(57)【要約】【課題】内燃機関により駆動される乗物、例えば水上乗物、のための排気ガス後処理システムにおいて、内燃機関の硫黄排出を極めて簡単かつ効果的に減少させる。【解決手段】排気ガスライン（３１）内に配置された、排気ガスターボチャージャ（１９）タービン（２９）と蓄積装置（３９）とが設けられ、排気ガスライン（３１）は、排気ガス流動方向でタービン（２９）上流では、高圧領域（３２）として形成され、タービン（２９）下流では、低圧領域（３４）として形成されている。蓄積装置（３９）により、排気ガス（３８）中に含まれる硫黄汚染物質の少なくとも一部を、規定の期間にわたり蓄積可能である。本発明によれば、硫黄汚染物質を高圧領域（３２）において蓄積するために、蓄積装置（３９）は排気ガスライン（３１）内でタービン（２９）上流に配置されている。  排気ガス後処理システム。【選択図】図２
2016109133.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関により駆動される乗物、例えば水上乗物、のための排気ガス後処理システムであって、
排気ガスライン（３１）内に配置された、排気ガスターボチャージャ（１９）の少なくとも１つのタービン（２９）と、少なくとも１つの蓄積装置（３９）とが設けられており、
前記排気ガスライン（３１）は、排気ガス流動方向で見て前記タービン（２９）の上流では、高圧領域（３２）として形成されており、前記タービン（２９）の下流では、前記高圧領域（３２）よりも低い圧力を有する低圧領域（３４）として形成されており、
前記少なくとも１つの蓄積装置（３９）により、排気ガス（３８）中に含まれる硫黄汚染物質の少なくとも一部を、少なくとも規定の期間にわたり蓄積可能である、および／または一時的に蓄積可能である、
排気ガス後処理システムにおいて、
特に、前記硫黄汚染物質を前記高圧領域（３２）に蓄積するために、前記少なくとも１つの蓄積装置（３９）は、前記排気ガスライン（３１）内で前記少なくとも１つのタービン（２９）の上流に配置されていることを特徴とする、
排気ガス後処理システム。
【請求項２】
前記蓄積装置（３９）は、吸着エレメントとして構成されており、該吸着エレメント（３９）によって前記硫黄汚染物質を吸着可能であり、
有利には、吸着エレメントとして構成された前記蓄積装置（３９）は、吸着材料から成り、例えばゼオライトおよび／またはカルシウムおよび／またはバリウムから成る、または、吸着材料によりコーティングされている、
請求項１に記載の排気ガス後処理システム。
【請求項３】
供給機構（６５）が設けられており、該供給機構（６５）によって、前記少なくとも１つの蓄積装置（３９）の上流で、貯蔵容器（６７）内に貯蔵された反応剤を前記排気ガス（３８）に供給可能であり、該反応剤によって、前記排気ガス（３８）中に含まれている前記硫黄汚染物質を、固体、特に分解可能な塩、に変換可能であり、
前記蓄積装置（３９）は、フィルタエレメントとして構成されており、該フィルタエレメントによって、固体に変換された前記硫黄汚染物質を排気ガス流から濾過により除去可能であり蓄積可能である、
請求項１または２に記載の排気ガス後処理システム。
【請求項４】
前記反応剤は、アンモニアまたはアンモニアの前駆体、例えば水性の尿素溶液、であり、
有利には、前記排気ガスライン（３１）に少なくとも１つのＳＣＲ触媒（３９，７２）が配置されており、該ＳＣＲ触媒（３９，７２）に対し、供給機構（６５）によって前記反応剤も供給可能である、
請求項３に記載の排気ガス後処理システム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの蓄積装置（３９）は、ＳＣＲ触媒として構成されている、
請求項４に記載の排気ガス後処理システム。
【請求項６】
前記少なくとも１つのＳＣＲ触媒（７２）は、前記排気ガスライン（３１）内で前記蓄積装置（３９）の下流に配置されており、
有利には、前記少なくとも１つの蓄積装置（３９）のためにも、前記ＳＣＲ触媒（７２）のためにも、前記反応剤を前記排気ガス（３８）中に供給するために、ただ１つの供給領域（７５）が設けられており、該ただ１つの供給領域（７５）は、例えば前記排気ガスライン（３１）内で、前記タービン（２９）および／または前記蓄積装置（３９）の上流に配置されている、
請求項４または５に記載の排気ガス後処理システム。
【請求項７】
前記蓄積装置（３９）は、前記排気ガスライン（３１）の排気ガス再循環路（８１）内に配置されており、該排気ガス再循環路（８１）によって、前記内燃機関（２７）から排出された前記排気ガス（３８）を、前記内燃機関（２７）へ再び供給可能である、および／または
前記蓄積装置（３９）は、前記排気ガスライン（３１）内で前記排気ガス再循環路（８１）の上流に配置されている、
請求項１から６のいずれか１項に記載の排気ガス後処理システム。
【請求項８】
吸引機構（４１）が設けられており、該吸引機構（４１）によって、蓄積された前記硫黄汚染物質を前記排気ガスライン（３１）から吸引可能および／または除去可能であり、
吸引および／または除去された前記硫黄汚染物質を、反応器装置（４９）へ供給可能であり、該反応器装置（４９）において、前記硫黄汚染物質を規定の物質、例えば無害の物質、に変換可能である、
請求項１から７のいずれか１項に記載の排気ガス後処理システム。
【請求項９】
前記排気ガスライン（３１）は、前記排気ガス（３８）が並行して貫流する２つの排気ガスライン分岐路（３５，３６）を備えており、該２つの排気ガスライン分岐路（３５，３６）の各々に、少なくとも１つの蓄積装置（３９）が配置されており、
前記吸引機構（４１）は、前記排気ガスライン分岐路（３５，３６）を排気ガス流から流体工学的に分離するために、分離弁装置（４３，４５）を備えており、該分離弁装置（４３，４５）は、第１弁ポジションでは、前記２つの排気ガスライン分岐路（３５，３６）のいずれも分離せず、第２弁ポジションでは、前記２つの排気ガスライン分岐路のうち第１排気ガスライン分岐路（３５）を分離し、第３弁ポジションでは、前記２つの排気ガスライン分岐路のうち第２排気ガスライン分岐路（３６）を分離する、
請求項８に記載の排気ガス後処理システム。
【請求項１０】
前記吸引機構（４１）は、少なくとも１つの逃がし弁装置（４５）を備えており、該少なくとも１つの逃がし弁装置（４５）によって、前記排気ガスライン分岐路（３５，３６）の圧力を低減可能であり、
前記１つの逃がし弁装置（４５）は、第１弁ポジションでは、前記２つの排気ガスライン分岐路（３５，３６）のいずれの圧力も低減せず、第２弁ポジションでは、前記２つの排気ガスライン分岐路のうち第１排気ガスライン分岐路（３５）の圧力を低減し、第３弁ポジションでは、前記２つの排気ガスライン分岐路のうち第２排気ガスライン分岐路（３６）の圧力を低減する、
請求項９に記載の排気ガス後処理システム。
【請求項１１】
前記吸引装置（４１）は、少なくとも１つの連結部材（４７）を有しており、該連結部材（４７）によって、前記排気ガスライン分岐路（３５，３６）を、前記蓄積装置（３９）の上流で流体工学的に前記反応器装置（４９）と接続可能であり、
前記連結部材（４７）に連結弁装置（４５）が割り当てられており、該連結弁装置（４５）は、第１弁ポジションでは、前記連結部材（４７）を流れる排気ガス流を阻止し、第２弁ポジションでは、前記２つの排気ガスライン分岐路のうち第１排気ガスライン分岐路（３５）から前記反応器装置（４９）へ向かう排気ガス流を許可し、第３弁ポジションでは、前記２つの排気ガスライン分岐路のうち第２排気ガスライン分岐路（３６）から前記反応器装置（４９）へ向かう排気ガス流を許可する、
請求項１０に記載の排気ガス後処理システム。
【請求項１２】
前記吸引機構（４１）はバイパス機構（５７）を備えており、該バイパス機構（５７）によって前記排気ガスライン分岐路（３５，３６）を、前記蓄積装置（３９）の下流であり該排気ガスライン分岐路（３５，３６）の合流領域（３７）の上流で、流体工学的に互いに連結可能であり、
前記バイパス機構（５７）にはバイパス弁装置（５９）が割り当てられており、該バイパス弁装置（５９）は、第１弁ポジションでは、前記バイパス機構（５７）を流れる排気ガス流を阻止し、第２弁ポジションでは、前記バイパス機構（５７）を流れる排気ガス流を少なくとも部分的に許可する、
請求項１０または１１に記載の排気ガス後処理システム。
【請求項１３】
前記吸引機構（４１）は、少なくとも１つの搬送装置（５５）、例えばポンプ、を備えており、該搬送装置（５５）によって、前記少なくとも１つの連結部材（４７）を介して、前記排気ガスライン分岐路（３５，３６）から前記反応器装置（４９）へ、前記排気ガス（３８）を搬送可能である、
請求項１１または１２に記載の排気ガス後処理システム。
【請求項１４】
前記硫黄汚染物質を変換する前記反応器装置（４９）は、汚染物質スクラバを備えている、および／または、
前記硫黄汚染物質を変換する前記反応器装置（４９）は、固定床反応エレメントを備えている、および／または、
前記硫黄汚染物質を変換する前記反応器装置（４９）は、前記硫黄汚染物質の冷却および凝集のために冷却装置および凝集装置を備えている、
請求項８から１３のいずれか１項に記載の排気ガス後処理システム。
【請求項１５】
バイパス機構（７１）が設けられており、該バイパス機構（７１）によって、前記硫黄汚染物質から分離され前記排気ガスライン（３１）から取り除かれた反応剤を、前記少なくとも１つの蓄積機構（３９）の上流で、前記排気ガス（３８）に再び供給可能である、
請求項３から１３のいずれか１項に記載の排気ガス後処理システム。
【請求項１６】
測定および／または制御装置（６０）が設けられており、該測定および／または制御装置（６０）によって、前記少なくとも１つの蓄積装置（３９）に蓄積された硫黄汚染物質量を測定可能であり、
有利には、前記測定および／または制御装置（６０）は、前記蓄積装置（３９）に蓄積された硫黄汚染物質量を測定するために、センサ機構および／またはシミュレーションモデルを有する、
請求項１から１５のいずれか１項に記載の排気ガス後処理システム。
【請求項１７】
内燃機関により駆動される乗物、例えば水上乗物、のための排気ガス後処理システムを動作させるための、および／または、請求項１から１６のいずれか１項に記載の排気ガス後処理システムを動作させるための方法であって、
前記排気ガス後処理システム（１７）は、排気ガスライン（３１）内に配置された、排気ガスターボチャージャ（１９）の少なくとも１つのタービン（２９）と、少なくとも１つの蓄積装置（３９）とを備えており、
前記排気ガスライン（３１）は、排気ガス流動方向で見て、前記タービン（２９）の上流では、高圧領域（３２）として構成されており、前記タービン（２９）の下流では、前記高圧領域（３２）よりも低い圧力を有する低圧領域（３４）として構成されており、
前記蓄積装置（３９）により、排気ガス（３８）中に含まれる硫黄汚染物質の少なくとも一部が、少なくとも規定の期間にわたり蓄積される、および／または一時的に蓄積される、
排気ガス後処理システムを動作させるための方法において、
前記排気ガスライン（３１）の前記高圧領域（３２）で前記硫黄汚染物質が蓄積されるように、および／または一時的に蓄積されるように、前記少なくとも１つの蓄積装置（３９）を、前記排気ガスライン（３１）内で前記少なくとも１つのタービン（２９）の上流に配置することを特徴とする、
排気ガス後処理システムを動作させるための方法。
【請求項１８】
吸引機構（４１）を設け、該吸引機構（４１）によって、蓄積された前記硫黄汚染物質を前記排気ガスライン（３１）から吸引および／または除去し、
吸引および／または除去された前記硫黄汚染物質を、反応器装置（４９）へ供給し、該反応器装置（４９）において前記硫黄汚染物質を規定の物質、例えば無害の物質、に変換する、
請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記排気ガスライン（３１）は、前記排気ガス（３８）が並行して貫流する２つの排気ガスライン分岐路（３５，３６）を備え、該２つの排気ガスライン分岐路（３５，３６）の各々に、少なくとも１つの蓄積装置（３９）を配置し、前記吸引機構（４１）は、前記排気ガスライン分岐路（３５，３６）を排気ガス流から流体工学的に分離するために、分離弁装置（４３，４５）を備え、該分離弁装置（４３，４５）は、第１弁ポジションでは、前記２つの排気ガスライン分岐路（３５，３６）のいずれも分離せず、第２弁ポジションでは、前記２つの排気ガスライン分岐路のうち第１排気ガスライン分岐路（３５）を分離し、第３弁ポジションでは、前記２つの排気ガスライン分岐路のうち第２排気ガスライン分岐路（３６）を分離し、
前記吸引機構（４１）は、少なくとも１つの逃がし弁装置（４５）を備え、該少なくとも１つの逃がし弁装置（４５）によって、前記排気ガスライン分岐路（３５，３６）の圧力を低減可能であり、前記１つの逃がし弁装置（４５）は、第１弁ポジションでは、前記２つの排気ガスライン分岐路（３５，３６）のいずれの圧力も低減せず、第２弁ポジションでは、前記２つの排気ガスライン分岐路のうち第１排気ガスライン分岐路（３５）の圧力を低減し、第３弁ポジションでは、前記２つの排気ガスライン分岐路のうち第２排気ガスライン分岐路（３６）の圧力を低減し、
前記吸引装置（４１）は、少なくとも１つの連結部材（４７）を有しており、該連結部材（４７）によって、前記排気ガスライン分岐路（３５，３６）を、前記蓄積装置（３９）の上流で流体工学的に前記反応器装置（４９）と接続し、前記連結部材（４７）に連結弁装置（４５）を割り当て、該連結弁装置（４５）は、第１弁ポジションでは、前記連結部材（４７）を流れる排気ガス流を阻止し、第２弁ポジションでは、前記２つの排気ガスライン分岐路のうち第１排気ガスライン分岐路（３５）から前記反応器装置（４９）へ向かう排気ガス流を許可し、第３弁ポジションでは、前記２つの排気ガスライン分岐路のうち第２排気ガスライン分岐路（３６）から前記反応器装置（４９）へ向かう排気ガス流を許可し、
前記分離弁装置（４３，４５）と、前記逃がし弁装置（４５）と、前記連結弁装置（４５）とは、基本ポジションでは該弁装置各々の第１弁ポジションにあり、
前記２つの排気ガスライン分岐路（３５，３６）のうち一方における前記蓄積装置（３９）を再生するために、前記分離弁装置（４３，４５）と、前記逃がし弁装置（４５）と、前記連結弁装置（４５）とを、閉ループおよび／または開ループ制御装置（６３）によって以下のように制御する、即ち、
最初に前記分離弁装置（４３，４５）によって、前記排気ガスライン分岐路（３５，３６）を排気ガス流から分離し、
次に前記逃がし弁装置（４５）によって、前記排気ガスライン分岐路（３５，３６）の圧力を低減し、
最後に、前記連結弁装置（４５）によって、前記排気ガスライン分岐路（３５，３６）から前記反応器装置（４９）へ向かう排気ガス流を許可する、
ように制御する、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記吸引機構（４１）はバイパス機構（５７）を備えており、該バイパス機構（５７）によって前記排気ガスライン分岐路（３５，３６）を、前記蓄積装置（３９）の下流であり該排気ガスライン分岐路（３５，３６）の合流領域（３７）の上流で、流体工学的に互いに連結し、前記バイパス機構（５７）にバイパス弁装置（５９）を割り当て、該バイパス弁装置（５９）は、第１弁ポジションでは、前記バイパス機構（５７）を流れる排気ガス流を阻止し、第２弁ポジションでは、前記バイパス機構（５７）を流れる排気ガス流を少なくとも部分的に許可し、
前記バイパス弁装置（５９）を、基本位置において該弁装置の第１弁ポジションにおき、
前記排気ガスライン分岐路（３５，３６）の前記蓄積装置（３９）を再生するために、前記バイパス弁装置（５９）を、前記閉ループおよび／または開ループ制御装置（６３）によって以下のように制御する、即ち、
前記排気ガスライン分岐路（３５，３６）を分離した後、前記バイパス弁装置（５９）によって、前記バイパス機構（５７）を流れる排気ガス流を少なくとも部分的に許可する、
ように制御する、
請求項１９に記載の方法。
【請求項２１】
請求項１から１６のいずれか１項に記載の排気ガス後処理システムを備えた、および／または請求項１７から２０のいずれか１項に記載の方法を実施する、乗物、例えば水上乗物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の、内燃機関により駆動される乗物、例えば水上乗物、のための排気ガス後処理システム、および請求項１７の上位概念に記載の、内燃機関により駆動される乗物、例えば水上乗物、のための排気ガス後処理システムを動作させる方法、ならびに請求項２１に記載の、前記排気ガス後処理システムを備えた、および／または前記方法を実施する乗物、例えば水上乗物、に関する。
【背景技術】
【０００２】
乗物に対する排気ガス規制は厳しくなる一方であり、特に船舶のための排気ガス規制なども厳しくなる一方であることから、内燃機関により駆動される乗物からの硫黄排出物特に二酸化硫黄も低減しなければならない。
【０００３】
プラントエンジニアリングの分野において既に知られているのは、水性の水酸化カルシウム溶液または酸化カルシウム溶液を内燃機関の排気ガス中に供給することによって、内燃機関からの排出物を脱硫させることである。これらの溶液に硫黄排出物が反応し、無害の硫酸カルシウムになる。しかしながらこのような脱硫手法を乗物に適用するには、その所要スペースが大きいことから困難である。しかも乗物の排気ガスライン中、排気ガス流動方向で見て、水酸化カルシウムまたは酸化カルシウムの供給個所よりも下流に、乗物の窒素排出物を低減するＳＣＲ触媒（SCR: Selective Catalytic Reduction選択還元型触媒）も配置されていると、カルシウム化合物がＳＣＲ触媒と接触する、という余分な問題も発生する。そこにおいてカルシウム化合物は強い触媒毒として作用し、ＳＣＲ触媒の耐用期間を著しく短くしてしまう。さらに水酸化カルシウム、酸化カルシウムおよび硫酸カルシウムは強い研磨作用も有しており、その結果、排気ガスラインの個々の部品の摩耗が激しくなる。
【０００４】
さらにプラントエンジニアリングの分野では、排気ガス中にアンモニアを供給することにより、内燃機関からの排出物を脱硫させることも知られている。この場合、アンモニアに硫黄汚染物質が反応して、例えば硫酸アンモニウム、硫酸水素アンモニウムなど、容易に分解可能な塩になり、これらは適切なフィルタを利用することで濾過されて排気ガス中から取り除かれる。しかしながらこのような脱硫手法のためには、特に乗物においては実現が難しい複雑なプロセス処理が必要とされる。実現が困難である理由は、３００℃よりも低い温度においてしか硫酸アンモニウムもしくは硫酸水素アンモニウムは生成されず、内燃機関の排気ガス温度は一般にそれよりもかなり高いからである。
【０００５】
とはいえ、乗物においても既に排気ガス脱硫装置が知られている。例えば独国特許出願公開第１９９５５３２４号明細書から、内燃機関排気ガス中の有害成分を低減する装置が知られており、この装置の１つの有利な実施形態によれば、乗物の排気ガスライン中にいわゆる硫黄トラップが配置されている。この硫黄トラップによって排気ガス中の硫黄含有量が低減され、その目的は、排気ガス流動方向で見て硫黄トラップの下流で、排気ガスライン中に配置されたＮＯｘ吸蔵触媒の機能と、場合によってはやはり硫黄トラップの下流に配置されている粒子フィルタの機能とを保証することである。その際、例えば吸気の絞り、噴射または排気ガス再循環率を変更するなどして、硫黄トラップの再生が行われる。この場合、硫黄トラップは、排気ガスライン中、排気ガスターボチャージャの下流に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】独国特許出願公開第１９９５５３２４号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、内燃機関により駆動される乗物、例えば水上乗物、のための排気ガス後処理システム、および内燃機関により駆動される乗物、例えば水上乗物、のための排気ガス後処理システムを動作させる方法において、内燃機関の硫黄排出を極めて簡単かつ効果的に減少させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、独立請求項に記載された特徴によって解決される。従属請求項には有利な実施形態が記載されている。
【０００９】
請求項１によれば、内燃機関により駆動される乗物、例えば水上乗物、のための排気ガス後処理システムが提案される。このシステムには、排気ガスライン内に配置された、排気ガスターボチャージャの少なくとも１つのタービンと、少なくとも１つの蓄積装置とが設けられており、排気ガスラインは、排気ガス流動方向で見てタービンよりも上流では、高圧領域として形成されており、タービンよりも下流では、高圧領域よりも低い圧力を有する低圧領域として形成されており、少なくとも１つの蓄積装置により、排気ガス中に含まれる硫黄汚染物質の少なくとも一部を、少なくとも規定の期間にわたり蓄積可能である、および／または一時的に蓄積可能である。本発明によれば、特に、硫黄汚染物質を高圧領域に蓄積するために、少なくとも１つの蓄積装置は、排気ガスライン内で少なくとも１つのタービンの上流に配置されている。
【００１０】
このようにすれば、内燃機関の硫黄排出物が極めて効果的に削減される。それというのも、蓄積装置が、例えば以下でさらに詳しく説明するように、吸着エレメントとして形成されているならば、吸着エレメントを高圧領域に配置することによって、硫黄汚染物質の蓄積を加速することができ、いっそう多くの量の硫黄汚染物質を蓄積することができるからである。例えば、既に説明したようにアンモニアを排気ガスに供給することによって、脱硫を行うのであれば、このような効果的な脱硫の手法を、本発明による装置によって極めて簡単に、もしくは低コストで、実現することができる。その理由は、あとで詳しく説明するように、高圧領域の圧力が比較的高いことから、排気ガスの温度が高温であるにもかかわらず、硫酸アンモニウムもしくは硫酸水素アンモニウムを生成できるからである。したがって本発明のように、蓄積装置を少なくとも１つのタービンの上流で高圧領域に配置するのは、硫黄汚染物質の削減効果を高めることのできる著しく簡単な手法である。この場合、少なくとも１つのタービンの背圧作用によって、高圧領域では例えば約０．８ＭＰａの領域の圧力を発生させることができる一方、低圧領域では約０．１ＭＰａの圧力しか発生しない。
【００１１】
本発明による排気ガス後処理システムの１つの有利な実施形態によれば、蓄積装置は既述の吸着エレメントとして形成されており、この吸着エレメントによって、硫黄汚染物質を吸着させることができる。吸着エレメントを用いることによって、硫黄汚染物質を格別簡単に蓄積させることができ、もしくは一時的に蓄積させることができる。この場合、格別有利であるのは、吸着エレメントとして形成された蓄積装置を、例えばゼオライトおよび／またはカルシウムおよび／またはバリウムなどの吸着材料によって形成することである。代替的に、吸着材料として形成された蓄積装置を、吸着材料によりコーティングされた部材としてもよい。
【００１２】
蓄積装置を吸着エレメントとして形成することの代案として、および／または、これに加えて、供給機構を設けることもでき、この供給機構によって、少なくとも１つの蓄積装置の上流で、貯蔵容器内に貯蔵された反応剤を排気ガスに供給することができる。この反応剤によって、排気ガス中に含まれている硫黄汚染物質を、固体特に簡単に分解可能な塩に変換することができる。この場合、蓄積装置はフィルタエレメントとして形成されており、このフィルタエレメントによって、固体に変換された硫黄汚染物質を排気ガス流から濾過により除去し、蓄積させることができる。排気ガスの硫黄汚染物質を固体に変換し、ついでその固体を排気ガスから濾過により除去することは、既述のように、排気ガス中に含まれる硫黄汚染物質を蓄積するための極めて効果的な方法である。それというのも、硫黄汚染物質は固体もしくは粒子に変換可能であり、次にその固体を、フィルタエレメントとして形成された蓄積装置によって簡単に捕捉できるからである。しかもこの方法によれば、確実に硫黄汚染物質だけを蓄積装置に蓄積することができる。排気ガス中のその他の物質特に気体状の物質は、フィルタエレメントとして形成された蓄積装置を容易に通過することができる。このため蓄積装置の蓄積能力に対し、排気ガス中に含まれる他の物質によって悪影響が及ぼされることもない。
【００１３】
有利には反応剤は、アンモニアまたはアンモニアの前駆体、例えば水性の尿素溶液である。アンモニアを用いた場合、排気ガス中に含まれる硫黄汚染物質が反応して、既述のように例えば、固体である硫酸アンモニウムおよび硫酸水素アンモニウムが生成される。この場合、既述のように、排気ガスが高温であるにもかかわらず、この反応が発生する。その理由は、タービン上流の高圧領域において、内燃機関の排気ガスにアンモニアが供給されるからである。高圧領域の圧力が比較的高いことから、アンモニアおよび硫黄汚染物質から固体である硫酸アンモニウムおよび硫酸水素アンモニウムを生成するための反応式の化学平衡が、硫酸アンモニウムおよび硫酸水素アンモニウムの側へ、もしくはその方向へ、シフトする。その際、供給すべきアンモニアの量は、有利には少なくとも１つのパラメータに依存して、例えば燃料の硫黄含有量、現在の燃焼用空気の比率、および／または乗物の排気ガス再循環において現在フィードバックされている排気ガス量などに依存して、制御装置により自律的もしくは自動的に制御される。格別有利であるのは、排気ガスライン内に少なくとも１つのＳＣＲ触媒も配置することであり、上述のように形成された反応剤をやはり供給機構によって、ＳＣＲ触媒に供給することができる。このようにすれば、アンモニアまたはアンモニアの前駆体を、排気ガス中の窒素排出物削減にも利用できる。
【００１４】
有利には、少なくとも１つの蓄積装置をＳＣＲ触媒として形成することができる。このようにすれば、硫黄汚染物質の変換に適用されたが、完全には消費されなかったアンモニアを、内燃機関の窒素排出物削減に利用することができる。このようにすれば、適用されたアンモニアが完全に使い尽くされ、乗物のアンモニア排出が簡単かつ許容できる手法で低減される。しかも、起爆性の高い硝酸アンモニウムが排気ガスライン内に形成されるのも回避される。その理由は、そのために不可欠なＮＯ2がＳＣＲ反応で消費されるからである。ＳＣＲ反応の効率を高める目的で、蓄積装置を狭い流動ダクトとともに形成することができる。
【００１５】
別の選択肢として、および／または、これに加えて、少なくとも１つのＳＣＲ触媒を、排気ガスラインにおいて蓄積装置の下流に配置することができる。その際に有利であるのは、蓄積装置とＳＣＲ触媒のための反応剤を排気ガス中に供給するために、ただ１つの供給領域を設けて、排気ガスラインにおいて例えばタービンおよび／または蓄積装置の上流に配置することである。このようにすれば、供給が著しく簡単になる。なぜならば、排気ガスラインの一個所のみで、反応剤が排気ガスラインに導入され、もしくは排気ガスに供給されるからである。その際に有利であるのは、タービンおよび／または蓄積装置の上流に供給領域を配置することである。その理由は、このようにすれば、反応剤と混合される排気ガスを、複雑な搬送手段を用いて低圧領域から高圧領域へ送り込む必要がないからである。
【００１６】
別の有利な実施形態によれば、蓄積装置を排気ガスラインの排気ガス再循環路内に配置することができ、この排気ガス再循環路によって、内燃機関から排出される排気ガスの一部を、内燃機関へ再び供給することができる。このようにすることで、例えば水上乗物の場合には一般的であるように、高硫黄含有燃料によって内燃機関を駆動する場合であっても、排気ガス再循環路を設けることができ、もしくは排気ガス再循環路を利用することができる。つまり、高硫黄含有燃料が燃焼したときに発生する二酸化硫黄、および一般に冷却されている排気ガス再循環路内で二酸化硫黄から発生する硫酸もしくは亜硫酸によって、通常、内燃機関の個々の部品例えば給気管、吸気弁、またはシリンダライナなどが激しく侵食してしまうので、内燃機関を高硫黄含有燃料により内燃機関を駆動する場合には、排気ガス再循環路は一般的には設けられない。蓄積装置内における硫黄汚染物質の蓄積が、アンモニアを用いた硫黄汚染物質から固体への変換により行われるのであれば、硫黄汚染物質が蓄積装置を通過して燃焼室に到達すると、内燃機関の燃焼室内で固体が分解する。したがって、内燃機関の個々の部品例えばシリンダライナにおいて、それらの固体による摩耗が激しくなることがない。別の選択肢として、および／または、これに加えて、排気ガスライン内で排気ガス再循環路の上流にも、蓄積装置を配置することができる。
【００１７】
１つの格別有利な実施形態によれば、吸引機構が設けられており、この吸引機構によって、蓄積された硫黄汚染物質を、排気ガスラインから吸引および／または除去することができ、吸引および／または除去された硫黄汚染物質を、反応器装置へ供給することができ、この反応器装置において硫黄汚染物質を、規定の物質特に無害の物質に変換することができる。吸引機構と反応器装置とを用いることによって、蓄積装置に大量の硫黄汚染物質が蓄積したときに、蓄積装置を再生することができる。この場合、吸引機構と反応器装置の利用は、硫黄汚染物質を無害の物質に変換する格別簡単かつ同時に効果的な方法であって、その理由は、この変換が排気ガスラインの外で行われるからである。したがって、この変換に必要とされる周囲条件が著しく簡単かつ選択的に、排気ガスラインの外に配置された反応器装置において設定もしくは構成することができる。
【００１８】
具体的には排気ガスラインは例えば、排気ガスが並行して貫流する２つの排気ガスライン分岐路を有することができ、その際、これらの排気ガスライン分岐路の各々に、少なくとも１つの蓄積装置が配置されている。この場合、吸引機構は、これらの排気ガスライン分岐路を排気ガス流から流体工学的に分離するために、分離弁装置を備えており、この分離弁装置は、第１弁ポジションでは、両方の排気ガスライン分岐路のいずれも分離せず、第２弁ポジションでは、両方の排気ガスライン分岐路のうち第１排気ガスライン分岐路を分離する一方、両方の排気ガスライン分岐路のうち第２排気ガスライン分岐路は分離せず、第３弁ポジションでは、両方の排気ガスライン分岐路のうち第２排気ガスライン分岐路を分離する一方、両方の排気ガスライン分岐路のうち第１排気ガスライン分岐路は分離しない。排気ガスライン分岐路を流体工学的に分離することによって、蓄積された硫黄汚染物質を排気ガスラインから吸引もしくは除去するのが、極めて簡単になる。しかも、両方の排気ガスライン分岐路のうちどのような場合でも一方の排気ガスライン分岐路だけしか分離されないことから、排気ガスを引き続き排気ガスラインを通って確実に流すことができる。当然ながら、２つよりも多くのこの種の排気ガスライン分岐路を設けることも可能である。その場合に必要とされるのは、それらの排気ガスライン分岐路の少なくとも１つは、必ず分離されていない状態つまり常に排気ガスが貫流する状態にしておくことだけである。
【００１９】
さらに吸引機構は、少なくとも１つの逃がし弁装置を有することができ、この逃がし弁装置によって、排気ガスライン分岐路の圧力を低減することができる。この場合、逃がし弁装置は、第１弁ポジションでは、両方の排気ガスライン分岐路のいずれの圧力も低減せず、第２弁ポジションでは、両方の排気ガスライン分岐路のうち第１排気ガスライン分岐路の圧力を低減する一方、両方の排気ガスライン分岐路のうち第２の排気ガスライン分岐路の圧力は低減せず、第３弁ポジションでは、両方の排気ガスライン分岐路のうち第２排気ガスライン分岐路の圧力を低減する一方、両方の排気ガスライン分岐路のうち第１排気ガスライン分岐路の圧力は低減しない。逃がし弁装置によって、蓄積装置に蓄積された硫黄汚染物質を、極めて簡単に蓄積装置から再び除去するもしくは引き離すことができる。つまり例えば、蓄積装置が吸着エレメントとして形成されている場合、吸着した硫黄汚染物質は、圧力低減後、簡単に再び脱着する。蓄積装置がフィルタエレメントとして形成されている場合、フィルタエレメントによって、固体に変換された硫黄汚染物質が排気ガス流から濾過により除去されて蓄積されるが、圧力が低減されると、それらの固体は再び気体状の硫黄汚染物質に変換され、硫黄汚染物質は蓄積装置から再び引き離される。
【００２０】
さらに吸引機構は、少なくとも１つの連結部材を備えており、この連結部材によって、排気ガスライン分岐路各々を、蓄積装置上流で反応器装置と流体工学的に連結させることができる。この場合、連結部材には連結弁装置が割り当てられており、この連結弁装置は、第１弁ポジションでは、連結部材を流れる排気ガス流を阻止し、第２弁ポジションでは、両方の排気ガスライン分岐路のうち第１排気ガスライン分岐路から反応器装置へ向かう排気ガス流を許可する一方、両方の排気ガスライン分岐路のうち第２排気ガスライン分岐路から反応器装置へ向かう排気ガス流は阻止し、第３弁ポジションでは、両方の排気ガスライン分岐路のうち第２排気ガスライン分岐路から反応器装置へ向かう排気ガス流を許可する一方、両方の排気ガスライン分岐路のうち第１排気ガスライン分岐路から反応器装置へ向かう排気ガス流を阻止する。このような連結部材によって、硫黄汚染物質を反応器装置へ簡単かつ高い信頼性を伴って供給することができる。
【００２１】
吸引機構がさらにバイパス機構を備えていると有利であり、このバイパス機構を介して各排気ガスライン分岐路を、蓄積装置の下流であり、かつ各排気ガスライン分岐路が合流する領域の上流で、流体工学的に相互に連結することができる。この場合、バイパス機構にはバイパス弁装置が割り当てられており、このバイパス弁装置は、第１弁ポジションでは、バイパス機構を流れる排気ガス流を阻止し、第２弁ポジションでは、バイパス機構を流れる排気ガス流を少なくとも部分的に許可する。バイパス機構によって、蓄積装置から引き離されたもしくは除去された硫黄汚染物質を、著しく簡単に反応器装置へ供給することができる。その理由は、それらの硫黄汚染物質は、バイパス機構を流れる排気ガスによっていっしょに運ばれていくからである。しかも、硫黄汚染物質が既に取り除かれて浄化された高温の排気ガスによって、硫黄汚染物質を蓄積装置から極めて迅速かつ効果的に引き離すことができるようになり、もしくは除去できるようになる。
【００２２】
さらに吸引機構が、少なくとも１つの搬送装置例えばポンプを備えていると有利であり、この搬送装置によって、少なくとも１つの連結部材を介して、排気ガスライン分岐路から反応器装置へ、硫黄汚染物質を送り込むことができる。少なくとも１つの搬送機構によって、硫黄汚染物質が高い信頼性を伴って確実に搬送されるようになる。
【００２３】
具体的には反応器装置は、硫黄汚染物質を変換するために、汚染物質スクラバを有することができる。その際、スクラビング剤として、例えば水性の水酸化カルシウム溶液または酸化カルシウム溶液を使用することができる。別の選択肢として、および／または、これに加えて、反応器装置は硫黄汚染物質を変換するために、固定床反応エレメントを有することもできる。その際にこの固定床反応エレメントを、例えば水酸化カルシウムまたは酸化カルシウムによって形成することができる。さらに別の選択肢として、反応器装置は硫黄汚染物質を変換するために、冷却装置および凝集装置を有することもでき、これによって硫黄汚染物質を冷却し凝集させる。このようにすることで、硫黄汚染物質を酸化させて硫酸にすることができる。冷却装置および凝集装置を利用して凝集物を沈降させることによって、亜硫酸および二酸化硫黄が生成され、それらが酸素により酸化されて硫酸が生成される。その際、酸化を向上させるために有利であるのは、冷却装置および／または凝集装置に酸素を供給する供給装機構を設けることである。さらに有利には、適切な触媒を用いることにより、例えばバナジウムおよび／またはセリウムおよび／またはアルカリおよび／またはアルカリ土類金属を含有する触媒を用いることにより、亜硫酸の酸化を向上させることができる。
【００２４】
さらに有利であるのは、以下のようなバイパス機構を設けることである。即ちこのバイパス機構によって、排気ガスラインから取り出されて硫黄汚染物質から分離された反応剤を、少なくとも１つの蓄積装置の上流で再び排気ガスに供給することができる。このようにすることで、硫黄汚染物質を極めて効果的に蓄積装置に蓄積することができる。その理由は、そのために必要とされる反応剤を再利用できるからである。
【００２５】
さらに有利には、測定および／または制御装置が設けられており、この測定および／または制御装置によって、少なくとも１つの蓄積装置に蓄積された硫黄汚染物質量を測定することができ、その際に有利には、測定および／または制御装置は、蓄積装置に蓄積された硫黄汚染物質量を測定するために、センサ機構および／またはシミュレーションモデルを有する。このような測定および／または制御装置によって例えば、蓄積装置をいつ再生する必要があるのか、または再生がうまく行われたのか、を判定することができる。
【００２６】
上述の課題を解決するためさらに、内燃機関により駆動される乗物、例えば水上乗物、のための排気ガス後処理システムを動作させるための方法が提案される。この場合、排気ガス後処理システムは、排気ガスライン内に配置された、排気ガスターボチャージャの少なくとも１つのタービンと、少なくとも１つの蓄積装置を備えており、排気ガスラインは、排気ガス流動方向で見て、タービンよりも上流では、高圧領域として構成されており、タービンよりも下流では、高圧領域よりも低い圧力を有する低圧領域として構成されており、蓄積装置により、排気ガス中に含まれる硫黄汚染物質の少なくとも一部が、少なくとも規定の期間にわたり蓄積される、および／または一時的に蓄積される。本発明によれば、排気ガスラインの高圧領域において硫黄汚染物質が蓄積されるように、および／または一時的に蓄積されるように、少なくとも１つの蓄積装置を、排気ガスライン内で少なくとも１つのタービンの上流に配置する。
【００２７】
本発明による方法、およびこの方法が記載された請求項に従属する多数の請求項に記載された実施形態によって得られる利点は、本発明による排気ガス後処理システムについてこれまで述べてきた利点と重なるので、それらについてはここでは繰り返して説明しない。
【００２８】
方法に関する１つの有利な実施形態によれば、分離弁装置、逃がし弁装置、および連結弁装置は、通常、内燃機関が駆動されているときに適用される基本ポジションとして、第１弁ポジションにおかれる。両方の排気ガスライン分岐路のうち一方の排気ガスライン分岐路における蓄積装置を再生するために、分離弁装置と逃がし弁装置と連結弁装置とを、閉ループおよび／または開ループ制御装置によって以下のように制御する、即ち、最初に分離弁装置によって、排気ガスライン分岐路を排気ガス流から分離し、次に逃がし弁装置によって、排気ガスライン分岐路の圧力を低減し、最後に、連結弁装置によって、排気ガスライン分岐路から反応器装置へ向かう排気ガス流を許可する。このようにすることで、これらの弁装置の基本ポジションにおいて、排気ガスの硫黄汚染物質が蓄積装置内に規定の期間にわたり一時的に蓄積される。この場合、両方の排気ガスライン分岐路のうち一方の排気ガスライン分岐路の少なくとも１つの蓄積装置を再生するために、弁装置が既述のようにして規定の期間にわたり切り替え制御される。再生が行われた後、弁装置を再び基本ポジションに戻すことができる。
【００２９】
さらに有利であるのは、バイパス機構が設けられている場合には、上述の基本ポジションにおいて、バイパス弁装置もやはり第１弁ポジションにおくことである。排気ガスライン分岐路の蓄積装置を再生するために、バイパス弁装置は閉ループおよび／または開ループ制御装置によって、排気ガスライン分岐路の分離後、バイパス機構を流れる排気ガス流が、バイパス弁装置によって少なくとも部分的に許可されるように制御される。したがって基本ポジションでは、排気ガス流がバイパス機構を貫流することはない。排気ガスライン分岐路の蓄積装置を再生するために、分離された排気ガスライン分岐路中に排気ガス流の一部を導くことができる。
【００３０】
さらに本発明は、本発明による排気ガス後処理システムを備えた、および／または本発明による方法を実施する、乗物、例えば水上乗物、にも関する。これにより得られる利点も、本発明による排気ガス後処理システムおよび本発明による方法についてこれまで述べてきた利点と重なるので、それらについてはここでは繰り返し説明しない。
【００３１】
これまでに説明した、および／または従属請求項に記載された本発明の有利な実施形態は、例えば明確な依存性または相容れない択一性がある場合などを除き、単独でも相互に任意に組み合わせても、適用可能である。
【００３２】
次に、本発明およびそれらの有利な実施形態ならびに利点について、図面を参照しながら詳しく説明する。ただし、以下の説明は具体例にすぎない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】沿岸水域上に位置する船舶の概略図
【図２】船舶の排気ガス後処理システムに関する第１実施形態の概略図
【図３】図２に示した排気ガス後処理システムの第１動作モードを示す図
【図４】図２に示した排気ガス後処理システムの第２動作モードを示す図
【図５】図２に示した排気ガス後処理システムの第３動作モードを示す図
【図６】図２に示した排気ガス後処理システムに対する第２実施形態の概略図
【図７】図６に示した排気ガス後処理システムに対する第３実施形態の概略図
【図８】図７に示した排気ガス後処理システムに対する第４実施形態の概略図
【図９】図８に示した排気ガス後処理システムに対する第５実施形態の概略図
【図１０】図６に示した排気ガス後処理システムに対する第６実施形態の概略図
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１には、具体例として船舶１である乗物が示されており、この船舶１は水域３上のポジション５に位置しており、航行方向７において速度ｖで沿岸９に向かって移動している。水域３の沿岸領域には、いわゆる排出規制水域１１（ＥＣＡ）が設けられており、この水域は、沿岸９から破線で示した境界線１３まで規定された距離にわたり広がっている。図１に示された状況では、船舶１はまだＥＣＡ１１外に位置しているが、ＥＣＡ１１に向かう途上にある。沿岸水域のＥＣＡ１１の場合、ＥＣＡ１１外の水域３上よりも厳しい排気ガス規制が適用される。したがって例えばＥＣＡ１１内では、ＥＣＡ１１外よりも著しく僅かな硫黄排出しか許可されていない。ＥＣＡ１１内の排気ガス規制を遵守する目的で、図１に破線で示されている船舶１の駆動装置１５は、排気ガス後処理システム１７（図２）を備えており、このシステムによって、駆動装置１５の排気ガス中に含まれている硫黄汚染物質を効果的に削減することができる。
【００３５】
次に、図２を参照しながら、駆動装置１５の構造および動作について詳しく説明する。
【００３６】
図２に示されているように駆動装置１５は、コンプレッサ２１を備えた排気ガスターボチャージャ１９を備えており、これは駆動装置１５の吸気管２３中に配置されている。吸気管２３を介して、燃焼用空気（矢印２５）が最初に排気ガスターボチャージャ１９のコンプレッサ２１に供給され、次にコンプレッサ２１によって圧縮され、その後、駆動装置１５の内燃機関２７へ供給される。さらに排気ガスターボチャージャ１９は、排気ガス後処理システム１７の排気ガスライン３１中に配置されたタービン２９も備えており、これは慣用のように、排気ガスライン３１中を流れる内燃機関２７の排気ガス流によって駆動される。排気ガスターボチャージャ１９の使用によって、排気ガスライン３１はタービン２９よりも上流では高圧領域３２として形成されており、この領域では排気ガスは、タービン２９の下流の排気ガスライン３１の低圧領域３４よりも高い圧力を有している。排気ガスライン３１は、排気ガス流動方向で見てタービン２９よりも下流に、排気口３３を有しており、浄化された排気ガス３８はこの排気口３３のところで排気ガスライン３１から流出する。
【００３７】
排気ガス流動方向で見てタービン２９の上流において排気ガスライン３１は、互いに並行して排気ガスが貫流する複数の、この実施例では２つの排気ガスライン分岐路３５，３６を備えており、これらの排気ガスライン分岐路３５，３６は、排気ガスマニホールドを介して流体工学的に内燃機関２７と連結されており、排気ガスライン３１の合流領域３７において再び１つにまとめられている。この実施例の場合、排気ガスライン分岐路３５，３６各々に蓄積装置３９が配置されており、これらの蓄積装置３９により、排気ガス中に含まれる硫黄汚染物質の少なくとも一部が、規定の期間にわたり一時的に蓄積される。具体的には蓄積装置３９は、図２に示されている排気ガス後処理システム１５の実施形態の場合には、吸着エレメントとして形成されており、それらの吸着エレメントによって蓄積装置３９のところを通過する排気ガスの硫黄汚染物質が吸着される。この場合、蓄積装置３９を、例えばゼオライト、カルシウムまたはバリウムといった吸着材料によって形成することができ、あるいは吸着材料によってコーティングすることができる。
【００３８】
さらに吸着材料として形成された蓄積装置３９を例えば、必要に応じて再生可能もしくは硫黄汚染物質を除去可能である。再生が必要になる可能性があるのは例えば、多量の硫黄汚染物質が蓄積装置３９に蓄積し、それによって蓄積装置３９の吸着特性が劣化したときである。蓄積装置３９を再生するために、この実施例では吸引機構４１が設けられており、これによって蓄積装置３９に蓄積した硫黄汚染物質をさしあたり排気ガスライン３１から吸引し、もしくは除去することができる。
【００３９】
この実施例では吸引機構４１は、例えば２つの直通弁４３と２つの多方向弁４５を含み、排気ガスライン分岐路３５，３６各々において、蓄積装置３９の下流にそれぞれ１つの直通弁４３が配置されており、蓄積装置３９の上流にそれぞれ１つの多方向弁４５が配置されている。この場合、個々の直通弁４３の第１弁ポジションでは、個々の直通弁４３を流れる排気ガス流が許可される。さらに個々の直通弁４３の第２弁ポジションでは、個々の直通弁４３を流れる排気ガス流が阻止される。また、個々の多方向弁４５の第１弁ポジションでは、内燃機関２７から個々の排気ガスライン分岐路３５へ向かう排気ガス流だけが許可される。さらに個々の多方向弁４５の第２弁ポジションでは、個々の排気ガスライン分岐路３５から多方向弁４５に連結された吸引機構４１の連結部材４７に向かう排気ガス流だけが許可される。
【００４０】
したがって両方の排気ガスライン分岐路３５または３６のうち一方の直通弁４３と多方向弁４５とが第２弁ポジションにある場合、その排気ガスライン分岐路３５または３６は、流体工学的に排気ガス流から分離される。両方の排気ガスライン分岐路３５または３６のうち一方の直通弁４３と多方向弁４５とが第１弁ポジションにある場合には、その排気ガスライン分岐路３５または３６は排気ガス流から分離されない。
【００４１】
さらに排気ガスライン分岐路３５，３６を、排気ガス後処理システム１７の反応器装置４９と、流体工学的に接続することができる。この実施例では具体的には連結部材４７は例えば、両方の多方向弁４５に接続された第１管部材５１と、この第１管部材と反応器装置４９とに連結された第２管部材５３を有している。さらに吸引機構４１は、第２管部材５３に対応づけて設けられた搬送装置５５例えばポンプも備えており、この搬送装置５５によって、排気ガスライン分岐路３５から反応器装置４９に向かって排気ガスを送り込むことができる。
【００４２】
連結部材４７と反応器装置４９とによってさらに、低圧領域５４が形成されており、この領域は排気ガスライン３１の低圧領域３４と同程度の圧力レベルを有する。したがって多方向弁４５の第２弁ポジションでは、排気ガスライン分岐路３５，３６の圧力が低減される。
【００４３】
さらに吸引機構４１はバイパス機構５７も備えており、このバイパス機構５７を介して、排気ガスライン分岐路３５と排気ガスライン分岐路３６を、蓄積装置３９の下流であり合流領域３７の上流で、流体工学的に相互に連結することができる。バイパス機構５７はバイパス弁装置を備えており、この実施例では無段階で調節可能な直通弁５９を備えており、この直通弁５９によって、バイパス機構５７を流れる排気ガス流を阻止することができ、さらに少なくとも部分的に通過させることができる。
【００４４】
吸引機構４１により排気ガスライン３１から吸引もしくは除去された硫黄汚染物質を、反応器装置４９によって無害の物質に変換することができる。この目的で反応器装置４９は例えば、汚染物質スクラバおよび／または固定床反応器を有することができる。別の選択肢として、および／またはこれに加えて、反応器装置は硫黄汚染物質を変換するために、冷却装置および凝集装置を有することもでき、これによって硫黄汚染物質を冷却し凝集させる。このようにすることで、硫黄汚染物質を酸化させて硫酸にすることができる。冷却装置および凝集装置を利用して凝集物を沈降させることによって、亜硫酸および二酸化硫黄が生成され、それらが酸素により酸化されて硫酸が生成される。その際、酸化を向上させるために有利であるのは、冷却装置および／または凝集装置に酸素を供給する供給装機構を設けることである。さらに有利には、適切な触媒を用いることにより、亜硫酸の酸化を向上させることができ、例えばこの場合、バナジウムおよび／またはセリウムおよび／またはアルカリおよび／またはアルカリ土類金属を含有する触媒が用いられる。
【００４５】
さらに測定および／または制御装置６０も設けられており、この装置６０によって、蓄積装置３９内に蓄積された硫黄汚染物質量を測定することができる。さらに測定および／または制御装置６０は、データ伝送が行われるように閉ループおよび／または開ループ制御装置６３と接続されており、この装置６３によって直通弁４３、多方向弁４５、直通弁５９および搬送装置５５が、蓄積装置３９内に蓄積された硫黄汚染物質量に応じて、自律的もしくは自動的に制御される。この場合、閉ループおよび／または開ループ制御装置６３によって、排気ガス後処理システム１７を以下の３つの動作モードに移行させることができる。
【００４６】
図３には、慣用の第１動作モードにある排気ガス後処理システム１７が示されており、この慣用の第１動作モードでは、排気ガスの硫黄汚染物質が排気ガスライン分岐路３５，３６の各蓄積装３９によって吸着される。この場合、直通弁４３および多方向弁４５はそれらの第１弁ポジションにあり、したがって内燃機関２７からタービン２９へ向かう排気ガス流が許可され、連結部材４７に向かう排ガス流は阻止される。さらにこの場合、無段階で調節可能な直通弁５９はその阻止位置にあるので、バイパス機構５７を通過する排気ガス流も阻止されている。これらの弁の上述の位置を基本ポジションと呼ぶ。さらにこの場合、搬送装置も非稼動状態にある。
【００４７】
図４には、排気ガス後処理システム１７の第２動作モードが示されており、このモードにおいて排気ガスライン分岐路３５の蓄積装置３９の再生が行われる。この動作モードでは、排気ガスライン分岐路３５の直通弁４３と多方向弁４５が第２弁ポジションにあり、したがって内燃機関２７から排気ガスライン分岐路３５を介してタービン２９へ向かう排気ガス流は阻止されており、排気ガスライン分岐路３５から連結部材４７に向かう排気ガス流が許可されている。しかもこの場合、排気ガスライン分岐路３６の直通弁４３と多方向弁４５は第１弁ポジションにあり、したがって内燃機関２７から排気ガスライン分岐路３６を介してタービン２９へ向かう排気ガス流が許可されており、排気ガスライン分岐路３６から連結部材４７に向かう排気ガス流は阻止されている。さらにこの場合、無段階で調節可能な直通弁５９が少なくとも部分的に開放されているので、バイパス機構５７を通過する排気ガス流が少なくとも部分的に許可されている。さらにこの場合、搬送装置５５は稼動状態にある。
【００４８】
排気ガスライン分岐路３５内の圧力が低減することによって、排気ガスライン分岐路３５の蓄積装置３９に蓄積された硫黄汚染物質の脱着もしくは引き離しが行われる。しかもこの場合、搬送装置５５によって負圧が生成され、これによって硫黄汚染物質の脱着がさらに向上もしくは加速される。引き離された硫黄汚染物質は、バイパス機構５７を介して導かれる排気ガスとともに、搬送装置５５によって反応器装置４９へと供給され、そこにおいて硫黄汚染物質が無害の物質（矢印６１）に変換され、排気口６２のところで排気ガス後処理システム１７から排出される。排気ガスライン分岐路３５における蓄積装置３９の再生が行われた後、排気ガス後処理システム１７は、図３に示した第１動作モードに再び移行される。
【００４９】
排気ガス後処理システム１７の第２動作モードによる排気ガスライン分岐路３５の蓄積装置３９の再生と同様に、排気ガス後処理システム１７の第３動作モードにおいて、排気ガスライン分岐路３６における蓄積装置３９の再生が行われる。図５には、この第３動作モードが示されている。
【００５０】
図６には、排気ガス後処理システム１７の第２実施形態が示されている。この実施形態によれば、排気ガス後処理システム１７の蓄積装置３９は、吸着エレメントではなくフィルタエレメントとして形成されており、これらのフィルタエレメントによって、固体に変換された硫黄汚染物質を排気ガス流から濾過により取り除いて蓄積させることができる。気体状の硫黄汚染物質を固体に変換するために、供給機構６５が設けられており、この供給機構６５によって、多方向弁４５の下流であり蓄積装置３９の上流において排気ガスライン分岐路３５，３６へ、貯蔵容器６７内に貯蔵されている反応剤例えば水性の尿素溶液を供給することができる。水性の尿素溶液が排気ガスライン分岐路３５，３６に供給されると、水性の尿素溶液が排気ガスと混合され、排気ガス温度が高温であることから加熱されて、尿素溶液がアンモニアに変換される。そしてアンモニアが排気ガス中の気体状の硫黄汚染物質と反応して、例えば固体の硫酸アンモニウムと硫酸水素アンモニウムが生成される。
【００５１】
排気ガス温度が高温であることから、排気ガスライン３１の高圧領域３２が高圧状態にある場合にのみ、この反応を生じさせることができる。排気ガスライン分岐路３５，３６の圧力が低減されると、蓄積装置３９に蓄積されている物質は、再び気体状の硫黄汚染物質に変換される。このようにして、図１〜図５に示した排気ガス後処理システム１７の実施形態と同様に、蓄積装置３９の再生を行うことができる。
【００５２】
この場合、オプションとして上述のことに加え、蓄積装置３９をＳＣＲ触媒として構成することも可能であり、このＳＣＲ触媒によって、内燃機関２７の排気ガス中に含まれる窒素排出物を削減することができる。この場合、窒素排出物の削減は、排気ガスライン分岐路３５，３６中に供給される水性の尿素溶液によって行われる。排気ガスライン３１内において、排気ガス流動方向で見て蓄積装置３９の下流に、少なくとも１つのＳＣＲ触媒が配置されている場合には、蓄積装置３９内での硫黄汚染物質の蓄積に対し十分な量の水性の尿素溶液と、ＳＣＲ触媒における窒素酸化物の削減に十分な量の水性の尿素溶液が得られるように、供給機構６５によって水性の尿素溶液を供給するのが有利である。
【００５３】
図６に示されている排気ガス後処理システム１７の実施形態の場合、供給機構６５は具体的には管部材７０であり、この管部材７０は、貯蔵容器６７とダイレクトに接続されており、さらに排気ガスライン分岐路３５，３６とも接続されている。
【００５４】
さらに図６に示されている排気ガス後処理システム１７は、バイパス機構７１も備えており、このバイパス機構７１を介して、排気ガスライン３１から吸引機構４１によって除去されたアンモニアを、供給機構６５に再び供給することができる。この場合、バイパス機構７１は、例えば反応器装置４９と管部材７０とに接続されており、搬送装置７３例えばポンプを備え、この搬送装置７３によって、硫黄汚染物質から放出または除去されたアンモニアを、反応器装置４９から管部材７０へ送り込むことができる。
【００５５】
図７には、排気ガス後処理システム１７の第３実施形態が示されている。この実施形態によれば、図６に示した第２実施形態とは異なり、排気ガスライン３１においてタービン２９の下流にＳＣＲ触媒７２が配置されており、このＳＣＲ触媒７２によって、排気ガス中に含まれる窒素排出物を削減することができる。この実施形態の場合、供給機構６５は、貯蔵容器６７に接続された管部材７４を備えており、この管部材７４によって、貯蔵容器６７内に貯蔵されている水性の尿素溶液が、タービン２９の下流の供給領域７５において、排気ガスライン３１に供給される。さらにこの場合、供給機構６５は管部材７７も備えており、この管部材７７は、供給領域７５の下流でありＳＣＲ触媒７２の上流において、排気ガスライン３１と接続されており、さらに管部材７０とも接続されている。この場合、搬送装置７３は、管部材７０に割り当てられて設けられている。
【００５６】
この構造によれば、水性の尿素溶液がまずは管部材７４を介して供給領域７５において排気ガスライン３１に供給されるので、水性の尿素溶液を排気ガスライン３１内で排気ガスと混合させることができる。この場合、排気ガスと混合された水性の尿素溶液の一部分は、管部材７７を介して管部材７０へ供給される。水性の尿素溶液は、さらに管部材７０を介して蓄積装置３９へ供給される。
【００５７】
図８には、排気ガス後処理システム１７の第４実施形態が示されている。図７に示した第３実施形態と対比すると、この実施形態の場合には管部材７７は、排気ガスライン３１に接続されているのではなく、供給領域７８において管部材７４と接続されている。しかもこの実施形態の場合、供給機構６５は管部材７９も備えており、この管部材７９は管部材７０と接続されており、さらに供給領域７８の上流で管部材７４と接続されている。
【００５８】
この構造によって、排気ガス流の一部分は管部材７７中に導かれ、さらに管部材７４へと供給される。管部材７４内において、排気ガスを貯蔵容器６７の水性の尿素溶液と混合させることができる。排気ガスと混合された水性の尿素溶液の一部は、ついで管部材７９を介して管部材７０へと導かれ、さらに管部材７０を介して、水性の尿素溶液は排気ガスライン分岐路３５，３６へ供給される。
【００５９】
図７に示した実施形態と対比すると、この第４実施形態により得られる利点は、排気ガスと水性の尿素溶液との混合が、供給機構６５の管部材７４内で行われ、排気ガスライン３１内では行われないことである。この実施形態の場合、排気ガス流の一部だけしか管部材７４中に送り込まれないので、排気ガスと水性の尿素溶液とから成る混合物において、水性の尿素溶液の割合が著しく多くなる。このことによってこの実施形態の場合には、排気ガスライン分岐路３５，３６にはごく僅かな排気ガスを送り込むだけでよく、それによって排気ガスライン分岐路３５，３６に水性の尿素溶液を十分に供給できるようになる。したがって例えば、搬送装置７３のサイズを比較的小さくすることができるし、あるいは比較的小さい搬送パワーで駆動すればよくなる。
【００６０】
図９には、排気ガス後処理システム１７の第５実施形態が示されている。排気ガス後処理システム１７のこの実施形態の場合、図８に示した第４実施形態と対比すると、供給機構６５が、タービン２９の下流で排気ガスライン３１に接続されているのではなく、排気ガスライン分岐路３５，３６の下流においてタービン２９よりも上流で接続されている。さらにこの実施形態によれば搬送装置７３が、バイパス機構７１のために設けられているとともに、搬送装置８０が管部材７９のためにも設けられている。第５実施形態の構造は、その他の点については図８に示した第４実施形態の構造と同じである。
【００６１】
排気ガス後処理システム１７の第５実施形態において有利な点は、排気ガスと水性の尿素溶液との混合が、排気ガスライン３１の高圧領域３２で行われることである。このため、供給機構６５において生成される排気ガスと尿素の混合物は、排気ガスライン分岐路３５，３６内の排気ガスと同一もしくは同程度の圧力レベルを有しており、したがって搬送装手段８０により著しく僅かなコストで、もしくはかなり小さいパワーで、排気ガスライン分岐路３５，３６に混合物を送り込むことができる。
【００６２】
図１０には、排気ガス後処理システム１７の第６実施形態が示されている。図１〜図９に示した実施形態とは異なり、排気ガス後処理システム１７のこの実施形態によれば、排気ガス後処理システム１７は排気ガス再循環路８１を備えており、この排気ガス再循環路８１によって、内燃機関２７から排出された排気ガスの一部分が、内燃機関２７へ再び供給される。しかもこの第６実施形態の場合には、排気ガス再循環路８１内に排気ガスライン分岐路３５，３６が配置されている。この場合、排気ガスライン分岐路３５，３６は、それらの機能が図１〜図９に示した実施形態と同一になるように構成されている。図１０に示した第６実施形態の構造は、その他の点については、図６に示した第２実施形態の構造に対応している。
【符号の説明】
【００６３】
１  船舶
３  水域
５  ポジション
７  航行方向
９  沿岸
１１  排出規制水域（ＥＣＡ）
１３  境界線
１５  駆動装置
１７  排気ガス後処理システム
１９  排気ガスターボチャージャ
２１  コンプレッサ
２３  吸気管
２５  燃焼用空気
２７  内燃機関
２９  タービン
３１  排気ガスライン
３２  高圧領域
３３  排気口
３４  低圧領域
３５  排気ガスライン分岐路
３６  排気ガスライン分岐路
３７  合流領域
３８  排気ガス
３９  蓄積装置
４１  吸引機構
４３  直通弁
４５  多方向弁
４７  連結部材
４９  反応器装置
５１  第１管部材
５３  第２管部材
５４  低圧領域
５５  搬送装置
５７  バイパス機構
５９  直通弁
６０  測定および／または制御装置
６１  無害の物質
６２  排気口
６３  閉ループおよび／または開ループ制御装置
６５  供給機構
６７  貯蔵容器
７０  管部材
７１  バイパス機構
７２  ＳＣＲ触媒
７３  搬送装置
７４  管部材
７５  供給領域
７７  管部材
７８  供給領域
７９  管部材
８０  搬送装置
８１  排気ガス再循環路
【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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