(57)【要約】【課題】  排気ガス内のＮＯｘ成分がさらに低減されるようにＳＣＲ技術を改善する、内燃機関からの排気ガス（Ａ）の後処理方法および装置を提供する。【解決手段】  ＮＯｘがＯ２の存在下で還元剤（Ｋ）を用いて還元される、特に排気ガス（Ａ）のＮＯｘ成分を還元するための、内燃機関からの排気ガス（Ａ）の後処理方法において、ＮＯｘの還元前に、排気ガス内に存在するＮＯｘないしＮＯの少なくとも一部がＮＯ２に転化される。内燃機関からの排気ガス（Ａ）の後処理装置は、ＳＣＲ触媒（１６）と、ＳＣＲ触媒（１６）の手前に設けられた、還元剤（Ｋ）を排気系（１０）内に導入するための導入装置（１４）とを有する排気系（１０）を備えている。導入装置（１４）の手前に、酸化触媒（１２）が設けられている。
2005511962.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＯｘがＯ２の存在下で還元剤（Ｋ）を用いて還元される、特に排気ガス（Ａ）のＮＯｘ成分を還元するための、内燃機関からの排気ガス（Ａ）の後処理方法において、
ＮＯｘの還元前に、排気ガス内に存在するＮＯｘないしＮＯの少なくとも一部がＮＯ２に転化されること、
を特徴とする内燃機関からの排気ガスの後処理方法。
【請求項２】
還元剤として、燃料（Ｋ）が使用されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
還元剤として、アンモニアが使用されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
ＮＯｘのＮＯ２への転化が、触媒酸化またはプラズマ支援酸化により行われることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
ＳＣＲ触媒（１６）と、ＳＣＲ触媒（１６）の手前に設けられた、還元剤（Ｋ）を排気系（１０）内に導入するための導入装置（１４）とを有する排気系（１０）を備えた、特に請求項１ないし４のいずれかの方法を実行するための、内燃機関からの排気ガス（Ａ）の後処理装置において、
導入装置（１４）の手前に酸化触媒（１２）が設けられていること、
を特徴とする内燃機関からの排気ガスの後処理装置。
【請求項６】
還元剤として、燃料（Ｋ）が使用されることを特徴とする請求項５の装置。
【請求項７】
還元剤として、アンモニアが使用されることを特徴とする請求項５または６の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＯｘがＯ２および還元剤の存在下で還元される、特に排気ガスのＮＯｘ成分を還元するための、内燃機関からの排気ガスの後処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このような方法は「ＳＣＲ（選択触媒還元）技術」の名称で知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
排気ガス内のＮＯｘ成分がさらに低減されるように、既知のＳＣＲ技術を改善することが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、Ｏ２の存在下で還元剤を用いたＮＯｘの還元前に排気ガス内に存在するＮＯｘないしＮＯの少なくとも一部がＮＯ２に転化されることを特徴とする冒頭記載の方法により解決される。
【発明の効果】
【０００５】
本発明による方法は、ＳＣＲ技術において、高い選択性を有していない還元剤を使用した場合に、ＮＯ２が優先的に還元され、一方、ＮＯは全く影響されないかまたは僅かに影響されるにすぎないという知見に基づいている。したがって、本発明により、排気ガスが、ＳＣＲ技術による還元の前に、ＮＯｘないしＮＯのできるだけ多くの部分がＮＯ２に転化されるように前調整される。この結果、ＮＯのＮＯ２への転化後に、排気ガス内のＮＯ成分はより少なくなり、それに対応してＮＯ２成分はより高くなる。それに続く還元においてはＮＯ２が優先的に転化されるので、ＮＯのＮＯ２への事前転化に基づき、全体として排気ガス内のＮＯｘ成分は減少する。
【０００６】
本発明の好ましい実施形態においては、還元剤として燃料が使用される。燃料の使用は、内燃機関への供給のために車両内に燃料が存在しているという利点を有している。還元剤としての燃料の選択性は比較的小さいにもかかわらず、本発明の転化による排気ガスの高いＮＯ２成分に基づき、ＳＣＲ技術によりＮＯ２成分を還元可能である。
さらに、還元剤としてアンモニアが使用されることが考えられる。アンモニアは確かに高い選択性を有しているので、ＳＣＲ技術において比較的高いＮＯｘ成分が還元される。アンモニアは、車両内において、加水分解触媒により非毒性尿素水溶液から得られることが有利である。しかしながら、アンモニアまたは尿素水溶液が他の作業物質としてタンクに補給されなければならないことが不利である。
本発明は、さらに、ＳＣＲ触媒と、ＳＣＲ触媒の手前に設けられた、還元剤を排気系内に導入するための導入装置とを有する排気系を備えた、特に本発明による方法を実行するための、内燃機関からの排気ガスの後処理装置に関するものである。冒頭記載の課題を解決するために、導入装置の手前に酸化触媒が設けられている。排気ガスがＳＣＲ触媒に供給される前に、酸化触媒によりＮＯｘないしＮＯがＮＯ２に転化される。これは、特に燃料のような選択性の小さい還元剤もまた、排気ガスの後処理のために、および特に排気ガスのＮＯｘ成分の還元のために使用可能であるという利点を有している。
【０００７】
本発明のその他の有利な形態および仕様は、図示されている実施例に基づいて本発明が詳細に記載且つ開示されている以下の説明から明らかである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は排気系１０を示し、排気系１０内において、内燃機関から排出された排気ガスＡは、はじめに酸化触媒１２に供給される。酸化触媒１２は、排気ガスＡ内に存在するＮＯをＮＯ２に転化する役目を有している。この結果、酸化触媒１２により、排気ガスＡ内のＮＯ成分は低下され且つそれに対応して排気ガスＡ内のＮＯ２成分が上昇される。酸化触媒１２の後方に導入装置１４が設けられ、導入装置１４は、例えば燃料Ｋの形の還元剤を排気系１０内に導入する。導入装置１４の後方にＳＣＲ触媒１６が設けられ、ＳＣＲ触媒１６は、ＮＯｘをＯ２の存在下で還元剤Ｋを用いて還元する。
【０００９】
燃料の使用は、燃料が車両内に存在するという決定的な利点を有している。例えばアンモニアのような他の還元剤は、他の作業物質としてタンクに補給しなければならない。
【００１０】
還元剤としての燃料は、ＳＣＲ触媒１６内において基本的に小さい選択性を有しているにもかかわらず、燃料はＮＯ２を優先的に還元することがわかっている。酸化触媒１２を設けることによって排気ガス内のＮＯ２成分が明らかに上昇することにより、高いＮＯ２成分のために、ＮＯｘ成分は全体として明らかに低下される。理想的な場合、酸化触媒１２は、全てのＮＯをＮＯ２に酸化する。ＳＣＲ触媒内において、次に、還元剤としての燃料により、ＮＯｘ成分はほぼ完全に低減されるであろう。
【００１１】
酸化触媒１２を設けることなく還元剤として燃料を使用した場合、排気ガスＡ内の比較的少ないＮＯ２成分のみが還元される。燃料の小さい選択性に基づき、ＮＯ成分は僅かに転化されるにすぎない。したがって、本発明により、最終的に還元剤として燃料を用いた良好なＮＯ２転化により全体として改善されたＮＯｘ転化を達成するために、燃料を添加する前に、ＮＯｘエミッションのＮＯ２成分が増大される。
【００１２】
ＳＣＲ触媒においては、ＮＯｘのＮ２Ｏへの転化をできるだけ抑えるために、白金成分はできるだけ少なくすべきである。
【００１３】
明細書、特許請求の範囲および図面に示されている全ての特徴は、個々においてのみならず、相互の任意の組み合わせにおいても、本発明の本質をなすものである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明による内燃機関の排気系を簡略図で示す。
【図１】
2005511962.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成15年11月12日(2003.11.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＯｘが、Ｏ２の存在下で還元剤（Ｋ）を用いてＳＣＲ触媒（１６）により還元され、還元剤（Ｋ）が排気系内に導入され且つＮＯｘの還元前に排気ガス内に存在するＮＯｘないしＮＯの少なくとも一部がＮＯ２に転化され、ＮＯｘのＮＯ２への転化がＳＣＲ触媒（１６）の手前に設けられている酸化触媒（１２）内における触媒酸化により行われる、特に排気ガス（Ａ）のＮＯｘ成分を還元するための、内燃機関からの排気ガス（Ａ）の後処理方法において、
還元剤として、燃料（Ｋ）が酸化触媒（１２）の後方およびＳＣＲ触媒の手前の排気系内に導入されること、
を特徴とする内燃機関からの排気ガスの後処理方法。
【請求項２】
ＳＣＲ触媒（１６）と、酸化触媒（１２）と、還元剤（Ｋ）を酸化触媒（１２）およびＳＣＲ触媒（１６）の間の排気系（１０）内に導入するための導入装置（１４）とを有する排気系（１０）を備えた、特に請求項１に記載の方法を実施するための、内燃機関からの排気ガス（Ａ）の後処理装置において、
導入装置（１４）を介して、燃料が還元剤として供給されること、
を特徴とする内燃機関からの排気ガスの後処理装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、ＮＯｘが、Ｏ２の存在下で還元剤を用いてＳＣＲ触媒により還元され、還元剤が排気系内に導入され、且つＮＯｘの還元前に排気ガス内に存在するＮＯｘないしＮＯの少なくとも一部がＮＯ２に転化され、ＮＯｘのＮＯ２への転化がＳＣＲ触媒の手前に設けられている酸化触媒内における触媒酸化により行われる、特に排気ガスのＮＯｘ成分を還元するための、内燃機関からの排気ガスの後処理方法に関するものである。
さらに、本発明は、ＳＣＲ触媒と、酸化触媒と、還元剤を酸化触媒とＳＣＲ触媒との間の排気系内に導入するための導入装置と、を有する排気系を備えた、特に上記の方法を実施するための、内燃機関からの排気ガスの後処理装置に関するものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００２】
このような方法およびこのような装置は、文献「選択触媒還元」、Ｄｉｅｓｅｌｎｅｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｇｕｉｄｅ、２０００年８月号（２０００−０８）、１−１２頁、ＸＰ００２１６３３８４、１−１１頁から既知である。この文献によれば、酸化触媒は、排気ガスがＳＣＲ触媒に流入する前にＮＯ２を発生し且つ内燃機関の排気ガスから炭化水素を除去することを目的とする。この文献によれば、還元剤として蒸発アンモニアまたはアンモニア水溶液が排気系内に導入されるべきである。
ドイツ特許公開第１００２１６９３号から、ＳＣＲ触媒を用いた排気ガス浄化方法および装置が既知であり、この場合、排気ガスは、ＳＣＲ触媒内に流入する前に非熱気中放電プラズマにより活性化される。この文献によれば、排気ガスが非熱気中放電プラズマに露出される前に、はじめに、排気ガス内に含まれている炭化水素がほぼ完全に吸着され、それに続いて、このように前処理された排気ガスに、後方に設けられたＳＣＲ触媒内において窒素酸化物を選択触媒還元するためのアンモニア・ベース還元剤が添加される。
米国特許第５，８９３，２６７号は、同様に、ＳＣＲ触媒の手前にプラズマ・リアクタが配置されている排気ガス浄化装置を開示している。プラズマ・リアクタに、排気ガスのほかに燃料もまた供給される。この文献によれば、プラズマは、第１のステップにおいてＮＯをＮＯ２に酸化し且つ燃料の元の炭化水素をより小さい分子に破砕する。より小さい分子は、第２のステップにおいてＳＣＲ触媒の活性を著しく上昇させることになる。これにより、プラズマとＳＣＲ触媒との組み合わせにおいて大きな相乗効果が発生することになる。この文献においては、還元剤として炭化水素を使用することは、還元剤としてアンモニアを使用することに比較して、実用的であり、コスト的に有利であり且つ環境にとって好ましいものとして開示されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
この背景から、還元剤としてアンモニアを使用することから生ずる不利がなく、良好なＮＯｘ転化を可能にする方法および装置を提供することが本発明の課題である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
この課題は、冒頭記載のタイプの方法において、還元剤として燃料が酸化触媒の後方およびＳＣＲ触媒の手前の排気系内に導入されることにより解決される。
さらに、この課題は、冒頭記載のタイプの装置において、導入装置を介して還元剤として燃料が供給されることにより解決される。
本発明は、一般的には、ＮＯｘがＯ２および還元剤の存在下で還元される、特に排気ガスのＮＯｘ成分を還元するための、内燃機関からの排気ガスの後処理方法および装置に関するものである。このような方法は「ＳＣＲ（選択触媒還元）技術」の名称で知られている。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明においては、還元剤として燃料が使用される。燃料の使用は、内燃機関への供給のために車両内に燃料が存在しているという利点を有している。還元剤としての燃料の選択性は比較的小さいにもかかわらず、本発明の転化による排気ガスの高いＮＯ２成分に基づき、ＳＣＲ技術によりＮＯ２成分を還元可能である。
排気ガスがＳＣＲ触媒に供給される前に、酸化触媒によりＮＯｘないしＮＯがＮＯ２に転化される。これは、選択性の小さい還元剤としての燃料もまた、排気ガスの後処理のために、また特に排気ガスのＮＯｘ成分の還元のために使用可能であるという利点を有している。


【国際調査報告】
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2005511962.tif 000005
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