(57)【要約】【課題】微粒子トラップ内の再生を開始するための方法および装置を提供すること。【解決手段】微粒子ビルトアップを生成する領域内の微粒子トラップ内の構造を配置するステップと、マイクロ波を生成するステップと、微粒子ビルドアップによりマイクロ波を吸収するステップと、微粒子の焼き払いを開始するためにマイクロ波を制御するステップとを含む。  内燃機関用の微粒子フィルタが、マイクロ波を生成するマイクロ波源と、前記マイクロ波が着火する微粒子フィルタ内の粒子状物質の濃縮物を生成するために微粒子フィルタ内のウォール上に位置する少なくとも１つの構造とを含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関用の微粒子フィルタであって、
マイクロ波を生成するマイクロ波源と、
前記マイクロ波が着火する微粒子フィルタ内の粒子状物質の濃縮物を生成するために微粒子フィルタ内のウォール上に位置する少なくとも１つの構造とを含む、内燃機関用の微粒子フィルタ。
【請求項２】
前記少なくとも１つの構造がウォールである、請求項１に記載の微粒子フィルタ。
【請求項３】
前記少なくとも１つの構造が前記微粒子フィルタのウォール内のへこみである、請求項１に記載の微粒子フィルタ。
【請求項４】
前記構造が前記微粒子フィルタのエンドプラグからずれて位置する、請求項１に記載の微粒子フィルタ。
【請求項５】
前記構造がタブのアレイである、請求項１に記載の微粒子フィルタ。
【請求項６】
前記微粒子トラップがマイクロ波透過材料から構成される、請求項１に記載の微粒子フィルタ。
【請求項７】
前記マイクロ波透過材料がキン青石である、請求項６に記載の微粒子フィルタ。
【請求項８】
微粒子トラップを再生する方法であって、
マイクロ波放射を生成するステップと、
粒子状物質の付着物を生成するための構造を設けるステップと、
マイクロ波を吸収して、微粒子トラップ内の微粒子を燃やすための熱を発生するステップとを含む方法。
【請求項９】
粒子状物質の付着物を着火することにより、火炎前面を開始するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
マイクロ波放射を制御することにより、微粒子トラップの温度を制御するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１１】
微粒子トラップの温度を測定するステップをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
微粒子トラップ内の微粒子を除去するためのシステムであって、
マイクロ波出力源と、
マイクロ波を生成するために前記出力源に結合されたマイクロ波アンテナと、
前記微粒子トラップ内に位置し、粒子状物質の付着物を生成し、前記粒子状物質の付着物が前記マイクロ波によって着火されて前記微粒子トラップ内に位置する微粒子を焼き払うための熱を生成する構造とを含むシステム。
【請求項１３】
前記微粒子トラップに結合され、ディーゼル排気が前記微粒子トラップを通って伝搬するディーゼルエンジンをさらに含む、請求項１２に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ディーゼル排気微粒子トラップに関する。より具体的には、本発明は、マイクロ波放射を使用してディーゼル排気微粒子トラップを再生するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
規制の拡大により、ディーゼルエンジンが発生する微粒子の許容レベルが低下している。この微粒子は一般に、微粒子フィルタまたはトラップによって捕獲し削減する煤煙を特徴とすることができる。現在の微粒子フィルタまたはトラップは、粒子を捕獲する小さい孔を備えた分離媒体を含む。捕捉物質が微粒子トラップに蓄積するにつれて、微粒子トラップ内の流れ抵抗が増大し、背圧が発生する。その場合、微粒子トラップ内の微粒子／煤煙を焼き払って背圧を排除し、微粒子トラップを通る気流を可能にするために、微粒子トラップを再生しなければならない。微粒子トラップを再生する過去の慣例では、バーナまたは電熱器などのエネルギ源を使用して微粒子の燃焼を発生させていた。このような過去の慣例によるディーゼル排気微粒子トラップ内の微粒子燃焼は、制御しにくいものであることが判明しており、その結果、過度の温度上昇を発生する可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、マイクロ波エネルギを使用して微粒子トラップを再生するための方法および装置である。好ましい実施形態における本発明では、マイクロ波放射によって着火する濃縮粒子状物質を使用して、微粒子トラップ内の粒子／煤煙の焼き払いを開始する。微粒子は、タブまたはウォール（ｗａｌｌ）、即ち壁などの構造を使用して、微粒子トラップ内の所望の領域で濃縮される。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、ディーゼルエンジンの排気流内に置かれた微粒子トラップを含む。マイクロ波源を動作可能に導波管に結合することができ、集束リングを使用して、マイクロ波を粒子状物質またはマイクロ波吸収物質に向けることができる。濃縮した粒子状物質またはマイクロ波吸収物質は、入射マイクロ波に応じて熱を発生し、微粒子を焼き払う。好ましくは、微粒子トラップハウジングや、マイクロ波エネルギを吸収するのにそれでは不十分と思われる微粒子トラップ内の他の領域の基本構造用として、マイクロ波にとって透過的な物質を使用する。粒子状物質および／またはマイクロ波吸収物質を蓄積するための構造を戦略的に配置することにより、微粒子および熱触媒物質の焼き払いを開始するために最も必要な位置でマイクロ波を効率よく使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
図１は、ディーゼルの応用例で使用する「微粒子トラップ」である典型的なウォールフローモノリス微粒子トラップ１０の概略図である。微粒子トラップ１０は、交互に配置された密閉セル／チャネル１４と開放セル／チャネル１２とを含む。ディーゼルエンジンが発生するような排気ガスは、密閉エンドチャネル１４に入り、粒子状物質１６を付着させ、開放チャネル１２から出ていく。微粒子トラップ１０の構造は好ましくは、キン青石材料の多孔性セラミックハニカムウォールから構成されるが、どのようなセラミックハニカム材料も本発明の範囲内であると見なされる。
【０００６】
図２は、本発明のマイクロ波システム２２の概略図である。このシステム２２は、ディーゼルエンジンの排気流内に置かれた微粒子トラップ１０を含む。マイクロ波を微粒子トラップ１０に向けるために、マイクロ波出力源２６とマイクロ波アンテナ２８は導波管３０および任意選択の集束リング３２に動作可能に結合することができる。本発明の代替実施形態では、マイクロ波アンテナ２８は、微粒子トラップ１０のハウジングに直接結合される。
【０００７】
濃縮微粒子付着物は、微粒子トラップ１０内の微粒子の焼き払いを開始するために、入射マイクロ波に応じて熱を発生する。マイクロ波にとって透過的なキン青石などの材料は好ましくは、微粒子トラップ１０のハウジングや、マイクロ波エネルギを吸収するのにそれでは不十分と思われる微粒子トラップ１０内の他の領域の基本構造用として使用する。キン青石はマイクロ波エネルギを吸収しないので、マイクロ波は、微粒子付着物に入射するまで「はね」回ることになる。微粒子トラップ１０の温度は、微粒子の定時ビルドアップと、マイクロ波エネルギの印加を制御することによって調節することができる。微粒子トラップ１０から出るマイクロ波をブロックするために、微粒子トラップ１０に金属ハニカム３２を取り付けても良い。
【０００８】
図３は、粒子状物質を収集するための構造４０を備えて構成された微粒子トラップの概略図である。この構造４０は、微粒子トラップ１０内の好ましい位置に物質を蓄積することになる。微粒子が充満したディーゼル排気は微粒子トラップ１０を通って流れ、微粒子トラップ１０のウォール４４、即ち壁４４上に微粒子４２を付着させ、粒子状物質の濃縮物が構造４０およびエンドプラグ４６の周りに発生する。マイクロ波の場の密度は本質的に最も吸収性の高いマイクロ波吸収材料に集束することになる。本発明では、微粒子トラップ１０内の最も吸収性の高い吸収材料は、中央チャネル構造４０およびエンドプラグ４６の周りの微粒子濃縮物である。微粒子濃縮物は、微粒子トラップ１０のウォール４４上に付着した微粒子を焼き払うマイクロ波エネルギのホットスポットまたは着火点を引き起こす。微粒子焼き払いの火炎前面を表す波５０が示すように、微粒子付着物に入射するマイクロ波は微粒子４２の焼き払いを開始して、微粒子トラップ１０のウォール４４をきれいにする。比較的大量の微粒子を燃やすために、微粒子濃縮物によって着火する比較的少量の微粒子の着火を促進することになる。微粒子が燃焼するにつれて粒子状物質の付着物によるエネルギ吸収が停止するので、本発明は温度自己調節型である。したがって、微粒子フィルタ内の２番目に大きい炭素付着物によってマイクロ波エネルギが吸収される。マイクロ波吸収と微粒子燃焼のこのパターンによって、微粒子フィルタ内の再生プロセスが均一に開始される。
【０００９】
図４は、図３に示す微粒子トラップの性能を示している。グラフ６０として示す排気ガス速度は、密閉エンドチャネルの距離に応じて低下する。微粒子放熱量によって発生し、グラフ６２として示す熱は、始めは中央チャネルおよびエンドプラグ４６付近に限局化され、その後、矢印６４および６６が示す焼き払い火炎前面として伝搬する。
【００１０】
粒子状物質のビルドアップを生成するために使用する好ましい構造４０は本発明ではウォールとして示されているが、微粒子トラップ内に粒子状物質の濃縮物を生成可能などのような構造でも本発明の範囲内であると見なされる。この構造としては、ウォール、タブ、ポイント、突起物のアレイ、その他の同様の構造を含むが、これらに限定されない。
【００１１】
本発明は上記で例示し説明した正確な構造に限定されるわけではなく、特許請求の範囲で定義する本発明の精神および範囲を逸脱せずに様々な変更および修正が可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】ウォールフローモノリス微粒子トラップの概略図である。
【図２】本発明のマイクロ波再生システムの概略図である。
【図３】本発明の微粒子トラップを示す概略図である。
【図４】図３に示すエンドプラグ加熱により発生した排気ガス速度、火炎前面、放熱量を詳細に示すグラフである。
【符号の説明】
【００１３】
４０  粒子状物質を収集するための構造
４２  微粒子
４４  ウォール
４６  エンドプラグ
５０  火炎前面を表す波
【図１】
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【図２】
2004176713.tif 000004
【図３】
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【図４】
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