JPS62247111A - デイ−ゼルエンジン用排出ガス濾過体 - Google Patents

デイ−ゼルエンジン用排出ガス濾過体

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JPS62247111A
JPS62247111A JP62094291A JP9429187A JPS62247111A JP S62247111 A JPS62247111 A JP S62247111A JP 62094291 A JP62094291 A JP 62094291A JP 9429187 A JP9429187 A JP 9429187A JP S62247111 A JPS62247111 A JP S62247111A
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exhaust gas
ceramic body
diesel engine
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thin wall
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Takao Nakamura
孝夫 中村
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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
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はディ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、ディ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、No、の除去または低減が必須
となっている。ディ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,Go含有量は比較的少なくNOx含有量
がやや多くなっている。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、ディーゼ
ルエンジンの大きな問題の1つとなっている。
(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NO8の除去にはディーゼルエ
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、もっば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、逆に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ィ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,C
o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ック体の相隣
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
、該セラミック体の入口側より導入されたディーゼルエ
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ック体の出口側より排
出されるようになったディーゼルエンジン用排出ガス濾
過体において、該セラミッ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ィーゼルエ
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、多孔質のセラミック薄壁
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よりなるセラミック体3の相隣接す
る貫通孔の入口部4と出口部4′とを交互にセラミック
薄壁lと同一ないし、これより気孔率の小さなセラミッ
ク材5にて実質的に閉塞し、セラミック体3の入口側6
より導入されたディーゼルエンジン排出ガスが多孔質セ
ラミック薄壁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、セラミック体の出口側8より排出
されるようになったディーゼルエンジン排出ガス中の微
粒子の濾過体において、セラミッ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,Goなどの有害成分を酸化浄化するように
したディーゼルエンジン用排出ガス濾過体である。
(作 用) 次に本発明のディ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、セラミッ
ク体3はシリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、ム
ライト、コージェライトなどのセラミック材料またはこ
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
およびセラミックスの強度面から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
.2μ翔であり、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1〜20μ−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ック体断面において
1.5〜150個/ cm ”である。また薄壁の厚さ
はセラミック休所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0.051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
、5 mmが上限である。セラミッ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は上から円形
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ッ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、好ましくはセラミック体の押
出成形、乾燥後可塑的に混練された材料をセラミック体
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2〜10mの長さに注入し、乾燥し、
セラミッ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、先ずセラミッ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ィングし、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。
COO量に応じ担持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。
ディーゼルエンジンからの排出ガス中の微粒子はセラミ
ッ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ィーゼルエンジ
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。ディーゼルエンジ
ン15がらの排出ガスは濾過体人口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H、O。
CO□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。濾過休出口側の薄壁に
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°C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°C以上を得ることができ、この場合黒煙粒子は
実質上清壁土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、従って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
ったこと、従来微粒子の沈着による劣化で使用できなか
った酸化触媒が濾過体との組合わせにより使用できるよ
うになったこと、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、従っ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/c重”、
薄壁の厚みが0.4 m、気孔率42%、平均細孔径l
Oμmよりなる直径118nm、長さ200閣のコージ
ェライト質セラミックスの貫通孔を1つ置きに入口部と
出口部においてそれぞれ101Mにわたって気孔率28
%のコージェライト質セラミックスで閉塞した濾過体の
出口部分画壁土に出口より5011IIlにγ−アルミ
ナを約30μ…の厚さにコーディングし、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N22のディ−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、ディーゼルエンジン6モードの排出ガス試
験および台上3モードによる俳気煙試験を行い、本発明
の濾過体取付は前と比較測定し第1表に示す結果を得た
第1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
あった。
(発明の効果) 以上のべたごとく本発明によるディ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ったディー
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Φ)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
ラミック体   4・・・入口部4′・・・出口部  
   5・・・閉塞用セラミック材6・・・入口側  
    7・・・微粒子8・・・出口側      9
・・・入口部9′・・・出口部分    lO・・・酸
化触媒11・・・濾過体     12・・・金属ケー
ス13・・・金属金wI    14・・・金属押さえ
材15・・・ディーゼルエンジン 16・・・排気マニホールド 17・・・金属ケース入り濾過体 18・・・排気管 特許出願人 株式会社 エヌコア 第1図 (a)             (b)(C) 第2図 (a)       (1)) q’lL/

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ック体の相隣接
    する貫通孔の入口部と出口部を交互に実質的に閉塞し、
    該セラミック体の入口側より導入されたディーゼルエン
    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ック体の出口側より排出
    されるようになったディーゼルエンジン用排出ガス濾過
    体において、該セラミッ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ィーゼルエン
    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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