JP3367114B2 - 内燃機関の窒素酸化物低減方法および装置 - Google Patents
内燃機関の窒素酸化物低減方法および装置Info
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- 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
- F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
- F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
- F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
- F01N3/206—Adding periodically or continuously substances to exhaust gases for promoting purification, e.g. catalytic material in liquid form, NOx reducing agents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関の窒素酸化物
低減方法および装置に係り、特に、希薄混合気を使用
し、燃料消費率向上をめざす、いわゆるリーンバーンエ
ンジンやディーゼルエンジン、その他に水素エンジンや
外燃機関ではあるがスターリングエンジン等において、
当該エンジンの燃費の良さを損なうことなく、排気中の
酸素ガス（以下Ｏ2 と称す）の濃度如何を問わず窒素酸
化物（以下ＮＯX と称す）を有効に還元浄化しうるリー
ンバーン排気浄化システムに関する。
低減方法および装置に係り、特に、希薄混合気を使用
し、燃料消費率向上をめざす、いわゆるリーンバーンエ
ンジンやディーゼルエンジン、その他に水素エンジンや
外燃機関ではあるがスターリングエンジン等において、
当該エンジンの燃費の良さを損なうことなく、排気中の
酸素ガス（以下Ｏ2 と称す）の濃度如何を問わず窒素酸
化物（以下ＮＯX と称す）を有効に還元浄化しうるリー
ンバーン排気浄化システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関、主としてピストン機関におい
て排気の窒素酸化物（以下ＮＯX と称す）の低減方法に
は、従来、 三元触媒によるＮＯX 低減法 超希薄空燃比の利用 リーンＮＯX 触媒によるＮＯX 低減法 の三つが考えられている。しかしながら、の方法はエ
ンジンに供給される燃料と空気の重量比が約１４．５、
即ち理論空燃比でなければならない。もし理論空燃比よ
り燃料が希薄な空燃比を使用するとＮＯX は低減しな
い。しかるに燃料消費の経済性を考えると図２に示すよ
うに理論空燃比より希薄側でエンジンを運転した方が燃
料消費率が少なく、効率が良いことが知られている。次
にはいわゆるリーンバーンエンジンによってＮＯX 低
減と燃費低減を両立させようとするものである。しか
し、ＮＯX を十分低減できる空燃比を使おうとすれば、
燃焼の失火限界に近づき、エンジンの燃費が悪くなるば
かりでなく、運転が荒れ、ドライバビリティも悪くな
る。これを防止するためシリンダ内の空気流れに乱れや
流速増加を計り、燃焼速度を速くして失火限界をより希
薄域になるよう改良しようとするものもある。しかし、
図３に示すように失火限界がより希薄側に移ると、発生
ＮＯX も破線で示したように減少する割合が少なくなる
ので大きな効果は期待できない。は上記の欠点を補
うため、失火限界よりやや理論空燃比に近い燃料消費率
最低点付近を使って運転し、やや低減不足のＮＯX はゼ
オライト系リーンＮＯX 触媒で浄化しようとするもので
ある。この方法は燃費の良いシステムになる可能性があ
る。しかしながら、このリーンＮＯX 触媒は、排気中に
大量のＯ2 存在下でＮＯX を還元することになり、温度
条件などが厳しく、現状では充分な触媒のＮＯX 浄化率
と耐久性が両立しにくいといった実用上解決すべき問題
がある。以上のようにエンジンの燃料消費率を極力小さ
くできる空燃比を使いながらＮＯX を充分低減する方法
にはいずれも実用上の問題が多い。
て排気の窒素酸化物（以下ＮＯX と称す）の低減方法に
は、従来、 三元触媒によるＮＯX 低減法 超希薄空燃比の利用 リーンＮＯX 触媒によるＮＯX 低減法 の三つが考えられている。しかしながら、の方法はエ
ンジンに供給される燃料と空気の重量比が約１４．５、
即ち理論空燃比でなければならない。もし理論空燃比よ
り燃料が希薄な空燃比を使用するとＮＯX は低減しな
い。しかるに燃料消費の経済性を考えると図２に示すよ
うに理論空燃比より希薄側でエンジンを運転した方が燃
料消費率が少なく、効率が良いことが知られている。次
にはいわゆるリーンバーンエンジンによってＮＯX 低
減と燃費低減を両立させようとするものである。しか
し、ＮＯX を十分低減できる空燃比を使おうとすれば、
燃焼の失火限界に近づき、エンジンの燃費が悪くなるば
かりでなく、運転が荒れ、ドライバビリティも悪くな
る。これを防止するためシリンダ内の空気流れに乱れや
流速増加を計り、燃焼速度を速くして失火限界をより希
薄域になるよう改良しようとするものもある。しかし、
図３に示すように失火限界がより希薄側に移ると、発生
ＮＯX も破線で示したように減少する割合が少なくなる
ので大きな効果は期待できない。は上記の欠点を補
うため、失火限界よりやや理論空燃比に近い燃料消費率
最低点付近を使って運転し、やや低減不足のＮＯX はゼ
オライト系リーンＮＯX 触媒で浄化しようとするもので
ある。この方法は燃費の良いシステムになる可能性があ
る。しかしながら、このリーンＮＯX 触媒は、排気中に
大量のＯ2 存在下でＮＯX を還元することになり、温度
条件などが厳しく、現状では充分な触媒のＮＯX 浄化率
と耐久性が両立しにくいといった実用上解決すべき問題
がある。以上のようにエンジンの燃料消費率を極力小さ
くできる空燃比を使いながらＮＯX を充分低減する方法
にはいずれも実用上の問題が多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来の種々の問題を解決するもので、リーンバーンエン
ジン又は常に酸素（空気）過剰側で運転されるディーゼ
ルエンジンの排気中にＮＯxとＯ2 の共存のもとでリー
ンバーンエンジンまたはディーゼルエンジンの燃費の良
さを損なうことなく、排気中のＯ2の濃度如何を問わず
ＮＯxを有効に還元浄化する触媒排気システムすなわ
ち、ＮＯxの放出量を抑制し得る内燃機関の窒素酸化物
低減方法及び装置を提供しようとするものである。詳し
くは、本発明の目的は、ＮＯxの還元剤として水素が有
用であり、他の還元剤ＣＯ、ＨＣはむしろ水素によるＮ
Ｏx浄化の妨げになることを見出し、このため、より高
温の上流に酸化触媒を設置して除去し、改めて純粋な水
素を添加することで水素によるＮＯx浄化を効果的に進
行させる方法及び装置を提供することをにある。
従来の種々の問題を解決するもので、リーンバーンエン
ジン又は常に酸素（空気）過剰側で運転されるディーゼ
ルエンジンの排気中にＮＯxとＯ2 の共存のもとでリー
ンバーンエンジンまたはディーゼルエンジンの燃費の良
さを損なうことなく、排気中のＯ2の濃度如何を問わず
ＮＯxを有効に還元浄化する触媒排気システムすなわ
ち、ＮＯxの放出量を抑制し得る内燃機関の窒素酸化物
低減方法及び装置を提供しようとするものである。詳し
くは、本発明の目的は、ＮＯxの還元剤として水素が有
用であり、他の還元剤ＣＯ、ＨＣはむしろ水素によるＮ
Ｏx浄化の妨げになることを見出し、このため、より高
温の上流に酸化触媒を設置して除去し、改めて純粋な水
素を添加することで水素によるＮＯx浄化を効果的に進
行させる方法及び装置を提供することをにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の内燃機関の窒素
酸化物低減方法は、内燃機関の燃焼室で供給燃料の燃焼
による排気から予めＨＣ、ＣＯ、スートを除去したガス
中に窒素酸化物と酸素ガスの存在のもと、水素ガスと窒
素酸化物を接触反応させ窒素ガスと水に分解する排気系
統に設けた触媒装置の入口側に、プロトン導電機能ある
いは水酸イオン導電機能を有する固体電解質を用い水又
は水蒸気の電気分解により水素ガスを生成する水素発生
装置からのＨＣ、ＣＯを含まない水素ガスを供給し、３
５０℃以下の低温雰囲気下で該水素ガスにより前記排気
中の窒素酸化物を直接還元浄化して該窒素酸化物を低減
するようにした構成である。
酸化物低減方法は、内燃機関の燃焼室で供給燃料の燃焼
による排気から予めＨＣ、ＣＯ、スートを除去したガス
中に窒素酸化物と酸素ガスの存在のもと、水素ガスと窒
素酸化物を接触反応させ窒素ガスと水に分解する排気系
統に設けた触媒装置の入口側に、プロトン導電機能ある
いは水酸イオン導電機能を有する固体電解質を用い水又
は水蒸気の電気分解により水素ガスを生成する水素発生
装置からのＨＣ、ＣＯを含まない水素ガスを供給し、３
５０℃以下の低温雰囲気下で該水素ガスにより前記排気
中の窒素酸化物を直接還元浄化して該窒素酸化物を低減
するようにした構成である。
【０００５】また、本発明の内燃機関の窒素酸化物低減
装置は、燃焼室で燃料供給装置より供給された燃料の燃
焼による排気から予めＨＣ、ＣＯ、スートを除去したガ
ス中に窒素酸化物と酸素ガスの存在のもと、排気系統に
水素ガスと窒素酸化物を触媒反応させ、窒素ガスと水に
分解する触媒装置を設けると共に、該触媒装置の入口側
にプロトン導電機能を有する固体電解質を用い水又は水
蒸気の電気分解により水素ガスを生成する水素発生装置
を連通して水素ガスを供給可能に構成し、３５０℃以下
の低温雰囲気下で該水素発生装置からのＨＣ、ＣＯを含
まない水素ガスにより前記排気中の窒素酸化物を直接還
元浄化して該窒素酸化物を低減するようにした構成であ
る。しかも、本発明の内燃機関の窒素酸化物低減装置
は、燃焼室で燃料供給装置より供給された燃料の燃焼に
よる排気から予めＨＣ、ＣＯ、スートを除去したガス中
に窒素酸化物と酸素ガスの存在のもと、排気系統に水素
ガスと窒素酸化物を触媒反応させ、窒素ガスと水に分解
する触媒装置を設けると共に、該触媒装置の入口側に水
酸イオン導電機能を有する固体電解質を用い水又は水蒸
気の電気分解により水素ガスを生成する水素発生装置を
連通して水素ガスを供給可能に構成し、３５０℃以下の
低温雰囲気下で該水素発生装置からのＨＣ、ＣＯを含ま
ない水素ガスにより前記排気中の窒素酸化物を直接還元
浄化して該窒素酸化物を低減するようにした構成であ
る。
装置は、燃焼室で燃料供給装置より供給された燃料の燃
焼による排気から予めＨＣ、ＣＯ、スートを除去したガ
ス中に窒素酸化物と酸素ガスの存在のもと、排気系統に
水素ガスと窒素酸化物を触媒反応させ、窒素ガスと水に
分解する触媒装置を設けると共に、該触媒装置の入口側
にプロトン導電機能を有する固体電解質を用い水又は水
蒸気の電気分解により水素ガスを生成する水素発生装置
を連通して水素ガスを供給可能に構成し、３５０℃以下
の低温雰囲気下で該水素発生装置からのＨＣ、ＣＯを含
まない水素ガスにより前記排気中の窒素酸化物を直接還
元浄化して該窒素酸化物を低減するようにした構成であ
る。しかも、本発明の内燃機関の窒素酸化物低減装置
は、燃焼室で燃料供給装置より供給された燃料の燃焼に
よる排気から予めＨＣ、ＣＯ、スートを除去したガス中
に窒素酸化物と酸素ガスの存在のもと、排気系統に水素
ガスと窒素酸化物を触媒反応させ、窒素ガスと水に分解
する触媒装置を設けると共に、該触媒装置の入口側に水
酸イオン導電機能を有する固体電解質を用い水又は水蒸
気の電気分解により水素ガスを生成する水素発生装置を
連通して水素ガスを供給可能に構成し、３５０℃以下の
低温雰囲気下で該水素発生装置からのＨＣ、ＣＯを含ま
ない水素ガスにより前記排気中の窒素酸化物を直接還元
浄化して該窒素酸化物を低減するようにした構成であ
る。
【０００６】さらに、本発明の内燃機関の窒素酸化物低
減方法および装置は、前記触媒装置をＮＯX 触媒、例え
ばゼオライト系の触媒で、また前記水素発生装置の電解
セルに水タンクからの水や、排気の一部又はブローバイ
ガスを導入しガス中に含まれる水蒸気を供給し電気分解
してＨ2 を発生させる構成とすることもできる。
減方法および装置は、前記触媒装置をＮＯX 触媒、例え
ばゼオライト系の触媒で、また前記水素発生装置の電解
セルに水タンクからの水や、排気の一部又はブローバイ
ガスを導入しガス中に含まれる水蒸気を供給し電気分解
してＨ2 を発生させる構成とすることもできる。
【０００７】水素発生装置の電解質として上記のような
固体電解質の他に、ＮａＯＨ、ＫＯＨなどのアルカリ水
溶液、あるいはＨ2 ＳＯ4 などの酸水溶液を用いた水電
解法を用いる構成とすることができる。
固体電解質の他に、ＮａＯＨ、ＫＯＨなどのアルカリ水
溶液、あるいはＨ2 ＳＯ4 などの酸水溶液を用いた水電
解法を用いる構成とすることができる。
【０００８】すなわち、本発明の内燃機関の窒素酸化物
低減方法は、燃焼室で供給燃料の燃焼による排気中に窒
素酸化物と酸素ガスの存在のもと、水素ガスと窒素酸化
物を触媒反応させ窒素ガスと水に分解する排気系統を設
けた触媒装置の入口側に、アルカリ水溶液あるいは酸水
溶液を用い水電解法により水素ガスを生成する水素発生
装置からの水素ガスを供給し、３５０℃以下の低温雰囲
気下で該水素ガスにより前記排気中の窒素酸化物を直接
還元浄化して該窒素酸化物を低減する構成である。
低減方法は、燃焼室で供給燃料の燃焼による排気中に窒
素酸化物と酸素ガスの存在のもと、水素ガスと窒素酸化
物を触媒反応させ窒素ガスと水に分解する排気系統を設
けた触媒装置の入口側に、アルカリ水溶液あるいは酸水
溶液を用い水電解法により水素ガスを生成する水素発生
装置からの水素ガスを供給し、３５０℃以下の低温雰囲
気下で該水素ガスにより前記排気中の窒素酸化物を直接
還元浄化して該窒素酸化物を低減する構成である。
【０００９】また、本発明の内燃機関の窒素酸化物低減
装置は、内燃機関の燃焼室で燃料供給装置より供給され
た燃料の燃焼による排気中に窒素酸化物と酸素ガスの存
在のもと、排気系統に水素ガスと窒素酸化物を触媒反応
させ窒素ガスと水に分解する触媒装置を設けると共に、
該触媒装置の入口側にアルカリ水溶液あるいは酸水溶液
を用い水電解法により水素ガスを生成する水素発生装置
を連通して水素ガスを供給可能に構成し、３５０℃以下
の低温雰囲気下で該水素発生装置からの水素ガスにより
前記排気中の窒素酸化物を直接還元浄化して該窒素酸化
物を低減する構成である。
装置は、内燃機関の燃焼室で燃料供給装置より供給され
た燃料の燃焼による排気中に窒素酸化物と酸素ガスの存
在のもと、排気系統に水素ガスと窒素酸化物を触媒反応
させ窒素ガスと水に分解する触媒装置を設けると共に、
該触媒装置の入口側にアルカリ水溶液あるいは酸水溶液
を用い水電解法により水素ガスを生成する水素発生装置
を連通して水素ガスを供給可能に構成し、３５０℃以下
の低温雰囲気下で該水素発生装置からの水素ガスにより
前記排気中の窒素酸化物を直接還元浄化して該窒素酸化
物を低減する構成である。
【００１０】また、本発明の内燃機関の窒素酸化物低減
方法および装置は、前記排気系統の排気管に装備するＮ
ＯX センサと吸入空気量センサの出力からＮＯX 流量を
算出し、常に適正なＨ2 量を決定し前記水素発生装置の
電解セルへ供給する電圧又は電流を制御する構成とする
こともできる。
方法および装置は、前記排気系統の排気管に装備するＮ
ＯX センサと吸入空気量センサの出力からＮＯX 流量を
算出し、常に適正なＨ2 量を決定し前記水素発生装置の
電解セルへ供給する電圧又は電流を制御する構成とする
こともできる。
【００１１】さらに、本発明の内燃機関の窒素酸化物低
減方法および装置は、当該内燃機関の回転数、吸気管負
圧、吸気絞り弁開度又は燃料供給装置としての噴射ポン
プの噴射量等の内燃機関における運転条件を検知できる
センサを具備し当該センサの出力からＮＯX 流量を予測
演算し前記水素発生装置の電解セルに供給する電圧又は
電流をコントロールする学習制御方式にした構成とする
こともできる。
減方法および装置は、当該内燃機関の回転数、吸気管負
圧、吸気絞り弁開度又は燃料供給装置としての噴射ポン
プの噴射量等の内燃機関における運転条件を検知できる
センサを具備し当該センサの出力からＮＯX 流量を予測
演算し前記水素発生装置の電解セルに供給する電圧又は
電流をコントロールする学習制御方式にした構成とする
こともできる。
【００１２】しかも、本発明の内燃機関の窒素酸化物低
減方法および装置は、前記触媒装置の入口側においてＨ
2 と排気の混合を均一にするため、ミキサーを具備した
り、または、排気系統の消音装置を有効利用する構成と
することもできる。
減方法および装置は、前記触媒装置の入口側においてＨ
2 と排気の混合を均一にするため、ミキサーを具備した
り、または、排気系統の消音装置を有効利用する構成と
することもできる。
【００１３】詳述すれば、本発明の内燃機関の窒素酸化
物低減方法および装置は、前記従来の問題を解消するた
めに案出されたものでその基本構図を図１に示す。すな
わち、本発明の第１のポイントは、このＨ2 還元の低温
側をエンジンＥの全運転範囲で使用することである。第
２のポイントは、低温側の利用を可能にするため構成シ
ステム中にＨ2 発生器１を組み込むことである。第３の
ポイントは、エンジンＥの運転状態又は排気中のＮＯX
量によってＨ2 発生器１を制御し、常に排気中ＮＯX と
モルで当量程度のＨ2 が供給できるようにすることであ
る。（Ｈ2 発生用電力の節減）。
物低減方法および装置は、前記従来の問題を解消するた
めに案出されたものでその基本構図を図１に示す。すな
わち、本発明の第１のポイントは、このＨ2 還元の低温
側をエンジンＥの全運転範囲で使用することである。第
２のポイントは、低温側の利用を可能にするため構成シ
ステム中にＨ2 発生器１を組み込むことである。第３の
ポイントは、エンジンＥの運転状態又は排気中のＮＯX
量によってＨ2 発生器１を制御し、常に排気中ＮＯX と
モルで当量程度のＨ2 が供給できるようにすることであ
る。（Ｈ2 発生用電力の節減）。
【００１４】触媒２は高温にさらされるとＨ2 がＯ2 又
はＣＯ、ＨＣと反応しＨ2 −ＮＯX の選択性が失われる
ので、３５０℃以上にさらされることのないよう消音器
３の付近に配置する。そして、本発明は、少量の水タン
ク４を保有し、この水を電気分解してＨ2 を発生させ
る。Ｈ2 は、触媒２の入口付近に供給する。副生するＯ
2 は、大気放出するか吸入空気に混入する。供給するＨ
2 は、排気中のＮＯX とモルで当量程度にするためにエ
ンジンＥの吸入空気量センサ５によって空気量を測定
し、排気中のＮＯX 濃度をＮＯX センサ６によってを求
め、コントロール電源７で両センサ５、６の出力からＮ
ＯX 流量を演算した上で、ＮＯX 流量に対応するＨ2 を
発生させるため電流制御を行う構成である。
はＣＯ、ＨＣと反応しＨ2 −ＮＯX の選択性が失われる
ので、３５０℃以上にさらされることのないよう消音器
３の付近に配置する。そして、本発明は、少量の水タン
ク４を保有し、この水を電気分解してＨ2 を発生させ
る。Ｈ2 は、触媒２の入口付近に供給する。副生するＯ
2 は、大気放出するか吸入空気に混入する。供給するＨ
2 は、排気中のＮＯX とモルで当量程度にするためにエ
ンジンＥの吸入空気量センサ５によって空気量を測定
し、排気中のＮＯX 濃度をＮＯX センサ６によってを求
め、コントロール電源７で両センサ５、６の出力からＮ
ＯX 流量を演算した上で、ＮＯX 流量に対応するＨ2 を
発生させるため電流制御を行う構成である。
【００１５】
【作用効果】上記構成からなる本発明の内燃機関の窒素
酸化物低減方法および装置は、以下の作用を奏する。
酸化物低減方法および装置は、以下の作用を奏する。
【００１６】ところでリーンバーンエンジンでもディー
ゼルエンジンでも排気中に過剰Ｏ2 を含むことは基本的
に同じであるが、このエンジンの排気は、排気中にＯ2
を含み、希薄混合気を使うほどＯ2 濃度は大きくなる。
このようなＯ2 を含む排気中のＮＯX 還元浄化を行う触
媒をリーン触媒といい、貴金属系、例えばゼオライト系
の触媒が使われることが多い。この触媒では、ＮＯX 浄
化率と温度との関係が図４に示すようになっている。そ
して、３５０℃以上の高温域は、主としてＨＣ−ＮＯX
の反応である。２５０〜３５０℃以下の低温域は、ＮＯ
X のＨ2 による還元反応となり、ＮＯX の浄化が可能で
ある。また、このようなＯ2 を含む排気中のＮＯX 還元
浄化を行う触媒をリーンＮＯX といい、貴金属系、例え
ばＰｔを担持した触媒が使われる。この触媒ではＮＯX
浄化率と温度との関係が図５に示すようになっている。
また、この触媒に流入するガス中にＣＯや活性なＨＣが
存在すると、これらのガスが触媒表面に吸着し表面を覆
ってしまうためにＨ2 によるＮＯX 還元反応を阻害す
る。
ゼルエンジンでも排気中に過剰Ｏ2 を含むことは基本的
に同じであるが、このエンジンの排気は、排気中にＯ2
を含み、希薄混合気を使うほどＯ2 濃度は大きくなる。
このようなＯ2 を含む排気中のＮＯX 還元浄化を行う触
媒をリーン触媒といい、貴金属系、例えばゼオライト系
の触媒が使われることが多い。この触媒では、ＮＯX 浄
化率と温度との関係が図４に示すようになっている。そ
して、３５０℃以上の高温域は、主としてＨＣ−ＮＯX
の反応である。２５０〜３５０℃以下の低温域は、ＮＯ
X のＨ2 による還元反応となり、ＮＯX の浄化が可能で
ある。また、このようなＯ2 を含む排気中のＮＯX 還元
浄化を行う触媒をリーンＮＯX といい、貴金属系、例え
ばＰｔを担持した触媒が使われる。この触媒ではＮＯX
浄化率と温度との関係が図５に示すようになっている。
また、この触媒に流入するガス中にＣＯや活性なＨＣが
存在すると、これらのガスが触媒表面に吸着し表面を覆
ってしまうためにＨ2 によるＮＯX 還元反応を阻害す
る。
【００１７】しかし、触媒は、エンジンの排気マニホー
ルド付近に設置されるので、排気温度が最高８００〜９
００℃にも達し、かつリーンバーンエンジンの排気は空
燃比が理論空燃比より希薄側を使うので、排気中にＨ2
は殆ど存在しない。従って、従来、低温側の特性は、利
用不可能な領域であった。
ルド付近に設置されるので、排気温度が最高８００〜９
００℃にも達し、かつリーンバーンエンジンの排気は空
燃比が理論空燃比より希薄側を使うので、排気中にＨ2
は殆ど存在しない。従って、従来、低温側の特性は、利
用不可能な領域であった。
【００１８】しかし、本発明者等が案出した本発明の内
燃機関の窒素酸化物低減方法および装置は、図１に示す
ような構成することによって、エンジンの使用空燃比が
理論空燃比より過濃側、理論空燃比、理論空燃比より希
薄側と排気中のＯ2 の存在又はＯ2 の濃度に関係なくＮ
ＯX を触媒によって低減できるのでエンジン（自動車）
性能上、燃費上ＮＯX 低減条件を考慮せずに最適値を選
ぶことができる有利さを持たせ得る。
燃機関の窒素酸化物低減方法および装置は、図１に示す
ような構成することによって、エンジンの使用空燃比が
理論空燃比より過濃側、理論空燃比、理論空燃比より希
薄側と排気中のＯ2 の存在又はＯ2 の濃度に関係なくＮ
ＯX を触媒によって低減できるのでエンジン（自動車）
性能上、燃費上ＮＯX 低減条件を考慮せずに最適値を選
ぶことができる有利さを持たせ得る。
【００１９】図６において、横軸は、ＮＯX に対するＨ
2 の供給比、縦軸は、ＮＯX の還元率（浄化率）を示
す。ＮＯX に対して２等量の（モル）Ｈ2 を供給すれ
ば、もしＮＯX とＨ2 が完全に混合するものとすればＮ
ＯX はすべて還元浄化される（理論値）。しかし実際に
は完全混合されないので還元率は実験値のようになる。
理論より実験値の方が浄化率が良くなっている部分があ
るが、これは排気中の水蒸気が貴金属系触媒上で分解し
Ｈ2 に変換していることによる。従って、供給したＨ2
より多くのＨ2 がＮＯX と反応する。
2 の供給比、縦軸は、ＮＯX の還元率（浄化率）を示
す。ＮＯX に対して２等量の（モル）Ｈ2 を供給すれ
ば、もしＮＯX とＨ2 が完全に混合するものとすればＮ
ＯX はすべて還元浄化される（理論値）。しかし実際に
は完全混合されないので還元率は実験値のようになる。
理論より実験値の方が浄化率が良くなっている部分があ
るが、これは排気中の水蒸気が貴金属系触媒上で分解し
Ｈ2 に変換していることによる。従って、供給したＨ2
より多くのＨ2 がＮＯX と反応する。
【００２０】
【実施例】その他の発明としては、Ｈ2 による還元浄化
を行うＮＯX 低減装置において触媒コンバータの入口側
にＨ2 と排気とを混合ミキシングするミキサーを設置す
る構成とすることができる。また本発明のその他の窒素
酸化物浄化装置である水素発生器および触媒装置は、そ
れぞれ好適な作動温度範囲を持つため、内燃機関の排気
系統において水素発生器を排気マニホールドの出口に設
置した酸化触媒の後段に、また触媒装置は排気が膨張し
温度が２００℃以下に下がるマフラー内、あるいはその
下流に設置することができる。
を行うＮＯX 低減装置において触媒コンバータの入口側
にＨ2 と排気とを混合ミキシングするミキサーを設置す
る構成とすることができる。また本発明のその他の窒素
酸化物浄化装置である水素発生器および触媒装置は、そ
れぞれ好適な作動温度範囲を持つため、内燃機関の排気
系統において水素発生器を排気マニホールドの出口に設
置した酸化触媒の後段に、また触媒装置は排気が膨張し
温度が２００℃以下に下がるマフラー内、あるいはその
下流に設置することができる。
【００２１】また、その他の発明として、水または水蒸
気電解による水素発生器において、供給する水または水
蒸気をメタノール水またはメタノール水と水との混合蒸
気に代えることにより、Ｈ2 発生電力の著しい低減を図
ることができる。さらに、その他の発明としては、水素
発生器のＨ2 を供給してＯ2 共存下のエンジン排気中の
ＮＯX を還元浄化するＮＯX 低減方法において、エンジ
ンの排気マニホールド付近に酸化触媒、三元触媒、排気
リアクタ等ＨＣ、ＣＯを酸化する手段を持ち、かつＮＯ
X 浄化触媒コンバータにＰt −ゼオライト系触媒を用い
る構成とすることができる。また、ＮＯX 触媒コンバー
タに消音効果を持たせ触媒コンバータと排気マフラーを
一体化構成とすることができる。
気電解による水素発生器において、供給する水または水
蒸気をメタノール水またはメタノール水と水との混合蒸
気に代えることにより、Ｈ2 発生電力の著しい低減を図
ることができる。さらに、その他の発明としては、水素
発生器のＨ2 を供給してＯ2 共存下のエンジン排気中の
ＮＯX を還元浄化するＮＯX 低減方法において、エンジ
ンの排気マニホールド付近に酸化触媒、三元触媒、排気
リアクタ等ＨＣ、ＣＯを酸化する手段を持ち、かつＮＯ
X 浄化触媒コンバータにＰt −ゼオライト系触媒を用い
る構成とすることができる。また、ＮＯX 触媒コンバー
タに消音効果を持たせ触媒コンバータと排気マフラーを
一体化構成とすることができる。
【００２２】しかも、Ｈ2 によるＮＯX 還元を行うＮＯ
X 浄化装置において、ディーゼル機関用としてＮＯX 触
媒コンバータの上流にスートトラッパ、未燃焼生成物酸
化手段を設置した構成とすることができる。また、本発
明において、内燃機関はガソリンエンジン、ディーゼル
エンジンの他、水素エンジンや外燃機関ではあるがスタ
ーリングエンジンでも良く、これらの窒素酸化物低減方
法および装置に有効に適用実施することができる。この
水素エンジンの場合は、水素発生装置が必要でなく、燃
料としての水素をコントロ−ラを介してバイパス的に供
給することにより適用することができる。また、スター
リングエンジンは本発明を有効に適用することができ、
ほぼ同様の作用効果を奏する。
X 浄化装置において、ディーゼル機関用としてＮＯX 触
媒コンバータの上流にスートトラッパ、未燃焼生成物酸
化手段を設置した構成とすることができる。また、本発
明において、内燃機関はガソリンエンジン、ディーゼル
エンジンの他、水素エンジンや外燃機関ではあるがスタ
ーリングエンジンでも良く、これらの窒素酸化物低減方
法および装置に有効に適用実施することができる。この
水素エンジンの場合は、水素発生装置が必要でなく、燃
料としての水素をコントロ−ラを介してバイパス的に供
給することにより適用することができる。また、スター
リングエンジンは本発明を有効に適用することができ、
ほぼ同様の作用効果を奏する。
【００２３】しかも、その他の発明として内燃機関の燃
焼室で供給燃料の燃焼による排気ガス中に窒素酸化物と
酸素ガスの存在のもと、排気系に設け水素ガスと窒素酸
化物を接触反応させ窒素ガスと水とに分解するＰt から
なる触媒装置を設けると共に、該触媒装置の入口側に水
素ガスを生成する水素発生装置を連通して水素ガスを供
給可能に構成し、３５０°Ｃ以下の低温雰囲気下で該水
素発生装置からの水素ガスにより前記排気ガス中の窒素
酸化物を直接還元浄化して該窒素酸化物を低減するよう
にした内燃機関の窒素酸化物低減方法または装置とする
ことができる。前記触媒装置の触媒をＰt を主成分とす
るＮＯX 触媒、例えばアルミナ、シリカ、ゼオライト等
の多孔質担体にＰt を担持した触媒であり、ペレットタ
イプまたはモノリスタイプで構成され、Ｐt に対する助
触媒としてアルカリ土類や希土類を含んでも良い。ここ
で酸素が存在しない条件下、Ｐt 触媒上でＮＯX がＨ2
で還元されることは既に知られている。例えば、ＮＯ／
Ｈ2 ／Ａｒ系は全くの還元雰囲気や理論混合比の下で行
われている（ジャーナル オブ キャタリイシス１９７
４年 ｖｏｌ．３３ 第３７６頁、１９７９年 ｖｏ
ｌ．５６ 第２１頁、１９８０年 ｖｏｌ．６６ 第２
２９頁）。一方、実エンジン排気に水素を添加した場合
にＮＯが浄化されることも知られている（エンバイロン
メンタル サイエンス アンド テクノロジイ １９７
１年 ｖｏｌ．５ 第７９０頁）。しかし、これら条件
は理論混合比の近傍であり、酸素濃度は最高で１．５％
である。また、Ｐｄも触媒活性があることが知られてい
る。しかし、本発明者等は鋭意検討した結果、貴金属の
中でもＰt だけが酸素過剰下においてＮＯX ／Ｈ2 反応
に極めて有効であることを見出した。
焼室で供給燃料の燃焼による排気ガス中に窒素酸化物と
酸素ガスの存在のもと、排気系に設け水素ガスと窒素酸
化物を接触反応させ窒素ガスと水とに分解するＰt から
なる触媒装置を設けると共に、該触媒装置の入口側に水
素ガスを生成する水素発生装置を連通して水素ガスを供
給可能に構成し、３５０°Ｃ以下の低温雰囲気下で該水
素発生装置からの水素ガスにより前記排気ガス中の窒素
酸化物を直接還元浄化して該窒素酸化物を低減するよう
にした内燃機関の窒素酸化物低減方法または装置とする
ことができる。前記触媒装置の触媒をＰt を主成分とす
るＮＯX 触媒、例えばアルミナ、シリカ、ゼオライト等
の多孔質担体にＰt を担持した触媒であり、ペレットタ
イプまたはモノリスタイプで構成され、Ｐt に対する助
触媒としてアルカリ土類や希土類を含んでも良い。ここ
で酸素が存在しない条件下、Ｐt 触媒上でＮＯX がＨ2
で還元されることは既に知られている。例えば、ＮＯ／
Ｈ2 ／Ａｒ系は全くの還元雰囲気や理論混合比の下で行
われている（ジャーナル オブ キャタリイシス１９７
４年 ｖｏｌ．３３ 第３７６頁、１９７９年 ｖｏ
ｌ．５６ 第２１頁、１９８０年 ｖｏｌ．６６ 第２
２９頁）。一方、実エンジン排気に水素を添加した場合
にＮＯが浄化されることも知られている（エンバイロン
メンタル サイエンス アンド テクノロジイ １９７
１年 ｖｏｌ．５ 第７９０頁）。しかし、これら条件
は理論混合比の近傍であり、酸素濃度は最高で１．５％
である。また、Ｐｄも触媒活性があることが知られてい
る。しかし、本発明者等は鋭意検討した結果、貴金属の
中でもＰt だけが酸素過剰下においてＮＯX ／Ｈ2 反応
に極めて有効であることを見出した。
【００２４】
【第１実施例】エンジン排気量１１のリーンバーンエン
ジンに本発明のシステムを適用する第１実施例を図７に
示す。なお、図１と同一部分は同一符号を付し説明を省
略する。第１実施例のエンジンＥ1 は、アイドル時の空
燃比Ａ／Ｆ＝１４〜１４．５（理論空燃比よりやや過濃
側か理論空燃比）で、また各回転数の全負荷時および急
激加速時はＡ／Ｆ＝１３〜１４（過濃側）、これ以外の
運転条件はＡ／Ｆ＝１８〜２３の希薄側で運転するエン
ジンＥ1 である。従って、排気中のＯ2 は、０〜１０％
程度まで変化する。排気系統Ｅx は、排気マニホールド
８の出口に酸化触媒９を設置し、ＨＣ、ＣＯ等の不完全
燃焼生成物を酸化し浄化する構成である。さらに、消音
器としてのマフラ１３の下流側に還元触媒１２を配置す
る。還元触媒１２の入口にはＨ2 と排気との混合を均一
化するためミキサー１０が設けられている。当該還元触
媒１２はゼオライトをコートした１．３リッターのモノ
リス担体にＰt を２ｇ／リッター担持した触媒から成
る。
ジンに本発明のシステムを適用する第１実施例を図７に
示す。なお、図１と同一部分は同一符号を付し説明を省
略する。第１実施例のエンジンＥ1 は、アイドル時の空
燃比Ａ／Ｆ＝１４〜１４．５（理論空燃比よりやや過濃
側か理論空燃比）で、また各回転数の全負荷時および急
激加速時はＡ／Ｆ＝１３〜１４（過濃側）、これ以外の
運転条件はＡ／Ｆ＝１８〜２３の希薄側で運転するエン
ジンＥ1 である。従って、排気中のＯ2 は、０〜１０％
程度まで変化する。排気系統Ｅx は、排気マニホールド
８の出口に酸化触媒９を設置し、ＨＣ、ＣＯ等の不完全
燃焼生成物を酸化し浄化する構成である。さらに、消音
器としてのマフラ１３の下流側に還元触媒１２を配置す
る。還元触媒１２の入口にはＨ2 と排気との混合を均一
化するためミキサー１０が設けられている。当該還元触
媒１２はゼオライトをコートした１．３リッターのモノ
リス担体にＰt を２ｇ／リッター担持した触媒から成
る。
【００２５】Ｈ2 発生器１１は、図８、図９に示すよう
にプロトン導電膜１４（ナフィオン膜）を用いた水電解
Ｈ2 発生器である。
にプロトン導電膜１４（ナフィオン膜）を用いた水電解
Ｈ2 発生器である。
【００２６】Ｈ2 発生器１１は、セルケースＫ内にプロ
トン導電機能を有する導電膜（固体電解質）１４の片面
に陽極を設け、もう一方の面に陰極を設けた構造で、上
記陽極と陰極との間に給電体１８を使って直流電流を流
し、陽極面では水或いは水蒸気を電気分解し、酸素ガス
とプロトンを生成させる。プロトンは、導電膜１４を通
って陰極に移動し、陰極面で水素ガスを発生する。陽極
には白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）などのＯ2 過電
圧の小さい金属を使用し、陰極には白金、パラジウム
（Ｐｄ）などの水素過電圧の小さい金属を用いるのが望
ましい。上記構成からなる図８、図９に示す導電膜１４
は、１枚当たり２Ｖ〜２．５Ｖを印加し、６枚直列で１
２Ｖ〜１５Ｖとする。本第１実施例の場合、電力消費量
は、ＮＯX とモルで当量のＨ2 を必要とするので、エン
ジンＥ1 の排気中のＮＯX 濃度にもよるが、５０ｋｍ／
ｈの車速のとき６０〜７０Ｗ、最大出力最大馬力時では
３００Ｗ程度である。それぞれの運転条件下における消
費電力が走行燃費に及ぼす影響は１〜２％以下であり、
リーンバーンエンジンを使う燃費低減メリット１５〜２
０％に比べれば無視できる程度であり、リーンバーンエ
ンジンの低燃費特性を損なうことがない。
トン導電機能を有する導電膜（固体電解質）１４の片面
に陽極を設け、もう一方の面に陰極を設けた構造で、上
記陽極と陰極との間に給電体１８を使って直流電流を流
し、陽極面では水或いは水蒸気を電気分解し、酸素ガス
とプロトンを生成させる。プロトンは、導電膜１４を通
って陰極に移動し、陰極面で水素ガスを発生する。陽極
には白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）などのＯ2 過電
圧の小さい金属を使用し、陰極には白金、パラジウム
（Ｐｄ）などの水素過電圧の小さい金属を用いるのが望
ましい。上記構成からなる図８、図９に示す導電膜１４
は、１枚当たり２Ｖ〜２．５Ｖを印加し、６枚直列で１
２Ｖ〜１５Ｖとする。本第１実施例の場合、電力消費量
は、ＮＯX とモルで当量のＨ2 を必要とするので、エン
ジンＥ1 の排気中のＮＯX 濃度にもよるが、５０ｋｍ／
ｈの車速のとき６０〜７０Ｗ、最大出力最大馬力時では
３００Ｗ程度である。それぞれの運転条件下における消
費電力が走行燃費に及ぼす影響は１〜２％以下であり、
リーンバーンエンジンを使う燃費低減メリット１５〜２
０％に比べれば無視できる程度であり、リーンバーンエ
ンジンの低燃費特性を損なうことがない。
【００２７】また、Ｈ2 発生に要する水は、５０ｋｍ／
ｈ走行で１２ｇ／Ｈｒ程度であり、１年間に１５，００
０ｋｍ程度走行するものとすれば３〜４ｌの水タンク４
を保持すれば実用上良い。
ｈ走行で１２ｇ／Ｈｒ程度であり、１年間に１５，００
０ｋｍ程度走行するものとすれば３〜４ｌの水タンク４
を保持すれば実用上良い。
【００２８】さらに、Ｈ2 発生と同時に得られるＯ
2 は、酸化触媒９に供給することでＣＯの浄化効率向上
に利用する。
2 は、酸化触媒９に供給することでＣＯの浄化効率向上
に利用する。
【００２９】以上のように本第１実施例は、少量の水が
入った水タンク４を持ち、Ｈ2 発生器１１においてプロ
トン導電膜１４による水の電気分解を行い、ＮＯX 還元
触媒１２の低温側特性を利用して、Ｈ2 −ＮＯX 還元を
行うので、エンジンＥ1 の運転Ａ／Ｆに無関係にＮＯX
の低減が計れる実用上有意義なリーンバーンＮＯX 低減
システムである。
入った水タンク４を持ち、Ｈ2 発生器１１においてプロ
トン導電膜１４による水の電気分解を行い、ＮＯX 還元
触媒１２の低温側特性を利用して、Ｈ2 −ＮＯX 還元を
行うので、エンジンＥ1 の運転Ａ／Ｆに無関係にＮＯX
の低減が計れる実用上有意義なリーンバーンＮＯX 低減
システムである。
【００３０】以上はＮＯをＨ2 による直接還元によって
浄化しようとするものであるが、Ｈ2 の発生には水をプ
ロトン導電膜１４によって電気分解するものである。Ｈ
2 の発生方法として第１実施例に限らず、エンジンのク
ランクケースにおけるベンチレーションのガス又はエン
ジン排気の一部をプロトン導電膜１４を有するＨ2 発生
器１１に導いてガス中に含まれる水蒸気を分解しＨ2 を
発生させることもできる。この場合は、水タンクが不要
となり、比較的大型の車やディーゼル機関に適する実用
的作用効果を奏する。
浄化しようとするものであるが、Ｈ2 の発生には水をプ
ロトン導電膜１４によって電気分解するものである。Ｈ
2 の発生方法として第１実施例に限らず、エンジンのク
ランクケースにおけるベンチレーションのガス又はエン
ジン排気の一部をプロトン導電膜１４を有するＨ2 発生
器１１に導いてガス中に含まれる水蒸気を分解しＨ2 を
発生させることもできる。この場合は、水タンクが不要
となり、比較的大型の車やディーゼル機関に適する実用
的作用効果を奏する。
【００３１】また、第１実施例のその他のものとして、
水または水蒸気電解によるＨ2 発生器において、供給す
る水または水蒸気をメタノール水またはメタノールと水
との混合蒸気に代えることにより、Ｈ2 発生電力の著し
い低減を図ることができる。すなわち、本実施例におけ
る構成はＨ2 発生器に供給する水または水蒸気をメタノ
ール水とした以外は前記第１実施例とほぼ同様である。
つまり、図７に示す構成において水タンクにメタノール
５０％と水５０％からなるメタノール水を入れ、Ｈ2 発
生器でメタノール水の電気分解を行った。この場合、陰
極反応はＨ+ の還元によるＨ2 発生反応で水電解の場合
と同様であるが、陽極側反応はメタノール水の酸化反応
によるＣＯ2 ガス発生反応である。このように水電解の
陽極反応を従来の酸素発生反応からメタノール水の酸化
反応に代えることにより、電解電圧を約２Ｖから約１Ｖ
へと５０％程低減でき、水電解に比べ５０％の省電力化
が可能であった。これは、Ｏ2 発生電位に比べメタノー
ル水の酸化電位がよりＨ2 発生電位に近いためである。
このように、本実施例ではメタノール水の入ったタンク
４を持ち、Ｈ2 発生器でメタノール水をプロトン導電膜
１４を使って電気分解し、得られたＨ2 をＮＯX 還元触
媒１２の低温側特性を利用して、Ｈ2 −ＮＯX 還元を行
うので、エンジンＥ1 の運転Ａ／Ｆに無関係にＮＯX の
低減が図れる実用上有意義なリーンバーンＮＯX 低減シ
ステムであって、前記各実施例とほぼ同様の作用効果を
奏し、特に約５０％の電力で実施可能となる実用的効果
がある。なお、メタノール水のメタノール濃度は１０〜
８０％が好ましい。ここで、１０％以下では省電力の効
果が小さく、また８０％以上においても電解電圧が不安
定となる実用上の問題を有する。しかも、このように水
もしくは水蒸気に代え、メタノール水を用いることは前
記水酸イオン導電膜あるいは硫酸水溶液を用いた各Ｈ2
発生器においても実施可能である。
水または水蒸気電解によるＨ2 発生器において、供給す
る水または水蒸気をメタノール水またはメタノールと水
との混合蒸気に代えることにより、Ｈ2 発生電力の著し
い低減を図ることができる。すなわち、本実施例におけ
る構成はＨ2 発生器に供給する水または水蒸気をメタノ
ール水とした以外は前記第１実施例とほぼ同様である。
つまり、図７に示す構成において水タンクにメタノール
５０％と水５０％からなるメタノール水を入れ、Ｈ2 発
生器でメタノール水の電気分解を行った。この場合、陰
極反応はＨ+ の還元によるＨ2 発生反応で水電解の場合
と同様であるが、陽極側反応はメタノール水の酸化反応
によるＣＯ2 ガス発生反応である。このように水電解の
陽極反応を従来の酸素発生反応からメタノール水の酸化
反応に代えることにより、電解電圧を約２Ｖから約１Ｖ
へと５０％程低減でき、水電解に比べ５０％の省電力化
が可能であった。これは、Ｏ2 発生電位に比べメタノー
ル水の酸化電位がよりＨ2 発生電位に近いためである。
このように、本実施例ではメタノール水の入ったタンク
４を持ち、Ｈ2 発生器でメタノール水をプロトン導電膜
１４を使って電気分解し、得られたＨ2 をＮＯX 還元触
媒１２の低温側特性を利用して、Ｈ2 −ＮＯX 還元を行
うので、エンジンＥ1 の運転Ａ／Ｆに無関係にＮＯX の
低減が図れる実用上有意義なリーンバーンＮＯX 低減シ
ステムであって、前記各実施例とほぼ同様の作用効果を
奏し、特に約５０％の電力で実施可能となる実用的効果
がある。なお、メタノール水のメタノール濃度は１０〜
８０％が好ましい。ここで、１０％以下では省電力の効
果が小さく、また８０％以上においても電解電圧が不安
定となる実用上の問題を有する。しかも、このように水
もしくは水蒸気に代え、メタノール水を用いることは前
記水酸イオン導電膜あるいは硫酸水溶液を用いた各Ｈ2
発生器においても実施可能である。
【００３２】
【第２実施例】第２実施例の構成は、図１０に示すよう
に、前記第１実施例とほぼ同一部分は同一符号を付し説
明は省略するが、Ｈ2 発生器２１に第１実施例と異なり
水を供給する代わりに、エンジンＥ2 における排気の一
部をフィルタＦを介してポンプＰ2 によりＨ2 発生器２
１（プロトン導電膜（高分子電解質膜）を用いて成る）
に導きＨ2 を発生させるものである。Ｈ2 発生器２１
は、電極を有する高分子電解質膜によって仕切られてお
り、陽極側の入口に排気を供給する。排気中の水蒸気
は、プロトン導電膜１４に吸収され、電気分解により陰
極側にＨ2 が発生する。この発生したＨ2 をＮＯX 触媒
１２の入口に供給しＮＯX 還元浄化する。ここでのＮＯ
X 触媒１２はアルミナをコートした１．３リッターのモ
ノリス担体にＰ t を２ｇ／リッター担持した触媒から成
る。陽極側に供給した排気は、水蒸気を失い、電気分解
によって生じたＯ2 を含んで外部に排出される。プロト
ン導電膜１４へ供給する電力のコントロールは、前記第
１実施例と同様で、前記第１実施例とほぼ同様の作用効
果を奏する。
に、前記第１実施例とほぼ同一部分は同一符号を付し説
明は省略するが、Ｈ2 発生器２１に第１実施例と異なり
水を供給する代わりに、エンジンＥ2 における排気の一
部をフィルタＦを介してポンプＰ2 によりＨ2 発生器２
１（プロトン導電膜（高分子電解質膜）を用いて成る）
に導きＨ2 を発生させるものである。Ｈ2 発生器２１
は、電極を有する高分子電解質膜によって仕切られてお
り、陽極側の入口に排気を供給する。排気中の水蒸気
は、プロトン導電膜１４に吸収され、電気分解により陰
極側にＨ2 が発生する。この発生したＨ2 をＮＯX 触媒
１２の入口に供給しＮＯX 還元浄化する。ここでのＮＯ
X 触媒１２はアルミナをコートした１．３リッターのモ
ノリス担体にＰ t を２ｇ／リッター担持した触媒から成
る。陽極側に供給した排気は、水蒸気を失い、電気分解
によって生じたＯ2 を含んで外部に排出される。プロト
ン導電膜１４へ供給する電力のコントロールは、前記第
１実施例と同様で、前記第１実施例とほぼ同様の作用効
果を奏する。
【００３３】
【第３実施例】第３実施例は、図１１に示すように電解
セル３１に導入する水蒸気を含むガスにエンジンＥ3 に
おけるブローバイガスＧを使う点が前記各実施例と異な
る。エンジンＥ3 のシリンダヘッドＨよりオイルミスト
を取り除いて取り出したブローバイガスＧをフィルタＦ
1 で更に異物およびオイルミストと除いて電解セル３１
に導入する。該電解セル３１より排出されるガスは、通
常のベンチレーション同様に吸入管ＩＰに戻し、吸入空
気と共にエンジンＥ3 に吸入させる。電解セル３１中が
常に負圧にならぬよう調圧弁Ｖ1 が途中に設けてある。
Ｈ2 は、陰極側より発生するが調圧弁Ｖ2 により所定の
圧力に調整した後、ＮＯX 触媒３２に供給する構成であ
り、前記各実施例とほぼ同様の作用効果を奏する。
セル３１に導入する水蒸気を含むガスにエンジンＥ3 に
おけるブローバイガスＧを使う点が前記各実施例と異な
る。エンジンＥ3 のシリンダヘッドＨよりオイルミスト
を取り除いて取り出したブローバイガスＧをフィルタＦ
1 で更に異物およびオイルミストと除いて電解セル３１
に導入する。該電解セル３１より排出されるガスは、通
常のベンチレーション同様に吸入管ＩＰに戻し、吸入空
気と共にエンジンＥ3 に吸入させる。電解セル３１中が
常に負圧にならぬよう調圧弁Ｖ1 が途中に設けてある。
Ｈ2 は、陰極側より発生するが調圧弁Ｖ2 により所定の
圧力に調整した後、ＮＯX 触媒３２に供給する構成であ
り、前記各実施例とほぼ同様の作用効果を奏する。
【００３４】
【第４実施例】第４実施例において前記各実施例と異な
りＨ2 発生器１１は、図８、図９とほぼ同様の構成で、
水酸イオン導電膜１４を用いた水電解Ｈ2 発生器であ
る。
りＨ2 発生器１１は、図８、図９とほぼ同様の構成で、
水酸イオン導電膜１４を用いた水電解Ｈ2 発生器であ
る。
【００３５】Ｈ2 発生器１１は、セルケースＫ内に水酸
イオン導電機能を有する導電膜（固体電解質）１４の片
面に陽極を設け、もう一方の面に陰極を設けた構造で、
上記陽極と陰極との間に給電体１８を使って直流電流を
流し、陰極面で水或いは水蒸気を電気分解し、水素ガス
と水酸イオンを生成させる。水酸イオンは、導電膜１４
を通って陽極に移動し、陽極面で酸素ガスを発生する。
イオン導電機能を有する導電膜（固体電解質）１４の片
面に陽極を設け、もう一方の面に陰極を設けた構造で、
上記陽極と陰極との間に給電体１８を使って直流電流を
流し、陰極面で水或いは水蒸気を電気分解し、水素ガス
と水酸イオンを生成させる。水酸イオンは、導電膜１４
を通って陽極に移動し、陽極面で酸素ガスを発生する。
【００３６】以上のように本第４実施例は、少量の水が
入った水タンク４を持ち、Ｈ2 発生器１１において水酸
イオン導電膜１４による水の電気分解を行い、ＮＯX 還
元触媒１２の低温側特性を利用して、Ｈ2 −ＮＯX 還元
を行うので、エンジンＥ1 の運転Ａ／Ｆに無関係にＮＯ
X の低減が計れる実用上有意義なリーンバーンＮＯX 低
減システムで、前記各実施例とほぼ同様の作用効果を奏
する。ここでのＮＯX 還元触媒１２はシリカをコートし
た１．３リッターのモノリス担体にＰt を２ｇ／リッタ
ー担持した触媒から成る。
入った水タンク４を持ち、Ｈ2 発生器１１において水酸
イオン導電膜１４による水の電気分解を行い、ＮＯX 還
元触媒１２の低温側特性を利用して、Ｈ2 −ＮＯX 還元
を行うので、エンジンＥ1 の運転Ａ／Ｆに無関係にＮＯ
X の低減が計れる実用上有意義なリーンバーンＮＯX 低
減システムで、前記各実施例とほぼ同様の作用効果を奏
する。ここでのＮＯX 還元触媒１２はシリカをコートし
た１．３リッターのモノリス担体にＰt を２ｇ／リッタ
ー担持した触媒から成る。
【００３７】
【第５実施例】第５実施例のＨ2 発生器４１は、図１２
に示すように、水酸化カリウム水溶液４０を用いた水電
解Ｈ2 発生器である。
に示すように、水酸化カリウム水溶液４０を用いた水電
解Ｈ2 発生器である。
【００３８】Ｈ2 発生器４１は、セルケース４２内に
（イオン）導電機能を有する膜４４で区切られた２つの
室を設けその片方に陰極を設けた構造で、上記陽極と陰
極との間に給電体４３を使って直流電流を流し、陰極面
で水を電気分解し、水素ガスと水酸イオンを生成させ
る。水酸イオンは、膜４４を通って陽極に移動し、陽極
面で酸素ガスを発生する。陽極には白金（Ｐｔ）、ニッ
ケル（Ｎｉ）などのＯ2 過電圧の小さい金属を使用し、
陰極には白金、パラジウム（Ｐｄ）、鉄（Ｆｅ）などの
水素過電圧の小さい金属を用いるのが望ましい。上記構
成からなる図１１に示すＨ2 発生器４１は、陽陰極間１
セル当たり２Ｖ〜２．５Ｖを印加し、６セル直列で１２
Ｖ〜１５Ｖとする。
（イオン）導電機能を有する膜４４で区切られた２つの
室を設けその片方に陰極を設けた構造で、上記陽極と陰
極との間に給電体４３を使って直流電流を流し、陰極面
で水を電気分解し、水素ガスと水酸イオンを生成させ
る。水酸イオンは、膜４４を通って陽極に移動し、陽極
面で酸素ガスを発生する。陽極には白金（Ｐｔ）、ニッ
ケル（Ｎｉ）などのＯ2 過電圧の小さい金属を使用し、
陰極には白金、パラジウム（Ｐｄ）、鉄（Ｆｅ）などの
水素過電圧の小さい金属を用いるのが望ましい。上記構
成からなる図１１に示すＨ2 発生器４１は、陽陰極間１
セル当たり２Ｖ〜２．５Ｖを印加し、６セル直列で１２
Ｖ〜１５Ｖとする。
【００３９】以上のように本第５実施例は、少量の水が
入った水タンク４（図示せず）を持ち、Ｈ2 発生器４１
において水酸化アルセリ水溶液４０による水の電気分解
を行い、ＮＯX 還元触媒の低温側特性を利用して、Ｈ2
−ＮＯX 還元を行うので、エンジンの運転Ａ／Ｆに無関
係にＮＯX の低減が計れる実用上有意義なリーンバーン
ＮＯX 低減システムで、前記各実施例とほぼ同様の作用
効果を奏する。
入った水タンク４（図示せず）を持ち、Ｈ2 発生器４１
において水酸化アルセリ水溶液４０による水の電気分解
を行い、ＮＯX 還元触媒の低温側特性を利用して、Ｈ2
−ＮＯX 還元を行うので、エンジンの運転Ａ／Ｆに無関
係にＮＯX の低減が計れる実用上有意義なリーンバーン
ＮＯX 低減システムで、前記各実施例とほぼ同様の作用
効果を奏する。
【００４０】
【第６実施例】第６実施例のＨ2 発生器５１は、図１３
に示すようにＨ2 ＳＯ4 水溶液５０を用いた水電解Ｈ2
発生器である。
に示すようにＨ2 ＳＯ4 水溶液５０を用いた水電解Ｈ2
発生器である。
【００４１】Ｈ2 発生器５１は、セルケース５２内にイ
オン導電機能を有する膜５４で区切られた２つの室を設
けその片方に陽極を設け、もう一方の室に陰極を設けた
構造で、上記陽極と陰極との間に給電体５３を使って直
流電流を流し、陽極面で水を電気分解し、酸素ガスとプ
ロトンを生成させる。プロトンは、膜５４を通って陰極
に移動し、陰極面で水素ガスを発生する。陽極には白金
（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）などのＯ2 過電圧の小さ
い金属を使用し、陰極には白金、パラジウム（Ｐｄ）な
どの水素過電圧の小さい金属を用いるのが望ましい。上
記構成からなる図１３に示す陽陰極間に１セル当たり２
Ｖ〜２．５Ｖを印加し、６セル直列で１２Ｖ〜１５Ｖと
する。
オン導電機能を有する膜５４で区切られた２つの室を設
けその片方に陽極を設け、もう一方の室に陰極を設けた
構造で、上記陽極と陰極との間に給電体５３を使って直
流電流を流し、陽極面で水を電気分解し、酸素ガスとプ
ロトンを生成させる。プロトンは、膜５４を通って陰極
に移動し、陰極面で水素ガスを発生する。陽極には白金
（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）などのＯ2 過電圧の小さ
い金属を使用し、陰極には白金、パラジウム（Ｐｄ）な
どの水素過電圧の小さい金属を用いるのが望ましい。上
記構成からなる図１３に示す陽陰極間に１セル当たり２
Ｖ〜２．５Ｖを印加し、６セル直列で１２Ｖ〜１５Ｖと
する。
【００４２】以上のように本第６実施例は、少量の水が
入った水タンク（図示せず）を持ち、Ｈ2 発生器５１に
おいて硫酸水溶液による水の電気分解を行い、ＮＯX 還
元触媒の低温側特性を利用して、Ｈ2 −ＮＯX 還元を行
うので、エンジンＥ1 の運転Ａ／Ｆに無関係にＮＯX の
低減が計れる実用上有意義なリーンバーンＮＯX 低減シ
ステムで、前記各実施例とほぼ同様の作用効果を奏す
る。
入った水タンク（図示せず）を持ち、Ｈ2 発生器５１に
おいて硫酸水溶液による水の電気分解を行い、ＮＯX 還
元触媒の低温側特性を利用して、Ｈ2 −ＮＯX 還元を行
うので、エンジンＥ1 の運転Ａ／Ｆに無関係にＮＯX の
低減が計れる実用上有意義なリーンバーンＮＯX 低減シ
ステムで、前記各実施例とほぼ同様の作用効果を奏す
る。
【００４３】
【第７実施例】前記実施例において、プロトン電導体に
よって水を電気分解してＨ2 を発生させる装置とゼオラ
イト系触媒またはＰｔ／ゼオライト触媒のいずれかを組
合せ、ＮＯX を還元浄化するエンジンのＮＯX 低減方法
およびその装置は、Ｈ2 の供給条件、内容によってＮＯ
X 低減性能に大きな差異を生じることが分かってきた。
図１４に示すように、ＮＯX 、Ｏ2 を含むエンジンの排
気を触媒に流し、触媒コンバータの上流からＨ2 を供給
した場合のＮＯX 浄化率を図１５に示す。図１５におい
て横軸はＮＯX に対するＨ2 の供給割合を示し、２．０
は、ＮＯX とＨ2 が２当量の場合である。縦軸は還元に
よってＮＯX が浄化される割合であって、１．０はＮＯ
X がすべて浄化されてしまうことを示す。
よって水を電気分解してＨ2 を発生させる装置とゼオラ
イト系触媒またはＰｔ／ゼオライト触媒のいずれかを組
合せ、ＮＯX を還元浄化するエンジンのＮＯX 低減方法
およびその装置は、Ｈ2 の供給条件、内容によってＮＯ
X 低減性能に大きな差異を生じることが分かってきた。
図１４に示すように、ＮＯX 、Ｏ2 を含むエンジンの排
気を触媒に流し、触媒コンバータの上流からＨ2 を供給
した場合のＮＯX 浄化率を図１５に示す。図１５におい
て横軸はＮＯX に対するＨ2 の供給割合を示し、２．０
は、ＮＯX とＨ2 が２当量の場合である。縦軸は還元に
よってＮＯX が浄化される割合であって、１．０はＮＯ
X がすべて浄化されてしまうことを示す。
【００４４】図１４に示すコンバータ６０内に、図１６
に示すペレットタイプの触媒６１が入っている場合は図
１５から分かるように高い浄化率を示す。図１７に示し
たモノリスタイプの触媒６２にすると、同じＨ2 供給量
であっても浄化率は低下する。すなわち、同じＮＯX 浄
化率を得るために必要なＨ2 流量が多くなり、Ｈ2 発生
に要する電力が大きくなり、エンジンの燃料消費量増大
を招くことになる。
に示すペレットタイプの触媒６１が入っている場合は図
１５から分かるように高い浄化率を示す。図１７に示し
たモノリスタイプの触媒６２にすると、同じＨ2 供給量
であっても浄化率は低下する。すなわち、同じＮＯX 浄
化率を得るために必要なＨ2 流量が多くなり、Ｈ2 発生
に要する電力が大きくなり、エンジンの燃料消費量増大
を招くことになる。
【００４５】図１６に示したペレットタイプの触媒６１
は、入口でＨ2 と排気ガスとが十分混合せず、Ｈ2 に濃
度分布があっても迷路のようなペレットの隙間をガスが
直通して行く過程で十分混合し、Ｈ2 と排気ガスが均一
化される。
は、入口でＨ2 と排気ガスとが十分混合せず、Ｈ2 に濃
度分布があっても迷路のようなペレットの隙間をガスが
直通して行く過程で十分混合し、Ｈ2 と排気ガスが均一
化される。
【００４６】一方、図１７に示したモノリスタイプの触
媒６２は、断面“蜂の巣”状の孔をが多数有しており、
一個の孔はガス流れの方向に独立しているので、入口で
Ｈ2 に分布があれば途中で互いに隣り合う流路内のガス
が混合しにくい。実際の実験によれば、排気管の太さは
車載上の制約から大幅に太くすることは困難でガス流速
は速く、Ｈ2 は中央部付近に高濃度領域を作り、モノリ
ス周辺部にはＨ2 がほとんど供給されない不都合を生じ
ている。従って、モノリスタイプは、Ｈ2 の利用率がペ
レットタイプに比べ低い。
媒６２は、断面“蜂の巣”状の孔をが多数有しており、
一個の孔はガス流れの方向に独立しているので、入口で
Ｈ2 に分布があれば途中で互いに隣り合う流路内のガス
が混合しにくい。実際の実験によれば、排気管の太さは
車載上の制約から大幅に太くすることは困難でガス流速
は速く、Ｈ2 は中央部付近に高濃度領域を作り、モノリ
ス周辺部にはＨ2 がほとんど供給されない不都合を生じ
ている。従って、モノリスタイプは、Ｈ2 の利用率がペ
レットタイプに比べ低い。
【００４７】一方、エンジン排気システムとして見る
と、ペレットタイプは振動によってペレットが互いに擦
れ合って粉末化し易いこと、ガスの直通断面積が小さ
く、通過抵抗が大きく、排圧増大を招き、エンジン性能
自身を悪化する欠点がある。従って、触媒にはモノリス
タイプを使うことが望ましいが、この場合にはＨ2 の供
給に工夫が必要になる。
と、ペレットタイプは振動によってペレットが互いに擦
れ合って粉末化し易いこと、ガスの直通断面積が小さ
く、通過抵抗が大きく、排圧増大を招き、エンジン性能
自身を悪化する欠点がある。従って、触媒にはモノリス
タイプを使うことが望ましいが、この場合にはＨ2 の供
給に工夫が必要になる。
【００４８】そこで、第７実施例は、モノリスタイプの
触媒を使いペレットタイプより優れたＮＯX 浄化率を得
るようＨ2 の供給を均一混合する構成上簡素な装置から
成る。すなわち、混合装置６９としてのＨ2 噴出ノズル
６３の基本的構造を図１８、図１９に示す。挿入された
Ｈ2 噴出ノズル６３は、中空円筒形状で、排気の流れ方
向にＬ字状に曲がっており、放射状に複数の噴出孔６４
を有する。放射状の噴出孔６４は、４〜６個が適当で、
１列又は複数列設けられている。（図１８では噴出孔が
３列配設されている）。
触媒を使いペレットタイプより優れたＮＯX 浄化率を得
るようＨ2 の供給を均一混合する構成上簡素な装置から
成る。すなわち、混合装置６９としてのＨ2 噴出ノズル
６３の基本的構造を図１８、図１９に示す。挿入された
Ｈ2 噴出ノズル６３は、中空円筒形状で、排気の流れ方
向にＬ字状に曲がっており、放射状に複数の噴出孔６４
を有する。放射状の噴出孔６４は、４〜６個が適当で、
１列又は複数列設けられている。（図１８では噴出孔が
３列配設されている）。
【００４９】噴出ノズル６３の挿入管外径ｄと排気管６
５の内径ＤとはｄがＤの２０％以上必要で、ｄを大きく
すると流路の抵抗が大きくなるので図２０に示すように
排気管６５の一部を断面拡大形成する。又、噴出ノズル
６３からコンバータ６０までの距離ＬはＤの少なくとも
２倍以上を必要とし、１０倍以上大きくしても改善効果
は少ない。混合装置は、上述の他に、構成を図２１、図
２２に示すようにすることができる。すなわち、Ｈ2 を
攪拌させる部分は、小径のＨ2 噴出ノズル６６とこれよ
り大径で壁部に複数の噴出孔６７を設けた有底筒６８と
から成るほぼ２重管状に構成されている。噴出したＨ2
は、まず、Ｈ2 噴出ノズル６６に排圧の動圧によって流
入する排気と混合し、有底筒６８の内筒から外筒に噴出
し、内外筒の間を流れる排気により更に混合する。この
ように２段階の混合過程を経るのでほぼＨ2 と排気が完
全に均一混合することができる。
５の内径ＤとはｄがＤの２０％以上必要で、ｄを大きく
すると流路の抵抗が大きくなるので図２０に示すように
排気管６５の一部を断面拡大形成する。又、噴出ノズル
６３からコンバータ６０までの距離ＬはＤの少なくとも
２倍以上を必要とし、１０倍以上大きくしても改善効果
は少ない。混合装置は、上述の他に、構成を図２１、図
２２に示すようにすることができる。すなわち、Ｈ2 を
攪拌させる部分は、小径のＨ2 噴出ノズル６６とこれよ
り大径で壁部に複数の噴出孔６７を設けた有底筒６８と
から成るほぼ２重管状に構成されている。噴出したＨ2
は、まず、Ｈ2 噴出ノズル６６に排圧の動圧によって流
入する排気と混合し、有底筒６８の内筒から外筒に噴出
し、内外筒の間を流れる排気により更に混合する。この
ように２段階の混合過程を経るのでほぼＨ2 と排気が完
全に均一混合することができる。
【００５０】内外筒の大きさ（直径、または断面積）は
混合に大きく影響し、内筒が小さいとほとんどの排気は
外筒を流れ、十分動圧を利用できない。図２１、図２２
に於いて内外筒の直径比はＤ／ｄ（外筒／内筒）は３〜
１．７程度が有効で２付近が最良である。
混合に大きく影響し、内筒が小さいとほとんどの排気は
外筒を流れ、十分動圧を利用できない。図２１、図２２
に於いて内外筒の直径比はＤ／ｄ（外筒／内筒）は３〜
１．７程度が有効で２付近が最良である。
【００５１】上記構成からなる第７実施例は、混合が良
好となり、モノリスタイプであってもペレットタイプ同
様の浄化率を得ることができる。同一浄化率において供
給Ｈ2 量を３０〜６０％節約することができるので、Ｈ
2 発生に要する電力を少なくでき、エンジンの出力や燃
費への影響を軽減できる。
好となり、モノリスタイプであってもペレットタイプ同
様の浄化率を得ることができる。同一浄化率において供
給Ｈ2 量を３０〜６０％節約することができるので、Ｈ
2 発生に要する電力を少なくでき、エンジンの出力や燃
費への影響を軽減できる。
【００５２】例えば、１．６ｌのリーンバーンガソリン
エンジンにおいて通常の運転域代表点で評価すると、エ
ンジン回転数２０００ｒｐｍ、トルク４０Ｎｍ、この時
のＮＯX 放出量０．４４ｌ／ｍｉｎ、このＮＯX をＨ2
還元で浄化するのに要する流量は、０．６６ｌ／ｍｉ
ｎ。０．６６ｌ／ｍｉｎのＨ2 を発生させるのに高分子
プロトン導電膜を使った発生器への電力は１９２Ｗにな
る。
エンジンにおいて通常の運転域代表点で評価すると、エ
ンジン回転数２０００ｒｐｍ、トルク４０Ｎｍ、この時
のＮＯX 放出量０．４４ｌ／ｍｉｎ、このＮＯX をＨ2
還元で浄化するのに要する流量は、０．６６ｌ／ｍｉ
ｎ。０．６６ｌ／ｍｉｎのＨ2 を発生させるのに高分子
プロトン導電膜を使った発生器への電力は１９２Ｗにな
る。
【００５３】Ｄ／ｄ＝２である図２１、図２２に示す装
置によって混合促進を行えば、Ｈ2 の供給量はＮＯX と
等量の０．４４ｌ／ｍｉｎ程度で済み、電力は１２８Ｗ
に低下する。即ち６４Ｗの節約となる。１．６ｌエンジ
ンを持つ乗用車の電力消費と燃費との関係は、運転条件
によって異なるが、０．１〜０．２５％／Ａ（電流１Ａ
当たりの燃費影響割合）程度と言われている。
置によって混合促進を行えば、Ｈ2 の供給量はＮＯX と
等量の０．４４ｌ／ｍｉｎ程度で済み、電力は１２８Ｗ
に低下する。即ち６４Ｗの節約となる。１．６ｌエンジ
ンを持つ乗用車の電力消費と燃費との関係は、運転条件
によって異なるが、０．１〜０．２５％／Ａ（電流１Ａ
当たりの燃費影響割合）程度と言われている。
【００５４】電源はバッテリー１２Ｖであるから６４Ｗ
は５．３３Ａになるから０．２％／Ａとすると１．０６
％燃費を低減できる実用的効果を奏する。
は５．３３Ａになるから０．２％／Ａとすると１．０６
％燃費を低減できる実用的効果を奏する。
【００５５】
【第８実施例】本第８実施例の窒素酸化物浄化装置は、
図２３に示すように排気中の水蒸気を電気分解して必要
な量の水素ガスを生成させる水素発生器７を排気系統Ｅ
X に直列配設すると共に、水素ガスを窒素酸化物と接触
反応させ窒素ガスと水に分解する触媒装置７２を設け
る。
図２３に示すように排気中の水蒸気を電気分解して必要
な量の水素ガスを生成させる水素発生器７を排気系統Ｅ
X に直列配設すると共に、水素ガスを窒素酸化物と接触
反応させ窒素ガスと水に分解する触媒装置７２を設け
る。
【００５６】水素発生器７１はプロトン導電機能を有す
る固体電解質の片面に陽極を設け、もう一方の面に陰極
を設けた構造で、上記陽極と陰極との間に直流電流を流
し陽極面で水蒸気を電気分解し、酸素ガスとプロトンを
生成させる。プロトンは固体電解質を通って陰極に移動
し、陰極面で水素ガスの発生に使われる。陽極には白金
（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）などの酸素過電圧の小さ
い金属を使用し、陰極には白金、パラジウム（Ｐｄ）な
どの水素過電圧の小さい金属を用いるのが好ましい。プ
ロトン導電性固体電解質にはアクセプタをドープした酸
化ストロンチウム・セリア（ＳｒＣｅＯ3 ）、酸化スト
ロンチウム・ジルコニア（ＳｒＺｒＯ3 ）、酸化カルシ
ウム・ジルコニア（ＣａＺｒＯ3 ）などのペロブスカイ
ト型酸化物の焼結体を用いる。アクセプタにはイットリ
ウム（Ｙ）、ネオジウム（Ｎｄ）、イッテルビウム（Ｙ
ｂ）などの酸化物を用いるのが良い。なお、上記固体電
解質は４００〜７００℃で良好なプロトン導電性を示す
ため、本第８実施例の水素発生器７１は４００〜７００
℃で作動するのが望ましい。
る固体電解質の片面に陽極を設け、もう一方の面に陰極
を設けた構造で、上記陽極と陰極との間に直流電流を流
し陽極面で水蒸気を電気分解し、酸素ガスとプロトンを
生成させる。プロトンは固体電解質を通って陰極に移動
し、陰極面で水素ガスの発生に使われる。陽極には白金
（Ｐｄ）、イリジウム（Ｉｒ）などの酸素過電圧の小さ
い金属を使用し、陰極には白金、パラジウム（Ｐｄ）な
どの水素過電圧の小さい金属を用いるのが好ましい。プ
ロトン導電性固体電解質にはアクセプタをドープした酸
化ストロンチウム・セリア（ＳｒＣｅＯ3 ）、酸化スト
ロンチウム・ジルコニア（ＳｒＺｒＯ3 ）、酸化カルシ
ウム・ジルコニア（ＣａＺｒＯ3 ）などのペロブスカイ
ト型酸化物の焼結体を用いる。アクセプタにはイットリ
ウム（Ｙ）、ネオジウム（Ｎｄ）、イッテルビウム（Ｙ
ｂ）などの酸化物を用いるのが良い。なお、上記固体電
解質は４００〜７００℃で良好なプロトン導電性を示す
ため、本第８実施例の水素発生器７１は４００〜７００
℃で作動するのが望ましい。
【００５７】触媒装置７２では白金／ゼオライト系ある
いは白金／アルミナ系の触媒を使用する。これら触媒の
窒素酸化物浄化率と温度の関係は図４のようである。２
００℃以下の低温領域では水素−ＮＯX 反応が選択的に
おき、水素による還元でＮＯX を極めて効率で浄化する
ことが可能である。一方、２００〜３５０℃あるいはこ
れ以上の温度は主としてＨＣ−ＮＯX の反応であり、Ｎ
ＯX の還元にはＨＣが寄与している。
いは白金／アルミナ系の触媒を使用する。これら触媒の
窒素酸化物浄化率と温度の関係は図４のようである。２
００℃以下の低温領域では水素−ＮＯX 反応が選択的に
おき、水素による還元でＮＯX を極めて効率で浄化する
ことが可能である。一方、２００〜３５０℃あるいはこ
れ以上の温度は主としてＨＣ−ＮＯX の反応であり、Ｎ
ＯX の還元にはＨＣが寄与している。
【００５８】以上のように本第８実施例の窒素酸化物浄
化装置である水素発生器７１および触媒装置７２は、そ
れぞれ好適な作動温度範囲を持つため、内燃機関Ｅ4 の
排気系統ＥX において水素発生器７１を排気マニホール
ド７８の出口に配置した酸化触媒７９の後段に、触媒装
置７２は排気が膨張し温度が２００℃以下に下がるマフ
ラー（図示せず）内あるいはその下流に設置するのが好
ましく、前記各実施例とほぼ同様の作用効果を奏する。
化装置である水素発生器７１および触媒装置７２は、そ
れぞれ好適な作動温度範囲を持つため、内燃機関Ｅ4 の
排気系統ＥX において水素発生器７１を排気マニホール
ド７８の出口に配置した酸化触媒７９の後段に、触媒装
置７２は排気が膨張し温度が２００℃以下に下がるマフ
ラー（図示せず）内あるいはその下流に設置するのが好
ましく、前記各実施例とほぼ同様の作用効果を奏する。
【００５９】
【第９実施例】前記実施例においてゼオライト系触媒ま
たはＰｔ／ゼオライト触媒のいずれかを用い、水素発生
器によって水素を発生させ、Ｈ2 をゼオライト系触媒の
入口に供給しＨ2 によるＮＯX 還元を行えば排気中に高
濃度のＯ2 が存在していても大きなＮＯX 浄化率が得ら
れる。
たはＰｔ／ゼオライト触媒のいずれかを用い、水素発生
器によって水素を発生させ、Ｈ2 をゼオライト系触媒の
入口に供給しＨ2 によるＮＯX 還元を行えば排気中に高
濃度のＯ2 が存在していても大きなＮＯX 浄化率が得ら
れる。
【００６０】しかし、従来のＮＯX 触媒、例えば三元触
媒、Ｃｕ−ゼオライト系触媒に比べると低温の反応であ
って、従来の触媒がＳＶ値（通過ガス流量ｌ／ｈｒと触
媒体積ｌの比）５０，０００〜１００，０００を使って
いるのに比べると反応速度の関係からより小さなＳＶ
（例えば１０，０００〜６０，０００）を使わなくては
ならない。このシステムを車載する場合、本システムの
ＮＯX コンバータは入口ガス温度から排気系統の下流、
例えば排気マフラー付近になる。しかるに車輛に於いて
は車輛構造上ＳＶ値の大きい（コンバータの大きさの大
きい）コンバータを設置する場所になっており、すべて
の車輛へは適用し難い。
媒、Ｃｕ−ゼオライト系触媒に比べると低温の反応であ
って、従来の触媒がＳＶ値（通過ガス流量ｌ／ｈｒと触
媒体積ｌの比）５０，０００〜１００，０００を使って
いるのに比べると反応速度の関係からより小さなＳＶ
（例えば１０，０００〜６０，０００）を使わなくては
ならない。このシステムを車載する場合、本システムの
ＮＯX コンバータは入口ガス温度から排気系統の下流、
例えば排気マフラー付近になる。しかるに車輛に於いて
は車輛構造上ＳＶ値の大きい（コンバータの大きさの大
きい）コンバータを設置する場所になっており、すべて
の車輛へは適用し難い。
【００６１】本第９実施例は、コンバータ設置を容易に
するためＮＯX 触媒をマフラーに内蔵させコンパクト化
を計るためのマフラー構造およびマフラーに触媒を内蔵
させても温度条件からＮＯX 浄化を可能とするものであ
る。
するためＮＯX 触媒をマフラーに内蔵させコンパクト化
を計るためのマフラー構造およびマフラーに触媒を内蔵
させても温度条件からＮＯX 浄化を可能とするものであ
る。
【００６２】すなわち、第９実施例の構成は、図２５、
図２６に示すように、排気マフラ−８０にＮＯX 触媒８
２を内蔵させるとＮＯX コンバータと、排気マフラーを
直列に配置することなく片方で済むため、配置スペース
的に極めて有利となる。
図２６に示すように、排気マフラ−８０にＮＯX 触媒８
２を内蔵させるとＮＯX コンバータと、排気マフラーを
直列に配置することなく片方で済むため、配置スペース
的に極めて有利となる。
【００６３】しかし、排気マフラ−はエンジン排気系統
の最後尾に配置されるのが一般的で、排気マフラ−の入
口ガス温度は途中で冷却されるので低くなる。入口温度
が最も高いエンジンの最高回転数最大馬力時でも１５０
〜２００℃であり、通常使用頻度の高い運転条件では１
００〜１５０℃程度である。
の最後尾に配置されるのが一般的で、排気マフラ−の入
口ガス温度は途中で冷却されるので低くなる。入口温度
が最も高いエンジンの最高回転数最大馬力時でも１５０
〜２００℃であり、通常使用頻度の高い運転条件では１
００〜１５０℃程度である。
【００６４】従来の三元触媒やＣｕ−ゼオライト系の触
媒では３００〜４００℃以上でないと十分な反応が期待
できないからマフラ−内に触媒を内蔵させることはでき
ない。前記実施例において、Ｈ2 による還元を行えば低
温で浄化できることを示したが、温度は１５０〜３００
℃程度であって排気マフラ−の入口温度と比べればやや
高い温度範囲にある。
媒では３００〜４００℃以上でないと十分な反応が期待
できないからマフラ−内に触媒を内蔵させることはでき
ない。前記実施例において、Ｈ2 による還元を行えば低
温で浄化できることを示したが、温度は１５０〜３００
℃程度であって排気マフラ−の入口温度と比べればやや
高い温度範囲にある。
【００６５】本発明者等は、Ｏ2 共存下でＨ2 を供給す
るＮＯX 低減触媒の活性について触媒成分として何を選
定するべきかを種々実験的に検討した。その結果、Ｐ
ｄ、Ｒｈは活性が全くなく、Ｃｕは活性が悪く、Ｐｔが
高い活性を示すことを見出した。ただし、Ｐｔは高分散
である必要があり、そのためには高比表面積（少なくと
も１００ｍ2 ／ｇ以上）を有するアルミナ、シリカ、ゼ
オライト等の担体が必要である。
るＮＯX 低減触媒の活性について触媒成分として何を選
定するべきかを種々実験的に検討した。その結果、Ｐ
ｄ、Ｒｈは活性が全くなく、Ｃｕは活性が悪く、Ｐｔが
高い活性を示すことを見出した。ただし、Ｐｔは高分散
である必要があり、そのためには高比表面積（少なくと
も１００ｍ2 ／ｇ以上）を有するアルミナ、シリカ、ゼ
オライト等の担体が必要である。
【００６６】更に、本発明者等は、ＮＯX 低減触媒およ
びＨ2 混合以前に行うべき前処理について種々に検討を
行った。その結果を図２４に示す。エンジンの排気にＨ
2 を混合してＮＯX 低減触媒（Ｐｔ系）に導くと図２４
中、曲線Ｂに示すように活性の最高点は２５０℃付近に
ある。
びＨ2 混合以前に行うべき前処理について種々に検討を
行った。その結果を図２４に示す。エンジンの排気にＨ
2 を混合してＮＯX 低減触媒（Ｐｔ系）に導くと図２４
中、曲線Ｂに示すように活性の最高点は２５０℃付近に
ある。
【００６７】アフターバーナ、リアクタ、三元触媒、酸
化触媒等をエンジンマニホールド付近に設け、ＣＯ、Ｈ
Ｃを酸化し予め低減除去した後にＨ2 を供給しＮＯX コ
ンバータ（触媒）に導くと図２４中曲線Ａに示すように
活性温度が低温側にシフトし、１００〜１５０℃で高い
活性を示すことを新たに見出した。
化触媒等をエンジンマニホールド付近に設け、ＣＯ、Ｈ
Ｃを酸化し予め低減除去した後にＨ2 を供給しＮＯX コ
ンバータ（触媒）に導くと図２４中曲線Ａに示すように
活性温度が低温側にシフトし、１００〜１５０℃で高い
活性を示すことを新たに見出した。
【００６８】この温度は、排気マフラ−の入口温度と一
致し、排気マフラ−８０内にＰｔ−ゼオライト系触媒８
０を内蔵することにより初めて可能ならしめた。更に、
ＨＣ、ＣＯを除去した後にＮＯX 触媒によるＮＯX 浄化
を行った方が浄化率も改善でき、ＨＣ−Ｏ2 の不完全な
反応から触媒上にススを形成することもない実用上優れ
た作用効果を奏する。図２５、図２６に排気マフラ−８
０にモノリス触媒８２（Ｐｔ−ゼオライト系）を内蔵し
た消音効果を持たせた触媒コンバータ８３を示す。
致し、排気マフラ−８０内にＰｔ−ゼオライト系触媒８
０を内蔵することにより初めて可能ならしめた。更に、
ＨＣ、ＣＯを除去した後にＮＯX 触媒によるＮＯX 浄化
を行った方が浄化率も改善でき、ＨＣ−Ｏ2 の不完全な
反応から触媒上にススを形成することもない実用上優れ
た作用効果を奏する。図２５、図２６に排気マフラ−８
０にモノリス触媒８２（Ｐｔ−ゼオライト系）を内蔵し
た消音効果を持たせた触媒コンバータ８３を示す。
【００６９】触媒コンバータ８３の上流よりＨ2 を混入
混合された排気が矢印方向より流入し、ミキシングプレ
ート８４に衝突し、このミキシングプレート８４の大小
複数の流通孔８５を通過して排気とＨ2 が十分混合しな
がらモノリス触媒８２に流入する。ミキシングプレート
８４には排気流速最大になる中心部に流通孔８５が設け
られていないので、Ｈ2 がモノリス中心部に集中するこ
とはない。ミキシングプレート８４の流通孔８５は、大
小直径を異にして複数配列されているので通過流速が異
なり、ガスの攪拌が起こると共に干渉によって消音効果
を奏する。更にモノリス触媒８２の後に干渉チューブＥ
ｘ1 を設置することにより消音効果をより良好にしてい
る。図２７は図２５、図２６と同様の作用効果を奏する
もので、ミキサー部の形態を前記ミキシングプレートと
異にし、中空筒状部材であるミキシングパイプ８６とし
た点が異なる。上記構成からなる第９実施例は、触媒コ
ンバータ８３と排気マフラ−８０が一体化構成とするこ
とができるので、コンパクトとなり車載性が良好となる
実用的効果を奏すると共に、全運転範囲で高いＮＯX 浄
化率を維持できる優れた効果を奏する。
混合された排気が矢印方向より流入し、ミキシングプレ
ート８４に衝突し、このミキシングプレート８４の大小
複数の流通孔８５を通過して排気とＨ2 が十分混合しな
がらモノリス触媒８２に流入する。ミキシングプレート
８４には排気流速最大になる中心部に流通孔８５が設け
られていないので、Ｈ2 がモノリス中心部に集中するこ
とはない。ミキシングプレート８４の流通孔８５は、大
小直径を異にして複数配列されているので通過流速が異
なり、ガスの攪拌が起こると共に干渉によって消音効果
を奏する。更にモノリス触媒８２の後に干渉チューブＥ
ｘ1 を設置することにより消音効果をより良好にしてい
る。図２７は図２５、図２６と同様の作用効果を奏する
もので、ミキサー部の形態を前記ミキシングプレートと
異にし、中空筒状部材であるミキシングパイプ８６とし
た点が異なる。上記構成からなる第９実施例は、触媒コ
ンバータ８３と排気マフラ−８０が一体化構成とするこ
とができるので、コンパクトとなり車載性が良好となる
実用的効果を奏すると共に、全運転範囲で高いＮＯX 浄
化率を維持できる優れた効果を奏する。
【００７０】
【第１０実施例】ディーゼル機関に於いてシリンダ内で
生成する窒素酸化物（ＮＯX ）を後処理（例えば排気触
媒）で除去する方法に関して、ディーゼル機関はガソリ
ン機関と比べ極めて大きな空気過剰のもとで燃焼が行わ
れる。燃料に対する空気過剰率（理論混合比の何倍で燃
焼が行われるかという尺度）は通常１．１〜７以上にも
達する（予想混合均一混合気ガソリン機関では０．８〜
１．３）。従って、排気中には高濃度のＯ2 が存在し、
排気中に含まれるＣＯ、ＨＣ、Ｈ2 等のＮＯX 還元物質
が少ないため、排気の後処理として触媒によってＮＯX
を還元浄化することが極めて難しい。
生成する窒素酸化物（ＮＯX ）を後処理（例えば排気触
媒）で除去する方法に関して、ディーゼル機関はガソリ
ン機関と比べ極めて大きな空気過剰のもとで燃焼が行わ
れる。燃料に対する空気過剰率（理論混合比の何倍で燃
焼が行われるかという尺度）は通常１．１〜７以上にも
達する（予想混合均一混合気ガソリン機関では０．８〜
１．３）。従って、排気中には高濃度のＯ2 が存在し、
排気中に含まれるＣＯ、ＨＣ、Ｈ2 等のＮＯX 還元物質
が少ないため、排気の後処理として触媒によってＮＯX
を還元浄化することが極めて難しい。
【００７１】各方面で検討されているものに図２８に示
す排気系統がある。エンジンＥ5 より排出されたガスを
まずトラッパ９０にてスート（ｓｏｏｔ）等いわゆるデ
ィーゼルパティキュレートを除去した後、ＮＯX 触媒９
２でＮＯX を低減し、さらに酸化触媒９９でＨＣ等を酸
化除去するものである。ＮＯX 触媒９２の還元を高める
ために排気マニホールド９８内に燃料の一部を噴射する
か、エンジン燃焼行程の末期にシリンダ内に燃料の一部
を再噴射し、排気中に不完全燃焼によるＨＣ等をＮＯX
に比べ十分高濃度にしてＮＯX 触媒コンバータに導くも
のである。
す排気系統がある。エンジンＥ5 より排出されたガスを
まずトラッパ９０にてスート（ｓｏｏｔ）等いわゆるデ
ィーゼルパティキュレートを除去した後、ＮＯX 触媒９
２でＮＯX を低減し、さらに酸化触媒９９でＨＣ等を酸
化除去するものである。ＮＯX 触媒９２の還元を高める
ために排気マニホールド９８内に燃料の一部を噴射する
か、エンジン燃焼行程の末期にシリンダ内に燃料の一部
を再噴射し、排気中に不完全燃焼によるＨＣ等をＮＯX
に比べ十分高濃度にしてＮＯX 触媒コンバータに導くも
のである。
【００７２】しかし、ＮＯX のＨＣによる浄化はＮＯX
に比べ同等以上の過濃ＨＣを供給しなくては十分なＮＯ
X 低減が得られない。しかも、ＮＯX コンバータに使う
触媒にもよるが、一般にはＮＯX コンバータの出口ガス
温度又は酸化触媒コンバータ９９の入口ガス温度が３０
０〜２００℃以下に低下してしまうために、ＮＯX コン
バータ９２を通過した過剰のＨＣを能率良く酸化低減で
きない欠点を有する。
に比べ同等以上の過濃ＨＣを供給しなくては十分なＮＯ
X 低減が得られない。しかも、ＮＯX コンバータに使う
触媒にもよるが、一般にはＮＯX コンバータの出口ガス
温度又は酸化触媒コンバータ９９の入口ガス温度が３０
０〜２００℃以下に低下してしまうために、ＮＯX コン
バータ９２を通過した過剰のＨＣを能率良く酸化低減で
きない欠点を有する。
【００７３】従って、燃料消費量が増大するばかりでな
く、ＮＯX を低減しようとすればする程ＨＣ放出量が増
大するという問題からあまり大きなＮＯX 低減率を期待
することはできない。
く、ＮＯX を低減しようとすればする程ＨＣ放出量が増
大するという問題からあまり大きなＮＯX 低減率を期待
することはできない。
【００７４】第１０実施例は、ディーゼル機関など空気
過剰率の大きい領域で運転される内燃機関Ｅ6 において
ＨＣ増大を伴うことなく窒素酸化物を大幅に低減するも
のである。すなわち、図２９に示すように、Ｈ2 発生器
９１により保有している水又は排気中の水蒸気を直接電
解し得たＨ2 ガスをＮＯX コンバータ９２に還元剤とし
て供給すれば低温でＮＯX 還元を行い得る。
過剰率の大きい領域で運転される内燃機関Ｅ6 において
ＨＣ増大を伴うことなく窒素酸化物を大幅に低減するも
のである。すなわち、図２９に示すように、Ｈ2 発生器
９１により保有している水又は排気中の水蒸気を直接電
解し得たＨ2 ガスをＮＯX コンバータ９２に還元剤とし
て供給すれば低温でＮＯX 還元を行い得る。
【００７５】従って、エンジンＥ6 の排気をスートトラ
ッパ９０でディーゼルパティキュレートを除去した後、
酸化触媒等の不完全燃焼生成物除去手段によりＣＯ、Ｈ
Ｃを酸化除去した排気ガスにＨ2 を供給混合し、ＮＯX
触媒９２によりＨ2 による還元浄化を行う。
ッパ９０でディーゼルパティキュレートを除去した後、
酸化触媒等の不完全燃焼生成物除去手段によりＣＯ、Ｈ
Ｃを酸化除去した排気ガスにＨ2 を供給混合し、ＮＯX
触媒９２によりＨ2 による還元浄化を行う。
【００７６】このようにすれば高温排気中でＨＣ等が酸
化できるので、ＨＣも十分な低減が行える実用的効果を
奏する。
化できるので、ＨＣも十分な低減が行える実用的効果を
奏する。
【図１】本発明の基本構成を示す構成図
【図２】空燃比と燃料経済性の関係を示す線図
【図３】リーンバーンエンジンの燃費とＮＯX の関係を
示す線図
示す線図
【図４】リーンＮＯX 触媒の特性を示す線図
【図５】リーンＮＯX 触媒のその他の特性を示す線図
【図６】Ｈ2 供給率とＮＯX 浄化率の関係を示す線図
【図７】本発明の第１実施例装置の概要を示す構成図
【図８】第１実施例装置におけるＨ2 発生器の断面図
【図９】第１実施例装置におけるＨ2 発生器の要部を拡
大して示す構成図
大して示す構成図
【図１０】本発明の第２実施例装置の概要を示す構成図
【図１１】本発明の第３実施例装置の概要を示す構成図
【図１２】本発明の第５実施例装置の概要を示す構成図
【図１３】本発明の第６実施例装置の概要を示す構成図
【図１４】本発明の第７実施例装置の概要を示す構成図
【図１５】第７実施例装置に関してＮＯX 浄化率の関係
を示す線図
を示す線図
【図１６】第７実施例装置に関してペレットタイプの触
媒構成を示す概要図
媒構成を示す概要図
【図１７】第７実施例装置に関してモノリスタイプの触
媒構成を示す概要図
媒構成を示す概要図
【図１８】本発明の第７実施例装置の概要を示す縦断面
図
図
【図１９】本発明の第７実施例装置の概要を示す横断面
図
図
【図２０】本発明の第７実施例装置の概要を示す概要図
【図２１】本発明の第７実施例装置のその他の例を示す
縦断面図
縦断面図
【図２２】本発明の第７実施例装置のその他の例を示す
横断面図
横断面図
【図２３】本発明の第８実施例装置の概要を示す構成図
【図２４】本発明の第９実施例に関してＮＯX 浄化率状
況を示す線図
況を示す線図
【図２５】本発明の第９実施例装置の概要を示す縦断面
図
図
【図２６】本発明の第９実施例装置の概要を示す横断面
図
図
【図２７】本発明の第９実施例装置のその他の構成を示
す縦断面図
す縦断面図
【図２８】本発明の第１０実施例装置に関して従来概要
を示す概要図
を示す概要図
【図２９】本発明の第１０実施例装置の概要を示す構成
図
図
Ｅ、Ｅ1 、Ｅ2 、Ｅ3 、Ｅ4 、Ｅ5 、Ｅ6 エン
ジン １、１１、２１、３１、４１、５１、７１ Ｈ2
発生器 ３、１３、８０ 消音器 １２、６０、９２ 還元触媒 ９、９９ 酸化触媒 ４ 水タンク ７、１７ コントロール電源 ５ 吸入空気流量センサ ６ ＮＯX センサ Ｐ1 水ポンプ Ｐ2 ポンプ Ｖ1 、Ｖ2 調圧弁 １４ プロトン導電膜 １８ 給電体
ジン １、１１、２１、３１、４１、５１、７１ Ｈ2
発生器 ３、１３、８０ 消音器 １２、６０、９２ 還元触媒 ９、９９ 酸化触媒 ４ 水タンク ７、１７ コントロール電源 ５ 吸入空気流量センサ ６ ＮＯX センサ Ｐ1 水ポンプ Ｐ2 ポンプ Ｖ1 、Ｖ2 調圧弁 １４ プロトン導電膜 １８ 給電体
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 横田 幸治
愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41
番地の１株式会社 豊田中央研究所内
(72)発明者 村木 秀昭
愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41
番地の１株式会社 豊田中央研究所内
(72)発明者 福井 雅幸
愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41
番地の１株式会社 豊田中央研究所内
(56)参考文献 特開 昭53−31020（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−2825（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−256976（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−219593（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B01D 53/94
B01D 53/56
F01N 3/08
Claims (5)
- 【請求項１】 内燃機関の燃焼室で供給燃料の燃焼によ
る排気から予めＨＣ、ＣＯ、スートを除去したガス中に
窒素酸化物と酸素ガスの存在のもと、水素ガスと窒素酸
化物を接触反応させ窒素ガスと水に分解する排気系統に
設けた触媒装置の入口側に、プロトン導電機能あるいは
水酸イオン導電機能を有する固体電解質を用い水又は水
蒸気の電気分解により水素ガスを生成する水素発生装置
からのＨＣ、ＣＯを含まない水素ガスを供給し、３５０
℃以下の低温雰囲気下で該水素ガスにより前記排気中の
窒素酸化物を直接還元浄化して該窒素酸化物を低減する
ようにしたことを特徴とする内燃機関の窒素酸化物低減
方法。 - 【請求項２】 燃焼室で供給燃料の燃焼による排気から
予めＨＣ、ＣＯ、スートを除去したガス中に窒素酸化物
と酸素ガスの存在のもと、水素ガスと窒素酸化物を触媒
反応させ窒素ガスと水に分解する排気系統を設けた触媒
装置の入口側に、アルカリ水溶液あるいは酸水溶液を用
い水電解法により水素ガスを生成する水素発生装置から
のＨＣ、ＣＯを含まない水素ガスを供給し、３５０℃以
下の低温雰囲気下で該水素ガスにより前記排気中の窒素
酸化物を直接還元浄化して該窒素酸化物を低減するよう
にしたことを特徴とする内燃機関の窒素酸化物低減方
法。 - 【請求項３】 内燃機関の燃焼室で燃料供給装置より供
給された燃料の燃焼による排気から予めＨＣ、ＣＯ、ス
ートを除去したガス中に窒素酸化物と酸素ガスの存在の
もと、排気系統に水素ガスと窒素酸化物を触媒反応さ
せ、窒素ガスと水に分解する触媒装置を設けると共に、
該触媒装置の入口側にプロトン導電機能を有する固体電
解質を用い水又は水蒸気の電気分解により水素ガスを生
成する水素発生装置を連通して水素ガスを供給可能に構
成し、３５０℃以下の低温雰囲気下で該水素発生装置か
らのＨＣ、ＣＯを含まない水素ガスにより前記排気中の
窒素酸化物を直接還元浄化して該窒素酸化物を低減する
ようにしたことを特徴とする内燃機関の窒素酸化物低減
装置。 - 【請求項４】 内燃機関の燃焼室で燃料供給装置より供
給された燃料の燃焼による排気から予めＨＣ、ＣＯ、ス
ートを除去したガス中に窒素酸化物と酸素ガスの存在の
もと、排気系統に水素ガスと窒素酸化物を触媒反応さ
せ、窒素ガスと水に分解する触媒装置を設けると共に、
該触媒装置の入口側に水酸イオン導電機能を有する固体
電解質を用い水又は水蒸気の電気分解により水素ガスを
生成する水素発生装置を連通して水素ガスを供給可能に
構成し、３５０℃以下の低温雰囲気下で該水素発生装置
からのＨＣ、ＣＯを含まない水素ガスにより前記排気中
の窒素酸化物を直接還元浄化して該窒素酸化物を低減す
るようにしたことを特徴とする内燃機関の窒素酸化物低
減装置。 - 【請求項５】 水又は水蒸気の電気分解により水素ガス
を生成する水素発生装置は供給する水または水蒸気がメ
タノール水またはメタノール水と水との混合蒸気である
ことを特徴とする前記請求項３または請求項４の一に記
載の内燃機関の窒素酸化物低減装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14869092A JP3367114B2 (ja) | 1991-05-24 | 1992-05-15 | 内燃機関の窒素酸化物低減方法および装置 |
Applications Claiming Priority (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14987591 | 1991-05-24 | ||
| JP3-149875 | 1991-05-24 | ||
| JP3-198567 | 1991-07-12 | ||
| JP19856791 | 1991-07-12 | ||
| JP14869092A JP3367114B2 (ja) | 1991-05-24 | 1992-05-15 | 内燃機関の窒素酸化物低減方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05168856A JPH05168856A (ja) | 1993-07-02 |
| JP3367114B2 true JP3367114B2 (ja) | 2003-01-14 |
Family
ID=27319600
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14869092A Expired - Fee Related JP3367114B2 (ja) | 1991-05-24 | 1992-05-15 | 内燃機関の窒素酸化物低減方法および装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3367114B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP3861683B2 (ja) * | 2001-12-20 | 2006-12-20 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の排気浄化装置 |
| WO2005121517A1 (ja) * | 2004-06-08 | 2005-12-22 | Honda Motor Co., Ltd. | 排気ガス浄化装置および排気ガス浄化方法 |
| JP4945158B2 (ja) * | 2006-03-28 | 2012-06-06 | 日本電信電話株式会社 | 燃料電池発電システム |
| JP2007297934A (ja) * | 2006-04-28 | 2007-11-15 | Equos Research Co Ltd | 排ガス浄化システム及び排ガス浄化方法 |
| JP4704964B2 (ja) * | 2006-06-15 | 2011-06-22 | 本田技研工業株式会社 | ＮＯｘ浄化システム及びＮＯｘ浄化方法 |
| JP2009079540A (ja) | 2007-09-26 | 2009-04-16 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 排ガス浄化システムおよび排ガス浄化方法 |
| JP5173340B2 (ja) * | 2007-09-26 | 2013-04-03 | 三菱重工業株式会社 | 排ガス浄化システム |
| US8499722B2 (en) * | 2010-05-28 | 2013-08-06 | Hno Greenfuels, Inc. | Hydrogen supplemental system for on-demand hydrogen generation for internal combustion engines |
| CN102635429B (zh) * | 2012-04-26 | 2013-12-04 | 北京工业大学 | 一种利用氢、氧气闭环控制内燃机排放的装置及方法 |
| JP6881279B2 (ja) * | 2017-12-26 | 2021-06-02 | トヨタ自動車株式会社 | 電気化学リアクタ及び電気化学リアクタを備えた内燃機関 |
| JP2020008001A (ja) * | 2018-07-11 | 2020-01-16 | 日本碍子株式会社 | 排ガス加熱システム及び排ガス加熱方法 |
-
1992
- 1992-05-15 JP JP14869092A patent/JP3367114B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05168856A (ja) | 1993-07-02 |
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