(57)【要約】【課題】有害物質を低減する排気ガス後処理システムの提供。【解決手段】少なくとも１つのシリンダを有する燃焼機関、好ましくは少なくとも２００ｍｍの内径の少なくとも１つシリンダを有する大型船舶機関の排気ガス後処理システムであって、化学組成が異なる第１及び第２の触媒を有し、且つ／又は第１の触媒は第１の機関負荷値で最適動作性能、特にＮＯＸ低減性能を有し、第２の触媒は第１の機関負荷値と異なる第２の機関負荷値で最適動作性能、特にＮＯＸ低減性能を有し、且つ／又は第１の触媒は第１の温度で最適動作性能、特にＮＯＸ低減性能を有し、第２の触媒は第１の温度と異なる第２の温度で最適動作性能、特にＮＯＸ低減性能を有し、且つ／又は第１の触媒は第１の化学反応で有害物質、特にＮＯＸ含有量を低減可能であり、第２の触媒は第１の化学反応と異なる第２の化学反応で有害物質、特にＮＯＸ含有量を低減可能である、システムが提供される。【選択図】図４
2020101176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのシリンダ（２１）を有する燃焼機関（２０）用の、好ましくは少なくとも２００ｍｍの内径（２７）を有する少なくとも１つシリンダ（２１）を備えた大型船舶機関用の排気ガス後処理システム（１０）であって、第１の触媒（１）及び第２の触媒（２）を有する排気ガス後処理システム（１０）において、
前記第１の触媒は、前記第２の触媒と異なる化学組成を有し、且つ／又は
前記第１の触媒（１）は、第１の機関負荷値において、最適動作性能を、特にＮＯＸ低減性能を有し、前記第２の触媒（２）は、第２の機関負荷値において、最適動作性能と、特にＮＯＸ低減性能を有し、前記第１の機関負荷値は前記第２の機関負荷値と異なっており、且つ／又は
前記第１の触媒（１）は、第１の温度において、最適動作性能を、特にＮＯＸ低減性能を有し、前記第２の触媒（２）は、第２の温度において、最適動作性能を、特にＮＯＸ低減性能を有し、前記第１の温度は前記第２の温度と異なっており、且つ／又は
前記第１の触媒（１）は、第１の化学反応によって有害物質を、特にＮＯＸ含有量を低減することができ、前記第２の触媒（２）は、第２の化学反応によって有害物質を、特にＮＯＸ含有量を低減することができ、前記第１の化学反応は前記第２の化学反応と異なっている、
排気ガス後処理システム（１０）。
【請求項２】
前記排気ガス後処理システム（１０）は、前記第１の触媒（１）及び前記第２の触媒（２）の上流に少なくとも１つのバイパス分離デバイス（１７）を有し、
第１のバイパス排気ライン（１８）及び第２のバイパス排気ライン（１９）が、前記少なくとも１つのバイパス分離デバイス（１７）に接続されており、
前記少なくとも１つのバイパス分離デバイス（１７）は、前記第１の触媒（１）及び前記第２の触媒（２）の上流の前記排気ガスを、前記第１のバイパス排気ライン（１８）への第１のガス流れ、及び前記第２のバイパス排気ライン（１９）への第２のガス流れに分離するように構成されており、また
前記第１の触媒（１）及び前記第２の触媒（２）は、前記分離バイパスデバイス（１７）の下流の前記第１のバイパス排気ライン（１８）に配置されている、
請求項１に記載の排気ガス後処理システム（１０）。
【請求項３】
前記第１のバイパス排気ライン（１８）及び前記第２のバイパス排気ライン（１９）のスループットを設定するためのバイパス調整デバイス（２２）、好ましくは前記第１のバイパス排気ライン（１８）及び／又は前記第２のバイパス排気ライン（１９）を開閉するための少なくとも１つのバイパス調整弁（２３、２４）を有する、請求項２に記載の排気ガス後処理システム（１０）。
【請求項４】
前記第１のバイパス排気ライン（１７）及び前記第２のバイパス排気ライン（１８）のスループットを制御するための制御ユニット（６）、好ましくは有害排出物、特にＮＯＸ値、温度、及び／又は機関負荷に応じて前記スループットを制御するための制御ユニット（６）を有する、請求項２又は３に記載の排気ガス後処理システム（１０）。
【請求項５】
前記排気ガス後処理システム（１０）は、前記第１の触媒（１）の下流に少なくとも１つの誘導分離デバイス（１１）を有し、
第１の誘導排気ライン（１２）及び第２の誘導排気ライン（１３）が、前記少なくとも１つの誘導分離デバイス（１１）に接続されており、
前記少なくとも１つの誘導分離デバイス（１１）は、前記第１の触媒（１）を出た前記排気ガスを、前記第１の誘導排気ライン（１２）に向かう第１のガス流れ、及び前記第２の誘導排気ライン（１３）に向かう第２のガス流れに分離するように構成されており、また
前記第２の触媒（２）は、前記誘導分離デバイス（１１）の下流の前記第１の誘導排気ライン（１２）に配置されている、
請求項１から４までのいずれか一項に記載の排気ガス後処理システム（１０）。
【請求項６】
前記第１の誘導排気ライン（１２）及び前記第２の誘導排気ライン（１３）のスループットを設定するための誘導調整デバイス（１４）、好ましくは前記第１の誘導排気ライン（１２）及び／又は前記第２の誘導排気ライン（１３）を開閉するための少なくとも１つの誘導調整弁（１５、１６）を有する誘導調整デバイス（１４）を有する、請求項５に記載の排気ガス後処理システム（１０）。
【請求項７】
前記第１の誘導排気ライン（１２）及び前記第２の誘導排気ライン（１３）のスループットを制御するための制御ユニット（６）、好ましくは有害排出物、特にＮＯＸ値、温度、及び／又は機関負荷に応じて前記スループットを制御するための制御ユニット（６）を有する、請求項５又は６に記載の排気ガス後処理システム（１０）。
【請求項８】
前記排気ガス後処理システム（１０）は、前記第１の触媒（１）及び前記第２の触媒（２）の上流に少なくとも１つの並列化デバイス（２８）を有し、
第１の並列排気ライン（２９）及び第２の並列排気ライン（３０）が、前記少なくとも１つの並列化デバイス（２８）に接続されており、
前記少なくとも１つの並列化デバイス（２８）は、前記第１の触媒（１）及び前記第２の触媒（２）の上流の前記排気ガスを、前記第１の並列排気ライン（２９）への第１のガス流れ、及び前記第２の並列排気ライン（３０）への第２のガス流れに分離するように構成されており、また
前記第１の触媒（１）は前記第１の並列排気ライン（２９）に配置され、前記第２の触媒（２）は前記第２の並列排気ライン（３０）に配置されている、
請求項１から７までのいずれか一項に記載の排気ガス後処理システム（１０）。
【請求項９】
前記第１の並列排気ライン（２９）及び前記第２の並列排気ライン（３０）のスループットを設定するための並列化調整デバイス（３１）、好ましくは前記第１の並列排気ライン（２９）及び／又は前記第２の並列排気ライン（３０）を開閉するための少なくとも１つの並列調整弁（３２、３３）を有する、請求項８に記載の排気ガス後処理システム（１０）。
【請求項１０】
前記第１の並列排気ライン（２９）及び前記第２の並列排気ライン（３０）のスループットを制御するための制御ユニット（６）、好ましくは有害排出物、特にＮＯＸ値、温度及び／又は機関負荷に応じて前記スループットを制御するための制御ユニット（６）を有する、請求項８又は９に記載の排気ガス後処理システム（１０）。
【請求項１１】
１つのＮＯＸセンサ（４、５、８）、好ましくは２つ又は３つのＮＯＸセンサ（４、５、８）を有する、請求項１から１０までのいずれか一項に記載の排気ガス後処理システム（１０）。
【請求項１２】
測定又は算出された有害排出物、特にＮＯＸ値を、基準値と比較するための制御ユニット（６）を有する、請求項１１に記載の排気ガス後処理システム（１０）。
【請求項１３】
請求項１から１２までに記載の排気ガス後処理システム（１０）を有する、少なくとも１つのシリンダ（２１）を備えた内燃機関（２０）、好ましくは少なくとも２００ｍｍの内径（２７）を有する少なくとも１つのシリンダ（２１）を備えた大型船舶機関。
【請求項１４】
内燃機関のＮＯＸ排出物等の有害排出物を、請求項１から１２までの１つに記載の排気ガス後処理システム（１０）内で低減するための方法であって、排気ガスは、シリンダ（２１）の出口（７）を通って排出される、方法。
【請求項１５】
内燃機関のＮＯＸ排出物等の有害排出物を排気ガス後処理システム（１０）内で低減するための、好ましくは請求項１４に記載の方法であって、排気ガスは、シリンダ（２１）の出口（７）を通って排出される、方法において、
第１の並列排気ライン（２９）及び第２の並列排気ライン（３０）のスループットを、好ましくは測定又は算出された有害排出物、特にＮＯＸ値、温度、及び／又は機関負荷に応じて制御するステップであって、前記第１の並列排気ライン（２９）及び前記第２の並列排気ライン（３０）は、第１の触媒（１）及び第２の触媒（２）の上流に配置された少なくとも１つの並列化デバイス（２８）に接続されており、前記第１の触媒（２）は前記第１の並列排気ライン（２９）に配置され、前記第２の触媒（２）は前記第２の並列排気ライン（３０）に配置されている、ステップ、及び／又は
前記排気ガスの少なくとも一部を第１の触媒（１）に案内するステップ、
第１の誘導排気ライン（１２）及び第２の誘導排気ライン（１２）のスループットを、好ましくは測定又は算出された有害排出物、特にＮＯＸ値、温度、及び／又は機関負荷に応じて制御するステップであって、前記第１の誘導排気ライン（１２）及び前記第２の誘導排気ライン（１３）は、前記第１の触媒（１１）の下流に配置された少なくとも１つの誘導分離デバイス（１１）に接続されており、第２の触媒（２）は前記第１の誘導排気ライン（１２）に配置され、前記第２の誘導排気ライン（１３）は前記第１の触媒（２）をバイパスする、ステップ、
を有する方法。
【請求項１６】
内燃機関のＮＯＸ排出物等の有害排出物を排気ガス後処理システム（１０）内で低減するための、好ましくは請求項１４又は１５に記載の方法であって、排気ガスは、シリンダ（２１）の出口（７）を通って排出される、方法において、
第１のバイパス排気ライン（１８）及び第２のバイパス排気ライン（１９）のスループットを、好ましくは測定又は算出された有害排出物、特にＮＯＸ値、温度、及び／又は機関負荷に応じて制御するステップであって、前記第１のバイパス排気ライン（１８）及び前記第２のバイパス排気ライン（１９）は、前記第１の触媒（１）の上流に配置された少なくとも１つの誘導分離デバイス（１７）に接続されており、前記第１の触媒（１）及び前記第２の触媒（２）は前記第１のバイパス排気ライン（１８）に配置され、前記第２のバイパス排気ライン（１９）は前記第１の触媒（１）及び前記第２の触媒（２）をバイパスする、ステップ、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも１つのシリンダを持つ燃焼機関、好ましくは、少なくとも２００ｍｍの内径を持つ少なくとも１つのシリンダを備えた大型船舶機関用の排気ガス後処理システム、内燃機関、及び内燃機関の有害排出物（ｎｏｘｉｏｕｓ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ）を低減するための方法を対象とする。
【０００２】
本発明は、燃焼機関及びその排出物低減の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
本発明は、好ましくは、そのシリンダが少なくとも２００ｍｍの内径を持つ大型の舶用の、すなわち船用の機関、又は定置機関のような内燃機関に関する。機関は２ストローク機関又は２ストローク・クロス・ヘッド機関であることが好ましい。機関はディーゼル又はガス機関とすることができ、２元燃料又は多元燃料機関とすることができる。この種の機関では、液体及び／又はガス状燃料を燃焼可能で、さらには自己着火（ｓｅｌｆ−ｉｇｎｉｔｉｎｇ）又は強制点火が可能である。
【０００４】
内燃機関は長手方向掃気式（ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌｌｙ  ｆｌｕｓｈｅｄ）の２ストローク機関とすることができる。
【０００５】
また、内燃機関の用語は、燃料の自己着火を特徴とするディーゼル・モードだけでなく、燃料のポジティブ点火を特徴とするオットー・モード（Ｏｔｔｏ  ｍｏｄｅ）でも、又はその２つの組合せでも運転可能な大型機関を指す。さらに、内燃機関の用語は、特に二元燃料機関、及び燃料の自己着火が別の燃料のポジティブ点火のために使用される大型機関を含む。
【０００６】
機関回転速度は８００ＲＰＭ（４ストローク）未満が好ましく、低速機関の称号を指す２００ＲＰＭ（２ストローク）未満がより好ましい。
【０００７】
燃料は、ディーゼル若しくは舶用ディーゼル油、又は重質燃料油、又はエマルジョン、又はスラリー、又はメタノール、又はエタノール、並びに液化天然ガス（ＬＮＧ）、液化石油ガス（ＬＰＧ：ｌｉｑｕｉｄ  ｐｅｔｒｏｌ  ｇａｓ）等のようなガスとすることができる。
【０００８】
更に考え得る、使用し得る燃料は、ＬＢＧ（液化バイオ・ガス：Ｌｉｑｕｅｆｉｅｌｄ  Ｂｉｏ−ｇａｓ）、バイオ燃料（例えば、藻類から得られる油）、水素、ＣＯ２からできた合成燃料（例えば、パワー・トゥ・ガス又はパワー・トゥ・リキッドにより作られたもの）である。
【０００９】
大型船、特に貨物を輸送するための船舶は、通常内燃機関、特にディーゼル及び／又はガス機関、ほとんどが２ストロークのクロスヘッド機関を動力とする。重質燃料油、舶用ディーゼル油、ディーゼル又は他の液体のような液体燃料の場合、並びにＬＮＧ、ＬＰＧ又はその他のようなガス状燃料を機関で燃焼する場合、この燃焼プロセスからの排気はＩＭＯ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｍａｒｉｔｉｍｅ  Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ）  Ｔｉｅｒ  ＩＩＩ等の現行の規則に準拠するように清浄化される必要がある。
【００１０】
とりわけＴｉｅｒ  Ｉ〜ＩＩＩ基準と一般的に呼ばれるＩＭＯ排出基準は、既存及び新規の舶用機関に対するＮＯＸ排出基準を規定している。
【００１１】
大型船に対して、特に窒素酸化物の排出物に関し、排出物への要求が増加してきている。従って、これらの船の内燃機関により排出される排気ガス内の窒素酸化物の量を低減する必要がある。
【００１２】
ＳＣＲ（ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  ｃａｔａｌｙｔｉｃ  ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ：選択式触媒還元）技術は燃焼機関の排気ガス内の窒素酸化物（ＮＯＸ）レベルを低減するために使用される。ＳＣＲは、例えば高荷重の車両、産業用プラント及びその他の用途の陸ベースの機関に一般的に使用される。ＳＣＲ技術は海洋環境においても、２ストローク・ディーゼル機関との組合せで使用されてきている。前記舶用ディーゼル機関及び陸ベースの機関に対する規制上の要求により、効率的なＳＣＲシステムの必要性が増加している。
【００１３】
ＳＣＲは、ＳＣＲ触媒内でアンモニア（ＮＨ３）を用いて排気ガス中の窒素酸化物を還元することに基づいて良い。典型的には、アンモニアは、燃焼機関の排気ガスの中に、尿素水（ｕｒｅａ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）等のアンモニア前駆物質を噴射することにより生成される。例えば尿素水を高温の排気ガス中にノズルを介して噴霧し、そこで液体尿素水はアンモニア、二酸化炭素及び水蒸気へと反応を起こす。アンモニアは次に、ＳＣＲ反応器内の触媒の作用の下で、窒素酸化物を窒素（Ｎ２）及び水（Ｈ２Ｏ）に還元する。液体尿素からのアンモニアの生成は吸熱性である。従って、排気ガスが十分に高温である場合にのみ、尿素水の分解は完了し、そして窒素酸化物（ＮＯＸ）は窒素（Ｎ２）に還元される。
【００１４】
欧州特許第３１４９２９８（Ｂ１）号は、アンモニア前駆物質を加えるための添加デバイスに加水分解触媒コンバータを付与した後処理システムを開示している。加水分解触媒コンバータを介して、ＳＣＲ触媒の上流におけるアンモニア前駆物質のアンモニアへの転化（ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ）を改善又は促進することができる。
【００１５】
知られている燃焼機関内ＳＣＲ反応器の問題の１つは、ＮＯＸ含有量を十分に低減することである。従って、その中で排気ガスが十分な滞留時間を持てる大容量のＳＣＲ反応器が必要となる。大容量のＳＣＲ反応器は多くの空間を必要とし、費用が増加する。
【００１６】
ＳＣＲ技術で典型的に使用される触媒は、ＴｉＯ２により担持されたバナジウム、タングステンを有するか、又は、例えば銅ゼオライト（Ｃｕ／Ｚｅｏｌｉｔｅ）若しくは鉄ゼオライト（Ｆｅ／Ｚｅｏｌｉｔｅ）のような金属置換ゼオライトであるかのいずれかである。バナジウムは、ＮＯＸの酸化を促進する。しかしながら、バナジウムの含有量は低く保たなければならない。何故ならば、さもないと、機関の高負荷帯及びそれぞれの高温度帯において、ＳＯ２がＳＯ３に酸化するからで、ＳＯ３はある濃度以上の場合に煙突の中及び下流で硫酸の青い煙条（ｐｌｕｍｅ）を生成し、それは如何なる費用を掛けても防止しなければならない。バナジウム含有量が高いと、３５０°Ｃを超える温度において、ＮＨ３がＮＯＸへ酸化する恐れもある。その結果、より多くの還元剤を噴射しなければならなくなる。さらに、バナジウム含有量が高く、そして特にバナジウムとタングステンが組み合わさることで、３５０°Ｃを超える温度においてＮ２Ｏ生成の増加が促進される。
【００１７】
ＳＣＲ触媒の性能は、温度にきわめて依存する。このため、並列に配置した２つ以上のＳＣＲ触媒を備えた排気ガス後処理システムを使用することが知られている。この後処理システムによって、暖機時間中はシステムのある部分、及び少ない数のＳＣＲ反応器のみを選択的に作動可能とし得る。排気ガスの全熱エネルギーによって、使用する容積が、全容積の場合よりも速く加熱される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】欧州特許第３１４９２９８（Ｂ１）号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
従って、従来技術の欠点を防止し、且つ、運転費用の減少、後処理システム容積の減少、Ｎ２Ｏ及びＳＯ３等の副反応生成物の排出最小化、並びに／又はアンモニア若しくはアンモニア前駆物質等の還元剤添加の減少が保証される排気ガス後処理システム、内燃機関、及び内燃機関のＮＯＸ排出物を減らすための方法を作り出すことが、本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本目的は、少なくとも第１の触媒及び第２の触媒を有する、燃焼機関用の排気ガス後処理システムによって達成される。
【００２１】
燃焼機関は、少なくとも１つのシリンダを持つ。燃焼機関は、少なくとも１つの、少なくとも２００ｍｍの内径を持つシリンダを備えた大型船舶機関であることが好ましい。
【００２２】
第１の触媒は、第２の触媒とは異なる化学組成を持つ。
【００２３】
第１の触媒は、第１の化学組成を持つ物質を有し、第２の触媒は、第１の化学組成とは異なる第２の化学組成を備えた物質を有して良い。
【００２４】
第１及び第２の触媒は、異なる材料からなる担持構造（ｓｕｐｐｏｒｔ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を有して良い。或いは、第１及び第２の触媒は同一材料からなる担持構造を有して良く、その担持構造は、異なる被覆又はドーピングを持って良い。
【００２５】
これらの触媒は異なるバナジウム含有量を有して良い。触媒の１つは銅／鉄ゼオライト触媒等のゼオライト・ベース触媒であって良い。触媒の１つは第１の被覆を備えた金属の基材を有して良い。第２の触媒は、第１の被覆と異なる第２の被覆を有して良い。
【００２６】
或いは又は加えて、第１の触媒は第１の機関負荷値において、その最適動作性能、特にＮＯＸ低減性能を持ち、第２の触媒は第２の機関負荷値において、最適動作性能、特にＮＯＸ低減性能を持ち、ここで、第１の機関負荷値は第２の機関負荷値とは異なる。
【００２７】
或いは又は加えて、第１の触媒は第１の温度において、その最適動作性能、特にＮＯＸ低減性能を持ち、第２の触媒は第２の温度において、その最適動作性能、特にＮＯＸ低減性能を持ち、ここで、第１の温度は第２の温度とは異なる。
【００２８】
第１の触媒は、ＴｉＯ２に担持されたバナジウム又はタングステンを有する第２の触媒よりも低い温度で、その最適のＮＯＸ低減性能を持つゼオライト触媒であって良い。
【００２９】
或いは又は加えて、第１の触媒は第１の化学反応により、及び／又は第１の触媒材料により、有害物質、特にＮＯＸ含有量を低減する能力があり、第２の触媒は第２の化学反応により、及び／又は第２の触媒材料により、有害物質、特にＮＯＸ含有量を低減する能力があり、ここで、第１の化学反応は第２の化学反応とは異なり、且つ／又は第１の触媒材料は第２の触媒材料とは異なる。
【００３０】
従って、第１の触媒及び第２の触媒は、異なる型からなり、ここで型とは、化学組成、並びに／又は、機関負荷及び／若しくは温度に対する最適動作性能によって、並びに／或いはそれぞれの化学反応、並びに／又は異なる触媒材料に起因する低減能力によって、定義して良い。
【００３１】
排気ガス後処理システムは、少なくとも２つの、異なる型の触媒を有する。
【００３２】
排気ガス後処理システムは、更なる触媒を有して良く、これらの触媒の一部は同一の型であって良く、且つ／又は３つ以上のそれぞれ異なる型の触媒があって良い。
【００３３】
個別の型のそれぞれの触媒は、温度領域（ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｗｉｎｄｏｗ）、機関負荷領域、及び／又は排気ガスの個別の組成等の、個別の作動条件に対して最適化されて良い。典型的には、作動条件は、運転の過程の間に変化する。温度及び／又は機関負荷は上昇又は低下することがあり、排気ガスは、運転温度に起因して、又は燃料の変化に起因してその組成が変化することがある。
【００３４】
それぞれの運転条件に対して、排気ガス後処理システムは、最適触媒性能を提供できる。
【００３５】
各運転条件に対して最適な触媒が提供されるので、機関の全運転範囲にわたって排出物を最少とすることができる。
【００３６】
運転状況毎に、適切な触媒、又は触媒の組合せが選定可能なので、副生成物の排出を最少にでき、過度の触媒スペースを設ける必要が無く、且つ過度の還元剤を添加する必要が無い。従って、運転費用を最少とすることができる。
【００３７】
触媒性能は、有害物質を低減する能力によって規定して良い。よって、ＮＯＸ低減性能が、触媒性能に対する尺度となり得る。
【００３８】
触媒性能は、ＳＯ３又はＮ２Ｏ等の好ましくない副生成物の発生を防止する能力によって規定しても良い。
【００３９】
触媒のうちの少なくとも１つは、典型的にＴｉＯ２で担持されたバナジウム、タングステンを有するか、又は、例えば銅／ゼオライト若しくは鉄／ゼオライトのような金属置換ゼオライトのＳＣＲ触媒であって良い。
【００４０】
排気ガス後処理システムは、アンモニア又はアンモニア前駆物質、例えば尿素等の還元剤のための添加ユニットを有して良い。
【００４１】
添加ユニットも、排気ガス後処理システムの上流に配置して良い。
【００４２】
第１及び第２の触媒は、異なるバナジウム含有量を有するＳＣＲ触媒であって良い。
【００４３】
第１の触媒のバナジウム含有量は、０．３％以上、好ましくは０．５％以上、より好ましくは０．７％以上であって良い。割合は、触媒被覆の合計重量を指す。第２の触媒のバナジウム含有量は、０．３％未満で良い。
【００４４】
機関負荷が低い、及び／又は温度がより低い間は、バナジウム含有量がより高い第１の触媒を使用して良い。温度及び／又は機関負荷が上昇時、バナジウム含有量がより低い第２の触媒を使用して良い。
【００４５】
排気ガス後処理システムは、それぞれ異なるバナジウム含有量を持つ３つ以上のＳＣＲ触媒を有しても良い。
【００４６】
第２次ＳＣＲの触媒は、第１次ＳＣＲ反応器のエレメントの配合と比べ、わずかに変更された触媒配合を備え、第１次ＳＣＲ触媒の下流で排気ガス・ダクト内に配置して良い。第２のＳＣＲ触媒は、反応物スリップのレベルが高くなることを防止するために、高い選択性と転化性能が可能であって良い。この場合、第２のＳＣＲ触媒は、主にアンモニア分解触媒である。
【００４７】
高い反応物スリップは、過剰な量の還元剤が第１次ＳＣＲ反応器の中、又は上流に噴射された結果として引き起こされ得る。高レベルの反応物スリップに関係する他の原因は、空間速度による排気ガス中の反応物の不十分な混合、及び／又は触媒モジュールの入口面を横切る濃度勾配によって、未反応の反応物の筋（ｓｔｒｅａｋｓ）が触媒を通過することを引き起こすためと考えられる。
【００４８】
反応物添加制御システムの偏差（ｏｆｆｓｅｔ）も、現下の条件に従って適切に調整されなければ、過渡的事象の間にスリップがより高くなることに影響を及ぼし得る。
【００４９】
反応物スリップ・レベルの上昇は、第１次ＳＣＲ触媒の下流に触媒を設置することによって緩和することができる。排出規制の違反がさらに防止され、還元剤がより効率的に使用される。
【００５０】
第２の触媒の大きさ及び化学組成は、最小の触媒容積を使用しながら、触媒性能が要求される性能を満足するように選定することが好ましい。
【００５１】
この種の用途のための触媒の組成は、標準的なＳＣＲ組成、又はその変種のいずれかとなろう。アンモニア分解触媒の組成を使用するのが好ましい。例えば、第２の触媒は、プラチナ及び／又はパラジウム被覆等の貴金属被覆を有して良い。
【００５２】
触媒デバイスの第１の部分がＳＣＲ触媒であり、触媒デバイスの第２の部分がアンモニア分解触媒のような、異なる層を同じ基材上に配置しても良い。好ましい形態では、第１の部分が第２の部分の上流に配置される。
【００５３】
別法としては、第１のＳＣＲ触媒とアンモニア分解触媒を異なる反応器に配置する。
【００５４】
異なる型の触媒を、並列及び／又は直列に配置することができる。
【００５５】
複数の触媒を一つの触媒反応器内に配置し、それぞれ触媒コンバータを形成することが好ましい。各触媒は、別々の触媒反応器に配置して良い。２つ以上の触媒が一つの触媒反応器内に配置されて良く、又は、さらには全ての触媒が同じ触媒反応器内に配置されても良い。
【００５６】
従って、触媒の数に起因してシステムの複雑さが増加するかもしれないが、触媒反応器の組み立ての労力は低くできる可能性がある。
【００５７】
第１の触媒は、加水分解触媒であって良く、第２の触媒は、好ましくは加水分解触媒の下流に配置されたＳＣＲ触媒であって良い。
【００５８】
加水分解触媒はＴｉＯ２を有して良いが、ＳＣＲ触媒はタングステン酸化物又はバナジウム酸化物をドープしたＴｉＯ２を有して良い。従って、加水分解触媒とＳＣＲ触媒は、異なる化学組成を持つ。
【００５９】
加水分解触媒のＮＯＸ低減性能が最適となる温度は、ＳＣＲ触媒のＮＯＸ低減性能が最適となる温度よりも高い。
【００６０】
ＳＣＲ触媒においては、ＮＯＸ分（ｃｏｎｔｅｎｔ）は触媒の影響の下で、アンモニアによって窒素（Ｎ２）及び水（Ｈ２Ｏ）に還元される。
【００６１】
所与の量のＮＯＸを低減するための加水分解触媒とＳＣＲ触媒の合計の容積は、同量のＮＯＸを低減するための独立型のＳＣＲ触媒の容積よりも少ないか、同等である。加水分解触媒とＳＣＲ触媒の合計の容積は、４００ｌ／ＭＷよりも小さいことが好ましい。
【００６２】
ＳＣＲ触媒は、ＳＣＲ反応器内に配置して良い。加水分解触媒は、加水分解触媒反応器内に配置して良い。
【００６３】
ＳＣＲ触媒及び加水分解触媒は、共通の反応器内に配置して良い。
【００６４】
加えて又は或いは、ＳＣＲ触媒のバナジウム含有量は、０．３％以上、好ましくは０．５％以上、より好ましくは０．７％以上であって良い。割合は、触媒被覆の合計重量を指す。
【００６５】
加えて又は或いは、加水分解触媒及びＳＣＲ触媒は、好ましくは少なくとも９０％の機関負荷、及び／又は２〜２０ｋｇ／ｋＷｈ、好ましくは７〜１１ｋｇ／ｋＷｈの排気ガス質量流量において、ＳＣＲ触媒内の排気ガスの滞留時間が０．５秒未満、より好ましくは０．３秒未満となるように設計される。
【００６６】
特に加水分解触媒及びＳＣＲ触媒の容積は、全負荷において滞留時間が短くなるように適合される。
【００６７】
加えて又は或いは、加水分解触媒及びＳＣＲ触媒は同じ触媒基材上に配置される。
【００６８】
ＳＣＲ触媒は、バナジウム、タングステン及び／又はＴｉＯ２、好ましくはバナジウム及びタングステンをドープしたＴｉＯ２を有することが好ましい。
【００６９】
加水分解触媒は、ＨＮＣＯをＮＨ３に加水分解するのを促進するだけでなく、尿素分子をＨＮＣＯ及びＮＨ３へも分解する。さらには、高負荷において呈される排気ガス温度においては、加水分解触媒内でＨＮＣＯの加水分解が起こるだけでなく、ＳＣＲ反応に似た、ＮＯＸが著しく低減される副反応も起こる。
【００７０】
このため、加水分解触媒内で既に低減されたＮＯＸは全て、加水分解触媒の下流に配置されたＳＣＲ触媒内には存在しないことになる。従って、ＳＣＲ触媒はより少ない量のＮＯＸのみを低減すれば良い。
【００７１】
従って、加水分解触媒及びＳＣＲ触媒を有する触媒システム全体の必要容積は、同一のＮＯＸ低減に対する独立型ＳＣＲ触媒の必要容積よりも小さくなる。触媒の合計容積は、独立型のＳＣＲ触媒に比べて、少なくとも８〜１０％減少できる。
【００７２】
本発明では、触媒の容積とは、触媒の外被容積（ｅｎｖｅｌｏｐｅ  ｖｏｌｕｍｅ）であると理解されたい。
【００７３】
ＳＣＲ触媒は、加水分解触媒と組み合わされた場合、より少ない量のＮＯＸを低減すれば良いため、ＳＣＲ触媒の容積はより小さくでき、且つ／又は、反応時間、従ってＳＣＲ触媒内の滞留時間をより短くできる。
【００７４】
排気ガスが短時間しかＳＣＲ触媒内にとどまらないことがあり、より大きな独立型ＳＣＲ触媒について言えば、ＳＣＲ触媒のバナジウム含有量がより高くなる可能性がある。何故ならば、ＳＯ２の酸化反応時間並びにＮ２Ｏの生成時間も短くなるからである。さらには、バナジウム含有量が高い小さなＳＣＲ触媒は、バナジウム含有量が低い大きなＳＣＲ触媒と同じＮＯＸ酸化速度を提供する可能性がある。
【００７５】
ＳＣＲ触媒内で酸化されるのはＮＨ３のわずかな部分のみであり、ＮＨ３の大部分が効率的に使用される。従って、より少ない量のＮＨ３を供給すれば良い。ＳＣＲ触媒内でＮＯＸへ酸化されるかもしれず、又はアンモニア・スリップとして残留する、過剰な量のＮＨ３を供給するリスクを低減することができる。尿素の過剰添加が防止できる。
【００７６】
機関の低負荷帯及びその低い温度帯では、「ＳＣＲ反応」の大部分、及び、従って、ＮＯＸ低減の大部分が、ＳＣＲ触媒内で行われる。しかし、低負荷の間、加水分解触媒は少なくともＨＮＣＯからＮＨ３への加水分解をもたらすことで、この反応をＳＣＲ触媒内で行う必要が無く、ＳＣＲ触媒内に加水分解のためのスペースを設けなくて良いようになる。加水分解触媒は、尿素の分解も促進し、噴射された尿素のほぼ全てがＳＣＲ触媒の入口においてＮＨ３の形となるようにするので、ＳＣＲ触媒内に追加の容積を設ける必要が無くなる。
【００７７】
特に低負荷においては、高いバナジウム含有量、すなわち０．３％より高い、好ましくは０．５％以上、より好ましくは０．７％以上を有するＳＣＲ触媒が非常に高い活性を持ち、従って小さなＳＣＲ触媒も、バナジウム含有量が低い、より大きなＳＣＲ触媒と同じ性能に達することができる。
【００７８】
より高い機関負荷運転において、加水分解触媒は、やはりＨＮＣＯのＮＨ３への加水分解をもたらすが、ＮＯＸ低減の大半を賄う。加水分解触媒内部で低減されなかったわずかな量のＮＯＸのみをＳＣＲ触媒内で低減することになる。
【００７９】
加水分解触媒及びＳＣＲ触媒を、例えば同じ触媒基材上に配置することにより、１つのデバイスとして構成する場合、よりコンパクトな配置さえ実現可能である。排気ガスは、加水分解触媒からＳＣＲ触媒へ直接流れることができる。
【００８０】
触媒基材は金属製又はセラミック製であって良い。基材は被覆しても良い。例えば、触媒デバイスの入口はＴｉＯ２のみで被覆され、一方で基材の下流部分は、バナジウム、タングステン及びＴｉＯ２で被覆されて良い。
【００８１】
排気ガス後処理システムは加水分解触媒を有しても良く、その加水分解触媒は、少なくとも４２０°Ｃの温度、及び／又は少なくとも９０％の機関負荷、及び／又は２〜２０ｋｇ／ｋＷｈ、好ましくは７〜１１ｋｇ／ｋＷｈの排気ガス質量流量において、加水分解触媒内のＮＯＸの濃度を、少なくとも５％、好ましくは少なくとも１０％、より好ましくは２０％低減する能力を有する。加水分解触媒は、要求されるＮＯＸ低減性能が達成される大きさにすることが好ましい。
【００８２】
加水分解触媒は、ＴｉＯ２、及び／又はＺｒＯ２、及び／又はＡｌ２Ｏ３、及び／又はＳｉＯ２、及び／又はＨ−ＺＳＭ−５を有して良い。
【００８３】
加水分解触媒及びＳＣＲ触媒は、同じ触媒基材上に配置されて良い。
【００８４】
排出規制等の適用可能な規則、燃料の形式、機関の出力レベル、温度、求められる出力、及び更なる要素により、排気は様々なシステムによって処理する必要がある。従って、排気は船の機関の排気システムの中で、様々な方向に方向転換することができる。
【００８５】
有益な一実施例においては、排気ガス後処理システムは、第１の触媒及び第２の触媒の上流に少なくとも１つのバイパス分離デバイスを有する。
【００８６】
第１のバイパス排気ライン及び第２のバイパス排気ラインは、少なくとも１つのバイパス分離デバイスに接続される。少なくとも１つのバイパス分離デバイスは、第１の触媒及び第２の触媒の上流の排気ガスを、第１のバイパス排気ラインに向かう第１のガス流れ、及び第２のバイパス排気ラインに向かう第２のガス流れの中に分岐するように構成される。第１の触媒及び第２の触媒は、分離バイパスデバイスの下流の第１のバイパス排気ライン中に配置される。
【００８７】
このように、バイパスが設けられ、このバイパスは、排気ガスの少なくとも一部を分岐し、この部分が第１の触媒及び第２の触媒に入らないようにする。
【００８８】
第１のバイパス排気ライン中に３つ以上の触媒が配置されて良い。
【００８９】
第１のバイパス排気ライン及び第２のバイパス排気ラインは、第１と第２のガス流れが１つのラインに合流するように、触媒の下流で一緒になって良い。
【００９０】
排気ガス後処理システムは、第１のバイパス排気ライン及び第２のバイパス排気ラインのスループットを設定するためのパイパス調整デバイスを有すことが好ましい。
【００９１】
バイパス調整デバイスは、第１のバイパス排気ライン及び／又は第２のバイパス排気ラインを開閉するための少なくとも１つのバイパス調整弁が組み込まれて良い。
【００９２】
第１のパイパス排気ライン及び第２のバイパス排気ラインのそれぞれに１つの弁があって良い。従って、シリンダを出た全排気ガスの所望の割合が、第１のバイパス排気ライン、従って第１の触媒及び第２の触媒を通るように導かれて良い。
【００９３】
第１の触媒及び第２の触媒を有する全触媒システムは、例えば、より高いＮＯＸレベルが許容されると考えられ得る状況を規定するＴｉｅｒ  ＩＩモードにおいては、分離されて全排気ガスが触媒を通過しないようにしても良い。
【００９４】
有利なことに、排気ガス後処理システムは、第１のバイパス排気ライン及び第２のバイパス排気ラインのスループットを、好ましくは有害排出物、特にＮＯＸ値、温度、還元剤（例えばアンモニア）の含有量、及び／又は機関の負荷によって制御するための制御ユニットを有する。
【００９５】
例えば、第１及び第２の触媒の下流、又は第１と第２のガス流れの合流点下流のＮＯＸ値を測定することによって算出され得る（ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ）システム全体の性能によって、及び／又は必要とされる性能によって、より多くの、又はより少ない排気が、第１のバイパス排気ライン及び／又は第２のバイパス排気ラインを通るように導かれて良い。運転中、スループットはそれぞれの運転状態によって調節されて良い。
【００９６】
本発明の好ましい一実施例では、排気ガス後処理システムは、第１の触媒の下流に少なくとも１つの誘導（ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ）分離デバイスを有する。第１の誘導排気ライン及び第２の誘導排気ラインは、少なくとも１つの誘導分離デバイスに接続される。少なくとも１つの誘導分離デバイスは、第１の触媒を出た排気ガスを、第１の誘導排気ラインに向かう第１のガス流れ、及び第２の誘導排気ラインに向かう第２のガス流れの中に分岐するように構成される。第２の触媒は、誘導分離デバイスの下流の第１の誘導排気ライン中に配置される。
【００９７】
もう１つ以上の触媒、及び／又は少なくとももう１つの誘導分離デバイスが、第１の誘導排気ライン中に配置されて良い。
【００９８】
このように、バイパスが設けられ、このバイパスは、第１の触媒を出た排気ガスの少なくとも一部を分岐し、この部分が第２の触媒に入らないようにする。
【００９９】
第１の誘導排気ライン及び第２の誘導排気ラインは、第１と第２のガス流れが１つのラインに合流するように、第２の触媒の下流で一緒になって良い。
【０１００】
例えば第１の触媒が、高い機関負荷において、Ｔｉｅｒ  ＩＩＩレベルまで完全にＮＯＸを低減するように設計された場合、第２の触媒はこの状況では必要ではない可能性がある。第１の触媒下流の誘導分離デバイスにより、第２の触媒をバイパスすることができる。
【０１０１】
排気ガス後処理システムは、第１の誘導排気ライン及び第２の誘導排気ラインのスループットを設定する誘導調整デバイスを有することが好ましい。特に、誘導調整デバイスは、第１の誘導排気ライン及び／又は第２の誘導排気ラインを開閉するための少なくとも１つの誘導調整弁を有する。
【０１０２】
従って、第１の触媒を出た排気ガスの所望の割合が、第１の誘導排気ラインを通り、従って第２の触媒を通るように導かれて良い。
【０１０３】
第１の触媒の下流の誘導分離デバイスにより、例えば機関負荷が低い時にのみ、第１と第２の触媒の組合せを使用することができる。
【０１０４】
有利なことに、排気ガス後処理システムは、第１の誘導排気ライン及び第２の誘導排気ラインのスループットを、好ましくは有害排出物、特にＮＯＸ値、温度、還元剤（例えばアンモニア）の含有量、及び／又は機関の負荷によって制御するための制御ユニットを有する。運転中、それぞれの運転条件に従って、スループットを調整することができる。
【０１０５】
第２の触媒の下流、又は第１及び第２のガス流れの合流点の下流で測定されたＮＯＸの値が、所与の値を超過する場合、又は第１の触媒の上流で測定されたＮＯＸ値と、第２の触媒の下流又は第１と第２のガス流れの合流点の下流で測定されたＮＯＸの値との間の差が、所定の値未満に低下した場合、性能が過小と考えられ得る。この場合、制御ユニットは、第１の誘導排気ラインを開ける、且つ／又は第１のガス流れを増すことを発動することができる。
【０１０６】
有益な一実施例では、排気ガス後処理システムは、第１の触媒及び第２の触媒の上流に、少なくとも１つの並列化デバイスを有する。第１の並列排気ライン及び第２の並列排気ラインは、少なくとも１つの並列化デバイスに接続される。少なくとも１つの並列化デバイスは、第１の触媒及び第２の触媒の上流の排気ガスを、第１の並列排気ラインに向かう第１のガス流れ、及び第２の並列排気ラインに向かう第２のガス流れに分岐するように構成される。第１の触媒は、第１の並列排気ライン中に配置され、第２の触媒は、第２の並列排気ライン中に配置される。
【０１０７】
好ましくは、排気ガス後処理システムは、第１の並列排気ライン及び第２の並列排気ラインのスループットを設定する並列化調整デバイス、好ましくは第１の並列排気ライン及び／又は第２の並列排気ラインを開閉するための少なくとも１つの並列調整弁を有する。
【０１０８】
並列化調整デバイスにより、第１若しくは第２の触媒のいずれかを使用すること、又は両方の触媒を並列に使用することが可能となる。
【０１０９】
並列化調整デバイスは、並列に配置され、それぞれの排気ライン中に少なくとも１つの触媒が配置された、３つ以上の排気ラインのスループットを設定するように構成されて良い。これらの触媒は異なる型であって良い。
【０１１０】
有利なことに、排気ガス後処理システムは、第１の並列排気ライン及び第２の並列排気ラインのスループットを、好ましくは有害排出物、特にＮＯＸ値、温度、還元剤（例えばアンモニア）の含有量、及び／又は機関の負荷によって制御し、そして運転中にそれぞれの運転状況に従ってスループットを調整するための制御ユニットを有する。
【０１１１】
制御ユニットは、第１のバイパス排気ライン、第２のバイパス排気ライン、第１の誘導排気ライン、第２の排気ライン、第１の並列排気ライン、及び／又は第２の並列排気ラインを通るスループットを制御して良い。
【０１１２】
排気ガス後処理システムは、バイパス分離デバイス及び誘導分離デバイスを有して良い。誘導分離デバイスは、第１の触媒の下流の第１のバイパス排気ライン中に配置されて良い。
【０１１３】
第２のバイパス排気ラインは、第２の誘導排気ラインと合流して良く、第１の誘導排気ライン及び第２のバイパス排気ラインは、ガス流れが合流するように、第２の触媒の下流で一緒になって良い。
【０１１４】
排気ガス後処理システムは、バイパス分離デバイス及び並列化デバイスを有して良い。並列化デバイスは第１のバイパス排気ライン中に配置されて良い。
【０１１５】
排気ガス後処理システムは、誘導分離デバイス及び並列化デバイスを有して良い。
【０１１６】
誘導分離デバイスは、第１の触媒の下流の第１の並列排気ライン中に配置されて良い。第２の並列排気ラインは、第２の触媒の上流で第１の誘導排気ラインと合流して良い。この配置の場合、触媒は並列及び直列に使用することができる。
【０１１７】
或いは、並列化デバイスは、誘導分離デバイスの下流の第２の誘導排気ライン中に配置されて良い。
【０１１８】
排気ガス後処理システムは、バイパス分離デバイス、誘導分離デバイス及び並列化デバイスを有して良い。
【０１１９】
上述の、誘導分離デバイスと並列化デバイスの組合せは、第１のバイパス排気ライン中に配置されて良い。
【０１２０】
様々なバイパスのコンセプトが、様々な運転コンセプトに適用され、残留還元剤（例えばＮＨ３）とＮＯＸとの間の排気ガス比率の大幅な変更が実現できる。
【０１２１】
実行可能な選択肢としては、排気ガスの残留還元剤（例えばＮＨ３）とＮＯＸの濃度が等しく維持されている場合には、排気ガスを第１のＳＣＲ触媒上にのみ誘導することができる。このシナリオでは、ＳＣＲ触媒は、十分なＮＯＸによって還元剤（ＮＨ３）の化学式通りの減少を提供する。
【０１２２】
ＮＯＸが存在する中で、残留反応物（ＮＨ３）を減少させるための標準的なＳＣＲの配合（ｆｏｒｍｕｌａｔｉｏｎ）は、貴金属触媒に勝る確かな選択である。何故ならば、それは、例えば排気ガスに含まれる微量元素（ｔｒａｃｅ  ｅｌｅｍｅｎｔ）、例えば硫黄によって引き起こされる、特に化学的な非活性化に対して、より抵抗力があるからである。
【０１２３】
第１次ＳＣＲ反応器の下流の排気ガス中に、ＮＨ３がＮＯＸよりも高い濃度で存在する場合は、高い残留反応物（例えばＮＨ３）の濃度を補正するために、ＳＣＲ触媒と第２のアンモニア分解触媒の組合せを、ＳＣＲ触媒の下流で使用して良い。
【０１２４】
第１次ＳＣＲ触媒の下流で、排気ガス中にＮＨ３のみが存在し、例えばＮＯＸは微量元素レベルのみ存在する場合、アンモニア分解触媒が第１のＳＣＲ触媒の下流に設けられて良い。
【０１２５】
運転変更と同時に、ＮＯＸ濃度の形成が減少し、一方で残留反応物（ＮＨ３）の濃度はまだ高く維持されている場合は、排気ガスを徐々にアンモニア分解触媒上に導くことができる。
【０１２６】
有利な一実施例では、排気ガス後処理システムは、１つのＮＯＸセンサ、好ましくは２つのＮＯＸセンサ等の、有害排出物を測定するためのセンサを有する。
【０１２７】
加えて又は或いは、排気ガス後処理システムは、好ましくない副反応生成物を測定するための少なくとも１つのセンサを有して良い。
【０１２８】
加えて又は或いは、排気ガス後処理システムは、残留還元剤（例えばＮＨ３）を測定する少なくとも１つのセンサを有して良い。
【０１２９】
特に、排気ガス後処理システムは、ＮＯＸセンサ等の３つのセンサを有して良く、これらは第１及び／又は第２の触媒の上流に配置された第１のセンサ、第１の触媒の下流に配置された第２のセンサ、及び第２の触媒の下流に配置された第３のセンサであって良い。
【０１３０】
ＮＯＸセンサ等のセンサは、第１の触媒の下流及び／又は第２の触媒の下流に配置されることが好ましい。ＮＯＸセンサは、第１及び／又は第２の触媒の上流にも配置されて良い。
【０１３１】
排気ガス後処理システムの様々な段階で、ＮＯＸ含有量等の有害排出物を測定することで、それぞれの触媒の有効性及び／又は性能を監視することができる。
【０１３２】
ＮＯＸセンサの代わりに、ＮＯＸ含有量に関する判定が得られるデータを収集するセンサを使用して良い。
【０１３３】
排気ガス後処理システムは、排気ガスの温度を測定するための温度センサを有することが好ましい。
【０１３４】
排気ガス後処理システムは、測定又は算出された有害排出物、特にＮＯＸ値、又は異なるステージで測定又は算出されたＮＯＸ値の違いを基準値と比較するため、又は測定された温度を基準温度と比較するための制御ユニットを有することが好ましい。
【０１３５】
比較の結果によって、処置を講じることができる。例えば、アンモニア又はアンモニア前駆物質、例えば尿素等の還元剤の噴射量を変更して良く、又は排気ガス後処理システムの少なくとも一部の温度を変更しても良く、さもなければ、多かれ少なかれ燃料ペナルティが課せられなければならなくなる。
【０１３６】
或いは、制御ユニットから、十分な量のＮＯＸが第１若しくは第２の触媒中で低減されたとの信号が送られた場合、及び／又は、制御ユニットから、基準温度及び／若しくは基準負荷が達成されたか、到達しないか、若しくは超過したとの信号が送られた場合、第１及び／若しくは第２の触媒はバイパスされても良く、又は排気の一部のみを第１若しくは第２の触媒に導いても良い。
【０１３７】
制御ユニットは、好ましくは温度、機関負荷、及び／又はＮＯＸ含有量等の有害物質の量の測定に基づいて、バイパス制御弁、誘導制御弁、及び／又は並列化制御弁を設定するように構成されて良い。
【０１３８】
本発明の目的は、少なくとも１つのシリンダを備えた内燃機関、好ましくは、少なくとも１つの、少なくとも２００ｍｍの内径を持つシリンダを備えた大型船舶機関が、上述のような排気ガス後処理システムを有することによっても達成される。
【０１３９】
本発明の目的は、内燃機関のＮＯＸ排出物等の有害物質を、好ましくは前に上述したような燃焼機関内の上述の排気ガス後処理システムの中で低減する方法によっても達成される。排気ガスはシリンダの出口を通って放出される。
【０１４０】
アンモニア又はアンモニア前駆物質、例えば尿素、等の還元剤は、排気ガスの中に添加されることが好ましい。或いは、アンモニア水溶液、尿素水、炭酸アンモニア溶液、アンモニア・カルバミン酸塩（ａｍｍｏｎｉａ  ｃａｒｂａｍａｔｅ）、又は尿素粉末が添加されても良い。
【０１４１】
排気ガスは加水分解触媒へ導かれて良く、加水分解触媒内のＮＯＸの濃度は、少なくとも４２０°Ｃの温度、及び／又は少なくとも９０％の機関負荷、及び／又は２〜２０ｋｇ／ｋＷｈ、好ましくは７〜１１ｋｇ／ｋＷｈの排気ガス質量流量において、少なくとも５％、好ましくは少なくとも１０％、より好ましくは少なくとも２０％低減される。
【０１４２】
本発明の目的は、内燃機関、好ましくは前に上述したような燃焼機関の、ＮＯＸ排出物等の有害排出物を低減するための方法、好ましくは上述の方法、によっても達成される。排気ガスはシリンダの出口を通って放出される。この方法は、次のステップを有する。第１の並列排気ライン及び第２の並列排気ラインのスループットは、好ましくは測定又は算出された有害放出物、特にＮＯＸ値、温度、還元剤（例えば、アンモニア）の含有量、及び／又は機関負荷によって制御される。
【０１４３】
第１の並列排気ライン及び第２の並列排気ラインは、第１の触媒及び第２の触媒の上流に配置された少なくとも１つの並列化デバイスに接続される。第１の触媒は、第１の並列排気ライン中に配置され、第２の触媒は第２の並列排気ライン中に配置される。
【０１４４】
或いは又は加えて、排気ガスの少なくとも一部は、第１の触媒に導かれる。第１の誘導排気ライン及び第２の誘導排気ラインのスループットは、好ましくは、測定若しくは算出された有害排出物、特にＮＯＸ値、温度、及び／又は機関負荷によって、制御される。第１の誘導排気ライン及び第２の誘導排気ラインは、第１の触媒の下流に配置された少なくとも１つの誘導分離デバイスに接続される。第２の触媒は第１の誘導排気ライン中に配置され、第２の誘導排気ラインは第１の触媒をバイパスする。
【０１４５】
本発明の目的は、内燃機関、好ましくは前に上述したような燃焼機関の、ＮＯＸ排出物等の有害排出物を低減するための方法、好ましくは上述の方法、によっても達成される。この方法は、次のステップを有する。
【０１４６】
第１のバイパス排気ライン及び第２のバイパス排気ラインのスループットは、好ましくは測定若しくは算出された有害排出物、特にＮＯＸ値、温度、還元剤（例えば、アンモニア）の含有量、及び／又は機関負荷によって制御される。第１のバイパス排気ライン及び第２のバイパス排気ラインは、第１の触媒の上流に配置された少なくとも１つの誘導分離デバイスに接続され、第１の触媒及び第２の触媒は第１のバイパス排気ライン中に配置され、第２のバイパス排気ラインは第１の触媒及び第２の触媒をバイパスする。
【０１４７】
本方法の好ましい一実施例では、排気ガス中の、ＮＯＸの含有量等の有害物質の含有量が測定される。
【０１４８】
有害物質の含有量は、第１及び／若しくは第２の触媒の上流、並びに／又は、第１及び／若しくは第２の触媒の下流で測定されて良い。
【０１４９】
有利なことに、測定又は算出された、ＮＯＸ含有量等の有害物質の含有量は、基準値と比較される。基準値は所与の値、例えば適用規則に帰するＮＯＸ排出値で良い。
【０１５０】
基準値は測定値であっても良い。例えば、第１及び第２の触媒の上流で測定されたＮＯＸ値が、第１又は第２の触媒の下流で測定されたＮＯＸ値と比較されて良い。
【０１５１】
比較によって、より多く又はより少ないガスが、第１の触媒及び／又は第２の触媒を通るように導かれて良い。
【０１５２】
従って、運転条件の第１の範囲では、全排気質量流量が第１の型の触媒を有する第１の触媒コンバータのみを通過して良く、運転条件の第２の範囲では全排気質量流量が第２の型の触媒を有する第２の触媒コンバータのみを通過して良く、運転条件の第３の範囲では、全排気質量流量が両方を（並列に、又は直列に）通過して良い。
【０１５３】
例えば、船が港を出る場合、機関は全負荷では運転しておらず、排気ガス温度は低い始動温度である可能性がある。第１の触媒のみが使われて良い。
【０１５４】
ある時間が経過後、負荷は上昇する。排気ガスの温度及び容積も上昇する。排気ガスの一部は第２の触媒を通るように導かれる。排気ガスの温度が上昇し続ける場合、排気ガスの増加部分が第２の触媒を通るように導かれる。最後に全負荷が達成させると、排気ガスの全てが第２の触媒のみを通るように導かれて良い。
【０１５５】
以下、本発明が図面を用いて実施例でさらに説明される。
【図面の簡単な説明】
【０１５６】
【図１】燃焼機関の第１の実例の概略図である。
【図２】燃焼機関の第２の実例の概略図である。
【図３】燃焼機関の第３の実例の概略図である。
【図４】燃焼機関の第４の実例の概略図である。
【図５】燃焼機関の第５の実例の概略図である。
【図６】燃焼機関の第６の実例の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０１５７】
図１は、燃焼機関１０の第１の実例の概略図を示す。
【０１５８】
燃焼機関２０は４つのシリンダ２１を備えて良く、各シリンダ２１は少なくとも２００ｍｍの内径２７を持つ。
【０１５９】
排気ガスは、出口７を通って放出される。
【０１６０】
燃焼機関２０は、第１の触媒１、及び第１の触媒１の下流に配置された第２の触媒２を備えた排気ガス後処理システム１０を有する。第１の触媒１は、加水分解触媒であって良い。第２の触媒２は、ＳＣＲ触媒であって良い。ＳＣＲ触媒２のバナジウム含有量は０．３％以上であって良い。
【０１６１】
排気ガス後処理システム１０は、２つのＮＯＸセンサ４、５を有する。第１のＮＯＸセンサ４は、第２の触媒２の下流に配置される。第２のＮＯＸセンサ５は、第１の触媒１の上流に配置される。図中に明確には示していないが、更なるＮＯＸセンサが、第１の触媒１と第２の触媒２の間に配置されて良い。
【０１６２】
排気ガス後処理システム１０は、第１のＮＯＸセンサ４により測定されたＮＯＸの値と第２のＮＯＸセンサ５により測定されたＮＯＸの値、又は更なるＮＯＸセンサにより測定されたＮＯＸの値を比較して、第１の触媒１及び第２の触媒２の性能を確認するための制御ユニット６を有する。
【０１６３】
制御ユニット６は、速度及び燃料指令に基づき機関の負荷を決定するように適合したものでも良い。
【０１６４】
排気ガス後処理システム１０は、第１の触媒１の上流にバイパス分離デバイス１７を有する。第１のバイパス排気ライン１８及び第２のバイパス排気ライン１９はバイパス分離デバイス１７に接続される。
【０１６５】
バイパス分離デバイス１７は、第１の触媒１の上流の排気ガスを第１のバイパス排気ライン１８に向かう第１のガス流れ、及び第２のバイパス排気ライン１９に向かう第２のガス流れの中に分岐するように構成される。
【０１６６】
第１のバイパス排気ライン１８及び第２のバイパス排気ライン１９は合流して良く、排気ガスはターボチャージャ２６に導かれて良い。第２の触媒の下流に配置された追加の弁２５は、排気ガスが第２のバイパス排気ライン１９から第２の触媒の中に流れることを防止するために、第１のバイパス排気ライン１８を閉じることができる。
【０１６７】
第１の触媒１及び第２の触媒２は、分離バイパスデバイス１７の下流の第１のバイパス排気ライン１８中に配置される。
【０１６８】
排気ガス後処理システム１０は、第１のバイパス排気ライン１８及び第２のバイパス排気ライン１９のスループットを設定するためのバイパス調整デバイス２２を有する。
【０１６９】
バイパス調整デバイス２２は、第１のバイパス排気ライン１８を開閉するための第１のバイパス調整弁２３、及び第２のバイパス排気ライン１９を開閉するための第２のバイパス調整弁２４を有する。
【０１７０】
燃焼機関２０は、図中に明確には示していないが、特に排気ガスの温度を測定するための、少なくとも１つの温度センサを有して良い。
【０１７１】
制御ユニット６が、ＮＯＸ低減性能、測定されたＮＯＸ値、温度、及び／又は機関負荷によって、第１のバイパス調整弁２３及び第２のバイパス調整弁２４を開く及び／又は閉じるための信号を送ることにより、第１のバイパス排気ライン１８及び第２のバイパス排気ライン１９のスループットを制御するために設けられて良い。
【０１７２】
バイパスされない場合、排気ガスは第１の触媒１及び第２の触媒２を通過することになる。運転状況によって、ＮＯＸの主な部分は第１の触媒１の中、若しくは第２の触媒２の中のいずれかで低減されることになる。
【０１７３】
図２は、燃焼機関１０の第２の実例の概略図を示す。燃焼機関２０は４つのシリンダ２１を有して良い。
【０１７４】
燃焼機関２０は、第１の触媒１、及び第１の触媒の下流に配置された第２の触媒２を備えた排気ガス後処理システム１０を有する。第１の触媒１は、加水分解触媒であって良い。第２の触媒２は、ＳＣＲ触媒であって良い。
【０１７５】
或いは、第１の触媒１は高温触媒、例えばバナジウム含有量が低いＳＣＲ触媒であって良く、そして第２の触媒２は低温触媒、例えばバナジウム含有量が高いＳＣＲ触媒であって良い。
【０１７６】
典型的には、第１の高温触媒１は第２の低温触媒２よりも大きな容積を持つ。第１の触媒及び第２の触媒が直列に使用された場合、触媒１、２の１つを個別に使用（図４参照）するのに比べて、好ましくないＮ２Ｏの生成が最小化される。第１の触媒の下流では、ＮＨ３はその大部分がＮＯＸの還元に使用されてしまうため、わずかな量しか残らず、Ｎ２Ｏの生成は非常にわずかのみとなる。
【０１７７】
排気ガス後処理システム１０は、第１の触媒、特に加水分解触媒の下流に誘導分離デバイス１１を有し、第１の誘導排気ライン１２及び第２の誘導排気ライン１３は少なくとも１つの誘導分離デバイス１１に接続される。
【０１７８】
誘導分離デバイス１１は、第１の触媒１を出た排気ガスを、第１の誘導排気ライン１２に向かう第１のガス流れ、及び第２の誘導排気ライン１３に向かう第２のガス流れの中に分岐するように構成される。第２の触媒２は、誘導分離デバイス１１の下流の第１の誘導排気ライン１２中に配置される。
【０１７９】
排気ガス後処理システム１０は、第１の誘導排気ライン１２及び第２の誘導排気ライン１３のスループットを設定するための調整デバイス１４を有する。調整デバイス１４は、第１の誘導排気ライン１２を開閉するための第１の調整弁１５、及び第２の誘導排気ライン１３を開閉するための第２の調整弁１６を有する。
【０１８０】
排気ガス後処理システム１０は、２つのＮＯＸセンサ４、８を有して良い。第１のＮＯＸセンサ４は第２の触媒２の下流に配置される。第２のＮＯＸセンサ８は第１の触媒１の下流に配置される。
【０１８１】
図中に明確には示していないが、更なるセンサが第１の触媒１の上流に配置されて良い。
【０１８２】
排気ガス後処理システム１０は、第１の誘導排気ライン１２及び第２の誘導排気ライン１３のスループットを制御するための制御ユニット６を有する。制御ユニットは、例えば、第１の触媒１、例えば加水分解触媒、のＮＯＸ低減性能の尺度となる第２のＮＯＸセンサ８において測定されたＮＯＸ値によって、第１の誘導調整弁１５及び第２の誘導調整弁１６を開閉するための信号を送って良い。
【０１８３】
制御ユニットは、排気ガスの少なくとも一部が第１の触媒１及び第２の触媒２をバイパスすることができるように、第１のバイパス調整弁２３及び第２のバイパス調整弁２４を開く及び／又は閉じるための信号を送っても良い。
【０１８４】
弁２３、２４、１５、１６を設定することで、排気ガスが第１の触媒１のみか、又は第２の触媒２のみか、又は触媒１、２の両方を直列に通過するかを決定することができる。運転状況によって、例えば温度又は機関負荷によって、弁の設定を選定することができる。
【０１８５】
燃焼機関２０は、図中に明確には示していないが、特に排気ガスの温度を測定するための、少なくとも１つの温度センサを有して良い。
【０１８６】
図３は、燃焼機関２０の第３の実例の概略図を示す。燃焼機関２０は、４つのシリンダ２１を持って良い。
【０１８７】
燃焼機関２０は、第１の触媒１、及び第１の触媒１の下流に配置された第２の触媒２を備えた排気ガス後処理システム１０を有する。第１の触媒１は、加水分解触媒であって良い。第２の触媒２は、ＳＣＲ触媒であって良い。
【０１８８】
加水分解触媒１及びＳＣＲ触媒２は、同じ触媒基材３上に配置される。
【０１８９】
所与の量のＮＯＸを低減するための加水分解触媒１及びＳＣＲ触媒２の全容積Ｖｔは、同じ量のＮＯＸを低減するための独立型ＳＣＲ触媒の容積以下である。加水分解触媒１及びＳＣＲ触媒２の全容積Ｖｔは、５００ｌ／ＭＷ以下、好ましくは４００ｌ／ＭＷである。
【０１９０】
図４は、燃焼機関２０の第４の実例の概略図を示す。燃焼機関２０は４つのシリンダ２１を持って良い。
【０１９１】
燃焼機関２０は、並列に配置された第１の触媒１及び第２の触媒２を備えた排気ガス後処理システム１０を有する。第１の触媒１は、より低いバナジウム含有量のＳＣＲ触媒であって良い。第２の触媒２は、より高いバナジウム含有量のＳＣＲ触媒であって良い。
【０１９２】
更なる触媒９が並列に配置されて良い。触媒は異なるバナジウム含有量を備えたＳＣＲ触媒であって良い。
【０１９３】
排気ガス後処理システム１０は、第１の触媒１及び第２の触媒２の上流に並列化デバイス２８を有して良く、第１の並列排気ライン２９及び第２の並列排気ライン３０は、少なくとも１つの並列化デバイス３１に接続される。
【０１９４】
並列化デバイス２８は、排気ガスを第１の並列排気ライン２９に向かう第１のガス流れ、及び第２の並列排気ライン３０に向かう第２のガス流れの中に分岐するように構成される。第１の触媒１は第１の並列排気ライン２９中に、第２の触媒２は第２の並列排気ライン３０中に配置される。
【０１９５】
排気ガス後処理システム１０は、第１の並列排気ライン２９及び第２の並列排気ライン３０のスループットを設定するための並列化調整デバイス３１を有する。並列化調整デバイス３１は、第１の並列排気ライン２９を開閉するための第１の並列化調整弁３２、及び並列排気ライン３０を開閉するための第２の並列化調整弁３３を有する。
【０１９６】
排気ガス後処理システム１０は、第１のバイパス調整弁２３及び第２のバイパス調整弁２４も有し、これらはバイパス分離デバイスを形成し、排気ガスの少なくとも一部が第１の触媒１及び第２の触媒２をバイパスできるようにする。
【０１９７】
弁２３、２４、３１、３２を設定することで、排気ガスが第１の触媒１のみか、又は第２の触媒２のみか、又は触媒１、２の両方を並列に通過するかを決定することができる。弁の設定は、運転状況によって、例えば温度又は機関負荷によって、選定することができる。
【０１９８】
燃焼機関２０は、図中に明確には示していないが、特に排気ガスの温度を測定するための少なくとも１つの温度センサを有して良い。
【０１９９】
例えば、より高い負荷帯及びより高い温度帯では、バナジウム含有量が低い又は無いＳＣＲ触媒等の第１の触媒１が使用されるように弁が設定されるのに対し、より低い負荷帯及びより低い温度帯では、バナジウム含有量がより高いＳＣＲ触媒等の第２の触媒２が使用されるように弁が設定される。
【０２００】
中間の領域では、触媒１、２の両方が使用できる。
【０２０１】
さらに、高い負荷帯に対し、第２の触媒２の寸法が大きくなることを避けるために、副生成物のペナルティをわずかに伴いながら、触媒１、２の両方を使用することもできる。
【０２０２】
図５は、燃焼機関２０の第５の実例の概略図を示す。燃焼機関２０は、４つのシリンダ２１を持って良い。
【０２０３】
燃焼機関２０は、第１の触媒１及び第２の触媒２を備えた排気ガス後処理システム１０を有する。
【０２０４】
排気ガス後処理システム１０は、第１の触媒１及び第２の触媒２の上流に並列化デバイス２８を有し、第１の並列排気ライン２９及び第２の並列排気ライン３０は、少なくとも１つの並列化デバイス３１に接続される。
【０２０５】
並列化デバイス２８は、排気ガスを、第１の並列排気ライン２９に向かう第１のガス流れ、及び第２の並列排気ライン３０に向かう第２のガス流れの中に分岐するように構成される。第１の触媒１は第１の並列排気ライン２９中に、第２の触媒２は第２の並列排気ライン３０中に配置される。
【０２０６】
排気ガス後処理システム１０は、第１の並列排気ライン２９及び第２の並列排気ライン３０のスループットを設定するための並列化調整デバイス３１を有する。
【０２０７】
排気ガス後処理システム１０はさらに、第１の触媒１、特に加水分解触媒の下流に誘導分離デバイス１１を有し、第１の誘導排気ライン１２及び第２の誘導排気ライン１３は、少なくとも１つの誘導分離デバイス１１に接続される。
【０２０８】
誘導分離デバイス１１は、第１の触媒１を出た排気ガスを、第１の誘導排気ライン１２に向かう第１のガス流れ、及び第２の誘導排気ライン１３に向かう第２のガス流れの中に分岐するように構成される。第２の触媒２は、誘導分離デバイス１１の下流の第１の誘導排気ライン１２中に配置される。
【０２０９】
排気ガス後処理システム１０は、第１の誘導排気ライン１２及び第２の誘導排気ライン１３のスループットを設定するための誘導調整デバイス１４を有する。
【０２１０】
排気ガス後処理システム１０は、第１のバイパス調整弁２３及び第２のバイパス調整弁２４も有し、これらはバイパス分離デバイス１７を形成し、排気ガスの少なくとも一部が第１の触媒１及び第２の触媒２をバイパスできるようにする。
【０２１１】
更には、並列化デバイス３１、誘導分離デバイス１１及びバイパス分離デバイス１７の状態を制御し、第１の触媒１及び／又は第２の触媒２が使用されるか、第１の触媒１及び第２の触媒２が直列及び／又は並列に使用されるか、或いは触媒１、２を本当に（ａｔ  ａｌｌ）使用するかを決定する制御ユニット（この図中には明確には示していない）があって良い。
【０２１２】
並列化デバイス３１、誘導分離デバイス１１及びバイパス分離デバイス１７の状態を制御することにより、第１の触媒１及び第２の触媒２を通過する排気ガスの割合を決定できる。
【０２１３】
図５は、燃焼機関２０の第５の実例の概略図を示す。
【０２１４】
排気ガス後処理システム１０は、第１の触媒１、例えば加水分解触媒の下流に誘導分離デバイス１１を有する。第１の誘導排気ライン１２及び第２の誘導排気ライン１３は、少なくとも１つの誘導分離デバイス１１に接続される。第１の誘導排気ライン１２及び第２の誘導排気ライン１３のスループットは、誘導調整デバイス１４によって設定することができる。
【０２１５】
並列化デバイス２８は、誘導分離デバイス１１の下流の第１の誘導排気ライン１２中に配置される。
【０２１６】
並列化デバイス２８は、排気ガスを、第１の並列排気ライン２９に向かう第１のガス流れ、及び第２の並列排気ライン３０に向かう第２のガス流れの中に分岐するように構成される。
【０２１７】
並列化デバイス２８は、排気ガスを、更なる触媒を有する更なる並列排気ラインに向かう、更なるガス流れの中に分岐するように構成されて良い。
【０２１８】
第２の触媒２は、第１の並列排気ライン２９中に配置され、更なる触媒９は、第２の並列排気ライン３０中に配置される。
【０２１９】
第２の触媒２及び更なる触媒９は、異なるバナジウム含有量を備えたＳＣＲ触媒であって良い。
【０２２０】
排気ガス後処理システム１０は、少なくとも第１の並列排気ライン２９及び第２の並列排気ライン３０のスループットを設定するための並列化調整デバイス３１を有する。
【０２２１】
燃焼機関の全ての実例は、図中に示していないが、少なくとも１つの、還元剤のための添加ユニットを有して良い。
【図１】
2020101176.tif 000003
【図２】
2020101176.tif 000004
【図３】
2020101176.tif 000005
【図４】
2020101176.tif 000006
【図５】
2020101176.tif 000007
【図６】
2020101176.tif 000008
【外国語明細書】
2020101176000001.pdf