JP2010255615A - Exhaust gas purification fiber filter, diesel engine exhaust gas purification system and gasoline engine exhaust gas purification system - Google Patents
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Abstract
【課題】ディーゼルパティキュレートフィルタの再生インターバルを長くし得る排ガス浄化用繊維フィルタ、これを用いたディーゼルエンジン用排ガス浄化システム、低温域におけるガソリン排ガス中のPMの浄化率を向上し得る排ガス浄化用繊維フィルタ、これを用いたガソリンエンジン用排ガス浄化システムを提供する。
【解決手段】排ガス浄化用繊維フィルタ4は、空隙率が70〜90%であり、且つ厚みが0.5〜6mmであるものである。排ガス浄化用繊維フィルタ4は、繊維4aによって構成されている。
ディーゼルエンジン用排ガス浄化システム1は、ディーゼルエンジン8の排ガス流路8aに配設されるディーゼルパティキュレートフィルタ2と、ディーゼルパティキュレートフィルタ2より上流側の排ガス流路8aに配設される上記排ガス浄化用繊維フィルタ4とを有する。
【選択図】図1An exhaust gas purification fiber filter capable of extending the regeneration interval of a diesel particulate filter, an exhaust gas purification system for a diesel engine using the same, and an exhaust gas purification fiber capable of improving the purification rate of PM in gasoline exhaust gas in a low temperature range Provided is an exhaust gas purification system for a gasoline engine using the filter.
An exhaust gas purifying fiber filter has a porosity of 70 to 90% and a thickness of 0.5 to 6 mm. The exhaust gas purifying fiber filter 4 is composed of fibers 4a.
The exhaust gas purification system 1 for a diesel engine includes a diesel particulate filter 2 disposed in an exhaust gas passage 8a of the diesel engine 8 and the exhaust gas purification disposed in an exhaust gas passage 8a upstream of the diesel particulate filter 2. Fiber filter 4.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、排ガス浄化用繊維フィルタ、ディーゼルエンジン用排ガス浄化システム及びガソリンエンジン用排ガス浄化システムに関する。
更に詳細には、本発明は、所定の構造を有する排ガス浄化用繊維フィルタ、所定の構造を有する排ガス浄化用繊維フィルタを所定の位置に配設したディーゼルエンジン用排ガス浄化システム及びガソリンエンジン用排ガス浄化システムに関する。
The present invention relates to an exhaust gas purification fiber filter, an exhaust gas purification system for a diesel engine, and an exhaust gas purification system for a gasoline engine.
More specifically, the present invention relates to an exhaust gas purification fiber filter having a predetermined structure, an exhaust gas purification system for a diesel engine having an exhaust gas purification fiber filter having a predetermined structure disposed at a predetermined position, and an exhaust gas purification for a gasoline engine. About the system.
従来、ディーゼルエンジンの排ガス浄化システムにおいては、排ガス流路にディーゼルパティキュレートフィルタを配設して、排ガス中のパティキュレートマター(PM)を捕集し、燃焼させ、ディーゼルパティキュレートフィルタを再生するとともに、パティキュレートマター(PM)を浄化していた(特許文献1参照。)。 Conventionally, in a diesel engine exhaust gas purification system, a diesel particulate filter is disposed in the exhaust gas flow path, and particulate matter (PM) in the exhaust gas is collected and burned to regenerate the diesel particulate filter. The particulate matter (PM) was purified (see Patent Document 1).
また、従来、ガソリンエンジンの排ガス浄化システムにおいては、排ガス流路に触媒を配設して、ガソリン排ガス中のパティキュレートマター(PM)である炭化水素(HC)を燃焼させて、浄化していた。 Conventionally, in an exhaust gas purification system of a gasoline engine, a catalyst is disposed in an exhaust gas flow path, and hydrocarbons (HC), which are particulate matter (PM), in gasoline exhaust gas are burned and purified. .
しかしながら、特許文献1に記載のディーゼルエンジンの排ガス浄化システムにあっては、ディーゼルパティキュレートフィルタにおいてPMを捕集すると、排圧が上昇して圧力損失が高くなるため、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生を頻繁に行う必要があり、これが燃費の悪化につながるという問題点があった。
However, in the exhaust gas purification system for a diesel engine described in
また、従来のガソリンエンジンの排ガス浄化システムにあっては、高温域においてはガソリン排ガス中のPMの浄化は十分であったが、低温域におけるガソリン排ガス中のPMの浄化は十分なものではないという問題点があった。 In addition, in the conventional exhaust gas purification system of a gasoline engine, the purification of PM in the gasoline exhaust gas was sufficient in the high temperature range, but the purification of the PM in the gasoline exhaust gas in the low temperature range was not sufficient. There was a problem.
つまり、双方の排ガス浄化システムは、環境負荷を更に低減しなければならないという問題点があった。 That is, both exhaust gas purification systems have a problem that the environmental load must be further reduced.
本発明は、このような従来技術の有する課題に鑑みてなされたものである。
そして、第1の目的とするところは、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生インターバルを長くし得る排ガス浄化用繊維フィルタ、これを用いたディーゼルエンジン用排ガス浄化システムを提供することにある。
また、第2の目的とするところは、低温域におけるガソリン排ガス中のPMの浄化率を向上し得る排ガス浄化用繊維フィルタ、これを用いたガソリンエンジン用排ガス浄化システムを提供することにある。
The present invention has been made in view of such problems of the prior art.
A first object is to provide an exhaust gas purification fiber filter capable of extending the regeneration interval of the diesel particulate filter, and an exhaust gas purification system for a diesel engine using the same.
A second object is to provide a fiber filter for exhaust gas purification that can improve the purification rate of PM in gasoline exhaust gas in a low temperature range, and an exhaust gas purification system for a gasoline engine using the same.
本発明者らは、上記目的を達成するため鋭意検討を重ねた。そして、その結果、下記(1)〜(3)に記載の構成とすることなどにより、上記目的が達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
(1):排ガス浄化用繊維フィルタが所定の構造を有する。
(2):ディーゼルエンジンの排ガス流路に配設されるディーゼルパティキュレートフィルタと、その上流側の排ガス流路に配設される所定の構造を有する排ガス浄化用繊維フィルタとを有する。
(3):ガソリンエンジンの排ガス流路に配設される触媒と、その上流側の排ガス流路に配設される所定の構造を有する排ガス浄化用繊維フィルタとを有する。
The inventors of the present invention have made extensive studies in order to achieve the above object. As a result, the inventors have found that the above object can be achieved by adopting the configurations described in (1) to (3) below, and have completed the present invention.
(1): The exhaust gas-purifying fiber filter has a predetermined structure.
(2): It has a diesel particulate filter disposed in the exhaust gas passage of the diesel engine and an exhaust gas purification fiber filter having a predetermined structure disposed in the exhaust gas passage on the upstream side thereof.
(3): A catalyst disposed in the exhaust gas passage of the gasoline engine and an exhaust gas purification fiber filter having a predetermined structure disposed in the exhaust gas passage on the upstream side thereof.
すなわち、本発明の排ガス浄化用繊維フィルタは、空隙率が70〜90%であり、且つ厚みが0.5〜6mmであることを特徴とする。 That is, the exhaust gas purifying fiber filter of the present invention is characterized in that the porosity is 70 to 90% and the thickness is 0.5 to 6 mm.
また、本発明のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムは、ディーゼルエンジンの排ガス流路に配設されるディーゼルパティキュレートフィルタと、該ディーゼルパティキュレートフィルタより上流側の該排ガス流路に配設され、空隙率が70〜90%であり、且つ厚みが0.5〜6mmである排ガス浄化用繊維フィルタとを有することを特徴とする。
The exhaust gas purification system for a diesel engine according to the present invention includes a diesel particulate filter disposed in the exhaust gas passage of the diesel engine, and the exhaust gas passage upstream of the diesel particulate filter, the
更に、本発明のガソリンエンジン用排ガス浄化システムは、ガソリンエンジンの排ガス流路に配設される触媒と、該触媒より上流側の該排ガス流路に配設され、空隙率が70〜90%であり、且つ厚みが0.5〜6mmである排ガス浄化用繊維フィルタとを有することを特徴とする。 Furthermore, an exhaust gas purification system for a gasoline engine according to the present invention is provided with a catalyst disposed in an exhaust gas flow path of a gasoline engine, and the exhaust gas flow path upstream of the catalyst, with a porosity of 70 to 90%. And a fiber filter for exhaust gas purification having a thickness of 0.5 to 6 mm.
本発明によれば、上記(1)〜(3)に記載の構成としたため、ディーゼルパティキュレートフィルタの再生インターバルを長くし得る排ガス浄化用繊維フィルタ、これを用いたディーゼルエンジン用排ガス浄化システム、低温域におけるガソリン排ガス中のPMの浄化率を向上し得る排ガス浄化用繊維フィルタ、これを用いたガソリンエンジン用排ガス浄化システムを提供することができる。 According to the present invention, since it is configured as described in the above (1) to (3), the exhaust gas purification fiber filter capable of extending the regeneration interval of the diesel particulate filter, the exhaust gas purification system for diesel engines using the same, the low temperature An exhaust gas purification fiber filter that can improve the purification rate of PM in gasoline exhaust gas in the region, and an exhaust gas purification system for a gasoline engine using the same.
以下、本発明の実施の形態に係る排ガス浄化用繊維フィルタ、ディーゼルエンジン用排ガス浄化システム及びガソリンエンジン用排ガス浄化システムについて詳細に説明する。 Hereinafter, an exhaust gas purification fiber filter, a diesel engine exhaust gas purification system, and a gasoline engine exhaust gas purification system according to embodiments of the present invention will be described in detail.
まず、本発明の一実施形態に係る排ガス浄化用繊維フィルタについて説明する。
本実施形態の排ガス浄化用繊維フィルタは、空隙率が70〜90%であり、且つ排ガス流れ方向の厚みが0.5〜6mmであるものである。
First, the fiber filter for exhaust gas purification which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated.
The fiber filter for exhaust gas purification of this embodiment has a porosity of 70 to 90% and a thickness in the exhaust gas flow direction of 0.5 to 6 mm.
排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率が70%未満であると、PM捕集効率は向上するが圧力損失が悪化する一方、排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率が90%を超えると、圧力損失は低下するがPM捕集効率が悪化する。
また、排ガス浄化用繊維フィルタの厚みが0.5mm未満であると、圧力損失は低下するがPM捕集効率が悪化する一方、排ガス浄化用繊維フィルタの厚みが6mmを超えると、PM捕集効率は向上するが圧力損失が悪化する。
When the porosity of the fiber filter for exhaust gas purification is less than 70%, the PM collection efficiency is improved, but the pressure loss is deteriorated. On the other hand, when the porosity of the fiber filter for exhaust gas purification exceeds 90%, the pressure loss is reduced. However, the PM collection efficiency deteriorates.
Moreover, when the thickness of the fiber filter for exhaust gas purification is less than 0.5 mm, the pressure loss decreases, but the PM collection efficiency deteriorates. On the other hand, when the thickness of the fiber filter for exhaust gas purification exceeds 6 mm, the PM collection efficiency Improves, but pressure loss worsens.
また、本実施形態の排ガス浄化用繊維フィルタは、少なくとも表面に触媒成分を含有する繊維からなる排ガス浄化用繊維フィルタであることが望ましい。
表面に触媒成分を含有する繊維からなる排ガス浄化用繊維フィルタとすることによって、PMを効率的に浄化することができ、排ガス浄化用繊維フィルタの上述したPM浄化性能をより向上させることができる。
Moreover, the exhaust gas purifying fiber filter of the present embodiment is desirably an exhaust gas purifying fiber filter composed of fibers containing a catalyst component at least on the surface.
By using the fiber filter for exhaust gas purification comprising fibers containing a catalyst component on the surface, PM can be efficiently purified, and the PM purification performance of the fiber filter for exhaust gas purification can be further improved.
更に、本実施形態においては、繊維が、金属繊維及び無機繊維のいずれか一方又は双方であることが望ましい。
金属繊維や無機繊維としては、1000℃以下において安定である耐熱性を有しているものが望ましく、例えば金属繊維としてはフェライト系ステンレス鋼繊維を挙げることができ、無機繊維としてはアルミナ繊維やシリカ繊維を挙げることができる。
Furthermore, in this embodiment, it is desirable that the fibers are either one or both of metal fibers and inorganic fibers.
As the metal fiber and the inorganic fiber, those having heat resistance that is stable at 1000 ° C. or less are desirable. For example, the metal fiber can include a ferritic stainless steel fiber, and the inorganic fiber can be an alumina fiber or silica. Mention may be made of fibers.
また、本実施形態においては、触媒成分が、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ガリウム(Ga)、マンガン(Mn)若しくはイットリウム(Y)又はこれらの任意の組み合わで含有する触媒成分であることが望ましい。その中でも、セリウムプラセオジム酸化物、セリウム酸化物、白金を好適例として挙げることができる。
このような触媒成分は、PMの浄化性能を有し、排ガス浄化用繊維フィルタの上述したPM浄化性能をより向上させることができる。
In this embodiment, the catalyst component is platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), cerium (Ce), praseodymium (Pr), gallium (Ga), manganese (Mn), or yttrium (Y Or a catalyst component contained in any combination thereof. Among these, cerium praseodymium oxide, cerium oxide, and platinum can be cited as preferred examples.
Such a catalyst component has PM purification performance, and can further improve the PM purification performance of the exhaust gas purification fiber filter described above.
更に、上記繊維は、表面に凹凸を有することが望ましく、繊維経が5〜50μmであることが望ましく、10〜35μmであることがより望ましい。表面に凹凸を有すると、例えば表面に触媒層を形成する場合に、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、繊維の表面に凹凸を形成することにより、PMの捕集性を向上させることも可能である。更に、繊維径が5〜50μm、望ましくは10〜35μmであると、PMの捕集性を向上させることも可能である。 Furthermore, it is desirable that the fiber has irregularities on the surface, the fiber diameter is desirably 5 to 50 μm, and more desirably 10 to 35 μm. When the surface has irregularities, for example, when a catalyst layer is formed on the surface, the adhesion with the catalyst layer forming slurry is improved, and a desired catalyst layer can be formed. Moreover, it is also possible to improve the PM trapping property by forming irregularities on the surface of the fiber. Furthermore, when the fiber diameter is 5 to 50 μm, preferably 10 to 35 μm, it is possible to improve the PM trapping property.
以下、本実施形態の排ガス浄化用繊維フィルタについて図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the fiber filter for exhaust gas purification of this embodiment is demonstrated in detail, referring drawings.
図1は、第1の実施形態の排ガス浄化用繊維フィルタの概略的な構成を示す斜視図(a)及び拡大図(b)である。
同図に示すように、円形の排ガス浄化用繊維フィルタ4は、繊維4aによって構成されている。
なお、この排ガス浄化用繊維フィルタは、空隙率が70〜90%であり、且つ厚みが0.5〜6mmであることは言うまでもない。
FIG. 1 is a perspective view (a) and an enlarged view (b) showing a schematic configuration of an exhaust gas purifying fiber filter of the first embodiment.
As shown in the figure, the circular exhaust gas purifying
Needless to say, this exhaust gas purifying fiber filter has a porosity of 70 to 90% and a thickness of 0.5 to 6 mm.
図2は、第2の実施形態の排ガス浄化用繊維フィルタの概略的な構成を示す斜視図(a)及び拡大図(b)である。
同図に示すように、円形の排ガス浄化用繊維フィルタ4は、少なくとも表面に触媒成分4bを含有する繊維4aによって構成されている。
なお、この排ガス浄化用繊維フィルタも、空隙率が70〜90%であり、且つ厚みが0.5〜6mmであることは言うまでもない。
FIG. 2 is a perspective view (a) and an enlarged view (b) illustrating a schematic configuration of the exhaust gas purifying fiber filter of the second embodiment.
As shown in the figure, the circular exhaust gas
Needless to say, this exhaust gas-purifying fiber filter also has a porosity of 70 to 90% and a thickness of 0.5 to 6 mm.
上記排ガス浄化用繊維フィルタの製造方法について詳細に説明する。
排ガス浄化用繊維フィルタが金属繊維からなる場合の排ガス浄化用繊維フィルタの製造方法の一例について説明する。
少なくともアルミニウムを含有する金属繊維(処理前金属繊維)をアルコール系溶剤又は炭化水素系溶剤に浸漬しつつ、超音波処理又はマイクロ波処理を行うことにより、金属繊維の表面に凹凸を形成することができる。
ここで、処理前金属繊維としては、アルミニウムを含有することを要するが、他の成分については特に限定されるものではなく、例えばフェライト系ステンレス鋼を用いることができる。
The manufacturing method of the said exhaust gas purification fiber filter will be described in detail.
An example of a method for producing an exhaust gas purifying fiber filter when the exhaust gas purifying fiber filter is made of metal fibers will be described.
It is possible to form irregularities on the surface of the metal fiber by performing ultrasonic treatment or microwave treatment while immersing metal fiber (metal fiber before treatment) containing at least aluminum in an alcohol solvent or hydrocarbon solvent. it can.
Here, the pre-treatment metal fiber needs to contain aluminum, but the other components are not particularly limited, and for example, ferritic stainless steel can be used.
このように金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、例えば表面に触媒層を形成する場合に、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、PMの捕集性を向上させることも可能である。
なお、現時点においては、アルコール系溶剤などと金属繊維との間で酸化・還元反応が起こり、表面部にアルミニウムが析出する際に、金属繊維表面に存在する気泡を取り除くことができ、金属繊維表面全体にアルコール系溶剤等を行き渡らせることが可能となると共に、超音波処理等によるキャビテーションによって熱処理をしたときのような高温状態の場を作り出せるためと推測している。
By forming irregularities on the surface of the metal fiber in this manner, for example, when a catalyst layer is formed on the surface, adhesion with the slurry for forming the catalyst layer is improved, and a desired catalyst layer can be formed. Moreover, it is also possible to improve PM trapping properties by forming irregularities on the surface of the metal fiber.
At the present time, when an oxidation / reduction reaction takes place between the alcohol solvent and the metal fiber, and aluminum is deposited on the surface portion, bubbles existing on the surface of the metal fiber can be removed. It is presumed that alcoholic solvents and the like can be distributed throughout, and a high-temperature field can be created as when heat treatment is performed by cavitation such as ultrasonic treatment.
また、用いるアルコール系溶剤としては、親水性アルコールである又はこれを含有するものであることが望ましい。このような親水性アルコールは、処理前金属繊維に対して作用して、金属繊維の表面部の全体に亘ってアルミニウムを析出させ、金属繊維の表面全体に複数の凹部や凸部を均一に形成することができ、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、親水性アルコールを用いると還元効果によって、より均一に金属繊維の表面上に触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、PMの捕集性を向上させることも可能である。
ここで、「親水性アルコール」とは、水と混合した際に、全体が均一に混ざるものをいう。
Moreover, as an alcohol solvent to be used, it is desirable that it is a hydrophilic alcohol or contains it. Such hydrophilic alcohol acts on the pre-treatment metal fiber to deposit aluminum over the entire surface of the metal fiber, and uniformly forms a plurality of recesses and protrusions on the entire surface of the metal fiber. The adhesion with the slurry for forming the catalyst layer is improved, and a desired catalyst layer can be formed. Further, when a hydrophilic alcohol is used, a catalyst layer can be more uniformly formed on the surface of the metal fiber due to the reduction effect. Moreover, it is also possible to improve PM trapping properties by forming irregularities on the surface of the metal fiber.
Here, “hydrophilic alcohol” refers to a substance that is uniformly mixed as a whole when mixed with water.
更に、アルコール系溶剤としては、親水性アルコールを70〜99質量%含有するものであることが好ましく、90〜99質量%含有するものであることが更に好ましい。
親水性アルコールの含有量が70〜99質量%の範囲であると、金属繊維の表面全体に複数の凹部や凸部を特に均一に形成することができ、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を均一に形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、PMの捕集性を向上させることも可能である。なお、親水性アルコールの含有量が70質量%未満の場合には、均一に金属繊維の表面上に触媒層を形成することができなくなることがある。
なお、他の含有成分としては、典型的には水を挙げることができるが、これに限定されるものではなく、例えばエチレンやヘキサン、イソプロピルアルコールなどが含まれていてもよい。
Further, the alcohol solvent preferably contains 70 to 99% by mass of a hydrophilic alcohol, more preferably 90 to 99% by mass.
When the content of the hydrophilic alcohol is in the range of 70 to 99% by mass, a plurality of concave portions and convex portions can be particularly uniformly formed on the entire surface of the metal fiber, and adhesion with the slurry for forming the catalyst layer is improved. The desired catalyst layer can be formed uniformly. Moreover, it is also possible to improve PM trapping properties by forming irregularities on the surface of the metal fiber. In addition, when content of hydrophilic alcohol is less than 70 mass%, it may become impossible to form a catalyst layer on the surface of a metal fiber uniformly.
In addition, as other containing components, although water can be mentioned typically, it is not limited to this, For example, ethylene, hexane, isopropyl alcohol, etc. may be contained.
このような親水性アルコールとしては、例えばメタノール、エタノール、1‐プロパノール又は2‐プロパノール、及びこれらの任意の組合わせに係る混合物を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。即ち、エチレン、ヘキサン、エチレングリコール、グリセリンなどの炭化水素系溶剤も使用可能である。 Examples of such hydrophilic alcohols include, but are not limited to, methanol, ethanol, 1-propanol or 2-propanol, and mixtures of any combination thereof. That is, hydrocarbon solvents such as ethylene, hexane, ethylene glycol, and glycerin can be used.
また、特に限定されるものではないが、超音波処理やマイクロ波処理を行うに当たり、アルミニウムの析出量より鉄やクロムの析出量が少ない時間を処理時間とすることが好ましい。
このような処理時間とすることにより、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、PMの捕集性を向上させることも可能である。
In addition, although not particularly limited, in performing ultrasonic treatment or microwave treatment, it is preferable that the treatment time is a time in which the precipitation amount of iron or chromium is smaller than the precipitation amount of aluminum.
By setting it as such processing time, adhesiveness with the slurry for catalyst layer formation improves, and a desired catalyst layer can be formed. Moreover, it is also possible to improve PM trapping properties by forming irregularities on the surface of the metal fiber.
更に、超音波処理又はマイクロ波処理を行った後に、更に焼成を行うことが望ましい。
このようにすると、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、PMの捕集性を向上させることも可能である。
焼成条件は適宜設定することができ、アルゴンや窒素などの不活性雰囲気中であっても空気などの酸化雰囲気中であってもよく、焼成温度は例えば300〜500℃程度とすればよく、焼成時間は例えば0.5〜1.0時間程度とすればよい。
また、800℃以上且つ少なくともアルミニウムを含有する金属繊維(処理前遷移金属)の融点温度×0.9℃以下の温度を焼成温度とすることも好ましい。このようにしても、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、PMの捕集性を向上させることも可能である。
Furthermore, it is desirable to perform further baking after ultrasonic treatment or microwave treatment.
If it does in this way, adhesiveness with the slurry for catalyst layer formation improves, and a desired catalyst layer can be formed. Moreover, it is also possible to improve PM trapping properties by forming irregularities on the surface of the metal fiber.
The firing conditions can be set as appropriate, and may be in an inert atmosphere such as argon or nitrogen or in an oxidizing atmosphere such as air. The firing temperature may be about 300 to 500 ° C., for example. For example, the time may be about 0.5 to 1.0 hour.
It is also preferable to set the firing temperature to a melting point temperature of not less than 800 ° C. and a metal fiber containing at least aluminum (transition metal before treatment) × 0.9 ° C. or less. Even if it does in this way, adhesiveness with the slurry for catalyst layer formation improves, and a desired catalyst layer can be formed. Moreover, it is also possible to improve PM trapping properties by forming irregularities on the surface of the metal fiber.
次に、本発明の一実施形態に係るディーゼルエンジン用排ガス浄化システムについて説明する。
本実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムは、ディーゼルエンジンの排ガス流路に配設されるディーゼルパティキュレートフィルタと、ディーゼルパティキュレートフィルタより上流側の排ガス流路に配設される排ガス浄化用繊維フィルタとを有するものである。
そして、この排ガス浄化用繊維フィルタは、空隙率が70〜90%であり、且つ排ガス流れ方向の厚みが0.5〜6mmであるものである。
ここで、ディーゼルパティキュレートフィルタは、一端が閉塞した複数個のセルを有し、これらセルの閉塞端と開放端とが交互に配置された端面を有するものであって、チェッカードハニカム、ウォールフローモノリスなどと呼ばれるものである。
Next, an exhaust gas purification system for a diesel engine according to an embodiment of the present invention will be described.
The exhaust gas purification system for a diesel engine according to this embodiment includes a diesel particulate filter disposed in an exhaust gas passage of the diesel engine, and an exhaust gas purification fiber filter disposed in an exhaust gas passage upstream of the diesel particulate filter. It has.
The fiber filter for purifying exhaust gas has a porosity of 70 to 90% and a thickness in the exhaust gas flow direction of 0.5 to 6 mm.
Here, the diesel particulate filter has a plurality of cells that are closed at one end, and has end faces in which the closed ends and open ends of these cells are alternately arranged. It is called a monolith.
排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率が70%未満であると、PM捕集効率は向上するが圧力損失が悪化する一方、排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率が90%を超えると、圧力損失は低下するがPM捕集効率が悪化する。
また、排ガス浄化用繊維フィルタの厚みが0.5mm未満であると、圧力損失は低下するがPM捕集効率が悪化する一方、排ガス浄化用繊維フィルタの厚みが6mmを超えると、PM捕集効率は向上するが圧力損失が悪化する。
When the porosity of the fiber filter for exhaust gas purification is less than 70%, the PM collection efficiency is improved, but the pressure loss is deteriorated. On the other hand, when the porosity of the fiber filter for exhaust gas purification exceeds 90%, the pressure loss is reduced. However, the PM collection efficiency deteriorates.
Moreover, when the thickness of the fiber filter for exhaust gas purification is less than 0.5 mm, the pressure loss decreases, but the PM collection efficiency deteriorates. On the other hand, when the thickness of the fiber filter for exhaust gas purification exceeds 6 mm, the PM collection efficiency Improves, but pressure loss worsens.
また、本実施形態においては、排ガス浄化用繊維フィルタは、排ガス流路において最も高温となる位置に配設されることが望ましい。
排ガス浄化用繊維フィルタは、その下流側に配設されるディーゼルパティキュレートフィルタにおけるPMの浄化をアシストする機能を有するものであるため、排ガス浄化用繊維フィルタを最も高温となる位置に配設することによって、そのアシスト性能をより効果的に発揮することができる。
このような位置としては、ディーゼルエンジンから流出した排ガスが直接流入する位置を挙げることができ、具体例には、いわゆるエキゾーストマニホールド出口に配置される触媒の上流側を挙げることができる。ここでの排ガス温度は200〜500℃(但し、エンジンや排気量・走行時条件により異なる。)であり、通常は最も高温となる。また、ディーゼルパティキュレートフィルタより上流側に配設された触媒から流出した排ガスが直接流入する位置を挙げることもできる。かかる触媒において昇温された排ガスの温度がディーゼルエンジンから流出した排ガスの温度より高くなることもあるからである。ここでの排ガス温度は150〜400℃(但し、エンジンや排気量・走行時条件により異なる。)となることがある。
In the present embodiment, it is desirable that the exhaust gas purifying fiber filter is disposed at a position where the temperature is highest in the exhaust gas flow path.
Since the exhaust gas purification fiber filter has a function of assisting the purification of PM in the diesel particulate filter disposed on the downstream side thereof, the exhaust gas purification fiber filter is disposed at the highest temperature position. Thus, the assist performance can be exhibited more effectively.
As such a position, a position where the exhaust gas flowing out from the diesel engine directly flows in can be mentioned, and a specific example can include an upstream side of a catalyst arranged at a so-called exhaust manifold outlet. The exhaust gas temperature here is 200 to 500 ° C. (however, it varies depending on the engine and displacement / running conditions) and is usually the highest temperature. Moreover, the position into which the exhaust gas which flowed out from the catalyst arrange | positioned upstream from a diesel particulate filter flows in directly can also be mentioned. This is because the temperature of the exhaust gas heated in such a catalyst may be higher than the temperature of the exhaust gas flowing out from the diesel engine. The exhaust gas temperature here may be 150 to 400 ° C. (however, it varies depending on the engine, displacement and running conditions).
更に、本実施形態においては、排ガス浄化用繊維フィルタは、少なくとも表面に触媒成分を含有する繊維からなる排ガス浄化用繊維フィルタであることが望ましい。
表面に触媒成分を含有する繊維からなる排ガス浄化用繊維フィルタとすることによって、PMを効率的に浄化することができ、排ガス浄化用繊維フィルタの上述したアシスト性能をより向上させることができる。
Furthermore, in the present embodiment, it is desirable that the exhaust gas purifying fiber filter is an exhaust gas purifying fiber filter made of fibers containing a catalyst component at least on the surface.
By using the fiber filter for exhaust gas purification comprising fibers containing a catalyst component on the surface, PM can be efficiently purified, and the assist performance described above of the fiber filter for exhaust gas purification can be further improved.
また、本実施形態においては、繊維が、金属繊維及び無機繊維のいずれか一方又は双方であることが望ましい。
金属繊維や無機繊維としては、1000℃以下において安定である耐熱性を有しているものが望ましく、例えば金属繊維としてはフェライト系ステンレス鋼繊維を挙げることができ、無機繊維としてはアルミナ繊維やシリカ繊維を挙げることができる。
In the present embodiment, it is desirable that the fiber is one or both of a metal fiber and an inorganic fiber.
As the metal fiber and the inorganic fiber, those having heat resistance that is stable at 1000 ° C. or less are desirable. For example, the metal fiber can include a ferritic stainless steel fiber, and the inorganic fiber can be an alumina fiber or silica. Mention may be made of fibers.
更に、本実施形態においては、触媒成分が、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ガリウム(Ga)、マンガン(Mn)若しくはイットリウム(Y)又はこれらの任意の組み合わで含有する触媒成分であることが望ましい。
このような触媒成分は、PMの浄化性能を有し、排ガス浄化用繊維フィルタの上述したアシスト性能をより向上させることができる。
Furthermore, in this embodiment, the catalyst component is platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), cerium (Ce), praseodymium (Pr), gallium (Ga), manganese (Mn), or yttrium (Y Or a catalyst component contained in any combination thereof.
Such a catalyst component has PM purification performance, and can further improve the above-described assist performance of the exhaust gas purification fiber filter.
更に、上記繊維は、表面に凹凸を有することが望ましく、繊維経が5〜50μmであることが望ましく、10〜35μmであることがより望ましい。表面に凹凸を有すると、例えば表面に触媒層を形成する場合に、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、繊維の表面に凹凸を形成することにより、PMの捕集性を向上させることも可能である。更に、繊維径が5〜50μm、望ましくは10〜35μmであると、PMの捕集性を向上させることも可能である。 Furthermore, it is desirable that the fiber has irregularities on the surface, the fiber diameter is desirably 5 to 50 μm, and more desirably 10 to 35 μm. When the surface has irregularities, for example, when a catalyst layer is formed on the surface, the adhesion with the catalyst layer forming slurry is improved, and a desired catalyst layer can be formed. Moreover, it is also possible to improve the PM trapping property by forming irregularities on the surface of the fiber. Furthermore, when the fiber diameter is 5 to 50 μm, preferably 10 to 35 μm, it is possible to improve the PM trapping property.
上記実施形態に適用する排ガス浄化用繊維フィルタの製造方法について詳細に説明する。
排ガス浄化用繊維フィルタが金属繊維からなる場合の排ガス浄化用繊維フィルタの製造方法の一例について説明する。
少なくともアルミニウムを含有する金属繊維(処理前金属繊維)をアルコール系溶剤又は炭化水素系溶剤に浸漬しつつ、超音波処理又はマイクロ波処理を行うことにより、金属繊維の表面に凹凸を形成することができる。
ここで、処理前金属繊維としては、アルミニウムを含有することを要するが、他の成分については特に限定されるものではなく、例えばフェライト系ステンレス鋼を用いることができる。
The manufacturing method of the fiber filter for exhaust gas purification applied to the said embodiment is demonstrated in detail.
An example of a method for producing an exhaust gas purifying fiber filter when the exhaust gas purifying fiber filter is made of metal fibers will be described.
It is possible to form irregularities on the surface of the metal fiber by performing ultrasonic treatment or microwave treatment while immersing metal fiber (metal fiber before treatment) containing at least aluminum in an alcohol solvent or hydrocarbon solvent. it can.
Here, the pre-treatment metal fiber needs to contain aluminum, but the other components are not particularly limited, and for example, ferritic stainless steel can be used.
このように金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、例えば表面に触媒層を形成する場合に、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、PMの捕集性を向上させることも可能である。
なお、現時点においては、アルコール系溶剤などと金属繊維との間で酸化・還元反応が起こり、表面部にアルミニウムが析出する際に、金属繊維表面に存在する気泡を取り除くことができ、金属繊維表面全体にアルコール系溶剤等を行き渡らせることが可能となると共に、超音波処理等によるキャビテーションによって熱処理をしたときのような高温状態の場を作り出せるためと推測している。
By forming irregularities on the surface of the metal fiber in this manner, for example, when a catalyst layer is formed on the surface, adhesion with the slurry for forming the catalyst layer is improved, and a desired catalyst layer can be formed. Moreover, it is also possible to improve PM trapping properties by forming irregularities on the surface of the metal fiber.
At the present time, when an oxidation / reduction reaction takes place between the alcohol solvent and the metal fiber, and aluminum is deposited on the surface portion, bubbles existing on the surface of the metal fiber can be removed. It is presumed that alcoholic solvents and the like can be distributed throughout, and a high-temperature field can be created as when heat treatment is performed by cavitation such as ultrasonic treatment.
また、用いるアルコール系溶剤としては、親水性アルコールである又はこれを含有するものであることが望ましい。このような親水性アルコールは、処理前金属繊維に対して作用して、金属繊維の表面部の全体に亘ってアルミニウムを析出させ、金属繊維の表面全体に複数の凹部や凸部を均一に形成することができ、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、親水性アルコールを用いると還元効果によって、より均一に金属繊維の表面上に触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、PMの捕集性を向上させることも可能である。
ここで、「親水性アルコール」とは、水と混合した際に、全体が均一に混ざるものをいう。
Moreover, as an alcohol solvent to be used, it is desirable that it is a hydrophilic alcohol or contains it. Such hydrophilic alcohol acts on the pre-treatment metal fiber to deposit aluminum over the entire surface of the metal fiber, and uniformly forms a plurality of recesses and protrusions on the entire surface of the metal fiber. The adhesion with the slurry for forming the catalyst layer is improved, and a desired catalyst layer can be formed. Further, when a hydrophilic alcohol is used, a catalyst layer can be more uniformly formed on the surface of the metal fiber due to the reduction effect. Moreover, it is also possible to improve PM trapping properties by forming irregularities on the surface of the metal fiber.
Here, “hydrophilic alcohol” refers to a substance that is uniformly mixed as a whole when mixed with water.
更に、アルコール系溶剤としては、親水性アルコールを70〜99質量%含有するものであることが好ましく、90〜99質量%含有するものであることが更に好ましい。
親水性アルコールの含有量が70〜99質量%の範囲であると、金属繊維の表面全体に複数の凹部や凸部を特に均一に形成することができ、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を均一に形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、PMの捕集性を向上させることも可能である。なお、親水性アルコールの含有量が70質量%未満の場合には、均一に金属繊維の表面上に触媒層を形成することができなくなることがある。
なお、他の含有成分としては、典型的には水を挙げることができるが、これに限定されるものではなく、例えばエチレンやヘキサン、イソプロピルアルコールなどが含まれていてもよい。
Further, the alcohol solvent preferably contains 70 to 99% by mass of a hydrophilic alcohol, more preferably 90 to 99% by mass.
When the content of the hydrophilic alcohol is in the range of 70 to 99% by mass, a plurality of concave portions and convex portions can be particularly uniformly formed on the entire surface of the metal fiber, and adhesion with the slurry for forming the catalyst layer is improved. The desired catalyst layer can be formed uniformly. Moreover, it is also possible to improve PM trapping properties by forming irregularities on the surface of the metal fiber. In addition, when content of hydrophilic alcohol is less than 70 mass%, it may become impossible to form a catalyst layer on the surface of a metal fiber uniformly.
In addition, as other containing components, although water can be mentioned typically, it is not limited to this, For example, ethylene, hexane, isopropyl alcohol, etc. may be contained.
このような親水性アルコールとしては、例えばメタノール、エタノール、1‐プロパノール又は2‐プロパノール、及びこれらの任意の組合わせに係る混合物を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。即ち、エチレン、ヘキサン、エチレングリコール、グリセリンなどの炭化水素系溶剤も使用可能である。 Examples of such hydrophilic alcohols include, but are not limited to, methanol, ethanol, 1-propanol or 2-propanol, and mixtures of any combination thereof. That is, hydrocarbon solvents such as ethylene, hexane, ethylene glycol, and glycerin can be used.
また、特に限定されるものではないが、超音波処理やマイクロ波処理を行うに当たり、アルミニウムの析出量より鉄やクロムの析出量が少ない時間を処理時間とすることが好ましい。
このような処理時間とすることにより、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、PMの捕集性を向上させることも可能である。
In addition, although not particularly limited, in performing ultrasonic treatment or microwave treatment, it is preferable that the treatment time is a time in which the precipitation amount of iron or chromium is smaller than the precipitation amount of aluminum.
By setting it as such processing time, adhesiveness with the slurry for catalyst layer formation improves, and a desired catalyst layer can be formed. Moreover, it is also possible to improve PM trapping properties by forming irregularities on the surface of the metal fiber.
更に、超音波処理又はマイクロ波処理を行った後に、更に焼成を行うことが望ましい。
このようにすると、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、PMの捕集性を向上させることも可能である。
焼成条件は適宜設定することができ、アルゴンや窒素などの不活性雰囲気中であっても空気などの酸化雰囲気中であってもよく、焼成温度は例えば300〜500℃程度とすればよく、焼成時間は例えば0.5〜1.0時間程度とすればよい。
また、800℃以上且つ少なくともアルミニウムを含有する金属繊維(処理前遷移金属)の融点温度×0.9℃以下の温度を焼成温度とすることも好ましい。このようにしても、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、PMの捕集性を向上させることも可能である。
Furthermore, it is desirable to perform further baking after ultrasonic treatment or microwave treatment.
If it does in this way, adhesiveness with the slurry for catalyst layer formation improves, and a desired catalyst layer can be formed. Moreover, it is also possible to improve PM trapping properties by forming irregularities on the surface of the metal fiber.
The firing conditions can be set as appropriate, and may be in an inert atmosphere such as argon or nitrogen or in an oxidizing atmosphere such as air. The firing temperature may be about 300 to 500 ° C., for example. For example, the time may be about 0.5 to 1.0 hour.
It is also preferable to set the firing temperature to a melting point temperature of not less than 800 ° C. and a metal fiber containing at least aluminum (transition metal before treatment) × 0.9 ° C. or less. Even if it does in this way, adhesiveness with the slurry for catalyst layer formation improves, and a desired catalyst layer can be formed. Moreover, it is also possible to improve PM trapping properties by forming irregularities on the surface of the metal fiber.
更にまた、本実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムは、排ガス浄化用繊維フィルタより上流側の排ガス流路、及び排ガス浄化用繊維フィルタより下流側であってディーゼルパティキュレートフィルタより上流側の排ガス流路の一方又は双方に配設される触媒を有するものとすることができる。
このような触媒としては、例えば一体構造型担体のセル内壁に酸化触媒や三元触媒を含む触媒層形成したものを用いることができる。
ここで、一体構造型担体としては、例えばコーディエライトなどのセラミックスやフェライト系ステンレスなどの金属等の耐熱性材料から成るモノリス担体やハニカム担体が用いられる。
Furthermore, the exhaust gas purification system for a diesel engine of the present embodiment includes an exhaust gas flow path upstream of the fiber filter for exhaust gas purification, and an exhaust gas flow downstream of the fiber filter for exhaust gas purification and upstream of the diesel particulate filter. It may have a catalyst disposed in one or both of the paths.
As such a catalyst, for example, a catalyst in which a catalyst layer containing an oxidation catalyst or a three-way catalyst is formed on the inner wall of a cell of an integral structure type carrier can be used.
Here, as the monolithic structure type carrier, for example, a monolith carrier or a honeycomb carrier made of a heat-resistant material such as ceramics such as cordierite or metals such as ferrite-based stainless steel is used.
以下、本実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムについて図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the exhaust gas purification system for a diesel engine of the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
図3は、第1の実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムの構成を示す説明図である。
同図に示すように、本実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システム1は、ディーゼルエンジン8の排ガス流路8aに配設されるディーゼルパティキュレートフィルタ2と、ディーゼルパティキュレートフィルタ2より上流側の排ガス流路8aに配設される排ガス浄化用繊維フィルタ4と、排ガス浄化用繊維フィルタ4より下流側であってディーゼルパティキュレートフィルタ2より上流側の排ガス流路8aに配設される一体構造型三元触媒6とを有する。
そして、この排ガス浄化用繊維フィルタ4は、空隙率が70〜90%であり、且つ排ガス流れ方向の厚みが0.5〜6mmである。また、この排ガス浄化用繊維フィルタのPMの捕集率は40%である。
ここで、排ガス浄化用繊維フィルタの捕集率は、例えば排ガス浄化用繊維フィルタの出入口におけるPMの分布を例えば粒子カウンター装置(東京ダイレック株式会社製 SMPSモデル3936)などにより測定し、算出することができる。
なお、排ガス浄化用繊維フィルタ4及び一体構造型三元触媒6はケース8bに配設されており、ディーゼルパティキュレートフィルタ2もケース8bに配設されている。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a configuration of the exhaust gas purification system for a diesel engine according to the first embodiment.
As shown in the figure, an exhaust
The exhaust gas-purifying
Here, the collection rate of the exhaust gas purifying fiber filter can be calculated, for example, by measuring the PM distribution at the entrance and exit of the exhaust gas purifying fiber filter using, for example, a particle counter device (SMPS model 3936 manufactured by Tokyo Direc Co., Ltd.). it can.
The exhaust gas-purifying
図4は、従来の形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムの構成を示す説明図である。
同図に示すように、従来の形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システム10は、ディーゼルエンジン8の排ガス流路8aに配設されるディーゼルパティキュレートフィルタ2と、ディーゼルパティキュレートフィルタ2より上流側の排ガス流路8aに配設される一体構造型三元触媒6とを有する。
なお、一体構造型三元触媒6及びディーゼルパティキュレートフィルタ2はケース8bに配設されている。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a configuration of a conventional exhaust gas purification system for a diesel engine.
As shown in the figure, a conventional diesel engine exhaust
The monolithic three-
図5は、従来の形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システム及び第1の実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムにおけるディーゼルパティキュレートフィルタ再生インターバルとパティキュレートマター堆積量との関係を示す説明図である。
同図に示すように、排ガス浄化用繊維フィルタにおけるPMの捕集率が40%であると、従来のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムにおけるパティキュレートフィルタ再生インターバルに対して、第1の実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムにおけるデーゼルパティキュレートフィルタ再生インターバルを40%増加させることができる。
このように本実施形態の一例であるディーゼルエンジン用排ガス浄化システムは、燃費を向上させることができる。また、換言すれば、ディーゼルパティキュレートフィルタを小型化することができ、コストを低減することができる。これにより、排気系のレイアウトの自由度が向上する。更に、PMを低減することができるため、よりNOxを低減させる運転をすることができ、排ガス浄化率を向上させることができる。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the diesel particulate filter regeneration interval and the particulate matter deposition amount in the exhaust gas purification system for diesel engines of the conventional form and the exhaust gas purification system for diesel engines of the first embodiment.
As shown in the figure, when the PM collection rate in the exhaust gas purification fiber filter is 40%, the diesel filter according to the first embodiment with respect to the particulate filter regeneration interval in the conventional exhaust gas purification system for diesel engines. The regeneration interval of the diesel particulate filter in the engine exhaust gas purification system can be increased by 40%.
Thus, the diesel engine exhaust gas purification system which is an example of this embodiment can improve fuel efficiency. In other words, the diesel particulate filter can be reduced in size and the cost can be reduced. Thereby, the freedom degree of the layout of an exhaust system improves. Furthermore, since PM can be reduced, an operation for further reducing NOx can be performed, and the exhaust gas purification rate can be improved.
図6は、第2の実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムの構成を示す説明図である。
同図に示すように、本実施形態のディーゼルエンジン用排ガス浄化システム1’は、ディーゼルエンジン8の排ガス流路8aに配設されるディーゼルパティキュレートフィルタ2と、ディーゼルパティキュレートフィルタ2より上流側の排ガス流路8aに配設される排ガス浄化用繊維フィルタ4と、排ガス浄化用繊維フィルタ4より上流側の排ガス流路8aに配設される一体構造型三元触媒6とを有する。
そして、この排ガス浄化用繊維フィルタ4は、空隙率が70〜90%であり、且つ排ガス流れ方向の厚みが0.5〜6mmである。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a configuration of an exhaust gas purification system for a diesel engine according to the second embodiment.
As shown in the drawing, an exhaust
The exhaust gas-purifying
このようなディーゼルエンジン用排ガス浄化システムであっても、第1の実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、このような構成は、特に一体構造型三元触媒から流出する排ガスの温度がディーゼルエンジンから流出する排ガスの温度より高い場合に有効である。
Even with such an exhaust gas purification system for a diesel engine, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
Such a configuration is particularly effective when the temperature of the exhaust gas flowing out from the monolithic three-way catalyst is higher than the temperature of the exhaust gas flowing out from the diesel engine.
次に、本発明の一実施形態に係るガソリンエンジン用排ガス浄化システムについて説明する。
本実施形態のガソリンエンジン用排ガス浄化システムは、ガソリンエンジンの排ガス流路に配設される触媒と、触媒より上流側の排ガス流路に配設される排ガス浄化用繊維フィルタとを有するものである。
そして、この排ガス浄化用繊維フィルタは、空隙率が70〜90%であり、且つ排ガス流れ方向の厚みが0.5〜6mmであるものである。
ここで、触媒としては、例えば一体構造型担体のセル内壁に酸化触媒や三元触媒を含む触媒層形成したものを挙げることができる。
また、一体構造型担体としては、例えばコーディエライトなどのセラミックスやフェライト系ステンレスなどの金属等の耐熱性材料から成るモノリス担体やハニカム担体が用いられる。
Next, an exhaust gas purification system for a gasoline engine according to an embodiment of the present invention will be described.
The exhaust gas purification system for a gasoline engine according to the present embodiment includes a catalyst disposed in an exhaust gas passage of the gasoline engine and an exhaust gas purification fiber filter disposed in an exhaust gas passage upstream of the catalyst. .
The fiber filter for purifying exhaust gas has a porosity of 70 to 90% and a thickness in the exhaust gas flow direction of 0.5 to 6 mm.
Here, examples of the catalyst include those in which a catalyst layer containing an oxidation catalyst or a three-way catalyst is formed on the inner wall of a cell of a monolithic structure type carrier.
Further, as the monolithic structure type carrier, for example, a monolith carrier or a honeycomb carrier made of a heat resistant material such as ceramics such as cordierite or metals such as ferritic stainless steel is used.
排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率が70%未満であると、PM捕集効率は向上するが圧力損失が悪化する一方、排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率が90%を超えると、圧力損失は低下するがPM捕集効率が悪化する。
また、排ガス浄化用繊維フィルタの厚みが0.5mm未満であると、圧力損失は低下するがPM捕集効率が悪化する一方、排ガス浄化用繊維フィルタの厚みが6mmを超えると、PM捕集効率は向上するが圧力損失が悪化する。
なお、ガソリン排ガス中のPMはパラフィンやオレフィン、ナフテンなどの酸化しやすいものであるが、このような所定の排ガス浄化用繊維フィルタを配設することによる、低温域におけるガソリン排ガス中のPMの浄化向上効果は著しいものである。
また、このようなガソリンエンジン用排ガス浄化システムは、コストやレイアウトの観点において著しく優れている。つまり、チェッカードハニカムやウォールフローモノリスなどと呼ばれるいわゆるディーゼルパティキュレートフィルタをガソリンエンジンの排ガス流路に配設する場合には、圧力損失が著しく高くなる虞があり、更に捕集したPMを燃焼させる必要があり、それらを制御するためにコストが増加してしまう。また、耐熱性を考慮する必要があり、レイアウトの自由度が低下してしまう。
When the porosity of the fiber filter for exhaust gas purification is less than 70%, the PM collection efficiency is improved, but the pressure loss is deteriorated. On the other hand, when the porosity of the fiber filter for exhaust gas purification exceeds 90%, the pressure loss is reduced. However, the PM collection efficiency deteriorates.
Moreover, when the thickness of the fiber filter for exhaust gas purification is less than 0.5 mm, the pressure loss decreases, but the PM collection efficiency deteriorates. On the other hand, when the thickness of the fiber filter for exhaust gas purification exceeds 6 mm, the PM collection efficiency Improves, but pressure loss worsens.
In addition, PM in gasoline exhaust gas is easily oxidized such as paraffin, olefin, naphthene, etc., but the purification of PM in gasoline exhaust gas in a low temperature region by arranging such a predetermined exhaust gas purification fiber filter. The improvement effect is remarkable.
Moreover, such an exhaust gas purification system for a gasoline engine is remarkably excellent in terms of cost and layout. In other words, when a so-called diesel particulate filter called a checkered honeycomb or a wall flow monolith is disposed in the exhaust gas flow path of a gasoline engine, there is a risk that the pressure loss will be extremely high, and the collected PM is burned. There is a need to increase the cost to control them. Moreover, it is necessary to consider heat resistance, and the freedom degree of a layout will fall.
また、本実施形態においては、排ガス浄化用繊維フィルタは、排ガス流路において最も高温となる位置に配設されることが望ましい。
排ガス浄化用繊維フィルタは、低温域におけるガソリン排ガス中のPMの浄化率を向上させるものであるが、排ガス浄化用繊維フィルタを最も高温となる位置に配設することによって、そのPM浄化性能をより効果的に発揮することができ、いわゆる連続再生とすることも可能である。
このような位置としては、ガソリンエンジンから流出した排ガスが直接流入する位置(排気最上流)を挙げることができ、具体例には、いわゆるエキゾーストマニホールド出口に配置される触媒の上流側を挙げることができる。ここでの排ガス温度は200〜500℃(但し、エンジンや排気量・走行時条件により異なる。)であり、通常は最も高温となる。
In the present embodiment, it is desirable that the exhaust gas purifying fiber filter is disposed at a position where the temperature is highest in the exhaust gas flow path.
An exhaust gas purification fiber filter improves the purification rate of PM in gasoline exhaust gas in a low temperature range. By arranging the exhaust gas purification fiber filter at the highest temperature position, the PM purification performance is further improved. It can be exhibited effectively, and so-called continuous reproduction can also be performed.
Examples of such a position include a position where exhaust gas flowing out from a gasoline engine directly flows (exhaust uppermost stream), and specific examples include an upstream side of a catalyst disposed at a so-called exhaust manifold outlet. it can. The exhaust gas temperature here is 200 to 500 ° C. (however, it varies depending on the engine and displacement / running conditions) and is usually the highest temperature.
更に、本実施形態においては、排ガス浄化用繊維フィルタは、少なくとも表面に触媒成分を含有する繊維からなる排ガス浄化用繊維フィルタであることが望ましい。
表面に触媒成分を含有する繊維からなる排ガス浄化用繊維フィルタとすることによって、PMを効率的に浄化することができ、排ガス浄化用繊維フィルタの上述したPM浄化性能をより向上させることができる。
Furthermore, in the present embodiment, it is desirable that the exhaust gas purifying fiber filter is an exhaust gas purifying fiber filter made of fibers containing a catalyst component at least on the surface.
By using the fiber filter for exhaust gas purification comprising fibers containing a catalyst component on the surface, PM can be efficiently purified, and the PM purification performance of the fiber filter for exhaust gas purification can be further improved.
また、本実施形態においては、繊維が、金属繊維及び無機繊維のいずれか一方又は双方であることが望ましい。
金属繊維や無機繊維としては、1000℃以下において安定である耐熱性を有しているものが望ましく、例えば金属繊維としてはフェライト系ステンレス鋼繊維を挙げることができ、無機繊維としてはアルミナ繊維やシリカ繊維を挙げることができる。
In the present embodiment, it is desirable that the fiber is one or both of a metal fiber and an inorganic fiber.
As the metal fiber and the inorganic fiber, those having heat resistance that is stable at 1000 ° C. or less are desirable. For example, the metal fiber can include a ferritic stainless steel fiber, and the inorganic fiber can be an alumina fiber or silica. Mention may be made of fibers.
更に、本実施形態においては、触媒成分が、白金(Pt)、パラジウム(Pd)、ロジウム(Rh)、セリウム(Ce)、プラセオジム(Pr)、ガリウム(Ga)、マンガン(Mn)若しくはイットリウム(Y)又はこれらの任意の組み合わで含有する触媒成分であることが望ましい。その中でも、セリウムプラセオジム酸化物、セリウム酸化物、白金を好適例として挙げることができる。
このような触媒成分は、PMの浄化性能を有し、排ガス浄化用繊維フィルタの上述したPM浄化性能をより向上させることができる。
Furthermore, in this embodiment, the catalyst component is platinum (Pt), palladium (Pd), rhodium (Rh), cerium (Ce), praseodymium (Pr), gallium (Ga), manganese (Mn), or yttrium (Y Or a catalyst component contained in any combination thereof. Among these, cerium praseodymium oxide, cerium oxide, and platinum can be cited as preferred examples.
Such a catalyst component has PM purification performance, and can further improve the PM purification performance of the exhaust gas purification fiber filter described above.
更に、上記繊維は、表面に凹凸を有することが望ましく、繊維経が5〜50μmであることが望ましく、10〜35μmであることがより望ましい。表面に凹凸を有すると、例えば表面に触媒層を形成する場合に、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、繊維の表面に凹凸を形成することにより、PMの捕集性を向上させることも可能である。更に、繊維径が5〜50μm、望ましくは10〜35μmであると、PMの捕集性を向上させることも可能である。 Furthermore, it is desirable that the fiber has irregularities on the surface, the fiber diameter is desirably 5 to 50 μm, and more desirably 10 to 35 μm. When the surface has irregularities, for example, when a catalyst layer is formed on the surface, the adhesion with the catalyst layer forming slurry is improved, and a desired catalyst layer can be formed. Moreover, it is also possible to improve the PM trapping property by forming irregularities on the surface of the fiber. Furthermore, when the fiber diameter is 5 to 50 μm, preferably 10 to 35 μm, it is possible to improve the PM trapping property.
上記実施形態に適用する排ガス浄化用繊維フィルタの製造方法について詳細に説明する。
排ガス浄化用繊維フィルタが金属繊維からなる場合の排ガス浄化用繊維フィルタの製造方法の一例について説明する。
少なくともアルミニウムを含有する金属繊維(処理前金属繊維)をアルコール系溶剤又は炭化水素系溶剤に浸漬しつつ、超音波処理又はマイクロ波処理を行うことにより、金属繊維の表面に凹凸を形成することができる。
ここで、処理前金属繊維としては、アルミニウムを含有することを要するが、他の成分については特に限定されるものではなく、例えばフェライト系ステンレス鋼を用いることができる。
The manufacturing method of the fiber filter for exhaust gas purification applied to the said embodiment is demonstrated in detail.
An example of a method for producing an exhaust gas purifying fiber filter when the exhaust gas purifying fiber filter is made of metal fibers will be described.
It is possible to form irregularities on the surface of the metal fiber by performing ultrasonic treatment or microwave treatment while immersing metal fiber (metal fiber before treatment) containing at least aluminum in an alcohol solvent or hydrocarbon solvent. it can.
Here, the pre-treatment metal fiber needs to contain aluminum, but the other components are not particularly limited, and for example, ferritic stainless steel can be used.
このように金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、例えば表面に触媒層を形成する場合に、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、PMの捕集性を向上させることも可能である。
なお、現時点においては、アルコール系溶剤などと金属繊維との間で酸化・還元反応が起こり、表面部にアルミニウムが析出する際に、金属繊維表面に存在する気泡を取り除くことができ、金属繊維表面全体にアルコール系溶剤等を行き渡らせることが可能となると共に、超音波処理等によるキャビテーションによって熱処理をしたときのような高温状態の場を作り出せるためと推測している。
By forming irregularities on the surface of the metal fiber in this manner, for example, when a catalyst layer is formed on the surface, adhesion with the slurry for forming the catalyst layer is improved, and a desired catalyst layer can be formed. Moreover, it is also possible to improve PM trapping properties by forming irregularities on the surface of the metal fiber.
At the present time, when an oxidation / reduction reaction takes place between the alcohol solvent and the metal fiber, and aluminum is deposited on the surface portion, bubbles existing on the surface of the metal fiber can be removed. It is presumed that alcoholic solvents and the like can be distributed throughout, and a high-temperature field can be created as when heat treatment is performed by cavitation such as ultrasonic treatment.
また、用いるアルコール系溶剤としては、親水性アルコールである又はこれを含有するものであることが望ましい。このような親水性アルコールは、処理前金属繊維に対して作用して、金属繊維の表面部の全体に亘ってアルミニウムを析出させ、金属繊維の表面全体に複数の凹部や凸部を均一に形成することができ、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、親水性アルコールを用いると還元効果によって、より均一に金属繊維の表面上に触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、PMの捕集性を向上させることも可能である。
ここで、「親水性アルコール」とは、水と混合した際に、全体が均一に混ざるものをいう。
Moreover, as an alcohol solvent to be used, it is desirable that it is a hydrophilic alcohol or contains it. Such hydrophilic alcohol acts on the pre-treatment metal fiber to deposit aluminum over the entire surface of the metal fiber, and uniformly forms a plurality of recesses and protrusions on the entire surface of the metal fiber. The adhesion with the slurry for forming the catalyst layer is improved, and a desired catalyst layer can be formed. Further, when a hydrophilic alcohol is used, a catalyst layer can be more uniformly formed on the surface of the metal fiber due to the reduction effect. Moreover, it is also possible to improve PM trapping properties by forming irregularities on the surface of the metal fiber.
Here, “hydrophilic alcohol” refers to a substance that is uniformly mixed as a whole when mixed with water.
更に、アルコール系溶剤としては、親水性アルコールを70〜99質量%含有するものであることが好ましく、90〜99質量%含有するものであることが更に好ましい。
親水性アルコールの含有量が70〜99質量%の範囲であると、金属繊維の表面全体に複数の凹部や凸部を特に均一に形成することができ、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を均一に形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、PMの捕集性を向上させることも可能である。なお、親水性アルコールの含有量が70質量%未満の場合には、均一に金属繊維の表面上に触媒層を形成することができなくなることがある。
なお、他の含有成分としては、典型的には水を挙げることができるが、これに限定されるものではなく、例えばエチレンやヘキサン、イソプロピルアルコールなどが含まれていてもよい。
Further, the alcohol solvent preferably contains 70 to 99% by mass of a hydrophilic alcohol, more preferably 90 to 99% by mass.
When the content of the hydrophilic alcohol is in the range of 70 to 99% by mass, a plurality of concave portions and convex portions can be particularly uniformly formed on the entire surface of the metal fiber, and adhesion with the slurry for forming the catalyst layer is improved. The desired catalyst layer can be formed uniformly. Moreover, it is also possible to improve PM trapping properties by forming irregularities on the surface of the metal fiber. In addition, when content of hydrophilic alcohol is less than 70 mass%, it may become impossible to form a catalyst layer on the surface of a metal fiber uniformly.
In addition, as other containing components, although water can be mentioned typically, it is not limited to this, For example, ethylene, hexane, isopropyl alcohol, etc. may be contained.
このような親水性アルコールとしては、例えばメタノール、エタノール、1‐プロパノール又は2‐プロパノール、及びこれらの任意の組合わせに係る混合物を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。即ち、エチレン、ヘキサン、エチレングリコール、グリセリンなどの炭化水素系溶剤も使用可能である。 Examples of such hydrophilic alcohols include, but are not limited to, methanol, ethanol, 1-propanol or 2-propanol, and mixtures of any combination thereof. That is, hydrocarbon solvents such as ethylene, hexane, ethylene glycol, and glycerin can be used.
また、特に限定されるものではないが、超音波処理やマイクロ波処理を行うに当たり、アルミニウムの析出量より鉄やクロムの析出量が少ない時間を処理時間とすることが好ましい。
このような処理時間とすることにより、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、PMの捕集性を向上させることも可能である。
In addition, although not particularly limited, in performing ultrasonic treatment or microwave treatment, it is preferable that the treatment time is a time in which the precipitation amount of iron or chromium is smaller than the precipitation amount of aluminum.
By setting it as such processing time, adhesiveness with the slurry for catalyst layer formation improves, and a desired catalyst layer can be formed. Moreover, it is also possible to improve PM trapping properties by forming irregularities on the surface of the metal fiber.
更に、超音波処理又はマイクロ波処理を行った後に、更に焼成を行うことが望ましい。
このようにすると、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、PMの捕集性を向上させることも可能である。
焼成条件は適宜設定することができ、アルゴンや窒素などの不活性雰囲気中であっても空気などの酸化雰囲気中であってもよく、焼成温度は例えば300〜500℃程度とすればよく、焼成時間は例えば0.5〜1.0時間程度とすればよい。
また、800℃以上且つ少なくともアルミニウムを含有する金属繊維(処理前遷移金属)の融点温度×0.9℃以下の温度を焼成温度とすることも好ましい。このようにしても、触媒層形成用スラリーとの密着性が向上し、所望の触媒層を形成することができる。また、金属繊維の表面に凹凸を形成することにより、PMの捕集性を向上させることも可能である。
Furthermore, it is desirable to perform further baking after ultrasonic treatment or microwave treatment.
If it does in this way, adhesiveness with the slurry for catalyst layer formation improves, and a desired catalyst layer can be formed. Moreover, it is also possible to improve PM trapping properties by forming irregularities on the surface of the metal fiber.
The firing conditions can be set as appropriate, and may be in an inert atmosphere such as argon or nitrogen or in an oxidizing atmosphere such as air. The firing temperature may be about 300 to 500 ° C., for example. For example, the time may be about 0.5 to 1.0 hour.
It is also preferable to set the firing temperature to a melting point temperature of not less than 800 ° C. and a metal fiber containing at least aluminum (transition metal before treatment) × 0.9 ° C. or less. Even if it does in this way, adhesiveness with the slurry for catalyst layer formation improves, and a desired catalyst layer can be formed. Moreover, it is also possible to improve PM trapping properties by forming irregularities on the surface of the metal fiber.
以下、本実施形態のガソリンエンジン用排ガス浄化システムについて図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, the exhaust gas purification system for a gasoline engine of this embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
図7は、第1の実施形態のガソリンエンジン用排ガス浄化システムの構成を示す説明図である。
同図に示すように、本実施形態のガソリンエンジン用排ガス浄化システム1’’は、ガソリンエンジン8’の排ガス流路8aのエキゾーストマニホール出口に配設される一体構造型三元触媒6と、一体構造型三元触媒6より上流側の排ガス流路8aに配設される排ガス浄化用繊維フィルタ4とを有する。
そして、この排ガス浄化用繊維フィルタ4は、空隙率が70〜90%であり、且つ排ガス流れ方向の厚みが0.5〜6mmである。また、この排ガス浄化用繊維フィルタのPMの捕集率は40%である。
ここで、排ガス浄化用繊維フィルタの捕集率は、例えば排ガス浄化用繊維フィルタの出入口におけるPMの分布を例えば粒子カウンター装置(東京ダイレック株式会社製 SMPSモデル3936)などにより測定し、算出することができる。
なお、一体構造型三元触媒6及び排ガス浄化用繊維フィルタ4はケース8bに配設されている。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing the configuration of the exhaust gas purification system for a gasoline engine according to the first embodiment.
As shown in the figure, an exhaust gas purification system 1 '' for a gasoline engine according to this embodiment includes an integral structure type three-
The exhaust gas-purifying
Here, the collection rate of the exhaust gas purifying fiber filter can be calculated, for example, by measuring the PM distribution at the entrance and exit of the exhaust gas purifying fiber filter using, for example, a particle counter device (SMPS model 3936 manufactured by Tokyo Direc Co., Ltd.). it can.
The monolithic three-
図8は、従来のガソリンエンジン用排ガス浄化システムにいわゆるディーゼルパティキュレートフィルタを適用した構成を示す説明図である。
同図に示すように、ガソリンエンジン用排ガス浄化システム10’は、ガソリンエンジン8’の排ガス流路8aに配設されるいわゆるディーゼルパティキュレートフィルタ2と、ディーゼルパティキュレートフィルタ2より上流側の排ガス流路8aのエキゾーストマニホール出口に配設される一体構造型三元触媒6とを有する。
なお、ディーゼルパティキュレートフィルタ2及び一体構造型三元触媒6はそれぞれケース8bに配設されている。
また、このディーゼルパティキュレートフィルタのPMの捕集率はほぼ100%である。
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a configuration in which a so-called diesel particulate filter is applied to a conventional exhaust gas purification system for a gasoline engine.
As shown in the figure, an exhaust
The
Further, the PM collection rate of this diesel particulate filter is almost 100%.
図9は、第2の実施形態のガソリンエンジン用排ガス浄化システムの構成を示す説明図である。
同図に示すように、本実施形態のガソリンエンジン用排ガス浄化システム1’’’は、ガソリンエンジン8’の排ガス流路8aに配設される2つの一体構造型三元触媒6、6’と、一体構造型三元触媒6より上流側の排ガス流路8aに配設される排ガス浄化用繊維フィルタ4とを有する。排ガス浄化用繊維フィルタ4と共に配設される一体構造型三元触媒6は、排ガス流路8aのエキゾーストマニホール出口に位置している。
そして、この排ガス浄化用繊維フィルタ4は、空隙率が70〜90%であり、且つ排ガス流れ方向の厚みが0.5〜6mmである。また、この排ガス浄化用繊維フィルタのPMの捕集率は40%である。
なお、一体構造型三元触媒6及び排ガス浄化用繊維フィルタ4と一体構造型三元触媒6’とはそれぞれケース8bに配設されている。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a configuration of an exhaust gas purification system for a gasoline engine according to the second embodiment.
As shown in the figure, an exhaust
The exhaust gas-purifying
The integral structure type three-
以下、本発明を実施例及び比較例により更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention further in detail, this invention is not limited to these Examples.
(実施例1−1−1)
<排ガス浄化用繊維フィルタの作製>
金属繊維(材質:フェライト系ステンレス鋼)を用い、抄造よって、不織布を作製した。
得られた不織布を、アルコール系溶剤の一例であるエタノール(濃度:99質量%)に浸漬させながら、超音波処理を15分間行い、一昼夜自然乾燥し、更に130℃で1時間乾燥し、しかる後、大気中、400℃で30分間焼成して、排ガス浄化用繊維フィルタを作製した。
得られた排ガス浄化用繊維フィルタにセリウム(Ce)を含む触媒層形成スラリーを塗布し、余分なスラリーを除去し、乾燥・焼成して、本例の排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
得られた排ガス浄化用繊維フィルタは、空隙率が70%、厚みが3mmであった。また、排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維は、繊維径が35μmであった。
(Example 1-1-1)
<Fabrication of exhaust gas purification fiber filter>
A nonwoven fabric was produced by paper making using metal fibers (material: ferritic stainless steel).
The obtained non-woven fabric is subjected to ultrasonic treatment for 15 minutes while being immersed in ethanol (concentration: 99% by mass), which is an example of an alcohol solvent, and is naturally dried all day and night, and further dried at 130 ° C. for 1 hour. Then, it was fired in the atmosphere at 400 ° C. for 30 minutes to produce a fiber filter for exhaust gas purification.
A catalyst layer forming slurry containing cerium (Ce) was applied to the obtained exhaust gas purifying fiber filter, excess slurry was removed, dried and fired to obtain an exhaust gas purifying fiber filter of this example.
The obtained fiber filter for exhaust gas purification had a porosity of 70% and a thickness of 3 mm. Further, the fiber constituting the exhaust gas purifying fiber filter had a fiber diameter of 35 μm.
(実施例1−1−2〜1−1−16)
表1に示すように触媒成分を代えたこと以外は、実施例1−1−1と同様の操作を繰り返して、各例の排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
(Examples 1-1-2 to 1-1-16)
Except having replaced the catalyst component as shown in Table 1, the same operation as Example 1-1-1 was repeated, and the exhaust gas purification fiber filter of each example was obtained.
[PM酸化性能]
各例の排ガス浄化用繊維フィルタのPM酸化率を下記の要領で算出した。得られた結果を表1に併記する。
まず、実施例1−1−1で得られた排ガス浄化用繊維フィルタをディーゼルエンジン(排気量:2500cc、日産自動車株式会社製)の排ガス流路において繊維フィルタ入口温度が350℃となるように配設し、パティキュレートマターを堆積させた。堆積前後の質量差からパティキュレートマター堆積量(BPM)を測定した。
次いで、パティキュレートマターを堆積させた排ガス浄化用繊維フィルタより上流側の排ガス流路にパティキュレートマター回収用のディーゼルパティキュレートフィルタを配設し、排ガス浄化用繊維フィルタ入口温度が480℃となるようにし、堆積させたパティキュレートマターを酸化処理し、残りのパティキュレートマター堆積量(APM)を測定した。
PM酸化率は下記の式(1)より算出した。
[PM oxidation performance]
The PM oxidation rate of the exhaust gas purifying fiber filter of each example was calculated as follows. The obtained results are also shown in Table 1.
First, the fiber filter for exhaust gas purification obtained in Example 1-1-1 was arranged so that the fiber filter inlet temperature was 350 ° C. in the exhaust gas passage of a diesel engine (displacement: 2500 cc, manufactured by Nissan Motor Co., Ltd.). And particulate matter was deposited. The amount of particulate matter deposition (B PM ) was measured from the mass difference before and after deposition.
Next, a diesel particulate filter for collecting particulate matter is disposed in the exhaust gas flow channel upstream of the fiber filter for exhaust gas purification on which particulate matter has been deposited so that the inlet temperature of the exhaust gas purification fiber filter becomes 480 ° C. Then, the deposited particulate matter was oxidized, and the remaining particulate matter deposition amount (A PM ) was measured.
The PM oxidation rate was calculated from the following formula (1).
PM酸化率(%)=(BPM−APM)/BPM…(1) PM oxidation rate (%) = (B PM −A PM ) / B PM (1)
実施例1−1−2〜1−1−16についても同様の操作によりPM酸化率を算出した。 For Examples 1-1-2 to 1-1-16, the PM oxidation rate was calculated in the same manner.
(実施例1−2−1〜1−2−8、比較例1−2−1〜1−2−3)
排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率及び排ガス浄化用繊維フィルタの厚みをそれぞれ(実施例1−2−1:70%、1.5mm、実施例1−2−2:70%、0.5mm、実施例1−2−3:85%、3mm、実施例1−2−4:85%、1.5mm、実施例1−2−5:85%、0.5mm、実施例1−2−6:90%、6mm、実施例1−2−7:90%、3mm、実施例1−2−8:90%、1.5mm、比較例1−2−1:50%、3mm、比較例1−2−2:50%、1.5mm、比較例1−2−3:50%、0.5mm)に変えたこと以外は、実施例1−1−3と同様の操作を繰り返して、各例の排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
各例の排ガス浄化用繊維フィルタのPM酸化率を実施例1−1−1と同様の要領で算出した。得られた結果(実施例1−1−3を含む。)を図10に示す。
(Examples 1-2-1 to 1-2-8, Comparative Examples 1-2-1 to 1-2-3)
The porosity of the exhaust gas purifying fiber filter and the thickness of the exhaust gas purifying fiber filter were respectively set (Example 1-2-1: 70%, 1.5 mm, Example 1-2-2: 70%, 0.5 mm Example 1-2-3: 85%, 3 mm, Example 1-2-4: 85%, 1.5 mm, Example 1-2-5: 85%, 0.5 mm, Example 1-2-6 90%, 6 mm, Example 1-2-7: 90%, 3 mm, Example 1-2-8: 90%, 1.5 mm, Comparative Example 1-2-1: 50%, 3 mm, Comparative Example 1 2-2: 50%, 1.5 mm, Comparative Example 1-2-3: 50%, 0.5 mm) An exhaust gas purification fiber filter was obtained.
The PM oxidation rate of the exhaust gas purification fiber filter in each example was calculated in the same manner as in Example 1-1-1. The obtained results (including Example 1-1-3) are shown in FIG.
[圧力損失]
各例の排ガス浄化用繊維フィルタの圧力損失を下記の要領で算出した。得られた結果(実施例1−1−3を含む。)を図11に示す。
まず、実施例1−2−1で得られた排ガス浄化用繊維フィルタをディーゼルエンジン(排気量:2500cc、日産自動車株式会社製)の排ガス流路に配設し、排ガス浄化用繊維フィルタの出入口の圧力を測定して、圧力損失の値を求めた。なお、圧力損失の値は、120分経過時におけるものとした。
実施例1−2−2〜1−2−8、比較例1−2−1〜1−2−3及び実施例1−1−3についても同様の操作により圧力損失を算出した。
[Pressure loss]
The pressure loss of the exhaust gas purification fiber filter in each example was calculated as follows. The obtained results (including Example 1-1-3) are shown in FIG.
First, the exhaust gas purification fiber filter obtained in Example 1-2-1 was disposed in the exhaust gas passage of a diesel engine (displacement: 2500 cc, manufactured by Nissan Motor Co., Ltd.). The pressure was measured to determine the pressure loss value. In addition, the value of the pressure loss was assumed to be when 120 minutes had elapsed.
For Examples 1-2-2 to 1-2-8, Comparative Examples 1-2-1 to 1-2-3 and Example 1-1-3, the pressure loss was calculated by the same operation.
(実施例1−3−1〜1−3−6、比較例1−3−1〜1−3−3)
排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維の繊維径、排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率及び排ガス浄化用繊維フィルタの厚みをそれぞれ(実施例1−3−1:50μm、70%、3mm、実施例1−3−2:50μm、70%、1.5mm、実施例1−3−3:50μm、70%、0.5mm、実施例1−3−4:50μm、90%、6mm、実施例1−3−5:50μm、90%、3mm、実施例1−3−6:50μm、90%、1.5mm、比較例1−3−1:50μm、50%、3mm、比較例1−3−2:50μm、50%、1.5mm、比較例1−3−3:50μm、50%、0.5mm)に変えたこと以外は、実施例1−1−3と同様の操作を繰り返して、各例の排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
各例の排ガス浄化用繊維フィルタのPM酸化率を実施例1−1−1と同様の要領で算出した。得られた結果を図12に示す。
(Examples 1-3-1 to 1-3-6, Comparative Examples 1-3-1 to 1-3-3)
The fiber diameter of the fiber constituting the exhaust gas purifying fiber filter, the porosity of the exhaust gas purifying fiber filter, and the thickness of the exhaust gas purifying fiber filter (Example 1-3-1: 50 μm, 70%, 3 mm, Example 1), respectively. 3-3-2: 50 μm, 70%, 1.5 mm, Example 1-3-3: 50 μm, 70%, 0.5 mm, Example 1-3-4: 50 μm, 90%, 6 mm, Example 1 3-5: 50 μm, 90%, 3 mm, Example 1-3-6: 50 μm, 90%, 1.5 mm, Comparative Example 1-3-1: 50 μm, 50%, 3 mm, Comparative Example 1-3-2 : 50 μm, 50%, 1.5 mm, Comparative Example 1-3-3: 50 μm, 50%, 0.5 mm) An example exhaust gas purifying fiber filter was obtained.
The PM oxidation rate of the exhaust gas purification fiber filter in each example was calculated in the same manner as in Example 1-1-1. The obtained result is shown in FIG.
図10及び図11から、本発明の範囲に属する排ガス浄化用繊維フィルタは、本発明外の排ガス浄化用繊維フィルタに比べて再生インターバルを長くし得ることが分かる。 10 and 11, it can be seen that the exhaust gas purifying fiber filter belonging to the scope of the present invention can have a longer regeneration interval than the exhaust gas purifying fiber filter outside the present invention.
(実施例2−1−1)
<排ガス浄化用繊維フィルタの作製>
金属繊維(材質:フェライト系ステンレス鋼)を用い、抄造よって、不織布を作製した。
得られた不織布を、アルコール系溶剤の一例であるエタノール(濃度:99質量%)に浸漬させながら、超音波処理を15分間行い、一昼夜自然乾燥し、更に130℃で1時間乾燥し、しかる後、大気中、400℃で30分間焼成して、排ガス浄化用繊維フィルタを作製した。
得られた排ガス浄化用繊維フィルタにセリウム(Ce)を含む触媒層形成スラリーを塗布し、余分なスラリーを除去し、乾燥・焼成して、本例に用いた排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
得られた排ガス浄化用繊維フィルタは、空隙率が70%、厚みが3mmであった。また、排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維は、繊維径が35μmであった。
(Example 2-1-1)
<Fabrication of exhaust gas purification fiber filter>
A nonwoven fabric was produced by paper making using metal fibers (material: ferritic stainless steel).
The obtained non-woven fabric is subjected to ultrasonic treatment for 15 minutes while being immersed in ethanol (concentration: 99% by mass), which is an example of an alcohol solvent, and is naturally dried all day and night, and further dried at 130 ° C. for 1 hour. Then, it was fired in the atmosphere at 400 ° C. for 30 minutes to produce a fiber filter for exhaust gas purification.
A catalyst layer forming slurry containing cerium (Ce) was applied to the obtained exhaust gas purifying fiber filter, excess slurry was removed, dried and fired to obtain the exhaust gas purifying fiber filter used in this example.
The obtained fiber filter for exhaust gas purification had a porosity of 70% and a thickness of 3 mm. Further, the fiber constituting the exhaust gas purifying fiber filter had a fiber diameter of 35 μm.
<三元触媒の作製>
本例に用いた三元触媒は、Pd及びRh担持触媒であり、触媒ハニカム容量は、0.94L、Pt及びRhの担持量は3.5g、PtとRhの担持重量比率はPt:Rh=11:1であった。
<Production of three-way catalyst>
The three-way catalyst used in this example is a Pd and Rh supported catalyst, the catalyst honeycomb capacity is 0.94 L, the supported amount of Pt and Rh is 3.5 g, and the supported weight ratio of Pt and Rh is Pt: Rh = 11: 1.
<ディーゼルパティキュレートフィルタの作製>
本例に用いたパティキュレートフィルターは、Ptを担持したものであり、触媒ハニカム容量は、2.5L、Ptの担持量は2.5gであった。
<Production of diesel particulate filter>
The particulate filter used in this example supported Pt, the catalyst honeycomb capacity was 2.5 L, and the supported amount of Pt was 2.5 g.
<排気ガス浄化システムの構築>
上記作製した排ガス浄化用繊維フィルタ、三元触媒及びディーゼルパティキュレートフィルタを図3に示すように、ディーゼルエンジンの排ガス流路に配設して、本例のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムを構築した。
<Construction of exhaust gas purification system>
As shown in FIG. 3, the produced exhaust gas purification fiber filter, three-way catalyst, and diesel particulate filter were disposed in the exhaust gas flow path of the diesel engine to construct an exhaust gas purification system for a diesel engine of this example.
(実施例2−1−2〜2−1−16)
排ガス浄化用繊維フィルタの作製において、表1に示すように触媒成分を代えたこと以外は、実施例2−1−1と同様の操作を繰り返して、各例のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムを構築した。
(Examples 2-1 to 2-1-16)
In the production of the exhaust gas purification fiber filter, the same operation as in Example 2-1-1 was repeated except that the catalyst component was changed as shown in Table 1, and the exhaust gas purification system for a diesel engine of each example was constructed. did.
(実施例2−2−1〜2−2−8、比較例2−2−1〜2−2−3)
排ガス浄化用繊維フィルタの作製において、排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率及び排ガス浄化用繊維フィルタの厚みをそれぞれ(実施例2−2−1:70%、1.5mm、実施例2−2−2:70%、0.5mm、実施例2−2−3:85%、3mm、実施例2−2−4:85%、1.5mm、実施例2−2−5:85%、0.5mm、実施例2−2−6:90%、6mm、実施例2−2−7:90%、3mm、実施例2−2−8:90%、1.5mm、比較例2−2−1:50%、3mm、比較例2−2−2:50%、1.5mm、比較例2−2−3:50%、0.5mm)に変えたこと以外は、実施例2−1−3と同様の操作を繰り返して、各例のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムを構築した。
(Examples 2-2-1 to 2-2-8, Comparative Examples 2-2-1 to 2-2-3)
In the production of the exhaust gas purifying fiber filter, the porosity of the exhaust gas purifying fiber filter and the thickness of the exhaust gas purifying fiber filter were respectively set to (Example 2-2-1: 70%, 1.5 mm, Example 2-2-2). : 70%, 0.5 mm, Example 2-2-3: 85%, 3 mm, Example 2-2-4: 85%, 1.5 mm, Example 2-2-5: 85%, 0.5 mm Example 2-2-6: 90%, 6 mm, Example 2-2-7: 90%, 3 mm, Example 2-2-8: 90%, 1.5 mm, Comparative Example 2-2-1: 50%, 3 mm, Comparative Example 2-2-2: 50%, 1.5 mm, Comparative Example 2-2-3: 50%, 0.5 mm) The same operation was repeated, and the exhaust gas purification system for diesel engines of each example was constructed.
(実施例2−3−1〜2−3−6、比較例2−3−1〜2−3−3)
排ガス浄化用繊維フィルタの作製において、排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維の繊維径、排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率及び排ガス浄化用繊維フィルタの厚みをそれぞれ(実施例2−3−1:50μm、70%、3mm、実施例2−3−2:50μm、70%、1.5mm、実施例2−3−3:50μm、70%、0.5mm、実施例2−3−4:50μm、90%、6mm、実施例2−3−5:50μm、90%、3mm、実施例2−3−6:50μm、90%、1.5mm、比較例2−3−1:50μm、50%、3mm、比較例2−3−2:50μm、50%、1.5mm、比較例2−3−3:50μm、50%、0.5mm)に変えたこと以外は、実施例2−1−3と同様の操作を繰り返して、各例のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムを構築した。
(Examples 2-3-1 to 2-3-6, Comparative Examples 2-3-1 to 2-3-3)
In the production of the exhaust gas purifying fiber filter, the fiber diameter of the fiber constituting the exhaust gas purifying fiber filter, the porosity of the exhaust gas purifying fiber filter, and the thickness of the exhaust gas purifying fiber filter were respectively set (Example 2-3-1: 50 μm). 70%, 3 mm, Example 2-3-2: 50 μm, 70%, 1.5 mm, Example 2-3-3: 50 μm, 70%, 0.5 mm, Example 2-3-4: 50 μm, 90%, 6 mm, Example 2-3-5: 50 μm, 90%, 3 mm, Example 2-3-6: 50 μm, 90%, 1.5 mm, Comparative Example 2-3-1: 50 μm, 50%, 3 mm, Comparative Example 2-3-2: 50 μm, 50%, 1.5 mm, Comparative Example 2-3-3: 50 μm, 50%, 0.5 mm) Repeat the same operation as in
図10及び図11から、本発明の範囲に属するディーゼルエンジン用排ガス浄化システムは、本発明外のディーゼルエンジン用排ガス浄化システムに比べて再生インターバルを長くし得ることが分かる。
また、図3に示すように、ディーゼルエンジンから流出した排ガスが直接流入する位置に排ガス浄化用繊維フィルタを配設することによって、より優れたPMの浄化性能を発揮することができることが分かる。
更に、少なくとも表面に所定の触媒成分を含有する繊維からなる排ガス浄化用繊維フィルタを適用することによって、より優れたPMの浄化性能を発揮することができることが分かる。
更にまた、排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維としては、優れた耐熱性を金属繊維や無機繊維を好適に適用できることが分かる。
10 and 11, it can be seen that the exhaust gas purification system for diesel engines belonging to the scope of the present invention can have a longer regeneration interval than the exhaust gas purification system for diesel engines outside the present invention.
In addition, as shown in FIG. 3, it can be seen that more excellent PM purification performance can be exhibited by disposing an exhaust gas purification fiber filter at a position where the exhaust gas flowing out of the diesel engine directly flows.
Furthermore, it can be seen that more excellent PM purification performance can be exhibited by applying an exhaust gas purification fiber filter made of fibers containing a predetermined catalyst component at least on the surface.
Furthermore, it can be seen that metal fibers and inorganic fibers can be suitably applied with excellent heat resistance as the fibers constituting the exhaust gas purifying fiber filter.
(実施例3−1−1)
<排ガス浄化用繊維フィルタの作製>
金属繊維(材質:フェライト系ステンレス鋼)を用い、抄造よって、不織布を作製した。
得られた不織布を、アルコール系溶剤の一例であるエタノール(濃度:99質量%)に浸漬させながら、超音波処理を15分間行い、一昼夜自然乾燥し、更に130℃で1時間乾燥し、しかる後、大気中、400℃で30分間焼成して、排ガス浄化用繊維フィルタを作製した。
得られた排ガス浄化用繊維フィルタにセリウム(Ce)を含む触媒層形成スラリーを塗布し、余分なスラリーを除去し、乾燥・焼成して、本例の排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
得られた排ガス浄化用繊維フィルタは、空隙率が70%、厚みが3mmであった。また、排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維は、繊維径が35μmであった。
(Example 3-1-1)
<Fabrication of exhaust gas purification fiber filter>
A nonwoven fabric was produced by paper making using metal fibers (material: ferritic stainless steel).
The obtained non-woven fabric is subjected to ultrasonic treatment for 15 minutes while being immersed in ethanol (concentration: 99% by mass), which is an example of an alcohol solvent, and is naturally dried all day and night, and further dried at 130 ° C. for 1 hour. Then, it was fired in the atmosphere at 400 ° C. for 30 minutes to produce a fiber filter for exhaust gas purification.
A catalyst layer forming slurry containing cerium (Ce) was applied to the obtained exhaust gas purifying fiber filter, excess slurry was removed, dried and fired to obtain an exhaust gas purifying fiber filter of this example.
The obtained fiber filter for exhaust gas purification had a porosity of 70% and a thickness of 3 mm. Further, the fiber constituting the exhaust gas purifying fiber filter had a fiber diameter of 35 μm.
(実施例3−1−2〜3−1−16)
表2に示すように触媒成分を代えたこと以外は、実施例3−1−1と同様の操作を繰り返して、各例の排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
(Examples 3-1-2 to 3-1-16)
Except that the catalyst component was changed as shown in Table 2, the same operation as in Example 3-1-1 was repeated to obtain an exhaust gas purification fiber filter of each example.
[PM酸化性能]
各例の排ガス浄化用繊維フィルタのPM酸化率を下記の要領で算出した。得られた結果を表2に併記する。
まず、実施例3−1−1で得られた排ガス浄化用繊維フィルタをガソリンエンジン(排気量:2500cc、日産自動車株式会社製)の排ガス流路において排ガス浄化用繊維フィルタ入口温度が350℃となるように配設し、パティキュレートマターを堆積させた。堆積前後の質量差からパティキュレートマター堆積量(BPM)を測定した。
次いで、パティキュレートマターを堆積させた排ガス浄化用繊維フィルタより上流側の排ガス流路にパティキュレートマター回収用のディーゼルパティキュレートフィルタを配設し、繊維フィルタ入口温度が480℃となるようにし、堆積させたパティキュレートマターを酸化処理し、残りのパティキュレートマター堆積量(APM)を測定した。
PM酸化率は下記の式(2)より算出した。
[PM oxidation performance]
The PM oxidation rate of the exhaust gas purifying fiber filter of each example was calculated as follows. The obtained results are also shown in Table 2.
First, the exhaust gas purification fiber filter obtained in Example 3-1-1 has an exhaust gas purification fiber filter inlet temperature of 350 ° C. in the exhaust gas passage of a gasoline engine (displacement: 2500 cc, manufactured by Nissan Motor Co., Ltd.). The particulate matter was deposited. The amount of particulate matter deposition (B PM ) was measured from the mass difference before and after deposition.
Next, a diesel particulate filter for collecting particulate matter is disposed in the exhaust gas flow channel upstream of the fiber filter for exhaust gas purification on which particulate matter has been deposited so that the fiber filter inlet temperature is 480 ° C. The deposited particulate matter was oxidized, and the remaining particulate matter deposition amount (A PM ) was measured.
The PM oxidation rate was calculated from the following formula (2).
PM酸化率(%)=(BPM−APM)/BPM…(2) PM oxidation rate (%) = (B PM −A PM ) / B PM (2)
実施例3−1−2〜3−1−16についても同様の操作によりPM酸化率を算出した。 For Examples 3-1-2 to 3-1-16, the PM oxidation rate was calculated in the same manner.
(実施例3−2−1〜3−2−8、比較例3−2−1〜3−2−3)
排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率及び排ガス浄化用繊維フィルタの厚みをそれぞれ(実施例3−2−1:70%、1.5mm、実施例3−2−2:70%、0.5mm、実施例3−2−3:85%、3mm、実施例3−2−4:85%、1.5mm、実施例3−2−5:85%、0.5mm、実施例3−2−6:90%、6mm、実施例3−2−7:90%、3mm、実施例3−2−8:90%、1.5mm、比較例3−2−1:50%、3mm、比較例3−2−2:50%、1.5mm、比較例3−2−3:50%、0.5mm)に変えたこと以外は、実施例3−1−3と同様の操作を繰り返して、各例の排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
各例の排ガス浄化用繊維フィルタのPM酸化率を実施例3−1−1と同様の要領で算出した。得られた結果(実施例3−1−3を含む。)を図13に示す。
(Examples 3-2-1 to 2-3-2-8, Comparative Examples 3-2-1 to 2-3-2-3)
The porosity of the exhaust gas purifying fiber filter and the thickness of the exhaust gas purifying fiber filter were respectively set (Example 3-2-1: 70%, 1.5 mm, Example 3-2-2: 70%, 0.5 mm. Example 3-2-3: 85%, 3 mm, Example 3-2-4: 85%, 1.5 mm, Example 3-2-5: 85%, 0.5 mm, Example 3-2-6: 90%, 6 mm, Example 3-2-7: 90%, 3 mm, Example 3-2-8: 90%, 1.5 mm, Comparative Example 3-2-1: 50%, 3 mm, Comparative Example 3- 2-2: 50%, 1.5 mm, Comparative Example 3-2-3: 50%, 0.5 mm) An exhaust gas purification fiber filter was obtained.
The PM oxidation rate of the exhaust gas purifying fiber filter in each example was calculated in the same manner as in Example 3-1-1. The obtained results (including Example 3-1-3) are shown in FIG.
[圧力損失]
各例の排ガス浄化用繊維フィルタの圧力損失を下記の要領で算出した。得られた結果(実施例3−1−3を含む。)を図14に示す。
まず、実施例3−2−1で得られた排ガス浄化用繊維フィルタをガソリンエンジン(排気量:2500cc、日産自動車株式会社製)の排ガス流路に配設し、排ガス浄化用繊維フィルタの出入口の圧力を測定して、圧力損失の値を求めた。なお、圧力損失の値は、120分経過時におけるものとした。
実施例3−2−2〜3−2−8、比較例3−2−1〜3−2−3及び実施例3−1−3についても同様の操作により圧力損失を算出した。
[Pressure loss]
The pressure loss of the exhaust gas purification fiber filter in each example was calculated as follows. The obtained results (including Example 3-1-3) are shown in FIG.
First, the exhaust gas purification fiber filter obtained in Example 3-2-1 was disposed in the exhaust gas passage of a gasoline engine (displacement: 2500 cc, manufactured by Nissan Motor Co., Ltd.) The pressure was measured to determine the pressure loss value. In addition, the value of the pressure loss was assumed to be when 120 minutes had elapsed.
For Examples 3-2-2 to 3-2-8, Comparative Examples 3-2-1 to 2-3-2-3 and Example 3-1-3, the pressure loss was calculated in the same manner.
(実施例3−3−1〜3−3−6、比較例3−3−1〜3−3−3)
排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維の繊維径、排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率及び排ガス浄化用繊維フィルタの厚みをそれぞれ(実施例3−3−1:50μm、70%、3mm、実施例3−3−2:50μm、70%、1.5mm、実施例3−3−3:50μm、70%、0.5mm、実施例3−3−4:50μm、90%、6mm、実施例3−3−5:50μm、90%、3mm、実施例3−3−6:50μm、90%、1.5mm、比較例3−3−1:50μm、50%、3mm、比較例3−3−2:50μm、50%、1.5mm、比較例3−3−3:50μm、50%、0.5mm)に変えたこと以外は、実施例3−1−3と同様の操作を繰り返して、各例の排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
各例の排ガス浄化用繊維フィルタのPM酸化率を実施例3−1−1と同様の要領で算出した。得られた結果を図15に示す。
(Examples 3-3-1 to 3-3-6, Comparative examples 3-3-1 to 3-3-3)
The fiber diameter of the fiber constituting the exhaust gas purifying fiber filter, the porosity of the exhaust gas purifying fiber filter, and the thickness of the exhaust gas purifying fiber filter (Example 3-3-1: 50 μm, 70%, 3 mm, Example 3), respectively. 3-3-2: 50 μm, 70%, 1.5 mm, Example 3-3-3: 50 μm, 70%, 0.5 mm, Example 3-3-4: 50 μm, 90%, 6 mm, Example 3- 3-5: 50 μm, 90%, 3 mm, Example 3-3-6: 50 μm, 90%, 1.5 mm, Comparative Example 3-3-1: 50 μm, 50%, 3 mm, Comparative Example 3-3-2 : 50 μm, 50%, 1.5 mm, Comparative Example 3-3-3: 50 μm, 50%, 0.5 mm) An example exhaust gas purifying fiber filter was obtained.
The PM oxidation rate of the exhaust gas purifying fiber filter in each example was calculated in the same manner as in Example 3-1-1. The obtained result is shown in FIG.
図13及び図14から、本発明の範囲に属する排ガス浄化用繊維フィルタは、コールドPM浄化性能を向上させ得ることが分かる。 From FIG. 13 and FIG. 14, it can be seen that the exhaust gas purification fiber filter belonging to the scope of the present invention can improve the cold PM purification performance.
(実施例4−1−1)
<排ガス浄化用繊維フィルタの作製>
金属繊維(材質:フェライト系ステンレス鋼)を用い、抄造よって、不織布を作製した。
得られた不織布を、アルコール系溶剤の一例であるエタノール(濃度:99質量%)に浸漬させながら、超音波処理を15分間行い、一昼夜自然乾燥し、更に130℃で1時間乾燥し、しかる後、大気中、400℃で30分間焼成して、排ガス浄化用繊維フィルタを作製した。
得られた排ガス浄化用繊維フィルタにセリウム(Ce)を含む触媒層形成スラリーを塗布し、余分なスラリーを除去し、乾燥・焼成して、本例に用いた排ガス浄化用繊維フィルタを得た。
得られた排ガス浄化用繊維フィルタは、空隙率が70%、厚みが3mmであった。また、排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維は、繊維径が35μmであった。
(Example 4-1-1)
<Fabrication of exhaust gas purification fiber filter>
A nonwoven fabric was produced by paper making using metal fibers (material: ferritic stainless steel).
The obtained non-woven fabric is subjected to ultrasonic treatment for 15 minutes while being immersed in ethanol (concentration: 99% by mass), which is an example of an alcohol solvent, and is naturally dried all day and night, and further dried at 130 ° C. for 1 hour. Then, it was fired in the atmosphere at 400 ° C. for 30 minutes to produce a fiber filter for exhaust gas purification.
A catalyst layer forming slurry containing cerium (Ce) was applied to the obtained exhaust gas purifying fiber filter, excess slurry was removed, dried and fired to obtain the exhaust gas purifying fiber filter used in this example.
The obtained fiber filter for exhaust gas purification had a porosity of 70% and a thickness of 3 mm. Further, the fiber constituting the exhaust gas purifying fiber filter had a fiber diameter of 35 μm.
<三元触媒の作製>
本例に用いた三元触媒は、Pd及びRh担持触媒であり、触媒ハニカム容量は、0.94L、Pt及びRhの担持量は3.5g、PtとRhの担持重量比率はPt:Rh=11:1であった。
<Production of three-way catalyst>
The three-way catalyst used in this example is a Pd and Rh supported catalyst, the catalyst honeycomb capacity is 0.94 L, the supported amount of Pt and Rh is 3.5 g, and the supported weight ratio of Pt and Rh is Pt: Rh = 11: 1.
<排気ガス浄化システムの構築>
上記作製した排ガス浄化用繊維フィルタ及び三元触媒を図7に示すように、ガソリンエンジンの排ガス流路に配設して、本例のガソリンエンジン用排ガス浄化システムを構築した。
<Construction of exhaust gas purification system>
As shown in FIG. 7, the produced exhaust gas purification fiber filter and the three-way catalyst were arranged in the exhaust gas passage of the gasoline engine to construct an exhaust gas purification system for the gasoline engine of this example.
(実施例4−1−2〜4−1−16)
排ガス浄化用繊維フィルタの作製において、表1に示すように触媒成分を代えたこと以外は、実施例4−1−1と同様の操作を繰り返して、各例のガソリンエンジン用排ガス浄化システムを構築した。
(Examples 4-1-2 to 4-1-16)
In the production of the exhaust gas purification fiber filter, the same operation as in Example 4-1-1 was repeated except that the catalyst component was changed as shown in Table 1, and the exhaust gas purification system for a gasoline engine of each example was constructed. did.
(比較例4−1−1)
<パティキュレートフィルタの作製>
本例に用いたパティキュレートフィルターは、Ptを担持したものであり、触媒ハニカム容量は、2.5L、Ptの担持量は2.5gであった。
(Comparative Example 4-1-1)
<Preparation of particulate filter>
The particulate filter used in this example supported Pt, the catalyst honeycomb capacity was 2.5 L, and the supported amount of Pt was 2.5 g.
<排気ガス浄化システムの構築>
上記作製したパティキュレートフィルタ及び三元触媒を図8に示すように、ガソリンエンジンの排ガス流路に配設して、本例のガソリンエンジン用排ガス浄化システムを構築した。
<Construction of exhaust gas purification system>
As shown in FIG. 8, the produced particulate filter and the three-way catalyst were arranged in the exhaust gas flow path of the gasoline engine to construct the exhaust gas purification system for gasoline engine of this example.
(実施例4−2−1〜4−2−8、比較例4−2−1〜4−2−3)
排ガス浄化用繊維フィルタの作製において、排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率及び排ガス浄化用繊維フィルタの厚みをそれぞれ(実施例4−2−1:70%、1.5mm、実施例4−2−2:70%、0.5mm、実施例4−2−3:85%、3mm、実施例4−2−4:85%、1.5mm、実施例4−2−5:85%、0.5mm、実施例4−2−6:90%、6mm、実施例4−2−7:90%、3mm、実施例4−2−8:90%、1.5mm、比較例4−2−1:50%、3mm、比較例4−2−2:50%、1.5mm、比較例4−2−3:50%、0.5mm)に変えたこと以外は、実施例4−1−3と同様の操作を繰り返して、各例のガソリンエンジン用排ガス浄化システムを構築した。
(Examples 4-2-1 to 4-2-8, comparative examples 4-2-1 to 4-2-3)
In the production of the exhaust gas purifying fiber filter, the porosity of the exhaust gas purifying fiber filter and the thickness of the exhaust gas purifying fiber filter were respectively set to (Example 4-2-1: 70%, 1.5 mm, Example 4-2-2). : 70%, 0.5 mm, Example 4-2-3: 85%, 3 mm, Example 4-2-4: 85%, 1.5 mm, Example 4-2-5: 85%, 0.5 mm Example 4-2-6: 90%, 6 mm, Example 4-2-7: 90%, 3 mm, Example 4-2-8: 90%, 1.5 mm, Comparative Example 4-2-1 50%, 3 mm, Comparative Example 4-2-2: 50%, 1.5 mm, Comparative Example 4-2-3: 50%, 0.5 mm) The same operation was repeated to construct an exhaust gas purification system for a gasoline engine of each example.
(実施例4−3−1〜4−3−6、比較例4−3−1〜4−3−3)
排ガス浄化用繊維フィルタの作製において、排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維の繊維径、排ガス浄化用繊維フィルタの空隙率及び排ガス浄化用繊維フィルタの厚みをそれぞれ(実施例4−3−1:50μm、70%、3mm、実施例4−3−2:50μm、70%、1.5mm、実施例4−3−3:50μm、70%、0.5mm、実施例4−3−4:50μm、90%、6mm、実施例4−3−5:50μm、90%、3mm、実施例4−3−6:50μm、90%、1.5mm、比較例4−3−1:50μm、50%、3mm、比較例4−3−2:50μm、50%、1.5mm、比較例4−3−3:50μm、50%、0.5mm)に変えたこと以外は、実施例4−1−3と同様の操作を繰り返して、各例のガソリンエンジン用排ガス浄化システムを構築した。
(Examples 4-3-1 to 4-3-6, Comparative examples 4-3-1 to 4-3-3)
In the production of the exhaust gas purifying fiber filter, the fiber diameter of the fiber constituting the exhaust gas purifying fiber filter, the porosity of the exhaust gas purifying fiber filter, and the thickness of the exhaust gas purifying fiber filter were respectively set (Example 4-3-1: 50 μm). 70%, 3 mm, Example 4-3-2: 50 μm, 70%, 1.5 mm, Example 4-3-3: 50 μm, 70%, 0.5 mm, Example 4-3-4: 50 μm, 90%, 6 mm, Example 4-3-5: 50 μm, 90%, 3 mm, Example 4-3-6: 50 μm, 90%, 1.5 mm, Comparative Example 4-3-1: 50 μm, 50%, 3 mm, Comparative Example 4-3-2: 50 μm, 50%, 1.5 mm, Comparative Example 4-3-3: 50 μm, 50%, 0.5 mm) Repeat the same operation to remove the gasoline engine exhaust gas for each example. To construct a purification system.
[低温域におけるPM浄化性能]
各例のガソリンエンジン用排ガス浄化システムにおいて、下記の測定方法により、低温域におけるPM浄化性能を測定した。得られた結果を表3に示す。各システムの仕様の一部及び用いた排ガス浄化用繊維フィルタの圧力損失の値も表3に併記する。なお、圧力損失の値は、120分経過時におけるものとした。
[PM purification performance in low temperature range]
In the exhaust gas purification system for a gasoline engine in each example, PM purification performance in a low temperature region was measured by the following measurement method. The obtained results are shown in Table 3. Table 3 also shows a part of the specifications of each system and the pressure loss value of the used exhaust gas purification fiber filter. In addition, the value of the pressure loss was assumed to be when 120 minutes had elapsed.
(測定方法)
LA4評価における0〜300秒までのPM浄化率を求めて、低温域におけるPM浄化性能として評価した。なお、触媒入口の温度は平均で300℃であった。
(Measuring method)
The PM purification rate from 0 to 300 seconds in LA4 evaluation was determined and evaluated as the PM purification performance in a low temperature range. The catalyst inlet temperature was 300 ° C. on average.
表3より、本発明の範囲に属する各実施例は、本発明外の各比較例に対して、コールドPM浄化性能が優れていることが分かる。また、比較例4−2−1は、実施例4−2−1と比較して、圧力損失が著しく高くなった。
また、図7に示すように、ガソリンエンジンから流出した排ガスが直接流入する位置に排ガス浄化用繊維フィルタを配設することによって、より優れたPMの浄化性能を発揮することができることが分かる。
更に、少なくとも表面に所定の触媒成分を含有する繊維からなる排ガス浄化用繊維フィルタを適用することによって、より優れたPMの浄化性能を発揮することができることが分かる。
更にまた、排ガス浄化用繊維フィルタを構成する繊維としては、優れた耐熱性を金属繊維や無機繊維を好適に適用できることが分かる。
From Table 3, it can be seen that each Example belonging to the scope of the present invention has better cold PM purification performance than each Comparative Example outside the present invention. In addition, the pressure loss of Comparative Example 4-2-1 was significantly higher than that of Example 4-2-1.
Further, as shown in FIG. 7, it can be seen that more excellent PM purification performance can be exhibited by disposing an exhaust gas purification fiber filter at a position where the exhaust gas flowing out from the gasoline engine directly flows.
Furthermore, it can be seen that more excellent PM purification performance can be exhibited by applying an exhaust gas purification fiber filter made of fibers containing a predetermined catalyst component at least on the surface.
Furthermore, it can be seen that metal fibers and inorganic fibers can be suitably applied with excellent heat resistance as the fibers constituting the exhaust gas purifying fiber filter.
以上、本発明を若干の実施形態及び実施例によって説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。 As mentioned above, although this invention was demonstrated with some embodiment and an Example, this invention is not limited to these, A various deformation | transformation is possible within the range of the summary of this invention.
例えば、上記のガソリンエンジン用排ガス浄化システムにおける実施形態では、2個の触媒を備える場合の例として、2個の一体構造型三元触媒を備える場合を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、酸化触媒、三元触媒、NOx浄化触媒など各種の触媒を適宜組み合わせることができる。更には、3個以上の触媒を備えるようにしてもよい。 For example, in the above-described embodiment of the exhaust gas purification system for a gasoline engine, as an example of the case where two catalysts are provided, the case where two integral structure type three-way catalysts are provided has been described, but the present invention is not limited thereto. Absent. For example, various catalysts such as an oxidation catalyst, a three-way catalyst, and a NOx purification catalyst can be appropriately combined. Further, three or more catalysts may be provided.
1、1’、10 ディーゼルエンジン用排ガス浄化システム
1’’、1’’’、10’ ガソリンエンジン用排ガス浄化システム
2 ディーゼルパティキュレートフィルタ
4 排ガス浄化用繊維フィルタ
4a 繊維
4b 触媒成分
6、6’ 一体構造型三元触媒
8 ディーゼルエンジン
8’ ガソリンエンジン
8a 排ガス流路
8b ケース
1, 1 ', 10 Exhaust gas purification system for
Claims (12)
上記ディーゼルパティキュレートフィルタより上流側の上記排ガス流路に配設され、空隙率が70〜90%であり、且つ厚みが0.5〜6mmである排ガス浄化用繊維フィルタと、を有する、ことを特徴とするディーゼルエンジン用排ガス浄化システム。 A diesel particulate filter disposed in the exhaust gas flow path of the diesel engine;
An exhaust gas purification fiber filter disposed in the exhaust gas flow channel upstream of the diesel particulate filter, having a porosity of 70 to 90% and a thickness of 0.5 to 6 mm. A featured exhaust gas purification system for diesel engines.
上記触媒より上流側の上記排ガス流路に配設され、空隙率が70〜90%であり、且つ厚みが0.5〜6mmである排ガス浄化用繊維フィルタと、を有する、ことを特徴とするガソリンエンジン用排ガス浄化システム。 A catalyst disposed in an exhaust gas passage of a gasoline engine;
And an exhaust gas purification fiber filter having a porosity of 70 to 90% and a thickness of 0.5 to 6 mm, which is disposed in the exhaust gas flow channel upstream of the catalyst. Exhaust gas purification system for gasoline engines.
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