JPH04203309A - 内燃機関用フィルタの再生装置 - Google Patents

内燃機関用フィルタの再生装置

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JPH04203309A
JPH04203309A JP2333979A JP33397990A JPH04203309A JP H04203309 A JPH04203309 A JP H04203309A JP 2333979 A JP2333979 A JP 2333979A JP 33397990 A JP33397990 A JP 33397990A JP H04203309 A JPH04203309 A JP H04203309A
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昌弘 新田
Tomotaka Nobue
等隆 信江
Yu Fukuda
祐 福田
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    • 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
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、内燃機関の排気ガス中の炭素を含む微粒子(
パティキュレート)を除去するための内燃機関用フィル
タの再生装置に関する。
従来の技術 従来より内燃機関(特にディーゼルエンジン)の排気ガ
ス内のパティキュレートを捕集するためのフィルタおよ
びフィルタに蓄積したパティキュレートを除去再生する
装置に関しては、大気汚染を防止し環境保全に努めるた
めに排気ガスの規制が年々厳しくなるに従って種々検討
が行われており、再生装置の熱源についても石油バーナ
ー、電気ヒーターに加え、マイクロ波を用いる考案もな
されているが実用化には至っていない。
以下、第3図とともに従来例(特開昭63−11416
号公報参照)について説明する。同図において、1はエ
ンジンで、エンジん1の排気管2には、その通路の一部
にパティキュレートを捕集するためのフィルタ3がフィ
ルタ収納器4に固定支持されている。5はマイクロ波を
発生ずるためのマグネトロンで、このマイクコ波はフィ
ルタ収納器4と高周波的および機械的に結合されたマイ
クロ波供給路よりフィルタ3へ入射される。このときマ
イクロ波の入射波電圧と反射波電圧はアンテナ7によっ
て検出され、再生終了時にエンジン1の運転時間および
入射波9反射波電圧などを入力信号とし、マグネトロン
5の駆動源をON10 F Fを出力信号とする制御装
置8を有している。
ところで、エンジン1が運転され排気ガス中のパティキ
ュレートがフィルタ3に蓄積されると、フィルタ3の圧
力損失が増大しエンジンIは良好な動作状態を維持する
ことができなくなるため、所定のパティキュレート捕集
量に達するとフィルタを再生する必要がある。上記従来
の技術ではエンジン1がある一定の運転時間に達したら
マグネトロン5より微少のマイクロ波をフィルタ収納器
4に照射する。このとき得られる入射波電圧と反射波電
圧との比(反射係数としても表わせる)は蓄積している
誘電体であるパティキュレートの量によって変化する。
したがってあらかじめ定めておいた電圧定在波比もしく
は反射係数の値になると照射するマイクロ波の出力をパ
ティキュレートが燃焼する程度まで高めフィルタ3を再
生する。
フィルタ3の再生中も入射波電圧と反射波電圧を継続し
て検出しパティキュレートの燃焼が進みマイクロ波誘電
加熱の負荷であるパティキュレートが減少すると電圧定
在波比もしくは反射係数の値の変化によりフィルタ再生
の進捗状態を推測する。この値が再びパティキュレート
堆積前に戻るとマイクロ波の供給を停止する構成であっ
た。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、このような従来の構成では、マイクロ波
の負荷インピーダンスのみでパティキュレートの堆積状
態を類推し、マイクロ波電力の供給/停止を行っている
ことと、なにぶんエンジン1の排気圧力は高く、排気ガ
スの流入するフィルタ3の前面の排気ガス流がエンジン
1の回転数。
負荷状態などの運転条件により種々変化するために、フ
ィルタ3内のパティキュレートの付着状態もこれにつれ
て不均一になり、負荷インピーダンスの変化も一様でな
く誤検出(堆積量が多いにも係わらず再生に移行しない
。堆積量が少ないにも係わらず再往を始める)が生じた
り、再往時に前回の未燃分が残るなどして、その結果部
分的に燃焼温度が高くなりフィルタ3が昇温差により傷
損したり、限度値以上のパティキュレートが燃焼してフ
ィルタ3の材料である多孔質セラミックが溶損する危険
性があった。
また、加熱源ともにパティキュレートの燃焼が不可欠な
空気源の制御についても上記再生時期の検出手段とあわ
せて最適な再生装置を構築する上で重要な課題があった
そこで本発明は、フィルタ内に堆積したパティキュレー
トを短時間でかつ確実に燃焼させる加熱効率の良いマイ
クロ波によるパティキュレートの再生能力が継続的に維
持できる信頼性の高い内燃機関用フィルタの再生装置を
提供することを目的としている。
課題を解決するための手段 上記目的を達成するために本発明は、内燃機関の排気通
路に設けられた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を収納保持するキャ
ビティと前記フィルタに蓄積されたパティキュレートを
誘電加熱するマイクロ波発振器と誘電加熱されたパティ
キュレートを酸化燃焼させる空気供給手段を有し、前記
マイクロ波発振器の動作時間帯と前記空気供給手段の動
作時間帯を重畳させずに制御する構成としている。
また、前記マイクロ波発振器と前記空気供給手段よりな
る再生サイクルを再生時に複数回繰り返す構成としてい
る。
また、パティキュレートを酸化燃焼させる空気供給手段
とこの空気供給手段と供給方向が相対する第二の空気供
給手段とキャビティを含む排気通路上に設けられた温度
計測手段を有し、前記温度計測手段により前記マイクロ
波発振器と前記空気供給手段と前記第二の空気供給手段
を選択的に動作させる構成としている。
また、前記排気通路に設けられた温度計測手段を有し、
この温度計測手段により排気温度が所定の温度以下では
前記マイクロ波発振器と前記空気供給手段の動作を禁じ
る構成としている。
作用 本発明の内燃機関用フィルタの再生装置は」二記した構
成により、フィルタに堆積したパティキュレートを誘電
加熱するマイクロ波発振器と誘電加熱されたパティキュ
レートを酸化燃焼させる空気供給手段を有し、前記マイ
クロ波発振器の動作時間帯と前記空気供給手段の動作時
間帯を重畳させずに制御する構成としているので、マイ
クロ波発振器によりパティキュレートを加熱し燃焼可能
な温度に素早く昇温した後、前記空気供給手段で酸素を
供給し酸化を促進させ火炎の成長を図ることができる。
また、前記マイクロ波発振器と前記空気供給手段よりな
る再生サイクルを再生時に複数回繰り返す構成としてい
るので、パティキュレートの燃焼によるフィルタの温度
が過度になることなく再生できる。
また、パティキュレートを酸化燃焼させる空気供給手段
とこの空気供給手段と供給方向が相対する第二の空気供
給手段とキャビティを含む排気経路上に設けられた温度
計測手段を存し、この温度計測手段により前記マイクロ
波発振器と前記空気供給手段と前記第二の空気供給手段
を選択的に動作させる構成としているので、マイクロ波
による昇温、二つの空気供給手段による燃焼の促進/抑
制により、パティキュレートの燃焼温度を能動的に制御
できる。
また、前記排気通路に設けられた温度計測手段を存し、
この温度計測手段により排気温度が所定の温度以下では
前記マイクロ波発振器と前記空気供給手段の動作を禁じ
る構成としているので、パティキュレート捕集時でかつ
フィルタの各部の温度がより均一な状態で再生を行える
のである。
実施例 以下、本発明の一実施例における内燃機関用フィルタの
再生装置につき、添付図面とともに説明する。
第1図は本発明の一実施例における内燃機関用フィルタ
の再生装置のシステムおよび主要部の断面図である。図
において、11はエンジンで、エンジン11の排気管1
2にはその排気通路の一部にキャビティ14が設けられ
、キャビティ14内にパティキュレートを捕集するため
のフィルタI3がキャビティ14との熱絶縁および緩衝
するためのスペーサ15を介して収納保持されている。
また、排気管12には排気ガスをキャビティ14に搬送
する排気導入管17と排気ガスを直接機体外に排出する
バイパス管18に選択する制御弁A16を設けている。
また、キャビティ14の下部にはエアーポンプ19から
の燃焼制御用空気をキャビティ14内に排気ガス流通方
向に対して各々順方向/逆方向に供給する制御弁B20
を有し、さらにパティキュレー]・の加熱の熱源である
マイクロ波を発振させるマグネトロン21を有してマグ
ネトロン21からのマイクロ波を導波管24を介してキ
ャビティ14内に伝送するようにしている。
ごこで駆動電源22はバッテリやオルタネータなどの電
源23をマグネトロン21を駆動できるように変換する
コンバータやインパークなどであり、センサ25.26
は各々排気導入部、排気搬出部の温度もしくは圧力を検
出するものである。また演算部27はエンジン11より
の燃料消費量9回転数、出力などの情報やセンサ25.
26からの情報および内蔵するタイマ(図示せず)など
を比較、演算するもので、制御部28は演算部27から
の信号を受は駆動電源22、エアーポンプI9、制御弁
A16、制御弁820などの動作を制御するものである
次に、第2図の本発明の一実施例における内燃機関用フ
ィルタの再生装置の動作説明図によりパティキュレート
の捕集/再生の動作を説明する。
図において、横軸は捕集/再生動作の経過時間を示し、
縦軸A部はマグネトロン21、エアーポンプ19、制御
弁A16、制御弁B20の動作を示すタイミングチャー
トであり、縦軸B部はフィルタI3に堆積したパティキ
ュレートの量を重量表示しており、縦軸C部はセンサ2
6で計測したキャビティ14の排気部温度を示している
エンジン11が運転されるとフィルタ13にパティキュ
レートの捕集を開始する。制御部A16は排気ガスを排
気導入管17に流れるように位置をかえる。パティキュ
レートの堆積量および排気部温度はエンジン11の回転
数、負荷などの運転状態によって微妙に変化するが、エ
ンジン11の運転状態の情報により演算部で類推するか
フィルタ13の前後に設けたセンサ2’5.26の圧力
差によりパティキュレート堆積量が所定の値に達すると
再生を行う。
ただし、エンジン11が始動して間がないなどで排気ガ
ス温度が低い場合は再生時にフィルタ13内部の温度差
が大きいため再生動作に移行するのを禁止する。
排気ガス温度が所定の値以上になると再生動作を開始す
る。制御弁A16は排気ガスをバイパス管18に流れる
ように位置をかえる。マグネトロン21が動作を始め、
フィルタ13内のパティキュレートはマイクロ波で誘電
加熱され、わずかに重量減を示しながら昇温しパティキ
ュレートの自燃温度以上に達するとマグネトロン21は
停止され、エアーポンプ19が動作して制御弁B20に
よりマイクロ波供給方向から燃焼用空気をフィルタ13
に供給する。
空気を与えられたパティキュレートは酸化燃焼を活発に
しながら下流方向に火炎を成長させる。
しかし燃焼があまり急激におこるとフィルタ13が熱に
より傷損したり、溶損する恐れがあるため排気部温度を
計測して所定の温度範囲を越えると制御弁B20がその
位置をかえ、マイクロ波供給方向の反対方向から燃焼抑
制用空気をフィルタI3に供給し燃焼の伝般を抑制する
抑制された燃焼により排気部温度が所定の値以下になっ
た場合、再びマグネトロン21が動作を始めフィルタ1
3内のパティキュレートはマイクロ波で誘電加熱されわ
ずかに重量減を示しながら昇温しパティキュレートの自
燃温度以上に達するとマグネトロン21は再び停止され
るとともに制御弁B20も切り替わり、再びパティキュ
レートの燃焼が開始される。
パティキュレートの燃焼が終盤に差し掛かると単位時間
当りの排気部の昇温値が減少するためマグネトロン21
を停止し、再生動作は終了する。制御弁A16は排気ガ
スを排気導入管17に流れるように位置をかえ再び捕集
動作状態となる。
なお、空気供給手段にエアーポンプ19と制御弁B20
を用いたが2個のエアーポンプを用いてもよく、またエ
ンジン11の排気ガスを用いても同様の効果が得られる
発明の効果 以上の説明から明らかなように本発明の内燃機関用フィ
ルタの再生装置は、マイクロ波発振器の動作時間帯と空
気供給手段の動作時間帯を重畳させずに制御する構成と
しているので、マイクロ波発振器によりパティキュレー
トを加熱し燃焼可能な温度に素早く昇温でき、前記空気
供給手段で酸素を供給し酸化を促進させ火炎の成長を図
るので無駄なエネルギーを消費せず再生効率が良い。
また、マイクロ波発振器と空気供給手段よりなる再生サ
イクルを再生時に複数回繰り返す構成としているのでパ
ティキュレートの燃焼によるフィルタの温度が過度にな
ることなく再生でき耐久性がよい。
また、パティキュレートを酸化燃焼させる空気供給手段
と空気供給手段と供給方向が相対する第二の空気供給手
段を選択的に動作させる構成としているのでマイクロ波
による昇温、二つの空気供給手段による燃焼の促進/抑
制により、パティキュレートの燃焼温度を能動的に制御
できるので一段と耐久性が向上する。
また、排気通路に設けられた温度計測手段を有し、排気
温度が所定の温度以下ではマイクロ波発振器と空気供給
手段の動作を禁しる構成としているので、パティキュレ
ート捕集時でかつフィルタの各部の温度がより均一な状
態で再生を行え、昇温差により傷損することがなくさら
に耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の内燃機関用フィルタの再生
装置の主要部を断面した要部断面システム図、第2図は
同内燃機関用フィルタの再生装置の動作を説明する図、
第3図は従来の内燃機関用フィルタの再生装置の主要部
を断面した要部断面システム図である。 11・・・・・・エンジン(内燃機関)、13・・・・
・・フィルタ、14・・・・・・キャビティ、19・・
・・・・エアーポンプ(空気供給手段)、20・・・・
・・制御弁B (空気供給手段)、21・・・・・・マ
グネトロン(マイクロ波発振器)。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)内燃機関の排気通路に設けられた排気ガス中に含
    まれるパティキュレートを捕集するフィルタと、前記フ
    ィルタを収納保持するキャビティと、前記フィルタに蓄
    積されたパティキュレートを誘電加熱するマイクロ波発
    振器と、誘電加熱されたパティキュレートを酸化燃焼さ
    せる空気供給手段を有し、前記マイクロ波発振器の動作
    時間帯と前記空気供給手段の動作時間帯を重畳させずに
    制御する構成とした内燃機関用フィルタの再生装置。
  2. (2)マイクロ波発振器と空気供給手段よりなる再生サ
    イクルを再生時に複数回繰り返す構成とした請求項(1
    )記載の内燃機関用フィルタの再生装置。
  3. (3)内燃機関の排気通路に設けられた排気ガス中に含
    まれるパティキュレートを捕集するフィルタと、前記フ
    ィルタを収納保持するキャビティと、前記フィルタに蓄
    積されたパティキュレートを誘電加熱するマイクロ波発
    振器と、誘電加熱されたパティキュレートを酸化燃焼さ
    せる空気供給手段と、前記空気供給手段と供給方向が相
    対する第二の空気供給手段と、キャビティを含む排気通
    路上に設けられた温度計測手段を有し、前記温度計測手
    段により前記マイクロ波発振器と前記空気供給手段と前
    記第二の空気供給手段を選択的に動作させる構成とした
    内燃機関用フィルタの再生装置。
  4. (4)内燃機関の排気通路に設けられた排気ガス中に含
    まれるパティキュレートを捕集するフィルタと、前記フ
    ィルタを収納保持するキャビティと、前記フィルタに蓄
    積されたパティキュレートを誘電加熱するマイクロ波発
    振器と、誘電加熱されたパティキュレートを酸化燃焼さ
    せる空気供給手段と、前記排気通路に設けられた温度計
    測手段を有し、前記温度計測手段により排気温度が所定
    の温度以下では前記マイクロ波発振器と前記空気供給手
    段の動作を禁じる構成とした内燃機関用フィルタの再生
    装置。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06101445A (ja) * 1992-09-21 1994-04-12 Matsushita Electric Ind Co Ltd 内燃機関用フィルタ再生装置およびその制御方法
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FR2809766A1 (fr) * 2000-06-05 2001-12-07 Ct De Rech S En Machines Therm Procede de regeneration d'un filtre a particules et installation de regeneration d'un filtre a particules
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CN104632321A (zh) * 2014-12-05 2015-05-20 佛山市中科院环境与安全检测认证中心有限公司 一种微波节能捕捉器

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