JP2003148130A - Exhaust emission control device for internal combustion engine - Google Patents

Exhaust emission control device for internal combustion engine

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JP2003148130A
JP2003148130A JP2001343769A JP2001343769A JP2003148130A JP 2003148130 A JP2003148130 A JP 2003148130A JP 2001343769 A JP2001343769 A JP 2001343769A JP 2001343769 A JP2001343769 A JP 2001343769A JP 2003148130 A JP2003148130 A JP 2003148130A
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filter
exhaust gas
exhaust
combustion engine
internal combustion
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Japanese (ja)
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Kenji Kodama
健司 児玉
Eiichi Hiruma
栄一 昼間
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Mitsubishi Motors Corp
Original Assignee
Mitsubishi Motors Corp
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  • Processes For Solid Components From Exhaust (AREA)
  • Filtering Of Dispersed Particles In Gases (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique of positively reclaiming a filter in an exhaust emission control device purifying exhaust gas of an internal combustion engine by using the filter. SOLUTION: The exhaust emission control device for the internal combustion engine is provided with an exhaust after treatment device 4 arranged in an exhaust passage 2, a plasma generator (a high voltage generator 58) changing into a plasma state the exhaust gas flowing through the exhaust after treatment device 4 and generating activated species, and an ECU 60 controlling operation of the plasma generator. The ECU 60 determines whether the filter can be continuously reclaimed on the basis of sensor signals from temperature sensors 62 and 64 and information such as an operating state of the internal combustion engine 1, and it operates the plasma generator as needed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、フィルタを用いて
内燃機関の排気ガスを浄化するとともに、フィルタを連
続再生して使用できる内燃機関の排気浄化装置に関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine, which purifies exhaust gas of the internal combustion engine using a filter and which can be used by continuously regenerating the filter.

【0002】[0002]

【従来の技術】この種の排気浄化装置は、内燃機関の排
気通路に設けられたフィルタを備えており、このフィル
タは排気ガスを流通させる過程でその中に含まれる微粒
子(PM)を捕集する機能を有している。フィルタに一
定量の微粒子が堆積されると排気抵抗が極端に増大する
ため、定期的または適宜にフィルタから微粒子を酸化除
去してフィルタを再生する必要がある。
2. Description of the Related Art This type of exhaust gas purification apparatus includes a filter provided in an exhaust passage of an internal combustion engine. This filter collects fine particles (PM) contained in the exhaust gas in the process of flowing the exhaust gas. It has a function to do. When a certain amount of fine particles are deposited on the filter, the exhaust resistance increases extremely, so it is necessary to periodically or appropriately oxidize and remove the fine particles from the filter to regenerate the filter.

【0003】上流側に酸化触媒を備えた連続再生式のフ
ィルタでは、例えば内燃機関の排気温度が上昇(例え
ば、350℃程度)すると、排気ガス中のNOと酸素と
の反応により生成されたNO2によって微粒子を連続燃
焼により除去することができる。微粒子が燃焼除去され
るとフィルタの排気抵抗が通常のレベルにまで低下する
ので、特にフィルタを取り外して再生作業を行うことな
く、これを継続して使用することができる。
In a continuous regeneration type filter having an oxidation catalyst on the upstream side, for example, when the exhaust gas temperature of an internal combustion engine rises (for example, about 350 ° C.), NO produced by the reaction between NO in the exhaust gas and oxygen. By 2 , fine particles can be removed by continuous combustion. When the particulates are burned and removed, the exhaust resistance of the filter is reduced to a normal level, so that the filter can be continuously used without removing the filter and performing a regeneration operation.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、内燃機
関の運転条件によっては排気温度がそれほど上昇せず、
排気ガス中のNOと酸素との反応が促進されないため微
粒子を十分燃焼除去することができない。このような状
態が長期間にわたって継続すると、フィルタの再生が行
われないまま微粒子の堆積だけが進み、極端な排気抵抗
の増大によって内燃機関の性能が低下することがある。
また、長期間フィルタの再生が行われずに微粒子が堆積
されたままとなっていると、次に排気ガスが高温とな
り、自然に自己着火して燃焼可能となったときフィルタ
内で微粒子の燃焼が一気に進行し、高熱を発してフィル
タを溶損させるおそれもある。
However, the exhaust temperature does not rise so much depending on the operating conditions of the internal combustion engine,
Since the reaction between NO and oxygen in the exhaust gas is not promoted, the fine particles cannot be sufficiently burned and removed. If such a state continues for a long period of time, only particulate accumulation proceeds without regeneration of the filter, and the performance of the internal combustion engine may deteriorate due to an extreme increase in exhaust resistance.
Also, if the particulates are left to be deposited without being regenerated for a long period of time, the exhaust gas will reach a high temperature next time, and when the particulates are spontaneously ignited and become combustible, the particulates will burn in the filter. There is also a possibility that the filter progresses at once and emits high heat to melt the filter.

【0005】そこで本発明は、内燃機関の排気浄化装置
において確実にフィルタを再生することができる技術の
提供を課題としたものである。
Therefore, the present invention has an object to provide a technique capable of surely regenerating a filter in an exhaust purification system of an internal combustion engine.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の内燃機関の排気
浄化装置(請求項1)は、連続再生可能なフィルタを有
した排気後処理装置と、フィルタに流通する排気ガスを
プラズマ状態として活性種を生成するプラズマ発生装置
と、微粒子の燃焼によるフィルタの連続再生が可能であ
るか否かを判定する再生可否判定手段と、その判定結果
が不可であるときプラズマ発生装置の作動を制御してフ
ィルタに流通する排気ガスをプラズマ状態として活性種
を生成させる制御手段とを備えることで上記の課題を解
決するものである。なお、排気後処理装置はフィルタの
上流側またはフィルタ上の位置でNO2を生成するNO2
生成手段を有しており、この生成したNO2によりフィ
ルタに捕集された微粒子を燃焼可能である。また再生可
否判断手段は、内燃機関から排出された排気ガスの温
度、排気後処理装置の温度または内燃機関の運転状態の
いずれかの情報に基づき、フィルタの連続再生が可能で
あるか否かを判定することができる。
An exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine according to the present invention (claim 1) is an exhaust aftertreatment apparatus having a continuously regenerable filter, and the exhaust gas flowing through the filter is activated in a plasma state. A plasma generator that generates seeds, a reproducibility determination unit that determines whether continuous regeneration of the filter by combustion of fine particles is possible, and an operation of the plasma generator when the determination result is impossible. The above problem is solved by providing a control means for generating active species by making the exhaust gas flowing through the filter into a plasma state. Incidentally, the exhaust post-treatment device to produce a NO 2 at a location on the upstream side or the filter of the filter NO 2
It has a production means, and the produced NO 2 can burn the particulates collected by the filter. Further, the reproducibility determination means determines whether or not continuous regeneration of the filter is possible based on information on the temperature of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine, the temperature of the exhaust aftertreatment device, or the operating state of the internal combustion engine. Can be determined.

【0007】排気後処理装置によるフィルタの連続再生
には、微粒子の燃焼に必要な条件(排気温度等)を必要
とするため、再生可否判断手段によりフィルタの連続再
生が不可能(例えば、350℃以下の場合)と判定され
たときは、制御手段によりプラズマ発生装置の作動を制
御して排気ガスをプラズマ状態として活性種を生成させ
る。これにより、フィルタの連続再生に必要な条件が成
立していない状況にあっても、フィルタに捕集された微
粒子を効果的に燃焼させることができる。
Since continuous regeneration of the filter by the exhaust aftertreatment device requires conditions (exhaust temperature, etc.) necessary for combustion of fine particles, continuous regeneration of the filter is impossible by the regeneration possibility determining means (for example, 350 ° C.). In the following case), the operation of the plasma generator is controlled by the control means, and the exhaust gas is brought into the plasma state to generate the active species. As a result, even in the situation where the conditions required for continuous regeneration of the filter are not satisfied, it is possible to effectively burn the particulates collected by the filter.

【0008】高排気温度となる運転状態でプラズマ発生
装置を作動させるとスパーク放電が発生しやすくなる
が、上述のような制御を行う場合、高排気温度となる運
転状態ではプラズマ発生装置を作動させることがないた
め、スパーク放電による高熱の悪影響が生じることはな
い。上述のようにフィルタの連続再生が不可能であると
判定されたとしても、堆積量が特に多くない場合は微粒
子を燃焼させる必要がないと考えられる。このため本発
明の排気浄化装置(請求項2)は、フィルタに捕集され
た微粒子の堆積量を推定してフィルタの再生が必要であ
るか否かを判定する再生要否判定手段を更に備えてお
り、上述の制御手段は、再生可否判定手段によりフィル
タの連続再生が不可能と判定され且つ再生要否判定手段
によりフィルタの再生が必要と判定されたとき、排気ガ
スをプラズマ状態として活性種を生成するべくプラズマ
発生装置の作動を制御することができる。この場合、プ
ラズマ発生装置の作動を必要最低限とすることで、より
省電力化が図られる。
If the plasma generator is operated in an operating state where the exhaust gas temperature is high, spark discharge is likely to occur. However, when the above control is performed, the plasma generator is operated in the operating state where the exhaust gas temperature is high. Therefore, the adverse effect of high heat due to spark discharge does not occur. Even if it is determined that the continuous regeneration of the filter is impossible as described above, it is considered that it is not necessary to burn the fine particles when the deposition amount is not particularly large. Therefore, the exhaust emission control device of the present invention (claim 2) further comprises regeneration necessity determining means for estimating whether or not the filter needs to be regenerated by estimating the accumulation amount of the particulates collected by the filter. Therefore, when the regeneration possibility determining means determines that the filter cannot be continuously regenerated and the regeneration necessity determining means determines that the filter needs to be regenerated, the control means sets the exhaust gas to a plasma state and activates the active species. The operation of the plasma generator can be controlled to generate In this case, the power consumption can be further reduced by minimizing the operation of the plasma generator.

【0009】フィルタにある程度の微粒子が堆積する
と、排気抵抗が増大してフィルタの上流側圧力が変動し
たり、フィルタの前後差圧が過大となったりする。また
内燃機関が長時間運転されると、その分、微粒子の堆積
量が増大するし、このとき連続再生不可能な運転時間が
継続すると、それに応じて堆積量は増大すると考えられ
る。このため、上述した再生要否判定手段はフィルタの
上流側圧力、フィルタ上流側圧力と下流側圧力との間の
差圧、内燃機関の運転時間(または連続再生不可能な運
転時間の積算値)、内燃機関が搭載された車両の走行距
離等のいずれかに基づき、フィルタに捕集された微粒子
の堆積量を推定しフィルタの再生要否を判定する態様が
好ましい。
When a certain amount of fine particles are deposited on the filter, the exhaust resistance increases, the pressure on the upstream side of the filter fluctuates, and the differential pressure across the filter becomes excessive. Further, it is considered that when the internal combustion engine is operated for a long time, the amount of accumulated fine particles increases by that amount, and when the operation time during which continuous regeneration is impossible continues at this time, the amount of accumulated increases accordingly. Therefore, the above-mentioned regeneration necessity determination means is configured to determine the upstream pressure of the filter, the pressure difference between the upstream pressure and the downstream pressure of the filter, the operating time of the internal combustion engine (or the integrated value of the operating time when continuous regeneration is not possible). A preferred mode is one in which it is determined whether or not the filter needs to be regenerated by estimating the deposition amount of the particulates collected by the filter based on any one of the traveling distance of the vehicle equipped with the internal combustion engine and the like.

【0010】内燃機関の運転状態は、フィルタの連続再
生を可能とする条件と密接な相関がある。例えばアイド
ル運転域や無負荷低回転域、排気ガス流量が低下する運
転領域等では排気温度も低く、排気後処理装置ではフィ
ルタの連続再生が行われにくい。このため本発明の別途
独立した構成(請求項3)は、上述の排気後処理装置と
プラズマ発生装置の他に、内燃機関の運転状態を検出す
る運転状態検出手段と、運転状態検出手段の検出結果に
基づき、内燃機関がアイドル運転域、無負荷低回転域ま
たは排気ガスの流量が低下する運転領域のいずれかの特
定運転状態にあるか否かを判定する運転状態判定手段
と、運転状態判定手段により特定運転状態にあると判定
されたとき、排気ガスをプラズマ状態として活性種を生
成するべくプラズマ発生装置の作動を制御する制御手段
とを備えている。
The operating state of the internal combustion engine has a close correlation with the conditions that enable continuous regeneration of the filter. For example, the exhaust temperature is low in the idle operation range, the no-load low rotation range, the operation range in which the exhaust gas flow rate decreases, etc., and it is difficult to continuously regenerate the filter in the exhaust aftertreatment device. Therefore, in addition to the above-mentioned exhaust aftertreatment device and plasma generating device, a separate and independent configuration of the present invention (claim 3) includes an operating state detecting means for detecting an operating state of the internal combustion engine, and a detecting state of the operating state detecting means. Based on the result, an operating state determination means for determining whether the internal combustion engine is in a specific operating state of an idle operating range, a no-load low rotation range, or an operating range in which the flow rate of exhaust gas decreases, and an operating state determination And a control means for controlling the operation of the plasma generator so as to generate the active species by setting the exhaust gas in the plasma state when it is determined by the means to be in the specific operation state.

【0011】上述した各運転状態ではフィルタ内での排
気ガスの空間流速(SV比)が低いため、このとき排気
ガスをプラズマ状態として活性種を生成すると、活性種
の反応効率が高く微粒子の燃焼効率が向上する。一方、
高排気温度となる運転状態でプラズマ発生装置を作動さ
せるとスパーク放電が発生しやすくなるが、上述のよう
な制御を行う場合、高排気温度となる運転状態ではプラ
ズマ発生装置を作動させることがないため、スパーク放
電による高熱の悪影響が生じることはない。
Since the space velocity (SV ratio) of the exhaust gas in the filter is low in each of the above-mentioned operating states, if the active species are generated with the exhaust gas in the plasma state at this time, the reaction efficiency of the active species is high and the combustion of fine particles is performed. Efficiency is improved. on the other hand,
If the plasma generator is operated in an operating state where the exhaust temperature is high, spark discharge is likely to occur, but when the above control is performed, the plasma generator is not operated in the operating state where the exhaust temperature is high. Therefore, the adverse effect of high heat due to spark discharge does not occur.

【0012】なおプラズマ発生装置は、フィルタの上流
側の排気ガスおよびフィルタを通過する排気ガスをプラ
ズマ状態として活性種を生成する態様が好ましい(請求
項4)。この場合、フィルタの上流側の排気ガスをプラ
ズマ状態として活性種を生成するとともに、この排気ガ
スをフィルタ内において更にプラズマ状態とすることで
活性種を再生成・維持することができる。
It is preferable that the plasma generator uses the exhaust gas on the upstream side of the filter and the exhaust gas passing through the filter in a plasma state to generate active species (claim 4). In this case, the exhaust gas on the upstream side of the filter is brought into a plasma state to generate active species, and the exhaust gas is further brought into a plasma state in the filter to regenerate / maintain active species.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】本発明は例えば、車両に搭載され
る内燃機関の排気浄化装置として好ましい実施形態をと
ることができる。図1は、車両に搭載された内燃機関1
を概略的に示している。内燃機関1の排気通路2には、
排気後処理装置4が配設されている。排気後処理装置4
はディーゼルパティキュレートフィルタ(以下、「DP
F」と略称する。)6を有しており、このDPF6は排
気ガス中の微粒子(PM)を捕集して排気ガスを浄化す
ることができる。DPF6の上流側には前段触媒8が設
けられており、この前段触媒8はその触媒作用により排
気ガスからNO2を生成する機能を有している(NO2
成手段)。なお前段触媒8を用いるかわりに、NO2
成機能を有した触媒をDPF6に担持させてもよい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention can take a preferred embodiment as, for example, an exhaust emission control device for an internal combustion engine mounted on a vehicle. FIG. 1 shows an internal combustion engine 1 mounted on a vehicle.
Is schematically shown. In the exhaust passage 2 of the internal combustion engine 1,
An exhaust aftertreatment device 4 is provided. Exhaust aftertreatment device 4
Is a diesel particulate filter (hereinafter "DP
It is abbreviated as "F". ) 6, the DPF 6 can collect the fine particles (PM) in the exhaust gas to purify the exhaust gas. A pre-stage catalyst 8 is provided on the upstream side of the DPF 6, and the pre-stage catalyst 8 has a function of producing NO 2 from the exhaust gas by its catalytic action (NO 2 producing means). Instead of using the pre-stage catalyst 8, a catalyst having a NO 2 generating function may be supported on the DPF 6.

【0014】図2および図3は、排気後処理装置4をよ
り詳細に示している。排気後処理装置4は円筒形状のケ
ース本体12を有し、その一端(図2では上流側)はエ
ンドプレート14により閉塞されている。上述のDPF
6および前段触媒8はケース本体12内に収容されてお
り、その一端側から他端側に向けて長手方向にDPF6
および前段触媒8が順次配列されている。これらDPF
6および前段触媒8の中心部にはそれぞれトンネル状に
貫通したフィルタ内部通路18、触媒内部通路19が形
成されており、これらフィルタ内部通路18および触媒
内部通路19はそれぞれDPF6、前段触媒8の両端面
にて開口している。それゆえDPF6および前段触媒8
はいずれも全体として厚肉の管状をなし、それぞれの内
部通路18,19の外周部分がフィルタ材料、触媒材料
として構成されている。ケース本体12内にてフィルタ
内部通路8と触媒内部通路19との間は連結管21によ
り相互に接続されており、連結管21の内部は中間内部
通路23となっている。
2 and 3 show the exhaust aftertreatment device 4 in more detail. The exhaust after-treatment device 4 has a cylindrical case body 12, and one end (upstream side in FIG. 2) of the case body 12 is closed by an end plate 14. The above DPF
6 and the pre-catalyst 8 are housed in the case body 12, and the DPF 6 is longitudinally extended from one end side to the other end side.
And the pre-stage catalyst 8 is sequentially arranged. These DPF
A filter internal passage 18 and a catalyst internal passage 19 penetrating in a tunnel shape are formed in the central portions of 6 and the pre-catalyst 8, respectively. The filter internal passage 18 and the catalyst internal passage 19 are formed at both ends of the DPF 6 and the pre-catalyst 8, respectively. It is open on the surface. Therefore, DPF 6 and pre-catalyst 8
Each has a thick tubular shape as a whole, and the outer peripheral portions of the respective internal passages 18 and 19 are configured as a filter material and a catalyst material. In the case body 12, the filter internal passage 8 and the catalyst internal passage 19 are connected to each other by a connecting pipe 21, and the inside of the connecting pipe 21 is an intermediate internal passage 23.

【0015】ケース本体12内にDPF6が収容された
状態で、フィルタ内部通路18にはインレット管20が
挿通されている。インレット管20はDPF6の一端面
から突出し、上述のエンドプレート14を貫通して延び
ている。インレット管20は排気通路2に接続されてお
り、ケース本体12内にはインレット管20を通じて排
気ガスが導入されるものとなっている。DPF6および
前段触媒8はそれぞれフィルタ内部通路18、触媒内部
通路19を通じて排気ガスを流通させることができる
が、これらの周壁には充分な気密性が確保されている。
したがって、フィルタ内部通路18および触媒内部通路
19を流れる排気ガスが周壁を通じてDPF6や前段触
媒8に流入することはない。
An inlet pipe 20 is inserted through the filter internal passage 18 in a state where the DPF 6 is housed in the case body 12. The inlet pipe 20 projects from one end surface of the DPF 6 and extends through the end plate 14 described above. The inlet pipe 20 is connected to the exhaust passage 2, and the exhaust gas is introduced into the case body 12 through the inlet pipe 20. The DPF 6 and the pre-catalyst 8 can allow the exhaust gas to flow through the filter internal passage 18 and the catalyst internal passage 19, respectively, but sufficient airtightness is ensured on their peripheral walls.
Therefore, the exhaust gas flowing through the filter internal passage 18 and the catalyst internal passage 19 does not flow into the DPF 6 and the pre-stage catalyst 8 through the peripheral wall.

【0016】ケース本体12の他端には蓋部材22が取
り付けられており、ケース本体12と蓋部材22とは互
いにフランジ接合されている。この状態で、蓋部材22
はケース本体12の他端開口を覆い、且つ、ケース本体
12の内部を気密にシールしている。図示のように蓋部
材22はカップ状に成形され、その内部にはある程度の
大きさの空間が確保されている。それゆえ、ケース本体
12の他端はその開口にて閉塞されておらず、他端は蓋
部材22の内部に開放されている。
A lid member 22 is attached to the other end of the case body 12, and the case body 12 and the lid member 22 are flange-joined to each other. In this state, the lid member 22
Covers the other end opening of the case body 12 and hermetically seals the inside of the case body 12. As shown, the lid member 22 is formed in a cup shape, and a space of a certain size is secured inside the lid member 22. Therefore, the other end of the case body 12 is not closed by the opening, and the other end is opened inside the lid member 22.

【0017】ケース本体12内には、DPF6とエンド
プレート14との間に仕切室24が確保されており、こ
の仕切室24はインレット管20の外周を取り囲んでい
る。またケース本体12の一端部には側方に向けて開口
26が形成されており、この開口26は仕切室24に通
じている。開口26にはアウトレット管28が取り付け
られており、このアウトレット管28は排気通路2の下
流側に接続されている。
A partition chamber 24 is secured in the case body 12 between the DPF 6 and the end plate 14, and the partition chamber 24 surrounds the outer circumference of the inlet pipe 20. Further, an opening 26 is formed laterally at one end of the case body 12, and the opening 26 communicates with the partition chamber 24. An outlet pipe 28 is attached to the opening 26, and the outlet pipe 28 is connected to the downstream side of the exhaust passage 2.

【0018】フィルタ内部通路18および触媒内部通路
19にはスタッドボルト状の内電極30が挿通されてお
り、この内電極30はケース本体12の他端から一端に
向けてフィルタ内部通路18および触媒内部通路19の
ほぼ中心を延びている。内電極30の基端部は上述の蓋
部材22に支持されており、それゆえ内電極30は蓋部
材22と一体的にケース本体12に装着されている。
A stud bolt-shaped inner electrode 30 is inserted into the filter inner passage 18 and the catalyst inner passage 19, and the inner electrode 30 extends from the other end of the case body 12 to one end thereof. It extends approximately through the center of the passage 19. The base end of the inner electrode 30 is supported by the lid member 22 described above, and therefore, the inner electrode 30 is attached to the case body 12 integrally with the lid member 22.

【0019】より詳しくは、内電極30の基端部には絶
縁体(例えば碍子)からなるホルダ32が被覆されてお
り、このホルダ32の周囲は更に絶縁体からなるインナ
キャップ34に覆われている。インナキャップ34は中
央にネック部36を有しており、インナキャップ34は
このネック部36にホルダ32の一端部を挿通させた状
態で内電極30を支持している。また蓋部材22の中央
には開口38が形成されており、インナキャップ34は
蓋部材22の内面に密着した状態でネック部36を開口
38に挿通させている。蓋部材22の外側ではネック部
36にアウタキャップ40が被せられており、このアウ
タキャップ40はインナキャップ34との間に蓋部材2
2を挟み込むようにして取り付けられている。なお、イ
ンナキャップ34の外周面と蓋部材22の内面との間は
絶縁性のシールマット41によりシールされており、そ
の他、インナキャップ34とホルダ32との間やネック
部36とアウタキャップ40との間等も適宜シールされ
ている。
More specifically, the base end portion of the inner electrode 30 is covered with a holder 32 made of an insulator (eg, insulator), and the periphery of the holder 32 is further covered with an inner cap 34 made of an insulator. There is. The inner cap 34 has a neck portion 36 in the center, and the inner cap 34 supports the inner electrode 30 in a state where one end portion of the holder 32 is inserted into the neck portion 36. An opening 38 is formed in the center of the lid member 22, and the inner cap 34 has the neck portion 36 inserted through the opening 38 in a state of being in close contact with the inner surface of the lid member 22. An outer cap 40 is covered on the neck portion 36 on the outer side of the lid member 22, and the outer cap 40 is placed between the outer cap 40 and the inner cap 34.
It is attached so that 2 is sandwiched. The outer peripheral surface of the inner cap 34 and the inner surface of the lid member 22 are sealed with an insulating seal mat 41. In addition, between the inner cap 34 and the holder 32, and between the neck portion 36 and the outer cap 40. The space between them is also properly sealed.

【0020】内電極30の基端部は蓋部材22から外側
へ突出しており、更にこの突出した部分はアウタキャッ
プ40を貫通している。内電極30の両端部はねじ切り
加工されており、ケース本体12の外側で内電極30に
はフランジ付のナット42がねじ込まれている。アウタ
キャップ40の中央には窪み穴44が形成されており、
この窪み穴44にコイルばね46が収容されている。コ
イルばね46は内電極30の外側に嵌め合わされた状態
で、上述のナット42のねじ込みにより圧縮されてい
る。
The base end portion of the inner electrode 30 projects outward from the lid member 22, and the projecting portion penetrates the outer cap 40. Both ends of the inner electrode 30 are threaded, and a nut 42 with a flange is screwed into the inner electrode 30 outside the case body 12. A hollow hole 44 is formed in the center of the outer cap 40,
A coil spring 46 is housed in the recess hole 44. The coil spring 46 is compressed by screwing the nut 42 described above in a state of being fitted to the outside of the inner electrode 30.

【0021】内電極30には、多数の放電板48が長手
方向に配列されている。図3に示されるように、個々の
放電板48は内電極30の外周に固着されて周囲に拡が
っており、その外周縁には内電極30から放射状に延び
る放電チップ50が形成されている。放電チップ50は
フィルタ内部通路18または触媒内部通路19の周壁に
はいずれも接しておらず、その先端にて無限小の曲率を
有している。
A large number of discharge plates 48 are arranged in the longitudinal direction on the inner electrode 30. As shown in FIG. 3, each discharge plate 48 is fixed to the outer periphery of the inner electrode 30 and spreads around, and a discharge tip 50 radially extending from the inner electrode 30 is formed on the outer peripheral edge thereof. The discharge tip 50 is not in contact with the peripheral wall of the filter internal passage 18 or the catalyst internal passage 19 and has an infinitely small curvature at its tip.

【0022】一方、ケース本体12の内側で内電極30
の先端部にはキャップ型のナット52がねじ込まれてお
り、ナット52の締め付けにより放電板48が内電極3
0に固定されている。内電極30はスペーサ54を介し
てホルダ32の一端に当接し、これにより、ホルダ32
に対する内電極30の軸線方向への移動が拘束されてい
る。また上述のように内電極30がコイルばね46を介
して外側のナット42に締め付けられることにより、ホ
ルダ32に対してスペーサ54が弾力的に押し付けられ
ている。
On the other hand, the inner electrode 30 is provided inside the case body 12.
A cap-type nut 52 is screwed into the tip of the electric discharge plate 48 by tightening the nut 52.
It is fixed at 0. The inner electrode 30 contacts one end of the holder 32 via the spacer 54, whereby the holder 32
The axial movement of the inner electrode 30 with respect to is restricted. Further, as described above, the inner electrode 30 is tightened to the outer nut 42 via the coil spring 46, so that the spacer 54 is elastically pressed against the holder 32.

【0023】また、ケース本体12の内周面に沿って外
電極56が配設されており、この外電極56はDPF6
の外周とケース本体12の内周面との間の全域にわたっ
て拡がっている。また、上述の内電極30および外電極
56には高電圧発生器58が接続されており、それゆ
え、これら内外電極30,56間に高電圧が印加される
ものとなっている。
An outer electrode 56 is arranged along the inner peripheral surface of the case body 12, and the outer electrode 56 is the DPF 6.
Is spread over the entire area between the outer periphery of the case and the inner peripheral surface of the case body 12. Further, a high voltage generator 58 is connected to the above-mentioned inner electrode 30 and outer electrode 56, so that a high voltage is applied between these inner and outer electrodes 30, 56.

【0024】内燃機関の運転時に排気通路からインレッ
ト管20を通じてケース本体12内に排気ガスが導入さ
れると、排気ガスはDPF6のフィルタ内部通路18に
流入する。このとき、高電圧発生器58により内外電極
30,56間に放電が生じ、排気ガスはフィルタ内部通
路18内にてプラズマ状態となる。またDPF6のフィ
ルタ内部通路18および触媒内部通路19を通過した排
気ガスは、上述した蓋部材22内部の空間に抜け出て、
この空間内で排気ガスの流通方向が反転され、ケース本
体12の他端開口から排気ガスが前段触媒8に導入され
る。排気ガスは前段触媒8を通過すると、次にDPF6
に導入される。排気ガスが前段触媒8をを流通すると
き、ここでNO2が生成される。また排気ガスがDPF
6を流通するとき、その中の微粒子が捕集されて排気ガ
スは浄化される。また、前段触媒8およびDPF6のい
ずれにおいても高電圧発生器58により内外電極30,
56間に放電が生じ、排気ガスはプラズマ状態となる。
When exhaust gas is introduced into the case body 12 from the exhaust passage through the inlet pipe 20 during operation of the internal combustion engine, the exhaust gas flows into the filter internal passage 18 of the DPF 6. At this time, a discharge is generated between the inner and outer electrodes 30, 56 by the high voltage generator 58, and the exhaust gas becomes a plasma state in the filter inner passage 18. Further, the exhaust gas that has passed through the filter internal passage 18 and the catalyst internal passage 19 of the DPF 6 escapes into the space inside the lid member 22 described above,
The flow direction of the exhaust gas is reversed in this space, and the exhaust gas is introduced into the pre-catalyst 8 from the other end opening of the case body 12. When the exhaust gas passes through the front catalyst 8, the DPF 6
Will be introduced to. When the exhaust gas flows through the pre-stage catalyst 8, NO 2 is generated here. Also, the exhaust gas is DPF
When flowing through 6, the fine particles therein are collected and the exhaust gas is purified. Further, in both of the pre-stage catalyst 8 and the DPF 6, the high voltage generator 58 is used to
Discharge occurs between 56 and the exhaust gas becomes a plasma state.

【0025】上述のように排気ガスがケース本体12内
を流通する過程で、排気ガスは前段触媒8およびDPF
6の上流側、つまり、フィルタ内部通路18内および触
媒内部通路19内でプラズマ状態となり、更に前段触媒
8内およびDPF6内でプラズマ状態となる。このた
め、いずれにおいても活性種(例えば、O*,O2-,N
2等)が生成される(プラズマ発生装置)。
As described above, in the process of the exhaust gas flowing through the case body 12, the exhaust gas is mixed with the pre-catalyst 8 and the DPF.
6, the plasma state is established in the filter internal passage 18 and the catalyst internal passage 19, and further in the pre-stage catalyst 8 and the DPF 6. Therefore, in any case, active species (for example, O * , O 2− , N
O 2 etc.) is generated (plasma generator).

【0026】排気浄化装置は電子制御ユニット(以下、
「ECU」と略称する。)60を備えており、このEC
U60は高電圧発生器58の作動を制御することができ
る。具体的には、ECU60は必要に応じて高電圧発生
器58による給電を開始または停止させ、排気ガスをプ
ラズマ状態として活性種を生成させる制御を行う(制御
手段)。
The exhaust emission control device is an electronic control unit (hereinafter,
It is abbreviated as "ECU". ) 60 equipped with this EC
U60 can control the operation of high voltage generator 58. Specifically, the ECU 60 starts or stops power supply by the high voltage generator 58 as necessary, and controls the exhaust gas to be in a plasma state to generate active species (control means).

【0027】ECU60は制御を実行するため、各種セ
ンサ類から情報を収集している。具体的には、排気通路
2や排気後処理装置4に温度センサ62,64が設けら
れており、ECU60はこれら温度センサ62,64か
らのセンサ信号に基づき排気ガス温度や排気後処理装置
4の内部温度を検出することができる。また内燃機関1
の運転状態を検出するため、クランク角センサ66や車
両のアクセルポジションセンサ68が配設されており、
これらセンサ66,68からのセンサ信号に基づき、E
CU60は内燃機関1の負荷や回転速度等の運転状態を
検出することができる。
The ECU 60 collects information from various sensors in order to execute control. Specifically, temperature sensors 62 and 64 are provided in the exhaust passage 2 and the exhaust aftertreatment device 4, and the ECU 60 determines the exhaust gas temperature and the exhaust aftertreatment device 4 based on the sensor signals from these temperature sensors 62 and 64. The internal temperature can be detected. Also internal combustion engine 1
A crank angle sensor 66 and a vehicle accelerator position sensor 68 are provided to detect the driving state of
Based on the sensor signals from these sensors 66 and 68, E
The CU 60 can detect the operating state of the internal combustion engine 1, such as the load and rotation speed.

【0028】排気通路2には、排気後処理装置4の前後
(上流側と下流側)にそれぞれ排気圧センサ70,72
が配設されており、これらセンサ70,72からのセン
サ信号に基づき、ECU60はDPF6の上流側と下流
側における排気圧をそれぞれ検出することができる。E
CU60は検出した各種情報に基づいて演算処理を行
い、DPF6に堆積した微粒子の量を推定することがで
きる。具体的には、上述のように微粒子の堆積量はDP
F6の排気抵抗と相関があることから、DPF6の上流
側における排気圧や上流側圧力と下流側圧力との間の差
圧に基づいて微粒子の堆積量を推定することができる。
In the exhaust passage 2, exhaust pressure sensors 70 and 72 are provided before and after the exhaust aftertreatment device 4 (upstream side and downstream side), respectively.
Is provided, and the ECU 60 can detect the exhaust pressure on the upstream side and the downstream side of the DPF 6, respectively, based on the sensor signals from the sensors 70 and 72. E
The CU 60 can estimate the amount of fine particles deposited on the DPF 6 by performing arithmetic processing based on the various information detected. Specifically, as described above, the deposition amount of fine particles is DP
Since there is a correlation with the exhaust resistance of F6, it is possible to estimate the deposition amount of fine particles based on the exhaust pressure on the upstream side of DPF6 and the differential pressure between the upstream pressure and the downstream pressure.

【0029】また、排気後処理装置4においてDPF6
の連続再生が継続して行われていないと、その間、微粒
子は燃焼除去されることなくDPF6に堆積されてい
く。特に、低排気温度の運転状態ではDPF6が微粒子
の燃焼温度にまで達しないばかりか、このような運転状
態では排気後処理装置4にてDPF6の連続再生が行わ
れない。このためECU60は内燃機関1の運転時間
(または連続再生が不可能な運転時間)や車両の走行距
離(または市街地走行を行った距離)を積算すること
で、微粒子の堆積量を推定することができる。
Further, in the exhaust aftertreatment device 4, the DPF 6
If the continuous regeneration is not continuously performed, the particulates are accumulated on the DPF 6 without being burnt and removed during that period. In particular, the DPF 6 does not reach the combustion temperature of the particulates in the low exhaust temperature operation state, and the exhaust aftertreatment device 4 does not continuously regenerate the DPF 6 in such an operation state. Therefore, the ECU 60 can estimate the deposition amount of fine particles by accumulating the operating time of the internal combustion engine 1 (or the operating time when continuous regeneration is impossible) and the traveling distance of the vehicle (or the traveling distance in the city). it can.

【0030】図4は、ECU60が実行する制御ルーチ
ンを示している。以下、本制御ルーチンの実行に伴う排
気浄化装置の作動について説明する。先ずECU60
は、制御の開始にあたり各種の情報を読み込む(ステッ
プS1)。ここでは、検出した排気ガス温度や排気後処
理装置4の温度、内燃機関1の運転状態、また推定した
微粒子堆積量等の情報が読み込まれる。
FIG. 4 shows a control routine executed by the ECU 60. Hereinafter, the operation of the exhaust emission control device associated with the execution of this control routine will be described. First, the ECU 60
Reads various information at the start of control (step S1). Here, information such as the detected exhaust gas temperature, the temperature of the exhaust aftertreatment device 4, the operating state of the internal combustion engine 1, and the estimated particulate deposition amount is read.

【0031】次にECU60は読み込んだ各種の情報に
基づき、排気後処理装置4においてDPF6の連続再生
が可能であるか否かを判定する(ステップS2)。この
判定は、例えば排気ガス温度や排気後処理装置4の温
度、内燃機関1の運転状態のいずれかに基づいて行うこ
とができる(再生可否判断手段)。DPF6の連続再生
が可能であると判定すると(Yes)、ECU60はこ
れ以降のステップS3〜S5を実行することなく制御ル
ーチンをリターンする。この場合、DPF6においてN
2によって微粒子の燃焼を促進する連続再生が行われ
ると見込まれるため、ECU60は高電圧発生器58、
つまりプラズマ発生装置を作動させる制御を行わない。
Next, the ECU 60 determines whether or not the continuous regeneration of the DPF 6 is possible in the exhaust aftertreatment device 4 based on the read various information (step S2). This determination can be performed based on, for example, the exhaust gas temperature, the temperature of the exhaust aftertreatment device 4, or the operating state of the internal combustion engine 1 (regeneration availability determination means). When it is determined that the continuous regeneration of the DPF 6 is possible (Yes), the ECU 60 returns the control routine without executing the subsequent steps S3 to S5. In this case, N in DPF6
Since it is expected that O 2 will perform continuous regeneration that promotes combustion of fine particles, the ECU 60 controls the high voltage generator 58,
That is, the control for operating the plasma generator is not performed.

【0032】これに対し、連続再生が不可能であると判
定すると(No)、ECU60は次にDPF6の再生が
必要であるか否かを判定する(ステップS3)。この判
定は推定した微粒子の堆積量に基づいて行うことがで
き、例えば微粒子の堆積により排気抵抗が増大し、内燃
機関1の性能に悪影響を及ぼすおそれがあると認められ
る場合、ECU60はDPF6の再生が必要であると判
定する。あるいは、この後更に微粒子の堆積量が増大
し、次にDPF6の連続再生が行われると、その燃焼が
一気に進行してDPF6を溶損させるおそれがあると認
められる場合、同様にECU60はDPF6の再生が必
要であるものと判定する(再生要否判定手段)。
On the other hand, if it is determined that continuous regeneration is impossible (No), the ECU 60 next determines whether or not regeneration of the DPF 6 is necessary (step S3). This determination can be performed based on the estimated deposition amount of fine particles. For example, when it is recognized that the exhaust resistance increases due to the deposition of fine particles and the performance of the internal combustion engine 1 may be adversely affected, the ECU 60 regenerates the DPF 6. Is determined to be necessary. Alternatively, if it is recognized that if the amount of accumulated fine particles further increases after this, and the DPF 6 is continuously regenerated next time, there is a risk that the combustion will progress at once and cause the DPF 6 to be melted and damaged. It is determined that reproduction is necessary (reproduction necessity determination means).

【0033】ここでDPF6の連続再生が必要でないと
判定すると(No)、ECU60はそれ以降のステップ
S4,S5を実行することなく制御ルーチンをリターン
する。この場合、連続再生を必要とする場合に比較して
微粒子の堆積量が増えていないと見込まれるため、EC
U60は高電圧発生器58の制御を行わない。この場
合、プラズマの発生が最低限に抑えられるため消費電力
が節減される。
If it is determined that the continuous regeneration of the DPF 6 is not necessary (No), the ECU 60 returns the control routine without executing the subsequent steps S4 and S5. In this case, it is expected that the deposition amount of fine particles will not increase as compared with the case where continuous regeneration is required.
U60 does not control the high voltage generator 58. In this case, the generation of plasma is suppressed to the minimum, so that the power consumption is saved.

【0034】これに対し、連続再生が必要であると判定
すると(Yes)、ECU60は次に空間流速(SV
比)が低い運転状態にあるか否かを判定する(ステップ
S4)。この判定は、ステップS1で読み込んだ内燃機
関1の運転状態に基づいて行うことができる。ここで、
空間流速は排気ガス流量Sを触媒容量(本実施形態では
前段触媒8およびDPF6の容量)Vで除した値(=S
/V)から求めることができ、例えば、アイドル運転域
や無負荷低回転域、排気ガス流量が減少する運転領域で
は排気ガスの空間流速が比較的低いものと考えられる。
このため、ECU60は負荷や回転速度等の情報から内
燃機関1が上記の運転域にあると認めるとき、空間流速
が低い運転状態(特定運転状態)にあるものと判定する
ことができる(運転状態判定手段)。
On the other hand, when it is determined that continuous regeneration is necessary (Yes), the ECU 60 next determines the space velocity (SV).
It is determined whether or not the operating ratio is low (step S4). This determination can be made based on the operating state of the internal combustion engine 1 read in step S1. here,
The space velocity is a value obtained by dividing the exhaust gas flow rate S by the catalyst capacity (capacities of the pre-stage catalyst 8 and the DPF 6 in this embodiment) V (= S
/ V), and it is considered that the spatial velocity of exhaust gas is relatively low in, for example, an idle operation region, a no-load low rotation region, and an operation region where the exhaust gas flow rate decreases.
Therefore, when the ECU 60 recognizes that the internal combustion engine 1 is in the above operating range from the information such as the load and the rotation speed, it can determine that the internal flow rate is in an operating state (specific operating state) in which the spatial flow velocity is low (operating state). Determination means).

【0035】空間流速が低い運転状態でないと判定する
と(No)、ECU60は次のステップS5を実行する
ことなく制御ルーチンをリターンする。この場合、空間
流速が高いため、排気ガスをプラズマ状態として活性種
を生成しても効率的に微粒子が燃焼除去されにくいと見
込まれるため、ECU60は高電圧発生器58の制御を
行わない。
When it is determined that the operating condition is not low (No), the ECU 60 returns the control routine without executing the next step S5. In this case, since the space flow velocity is high, it is expected that the particulates are difficult to be efficiently burned and removed even when the activated species are generated in the exhaust gas in the plasma state, and therefore the ECU 60 does not control the high voltage generator 58.

【0036】一方、空間流速が低い運転状態にあると判
定すると(Yes)、ECU60は高電圧発生器58に
よる給電を開始し、内外電極30,56間に放電を生じ
させる(ステップS5)。この場合、上述のようにケー
ス本体12内のフィルタ内部通路18およびDPF6内
で排気ガスはプラズマ状態となり、このとき生成された
活性種は、比較的低温の条件(例えば150℃以上)で
も微粒子を燃焼させることができるためDPF6が連続
的に再生される。このように、空間流速が低い運転状態
で活性種を生成することにより、活性種の反応効率が高
く微粒子が効率的に燃焼されるためDPF6の再生効率
が大きく向上する。
On the other hand, if it is determined that the operating condition is low (Yes), the ECU 60 starts the power supply by the high voltage generator 58 and causes the discharge between the inner and outer electrodes 30, 56 (step S5). In this case, the exhaust gas is in a plasma state in the filter internal passage 18 in the case body 12 and the DPF 6 as described above, and the active species generated at this time generate fine particles even under a relatively low temperature condition (for example, 150 ° C. or higher). Since it can be combusted, the DPF 6 is continuously regenerated. As described above, by generating the active species in an operating state where the space velocity is low, the reaction efficiency of the active species is high and the fine particles are efficiently burned, so that the regeneration efficiency of the DPF 6 is greatly improved.

【0037】またフィルタ内部通路18内でプラズマ状
態となった排気ガスは、DPF6内にて再度プラズマ状
態となるため、この間、活性種が良好に再生成・維持さ
れる。このため、DPF6の全体を通じて微粒子を均一
に燃焼させることができ、その浄化性能が全体として均
一に保持される。更にプラズマ状態となった排気ガス
は、活性種の働きによって無害化されるため、フィルタ
内部通路18内およびDPF6内においても排気ガス自
身の浄化が促進される。
Further, since the exhaust gas which has been in the plasma state in the filter internal passage 18 is again in the plasma state in the DPF 6, the active species are well regenerated and maintained during this period. Therefore, the fine particles can be burned uniformly throughout the DPF 6, and the purification performance thereof can be kept uniform as a whole. Further, since the exhaust gas in the plasma state is rendered harmless by the action of the active species, the purification of the exhaust gas itself is promoted also in the filter internal passage 18 and the DPF 6.

【0038】なおDPF6を通過した排気ガスはケース
本体12内の一端側に抜け出て、上述の仕切室24を介
して開口26に導かれる。そして、排気ガスは開口26
からケース本体12の外へ排出され、アウトレット管2
8を通じて下流側の排気通路2に流れていく。図5は、
上述した制御ルーチンの実行に伴う排気ガス温度や微粒
子の堆積量の時間的な変化の例を示している。
The exhaust gas that has passed through the DPF 6 escapes to the one end side in the case body 12, and is guided to the opening 26 via the partition chamber 24. Then, the exhaust gas is discharged through the opening 26.
Is discharged from the case body 12 to the outlet pipe 2
8 through the exhaust passage 2 on the downstream side. Figure 5
An example of temporal changes in the exhaust gas temperature and the deposition amount of fine particles due to the execution of the control routine described above is shown.

【0039】例えば、初期の時点(時刻t0)から運転
時間の経過に伴い、微粒子の堆積量は次第に増加してお
り、一定時間が経過した時点(時刻t1)で堆積量は所
定値PM1に達している。この後、更に堆積量が増加し
ていくと、上述のステップS3にてDPF6の再生が必
要であると判定されるところであるが、排気温度が上昇
して所定値Ta(例えば350℃)に達すると、この時
点(時刻t2)からDPF6の連続再生が可能となるた
め、排気後処理装置4では生成したNO2により微粒子
の燃焼が良好に行われる。
For example, the accumulation amount of fine particles gradually increases with the passage of the operating time from the initial time point (time t 0 ), and at a time point (time t 1 ) after a certain period of time, the accumulation amount of the predetermined amount PM Has reached 1 . Thereafter, when the deposition amount further increases, it is determined in step S3 described above that the DPF 6 needs to be regenerated, but the exhaust temperature rises and reaches a predetermined value Ta (for example, 350 ° C.). Then, since the DPF 6 can be continuously regenerated from this point (time t 2 ), the exhaust post-treatment device 4 satisfactorily burns fine particles by the generated NO 2 .

【0040】したがって、排気温度が所定値Ta以上と
なっている期間(時刻t2〜t3)はDPF6の連続再生
が可能であるとECU60により判定されるため(ステ
ップS2=Yes)、高電圧発生器58による給電が行
われることはない。また上記の期間(時刻t2〜t3)に
DPF6の連続再生が行われ、微粒子の堆積量が減少し
てDPF6の入口(上流側)圧力が低下している。
Therefore, since the ECU 60 determines that the continuous regeneration of the DPF 6 is possible during the period when the exhaust gas temperature is equal to or higher than the predetermined value Ta (time t 2 to t 3 ) (step S2 = Yes), the high voltage No power is supplied by the generator 58. Further, during the above period (time t 2 to t 3 ), the DPF 6 is continuously regenerated, the amount of accumulated fine particles is decreased, and the inlet (upstream side) pressure of the DPF 6 is decreased.

【0041】この後、例えば車両が市街地走行を長時間
継続している状況にあっては、排気温度が所定値Taを
常に下回っており(ステップS2=No)、微粒子の堆
積量は次第に増加していく。そして、微粒子の堆積量が
所定値PM2に達すると、ECU60はDPF6の再生
が必要であると判定する(ステップS3=Yes)。こ
のとき、更に空間流速が低い運転状態にあると判定され
ると(ステップS4=Yes)、ECU60は高電圧発
生器58による給電を開始し(ステップS5)、排気ガ
スをプラズマ状態として活性種を生成させる。
After that, for example, when the vehicle is traveling in the city for a long time, the exhaust temperature is always lower than the predetermined value Ta (step S2 = No), and the amount of accumulated fine particles gradually increases. To go. Then, when the accumulated amount of fine particles reaches the predetermined value PM 2 , the ECU 60 determines that the regeneration of the DPF 6 is necessary (step S3 = Yes). At this time, if it is determined that the operating state in which the space flow velocity is further low (step S4 = Yes), the ECU 60 starts the power supply by the high voltage generator 58 (step S5) and sets the exhaust gas to the plasma state to generate the active species. To generate.

【0042】高電圧発生器58による給電が開始される
と、その時点(時刻t4)から活性種の働きによりDP
F6の連続再生が行われ、微粒子が燃焼して堆積量・入
口圧力がともに減少している。なお、このとき高電圧発
生器58はパルス電圧を印加するものであってもよい。
この後、例えば所定時間Tbが経過すると、ECU60
は高電圧発生器58による給電を停止し、ここで一旦制
御ルーチンの実行を終了する。なお、制御ルーチンを終
了は、経過時間によって判断してもよいし、微粒子堆積
量の減少やDPF6の入口圧力低下を確認して判断して
もよい。
When the power supply by the high voltage generator 58 is started, the DP is activated by the action of active species from that point (time t 4 ).
The continuous regeneration of F6 is performed, and the fine particles are burned to reduce both the deposit amount and the inlet pressure. At this time, the high voltage generator 58 may apply a pulse voltage.
After this, for example, when a predetermined time Tb elapses, the ECU 60
Stops the power supply by the high voltage generator 58, and once ends the execution of the control routine. It should be noted that the end of the control routine may be judged by the elapsed time, or may be judged by confirming the decrease in the amount of accumulated fine particles and the decrease in the inlet pressure of the DPF 6.

【0043】このような制御を実行することにより、例
えば市街地走行が継続してDPF6の連続再生ができな
い状態であっても、活性種の生成により微粒子を効果的
に燃焼させることができる。このため微粒子がDPF6
に大量に捕集された状態で運転を継続し、排気ガスの圧
力損失により内燃機関1の性能が低下するのを未然に防
止することができる。また微粒子がDPF6に大量に捕
集された状態で、次に内燃機関1が高排気温度となる運
転領域に移行すると、自然に微粒子が着火して再生が行
われることで一気に微粒子の燃焼が進み、高熱を発して
DPF6を溶損させるおそれがあるが、本制御の実行に
よりこのような事態を回避することができる。
By executing such control, even if the DPF 6 cannot be continuously regenerated due to continuous urban driving, the fine particles can be effectively burned by the generation of the active species. Therefore, the fine particles are DPF6.
It is possible to prevent the deterioration of the performance of the internal combustion engine 1 due to the pressure loss of the exhaust gas by continuing the operation in a state where a large amount is collected. Further, when a large amount of fine particles are collected in the DPF 6, when the internal combustion engine 1 next shifts to an operating region where the exhaust gas temperature is high, the fine particles are spontaneously ignited and regenerated, so that the combustion of the fine particles proceeds at once. However, there is a possibility that high heat may be generated and the DPF 6 may be melted and damaged, but by executing this control, such a situation can be avoided.

【0044】更に、高温条件下で高電圧発生器58によ
る給電を行うと、空気層の密度が高いためにスパーク放
電を発生しやすいが、本制御を行うことで、排気後処理
装置4においてDPF6の連続再生が可能な条件が整っ
ているとき(例えば350℃以上)は、ECU60が高
電圧発生器58による給電を行うことがない(ステップ
S2=No)。このため、プラズマ発生装置の作動時に
スパーク放電による高熱の悪影響が生じることはない。
Further, when power is supplied by the high voltage generator 58 under high temperature conditions, spark discharge is likely to occur due to the high density of the air layer. However, by performing this control, the DPF 6 in the exhaust aftertreatment device 4 is performed. When the condition for continuous regeneration of is satisfied (for example, 350 ° C. or higher), the ECU 60 does not supply power by the high voltage generator 58 (step S2 = No). Therefore, the high heat due to the spark discharge does not adversely affect the operation of the plasma generator.

【0045】またステップS4の判定において、アイド
ル運転域、無負荷低回転域または排気ガス流量が低下す
る運転域等の空間流速(SV比)が低下する運転域を判
断してプラズマを発生させることにより、活性種と微粒
子との酸化反応の効率を向上することができる。特にア
イドル運転域、無負荷低回転域または排気ガス流量が低
下する運転域でプラズマを発生させることにより、例え
ば市街地走行が継続してDPF6の連続再生が行われな
い状況にあっても、DPF6に捕集された微粒子を効果
的に燃焼させることができる。このため、上述したよう
に微粒子が大量に堆積されることによる内燃機関1の性
能低下やDPF6の溶損等の不具合を未然に防止するこ
とができる。
In the determination of step S4, plasma is generated by determining an operating range in which the space flow velocity (SV ratio) decreases, such as an idle operating range, a no-load low rotation range, or an operating range in which the exhaust gas flow rate decreases. Thereby, the efficiency of the oxidation reaction between the active species and the fine particles can be improved. In particular, by generating plasma in an idle operation range, a no-load low rotation range, or an operation range in which the exhaust gas flow rate decreases, for example, even in a situation in which city running continues and continuous regeneration of the DPF 6 is not performed, It is possible to effectively burn the collected fine particles. Therefore, as described above, it is possible to prevent problems such as performance deterioration of the internal combustion engine 1 and melting loss of the DPF 6 due to the large amount of accumulated fine particles.

【0046】図4に示した制御ルーチンは好ましい一例
であるが、このうちステップS3,S4の処理を省略し
た制御例を実行することもできる。先ず、ECU60は
ステップS2でDPF6の連続再生が不可能であると判
定すると(ステップS2=No)、ステップS3,S4
をいずれも迂回して直ちにステップS5を実行する。こ
の制御例では、例えば市街地走行等で比較的低排気温度
となる運転状態にあっても微粒子の燃焼が行われるた
め、車両の運行を通じてDPF6が良好に再生される。
The control routine shown in FIG. 4 is a preferred example, but it is also possible to execute a control example in which the processes of steps S3 and S4 are omitted. First, when the ECU 60 determines in step S2 that continuous regeneration of the DPF 6 is impossible (step S2 = No), steps S3 and S4 are performed.
Then, step S5 is immediately executed. In this control example, the fine particles are burned even in an operating state where the exhaust gas temperature is relatively low, for example, when driving in an urban area, so that the DPF 6 is regenerated satisfactorily throughout the operation of the vehicle.

【0047】また別の制御例では、ECU60はステッ
プS2でDPF6の連続再生が不可能であると判定する
と(ステップS2=No)、ステップS3に進んで再生
の要否を判定する。そして、再生が必要であると判定し
たとき(ステップS3=Yes)、ECU60はステッ
プS4を迂回してステップS5を実行する。この制御例
の場合、例えば市街地走行等で比較的低排気温度となる
運転状態にあっては、DPF6の再生が必要である場合
にだけ高電圧発生器58による給電が行われるため、プ
ラズマの発生を最低限に抑えて一層の省電力化を図るこ
とができる。
In another control example, when the ECU 60 determines in step S2 that the DPF 6 cannot be continuously regenerated (step S2 = No), the process proceeds to step S3 to determine whether regeneration is necessary. Then, when it is determined that the regeneration is necessary (step S3 = Yes), the ECU 60 bypasses step S4 and executes step S5. In the case of this control example, in an operating state where the exhaust gas temperature is relatively low, for example, when driving in an urban area, the high voltage generator 58 supplies power only when the DPF 6 needs to be regenerated, so that plasma is generated. It is possible to further reduce power consumption by minimizing the above.

【0048】上述した制御ルーチンでは、ECU60が
各種の読み込み情報に基づき演算処理を行うことで各種
判定(ステップS2〜S4)を行っているが、これら判
定には予め用意された判定マップを用いてもよい。この
場合、ECU60は各種情報から判定マップを検索し、
DPF6の連続再生が可能であるか否か(ステップS
2)、DPF6の再生が可能であるか否か(ステップS
3)、空間流速が低いか否か(ステップS4)の判定を
それぞれ行うことができる。
In the control routine described above, the ECU 60 performs various determinations (steps S2 to S4) by performing arithmetic processing based on various types of read information. For these determinations, a determination map prepared in advance is used. Good. In this case, the ECU 60 searches the determination map from various information,
Whether continuous regeneration of the DPF 6 is possible (step S
2) Whether the DPF 6 can be regenerated (step S)
3) It is possible to determine whether the space flow velocity is low (step S4).

【0049】また上述の一実施形態は、車両に搭載され
た内燃機関の排気浄化装置として好適なものであるが、
本発明は車両用だけでなく、広く一般の内燃機関の排気
浄化装置としての適用性を有する。その他、排気後処理
装置4の具体的な形状・仕様等は本発明を実施する形態
に合わせて適宜変形が可能であり、特に図示の形態に限
定されないことはいうまでもない。
Further, the above-described one embodiment is suitable as an exhaust gas purification apparatus for an internal combustion engine mounted on a vehicle,
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is widely applicable not only for vehicles but also as a general exhaust gas purification apparatus for internal combustion engines. In addition, it goes without saying that the specific shape and specifications of the exhaust post-treatment device 4 can be appropriately modified according to the embodiment of the present invention, and is not particularly limited to the illustrated embodiment.

【0050】上述した各実施形態ではDPFおよび触媒
の内側に導入通路を形成し、この導入通路内で内電極の
周囲を通過した排気ガスの流れを反転させてDPFおよ
び触媒に流入させているが、DPFおよび触媒の中央部
に排気ガスとは独立の中空部を設けて内電極を配設する
一方、DPFおよび触媒の外側に導入通路を形成し、該
導入通路を通過した排気ガスの流れを反転させてDPF
および触媒に流入させても良い。
In each of the above-described embodiments, the introduction passage is formed inside the DPF and the catalyst, and the flow of the exhaust gas passing around the inner electrode in the introduction passage is reversed to flow into the DPF and the catalyst. , A hollow portion independent of the exhaust gas is provided in the central portion of the DPF and the catalyst to dispose the inner electrode, and an introduction passage is formed outside the DPF and the catalyst to allow the flow of the exhaust gas passing through the introduction passage. Invert and DPF
And may be flowed into the catalyst.

【0051】[0051]

【発明の効果】本発明の内燃機関の排気浄化装置(請求
項1)は、内燃機関の全ての運転領域でフィルタを再生
することができる。このため内燃機関の性能やフィルタ
の耐久性・信頼性を高めるとともに、排気浄化性能の大
幅な向上を実現する。特にフィルタへの微粒子の堆積量
を推定してプラズマ発生装置を作動するものであれば
(請求項2)、電力消費を最低限に抑えることができ
る。また好ましくは、排気圧や運転時間等に基づいて微
粒子の堆積量を推定するため、信頼性の高い制御を実現
することができる。
According to the exhaust gas purifying apparatus for an internal combustion engine (Claim 1) of the present invention, the filter can be regenerated in all operating regions of the internal combustion engine. Therefore, the performance of the internal combustion engine and the durability / reliability of the filter are enhanced, and the exhaust gas purification performance is significantly improved. In particular, if the plasma generator is operated by estimating the amount of particulates deposited on the filter (claim 2), power consumption can be minimized. Further, it is preferable to estimate the deposition amount of fine particles based on the exhaust pressure, the operating time, etc., so that highly reliable control can be realized.

【0052】また本発明の内燃機関の排気浄化装置(請
求項3)は、フィルタ内での空間流速を判断してプラズ
マ発生装置を作動するためフィルタの再生効率が高く、
効率的に内燃機関の性能やフィルタの耐久性・信頼性を
高めることができる。またフィルタの再生効率向上によ
り、プラズマ発生装置の作動時間を短縮して省電力化に
も寄与する。
In the exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to the present invention (claim 3), the regeneration efficiency of the filter is high because the plasma generator is operated by judging the spatial flow velocity in the filter.
It is possible to efficiently improve the performance of the internal combustion engine and the durability and reliability of the filter. Also, by improving the regeneration efficiency of the filter, the operating time of the plasma generator can be shortened and power consumption can be saved.

【0053】本発明を構成するプラズマ発生装置は、フ
ィルタおよびその上流側の排気ガスをプラズマ状態とし
て活性種を生成するため(請求項4)、排気後処理装置
ないで活性種を再生成・維持することにより、低排気ガ
ス温度中においてもフィルタに捕集された微粒子を効率
よく燃焼させることができる。
In the plasma generator of the present invention, the filter and the exhaust gas on the upstream side thereof are put into a plasma state to generate active species (Claim 4). Therefore, active species are regenerated and maintained without an exhaust aftertreatment device. By doing so, it is possible to efficiently burn the fine particles collected by the filter even at a low exhaust gas temperature.

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

【図1】一実施形態の内燃機関の排気浄化装置を概略的
に示した図である。
FIG. 1 is a diagram schematically showing an exhaust gas purification device for an internal combustion engine of an embodiment.

【図2】排気後処理装置の詳細図である。FIG. 2 is a detailed view of an exhaust aftertreatment device.

【図3】図2中、III−III線に沿う排気後処理装置の断
面図である。
3 is a sectional view of the exhaust aftertreatment device taken along the line III-III in FIG.

【図4】ECUが実行する制御ルーチンの一例を示した
フローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing an example of a control routine executed by an ECU.

【図5】制御ルーチンの実行に伴う各種状態の変化を示
したタイムチャートである。
FIG. 5 is a time chart showing changes in various states associated with execution of a control routine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 内燃機関 2 排気通路 4 排気後処理装置 6 DPF(フィルタ) 8 前段触媒(NO2生成手段) 30 内電極(プラズマ発生装置) 56 外電極(プラズマ発生装置) 58 高電圧発生器(プラズマ発生装置) 60 ECU1 Internal Combustion Engine 2 Exhaust Passage 4 Exhaust Aftertreatment Device 6 DPF (Filter) 8 Pre-stage Catalyst (NO 2 Generation Means) 30 Inner Electrode (Plasma Generator) 56 Outer Electrode (Plasma Generator) 58 High Voltage Generator (Plasma Generator) ) 60 ECU

───────────────────────────────────────────────────── 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) B01J 19/08 B01D 46/42 B // B01D 46/42 Z 53/36 101Z 103B 103C Fターム(参考) 3G090 AA01 AA03 BA01 DA03 DA04 DA12 DA18 DA20 DB03 EA01 EA02 4D048 AA06 AA14 AA18 AB01 AB06 CC41 CD05 CD08 DA01 DA02 DA06 DA20 EA03 4D058 JA32 MA44 MA51 MA60 PA04 SA08 TA06 4G075 AA03 AA22 AA37 AA61 BA06 CA47 CA54 DA02 EC21 EE33─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) B01J 19/08 B01D 46/42 B // B01D 46/42 Z 53/36 101Z 103B 103C F term (reference) 3G090 AA01 AA03 BA01 DA03 DA04 DA12 DA18 DA20 DB03 EA01 EA02 4D048 AA06 AA14 AA18 AB01 AB06 CC41 CD05 CD08 DA01 DA02 DA06 DA20 EA03 4D058 JA32 MA44 MA51 MA60 PA04 SA08 TA06 4G075 AA03 AA22 BAA37 CA61 DA21 CAA37 AA61 A21 CAA37 A61 A21 CAA37 AA21 AA37 CA61 AA21 CAA37 A61 A21 CAA37

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 内燃機関の排気通路に設けられて排気ガ
ス中の微粒子を捕集するフィルタと、前記フィルタの上
流側および前記フィルタ上のいずれかの位置でNO2
生成するNO2生成手段とを有し、この生成したNO2
より前記フィルタに捕集された微粒子を燃焼可能な連続
再生式の排気後処理装置と、 前記フィルタの上流側の排気通路および前記フィルタの
少なくとも一方を通過する排気ガスをプラズマ状態とし
て活性種を生成するプラズマ発生装置と、 前記内燃機関から排出された排気ガスの温度、前記排気
後処理装置の温度または前記内燃機関の運転状態のいず
れかの情報に基づき、前記排気後処理装置により前記フ
ィルタの連続再生が可能であるか否かを判定する再生可
否判定手段と、 前記再生可否判定手段により前記フィルタの連続再生が
不可能であると判定されたとき、排気ガスをプラズマ状
態として活性種を生成するべく前記プラズマ発生装置の
作動を制御する制御手段とを具備したことを特徴とする
内燃機関の排気浄化装置。
1. A filter provided in an exhaust passage of an internal combustion engine for collecting fine particles in exhaust gas, and NO 2 generating means for generating NO 2 at an upstream side of the filter or at any position on the filter. And a continuous regeneration type exhaust aftertreatment device capable of combusting the particulates collected in the filter by the generated NO 2, and passing through at least one of the exhaust passage on the upstream side of the filter and the filter. A plasma generator that generates active species by using exhaust gas as a plasma state, the temperature of the exhaust gas discharged from the internal combustion engine, based on the information of the temperature of the exhaust aftertreatment device or the operating state of the internal combustion engine, Regeneration possibility determination means for determining whether or not the filter can be continuously regenerated by the exhaust aftertreatment device; and the filter by the regeneration possibility determination means. When it is determined that the continuous regeneration of the exhaust gas is not possible, the exhaust gas of the internal combustion engine is equipped with a control unit that controls the operation of the plasma generator to generate the active species by setting the exhaust gas in the plasma state. Purification device.
【請求項2】 前記フィルタに捕集された微粒子の堆積
量を推定して前記フィルタの再生が必要であるか否かを
判定する再生要否判定手段を更に備え、 前記制御手段は、前記再生可否判定手段により前記フィ
ルタの連続再生が不可能と判定され且つ前記再生要否判
定手段により前記フィルタの再生が必要と判定されたと
き、排気ガスをプラズマ状態として活性種を生成するべ
く前記プラズマ発生装置の作動を制御することを特徴と
する請求項1に記載の内燃機関の排気浄化装置。
2. The apparatus further comprises regeneration necessity determining means for estimating whether or not the filter needs to be regenerated by estimating a deposition amount of fine particles trapped in the filter, and the control means includes the regeneration means. When the availability determination means determines that continuous regeneration of the filter is impossible and the regeneration necessity determination means determines that the filter needs to be regenerated, the plasma is generated to generate active species by using exhaust gas as a plasma state. The exhaust gas purification device for an internal combustion engine according to claim 1, wherein the operation of the device is controlled.
【請求項3】 内燃機関の排気通路に設けられて排気ガ
ス中の微粒子を捕集するフィルタと、前記フィルタの上
流側および前記フィルタ上のいずれかの位置でNO2
生成するNO2生成手段とを有し、この生成したNO2
より前記フィルタに捕集された微粒子を燃焼可能な連続
再生式の排気後処理装置と、 前記フィルタの上流側の排気通路および前記フィルタの
少なくとも一方を通過する排気ガスをプラズマ状態とし
て活性種を生成するプラズマ発生装置と、 前記内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段
と、 前記運転状態検出手段の検出結果に基づき、前記内燃機
関がアイドル運転域、無負荷低回転域または排気ガスの
流量が低下する運転領域のいずれかの特定運転状態にあ
るか否かを判定する運転状態判定手段と、 前記運転状態判定手段により前記特定運転状態にあると
判定されたとき、排気ガスをプラズマ状態として活性種
を生成するべく前記プラズマ発生装置の作動を制御する
制御手段とを具備したことを特徴とする内燃機関の排気
浄化装置。
3. A filter provided in an exhaust passage of an internal combustion engine for collecting fine particles in exhaust gas, and a NO 2 generating means for generating NO 2 at an upstream side of the filter or at any position on the filter. And a continuous regeneration type exhaust aftertreatment device capable of combusting the particulates collected in the filter by the generated NO 2, and passing through at least one of the exhaust passage on the upstream side of the filter and the filter. A plasma generator that generates active species by using exhaust gas as a plasma state, an operating state detecting unit that detects an operating state of the internal combustion engine, and based on a detection result of the operating state detecting unit, the internal combustion engine has an idle operating range, An operating condition determining means for determining whether the engine is in a specific operating condition of either a no-load low rotation speed region or an operating region where the flow rate of exhaust gas decreases; When it is determined by the determination means that the exhaust gas is in the specific operation state, the control means controls the operation of the plasma generator to generate the active species by setting the exhaust gas in the plasma state. Exhaust purification device.
【請求項4】 前記プラズマ発生装置は、前記フィルタ
の上流側の排気ガスおよび前記フィルタを通過する排気
ガスをプラズマ状態として活性種を生成することを特徴
とする請求項1から3のいずれかに記載の内燃機関の排
気浄化装置。
4. The plasma generation device generates active species by using exhaust gas upstream of the filter and exhaust gas passing through the filter in a plasma state to generate active species. An exhaust gas purification device for an internal combustion engine as described.
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