JP2002058964A - Diesel particulate removing device - Google Patents

Diesel particulate removing device

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JP2002058964A
JP2002058964A JP2000250546A JP2000250546A JP2002058964A JP 2002058964 A JP2002058964 A JP 2002058964A JP 2000250546 A JP2000250546 A JP 2000250546A JP 2000250546 A JP2000250546 A JP 2000250546A JP 2002058964 A JP2002058964 A JP 2002058964A
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JP
Japan
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filter
dpf
diesel
diesel particulate
molybdenum compound
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JP2000250546A
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Japanese (ja)
Inventor
Tadashi Katabuchi
正 片渕
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Idemitsu Kosan Co Ltd
Original Assignee
Idemitsu Kosan Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a diesel particulate filter(DPF) which collects PM (particulate matter) in combustion gases discharged from a diesel engine vehicle and burns the PM stably at low temperature by increasing the combustibility of the PM, consequently attains improvement in efficiency of removal of the PM and long service life of the DPM. SOLUTION: The device collects PM in combustion gases discharged from diesel engine vehicles, then removes the PM by combustion, and is provided with a filter depositing molybdenum compounds thereon.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼル微粒子
除去装置(ディーゼル・パティキュレート・フィルタ
ー、以下「DPF」と略記する。)、さらに詳しくは、
ディーゼルエンジン車から排出される燃焼ガス中の微粒
子状物質(パティキュレート・マター、以下「PM」と
略記する。)をフィルターで捕集し、低温で燃焼させ
て、その除去効率を高め、かつ長寿命化を図ることので
きるDPFに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diesel particulate filter (Diesel Particulate Filter, hereinafter abbreviated as "DPF").
Particulate matter (particulate matter, hereinafter abbreviated as “PM”) in the combustion gas discharged from diesel engine vehicles is collected by a filter, burned at low temperature, and its removal efficiency is increased and longer. The present invention relates to a DPF that can have a long life.

【0002】[0002]

【従来の技術】ディーゼルエンジン車は、ガソリンエン
ジン車に比べて、燃費効率がよく、二酸化炭素の削減に
有効である上、燃料油として用いられる軽油は、ガソリ
ンに比べてコストが低いというメリットがある。しかし
ながら、ディーゼル車から排出される燃焼ガス中に含ま
れるPMが、近年、環境汚染の問題で大きくとりあげら
れている。このPMは、すすなどの燃料油の細かな燃え
かすであって、人体に入ると呼吸器系に悪影響を与える
ことが知られている。したがって、排出ガス中のPMの
削減がディーゼル車の最大の課題となっている。そのた
め、わが国においては、2005年に達成をめざす新規
制では、メーカー各社は現行規制の1/3までPM排出
量を削減しなければならず、また、東京都においては2
003年を目途に都内を走るディーゼル車にDPFの装
着を義務づけることを検討しており、他の自治体にも広
がる可能性が大きい。
2. Description of the Related Art Diesel engine vehicles have better fuel efficiency than gasoline engine vehicles, are effective in reducing carbon dioxide, and have the advantage that light oil used as fuel oil is lower in cost than gasoline. is there. However, PM contained in the combustion gas discharged from diesel vehicles has recently been widely considered due to the problem of environmental pollution. This PM is a fine burnt of fuel oil such as soot, and is known to have an adverse effect on the respiratory system when it enters the human body. Therefore, reduction of PM in exhaust gas is the biggest issue for diesel vehicles. Therefore, in Japan, new regulations aimed at achieving in 2005 require manufacturers to reduce PM emissions to one-third of the current regulations.
We are considering obligating diesel vehicles running in Tokyo to have a DPF by around 2003, and it is highly likely that they will spread to other local governments.

【0003】このような事情から、効率がよく、実用的
なDPFの開発が積極的に行われており、現在数種の形
式のDPF、具体的には(1)交互再生式DPF、
(2)NO2 酸化方式による連続再生式DPF、(3)
触媒酸化方式による連続再生式DPF、(4)間欠再生
式DPFなどが提案されている。上記(1)の交互再生
式DPFは、炭化ケイ素繊維不織布の両面を金網状ヒー
ターと保護金網で挟んでなるフィルターユニットを2個
用い、捕集と再生を交互に行う切り替え方式のものであ
る。このDPFは、硫黄分の高い現行軽油にも対応でき
るが、PMを燃焼させるために、大電流が必要であり、
専用の大容量発電機の搭載を必要とする上、急激な燃焼
によりフィルターが損傷するおそれがあるなどの問題を
有している。
[0003] Under these circumstances, efficient and practical DPFs are being actively developed. Currently, several types of DPFs, specifically (1) an alternate regeneration DPF,
(2) Continuous regeneration type DPF by NO 2 oxidation method, (3)
A continuous regeneration type DPF using a catalytic oxidation method and (4) an intermittent regeneration type DPF have been proposed. The alternate regeneration type DPF of the above (1) is a switching type that alternately performs collection and regeneration by using two filter units in which both sides of a silicon carbide fiber nonwoven fabric are sandwiched between a wire mesh heater and a protective wire mesh. This DPF can handle the current diesel oil with a high sulfur content, but requires a large current to burn PM.
In addition to the necessity of mounting a dedicated large-capacity generator, there is a problem that the filter may be damaged by rapid combustion.

【0004】(2)のNO2 酸化方式による連続再生式
DPFは、フィルターとしてウオールフローハニカム構
造のコージェライトからなる多孔質セラミックを用い、
その上流側に設けた酸化触媒により、NOxをNO2
酸化し、このNO2 の強い酸化力を利用して、低温でフ
ィルターに捕集されたPMを燃焼させる連続再生式装置
である。しかしながら、この方式では、排ガス中の硫黄
分により、該酸化触媒の活性が劣化し、充分に機能を発
揮しないため、燃料油中の硫黄分を低下させる必要があ
り、現行の軽油には適用できにくいという問題がある。
(3)の触媒酸化方式による連続再生式DPFは、二種
類の金属触媒をコーティングしたウオールフローハニカ
ム構造のコージェライトからなる多孔質セラミックフィ
ルターを用い、ヒーターなどの加熱装置は必要ではな
く、金属触媒の作用のみで該フィルターに捕集されたP
Mを燃焼させる連続再生式装置である。この方式では、
該金属触媒は排ガス中の硫黄分の影響を比較的受けにく
いため、現行軽油に適用可能であるが、リンにより影響
を受けやすく、また、硫黄分が少ないほど高性能を発揮
する。さらに、排気温度が300℃程度以上となる走行
が一定比率以上必要であるため、低速で長時間走行する
車両や乗用車には適用が困難である。
[0004] (2) The continuous regeneration type DPF using the NO 2 oxidation method uses a porous ceramic made of cordierite having a wall flow honeycomb structure as a filter.
By the oxidation catalyst provided on the upstream side, to oxidize NOx to NO 2, by using a strong oxidizing power of this NO 2, a continuous regeneration type apparatus for burning PM collected in the filter at low temperatures. However, in this method, the activity of the oxidation catalyst is degraded due to the sulfur content in the exhaust gas, and the function of the oxidation catalyst is not sufficiently exhibited. Therefore, it is necessary to reduce the sulfur content in the fuel oil. There is a problem that it is difficult.
The continuous regeneration type DPF of the catalytic oxidation method (3) uses a porous ceramic filter made of cordierite having a wall-flow honeycomb structure coated with two kinds of metal catalysts, and does not require a heating device such as a heater. P collected by the filter only by the action of
This is a continuous regeneration type device for burning M. In this scheme,
The metal catalyst is relatively insensitive to the sulfur content in the exhaust gas, and thus can be applied to existing diesel oil. However, the metal catalyst is more susceptible to phosphorus, and the lower the sulfur content, the higher the performance. Further, since a certain ratio or more is required for traveling in which the exhaust gas temperature becomes about 300 ° C. or more, it is difficult to apply the method to a vehicle or a passenger car traveling at low speed for a long time.

【0005】(4)の間欠再生式DPFは、ウオールフ
ローハニカム構造の炭化ケイ素からなる多孔質セラミッ
クフィルターを用い、PMを捕集し、再生時には燃料を
噴射して排ガス温度を上昇させ、酸化触媒により炭化水
素や一酸化炭素を酸化してさらに温度を上げ、PMを燃
焼させる方式である。なお、この方式においては、燃料
油中にセリウム化合物を添加し、PM発生量を低減させ
る。この方式は、現行軽油に適用可能であるが、再生用
の電源設備が必要であり、また、PMの燃焼後酸化セリ
ウムが残り、フィルターに堆積し、DPFの寿命を低下
させるという問題がある。このように、現在開発が進め
られているDPFは、いずれも一長一短があり、必ずし
も充分に満足し得るものではない。工業的には、DPF
の機能を効果的に発揮させ、かつその長寿命化を図るこ
とが重要であり、そのためには、PMをできるだけ低温
で安定に燃焼させることが肝要である。
(4) The intermittent regeneration type DPF uses a porous ceramic filter made of silicon carbide having a wall flow honeycomb structure, captures PM, injects fuel at the time of regeneration, raises the temperature of exhaust gas, and generates an oxidation catalyst. Oxidizes hydrocarbons and carbon monoxide to further raise the temperature and burn PM. In this method, a cerium compound is added to the fuel oil to reduce the amount of PM generated. Although this method can be applied to existing light oil, it requires a power supply for regeneration, and has a problem that cerium oxide remains after PM combustion and deposits on a filter, thereby shortening the life of the DPF. As described above, all of the DPFs currently under development have advantages and disadvantages, and are not always satisfactory. Industrially, DPF
It is important to exhibit the function effectively and to prolong its life, and for that purpose, it is important to burn PM stably at a temperature as low as possible.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
状況下で、ディーゼルエンジン車から排出される燃焼ガ
ス中のPMをフィルターで捕集し、該PMの燃焼性を高
め、安定に低温で燃焼させて、その除去効率を高め、か
つ長寿命化を図ることのできるDPFを提供することを
目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION Under such circumstances, the present invention captures PM in a combustion gas discharged from a diesel engine vehicle with a filter, enhances the flammability of the PM, and stably cools the PM. It is an object of the present invention to provide a DPF that can be burned at a high temperature to increase its removal efficiency and extend its life.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者は、前記の優れ
た機能を有するDPFを開発すべく鋭意研究を重ねた結
果、フィルター上にモリブデン化合物を担持させること
により、該フィルターで捕集されたPMの燃焼性を高
め、低温での燃焼を可能とし、しかも、この作用は、排
出ガス中の他の成分、例えば硫黄化合物やリン化合物の
影響を受けずに安定に発揮し、その目的を達成し得るこ
とを見出した。本発明は、かかる知見に基づいて完成し
たものである。すなわち、本発明は、ディーゼルエンジ
ン車から排出される燃焼ガス中のPMを捕集し、燃焼さ
せて除去する装置であって、モリブデン化合物を担持さ
せたフィルターを装着していることを特徴とするDPF
を提供するものである。
Means for Solving the Problems As a result of intensive studies to develop a DPF having the above-mentioned excellent functions, the present inventor has found that a molybdenum compound is supported on a filter, and the DPF is collected by the filter. It enhances the flammability of PM and makes it possible to burn at low temperatures.Moreover, this effect is exhibited stably without being affected by other components in the exhaust gas, for example, sulfur compounds and phosphorus compounds. It has been found that it can be achieved. The present invention has been completed based on such findings. That is, the present invention is a device for collecting, burning and removing PM in combustion gas discharged from a diesel engine vehicle, wherein the device is equipped with a filter supporting a molybdenum compound. DPF
Is provided.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明のDPF付は、表面にモリ
ブデン化合物を担持したフィルターを装着したものであ
って、該モリブデン化合物としては、例えばモリブデン
酸化物、モリブデン酸類(モリブデン酸、ポリモリブデ
ン酸)、リンモリブデン酸やケイモリブデン酸などのヘ
テロポリモリブデン酸などが挙げられる。また、モリブ
デンの硫化物も、使用環境で酸化物に変化するので使用
することができる。MoO3 又はリンモリブデン酸が特
に好ましい。これらのモリブデン化合物は、一種を単独
で用いてもよく、二種以上を組み合わせて用いてもよ
い。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A DPF with a DPF according to the present invention is provided with a filter carrying a molybdenum compound on the surface thereof. ) And heteropolymolybdic acid such as phosphomolybdic acid and silicomolybdic acid. Molybdenum sulfide can also be used because it changes into an oxide in the use environment. MoO 3 or phosphomolybdic acid is particularly preferred. These molybdenum compounds may be used alone or in a combination of two or more.

【0009】また、本発明においては、前記モリブデン
化合物を、従来使用されている貴金属触媒や、その他金
属酸化物触媒と共存させることができる。一方、該モリ
ブデン化合物を担持させるフィルターの材質や形状につ
いては特に制限はなく、従来DPF用として公知のもの
の中から、任意のものを適宜選択して用いることができ
る。このフィルターとしては、例えばコージェライトや
炭化ケイ素などのセラミック繊維、あるいは金属繊維の
不織布からなる円筒状プリーツ型フィルター、コージェ
ライトや炭化ケイ素などからなるウオールフローハニカ
ム構造の多孔質セラミックフィルターなどを挙げること
ができる。これらのフィルター表面に前記モリブデン化
合物を担持させることにより、該フィルターで捕集した
PMを、排出ガス中の他の成分、例えば硫黄化合物やリ
ン化合物などの影響を受けることなく、安定に低温で燃
焼させることができるので、PMの除去効率を高めると
共に、DPFの長寿命化を図ることができる。フィルタ
ーにモリブデン化合物を担持させる方法としては、例え
ば、モリブデン化合物の溶液もしくは分散液を作り、そ
の液にフィルターを浸漬した後、風乾し、次に加熱炉中
で乾燥させるなどの方法を挙げることができる。。
Further, in the present invention, the molybdenum compound can coexist with a conventionally used noble metal catalyst or other metal oxide catalyst. On the other hand, the material and shape of the filter for supporting the molybdenum compound are not particularly limited, and any one can be appropriately selected from those conventionally known for DPF. Examples of the filter include a ceramic fiber such as cordierite or silicon carbide, or a cylindrical pleated filter formed of a nonwoven fabric of metal fiber, a porous ceramic filter having a wall flow honeycomb structure formed of cordierite or silicon carbide, or the like. Can be. By supporting the molybdenum compound on the surface of these filters, the PM collected by the filter can be stably burned at a low temperature without being affected by other components in the exhaust gas, for example, sulfur compounds and phosphorus compounds. Therefore, the PM removal efficiency can be increased and the life of the DPF can be extended. Examples of a method of supporting the molybdenum compound on the filter include, for example, a method of preparing a solution or dispersion of the molybdenum compound, immersing the filter in the solution, air-drying, and then drying in a heating furnace. it can. .

【0010】[0010]

【実施例】次に、本発明を実施例により、さらに詳しく
説明するが、本発明は、これらの例によってなんら限定
されるものではない。 実施例 PMとしてカーボンブラック〔三菱化学(株)製「MA
100」〕を用い、この100重量部に対し、触媒物質
として第1表に示すモリブデン化合物の粉末を10重量
部の割合で混合し、その混合物の燃焼温度をDT−TG
A(示差熱−熱重量分析)により、空気中、10℃/分
の昇温速度の条件で測定した。結果を第1表に示す。 比較例 触媒物質として、第1表に示す各種金属化合物の粉末を
用い、実施例と同様に実施した。なお、カーボンブラッ
クのみの燃焼温度も、実施例と同様にして測定した。こ
れらの結果を第1表に示す。
Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Examples Carbon black [PM manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation "MA"
100 ") and 10 parts by weight of a molybdenum compound powder shown in Table 1 as a catalytic substance was mixed with 100 parts by weight of the mixture, and the combustion temperature of the mixture was set to DT-TG.
A (differential thermal-thermogravimetric analysis) was used to measure the temperature in air at a rate of 10 ° C./min. The results are shown in Table 1. COMPARATIVE EXAMPLE As a catalyst substance, powders of various metal compounds shown in Table 1 were used and carried out in the same manner as in the examples. The combustion temperature of only carbon black was measured in the same manner as in the example. Table 1 shows the results.

【0011】[0011]

【表1】 [Table 1]

【0012】第1表から明らかなように、モリブデン化
合物を存在させることにより、PMの燃焼温度を下げ得
ることが分かる。
As is apparent from Table 1, the presence of the molybdenum compound can lower the PM combustion temperature.

【0013】[0013]

【発明の効果】本発明のDPFは、モリブデン化合物を
担持させたフィルターを装着したものであって、ディー
ゼル車から排出される燃焼ガス中のPMを該フィルター
で捕集し、安定に低温で燃焼させて、その除去効果を高
めると共に、長寿命化を図ることができる。
The DPF of the present invention is equipped with a filter supporting a molybdenum compound. The filter collects PM in the combustion gas discharged from the diesel vehicle and stably burns the fuel at a low temperature. As a result, the removal effect can be enhanced and the service life can be extended.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ディーゼルエンジン車から排出される燃
焼ガス中の微粒子状物質を捕集し、燃焼させて除去する
装置であって、モリブデン化合物を担持させたフィルタ
ーを装着していることを特徴とするディーゼル微粒子除
去装置。
1. A device for collecting, combusting and removing particulate matter in a combustion gas discharged from a diesel engine vehicle, wherein the device is provided with a filter supporting a molybdenum compound. Diesel particulate removal equipment.
【請求項2】 フィルターに担持させるモリブデン化合
物が、モリブデン酸化物、モリブデン酸類、ヘテロポリ
モリブデン酸及びモリブデン硫化物の中から選ばれる少
なくとも一種である請求項1記載のディーゼル微粒子除
去装置。
2. The diesel particulate removing apparatus according to claim 1, wherein the molybdenum compound supported on the filter is at least one selected from molybdenum oxide, molybdic acids, heteropolymolybdic acid, and molybdenum sulfide.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP1489275A1 (en) * 2003-06-18 2004-12-22 Peugeot Citroen Automobiles S.A. System of additive supply for combustion engine

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