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JP2005538295A - 排出ガスを後処理する方法および排出ガスを後処理するための装置 - Google Patents

排出ガスを後処理する方法および排出ガスを後処理するための装置 Download PDF

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Abstract

本発明は、排出ガス内に含まれるパティキュレートを、酸化性の助剤を少なくとも一時的に投与することで、少なくとも部分的に除去する、内燃機関の排出ガスを後処理する方法もしくは装置に関する。排出ガスの少なくとも部分的な脱硝を実施し、その際、酸化性の助剤を調量して排出ガスに供給し、排出ガスの脱硝を助成するようにした。

Description

背景技術
本発明は、独立請求項の上位概念部に記載された形式の方法もしくは装置に関する。ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９０４０６８号明細書から既に公知の方法では、オゾンを排出ガス管路内の放出箇所で排出ガスに、排出ガスがパティキュレートフィルタに達する前に放出する。さらに、パティキュレートフィルタもしくは吸蔵触媒の上流に酸化触媒を接続して、すす燃焼除去もしくは排出ガス脱硝（ＮＯＸ除去）を、排出ガス内の二酸化窒素成分を高めることにより助成することが公知である。ただし、酸化触媒は、２５０℃を下回る排出ガス温度時に、一酸化窒素から二酸化窒素への変換時の転化率が低いという欠点を有している。さらに、酸化触媒は硫黄に対して敏感であり、二酸化硫黄から三酸化硫黄を生成する。三酸化硫黄は吸蔵触媒を被毒してしまう。さらに、酸化触媒によって、一酸化窒素から二酸化窒素への変換を量的に制御することは不可能である。
発明の利点
これに対して、独立請求項の特徴部に記載された特徴を備えた、本発明による方法もしくは本発明による装置は、酸化性の助剤により、効果的なパティキュレート除去ならびに効果的な排出ガス脱硝が可能であるという利点を有している。その際、酸化性の助剤は低温領域でも、排出ガス内に存在する一酸化窒素の、硫黄の存在を許容する酸化を保証する。さらに、酸化性の助剤により、排出ガス内の二酸化窒素に対する一酸化窒素の規定の量比を、必要に応じて温度に依存して調節することが実施されることができ、例えばこの比は、２５０℃を下回る温度での選択還元法（ｓｅｌｅｋｔｉｖｅ ｋａｔａｌｙｔｉｓｃｈｅ Ｒｅｄｕｋｔｉｏｎ）に基づく排出ガス脱硝の場合で１：１である。発生する二酸化窒素は、投与される酸化性の助剤の直接的な機能であり、酸化性の助剤、特にオゾンを規定通り生成することを介して調整されることができる。
従属請求項に記載された手段により、独立請求項に記載の方法もしくは記載の装置の有利な構成および改良が可能である。
この場合特に有利には、酸化性の助剤が排出ガス流の外で生成される。その結果、付加的な排出ガス背圧が排出ガスの流れの中に生ぜしめられることがなく、生成するための手段が比較的簡単かつ安価に構成されることができる。
別の利点は、その他の従属請求項および実施例の説明で挙げた特徴から得られる。
図面
以下に図面を参照しながら本発明の実施例について詳説する。
図１には、パティキュレートフィルタと脱硝装置とを備えた排出ガス浄化装置が示されている。
実施例の説明
図１に示した排出ガス浄化装置の場合、内燃機関から到来する排出ガス３０は排出ガス管路５を介してディーゼルパティキュレートフィルタ１０内に流入することができる。後続の排出ガス管路１５はパティキュレートフィルタ１０の出口を、ＮＯＸ吸蔵触媒として構成された脱硝装置２０に接続する。脱硝装置２０の出口は後続の排出ガス管路２５に接続されている。排出ガス管路２５は浄化された排出ガス３５をさらに消音器を介して車外に搬送する。さらに、酸化性の助剤を提供するための手段４０として、オゾンを生成するためのプラズマジェネレータが設けられている。オゾンジェネレータは空気供給部４６を有している。オゾンジェネレータの出口は第１のオゾン管路４２ならびに第２のオゾン管路４４に接続されている。オゾン管路４２もしくは４４の他端には、第１の供給装置４８もしくは第２の供給装置５０が配置されている。両供給装置４８，５０はそれぞれ排出ガス管路５もしくは排出ガス管路１５内に突入している。さらに、排出ガス管路１５の領域に、二酸化窒素測定エレメント５２が設けられている。二酸化窒素測定エレメント５２に、排出ガスの温度を測定するための温度測定エレメントが統合されている。
内燃機関から流れ来る排出ガス３０は一酸化窒素、炭化水素、水ならびにすす粒子を含有している。供給装置４８を介して、排出ガス３０にパティキュレートフィルタ１０の上流でオゾンが供給される。これにより、排出ガスの一酸化窒素成分のある特定の成分が二酸化窒素へと酸化される。これにより、パティキュレートフィルタ１０において、自体公知のＣＲＴ効果（ＣＲＴ＝「Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：連続再生技術」もしくは「Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｌｙ Ｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ Ｔｒａｐ：連続再生トラップ」；http://www.dieselnet.com/tech/dpf crt.htmlも参照のこと）を利用した連続的なすす燃焼除去が保証される。この場合、オゾン供給はパティキュレートフィルタの再生を最適化するために、測定される排出ガス温度に依存して実施される。排出ガスの流れの外でのオゾン生成は、付加的な排出ガス背圧が生ぜしめられることがなく、オゾンを生成するためのリアクタがすすで汚損されることがなく、しかもリアクタが高温に曝されることもないという利点を有している。その結果、上記目的のための機能性の高い装置を提供するために、それ程多くの技術的な手間を必要としない。パティキュレートフィルタ１０の下流、つまり排出ガス管路１５の領域で、すす粒子は大部分除去されている。ただし、一酸化窒素成分はディーゼルパティキュレートフィルタの入口領域、つまり第１の供給装置４８によるオゾンの供給を受けた後の排出ガスに比して若干高められている。二酸化窒素測定エレメント５２は実際の二酸化窒素成分を記録し、詳細には説明しない制御装置に、下流に配置された吸蔵触媒２０の申し分のない機能を保証するために、オゾンジェネレータ４０もしくは供給装置４８もしくは５０の相応の起動制御を許可する。その際、特に供給装置５０を介したオゾンの供給により、排出ガスが吸蔵触媒への進入時に可能な限り高い成分の二酸化窒素を有していることが保証される。二酸化窒素は吸蔵触媒により良好に吸蔵され、これにより、効果的に窒素へと還元されることができる。排出ガス管路２５を介して、浄化された排出ガス３５は図示の装置を後にし、この箇所で実質的に窒素と水だけを含有している。
択一的な実施形態では、吸蔵触媒の下流に、まだ排出ガス内に残留している炭化水素を酸化するために、さらに１つの酸化触媒が接続されていることができる。別の択一的な実施形態では、両供給装置４８，５０が、特に電気的に起動制御可能な弁の代わりに、ノズルまたは管路４２もしくは４４の単なる管路端部から成ることができる。この場合、オゾン供給の制御はオゾンジェネレータ４０の電気的な起動制御により実施される。別の択一的な構成では、第２の供給箇所を完全に省略することもできる。つまり、第２のオゾン管路４４と第２の供給装置５０とを省略することができ、オゾンはオゾン管路４２だけを介して排出ガス管に供給されることができる。このことは特に、脱硝装置２０を択一的に選択還元法（http://www.dieselnet.com/tech/cat scr.htmlも参照のこと）に基づく装置として構成した事例で可能である。その場合、オゾン供給の調整は専らパティキュレートフィルタ１０の上流の排出ガス管路５の領域に設けられた調量箇所を介して実施される。この箇所で、十分なオゾンが供給される。その結果、ディーゼルパティキュレートフィルタの下流で十分な二酸化窒素が、脱硝装置の申し分のない機能を保証するために残される。パティキュレートフィルタ１０は選択的に触媒コーティングされて構成されてもよい。パティキュレートフィルタの連続的な再生に対して択一的にまたはこれに組み合わせて、オゾン供給が制御されて、パティキュレートフィルタ１０が非常時にのみ再生される一方で、排出ガスの脱硝が連続的に進行するようにすることもできる。そうするとこのために、有利には第２の供給装置５０を介してオゾンが供給され、パティキュレートフィルタ１０の非常時再生の場合にのみ供給装置４８がアクティブ化される。非常時再生は、排出ガス背圧が所定の限界値を超過するとアクティブ化される。そのような閾値を検出するために、この場合には、少なくとも１つの圧力測定エレメントが設けられていることが前提となるが、択一的には、差圧検出を介して排出ガス背圧を求めるために、２つの圧力センサが使用されてもよい。別の択一的な実施形態では、オゾンの他に、別の酸化剤が使用されてもよい。酸化性の助剤は、排出ガス管内に供給するもしくは吹き込む代わりに、排出ガスの流れの中で、例えば排出ガスが通流可能なプラズマジェネレータの使用下で生成されることもできる。
パティキュレートフィルタと脱硝装置とを備えた排出ガス浄化装置を示す図である。

Claims (11)

  1. 排出ガス内に含まれるパティキュレートを、酸化性の助剤を少なくとも一時的に投与することで、少なくとも部分的に除去する、内燃機関の排出ガスを後処理する方法において、後続のステップで、排出ガスの少なくとも部分的な脱硝を実施し、その際、酸化性の助剤を調量して排出ガスに供給し、排出ガスの脱硝を助成することを特徴とする、排出ガスを後処理する方法。
  2. 排出ガスの二酸化窒素成分を検出し、二酸化窒素成分に依存して、酸化性の助剤を供給する、請求項１記載の方法。
  3. 二酸化窒素成分を、排出ガスの流動方向で見て、パティキュレート除去が実施される個所の下流で検出する、請求項２記載の方法。
  4. 排出ガスの温度を測定し、排出ガスの温度に依存して、酸化性の助剤の調量を実施する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
  5. 酸化性の助剤を排出ガス流の外で生成する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
  6. 酸化性の助剤の生成を調量した形で実施する、請求項５記載の方法。
  7. 酸化性の助剤をプラズマジェネレータ内で生成する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
  8. パティキュレートを少なくとも部分的に除去するために、パティキュレートフィルタを使用し、酸化性の助剤の調量供給をパティキュレートフィルタの前後で実施する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
  9. 排出ガスを少なくとも部分的に脱硝するために、吸蔵触媒または選択還元法のための装置を使用する、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
  10. 酸化性の助剤としてオゾンを使用する、請求項１から９までのいずれか１項記載の方法。
  11. 内燃機関の排出ガスを後処理するための装置であって、パティキュレートフィルタと、該パティキュレートフィルタの運転のための、酸化性の助剤を提供する手段とが設けられている形式のものにおいて、排出ガスの流動方向で見て、パティキュレートフィルタ（１０）の下流に、排出ガスを少なくとも部分的に脱硝するための脱硝装置（２０）が配置されていることを特徴とする、排出ガスを後処置するための装置。
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