JP2001295708A

JP2001295708A - 燃料蒸気処理装置及び排気ガス浄化装置

Info

Publication number: JP2001295708A
Application number: JP2000318957A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Ito; 仁伊藤; Kazuhiko Shinohara; 和彦篠原; Mikio Kawai; 幹夫川合; Hiroshi Akama; 弘赤間; Junji Ito; 淳二伊藤
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2000-02-09
Filing date: 2000-10-19
Publication date: 2001-10-26
Anticipated expiration: 2020-10-19
Also published as: JP3596671B2

Abstract

(57)【要約】【課題】予め設定された空燃比に悪影響を及ぼすこと
がなく、内燃機関の運転特性や排気ガス成分に悪影響を
与えることがないばかりか、燃費向上や排温条件下にお
ける高いＮＯｘ還元浄化効率を実現できる燃料蒸気処理
装置及び排気ガス浄化装置を提供すること。【解決手段】燃料蒸気処理装置は、燃料タンク１に接
続されたキャニスタ２と、キャニスタ２に水蒸気を供給
するスチームブロア６と、キャニスタ２からパージされ
た脱着ガスを水蒸気改質する改質器７を備える。改質器
７は、パージコントロールバルブ３を介して吸気管４に
接続されている。脱着ガスには燃料蒸気と水蒸気が含ま
れるが、改質器７に導入して水蒸気改質反応され、水素
と一酸化炭素を含む改質ガスが得られる。この改質ガス
を吸気管に送り込んで燃焼処理させ、燃料蒸気を有効利
用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料タンクからの
燃料蒸気を有効に処理する装置に係り、更に詳細には、
吸着された燃料蒸気を水蒸気を用いてパージするととも
に改質し、生成した水素と一酸化炭素を含有する改質ガ
スを、当該内燃機関での燃焼又は排気ガスの浄化に用い
る燃料蒸気処理装置及び排気ガス浄化装置、並びに吸着
された燃料蒸気を改質し、生成した水素リッチガスをパ
ージし、当該内燃機関での排気ガスの浄化に用いる燃料
蒸気処理装置及び排気ガス浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、車両等の燃料タンクから発生
する燃料蒸気の大気中への発散防止を目的として、図１
に示すような燃料蒸気回収装置が実用化されている。こ
の燃料蒸気回収装置では、例えば燃料タンク１の内部の
燃料の温度上昇に伴い発生した燃料蒸気（ベーパ）を、
通気経路１１及び燃料蒸気流入ポート２１を介してキャ
ニスタ２の活性炭に一時的に吸着させて貯え、その貯蔵
量がキャニスタ２の吸着容量を超えないように、エンジ
ンの吸気管４の吸入負圧を利用して、コントロールバル
ブ３を介した通気経路１２により吸気管４に導入させて
いる。キャニスタ２からの燃料蒸気の脱離を更に詳細に
説明すると、キャニスタ２内の活性炭に吸着・貯蔵され
ている燃料蒸気は、キャニスタ２の底部に接続されてい
る気体導入ポート２３からキャニスタ２内部に導入され
る空気により、燃料蒸気排出ポート２２を介してパージ
され、且つパージコントロールバルブ３で吸気管４への
導入量を制御され、エンジンの燃焼室で燃焼される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな燃料蒸気回収装置においては、通気経路１２から吸
気管４への導入量は制御されているが、これは正確に計
量されていない燃料蒸気と空気の混合気を制御すること
になるので、この混合気が吸気管４の上流側で正確に計
量された燃料噴射弁からの燃料成分に付加されると、設
定された空燃比による燃焼が困難となり、エンジンの運
転特性の低下や排気ガスの成分に悪影響を与える等の課
題が発生する。また、昨今の環境問題や省資源化に対応
すべく燃料消費の低減が要求される中で、従来の希薄混
合比燃焼（混合比２０前後）から、燃焼室への燃料の直
接噴射による超希薄混合比燃焼（混合比４０〜５０程
度）を行なおうとすると、前述のような課題が更に顕著
に生じる。

【０００４】一方、内燃機関の燃焼効率の進歩に伴い、
排気温度が低下してきており、特に２５０℃以下の排気
温度におけるＮＯｘの浄化効率の改善が求められてい
る。このような低排温条件下においても高いＮＯｘ還元
浄化効率を維持できる排気ガス浄化装置が望まれてい
る。

【０００５】本発明は、このような従来技術の有する課
題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、予め設定された空燃比に悪影響を及ぼすことがな
く、内燃機関の運転特性や排気ガス成分に悪影響を与え
ることがないばかりか、燃費向上や低排温条件下におけ
る高いＮＯｘ還元浄化効率を実現できる燃料蒸気処理装
置及び排気ガス浄化装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成すべく鋭意検討を重ねた結果、燃料蒸気パージ用
の気体として水蒸気を用い、且つこの水蒸気を利用して
燃料蒸気の水蒸気改質を行うこと、又は燃料蒸気パージ
用気体を利用して水素リッチガスをＮＯｘ浄化触媒へ供
給することにより、上記目的が達成されることを見出
し、本発明を完成するに至った。

【０００７】即ち、本発明の燃料蒸気処理装置は、内燃
機関の燃料タンクからの燃料蒸気を導入する流入ポート
と、流入した燃料蒸気を吸着する吸着手段と、この吸着
手段に吸着された燃料蒸気をパージさせるための水蒸気
を含有する気体を導入する気体導入ポートと、パージさ
れた燃料蒸気と水蒸気を含む脱着ガスを排出する排出ポ
ートを有するキャニスタと、上記燃料蒸気パージ用気体
を上記キャニスタに供給するパージ用気体供給手段と、
上記キャニスタの排出ポートからの脱着ガスを水蒸気改
質して、水素と一酸化炭素を含有する改質ガスを生成す
る改質手段と、を備え、上記改質ガスを上記内燃機関の
吸気管に導入して、この内燃機関での燃焼処理に供す
る、ことを特徴とする。

【０００８】また、本発明の燃料蒸気処理装置の好適形
態は、上記パージ用気体供給手段が上記内燃機関の排気
管であり、この内燃機関から排出される、水蒸気を含む
排気ガスを上記燃料蒸気パージ用気体として用いること
を特徴とする。

【０００９】更に、本発明の燃料蒸気処理装置の他の好
適形態は、上記キャニスタを少なくとも２個以上有し、
これにより燃料蒸気吸着と燃料蒸気脱着をスイング運転
することを特徴とする。

【００１０】また、本発明の排気ガス浄化装置は、上述
の如き燃料蒸気処理装置を排気ガス浄化用触媒を有する
内燃機関に設置して成る排気ガス浄化装置であって、上
記燃料蒸気処理装置の改質手段からの改質ガスを上記排
気ガス浄化用触媒に供給し、窒素酸化物の還元処理に用
いることを特徴とする。

【００１１】更に、本発明の他の燃料蒸気処理装置は、
内燃機関の燃料タンクからの燃料蒸気を導入する流入ポ
ートと、流入した燃料蒸気を吸着する吸着手段と、この
吸着手段に吸着された燃料蒸気を改質して水素リッチガ
スを生成する水素富化手段と、この水素リッチガスをパ
ージさせるための気体を導入する気体導入ポートと、パ
ージされた水素リッチガスを排出する排出ポートを有す
るキャニスタと、上記水素リッチガスパージ用気体を上
記キャニスタに供給するパージ用気体供給手段と、を備
え、パージされた該水素リッチガスを内燃機関の排気管
に導入して、この内燃機関からの排気ガスの浄化処理に
供する、ことを特徴とする。

【００１２】更にまた、本発明の他の燃料蒸気処理装置
の好適形態は、上記燃料蒸気吸着手段として珪素及び／
又はアルミニウムの酸化物を含む無機多孔性物質を備
え、上記水素富化手段としてロジウムを含む燃料改質触
媒及び加熱機構を備えることを特徴とする。

【００１３】また、本発明の他の燃料蒸気処理装置の他
の好適形態は、上記燃料蒸気吸着手段及び上記水素富化
手段を、ほぼ同時に機能させることを特徴とする。

【００１４】更に、本発明の他の排気ガス浄化装置は、
上記燃料蒸気処理装置をＮＯｘ浄化触媒を有する内燃機
関に設置して成る排気ガス浄化装置であって、上記燃料
蒸気処理装置の水素富化手段からの水素リッチガスを上
記ＮＯｘ浄化触媒に供給し、窒素酸化物の還元処理及び
／又は硫黄化合物の脱離処理に用いることを特徴とす
る。

【００１５】更にまた、本発明の他の排気ガス浄化装置
の好適形態は、上記水素リッチガスの上記ＮＯｘ浄化触
媒への供給を、排気ガスの酸素濃度変動時期と同期させ
ることを特徴とする。

【００１６】

【作用】上述の構成を有する本発明の燃料蒸気処理装置
においては、燃料タンクからの燃料蒸気は一旦キャニス
タに導入されてキャニスタ内の吸着材に吸着される。燃
料蒸気の脱着は、水蒸気を含有するパージ用気体をキャ
ニスタの気体導入ポートから導入して行う。ここで、水
蒸気を用いるのは後の水蒸気改質にも利用するためであ
るが、このような水蒸気パージには、減圧や空気を導入
したりして行うパージよりも置換効率が良く、少ない量
で且つ短時間で脱着できるというメリットがある。な
お、水蒸気の供給は、水貯蔵器と水蒸気発生器を取り付
けて行うことができるが、対象とする内燃機関（例えば
エンジン）から排出される排気ガスをそのまま使用する
ことも可能であり、これによれば、水タンクや水蒸気発
生器の新たな設置を必要としないため、装置構成が簡単
になりコストも低減できる。そして、脱着されたガスに
は燃料蒸気と水蒸気が含まれることになるが、本発明で
は、この脱着ガスはエンジンの吸気管に直接送り込むの
ではなく、改質器に導入して水蒸気改質反応させ、主と
して水素と一酸化炭素を含む改質ガスを生成し、この改
質ガスをエンジンの吸気管に送り込んで燃焼処理させ、
燃料蒸気を有効利用する。

【００１７】ここで、炭化水素ベーパ（燃料蒸気）をそ
のままエンジンの吸気管に導入すると、上述したよう
に、設定空燃比による燃焼が困難でエンジン運転特性の
低下や排気ガスに未燃焼の炭化水素ガスが混入する等の
問題が発生し、また、超希薄混合比燃焼を行なおうとす
ると、かかる問題が顕著になる。更に、長時間駐車によ
りキャニスタ内の燃料蒸気が飽和に近い場合や渋滞走行
などで燃料蒸気の発生が多い場合等、どうしてもパージ
が必要な際は、超希薄燃焼から均質燃焼に戻して処理を
行なわなければならず、燃費性能にも影響を与えること
があった。

【００１８】これに対し、本発明では、水蒸気改質によ
り水素と一酸化炭素に改質されたガスを利用するので、
上述のような問題を生ずることがない。これは、水素ガ
スや一酸化炭素ガスは耐ノック性が高く超希薄燃焼が可
能なことから、１４〜１６までの高圧縮比及び混合比が
４０〜５０の空気が過剰な状態でも安定性を失わないと
いうメリットがあるためである。従って、炭化水素ベー
パでは実現できなかった超希薄燃焼時におけるパージ
も、改質ガスを利用することで可能となる。本発明の他
の利点としては、キャニスタに吸着されている燃料蒸気
成分には、炭素数Ｃ４〜Ｃ６のパラフィンの軽質成分が
多く、比較的低温度の３００〜３５０℃程度でも十分に
改質されるため、直接ガソリンを用いて改質する場合に
必要とされる３５０℃以上の温度に比べて低温度で改質
可能であるので、エンジンの廃熱による改質を行ない易
いというメリットがある。

【００１９】なお、本発明においては、上述の改質ガス
をエンジンの排気管に導入し、設置されている排気ガス
浄化用触媒に供給することにより、改質ガスに含まれる
水素及び一酸化炭素を還元剤として窒素酸化物の浄化を
促進することができ、特に希薄燃焼時や超希薄燃焼時に
生ずる窒素酸化物の浄化を効果的に行うことができる。

【００２０】次に、本発明の他の燃料蒸気処理装置につ
いて説明する。かかる燃料蒸気処理装置おいては、燃料
タンクからの燃料蒸気は、キャニスタの気体導入ポート
を介して導入され、該キャニスタ内の吸着手段に吸着さ
れる。該吸着手段の燃料蒸気吸着量が飽和に達する前
に、改質反応を進めて水素リッチガス（水素濃度の高い
改質ガス）を生成させ、この水素リッチガスを、例えば
空気や排気ガス等を含むキャリアガスによりパージさせ
て内燃機関の排気管に導入する。この結果、上記水素リ
ッチガスを排気ガスの浄化処理に供することができる。

【００２１】本発明の排気ガス浄化装置は、上記燃料蒸
気処理装置を用い、上記水素リッチガスを内燃機関の排
気管に設けられたＮＯｘ浄化触媒に供給する。このた
め、窒素酸化物の還元処理及び／又は硫黄化合物の脱離
処理が容易になる。

【００２２】ここで、改質反応条件としては、反応温度
２６０℃以上で水素が生成し始める。特に、排気ガス温
度が比較的低い条件（２５０℃以下）で高いＮＯｘ浄化
効率が求められる場合には、上記改質反応条件を３５０
〜３８０℃の温度域に制御することが有効である。即
ち、本発明者らは、かかる温度域でロジウム（Ｒｈ）／
アルミナ系触媒を作用させると、高い水素収率ととも
に、ＣＯの副生が抑制でき、且つこのようなＣＯ含有量
の少ない水素リッチガスをＮＯｘ浄化触媒に供給するこ
とによって、２５０℃以下の低排温条件で高いＮＯｘ浄
化効率を達成できることを見出した。この理由は明らか
ではないが、現段階では２５０℃以下の排気温度条件で
は、ＣＯはＮＯｘ浄化触媒に吸着し、浄化反応が阻害さ
れていると推察できる。

【００２３】また、排気中に微量でも硫黄分が含まれる
とＮＯｘ浄化触媒は被毒を受け、触媒性能が徐々に低下
する。かかる低下した触媒性能を回復させるには、触媒
表面に吸着した硫黄分（硫黄化合物）を高温条件で脱離
させる必要がある。従来は、この脱離温度としてはＮＯ
ｘ浄化触媒へ流通する排気ガスを少なくとも６５０℃に
することが必要であった。本発明の排気ガス浄化装置で
は、かかる排気ガス中に水素を比較的高い濃度で共存さ
せることにより、５００〜６００℃の温度域でも上記硫
黄脱離が可能となる。即ち、排気ガス温度が５００℃以
上の条件において、ＮＯｘ浄化触媒へ水素リッチガスを
供給することができ、これよりＮＯｘ浄化触媒の性能を
長期間維持することができる。具体的には、排気系（排
気管）とは別の系から、必要な時に、比較的高い水素濃
度（数％オーダー）の水素リッチガスをＮＯｘ浄化触媒
入口に供給することが可能となり、従来と比べて１００
℃以上も低い排気温度条件でも、硫黄の被毒を解除する
ことが可能となる。

【００２４】更に、燃料蒸気処理装置が備える吸着材
（吸着手段）に保持された燃料蒸気成分は、３００℃以
上の温度条件で効率良く水素に改質され得るため、パー
ジ率が高く、燃料蒸気に対して常に高い吸着能力を維持
できるというメリットがある。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。図２は、本発明の燃料蒸気処理装置の一例を示す
断面図である。同図に示すように、この燃料蒸気処理装
置は、エンジンの燃料タンク１に接続されたキャニスタ
２と、キャニスタ２に水蒸気を含むパージ用気体を供給
するパージ用気体供給手段の一例であるスチームブロア
６と、キャニスタ２からパージされたガスを水蒸気改質
する改質器７を備え、改質器７は、パージコントロール
バルブ３を介してエンジンの吸気管４に接続されてい
る。

【００２６】ここで、キャニスタ２としては、燃料蒸気
を吸着保持できれば十分であり、各種容器を用いること
ができ、この場合、燃料蒸気の吸着材としては、活性炭
などを用いることができる。また、水蒸気から成るか又
は水蒸気を含むパージ用気体を供給するパージ用気体供
給手段は、特に限定されるものではなく、図示したよう
にスチームブロア、水タンクとヒータとの組合せその他
のものを例示できる。なお、上述したように、パージ用
気体としてエンジンの排気ガスを用いることができ、こ
の場合は、排気管がパージ用気体供給手段として機能す
る。改質器７としては、後述する水蒸気改質反応を実行
できれば十分であり、各種の反応容器が使用できる。

【００２７】次に、本発明の他の燃料蒸気処理装置につ
いて詳細に説明する。かかる燃料蒸気処理装置は、キャ
ニスタ内に燃料蒸気を改質する機能を有する以外は、上
述の燃料蒸気処理装置とほぼ同様の構成を有する。図１
１は、本燃料蒸気処理装置の一例を示す断面図である。
同図に示すように、この燃料蒸気処理装置は、エンジン
の燃料タンク１に接続されたキャニスタ２、キャニスタ
２にキャリアガス（パージ用気体）を供給するパージ用
気体供給手段の一例であるスチームブロア６とを備え、
キャニスタ２は、燃料蒸気及びパージ用気体を導入でき
るよう、燃料蒸気導入ポート２１を介して燃料タンク１
及びブロア６と接続され、且つ、パージされた水素リッ
チガスをＮＯｘ浄化触媒３２の上流に供給できるよう、
水素リッチガス排出ポート２５、３方バルブ５１、イン
ジェクタ６１を介して排気管５に接続されている。な
お、燃料蒸気導入ポート２１はパージ用気体導入ポート
としても機能している。また、上記燃料蒸気処理装置が
備える２つのキャニスタ２は吸着・改質器７０に設置さ
れており、この吸着・改質器７０は排気管５に設けられ
た加熱機構の一例である熱交換器７１と接続されてい
る。

【００２８】ここで、キャニスタ２には、燃料蒸気吸着
手段の一例である燃料蒸気吸着材（以下、「吸着材」と
略す）及び水素富化手段の一例である燃料改質触媒（以
下、「改質触媒」と略す）が備えられている。言い換え
れば、従来のキャニスタを改質反応マイクロリアクター
と機能的に一体化し、例えば耐熱性の高い吸着材と改質
反応を促進し得る触媒とを組み込んで成る。なお、図１
１に示す燃料蒸気処理装置は、かかるキャニスタを２つ
設けて成るため、燃料蒸気の吸着と改質をほぼ同時期に
機能させることができる。但し、常にほぼ同時に機能さ
せる必要はなく、駐車時等のエンジン停止時には上記燃
料蒸気吸着手段のみが機能していても良い。

【００２９】上記吸着材としては、珪素及び／又はアル
ミニウムの酸化物を含む無機多孔性物質を使用でき、例
えば、一般にゼオライトと呼ばれる結晶性アルミノシリ
ケートやメソ孔を有する高表面積シリカ等、代表的に
は、シリカ／アルミナモル比が約８５であるＭＦＩ型ゼ
オライトなどを使用できる。このときは、高い飽和吸着
量で燃料中の揮発性炭化水素を吸着させることができ、
且つ少なくとも６００℃程度の耐熱性を確保できる。ま
た、上記無機多孔性物質（ＭＦＩ型ゼオライトなど）に
後述する改質触媒（Ｒｈ／アルミナ触媒など）を組み込
むこともできる。具体的には、１平方インチあたり６０
０個のセル数を有するコージェライト質ハニカムにＭＦ
Ｉゼオライトとシリカバインダーとの混合物をコ−ティ
ングし、次いでＲｈ／アルミナ触媒をコ−ティングして
得られた二層触媒、又は該ゼオライトを前段、Ｒｈ／ア
ルミナ触媒を後段に配置する２ステージタイプの触媒と
して使用するのが有効である。なお、これら吸着材は活
性炭などを併用することもできる。

【００３０】上記改質触媒としては、活性成分としてロ
ジウム（Ｒｈ）を含む触媒が好ましく、例えば、Ｒｈ／
アルミナ触媒、Ｒｈ／シリカ、Ｒｈ／ジルコニア及びＲ
ｈ／せリアなどを例示できる。また、水素リッチガスを
ＮＯｘの浄化に効率良く用いる面から、加熱機構によ
り、かかる改質触媒を２６０〜３８０℃に制御すること
が好ましい。加熱機構としては、例えば、内燃機関から
の排気熱を利用した熱交換器７１や電気ヒーター等が適
用でき、省エネルギーの面からは排気温度を利用する方
法が望ましい。更に、得られた水素リッチガスは、その
まま排気管５又はＮＯｘ浄化触媒入口に供給してもよい
が、排気条件に応じて適当な時期に必要な量だけ水素を
注入するために、貯蔵手段（水素リッチガスを溜め込む
タンクや水素吸蔵合金など）を設置することも有効であ
る。なお、水素の供給が更に必要である場合には、燃料
を吸着・改質器７０に直接供給することもできる。更に
また、パージ用気体供給手段としては、代表的にはブロ
ア６（スチームブロアなど）のようなガス噴射システム
を採用できるが、特にこれに限定されず、水タンク及び
ヒータの組合せなども使用できる。また、水素リッチガ
スをパージさせる気体としては、代表的には内燃機関か
らの排気を利用できるが、特にこれに限定はされない。

【００３１】ここで、上記水素リッチガスを内燃機関
（エンジンなど）に設置されているＮＯｘ浄化触媒に供
給する構成を採用することにより、上述の燃料蒸気処理
装置は、排気ガス浄化装置として採用できる。即ち、本
発明の排気ガス浄化装置は、上記燃料蒸気処理装置の水
素富化手段からの水素リッチガスを上記ＮＯｘ浄化触媒
に供給する。この水素リッチガスの供給により、窒素酸
化物の還元処理及び／又は硫黄化合物の脱離処理が促進
されるので、内燃機関からの排気ガスを効率良く浄化す
る。

【００３２】かかる排気ガス浄化装置は、上記水素リッ
チガスの上記ＮＯｘ浄化触媒への供給を、排気ガスの酸
素濃度変動時期と同期させることが好ましい。このとき
は限られた時間内に必要量の水素リッチガスを精度良く
ＮＯｘ浄化触媒へ供給でき、ＮＯｘをより効率良く浄化
できる。例えば、自動車に設置された排気ガス浄化装置
では、エンジンの空燃比（Ａ／Ｆ）がリーン条件からリ
ッチ条件又はストイキ条件への変動時に上記水素リッチ
ガスをＮＯｘ浄化触媒入口に噴射・供給することができ
るインジェクタ６１を設置できる。かかるインジェクタ
６１は応答に優れることが望ましい。

【００３３】また、上記排気管を流通する排気ガスの温
度が２５０℃以下であるときに、上記水素リッチガスを
上記ＮＯｘ浄化触媒へ供給することが好ましく、低排温
条件でのＮＯｘを高効率で浄化できる。このとき、改質
触媒を３５０〜３８０℃に制御することが好ましく、Ｃ
Ｏの副生を抑制できる。また、水素リッチガスの供給
は、酸素濃度が低いストイキ条件又はリッチ条件で行う
ことが望ましい。更に、上記排気管を流通する排気ガス
の温度が５００℃以上であるときに、上記水素リッチガ
スを上記ＮＯｘ浄化触媒へ供給することが好ましく、こ
の結果ＮＯｘ浄化触媒の性能を長期間維持することが可
能となるので有効である。このとき、改質触媒を３５０
〜５００℃に制御することが好ましく、これにより高い
水素収率を実現することができる。

【００３４】

【実施例】以下、本発明を図面を参照して若干の実施例
により更に詳細に説明する。

【００３５】（実施例１）図３は、本発明の燃料蒸気処
理装置の一実施例を示す断面図であり、本実施例の装置
は、図示したように、パージ用気体供給手段として水タ
ンク８及び水蒸気発生器（ヒータ）９を備える。まず、
図３における構成部材間の接続状態を説明する。キャニ
スタ２は、容器に燃料タンク１からの燃料蒸気を導入す
る経路１１に接続した流入ポート２１と、流入した燃料
蒸気を吸着する吸着手段としての活性炭に吸着された燃
料蒸気をパージさせる水蒸気を導入する水蒸気導入ポー
ト２４と、容器内部でパージされた脱着ガスを排出する
排出ポート２２を備えている。キャニスタの水蒸気導入
ポート２４には、ブロア６が設けられており、水蒸気発
生器９により発生した水蒸気を導入ポート２４から送り
込むことができるようになっている。また、改質器７
は、改質温度を確保するためエンジンの排気管５上に設
置されており、キャニスタの排出ポート２２から経路１
４を経て流入する水蒸気を含む燃料蒸気ガス（脱着ガ
ス）を水蒸気改質し、水素と一酸化炭素リッチの改質ガ
スを生成させた後、経路１５を経てエンジンの吸気管４
に導入できるように接続されている。

【００３６】ここで、改質器７に用いることができる触
媒としては，ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）及び
ロジウム（Ｒｈ）等を挙げることができる。キャニスタ
２に蓄積されているパラフィンの軽質成分の改質温度と
しては３００〜５００℃の範囲が最も効率が良いので、
改質器７の設置位置は、排気管５上でこの温度範囲とな
るような位置に決定することが好ましい。なお、本実施
例において、改質器７は、改質反応を開始させるための
熱を十分に確保できるように、排気管５内にコイル状の
インナーコア７ａを設置して形成されており、このイン
ナーコア７ａの中にはペレット状の上記改質触媒が充填
されている。

【００３７】かかる改質器７での水蒸気改質反応は、次
の式又は式ＨＣ＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２＋ＣＯ… ＨＣ＋Ｈ２Ｏ→Ｈ２＋ＣＨ４＋ＣＯ… （式中のＨＣは炭化水素類を示す）で表される。更に、
経路１５にはパージコントロールバルブ３が設置されて
おり、これにより、エンジンの吸入工程で発生する負圧
のコントロールとパージ量のコントロールが行われる。

【００３８】このような構成を備えた燃料蒸気処理装置
の作用を図４に示したフローチャートに基づき説明す
る。まず、燃料蒸気が発生する現象であるが、これは主
に燃料タンク１内部の温度が上昇した場合や給油時に発
生する。燃料タンク１内で発生した燃料蒸気は、経路１
１を通りキャニスタ２に導入されて活性炭に吸着され
る。給油時や駐車時でエンジンを停止している場合はこ
の現象のみが起こる。

【００３９】次に、エンジンを始動してキャニスタに吸
着された燃料蒸気を処理する方法につき説明する。ま
ず、イグニションＩｇスイッチの状態を読みとるが（ス
テップ１（以下、「Ｓ１」などと略す）、エンジンが始
動（イグニションＩｇスイッチＯＮ）すると（Ｓ２）、
速やかに水蒸気発生器９を起動させる（Ｓ３）。次に、
改質器７の温度をモニタし、改質器の温度が３００℃以
上かどうか判断する（Ｓ４）。本実施例では、改質器７
の温度が３００℃以上になっているかどうかで水蒸気改
質の可否を判断している。また、改質器の温度が３００
℃以上になれば、水蒸気発生器９でパージに十分な水蒸
気が発生できるかチェックを行なう（Ｓ５）。

【００４０】水蒸気発生器９で十分な水蒸気が発生する
ようになったら、ブロア６を用いて水蒸気を水蒸気導入
ポート２４からキャニスタ２に送り込む（Ｓ６）。これ
により、キャニスタ内部の吸着材に吸着された燃料蒸気
は脱離を開始し、得られた脱着ガスは気体排出ポート２
２から経路１４を通り改質器７へ送り込まれる。過度期
においては、改質器７から出てくる改質ガス成分に変化
が見られるが、安定してくると、改質ガス成分は、モル
比でＨ２を約７０％、ＣＯを約３０％の割合で含むよう
になる。なお、改質反応でメタンが含まれている場合は
Ｈ２、ＣＯモル比はそれに応じて変化することになる。
生成した改質ガスはパージコントロールバルブ３を介し
てエンジンの吸気管４に送り込まれ、燃焼され、排気管
５より大気中に放出される。

【００４１】パージの継続によりキャニスタ内部の吸着
材に吸着された燃料蒸気が少なくなってくると、経路１
４における燃料蒸気の濃度が低下してすることになるが
（Ｓ７）、この場合はキャニスタ２のパージが終了した
と判断し、水蒸気の導入を停止する（Ｓ８）。また、キ
ャニスタ２のパージが終了した後も、ある一定の時間間
隔を設定して水蒸気発生器９を起動し、キャニスタ２に
水蒸気を送り込み、キャニスタ内の燃料蒸気の吸着量を
チェックするような制御を追加することが望ましい。吸
着量が増えていたと判断した場合は、上記操作を繰り返
して行えばよい。

【００４２】なお、走行中に発生するベーパが多いとき
は、キャニスタ２に吸着されることなく、パージガスと
ともに改質器７に送り込まれることになる。この場合に
は、ベーパの発生量に応じて水蒸気の導入量を増大する
などのコントロールをすることが望ましい。また、必要
に応じてキャニスタ２を経由せずに水蒸気を導入できる
ようにバイパスを作って、改質器７に送り込んでもよ
い。水タンク８には水を適宜補給するようにしてもよい
が、メンテナンスフリーとするため、排気ガスから水蒸
気を凝縮させて回収するような仕掛けを組み込む方法が
考えられるほか、雨水等も必要に応じて水タンクに補給
されるような仕掛けを組み込む方法も考えられる。

【００４３】上述のように、炭化水素ベーパのままでは
超希薄燃焼時のパージは不可能であったが、本実施例の
ように、改質によりＨ２とＣＯを主成分とする改質ガス
にすれば、超希薄燃焼時もパージが可能である。Ｈ２や
ＣＯは特に耐ノック性に優れており、超希薄燃焼が可能
なことから、１４〜１６までの高圧縮比、及び混合比が
４０〜５０の空気が過剰な状態でも安定性を失わないと
いうメリットがあるため、トルクを必要とする均質燃
焼、リーンバーン、直噴エンジンにおける成層燃焼でも
パージが可能であるため、いかなるエンジンの運転状況
でもパージが可能となる他、パージするために均質燃焼
に戻したりするような制御が必要無くなるメリットの
他、燃費も向上するというメリットがある。

【００４４】また、燃料蒸気を直接パージする場合は、
ＨＣ（炭化水素類）が燃焼しないでそのまま大気に放出
される可能性もあったが、Ｈ２やＣＯは、燃焼し易く大
気に放出されることがなくなるのに加え、超希薄燃焼に
おいて課題となっている窒素酸化物（ＮＯｘ）の還元に
も役立つことになる。換言すれば、上述のようにして得
られる改質ガスをエンジンに設置されている排気ガス浄
化用触媒に供給する構成を採用すれば、本実施例の燃料
蒸気処理装置は排気ガス浄化装置、特に希薄〜超希薄燃
焼排気ガスのＮＯｘ浄化装置としても好適に機能するこ
とになる。

【００４５】（実施例２）図５に、本発明の燃料蒸気処
理装置の他の実施例を示す。本実施例の装置は、内燃機
関から排出される排気ガス中に含まれる水蒸気を用いて
燃料蒸気を処理する例を示している。キャニスタ２、改
質器７、パージコントロールバルブ３の仕様は実施例１
の場合と同様であるが、水蒸気導入ポート２４にはエン
ジン排出ガスの一部が導入できるように経路１６が接続
されている。排出ガスとしては、できるだけ大気に放出
できる状態まで清浄化された排気ガス浄化用触媒３１の
下流のガスを使用することが好ましい。

【００４６】このような構成を備えた燃料蒸気処理装置
の作用を図６に示したフローチャートに基づき説明す
る。まず、エンジンが停止していて燃料蒸気が発生する
現象であるが、これは実施例１と同様である。次に、エ
ンジンを始動してキャニスタに吸着された燃料蒸気を処
理する方法を説明する。エンジンが始動（イグニション
ＩｇスイッチＯＮ）した後（Ｓ１１、Ｓ１２）、改質器
７の温度をモニタし、改質器の温度が３００℃以上かど
うか判断する（Ｓ１３）。改質器の温度が３００℃以上
になったら、排気ガスの一部を経路１６を通じてキャニ
スタの水蒸気導入ポート２４に送り込む（Ｓ１４）。

【００４７】キャニスタ内部の吸着材に吸着された燃料
蒸気は、脱離を開始し、気体排出ポート２２から経路１
４を通り改質器７へ送り込まれる。過度期では、改質器
から出てくるガス成分（脱着ガスの成分）に変化が見ら
れるが、安定してくると改質器から出てくるガス成分
は、Ｈ２、ＣＯ、ＣＯ２のモル比で、約５０％、約２５
％、約２５％の比率となる。モル比が実施例１と異なる
のは、実施例１では単独の水蒸気を導入したが、実施例
２では排気ガス中に含まれているＣＯ２も同時に導入さ
れているためである。また、改質反応でメタンが含まれ
ている場合は、Ｈ２、ＣＯモル比がそれに応じて変化す
るのは実施例１と同じである。燃焼に関与するＨ２とＣ
Ｏの比率が実施例１より少なくなるので、エンジンの安
定性や燃焼性に影響を与える場合は、インジェクタで吹
く液体燃料の噴射量を実施例１と変えることにより補正
することができる。改質ガスはパージコントロールバル
ブ３を介してエンジンの吸気管４に送り込み、燃焼させ
て排気管５より大気に放出させる。

【００４８】パージの継続によりキャニスタ内部の吸着
材に吸着された燃料蒸気が少なくなってくると、経路の
燃料蒸気の濃度が低下してすることになるが（Ｓ１
５）、この場合はキャニスタパージが終了したと判断
し、排気ガスの導入を停止する（Ｓ１６）。また、キャ
ニスタのパージが終了した後も、ある一定の時間間隔を
設定して水蒸気発生器を起動しキャニスタに水蒸気を送
り込み、キャニスタ内の燃料蒸気の吸着量をチェックす
るように制御を付加するのが望ましい。吸着量が増えて
いたと判断した場合は、上記操作を繰り返して行う。

【００４９】本実施例においては、パージガス（脱着ガ
ス）にＣＯ２が含まれることになるが、耐ノック性に影
響はなく、実施例１と同様に、超希薄燃焼が可能なこと
から１４〜１６までの高圧縮比、及び混合比が４０〜５
０の空気が過剰な状態でも安定性を失わないというメリ
ットは同様に得られる。従って、実施例１と同様にトル
クを必要とする均質燃焼、リーンバーン、直噴エンジン
における成層燃焼でもパージが可能であるため、いかな
るエンジンの制御状況でもパージが可能となる他、パー
ジするために均質燃焼に戻したりするような制御が不要
であるというメリットがあり、燃費も向上するというメ
リットがある。また、本実施例では、水蒸気の供給源と
して排気ガスを用いているので、実施例１で用いた水タ
ンクや水蒸気発生器の搭載が必要でなくなるというメリ
ットもある。

【００５０】（実施例３）図７及び図９は、本発明の燃
料蒸気処理装置の更に他の実施例を示す断面図である。
本実施例は、２つのキャニスタ２Ａ、キャニスタ２Ｂを
有し、燃料蒸気吸着と燃料蒸気脱着をスイング運転し
て、吸着と脱着を同時に処理できる例を示している。

【００５１】まず、構成部材間の接続状態を説明する
と、図７において、２つのキャニスタ２Ａ、２Ｂにはそ
れぞれ容器に燃料タンク１からの燃料蒸気を導入する経
路１７、１８、１９に接続した流入ポート２１Ａ及び２
１Ｂと、流入した燃料蒸気を吸着する吸着手段としての
活性炭に吸着された燃料蒸気をパージさせる水蒸気を導
入する水蒸気導入ポート２４Ａ及び２４Ｂを備えてい
る。これら導入ポートには排気ガスの一部が導入できる
ように経路１６が接続されている。また、本実施例で
は、吸着と脱着をスイング運転（振り分け運転）させる
ため、流入ポート２１Ａ及び２１Ｂと、水蒸気導入ポー
ト２４Ａ及び２４Ｂの直前には、それぞれクロス四方バ
ルブ４１、４２が設けられており、それぞれを切り替え
て燃料蒸気を吸着させたり、燃料蒸気を脱着させたりす
ることができる構成となっている。

【００５２】このような構成を備えた燃料蒸気処理装置
の作用を図８に示したフローチャートに基づき説明す
る。まず、エンジンが停止していて燃料蒸気が発生する
現象であるが、これは実施例１及び２と同様である。但
し、実施例３では２つのキャニスタ２Ａ及び２Ｂをスイ
ングさせながら用いるので、ここでは図７に示したよう
にクロス四方バルブ４１を介してキャニスタ２Ａに燃料
蒸気を吸着させるようにセットされている場合から説明
する。

【００５３】以下、エンジンを始動してキャニスタに吸
着された燃料蒸気を処理する方法を説明する。エンジン
が始動（イグニションＩｇスイッチＯＮ）した後（Ｓ２
１、Ｓ２２）、２つのクロス四方バルブ４１及び４２を
切替える（Ｓ２３）。この操作は、エンジン停止時に吸
着されていた燃料蒸気を速やかに脱着させるためであ
る。クロス四方バルブを切替えると、ガスは図９に示す
ように流れるようになる。次に、改質器７の温度をモニ
タし、改質器の温度が３００℃以上かどうか判断する
（Ｓ２４）。改質器の温度が３００℃以上になったら、
排気ガスの一部をキャニスタ２Ａの導入ポート２４Ａに
送り込む（Ｓ２５）。キャニスタ２Ａ内部の吸着材に吸
着された燃料蒸気は脱離を開始し、気体排出ポート２１
Ａから経路１８及び１４を通り改質器７へ送り込む。改
質器から出てきた改質ガスの成分比は、実施例２と同様
である。改質ガスは実施例２と同様にパージコントロー
ルバルブ３を介してエンジンの吸気管４に送り込み、燃
焼させて排気管５より大気に放出させる。エンジンＯＮ
状態で発生する燃料蒸気は、クロス四方バルブを介して
キャニスタ２Ｂに吸着される。

【００５４】パージの継続によりキャニスタ２Ａ内部の
吸着材に吸着された燃料蒸気が少なくなってくると、経
路の燃料蒸気の濃度が低下してすることになるが（Ｓ２
６）、この場合はキャニスタ２Ａのパージが終了したと
判断し、一旦ここでフローチャートは終了し、スタート
に戻る。ＩｇスイッチがＯＮであれば、速やかに２つの
クロス四方バルブが切り替わる。クロス四方バルブが切
り替わると、図７に示すように、燃料タンク１から発生
する燃料蒸気はキャニスタ２Ｂの代わりにキャニスタ２
Ａに吸着されるようになる。一方、水蒸気を含む排気ガ
スはキャニスタ２Ｂに導入されるようになる。キャニス
タ２Ｂにはこれまで発生した燃料蒸気が吸着されている
が、排気ガス導入により徐々に燃料蒸気が脱着されるよ
うになる。パージの継続によりキャニスタＢ内部の吸着
材に吸着された燃料蒸気が少なくなってくると、経路１
４の燃料蒸気の濃度が低下することになるが、この場合
はキャニスタ２Ｂのパージが終了したと判断し、２つの
クロス四方バルブを切り替えて、図９に示したように元
の状態に戻る。この操作を繰り返しスイングさせながら
行うと吸着・脱着を別々のキャニスタで行うことができ
るため、特に燃料蒸気の発生量が多いときには効果的で
ある。

【００５５】（実施例４）図１１は、本発明の他の燃料
蒸気処理装置の実施例を示す断面図である。本実施例の
燃料蒸気処理装置では、２つのキャニスタを有し、これ
らキャニスタは燃料蒸気吸着と燃料蒸気改質をスイング
運転して、吸着と改質を同時に処理できる。キャニスタ
２に備える吸着材（吸着手段）に吸着されている炭化水
素成分は、改質触媒（水素富化手段）により２６０℃以
上の改質温度で水素リッチガスを生成するが、上述のよ
うに３５０〜３８０℃の範囲で特異的にＣＯの副生を抑
制できる。なお、ＣＯの副生を考慮しなければ、より高
温の５００℃までの範囲で高い水素収率が得られる。従
って、上記水素富化手段が２６０〜３８０℃、より好ま
しくは３５０〜３８０℃となるように制御することがよ
い。また、かかる水素富化手段での改質反応は、次の
式又は式ＨＣ＋Ｏ２→Ｈ２＋ＣＯ＋ＣＯ２… ＨＣ＋Ｏ２→Ｈ２＋ＨＣ’＋ＣＯ＋ＣＯ２… （式中のＨＣは炭化水素類を示す）で表される。

【００５６】このような構成を備えた燃料蒸気処理装置
の作用を以下、説明する。まず、上述のように燃料蒸気
が燃料タンク１内で発生し、この燃料蒸気は、経路１１
を通り燃料蒸気処理装置内のキャニスタ２に導入され、
キャニスタ２内に備える吸着材に吸着される。給油時や
駐車時でエンジンを停止している場合はこの現象のみが
起こる。

【００５７】次に、吸着された燃料蒸気を処理する方法
につき説明する。本例の燃料蒸気処理装置では、エンジ
ンが始動し、キャニスタ２に備える水素富化手段の温度
が３５０℃以上になっているかどうかで改質反応（式
又は式）の可否を判断できる。このとき、エンジンの
始動開始から特定時間内に水素富化手段の温度が３５０
℃以上になるように、加熱機構を利用することができ
る。例えば、熱交換器７１からの廃熱を回収してキャニ
スタ２が設置されている吸着・改質器７０を加熱するこ
とができる。上記水素富化手段が３５０℃以上になって
いれば、ブロア６によって、キャリアガスをキャニスタ
２に送り、生成した水素リッチガスをパージする。パー
ジされた水素リッチガスは、直接、又は水素リッチガス
貯蔵タンクを介して、必要に応じてインジェクタ６１か
ら排気中のＮＯｘ浄化触媒の入口近傍に供給される。な
お、キャリアガス（パージ用気体）としては、空気を送
り込んでもよいが、排気ガスを用いると共存する水蒸気
も反応に用いることができ、Ｈ２収率、触媒寿命の点か
ら有利である。

【００５８】また、ＮＯｘ浄化触媒入口温度条件に応じ
て、改質反応温度を制御することが好ましい。具体的に
は、ＮＯｘ浄化触媒入口温度（排気管５を流通する排気
ガス温度）が２５０℃以下の場合には、ＮＯｘ浄化効率
の面から改質触媒（改質反応温度）の温度を２６０〜３
８０℃、より好ましくは３５０〜３８０℃に制御するこ
とがよい。このとき排気のＡ／Ｆに応じてスパイク的に
水素リッチガスが供給されるように、インジェクタ６１
をフィードバック制御することができる。一方、ＮＯｘ
浄化触媒入口温度が５００℃以上の場合には、ＮＯｘ浄
化触媒に吸着した硫黄の被毒解除の面から改質触媒は３
５０〜５００℃に制御することがよい。

【００５９】更に、吸着・改質器７０に、ＨＣ吸着材
（燃料蒸気吸着手段）とＲｈ系触媒（水素富化手段）を
組み込んだキャニスタ２を２つ設けたため、一方のキャ
ニスタで改質反応を行っているときは、他方のキャニス
タで吸着処理を行うことができる。このため、吸着処理
中に飽和吸着量に達すると、いわゆる破過が起るが、こ
れを予め検知してバルブ５１を切り換え、改質反応モー
ドにすることで連続して運転することができる。

【００６０】上述のように、炭化水素ベーパのままでは
超希薄燃焼時のパージは不可能であったが、本例のよう
に、水素リッチガスをＮＯｘ浄化のために使うことで、
従来のキャニスタ技術で問題となっていたように、パー
ジするために均質燃焼に戻したりする制御の必要が無く
なるというメリットの他、吸着ＨＣ等を改質反応させた
後にパージするため、高いパージ効率が実現でき、キャ
ニスタ性能が大幅に向上し、更にはキャニスタと改質器
の一体化によるコンパクト化を実現できる。また、リー
ン排気で課題となっている窒素酸化物（ＮＯｘ）の還
元、特に、従来技術では困難であった２５０℃以下の低
排気温度条件で高いＮＯｘ還元効率が達成でき、且つＮ
Ｏｘ浄化触媒の経時劣化に対する付活処理も容易にな
り、燃費向上にも役立つ。換言すれば、上述の水素リッ
チガスを内燃機関に設置されている排気ガス浄化用触媒
に供給する構成を採用することにより、本例の燃料蒸気
処理装置は、高性能キャニスタを実現し得るとともに、
排気ガス浄化装置、特にリーン燃焼排気ガスのＮＯｘ浄
化装置として好適に機能し得る。

【００６１】なお、上述した各実施例１〜４の装置の各
経路には、通過する気体の流れる方向と逆に流れて障害
が発生する場合には、逆止弁等を経路の途中に適宜介在
させることも可能である。また、改質とエンジン吸気管
への改質ガスや水素リッチガスの導入において各成分の
流量コントロールが必要な場合は、流量コントロールバ
ルブを介在させることも可能である。

【００６２】以上、本発明を若干の好適実施例により詳
細に説明したが、本発明はこれらの実施例に限定される
ものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変
形が可能である。例えば、図１０に示すように、改質器
とエンジンの吸気管４を結ぶ経路の途中に３方バルブ５
１を介して、一方を吸気管へ、もう一方を排気管の触媒
上流に接続する。近年のリーンバーンエンジンや直噴エ
ンジンにおいて、ＮＯｘ吸蔵触媒が使われているが、必
要に応じて、水素及び一酸化炭素リッチの改質ガスをＮ
Ｏｘ吸蔵触媒上流に送り込むことにより、ＮＯｘの還元
によるＮＯｘ吸蔵触媒の触媒性能回復にも役立てること
が可能となる。改質ガスを３方バルブ５１を用いてエン
ジンの吸気管４及び排気管５の双方に振り分ければ、燃
費を向上できるとともに排気ガスの浄化能を向上でき
る。また、図１１に示す燃料蒸気処理装置では、インジ
ェクタ６１を内燃機関（エンジン）の上流に設けて、該
内燃機関の燃焼に利用することも可能である。更に、パ
ージ用気体導入ポートを燃料蒸気導入ポート２１と別個
に設置することもできる。更にまた、キャニスタ２は３
個以上設けてもよく、これらをスイング運転させること
ができる。

【００６３】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、燃料蒸気パージ用の気体として水蒸気を用い、且つ
この水蒸気を利用して燃料蒸気の水蒸気改質を行うこ
と、又は燃料蒸気パージ用気体を利用し水素リッチガス
をＮＯｘ浄化触媒へ供給することとしたため、予め設定
された空燃比に悪影響を及ぼすことがなく、内燃機関の
運転特性や排気ガス成分に悪影響を与えることがないば
かりか、燃費向上や低排温条件下における高いＮＯｘ還
元浄化効率を実現できる燃料蒸気処理装置及び排気ガス
浄化装置を提供することができる。即ち、キャニスタに
吸着されていた燃料蒸気を水蒸気により効率的にパージ
し、水蒸気を含んだ脱着ガスを水蒸気改質により水素と
一酸化炭素を含む改質ガスとすることにより、従来では
不可能であった、超希薄燃焼時の炭化水素ベーパの燃焼
処理も行なうことが可能となり、燃費や排気性能に跳ね
返りの無い燃料蒸気処理装置を構築することが可能にな
る。また、燃料蒸気吸着手段と水素富化手段とを一体化
し、吸着されていた燃料蒸気を改質反応により水素リッ
チガスとし、この水素リッチガスを効率的にパージする
ことにより、効率良いＮＯｘ浄化が実現し、燃費や排気
性能に跳ね返りの無い燃料蒸気処理装置を構築すること
が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の燃料蒸気回収装置の一例を示す断面図で
ある。

【図２】本発明の燃料蒸気処理装置の一例を示す断面図
である。

【図３】本発明の燃料蒸気処理装置の一実施例を示す断
面図である。

【図４】図３に示す燃料蒸気処理装置の制御例を示すフ
ローチャートである。

【図５】本発明の燃料蒸気処理装置の他の実施例を示す
断面図である。

【図６】図５に示す燃料蒸気処理装置の制御例を示すフ
ローチャートである。

【図７】本発明の燃料蒸気処理装置の更に他の実施例を
示す断面図である。

【図８】図７及び図９に示す燃料蒸気処理装置の制御例
を示すフローチャートである。

【図９】図７に示す燃料蒸気処理装置の他の状態を示す
断面図である。

【図１０】本発明の燃料蒸気処理装置の変形例を示す断
面図である。

【図１１】本発明の他の燃料蒸気処理装置の一実施例を
示す断面図である。

【符号の説明】

１燃料タンク２キャニスタ２Ａキャニスタ２Ａ２Ｂキャニスタ２Ｂ３パージコントロールバルブ４吸気管５排気管６ブロア７改質器８水タンク９水蒸気発生器（ヒータ）１１〜２０経路２１燃料蒸気導入ポート２２燃料蒸気排出ポート２３水蒸気導入ポート２４水蒸気導入ポート２５水素リッチガス排出ポート３１排気ガス浄化用触媒３２ＮＯｘ浄化触媒４１クロス四方バルブ４２クロス四方バルブ５１３方バルブ６１インジェクタ７０吸着・改質器７１熱交換器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ０２Ｍ 25/08 Ｆ０２Ｍ 25/08 Ｆ３０１３０１Ｔ３１１３１１Ｆ３１１Ｈ 33/00 33/00 Ｅ (72)発明者川合幹夫神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者赤間弘神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内 (72)発明者伊藤淳二神奈川県横浜市神奈川区宝町２番地日産自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3G044 BA01 BA05 DA02 DA08 FA11 GA02 GA16 GA22 GA29 3G091 AA02 AA12 AA17 AA24 AB04 AB06 BA11 BA14 CA08 CA16 CA19 CB08 DA01 DA02 DB10 EA15 EA26 FB10 FB11 FB12 HB08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の燃料タンクからの燃料蒸気を
導入する流入ポートと、流入した燃料蒸気を吸着する吸
着手段と、この吸着手段に吸着された燃料蒸気をパージ
させるための水蒸気を含有する気体を導入する気体導入
ポートと、パージされた燃料蒸気と水蒸気を含む脱着ガ
スを排出する排出ポートを有するキャニスタと、上記燃料蒸気パージ用気体を上記キャニスタに供給する
パージ用気体供給手段と、上記キャニスタの排出ポートからの脱着ガスを水蒸気改
質して、水素と一酸化炭素を含有する改質ガスを生成す
る改質手段と、を備え、上記改質ガスを上記内燃機関の吸気管に導入して、この
内燃機関での燃焼処理に供する、ことを特徴とする燃料
蒸気処理装置。
【請求項２】上記パージ用気体供給手段が上記内燃機
関の排気管であり、この内燃機関から排出される、水蒸
気を含む排気ガスを上記燃料蒸気パージ用気体として用
いることを特徴とする請求項１記載の燃料蒸気処理装
置。
【請求項３】上記キャニスタを少なくとも２個以上有
し、これにより燃料蒸気吸着と燃料蒸気脱着をスイング
運転することを特徴とする請求項１又は２記載の燃料蒸
気処理装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか１つの項に記載
の燃料蒸気処理装置を排気ガス浄化用触媒を有する内燃
機関に設置して成る排気ガス浄化装置であって、上記燃料蒸気処理装置の改質手段からの改質ガスを上記
排気ガス浄化用触媒に供給し、窒素酸化物の還元処理に
用いることを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項５】内燃機関の燃料タンクからの燃料蒸気を
導入する流入ポートと、流入した燃料蒸気を吸着する吸
着手段と、この吸着手段に吸着された燃料蒸気を改質し
て水素リッチガスを生成する水素富化手段と、この水素
リッチガスをパージさせるための気体を導入する気体導
入ポートと、パージされた水素リッチガスを排出する排
出ポートを有するキャニスタと、上記水素リッチガスパージ用気体を上記キャニスタに供
給するパージ用気体供給手段と、を備え、パージされた該水素リッチガスを内燃機関の排気管に導
入して、この内燃機関からの排気ガスの浄化処理に供す
る、ことを特徴とする燃料蒸気処理装置。
【請求項６】上記燃料蒸気吸着手段として珪素及び／
又はアルミニウムの酸化物を含む無機多孔性物質を備
え、上記水素富化手段としてロジウムを含む燃料改質触
媒及び加熱機構を備えることを特徴とする請求項５記載
の燃料蒸気処理装置。
【請求項７】上記加熱機構が、上記内燃機関からの排
気熱を利用した熱交換器であることを特徴とする請求項
６記載の燃料蒸気処理装置。
【請求項８】上記加熱機構により、上記燃料改質触媒
を２６０〜３８０℃に制御することを特徴とする請求項
６又は７記載の燃料蒸気処理装置。
【請求項９】上記水素リッチガスを貯蔵する手段を設
けたことを特徴とする請求項５〜８のいずれか１つの項
に記載の燃料蒸気処理装置。
【請求項１０】上記燃料蒸気吸着手段及び上記水素富
化手段を、ほぼ同時に機能させることを特徴とする請求
項５〜９のいずれか１つの項に記載の燃料蒸気処理装
置。
【請求項１１】請求項５〜１０のいずれか１つの項に
記載の燃料蒸気処理装置をＮＯｘ浄化触媒を有する内燃
機関に設置して成る排気ガス浄化装置であって、上記燃料蒸気処理装置の水素富化手段からの水素リッチ
ガスを上記ＮＯｘ浄化触媒に供給し、窒素酸化物の還元
処理及び／又は硫黄化合物の脱離処理に用いることを特
徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項１２】上記水素リッチガスの上記ＮＯｘ浄化
触媒への供給を、排気ガスの酸素濃度変動時期と同期さ
せることを特徴とする請求項１１記載の排気ガス浄化装
置。
【請求項１３】上記排気管を流通する排気ガスの温度
が２５０℃以下であるときに、上記水素リッチガスを上
記ＮＯｘ浄化触媒へ供給することを特徴とする請求項１
１又は１２記載の排気ガス浄化装置。
【請求項１４】燃料改質触媒を３５０〜３８０℃に制
御することを特徴とする請求項１３記載の排気ガス浄化
装置。
【請求項１５】上記排気管を流通する排気ガスの温度
が５００℃以上であるときに、上記水素リッチガスを上
記ＮＯｘ浄化触媒へ供給することを特徴とする請求項１
１又は１２記載の排気ガス浄化装置。
【請求項１６】燃料改質触媒を３５０〜５００℃に制
御することを特徴とする請求項１５記載の排気ガス浄化
装置。