JPH04171215A - ディーゼルエンジンの排気浄化装置 - Google Patents

ディーゼルエンジンの排気浄化装置

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JPH04171215A
JPH04171215A JP2293654A JP29365490A JPH04171215A JP H04171215 A JPH04171215 A JP H04171215A JP 2293654 A JP2293654 A JP 2293654A JP 29365490 A JP29365490 A JP 29365490A JP H04171215 A JPH04171215 A JP H04171215A
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JP
Japan
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trap
exhaust gas
exhaust
oxidation catalyst
base metal
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JP2293654A
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Yukari Ito
伊藤 ゆかり
Yoshitsugu Ogura
義次 小倉
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Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
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Publication date
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    • 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
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features
    • F01N13/009Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features having two or more separate purifying devices arranged in series
    • 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
    • F01N2250/00Combinations of different methods of purification
    • F01N2250/12Combinations of different methods of purification absorption or adsorption, and catalytic conversion
    • 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
    • F01N2570/00Exhaust treating apparatus eliminating, absorbing or adsorbing specific elements or compounds
    • F01N2570/04Sulfur or sulfur oxides
    • 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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    • 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)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (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。

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の排気ガス中に含まれる微
粒子の量を低減する排気浄化装置に関する。
〔従来の技術〕
ディーゼルエンジンの排気中に含まれる排気微粒子(パ
ティキュレート)の排出量を低減する方法としては、従
来よりディーゼルパティキュレートフィルタを用いて排
気微粒子を捕集する方法が知られている。この種のディ
ーゼルパティキュレートフィルタにおいては排気黒煙を
形成するカーボン粒子を大量に処理するため、実開昭5
9−159718号公報に記載された装置のように、フ
ィルタに捕集した排気微粒子を定期的に着火、燃焼させ
てフィルタの再生を行なうことが一般的である。
また、ディーゼルパティキュレートフィルタを用いない
方法としては、ディーゼルエンジン自体の燃焼特性を改
善することによりパティキュレートのうち排気黒煙を形
成するカーボン粒子の生成を抑制する方法がある。この
場合、排気中の未燃燃料、潤滑油、等の炭化水素を主体
とするパティキュレート成分、すなわち可溶有機成分(
SolubleOrganic Fraction :
 SOF)の量が相対的に増大するたt一般に酸化触媒
を併用して排気中のこれらSOF等を浄化する方法がと
られている。
〔発明が解決しようとする課題〕
酸化触媒を使用してSOF等を浄化する場合、特にエン
ジンの排気温度が高くなると触媒によりサルフェートが
生成し、却って大気に排出されるパティキュレートの量
が増加するという問題がある。すなわち、ディーゼルエ
ンジンの排ガス中には、燃料に含まれる硫黄分の燃焼に
よりSO□ガス成分が存在するが、このS02は高温域
では酸化触媒により容易に酸化されてS03を生成する
。S03は粒子として存在し、更に水分と結合して硫酸
ミスト等のサルフェート(硫酸化合物)粒子を生じるた
め酸化触媒で排気ガスを処理すると却ってパティキュレ
ートが増加するという結果を生じることになるのである
上記問題を解決するた島に、特開昭59−36543号
公報、特開昭59−80330号公報、特開昭62−1
93648号公報等では、触媒自体に選択性を持たせて
SO2の酸化を抑制することによりサルフェートの生成
を防止する方法が提案されている。
しかし、上記のように触媒に選択性を持たせた場合、触
媒の酸化力は低下する傾向にあるため、サルフェートの
生成は防止できるもののSOF等の処理が不充分になり
充分なパティキュレート低減効果が得られないという問
題が生じる恐れがある。
本発明はディーゼルエンジンの排気中のSOF等を酸化
触媒を用いて処理する排気浄化装置において、上記問題
を解決し、触媒の酸化力を高く維持したままサルフェー
トの生成を防止可能な排気浄化装置を提供することを目
的としている。
〔課題を解決するための手段〕
本発明によれば、排気ガス中の炭化水素成分を浄化する
酸化触媒を排気ガス通路に設けたディーゼルエンジンの
排気浄化装置において、前記酸化触媒の上流側の排気ガ
ス通路に排気ガス中のSO□成分を捕集する活性アルミ
ナと卑金属系金属とを担持した5o2トラップを設けた
ことを特徴とするディーゼルエンジンの排気浄化装置が
提供される。
〔作 用〕
酸化触媒の上流側で排気ガスを802トラツプを通過さ
せることにより、SO2成分はトラップの卑金属系金属
と化合して排気ガス中から除去される。
従って酸化触媒にはSO2成分を含まない排気ガスが供
給されるため、サルフェートの発生が防止される。
〔実施例〕
本発明の実施例の構成を第1図に示す。図において1は
ディーゼルエンジン、2は排気管、3は酸化触媒である
。酸化触媒3はセラミック又は金属製のモノリス担体や
フオームフィルタ、ハニカムフィルタ等の担体に触媒を
担持した構造で、使用する触媒としては白金系、卑金属
系、複合酸化物系のいずれでも良い。また、4は酸化触
媒3の上流側排気管に設けられたSO□トラップである
So、 トラップ4は酸化触媒3と同様にセラミック又
は金属製のモノリス担体、フオームフィルタ、ハニカム
フィルタ等の担体に卑金属系金属を担持した構造であり
、使用する金属としては銅、鉄、ニッケル等が特に好ま
しい。
本実施例のディーゼルエンジンは渦流室式燃焼室を有す
る比較的排気黒煙の発生の少ない形式を使用しており、
酸化触媒3は主に排気ガス中の炭化水素を主成分とする
S ’OFを酸化して水とCO2とに転換するのに用い
られている。またSO。トラップ4は排気ガス中の80
2が、担持された卑金属系金属と化合して硫化物を生成
することによりS02成分を捕集する。SO□トラップ
は再生を行なわないため、トラップ中の卑金属は使用と
ともに消費されて行く。従って担持する卑金属量を多く
する程SO□トラップの寿命が増大する。
第2図は本発明の別の実施例の構成を示す。
本実施例では排気管2にはSO□トラップ4をバイパス
するバイパス通路5と、三方切換弁6とが設けられてい
る。切換弁6は排気管2のバイパス通路5上流側の排気
温度を検知する感温部6aとアクチユエータ6bとを備
え、排気温度が所定値以下では排気ガスをバイパス通路
5を介して直接酸化触媒3に供給し、排気温度が所定値
以上になったときにのみS02トラツプ4内を排気ガス
が流れるようにしている。これは排気温度が低いときに
は酸化触媒の活性が低く SO□を含む排気ガスを直接
酸化触媒3に通してもサルフェートが生成されることが
ないためSO□ トラップ4を用いる必要がないからで
ある。サルフェート生成が開始される温度は触媒により
異なるが概略250℃程度であり、本実施例においても
排気温が250℃以上になったときに5o2トラップ4
側に排気ガスを流すようにしている。このように所定の
排気温度条件のときにのみS02トラツプを使用するよ
うにすることによりS02トラツプの使用寿命を延長す
ることができ、また排気温度が低い間はSO□トラップ
4を通さずに排気抵抗の小さい状態で運転できるた緬、
エンジンの燃費が向上する利点がある。
次に、本発明による排気浄化装置を用いた場合のパティ
キュレート除去効果について行なった試験について説明
する。
〔1〕S口2トラップ S[12トラツプとして以下の方法で製作したトラップ
A1及びBを用いた。
(1)  SO2トラップA:容積1.7βのコージェ
ライト製モノリス担体表面に、T−アルミナ粉末、アル
ミナゾノベ硝酸アルミニウム、蒸留水から成るスラリー
を用いてT−アルミナコート層を形成し、120℃で2
時間乾燥後700℃で2時間焼成して担体容積11当り
120gのT−アルミナコート層を得た。
次に上記担体を、担体容積1β尚り20gの銅が担持さ
れるように濃度調整した硝酸銅溶液に浸漬し、担体を引
き上げ余分の液滴を吹払った後乾燥させ、300℃で2
時間焼成した。
これにより担体容積1β当り120gのT−アルミナ層
と20gの銅とを担持する5o2トラップAを得た。
(2)  SO。トラップB:SO□トラップAと同様
な方法でコージェライト製モノリス担体く容積1.71
)に担体容積11当り120 gのT−アルミナコート
層を形成し、これを担体容積1p当り20gのニッケル
が担持されるように濃度調整した硝酸ニッケル溶液に浸
漬した後、引き上げ、余分の液滴を吹き払った後乾燥さ
せ、300℃で2時間焼成した。
これにより担体容積11当り120gのγ−アルミナ層
と20gのニッケルとを担持するSO。トラップBを得
た。
〔2〕酸化触媒 酸化触媒として以下の方法で製作した酸化触媒C及び酸
化触媒りを用いた。
(1)酸化触媒C:容積1.7βのコージェライト製モ
ノリス担体に802トラップA、Bと同様な方法で担体
容積11当り120gの量のT−アルミナ層を形成し、
この担体を担体容積11当り1gの白金が担持されるよ
うに濃度調整したジニトロジアミン白金溶液に浸漬した
後余分の液滴を吹き払い300℃で2時間焼成した。
これにより担体容積11当り120gのγ−アルミナ層
と1gの白金を担持する酸化触媒Cを得た。
(2〉酸化触媒D:容積1,71のコージェライト製モ
ノリス担体表面にTiO□粉末、TiO□ゾノペ蒸留水
から成るスラリーを用いてTiO□層を形成し、120
℃で2時間乾燥後700℃で2時間焼成し、担体容積1
1当り120gのTiO2コート層を得た。
次に上言己担体を担体容積1β当り20gのV2O5が
担持されるように濃度調整したメタバナジン酸アンモニ
ウム溶液に浸漬し、乾燥、焼成を行なった。
更にこの担体を担体容積1β当り1gの白金が担持され
るように濃度調整したジニトロジアミン白金溶液に浸漬
し、乾燥、焼成を行なった。
コレニヨリN体容積1 fl 当すTio□120 g
 SV2O520g1白金1gを担持する触媒りを得た
[3]試験方法 (1)排気量2400ccの渦流室式ディーゼルエンジ
ンの排気系に第2TI!Jに示したようにバイパス通路
5、三方切換弁6、を設は酸化触媒3として上言己の酸
化触媒C1を使用し、So、 トラップ4として上記S
O□トラップA1とBとを使用した場合について、エン
ジン出口と酸化触媒出口との2個所でパティキュレート
量を計測した。また三方切換弁6は排気温度が250℃
以下では排気をSO□トラップ4をバイパスして流すよ
うにセットした。
更に比較例としてSO,トラップを用いず、酸化触媒4
のみを用いた場合を酸化触媒C・Dについて計測した。
このとき三方切換弁6は、常時S02トラツプ4をバイ
パスして排気を直接酸化触媒に供給するようにロックし
た。以上の試験条件をまとめると以下のようになる。
S02トラツプ  酸化触媒 試験IA     C 試験2B     C 比較例1  使用せず    C 比較例2  使用せず    D (2)試験に用いたディーゼルエンジンの運転モードを
第3図に示す。ディーゼルエンジン回転数は2ooor
pm一定として負荷調整により排気温度を変化させてい
る。排気温度は100℃から450℃まで図示するよう
に5分間隔でステップ状に上昇させている。また、図示
していないが30分経過後は図示したモードと対称にな
るようにステップ状に排気温度を降下させ、合計1時間
の運転を行なった。
〔4〕試験結果 上記モードで1時間運転したときのそれぞれの計測結果
を第4図に示す。
SO□トラップを用いた試験1.2では、エンジン出口
に較べて、パティキュレート量が約50%低減されてい
るのがわかる。また、比較例1ではエンジン出口に較べ
てパティキュレート量が2倍以上に増加しており、酸化
触媒CによるS03生成を示している。更に比較例2に
おいては触媒に選択性を持たせた結果、SO3は生成し
ていないが、触媒の酸化力が低下しており、パティキュ
レート低減効果も少なくなっていることがわかる。
〔発明の効果〕
本発明の排気浄化装置は、酸化触媒の上流にSO□トラ
ップを設け、予めSO,成分を排気ガスから除去するよ
うにしたことにより、酸化触媒でのサルフェート生成を
防止し、排気微粒子の大気排出量を低減する効果を有す
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による排気浄化装置の第1の実施例の構
成を示す略示図、第2図は本発明による排気浄化装置の
第2の実施例の構成を示す略示図、第3図は同上排気浄
化装置の試験時排気温度を示す図、第4図は同上試験結
果を示す図である。 l・・・ディーゼルエンジン、2・・・排気管、3・・
・酸化触媒、     、4・・・S02トラツプ、5
・・・バイパス通路、   6・・・三方切換弁、6a
・・・感温部、 6b・・・アクチユエータ。 時間(分) 第3図 1  第4図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1. 排気ガス中の炭化水素成分を浄化する酸化触媒を
    排気ガス通路に設けたディーゼルエンジンの排気浄化装
    置において、 前記酸化触媒の上流側の排気ガス通路に排気ガス中のS
    O_2成分を捕集する活性アルミナと卑金属系金属とを
    担持したSO_2トラップを設けたことを特徴とするデ
    ィーゼルエンジンの排気浄化装置。
JP2293654A 1990-11-01 1990-11-01 ディーゼルエンジンの排気浄化装置 Pending JPH04171215A (ja)

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