JP2819850B2 - Filter regeneration device for internal combustion engine - Google Patents

Filter regeneration device for internal combustion engine

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JP2819850B2
JP2819850B2 JP3066343A JP6634391A JP2819850B2 JP 2819850 B2 JP2819850 B2 JP 2819850B2 JP 3066343 A JP3066343 A JP 3066343A JP 6634391 A JP6634391 A JP 6634391A JP 2819850 B2 JP2819850 B2 JP 2819850B2
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    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/02—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for cooling, or for removing solid constituents of, exhaust
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    • F01N3/023—Exhaust 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
    • F01N3/027—Exhaust 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
    • F01N3/028—Exhaust 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

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】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, especially in the economic growth of 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。[0003] With respect to global environmental protection, measures against global warming, that is, measures for reducing CO 2, have recently been highlighted, but measures against acid rain that causes deforestation cannot be ignored.

【０００４】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。[0004] Acid rain is a natural phenomenon caused by air pollutants such as sulfur oxides and nitrogen oxides as a polluting source.
There is a trend to strengthen stationary sources such as generation and mobile sources such as automobiles. 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.

【０００５】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。[0005] Among automobiles, diesel cars 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 the conventional measures for reducing pollutants in exhaust gas by improving combustion such as delaying fuel injection timing. At present, it is indispensable to provide an exhaust gas aftertreatment device. This post-processing device has a filter for collecting particulates.

【０００６】ところが、パティキュレートが捕集され続
けるとフィルタは目詰まりを生じて捕集能力が大幅に低
下するとともに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といったことに至る。However, if particulates continue to be collected, the filter will be clogged and the collection capacity will be significantly reduced, and the flow of exhaust gas will be poor, leading to a decrease in engine output or an engine stop.

【０００７】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すすめられている
が、今だ実用には至っていない。[0007] Therefore, although technology development for regenerating the collecting capacity of filters is currently being promoted all over the world, it has not yet been put to practical use.

【０００８】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。[0008] 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.

【０００９】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 inventors of the present invention have developed a microwave type filter regenerating apparatus in consideration of good temperature rising efficiency, safety, ease of apparatus configuration, and good regenerative control.

【００１０】マイクロ波方式によるフィルタ再生装置と
しては、たとえば特開昭和６１−１１４１６号公報があ
る。同公報に開示されている装置を図２に示す。同図に
おいて、１はディーゼルエンジン、２はエンジン１の排
気管、３は排気管の一部に設けられ排気ガス中に含まれ
るパティキュレートを濾過捕集するフィルタ、４はフィ
ルタ３を固定支持する加熱室、５はマイクロ波発生手段
であるマグネトロン、６はマイクロ波発生手段から給電
されるマイクロ波を加熱室内に限定する電波遮蔽手段、
７はマイクロ波発生手段が発生するマイクロ波を加熱室
に伝送する導波管、８は加熱室へのマイクロ波入射波電
圧を検出するアンテナと制御信号へ変換するための変換
器、９は加熱室からのマイクロ波反射波電圧を検出する
アンテナおよび変換器、１０は制御装置、１１はマフラ
ー、１２はマグネトロン５の駆動電源である。Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-11416 discloses a microwave filter regenerating apparatus. FIG. 2 shows an apparatus disclosed in the publication. In the figure, 1 is a diesel engine, 2 is an exhaust pipe of the engine 1, 3 is a filter provided at a part of the exhaust pipe for filtering and collecting particulates contained in exhaust gas, and 4 is a filter for fixedly supporting the filter 3. A heating chamber, 5 is a magnetron which is a microwave generating means, 6 is a radio wave shielding means for limiting a microwave supplied from the microwave generating means to the heating chamber,
7 is a waveguide for transmitting the microwave generated by the microwave generating means to the heating chamber, 8 is an antenna for detecting the voltage of the microwave incident wave to the heating chamber, and a converter for converting the voltage into a control signal. An antenna and a converter for detecting a microwave reflected wave voltage from the room, 10 is a control device, 11 is a muffler, and 12 is a drive power supply for the magnetron 5.

【００１１】上記した構成において、エンジンの排気ガ
スは排気管２、フィルタ３、マフラー１１を通って大気
へ排出される。フィルタ３は排気ガス中に含まれるパテ
ィキュレートを捕集するが前述したようにフィルタ３の
捕集能力は有限である。捕集能力が限界に達するとフィ
ルタを再生する必要がある。フィルタ再生においてパテ
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
５から供給される。所定のプロセスを経てフィルタ再生
が完了する。In the above configuration, the exhaust gas of the engine is discharged to the atmosphere through the exhaust pipe 2, the filter 3, and the muffler 11. The filter 3 collects particulates contained in the exhaust gas, but the filter 3 has a finite collection capability as described above. When the collection capacity reaches the limit, the filter needs to be regenerated. Energy for heating the particulates in filter regeneration is supplied from the microwave generation means 5. The filter regeneration is completed through a predetermined process.

【００１２】ところで、フィルタ３を再生するに当たっ
てフィルタが捕集限界に対してどのようなレベルにある
かを検出する必要がある。このフィルタに捕集されたパ
ティキュレート量がどの程度かを検出する従来技術とし
ては、フィルタの圧力損失を検出する方法、フィルタの
排気ガス上流側の正圧特性による方法、エンジンの動作
状態を積算して換算する方法などがあるがいずれもエン
ジンの動作状態が検出系に含まれ検出レベルの誤差が大
きく実用化が困難である。When the filter 3 is regenerated, it is necessary to detect what level the filter is at with respect to the trapping limit. Conventional techniques for detecting the amount of particulates collected by this filter include a method for detecting pressure loss of the filter, a method based on positive pressure characteristics on the exhaust gas upstream side of the filter, and integration of the operating state of the engine. In any case, the operation state of the engine is included in the detection system, and the error in the detection level is large, which makes it difficult to put the engine into practical use.

【００１３】一方、図２にはマイクロ波を利用して捕集
レベルを検出する方法が提案されている。この検出方法
はエンジン動作状態と独立に実行できる大きな特徴を持
つと考えられる。On the other hand, FIG. 2 proposes a method for detecting a trapping level using microwaves. This detection method is considered to have a great feature that can be executed independently of the engine operating state.

【００１４】[0014]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
のような捕集レベル検出構成においては、捕集量の多い
少ない（たとえば２０ｇ程度以上か５ｇ程度以下か）と
いう程度のレベル検出はできるがたとえは１５ｇ±５ｇ
の量が捕集されたというレベルの検出が困難である。パ
ティキュレートの捕集量が少ないとパティキュレートの
加熱燃焼性能が悪くフィルタ全体を効率よく再生するこ
とができない。一方、捕集量がある程度以上になるとパ
ティキュレート燃焼熱によってフィルタが溶損する現象
が生じる。However, in the above-described conventional trapping level detecting structure, the level can be detected as large as a small amount (for example, about 20 g or more or about 5 g or less). 15g ± 5g
It is difficult to detect the level at which the amount of A was collected. If the trapped amount of particulates is small, the performance of heating and burning the particulates is poor, and the entire filter cannot be efficiently regenerated. On the other hand, when the trapping amount exceeds a certain level, a phenomenon occurs in which the filter is melted by the particulate combustion heat.

【００１５】したがって、高い再生性能を保証し、さら
にはフィルタ自体の耐久性を確保するためには、捕集量
のレベル検出を高い精度で行う必要があるが、従来の技
術においてはこれを達成することが困難であった。Therefore, in order to guarantee high reproduction performance and further ensure the durability of the filter itself, it is necessary to detect the level of the trapping amount with high accuracy. It was difficult to do.

【００１６】本発明は上記課題を解決するもので、マイ
クロ波を利用した改善されたパティキュレート捕集量検
出手段を提供しフィルタの再生性能の保証およびフィル
タ耐久性能を確保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 provides an improved particulate trapping amount detecting means utilizing microwaves to assure filter regeneration performance and ensure filter durability performance for a filter regeneration for an internal combustion engine. It is intended to provide a device.

【００１７】[0017]

【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、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、この加熱室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、
このパティキュレートを加熱するマイクロ波を発生する
マイクロ波発生手段と、前記加熱室内の少なくとも２ヶ
所の電磁界強度を検出する電磁界検出手段とを備えた構
成としている。SUMMARY OF THE INVENTION In order to achieve the above object, the present invention provides a heating chamber provided in an exhaust pipe for discharging exhaust gas of an internal combustion engine, and a heating chamber contained in the heating chamber and contained in the exhaust gas. A filter for collecting particulates,
The apparatus includes a microwave generating means for generating a microwave for heating the particulates, and an electromagnetic field detecting means for detecting the electromagnetic field strength at at least two places in the heating chamber.

【００１８】さらにこの電磁界検出手段は排気ガスの流
れ方向に対して垂直方向の略同一平面に配設している。Further, the electromagnetic field detecting means is disposed on substantially the same plane in a direction perpendicular to the flow direction of the exhaust gas.

【００１９】また、マイクロ波発生手段が発生するマイ
クロ波を加熱室内に給電する給電手段はフィルタの排気
ガス上流側に設け、電磁界検出手段はフィルタの排気ガ
ス下流側に設けている。 The microwave generated by the microwave generating means is
The power supply means for supplying the microwave into the heating chamber is the exhaust of the filter.
Provided upstream of the gas, the electromagnetic field detection means
Provided on the downstream side of the

【００２０】[0020]

【作用】本発明は上記の構成により、フィルタを収納し
た加熱室にマイクロ波が給電された状態において、加熱
室には固有な電磁界分布が生じる。この電磁界分布はフ
ィルタに捕集されたパティキュレートの量によって変化
する。捕集量の増加によってフィルタ内に存在するマイ
クロ波は波長圧縮を生じる。したがって、排気ガス流方
向の電磁界分布は変化する。排気ガス流に垂直方向の略
同一平面を考えた時、その平面ではパティキュレート捕
集量によって電磁界強度が様々に変化することになる。
この平面においても電磁界強度の分布が存在する。本発
明構成ではこの平面上において少なくとも２ヶ所に電磁
界検出手段を配設しこれら各電磁界検出手段の検出信号
を相対比較する方法により、排気ガス流方向の電磁界分
布の変化を補正する。According to the present invention, a unique electromagnetic field distribution is generated in the heating chamber when microwaves are supplied to the heating chamber containing the filter. This electromagnetic field distribution changes depending on the amount of particulates collected by the filter. The microwaves present in the filter due to the increase in the trapping amount cause wavelength compression. Therefore, the electromagnetic field distribution in the exhaust gas flow direction changes. When a substantially same plane in the vertical direction is considered for the exhaust gas flow, the electromagnetic field strength varies variously in that plane depending on the amount of trapped particulates.
Even in this plane, there is a distribution of the electromagnetic field strength. In the configuration of the present invention, the electromagnetic field detecting means is arranged at at least two places on this plane, and the change of the electromagnetic field distribution in the exhaust gas flow direction is corrected by a method of comparing the detection signals of the respective electromagnetic field detecting means.

【００２１】また、マイクロ波給電位置と電磁界検出手
段の配設位置をフィルタを挟んで配置した構成により、
捕集量の増大に伴ってパティキュレートが吸収するマイ
クロ波エネルギが増加するため電磁界検出手段が配設さ
れた加熱室空間へのマイクロ波エネルギ量が減少するこ
とになる。このため電磁界検出手段が検出する検出量は
減少する。すなわち、捕集量の増加にともなって生じる
排気ガス流方向の電磁界変化に追随して電磁界検出手段
の検出量は増減するがその絶対量は漸減するので時系列
的に検出量を把握することができる。[0021] Further, by the configuration in which the microwave feeding position and the disposing position of the electromagnetic field detecting means are arranged with a filter interposed therebetween,
The microwave energy absorbed by the particulates increases with an increase in the trapping amount, so that the microwave energy amount to the heating chamber space in which the electromagnetic field detecting means is disposed decreases. For this reason, the detection amount detected by the electromagnetic field detection means decreases. That is, the detection amount of the electromagnetic field detecting means increases or decreases following the electromagnetic field change in the exhaust gas flow direction caused by the increase of the trapping amount, but the absolute amount gradually decreases, so that the detection amount is grasped in time series. be able to.

【００２２】さらにまた、捕集量がない時に加熱室に生
じる電界の強い箇所と弱い箇所に電磁界検出手段を設け
ることにより、各検出信号が独特の変化を呈することを
利用して捕集レベルの精度をより高めることができる。
本発明においては排気ガス流に垂直方向の略同一平面に
おいて９０°の角度にて検出手段を配設しこれを達成し
ている。Furthermore, by providing the electromagnetic field detecting means at the places where the electric field generated in the heating chamber is strong and weak when there is no trapping amount, it is possible to take advantage of the fact that each detection signal exhibits a unique change, so that the trapping level can be improved. Accuracy can be further improved.
In the present invention, this is achieved by providing the detection means at an angle of 90 ° on substantially the same plane in the vertical direction to the exhaust gas flow.

【００２３】以上のような加熱室内でのマイクロ波電磁
界分布の挙動に対応した本発明の電磁界検出手段構成に
よりフィルタに捕集されたパティキュレートの量を高い
精度で検出することができる。この結果パティキュレー
ト燃焼を効果的に実行できフィルタの高い再生性能を保
証するとともにフィルタの耐久性能を確保することがで
きる。With the configuration of the electromagnetic field detecting means of the present invention corresponding to the behavior of the microwave electromagnetic field distribution in the heating chamber as described above, the amount of the particulates collected by the filter can be detected with high accuracy. As a result, particulate combustion can be effectively performed, and high regeneration performance of the filter can be ensured, and durability of the filter can be ensured.

【００２４】[0024]

【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.

【００２５】図１において、１３は内燃機関の排気ガス
を排出する排気管、１４は排気管の途中に設けられた加
熱室、１５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、１６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、１７はマイクロ波発生手段の発
生したマイクロ波を排気管の周囲に配設された環状の矩
形導波管１８に伝送する導波管、１９は環状矩形導波管
に設けられマイクロ波を加熱室１４に放射する給電孔
（給電手段）、２０は加熱室に排気ガス以外の気体を供
給または吸引する気体の通路である導風路、２１、２２
は加熱室１４を限定するマイクロ波遮蔽作用を有する電
波遮蔽手段、２３はフィルタ１５の外周に設けられたフ
ィルタを加熱室１４の中に支持する断熱材である。In FIG. 1, reference numeral 13 denotes an exhaust pipe for exhausting exhaust gas of an internal combustion engine, 14 denotes a heating chamber provided in the middle of the exhaust pipe, and 15 denotes a heating chamber which is accommodated in the heating chamber and passes through the exhaust gas while the exhaust gas passes therethrough. , A filter that collects the particulates contained in the heating chamber, 16 is a microwave generating unit that generates a microwave to supply power to the heating chamber, and 17 is an annular ring that is provided around the exhaust pipe to generate the microwave generated by the microwave generating unit. A transmission hole (feeding means) provided in the annular rectangular waveguide for radiating microwaves to the heating chamber 14; and 20, a gas other than exhaust gas is supplied to the heating chamber. Air ducts 21 and 22 which are gas passages to be supplied or sucked
Is a radio wave shielding means having a microwave shielding function for limiting the heating chamber 14, and 23 is a heat insulating material for supporting a filter provided on the outer periphery of the filter 15 in the heating chamber 14.

【００２６】２４、２５は加熱室１４内のマイクロ波電
磁界を検出する電磁界検出手段であり、排気ガス流に垂
直方向の略同一平面上の加熱室壁面に設けられ同平面上
において略９０°の角度でもって配設されている。ま
た、電磁界検出手段はマイクロ波給電孔１９に対してフ
ィルタを挟んだ位置に設けられる。図１においてマイク
ロ波給電孔はフィルタの排気ガス上流側に設けられる一
方、電磁界検出手段はフィルタの排気ガス下流側の加熱
室に設けられている。Reference numerals 24 and 25 denote electromagnetic field detecting means for detecting the microwave electromagnetic field in the heating chamber 14, which is provided on the wall of the heating chamber on the substantially same plane in the direction perpendicular to the exhaust gas flow, and has about 90 on the same plane. It is arranged at an angle of °. The electromagnetic field detecting means is provided at a position between the microwave power supply hole 19 and the filter. In FIG. 1, the microwave power supply hole is provided on the exhaust gas upstream side of the filter, while the electromagnetic field detecting means is provided in the heating chamber on the exhaust gas downstream side of the filter.

【００２７】環状矩形導波管１８のＥ面（フィルタに対
面する面）に設けられた給電孔１９はそのスリット開孔
角度が略１８０度にて構成されている。給電孔１９から
のマイクロ波放射を効率よく行うためにインピーダンス
整合用のポストを導波管の適当な位置に設けることがで
きる。The feed hole 19 provided on the E surface (the surface facing the filter) of the annular rectangular waveguide 18 has a slit opening angle of about 180 degrees. In order to efficiently radiate microwaves from the feed hole 19, a post for impedance matching can be provided at an appropriate position in the waveguide.

【００２８】本発明の装置はフィルタ再生に対する基本
プロセスを以下に述べる。内燃機関の排気ガス流は通常
フィルタ１５に配流される。この捕集サイクルにおいて
適当な時間間隔でマイクロ波発生手段１６が動作しその
状態において電磁界検出手段が加熱室の電磁界強度を検
出する。この検出信号の処理については後述するが、こ
の検出信号に基づいてフィルタ１５に捕集されたパティ
キュレート量が検出される。パティキュレート捕集量が
予め決められた量に達するとフィルタを流れる排気ガス
が停止される。この場合排気管１３より分岐した排気管
を設けることによりこの分岐排気管に排気ガスを導流さ
せることができる。The basic process for filter regeneration of the apparatus of the present invention is described below. The exhaust gas flow of the internal combustion engine is normally distributed to a filter 15. In this collection cycle, the microwave generating means 16 operates at appropriate time intervals, and in that state, the electromagnetic field detecting means detects the electromagnetic field strength of the heating chamber. Although the processing of the detection signal will be described later, the amount of particulates collected by the filter 15 is detected based on the detection signal. When the amount of trapped particulates reaches a predetermined amount, the exhaust gas flowing through the filter is stopped. In this case, by providing an exhaust pipe branched from the exhaust pipe 13, exhaust gas can be introduced into the branched exhaust pipe.

【００２９】その後、フィルタ再生プロセスが開始す
る。この再生制御指令は本装置の一構成要素である電界
検出信号が入力される制御部（図示していない）より発
せられる。この制御部の指令に基づいて、マイクロ波発
生手段１６にそれを駆動する電源が供給される。これに
より、マイクロ波がフィルタ１５を収納した加熱室１４
に給電されフィルタに捕集されたパティキュレートが加
熱される。マイクロ波給電の初期にはフィルタを流れる
気体はほぼ完全に遮断されている。これによってフィル
タ全域のパティキュレートはフィルタを流れる能動的な
気体流による冷却を受ける事なくマイクロ波加熱によっ
て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。しかしながらマイクロ波の加熱分布性によりパテ
ィキュレートのマイクロ波加熱促進領域が存在する。本
発明の一実施例装置においてはフィルタ径方向（排気ガ
ス流に垂直な方向）において給電手段１９に対面する径
位置の環状領域（この領域においても加熱促進領域が存
在する）およびフィルタの略中央部がこの加熱促進領域
となる。Thereafter, the filter regeneration process starts. This reproduction control command is issued from a control unit (not shown) to which an electric field detection signal, which is a component of the present apparatus, is input. Based on a command from the control unit, a power source for driving the microwave generation unit 16 is supplied. Thereby, the microwave is applied to the heating chamber 14 containing the filter 15.
And the particulates collected by the filter are heated. At the beginning of the microwave power supply, the gas flowing through the filter is almost completely shut off. As a result, the particulates in the entire area of the filter are efficiently heated toward the combustible temperature area by microwave heating without being cooled by the active gas flow flowing through the filter. However, there is a microwave heating promoting region of particulates due to the microwave heating distribution. In the embodiment of the present invention, the annular region at the radial position facing the power supply means 19 in the filter radial direction (the direction perpendicular to the exhaust gas flow) (the heating promoting region also exists in this region) and the substantially center of the filter The portion becomes this heating promotion region.

【００３０】マイクロ波加熱が進み、予め決められた時
間を経ると排気ガス以外の気体（通常の場合空気）が気
体導風路２０より加熱室内に供給される。この時の予め
決められた時間とは加熱室に給電するマイクロ波エネル
ギ量、予め決めたパティキュレート捕集量領域などによ
って最適な時間が設定される。この気体供給によりフィ
ルタに配流される気体は排気ガス流が流れていた排気管
１３を経て供給されるのでほぼ排気ガス流のフィルタへ
の配流と同様の流れの分布でフィルタに配流される。し
たがって、パティキュレートの捕集分布に応じた配流と
なる。本発明実施例の構造においてはフィルタの中央部
が一番捕集量が多い。したがって供給される気体はフィ
ルタの外周方向に配流される。When microwave heating proceeds and a predetermined time passes, a gas other than the exhaust gas (normally, air) is supplied from the gas guide passage 20 into the heating chamber. The predetermined time at this time is set to an optimum time according to the amount of microwave energy supplied to the heating chamber, a predetermined trapping amount area, and the like. The gas that is distributed to the filter by this gas supply is supplied through the exhaust pipe 13 through which the exhaust gas flow has flowed, so that the gas is distributed to the filter with a flow distribution substantially similar to the distribution of the exhaust gas flow to the filter. Therefore, the distribution is in accordance with the collection distribution of the particulates. In the structure of the embodiment of the present invention, the trapping amount is the largest at the center of the filter. Therefore, the supplied gas is distributed in the outer peripheral direction of the filter.

【００３１】また、フィルタに供給される気体の初期流
量は、たとえば加熱されたパティキュレートの温度がパ
ティキュレート燃焼可能温度域である場合に燃焼の促進
はするが気体流の方向へのパティキュレートの燃焼領域
の拡がりを抑制する程度の気体流量を送風するものであ
る。The initial flow rate of the gas supplied to the filter is such that, for example, when the temperature of the heated particulates is within the temperature range in which the particulates can be burned, combustion is promoted, but the particulates in the gas flow direction are accelerated. The gas is blown at a gas flow rate that suppresses the expansion of the combustion area.

【００３２】一方、パティキュレートの温度が燃焼可能
温度域に至っていないフィルタ領域においてはこの供給
気体によって昇温を妨げられる領域も生じる可能性があ
るが、送風流量が上述のようにごく微量であることから
その領域の温度低下はほとんど回避できる。On the other hand, in the filter region in which the temperature of the particulates has not reached the combustible temperature range, there is a possibility that a region in which the temperature increase is prevented by the supplied gas may occur, but the flow rate of the blown air is extremely small as described above. Therefore, a temperature drop in that region can be almost avoided.

【００３３】この供給気体はマイクロ波加熱されたパテ
ィキュレートの温度が燃焼可能温度域に達していれば燃
焼を促進させるものである。したがってこの燃焼によっ
て生じた発熱がマイクロ波加熱による発熱に加わってフ
ィルタ内を伝熱し燃焼可能領域の拡大をはかることがで
きる。This supply gas promotes combustion if the temperature of the particulate heated by microwaves reaches a combustible temperature range. Therefore, the heat generated by the combustion is added to the heat generated by the microwave heating, so that the heat is transferred inside the filter and the combustible region can be expanded.

【００３４】この後、供給気体の流量が増大され燃焼可
能領域をフィルタの長手方向（気体流が流れる方向）に
移動させる。Thereafter, the flow rate of the supplied gas is increased, and the combustible region is moved in the longitudinal direction of the filter (the direction in which the gas flows).

【００３５】この後適当な時期に供給気体流の流れ方向
を反転させる。（気体供給手段（図示していない）を気
体吸引手段として動作させる。）この気体流制御によっ
てフィルタ内に生じているパティキュレート燃焼熱がフ
ィルタの排気ガス流入側のフィルタ端面方向に伝熱され
る。この燃焼熱はフィルタ端面部で生じる熱輻射量を凌
駕する熱量をフィルタ端面に供給する。この熱量により
フィルタ端面部はパティキュレート燃焼可能温度に達し
フィルタ端面部のパティキュレート燃焼が実行される。Thereafter, at an appropriate time, the flow direction of the supply gas flow is reversed. (A gas supply means (not shown) is operated as a gas suction means.) By this gas flow control, the particulate combustion heat generated in the filter is transferred toward the filter end face on the exhaust gas inflow side of the filter. This heat of combustion supplies heat to the filter end face in excess of heat radiation generated at the filter end face. Due to this amount of heat, the filter end face reaches the temperature at which particulate combustion is possible, and particulate combustion of the filter end face is performed.

【００３６】排気ガス上流側のフィルタ端面部の再生が
終了するとふたたび供給気体の流れ方向が反転されフィ
ルタを流れる気体流の方向は排気ガス流の方向と同一方
向となる。この状態がフィルタの完全な再生の完了まで
継続される。When the regeneration of the filter end face on the upstream side of the exhaust gas is completed, the flow direction of the supply gas is reversed again, and the direction of the gas flow flowing through the filter becomes the same as the direction of the exhaust gas flow. This state continues until the complete regeneration of the filter is completed.

【００３７】この状態において適当な時間経過後にマイ
クロ波の給電を停止することができる。この停止時期は
予め決められた所定時間によって制御されるが、電磁界
検出手段の検出信号に基づいて制御することもできる。
その後適当な時期に気体供給が停止される。マイクロ波
発生手段の動作停止は気体供給の停止と同一時刻もしく
はより早い時刻に実行される。しかし通常はマイクロ波
給電停止の後、予め決められた所定時間、気体供給を制
御することによりフィルタ全域をより完全に再生するこ
とができる。In this state, the microwave power supply can be stopped after an appropriate time has elapsed. The stop time is controlled by a predetermined time, but can also be controlled based on a detection signal of the electromagnetic field detecting means.
Thereafter, the gas supply is stopped at an appropriate time. The operation stop of the microwave generation means is executed at the same time as the stop of the gas supply or at an earlier time. However, normally, the entire filter can be completely regenerated by controlling the gas supply for a predetermined period of time after the microwave power supply is stopped.

【００３８】なお、この所定時間の決定において再生度
合を検出するための手段、たとえばフィルタ下流の燃焼
排熱温度の検出、フィルタ圧損の検出などを利用するこ
とも可能である。In the determination of the predetermined time, it is also possible to use means for detecting the degree of regeneration, for example, detection of the combustion exhaust heat temperature downstream of the filter, detection of the filter pressure loss, and the like.

【００３９】以上のような再生制御プロセスによりフィ
ルタ再生が完了する。その後適当な時期にいま再生した
フィルタに排気ガスを流入することができる。The regeneration of the filter is completed by the above regeneration control process. Thereafter, at an appropriate time, the exhaust gas can flow into the regenerated filter.

【００４０】なお、再生サイクルにおいてフィルタ内を
流れる気体の流れ方向は以下のような手段を講じること
で一方向制御だけで済ませることが可能である。その手
段の一つは、たとえばフィルタの排気ガス流入側端面に
近接あるいは接触させて輻射防止体を付設することであ
る。この輻射防止体はフィルタとは別部材でもよいしフ
ィルタと一体的に構成された部材でも構わないが、フィ
ルタ作用がほとんど無い構造体でもって構成される。In the regeneration cycle, the flow direction of the gas flowing through the filter can be controlled only in one direction by taking the following measures. One of the means is, for example, to provide an anti-radiation body close to or in contact with the end face on the exhaust gas inflow side of the filter. The radiation preventing member may be a member separate from the filter or a member integrally formed with the filter, but is constituted by a structure having almost no filtering effect.

【００４１】つぎに本発明の電磁界検出手段の検出内容
とその信号処理について説明する。マイクロ波が加熱室
に給電された状態において、加熱室にはフィルタが捕集
したパティキュレート量に応じた固有の電磁界分布が生
じる。その一つは捕集量の増大にともなってフィルタ内
部に生じるマイクロ波の波長は圧縮される。この波長圧
縮により、加熱室の排気ガス流方向の電磁界分布は変化
する。排気ガス流に垂直方向の略同一平面を考えた時、
その平面ではパティキュレート量の増加にともなって電
磁界強度が増減する。加熱室に生じる電磁界分布の二つ
目の特徴はマイクロ波給電孔より放射されたマイクロ波
エネルギがパティキュレート量の増大にともなってパテ
ィキュレートに、より多く吸収されるためにフィルタの
反対側の加熱室空間（実施例においては電磁界検出手段
が配設された空間）の電磁界強度が漸減することであ
る。また、加熱室構成、マイクロ波給電構成さらにはフ
ィルタに捕集されたパティキュレートの分布などにより
排気ガス流に垂直方向の略同一平面においても電磁界強
度の分布が生じる。この平面において電界強度の強い箇
所と弱い箇所に電磁界検出手段が設けられる。本発明の
一実施例では給電孔１９を環状導波管のＥ面にスリット
構造として設けておりスリット角度は略１８０°として
いる。このような給電構成の場合、スリットの両端に対
面する領域は電界強度が強くスリットの中央部は電界強
度が弱い。したがって、電磁界検出手段はこのような電
界強度分布に対応して実施例の場合、略９０°の角度で
もって排気ガス流に対して垂直方向の略同一平面上に配
設されている。Next, detection contents of the electromagnetic field detecting means of the present invention and signal processing thereof will be described. When microwaves are supplied to the heating chamber, a unique electromagnetic field distribution is generated in the heating chamber in accordance with the amount of particulates collected by the filter. One of them is that the wavelength of the microwave generated inside the filter is compressed as the trapping amount increases. Due to this wavelength compression, the electromagnetic field distribution in the exhaust gas flow direction of the heating chamber changes. When considering the substantially same plane in the vertical direction to the exhaust gas flow,
In that plane, the electromagnetic field intensity increases or decreases as the amount of particulates increases. The second characteristic of the electromagnetic field distribution generated in the heating chamber is that the microwave energy radiated from the microwave feed hole is absorbed by the particulates with the increase in the amount of particulates, so that the opposite side of the filter This means that the intensity of the electromagnetic field in the heating chamber space (the space in which the electromagnetic field detecting means is disposed in the embodiment) gradually decreases. In addition, the distribution of the electromagnetic field intensity is generated even on the substantially same plane perpendicular to the exhaust gas flow due to the heating chamber configuration, the microwave power supply configuration, the distribution of the particulates collected by the filter, and the like. In this plane, electromagnetic field detecting means are provided at places where the electric field strength is strong and where the electric field strength is weak. In one embodiment of the present invention, the feed hole 19 is provided on the E-plane of the annular waveguide as a slit structure, and the slit angle is set to approximately 180 °. In the case of such a power supply configuration, the electric field intensity is high in the region facing both ends of the slit, and the electric field intensity is low in the central portion of the slit. Therefore, in the case of the embodiment, the electromagnetic field detecting means is disposed on substantially the same plane in the direction perpendicular to the exhaust gas flow at an angle of about 90 ° corresponding to such an electric field intensity distribution.

【００４２】パティキュレートの増大にともなって電磁
界検出手段はその検出量が増減しながら時間的には漸減
する。この検出量の変化は電界強度が強い領域に置かれ
た電界検出手段の方が大きい。各電磁界検出手段の検出
信号が入力される制御部は各電磁界検出信号の差を計算
する。パティキュレート捕集量が無限量になると各検出
信号の差は上述した内容からも理解できるようにほとん
ど零になる。（なお、実際には加熱室に入力されるマイ
クロ波エネルギ量も減少する。）このような検出信号の
差によってパティキュレートの捕集量を高い精度で検出
できる。またフィルタ再生開始を決定する条件として予
め決められた電磁界検出信号の差が制御部に記憶されて
いる。精度よい捕集量検出によりフィルタの再生を効率
よくできるとともにフィルタ内でのクラック発生や溶損
を回避できる。As the amount of particulates increases, the electromagnetic field detecting means gradually decreases in time while the amount of detection increases and decreases. This change in the detected amount is larger in the electric field detecting means placed in the region where the electric field intensity is strong. The control unit to which the detection signal of each electromagnetic field detection unit is input calculates the difference between each electromagnetic field detection signal. When the amount of collected particulates becomes infinite, the difference between the detection signals becomes almost zero as can be understood from the above description. (In fact, the amount of microwave energy input to the heating chamber also decreases.) The amount of trapped particulates can be detected with high accuracy by such a difference between the detection signals. Further, a difference between the electromagnetic field detection signals predetermined as a condition for determining the start of the filter regeneration is stored in the control unit. Accurate regeneration detection of the filter can be efficiently performed by accurate detection of the trapping amount, and generation of cracks and erosion in the filter can be avoided.

【００４３】なお、電磁界検出を行う周期は予め決定し
た時間毎に実行してもよいが、パティキュレート捕集量
の増大にともなって検出周期を短縮していく方法がより
好ましい。検出周期を可変させることによりフィルタ再
生プロセスにおける再生性能をより十分に保証させるこ
とができる。The cycle of performing the electromagnetic field detection may be performed at predetermined intervals, but it is more preferable to shorten the detection cycle with an increase in the amount of trapped particulates. By varying the detection cycle, the regeneration performance in the filter regeneration process can be more sufficiently ensured.

【００４４】また、実施例では２個の電磁界検出手段構
成を示したが、加熱室の構造あるいはマイクロ波給電部
の構成に応じて検出箇所を増加させることができる。In the embodiment, two electromagnetic field detecting means are shown. However, the number of detecting portions can be increased in accordance with the structure of the heating chamber or the structure of the microwave feeding section.

【００４５】[0045]

【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。 （１）加熱室内の少なくとも２ヶ所の電磁界強度を検出
することにより、捕集されたパティキュレート量を高い
精度で検出できる。 （２）電磁界検出手段を排気ガス流の流れ方向に対して
垂直方向の略同一平面上に設けた構成により、パティキ
ュレート量の増大に対応した加熱室内の特に排気ガス流
方向の電磁界変化を補正することができ、捕集量検出を
高い精度で行うことができる。 （３）マイクロ波給電位置と電磁界検出位置とをフィル
タを挟んで配設する構成により、パティキュレートの増
大によるパティキュレートのマイクロ波吸収量の増大を
利用して電磁界検出量を時系列に漸減させることができ
るので、検出信号の絶対値による捕集量検出が可能であ
る。 （４）電磁界検出手段をフィルタの排気ガス下流側に設
けた構成により、内燃機関の排気ガスに含まれるパティ
キュレートや煤の電磁界検出手段への付着を回避でき、
検出手段の性能を維持させることができる。As described above, according to the filter regeneration device for an internal combustion engine of the present invention, the following effects can be obtained. (1) The amount of trapped particulates can be detected with high accuracy by detecting the electromagnetic field intensity at at least two places in the heating chamber. (2) Since the electromagnetic field detecting means is provided on substantially the same plane perpendicular to the flow direction of the exhaust gas flow, the electromagnetic field change in the heating chamber, particularly in the exhaust gas flow direction, corresponding to the increase in the amount of particulates Can be corrected, and the trapping amount can be detected with high accuracy. (3) The configuration in which the microwave feeding position and the electromagnetic field detection position are arranged with a filter interposed therebetween allows the electromagnetic field detection amount to be time-sequentially utilizing the increase in the amount of microwave absorption of the particulate due to the increase in the particulate. Since the amount can be gradually reduced, the trapping amount can be detected based on the absolute value of the detection signal. (4) With the configuration in which the electromagnetic field detecting means is provided on the exhaust gas downstream side of the filter, it is possible to prevent particulates and soot contained in the exhaust gas of the internal combustion engine from adhering to the electromagnetic field detecting means,
The performance of the detection means can be maintained.

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

【図１】本発明の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】従来の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 conventional filter regeneration device for an internal combustion engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

１３ 排気管 １４ 加熱室 １５ フィルタ １６ マイクロ波発生手段 ２４ 電磁界検出手段 ２５ 電磁界検出手段 13 exhaust pipe 14 heating chamber 15 filter 16 microwave generating means 24 electromagnetic field detecting means 25 electromagnetic field detecting means

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−301118（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−11416（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−290910（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−19916（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F01N 3/02 321──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-4-301118 (JP, A) JP-A-61-141616 (JP, A) JP-A-1-290910 (JP, A) JP-A-61-1 19916 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) F01N 3/02 321

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、前記加熱室内の少なくとも
２ケ所の電磁界強度を検出する電磁界検出手段とを備え
た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, a filter housed in the heating chamber for collecting particulates contained in the exhaust gas, and heating the particulates A filter regeneration device for an internal combustion engine, comprising: a microwave generating means for generating microwaves; and electromagnetic field detecting means for detecting at least two electromagnetic field strengths in the heating chamber. 【請求項２】電磁界検出手段は排気ガスの流れ方向に対
して垂直方向の略同一平面に配設された請求項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 said electromagnetic field detection means is disposed on substantially the same plane perpendicular to the flow direction of the exhaust gas. 【請求項３】マイクロ波発生手段が発生するマイクロ波
を加熱室内に給電する給電手段はフィルタの排気ガス上
流側に設け、電磁界検出手段はフィルタの排気ガス下流
側に設けた構成とした請求項１記載の内燃機関用フィル
タ再生装置。3. A microwave generated by a microwave generating means.
The power supply means for supplying power to the heating chamber is on the exhaust gas of the filter.
Provided on the flow side, the electromagnetic field detecting means is located downstream of the exhaust gas of the filter.
2. The filter regeneration device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the filter regeneration device is provided on the side .
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