JPH1030429A

JPH1030429A - 排気黒煙除去装置の微粒子焼却方法及びフィルタ構造

Info

Publication number: JPH1030429A
Application number: JP8184364A
Authority: JP
Inventors: Tatsuoki Igarashi; 龍起五十嵐
Original assignee: Hino Motors Ltd
Current assignee: Hino Motors Ltd
Priority date: 1996-07-15
Filing date: 1996-07-15
Publication date: 1998-02-03

Abstract

(57)【要約】【課題】ディーゼル機関へ供給される燃料に或る燃料
添加剤を加えることによって、低い温度でフィルタを再
生させることができる排気黒煙除去装置の微粒子焼却方
法及びフィルタ構造を提供する。【解決手段】本発明の方法においては、機関から排出
される排気ガスが通気性多孔質材料のフィルタ中を通過
され、排気ガス中の微粒子がフィルタにより補足され焼
却される。機関へ供給される燃料に加えられる燃料添加
剤は、セリウム、銅、及び鉄の内の少なくとも１つを含
む酸化触媒を石油系溶媒に溶かした液体から成る。フィ
ルタは、炭化硅素により構成され、微小孔の平均径が約
１４μｍ，気孔率が４０〜５０％、排気ガスの通過する
方向の厚さが約１５０ｍｍのハニカムフィルタから成
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼル機関へ
供給される燃料に燃料添加剤を加え、機関から排出され
る排気ガス中の微粒子がフィルタにより補足され焼却さ
れる排気黒煙除去装置において、フィルタ再生の頻度を
増加し再生工程を安定化する微粒子焼却方法及びフィル
タ構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼル機関の排気ガスには、炭素を
主成分とする微粒子が多量（例えば、２００ｍｇ／Ｎｍ
³）含まれ、大気汚染の原因となるため、フィルタによ
り、排気ガスから、これらの微粒子を捕捉、除去する各
種のＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）シ
ステムが提案された。従来のＤＰＦシステムにおいて
は、コージライト（ｃｏｒｄｉｅｒｉｔｅ）多孔質セラ
ミックフィルタが、微粒子に対し高いフィルタ効率を有
することが知られる。

【０００３】フィルタの濾過面に堆積した微粒子を除去
しフィルタを再生するための技術として、排気ガス入口
付近に設けたバーナにより発生した高温燃焼ガスによ
り、着火、燃焼させ、焼却するようにすることが、例え
ば、実開昭６２−３５８４９号公報により、知られる
が、バーナを使用する場合は、高温の燃焼熱により、フ
ィルタが溶損したり、クラックを生じたりする問題があ
った。フィルタが安全であるためには、実験に基づい
て、フィルタ出口温度が６５０°Ｃを越えないようにし
なければならないことが解り、このようなフィルタ出口
温度でフィルタ内の微粒子を焼却するために、触媒の使
用が必要であることが知られ、セリウムを基礎とする燃
料添加剤の使用が有望であるとされた（例えば、ＳＡＥ
ペーパー９６０１３５）。

【０００４】ディーゼル機関へ供給される燃料に或る燃
料添加剤を加えることによって、低い再生温度でフィル
タを再生させるＤＰＦシステムは、システムが簡単であ
る利点があるが、フィルタに一定量以上の添加剤が溜ま
り、フィルタ温度がある程度以上にならないと再生が起
こらないため、市街地走行等では、再生が起こりにくい
という問題、排気ガスの圧損が上昇して燃費の悪化が生
じたり、過剰に微粒子が溜まった状態で、一気に再生が
生じ、フィルタの亀裂、溶損が生じる短所があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来
のＤＰＦシステムの従来技術の短所を無くすることであ
り、ディーゼル機関へ供給される燃料に或る燃料添加剤
を加えることによって、低い温度でフィルタを再生させ
ることができる排気黒煙除去装置の微粒子焼却方法及び
フィルタ構造を提供することである。本発明の他の目的
は、フィルタ再生の頻度を増加し、フィルタの再生を安
定化することである。本発明の別の目的は、排気黒煙除
去装置の圧力損失を低減し、燃費悪化の防止を図ること
である。また、本発明の更に別の目的は、排気黒煙除去
装置の小型化、寿命向上を図ることである。本発明のそ
の他の目的及び利点は、以下の説明から明らかにされ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の排気黒煙除去装
置の微粒子焼却方法においては、ディーゼル機関の燃料
供給系に添加剤供給機構を設けて機関へ供給される燃料
に燃料添加剤を加え、機関から排出される排気ガスが通
気性多孔質材料のフィルタ中を通過され、排気ガス中の
微粒子がフィルタにより補足され焼却される。燃料添加
剤は、セリウム、銅、及び鉄の内の少なくとも１つを含
む酸化触媒を石油系溶媒に溶かした液体から成り、フィ
ルタは、炭化硅素により構成されるハニカムフィルタで
ある。

【０００７】本発明において、排気黒煙除去装置のフィ
ルタは、炭化硅素により構成され、微小孔の平均径が約
１４μｍ，気孔率が４０〜５０％、排気ガスの通過する
方向の厚さが約１５０ｍｍのハニカムフィルタから成
り、セリウム、銅、及び鉄の内の少なくとも１つを含む
酸化触媒を石油系溶媒に溶かした液体から成る燃料添加
剤を加えた燃料を使用するディーゼル機関の排気ガス中
の微粒子をフィルタにより補足し焼却する。

【０００８】

【作用】本発明の排気黒煙除去装置の微粒子焼却方法
は、ディーゼル機関の燃料供給系に添加剤供給機構を設
けて機関へ供給される燃料に、セリウム、銅、及び鉄の
内の少なくとも１つを含む酸化触媒を石油系溶媒に溶か
した液体から成る燃料添加剤を使用する。この燃料添加
剤は、微粒子の全排出量に大きな影響を与えることな
く、フィルタにおける微粒子の燃焼温度を比較的低いレ
ベルとする。本発明において微粒子の焼却は、酸化触媒
の作用により、機関の外から熱を加える必要がなく比較
的低い温度で容易に行うことができる。それ故、微粒子
の焼却によるフィルタの再生頻度が増加し、再生が安定
化される。また、フィルタの構造は、簡単とすることが
できる。

【０００９】本発明において、フィルタは、炭化硅素に
より構成され、微小孔の平均径が約１４μｍ，気孔率が
４０〜５０％、排気ガスの通過する方向の厚さが約１５
０ｍｍのハニカムフィルタから成る。フィルタの容積が
小である故に、単位堆積当たりの燃料添加剤量が増加
し、微粒子の焼却によるフィルタの再生を容易に起すこ
とができる。また、フィルタの容積が小であるため、温
度が上昇し、微粒子の焼却再生が容易に起きる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図面を参照し、本発明の実施例を
説明する。図１は、本発明の実施例を示すものであり、
燃料添加剤を使用しフィルタを再生するＤＰＦシステム
全体を図解的に示す配置図である。図１において、燃料
タンク４から燃料配管５を介してディーゼル機関１へ燃
料が供給される。燃料タンク４は、添加剤ポンプ７を備
える添加剤供給管６を介し添加剤タンク８に連通され
る。添加剤ポンプ７は、コントローラ９により制御さ
れ、燃料量に応じて適量の燃料添加剤を燃料タンク４へ
供給する。ディーゼル機関からの排気ガスは、排気管２
中に配置されるフィルタ３をへて排出される。

【００１１】添加剤タンク８から添加剤ポンプ７を介し
燃料タンク４へ供給される燃料添加剤は、セリウム、
銅、及び鉄の内の少なくとも１つを含む酸化触媒をナフ
サ等の石油系溶媒に溶かし液状としたものから成る。

【００１２】図２は、本発明の実施例において使用され
る分割型ハニカムフィルタ３から成るＤＰＦの構造を示
す図であり、図２Ａは、側面図、図２Ｂは、正面図、図
３は、図２Ｂの部分拡大図である。図２Ａ及び図２Ｂに
示すように、フィルタ３は、断熱剤により形成される多
角柱側壁内に多数のフイルタ部片１２がバインダー１４
により結合され配置された構造を有する分割型ハニカム
フイルタにより構成される。図２Ｂのフイルタ３は、フ
ィルタ部片１２の完全なもの５２個及び１／４のもの１
２個を含む。図２Ａに示すフィルタ部片１２の排気ガス
の通過する方向の厚さＬは、約１５０ｍｍである。図３
は、フィルタ部片１２の拡大図であり、高さＨ及び幅Ｗ
は、それぞれ３３ｍｍである。

【００１３】表１は、図２及び図３のフィルタの仕様及
び特性を示す。表１に示すように、ハニカムフイルタ３
は、炭化硅素により構成され、微小孔の平均径が約１４
μｍ，気孔率が４０〜５０％、排気ガスの通過する方向
の厚さが約１５０ｍｍである。このハニカムフイルタ
は、ディーゼル機関の排気ガス中の微粒子を補足し酸化
触媒に作用により比較的低温、即ち、約３００°Ｃの温
度で燃焼を開始し、フイルタに捕捉された微粒子を焼却
しフイルタを再生する。

【００１４】

【表１】フイルタ（図２）の仕様及び特性フイルタ部片の基本寸法（ｍｍ）：３３×３３×１５０（Ｗ×Ｈ×Ｌ）フイルタ部片の数：５２＋（１／４）×１２＝５５（全体）体積（リットル）：９．０（５５部片）セル寸法：ピッチ（ｍｍ）：１．８壁厚（ｍｍ）：０．３平均孔径（μｍ）：１４気孔率（％）：４０〜５０耐熱性（°Ｃ）（分解点）：２３００

【００１５】

【発明の効果】本発明において使用されるＳｉＣハニカ
ムフイルタは、従来排気黒煙除去装置に使用されてきた
コージライトハニカムフイルタと比較すると、同一微粒
子捕集量で低圧力損失であるため、フイルタ容積を３０
％〜５０％小型化することができ、また熱容量を１５〜
４０％減少可能であり、熱伝導率は、２５倍程あり、耐
熱温度（融点）は、コージライト１４００°Ｃに対し、
約２２００°Ｃである。それ故、本発明は、以下の利点
を有する。

【００１６】（１）フイルタ容積が小さいため、単位体
積当たりの燃料添加剤量が増加し、フイルタ再生燃焼が
起き易くなる。

【００１７】（２）フイルタ容積が小さいため、フイル
タ温度がその分上昇して再生燃焼がおき易くなる。

【００１８】（３）ＳｉＣハニカムフイルタ良好な熱伝
導性により、フイルタ内で局所的に微粒子焼却が生じる
ことなく、再生は、均一で安定したものとなる。また、
フイルタ内に極端な温度勾配が生じないので、フイルタ
の亀裂防止ともなる。

【００１９】（４）ＳｉＣハニカムフイルタは、耐熱温
度が高いため、過熱が生じるような場合にも、フイルタ
が容易に溶損しない利点がある。

【００２０】（５）本発明においては、ＳｉＣハニカム
フイルタを使用することにより、ＤＰＦシステムの機能
の信頼性向上を図り、また圧力損失の低減により、機関
の燃費悪化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】燃料添加剤を使用しフィルタを再生する本発明
の実施例に係るＤＰＦシステム全体を図解的に示す配置
図である。

【図２】図２は、本発明の実施例に使用される分割型ハ
ニカムフィルタの構造を示す図であり、図２Ａは、側面
図、図２Ｂは、正面図である。

【図３】図３は、図２Ｂの部分拡大図である。

【符号の説明】

１：ディーゼル機関、２：排気管、３：フイルタ、４：
燃料タンク、５：燃料配管、６：添加剤供給管、７：添
加剤ポンプ、８：添加剤タンク、９：コントローラ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディーゼル機関の燃料供給系に添加剤供
給機構を設けて機関へ供給される燃料に燃料添加剤を加
え、機関から排出される排気ガスが通気性多孔質材料の
フィルタ中を通過され、排気ガス中の微粒子がフィルタ
により補足され焼却される排気黒煙除去装置の微粒子焼
却方法において、燃料添加剤は、セリウム、銅、及び鉄の内の少なくとも
１つを含む酸化触媒を石油系溶媒に溶かした液体から成
り、フィルタは、炭化硅素により構成されるハニカムフ
ィルタであることを特徴とする排気黒煙除去装置の微粒
子焼却方法。
【請求項２】ディーゼル機関の燃料供給系に添加剤供
給機構を設け、機関へ供給される燃料に、セリウム、
銅、及び鉄の内の少なくとも１つを含む酸化触媒を石油
系溶媒に溶かした液体から成る燃料添加剤を加え、機関
の排気系に通気性多孔質材料のフィルタを設け、機関の
排気ガス中の微粒子をフィルタにより補足し焼却する排
気黒煙除去装置のフィルタ構造であって、フィルタは、炭化硅素により構成され、微小孔の平均径
が約１４μｍ，気孔率が４０〜５０％、排気ガスの通過
する方向の厚さが約１５０ｍｍのハニカムフィルタから
成ることを特徴とする排気黒煙除去装置のフィルタ構
造。