JPH0486313A - ディーゼルエンジン排気用微粒子トラップメディア - Google Patents
ディーゼルエンジン排気用微粒子トラップメディアInfo
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- JPH0486313A JPH0486313A JP2200494A JP20049490A JPH0486313A JP H0486313 A JPH0486313 A JP H0486313A JP 2200494 A JP2200494 A JP 2200494A JP 20049490 A JP20049490 A JP 20049490A JP H0486313 A JPH0486313 A JP H0486313A
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
- F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
- F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
- F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
- F01N3/021—Exhaust 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
- F01N3/022—Exhaust 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 characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous
- F01N3/0222—Exhaust 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 characterised by specially adapted filtering structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous the structure being monolithic, e.g. honeycombs
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
- F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
- Filtering Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、ディーゼルエンジン排気に含まれる微粒子
を捕捉除去するために用いられるトラップメディア、即
ち、捕集材に関するものである。
を捕捉除去するために用いられるトラップメディア、即
ち、捕集材に関するものである。
（従来の技術〕
自動車の排気ガスは大気汚染の大きな原因の一つで、排
気ガスに含まれる有害成分を除去する技術は極めて重要
である。
気ガスに含まれる有害成分を除去する技術は極めて重要
である。
特に、ディーゼルエンジン車においては、主にＮＯｘと
、カーボンを主体とするすす状微粒子の除去が重要であ
る。
、カーボンを主体とするすす状微粒子の除去が重要であ
る。
これらの有害成分の除去は、一つにはエンジン側での改
善に期待がかげられているが、後処理による除去との併
用が不可欠である。
善に期待がかげられているが、後処理による除去との併
用が不可欠である。
後処理方法として特に、すす状微粒子は大半が固体カー
ボンからなり、ガスの場合のように触媒を用いて燃焼除
去することが難しく、フィルタートラップによって捕捉
除去する方法が最も実用的であると考えられている。
ボンからなり、ガスの場合のように触媒を用いて燃焼除
去することが難しく、フィルタートラップによって捕捉
除去する方法が最も実用的であると考えられている。
ところで、ディーゼルエンジン排気に含まれる微粒子を
捕捉するためのトラップメディアとしては、使用される
条件から次のような性能を満足する必要がある。第１に
はエンジン排気は、このトラップを通して排出されるわ
けだから、エンジンに余分な負担をかけないためには、
排気ガス流動時の通気抵抗が小さい必要がある。第２に
は、排気ガスの浄化性能がよいこと、すなわち、捕集効
率が高いことが当然必要である。第３には、トラップメ
ディアにある程度以上微粒子が捕集堆積されると排気ガ
ス通過時の圧力損失が大きくなり、エンジンに背圧がか
かるようになるため、トラップされた微粒子を除去して
再生してやる必要があるが、この再生処理に耐える必要
がある。
捕捉するためのトラップメディアとしては、使用される
条件から次のような性能を満足する必要がある。第１に
はエンジン排気は、このトラップを通して排出されるわ
けだから、エンジンに余分な負担をかけないためには、
排気ガス流動時の通気抵抗が小さい必要がある。第２に
は、排気ガスの浄化性能がよいこと、すなわち、捕集効
率が高いことが当然必要である。第３には、トラップメ
ディアにある程度以上微粒子が捕集堆積されると排気ガ
ス通過時の圧力損失が大きくなり、エンジンに背圧がか
かるようになるため、トラップされた微粒子を除去して
再生してやる必要があるが、この再生処理に耐える必要
がある。
従来、トラップメディアとしては、排気ガスに対する耐
触性、耐熱性、捕集性能の面からセラミックスのハニカ
ム状多孔体や、繊維状多孔体が優れているとされている
。また、再生方法としては加熱によって微粒子を燃焼除
去する方法が最も有力な方法だと考えられている。
触性、耐熱性、捕集性能の面からセラミックスのハニカ
ム状多孔体や、繊維状多孔体が優れているとされている
。また、再生方法としては加熱によって微粒子を燃焼除
去する方法が最も有力な方法だと考えられている。
しかしながら、再生時には微粒子の燃焼によってトラッ
プメディアに局所的な温度分布が生しやすく、上述のセ
ラミンクストラップメディアを用いた場合、たとえコー
プイエライ１−のような低熱膨張係数の材料を用いても
、熱応力によって亀裂を生じるのを防くためには、再生
条件のコントロールが極めて難しく、未だ実用になって
いないのが現状である。
プメディアに局所的な温度分布が生しやすく、上述のセ
ラミンクストラップメディアを用いた場合、たとえコー
プイエライ１−のような低熱膨張係数の材料を用いても
、熱応力によって亀裂を生じるのを防くためには、再生
条件のコントロールが極めて難しく、未だ実用になって
いないのが現状である。
そこで、この発明は、排気ガス流動時の通気抵抗が小さ
く、しかも排気ガスに含まれる微粒子の捕集効率が高く
て、再生時における高温にも耐え得るディーゼルエンジ
ン排気用微粒子トラップメディアを提供しようとするも
のである。
く、しかも排気ガスに含まれる微粒子の捕集効率が高く
て、再生時における高温にも耐え得るディーゼルエンジ
ン排気用微粒子トラップメディアを提供しようとするも
のである。
」−記の課題を解決するために、この発明は、ニッケル
−クロム−鉄合金からなる三次元網状構造多孔体の孔部
を微粒子捕集部としたのである。
−クロム−鉄合金からなる三次元網状構造多孔体の孔部
を微粒子捕集部としたのである。
三次元網状構造多孔体は、第１図に示す様に、連結する
骨格の間に、ボゲッＩ・状の孔部を有する多孔質体であ
り、多孔率が高い。
骨格の間に、ボゲッＩ・状の孔部を有する多孔質体であ
り、多孔率が高い。
したがって、三次元網状構造多孔体は、ポケッ１〜状の
孔部が排気ガス中に含まれる微粒子を捕集する微粒子捕
集部となり、しかもガス流動抵抗が極めて小さい割に、
−旦ポケット状の孔部に捕捉された微粒子は孔部から離
脱しにくいので、微粒子の捕集性能がよい。
孔部が排気ガス中に含まれる微粒子を捕集する微粒子捕
集部となり、しかもガス流動抵抗が極めて小さい割に、
−旦ポケット状の孔部に捕捉された微粒子は孔部から離
脱しにくいので、微粒子の捕集性能がよい。
ディーゼルエンジンの排気には、燃焼ガス以外に、硫化
物等の腐食性の強い成分が含まれているが、ニッケル−
クロム−鉄合金からなる三次元網状構造多孔体は、４０
０〜５００°Ｃの高温下で常時この雰囲気にさらされて
も損耗しない高温耐食性を満足する。
物等の腐食性の強い成分が含まれているが、ニッケル−
クロム−鉄合金からなる三次元網状構造多孔体は、４０
０〜５００°Ｃの高温下で常時この雰囲気にさらされて
も損耗しない高温耐食性を満足する。
さらに、再生時には、微粒子の燃焼によって、ニッケル
−クロム−鉄合金からなる三次元網状構造多孔体のトラ
ップメディアは一時的に、１０００°Ｃ近い高温にさら
されることになるが、この温度、雰囲気条件において、
溶解もしくは、著しい腐食を受けず、十分実用になる耐
性を持っている。また、再生時においても、熱応力によ
って亀裂を生じるようなことはない。
−クロム−鉄合金からなる三次元網状構造多孔体のトラ
ップメディアは一時的に、１０００°Ｃ近い高温にさら
されることになるが、この温度、雰囲気条件において、
溶解もしくは、著しい腐食を受けず、十分実用になる耐
性を持っている。また、再生時においても、熱応力によ
って亀裂を生じるようなことはない。
」二連の腐食条件に対して、最も優れた耐性を示すニッ
ケル−クロム−鉄合金の組成は、実験の結果、二・ノケ
ル４０〜６０−ｔ％、クロム１５〜３０ｗｔ％、残部が
鉄から成る場合であるごとが判った。
ケル−クロム−鉄合金の組成は、実験の結果、二・ノケ
ル４０〜６０−ｔ％、クロム１５〜３０ｗｔ％、残部が
鉄から成る場合であるごとが判った。
また、用いる三次元網状構造多孔体の孔部径についても
、捕集効率の面から、米国および日本で提唱されている
排気ガス規制値を満足させるためには、平均孔径０．１
〜０．５ｍｍである必要がある。
、捕集効率の面から、米国および日本で提唱されている
排気ガス規制値を満足させるためには、平均孔径０．１
〜０．５ｍｍである必要がある。
平均孔径が０．１ｍｍ以下の場合には、捕集効率として
は優れているが、通気抵抗が過大となる。平均孔径０
、５ ｍｍ以」二では、初期もしくは、再生処理直後の
捕集効率が不十分で上述の規制値を満足することが難し
い。
は優れているが、通気抵抗が過大となる。平均孔径０
、５ ｍｍ以」二では、初期もしくは、再生処理直後の
捕集効率が不十分で上述の規制値を満足することが難し
い。
トラップに排気ガスを流した時の通気抵抗は、三次元網
状構造多孔体の平均孔径だけでなく、その厚さも影響す
る。一般に、ディーゼルエンジンに対しては、トランプ
部で０．０４ｋｇ／ｃｆｆ１以上の圧力損失が生しると
、エンジンに過大な背圧がかかり、エンジンの作動に悪
影響を与えるため、１−ラップメディアは、孔径に応じ
て厚さを調整し、通気抵抗が０．０４ｋｇ／ａｆｌ以下
となるようにする必要がある。
状構造多孔体の平均孔径だけでなく、その厚さも影響す
る。一般に、ディーゼルエンジンに対しては、トランプ
部で０．０４ｋｇ／ｃｆｆ１以上の圧力損失が生しると
、エンジンに過大な背圧がかかり、エンジンの作動に悪
影響を与えるため、１−ラップメディアは、孔径に応じ
て厚さを調整し、通気抵抗が０．０４ｋｇ／ａｆｌ以下
となるようにする必要がある。
〔実施例］
６．４℃、６気筒の直噴式ディーゼルエンジンの排気系
に、第２図に示すように、トランプ装置および再生ガス
供給装置をとりつけた。トラップ装置は第３図に示すよ
うに、トラップメディアとして、平均孔径０．２ｍｍの
ニッケル−クロム−鉄合金の、三次元網状構造多孔体（
住友電工製、商品名セルメット、組成ニッケル４５％、
クロム２８％、鉄２７％）を用い、円筒状に成形し、図
示したように排気ガスがＡ部から導入され、三次元網状
構造多孔体を通った後８部から排出されるよう流路を形
成した物を用いた。
に、第２図に示すように、トランプ装置および再生ガス
供給装置をとりつけた。トラップ装置は第３図に示すよ
うに、トラップメディアとして、平均孔径０．２ｍｍの
ニッケル−クロム−鉄合金の、三次元網状構造多孔体（
住友電工製、商品名セルメット、組成ニッケル４５％、
クロム２８％、鉄２７％）を用い、円筒状に成形し、図
示したように排気ガスがＡ部から導入され、三次元網状
構造多孔体を通った後８部から排出されるよう流路を形
成した物を用いた。
再生用ホットガス供給装置は軽油バーナーにより６００
〜９００°ＣＯガスが発生でき、排気ガスがトラップ装
置からバイパスされると、再生用ホットガスがトラップ
に供給できるようになっている。
〜９００°ＣＯガスが発生でき、排気ガスがトラップ装
置からバイパスされると、再生用ホットガスがトラップ
に供給できるようになっている。
第２図乃至第４図において、符号１はエンジン、２はト
ランプ装置、３はトランプメディア、４は再生ガス供給
装置、５は排気管、６は排気バイパス、７はケーシング
、８はトラップメディアを構成する三次元網状構造多孔
体、９は流路形成用シール部材をそれぞれ示している。
ランプ装置、３はトランプメディア、４は再生ガス供給
装置、５は排気管、６は排気バイパス、７はケーシング
、８はトラップメディアを構成する三次元網状構造多孔
体、９は流路形成用シール部材をそれぞれ示している。
この装置を用いて、米国のヘビーデユーティディーゼル
エンジン用トランジェントモードにてくり返し排気テス
トを行い、微粒子低減効果を測定した結果を第１表に示
す。捕集効率は、初期値でも８３％以上と十分米国ＥＰ
Ａの１９９４年規制値を満足することがわかった。また
、圧損値もくり返しサイクル数２０回まで０．０４ｋｇ
／ｃｆｆｌ以下の値を保っていることが判った。
エンジン用トランジェントモードにてくり返し排気テス
トを行い、微粒子低減効果を測定した結果を第１表に示
す。捕集効率は、初期値でも８３％以上と十分米国ＥＰ
Ａの１９９４年規制値を満足することがわかった。また
、圧損値もくり返しサイクル数２０回まで０．０４ｋｇ
／ｃｆｆｌ以下の値を保っていることが判った。
くり返しサイクル数２０回終了後、エンジン排気をトラ
ップ装置からバイパスさせ、トラップ装置には、再生用
ホットガス供給装置から平均温度７００°Ｃの加熱空気
を２ｒｒｆ／ｍｉｎの流量で約１５分間送り込みＩ・ラ
ップされた微粒子を燃焼さセることによって再生を行っ
た。再生後のトラップメディアは、溶解、亀裂や極端な
酸化や腐食は観察されなかった。この後再度、排気回路
を切り替えて、排気テストを行った。くり返しサイクル
数２０回行った後上述の再生を実施した。以上のテスト
をくり返し、１００回行った結果の概要をまとめて第２
表に示す。
ップ装置からバイパスさせ、トラップ装置には、再生用
ホットガス供給装置から平均温度７００°Ｃの加熱空気
を２ｒｒｆ／ｍｉｎの流量で約１５分間送り込みＩ・ラ
ップされた微粒子を燃焼さセることによって再生を行っ
た。再生後のトラップメディアは、溶解、亀裂や極端な
酸化や腐食は観察されなかった。この後再度、排気回路
を切り替えて、排気テストを行った。くり返しサイクル
数２０回行った後上述の再生を実施した。以上のテスト
をくり返し、１００回行った結果の概要をまとめて第２
表に示す。
これからもわかるように、本発明のトラップメディアは
、１００回の排気トラップ再生のくり返しに対して、捕
集効率の劣化もなく、また厳密なコントロールをしない
再生方法でもダメージを受けることもなく極めて優れて
いることが判った。
、１００回の排気トラップ再生のくり返しに対して、捕
集効率の劣化もなく、また厳密なコントロールをしない
再生方法でもダメージを受けることもなく極めて優れて
いることが判った。
第１表
第２表
〔発明の効果］
この発明に係るディーゼルエンジン排気用微粒子トラン
プメディアは、排気ガスに対する耐触性、耐熱性、捕集
性能に優れ、しかも通気抵抗が小さく、また再生時にお
りる高温にも十分に耐えるという優れた特徴を有する。
プメディアは、排気ガスに対する耐触性、耐熱性、捕集
性能に優れ、しかも通気抵抗が小さく、また再生時にお
りる高温にも十分に耐えるという優れた特徴を有する。
第１図は三次元網状構造多孔体の拡大図、第２図はディ
ーゼルエンジンの排気系にトラップ装置と再生ガス供給
装置を設けた一例を示す概略図、第３図は第２図のトラ
ップ装置の詳細図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線の断
面図である。 １・・・・・・エンジン、 ２・・・・・・トラ
ップ装置、３・・・・・・トラップメディア、 ４・・・・・・再生ガス供給装置、 ５・・・・・・排気管、 ６・・・・・・排気バ
イパス、７・・・・・・ケーシング、 ８・・・・・・三次元網状構造多孔体、９・・・・・・
流路形成用シール部材。
ーゼルエンジンの排気系にトラップ装置と再生ガス供給
装置を設けた一例を示す概略図、第３図は第２図のトラ
ップ装置の詳細図、第４図は第３図のＩＶ−ＩＶ線の断
面図である。 １・・・・・・エンジン、 ２・・・・・・トラ
ップ装置、３・・・・・・トラップメディア、 ４・・・・・・再生ガス供給装置、 ５・・・・・・排気管、 ６・・・・・・排気バ
イパス、７・・・・・・ケーシング、 ８・・・・・・三次元網状構造多孔体、９・・・・・・
流路形成用シール部材。
Claims (4)
- （１）ニッケル−クロム−鉄合金からなる三次元網状構
造多孔体の孔部を微粒子捕集部とするディーゼルエンジ
ン排気用微粒子トラップメディア。 - （２）孔部の平均孔径が０．１〜０．５ｍｍである請求
項（１）記載のディーゼルエンジン排気用微粒子トラッ
プメディア。 - （３）三次元網状構造多孔体の厚さと孔部の孔径を、排
気ガスを流したときの通気抵抗が、０．０４ｋｇ／ｃｍ
＾３となるように調整してある請求項（１）または（２
）に記載のディーゼルエンジン排気用微粒子トラップメ
ディア。 - （４）ニッケル−クロム−鉄合金の組成が、ニッケル４
０〜６０ｗｔ％、クロム１５〜３０ｗｔ％、残部が鉄か
らなる請求項（１）、（２）または（３）に記載のディ
ーゼルエンジン排気用微粒子トラップメディア。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20049490A JP2841772B2 (ja) | 1990-07-25 | 1990-07-25 | ディーゼルエンジン排気用微粒子トラップメディア |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20049490A JP2841772B2 (ja) | 1990-07-25 | 1990-07-25 | ディーゼルエンジン排気用微粒子トラップメディア |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0486313A true JPH0486313A (ja) | 1992-03-18 |
| JP2841772B2 JP2841772B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=16425257
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20049490A Expired - Lifetime JP2841772B2 (ja) | 1990-07-25 | 1990-07-25 | ディーゼルエンジン排気用微粒子トラップメディア |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2841772B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0630676A1 (en) * | 1993-06-18 | 1994-12-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Exhaust gas purification filter and filter medium therefor |
| JP2011528078A (ja) * | 2008-07-14 | 2011-11-10 | エン・ベー・ベカルト・ソシエテ・アノニム | フィルタエレメント |
-
1990
- 1990-07-25 JP JP20049490A patent/JP2841772B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0630676A1 (en) * | 1993-06-18 | 1994-12-28 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Exhaust gas purification filter and filter medium therefor |
| JP2011528078A (ja) * | 2008-07-14 | 2011-11-10 | エン・ベー・ベカルト・ソシエテ・アノニム | フィルタエレメント |
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