JP2001159309A

JP2001159309A - 排気ガス浄化装置

Info

Publication number: JP2001159309A
Application number: JP34365499A
Authority: JP
Inventors: Matsue Ueda; 松栄上田; Yoshihiko Ito; 由彦伊藤; Takayuki Kato; 隆幸加藤
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1999-12-02
Filing date: 1999-12-02
Publication date: 2001-06-12

Abstract

(57)【要約】【課題】内燃機関から排出される排気ガス中のＮＯ_X
を効果的に除去することのできる排気ガス浄化装置を提
供すること。【解決手段】ディーゼルエンジン等の内燃機関１の排
気管２に設けられた排気管ケース２’内に、排気ガス上
流側から順次配置された放電装置７と触媒３、放電装置
７の電極間にパルス状の高電圧を供給するパルス高電圧
発生装置５、排気管ケース２’の上流側及び下流側に設
けられた排気ガス温度計８１，８２、内燃機関１の運転
状態をコントロールする内燃機関制御装置９１、内燃機
関制御装置９１に制御で必要な情報を計測するセンサー
９、放電装置７の放電を開始するか否かを決め、パルス
高電圧発生装置５を制御する第２内燃機関制御装置９
２、排気ガスを浄化するために必要な還元剤を排気管２
の放電発生領域よりも上流側に添加する還元剤添加装置
１０とから構成されている排気ガス浄化装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関からの排
気ガスを浄化する装置、特に、触媒の活性向上、触媒の
劣化の抑制、触媒の劣化の回復のための放電手段、制御
手段を有することを特徴とする排気ガス浄化装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関から排出される排気ガス中のＮ
Ｏ_X （ＮＯ，ＮＯ₂ ）を浄化する技術として、アルミ
ナ、ゼオライト系の還元触媒を用いてＨＣの存在下で還
元除去しようとするもの、排気ガスに放電処理を施して
排気ガス中の気体分子を活性化し、ＮＯ_X 除去を良くし
ようとする技術などが提案されてきている。それらの内
燃機関から排出される排気ガス中のＮＯ_X を浄化する技
術の中で、内燃機関の排気管中にコロナ放電を施し、コ
ロナ放電によりＮＯをＮＯ₂ に酸化すると同時に放電に
よりガス温度が上昇することで、触媒の浄化活性温度を
低温化すること及び浄化効率を上げることが知られてい
る（特開平７−２４７８２７号公報）。

【０００３】また、還元触媒の硫黄による劣化の問題を
解決しようとする技術としては、空燃比がリーンである
ときに排気ガス中のＮＯ_X を吸収し、空燃比がリッチで
あるときに吸収したＮＯ_X を放出するＮＯ_X 吸蔵剤を使
用した内燃機関の排気ガス浄化装置であって、ＮＯ_X 吸
蔵剤に吸収された硫黄吸収量が予め定められた所定量以
上となったことを判断する硫黄吸収量判断手段と、それ
によって所定量以上の硫黄が吸収されたと判断されたと
きに空燃比をリッチに設定するとともに、排気ガス浄化
装置に流入する排気ガスの発熱量を増大する発熱量増大
手段とを備えた内燃機関の排気ガス浄化装置の発明が開
示されている。即ち、硫黄被毒したＮＯ_X 吸蔵剤に対し
て、外部から電気ヒータなどにより加熱することなく硫
黄を放出させるもので、排出ガスの発熱量を増大させる
ため、リーン失火手段により強制的に失火させ、出てき
た炭化水素（ＨＣ）を触媒で燃焼させて排気ガス温度を
上昇させ、また、点火時期を遅角制御させ、排気ガス温
度を上昇させるものであることが開示されている（特開
平１０−５４２７４号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の内燃機関の排気
管中にコロナ放電を発生させ、それにより排気ガス中の
ＮＯ_X を浄化する発明においては、還元剤としてＨＣを
添加する炭化水素供給装置を還元触媒の入口に設置して
いて、コロナ放電装置の上流には炭化水素を供給する装
置は特に無い。図２０は、ＨＣが存在する場合と存在し
ない場合において、排気ガス温度と放電によりＮＯから
ＮＯ₂ に酸化される量との関係を表わしたグラフであ
る。ところで、コロナ放電でＮＯをＮＯ₂ に酸化する場
合には、ＨＣが必要になる。これは、ＮＯの酸化反応が
ちょうど光化学反応と同じ反応をするためで、ＨＣが存
在しないガス中ではＮＯがＮＯ₂ に酸化する反応はほと
んど進まないからである。図２０から明らかなように、
コロナ放電下で、ＨＣ存在時においては、排気ガスが低
温の時からＮＯのＮＯ₂ への酸化が認められるが、ＨＣ
が存在しない場合には酸化はほとんど認められない。上
記の発明では，ＨＣを添加する炭化水素供給装置をコロ
ナ放電装置と還元触媒との間に設置しているため、コロ
ナ放電装置にはＨＣが供給されない。そのため、ディー
ゼルエンジン等のような内燃機関において燃料が完全に
燃焼した場合には、排気ガス中にはＨＣは存在せず、こ
の結果、ＮＯをＮＯ₂ に酸化させることができない。ま
た、ＮＯ₂ 還元時においてもコロナ放電でＨＣも分解、
イオン化した方が浄化率が向上すると共により活性温度
を下げることができるが、しかし、上記の発明では、Ｈ
Ｃはコロナ放電装置を通らないためＨＣの分解、イオン
化をすることができず、放電による効果が得られないと
いう問題がある。更に、還元剤としてのＨＣは内燃機関
の筒内で添加することにより、部分酸化されてＮＯ_X 浄
化効率が上がることも知られているが、上記の発明で
は、この効果を利用することもできないという問題があ
る。

【０００５】また、上記の内燃機関の排気浄化装置の発
明は、排気ガス温度を上昇させて硫黄被毒触媒の温度を
上昇させ、硫黄被毒を回復させるものであるが、ＮＯ_X
吸蔵触媒の温度を硫黄被毒が回復可能なレベルまで上昇
させるためには、多量のＨＣを必要とし、このため失火
制御を多数回繰り返すことが必要で、内燃機関の運転状
態が不安定になるいう問題がある。また、遅角制御で排
気ガス温度を上げる場合も、エンジンの運転バランスが
崩れ、エンジン出力が変化して乗り心地が悪くなる。こ
のように、運転状態が変化することで、車両を安定走行
させることが難しいという問題がある。また、燃焼によ
って触媒温度を上げる場合、周りの排気管も緩める必要
があることから温度上昇に時間がかかり、その間無駄な
燃料を消費することになり、更に被毒回復後、通常の使
用をする場合、触媒の持つ熱容量で今度は逆に温度が下
がらず、その間ＮＯ_X 浄化ができない状態となるという
問題もある。以上の理由から、ＨＣを燃焼させること
で、触媒の温度を上げ硫黄被毒を回復させる方法には多
くの問題があると言える。

【０００６】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
ものであって、その目的とするところは、内燃機関から
排出される排気ガス中のＮＯ_X 除去を良好に行なおうと
する際に、（１）還元剤含有排気ガス及び触媒を活性化
し、ＮＯのＮＯ₂ への酸化、ＮＯ₂のＮ₂ への還元をよ
り効果的に行う、（２）ＮＯ_X 吸蔵還元触媒、選択還元
型ＮＯ_X 触媒等の触媒（例えば、アルミナ、ゼオライト
系の還元触媒）に硫黄被毒が生じるのを抑制・制御す
る、（３）発生した硫黄被毒触媒の劣化を回復する、
（４）触媒への硫黄被毒の抑制・制御、発生した硫黄被
毒触媒の劣化回復を、上記のような内燃機関の運転状態
のバランスを崩すことがない状態でもできる、ような排
気ガス処理装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、内燃機関
から排出される排気ガス中のＮＯ_X 除去を行なう際に使
用するＮＯ_X 吸蔵還元触媒及び選択還元型ＮＯ_X 触媒
（以下、単に「触媒」ということがある。）の還元剤存
在下での触媒作用、その触媒作用とプラズマ放電との関
係、触媒に硫黄被毒が生じる現象、そのことによる触媒
の劣化、硫黄被毒触媒の回復等について調査・研究をし
ていたところ、次のようなことを見いだし、本発明を完
成したものである。

【０００８】［ＮＯのＮＯ₂ への酸化について］ディー
ゼルエンジン等から排出される排気ガス中の窒素酸化物
（ＮＯ_X ）にはＮＯが多いが、選択還元触媒の場合、Ｎ
ＯよりもＮＯ₂ の方が浄化率が高いこと（上記特開平７
−２４７８２７号公報の図９，１０を参照）。しかし、
ＮＯのＮＯ₂ への酸化は、光化学反応と同様であるため
にＨＣが必要であり、ＨＣが存在しない環境下では、Ｎ
Ｏ₂ への酸化はプラズマ放電領域においてもほとんど進
まないこと、即ち、プラズマ放電により、ＨＣの存在下
でのＮＯのＮＯ₂ への酸化反応は、例えば、ＨＣとして
Ｃ₃Ｈ₆を使用する場合、Ｏ＋Ｃ₃Ｈ₆→Ｃ₂Ｈ₅＋ＨＣＯＣ₂Ｈ₅＋Ｏ₂＋Ｍ→Ｃ₂Ｈ₅Ｏ₂＋ＭＨＣＯ＋Ｏ₂→ＣＯ＋ＨＯ₂ Ｃ₂Ｈ₅Ｏ₂＋ＮＯ→Ｃ₂Ｈ₅Ｏ＋ＮＯ₂ Ｃ₂Ｈ₅Ｏ＋Ｏ₂→ＣＨ₃ＣＨＯ＋ＨＯ₂ Ｈ₂Ｏ＋ＮＯ→ＯＨ＋ＮＯ₂ のような反応が生じ、ＮＯがＮＯ₂ に酸化されること。
したがって、ＮＯがＮＯ₂ になるためにはＨＣが必要で
あること（鈴木伸著、「大気の科学」、東京大学出版１
９７９，ｐ．３７〜４０参照）。［触媒活性について］ＨＣがプラズマ放電領域を通るこ
とによりイオン化もしくは分解され、プラズマと接触し
た触媒の活性が向上し、触媒反応が進みやすくなり、ま
た、プラズマ放電により触媒と接触する排気ガスの温度
も上昇するため、エンジンから排出される排気ガスの温
度が低温域にある時から高いＮＯ_X 浄化を得ることがで
きること、ＮＯ_X 吸蔵還元触媒の場合、ＮＯよりもＮＯ
₂ の方がより低温で触媒に吸蔵されること、排気ガスの
温度が触媒で十分浄化できる温度ではプラズマ放電を発
生しなくとも排気ガスの浄化率を高い状態に維持できる
こと。

【０００９】［触媒への硫黄被毒について］ＮＯ_X 吸蔵
還元型触媒では、内燃機関から排出されたＮＯ_X を吸蔵
する場合ＮＯが触媒表面上で酸化されてＮＯ₂ ，ＮＯ₃
となって吸蔵されること、他方、ＳＯ₂ が触媒表面上に
到達した場合には、ＳＯ₂ がＳＯ₃ となってＮＯ₃ の代
わりに吸蔵されるが、通常の内燃機関運転領域である排
気ガスが低温の状態（６００℃以下）では、吸蔵された
ＳＯ₃ がなかなか還元されず、硫黄被毒として触媒の吸
蔵能力を悪化させる原因になること、ＮＯ₂ とＳＯ₂ の
双方が触媒表面に到達した場合には、ＳＯ₂ と比較して
ＮＯ₂ の方がより触媒に吸蔵されやすいこと、触媒ある
いは触媒に対して排気ガス上流側で、適当な電圧で放電
を発生させることにより、排気ガス中のＮＯを選択的に
ＮＯ₂ に酸化させることができること、還元剤のＨＣ成
分をプラズマ放電により部分酸化、分解することで生成
されるＣＯ或いはＨ₂ によりＳＯ₃ は、ＳＯ₂ として放
出することができること、Ｏ₂が存在しない雰囲気場に
おいても、ＨＣはラジカル化しＳＯ₃ の還元反応を促進
することができること、ＮＯ₂ はＳＯ₂ と比較して素早
く触媒に吸蔵される性質があるため、硫黄被毒が生じる
前に吸蔵され、硫黄被毒がされにくくなること、結果と
して、硫黄が含まれた燃料を使用しても、硫黄被毒がし
にくい状態とすることができること。

【００１０】［対策手段について］・ＮＯのＮＯ₂ への酸化に対して、内燃機関の筒内ある
いは排気管にＨＣを添加せず、ＨＣが無い状態では、プ
ラズマ放電によってもＮＯがＮＯ₂ に酸化されにくいた
め、筒内もしくは排気管内のプラズマ放電領域よりも排
気ガス上流側に、還元剤（ＨＣ）を添加する還元剤添加
装置を設け、ＨＣを添加することが必要であること。・触媒活性について、内燃機関の状態に応じて（排気ガ
ス温度の高低などに応じて）プラズマ放電の発生状態を
制御することが必要であること。・触媒への硫黄被毒の抑制・制御に対して、触媒が被毒
し易い排気ガス雰囲気にあるかどうかを判定（検出もし
くは推定）し、被毒回避のための放電を発生させるべき
か否かの制御をする易被毒劣化状態判定・制御手段を設
けることが必要であること。・硫黄被毒触媒の劣化回復に対して、触媒の被毒劣化状
態を判定（検出もしくは推定）し、被毒回復のための放
電を発生させるべきか否かの制御をする被毒劣化状態判
定・制御手段を設けることが必要であること。以上のよ
うな現象及び対策手段を見いだすことにより本発明を完
成したものである。

【００１１】即ち、本発明に係る排気ガス浄化装置は、
「内燃機関からの排気ガスを浄化する装置であって、内
燃機関の排気管に設けた触媒と、該触媒又は該触媒に対
して排気ガス上流側の少なくとも一方で放電を発生させ
る放電装置と、該放電装置に電圧をかける高電圧電源
と、内燃機関の筒内又は放電発生領域よりも排気ガス上
流側の排気管中の少なくとも一方で還元剤を添加する還
元剤添加装置とを有することを特徴とする触媒の活性向
上機能を有する排気ガス浄化装置。」（請求項１）を要
旨（発明を特定する事項）とする。また、本発明に係る
排気ガス浄化装置は、・排気ガス温度を計測するガス温度計と、該温度計から
の計測温度に基づいて放電電圧、還元剤量を制御する制
御装置を有すること（請求項２）、・内燃機関の回転数、負荷、吸入空気量、主噴射燃料量
などの運転状態に係る情報を検出するセンサーと、該セ
ンサーからの信号を基に内燃機関を制御する制御装置
と、内燃機関の運転状況に基づいて放電電圧、還元剤量
を制御する制御装置とを有すること（請求項３）、・内燃機関から排出される排気ガス中の炭化水素量を検
出するセンサーを放電領域よりも排気ガス上流側に有す
ること（請求項４）、・上記放電装置が、触媒の排気ガス上流側に設けた電極
間に誘電体を挟んだものであること（請求項９）、・上記放電装置が、導電性金属から構成された排気管ケ
ースと該排気管ケース内面にに密接して設けられた筒状
の絶縁物と、該絶縁物に密接して設けられた複数の板状
の電極とからなり、該電極の円周方向の長さ（ｍ）と該
電極間の円周方向の長さ（ｎ）との比が、ｍ／ｎ＝１／
１〜１／１０であること（請求項１０）、の少なくとも
一つを、発明を特定する事項とすることができる。

【００１２】また、本発明に係る排気ガス浄化装置は、
「内燃機関からの排気ガスを浄化する装置であって、内
燃機関の排気管に設けた触媒と、該触媒又は該触媒に対
して排気ガス上流側の少なくとも一方で放電を発生させ
ることで排気ガスの温度を上昇させる効果、排気ガスを
活性化させる効果、触媒の温度を上昇させる効果、触媒
の活性を向上させる効果のうちの１つ以上の効果により
触媒の被毒劣化を抑制せしめる放電装置と、該放電装置
に電圧をかける高電圧電源と、触媒が被毒劣化し易い状
態か否かを判定し、高電圧電源を制御する易被毒劣化状
態判定・制御手段とを有することを特徴とする触媒被毒
劣化抑制機能を有する排気ガス浄化装置。」（請求項
５）を要旨（発明を特定する事項）とする。また、本発
明に係る排気ガス浄化装置は、・内燃機関の運転状態をコントロールする内燃機関制御
装置を有すること、・内燃機関の筒内又は放電発生領域よりも排気ガス上流
側の排気管中の少なくとも一方で還元剤を添加する還元
剤添加装置を有すること（請求項８）、・上記放電装置が、触媒の排気ガス上流側に設けた電極
間に誘電体を挟んだものであること（請求項９）、・上記放電装置が、導電性金属から構成された排気管ケ
ースと該排気管ケース内面にに密接して設けられた筒状
の絶縁物と、該絶縁物に密接して設けられた複数の板状
の電極とからなり、該電極の円周方向の長さ（ｍ）と該
電極間の円周方向の長さ（ｎ）との比が、ｍ／ｎ＝１／
１〜１／１０であること（請求項１０）、の少なくとも
一つを、発明を特定する事項とすることができる。

【００１３】また、本発明に係る排気ガス浄化装置は、
「内燃機関からの排気ガスを浄化する装置であって、内
燃機関の排気管に設けた触媒と、該触媒又は該触媒に対
して排気ガス上流側の少なくとも一方で放電を発生させ
ることで排気ガスの温度を上昇させる効果、排気ガスを
活性化させる効果、触媒の温度を上昇させる効果、触媒
の活性を向上させる効果のうちの１つ以上の効果により
硫黄被毒触媒の被毒劣化を回復せしめる放電装置と、該
放電装置に電圧をかける高電圧電源と、触媒が被毒劣化
された状態を判定し、高電圧電源を制御する被毒劣化状
態判定・制御手段とを有することを特徴とする触媒被毒
劣化回復機能を有する排気ガス浄化装置。」（請求項
６）を要旨（発明を特定する事項）とする。また、本発
明に係る排気ガス浄化装置は、・内燃機関の運転状態をコントロールする内燃機関制御
装置を有すること、・内燃機関の筒内又は放電発生領域よりも排気ガス上流
側の排気管中の少なくとも一方で還元剤を添加する還元
剤添加装置を有すること（請求項８）、・上記放電装置が、触媒の排気ガス上流側に設けた電極
間に誘電体を挟んだものであること（請求項９）、・上記放電装置が、導電性金属から構成された排気管ケ
ースと該排気管ケース内面にに密接して設けられた筒状
の絶縁物と、該絶縁物に密接して設けられた複数の板状
の電極とからなり、該電極の円周方向の長さ（ｍ）と該
電極間の円周方向の長さ（ｎ）との比が、ｍ／ｎ＝１／
１〜１／１０であること（請求項１０）、の少なくとも
一つを、発明を特定する事項とすることができる。

【００１４】また、本発明に係る排気ガス浄化装置は、
「内燃機関からの排気ガスを浄化する装置であって、内
燃機関の排気管に設けた触媒と、該触媒又は該触媒に対
して排気ガス上流側の少なくとも一方で放電を発生させ
ることで排気ガスの温度を上昇させる効果、排気ガスを
活性化させる効果、触媒の温度を上昇させる効果、触媒
の活性を向上させる効果のうちの１つ以上の効果により
触媒の被毒劣化を抑制・回復せしめる放電装置と、該放
電装置に電圧をかける高電圧電源と、触媒が被毒劣化し
易い状態か否かまたは触媒が被毒劣化した状態かを判定
し、高電圧電源を制御する被毒劣化状態判定・制御手段
とを有することを特徴とする触媒被毒劣化抑制・回復機
能を有する排気ガス浄化装置。」（請求項７）を要旨
（発明を特定する事項）とする。また、本発明に係る排
気ガス浄化装置は、・内燃機関の運転状態をコントロールする内燃機関制御
装置を有すること、・内燃機関の筒内又は放電発生領域よりも排気ガス上流
側の排気管中の少なくとも一方で還元剤を添加する還元
剤添加装置を有すること（請求項８）、・上記放電装置が、触媒の排気ガス上流側に設けた電極
間に誘電体を挟んだものであること（請求項９）、・上記放電装置が、導電性金属から構成された排気管ケ
ースと該排気管ケース内面に密接して設けられた筒状の
絶縁物と、該絶縁物に密接して設けられた複数の板状の
電極とからなり、該電極の円周方向の長さ（ｍ）と該電
極間の円周方向の長さ（ｎ）との比が、ｍ／ｎ＝１／１
〜１／１０であること（請求項１０）、の少なくとも一
つを、発明を特定する事項とすることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明は、内燃機関からの排気ガ
スを浄化する装置において、（１）筒内または排気管内
のプラズマ放電領域よりも排気ガス上流側（以下、単に
「上流側」という）に、還元剤（ＨＣ）を添加する還元
剤添加装置を設けること、（２）内燃機関の状態に応じ
てプラズマ放電の発生状態を制御すること、（３）触媒
が被毒しやすい排気ガス雰囲気にあるかどうかを判定
（検出または推定）し、被毒回避のための放電を発生さ
せるべきか否かを判定・制御する易被毒劣化状態判定・
制御手段を設けること、（４）触媒の被毒劣化状態を判
定（検出又は推定）し、被毒回復のための放電を発生さ
せるべきか否かを判定・制御するする被毒劣化状態判定
・制御手段等を設けること、を特徴とするものである。

【００１６】以下において、本発明の実施の形態を図面
を参照して、詳細に説明するが、本発明は、以下の実施
の形態によって限定されるものではない。図１は、本発
明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の第１の実施形態
の概略図である。即ち、触媒活性機能を有する排気ガス
浄化装置の概略図である。該内燃機関の排気ガス浄化装
置は、ディーゼルエンジン等の内燃機関１の排気管２に
設けられた排気管ケース２’、排気管ケース２’内に上
流側から順次配置された放電装置７と触媒３、放電装置
７の電極間にパルス状の高電圧を供給するパルス高電圧
発生装置５、排気管ケース２’の上流側及び下流側に設
けられた排気ガスの温度を計測するための温度計８１，
８２、内燃機関１の運転状態をコントロールする内燃機
関制御装置９１、内燃機関制御装置９１に制御で必要な
情報を計測するセンサー９、放電装置７の放電を開始す
るか否かを決め、パルス高電圧発生装置５を制御する第
２内燃機関制御装置９２、排気ガスを浄化するために必
要な還元剤を排気管２の放電発生領域よりも上流側に添
加する還元剤添加装置１０とから構成されている。内燃
機関制御装置９１は、センサー９で計測されたアクセル
量、エンジン回転数、冷却水温などの信号をもとに、内
燃機関１の運転状態を制御する。排気ガス温度を直接計
測する代わりに内燃機関の運転状態から推定してもよ
い。その場合には、温度計８１を省略することができ
る。また、温度計８２により触媒後方（触媒出口）から
の排出ガス温度を計測する代わりに触媒３の中の温度を
計測してもよい。また、還元剤を排気管２の放電発生領
域よりも上流側に添加する還元剤添加装置１０の代わり
に、筒内に還元剤（ＨＣ）を添加する装置でもよい。い
ずれの場合も、放電発生領域よりも上流側でＨＣが添加
されるために、放電領域においては必要なＨＣが供給さ
れ、また、排気ガス温度が高温である場においてＨＣが
添加されることになり、ＨＣは容易に気化し、排気ガス
中に均一に混ざるようになる。更に、放電を触媒３の上
流側で発生させる代わりに触媒３中で発生させてもよ
く、この場合には、触媒表面での反応が促進され、より
浄化活性を上げることができるし、排気ガス低温でのＮ
Ｏ₂ の触媒への吸蔵による効果と触媒表面での反応の活
性効果との相乗効果により高いＮＯ_X 浄化率が得られ
る。

【００１７】図２は、放電装置７の具体的な構成の一例
を示す図であり、図３は、図２のＸ，Ｘ切断断面図であ
る。１０１は、排気管ケースで導電性の金属で構成され
ており、接地されていて陰極となる。１０２は、排気管
ケース１０１内に設けられた絶縁物で、セラミック又は
石英等で作られていて、金属の排気管ケース１０１と密
接している。１０３は、導電性の陽極電極で、絶縁物１
０２の内側に密接して設けられる。電極の円周方向の長
さ（ｍ）と電極間の円周方向の長さ（ｎ）との比は、ｍ
／ｎ＝１／１〜１／１０の間の適当な値に設定されてい
る。電極１０３には、プラグ１０５より導線が繋がれて
おり、パルス高電圧発生装置５より高電圧が供給され
る。１０４は、スペーサーで、排気ガスが電極の近傍を
通過するように中央部に設置されている。スペーサー１
０４は、碍子１０６により排気管ケース１０１に固定さ
れていて、排気管ケース１０１、陽極電極１０３とは絶
縁状態にある。

【００１８】次に、上記内燃機関の排気ガス浄化装置に
よる排気ガスの浄化について、図面を参照して詳細に説
明する。図４は、排気ガス温度と窒素酸化物の発生量
（ＴＮＯ_X ）と当量比との関係を表わしたグラフであ
り、図５は、エンジン回転数と噴射燃料量と等未燃ＨＣ
濃度線との関係を表わしたグラフであり、図６は、排気
ガス温度と窒素酸化物の発生量（ＴＮＯ_X ）との関係を
表わしたグラフであり、図７は、窒素酸化物の発生量と
放電装置に印加するパルス電圧との関係を表わした図で
ある。

【００１９】［還元剤添加量の制御］センサー９で計測
したエンジン回転数、吸入空気量、負荷と燃料量が第１
内燃機関制御装置９１の信号として第２内燃機関制御装
置９２に伝達される。第２内燃機関制御装置９２では、
吸入空気量と燃料量とから当量比を算出し、得られた当
量比と温度計８１で計測した排気ガス温度とから図４に
示すマップにより、窒素酸化物の発生量（ＴＮＯ_X ）を
求める。また、第２内燃機関制御装置９２では、エンジ
ン回転数と燃料量から図５に示すマップを用いて未燃Ｈ
Ｃ量（ＴＨＣｍａｐ）を算出し、冷却水温（Ｔｗ）によ
る補正を次式で加え、補正した未燃ＨＣ量（ＴＨＣ）を
求める。ＴＨＣ＝ＴＨＣｍａｐ−ａａＴｗ＋ｂｂ（ａａ，ｂｂ
は定数）次に、第２内燃機関制御装置９２では、ＴＮＯ_X とＴＨ
Ｃから、次式で還元剤添加装置から添加するＨＣ量（Ａ
ＨＣ）を算出し、添加するＨＣ量を制御する。ＡＨＣ＝ａＴＮＯ_X −ＴＨＣ（ａは定数）なお、排気管内の未燃ＨＣ量は、回転数、燃料噴射量、
冷却水温から推定したが、放電装置と内燃機関との間の
排気管中にＮＯ_X センサーやＨＣセンサーを取付、直接
測定してもよい。また、ＨＣ（ＴＨＣｍａｐ）量は、排
気管中にセンサーを設け、直接測定してもよい。還元剤
添加装置から添加するＨＣ量（ＡＨＣ）は、排気ガス温
度を計測するガス温度計からの計測温度に基づいて制御
することもできる。即ち、排気ガス温度が高温になり、
触媒のみで排気ガス浄化が進む温度域では、放電を中止
し、還元剤量も触媒による排気ガス浄化で必要な量のみ
に制限する。このような時には、排気ガス温度を計測す
るガス温度計からの計測温度にのみ基づいて制御するこ
とができる。

【００２０】［放電電圧の制御］触媒出口の排気ガス温
度が温度計８２で計測され、第２内燃機関制御装置９２
では、上記のようにして得られた窒素酸化物の発生量
（ＴＮＯ_X ）と温度計８２で計測された排気ガス温度と
から放電を発生させるか否かを判定する。即ち、ＴＮＯ
_X 及び温度計８２で計測された排気ガスの温度が、図６
における（ｉ）の領域（この領域は、触媒温度が低温で
触媒３の効果が少なく排気ガス中のＮＯ_X 量が多い領域
である）に入っている場合は、排気ガスに放電を施し、
ＮＯをＮＯ₂ に酸化させるとともに還元剤も分解、イオ
ン化させる。この放電により、ＮＯ_X をＮＯ₂ として触
媒３に吸着させるとともに反応温度を低温側にシフトさ
せ、排出されるＮＯ_X 量を低減することができる。ま
た、ＴＮＯ_X 及び温度計８２で計測した排気ガス温度
が、図６における（ｉｉ）の領域（この領域は、ＮＯ_X
量が少ないか又は触媒温度が高い状態なので、触媒活性
が得られる領域である）に入っている場合は、放電をや
め浄化を触媒の能力にまかせる。これにより、放電エネ
ルギーを節約することができる。第２内燃機関制御装置
９２では、上記の放電を発生させるか否かの判断をする
とともに図７にしたがってパルス高電圧発生装置５より
放電装置７に供給するパルス電圧を決定し、その信号を
パルス高電圧発生装置５に送る。信号を受け取ったパル
ス高電圧発生装置５では、その信号に応じてパルス電圧
を放電装置７に供給する。放電装置７では、高電圧が図
２で示した電極にかけられると図３中のｎの部分にプラ
ズマが発生する。プラズマを効率良く発生させるために
は、電極の円周方向の長さ（ｍ）と電極間の円周方向の
長さ（ｎ）との関係が重要で、これは課題とするシステ
ム（本発明が適用されるＮＯ_X 浄化システム）で変更す
る必要がある。図面に示されている例では、その比は、
ｍ／ｎ＝１／１である。なお、陰極電極１０１と陽極電
極１０３は、絶縁体１０２に密着している方が効率良く
プラズマを発生することができる。また、上記のような
放電電圧の制御を、センサー９で計測したエンジン回転
数，吸入空気量，負荷，燃料量等の内燃機関に係る情報
と排出ガス温度を計測した温度計８１，８２等からの信
号との両方の信号に基づいて行なう代わりに、排気ガス
温度が高温になり、触媒のみで排気ガス浄化が進む温度
域では、排出ガス温度を計測した温度計８１，８２等か
らの信号のみに基づいて行なってもよい。

【００２１】図８は、本発明と従来技術（放電装置が無
い排気ガス浄化装置）について、排気ガス温度に対する
触媒出口でのＮＯ_X 量を示したグラフである。このグラ
フは、内燃機関の負荷を徐々に上げ、内燃機関からの排
気ガス温度が徐々に上昇していった場合の触媒出口での
ＮＯ_X 量をプロットしたものである。図８から、触媒の
みを使う従来技術では、排気ガスが低温の領域（図８中
Ｂの領域）ではＮＯ_X 浄化はほとんど進まないこと、排
気ガス温度が上昇するにつれて、触媒の活性が現れる様
になり、Ｄの領域になると十分な浄化が始まること、こ
のため、低温域ではほとんどＮＯ_X の浄化がされないこ
とが明らかである。他方、本発明においては、触媒活性
がない排気ガス低温のＢの領域では、ＮＯがＮＯ₂ にさ
れることで、触媒および配管中に吸着され（低温時に
は、燃焼ガスの水分が配管内部に付くため、これに吸着
される）、触媒出口からの排出が抑制されること、排気
ガス温度の上昇にともない触媒温度が上昇してくると触
媒の活性が働き始めるが、ＨＣが放電により部分分解、
イオン化されることで、放電がない場合と比較して排気
ガスが低温のときから触媒活性が生じていることが明ら
かである。また、図８中のＢの領域では、放電がない従
来技術においては触媒活性が十分得られていないが、本
発明においては放電装置によって触媒活性が得られてい
ること、Ａ点より高温の温度においては、放電装置を作
動させなくとも触媒の十分な活性が得られるため、従来
技術におけると同じ浄化特性が得られていることが明ら
かである。このように、本発明によれば、常に変化する
排気ガス温度に対しても常に高い浄化率を提供すること
が可能になる。なお、放電により排気ガスの浄化を行う
場合、その排気ガスの温度、組成、流量（放電中の滞在
時間）に対応した適切な電流、電圧が存在する。そのた
め、エンジンの運転状態の信号からその時の排気ガス温
度、組成、流量を推察したり、また、直接排気管中で測
定することにより、その時の排気ガス状態に最も適した
電圧、電流をかけるよう制御することも可能である。こ
のような制御により、消費電力を抑えて効率良く排気ガ
スの浄化をすることができる。

【００２２】図９は、本発明に係る内燃機関の排気ガス
浄化装置の第２の実施形態の概略図である。即ち、被毒
抑制機能を有する内燃機関の排気ガス浄化装置の概略図
を示すものである。図１０は、本発明に係る内燃機関の
排気ガス浄化装置の第２の実施形態の電極部分の他の構
造を示したものである。該内燃機関の排気ガス浄化装置
は、内燃機関１の排気管２に設けられた触媒３、触媒３
の上流側に設けられた通気性を有する円盤状の一対の電
極４２，４３、一対の電極４２，４３間にパルス状の高
電圧を供給するパルス高電圧発生装置５、内燃機関１の
運転状態をコントロールする内燃機関制御装置９１、内
燃機関制御装置９１に制御で必要な情報を計測するセン
サー９、触媒３が被毒され易い状態にあるか否かを判定
（検出又は推定）し、パルス高電圧発生装置５を制御す
る易被毒劣化状態判定・制御手段９３、易被毒劣化状態
判定・制御手段９３が判断するための材料として用い
る、一対の電極４２，４３と触媒３よりも上流側のガス
温度と、触媒を通過した後の排気ガス温度とを計測する
温度計８１，８２とから構成されている。なお、一対の
電極４２，４３間に放電（プラズマ）が生じやすいよう
に誘電体４１（例えば、アルミナ）を挟むこともでき
る。また、上記の装置では、触媒３の上流側に設けられ
た通気性を有する円盤状の一対の電極４２，４３の代わ
りに、図１０に示されているように、触媒３の上流側に
設けられた棒状の電極４４と、その電極４４と対応した
位置で、排気管２の外周に筒状の電極４５とを設けても
よい。また、上記の装置では、内燃機関の筒内あるいは
排気管に還元剤（ＨＣ）を添加する還元剤添加装置を設
けていないが、ＨＣが無い状態では、放電によりＮＯが
ＮＯ₂ に酸化されにくいために、筒内へのＨＣ添加もし
くは排気管内へのＨＣ添加を行う還元剤添加装置を設け
ることも可能である。

【００２３】次に、上記内燃機関の排気ガス浄化装置に
よる排気ガスの浄化について、図面を参照して詳細に説
明する。図１１は、触媒前後における排気ガスの平均温
度と排気ガス中の硫黄の量との関係を表わした図であ
る。内燃機関制御コンピューター９１は、センサー９で
計測されたアクセル量、エンジン回転数、冷却水温等の
信号をもとに、内燃機関１の運転状態を制御する。同時
に噴射燃料量、エンジン回転数、ＥＧＲ量からの排気ガ
ス量を易被毒劣化状態判定手段９３に伝達する。更に、
易被毒劣化状態判定手段９３には、触媒前後に設けた温
度計８１、８２からの信号が入力される。易被毒劣化状
態判定手段９３では、噴射された燃料と吸入空気量か
ら、排気ガス中の硫黄濃度を推定する。燃料に含まれて
いる硫黄量はほぼ一定であるため、燃料量から硫黄量
（イオウ濃度）は推定できる。更に、温度計８１，８２
の平均温度を求める。そして、図１１で示したグラフに
おいて領域Ｃに入った場合、易被毒劣化状態判定手段９
３が、触媒が被毒されやすい状態であると判定して放電
発生信号をパルス高電圧発生装置５に送る。パルス高電
圧発生装置５は、信号を受け取ると高電圧パルスを発生
し、電極４２，４３を介して排気ガスに高電圧パルスを
かけて放電を発生させる。ここでは、高電圧を、より効
果が高い高電圧パルスとして発生させるパルス高電圧発
生装置を用いたが、定圧の高電圧発生装置でも構わな
い。

【００２４】図１２は、本発明と従来技術（硫黄被毒の
抑制装置を用いない方法）について、使用時間に対する
触媒のＮＯ_X の吸収能力（吸蔵可能量）を示したグラフ
である。図１２は、触媒内のＮＯ_X を一度還元したとき
のＮＯ_X 吸蔵量の変化（再生処理された後の触媒のＮＯ
_X 吸蔵量の変化）を、使用時間に対して示したものであ
る。本発明では、より長時間に渡ってＮＯ_X 吸収能力が
あるのに対して、従来技術では、すぐ硫黄に被毒され吸
収できなくなることが分かる。図１２から、本発明で
は、触媒としての劣化時期を大幅に改善できることが明
らかである。このことは、ＮＯ_X 吸蔵還元触媒では、内
燃機関から排出されたＮＯは触媒表面上で酸化されＮＯ
₂ ，ＮＯ₃ となって吸蔵されるが、他方、一般にはＳＯ
₂ がＳＯ₃ となってＮＯ₃ の代わりに吸蔵されるものと
考えられる。また、放電では、ＳＯ₂ の酸化（ＳＯ₂ →
ＳＯ₃ ）よりもＮＯの酸化（ＮＯ→ＮＯ₂ ）の方が進み
やすい。この時、ＮＯ₂ が触媒に到達した場合には、Ｓ
Ｏ₂ と比較してＮＯ₂の方がより触媒に吸蔵されやす
く、そこで、本発明においては、放電によって、排気ガ
ス中のＮＯのみがＮＯ₂ に酸化され、触媒に到達するた
めに、ＳＯ₂ と比較してＮＯ₂ の方が触媒に吸蔵され、
その結果、硫黄被毒がされにくくなるものと考えられ
る。

【００２５】図１３は、本発明に係る内燃機関の排気ガ
ス浄化装置の第３の実施形態の概略図を示す図である。
即ち、被毒回復機能を有する内燃機関の排気ガス浄化装
置の概略図を示すものである。該内燃機関の排気ガス浄
化装置は、内燃機関１、排気管２に設けられた触媒３、
触媒３を挟む形で設けられ、触媒３に高電圧をかける電
極４、４にパルス状の高電圧を供給するパルス高電圧発
生装置５、内燃機関１の運転状態をコントロールする内
燃機関制御装置９１、内燃機関制御装置９１に制御で必
要な情報を計測するセンサー９、触媒３の被毒劣化状態
を判定（検出又は推定）し、パルス高電圧発生装置５を
制御する被毒劣化状態判定・制御手段９４、被毒劣化状
態判定・制御手段９４が被毒劣化状態を判断するための
情報として用いる触媒入り口のガス温度を計測する温度
計８、被毒劣化触媒を回復させるために必要な還元剤を
内燃機関１の筒内に添加する還元剤添加装置１０とから
構成されている。なお、還元剤添加装置１０の代わりに
内燃機関１の制御により、添加剤を筒内に添加する形を
とってもよい。また、筒内ではなく内燃機関出口の排気
管２内で、触媒よりも上流側に還元剤を添加する還元剤
添加装置１０を設けてもよい。

【００２６】次に、硫黄の回復制御について詳細に説明
する。図１４は、イオウ被毒の判定フローチャートを示
すものである。内燃機関１としてディーゼルエンジン
を、排気ガス中の有害成分を除去するための触媒３とし
てＮＯ_X 吸蔵還元触媒をもちいる場合、ＮＯ_X 吸蔵還元
触媒が燃料中に含まれる硫黄によって被毒され性能が劣
化することがある。触媒のイオウ劣化は、触媒を通過し
た排気ガス中のイオウの量とその時の排気ガスの温度、
及び排気ガスの当量比から決まる。被毒劣化状態判定・
制御手段９４は、最初に、内燃機関制御装置９１からエ
ンジンの回転数、ＥＧＲ量、噴射燃料量を得る。エンジ
ン回転数（ｒｐｍ）とＥＧＲ量（Ｇｅｇｒ）から吸入空
気量（ＧＡ）を算出し、噴射燃料量（ｆｕｅｌ）とから
排出ガスがリッチ状態にあるのか、リーン状態にあるの
かを判定する。この値をＬｒｉｃｈとする。Ｌｒｉｃｈ＝ｆ（ｒｐｍ，Ｇｅｇｒ，Ｆｕｅｌ）−（１）

【００２７】図１５は、排気ガス温度と触媒に硫黄が吸
蔵され易い状態との関係を表わしたグラフである。リー
ン雰囲気における吸蔵還元触媒のイオウ吸蔵は、ある温
度域で盛んになり、排気ガス低温側では少ない。また、
排気ガス高温域では触媒内に入ったイオウは吸蔵される
前に触媒外へ出てしまう上、吸蔵されていたイオウも放
出される。低温域では、イオウの吸蔵反応が進まないた
め、吸蔵される量は少ない。以上の結果をまとめ、イオ
ウが被毒吸蔵され易い状態を＋（プラス）で、吸蔵され
ず放出される方を−（マイナス）で表し、触媒への排気
ガス温度を横軸としてグラフを書くことにより、図１５
を得る。次に温度計８で計測される排気ガス温度（Ｔｇ
ａｓ）を使って、図１５より係数Ｃを求める。

【００２８】図１６は、排気ガス流量と触媒への硫黄の
吸蔵、離脱の関係を表わす係数Ｂを、排気ガス流量との
関係で表わしたグラフである。吸蔵還元触媒の場合、リ
ッチ雰囲気でイオウが吸蔵される大きさは小さいため、
イオウの吸蔵量が増加することはほとんどない。また、
吸蔵還元触媒が吸蔵するイオウの量は、その排気ガス流
量および、排気ガス中のイオウの濃度に影響される。排
気ガス流量（ＧＡ）については、エンジン回転数とＥＧ
Ｒ量から算出することができ、また、排気ガス中のイオ
ウの濃度（Ｓ）は噴射された燃焼量（ｆｕｅｌ）から算
出することができる。これらを式で表わすと、ＧＡ＝ｆ（ｒｐｍ，Ｇｅｇｒ）−（２）Ｓ＝ｆ（ｆｕｅｌ）−（３）と表すことができる。当然のことながら、同じ排気ガス
の温度、流量であっても排気ガス中のイオウ量が多いと
吸蔵される量は多くなり、また、高温時に脱離するイオ
ウ量も少なくなる。また、図１６に示すように、排気ガ
ス流量が少ない時ほど吸蔵還元触媒へのイオウの吸蔵量
が増え、排気ガス流量が大きい場合には、吸蔵還元触媒
へのイオウの吸蔵、脱離できる量が減る。図１６を用い
てこの関係を表す係数Ｂを求める。

【００２９】図１７は、内燃機関の運転時間と触媒への
吸蔵硫黄量の積算値との関係を表わしたグラフである。
次に、図１４のフローチャートを参照して、吸蔵還元触
媒へのイオウ被毒の判定ループについて説明する。スタ
ートから終了までの各ステップ（ステップ１〜ステップ
７）での処理は以下の通りである。・ステップ１（Ｓ１）：エンジン回転数（ｒｐｍ），Ｅ
ＧＲ量（Ｇｅｇｒ），噴射燃料量（ｆｕｅｌ），排気ガ
ス温度（Ｔｇａｓ）の測定、排気ガス流量（ＧＡ），排
気ガス中のイオウの濃度（Ｓ）の算出。・ステップ２（Ｓ２）：ステップ１で計測したデータを
基に（１）式からＬｒｉｃｈを求め、排気ガスがリッチ
か否かを判定。・ステップ３（Ｓ３）：ステップ２でリーンと判定され
て場合、温度計８で測定した温度を基に図１５から係数
Ｃを求める。ステップ２でリッチと判定された場合に
は、判定ループを終了する。・ステップ４（Ｓ４）：式（２）を使って排気ガス流量
（ＧＡ）を求め、図１６から係数Ｂを求める。・ステップ５（Ｓ５）：（３）式で求めたイオウ濃度
（Ｓ）とステップ３，ステップ４で求めたＢ，Ｃを基に
して、下記の推定式により、吸蔵イオウ量を推定する。 △Ｓ＝ａ＊Ｂ＊( Ｃ＋Ｓ） −（４）ここで、ａは定数である。・ステップ６（Ｓ６）：（４）式で得た△Ｓを積算す
る。Ｓｔｏｔ（ｔ）＝Ｓｔｏｔ（ｔ−１）＋△Ｓ −（５）ここで、ｔは、時間を表わす。積算値Ｓｔｏｔ（ｔ）
は、内燃機関の未運転時は０に設定されている値で、内
燃機関が運転はじめると（５）式により加減算されてい
く。・ステップ７（Ｓ７）：別に定めた閾値Ａ（これ以上硫
黄が着かなくなった状態を１００とした場合に、例え
ば、８０となったときの値をしきい値Ａとする）をＳｔ
ｏｔ（ｔ）が超えているか否かを判定する。Ｓｔｏｔ
（ｔ）が閾値Ａを超えている場合には、触媒がイオウ被
毒した状態ということで劣化回復処理をする。Ｓｔｏｔ
（ｔ）が閾値Ａよりも小さい場合には、まだ劣化状態で
はないということで、この判定ループを終了する。この
判定ル−プは、内燃機関が動作中、一定間隔で、搭載し
たコンピュ−タにより計算され、Ｓｔｏｔ（ｔ）が計算
される。

【００３０】硫黄被毒劣化状態であると判定された場合
には、以下のような劣化回復処理が施される。即ち、上
記の判定ループに示されていように、被毒劣化状態判定
・制御手段９４で触媒３が被毒劣化されていると判定さ
れると、その信号は先ずパルス高電圧発生装置５に伝え
られる。パルス高電圧発生装置５では、触媒３に放電を
与えるに必要な高電圧が発生する。この電圧は一定電圧
でも良いがパルス状の電圧の方が被毒回復効果が大き
い。パルス高電圧発生装置５で発生したパルス高電圧は
電極４より触媒３にかけられる。他方、被毒劣化の判定
信号は、内燃機関制御装置９１にも伝達される。内燃機
関制御装置９１では、排気ガス成分が被毒回復に好都合
な条件になるように運転状態を変化させる。ＮＯ_X 吸蔵
還元触媒３の硫黄被毒の場合、酸素過剰雰囲気よりも還
元雰囲気の方がより被毒回復が進む。このために、内燃
機関制御装置９１は、排気ガスが還元雰囲気になるよう
に運転状態を制御する。また、還元剤添加装置１０よ
り、内燃機関筒内に還元剤（ここではＨＣ）を添加する
こともできる。

【００３１】この劣化処理の期間は、Ｔ＝ｂ＊Ｓｔｏｔ（ｔ）で表されるＴ時間だけ実行される。ここで、ｂは定数で
ある。Ｔ時間後、劣化回復処理は終了し、Ｓｔｏｔ
（ｔ）には０が入る。ここで、劣化回復処理をしても、
触媒の使用時間が長くなると十分回復できなくなる。そ
こで、劣化回復後にＳｔｏｔ（ｔ）に０を入れるのでは
なく、内燃機関の運転時間を測定し、Ｓｔｏｔ（ｔ）´＝ｆ（ｔ）とした関数で得られる値を劣化回復処理後に入れること
も可能である。ここで、ｔは、触媒使用時間である。こ
の方法により、触媒の回復後の能力をより正確に扱うこ
とができる。

【００３２】図１８は、本発明に係る内燃機関の排気ガ
ス浄化装置によって硫黄被毒を回復させた場合のＮＯ_X
吸蔵量の変化を表わすグラフである。図１８から明らか
なように、触媒の使用時間と共にＮＯ_X を吸蔵できる量
が減ってくる。あるレベルを過ぎると、触媒の劣化判定
がくだされ、劣化回復操作に入る（図１８中のＡ，
Ｂ）。放電による被毒劣化回復操作では、還元剤をイオ
ン化することで活性を上げることができ、また、被毒し
た触媒表面のみを高温にできることで非常に短時間で被
毒前の状態にまで回復させることができる。そして、被
毒前の状態とほぼ等しいＮＯ_X 吸蔵量を持つ性能が得ら
れる。他方、図１８から明らかなように、触媒の温度を
上げることのみで被毒劣化を回復させる従来の技術で
は、触媒全体が回復可能温度に達するまでに時間がかか
る上、通常の内燃機関の運転領域では１００％回復でき
ない。したがって、図１８に示したように、触媒の温度
を上げることのみによる被毒劣化回復処理では、触媒の
ＮＯ_X 吸蔵量が回復処理を重ねるにしたがって徐々に少
なくなるばかりでなく、被毒劣化回復に要する時間も多
くかかるといった問題もある。これに対して、放電を用
いた本発明の装置による被毒劣化回復処理では、このよ
うな問題はなく、短時間で元の吸蔵量まで回復させるこ
とができるという優れた効果が奏されるのである。

【００３３】図１９は、被毒劣化回復に必要な排気ガス
温度とそのときの回復量との関係を表わしたグラフであ
る。図１９においては、回復量が大きいほど、被毒劣化
が良く回復していることを示している。放電を用いた本
発明の装置では、放電で触媒の被毒面近傍で還元剤をイ
オン化し、活性能力を上げることができるうえ、触媒表
面近傍を局所的に高温にできるため、全体のガス温度か
ら見ると低温域から高い回復量を得ることができる。他
方、従来の触媒の温度を上げることのみによる硫黄被毒
劣化回復技術では、完全に被毒劣化を回復させるために
は排気ガス温度を高温にする必要があり、その排気ガス
温度以下で回復処理をしても完全に元の状態には戻らな
い。そのため、内燃機関の種類によっては完全に回復さ
せるに足る排気ガス温度を得ることが難しいものもあ
り、そのような内燃機関に設けられた触媒の場合には、
触媒は徐々にその吸着能力を落としてしまうことにな
る。

【００３４】

【発明の効果】本発明は、以上詳記したとおり、・内燃機関、特に、ディーゼルエンジンからの排気ガス
中に含まれる窒素酸化物を効率的に浄化できる、・通常では触媒活性が十分でない排気ガス低温域から浄
化をすることができる、・通常でも触媒活性が十分発揮できる排気ガス温度域で
は放電をやめ、触媒のみで浄化することにより、エネル
ギーの損失を抑えることができる、・触媒の硫黄被毒が生じないようにして排ガス処理を行
なうことができ、触媒としての劣化時期を大幅に改善す
ることができる、・触媒の硫黄被毒に対して、通常の加熱方法よりも低温
域において回復させることができると共に、短時間での
回復、被毒前の状態への回復が可能になる、等の優れた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の第
１の実施形態の概略図である。

【図２】放電装置７の具体的な構成の一例を示す図であ
る。

【図３】図２のＸ，Ｘ切断断面図である。

【図４】排気ガス温度と窒素酸化物の発生量（ＴＮＯ
_X ）と当量比との関係を表わしたグラフである。

【図５】エンジン回転数と噴射燃料量と等未燃ＨＣ濃度
線との関係を表わしたグラフである。

【図６】排気ガス温度と窒素酸化物の発生量（ＴＮＯ
_X ）との関係を表わしたグラフである。

【図７】窒素酸化物の発生量と放電装置に印加するパル
ス電圧との関係を表わした図である。

【図８】本発明と従来技術について、排気ガス温度に対
する触媒出口でのＮＯ_X 量を示したグラフである。

【図９】本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の第
２の実施形態の概略図である。

【図１０】本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の
第２の実施形態の電極部分の他の構造を示したものであ
る。

【図１１】触媒前後における排気ガスの平均温度と排気
ガス中の硫黄の量との関係を表わした図である。

【図１２】本発明と従来技術について、使用時間に対す
る触媒のＮＯ_X の吸収能力を示したグラフである。

【図１３】本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の
第３の実施形態の概略図を示す図である。

【図１４】イオウ被毒の判定フローチャートを示すもの
である。

【図１５】排気ガス温度と触媒に硫黄が吸蔵され易い状
態との関係を表わしたグラフである。

【図１６】排気ガス流量と触媒への硫黄の吸蔵、離脱の
関係を表わす係数Ｂを、排気ガス流量との関係で表わし
たグラフである。

【図１７】内燃機関の運転時間と触媒への吸蔵硫黄量の
積算値との関係を表わしたグラフである。

【図１８】本発明に係る内燃機関の排気ガス浄化装置に
よって硫黄被毒を回復させた場合のＮＯ_X 吸蔵量の変化
を表わすグラフである。

【図１９】被毒劣化回復に必要な排気ガス温度とそのと
きの回復量との関係を表わしたグラフである。

【図２０】ＨＣが存在する場合と存在しない場合におい
て、排気ガス温度と放電によりＮＯからＮＯ₂ に酸化さ
れる量との関係を表わしたグラフである。

【符号の説明】

１内燃機関２排気管２’ 排気管ケース３触媒４電極５パルス高電圧発生装置７放電装置８，８１，８２温度計９センサー９１内燃機関制御装置９２第２内燃機関制御装置９３易被毒劣化状態判定・制御手段９４被毒劣化状態判定・制御手段１０還元剤添加装置１０１排気管ケース１０２絶縁物１０３電極１０４スペーサー１０５プラグ１０６碍子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加藤隆幸愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内Ｆターム(参考） 3G091 AA11 AA18 AB05 AB06 AB14 BA11 BA14 BA33 CA16 CA18 DB10 DB13 EA01 EA03 EA05 EA08 EA16 EA17 EA18 EA33 FB10 FC02 HA07 HA36 HA37 HA39 HB05 4D048 AA06 AB02 AC02 BC01 BC10 BD10 CA01 CC31 CC61 CD08 CD10 DA01 DA02 DA08 DA09 DA20 EA03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関からの排気ガスを浄化する装置
であって、内燃機関の排気管に設けた触媒と、該触媒又
は該触媒に対して排気ガス上流側の少なくとも一方で放
電を発生させる放電装置と、該放電装置に電圧をかける
高電圧電源と、内燃機関の筒内又は前記放電発生領域よ
りも排気ガス上流側の排気管中の少なくとも一方で還元
剤を添加する還元剤添加装置とを有することを特徴とす
る触媒の活性向上機能を有する排気ガス浄化装置。
【請求項２】排気ガス温度を計測するガス温度計と、
該温度計からの計測温度に基づいて放電電圧、還元剤量
を制御する制御装置を有する請求項１に記載の排気ガス
浄化装置。
【請求項３】内燃機関の回転数、負荷、吸入空気量、
主噴射燃料量などの運転状態に係る情報を検出するセン
サーと、該センサーからの信号を元に内燃機関を制御す
る制御装置と、内燃機関の運転状況に基づいて放電電
圧、還元剤量を制御する制御装置とを有する請求項１に
記載の排気ガス浄化装置。
【請求項４】内燃機関からの排気ガス中の炭化水素量
を検出するセンサーを放電領域よりも排気ガス上流側に
有する請求項１〜３のいずれかに記載の排気ガス浄化装
置。
【請求項５】内燃機関からの排気ガスを浄化する装置
であって、内燃機関の排気管に設けた触媒と、該触媒又
は該触媒に対して排気ガス上流側の少なくとも一方で放
電を発生させることで排気ガスの温度を上昇させる効
果、排気ガスを活性化させる効果、触媒の温度を上昇さ
せる効果、触媒の活性を向上させる効果のうちの１つ以
上の効果により触媒の被毒劣化を抑制せしめる放電装置
と、該放電装置に電圧をかける高電圧電源と、触媒が被
毒劣化し易い状態か否かを判定し、高電圧電源を制御す
る易被毒劣化状態判定・制御手段とを有することを特徴
とする触媒被毒劣化抑制機能を有する排気ガス浄化装
置。
【請求項６】内燃機関からの排気ガスを浄化する装置
であって、内燃機関の排気管に設けた触媒と、該触媒又
は該触媒に対して排気ガス上流側の少なくとも一方で放
電を発生させることで排気ガスの温度を上昇させる効
果、排気ガスを活性化させる効果、触媒の温度を上昇さ
せる効果、触媒の活性を向上させる効果のうちの１つ以
上の効果により硫黄被毒触媒の被毒劣化を回復せしめる
放電装置と、該放電装置に電圧をかける高電圧電源と、
触媒が被毒劣化された状態を判定し、高電圧電源を制御
する被毒劣化状態判定・制御手段とを有することを特徴
とする触媒被毒劣化回復機能を有する排気ガス浄化装
置。
【請求項７】内燃機関からの排気ガスを浄化する装置
であって、内燃機関の排気管に設けた触媒と、該触媒又
は該触媒に対して排気ガス上流側の少なくとも一方で放
電を発生させることで排気ガスの温度を上昇させる効
果、排気ガスを活性化させる効果、触媒の温度を上昇さ
せる効果、触媒の活性を向上させる効果のうちの１つ以
上の効果により触媒の被毒劣化を抑制・回復せしめる放
電装置と、該放電装置に電圧をかける高電圧電源と、触
媒が被毒劣化し易い状態か否か又は触媒が被毒劣化した
状態かを判定し、高電圧電源を制御する被毒劣化状態判
定・制御手段とを有することを特徴とする触媒被毒劣化
抑制・回復機能を有する排気ガス浄化装置。
【請求項８】内燃機関の筒内又は放電発生領域よりも
排気ガス上流側の排気管中の少なくとも一方で還元剤を
添加する還元剤添加装置を有する請求項５〜７のいずれ
かに記載の排気ガス浄化装置。
【請求項９】前記放電装置は、触媒の排気ガス上流側
に設けた電極間に誘電体を挟んだものであることを特徴
とする請求項１〜８のいずれかに記載の排気ガス浄化装
置。
【請求項１０】前記放電装置は、導電性金属から構成
された排気管ケースと該排気管ケース内面にに密接して
設けられた筒状の絶縁物と、該絶縁物に密接して設けら
れた複数の板状の電極とからなり、該電極の円周方向の
長さ（ｍ）と該電極間の円周方向の長さ（ｎ）との比
が、ｍ／ｎ＝１／１〜１／１０であることを特徴とする
請求項１〜８のいずれかに記載の排気ガス浄化装置。