JPH0713424U - ディーゼルエンジンの排気浄化用触媒装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排気温度の変動幅が大きいディーゼルエンジ
ンの排気系においても、触媒を用いて効率的に排気中の
ＮＯｘを低減することができ、しかも極めて信頼度が高
く、過酷な使用環境にも充分使用できるディーゼルエン
ジンの排気浄化触媒装置を提供することにある。 【構成】 触媒ハニカム体４の壁面に、通電することに
より自己発熱し、かつ温度上昇に伴って電気抵抗が大き
くなるセラミックス層を形成し、このセラミックス層に
排気浄化用の触媒層３を担持し、上記セラミックス層に
通電装置６を接続した構成となっている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ディーゼルエンジンの排気浄化用触媒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の排気温度は運転中においても、約１５０℃から５００℃ 程度まで大きく変動する。そしてディーゼルエンジンの排気中の黒煙やＮＯｘを 浄化する触媒は低排気温時において活性が発現せず、なんらかの方法で触媒温度 を活性化温度まで上昇させる必要がある。 上記ディーゼルエンジンの排気触媒の加熱昇温法には、（１）エンジンの排気 あるいは吸気を絞ることによって高温になった排気で触媒層を加熱する方法。（ ２）ハニカム担体の前面に導電性発熱体を埋め込み、触媒層を加熱する方法。（ ３）ハニカム担体に導電性セラミックを積層し、内部に発熱体を組込み加熱する 方法等がある。

【０００３】 上記従来の方法のいずれも、排気中の黒煙粒子をセラミックス製フィルタに捕 捉し、触媒によって燃焼除去する装置に関するものであり、黒煙粒子がある程度 までフィルタ上に堆積した時点に上記した方法によって昇温操作を実施するもの であった。 すなわち、触媒層温度が低いときには必ずしも昇温操作を要するわけではなく 、装置のランニングコスト（エンジンの負荷増加、バッテリ容量の大型化）もそ れ程大きくならずにすんでいた。 このような従来の装置をディーゼルエンジンの排気中のＮＯｘ浄化用触媒に適 用するには次のような問題点があった。 すなわち、ディーゼルエンジンの排気中のＮＯｘを触媒で除去しようとする場 合、排気温度の変動幅が大きく、かつ低温となる頻度も多いことが問題になる。 ディーゼルエンジン用のＮＯｘ触媒としては、ゼオライト系などの触媒があるが 、ディーゼルエンジンの排気のように、広い温度範囲で活性を発現するものはま た知られていない。ＮＯｘは黒煙粒子と違い、一旦捕捉して浄化することはでき ず、排気温度が触媒の作動温度以下の場合には常になんらかの方法で触媒層を加 熱する必要がある。 しかし従来の方法で低排気温時に触媒層を常時加熱することはエンジン負荷の 無駄な上昇による燃費の悪化や、バッテリの巨大化を伴い実用的ではない。また 、発熱体の温度コントロールにも複雑なシステムを必要とし、きめ細かな制御を するためには信頼性がとぼしくなる。

【０００４】 本考案は上記のことにかんがみなされたもので、従来困難とされてきたディー ゼルエンジンの排気中のＮＯｘを触媒を用いて効率的に低減することができ、特 別な制御システムを用いることなしに、ディーゼルエンジンの無駄な燃費悪化や バッテリの巨大化をさせることができ、その上信頼度の非常に高いディーゼルエ ンジンの排気浄化用触媒装置を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案に係るディーゼルエンジンの排気浄化用触 媒装置は、コージェライト等の無機酸化物にて構成したハニカム体、または表面 にアルミナ層を形成させたステンレス製のハニカム体の壁面に、通電することに より自己発熱し、かつ温度上昇に伴って電気抵抗が大きくなるセラミックス層を 形成し、このセラミックス層に排気浄化用の触媒層３を担持し、上記セラミック ス層に通電装置５を接続した構成となっている。

【０００６】

【作 用】

通電装置５によりセラミックス層に通電することにより、これに担持されてい る触媒層３は直接所定の温度に加熱され、排気温度の変動があってもある範囲内 の温度が保持される。また上記担体であるセラミックス層は極部的に温度が高く なれば、その部分の電気抵抗が上昇し発熱量は低下し、無駄な電力消費がおさえ られる。

【０００７】

【実 施 例】

本考案の実施例を図面に基づいて説明する。 図中１は円筒状で、かつ内側に格子状に壁を設けたハニカムで、このハニカム １はコージェライトなどの無機酸化物にて構成されている。そしてこのハニカム １を、キュリー点が３００℃にあるＰＴＣ特性をもったセラミックのスラリを含 浸させ、乾燥、焼成することにより、ハニカム１の各壁表面に上記特性をもつＰ ＴＣセラミック層２を形成した。次にこの全ての壁のＰＴＣセラミック層２がハ ニカム１において電気的に直列に接続するようにハニカム１の開口部を加工する 。 図１はその端面を示すもので、この図中、無地の部分ａは上記ＰＴＣセラミッ ク層２を剥離し、散点部分ｂは後面側、ハッチ部分ｃは前面側において残した部 分を示し、これにより、Ａ部より通電した電流は矢印のように流れ、Ｂ部より流 出するようにする。 上記構成のハニカム１を触媒の担体とし、この担体に銅イオンでイオン交換し たＺＳＭ−５型のゼオライト（Ｃｕ／ＺＳＭ−５）を触媒層３として含浸担持さ せ、ディーゼルエンジンの排気ＮＯｘの触媒ハニカム４とし、これに通電装置５ を接続して触媒装置６を構成する。 図３は上記触媒装置６をディーゼルエンジン７の排気系８に取付けて触媒性能 評価を行なった台上試験機の構成を示すもので、上記ディーゼルエンジン７は定 格出力２００ＰＳ、排気量１１リットル、かつこれの排気系８に炭化水素（ディ ーゼル燃料）を添加する炭化水素添加装置９が介装してある。１０は燃料タンク 、１１は負荷機であるダイナモメータ、１２はＮＯｘメータである。

【０００８】 上記台上試験機にて炭化水素によるＮＯｘの選択還元を実施した。 その結果、排気温度が触媒活性温度以下である３００℃以下であっても４０％ 以上のＮＯｘ低減効果が確認できた。また消費電力量はエンジン出力比に換算し て約１％要しただけであった。

【０００９】 なお上記実施例の構成において、ハニカム１を表面にアルミナ層を形成させた ステンレス製であってもよい。またこのハニカム１の壁面に形成したセラミック ス層上に、必要に応じてさらにγ−アルミナ層を形成してもよい。

【００１０】

【考案の効果】

本考案によれば、触媒自体を直接加熱すること、及び無駄な発熱エネルギをな くすことができることにより、排気温度の変動幅が大きいディーゼルエンジンの 排気系においても、触媒を用いて効率的に排気中のＮＯｘを低減することが可能 となる。さらに本考案に係る装置によれば、特別な温度制御装置を必要としない ため、極めて信頼度が高く、自動車などの過酷な使用環境にも充分使用可能であ る。 従って、ＮＯｘ対策によって束縛されてきたディーゼルエンジンの設計に大き な自由度を得ることができると共に、環境対策からも、ディーゼル排気に対する より厳しいＮＯｘ規制でも簡単に対応することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す正面図である。

【図２】本考案の実施例を要部の拡大断面図である。

【図３】触媒性能評価用の台上試験機を概略的に示す構
成説明図である。

【符号の説明】

１ ハニカム、２ ＰＴＣセラミック層、３ 触媒層、
４ 触媒ハニカム、５通電装置、６ 触媒装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０１Ｎ 3/20 Ｋ 3/24 Ｌ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 コージェライト等の無機酸化物にて構成
   したハニカム体、または表面にアルミナ層を形成させた
   ステンレス製のハニカム体の壁面に、通電することによ
   り自己発熱し、かつ温度上昇に伴って電気抵抗が大きく
   なるセラミック層を形成し、このセラミックス層に排気
   浄化用の触媒層３を担持し、上記セラミックス層に通電
   装置５を接続したことを特徴とするディーゼルエンジン
   の排気浄化触媒装置。