[发明专利]颗粒状物质的减少装置

说明书

本申请是2004年4月16日提交的，申请号为200410032762.6，名称为“颗 粒状物质的减少装置”的发明申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及颗粒状物质的减少装置。即，涉及收集并燃烧包含于柴油发动 机的排放气体中的颗粒状物质并使其减少的颗粒状物质的减少装置。例如，涉 及随后追加安装在现在被使用的在用车辆上的减少装置。

背景技术

在柴油发动机的排放气体中，含有：一氧化碳CO、碳氢化合物HC、氮 氧化物NO_X、颗粒状物质PM等。

此时，若将这些物质原样地排放到大气中，由于对人体及环境有害，所以 为了防止公害，减少这些有害物质成了重要的课题。

本发明涉及减少这些有害物质中的颗粒状物质PM的颗粒状物质的减少 装置。

图5是这种现有技术的实例的颗粒状物质减少装置等的主剖面说明图。在 从一台柴油发动机排出的排放气体1的一根排气管2上，连接了一个排放气体 净化装置3，该排放气体净化装置3在一个外筒壳体4内依次具备一个净化装 置5及一个颗粒状物质减少装置6。

上游侧的净化装置5，是例如在蜂窝结构芯材的各小室壁上覆盖氧化催化 剂7的结构，并利用将排放气体中的一氧化碳CO及碳氢化合物HC氧化以使 其燃烧并减少，并且将一氧化氮NO氧化成二氧化氮。与此相应，下游侧的颗 粒状物质减少装置6利用将排放气体1中的颗粒状物质PM氧化而使其燃烧并 减少。

但是如众所周知，柴油发动机与汽油发动机相比，其空气燃料比(air fuel  ratio)方面，在混合气中处于空气过剩即氧气过剩的状态下，该排放气体1中 的一氧化氮NO处于难于还原的状态。此外，排放气体1中的一氧化氮NO与 颗粒状物质PM，其具有折衷的关系，因此柴油发动机的燃烧温度越高，则呈 前者增加后者减少的关系。

关于柴油发动机的排放气体1中的颗粒状物质PM，作为使其燃烧并减少 的颗粒状物质减少装置6，是使用氧化催化剂型的装置，在现实中，广泛利用 如图5所示的使用了过滤器8的高性能型装置。

该使用了过滤器8的颗粒状物质减少装置6，还被称为狄塞尔颗粒过滤器 (DPF，Diesel Particulate Filter)。并且，该颗粒状物质减少装置6，首先将颗 粒状物质PM收集在过滤器8中，然后通过燃烧使其减少，这样通过燃烧并除 去颗粒状物质PM后，再对过滤器8进行再生使用。

作为这样的DPF型的颗粒状物质减少装置6，开发并使用了高密度多孔 质的各种过滤器8。

并且在构造方面，典型的是将壁流式过滤器8与外筒壳体4同轴、且同直 径、且同截面积地安装在一个外筒壳体4内。该过滤器8，沿多个薄壁上流动 方向被划分形成多个通气孔，并且将各通气孔的入口与出口相互堵塞。此时， 被导入各通气孔的排放气体1，在通过薄壁的无数微孔(疏松的)之际，所含 有的颗粒状物质PM被薄壁的微孔收集了以后，因燃烧而减少。

颗粒状物质PM虽由处于1次颗粒状态下的大小为数μm左右的颗粒构成， 但通常是相互结合成数100μm左右大小的2次颗粒状态；与之相反，由于过 滤器8的薄壁的无数微孔(疏松的)的孔径小到10μm～100μm左右，所以几 乎能完全地收集。

作为这样的壁流式的过滤器8的薄壁材料，典型的可使用以堇青石(将氧 化铝Al₂O₃与硅石Si₂O₃用粘合剂粘结之物)或碳化硅SiC、或其他的各种陶 瓷。

并且，也开发或使用了其他各种DPF型的颗粒状物质减少装置6。例如， 利用氧化催化剂7使排放气体1中的一氧化氮NO氧化成二氧化氮NO₂，并用 获得的二氧化氮NO₂，促进被过滤器8收集的颗粒状物质PM的燃烧的颗粒状 物质减少装置6。

此外，作为该过滤器8，陶瓷制的壁流式、或发泡陶瓷制的、或陶瓷纤维 制的、或金属丝筛网结构的等等过滤器，被与外筒壳体4同轴、且同直径、且 同截面积地安装在一个外筒壳体4内。

作为现有技术的壁流式的颗粒状物质减少装置6，可列举例如专利文献 1-美国专利第4329162号说明书、专利文献2-欧洲专利第31348号说明书 所述的实例。

但是，关于这样的现有技术的颗粒状物质减少装置6，存在如下问题。