JP2002147220A - Filter heating and refreshing method for dpf device and dpf device - Google Patents

Filter heating and refreshing method for dpf device and dpf device

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JP2002147220A
JP2002147220A JP2000339844A JP2000339844A JP2002147220A JP 2002147220 A JP2002147220 A JP 2002147220A JP 2000339844 A JP2000339844 A JP 2000339844A JP 2000339844 A JP2000339844 A JP 2000339844A JP 2002147220 A JP2002147220 A JP 2002147220A
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temperature
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gas
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a filter heating and refreshing method for a DPF device and the DPF device, separating high temperature gas and low temperature gas from exhaust gas by applying the vortex effect being thermodynamically proved already, and utilizing heat of the high temperature gas for heating a filter or burning particulates accumulated in the filter. SOLUTION: This method is a method for heating the filter 3 capturing particulates in exhaust gas G1 in an exhaust passage 2 of an internal combustion engine. Exhaust gas G2 having passed through the filter 3 is separated into high temperature gas G3 and low temperature gas G4 by utilizing the vortex effect, and the separated high temperature gas G3 is returned to the filter 3 to heat the filter 3.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、トラックやバス等
のディーゼルエンジンから排出されるパティキュレート
を捕集するためのDPF装置のフィルタ加熱及び再生方
法とDPF装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for heating and regenerating a filter of a DPF device for collecting particulates discharged from a diesel engine such as a truck and a bus, and a DPF device.

【0002】より詳細には、フィルタ通過後の排ガスの
熱エネルギーの一部を、フィルタの温度上昇に利用する
DPF装置のフィルタ加熱及び再生方法とDPF装置に
関する。
More specifically, the present invention relates to a filter heating and regeneration method of a DPF device and a DPF device that utilize a part of heat energy of exhaust gas after passing through a filter to increase the temperature of the filter.

【0003】[0003]

【従来の技術】自動車等のディーゼルエンジンから排出
される排ガス中には、カーボンと未燃HC等の合成物で
ある数μm〜数十μmのパティキュレート(PM:粒子
状物質)が含まれているので、このパティキュレートの
除去が公害防止の面から重要となっており、このパティ
キュレートの除去のために、DPF(ディーゼルパティ
キュレートフィルタ:Diesel Particulate Filter )が
用いられ、これを備えたDPF装置がエンジンの排気通
路に配設されている。
2. Description of the Related Art Exhaust gas emitted from a diesel engine of an automobile or the like contains particulates (PM: particulate matter) of several μm to several tens μm which are compounds of carbon and unburned HC. Therefore, the removal of these particulates is important from the aspect of pollution prevention, and a DPF (Diesel Particulate Filter) is used to remove the particulates, and a DPF device equipped with the DPF is used. Is disposed in the exhaust passage of the engine.

【0004】このDPFは、コーディエライトや金属多
孔体(セルメット)や無機繊維材等から構成されるが、
パティキュレートを捕集しつづけると、フィルタがこの
捕集したパティキュレートにより目詰まりを起こすの
で、このDPFの目詰まりの原因となっている捕集した
パティキュレートを、何らかの方法により除去する必要
がある。
The DPF is made of cordierite, a porous metal body (Celmet), an inorganic fiber material, or the like.
If the particulates continue to be collected, the filter will be clogged by the collected particulates. Therefore, it is necessary to remove the collected particulates causing the clogging of the DPF by some method. .

【0005】このパティキュレートの除去方法は、従来
技術では、主として、次に説明するような3つの方法で
行っている。
In the prior art, this particulate removal method is mainly performed by the following three methods.

【0006】第1の方法は、フィルタをセラミックス積
層フィルタで形成し、複数のフィルタで排気通路を切換
えながら、一方のフィルタでパティキュレートを捕集す
ると共に、他方のフィルタを電気ヒータで加熱して、堆
積したパティキュレートを燃焼処理しながら、パティキ
ュレート捕集とフィルタ再生を交互に繰り返し方法であ
る。
In the first method, a filter is formed of a ceramic laminated filter, and while the exhaust passage is switched by a plurality of filters, particulates are collected by one filter and the other filter is heated by an electric heater. This is a method in which particulate collection and filter regeneration are alternately repeated while burning the accumulated particulates.

【0007】第2の方法は、フィルタに固体フィルタを
用い、この固体フィルタと酸化触媒とを組み合わせて、
触媒作用に基づく化学反応とこの化学反応で発生する熱
によりパティキュレートを処理する方法である。
In a second method, a solid filter is used as a filter, and this solid filter is combined with an oxidation catalyst,
This is a method of treating particulates by a chemical reaction based on catalysis and heat generated by the chemical reaction.

【0008】第3の方法は、固体フィルタと燃料とは別
な添加剤を用いてパティキュレートの燃焼を促進し、パ
ティキュレートを処理する方法である。
The third method is a method of treating particulates by using a solid filter and an additive other than fuel to promote the burning of the particulates.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第1の
方法では、フィルタユニットが2個以上必要となる上
に、再生用の加熱ヒータユニットやこの加熱ヒータユニ
ット専用の発電機が不可欠となるという問題があり、特
に、既存のトラックやバスに後付けする場合に、追加し
て設置することが難しく、また、コストアップが避けら
れないという問題が生じる。
However, in the first method, two or more filter units are required, and a heater unit for regeneration and a generator dedicated to the heater unit are indispensable. In particular, when retrofitting to an existing truck or bus, there is a problem that it is difficult to additionally install the truck or bus, and that a cost increase cannot be avoided.

【0010】また、第2の方法では、酸化触媒が必要で
コストがアップするという問題や、排気温度が低く化学
反応の起こりにくい領域での再生方法等の問題がある。
Further, the second method has a problem that the cost is increased due to the necessity of an oxidation catalyst and a problem such as a regenerating method in a region where the exhaust temperature is low and a chemical reaction hardly occurs.

【0011】そして、第3の方法においても、酸化触媒
が必要でコストアップが避けられない上に、燃料とは別
にパティキュレート燃焼用の添加剤を必要とするので第
1の方法と同様に後付けには不向きであるという問題が
ある。
In the third method, an oxidation catalyst is required and the cost is unavoidable, and an additive for particulate combustion is required separately from the fuel. Has the problem of being unsuitable.

【0012】本発明は、上述の従来技術の問題を解決す
るためになされたものであり、その目的は、熱力学的に
実証されているボルテックス効果を応用することによ
り、排気ガスから高温ガスと低温ガスを生成分離して、
この高温ガスの持つ熱をフィルタの加熱や、このフィル
タ内に堆積したパティキュレートの燃焼に利用できるD
PF装置のフィルタ加熱及び再生方法とDPF装置を提
供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and an object of the present invention is to reduce the temperature of an exhaust gas to a high-temperature gas by applying a thermodynamically proven vortex effect. Generates and separates cold gas,
The heat of the high-temperature gas can be used for heating the filter and burning particulates accumulated in the filter.
An object of the present invention is to provide a method for heating and regenerating a filter of a PF device and a DPF device.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】〔DPF装置のフィルタ
加熱方法〕以上のような目的を達成するためのDPF
(ディーゼルパティキュレートフィルタ)装置のフィル
タ加熱方法は、内燃機関の排気通路の排気ガス中のパテ
ィキュレートを捕集するフィルタを加熱する方法であっ
て、前記フィルタを通過した排気ガスをボルテックス効
果を利用して、高温ガスと低温ガスとに分離し、分離し
た前記高温ガスを前記フィルタに還流して該フィルタを
加熱するように構成される。
Means for Solving the Problems [Method of Heating Filter of DPF Apparatus] DPF to achieve the above object
(Diesel Particulate Filter) A filter heating method for a device is a method for heating a filter for collecting particulates in exhaust gas in an exhaust passage of an internal combustion engine, and using a vortex effect of exhaust gas passing through the filter. Then, the high temperature gas and the low temperature gas are separated, and the separated high temperature gas is returned to the filter to heat the filter.

【0014】この構成により、フィルタを通過した後の
排ガスの熱を、フィルタの加熱に利用できるので、フィ
ルタの温度を高温に維持することができる。そのため、
触媒作用に基づく化学反応を促進したり、捕集したパテ
ィキュレートの再生用の熱源の一部乃至全部として利用
できる。
According to this configuration, the heat of the exhaust gas after passing through the filter can be used for heating the filter, so that the temperature of the filter can be maintained at a high temperature. for that reason,
It can be used as a part or all of a heat source for promoting a chemical reaction based on catalysis or for regenerating collected particulates.

【0015】〔DPF装置のフィルタ再生方法〕また、
上記のような目的を達成するためのDPF装置のフィル
タ再生方法は、内燃機関の排気通路の排気ガス中のパテ
ィキュレートを捕集するフィルタを再生する方法であっ
て、前記フィルタを通過した排気ガスをボルテックス効
果を利用して、高温ガスと低温ガスとに分離し、分離し
た前記高温ガスを前記フィルタに還流して該フィルタを
加熱し、該加熱により、該フィルタの温度をパティキュ
レートの燃焼温度以上に加熱して、該フィルタに捕集し
たパティキュレートを燃焼除去するように構成される。
[Filter regeneration method of DPF device]
A method of regenerating a filter of a DPF device for achieving the above object is a method of regenerating a filter for trapping particulates in exhaust gas in an exhaust passage of an internal combustion engine, wherein the exhaust gas passing through the filter is regenerated. Is separated into a high-temperature gas and a low-temperature gas by using a vortex effect, and the separated high-temperature gas is refluxed to the filter to heat the filter. By the heating, the temperature of the filter is reduced to the combustion temperature of particulates. By heating as described above, the particulate matter collected in the filter is burned and removed.

【0016】この構成によれば、フィルタの温度をパテ
ィキュレートの燃焼温度以上に加熱して、フィルタに捕
集したパティキュレートを燃焼により除去できるので、
DPFを連続再生できる。
According to this configuration, the temperature of the filter is heated to a temperature equal to or higher than the burning temperature of the particulates, and the particulates collected by the filter can be removed by combustion.
DPF can be continuously regenerated.

【0017】〔DPF装置〕そして、上記のような目的
を達成するためのDPF装置は、以下のように構成され
る。
[DPF device] A DPF device for achieving the above-mentioned object is configured as follows.

【0018】内燃機関の排気通路の排気ガス中のパティ
キュレートを捕集するフィルタと、該フィルタの昇温手
段とを有するDPF装置であって、前記昇温手段が、前
記フィルタを通過した排気ガスを、ボルテックス効果を
利用して高温ガスと低温ガスとに分離するボルテックス
効果発生手段と、該ボルテックス効果発生手段で分離し
た前記高温ガスを用いて前記フィルタを加熱する加熱手
段とから構成される。
A DPF device comprising: a filter for collecting particulates in exhaust gas in an exhaust passage of an internal combustion engine; and a temperature raising means for the filter, wherein the temperature raising means comprises an exhaust gas passing through the filter. Vortex effect generating means for separating the high-temperature gas and the low-temperature gas using the vortex effect, and heating means for heating the filter using the high-temperature gas separated by the vortex effect generating means.

【0019】この構成によれば、フィルタを通過した後
の排ガスの熱を、フィルタの加熱に利用できるので、フ
ィルタの温度を高温に維持することができる。
According to this configuration, since the heat of the exhaust gas after passing through the filter can be used for heating the filter, the temperature of the filter can be maintained at a high temperature.

【0020】この加熱手段としては、フィルタの周囲に
設けた高温ガス用の通路や、フィルタの上流側に設けた
排気ガスを加熱する熱交換器等も考えられるが、高温ガ
スをフィルタに還流するのが簡単である。
Examples of the heating means include a high-temperature gas passage provided around the filter and a heat exchanger provided at the upstream side of the filter for heating exhaust gas. The high-temperature gas is returned to the filter. It's easy.

【0021】つまり、上記のDPF装置において、前記
加熱手段が、前記ボルテックス効果発生手段で発生した
前記高温ガスを、前記フィルタの上流側に還流する還流
通路で構成される。
That is, in the above DPF device, the heating means is constituted by a recirculation passage for recirculating the high-temperature gas generated by the vortex effect generating means to an upstream side of the filter.

【0022】この構成によれば、非常にシンプルな構成
で、フィルタの内部からフィルタを効率良く加熱するこ
とができる。
According to this configuration, the filter can be efficiently heated from inside the filter with a very simple configuration.

【0023】また、上記のDPF装置において、前記ボ
ルテックス効果発生手段が、排気ガス入口と低温ガス出
口を有する膨張旋回部と、該膨張旋回部に接続する旋回
チューブと、該旋回チューブの他端側に接続し、高温ガ
ス出口を有する流量調整バルブ部とから形成され、前記
膨張旋回部は、排気ガス入口から導入された排気ガスを
断熱膨張させる拡張室と、該拡張室の内部に配置される
渦流発生部材とで形成され、該渦流発生部材は、排気ガ
スを高速旋回流にして前記旋回チューブに送り出す中心
側から外周側へ貫通して設けられた旋回孔と、中心側に
設けられた低温ガス排出通路と有して形成され、前記流
量調整バルブ部は、前記旋回チューブ内の外周側の高温
ガスが前記高温ガス出口から排出される流量を調整する
バルブであって、弁ケースと、該弁ケースに内挿される
弁体と、該弁体を駆動して弁開度を調整するバルブ用ア
クチュエータとで形成される。
In the above-mentioned DPF device, the vortex effect generating means may include an expansion swivel part having an exhaust gas inlet and a low-temperature gas outlet, a swirl tube connected to the expansion swivel part, and the other end of the swirl tube. And a flow control valve portion having a high-temperature gas outlet, the expansion swirling portion being disposed inside the expansion chamber for adiabatically expanding the exhaust gas introduced from the exhaust gas inlet. A swirl hole formed from the center side to the outer circumference side for sending the exhaust gas to the swirl tube as a high-speed swirl flow; and a low-temperature swirl member provided at the center side. It is formed having a gas discharge passage, the flow rate adjusting valve portion is a valve that adjusts the flow rate of the high-temperature gas on the outer peripheral side in the swirl tube is discharged from the high-temperature gas outlet, A case, a valve body which is inserted into the valve casing, is formed by a valve actuator that adjusts the valve opening by driving the valve body.

【0024】このボルテックス効果発生手段により、ボ
ルテックス効果を利用して排気ガスを高温ガスと低温ガ
スに分離できる。
With this vortex effect generating means, the exhaust gas can be separated into a high-temperature gas and a low-temperature gas by utilizing the vortex effect.

【0025】〔ボルテックス効果〕以下、このボルテッ
クス効果について、図2を参照しながら説明する。
[Vortex Effect] The vortex effect will be described below with reference to FIG.

【0026】このボルテックス効果とは、排気ガスから
遠心力による断熱膨張の原理を応用して高温ガスと低温
ガスを生成するものである。
The vortex effect is to generate a high-temperature gas and a low-temperature gas from exhaust gas by applying the principle of adiabatic expansion by centrifugal force.

【0027】このボルテックス効果発生手段の入口から
膨張旋回部に入った排気ガスは、拡張室で断熱膨張する
と共に、渦流駒によって渦流となり、旋回チューブ内を
通って、流量調整バルブ部に向かって流れる。
Exhaust gas entering the expansion swirling section from the inlet of the vortex effect generating means is adiabatically expanded in the expansion chamber, is swirled by the swirl piece, flows through the swirling tube, and flows toward the flow control valve section. .

【0028】この時に、高速旋回流は遠心力によって旋
回チューブの内壁に押し付けられ、中心部との圧力差が
生じ、渦流の中心部は台風と同じように、圧力の低い部
分が旋回チューブの中心部分にパイプ状に形成される。
At this time, the high-speed swirling flow is pressed against the inner wall of the swirling tube by the centrifugal force, and a pressure difference from the central portion is generated. A part is formed in a pipe shape.

【0029】この渦流となった排気ガスの旋回流速は中
央部も外側も同じであるため、中央部の角速度が高くな
りエネルギーレベルも高くなると同時に熱となって外側
にエネルギー移動が行われるので、外周部ほど温度が高
くなり、中央部の旋回流の温度が低くなる。
Since the swirling velocity of the vortexed exhaust gas is the same at both the center and the outside, the angular velocity at the center is increased, the energy level is increased, and at the same time, heat is transferred to the outside as heat. The temperature increases in the outer peripheral portion, and the temperature of the swirling flow in the central portion decreases.

【0030】流量調整バルブ部に到達した外側の高温ガ
スは、弁体の外周から排出され、内側の低温ガスは弁体
に妨げられ、この弁体で跳ね返り、中心の圧力の低いパ
イプ状の部分を通って、渦流駒の低温ガス排出通路を通
って排出される。
The high-temperature gas on the outside that has reached the flow control valve portion is discharged from the outer periphery of the valve body, and the low-temperature gas on the inside is hindered by the valve body and rebounds by the valve body, and a pipe-shaped portion having a low pressure at the center. Through the cold gas discharge passage of the swirl piece.

【0031】なお、流量調整バルブ部では、弁体をA方
向に移動して少し開けると、最も外側の薄い層の高温ガ
スが排出され、更に開くと、中心部に近くなる低温ガス
も排出されることになるので、弁開度によって、フィル
タに戻すガスの温度と流量を調整できる。
In the flow control valve section, when the valve element is moved in the direction A and opened slightly, the outermost thin layer of high-temperature gas is discharged, and when the valve element is further opened, low-temperature gas near the center is also discharged. Therefore, the temperature and the flow rate of the gas returned to the filter can be adjusted by the valve opening.

【0032】なお、このボルテックス効果については、
本発明に係るボルテックス効果発生手段を用いた基礎実
験で、−47℃から+24℃のエアを供給して、略リニ
アな関係で、供給したエアより平均で50℃から55℃
高い、+3.9℃から+87℃の高温エアを得ることが
できており、ボルテックス効果の発生を確認している。
Incidentally, regarding this vortex effect,
In a basic experiment using the vortex effect generating means according to the present invention, air at −47 ° C. to + 24 ° C. was supplied.
High, high-temperature air from + 3.9 ° C. to + 87 ° C. has been obtained, confirming the occurrence of the vortex effect.

【0033】[0033]

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明に係
る実施の形態のDPF装置のフィルタ加熱及び再生方法
とDPF装置について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A method for heating and regenerating a filter of a DPF according to an embodiment of the present invention and a DPF will be described below with reference to the drawings.

【0034】〔DPF装置の構成〕最初に、本発明のD
PF装置のフィルタ加熱方法及び再生方法を実施するこ
とができるDPF装置について説明する。
[Configuration of DPF Device] First, the DPF of the present invention
A DPF device that can execute the filter heating method and the regeneration method of the PF device will be described.

【0035】図1に示すように、このDPF装置1は、
内燃機関の排気通路2に設けられたフィルタ3と、この
フィルタ3の下流側の排気通路4に設けられたボルテッ
クス効果発生手段である高温ガス発生装置5と、この高
温ガス発生装置5から排出される高温ガス(熱風)G3
をフィルタ3の上流側に還流する還流通路6と、高温ガ
ス発生装置5から排出される低温ガス(冷風)G4を外
部に排出する排気通路7とから構成される。
As shown in FIG. 1, this DPF device 1
A filter 3 provided in an exhaust passage 2 of the internal combustion engine, a high-temperature gas generator 5 which is a vortex effect generating means provided in an exhaust passage 4 downstream of the filter 3, and a gas discharged from the high-temperature gas generator 5 Hot gas (hot air) G3
A recirculation passage 6 for recirculating the gas to the upstream side of the filter 3 and an exhaust passage 7 for discharging a low-temperature gas (cool air) G4 discharged from the high-temperature gas generator 5 to the outside.

【0036】このフィルタ3は、炭化ケイ素(SiC)
やコーディエライトで形成される固形フィルタであり、
内燃機関から排出される排気ガスG1中のパティキュレ
ート(PM)を捕集する。
The filter 3 is made of silicon carbide (SiC)
And a solid filter made of cordierite,
The particulate matter (PM) in the exhaust gas G1 discharged from the internal combustion engine is collected.

【0037】高温ガス発生装置5は、図1及び図2に示
すように、膨張旋回部51と、これに接続する旋回チュ
ーブ(分離パイプ)52と、この旋回チューブ52の他
端側に接続する流量調整バルブ部(熱風調整バルブ)5
3とから形成される。
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, the high-temperature gas generator 5 is connected to the expansion swivel part 51, a swivel tube (separation pipe) 52 connected thereto, and the other end of the swivel tube 52. Flow control valve (hot air control valve) 5
3 are formed.

【0038】図2に示すように、この膨張旋回部51
は、排気ガス入口51aと低温ガス出口54cを有し、
排気ガス入口51aから入った排気ガスGを断熱膨張さ
せる拡張室51bと、この拡張室51bの内部に配置さ
れた渦流駒(渦流発生部材)54とで形成される。この
渦流駒54は、中心側から外周側へ貫通して設けられた
旋回孔54aと、中心側に設けられた低温ガス排出通路
54bと有して形成され、排気ガスG2が旋回孔54a
を通ることによって排気ガスG2を高速旋回流にして旋
回チューブ52に送り出す。
As shown in FIG.
Has an exhaust gas inlet 51a and a low temperature gas outlet 54c,
An expansion chamber 51b for adiabatically expanding the exhaust gas G entering from the exhaust gas inlet 51a, and a swirl piece (vortex generation member) 54 disposed inside the expansion chamber 51b. The swirl piece 54 has a swirl hole 54a penetrating from the center side to the outer peripheral side, and a low-temperature gas discharge passage 54b provided at the center side, and the exhaust gas G2 is swirl hole 54a.
The exhaust gas G2 is sent to the swirling tube 52 as a high-speed swirling flow by passing through.

【0039】また、旋回チューブ52は円筒で形成され
る。流量調整バルブ部53は、旋回チューブ52内の外
周側の高温ガスG3を高温ガス出口53cから排出する
際に、その流量を調整するバルブであって、弁ケース5
3aと、この弁ケース53aに内挿される円錐面を有す
る弁体53bと、この弁体を駆動して弁開度を調整する
バルブ用アクチュエータ(図示しない)とで形成され
る。
The swivel tube 52 is formed as a cylinder. The flow rate adjustment valve section 53 is a valve that adjusts the flow rate when the high temperature gas G3 on the outer peripheral side in the swirl tube 52 is discharged from the high temperature gas outlet 53c.
3a, a valve element 53b having a conical surface inserted into the valve case 53a, and a valve actuator (not shown) for driving the valve element to adjust the valve opening.

【0040】そして、フィルタを加熱する加熱手段であ
る還流通路6は、図1に示すように、高温ガス発生装置
5の流量調整バルブ部53の排気ガス出口53cと、フ
ィルタ3の高温ガス入口3cとを連結して設けられ、高
温ガス発生装置5から排出される高温ガスG3をフィル
タ3の上流側に還流する。
As shown in FIG. 1, a recirculation passage 6 serving as a heating means for heating the filter is provided with an exhaust gas outlet 53c of a flow control valve 53 of the high-temperature gas generator 5 and a high-temperature gas inlet 3c of the filter 3. The high temperature gas G3 discharged from the high temperature gas generator 5 is returned to the upstream side of the filter 3.

【0041】〔DPF装置内の排気ガスの流れと作用効
果〕以上の構成のDPF装置1によれば、図1に示すよ
うに、内燃機関から排出された排気ガスG1を排気通路
2から、フィルタ3の排気ガス入口3aに導入して、フ
ィルタ本体3bを通過させ、排気ガスG1中のパティキ
ュレートを捕集及び除去できる。
[Flow of Exhaust Gas in DPF Apparatus and Effects] According to the DPF apparatus 1 having the above configuration, as shown in FIG. 1, the exhaust gas G1 discharged from the internal combustion engine is filtered from the exhaust passage 2 through the exhaust passage 2. The exhaust gas G1 is introduced into the exhaust gas inlet 3a, passes through the filter body 3b, and can collect and remove particulates in the exhaust gas G1.

【0042】そして、パティキュレートが除去され、浄
化された排気ガスG2はフィルタ3の排気ガス出口3e
から排出され、排気通路4を経由して、高温ガス発生装
置5に入る。
Then, the exhaust gas G2 from which the particulates have been removed and purified is supplied to the exhaust gas outlet 3e of the filter 3.
And enters the high-temperature gas generator 5 via the exhaust passage 4.

【0043】図2に示すように、この高温ガス発生装置
5では、膨張旋回部51の入口51aから入った排気ガ
スG2は拡張室51bで断熱膨張すると共に、渦流駒5
4の旋回孔54aにより、高速旋回流になり、旋回チュ
ーブ52に送り出される。
As shown in FIG. 2, in the high-temperature gas generator 5, the exhaust gas G2 entering from the inlet 51a of the expansion swirling part 51 is adiabatically expanded in the expansion chamber 51b, and the vortex piece 5
The high-speed swirling flow is sent to the swirling tube 52 by the fourth swirling hole 54a.

【0044】旋回チューブ52に送り込まれた排気ガス
G2は、前述したボルテックス効果により、外周側の高
温ガスG3と中心側の低温ガスG4とに分離し、旋回し
ながら流量調整バルブ部53に到達する。この高温ガス
G3は、排気ガスG2より高温となり、また、低温ガス
G4は排気ガスG2より低温となる。
The exhaust gas G2 sent into the swirling tube 52 is separated into a high-temperature gas G3 on the outer peripheral side and a low-temperature gas G4 on the central side by the above-mentioned vortex effect, and reaches the flow regulating valve section 53 while swirling. . The high-temperature gas G3 has a higher temperature than the exhaust gas G2, and the low-temperature gas G4 has a lower temperature than the exhaust gas G2.

【0045】この流量調整バルブ部53に到達した高温
ガスG3は、弁体53bと弁ケース53aの間から高温
ガス出口53c経由で排出され、還流通路6を経由し
て、フィルタ3の高温ガス入口3cに入り、フィルタ3
を加熱する。
The high-temperature gas G 3 arriving at the flow control valve portion 53 is discharged from the space between the valve body 53 b and the valve case 53 a via the high-temperature gas outlet 53 c, passes through the reflux passage 6, and enters the high-temperature gas inlet of the filter 3. 3c, filter 3
Heat.

【0046】この高温ガスG3の流量は流量調整バルブ
部53の弁開度により調整されるが、この流量は高温ガ
スの温度と密接に関係するので、最もフィルタ3の加熱
を効率的に行える流量になるように、弁開度が調整制御
される。
The flow rate of the high-temperature gas G3 is adjusted by the degree of opening of the flow rate adjusting valve portion 53. Since this flow rate is closely related to the temperature of the high-temperature gas, the flow rate at which the filter 3 can be heated most efficiently is provided. The valve opening is adjusted and controlled so that

【0047】一方、流量調整バルブ部53に到達した低
温ガスG3は、弁体53bで跳ね返り、中心の圧力の低
いパイプ状の部分を通って、渦流駒54の低温ガス排出
通路54bから、低温ガス出口54c経由で排気通路7
に排出され外部に出る。
On the other hand, the low-temperature gas G3 arriving at the flow control valve portion 53 rebounds at the valve body 53b, passes through a pipe-shaped portion having a low central pressure, and flows from the low-temperature gas discharge passage 54b of the swirl piece 54 to the low-temperature gas. Exhaust passage 7 via outlet 54c
Is discharged to the outside.

【0048】従って、排気ガスG2から高温ガスG3を
発生させて、フィルタ3を加熱することができる。つま
り、フィルタ3を通過した排気ガスG2をボルテックス
効果を利用して、高温ガスG3と低温ガスG4とに分離
し、分離した高温ガスG3をフィルタ3に還流してフィ
ルタ3を加熱することができる。
Therefore, the filter 3 can be heated by generating the high-temperature gas G3 from the exhaust gas G2. That is, the exhaust gas G2 that has passed through the filter 3 can be separated into a high-temperature gas G3 and a low-temperature gas G4 by using the vortex effect, and the separated high-temperature gas G3 can be returned to the filter 3 to heat the filter 3. .

【0049】また、フィルタ3に再導入された高温ガス
G3は、フィルタ3内部の温度を高くするので、これを
繰り返すことにより、フィルタ3の内部温度をパティキ
ュレートの燃焼温度である600℃以上にすることがで
きる。
The high-temperature gas G3 re-introduced into the filter 3 raises the temperature inside the filter 3. By repeating this, the internal temperature of the filter 3 is raised to 600 ° C. or higher, which is the burning temperature of particulates. can do.

【0050】そして、パティキュレートの燃焼温度に到
達した時点で、パティキュレートは燃焼を開始するの
で、フィルタ3に捕集されたパティキュレートは燃焼
し、ガスとなって排出され、フィルタ3の内部は洗浄さ
れる。
When the temperature reaches the burning temperature of the particulates, the particulates start burning, so that the particulates collected by the filter 3 burn, are discharged as gas, and the inside of the filter 3 is discharged. Washed.

【0051】このパティキュレートの燃焼中も、高温ガ
スG3の発生とフィルタ3への還流を中断することなく
継続できるので、捕集したパティキュレートを順次燃焼
されて除去できるので、フィルタ3がパティキュレート
の捕集によって目詰まりすることを防止できる。
During the burning of the particulates, the generation of the high-temperature gas G3 and the recirculation to the filter 3 can be continued without interruption, so that the trapped particulates can be burned and removed sequentially, so that the filter 3 Clogging due to the collection of water can be prevented.

【0052】つまり、フィルタ3を通過した排気ガスG
2を、ボルテックス効果を利用して、高温ガスG3と低
温ガスG4とに分離し、分離した高温ガスG3をフィル
タ3に還流してフィルタ3を加熱し、この加熱により、
フィルタ3の温度をパティキュレートの燃焼温度以上に
加熱して、フィルタ3に捕集したパティキュレートを燃
焼除去することができる。
That is, the exhaust gas G passing through the filter 3
2 is separated into a high-temperature gas G3 and a low-temperature gas G4 by using a vortex effect, and the separated high-temperature gas G3 is returned to the filter 3 to heat the filter 3, and this heating causes
By heating the temperature of the filter 3 to a temperature equal to or higher than the burning temperature of the particulates, the particulates collected by the filter 3 can be burned and removed.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るDP
F装置のフィルタ加熱及び再生方法とDPF装置によれ
ば、次のような効果を奏することができる。
As described above, the DP according to the present invention is
According to the filter heating and regeneration method of the F apparatus and the DPF apparatus, the following effects can be obtained.

【0054】熱力学的に実証されているボルテックス効
果を応用して、排気ガスから高温ガスと低温ガスを生成
分離して、この高温ガスの持つ熱をフィルタの加熱及び
フィルタ内に堆積したパティキュレートの燃焼に利用す
ることができる。
By applying the thermodynamically proven vortex effect, a high-temperature gas and a low-temperature gas are generated and separated from the exhaust gas, and the heat of the high-temperature gas is heated by the filter and the particulates deposited in the filter are heated. It can be used for combustion.

【0055】このボルテックス効果を利用できるDPF
装置は、フィルタ再生用ヒータやこのヒータ用の外部電
源を必要としないので、低コストとすることができる。
DPF that can use this vortex effect
The apparatus does not require a heater for regenerating the filter or an external power supply for the heater, so that the cost can be reduced.

【0056】また、このDPF装置には、可動部分や電
機部品が殆ど無いため、故障率が非常に低くなる。ま
た、排気管の途中に配設するだけであり、ジェネレータ
等の他の部品を追設する必要がないので、後付けも簡単
にできる。
Further, since this DPF device has few moving parts and electric parts, the failure rate is extremely low. In addition, since it is merely disposed in the middle of the exhaust pipe, it is not necessary to additionally install another component such as a generator, so that retrofitting can be easily performed.

【0057】その上、本発明に係るDPF装置のフィル
タ加熱方法及びフィルタ再生方法は、常時フィルタを再
生させる連続再生式のDPFに対しても、また、パティ
キュレートの目詰まりが大きくなってから再生処理する
断続式のDPFに対しても適用できる。
In addition, the filter heating method and the filter regeneration method of the DPF apparatus according to the present invention can be applied to a continuous regeneration type DPF for constantly regenerating a filter, and also to a regeneration after particulate clogging becomes large. The present invention is also applicable to an intermittent DPF for processing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態のDPF装置の模式的な構
成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a DPF device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1のボルテックス効果発生手段の高温ガス発
生装置の側断面図である。
FIG. 2 is a side sectional view of a high-temperature gas generator of the vortex effect generator of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 DPF装置 2 排気通路 3 フィルタ 5 高温ガス発生装置(ボルテックス効果発生手段) 6 還流通路(加熱手段) 51 膨張旋回部 51a 排気ガス入口 52 旋回チューブ 53 流量調整バルブ部 53a 弁ケース 53b 弁体 53c 高温ガス出口 54 渦流駒(渦流発生部材) 54a 旋回孔 54b 低温ガス排出通路 54c 低温ガス出口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 DPF apparatus 2 Exhaust passage 3 Filter 5 High temperature gas generator (Vortex effect generating means) 6 Reflux passage (Heating means) 51 Expansion swirling part 51a Exhaust gas inlet 52 Swirling tube 53 Flow rate adjusting valve part 53a Valve case 53b Valve body 53c High temperature Gas outlet 54 Eddy flow piece (eddy current generating member) 54a Swirl hole 54b Low temperature gas discharge passage 54c Low temperature gas outlet

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関の排気通路の排気ガス中のパテ
ィキュレートを捕集するフィルタを加熱する方法であっ
て、前記フィルタを通過した排気ガスをボルテックス効
果を利用して、高温ガスと低温ガスとに分離し、分離し
た前記高温ガスを前記フィルタに還流して該フィルタを
加熱することを特徴とするDPF装置のフィルタ加熱方
法。
1. A method for heating a filter for trapping particulates in exhaust gas in an exhaust passage of an internal combustion engine, wherein the exhaust gas passing through the filter is heated and cooled using a vortex effect. And heating the filter by refluxing the separated high-temperature gas to the filter.
【請求項2】 内燃機関の排気通路の排気ガス中のパテ
ィキュレートを捕集するフィルタを再生する方法であっ
て、前記フィルタを通過した排気ガスをボルテックス効
果を利用して、高温ガスと低温ガスとに分離し、分離し
た前記高温ガスを前記フィルタに還流して該フィルタを
加熱し、該加熱により、該フィルタの温度をパティキュ
レートの燃焼温度以上に加熱して、該フィルタに捕集し
たパティキュレートを燃焼除去することを特徴とするD
PF装置のフィルタ再生方法。
2. A method for regenerating a filter for trapping particulates in exhaust gas in an exhaust passage of an internal combustion engine, wherein the exhaust gas passing through the filter is subjected to a high-temperature gas and a low-temperature gas using a vortex effect. And the separated high-temperature gas is refluxed to the filter to heat the filter. By the heating, the temperature of the filter is heated to a temperature equal to or higher than the burning temperature of the particulates, and the particles collected by the filter are heated. D characterized by burning and removing curates
A filter regeneration method for a PF device.
【請求項3】 内燃機関の排気通路の排気ガス中のパテ
ィキュレートを捕集するフィルタと、該フィルタの昇温
手段とを有するDPF装置であって、前記昇温手段が、
前記フィルタを通過した排気ガスを、ボルテックス効果
を利用して高温ガスと低温ガスとに分離するボルテック
ス効果発生手段と、該ボルテックス効果発生手段で分離
した前記高温ガスを用いて前記フィルタを加熱する加熱
手段とから構成されることを特徴とするDPF装置。
3. A DPF device comprising: a filter for trapping particulates in exhaust gas in an exhaust passage of an internal combustion engine; and a temperature raising means for the filter, wherein the temperature raising means comprises:
Vortex effect generating means for separating the exhaust gas passing through the filter into a high-temperature gas and a low-temperature gas using a vortex effect, and heating for heating the filter using the high-temperature gas separated by the vortex effect generating means A DPF device comprising:
【請求項4】 前記加熱手段が、前記ボルテックス効果
発生手段で発生した前記高温ガスを、前記フィルタの上
流側に還流する還流通路であることを特徴とする請求項
3記載のDPF装置。
4. The DPF apparatus according to claim 3, wherein said heating means is a recirculation passage for recirculating the high-temperature gas generated by said vortex effect generating means to an upstream side of said filter.
【請求項5】 前記ボルテックス効果発生手段が、排気
ガス入口と低温ガス出口を有する膨張旋回部と、該膨張
旋回部に接続する旋回チューブと、該旋回チューブの他
端側に接続し、高温ガス出口を有する流量調整バルブ部
とから形成され、 前記膨張旋回部は、排気ガス入口から導入された排気ガ
スを断熱膨張させる拡張室と、該拡張室の内部に配置さ
れる渦流発生部材とで形成され、 該渦流発生部材は、排気ガスを高速旋回流にして前記旋
回チューブに送り出す中心側から外周側へ貫通して設け
られた旋回孔と、中心側に設けられた低温ガス排出通路
と有して形成され、 前記流量調整バルブ部は、前記旋回チューブ内の外周側
の高温ガスが前記高温ガス出口から排出される流量を調
整するバルブであって、弁ケースと、該弁ケースに内挿
される弁体と、該弁体を駆動して弁開度を調整するバル
ブ用アクチュエータとで形成されることを特徴とする請
求項3又は4記載のDPF装置。
5. A vortex effect generating means, comprising: an expansion swirler having an exhaust gas inlet and a low-temperature gas outlet; a swirl tube connected to the expansion swirler; and a high-temperature gas connected to the other end of the swirl tube. An expansion chamber for adiabatically expanding exhaust gas introduced from an exhaust gas inlet, and a vortex generating member disposed inside the expansion chamber. The swirling flow generating member has a swirling hole provided from the center side to send the exhaust gas into a high-speed swirling flow to the swirling tube from the center side to the outer peripheral side, and a low-temperature gas discharge passage provided at the center side. The flow rate adjusting valve portion is a valve that adjusts a flow rate of the high-temperature gas on the outer peripheral side in the swirl tube discharged from the high-temperature gas outlet. The DPF device according to claim 3, wherein the DPF device is formed of a valve body that is driven and a valve actuator that drives the valve body to adjust a valve opening.
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