JPH10504870A - 窒素酸化物除去のための排気ガス流れ処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 排気ガスと混合される窒素酸化物還元流体の効率と、脱窒素酸化触媒(20)と接触する前に発生した処理済排気ガス流れの冷却効率を増大させることによって、窒素酸化物を取り除くためにエンジンの排気ガスを処理する方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】 窒素酸化物除去のための排気ガス流れ処理方法 背景技術 本発明は、エンジンの排気ガスの流れから窒素酸化物を除去するようにエンジ ンの排気ガスの流れを処理することに関する。背景技術 主として連邦政府の規制のために、エンジン製造メーカは燃焼排気ガスの有害 な化合物の量を低減させることが課せられている。ディーゼルエンジンのような 希薄ガス燃焼エンジンにおいて、窒素酸化物の濃度を効率的に低減させるために 、例えば炭化水素（ＨＣ）類を排気ガスの流れに噴射しなければならないことが 多い。即ち、３％以上の濃度の酸素環境を有する燃焼排気ガス清浄あるいは処理 システムにおいて、窒素酸化化合物を許容可能な低減レベルにするために、ある 種の一般的には、炭化水素化合物のような還元流体が排気ガスの流れに導入され なければならない。 ガスの流れにおいて窒素酸化物の含有量を制御するようないくつかの発明があ ったが、ほとんどが、処理工程の有効性または効率を低下させる１つか２つ以上 の欠点を有する。 本発明は、上述の問題の１つか２つ以上を解決する。発明の開示 本発明の１態様において、排気ガスの流れから窒素酸化物を除去するためにエ ンジンの排気ガスの流れを処理する方法が提供される。所定量の窒素酸化物還元 流体が空気と混合され、その結果、窒素酸化物流体が生成される。次いで、この 窒素酸化物流体が、エンジンのターボチャージャの上流側の所定の場所で排気ガ スの流れに入って混合される。このような混合物は、その結果処理された排気ガ スの流れを形成する。その後、処理済排気ガスの流れがターボチャージャ内で冷 却され、冷却された処理済排気ガスの流れを生成することになる。その後、冷却 された処理済排気ガスの流れが、脱窒素酸化触媒を通って接触するようになる。図面の簡単な説明 図１は、本発明の実施に用いる装置の概略部分図である。 図２は、図１の装置の一部の拡大図である。本発明を実施するのに最良の形態 図１を参照すると、還元流体供給部（図示せず）が還元流体をライン２を介し て流体メータ４に給送する。流体メータ４は、還元流体供給部から送られてきた 還元流体の量を調整し、計測された還元流体をライン６を介して混合装置８に噴 射する。この混合装置８では、ライン１０を介して給送された空気と還元流体が 混合される。還元流体と空気との混合物により、結果的に窒素酸化物流体が生成 され、これがライン１２を介して、排気ライン１４を通っている排気ガスの流れ の中に送られる。 図１と図２を参照すると、噴霧の向きが排気ライン１４内の排気ガスの流れの 流動方向の状態で、窒素酸化物流体がライン１２から噴霧として排出されるのが 好ましい。噴霧された窒素酸化物流体を排気ガス流れと混合し、結果として処理 済排気ガスの流れを生成する効率を高めるために、排気ラインの長手方向の軸の まわりの場所で窒素酸化物の噴霧が排気ガス流れに入るのが好ましい。窒素酸化 物流体の噴霧をエンジンのターボチャージャ１６の上流側の場所で排気ガス流れ に噴射させることによって、窒素酸化物流体の噴霧と排気ガス流れとの全体にわ たる混合効率が極めて改善されることがわかった。 その後、処理済排気ガスの流れがターボチャージャ１６を通り、ここで排気ガ ス流れが冷却され混合されて、ライン１８を介して（図１参照）脱窒素酸化触媒 ２０に排出されこれと接触し、冷却された処理済排気ガスの流れが触媒２０と反 応して、好ましくない窒素酸化物の含有量を取り除くことになる。 本発明の方法において、特にエンジンがディーゼルエンジンである場合に、好 ましい窒素酸化物還元流体は、エタノールであり、単位時間あたりのエンジン燃 費の約１から約５重量パーセントの割合で排気ガス流れに噴射される。約１パー セント未満の窒素酸化物還元流体の容積では、所望量の窒素酸化物を取り除くの に排気ガスが十分に処理されないので好ましくなく、約５パーセント以上の場合 には、天然源を無駄にするので同様に好ましくない。しかしながら、窒素酸化物 還元流体と、排気ガスの脱窒素酸化物処理のために窒素酸化物還元流体と用いら れる触媒とは本分野においてよく知られており、別の窒素酸化物還元流体とこれ と組み合わされる触媒も本発明から逸脱することなく用いることができる。 窒素酸化物還元流体が排気ガス流れと連続して混合されるのが好ましい。しか しながら、本発明から逸脱することなく、窒素酸化物還元流体を混合室８に断続 的に噴射させることができる。しかしながら、窒素酸化物還元流体の断続的な噴 射が実行される場合には、ライン１２の流体噴霧開口を開いた状態に維持するこ とを確実にし、これらの開口が詰まることがないように、空気流れがライン１２ を介して排気ライン１４に連続して噴射されるのが好ましい。 本発明の好ましい方法において、処理済排気ガスは、これがターボチャージャ １６を通ると、約１００度Ｃ以上の温度減少まで冷却される。処理済排気ガスが ターボチャジャ１６を通るとき、温度が約１００から約１５０度Ｃの範囲内で下 がるのが好ましい。産業上の利用可能性 触媒と接触するまえに、排気ガスを予めこのように処理することによって、触 媒による好ましくない汚染物質の除去効率が驚くべきほど向上する。有効性と効 率におけるこの向上性は、ターボチャージャにおける改良された混合と、処理排 気ガス流れがターボチャージャ１６を通るとき、処理済排気ガス流れの温度が下 がり、触媒ベットの作業温度範囲を増大させることとによって得られる。噴射器 は、暑くて過酷な環境に配置されているので、空気を導入し、この空気と窒素酸 化物還元流体とを混合させることによって、設備の損失を回避するの助けとなる のに十分な冷却を行なうことができる。 本発明の別の態様、目的および利点は、図面、発明の開示および請求の範囲か ら得ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 スミス アーロン エル アメリカ合衆国 イリノイ州 61611− 1550 イースト ピオーリア シモン ド ライヴ 328

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．エンジンの排気ガス流れを処理して該排気ガスの流れから窒素酸化物を取り 除く方法において、 所定量の窒素酸化物還元流体を空気と混合し、その結果として窒素酸化物流 体を生成し、 該窒素酸化物流体をエンジンのターボチャージャ(16)の上流側の所定の場所 で排気ガス流れに入れて混合し、その結果として処理された排気ガスの流れを生 成し、 該処理済排気ガス流れをターボチャージャ(16)内で冷却して、冷却された処 理済排気ガス流れを生成し、 該冷却された処理済排気ガス流れを脱窒素酸化触媒(20)に通過させて接触さ せる、 段階からなる方法。 ２．前記窒素酸化物流体を前記排気ガス流れ内に噴霧する段階を含み、前記窒素 酸化物流体の噴霧の向きが前記排気ガス流れ方向に向いていることを特徴とする 請求項１に記載の方法。 ３．前記窒素酸化還元流体がエタノールであることを特徴とする請求項１に記載 の方法。 ４．前記窒素酸化還元流体を、単位時間あたりエンジンの燃費の約１から約５重 量パーセントの割合の容積で前記排気ガス流れに入れて混合させる段階を含むこ とを特徴とする請求項１に記載の方法。 ５．前記処理済排気ガス流れの温度を約１００度Ｃから約１５０度Ｃの範囲で下 げる段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ６．前記窒素酸化物流体を連続して前記排気ガス流れに入れて混合させる段階を 含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ７．空気を前記排気ガス流れに連続して通し、窒素酸化物還元流体を前記空気と 断続的に混合し、その結果として窒素酸化物流体を生成する段階を含むことを特 徴とする請求項１に記載の方法。