(57)【要約】  １つのリーンＮＯｘトラップ（８）がバッフル（１８〜２０）を備えた入口マニホールド（１０）を有し、入口マニホールドを３つの流路（１１〜１３）に分割する。各流路は関連の電線（２９〜３１）により電力が与えられる電熱器を備えた熱改質器（２４〜２６；ＣＰＯ、ＰＯＸ、又はＡＴＲ）を有する。供給源（５０）からの燃料はパルス状燃料をノズル（４０〜４２）を介して対応する各流路（１１〜１３）に順に与えるように制御される（４５〜４６）。複数のディーゼル粒子フィルター（１４）がリーンＮＯｘトラップ（８）の上流の流路（１１〜１３）に設けられる。ディーゼル酸化触媒（５３）がリーンＮＯｘトラップの下流に配置される。
2008505274.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関の排気流が入る排気管と；
少なくとも１つのリーンＮＯｘトラップ（８）と；
前記排気管と前記少なくとも１つのリーンＮＯｘトラップとの間に延びる入口マニホールド（１０）であって、該入口マニホールドを複数の流路（１１〜１３）に分割するためのバッフル（１８〜２０）を備えた前記入口マニホールド（１０）と；
複数の熱改質器（２４〜２６）であって、各々がＣＰＯ、ＰＯＸ及びＡＴＲから選択されると共に前記入口マニホールド内の前記流路の一つに配置される前記熱改質器（２４〜２６）と；
前記流路の各々の中に延びると共に、関連する前記熱改質器の上流にて内燃機関の燃料を対応する流路に注入するための燃料ノズルと；
内燃機関の燃料の供給源（５０）と；
前記流路の各々においてパルス間の時間のうち短時間の期間中に選択的に前記供給源からの燃料のパルスを前記流路のうち対応する流路に周期的に反復して注入するための手段（３３、４５〜４７）と、
を備える内燃機関の排気中の窒素酸化物を低減する装置（７）。
【請求項２】
前記熱改質器の各々に対応する流路における燃料の注入と同時に前記熱改質器の各々の上流端部を加熱するための電熱器手段（２９〜３１）を備える請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記熱改質器の各々の上流端部にある電熱器と、前記ノズルにより注入される燃料のパルスと時間調整して前記加熱器の各々に電力を与えるための手段（３３、２９〜３１）とを更に備えた請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記リーンＮＯｘトラップの前又は後にて前記排気管の排気流中に配置されたディーゼル粒子フィルター（１４）を更に備える請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記リーンＮＯｘトラップの下流にて前記排気流中に配置されるディーゼル酸化触媒（５３）を含む請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記バッフル（１８〜２０）が前記入口マニホールドを３個以上の流路に分割する請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内燃機関の排気中の窒素酸化物を低減するための装置に関するものであり、１つの接触リーンＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）を備え、リーンＮＯｘトラップは流れを分離バッフル間の複数の分離した流れに分割する入口マニホールドを有し、これら分離した流れの各々には触媒部分酸化器（ＣＰＯ）触媒などの熱改質器と共にＣＰＯ触媒の上流端部を加熱するための任意の手段と機関燃料を周期的に注入するためのノズルとが設けられ、ＣＰＯ触媒はＬＮＴ触媒の関連部分を再生するために水素含有ガスを生成する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気中の窒素酸化物を低減するためのある種の公知システム（ＮＯｘ除去）では、例えば炭酸バリウム吸着剤を有する１対のＮＯｘ吸着剤トラップを備えることは公知であり、その一方が排気ガスを受け入れ、もう一方が脱着剤（再生）ガス、一般には水素含有改質油を触媒部分酸化器（ＣＰＯ）、無触媒均一部分酸化器（ＰＯｘ）、又は自己熱改質器（ＡＴＲ）などの改質器から受け入れる。このことを実現するために、一般には４つの高温バルブ４５が設けられ、そのうちの２つによってトラップの一方又はもう一方への排気の流れを制御し、あとの２つによって他方のトラップへの脱着剤ガスの流れを制御する。
【０００３】
これまでは、このような高温排気バルブ４５は漏れを起こすことなく作動させることはできなかった。一般に、全体の機関の排気の５％のオーダーが吸着期間中に誤った吸着床を通って流れる。機関の排気中には最大で１５％までの酸素が存在し得、この酸素が再生ガス中で水素及び一酸化炭素と反応するので、バルブ４５での漏れにより酸素と混ぜ合わさることによってかなりの量の再生ガスが無駄に消費され、それによりかなりの燃料を浪費する。酸素と脱着剤ガスの水素及びＣＯとの反応によって温度が上昇することで、ＮＯｘ吸着床の触媒が失活され得る。
【０００４】
ＮＯｘ除去システムの排気及び再生ガスを制御するのに必要な高温バルブ４５は高価でかさばる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的としては、排気ＮＯｘ除去再生式吸着床において高温バルブ４５を取り除くこと；内燃機関の排気中のＮＯｘを還元して窒素と他の無害な気体にすることについての改良；機関の排気のＮＯｘ還元装置の大きさと複雑さを低減すること；ＥＰＡ２００７  ＮＯｘ排出条件を満たすことのできる簡単な装置；及び交互ＮＯｘ吸着システムにおけるバルブ４５の漏れによって生じる再生ガスの浪費を防ぐことが挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明が基にしている認識の一つは、燃料を１つの低温ＬＮＴ触媒への複数の排気入口ゾーンの１つへ注入することにより、注入された燃料の体積が約１６倍膨張することで、より多くの排気を他の排気入口ゾーンに方向転換させるのに十分な背圧が生じるということである。例として、３ゾーンの態様では、この方向転換によって、再生モードにあるゾーンがない場合には燃料が合成ガスに転化することで流れ及び温度が増大する結果、各ゾーンの排気の割り当てが全排気の３３％から２５％のオーダーに低下する。排気のほんの一部が酸素、水蒸気（湿気）及び熱を提供し、これらはその同じゾーンのＣＰＯがディーゼル排気を部分酸化させてリーンＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）の再生のための合成ガス（Ｈ２及びＣＯ）を生成するのに必要とされる。
【０００７】
本発明によると、複数ゾーン入口マニホールドを介して排気が１つのＬＮＴ触媒に送られ、その各ゾーンはＣＰＯ、ＰＯＸ又はＡＴＲなどの小さな熱改質器と燃料注入ノズルとを有しており、燃料注入バルブ４５の他は可動部を有さずにＬＮＴ触媒の一部を周期的に再生する。
【０００８】
さらに、本発明によると、各改質器触媒はそれ自身の電熱器を有することができ、これらの電熱器はコントローラにより対応するゾーン中への燃料の注入と時間調整のみされて付勢される。本発明の別の態様によると、すべての改質器に対して１つの電熱器が、ゾーンのどれかへの燃料の注入と時間調整されて作動される。第３の態様では、すべての改質器に対して１つの電熱器が常に作動されたままにされることで、より滑らかでより確実な動作のために改質器を着火温度に保つ。
【０００９】
添付図面に示される代表的な本発明の態様についての以下の詳細な説明から、本発明の他の目的、特徴及び利点がさらに明確になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１を参照すると、静的ＬＮＴ式ＮＯｘ除去システム７が１つのリーンＮＯｘ除去触媒８（例えばコージエライト支持体上の炭酸バリウム）を有し、バッフル１８〜２０により３つのゾーン１１〜１３に分割された入口マニホールド１０を備える。バッフル１８〜２０の間には、従来のディーゼル粒子フィルター１４（明確にするため図示せず）が存在し、このディーゼル粒子フィルター１４はコージエライト又は炭化珪素を含み得る。各ゾーンは白金又は他の貴金属又は合金などの部分酸化触媒２４〜２６を有する。各触媒２４〜２６の上流端部には、コントローラ３３に応じて対応するワイヤセット２９〜３１により付勢される電熱器要素（図示せず）が配置されている。
【００１１】
各ゾーンは燃料注入ノズルを有し、各燃料注入ノズルは、対応する管４０〜４２によって対応するバルブ４５〜４７に連結され、搭載された内燃機関の主燃料タンクなどの供給源５０から燃料を供給する。
【００１２】
コントローラ３３は、例えば、ノズル３５を介してパルス状の燃料をゾーン１１中に供給するように、バルブ４５を開放する直前にワイヤ２９を付勢してゾーン１１内のＣＰＯ触媒２４の上流端部内の加熱器（図示せず）を付勢することができる。又は、３つの加熱器をすべて燃料ノズルの動作の直前に付勢してもよいし、３つのゾーンすべてに対して１つの加熱器をパルス駆動するか又はエンジンの動作中に連続的に駆動してもよい。
【００１３】
燃料を入口ゾーン１１に注入すると、排気がある程度他の２つのゾーン１２、１３にそらされ、残りの排気が燃料と共にＣＰＯ２４を通過して合成ガスを生成する。一般に、この合成ガスは、未燃炭化水素及び他のガスと共に１０％〜２０％のオーダーの水素、１０％〜２０％のオーダーのＣＯであり、すべて排気と混合されている。３つのゾーン１１〜１３、電熱器及び各ゾーン用のバルブ４５が交代で作動することにより、炭酸バリウムなどのＬＮＴ吸着器の再生を極く短時間で実行でき、排気が効率的に処理されてＮＯｘを削減するので（流量に依存して数％のオーダー以上）、全体サイクルの中程度の間のみ作動する必要がある。例えば、ＬＮＴ吸着器は約１分間でＮＯｘを排気から効果的に吸着できる。各ゾーン１１〜１３は交代で約１０秒間その加熱器とバルブ４５を作動させる。このことは全体サイクルが７０秒を要し、３つのゾーン１１〜１３すべての下流のＬＮＴ吸着器８において排気が吸着される約４０秒の期間と、その間にある３０秒の再生期間とが存在することを意味する。
【００１４】
吸着器８から、低ＮＯｘガスが出口マニホールド５１を通って排気管５２に流入する。一般に、排気管５２は貴金属や合金などのディーゼル酸化触媒５３を含む。この触媒は未反応の炭化水素、ＣＯ、及び水素を周囲大気中に放出する前に水とＣＯ２に変換する。
【００１５】
関連した内燃機関の初期始動中、コントローラは３つの電熱器すべてにエネルギーを与えることができ、またコントローラは始動中のディーゼル燃料の各パルスの容量を、通常運転に入ったときの容量よりも大きくし得る。
【００１６】
図示された構成では、ディーゼル粒子フィルター１４はＮＯｘ除去触媒８の上流にある。この構成により排気のフィルタリングが非常に効率的になり、実際には該フィルターから生じる燃焼生成物の一部がＮＯｘ除去触媒８の再生を支援する。一方、本発明の範囲内にて、ＮＯｘ除去触媒８と粒子フィルター１４の位置を逆にすることもできる。本発明はまた、ディーゼル粒子フィルターをＮＯｘ除去触媒８と一体的に形成しないで実施することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】分離したＣＰＯ加熱器を有する本発明の一態様について、部分的に分解し部分的に切断した（明確さのため切断線は省略）斜視図である。
【符号の説明】
【００１８】
７    ＬＮＴ式ＮＯｘ除去システム
８    リーンＮＯｘ除去触媒（リーンＮＯｘトラップ）
１０    入口マニホールド
１１、１２、１３    分割ゾーン（流路）
１４    ディーゼル粒子フィルター
１８、１９、２０    バッフル
２４、２５、２６    部分酸化触媒（熱改質器）
３３    コントローラ
５０    燃料供給源
【図１】
2008505274.tif 000003
【国際調査報告】
2008505274.tif 000004