JP2893985B2 - Filter regeneration device for internal combustion engine - Google Patents

Filter regeneration device for internal combustion engine

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JP2893985B2 JP3066353A JP6635391A JP2893985B2 JP 2893985 B2 JP2893985 B2 JP 2893985B2 JP 3066353 A JP3066353 A JP 3066353A JP 6635391 A JP6635391 A JP 6635391A JP 2893985 B2 JP2893985 B2 JP 2893985B2
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    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
    • F01N3/021Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters
    • F01N3/023Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles
    • F01N3/027Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using electric or magnetic heating means
    • F01N3/028Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust by means of filters using means for regenerating the filters, e.g. by burning trapped particles using electric or magnetic heating means using microwaves

Description

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

【0001】[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マイクロ波
エネルギを利用して再生する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 an apparatus for regenerating a filter for an internal combustion engine for collecting particulates (particulate matter) contained in exhaust gas discharged from a diesel engine by using microwave energy. It is.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年世界各国では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。とくに
自動車の排気ガスに関する規制は従来の濃度規制から総
量規制へ移行され規制値自体も大幅な削減となってい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, regulations on the emission of air pollutants have been tightened in countries around the world for fixed sources such as cogeneration and mobile sources such as automobiles. In particular, regulations on exhaust gas from automobiles have been shifted from conventional concentration regulations to total quantity regulations, and the regulation values themselves have been greatly reduced.

【0003】自動車の中でもディーゼル車は窒素酸化物
と同時にパティキュレートの排出規制を強化する動きに
ある。燃料噴射時期遅延などの燃焼改善による低減対策
だけでは排出ガス規制値を達成することは不可能とさ
れ、現状では排気ガスを浄化する後処理装置の付設が不
可欠である。ディーゼルエンジンの後処理装置として排
気ガス流に含まれる黒煙を主成分とするパティキュレー
トを捕集するフィルタを用いる方法が検討されている。
[0003] Among automobiles, diesel cars are in the process of tightening regulations on emission of particulates as well as nitrogen oxides. It is said that it is impossible to achieve the exhaust gas regulation value only by reduction measures by improving combustion such as fuel injection timing delay, and at present, it is indispensable to provide a post-treatment device for purifying exhaust gas. As a post-treatment device of a diesel engine, a method of using a filter for collecting particulates mainly composed of black smoke contained in an exhaust gas stream has been studied.

【0004】ところが上記フィルタはパティキュレート
が捕集され続けると、目詰まりを生じて捕集能力が大幅
に低下するとともに排気ガスの流れが悪くなってエンジ
ン出力を低下させたり、あるいはエンジンが停止すると
いった問題を起こす。
However, if the particulates continue to be collected, the filter will be clogged and the collection capacity will be greatly reduced, and the flow of exhaust gas will be poor, reducing the engine output or stopping the engine. Cause such problems.

【0005】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、未
だ実用に至っていない。
[0005] Therefore, although technology development for regenerating the trapping ability of the filter is currently being promoted worldwide, it has not yet been put to practical use.

【0006】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温度
に昇温するための加熱手段としてはバーナ方式、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。
[0006] It is known that particulates burn at about 600 ° C. As a heating means for raising the temperature of the particulates to this temperature, a burner method, an electric heater method, a microwave method, or the like is considered.

【0007】図3に加熱手段がマイクロ波方式によるフ
ィルタ再生装置を示す(たとえば特開昭59−1260
22号公報)。同図において、1はエンジン、2は排気
マニフォールド、3は排気管、4は排気分岐管、5はフ
ィルタ、6はフィルタを収納した加熱室、7はマイクロ
波発生手段、8はマイクロ波発生手段の発生したマイク
ロ波を加熱室に導く導波管、9はマイクロ波反射板、1
0は空気ポンプ、11は空気供給路、12はマイクロ波
発生手段の駆動電源、13はマフラ、14は空気切換バ
ルブ、15は排気ガス切換バルブである。そしてこのフ
ィルタ再生装置において加熱室6に収納されたフィルタ
5はフィルタ5の排気ガスの流入側と排気ガス流出側が
自動車の走行路面に対して水平に配置された構成となっ
ている。
FIG. 3 shows a filter regenerating apparatus in which a heating means uses a microwave system (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 59-1260).
No. 22). In the figure, 1 is an engine, 2 is an exhaust manifold, 3 is an exhaust pipe, 4 is an exhaust branch pipe, 5 is a filter, 6 is a heating chamber containing the filter, 7 is microwave generating means, 8 is microwave generating means. A waveguide for guiding the generated microwaves to the heating chamber; 9 a microwave reflecting plate;
Reference numeral 0 denotes an air pump, 11 denotes an air supply path, 12 denotes a drive power source for microwave generation means, 13 denotes a muffler, 14 denotes an air switching valve, and 15 denotes an exhaust gas switching valve. The filter 5 housed in the heating chamber 6 in this filter regeneration device has a configuration in which the exhaust gas inflow side and the exhaust gas outflow side of the filter 5 are arranged horizontally with respect to the road surface of the vehicle.

【0008】上記した構成において、エンジンの排気ガ
スは排気ガス切換バルブ15によってフィルタ5に導か
れたり、直接大気へ排出されたりする。パティキュレー
ト捕集過程において排気ガスはフィルタ5に導かれ排気
ガス中に含まれるパティキュレートはフィルタ5に捕集
される。捕集能力が限界に達すると排気ガス切換バルブ
15が制御されて排気管3への排気ガスが遮断され、排
気ガスのすべては排気分岐管4を経て大気に排出され
る。この間にフィルタ5の再生が行われる。
In the above configuration, the exhaust gas of the engine is guided to the filter 5 by the exhaust gas switching valve 15 or directly discharged to the atmosphere. In the particulate collection process, the exhaust gas is guided to the filter 5 and the particulates contained in the exhaust gas are collected by the filter 5. When the trapping capacity reaches the limit, the exhaust gas switching valve 15 is controlled to shut off the exhaust gas to the exhaust pipe 3, and all the exhaust gas is exhausted to the atmosphere via the exhaust branch pipe 4. During this time, the regeneration of the filter 5 is performed.

【0009】このフィルタ再生過程においてパティキュ
レートを加熱するエネルギはマイクロ波発生手段7か
ら、また燃焼に必要な空気は空気ポンプ10より供給さ
れる。所定の時間を経てフィルタ再生が完了すると排気
ガス切換バルブ15が再び制御されてフィルタ5に排気
ガスが導かれ、捕集を開始する。この捕集と再生の過程
がくり返される。
In the filter regeneration process, the energy for heating the particulates is supplied from the microwave generating means 7 and the air required for combustion is supplied from the air pump 10. When the regeneration of the filter is completed after a predetermined time, the exhaust gas switching valve 15 is controlled again, the exhaust gas is guided to the filter 5, and the collection is started. This collection and regeneration process is repeated.

【0010】上記フィルタ再生装置のフィルタ5はコー
ディエライト、ムライトなどの多孔質セラミックの隔壁
より形成される多数の貫通孔を有するハニカム構造体が
適用される。そしてこのハニカム構造体は前記貫通孔の
両端に排気ガス流が多孔質のセラミックの隔壁を通過し
て排出されるように交互に気密性を有する封止栓が設け
られ、パティキュレートは排ガス流の入口側の多孔質セ
ラミックの隔壁に捕集される。
As the filter 5 of the above filter regenerating apparatus, a honeycomb structure having a large number of through holes formed by partition walls made of porous ceramic such as cordierite or mullite is used. The honeycomb structure is provided with sealing plugs having airtightness alternately at both ends of the through-hole so that an exhaust gas flow is discharged through a porous ceramic partition wall. It is collected on the porous ceramic partition wall on the inlet side.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上記構成のフィルタ再
生過程においてフィルタに捕集されたパティキュレート
はマイクロ波方式の加熱手段によって加熱され、さらに
燃焼に必要な空気を送風することによって燃焼を開始す
る。このとき排気ガスの流入側のフィルタ端面部は燃焼
に必要な空気の送風により冷却されるのでパティキュレ
ートの昇温が妨げられ、フィルタ端面部の再生が困難で
あった。その結果、パティキュレートの捕集、再生の継
続的な繰り返しにおいてパティキュレートがフィルタ端
面部に堆積し、貫通孔が閉塞しフィルタとしての捕集能
力が失われたり、捕集性能や再生性能が低下するという
課題があった。
The particulates collected by the filter in the filter regeneration process having the above-described structure are heated by microwave heating means, and the combustion is started by blowing air necessary for combustion. . At this time, the filter end face on the inflow side of the exhaust gas is cooled by the blowing of air necessary for combustion, so that the temperature rise of the particulates is prevented, and it is difficult to regenerate the filter end face. As a result, during the continuous repetition of collection and regeneration of particulates, the particulates accumulate on the end face of the filter, blocking the through-holes, losing the ability to collect as a filter, and deteriorating the collecting and regenerating performance. There was a problem to do.

【0012】一方フィルタ端面部のパティキュレートを
燃焼可能温度に昇温させるためには多くの時間が必要と
なり、マイクロ波発生源の駆動電源の供給を自動車に搭
載されている電源から供給することが実用的に困難であ
る課題があった。
On the other hand, it takes a lot of time to raise the particulates at the end face of the filter to a combustible temperature, and it is necessary to supply power for driving the microwave generation source from a power source mounted on the vehicle. There was a problem that was practically difficult.

【0013】本発明は上記課題を解決するもので、フィ
ルタ端面部のパティキュレートを効率よく再生し、フィ
ルタとしての捕集、再生性能を継続的に維持できるとと
もにフィルタ端面部のパティキュレートが燃焼する温度
まで昇温する時間を短縮しマイクロ波発生源の駆動電源
の供給を自動車に搭載されている電源から十分に供給で
きる再生装置を提供することを目的としたものである。
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and can efficiently regenerate particulates at the end face of a filter, continuously maintain collection and regeneration performance as a filter, and burn the particulates at the end face of the filter. It is an object of the present invention to provide a reproducing apparatus capable of shortening the time required to raise the temperature and sufficiently supplying a drive power supply for a microwave generation source from a power supply mounted on an automobile.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の内燃機関用フィルタ再生装置は内燃機関の
排気ガスを排出する排気管に設けられた加熱室と、前記
加熱室に収納され前記内燃機関の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、前記加熱室に
給電するマイクロ波を発生するマイクロ波発生手段と、
前記加熱室に空気を供給する送風手段とを備えるととも
に、前記フィルタの排気ガス流入側の端面部が排気ガス
流出側の端面部よりも自動車の走行路面に対して上方に
位置するように配置された構成としている。
To achieve the above object, a filter regeneration device for an internal combustion engine according to the present invention is provided with a heating chamber provided in an exhaust pipe for exhausting exhaust gas of an internal combustion engine, and a heating chamber housed in the heating chamber. A filter for collecting particulates contained in the exhaust gas of the internal combustion engine, and a microwave generating means for generating a microwave for supplying power to the heating chamber,
And a blower for supplying air to the heating chamber, wherein the filter is disposed such that an end face on an exhaust gas inflow side of the filter is positioned higher than an end face on an exhaust gas outflow side with respect to a traveling road surface of the vehicle. Configuration.

【0015】また本発明はフィルタにパティキュレート
を低温で分解する触媒またはマイクロ波の吸収率の高い
電波吸収材料を担持した構成としている。
Further, the present invention is configured such that the filter carries a catalyst for decomposing particulates at a low temperature or a radio wave absorbing material having a high microwave absorptivity.

【0016】[0016]

【作用】パティキュレートを捕集する内燃機関用フィル
タ再生装置のフィルタはパティキュレートの捕集が予め
決められた量になるとマイクロ波方式の加熱手段により
パティキュレートが加熱され、さらに燃焼に必要な空気
が送風される。このとき前記フィルタの排気ガス流入側
の端面部は前記空気により冷却され、パティキュレート
の昇温が妨げられる。
The filter of the filter regeneration device for an internal combustion engine that collects particulates is heated by a microwave heating means when the particulate collection reaches a predetermined amount, and the air required for combustion is further heated. Is blown. At this time, the end face of the filter on the exhaust gas inflow side is cooled by the air, and the temperature rise of the particulates is prevented.

【0017】しかし、本発明における内燃機関用フィル
タは前記フィルタの排気ガス流入側の端面部が排気ガス
流出側の端面部よりも自動車の走行路面に対して上方に
位置するように構成されているので、マイクロ波による
加熱で昇温している前記フィルタの内部の熱が上昇気流
により上方に位置したフィルタ端面部の方向に熱伝達さ
れ、フィルタ端面部に捕集されたパティキュレートの燃
焼可能温度に到達する時間が短縮される。さらに前記フ
ィルタの内部で燃焼を開始した場合もその燃焼熱が上昇
気流により上方に位置したフィルタ端面部に伝達される
のでフィルタ端面部に捕集されたパティキュレートのほ
とんどを燃焼除去できる。一方前記フィルタは排気ガス
流入方向から燃焼に必要な空気を送風することによって
パティキュレートの燃焼を前記フィルタの排気ガス流出
方向に進行させることができるので、フィルタ全域のパ
ティキュレートを燃焼させることができ、高い再生性能
を実現することができる。
[0017] However, an internal combustion engine filter of the present invention is configured to be positioned upwardly with respect to the traveling road surface of the car than the end face of the end face the exhaust gas outlet side of the exhaust gas flow inlet side of said filter since it has been heat transfer in the direction of the filter end face portion inside the heat is located above the updraft of the filter that is heated by microwave heating, burning of particulates trapped in the filter end face The time to reach the possible temperature is reduced. Further, even when the combustion starts inside the filter, the combustion heat is transferred to the upper end face of the filter by the ascending airflow, so that most of the particulates collected on the end face of the filter can be burned off. On the other hand, the filter blows air necessary for combustion from the exhaust gas inflow direction ,
Particulate combustion is detected by the exhaust gas
Can be combusted Runode can proceed in a direction, the particulate filter throughout high reproduction performance
Can be realized.

【0018】また本発明は前記内燃機関用フィルタにパ
ティキュレートを低温で分解する触媒を担持することに
よりパティキュレートを低温で燃焼させることができる
のでフィルタに堆積しているパティキュレートを効率的
に燃焼除去できる。また上記触媒の代わりにマイクロ波
の吸収率の高い電波吸収材料を担持することによりフィ
ルタ端面部の加熱が促進されるのでフィルタに堆積して
いるパティキュレートを効率的に燃焼除去できる。
Further, according to the present invention, the particulates can be burned at a low temperature by supporting a catalyst for decomposing the particulates at a low temperature on the filter for an internal combustion engine, so that the particulates deposited on the filter can be efficiently burned. Can be removed. In addition, by supporting a radio wave absorbing material having a high microwave absorptivity instead of the catalyst, heating of the filter end face is promoted, so that particulates deposited on the filter can be efficiently burned and removed.

【0019】[0019]

【実施例】以下、本発明の実施例を添付図面を参照して
説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0020】図1において、16は内燃機関の排気ガス
を排出する排気管、17は排気管の途中に設けられた加
熱室、18は加熱室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フ
ィルタであり、ムライトやコージライトなどの多孔質の
セラミック材料のハニカム構造体で構成されている。1
9は加熱室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、20はマイクロ波発生手段から発生したマ
イクロ波を加熱室に伝送する導波管、21は加熱室に空
気を供給する空気供給手段である。この空気供給手段2
1は送風機あるいはポンプからなる空気供給源22とそ
の空気を加熱室に導く導風パイプ23と導風パイプ内の
空気の流れを制御する空気供給流量制御バルブ24とか
ら構成されている。排気ガスは図中矢印で示した方向か
ら排気管内を流れる。25はフィルタの排気ガス流入側
と流出側との間に設けられたバイパス管、26は加熱室
を流れる排ガス流量を制御する排気管流量制御バルブ、
27はバイパス管内を流れる排ガス流量を制御するバイ
パス管流量制御バルブである。28はフィルタ外週と加
熱室内壁の間に設けられた断熱材であり、フィルタと加
熱室とはほぼ同心状に配置される。
In FIG. 1, reference numeral 16 denotes an exhaust pipe for discharging exhaust gas from an internal combustion engine, 17 denotes a heating chamber provided in the middle of the exhaust pipe, and 18 denotes a heating chamber which is accommodated in the heating chamber and passes through the exhaust gas while the exhaust gas passes. Is a filter that collects the particulates contained in the honeycomb structure, and is formed of a honeycomb structure made of a porous ceramic material such as mullite and cordierite. 1
9 is a microwave generating means for generating a microwave for supplying power to the heating chamber, 20 is a waveguide for transmitting microwaves generated from the microwave generating means to the heating chamber, and 21 is an air supply means for supplying air to the heating chamber. It is. This air supply means 2
Reference numeral 1 denotes an air supply source 22 composed of a blower or a pump, an air guide pipe 23 for guiding the air to a heating chamber, and an air supply flow control valve 24 for controlling the flow of air in the air guide pipe. The exhaust gas flows in the exhaust pipe from the direction indicated by the arrow in the figure. 25 is a bypass pipe provided between the exhaust gas inflow side and the outflow side of the filter, 26 is an exhaust pipe flow control valve for controlling the flow rate of exhaust gas flowing through the heating chamber,
Reference numeral 27 denotes a bypass pipe flow control valve for controlling the flow rate of exhaust gas flowing in the bypass pipe. Reference numeral 28 denotes a heat insulating material provided between the outside of the filter and the wall of the heating chamber, and the filter and the heating chamber are arranged substantially concentrically.

【0021】図2は上記本発明の内燃機関用フィルタ再
生装置を自動車に実装した例を示している。図2に示す
ように加熱室に収納されたフィルタ18は排気ガスの流
入側の端面部が排気ガス流出側の端面部よりも自動車の
走行路面に対して上方に位置するように配置されてい
る。
FIG. 2 shows an example in which the above-described filter regeneration device for an internal combustion engine of the present invention is mounted on an automobile. As shown in FIG. 2, the filter 18 housed in the heating chamber is arranged such that the end face on the exhaust gas inflow side is positioned higher than the end face on the exhaust gas outflow side with respect to the road surface of the vehicle. .

【0022】このような構成からなるフィルタ再生装置
において、排気ガスの流れ、パティキュレート捕集のプ
ロセスおよび再生プロセスを以下に説明する。
The flow of the exhaust gas, the process of collecting particulates, and the regeneration process in the filter regeneration device having such a configuration will be described below.

【0023】通常、内燃機関から排気される排気ガスは
排気管16を通りフィルタ18に流入する。このとき排
気ガス中のパティキュレートはフィルタの壁面に捕集さ
れ、パティキュレートを含まない排気ガスが排気管16
を通り大気へ放出される。
Normally, exhaust gas exhausted from the internal combustion engine flows into the filter 18 through the exhaust pipe 16. At this time, the particulates in the exhaust gas are collected on the wall of the filter, and the exhaust gas not containing the particulates is exhausted from the exhaust pipe 16.
And released to the atmosphere.

【0024】フィルタはパティキュレートを捕集しつづ
けると目詰まりを生じるので適当な時期にフィルタの再
生を行わなければならない。この時期は例えば、加熱室
17の流入側および流出側の排気管16に圧力検出手段
を設け、この信号より得られるフィルタの圧力損失があ
らかじめ設定された圧力基準値に到達するタイミングや
内燃機関運転時間で判断される。
The filter must be regenerated at an appropriate time because the filter will become clogged if particulates are continuously collected. At this time, for example, pressure detection means are provided in the exhaust pipes 16 on the inflow side and the outflow side of the heating chamber 17, and the timing at which the pressure loss of the filter obtained from this signal reaches a preset pressure reference value or the operation of the internal combustion engine Determined by time.

【0025】この適当な時期に至るとバルブ26、27
が制御され、排気ガスはバイパス管25に導かれ大気へ
放出される。その後、フィルタ18は再生が開始され
る。再生開始指示が発せられるとその指示に従いマイク
ロ波発生手段19が動作し始める。このマイクロ波発生
手段が発生するマイクロ波は導波管20を通ってフィル
タを収納している加熱室17内に給電され、このマイク
ロ波によりフィルタの壁面に捕集されたパティキュレー
トが加熱される。
At the appropriate time, the valves 26, 27
Is controlled, and the exhaust gas is guided to the bypass pipe 25 and discharged to the atmosphere. Thereafter, the regeneration of the filter 18 is started. When a reproduction start instruction is issued, the microwave generation means 19 starts operating according to the instruction. The microwave generated by the microwave generating means is fed into the heating chamber 17 containing the filter through the waveguide 20, and the particulates collected on the wall of the filter are heated by the microwave. .

【0026】その後、空気供給手段21を作動させて所
定の空気を加熱室へ流入させる。この空気により高温に
なっているパティキュレートはすみやかに燃焼状態へ移
る。この燃焼状態はマイクロ波加熱をともなってフィル
タの排気ガス流出側方向に移動する。
Thereafter, the air supply means 21 is operated to flow predetermined air into the heating chamber. The particulates, which have become hot due to this air, immediately transition to the combustion state. This combustion state moves toward the exhaust gas outflow side of the filter with microwave heating.

【0027】再生の完了はあらかじめ決めた時間で決定
する方法やフィルタの圧力損失が所定のレベルになった
ことで決定する方法、あるいはフィルタの後方に設けた
温度検出手段の信号の変化パターン(たとえば排気温度
のピーク時刻)に基づいて決定する方法などによって識
別する。
The completion of the regeneration is determined by a predetermined time, a method of determining when the pressure loss of the filter has reached a predetermined level, or a change pattern of the signal of the temperature detecting means provided behind the filter (for example, (The peak time of the exhaust gas temperature).

【0028】上記したような方法に基づいて再生が完了
するとバルブ26、27が制御され排気ガスはフィルタ
へ流入し再び排気ガス中のパティキュレートを捕集する
動作に移行する。フィルタが捕集限界に達すると上記し
た一連の動作が実行される。そしてこのサイクルが繰り
返される。
When the regeneration is completed based on the above-described method, the valves 26 and 27 are controlled, the exhaust gas flows into the filter, and the operation shifts to the operation of collecting the particulates in the exhaust gas again. When the filter reaches the collection limit, the above-described series of operations is performed. Then, this cycle is repeated.

【0029】次にフィルタに捕集されたパティキュレー
トの再生プロセスにおける本発明の作用について説明す
る。
Next, the operation of the present invention in the process of regenerating the particulates collected by the filter will be described.

【0030】上記装置構成によって、フィルタのパティ
キュレートの捕集が予め決められた捕集量になるとマイ
クロ波が加熱室に給電され、フィルタに捕集されたパテ
ィキュレートが加熱される。本発明における内燃機関用
フィルタは前記フィルタの排気ガスの流入側の端面部
排気ガス流出側の端面部よりも自動車の走行路面に対し
て上方に位置するように配置しているので、マイクロ波
による加熱で昇温しているフィルタの内部の熱が上昇気
流により上方に位置したフィルタ端面部方向に熱伝達さ
れる。この熱伝達によりフィルタ端面部の冷却が抑制さ
れ、フィルタ端面部に捕集されたパティキュレートを燃
焼可能温度に到達させることができるとともに、その時
間が短縮される。さらにフィルタの内部で燃焼が開始し
た場合においてもその燃焼熱が上昇気流により上方に位
置したフィルタ端面部の方向に伝達される。この伝達さ
れた燃焼熱によりフィルタ端面部に捕集されたパティキ
ュレートのほとんどを燃焼除去できる。その結果パティ
キュレートの捕集、再生の継続的な繰り返しにおいてパ
ティキュレートがフィルタ端面部に堆積し、貫通孔が閉
塞することによるフィルタの捕集性能や再生性能の低下
を防止することができるとともに、パティキュレートを
短時間で燃焼可能温度に昇温できるのでマイクロ波発生
源の駆動電源の供給を自動車に搭載されている電源から
供給することができる。
With the above-described apparatus configuration, when the collection of particulates of the filter reaches a predetermined collection amount, microwaves are supplied to the heating chamber, and the particulates collected by the filter are heated . Since the filter for the internal combustion engine in the present invention is arranged such that the end face on the exhaust gas inflow side of the filter is located higher than the end face on the exhaust gas outflow side with respect to the traveling road surface of the automobile, the microwave is used. The heat inside the filter, which has been heated by the heating of the filter, is transferred by the ascending airflow toward the filter end face located above . Due to this heat transfer, the cooling of the filter end face is suppressed, and the particulates collected on the filter end face can reach the combustible temperature and the time is shortened. Position upward by the combustion heat updraft In yet if combustion inside the filter is started
It is transmitted in the direction of the placed filter end face. Most of the particulates collected on the end face of the filter can be burned and removed by the transferred combustion heat. As a result, during the continuous repetition of the collection and regeneration of the particulates, the particulates are deposited on the end face of the filter, and the collection performance and the regeneration performance of the filter due to the blocking of the through-holes can be prevented from being reduced. Since the temperature of the particulates can be raised to the combustible temperature in a short time, the power supply for driving the microwave generation source can be supplied from the power supply mounted on the automobile.

【0031】一方前記フィルタの排気ガスの流出方向に
おいては排気ガスの流入方向から燃焼に必要な空気を送
風しているので燃焼を排気ガスの流出方向に進行させ
ことができる。したがってフィルタ全域のパティキュレ
ートを燃焼させることができるので高い再生性能を実現
することができる。
On the other hand in the direction of flow of the exhaust gas in the filter can Rukoto allowed to proceed combustion outflow direction of the exhaust gas since the blowing air required for combustion from the inflow direction of the exhaust gas. Therefore, the particulates in the entire area of the filter can be burned, so that high regeneration performance can be realized.

【0032】またマイクロ波が加熱室に給電されている
間は燃焼に必要な空気の送風を停止または送風量を低減
し、上方に位置したフィルタ端面部に捕集されたパティ
キュレートをすべて燃焼除去した後で空気の送風量を増
加させることにより、より高いフィルタの再生性能が実
現される。
Further, while the microwave is being supplied to the heating chamber, the blowing of the air required for combustion is stopped or the amount of the blowing is reduced, and all the particulates collected on the end face of the filter located above are removed by burning. After that, by increasing the air blowing amount, higher filter regeneration performance is realized.

【0033】また本発明の内燃機関用のフィルタにパテ
ィキュレートを低温で分解する触媒を担持することによ
りパティキュレートを低温で燃焼させることができ、フ
ィルタに堆積しているパティキュレートの再生性能をよ
り向上させることができる。上記パティキュレートを低
温で分解する触媒としてはアルカリ金属、アルカリ土類
金属からなる炭酸塩やバナジウム、モリブデン、タング
ステン、銅、マンガン、コバルトの酸化物が挙げられ、
これらの少なくとも1種がフィルタに担持される。
Further, by supporting a catalyst for decomposing particulates at a low temperature on the filter for an internal combustion engine of the present invention, the particulates can be burned at a low temperature, and the regeneration performance of the particulates deposited on the filter can be improved. Can be improved. Examples of the catalyst for decomposing the particulates at a low temperature include alkali metals, carbonates and vanadium composed of alkaline earth metals, molybdenum, tungsten, copper, manganese, and oxides of cobalt.
At least one of these is carried on the filter.

【0034】また上記触媒の代わりにマイクロ波の吸収
率の高い電波吸収材料を担持することによりフィルタを
効率的に加熱できるのでフィルタに堆積しているパティ
キュレートの再生性能をより向上させることができる。
上記電波吸収材料としては亜鉛、銅、マンガン、コバル
ト、鉄、スズ、チタンの酸化物、ペロブスカイト型結晶
構造を有する複合金属酸化物、炭化ケイ素が挙げられ、
これらの少なくとも1種がフィルタに担持される。
In addition, by supporting a radio wave absorbing material having a high microwave absorptivity instead of the above-mentioned catalyst, the filter can be efficiently heated, so that the regenerating performance of the particulates deposited on the filter can be further improved. .
Examples of the radio wave absorbing material include zinc, copper, manganese, cobalt, iron, tin, oxides of titanium, composite metal oxides having a perovskite crystal structure, and silicon carbide.
At least one of these is carried on the filter.

【0035】[0035]

【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ると以下の効果が得られる。
As described above, according to the filter regeneration device for an internal combustion engine of the present invention, the following effects can be obtained.

【0036】本発明における内燃機関用フィルタ再生装
置はフィルタをフィルタの排気ガスの流入側が排気ガス
流出側よりも自動車の走行路面に対して上方に位置する
ように構成しているので、 (1)マイクロ波による加熱で昇温している前記フィル
タの内部の熱が上昇気流により端面方向に熱伝達され、
上方に位置するフィルタ端面部に捕集されたパティキュ
レートを燃焼可能温度に短時間で昇温することができ
る。したがってマイクロ波発生源の駆動電源供給を自
動車に搭載されている電源から供給することができる。 (2)前記フィルタの内部で燃焼が開始するとその燃焼
熱が上昇気流により上方に位置するフィルタ端面部に伝
達されるのでフィルタ端面部に捕集されたパティキュレ
ートのほとんどを燃焼除去できる。したがってパティキ
ュレートの捕集、再生の継続的な繰り返しにおいてパテ
ィキュレートがフィルタ端面部に堆積し、貫通孔が閉塞
することによるフィルタの捕集性能や再生性能の低下を
防止することができる。 (3)一方前記フィルタは排気ガス流入方向から燃焼に
必要な空気を送風することによってパティキュレートの
燃焼を前記フィルタの排気ガス流出方向に進行させる
とができ、フィルタ全域のパティキュレートを燃焼させ
ることができる。したがって高い再生性能を実現するこ
とができる。 (4)また上記本発明の内燃機関用フィルタにパティキ
ュレートを低温で分解する触媒を担持することによりパ
ティキュレートを低温で燃焼させることができるのでフ
ィルタに堆積しているパティキュレートの再生性能をよ
り向上させることができる。 (5)また上記触媒の代わりにマイクロ波の吸収率
い電波吸収材料を担持することによりフィルタを効率的
に加熱できるのでフィルタに堆積しているパティキュレ
ートの再生性能をより向上させることができる。
In the filter regeneration device for an internal combustion engine according to the present invention, the filter is configured such that the exhaust gas inflow side of the filter is positioned higher than the exhaust gas outflow side with respect to the road surface of the vehicle. Heat inside the filter, which has been heated by microwave heating, is heat-transferred toward the end face by the rising airflow,
The particulates collected on the filter end face located above can be heated to a combustible temperature in a short time. Therefore it is possible to supply the supply of the drive power of the microwave source from a power source mounted on an automobile. (2) When the combustion starts inside the filter, the heat of combustion is transmitted to the filter end face located above by the ascending airflow, so that most of the particulates collected on the filter end face can be burned and removed. Accordingly, it is possible to prevent the particulates from accumulating on the end face of the filter during continuous repetition of the collection and regeneration of the particulates, thereby preventing the filter's collection performance and regeneration performance from being deteriorated due to the blocking of the through holes. (3) On the other hand the filter can and this <br/> to advance the <br/> burning of particulates in the exhaust gas outflow direction of the filter by blowing air required for combustion from the exhaust gas inflow direction Thus, the particulates in the entire area of the filter can be burned. Therefore, high reproduction performance can be realized. (4) Further, by supporting the catalyst for decomposing particulates at a low temperature on the filter for an internal combustion engine of the present invention, the particulates can be burned at a low temperature, so that the regeneration performance of the particulates deposited on the filter can be improved. Can be improved. (5) The more the reproduction performance of the particulates deposited on the filter because it heats the filter efficiently by supporting the radio wave absorbing material absorption rate of the microwave have high <br/> instead of the catalyst Can be improved.

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

【図1】本発明の一実施例における内燃機関用フィルタ
装置の構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram of a filter device for an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施例における内燃機関用フィルタ
装置を自動車に実装した構成図。
FIG. 2 is a configuration diagram in which a filter device for an internal combustion engine according to one embodiment of the present invention is mounted on an automobile.

【図3】従来の内燃機関の排気ガス浄化用フィルタ再生
装置の構成図。
FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional filter regeneration device for purifying exhaust gas of an internal combustion engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

16 排気管 17 加熱室 18 フィルタ 19 マイクロ波発生手段 20 導波管 21 空気供給手段 22 空気供給源 23 導風パイプ 24 空気供給流量制御バルブ 25 バイパス管 26 排気管流量制御バルブ 27 バイパス管流量制御バルブ Reference Signs List 16 exhaust pipe 17 heating chamber 18 filter 19 microwave generating means 20 waveguide 21 air supply means 22 air supply source 23 air guide pipe 24 air supply flow control valve 25 bypass pipe 26 exhaust pipe flow control valve 27 bypass pipe flow control valve

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−126022(JP,A) 特開 平4−279715(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F01N 3/02 321 Continuation of the front page (56) References JP-A-59-126022 (JP, A) JP-A-4-279715 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) F01N 3 / 02 321

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 内燃機関の排気ガスを排出する排気管に
設けられた加熱室と、前記加熱室に収納され前記内燃機
関の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、前記加熱室に給電するマイクロ波を発生す
るマイクロ波発生手段と、前記加熱室に空気を供給する
送風手段とを備えるとともに、前記フィルタの排気ガス
流入側の端面部が排気ガス流出側の端面部よりも自動車
の走行路面に対して上方に位置するように構成された内
燃機関用フィルタ再生装置。
A heating chamber provided in an exhaust pipe for exhausting exhaust gas of the internal combustion engine; a filter housed in the heating chamber for collecting particulates contained in exhaust gas of the internal combustion engine; A microwave generating means for generating microwaves for supplying power to the chamber, and a blowing means for supplying air to the heating chamber, wherein the end face of the filter on the exhaust gas inflow side is larger than the end face of the filter on the exhaust gas outflow side. An internal combustion engine filter regeneration device configured to be located above a road surface of a vehicle.
【請求項2】 フィルタに排気ガス流に含まれるパティ
キュレートを低温で分解する触媒を担持した請求項1記
載の内燃機関用フィルタ再生装置。
2. A filter regeneration device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the filter carries a catalyst for decomposing particulates contained in the exhaust gas stream at a low temperature.
【請求項3】 フィルタにマイクロ波の吸収率の高い電
波吸収材料を担持した請求項1記載の内燃機関用フィル
タ再生装置。
3. The filter regeneration device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the filter carries a radio wave absorbing material having a high microwave absorptivity.
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