JP2001164925A - プラズマ排気ガス処理システム - Google Patents

プラズマ排気ガス処理システム

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JP2001164925A
JP2001164925A JP35138299A JP35138299A JP2001164925A JP 2001164925 A JP2001164925 A JP 2001164925A JP 35138299 A JP35138299 A JP 35138299A JP 35138299 A JP35138299 A JP 35138299A JP 2001164925 A JP2001164925 A JP 2001164925A
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Japan
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exhaust gas
plasma
fuel
internal combustion
combustion engine
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Yasuki Tamura
保樹 田村
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Mitsubishi Motors Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 筒内に燃料を噴射可能な燃料噴射弁を備えた
内燃機関に好適なプラズマ排気ガス処理システムを提供
する。 【解決手段】 プラズマ排気ガス処理システムは、筒内
に燃料を噴射可能な燃料噴射弁11を備えた内燃機関1
と、内燃機関1からの排気ガスをプラズマを利用して処
理するプラズマ排気ガス処理装置2と、内燃機関1およ
びプラズマ排気ガス処理装置2を制御するECU3とを
備える。ECU3は、排気ガス中の成分量を検出又は推
定する排気ガス成分導出手段31と、排気ガス成分導出
手段の導出値に基づいて排気ガス中に還元剤となる燃料
を燃料噴射弁11より噴射させる副噴射制御手段32と
を有しており、プラズマ排気ガス処理装置2で排気ガス
中のNOが効率よく処理されるように燃料噴射弁11
の副噴射制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は自動車用排ガス浄化
システムに係り、特にコロナ放電(プラズマ)を利用し
たプラズマ排気ガス処理システムに関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、窒素酸化物(NO)を含ん
だ排ガス流中でコロナ放電を行ってNOを活性化し、
このガスを活性アルミナ等の吸着性触媒体に接触させる
ことによりNOを除去する技術が知られている。とこ
ろが、例えば筒内に燃料を噴射可能な燃料噴射弁を備え
た内燃機関のように、排ガス中の酸素(O)濃度が高
くなる場合には、この排ガス流中でコロナ放電を行う
と、NOが活性化されるとともに、Oも活性化さ
れ、N分子と反応してNO又はNOとなってしま
い、NOが当初より増加するという現象が発生するこ
とがある。
【0003】このような現象に対処するため、例えば特
開平6−10652号公報には、コロナ放電を行わせる
浄化ユニットの上流側の排気管に炭化水素(HC)供給
装置を連結した排気ガス浄化システムが提案されてい
る。このHC供給装置は、例えば燃料タンクから燃料を
導入し、これを上記浄化ユニットの上流側に還元剤とし
て供給するものである。このシステムでは、上述のよう
なO濃度が高い排ガス流中に上記HC供給装置からH
Cを供給し、そして、このガス流にコロナ放電を生じさ
せると、HCがCOに変換される前に中間生成物が生
成され、これがNOと反応してNに還元されるた
め、NOが効果的に浄化されるというものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
排気ガス浄化システムでは、HC供給装置並びにそれに
付随する燃料タンク連結用の配管及び浄化ユニット上流
側の排気管連結用の配管を新たに設ける必要があるため
部品点数が増加し、これに伴ってシステムが複雑化し、
コストアップとなるという問題がある。
【0005】従って本発明の目的は、上記問題点を解決
し、筒内に燃料を噴射可能な燃料噴射弁を備えた内燃機
関に好適なプラズマ排気ガス処理システムを提供するこ
とにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的は、筒内に燃料
を噴射可能な燃料噴射弁を備えた内燃機関から排出され
る排気ガスをプラズマを利用して処理するプラズマ排気
ガス処理装置と、上記排気ガス中の成分量を検出又は推
定する排気ガス成分導出手段と、上記排気ガス成分導出
手段の導出値に基づいて排気ガス中に還元剤となる燃料
を上記燃料噴射弁より噴射させる副噴射制御手段とを備
えたプラズマ排気ガス処理システムによって、達成され
る。ここで、排気ガス成分導出手段としては、例えば、
排気ガス中の成分量を検出する場合には実測用のセンサ
が用いられ、排気ガス中の成分量を推定する場合には運
転条件によって予め作成されたマップが用いられる。
【0007】このように構成することにより、本発明に
おいては、HCの供給が燃料噴射弁による副噴射によっ
て行われるので、従来のように新たな装置や配管を設け
る必要がなく、システムの複雑化を回避できるとともに
コストアップを抑制することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】図1は、本発明に係るプラズマ排
気ガス処理システムの一実施例を示す図である。本シス
テムは、図のように、筒内に燃料が噴射される内燃機関
1と、この内燃機関1から排出される排気ガスをプラズ
マを利用して処理するプラズマ排気ガス処理装置2と、
排気ガスの状況を把握し内燃機関1の作動を制御する電
子制御装置(ECU)3とを備える。
【0009】ここで、内燃機関1は、シリンダヘッドに
燃料噴射弁11と点火プラグ12とを備える。燃料噴射
弁11は、図示しない燃料パイプを介して燃料タンクに
接続されており、ECU3からの信号により筒内に燃料
を直接噴射可能とされている。点火プラグ12もまた、
ECU3からの信号により点火される。一方、シリンダ
ヘッドの略直立方向には吸気ポート13が形成されてお
り、他の吸気ポートと連通するようにして吸気マニホー
ルド14に接続される。また、シリンダヘッドの略水平
方向には排気ポート15が形成されており、他の排気ポ
ートと連通するようにして排気マニホールド16に接続
される。
【0010】プラズマ排気ガス処理装置2は、プラズマ
反応管21と高電圧発生装置22とを備えており、その
一端は排気管17を介して排気マニホールド16に連結
され、他端は図示しないマフラーに接続されている。プ
ラズマ反応管21は、図示のように、導電材料をメッシ
ュ状に形成した第1および第2の平板電極23、24を
有し、両電極間には触媒25が充填されている。そし
て、第1の平板電極23には高電圧発生装置22の出力
が接続され、第2の平板電極24は接地される。また触
媒25は、窒素酸化物の還元除去に有効な物質、例えば
モルデナイトで構成される。
【0011】図ではプラズマ排気ガス処理装置2の上流
側の排気管17に、排気ガス中の各種成分量を実測する
ためのセンサ26が設けられている。しかし、後述する
ように、このセンサ26は必ずしも必要ではない。
【0012】ECU3は、ここでは図示されない各種の
制御手段を備えるものであるが、本発明との関連では排
気ガス成分導出手段31および副噴射制御手段32を備
えている。排気ガス成分導出手段31は、排気ガス中の
成分量を検出又は推定して排気ガス成分を導出するもの
である。ここで、検出の場合は、排気管17に設けたセ
ンサ26で実測した値を用い、推定の場合は、内燃機関
1の運転条件によって予め作成されたマップを用いる。
後者の場合、センサ26は不要である。一方、副噴射制
御手段32は、主に出力に寄与する燃料噴射(主噴射)
を行う主噴射制御手段33とは別個に設けられるもので
あり、それとは時期をずらせて、排気ガス成分導出手段
31の導出値に基づいて排気ガス中に還元剤となる燃料
を燃料噴射弁11より噴射(副噴射)させるものであ
る。
【0013】今、このように構成されたシステムで、内
燃機関1からNOを含んだ排気ガスが排出されると、
プラズマ排気ガス処理装置2はECU3からの信号に応
じてプラズマ反応管21内で排気ガス中のNOを活性
化させる。この活性化は、高電圧発生装置22を用いて
第1および第2の平板電極23、24間に高電圧をかけ
てプラズマ状態を形成することにより行われる。これに
よる活性化ガスが触媒25に接触することによりNO
が除去されるのであるが、排気ガス中のO濃度が高い
場合にはOも活性化され、これがNと反応するため
NOが減少しないことがある。このような場合には、
ECU3からの信号に応じて燃料噴射弁11より主噴射
とは別個に副噴射が行われ、排気ガス中に還元剤となる
燃料(HC)の供給が行われる。これにより、HCがC
に変換される前に中間生成物が生成され、これがN
と反応してNに還元されるため、NOが効果的
に浄化されることとなる。
【0014】ここで、燃料噴射弁11による副噴射の量
は、副噴射前の排気ガス中のHC、CO、Hの量に応
じて最適な値に増減することができる。例えば、副噴射
前にHCが多いときは副噴射量は少なくされ、逆にHC
が少ないときは副噴射量は多くされる。排気ガス中のH
C、CO、Hの量は、検出する方法として上述のよう
にセンサ26で実測され、あるいは推定する方法として
運転条件に対応するマップ中の値より求められる。次
に、燃料噴射弁11による副噴射の時期を主噴射の場合
と比べて説明する。
【0015】図2(a)は燃料噴射弁の主噴射の時期
を、(b)は副噴射の時期をそれぞれ示す図である。本
例は4サイクルエンジンの作動行程を示すものであり、
図示のように、例えば主噴射Mは圧縮行程後半に行わ
れ、副噴射Sは膨張行程後半〜排気行程前半に行われ
る。ここで、主噴射による燃料は燃焼により排気ガスと
して排出されるが、副噴射による燃料は還元剤として、
主噴射により生じた排気ガスとともに排気管17を介し
てプラズマ排気ガス処理装置2に送られる。
【0016】副噴射の時期は、プラズマ排気ガス処理装
置2のプラズマ状態によって変更可能である。例えば、
供給電圧の低電圧等によるHCの酸化力が弱いプラズマ
では、図2(b)に示す副噴射Sのように噴射時期を
進ませて、副噴射による燃料を半燃え状態とする。これ
により分解しやすいHCをプラズマ排気ガス処理装置2
に供給することができる。一方、供給電圧の高電圧等に
よるHCの酸化力が強いプラズマでは、同図に示す副噴
射Sのように噴射時期を遅らせて、副噴射による燃料
を燃焼のない又は極めて少ない状態とする。これにより
分解しやすさを抑えたHCをプラズマ排気ガス処理装置
2に供給することができる。したがって、副噴射時期を
変更することによりHCの分解しやすさの程度を変更す
ることができる。
【0017】このように、本発明では、燃料噴射弁によ
る副噴射の量あるいは時期を調整することにより、副噴
射による燃料をプラズマ排気ガス処理装置2におけるN
の還元に有効に利用することができる。また、還元
剤となる燃料は内燃機関内に供給されるため、高温の排
気ガスにより還元剤(HC)がより分解されやすい状態
とされてプラズマ排気ガス処理装置に供給されるため、
極めて高い浄化効率を得ることができる。さらに、本発
明に係るシステムは、還元剤の供給は制御の変更だけで
行うことができるので、従来のように新たな配管を施す
必要がなく、コスト的に有利である。なお、上記実施例
では、ガソリンエンジンを例に説明したが、ディーゼル
エンジンにも適用可能である。
【0018】
【発明の効果】本発明によれば、筒内に燃料を噴射可能
な燃料噴射弁を備えた内燃機関に好適なプラズマ排気ガ
ス処理システムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るプラズマ排気ガス処理システムの
一実施例を示す図である。
【図2】(a)は燃料噴射弁の主噴射の時期を、(b)
は副噴射の時期をそれぞれ示す図である。
【符号の説明】
1 内燃機関 2 プラズマ排気ガス処理装置 3 電子制御装置(ECU) 11 燃料噴射弁 12 点火プラグ 13 吸気ポート 14 吸気マニホールド 15 排気ポート 16 排気マニホールド 17 排気管 21 プラズマ反応管 22 高電圧発生装置 23、24 平板電極 25 触媒 26 センサ 31 排気ガス成分導出手段 32 副噴射制御手段 33 主噴射制御手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) B01D 53/74 B01D 53/34 129C F01N 3/36

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 筒内に燃料を噴射可能な燃料噴射弁を備
    えた内燃機関のプラズマ排気ガス処理システムにおい
    て、上記内燃機関からの排気ガスをプラズマを利用して
    処理するプラズマ排気ガス処理装置と、上記排気ガス中
    の成分量を検出又は推定する排気ガス成分導出手段と、
    上記排気ガス成分導出手段の導出値に基づいて排気ガス
    中に還元剤となる燃料を上記燃料噴射弁より噴射させる
    副噴射制御手段とを備えたことを特徴とするプラズマ排
    気ガス処理システム。
JP35138299A 1999-12-10 1999-12-10 プラズマ排気ガス処理システム Withdrawn JP2001164925A (ja)

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