JP2785656B2

JP2785656B2 - 内燃機関用フィルタ再生装置

Info

Publication number: JP2785656B2
Application number: JP5288019A
Authority: JP
Inventors: 等隆信江; 俊郎荻野; 宣彦藤原; 孝広松本; 靖之本塚
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-11-17
Filing date: 1993-11-17
Publication date: 1998-08-13
Anticipated expiration: 2013-08-13
Also published as: JPH07139331A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はディーゼルエンジンから
排出される排気ガス中に含まれるパティキュレート（粒
子状物質）を捕集する内燃機関用フィルタを再生する装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】地球環境保全に関して、今日では地球温
暖化対策すなわちＣＯ2低減対策が大きくクローズアッ
プされているが、森林破壊を招く酸性雨の対策も無視で
きない。酸性雨は硫黄酸化物や窒素酸化物などの大気
汚染物質が汚染源となって生じる自然現象であり、近年
世界各国でこのような大気汚染物質の排出規制がコ・ジ
ェネレーションなどの固定発生源や自動車などの移動発
生源に対して強化される動きにある。このような不特定
多数の人々への環境汚染と同時に労働環境での環境汚染
も大きな課題とされ、課題解決対応が顕在化している。

【０００３】移動発生源の中でもディーゼルエンジンを
駆動手段とする車両は、窒素酸化物の抑制と同時にパテ
ィキュレートの排出抑制が求められている。

【０００４】この抑制対策に対してエンジン側で窒素酸
化物の排出抑制を図り、パティキュレート抑制は後処理
する動きにある。この後処理装置はパティキュレートを
捕集するフィルタを有するものである。

【０００５】ところが、パティキュレートを捕集し続け
るとフィルタは目詰まりを生じて排気ガスの流れが悪く
なってエンジン出力の低下あるいはエンジンの停止に至
る。

【０００６】したがって、現在世界中でフィルタの捕集
能力を再生させるための技術開発が進められているが、
耐久性能の確保が実用上の大きな課題になっている。

【０００７】パティキュレートは６００℃程度から燃焼
することが知られている。パティキュレートをこの高温
度域に昇温するためのエネルギを発生する手段として、
バーナ方式、電気ヒーター方式あるいはマイクロ波方式
などが考えられている。

【０００８】本発明者らは昇温効率の良さ、安全性、装
置構成の容易さあるいは再生制御性の良さなどを考慮し
てマイクロ波方式によるフィルタ再生装置を開発してき
た。

【０００９】マイクロ波方式によるフィルタ再生装置と
しては、たとえば特開昭６１−１１４１６号公報があ
る。同公報に開示されている装置を図５に示す。同図に
おいて、１はエンジン、２は排気管、３はフィルタ、４
はマイクロ波加熱空間、５はマイクロ波発生手段である
マグネトロン、６はマイクロ波加熱空間４を限定させる
マイクロ波漏洩防止手段、７はマグネトロン５が発生す
るマイクロ波をマイクロ波加熱空間４に伝送するマイク
ロ波供給路、８、９はマイクロ波供給路７に設けられマ
イクロ波加熱空間４への入射波および加熱空間からの反
射波を検出する検出手段、１０は制御装置でありマイク
ロ波の入射波、反射波およびエンジン運転時間の信号に
基づいてマグネトロン５の動作を制御する装置である。
１１はマグネトロン５の駆動電源、１２はマフラーであ
る。

【００１０】上記した構成において、エンジンの排気ガ
ス中に含まれるパティキュレートはフィルタ３を通流す
る間にフィルタ３に捕集される。フィルタ３に捕集され
るパティキュレート量は時間経過とともに増大するがこ
の過程で制御装置１０の出力信号によりマグネトロン５
を一定の周期で動作させ、入射波と反射波との信号に基
づいて加熱空間４全体のマイクロ波特性の変化を測定す
る。フィルタ３に捕集されたパティキュレートの量があ
まりに多くなるとエンジンに対しての負荷が増し最悪の
場合エンジン停止に至るので適当な時期にパティキュレ
ートを除去する必要がある。この適当な時期すなわち適
当なパティキュレート量の堆積時に相当するマイクロ波
加熱空間４のマイクロ波特性を予め求めておき、その特
性に対応する信号レベルを制御装置１０に記憶させてい
る。

【００１１】検出した信号レベルが記憶させた所定のレ
ベルに達するとマグネトロン５の出力を増大させてフィ
ルタ３に捕集されたパティキュレートを誘電加熱し排気
ガス中に含まれる酸素でもってパティキュレートを燃焼
除去させるものである。この結果フィルタ３に捕集され
ているパティキュレートは除去されるのでフィルタ３は
再度適当な量のパティキュレートを捕集することができ
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の装置は、２つの課題を有している。１つは、フィルタ
に捕集されたパティキュレート量の検出精度が後述する
ように悪いためフィルタの機械的破損を防止できるマイ
クロ波加熱再生を実行することが困難であること。２つ
めは、マイクロ波加熱再生における具体的な再生方法が
不明であり、マイクロ波加熱再生の特長を活用している
とは考えにくいことである。

【００１３】１つめの課題は、入射波電圧と反射波電圧
に基づいた捕集量検出は、スカラー量であり、その検出
量と捕集量との関係において１対１の対応が採れる捕集
量域に制限する必要があり広い捕集量域への対応が困難
である。少なくともベクトル量を検出する必要がある。
さらに、排気ガスの通流によってフィルタの温度が変化
するが、このフィルタ温度変化はマイクロ波を利用した
捕集量検出においては、温度が高くなると見かけ上の捕
集量が増大したごとくの信号変化を与える。これは、フ
ィルタ自体の誘電損失が増すことに起因する。

【００１４】２つめの課題について、マイクロ波を用い
た加熱手段は従来の他の加熱手段と比較するとき、パテ
ィキュレート自身を選択的に加熱することが可能であ
る。しかも、気体の流れを必要とせずにフィルタの内部
まで加熱することが可能である。このような、マイクロ
波加熱独特の性質は、従来の他の加熱方式の再生制御に
対して新規な加熱制御内容を構築することが可能である
が、その具体的な制御内容は開示されていない。

【００１５】本発明は上記課題を解決するもので、マイ
クロ波の特長を活用し実用的価値あるフィルタ再生制御
を実現するための構成を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するための手段として、マイクロ波発生手段と、前記マ
イクロ波発生手段を動作させる駆動電源部と、前記マイ
クロ波発生手段が発生するマイクロ波を給電する加熱空
間と、前記加熱空間内に設け内燃機関が排出する排気ガ
ス中に含まれるパティキュレートを捕集するフィルタ
と、前記フィルタに通流させる空気を供給する空気供給
手段と、前記加熱空間内のマイクロ波量を検出するマイ
クロ波検出手段と、前記加熱空間外に設けられ、内燃機
関動作中は前記フィルタを通流する前記内燃機関から排
出される排気ガスの温度または前記空気供給手段を作動
させて前記フィルタを通流後の空気の温度を検出すると
ともに内燃機関停止中は前記空気供給手段を作動させて
前記フィルタを通流後の空気の温度を検出する温度検出
手段と、前記マイクロ波検出手段の信号と前記温度検出
手段の信号に基づいて前記マイクロ波発生手段を動作さ
せる駆動電源部および前記空気供給手段の動作を制御す
る制御部とを備えた構成からなる。

【００１７】また、マイクロ波検出手段は、加熱空間内
の排気ガス非通流空間のマイクロ波量を検出する構成と
している。

【００１８】さらに、制御部は、マイクロ波検出手段の
信号と温度検出手段の信号とのそれぞれの入力信号に基
づいて記憶部に格納された所定の制御内容を抽出し決定
する指令と入力信号の時間的な変化量に基づいて決定す
る指令とで構成している。

【００１９】さらにまた、マイクロ波検出手段の信号と
温度検出手段の信号との入力信号に基づいて決定される
記憶部に格納された所定の時間によりマイクロ波による
パティキュレートの予熱期間を規定し、マイクロ波検出
手段の信号と温度検出手段の信号との時間的な変化量に
基づいてパティキュレートの燃焼完了を規定している。

【００２０】

【作用】上記した構成において、温度検出手段を加熱空
間外に設けることにより、温度検出部のマイクロ波によ
る影響を排除している。また、温度検出手段は、内燃機
関から排出されフィルタを通流する排気ガスの温度が検
出できるとともにフィルタの再生時には、空気供給手段
を動作させフィルタを通流した後の空気温度を検出する
位置に設けることにより、内燃機関の動作に独立にフィ
ルタの温度を常時検出できる構成としている。また、こ
の温度信号に基づいてマイクロ波検出信号の温度補正を
可能にしている。これにより、フィルタの再生は内燃機
関の動作に独立に自由なタイミングで実行することを可
能にしている。

【００２１】また、マイクロ波検出手段は加熱空間の排
気ガス非通流空間のマイクロ波量を検出する位置に設け
たことにより、排気ガス汚染から隔離させ検出性能を保
証している。さらに、加熱空間内の特定位置近傍のマイ
クロ波量情報を検出することにより、加熱空間内に生じ
る電磁場の強弱分布情報を加味して取り込むため、単一
の検出においてもベクトル量の検出を可能にしている。

【００２２】また、本発明の装置は、予め決めた制御指
令情報を格納した記憶部を備えている。この記憶情報は
フィルタ温度およびマイクロ波検出量をパラメータとし
て予め決定した制御指令のマトリックスを形成させてい
る。このマトリックスのデータ群の中から再生開始時の
フィルタ状態に照らして最適な予熱期間を決定する時間
データが選択される。これにより、パティキュレートの
燃焼を効果的に進行させる前段階における最適なマイク
ロ波加熱を規定させている。

【００２３】さらには、上述の予熱期間を経てパティキ
ュレートの燃焼が進行するがこの燃焼期間においてパテ
ィキュレートの燃焼を促進させる空気供給手段から供給
される空気のフィルタ通流後の温度情報またはマイクロ
波検出信号の時間的な変化量に基づいて、燃焼の最適な
進行ならびに燃焼完了の規定を実行し、マイクロ波加熱
による最適な再生制御によりフィルタの機械的破損を防
止してフィルタのパティキュレート捕集性能の耐久性を
保証している。

【００２４】

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

【００２５】図１および図２において、１３は内燃機関
（ディーゼルエンジン）１４の排気ガスを排出する排気
管、１５は排気管１３の途中に設けた加熱空間、１６は
加熱空間内に収納され排気ガスが通過する間に排気ガス
中に含まれるパティキュレートを捕集するハニカム構造
からなるフィルタ、１７はパティキュレートを誘電加熱
するために加熱空間に給電するマイクロ波を発生させる
マイクロ波発生手段、１８はマイクロ波発生手段１７が
発生したマイクロ波を２分配するよりなる導波管分配手
段、１９、２０は２分配された各マイクロ波を加熱空間
１５の外周部に配設した環状導波管２１、２２に伝送す
る同軸伝送手段、２３、２４は同軸導波管変換用アンテ
ナ、２５、２６は加熱空間１５と環状導波管２１、２２
とを形成する管壁の所定位置に設けマイクロ波を加熱空
間１５内に給電するマイクロ波給電手段、２７はマイク
ロ波発生手段１７の駆動電源部である。また、マイクロ
波発生手段１７とその駆動電源部２７および分配手段１
８は、金属筐体で構成した格納部２８内に一体的に格納
している。

【００２６】２９は排気ガス切換バルブであり、内燃機
関１４より排出された排気ガスをフィルタ１６に通流さ
せたりフィルタ１６の再生時には排気分岐管３０に通流
させたりする。３１はマフラーである。なお、マフラー
３１はたとえば酸化触媒を包含させた構成にすることが
できる。３２はパティキュレートの燃焼を促進させる空
気（以下助燃空気と称する）の空気供給手段、３３、３
４は助燃空気流制御バルブであり、これら二つのバルブ
を制御してフィルタ再生時にフィルタ１６に助燃空気を
通流させる。３５はフィルタ１６を通流した助燃空気の
排出管である。３６はフィルタ１６の排気ガス非通流空
間に設けこの配設空間近傍に存在するマイクロ波量を検
出するマイクロ波検出手段である。３７は温度検出手段
であり、助燃空気流制御バルブ３４と排気管１３との間
に配設している。マイクロ波検出手段３６および温度検
出手段３７の検出信号は制御部３８に入力している。な
お、マイクロ波検出手段３６は一つのみ図示している
が、複数個設けてもよい。複数個設ける場合、配設位置
はフィルタ１６の排気ガス通流方向に平行に配設するの
が効果的である。また、内燃機関１４の動作信号も制御
部３８に入力している。３９は記憶部であり、その詳細
は後述する。

【００２７】加熱空間１５はパンチング穴構成あるいは
ハニカム構成（実施例は十字状のハニカム構成を図示し
ているが、管内径の大きさに応じてたとえば一字状ある
いは米字状を選択できる。）などからなるマイクロ波遮
蔽手段４０、４１でもってマイクロ波を実質的に閉じ込
める空間を限定している。４２はフィルタ１６の外周と
フィルタ支持管４３との間に設けた断熱材でありフィル
タ支持をも兼ねている。この断熱材４２の両端（排気ガ
ス通流方向に対して）は金属板４４、シール材４５によ
って排気ガスから隔離している。また、金属板４４は、
フィルタ支持管４３の両端に嵌め合い組み立てする構成
をとり、さらにはフィルタ部の着脱を可能にするフラン
ジ構造体４６と一体的に構成している。このフランジ構
造体４６は加熱空間側のフランジ構造体とねじ組み立て
する。図２の場合、加熱空間側のフランジ構造体は環状
導波管２１の側壁４７である。この側壁４７には、ねじ
４８を側壁４７に溶接加工組み立てしている。このねじ
４８とナット４９とでフィルタ支持管４３部を組み立て
て加熱空間１５を形成している。

【００２８】次に環状導波管２１、２２周辺の構成を説
明する。なお、二つの構成は同じである。

【００２９】環状導波管２１は、加熱空間１５の周囲を
取り囲むように配設しその導波長は適当な長さで構成し
ている。この環状導波管２１の導波長方向の一端には、
同軸導波管変換用アンテナ２３を配し他端側には給電手
段２５を配している。また、各給電手段２５、２６は略
対向した配置構成とし、各給電手段２５、２６からは位
相差１８０度のマイクロ波を加熱空間１５に給電してい
る。この給電構成により、加熱空間１５内には、加熱空
間の管内径に応じてＴＥ２１ｐあるいはＴＥ１０ｐモー
ドの励振モードを生じさせている。

【００３０】加熱空間１５は、フィルタに堆積したパテ
ィキュレートを可能な限りにおいて、均一に加熱するこ
とがパティキュレート燃焼時の熱応力発生を抑制しフィ
ルタの機械的破損を未然に防止する上で要求される。こ
の要求に対して本発明者らは、加熱空間内に形成可能な
様々は励振モードを試験した。励振モードの選択は、使
用するフィルタ容積によっても選択肢が制限を受ける。
また、装置の実装構成によっても制限を受ける。このよ
うなシステム上の制限があるが、基本的な選択指標とし
て耐環境性を重視することが重要である。この指標に基
づいて本発明者らは加熱空間内の励振モードとしてＴＥ
モードを選択している。ＴＥモードにおけるより均一な
加熱モードの形成には、給電部の複数化そして各給電信
号間の位相差の最適化が重要であるという実験結果を踏
まえて、本発明が構成されている。本発明の実施例は二
つの給電部をもった構成を提示しているが、これは二つ
に限定されたものでないことが上述の内容によって理解
されよう。複数の給電部構成の中の一つである実施例に
示した二つの給電部構成の場合、各給電部の位相差を１
８０度に選択すると均一加熱促進に効果的であることを
本発明者らは実験により確認している。また、上述のＴ
Ｅモード選択の利点について言及しておく。

【００３１】ＴＥモードとは、本装置の場合排気ガスの
通流方向に対してマイクロ波電界が垂直方向に存在する
状態にある。これは、排気管の側面方向からマイクロ波
を給電あるいは信号抽出（実施例におけるマイクロ波検
出手段など）を効果的に実行させることを可能にしてい
る。

【００３２】また、マイクロ波発生手段１７とその駆動
電源部２７およびマイクロ波分配手段１８とは金属筐体
２８の中に一体的に格納している。このマイクロ波の発
生に関する要素部を集中化した構成により、不要輻射防
止の効果的な実行あるいは高圧配線の集中化さらには発
熱部品の冷却構成の一元化を可能にしている。この構成
は、マイクロ波発生部とマイクロ波作用部との実装を分
離させた思想であり、装置の実装の自由度を飛躍的に高
めることを可能にしている。

【００３３】また、マイクロ波出力電力を分配伝送する
思想により、汎用の同軸伝送手段の流用を可能にしてい
る。

【００３４】次にマイクロ波検出手段３６周辺の構成を
説明する。加熱空間１５内には上述のようにＴＥモード
が励振するように加熱空間１５およびマイクロ波給電手
段２５、２６を構成している。この励振モードに対応さ
せて所望のマイクロ波を検出するようにマイクロ波検出
手段３６の検出部を構成する。検出部の構造は、同軸ケ
ーブルの中心導体を加熱空間１５内に所定長突出させる
構成とし、加熱空間内マイクロ波検出手段近傍のマイク
ロ波電界に検出部の中心導体を結合させたものである。
なお、検出部の周辺の断熱材４２は適当に取り除いた構
成により、検出部の取り付けを容易にすることができ
る。

【００３５】この結合形態は、上述の内容に限定される
ものではなく磁界結合の形態を利用する構成でもよい。
重要なことは、加熱空間１５内の電磁場分布を考慮し、
フィルタに捕集されるパティキュレートの量に応じてこ
の電磁場分布がどのように変化するかを掌握することで
ある。そして、当該再生装置において許容されるフィル
タ１６内へのパティキュレート捕集量の範囲を睨んでこ
の捕集量の全範囲域に亘って検出信号に基づいて捕集量
検出を精度よく抽出し得る検出位置を選択することであ
る。この検出部の配設位置は、加熱空間内に生じさせる
励振モードの定在波の波長の１／４に当たる領域を選択
し、所望の捕集量許容範囲に応じて最適な位置を選択す
る。検出部取り付け位置の選択により、検出される信号
は、捕集量の増加に伴って漸減したり、ある捕集量にお
いて下限値あるいは上限値を採ることになる。本発明
は、上述の検出信号の変化の形態の中の任意のものを選
択できる。

【００３６】次に、温度検出手段３７について詳細を説
明する。検出手段は、温度に応じてその電気抵抗値が大
きく変化するサーミスタや電気抵抗値の変化が少ない熱
電対が利用できる。広範囲な温度を精度よく検出するた
めに温度検出手段は熱電対が効果的である。温度検出手
段３７は、三つの機能を持っている。一つは捕集量を精
度よく検出するためにフィルタの温度情報を与えるこ
と、二つめはフィルタ再生開始時のフィルタ温度を検出
し再生時の予熱時間を規定しマイクロ波加熱手段の動作
を制御すること、そして三つめは再生時のパティキュレ
ート燃焼状態を把握しマイクロ波加熱手段あるいは空気
供給手段の動作を制御することである。この機能に対し
て、内燃機関が動作中および停止時のいずれに対しても
フィルタの温度情報を検出できる位置に温度検出手段３
７を配設している。検出位置は内燃機関の動作中には排
気ガスに直接曝されることがない位置であり、内燃機関
の停止中にはフィルタ再生時に使用するに空気供給手段
３２によって発生する空気の通流路に当たる位置を選定
している。これにより、内燃機関の動作状態に独立にフ
ィルタの温度を検出できる構成としている。

【００３７】次に、記憶部３９について説明する。この
記憶部は、半導体チップあるいはＲＯＭカードから構成
され、記憶部に格納したデータは予め規定された情報で
ある。記憶部に格納されたデータの主要部は、フィルタ
再生時の予熱期間の規定に関する情報である。この情報
は、フィルタ温度とマイクロ波検出信号とを変数とした
マイクロ波加熱手段の予熱期間における動作制御内容デ
ータをマトリックスとして構成している。このデータ
は、加熱時間および加熱電力を規定している。

【００３８】本発明は、以上に示した構成からなってい
るが、その主要な動作および作用を説明する。まず、装
置全体の動作を説明する。

【００３９】内燃機関１４が動作中は、予め決めた所定
の時間間隔でマイクロ波発生手段３８の駆動電源部２７
を制御し、マイクロ波検出信号およびフィルタ温度相当
信号を制御部３８に入力させる。内燃機関１４が停止時
は、手動操作で上述の信号を入力させることができる。
この内燃機関の動作／停止の判定は、たとえば内燃機関
の回転数信号を利用する。

【００４０】制御部３８の制御の一つはフィルタ１６に
堆積したパティキュレート捕集量を判定することであ
る。捕集量の状態は報知させることができる。また、捕
集限界量に相当する値を予め記憶させ、検出したマイク
ロ波検出手段の信号をこの予め記憶させた信号値と比較
し、予め記憶させた信号レベルに達するとフィルタ再生
を促す信号を発させることができる。この信号に基づい
て自動的にフィルタ再生モードに移行することができ
る。

【００４１】制御部３８の制御の他の一つは、フィルタ
の再生制御であり、再生開始時期は限界捕集量を検出し
て自動的に再生を開始する場合と再生開始信号がマニュ
アル入力された時に区分される。いずれの場合にも、再
生開始初期にフィルタ温度相当信号およびマイクロ波検
出信号を取り込み記憶部３９の格納データを抽出して予
熱を進行する。

【００４２】内燃機関１４が排出する排気ガスは通常、
排気管１３内を流れてフィルタ１６に流入する。フィル
タ１６はウォールフロータイプのハニカム構造体で構成
され、排気ガスに含まれるパティキュレートを捕集する
機能を有する。このフィルタに捕集されたパティキュレ
ートの量が増大すると、フィルタの圧損が増大し内燃機
関であるエンジンの負荷が増加するとともに最悪の場合
にはエンジン停止に至る。

【００４３】したがって適当な時期にフィルタに捕集さ
れたパティキュレートを除去する必要がある。フィルタ
に捕集されたパティキュレートを加熱燃焼除去させるプ
ロセスをフィルタ再生と称している。このフィルタ再生
における主要な制御内容を図３および図４を用いて以下
に説明する。

【００４４】内燃機関が動作している時には、排気ガス
切換バルブ２９が制御されて排気ガスを排気分岐管３０
に配流させる。なお、内燃機関停止時でも同様でよい。
また、助燃気体流制御バルブ３３、３４はそれぞれ閉状
態、開状態に制御される。この後、主要なフィルタ再生
制御が実行される。

【００４５】Ｓ１００（ｔ＝０）において、マイクロ波
発生手段１７の動作を開始させ、Ｓ１０１で空気供給手
段３２を動作させる。Ｓ１０２で空気供給手段３２を予
め決めた時刻（ｔ＝ｔ１）まで動作させる。空気供給手
段３２から供給される空気はフィルタ１６通流後の温度
検出手段３７が設けられた空気通流管を経て排出され
る。なお、ｔ１は１分間程度である。再生開始からの時
間がｔ１になるとＳ１０３に進む。Ｓ１０３では、その
時刻での温度検出手段３７が検出した温度情報を制御部
３８に取り込む。Ｓ１０４では、マイクロ波検出手段３
６が検出した加熱空間１５内のマイクロ波量情報を制御
部３８に取り込む。その後、Ｓ１０５において空気供給
手段３２の動作を停止させる。Ｓ１０６およびＳ１０７
において、制御部３８は入力された温度情報およびマイ
クロ波量情報に基づいて記憶部３９に格納した時刻ｔ２
および時間ｔ３のデータ値を選択する。制御部３８は再
生経過時間がｔ２になるまで待機する（Ｓ１０８）。

【００４６】この待機時間において、フィルタに堆積し
たパティキュレートはすみやかに加熱昇温していく。こ
の加熱の進行を説明すると、マイクロ波発生手段１７が
発生したマイクロ波は導波管のＥ面Ｔ分岐管１８によっ
て電力は２分配され各分配信号間の位相差は１８０度と
なる。分配されたマイクロ波は同軸伝送手段１９、２０
を伝送してマイクロ波給電手段２５、２６によって加熱
空間１５内に給電される。加熱空間内にはＴＥモードの
励振が生じる。この励振モードに対応して、フィルタ１
６に捕集されたパティキュレートは誘電加熱される。こ
の間、フィルタを通流する排気ガス流あるいは空気流は
遮断されており、パティキュレート温度は燃焼可能な温
度帯まで速やかに昇温する。この時の昇温分布は、マイ
クロ波が放射されるフィルタ端面側に傾斜した分布であ
るが、フィルタの排気ガス通流方向の約１／２の領域が
燃焼可能温度に達する。この加熱時間が、いわゆる予熱
時間と称した時間である。

【００４７】その後、Ｓ１０９に進み空気供給手段３２
を動作させる。この動作時間はｔ３である（Ｓ１１
０）。この動作によってフィルタ１６にはパティキュレ
ートの燃焼を促進する助燃空気が供給され、燃焼可能温
度域に達したパティキュレートはその燃焼を促進させる
とともにその燃焼熱の伝熱により燃焼可能温度域に達し
ていないパティキュレート堆積領域のパティキュレート
を加熱して燃焼領域の拡大を進行させる。また、空気流
の流れによって燃焼領域は空気流の流れ方向に進行す
る。この初期燃焼状態を形成した後、Ｓ１１１に進み空
気供給手段３２の動作を停止する。Ｓ１１１からＳ１１
７に亘る制御は、再生経過時間がｔ６に至るまで繰り返
し継続される。この間の制御は、空気供給手段３２の動
作をＯＮ−ＯＦＦ制御するものであり、ＯＮ時間はｔ
５、ＯＦＦ時間はｔ４−ｔ５に規定している。この時間
パラメータｔ４およびｔ５は、予め決めた所定値が用い
られるが、燃焼進行に伴って変化する温度情報あるいは
マイクロ波量情報に基づいて可変させてもよい。このよ
うな空気供給制御の時間において、空気の供給がない時
間中も残存するパティキュレートはマイクロ波によって
加熱が進行し、空気供給に伴って燃焼が促進され、燃焼
の立ち消えは生じない。この制御により、フィルタ内に
堆積したパティキュレートは徐々に燃焼除去されてい
く。

【００４８】時刻がｔ６に達するとＳ１１８に進む。Ｓ
１１８およびＳ１１９において、温度検出手段３７の検
出する温度情報の時間的な変化を抽出する。この温度情
報が最高値に達したことを判定した後、Ｓ１２０に進
む。

【００４９】Ｓ１２０は、その時刻におけるマイクロ波
量情報を抽出する。このマイクロ波量情報に基づいて、
パティキュレート燃焼除去状態の良否を判定することが
できる。また、この判定結果は、外部に報知することが
できる。

【００５０】その後、Ｓ１２１でマイクロ波発生手段１
７の動作を停止する（ｔ７）。Ｓ１２２からＳ１２４に
おいて、マイクロ波停止後予め決定した所定時間ｔ９経
過の後空気供給手段３２の動作を停止する（ｔ８）。な
お、空気供給手段の動作停止時間の決定は上述のような
タイマ制御の他に温度検出信号のレベルが所定値以下に
なったタイミングで決定することもできる。

【００５１】以上でフィルタ再生が完了し、この後各バ
ルブ２９、３３、３４は排気ガスをフィルタに通流する
初期の状態に制御される。フィルタ再生が終了すると直
ちにフィルタ１６に排気ガスを流入しパティキュレート
の捕集を実行できる。

【００５２】以上の説明のとおり本発明の根本的な目的
は、内燃機関用フィルタ再生装置においてマイクロ波を
利用した実用的価値あるフィルタ再生装置を提供すると
ころにある。これに対して、本発明はマイクロ波発生部
とマイクロ波作用部との両面から独特の思想と技術を組
み合わせてなしたものであり、実施形態は実施例に限定
されるものではない。たとえば、マイクロ波給電はフィ
ルタの排気ガス上流側に設ける構成でもよい。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように本発明の内燃機関用
フィルタ再生装置によれば、以下の効果が得られる。

【００５４】（１）マイクロ波を加熱手段とするフィル
タ再生装置において、マイクロ波の影響を排除した加熱
空間外に設けた温度検出手段は、内燃機関の動作状態に
独立にフィルタ温度を検出できる構成としたことによ
り、フィルタ再生時期を内燃機関の動作に独立に自由な
タイミングで実行させることができる。またこの温度信
号によってフィルタ温度を推定し、加熱空間内のマイク
ロ波量検出信号をフィルタ温度情報に基づいて補正する
ことを可能とし、フィルタに堆積したパティキュレート
捕集量の検出精度の信頼性を保証している。

【００５５】（２）マイクロ波検出手段は加熱空間の排
気ガス非通流空間に設けたことにより、排気ガス汚染か
ら検出部を保護して検出性能を保証している。

【００５６】（３）フィルタ再生制御において、加熱初
期のフィルタ温度およびマイクロ波検出信号に基づい
て、予め記憶させた予熱期間の制御を実行することによ
り、フィルタ再生時期の自由選択を実現させている。

【００５７】（４）フィルタ再生完了は、温度検出信号
あるいはマイクロ波検出信号の時間的な変化量に基づい
て判定することにより、再生不良を解消するとともに再
生途中での突発的な再生停止にも対応できる信頼性の高
い再生装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明一実施例の内燃機関用フィルタ再生装置
を示す構成図

【図２】同主要部の拡大図

【図３】本発明一実施例の内燃機関用フィルタ再生装置
における制御部の主要フローチャート

【図４】本発明一実施例の内燃機関フィルタ再生装置に
おける制御内容のタイミングチャートと検出信号の変化
特性図

【図５】従来の内燃機関用フィルタ再生装置の構成図

【符号の説明】

１４内燃機関１５加熱空間１６フィルタ１７マイクロ波発生手段２７駆動電源部３２空気供給手段３６マイクロ波検出手段３７温度検出手段３８制御部３９記憶部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者松本孝広大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (72)発明者本塚靖之大阪府門真市大字門真1006番地松下電器産業株式会社内 (56)参考文献特開平３−210012（ＪＰ，Ａ) 特開平４−259619（ＪＰ，Ａ) 特開平４−301118（ＪＰ，Ａ) 特開平４−301126（ＪＰ，Ａ) 特開平４−94409（ＪＰ，Ａ) 特開平４−121415（ＪＰ，Ａ) 特開平４−301119（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F01N 3/02 301 F01N 3/02 321

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】マイクロ波発生手段と、前記マイクロ波発
生手段を動作させる駆動電源部と、前記マイクロ波発生
手段が発生するマイクロ波を給電する加熱空間と、前記
加熱空間内に設け内燃機関が排出する排気ガス中に含ま
れるパティキュレートを捕集するフィルタと、前記フィ
ルタに通流させる空気を供給する空気供給手段と、前記
加熱空間内のマイクロ波量を検出するマイクロ波検出手
段と、前記加熱空間外に設けられ、内燃機関動作中は前
記フィルタを通流する前記内燃機関から排出される排気
ガスの温度または前記空気供給手段を作動させて前記フ
ィルタを通流後の空気の温度を検出するとともに内燃機
関停止中は前記空気供給手段を作動させて前記フィルタ
を通流後の空気の温度を検出する温度検出手段と、前記
マイクロ波検出手段の信号と前記温度検出手段の信号に
基づいて前記マイクロ波発生手段を動作させる駆動電源
部および前記空気供給手段の動作を制御する制御部とを
備えた内燃機関用フィルタ再生装置。
【請求項２】マイクロ波検出手段は、加熱空間内の排気
ガス非通流空間のマイクロ波量を検出する構成とした請
求項１記載の内燃機関用フィルタ再生装置。
【請求項３】制御部は、マイクロ波検出手段の信号と温
度検出手段の信号とのそれぞれの入力信号に基づいて記
憶部に格納された所定の制御内容を抽出し決定する指令
と入力信号の時間的な変化量に基づいて決定する指令と
で構成した請求項１記載の内燃機関用フィルタ再生装
置。
【請求項４】マイクロ波検出手段の信号と温度検出手段
の信号との入力信号に基づいて決定される記憶部に格納
された所定の時間によりマイクロ波によるパティキュレ
ートの予熱期間を規定した請求項３記載の内燃機関用フ
ィルタ再生装置。
【請求項５】マイクロ波検出手段の信号と温度検出手段
の信号との時間的な変化量に基づいてパティキュレート
の燃焼完了を規定した請求項３記載の内燃機関用フィル
タ再生装置。