(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス燃焼システム（１１）と排ガス後処理システム（１６）とを有する内燃機関（１０）を運転するための方法であって、前記ガス燃焼システム（１１）から放出される排ガス（１５）が、浄化のために、前記排ガス後処理システム（１６）を通るように誘導される方法において、
前記排ガス（１５）は、前記排ガス後処理システム（１６）の少なくとも２つのＣＨ４酸化触媒コンバータ（１８）を通るように誘導されること、前記排ガス（１５）中のＣＨ４／ＮＯ２のモル比は、少なくとも１つのガス燃焼システム側及び／又は排ガス後処理システム側の手段によって、少なくとも１つのＣＨ４酸化触媒コンバータ（１８）の上流において、２以下となるように調整されること、前記排ガス（１５）中のＮＯ２の割合が、前記排ガス後処理システム（１６）の、上流側の前記ＣＨ４酸化触媒コンバータ（１８）の上流に配置された、少なくとも１つのＮＯ酸化触媒コンバータ（１７）によって調整されること、及び、２つの前記ＣＨ４酸化触媒コンバータ（１８）間には、ＮＯ酸化触媒コンバータ（１７）が配置されていること、を特徴とする方法。
【請求項２】
ガス燃焼システム（１１）と排ガス後処理システム（１６）とを有する内燃機関（１０）を運転するための方法であって、前記ガス燃焼システム（１１）から放出される排ガス（１５）が、浄化のために、前記排ガス後処理システム（１６）を通るように誘導される方法において、
前記排ガス（１５）は、前記排ガス後処理システム（１６）の少なくとも２つのＣＨ４酸化触媒コンバータ（１８）を通るように誘導されること、前記排ガス（１５）中のＣＨ４／ＮＯ２のモル比は、少なくとも１つのガス燃焼システム側及び／又は排ガス後処理システム側の手段によって、少なくとも１つのＣＨ４酸化触媒コンバータ（１８）の上流において、２以下となるように調整されること、前記排ガス（１５）中のＮＯ２の割合が、前記ガス燃焼システム（１１）に関する少なくとも１つの運転パラメータを変更することによって調整されること、及び、２つの前記ＣＨ４酸化触媒コンバータ（１８）間には、ＮＯ酸化触媒コンバータ（１７）が配置されていること、を特徴とする方法。
【請求項３】
前記ガス燃焼システム（１１）に関する運転パラメータとして、ラムダ値、及び／又は、点火タイミング、及び／又は、弁制御時間、及び／又は、エンジン圧縮、及び／又は、エンジン燃焼室内の排ガス割合が変更されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
ＮＯ２‐排ガス実際値が決定されること、及び、前記ガス燃焼システム（１１）に関する少なくとも１つの運転パラメータが、前記ＮＯ２‐排ガス実際値がＮＯ２‐排ガス目標値に近づくように変更されることを特徴とする、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記排ガス（１５）中のＮＯ２の割合が、少なくとも１つのＣＨ４酸化触媒コンバータ（１８）の上流において、前記排ガス（１５）中の窒素酸化物全体に占めるＮＯ２の割合が、少なくとも１５％になるように調整されることを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記排ガスが、前記ＣＨ４酸化触媒コンバータ（１８）の上流において、ＳＣＲ触媒コンバータ（１９）を通るように誘導され、前記排ガスには、前記ＳＣＲ触媒コンバータ（１９）の下流において、ＮＨ３又はＮＨ３前駆物質が導入されることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
ガス燃焼システム（１１）と排ガス後処理システム（１６）とを有する内燃機関（１０）において、
前記排ガス後処理システム（１６）が、少なくとも２つのＣＨ４酸化触媒コンバータ（１８）を有していること、排ガス（１５）中のＮＯ２の割合が、少なくとも１つのガス燃焼システム側及び／又は排ガス後処理システム側の手段によって、規定された様式で調整可能であること、上流側の前記ＣＨ４酸化触媒コンバータ（１８）の上流には、前記排ガス後処理システム（１６）のＮＯ酸化触媒コンバータ（１７）が配置されていること、及び、２つの前記ＣＨ４酸化触媒コンバータ（１８）間には、ＮＯ酸化触媒コンバータ（１７）が配置されていることを特徴とする内燃機関。
【請求項８】
ガス燃焼システム（１１）と排ガス後処理システム（１６）とを有する内燃機関（１０）において、
前記排ガス後処理システム（１６）が、少なくとも２つのＣＨ４酸化触媒コンバータ（１８）を有していること、排ガス（１５）中のＮＯ２の割合が、少なくとも１つのガス燃焼システム側及び／又は排ガス後処理システム側の手段によって、規定された様式で調整可能であること、及び、センサ（２１）が、ＮＯ２‐排ガス実際値を、前記ガス燃焼システム（１１）の下流と、前記排ガス後処理システム（１６）の上流と、で決定すること、エンジン制御装置（２２）が、前記ガス燃焼システム（１１）に関する少なくとも１つの運転パラメータを、前記ＮＯ２‐排ガス実際値がＮＯ２‐排ガス目標値に近づくように変更すること、及び、２つの前記ＣＨ４酸化触媒コンバータ（１８）間には、ＮＯ酸化触媒コンバータ（１７）が配置されていることを特徴とする内燃機関。
【請求項９】
前記エンジン制御装置（２２）が、前記ＮＯ２‐排ガス目標値を、前記ガス燃焼システム（１１）の少なくとも１つの運転パラメータに応じて決定することを特徴とする、請求項８に記載の内燃機関。
【請求項１０】
排ガスターボチャージャ（２５）を有するガス燃焼システム（１１）において、上流側の前記ＣＨ４酸化触媒コンバータ（１８）の上流側に配置された前記ＮＯ酸化触媒コンバータ（１７）が、前記排ガスターボチャージャ（２５）のタービン（２３）の上流に配置されていることを特徴とする、請求項７から９のいずれか一項に記載の内燃機関。
【請求項１１】
前記ＣＨ４酸化触媒コンバータ（１８）の下流には、ＳＣＲ触媒コンバータ（１９）が配置されていること、及び、前記ＳＣＲ触媒コンバータ（１９）の上流には、装置（２０）が配置されており、前記装置は、ＮＨ３又はＮＨ３前駆物質を前記排ガスに導入することを特徴とする、請求項７から１０のいずれか一項に記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス燃焼システム及び排ガス後処理システムを有する内燃機関を運転するための方法に関する。本発明はさらに、ガス燃焼システム及び排ガス後処理システムを有する内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
実践からは、天然ガス等の気体燃料を燃焼する内燃機関が知られている。このような内燃機関は、例えばピストン内燃機関か、又は、ガスタービン等のターボ機械でもあり得る。例えば、造船では、天然ガスを燃焼させ、そのためにガス燃焼システムとしてガスエンジンを含む内燃機関が知られている。さらに、このような内燃機関は、ガス燃焼システムから放出される排ガスを浄化するために、排ガス後処理システムを含んでいる。天然ガスを燃焼させる内燃機関では、天然ガスの不完全な燃焼ゆえに、望ましくないＣＨ４（メタン）の排出が生じ得る。メタンは強力な温室効果ガスなので、メタンの周囲への排出は、可能な限り少なく保つべきである。例えば天然ガスを燃焼させる、実践から知られた内燃機関では、排ガス後処理システムそれぞれは、ＣＨ４を分解するために、触媒コンバータを含んでいる。その際、実践によると、触媒活性物質として、特に例えばプラチナ及び／又はパラジウム等の白金族金属を含む触媒コンバータが用いられ、その際、このようなＣＨ４分解触媒コンバータへの白金族金属の装填は、典型的には、触媒コンバータの容積１リットル当たり、７グラム以上の貴金属で行われる。それによって、高い費用が生じる。さらに、このような触媒コンバータの運転時間は比較的短い。なぜなら、当該触媒コンバータは、燃料及び／又はエンジンオイルを通じて排ガス後処理システムに到達し得る硫黄酸化物によって、不活性化するからである。
【０００３】
実践から知られた、気体燃料を燃焼させる内燃機関では、ＣＨ４の排出量を減少させる可能性は制限されている。従って、新式の内燃機関と、ＣＨ４の排出量を大きく減少又は削減できる内燃機関の運転方法とが必要である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような必要性を基点として、本発明の課題は、ガス燃焼システム及び排ガス後処理システムを有する内燃機関を運転するための新しい方法と、対応する内燃機関とを創出することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本課題は、請求項１に記載の方法によって解決される。本発明によると、排ガスは、排ガス後処理システムの少なくとも１つのＣＨ４酸化触媒コンバータを通るように誘導され、排ガス中のＮＯ２の割合は、少なくとも１つのガス燃焼システム側の手段及び／又は排ガス後処理システム側の手段を通じて、少なくとも１つのＣＨ４酸化触媒コンバータの上流で、ある規定された様式で調整される。排ガス中のＮＯ２の割合を、上記又は各ＣＨ４酸化触媒コンバータの上流で調整することによって、ＣＨ４の分解が改善され、それによって、内燃機関のＣＨ４の排出量を削減することが可能である。
【０００６】
好ましくは、排ガス中のＮＯ２の割合は、少なくとも１つのＣＨ４酸化触媒コンバータの上流で、排ガス中の窒素酸化物全体全体に占めるＮＯ２の割合が、少なくとも１５％、好ましくは少なくとも３０％、特に好ましくは少なくとも５０％になるように調整される。このような、排ガス中の窒素酸化物全体に占めるＮＯ２の割合は、例えば天然ガス等の気体燃料を燃焼させる内燃機関におけるＣＨ４の排出を効果的に削減するために、特に有利である。
【０００７】
有利なさらなる発展形態によると、排ガス中のＮＯ２の割合は、上記又は各ＣＨ４酸化触媒コンバータの上流に配置された、排ガス後処理システムの少なくとも１つのＮＯ酸化触媒コンバータを通じて調整される。それによって、排ガス後処理システム側の手段を通じて、排ガス中のＮＯ２の割合は、容易に調整され得る。
【０００８】
さらなる有利な発展形態によると、排ガス中のＮＯ２の割合は、ガス燃焼システムに関する少なくとも１つの運転パラメータを変更することによって調整される。それによって、ガス燃焼システム側の手段を通じて、排ガス中のＮＯ２の割合は、特に有利に調整され得る。
【０００９】
好ましくは、内燃機関の排ガスは、上記又は各ＣＨ４酸化触媒コンバータの下流において、ＳＣＲ触媒コンバータを通るように誘導され、当該排ガスには、ＳＣＲ触媒コンバータの下流で、ＮＨ３又はＮＨ３前駆物質が導入される。ＳＣＲ触媒コンバータによって、ＣＨ４の分解と、従ってＣＨ４排出量の削減とに引き続いて、ＮＯ２の排出量を減少させることが可能である。
【００１０】
本発明の好ましいさらなる発展形態は、従属請求項及び以下の説明から明らかになる。本発明の実施例を、図面を用いて詳細に説明するが、それに限定されるものではない。示されているのは以下の図である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に係る第１の内燃機関の概略図である。
【図２】本発明に係る第２の内燃機関の概略図である。
【図３】本発明に係る第３の内燃機関の概略図である。
【図４】本発明に係る第４の内燃機関の概略図である。
【図５】本発明に係る第５の内燃機関の概略図である。
【図６】本発明に係る第６の内燃機関の概略図である。
【図７】本発明に係る第７の内燃機関の概略図である。
【図８】本発明に係る第８の内燃機関の概略図である。
【図９】本発明に係る第９の内燃機関の概略図である。
【図１０】本発明に係る第１０の内燃機関の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明は、ガス燃焼システム及び排ガス後処理システムを有する内燃機関と、当該内燃機関を運転するための方法と、に関する。
【００１３】
以下に、本発明を、図１から図１０を用いて、ガス燃焼システムとしてシリンダ１２を有するガスエンジン１１を含む内燃機関１０を例に説明する。シリンダ１２には、燃料１４として、特に天然ガスと、気体燃料１４に加えて、気体燃料１４を燃焼させるための燃焼空気１３とが供給される。
【００１４】
その際に発生する排ガス１５は、ガスエンジン１１から排出され、排ガス後処理システム１６を通るように誘導される。
【００１５】
ここで指摘しておくべきことに、本発明は、好ましくは、ガス燃焼システムとしてピストンガスエンジン又はオットーガスエンジン１２を使用する内燃機関で用いられるが、ガス燃焼システム１１が、例えばガスタービン等のターボ機械によって構成される内燃機関でも用いられ得る。
【００１６】
図１には、内燃機関１０の第１の実施例が示されており、図１の実施例では、排ガス後処理システム１６は、ＣＨ４酸化触媒コンバータ１８と、ＣＨ４酸化触媒コンバータ１８の上流に、ＮＯ酸化触媒コンバータ１７と、を含んでいる。図１の内燃機関１０のガスエンジン１１のシリンダ１２から放出される排ガス１５は、まずＮＯ酸化触媒コンバータ１７を通り、次に、ＣＨ４酸化触媒コンバータ１８を通るように誘導され、ＮＯ酸化触媒コンバータ１７を用いて、排ガス１５中のＮＯ２の割合は、排ガス後処理システム側の手段によって、すなわち排ガス１５を、ＮＯ酸化触媒コンバータ１７を通るように誘導することによって、ある規定された様式で調整される。それによって、ＣＨ４酸化触媒コンバータ１８内では、特に効果的なＣＨ４の分解が行われるが、それは特に、排ガスの窒素酸化物全体に占めるＮＯ２の割合が少なくとも１５％、好ましくは少なくとも３０％、特に好ましくは少なくとも５０％になるように、ＮＯ酸化触媒コンバータ１７を通じて、ＣＨ４酸化触媒コンバータ１８の上流における排ガス１５中のＮＯ２の割合が調整される場合である。以下に詳細に記載するように、このような排ガス後処理システム側の手段の代わり、又は、手段に加えて、排ガス１５中の窒素酸化物全体に占めるＮＯ２の割合は、ガスエンジン側の手段を用いても調整され得る。
【００１７】
ＮＯ酸化触媒コンバータ１７は、触媒活性物質として、好ましくは、例えばプラチナ及び／又はパラジウム等の白金族の貴金属を使用しており、その際、ＮＯ酸化触媒コンバータ１７への貴金属の装填は、触媒コンバータの容積１リットル当たり最大で２．８５グラム、好ましくは２．５ｇ／Ｌより少なく、特に好ましくは１．７５ｇ／Ｌより少ない量で行われる。
【００１８】
ＮＯ酸化触媒コンバータ１７内では、以下の反応式に従って、一酸化窒素が二酸化窒素に変換される。
２ＮＯ＋Ｏ２→ＮＯ２
【００１９】
次に、ＣＨ４酸化触媒コンバータ１８内では、以下の反応によって、ＣＨ４が分解される。
ＮＯ２＋ＣＨ４＋Ｏ２→ＣＯ＋ＮＯ＋２Ｈ２Ｏ
【００２０】
内燃機関１０を運転する際、窒素酸化物全体に対する、分解されるべきＣＨ４の比率は、ＣＨ４／ＮＯ２の比率が２より小さく、好ましくは１．５より小さく、さらに好ましくは１より小さくなるように調整される。
【００２１】
すでに述べたように、ＮＯ酸化触媒コンバータ１７は、触媒活性物質として、好ましくはプラチナ等の貴金属を、特に、触媒コンバータの容積１リットル（Ｌ）当たり０．５グラム（ｇ）から２．８５ｇ／Ｌの間、好ましくは０．５ｇ／Ｌから２．５ｇ／Ｌの間、最も好ましくは０．５ｇ／Ｌから１．７５ｇ／Ｌの間の割合で含んでいる。
【００２２】
ウォッシュコート材料として、当該ＮＯ酸化触媒コンバータ１７は、好ましくはＡｌ２Ｏ３及び／又はＴｉＯ２を含んでいる。
【００２３】
ＣＨ４酸化触媒コンバータ１８内では、活性成分として、好ましくはセリウム及び／又はコバルト及び／又は銅及び／又は鉄が用いられる。これらは、好ましくは、ＭＯＲ、ＦＥＲ、ＰＥＲ、ＭＦＩ（ＺＳＭＥ‐５）、ＬＴＬ、ＬＡＵ、ＣＨＩ又はＣＨＡ構造のゼオライトマトリックスに組み込まれる。
【００２４】
図２には、図１の内燃機関１０のさらなる発展形態が示されており、図２の内燃機関１０は、その排ガス後処理システム１６が、ＣＨ４酸化触媒コンバータ１８の下流に、ＮＯ２の排出量の削減に用いられるＳＣＲ触媒コンバータ１９を含んでいる点で、図１の内燃機関１０とは異なっている。ＳＣＲ触媒コンバータ１９の上流には、装置２０が配置されており、当該装置によって、ＮＨ３（アンモニア）又は尿素等のＮＨ３前駆物質が、ＳＣＲ触媒コンバータ１９の上流において、排ガス１５に導入され得る。ＳＣＲ触媒コンバータ１９内で、アンモニアは、窒素酸化物を削減するための還元剤として用いられる。
【００２５】
排ガス中に尿素等のＮＨ３前駆物質が導入される場合、排ガス中の尿素は、典型的には、以下の反応式に従って、ＮＨ３に変換される。
（ＮＨ２）ＣＯ＋Ｈ２Ｏ→２ＮＨ３＋ＣＯ２
【００２６】
上に挙げた反応式に従う、尿素のＮＨ３への変換は、典型的には４５０℃の排ガス温度において初めて効果的に行われるので、尿素等のアンモニア前駆物質のＮＨ３への変換を支援するために、ＳＣＲ触媒コンバータ１９の上流において、加水分解触媒コンバータが用いられ得る。
【００２７】
加水分解触媒コンバータ内では、尿素のＮＨ３への変換は、典型的には以下の反応式に従って行われる。
（ＮＨ２）ＣＯ→ＮＨ３＋ＨＮＣＯ
ＨＮＣＯ＋Ｈ２Ｏ→ＮＨ３＋ＣＯ２
【００２８】
その際、ＳＣＲ触媒コンバータ１９内における、還元剤としてＮＨ３を用いた窒素酸化物の変換は、以下の反応式に従って行われる。
４ＮＯ＋４ＮＨ３＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ
１０ＮＨ３＋６ＮＯ２＋３Ｏ２→８Ｎ２＋１５Ｈ２Ｏ
【００２９】
ＳＣＲ触媒コンバータ１９として、Ｖ２Ｏ５を含有するＳＣＲ触媒コンバータ１９を用いることが可能であり、当該ＳＣＲ触媒コンバータは、活性成分として、例えばＶ２Ｏ５／ＷＯ３／ＴｉＯ２混合酸化物を含んでいる。その際、ＳＣＲ触媒コンバータ１９内の典型的なＶ２Ｏ５の割合は、０．２％から３％の間である。活性成分として、ＳＣＲ触媒コンバータ１９は、ＴｉＯ２及び／又はＳｉＯ２及び／又はＡｌ２Ｏ３及び／又はゼオライトを用いることも可能である。
【００３０】
排ガス温度が高い場合、ＳＣＲ活性成分としてのＶ２Ｏ５の使用は限界である。その理由は、低い熱的安定性にある。排ガス温度が６５０℃を超える場合に、Ｖ２Ｏ５の昇華が生じる。このような高温での使用のためには、Ｖ２Ｏ５を含まず、遷移金属、特に鉄、コバルト又は銅を含有するＳＣＲ触媒コンバータ１９が用いられる。この関連では、これらの遷移金属をイオン交換によってゼオライトに組み込むことが、特に有利であると明らかになっている。ゼオライトの表面は非常に大きいので、活性表面の著しい拡大と、実現可能なＳＣＲ変換の明らかな増大が得られる。
【００３１】
図３には、図２の内燃機関１０のさらなる発展形態が示されており、図３の内燃機関１０は、図３の内燃機関１０の排ガス後処理システム１６が、複数のＮＯ酸化触媒コンバータ１７と複数のＣＨ４酸化触媒コンバータ１８とを含んでいる点で、図２の内燃機関１０とは異なっている。
【００３２】
第１のＮＯ酸化触媒コンバータ１７の下流には、第１のＣＨ４酸化触媒コンバータ１８が存在し、第１のＣＨ４酸化触媒コンバータ１８の下流には、その下流に配置された第２のＣＨ４酸化触媒コンバータ１８を有する第２のＮＯ酸化触媒コンバータ１７が存在している。この構成によって、ＣＨ４酸化触媒コンバータ１８内でＮＯに還元されたＮＯ２は、再びＮＯ２に酸化され、後置された第２のＣＨ４酸化触媒コンバータにおいて、再び利用可能である。
【００３３】
有利には、このようなＣＨ４の多段式の酸化によって、ＣＨ４の排出量をさらに低下させることができる。その際、各ＣＨ４酸化触媒コンバータ１８の上流において、排ガス１５中の窒素酸化物全体におけるＮＯ２の所定の割合を調整するために、各ＣＨ４酸化触媒コンバータの上流において、ＮＯ酸化触媒コンバータ１７それぞれを用いることに利点がある。
【００３４】
ＮＯ酸化触媒コンバータとＣＨ４酸化触媒コンバータとを交互に配置することは、別個の触媒担体又は共通の触媒担体を通じて実現可能であり、これらは、最後の場合、構造ユニットを形成している。ハニカム形状の触媒コンバータの場合、ＮＯ酸化触媒コンバータとＣＨ４酸化触媒コンバータとは、導管の周囲にわたって交互に配置され得る。
【００３５】
図１から図３の実施例に共通しているのは、排ガス１５中の窒素酸化物全体に占めるＮＯ２の割合が、ＣＨ４酸化触媒コンバータ１８それぞれの上流において、排ガス後処理システム側の手段によって、ある規定された様式で調整されることである。
【００３６】
それに対して、図４には、内燃機関１０の実施例が示されており、当該実施例においては、排ガス１５中のＮＯ２の割合は、ＣＨ４酸化触媒コンバータ１８の上流において、ガス燃焼システム側の手段、すなわちガスエンジン側の手段によって、ある規定された様式で調整される。すなわち、好ましくは、排ガス１５中の窒素酸化物全体に占めるＮＯ２の割合が、少なくとも１５％、好ましくは少なくとも３０％、特に好ましくは少なくとも５０％になるように調整される。
【００３７】
このために、好ましくは、ガスエンジン１１の少なくとも１つの運転パラメータ、特にラムダ値、及び／又は、点火タイミング、及び／又は、弁制御時間、及び／又は、エンジン圧縮、及び／又は、エンジン燃焼室内の排ガス割合、が適合させられる。
【００３８】
ラムダ値が減少する場合、排ガス中のＮＯ２の割合は増大する傾向がある。さらに、点火タイミングを早めることによって、及び／又は、エンジン燃焼室内の排ガス割合を増大させることによって、傾向として、排ガス中のＮＯ２の割合が増大する。さらに、シリンダ１２の入口弁の開口を遅らせることによって、及び、シリンダ１２の出口弁の閉口を遅らせることによって、排ガス中のＮＯ２の割合を増大させることが可能である。エンジン圧縮を高めることによって、傾向として、排ガス中のＮＯ２の割合は減少する。
【００３９】
排ガス１５中のＮＯ２の割合を、ガスエンジン側の手段を通じて、意図的に調整することを可能にするために、好ましくは、センサ２１を用いて、排ガス１５中のＮＯ２‐排ガス実際値が決定され、エンジン制御装置２２は、このＮＯ２‐排ガス実際値を、ＮＯ２‐排ガス目標値と比較し、それに応じて、ガスエンジン１１に関する少なくとも１つの運転パラメータを、ＮＯ２‐排ガス実際値がＮＯ２‐排ガス目標値に近づくように変更する。その際、エンジン制御装置２２は、好ましくはガスエンジン１１の少なくとも１つの運転パラメータに応じて、好ましくは荷重点に応じて、ＮＯ２‐排ガス目標値を決定する。
【００４０】
図４の変型例によると、ＣＨ４酸化触媒コンバータ１８内でのＣＨ４の最適な変換を可能にするために、内燃機関１０のガスエンジン１１に関する少なくとも１つの運転パラメータを変更することによって、ＣＨ４酸化触媒コンバータ１８の上流における排ガス１５中のＮＯ２の割合を、ある規定された様式で調整することが提案されている。
【００４１】
その際、ガスエンジン１１の運転パラメータは、制御の意味で、目標値と実際値との比較に基づく制御技術的制御変数として決定され、その変更に基づいて、排ガス１５中のＮＯ２の割合が、ある規定された様式で調整されることになるが、その際、実際値とは、ＮＯ２‐排ガス実際値であり、目標値は、ＮＯ２‐排ガス目標値である。その際、ＮＯ２‐排ガス目標値は、動作点に依存して、特に荷重点に依存して、エンジン制御装置２２によって自動的に決定され、制御装置２２は、ＮＯ２‐排ガス実際値とＮＯ２‐排ガス目標値とを近づけるために、制御変数として、及び、従ってエンジンの運転パラメータとして、好ましくは、ラムダ値及び／又は点火タイミング及び／又は弁制御時間及び／又はエンジン圧縮及び／又はエンジン燃焼室における排ガスの割合を変更する。
【００４２】
図５は、図４の実施例のさらなる発展形態を示しており、図５では、ＣＨ４酸化触媒コンバータ１８の下流に、ＳＣＲ触媒コンバータ１９が配置されており、それによって、ＳＣＲ触媒コンバータ１９内で、窒素酸化物が、装置２０によってＳＣＲ触媒コンバータ１９の上流で排ガスに導入される還元剤を用いて変換される。すなわち、これは、図２及び図３の例と一致している。ＳＣＲ触媒コンバータ１９及び還元剤の詳細に関しては、上述の説明が参照される。
【００４３】
図６は、図５に係る内燃機関のさらなる発展形態を示しており、図６には、内燃機関１０が示されており、内燃機関１０は、排ガス１５中のＮＯ２の割合を調整するために、ガスエンジン側の手段と、排ガス後処理システム側の手段とを用いる。図６の内燃機関では、排ガス１５中のＮＯ２の割合は、第１のＣＨ４酸化触媒コンバータ１８の上流で、ガスエンジン側の手段によって、図５に関連して記載したように調整される。第２のＣＨ４酸化触媒コンバータ１８の上流における排ガス１５中のＮＯ２の割合の調整は、２つのＣＨ４酸化触媒コンバータ１８の間に配置されたＮＯ酸化触媒コンバータ１７の排ガス後処理システム側の手段を用いて行われる。ＮＯ酸化触媒コンバータ１７の詳細に関しては、図１から図３の実施例に関する説明が参照される。
【００４４】
本発明に係る内燃機関１０のさらなる実施例は、図７から図１０に示されており、図７から図１０の実施例は、ガスエンジン１１が排ガス過給された、又は、ターボチャージャを有するガスエンジン１１として構成されており、ガスエンジン１１には、タービン２３及び圧縮機２４を有する排ガスターボチャージャ２５が配設されているという点で、図１から図６の実施例とは異なっている。
【００４５】
排ガスターボチャージャ２５のタービン２３内では、ガスエンジン１１から放出された排ガス１５が膨張し、その際、排ガスターボチャージャ２５の圧縮機２４を駆動するために用いられるエネルギーが得られる。圧縮機２４内では、シリンダ１１に供給されるべき燃焼空気１３が圧縮される。
【００４６】
従って、図７の実施例は、図２の実施例に基本的には一致しており、異なっているのは、排ガス１５が、ＮＯ酸化触媒コンバータ１７の上流において、排ガスターボチャージャ２５のタービン２３を通るように誘導される点である。
【００４７】
図８の実施例は、図３の実施例に基本的には一致しているが、やはり、ガスエンジン１１に排ガスターボチャージャ２５が配設されている点が異なっている。その際、第１のＣＨ４酸化触媒コンバータ１８の上流に配置されたＮＯ酸化触媒コンバータ１７は、排ガスターボチャージャ２５のタービン２３の上流に配置されているので、ガスエンジン１１のシリンダ１２から放出される排ガス１５は、まず第１のＮＯ酸化触媒コンバータ１７を通り、その後でようやく排ガスターボチャージャ２５のタービン２３を通るように誘導される。
【００４８】
図９の実施例は、図５の実施例に基本的には一致しているが、やはり、ガスエンジン１１に排ガスターボチャージャ２５が配設されている点が異なっている。
【００４９】
図９において、そのＮＯ２の割合がガスエンジン側の介入によって調整される排ガス１５は、ＣＨ４酸化触媒コンバータ１８を通る前に、まず排ガスターボチャージャ２５のタービン２３を通るように誘導される。
【００５０】
図１０の実施例は、図６の実施例に基本的には一致しているが、やはり、排ガスターボチャージャ２５を用いる点が異なっている。
【００５１】
本発明に係る内燃機関と、上述の当該内燃機関の運転方法とによって、好ましくは天然ガスで運転される内燃機関におけるＣＨ４の排出量を有利に減少させることができる。例えば、最適なＣＨ４の分解を保証するために、少なくとも１つのガスエンジン側の手段、及び／又は、少なくとも１つの排ガスシステム側の手段によって、排ガス中のＮＯ２の割合が、少なくとも１つのＣＨ４酸化触媒コンバータの上流において、ある規定された様式で調整される。
【符号の説明】
【００５２】
１０  内燃機関
１１  ガス燃焼システム
１２  シリンダ
１３  燃焼空気
１４  燃料
１５  排ガス
１６  排ガス後処理システム
１７  ＮＯ酸化触媒コンバータ
１８  ＣＨ４酸化触媒コンバータ
１９  ＳＣＲ触媒コンバータ
２０  装置
２１  センサ
２２  エンジン制御装置
２３  タービン
２４  圧縮機
２５  排ガスターボチャージャ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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