特開 2024-52583 アンモニアスリップを低減するように構成された大型２ストロークユニフロー掃気ターボ過給式内燃機関、およびそのような機関のアンモニアスリップを低減する方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024052583

(43)【公開日】2024-04-11

(54)【発明の名称】アンモニアスリップを低減するように構成された大型２ストロークユニフロー掃気ターボ過給式内燃機関、およびそのような機関のアンモニアスリップを低減する方法

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/08 20060101AFI20240404BHJP

   F01N 3/24 20060101ALI20240404BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20240404BHJP

【ＦＩ】

F01N3/08 H ZAB

F01N3/24 T

F01N3/24 F

B01D53/94 222

B01D53/94 228

【審査請求】未請求

【請求項の数】21

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023159332

(22)【出願日】2023-09-25

(31)【優先権主張番号】PA202270475

(32)【優先日】2022-09-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DK

(71)【出願人】

【識別番号】597061332

【氏名又は名称】エムエーエヌ・エナジー・ソリューションズ・フィリアル・アフ・エムエーエヌ・エナジー・ソリューションズ・エスイー・ティスクランド

(74)【代理人】

【識別番号】100127188

【弁理士】

【氏名又は名称】川守田 光紀

(72)【発明者】

【氏名】フリートベルク アンヤ ツァラ

【テーマコード（参考）】

3G091

4D148

【Ｆターム（参考）】

3G091AA04

3G091AA06

3G091AA10

3G091AA11

3G091AA15

3G091AA16

3G091AA18

3G091AA21

3G091AA28

3G091AB05

3G091BA13

3G091BA14

3G091CA17

3G091CA21

3G091DB10

3G091DC01

3G091DC06

3G091EA21

3G091EA22

3G091EA33

3G091FB09

3G091GB03W

3G091HA36

3G091HA37

4D148AA06

4D148AA08

4D148AB01

4D148AB02

4D148BA11Y

4D148BA30Y

4D148BA33Y

4D148BA36Y

4D148DA01

4D148DA02

4D148DA08

(57)【要約】      （修正有）

【課題】大型２ストロークユニフロー掃気ターボ過給式内燃機関、及びそのような機関のアンモニアスリップを低減する方法を提供する。
【解決手段】ａ）アンモニアを主燃料として機関を運転し、それによってＮＯｘ及びＮＨ_３を含む排気ガス流を生成することと、ｂ）制御されたＮＯｘ流を前記排気ガスに添加することにより、前記排気ガスの流れの中のアンモニアとＮＯｘとの間の比率を調整することと、ｃ）その後、前記排気ガスの流れをＳＣＲに送ることと、を含む。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

主燃料がアンモニアである運転モードを少なくとも１つ有する大型２ストロークユニフロー掃気ターボ過給式内燃機関であって、
・ シリンダライナ及び前記シリンダライナ内の往復ピストンを有する少なくとも１つのシリンダと、前記シリンダを覆うシリンダカバーと；
・ 前記シリンダ内において、前記往復ピストンと前記シリンダカバーとの間に形成される燃焼室と；
・ 前記燃焼室に掃気を供給する吸気系と；
・ 前記燃焼室におけるアンモニアの燃焼により生じた排気流を排出する排気系と；
・ 掃気を圧縮するための少なくとも１つのコンプレッサであって前記吸気系に存在するコンプレッサと、前記コンプレッサを駆動するための少なくとも１つの排気駆動タービンであって前記排気系に存在する排気駆動タービンとを有するターボ過給システムと；
・ 好ましくは前記排気駆動タービンの上流において前記排気系に配されるＳＣＲ触媒と；
を備え、前記ＳＣＲ触媒内又はその上流で前記排気流にＮＯｘ含有ガス流を加える手段を備えることを特徴とする、機関。

【請求項2】

前記排気流に加えられる前記ＮＯｘ含有ガス流の大きさを制御するように構成されるコントローラを備える、請求項１に記載の機関。

【請求項3】

前記排気流中のアンモニアとＮＯｘとの間のモル比を測定及び／又は推定する手段を備える、請求項２に記載の機関。

【請求項4】

前記コントローラが、測定及び／又は推定した前記モル比の関数として、前記ＮＯｘ含有ガス流の大きさを調整するように構成される、請求項３に記載の機関。

【請求項5】

前記コントローラは、前記ＳＣＲ触媒に流入する排気流の大きさが、アンモニアとＮＯｘとの間のモル比が１未満、好ましくは１をわずかに下回るように、ＮＯｘ流の大きさを調整するように構成され、すなわち、アンモニアのモル濃度がＮＯｘのモル濃度と等しいかそれ未満、好ましくはわずかにそれを下回る大きさとなるように、ＮＯｘ流の大きさを調整するように構成される、請求項４に記載の機関。

【請求項6】

請求項１に記載の機関であって、
前記ＮＯｘ含有ガス流はＮＯｘとしてＮＯとＮＯ_２とを含み、
前記機関は、前記ＮＯｘ含有ガス流中のＮＯとＮＯ_２との間の比率を調整する手段を備える、
機関。

【請求項7】

前記コントローラは、前記排気中のアンモニアとＮＯｘのモル比を決定するための１つ又は複数の信号を提供するセンサシステムを有する、請求項２に記載の機関。

【請求項8】

前記ＮＯｘ含有ガス流を生成するためのＮＯｘ生成システムを備え、前記ＮＯｘ生成システムは、好ましくはＮＨ_３流を供給するための供給源を有し、
前記ＮＯｘ含有ガス流を得るために、前記供給源からのＮＨ_３は、好ましくは触媒的に酸化されてＮＯ、ＮＯ_２及びＨ_２Ｏになる、
請求項１に記載の機関。

【請求項9】

請求項８に記載の機関であって、
酸化触媒を備え、前記酸化触媒は好ましくは白金－ロジウム触媒であり、
前記機関は、好ましくは更に、前記酸化触媒への加圧アンモニアガスの供給源と、前記酸化触媒への加圧空気の供給源とを備え、前記加圧空気の供給源は、好ましくは前記吸気系からの掃気である、
機関。

【請求項10】

前記ＮＯｘ生成システムは、ＮＯｘを含むガス中のＮＯとＮＯ_２との間の比率を制御するように構成される、請求項８に記載の機関。

【請求項11】

前記コントローラが、ＮＯｘを含むガス中のＮＯとＮＯ_２との間の最適な比率を決定し、それに応じてＮＯｘを含むガス中のＮＯとＮＯ_２との間の比率を調整するように構成される、請求項８に記載の機関。

【請求項12】

前記ＮＯｘ生成システムの下流に、該ＮＯｘ生成システム内の副反応の結果として生成され得るＮ２Ｏを除去するための触媒Ｎ２Ｏ除去システム、好ましくは鉄ゼオライト触媒を備える、請求項８に記載の機関。

【請求項13】

ＮＯｘ含有ガスを貯蔵するための、好ましくは高圧下で前記ＮＯｘ含有ガスを貯蔵するための容器を備え、前記容器は、好ましくは、制御弁を介して前記排気系に接続され、それにより、前記容器から前記排気流への前記ＮＯｘ含有ガスの制御された流れを可能にする、請求項１に記載の機関。

【請求項14】

前記排気系内の排気流のＮＯｘ濃度を表す信号を供給するように構成される少なくとも１つのＮＯｘセンサと、前記排気系内の排気流のアンモニア濃度を表す信号を供給するように構成される少なくとも１つのアンモニアセンサとを備える、請求項１に記載の機関。

【請求項15】

請求項１に記載の機関であって、
前記少なくとも１つのＮＯｘセンサが、前記ＮＯｘ含有ガス流が加えられる位置の上流における、前記排気系内の排気流のＮＯｘ濃度を表す信号を提供するように構成され、及び／又は、
前記少なくとも１つのＮＯｘセンサが、前記ＮＯｘ含有ガス流が加えられる位置の下流であって前記ＳＣＲ触媒の上流における、前記排気系内の排気流のＮＯｘ濃度を表す信号を供給するように構成され、及び／又は、
前記少なくとも１つのＮＯｘセンサが、前記ＳＣＲ触媒の下流における、前記排気系内の排気流のＮＯｘ濃度を表す信号を提供するように構成され、及び／又は、
前記少なくとも１つのアンモニアセンサが、前記ＮＯｘ含有ガス流が加えられる位置の上流における、前記排気系内の排気流のアンモニア濃度を表す信号を提供するように構成され、及び／又は、
前記少なくとも１つのアンモニアセンサが、前記ＮＯｘ含有ガス流が加えられる位置の下流であって前記ＳＣＲ触媒の上流における、前記排気系内の排気ガスのアンモニア濃度を表す信号を提供するように構成され、及び／又は、
前記少なくとも１つのアンモニアセンサが、前記ＳＣＲ触媒の下流における、前記排気系内の排気流のアンモニア濃度を表す信号を提供するように構成される、
機関。

【請求項16】

前記燃焼室にアンモニアを噴射又は導入するように構成される燃料弁に加圧されたアンモニアを供給するように構成されるアンモニア燃料システムを備える、請求項１に記載の機関。

【請求項17】

大型２ストロークユニフロー掃気ターボ過給式内燃機関からのアンモニアスリップを低減する方法であって、
ａ）アンモニアを主燃料として前記機関を運転し、それによってＮＯｘ及びＮＨ_３を含む排気ガスの流れを生成することと、
ｂ）制御されたＮＯｘ流を前記排気ガスに添加することにより、前記排気ガスの流れの中のアンモニアとＮＯｘとの間の比率を調整することと、
ｃ）その後、前記排気ガスの流れをＳＣＲに送ることと、
を含む、方法。

【請求項18】

前記制御されたＮＯｘ流を前記排気ガスの流れに加える前に、アンモニアとＮＯｘとの間のモル比を決定することと、前記モル比が１以上の場合に、また好ましくは１以上の場合のみ、前記制御されたＮＯｘ流を前記排気ガスの流れに加えることとを含む、請求項１７に記載の方法。

【請求項19】

前記決定したモル比を１未満のレベル、好ましくは１より僅かに低いレベルまで低下させるのに必要なＮＯｘ流の大きさを決定することと、ＮＯｘ含有ガス流の大きさを前記決定した大きさに調整することとを含む、請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

前記ＮＯｘ含有ガス流中のＮＯとＮＯ_２との間の所望の比率を決定することと、前記ＮＯｘ含有ガス流中のＮＯとＮＯ_２との間の比率を調整することとを含む、請求項１９に記載の方法。

【請求項21】

加圧されたアンモニアガス流と加圧された空気流とを酸化触媒の入口に供給して、酸化触媒の出口から出るＮＯｘ含有ガス流を生成することを含み、
前記加圧された空気流は、好ましくは吸気系から発し、好ましくはターボ過給機のコンプレッサの下流の位置で前記吸気系から発し、好ましくは前記吸気系のインタークーラーの上流から発する、
請求項１７に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示される事項は、大型２ストローク内燃機関、特に大型２ストロークユニフロー掃気ターボ過給式内燃機関に関し、少なくとも１つの運転モードにおいて、機関内で燃焼させる主燃料としてアンモニア（ＮＨ_３）を使用して運転される、大型２ストロークユニフロー掃気ターボ過給式内燃機関に関する。

【背景】

【0002】

大型２ストロークユニフロー掃気ターボ過給式内燃機関は、典型的には、大型船舶の推進システムや、発電プラントの原動機として用いられる。その大きさや重量、出力は、大型２ストロークターボ過給式圧縮着火内燃機関を他の燃焼機関からかけ離れたものとしており、このタイプの圧縮内燃機関を独特の分類に位置づけている。

【0003】

内燃機関はこれまで、ディーゼル油のような燃料油や、天然ガス又は石油ガスのような燃料ガスといった、炭化水素燃料によって主に運転されてきた。炭化水素燃料の燃焼は、二酸化炭素（ＣＯ_２）等の温室効果ガスの発生を伴うが、これらは大気汚染や気候変動の原因になり得る。副生成物の排出を生じる石油燃料の不純物と違って、ＣＯ_２の発生は、炭化水素の燃焼に不可避である。特定の燃料のエネルギー密度やＣＯ_２排出量は、炭化水素鎖の長さと炭化水素分子の複雑さに依存する。このためガス状炭化水素燃料は、液体の炭化水素燃料よりもＣＯ_２排出量が少ない。しかし、ガス状炭化水素燃料は、取り扱いや貯蔵が難しく、コストもかかる。ＣＯ_２排出量を削減するために、炭化水素以外の燃料の開発が進められている。

【0004】

アンモニア（ＮＨ_３）は、石油やバイオマス、再生可能又は持続可能エネルギー源（風力、太陽光、水力、原子力、地熱）によって得られる合成物である。再生可能又は持続可能エネルギー源を用いて生成したＮＨ_３は、燃焼させたときのカーボン排出量は事実上ゼロであり、ＣＯ_２やＳＯｘ、粒子状物質、未燃焼炭化水素を排出することはない。

【0005】

ＮＨ_３は、自動車などの小型内燃機関では小規模ながら試験・使用されているが、大型２ストローク内燃機関ではまだ使用されていない。

【0006】

大型２ストローク内燃機関において、アンモニア（ＮＨ_３）の燃焼により発生する燃焼ガスは、ＮＯｘとＮＨ_３の両方を含む可能性がある。ＮＯｘは、国際海事機関（ＩＭＯ）二次規制（Ｔｉｅｒ ＩＩ）及び三次規制（Ｔｉｅｒ ＩＩＩ）などの国際規制によって制限されている。ＮＨ_３については正式な規制はまだ存在しないが、現実的な許容レベルはかなり低い。排気ガス中に許容されるＮＨ_３スリップは、機関の排気系にＮＨ_３除去システム（後処理システム）がなければ達成することが困難である。対策なしでは、許容できない量のＮＨ_３を含む排気ガスが大気中に排出される可能性がある。

【0007】

排気ガスからＮＨ_３を除去する既知のシステムは、アンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ又はＡＭＯＸ）を使用する。ＮＯｘは、選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒を用いて低減される。排気ガス中のＮＨ_３スリップは、アンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）を用いて制御される。ＡＳＣ触媒はＳＣＲ触媒の下流に配置される。ＳＣＲ触媒においては、ＮＯｘとＮＨ_３が反応してＮＯｘを除去している。何らかの理由でＳＣＲ触媒の後にＮＨ_３が存在する場合、これは、ＮＨ_３を除去するＡＳＣで酸化される。ＡＳＣは、ＳＣＲと同様にガス全量を処理する。このため、ＡＳＣを大型の２ストローク内燃機関に搭載する場合、排気ガスの全量を処理する必要があるため、ＡＳＣのサイズはＳＣＲ触媒と同様となる。ＳＣＲ触媒は非常に体積の大きい装置である。体積が著しくかさばる装置をもう一つ追加することは問題である。もう一つの欠点は、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）がＡＳＣでのＮＨ_３酸化の副生成物となりうることである。亜酸化窒素の除去システムは知られているが、効果を発揮するには４００℃を超える温度が必要である。これは、高効率の船舶用機関では容易に達成できない排ガス温度である。

【0008】

別の既知の技術として、ウェットスクラバーを使って排ガスからＮＨ_３を除去する方法がある。しかしこれは非常に大きく、嵩張るコンポーネントを導入することになる。また、船上での排水は簡単には捨てることができない。

【0009】

ＤＫ２０２１７０２７３は、請求項１の前文に従った大型２ストローク内燃機関を開示している。

【摘要】

【0010】

目的の１つは、上述の問題を解決するか又は少なくとも緩和する、大型２ストローク内燃機関を提供することである。別の目的は、大型２ストローク内燃機関からのアンモニアスリップを低減する方法を提供することである。

【0011】

上述の課題やその他の課題が、独立請求項に記載の特徴により解決される。より具体的な実装形態は、従属請求項や明細書、図面から明らかになるだろう。

【0012】

第１の捉え方によれば、主燃料がアンモニアである運転モードを少なくとも１つ有する大型２ストロークユニフロー掃気ターボ過給式内燃機関が提供される。この機関は、
・ シリンダライナ及び前記シリンダライナ内の往復ピストンを有する少なくとも１つのシリンダと、前記シリンダを覆うシリンダカバーと；
・ 前記シリンダ内において、前記往復ピストンと前記シリンダカバーとの間に形成される燃焼室と；
・ 前記燃焼室に掃気を供給する吸気系と；
・ 前記燃焼室におけるアンモニアの燃焼により生じた排気流を排出する排気系と；
・ 掃気を圧縮するための少なくとも１つのコンプレッサであって前記吸気系に存在するコンプレッサと、前記コンプレッサを駆動するための少なくとも１つの排気駆動タービンであって前記排気系に存在する排気駆動タービンとを有するターボ過給システムと；
・ 好ましくは前記排気駆動タービンの上流において前記排気系に配されるＳＣＲ触媒と；
・ 前記ＳＣＲ触媒内又はその上流で前記排気流にＮＯｘ含有ガス流を加える手段と；
を備える。

【0013】

本発明者は、アンモニアがＳＣＲ触媒中で確実に還元されれば、アンモニアスリップを回避できることに気付いた。しかし、ＳＣＲ触媒中にＮＯｘが十分に存在しない場合、すなわちアンモニアとＮＯｘのモル比が１を超える場合、アンモニアは還元されない。燃焼室から排出される排気中のアンモニアとＮＯｘの比率は、常に（正確に）制御することも（正確に）予測することもできない。ＮＯｘ含有ガス流を排気ガスに供給することで、アンモニアの完全な還元に必要な量のＮＯｘが常にＳＣＲ触媒に存在し、排気ガス中に存在するアンモニアの全部又は少なくともほぼ全部がＳＣＲ触媒で還元されるようにすることができる。所望の結果を得るためには、比較的少量のガス状ＮＯｘ流のみが必要である。

【0014】

前記第１の捉え方の実装形態の一例において、前記ＮＯｘ含有ガス流は、アンモニアと空気の流れを酸化触媒で処理してアンモニアをＮＯに変換することにより生成される。このプロセスにはいくらかの熱を加える必要があるが、その量は先に述べた既存の解決策と比較すると小さく、酸化触媒の大きさも既知のアンモニアスリップ触媒装置と比較すると小さい。従って、第１の捉え方に従う機関は、体積が小さくなり、製造及び維持にかかる費用も少なくて済む。

【0015】

前記第１の捉え方の実装形態の一例において、前記排気流に加えられる前記ＮＯｘ含有ガス流の大きさを制御するように構成されるコントローラを備える、請求項１に記載の機関。

【0016】

前記第１の捉え方の実装形態の一例において、前記排気流中のアンモニアとＮＯｘとの間のモル比を測定及び／又は推定する手段を備える。

【0017】

前記第１の捉え方の実装形態の一例において、前記コントローラが、測定及び／又は推定した前記モル比の関数として、前記ＮＯｘ含有ガス流の大きさを調整するように構成される。

【0018】

前記第１の捉え方の実装形態の一例において、コントローラ６０は、ＳＣＲ触媒４０に流入する排気ガス流の流量が、アンモニアとＮＯｘとの間のモル比が１未満、好ましくは１をわずかに下回るように、ＮＯｘ流の流量を調整するように構成される。

【0019】

前記第１の捉え方の実装形態の一例において、前記ＮＯｘ含有ガス流はＮＯとＮＯ_２とを含むＮＯｘを含み、前記機関は、前記ＮＯｘ含有ガス流中のＮＯとＮＯ_２との間の比率を調整する手段を備える。

【0020】

前記第１の捉え方の実装形態の一例において、前記コントローラは、前記排気中のアンモニアとＮＯｘのモル比を決定するための１つ又は複数の信号を提供するセンサシステムを有する。

【0021】

前記第１の捉え方の実装形態の一例において、前記ＮＯｘ含有ガス流を生成するためのＮＯｘ生成システムを備え、前記ＮＯｘ生成システムは、好ましくはＮＨ_３流を供給するための供給源を有し、

【0022】

前記ＮＯｘ含有ガス流を得るために、前記供給源からのアンモニアは、好ましくは触媒的に酸化されてＮＯ及びＨ_２Ｏになる。

【0023】

前記第１の捉え方の実装形態の一例において、前記機関は酸化触媒を備え、前記酸化触媒は好ましくは白金－ロジウム触媒であり、前記機関は、好ましくは更に、前記酸化触媒への加圧アンモニアガスの供給源と、前記酸化触媒への加圧空気の供給源とを備え、前記加圧空気の供給源は、好ましくは前記吸気系からの掃気である。

【0024】

前記第１の捉え方の実装形態の一例において、前記ＮＯｘ生成システムは、ＮＯｘを含むガス中のＮＯとＮＯ_２との間の比率を制御するように構成される。

【0025】

前記第１の捉え方の実装形態の一例において、前記コントローラが、ＮＯｘを含むガス中のＮＯとＮＯ_２との間の最適な比率を決定し、それに応じてＮＯｘを含むガス中のＮＯとＮＯ_２との間の比率を調整するように構成される。

【0026】

前記第１の捉え方の実装形態の一例において、前記ＮＯｘ生成システムの下流に、該ＮＯｘ生成システム内の副反応の結果として生成され得るＮ２Ｏを除去するための触媒Ｎ２Ｏ除去システム、好ましくは鉄ゼオライト触媒を備える。

【0027】

前記第１の捉え方の実装形態の一例において、ＮＯｘ含有ガスを貯蔵するための、好ましくは高圧下で前記ＮＯｘ含有ガスを貯蔵するための容器を備え、前記容器は、好ましくは、制御弁を介して前記排気系に接続され、それにより、前記容器から前記排気流への前記ＮＯｘ含有ガスの制御された流れを可能にする。

【0028】

前記第１の捉え方の実装形態の一例において、前記排気系内の排気流のＮＯｘ濃度を表す信号を供給するように構成される少なくとも１つのＮＯｘセンサと、前記排気系内の排気流のアンモニア濃度を表す信号を供給するように構成される少なくとも１つのアンモニアセンサとを備える。

【0029】

前記第１の捉え方の実装形態の一例において、前記少なくとも１つのＮＯｘセンサは、前記ＮＯｘ含有ガス流が加えられる位置の上流における、前記排気系内の排気流のＮＯｘ濃度を表す信号を提供するように構成され、及び／又は、

【0030】

前記少なくとも１つのＮＯｘセンサは、前記ＮＯｘ含有ガス流が加えられる位置の下流であって前記ＳＣＲ触媒の上流における、前記排気系内の排気流のＮＯｘ濃度を表す信号を供給するように構成され、及び／又は、

【0031】

前記少なくとも１つのＮＯｘセンサは、前記ＳＣＲ触媒の下流における、前記排気系内の排気流のＮＯｘ濃度を表す信号を提供するように構成され、及び／又は、

【0032】

前記少なくとも１つのアンモニアセンサは、前記ＮＯｘ含有ガス流が加えられる位置の上流における、前記排気系内の排気流のアンモニア濃度を表す信号を提供するように構成され、及び／又は、

【0033】

前記少なくとも１つのアンモニアセンサは、前記ＮＯｘ含有ガス流が加えられる位置の下流であって前記ＳＣＲ触媒の上流における、前記排気系内の排気ガスのアンモニア濃度を表す信号を提供するように構成され、及び／又は、

【0034】

前記少なくとも１つのアンモニアセンサは、前記ＳＣＲ触媒の下流における、前記排気系内の排気流のアンモニア濃度を表す信号を提供するように構成される。

【0035】

前記第１の捉え方の実装形態の一例において、前記燃焼室にアンモニアを噴射又は導入するように構成される燃料弁に加圧されたアンモニアを供給するように構成されるアンモニア燃料システムを備える。

【0036】

第２の捉え方によれば、大型２ストロークユニフロー掃気ターボ過給式内燃機関からのアンモニアスリップを低減する方法が提供される。この方法は、
ａ）アンモニアを主燃料として機関を運転し、それによってＮＯｘ及びＮＨ_３を含む排気ガス流を生成することと、
ｂ）制御されたＮＯｘ流を前記排気ガスに添加することにより、前記排気ガスの流れの中のアンモニアとＮＯｘとの間の比率を調整することと、
ｃ）その後、前記排気ガスの流れをＳＣＲに送ることと、
を含む。

【0037】

前記第２の捉え方の実装形態の一例において、前記方法は、制御されたＮＯｘ流を排気ガスに加える前に、排気ガス中のアンモニアとＮＯｘとの間のモル比を決定することと、決定したモル比が１以上の場合に、（好ましくは１以上の場合のみ、）制御されたＮＯｘ流を排気ガス流に加えることとを含む。

【0038】

前記第２の捉え方の実装形態の一例において、前記方法は、前記決定したモル比を１未満のレベル、好ましくは１より僅かに低いレベルまで低下させるのに必要なＮＯｘ流の大きさを決定することと、ＮＯｘ含有ガス流の大きさを前記決定した大きさに調整することとを含む。

【0039】

前記第２の捉え方の実装形態の一例において、前記方法は、前記ＮＯｘ含有ガス流中のＮＯとＮＯ_２との間の所望の比率を決定することと、前記ＮＯｘ含有ガス流中のＮＯとＮＯ_２との間の比率を調整することとを含む。

【0040】

前記第２の捉え方の実装形態の一例において、前記方法は、加圧されたアンモニアガス流と加圧された空気流とを酸化触媒の入口に供給して、酸化触媒の出口から出るＮＯｘ含有ガス流を生成することを含み、

【0041】

前記加圧された空気流は、好ましくは吸気系から発し、好ましくはコンプレッサの下流の位置で前記吸気系から発し、好ましくはインタークーラーの上流の位置から発する、請求項１７に記載の方法。

【0042】

これらの捉え方及び他の捉え方は、添付図面及び以下に説明される実施例 により更に明らかになるであろう。

【図面の簡単な説明】

【0043】

以下、図面に示される例示的な実施形態を参照しつつ、様々な捉え方や実施形態、実装例を詳細に説明する。

【図1】ある例示的実施形態に従う大型２ストローク内燃機関を正面方向から見た概観を示す図である。

【図2】図１の大型２ストローク機関を背面方向から見た概観を示す。

【図3】アンモニア燃料システム及びアンモニアスリップ除去システムを有する、図１の大型２ストローク機関の実施形態を示す略図表現である。

【図4】大型２ストローク内燃機関のアンモニアスリップを低減する過程の実施形態のフローチャートである。

【図5】大型２ストローク内燃機関のアンモニアスリップを低減する過程の別の実施形態のフローチャートである。

【図6】大型２ストローク内燃機関のアンモニアスリップを低減する過程の更に別の実施形態のフローチャートである。

【詳細説明】

【0044】

以下の詳細説明では、実施例のクロスヘッド式大型低速２ストロークユニフロー掃気ターボ過給式内燃機関を参照して、内燃機関が説明される。なお場合によっては、内燃機関は別のタイプの機関で有り得ることに注意されたい。大型２ストローク低速ユニフロー掃気ターボ過給式内燃機関は、ピストンの上死点（ＴＤＣ又はその近辺で燃料が噴射される、圧縮着火型の（すなわち高圧型の）機関であることができる。又は、掃気空気が圧縮される前又は圧縮される途中で燃料と混合されて混合気が点火等される、火花点火型の、（また低圧型の、また予混合式の、）エンジンであることができる。予混合式機関の場合は通常、確実に点火を行うために、添加液（例えば燃料油）によるパイロット点火が行われる。

【0045】

図１－図３は、ターボ過給式大型低速２ストロークディーゼル機関を示す。このエンジンは、クランクシャフト８及びクロスヘッド９を有し、ディーゼル原理で動作する。すなわち圧縮着火機関である。図３は、ターボ過給式大型低速２ストロークディーゼル機関を、その吸気システム及び排気システムと共に略図により表現したものである。この実施例において、機関は直列に６本のシリンダを有する。ターボ過給式大型低速２ストロークディーゼル機関は通常、直列に配される４から１４のシリンダを有する。これらのシリンダはシリンダフレーム２３に担持される。シリンダフレーム２３は機関フレーム１１に担持される。またこのような機関は、例えば、船舶の主機関や、発電所において発電機を動かすための据え付け型の機関として用いられることができる。機関の全出力は、例えば、１０００ｋＷから１１００００ｋＷでありうる。

【0046】

この機関は二元燃料機関として構成されることができる。この機関は、圧縮着火機関であってもよく、予混合式機関であってもよい。この実施例におけるエンジンは、２ストロークユニフロー型エンジンであり、各シリンダについて、シリンダライナ１の下部領域に掃気ポート１８が設けられ、シリンダライナ１の頂部中央には排気弁４が配される。この機関は少なくとも１つのアンモニアモード及び少なくとも１つの従来燃料モードを有する。アンモニアモードにおいて、機関はアンモニア燃料又はアンモニアベースの燃料で運転される。従来燃料モードにおいては従来の燃料、例えば燃料油（船舶用ディーゼル燃料）や重油で運転される。

【0047】

掃気空気は、掃気受け２を通じて、各シリンダ１の掃気ポート１８へと導かれる。ピストン１０は、シリンダライナ１中で下死点（ＢＤＣ）と上死点（ＴＤＣ）の間を往復し、掃気空気を圧縮する。燃料（アンモニアモードにおいてはアンモニア）は、ＴＤＣ又はＴＤＣの近傍において、シリンダカバー２２に配される複数の燃料弁５０を通じて、シリンダライナ１内の燃焼室内に高圧で噴射される（ディーゼル原理）。機関が予混合式機関として構成されている場合、燃料は、ピストンがＴＤＣに向かう途中に、燃料導入弁５０'から比較的低圧で導入される（オットー原理）。典型的には、各シリンダにつき２つ又はそれより多い燃料導入弁５０'が設けられる。燃料導入弁５０'は掃気ポート１８の上方においてシリンダライナに設けられるか、シリンダカバー２２に設けられることができる。燃料の噴射に続いて燃焼が生じ、排気が生成される。機関が圧縮着火機関として構成されている場合、各シリンダカバー２２には２つ以上の燃料弁５０が設けられる。燃料弁５０は、特定の１つのタイプの燃料（例えばアンモニア）のみを噴射するように構成されてもよい。その場合、燃焼室内に従来燃料を噴射するための２つ以上の燃料弁も設けられるだろう（図３には図示されていない）。燃料弁５０は、シリンダカバー２２において、シリンダカバー２２の中央部に配される排気弁４の周囲に配される。図示されていないが、実施例によっては、アンモニア燃料を確実に点火するために点火液を噴射するように構成される、追加の（通常は小さな）燃料弁がシリンダカバーに配されてもよい。点火液は、例えばジメチルエーテル（ＤＭＥ）又は燃料油であってもよい。しかし、例えば水素のような、他の形態の点火促進剤であってもよい。機関は二元エンジンであってもよいので、機関は、燃料弁５０に従来燃料を供給するための従来燃料供給システムを備えていてもよい（図示されていない）。実施例によっては、シリンダライナに沿って燃料弁５０'が配される（破線で示されている）。燃料弁５０'は、ピストン１０がＢＤＣからＴＤＣに向かう途中であって燃料弁５０'を通過する前に、シリンダ内に燃料を導入する。従って、機関が予混合式に構成されている場合、ピストン１０は掃気空気と燃料の混合物を圧縮する。ＴＤＣ又はその近辺でタイミングをはかって点火が行われる。点火は、火花、レーザー、点火液の噴射等によって行われる。燃料弁５０'を有する実施例では、燃料が導入される時点での圧力は、シリンダカバー２２に燃料弁５０を有する実施例において燃料が噴射される時点での圧力よりもかなり低い。シリンダカバー２２に配される燃料弁５０は、ピストンがＴＤＣ又はその付近にあるときに燃料を噴射するので、燃料噴射圧力は、圧縮圧力よりもかなり高くなくてはならない。このように、実施形態によっては、機関はディーゼル原理（圧縮着火）に従って動作し、掃気空気（排気再循環を具備する場合は掃気ガス）のみを圧縮する。他の実施形態では、機関はオットーサイクル（所定のタイミングで点火する）に従って動作し、燃料と掃気ガスの混合物を圧縮する。オットー原理に従って動作するとき、燃料供給システム３０が燃料を供給するために必要な圧力は、圧縮着火の場合に比べて著しく低くすることができ、圧縮着火機関用の燃料弁５０でしばしば使用される圧力ブースターを用いる必要は回避され得る。

【0048】

排気弁４が開くと、排気は、シリンダ１に設けられる排気ダクトを通って排気受け３へと流れ、さらに選択触媒還元（ＳＣＲ）触媒４０を通って第１の排気管１９を通り、ターボ過給器５のタービン６へと進む。そこから排気は、第２の排気管２８を通って大気中へと放出される。

【0049】

ターボ過給機５のタービン６は、シャフトを介してコンプレッサ７を駆動する。コンプレッサ９には、空気取り入れ口１２を通じて外気が供給される。コンプレッサ７は、圧縮された掃気空気を、掃気受け２に繋がる掃気管１３へと送り込む。掃気管１３の掃気は、掃気を冷却するためのインタークーラー１４を通過する。

【0050】

冷却された掃気は、電気モーター１７により駆動される補助ブロワ１６を通る。補助ブロワ１６は、ターボ過給機５のコンプレッサ７が掃気受け２のために十分な圧力を提供できない場合、すなわち機関が低負荷又は部分負荷である場合に、掃気流を圧縮する。機関の負荷が高い場合は、ターボ過給機のコンプレッサ７が、十分に圧縮された掃気を供給することができるので、補助ブロワ１６は逆止め弁１５によってバイパスされ、電気モーター１７は停止される。ターボ過給システムは２つ以上のターボ過給機５を有してもよい。

【0051】

アンモニアモードにおいて、機関はアンモニアを主燃料として運転される。アンモニアは、アンモニア燃料システム３０によって、ほぼ一定の圧力及び温度で燃料弁５０又は５０'に供給される。アンモニアはアンモニア弁５０に、液相又は気相で供給されうる。液相アンモニアは、アンモニア水（ａｑｕｅｏｕｓ ａｍｍｏｎｉａ）、すなわちアンモニア水溶液であってもよい。

【0052】

従来の燃料システムについてはよく知られているので、図示されておらず、また詳細な説明もなされない。アンモニア燃料システム３０は、液相のアンモニアを中間的な供給圧力で（例えば３０～８０ｂａｒ）で、燃料弁５０又は燃料導入弁５０'に供給する。代替例では、アンモニア燃料は、気相で、比較的低い供給圧力（例えば８～３０ｂａｒ）で、アンモニア弁５０に供給される。圧縮着火型機関の場合、燃料弁５０は、アンモニア燃料の圧力を著しく上昇させる圧力ブースターを備える。圧力ブースターは、アンモニア燃料の圧力を中間的な圧力から高圧へと上昇させ、それによって、機関の圧縮圧力よりも高い圧力でアンモニア燃料が噴射されることを可能にする。通常、圧縮着火型機関の噴射圧力は３００ｂａｒより高い。

【0053】

実施形態によっては、機関は、排ガスの一部を掃気ガスと共に燃焼室に再導入するための排ガス再循環システムを備える。これは例えばＮＯｘの発生を低減するためである。

【0054】

アンモニア燃料システム３０において、アンモニアは、圧力式貯蔵タンクに液相で約１７ｂａｒで貯蔵される。アンモニアは、外気温２０℃において８．６ｂａｒ以上であればアンモニア貯蔵タンクに液相で貯蔵することができる。しかし、外気温が上昇しても液相を保たせるためには、１７ｂａｒ以上でアンモニアを貯蔵することが好ましい。

【0055】

低圧アンモニア供給ライン３２が、（図示されていない）アンモニア貯蔵タンクの出口と（図示されていない）中圧供給ポンプの入口を繋いでいる。低圧供給ポンプは、アンモニア貯蔵タンクからの液相アンモニアが中圧供給ポンプ３５の入口に達するように圧力をかける。中圧供給ポンプは、（図示されていない）中圧アンモニア供給ラインから燃料弁５０，５０'へと液相アンモニアを圧送する。

【0056】

電子制御ユニット（コントローラ）６０は、信号線を介して、又は無線で、機関の様々なコンポーネントやセンサに接続されている。

【0057】

ＮＨ_３燃焼では、機関からの排気ガスにＮＯｘとＮＨ_３の両方が含まれる可能性がある。化石燃料の燃焼による排気ガスにＮＨ_３が含まれないこととは対称的である。あ排気ガス中のこれら２つの物質の比率は、常に正確に制御又は予測することはできない。しかし、ＳＣＲ触媒４０は、ＮＯｘ除去触媒としてだけでなくＮＨ_３除去触媒としても機能する。ＮＨ_３とＮＯｘは１対１で反応するため、排ガス中のＮＨ_３とＮＯｘのモル比は、除去できるＮＯｘとＮＨ_３の量を決定する。以下では、排ガス中のＮＨ_３とＮＯｘのモル比をαと称する。αが１未満はＮＯｘが過剰であることを示す。この場合、全てのＮＨ_３はＮＯｘと反応することができ、その結果、ＳＣＲ触媒４０の出口から排出されるＮＨ_３は実質的にゼロとなる。排ガス中に若干のＮＯｘが含まれることは、ＩＭＯ三次規制でも許容されている。αが１より大きいことはＮＨ_３が過剰であることを示す。この場合は全てのＮＯｘがＮＨ_３と反応し、過剰のＮＨ_３がＮＨ_３スリップとしてＳＣＲ触媒から排出される。排ガス中に許容されるＮＨ_３スリップは低い。制限の一例としては、例えば１０ｐｐｍである。このため、αは１未満に保つことが望ましい。

【0058】

ＳＣＲ触媒４０は、排気ガスからＮＯｘ成分であるＮＯとＮＯ_２の両方を除去する役割を果たす。実施形態によっては、ＳＣＲ触媒４０はバナジウムベースである。紹介する実施形態では、ＳＣＲ触媒４０はタービン６の高圧側に配置されているが、実施形態によってはタービン６の低圧側に配置することも可能である。しかし、タービンの低圧側に配置する場合、ＳＣＲ触媒４０の体積が増加する可能性がある。本実施形態では、ＳＣＲ触媒４０の入口は排気受け３の出口に接続されている。

【0059】

コントローラ６０は、排気受け３から流入するガス流又は排気受け３内のガス流の、ＮＯｘとＮＨ_３の濃度を測定又は計算する。この濃度に基づき、所望のα値を得るために（ＳＣＲ触媒４０に流入する排ガス流に）加えられるＮＯｘの必要量（流量）が計算される。実施形態によっては、この追加のＮＯｘ流は、例えばアンモニア燃料システム３０から届けられる副流であってＮＨ_３を含む副流から生成される。このＮＨ_３は、酸化触媒４３内で、高温（好ましくは５００℃以上）で触媒酸化される。このために酸化触媒４３には空気流が供給され、ＮＯとＨ_２Ｏ（水）が得られる。加圧空気流の供給源は、好ましくは、吸気系から取り出され、制御弁２７によって制御される掃気である。これは、特に、この掃気がインタークーラー１４の上流（及びコンプレッサ７の下流）で吸気系から取り出される場合、高温加圧空気を得るための効率的な手法であるからである。この副流は、図３の実施形態のようにＮＨ_３を別個に供給することもできるし、全排気から取り出すこともできる。いずれの場合も、副流の大きさは、例えば制御弁４２によって制御される。制御弁４２は、上述の計算に従ってコントローラ６０によって調整される。ＮＨ_３酸化用の触媒は、硝酸（ＨＮＯ_３）の製造に使用されるものと同じタイプのものであることができる。この場合、ＮＨ_３は酸化触媒４３の白金－ロジウム触媒ガーゼで触媒酸化され、以下の反応が生じる。

４ＮＨ_３ ＋ ５Ｏ_２ －＞ ４ＮＯ ＋ ６Ｈ_２Ｏ

【0060】

ＮＯと水のほかに、以下の酸化反応によって不要な亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）も生成される。

４ＮＨ_３ ＋ ４Ｏ_２ －＞ ２Ｎ_２Ｏ ＋ ６Ｈ_２Ｏ

【0061】

Ｎ２Ｏが発生した場合、ＮＯｘを含むこの比較的小さなガス流は、Ｎ２Ｏ用の分解触媒を使用して処理することができる。これによって、主に空気から成る副流は、ＮＯと水を含むことになる。この副流が、排気受け３からの排気ガス流に混合される。このようにして、排気ガス流中のＮＯのモル濃度はＮＨ_３のモル濃度より高くなる。（好ましくは僅かに高くなる。）この混合された排気ガス流はＳＣＲ触媒４０に導かれ、そこでＮＯとＮＨ_３は、標準的なＳＣＲプロセスに従って、１モルのＮＯが１モルのＮＨ_３と反応する以下の反応に従って反応する。

４ＮＯ ＋ ４ＮＨ_３ ＋ Ｏ_２ －＞ ４Ｎ_２ ＋ ６Ｈ_２Ｏ

【0062】

ガス流がＳＣＲ触媒４０を出るとき、ＮＨ_３は実質的に全て除去され、ＮＯｘも、国際海事機関三次規制のレベルに達するまで減少している。

【0063】

センサシステム４４，４５，４６，４７，４８，４９は、コントローラ６０が排気ガス流中のアンモニアとＮＯｘとの間のモル比（α）を決定することを可能にする１つ以上の信号を提供する。好ましくは、これらのセンサは、排気ガスの流れ中のアンモニアの濃度を表す信号を提供するように構成された少なくとも１つのアンモニアセンサ４５，４７，４９と、排気ガス流中のＮＯｘの濃度を表す信号を提供するように構成された少なくとも１つのＮＯｘセンサ４４，４６，４８とを含む。図３には、３つのアンモニアセンサ４５，４７，４９と３つのＮＯｘセンサ４４，４６，４８が示されている。しかし、αを決定するのに十分な情報をコントローラ６０に提供するためには、１組のセンサのみでもよい。実施形態によっては、一対のアンモニアセンサとＮＯｘセンサが、排気受け３内の濃度を測定するように構成されている。

【0064】

実施形態によっては、コントローラ６０は、閉ループ方式で、ＮＯｘを含むガス流の流量を制御するように構成される。これは、ＮＯｘを含むガス流が排気ガス流に加えられる位置の下流で決定されたαを所望のαと比較し、それに応じてＮＯｘを含むガス流の流量を制御することによって、行うことができる。ＮＯｘ含有ガス流の流量制御は、例えば制御弁４２の位置を調節することによって行うことができる。あるいは、コントローラ６０は、ＮＯｘを含むガス流の流量をフィードフォワード制御するように構成される。

【0065】

実施形態によっては、機関は、ＳＣＲ触媒４０の入口の上流で、第１の排気導管１９にＮＨ_３を添加することによってαを制御するように構成される。ＮＨ_３は、アンモニア制御弁４１によって制御されるラインを通じて添加される。またＮＨ_３は、例えば尿素の形態で、又は図示のようにガス状ＮＨ_３の形態で添加される。αが実質的に１を下回る場合、制御弁４１を開くことによって排気ガスにアンモニアを添加することにより、ＮＯｘ排出を制御することができる。ここで、電子制御ユニット６０は、電子制御ユニット６０によって決定されたαに応じて、添加されるアンモニアの量、すなわち第１の排気ライン１９へのアンモニア流の導管を調整するように構成されている。αが１又はそれ以上であるときは、制御された量のＮＯｘを含むガス流を排気ガス流れ添加する。αが実質的に１未満であるときは、制御された量のアンモニア又は尿素（還元剤）の流れを排気ガス流に添加する。これによって、排気受け３から来る排気ガスが過剰のアンモニアを有するか、過剰のＮＯｘを有するかにかかわらず、アンモニアスリップ及びＮＯｘ排出の両方を実質的に低減することができる。

【0066】

コントローラ６０は、ＳＣＲ触媒４０に流入する排気ガス流の流量が、アンモニアとＮＯｘとの間のモル比が１未満、好ましくは１をわずかに下回るように、ＮＯｘ流の流量を調整するように構成される。すなわち、アンモニアのモル濃度がＮＯｘのモル濃度と等しいかそれ未満、好ましくはわずかにそれを下回る大きさとなるように、ＮＯｘ流の流量を調整するように構成される。

【0067】

ＮＯｘを含むガス流は、ＮＯとＮＯ_２の両方を含む。排気ガス流中のＮＯとＮＯ_２の比率は、運転条件によって異なり得る。実施形態によっては、図示されていないが、機関は、ＮＯｘ含有ガス流中のＮＯとＮＯ_２との間の比率を調整するための手段を備える。実施形態によっては、ＮＯｘ生成システムは、ＮＯｘ含有ガス中のＮＯとＮＯ_２との間の比を制御するように構成される。コントローラ６０は、ＮＯｘ含有ガス中のＮＯとＮＯ_２との間の最適な比を決定し、それに応じてＮＯｘ含有ガス中のＮＯとＮＯ_２との間の比を調整するように構成される。ＮＯ_２対ＮＯの量は、例えば、酸化触媒後のＮＯｘ含有ガス流が冷却される場合に制御することができる。これは、ＮＯ_２とＮＯとの間の比率を制御するために行うことができ、これはＳＣＲ反応器４０の効率にとって重要である。ＮＯｘ含有ガス流中にＮＯ_２が存在するが、ＮＯの量より少ない場合には、いわゆる高速ＳＣＲ（ｆａｓｔ ＳＣＲ）反応が起こり得る。

ＮＯ ＋ ＮＯ_２ ＋ ２ＮＨ_３ －＞ ２Ｎ_２ ＋ ３Ｈ_２Ｏ

【0068】

しかし、ガス中のＮＯ_２がＮＯに比べて多すぎると、ＳＣＲ触媒４０の効率が低下し、いわゆるスローＳＣＲ（ｓｌｏｗ ＳＣＲ）反応が生じるため、これを抑制する必要がある。

８ＮＨ_３ ＋ ６ＮＯ_２ －＞ ７Ｎ_２ ＋ １２Ｈ_２Ｏ

【0069】

（図示されていないが、）実施形態によっては、機関は、ＮＯｘ含有ガスを貯蔵するための容器、好ましくは高圧下でＮＯｘ含有ガスを貯蔵するための容器、例えばＮＯｘを含む高圧ガスボトルを備える。この容器は、好ましくは、制御弁を介して排気系に接続され、それにより、容器から排気ガス流への、制御されたＮＯｘ含有ガス流を実現する。

【0070】

また、少なくとも１つのＮＯｘセンサ４４が、ＮＯｘ含有ガス流が添加される位置の上流側において、排気系内の排気ガスの流れのＮＯｘ濃度を表す信号を提供するように構成される。ＮＯｘセンサ４６は、ＮＯｘ含有ガス流が添加される位置の下流側であって、ＳＣＲ触媒４０の上流側の位置における、排気系内の排気ガス流のＮＯｘ濃度を表す信号を供給するように構成される。少なくとも１つのＮＯｘセンサ４８は、ＳＣＲ触媒４０の下流側において、排気系内の排気ガス流のＮＯｘ濃度を表す信号を提供するように構成される。少なくとも１つのアンモニアセンサ４５は、ＮＯｘ含有ガス流が添加される位置の上流側において、排気系内の排気ガス流のアンモニア濃度を表す信号を提供するように構成される。少なくとも１つのアンモニアセンサ４７は、ＮＯｘ含有ガス流が添加される位置の下流側であって、ＳＣＲ触媒４０の上流側において、排気系内の排気ガスのアンモニア濃度を表す信号を供給するように構成されている。少なくとも１つのアンモニアセンサ４９は、ＳＣＲ触媒４０の下流側において、排気系内の排気ガス流のアンモニア濃度を表す信号を供給するように構成されている。

【0071】

図４は、上記実施形態による内燃機関のような、ターボ過給機５を有する大型２ストロークユニフロー掃気ターボ過給式内燃機関の排気ガスからのアンモニアスリップを低減するための方法の一実施形態を示すフローチャートである。この方法は、アンモニアを主燃料として機関を運転し、それによってＮＯｘ及びＮＨ_３を含む排気ガス流を生成することと、シリンダから来る排気ガス中のαを決定することと、前記排気ガスに制御されたＮＯｘ流を加えることによって排気ガス流のαを調整することと、その後、前記排気ガス流を、例えばＳＣＲ触媒４０においてＳＣＲ（選択的触媒還元）に供することと、を含む。

【0072】

シリンダから来る排気ガスのα、又はＳＣＲ触媒４０に入る排気ガスのαが決定され、αが１以上の場合、ＳＣＲ触媒４０の上流で、ＮＯｘ流が排気ガス流に加えられる。

【0073】

この方法はさらに、制御されたＮＯｘ流を排気ガス流に加える前に、アンモニアとＮＯｘとの間のモル比を決定することと、決定したモル比が１以上の場合に、（好ましくは１以上の場合のみ、）制御されたＮＯｘ流を排気ガス流に加えることとを含む。

【0074】

図５の方法の実施形態において、この方法は、決定したモル比を１未満のレベル、好ましくは１より僅かに低いレベルまで低下させるのに必要なＮＯｘ流の大きさを決定することと、ＮＯｘ含有ガス流の大きさを前記決定した大きさに調整することとを含む。

【0075】

所望のαを達成するために排気ガス流に加えられることが必要なＮＯの量（ＮＯｘ含有ガス流の大きさ）は、酸化触媒４３を流れるアンモニア流の大きさを決定する。酸化されるべきＮＨ_３の量は、機関排気ガス中のＮＯと比較して過剰であるＮＨ_３と少なくとも同じモル量である。すなわち、

機関から排出されるＮＨ_３のモル数 － 機関から排出されるＮＯのモル数
＝ 追加で必要なＮＯのモル数
＝ 酸化されるべきＮＨ_３のモル数（１００％変換の場合）

【0076】

これが、α＝１を達成するために必要である。典型的には、ＳＣＲ触媒４０は、０．８～０．９５のα値のためにサイズ設定され、コントローラはそれに応じてα値を得るようにプロセスを調整するように構成される。ＮＨ_３が副流として酸化触媒４３に加えられる場合、エアフロー中のＮＨ_３濃度は通常約９．５～１１．５％であり、ＮＯの収率は９０～９８％である。酸化触媒４３へのエアフローの量は、濃度と需要に依存するが、アンモニア４－２０ｇ／ｋＷｈに対応して、エアー０．０６－０．３ｋｇ／ｋＷｈの範囲とすることができる。

【0077】

図６による方法の実施形態において、この方法は、ＮＯｘ含有ガス流中のＮＯとＮＯ_２との間の所望の比率を決定することと、ＮＯｘ含有ガス流中のＮＯとＮＯ_２との間の比率を調整することとを含む。

【0078】

発明の様々な捉え方や実装形態が、いくつかの実施例と共に説明されてきた。しかし、本願の明細書や図面、特許請求の範囲を検討すれば、当業者は、特許請求の範囲に記載される発明を実施するにおいて、説明された実施例に加えて多くのバリエーションが存在することを理解し、また具現化することができるであろう。特許請求の範囲に記載される「備える」「有する」「含む」との語句は、記載されていない要素やステップが存在することを排除しない。特許請求の範囲において記載される要素の数が複数であると明示されていなくとも、当該要素が複数存在することを除外しない。

【0079】

特許請求の範囲で使用されている符号は発明の範囲を限定するものと解釈されてはならない。特に言及されない限り、図面は明細書と共に読まれることが意図されており、本願による開示の全体の一部である。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【外国語明細書】