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JP2910430B2 - Filter regeneration device for internal combustion engine - Google Patents

Filter regeneration device for internal combustion engine

Info

Publication number
JP2910430B2
JP2910430B2 JP4208699A JP20869992A JP2910430B2 JP 2910430 B2 JP2910430 B2 JP 2910430B2 JP 4208699 A JP4208699 A JP 4208699A JP 20869992 A JP20869992 A JP 20869992A JP 2910430 B2 JP2910430 B2 JP 2910430B2
Authority
JP
Japan
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filter
temperature
particulates
heating
exhaust gas
Prior art date
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Application number
JP4208699A
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Japanese (ja)
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JPH0658133A (en
Inventor
等隆 信江
孝広 松本
宣彦 藤原
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPH0658133A publication Critical patent/JPH0658133A/en
Application granted granted Critical
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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)
  • Exhaust Gas After Treatment (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 that collects particulates (particulate matter) contained in exhaust gas discharged from a diesel engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】欧米および日本などのいわゆる先進国の
高度な経済成長は地球上の文明に大きく貢献してきた。
しかしながら、先進国の経済成長を中心とした化石燃料
エルネルギの浪費は地球の大気を汚染してきた。
2. Description of the Related Art The high economic growth of so-called developed countries such as Europe, the United States and Japan has greatly contributed to civilization on the earth.
However, waste of fossil fuel energy, centered on economic growth in developed countries, has polluted the Earth's atmosphere.

【0003】地球環境保全に関して、今日では地球温暖
化対策すなわちCO2 低減対策が大きくクローズアップ
されているが、森林破壊を招く酸性雨の対策も無視でき
ない。 酸性雨は硫黄酸化物や窒素酸化物などの大気汚
染物質が汚染源となって生じる自然現象であり、近年世
界各国でこのような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。特に、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がなされようとしている。
[0003] With respect to global environmental conservation, measures against global warming, that is, measures for reducing CO2, have been highlighted recently, but measures against acid rain that causes deforestation cannot be ignored. Acid rain is a natural phenomenon that is caused by air pollutants such as sulfur oxides and nitrogen oxides as pollution sources. In recent years, regulations on the emission of such air pollutants have been imposed by fixed generation sources such as cogeneration and automobiles around the world. There is a movement that is strengthened against moving sources such as. In particular, regulations relating to automobile exhaust gas have been shifted from conventional concentration regulations to total quantity regulations, and the regulation values themselves are about to be significantly reduced.

【0004】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の強化が行われ
る。燃料噴射時期遅延などの燃焼改善による従来の排気
ガス中の汚染物質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、現状では排気ガスの後処理
装置の付設が不可欠である。この後処理装置はパティキ
ュレートを捕集するフィルタを有するものである。
[0004] Among automobiles, diesel vehicles are subject to stricter regulations on particulate emissions as well as nitrogen oxides. It is said that it is impossible to achieve the exhaust gas regulation value only by conventional measures for reducing pollutants in exhaust gas by improving combustion such as delaying fuel injection timing. At present, it is essential to provide an exhaust gas aftertreatment device. This post-processing device has a filter for collecting particulates.

【0005】ところが、パティキュレートを捕集し続け
るとフィルタは目詰まりを生じて排気ガスの流れが悪く
なってエンジン出力の低下あるいはエンジンの停止に至
る。
However, if the particulates are continuously collected, the filter is clogged, the flow of exhaust gas is deteriorated, and the engine output is reduced or the engine is stopped.

【0006】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、
耐久性能の確保が実用上の大きな課題になっている。
[0006] Accordingly, technology development for regenerating the collection capacity of filters is currently being promoted worldwide.
Ensuring durability performance is a major practical issue.

【0007】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高温
度域に昇温するためのエネルギを発生する手段として、
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。
[0007] It is known that particulates burn at about 600 ° C. As means for generating energy for raising particulates to this high temperature range,
A burner method, an electric heater method, a microwave method, and the like have been considered.

【0008】本発明者らは昇温効率の良さ、安全性、装
置構成の容易さあるいは再生制御性の良さなどを考慮し
てマイクロ波方式によるフィルタ再生装置を開発してき
た。
The present inventors have developed a microwave type filter regenerating apparatus in consideration of good temperature rising efficiency, safety, ease of apparatus configuration, and good regenerating control.

【0009】マイクロ波方式によるフィルタ再生装置と
しては、たとえば特開昭59−126022号公報があ
る。同公報に開示されている装置を図3に示す。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、10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はマフラー、14は空気切換バルブ、15は排気ガ
ス流切換バルブである。
As a filter reproducing apparatus using a microwave system, there is, for example, JP-A-59-122022. FIG. 3 shows an apparatus disclosed in the publication. 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. Waveguide for guiding the generated microwave to the heating chamber, 9 a microwave reflector, 10 an air pump, 11
Is an air supply path, 12 is a driving power supply of the microwave generating means,
13 is a muffler, 14 is an air switching valve, and 15 is an exhaust gas flow switching valve.

【0010】上記した構成において、エンジンの排気ガ
スは排気ガス流切換バルブ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
ート捕集サイクルにおいて、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に捕集されるが前述したようにフィルタ5の捕集能力
は有限である。捕集能力が限界に達すると排気ガス流切
換バルブ15が制御され排気管3への排気ガスは遮断さ
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。このフィ
ルタ再生サイクル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
空気が空気ポンプ10より同時に供給される。所定の時
間を経てフィルタ再生が完了すると排気ガス流切換バル
ブ15が再び制御されてフィルタ5に排気ガスが導かれ
る。この捕集と再生のサイクルがくり返される。
In the above-described configuration, the exhaust gas of the engine is guided to the filter 5 by the exhaust gas flow switching valve 15 or directly discharged to the atmosphere. In the particulate collection cycle, the exhaust gas is guided to the filter 5 and the particulates contained in the exhaust gas are collected by the filter 5, but the collection capacity of the filter 5 is limited as described above. When the trapping capacity reaches the limit, the exhaust gas flow switching valve 15 is controlled, the exhaust gas to the exhaust pipe 3 is shut off, and all of 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. In this filter regeneration cycle, energy for heating the particulates is supplied from the microwave generation means 7 and air required for combustion is supplied from the air pump 10 at the same time. When the regeneration of the filter is completed after a predetermined time, the exhaust gas flow switching valve 15 is controlled again, and the exhaust gas is led to the filter 5. This cycle of collection and regeneration is repeated.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の装置は、フィルタに捕集されるパティキュレートを加
熱する場合に以下のような課題を有している。
However, the above-mentioned conventional apparatus has the following problems when heating the particulates collected by the filter.

【0012】根本的課題は、パティキュレートを加熱す
る際のフィルタ温度に起因する。このフィルタ温度その
ものに端を発して様々な課題が生じる。たとえば従来の
装置が示すようにパティキュレートをそれの燃焼可能温
度までに加熱する間にフィルタを通流する強制的な気体
の流れは、マイクロ波加熱による時間当たりの効率よい
昇温を妨げパティキュレートが燃焼可能温度に至るまで
長い加熱時間を必要とさせる。フィルタ温度を管理して
いないと何時からパティキュレートが燃焼を開始し始め
たかを把握できずパティキュレートの燃焼除去の耐久性
能を保証することが困難である。
A fundamental problem is caused by the filter temperature when heating the particulates. Various problems arise from the filter temperature itself. For example, the forced gas flow flowing through the filter while heating the particulate to its combustible temperature, as shown by conventional devices, prevents efficient heating over time due to microwave heating. Requires a long heating time to reach the combustible temperature. Unless the filter temperature is managed, it is difficult to ascertain when particulates start to burn, and it is difficult to guarantee the durability of particulates for combustion removal.

【0013】また、パティキュレートはフィルタ全体に
ほぼ均等に捕集されるように配置されるが、排気管の径
に比べてフィルタの径はかなり大きいためにフィルタの
中央部には他の領域と比べてより多くのパティキュレー
トが捕集される。このような捕集分布に対して、フィル
タを通流するこの気体の流れは高い圧損領域(フィルタ
中央部)を避けた領域をより多く通流しこの通流分布に
よって高い圧損領域(フィルタ中央部)は放熱が抑制さ
れて温度が高く、一方低い圧損領域(フィルタの外周
部)は放熱が促進されて温度が低くなるような温度分布
をフィルタ内部に形成する。このような状況に適当な加
熱分布を持ったマイクロ波加熱が重畳されてパティキュ
レートの燃焼が始まると高い捕集領域(フィルタ中央
部)で生じる燃焼熱は放熱が抑制されているためにその
領域での高温燃焼が助長されるとともに高い捕集領域
(フィルタ中央部)と低い捕集領域(フィルタ外周部)
との温度差が大きくなることによりパティキュレート燃
焼時にフィルタに機械的破損を生じさせる危険性を防止
することが困難になる。このような状態はフィルタの温
度が変わるとより複雑にフィルタ内部での温度分布が変
化することになり、フィルタの機械的破損の回避は実質
的に不可能になる。
Although the particulates are arranged so as to be collected almost evenly over the entire filter, the diameter of the filter is considerably larger than the diameter of the exhaust pipe. More particulates are collected. With respect to such a trapping distribution, the flow of the gas flowing through the filter flows more through a region avoiding the high pressure drop region (the center of the filter), and the flow distribution increases the pressure loss region (the center of the filter). In the filter, a heat distribution is suppressed and the temperature is high, while a low pressure drop region (the outer peripheral portion of the filter) forms a temperature distribution inside the filter such that the heat is promoted and the temperature is lowered. In such a situation, when microwave heating with an appropriate heating distribution is superimposed and particulate combustion starts, the combustion heat generated in a high collection area (the center of the filter) is suppressed because heat radiation is suppressed. High temperature combustion is promoted, and a high collection area (the center of the filter) and a low collection area (the outer periphery of the filter)
It becomes difficult to prevent the risk of causing mechanical damage to the filter during particulate combustion due to a large temperature difference between the filter and the filter. In such a state, when the temperature of the filter changes, the temperature distribution inside the filter changes more complicatedly, and it is virtually impossible to avoid mechanical damage to the filter.

【0014】以上のように従来の技術ではフィルタの機
械的な破損や不完全な再生を防止することができずフィ
ルタの耐久性能を保証することが困難であった。
As described above, the conventional technique cannot prevent mechanical damage and incomplete regeneration of the filter, and it is difficult to guarantee the durability of the filter.

【0015】本発明は上記課題を解決するもので、パテ
ィキュレートの加熱および燃焼を効果的に実行させる新
たな機能を付加してフィルタの高い再生性能を保証しか
つフィルタの耐久性能を保証する内燃機関用フィルタ再
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 has a new function of effectively executing heating and burning of particulates, thereby guaranteeing high regeneration performance of a filter and ensuring durability of the filter. It is an object of the present invention to provide an engine filter regeneration device.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するための手段は、内燃機関の排気ガスを排出する排気
管と、前記排気管内に収納され前記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、前記パティ
キュレートを加熱する加熱手段と、加熱された前記パテ
ィキュレートを燃焼させる助燃気体を前記フィルタに通
流する助燃手段と、前記助燃気体のフィルタ通流後の通
流気体温度を検出する温度検出手段とを備え、前記加熱
手段を動作させる前に前記助燃手段を動作させ前記フィ
ルタに気体を供給して温度検出手段の信号に基いてフィ
ルタの温度を判別する制御を行うようにしている。
In order to achieve the above object, the present invention provides an exhaust pipe for discharging exhaust gas from an internal combustion engine, and a particulate contained in the exhaust pipe and contained in the exhaust gas. A filter for collecting, a heating unit for heating the particulates, a combustion assisting unit for passing a combustion assisting gas for burning the heated particulates to the filter, and a passing gas after the filter for the combustion assisting gas flows A temperature detecting means for detecting a temperature, operating the auxiliary means before operating the heating means, supplying gas to the filter, and detecting a filter based on a signal from the temperature detecting means.
Control for determining the temperature of the filter is performed.

【0017】[0017]

【0018】[0018]

【0019】ここで、加熱手段はマイクロ波発生手段を
含む。
Here, the heating means includes a microwave generating means.

【0020】[0020]

【作用】上記した構成において、助燃手段は自然の空気
をフィルタに供給することで排気ガスの通流によって高
温になっているフィルタを冷却る。この助燃手段によ
って供給された気体のフィルタ通流後の気体温度を温度
検出手段によって検出しフィルタ温度を間接的に把握す
る。この制御により、加熱手段および助燃手段によって
実行されるパティキュレートの加熱燃焼除去過程におけ
るフィルタ内部での温度分布を最適な状態に制御するこ
とができフィルタの耐久性能を保証させることができ
る。
[Action] In the foregoing construction, the auxiliary combustion means you cool filter very hot by the flow of the exhaust gas by supplying a natural air filter. To indirectly recognize the detected filter temperature by the temperature <br/> detector gas temperature of the post-filter through flow of the gas supplied by the combustion aid means
You. By this control, the temperature distribution inside the filter in the heating and burning removal process of the particulates executed by the heating means and the auxiliary means can be controlled to an optimum state, and the durability performance of the filter can be guaranteed.

【0021】[0021]

【0022】[0022]

【0023】[0023]

【実施例】以下本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0024】図1において、16は内燃機関(ディーゼ
ルエンジン)17の排気ガスを排出する排気管、18は
排気管16の途中に設けられた加熱空間、19は加熱空
間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ハニカム構造からな
るフィルタ、20はパティキュレートを誘電加熱するた
めに加熱空間に給電されるマイクロ波を発生させるマイ
クロ波発生手段(パティキュレートの加熱手段)、21
および22はマイクロ波発生手段の発生したマイクロ波
を加熱空間18に伝送する直線状および環状の矩形導波
管、23は加熱空間にマイクロ波を給電する給電孔、2
4は誘電加熱されたパティキュレートの燃焼を促進させ
るためにフィルタ19を通流する酸素を含む助燃気体を
発生させる助燃手段でありコンプレッサやポンプにて構
成されている。
In FIG. 1, reference numeral 16 denotes an exhaust pipe for exhausting an exhaust gas of an internal combustion engine (diesel engine) 17, reference numeral 18 denotes a heating space provided in the middle of the exhaust pipe 16, and reference numeral 19 denotes an exhaust gas housed in the heating space. filter comprising a honeycomb structure for collecting particulates contained in exhaust gas while passing through, 20 microwave generating means (Patikyure bets for generating microwaves fed to the heating space to dielectric heating particulates Heating means), 21
And 22 are linear and annular rectangular waveguides for transmitting the microwaves generated by the microwave generating means to the heating space 18; 23 are feed holes for feeding the microwaves to the heating space;
4 is constituted by combustion support means der Ri compressors and pumps for generating auxiliary燃気comprising oxygen flowing through the filter 19 in order to promote the burning of particulates which are dielectric heating.

【0025】25は排気管16から分岐配設し助燃気体
を通流する排出管であり一端は助燃手段24に接続され
ている。26は助燃手段24と排気分岐管27との間に
配設された助燃気体を通流させる排出管である。28は
排気ガス切換バルブであり、内燃機関17より排出され
た排気ガスをフィルタ19に通流させたりフィルタ19
の再生時には排気分岐管27に通流させたりする。29
はマフラー、30は排出管25内に設けられた温度検出
手段である。
Reference numeral 25 denotes a discharge pipe which is branched from the exhaust pipe 16 and through which an auxiliary gas flows, and one end of which is connected to the auxiliary means 24. Reference numeral 26 denotes a discharge pipe that is provided between the combustion support means 24 and the exhaust branch pipe 27 and through which a combustion supporting gas flows. Reference numeral 28 denotes an exhaust gas switching valve that allows exhaust gas discharged from the internal combustion engine 17 to flow through the filter 19 or
During the regeneration, the gas is passed through the exhaust branch pipe 27. 29
Is a muffler, and 30 is a temperature detection provided in the discharge pipe 25.
Ru means der.

【0026】31は制御部および駆動電源部であり、温
度検出手段30の検出信号に基づいてマイクロ波発生手
段20および助燃手段24の動作を制御する。
Reference numeral 31 denotes a control section and a drive power supply section, which control operations of the microwave generation section 20 and the auxiliary combustion section 24 based on a detection signal of the temperature detection section 30.

【0027】加熱空間18はパンチング穴構成あるいは
ハニカム構成などからなるマイクロ波遮蔽手段32、3
3でもってマイクロ波を実質的に閉じ込める空間が限定
されている。34はフィルタ19の外周とフィルタ支持
管35との間に設けられた断熱材でありフィルタ支持を
も兼ねている。
The heating space 18 has microwave shielding means 32, 3 having a punching hole configuration or a honeycomb configuration.
3, the space for substantially confining the microwave is limited. Reference numeral 34 denotes a heat insulating material provided between the outer periphery of the filter 19 and the filter support tube 35, and also serves as a filter support.

【0028】環状の矩形導波管22はフィルタ19を通
流後の排気ガスを後方の排気管16に導流する排気ガス
導流管36の管壁面に対面して設けられた給電孔23
(一方は図示されていない)を終端に配している。ま
た、環状の矩形導波管はE面T分岐構造を有してこの分
岐部から各給電孔に至る伝送路長さはほぼ等しくなるよ
うに構成されている。この環状の矩形導波管と直線状の
矩形導波管との連結部近傍には排気ガスの通流を遮断す
るマイクロ波低損失材料からなる構造体37が設けられ
ている。
An annular rectangular waveguide 22 is provided with a power supply hole 23 provided on the wall surface of an exhaust gas flow pipe 36 for guiding the exhaust gas flowing through the filter 19 to the rear exhaust pipe 16.
(One not shown) is located at the end. Further, the annular rectangular waveguide has an E-plane T-branch structure, and is configured such that transmission line lengths from the branch portion to each power supply hole are substantially equal. A structure 37 made of a microwave low-loss material that blocks the flow of exhaust gas is provided near the connection between the annular rectangular waveguide and the linear rectangular waveguide.

【0029】内燃機関17から排出される排気ガスは排
気管16内を流れてフィルタに流入される。フィルタ1
9はウォールフロータイプのハニカム構造体で構成さ
れ、排気ガスに含まれるパティキュレートを捕集する機
能を有する。このフィルタに捕集されたパティキュレー
トの量が増大すると、フィルタの圧損が増大し内燃機関
であるエンジンの負荷が増加するとともに最悪の場合に
はエンジン停止に至る。
Exhaust gas discharged from the internal combustion engine 17 flows through the exhaust pipe 16 and flows into the filter. Filter 1
Reference numeral 9 denotes a wall flow type honeycomb structure having a function of collecting particulates contained in exhaust gas. When the amount of particulates collected by this filter increases, the pressure loss of the filter increases, the load on the engine as the internal combustion engine increases, and in the worst case, the engine stops.

【0030】したがって適当な時期にフィルタに捕集さ
れたパティキュレートを除去する必要がある。この適当
な時期の判断手段としては、フィルタの圧損レベル検
出、電気的手段によるパティキュレート捕集量の検出あ
るいはエンジンの動作状態の積算値などによってなされ
る。フィルタに捕集されたパティキュレートは加熱燃焼
させて除去させる。このプロセスをフィルタ再生と称し
ている。
Therefore, it is necessary to remove the particulates collected by the filter at an appropriate time. The means for determining the appropriate timing is based on the detection of the pressure drop level of the filter, the detection of the amount of trapped particulates by electrical means, or the integrated value of the operating state of the engine. The particulate matter trapped in the filter is removed by heating and burning. This process is called filter regeneration.

【0031】上記した構成からなる装置の本発明に関す
る部分の動作についてまず説明する。動作内容は、マイ
クロ波発生手段20の動作前と動作後とで内容が異な
る。まずマイクロ波発生手段20の動作前の内容につい
て以下に示す。
First, the operation of the portion relating to the present invention of the device having the above configuration will be described. The content of the operation differs before and after the operation of the microwave generation means 20. First, the contents before the operation of the microwave generation means 20 will be described below.

【0032】この動作はフィルタの温度を予め決めた温
度帯に規定する動作である。内燃機関が動作している場
合には排気ガスは排気分岐管27に導かれる。まず助燃
手段24を動作させる。これによって排気管の末端38
から空気が取りこまれる。この空気はフィルタ19を通
流して排出管25、助燃手段24、排出管26、排気分
岐管27およびマフラー29を経て大気に排出される。
この空気の流れは排気ガスによって高温になっているフ
ィルタ19を通流することでフィルタから熱を奪って高
温になる。このフィルタ通流後の通風温度が温度検出手
段30にて検出される。この検出信号に基づいてフィル
タの温度を間接的に検出する。この通流はフィルタ19
の温度が予め決めた温度帯に達するまで継続される。こ
のフィルタ温度を規定した温度帯に制御することでフィ
ルタ再生時のパティキュレート燃焼状態をほぼ一定の状
態に制御することを可能にしフィルタの耐久性能を保証
させる。
This operation is an operation for defining the temperature of the filter in a predetermined temperature zone. When the internal combustion engine is operating, exhaust gas is guided to the exhaust branch pipe 27. First, the auxiliary means 24 is operated. This allows the exhaust pipe end 38
Air is entrapped. This air flows through the filter 19 and is discharged to the atmosphere via the discharge pipe 25, the auxiliary means 24, the discharge pipe 26, the exhaust branch pipe 27 and the muffler 29.
The flow of the air flows through the filter 19, which has been heated by the exhaust gas, to remove heat from the filter and become hot. The ventilation temperature after the passage of the filter is detected by the temperature detecting means 30. The temperature of the filter is indirectly detected based on the detection signal. This flow is passed through the filter 19
Until the temperature reaches a predetermined temperature zone. By controlling the filter temperature to a specified temperature range, the particulate combustion state during filter regeneration can be controlled to a substantially constant state, and the durability performance of the filter is guaranteed.

【0033】フィルタの温度が規定温度帯になると助燃
手段24の動作は停止すると同時にマイクロ波発生手段
20が動作を開始する。マイクロ波発生手段20が動作
を開始した後の内容については後述のフィルタ再生の基
本プロセスの説明の中でその内容を示す。
When the temperature of the filter reaches the specified temperature range, the operation of the auxiliary combustion means 24 is stopped, and at the same time, the operation of the microwave generation means 20 is started. The contents after the operation of the microwave generating means 20 has been started will be described in the description of the basic process of filter regeneration described later.

【0034】つぎに図2について説明する。同図の図1
との構成上の相違は助燃手段39を送風機で構成したこ
とに係わる構造である。送風機で構成した助燃手段39
はフィルタ19の排気ガス排出側に設けられる。この場
合フィルタ19方向への送風を確保するために排気管1
6を遮蔽するバルブ40、送風管41および排出管42
に設けられ排気ガスの漏れを防止するとともに送風機に
よって発生する空気流の送風経路を形成するバルブ4
3,44が設けられている。マイクロ波発生手段(加熱
手段)20まわりの構成は図1と同様であり説明は省略
する。
Next, FIG. 2 will be described. FIG. 1 of FIG.
The difference in configuration is that the auxiliary means 39 is constituted by a blower. Auxiliary means 39 composed of a blower
Is provided on the exhaust gas discharge side of the filter 19. In this case, the exhaust pipe 1
6, a blower pipe 41 and a discharge pipe 42 for shielding 6
Valve 4 for preventing exhaust gas from leaking and forming a ventilation path for an air flow generated by the blower
3, 44 are provided. The configuration around the microwave generation means (heating means) 20 is the same as that in FIG.

【0035】排出管42には温度検出手段30が設けら
れている。送風機39によってフィルタ19に通風され
る空気はフィルタから熱を奪って高温になり排出管42
に導流する。この高温流の温度を温度検出手段30が検
出し予め決めた温度帯に低下するまで送風機39を動作
させる。温度検出手段の検出温度が規定温度帯になると
送風機の動作は停止すると同時にマイクロ波発生手段2
0が動作を開始しフィルタに捕集されたパティキュレー
トを誘電加熱する。制御部45はこれら一連の制御を実
行する。なお、図2のような助燃手段39の配設構成に
おいても助燃手段にコンプレッサやポンプを使用するこ
とができる。
The discharge pipe 42 is provided with a temperature detecting means 30. The air blown through the filter 19 by the blower 39 deprives the filter of heat and becomes high in temperature, so that the exhaust pipe 42
To flow. The temperature of the high-temperature flow is detected by the temperature detecting means 30 and the blower 39 is operated until the temperature falls to a predetermined temperature zone. When the temperature detected by the temperature detecting means reaches the specified temperature range, the operation of the blower is stopped and at the same time, the microwave generating means 2
0 starts operation and dielectrically heats the particulates collected in the filter. The control unit 45 executes these series of controls. It should be noted that a compressor or a pump can be used as the auxiliary combustion means even in the arrangement of the auxiliary combustion means 39 as shown in FIG.

【0036】以上のようにパティキュレートの加熱を実
行する前のフィルタ温度を予め決めた温度帯に規定させ
る制御によりパティキュレート加熱時の加熱温度分布お
よび燃焼時の燃焼温度分布を所望の分布に制御すること
ができ、再生性能の維持はもとよりフィルの機械的破
損を防止してフィルタの耐久性能を保証することが可能
となった。
As described above, the heating temperature distribution during the particulate heating and the combustion temperature distribution during the combustion are controlled to desired distributions by controlling the filter temperature before executing the heating of the particulates to a predetermined temperature zone. it can be, it has become possible to guarantee the durability of the filter to prevent mechanical damage to the well filter maintenance of playback performance.

【0037】最後にフィルタ再生の基本プロセスの詳細
を説明する。フィルタが捕集したパティキュレート捕集
量がフィルタ再生を実行すべき捕集量領域に達すると、
フィルタ再生プロセスを開始させる。
Finally, the details of the basic process of filter regeneration will be described. When the amount of particulates collected by the filter reaches the collection amount area where filter regeneration should be performed,
Initiate the filter regeneration process.

【0038】この再生制御指令は装置内に組み込まれた
制御部あるいは本装置が組み込まれたシステム全体の制
御を受け持つ制御部より発せられる。この制御部の指令
に基づいて、排気ガス切換バルブ28が制御される。内
燃機関が動作している時にはフィルタへ流入していた排
気ガスが遮断され排気ガスが排気分岐管27に導かれ
る。この状態になってからフィルタ19の温度を規定の
温度帯にするために助燃手段が動作を開始する。まず助
燃手段24、39が動作してフィルタ19を通流する排
気ガス以外の気体の流れをつくる。この気体流は排気ガ
スによって高温になっているフィルタ19を冷却する。
フィルタ温度を規定の温度帯に制御するためにフィルタ
を通流した後の気体流温度が温度検出手段30にて検出
されている。この検出温度が規定温度帯になるまで助燃
手段は動作を継続する。規定温度帯に達すると助燃手段
は動作を停止するとともにマイクロ波発生手段20に駆
動電力が供給される。マイクロ波発生手段が発生するマ
イクロ波は導波手段を経てフィルタ収納加熱空間に給電
される。このマイクロ波により、フィルタに捕集された
パティキュレートが選択的に誘電加熱されるが、その加
熱領域はフィルタの内部までの拡がりをもっている。時
間経過に伴って、マイクロ波入射側のフィルタ端面近傍
に存在するパティキュレートから順次燃焼可能温度に到
達していくが、マイクロ波給電は継続される。燃焼可能
温度に達するとその領域のパティキュレートは赤熱し一
部燃焼状態になるが酸素の欠乏により燃焼拡大は抑えら
れて温度上昇は飽和していく。マイクロ波給電の継続に
より、パティキュレートの燃焼可能温度に至る領域はフ
ィルタの1/4〜1/2まで拡がる。この時、フィルタ
内の排気ガスおよびその他の気体の流れはほぼ完全に遮
断されているのでマイクロ波加熱されたパティキュレー
トはその燃焼可能温度域に向かって効率よく温度上昇し
ていく。
The reproduction control command is issued from a control unit incorporated in the apparatus or a control unit responsible for controlling the entire system in which the apparatus is incorporated. The exhaust gas switching valve 28 is controlled based on a command from the control unit. When the internal combustion engine is operating, the exhaust gas flowing into the filter is shut off and the exhaust gas is led to the exhaust branch pipe 27. After this state, the auxiliary means starts operating in order to set the temperature of the filter 19 to a specified temperature zone. First, the auxiliary combustion means 24 and 39 operate to create a flow of gas other than the exhaust gas flowing through the filter 19. This gas flow cools the filter 19 which has been heated by the exhaust gas.
The gas flow temperature after flowing through the filter to control the filter temperature to a specified temperature band is detected by the temperature detecting means 30. The auxiliary means continues to operate until the detected temperature reaches the specified temperature zone. When the temperature reaches the specified temperature range, the operation of the auxiliary combustion unit is stopped, and the driving power is supplied to the microwave generation unit 20. The microwave generated by the microwave generating means is fed to the filter housing heating space via the waveguide means. The particulates collected in the filter are selectively dielectrically heated by the microwaves, and the heated area extends to the inside of the filter. As time elapses, the temperature reaches the combustible temperature sequentially from the particulate present near the filter end face on the microwave incident side, but the microwave power supply is continued. When the temperature reaches the combustible temperature, the particulates in that region glow red and partially burn, but the expansion of combustion is suppressed by the lack of oxygen, and the temperature rise is saturated. With the continuation of the microwave power supply, the region reaching the combustible temperature of the particulates is expanded to 1 / to の of the filter. At this time, the flow of the exhaust gas and other gases in the filter is almost completely shut off, so that the microwave-heated particulates efficiently rise in temperature toward the combustible temperature range.

【0039】既定時間あるいはフィルタ19のパティキ
ュレート捕集量に基づいて決定された時間の間マイクロ
波加熱を実行後、助燃手段を再び動作状態にしてマイク
ロ波給電がされたフィルタ端面方向からパティキュレー
ト燃焼を促進する助燃気体を供給する。この気体によっ
てフィルタ内の高温化されたパティキュレートが燃焼状
態に移行する。この燃焼領域は助燃気体の通流方向に移
動しつつ領域拡大が進む。この燃焼領域移動と並行して
フィルタを通流後の助燃気体温度は温度検出手段にて検
出している。この検出温度が既定温度に達する時までま
たは助燃手段の再度の動作開始後の予め決めた時間の間
マイクロ波発生手段は動作を継続する。マイクロ波発生
手段の動作停止後も温度検出手段が検出する温度は上昇
する。この温度が最高値に到達した後、所定時間助燃手
段を動作させる。この動作によりフィルタ19の温度は
マイクロ波発生手段が動作を開始する時点での温度レベ
ルに戻る。これでフィルタ再生が完了する。
After microwave heating is performed for a predetermined time or for a time determined based on the amount of trapped particulates of the filter 19, the auxiliary combustion means is again operated and the particulates are fed from the end face of the microwave-powered filter. Supplementary combustion gas that promotes combustion is supplied. The particulates heated to a high temperature in the filter by this gas shift to a combustion state. The combustion area expands while moving in the direction of flow of the auxiliary combustion gas. In parallel with the movement of the combustion area, the temperature of the auxiliary combustion gas after flowing through the filter is detected by the temperature detecting means. The microwave generation means continues to operate until the detected temperature reaches the predetermined temperature or for a predetermined time after the restart of the operation of the auxiliary combustion means. Even after the operation of the microwave generating means is stopped, the temperature detected by the temperature detecting means rises. After this temperature reaches the maximum value, the auxiliary combustion means is operated for a predetermined time. By this operation, the temperature of the filter 19 returns to the temperature level at the time when the operation of the microwave generation means starts. This completes the filter regeneration.

【0040】フィルタ再生サイクルが終了すると各バル
ブは再生サイクル前の状態に制御すると同時にフィルタ
19に排気ガスを流入しパティキュレートの捕集を実行
することができる。
When the filter regeneration cycle is completed, each valve is controlled to the state before the regeneration cycle, and at the same time, the exhaust gas flows into the filter 19 to collect particulates.

【0041】なお、マイクロ波を加熱空間に伝送する手
段の構成は、本発明実施例に限定されるものではなく、
たとえば同軸伝送線を利用することもできる。
The structure of the means for transmitting microwaves to the heating space is not limited to the embodiment of the present invention.
For example, a coaxial transmission line can be used.

【0042】[0042]

【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れば、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.

【0043】[0043]

【0044】(加熱手段を動作させる前に助燃手段
を動作させてフィルタ通後の気体流温度を検出するこ
とで加熱手段動作前のフィルタ温度を間接的に把握でき
る。これにより、フィルタの機械的破損を防止する再生
制御を可能とし、フィルタの耐久性を保証させることが
できる
( 1 ) Auxiliary means before operating the heating means
The is operated can indirectly grasp the filter temperature before the heating means operate by detecting the gas stream temperature after the filtering through flow
You. This allows regeneration to prevent mechanical damage to the filter
Control and ensure the durability of the filter.
I can .

【0045】(フィルタ通流後の通流気体温度を検
出する温度検出手段を利用してフィルタの再生前の温度
はもとより再生中の燃焼状態の進行程度を把握すること
ができ効果的な再生制御を実行することができる。
( 2 ) The temperature of the flowing gas after flowing through the filter is detected.
By utilizing the temperature detecting means, the progress of the combustion state during the regeneration as well as the temperature before the regeneration of the filter can be grasped, and effective regeneration control can be executed.

【0046】[0046]

【0047】()パティキュレート加熱手段をマイク
ロ波発生手段で構成することにより、パティキュレート
加熱中にフィルタを通流する気体の流れをほぼ完全に遮
断することができ加熱中のフィルタ内部温度分布の変化
をマイクロ波加熱分布に一元化させることができる。こ
れにより、フィルタ再生性能の再現性を保証させること
ができる。
( 3 ) By constituting the particulate heating means with microwave generating means, the flow of gas flowing through the filter during the particulate heating can be almost completely shut off, and the temperature distribution inside the filter during heating can be reduced. Can be unified into a microwave heating distribution. Thereby, the reproducibility of the filter regeneration performance can be guaranteed.

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

【図1】本発明一実施例を示す内燃機関用フィルタ再生
装置の構成図
FIG. 1 is a configuration diagram of a filter regeneration device for an internal combustion engine showing one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の他の実施例を示す内燃機関用フィルタ
再生装置の構成図
FIG. 2 is a configuration diagram of a filter regeneration device for an internal combustion engine showing another embodiment of the present invention.

【図3】従来の内燃機関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 an internal combustion engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

16 排気管 17 内燃機関 19 フィルタ 20 マイクロ波発生手段(加熱手段) 24、39 助燃手段 25、26、42 排出管 30 温度検出手段 31、45 制御部16 an exhaust pipe 17 internal combustion engine 19 filter 20 microwave generating hand stage (heating means) 24 and 39 combustion support means 25,26,42 discharge pipe 30 temperature detecting means 31 and 45 control unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI F01N 9/00 F01N 9/00 Z (56)参考文献 特開 平6−2530(JP,A) 特開 昭63−71511(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F01N 3/02 301 - 341 F01N 9/00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI F01N 9/00 F01N 9/00 Z (56) References JP-A-6-2530 (JP, A) JP-A-63-71511 ( JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) F01N 3/02 301-341 F01N 9/00

Claims (2)

(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と、
前記排気管内に収納され前記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、前記パティキュレ
ートを加熱する加熱手段と、加熱された前記パティキュ
レートを燃焼させる助燃気体を前記フィルタに通流する
助燃手段と、前記助燃気体のフィルタ通流後の通流気体
温度を検出する温度検出手段とを備え、前記加熱手段を
動作させる前に前記助燃手段を動作させ前記フィルタに
気体を供給して温度検出手段の信号に基いてフィルタの
温度を判別する制御を行うようにした内燃機関用フィル
タ再生装置。
An exhaust pipe for exhausting exhaust gas of an internal combustion engine,
A filter that is contained in the exhaust pipe and collects the particulates contained in the exhaust gas, a heating unit that heats the particulates, and an auxiliary gas that burns the heated particulates flows through the filter. A combustion assisting means, and a temperature detecting means for detecting a flowing gas temperature of the assisting gas after passing through the filter, and operating the assisting means before operating the heating means to supply a gas to the filter, thereby controlling a temperature. A filter regeneration device for an internal combustion engine, which performs control to determine the temperature of a filter based on a signal from a detection means.
【請求項2】加熱手段はマイクロ波発生手段を含む請求
項1記載の内燃機関用フィルタ再生装置。
2. The filter regeneration device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the heating means includes a microwave generation means.
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