(57)【要約】      （修正有）【課題】第１のＮＯ２濃度のＮＯ２を有する排気ガス組成物を処理するための排気システムを提供すること。【解決手段】排気システム１０は、第１のＮＯ２濃度を上回る第２のＮＯ２濃度のＮＯ２を含む、第１の酸化排気混合物２２に変換する、排気ガス組成物の第１の部分に接触する第１の触媒１４を含む。システムはさらに、排気ガス組成物の第２の部分３２を受容するバイパス３０と、第１の触媒の下流に配置される統合部とを含む。第１の酸化排気混合物は、第１の統合排気ガス混合物を産生するように、排気ガス組成物の第２の部分と統合される。第２の触媒３８は、第１の統合排気ガス混合物を、第２のＮＯ２濃度未満である第３のＮＯ２濃度を有する、第２の統合排気ガス混合物４４に変換する。該排気システムによって使用される方法もまた提供される。【選択図】図１
2014015938.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
明細書に記載の発明。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（発明の分野）
本発明は、二酸化窒素放出を削減するための、燃焼および高耐久排気システム、ならびに方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼル駆動の機材等の燃焼システムからのＮＯ２放出の制御は、世界でますます重要な問題となってきている。これは、少なくとも部分的に、粒子状物質（「ＰＭ」）、ＣＯ、および／または炭化水素（「ＨＣ」）の放出レベルを削減しつつ、同時にＮＯをＮＯ２に酸化する、種々の排気精製装置の実現の結果である。ＮＯ２の形成は、かかるシステムに対するＮＯ２抑制戦略を必要とする。
【０００３】
ディーゼル酸化触媒（「ＤＯＣ」）、ディーゼル粒子フィルタ（「ＣＤＰＦ」）、およびそれらの組み合わせ等の従来技術の排気装置の多くは、酸素に富んだ条件下でのＣＯ、ＨＣ、およびＰＭの変換（即ち、酸化）に対して、その固有の酸化活性により、Ｐｔを利用する。また、Ｐｔは、ＮＯのＮＯ２への酸化のための貴金属触媒のうちで最も活性がある。ある従来技術システムにおいては、ＮＯ２生成は、煤の低温燃焼を促進する酸化剤としてＮＯ２を提供するために、実際、最大化される。
【０００４】
ＮＯ２は、ＣＯおよびＨＣ等の他の種と反応し得ることも既知である。触媒研究では、この反応性により、ＮＯ２は、貴金属触媒を通過させられた際に、ＣＯおよびＨＣが反応ガス組成物から大部分が排除されるまで、著しい量に蓄積し始めないことを示している。Ｐｄは、ＣＯおよびＨＣの酸化のための別の公知の触媒であり、この目的上、後処理触媒において広く使用されている。多くの研究は、Ｐｄが、ＮＯのＮＯ２への酸化に対する劣等な触媒であることを示している。これらの化学反応性の組み合わせは、最適なＮＯ２放出特性より小さい排気システムをもたらす。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、燃焼システムの排気に存在するＮＯ２の量を削減するための、改善された排気システムおよび方法に対する必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、例えば、以下を提供する：
（項目１）
排気ガス組成物中のＮＯ２の量を削減するための排気システムであって、該排気ガス組成物は一酸化炭素、炭化水素、およびＮＯ２の混合物を含有し、該ＮＯ２は第１のＮＯ２濃度で存在し、該排気システムは、
該排気ガス組成物の第１の部分に接触する第１の触媒であって、該排気ガス組成物の該第１の部分は、第２のＮＯ２濃度のＮＯ２を含む第１の酸化排気混合物に変換され、該第２のＮＯ２濃度は、該第１のＮＯ２濃度を上回る、第１の触媒と、
該排気ガス組成物の第２の部分を受容するバイパスと、
該第１の触媒の下流に配置される統合部であって、該第１の酸化排気混合物は、第１の統合排気ガス混合物を産生するように、該排気ガス組成物の該第２の部分と統合される、統合部と、
該第１の触媒の下流に配置される第２の触媒であって、該第２の触媒は、該第１の統合排気ガス混合物を第２の統合排気ガス混合物に変換し、該第２の統合排気ガス混合物は、第３のＮＯ２濃度で存在するＮＯ２を有し、該第３のＮＯ２濃度は、該第１の酸化排気混合物中のＮＯ２の一部分がＮＯに変換されるように、該第２のＮＯ２濃度未満である、第２の触媒と
を備える、排気システム。
（項目２）
前記第１の触媒および前記第２の触媒は、各々独立して、基質と、該基質の上または内部に配置される触媒とを含む、項目１に記載の排気システム。
（項目３）
前記第１の触媒および前記第２の触媒は、各々独立して、貴金属を含む、項目２に記載の排気システム。
（項目４）
前記基質は、コーディエライト、金属、セラミック、繊維性多孔質物質、およびこれらの組み合わせから成る群より選択される物質を含む、項目２に記載の排気システム。
（項目５）
前記基質は、ハニカム構造、ビーズ、発泡体、およびこれらの組み合わせから成る群より選択される、項目２に記載の排気システム。
（項目６）
前記第１または第２の触媒の上流に配置される、１つ以上の追加の排気構成要素をさらに含む、項目１に記載の排気システム。
（項目７）
前記１つ以上の追加の排気構成要素は、排気触媒、フィルタ、触媒含有フィルタ、発泡体ベースの構成要素、およびこれらの組み合わせから成る群より選択される、項目６に記載の排気システム。
（項目８）
前記１つ以上の追加の排気構成要素は、ビーズまたは発泡体を含むフィルタを含み、該フィルタは、選択的に触媒構成要素を含有する、項目３に記載の排気システム。
（項目９）
前記第１のＮＯ２濃度は、前記排気ガス組成物の約５ｐｐｍから約１０容積％までである、項目１に記載の排気システム。
（項目１０）
前記第１のＮＯ２濃度は、前記排気ガス組成物の約１０ｐｐｍから約５容積％までである、項目１に記載の排気システム。
（項目１１）
前記第２のＮＯ２濃度は、前記排気ガス組成物の約１０ｐｐｍから約２０容積％までである、項目１に記載の排気システム。
（項目１２）
前記第２のＮＯ２濃度は、前記排気ガス組成物の約５ｐｐｍから約９．５容積％までである、項目１に記載の排気システム。
（項目１３）
前記第１の触媒は、約０．１から３００ｇ／立方フィートまでの量の白金を含む、項目１に記載の排気システム。
（項目１４）
前記第１の触媒は、約３０から５０ｇ／立方フィートまでの量の白金を含む、項目１に記載の排気システム。
（項目１５）
前記第２の触媒は、約２から３００ｇ／立方フィートまでの量のパラジウムを含む、項目１に記載の排気システム。
（項目１６）
前記バイパスは、該バイパスを通って流れる排気の量を変動させるための弁を含む、項目１に記載の排気システム。
（項目１７）
前記バイパスは、前記第１の触媒周辺に導管を備える、項目１に記載の排気システム。
（項目１８）
前記バイパスは、前記第１の触媒を通る導管を備える、項目１に記載の排気システム。
（項目１９）
排気ガス組成物中のＮＯ２の量を削減する、排気システム内に設置するための触媒アセンブリであって、該排気ガス組成物は一酸化炭素、炭化水素、およびＮＯ２の混合物を含有し、該ＮＯ２は第１のＮＯ２濃度で存在し、該触媒アセンブリは、
該排気ガス組成物の第１の部分と接触する第１の触媒であって、該第１の触媒は、該排気ガス組成物を、第２のＮＯ２濃度のＮＯ２を含む主要酸化排気混合物に変換するように適合され、該第２のＮＯ２濃度は該第１のＮＯ２濃度を上回る、第１の触媒と、
該排気の第２の部分を受容するように適合される、バイパスと
を備える、触媒アセンブリ。
（項目２０）
前記第１の触媒の下流に配置される統合部をさらに備え、該第１の触媒において、前記第１の酸化排気混合物は、前記排気の前記第２の部分と統合されることにより、第１の統合排気ガス混合物を産生する、項目１９に記載の触媒アセンブリ。
（項目２１）
前記触媒は、基質と、該基質の上または内部に配置される触媒とを含む、項目１９に記載の触媒アセンブリ。
（項目２２）
前記触媒は、貴金属を含む、項目２１に記載の触媒アセンブリ。
（項目２３）
排気ガス混合物中のＮＯ２の量を削減するための排気システムであって、該排気ガス混合物は一酸化炭素、炭化水素、およびＮＯ２の混合物を含有し、該ＮＯ２は第１のＮＯ２濃度で存在し、該排気システムは、
第１のＮＯ２濃度のＮＯ２含有組成物を提供する、ＮＯ２源と、
該ＮＯ２源の下流に配置される触媒であって、該触媒は、第１の統合排気ガス混合物を、第２の統合排気ガス混合物に変換し、該第２の統合排気ガス組成物は、第２の出力ＮＯ２濃度で存在するＮＯ２を有し、該第２の出力ＮＯ２濃度は、第１の酸化排気混合物中のＮＯ２の一部分がＮＯに変換されるように、第１の出力ＮＯ２濃度未満である、触媒と
を備える、排気システム。
（項目２４）
前記ＮＯ２源は、エンジン、バーナ、触媒、またはプラズマ放電反応器である、項目２３に記載の排気システム。
（項目２５）
内燃エンジンの排気ガス混合物中のＮＯ２の量を削減するための方法であって、該排気ガス混合物は一酸化炭素、炭化水素、およびＮＯ２の混合物を有し、該ＮＯ２は第１のＮＯ２濃度で存在し、該方法は、
該排気ガス混合物の第１の部分を第１の触媒と接触させることであって、該排気ガス混合物の該第１の部分は、第２のＮＯ２濃度のＮＯ２を含む主要酸化排気混合物に変換され、該第２のＮＯ２濃度は該第１のＮＯ２濃度を上回る、ことと、
該排気ガス混合物の第２の部分をバイパスに通過させることと、
該第１の触媒の下流位置で、該排気ガス混合物の該第２の部分を第１の酸化ガス混合物と統合することにより、統合排気ガス混合物を産生することと、
該統合排気ガス混合物を、該第１の触媒の下流に配置された第２の触媒と接触させることであって、該第２の触媒は、該統合排気ガス混合物を、第２の統合排気ガス混合物に変換し、該第２の統合排気ガス組成物は、第３のＮＯ２濃度で存在するＮＯ２を有し、該第３のＮＯ２濃度は、該第１の酸化排気混合物中のＮＯ２の一部分がＮＯに変換されるように、該第２のＮＯ２濃度未満である、ことと
を含む、方法。
本発明は、少なくとも１つの実施形態において、燃焼システムからのＮＯ２の放出を削減するためのシステムおよび方法を提供することにより、従来技術の１つ以上の問題を解決する。本実施形態の排気システムは、一酸化炭素、炭化水素、ＮＯ２および粒子状物質の混合物を含む排気ガス組成物を処理するために有用である。かかる排気組成物の中で、ＮＯ２は、第１のＮＯ２濃度で存在する。該排気システムは、排気ガス組成物の第１の部分と接触する、第１の触媒を含む。排気ガス組成物の第１の部分は、第１のＮＯ２濃度を上回る第２のＮＯ２濃度のＮＯ２を含む第１の酸化排気混合物に変換される。該システムは、排気ガス組成物の第２の部分を受容するバイパスと、第１の触媒の下流に配置される統合部とをさらに含む。第１の酸化排気混合物は、第１の統合排気ガス混合物を産生するように、排気ガス組成物の第２の部分と統合される。第２の触媒は、第１の触媒の下流に配置される。第２の触媒は、第１の統合排気ガス混合物を、第２の統合排気ガス混合物に変換する。第２の統合排気ガス混合物は、第１の酸化排気混合物中のＮＯ２の一部分がＮＯに変換されるように、第２のＮＯ２濃度未満である第３のＮＯ２濃度で存在するＮＯ２を有する。
【０００７】
本発明の変形例において、ＰｔおよびＰｄの異なる触媒活性が、有利に適用される。Ｐｔは、ディーゼル排気中の一酸化炭素および炭化水素を効率的に酸化することが既知である。また、Ｐｔは、ＮＯの二酸化窒素への酸化を促進する。しかしながら、後者の酸化は、一酸化炭素および炭化水素が枯渇する際、排気中では比較的後になるまで目に見えるほどには観察されない。Ｐｄもまた、一酸化炭素および炭化水素の酸化を促進する。しかしながら、これは、ＮＯの酸化を効率的には促進しない。本発明において、パラジウム含有触媒が、ディーゼル排気中の白金含有触媒の下流に配置される。排気の第１の部分は、白金含有触媒に進入する。排気の第２の部分は、白金含有触媒をバイパ煤る。依然として一酸化炭素および炭化水素を含有する、排気の第２の部分は、白金含有触媒を通過した第１の部分と統合される。この時点で、第１の部分は、著しいレベルの二酸化窒素を含む。次いで、統合された第１および第２の部分は、パラジウム含有触媒を通過し、ここで、二酸化窒素が、第２の部分から一酸化炭素および炭化水素を酸化する上で消費される。全体的な結果は、二酸化窒素放出の削減である。好適に設計された卑金属触媒は、ＮＯ２削減に関して、パラジウム含有触媒と同様に機能し得る。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１Ａは、フィルタシステム周辺にバイパスを使用した排気システムの概略図である。図１Ｂは、フィルタシステムまたはディーゼル酸化触媒（「ＤＯＣ」）システムを通るバイパスを使用した、排気システムの概略図である。
【図２】図２Ａは、ＮＯ２源からＮＯ２放出を削減するためのオフラインシステムの概略図である。図２Ｂは、ＮＯ２源からＮＯ２放出を削減するためのインラインシステムの概略図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態を利用する、エンジン排気ＮＯｘ出力、ＮＯ２出力、温度、およびディーゼル酸化触媒（「ＤＯＣ」）のプロットを提供する。
【図４】図４は、図２Ａおよび２Ｂに対応する例示的な排気ガスシステム内の一酸化炭素濃度のプロットを提供する。
【図５】図５は、図２Ａおよび２Ｂに対応する例示的な排気ガスシステム内の炭化水素濃度のプロットを提供する。
【図６】図６は、図２Ａおよび２Ｂに対応する例示的な排気ガスシステム内のＮＯ２対ＮＯｘのプロットを提供する。
【図７】図７は、排気中のＮＯ２に対する白金およびパラジウム触媒が、図２Ａおよび２Ｂに対応する例示的な排気ガスシステム内に出力した後の、ＮＯ２のプロットを提供する。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明の好ましい組成物を詳細に参照する。本発明の実施形態および方法は、本発明者らに現在既知の本発明の実践の最良の形態を成す。図面は、必ずしも原寸に比例しない。しかしながら、開示される実施形態は、種々および代替の形態で具現化され得る本発明の例示に過ぎないことが理解されるものとする。したがって、本明細書に開示される具体的な詳細は、限定として解釈されず、本発明の任意の態様に対する代表的な原理、および／または種々に本発明を採用する、当業者への教示のための代表的な原理に過ぎないとして解釈されるものとする。
【００１０】
実施例、または別途明確に指示される場合を除き、物質の量または反応および／もしくは使用条件を示す、本説明内のすべての数量は、本発明の最も広い範囲を説明する上で、「約」という用語によって修正されるとして理解されるものとする。記載される数的制限内での実践が概して好ましい。本発明に関連して、所与の目的に好適なもしくは好ましいものとしての、ある群または類の物質の説明は、該群または類の成員のいずれか２つ以上の混合物が、等しく好適なもしくは好ましいことを示唆し、化学用語における構成要素の説明は、本説明で特定される任意の組み合わせへの、添加時における構成要素を言及し、必ずしも、一度混合された混合物の構成要素間の化学的相互作用を除外せず、頭字語または他の略称の第１の定義が、同一の略称の本明細書におけるすべての後の使用に適用され、変更すべきは変更して、最初に定義された略称の通常の文法的変形に適用され、矛盾することが明確に記載されない限り、特性の測定値は、同一の特性に対して先にまたは後に言及されるものと同一の技術によって判定される。
【００１１】
また、特定の構成要素および／または条件が、当然のことながら、変動し得るため、本発明は、以下に説明される特定の実施形態および方法に限定されないことも理解されるものとする。さらに、本明細書で使用する専門用語は、本発明の特定の実施形態の説明目的のみに使用され、いかようにも制限することを意図しない。
【００１２】
また、本明細書および添付の請求項に使用する際、単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」は、文脈が明らかにそうではないと示さない限り、複数の指示対象を含むことにも留意されたい。例えば、単数での構成要素への言及は、複数の構成要素を含むことが意図される。
【００１３】
本出願を通して、刊行物が参照される場合、これらの刊行物の全体における開示は、本発明が属する最新技術をより完全に説明するために、参照することによって、それら全体として本出願に組み込まれる。
【００１４】
ＮＯ２の利用可能な還元剤との反応を触媒することによって、ＮＯ２含有排気ガス流を処理するためにＰｄを利用する、プロセスが開示される。ほとんどの排気ガス流において、ＣＯおよびＨＣ等の還元剤は、それらの汚染物質を制御するために提供される、Ｐｔ含有の後処理構成要素によって、過度に低いレベルまで還元される。結果として、好適な還元剤が、所望のＮＯ２変換を促進するように提供されなければならない。別の変形例において、好適に設計された卑金属触媒が、ＮＯ２削減に関して、パラジウム含有触媒の代わりに、またはそれと組み合わせて配備されてもよい。「卑金属」という用語は、空気、水分、または熱への曝露により、腐食、変色、または酸化する、一般金属を指す。かかる金属の例としては、鉄、ニッケル、銅、ニッケル、コバルト等が挙げられるが、これらに限定されない。
【００１５】
図１Ａおよび１Ｂを参照すると、排気ガス組成物中のＮＯ２の量を削減するための排気システムの概略図が提供される。図１Ａは、フィルタまたはＤＯＣシステム周辺にバイパスを使用する排気システムの概略図である。図１Ｂは、フィルタまたはＤＯＣシステムを通るバイパスを使用する排気システムの概略図である。有用な排気システムとしては、内燃エンジンの排気を処理する、車両排気システムが挙げられるが、これに限定されない。特に、本実施形態は、ディーゼルエンジンの排気を処理することに有用である。本発明によって処理され得る１つのＮＯ２源としては、ＮＯ２エンジン、バーナ、触媒、またはプラズマ放電反応器が挙げられるが、これらに限定されない。排気ガスシステム１０は、排気ガス組成物１８の第１の部分１６と接触する第１の触媒１４を含む、第１の触媒構成要素１２を含む。排気ガス組成物１８は、入口導管２０を通して第１の触媒構成要素１２に提供される。排気ガス組成物１８は、一般的に、一酸化炭素、炭化水素、有機粒子状物質、およびＮＯｘ（例えば、ＮＯおよびＮＯ２）の混合物である。特徴的に、排気組成物１８中のＮＯ２は、第１のＮＯ２濃度で存在する。一変形例において、第１のＮＯ２濃度は、排気ガス組成物の約５ｐｐｍ〜約１０容積％である。別の変形例において、第１のＮＯ２濃度は、排気ガス組成物の約１０ｐｐｍ〜約５容積％である。第１の部分１６は、第１の酸化排気組成物２２に変換される。第１の酸化排気組成物２２は、第１のＮＯ２濃度を上回る第２のＮＯ２濃度のＮＯ２を含む。本実施形態の変形例において、第２のＮＯ２濃度は、排気ガス組成物の約１０ｐｐｍ〜約２０容積％である。本実施形態の別の変形例において、第２のＮＯ２濃度は、排気ガス組成物の約５ｐｐｍ〜約９．５容積％である。
【００１６】
図１Ａおよび１Ｂをさらに参照すると、還元剤の供給が、第１の酸化排気組成物２２に提供される。このＮＯ２反応のための還元剤の供給は、受動的および能動的の両方の、種々の手段によって制御される。本実施形態の変形例において、触媒構成要素１２は、還元剤を供給するように受動的に動作する、バイパス３０を含む。バイパス３０は、一般的に、排気ガス混合物１８の第２の部分３２を受容する、導管（例えば、パイプ）である。さらに、バイパス３０は、排気ガス組成物１８の第２の部分３２を、図１Ａに図示されるように、ＣＯ、炭化水素、および粒子状物質の所望の酸化を担う、放出制御装置（複数を含む）（即ち、第１の触媒システム１４）周辺で進路変換させる。この流れは、第１の酸化排気組成物２２を含有するＮＯ２含有の１次排気ラインと混合され、次いで、これを、第２の触媒システム３８（一般的に、Ｐｄ触媒）上で反応させ、主要な流れのＮＯ２の一部分をＮＯに変換する。他の改良例において、バイパス３０は、図１Ｂに図示されるように、第１の触媒１４を通る導管を備える。この変形例において、バイパス３０の直径および位置取りは、上流および下流の圧力および流速とともに、ＮＯ２との反応のために触媒構成要素３８に送達される、未反応のガスおよび付随する還元剤の量を決定する。製造を促進するために、一般的な大型バイパスラインが、様々な用途に提供され得、かつ調整可能な弁が、個々の用途に対する特定のレベルのＮＯ２制御を提供するために、流量調整を可能とするようにバイパス内に含まれ得る。この流量の相対的な大きさおよび付随する反応が、ＣＯ、炭化水素、および粒子状物質に対する主要な後処理システムの本来設計された性能を損ない得ることも認識されたい。
【００１７】
本実施形態の別の変形例において、還元剤の供給は、動的調節を利用するシステムによって、第１の酸化排気組成物２２に提供される。本変形例において、排気ガスシステム１０は、バイパス３０への流量を調節する弁３６を含む。弁３６と連絡する制御器（図示せず）は、システム性能を最適化するための制御戦略を実現する。具体的に、ＮＯ２形成は、一般的に、異なる動作条件で、動態学的および熱力学的な両方の制御下にあることから、バイパス３０を通した還元剤の送達は、他の放出制御機能性のいかなる損失も最小化しつつ、ＮＯ２削減を最大化するように最適化される。
【００１８】
本発明の別の変形例において、第１の酸化排気組成物２２のＮＯ２変換のための還元剤は、固体還元剤を第２の触媒構成要素３８内に直接組み込むことによって提供される。この変形例は、第２の触媒構成要素３８がパラジウムを含む場合に、特に有用である。有用な固体還元剤の例は、高表面積炭素である。この変形例における固体還元剤は、次第に消費され、そのため、長期間の動作を確実とするために、十分な量の還元剤が第２の触媒構成要素３８に組み込まれることが必要となることを理解されたい。
【００１９】
種々のバイパスシステムが、本実施形態において有用であることが、当業者によって理解されよう。これらには、未反応ガス（還元剤を含む）が、ＮＯ２との反応のために第２の触媒構成要素３８に到達するための機構を提供する、第２の触媒構成要素３８の上流への無触媒ゾーンの組み込みが挙げられるが、これに限定されない。バイパス３０は、無触媒経路としてではなく、触媒自体を通る変換器容器に直接組み込まれてもよい。この概念は、ハニカム（金属もしくはセラミック、壁またはチャネル流設計を含む）またはペレット触媒床の両方に好適である。他の変形例において、還元剤は、何らかの種類の反応性液体もしくはガスを、Ｐｄ触媒の上流に直接供給する、燃料注入器または滴下パイプを介して供給される。
【００２０】
図１Ａおよび１Ｂをさらに参照すると、排気システム１０は、第１の統合排気ガス混合物４２を産生するために、第１の酸化排気組成物２２が、排気ガス組成物１８の第２の部分３２と統合されるように、第１の触媒構成要素１２の下流に配置される、統合部４０を含む。第２の触媒構成要素３８は、第１の触媒構成要素１２の下流に配置される。第２の触媒構成要素３８は、第１の統合排気ガス混合物４２を、第２の統合排気ガス混合物４４に変換する。第２の統合排気ガス混合物４４は、第１の酸化排気混合物中のＮＯ２の一部分が、ＮＯに変換されるように、第２のＮＯ２濃度未満である第３のＮＯ２濃度で存在する。
【００２１】
図１をさらに参照すると、第１の触媒１４および第２の触媒構成要素３８は、各々独立して、触媒物質を含む。さらなる改良例において、第１の触媒１４および第２の触媒構成要素３８は、触媒物質が基質の上またはその内側に配置されるように、基質を含む。一変形例において、触媒物質は、貴金属を含む。一般的に、第１の触媒１４内の触媒物質は、約０．１〜３００ｇ／立方フィートの量の白金を含む。別の改良例において、第１の触媒１４内の触媒物質は、約３０〜５０ｇ／立方フィートの量の白金を含む。同様に、第２の触媒構成要素内の触媒物質は、一般的に、約２〜３００ｇ／立方フィートの量のパラジウムを含む。別の改良例において、第２の触媒３８内の触媒物質は、約５０〜２００ｇ／立方フィートの量のパラジウムを含む。別の改良例において、基質は、繊維性であり得る、多孔質物質を含む。別の変形例において、基質は、コーディエライト、金属、およびセラミックから成る群より選択される物質を含む。本実施形態の一部の変形例において、基質は、ハニカム構造を有する。他の変形例において、基質は、発泡体、または１つのビーズもしくは複数のビーズである。
【００２２】
本実施形態の変形例において、排気システム１０は、１つ以上の追加の排気構成要素５０、５２をさらに含む。排気構成要素５０、５２は、第１の触媒１４および／または第２の触媒構成要素３８の上流に配置される。有用な追加の排気構成要素の例としては、排気触媒、フィルタ、発泡体ベースの構成要素、およびこれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。構成要素５２が触媒を含む場合、構成要素５２周辺またはそれを通るバイパスは、還元剤の一部分が触媒を避けることを可能にするように使用されてもよい。一改良例において、第１の触媒１４および／または第２の触媒構成要素３８は、触媒を含有しても含有しなくてもよいフィルタである。かかるフィルタはまた、フィルタ構成要素として動作する、発泡体または複数のビーズを含んでもよい。かかる追加の排気構成要素の具体的な例としては、ディーゼル酸化触媒、ＮＯｘトラップ（例えば、卑金属触媒、ＳＣＲシステム、被覆もしくは非被覆フィルタ等）も挙げられる。
【００２３】
本発明の別の実施形態において、ＮＯ２含有混合物中のＮＯ２の量を削減するためのＮＯ２削減システムを提供する。一般的に、かかるＮＯ２含有混合物は、ＮＯ２が第１のＮＯ２濃度で存在する、上に記載の一酸化炭素、炭化水素、およびＮＯ２の混合物を含む。図２Ａおよび２Ｂは、ＮＯ２源からのＮＯ２放出を削減するためのオフラインシステムの概略図を提供する。図２Ａは、オフラインシステムを示す一方で、図２Ｂは、インラインシステムを示す。
【００２４】
図２Ａを参照すると、ＮＯ２削減システム６０は、第１のＮＯ２濃度のＮＯ２含有組成物６４を提供するオフラインＮＯ２源６２と、排気ガス組成物６８およびＮＯ２含有組成物６４を受容して、第１の統合排気ガス混合物７０を形成する、統合部６６とを含む。触媒システム７２は、ＮＯ２源６２の下流に配置される。触媒システム７２は、第１の統合排気ガス混合物７０を、第２の統合排気ガス混合物７８に変換する。第２の統合排気ガス組成物７８は、第２の出力ＮＯ２濃度で存在するＮＯ２を含む。第２の出力ＮＯ２濃度は、第１の酸化排気混合物７０中のＮＯ２の一部分が、ＮＯに変換されるように、第１の出力ＮＯ２濃度未満である。ＮＯ２源６２の例としては、エンジン、触媒、プラズマ放電反応器等が挙げられるが、これらに限定されない。
【００２５】
図２Ｂを参照すると、ＮＯ２削減システム６０’は、排気ガス組成物６８’と統合されて、第１のＮＯ２濃度のＮＯ２を有する第１の統合排気ガス混合物７０’を形成する、ＮＯ２含有組成物６４’を提供する、任意のインラインＮＯ２源６２’を含む。本実施形態に対する改良例において、炭化水素等の還元剤は、ＮＯ２源６２’の上流に注入されてもよい。触媒システム７２は、ＮＯ２源６２の下流に配置される。触媒システム７２は、第１の統合排気ガス混合物７０を、第２の統合排気ガス混合物７８に変換する。第２の統合排気ガス組成物７８は、第２の出力ＮＯ２濃度で存在するＮＯ２を含む。第２の出力ＮＯ２濃度は、第１の酸化排気混合物７０中のＮＯ２の一部分が、ＮＯに変換されるように、第１の出力ＮＯ２濃度未満である。ＮＯ２源６２’の例としては、エンジン、触媒、プラズマ放電反応器等が挙げられるが、これらに限定されない。
【００２６】
本発明のさらに別の実施形態において、上に記載される機器の実施形態を利用する、ＮＯ２の量を削減するための方法を提供する。一般的に、この方法は、内燃エンジンの排気ガス組成物に配備される。本実施形態の方法は、第１の触媒とともにＮＯ２含有組成物の第１の部分を含む。排気ガス混合物の第１の部分は、第１のＮＯ２濃度を上回る第２のＮＯ２濃度のＮＯ２を含む、主要な酸化排気混合物に変換される。排気ガス混合物の第２の部分は、バイパスを通過し、次いで、統合排気ガス混合物を産生するように、第１の触媒の下流の位置で第１の酸化ガス混合物と統合される。次に、統合排気ガス混合物は、第１の触媒の下流に配置される第２の触媒と接触させられる。特徴的に、第２の触媒は、統合排気ガス混合物を、第３のＮＯ２濃度で存在するＮＯ２を有する第２の統合排気ガス混合物に変換する。有利なことに、この第３のＮＯ２濃度は、第１の酸化排気混合物中のＮＯ２の一部分がＮＯに変換されるように、第２のＮＯ２濃度より小さい。
【００２７】
本発明の実用性は、図３−８を参照することによって理解され得る。図３は、本発明の実施形態を利用した、エンジン排気ＮＯｘ出力、ＮＯ２出力、温度、およびディーゼル酸化触媒（「ＤＯＣ」）のプロットを提供する。図３は、エンジンから出力される量と比較して、削減されたＮＯ２放出を簡単に示す。図４は、排気が、白金触媒、次いでパラジウム触媒（排気の一部分が白金触媒をバイパスする）と接触する構成に関して、種々の位置における一酸化炭素濃度のプロットを提供する。エンジン出力（「ＥＯ」）、白金触媒出力（「白金出力」）、およびパラジウム触媒出力（パラジウム出力」）に対するＣＯ濃度が提供される。２８０℃より上の温度において、パラジウム触媒からのＣＯ濃度は、エンジン出力および白金出力よりも明らかに削減される。図５は、エンジン、白金触媒、およびパラジウム触媒からの炭化水素出力のプロットを提供する。２２０℃〜３７０℃の温度範囲において、炭化水素の濃度は、エンジン排気内よりも白金触媒後に低く、パラジウム触媒後にはさらに低い。図６は、エンジン、白金触媒、およびパラジウム触媒から出力される、ＮＯ２対ＮＯｘ比のプロットを提供する。２８０℃〜３７０℃の温度において、パラジウム触媒からのＮＯ２対ＮＯｘ比は、有利に、非常に低減される。図７は、エンジン出力のＮＯ２に対する、白金およびパラジウム触媒後のＮＯ２のプロットを提供する。２２０℃〜３７０℃の温度範囲において、この比は、排気からＮＯ２を削減する上での本発明の実施形態の機能を図示する図６と組み合わせて、非常に低減されることが観察される。
【００２８】
本発明の実施形態を説明および図示してきたが、これらの実施形態が本発明のすべての可能な形態を図示および説明することは意図されない。むしろ、本明細書で使用される用語が、制限ではなく説明の用語であり、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、種々の変更が行われ得ることを理解されたい。
【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１】
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【図２】
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【外国語明細書】
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