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JP2819849B2 - Filter regeneration device for internal combustion engine - Google Patents

Filter regeneration device for internal combustion engine

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Publication number
JP2819849B2
JP2819849B2 JP3066336A JP6633691A JP2819849B2 JP 2819849 B2 JP2819849 B2 JP 2819849B2 JP 3066336 A JP3066336 A JP 3066336A JP 6633691 A JP6633691 A JP 6633691A JP 2819849 B2 JP2819849 B2 JP 2819849B2
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JP
Japan
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filter
exhaust gas
particulates
internal combustion
combustion engine
Prior art date
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Application number
JP3066336A
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Japanese (ja)
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祐 福田
等隆 信江
昌弘 新田
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Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
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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
    • F01N3/02Exhaust 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)

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】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。
[0004] 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.

【0005】図2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. 2 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.

【0006】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.

【0007】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 this 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.

【0008】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-mentioned filter regenerating apparatus, a honeycomb structure having a large number of through holes formed by partition walls made of a 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.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】上記構成のフィルタ捕
集過程においてフィルタに捕集されたパティキュレート
の粒子径は数十nmから数十μmまで大きくばらついて
おり、数十μmの粒子径を有するパティキュレートがフ
ィルタの排気ガス流入側の端面に付着し続けるとフィル
タの開口部が閉塞し、フィルタの捕集性能が著しく低下
する。この捕集性能の低下は排気ガスの圧力損失を大き
くし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とともに、捕集時間が短
くなるという課題があった。
The particle diameter of the particulates collected by the filter in the filter collecting process having the above-described structure varies widely from several tens of nm to several tens of μm, and has a particle diameter of several tens of μm. If the particulates continue to adhere to the end face on the exhaust gas inflow side of the filter, the opening of the filter will be closed, and the trapping performance of the filter will be significantly reduced. This reduction in trapping performance causes a problem that the pressure loss of the exhaust gas is increased and the engine output is reduced, or the engine stops, and the trapping time is shortened.

【0010】一方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が送風さ
れるが上記のようにフィルタの開口部がパティキュレー
トによって閉塞されると燃焼に必要な空気の拡散が悪く
なり、パティキュレートの燃焼が起こらない部分が生ず
る。これによって、フィルタの再生性能が低下しパティ
キュレートの捕集、再生の継続的な繰り返しにおいて次
第に捕集性能や再生性能が低下するという課題があっ
た。
On the other hand, the particulates collected by the filter during the filter regeneration process are heated by microwave heating means, and air required for combustion is blown. As described above, the opening of the filter is formed by the particulates. When the air is blocked, the diffusion of air required for combustion deteriorates, and a portion where particulate combustion does not occur occurs. As a result, there has been a problem that the regenerating performance of the filter is reduced and the collecting performance and the regenerating performance are gradually reduced in the continuous repetition of collecting and regenerating particulates.

【0011】本発明は上記課題を解決するものでフィル
タの端面にパティキュレートが堆積によるフィルタ開口
部の閉塞を抑制し、捕集性能を向上させるとともに、フ
ィルタとしての捕集、再生性能を継続的に維持できる再
生装置を提供することを目的としたものである。
The present invention solves the above-mentioned problems, and suppresses blockage of a filter opening due to accumulation of particulates on an end face of a filter, improves collection performance, and continuously improves collection and regeneration performance as a filter. It is an object of the present invention to provide a reproducing apparatus capable of maintaining the reproduction speed.

【0012】[0012]

【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
加熱室に収納され排気ガス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下方に位置するように配置
された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、前記加熱室と排気ガスが
前記フィルタに流入する側の排気管との間に設けられた
排気ガスが流入する排気管が接続された遠心力集塵手段
と、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 exhaust gas of the internal combustion engine, arranged so that an exhaust gas inflow side is located lower than an exhaust gas outflow side with respect to a road surface of the vehicle; Centrifugal force dust collecting means connected to an exhaust pipe through which exhaust gas is provided, provided between the exhaust pipe on the side where gas flows into the filter, and microwave generating means for generating microwaves for supplying power to the heating chamber And a blower for supplying air to the heating chamber.

【0013】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.

【0014】[0014]

【作用】上記構成により、パティキュレートの捕集プロ
セスにおいて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はサイクロンよりなる
遠心力集塵手段に流入すると遠心力によって粒子径の大
きいものと小さいものに分離される。このとき粒子径の
大きなパティキュレートは重力により遠心力集塵手段の
低部に落下して堆積し、粒子径の小さなパティキュレー
トは排気ガスとともに遠心力集塵手段を上昇してフィル
タを収納している加熱室に排出され、フィルタに捕集さ
れる。捕集されたパティキュレートは粒子径が小さいの
でフィルタの開口部の閉塞を抑制することができ長時間
使用しても捕集機能が低下しない。
According to the above construction, when the particulates contained in the exhaust gas discharged from the diesel engine in the particulate collection process flow into the centrifugal dust collecting means composed of a cyclone, the particulates having a large particle size and a small particle size due to the centrifugal force. Separated into things. At this time, the particulates having a large particle diameter fall to the lower portion of the centrifugal dust collecting means due to gravity and accumulate, and the particulates having a small particle diameter are raised by the centrifugal dust collecting means together with the exhaust gas to house the filter. Is discharged to the heating chamber and collected by a filter. Since the trapped particulates have a small particle size, the blocking of the filter opening can be suppressed, and the trapping function does not deteriorate even after long use.

【0015】一方フィルタ再生プロセスにおいてフィル
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が送
風されるが上記のようにフィルタの開口部はパティキュ
レートによって閉塞されていないので前記空気のフィル
タ内への拡散が容易に起こり、パティキュレートの燃焼
がスムーズに開始する。そしてこの燃焼熱はフィルタが
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下方に位置するように配置され
ているので、上昇気流によりフィルタ後方に効率よく伝
達され、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。
On the other hand, the particulates collected by the filter in the filter regeneration process are heated by microwave heating means, and air required for combustion is blown. As described above, the opening of the filter is formed by the particulates. Since the air is not blocked, the air easily diffuses into the filter, and the burning of the particulates starts smoothly. And this combustion heat is efficiently transmitted to the rear of the filter by the ascending airflow because the filter is disposed so that the exhaust gas inflow side of the filter is located lower than the exhaust gas outflow side with respect to the road surface of the vehicle. Particulates throughout the filter can be burned.

【0016】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, by supporting a catalyst for decomposing particulates at a low temperature on the filter for an internal combustion engine, the particulates can be burned at a low temperature, 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.

【0017】[0017]

【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.

【0018】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。こ
のフィルタ18は排気ガス流入側が排気ガス流出側より
も下方に位置するように配置されている。19はサイク
ロンなどの遠心力集塵手段であり、加熱室の排気ガスが
フィルタ18へ流入する側の排気管16が遠心力集塵手
段19の円筒上部に接線方向に接続されており、フィル
タ18の排気ガス流入側の排気管16と加熱室17の間
に配置されている。20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、21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、22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22は送風機あるいはポンプから
なる空気供給源23とその空気を加熱室に導く導風パイ
プ24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25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。26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、27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、28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。
29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 exhausting 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 housed in the heating chamber while the exhaust gas passes therethrough. 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. The filter 18 is arranged such that the exhaust gas inflow side is located below the exhaust gas outflow side. Reference numeral 19 denotes a centrifugal dust collecting means such as a cyclone. An exhaust pipe 16 on the side where the exhaust gas from the heating chamber flows into the filter 18 is tangentially connected to the upper part of the cylinder of the centrifugal dust collecting means 19. Is disposed between the exhaust pipe 16 and the heating chamber 17 on the exhaust gas inflow side. Reference numeral 20 denotes microwave generating means for generating microwaves for supplying power to the heating chamber, 21 denotes a waveguide for transmitting microwaves generated from the microwave generating means to the heating chamber, and 22 denotes air supply means for supplying air to the heating chamber. It is. The air supply means 22 includes an air supply source 23 composed of a blower or a pump, an air guide pipe 24 for guiding the air to the heating chamber, and an air supply flow control valve 25 for controlling the flow of air in the air guide pipe. I have. The exhaust gas flows in the exhaust pipe from the direction indicated by the arrow in the figure. 26 is a bypass pipe provided between the exhaust gas inflow side and the outflow side of the filter, 27 is an exhaust pipe flow control valve for controlling the flow rate of exhaust gas flowing through the heating chamber, and 28 is a bypass for controlling the flow rate of exhaust gas flowing in the bypass pipe. This is a pipe flow control valve.
Reference numeral 29 denotes a heat insulating material provided between the outer wall of the filter and the wall of the heating chamber, and the filter and the heating chamber are arranged substantially concentrically.

【0019】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 particulate trapping process, and the regeneration process in the filter regeneration device having the above-described configuration will be described below.

【0020】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、遠心力集塵手段19を経由してフィ
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, the exhaust gas exhausted from the internal combustion engine passes through the exhaust pipe 16 and flows into the filter 18 via the centrifugal dust collecting means 19. At this time, the particulates in the exhaust gas are collected on the wall surface of the filter, and the exhaust gas not containing the particulates is discharged to the atmosphere through the exhaust pipe 16.

【0021】フィルタ18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
18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18
の圧力損失が予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。
If the filter 18 continues to collect particulates, the filter 18 becomes clogged. Therefore, the filter 18 must be regenerated at an appropriate time. At this time, for example, pressure detection means is provided in the exhaust pipes 16 on the inflow side and the outflow side of the heating chamber 17, and the filter
Is determined based on the timing at which the pressure loss reaches a preset pressure reference value and the operating time of the internal combustion engine.

【0022】上記捕集プロセスにおいてディーゼルエン
ジンから排出されるパティキュレートを含む排気ガスは
排気管16が接続されたサイクロンよりなる遠心力集塵
手段19の円筒上部から接線方向に流入する。この排気
ガスは円筒内壁に沿って旋回しながら下降し、円すい低
部から反転し、旋回しながら上昇して遠心力集塵手段1
9より排出される。このとき粒子径の大きい、パティキ
ュレートは気流の旋回による遠心力によって壁方向に移
動し、重力により壁面に沿って落下し、遠心力集塵手段
19の低部に堆積する。一方粒子径の小さいパティキュ
レートは排気ガスとともにフィルタ18に導かれ、パテ
ィキュレートのみが捕集される。この捕集されたパティ
キュレートは粒子径が小さいのでフィルタ18の開口部
より内部へ効率よく侵入することができ、フィルタ18
の開口部の閉塞を抑制することができる。したがってパ
ティキュレートの捕集機能を向上させることができると
ともに長時間の使用において捕集機能の低下を防止する
ことができる。
The exhaust gas containing particulates discharged from the diesel engine in the above-described collection process flows tangentially from the upper part of the cylinder of the centrifugal dust collecting means 19 composed of a cyclone to which the exhaust pipe 16 is connected. This exhaust gas descends while rotating along the inner wall of the cylinder, reverses from the lower part of the cone, rises while rotating and rises to the centrifugal force dust collecting means 1.
It is discharged from 9. At this time, the particulates having a large particle diameter move toward the wall due to the centrifugal force generated by the swirling of the air flow, fall along the wall surface due to gravity, and accumulate on the lower portion of the centrifugal dust collecting means 19. On the other hand, the particulates having a small particle diameter are guided to the filter 18 together with the exhaust gas, and only the particulates are collected. Since the collected particulates have a small particle diameter, they can efficiently enter the inside of the filter 18 through the opening, and the filter 18
Can be prevented from being blocked. Therefore, the trapping function of particulates can be improved, and the drop in the trapping function can be prevented over a long period of use.

【0023】一方フィルタ18の捕集が適当な時期に至
るとバルブ27、28が作動し、排気ガスはバイパス管
26に導かれ大気へ放出され、フィルタ18の再生が開
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20が動作し始める。このマイクロ
波発生手段20が発生するマイクロ波は導波管21を通
ってフィルタ18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18の壁面に捕集さ
れたパティキュレートが加熱される。その後、空気供給
手段22を作動させて所定の空気を加熱室17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。この燃焼状態はフィル
タ18の排気ガス流出側方向に移動する。
On the other hand, when the collection of the filter 18 reaches an appropriate time, the valves 27 and 28 are operated, the exhaust gas is guided to the bypass pipe 26 and discharged to the atmosphere, and the regeneration of the filter 18 is started. When a reproduction start instruction is issued, the microwave generation means 20 starts operating according to the instruction. The microwave generated by the microwave generating means 20 is supplied to the heating chamber 17 containing the filter 18 through the waveguide 21, and the particulates collected on the wall of the filter 18 by the microwave are removed. Heated. Thereafter, the air supply means 22 is operated to flow predetermined air into the heating chamber 17. 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 18.

【0024】再生の完了はあらかじめ決められた時間で
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 (see FIG. For example, it is identified by a method that is determined based on the exhaust gas temperature peak time).

【0025】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27、28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 method described above, the valves 27 and 28 are controlled so that 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.

【0026】上記再生プロセスにおいてフィルタ18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が送風さ
れるが上記のようにフィルタ18の開口部は遠心力集塵
手段19の効果によりパティキュレートによる閉塞を抑
制することができる。したがって燃焼に必要な空気のフ
ィルタ18内への拡散が容易に起こり、パティキュレー
トの燃焼がスムーズに開始する。そしてこの燃焼熱はフ
ィルタ18がフィルタの排気ガス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下方に位置するよう
に配置されているので、上昇気流によりフィルタ18の
後方のパティキュレートに効率よく伝達され、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。そ
の結果優れた再生性能を実現できるとともに、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捕集
性能や再生性能の低下を防止することができる。
The particulates collected by the filter 18 in the regeneration process are heated by microwave heating means, and the air required for combustion is blown. As described above, the opening of the filter 18 has a centrifugal force. Occlusion by particulates can be suppressed by the effect of the dust collecting means 19. Therefore, the air required for combustion easily diffuses into the filter 18, and the burning of the particulates starts smoothly. Since the filter 18 is disposed such that the exhaust gas inflow side of the filter is positioned lower than the exhaust gas outflow side with respect to the traveling road surface of the vehicle, the combustion heat is transferred to the particulates behind the filter 18 by the upward airflow. It is transmitted efficiently, and the particulates in the entire area of the filter can be burned. As a result, excellent reproduction performance can be realized, and a decrease in collection performance and reproduction performance can be prevented in continuous repetition of particulate collection and reproduction.

【0027】また本発明の内燃機関用のフィルタ18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18に担持さ
れる。
Further, by supporting a catalyst for decomposing particulates at a low temperature on the filter 18 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. It can be further improved. As a catalyst for decomposing the particulates at a low temperature, alkali metals, carbonates and vanadiums composed of alkaline earth metals, molybdenum,
Oxides of tungsten, copper, manganese, and cobalt are listed, and at least one of them is supported on the filter 18.

【0028】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18に担持される。
In addition, by supporting a radio wave absorbing material having a high microwave absorptivity instead of the above 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 by the filter 18.

【0029】なお、遠心力集塵手段19の低部に堆積し
ている粒子径の大きいパティキュレートは定期的に遠心
力集塵手段19の低部から取り出すか、遠心力集塵手段
19の低部に電気ヒータまたはマイクロ波などの加熱手
段を用いて定期的に燃焼除去することができる。
The particulates having a large particle size deposited on the lower part of the centrifugal dust collecting means 19 are periodically taken out from the lower part of the centrifugal dust collecting means 19, or may be removed from the lower part of the centrifugal dust collecting means 19. The part can be periodically burned and removed using a heating means such as an electric heater or a microwave.

【0030】また実施例ではパティキュレートの加熱を
マイクロ波による加熱手段を用いているがこれに限定さ
れるものでなく、電気ヒータなどの加熱手段も適用可能
である。
In this embodiment, the heating of the particulates is performed by heating means using microwaves. However, the present invention is not limited to this, and heating means such as an electric heater can be applied.

【0031】[0031]

【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.

【0032】本発明における内燃機関用フィルタ再生装
置は遠心力集塵手段とフィルタをフィルタの排気ガス流
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
下方に位置するように配置した構成としているので、 (1)パティキュレートの捕集プロセスにおいて、粒子
径の大きなパティキュレートは除去され、粒子径の小さ
なパティキュレートのみが排気ガスとともに遠心力集塵
手段を上昇してフィルタに捕集されるので、捕集された
パティキュレートによるフィルタの開口部の閉塞を抑制
することができ、捕集性能が向上するとともに長時間の
使用において捕集機能の低下を抑制することができる。 (2)パティキュレートの再生プロセスにおいて、フィ
ルタに捕集されたパティキュレートは上記のようにフィ
ルタの開口部がパティキュレートによって閉塞されてい
ないので前記空気のフィルタ内への拡散が容易に起こ
り、パティキュレートの燃焼がスムーズに開始すること
ができるとともに、この燃焼熱が上昇気流を利用してフ
ィルタ後方に効率よく伝達され、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、優
れた再生性能を実現できるとともに、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捕集性能や再
生性能の低下を防止することができる。 (3)フィルタを再生している間、排気ガスは遠心力集
塵手段を経由してバイパス管より排出されるので大気に
排出される排気ガス中のパティキュレートの量を少なく
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。
The filter regeneration device for an internal combustion engine according to the present invention has a configuration in which the centrifugal force dust collecting means and the filter are arranged such that the exhaust gas inflow side of the filter is located lower than the exhaust gas outflow side with respect to the road surface of the vehicle. (1) In the particulate collection process, particulates having a large particle size are removed, and only particulates having a small particle size are collected by a filter by ascending the centrifugal dust collecting means together with the exhaust gas. Therefore, it is possible to prevent the filter from closing the opening of the filter due to the collected particulates, thereby improving the collection performance and suppressing the deterioration of the collection function during long-term use. (2) In the process of regenerating particulates, the particulates collected by the filter easily diffuse into the filter because the opening of the filter is not closed by the particulates as described above. Curate combustion can be started smoothly, and this combustion heat can be efficiently transmitted to the rear of the filter by using the ascending airflow, so that particulates in the entire area of the filter can be burned. Therefore, excellent reproduction performance can be realized, and a decrease in collection performance and reproduction performance can be prevented in continuous repetition of particulate collection and reproduction. (3) Since the exhaust gas is discharged from the bypass pipe via the centrifugal dust collecting means while the filter is being regenerated, the amount of particulates in the exhaust gas discharged to the atmosphere can be reduced. (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) Since the filter can be efficiently heated by supporting a radio wave absorbing material having a high microwave absorptivity instead of the catalyst, the regeneration performance of the particulates deposited on the filter can be further 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】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. 2 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 遠心力集塵手段 20 マイクロ波発生手段 21 導波管 22 空気供給手段 23 空気供給源 24 導風パイプ 25 空気供給流量制御バルブ 26 バイパス管 27 排気管流量制御バルブ 28 バイパス管流量制御バルブ Reference Signs List 16 exhaust pipe 17 heating chamber 18 filter 19 centrifugal force dust collecting means 20 microwave generating means 21 waveguide 22 air supply means 23 air supply source 24 air guide pipe 25 air supply flow control valve 26 bypass pipe 27 exhaust pipe flow control valve 28 Bypass pipe flow control valve

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−137424(JP,A) 特開 昭59−126022(JP,A) 特開 昭60−137413(JP,A) 特開 平4−171212(JP,A) 実開 平1−125812(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F01N 3/02 301 - 341──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-58-137424 (JP, A) JP-A-59-126022 (JP, A) JP-A-60-137413 (JP, A) JP-A-4- 171212 (JP, A) JP-A 1-125812 (JP, U) (58) Fields surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) F01N 3/02 301-341

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排気ガス流
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
下方に位置するように配置された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、前記加熱室と排気ガスが前記フィルタに流入する側
の排気管との間に設けられた遠心力集塵手段と、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て構
成される内燃機関用フィルタ再生装置。
1. A heating chamber provided in an exhaust pipe for exhausting exhaust gas of an internal combustion engine, and an exhaust gas inflow side accommodated in the heating chamber is positioned lower than an exhaust gas outflow side with respect to a traveling road surface of a vehicle. And a centrifugal force collector provided between the heating chamber and an exhaust pipe on the side where the exhaust gas flows into the filter, the filter being configured to collect the particulates contained in the exhaust gas of the internal combustion engine. A filter regeneration device for an internal combustion engine, comprising: dust means; microwave generation means for generating microwaves for supplying power to a heating chamber; and blowing means for supplying air to the heating chamber.
【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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