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公開番号2024057951
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-25
出願番号2022164963
出願日2022-10-13
発明の名称内燃機関システム
出願人本田技研工業株式会社
代理人弁理士法人大島特許事務所
主分類F02M 27/04 20060101AFI20240418BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】窒素酸化物の排出量を低減することができる内燃機関システムを提供する。
【解決手段】内燃機関システム1は、燃焼室6と、燃焼室に接続した吸気通路7と、燃焼室に接続した排気通路8と、吸気通路又は燃焼室に燃料を供給する燃料供給装置34とを有する内燃機関2と、接続通路41を介して排気通路に接続され、排気通路を流れる排気の一部の供給を受け、排気中に含まれる水蒸気の電解を行う水蒸気電解装置3と、水蒸気電解装置のカソード室43と吸気通路又は燃焼室とを接続し、カソード室に発生した水素及び未反応の排気を含む混合ガスを吸気通路又は燃焼室に流す第1戻し通路61と、水蒸気電解装置のアノード室44と吸気通路とを接続し、アノード室に発生した酸素を吸気通路に流す第2戻し通路64とを有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
内燃機関システムであって、
燃焼室と、前記燃焼室に接続した吸気通路と、前記燃焼室に接続した排気通路と、前記吸気通路又は前記燃焼室に燃料を供給する燃料供給装置とを有する内燃機関と、
接続通路を介して前記排気通路に接続され、前記排気通路を流れる排気の一部の供給を受け、前記排気中に含まれる水蒸気の電解を行う水蒸気電解装置と、
前記水蒸気電解装置のカソード室と前記吸気通路又は前記燃焼室とを接続し、前記カソード室に発生した水素及び未反応の前記排気を含む混合ガスを前記吸気通路又は前記燃焼室に流す第１戻し通路と、
前記水蒸気電解装置のアノード室と前記吸気通路とを接続し、前記アノード室に発生した酸素を前記吸気通路に流す第２戻し通路とを有する内燃機関システム。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記第１戻し通路は、前記カソード室と前記吸気通路とを接続し、
前記第１戻し通路には、前記第１戻し通路を流れる前記混合ガスを冷却する冷却器が設けられている請求項１に記載の内燃機関システム。
【請求項３】
前記冷却器は、前記第１戻し通路の下流端を流れる前記混合ガスの温度を５００℃以下にする請求項２に記載の内燃機関システム。
【請求項４】
前記排気通路と前記吸気通路とに接続され、前記排気通路を流れる前記排気の一部を前記吸気通路に流すＥＧＲ通路を更に有する請求項１に記載の内燃機関システム。
【請求項５】
前記吸気通路における、前記第１戻し通路、前記第２戻し通路、及び前記ＥＧＲ通路より下流側の下流部分に、前記吸気通路を流れるガス中の水素濃度及び酸素濃度を測定するガス濃度センサが設けられ、
前記接続通路に第１流量制御弁が設けられ、
前記ＥＧＲ通路に第２流量制御弁が設けられ、
前記下流部分において前記酸素濃度が５％未満、又は前記水素濃度が４％未満となるように、前記第１流量制御弁及び前記第２流量制御弁が制御される請求項４に記載の内燃機関システム。
【請求項６】
前記排気通路に前記排気の温度を検出する温度センサが設けられ、
前記排気の温度が判定値以下のときに、前記水蒸気電解装置への電力供給が遮断される請求項１に記載の内燃機関システム。
【請求項７】
前記第１戻し通路には、前記燃焼室に向けて前記混合ガスを噴射するインジェクタが接続されている請求項１に記載の内燃機関システム。
【請求項８】
前記第１戻し通路には、前記混合ガスを圧縮する圧縮機が設けられている請求項７に記載の内燃機関システム。
【請求項９】
前記燃料供給装置は、水素供給源に接続されている請求項１～８のいずれか１つの項に記載の内燃機関システム。
【請求項１０】
前記内燃機関の出力の一部を受けて駆動する発電機を更に有し、
前記発電機が発電した電力の少なくとも一部が前記水蒸気電解装置に供給される請求項１～８のいずれか１つの項に記載の内燃機関システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関システムに関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、気候変動の緩和又は影響軽減を目的とした取り組みが継続され、この実現に向けて内燃機関の排気浄化装置に関する研究開発が行われている。例えば、特許文献１に係る水素エンジンの排気浄化装置は、水素を排気に混合し、水素によって排気中の窒素酸化物を還元する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平２－８６９１５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、特許文献１に係る排気浄化装置は、窒素酸化物を低減するために、燃料として有用である水素を消費するという問題がある。そのため、新しい排気浄化方法を実行可能な内燃機関システムが望まれている。
【０００５】
本発明は、以上の背景を鑑み、窒素酸化物の排出量を低減することができる内燃機関システムを提供することを課題とする。そして、本発明は、気候変動の緩和又は影響軽減に寄与することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明のある態様は、内燃機関システム（１）であって、燃焼室（６）と、前記燃焼室に接続した吸気通路（７）と、前記燃焼室に接続した排気通路（８）と、前記吸気通路又は前記燃焼室に燃料を供給する燃料供給装置（３４）とを有する内燃機関（２）と、接続通路（４１）を介して前記排気通路に接続され、前記排気通路を流れる排気の一部の供給を受け、前記排気中に含まれる水蒸気の電解を行う水蒸気電解装置（３）と、前記水蒸気電解装置のカソード室（４３）と前記吸気通路又は前記燃焼室とを接続し、前記カソード室に発生した水素及び未反応の前記排気を含む混合ガスを前記吸気通路又は前記燃焼室に流す第１戻し通路（６１）と、前記水蒸気電解装置のアノード室（４４）と前記吸気通路とを接続し、前記アノード室に発生した酸素を前記吸気通路に流す第２戻し通路（６４）とを有する。
【０００７】
この態様によれば、排気中の水蒸気を電解することによって酸素及び水素が生成され、生成された酸素が吸気通路を介して燃焼室に供給される。これにより、吸気として使用される空気が低減され、燃焼室に供給される窒素ガスが低減される。これにより、燃焼室での燃焼によって発生する窒素酸化物を低減することができる。また、水蒸気の電解によって生成された水素は燃料として使用されるため、燃費が向上する。
【０００８】
上記の態様において、前記第１戻し通路は、前記カソード室と前記吸気通路とを接続し、前記第１戻し通路には、前記第１戻し通路を流れる前記混合ガスを冷却する冷却器（６２）が設けられてもよい。
【０００９】
この態様によれば、混合ガスが酸素を含む吸気と混合されるときに、水素が意図せず燃焼することを防止することができる。混合ガスの温度が高い場合、水素が酸素と混合したときに燃焼が発生し易くなる。
【００１０】
上記の態様において、前記冷却器は、前記第１戻し通路の下流端を流れる前記混合ガスの温度を５００℃以下にしてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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