特許 6979478 排気浄化システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6979478

(24)【登録日】2021年11月17日

(45)【発行日】2021年12月15日

(54)【発明の名称】排気浄化システム

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/24 20060101AFI20211202BHJP

   B01D 53/62 20060101ALI20211202BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20211202BHJP

   F01N 3/08 20060101ALI20211202BHJP

   F01N 3/18 20060101ALI20211202BHJP

   F02M 27/02 20060101ALI20211202BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/24 U

   B01D53/62

   B01D53/94ZAB

   B01D53/94 222

   F01N3/08 Z

   F01N3/18 D

   F01N3/24 B

   F01N3/24 F

   F02M27/02 Z

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2020-47434(P2020-47434)

(22)【出願日】2020年3月18日

(65)【公開番号】特開2021-148041(P2021-148041A)

(43)【公開日】2021年9月27日

【審査請求日】2020年11月27日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005326

【氏名又は名称】本田技研工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106002

【弁理士】

【氏名又は名称】正林 真之

(74)【代理人】

【識別番号】100120891

【弁理士】

【氏名又は名称】林 一好

(74)【代理人】

【識別番号】100160794

【弁理士】

【氏名又は名称】星野 寛明

(72)【発明者】

【氏名】山本 修身

(72)【発明者】

【氏名】米田 英昭

(72)【発明者】

【氏名】星野 守門

(72)【発明者】

【氏名】稲葉 敏行

【審査官】 沼生 泰伸

(56)【参考文献】

【文献】 特公昭４５−１６６８２（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開２００５−６９００５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−７９９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平７−２９９３３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／０２８９２２７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０３４７６９５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１７−８９４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平９−２８７４３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１８６５３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−８４４０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／００

３／０２

３／０４− ３／３８

９／００−１１／００

Ｂ０１Ｄ ５３／３４−５３／９６

Ｆ０２Ｍ ２７／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関から排出される排気を浄化する排気浄化システムであって、
前記内燃機関の排気通路に設けられ、前記排気中に含まれるＮＯｘを還元するＮＯｘ還元機能を有する排気浄化触媒を備える排気浄化装置と、
前記排気浄化装置を通過した排気中に含まれる二酸化炭素を水素化反応させて二酸化炭素を還元するとともにメタノールを生成する二酸化炭素還元触媒を有する二酸化炭素還元装置と、
前記水素化反応の副生成物である一酸化炭素を前記排気浄化装置に供給する一酸化炭素供給装置と、を備える内燃機関の排気浄化システム。

【請求項2】

前記一酸化炭素供給装置は、前記水素化反応の副生成物である一酸化炭素を加圧して前記排気浄化装置に供給する加圧器を備える、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。

【請求項3】

前記排気浄化触媒は、三元触媒である、請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化システム。

【請求項4】

前記排気浄化装置を通過した排気中に含まれる二酸化炭素を分離して回収し、前記二酸化炭素還元装置に供給する二酸化炭素分離回収装置をさらに備える、請求項１から３いずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。

【請求項5】

前記一酸化炭素供給装置は、前記内燃機関の始動時に前記一酸化炭素を前記排気浄化装置に供給する、請求項１から４いずれかに記載の内燃機関の排気浄化システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排気浄化システムに関する。

【背景技術】

【0002】

本出願人は、オンボードで、内燃機関の排気中に含まれる二酸化炭素を水素化反応させてメタノールを生成し、生成されたメタノールを内燃機関の燃料として利用する技術の開発を進めている。ここで、例えば二酸化炭素と水素の混合ガスからメタノールを合成する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特公昭４５−１６６８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、本出願人による研究により、従来の技術ではメタノールを生成する際に副生成物である一酸化炭素が多量に発生することが判明した。そのため、副生成物の一酸化炭素を有効利用できる技術の開発が望まれる。

【0005】

本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、内燃機関の排気中の二酸化炭素を水素化反応させて燃料として再利用する際に、副生成物として生じる一酸化炭素を有効利用可能な技術を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１） 本発明は、内燃機関（例えば、後述のエンジン１）から排出される排気を浄化する排気浄化システムであって、前記内燃機関の排気通路（例えば、後述の排気管１６）に設けられ、前記排気中に含まれるＮＯｘを還元するＮＯｘ還元機能を有する排気浄化触媒を備える排気浄化装置（例えば、後述の排気浄化装置４）と、前記排気浄化装置を通過した排気中に含まれる二酸化炭素を水素化反応させて二酸化炭素を還元するとともにメタノールを生成する二酸化炭素還元触媒を有する二酸化炭素還元装置（例えば、後述の二酸化炭素還元装置１１）と、前記水素化反応の副生成物である一酸化炭素を前記排気浄化装置に供給する一酸化炭素供給装置（例えば、後述の一酸化炭素供給装置１２）と、を備える内燃機関の排気浄化システム（例えば、後述の排気浄化システム１０）を提供する。

【0007】

（１）の発明では、排気浄化装置を通過した排気中に含まれる二酸化炭素を水素化反応させて還元するとともにメタノールを生成する際に副生成物として生じる一酸化炭素を、排気浄化装置に供給する一酸化炭素供給装置を備える構成とする。これにより、排気浄化触媒をより還元雰囲気側とすることができ、ＮＯｘ還元浄化率を向上することができる。従って、（１）の発明によれば、内燃機関の排気中の二酸化炭素を水素化反応させて燃料として再利用する際に副生成物として生じる一酸化炭素を、テールパイプから排出することなく、ＮＯｘの還元浄化に有効利用可能な技術を提供することができる。

【0008】

（２） （１）の内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記一酸化炭素供給装置は、前記水素化反応の副生成物である一酸化炭素を加圧して前記排気浄化装置に供給する加圧器（例えば、後述の加圧器８）を備えてよい。

【0009】

（２）の発明では、水素化反応の副生成物である一酸化炭素を加圧して排気浄化装置に供給する加圧器を備える構成とする。これにより、高圧の排気が導入される排気浄化装置に対して、副生成物の一酸化炭素を効率良く確実に供給することができる。

【0010】

（３） （１）又は（２）の内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記排気浄化触媒は、三元触媒でよい。

【0011】

（３）の発明では、三元触媒に対して一酸化炭素を供給する構成とする。これにより、通常、三元触媒に流入する排気はストイキ組成であるため一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）は完全に酸化浄化できる一方でＮＯｘ還元浄化率は低いところ、（３）の発明によれば一酸化炭素を供給することで三元触媒をより還元雰囲気側とすることができ、ＮＯｘ還元浄化率を向上することができる。

【0012】

（４） （１）から（３）いずれかの内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記排気浄化装置を通過した排気中に含まれる二酸化炭素を分離して回収し、前記二酸化炭素還元装置に供給する二酸化炭素分離回収装置（例えば、後述のＣＯ_２回収装置３）をさらに備えてよい。

【0013】

（４）の発明では、排気浄化装置を通過した排気中に含まれる二酸化炭素を分離して回収し、二酸化炭素還元装置に供給する二酸化炭素分離回収装置をさらに備える構成とする。これにより、排気浄化装置を通過した排気中の二酸化炭素を効率良く分離、回収して二酸化炭素還元装置に供給することができる。また、二酸化炭素還元装置における二酸化炭素の水素化反応により生じる副生成物の一酸化炭素を、例えば二酸化炭素分離回収装置に直接供給すると、二酸化炭素分離回収装置にてテールパイプに排出されて結果的にＣＯエミッションが悪化するところ、（４）の発明によればこれを回避することができる。

【0014】

（５） （１）から（４）いずれかの内燃機関の排気浄化システムにおいて、前記一酸化炭素供給装置は、前記内燃機関の始動時に前記一酸化炭素を前記排気浄化装置に供給してよい。

【0015】

（５）の発明では、内燃機関の始動時に一酸化炭素を排気浄化装置に供給する構成とする。これにより、排気浄化触媒が低温であるためＮＯｘ浄化率が低い内燃機関の始動時において、ＮＯｘ還元浄化率を向上することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、内燃機関の排気中の二酸化炭素を水素化反応させて燃料として再利用する際に、副生成物として生じる一酸化炭素を有効利用可能な技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態に係る排気浄化システムを搭載した車両の構成を示す図である。

【図2】λとＣＯ浄化率との関係を示す図である。

【図3】λとＨＣ浄化率との関係を示す図である。

【図4】λとＮＯｘ浄化率との関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳しく説明する。

【0019】

本実施形態に係る排気浄化システムは、内燃機関の排気中の二酸化炭素を燃料として再利用する際に、副生成物として生じる一酸化炭素を排気の浄化に有効利用するものである。そのため、以下、二酸化炭素を分離、回収して燃料として再利用するカーボンリサイクルシステムを搭載した車両に適用した例を挙げて、本実施形態に係る排気浄化システムを説明する。

【0020】

図１は、本実施形態に係るカーボンリサイクルシステムＳを搭載した車両Ｖの構成を示す図である。車両Ｖは、液体の炭化水素燃料を燃焼させることによって発生する熱エネルギを機械エネルギに変換する内燃機関１（以下、「エンジン」という）を備え、このエンジン１によって得られた機械エネルギを利用して駆動輪（図示せず）を駆動することにより走行する。

【0021】

車両Ｖは、エンジン１と、エンジン１に燃料を供給する燃料供給装置２と、エンジン１の排気管１６を流れる排気から二酸化炭素（ＣＯ_２）を回収するＣＯ_２回収装置３と、排気管１６を流れる排気を浄化する排気浄化装置４と、ＣＯ_２回収装置３によって回収された二酸化炭素から含メタノール（ＣＨ_３ＯＨ）の合成ガスを生成するリアクタ５と、リアクタ５に水素（Ｈ_２）を供給する水素供給装置６と、リアクタ５から排出される合成ガスからメタノールと一酸化炭素を分離して回収する凝縮器７と、凝縮器７から排出される一酸化炭素を主体とした気相ガスを加圧する加圧器８と、加圧器８により加圧された一酸化炭素等の排気浄化装置４への供給を制御する供給弁９と、を備える。

【0022】

カーボンリサイクルシステムＳは、上述の各構成により構成される。また、本実施形態に係る排気浄化システム１０は、排気浄化装置４と、ＣＯ_２回収装置３と、リアクタ５及び水素供給装置６で構成される二酸化炭素還元装置１１と、凝縮器７、加圧器８及び供給弁９で構成される一酸化炭素供給装置１２と、により構成される。本実施形態の排気浄化システム１０については、後段で詳しく説明する。

【0023】

エンジン１は、例えば、複数の気筒と、各気筒内に往復動自在に設けられたピストンと、各気筒内においてピストンによって区画された燃焼室に設けられた点火プラグと、ピストンの往復運動によって回転するクランクシャフトと、を備える多気筒レシプロエンジンである。これら点火プラグは、図示しない制御装置からの指令に応じて点火し、各気筒内に供給された燃料と空気の混合気を燃焼させる。

【0024】

吸気管１５は、エンジン１の各気筒に連通する吸気ポートと車外とを接続し、車外の空気を各気筒へ導く配管である。排気管１６は、エンジン１の各気筒に連通する排気ポートと車外とを接続する配管である。排気管１６には、排気上流側から下流側へ向かって順に、排気浄化装置４と、ＣＯ_２回収装置３と、が設けられている。エンジン１の各気筒内で混合気を燃焼させることによって生じる排気は、排気浄化装置４、及びＣＯ_２回収装置３を経て、車外に排出される。

【0025】

燃料供給装置２は、燃料を貯留する燃料タンク２０と、エンジン１の各気筒に連通する吸気ポートに設けられた燃料噴射弁２１と、燃料タンク２０と燃料噴射弁２１とを接続する燃料供給管２４と、を備える。

【0026】

燃料タンク２０は、ガソリン、メタノール、又はこれらガソリンとメタノールとを混合した混合燃料等の液体の炭化水素燃料を貯留する。燃料供給管２４は、燃料タンク２０内に貯留されている燃料を図示しない高圧ポンプによって圧縮し、燃料噴射弁２１に供給する。燃料噴射弁２１は、図示しない制御装置からの指令に応じて開弁し、燃料供給管２４から供給される燃料を噴射する。燃料噴射弁２１から噴射される燃料と吸気管１５から供給される空気とを混合した混合気は、エンジン１の各気筒内に供給される。

【0027】

排気浄化装置４は、排気浄化触媒を備え、この排気浄化触媒の作用下で、エンジン１の排気に含まれる未燃炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）、及び窒素酸化物（ＮＯｘ）等を浄化する。排気浄化触媒としては、ＮＯｘを還元するＮＯｘ還元機能を有するものであればよく、三元触媒（ＴＷＣ）やＮＯｘ選択還元触媒（ＳＣＲ）が挙げられる。より好ましい排気浄化触媒は、通常、ストイキ雰囲気の排気が流入する三元触媒である。

【0028】

ＣＯ_２回収装置３は、ＣＯ_２配管３１によってリアクタ５と接続されている。ＣＯ_２回収装置３は、排気管１６を流れる排気から二酸化炭素を分離して回収し、ＣＯ_２配管３１を介してリアクタ５に供給する。より具体的には、ＣＯ_２回収装置３は、排気管１６を流れる排気を、二酸化炭素を主成分とする回収ガスと、窒素（Ｎ_２）を主成分とする脱ＣＯ_２排ガスとに分離し、回収ガスをＣＯ_２配管３１へ排出し、脱ＣＯ_２排ガスを図示しないテールパイプを介して車外へ排出する。

【0029】

ＣＯ_２回収装置３は、例えば、所定の吸着条件下で排気管１６を流れる排気中の二酸化炭素を選択的に吸着し、吸着した二酸化炭素を所定の脱離条件下で脱離するＣＯ_２吸着材を用いることによって、エンジン１の排気を回収ガスと脱ＣＯ_２排ガスとに分離する。ＣＯ_２吸着材には、例えばリチウム複合酸化物が用いられる。

【0030】

なお、本実施形態のＣＯ_２回収装置３は、ＣＯ_２吸着材の二酸化炭素の吸着、脱離特性を利用してエンジン１の排気を回収ガスと脱ＣＯ_２排ガスとに分離する場合に限られない。ＣＯ_２回収装置３は、排気管１６を流れる排気中の二酸化炭素を選択的に透過させるＣＯ_２分離膜を用いることによって、エンジン１の排気を回収ガスと脱ＣＯ_２排ガスとに分離する構成としてもよい。

【0031】

水素供給装置６は、高圧の水素を貯留する高圧Ｈ_２タンク６１と、高圧Ｈ_２タンク６１とリアクタ５とを接続するＨ_２配管６３と、Ｈ_２配管６３に設けられたレギュレータ６４と、を備える。レギュレータ６４は、高圧Ｈ_２タンク６１内に貯留された水素を所定圧まで減圧し、Ｈ_２配管６３を介してリアクタ５に供給する。

【0032】

なお、本実施形態の水素供給装置６は、高圧Ｈ_２タンク６１に貯留された水素をリアクタ５に供給する場合に限られない。水素供給装置６は、例えば電解装置によって水から生成した水素をリアクタ５に供給する構成としてもよく、アンモニアから生成した水素をリアクタ５に供給する構成としてもよい。

【0033】

リアクタ５は、ＣＯ_２配管３１から供給される回収ガスに含まれる二酸化炭素とＨ_２配管６３から供給される水素とを反応筒内において所定比で水素化反応させることにより、二酸化炭素を還元するとともにメタノールを合成する。

【0034】

より具体的には、リアクタ５は、ＣＯ_２配管３１から供給される回収ガスが導入される反応筒と、Ｈ_２配管６３から供給される水素を反応筒内に噴射するＨ_２インジェクタと、この反応筒内に設けられた二酸化炭素還元触媒と、反応筒内のガスを昇温する加熱装置と、反応筒内のガスを圧縮する圧縮装置と、反応筒と凝縮器７とを接続する合成ガス配管５１と、を備える。

【0035】

二酸化炭素還元触媒は、二酸化炭素及び水素の存在下において二酸化炭素を還元するとともにメタノールを生成する二酸化炭素の水素化反応を促進する。二酸化炭素還元触媒としては、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）やシリカ（ＳｉＯ_２）等の酸化物からなる担体に、銅（Ｃｕ）や亜鉛（Ｚｎ）等の遷移金属からなる触媒金属が担持された銅−亜鉛酸化物系触媒等の既知のものが用いられる。

【0036】

加熱装置は、エンジン１の廃熱、すなわちエンジン１において燃料を燃焼させることによって発生する熱エネルギの一部を利用して反応筒内のガスを、上記二酸化炭素の水素化反応を進行させるために必要な温度まで昇温する。圧縮装置は、エンジン１において燃料を燃焼させることによって得られる機械エネルギの一部、より具体的にはエンジン１のクランクシャフトの動力を利用して反応筒内のガスを、上記メタノール合成反応を進行させるために必要な圧力になるまで圧縮する。

【0037】

以上のようなリアクタ５では、ＣＯ_２配管３１から反応筒内に回収ガスを所定量導入するとともに、反応筒内における二酸化炭素と水素の比が所定比になるように計量した水素をＨ_２インジェクタから反応筒内に噴射し、さらに加熱装置及び圧縮装置によって反応筒内のガスを昇温、圧縮する。これにより、反応筒内では二酸化炭素還元触媒の作用下で、二酸化炭素の水素化反応（下記式（１）参照）が進行し、メタノールが生成される。また同時に、この二酸化炭素還元触媒の作用により、逆水性ガスシフト反応（下記式（２）参照）、及び一酸化炭素の水素化反応（下記式（３）参照）も進行し、メタノールを含む合成ガスが生成される。
ＣＯ_２＋３Ｈ_２→ＣＨ_３ＯＨ＋Ｈ_２Ｏ （１）
ＣＯ_２＋Ｈ_２→ＣＯ＋Ｈ_２Ｏ （２）
ＣＯ＋２Ｈ_２→ＣＨ_３ＯＨ （３）

【0038】

以上のような手順によって反応筒内で生成された合成ガスは、合成ガス配管５１を介して凝縮器７に供給される。合成ガス配管５１から排出される合成ガスは、上記メタノール合成反応によって生成されるメタノールの他、副生成物としての一酸化炭素、未反応の二酸化炭素、ＣＯ_２回収装置３において分離しきれずに回収ガスに混入した窒素等を含む。特に、従来公知の銅−亜鉛酸化物系触媒からなる二酸化炭素還元触媒では、触媒金属を構成する銅（Ｃｕ）や亜鉛（Ｚｎ）等の遷移金属からなる触媒金属が酸化して酸化銅（ＣｕＯ）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）に変化する結果、副生成物としての一酸化炭素が多量に生成することが本出願人の研究により判明している。そのため、この副生成物の一酸化炭素は、後段で詳述するように本実施形態に係る排気浄化システム１０により有効利用できるようになっている。

【0039】

凝縮器７は、リアクタ５から供給される合成ガスからメタノールを回収し、これを燃料タンク２０に供給する。より具体的には、凝縮器７は、リアクタ５から排出される合成ガスを熱交換によって凝縮することにより、メタノールを主成分とする液相と、副生成物の一酸化炭素、未反応の二酸化炭素及び窒素を含む気相とに分離し、液相を液相ポートから排出し、気相を気相ポートから排出する。

【0040】

凝縮器７の液相ポートと燃料タンク２０とは、液相配管７１によって接続されている。従って凝縮器７の液相ポートから排出される液相は、液相配管７１によって燃料タンク２０内に導かれる。また、凝縮器７の気相ポートと、排気管１６のうちエンジン１と排気浄化装置４との間とは、気相配管７２によって接続されている。従って、凝縮器７の気相ポートから排出される気相ガスは、気相配管７２によって排気浄化装置４へ導かれる。

【0041】

気相配管７２の途中には、加圧器８と、供給弁９と、が設けられている。加圧器８は、凝縮器７から排出される一酸化炭素を含む気相ガスを加圧する。加圧器８としては、例えばコンプレッサ等により構成される。供給弁９は、図示しない制御装置からの指令に応じて開閉制御されることにより、加圧器８で加圧された一酸化炭素等の排気浄化装置４への供給を制御する。また、この供給弁９により、例えば燃料カット（Ｆｕｅｌ Ｃｕｔ）復帰後のリッチ制御時等のリッチ運転時に過剰リッチとならないよう、一酸化炭素の供給を制限できるようになっている。

【0042】

以上のようなカーボンリサイクルシステムＳが搭載された車両Ｖにおける炭素の流れについて説明する。始めに燃料タンク２０内に貯留されている炭化水素燃料と吸気管１５から導入した空気との混合気をエンジン１において燃焼させると、窒素と二酸化炭素と水とを主成分とする排気がエンジン１から排出される。この排気中の二酸化炭素は、ＣＯ_２回収装置３によって分離、回収され、リアクタ５に供給される。リアクタ５では、二酸化炭素と水素とを反応させることによって含メタノールの合成ガスが生成される。この合成ガス中のメタノールは、凝縮器７によって回収され、燃料として燃料供給装置２によりエンジン１に供給される。一方、合成ガス中の一酸化炭素は、凝縮器７によって回収され、加圧器８及び供給弁９により加圧状態で排気浄化装置４に供給される。このようにカーボンリサイクルシステムＳが搭載された車両Ｖは、外気から二酸化炭素を取り込みながら、炭素をカーボンリサイクルシステムＳで循環させることにより、テールパイプから車外への二酸化炭素排出量を削減する。

【0043】

次に、本実施形態に係る排気浄化システム１０について、詳しく説明する。
上述した通り、本実施形態に係る排気浄化システム１０は、排気浄化装置４と、ＣＯ_２回収装置３と、リアクタ５及び水素供給装置６で構成される二酸化炭素還元装置１１と、凝縮器７、加圧器８及び供給弁９で構成される一酸化炭素供給装置１２と、により構成される。この本実施形態に係る排気浄化システム１０を用いて、以下のような実験を実施した。

【0044】

先ず、従来のガソリンエンジン車両に従来知られているカーボンリサイクルシステムを適用し、二酸化炭素還元装置により生成されたメタノールをエンジンに供給した場合において、エンジンから排出されて排気浄化装置に導入される排気の組成の一例を調べた。その結果、二酸化炭素（ＣＯ_２）が１４％、水（Ｈ_２Ｏ）が２１％、酸素（Ｏ_２）が２％、一酸化炭素（ＣＯ）が１９００ｐｐｍ、炭化水素（ＨＣ）が５７００ｐｐｍｃ、一酸化窒素（ＮＯ）が１３５０ｐｐｍ、水素（Ｈ_２）が１７００ｐｐｍ、残りが窒素（Ｎ_２）であった。

【0045】

これに対して、実施例として、本実施形態の二酸化炭素還元装置１１を構成するリアクタ５において、ＣＯ_２回収装置３及び水素供給装置６を制御することにより、一酸化炭素と水素の混合比を２５：７５とし、２５０℃、８ＭＰａの条件下で水素化反応を進行させた。すると、副生成物としての一酸化炭素の生成量は、３６００ｐｐｍであった。

【0046】

そのため、本実施例では、上記３６００ｐｐｍの一酸化炭素（ＣＯ）が排気浄化装置４に供給されることになる。すなわち、排気浄化装置４に導入される排気中の一酸化炭素（ＣＯ）は１９００ｐｐｍ＋３６００ｐｐｍ＝５５００ｐｐｍとなってより還元雰囲気側となり、理論空燃比に対する空燃比λは０．９９４となる。

【0047】

比較例としては、二酸化炭素還元装置で生成した副生成物の一酸化炭素（ＣＯ）を排気浄化装置４の下流側のＣＯ_２回収装置に供給する構成とした。そのため、この比較例では、排気浄化装置４に導入される排気はストイキのままであり、理論空燃比に対する空燃比λは１のままである。

【0048】

ここで、図２は、λとＣＯ浄化率との関係を示す図である。図２において、理論空燃比に対する空燃比λが１である比較例では、ＣＯ浄化率がほぼ１００％であることが分かる。これに対して、理論空燃比に対する空燃比λが０．９９４である本実施例では、比較例よりは若干劣るものの、１００％近いＣＯ浄化率が得られることが確認された。

【0049】

図３は、λとＨＣ浄化率との関係を示す図である。図３において、理論空燃比に対する空燃比λが１である比較例では、ＨＣ浄化率が９０％程度であることが分かる。これに対して、理論空燃比に対する空燃比λが０．９９４である本実施例では、比較例よりも高いＨＣ浄化率であり、ほぼ１００％に近いＨＣ浄化率が得られることが確認された。

【0050】

図４は、λとＮＯｘ浄化率との関係を示す図である。図４において、理論空燃比に対する空燃比λが１である比較例では、ＮＯｘ浄化率が６０％程度で低いことが分かる。これに対して、理論空燃比に対する空燃比λが０．９９４である本実施例では、比較例よりも格段に高いＮＯｘ浄化率であり、１００％近いＮＯｘ浄化率が得られることが確認された。

【0051】

本実施形態に係る排気浄化システム１０によれば、以下の効果が奏される。
本実施形態では、排気浄化装置４を通過した排気中に含まれる二酸化炭素を水素化反応させて還元するとともにメタノールを生成する際に副生成物として生じる一酸化炭素を、排気浄化装置４に供給する一酸化炭素供給装置１２を備える構成とした。これにより、排気浄化触媒をより還元雰囲気側とすることができ、ＮＯｘ還元浄化率を向上することができる。従って、本実施形態によれば、エンジン１の排気中の二酸化炭素を水素化反応させて燃料として再利用する際に副生成物として生じる一酸化炭素を、テールパイプから排出することなく、ＮＯｘの還元浄化に有効利用可能な技術を提供することができる。

【0052】

また本実施形態では、水素化反応の副生成物である一酸化炭素を加圧して排気浄化装置４に供給する加圧器８を備える構成とした。これにより、高圧の排気が導入される排気浄化装置４に対して、副生成物の一酸化炭素を効率良く確実に供給することができる。

【0053】

また本実施形態では、好ましくは三元触媒に対して一酸化炭素を供給する構成とした。これにより、通常、三元触媒に流入する排気はストイキ組成であるため一酸化炭素（ＣＯ）及び炭化水素（ＨＣ）は完全に酸化浄化できる一方でＮＯｘ還元浄化率は低いところ、本実施形態によれば一酸化炭素を供給することで三元触媒をより還元雰囲気側とすることができ、ＮＯｘ還元浄化率を向上することができる。

【0054】

また本実施形態では、排気浄化装置４を通過した排気中に含まれる二酸化炭素を分離して回収し、二酸化炭素還元装置１１に供給するＣＯ_２回収装置３をさらに備える構成とした。これにより、排気浄化装置４を通過した排気中の二酸化炭素を効率良く分離、回収して二酸化炭素還元装置１１に供給することができる。また、二酸化炭素還元装置１１における二酸化炭素の水素化反応により生じる副生成物の一酸化炭素を、例えばＣＯ_２回収装置３に直接供給すると、ＣＯ_２回収装置３にてテールパイプに排出されて結果的にＣＯエミッションが悪化するところ、本実施形態によればこれを回避することができる。

【0055】

また本実施形態では、エンジン１の始動時に一酸化炭素を排気浄化装置４に供給する構成とした。これにより、排気浄化触媒が低温であるためＮＯｘ浄化率が低いエンジン１の始動時において、ＮＯｘ還元浄化率を向上することができる。

【0056】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は本発明に含まれる。

【符号の説明】

【0057】

１ エンジン（内燃機関）
３ ＣＯ_２回収装置（二酸化炭素分離回収装置）
４ 排気浄化装置
５ リアクタ（二酸化炭素還元装置）
６ 水素供給装置（二酸化炭素還元装置）
７ 凝縮器（一酸化炭素供給装置）
８ 加圧器（一酸化炭素供給装置）
９ 供給弁（一酸化炭素供給装置）
１０ 排気浄化システム
１１ 二酸化炭素還元装置
１２ 一酸化炭素供給装置
１６ 排気管（排気通路）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】