JPH0486314A

JPH0486314A - ディーゼル機関の排気ガス浄化装置

Info

Publication number: JPH0486314A
Application number: JP2200899A
Authority: JP
Inventors: Hiroyoshi Kanazawa; 金沢　博敬; Kenji Arakawa; 健二荒川
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 1990-07-27
Filing date: 1990-07-27
Publication date: 1992-03-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、ディーゼル機関から排出される排気ガスを浄
化する装置に関し、詳しくはディーゼル機関特有のサル
フェート白煙をも除去可能な装置に関する。

［従来の技術］従来、ディーゼル機関の排気ガス浄化装置として、ディ
ーゼル機関の排気管と連通し外郭を形成するジャケット
と、このジャケット内に配設された排気ガス浄化触媒と
からなるものが知られている。排気ガス浄化触媒として
は、■コージェライトからなるハニカム担体にγ−アル
ミナからなるウォッシュコート層を被覆し、このウォッ
シュコト層に白金等の活性物質を担持ざぜた酸化用ハニ
カム触媒、■γ−アルミナからなるペレット担体に活性
物質を担持させたペレット触媒、■コシエライトからな
るディーゼルパティキュレー１〜フィルタ（以下、ＤＰ
Ｆという。）、■同ＤＰＦに活性物質を担持さぜた酸化
用ＤＰＦが主として用いられている。この浄化装置では
、これら排気ガス浄化触媒により、排気ガス中のＨＣ，
Ｃｏ、黒煙（スモーク）を除去して排気することができ
る。

［発明が解決しようとする課題］しかし、従来の排気ガス浄化装置では、ディゼル機関特
有のサルフェート白煙を除去することが困難であった。

この白煙についてＳＡＥ　（アメリカ自動車技術会）８
８００１０は次のように報じている。

すなわち、ディーゼル機関の燃料にはイオウ（Ｓ）が含
有され、このイオウが燃焼によりＳ０２、Ｓ０３等のＳ
ＯＸへと酸化された状態で前記排気ガス浄化触媒に蓄積
される。

そして、排気ガス浄化触媒として前記■ＤＰＦや前記■
酸化用ＤＰＦを使用したものでは、これらが電気ヒータ
等により再生処理される際に６００〜１２００’Ｃの高
温にされるため、蓄積されたＳＯｘが５０４２″へと酸
化されやすい。この５０４２−は、空気中の水分等と結
合して硫酸（１−１２ＳＯ４＞等のザルフエ−１〜（硫
酸塩）に変化し、これが高排気温にＪ：つてミス１〜状
に排気されることにより白煙が生じる。この白煙は、ユ
タックメタの測定によれば、第４図に示すように、再生
時間の間中、約２０％のレベルで生じる。

また、排気ガス浄化触媒として前記■酸化用ハカム触媒
や前記■ペレット触媒を用いたものでは、これらに担持
された活性物質によりＳＯｘがＳＯ４２−へと酸化され
やすく、第５図に示すように、排気温度の上昇につれサ
ルフェート量が増加し、白煙を生じる。特に、例えばデ
ィーゼル機関がフォークリフトに使用され、このツガ−
クリットがリフトリリーフ稼働を継続するなどの運転条
件により、排気温度が約４００℃以上になると、ザルフ
ェート量は急激に増加し、にり白煙を生じやすくなる。

こうして生じるディーゼル機関特有の白煙は、人間に刺
激臭を及ばずばかりでなく、室内荷役作業を行なう際に
作業場に充満して種々の物品を腐蝕させ、かつ視界を妨
げるなどの環境弊害をも生じるため、この白煙の除去は
ディーゼル機関を取扱う業界で切なる要望となっていた
。

本発明は、ディーゼル機関の排気ガス中のＨＣ。

ＣＯ１黒煙等の除去とともに、かかる白煙をも好適に除
去して排気せんとすることを解決すべき課題とするもの
である。

［課題を解決するための手段］本発明の排気ガス浄化装置は、上記課題を解決するため
、ジャケットの上流側に排気ガス浄化触媒を配設すると
ともに、無数のガス通路を形成する担体と、該担体に被
覆され塩化バリウムを含有するウォッシュコート層とか
らなるザルフエー１〜捕集フィルタを該ジャケットの下
流側に配設するという新規な手段を採用している。

ジャケットは、排気ガス浄化触媒と４ノールフエト捕集
フイルタとを同室に収納可能な単一のものでもよく、こ
れらを別室に収納可能な分割されたものでもよい。

排気ガス浄化触媒としては、■コージェライトへ等から
なるハニカム担体にγ−アルミナ等からなるつＡツシュ
コート層を被覆し、このウォッシュコート層に白金等の
活性物質を担持させた酸化用ハニカム触媒、■γ−アル
ミナ等からなるペレット担体に活性物質を担持させたベ
レット触媒、■コージェライト等からなるＤＰＦ、■同
ＤＰＦに活性物質を担持させた酸化用ＤＰＦを採用する
ことができる。

サルフェート捕集フィルタは、担体とつｔツシュコート
層とからなる。

担体としては、コージェライト、ムライト、シリカ−ア
ルミナ等で形成されるハニカム担体やペレット担体、同
コージェライ１へ等で形成されるセラミックファイバ、
ステンレス鋼板等で形成されるメタル担体等を採用する
ことができる。この担体は、上流の排気ガス浄化触媒と
してＤＰＦを採用する場合には比較的通気性の大きなも
のを採用することができ、上流の排気ガス浄化触媒とし
て酸化用ハニカム触媒等のＤＰＦでないものを採用する
場合には比較的通気性の小さなものを採用することがで
きる。

ウォッシュコート層は塩化バリウム（ＢａＣ１２、融点
；９６２℃、沸点：１５６０’Ｃ）を含む。

本発明者らは、この塩化バリウムの他に、炭酸バリウム
（ＢａＣＯ３）　、酸化バリウム（Ｂａｄ）等の種々の
バリウム化合物を検討したが、排気ガス浄化装置として
耐熱性が要求されるため、塩化バリウム以外のバリウム
化合物では好ましくないことか判明した。このウォッシ
ュコート層は、全て塩化バリウムで形成することもでき
るか、気体固体反応の効率向上の観点から表面積を高め
るため、また塩化バリウム及び生成物たる硫酸バリウム
（ＢａＳＯ４）の脱落防止のため、γ−アルミナ、セピ
オライト、チタニア（ＴｉＯｚ）、βアルミナ等の耐熱
性に優れた成分を塩化バリウムに加えて形成することが
好ましい。より好ましくは、γ−アルミナよりもセピオ
ライトを塩化バリウムに加えて形成する。なぜならば、
セピオライトにより脱臭機能をも得ることができるとと
もに、γ−アルミナがサルフェートによって硫酸アルミ
ニウム（ＡＩ　２　（８０４＞３　＞を生じやすく、こ
れによって担体から脱落しやすいのに対し、セピオライ
トではこのような弊害が生じにくいことが実験的に確認
されたからである。

また、本発明の排気ガス浄化装置は、前記排気ガス浄化
触媒と前記サルフェート捕集フィルタとの間に所定の温
度を超える間中信号を送出する温度検出手段が配設され
、かつ該温度検出手段の信号送出時間を累積加算すると
ともに、加算時間が設定時間を超えれば信号を出力する
制御部が装備されていることが好ましい。

制御部の設定時間は、ザルフェート捕集フィルタにおけ
る担体の容量及びウォッシュロー１〜層中の塩化バリウ
ム量並びに排気ガスの処理量によって決定される。すな
わち、この制御部の設定時間は、上流側の排気ガス浄化
触媒における再生処理継続時間や所定の排気温度継続時
間の加締時間に基づくザルフェート捕集フィルタの寿命
により決定される。

［作用］本発明の排気ガス浄化装置では、ジャケットの上流側に
配設された排気ガス浄化触媒が排気ガス中のＨＣ，Ｃｏ
、黒煙を除去する。そして、この排気ガス浄化触媒がＳ
ＯＸを蓄積し、蓄積したＳＱｘを再生処理や活性物質の
影響により５０４２−へと酸化しても、下流側に配設さ
れたザルフェト捕集フィルタは、そのウォッシュツー１
〜層中に含有するＢａＣｌ　２がＳＯ４２−と反応し、
Ｂａ５Ｏ４を生成するため、５０４２−がザルフェトと
して排出されるのを阻止する。生成されたＢａＳＯ４は
、ＢａＣｌ２と置換されてウォッシュコート層に保持さ
れ、融点が１５８０°Ｃであるため再生処理時の熱等に
対しても溶融等を生じにくく、かつ万一ウォッシュコー
ト層から脱落したとしても人体に悪影響を及ぼすことも
ない。そしで、ウォッシュコート層中の全てのＢａＣｌ
　２がＢａＳＯ４に置換された時点、すなわち寿命の経
過時点でサルフェート捕集フィルタが交換される。

温度検出手段及び制御部を装備した排気ガス浄化装置で
は、制御部は、排気ガス浄化触媒として■ＤＰＦや■酸
化用ＤＰＦを使用した場合には、これらの再生処理の温
度を検出し、Ｓ　Ｏｘ　ｌｆｉ　Ｓ　０４２−へと酸化
される継続時間を累積加算し、また排気ガス浄化触媒と
して■酸化用ハニカム触媒や■ペレット触媒を使用した
場合には、これらに担持された活性物質によってＳＯ４
２−量が急激に増加する設定排気温度を検出し、この継
続時間を累積加算する。そして、制御部は、サルフェー
ト捕集フィルタの寿命として設定された設定時間を加算
時間が超えれば信号を出力し、作業者にサルフェート捕
集フィルタの交換時期を告知する。

［実施例］以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照しつつ説
明する。

第１図に示す本実施例の排気ガス浄化装置は図示しない
フォークリフトのディーゼル機関に接続されたものであ
り、デイ−ピル機関の排気管がフロントジャケット１１
とリアジャケット１２とにより形成される略円柱状の室
と連通し、この室内にＤＰＦ２とサルフェート捕集フィ
ルタ３とが収納されている。フロントジャケット１１の
吸入口下流には多数の貫孔１１ａをもつバッフル１１１
が設けられており、このバッフル１１１により排気ガス
を分散かつ均一化させた状態で流入させている。リアジ
ャケット１２の排出口上流には所定間隙を有して固定さ
れた複数の支持棒に邪魔板１２１が支持されており、こ
の邪魔板１２１により排気ガスの吸入圧を高め、これに
より排気ガスの浄化能力を高めている。

室内の上流側にはＤＰＦ２が配設されており、フロント
ジャケット１１とＤＰＦ２との間には緩衝材及び排気シ
ール材２ａ（３Ｍ製、商品名ＩＮＴＦＲＡＭ＞が介装さ
れている。このＤＰＦ２は、セルの両端面が交互に閉塞
された市販の］−ジェライト製のものである。

室内の下流側にはＤＰＦ２と幾分隔ててυルフェーｌ〜
捕集フィルタ３が配設されており、リアジャケット１２
とザルフェート捕集フィルタ３との間にも同緩衝材及び
排気シールｖＪ３ａが介装されている。このザルフェー
ト捕集フィルタ３は、第２図に示ずように、ハニカム担
体３１の無数のセル３２がガス通路とされており、つｌ
ツシュコト＠３３にはγ−アルミナ３３１とともに塩化
バリウム３３２が含有されている。かかるサルフェト捕
集フィルタ３は、以下の条イ！１でハニカム担体３１に
ウオツシコーコート層３３を被覆したものである。

すなわち、ハニカム担体としては、コージェライト製の
ものを採用したくＨ本ガイシ製、Φ５゜６６”Ｘ６１．
４００セル／１ｎｃｈ２）。また、γ−アルミナ粉末（
キャタラー工業製、平均粒径２〜４μｍ＞と、アルミナ
ゾル（日産化学製、平均粒径０．２〜０．４μｍ）と、
硝酸アルミニウムと、塩化バリウムとを用意し、これら
を蒸留水を用いて粘度的２００Ｃｌ）Ｓのスラリとした
。そして、上記ハニカム担体にこのスラリをディッピン
グし、エアーブローすることにより余分なスラリーを除
去するとともに均一に被覆した。この後、これを約１２
０’Ｃの乾燥炉で乾燥し、しかる後に約６００℃の電気
炉で焼成した。これにより、塩化バリウムを約４００９
／ρもつ約８００ｙ／、Ｑのウォッシュコート層をハニ
カム担体に被覆した。

このつ４ツシココ一ト層中の塩化バリウムの割合はサル
フェート捕集フィルタ３の所望するか命により決定した
。すなわち、つＡツシュコー１〜層約８００９　／、Ｉ
Ｊ中における塩化バリウム約４００ｑ／Ｄとずれば、ハ
ニカム担体に約１　Ｋｇの塩化バリウムが被覆されてい
ることになり、これは３ａ約５．７９ｍ○１に相当する
。そして、かかる塩化バリウム量は、ディーゼル機関の
燃料として９１３２号軽油を採用すれば、この９１３２
号軽油か約０．５％のイオウを含有しているので、燃料
消費率が約３．５Ｋｙ／時間として、イオウが約０゜５
４ｍ０１／時間排出され、これが全てザルフェトに変化
したとして約１０．７時間分の寿命をもつことになる。

また、第１図に示すように、ＤＰＦ２とザルフェート捕
集フィルタ３との間には、ＤＰＦ２の下流の排気温度を
検出する温度センサ−４が配設されており、この温度セ
ンサ４はＣＰＵ等からなる制御部５に接続されている。

温度センサ４は、ＳＯＸがＳＯ４２−へと酸化される上
流のＤＰＦ２の再生処理の温度で電圧を生じるように所
定値Ｔ（−６００’Ｃ以上）が設定されている。また、
制御部５は、ザルフェート捕集フィルタ３の所望する有
向として設定された設定時間Ｃ（＝１０．７時間）を記
憶している。

上記のように構成されたこの排気ガス浄化装置では、」
三浦側に配設されたＤＰＦ２が排気ガス中の黒煙を除去
する。そして、このＤＰＦ２がＳＯＸを蓄積し、再生処
理の際、蓄積したＳＯｘを８０４２−へと酸化しても、
下流側に配設されたザルフェート捕集フィルタ３は、Ｂ
ａＣｌ２が５０４２−と反応してＢａ５Ｏ＋を生成する
ことにより、５０４２−がザルフェートとして排出され
るのを阻止する。なお、生成されたＢａＳＯ４はＢａｃ
１２と入替ってつＡツシュコ−１〜層に保持される。か
かる再生処理の際、ユタックメータにて白煙を測定した
ところ、ユタックメータの誤差範囲である５％未満のレ
ベルまで低下させることができた。また、目視によって
も白煙の消滅を確認できた。

そして、８４行なわれる再生処理の際、第３図に示すよ
うに、温度センサ４は所定値Ｔを超えることにより電圧
を生じる。制御部５は、温度センサ４の電圧送出時間Δ
ｔ１、Δｔ２、・・・を累積加算し、加算時間Δｔを記
憶する。ずなわち、△を一Δｔ１＋Δｔ２＋・・・。そ
して、この制御部５は、加算時間Δｔと設定時間Ｃとを
比較し、△ｔ＞Ｃであれば表示装置６に制御信号を送出
する。これにより、作業者は４ノールフエート捕集フイ
ルタ３の交換時期を容易に知ることができ、リアジＶケ
ット１２を聞いてサルフェート捕集フィルタ３を交換す
ることができる。なお、上記設定時間Ｃ（−１０，７時
間）は、例えばフォークリノ１〜が１８８時間稼働され
、上流側のＤＰＦ２が１日１回１０分間再生処理される
とすれば、約６４回分の再生処理時間に相当し、作業者
はこの約６／１回の再生処理後、すなわち約３カ月に一
度の法定点検時にサルフェート捕集フィルタ３の交換を
行なえばよく、この間サルフェート捕集フィルタ３の連
続使用が可能である。

なお、上記実施例では、上流側の排気ガス浄化触媒とし
て、ＤＰＦを使用したが、ハニカム触媒を使用してよい
。この場合、排気カス浄化装置としては、ＨＣ，Ｃｏの
酸化による無害化が可能でおるとともに、白煙の消滅を
図ることができる。

また、このとぎ、温度センサの所定値をＴ＝４００′Ｇ
に設定することにより、作業者は実施例と同様にザルフ
ェート捕集フィルタの交換時期を容易に知ることができ
る。

また、上記実施例では排気ガス浄化装置をフォクリフ１
へに適用したが、ディーゼル機関搭載の車両等に適用可
能であることはいうまでもない。

［発明の効果］以上詳述したように、本発明の排気ガス浄化装置では、
排気ガス浄化触媒の下流側に塩化バリウム含有のウォッ
シュコート層をもつザルフェート捕集フィルタが配設さ
れているため、ディーゼル機関の排気ガス中のＨＣ，Ｃ
ｏ、黒煙等の除去が可能であるとともに、燃料中のイオ
ウに基因するザルフエー１〜白煙を排気することもない
。

したがって、この排気ガス浄化装置を採用すれば、白煙
を好適に除去して排気刃ることができるため、環境弊害
を生じることなく、ディーゼル機関を取扱う業界の要望
を適えることができる。

また、温度検出手段及び制御部を装備した排気ガス浄化
装置では、作業者や運転者がサルフェト捕集フィルタの
交換時期を容易に知ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１〜３図は本発明の実施例に係り、第１図は排気ガス
浄化装置の断面図、第２図はサルフェト捕集フィルタの
一部拡大模式断面図、第３図は時間及び排気温度と時間
及び電圧との関係を示すグラフである。第４図及び第５
図は従来の技術に係り、第４図は再生時間と白煙との関
係を示すグラフ、第５図は排気温度とサルフェート徂と
の関係を示すグラフである。１１．１２・・・ジャケット２・・・ＤＰＦ　（排気ガス浄化触媒〉３・・・サルフ
ェート捕集フィルタ３１・・・ハニカム担体　３２・・・セル（ガス通路）
３３・・・ウォッシュヨー１〜層３３２・・・塩化バリウム４・・・温度センサ（温度検出手段）５・・・制御部　　　　　６・・・表示装置特許出願人
　　株式会社豊田自動織機製作所同　　　　　トヨタ自
動車株式会社代理人　　　弁理士　　大川　宏Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ディーゼル機関の排気管と連通し外郭を形成する
ジャケットと、該ジャケットの上流側に配設された排気
ガス浄化触媒と、該ジヤケットの下流側に配設されたサ
ルフエート捕集フィルタとを有するディーゼル機関の排
気ガス浄化装置であつて、前記サルフエート捕集フィルタは、無数のガス通路を形
成する担体と、該担体に被覆され塩化バリウムを含有す
るウォッシュコート層とからなることを特徴とするディ
ーゼル機関の排気ガス浄化装置。
（２）前記排気ガス浄化触媒と前記サルフェート捕集フ
ィルタとの間には所定の温度を超える間中信号を送出す
る温度検出手段が配設され、該温度検出手段の信号送出時間を累積加算し、加算時間
が設定時間を超えれば信号を出力する制御部が装備され
ていることを特徴とする請求項１記載のディーゼル機関
の排気ガス浄化装置。