JP2013227882A - 排ガス浄化装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】セル2を区画形成する隔壁を有するハニカム構造体10及びセル2のいずれか一方の開口部を目封止する目封止部7を備えたハニカムフィルタ20と、このハニカムフィルタ20を収納する缶体50と、を備え、エンジン排気マニホルドから排出された排ガスの温度が、ハニカムフィルタの流入端面において450℃以上となる場合に、多孔質の隔壁1を通過する排ガスの平均流速が20〜110mm/秒となるように構成されてなる排ガス浄化装置100。
【選択図】図1
Description
図1に示すように、本発明の排ガス浄化装置の一の実施形態は、ハニカムフィルタ20と、このハニカムフィルタ20を収納する筒状の缶体50と、を備えた排ガス浄化装置100である。本実施形態の排ガス浄化装置100は、エンジン排気マニホルドから排出される排ガスG1を浄化するための排ガス浄化装置である。ここで、図1は、本発明の排ガス浄化装置の一の実施形態の構成を模式的に示す断面図であり、ハニカムフィルタのセルの延びる方向の中心軸を含む断面を示す。なお、図1において、符号G1に示す矢印が、排ガスG1の流れを示す。また、符号G2に示す矢印が、排ガスG1が隔壁1を通過した後のガスG2の流れを示す。
本実施形態の排ガス浄化装置に用いられるハニカムフィルタとしては、例えば、図2〜図5に示すようなハニカムフィルタ20を挙げることができる。ここで、図2は、本発明の排ガス浄化装置の一の実施形態に用いられるハニカムフィルタを模式的に示す斜視図である。図3は、図2に示すハニカムフィルタの流入端面を模式的に示す平面図である。図4は、図2に示すハニカムフィルタのセルの延びる方向に平行な断面を示す模式図である。図5は、図4中のAに示す領域を拡大した模式図である。
本実施形態の排ガス浄化装置は、ハニカムフィルタを収納するための缶体を備えている。缶体は、ハニカムフィルタを、その内部に保持するための胴部51を有している。図1に示す缶体50は、エンジン排気マニホルドの口径、及び浄化済みの排ガスが排出される排気系の口径(例えば、上記の排気管、マフラー等の口径)に適合するように、流入口52及び流出口53が形成されている。
次に本発明の排ガス浄化装置の製造方法について、図1に示すような本実施形態の排ガス浄化装置100を製造する方法を例に説明する。
[ハニカムフィルタの作製]
実施例1の排ガス浄化装置に使用するハニカムフィルタを作製した。具体的には、まず、セラミック原料を含有する成形原料を用いて、ハニカム成形体を成形するための坏土を調製した。セラミック原料として、コージェライト化原料を用いた。コージェライト化原料に、分散媒、有機バインダ、分散剤、造孔材を添加して、成形用の坏土を調製した。分散媒の添加量は、コージェライト化原料100質量部に対して、35質量部とした。有機バインダの添加量は、コージェライト化原料100質量部に対して、6質量部とした。造孔材の添加量は、コージェライト化原料100質量部に対して、13質量部とした。得られたセラミック成形原料を、ニーダーを用いて混練して、坏土を得た。
実施例1において作製したハニカムフィルタを、排ガスが流入する流入口、及び流入口から流入した排ガスを流出する流出口を有する缶体の内部に収納して、実施例1の排ガス浄化装置を製造した。
2.4L直噴ガソリンエンジン車両のエンジン排気マニホルドの出口側に、排ガス浄化装置を接続して、排ガス浄化装置の流出口から排出されるガスに含まれる煤の個数を、PN測定方法によって測定した。「PN測定方法」とは、国際連合(略称UN)の欧州経済委員会(略称ECE)における自動車基準調和世界フォーラム(略称WP29)の排出ガスエネルギー専門家会議(略称GRPE)による粒子測定プログラム(略称PMP)によって提案された測定方法のことである。なお、具体的には、煤の個数判定においては、NEDC(New European Driving Cycle)モード走行後に排出された煤の個数の累計を、判定対象となる排ガス浄化装置の煤の個数とした。
NEDCモード中の最高車速である120km/時時点の、ハニカムフィルタの流入端面から排ガスの流れの上流側20mmの位置における、排ガスの温度を測定した。排ガスの温度を測定する際には、排ガス浄化装置の缶体の径方向の中心部を通過する排ガスの温度を測定した。排ガスの温度の測定は、直径0.5mmのK型熱電対を用いた。
排ガス流量の「Actual」とは、操業状態(オペレーション状態)のことを意味する。「排ガス流量(Actual)(m3/分)」は、排ガス浄化装置の缶体の流入口から流入する排ガスの流量のことである。具体的には、NEDCモード中の最高車速である120km/時時点の排ガス流量を、「エンジン吸入空気量」と上記「フィルタ入口排ガス温度(℃)」から算出した。
隔壁の平均ろ過流速は、上記「排ガス流量(Actual)(m3/分)」を、「ハニカムフィルタの有効ろ過面積」で除算することによって求めた。「ハニカムフィルタの有効ろ過面積」は、目封止部を除くハニカムフィルタの容積に、当該ハニカムフィルタの幾何学的表面積を掛算し、更に、流入端面の開口端が開口したセルの個数の割合を掛算することによって求めた。本実施例においては、流入端面の開口端が開口したセルの個数と、流出端面の開口端が開口したセルの個数とが同じであるため、上記「流入端面の開口端が開口したセルの個数の割合」は、0.5である。
ハニカムフィルタの「外径」、「全長」、「容積」、「気孔率」、「平均細孔径」、「隔壁厚さ」、「セルピッチ」を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様の方法で排ガス浄化装置を作製した。得られた実施例2〜12の排ガス浄化装置を用いて、実施例1と同様の方法で、煤の個数判定を行った。「煤の個数判定」の結果を表1に示す。また、この「煤の個数判定」を行った際の「排ガス流量(Actual)(m3/分)」、「フィルタ入口排ガス温度(℃)」、及び「隔壁の平均ろ過流速(mm/秒)」についても表1に示す。なお、実施例12に関しては、排ガス浄化装置を設置する位置を、エンジンから離すことにより、「フィルタ入口排ガス温度(℃)」を調節した。
ハニカムフィルタの「外径」、「全長」、「容積」、「気孔率」、「平均細孔径」、「隔壁厚さ」、「セルピッチ」を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様の方法で排ガス浄化装置を作製した。得られた参考例1〜3の排ガス浄化装置を用いて、実施例1と同様の方法で、煤の個数判定を行った。「煤の個数判定」の結果を表1に示す。また、この「煤の個数判定」を行った際の「排ガス流量(Actual)(m3/分)」、「フィルタ入口排ガス温度(℃)」、及び「隔壁の平均ろ過流速(mm/秒)」についても表1に示す。なお、参考例1〜3に関しては、排ガス浄化装置を設置する位置を、エンジンから離すことにより、「フィルタ入口排ガス温度(℃)」を調節した。参考例1〜3においては、フィルタ入口排ガス温度が440℃であるため、煤の個数判定時において、煤の燃焼による小粒子径化が生じていない。即ち、参考例1〜3の煤の個数判定は、煤の個数が増加しない状態において、排出される煤の個数を測定している。そのため、上記参考例1〜3の排ガス浄化装置については、それぞれ参考例とすることとした。
ハニカムフィルタの「外径」、「全長」、「容積」、「気孔率」、「平均細孔径」、「隔壁厚さ」、「セルピッチ」を表1に示すように変更した以外は、実施例1と同様の方法で排ガス浄化装置を作製した。得られた比較例1〜6の排ガス浄化装置を用いて、実施例1と同様の方法で、煤の個数判定を行った。「煤の個数判定」の結果を表1に示す。また、この「煤の個数判定」を行った際の「排ガス流量(Actual)(m3/分)」、「フィルタ入口排ガス温度(℃)」、及び「隔壁の平均ろ過流速(mm/秒)」についても表1に示す。なお、比較例1〜3に関しては、排ガス浄化装置を設置する位置を、エンジンから離すことにより、「フィルタ入口排ガス温度(℃)」を調節した。
実施例1〜12の排ガス浄化装置は、煤の燃焼による小粒子径化が生じる温度条件において、排ガス浄化装置から排出されるガスに含まれる煤の個数を減少させることができた。一方、比較例1〜6の排ガス浄化装置は、実施例1〜12と同様の温度条件において、排ガス浄化装置から排出されるガスに含まれる煤の個数が明らかに増加するものであった。特に、比較例1〜6の排ガス浄化装置においては、排ガス浄化装置を設置したが故に、却って、排ガス浄化装置から排出されるガスに含まれる煤の個数が多くなってしまっていた。実施例1〜12の排ガス浄化装置によれば、排ガスに含まれる煤を、ハニカムフィルタの隔壁によって有効に捕集することができるとともに、煤の燃焼による小粒子径化が生じる温度条件においても、排出される煤の個数の増加を抑制することができる。
Claims (6)
- 流入端面から流出端面まで延びる複数のセルを区画形成する多孔質の隔壁及び最外周に配置された外周壁を有する筒状のハニカム構造体、及び前記ハニカム構造体の前記流入端面における所定のセルの開口部と前記流出端面における残余のセルの開口部とに配設された目封止部を備えたハニカムフィルタと、
エンジン排気マニホルドの出口側に接続される流入口、及び前記流入口から流入した排ガスを流出する流出口を有し、前記ハニカムフィルタをその内部のガス通路内に保持する筒状の缶体と、を備え、
前記エンジン排気マニホルドから排出された前記排ガスの温度が、前記ハニカムフィルタの前記流入端面において450℃以上となる場合に、前記多孔質の前記隔壁を通過する前記排ガスの平均流速が20〜110mm/秒となるように構成されてなる排ガス浄化装置。 - 前記隔壁の厚さが、0.13〜0.48mmである請求項1に記載の排ガス浄化装置。
- 前記ハニカムフィルタの前記セルの延びる方向に垂直な方向の断面におけるセルピッチが、1.36〜2.54mmである請求項1又は2に記載の排ガス浄化装置。
- 前記隔壁の平均細孔径が、5〜30μmである請求項1〜3のいずれか一項に記載の排ガス浄化装置。
- 前記隔壁に、前記排ガスに含まれる煤を酸化するための酸化触媒又は前記排ガスを浄化するための三元触媒が担持されている請求項1〜4のいずれか一項に記載の排ガス浄化装置。
- ガソリンエンジン排気マニホルドに接続され、前記ガソリンエンジンから排出される前記排ガスを浄化する請求項1〜5のいずれか一項に記載の排ガス浄化装置。
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