JP2007090255A - Exhaust gas purifying apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマ放電を利用して内燃機関等からの排ガス中の有害成分を浄化する排ガス浄化装置に関し、詳細には粒子状物質(以後PMとする)の堆積状態を把握することができる排ガス浄化装置に関する。 The present invention relates to an exhaust gas purifying apparatus that purifies harmful components in exhaust gas from an internal combustion engine or the like using plasma discharge, and more specifically, exhaust gas capable of grasping the accumulation state of particulate matter (hereinafter referred to as PM). The present invention relates to a purification device.
自動車等において使用される内燃機関や焼却設備から排出される排ガスには、様々な有害成分が含有されている。この有害成分のうち、特にNOx、SOx、及びPMの排出を低減させることが望まれている。ディーゼルエンジンでは。近年特にPMの排出を低減することが強く望まれており、このPMを除去するためにパティキュレートフィルターが用いられている。 Various harmful components are contained in exhaust gas discharged from internal combustion engines and incineration facilities used in automobiles and the like. Of these harmful components, it is desired to reduce NOx, SOx, and PM emissions. For diesel engines. In recent years, in particular, it has been strongly desired to reduce the emission of PM, and a particulate filter is used to remove this PM.
この種のパティキュレートフィルターは、コージェライト等のセラミックからなる多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路においては出口が目封じされており、各流路を区画する多孔質壁を透過した排ガスのみが下流側へ排出される。そして、排ガス中のPMは前記多孔質壁を通過することができないため、この多孔質壁の内側表面においてPMが捕集される。 This type of particulate filter has a porous honeycomb structure made of ceramics such as cordierite, and the inlets of each flow path partitioned in a lattice pattern are alternately sealed, and the inlets are not sealed. The outlets are sealed in the flow paths, and only the exhaust gas that has permeated through the porous walls that define each flow path is discharged downstream. Since PM in the exhaust gas cannot pass through the porous wall, PM is collected on the inner surface of the porous wall.
このようなフィルターでは、捕集されたPMによりフィルターが目詰まりを起こし、通気抵抗が増加し、エンジンに負担をかける結果となるため、この目詰まりによる通気抵抗が増加する前にPMを適宜に燃焼除去し、フィルターの再生を図る必要がある。ところが、通常のディーゼルエンジンの運転状態では、PMが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られない。 In such a filter, the collected PM causes the filter to be clogged, resulting in an increase in ventilation resistance and a burden on the engine. Therefore, before the ventilation resistance due to this clogging increases, the PM is appropriately adjusted. It is necessary to burn off and regenerate the filter. However, in the normal operation state of a diesel engine, an exhaust temperature that is high enough to cause PM to self-combust is not obtained.
そこで最近、放電によってプラズマを発生させ、このプラズマの酸化作用によってPMを燃焼除去し、かつプラズマの酸化作用と触媒の還元作用によってNOx等を浄化することが提案されている。 Therefore, recently, it has been proposed that plasma is generated by discharge, PM is burned and removed by the oxidizing action of the plasma, and NOx and the like are purified by the oxidizing action of the plasma and the reducing action of the catalyst.
例えば、機関排気系にパティキュレートフィルターと、このパティキュレートフィルターの上流側にプラズマ発生装置を配置し、パティキュレートフィルターにPMが堆積されると判断される、A/Fがリッチの状態となるリッチスパイク時にプラズマ発生装置を稼動させてパティキュレートフィルターにおけるPM酸化除去能力を向上させる排気浄化装置が提案されている(特許文献1参照)。 For example, a particulate filter is disposed in the engine exhaust system, and a plasma generator is disposed on the upstream side of the particulate filter, and it is determined that PM is deposited on the particulate filter. There has been proposed an exhaust purification device that operates a plasma generator during spikes to improve PM oxidation removal capability in a particulate filter (see Patent Document 1).
しかしながら、上記の排気浄化装置では、機関状態によってPMが堆積すると推定しているにすぎず、直接PMの堆積状態を検知しているわけではない。従って、例えばリッチスパイク時においてもプラズマを発生させる必要がない場合があり、逆にリーン時でもプラズマを発生させる必要がある場合もあり、真にプラズマ発生時を最適に制御しているのではない。 However, the above exhaust purification apparatus merely estimates that PM accumulates depending on the engine state, and does not directly detect the PM accumulation state. Therefore, for example, there is a case where it is not necessary to generate plasma even at the time of rich spike, and there is a case where it is necessary to generate plasma even at the time of lean, and the plasma generation time is not truly optimally controlled. .
本発明は、このような問題を解消し、パティキュレートフィルターへのPMの堆積を検知することができる、プラズマ放電を利用した排ガス浄化装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an exhaust gas purifying apparatus using plasma discharge, which can solve such problems and can detect PM accumulation on a particulate filter.
上記問題点を解決するために本発明によれば、
絶縁性ハニカム構造体、
前記ハニカム構造体の外周部に配置され外周電極として機能する、前記ハニカム構造体を収納するケース、
前記ケースの中心軸上に保持されている棒状の放電電極、及び
粒子状物質検出用電極
を有する排ガス浄化装置において、前記粒子状物質検出用電極が前記ケースもしくは他の電極と回路を形成しており、この電極上に粒子状物質が堆積することによって前記ケースもしくは他の電極との間に電気的導通が形成され、この電気的導通を検知することにより粒子状物質が堆積していることを把握することができるようになっている。
In order to solve the above problems, according to the present invention,
Insulating honeycomb structure,
A case for housing the honeycomb structure, which is disposed on the outer peripheral portion of the honeycomb structure and functions as an outer peripheral electrode;
In an exhaust gas purification apparatus having a rod-like discharge electrode held on the central axis of the case and a particulate matter detection electrode, the particulate matter detection electrode forms a circuit with the case or another electrode. It is confirmed that the particulate matter is deposited on the electrode to form an electrical continuity with the case or another electrode, and the particulate matter is deposited by detecting the electrical continuity. It is possible to grasp.
本発明によれば、排ガス浄化装置内に配置したPM堆積検出用電極を含む回路に電流が流れることを検知することにより、PMの堆積を把握することができ、PMを燃焼除去するためのプラズマの発生時を最適に制御することができる。 According to the present invention, it is possible to grasp PM deposition by detecting that a current flows through a circuit including a PM deposition detection electrode disposed in an exhaust gas purification apparatus, and plasma for burning and removing PM. Can be optimally controlled.
以下、本発明の排ガス浄化装置を図面を参照して説明する。この排ガス浄化装置の一態様は、図1に示すように、絶縁性ハニカム構造体1、前記ハニカム構造体1の外周部に配置され外周電極として機能する、前記ハニカム構造体を収納するケース2、及び前記ケース2の中心軸上に保持されている棒状の放電電極3を有している。この放電電極3はケース2の上部からケース内に前記絶縁性ハニカム構造体1と接触しないように挿入され、絶縁用のアルミナ管もしくは碍子4により保持されている。
Hereinafter, an exhaust gas purification apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, an embodiment of the exhaust gas purifying apparatus includes an
放電電極3は電源5に電気的に接続されており、外周電極であるケース2は接地されており、図示していないコントロールユニットからの制御信号に基づいて電源5を作用させることにより、放電電極3とケース2の間でコロナ放電を起こさせ、プラズマを発生させることができるようになっている。
The
絶縁性ハニカム構造体1としては、コージェライト等のセラミックからなる多孔質のパティキュレートフィルター又はセラミック製のハニカムに貴金属等の触媒金属を担持させた排ガス浄化触媒を用いることができる。
As the
この排ガス浄化装置において、PM検出用電極6がケース2内の壁面に配置されており、ケースとの間で回路を形成している。このPM検出用電極の構成の一例を図2に示す。このPM検出用電極は、ケース2の内壁面上に碍子等の絶縁体8を介して導体9を固定し、さらに導体9上に他の絶縁体10を、導体9の少なくとも一部を露出させて挟むように配置して構成されている。導体9からは外部にリード線11が配線され、このリード線はケース2に接続し、回路を構成している。
In this exhaust gas purification apparatus, the
また、PM検出用電極の構成の他の例を図3及び図4に示す。図3に示す電極では、図2に示す電極から絶縁体10を排除したものである。図4に示す電極は、導体9の面が上側、すなわちPMが堆積する側に面するように配置され、PMが堆積しやすいようになっている。
Further, another example of the configuration of the PM detection electrode is shown in FIGS. In the electrode shown in FIG. 3, the
このような電極を配置した排ガス浄化装置にエンジン等から排出された排ガスが流入すると、排ガス中のPMが電極6上に堆積し、ついには図5に示すように、電極の導体9とケース2の間に電気的導通が形成される。導体9からは、図1に示すように、リード線により電流検出器7を介してケース1の壁面に回路が形成されているため、PMが堆積する前は導体9とケース2との間が絶縁されているが、上記のようにPMの堆積によって導体9とケース2との間の絶縁が破壊されると回路に電流が流れ、電流検出器7によってこの電流が検出される。すなわち、電流検出器7を観察することによってPMが堆積したか否かを検出することができる。
When the exhaust gas discharged from the engine or the like flows into the exhaust gas purification apparatus having such an electrode, PM in the exhaust gas accumulates on the
図5においては、図2に示す電極を用いており、導体9の露出部の面積、導体9とケースとの距離等を調整することによりPM堆積の感度を調整することができる。すなわち、図3に示すような電極を用いれば、導体9が完全に露出しているため、図2に示す電極よりも少量のPMが堆積したのみで電流が流れることになる。さらに図4に示す電極では、導体にPMがより堆積し易くなっているため、さらにPM堆積の検出感度を高くすることができる。
In FIG. 5, the electrode shown in FIG. 2 is used, and the PM deposition sensitivity can be adjusted by adjusting the area of the exposed portion of the
本発明の排ガス浄化装置の他の態様を図6に示す。この排ガス浄化装置では、PM検出用電極6が2つ、対としてケース2内に配置されている。そしてこの電極6はケースの外部で回路を形成しているが、ケース内では互いに絶縁されている。そしてこの装置内でPMが堆積し、2つの電極6間が堆積したPMによって導通されると、回路に電流が流れ、電流検出器7によってこの電流が検出され、PMが堆積したことが検知される。
Another embodiment of the exhaust gas purifying apparatus of the present invention is shown in FIG. In this exhaust gas purifying apparatus, two
こうして排ガス浄化装置にPMが堆積したことが検知されると、図示していないコントロールユニットからの制御信号により電源5が作用され、放電電極3とケース2の間にコロナ放電が比較的広範囲にわたって持続される。するとこの部位を通過する排ガスは励起され、排ガス中に含まれるPMやNO等がコロナ放電によりプラズマとして活性化され、活性の高い成分がハニカム構造体1に流入する。
When it is detected that PM has accumulated in the exhaust gas purification device in this way, the
絶縁性ハニカム構造体1としてパティキュレートフィルターを用いる場合、このパティキュレートフィルターに捕集されたPMの酸化反応が上記の活性の高い成分により促進される結果、従来よりも低い温度でPMが着火して燃焼除去されることになる。また絶縁性ハニカム構造体1として排ガス浄化触媒を用いる場合、排ガス中の成分は活性の高い成分として流入するため、効率よく排ガス中の有害成分の酸化もしくは還元を行い、無害化することができる。
In the case where a particulate filter is used as the
1 ハニカム構造体
2 ケース
3 放電電極
4 アルミナ管
5 電源
6 PM検出用電極
7 電流検出器
8 絶縁体
9 導体
10 絶縁体
11 リード線
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記ハニカム構造体の外周部に配置され外周電極として機能する、前記ハニカム構造体を収納するケース、
前記ケースの中心軸上に保持されている棒状の放電電極、及び
粒子状物質検出用電極
を有する排ガス浄化装置であって、前記粒子状物質検出用電極が前記ケースもしくは他の電極と回路を形成しており、この電極上に粒子状物質が堆積することによって前記ケースもしくは他の電極との間に電気的導通が形成され、この電気的導通を検知することにより粒子状物質が堆積していることを把握することができる排ガス浄化装置。 Insulating honeycomb structure,
A case for housing the honeycomb structure, which is disposed on the outer peripheral portion of the honeycomb structure and functions as an outer peripheral electrode;
An exhaust gas purification apparatus having a rod-shaped discharge electrode held on the central axis of the case and a particulate matter detection electrode, wherein the particulate matter detection electrode forms a circuit with the case or another electrode The particulate matter is deposited on the electrode to form an electrical continuity with the case or another electrode, and the particulate matter is deposited by detecting the electrical continuity. An exhaust gas purification device that can grasp this.
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WO2008117869A1 (en) * | 2007-03-28 | 2008-10-02 | Ngk Insulators, Ltd. | Impedance measuring instrument and impedance measuring method for fine particle collector |
KR101934100B1 (en) * | 2017-08-22 | 2019-03-25 | 유한회사 더프라임솔루션 | System for reducing particulate matter in exhaust |
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2005
- 2005-09-29 JP JP2005284212A patent/JP2007090255A/en active Pending
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WO2008117869A1 (en) * | 2007-03-28 | 2008-10-02 | Ngk Insulators, Ltd. | Impedance measuring instrument and impedance measuring method for fine particle collector |
JP5068311B2 (en) * | 2007-03-28 | 2012-11-07 | 日本碍子株式会社 | Impedance measuring instrument and impedance measuring method for particulate collector |
KR101934100B1 (en) * | 2017-08-22 | 2019-03-25 | 유한회사 더프라임솔루션 | System for reducing particulate matter in exhaust |
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