JP4035954B2 - DPF device filter heating and regeneration method and DPF device - Google Patents
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Description
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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DPF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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【0034】
〔DPF装置の構成〕
最初に、本発明のDPF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。
【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。
【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。
【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)53とから形成される。
【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。
【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53a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。
【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。
【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。
【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。
【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54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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【0052】
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。
【0053】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係るDPF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。
【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。
【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。
【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。
【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。
【図面の簡単な説明】
【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。
【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。
【符号の説明】
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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a filter heating and regeneration method for a DPF device for collecting particulates discharged from diesel engines such as trucks and buses, and a DPF device.
[0002]
More specifically, the present invention relates to a filter heating and regeneration method for a DPF device that uses a part of heat energy of exhaust gas after passing through a filter to increase the temperature of the filter, and a DPF device.
[0003]
[Prior art]
The exhaust gas emitted from diesel engines such as automobiles contains particulates (PM: particulate matter) of several μm to several tens of μm, which are composites of carbon and unburned HC. The removal of curate is important from the aspect of pollution prevention, and DPF (diesel particulate filter: Diesel Particulate Filter) is used for the removal of this particulate, and the DPF device equipped with this is the exhaust passage of the engine. It is arranged.
[0004]
This DPF is composed of cordierite, metal porous material (Celmet), inorganic fiber material, etc., but if the particulates continue to be collected, the filter will be clogged by the collected particulates. It is necessary to remove the collected particulate matter causing the clogging of the DPF by some method.
[0005]
In the prior art, this particulate removal method is mainly performed by the following three methods.
[0006]
In the first method, the filter is formed of a ceramic multilayer filter, and particulates are collected by one filter while the exhaust passage is switched by a plurality of filters, and the other filter is heated by an electric heater and deposited. This is a method of alternately repeating particulate collection and filter regeneration while burning the particulates.
[0007]
The second method is a method in which a solid filter is used as a filter, and the solid filter and the oxidation catalyst are combined to treat the particulates by a chemical reaction based on the catalytic action and heat generated by the chemical reaction.
[0008]
The third method is a method of treating particulates by promoting combustion of particulates using an additive different from the solid filter and the fuel.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the first method, two or more filter units are required, and there is a problem that a heater unit for regeneration and a generator dedicated to the heater unit are indispensable. When retrofitting to a bus, there are problems that it is difficult to install and additional cost is unavoidable.
[0010]
Further, the second method has a problem that an oxidation catalyst is required and the cost is increased, and there are problems such as a regeneration method in a region where the exhaust temperature is low and a chemical reaction hardly occurs.
[0011]
Also in the third method, an oxidation catalyst is required and an increase in cost is inevitable, and an additive for particulate combustion is required in addition to the fuel, so that it is not suitable for retrofit as in the first method. There is a problem that.
[0012]
The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and its purpose is to apply hot and cold gases from exhaust gas by applying a vortex effect that has been demonstrated thermodynamically. An object of the present invention is to provide a filter heating and regeneration method for a DPF device and a DPF device that can use the heat of the high-temperature gas that is generated and separated to heat the filter and burn particulates accumulated in the filter.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
[DPF device filter heating method]
A filter heating method of a DPF (diesel particulate filter) device for achieving the above object is a method of heating a filter that collects particulates in exhaust gas in an exhaust passage of an internal combustion engine, The exhaust gas that has passed through the filter is separated into 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.
[0014]
With 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. Therefore, it can be used as a part or all of a heat source for promoting a chemical reaction based on a catalytic action or regenerating collected particulates.
[0015]
[Filter regeneration method of DPF device]
Further, a filter regeneration method for a DPF device for achieving the above object is a method for regenerating a filter that collects particulates in exhaust gas in an exhaust passage of an internal combustion engine, and has passed through the filter. The exhaust gas is separated into a high-temperature gas and a low-temperature gas using the vortex effect, the separated high-temperature gas is refluxed to the filter, the filter is heated, and the temperature of the filter is reduced by the heating. It is configured to heat up to the combustion temperature or higher to burn and remove the particulates collected in the filter.
[0016]
According to this configuration, since the temperature of the filter is heated to the particulate combustion temperature or higher and the particulates collected in the filter can be removed by combustion, the DPF can be continuously regenerated.
[0017]
[DPF equipment]
A DPF device for achieving the above object is configured as follows.
[0018]
A DPF device having 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,
The temperature raising means uses the vortex effect generating means for separating the exhaust gas that has passed through the filter into a high temperature gas and a low temperature gas using the vortex effect, and the high temperature gas separated by the vortex effect generating means. And heating means for heating the filter.
[0019]
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]
As this heating means, a high-temperature gas passage provided around the filter and a heat exchanger for heating the exhaust gas provided upstream of the filter can be considered, but it is easy to recirculate the high-temperature gas to the filter. It is.
[0021]
That is, in the above DPF device, the heating means is constituted by a reflux passage for returning the high temperature gas generated by the vortex effect generating means to the upstream side of the filter.
[0022]
According to this configuration, the filter can be efficiently heated from the inside of the filter with a very simple configuration.
[0023]
Further, in the above DPF device, the vortex effect generating means is connected to an expansion swirling portion having an exhaust gas inlet and a low temperature gas outlet, a swirling tube connected to the expansion swirling portion, and the other end side of the swirling tube. A flow regulating valve portion having a hot gas outlet,
The expansion swirl is formed by an expansion chamber that adiabatically expands exhaust gas introduced from an exhaust gas inlet, and a vortex generator that is disposed inside the expansion chamber.
The eddy current generating member is formed to have a swirl hole that is provided to penetrate the exhaust gas from the center side to the outer periphery side in a high-speed swirl flow, and a low-temperature gas discharge passage that is provided on the center side. And
The flow rate adjusting valve part is a valve for adjusting a flow rate at which the high temperature gas on the outer peripheral side in the swivel tube is discharged from the high temperature gas outlet, a valve case, and a valve body inserted in the valve case, And a valve actuator that adjusts the valve opening by driving the valve body.
[0024]
By this vortex effect generating means, the exhaust gas can be separated into a high temperature gas and a low temperature gas using the vortex effect.
[0025]
[Vortex effect]
Hereinafter, the vortex effect will be described with reference to FIG.
[0026]
The vortex effect is to generate high-temperature gas and low-temperature gas from exhaust gas by applying the principle of adiabatic expansion by centrifugal force.
[0027]
The exhaust gas that has entered the expansion swirling unit from the inlet of the vortex effect generating means is adiabatically expanded in the expansion chamber, becomes a vortex flow by the vortex flow piece, passes through the swirl tube, and flows toward the flow rate adjusting valve unit.
[0028]
At this time, the high-speed swirling flow is pressed against the inner wall of the swirling tube by centrifugal force, creating a pressure difference from the center, and the center of the vortex is the same as the typhoon, and the low pressure part is piped to the center of the swirling tube. It is formed in a shape.
[0029]
Since the swirling flow velocity of the exhaust gas that has become the vortex is the same at the center and the outside, the angular velocity at the center increases and the energy level increases, and at the same time, heat is transferred to the outside, so the outer peripheral part is The temperature increases and the temperature of the swirling flow in the center decreases.
[0030]
The outer high temperature gas that has reached the flow control valve is discharged from the outer periphery of the valve body, and the inner low temperature gas is blocked by the valve body, bounces off the valve body, and passes through a pipe-shaped part with a low central pressure. , Discharged through the low temperature gas discharge passage of the vortex piece.
[0031]
When the valve body is moved in the direction A and slightly opened, the outermost thin layer of hot gas is discharged, and when it is further opened, the low-temperature gas close to the center is also discharged. Therefore, the temperature and flow rate of the gas returned to the filter can be adjusted by the valve opening.
[0032]
In addition, about this vortex effect, in a basic experiment using the vortex effect generating means according to the present invention, air of −47 ° C. to + 24 ° C. is supplied, and in an approximately linear relationship, an average of 50 ° C. from the supplied air. High temperature air from + 3.9 ° C. to + 87 ° C. can be obtained, and the occurrence of the vortex effect has been confirmed.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, a filter heating and regeneration method and a DPF device of a DPF device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0034]
[Configuration of DPF device]
First, a DPF device capable of implementing the filter heating method and the regeneration method of the DPF device of the present invention will be described.
[0035]
As shown in FIG. 1, the DPF device 1 includes a
[0036]
The
[0037]
As shown in FIGS. 1 and 2, the
[0038]
As shown in FIG. 2, the
[0039]
The
[0040]
The
[0041]
[Flow and effects of exhaust gas in DPF equipment]
According to the DPF device 1 having the above configuration, as shown in FIG. 1, the exhaust gas G1 discharged from the internal combustion engine is introduced from the
[0042]
Then, the particulate gas is removed and the purified exhaust gas G2 is discharged from the
[0043]
As shown in FIG. 2, in this high
[0044]
The exhaust gas G2 sent to the
[0045]
The hot gas G3 that has reached the flow rate adjusting
[0046]
The flow rate of the high-temperature gas G3 is adjusted by the valve opening degree of the flow rate adjusting
[0047]
On the other hand, the low temperature gas G3 that has reached the flow rate adjusting
[0048]
Accordingly, the
[0049]
Moreover, since the high temperature gas G3 reintroduced into the
[0050]
When the particulate combustion temperature is reached, the particulates start to burn, so the particulates collected in the
[0051]
Even during the combustion of the particulates, the generation of the hot gas G3 and the reflux to the
[0052]
That is, the exhaust gas G2 that has passed through the
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the filter heating and regeneration method of a DPF device and the DPF device according to the present invention, the following effects can be obtained.
[0054]
By applying the vortex effect that has been demonstrated thermodynamically, the hot and cold gases are generated and separated from the exhaust gas, and the heat of the hot gas is used to heat the filter and burn the particulates deposited in the filter. Can be used.
[0055]
Since the DPF device that can use this vortex effect does not require a filter regeneration heater or an external power source for the heater, the cost can be reduced.
[0056]
In addition, since this DPF device has almost no movable parts and electrical parts, the failure rate is very low. Further, it is only disposed in the middle of the exhaust pipe, and it is not necessary to additionally install other parts such as a generator.
[0057]
In addition, the filter heating method and the filter regeneration method of the DPF device according to the present invention perform intermittent regeneration of the continuous regeneration type DPF that always regenerates the filter after particulate clogging becomes large. It can also be applied to the DPF of the formula.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a DPF device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side sectional view of a high temperature gas generator of the vortex effect generating means of FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
6 Reflux passage (heating means)
51
Claims (5)
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。A DPF device having 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,
Using the vortex effect generating means for separating the exhaust gas that has passed through the filter into a high temperature gas and a low temperature gas using the vortex effect, and the high temperature gas separated by the vortex effect generating means A DPF device comprising heating means for heating the filter.
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。The vortex effect generating means includes an expansion swirling portion having an exhaust gas inlet and a low temperature gas outlet, a swirling tube connected to the expansion swirling portion, a flow rate adjustment having a hot gas outlet connected to the other end of the swirling tube Formed from the valve part,
The expansion swirl is formed by an expansion chamber that adiabatically expands exhaust gas introduced from an exhaust gas inlet, and a vortex generator that is disposed inside the expansion chamber.
The eddy current generating member is formed to have a swirl hole that is provided to penetrate the exhaust gas from the center side to the outer periphery side in a high-speed swirl flow, and a low-temperature gas discharge passage that is provided on the center side. And
The flow rate adjusting valve part is a valve for adjusting a flow rate at which the high temperature gas on the outer peripheral side in the swivel tube is discharged from the high temperature gas outlet, a valve case, and a valve body inserted in the valve case, 5. The DPF device according to claim 3, wherein the DPF device is formed by a valve actuator that drives the valve body to adjust a valve opening degree.
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