JP7203494B2 - Ｓｃｒ触媒担持フィルター、系および方法 - Google Patents

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Description

発明の技術分野
本発明は、触媒物品、排出物処理系および排ガスの処理方法に関する。
発明の背景
エンジン排気、特にディーゼルエンジン排気は、例えば一酸化炭素（「ＣＯ」）、未燃焼炭化水素（「ＨＣ」）および窒素酸化物（「ＮＯｘ」）といったガス状排出物だけでなく、一般に微粒子または粒子状物質（ＰＭ）と呼ばれる凝縮相物質（液体および固体）をも含む不均質混合物である。これらの種（ＣＯ、ＨＣ、ＮＯｘおよびＰＭ）はいずれも、規制された排気物質種である。
これらの排気成分のうちのいくつかまたはすべてを無害成分へと転化させるために、多くの場合、触媒組成物と該組成物が上に配置される担体とがディーゼルエンジン排気系内に設けられる。例えばディーゼル排気系は、ディーゼル酸化触媒、煤フィルターおよびＮＯｘ還元用触媒のうちの１つまたは複数を含みうる。
白金族金属と卑金属とそれらの組合せ物とを含む酸化触媒は、ＨＣガス状汚染物質およびＣＯガス状汚染物質の双方ならびに若干の割合のＰＭがこれらの汚染物質の酸化により二酸化炭素および水へと転化されるのを促進することによってディーゼルエンジン排気の処理を促進することが知られている。そのような触媒は一般に、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）と呼ばれるユニットに収容されており、これらのユニットがディーゼルエンジンの排気流内に配置されて排気が処理された後、該排気が大気に放出される。
ガス状のＨＣ、ＣＯおよびＰＭの転化だけでなく、（典型的には耐火性酸化物支持体上に分散されている）白金族金属を含む酸化触媒は、一酸化窒素（ＮＯ）からＮＯ２への酸化をも促進する。
ディーゼル排気の全粒子状物質（ＴＰＭ）排出物は、３つの主要な成分から構成される。１つの成分は、乾燥した固形の炭素質分または煤分である。この乾燥した炭素質物質は、一般にディーゼル排気に付随する視認可能な煤排出物に寄与する。
ＴＰＭの第２の成分は、可溶有機分（「ＳＯＦ」）である。可溶有機分は揮発性有機分（「ＶＯＦ」）と呼ばれることがあり、この用語は本明細書において使用される。ＶＯＦは、ディーゼル排気の温度に依存して、該ディーゼル排気中で蒸気として存在することもあればエアロゾル（液体凝縮物の微細な液滴）として存在することもある。これは一般的には、例えばＵ．Ｓ．Ｈｅａｖｙ Ｄｕｔｙ Ｔｒａｎｓｉｅｎｔ Ｆｅｄｅｒａｌ Ｔｅｓｔ Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅなどの標準的な測定試験により規定されているように、標準的な微粒子回収温度５２℃で、希釈された排気中で濃縮液体として存在する。これらの液体は、２つの供給源、すなわち（１）ピストンが上下する毎にエンジンのシリンダ壁から押し流される潤滑油および（２）未燃焼のまたは部分的に燃焼したディーゼル燃料から生じる。
粒子状物質の第３の成分は、いわゆる硫酸塩分である。硫酸塩分は、ディーゼル燃料および潤滑油中に存在する少量の硫黄成分から形成される。燃焼中に、ディーゼル燃料および油の硫黄成分がガス状のＳＯ２およびＳＯ３を形成する。排気の冷却時にＳＯ３が水と急速に結合して硫酸Ｈ２ＳＯ４が形成される。この硫酸が、炭素微粒子を含む凝縮相として集まるエアロゾルを形成するかまたは他の微粒子成分に吸着することで、ＴＰＭの質量が増大する。
粒子状物質を高度に低減させるために使用される重要な後処理技術の１つに、ディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）がある。例えばハニカムウォールフロー型フィルター、巻回または充填された繊維フィルター、開放気泡フォーム、焼結金属フィルターなどといった、ディーゼル排気から粒子状物質を除去する上で有効な多くの既知のフィルター構造が存在する。しかし、後述するセラミックウォールフロー型フィルターが最も注目を集めている。このフィルターは、ディーゼル排気から固形の炭素質粒子状物質の９０％超を除去しうる。このフィルターは排気から粒子を除去するための物理的構造体であり、蓄積粒子によってエンジン上でフィルターからの背圧が増加する。したがって、許容可能な背圧を維持するためには、蓄積粒子を連続的または定期的に燃焼させてフィルターから取り除かなければならない。残念ながら炭素煤粒子は、酸素リッチ（希薄）排気条件下での燃焼に５００℃を上回る温度を必要とする。この温度は、ディーゼル排気中に典型的に存在する温度よりも高い。
フィルターの能動的な再生を生じさせるべく、一般的には排気温度を上昇させるための設備が導入されている。触媒の存在により、フィルター内でＣＯ、ＨＣおよびＮＯの酸化が生じるとともに、煤の燃焼速度が高まる。このように、触媒担持煤フィルター（ＣＳＦ）または触媒担持ディーゼルパティキュレートフィルター（ＣＤＰＦ）は、蓄積する煤の能動的な燃焼に伴って９０％を上回る粒子状物質の低減をもたらす上で有効である。
粒子を除去するための他の機序は、排気流中のＮＯ２を酸化剤として用いることによるものである。したがって、３００℃を上回る温度での酸化剤としてＮＯ２を用いる酸化により微粒子を除去することができる。エンジンからの排気中に既に存在するＮＯ２にさらに、上流のＤＯＣ酸化触媒の使用による排気中のＮＯの酸化が加わることができる。この受動的な再生機序によってさらに、フィルター内の煤負荷を低減させることができ、また能動的な再生サイクルの数を減少させることができる。
世界中で採用されている将来的な排出基準も、ディーゼル排気からのＮＯｘの還元に取り組む予定である。様々な方法がＮＯｘ含有ガス混合物の処理に使用されてきた。ある種類の処理は、窒素酸化物の接触還元を含む。（１）還元剤として一酸化炭素、水素または低級炭化水素を用いる非選択還元法と、（２）還元剤としてアンモニアまたはアンモニア前駆体を用いる選択還元法と、の２つの方法が存在する。選択還元法では、少量の還元剤を用いて窒素酸化物を高度に除去することができる。
選択還元法は、ＳＣＲ法（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｃａｔａｌｙｔｉｃ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）と呼ばれる。ＳＣＲ法では、大気中の酸素の存在下でのアンモニアによる窒素酸化物の接触還元が用いられ、これにより主に窒素および水蒸気が形成される：
４ＮＯ＋４ＮＨ３＋Ｏ２→４Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ（標準的なＳＣＲ反応）
２ＮＯ２＋４ＮＨ３→３Ｎ２＋６Ｈ２Ｏ（ゆっくりとしたＳＣＲ反応）
ＮＯ＋ＮＯ２＋ＮＨ３→２Ｎ２＋３Ｈ２Ｏ（速いＳＣＲ反応）
ＳＣＲ法に使用される触媒は理想的には、水熱条件下で例えば２００℃～６００℃またはそれを上回る広範な使用温度条件にわたって良好な触媒活性を保持しうることが望ましい。例えば粒子の除去に使用される排ガス処理系の構成要素である煤フィルターの再生中など、実際にはしばしば水熱条件に直面する。
自動車用途のＳＣＲでは、アンモニア供給源として、（典型的には水溶液中に存在する）尿素が使用される。ＳＣＲは、排気温度が触媒の活性温度範囲内にある限り、ＮＯｘの効率的な転化をもたらす。
ＮＯｘ還元の目標を達成しうるコーティングされた煤フィルターでは、該煤フィルター上にＳＣＲ触媒組成物を十分に装填することが必要である。排気流の特定の有害成分に曝されることで時間とともに組成物の触媒有効性が徐々に失われることにより、ＳＣＲ触媒組成物の触媒装填量をより高める必要性が増す。
フィルターへのＳＣＲ触媒の装備に伴う根本的な問題の１つに、フィルターが少なくとも２つの機能、すなわち該フィルター上で捕集された煤の酸化と、選択接触還元によるＮＯｘの還元と、を同時に提供しなければならないという点がある。ＮＯｘのＳＣＲと煤の酸化とはいずれもＮＯ２に依存しているため、利用可能なＮＯ２に関して２つの反応が競合する。フィルター内でＳＣＲ反応が支配的であると、煤がフィルター上に蓄積して許容しえない背圧の増加が生じ、これにより車両の効率的な運転が制限されてしまう。希薄燃焼エンジン排気からＮＯｘおよび微粒子を効率的に除去しうる触媒物品、方法および系を提供することが求められている。
発明の概要
様々な実施形態を以下に列挙する。以下に列挙される実施形態を、以下に列挙される通りにだけでなく本発明の範囲にしたがって他の適切な組合せで以て組み合わせてもよいものと理解される。
第１の態様は、希薄燃焼エンジン排ガスからＮＯｘおよび微粒子を除去するための車両排出系であって、
ＮＯを酸化してＮＯ２を形成する触媒と、
パティキュレートフィルター上に配置された第１のアンモニア選択接触還元（ＳＣＲ）触媒であって、該第１のアンモニアＳＣＲ触媒は、ＮＯｘ転化の制限と、該パティキュレートフィルターにより捕集された煤の受動的な酸化の促進と、の双方が行われるように設計された特性を有するものとする触媒と、
前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒の下流でフロースルー型担体上に配置され、かつＮＯｘのＳＣＲが促進されるように設計された第２のアンモニアＳＣＲ触媒と、
を含む系に関する。
第２の態様は、希薄燃焼エンジン排ガスからＮＯｘおよび微粒子を除去するための車両排出系であって、
ＮＯを酸化してＮＯ２を形成する触媒と、
パティキュレートフィルター上に配置された第１のアンモニア選択接触還元（ＳＣＲ）触媒であって、該第１のアンモニアＳＣＲ触媒は該パティキュレートフィルター上でのＳＣＲ活性が遅延するように設計された特性を有し、それにより該フィルター上での煤の受動的な再生が可能となる触媒と、
前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒の下流でフロースルー型担体上に配置され、かつＮＯｘのＳＣＲが促進されるように設計された第２のアンモニアＳＣＲ触媒と、
を含む系に関する。
第３の態様は、ＮＯｘと粒子状物質とを含む希薄燃焼エンジン排ガスの処理方法であって、
前記排ガスと、ＮＯを酸化してＮＯ２を形成する触媒と、を接触させて、高められた量のＮＯ２を含む排ガス流を生じさせること、
前記高められた量のＮＯ２を有する排ガスと、パティキュレートフィルター上に配置された第１のアンモニア選択接触還元（ＳＣＲ）触媒と、を接触させること、ここで、該第１のアンモニアＳＣＲ触媒は、ＳＣＲ活性が制限されかつＮＯ２との反応による該パティキュレートフィルター上での煤の受動的な酸化が促進されるように設計される、および
前記パティキュレートフィルターから出る前記排ガスと、該パティキュレートフィルターの下流のフロースルー型担体上の第２のアンモニアＳＣＲ触媒と、を接触させること
を含む方法に関する。
１つまたは複数の実施形態によれば、第１のアンモニアＳＣＲ触媒のＳＣＲ触媒特性は、ＳＣＲ触媒の種類、ＳＣＲ触媒の種類の組合せ、ＳＣＲ触媒の装填量、ＳＣＲ触媒の濃度、前記パティキュレートフィルター上での前記ＳＣＲ触媒の軸方向位置、前記パティキュレートフィルター上での前記ＳＣＲ触媒の局所的な装填量、前記フィルター上での前記ＳＣＲ触媒コーティングの長さ、ＳＣＲ触媒の助触媒金属の選択、ＳＣＲ触媒の助触媒金属の含有量、ＳＣＲ触媒ウォッシュコートの多孔度、ＳＣＲ触媒ウォッシュコートの細孔分布、ＳＣＲ触媒の粒子径およびＳＣＲ触媒の結晶サイズのうちの１つまたは複数から選択される。パティキュレートフィルターにおいて狙い通りのＮＯｘ還元を生じさせ、その結果ＮＯ２との反応によりパティキュレートフィルター上で煤の受動的な酸化が生じるように、これらの触媒特性のうちの１つまたは複数が変更される。
以下の詳細な説明を付属の図面と併せて参酌することで、本発明の実施形態のさらなる特徴、それらの性質および様々な利点がより明らかになるであろう。ここで、付属の図面は本出願人により企図される最良の形態をも示すものであり、これらの図面において、同一の参照符号は全体を通して同一の部分を指す。
図１は、入口端部と出口端部とを有するウォールフロー型フィルター担体の一実施形態の外観図を示す。 図２は、ウォールフロー型フィルター担体の入口端部から出口端部まで長手方向に延在する複数の多孔質壁の例示的な一実施形態の断面図を示す。 図３は、ウォールフロー型フィルター担体の複数の多孔質壁の例示的な一実施形態の断面の拡大図を示す。 図４は、排出物処理系と、尿素噴射装置と、他のエンジン構成要素と、を含むエンジン系の例示的な一実施形態を示す。 図５は、実施例１の系に関するＮＯｘ転化率を示すグラフである。 図６は、実施例１に関する煤負荷と時間との関係を示すグラフである。
発明の詳細な説明
本発明のいくつかの例示的な実施形態の説明に当たり、本発明は、以下の説明に記載される構成の詳細またはプロセスステップに限定されないものと理解されるべきである。本発明は、他の実施形態が可能であるとともに様々な様式での実行または実施が可能である。
本明細書全体を通して、「一実施形態」、「特定の実施形態」、「様々な実施形態」、「１つまたは複数の実施形態」または「ある実施形態」への言及は、その実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、物質または特性が本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれうることを意味する。したがって、本明細書全体を通じた様々な箇所における例えば「１つまたは複数の実施形態において」、「特定の実施形態において」、「様々な実施形態において」、「一実施形態において」または「ある実施形態において」なる句の出現は、必ずしも本発明の同一の実施形態への言及であるとは限らない。さらに、特定の特徴、構造、物質または特性を、１つまたは複数の実施形態において任意の適切な様式で組み合わせてもよい。
本明細書で使用する場合に、担体（例えばフィルター）の多孔質壁へのＳＣＲ触媒および／または酸化触媒の分散を記載するために使用する際の「浸透する」なる用語は、特定の組成物が壁厚内の中空領域の少なくとも大部分に浸透して、壁厚全体にわたって内面上に堆積されるようになることを意味する。このようにして、この物質は担体（例えばフィルター）の壁全体に分散されるようになる。
本明細書で使用する場合に、多孔質壁上に存在する触媒物質（例えばＰＧＭ、ＳＣＲ触媒、酸化触媒）の量を記載するために使用する際の「局所的な装填量」なる用語は、特定の１つまたは複数のゾーン内で壁上に堆積される触媒物質の平均量を意味し、すなわち、示された装填量は、担体の全長にわたって平均をとったものではない。
本明細書で使用する場合に、ウォッシュコート装填量は、モノリス担体の単位体積当たりの全ウォッシュコート成分（すなわち、ＰＧＭ、耐火性金属酸化物支持体、ゼオライト、卑金属、ＯＳＣなど）の総質量としてｇ／ｉｎ３で定められる。ＰＧＭ装填量は、モノリス担体の単位体積当りの触媒中のすべてのＰＧＭ金属（例えばＰｔ＋Ｐｄ＋Ｒｈ）の総質量としてｇ／ｆｔ３で定められる。したがって、ＰＧＭを使用するＴＷＣ触媒、ＤＯＣ触媒、ＣＳＦ触媒およびＬＮＴ触媒は、ウォッシュコート装填量とＰＧＭ装填量との双方を用いた独自の記載が可能であり、一方でＰＧＭ成分を有しないＳＣＲ触媒は、ウォッシュコート装填量のみにより記載可能である。ＳＣＲ成分とＰＧＭ成分との双方を有するＡＭＯｘ触媒は、双方の基準により記載可能である。本明細書で使用する場合に、ＰＧＭ触媒の「装填量」とは、ウォッシュコート施与後の多孔質壁の内面および外面に付与されたＰＧＭの実際の質量であり、一方でＳＣＲ触媒の「装填量」とは、ウォッシュコート施与後の多孔質壁の内面および外面に付与された金属助触媒とモレキュラーシーブ物質とを合した実際の質量である。さらに、特定の触媒ゾーン中の触媒成分の質量／体積を具体的に記載するために、局所的なＰＧＭまたはウォッシュコートの装填量を用いることができる。
本明細書で提示される触媒装填量は、担体上の特定のゾーン内の触媒装填量を指すこともあれば、担体の全長に沿った触媒装填量を指すこともある。したがって、所与の触媒を「含む」担体に言及する場合には、所与の触媒の装填量または触媒の装填量の範囲は、双方のシナリオを包含しうるものと理解されるべきである。したがって、例えばＳＣＲ触媒上での所望のまたは狙い通りのＮＯｘ転化率を達成または変更するのに有用な触媒の装填量は、該触媒でコーティングされた担体の長さに依存しうる。したがっていくつかの実施形態において、所与の触媒でコーティングされた担体の長さが（例えばゾーン分けされた構造において）比較的短い場合、該触媒で完全にコーティングされた担体上で達成されるのと同一のＮＯｘ転化率を達成するためには、より高い装填量が有用であろう。したがって、本明細書に開示される触媒を、広範囲の装填量（これらに限定されるものではないが例えば約０．０１～約６ｇ／ｉｎ３）で装備することができる。
１つまたは複数の実施形態において、ＳＣＲ触媒および／または酸化触媒は実質的に、多孔質フィルター壁の表面上にとどまっていてよい。本明細書で使用する場合に、多孔質壁上でのＳＣＲ触媒および／または酸化触媒の分散を記載するために使用する際の「実質的に表面上に」なる用語は、特定の組成物の触媒粒子の少なくとも大部分が壁厚内の領域に浸透することなく、壁厚全体にわたって内面上に堆積されるようになることを意味する。あるいは、触媒物質は壁の外面上に堆積されるようになり、少数の触媒粒子が壁厚内の中空領域に約５０％以下しか浸透しないか、または壁厚内の中空領域に約３３％以下しか浸透しないか、または壁厚内の中空領域に約１０％以下しか浸透しない。
本明細書で使用する場合に、「正規化された化学量論比」または「ＮＳＲ」なる用語は、狙い通りのＮＯｘ還元を達成するのに必要な試薬（アンモニア）の量を指す。換言すればＮＳＲとは、アンモニアと窒素酸化物ＮＯｘ（例えばＮＯ２）とのモル比（例えばＮＨ３／ＮＯ２）である。ＮＳＲ値は、ＮＯｘ１モル当たり約０．５～３モルのアンモニア（ＮＨ３）の範囲内であってよい。１つまたは複数の実施形態において、本発明のエンジン排ガス系は、約１～１．２（約１、約１．１および約１．２を含む）のＮＳＲ値を利用する。ＮＳＲが約１．０であるとは、系を化学量論比の水準で運転することを意味する。ＮＳＲが１．１であるとは、系に噴射される尿素の１０％の過量が存在することを意味し、ＮＳＲが１．２であるとは、系に噴射される尿素の２０％の過量が存在することを意味する。
１つまたは複数の実施形態において、フィルターの背圧と、別個のウォッシュコーティングステップで施与される触媒成分との相互作用と、を最適化するために、浸透深さは可変であり、その際、浸透深さは、多孔質壁厚の約５％～約５０％の範囲内であってもよいし、約１０％～約４０％の範囲内であってもよいし、約５％～約２０％の範囲内であってもよいし、約２０％～約３５％の範囲内であってもよい。
競合する複数の反応の均衡を保つという課題に対しては、触媒物質と排気流中の成分との適切な選択および配置により対処することができ、その際、多孔質壁のパティキュレートフィルターを使用することにより粒子状物質（ＰＭ）を低減することができ、還元剤（例えば尿素、ＮＨ３）を利用して選択接触還元（ＳＣＲ）触媒を用いることで窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元することができ、アンモニア酸化触媒（ＡＭＯｘ）によりアンモニアおよびスリップを低減することができる。
本発明の実施形態は全体として、ＳＣＲ触媒担持フィルター物品、ＳＣＲ触媒担持フィルター物品の作製方法ならびにＳＣＲ触媒担持フィルター物品を用いたガソリンエンジンおよびディーゼルエンジンの排気流中の排出物の制御方法に関し、その際、ＳＣＲ触媒担持フィルター物品を用いた様々な実施形態の排出物処理系によりエンジン排気が効率的に処理される。
本発明は、以下の例示的で非限定的な実施形態を含む：
１． 希薄燃焼エンジン排ガスからＮＯｘおよび微粒子を除去するための車両排出系であって、
ＮＯを酸化してＮＯ２を形成する触媒と、
パティキュレートフィルター上に配置された第１のアンモニア選択接触還元（ＳＣＲ）触媒であって、該第１のアンモニアＳＣＲ触媒はＮＯｘ転化が制限されるように設計された特性を有し、その結果、ＮＯ２との反応による該パティキュレートフィルターにより捕集された煤の受動的な酸化の促進に、未転化ＮＯ２を利用することができる触媒と、
前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒の下流の第２のアンモニアＳＣＲ触媒であって、フロースルー型担体上に配置され、かつＮＯｘのＳＣＲが促進されるように設計された触媒と、
を含む系。
２． 意図的に制限されかつ制御されたＳＣＲ活性が生じるように設計された特性を前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒が有し、その際、ＮＯ２との反応により前記パティキュレートフィルター上で煤の受動的な酸化が生じる、実施形態１記載の系。
３． 前記パティキュレートフィルター上での前記ＮＯｘ転化率が、所定量に制限される、実施形態１または２記載の系。
４． 前記パティキュレートフィルター上でのＳＣＲ活性を遅延させることによって、ＮＯｘ転化の制限と、前記パティキュレートフィルターにより捕集された煤の受動的な酸化の促進と、の双方が行われるように前記特性が設計され、それにより前記パティキュレートフィルター上での煤の受動的な酸化が可能となる、実施形態１から３までのいずれか記載の系。
５． ＮＯ２による微粒子燃焼反応の速度と、エンジンから出るＮＯｘおよび粒子状物質に対するＳＣＲ反応の速度と、の均衡が保たれるように前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒が設計され、かつさらなるＮＯｘ転化が生じるように前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒が設計され、それにより狙い通りの系全体でのＮＯｘ転化率が達成される、実施形態１から４までのいずれか記載の系。
６． 前記パティキュレートフィルター上での前記ＮＯｘ転化率が、約５～７５％の範囲内、または約１０～６５％の範囲内、または約２０～６０％の範囲内である、実施形態１から５までのいずれか記載の系。
７． ９０％を上回るＮＯｘ転化率を生じる、実施形態１から６までのいずれか記載の系。
８． ９５％を上回るＮＯｘ転化率を生じる、実施形態１から７までのいずれか記載の系。
９． 前記パティキュレートフィルター上での前記ＮＯｘ転化率が、前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒全体でのＮＯｘ転化率よりも高い、実施形態１から８までのいずれか記載の系。
１０． 前記パティキュレートフィルター上での前記ＮＯｘ転化率が、前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒全体でのＮＯｘ転化率よりも低い、実施形態１から８までのいずれか記載の系。
１１． 前記パティキュレートフィルターから出るＮＯｘに対するアンモニアおよびアンモニア前駆体の割合が約０．１～２の範囲内となるように設計された特性を前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒が有する、実施形態１から１０までのいずれか記載の系。
１２． 前記パティキュレートフィルターから出るＮＯｘに対するアンモニアおよびアンモニア前駆体の割合が約０．５～１．５の範囲内となるように設計された特性を前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒が有する、実施形態１から１１までのいずれか記載の系。
１３． さらに、前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒の上流に還元剤噴射装置を含む、実施形態１から１２までのいずれか記載の系。
１４． さらに、前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒の上流に還元剤噴射装置を含む、実施形態１から１３までのいずれか記載の系。
１５． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒が第１の装填量で存在し、前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒が第２の装填量で存在し、かつ前記第２の装填量と前記第１の装填量との質量比が約１：１～４００：１の範囲内である、実施形態１から１４までのいずれか記載の系。
１６． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒が第１の装填量で存在し、前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒が第２の装填量で存在し、かつ前記第２の装填量と前記第１の装填量との質量比が約２：１～１００：１の範囲内である、実施形態１から１５までのいずれか記載の系。
１７． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒が第１の装填量で存在し、前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒が第２の装填量で存在し、かつ前記第２の装填量と前記第１の装填量との質量比が約２：１～５０：１の範囲内である、実施形態１から１６までのいずれか記載の系。
１８． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒が第１の装填量で存在し、前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒が第２の装填量で存在し、かつ前記第２の装填量と前記第１の装填量との質量比が約４：１～約２０：１の範囲内である、実施形態１から１７までのいずれか記載の系。
１９． 前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒の装填量が、約０．１ｇ／ｉｎ３～約６ｇ／ｉｎ３の範囲内である、実施形態１から１８までのいずれか記載の系。
２０． 前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒の装填量が、約０．１ｇ／ｉｎ３～約５ｇ／ｉｎ３の範囲内である、実施形態１から１９までのいずれか記載の系。
２１． 前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒の装填量が、約０．１ｇ／ｉｎ３～約４ｇ／ｉｎ３の範囲内である、実施形態１から２０までのいずれか記載の系。
２２． 前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒の装填量が、約０．１ｇ／ｉｎ３～約３ｇ／ｉｎ３の範囲内である、実施形態１から２１までのいずれか記載の系。
２３． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がそれぞれ独立して、卑金属、混合酸化物およびそれらの混合物を助触媒とするモレキュラーシーブから選択される、実施形態１から２２までのいずれか記載の系。
２４． 前記混合酸化物が、Ｆｅ／チタニア、Ｆｅ／アルミナ、Ｍｇ／チタニア、Ｃｕ／チタニア、Ｃｅ／Ｚｒ、バナジア／チタニア、タングステンで安定化されたバナジア／チタニアおよびそれらの混合物から選択される、実施形態２３記載の系。
２５． 前記モレキュラーシーブが、アルミノシリケートゼオライト、ボロシリケート、ガロシリケート、ＳＡＰＯ、ＡｌＰＯ、ＭｅＡＰＳＯおよびＭｅＡＰＯから選択される、実施形態２３記載の系。
２６． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がそれぞれ独立して、８個の４面体原子の最大環サイズを有する小細孔モレキュラーシーブを含む、実施形態１から２５までのいずれか記載の系。
２７． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がそれぞれ独立して、骨格型ＡＣＯ、ＡＥＩ、ＡＥＮ、ＡＦＮ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＡＮＡ、ＡＰＣ、ＡＰＤ、ＡＴＴ、ＣＤＯ、ＣＨＡ、ＤＤＲ、ＤＦＴ、ＥＡＢ、ＥＤＩ、ＥＰＩ、ＥＲＩ、ＧＩＳ、ＧＯＯ、ＩＨＷ、ＩＴＥ、ＩＴＷ、ＬＥＶ、ＫＦＩ、ＭＥＲ、ＭＯＮ、ＮＳＩ、ＯＷＥ、ＰＡＵ、ＰＨＩ、ＲＨＯ、ＲＴＨ、ＳＡＴ、ＳＡＹ、ＳＩＶ、ＴＨＯ、ＴＳＣ、ＵＥＩ、ＵＦＩ、ＶＮＩ、ＹＵＧおよびＺＯＮからなる群から選択されるモレキュラーシーブを含む、実施形態１から２６までのいずれか記載の系。
２８． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がそれぞれ独立して、２重６員環（ｄ６ｒ）単位を有するモレキュラーシーブを含む、実施形態１から２７までのいずれか記載の系。
２９． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がそれぞれ独立して、骨格型ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＥＡＢ、ＥＭＴ、ＥＲＩ、ＦＡＵ、ＧＭＥ、ＪＳＲ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＴＬ、ＬＴＮ、ＭＯＺ、ＭＳＯ、ＭＷＷ、ＯＦＦ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＢＳ、ＳＢＴ、ＳＦＷ、ＳＳＦ、ＳＺＲ、ＴＳＣおよびＷＥＮからなる群から選択されるモレキュラーシーブを含む、実施形態１から２８までのいずれか記載の系。
３０． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がそれぞれ独立して、骨格型ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＥＡＢ、ＥＲＩ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＳＡＳ、ＳＡＴおよびＳＡＶからなる群から選択されるモレキュラーシーブを含む、実施形態１から２９までのいずれか記載の系。
３１． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がそれぞれ独立して、骨格型ＡＥＩ、ＣＨＡおよびＡＦＸからなる群から選択されるモレキュラーシーブを含む、実施形態１から３０までのいずれか記載の系。
３２． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒が、骨格型ＣＨＡのモレキュラーシーブを含む、実施形態１から３１までのいずれか記載の系。
３３． 前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒が、骨格型ＣＨＡのモレキュラーシーブを含む、実施形態１から３２までのいずれか記載の系。
３４． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がそれぞれ独立して、ＳＳＺ－１３、ＳＳＺ－６２、天然菱沸石、ゼオライトＫ－Ｇ、リンデＤ、リンデＲ、ＬＺ－２１８、ＬＺ－２３５、ＬＺ－２３６、ＺＫ－１４、ＳＡＰＯ－３４、ＳＡＰＯ－４４、ＳＡＰＯ－４７およびＺＹＴ－６からなる群から選択される、実施形態１から３３までのいずれか記載の系。
３５． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒が、ＳＳＺ－１３を含む、実施形態１から３４までのいずれか記載の系。
３６． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がそれぞれ独立してさらに、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＣｅおよびＮｉからなる群から選択される助触媒金属を含む、実施形態２６から３５までのいずれか記載の系。
３７． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がそれぞれ独立してさらに、Ｃｕ、Ｆｅおよびそれらの組合せ物から選択される助触媒金属を含む、実施形態２６から３６までのいずれか記載の系。
３８． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がさらに、Ｃｕを含む、実施形態２６から３７までのいずれか記載の系。
３９． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がそれぞれ独立して、混合金属酸化物、セリア、ジルコニア、酸化タングステン、酸化チタンおよびそれらの組合せ物から選択される添加剤を含む、実施形態２６から３８までのいずれか記載の系。
４０． 前記モレキュラーシーブが、同型置換された４価の金属を含む、実施形態２６から３９までのいずれか記載の系。
４１． 前記４価の金属が、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ａｇおよびそれらの組合せ物からなる群から選択される、実施形態４０記載の系。
４２． さらに、前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒の下流に酸化触媒を含む、実施形態１から４１までのいずれか記載の系。
４３． 前記酸化触媒が、アンモニア酸化触媒と、炭化水素および一酸化炭素の酸化触媒と、から選択される、実施形態４２記載の系。
４４． 前記酸化触媒が、前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒の下流の別個の担体上に存在する、実施形態４２または４３記載の系。
４５． 前記フロースルー型担体が入口端部と出口端部とを有し、かつ前記酸化触媒が出口端部に存在する、実施形態４２または４３記載の系。
４６． 前記酸化触媒が、前記フロースルー型担体の長さの５０％まで延在する、実施形態４５記載の系。
４７． 前記ＮＯを酸化してＮＯ２を形成する触媒が、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、リーンＮＯｘ触媒、リーンＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）、触媒を担持した部分フィルターおよび低温リーンＮＯｘトラップから選択される、実施形態１から４６までのいずれか記載の系。
４８． 希薄燃焼エンジン排ガスからＮＯｘおよび微粒子を除去するための車両排出系であって、
ＮＯを酸化してＮＯ２を形成する触媒と、
パティキュレートフィルター上に配置された第１のアンモニア選択接触還元（ＳＣＲ）触媒であって、該第１のアンモニアＳＣＲ触媒はＮＯｘ転化が制限されるように設計された特性を有し、その結果、ＮＯ２との反応による該パティキュレートフィルターにより捕集された煤の受動的な酸化の促進に、未転化ＮＯ２を利用することができる触媒と、
前記第１のＳＣＲ触媒の下流の第２のアンモニアＳＣＲ触媒であって、フロースルー型担体上に配置され、かつＮＯｘのＳＣＲが促進されるように設計された触媒と、
を含む系。
４９． 前記ＳＣＲ活性を意図的に遅延させかつアンモニアスリップを前記パティキュレートフィルターに通すように設計された特性を前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒が有し、それにより前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒上でＳＣＲ反応が促進される、実施形態４８記載の系。
５０． 前記パティキュレートフィルター上での前記ＮＯｘ転化率が、所定量に制限される、実施形態４８または４９記載の系。
５１． 前記パティキュレートフィルター上での前記ＮＯｘ転化率が、約５～７５％の範囲内である、実施形態４８から５０までのいずれか記載の系。
５２． 前記パティキュレートフィルター上での前記ＮＯｘ転化率が、約１０～６５％の範囲内である、実施形態４８から５１までのいずれか記載の系。
５３． 前記パティキュレートフィルター上での前記ＮＯｘ転化率が、約２０～６０％の範囲内である、実施形態４８から５２までのいずれか記載の系。
５４． ９０％を上回るＮＯｘ転化率を生じる、実施形態４８から５３までのいずれか記載の系。
５５． ９５％を上回るＮＯｘ転化率を生じる、実施形態４８から５４までのいずれか記載の系。
５６． 前記パティキュレートフィルター上での前記ＮＯｘ転化率が、前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒全体でのＮＯｘ転化率よりも高い、実施形態４８から５５までのいずれか記載の系。
５７． 前記パティキュレートフィルター上での前記ＮＯｘ転化率が、前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒全体でのＮＯｘ転化率よりも低い、実施形態４８から５５までのいずれか記載の系。
５８． 前記パティキュレートフィルターから出るＮＯｘに対するアンモニアおよびアンモニア前駆体の割合が約０．１～２の範囲内となるように設計された特性を前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒が有する、実施形態４８から５７までのいずれか記載の系。
５９． 前記パティキュレートフィルターから出るＮＯｘに対するアンモニアおよびアンモニア前駆体の割合が約０．５～１．５の範囲内となるように設計された特性を前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒が有する、実施形態４８から５８までのいずれか記載の系。
６０． さらに、前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒の上流に還元剤噴射装置を含む、実施形態４８から５９までのいずれか記載の系。
６１． さらに、前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒の上流に還元剤噴射装置を含む、実施形態４８から６０までのいずれか記載の系。
６２． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒が第１の装填量で存在し、前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒が第２の装填量で存在し、かつ前記第２の装填量と前記第１の装填量との質量比が約１：１～約４００：１の範囲内である、実施形態４８から６１までのいずれか記載の系。
６３． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒が第１の装填量で存在し、前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒が第２の装填量で存在し、かつ前記第２の装填量と前記第１の装填量との質量比が約２：１～約１００：１の範囲内である、実施形態４８から６２までのいずれか記載の系。
６４． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒が第１の装填量で存在し、前記第２のＳＣＲ触媒が第２の装填量で存在し、かつ前記第２の装填量と前記第１の装填量との質量比が約２：１～約５０：１の範囲内である、実施形態４８から６３までのいずれか記載の系。
６５． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒が第１の装填量で存在し、前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒が第２の装填量で存在し、かつ前記第２の装填量と前記第１の装填量との質量比が約４：１～約２０：１の範囲内である、実施形態４８から６４までのいずれか記載の系。
６６． 前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒の装填量が、約０．１ｇ／ｉｎ３～約６ｇ／ｉｎ３の範囲内である、実施形態４８から６５までのいずれか記載の系。
６７． 前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒の装填量が、約０．１ｇ／ｉｎ３～約５ｇ／ｉｎ３の範囲内である、実施形態４８から６６までのいずれか記載の系。
６８． 前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒の装填量が、約０．１ｇ／ｉｎ３～約４ｇ／ｉｎ３の範囲内である、実施形態４８から６７までのいずれか記載の系。
６９． 前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒の装填量が、約０．１ｇ／ｉｎ３～約３ｇ／ｉｎ３の範囲内である、実施形態４８から６８までのいずれか記載の系。
７０． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がそれぞれ独立して、卑金属、混合酸化物およびそれらの混合物を助触媒とするモレキュラーシーブから選択される、実施形態４８から６９までのいずれか記載の系。
７１． 前記混合酸化物が、Ｆｅ／チタニア、Ｆｅ／アルミナ、Ｍｇ／チタニア、Ｃｕ／チタニア、Ｃｅ／Ｚｒ、バナジア／チタニア、タングステンで安定化されたバナジア／チタニアおよびそれらの混合物から選択される、実施形態７０記載の系。
７２． 前記モレキュラーシーブが、アルミノシリケートゼオライト、ボロシリケート、ガロシリケート、ＳＡＰＯ、ＡｌＰＯ、ＭｅＡＰＳＯおよびＭｅＡＰＯから選択される、実施形態７０記載の系。
７３． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がそれぞれ独立して、８個の４面体原子の最大環サイズを有する小細孔モレキュラーシーブを含む、実施形態４８から７２までのいずれか記載の系。
７４． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がそれぞれ独立して、骨格型ＡＣＯ、ＡＥＩ、ＡＥＮ、ＡＦＮ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＡＮＡ、ＡＰＣ、ＡＰＤ、ＡＴＴ、ＣＤＯ、ＣＨＡ、ＤＤＲ、ＤＦＴ、ＥＡＢ、ＥＤＩ、ＥＰＩ、ＥＲＩ、ＧＩＳ、ＧＯＯ、ＩＨＷ、ＩＴＥ、ＩＴＷ、ＬＥＶ、ＫＦＩ、ＭＥＲ、ＭＯＮ、ＮＳＩ、ＯＷＥ、ＰＡＵ、ＰＨＩ、ＲＨＯ、ＲＴＨ、ＳＡＴ、ＳＡＹ、ＳＩＶ、ＴＨＯ、ＴＳＣ、ＵＥＩ、ＵＦＩ、ＶＮＩ、ＹＵＧおよびＺＯＮからなる群から選択されるモレキュラーシーブを含む、実施形態４８から７３までのいずれか記載の系。
７５． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がそれぞれ独立して、２重６員環（ｄ６ｒ）単位を有するモレキュラーシーブを含む、実施形態４８から７４までのいずれか記載の系。
７６． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がそれぞれ独立して、骨格型ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＥＡＢ、ＥＭＴ、ＥＲＩ、ＦＡＵ、ＧＭＥ、ＪＳＲ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＴＬ、ＬＴＮ、ＭＯＺ、ＭＳＯ、ＭＷＷ、ＯＦＦ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＢＳ、ＳＢＴ、ＳＦＷ、ＳＳＦ、ＳＺＲ、ＴＳＣおよびＷＥＮからなる群から選択されるモレキュラーシーブを含む、実施形態４８から７５までのいずれか記載の系。
７７． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がそれぞれ独立して、骨格型ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＥＡＢ、ＥＲＩ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＳＡＳ、ＳＡＴおよびＳＡＶからなる群から選択されるモレキュラーシーブを含む、実施形態４８から７６までのいずれか記載の系。
７８． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がそれぞれ独立して、骨格型ＡＥＩ、ＣＨＡおよびＡＦＸからなる群から選択されるモレキュラーシーブを含む、実施形態４８から７７までのいずれか記載の系。
７９． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒が、骨格型ＣＨＡのモレキュラーシーブを含む、実施形態４８から７８までのいずれか記載の系。
８０． 前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒が、骨格型ＣＨＡのモレキュラーシーブを含む、実施形態４８から７９までのいずれか記載の系。
８１． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がそれぞれ独立して、ＳＳＺ－１３、ＳＳＺ－６２、天然菱沸石、ゼオライトＫ－Ｇ、リンデＤ、リンデＲ、ＬＺ－２１８、ＬＺ－２３５、ＬＺ－２３６、ＺＫ－１４、ＳＡＰＯ－３４、ＳＡＰＯ－４４、ＳＡＰＯ－４７およびＺＹＴ－６からなる群から選択される、実施形態４８から８０までのいずれか記載の系。
８２． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒が、ＳＳＺ－１３を含む、実施形態４８から８１までのいずれか記載の系。
８３． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がそれぞれ独立してさらに、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＣｅおよびＮｉからなる群から選択される助触媒金属を含む、実施形態７３から８２までのいずれか記載の系。
８４． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がさらに、Ｃｕ、Ｆｅおよびそれらの組合せ物から選択される助触媒金属を含む、実施形態７３から８３までのいずれか記載の系。
８５． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がさらに、Ｃｕを含む、実施形態７３から８４までのいずれか記載の系。
８６． 前記第１のＳＣＲ触媒および／または前記第２のＳＣＲ触媒がそれぞれ独立して、混合金属酸化物、セリア、ジルコニア、酸化タングステン、酸化チタンおよびそれらの組合せ物から選択される添加剤を含む、実施形態７３から８５までのいずれか記載の系。
８７． 前記モレキュラーシーブが、同型置換された４価の金属を含む、実施形態７３から８６までのいずれか記載の系。
８８． 前記４価の金属が、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ａｇおよびそれらの組合せ物からなる群から選択される、実施形態８７記載の系。
８９． さらに、前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒の下流に酸化触媒を含む、実施形態４８から８８までのいずれか記載の系。
９０． 前記酸化触媒が、アンモニア酸化触媒と、炭化水素および一酸化炭素の酸化触媒と、から選択される、実施形態８９記載の系。
９１． 前記酸化触媒が、前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒の下流の別個の担体上に存在する、実施形態８９または９０記載の系。
９２． 前記フロースルー型担体が入口端部と出口端部とを有し、かつ前記酸化触媒が前記出口端部に存在する、実施形態８９または９０記載の系。
９３． 前記酸化触媒が、前記フロースルー型担体の長さの５０％まで延在する、実施形態９２記載の系。
９４． 前記ＮＯを酸化してＮＯ２を形成する触媒が、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、リーンＮＯｘ触媒、リーンＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）、触媒を担持した部分フィルターおよび低温リーンＮＯｘトラップから選択される、実施形態１から４６までのいずれか記載の系。
９５． ＮＯｘと粒子状物質とを含む希薄燃焼エンジン排ガスの処理方法であって、
前記排ガスと、ＮＯを酸化してＮＯ２を形成する触媒と、を接触させて、高められた量のＮＯ２を含む排ガス流を生じさせること、
前記高められた量のＮＯ２を有する排ガスと、パティキュレートフィルター上に配置された第１のアンモニア選択接触還元（ＳＣＲ）触媒と、を接触させること、ここで、前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒はＮＯｘ転化が制限されるように設計されており、その結果、ＮＯ２との反応による該パティキュレートフィルターにより捕集された煤の受動的な酸化の促進に、未転化ＮＯ２を利用することができる、および
前記パティキュレートフィルターから出る前記排ガスと、前記パティキュレートフィルターの下流のフロースルー型担体上の第２のアンモニアＳＣＲ触媒と、を接触させること
を含む方法。
９６． ＮＯ２による微粒子燃焼反応の速度と、エンジンから出るＮＯｘおよび粒子状物質に対するＳＣＲ反応の速度と、の均衡が保たれるように前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒が設計され、かつさらなるＮＯｘ転化が生じるように前記第２のＳＣＲ触媒が設計され、それにより狙い通りの系全体でのＮＯｘ転化率が達成される、実施形態９５記載の方法。
９７． 前記パティキュレートフィルター上での前記ＮＯｘ転化率が、所定量に制限される、実施形態９５または９６記載の方法。
９８． 前記パティキュレートフィルター上での前記ＮＯｘ転化率が、約５～７５％の範囲内である、実施形態９５から９７までのいずれか記載の方法。
９９． 前記パティキュレートフィルター上での前記ＮＯｘ転化率が、約１０～６５％の範囲内である、実施形態９５から９８までのいずれか記載の方法。
１００． 前記パティキュレートフィルター上での前記ＮＯｘ転化率が、約２０～６０％の範囲内である、実施形態９５から９９までのいずれか記載の方法。
１０１． ９０％を上回るＮＯｘ転化率を生じる、実施形態９５から１００までのいずれか記載の方法。
１０２． ９５％を上回るＮＯｘ転化率を生じる、実施形態９５から１０１までのいずれか記載の方法。
１０３． 前記パティキュレートフィルター上での前記ＮＯｘ転化率が、前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒全体でのＮＯｘ転化率よりも高い、実施形態９５から１０２までのいずれか記載の方法。
１０４． 前記パティキュレートフィルター上での前記ＮＯｘ転化率が、前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒全体でのＮＯｘ転化率よりも低い、実施形態９５から１０２までのいずれか記載の方法。
１０５． 前記パティキュレートフィルターから出るＮＯｘに対するアンモニアおよびアンモニア前駆体の割合が約０．１～約２の範囲内となるように設計された特性を前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒が有する、実施形態９５から１０４までのいずれか記載の方法。
１０６． 前記パティキュレートフィルターから出るＮＯｘに対するアンモニアおよびアンモニア前駆体の割合が約０．５～約１．５の範囲内となるように設計された特性を前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒が有する、実施形態９５から１０５までのいずれか記載の方法。
１０７． さらに、前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒の上流で還元剤を噴射することを含む、実施形態９５から１０６までのいずれか記載の方法。
１０８． さらに、前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒の上流で還元剤を噴射することを含む、実施形態９５から１０７までのいずれか記載の方法。
１０９． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒が第１の装填量で存在し、前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒が第２の装填量で存在し、かつ前記第２の装填量と前記第１の装填量との質量比が約１：１～約４００：１の範囲内である、実施形態９５から１０８までのいずれか記載の方法。
１１０． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒が第１の装填量で存在し、前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒が第２の装填量で存在し、かつ前記第２の装填量と前記第１の装填量との質量比が約２：１～約１００：１の範囲内である、実施形態９５から１０９までのいずれか記載の方法。
１１１． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒が第１の装填量で存在し、前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒が第２の装填量で存在し、かつ前記第２の装填量と前記第１の装填量との質量比が約２：１～約５０：１の範囲内である、実施形態９５から１１０までのいずれか記載の方法。
１１２． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒が第１の装填量で存在し、前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒が第２の装填量で存在し、かつ前記第２の装填量と前記第１の装填量との質量比が約４：１～約２０：１の範囲内である、実施形態９５から１１１までのいずれか記載の方法。
１１３． 前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒の装填量が、約０．１ｇ／ｉｎ３～約６ｇ／ｉｎ３の範囲内である、実施形態９５から１１２までのいずれか記載の方法。
１１４． 前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒の装填量が、約０．１ｇ／ｉｎ３～約５ｇ／ｉｎ３の範囲内である、実施形態９５から１１３までのいずれか記載の方法。
１１５． 前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒の装填量が、約０．１ｇ／ｉｎ３～約４ｇ／ｉｎ３の範囲内である、実施形態９５から１１３までのいずれか記載の方法。
１１６． 前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒の装填量が、約０．１ｇ／ｉｎ３～約３ｇ／ｉｎ３の範囲内である、実施形態９５から１１３までのいずれか記載の方法。
１１７． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がそれぞれ独立して、卑金属、混合酸化物およびそれらの混合物を助触媒とするモレキュラーシーブから選択される、実施形態９５から１１６までのいずれか記載の方法。
１１８． 前記混合酸化物が、Ｆｅ／チタニア、Ｆｅ／アルミナ、Ｍｇ／チタニア、Ｃｕ／チタニア、Ｃｅ／Ｚｒ、バナジア／チタニア、タングステンで安定化されたバナジア／チタニアおよびそれらの混合物から選択される、実施形態１１７記載の方法。
１１９． 前記モレキュラーシーブが、アルミノシリケートゼオライト、ボロシリケート、ガロシリケート、ＳＡＰＯ、ＡｌＰＯ、ＭｅＡＰＳＯおよびＭｅＡＰＯから選択される、実施形態１１７記載の方法。
１２０． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がそれぞれ独立して、８個の４面体原子の最大環サイズを有する小細孔モレキュラーシーブを含む、実施形態９５から１１９までのいずれか記載の方法。
１２１． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がそれぞれ独立して、骨格型ＡＣＯ、ＡＥＩ、ＡＥＮ、ＡＦＮ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＡＮＡ、ＡＰＣ、ＡＰＤ、ＡＴＴ、ＣＤＯ、ＣＨＡ、ＤＤＲ、ＤＦＴ、ＥＡＢ、ＥＤＩ、ＥＰＩ、ＥＲＩ、ＧＩＳ、ＧＯＯ、ＩＨＷ、ＩＴＥ、ＩＴＷ、ＬＥＶ、ＫＦＩ、ＭＥＲ、ＭＯＮ、ＮＳＩ、ＯＷＥ、ＰＡＵ、ＰＨＩ、ＲＨＯ、ＲＴＨ、ＳＡＴ、ＳＡＹ、ＳＩＶ、ＴＨＯ、ＴＳＣ、ＵＥＩ、ＵＦＩ、ＶＮＩ、ＹＵＧおよびＺＯＮからなる群から選択されるモレキュラーシーブを含む、実施形態９５から１２０までのいずれか記載の方法。
１２２． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒が、２重６員環（ｄ６ｒ）単位を有するモレキュラーシーブを含む、実施形態９５から１２１までのいずれか記載の方法。
１２３． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がそれぞれ独立して、骨格型ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＥＡＢ、ＥＭＴ、ＥＲＩ、ＦＡＵ、ＧＭＥ、ＪＳＲ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＴＬ、ＬＴＮ、ＭＯＺ、ＭＳＯ、ＭＷＷ、ＯＦＦ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＢＳ、ＳＢＴ、ＳＦＷ、ＳＳＦ、ＳＺＲ、ＴＳＣおよびＷＥＮからなる群から選択されるモレキュラーシーブを含む、実施形態９５から１２２までのいずれか記載の方法。
１２４． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がそれぞれ独立して、骨格型ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＥＡＢ、ＥＲＩ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＳＡＳ、ＳＡＴおよびＳＡＶからなる群から選択されるモレキュラーシーブを含む、実施形態９５から１２３までのいずれか記載の方法。
１２５． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がそれぞれ独立して、骨格型ＡＥＩ、ＣＨＡおよびＡＦＸからなる群から選択されるモレキュラーシーブを含む、実施形態９５から１２４までのいずれか記載の方法。
１２６． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒が、骨格型ＣＨＡのモレキュラーシーブを含む、実施形態９５から１２５までのいずれか記載の方法。
１２７． 前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒が、骨格型ＣＨＡのモレキュラーシーブを含む、実施形態９５から１２６までのいずれか記載の方法。
１２８． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がそれぞれ独立して、ＳＳＺ－１３、ＳＳＺ－６２、天然菱沸石、ゼオライトＫ－Ｇ、リンデＤ、リンデＲ、ＬＺ－２１８、ＬＺ－２３５、ＬＺ－２３６、ＺＫ－１４、ＳＡＰＯ－３４、ＳＡＰＯ－４４、ＳＡＰＯ－４７およびＺＹＴ－６からなる群から選択される、実施形態９５から１２６までのいずれか記載の方法。
１２９． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒が、ＳＳＺ－１３を含む、実施形態９５から１２８までのいずれか記載の方法。
１３０． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がさらに、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＣｅおよびＮｉからなる群から選択される助触媒金属を含む、実施形態１２０から１２９までのいずれか記載の方法。
１３１． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がさらに、Ｃｕ、Ｆｅおよびそれらの組合せ物から選択される助触媒金属を含む、実施形態１２０から１３０までのいずれか記載の方法。
１３２． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がさらに、Ｃｕを含む、実施形態１２０から１３１までのいずれか記載の方法。
１３３． 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および／または前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒がそれぞれ独立して、混合金属酸化物、セリア、ジルコニア、酸化タングステン、酸化チタンおよびそれらの組合せ物から選択される添加剤を含む、実施形態１２０から１３２までのいずれか記載の方法。
１３４． 前記モレキュラーシーブが、同型置換された４価の金属を含む、実施形態１２０から１３３までのいずれか記載の方法。
１３５． 前記４価の金属が、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ａｇおよびそれらの組合せ物からなる群から選択される、実施形態１３４記載の方法。
１３６． さらに、前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒の下流で前記排ガスと酸化触媒とを接触させることを含む、実施形態９５から１３５までのいずれか記載の方法。
１３７． 前記酸化触媒が、アンモニア酸化触媒と、炭化水素および一酸化炭素の酸化触媒と、から選択される、実施形態１３６記載の方法。
１３８． 前記酸化触媒が、前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒の下流の別個の担体上に存在する、実施形態１３６または１３７記載の方法。
１３９． 前記フロースルー型担体が入口端部と出口端部とを有し、かつ前記酸化触媒が出口端部に存在する、実施形態１３６または１３７記載の方法。
１４０． 前記酸化触媒が、前記フロースルー型担体の長さの５０％まで延在する、実施形態１３９記載の方法。
１４１． 前記ＮＯを酸化してＮＯ２を形成する触媒が、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、リーンＮＯｘ触媒、リーンＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）、触媒を担持した部分フィルターおよび低温リーンＮＯｘトラップから選択される、実施形態９５から１４０までのいずれか記載の方法。
１４２． 前記ＳＣＲ触媒の特性が、ＳＣＲ触媒の種類、ＳＣＲ触媒の種類の組合せ、ＳＣＲ触媒の装填量、ＳＣＲ触媒の濃度、前記パティキュレートフィルター上での前記ＳＣＲ触媒の軸方向位置、前記パティキュレートフィルター上での前記ＳＣＲ触媒の局所的な装填量、前記フィルター上での前記ＳＣＲ触媒コーティングの長さ、ＳＣＲ触媒の助触媒金属の選択、ＳＣＲ触媒の助触媒金属の含有量、ＳＣＲ触媒ウォッシュコートの多孔度、ＳＣＲ触媒ウォッシュコートの細孔分布、ＳＣＲ触媒の粒子径およびＳＣＲ触媒の結晶サイズのうちの１つまたは複数から選択される、実施形態１から９４までのいずれか記載の系。
１４３． 前記パティキュレートフィルター上に配置された前記ＳＣＲ触媒が、約０．０１ｇ／ｉｎ３～約２．５ｇ／ｉｎ３の範囲内の装填量で存在する、実施形態１から９４までおよび１４２のいずれか記載の系。
１４４． 前記パティキュレートフィルター上に配置された前記ＳＣＲ触媒が、約０．０２ｇ／ｉｎ３～約２．５ｇ／ｉｎ３の範囲内の装填量で存在する、実施形態１から９４までおよび１４２のいずれか記載の系。
１４５． 前記パティキュレートフィルター上に配置された前記ＳＣＲ触媒が、約０．０３ｇ／ｉｎ３～約２．５ｇ／ｉｎ３の範囲内の装填量で存在する、実施形態１から９４までおよび１４２のいずれか記載の系。
１４６． 前記ＳＣＲ触媒の特性が、ＳＣＲ触媒の種類、ＳＣＲ触媒の種類の組合せ、ＳＣＲ触媒の装填量、ＳＣＲ触媒の濃度、前記パティキュレートフィルター上での前記ＳＣＲ触媒の軸方向位置、前記パティキュレートフィルター上での前記ＳＣＲ触媒の局所的な装填量、前記フィルター上での前記ＳＣＲ触媒コーティングの長さ、ＳＣＲ触媒の助触媒金属の選択、ＳＣＲ触媒の助触媒金属の含有量、ＳＣＲ触媒ウォッシュコートの多孔度、ＳＣＲ触媒ウォッシュコートの細孔分布、ＳＣＲ触媒の粒子径およびＳＣＲ触媒の結晶サイズのうちの１つまたは複数から選択される、実施形態９５から１４１までのいずれか記載の系。
１４７． 前記パティキュレートフィルター上に配置された前記ＳＣＲ触媒が、約０．０１ｇ／ｉｎ３～約２．５ｇ／ｉｎ３の範囲内の装填量で存在する、実施形態９５から１４１までおよび１４６のいずれか記載の方法。
１４８． 前記パティキュレートフィルター上に配置された前記ＳＣＲ触媒が、約０．０２ｇ／ｉｎ３～約２．５ｇ／ｉｎ３の範囲内の装填量で存在する、実施形態９５から１４１までおよび１４６のいずれか記載の系。
１４９． 前記パティキュレートフィルター上に配置された前記ＳＣＲ触媒が、約０．０３ｇ／ｉｎ３～約２．５ｇ／ｉｎ３の範囲内の装填量で存在する、実施形態９５から１４１までおよび１４６のいずれか記載の系。
１５０． 前記パティキュレートフィルターが、本明細書にさらに記載されるウォールフロー型フィルターである、実施形態１から１４９までのいずれか記載の系。
希薄燃焼エンジン排気から粒子状物質または煤を除去するのに使用されるパティキュレートフィルターは、高いろ過能力を有する。ＳＣＲ触媒組成物でコーティングされたパティキュレートフィルターを使用することで、ＮＯｘ還元機能と微粒子除去機能との、単一の触媒物品への統合が達成される。
しかし上述の通り、ＳＣＲ触媒組成物をパティキュレートフィルター上に配置した場合には、該フィルター上で捕集された煤の酸化とＳＣＲ反応とが、ＮＯ２に関して競合する。ＳＣＲ法によりＮＯ２が過度に多く消費されるとフィルター上での煤の酸化が制限されかねず、またフィルター上での煤の酸化がまったく生じない場合もある。
１つまたは複数の実施形態によれば、パティキュレートフィルター上での転化率は、所定量に制限される。「所定」とは、ある値または範囲を、競合する反応の双方に対して狙い通りの結果を生じさせるのに必要なＮＯ２の量またはパーセンテージにより定めうる値または範囲となるように予め選択したものを意味する。したがって、例えば（エンジンサイズ、運転条件（例えば希薄／濃厚）などにより決定される）エンジンから出る排ガスのＮＯｘ含有量に応じてＮＯｘの転化率の量を予め規定および選択しておくことで、パティキュレートフィルター上でのＳＣＲ法を制御するとともに、ＳＣＲｏＦの十分な受動的再生を得るのに十分なＮＯ２を提供することができる。
１つまたは複数の実施形態によれば、パティキュレートフィルター上に配置された第１のアンモニア選択接触還元（ＳＣＲ）触媒はＮＯｘ転化が制限されるように設計された特性を有し、その結果、ＮＯ２との反応による該パティキュレートフィルターにより捕集された煤の受動的な酸化の促進に、未転化ＮＯ２を利用することができる。したがってこのＳＣＲを、ＮＯｘ転化の制限、および（ＮＯ２との反応による）パティキュレートフィルターにより捕集された煤の受動的な酸化の促進として記載することができる。１つまたは複数の実施形態において、意図的に制限されかつ制御されたＳＣＲ活性が生じるように第１のアンモニアＳＣＲ触媒の特性が設計され、かつＮＯ２との反応によりパティキュレートフィルター上で煤の受動的な酸化が生じる。１つまたは複数の実施形態によれば、ＳＣＲ活性を意図的に遅延させかつアンモニアスリップをパティキュレートフィルターに通すように設計された特性を第１のＳＣＲ触媒が有し、それにより第２のアンモニアＳＣＲ触媒上でＳＣＲ反応が促進される。
１つまたは複数の実施形態によれば、第１のアンモニアＳＣＲ触媒の「特性」は、ＳＣＲ触媒の種類、ＳＣＲ触媒の種類の組合せ、ＳＣＲ触媒の装填量、ＳＣＲ触媒の濃度、前記パティキュレートフィルター上での前記ＳＣＲ触媒の軸方向位置、前記パティキュレートフィルター上での前記ＳＣＲ触媒の局所的な装填量、前記フィルター上での前記ＳＣＲ触媒コーティングの長さ、ＳＣＲ触媒の助触媒金属の選択、ＳＣＲ触媒の助触媒金属の含有量、ＳＣＲ触媒ウォッシュコートの多孔度、ＳＣＲ触媒ウォッシュコートの細孔分布、ＳＣＲ触媒の粒子径およびＳＣＲ触媒の結晶サイズのうちの１つまたは複数から選択される。
ＳＣＲ触媒の種類とは、ＳＣＲ触媒物質、例えば混合酸化物およびモレキュラーシーブ物質を指し、これらは助触媒金属を助触媒としうる。混合酸化物の例としては、これらに限定されるものではないが例えば、Ｆｅ／チタニア、Ｆｅ／アルミナ、Ｍｇ／チタニア、Ｃｕ／チタニア、Ｃｅ／Ｚｒ、バナジア／チタニア、タングステンで安定化されたバナジア／チタニアおよびそれらの混合物から選択される混合酸化物が挙げられる。バナジア／チタニア触媒のバナジア含有量を変化させることにより、触媒物質のＮＯｘ転化率を変化させることができる。モレキュラーシーブ物質は、ＳＣＲ触媒物質として広範に使用されている。モレキュラーシーブの特定の骨格型を選択することにより、ＳＣＲ触媒物質のＳＣＲのＮＯｘ転化率の量が決まりうる。またモレキュラーシーブの種類によって、例えばモレキュラーシーブがアルミノシリケートゼオライト、ボロシリケート、ガロシリケート、ＳＡＰＯ、ＡｌＰＯ、ＭｅＡＰＳＯおよび／またはＭｅＡＰＯであるか否かによって、ＳＣＲ触媒物質のＳＣＲのＮＯｘ転化率の量が決まる。したがって、特定のＳＣＲ触媒の種類を選択することにより、パティキュレートフィルターに関して狙い通りのまたは所望のＳＣＲのＮＯｘ転化率の水準を達成または変更することができる。
ＮＯｘ転化率に影響を及ぼす他のＳＣＲ触媒の「特性」は、ＳＣＲ触媒の種類の組合せである。触媒のＳＣＲのＮＯｘ転化率を変化させるために、触媒物質を組み合わせることができる。このことは、例えば同一のウォッシュコートに異なるＳＣＲ触媒の種類を異なる質量比で供給して異なる触媒の種類を混合することにより達成することができる。ＳＣＲのＮＯｘ転化率を変化させるためにＳＣＲ触媒の組合せを変更しうる他の方法は、異なるＳＣＲ触媒の種類を異なる組合せで積層することである。例えば、異なるＳＣＲ触媒の種類を、異なる種類の物質の層の上に積層された１種類の物質と関連させて積層することができる。あるいは、所望のＳＣＲのＮＯｘ転化率を達成するために、異なるＳＣＲ触媒の種類を上流および下流の構成で配置することができる。このように、ＳＣＲ触媒の種類の異なる組合せを生じさせることにより、所望のまたは狙い通りのＳＣＲのＮＯｘ転化率を達成または変更することができる。
ＮＯｘ転化率に影響を及ぼす他のＳＣＲ触媒の「特性」は、ＳＣＲ触媒の装填量である。一般に、パティキュレートフィルター上のＳＣＲ触媒の装填量を増加させることによりＳＣＲのＮＯｘ転化率を高めることができ、装填量を減少させるとＮＯｘ転化率は低下する。パティキュレートフィルター上の装填量の水準を実験により決定することにより、所望のまたは狙い通りのＳＣＲのＮＯｘ転化率を達成または変更することができる。
ＮＯｘ転化率に影響を及ぼす他のＳＣＲ触媒の「特性」は、ＳＣＲ触媒の濃度である。濃度とは、特定の箇所におけるＳＣＲ触媒の量または装填量を指す。例えばパティキュレートフィルターの軸方向長さに沿って装填量を変えることにより、狙い通りのまたは所望のＳＣＲのＮＯｘ転化率を達成または変更することができる。
ＮＯｘ転化率に影響を及ぼす他のＳＣＲ触媒の「特性」は、パティキュレートフィルター上でのＳＣＲ触媒の軸方向位置である。ＳＣＲ触媒をフィルターの異なる軸方向位置に配置し、かつ該軸方向位置を選択することにより、所望のまたは狙い通りのＳＣＲのＮＯｘ転化率を達成または変更することができる。
ＮＯｘ転化率に影響を及ぼす他のＳＣＲ触媒の「特性」は、パティキュレートフィルター上でのＳＣＲ触媒の局所的な装填量である。局所的な装填量は、上記で定義されている。非限定的な一例として、フィルターの入口端部には触媒が存在せずフィルターの出口端部には選択された装填量が存在するように、ＳＣＲ触媒をフィルター内に分配することができる。そのような実施形態における「局所的な装填量」とは、触媒が存在する出口端部での装填量を指す。局所的な装填量を選択することにより、パティキュレートフィルター上での所望のまたは狙い通りのＳＣＲのＮＯｘ転化率を達成または変更することができる。
ＮＯｘ転化率に影響を及ぼす他のＳＣＲ触媒の「特性」は、フィルター上でのＳＣＲ触媒コーティングの長さである。フィルター上でのＳＣＲ触媒コーティングの長さを変化させることにより、パティキュレートフィルター上で生じるＮＯｘ転化率の量が変化しうる。ＳＣＲ触媒は、パティキュレートフィルターの長さの例えば１０％、２０％、３０％、４０％、５０％、６０％、７０％、８０％、９０％または１００％の長さで延在しうる。コーティングの長さを選択することにより、パティキュレートフィルター上での所望のまたは狙い通りのＳＣＲのＮＯｘ転化率を達成または変更することができる。
ＮＯｘ転化率に影響を及ぼす他のＳＣＲ触媒の「特性」は、ＳＣＲ触媒の助触媒金属の選択である。モレキュラーシーブに対して、種々の助触媒金属を選択することができる。助触媒金属は、モレキュラーシーブ上に存在することも、モレキュラーシーブと交換されることもできる。助触媒金属の例としては例えば、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、ＣｏおよびＣｅが挙げられる。助触媒を選択することにより、所望のまたは狙い通りのＳＣＲのＮＯｘ転化率を達成または変更することができる。
ＮＯｘ転化率に影響を及ぼす他のＳＣＲ触媒の「特性」は、ＳＣＲ触媒の助触媒金属の含有量である。助触媒金属の含有量の例示的な範囲としては例えば、ＳＣＲ触媒の約０．０５～２０質量％、ＳＣＲ触媒の約０．０５～１０質量％およびＳＣＲ触媒の約０．１～５質量％の量が挙げられる。助触媒金属の特定の量を選択することにより、所望のまたは狙い通りのＳＣＲのＮＯｘ転化率を達成または変更することができる。
ＮＯｘ転化率に影響を及ぼす他のＳＣＲ触媒の「特性」は、ＳＣＲ触媒ウォッシュコートの多孔度およびＳＣＲ触媒ウォッシュコートの細孔分布である。ウォッシュコートの特性、例えば固形物充填粘度、粒子の凝集および他の要因に応じて、ＳＣＲ触媒組成物のウォッシュコートの多孔度およびＳＣＲ触媒ウォッシュコートの細孔分布の水準を変更することができる。多孔度および細孔分布を選択することにより、所望のまたは狙い通りのＳＣＲのＮＯｘ転化率を達成または変更することができる。
ＮＯｘ転化率に影響を及ぼす他のＳＣＲ触媒の「特性」は、ＳＣＲ触媒の粒子径である。ＳＣＲ触媒物質の様々な粒子径を選択することにより、所望のまたは狙い通りのＳＣＲのＮＯｘ転化率を達成または変更することができる。
ＮＯｘ転化率に影響を及ぼす他のＳＣＲ触媒の「特性」は、ＳＣＲ触媒の結晶サイズである。ＳＣＲ触媒物質の様々な結晶サイズを選択することにより、所望のまたは狙い通りのＳＣＲのＮＯｘ転化率を達成または変更することができる。
上記で挙げたＳＣＲ触媒の「特性」のうちの１つまたは複数を単独でまたは組み合わせて変更することにより、所望のまたは狙い通りのＳＣＲのＮＯｘ転化率を達成または変更することができる。当業者は、これらのＳＣＲ触媒特性のうちの１つまたは組合せを変更または選択することにより、所望のまたは狙い通りのＳＣＲのＮＯｘ転化率を達成または変更することができる。
１つまたは複数の実施形態によれば、希薄燃焼エンジン排気の処理方法であって、ＮＯ２による微粒子燃焼反応の速度と、エンジンから出るＮＯｘおよび粒子状物質に対するＳＣＲ反応の速度と、の均衡が保たれるように第１のＳＣＲ触媒が設計され、かつさらなるＮＯｘ転化が生じるように第２のＳＣＲ触媒が設計され、それにより狙い通りの系全体でのＮＯｘ転化率が達成される方法が提供される。上述の通り、１つまたは複数のＳＣＲ触媒特性を選択することにより、所望のまたは狙い通りのＳＣＲのＮＯｘ転化率を達成または変更することができる。
１つまたは複数の実施態様において、ＳＣＲ触媒はパティキュレートフィルターの壁全体にわたって全長に沿って配置され、壁の全体断面に浸透する。これにより、ＳＣＲ触媒がフィルターのすべての細孔に浸透することができ、またＳＣＲ触媒が最大フィルター容積全体に広がることができ、それにより背圧が最小限に抑えられるとともに、ＳＣＲ触媒がバイパスを形成しないことが保証される。
本発明の１つまたは複数の実施形態は、長手方向に延在する複数の通路を含む触媒担持パティキュレートフィルターであって、該通路は、長手方向に延在する多孔質壁により形成され、該多孔質壁は、該通路と、入口端部と出口端部との間に延在する軸方向長さと、の境界を成しかつこれらを画定するパティキュレートフィルターを対象とする。通路は、入口端部で開口しておりかつ出口端部で閉鎖されている入口通路と、入口端部で閉鎖されておりかつ出口端部で開口している出口通路と、を含む。
本明細書で使用する場合に、「入口端部」および「出口端部」なる用語は、触媒物品を通る排ガスの意図されかつ受け入れられた経路への言及であり、その際、未処理の排ガスが入口端部で触媒物品に入り、処理済みの排ガスが触媒物品の出口端部から出る。様々な実施形態において、触媒物品の出口端部は、入口端部の反対側に存在する。
様々な実施形態において、ＳＣＲ触媒組成物を、多孔質壁内および／または入口通路の壁上に、入口端部から延在しかつウォールフロー型フィルターの全軸方向長さよりも短くなるように配置してもよい。
パティキュレートフィルター
本発明の原理および実施形態は、多孔質壁を有する担体と、該担体と一体になった第１の選択接触還元（ＳＣＲ）触媒と、を含む触媒担持パティキュレートフィルターに関する。
１つまたは複数の実施態様において、パティキュレートフィルターは、長手方向に延在する長さを有する複数の多孔質壁を含み、それにより入口端部から出口端部まで延在する複数の並列通路が形成され、その際、該通路のうちのある量は、入口端部で開口しておりかつ出口端部で閉鎖されている入口通路であり、該通路のうちの入口通路とは異なる量は、入口端部で閉鎖されておりかつ出口端部で開口している出口通路である。様々な実施形態において、通路は目封じ体により閉鎖され、その際、該目封じ体は約１／４インチの長さを有しうる。
１つまたは複数の実施形態において、パティキュレートフィルターは、入口端部と出口端部とを有し、該入口端部でガスが入口通路に入ることができ、該出口端部でガスが出口通路から出ることができ、その際、ガスは、パティキュレートフィルターの並列通路を形成する多孔質壁を通り抜けて移動することにより、入口通路から出口通路へと進む。
１つまたは複数の実施形態において、多孔質壁は、約４０％～約７５％の範囲内の、または約４０％～約６０％の範囲内の、または約５０％～約７０％の範囲内の、または約５０％～約６５％の範囲内の、または約６０％～約７０％の範囲内の、または約５５％～約６５％の範囲内の多孔度を有する。様々な実施形態において、多孔質壁は、約６０％～約６５％の範囲内の多孔度を有する。
１つまたは複数の実施形態において、多孔質壁の平均孔径は、約１０μｍ～約３０μｍの範囲内、または約１０μｍ～約２５μｍの範囲内、または約２０μｍ～約２５μｍの範囲内である。様々な実施形態において、多孔質壁の平均孔径は、約１５μｍ～約２５μｍの範囲内である。
選択接触還元触媒
上記に示したように、様々な実施形態において、本明細書に開示された系および方法において複数のＳＣＲ触媒が使用され、以下の詳細は、第１のＳＣＲ触媒、第２のＳＣＲ触媒または第１のＳＣＲ触媒と第２のＳＣＲ触媒との双方への言及を意図したものである。第１のＳＣＲ触媒の特性と第２のＳＣＲ触媒の特性とは異なってもよいものと理解され、またそのような相違を得る方法の１つは、異なる組成を有するＳＣＲ触媒を装備することであるものと理解される。
１つまたは複数の実施形態において、選択接触還元触媒は、モレキュラーシーブおよび金属を含む。あるいはＳＣＲ触媒は、本明細書に記載される混合酸化物でもあってよい。
１つまたは複数の実施形態において、選択接触還元触媒は、モレキュラーシーブを含む。様々な実施形態において、モレキュラーシーブはゼオライト骨格を有してもよく、このゼオライト骨格は１２以下の環サイズを有してもよい。
１つまたは複数の実施形態において、ゼオライト骨格物質は、２重６員環（ｄ６ｒ）単位を含む。
１つまたは複数の実施形態において、ゼオライト骨格物質を、ＡＥＩ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＣＨＡ、ＥＡＢ、ＥＭＴ、ＥＲＩ、ＦＡＵ、ＧＭＥ、ＪＳＲ、ＫＦＩ、ＬＥＶ、ＬＴＬ、ＬＴＮ、ＭＯＺ、ＭＳＯ、ＭＷＷ、ＯＦＦ、ＳＡＳ、ＳＡＴ、ＳＡＶ、ＳＢＳ、ＳＢＴ、ＳＦＷ、ＳＳＦ、ＳＺＲ、ＴＳＣ、ＷＥＮおよびそれらの組合せ物から選択してもよい。様々な実施形態において、ゼオライト骨格物質を、ＡＥＩ、ＣＨＡ、ＡＦＸ、ＥＲＩ、ＫＦＩ、ＬＥＶおよびそれらの組合せ物から選択してもよい。様々な実施形態において、ゼオライト骨格物質を、ＡＥＩ、ＣＨＡおよびＡＦＸから選択してもよい。様々な実施形態において、ゼオライト骨格物質は、ＣＨＡである。
１つまたは複数の実施形態において、選択接触還元触媒はさらに金属を含み、該金属は卑金属であってもよい。
様々な実施形態において、選択接触還元触媒は、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｍｎ、Ｖ、Ａｇおよびそれらの組合せ物から選択される金属を助触媒とする。様々な実施形態において、選択接触還元触媒は、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｇおよびそれらの組合せ物から選択される金属を助触媒とする。様々な実施形態において、選択接触還元触媒は、Ｃｕおよび／またはＦｅを助触媒とする。
１つまたは複数の実施形態において、ゼオライト骨格物質は、銅または鉄を助触媒とするＣＨＡである。
本明細書で参照されるように、ＳＣＲ触媒の装填量は可変である。特定の実施形態において、第１のＳＣＲ触媒の装填量は、少なくとも約０．０１ｇ／ｉｎ３（これらに限定されるものではないが例えば、約０．０１ｇ／ｉｎ３～約１．２５ｇ／ｉｎ３、約０．０２ｇ／ｉｎ３～約０．９５ｇ／ｉｎ３、約０．０３ｇ／ｉｎ３～約０．０５ｇ／ｉｎ３、約０．０１ｇ／ｉｎ３～約２．５ｇ／ｉｎ３、約０．０２ｇ／ｉｎ３～約２．５ｇ／ｉｎ３または約０．０３ｇ／ｉｎ３～約２．５ｇ／ｉｎ３の範囲）であってよい。特定の実施形態において、第２のＳＣＲ触媒の装填量は、少なくとも約０．１ｇ／ｉｎ３（これらに限定されるものではないが例えば、０．１ｇ／ｉｎ３～約６ｇ／ｉｎ３、約０．１ｇ／ｉｎ３～約５ｇ／ｉｎ３、約０．１ｇ／ｉｎ３～約４ｇ／ｉｎ３、約０．１ｇ／ｉｎ３～約３ｇ／ｉｎ３、約１ｇ／ｉｎ３～約６ｇ／ｉｎ３、約１ｇ／ｉｎ３～約５ｇ／ｉｎ３、約１ｇ／ｉｎ３～約４ｇ／ｉｎ３または約１ｇ／ｉｎ３～約３ｇ／ｉｎ３の範囲）であってよい。
ＮＯを酸化してＮＯ２を形成する触媒
パティキュレートフィルターの上流に、ＮＯを酸化してＮＯ２を形成する触媒を設ける。そのような触媒は、いくつかの実施形態において、ＰＧＭを含む酸化触媒を含むことができる。本明細書で使用する場合に、「白金族金属」（ＰＧＭ）とは、白金、パラジウム、ロジウム、ルテニウム、オスミウムおよびイリジウムまたはそれらの組合せ物およびそれらの酸化物を指す。１つまたは複数の実施形態において、酸化触媒は、白金、パラジウムまたはそれらの組合せ物を含む。１つまたは複数の実施形態において、酸化触媒は、複数の粒子上の少なくとも１つの白金族金属を含み、酸化触媒の複数の粒子は、アルミナ、チタニア、ジルコニア、シリカ、シリカ／アルミナまたはそれらの組合せ物の組成を有してもよい。
１つまたは複数の実施形態において、インシピエント・ウェットネス（ｉｎｃｉｐｉｅｎｔ ｗｅｔｎｅｓｓ）技術により白金族金属をアルミナ、チタニア、ジルコニア、シリカおよび／またはシリカ／アルミナ粒子に含浸させ、次いで４００℃～６００℃で熱処理してもよい。１つまたは複数の実施形態において、酸化触媒は、Ｄ９０＜３ミクロン、Ｄ９０＜５ミクロン、Ｄ９０＜１０ミクロンまたはＤ９０≒５～７ミクロンを有するスラリーの形態で提供されるＰＧＭ含有物質である。
ＮＯを酸化する触媒を、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、リーンＮＯｘ触媒、リーンＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）、触媒を担持した部分フィルターおよび低温リーンＮＯｘトラップから選択することができる。
排気系および方法
本発明の原理および実施形態はまた、本明細書に記載される少なくとも１つの触媒担持パティキュレートフィルターを組み込んだ触媒排気系に関する。様々な実施形態において、触媒排気系は、触媒担持パティキュレートフィルターと、複数のガス状汚染物質および／または若干の割合の粒子状物質を低減するための１つまたは複数の追加の構成要素と、を含みうる。
１つまたは複数の実施形態において、排気流にＮＯｘ還元剤を噴射するために、尿素噴射装置（これは還元剤供給系とも呼ばれる）を触媒担持パティキュレートフィルターの上流に設けてもよく、それにより触媒担持パティキュレートフィルターに組み込まれたＳＣＲ触媒の運転が促進される。米国特許第４，９６３，３３２号明細書（ＵＳ ４，９６３，３３２）に開示されているように、触媒コンバータの上流および下流のＮＯｘを感知することができ、上流および／または下流のシグナルによりパルス供給弁を制御することができ、ここに本明細書の一部を構成するものとしてあらゆる目的で該特許明細書の内容全体を援用する。
他の構成において、例えば米国特許第５，５２２，２１８号明細書（ＵＳ ５，５２２，２１８）に開示されている系においては、センサ値および／または排ガス温度マップおよびエンジン運転条件、例えばエンジン回転数、変速機のギアおよびエンジン速度により還元剤噴射装置のパルス幅を制御してもよく、ここに本明細書の一部を構成するものとしてあらゆる目的で該特許明細書の内容全体を援用する。還元剤パルス計量供給系は、米国特許第６，４１５，６０２号明細書（ＵＳ ６，４１５，６０２）に記載されており、ここに本明細書の一部を構成するものとしてあらゆる目的で該特許明細書の議論の全体を援用する。
様々な実施形態において、排気系は、エキゾーストマニホールド、排気管（またはダウンパイプまたはＹパイプ）、マフラーおよびテールパイプを含みうる。触媒排気系をＹパイプおよび／または排気管での排気系に挿入してもよく、内燃機関からの排ガスの処理後に該排ガスがテールパイプから大気へと出る。
１つまたは複数の実施形態において、触媒排気系は、ある長さ、ある幅、ある高さおよびある貴金属装填量を有するモノリス触媒担体を含む。様々な実施形態において、モノリス触媒担体が有する形状は、断面積を規定する直径と長さとを有する円筒形、断面積を規定する長軸および短軸と長さとを有する楕円形、または断面積を規定する主軸および横方向直径と長さとを有する長楕円形であってよく、その際、モノリス触媒担体は、狙い通りの触媒活性の水準を生じさせるための貴金属装填量を有する。
１つまたは複数の実施形態において、貴金属装填量は、１つもしくは複数の白金族金属、１つもしくは複数の卑金属、１つもしくは複数の貴金属酸化物および／もしくは卑金属酸化物またはそれらの組合せ物を含みうる。
様々な実施形態において、触媒排気系は、２元触媒、３元転化（ＴＷＣ）触媒（主に理論空燃比燃焼ガソリンエンジンに使用される）、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）（主に希薄燃焼ディーゼルエンジンに使用される）、選択接触還元（ＳＣＲ）触媒、希薄亜酸化窒素触媒（ＬＮＣ）、アンモニアスリップ触媒（ＡＳＣ）、アンモニア酸化触媒（ＡＭＯＸ）、ＮＯＸ吸収剤（ＮＯｘ吸蔵／放出触媒（ＮＳＲ）とも呼ばれる）およびリーンＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）、ディーゼルパティキュレートフィルター（ＤＰＦ）、ガソリンパティキュレートフィルター（ＧＰＦ）、部分酸化触媒（ＰＯＣ）および触媒を担持した煤フィルター（ＣＳＦ）ならびにそれらの組合せ物を含みうる。
様々な実施形態において、触媒排気系は、これらに限定されるものではないが例えば、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）、リーンＮＯｘトラップ（ＬＮＴ）、受動的ＮＯｘ吸収剤（ＰＮＡ）、リーンＮＯｘ触媒、低温リーンＮＯｘトラップおよび触媒を担持した部分フィルターを含みうる。アンモニア、炭化水素および一酸化炭素のうちの１つまたは複数の酸化を生じさせるために、第１のＳＣＲ触媒および第２のＳＣＲ触媒の下流に別個の酸化触媒を設けることができる。
図１および図２は、複数の通路１２を有する典型的なウォールフロー型フィルター担体１０（ウォールフロー型フィルターとも呼ばれる）を示す。これらの通路は、フィルター担体の内壁１３により形成されかつこれらの内壁１３により管状に包囲されている。図１は、入口端部１４と出口端部１６とを有するウォールフロー型フィルター担体の一実施形態の外観図を示す。交互の通路が入口端部で入口目封じ体１８（黒で示す）により目封じされ、かつ出口端部で出口目封じ体２０により目封じされることで、担体の入口端部１４と出口端部１６とに反転のチェッカーボードパターンが形成される。
図２は、ウォールフロー型フィルター担体の入口端部から出口端部まで長手方向に延在する複数の多孔質壁の一実施形態の断面図を示す。入口端部１４から出口端部１６まで長手方向に延在しかつ複数の並列通路１２を形成する複数の多孔質壁１３の一実施形態の部分断面図を示す。ガス流２２（矢印で示す）は、入口通路２４の目封じされていない開口端部を通って入り、出口目封じ体２０による閉鎖端部で止まり、通路を形成する多孔質壁１３を通って出口通路２６へと拡散する。ガス流２２は、出口通路２６の目封じされていない開口端部を通って流れることによりフィルターから出て、また入口目封じ体１８による閉鎖端部で止まる。ガスは、入口目封じ体１８によって、出口通路からフィルターの入口端部への逆流が防止されており、また出口目封じ体２０によって、出口端部から入口通路に再度入ることが防止されている。このように、通路のうちのある量は、入口端部で開口しておりかつ出口端部で閉鎖されている入口通路であり、通路のうちのある量は、入口端部で閉鎖されておりかつ出口端部で開口している出口通路であり、その際、出口通路は、入口通路とは異なる通路である。
図３は、複数のゾーンを有するウォールフロー型フィルター担体の複数の多孔質壁の例示的な一実施形態の断面の拡大図を示す。図示した触媒物品は、長手方向に延在する複数の通路１２を有するウォールフロー型フィルター１０を含み、これらの通路１２は長手方向に延在する多孔質壁１３により形成され、これらの多孔質壁１３は、通路２４および通路２６の境界を成しかつこれらを画定する。ここで、これらの壁は、長さ「ＬＦ」を有するウォールフロー型フィルターの入口端部１４と出口端部１６との間に延在する軸方向長さ「ＬＷ」を有する。様々な実施形態において、フィルター長さ「ＬＦ」≧壁の軸方向長さ「ＬＷ」である。様々な実施形態において、多孔質壁は、全体にわたって実質的に均一な多孔度を有する。通路２４および通路２６は、入口端部１４で開口しておりかつ出口端部１６で閉鎖されている入口通路２４と、入口端部１４で閉鎖されておりかつ出口端部１６で開口している出口通路２６と、を含む。
１つまたは複数の実施態様において、多孔質壁１３の長さ「ＬＷ」に沿った少なくとも１つのコーティングにより少なくとも２つの触媒ゾーン３０および３４が形成され、その際、この１つまたは複数のコーティングは多孔質壁１３の厚さに浸透してもよい。様々な実施形態において、この１つまたは複数のコーティングは、多孔質壁１３の長さ「ＬＷ」に沿って異なる空間配置で配置される。
様々な実施形態において、多孔質壁の長さに沿った、触媒コーティングの組成の変化、触媒コーティングの装填量の変化、１つもしくは複数の触媒コーティングの組合せの変化またはそれらの任意の組合せによって、異なるゾーンを互いに区別することができる。いくつかの実施形態において、あるゾーンは触媒コーティングを有していなくてもよく、すなわち触媒の装填量がゼロであってもよい。例えば、ゾーン３４がコーティングを局所的な装填量で含むのに対して、ゾーン３０はコーティングを含まなくてもよい。あるいは、ゾーン３０がコーティングを局所的な装填量で含むのに対して、ゾーン３４は触媒コーティングを含まなくてもよい。
１つまたは複数の実施態様において、軸方向に多孔質壁１３の入口端部１４から多孔壁１３の全長よりも短い距離だけ第１のゾーン３０が延在し、軸方向に第２のゾーン３２から多孔壁１３の出口端部１６まで第２のゾーン３４が延在する。
本出願における指定されたコーティングから実質的になるゾーンへの言及は、指定されたゾーン内には指定されたコーティングのみが意図的に堆積されており、不注意により該ゾーンに他の構成要素が堆積または移動する場合があるものの、該ゾーン内の物質の大部分は明確に堆積された物質であることを意味する。
図４は、排出物処理系と、尿素噴射装置と、他のエンジン構成要素と、を含むエンジン系の他の例示的な実施形態を示す。構成要素１４７は、ＮＯをＮＯ２に転化するための触媒である。第１のＳＣＲ触媒１５０を、触媒構成要素１４７の下流でかつ第２のＳＣＲ触媒１４３の上流に配置することができる。上述の通り、第１のＳＣＲ触媒１５０はパティキュレートフィルター上に存在することができ、例えばウォールフロー型フィルター上に存在することができる。第２のＳＣＲ触媒１４３は、モノリス状のハニカムフロースルー型担体またはセラミックフォーム上に存在することができる。第２のＳＣＲ触媒１４３の下流に任意の追加の触媒１５２を配置することができ、この触媒１５２は、ＡＭＯＸ触媒ならびに／または炭化水素および一酸化炭素を酸化するための触媒を含みうる。あるいは、ＡＭＯＸ触媒ならびに／または炭化水素および一酸化炭素を酸化するための触媒を、第２のＳＣＲ触媒１４３の担体の出口端部に配置することもできる。アンモニア、一酸化炭素および炭化水素の所望の除去水準に応じて、追加の酸化触媒が含まれうる。ガス状汚染物質（未燃焼炭化水素、一酸化炭素およびＮＯｘを含む）と粒子状物質とを含む排気が、エンジン１４１からコネクタ１４２を通って図４に示す様々な構成要素へと搬送され、この排ガスがテールパイプ１４４を通ってこの系から出る。
図４に示す系はさらに、還元剤、例えば尿素の噴射部を示す。この還元剤を、ノズル（図示せず）を通じて噴霧物として排気流に噴射することができる。一方の管路１４８に示す尿素水はアンモニア前駆体としての役割を果たすことができ、これを混合ステーション１４６内で他方の管路１４９上の空気と混合することができる。バルブ１４５を使用して尿素水の正確な量を計量供給することができ、この尿素水は排気流中でアンモニアへと転化される。この排気流と、加えられたこのアンモニアとを、ＳＣＲ反応のための第１のＳＣＲ触媒１５０へと搬送する。第２のＳＣＲ触媒１４３に尿素を計量供給するために、管路１４８と、管路１４９と、混合ステーション１４６と、バルブ１４５と、を含む追加の噴射装置を使用することができる。図示した噴射装置は使用可能な系の１つの種類の一例であり、他の変形も本発明の範囲に含まれる。
実施例：
開示される非限定的な実施例は、本発明の例示的な一実施形態を示すものである。本発明は、実施例の以下の説明に記載される列挙された配置、構成の詳細またはプロセスステップに限定されないものと理解されるべきであり、また本発明は他の実施形態が可能であるとともに様々な様式での実行または実施が可能であるものと理解されるべきである。
実施例１：
１つの過渡試験サイクル全体で約５０％の平均ＮＯ２／ＮＯｘ比を生じたハニカムフロースルー型担体上のＰｔのＤＯＣ（３０ｇ／ｆｔ３）と、ウォールフロー型フィルター上の第１のＳＣＲ触媒（ＳＣＲｏＦ）と、フロースルー型担体上の第２のＳＣＲ触媒と、を含む車両排出系を構築して試験した。ＳＣＲｏＦをＤＯＣの下流に配置した。ＳＣＲｏＦは、約６０％の多孔度を有していた。出口端部の後方ゾーン（フィルターの軸方向長さの５０％）がＣｕゼオライトＳＣＲ触媒の０．２ｇ／ｉｎ３の局所的な装填量を含むように、ＳＣＲｏＦにゾーンコーティングを施した。入口ゾーン（フィルター長さの５０％）は、いかなる触媒も含んでいなかった。全ＳＣＲｏＦに関する全装填量は、０．１ｇ／ｉｎ３であった。フロースルー型担体上の第２のＳＣＲ触媒においてＳＣＲｏＦと同一のＳＣＲ触媒でコーティングを行ったが、装填量は担体の全長に沿って３．０ｇ／ｉｎ３であった。この系をヘビーデューティディーゼルエンジンの下流に配置した。エンジンアウトのＮＯｘは３００～５００ｇ／時の範囲内であり、ＮＯｘ／煤比は２０：１～３０：１の範囲内であった。正規化されたＮＨ３／ＮＯｘの化学量論比１．０でシミュレートされた建設用車両の過渡サイクルでエンジンを運転した。フィルター上の第１のＳＣＲ触媒の下流で系全体についてＮＯｘ除去率を測定した。図５は、９５％の全除去率に関して、ＮＯｘ除去率５０％がＳＣＲｏＦ上で生じ、約４５％が第２のＳＣＲ触媒上で生じたことを示しており、このことは系全体で高度の転化が達成されたことを実証している。
シミュレートした車両サイクルを、約９５時間連続して運転した。パティキュレートフィルター上に蓄積した煤の全質量を経時的に測定し、これを図６に示す。図６は、約６６時間後に、フィルター上での煤の酸化とエンジンアウトの煤排出物との均衡が得られたことを示す。
比較例２
第２の系を構築した。この第２の系は、ＳＣＲｏＦを実施例１と同一のＳＣＲ触媒で１．４ｇ／ｉｎ３の装填量でウォールフロー型フィルターの全長に沿って装填したこと以外は、実施例１の系と同一であった。ＳＣＲｏＦ上でのＮＯｘ転化率は約８９％であり、この系のＮＯｘ転化率は約９８％であった。この試料に関しては、蓄積された煤の全質量を測定しなかった。
実施例１と比較例２とを比較すると、パティキュレートフィルター上でのＳＣＲ触媒の装填量および／または位置を調整することにより、ＳＣＲ触媒を含むパティキュレートフィルターと下流の第２のＳＣＲ触媒とを含む系において、高いＮＯｘ転化率と微粒子の高度の除去とが達成できることが実証された。具体的には、意図的に低い０．１ｇ／ｉｎ３の全装填量を装備するとともに、ＳＣＲｏＦの入口ゾーンには触媒が含まれないようにゾーン分けして装填を行うことで、フィルター全体でのＮＯｘ転化率を意図的に低下させ、それにより適切な煤の酸化とフィルターの受動的な再生とが可能となる。系の全ＮＯｘ転化率は、９５％を上回る。
他のＳＣＲ触媒特性を変更することにより、パティキュレートフィルター上でのＮＯｘ転化が制限されるようにパティキュレートフィルター上のＳＣＲ触媒を設計することができ、それによって該フィルター上での受動的な再生が可能となる。
本明細書において特定の実施形態を参照して本発明を説明したが、これらの実施形態は本発明の原理および適用の単なる例示であるものと理解されるべきである。本発明の方法および装置に対して、本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく様々な修正および変更を行えることは、当業者にとって自明であろう。したがって本発明には、付属の特許請求の範囲およびその均等物の範囲に含まれる修正形態および変形形態が含まれることが意図される。

Claims (9)

  1. 希薄燃焼エンジン排ガスからＮＯｘおよび微粒子を除去するための車両排出系であって、
    ＮＯを酸化してＮＯ２を形成する触媒と、
    パティキュレートフィルター上に配置された第１のアンモニア選択接触還元（ＳＣＲ）触媒であって、該第１のアンモニアＳＣＲ触媒はＮＯｘ転化が制限されるように設計された特性を有し、その結果、ＮＯ２との反応による該パティキュレートフィルターにより捕集された煤の受動的な酸化の促進に、未転化ＮＯ２を利用することができる触媒と、
    前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒の下流の第２のアンモニアＳＣＲ触媒であって、フロースルー型担体上に配置され、かつＮＯｘのＳＣＲが促進されるように設計された触媒と、
    を含み、
    前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒が０．０１ｇ／ｉｎ ３ ～２．５ｇ／ｉｎ ３ の範囲内の第１の装填量で存在し、前記第２のＳＣＲ触媒が１ｇ／ｉｎ ３ ～６ｇ／ｉｎ ３ の範囲内の第２の装填量で存在し、かつ前記第２の装填量と前記第１の装填量との質量比が２：１～５０：１の範囲内であり、
    前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒と前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒とがそれぞれ独立して、混合酸化物を助触媒とするモレキュラーシーブから選択され、
    前記混合酸化物が、Ｆｅ／チタニア、Ｆｅ／アルミナ、Ｍｇ／チタニア、Ｃｕ／チタニア、Ｃｅ／Ｚｒ、バナジア／チタニア、タングステンで安定化されたバナジア／チタニアおよびそれらの混合物から選択される、系。
  2. さらに、前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒の上流に還元剤噴射装置を含む、請求項１記載の系。
  3. 前記モレキュラーシーブが、アルミノシリケートゼオライト、ボロシリケート、ガロシリケート、ＳＡＰＯ、ＡｌＰＯ、ＭｅＡＰＳＯおよびＭｅＡＰＯから選択される、請求項１記載の系。
  4. 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒と前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒とがそれぞれ独立して、８個の４面体原子の最大環サイズを有する小細孔モレキュラーシーブを含む、請求項１または２記載の系。
  5. 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒と前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒とがそれぞれ独立して、骨格型ＡＣＯ、ＡＥＩ、ＡＥＮ、ＡＦＮ、ＡＦＴ、ＡＦＸ、ＡＮＡ、ＡＰＣ、ＡＰＤ、ＡＴＴ、ＣＤＯ、ＣＨＡ、ＤＤＲ、ＤＦＴ、ＥＡＢ、ＥＤＩ、ＥＰＩ、ＥＲＩ、ＧＩＳ、ＧＯＯ、ＩＨＷ、ＩＴＥ、ＩＴＷ、ＬＥＶ、ＫＦＩ、ＭＥＲ、ＭＯＮ、ＮＳＩ、ＯＷＥ、ＰＡＵ、ＰＨＩ、ＲＨＯ、ＲＴＨ、ＳＡＴ、ＳＡＹ、ＳＩＶ、ＴＨＯ、ＴＳＣ、ＵＥＩ、ＵＦＩ、ＶＮＩ、ＹＵＧおよびＺＯＮからなる群から選択されるモレキュラーシーブを含む、請求項４記載の系。
  6. 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒と前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒とがそれぞれ独立してさらに、該アンモニアＳＣＲ触媒の０．０５～２０質量％の範囲内で存在するＣｕ、Ｆｅ、Ｃｏ、ＣｅおよびＮｉからなる群から選択される助触媒金属を含む、請求項４記載の系。
  7. 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒および前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒が、混合金属酸化物、セリア、ジルコニア、酸化タングステン、酸化チタンおよびそれらの組合せ物から選択される添加剤を含む、請求項４記載の系。
  8. 前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒の特性が、ＳＣＲ触媒の種類、ＳＣＲ触媒の種類の組合せ、ＳＣＲ触媒の装填量、ＳＣＲ触媒の濃度、前記パティキュレートフィルター上での前記ＳＣＲ触媒の軸方向位置、前記パティキュレートフィルター上での前記ＳＣＲ触媒の局所的な装填量、前記フィルター上での前記ＳＣＲ触媒コーティングの長さ、ＳＣＲ触媒の助触媒金属の選択、ＳＣＲ触媒の助触媒金属の含有量、ＳＣＲ触媒ウォッシュコートの多孔度、ＳＣＲ触媒ウォッシュコートの細孔分布、ＳＣＲ触媒の粒子径およびＳＣＲ触媒の結晶サイズのうちの１つまたは複数から選択される、請求項１記載の系。
  9. ＮＯｘと粒子状物質とを含む希薄燃焼エンジン排ガスの処理方法であって、
    前記排ガスと、ＮＯを酸化してＮＯ２を形成する触媒と、を接触させて、高められた量のＮＯ２を含む排ガス流を生じさせること、
    前記高められた量のＮＯ２を有する排ガスと、パティキュレートフィルター上に配置された第１のアンモニア選択接触還元（ＳＣＲ）触媒と、を接触させること、ここで、前記アンモニアＳＣＲ触媒はＮＯｘ転化が制限されるように設計されており、その結果、ＮＯ２との反応による該パティキュレートフィルターにより捕集された煤の受動的な酸化の促進に、未転化ＮＯ２を利用することができる、および
    前記パティキュレートフィルターから出る前記排ガスと、前記パティキュレートフィルターの下流のフロースルー型担体上の第２のアンモニアＳＣＲ触媒と、を接触させること
    を含み、
    前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒が０．０１ｇ／ｉｎ ３ ～２．５ｇ／ｉｎ ３ の範囲内の第１の装填量で存在し、前記第２のＳＣＲ触媒が１ｇ／ｉｎ ３ ～６ｇ／ｉｎ ３ の範囲内の第２の装填量で存在し、かつ前記第２の装填量と前記第１の装填量との質量比が２：１～５０：１の範囲内であり、
    前記第１のアンモニアＳＣＲ触媒と前記第２のアンモニアＳＣＲ触媒とがそれぞれ独立して、混合酸化物を助触媒とするモレキュラーシーブから選択され、
    前記混合酸化物が、Ｆｅ／チタニア、Ｆｅ／アルミナ、Ｍｇ／チタニア、Ｃｕ／チタニア、Ｃｅ／Ｚｒ、バナジア／チタニア、タングステンで安定化されたバナジア／チタニアおよびそれらの混合物から選択される、
    方法。
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