JPH09151724A - 排気ガス浄化装置 - Google Patents

排気ガス浄化装置

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JPH09151724A
JPH09151724A JP7332664A JP33266495A JPH09151724A JP H09151724 A JPH09151724 A JP H09151724A JP 7332664 A JP7332664 A JP 7332664A JP 33266495 A JP33266495 A JP 33266495A JP H09151724 A JPH09151724 A JP H09151724A
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JP
Japan
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converter
microwave
oscillator
isolator
reflected
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Application number
JP7332664A
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English (en)
Inventor
Akihiro Matsue
晃洋 松江
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Bosch Corp
Original Assignee
Zexel Corp
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Publication date
Application filed by Zexel Corp filed Critical Zexel Corp
Priority to JP7332664A priority Critical patent/JPH09151724A/ja
Publication of JPH09151724A publication Critical patent/JPH09151724A/ja
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • 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
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2006Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating
    • F01N3/2013Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means
    • F01N3/202Periodically heating or cooling catalytic reactors, e.g. at cold starting or overheating using electric or magnetic heating means using microwaves
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 発振器(マグネトロン)の加熱を防止し、そ
の寿命を向上させることのできる排気ガス浄化装置を提
供する。 【解決手段】 ガソリンエンジン1と、このガソリンエ
ンジンの排気管3と、この排気管に設けられ、加熱触媒
を内蔵するコンバータ5と、マイクロ波を発振する発振
器31と、この発振器とコンバータとをつなぎ、このコ
ンバータにマイクロ波を導く導波管33と、この導波管
に設けられ、コンバータで反射して戻るマイクロ波を除
去するアイソレータ100とを備えるものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、加熱触媒を有する
排気ガス浄化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、内燃機関から排出される排気ガ
ス中の未燃炭化水素、NOx 、一酸化炭素等の有害ガス
を浄化するための浄化装置として、加熱手段を有する3
元触媒を用いた触媒装置は知られている(例えば特開平
5−202737号)。
【0003】この種の触媒装置では、通常、加熱手段に
マグネトロンを使用しており、このマグネトロンから発
生するマイクロ波をコンバータに送り込み、このコンバ
ータに収納される3元触媒を、マイクロ波を吸収させる
ことにより、3元触媒の触媒動作温度(約300〜40
0℃)にまで急速加熱し、内燃機関が燃焼により加熱さ
れていない状態での始動時(以下、「冷間始動時」とい
う。)においても3元触媒の機能を有効に発揮させるよ
うにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ものでは、上述したコンバータに発振されるマイクロ波
の一部が、3元触媒(そのうちの発熱材)に十分に吸収
されずに、コンバータで反射されるという問題がある。
そうすれば、反射されて戻るマイクロ波は新たに発振さ
れるマイクロ波と干渉しあうので、周波数に変化を与
え、これが変化すると、3元触媒のマイクロ波の選択吸
収性が大きく低下し、反射波が増大するという問題があ
る。また、反射されて戻るマイクロ波がマグネトロンに
到達すれば、それを加熱させるという問題がある。マグ
ネトロンの耐熱温度は約200℃程度であるので、それ
を越えることは許されない。
【0005】そこで、本発明の目的は、上述した従来の
技術が有する問題を解消し、発振器(マグネトロン)の
加熱を防止し、その寿命を向上させることのできる排気
ガス浄化装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、ガソリンエンジンと、このガソリンエンジンの排気
管と、この排気管に設けられ、加熱触媒を内蔵するコン
バータと、マイクロ波を発振する発振器と、この発振器
とコンバータとをつなぎ、このコンバータにマイクロ波
を導く導波管と、この導波管に設けられ、コンバータで
反射して戻るマイクロ波を除去するアイソレータとを備
えたことを特徴とするものである。
【0007】請求項2に記載の発明は、ディーゼルエン
ジンと、このディーゼルエンジンの排気管と、この排気
管に設けられ、パティキュレートトラップを内蔵するコ
ンバータと、マイクロ波を発振する発振器と、この発振
器と前記コンバータとをつなぎ、このコンバータに前記
マイクロ波を導く導波管と、この導波管に設けられ、前
記コンバータで反射して戻るマイクロ波を除去するアイ
ソレータとを備えたことを特徴とするものである。
【0008】請求項3に記載の発明は、前記アイソレー
タはエンジン冷却水により冷却されることを特徴とする
ものである。
【0009】これらの発明によれば、コンバータで反射
されるマイクロ波は、アイソレータにより吸収され、こ
こで発生する熱は、例えばエンジン冷却水で冷却され
る。したがって、反射マイクロ波と新たに発振されるマ
イクロ波とが干渉しあうことはなく、周波数が変化する
ことはないので、触媒のマイクロ波の選択吸収性は安定
し、それが低下することはない。また、反射マイクロ波
が発振器に到達すれば、この発振器は加熱され、その冷
却効率を著しく低下させるが、この発明によれば、反射
マイクロ波は途中で吸収されるので、発振器に到達する
ことはなく、従来のものに比べて、冷却効率の低下が抑
制される。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面を参照して説明する。 第一の実施の形態 図1において、参照符号1はガソリンエンジンを示して
いる。このガソリンエンジン1の排気管3には、急速加
熱触媒(後述する)を内蔵するコンバータ5が設けら
れ、このコンバータ5の下流には、メイン触媒コンバー
タ7が設けられている。さらに、その下流にはマフラー
9が設けられている。
【0011】上記のコンバータ5は、触媒を触媒動作温
度にまで急速加熱する触媒加熱手段30を有し、この触
媒加熱手段30は、マイクロ波の発振器31を含んでい
る。32は送風機である。マイクロ波の発振器31とし
ては、例えばマグネトロンが使用される。マグネトロン
としては約400〜1500W程度の出力のものが好適
である。このマイクロ波としては、例えば、2.45G
Hz程度のものが好適である。マイクロ波の伝送系に
は、同軸ケーブル、或いは導波管33が使用される。同
軸ケーブル或いは導波管33とコンバータ5とのカップ
リングはアンテナ(図示せず)を使用してもよいし、導
波管モードでマイクロ波を伝送する場合には、カップリ
ングホール(図示せず)を使用してもよい。
【0012】コンバータ5は触媒反応装置でもあり、触
媒反応が発生するので、耐熱性が要求される。したがっ
て、金属により形成される。
【0013】コンバータ5の断面形状は、マイクロ波を
伝送することのできる円形、矩形、楕円形その他の任意
形状をとることができる。すなわち、マイクロ波をカッ
トオフしない形状になっていれば、任意の形状をとるこ
とができる。
【0014】コンバータ5に内蔵される急速加熱触媒は
例えば3元触媒25であり、3元触媒の触媒動作温度は
約300〜400℃である。この3元触媒25は、図2
に示すように、コーディエライトセラミック製のハニカ
ムモノリス25aの表面に誘電体材料25bを塗布し、
その上に3元触媒が分散されているウオッシュコート層
25cを塗布して形成される。この誘電体層25bがコ
ンバータ5内を伝送されるマイクロ波を吸収することに
より、誘電加熱されて、急速に昇温するしくみである。
これにより誘電体層25b上に塗布されているウオッシ
ュコート層(3元触媒が分散されている)25cが加熱
される。そこに、ガソリンエンジン1より排出される炭
化水素・一酸化炭素・窒素酸化物などの有害ガスが接触
すると、この有害ガスは、加熱されたウオッシュコート
層25c上で触媒反応により浄化される。この触媒反応
は発熱反応であり、この熱により誘電体塗布3元触媒2
5の温度上昇がさらに加速される。
【0015】この実施の形態によれば、上述の導波管3
3には、図1に示すように、アイソレータ100が設け
られる。このアイソレータ100は、マグネトロン31
とコンバータ5との間に接続され、コンバータ5からの
反射マイクロ波のみを吸収し、マグネトロン31からの
発振出力には減衰を与えないように、マグネトロン31
とコンバータ5とを隔離(アイソレート)している。
【0016】ここでは磁気共鳴を利用した共鳴吸収型ア
イソレータを使用しているが、電解変位型アイソレータ
であってもよい。
【0017】原理を示すと、図3に示すように、導波管
33につながるアイソレータ100は、マグネトロン3
1からの発振出力f1には減衰を与えないように、コン
バータ5からの反射マイクロ波f2をとらえて吸収す
る。反射マイクロ波f2が吸収されると発熱するので、
通常、アイソレータ100は冷却される。
【0018】この実施の形態によれば、アイソレータ1
00の吸熱部100aを冷却するために、アイソレータ
100の吸熱部100aには、ガソリンエンジン1の冷
却水が循環される。ガソリンエンジン1を冷却した冷却
水は、図1を参照し、ラジエータ37に入り、その出口
37aで分岐したのち、その一部は本管38から別れ
て、バイパス管39を通じて吸熱部100aに循環さ
れ、この吸熱部100aの熱を吸収する。バイパス管3
9はマイクロ波は吸収せず、電波を通すチューブ、例え
ばテフロン、セラミックスなどからなるチューブで構成
される。これによれば、ガソリンエンジン1の冷却水の
一部を利用して、アイソレータ100を冷却するので、
吸熱部専用の冷却器などを設ける必要がなく、その分だ
けコストダウンが図られる。
【0019】要するに、この実施の形態によれば、コン
バータ5で反射されるマイクロ波は、アイソレータ10
0により吸収されるので、反射マイクロ波と新たに発振
されるマイクロ波とが干渉しあうことはなく、周波数が
変化することはないので、触媒のマイクロ波の選択吸収
性は安定し、それが低下することはない。また、反射マ
イクロ波がマグネトロン31に到達すれば、このマグネ
トロン31は加熱され、その冷却効率を著しく低下させ
るが、この実施の形態によれば、反射マイクロ波は途中
で吸収されるので、マグネトロン31に到達することは
なく、冷却効率の低下を抑えることができる。 第二の実施の形態 ディーゼルエンジンにおける排気ガス中の「すす」を燃
焼するシステムにあっては、上記の加熱触媒を内蔵する
コンバータ5の代わりに、パティキュレートトラップを
内蔵するコンバータ(図示せず)が設けられる。このパ
ティキュレートトラップを内蔵するコンバータはディー
ゼルエンジンの排気管に設けられる。この実施の形態に
あっても、パティキュレートトラップを加熱するための
マイクロ波発振器が設けられ、このマイクロ波発振器の
導波管の途中には、コンバータからの反射マイクロ波の
みを吸収し、マグネトロンからの発振出力には減衰を与
えないアイソレータ(図示せず)が設けられる。
【0020】そして、このアイソレータの吸熱部には、
好ましくは、上記の実施の形態と同様に、ディーゼルエ
ンジンの冷却水の一部を循環させてアイソレータを冷却
するための機構が設けられる。
【0021】
【発明の効果】これらの発明によれば、コンバータで反
射されるマイクロ波は、アイソレータにより吸収される
ので、反射マイクロ波と新たに発振されるマイクロ波と
が干渉しあうことはなく、周波数が変化することはない
ので、例えば触媒のマイクロ波の選択吸収性は安定し、
それが低下することはない。また、反射マイクロ波が発
振器に到達すれば、この発振器は加熱され、その冷却効
率を著しく低下させるが、この発明によれば、反射マイ
クロ波は途中で吸収されるので、発振器に到達すること
はなく、冷却効率の低下は抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による排気ガス浄化装置の一実施の形態
を示す図である。
【図2】誘電体塗布3元触媒を示す斜視図である。
【図3】アイソレータの原理を説明する図である。
【符号の説明】
1 エンジン 3 排気管 5 コンバータ 9 マフラー 31 マグネトロン 33 導波管ル 37 ラジエター 39 バイパス管 100 アイソレータ 100a 吸熱部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 F01N 3/02 301 F01N 3/02 321E 321 3/24 ZABL 3/24 ZAB B01D 53/36 ZABB

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガソリンエンジンと、このガソリンエン
    ジンの排気管と、この排気管に設けられ、加熱触媒を内
    蔵するコンバータと、マイクロ波を発振する発振器と、
    この発振器とコンバータとをつなぎ、このコンバータに
    マイクロ波を導く導波管と、この導波管に設けられ、コ
    ンバータで反射して戻るマイクロ波を除去するアイソレ
    ータとを備えたことを特徴とする排気ガス浄化装置。
  2. 【請求項2】 ディーゼルエンジンと、このディーゼル
    エンジンの排気管と、この排気管に設けられ、パティキ
    ュレートトラップを内蔵するコンバータと、マイクロ波
    を発振する発振器と、この発振器と前記コンバータとを
    つなぎ、このコンバータに前記マイクロ波を導く導波管
    と、この導波管に設けられ、前記コンバータで反射して
    戻るマイクロ波を除去するアイソレータとを備えたこと
    を特徴とする排気ガス浄化装置。
  3. 【請求項3】 前記アイソレータはエンジン冷却水によ
    り冷却されることを特徴とする請求項1又は2に記載の
    排気ガス浄化装置。
JP7332664A 1995-11-28 1995-11-28 排気ガス浄化装置 Pending JPH09151724A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010011562A (ko) * 1999-07-23 2001-02-15 박세창 자동차 배기가스 정화장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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