(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガスが通過するチャンネルをもち粒子をトラップし燃焼させる粒子トラップであって、トラップを使用する前に予め白金で触媒化したチャンネルをもつ粒子トラップをディーゼルエンジンに設け、そして該トラップのバランス点を低下させるに有効な量のディーゼル燃料と燃料可溶性セリウム組成物とのブレンド物で該エンジンを作動させ、排ガス中にセリウム化合物の活性種を含む排ガスを、白金で触媒化した該チャンネル内に導入することを特徴とする粒子放出を抑制したディーゼルエンジンの作動方法。
【請求項２】
トラップがシリカ−アルミナからなる請求項１の方法。
【請求項３】
トラップがきん青石からなる請求項１の方法。
【請求項４】
白金組成物を加えた排ガス又は燃焼空気を用いてチャンネルに白金触媒を付着させたトラップをディーゼルエンジンに設ける請求項１の方法。
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は低い粒子及びＮＯｘ排出をもってディーゼルエンジンを効率的に作動させる方法に関する。
〔従来の技術〕
ディーゼルエンジンではＮＯｘと粒子との間に一方が減少すると他方が増加するという本質的な互換性があることから粒子トラップの使用が一般化している。一般的にいって排気ガス循環、エンジンタイミング調節その他の技術を用いてかなりの程度トラップの使用がＮＯｘを減少させている。しかしトラップ中への粒子の捕捉はトラップ中の圧力低下が大きくなるとエンジン効率が低下して問題を生ずる。
最近の技術では粒子の速やかな形成を実用上防ぎ得ない。実用的な低温で微粒子を燃焼させることを意図した接触トラップは失活が速すぎて経済的な解決手段にはなっていない。また燃料添加物も完全な解決策にはなっていない。
〔発明が解決すべき課題〕
本発明の目的はトラップのバランス点（定常状態の燃焼温度）を実用的な低く持続性のあるレベルまで低下させることによってディーゼルエンジンの粒子トラップを使用できるようにする方法を提供することにある。
本発明の更なる目的は粒子を処理しつつＮＯｘ低減、たとえばＰＭ２．５、にディーゼルの作動を最適化する方法を提供することにある。
本発明の更なる目的はセリウム等の以前より効果が低くなった燃料添加物をもつ粒子トラップを効果的に再生する方法を提供することにある。
本発明の更なる目的はディーゼルエンジンからの粒子、未燃焼炭化水素及び一酸化炭素を同時に減少させうる方法を提供することにある。
本発明の更なる目的は通常ディーゼル粒子トラップを設けることで生ずる燃料経済性の低下を防ぎうる方法を提供することにある。
本発明の更なる目的は能力の低下した接触トラップの活性をディーゼル燃料への適量の添加で復活させうる添加剤を提供することにある。
本発明の更なる目的は規則への適合性を維持する簡単で効果的な手段をもつ古いが信頼性のある車両をそのオーナーに提供することにある。
本発明の更なる目的は接触ディーゼル粒子トラップの活性をモニターする方法又は復活する方法を提供することにある。
本発明のこれらの目的はディーゼルエンジンを低い粒子排出で作動させる本発明の改良方法によって達成される。
〔課題を解決するための手段〕
本発明方法は、ディーゼルエンジンに白金触媒粒子トラップを設け、そして該トラップのバランス点を低下させるに有効な量のディーゼル燃料と燃料可溶性セリウム組成物のブレンド物で該エンジンを作動させることからなる。好ましくは燃料は燃料可溶性有機−白金族金属化合物、たとえば、白金、パラジウム、ロジウム及びそれらの２以上の混合物からなる群から選ばれる燃料可溶性有機白金族金属化合物、も含有する。別の態様では、トラップ又は燃焼空気前の排ガスに白金族金属化合物を添加する。
【図面の簡単な説明】
添付図面を参照して以下の詳細な説明を読むことにより本発明がよりよく理解できまたその効果がより明らかになる。
図１は本発明による接触した即ち触媒化した粒子トラップをもつ排気系を備えたディーゼルエンジンの説明図であり、図２は本発明による粒子トラップの一部の拡大断面図である。
〔発明の実施の形態〕
「ディーゼルエンジン」なる用語は移動（海上も含む）及び静止電力プラントの両者及び２ストロークパーサイクル型、４ストロークパーサイクル型及びロータリー型のすべての圧縮点火エンジンを含むことを意味する。
「炭化水素燃料」なる用語は「蒸留燃料」又は「石油」からつくったすべての炭化水素系燃料を含むことを意味する。「石油」なる用語は粘度に関係なく化石燃料から回収される炭化水素系物質を含め、その用語の意味に含まれる通常の源泉に関係なく、それらすべてを含むことを意味する。
「ディーゼル燃料」なる用語は、ディーゼル燃料のＡＳＴＭ規定に合致するディーゼル燃料又は全体が蒸留分からなってはいないものやアルコール、エーテル、有機ニトロ化合物等（たとえばメタノール、エタノール、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル、ニトロメタン）からなるものも含む「蒸留燃料」を意味するものである。また本発明の範囲には鉱物燃料及びコーン、アルファルファ、シェール及びコール等の植物源又は鉱物源から誘導されたエマルジョン燃料及び液体燃料も含まれる。これらの燃料はまた当業者に知られた他の添加物も含有しうる。それらの例としては染料、セタン改質剤、２，６−ジ−ｔ−ブチル−４−メチルフェノール等の抗酸化剤、腐食防止剤、アルキルコハク酸及び無水物等の防サビ剤、抗菌剤、ガム阻害剤、金属失活剤、上流シリンダー潤滑剤、抗アイシング剤等がある。
図１にはタンク１１から燃料を供給されるディーゼルエンジン１０が示されている。燃料は適当なセリウム化合物で、また好ましくは同様に白金化合物で触媒化されている。
好ましいセリウム化合物としてはセリウムIIIアセチルアセトナート、及びセリウムIIIナフタナート、セリウムオクトエート、セリウムスチアレート、セリウムネオデカノエート等の種々のセリウム石鹸がある。多くのセリウム化合物は式：Ｃｅ（ＯＯＣＲ）3、ここでＲは炭化水素、好ましくはＣ2〜Ｃ22の脂肪族、脂環族、アリール及びアルキルアリールを包含する炭化水素である、に相当する３価の化合物である。添加量は燃料１００万部当たり約１〜１００ｐｐｍ（ｇ／ｌ）のレベルであり、好ましくは約５〜３０ｐｐｍのレベルである。このレベルは白金で触媒化した粒子トラップと組合せてセリウムを用いることによって顕著に減少させうる。
ディーゼルエンジンからの排気は排気パイプ１２を通過し、セリウム及び好ましくは同様に白金からなる燃料添加触媒組成物から放出される触媒金属を触媒化した粒子トラップ１４に運ぶ。このトラップは触媒成分を具備するか白金族金属燃料添加物でエンジンを作動させることによって触媒デポジットを形成することによって触媒化させうる。トラップ１４は適当な耐熱性材料、たとえばきん青石、炭化ケイ素、ガラスもしくは金属繊維、多孔質ガラスもしくは金属基質等、の通常の構造をもつものでありうる。白金で触媒したトラップは市販されており、バランス点の低下に効果があることが報告されている。白金自身に加えて他の白金族金属も、たとえば組合せの形で用いうる。このタイプのトラップは本発明に包含され（また燃料添加物等からのように他の手段によって白金族金属をデポジットさせて触媒化したものも包含され）、バランス点を、トラップのみ又はセリウム添加物で触媒化していないトラップでの場合よりもかなりの程度低下させうる。
図２は本発明方法の動力等を示すために拡大したトラップの１部を示すものである。チャネル１８は排ガス（矢印）の流水方向にのびるそれらの数の約半分をもっており、同様の数が反対方向にのびている。これらのチャネルは排ガス流方向に沿って端部で閉じており、隣接チャネルへの側開口をもっている。これらのチャネルの正確な構造は多くの設計上及び製造上の変動要因によって異なるが、重要な共通因子は粒子（たとえば図２のドット２０）がトラップを横切りそして出ることをとめられることである。これらの粒子はトラップが有効でありつづける場合はトラップ中で燃焼される必要がある。それ故、本発明によれば継続的に低いバランス点を確保、たとえば約２７５〜約４００℃、より好ましくは３２５℃以下に確保するために特定の触媒物質を特定の方式で用いる。
再び図２を参照して説明する。
トラップは白金で触媒化されており、これは四角２２として概略的に示されている。燃料の燃焼で放出するセリウムの活性種（図２に開放円２４で示す）はチャネル１８内でデポジットさせるため排ガスによって運ばれる。白金で触媒化したトラップ上にセリウムを用いる組合せにより予測し得ないほどバランス点を顕著に低下させる。
前記したように、燃料は好ましくは燃料可溶性有機白金族金属化合物、たとえば白金、パラジウム、ロジウム、も含有する。これらのなかでも白金アセチルアセトナート及び式：ＸＰｔＲ1Ｒ2、ここでＸはオレフィン性、アセチレン性又は芳香族性のパイ結合配置をもつ少なくとも１の不飽和炭素−炭素結合であり、Ｒ1とＲ2は独立にベンジル、フェニル、ニトロベンジル又は炭素数１〜１０をもつアルキルである、をもつ化合物、たとえばジフェニルシクロオクタジェン白金（II）、が好ましい。
好適な白金族金属化合物はたとえばボワーズ及びスプラグの米国特許第４，８９２，５６２号及び４，８９１，０５０号、エペリー及びスプラグの同５，０３４，０２０号、エペリー、スプラグ、ケルソ及びボワーズの同５，２１５，６５２号、ピーター−ホブリン、エペリー、ケルソ及びスプラグの同５，２６６，０８３号、エペリー、スプラグ、ケルソ及びボワーズのＷＯ９０／０７５６１号、及びピーター−ホブリン、バレンタイン及びスプラグが１９９６年１月３１日に出願した米国特許出願第０８／５９７，５１７号に記載されている。可能な場合は、これらの化合物のブレンド物を１以上の他の白金族金属化合物、たとえば石鹸、アセチルアセトナート、アルコレート、β−ジケトナート及びスルホネート、たとえば以下に詳述するタイプのもの、と共に用いうる。
白金族金属触媒及び／又は他の触媒を目的に適する適宜の方法で、たとえばそれをバルク保存している燃料に加えたり、エンジンと連結しているタンク中の燃料に加えたり、たとえば図１のタンク３２から３０のように適当な計量部材による連続又は間けつ添加によって、エンジンにつながる燃料ラインに、又はベーパー、ガス、エアロゾルの形で空気タンクへ、トラップ前の排ガスへ、トラップ前であるがエンジンへの循環前の排ガスへ、又は排ガスを進入する空気と混合する混合室等へ加えることによって添加しうる。
白金族金属触媒組成物を用いる場合、好ましくは燃料容積１００万部（ｐｐｍ）当たり白金族金属１重量部以下の濃度で用いられる。未触媒化トラップ（又は不活性になったトラップ）を触媒化するために用いる場合には、トラップ中に触媒を急速にデポジットさせるためにより高い添加量、たとえば１〜２５ｐｐｍ（又はそれ以上）にすることもできる。ここで「ｐｐｍ」の数字は重量／容量基準、即ちｇ／１００万ｃｍ3（これはｍｇ／ｌとしても示される）で示され、％は重量で示される。但し特に断りのある場合はそれに従う。補助触媒はその目的に有効なレベル、好ましくは用いた燃料の１〜２００ｐｐｍ、たとえば５〜６０ｐｐｍで用いられる。
上記の記載は当業者に本発明の実施を説明するためのものであり、それらを読んだ当業者に自明の変形についてまでも詳しく説明することを意図したものではない。しかしそれらは請求の範囲に規定する本発明の範囲に含まれるものである。請求の範囲は特に断りのない限り本発明の目的に適合するすべてのアレンジや順序でそこに示す成分や工程を用いることを包含する。
【図１】
0004149005.tif 000002
【図２】
0004149005.tif 000003