも冷たい開始期間の間は、空気及び低発火温度燃料を 含んで成る自然燃焼性燃焼混合物を、汚染物減少手段よりも上流に位置する供給 点で排気ガス流中に、汚染物減少手段よりも上流の燃焼ゾーン中での燃焼混合物 の自然発火を引き起こすのに十分な条件下で導入し、それによって排気ガス流中 の汚染物の幾らかの酸化を開始させること を含んで成る方法。 ２． 汚染物減少手段の温度を監視すること、及び汚染物減少手段の温度が上が るにつれて排気ガス流中に導入される燃焼混合物の量を減らすことを更に含んで 成る、請求の範囲第１項に記載の方法。 ３． 汚染物減少手段が所定の温度に到達した後で燃焼混合物の導入を終結させ ることを含む、請求の範囲第２項に記載の方法。 ４． 汚染物減少手段が少なくとも幾らかの汚染物を無害の物質に転換するのに 効果的な触媒を含んで成り、そして前記方法が燃焼混合物の燃焼熱を使用してこ の触媒を所定の温度に加熱することを更に含んで成る、請求の範囲第３項に記載 の方法。 ５． 所定の温度が触媒の点火温度である、請求の範囲第３項又は第４項に記載 の方法。 ６． 燃焼混合物を排気ガス流中に供給する前に、空気及び低発火温度燃料の片 方又は両方を予備加熱することを更に含んで成る、請求の範囲 第１項に記載の方法。 ７． 予備加熱することが燃焼混合物がその自己発火温度に到達することをもた らす、請求の範囲第６項に記載の方法。 ８． 燃焼混合物が、それが排気ガス流中に供給される時に少なくとも約１０℃ 〜３００℃の温度に到達する、請求の範囲第６項に記載の方法。 ９． 空気及び低発火温度燃料の片方又は両方を約１００℃〜５００℃の範囲の 温度に予備加熱する、請求の範囲第６項に記載の方法。 １０． 低発火温度燃料が約３００℃未満の自己発火温度を有する、請求の範囲 第１項又は第５項に記載の方法。 １１． 低発火温度燃料の自己発火温度が約１００℃〜２５０℃である、請求の 範囲第１０項に記載の方法。 １２． 低発火温度燃料が、ｐ／ｍ−ジイソプロピルベンゼン、二硫化炭素、１ ，４−ジオキサン、２−エチルヘキサナール、ｎ−プロピルエーテル、メチルエ チルエーテル、メチルイソアミルケトン、ジブチルエーテル、ジエチレングリコ ールモノブチルエーテル、ジエチルグリコール、ヘプタン、２−エチルヘキサノ ール、エチルシクロヘキサン、ガソリン、テトラデカン、イソノナン、オクタン 、デカン、ケロシン、ジデシルエーテル、３−又は４−エチルオクタン、清浄溶 媒、ドデシレン、及び酒石酸ｎ−ジブチルから成る群から選ばれた少なくとも一 種の燃料を含んで成る、請求の範囲第１項に記載の方法。 １３． 低発火温度燃料が、ｐ／ｍ−ジイソプロピルベンゼン、２−エチルヘキ サナール、１，４−ジオキサン及びジブチルエーテルから成る群から選ばれた少 なくとも一種の燃料を含んで成る、請求の範囲第１２項に記載の方法。 １４． エンジンと汚染物減少手段との間を流れ連絡して接続された排気ガス排 出ラインを有する炭化水素燃料の燃焼プロセスのための汚染物減少システムにお ける未燃焼炭化水素汚染物を減少させるための燃焼装置であって、 低発火温度燃料を供給するための燃料ソース、 燃料ソースと排出ラインとの間に接続されそして低発火温度燃料を汚染物減少 手段よりも上流で排出ライン中に導入するために位置付けられた燃料ライン、 低発火温度燃料の排気ガス排出ライン中への流れを制御するために燃料ライン 中に接続された弁手段、並びに 空気が低発火温度燃料と混合して排出ライン中に自然燃焼性燃焼混合物を供給 し、それによって汚染物減少手段よりも上流に汚染物焼却ゾーンを確立するよう に、排気ガス排出ラインに流れ連絡して接続されそして排出ライン中に空気を導 入するために位置付けられた空気供給手段を含んで成る装置。 １５． 焼却ゾーン中に配設されたゲージを更に含んで成り、そしてこのゲージ が未燃焼炭化水素の無害な物質への転換のために効果的な触媒物質を含んで成る 、請求の範囲第１４項に記載の装置。 １６． ゲージが熱伝導性物質を含んで成り、そして燃焼混合物の燃焼によって 生成された熱を排気ガス排出ラインを横切って分配するような寸法及び形状のも のである、請求の範囲第１５項に記載の装置。 １７． 触媒物質が、少なくとも一種の遷移金属、貴金属若しくは酸化物又はこ れらの組み合わせを含んで成る、請求の範囲第１５項又は第１６項に記載の装置 。 １８． 触媒物質が、一種以上の白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、イ リジウム、銀及び金、又は酸化物又はこれらの組み合わせから成る群から選ばれ る、請求の範囲第１７項に記載の装置。 １９． 低発火温度燃料、空気及び燃焼混合物の少なくとも一つを、それらを排 気ガス流中に導入する前に加熱するような寸法及び形状の加熱手段を更に含んで 成る、請求の範囲第１４項に記載の装置。 ２０． 加熱手段が排気ガス排出ラインと熱交換関係に配設された燃料ライン及 び空気供給手段の少なくとも一つの一部を含んで成り、それによって排気ガス流 が燃料及び空気の少なくとも一つを、それらが排気ガス流中に導入される前に予 備加熱する、請求の範囲第１９項に記載の装置。 ２１． 汚染物減少手段の温度に応答して弁手段及び空気供給手段を制御するた めに、汚染物減少手段に作動自在に接続された熱電対手段及び熱電対手段に応答 する制御手段を更に含んで成る、請求の範囲第１４項又は第１９項に記載の装置 。 ２２． 弁手段及び空気供給手段を制御するための制御手段を更に含んで成り、 そして制御手段がそれによって弁手段及び空気供給手段を所定の時間間隔に従っ て作動させるタイマー手段を含んで成る、請求の範囲第１４項又は第１９項に記 載の装置。