JPH0255603B2 - - Google Patents

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JPH0255603B2
JPH0255603B2 JP9429187A JP9429187A JPH0255603B2 JP H0255603 B2 JPH0255603 B2 JP H0255603B2 JP 9429187 A JP9429187 A JP 9429187A JP 9429187 A JP9429187 A JP 9429187A JP H0255603 B2 JPH0255603 B2 JP H0255603B2
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JP
Japan
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exhaust gas
thin wall
ceramic body
filter
diesel engine
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JP9429187A
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JPS62247111A (ja
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Takao Nakamura
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Enu Koa Kk
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Enu Koa Kk
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/033Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices
    • F01N3/035Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters in combination with other devices with catalytic reactors, e.g. catalysed diesel particulate filters
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野) 本発明はデイーゼルエンジンからの排出ガス中
に含まれる微粒子および有害ガス成分を除去する
排出ガス濾過体に関するものである。 (従来の技術) 近年、大気汚染防止に関連し、デイーゼルエン
ジンから排出される黒煙粒子を主体とする微粒子
および有害ガス成分であるHC、CO、NOxの除
去または低減が必須となつている。デイーゼルエ
ンジンはシリンダー内の圧縮された高温空気に燃
料を噴射し燃焼させるもので、その性質上空燃比
が大きく空気が過剰であることから排出ガス中の
HC、CO含有量は比較的少なくNOx含有量がや
や多くなつている。しかし、燃料の噴射が燃焼開
始前になされるため燃料の気化が十分に行われず
油滴のまま空気不足の状態で燃焼し、黒煙ないし
中間生成物を生じ、いわゆる煤を含む微粒子とし
て排出され、デイーゼルエンジンの大きな問題の
1つとなつている。 (発明が解決しようとする問題点) これらの有害成分のうちNOxの除去にはデイ
ーゼルエンジンの運転状態では空燃比が大きいこ
とからガソリンエンジンの排出ガス浄化に有効に
使用されている三元触媒が利用できず、また
EGR(排出ガス再循環装置)も含有される大量の
微粒子のためガソリンエンジンのごとく容易に使
用できなく、もつぱら燃料噴射時期の遅延を主体
とする対策が検討されている。しかし、燃料噴射
時期を遅らせるとNOxは減少するが、逆HC、
COおよび黒煙粒子を主体とする微粒子の増加を
来す結果となる。 HC、COについては、ガソリンエンジンの排出
ガス処理に用いられている酸化触媒が排出ガス中
の大量の微粒子の沈着により触媒の劣化が激し
く、有効に利用できず、対策としては微粒子とと
もに燃料噴射系、吸気系、燃焼室の改良などが検
討されているが、不十分な状態であり、特に微粒
子については大気汚染上から少なくとも現状の濃
度からの大巾な低減が要望されるが、未だ有効な
低減の方法が確立されていない。 (問題点を解決するための手段) 本発明はこのような問題を含むデイーゼルエン
ジンからの排出ガス中の微粒子を同時に含有され
ているHC、COとともに、大巾に除去低減させる
ために発明されたもので、多孔質の薄壁により仕
切られた多角形断面をもつ多数の互いに平行な貫
通孔よりなるセラミツク体の相隣接する貫通孔の
入口部と出口部を交互に実質的に閉塞し、該セラ
ミツク体の入口側より導入されたデイーゼルエン
ジン排出ガスが該多孔質の薄壁を通過する際に含
有する微粒子が濾過除去され該セラミツク体の出
口側より排出されるようになつたデイーゼルエン
ジン用排出ガス濾過体において、該セラミツク体
の薄壁面に排出ガス浄化用酸化触媒を担持させた
ことを特徴とするデイーゼルエンジン用排出ガス
濾過体である。 本発明のさらに詳しい構成の具体例を示す第1
図および第2図に基づいて説明すれば、多孔質の
セラミツク薄壁1により四方を仕切られた四角形
の断面をもつ多数の互いに平行な貫通孔2よりな
るセラミツク体3の相隣接する貫通孔の入口部4
と出口部4′とを交互にセラミツク薄壁1と同一
ないし、これより気孔率の小さなセラミツク材5
にて実質的に閉塞し、セラミツク体3の入口側6
より導入されたデイーゼルエンジン排出ガスが多
孔質セラミツク薄壁1を通過する際に排出ガス中
に含有する微粒子7を濾過除去し、セラミツク材
の出口側8より排出されるようになつたデイーゼ
ルエンジン排出ガス中の微粒子の濾過体におい
て、セラミツク体の排出ガス入口部分9および出
口部分9′即ち薄壁上の少なくとも一方に排出ガ
ス浄化用酸化触媒10を担持させ、同時に排出ガ
ス中のHC、COなどの有害成分を酸化浄化するよ
うにしたデイーゼルエンジン用排出ガス濾過体で
ある。 (作用) 次に本発明のデイーゼルエンジン用排出ガス濾
過体の構成および作用について更に詳細に説明す
ると、セラミツク体3はシリカ、アルミナ、チタ
ニア、ジルコニア、ムライト、コージエライトな
どのセラミツク材料またはこれらの混合物または
複合酸化物からなり、これらの原料粉末または焼
成してこれらの酸化物を生ずる原料粉末を通常の
窯業手法により混練、押出成形、乾燥、焼成して
得られ、薄壁の気孔率はこれを通過するガスの圧
力損失およびセラミツクスの強度面から10〜60容
積%、薄壁の細孔平均径は濾過する微粒子の平均
径が0.1〜0.2μmであり、実際に濾過する際は架
橋現象が起きることから効率よく濾過ができ、細
孔の目詰まりによる圧力損失増大に到らぬ1〜
20μmのものが使用できる。細孔の平均径および
気孔率は原料の粉末の粒度分布の選択、カーボ
ン、木屑、その他有機可燃性粉末の原料粉末への
添加により調節できる。薄壁により仕切られてで
きる平行な多数の貫通孔の数は多い程排出ガスの
濾過面積が大きく有利であるが、逆に貫通孔の断
面が小さくなり、微粒子の堆積によりガス通路が
閉塞される危険性があり、有効に利用できる範囲
はセラミツク体断面において1.5〜150個/cm2であ
る。また薄壁の厚さはセラミツク体断面積当りの
貫通孔の数を増すに従い減らしていく必要がある
が、その製造上から0.05mmが下限であり、また圧
力損失を一定以下に押さえるには1.5mmが上限で
ある。セラミツク体の断面の外形には特に制限は
ないが通常エンジンへの取付け上から円形または
楕円形のものが使用できる。 貫通孔を閉塞するセラミツクスは薄壁を濾過体
として用いる関係上薄壁の気孔率と同等ないしそ
れ以下の気孔率であることが必要であり、好まし
くはセラミツク体の押出成形、乾燥後可塑的に混
練された材料をセラミツク体の入口部または出口
部へ実質的に貫通孔が閉塞されるように十分に例
えば2〜10mmの長さに注入し、乾燥し、セラミツ
ク体と同時に焼成される。 本濾過体の薄壁面に担持する酸化触媒としては
銅、マンガン、コバルトなどの卑金属酸化物系の
ものも使用できるが貴金属系の触媒がより効率よ
く使用できる。すなわちガソリンエンジン車の排
出ガス処理に使用されているごとく、先ずセラミ
ツク体薄壁全表面に活性アルミナなどの活性物質
をコーテイングし、これに白金、パラジウム、白
金−パラジウムなどの貴金属を浄化すべきHC、
COの量に応じ担体したものが使用できる。なお、
白金触媒はNOxの除去にも有効に作用する。 デイーゼルエンジンからの排出ガス中の微粒子
はセラミツク体の排出ガス入口側の薄壁面上に沈
着するので、沈着量が少ない場合には、ガス入口
側の薄壁上に酸化触媒を担持してもよいが多量の
場合にはガス出口側の薄壁上に酸化触媒を担持す
ることにより触媒の劣化も少なく効果的にHC、
COの浄化が可能である。 本発明の濾過体17は、通常ガソリンエンジン
からの排出ガスの浄化に使用されるハニカム型触
媒と同様第3図aのごとく金属ケースに納められ
デイーゼルエンジン15の排気系統、例えば排気
マニホールド16の後方に第3図bのごとく接続
される。デイーゼルエンジン15からの排出ガス
は濾過体入口6より濾過体に入り入口側薄壁上に
酸化触媒が担持されている場合にはこの触媒層
HC、COがそれぞれ酸化され、無害のH2O、CO2
となり、微粒子は主として触媒が担持されていな
い薄壁部分のの細孔を通過する際濾過除去された
排出ガスは濾過体出口側より排出される。濾過体
出口側の薄壁に触媒を担持した場合には、その触
媒層を通過して、HC、COが酸化浄化される。 なお、入口側薄壁上に濾過蓄積された黒煙粒子
を主体とした微粒子は薄壁の細孔を塞ぎ、時間経
過とともに圧力損失の増加を来す。しかしこれら
の微粒子の大部分を占める黒煙粒子は400〜450℃
以上の温度にさらされた場合、酸素過剰状態にお
いて燃焼することが知られており、本発明の濾過
体においてもエンジン回転数およびエンジン負荷
の増大適正化により容易に排出ガス温度400℃以
上を得ることができ、この場合黒煙粒子は実質上
薄壁上に蓄積し細孔を塞ぐことなく連続的に燃焼
除去できる。 本発明において、濾過体に酸化触媒を組合わせ
た効果をまとめれば、同一の濾過体において微粒
子の濾過除去とHC、COの酸化浄化を行なえるこ
と、従つて1つの金属ケースに収容でき、エンジ
ンへの取付けが容易になつたこと、従来微粒子の
沈着による劣化で使用できなかつた酸化触媒が濾
過体の組合わせにより使用できるようになつたこ
と、また黒煙粒子が比較的少ない場合は、濾過体
入口部分に酸化触媒を担持することにより、
HC、COの燃焼による反応熱で排出ガス温度を高
めることができ、従つて薄壁上において黒煙粒子
の燃焼を促進できるのが特徴である。 (実施例) 次に本発明の実施例について説明する。 押出法より作られた貫通孔が断面当り15個/
cm2、薄壁の厚みが0.4mm、気孔率42%、平均細光
孔径10μmよりなる直径118mm、長さ200mmのコー
ジエライト質セラミツクスの貫通孔を1つ置きに
入口部と出口部においてそれぞれ10mmにわたつて
気孔率28%のコージエライト質セラミツクスで閉
塞した濾過体の出口部分薄壁上に出口より50mmに
γ−アルミナを約30μmの厚さにコーデイング
し、更に白金触媒を合計1g担持し、本発明の濾
過体を得た。 この濾過体を第2図aに示したものと同様な方
法で金属ケースに納め4気筒、排気量2のデイ
ーゼルエンジン車の排気マニホールドに第2図b
に示したと同様に接続し、デイーゼルエンジン6
モードの排出ガス試験および台上3モードによる
吸気煙試験を行い、本発明の濾過体取付け前と比
較測定し第1表に示す結果を得た。
【表】 すなわち本発明の濾過体を装置した場合、本実
施例によるとNOxの浄化には効果はないが、
HC、COについては大巾な浄化効果があり、微粒
子についてはその主たる黒煙の不透明度で測定す
ると約50%の除去が可能であつた。 (発明の効果) 以上のべたごとく本発明によるデイーゼルエン
ジン用排出ガス濾過体は、従来除去が著しく困難
であつたデイーゼルエンジンからの微粒子を大巾
に減少させるとともに酸化触媒の使用を可能にし
HC、COも同時に浄化できるもので、公害防止の
観点より極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
第1図aは本発明の濾過体の外形を模式的に示
す説明図、第1図bは入口側と出口側を示す説明
図、第1図cは縦断面を示す説明図、第2図aは
本発明の濾過体の縦断面図、第2図bは入口側ま
たは出口側を示す拡大説明図、第3図aは本発明
濾過体を金属ケースに組込んだ1例を示す模式
図、第3図bは使用状態の1例を示す模式図であ
る。 1……薄壁、2……貫通孔、3……セラミツク
体、4……入口部、4′……出口部、5……閉塞
用セラミツク材、6……入口側、7……微粒子、
8……出口側、9……入口部、9′……出口部分、
10……酸化触媒、11……濾過体、12……金
属ケース、13……金属金網、14……金属押さ
え材、15……デイーゼルエンジン、16……排
気マニホールド、17……金属ケース入り濾過
体、18……排気管。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 多孔質の薄壁により仕切られた多角形断面を
    もつ多数の互いに平行な貫通孔よりなるセラミツ
    ク体の相隣接する貫通孔の入口部と出口部を交互
    に実質的に閉塞し、該セラミツク体の入口側より
    導入されたデイーゼルエンジン排出ガスが該多孔
    質の薄壁を通過する際に含有する微粒子が濾過除
    去され該セラミツク体の出口側より排出されるよ
    うになつたデイーゼルエンジン用排出ガス濾過体
    において、該セラミツク体の薄壁面に排出ガス浄
    化用酸化触媒を担持させたことを特徴とするデイ
    ーゼルエンジン用排出ガス濾過体。
JP62094291A 1987-04-18 1987-04-18 デイ−ゼルエンジン用排出ガス濾過体 Granted JPS62247111A (ja)

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JPS62247111A JPS62247111A (ja) 1987-10-28
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4506034B2 (ja) * 2001-05-24 2010-07-21 いすゞ自動車株式会社 ディーゼルパティキュレートフィルタ
JP5409070B2 (ja) 2009-03-24 2014-02-05 日本碍子株式会社 排ガス浄化装置の製造方法及び排ガス浄化装置
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JPS5412029A (en) * 1977-06-30 1979-01-29 Texaco Development Corp Smoke filter

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