(57)【要約】  排気ガスから少なくとも窒素酸化物を除去する方法は、少なくとも水素ガスを含む還元剤を転換触媒の上流で生成させるステップと、転換触媒の上流の位置に排気ガスの一部分を逸らすステップと、転換触媒を用いて還元剤を排気ガスの一部に存在する窒素酸化物と反応させて窒素含有化合物還元剤を生成するステップと、窒素含有化合物還元剤をＳＣＲ触媒の上流に導入するステップと、ＳＣＲ触媒の上流で窒素含有化合物還元剤を排気ガスの第２の部分と混合するステップと、ＳＣＲ触媒において窒素含有化合物還元剤を排気ガスの第２の部分に存在する窒素酸化物と反応させるステップとを含む。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガスから少なくとも窒素酸化物を除去する方法であって、
少なくとも水素ガスを含む還元剤を転換触媒の上流で生成させるステップと、
前記排気ガスの一部を前記転換触媒の上流の位置に逸らすステップと、
前記転換触媒を用いて前記還元剤を前記排気ガスの一部に存在する窒素酸化物と反応させて窒素含有化合物還元剤を生成するステップと、
前記窒素含有化合物還元剤をＳＣＲ触媒の上流に導入するステップと、
前記ＳＣＲ触媒の上流で前記窒素含有化合物還元剤を前記排気ガスの第２の部分と混合するステップと、
前記ＳＣＲ触媒において前記窒素含有化合物還元剤を前記排気ガスの第２の部分に存在する窒素酸化物と反応させるステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記ＳＣＲ触媒から流出する一酸化炭素を該ＳＣＲ触媒の下流に設けた完全酸化触媒で反応させて二酸化炭素にするステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ＳＣＲ触媒が、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化タングステン（Ｗ２Ｏ５）又はこれらの１種以上を含む混合物を含む、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ＳＣＲ触媒が、白金及び酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の混合物を含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記ＳＣＲ触媒が、Ｍ／担持材料の組成物を含む（式中、Ｍは、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、コバルト（Ｃｏ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）又はこれらの１種以上を含む混合物であり、担持材料は、ゼオライト、アルミナ、ジルコニア、セリア及びこれらの１種以上を含む混合物からなる群から選択される。）、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記ゼオライトが、モルデナイト、βゼオライト及びペンタシル構造ゼオライトからなる群から選択される、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記窒素含有化合物還元剤が、アンモニア、アミン、ニトリル及びこれらの１種以上を含む混合物からなる群から選択される、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記窒素含有化合物還元剤がアンモニア以外のものである、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記転換触媒を用いて前記排気ガスの一部に存在する窒素酸化物の一部分を二酸化窒素に転換するステップをさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記転換触媒が、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、オスミウム（Ｏｓ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、金（Ａｕ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）及びこれらの１種以上を含む混合物からなる群から選択される触媒材料を含む、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記還元剤が、アルカン、アルケン、アセチレン、芳香族化合物、ナフタレン、オキシジェネート及びこれらの１種以上を含む混合物からなる群から選択される還元剤をさらに含む、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
排気ガスから少なくとも窒素酸化物を除去するシステムであって、
排気ガス源と、
前記排気ガス源の下流にかつ該排気ガス源と流体連通して配置されたＳＣＲ触媒と、
前記ＳＣＲ触媒の上流にかつ該ＳＣＲ触媒と流体連通して配置された転換触媒と、
前記転換触媒の上流にかつ該転換触媒と直接流体連通して配置された酸化触媒と、を含む、
システム。
【請求項１３】
前記排気ガス源が、内燃エンジンである、請求項１２記載のシステム。
【請求項１４】
前記ＳＣＲ触媒が、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化タングステン（Ｗ２Ｏ５）の混合物を含む、請求項１２記載のシステム。
【請求項１５】
排気ガスから少なくとも窒素酸化物を除去するシステムであって、
火花点火エンジン又は圧縮点火エンジンである排気ガス源と、
前記排気ガス源の下流にかつ該排気ガス源と流体連通して配置されたＳＣＲ触媒と、
前記ＳＣＲ触媒の上流にかつ該ＳＣＲ触媒と直接流体連通して配置され、少なくとも水素ガスを含む還元剤の存在下で窒素酸化物を窒素含有化合物還元剤に転換することができる転換触媒と、
前記転換触媒の上流にかつ該転換触媒と直接流体連通して配置され、炭化水素燃料を少なくとも水素ガスを含む還元剤に転換することができる酸化触媒と、を含む、
システム。
【請求項１６】
前記ＳＣＲ触媒が、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化タングステン（Ｗ２Ｏ５）又はこれらの１種以上を含む混合物を含む、請求項１５記載のシステム。
【請求項１７】
前記ＳＣＲ触媒が、白金及び酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の混合物を含む、請求項１５記載のシステム。
【請求項１８】
前記ＳＣＲ触媒が、Ｍ／担持材料の組成物を含む（式中、Ｍは、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、コバルト（Ｃｏ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）又はこれらの１種以上を含む混合物であり、担持材料は、ゼオライト、アルミナ、ジルコニア、セリア及びこれらの１種以上を含む混合物からなる群から選択される。）、請求項１５記載のシステム。
【請求項１９】
前記ゼオライトが、モルデナイト、βゼオライト及びペンタシル構造ゼオライトからなる群から選択される、請求項１８記載のシステム。
【請求項２０】
前記転換触媒が、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、オスミウム（Ｏｓ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、金（Ａｕ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）及びこれらの１種以上を含む混合物からなる群から選択される触媒材料を含む、請求項１５記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、総括的には窒素酸化物（ＮＯｘ）エミッションを低減するためのシステム及び方法に関し、より具体的には、窒素酸化物選択触媒還元（接触還元）を使用するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、内燃エンジンは、燃焼反応を通してガソリン、ディーゼルなどの燃料を仕事すなわち原動力に変換する。これらの反応は、一酸化炭素（ＣＯ）、未燃炭化水素（ＵＨＣ）及び窒素酸化物（ＮＯｘ）（例えば、一酸化窒素（ＮＯ）及び二酸化窒素（ＮＯ２）など）のような副生成物を生成する。世界的な大気汚染の関心により、エンジンシステムに対するより厳しいエミッション基準が導入されている。従って、窒素酸化物エミッションを低減するためのシステム及び方法についての研究が継続して行われている。
【０００３】
排気ガスから窒素酸化物を除去する１つの方法には、選択触媒還元（ＳＣＲ）法が含まれ、この方法では、窒素酸化物は、触媒存在下での還元剤との反応によって窒素と水とに分解される。アンモニアは、それが優れた触媒反応性及び選択性を有するので、選択触媒還元法では還元剤として広く用いられる。しかしながら、アンモニアの実用は、主として発電所及びその他の定置式用途に限定されてきた。より具体的には、アンモニアに関連する毒性及び処理問題（例えば、貯蔵タンクなど）が、自動車及びその他の移動体用エンジンにおけるこの技術の使用を非実用的なものにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００６／２０１１３９号明細書
【特許文献２】ドイツ特許出願公開第１０１２８４１４号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００６／０１０８５７号明細書
【特許文献４】ドイツ特許出願公開第１９９０９９３３号明細書
【特許文献５】欧州特許出願公開第１６３０１３１号明細書
【特許文献６】米国特許第６８３５６８９号明細書
【特許文献７】米国特許第６８０８６９４号明細書
【特許文献８】米国特許第５８６３５０８号明細書
【特許文献９】米国特許出願公開第２００６／００２９５３４号明細書
【特許文献１０】米国特許出願公開第２００５／０００２８４３号明細書
【特許文献１１】欧州特許出願公開第１４７５１４０号明細書
【特許文献１２】国際公開第２００６／０９３８０２号パンフレット
【特許文献１３】国際公開第２００４／０７１６４６号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って、移動体用エンジンシステムにより生成される窒素酸化物エミッションを低減するための改善型のシステム及び方法に対する継続的必要性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本明細書に開示するのは、窒素酸化物エミッションを低減するためのシステム及び方法である。
【０００７】
１つの実施形態では、排気ガスから少なくとも窒素酸化物を除去する方法は、少なくとも水素ガスを含む還元剤を転換触媒の上流で生成させるステップと、転換触媒の上流の位置に排気ガスの一部分を逸らすステップと、転換触媒を用いて還元剤を排気ガスの一部に存在する窒素酸化物と反応させて窒素含有化合物還元剤を生成するステップと、窒素含有化合物還元剤をＳＣＲ触媒の上流に導入するステップと、ＳＣＲ触媒の上流で窒素含有化合物還元剤を排気ガスの第２の部分と混合するステップと、ＳＣＲ触媒において窒素含有化合物還元剤を排気ガスの第２の部分に存在する窒素酸化物と反応させるステップとを含む。
【０００８】
１つの実施形態では、排気ガスから少なくとも窒素酸化物を除去するシステムは、排気ガス源と、排気ガス源の下流にかつ該排気ガス源と流体連通して配置されたＳＣＲ触媒と、ＳＣＲ触媒の上流にかつ該ＳＣＲ触媒と流体連通して配置された転換触媒と、転換触媒の上流にかつ該転換触媒と直接流体連通して配置された酸化触媒とを含む。
【０００９】
上述の及びその他の特徴は、以下の図及び詳細な説明によって例示する。
【００１０】
幾つかの図において同様の要素に同じ符号を付した例示的な図面を参照する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】少なくとも窒素酸化物エミッションを低減するためのシステムの実施形態の概略図。
【図２】少なくとも窒素酸化物エミッションを低減するためのシステムの実施形態の概略図。
【図３】少なくとも窒素酸化物エミッションを低減するためのシステムの実施形態の概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本明細書には、窒素酸化物エミッションを低減するためのシステム及び方法を開示している。より詳細に説明するように、少なくとも水素を含む還元剤は、例えば移動体用エンジンシステム内で生成され、排気ストリーム内に存在する窒素酸化物（ＮＯｘ）の一部分と触媒反応して窒素含有化合物（還元剤）を生成する。排気ストリーム内に存在する窒素酸化物の残りの部分は、窒素含有化合物と触媒反応して、該窒素酸化物を環境に優しい窒素ガス（Ｎ２）に転換する。
【００１３】
以下の説明において、「上流」方向とは、局所流がそこから流入している方向を意味する一方、「下流」方向とは、局所流が移動している方向を意味する。最も一般的な意味では、システムを通る流れは、前方から後方である傾向があり、そこで「上流方向」とは一般的に前方方向を意味し、一方、「下流方向」とは後方方向を意味する。
【００１４】
次に図１を参照すると、エンジンシステムを示している。本システムは、移動式用途及び定置式用途の両方に使用することができるが、本システムは以下で、説明を容易にするためにもまた様々な有利な特徴を明らかにするためにも移動式用途に関して説明する。本システムは、排気ガス源１２、選択接触還元触媒１４、酸化触媒１６及び転換触媒１８を含む。
【００１５】
排気ガス源１２は、窒素酸化物（ＮＯｘ）を含む排気ガス源を含む。例えば、排気ガス源１２は、それに限定されないが、火花点火エンジン及び圧縮点火エンジンからの排気ガスを含むことができる。火花点火エンジンは一般的にガソリンエンジンと呼ばれ、また圧縮点火エンジンは一般的にディーゼルエンジンと呼ばれるが、それぞれの内燃エンジンでは、多様なその他のタイプの燃料を使用することができることを理解されたい。燃料の実施例には、ガソリン、ディーゼル、エタノール、メタノール、灯油などの炭化水素燃料と、天然ガス、プロパン、ブタンなどの気体燃料と、水素、バイオ燃料、ジメチルエーテルなどの代替燃料と、さらに前述の燃料の少なくとも１つを含む混合物とが含まれる。
【００１６】
排気ガス源１２は、例えば排気導管２０を介して選択接触還元（ＳＣＲ）触媒１４の上流にかつ該選択接触還元（ＳＣＲ）触媒１４と流体連通して配置される。ＳＣＲ触媒１４で使用する化学的性質は用途に応じて変化するが、このＳＣＲ触媒１４は、作動中に窒素含有化合物が還元剤として作用して窒素酸化物を窒素ガス（Ｎ２）に還元するような窒素酸化物（ＮＯｘ）選択性となるように選択される。ＳＣＲ触媒１４は、活性触媒材料、基質材料、及び任意選択担持材料（ウォッシュコート層と呼ばれることもある）を含んでいる。異なる用途では、担持材料は、活性触媒材料として作用することができる（例えば、酸化アルミニウム）ので、担持材料と活性触媒材料との間には明確な区別はない。
【００１７】
ＳＣＲ触媒１４の基質材料は、作動環境（例えば、排気ガス温度など）に適合するように選択される。適当な基質材料には、それに限定されないが、コージライト、窒化物、炭化物、ホウ化物、並びに金属間化合物、ムライト、アルミナ、ゼオライト、アルミノケイ酸リチウム、チタニア、長石、石英、溶融又は非晶質シリカ、粘土、アルミン酸塩、チタン酸アルミニウムのようなチタン酸塩、ケイ酸塩、ジルコニア、スピネル、並びにこれらの１種以上を含む混合物が含まれる。
【００１８】
活性触媒材料及び／又は任意選択担持材料に関して、１つの実施形態では、ＳＣＲ触媒１４は、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化タングステン（Ｗ２Ｏ５）、又はこれらの１種以上を含む混合物を含む。例えば１つの実施形態では、ＳＣＲ触媒１４は、酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、酸化チタン（ＴｉＯ２）及び酸化タングステン（Ｗ２Ｏ５）の混合物を含む。他の実施形態では、ＳＣＲ触媒１４は、白金及び酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の混合物を含む。さらに別の実施形態では、ＳＣＲ触媒１４は、Ｍ／担持材料の組成物を含み、ここで、Ｍは、鉄（Ｆｅ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、コバルト（Ｃｏ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）、又はこれらの１種以上を含む混合物であり、また担持材料は、ゼオライト、アルミナ、ジルコニア、セリア、又はこれらの１種以上を含む混合物を含む。適当なゼオライトには、それに限定されないが、モルデナイト、βゼオライト、並びにＺＳＭ型ゼオライト、特にＺＳＭ−５ゼオライトのようなペンタシル構造ゼオライト及びフォージャサイト（Ｙ型族）が含まれる。
【００１９】
転換触媒１８は、ＳＣＲ触媒１４の上流にかつ該ＳＣＲ触媒１４と流体連通して配置される。転換触媒１８は、該転換触媒１８がＳＣＲ触媒１４と流体連通状態になりかつ排気ガス源１２と流体連通状態にならないように、該排気ガス源１２と並列に配置することができる。他の実施形態では、転換触媒１８は、該転換触媒１８が排気ガス源１２及びＳＣＲ触媒１４と流体連通状態になるように、該排気ガス源１２と直列に配置される。さらに、転換触媒１８は、該転換触媒１８からＳＣＲ触媒１４への流路内に付加的な触媒型装置又は混合装置が配置されることがないように、該ＳＣＲ触媒１４と直接流体連通して配置することができる。
【００２０】
転換触媒１８で使用する化学的性質は、用途に応じて変化するが、転換触媒１８は、窒素酸化物を水素化すること、及び／又は例えば酸化触媒１６で生成された燃料ベースの還元剤を、還元剤として作用することができる窒素含有化合物に窒素化することが少なくとも可能であるように選択される。窒素含有化合物の実施例には、それに限定されないが、アンモニア、アミン及びニトリルと、さらにこれらの１種以上を含む混合物とが含まれる。１つの実施形態では、窒素含有化合物は、アンモニア以外のものであり、すなわち窒素含有化合物は、アンモニアを含まない。
【００２１】
転換触媒１８は、活性触媒材料、基質材料及び任意選択担持材料を含む。ここでも同様に、担持材料と活性触媒材料との間には明確な区別はない。基質材料は、作動環境（例えば、排気ガス温度など）に適合するように選択される。適当な基質材料には、それに限定されないが、ＳＣＲ触媒１４に関して上述した材料が含まれる。適当な活性触媒材料／担持材料には、それに限定されないが、金属酸化物又はペロブスカイト材料上に支持された貴金属又は貴金属の混合物が含まれる。１つの実施形態では、適当な触媒材料には、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、オスミウム（Ｏｓ）、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）、ロジウム（Ｒｈ）、ルテニウム（Ｒｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、金（Ａｕ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉｎ）及びこれらの１種以上を含む混合物が含まれる。例示的な金属酸化物には、それに限定されないが、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、酸化クロム（ＣｒＯ３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化セリウム（ＣｅＯ２）、酸化ランタン（Ｌａ２Ｏ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、シリカ（ＳｉＯ２）及び酸化チタン（ＴｉＯ２）が含まれる。
【００２２】
実施形態は、転換触媒１８がまた一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ２）に転換（酸化）するように作用することができるように、該転換触媒の断面にわたって活性材料／担持材料を変化させた場合を想定していることを理解されたい。理論に拘束されるわけではないが、ＮＯ対ＮＯ２の割合を規制することは、ＮＯ対ＮＯ２の割合を規制しないシステムとは対照的に、最終的にＳＣＲ触媒１４内でのＮＯｘの窒素ガスへのより高い転換を生じさせることができる。１つの実施形態では、ＳＣＲ触媒における排気ガス内のＮＯ対ＮＯ２の割合は、約１：０．５〜約１：１．５であり、幾つかの用途では１：１の割合が特に望ましい。
【００２３】
酸化触媒１６は、転換触媒１８の上流にかつ該転換触媒１８と流体連通して配置される。酸化触媒１６は、該酸化触媒１６が転換触媒１８及びＳＣＲ触媒１４と流体連通状態になるが、排気ガス源１２とは流体連通状態にならいないように、排気ガス源１２と並列に配置することができる。他の実施形態では、酸化触媒１６は、該酸化触媒１６が排気ガス源１２及びＳＣＲ触媒１４と流体連通状態になるように、該排気ガス源１２と直列に配置される。さらに、酸化触媒１６は、該酸化触媒１６から転換触媒１８への流路に付加的な触媒型装置又は混合装置が配置されることがないように、該転換触媒１８と直接流体連通して配置することができる。
【００２４】
酸化触媒１６は、燃料源２２からの燃料をより小さな分子に分解するように作用する。例えば、燃料は、水素、一酸化炭素、アルカン、アルケン、アセチレン、芳香族化合物、ナフタレン、オキシジェネートなどに分解することができる。つまり、酸化触媒１６は、燃料源２２からの燃料を少なくとも水素を含む還元剤に分解するように作用する。適当な燃料には、それに限定されないが、内燃エンジンに関して上述したものが含まれる。１つの実施形態では、燃料の実施例には、ガソリン、ディーゼル、エタノール、メタノール、灯油などの炭化水素燃料が含まれる。燃料源２２からの燃料は、適当な手段（例えば、燃料ポンプなど）によって酸化触媒１６に送給することができる。
【００２５】
酸化触媒１６の化学的性質は用途に応じて変化するが、酸化触媒１６は、炭化水素化合物を少なくとも水素ガスを含む還元剤に転換することを支援する材料を含む。生成することができる他の適当な燃料ベースの還元剤には、それに限定されないが、アルカン、アルケン、アセチレン、芳香族化合物、ナフタレン及びオキシジェネートが含まれる。酸化触媒１６は、燃料処理装置、改質器、酸化燃焼器などと呼ぶこともできる。作動中に、燃料は、蒸気改質、自動熱改質、部分酸化その他の公知の方法を用いて水素を含むガスに転換することができる。
【００２６】
酸化触媒１６は、活性触媒材料、基質材料及び任意選択担持材料を含む。担持材料と活性触媒材料との間には明確な区別はない。基質材料は、作動環境（例えば、排気ガス温度など）に適合するように選択される。適当な基質材料には、それに限定されないが、ＳＣＲ触媒１４に関して上述した材料が含まれる。適当な活性触媒材料／担持材料には、それに限定されないが、貴金属及び金属酸化物が含まれる。例示的な貴金属には、ロジウム（Ｒｈ）及び白金（Ｐｔ）の混合物が含まれる。例示的な金属酸化物には、それに限定されないが、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、シリカ（ＳｉＯ２）及び酸化チタン（ＴｉＯ２）が含まれる。
【００２７】
次に図２〜図３を参照すると、本システムに付加することができる様々な適宜特徴を示している。例えば、任意選択燃料ポンプ２４を使用することができる。加えて、例えば任意選択弁２６を介して空気又はその他の適当な酸素源を酸化触媒１６の上流に周期的に導入して、作動時に燃料が触媒上で酸素と反応してとりわけ水素ガス（Ｈ２）を生成するようにすることができる。
【００２８】
任意選択完全酸化触媒２８が、ＳＣＲ触媒１４の下流にかつ該任意選択完全酸化触媒２８と流体連通して配置される。完全酸化触媒２８は、一酸化炭素を二酸化炭素に酸化するのを少なくとも可能にするように構成される。完全酸化触媒２８は、活性触媒材料、基質材料及び任意選択担持材料を含む。基質材料は、作動環境（例えば、排気ガス温度など）に適合するように選択される。適当な基質材料には、それに限定されないが、ＳＣＲ触媒１４に関して上述した材料が含まれる。適当な活性触媒材料／担持材料には、それに限定されないが、貴金属及び金属酸化物が含まれる。例示的な貴金属には、ロジウム（Ｒｈ）、白金（Ｐｔ）及びパラジウム（Ｐｄ）の混合物が含まれる。例示的な金属酸化物には、それに限定されないが、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）及び酸化チタン（ＴｉＯ２）が含まれる。
【００２９】
任意選択バイパス弁３８が、排気ガス源１２及び酸化触媒１６と流体連通して配置される。より具体的には、作動時に、排気ガス源１２からの排気ガスは、酸化触媒１６の上流の位置に逸らす（分流させる）ことができ、そこで排気ガスは、燃料源２２からの燃料と混合することができる。理論に拘束されるわけではないが、排気ガスの一部分を酸化触媒１６の上流に逸らすことによって、排気ガスが逸らされないシステムに比べて酸化触媒１６の化学的性質におけるより大きな自由度を得ることができる。すなわち、排気ガス内に存在する窒素酸化物は、酸化触媒１６内で発生する反応のための酸素源として作用することができる。他の実施形態では、例えば燃料源２２からの燃料は、任意選択弁４０を介して排気導管２０内に導入することができる。排気導管内に導入した燃料は、ＳＣＲ１４における還元剤として作用することができる。加えて、噴射燃料は、ＳＣＲ１４における部分酸化反応を促進することができる。
【００３０】
図では、ＳＣＲ触媒１４、酸化触媒１６、転換触媒１８及び完全酸化触媒２８は別個の装置であるように示しているが、幾つかの異なるタイプの触媒を同じ基質上に配置するか又はそれに代えて同じハウジング内に配置するような実施形態を想定していることを理解されたい。他の実施形態では、各触媒は、互いに間隙をおいているが単一のハウジング内に配置された別個の基質に配置することができる。加えて、図示していないが様々なその他の任意選択装置もまた、それに限定されないが、完全酸化触媒２８の下流に配置された付加的センサを含んだ状態で、使用することができる。
【００３１】
作動中に、排気ガス源１２からの排気は、排気導管２０を通って移動する。排気ガス導管内の排気ガスの一部分は、該排気ガスの一部分が転換触媒１８の上流かつ酸化触媒１６の下流に持ち込まれるように、例えば任意選択弁３０によって逸らされる。同時に、酸化触媒１６によって生成された水素ガス及び／又は他の燃料ベースの還元剤は、転換触媒１８の上流で排気ガスの一部分と混合される。転換触媒１８において、水素及び／又は他の燃料ベースの還元剤は、排気ガスの一部に存在する窒素酸化物と反応して、還元剤として作用することができる窒素含有化合物に該窒素酸化物を転換する。適宜、排気ガス内に存在する一酸化窒素の一部分もまた、上述のように転換触媒１８内で二酸化窒素に転換することができる。
【００３２】
転換触媒１８により生成された窒素含有化合物は、適宜生成された二酸化窒素と共に、ＳＣＲ触媒１４に導かれる。より具体的には、転換触媒１８からの流出ストリーム３２は、ＳＣＲ触媒１４の上流の位置において導入されて、該流出ストリーム３２は、排気ガス源１２からの排気ガス、すなわち転換触媒１８に逸らされなかった排気ガスの一部分と混合するようになる。ＳＣＲ触媒１４において、窒素酸化物は、窒素含有化合物と反応して窒素ガスを生成する。適宜、窒素酸化物と窒素含有化合物とは、化学量論比で反応する。しかしながら、過度の窒素含有化合物がＳＣＲ触媒１４に供給されるような実施形態を想定している。
【００３３】
排気ガスを逸らすことは、時間、エンジン負荷などの変数に基づくことができるが、１つの実施形態では、適宜様々なセンサを使用して、能動的フィードバック制御を行うことができる。例えば、ＳＣＲ触媒１４の下流にかつ該ＳＣＲ触媒１４と流体連通して任意選択ＮＯセンサ３４を配置して、ＳＣＲ触媒１４をいつの間にか通るＮＯを測定することができる。１つの実施形態では、弁３０及び燃料ポンプ２４と動作可能通信状態でセンサ３４を配置して、それにより排気ガスを逸らしかつＳ水素を生成して、ＣＲ触媒１４において窒素酸化物を窒素ガスに還元するのに使用する窒素含有化合物を生成するようにすることができる。弁３０及び燃料ポンプ２４とのセンサ３４の動作可能通信ループは、点線３６で示している。
【００３４】
窒素酸化物を窒素ガスに還元するための窒素含有還元剤をエンジンシステム内で生成することは、システム内での還元剤貯蔵の必要性を排除し、それによって移動式用途における窒素酸化物の還元の実用的手段を可能にする利点がある。さらに、排気ストリーム全体の代わりに、ＳＣＲ触媒において排気の一部を処理することにより、還元剤の生成における燃料損失の不利益を大幅に低減することができる。
【００３５】
本開示は例示的な実施形態に関して説明してきたが、本開示の技術的範囲から逸脱することなくそれらの要素に対して様々な変更を加えることができまた均等物で置き換えることができることは、当業者には解るであろう。加えて、本開示の本質的な技術的範囲から逸脱することなく、特定の状況又は物的要件を本開示の教示に適合させるように、多くの変更を行うことができる。従って、本開示は、本開示を実施するために考えられる最良の形態として開示した特定の実施形態に限定されるものではなく、本開示は特許請求の範囲内に属する全ての実施形態を含むことを意図している。
【図１】
2010506088.tif 000003
【図２】
2010506088.tif 000004
【図３】
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【国際調査報告】
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