(57)【要約】【課題】  機関始動後、触媒が活性化するまでの間においてＮＯｘを浄化する。【解決手段】  機関排気通路２内にＮＯｘを浄化しうる触媒３と、排気ガス中のＮＯｘを吸収するＮＯｘ吸収部４と、排気ガス中の水分を捕集する水捕集部５とを上流側から順次配置する。機関始動後、触媒３が活性化するまで水捕集部５において捕集された水をＮＯｘ吸収部４に供給してこの水内に排気ガス中のＮＯｘを吸収させる。この水は触媒３の活性化後、インジェクタ８から噴霧され、噴霧された水内に含まれるＮＯｘは触媒３で浄化される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機関排気通路内にＮＯｘを浄化しうる触媒を配置し、該触媒下流の機関排気通路内に排気ガス中のＮＯｘを水又は水溶液内に吸収させるＮＯｘ吸収部を設け、ＮＯｘを吸収した水又は水溶液を該触媒上流の機関排気通路内に供給するための供給装置を具備し、機関始動後上記触媒が活性化するまでは機関から排出されたＮＯｘはＮＯｘ吸収部において水又は水溶液内に吸収され、ＮＯｘを吸収した水又は水溶液は上記触媒が活性化しているときに上記供給装置から機関排気通路内に供給され、このとき供給された水又は水溶液中に含まれるＮＯｘは上記触媒において浄化される内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
上記触媒が三元触媒、又は炭化水素の存在のもとで排気ガス中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化触媒、又は排気ガス中のＮＯｘを吸収するＮＯｘ還元型三元触媒からなる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】
機関始動時から少くとも上記触媒が活性化するまでの間、機関燃焼室内における空燃比が理論空燃比又はリーンとされる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】
上記ＮＯｘ吸収部は、排気ガスに水又は水溶液を噴霧することにより排気ガス中に含まれるＮＯｘを水又は水溶液内に溶解させる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】
上記ＮＯｘ吸収部は、排気ガスを水又は水溶液内を通過させることにより排気ガス中に含まれるＮＯｘを水又は水溶液内に溶解させる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項６】
上記ＮＯｘ吸収部においてＮＯｘを吸収した水又は水溶液を貯蔵するためのＮＯｘ吸収水タンクを具備した請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項７】
上記供給装置は、ＮＯｘ吸収水タンク内に貯蔵されたＮＯｘを含有した水又は水溶液を機関排気通路内に噴霧するためのインジェクタを具備する請求項６に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項８】
上記ＮＯｘ吸収部下流の機関排気通路内に排気ガス中に含まれる水分を捕集するための水捕集部を配置し、上記ＮＯｘ吸収部において排気ガス中のＮＯｘを吸収するための水および水溶液として該水捕集部において捕集された水分が使用される請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項９】
上記水捕集部において捕集された水分を貯蔵するための水タンクを具備した請求項８に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１０】
ＮＯｘ吸収部において排気ガス中のＮＯｘを吸収するために使用される水又は水溶液内にオゾンを添加するようにした請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項１１】
上記オゾンは空気中の酸素を用いて生成される請求項１０に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機関から排出された排気ガスを水で満たされたバブリング槽内に噴出させてバブリング槽内の水にＮＯｘを溶解させ、多数の電極板を備えた中和槽内にＮＯｘが溶解している水を送り込んでこの水内に含まれるＮＯｘを電解作用により可溶性物質に変換し、この水を排出することによりＮＯｘを除去するようにした排気ガス浄化装置が公知である（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００３−３０１７１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら上述の排気ガス浄化装置では電極板は消耗品であり、従って電極板をしばしば交換しなければならないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記問題点を解決するために本発明によれば、機関排気通路内にＮＯｘを浄化しうる触媒を配置し、この触媒下流の機関排気通路内に排気ガス中のＮＯｘを水又は水溶液内に吸収させるＮＯｘ吸収部を設け、ＮＯｘを吸収した水又は水溶液を触媒上流の機関排気通路内に供給するための供給装置を具備し、機関始動後触媒が活性化するまでは機関から排出されたＮＯｘはＮＯｘ吸収部において水又は水溶液内に吸収され、ＮＯｘを吸収した水又は水溶液は触媒が活性化しているときに供給装置から機関排気通路内に供給され、このとき供給された水又は水溶液中に含まれるＮＯｘは触媒において浄化される。
【発明の効果】
【０００５】
しばしば交換を必要とするような消耗品を用いることなく機関始動時から排気ガス中のＮＯｘを除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１を参照すると、１はガソリンエンジン又はディーゼルエンジン、２はエンジン１の排気通路、３は排気通路２内に配置されたＮＯｘを浄化しうる触媒３を示す。この触媒３としては、三元触媒、又は炭化水素の存在のもとで排気ガス中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化触媒、又は排気ガス中のＮＯｘを吸収するＮＯｘ還元型三元触媒のいずれかが用いられる。
【０００７】
触媒３下流の排気通路２内には排気ガス中のＮＯｘを水又は水溶液内に吸収させるためのＮＯｘ吸収部４が設けられており、このＮＯｘ吸収部４下流の排気通路２内には排気ガス中に含まれる水分を捕集するための水捕集部５が配置されている。一方、ＮＯｘ吸収部４においてＮＯｘを吸収した水又は水溶液を貯蔵するためのＮＯｘ吸収水タンク６が設けられており、更にＮＯｘを吸収した水又は水溶液を触媒３上流の排気通路２内に供給するための供給装置７が設けられている。
【０００８】
この供給装置７は具体的に言うと、ＮＯｘ吸収水タンク６内に貯蔵されたＮＯｘを含有した水又は水溶液を排気通路２内に噴霧するためのインジェクタ８と、ＮＯｘ吸収水タンク６内に貯蔵されたＮＯｘを含有した水又は水溶液をインジェクタ８に送り込むための供給ポンプ９からなる。また、本発明による実施例では、水捕集部５において捕集された水分を貯蔵するための水タンク１０が設けられている。
【０００９】
本発明による実施例では機関始動時および機関始動後少くとも触媒３が活性化するまでの間、エンジン１の燃焼室内における空燃比が理論空燃比又はリーンとされる。無論この場合、機関の始動から機関が停止されるまでの全ての運転期間に亘って燃焼室内における空燃比をリーンとすることもできる。
【００１０】
さて、燃焼室内における空燃比がリーンにされると酸素が過剰なために未燃ＨＣ，ＣＯはあまり発生しないが多量のＮＯｘが発生する。従って、機関の運転が開始されてから触媒３が活性化するまでの間、燃焼室内における空燃比がリーンにされるとこの間、多量のＮＯｘが排気通路２内に排出されることになる。一方、触媒３は活性化するまではＮＯｘを浄化する能力はなく、従って機関の運転が開始されてから触媒３が活性化するまでの間、排気ガス中に含まれる多量のＮＯｘは触媒３において浄化されることなく触媒３を素通りすることになる。
【００１１】
このことは燃焼室内の空燃比をほぼ理論空燃比に維持するようにした場合も同様である。即ち、この場合には、燃焼室内の空燃比がややリッチになっても未燃ＨＣ，ＣＯはさほど増大せず、燃焼室内の空燃比がややリーンになると多量のＮＯｘが発生する。従って、機関の運転が開始されてから触媒３が活性化するまでの間、燃焼室内の空燃比がほぼ理論空燃比に維持されると多量のＮＯｘが排気通路２内に排出されることになる。このとき上述したように触媒３はＮＯｘを浄化する能力を有さず、従ってこの場合も同様に機関の運転が開始されてから触媒３が活性化するまでの間、排気ガス中に含まれる多量のＮＯｘは触媒３において浄化されることなく触媒３を素通りすることになる。
【００１２】
本発明ではこのように機関の運転が開始されてから触媒３が活性化するまでの間、触媒３を素通りしたＮＯｘ、即ちエンジン１から排出されたＮＯｘは、ＮＯｘ吸収部４において水又は水溶液内に吸収される。具体的に言うと、このＮＯｘ吸収部４では、排気ガスに水又は水溶液を噴霧することにより排気ガス中に含まれるＮＯｘが水又は水溶液内に溶解せしめられるか、或いは排ガスを水又は水溶液内を通過させることにより排気ガス中に含まれるＮＯｘが水又は水溶液内に溶解せしめられる。ＮＯｘが溶解せしめられた水又は水溶液はＮＯｘ吸収水タンク６に送り込まれる。
【００１３】
一方、ＮＯｘ吸収部４においては排気ガス中のＮＯｘを吸収するための水および水溶液として、水タンク１０内に貯蔵されている水又は水溶液、即ち水捕集部５において捕集された水分が使用される。このようにＮＯｘ吸収部４においてＮＯｘを吸収するために使用される水又は水溶液は排気ガス中から捕集されるので外部から水又は水溶液を特に補充する必要はない。
【００１４】
さて、触媒３が活性化すると排気ガス中のＮＯｘは触媒３において浄化することができる。そこで本発明では、ＮＯｘ吸収部４においてＮＯｘを吸収した水又は水溶液は触媒３が活性化しているときに供給装置７から排気通路２内に供給され、このとき供給された水又は水溶液中に含まれるＮＯｘが触媒３において浄化せしめられる。具体的に言うと、触媒３が活性化したとき、又は触媒３が活性化してから暫らくした後にＮＯｘ吸収水タンク６内のＮＯｘを含有した水又は水溶液が供給ポンプ９によってインジェクタ８から排気通路２内に予め定められた期間に亘って噴霧され、噴霧内に含まれるＮＯｘは触媒３において浄化される。
【００１５】
触媒３が活性化した後も燃焼室内の空燃比がリーンにされる場合には、触媒３として前述した炭化水素の存在のもとで排気ガス中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化触媒、又は排気ガス中のＮＯｘを吸収するＮＯｘ還元型三元触媒が用いられる。なお、このＮＯｘ浄化触媒３は例えばＣｕゼオライトからなり、排気ガスの空燃比がリーンのもとでＮＯｘの還元作用が行われる。一方、ＮＯｘ吸蔵還元型三元触媒３は例えばアルカリ金属やアルカリ土類金属からなるＮＯｘ吸収剤を担持しており、ＮＯｘ吸蔵還元型三元触媒３に流入する排気ガスの空燃比がリーンのときに排気ガス中のＮＯｘがＮＯｘ吸収剤に吸収される。この場合、ＮＯｘ吸蔵還元型三元触媒３内に流入する排気ガスの空燃比を一時的にリッチにするとＮＯｘ吸収剤に吸収されていたＮＯｘがＮＯｘ吸収剤から放出して還元される。
【００１６】
一方、触媒３が活性化した後は燃焼室内の空燃比がほぼ理論空燃比に維持される場合には触媒３として三元触媒が使用される。三元触媒３を用い、燃焼室内の空燃比がほぼ理論空燃比に維持されると排気ガス中のＮＯｘばかりでなく、未燃ＨＣ，ＣＯも同様に除去される。
【００１７】
図２に別の実施例を示す。この実施例ではＮＯｘ吸収部４において排気ガス中のＮＯｘを吸収するために使用される水又は水溶液内にオゾンを添加するためにオゾン供給部１１が設けられている。なお、図２に示す例でオゾンはオゾン供給部１１から、水タンク１０内に貯蔵されている水又は水溶液内に添加される。このように水又は水溶液内にオゾンを添加すると水又は水溶液によるＮＯｘの吸収能力が向上し、斯くしてＮＯｘの排出量を低減することができる。
【００１８】
オゾン供給部１１では例えばオゾネータを用いて空気中の酸素からオゾンが生成される。従って図２に示される実施例ではＮＯｘを吸収するための水も、水に添加されるオゾンも外部から補充する必要はない。
【００１９】
図１および図２に示される実施例ではＮＯｘ吸収部４におけるＮＯｘの吸収作用は機関の運転が開始されてから触媒３が活性化するまで行われ、この間に吸収されたＮＯｘが触媒３の活性化後にインジェクタ８から排気通路２内に噴霧される。しかしながら機関の運転が開始されてから機関の運転が停止されるまで継続的にＮＯｘ吸収部４においてＮＯｘが吸収され続け、これらＮＯｘを含んだ水又は水溶液を触媒３の活性化後、継続的にインジェクタ８から排気通路２内に供給し続けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】排気浄化装置の全体図である。
【図２】排気浄化装置の別の実施例を示す全体図である。
【符号の説明】
【００２１】
１    エンジン
２    排気通路
３    触媒
４    ＮＯｘ吸収部
５    水捕集部
６    ＮＯｘ吸収水タンク
７    供給装置
８    インジェクタ
９    供給ポンプ
１０    水タンク
１１    オゾン供給部
【図１】
2006299960.tif 000003
【図２】
2006299960.tif 000004