JP3566910B2

JP3566910B2 - Exhaust gas purification device

Info

Publication number: JP3566910B2
Application number: JP2000175298A
Authority: JP
Inventors: 博舟橋; 幹正西郷; 敬一土橋; 広明伊藤; 龍起五十嵐
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 2000-06-12
Filing date: 2000-06-12
Publication date: 2004-09-15
Anticipated expiration: 2020-06-12
Also published as: JP2001355432A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ディーゼルエンジン等の内燃機関に適用される排気浄化装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）は、炭素質から成る煤と、高沸点炭化水素成分から成るＳＯＦ分（Soluble Organic Fraction：可溶性有機成分）とを主成分とした可燃粒子であるが、この種のパティキュレートの低減対策として、図８に示す如く、ディーゼルエンジン１からの排気ガス２が流通する排気管３の途中に外筒体４を設け、外筒体４の内部にフィルタ５を備えることが考えられる。
【０００３】
フィルタ５は、図９に示す如くセラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路６の入口７が交互に目封じされ、入口７が目封じされていない流路６については、その出口８が目封じされるようになっており、各流路６を区画する多孔質の薄壁９を透過した排気ガス２のみが下流側へ排出されるようになっている。
【０００４】
そして、排気ガス２中のパティキュレートは、前記多孔質の薄壁９の内側表面に捕集されて堆積するので、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去してフィルタ５の再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエンジン１の運転状態においては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ない為、一般的には、電気ヒータ等を付属させて積極的な加熱を行うことが考えられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、排気ガス２中には、ディーゼルエンジン１の摩耗物質のアッシュ、オイル中のカルシウム及びリン、錆等の難燃粒子が含まれているため、これらの難燃粒子がフィルタ５に付着し、更に煤等のパティキュレートも付着してケーキ層を形成し、フィルタ５を目詰まりさせるという問題があった。又、同時にフィルタ５を目詰まりさせたケーキ層は電気ヒータ、触媒等により燃焼させることができないという問題もあった。
【０００６】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、排気ガス中の難燃粒子によりフィルタが目詰まりすることを防止する排気浄化装置を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、排気管の途中に装備されて排気ガス中のパティキュレートを除去する排気浄化装置であって、前記排気管途中のフィルタケース内に、触媒を担持し且つ孔径０．７ｍｍから２．０ｍｍまでの荒目を柱により形成するフィルタを配し、
前記フィルタを発泡金属フィルタ又は発泡セラミックフィルタのいずれかにし、
パティキュレートの可燃粒子を、前記柱に衝突させることにより砕いて小さな粒子にすると同時に、前記触媒により燃焼させ、
難燃粒子を、前記柱に衝突させつつ前記フィルタを通過させて排気ガスと共に下流に流すよう構成したことを特徴とする排気浄化装置、に係るものである。
【０００８】
本発明の請求項２は、排気管の途中に装備されて排気ガス中のパティキュレートを除去する排気浄化装置であって、前記排気管途中のフィルタケース内に、触媒を担持し且つ孔径０．７ｍｍから２．０ｍｍまでの荒目を柱により形成するフィルタを配し、
前記フィルタを金属線フィルタにし、
パティキュレートの可燃粒子を、前記柱に衝突させることにより砕いて小さな粒子にすると同時に、前記触媒により燃焼させ、
難燃粒子を、前記柱に衝突させつつ前記フィルタを通過させて排気ガスと共に下流に流すよう構成したことを特徴とする排気浄化装置、に係るものである。
【０００９】
本発明の請求項３は、排気管の途中に装備されて排気ガス中のパティキュレートを除去する排気浄化装置であって、前記排気管途中のフィルタケース内に、触媒を担持し且つ孔径０．７ｍｍから２．０ｍｍまでの荒目を柱により形成するフィルタを配し、
前記フィルタを金属繊維フィルタ又は無機繊維フィルタのいずれかにし、
パティキュレートの可燃粒子を、前記柱に衝突させることにより砕いて小さな粒子にすると同時に、前記触媒により燃焼させ、
難燃粒子を、前記柱に衝突させつつ前記フィルタを通過させて排気ガスと共に下流に流すよう構成したことを特徴とする排気浄化装置、に係るものである。
【００１０】
本発明の請求項４は、フィルタの触媒を酸化触媒とした請求項１、２又は３記載の排気浄化装置、に係るものである。
【００１１】
本発明の請求項５は、フィルタの触媒をＮＯｘ触媒とした請求項１、２又は３記載の排気浄化装置、に係るものである。
【００１２】
本発明の請求項６は、フィルタの触媒をＮＯ _２生成触媒とした請求項１、２又は３記載の排気浄化装置、に係るものである。
【００１３】
【００１４】
排気ガスがフィルタケースに流れ込む際には、パティキュレートの可燃粒子はフィルタの０．７ｍｍから２．０ｍｍの荒目を形成する柱に衝突することにより砕けて小さな粒子になり、同時に触媒により燃焼される。一方、難燃粒子は、フィルタの荒目を構成する柱に衝突しつつフィルタを通過して下流に流れる。
【００１５】
このように、フィルタの孔径を０．７ｍｍから２．０ｍｍまでにするので、排気ガス中のパティキュレートがフィルタを通過する際に、パティキュレートの可燃粒子及び難燃粒子がフィルタへ堆積することを防止でき、又、フィルタの荒目を形成する柱によりパティキュレートの可燃粒子を砕いて燃焼させると共に、難燃粒子を通過させるので、フィルタの目詰まりを確実に防止することができる。
【００１６】
本発明の請求項１に示す如く、フィルタを発泡金属フィルタ又は発泡セラミックフィルタのいずれかにすると、耐久性が向上するので、交換することなく長期間、排気ガスをフィルタリングすることができる。
【００１７】
本発明の請求項２に示す如く、フィルタを金属線フィルタとすると、所望の金属線を集めてフィルタを構成し得るので、適切な金属によりフィルタリングすると共に安価に製造することができる。
【００１８】
本発明の請求項３に示す如く、フィルタを金属繊維フィルタ又は無機繊維フィルタのいずれかにすると、フィルタにおけるパティキュレートとの衝突回数を増大させるので、パティキュレートの可燃粒子を充分に燃焼させることができる。
【００１９】
本発明の請求項４に示す如く、フィルタの触媒を酸化触媒とすると、パティキュレートの可燃粒子を効率的に燃やすことができる。
【００２０】
本発明の請求項５に示す如く、フィルタの触媒をＮＯｘ触媒とすると、ＮＯｘを還元して無害にすると共にパティキュレートを酸化するのでパティキュレートの可燃粒子を効率的に燃やすことができる。
【００２１】
本発明の請求項６に示す如く、フィルタの触媒をＮＯ₂生成触媒とすると、排気ガス中の窒素酸化物を、酸化力のあるＮＯ₂にするので、該ＮＯ₂によりパティキュレートの可燃粒子を効率的に燃やすことができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００２３】
図１、図２は本発明を実施する形態の第一の例を示す排気浄化装置のフィルタである。図中、図８、図９と同一の符号を付した部分は同一物を表している。
【００２４】
第一の例の排気浄化装置は、排気管の途中の外筒状のフィルタケースにフィルタ１０として発泡金属フィルタを装備しており、発泡金属フィルタは、荒目の多孔質を備えた構造で製造されており、荒目の孔径Ｗ１は、内部に多くの泡を連続して封じ込めることにより０．７ｍｍから２．０ｍｍまでのサイズで形成されている。
【００２５】
又、発泡金属フィルタには白金、アルミナ等の酸化触媒を担持している。
【００２６】
以下、本発明を実施する形態の第一の例の作用を説明する。
【００２７】
排気ガス２が第一の例の排気浄化装置のフィルタケースに流れ込んだ際には、排気ガス２中に含まれるパティキュレートの可燃粒子は、発泡金属フィルタの０．７ｍｍから２．０ｍｍの荒目を構成する柱１１に衝突することにより砕けて小さな粒子になり、同時に酸化触媒により燃焼し、最終的に二酸化炭素と水になる。尚、酸化触媒による燃焼は、酸素を放出する触媒、燃料添加材等を適宜利用してもよい。
【００２８】
一方、排気ガス２中に含まれるエンジンの摩耗物質のアッシュ、オイル中のカルシウム及びリン、錆等の難燃粒子は、発泡金属フィルタの０．７ｍｍから２．０ｍｍの孔径Ｗ１を構成する柱１１に衝突しつつ発泡金属フィルタを通過して排気ガス２と共に下流に流れる。
【００２９】
ここで、図３に示す表は、フィルタの目のサイズに対して可燃煤のフィルタリング効率（可燃粒子のフィルタリング効率）及び難燃煤の通過効率（難燃粒子の通過効率）を示し、表中の実線は可燃煤のフィルタリング効率（可燃粒子のフィルタリング効率）を示し、破線は難燃煤の通過効率（難燃粒子の通過効率）を示している。又、実験に使用したフィルタは長さ約１００ｍｍ、径約２００ｍｍの円柱形のものである。
【００３０】
この表から、可燃煤のフィルタリング効率は、フィルタの目が大きくなればなるほど低下しており、難燃煤の通過効率は、所定の数値までフィルタの目が大きくなればなるほど増加し、所定の数値からはフィルタの目の大きさにかかわらず略一定であることを示している。
【００３１】
従って、表から発泡金属フィルタの孔径Ｗ１が０．７ｍｍ〜２．０ｍｍである場合に、可燃煤のフィルタリング効率及び難燃煤の通過効率が適切であり、発泡金属フィルタの孔径Ｗ１が０．７ｍｍ未満である場合には、難燃煤の通過効率が低下して発泡金属フィルタが目詰まりする可能性が高くなり、発泡金属フィルタの孔径Ｗ１が２．０ｍｍより大きくなる場合には、可燃煤のフィルタリング効率が低下してフィルタの役目を果たさなくなる。
【００３２】
このように、発泡金属フィルタの孔径Ｗ１を０．７ｍｍから２．０ｍｍまでにするので、排気ガス２中のパティキュレートが発泡金属フィルタを通過する際に、パティキュレートの可燃粒子及び難燃粒子が発泡金属フィルタへ堆積することを防止でき、又、発泡金属フィルタの荒目を形成する柱１１により排気ガス２中のパティキュレートの可燃粒子を砕いて燃焼させると共に、難燃粒子を通過させるので、発泡金属フィルタの目詰まりを確実に防止することができる。
【００３３】
ここで、第一の例の排気浄化装置のフィルタ１０は発泡金属フィルタであるが、発泡セラミックフィルタでも同様な効果が得られる。
【００３４】
又、フィルタ１０を発泡金属フィルタ又は発泡セラミックフィルタのいずれかにすると、耐久性が向上するので、交換することなく長期間、排気ガス２をフィルタリングすることができる。
【００３５】
更に、フィルタ１０の触媒を酸化触媒とすると、パティキュレートの可燃粒子を効率的に燃やすことができる。
【００３６】
図４、図５は本発明を実施する形態の第二の例を示す排気浄化装置であって、第二の例の排気浄化装置は、第一の例のフィルタを変更したものである。
【００３７】
第二の例の排気浄化装置に装備されるフィルタ１２は、微小径の繊維に加工された金属をまとめて製造した金属線フィルタであり、金属線フィルタは、金属線の柱１３により０．７ｍｍから２．０ｍｍまでの荒目のサイズＷ２で形成されている。
【００３８】
又、金属線フィルタには、銅、ゼオライト等のＮＯｘ触媒を担持しており、ＮＯｘ触媒は、排気ガス２中に存在するＮＯｘを窒素に還元し、且つ排気ガス２中のパティキュレートの燃焼粒子、一酸化炭素、炭化水素を酸化する活性を備えている。
【００３９】
以下、本発明を実施する形態の第二の例の作用を説明する。
【００４０】
排気ガス２が第二の例の排気浄化装置のフィルタケースに流れ込んだ際には、排気ガス２中に含まれるパティキュレートの可燃粒子は、金属線フィルタの０．７ｍｍから２．０ｍｍの荒目のサイズＷ２を構成する金属線の柱１３に衝突することにより砕けて小さな粒子になり、同時にＮＯｘ触媒により酸化されて燃焼し、最終的に二酸化炭素と水になる。
【００４１】
一方、排気ガス２中に含まれるエンジンの摩耗物質のアッシュ、オイル中のカルシウム及びリン、錆等の難燃粒子は、金属線フィルタの０．７ｍｍから２．０ｍｍの荒目のサイズＷ２を構成する金属線の柱１３に衝突しつつ金属線フィルタを通過して排気ガス２と共に下流に流れる。
【００４２】
ここで、金属線フィルタは、図３に示す表と略同様な効果を示すので、金属線フィルタの孔径（目のサイズ）Ｗ２が０．７ｍｍ〜２．０ｍｍである場合に、可燃粒子のフィルタリング効率及び難燃粒子の通過効率が適切であり、金属線フィルタの孔径（目のサイズ）Ｗ２が０．７ｍｍ未満である場合には、難燃粒子の通過効率が低下して金属線フィルタが目詰まりする可能性が高くなり、金属線フィルタの孔径（目のサイズ）Ｗ２が２．０ｍｍより大きくなる場合には、可燃粒子のフィルタリング効率が低下してフィルタの役目を果たさなくなる。
【００４３】
このように、金属線フィルタの孔径（目のサイズ）Ｗ２を０．７ｍｍから２．０ｍｍまでにするので、排気ガス２中のパティキュレートが金属線フィルタを通過する際に、パティキュレートの可燃粒子及び難燃粒子が金属線フィルタへ堆積することを防止でき、又、金属線フィルタの荒目を形成する柱１３によりパティキュレートの可燃粒子を砕いて燃焼させると共に、難燃粒子を通過させるので、金属線フィルタの目詰まりを確実に防止することができる。
【００４４】
又、フィルタ１２を金属繊維フィルタとすると、所望の金属線を集めてフィルタ１２を構成し得るので、適切な金属によりフィルタリングすると共に安価に製造することができる。
【００４５】
更に、フィルタ１２の触媒をＮＯｘ触媒とすると、ＮＯｘを還元して無害にすると共にパティキュレートを酸化するのでパティキュレートの可燃粒子を効率的に燃やすことができる。
【００４６】
図６、図７は本発明を実施する形態の第三の例を示す排気浄化装置であって、第三の例の排気浄化装置は、第一の例のフィルタを変更したものである。
【００４７】
第三の例の排気浄化装置に装備されるフィルタ１４は、微小径の繊維に加工された金属をニット状に編みこんで製造した金属繊維フィルタであり、金属繊維フィルタは、金属線の柱１５により０．７ｍｍから２．０ｍｍまでの荒目のサイズＷ３で形成されている。
【００４８】
又、金属繊維フィルタには、白金、アルミナ等のＮＯ₂生成触媒を担持しており、ＮＯ₂生成触媒は、排気ガス２中に存在する窒素酸化物をＮＯ₂まで酸化する高い活性を備えている。
【００４９】
以下、本発明を実施する形態の第三の例の作用を説明する。
【００５０】
排気ガス２が第三の例の排気浄化装置のフィルタケースに流れ込んだ際には、排気ガス２中に含まれるパティキュレートの可燃粒子は、金属繊維フィルタの０．７ｍｍから２．０ｍｍの荒目のサイズを構成する金属線の柱１５に衝突することにより砕けて小さな粒子になり、同時にＮＯ₂生成触媒により排気ガス２中の窒素酸化物から生じるＮＯ₂によって酸化されて燃焼し、最終的に二酸化炭素と水になる。
【００５１】
一方、排気ガス２中に含まれるエンジンの摩耗物質のアッシュ、オイル中のカルシウム及びリン、錆等の難燃粒子は、金属繊維フィルタの０．７ｍｍから２．０ｍｍの荒目のサイズを構成する金属線の柱１５に衝突しつつ金属繊維フィルタを通過して排気ガス２と共に下流に流れる。
【００５２】
ここで、金属繊維フィルタは、第二の例の排気浄化装置のフィルタと同様に、図３に示す表と略同様な効果を示すので、金属繊維フィルタの孔径（目のサイズ）Ｗ３が０．７ｍｍ〜２．０ｍｍである場合に、可燃粒子のフィルタリング効率及び難燃粒子の通過効率が適切であり、金属繊維フィルタの孔径（目のサイズ）Ｗ３が０．７ｍｍ未満である場合には、難燃粒子の通過効率が低下して金属繊維フィルタが目詰まりする可能性が高くなり、金属繊維フィルタの孔径（目のサイズ）Ｗ３が２．０ｍｍより大きくなる場合には、可燃粒子のフィルタリング効率が低下してフィルタの役目を果たさなくなる。
【００５３】
このように、金属繊維フィルタの孔径（目のサイズ）Ｗ３を０．７ｍｍから２．０ｍｍまでにするので、排気ガス２中のパティキュレートが金属繊維フィルタを通過する際に、パティキュレートの可燃粒子及び難燃粒子が金属繊維フィルタへ堆積することを防止でき、又、金属繊維フィルタの荒目を形成する柱１５によりパティキュレートの可燃粒子を砕いて燃焼させると共に、難燃粒子を通過させるので、金属繊維フィルタの目詰まりを確実に防止することができる。
【００５４】
ここで、第三の例の排気浄化装置のフィルタ１４は金属繊維フィルタであるが、無機繊維フィルタでも同様な効果が得られる。
【００５５】
又、フィルタ１４を金属繊維フィルタ又は無機繊維フィルタのいずれかにすると、フィルタ１４におけるパティキュレートとの衝突回数を増大させるので、可燃粒子を充分に燃焼させることができる。
【００５６】
更に、フィルタ１４の触媒をＮＯ₂生成触媒とすると、排気ガス２中の窒素酸化物を、酸化力のあるＮＯ₂にするので、該ＮＯ₂によりパティキュレートの可燃粒子を効率的に燃やすことができる。
【００５７】
尚、本発明の排気浄化装置は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、発泡金属フィルタ又は発泡セラミックフィルタに、ＮＯｘ触媒、ＮＯ₂生成触媒のいずれかを担持してもよいこと、金属線フィルタに、酸化触媒、ＮＯ₂低減触媒のいずれかを担持してもよいこと、金属繊維フィルタ又は無機繊維フィルタに、酸化触媒、ＮＯｘ触媒のいずれかを担持してもよいこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００５８】
【発明の効果】
上記した本発明の排気浄化装置によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００５９】
（Ｉ）本発明によれば、フィルタの孔径を０．７ｍｍから２．０ｍｍまでにするので、排気ガス中のパティキュレートがフィルタを通過する際に、パティキュレートの可燃粒子及び難燃粒子がフィルタへ堆積することを防止でき、又、フィルタの荒目を形成する柱によりパティキュレートの可燃粒子を砕いて燃焼させると共に、難燃粒子を通過させるので、フィルタの目詰まりを確実に防止することができる。
【００６０】
（ＩＩ）本発明の請求項１の如く、フィルタを発泡金属フィルタ又は発泡セラミックフィルタのいずれかにすると、耐久性が向上するので、交換することなく長期間、排気ガスをフィルタリングすることができる。
【００６１】
（ＩＩＩ）本発明の請求項２の如く、フィルタを金属線フィルタとすると、所望の金属線を集めてフィルタを構成し得るので、適切な金属によりフィルタリングすると共に安価に製造することができる。
【００６２】
（ＩＶ）本発明の請求項３の如く、フィルタを金属繊維フィルタ又は無機繊維フィルタのいずれかにすると、フィルタにおけるパティキュレートとの衝突回数を増大させるので、可燃粒子を充分に燃焼させることができる。
【００６３】
（Ｖ）本発明の請求項４の如く、フィルタの触媒を酸化触媒とすると、パティキュレートの可燃粒子を効率的に燃やすことができる。
【００６４】
（ＶＩ）本発明の請求項５の如く、フィルタの触媒をＮＯｘ触媒とすると、ＮＯｘを還元して無害にすると共にパティキュレートを酸化するのでパティキュレートの可燃粒子を効率的に燃やすことができる。
【００６５】
（ＶＩＩ）本発明の請求項６の如く、フィルタの触媒をＮＯ₂生成触媒とすると、排気ガス中の窒素酸化物を、酸化力のあるＮＯ₂にするので、該ＮＯ₂によりパティキュレートの可燃粒子を効率的に燃やすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施する形態の第一の例のフィルタを示す概略図である。
【図２】第一の例のフィルタの一部を示す拡大断面図である。
【図３】フィルタの孔径に対する可燃煤のフィルタリング効率及び難燃煤の通過効率を示した表である。
【図４】本発明を実施する形態の第二の例のフィルタを示す概略図である。
【図５】第二の例のフィルタの一部を示す拡大断面図である。
【図６】本発明を実施する形態の第三の例のフィルタを示す概略図である。
【図７】第三の例のフィルタの一部を示す拡大断面図である。
【図８】エンジンから外筒体に排気ガスが流れる状態を示す概略図である。
【図９】従来例のパティキュレートフィルタの詳細を示す断面図である。
【符号の説明】
２排気ガス
１０フィルタ（発泡金属フィルタ、発泡セラミックフィルタ）
１１柱
１２フィルタ（金属線フィルタ）
１３柱
１４フィルタ（金属繊維フィルタ、無機繊維フィルタ）
１５柱
Ｗ１孔径
Ｗ２孔径（目のサイズ）
Ｗ３孔径（目のサイズ）[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an exhaust gas purification device applied to an internal combustion engine such as a diesel engine.
[0002]
[Prior art]
Particulate Matter (particulate matter) emitted from diesel engines is composed of combustibles mainly composed of carbonaceous soot and SOF (Soluble Organic Fraction) composed of high-boiling hydrocarbon components. As a measure for reducing particulates of this kind, as shown in FIG. 8, an outer cylinder 4 is provided in the middle of an exhaust pipe 3 through which exhaust gas 2 from a diesel engine 1 flows. It is conceivable to provide the filter 5 inside.
[0003]
The filter 5 has a porous honeycomb structure made of ceramic as shown in FIG. 9, and the inlets 7 of the flow paths 6 partitioned in a lattice are alternately plugged, and the inlets 7 are not plugged. The outlet 6 of the flow path 6 is plugged, and only the exhaust gas 2 that has passed through the porous thin wall 9 that defines each flow path 6 is discharged to the downstream side. ing.
[0004]
Since the particulates in the exhaust gas 2 are collected and deposited on the inner surface of the porous thin wall 9, the particulates are appropriately burned and removed before the exhaust resistance increases due to clogging. It is necessary to regenerate the exhaust gas, but in the normal operation state of the diesel engine 1, there is little opportunity to obtain a high exhaust temperature enough for the particulates to self-combust. It is considered that positive heating is performed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the exhaust gas 2 contains ash as a wear substance of the diesel engine 1, and calcium and phosphorus in oil, and flame-retardant particles such as rust, these flame-retardant particles adhere to the filter 5, Further, there is a problem that particulates such as soot also adhere to form a cake layer and clog the filter 5. At the same time, the cake layer clogging the filter 5 cannot be burned by an electric heater, a catalyst or the like.
[0006]
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an exhaust gas purification device that prevents a filter from being clogged by flame-retardant particles in exhaust gas.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
Claim 1 of the present invention is an exhaust gas purifying device for removing particulates in the exhaust gas is installed in the exhaust pipe, the exhaust pipe middle of the filter case, and carries a catalytic pore diameter 0 rough eye to 2.0mm coordinated filters formed by columns from .7Mm,
The filter is either a foam metal filter or a foam ceramic filter,
Combustible particles of particulates are crushed into small particles by colliding with the pillars, and simultaneously burned by the catalyst,
An exhaust emission control device according to claim 1, wherein the flame-retardant particles are configured to flow through the filter and flow downstream together with the exhaust gas while colliding with the pillars .
[0008]
According to a second aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas purifying apparatus which is provided in the middle of an exhaust pipe and removes particulates in exhaust gas. Arrange a filter that forms coarseness from 7 mm to 2.0 mm with pillars,
The filter is a metal wire filter,
Combustible particles of particulates are crushed into small particles by colliding with the pillars, and simultaneously burned by the catalyst,
An exhaust emission control device according to claim 1, wherein the flame-retardant particles are configured to flow through the filter and flow downstream together with the exhaust gas while colliding with the pillars.
[0009]
A third aspect of the present invention is an exhaust gas purifying apparatus provided in the middle of an exhaust pipe for removing particulates in exhaust gas, wherein a catalyst is supported in a filter case in the middle of the exhaust pipe and the filter has a hole diameter of 0.1 mm. Arrange a filter that forms coarseness from 7 mm to 2.0 mm with pillars,
The filter is either a metal fiber filter or an inorganic fiber filter,
Combustible particles of particulates are crushed into small particles by colliding with the pillars, and simultaneously burned by the catalyst,
An exhaust emission control device according to claim 1, wherein the flame-retardant particles are configured to flow through the filter and flow downstream together with the exhaust gas while colliding with the pillars.
[0010]
A fourth aspect of the present invention relates to the exhaust gas purifying apparatus according to the first, second or third aspect, wherein the catalyst of the filter is an oxidation catalyst.
[0011]
A fifth aspect of the present invention is directed to the exhaust gas purifying apparatus according to the first, second or third aspect, wherein the catalyst of the filter is a NOx catalyst.
[0012]
A sixth aspect of the present invention is directed to the exhaust gas purification apparatus according to the first, second, or third aspect , wherein the catalyst of the filter is a NO ₂ generation catalyst.
[0013]
[0014]
When the exhaust gas flows into the filter case, the particulate combustible particles are crushed into small particles by colliding with a coarse column of the filter having a diameter of 0.7 mm to 2.0 mm, and are simultaneously burned by the catalyst. You. On the other hand, the flame-retardant particles pass through the filter and flow downstream while colliding with the pillars constituting the coarseness of the filter.
[0015]
Thus, since the pore size of the filter from 0.7mm to 2.0 mm, when the particulates in the exhaust gas passes through the filter, the combustible particles and the flame燃粒Ko of particulates to sedimentary to the filter In addition, since the combustible particles of the particulates are crushed and burned by the columns forming the coarseness of the filter, and the flame-retardant particles are allowed to pass, the filter can be reliably prevented from being clogged.
[0016]
As described in claim 1 of the present invention, when the filter is a foamed metal filter or a foamed ceramic filter, the durability is improved, so that the exhaust gas can be filtered for a long time without replacement.
[0017]
As described in claim 2 of the present invention, if the filter is a metal wire filter, a desired metal wire can be collected to form the filter. Therefore, the filter can be manufactured with an appropriate metal and at a low cost.
[0018]
As described in claim 3 of the present invention, when the filter is a metal fiber filter or an inorganic fiber filter, the number of collisions with the particulates in the filter is increased, so that the combustible particles of the particulates can be sufficiently burned. it can.
[0019]
As described in claim 4 of the present invention, when the catalyst of the filter is an oxidation catalyst, the particulate combustible particles can be efficiently burned.
[0020]
As described in claim 5 of the present invention, if the catalyst of the filter is a NOx catalyst, NOx is reduced to make it harmless and particulates are oxidized, so that combustible particles of the particulates can be efficiently burned.
[0021]
As described in claim 6 of the present invention, when the catalyst of the filter is a NO ₂ generation catalyst, the nitrogen oxides in the exhaust gas are converted into oxidizing NO ₂ , and the NO ₂ reduces the particulate combustible particles. Can be burned efficiently.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0023]
FIGS. 1 and 2 show a filter of an exhaust gas purification apparatus showing a first embodiment of the present invention. In the drawings, the portions denoted by the same reference numerals as those in FIGS. 8 and 9 represent the same components.
[0024]
The exhaust gas purifying apparatus of the first example is provided with a foamed metal filter as a filter 10 in an outer cylindrical filter case in the middle of an exhaust pipe, and the foamed metal filter is manufactured with a structure having a coarse porous structure. The coarse hole diameter W1 is formed in a size from 0.7 mm to 2.0 mm by continuously sealing many bubbles inside.
[0025]
Further, the foamed metal filter carries an oxidation catalyst such as platinum and alumina.
[0026]
Hereinafter, the operation of the first embodiment of the present invention will be described.
[0027]
When the exhaust gas 2 flows into the filter case of the exhaust gas purification apparatus of the first example, the particulate combustible particles contained in the exhaust gas 2 are roughened to 0.7 mm to 2.0 mm of the foam metal filter. When they collide with the pillars 11 constituting, they are crushed into small particles, and are simultaneously burned by the oxidation catalyst to eventually become carbon dioxide and water. The combustion using the oxidation catalyst may appropriately use a catalyst that releases oxygen, a fuel additive, or the like.
[0028]
On the other hand, the ash of engine wear substances and the flame-retardant particles such as calcium and phosphorus and rust in the oil contained in the exhaust gas 2 form the pillars 11 having a pore diameter W1 of 0.7 mm to 2.0 mm of the foamed metal filter. And flows downstream with the exhaust gas 2 through the foamed metal filter while colliding with the exhaust gas.
[0029]
Here, the table shown in FIG. 3 shows the filtering efficiency of combustible soot (filtering efficiency of combustible particles) and the passing efficiency of flame retardant soot (passing efficiency of flame retardant particles) with respect to the size of the filter. The middle solid line indicates the filtering efficiency of combustible soot (filtering efficiency of combustible particles), and the broken line indicates the passing efficiency of flame retardant soot (passing efficiency of flame retardant particles). The filter used in the experiment was a cylindrical filter having a length of about 100 mm and a diameter of about 200 mm.
[0030]
From this table, the filtering efficiency of combustible soot decreases as the size of the filter increases, and the passage efficiency of flame-retardant soot increases as the size of the filter increases to a predetermined value. The numerical value indicates that the value is substantially constant regardless of the size of the filter eyes.
[0031]
Therefore, from the table, when the hole diameter W1 of the foamed metal filter is 0.7 mm to 2.0 mm, the filtering efficiency of combustible soot and the passage efficiency of flame-retardant soot are appropriate, and the hole diameter W1 of the foamed metal filter is 0.1 mm. When the diameter is less than 7 mm, the passage efficiency of the flame-retardant soot is reduced and the possibility of clogging of the foamed metal filter is increased. Soot filtering efficiency is reduced and the filter does not function.
[0032]
As described above, since the pore diameter W1 of the foamed metal filter is set to be from 0.7 mm to 2.0 mm, when the particulates in the exhaust gas 2 pass through the foamed metal filter, the combustible particles and the flame-retardant particles of the particulates are removed. Accumulation on the foamed metal filter can be prevented, and the combustible particles in the exhaust gas 2 are crushed and burned by the pillars 11 forming the coarseness of the foamed metal filter, and the flame-retardant particles are passed. Clogging of the foamed metal filter can be reliably prevented.
[0033]
Here, although the filter 10 of the exhaust gas purifying apparatus of the first example is a foamed metal filter, a similar effect can be obtained with a foamed ceramic filter.
[0034]
Further, when the filter 10 is a foam metal filter or a foam ceramic filter, the durability is improved, so that the exhaust gas 2 can be filtered for a long time without replacement.
[0035]
Furthermore, when the catalyst of the filter 10 is an oxidation catalyst, the particulate combustible particles can be efficiently burned.
[0036]
4 and 5 show an exhaust gas purifying apparatus according to a second embodiment of the present invention. The exhaust gas purifying apparatus according to the second embodiment is a modification of the filter according to the first embodiment.
[0037]
The filter 12 provided in the exhaust gas purification apparatus of the second example is a metal wire filter manufactured by collectively processing metals processed into fine-diameter fibers. And a coarse size W2 from 2.0 mm to 2.0 mm.
[0038]
The metal wire filter carries a NOx catalyst such as copper or zeolite. The NOx catalyst reduces NOx present in the exhaust gas 2 to nitrogen, and burns particulate matter in the exhaust gas 2. It has the activity of oxidizing carbon monoxide and hydrocarbons.
[0039]
Hereinafter, the operation of the second example of the embodiment of the present invention will be described.
[0040]
When the exhaust gas 2 flows into the filter case of the exhaust gas purification apparatus of the second example, the particulate combustible particles contained in the exhaust gas 2 are roughened to 0.7 mm to 2.0 mm of the metal wire filter. Colliding with the metal wire column 13 constituting the size W2, the particles are crushed into small particles, and at the same time, oxidized and burned by the NOx catalyst, and finally become carbon dioxide and water.
[0041]
On the other hand, ash of engine wear substances contained in the exhaust gas 2 and flame-retardant particles such as calcium and phosphorus and rust in oil constitute a coarse size W2 of 0.7 mm to 2.0 mm of the metal wire filter. While colliding with the metal wire column 13, it passes through the metal wire filter and flows downstream together with the exhaust gas 2.
[0042]
Here, the metal wire filter has substantially the same effect as the table shown in FIG. 3. Therefore, when the hole diameter (eye size) W2 of the metal wire filter is 0.7 mm to 2.0 mm, filtering of combustible particles is performed. When the efficiency and the passage efficiency of the flame-retardant particles are appropriate, and the hole diameter (eye size) W2 of the metal wire filter is less than 0.7 mm, the passage efficiency of the flame-retardant particles is reduced and the metal wire filter is not fitted. If the possibility of clogging increases and the hole diameter (eye size) W2 of the metal wire filter is larger than 2.0 mm, the filtering efficiency of combustible particles is reduced and the filter does not function.
[0043]
As described above, since the hole diameter (eye size) W2 of the metal wire filter is set to be from 0.7 mm to 2.0 mm, when the particulates in the exhaust gas 2 pass through the metal wire filter, the combustible particles of the particulates are removed. And the flame retardant particles can be prevented from being deposited on the metal wire filter, and the combustible particles of the particulates are crushed and burned by the pillars 13 forming the coarseness of the metal wire filter, and the flame retardant particles are passed. Clogging of the metal wire filter can be reliably prevented.
[0044]
If the filter 12 is a metal fiber filter, the filter 12 can be formed by collecting desired metal wires, so that the filter 12 can be filtered with an appropriate metal and manufactured at low cost.
[0045]
Further, when the catalyst of the filter 12 is a NOx catalyst, NOx is reduced and made harmless, and particulates are oxidized, so that combustible particles of the particulates can be efficiently burned.
[0046]
FIGS. 6 and 7 show an exhaust emission control device according to a third embodiment of the present invention. The exhaust emission control device of the third example is a modification of the filter of the first example.
[0047]
The filter 14 installed in the exhaust gas purifying apparatus of the third example is a metal fiber filter manufactured by knitting a metal processed into fine-diameter fibers into a knit shape, and the metal fiber filter is a metal wire column 15. To form a coarse size W3 from 0.7 mm to 2.0 mm.
[0048]
Further, the metal fiber filter carries a NO ₂ generation catalyst such as platinum or alumina. The NO ₂ generation catalyst has a high activity of oxidizing nitrogen oxides present in the exhaust gas 2 to NO _2. I have.
[0049]
Hereinafter, the operation of the third embodiment of the present invention will be described.
[0050]
When the exhaust gas 2 flows into the filter case of the exhaust gas purification device of the third example, the particulate combustible particles contained in the exhaust gas 2 are roughened to 0.7 mm to 2.0 mm of the metal fiber filter. By colliding with the metal wire columns 15 constituting the size of the metal particles, the particles are crushed into small particles, and at the same time, are oxidized and burned by NO ₂ generated from nitrogen oxides in the exhaust gas 2 by the NO ₂ generation catalyst, and finally burned. Turns into carbon dioxide and water.
[0051]
On the other hand, the ash of engine wear substances contained in the exhaust gas 2 and the flame-retardant particles such as calcium and phosphorus and rust in oil constitute a coarse size of 0.7 mm to 2.0 mm of the metal fiber filter. It passes through the metal fiber filter while colliding with the metal wire column 15 and flows downstream together with the exhaust gas 2.
[0052]
Here, since the metal fiber filter has substantially the same effect as the table shown in FIG. 3 similarly to the filter of the exhaust gas purification apparatus of the second example, the hole diameter (mesh size) W3 of the metal fiber filter is equal to 0. When the diameter is 7 mm to 2.0 mm, the filtering efficiency of combustible particles and the passage efficiency of flame-retardant particles are appropriate, and when the hole diameter (eye size) W3 of the metal fiber filter is less than 0.7 mm, it is difficult. When the passage efficiency of the combustible particles decreases and the possibility of clogging the metal fiber filter increases, and when the hole diameter (eye size) W3 of the metal fiber filter is larger than 2.0 mm, the filtering efficiency of the combustible particles is reduced. And it no longer serves as a filter.
[0053]
As described above, since the hole diameter (mesh size) W3 of the metal fiber filter is set to be from 0.7 mm to 2.0 mm, when the particulates in the exhaust gas 2 pass through the metal fiber filter, the combustible particles of the particulates are removed. In addition, since the flame-retardant particles can be prevented from being deposited on the metal fiber filter, and the combustible particles of the particulates are crushed and burned by the columns 15 forming the coarseness of the metal fiber filter, and the flame-retardant particles are passed, Clogging of the metal fiber filter can be reliably prevented.
[0054]
Here, the filter 14 of the exhaust emission control device of the third example is a metal fiber filter, but a similar effect can be obtained with an inorganic fiber filter.
[0055]
Further, if the filter 14 is a metal fiber filter or an inorganic fiber filter, the number of collisions with the particulates in the filter 14 is increased, so that the combustible particles can be sufficiently burned.
[0056]
Furthermore, if the catalyst of the filter 14 is a NO ₂ generation catalyst, the nitrogen oxides in the exhaust gas 2 are converted into oxidizing NO ₂ , so that the NO ₂ can efficiently burn particulate combustible particles. it can.
[0057]
The exhaust gas purifying apparatus of the present invention is not limited to the above embodiment, the foam metal filter or a ceramic foam filter, the NOx catalyst, either of the NO ₂ synthesizing catalyst may be supported, The metal wire filter may carry either an oxidation catalyst or a NO ₂ reduction catalyst, the metal fiber filter or the inorganic fiber filter may carry either an oxidation catalyst or a NOx catalyst, etc. It goes without saying that various changes can be made without departing from the spirit of the present invention.
[0058]
【The invention's effect】
According to the exhaust gas purification apparatus of the present invention described above, various excellent effects as described below can be obtained.
[0059]
(I) According to the present invention , since the pore diameter of the filter is set to 0.7 mm to 2.0 mm, when the particulates in the exhaust gas pass through the filter, the combustible particles and the flame-retardant particles of the particulate matter are removed from the filter. Can be prevented, and the combustible particles of the particulates are crushed and burned by the columns forming the coarseness of the filter, and the flame-retardant particles are allowed to pass, so that the filter can be reliably prevented from being clogged. it can.
[0060]
(II) According to the first aspect of the present invention, if the filter is a foam metal filter or a foam ceramic filter, the durability is improved, so that the exhaust gas can be filtered for a long time without replacement.
[0061]
(III) If the filter is a metal wire filter as described in claim 2 of the present invention , the filter can be formed by collecting desired metal wires, so that the filter can be manufactured with an appropriate metal and at a low cost.
[0062]
(IV) If the filter is a metal fiber filter or an inorganic fiber filter as in claim 3 of the present invention, the number of collisions with the particulates in the filter is increased, so that the combustible particles can be sufficiently burned. .
[0063]
(V) When the catalyst of the filter is an oxidation catalyst as in claim 4 of the present invention, the particulate combustible particles can be efficiently burned.
[0064]
(VI) If the catalyst of the filter is a NOx catalyst as described in claim 5 of the present invention , NOx is reduced and rendered harmless and particulates are oxidized, so that the combustible particles of the particulates can be efficiently burned.
[0065]
(VII) as claimed in claim 6 of the present invention, when the catalyst of the filter and NO ₂ generating catalyst, nitrogen oxides in the exhaust gas, because it is oxidative NO _2, by the NO ₂ of particulate combustible The particles can be burned efficiently.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing a filter of a first example of an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a part of the filter of the first example.
FIG. 3 is a table showing the filtering efficiency of combustible soot and the passage efficiency of flame-retardant soot with respect to the pore diameter of a filter.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a filter of a second example of the embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged sectional view showing a part of the filter of the second example.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a third example of a filter according to an embodiment of the present invention;
FIG. 7 is an enlarged sectional view showing a part of the filter of the third example.
FIG. 8 is a schematic diagram showing a state in which exhaust gas flows from the engine to the outer cylinder.
FIG. 9 is a cross-sectional view showing details of a conventional particulate filter.
[Explanation of symbols]
2 Exhaust gas 10 filter (foam metal filter, foam ceramic filter)
11 Pillar 12 Filter (metal wire filter)
13 Pillar 14 Filter (metal fiber filter, inorganic fiber filter)
15 pillar W1 hole diameter W2 hole diameter (eye size)
W3 hole diameter (eye size)

Claims

A is equipped in the middle of the exhaust pipe exhaust purification device for removing particulates in the exhaust gas, the exhaust pipe middle of the filter case, catalyst of medium from carrying and pore size 0.7mm to 2.0mm rough eye coordinated filters formed by pillars,
The filter is either a foam metal filter or a foam ceramic filter,
Combustible particles of particulates are crushed into small particles by colliding with the pillars, and simultaneously burned by the catalyst,
An exhaust gas purification apparatus characterized in that the flame-retardant particles are configured to flow through the filter and flow downstream together with exhaust gas while colliding with the pillars .

An exhaust gas purifying apparatus provided in the middle of an exhaust pipe for removing particulates in exhaust gas, wherein a catalyst is supported in a filter case in the middle of the exhaust pipe and has a hole diameter of 0.7 mm to 2.0 mm. Arrange a filter that forms eyes with pillars,
The filter is a metal wire filter,
Combustible particles of particulates are crushed into small particles by colliding with the pillars, and simultaneously burned by the catalyst,
An exhaust gas purification apparatus characterized in that the flame-retardant particles are configured to flow through the filter and flow downstream together with exhaust gas while colliding with the pillars .

An exhaust gas purifying apparatus provided in the middle of an exhaust pipe for removing particulates in exhaust gas, wherein a catalyst is supported in a filter case in the middle of the exhaust pipe and has a hole diameter of 0.7 mm to 2.0 mm. Arrange a filter that forms eyes with pillars,
The filter is either a metal fiber filter or an inorganic fiber filter,
Combustible particles of particulates are crushed into small particles by colliding with the pillars, and simultaneously burned by the catalyst,
An exhaust gas purification apparatus characterized in that the flame-retardant particles are configured to flow through the filter and flow downstream together with exhaust gas while colliding with the pillars .

4. The exhaust gas purification apparatus according to claim 1, wherein the catalyst of the filter is an oxidation catalyst.

4. The exhaust gas purification apparatus according to claim 1, wherein the catalyst of the filter is a NOx catalyst.

Exhaust purifying apparatus according to claim 1, wherein the catalyst filter was NO ₂ generating catalyst.