JP2002301320A - Diesel Partiate Filter - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 セラミツク繊維材の表面に窒素酸化物NOx の
還元作用を有する担持層を被覆し、窒素酸化物NOx の発
生を低減するデイーゼルパテイキユレートフイルタを得
る。
【解決手段】 デイーゼルパテイキユレートフイルタ1
は炭化珪素系セラミツク繊維材5の線材表面に、BaPrO3
のペロブスカイト型化合物7からなる担持層6を被覆す
る。担持層6を被覆したセラミツク繊維材5を不規則に
積層してなる不織布からフイルタ本体4,20を構成す
る。担持層6とペロブスカイト型化合物7の間に中間層
8を設ける。
(57) Abstract: coating the carrier layer having a reducing action of the nitrogen oxides NO x in the surface of the ceramic fiber material to obtain a diesel putty alive Yoo rate filter to reduce the generation of nitrogen oxides NO x. SOLUTION: A diesel filter 1 is provided.
Is BaPrO 3 on the surface of the wire rod of the silicon carbide ceramic fiber material 5.
Of the perovskite-type compound 7 is coated. The filter bodies 4 and 20 are made of a nonwoven fabric in which the ceramic fiber material 5 coated with the support layer 6 is laminated irregularly. An intermediate layer 8 is provided between the support layer 6 and the perovskite compound 7.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はデイーゼル内燃機関
の排ガスに含まれるパテイキユレートを捕集するデイー
ゼルパテイキユレートフイルタに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a diesel particulate filter which collects a particulate contained in exhaust gas of a diesel internal combustion engine.
【0002】[0002]
【従来の技術】デイーゼル内燃機関では燃料が過剰の空
気で燃焼されるので、排ガスに酸素O2が存在し、窒素酸
化物NOx が多量に排出される。これに対して、ガソリン
内燃機関では理論混合比で燃焼され、排ガスには酸素O2
があまり存在せず、窒素酸化物NOx の問題がない。2. Description of the Related Art In a diesel internal combustion engine, since fuel is burned with excess air, oxygen O 2 is present in exhaust gas and a large amount of nitrogen oxide NO x is emitted. On the other hand, in a gasoline internal combustion engine, combustion is performed at a stoichiometric mixture ratio, and oxygen O 2
But without much there, there is no problem of nitrogen oxides NO x.
【0003】従来、デイーゼル内燃機関から窒素酸化物
NOx が外部へ排出されるのを抑制するために、種々の触
媒を組み込んだデイーゼルパテイキユレートフイルタが
知られている。例えば、デイーゼルパテイキユレートフ
イルタにゼオライト系の触媒(Cu-ZSM-5)を組み込んだ
構造のデイーゼルパテイキユレートフイルタは、ガソリ
ン内燃機関のように、排ガスをデイーゼルパテイキユレ
ートフイルタの空隙を通過させるものである。つまり、
酸素O2粒子に比較して小さい窒素酸化物NOx の粒子は、
ゼオライトのトンネル状の分子の間へ吸着される。ゼオ
ライト系の触媒は炭化水素HCを還元剤として用い、窒素
酸化物NOx を還元分解する。しかし、ゼオライト系の触
媒は排ガスの粒子に邪魔されて十分に活用されないの
で、排ガスの窒素酸化物NOx の浄化率は20〜40%で
ある。また、ゼオライト系の触媒は還元剤である炭化水
素HCとしてメタノールやエタノールを必要とするので、
デイーゼルパテイキユレートフイルタの構造が複雑にな
り、実用化が難しい。[0003] Conventionally, nitrogen oxides have been produced from diesel internal combustion engines.
For NO x is prevented from being discharged to the outside, diesel putty alive Yoo rate filter are known that incorporate the various catalysts. For example, a diesel-patterned filter having a zeolite-based catalyst (Cu-ZSM-5) built into a diesel-passed filter allows the exhaust gas to pass through the voids of the diesel-passed filter as in a gasoline internal combustion engine. Things. That is,
Particles of nitrogen oxide NO x that are small compared to oxygen O 2 particles,
Adsorbed between the zeolite tunnel-like molecules. The zeolite-based catalyst uses hydrocarbon HC as a reducing agent to reductively decompose nitrogen oxides NO x . However, since the zeolite-based catalyst is hindered by exhaust gas particles and is not sufficiently utilized, the purification rate of nitrogen oxides NO x in exhaust gas is 20 to 40%. Also, since zeolite-based catalysts require methanol or ethanol as hydrocarbon HC as a reducing agent,
The structure of the diesel filter is complicated, and practical use is difficult.
【0004】また、触媒装置を組み込んだデイーゼルパ
テイキユレートフイルタでは、空隙の壁面にグラフアイ
トまたはパテイキユレートが堆積すると、窒素酸化物NO
x がグラフアイトまたはパテイキユレートに接触し、炭
化水素が還元剤として作用しなくなる恐れがある。[0004] Further, in a diesel particulate filter in which a catalyst device is incorporated, when graphite or particulate electrolyte is deposited on the wall surface of the void, nitrogen oxide NO
x may come in contact with graphite or pateulate, and the hydrocarbon may no longer act as a reducing agent.
【0005】デイーゼル内燃機関の排ガスからカーボ
ン、煤、炭化水素HCなどの粒子状物質であるパテイキユ
レートを捕集する排ガス処理用フイルタには、例えばコ
ーデイエライトの他に、無機繊維を用いるものが知られ
ている。フイルタ本体として無機繊繊維を用いるもの
は、無機繊維材を糸状に撚つた撚り糸を糸巻状に積層
し、無機繊維材をダイヤ形に織り込んでフエルト化して
いる。上述のフイルタ本体はデイーゼル内燃機関から排
出される排ガスのカーボン、煤、スモークなどのパテイ
キユレートをフイルタ本体の表面と内部で捕捉するの
で、コーデイエライトで作製したハニカム型フイルタよ
りも小型に構成できる。[0005] As an exhaust gas treatment filter for collecting particulate matter such as carbon, soot, and hydrocarbon HC from exhaust gas of a diesel internal combustion engine, for example, those using inorganic fibers in addition to cordierite are known. Have been. In the case of using an inorganic fiber fiber as a filter body, a twisted yarn obtained by twisting an inorganic fiber material into a thread shape is laminated in a wound form, and the inorganic fiber material is woven in a diamond shape to be felt. The filter body described above captures the particulates such as carbon, soot, and smoke of the exhaust gas discharged from the diesel internal combustion engine on the surface and inside of the filter body, so that the filter body can be made smaller than a honeycomb type filter made of cordierite.
【0006】特開平6-108820号公報に開示される耐熱性
フイルタは、通気性の隔壁間に耐熱性繊維を不規則に集
積した濾過層を設け、隔壁の内で少くとも被濾過流体の
通過方向下流側に配置される隔壁を、耐熱性繊維からな
る面状組織物で形成したものである。The heat-resistant filter disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-108820 has a filtration layer in which heat-resistant fibers are irregularly accumulated between gas-permeable partitions, and at least the passage of a fluid to be filtered in the partitions. The partition arranged on the downstream side in the direction is formed of a planar structure made of heat-resistant fibers.
【0007】ところで、ペロブスカイト型結晶構造を有
する化合物、いわゆるペロブスカイト型化合物は酸素欠
陥を有し、イオン伝導性が著しく大きく、窒素酸化物NO
x を分解する性質を有する。A compound having a perovskite-type crystal structure, a so-called perovskite-type compound, has oxygen vacancies, has a remarkably high ionic conductivity, and has a nitrogen oxide NO.
It has the property of decomposing x .
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題はデイー
ゼル内燃機関の排ガスに含まれるパテイキユレートを捕
集するフイルタ本体に炭化珪素系繊維材を用い、炭化珪
素系繊維材の線材表面に担持させたペロブスカイト型化
合物の存在下で窒素酸化物NOx を還元して排ガスの窒素
酸化物NOx を低減する、デイーゼルパテイキユレートフ
イルタを提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to use a silicon carbide fiber material in a filter body for collecting a particulate contained in exhaust gas from a diesel internal combustion engine and to carry the silicon carbide fiber material on a wire surface of the silicon carbide fiber material. reducing nitrogen oxides NO x in the exhaust gas by reducing nitrogen oxides NO x in the presence of a perovskite-type compound, it is to provide a diesel putty alive Yoo rate filter.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の構成はデイーゼル内燃機関の排ガスに含
まれるパテイキユレートを捕集するセラミツク繊維材か
らなるデイーゼルパテイキユレートフイルタにおいて、
前記セラミツク繊維材の線材表面には窒素酸化物NOx の
還元作用を有するペロブスカイト型化合物からなる担持
層が被覆され、前記担持層を被覆した前記セラミツク繊
維材を不規則に積層した不織布から構成されていること
を特徴とする。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is directed to a diesel particulate filter comprising a ceramic fiber material for collecting a particulate contained in exhaust gas of a diesel internal combustion engine.
Wherein the wire surfaces of the ceramic fibrous material carrying layer containing the perovskite-type compound is coated with a reducing action of the nitrogen oxides NO x, is composed of a nonwoven fabric obtained by randomly laminating the ceramic fiber material coated with the support layer It is characterized by having.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】本発明によるデイーゼルパテイキ
ユレートフイルタは、炭化珪素系セラミツク繊維材や窒
化珪素系セラミツク繊維材の線材表面に酸素欠陥の秩序
−無秩序転移を示すペロブスカイト型化合物からなる担
持層を被覆したうえ、セラミツク繊維材を不規則に混合
してフイルタ本体が構成される。フイルタ本体の積層部
の繊維の隙間を高温の排ガスがジグザグ状に流れる時
に、排ガスに含まれる微粒子の固まつたパテイキユレー
トがフイルタ本体に捕集され、繊維の隙間に堆積する。
セラミツク繊維材は互いに積層されているので、窒素酸
化物NOx を含む排ガスがセラミツク繊維材に被覆されて
いる担持層に衝突すると、担持層の酸素欠陥によるイオ
ンと反応し、窒素酸化物NOx が還元される。パテイキユ
レートはフイルタ本体と衝突しても、担持層の存在でセ
ラミツク繊維材が互いに密着されてないので、窒素酸化
物NOx を含んだ排ガスが衝突速度をもつていれば、窒素
酸化物NOx の還元反応は速やかに起こる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The diesel particulate filter according to the present invention is a carrier layer comprising a perovskite-type compound exhibiting an order-disorder transition of oxygen defects on the surface of a silicon carbide ceramic fiber material or a silicon nitride ceramic fiber material wire. , And a ceramic fiber material is mixed irregularly to form a filter body. When high-temperature exhaust gas flows in a zigzag manner in the gaps between the fibers in the laminated portion of the filter body, solid particulate particulates contained in the exhaust gas are collected by the filter body and deposited in the gaps between the fibers.
Since the ceramic fiber materials are stacked on each other, when the exhaust gas containing nitrogen oxide NO x collides with the carrier layer coated on the ceramic fiber material, it reacts with ions due to oxygen vacancies in the carrier layer, and the nitrogen oxide NO x Is reduced. Pateikiyureto also collide with filter body, since ceramic fiber material in the presence of a supported layer is not in close contact with each other, the exhaust gas containing nitrogen oxides NO x is if with impact velocity of the nitrogen oxides NO x The reduction reaction occurs quickly.
【0011】したがつて、本発明のデイーゼルパテイキ
ユレートフイルタは、セラミツク繊維材の担持層の還元
作用により、排ガスの窒素酸化物NOx が低減されるとと
もに、排ガスに含まれるパテイキユレートはセラミツク
繊維材により捕集されて低減される。しかも、高温の排
ガスでは窒素酸化物NOx の発生量が多くなるが、ペロブ
スカイトは高温で活性化し、窒素酸化物NOx の還元作用
が活発になる一方、低温の排ガスでは窒素酸化物NOx の
発生量が少なく、ペロブスカイトの活性化を必要としな
い。低温の排ガスではカーボンの発生量は多いが、フイ
ルタ自体で捕集する。ペロブスカイトの活性化には酸素
O2を必要とするが、排ガスに多量の酸素O2を含むデイー
ゼル内燃機関では、窒素酸化物NOx の還元が良好に行わ
れる。すなわち、ペロブスカイトは耐熱温度が900℃
程度であり、温度400〜500℃またはそれ以上で陽
イオンを作る秩序−無秩序転移を示す化合物であり、温
度上昇によりイオン伝導性が良くなり、窒素酸化物NOx
を良好に分解する。Accordingly, the diesel particulate filter of the present invention reduces the nitrogen oxides NO x of the exhaust gas by the reducing action of the support layer of the ceramic fiber material, and reduces the particulate matter contained in the exhaust gas to the ceramic fiber material. Are collected and reduced. Moreover, although the greater the amount of generation of nitrogen oxides NO x in the hot exhaust gases, perovskites activated at high temperatures, while the reducing action of the nitrogen oxides NO x becomes active, the nitrogen oxides NO x in low-temperature exhaust gas Low emission and no perovskite activation required. Although low-temperature exhaust gas generates a large amount of carbon, it is collected by the filter itself. Oxygen for perovskite activation
O 2 require, but diesel internal combustion engine including a large amount of oxygen O 2 in the exhaust gas, reduction of nitrogen oxides NO x is performed well. That is, the perovskite has a heat resistance temperature of 900 ° C.
On the order, order making cation at a temperature 400 to 500 ° C. or above - a compound showing a disorder transition, ion conductivity is improved by increase in temperature, the nitrogen oxides NO x
Decomposes well.
【0012】セラミツク繊維材の線材表面にペロブスカ
イトの担持層を作製するには、炭化珪素SiC 繊維の上に
ガラスを塗布したうえ、ペロブスカイト粉末を付着させ
たものを焼結する。デイーゼル内燃機関の負荷が大き
く、燃焼ガスの温度が上昇すると、ペロブスカイトの活
性温度は400〜500℃であるので、ペロブスカイト
のイオン化が活発になり、窒素酸化物NOx の還元作用が
活発になる。一方、燃焼ガスの温度が低下すると、ペロ
ブスカイトのイオン化も低下するが、低温の燃焼ガスで
は窒素酸化物NOx の発生量も低減するので問題はない。
フイルタ本体の炭化珪素SiC 繊維には多数の隙間がある
ので、炭化珪素SiC 繊維に捕集されたパテイキユレート
が炭化珪素SiC 繊維の隙間に入ると、ペロブスカイトが
活性化し、パテイキユレートから窒素酸化物NOx を抜い
て還元し、窒素酸化物NOx を低減する。In order to form a perovskite-supporting layer on the surface of a ceramic fiber wire, glass is coated on silicon carbide SiC fiber and then sintered with perovskite powder adhered thereto. When the load on the diesel internal combustion engine is large and the temperature of the combustion gas rises, the perovskite activation temperature is 400 to 500 ° C., so that perovskite ionization becomes active and the reduction action of nitrogen oxide NO x becomes active. On the other hand, when the temperature of the combustion gas decreases, the ionization of the perovskite also decreases, but there is no problem in the case of a low-temperature combustion gas because the generation amount of nitrogen oxides NO x also decreases.
There are many gaps in the silicon carbide SiC fiber of the filter body.Therefore, when the patitilate trapped in the silicon carbide SiC fiber enters the gap of the silicon carbide SiC fiber, the perovskite is activated, and the nitrogen oxide NO x is released from the patitiyule. unplug was reduced, to reduce the nitrogen oxide NO x.
【0013】[0013]
【実施例】以下、図面を参照して、本発明によるデイー
ゼルパテイキユレートフイルタの実施例を説明する。図
1に示すように、デイーゼルパテイキユレートフイルタ
1は、例えばデイーゼル内燃機関の排気管に組み込まれ
たケース3の内部に収容してなり、デイーゼル内燃機関
から排出される排ガスがフイルタ本体4,20を矢印G
で示す方向に横断して流れる時、排ガスに含まれる黒
煙、カーボン、煤、炭化水素HCなどのパテイキユレート
がフイルタ本体4,20で捕集され、捕集されたパテイ
キユレートは加熱焼却され、フイルタ本体4,20が再
生される。フイルタ本体4,20は後述のセラミツク繊
維を、図2に示すように筒状で襞状に折り曲げて形成さ
れる。フイルタ本体4,20は従来のものと同様に、金
網9に通電してフイルタ本体4,20を加熱し、フイル
タ本体4,20に捕集されたパテイキユレートを加熱焼
却して再生される。図2ではフイルタ本体4,20は、
順次コルゲート状に折り曲げた形状に構成されるが、円
筒形などの筒状、平板状、波状、襞状などの形状に構成
することもできる。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing a preferred embodiment of a diesel-patterned filter according to the present invention. As shown in FIG. 1, the diesel particulate filter 1 is housed in, for example, a case 3 incorporated in an exhaust pipe of a diesel internal combustion engine, and exhaust gas discharged from the diesel internal combustion engine is filtered by filter bodies 4, 20. The arrow G
When flowing transversely in the direction indicated by, the particulates such as black smoke, carbon, soot, and hydrocarbons HC contained in the exhaust gas are collected by the filter bodies 4, 20, and the collected particulates are heated and incinerated, and the filter body is heated. 4, 20 are reproduced. The filter bodies 4 and 20 are formed by bending a ceramic fiber described later into a tubular and pleated shape as shown in FIG. The filter main bodies 4 and 20 are energized to the wire net 9 to heat the filter main bodies 4 and 20, as in the prior art, and the patters collected in the filter main bodies 4 and 20 are heated and incinerated for regeneration. In FIG. 2, the filter bodies 4 and 20 are:
Although it is configured to be sequentially bent into a corrugated shape, it may be configured to be a cylindrical shape such as a cylindrical shape, a flat plate shape, a wavy shape, a fold shape, or the like.
【0014】フイルタ本体4,20はケース3の内部を
遮熱層2により遮熱構造に構成した排ガス通路13の内
部に入口14から出口15に延びるように配置される。
ケース3とフイルタ本体4,20との間に配置された遮
熱層2は、ケース3を通じて外部に熱が放熱されるのを
防止する。フイルタ本体4,20は止め金12によりケ
ース3に固定される。フイルタ本体4,20には金網9
が組み込まれる。デイーゼル内燃機関から排出される排
ガスをフイルタ本体4,20へ流すと、排ガスに含まれ
るカーボン、スモーク、炭化水素HC、硫黄酸化物SOx な
どのパテイキユレートがフイルタ本体4,20に捕集さ
れる。電子制御装置10の指令により金網9に端子11
を通じて通電すると、フイルタ本体4,20に捕集され
たパテイキユレートは加熱焼却され、炭酸ガスCO2 ,水
蒸気H2O などのガスになつて出口15へ放出される。The filter main bodies 4 and 20 are disposed inside the exhaust gas passage 13 having the heat shielding structure formed by the heat shielding layer 2 so as to extend from the inlet 14 to the outlet 15.
The heat shield layer 2 disposed between the case 3 and the filter bodies 4 and 20 prevents heat from being radiated to the outside through the case 3. The filter bodies 4 and 20 are fixed to the case 3 by the stoppers 12. Wire mesh 9 for filter bodies 4 and 20
Is incorporated. When the exhaust gas discharged from the diesel internal combustion engine flows into the filter bodies 4 and 20, the particulates such as carbon, smoke, hydrocarbon HC, and sulfur oxide SOx contained in the exhaust gas are collected in the filter bodies 4 and 20. The terminal 11 is connected to the wire net 9 according to a command from the electronic control unit 10.
When applying current through, Pateikiyureto trapped in the filter body 4, 20 is heated incineration, carbon dioxide CO 2, released into connexion outlet 15 such a gas such as water vapor H 2 O.
【0015】フイルタ本体4,20は襞状体を筒状に形
成され、入口14では中空部18が開放され、他の領域
(中心部)が遮蔽板16により閉鎖される。出口15側
では中空部18が遮蔽板17により閉鎖され、他の領域
(中心部)19が開放される。したがつて、排ガス通路
13の入口14から流れ込んだ排ガスは、中空部18か
らフイルタ本体4,20を横断して中心部19へ流れ、
排ガスのパテイキユレートはフイルタ本体4,20で捕
集され、清浄な排ガスが出口15へ排出される。フイル
タ本体4,20の再生は次のように行う。例えば排ガス
圧を圧力センサにより検出してフイルタ本体4,20の
パテイキユレートの捕集量を求め、捕集量が所定値以上
であれば、電子制御装置10の指令により金網9への通
電を制御し、フイルタ本体4,20に捕集されたパテイ
キユレートを加熱焼却してフイルタ本体4,20を再生
する。金網9は例えばニツケルNi系金属線から構成さ
れ、フイルタ本体4,20を均一に加熱できるように構
成される。The filter bodies 4 and 20 are formed in a cylindrical shape with a pleated body. A hollow portion 18 is opened at the entrance 14 and another region (center portion) is closed by a shielding plate 16. On the outlet 15 side, the hollow portion 18 is closed by the shielding plate 17 and the other region (center portion) 19 is opened. Accordingly, the exhaust gas flowing from the inlet 14 of the exhaust gas passage 13 flows from the hollow portion 18 across the filter bodies 4 and 20 to the center portion 19,
The exhaust gas is collected by the filter bodies 4 and 20, and the clean exhaust gas is discharged to the outlet 15. The reproduction of the filter bodies 4 and 20 is performed as follows. For example, the exhaust gas pressure is detected by a pressure sensor to determine the trapping amount of the filter bodies of the filter bodies 4 and 20. Then, the catalysts collected in the filter bodies 4 and 20 are heated and incinerated to regenerate the filter bodies 4 and 20. The wire mesh 9 is made of, for example, a nickel Ni-based metal wire, and is configured to uniformly heat the filter bodies 4 and 20.
【0016】図3,4に示す実施例では、デイーゼルパ
テイキユレートフイルタ1は板状に形成されたフイルタ
本体4の両面に、金網9をサンドイツチ状に積層して構
成される。図4に示すように、フイルタ本体4は炭化珪
素系セラミツク繊維材5から構成され、セラミツク繊維
材5の線材表面には酸素欠陥の秩序−無秩序転移を示す
ペロブスカイト型化合物7からなる担持層6が被覆され
る。担持層6を被覆したセラミツク繊維材5を不規則に
積層してなる不織布からフイルタ本体4が構成される。
炭化珪素系セラミツク繊維材5は、炭化珪素SiC 繊維材
またはSiC-Ti-O系繊維材(Si-C-O,Si-Ti-C-O ,Si-C)
から構成される。セラミツク繊維材5は長繊維を不規則
にフエルト状に積層してなる。セラミツク繊維材5の線
径は、例えば5〜15μm程度であり、長さは30〜1
50mm程度である。フエルト状に積層されたフイルタ
本体4は、例えば厚さが3〜5mm程度である。In the embodiment shown in FIGS. 3 and 4, the diesel filter 1 is constructed by laminating a wire mesh 9 on both sides of a filter body 4 formed in a plate shape. As shown in FIG. 4, the filter body 4 is made of a silicon carbide ceramic fiber material 5, and a support layer 6 made of a perovskite type compound 7 showing an order-disorder transition of oxygen defects is formed on the surface of the wire material of the ceramic fiber material 5. Coated. The filter main body 4 is made of a nonwoven fabric in which the ceramic fiber material 5 coated with the support layer 6 is laminated irregularly.
The silicon carbide ceramic fiber material 5 is made of silicon carbide SiC fiber material or SiC-Ti-O fiber material (Si-CO, Si-Ti-CO, Si-C).
Consists of The ceramic fiber material 5 is formed by laminating long fibers irregularly in a felt shape. The wire diameter of the ceramic fiber material 5 is, for example, about 5 to 15 μm, and the length is 30 to 1 μm.
It is about 50 mm. The filter main body 4 laminated in a felt shape has a thickness of, for example, about 3 to 5 mm.
【0017】デイーゼルパテイキユレートフイルタ1の
担持層6は、ペロブスカイト型化合物7の粉末をセラミ
ツク繊維材5の線材表面に担持してなる。ペロブスカイ
ト型化合物7にはBaPrO3などを使用する。中間層8を形
成する場合は、Pr-Si-O-N などの担持層6に含まれる元
素とセラミツク繊維材5に含まれる元素との複合酸化物
を用いるのが好ましい。The support layer 6 of the diesel particulate filter 1 is formed by supporting a powder of a perovskite compound 7 on the surface of a wire of the ceramic fiber material 5. BaPrO 3 or the like is used for the perovskite compound 7. When the intermediate layer 8 is formed, it is preferable to use a composite oxide of an element contained in the carrier layer 6 such as Pr-Si-ON and an element contained in the ceramic fiber material 5.
【0018】運転中のデイーゼル内燃機関からの排ガス
は、排気管を経てデイーゼルパテイキユレートフイルタ
1の排ガス通路13へ送り込まれる。排ガスは入口14
から排ガス通路13へ送り込まれ、排ガス通路13と垂
直に配置されるフイルタ本体4を通過する時、フイルタ
本体4で排ガスに含まれる煤、カーボン、スモークなど
のパテイキユレートを捕集され、清浄な排ガスが出口1
5へ排出される。捕集されたパテイキユレートはフイル
タ本体4に堆積する。ケース3の内部には排ガス圧また
はパテイキユレート捕集量を検出するセンサが設けら
れ、センサにより検出された排ガス圧または捕集量の信
号は電子制御装置10へ入力されるように構成される。
電子制御装置10には内燃機関の作動状態、すなわち内
燃機関の回転数を検出する回転センサ、内燃機関の負荷
を検出する負荷センサ、排ガス温度を検出する温度セン
サなどが設けられる。Exhaust gas from the operating diesel internal combustion engine is sent into the exhaust gas passage 13 of the diesel particulate filter 1 via an exhaust pipe. Exhaust gas at inlet 14
From the exhaust gas passage 13 and passes through a filter main body 4 arranged perpendicularly to the exhaust gas passage 13, the filter main body 4 collects soot, carbon, smoke, etc. contained in the exhaust gas and clean exhaust gas is collected. Exit 1
It is discharged to 5. The collected patillate accumulates on the filter body 4. A sensor for detecting the exhaust gas pressure or the trapped amount is provided inside the case 3, and a signal of the exhaust gas pressure or the collected amount detected by the sensor is input to the electronic control unit 10.
The electronic control unit 10 is provided with a rotation sensor for detecting an operation state of the internal combustion engine, that is, a rotation speed of the internal combustion engine, a load sensor for detecting a load on the internal combustion engine, a temperature sensor for detecting an exhaust gas temperature, and the like.
【0019】電子制御装置10は内燃機関の作動状態の
検出信号を受けて、内燃機関の作動状態から予め決定さ
れた排ガス圧または捕集量の検出値に対応して金網9へ
の通電を制御し、フイルタ本体4の再生時期を制御する
ように構成される。すなわち、電子制御装置10は排ガ
ス圧センサなどの各センサからの検出信号を受けて内燃
機関の作動状態を判断する。パテイキユレートの捕集量
が予め設定された値になると、電子制御装置10の指令
により電極端子11を通じて金網9に通電する。金網9
によりフイルタ本体4が加熱され、捕集されたパテイキ
ユレートが加熱焼却される。すなわち、デイーゼル内燃
機関における空気過剰率の原理を活かして、パテイキユ
レートはフイルタ本体4を通過する微量の排ガスに含ま
れる空気を利用して加熱燃焼され、パテイキユレートは
炭酸ガスCO2 ,水蒸気H2O になつて出口15へ放出され
る。The electronic control unit 10 receives the detection signal of the operating state of the internal combustion engine, and controls the energization of the wire net 9 in accordance with the detected value of the exhaust gas pressure or the trapping amount determined in advance from the operating state of the internal combustion engine. Then, it is configured to control the regeneration timing of the filter main body 4. That is, the electronic control unit 10 receives the detection signal from each sensor such as the exhaust gas pressure sensor and determines the operation state of the internal combustion engine. When the trapped amount reaches a preset value, the wire net 9 is energized through the electrode terminal 11 according to a command from the electronic control unit 10. Wire mesh 9
As a result, the filter main body 4 is heated, and the collected pasty rate is heated and incinerated. That is, taking advantage of the principle of the excess air ratio in the diesel internal combustion engine, Pateikiyureto is heated combusted by utilizing air contained in the exhaust gas traces passing through the filter body 4, Pateikiyureto is carbon dioxide CO 2, water vapor H 2 O Then, it is discharged to the outlet 15.
【0020】図5に示す実施例では、排ガス通路13と
垂直に配置される板状のデイーゼルパテイキユレートフ
イルタ1のフイルタ本体20は、排ガス上流側に炭化珪
素SiC 繊維材や窒化珪素Si3N4 繊維材のセラミツク繊維
材5が配設され、排ガス下流側にセラミツク繊維材5の
表面に担持層6を有する不織布からなるフイルタ本体4
が配設される。排ガス上流側のセラミツク繊維材5によ
りカーボン、煤、炭化水素HCなどのパテイキユレートが
捕集され、次いで排ガス下流側の担持層6を有するフイ
ルタ本体4により窒素酸化物NOx が還元され、全体とし
て排ガスが浄化される。In the embodiment shown in FIG. 5, the filter body 20 of the plate-shaped diesel particulate filter 1 which is disposed perpendicularly to the exhaust gas passage 13 has a silicon carbide SiC fiber material or silicon nitride Si 3 N 4 A filter body 4 made of a non-woven fabric having a ceramic fiber material 5 of a fiber material disposed thereon and having a support layer 6 on the surface of the ceramic fiber material 5 downstream of the exhaust gas.
Is arranged. Carbon by ceramic fiber material 5 on the exhaust gas upstream side, soot, Pateikiyureto such hydrocarbons HC are collected, then the nitrogen oxides NO x is reduced by the filter body 4 having a carrying layer 6 of the exhaust gas downstream side, the exhaust gas as a whole Is purified.
【0021】上述のように、デイーゼルパテイキユレー
トフイルタ1のフイルタ本体4は、セラミツク繊維材5
の表面に窒素酸化物NOx の還元作用を果たす担持層6を
被覆される。内燃機関が駆動されると、図6に示すよう
に、内燃機関の負荷Lの上昇に応じて燃料流量Qの供給
が増加し、トルクTが上昇し、排ガス温度GTが上昇す
る。排ガス温度GTが上昇すると、破線Bで示すよう
に、燃料の燃焼する際に窒素酸化物NOx が多量に発生
し、排ガスに多量の窒素酸化物NOx が含まれる。ところ
が、本発明によるデイーゼルパテイキユレートフイルタ
1では、セラミツク繊維材5に担持層6が被覆されるの
で、例えば内燃機関の負荷が2/4負荷になると、排ガ
ス温度GTが500℃を超えることになり、担持層6を
構成するペロブスカイト型化合物により排ガスの窒素酸
化物NOx に対する還元作用が活発になり、図6に実線A
で示すように、排ガスの窒素酸化物NOx は還元されて炭
酸ガスN2と酸素O2になり、排ガスの窒素酸化物NOx が低
減される。As described above, the filter main body 4 of the diesel-patterned filter 1 is made of a ceramic fiber material 5.
The carrier layer 6 serve the reducing action of the nitrogen oxides NO x in the surface of the coating. When the internal combustion engine is driven, as shown in FIG. 6, the supply of the fuel flow rate Q increases in accordance with the increase in the load L of the internal combustion engine, the torque T increases, and the exhaust gas temperature GT increases. When the exhaust gas temperature GT is increased, as indicated by a broken line B, the nitrogen oxides NO x when the combustion of the fuel a large amount of generated and contains a large amount of nitrogen oxides NO x in the exhaust gas. However, in the diesel particulate filter 1 according to the present invention, since the supporting layer 6 is coated on the ceramic fiber material 5, for example, when the load of the internal combustion engine becomes 2/4 load, the exhaust gas temperature GT exceeds 500 ° C. The reduction effect of the exhaust gas on nitrogen oxides NO x is activated by the perovskite-type compound constituting the carrier layer 6, and the solid line A in FIG.
As shown by, the nitrogen oxide NO x of the exhaust gas is reduced to carbon dioxide gas N 2 and oxygen O 2 , and the nitrogen oxide NO x of the exhaust gas is reduced.
【0022】内燃機関の低負荷時には窒素酸化物NOx の
発生量が少ないので、担持層6の窒素酸化物NOx に対す
る還元作用はそれほど必要ではないが、内燃機関の中負
荷以上の時には担持層6の窒素酸化物NOx に対する還元
作用が活発になるので、排ガスの窒素酸化物NOx が低減
される。したがつて、デイーゼルパテイキユレートフイ
ルタは内燃機関の作動状態に対応して窒素酸化物NOx の
発生を抑制することができる。When the load on the internal combustion engine is low, the amount of generated nitrogen oxides NO x is small, so the reducing action of the carrier layer 6 on the nitrogen oxides NO x is not so necessary. since the reduction effect on nitrogen oxides NO x 6 becomes active, nitrogen oxides NO x in the exhaust gas is reduced. It was but connexion, the diesel putty alive Yoo rate filter can suppress the generation of nitrogen oxides NO x in response to the operating state of the internal combustion engine.
【0023】[0023]
【発明の効果】本発明によるデイーゼルパテイキユレー
トフイルタは、炭化珪素系セラミツク繊維材の線材表面
に、酸素欠陥の秩序−無秩序転移を示すBa2In2O5,Ba3Y
4O9 またはBaLa2O4 のペロブスカイト型化合物からなる
担持層が被覆されるので、ペロブスカイト型化合物の還
元作用により排ガスに含まれる窒素酸化物NOx が炭酸ガ
スN2と酸素O2に分解され、排ガスの窒素酸化物NOx を低
減する。The diesel particulate filter according to the present invention provides Ba 2 In 2 O 5 , Ba 3 Y which exhibits an order-disorder transition of oxygen defects on the surface of a wire of a silicon carbide ceramic fiber material.
Since the carrier layer composed of a perovskite type compound of 4 O 9 or BaLa 2 O 4 is coated, nitrogen oxides NO x contained in the exhaust gas are decomposed into carbon dioxide gas N 2 and oxygen O 2 by the reducing action of the perovskite type compound. And reduce nitrogen oxides NO x in exhaust gas.
【0024】セラミツク繊維材の線材表面に担持層が被
覆されるので、排ガスがセラミツク繊維材に直接接触す
ることはなく、セラミツク繊維材の耐久性が向上され
る。Since the carrier layer is coated on the surface of the ceramic fiber material, the exhaust gas does not directly contact the ceramic fiber material, and the durability of the ceramic fiber material is improved.
【0025】フイルタ本体によるパテイキユレートの捕
集と、フイルタ本体を再生するためのパテイキユレート
の加熱焼却とを繰返し行つても、フイルタ本体と金網と
が離間して変形したり、フイルタ本体が局部的に異常過
熱されることはない。また、フイルタ本体では騒音が発
生しない。[0025] Even if the collecting of the partition by the filter body and the heating and incineration of the partition to regenerate the filter body are repeated, the filter body and the wire mesh are separated and deformed, or the filter body is locally abnormal. No overheating. Further, no noise is generated in the filter body.
【0026】フイルタ本体は1対の金網の間に挟まれる
ので、フイルタ本体の成形が極めて容易であり、成形作
業性に優れる。Since the filter main body is sandwiched between a pair of wire meshes, the filter main body is extremely easy to form, and the workability is excellent.
【0027】フイルタ本体が内外両面を金網により覆わ
れるので、セラミツク繊維が分離飛散するのを防止でき
る。Since the filter body is covered on both inner and outer surfaces with a wire mesh, it is possible to prevent the ceramic fibers from being separated and scattered.
【0028】セラミツク繊維材と担持層を構成するペロ
ブスカイト型化合物との間に中間層が形成されるので、
ペロブスカイト型化合物のセラミツク繊維への拡散とセ
ラミツク繊維材の熱膨脹が抑えられ、フイルタ本体の耐
久性が向上される。Since an intermediate layer is formed between the ceramic fiber material and the perovskite-type compound constituting the supporting layer,
The diffusion of the perovskite compound into the ceramic fiber and the thermal expansion of the ceramic fiber material are suppressed, and the durability of the filter body is improved.
【0029】フイルタ本体の排ガス上流側に炭化珪素Si
C 繊維材や窒化珪素Si3N4 繊維材のセラミツク繊維材を
配設し、排ガス下流側にセラミツク繊維材の表面に担持
層を有する不織布を配設したので、排ガス上流側のセラ
ミツク繊維材によりパテイキユレートが捕集され、次い
で排ガス下流側の担持層を有するセラミツク繊維材によ
り窒素酸化物NOx が還元され、全体として排ガスが浄化
される。Silicon carbide Si is provided on the exhaust gas upstream side of the filter body.
A ceramic fiber material such as C fiber material or silicon nitride Si 3 N 4 fiber material is provided, and a nonwoven fabric having a support layer on the surface of the ceramic fiber material is provided downstream of the exhaust gas. Pateikiyureto is collected, then the nitrogen oxides NO x is reduced by the ceramic fiber material having a carrier layer of the exhaust gas downstream side, exhaust gases are purified as a whole.
【図1】本発明に係るデイーゼルパテイキユレートフイ
ルタの概略構成を示す側面断面図である。FIG. 1 is a side sectional view showing a schematic configuration of a diesel particulate filter according to the present invention.
【図2】図1の線A−Aによる同デイーゼルパテイキユ
レートフイルタの正面断面図である。FIG. 2 is a front cross-sectional view of the diesel particulate filter taken along line AA in FIG. 1;
【図3】本発明の第2実施例に係るデイーゼルパテイキ
ユレートフイルタのフイルタ本体の側面断面図である。FIG. 3 is a side cross-sectional view of a filter main body of a diesel partilating filter according to a second embodiment of the present invention.
【図4】フイルタ本体を構成するセラミツク繊維材の線
材の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of a ceramic fiber material constituting the filter main body.
【図5】本発明の第3実施例に係るデイーゼルパテイキ
ユレートフイルタのフイルタ本体の側面断面図である。FIG. 5 is a side cross-sectional view of a filter main body of a diesel partilating filter according to a third embodiment of the present invention.
【図6】デイーゼル内燃機関の燃料流量に対するトルク
と窒素酸化物NOx の発生量の関係を表す線図である。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between a torque and a generation amount of nitrogen oxides NO x with respect to a fuel flow rate of the diesel internal combustion engine.
1:デイーゼルパテイキユレートフイルタ 2:遮熱層
3:ケース 4:フイルタ本体 5:セラミツク繊維
材 6:担持層 7:ペロブスカイト型化合物 8:中間層 9:金網 10:電子制御装置 11:端
子 12:止め金 13:排ガス通路 14:入口 1
5:出口 16:遮蔽板 17:遮蔽板 18:中空部
19:中心部 20:フイルタ本体1: diesel filter 2: heat shielding layer 3: case 4: filter body 5: ceramic fiber material 6: supporting layer 7: perovskite compound 8: intermediate layer 9: wire mesh 10: electronic control device 11: terminal 12: Stopper 13: Exhaust gas passage 14: Inlet 1
5: Exit 16: Shielding plate 17: Shielding plate 18: Hollow portion 19: Central portion 20: Filter body
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C04B 35/80 F01N 3/02 321A F01N 3/02 301 3/10 A B01D 53/36 104B 321 ZAB 3/10 C04B 35/80 C L Fターム(参考) 3G090 AA02 BA04 CA01 CA04 CB11 DA02 DA12 DA18 DA20 3G091 AA18 AB05 AB13 BA00 BA04 BA14 BA15 BA20 CA03 CB08 DA01 DA02 DA10 EA01 EA03 EA17 EA32 EA33 FB02 FB10 FC02 FC10 GA03 GA04 GA05 GA16 GA18 GB00W GB01X GB10X GB13X GB15X GB17X HA14 4D019 AA01 BA05 BA06 BC07 CB04 4D048 AA06 AB02 BA15Y BA17Y BA18Y BA42X BB08 CA07 CC41 CD05 4G069 AA03 AA08 BB06B CA03 CA08 CA13 DA06 EA03X EA03Y EA10 EC23 FA01 FA03 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) C04B 35/80 F01N 3/02 321A F01N 3/02 301 3/10 A B01D 53/36 104B 321 ZAB 3 / 10 C04B 35/80 CLF term (reference) 3G090 AA02 BA04 CA01 CA04 CB11 DA02 DA12 DA18 DA20 3G091 AA18 AB05 AB13 BA00 BA04 BA14 BA15 BA20 CA03 CB08 DA01 DA02 DA10 EA01 EA03 EA17 EA32 EA33 FB02 GA03 GA10 GA03 GB00W GB01X GB10X GB13X GB15X GB17X HA14 4D019 AA01 BA05 BA06 BC07 CB04 4D048 AA06 AB02 BA15Y BA17Y BA18Y BA42X BB08 CA07 CC41 CD05 4G069 AA03 AA08 BB06B CA03 CA08 CA13 DA06 EA03 FA01 EA03 FA03
Claims (4)
テイキユレートを捕集するセラミツク繊維材からなるデ
イーゼルパテイキユレートフイルタにおいて、前記セラ
ミツク繊維材の線材表面には窒素酸化物NOx の還元作用
を有するペロブスカイト型化合物からなる担持層が被覆
され、前記担持層を被覆した前記セラミツク繊維材を不
規則に積層した不織布から構成されていることを特徴と
するデイーゼルパテイキユレートフイルタ。1. A diesel diesel putty alive Yoo rate filter consisting of ceramic fiber material for collecting Pateikiyureto contained in internal combustion engine exhaust gas, a perovskite the wire surface of the ceramic fiber material having a reducing action of the nitrogen oxides NO x A diesel-patterned filter characterized by comprising a non-woven fabric in which a support layer made of a type compound is coated and the ceramic fiber material coated with the support layer is irregularly laminated.
合物と前記セラミツク繊維材との間に中間層が形成され
ている、請求項1に記載のデイーゼルパテイキユレート
フイルタ。2. The filter according to claim 1, wherein an intermediate layer is formed between the perovskite compound forming the carrier layer and the ceramic fiber material.
ロブスカイト型結晶構造を有する化合物が担持されてい
る、請求項2に記載のデイーゼルパテイキユレートフイ
ルタ。3. The filter according to claim 2, wherein the intermediate layer forms a support layer and a diffusion layer, and supports a compound having a perovskite crystal structure.
材とSiC-Ti-O系繊維材と窒化珪素Si 3N4 繊維材の1つか
ら構成されている、請求項1に記載のデイーゼルパテイ
キユレートフイルタ。4. The ceramic fiber material is a silicon carbide SiC fiber.
Material and SiC-Ti-O fiber material and silicon nitride Si ThreeNFour A piece of fiber material
2. The diesel part according to claim 1, further comprising:
A curate filter.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001110880A JP2002301320A (en) | 2001-04-10 | 2001-04-10 | Diesel Partiate Filter |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006025283A1 (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-09 | Ibiden Co., Ltd. | Exhaust gas purification system |
-
2001
- 2001-04-10 JP JP2001110880A patent/JP2002301320A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006025283A1 (en) * | 2004-08-31 | 2006-03-09 | Ibiden Co., Ltd. | Exhaust gas purification system |
| EP1785603A4 (en) * | 2004-08-31 | 2007-11-07 | Ibiden Co Ltd | EXHAUST GAS PURIFYING CIRCUIT |
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