JPH0515890B2 - - Google Patents

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JPH0515890B2
JPH0515890B2 JP21329286A JP21329286A JPH0515890B2 JP H0515890 B2 JPH0515890 B2 JP H0515890B2 JP 21329286 A JP21329286 A JP 21329286A JP 21329286 A JP21329286 A JP 21329286A JP H0515890 B2 JPH0515890 B2 JP H0515890B2
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JP
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particulate
combustion
reburning
metal compound
filter
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JP21329286A
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Tamotsu Kobuchi
Hideo Oochi
Akihiko Ooi
Heigoro Aoyama
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Agency of Industrial Science and Technology
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • F01N3/023Exhaust 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 using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • 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
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Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は、デイーゼルエンジン燃焼排ガス中の
パーテイキユレートの再燃焼方法に関するもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a method for reburning particulates in diesel engine combustion exhaust gas.

デイーゼルエンジンから排出されるパーテイキ
ユレートを捕集するフイルタートラツプをエンジ
ンと排気管出口との間に装着することは、この分
野で公知の技術である。
It is a known technique in the art to install a filter trap between the engine and the exhaust pipe outlet to collect particulates discharged from a diesel engine.

フイルタートラツプは、パーテイキユレートを
捕集する部材であれば種類を問わないが、エンジ
ンの作動期間においてフイルタートラツプにパー
テイキユレートが捕集されるにつれて、フイルタ
ーの目詰まりが生じ、背圧が上昇するため、エン
ジン性能が低下し、さらにはエンジン作動が困難
になる。
The filter trap can be of any type as long as it collects particulate matter, but as particulate matter is collected in the filter trap during engine operation, the filter becomes clogged and back pressure increases. As a result, engine performance decreases and even engine operation becomes difficult.

本発明は、フイルタートラツプに捕集されたパ
ーテイキユレートの再燃焼の着火温度を低下さ
せ、あるいは燃焼の速度を高める効果のある水溶
性でかつ無公害な燃焼促進剤で、パーテイキユレ
ートを再燃焼させ、これによりパーテイキユレー
トの排出を低減させ、フイルタートラツプの性能
を継続的に維持するものである。
The present invention is a water-soluble and non-polluting combustion accelerator that has the effect of lowering the ignition temperature for re-combustion of particulate collected in a filter trap or increasing the combustion rate. This reduces particulate emissions and continuously maintains the performance of the filter trap.

〔従来技術及びその問題点〕[Prior art and its problems]

上記のフイルタートラツプの性能低下を防止
し、またエンジントラブルを解決するため、特開
昭59−93916号、同59−77025号、同60−42332号
などによりフイルター再生装置が提供され、再燃
焼に要するエネルギーの節約及び再生性能の向上
が図られているが、さらにエネルギーの節約と捕
集装置性能の維持向上と簡易化が必要とされる。
In order to prevent the performance deterioration of the filter trap mentioned above and to solve engine troubles, filter regeneration devices were provided in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 59-93916, 59-77025, 60-42332, etc. Efforts have been made to save energy and improve regeneration performance, but there is a need to further save energy, maintain and improve the performance of the collection device, and simplify it.

パーテイキユレートの再燃焼を促進する方法と
して、特開昭59−155527号に提案される銅などの
金属を含むパーテイキユレート再燃焼促進剤を燃
料に添加し、不完全燃焼生成物であるパーテイキ
ユレートのフイルター上での再燃焼を容易にする
ことが行われているが、この方法では再燃焼促進
剤を直接軽油に溶かして使用するため、油溶性化
合物にしなければならず、使用できる金属化合物
が限られ、しかも高価になるという問題がある。
As a method for promoting the reburning of particulate, a particulate reburning accelerator containing metals such as copper is added to the fuel, as proposed in JP-A-59-155527. It has been attempted to facilitate the reburning of curate on a filter, but in this method, the reburning accelerator is dissolved directly in diesel oil, so it must be made into an oil-soluble compound, and the metals that can be used are The problem is that compounds are limited and expensive.

また、特開昭57−30523号公報には、排ガス中
のパーテイキユレートを耐熱フイルターに捕集
し、再燃焼させる際に、フイルター中にあらかじ
めアルカリ金属化合物を付着含浸させたり、ある
いはパーテイキユレートを捕捉し、目詰り状態に
なつたフイルターにアルカリ金属化合物の水溶液
をスプレーして、フイルターに捕集されたパーテ
イキユレートを燃焼させる方法が示されている。
しかし、この方法では、パーテイキユレート中に
アルカリ金属化合物を均一に分散させることが困
難であるため、パーテイキユレートの燃焼が円滑
に行なわれないという問題がある上、アルカリ金
属化合物をフイルターに添加する構成をとるため
に、現用の装置を変更しなければならないという
実施上の難点もある。
In addition, Japanese Patent Application Laid-open No. 57-30523 discloses that when particulate in exhaust gas is collected in a heat-resistant filter and re-burned, an alkali metal compound is preliminarily impregnated into the filter, or particulate is A method is shown in which the particulate collected in the filter is burned by spraying an aqueous solution of an alkali metal compound onto the clogged filter.
However, with this method, it is difficult to uniformly disperse the alkali metal compound in the particulate, so there is a problem that the particulate does not burn smoothly, and the alkali metal compound is added to the filter. There is also the difficulty of implementation in that existing equipment must be modified in order to adopt a configuration that does.

〔発明の課題〕[Problem of invention]

本発明は、従来技術に見られる前記問題点を解
決し、デイーゼルエンジン燃焼排ガス中のパーテ
イキユレートの再燃焼を促進させるための新しい
方法を提供することをその課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems found in the prior art and to provide a new method for promoting reburning of particulates in diesel engine combustion exhaust gas.

〔課題を解決するための手段〕[Means to solve the problem]

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意研究
を重ねた結果、本発明を完成するに至つた。
The present inventors have conducted extensive research to solve the above problems, and as a result, have completed the present invention.

即ち、本発明によれば、排気通路にデイーゼル
エンジンの燃焼室からのパーテイキユレートを捕
集し、再燃焼させるために配置されたパーキユレ
ート捕集フイルターを備えたデイーゼルエンジン
において、燃料に対し、水溶性のアルカリ金属化
合物及びアルカリ土類金属化合物の中から選ばれ
る少なくとも1種の金属化合物の水溶液を燃料中
その金属濃度が0.1〜5mmol/になるように乳
化剤の存在下で添加し、エマルジヨンとして分散
させるとともに、このようにして形成されたエマ
ルジヨン燃料を燃焼させ、この燃焼により生成し
た燃焼排ガス中の前記アルカリ金属化合物及び/
又はアルカリ土類金属化合物を含有するパーテイ
キユレートを前記フイルターに捕集し、これを再
燃焼させることを特徴とするデイーゼルエンジン
燃焼排ガス中のパーキユレートの再燃焼方法が提
供される。
That is, according to the present invention, in a diesel engine equipped with a percylate collection filter disposed in the exhaust passage for collecting and re-burning particulate from the combustion chamber of the diesel engine, water-soluble An aqueous solution of at least one metal compound selected from alkali metal compounds and alkaline earth metal compounds is added to the fuel in the presence of an emulsifier so that the metal concentration is 0.1 to 5 mmol/dispersed as an emulsion. At the same time, the emulsion fuel thus formed is combusted, and the alkali metal compound and/or in the combustion exhaust gas generated by this combustion is
Alternatively, there is provided a method for reburning perculate in diesel engine combustion exhaust gas, which comprises collecting particulate containing an alkaline earth metal compound in the filter and reburning the particulate.

本発明で用いるパーテイキユレート再燃焼促進
剤は、水溶性のアルカリ金属化合物や、アルカリ
土類金属化合物である。このようなものの具体例
としては、例えば、ナトリウム、カリウム、カル
シウムの炭酸塩、炭酸水素塩、カルボン酸塩、水
酸化物等が挙げられる。本発明では、このような
再燃焼促進剤は、これを燃料に対し、金属濃度が
0.1mmol/から5mmol/、望ましくは
2mmol/となるように水に溶解した形で燃料
と共に燃焼系に供給する。再燃焼促進剤を含む水
溶液の燃焼系への供給方法としては、乳化剤を使
用して水溶液を軽油中にエマルジヨンとして分散
させ、このようにして形成されたエマルジヨン燃
料を通常のデイーゼル燃料と全く同じ方法で燃焼
系へ供給すればよい。この場合は、エンジンの機
構的改良は不必要であり、現用のエンジンをその
まま使用することができる。この方法において、
水溶液中の再燃焼促進剤の最適濃度は、水溶液と
軽油の混合比によつて変化し、最終的に軽油に対
して金属濃度が0.1〜5mmol/となるように調
整するのがよい。金属濃度がこの範囲より多くな
つても格別のパーテイキユレートの再燃焼効果の
向上は得られず、むしろ、燃焼が阻害されるよう
になるので好ましくなく、一方、この範囲より低
いとその再燃焼促進剤による充分な再燃焼効果を
得ることができない。また、金属化合物は、エマ
ルジヨンの形で燃料中に分散させることが必要で
水溶性金属化合物を単に燃料中に添加しても、均
一な分散は得られず、所期の目的を達成すること
はできない。
The particulate reburning accelerator used in the present invention is a water-soluble alkali metal compound or alkaline earth metal compound. Specific examples of such substances include sodium, potassium, and calcium carbonates, hydrogen carbonates, carboxylates, and hydroxides. In the present invention, such a reburning accelerator is used to increase the metal concentration of the fuel.
0.1mmol/ to 5mmol/, preferably
It is dissolved in water at a concentration of 2 mmol and supplied to the combustion system along with the fuel. The method of supplying the aqueous solution containing the reburning accelerator to the combustion system is to disperse the aqueous solution in light oil as an emulsion using an emulsifier, and to use the emulsion fuel thus formed in exactly the same way as ordinary diesel fuel. It is sufficient to supply it to the combustion system. In this case, no mechanical improvement of the engine is required and the existing engine can be used as is. In this method,
The optimal concentration of the reburning accelerator in the aqueous solution varies depending on the mixing ratio of the aqueous solution and light oil, and is preferably adjusted so that the final metal concentration is 0.1 to 5 mmol/distance to light oil. If the metal concentration is higher than this range, no particular improvement in the reburning effect of the particulate will be obtained, but rather combustion will be inhibited, which is undesirable. A sufficient reburning effect cannot be obtained by the accelerator. In addition, metal compounds must be dispersed in the fuel in the form of an emulsion, and simply adding water-soluble metal compounds to the fuel will not achieve uniform dispersion and will not achieve the intended purpose. Can not.

本発明においては、燃料中に添加するアルカリ
金属化合物やアルカリ土類金属化合物からなる再
燃焼促進剤は、それを含む燃料をエンジンで燃焼
させた後には、その燃焼によつて生じた排ガス中
のパーテイキユレートに捕捉される。そして、こ
の再燃焼促進剤を捕捉したパーテイキユレートは
フイルターに捕集され、燃焼される。この場合、
フイルターに捕集されたパーテイキユレートは、
その各々の粒子が再燃焼促進剤を含有するため、
非常に円滑に燃焼させることができる。すなわ
ち、再燃焼促進剤を添加しない場合に比べて、本
発明の促進剤を添加した場合、パーテイキユレー
トの再燃焼温度が低下し、フイルターの負荷が軽
減し、パーテイキユレート捕集除去効果が向上
し、フイルターの耐久性が向上し、再燃焼に要す
るエネルギー、すなわちヒーターの電力あるいは
燃料の一部を燃焼させフイルターを加熱するのに
要するエネルギーなどを節約することができる。
In the present invention, after the reburning accelerator made of an alkali metal compound or alkaline earth metal compound added to the fuel is combusted in the engine, the reburning accelerator is Captured by particulate. The particulate that has captured this reburning accelerator is collected by a filter and combusted. in this case,
The particulate collected by the filter is
Because each particle contains a reburning accelerator,
It can burn very smoothly. That is, compared to the case where no reburning accelerator is added, when the accelerator of the present invention is added, the afterburning temperature of particulate is lowered, the load on the filter is reduced, and the particulate collecting and removal effect is improved. This improves the durability of the filter, and saves energy required for re-combustion, such as power for the heater or energy required to burn part of the fuel and heat the filter.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例を図面と共に説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は、パーテイキユレート再燃焼促進剤を
使用せず、市販軽油のみを用いた場合のパーテイ
キユレートの示差熱分析チヤートであり、1はパ
ーテイキユレートの重量変化、2は燃焼雰囲気温
度、3は発熱量、4は燃焼終端温度を示してい
る。
Figure 1 is a differential thermal analysis chart of particulate when only commercially available light oil is used without using a particulate reburning accelerator, where 1 is the weight change of particulate and 2 is the combustion atmosphere temperature. , 3 indicates the calorific value, and 4 indicates the combustion end temperature.

第2図は、本発明による炭素水素ナトリウムを
水に0.17wt%添加し、これを軽油に10wt%混合
して水エマルジヨン燃料とし、燃焼させた場合の
パーテイキユレートの示差熱分析結果を示したも
ので、再燃焼が促進され、燃焼終端温度も著しく
低下している。
Figure 2 shows the results of differential thermal analysis of particulate when 0.17wt% of sodium carbonhydrogen according to the present invention is added to water and 10wt% of this is mixed with light oil to make a water emulsion fuel and combusted. As a result, re-combustion is promoted and the final combustion temperature is significantly lowered.

第3図は、水エマルジヨン燃料に本発明の炭酸
水素ナトリウムあるいは炭酸水素カリウムを添加
してデイーゼルエンジンを運転した場合に、排出
されたパーテイキユレートの再燃焼終端温度を示
しており、第3図中5は通常の市販軽油を用いた
場合のパーテイキユレート再燃焼終端温度であ
り、6は、10%水エマルジヨン燃料を用いた場合
のパーテイキユレート再燃焼終端温度であり、
7,8,9はそれぞれ10%水エマルジヨン燃料に
カリウムまたはナトリウムを0.2、0.6、
2.0mmol/添加混合した場合のパーテイキユレ
ートの再燃焼温度で、再燃焼促進剤を添加しない
場合(6)に比較して再燃焼温度は低下している。カ
リウムとナトリウムの効果は、ほぼ同等であり、
9で判るように、再燃焼温度は軽油の場合の温度
に比べて約150℃も低下している。
Figure 3 shows the final temperature of re-combustion of the discharged particulate when a diesel engine is operated with the sodium hydrogen carbonate or potassium hydrogen carbonate of the present invention added to water emulsion fuel. 5 is the particulate re-combustion terminal temperature when using normal commercially available light oil, 6 is the particulate re-combustion terminal temperature when using 10% water emulsion fuel,
7, 8, and 9 contain 0.2, 0.6, and 10% potassium or sodium in 10% water emulsion fuel, respectively.
The reburning temperature of particulate when 2.0 mmol/additional mixture is added, and the reburning temperature is lower than when no reburning accelerator is added (6). The effects of potassium and sodium are almost equal;
As can be seen in Figure 9, the reburning temperature is approximately 150°C lower than that of diesel oil.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、以上説明したように、本
発明によれば、再燃焼促進剤として、安価な水溶
性のアルカリ金属化合物やアルカリ土類金属化合
物を水溶液の形で用いるとともに、この金属化合
物の水溶液を、乳化剤の存在下で燃料に対して直
接添加し、エマルジヨンとして分散させ、得られ
たエマルジヨン燃料をデイーゼルエンジンで燃焼
させることから、現用のエンジンを何ら変更せず
にその燃焼を行うことができる。しかも、このデ
イーゼルエンジンの燃焼排ガス中のパーテイキユ
レートには、その金属分が捕捉されているので、
そのパーテイキユレートの再燃焼を非常に円滑に
行うことができる。
As explained above, according to the present invention, an inexpensive water-soluble alkali metal compound or alkaline earth metal compound is used in the form of an aqueous solution as a reburning accelerator, and this metal compound is The aqueous solution is added directly to the fuel in the presence of an emulsifier, dispersed as an emulsion, and the resulting emulsion fuel is combusted in a diesel engine, making it possible to perform combustion without making any changes to existing engines. can. Moreover, the metal content is captured in the particulate in the combustion exhaust gas of this diesel engine.
The particulate can be reburned very smoothly.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図:市販軽油より生成したパーテイキユレ
ートの示差熱分析チヤート、第2図:炭酸水素ナ
トリウムを添加した水エマルジヨン燃料より生成
したパーテイキユレートの示差熱分析チヤート、
第3図:炭酸水素ナトリウムおよび炭酸水素カリ
ウムによるパーテイキユレートの再燃焼促進効果
を示すグラフ。
Figure 1: Differential thermal analysis chart of particulate produced from commercially available light oil, Figure 2: Differential thermal analysis chart of particulate produced from water emulsion fuel to which sodium bicarbonate has been added.
Figure 3: Graph showing the effect of promoting reburning of particulate by sodium bicarbonate and potassium bicarbonate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 排気通路にデイーゼルエンジンの燃焼室から
の排ガス中のパーテイキユレートを捕集し、再燃
焼させるために配置されたパーキユレート捕集フ
イルターを備えたデイーゼルエンジンにおいて、
燃料に対し、水溶性のアルカリ金属化合物及びア
ルカリ土類金属化合物の中から選ばれる少なくと
も1種の金属化合物の水溶液を燃料中にその金属
濃度が0.1〜5mmol/になるように乳化剤の存
在下で添加し、エマルジヨンとして分散させると
ともに、このようにして形成されたエマルジヨン
燃料を燃焼させ、この燃焼により生成した燃焼排
ガス中の前記アルカリ金属化合物及び/又はアル
カリ土類金属化合物を含有するパーテイキユレー
トを前記フイルターに捕集し、これを再燃焼させ
ることを特徴とするデイーゼルエンジン燃焼排ガ
ス中のパーキユレートの再燃焼方法。
1. In a diesel engine equipped with a perculate collection filter disposed in the exhaust passage for collecting and re-burning particulates in exhaust gas from the combustion chamber of the diesel engine,
An aqueous solution of at least one metal compound selected from water-soluble alkali metal compounds and alkaline earth metal compounds is added to the fuel in the presence of an emulsifier so that the metal concentration is 0.1 to 5 mmol/. The particulate containing the alkali metal compound and/or alkaline earth metal compound in the combustion exhaust gas generated by the combustion is then dispersed as an emulsion, and the emulsion fuel thus formed is combusted. A method for re-combusting perculate in diesel engine combustion exhaust gas, which comprises collecting it in the filter and re-combusting it.
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