JP6111948B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
内燃機関の排気通路に設けられ、アンモニアを用いて該内燃機関の排気を浄化する触媒と、
前記触媒へアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、
を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記アンモニア供給装置は、
窒素と、水と、からアンモニアを生成するアンモニア生成装置と、
空気から窒素を分離すると共に該窒素を前記アンモニア生成装置に供給する窒素供給装置と、
前記内燃機関の排気から水を分離すると共に該水を前記アンモニア生成装置に供給する水供給装置と、
を備える。
状態で前記アンモニア生成装置に供給し、
前記アンモニア生成装置は、アンモニアを電解合成してもよい。
溶融塩を貯留する溶融塩貯留部と、
前記溶融塩貯留部内に設けられる一対の電極と、
を備え、
前記窒素供給装置は、前記窒素を前記溶融塩貯留部へ供給し、
前記水供給装置は、前記水を前記溶融塩貯留部へ供給し、
前記アンモニア生成装置は、前記電極に通電することでアンモニアを電解合成してもよい。
前記内燃機関の排気中の水を凝縮させる凝縮部と、
前記凝縮部により凝縮された水を水蒸気とする蒸発部と、
を備えることができる。
水貯留部に貯留することができる。
前記制御部は、前記水貯留部に貯留されている水の量が所定の水の量未満の場合には、前記内燃機関の自動停止を禁止し、
前記水供給装置は、前記水貯留部に貯留されている水の量が所定の水の量未満の場合には、前記凝縮部において水を凝縮し、該凝縮部において凝縮した水を前記水貯留部に貯留することができる。
前記制御部は、前記凝縮部において水を凝縮している場合には、前記内燃機関の自動停止を禁止することができる。
前記制御部は、前記アンモニア貯留部に貯留されているアンモニアの量が所定のアンモニア量未満の場合には、前記内燃機関の自動停止を禁止し、
前記アンモニア生成装置は、前記アンモニア貯留部に貯留されているアンモニアの量が所定のアンモニア量未満の場合には、アンモニアを生成し、且つ、生成したアンモニアを前記アンモニア貯留部に貯留することができる。
前記制御部は、前記アンモニア生成装置によりアンモニアが生成されている場合には、前記内燃機関の自動停止を禁止することができる。
前記水供給装置は、前記排気取込通路を介して取り込んだ排気から水を分離することができる。
図1は、本実施例に係る内燃機関の排気浄化装置の概略構成を示す図である。内燃機関1は車両駆動用のディーゼルエンジンであるが、ガソリンエンジンであってもよい。内燃機関1には排気通路2が接続されている。排気通路2には、アンモニアを還元剤として排気中のNOxを選択還元する選択還元型NOx触媒3(以下、「NOx触媒3」という。)が設けられている。なお、本実施例では、選択還元型NOx触媒を設けているが、アンモニアを用いて内燃機関1の排気を浄化する触媒であれば、他の触媒であってもよい。そして、本実施例においてはNOx触媒3が、本発明における触媒に相当する。
4は、窒素を分離した残りのガスを大気中へ放出してもよい。
は単独又は二種以上を組み合わせて使用できる。化合物の組み合わせや混合比は限定的ではなく、溶融塩の所望の作動温度等に応じて適宜設定することができる。
2O2− →O2+4e−
N2+6e− → 2N3−
2N3−+3H2O → NH3+3O2−
N2+3H2O → 2NH3+3/2O2
は、内燃機関1が停止されている場合であっても、内燃機関1の排気を凝縮器45Aに供給することができる。ただし、排気中の水を凝縮させるために凝縮器45Aの温度が排気の温度よりも低くなるように設定されるため、この温度差を利用すれば、ポンプを備えていなくても、排気を凝縮器45Aに取り込むことができる。
能である。なお、本実施例では、NOx触媒3に流れ込む排気中のNOxはNOxセンサ7によって検知可能であるが、内燃機関1から排出される排気(NOx触媒3に浄化される前の排気であり、すなわちNOx触媒3に流れ込む排気)に含まれるNOxは、内燃機関の運転状態と関連性を有することから、上記内燃機関1の運転状態に基づいて、推定することも可能である。
本実施例においては、アンモニア生成装置43の暖機が完了してから、該アンモニア生成装置43へ水蒸気を供給する。その他の装置等は実施例1と同じため説明を省略する。
本実施例においては、アンモニア生成装置43の暖機が完了する前であっても、凝縮器45Aにおいて水を凝縮させ、凝縮させた水を水タンク45Bに貯留する。その他の装置等は実施例1と同じため説明を省略する。
量センサ45Hにより行われる。
本実施例では、NOx触媒3においてNOxの浄化が行われているときに排気取込通路45Dを介して取り込んだ排気から水を凝縮する。その他の装置等は実施例1と同じため説明を省略する。
るときと考えてもよく、NOx触媒3におけるNOxの浄化率が許容範囲内のときと考えてもよい。
本実施例においては、内燃機関1の停止後であっても、アンモニアタンク42内のアンモニア量が所定のアンモニア量以上となるまでは、アンモニアを生成する。その他の装置等は実施例1と同じため説明を省略する。
低い場合もある。これに対し、内燃機関1の停止直後であれば、アンモニア生成装置43の温度が高いためにアンモニアの生成効率が高い。したがって、内燃機関1の停止後にアンモニアを生成し、このアンモニアを貯留しておけば、次回の内燃機関1の始動時にアンモニアの生成効率が低い場合であっても、貯留していたアンモニアをNOx触媒3へ供給することができる。すなわち、アンモニア生成装置43の暖機が完了する前であっても、アンモニアタンク42内のアンモニアをNOx触媒3へ供給することができる。このように、内燃機関1の停止後であってもアンモニアの貯留量が所定のアンモニア量に達するまではアンモニアの生成を継続することで、次回の内燃機関1の始動時においてアンモニアが不足することを抑制できる。
上となる前に、アンモニアの生成を停止させてもよい。例えば、内燃機関1の停止後にアンモニア生成装置43の温度が低下してアンモニアの生成が困難になった場合には、アンモニアの生成を停止させてもよい。また、バッテリの充電残量が次回の内燃機関1の始動が困難となるほど減少する虞がある場合には、アンモニアを生成しなくてもよい。
本実施例においては、自動停止可能な内燃機関1を備えている場合において、アンモニアタンク42内のアンモニア量が所定のアンモニア量以上となるまでは、内燃機関1の自動停止を禁止しつつ、アンモニアを生成する。ECU10は、所定の自動停止条件が成立した場合には、車両の運転者の意思によらず内燃機関1を停止させる。その他の装置等は実施例1と同じため説明を省略する。なお、本実施例及び以下の実施例においては内燃機関1を自動停止させるECU10が、本発明における制御部に相当する。
本実施例においては、アンモニア生成装置43においてアンモニアが生成されている場合には、内燃機関1の自動停止を禁止しつつ、アンモニアの生成を継続する。その他の装
置等は実施例1と同じため説明を省略する。
きる。
本実施例では、自動停止可能な内燃機関1を備えている場合において、水タンク45B内の水の量が所定の水の量以上となるまでは、内燃機関1の自動停止を禁止しつつ、水を凝縮する。ECU10は、所定の自動停止条件が成立した場合には、車両の運転者の意思によらず内燃機関1を停止させる。その他の装置等は実施例1と同じため説明を省略する。
れる。例えば、車速が0よりも大きい場合には、他の自動停止条件が成立していないと判定される。一方、図9に示したフローのステップS203において否定判定がなされた場合であって、さらに他の自動停止条件が成立していれば、ステップS502において肯定判定がなされる。他の自動停止条件の1つとして、例えば、車速が0であることを挙げることができる。
本実施例では、凝縮器45Aにおいて水が凝縮されている場合には、内燃機関1の自動停止を禁止しつつ、水の凝縮を継続する。その他の装置等は実施例1と同じため説明を省略する。
他の自動停止条件が成立していなければ、ステップS502において否定判定がなされる。一方、図10に示したフローのステップS801において否定判定がなされた場合であって、さらに他の自動停止条件が成立していれば、ステップS502において肯定判定がなされる。他の自動停止条件の1つとして、例えば、車速が0であることを挙げることができる。
本実施例においては、内燃機関1の停止後であっても、水タンク45B内の水の量が所定の水の量以上となるまでは、水を凝縮する。その他の装置等は実施例1と同じため説明を省略する。
と同じ処理がなされるステップについては、同じ符号を付して説明を省略する。
本実施例では、アンモニアタンク42を設けていない。図12は、アンモニアタンク42を設けない場合の、内燃機関1の排気浄化装置の概略構成を示す図である。図12においては、図1におけるアンモニアタンク42、アンモニア量センサ42C,第二アンモニア通路42Bを備えていない。そして、容器43Aには、第一アンモニア通路42Aの一端が接続されている。また、第一アンモニア通路42Aの他端は、噴射弁41に接続されている。他の装置等は図1と同じ符号を付して説明を省略する。
本実施例では、水タンク45Bを設けていない。図13は、水タンク45Bを設けない場合の、内燃機関1の排気浄化装置の概略構成を示す図である。図13においては、図1における水タンク45B、第二凝縮水通路45F、水量センサ45Hを備えていない。そして、凝縮器45Aと蒸発器45Cとは、第一凝縮水通路45Eを介して接続されている
。他の装置等は図1と同じ符号を付して説明を省略する。
2 排気通路
3 選択還元型NOx触媒
4 アンモニア供給装置
7 NOxセンサ
10 ECU
11 クランクポジションセンサ
12 アクセル開度センサ
41 噴射弁
42 アンモニアタンク
42A 第一アンモニア通路
42B 第二アンモニア通路
42C アンモニア量センサ
43 アンモニア生成装置
43A 容器
43B 陽極
43C 陰極
43D 電源
43E 酸素通路
44 窒素供給装置
44A 空気通路
44B 窒素通路
45 水供給装置
45A 凝縮器
45B 水タンク
45C 蒸発器
45D 排気取込通路
45E 第一凝縮水通路
45F 第二凝縮水通路
45G 水蒸気通路
45H 水量センサ
Claims (15)
- 内燃機関の排気通路に設けられ、アンモニアを用いて該内燃機関の排気を浄化する触媒と、
前記触媒へアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、
を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記アンモニア供給装置は、
窒素と、水と、からアンモニアを生成するアンモニア生成装置と、
空気から窒素を分離すると共に該窒素を前記アンモニア生成装置に供給する窒素供給装置と、
前記内燃機関の排気から水を分離すると共に該水を前記アンモニア生成装置に供給する水供給装置と、
を備え、
前記水供給装置は、
前記内燃機関の排気中の水を凝縮させる凝縮部と、
前記凝縮部により凝縮された水を水蒸気とする蒸発部と、
を備える内燃機関の排気浄化装置。 - 内燃機関の排気通路に設けられ、アンモニアを用いて該内燃機関の排気を浄化する触媒と、
前記触媒へアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、
を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記アンモニア供給装置は、
窒素と、水と、からアンモニアを生成するアンモニア生成装置と、
空気から窒素を分離すると共に該窒素を前記アンモニア生成装置に供給する窒素供給装置と、
前記内燃機関の排気から水を分離すると共に該水を前記アンモニア生成装置に供給する水供給装置と、
前記内燃機関を自動停止させる制御部と、
を備え、
前記アンモニア供給装置は、前記アンモニア生成装置により生成されるアンモニアを貯留するアンモニア貯留部を備え、
前記制御部は、前記アンモニア貯留部に貯留されているアンモニアの量が所定のアンモニア量未満の場合には、前記内燃機関の自動停止を禁止し、
前記アンモニア生成装置は、前記アンモニア貯留部に貯留されているアンモニアの量が所定のアンモニア量未満の場合には、アンモニアを生成し、且つ、生成したアンモニアを前記アンモニア貯留部に貯留する内燃機関の排気浄化装置。 - 内燃機関の排気通路に設けられ、アンモニアを用いて該内燃機関の排気を浄化する触媒と、
前記触媒へアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、
を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記アンモニア供給装置は、
窒素と、水と、からアンモニアを生成するアンモニア生成装置と、
空気から窒素を分離すると共に該窒素を前記アンモニア生成装置に供給する窒素供給装置と、
前記内燃機関の排気から水を分離すると共に該水を前記アンモニア生成装置に供給する水供給装置と、
前記内燃機関を自動停止させる制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記アンモニア生成装置によりアンモニアが生成されている場合には、前記内燃機関の自動停止を禁止する内燃機関の排気浄化装置。 - 内燃機関の排気通路に設けられ、アンモニアを用いて該内燃機関の排気を浄化する触媒と、
前記触媒へアンモニアを供給するアンモニア供給装置と、
を備えた内燃機関の排気浄化装置において、
前記アンモニア供給装置は、
窒素と、水と、からアンモニアを生成するアンモニア生成装置と、
空気から窒素を分離すると共に該窒素を前記アンモニア生成装置に供給する窒素供給装置と、
前記内燃機関の排気から水を分離すると共に該水を前記アンモニア生成装置に供給する水供給装置と、
を備え、
前記水供給装置は、前記触媒よりも下流側の排気通路から排気を取り込む通路である排気取込通路を備え、
前記水供給装置は、前記排気取込通路を介して取り込んだ排気から水を分離する内燃機関の排気浄化装置。 - 前記水供給装置は、
前記内燃機関の排気中の水を凝縮させる凝縮部と、
前記凝縮部により凝縮された水を水蒸気とする蒸発部と、
を備える請求項2から4の何れか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記水供給装置は、前記内燃機関の排気から水を分離すると共に該水を水蒸気の状態で前記アンモニア生成装置に供給し、
前記アンモニア生成装置は、アンモニアを電解合成する請求項1から5の何れか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記アンモニア生成装置は、
溶融塩を貯留する溶融塩貯留部と、
前記溶融塩貯留部内に設けられる一対の電極と、
を備え、
前記窒素供給装置は、前記窒素を前記溶融塩貯留部へ供給し、
前記水供給装置は、前記水を前記溶融塩貯留部へ供給し、
前記アンモニア生成装置は、前記電極に通電することでアンモニアを電解合成する請求項1から6の何れか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記水供給装置は、前記凝縮部において凝縮した水、または、前記蒸発部が水蒸気とした水が再度凝縮した水の少なくとも一方を貯留する水貯留部を備える請求項1または5に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記水供給装置は、前記アンモニア生成装置によりアンモニアが生成されていない場合であっても、前記凝縮部において水を凝縮し、該凝縮部において凝縮した水を前記水貯留部に貯留する請求項8に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記水貯留部に貯留されている水の量が所定の水の量未満の場合には、前記内燃機関の停止後であっても、前記水供給装置は、前記凝縮部において水を凝縮し、該凝縮部において凝縮した水を前記水貯留部に貯留する請求項8または9に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記内燃機関を自動停止させる制御部を備え、
前記制御部は、前記水貯留部に貯留されている水の量が所定の水の量未満の場合には、前記内燃機関の自動停止を禁止し、
前記水供給装置は、前記水貯留部に貯留されている水の量が所定の水の量未満の場合には、前記凝縮部において水を凝縮し、該凝縮部において凝縮した水を前記水貯留部に貯留する請求項8または9に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記内燃機関を自動停止させる制御部を備え、
前記制御部は、前記凝縮部において水を凝縮している場合には、前記内燃機関の自動停止を禁止する請求項1,5,8,9の何れか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記アンモニア供給装置は、前記アンモニア生成装置により生成されるアンモニアを貯留するアンモニア貯留部を備える請求項1から12の何れか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記アンモニア供給装置は、前記アンモニア生成装置により生成されるアンモニアを貯留するアンモニア貯留部を備え、
前記アンモニア貯留部に貯留されているアンモニアの量が所定のアンモニア量未満の場合には、前記内燃機関の停止後であっても、前記アンモニア生成装置は、アンモニアを生成し、且つ、生成したアンモニアを前記アンモニア貯留部に貯留する請求項1,3,4の何れか1項に記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記水供給装置は、前記触媒においてNOxが浄化されているときに前記排気取込通路を介して取り込んだ排気から水を分離する請求項4に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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