JP2007132240A - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】排気通路内の排気ガス中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタ30と、パティキュレートフィルタにその上流側からオゾンを供給可能なオゾン供給手段とを備えた内燃機関の排気浄化装置において、パティキュレートフィルタ30の下流側の部位に、粒子状物質を酸化除去するための触媒37を担持させる。十分なオゾンが行き渡らないパティキュレートフィルタ30の下流側の部位に触媒37を担持させるので、その部位に堆積した粒子状物質を触媒37により効果的に酸化除去することが出来る。
【選択図】図2
Description
NO+O3→NO2+O2・・・(1)
NO2+O3→NO3+O2・・・(2)
2NO3→2NO2+O2・・・(3)
(1)実験装置
図6には実験装置の全体を示し、図7には図6のVII部詳細を示す。61は複数のガスボンベで、各ガスボンベには、ディーゼルエンジンの排気ガス組成を模した模擬ガスを作るための原料ガスがそれぞれ充填されている。ここでいう原料ガスとはN2、O2、CO等のガスである。62は模擬ガス発生器であり、マスフローコントローラを備え、各原料ガスを所定量ずつ混合して模擬ガスMGを生成する。模擬ガスMGは、図7に詳細に示すように、石英管65内に配置されたDPF66を通過して、図示しない排気ダクトから外部に排出される。
温度センサ76によって検出される温度が200℃又は400℃になるように電気ヒータ74を制御した。模擬ガスの組成は、それぞれ体積濃度でO2が5%、H2Oが3%、残部がN2である。模擬ガスの流量は9.5L(リットル)/min、模擬ガスの圧力は0.4MPaである。供給ガスの組成はオゾンO3が20000ppm、残部がO2である。供給ガスの流量は0.5L(リットル)/minである。
温度センサ76によって検出される温度が一定となるまで、模擬ガスとしてN2を流しておき、その温度が一定となった後、オゾン発生器69に酸素を導入し、オゾン発生器69をオンにする。DPF66におけるPMの酸化量(酸化速度)は、排ガス分析器77、78で検出したCO及びCO2濃度に基づき、供給ガスの供給を開始してから5分間の平均酸化速度を算出した。即ち、模擬ガス流量と、検出された体積濃度と、計測時間(5分)との積を1mol分の体積(例えば22.4L)で除することで、その計測時間中のmol数が得られ、このmol数に基づいてPMの酸化量(酸化速度)が算出される。
・実施例
前記第一の形態に係るDPFを以下の要領で作製する。即ち、後端開放セルの前端に詰栓を施した直径30mm、長さ50mm、セルの隔壁厚さ12mil(milli inch length, 1/1000 inch)(0.3mm)、セル数300cpsi(cells per square inch)(1平方センチメートル当たり約50個)のコージェライト製DPF材料(ハニカム構造体)を、後端を下にして、Ce−Zr複合酸化物を含むスラリーに浸漬し、DPF材料の後半部をCe−Zr複合酸化物でコートする。コート量は50g/Lである(ただし分母のL(リットル)はDPF1L当たりを意味する)。これに、酢酸カリウム溶液を用いてDPF材料の後半部にカリウムを吸水担持し、乾燥後、450℃で1時間焼成した。カリウムの担持量は0.1mol/Lである。このDPF材料の前端開放セルの後端に、セラミックボンドを用いて、詰栓を施した。こうして出来たDPF66においては、隔壁の後半部の全体、即ち隔壁の後半部の前端開放セル側及び後端開放セル側に触媒が担持され、隔壁の前半部には触媒が担持されない。
前記実施例のDPFに対し、前半部にも触媒をコートしたものを以下の要領で作製する。即ち、前端にも後端にも詰栓を施さない前記実施例同様のDPF材料(ハニカム構造体)を、まず後端を下にして、Ce−Zr複合酸化物を含むスラリーに浸漬し、DPF材料の後半部をCe−Zr複合酸化物でコートする。次いでこのDPF材料を、前端を下にして、Ce−Zr複合酸化物を含むスラリーに浸漬し、DPF材料の前半部をCe−Zr複合酸化物でコートする。コート量は合計で50g/Lであり、後半部及び前半部25g/Lずつである。これに、酢酸カリウム溶液を用いて、同じ要領でDPF材料の後半部及び前半部にカリウムを吸水担持し、乾燥後、450℃で1時間焼成した。カリウムの総担持量は0.1mol/Lである。このDPF材料の前端開放セルの後端と、後端開放セルの前端とに、セラミックボンドを用いて、詰栓を施した。こうして出来たDPF66においては、隔壁の全体に触媒が担持される。
前記実施例同様のDPF材料(ハニカム構造体)に、触媒をコートせず、前端及び後端の栓詰めのみを行ってDPF66を作製した。このDPF66に、前記実施例同様のやり方でPMを堆積させ、このPMを堆積させたDPF66を石英管65内に配置し、実験を行った。
前記実施例、比較例1及び比較例2のPM酸化速度の比較を図8に示す。図中、縦軸のPM酸化速度の単位g/hLは、DPF1リットル当たり、且つ1時間当たりに酸化されたPMのグラム数を表す。また各対の棒グラフにおいて、左側の棒グラフが温度200℃の場合、右側が温度400℃の場合である。
15 排気通路
20 ケーシング
30,66 ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)
31 隔壁
310 前端開放セル
311 詰栓
320 後端開放セル
321 詰栓
32 前端
33 排気ガス入口
34 後端
35 排気ガス出口
37 PM酸化触媒
38 前端
40 オゾン供給部材
41 オゾン発生器
43 オゾン供給口
100 電子制御ユニット(ECU)
Claims (6)
- 排気通路内の排気ガス中の粒子状物質を捕集するパティキュレートフィルタと、該パティキュレートフィルタにその上流側からオゾンを供給可能なオゾン供給手段とを備えた内燃機関の排気浄化装置であって、
前記パティキュレートフィルタの下流側の部位に、前記粒子状物質を酸化除去するための触媒を担持させたことを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。 - 前記パティキュレートフィルタが、隔壁を境にして交互に隣り合うように配置された多数の前端開放セル及び後端開放セルを備え、
前記前端開放セルが、前記パティキュレートフィルタの前端位置で開放して排気ガス入口を形成すると共に、その後端が閉止され、
前記後端開放セルが、前記パティキュレートフィルタの後端位置で開放して排気ガス出口を形成すると共に、その前端が閉止され、
前記隔壁が、前記前端開放セルから前記後端開放セルへの排気ガスの通過を許容しつつその通過時に前記粒子状物質を捕集する多孔質材料からなり、
前記触媒が、前記隔壁の前側には担持されず、前記隔壁の後側に担持される
ことを特徴とする請求項1記載の内燃機関の排気浄化装置。 - 前記触媒が、前記隔壁の後側の前記前端開放セル側に担持されることを特徴とする請求項2記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記触媒が、前記隔壁の後側の前記後端開放セル側に担持されることを特徴とする請求項3記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記パティキュレートフィルタに流入する排気ガスの流速分布形状に倣って前記触媒の前端が位置されることを特徴とする請求項2乃至4いずれかに記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 前記触媒の前端が、前記パティキュレートフィルタの外周側に向かうほど前方に位置されることを特徴とする請求項5記載の内燃機関の排気浄化装置。
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