JP2002106338A - 水素含有ガス製造装置及びこれを用いた排気ガス浄化システム - Google Patents

水素含有ガス製造装置及びこれを用いた排気ガス浄化システム

Info

Publication number
JP2002106338A
JP2002106338A JP2000302065A JP2000302065A JP2002106338A JP 2002106338 A JP2002106338 A JP 2002106338A JP 2000302065 A JP2000302065 A JP 2000302065A JP 2000302065 A JP2000302065 A JP 2000302065A JP 2002106338 A JP2002106338 A JP 2002106338A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydrogen
containing gas
gas
fuel
producing apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000302065A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroshi Akama
弘 赤間
Junji Ito
淳二 伊藤
Hiroaki Kaneko
浩昭 金子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP2000302065A priority Critical patent/JP2002106338A/ja
Priority to US09/951,729 priority patent/US20020038542A1/en
Publication of JP2002106338A publication Critical patent/JP2002106338A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
    • C01B3/02—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen
    • C01B3/32—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air
    • C01B3/34—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents
    • C01B3/38—Production of hydrogen or of gaseous mixtures containing a substantial proportion of hydrogen by reaction of gaseous or liquid organic compounds with gasifying agents, e.g. water, carbon dioxide, air by reaction of hydrocarbons with gasifying agents using catalysts
    • C01B3/386—Catalytic partial combustion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009—Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/0807—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by using absorbents or adsorbents
    • F01N3/0871—Regulation of absorbents or adsorbents, e.g. purging
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/02—Processes for making hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/025—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step
    • C01B2203/0261—Processes for making hydrogen or synthesis gas containing a partial oxidation step containing a catalytic partial oxidation step [CPO]
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/16—Controlling the process
    • C01B2203/1685—Control based on demand of downstream process
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2240/00—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being
    • F01N2240/30—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being a fuel reformer
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/03—Adding substances to exhaust gases the substance being hydrocarbons, e.g. engine fuel
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/04—Adding substances to exhaust gases the substance being hydrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/08—Adding substances to exhaust gases with prior mixing of the substances with a gas, e.g. air
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
    • Y02P20/52—Improvements relating to the production of bulk chemicals using catalysts, e.g. selective catalysts
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＮＯｘ還元剤貯蔵タンク等を搭載などして燃
費を悪化させたりすることなく、２００℃又はそれ以下
の低排温条件でも高効率でＮＯｘを浄化できる水素含有
ガス製造装置及びこれを用いた排気ガス浄化システムを
提供すること。 【解決手段】 内燃機関の排気ガス浄化に用いられる水
素含有ガスをオンボードで製造する水素含有ガス製造装
置であって、燃料供給源と、キャリヤーガス供給源と、
燃料気化手段と、反応ガスを改質する改質部とを備え
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、内燃機関の排気を
浄化するための水素含有ガス製造装置及びこれを用いた
排気ガス浄化システムに係り、更に詳細には、特に触媒
を用いてリーン条件を含む排気中の窒素酸化物（ＮＯ
ｘ）を高効率で浄化するシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、燃費向上及び二酸化炭素排出量の
削減の観点から、理論空燃比より高い空燃比でも運転す
るリーンバーンエンジンが普及してきている。特に、デ
ィーゼルエンジンは、燃焼効率が高く、低燃費のゆえに
注目されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、リーン
バーンタイプのエンジン排ガス（リーン排ガス）は、理
論空燃比近傍で運転するエンジン排ガスと比較して酸素
含有率が高いために、従来の三元触媒を用いた場合には
窒素酸化物の浄化が難しいという課題がある。更に、従
来エンジンと比較して、燃焼効率が高いために排気温度
が低く、更なる燃焼改善から排気温度は一層低下する傾
向にある。その結果、２００℃又はそれ以下の排気温度
の頻度が高くなり、このような低排温条件でも高効率で
ＮＯｘを浄化できる方法が望まれている。
【０００４】このような課題を解決するために、様々な
方策が検討されている。例えば、還元剤となるＨＣ類、
アルコール類等を触媒層の入口に２次的に供給する浄化
方法が提案されている。この場合、還元剤を運ぶための
タンクを車載する方法、あるいは燃料を還元剤に直接利
用する方法等が提案されているが、前者の場合にはタン
クの搭載場所や重量増、還元剤供給の問題、後者の場合
にはエンジンの燃費が犠牲になる、低排温条件でのＮＯ
ｘ浄化率が低い等の問題が生ずる。
【０００５】また、リーン排気ガス中のＮＯｘを高効率
で浄化するための装置として、特許掲載第２６００４９
２号公報に、流入する排気ガスの空燃比がリーンのとき
にＮＯｘを吸収し、流入する排気ガスの酸素濃度を低下
させてＮＯｘを放出する「ＮＯｘ吸収剤」を使った装置
が開示されている。この装置では、「ＮＯｘ吸収剤」が
吸収したＮＯｘを放出し、還元浄化させるために、三元
触媒を用い、エンジン排気ガスの空燃比をストイキもし
くはリッチにしたり、炭化水素を還元剤として排気通路
に供給する制御が必要であり、上記エンジンの燃費が犠
牲になるという課題がある。更に、還元剤を貯えるタン
クの搭載場所の問題や重量の増加から、やはりエンジン
の燃費が犠牲になる。加えて、２００℃あるいはそれ以
下の排温条件でのＮＯｘ吸収剤のＮＯｘ吸収性能、及び
三元触媒のＮＯｘ還元性能の向上が求められている。
【０００６】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、ＮＯｘ還元剤貯蔵タンク等を搭載などして燃費を悪
化させたりすることなく、２００℃又はそれ以下の低排
温条件でも高効率でＮＯｘを浄化できる水素含有ガス製
造装置及びこれを用いた排気ガス浄化システムを提供す
ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意検討を行った結果、ＣＯ含有率が低く
且つ水素を多く含有するガスをＮＯｘ還元剤として利用
し、これをオンボード（車両上）で製造できる装置を排
気ガス浄化システムに組み入れることにより、上記課題
が解決できることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
【０００８】即ち、本発明の水素含有ガス製造装置は、
内燃機関の排気ガス浄化に用いられる水素含有ガスをオ
ンボードで製造する水素含有ガス製造装置であって、燃
料供給源と、キャリヤーガス供給源と、燃料気化手段
と、反応ガスを改質する改質部とを備えることを特徴と
する。
【０００９】また、本発明の水素含有ガス製造装置の好
適形態は、上記水素含有ガスの一酸化炭素濃度が、１０
０ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
【００１０】更に、本発明の水素含有ガス製造装置を用
いた排気ガス浄化システムは、水素含有ガス製造装置
と、内燃機関の排気ガス通路に設置した、排気ガスがリ
ーン領域のときに排気ガス中の窒素酸化物を吸着し、ス
トイキ領域又はリッチ領域のときに上記窒素酸化物を還
元するＮＯｘ吸着還元触媒とを備え、上記ＮＯｘ吸着還
元触媒入口の排気ガス温度が２５０℃以下の低温域で、
且つストイキ領域又はリッチ領域のときに、上記ＮＯｘ
吸着還元触媒の上流側に、上記水素含有ガス製造装置で
製造された水素含有ガスを供給させることを特徴とす
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明について詳細に説明
する。なお、本明細書において、「％」は特記しない限
り、質量百分率を示す。本発明の水素含有ガス製造装置
及びこれを用いた排気ガス浄化システムは、排気ガス浄
化用触媒としてＰｔ及び／又はパラジウム（Ｐｄ）を担
持した貴金属系触媒を用い、水素（Ｈ２）をＮＯｘ還元
剤としてこの貴金属系触媒に供給すれば、該貴金属系触
媒の入口排気温度が２５０℃の低排温条件においても、
きわめて効率的にＮＯｘを還元できることを発明者らが
見出したことに起因する。これは、ＮＯｘに対するＨ２
の反応性が高いことによるものと推察される。
【００１２】また、２５０℃以下の比較的低排温条件で
は、ＮＯｘ還元反応に対してＣＯが反応を阻害する現象
がある。例えば、Ａ／Ｆを１１程度にまで低くすると、
排気ガス中のＣＯ濃度が数％と著しく高くなり、このよ
うに、ＣＯ濃度が高く、且つ２５０℃以下の低排温条件
の下では、たとえＮＯｘと反応性が高いＨ２を用いて
も、十分なＮＯｘ還元能が得られない。
【００１３】水素含有ガスを用いる本発明の排気ガス浄
化システムは、上記ＣＯによるＮＯｘ還元反応阻害現象
を回避し、Ａ／Ｆをあえて低くして排気ガス中のＣＯ濃
度を高くすることなく、低排温条件でも高いＮＯｘ還元
能を有するＨ２を利用できるという相乗効果により、燃
費の悪化を抑えながら高いＮＯｘ浄化特性を実現できる
という発明者らの知見に基づく。即ち、低排温条件下で
も高効率でＮＯｘを浄化できることに加え、Ａ／Ｆをあ
えて低くする制御が不要となり、Ａ／Ｆが１３程度であ
っても十分な効果が得られる。
【００１４】また、ＣＯ含有率の低い水素含有ガスをオ
ンボードで製造できることが重要である。オンボードで
製造できる本発明の水素含有ガス製造装置は、Ｒｈ系の
燃料改質触媒等を用いた改質部を含み、水素含有ガスを
生成するときの反応温度と反応ガスの酸素濃度を所定の
範囲に制御等することでオンボードに好適な条件とな
り、更には燃料ＨＣとしてカーボン数がＣ９以上のもの
を用いると、ＣＯをほとんど含有しない水素含有ガスが
特異的に得られることを本発明者らが見出したことに起
因する。
【００１５】本発明は、上述のように、ＮＯｘ還元反応
に対するＣＯの反応阻害を考慮した水素含有ガスの製造
と該水素含有ガスの供給を実現した点で、従来技術とは
異なるものである。また、従来のように、炭化水素やア
ルコール類などをＮＯｘ還元剤としてタンクを車載した
り、燃料を還元剤に利用して、車体の重量増やエンジン
の燃費等を犠牲にすることなく、低温で比較的簡単にＣ
Ｏ含有濃度の低い水素含有ガスを得ることができ、コス
トや燃費への悪影響も少ない。
【００１６】まず、本発明の水素含有ガス製造装置等に
ついて説明する。本発明の水素含有ガス製造装置は、オ
ンボードで、即ち車両上で排気ガスの浄化に適したガス
組成を有する水素含有ガスを製造する。この水素含有ガ
スを、排気ガス浄化用触媒に供給することによって、排
気ガス浄化用触媒の入口排気温度が２５０℃以下の低排
温条件であっても、排気ガス中のＮＯｘを高効率で浄化
できる。
【００１７】上記水素含有ガス製造装置は、燃料供給源
と、キャリヤーガス供給源と、燃料気化手段と、反応ガ
スを改質する改質部を備える。上記燃料気化手段として
は、例えば、ガス混合器の中で、上記燃料供給源からの
液体燃料に、上記キャリヤーガス供給源からのキャリヤ
ーガスを吹きつけることにより、該液体燃料を霧状にし
て気化燃料とする方法が挙げられるが、特にこれに限定
されることはない。上記ガス混合器中で生成されたガス
は、上記気化燃料と上記キャリヤーガスが混合されたも
ので、反応ガスとして上記改質部に送られ、該改質部を
を通ることにより、改質反応が起こり、水素含有ガスが
製造される。なお、上記キャリヤーガスは、気化燃料と
混合しても水素含有ガスの製造に適していれば特に制限
されることはなく、空気でもよいが、内燃機関の排気ガ
スの一部を引き込んで利用することが合理的であ。この
キャリヤーガスは、上記液体燃料を霧状にするほか、上
記気化燃料を改質部まで送り込む役割を果たす。
【００１８】また、上記燃料供給源は、水素含有ガス製
造のための燃料が入っている燃料タンクなどでもかまわ
ないが、本発明においては、オンボードで水素含有ガス
を製造するので、装置の小型化・軽量化等によりエンジ
ンの燃費等を抑えるためにも内燃機関の燃料供給源と共
用することが好ましい。
【００１９】更に、上記反応ガスを改質する改質部とし
ては、ロジウム（Ｒｈ）を含有する燃料改質触媒、例え
ばアルミナ担持Ｒｈ触媒であることが好ましい。このア
ルミナ担持Ｒｈ触媒を用い、反応温度を２６０〜３４０
℃にし、かつ上記反応ガスにおける酸素濃度を、次式 酸素濃度≦上記液体燃料中の炭化水素の平均炭素数×上記反応ガスの燃料濃度 ×１／２… で表される濃度に制御することで、オンボードでＣＯ含
有濃度の低い水素含有ガスを製造できる。上記反応温度
の制御には、ヒーターなどで加熱してもよいが、内燃機
関の排気ガスの熱を利用することが合理的である。
【００２０】なお、本発明の水素含有ガス製造装置に、
水素含有ガス貯蔵手段を付加してもよい。製造された水
素含有ガスを貯蔵しておいて、排気ガスを浄化するのに
適当なタイミングで水素含有ガスを供給することができ
る。具体的には、タンクなどが挙げられるが、水素含有
ガスの貯蔵と供給に適したものであれば、特にこれに限
られるものではない。
【００２１】また、水素含有ガス製造に用いる上記液体
燃料としては、軽油が好ましい。軽油を使用することに
よって、製造される水素含有ガス中のＣＯ含有濃度を抑
えることができる。また、燃料炭化水素のカーボン数が
９以上の燃料を用いることによってもＣＯ含有濃度を低
く抑えることができる。従って、上記液体燃料からカー
ボン数が９以上の炭化水素を分離抽出し、水素含有ガス
製造の燃料に用いることも有効である。
【００２２】次に、本発明の水素含有ガス製造装置で製
造される水素含有ガスについて説明する。上記水素含有
ガスは、水素（Ｈ２）を多く含み、ＮＯｘ還元剤として
排気ガス浄化に有用である。また、Ｈ２以外の組成とし
て、例えば二酸化炭素（ＣＯ２）、ＣＯや水素含有ガス
が生成される際に残る未反応のＨＣ等を含有するが、特
にＣＯ含有率が低いことが好ましく、ＣＯ含有濃度１０
０ｐｐｍ以下であることが好ましい。上述に示したアル
ミナ担持Ｒｈ触媒、反応温度、酸素濃度が揃った条件下
で水素含有ガスを製造すれば、ＣＯ含有濃度１００ｐｐ
ｍ以下のガスを得ることができる。
【００２３】次に、水素含有ガスを用いた排気ガス浄化
システムの構造等について説明する。本発明の排気ガス
浄化システムは、上記水素含有ガス製造装置と、内燃機
関の排気ガス通路に設置したＮＯｘ吸着還元触媒とを備
える。上記ＮＯｘ吸着還元触媒は、排気の空燃比がリー
ン領域のときにＮＯｘを吸着し、ストイキ領域又はリッ
チ領域のときにＮＯｘを還元する機能を有する。上記Ｎ
Ｏｘ吸着還元触媒は、アルミナのような耐火性無機化合
物を担体としてＰｔ及び／又はＰｄを貴金属として担持
・含有させた貴金属系触媒である。また、バリウム（Ｂ
ａ）、セシウム（Ｃｓ）、マグネシウム（Ｍｇ）、カリ
ウム（Ｋ）、ナトリウム（Ｎａ）、ランタン（Ｌａ）、
セリウム（Ｃｅ）等のアルカリ、アルカリ土類や希土類
を含有させることによって、リーン領域でのＮＯｘ吸着
量を高めることも有効である。
【００２４】また、上記水素含有ガス製造装置で製造さ
れた水素含有ガスは、上述のように、上記ＮＯｘ吸着還
元触媒の上流側から供給され、排気ガス浄化に利用され
る。この水素含有ガスの供給は、内燃機関の排気ガスの
酸素濃度に連動して調整される。排気ガスのＡ／Ｆがス
トイキ又はリッチのときで、且つ排気ガス温度が上記Ｎ
Ｏｘ吸着還元触媒入口で２５０℃以下のときに、上記水
素含有ガスが供給される。このときＨ２の供給量として
は、上記ＮＯｘ吸着還元触媒入口における排気ガス濃度
で少なくとも１％以上、より好ましくは１．５％以上で
ある。このような条件下で水素含有ガスを供給するに
は、製造された水素含有ガスをいったん上記のような水
素含有ガスを貯蔵するタンクにためておき、排気ガスの
酸素濃度に連動させて、該タンク中の水素含有ガスを排
気ガス中に押し出す等の手段をとればよい。また、排気
ガス中の酸素濃度は、Ｏ２センサー等で検知すればよ
く、上記水素含有ガスの供給口よりも上流側の適切な位
置に設置しておくことができる。
【００２５】更に、本発明の排気ガス浄化システムに
は、三元触媒を組み入れてもよく、上記排気ガス通路
に、上流側から三元触媒、上記水素含有ガスの供給口、
上記ＮＯｘ吸着還元触媒の順に配置する構成としてもよ
い。まず、三元触媒でＮＯｘを含めたＨＣやＣＯ等の排
気ガス成分を浄化し、次に、下流側の上記ＮＯｘ吸着還
元触媒で浄化されずに残ったＮＯｘを高効率で浄化する
ことができる。特に、排気ガスが低排温条件のときは、
三元触媒では十分にＮＯｘを還元することができないの
で効果的である。このような排気ガス浄化システムによ
れば、排気温度が低い条件であっても極めて高い効率で
ＮＯｘを浄化することができ、ディーゼルエンジン等の
内燃機関において、クリーンな排気を実現することで、
地球温暖化の問題も考慮した環境汚染の少ない、経済性
（燃費）に優れた自動車を提供することができる。
【００２６】
【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例により更に
詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定される
ものではない。
【００２７】図１に、本発明の排気ガス浄化システムに
おける、三元触媒、ＮＯｘ吸着還元触媒、水素製造用マ
イクロリアクターシステム及び製造した水素含有ガス注
入システムの構成を示す。図１において、エンジン１に
は、４気筒−２．５Ｌの直噴型エンジンで、コモンレー
ルシステムを備えたディーゼルエンジンを使用した。エ
ンジン１の吸気管２には、吸気絞り弁３が設けられてお
り、供給空気量を制御できるようになっている。エンジ
ン１は、排気管４を介して、三元触媒５及びＰｔを含有
する容量１．７Ｌのハニカム型ＮＯｘ吸着還元触媒６を
収納したコンバーター５ａ、６ｂと連通している。
【００２８】燃料タンク７からは、水素含有ガス製造の
原料である燃料が、配管８を通じてガス混合器９に送ら
れ、この燃料に、キャリヤーガス供給管１４から排気ガ
スの一部及び／又は空気が吹きつけられ、燃料が気化す
る。ガス混合器９ではこの気化燃料と排気ガスの一部及
び／又は空気が混合された状態になり、反応ガスとな
る。この反応ガスは、２６０〜３４０℃に保温された触
媒反応器１０に送られ、ここで水素が生成される。この
水素を含む水素含有ガスは、リザーブタンク１１に貯め
られ、排気のＡ／Ｆ変動に応じて、水素含有ガス注入ノ
ズル１２から噴射され、ＮＯｘ吸着還元触媒５の排気入
口に供給される。排気のＡ／Ｆ制御は、Ｏ２センサー１
３を用いてフィードバック制御され、吸気絞り弁３とコ
モンレールによるエンジン燃焼制御、例えば、ポスト噴
射による制御等で行われる。触媒反応器１０には、１平
方インチ当たり約４００個セル孔が開いているハニカム
型触媒１５０ｃｃが収められており、Ｒｈを１．２％含
有したＲｈ／アルミナ触媒が１２０ｇ／Ｌ量で塗布され
ている。触媒反応器１０を２６０〜３４０℃に維持する
ためには、ヒーターで加熱する方法もあるが、排気熱を
利用する方法が合理的であり、その際には、熱交換器と
して排気管４と触媒反応器１０とを接続することができ
る。
【００２９】＜水素含有ガス生成試験＞図１に示した排
気ガス浄化システムで、マイクロリアクターを模擬した
条件で水素含有ガス生成試験を行った。また、水素含有
ガス生成試験に用いた燃料ＨＣは、ドデカン（Ｃ１
１）、デカン（Ｃ１０）、ノナン（Ｃ９）、オクタン
（Ｃ８）の４種であった。触媒層の反応温度は２００〜
５００℃の範囲で行った。
【００３０】（実施例１）比表面積約２３０ｍ２／ｇの
γアルミナにＲｈを約２％担持して得られたＲｈ／アル
ミナ触媒を用い、水素含有ガス生成試験を行った。
【００３１】（比較例１〜３）担持させた貴金属を替え
た以外は、実施例１と同様の操作により調製したＲｕ／
アルミナ触媒、Ｐｔ／アルミナ触媒、Ｎｉ／アルミナ触
媒を用いて、水素含有ガス生成試験を行った。
【００３２】図２及び図３に試験結果を示した。ノナ
ン、デカン、ドデカンの場合、２６０〜３４０℃の範囲
では、特異的にＣＯ副生量が極めて少なく、本発明の条
件が極めて有効であることが分かった。オクタンでは、
本温度域で比較的ＣＯの副生が認められるのに対し、ノ
ナン以上ではＣＯ副生が急激に少なくなることも明確で
あり、このとき副生ＣＯ濃度は１００ｐｐｍ以下となる
ことが分かった。
【００３３】＜ラボモデルガス評価によるＮＯｘ吸着還
元触媒のＮＯｘ浄化特性試験＞上記水素含有ガス生成試
験で得られた水素含有ガスを模擬したガスを用いて、Ｎ
Ｏｘ吸着還元触媒のＮＯｘ浄化特性を評価した。本試験
におけるガス組成を以下に示す。
【００３４】リーン／リッチ排気模擬ガス組成： リーンガス組成 ＨＣ（Ｃ３Ｈ６）＝１５００ｐｐｍ ＮＯ＝２００ｐｐｍ ＣＯ＝１０００ｐｐｍ Ｈ２Ｏ＝１０％ Ｏ２＝５％ Ｎ２＝バランス リッチガス組成 ＨＣ（Ｃ３Ｈ６）＝３５００ｐｐｍ ＮＯ＝２００ｐｐｍ ＣＯ＝０〜２．５％ Ｈ２＝１．０％ Ｏ２＝１０００ｐｐｍ Ｈ２Ｏ＝１０％ Ｎ２＝バランス
【００３５】触媒入口温度を１８０℃、リーンとリッチ
を交互に繰り返す条件でＮＯｘ浄化率を測定した。リー
ンとリッチの時間比は、４０秒―２秒とした。本試験の
ＮＯｘ吸着還元触媒としては、Ｐｔ／Ｒｈ系の触媒で、
含浸法によりＢａ成分が担持されているものを用いた。
図４に、試験結果を示した。水素を還元剤とした場合、
ＣＯ共存濃度が少ない条件において、１８０℃という低
排温条件下でも極めて高いＮＯｘ浄化率を示し、本発明
に係る水素含有ガスを用いた排気ガス浄化の有効性が分
かった。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＣＯ含有率が低く且つ水素を多く含有するガスをＮＯｘ
還元剤として利用し、これをオンボードで製造できる装
置を排気ガス浄化システムに組み入れることとしたた
め、ＮＯｘ還元剤貯蔵タンク等を搭載などして燃費を悪
化させたりすることなく、２００℃又はそれ以下の低排
温条件でも高効率でＮＯｘを浄化できる水素含有ガス製
造装置及びこれを用いた排気ガス浄化システムを提供す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の排気ガス浄化システムの一実施形態を
示す断面図である。
【図２】排気ガス浄化システムの水素生成試験における
反応温度に対する水素収率及びＨ２／ＣＯ比を示したグ
ラフである。
【図３】排気ガス浄化システムの水素生成試験における
燃料ＨＣのカーボン数に対する水素収率及びＨ２／ＣＯ
比を示したグラフである。
【図４】排気ガス浄化システムのＮＯｘ浄化特性試験に
おける排気中ＣＯ濃度とＮＯｘ浄化率を示したグラフで
ある。
【符号の説明】
１ エンジン ２ 吸気管 ３ 吸気絞り弁 ４ 排気管 ５ 三元触媒 ５ａ コンバーター ６ ＮＯｘ吸着還元触媒 ６ｂ コンバーター ７ 燃料タンク ８ 配管 ９ ガス混合器 １０ 触媒反応器 １１ リザーブタンク １２ 水素含有ガス注入ノズル １３ Ｏ２センサー １４ キャリヤーガス供給管
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ０１Ｎ 3/08 Ｆ０１Ｎ 3/08 Ｇ 3/10 Ｚ 3/24 Ｂ 3/10 3/28 ３０１Ｃ 3/24 Ｂ０１Ｄ 53/36 ＺＡＢ 3/28 ３０１ １０１Ｂ １０３Ｂ (72)発明者 金子 浩昭 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） 3G091 AA02 AA18 AA28 AB03 AB06 BA14 CA07 CA19 CB02 CB03 CB07 DA01 DA02 DB10 DC01 EA17 EA34 FB02 FB10 FB11 FB12 GA06 GB01X GB02Y GB03Y GB04Y GB06W GB07W GB10X GB16X HA08 HA36 4D048 AA06 AA13 AA18 AB02 AB05 AB07 AC01 BA01X BA03X BA14X BA15X BA18X BA19X BA30X BA31X BA41X CC32 CC46 CC61 DA01 DA03 DA06 DA08 DA10 EA04 4G040 EA03 EA07 EB03 EB43 EB44 EC03 4G069 AA03 BA01A BA01B BB02A BB02B BC71A BC71B CC17 EC03Y 4G140 EA03 EA07 EB03 EB43 EB44 EC03

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の排気ガス浄化に用いられる水
    素含有ガスをオンボードで製造する水素含有ガス製造装
    置であって、 燃料供給源と、キャリヤーガス供給源と、燃料気化手段
    と、反応ガスを改質する改質部とを備えることを特徴と
    する水素含有ガス製造装置。
  2. 【請求項２】 上記水素含有ガスの一酸化炭素濃度が、
    １００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項１記載
    の水素含有ガス製造装置。
  3. 【請求項３】 上記燃料気化手段が、上記キャリヤーガ
    ス供給源から供給されるキャリヤーガスで、上記燃料供
    給源から供給される液体燃料を気化燃料にし、上記反応
    ガスを生成するガス混合器であることを特徴とする請求
    項１又は２記載の水素含有ガス製造装置。
  4. 【請求項４】 上記改質部が、燃料改質触媒であって、
    ロジウムを含有して成ることを特徴とする請求項１〜３
    のいずれか１つの項に記載の水素含有ガス製造装置。
  5. 【請求項５】 上記水素含有ガスの貯蔵に用いられる水
    素含有ガス貯蔵手段を付加して成る請求項１〜４のいず
    れか１つの項に記載の水素含有ガス製造装置。
  6. 【請求項６】 上記燃料供給源が、内燃機関の燃料供給
    源と共用されることを特徴とする請求項１〜５のいずれ
    か１つの項に記載の水素含有ガス製造装置。
  7. 【請求項７】 上記水素含有ガスが、上記反応ガスの反
    応温度２６０〜３４０℃であって、かつ上記反応ガスに
    おける酸素濃度を、次式 酸素濃度≦上記液体燃料の反応ガス中の濃度（Ｃ１換算値）×１／２… で表されるガス組成に制御された条件下で製造されるこ
    とを特徴とする請求項３〜６のいずれか１つの項に記載
    の水素含有ガス製造装置。
  8. 【請求項８】 上記液体燃料が、軽油であることを特徴
    とする請求項３〜７のいずれか１つの項に記載の水素含
    有ガス製造装置。
  9. 【請求項９】 上記液体燃料の炭化水素のカーボン数
    が、９以上であることを特徴とする請求項３〜８のいず
    れか１つの項に記載の水素含有ガス製造装置。
  10. 【請求項１０】 上記水素含有ガスが、上記液体燃料か
    ら分離抽出したカーボン数が９以上の炭化水素を用いて
    製造されることを特徴とする請求項３〜９のいずれか１
    つの項に記載の水素含有ガス製造装置。
  11. 【請求項１１】 請求項１〜１０のいずれか１つの項に
    記載の水素含有ガス製造装置と、 内燃機関の排気ガス通路に設置した、排気ガスがリーン
    領域のときに排気ガス中の窒素酸化物を吸着し、ストイ
    キ領域又はリッチ領域のときに上記窒素酸化物を還元す
    るＮＯｘ吸着還元触媒とを備え、 上記ＮＯｘ吸着還元触媒入口の排気ガス温度が２５０℃
    以下の低温域で、且つストイキ領域又はリッチ領域のと
    きに、上記ＮＯｘ吸着還元触媒の上流側に、上記水素含
    有ガス製造装置で製造された水素含有ガスを供給させる
    ことを特徴とする排気ガス浄化システム。
  12. 【請求項１２】 上記排気ガス通路に、上流側から順
    に、三元触媒、上記水素含有ガスの供給口、上記ＮＯｘ
    吸着還元触媒が配設されることを特徴とする請求項１１
    記載の排気ガス浄化システム。
JP2000302065A 2000-10-02 2000-10-02 水素含有ガス製造装置及びこれを用いた排気ガス浄化システム Pending JP2002106338A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000302065A JP2002106338A (ja) 2000-10-02 2000-10-02 水素含有ガス製造装置及びこれを用いた排気ガス浄化システム
US09/951,729 US20020038542A1 (en) 2000-10-02 2001-09-14 Hydrogen-containing gas producing system and exhaust gas purifying system using same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000302065A JP2002106338A (ja) 2000-10-02 2000-10-02 水素含有ガス製造装置及びこれを用いた排気ガス浄化システム

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002106338A true JP2002106338A (ja) 2002-04-10

Family

ID=18783492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000302065A Pending JP2002106338A (ja) 2000-10-02 2000-10-02 水素含有ガス製造装置及びこれを用いた排気ガス浄化システム

Country Status (2)

Country Link
US (1) US20020038542A1 (ja)
JP (1) JP2002106338A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009103020A (ja) * 2007-10-23 2009-05-14 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化方法および排気浄化装置
WO2013039091A1 (ja) * 2011-09-14 2013-03-21 日野自動車株式会社 燃料改質器及びこれを用いた排ガス浄化装置
JP2014122551A (ja) * 2012-01-16 2014-07-03 Hino Motors Ltd 排ガス浄化装置

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE60225321T2 (de) * 2001-12-03 2009-02-26 Eaton Corp., Cleveland System und verfahren zur verbesserten emissionskontrolle von brennkraftmaschinen
US7082753B2 (en) * 2001-12-03 2006-08-01 Catalytica Energy Systems, Inc. System and methods for improved emission control of internal combustion engines using pulsed fuel flow
DE10251472A1 (de) * 2002-11-06 2004-05-19 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Nachbehandlung von Abgasen und Anordnung hierzu
WO2004046514A1 (en) * 2002-11-15 2004-06-03 Catalytica Energy Systems, Inc. Devices and methods for reduction of nox emissions from lean burn engines
DE10256769B4 (de) * 2002-12-05 2005-10-06 Zeuna-Stärker GmbH & Co KG Kraftfahrzeug mit einem Diesel-Antriebsmotor
ITMI20041318A1 (it) * 2004-06-30 2004-09-30 Iveco Spa Apparecchiatura e metodfo per l'iniez<ione di un liquido ad una corrente gassosa impianto di trattamento di gas di scarico e veicolo dotato di tale impianto
DE102005025455B4 (de) * 2005-06-02 2009-03-19 Enerday Gmbh Vorrichtung und Verfahren zur Reinigung von Abgasen eines Verbrennungsmotors
WO2008053006A1 (en) * 2006-10-31 2008-05-08 Shell Internationale Research Maatschappij B.V. Process for the production of hydrogen and the use thereof and a process for the operation of a internal combustion engine
JP5144220B2 (ja) * 2007-11-08 2013-02-13 本田技研工業株式会社 内燃機関の排気浄化装置
US7736608B2 (en) * 2007-11-29 2010-06-15 General Electric Company Methods and systems for reducing the emissions from combustion gases
EP2098696B9 (en) * 2008-03-06 2014-03-26 FPT Motorenforschung AG Exhaust heat recuperation system
FR2928685A3 (fr) * 2008-03-12 2009-09-18 Renault Sas Dispositif et procede de regeneration d'un dispositif de depollution de gaz d'echappement par reformat
US20100024400A1 (en) * 2008-08-01 2010-02-04 General Electric Company Emission control system and method
EP2496882B1 (en) 2009-11-07 2018-03-28 Ansaldo Energia Switzerland AG Reheat burner injection system with fuel lances
WO2011054771A2 (en) * 2009-11-07 2011-05-12 Alstom Technology Ltd Premixed burner for a gas turbine combustor
WO2011054739A2 (en) 2009-11-07 2011-05-12 Alstom Technology Ltd Reheat burner injection system
WO2011054760A1 (en) 2009-11-07 2011-05-12 Alstom Technology Ltd A cooling scheme for an increased gas turbine efficiency
WO2011054766A2 (en) 2009-11-07 2011-05-12 Alstom Technology Ltd Reheat burner injection system
US20130139766A1 (en) * 2010-08-27 2013-06-06 Renault Trucks Engine arrangement comprising a heat recovery circuit and an exhaust gases after-treatment system
JP6448549B2 (ja) 2013-02-04 2019-01-09 ジョンソン、マッセイ、パブリック、リミテッド、カンパニーＪｏｈｎｓｏｎ Ｍａｔｔｈｅｙ Ｐｕｂｌｉｃ Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｃｏｍｐａｎｙ 改質触媒を用いる排気システム

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009103020A (ja) * 2007-10-23 2009-05-14 Honda Motor Co Ltd 内燃機関の排気浄化方法および排気浄化装置
US8413426B2 (en) 2007-10-23 2013-04-09 Honda Motor Co., Ltd. Method of exhaust cleaning for internal combustion engine and exhaust cleaner
WO2013039091A1 (ja) * 2011-09-14 2013-03-21 日野自動車株式会社 燃料改質器及びこれを用いた排ガス浄化装置
JP5613842B2 (ja) * 2011-09-14 2014-10-29 日野自動車株式会社 燃料改質器及びこれを用いた排ガス浄化装置
US9623376B2 (en) 2011-09-14 2017-04-18 Hino Motors, Ltd. Fuel reformer and exhaust gas purifier using the same
JP2014122551A (ja) * 2012-01-16 2014-07-03 Hino Motors Ltd 排ガス浄化装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20020038542A1 (en) 2002-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2002106338A (ja) 水素含有ガス製造装置及びこれを用いた排気ガス浄化システム
US6413483B1 (en) Catalytic converter for a lean burn internal combustion engine
US7610752B2 (en) Devices and methods for reduction of NOx emissions from lean burn engines
Taylor Nitric oxide catalysis in automotive exhaust systems
US7093428B2 (en) Exhaust system and method of thermal management
RU2485333C1 (ru) Система очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания
US9810120B2 (en) Exhaust gas purifying system
US7198764B2 (en) Gas treatment system and a method for using the same
Dey et al. Application of hopcalite catalyst for controlling carbon monoxide emission at cold-start emission conditions
JP2002364343A (ja) 排気ガス浄化システム
JPH09317446A (ja) 内燃機関の排気浄化装置
JP5972274B2 (ja) ３連続のＳＣＲ触媒区画を使用する排気ガスＮＯｘ処理
JPWO2005103461A1 (ja) 内燃機関の排気浄化装置
US20010004832A1 (en) Exhaust gas purifying system and catalyst
US20060048502A1 (en) Integrated system for reducing fuel consumption and emissions in an internal combustion engine
CN1209195C (zh) 富氧尾气氮氧化物净化催化剂
JP2003190790A (ja) 排ガス浄化用触媒及び排ガス浄化システム
KR100752372B1 (ko) 황화수소 저감을 위한 제오라이트를 포함한 배기가스정화용 촉매조성물
JP3951111B2 (ja) 内燃機関の排気ガス浄化用触媒
JP2003290629A (ja) 排ガス浄化システム
Church et al. Catalyst formulations 1960 to present
JP2004251196A (ja) 改質ガス製造装置、これを用いた改質ガス製造方法及び排気浄化システム
JP3560147B2 (ja) 排気ガス浄化システム
JPH05171921A (ja) 排気ガス浄化装置
JP2002168117A (ja) 排気ガス浄化システム