JP2007297934A

JP2007297934A - 排ガス浄化システム及び排ガス浄化方法

Info

Publication number: JP2007297934A
Application number: JP2006124831A
Authority: JP
Inventors: Masashi Nakamura; 正志中村
Original assignee: Equos Research Co Ltd
Current assignee: Equos Research Co Ltd
Priority date: 2006-04-28
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2007-11-15

Abstract

【課題】車両に還元剤を補給する必要がなく、インフラを整備する必要がないようにする。
【解決手段】発電機２４と、該発電機２４によって発生させられた電力を蓄える蓄電装置と、水素とエンジンから排出された排ガスとを反応させることによって排ガスを浄化する排ガス浄化装置３５と、前記蓄電装置からの電力を受けて作動させられ、前記排ガス中に含まれる水を電気分解して水素を発生させ、該水素を前記排ガス浄化装置３５に供給する電解装置３９とを有する。排ガス中に含まれる水が電気分解され、電気分解によって発生させられた水素が排ガス浄化装置３５に供給されるので、車両に水素を含む還元剤を補給する必要がなくなり、インフラを整備する必要もなくなる。排ガス浄化システムを容易に実現することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、排ガス浄化システム及び排ガス浄化方法に関するものである。

従来、車両のエンジンから排出される排ガス中には、窒素酸化物（ＮＯ_x）、一酸化炭素（ＣＯ）、炭化水素（ＨＣ）等が含まれる。特に、希薄燃焼を行うようにしたディーゼル機関においては、酸化反応部及び還元反応部を備えた排ガス浄化装置が配設され、酸化反応部において一酸化炭素、炭化水素等を酸化し、還元反応部において窒素酸化物を還元することによって排ガスを浄化した後、排出するようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００６−９７４８６号公報

しかしながら、前記従来の排ガス浄化装置においては、例えば、還元反応部に尿素等の還元剤を供給する必要があるが、任意のタイミングで車両に還元剤を補給することができるようにインフラを整備する必要がある。

本発明は、前記従来の排ガス浄化装置の問題点を解決して、車両に還元剤を補給する必要がなく、インフラを整備する必要がない排ガス浄化システム及び排ガス浄化方法を提供することを目的とする。

そのために、本発明の排ガス浄化システムにおいては、発電機と、該発電機によって発生させられた電力を蓄える蓄電装置と、水素とエンジンから排出された排ガスとを反応させることによって排ガスを浄化する排ガス浄化装置と、前記蓄電装置からの電力を受けて作動させられ、前記排ガス中に含まれる水を電気分解して水素を発生させ、該水素を前記排ガス浄化装置に供給する電解装置とを有する。

本発明の他の排ガス浄化システムにおいては、さらに、前記発電機は、エンジンを駆動することによって走行させられる車両の減速エネルギーを利用して回生を行う。

本発明の更に他の排ガス浄化システムにおいては、さらに、車両が加速状態にあるかどうかを判断する走行状態判定処理手段と、車両が加速状態にある場合に、前記電解装置に電力を供給する水素発生処理手段とを有する。

本発明の更に他の排ガス浄化システムにおいては、さらに、前記排ガス浄化装置は酸化反応部及び還元反応部を備える。

そして、該還元反応部に水素が供給される。

本発明の排ガス浄化方法においては、エンジンを駆動することによって走行させられる車両の減速エネルギーを利用して回生を行い、該回生を行うことによって発生させられた電力を受けて、前記エンジンから排出された排ガス中に含まれる水を電気分解して水素を発生させ、前記車両の走行状態に基づいて排ガス量を判定し、該排ガス量が所定値より多い場合に、前記電気分解によって発生させられた水素と前記排ガスとを反応させる。

本発明によれば、排ガス浄化システムにおいては、発電機と、該発電機によって発生させられた電力を蓄える蓄電装置と、水素とエンジンから排出された排ガスとを反応させることによって排ガスを浄化する排ガス浄化装置と、前記蓄電装置からの電力を受けて作動させられ、前記排ガス中に含まれる水を電気分解して水素を発生させ、該水素を前記排ガス浄化装置に供給する電解装置とを有する。

この場合、排ガス中に含まれる水が電気分解され、電気分解によって発生させられた水素が排ガス浄化装置に供給されるので、車両に水素を含む還元剤を補給する必要がなくなり、インフラを整備する必要もなくなる。したがって、排ガス浄化システムを容易に実現することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の実施の形態における排ガス浄化システムを示す図である。

図において、１１は車両のエンジンとしてのディーゼル機関であり、該ディーゼル機関１１は、図示されない燃料タンクから燃料が供給されて駆動される。１２は、前記ディーゼル機関１１を駆動することによって発生させられ、入力軸１３を介して伝達された回転を受け、変速を行う変速機である。該変速機１２で変速が行われた後の回転は、出力軸１４に出力され、差動装置としてのディファレンシャル装置１６に送られ、該ディファレンシャル装置１６で差動させられ、駆動輪１７に伝達される。その結果、車両を走行させることができる。

ところで、走行中の車両が減速させられるときに、減速エネルギーを利用して回生（発電）を行うことができるようになっている。そのために、出力軸１４上における変速機１２とギヤ２１との間に係脱装置としてのクラッチＣＬが配設され、制御装置２８の図示されない走行状態判定処理手段は、走行状態判定処理を行い、アクセル信号を読み込み、該アクセル信号が所定の値から第１の閾（しきい）値αｔｈ１以下になったかどうかによって車両が減速状態にあるかどうかを判断する。アクセル信号が所定の値から第１の閾値αｔｈ１以下になり、車両が減速状態にある場合、制御装置２８の図示されない回生処理手段は、回生処理を行い、前記クラッチＣＬを解放し、変速機１２とギヤ２１とを切り離す。

その結果、前記駆動輪１７から伝達される回転がギヤ２１、２２を介して発電機２４に伝達され、該発電機２４は、前記回転を受けて回生を行い、発生させた電力、本実施の形態においては、電流を蓄電装置としてのバッテリ２７に供給し、該バッテリ２７は電流を蓄えて充電する。そして、前記発電機２４にインバータ２６が接続され、前記回生処理手段は、インバータ２６に駆動信号を送り、前記インバータ２６を作動させ、発電機２４による回生を行う。なお、アクセル信号だけでなく、必要に応じてブレーキ信号を読み込んで、車両が減速状態にあるかどうかを判断することができる。

なお、蓄電装置として、バッテリ２７に代えてキャパシタを使用することができる。また、本実施の形態においては、出力軸１４の回転は、ギヤ２１、２２を介して発電機２４に伝達されるが、発電機２４に直接伝達することもできる。

ところで、ディーゼル機関１１を駆動することによって発生させられた排ガスは、排ガス排出管３１に排出され、大気中に放出される。前記排ガス中には、窒素酸化物、一酸化炭素、炭化水素等が含まれる。そこで、本実施の形態においては、酸化反応部３３及び還元反応部３４を備えた排ガス浄化装置３５が配設され、前記酸化反応部３３において、図示されない貴金属触媒等によって一酸化炭素、炭化水素等が酸化され、還元反応部３４において、窒素酸化物が還元され、排ガスが浄化される。そして、浄化された後の排ガスは、図示されない消音装置を介して大気中に放出されるようになっている。

なお、本実施の形態においては、還元剤として水素（Ｈ₂）が使用され、該水素は、電解装置３９から排ガス排出管３１上における酸化反応部３３と還元反応部３４との間に供給され、排ガスと反応させられ、次の式のように窒素酸化物を還元し、窒素（Ｎ₂）と水（Ｈ₂Ｏ）とに分解する。

２ＮＯ＋２Ｈ₂→Ｎ₂＋２Ｈ₂Ｏ
また、前記水素は、排ガス中に含まれる水を抽出し、抽出された水を次の式のように電気分解することによって取得することができる。

２Ｈ₂Ｏ→Ｏ₂＋２Ｈ₂
そのために、前記インバータ２６とバッテリ２７との間にスイッチ３８を介して電解装置３９が接続され、発電機２４によって発生させられた電流、又はバッテリ２７に蓄えられた電流をスイッチ３８を介して電解装置３９に送ることができる。また、還元反応部３４から排出された排ガスから水が抽出され、該水が前記電解装置３９に供給される。そして、制御装置２８の図示されない水素発生処理手段は、水素発生処理を行い、所定の条件が成立すると、スイッチ３８をオンにして電解装置３９を作動させる。なお、前記排ガスから水を抽出するために図示されない抽出装置が配設される。また、前記排ガス浄化システムは、発電機２４、バッテリ２７、排ガス浄化装置３５、電解装置３９等によって構成される。

次に、前記制御装置２８の動作について説明する。この場合、車両が加速されると、排ガス中の窒素酸化物の量が多くなるので、車両の加速時に水素を還元反応部３４に供給するようにしている。

図２は本発明の実施の形態における制御装置の動作を示すフローチャートである。

前記走行状態判定処理手段は、車両が加速状態にあるかどうかを、アクセル信号が第２の閾値αｔｈ２以上であるかどうかによって判断する。アクセル信号が第２の閾値αｔｈ２以上であり、車両が加速状態にある場合、前記水素発生処理手段は、スイッチ３８をオンにして電解装置３９を作動させ、該電解装置３９は、水を電気分解し、電気分解によって発生させられた水素を還元剤として還元反応部３４に供給し、該還元反応部３４は、窒素酸化物を還元し、分解する。なお、本実施の形態において、水素発生処理手段は、前記車両の走行状態に基づいて電解装置３９を作動させるようにしているが、排ガス量が所定値より多いかどうかを判断し、所定値より多い場合に電解装置３９を作動させることができる。

続いて、前記走行状態判定処理手段は、車両が定常走行状態にあるかどうかを、アクセル信号が前記第２の閾値αｔｈ２より小さいかどうかによって判断する。アクセル信号が第２の閾値αｔｈ２より小さく、車両が定常走行状態にある場合、前記水素発生処理手段は、スイッチ３８をオフにして電解装置３９による水の電気分解を停止させる。これに伴って、電解装置３９は水素を還元反応部３４に供給しなくなる。

このように、本実施の形態においては、排ガス中に含まれる水を電気分解して、水素を発生させ、該水素を還元反応部３４に供給するようになっているので、車両に水素を補給する必要がなくなり、インフラを整備する必要もなくなる。したがって、自立型の排ガス浄化システムを容易に実現することができる。

次にフローチャートについて説明する。
ステップＳ１アクセル信号が閾値αｔｈ２以上であるかどうかを判断する。アクセル信号が閾値αｔｈ２以上になるのを待機し、アクセル信号が閾値αｔｈ２以上になった場合はステップＳ２に進む。
ステップＳ２スイッチ３８をオンにする。
ステップＳ３水を電気分解する。
ステップＳ４水素を供給する。
ステップＳ５アクセル信号が閾値αｔｈ２より小さいかどうかを判断する。アクセル信号が閾値αｔｈ２より小さい場合はステップＳ６に進み、アクセル信号が閾値αｔｈ２以上である場合はステップＳ３に戻る。
ステップＳ６スイッチ３８をオフにし、リターンする。

本発明の実施の形態における排ガス浄化システムを示す図である。本発明の実施の形態における制御装置の動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１１ディーゼル機関
１２変速機
２４発電機
２７バッテリ
２８制御装置
３３酸化反応部
３４還元反応部
３５排ガス浄化装置
３９電解装置

Claims

発電機と、該発電機によって発生させられた電力を蓄える蓄電装置と、水素とエンジンから排出された排ガスとを反応させることによって排ガスを浄化する排ガス浄化装置と、前記蓄電装置からの電力を受けて作動させられ、前記排ガス中に含まれる水を電気分解して水素を発生させ、該水素を前記排ガス浄化装置に供給する電解装置とを有することを特徴とする排ガス浄化システム。
前記発電機は、エンジンを駆動することによって走行させられる車両の減速エネルギーを利用して回生を行う請求項１に記載の排ガス浄化システム。
車両が加速状態にあるかどうかを判断する走行状態判定処理手段と、車両が加速状態にある場合に、前記電解装置に電力を供給する水素発生処理手段とを有する請求項１に記載の排ガス浄化システム。
前記排ガス浄化装置は酸化反応部及び還元反応部を備え、該還元反応部に水素が供給される請求項１に記載の排ガス浄化システム。
エンジンを駆動することによって走行させられる車両の減速エネルギーを利用して回生を行い、該回生を行うことによって発生させられた電力を受けて、前記エンジンから排出された排ガス中に含まれる水を電気分解して水素を発生させ、前記車両の走行状態に基づいて排ガス量を判定し、該排ガス量が所定値より多い場合に、前記電気分解によって発生させられた水素と前記排ガスとを反応させることを特徴とする排ガス浄化方法。