JP2001508514A - エンジンの排気ガス中の汚染物質を減じるための方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 内燃機関により生成される排気ガス中の汚染物質を低減するための方法と装置を提供する。実施形態において、185ナノメータの波長を持つ紫外線輻射により作られたオゾンが燃焼エンジン（11）の吸気（41）に導入され、これにより、より完全に燃料に低減され、燃費が改善され、更に、汚染物質が少なくなる。他の実施形態において、オゾンが燃焼ガス流れ内に導入され、その後、排気ガスが触媒コンバータ（13）により処理される。この結果、触媒コンバータ単独による排気ガス処理より汚染物質が低減される。更に他の実施形態において、触媒コンバータより上流の燃焼エンジンの排気ガス内にヒドロキシルを導入すると共に触媒コンバータにより排気ガスを処理することにより、排気ガス中の汚染物質を低減する方法及び装置が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】 エンジンの排気ガス中の汚染物質を減じるための方法及び装置 発明の背景 発明の分野 本発明は一般的には燃料の燃焼により発生する排気ガス中の汚染物質を低減す るための方法及び装置に関する。１つの実施の形態では、本発明は、汚染物質の 低減をオゾンの使用により実現する方法及び装置を提供する。別の実施の形態で は、燃料の燃焼により発生した燃焼前ガス又は燃焼後ガスの中に、ヒドロキシル 基“ＯＨ”と、Ｏ、Ｈ、ＨＯ₂及びＨ₂Ｏ₂のようなその他の遊離基中間体及び酸 化剤を導入することにより、汚染物質濃度の低下を実現する。 背景 技術においては公知のように、内燃機関は、燃焼室又はシリンダ内での燃焼の ために燃料と混合される周囲空気を吸引し、発生した排気ガスを放出する。シリ ンダ内での燃料／空気混合気の点火は、一般的には、例えば、点火プラグ等のよ うな点火装置、又は燃料点火温度を超える温度への断熱圧縮により行われる。例 えば、今日一般的に使用されているガソリンエンジンのような、特定の内燃機関 においては、空気が吸気ダクト又は吸気口を経て吸引され、その周囲空気はキャ ブレタ又は燃料点火装置に運ばれ、そこで燃料と混合され、空気／燃料混合気を 形成する。空気／燃料混合気は次に吸気マニホルドを経てエンジンの燃料室又は シリンダに運ばれる。このタイプのエンジン、及び、シリンダ内燃料噴射装置を 使用するような特定の火花点火エンジンの場合は、空気と燃料はエンジンの燃焼 室又はシリンダ内で混合される。 空気／燃料混合気が燃焼した後、発生した排気ガスは燃焼室から排気マニホル ドに放出される。次に排気ガスは、少なくとも１つの排気管を経て、汚染物質を 除去する触媒コンバータに運ぶことができる。 あらゆる燃焼室への空気の流れは、もし適用可能であれば、空気/燃料混合気 の流れを含めて、以下では燃焼前ガス流れと呼び、発生した燃焼室からの排気の 流れは、以下では燃焼後又は排気ガス流れと呼ぶ。ここで使用しているように、 燃焼前ガス流れと燃焼後ガス流れは以下では総称として燃焼ガス流れと呼ぶ。 燃料の制御された燃焼により作動する内燃機関は、二酸化酸素（ＣＯ₂）及び 水（Ｈ₂Ｏ）の完全燃焼生成物と、人間の生命にとって直接的に危険である一酸 化炭素（ＣＯ）のような不完全燃焼による汚染物質と、さらには未燃炭化水素（ ＨＣ）を含む排気ガスを発生させる。さらに、炭化水素燃料の燃焼により生じる 非常な高温と、それに続く急激な冷却の結果として、追加的汚染物質としての窒 素酸化物ＮＯ₂の形成という好ましくない現象が起こる。 汚染物質の量はエンジンの数多くの運転条件により変動するが、燃焼シリンダ 中の空気／燃焼費の影響を大きく受け、例えば、一酸化酸素と末燃炭化水素の低 減をもたらす条件（化学量論的希薄燃料混合気と高燃焼温度）はＮＯ_xの形成を 増加させ、ＮＯ_xの形成を低減させる条件（燃料濃厚及び燃料希薄混合気と低燃 焼温度）はエンジンの排気ガス中のＣＯと未燃ＨＣを増加させる。現代の触媒コ ンバータでは、ＮＯ₂の低減は無酸素時が最も効率的であり、一方、ＣＯとＨＣ の低減には酸素が必要であるので、これらのエミッションの反省の防止には、エ ンジンを化学量論的空気／燃料費で運転することが必要であり、その理由は、こ れらの条件の下では、三元触媒（ＴＷＣ）の使用が可能だからである、つまり、 ３つの汚染物質の全てを同時に低減させることができるからである。それにもか かわらず、内燃機関の運転中には、環境にとって重大な量のＣＯ、ＨＯ及びＮＯ_x が大気中に排出される。 内燃機関の排気ガス中に汚染物質が存在することはすでに１９０１年から認識 されてはいたが、アメリカにおいて内燃機関エミッションの浄化が必要になった のは、１９７０年に大気汚染防止法が議会を通過してからであった。大気汚染防 止法の要件を満たすために、エンジンメーカーは様々な技術を検討した。触媒作 用が最も効率的な受動的システムであることが明らかになった。 自動車メーカーは触媒作用を起こすために一般的に触媒コンバータを使用して きた。その目的は、ＣＯとＨＣをＣＯ₂とＨ₂Ｏに酸化し、ＮＯ／ＮＯ₂をＮ₂に還 元することにある。自動車エミッション触媒コンバータは典型的には自動車車体 底面に配設されており、走行条件の下で生じる非常な高温と構造的及び振動負荷 により極端に劣悪な環境であるマフラーのすぐ前のエンジンからの排気ガス 流れの中に位置している。 ほとんど全ての自動車エミッション触媒コンバータは、熱衝撃の下での素晴ら しい強度と耐亀裂性を備えた低熱膨張セラミックであるコージライト製が一般的 なハニカム単体構造の中に収納されている。ハニカム構造と選ばれた幾何学的形 状により、圧力低下は比較的小さく、物質移動制御反応を強化する広い幾何学的 表面積が得られる。ハニカムは鋼容器の中にセットされ、弾性マットにより振動 から保護されている。 触媒成分が混合された安定化ガンマアルミナ製が一般的な粘着性薄め塗膜がハ ニカムの壁に付着させられている。３つの汚染物質全てを同時に浄化するための ＹＷＣ技術は、貴金属ＰｔとＲｈを使用することからなり、Ｒｈは主としてＮＯ₂ を還元する役割を果たすが、ＰｔとともにＣＯ酸化にも貢献する。最近では、 もっと値段の安いＰｄが代わりに使用されるか、又はＰｔ及びＲｈと併用されて いる。活性触媒は一般的に約０．１〜０．１５％の貴金属、主としてプラチナ（ Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）又はロジウム（Ｒｄ）を含んでいる。 内燃機関の排気ガスは若干濃厚から若干希薄までの幅があるので、サイクルの 希薄部分では酸素を吸収（貯蔵）し、濃厚部分では酸素を放出し、過剰ＣＯ及び ＨＣと反応させる酸素貯蔵媒質が薄め塗膜に添加されている。ＣｅＯ₂がこの目 的で最もよく使用されているが、それはその還元／反応応答が望ましいものだか らである。 大気汚染防止法の１９９０年修正案が最近通過したことにより、内燃機関によ り大気中に放出される汚染物質の量のさらなる大幅な削減が要求されるようにな った。これらの要件を満たすために、自動車やトラックの使用制限が提案されて おり、例えば、雇用者側は、自動車の相乗り、ＨＯＶ車線、大量輸送機関や鉄道 の利用増大、さらには、相当な費用と不便さを伴う自動車やトラックの使用制限 のための類似の行動を求めている。 自動車やトラックの使用制限に代わる方法が、内燃機関の効率を高めることに よるエミッションの低減である。しかしこれには限定的な効果しかないであろう 。というのは、研究の結果、自動車が原因の汚染の大部分が、道路を走行してい る車両のほんの一部によるものであり、これらの車両が、本質的に多量の汚染物 質 を発生させる比較的非効率的なエンジンと老朽化した触媒コンバータを有する比 較的古い型のものであることが分かっているからである。妥当な費用により後付 けできる装置によって効率を高めることができなければ、かかる改良が他の車両 に加えられることはありそうもなく、問題をうまく解決することもできないであ ろう。 それに加えて、自動車やトラックのような車両の排気ガス中の汚染物質の量の 低減という点では、近年では相当の進展が見られている一方、たとえ現在製造さ れている自動車やトラックの排気エミッションが環境保護局基準案を満たしてい ないとはいえ、内燃機関の排気ガスの汚染物質の量をさらに低減することは技術 的に相当の難題であり、費用もかかるのである。 内燃機関の効率を高めるための１つの解決策として、アメリカ特許第１，３３ ３，８３６号と同第１，７２５，６６１号に、キャブレタの吸気との組合わせて オゾン供給装置を備えることが提案されている。非常に効率的な酸化剤であるオ ゾンは、エンジンによる燃料の燃焼の完全性を高め、それにより自動車排気ガス 中の汚染物質を低減し、効率も高める。オゾンを発生させるためのこれらの上記 の公知の装置は複雑で、費用が高く、生産中の新しいエンジンに簡単に取付ける こともできないし、既存のエンジンに簡単に後付けすることもできない。 ウォーリス、ジュニア他のアメリカ特許第４，１９５，６０６号では、周波数 約２５３７オングストローム（２５３．７ナノメートル）の殺菌ランプからの紫 外線で酸素を光化学活性化することより酸素分子を活性化するために、内燃機関 用燃焼空気が燃料との混合の前に処理される。しかしながら、ウォーリス、ジュ ニア他特許では、ランプメーカーが確認しているように、殺菌ランプによりオゾ ンが発生することはない。従って、ウォーリス、ジュニア他は、好ましい範囲が 、本発明の実施の形態のオゾン発生ランプの１００〜２００ナノメートルのオゾ ン発生波長を含まない２０００〜３０００オングストローム（２００〜３００ナ ノメートル）であることを強調している。２００ナノメートルを超えると、オゾ ンは光解離し、従って、たとえオゾンが存在しているとしても、約２００ナノメ ートルを超える波長の紫外線を使用した場合は、オゾン濃度は低下することにな る。 内燃機関の効率の上昇による排気エミッションの低減、又は自動車の使用の低 減の代わりものもう１つの代替策は、例えば触媒コンバータにより触媒作用の効 率を高めることである。触媒コンバータの浄化効率は、特定の重要な成分の質量 除去量と触媒コンバータ内へのその成分の質量流量の比により測定される。触媒 コンバータの浄化効率は、老朽化、温度、化学量論、（鉛、イオウ、炭素、リン のような）触媒毒の存在、触媒のタイプ、排気ガスの触媒コンバータ滞留時間を 含む多くのパラメータの関数である。 触媒コンバータの効率を高める試みはまだ十分には成功していない。たしかに 新型のＴＷＣ触媒コンバータは役には立つが、値段が高く、触媒処理された排気 ガスにより、まだ相当量の汚染物質が大気中に放出されている。これらのコンバ ータは将来のエミッション要件を満たすことが困難であるかもしれないし、その 性能寿命にも限界がある。触媒コンバータには、システムが運転温度に達するま では、その浄化効率が低いという欠点もある。 発明の概要 従って、本発明の１つの実施の形態の目的は、カソリン、メタノール又は軽油 のような燃料を使用する内燃機関の排気ガス中の汚染物質を低減する方法及び装 置を提供することにあり、しかも、内燃機関の吸気弁の上流で空気中の酸素をオ ゾンに変換し、内燃機関又は触媒コンバータを大きく改造することなく燃料のよ り完全な燃焼と効率の改善を実現するために、放射エネルギーが採用される。 本発明のもう１つの目的は、採用と製造が安価で、構造と作動が単純で、新し いエンジンへの取付け又は既存のエンジンへの後付けが簡単な、自動車又はトラ ック排気ガス中の汚染物質を低減するための方法及び装置を提供することにある 。 本発明の１つの実施の形態のさらなる目的は、内燃機関又は触媒コンバータを 大きく改造することなく触媒コンバータの浄化効率を高めることにより、触媒コ ンバータを有する内燃機関の排気ガス中の汚染物質を低減するための方法及び装 置を提供することにある。 本発明の１つの実施の形態の特に効果的な特徴は、燃料をより完全に燃焼させ ることにより、排気ガス中の汚染物質のレベルを下げるだけではなく、エンジン 効率と燃費も改善することにある。排気管の中に配設された触媒コンバータの作 動とは違って、添加されたエネルギーは燃焼プロセスの一部としてエンジンの内 部に放出される。 本発明のもう１つの特に効果的な特徴は、内燃機関の排気ガス中の汚染物質を 低減するための装置が、内燃機関による燃焼を強化するために使用されるオゾン を発生させるために、紫外線を使用し、追加的な窒素酸化物を発生させないこと にある。 本発明の特に効果的な特徴は、最大の汚染源であり、エミッションテストには まず合格しそうもない現在走行中の車両のエンジンと触媒の組合せを改良するこ とにより、汚染物質を低減する比較的安価な方法を提供することと、新しいエン ジンシステムへの取付けが簡単なことにある。 本発明の１つの実施の形態のさらなる特に効果的な特徴は、触媒コンバータに 入るガスの組成をリアルタイムで変更するためにオゾンを添加することにより、 触媒コンバータの効率の改善を実現し、特殊な化学添加物を車内に貯蔵する必要 がないことにある。 別の実施の形態の効果的な特徴は、排気ガスの組成を変更するために、ヒドロ キシル基と、Ｏ、Ｈ、ＨＯ₂及びＨ₂Ｏ₂のようなその他の遊離基中間体及び酸化 剤を添加することにより、エミッションの低減を実現し、特殊な化学添加物を車 内に貯蔵する必要がないことにある。 本発明のさらにもう１つの効果的な特徴は、ガソリン、ガソリンベース製剤、 軽油、アルコール、天然ガス、及び少なくとも１つの汚染物質の濃度を下げるた めに触媒コンバータを使用できるその他のあらゆる燃料のような様々なタイプの 燃料を使用できる、自動車、トラック、定置発電機、モーターボート、オートバ イ、バイク、芝刈り機、チェーンソー又はリーフブロワを含むガスタービンエン ジンとレシプロエンジンを含むが、それらには限定されない多種多様なタイプの 内縁機関に適用することができることにある。それに加えて、本発明は既存のエ ンジンに後付けすることができるだけではなく、新設計のエンジンに組込むこと もできる。 本発明のこれら及びその他の目的、効果及び特徴は、その１つの実施の形態に よれば、波長約１８５ナノメートルの光を放射する紫外線放射ランプを使用し、 内燃機関のキャブレタ又は燃料送り帯域に入る空気を少なくとも部分的にオゾン に変換し、それによりエンジンの効率を高め、自動車の排気ガス中の汚染物質を 低減するにより実現される。紫外線ランプは、好ましくは、内燃機関の空気フィ ルタの下流のエンジンのキャブレタ又は燃料噴射装置の吸気に隣接して配設され ている。 １つの実施の形態によれば、波長約１８５ナノメートルの光を放射する水銀蒸 発ランプである、エンジン内に吸入される空気中の酸素をオゾンに変換する放射 エネルギーを発生させるための少なくとも１つの光源と、その少なくとも１つの 光源を駆動するための変圧器と、変圧器をエンジンの電気系統に接続するための コネクタと、エンジン回転数を感知するためのタコメータと、タコメータにより 感知されたエンジン回転数に比例して、ランプに適用される電流と電圧の一方を 電圧変換器により変えることにより、ランプが発生させるオゾンの量を変えるた めのコントローラからなり、オゾンがエンジンによる燃料の燃焼の効率を高め、 それにより排気ガス中の炭化水素と一酸化炭素の量を低減することを特徴とする 装置が提供される。 別の実施の形態によれば、それぞれがエンジンによる完全燃焼に必要なレベル よりも低いレベルで空気をオゾンに変換する、エンジン内に吸入される空気中の 酸素をオゾンに変換する放射エネルギーを発生させるための第１及び第２光源と 、その第１及び第２光源を駆動するための変圧器と、変圧器をエンジンの電気系 統に接続するためのコネクタと、エンジン回転数を感知するためのセンサと、エ ンジン回転数又はエンジン負荷に基づいて第１光源を選択的に作動させ、エンジ ンの運転中には第２光源を連続的に作動させるためのコントローラからなり、エ ンジン回転数又はエンジン負荷オゾンが所定のレベルよりも低い場合は、コント ローラが第１光源のスイッチを切ることと、エンジン回転数又はエンジン負荷オ ゾンが少なくとも所定のレベルにある場合は、コントローラが第１光源のスイッ チを入れることと、オゾンがエンジンによる燃料の燃焼の効率を高め、それによ り排気ガス中の炭化水素と一酸化炭素の量を低減することを特徴とする装置が提 供される。 別の実施の形態によれば、１）燃焼室に向かう空気を含めた燃焼前ガス流れ及 び燃焼室から出る燃焼後ガス流れを有する燃焼室と、２）燃料の不完全燃焼によ る少なくとも１つの汚染物質及び／又は窒素酸化物の量を低減するために排気ガ スを処理するための触媒コンバータと、３）触媒コンバータにより処理された排 気ガス中の少なくとも１つの汚染物質の量を低減するために燃焼前ガス流れ及び 燃焼後ガス流れの少なくとも１つにオゾンを添加するための装置からなる装置が 提供される。 もう１つの実施の形態によれば、オゾンを添加するための装置は、燃焼前ガス 流れ又は燃焼後ガス流れの少なくとも１つの中に挿入される波長約１００〜２０ ０ナノメートルの光を放射する紫外線放射ランプからなり、その結果、吸気、空 気／燃料混合気及び／又は排気ガス中の酸素には紫外線が照射され、触媒コンバ ータの浄化効率を高めるオゾンを発生させる。２００ナノメートルを超える紫外 線はオゾンを光解離し、従ってオゾン濃度を低下させることになり、オゾン発生 を所望する場合は、その使用を避けるものとする。 もう１つの実施の形態によれば、オゾンを添加するための装置は燃焼前ガス流 れ及び燃焼後ガス流れから離れた場所に配置されており、オゾン濃厚空気が燃焼 ガス流れの中に管で運ばれる。この実施の形態では、装置は、例えば、エンジン 真空により得られるようなポンピングメカニズム又は負圧を使用して、エンジン の運転とは無関係に周囲空気を吸引する。周囲空気は、例えば、紫外線の照射に より、オゾン濃厚空気に変換され、燃焼前ガス流れ又は燃焼後ガス流れの少なく とも１つに添加される。この実施の形態の特に効果的な特徴は、車両のエンジン コンパートメント又はその他の場所の便利な位置にオゾン発生器の取付けが可能 なことにある。本発明のもう１つの効果的な特徴は、オゾンを最も望ましい位置 で吸気又は排気ガス流れの中に導入できることにある。本発明のさらなる効果的 な特徴は、オゾンジェネレータからのオゾンの流量をエンジン回転数から、つま り、燃焼室への空気の流れ又は燃焼室からの排気ガスの流れから独立させること ができることにある。従って、エンジンが低速の場合は、オゾンの質量流量が、 燃焼室を通る低空気質量流量に影響を受けることはない。 本発明によれば、燃焼室に向かう少なくとも周囲空気の燃焼前ガス流れ及び燃 焼室から出る排気ガスの燃焼後ガス流れを有する燃焼室の中での燃料の燃焼によ り発生した１つの燃焼汚染物質を少なくとも低減するための触媒コンバータの浄 化効率を改善するための方法も提供され、この方法は、燃料の燃焼により発生し た排気ガスを処理し、少なくとも１つの燃焼汚染物質の濃度を低下させるために 、触媒コンバータから上流の少なくとも１つの地点においてオゾンを燃焼前ガス 流れ及び燃焼後ガス流れの少なくとも１つに添加する段階と、排気ガスを触媒コ ンバータにより処理する段階からなる。 別の実施の形態によれば、ヒドロキシルイオン“ＯＨ”と、Ｏ、Ｈ、ＨＯ₂及 びＨ₂Ｏ₂のようなその他の遊離基中間体及び酸化剤を燃焼エンジンの燃焼ガス流 れの中に導入し、ＣＯ及びＨＣのような汚染物質及び汚染物を低減することがで きると考えられる。酸素が介在している場合のＯＨはＣＯと急激に反応し、ＣＯ₂ を生成することができることが観察されている。酸素が介在している場合のＯ Ｈは炭化水素（ＨＣ）と急激に反応し、ホルムアルデヒド又はその他の類似の中 間生成物を生成し、これらがさらにＯＨと反応し、Ｈ₂Ｏ、ＣＯ₂及びＯＨを形成 することができることも観察されている。さらに、一連の反応がＯＨを消費する のではなく、むしろ再生するのだという証拠がある。 ＣＯの場合は、以下の反応段階がＣＯをＣＯ₂に変換し、ＯＨを再生する： ＣＯ＋ＯＨ→ＣＯ₂＋Ｈ Ｈ＋Ｏ₂＋→ＨＯ₂ ＨＯ₂＋ｈｖ→ＯＨ＋Ｏ 後者のヒドロペルオキシルからヒドロキシルへの解離の過程は、紫外線（“Ｕ Ｖ”）光子の吸収又は熱分解により起こることができる。 ＨＣの場合は、典型的な反応セットが以下の段階を含むことがある： ＨＣ＋ＯＨ→ＨＣＨＯ ＨＣＨＯ＋ＯＨ→Ｈ₂Ｏ＋ＨＣＯ ＨＣＯ＋Ｏ₂→ＣＯ₂＋ＨＯ ＨＣの種に応じて、分岐反応が起こることがあり、Ｏ、Ｈ、ＨＯ₂及びＨ₂Ｏ₂の ようなその他の遊離基中間体及び酸化剤が生成され、直接、又は、以下のような その他の反応の生成物を通じて、反応に入ることがある： Ｏ＋Ｏ₂→Ｏ₃ Ｈ₂Ｏ₂＋ｈｖ→２ＯＨ 本発明のヒドロキシル使用の実施の形態で特に重要なのは、ＯＨが反応の過程 で再生される、つまり、触媒としての働きを行うと考えられることと、遊離基反 応の強い性質により反応が急激に進行することである。 燃焼エンジンの排気ガス中のＯＨと、Ｏ、Ｈ、ＨＯ₂及びＨ₂Ｏ₂のようなその 他の遊離基中間体及び酸化剤の存在が、必須な酸素が介在する場合は、ＣＯ及び 炭化水素の非汚染ガス種ＣＯ₂及び水蒸気への非常に効率的な触媒分解をもたら すと考えられる。反応時に形成されるＯＨとその他の関連遊離基及び酸化剤は、 触媒コンバータ内の貴金属粒子（Ｐｔ、Ｐｂ、Ｒｈ及びその組合せ）の通常の触 媒機能とは独立して、又はその通常の触媒機能との組合せで、触媒としての働き を行うことができる。 燃焼ガス流れの中へのＯＨの噴射の結果、排気ガス流れ中でＣＯ及びＣＨ反応 の急激な触媒作用が起こると考えられる。ＯＨの反応性により、ＣＯのＣＯ₂へ の変換と炭化水素のＣＯ₂とＨ₂Ｏへの変換と結付いた触媒作用の多くが、ガス相 において、触媒コンバータの薄め塗膜の大きな表面積上で起こることになると考 えられる。従って、触媒コンバータの入口の近くの限定された帯域内で、ＣＯと ＨＣをＣＯ₂とＨ₂Ｏに変換する反応の大部分が起こる。ＣＯとＨＣはガス相にお いて、触媒コンバータの薄め塗膜の中で酸化され、その結果として、触媒コンバ ータの入口の近くでのＣＯとＯＨの酸化が実質的に完了するので、貴金属触媒表 面の大部分はこれらの競合反応への参加から解放される。例えば、コンバータの 貴金属部分は、メタン、エタン、エテン、ベンゼン、ホルムアルデヒドのような 反応性の比較的小さい炭化水素種に触媒作用を及ぼす必要がなくなる。その結果 、貴金属部分のより効率的な触媒作用を、窒素酸化物の窒素及びその他の非汚染 ガス種への還元に振向けることができる。 ヒドロキシルの働きは排気ガスの体積全体と触媒コンバータの表面積全体に、 つまり、薄め塗膜の大きな全域に及ぶと考えられる。これが、従来の方法で運転 される触媒コンバータに比べてはるかに大幅な汚染物質低減作用の効率化に役立 つ。この新しい触媒変換運転方式の場合は、窒素酸化物低減が従来の基準よりも 減少することがある。あるいは又、窒素酸化物化合物を許容エミッションレベル 以下に低減するために、貴金属含有率を下げたり、又はより安価な金属又はその 酸化物を使用することもできる。 本発明のヒドロキシル使用の実施の形態を実現するためには、数種類の方式の 運転と装置を利用することができる。１つの実施の形態では、水銀（Ｈｇ）蒸気 ランプ放射と、十分な高さの水蒸気含有率になるように、好ましくは約１００％ 飽和になるように状態調節された大気吸気を使用する発生器内で、ＯＨが生成さ れる。高水蒸気含有率の空気中では、ＯＨの形成には２つの代替的競合反応分岐 があると考えられる。第１の場合は、１８５ナノメートル（“ｎｍ”）光子の吸 収による水のＯＨとＨへの直接光解離が起こる。かかる高い湿度を実施するため には、水蒸気は加熱水源から得ることもできるし、エンジンの排気ガス流れから 供給することもできる。より低いが、しあしまだ十分な高さを有する水蒸気含有 率の場合に適しているもう一方の反応では、ランプからの１８５ｎｍＵＶ放射が 空気に作用し、原子酸素（Ｏ）とオゾン（Ｏ₃）を生成する。原子酸素、分子酸 素、及び、例えば、窒素（Ｎ₂）、酸素（Ｏ₂）、水（Ｈ₂Ｏ）又はアルゴンのよ うな、空気の任意のその他の分子成分を含む三体反応により、オゾンは形成され る。２５３．７ｎｍＵＶ放射は、光解離により、オゾンを分子酸素Ｏ₂と準安定 酸素原子（Ｏ）に分離する。もし発生器に入る空気流れの水蒸気含有率が十分な 場合は、準安定酸素原子（Ｏ）が水の分子と結合し、過酸化水素を形成すると考 えられる。 Ｏ＋Ｈ₂Ｏ→Ｈ₂Ｏ₂ さらに、２５３．７ｎｍＵＶ放射は過酸化水素を２つのヒドロキシル分子に光解 離する。 従って、発生器は、例えば、吸気マニホールドを通じて、オゾン、原子酸素、 過酸化水素及びヒドロキシルをエンジン内に噴射する。そのようにして噴射され たあらゆる過酸化水素は高いエンジン温度の下でヒドロキシルに解離すると考え られる。燃焼室の隙間帯域に滞留するヒドロキシルはエンジン内での燃焼過程に よっても消滅せず、排気流れの中に残っているＣＯとＨＣに作用し、上記の反応 によりＣＯ₂とＨ₂Ｏを生成する。 ヒドロキシル発生のさらなる実施の形態では、水蒸気濃厚投入空気流れをグロ ー放電器（主として水蒸気中又は水蒸気中だけでグロー放電が起こる発生器）の 中に送込む。もう１つのアプローチは、過電圧電解槽により酸素と水蒸気に加え てオゾンを発生させ、次に２００〜３００ｎｍＵＶを照射し、光分解により、水 蒸気濃厚投入空気流れが介在した状態で過酸化水素形成を開始する原子酸素を形 成し、次に過酸化水素のＵＶ解離によりヒドロキシルを発生させるものである。 この後者の装置は、２５３．７ｎｍにおける出力の効率が高く、この波長のＵＶ 線はオゾンと過酸化水素の吸収性が高いので、ＵＶ源として水銀蒸気ランプを使 用することにより、非常にコンパクトにすることができる。 上記の各実施の形態は、主として、産出ガス流れをエンジンの吸気マニホール ト内に噴射するヒドロキシル発生器を含んでいる。かかる方法の当然の効果は、 吸気マニホールドの帯域の低圧状態が自然のポンピングメカニズムを提供するこ とにある。しかしながら、これらの方法の欠点は、ヒドロキシルのような遊離基 を含む、高化学活性種の大部分が燃焼過程で破壊され、効果的に残存し、ＣＯと ＨＣを酸化する働きを行う場所である排気ガス流れの中に入ることができるのが 、隙間帯域と燃焼室の壁の活性種だけしかないことにある。対照的に、ヒドロキ シルイオンを排気（燃焼後）ガス流れの中に直接噴射するか、又はそのガス流れ の中でヒドロキシルを形成する発生器は、ＣＯとＨＣを酸化させる必要のある排 気ガス流れの中に活性種をより効果的に運ぶことができる。従って、同等のエミ ッション低減の場合でも、必要とされる化学活性種強度が小さくなる。これによ り、ヒドロキシル発生器の必要電気投入量が比例して小さくなるはずである。 しかしながら、排気ガス流れの中の方が圧力が高いために、排気ガス流れの中 へのジェネレータ産出物の直接噴射を実現するためには、ポンピングが必要であ る。ベンチュリの使用がこの作業を助ける。あるいは又、薬１２０℃を越える温 度では水蒸気圧が高いので、ヒドロキシルジェネレータ内の水蒸気放出源を使用 することにより、効果的な噴射を行うこともできる。かかる水蒸気は凝縮又は同 等の手段により排気ガス流れから採取することができる。 排気ガス流れの中でヒドロキシルを形成する実施の形態では、十分な水蒸気を 介在させて波長約１２０〜１８５ｎｍのＵＶ線を排気ガス流れに照射することに より、触媒活性ＯＨが直接光解離により生成される。まださらなる実施の形態で は、外部ジェネレータの中で波長１２０〜１８５ｎｍのＵＶ線を使用し、大気吸 気と排気ガス流れから採取した水蒸気を使用し、水蒸気、ＯＨ及びＨを触媒コン バータの前又は中の排気ガス流れの中に噴射する。これらの遊離基種の形成のた めの上記の手段は、紫外線ベースジェネレータ、グロー放電ジェネレータ、過電 圧電解槽プラスＵＶ線を含む。ジェネレータ投入物は、電気、水、空気、酸素、 水蒸気、水蒸気プラス空気、及び水蒸気プラス酸素を含むことができる。 エンジンシステムの中への上記の種の導入の方法としては、吸気マニホールド のような燃焼前ガス流れの中への導入、排気マニホールドのような燃焼後ガス流 れの中への導入、触媒コンバータの中への導入がある。ジェネレータはこれらの エリアの外部にあっても、内部にあってもより。外部ジェネレータの特に効果的 な特徴は、車両のエンジンコンパートメント又はその他の場所の便利な位置にヒ ドロキシルジェネレータの取付けが可能なことにある。本発明のもう１つの効果 的な特徴は、ヒドロキシルを最も望ましい位置で吸気（燃焼前）又は排気（燃焼 後）ガス流れの中に導入できることにある。本発明のさらなる効果的な特徴は、 ヒドロキシルジェネレータからのヒドロキシルの流量をエンジン回転数から、つ まり、燃焼室への空気の流れ又は燃焼室からの排気ガスの流れから独立させるこ とができることにある。従って、エンジンが低速の場合は、ヒドロキシルの質量 流量が、燃焼室を通る低空気質量流量に影響を受けることはない。外部源の場合 は、ジェネレータガス生成物のポンピングの手段は、エンジン内の自然低圧エリ ア、ベンチュリ帯域の導入、外部ポンプ、又は、より高い温度と水蒸気源を伴う ような自然ジェネレータ与圧を含むことができる。 従って、本発明のこの実施の形態は、エンジンのＣＯ及びＯＨ産出量の低減に 際して中心的な役割を演じるＯＨを触媒サイクルに提供し、現在及び将来の超低 エミッション車両“ＵＬＥＶ”基準と低エミッション車両“ＬＥＶ”基準を満た すために、ヒドロキシルとその関連反応種、Ｏ、Ｈ、ＨＯ₂及びＨ₂Ｏ₂を採用し ている。ＯＨは触媒として作用するので、排気ガス流れの中で酸素を介在させて 従来より数桁多くのＣＯと炭化水素をＣＯ₂とＨ₂Ｏに還元するためでも、比較的 少量のＯＨを噴射するだけでよい。 本発明のヒドロキシル使用の実施の形態のさらなる効果的な特徴は、その作用 がガス相触媒種の導入と、これらの種の固有の反応性のために、エンジンの始動 後のＣＯと未燃ＨＣの触媒変換の時期が従来よりもはるかに早くなることにある 。つまり、典型的な触媒コンバータを使用した場合と比べると、エンジン始動後 の有効着火遅れ時間が短縮される。 揮発性有機化合物（ＶＯＣ）は含むが、産業工程からのもののように、窒素酸 化物は最小限しか又は全く含まない排気ガス流れを有する燃焼、及びその他の住 宅、商業及び工業システムの場合は、典型的な触媒コンバータは不要であり、貴 金属触媒コンバータが不要なことは確かである。本発明は非常に低コストの触媒 コンバータシステムを提供する。ＣＯ又はＨＣとその他のＶＯＣだけしか酸化さ せる必要のない状況では、典型的な触媒コンバータは必要ないと考えられる。し かしながら、ＣＯ、ＨＣ及びＶＯＣを酸化反応させるためには、適当な時間及び ／又は典型的な触媒コンバータのハニカム構造により提供されるものに類似した 大きな表面積が必要になることが考えられる。 本発明のこれら及びその他の目的、効果及び特徴は、１つの実施の形態によれ ば、 １）エンジンの燃焼ガス流れと、２）燃料の不完全燃焼による少なくとも１つの 汚染物質及び／又は窒素酸化物の量を低減するために燃焼ガス流れの中の排気ガ スを処理するための触媒コンバータと、３）触媒コンバータにより処理された排 気ガス中の少くとも１つの汚染物質の濃度をさらに低下させるために、触媒コン バータの上流又は触媒コンバータのところに燃焼ガス流れにＯＨと関連遊離基及 び感化剤を添加するために装置からなる装置により実現される。 本発明によれば、燃焼室に向かう少なくとも周囲空気の燃焼前ガス流れ及び燃 焼室から出る排気ガスの燃焼後ガス流れを有する燃料の不完全燃焼により発生し た１つの燃焼汚染物質を少なくとも低減するための方法が提供され、この方法は 、ヒドロキシルと関連遊離基及び酸化剤を燃焼前ガス流れ及び燃焼後ガス流れの 少くとも１つに添加する段階と、ヒドロキシルに燃料の燃焼により発生した排気 ガスを処理させ、燃焼による少なくとも１つの汚染物質の濃度を低下させるため に、燃焼後ガス流れの中に十分な表面積を提供する段階からなる。 図面の簡単な説明 図１は、既知の形態の触媒コンバータを備えた内燃エンジンを側方から見た斜 視図である。 図２は、本発明の一実施形態にかかる装置の一部を断面した側面図である。 図３は、様々な増大する所定のエンジン負荷又はエンジン回転数で次々に複数 のオゾン発生ランプを点灯する本発明の他の実施形態を示すブロック図である。 図４は、図２の装置の更なる構造を示す一部を断面した正面図である。 図５は、オゾンを付加するための機器が燃焼前ガス流れ及び燃焼後ガス流れか ら離れて配置され、オゾンに富んだエアを燃焼ガス流れに送る本発明の他の実施 形態にかかる装置のブロック図である。 図６は、本発明の実施形態にかかる方法を示すブロック図である。 図７は、燃焼前ガス流れにヒドロキシル発生器が挿入された本発明の一実施形 態にかかる装置の一部を断面した側面図である。 図８は、ヒドロキシルを加えるための装置が、燃焼前ガス流れ及び燃焼後ガス 流れから離れて配置され、ヒドロキシルがリッチな空気を燃焼ガス流れに送る本 発明の他の実施形態にかかる装置のブロック図である。 図９は、本発明の一実施形態にかかるヒドロキシル発生システムの概略図であ る。 図１０は、本発明の別の実施形態に従う他のヒドロキシル発生システムの概略 図である。 図１１は、本発明の他の実施形態に従うヒドロキシル発生器の概略図である。 図１２は、本発明のヒドロキシルの実施形態の方法を示すブロック図である。 図１３は、本発明の方法を示すブロック図である。 好ましい実施形態の詳細な説明 図１は、触媒コンバータ１３を備えた既知の形態の自動車エンジン１０を示す 。触媒コンバータ１３は自動車（図示せず）のアンダーボディに設けられ、エン ジン１０からの排気ガス流れ（燃焼後ガス流れ）Ａにおける排気マニホールド１ ５の下流のマフラー１７の直前に配置されている。 触媒コンバータ１３は、本発明で使用を考えているものを例示すれば、例えば ＣＯ、未燃カーボン（ＨＣ）及び／又はＮＯｘのような燃焼による少なくとも一 つの汚染物質を減じるのに触媒コンバータを用いる、例えば、ガソリン、ガソリ ンをベースにした燃料、ディーゼル燃料、アルコール、天然ガスや他の燃料など の燃料の燃焼によって発生した排気ガスを処理するために設けられる機器を含み 、触媒コンバータは、限定するものではないが、昨今の自動車エンジンに典型的 に用いられている三元触媒を含む。 触媒コンバータ１３は、燃料の燃焼により発生する排気流から少なくとも一つ の汚染物質を触媒反応によって除去又は汚染物質の除去に関与する任意の機器か らなり、限定するものではないが、モノリス或いは粒状セラミック物質を備えた もの、金属物質を備えたもの、或いは任意の種類の物質を備えたものや、貴金属 又は他の種類の触媒物質を備えた機器を含む。触媒コンバータ１３は、また、限 定するものではないが、遷移元素の酸化物、硫化物のようなセミコンダクタ触媒 を備えた機器や、アルミナ、シリカ−アルミナ、ゼオライトのようなセラミック 系触媒を個々に又はそれらを互いに組み合わせて、また、酸化セリウムのような 酸素貯蔵媒体と一緒に又は金属触媒と一緒にした機器を含む。 図２は、本発明の一実施形態の装置１１を示す。この装置１１は、オゾンを発 生するための機器、例えば、約１００〜２００ナノメータの紫外線を発生する水 銀蒸気アークランプのような紫外線発生ランプ２１を有する。このランプ２１は 、約１００〜２００ナノメータの波長の紫外線を通すガラスの包囲体を含んでお り、この紫外線の放射によってオゾンを生成することができる。この光透過性包 囲体は、融解石英或いはこれと等価の合成水晶、スーパシル(supersil)や約２０ ０ナノメータ以下の波長の紫外線を伝達できる他の物質であってもよい。融解石 英ランプは、マサチューセッツ州01923、Danvers、Sylvania Lighting Centerの ＧＴＥプロダクツ社で製造されている。 ランプ２１は、１２ボルトバッテリ電源をランプ２１を点灯するのに必要な電 圧及び周波数に変換するBodine Model 12R25E/GSトランス２３に接続されている 。図２に示すように、変圧器２３は、例えば自動車のシガレットライタ２０の中 に挿入されるプラグ１９によって、自動車の電気システムに接続することができ る。この構成は、現存する最近のモデルの車両に装置１１を後付けするときに、 特に魅力的である。変形例として、例えば新車の装備として、自動車の電気シス テム のホットワイヤ（hot wire）（図示せず）に直接つなぎ合わせることによって 、このシステムに直接的に接続してもよい。 図２に示すような装置１１では、ランプ２１は、図１に全体を符号３１で指示 したエンジンのキャブレタから見て上流側で、例えばエアフィルタ２７と吸気ダ クト２９との間に配置されている。しかしながら、本発明はさらに又、オゾン発 生装置をエアフィルタ２７から見て上流側に配置することを意図している。 装置１１を既存のエンジン１０にレトロフィットするためには、エアフィルタ ケーシング２４を開き、ランプ２１をエアフィルタ２７と吸気ダクト２９との間 に配置し、ランプ２１の導電線をこれらがエアフィルタカバー（図示せず）の下 を通って例えばケーシング２４とその着脱自在なカバー（図示せず）との間でケ ーシング２４から引き出され、変圧器２３に接続できるよう配線する。 エンジン１０内に導入される空気中への酸素の有効吸収係数を増大させるため に、ランプ２１に隣接して位置する壁は、例えばアルミニウムで作られていて、 所要範囲の紫外線に対する反射能が高い表面を備えている。その目的は、１８５ ナノメートルの光子の平均自由行路を増加させるためであり、その理由は、アル ミニウムが最小１８５ナノメートルまでの紫外線に対してその反射率を保っため である。 しかしながら、もしランプが大きすぎてこのスペースに納まらなければ、エア フィルタ２７を吸気ダクト２９のところに保持しているケーシング２４に少なく とも一つの孔２２を空ける。好ましくはエアフィルタ２７と吸気ダクト２９との 間に位置する孔２２は、ランプ２１の直径に実質的に等しい直径を有している。 ランプ２１を孔２２からケーシング２４内に滑り込ませてエアフィルタ２７と吸 気ダクト２９との間に配置する。シーラント、例えばテープ又はコーキング材を 孔２２に塗布し、ランプ２１を嵌めたとき、孔２２を通って空気が殆ど、或いは 全く漏入できないようにする。孔２２の形成を必要とする上記の手順に代えて、 以下に図３を特に参照して説明するような複数本の長さの短いランプ２１ａ，２ １ｂを使用しても良い。 この場合、変圧器２３を例えばネジ等の締結具２８によって車のエンジン区画 室のサイドパネル２６に締結する。次に、プラグ１９を車のシガレットライタ ２０内へ差し込み、或いは別法として変圧器２３を車の電気系統に直に接続する 。 ランプが動作していることがはっきりと分かるようにするために、光検出器又 は光検出器／蛍光体３５がランプ２１に隣接した状態で指示器３７に接続されて おり、この指示器は、光検出器がランプ２１からの光エネルギを検出しなくなっ たときに指示を出す。光検出器３５及び指示器３７は必要不可欠ではないが、特 に本発明を、自動車及びトラックに現在用いられている公知の触媒コンバータと 組み合わせるのではなく、かかる触媒コンバータに代えて用いる場合には、かか るオプションを用いることが推奨される。 表１は、図２に示すようにエンジンのキャブレタ又は燃料噴射装置から見て上 流側で燃焼前ガス流れ中に配置されていて、微量のオゾンを発生させるオゾン発 生装置１１を利用して得られた結果を比較している。ベースラインテストの結果 は、オゾン発生装置１１を用いないで得られたものである。テスト対象のエンジ ンは、生産ベースの触媒コンバータを装備したフオードの１９９０年式トーラス エンジンであった。 表 １ ベースライン オゾン発生装置付き 減少率（％） 一酸化炭素（％） ０.２８ ０.０２ ９２.８％ 炭化水素（ppm） １５４ １２ ９２.２％ 加うるに、テスト車は、出力の増大だけでなく、３〜１０％の範囲のガス走行 マイル数の増加を示した。現在までに行われた全てのエミッションテストは、４ 〜１２ｐｐｍの範囲にわたる排ガス中の僅かな残留炭化水素含有量を示している 。 上記エミッションテスト結果の示すところによれば、オゾンはエンジンを通過 する際に必ず燃料の酸化に利用される。オゾンが存在しないのを確かめるために オリエル・オゾン・テスト・ユニット（Oriel Ozone Test Kit）を使用するのが 良い。これは、手動ポンプと検出管とから成る。ピストン型ポンプは、排ガスの サンプルを検出管に引き入れる。検出管は、この中の変色長さによってオゾン濃 度を指示する。検出管は０.０５〜５ｐｐｍの範囲のオゾン濃度を測定する。 微量のオゾンが排ガス中に検出される場合、センサ１６が取り付けられた本発 明の別の実施形態の制御装置を使用するのが良い。この実施形態では、センサ１ ６は排気管１２中に設けられ、オゾンが存在するのを検出するようになっている 。センサ１６は、コントローラ１８に接続されていて、コントローラ１８は、オ ゾンが排ガス中に検出されるといつでもオゾン発生ランプ２１のスイッチを切り 、オゾンが存在していないときにはスイッチを入れ戻す。コントローラ１８は、 単純なスイッチング装置、例えば、センサ１６の出力で制御されるトランジスタ 又は電子装置であっても良く、或いは、他のエンジンパラメータ、例えばエンジ ンの負荷、温度、スロットル位置、回転数（rpm）等と関連してセンサ１６の出 力を分析してランプ２１をターンオンしたりターンオフし、又はランプの出力を 調節できるエンジン制御コンピュータと同程度に複雑なものであっても良い。変 形例として、コントローラ１８は、センサ１６からの入力に基づいて電圧変換器 ２５によりランプ２１に印加される電圧又は電流のどちらかを変えることによっ てランプ２１により生じるオゾンの量を変化させることができる。 排気物質をオゾンセンサ、例えばフィライト（Fyrite）II型燃焼分析装置（Ｖ ＷＲサイエンティフィック・カンパニイ製）で連続的に監視して紫外線ランプ２ １への電流を連続的に調節することは可能であるが、図３を参照して説明する本 発明の上記別の実施形態を用いると一層経済的であり、かかる実施形態では、各 々が空気を内燃機関によって完全燃焼に必要なレベルよりも低いレベルのオゾン に変換する二又は三以上の比較的小型のオゾン発生ランプ２１ａ，２１ｂが採用 され、一方のランプは、連続的に作動され、他方のランプは、エンジン回転数又 はエンジン負荷が所定のレベルに達したときのみターンオンされる。 この実施形態では、コントローラ１８は、エンジン作動条件、例えばエンジン の温度、スロットル位置、回転数（rpm）又はエンジン負荷を表す入力を受け取 るようエンジンセンサ１６に接続されている。コントローラ１８は、所定レベル 又はこれ以上のレベル状態にあるエンジン作動条件を検出すると、ランプ２１ｂ をターンオンする。２ランプ構成に加えて、複数のランプを用いると、これらの うち−ランプを必要なときに動作させ、また、互いに異なっていて漸増している エンジン回転数又はエンジン負荷レベルがコントローラ１８によって検出される と、残りの追加のランプをそれぞれ次々とターンオンして、エンジン条件、例え ばエンジン回転数又はエンジン負荷が最も高い所定のレベルの状態にあるときに 全てのランプが動作して十分なオゾンが発生し、それにより良好な燃焼を確保し て過剰の単価水素又は一酸化炭素が発生しないようにするようにすることができ る。 変形例として、単一のランプ２１を使用しても良く、この場合、コントラーラ １８は、例えばコントローラ１８からの入力に基づいて電圧変換器２５によりラ ンプ２１に印加される電圧又は電流のどちらかを変えることによってランプ２１ により生じるオゾンの量を変化させることができる。また、ランプ２１をエンジ ンのキャブレタ又は燃料噴射装置３1から見て下流側で、且つ例えば図４で最も 良く分かるように吸気マニホールド４５内で燃焼室の前に設けることは可能であ る。 本発明の別の実施形態によれば、オゾンを燃焼前ガス流れ又は燃焼後ガス流れ 中へ導入し、しかる後、燃焼後ガス流れを触媒コンバータで処理すると、例えば ＣＯ、ＨＣ及びＮＯ₂のような汚染物質の濃度のかなりの減少度（なお、これを 越える減少度は、触媒コンバータの単独使用では達成されない）が得られる。こ の実施形態によれば、上述のランプ２１を上述したように取り付けるのが良く、 燃焼後ガス流れ中の排ガスは、触媒コンバータによって処理され、その結果、エ ミッションが大幅に減少することになり、これは、触媒コンバータ無しで達成可 能なエミッションよりも少ない。ランプ２１を、例えば図４で最も良く分かるよ うに排気マニホールド１５内でエンジンの燃焼室から見て下流側に設けるのが良 い。加うるに、ランプ２１を燃焼室の上流側と下流側の両方に設けるのがよい。 図５を参照すると、本発明の別の実施形態が示されており、かかる実施形態で は、オゾン発生装置は、燃焼前及び燃焼後ガス流れから離れて配置され、オゾン に富んだ空気、換言するとオゾン濃度の高い空気（濃オゾン空気）が燃焼ガス流 れ中へ導入される。この実施形態では、空気からオゾンを発生させるための補助 オゾン発生装置５０が、例えば圧送機構５５を用いてエンジンの作動とは無関係 に周囲空気を引き込む。周囲空気を、例えばＵＶ光、例えば図２に記載したＵＶ ランプにさらすことになり、或いは静電放電装置によって濃オゾン空気に変換し 、燃焼前ガス流れと燃焼後ガス流れのうち少なくとも一方に加え、それにより触 媒 コンバータによって処理される少なくとも一種類の汚染物質を減少させる。濃オ ゾン空気と燃焼ガス流れとの混合を促進するために攪拌装置４１を用いるのが良 い。圧送機構５５に代えてエンジン１０によって生じる真空を利用して周囲空気 を引き込んでも良い。 さらに、紫外線ランプ１３が吸気マニホールド４５内に配置されている図３の 実施形態を用い、フォード１９９０年式トーラス３.０ｌエンジンでテストを行 ない、かかるテスト中、触媒コンバータの上流側と下流側でＮＯ_x、ＨＣ、ＣＯ 及びＣＯ₂レベルを測定した。この形式のエンジンは２つの同一の触媒コンバー タを有し、一方は右側の排気マニホールドに、他方は左側の排気マニホールドに それぞれ連結されていることは注目されるべきである。これらテストの結果は以 下の通りである。 上記の実施形態は例示であることを気づくべきである。これに関して、オゾン を生成する放射エネルギーの使用を上で説明したが、排気ガスを触媒コンバータ で処理する実施形態はそのように制限されず、オゾンを生成する、当該技術で周 知の他の装置が、その実施形態の教示に従って燃焼ガス流にオゾンを添加するた めの源として構想される。 加えて、この実施形態の唯一の要件は、オゾンが触媒コンバータの上流の少な くとも一カ所で、或いは触媒コンバータで、例えば、キャブレタへの空気吸気ダ クト又は燃焼室の燃料噴射装置、燃焼室への空気／燃料吸気マニホールド、燃焼 室直接、或いは燃焼室の排気マニホールド、若しくは図１に示すように排気管Ａ で燃焼ガス流に加えられることであることに気づくべきである。 図６を参照すると、本発明の１実施形態の方法が示され、そして、１）不完全 燃焼からの１つの汚染物質及び又は窒素酸化物を少なくとも減らすために、燃料 の燃焼から生じた排気ガスを処理するための触媒コンバータにオゾンを加えの段 階と、２）排気ガスを触媒コンバータで処理する段階とを有する。 本発明の更に異なる実施形態では、予備燃焼ガス流及び燃焼後ガス流の少なく とも一方にヒドロキシルが加えられ、次いで、排気ガス流（燃焼後）は、例えば 、典型的な自動車用触媒コンバータのような表面積の大きい受容部で処理される 。本発明のこの実施形態の装置を図７に全体的に６０で示す。この実施形態では 、装置６０はヒドロキシルを発生させるための発生器であり、紫外線放出ランプ 、例えば、約１８５ナノメートル乃至約２５４ナノメートルの波長の紫外線放射 を放出する水銀アークランプを有する。ランプは約１００−３００ナノメートル の波長を有する紫外線放射を透過するための光透過エンベロープを有する、何故 ならば、この放出が、十分な水蒸気含有量の存在中で、空気からヒドロキシルを 生成することができるからである。光透過エンベロープは溶融シリカ、又はその 均等な合成水晶、スーパーシル（ｓｕｐｅｒｓｉｌ）、若しくは１００ナノメー トルまでの波長、好ましくは、少なくとも１８５ナノメートルまでの波長を有す る紫外線放射を透過することのできる他の材料でよい。ネオン、アルゴン及びそ れらと他のガス、例えば水銀の組み合わせのような他の紫外線発生ランプを使用 してもよい。 ランプ２１はランプ内のガスの初期の電気分解を行い、更にランプの放射出力 のための持続電圧をもたらす電源２３によって励起される。電源２３は、例えば 、新しい車両のオリジナルな機器として装置の高温ワイヤーに繋ぐことによって 自動車の電気系統３０に直接接続される。変形例として、電源２３は、図２を参 照して説明されたように、車両の客室内のシガレットライタ受容部に挿入される ようになったプラグを使用することによって電気系統３０に接続される。 実施形態では、十分な水蒸気、好ましくは約１００パーセント飽和空気が、ヒ ドロキシルを発生させる装置として紫外線ランプ２１を利用するヒドロキシル発 生器６０内に存在することがヒドロキシルの効果的な発生にとって重要である。 この水蒸気は水蒸気入口通路６５を経て発生器６０に供給される。水蒸気は、図 ８を参照して説明するように水の貯蔵瓶から供給された水を加熱することによっ て水蒸気を入口通路６５に供給することを含む任意の数の変形方法または方法の 組み合わせによって水入口通路６５に供給されてもよい。変形例として、水蒸気 は図８に示すように、排気ガス分離機６７で排気ガス流Ａから分離され、水貯蔵 容器に集められることなく、入口通路６５に直接供給されるか、或いは変形例と して、貯蔵容器を介して入口通路６５に供給されかのいずれでもよい。変形例と して、排気ガス流からの水蒸気を容器内で凝縮させて貯蔵し、しかる後、これを 加熱して水蒸気にしても良い。更に追加の変形実施形態では、排気ガス流をヒド ロキシル発生器に直接供給しても良い。追加の変形実施形態として、ヒドロキシ ル発生器に導入された空気を図８を参照して説明するように水の中で泡立たせ手 も良い。この水を外部源から供給しても良いし、或いは排気ガス中に存在する水 蒸気から凝縮させても良い。 図７の実施形態によって行われるように、発生器６０を通る十分に高い水蒸気 含有量の空気、好ましくは約１００％飽和空気の結果、ほぼ１００−１８５ナノ メートル光子の吸収によって水をＯＨとＨに直接解離させるものと考えられる。 変形例として、ランプ２１からの１００−１８５ナノメートル紫外線放射が空気 に作用してオゾン及び原子酸素を生じさせる。２５３．７ナノメートル紫外線放 射はオゾンを光解離によって分解して分子酸素及び準安定酸素原子にする。ジユ ン安定酸素は存在する水分子と結合して過酸化水素を形成し、この過酸化水素は ２５３．７ナノメートル紫外線放射の存在下で２つのヒドロキシル分子に光解離 する。 図７に示すように装置６０では、ランプ６０が、図１に３１で全体的に示す、 エンジンのキャブレタ又は燃料噴射装置から上流に、例えば、エアフィルタ２７ と空気吸気ダクト２９との間に位置決めされる。しかしながら、本発明は追加的 に、発生器６０を予備燃焼ガス流に沿ってどこに位置決めしても良い。 エンジン１０に導かれる空気中の酸素の効果的な吸収係数を増すために、ラン プ２１に隣接した壁が、紫外線放射の平均自由経路を増すために、例えば、アル ミニウムで作られた所要波長範囲内の紫外線放射を高度に反射させる面を備える 。これは、アルミニウムが少なくとも１８５ナノメートルまでの紫外線放射に対 してその反射を維持するからである。 本発明の教示によれば、ヒドロキシル発生器６０をエンジンのキャブレタ又は 燃料噴射装置３１から下流で燃焼室の前に、例えば、図４で最も良く分かるよう に、吸気マニホールド４５に置くことも可能である。 図１０を参照すると、本発明の更なる実施形態が示され、この実施形態では、 発生器６０は予備燃焼ガス流及び燃焼後ガス流から遠方に位置決めされ、ヒドロ キシル−富空気が、他のラジカル中間体及び酸化剤と一緒に、燃焼ガス流に流し 込まれる。この実施形態では、空気からヒドロキシルを発生させるためのヒドロ キシル発生器６０は、例えば、ポンプ機構５５を使用して、エンジンの運転とは 関係なく周囲の空気を吸い込む。周囲の空気は発生器６０内で水蒸気と混合され 、或いは水蒸気が発生器に入る前に周囲の空気に加えられ、高い水蒸気含有量の 、好ましくは、１００％飽和した空気は、例えば、紫外線放射に曝すことによっ て、或いはコロナ又はグロー放電装置によってヒドロキシル−富空気に返還され 、本発明の教示に従って、予備燃焼ガス流又は燃焼後ガス流の少なくとも一方に 加えられる。 水蒸気を発生器６０に供給して、周囲の空気が十分な水蒸気成分を有すること 、好ましくは１００％飽和されることを確保する。水蒸気容器５７は、水をいか なる物理的形態、例えば固体、液体、気体として、あるいは水蒸気として収容す る貯蔵瓶である。水は、燃焼の結果として水蒸気を生成するエンジンの排気ガス か ら集められるか、または外部の源から供給される。もし水蒸気容器５７内が液体 の水であるならば、空気のような気体の存在のもとで加熱するか、あるいは空気 を水を通して気泡化するという周知の方法のいずれかを使って水を水蒸気に変え て水蒸気の投入を達成ことができる。発生器６０に供給される水蒸気及び空気は 、発生器への単独の投入であり、そこで水または水蒸気が発生器に供給されてい る投入空気に加えられ、この実施態様は図８に点線５１によって示されている。 水容器５０は不要であり、水蒸気は水蒸気分離器６７内の排気ガス流れから分離 され、発生器すなわち空気入り口に直接加えられるということを知るべきである 。変形例として、排気ガスが発生器に直接加えられるか、または空気及び／又は ガスが発生器に供給される。 混合装置４１は、ヒドロキシルがリッチな空気の燃焼ガス流れとの混合を促進 するために使用される。圧送機構５５の代わりにエンジン１０によって発生され る真空を使用をして周囲空気を引き込むことができるということを知るべきであ る。ヒドロキシルがリッチな空気が排気ガス流れに導入される場合、ベンチュリ ５８が必要である。 図９は、図８に示す装置で利用するヒドロキシル発生器６０を示す。ヒドロキ シル発生器６０’は、電源６１に接続された水銀蒸気ランプ２１を有する。水銀 蒸気ランプ２１は、約１００ないし３００nmの波長の紫外線を伝播するが、それ は十分な水蒸気成分の存在するところでのこの紫外線の放射が、必要な量のヒド ロキシルを水から生成することができるからである。 空気入口キャニスター６２は、スクリーン及びエアーフィルター（図示せず） を有し、空気をヒドロキシル発生器６０’に供給する。空気入口流路すなわちパ イプ６４は、空気を入口キャニスター６２から発生器６０’に供給する。空気入 口流路６４は、ポンプ（図示せず）を有し、ヒドロキシル発生器６０’への空気 の供給を促進する。ヒドロキシルを効率的に生成するために、十分な水蒸気、好 ましくは１００％飽和空気がヒドロキシルを生成する手段としてＵＶランプ２１ を利用するヒドロキシル発生器内に存在することが重要である。この水蒸気は、 水蒸気入口流路６５’を介して発生器６０’に供給される。水蒸気入口流路６５ ’は、図８に示す水分離器６７又はここで述べる他の方法を利用して、流路Ｅを 介 して排気ガス流れから水蒸気を集めることができる。図８において、水蒸気は加 熱された水源６８によって供給される。加熱された水源６８は、供給する水を加 熱するために、循環パイプ６９を介してエンジンを通る水を外部から供給するも のである。水は、好ましくは、ヒドロキシル発生器内の温度に等しいか又はそれ 以下である温度に加熱されあるいは維持される。水蒸気は、加熱された水源６８ から引き入れられて、水蒸気入口流路６５’を介してヒドロキシル発生器６０’ に供給される。 変形例として、水蒸気入口５を空気入口流路６４に連通し、空気と水蒸気の双 方を混合し、次にヒドロキシル発生器６０’に供給する。水蒸気は排気ガス流れ から収集されるか、又は加熱水源装置６８，６９が水蒸気を水蒸気入口６５に供 給するために使用され、あるいはここで述べる他の方法が利用される。 ヒドロキシル発生器２０’に十分な水蒸気を供給するさらに他の変形例は、図 ９に示される。この実施形態において、水は水入口６５を介して貯蔵容器６３に 供給され集められる。空気入口キャニスタ６２からの空気は水を通して発泡され 、十分な水成分あるいは湿度をもたらす。水は外部の水源から貯蔵容器６３に集 められ、あるいは排気ガス流れからの水蒸気あるいは水が濃縮される。 ヒドロキシル発生器２０’の内面は、少なくとも１８５nmまでの紫外線に対し 反射性を維持するアルミニウムのような、必要な範囲の紫外線に対し高い反射性 を有する面を備えている。 図９の実施形態で供給されるような、発生器６０を通る十分な水蒸気成分を含 む空気は、１８５nmのフォトンの吸収によって水を直接ＯＨ及びＨに光解離する と信じられている。変形例として、ランプ２１からの１８５nmのＵＶ放射は空気 に作用して、オゾンや原子酸素を生成する。２５３．７nmのＵＶ放射は、光解離 によってオゾンを分解して分子酸素や不安定原子酸素にする。不安定酸素は、存 在する水分子と結合して、２５３．７nmのＵＶ放射の下で光解離して二つの水酸 基分子になる過酸化水素を生成する。 ヒドロキシル発生器６０’により、フリーラジカルおよび酸化剤である水素、 酸素、水、過酸化水素とともに生成されたヒドロキシルは、発生器出口７０を介 して、燃焼ガス流れに送られる。発生器出力は、燃焼前ガス流れあるいは燃焼後 ガス流れに加えられてもよい。発生器出力が後燃焼ガス流れに送られるときは、 発生器出力が燃焼前ガス流れに加えられる場合に比して、燃焼前ガス流れに加え られるヒドロキシルならびにフリーラジカルおよび酸化剤の多くが、燃焼プロセ スに耐えられないため、同じレベルの性能のために要求されるヒドロキシルは少 なくなるであろう。燃焼に耐え、あるいは、燃焼後ガス流れに送られるヒドロキ シルは、排気ガス中で、一酸化炭素および炭化水素に作用して、無害な二酸化炭 素および水を生成する。 別のヒドロキシル発生器６０”が図１０に示されている。十分な水蒸気を有す るエアが、コロナ放電発生器あるいはグロー放電発生器６０”に送られ、同様に 、かつ同じ変形例あるいはここで、とりわけ、図７、８および９を参照して記述 された実施態様の燃焼にしたがって、十分な水蒸気を有するエアは実現され得る 。発生器６０”は、内部電極８３を備えた外部電極８１を有している。誘電材料 あるいは誘電被覆８２が、外部電極８１と内部電極８３の間に挿入される。高電 圧、高周波数電力供給源からの一つのリードが内部電極８３に接続され、一方、 他のリードが外部電極８１に接続される。グロー放電発生器６０”により生成さ れたヒドロキシルおよび他の生成物は、出口７０を介して、燃焼ガス流れに送ら れる。 図１１は、ヒドロキシル発生器６０"'の異なった実施態様を図示している。ヒ ドロキシル発生器６0"'は、オゾンを生成するためのオゾン発生器９０およびオ ゾンをを解離させて、ヒドロキシルを生成するための紫外線容器９５を含んでい る。オゾン発生器９０は、水を、水入口９２を介して、受け入れる電解槽９１を 有している。電解槽９１のための水は、水を貯蔵している外部源から供給するこ とができ、あるいは、燃焼により生じた排気ガス中の水蒸気を凝縮させ、回収し てもよい。電解槽９１は、過電力源９３に接続されている。過電力電解槽は、電 解に必要な電圧しきい値に要する電圧条件よりも１ボルトの十数分の一高い電圧 で動作する。電解槽９１は、オゾン、酸素および容器９４に保持される水蒸気を 生成する。容器９４は、紫外線容器９５への通路を与えるオゾン、酸素および水 蒸気出口９６を有している。 紫外線容器９５は、紫外線ランプ２１’を備え、紫外線ランプ２１’は、図８ に関して、既述した反応連鎖にしたがって、オゾンをヒドロキシルに解離するた めに、２５３．７ｎｍの光を生成する。紫外線ランプ２１’は、電力源６０に接 続されている。図９の紫外線ランプ２１とは異なり、ランプ２１’は、２００ｎ ｍを越える波長、好ましくは、約２５４ｎｍの波長の紫外線を生成する必要があ るのみである。紫外線容器９５の内部表面には、２００ｎｍを越える波長、好ま しくは約２５４ｎｍの波長の紫外線の反射率の高い表面が設けられている。 さらに別の態様においては、ランプ２１（発生器２０）を、エンジンの燃焼室 の下流、たとえば、図４に最もよく示されているように、排気マニホールド１５ 内に設けることができる。排気ガス流れに、１００ないし２００ｎｍの範囲の紫 外線を照射することによって、十分な水蒸気の存在下で、ヒドロキシルは直接的 光解離により生成されるであろう。 更に、ヒドロキシル発生器２０、２０’、２０”および２０"'は、ヒドロキシ ルを、燃焼室の上流と下流とに注入することができる。 上述の実施態様は例示であることに留意が必要である。これに関し、放射エネ ルギーを用いて、ヒドロキシルを生成する場合につき、上述したが、本発明は、 これに限定されることなく、本技術分野で周知のヒドロキシルを生成するデバイ スは、本発明の教示にしたがってヒドロキシルを燃焼ガス流れに加えるための源 として考えられる。 さらに、本発明に要求されるのは、触媒コンバータの上流点あるいは触媒コン バータにおいて、たとえば、燃焼室のキャブレターあるいは燃料注入システムへ の吸気ダクト、燃焼室へのエア／燃料吸気マニホールド、燃焼室に直接、燃焼室 の排気マニホールド、あるいは、図１に示されるように、排気パイプ１２におい て、ヒドロキシルを燃焼ガス流れに加えることのみである。 さらに、本発明を触媒コンバータについて説明してきたけれども、ヒドロキシ ルの導入と関連してコンバータによって提供される高表面積だけが燃焼エンジン の排気ガス中の汚染物を低減するのに要求されることが考えられる。 図１２に示されているような本発明の別の実施形態によるコントロール装置を 用いることができ、ここでは、エンジンセンサ１６がシステムに設置されている 。センサは、コントローラ１８に接続されており、コントローラ１８は、電子シ ステムによって制御され、この電子システムは、エンジンセンサ１６の出力によ っ て制御され、或いは、負荷、温度、スロットル位置、ｒｐｍ等のような他のエン ジンパラメータと関連してセンサ１６の出力を分析し、かつ、ヒドロキシル発生 器６０の出力を調整することができるエンジンコントロールコンピュータと同じ くらい複雑である。別の例として、コントローラ１８は、エンジンセンサ１６か ら受け取られた出力に基づいて電圧コンバータによってヒドロキシル発生器６０ に印加される電圧或いは電流のいずれかを変えることによってヒドロキシル発生 器６０によって発生されるヒドロキシルの量を変えることができる。 別の実施形態では、単一のヒドロキシル発生器が、２以上の紫外線ランプ２１ ａ、２２ｂ、２２ｃを収容しているのがよく、これらの紫外線ランプは各々、十 分な水蒸気を含むように調整された空気を、燃料の燃焼によって生成される汚染 物の完全な除去のために要求されるよりも低いレベルのヒドロキシルに変換する 。１つのランプ２１ａは、エンジンが作動しているときのような必要と決められ たときに作動され、他のランプ２１ｂは、エンジンセンサ３９によって測定され る作動パラメータに応じて調整される。 この実施形態では、コントローラ１８が、現在のエンジン作動パラメータまた は状態を示す入力を受け取るためにエンジンセンサ１６に接続されている。コン トローラ１８が、所定のレベルまたはそれ以上にある温度、エンジン回転数また はエンジン負荷のようなエンジン状態またはパラメータを検出するときには、コ ントローラ１８は、ランプ２１ｂおよびヒドロキシル発生器の出力を調整する。 二発生器または二ランプ構造に加えて、１つのランプが、エンジンが作動してい るときに連続的に作動され、各追加の発生器またはランプが異なるかつ増大する レベルのエンジン回転またはエンジン負荷のようなエンジン作動パラメータまた は状態がコントローラ１８によって検出されるときに次々に始動され、エンジン 回転数またはエンジン負荷のようなエンジンパラメータまたは状態が最も高い所 定のレベルにあるときにすべての発生器またはランプが作動され、いかなる汚染 物も生成されないことを確保するのに十分なヒドロキシルを生成するような複数 の発生器またはランプを用いてもよい。 類似の構造では、複数のランプ２１の代わりに、複数組の内側電極８３および 外側電極８１、または複数のオゾン発生器９０および紫外線容器９５、または複 数のランプ２１’を用いてもよい。 別の例では、単一のランプ２１を用いてもよく、コントローラ１８が、コント ローラ１８から受け取られた出力に基づいて電圧コンバータ２５によってランプ ２１に印加される電圧或いは電流のいずれかを変えることによってランプ２１に よって発生されるヒドロキシルの量を変えてもよい。 図１３を参照すると、本発明の方法が図示されており、この方法は、１）高表 面積リセプタクルの上流側の箇所でヒドロキシルを燃料ガス流れに添加し、２） 例えば、排気ガスを、代表的な自動車触媒コンバータのような高表面積リセプタ クルを通して流すことを含む。 本発明の種々の実施形態をその好ましい実施形態に特に関連して説明してきた けれども、今や多くの変形および変更が当業者に自明であることを理解すべきで あり、したがって、本発明の範囲は、本明細書の特定の開示によって限定される べきではなく、添付の請求の範囲によってのみ限定されるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，Ｓ Ｚ，ＵＧ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ， ＥＥ，ＦＩ，ＧＥ，ＨＵ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＧ，Ｋ Ｐ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＶ ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ， ＲＯ，ＲＵ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，Ｔ Ｔ，ＵＡ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者 ミラー ロバート エヌ アメリカ合衆国 ジョージア州 30101 アクワース ヨット クラブ ドライヴ 7007 (72)発明者 カレン ロバート ピー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 91362 ウェストレイク ヴィレッジ ブ ラックバード アベニュー 5615 (72)発明者 エクチアン ジャック エイ アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 02178 ベルモント ワトソン ロード 116

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 1. エンジンの排気ガス中の汚染物を減ずるための装置であって、 前記エンジン内に導かれた空気中の酸素をオゾンに変換する輻射エネルギー を作りだすための光源と、 少なくとも１つの前記光源を駆動するための変圧器と、 前記変圧器を前記エンジンの電気系に接続するためのコネクタとを有し、 前記オゾンが、前記エンジンによる燃料の燃焼効率を高め、これにより、前 記排気ガス中の炭化水素及び一酸化炭素の量を減らすことを特徴とする装置。 2. 前記光源が紫外線放射ランプである、請求項１記載の装置。 3. 前記紫外線放射ランプが、約１８５ナノメータの波長を持った光を放出する 水銀アークランプである請求項２記載の装置。 4. 内燃機関の排気ガス中の汚染物を減ずるための装置であって、 前記内燃機関内に導かれた空気中の酸素をオゾンに変換する約２００ナノメ ータ未満の波長を持った紫外線を作りだすための少なくとも１つの光源と、 前記少なくとも１つの光源を駆動するための変圧器と、 前記変圧器を前記内燃機関の電気系に接続するためのコネクタとを有し、 前記オゾンが、前記内燃機関による燃料の燃焼効率を高め、これにより、前 記排気ガス中の少なくとも１つの汚染物質の濃度を減ずることを特徴とする装 置。 5. 更に、前記内燃機関の排気ガス中のオゾンを検出するためのオゾンセンサと 、 前記内燃機関の排気ガス中に所定量のオゾンが検出されたときに前記少なく とも１つの光源を消し、前記内燃機関の排気ガス中に所定量未満のオゾンしか 検出されなかったときに前記少なくとも１つの光源をつけるためのコントロー ラと、を有する請求項４記載の装置。 6. 更に、前記内燃機関の少なくとも１つの作動パラメータを検出するためのセ ンセと、 前記ランプに加えられる電圧及び電流のうちの一方を、前記センサによって 検出された内燃機関のパラメータに比例して、電圧コンバータによって変える ことによって、前記ランプによって作られるオゾンの量を変えるためのコント ローラと、を有する請求項４記載の装置。 7. 前記センサが、内燃機関回転数、内燃機関負荷、温度及びスロットル位置を 含むパラメータ群のうちの少なくとも１つを検出する請求項６記載の装置。 8. 前記エンジンが内燃機関であり、前記少なくとも１つの光源が在来の自動車 用吸気マニフォールドの上流に配置されている請求項１記載の装置。 9. エンジンの排気ガス中の汚染物を減ずる方法であって、 前記エンジンの吸気ポートの空気中の酸素をオゾンに変換する輻射エネルギ ーを作りだす工程と、 前記吸気ポートの空気を前記輻射エネルギーによって通過させ、前記空気中 の酸素をオゾンに変え、燃料をより完全に燃焼させ、燃費を向上させる工程と 、 を有することを特徴とする方法。 10．前記輻射エネルギーが、約１８５ナノメータの波長を持った光を放出する水 銀アークランプによって作られる請求項９記載の方法。 11．前記エンジンの作動状態を検出する工程と、前記輻射エネルギーの強さを前 記エンジンの作動状態に比例して変える工程と、を有する請求項９記載の方法 。 12．紫外線の強さが追加の紫外線センサを作動させることによって変えられる請 求項11記載の方法。 13．エンジンの排気ガス中の排気物質、汚染物を減ずるための装置であって、 前記エンジン内に導かれた空気中の酸素をオゾンに変換する輻射エネルギー を作りだすための複数の光源を有し、該複数の光源が各々、空気を、前記エン ジンによる完全燃焼が要求されるよりも低いレベルのオゾンに変え、 前記エンジンの種々の作動状態を検出するためのエンジンセンサと、 前記エンジンが作動しているときに第１の光源を連続的に作動させ、前記セ ンサによって検出された前記エンジンの作動状態に基づいて追加の光源を選択 的に作動させるためのコントローラとを有し、 前記エンジンの状態が所定レベル未満であるときに前記コントローラが追加 の光源を消し、前記エンジンの状態が少なくとも所定レベルにあるときに前記 コントローラが追加の光源をつけ、前記オゾンが前記エンジンによる燃料の燃 焼効率を高め、これにより、排気ガス中の炭化水素及び一酸化炭素の量を減ら すようにしたことを特徴とする装置。 14．前記コントローラが別個の所定エンジン作動状態で各追加の光源をオンする 請求項13記載の装置。 15．燃料の燃焼による汚染物質を減ずるための装置であって、 燃焼室を有し、該燃焼室が、該燃焼室への燃焼前ガス流れと、前記燃焼室か らの排気の燃焼後ガス流れとを備え、 燃料の不完全燃焼及び窒素酸化物のうちの少なくとも１つからの少なくとも １つの汚染物質の量を減ずるように排気を処理するための触媒コンバータと、 オゾンを前記燃焼前ガス流れ及び前記燃焼後ガス流れの少なくとも１つに加 えて、前記触媒コンバータによって処理された排気中の少なくとも１つの汚染 物質の量を更に減ずるための手段とを有することを特徴とする装置。 16．オゾンを加えるための前記手段が酸素をオゾンに変換することによってオゾ ンを発生させる請求項15に記載の装置。 17．前記装置は、100ナノメータと200ナノメータとの間の波長をもった紫外線ラ ンプを有する請求項15に記載の装置。 18．前記ランプ装置は、約185ナノメータの波長をもった光を放出する水銀蒸気 アークランプである請求項17に記載の装置。 19．燃焼前ガス流れは空気を含み、前記紫外線ランプは燃焼前ガス流れの中に配 置されている請求項17に記載の装置。 20．前記紫外線ランプに隣接した壁は、紫外線を発生させるオゾンを反射する請 求項17に記載の装置。 21．前記壁はアルミニウムを含む請求項20に記載の装置。 22．オゾンを加えるための前記手段が燃焼前ガス流れ及び燃焼後ガス流れから離 れて配置され、オゾンが燃焼前ガス流れ及び燃焼後ガス流れのうちの少なくと も一方の中に送出される請求項15に記載の装置。 23．オゾンを加えるための前記手段が静電気放電オゾン発生器を含む請求項15に 記載の装置。 24．前記燃焼室が内燃機関に配置されている請求項15に記載の装置。 25．燃焼室への燃焼前ガス流れと、燃焼室からの排気の燃焼後ガス流れとをもっ ている燃焼室を有するエンジンにおける燃料の燃焼による少なくとも１つの汚 染物質の濃度を減じるために排気を処理するための触媒コンバータの変換効率 を改良するための方法であって、 触媒コンバータの上流の少なくとも１箇所で燃焼前ガス流れ及び燃焼後ガス 流れのうちの少なくとも一方にオゾンを加えて、燃焼による少なくとも１つの 汚染物質の濃度を減じる工程と、 排気ガス流れを少なくとも１つの触媒コンバータで処理する工程と、 を有する方法。 26．オゾンを加える前記工程が、放射エネルギーを発生させて、酸素をオゾンに 変換させる工程を含む請求項25に記載の方法。 27．前記放射エネルギーが、約185ナノメータの波長をもった光を放出するラン プによって発生される請求項26に記載の方法。 28．燃料の燃焼による汚染物質を減ずるための装置であって、 燃焼室であって、該燃焼室への燃焼前ガス流れと、前記燃焼室からの排気の 燃焼後ガス流れとを有する燃焼室と、 前記燃焼後ガス流れの中に配置された大きい表面積のレセプタクルと、 前記大きい表面積のレセプタクルの終端部より前で、前記燃焼前ガス流れ及 び前記燃焼後ガス流れの少なくとも１つにヒドロキシルを加えるための手段と 、を有することを特徴とする装置。 29．前記大きい表面積のレセプタクルが触媒コンバータである請求項28に記載の 装置。 30．ヒドロキシルを加えるための前記手段が、空気からヒドロキシルを発生させ るヒドロキシル発生器である請求項29に記載の装置。 31．ヒドロキシルを加えるための前記手段が、 約100ナノメータと約300ナノメータとの間の波長をもった紫外線を発生させ る少なくとも１つの紫外線ランプと、 エア入口通路と、 ヒドロキシル基の発生を容易にするために、空気が十分に高い水蒸気含有量 を確実に有するように、ヒドロキシル基ジェネレータ内の空気を調節するため の手段と、 を備えている請求項30に記載の装置。 32．前記ヒドロキシル発生器が、約100ナノメータと約300ナノメータとの間の波 長をもった紫外線を適当に反射する内面を有する請求項31に記載の装置。 33．空気を調節するための前記手段が、水を前記ヒドロキシル発生器に供給する ための入口通路を備えている請求項32に記載の装置。 34．前記水供給入口通路が燃焼後ガス流れと連通している請求項33に記載の装置 。 35．更に、前記水供給入口通路連通している、水を貯蔵するための水貯蔵容器を 有する請求項34に記載の装置。 36．前記水は、液体の形態で外部の源から前記貯蔵容器に供給される請求項35に 記載の装置。 37．前記水は、前記燃焼室からの排気中の水蒸気を凝縮させることによって供給 される請求項35に記載の装置。 38．更に、水蒸気をヒドロキシル発生器に供給するために、貯蔵容器に貯蔵され た水をヒドロキシル内温度よりも高い温度に保持する手段を有する請求項35に 記載の装置。 39．エア入口通路は、水貯蔵容器に連通している請求項35に記載の装置。 40．ヒドロキシル発生器に供給されるエアが、貯蔵容器に貯蔵されている水を通 過して気泡となるように、エア入口通路が形成されている請求項39に記載の装 置。 41．前記ヒドロキシル発生器は、過電圧電解セルと、約254ナノメータの波長を もった紫外線を生成紫外線ランプと、を有する請求項30に記載の装置。 42．ヒドロキシルを加えるための前記手段は、燃焼前ガス流れと燃焼後ガス流れ から遠く離れて配置されると共に、ヒドロキシルは、燃焼前ガス流れと燃焼後 ガス流れの少なくとも一方に供給される請求項28に記載の装置。 43．燃焼室を有し、該燃焼室が、該燃焼室への燃焼前ガス流れと、前記燃焼室か らの排気の燃焼後ガス流れとを備え、該燃焼室での燃料の不完全燃焼により生 じる少なくとも１つの汚染物質を減じるために、排気ガスを処理する方法にお いて、 燃焼前ガス流れと燃焼後ガス流れの少なくとも一方にヒドロキシルを加える 工程と、 ヒドロキシルが燃料の燃焼により生成された排気ガスと反応できるように、 燃焼後ガス流れ内に十分な表面積を提供する工程と、 を有することを特徴とする方法。 44．ヒドロキシルが、燃焼前ガス流れと燃焼後ガス流れから遠くで生成される請 求項43に記載の方法。 45．更に、ガスを供給することによりヒドロキシルを発生させる工程と、水をガ スに供給することにより十分な水蒸気量を含む水蒸気がリッチなガスを生成す る工程と、約100ナノメータと約300ナノメータとの間の波長をもった紫外線を 発生させる工程と、ヒドロキシルを生成するために紫外線に水蒸気がリッチな ガスをさらす工程と、を有する請求項43に記載の方法。 46．上記水蒸気がリッチなガスを生成する工程は、排気ガスから水蒸気を集める 工程と、排気ガスからの水蒸気をガスに供給する工程とを有する請求項45に記 載の方法。 47．上記水蒸気がリッチなガスを生成する工程は、水蒸気を発生するために供給 水を加熱する工程と、ガスに水蒸気を加える工程と、を有する請求項45に記載 の方法。 48．上記水蒸気がリッチなガスを生成する工程は、容器に供給水を供給する工程 と、供給ガスが供給水内を流れるように容器に供給ガスを導入する工程を有す る請求項45に記載の方法。 49．更に、ヒドロキシルを発生させる工程を有し、この工程が、 オゾン、酸素及び水蒸気を発生させるために過電圧電解セルに空気を供給す る工程と、 約100ナノメータと約300ナノメータとの間の波長をもった紫外線を発生させ る工程と、 ヒドロキシルを発生させるために発生したオゾン、酸素及び水蒸気を紫外線 にさらす工程と、 を有する請求項43に記載の方法。 50．更に、ヒドロキシルを発生させる工程を有し、この工程が、 空気を供給する工程と、 十分な水蒸気量を含む水蒸気がリッチな空気を作る工程と、 この水蒸気がリッチな空気をコロナ発生器にさらす工程と、 を有する請求項43に記載の方法。 51． 上記十分な表面積のリセプタクルは、触媒コンバータである請求項43に記 載の方法。 52．燃焼前ガス流れと燃焼後ガス流れを有する燃焼エンジンの排気ガス中の汚染 物質を減じる装置であって、 燃焼前ガス流れ及び燃焼後ガス流れの少なくとも一方から離れて配置された ヒドロキシルを発生させるための手段であって、この発生手段が、約100-300 ナノメータの波長をもった紫外線を発生させる少なくとも１つの紫外線ランプ 及びグロー放電発生器を有する発生手段と、 エア入口通路と、 ヒドロキシルの発生を促進するために十分な水蒸気量を空気が含むことを確 実にするように空気を調整する手段と、 発生したヒドロキシルを燃焼前ガス流れ及び燃焼後ガス流れの少なくとも一 方に導入するための出口と、 不完全燃焼による１つの汚染物質及び窒素酸化物を少なくとも減少させるた めに排気ガスを処理する触媒コンバータと、 を有することを特徴とする装置。 53．上記ヒドロキシル発生手段は、約100-300ナノメータの波長をもった紫外線 を発生させる紫外線ランプを有し、この紫外線ランプ十分な水蒸気量を含む燃 焼後排気ガス流れ内に配置された請求項28記載の装置。 54．上記水蒸気がリッチなガスを生成する工程は、排気ガス流れをヒドロキシル 発生器に加える工程を有する請求項45に記載の方法。