JP2011112026A - Electric power supply device for exhaust emission control device - Google Patents

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正利 黒柳
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義明 西島
Akihiro Matsuyama
明広 松山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electric power supply device for an exhaust emission control device whose purifying amount is improved. <P>SOLUTION: The exhaust emission control device is equipped with the electric power supply device 50 (an electric power supply means) which is applied to an exhaust emission control system 10 for oxidizing and purifying PMs (particulate) within exhaust by executing a corona discharge from a discharging electrode 21 arranged in an exhaust passage 11 of an internal combustion engine, and repeats an instantaneous voltage application to the discharging electrode 21 two or more times to thereby supply electric power employed for the corona discharge. The time required for the instantaneous voltage application by the electric power supply device 50 is made shorter than a given time period (a predetermined time period) required for arc discharge. Accordingly, the arc discharge can be restrained from being generated and therefore an applied voltage can be driven to be higher, eventually enabling an increase in a PM purifying amount. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、内燃機関の排気中に含まれる微粒子を浄化する排気浄化装置に適用された、排気浄化装置用電力供給装置に関する。   The present invention relates to a power supply device for an exhaust gas purification device applied to an exhaust gas purification device that purifies particulates contained in the exhaust gas of an internal combustion engine.

従来より、内燃機関の排気通路に配置した放電電極からコロナ放電させることで排気中のPM(particulate matters(微粒子))を酸化させて浄化、或いはPMを帯電させて捕集浄化する排気浄化装置が知られている(特許文献1参照)。   2. Description of the Related Art Conventionally, an exhaust gas purification device that purifies by oxidizing PM (particulate matters (fine particles)) in exhaust gas by corona discharge from a discharge electrode disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, or collecting and purifying PM by charging PM. It is known (see Patent Document 1).

特開2009−243419号公報JP 2009-243419 A

上記装置を用いてPMを浄化するにあたり、放電電極に印加する電圧を高くするほどPMの酸化又は帯電を促進でき、PM浄化量を増大できる。しかしながら、PM浄化量増大を図るべく電圧を上昇させていくと、放電電極に対向する接地電極(対向電極)と放電電極との間でアーク放電が発生する可能性が高くなる。そして、このようなアーク放電が発生すると、放電電極へ投入した電気エネルギの殆どがアークへ流入してコロナ放電が消滅してしまう。すると、放電電極近傍を通過するPMの殆どが酸化又は帯電されなくなり、PM浄化量が著しく低下するといった問題が生じる。   In purifying PM using the above apparatus, the higher the voltage applied to the discharge electrode, the more the PM oxidation or charging can be promoted, and the PM purification amount can be increased. However, when the voltage is increased in order to increase the amount of PM purification, there is a high possibility that arc discharge will occur between the ground electrode (counter electrode) facing the discharge electrode and the discharge electrode. When such arc discharge occurs, most of the electric energy input to the discharge electrode flows into the arc and the corona discharge disappears. As a result, most of the PM passing through the vicinity of the discharge electrode is not oxidized or charged, resulting in a problem that the amount of PM purification is significantly reduced.

また、排気中に含まれるOやN等の排気分子にコロナ放電された電子が衝突すると、排気分子の分子振動が促進されるが、この分子振動が活発化するほど、放電電極からコロナ放電された電子は、分子振動する排気分子に衝突する確率が高くなる。すると、その背反としてコロナ放電された電子がPMに衝突する確率は低くなるので、PMが十分に酸化又は帯電されなくなり、PM浄化量が低下するといった問題が生じる。 Further, when electrons subjected to corona discharge collide with exhaust molecules such as O 2 and N 2 contained in the exhaust, the molecular vibrations of the exhaust molecules are promoted. The more the molecular vibrations are activated, the more the corona discharges from the corona. The discharged electrons have a higher probability of colliding with exhaust molecules that undergo molecular vibration. As a result, the probability that the corona-discharged electrons collide with the PM as a contradiction is low, so that the PM is not sufficiently oxidized or charged, resulting in a problem that the PM purification amount is reduced.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、浄化量の向上を図った排気浄化装置用電力供給装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a power supply device for an exhaust purification device that improves the purification amount.

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。   Hereinafter, means for solving the above-described problems and the operation and effects thereof will be described.

請求項1記載の発明では、内燃機関の排気通路に配置した放電電極からコロナ放電させることで排気中の微粒子を酸化させて浄化、或いは、前記微粒子を帯電させて捕集浄化する排気浄化装置に適用され、前記放電電極へ瞬時的に電圧印加することを複数回繰り返すことで、前記コロナ放電に用いる電力を供給する電力供給手段を備え、前記電力供給手段により瞬時的に電圧印加する時間を、所定時間よりも短くすることを特徴とする。   According to the first aspect of the present invention, there is provided an exhaust gas purification apparatus that oxidizes and purifies particulates in exhaust gas by corona discharge from a discharge electrode disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, or charges and collects and purifies the particulates. It is applied and includes a power supply means for supplying power to be used for the corona discharge by repeating applying an instantaneous voltage to the discharge electrode a plurality of times, and a time for applying a voltage instantaneously by the power supply means, It is characterized by being shorter than a predetermined time.

これによれば、コロナ放電に用いる電力を放電電極へ供給するにあたり、常時継続して電圧印加するのではなく、瞬時的に電圧印加することを複数回繰り返して電力供給する。そのため、放電電極に対向する対向電極(例えば接地電極)及び放電電極の一方で電気アークが生じてからその電気アークが他方へ到達する前に、印加電圧が一時的に遮断されて、アーク放電になりかけた電気アークが途中で消滅する可能性が高くなる。このように、上記発明によればアーク放電の発生を抑制できるので、印加電圧の高電圧化を促進でき、ひいては微粒子の浄化量向上を図ることができる。   According to this, when supplying the electric power used for corona discharge to the discharge electrode, the voltage is not applied continuously all the time, but the voltage is applied instantaneously for a plurality of times. Therefore, the applied voltage is temporarily interrupted before the electric arc reaches the other side after the electric arc is generated on one of the counter electrode (for example, the ground electrode) and the discharge electrode facing the discharge electrode. There is a high possibility that the near electric arc will disappear on the way. As described above, according to the present invention, since the occurrence of arc discharge can be suppressed, it is possible to promote the increase of the applied voltage and to improve the purification amount of the fine particles.

また、上記発明に反し、印加電圧を一時的に遮断させることなく放電電極への電圧印加を継続して行うと、先述した排気分子の分子振動が促進される。これに対し上記発明では、瞬時的に電圧印加することを複数回繰り返して電力供給するので、排気分子の分子振動を抑制でき、コロナ放電された電子が微粒子に衝突する確率を高くできる。よって、微粒子の酸化量又は帯電量を向上でき、ひいては微粒子の浄化量向上を図ることができる。   Contrary to the above-described invention, if the voltage application to the discharge electrode is continuously performed without temporarily interrupting the applied voltage, the aforementioned molecular vibration of the exhaust molecules is promoted. On the other hand, in the above-described invention, since power is supplied by repeating voltage application a plurality of times, molecular vibrations of exhaust molecules can be suppressed, and the probability that corona-discharged electrons collide with fine particles can be increased. Therefore, the oxidation amount or charge amount of the fine particles can be improved, and the purification amount of the fine particles can be improved.

請求項2記載の発明では、前記放電電極に対向する対向電極及び前記放電電極の一方で電気アークが生じてから、前記対向電極及び前記放電電極の他方へ前記電気アークが到達するまでに要する時間をアーク放電所要時間とし、前記アーク放電所要時間を前記所定時間としたことを特徴とする。   According to the second aspect of the present invention, the time required for the electric arc to reach the other of the counter electrode and the discharge electrode after the electric arc is generated on the one side of the counter electrode and the discharge electrode facing the discharge electrode. Is the arc discharge required time, and the arc discharge required time is the predetermined time.

これによれば、対向電極(例えば接地電極)及び放電電極の一方で電気アークが生じてからその電気アークが他方へ到達する前に印加電圧を遮断させることの確実性を向上できる。よって、アーク放電の発生抑制を促進でき、ひいては微粒子の浄化量向上を促進できる。   According to this, it is possible to improve the certainty that the applied voltage is cut off after the electric arc is generated on one of the counter electrode (for example, the ground electrode) and the discharge electrode and before the electric arc reaches the other. Therefore, generation | occurrence | production suppression of arc discharge can be accelerated | stimulated and by extension, the purification amount improvement of microparticles | fine-particles can be accelerated | stimulated.

請求項3記載の発明では、瞬時的な電圧印加を開始してから、コロナ放電された電子のエネルギを受けて排気分子が所定値以上の強度で振動するに至るまでに要する時間を分子振動所要時間とし、前記分子振動所要時間を前記所定時間としたことを特徴とする。   According to the third aspect of the present invention, the time required for the exhaust molecules to vibrate with a strength of a predetermined value or more after receiving the energy of the corona-discharged electrons after starting the instantaneous voltage application is required for molecular vibration. The time required for the molecular vibration is defined as the predetermined time.

これによれば、排気分子が所定値以上の強度で分子振動することを回避させることの確実性を向上できる。よって、微粒子の酸化量又は帯電量向上を促進でき、ひいては微粒子の浄化量向上を促進できる。   According to this, it is possible to improve the certainty that the exhaust molecules can avoid the molecular vibration with the intensity of a predetermined value or more. Therefore, improvement in the oxidation amount or charge amount of the fine particles can be promoted, and as a result, improvement in the purification amount of the fine particles can be promoted.

請求項4記載の発明では、前記所定時間を、100ナノ秒以上かつ500ナノ秒以下に設定したことを特徴とする。   The invention according to claim 4 is characterized in that the predetermined time is set to 100 nanoseconds or more and 500 nanoseconds or less.

上記発明に反して前記所定時間を100ナノ秒未満に設定すると、アーク放電抑制及び分子振動抑制を向上できる背反として、コロナ放電による微粒子の酸化又は帯電が不十分となることが懸念される。また、上記発明に反して前記所定時間を500ナノ秒より大きく設定すると、アーク放電抑制及び分子振動抑制が不十分となることが懸念される。これらの懸念を鑑みて「100ナノ秒≦所定時間≦500ナノ秒」に設定した上記発明によれば、アーク放電抑制及び分子振動抑制による効果と、微粒子酸化又は帯電による効果とをバランスよく発揮させることができる。   Contrary to the above invention, if the predetermined time is set to less than 100 nanoseconds, there is a concern that oxidation or charging of the fine particles due to corona discharge may be insufficient as a contradiction that can improve suppression of arc discharge and molecular vibration. Also, contrary to the above invention, if the predetermined time is set to be greater than 500 nanoseconds, there is a concern that arc discharge suppression and molecular vibration suppression may be insufficient. In view of these concerns, according to the above invention set to “100 nanoseconds ≦ predetermined time ≦ 500 nanoseconds”, the effects of arc discharge suppression and molecular vibration suppression and the effects of fine particle oxidation or charging are exhibited in a balanced manner. be able to.

請求項5記載の発明では、前記電力供給手段により瞬時的に電圧印加する周期を、500Hz以上かつ100kHz以下に設定したことを特徴とする。   The invention according to claim 5 is characterized in that a period in which voltage is instantaneously applied by the power supply means is set to 500 Hz or more and 100 kHz or less.

上記発明に反して前記周期を500Hz未満に設定すると、電圧印加されていないインターバル時間が長すぎてしまい、アーク放電抑制及び分子振動抑制が促進される背反として、コロナ放電による微粒子の酸化又は帯電が不十分となることが懸念される。   Contrary to the above invention, if the period is set to less than 500 Hz, the interval time during which no voltage is applied is too long, and as a contradiction to suppress arc discharge suppression and molecular vibration suppression, oxidation or charging of fine particles due to corona discharge is caused. There is concern that it will be insufficient.

また、上記発明に反して前記周期を100kHzより大きく設定すると、以下に説明するように前記インターバル時間が短すぎることとなる。すなわち、印加電圧を一時的に遮断することでアーク放電になりかけた電気アークが途中で消滅しようとするものの、前記インターバル時間が短すぎると、電気アークが完全に消滅する前に次の電圧印加が為されてしまい、対向電極及び放電電極の一方で生じた電気アークが他方へ到達してアーク放電の状態に陥ることが懸念される。また、分子振動を十分に抑制できなくなることが懸念される。   On the other hand, if the period is set to be larger than 100 kHz contrary to the above invention, the interval time will be too short as will be described below. That is, an electric arc that has become an arc discharge is about to disappear in the middle by temporarily interrupting the applied voltage, but if the interval time is too short, the next voltage is applied before the electric arc is completely extinguished. There is a concern that the electric arc generated in one of the counter electrode and the discharge electrode reaches the other and falls into an arc discharge state. There is also a concern that molecular vibrations cannot be sufficiently suppressed.

これらの懸念を鑑みて「500Hz≦瞬時的に電圧印加する周期≦100kHz」に設定した上記発明によれば、アーク放電抑制及び分子振動抑制による効果と、微粒子酸化又は帯電による効果とをバランスよく発揮させることができる。   In view of these concerns, according to the above invention set to “500 Hz ≦ period of applying voltage instantaneously ≦ 100 kHz”, the effects of arc discharge suppression and molecular vibration suppression and the effects of fine particle oxidation or charging are well balanced. Can be made.

請求項6記載の発明では、前記電力供給手段により瞬時的に電圧印加した時の電圧ピーク値の絶対値を、5kV以上かつ15kV以下に設定したことを特徴とする。   The invention according to claim 6 is characterized in that the absolute value of the voltage peak value when the voltage is instantaneously applied by the power supply means is set to 5 kV or more and 15 kV or less.

上記発明に反して前記電圧ピーク値の絶対値を5kV未満に設定すると、アーク放電抑制及び分子振動抑制を向上できる背反として、コロナ放電による微粒子の酸化又は帯電が不十分となることが懸念される。また、上記発明に反して前記電圧ピーク値の絶対値を15kVより大きく設定すると、アーク放電抑制及び分子振動抑制が不十分となることが懸念される。これらの懸念を鑑みて「5kV≦電圧ピーク値の絶対値≦15kV」に設定した上記発明によれば、アーク放電抑制及び分子振動抑制による効果と、微粒子酸化又は帯電による効果とをバランスよく発揮させることができる。   Contrary to the above invention, if the absolute value of the voltage peak value is set to less than 5 kV, there is a concern that the oxidation or charging of fine particles due to corona discharge may be insufficient as a contradiction that can improve the suppression of arc discharge and molecular vibration. . Further, contrary to the above invention, if the absolute value of the voltage peak value is set to be larger than 15 kV, there is a concern that arc discharge suppression and molecular vibration suppression are insufficient. In view of these concerns, according to the above invention set to “5 kV ≦ absolute value of voltage peak value ≦ 15 kV”, the effects of arc discharge suppression and molecular vibration suppression and the effects of fine particle oxidation or charging are exhibited in a balanced manner. be able to.

請求項7記載の発明では、前記放電電極は、コロナ放電により電子が放出される突起状の放出部を複数備えた形状であることを特徴とする。   The invention according to claim 7 is characterized in that the discharge electrode has a shape including a plurality of protruding emission portions from which electrons are emitted by corona discharge.

これによれば、電極へ供給した電荷が排気通路へ放出され易くなるので、印加電圧を低く抑えつつもコロナ放電を促進して微粒子の酸化量又は帯電量を向上できる。よって、アーク放電抑制及び分子振動抑制を促進させつつコロナ放電による微粒子浄化を促進できる。   According to this, since the electric charge supplied to the electrode is easily released to the exhaust passage, the corona discharge can be promoted while suppressing the applied voltage to improve the oxidation amount or the charge amount of the fine particles. Therefore, it is possible to promote fine particle purification by corona discharge while promoting suppression of arc discharge and molecular vibration.

請求項8記載の発明では、前記排気通路を形成する排気管の内壁面に、前記放電電極に対向する対向電極が配置されており、前記排気通路のうち前記放電電極が配置されている部分の通路断面積は、前記排気通路の最小通路断面積以上となっていることを特徴とする。   According to an eighth aspect of the present invention, a counter electrode facing the discharge electrode is disposed on an inner wall surface of the exhaust pipe forming the exhaust passage, and a portion of the exhaust passage where the discharge electrode is disposed. The passage cross-sectional area is greater than or equal to the minimum passage cross-sectional area of the exhaust passage.

ここで、放電電極と対向電極とのギャップを大きくするほど両電極間での抵抗(インピーダンス)が大きくなり、放電電極に供給された電荷が放出されにくくなり、コロナ放電が不十分となることが懸念される。そこで、排気管の通路断面積を小さくすれば、前記ギャップが小さくなり上記懸念が解消されるものの、排気管のうち対向電極が配置された部分の通路断面積だけを小さくすると、この部分で排気の流れが絞られることとなり、排気の流通抵抗が大きくなるとの不具合が生じる。   Here, the larger the gap between the discharge electrode and the counter electrode, the greater the resistance (impedance) between the two electrodes, making it difficult for the charge supplied to the discharge electrode to be released, resulting in insufficient corona discharge. Concerned. Therefore, if the passage cross-sectional area of the exhaust pipe is reduced, the gap is reduced and the above-mentioned concern is solved. However, if only the passage cross-sectional area of the exhaust pipe where the counter electrode is disposed is reduced, the exhaust pipe is exhausted at this portion. This causes a problem that the flow resistance of the exhaust gas is restricted and the flow resistance of the exhaust gas increases.

この点を鑑みた上記発明では、排気通路のうち対向電極が配置されている部分の通路断面積を、排気通路の最小通路断面積以上にするので、排気管のうち対向電極が配置された部分で排気の流れが絞られることを回避できる。なお、対向電極が配置されている部分の通路断面積を最小通路断面積にすれば、排気の流通抵抗が増大することを抑制しつつ、前記ギャップを小さくすることによるコロナ放電の促進を図ることができ、好適である。   In the above invention in view of this point, the passage cross-sectional area of the portion of the exhaust passage where the counter electrode is disposed is equal to or larger than the minimum passage cross-sectional area of the exhaust passage, so the portion of the exhaust pipe where the counter electrode is disposed In this way, it is possible to prevent the exhaust flow from being restricted. In addition, if the passage cross-sectional area of the portion where the counter electrode is disposed is set to the minimum passage cross-sectional area, it is possible to promote corona discharge by reducing the gap while suppressing an increase in exhaust flow resistance. This is preferable.

請求項9記載の発明では、排気中の特定物質を酸化又は還元する触媒と、前記排気通路を形成する排気管に接続されて前記触媒を内部に保持するケースと、を備え、前記ケースは、前記排気管から排気を流入させる流入口を有するとともに、前記流入口から排気流れ下流側へ向けて通路断面積を徐々に拡大させる入口テーパ部と、前記排気管へ排気を流出させる流出口を有するとともに、前記流出口から排気流れ上流側へ向けて通路断面積を徐々に拡大させる出口テーパ部と、前記入口テーパ部及び前記出口テーパ部を接続するとともに、前記触媒を内部に保持する保持部と、を備えて構成されており、前記放電電極を、前記排気通路のうち前記出口テーパ部の下流側近傍に配置するとともに、前記排気通路の通路断面中央部に配置したことを特徴とする(図11参照)。   The invention according to claim 9 includes a catalyst that oxidizes or reduces a specific substance in the exhaust, and a case that is connected to an exhaust pipe that forms the exhaust passage and holds the catalyst inside. In addition to having an inflow port through which exhaust flows from the exhaust pipe, an inlet taper part that gradually increases the cross-sectional area of the passage from the inflow port toward the exhaust flow downstream side, and an outflow port through which the exhaust flows out to the exhaust pipe And an outlet taper portion that gradually increases a passage sectional area from the outlet toward the upstream side of the exhaust flow, and a holding portion that connects the inlet taper portion and the outlet taper portion and holds the catalyst therein. The discharge electrode is disposed in the exhaust passage in the vicinity of the downstream side of the outlet taper portion and at the center of the cross section of the exhaust passage. Wherein (see Fig. 11).

ケースの保持部は、排気が触媒を通過する際の圧力損失低減を図るべく、排気管よりも通路断面積が大きく形成されているのが一般的である。そのため、保持部の下流端と排気管とを接続する出口テーパ部をケースは有することとなる。上記発明は、この出口テーパ部を利用してコロナ放電による浄化量の増大を図ったものである。   Generally, the case holding portion is formed to have a passage cross-sectional area larger than that of the exhaust pipe in order to reduce pressure loss when the exhaust passes through the catalyst. Therefore, the case has an outlet tapered portion that connects the downstream end of the holding portion and the exhaust pipe. In the above invention, the amount of purification by corona discharge is increased by using the outlet taper portion.

すなわち、出口テーパ部に位置する排気は、出口テーパ部の内壁面にガイドされて、排気通路の中央へ向かう向きの流れとなる(図11中の矢印Y参照)。そのため、排気通路の通路断面中央部におけるPM濃度は通路断面外周部におけるPM濃度よりも高くなる。よって、放電電極を、出口テーパ部の下流側近傍かつ排気通路の通路断面中央部に配置した上記発明によれば、PM濃度の高い部分に放電電極が配置されることとなるので、コロナ放電による浄化量の増大を図ることができる。   That is, the exhaust gas positioned at the outlet taper portion is guided by the inner wall surface of the outlet taper portion and flows toward the center of the exhaust passage (see arrow Y in FIG. 11). Therefore, the PM concentration in the central portion of the passage section of the exhaust passage is higher than the PM concentration in the outer peripheral portion of the passage section. Therefore, according to the above-described invention in which the discharge electrode is disposed in the vicinity of the downstream side of the outlet taper portion and in the central portion of the passage cross section of the exhaust passage, the discharge electrode is disposed in a portion having a high PM concentration. The amount of purification can be increased.

第1実施形態において、(a)は排気浄化装置のエンジン搭載位置を示す図、(b)は排気浄化装置の構成を示す図、(c)は(b)のA矢視図。In 1st Embodiment, (a) is a figure which shows the engine mounting position of an exhaust gas purification apparatus, (b) is a figure which shows the structure of an exhaust gas purification apparatus, (c) is A arrow view of (b). 図1の排気浄化装置によりPMが浄化されるメカニズムを説明する図。The figure explaining the mechanism in which PM is purified by the exhaust gas purification apparatus of FIG. 図1の放電プラグへ電力を供給する電力供給装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the electric power supply apparatus which supplies electric power to the discharge plug of FIG. 図3の電力供給装置により放電プラグへ印加する電圧の時間変化を示す図。The figure which shows the time change of the voltage applied to a discharge plug by the electric power supply apparatus of FIG. 第1実施形態に反し、継続して電圧印加した場合の試験結果を示す図。The figure which shows the test result at the time of applying a voltage continuously contrary to 1st Embodiment. 第1実施形態による効果の1つを説明する図。The figure explaining one of the effects by 1st Embodiment. 第2実施形態にかかる排気浄化装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the exhaust gas purification apparatus concerning 2nd Embodiment. 第3実施形態にかかる放出部の配置例を示す図。The figure which shows the example of arrangement | positioning of the discharge | release part concerning 3rd Embodiment. 第3実施形態にかかる放出部の配置例を示す図。The figure which shows the example of arrangement | positioning of the discharge | release part concerning 3rd Embodiment. 第3実施形態にかかる放出部の形状例を示す図。The figure which shows the example of a shape of the discharge | release part concerning 3rd Embodiment. 第4実施形態にかかる放出部の配置例を示す図。The figure which shows the example of arrangement | positioning of the discharge | release part concerning 4th Embodiment.

以下、本発明を具体化した各実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。   Hereinafter, embodiments embodying the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other are denoted by the same reference numerals in the drawings, and the description of the same reference numerals is used.

(第1実施形態)
以下、本発明をディーゼルエンジン(内燃機関)の排気浄化装置に適用した第1実施形態を図面に基づいて説明する。図1(a)は、エンジン41に対する排気浄化装置10の搭載位置を示し、図1(b)は排気浄化装置10の全体構成を示し、図1(c)は図1(b)のA矢視図である。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is applied to an exhaust emission control device for a diesel engine (internal combustion engine) will be described with reference to the drawings. 1A shows the mounting position of the exhaust purification device 10 with respect to the engine 41, FIG. 1B shows the overall configuration of the exhaust purification device 10, and FIG. 1C shows the A arrow in FIG. 1B. FIG.

図中、排気浄化装置10は、電子を放電させる放出部21bを有する放電プラグ20と、放出部21bと対向するよう配置された接地電極30(対向電極)と、を備えて構成されている。接地電極30は、エンジン41の排気管42に接続される筒状ハウジングHの内壁面に沿って配置された筒形状である。ハウジングHは排気管42より大径の円筒管状で、その内部は円形断面の排気通路11となり、両端小径部にて排気管42の直線部に接続されるようになっている。   In the figure, the exhaust emission control device 10 includes a discharge plug 20 having a discharge portion 21b for discharging electrons, and a ground electrode 30 (counter electrode) disposed so as to face the discharge portion 21b. The ground electrode 30 has a cylindrical shape disposed along the inner wall surface of the cylindrical housing H connected to the exhaust pipe 42 of the engine 41. The housing H is a cylindrical tube having a diameter larger than that of the exhaust pipe 42, and the inside thereof becomes the exhaust passage 11 having a circular cross section, and is connected to the straight portion of the exhaust pipe 42 at the small diameter portions at both ends.

図1(b)において、放電プラグ20は、上半部がハウジングHの筒壁から外部(図の上方)に突出し、下半部がハウジングH内の排気通路11に位置している。放電プラグ20は、電力供給されて排気通路11内に電子を放出するようコロナ放電する放電電極21と、放電電極21を保持する碍子部22とからなる。放電電極21は、外周が碍子部22に保持される棒状の導電部21aと、その先端に設けられる放出部21bとからなる。導電部21aのうちハウジングH外に位置し碍子部22から突出する基端には、電力供給装置50(電力供給手段)から直流高電圧の電力が供給される。   In FIG. 1B, the discharge plug 20 has an upper half protruding from the cylindrical wall of the housing H to the outside (upward in the figure), and a lower half positioned in the exhaust passage 11 in the housing H. The discharge plug 20 includes a discharge electrode 21 that performs corona discharge so that electrons are supplied to discharge electrons into the exhaust passage 11, and an insulator portion 22 that holds the discharge electrode 21. The discharge electrode 21 includes a rod-shaped conductive portion 21a whose outer periphery is held by the insulator portion 22, and a discharge portion 21b provided at the tip thereof. Direct current high voltage power is supplied from the power supply device 50 (power supply means) to the base end of the conductive portion 21a located outside the housing H and protruding from the insulator portion 22.

導電部21aのうち排気通路11内に露出する部分はL字状に屈曲して、排気通路11の軸線(排気流れ方向)に沿って延び、先端に接続された放出部21bへ高電圧の電流を導く。   A portion of the conductive portion 21a exposed in the exhaust passage 11 is bent in an L shape, extends along the axis of the exhaust passage 11 (exhaust flow direction), and supplies a high voltage current to the discharge portion 21b connected to the tip. Lead.

図1(c)に示すように、放出部21bは、板状であるとともに、その板外周面に放射状に突出する多数の突起を有する形状である。放出部21bに供給された電子は、突起の先端から排気通路11へ放出されてコロナ放電することとなる。このように、放出部21bに多数の突起を設けることで放電率を高めるとともに、排気通路11内に均等にコロナ放電を発生させて、浄化性能を高めることができる。   As shown in FIG.1 (c), the discharge | release part 21b is a shape which has many processus | protrusions which protrude radially on the outer peripheral surface of the board while it is plate shape. The electrons supplied to the emitting portion 21b are emitted from the tip of the protrusion into the exhaust passage 11 and corona discharge occurs. As described above, the discharge rate can be increased by providing a large number of protrusions on the discharge portion 21b, and the corona discharge can be generated uniformly in the exhaust passage 11 to improve the purification performance.

次に、排気中に含まれるPM(particulate matters(微粒子))が排気浄化装置10により浄化されるメカニズムについて、図2を用いて説明する。   Next, the mechanism by which PM (particulate matters (fine particles)) contained in the exhaust gas is purified by the exhaust gas purification device 10 will be described with reference to FIG.

図2(a)に示すように、エンジン41で発生し排気管42へ放出されるPMは、通常、0.01μmから数μm程度の粒径であり、通常のパティキュレートフィルタ(DPF)では捕捉できないナノ微粒子(ナノPM)を含んでいる。排気浄化装置10は主に、このナノPMを酸化して浄化するよう機能するものである。   As shown in FIG. 2 (a), the PM generated in the engine 41 and discharged to the exhaust pipe 42 has a particle size of about 0.01 μm to several μm, and is captured by a normal particulate filter (DPF). Nanoparticles (nano PM) that can not be included. The exhaust emission control device 10 mainly functions to oxidize and purify the nano PM.

図2(b)に示すように、放電プラグ20の導電部21aに電力供給装置50から負の直流高電圧を印加すると、放出部21b先端の突起近傍においてコロナ放電が発生する(図中(1)参照)。この時、コロナ放電により放射される電子は高いエネルギを有しており、当該電子が排気中の酸素分子(O2)に衝突すると、当該酸素分子は解離して酸素イオン(Oラジカル:O2−)が生成されることとなる(図中(2)参照)。当該Oラジカルは不安定な状態となっており、このOラジカルがナノPMの成分である炭素原子(C)に衝突すると、二酸化炭素(CO2)が生成されることとなる(図中(3)(4)参照)。 As shown in FIG. 2B, when a negative DC high voltage is applied from the power supply device 50 to the conductive portion 21a of the discharge plug 20, a corona discharge is generated in the vicinity of the protrusion at the tip of the emission portion 21b ((1 in the figure)). )reference). At this time, electrons emitted by corona discharge have high energy, and when the electrons collide with oxygen molecules (O 2 ) in the exhaust, the oxygen molecules are dissociated and oxygen ions (O radicals: O 2). - ) Will be generated (see (2) in the figure). The O radical is in an unstable state, and when the O radical collides with a carbon atom (C) that is a component of nano PM, carbon dioxide (CO 2 ) is generated ((3 in the figure)). (See (4)).

要するに、図2(c)に示すように、コロナ放電により放射された電子のエネルギ(活性化エネルギ)により、炭素と酸素分子が酸化反応して二酸化炭素に変化する。以上により、コロナ放電させることでナノPMを酸化して気体分子である二酸化炭素に直接変化させるので、コロナ放電の発生エネルギを効果的に利用してナノPMを浄化することができる。   In short, as shown in FIG. 2 (c), carbon and oxygen molecules are oxidized to change to carbon dioxide by the energy (activation energy) of electrons emitted by corona discharge. As described above, since nano-PM is oxidized and directly changed to carbon dioxide, which is a gas molecule, by corona discharge, nano-PM can be purified by effectively using the energy generated by corona discharge.

次に、図3を用いて電力供給装置50の構成を説明する。   Next, the configuration of the power supply device 50 will be described with reference to FIG.

電力供給装置50は、車両に搭載されたバッテリ51を電源としており、当該バッテリ51の電圧(12V)を昇圧して放電プラグ20へ供給する。また、このように昇圧した電圧を放電プラグ20へ常時継続して印加させるのではなく、瞬時的に電圧印加することを複数回繰り返すよう、パルス状の電圧を印加させるよう制御している。   The power supply device 50 uses a battery 51 mounted on the vehicle as a power source, boosts the voltage (12 V) of the battery 51 and supplies the boosted voltage to the discharge plug 20. In addition, the voltage boosted in this way is not continuously applied to the discharge plug 20, but is controlled so as to apply a pulsed voltage so that the voltage application is instantaneously repeated a plurality of times.

図3に示す回路は、このような昇圧及びパルス制御を行う回路の一例であり、電力供給装置50は、バッテリ51、コンデンサ52、トランス53、サイリスタ54(スイッチ手段)及びマイクロコンピュータ(マイコン55)を備えて構成されている。   The circuit shown in FIG. 3 is an example of a circuit that performs such boosting and pulse control. The power supply device 50 includes a battery 51, a capacitor 52, a transformer 53, a thyristor 54 (switch means), and a microcomputer (microcomputer 55). It is configured with.

サイリスタ54がターンオフして通電を遮断した状態では、バッテリ51から供給される電力がコンデンサ52に蓄電される。そして、マイコン55から出力される指令信号によりサイリスタ54がターンオンすると、コンデンサ52に蓄電された電力がトランス53の一次コイルに流れ、これに伴いトランス53の二次コイルに高電圧が発生し、二次コイルに接続されている放電プラグ20へ高電圧の電力が供給されることとなる。   In a state where the thyristor 54 is turned off and is de-energized, the power supplied from the battery 51 is stored in the capacitor 52. When the thyristor 54 is turned on by a command signal output from the microcomputer 55, the power stored in the capacitor 52 flows to the primary coil of the transformer 53, and accordingly, a high voltage is generated in the secondary coil of the transformer 53. High voltage power is supplied to the discharge plug 20 connected to the next coil.

要するに、放電プラグ20へ瞬時的に電圧(パルス電圧)を印加するにあたり、マイコン55によりターンオン指令を出力したタイミングで電圧印加が開始される。よって、瞬時的に電圧印加する周期はマイコン55により制御される。図3の例では、マイコン55からサイリスタ54へ出力される信号は、所定周期でターンオンを指令するクロックパルス信号であり、500Hz〜100kHzの周期でターンオンを指令する。   In short, when a voltage (pulse voltage) is instantaneously applied to the discharge plug 20, voltage application is started at the timing when the microcomputer 55 outputs a turn-on command. Therefore, the period for applying voltage instantaneously is controlled by the microcomputer 55. In the example of FIG. 3, the signal output from the microcomputer 55 to the thyristor 54 is a clock pulse signal that commands turn-on at a predetermined cycle, and commands turn-on at a cycle of 500 Hz to 100 kHz.

一方、一次コイルへの放電によりコンデンサ52の電荷が所定量以下になると、サイリスタ54はターンオフして一次コイルへの通電が遮断される。これにより、放電プラグ20への電力供給が停止される。したがって、瞬時的な電圧印加を終了させるタイミング、及び瞬時的に電圧を印加する時間は、コンデンサ52の容量等の回路構成部品により決定される。図3の例では、瞬時的に電圧印加する時間が100ナノ秒〜500ナノ秒となるようコンデンサ52の容量等を設定している。   On the other hand, when the electric charge of the capacitor 52 becomes a predetermined amount or less due to the discharge to the primary coil, the thyristor 54 is turned off and the energization to the primary coil is cut off. Thereby, the power supply to the discharge plug 20 is stopped. Therefore, the timing for ending the instantaneous voltage application and the time for applying the voltage instantaneously are determined by circuit components such as the capacitance of the capacitor 52. In the example of FIG. 3, the capacity of the capacitor 52 and the like are set so that the time for instantaneous voltage application is 100 nanoseconds to 500 nanoseconds.

また、放電プラグ20へ供給される電力の電圧は、バッテリ51及びトランス53の仕様により決定される。バッテリ51の残存容量が100%の時に、放電プラグ20へ印加される電圧が−5kV〜−15kVとなるようトランス53は選定されている。   The voltage of power supplied to the discharge plug 20 is determined by the specifications of the battery 51 and the transformer 53. The transformer 53 is selected so that when the remaining capacity of the battery 51 is 100%, the voltage applied to the discharge plug 20 is −5 kV to −15 kV.

以上により、放電プラグ20の放出部21bに印加される電圧は、図4に示す如く、500Hz〜100kHzの周期で−5kV〜−15kVの電圧となり、100ナノ秒〜500ナノ秒といった極短時間、瞬時的に印加される。   As described above, the voltage applied to the discharge part 21b of the discharge plug 20 becomes a voltage of −5 kV to −15 kV at a cycle of 500 Hz to 100 kHz as shown in FIG. 4 and is an extremely short time such as 100 nanoseconds to 500 nanoseconds. Applied instantaneously.

ところで、高い電圧でコロナ放電させるほど、生成されるOラジカルの量が増大してPMの浄化量を増大できる。また、放出部21bと接地電極30とのギャップG(図1(b)参照)が小さいと、放電電極21から電子が放出されやすくなるので、生成されるOラジカルの量が増大してPMの浄化量を増大できる。しかしながら、印加電圧を高くしてギャップGを小さくするほど、放電電極21の放出部21bと接地電極30との間でアーク放電が発生するおそれが高くなる。そして、このようなアーク放電が発生すると、放電電極21へ投入した電気エネルギの全てがアークへ流入してコロナ放電が消滅してしまう。すると、ナノPMの酸化が不十分となり、PM浄化量が著しく低下するといった問題が生じる。   By the way, as the corona discharge is performed at a higher voltage, the amount of generated O radicals can be increased and the amount of purification of PM can be increased. Further, if the gap G (see FIG. 1B) between the emission portion 21b and the ground electrode 30 is small, electrons are easily emitted from the discharge electrode 21, so that the amount of generated O radicals increases and PM The amount of purification can be increased. However, the higher the applied voltage and the smaller the gap G, the higher the risk that arc discharge will occur between the discharge portion 21b of the discharge electrode 21 and the ground electrode 30. When such arc discharge occurs, all of the electric energy input to the discharge electrode 21 flows into the arc and the corona discharge disappears. As a result, there is a problem that the oxidation of the nano PM becomes insufficient and the PM purification amount is significantly reduced.

そして、放出部21bへパルス状に直流電圧を印加する本実施形態に反し、一時的に遮断させることなく常時継続して放出部21bへ直流電圧を印加すると、上記問題が顕著になることが、本発明者らの行った試験により明らかとなった。   And contrary to the present embodiment in which a DC voltage is applied in a pulsed manner to the emission part 21b, the above problem becomes significant when a DC voltage is continuously applied to the emission part 21b without being temporarily interrupted. It became clear by the test which the present inventors conducted.

図5(a)は、継続して電圧印加した場合の試験結果であり、図中の横軸は印加電圧の大きさを示し、縦軸は、排気浄化装置10を通過した後の排気中に含まれるPMの数、つまり浄化できなかったPMの数を示す。また、図中の(1)はギャップG=40mm、(2)は30mm、(3)は20mmにした場合の試験結果を示す。なお、(2)(3)の点線は推定値を示す。   FIG. 5A shows the test results when voltage is continuously applied. In the figure, the horizontal axis indicates the magnitude of the applied voltage, and the vertical axis indicates during exhaust after passing through the exhaust purification device 10. The number of contained PMs, that is, the number of PMs that could not be purified is shown. Moreover, (1) in the figure shows the test results when the gap G = 40 mm, (2) is 30 mm, and (3) is 20 mm. The dotted lines in (2) and (3) indicate estimated values.

図5(a)の試験結果は、高電圧にするほどPM浄化量が増大することを示すとともに、ギャップGを小さくするほど浄化量が増大することを示す。そして、図5(b)は、ギャップG=20mmの場合において、電圧を徐々に高圧にしていった時のPM数変化を示すグラフであり、電圧が−5kVの時にはアーク放電は発生しないが、−6kVまで昇圧するとPM数が大きく変動する(図中の点線部分参照)。このことは、アーク放電が発生した瞬間にコロナ放電が消滅してPMを浄化できなくなったことを意味する。また、−6kV以上昇圧してもPM浄化量を増大できないことが分かった。   The test result of FIG. 5A shows that the PM purification amount increases as the voltage increases, and the purification amount increases as the gap G is reduced. FIG. 5B is a graph showing the change in PM number when the voltage is gradually increased to a high voltage when the gap G = 20 mm. Arc discharge does not occur when the voltage is −5 kV. When the pressure is increased to -6 kV, the PM number varies greatly (see the dotted line in the figure). This means that the corona discharge disappears and the PM cannot be purified at the moment when the arc discharge occurs. It was also found that the PM purification amount could not be increased even if the pressure was increased by -6 kV or more.

ちなみに、エンジン回転速度が高いほどアーク放電は生じやすい。また、エンジン負荷(出力トルク)が大きいほどアーク放電は生じやすい。図5は、エンジン回転速度を3000rpm、出力トルクを110N−mとした場合の試験結果である。   Incidentally, arc discharge is more likely to occur as the engine speed increases. Further, arc discharge is more likely to occur as the engine load (output torque) increases. FIG. 5 shows test results when the engine speed is 3000 rpm and the output torque is 110 N-m.

この試験結果に対し、上記詳述した本実施形態によれば、放出部21bへパルス状に直流電圧を印加するので、放出部21bで発生した電気アークが接地電極30に到達する前に印加電圧が一時的に遮断されて、アーク放電になりかけた電気アークを途中で消滅させることとなる。よって、アーク放電の発生を抑制できるので、印加電圧の高電圧化を促進するとともにギャップGを小さくすることができるので、ひいてはPM浄化量の向上を図ることができる。   In response to this test result, according to the embodiment described in detail above, a direct current voltage is applied in a pulsed manner to the emitting portion 21b, so that the applied voltage before the electric arc generated in the emitting portion 21b reaches the ground electrode 30 is applied. Is temporarily interrupted, and the electric arc that has become arc discharge is extinguished on the way. Therefore, since generation | occurrence | production of arc discharge can be suppressed, the increase in applied voltage can be accelerated | stimulated, and the gap G can be made small, As a result, improvement of PM purification amount can be aimed at.

また、本実施形態では、500Hz〜100kHzの周期で−5kV〜−15kVの電圧となり、100ナノ秒〜500ナノ秒といった極短時間、放出部21bへ瞬時的に電圧印加する。これらの数値は、放出部21bで発生した電気アークが接地電極30に到達する前に印加電圧を遮断するよう設定したものであって、試験により得られた数値である。   Moreover, in this embodiment, it becomes a voltage of -5 kV to -15 kV with a period of 500 Hz to 100 kHz, and a voltage is instantaneously applied to the emitting part 21b for an extremely short time of 100 nanoseconds to 500 nanoseconds. These numerical values are set so as to cut off the applied voltage before the electric arc generated in the emitting portion 21b reaches the ground electrode 30, and are values obtained by tests.

すなわち、電圧印加時間(所定時間)を500ナノ秒より大きく設定すると、電気アークが接地電極30に到達してアーク放電が発生しやすくなる。また、電圧を印加する周期(パルスオン周期)を100kHzより大きく設定すると、電力供給させないインターバル時間Ti(図4参照)が短すぎてしまい、印加電圧を一時的に遮断することでアーク放電になりかけた電気アークが途中で消滅しようとするものの、電気アークが完全に消滅する前に次の電圧印加が為されるので、放出部21bで発生した電気アークが接地電極30へ到達してアーク放電の状態に陥ることが懸念される。また、電圧ピーク値Vp(図4参照)を−15kVより低く(過剰昇圧)してもアーク放電が生じやすくなる。   That is, when the voltage application time (predetermined time) is set to be greater than 500 nanoseconds, the electric arc reaches the ground electrode 30 and arc discharge is likely to occur. In addition, if the period for applying voltage (pulse-on period) is set larger than 100 kHz, the interval time Ti (see FIG. 4) during which no power is supplied is too short, and the applied voltage is temporarily interrupted to cause arc discharge. However, since the next voltage is applied before the electric arc is completely extinguished, the electric arc generated at the discharge portion 21b reaches the ground electrode 30 and causes arc discharge. There is concern about falling into a state. Further, even if the voltage peak value Vp (see FIG. 4) is lower than −15 kV (excessive pressure increase), arc discharge is likely to occur.

一方、電圧印加時間(所定時間)を100ナノ秒より小さく設定したり、電圧印加周期を500Hzより小さく設定したり、電圧ピーク値Vpを−5kVより高く設定すると、コロナ放電によるPMの酸化が不十分となり、PM浄化量が低下する。これらの点を鑑み、上述した各種数値に設定した本実施形態によれば、アーク放電を抑制する度合いと、PM酸化による浄化量増大の度合いとをバランスよくできる。   On the other hand, if the voltage application time (predetermined time) is set smaller than 100 nanoseconds, the voltage application period is set smaller than 500 Hz, or the voltage peak value Vp is set higher than −5 kV, PM oxidation due to corona discharge is not caused. It becomes sufficient, and the amount of PM purification decreases. In view of these points, according to the present embodiment set to the various numerical values described above, the degree of suppression of arc discharge and the degree of increase in the purification amount due to PM oxidation can be balanced.

なお、−5kV〜−15kVの電圧を印加する場合においては、放出部21bで電気アークが発生してから接地電極30に到達するまでに要する時間(アーク放電所要時間)は500ナノ秒より長い。   When a voltage of −5 kV to −15 kV is applied, the time required to reach the ground electrode 30 after the electric arc is generated in the emitting portion 21b (arc discharge required time) is longer than 500 nanoseconds.

なお、本実施形態では、排気通路11のうち放電電極21が配置されている部分の通路断面積は、排気通路11の最小通路断面積以上となっている。つまり、排気通路11のうち放電電極21が配置されている部分により、排気通路11の通路断面積が縮小して絞られないようにしている。   In the present embodiment, the passage sectional area of the portion of the exhaust passage 11 where the discharge electrode 21 is disposed is equal to or larger than the minimum passage sectional area of the exhaust passage 11. In other words, the portion of the exhaust passage 11 where the discharge electrode 21 is disposed prevents the passage cross-sectional area of the exhaust passage 11 from being reduced.

さらに、本実施形態の如く放出部21bへパルス状に直流電圧を印加すると、以下に説明する分子振動を抑制でき、分子振動によるPM浄化量の著しい低下を回避できることが分かった。   Furthermore, it has been found that when a DC voltage is applied in a pulsed manner to the emitting portion 21b as in the present embodiment, molecular vibration described below can be suppressed, and a significant reduction in the amount of PM purification due to molecular vibration can be avoided.

すなわち、本実施形態に反し、常時継続して放出部21bへ直流電圧を印加すると、電圧印加を開始した直後においては、図6(a)に示すように、放出部21bからコロナ放電した電子を、放出部21bから離れた場所(接地電極30の近傍)にある酸素分子にまで到達させて衝突させることができ、Oラジカルを広範囲に生成させることができる。よって、排気通路11を流れるPMがOラジカルと反応せずに通過する量を減少させることができ、ひいてはPMの浄化量を一定以上に保つことができる。   That is, contrary to the present embodiment, when a DC voltage is continuously applied to the emitting portion 21b, immediately after the voltage application is started, as shown in FIG. Further, it can reach and collide with oxygen molecules located in a place away from the emitting portion 21b (near the ground electrode 30), and O radicals can be generated in a wide range. Therefore, the amount of PM flowing through the exhaust passage 11 without reacting with O radicals can be reduced, and the amount of PM purification can be kept above a certain level.

しかしながら、放出部21bへの電圧印加時間が長くなると、放出部21bからコロナ放電した電子が排気中の酸素分子及び窒素分子(排気分子)に繰り返し衝突していくと、これらの分子が有する電子が高エネルギ化して激しく振動するようになる(図6(b)参照)。すると、コロナ放電した電子はこれらの振動分子に衝突する確率が高くなり、放出部21bから離れた場所にある酸素分子に電子が衝突する確率が低くなる。その結果、Oラジカルを広範囲に生成させることができなくなり、ひいてはPM浄化量の著しい低下を招く。   However, when the voltage application time to the emission part 21b is increased, when electrons subjected to corona discharge from the emission part 21b repeatedly collide with oxygen molecules and nitrogen molecules (exhaust molecules) in the exhaust gas, the electrons of these molecules are changed. The energy is increased and the vibration becomes intense (see FIG. 6B). Then, the probability that the electrons subjected to corona discharge will collide with these vibrating molecules increases, and the probability that the electrons collide with oxygen molecules located away from the emitting portion 21b decreases. As a result, O radicals cannot be generated in a wide range, and as a result, the PM purification amount is significantly reduced.

この問題に対し、本実施形態では放出部21bへパルス状に直流電圧を印加するので、放出部21b近傍の排気分子は、所定値以上の強度で分子振動する前に印加電圧が遮断され、そのまま排気通路11から排出されていく。よって、Oラジカルを広範囲に生成させることができ、ひいてはPM浄化量の著しい低下を回避できる。   In order to solve this problem, in the present embodiment, a direct current voltage is applied in a pulsed manner to the emission portion 21b. Therefore, the exhaust molecules in the vicinity of the emission portion 21b are cut off before being subjected to molecular vibration with an intensity of a predetermined value or more. The gas is discharged from the exhaust passage 11. Therefore, O radicals can be generated in a wide range, and a significant decrease in the amount of PM purification can be avoided.

(第2実施形態)
上記第1実施形態では、コロナ放電によりPMを酸化して浄化する排気浄化装置10に電力供給装置50を適用させているが、図7に示す本実施形態では、コロナ放電によりPMを帯電させて捕集浄化する排気浄化装置100に電力供給装置50を適用させている。なお、本実施形態にかかる排気浄化装置100は、上記第1実施形態にかかる排気浄化装置10に後述する捕集部31を備えた構成である。電力供給装置50等のその他のハード構成は、上記第1実施形態と同じであり、パルス状の電圧を放出部21bに印加する。
(Second Embodiment)
In the first embodiment, the power supply device 50 is applied to the exhaust gas purification device 10 that oxidizes and purifies PM by corona discharge. However, in the present embodiment shown in FIG. 7, the PM is charged by corona discharge. The power supply device 50 is applied to the exhaust gas purification device 100 that collects and purifies. The exhaust purification device 100 according to the present embodiment has a configuration in which the exhaust purification device 10 according to the first embodiment includes a collection unit 31 described later. Other hardware configurations of the power supply device 50 and the like are the same as those in the first embodiment, and a pulsed voltage is applied to the emission unit 21b.

但し、本実施形態では、第1実施形態に比べて印加電圧の絶対値が低く設定されている。すると、コロナ放電によるエネルギ投入量が少なくなり、PMが酸化されなくなる(或いは僅かしか酸化されなくなる)ものの、以下に説明するようにPMが帯電凝集するので、捕集部31へPMを捕集させることができる。   However, in this embodiment, the absolute value of the applied voltage is set lower than that in the first embodiment. Then, although the amount of energy input by corona discharge decreases and PM is not oxidized (or only slightly oxidized), PM is charged and aggregated as described below, so that PM is collected by the collection unit 31. be able to.

すなわち、コロナ放電が発生して電子が放射されると(図7中の(1)参照)、その一部は電子親和性の高い気体分子(酸素)をマイナスイオン化してOラジカルが発生し((2)参照)、付近のナノPMに付着してこれを負に帯電させる((3)参照)。帯電したナノPMは、クーロン力によって集塵電極を兼ねる接地電極30に引き寄せられ、下流へ向かうガス流から徐々に離脱して、凝集しながら排気通路11の外周側へ移動して捕集部31内に侵入する。((4)参照)。その後、捕集部31の奥へ移動凝集したナノPMが接地電極30に達すると、放電し、凝集保持される((5)参照)。   That is, when corona discharge occurs and electrons are emitted (see (1) in FIG. 7), some of them negatively ionize gas molecules (oxygen) with high electron affinity to generate O radicals ( (Refer to (2)), and adhere to the nearby nano PM to negatively charge it (see (3)). The charged nano PM is attracted to the ground electrode 30 that also serves as a dust collecting electrode by the Coulomb force, gradually departs from the gas flow toward the downstream, moves to the outer peripheral side of the exhaust passage 11 while aggregating, and collects 31. Invade inside. (Refer to (4)). Thereafter, when the nano PM that has moved and aggregated to the back of the collection unit 31 reaches the ground electrode 30, it is discharged and aggregated and held (see (5)).

なお、捕集部31は、中空メッシュ状の導電性筒状体より構成されており、接地電極30の内周面に配置されている。捕集部31を構成する中空メッシュ状の導電性筒状体は、通常、1μmから10μm程度の粒径となる粗大粒子の流入を妨げない程度の大きさを有し、かつ内部に凝集微粒子を保持する十分な空間を有することが望ましい。   In addition, the collection part 31 is comprised from the hollow cylindrical conductive cylinder, and is arrange | positioned at the internal peripheral surface of the ground electrode 30. FIG. The hollow mesh conductive cylindrical body constituting the collecting part 31 usually has a size that does not hinder the inflow of coarse particles having a particle size of about 1 μm to 10 μm, and contains aggregated fine particles inside. It is desirable to have sufficient space to hold.

本実施形態においても、上記第1実施形態と同様にしてパルス状の電圧を放出部21bに印加するので、アーク放電の発生を抑制できる。よって、印加電圧の高電圧化を促進するとともにギャップGを小さくすることができるので、ひいてはPM浄化量の向上を図ることができる。また、パルス状の電圧を放出部21bに印加するので、放出部21b近傍の排気分子は、所定値以上の強度で分子振動する前に印加電圧が遮断され、そのまま排気通路11から排出されていく。よって、Oラジカルを広範囲に生成させ、広範囲でPMを帯電させることができるので、PM浄化量の著しい低下を回避できる。   Also in the present embodiment, since a pulse voltage is applied to the emission part 21b in the same manner as in the first embodiment, the occurrence of arc discharge can be suppressed. Therefore, the applied voltage can be increased and the gap G can be reduced, so that the amount of PM purification can be improved. In addition, since a pulsed voltage is applied to the emission part 21b, the exhaust molecules in the vicinity of the emission part 21b are cut off from the applied voltage before molecular vibrations with an intensity of a predetermined value or more and are discharged from the exhaust passage 11 as they are. . Therefore, since O radicals can be generated in a wide range and PM can be charged in a wide range, a significant reduction in the PM purification amount can be avoided.

(第3実施形態)
ところで、放出部21bから電子を放射してコロナ放電させるには、放出部21bと接地電極30との間の排気通路11における電気抵抗(インピーダンスR)を低減させることが望ましい。前記インピーダンスRは、放出部21bと接地電極30とのギャップGで形成される静電容量Cに反比例するため、インピーダンスRを低減させるには前記静電容量Cを大きくすればよい。そして、静電容量Cは、放出部21bと接地電極30との対向面積Sに比例するとともに、ギャップGの大きさに反比例するため、静電容量Cを大きくするには対向面積Sを増大させるとともにギャップGを小さくすればよい。
(Third embodiment)
By the way, in order to emit corona discharge by emitting electrons from the emission part 21b, it is desirable to reduce the electrical resistance (impedance R) in the exhaust passage 11 between the emission part 21b and the ground electrode 30. Since the impedance R is inversely proportional to the capacitance C formed by the gap G between the emitting portion 21b and the ground electrode 30, the capacitance C may be increased to reduce the impedance R. Since the capacitance C is proportional to the facing area S between the emitting portion 21b and the ground electrode 30, and is inversely proportional to the size of the gap G, the facing area S is increased to increase the capacitance C. At the same time, the gap G may be reduced.

そこで本実施形態では、上記対向面積Sの拡大を図るべく、1つの放電プラグ20に複数の放出部21bを設けている。図8に示す例では、排気通路11の径方向に複数の放出部21bを放射状に配置している。また、図9の例では、排気通路11の径方向に放出部21bを複数配置することに加え、排気流れ方向にも放出部21bを複数並べて配置している。また、図1(c)の放出部21bが有する突起の数(8個)を、図10に示すようにさらに増やして、対向面積Sの拡大を図るようにしてもよい。   Therefore, in the present embodiment, in order to increase the facing area S, one discharge plug 20 is provided with a plurality of discharge portions 21b. In the example shown in FIG. 8, a plurality of discharge portions 21 b are arranged radially in the radial direction of the exhaust passage 11. In the example of FIG. 9, in addition to arranging a plurality of discharge portions 21 b in the radial direction of the exhaust passage 11, a plurality of discharge portions 21 b are also arranged in the exhaust flow direction. Further, the number (8) of protrusions of the discharge portion 21b in FIG. 1C may be further increased as shown in FIG. 10 to increase the facing area S.

また、アーク放電が生じない程度にギャップGを小さくすれば、インピーダンスRを低減させてコロナ放電にかかる電子放出量を増大することができる。但し、排気通路11のうち放出部21bが配置されている部分の通路断面積を小さくしてギャップGを小さくしようとすると、当該部分で排気が絞られてしまい、排気の流通抵抗増大を招いてしまう。よって、放出部21bが配置されている部分の通路断面積は、排気通路11全長のうち最小となっている通路断面積よりも大きく設定することが望ましい。   Further, if the gap G is reduced to such an extent that arc discharge does not occur, the impedance R can be reduced and the amount of electron emission applied to corona discharge can be increased. However, if an attempt is made to reduce the gap G by reducing the passage cross-sectional area of the portion of the exhaust passage 11 where the discharge portion 21b is disposed, the exhaust is constricted in that portion, leading to an increase in the flow resistance of the exhaust. End up. Therefore, it is desirable to set the passage cross-sectional area of the portion where the discharge portion 21b is arranged to be larger than the smallest passage cross-sectional area of the entire length of the exhaust passage 11.

(第4実施形態)
図11に示す本実施形態では、排気中の特定物質を酸化又は還元する触媒装置60が備えられた内燃機関に上記第1実施形態の排気浄化装置10を適用させている。なお、本実施形態にかかる放電プラグ20及び電力供給装置50の構成は上記第1実施形態と同じである。
(Fourth embodiment)
In the present embodiment shown in FIG. 11, the exhaust emission control device 10 of the first embodiment is applied to an internal combustion engine provided with a catalyst device 60 that oxidizes or reduces a specific substance in exhaust gas. The configurations of the discharge plug 20 and the power supply device 50 according to the present embodiment are the same as those in the first embodiment.

触媒装置60は、排気管42に接続されたケース内部に触媒60aを収容して構成されており、触媒60aの具体例としては、排気中のNOxを還元する還元触媒、排気中のCOやHCを酸化する酸化触媒、主にガソリンエンジンに用いられてNOx,CO,HCを酸化還元する三元触媒等が挙げられる。   The catalyst device 60 is configured by accommodating a catalyst 60a inside a case connected to the exhaust pipe 42. Specific examples of the catalyst 60a include a reduction catalyst that reduces NOx in exhaust gas, CO and HC in exhaust gas, and the like. An oxidation catalyst that oxidizes NOx, and a three-way catalyst that is used mainly in gasoline engines to oxidize and reduce NOx, CO, and HC.

前記ケースは、以下の入口テーパ部61、出口テーパ部62及び保持部63から構成される。入口テーパ部61は、排気管42から排気を流入させる流入口61aを有するとともに、流入口61aから排気流れ下流側へ向けて通路断面積を徐々に拡大させる円錐形状である。出口テーパ部62は、排気管42へ排気を流出させる流出口62aを有するとともに、流出口62aから排気流れ上流側へ向けて通路断面積を徐々に拡大させる円錐形状である。保持部63は、入口テーパ部61及び出口テーパ部62を接続する円筒形状であり、触媒60aを内部に保持するものである。   The case includes the following inlet taper portion 61, outlet taper portion 62, and holding portion 63. The inlet taper portion 61 has an inflow port 61a through which exhaust gas flows from the exhaust pipe 42, and has a conical shape that gradually increases the cross-sectional area of the passage from the inflow port 61a toward the downstream side of the exhaust flow. The outlet taper portion 62 has a conical shape that has an outflow port 62a through which the exhaust gas flows out to the exhaust pipe 42 and gradually increases the cross-sectional area of the passage from the outflow port 62a toward the upstream side of the exhaust flow. The holding part 63 has a cylindrical shape that connects the inlet taper part 61 and the outlet taper part 62, and holds the catalyst 60a therein.

放電プラグ20は、ケースの出口テーパ部62に取り付けられている。そして、放電プラグ20の放出部21bは、排気管42で形成される排気通路11のうち、出口テーパ部62の下流側近傍、かつ、排気通路11の通路断面中央部に配置されている。したがって、放出部21bに対向配置される接地電極30は、排気管42の内面のうち出口テーパ部62の下流側近傍に位置することとなる。   The discharge plug 20 is attached to the outlet taper portion 62 of the case. The discharge portion 21 b of the discharge plug 20 is disposed in the exhaust passage 11 formed by the exhaust pipe 42 in the vicinity of the downstream side of the outlet taper portion 62 and in the central portion of the passage cross section of the exhaust passage 11. Therefore, the ground electrode 30 disposed to face the discharge portion 21 b is located in the vicinity of the downstream side of the outlet taper portion 62 on the inner surface of the exhaust pipe 42.

放出部21bの配置に関して詳細に説明すると、図11中の仮想線Kは、出口テーパ部62の内壁面62bの延長線を示しており、放出部21bは前記仮想線K上、或いは仮想線Kの上流側に配置することが望ましい。   The arrangement of the discharge part 21b will be described in detail. A virtual line K in FIG. 11 indicates an extension line of the inner wall surface 62b of the outlet taper part 62, and the discharge part 21b is on the virtual line K or the virtual line K. It is desirable to arrange on the upstream side.

以上により、本実施形態によれば、出口テーパ部62に位置する排気は、出口テーパ部62の内壁面62bにガイドされて、排気通路11の中央へ向かう向きの流れとなる(図11中の矢印Y参照)。そのため、排気通路の通路断面中央部におけるPM濃度は通路断面外周部におけるPM濃度よりも高くなる。よって、放電電極21を、出口テーパ部62の下流側近傍かつ排気通路11の通路断面中央部に配置した本実施形態によれば、PM濃度の高い部分に放電電極21が配置されることとなるので、コロナ放電による浄化量の増大を図ることができる。   As described above, according to the present embodiment, the exhaust gas positioned at the outlet taper portion 62 is guided by the inner wall surface 62b of the outlet taper portion 62 and flows toward the center of the exhaust passage 11 (in FIG. 11). (See arrow Y). Therefore, the PM concentration in the central portion of the passage section of the exhaust passage is higher than the PM concentration in the outer peripheral portion of the passage section. Therefore, according to the present embodiment in which the discharge electrode 21 is disposed in the vicinity of the downstream side of the outlet taper portion 62 and in the central portion of the passage cross section of the exhaust passage 11, the discharge electrode 21 is disposed in a portion having a high PM concentration. Therefore, the amount of purification by corona discharge can be increased.

なお、本実施形態では、上記第1実施形態と同様にして放電プラグ20へパルス状の電圧を印加させるよう制御させているが、印加電圧を一時的に遮断させることなく放電電極21への電圧印加を継続して行うよう制御してもよい。すなわち、本実施形態からは、特許請求の範囲に記載の請求項1から独立した以下の発明が抽出される。   In the present embodiment, the pulsed voltage is controlled to be applied to the discharge plug 20 in the same manner as in the first embodiment, but the voltage applied to the discharge electrode 21 is not temporarily interrupted. You may control to perform an application continuously. That is, from this embodiment, the following invention independent from claim 1 described in the claims is extracted.

つまり、
『内燃機関の排気通路に配置した放電電極からコロナ放電させることで排気中の微粒子を酸化させて浄化、或いは、前記微粒子を帯電させて捕集浄化する排気浄化装置において、
排気中の特定物質を酸化又は還元する触媒と、前記排気通路を形成する排気管に接続されて前記触媒を内部に保持するケースと、を備え、
前記ケースは、
前記排気管から排気を流入させる流入口を有するとともに、前記流入口から排気流れ下流側へ向けて通路断面積を徐々に拡大させる入口テーパ部と、
前記排気管へ排気を流出させる流出口を有するとともに、前記流出口から排気流れ上流側へ向けて通路断面積を徐々に拡大させる出口テーパ部と、
前記入口テーパ部及び前記出口テーパ部を接続するとともに、前記触媒を内部に保持する保持部と、
を備えて構成されており、
前記放電電極を、前記排気通路のうち前記出口テーパ部の下流側近傍、かつ、前記排気通路の通路断面中央部に配置したことを特徴とする排気浄化装置。』
といった発明である。
That means
“In an exhaust purification device that oxidizes and purifies particulates in exhaust by corona discharge from a discharge electrode disposed in an exhaust passage of an internal combustion engine, or charges and collects and purifies the particulates,
A catalyst that oxidizes or reduces a specific substance in the exhaust, and a case that is connected to an exhaust pipe that forms the exhaust passage and holds the catalyst inside.
The case is
An inlet tapered portion that has an inlet through which exhaust gas flows from the exhaust pipe, and that gradually expands a cross-sectional area of the passage from the inlet toward the downstream side of the exhaust flow;
An outlet taper portion that has an outlet for allowing exhaust to flow into the exhaust pipe, and that gradually increases the cross-sectional area of the passage from the outlet toward the upstream side of the exhaust flow;
A holding part for connecting the inlet taper part and the outlet taper part and holding the catalyst inside;
Is configured with
An exhaust emission control device, wherein the discharge electrode is disposed in the exhaust passage in the vicinity of the downstream side of the outlet taper portion and in the center of the cross section of the exhaust passage. ]
It is such an invention.

(他の実施形態)
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、以下のように変更して実施してもよい。また、各実施形態の特徴的構成をそれぞれ任意に組み合わせるようにしてもよい。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the description of the above embodiment, and may be modified as follows. Moreover, you may make it combine the characteristic structure of each embodiment arbitrarily, respectively.

・上記第1実施形態では、電圧印加時間をアーク放電所要時間よりも短く設定している。これに対し、コロナ放電された電子のエネルギを受けて、図6(b)に示す如く排気分子が所定値以上の強度で振動するに至るまでに要する分子振動所要時間を予め試験して取得しておき、当該分子振動所要時間よりも短くなるように電圧印加時間を設定してもよい。   In the first embodiment, the voltage application time is set shorter than the arc discharge required time. On the other hand, in response to the energy of the electrons discharged by corona discharge, the molecular vibration required time required until the exhaust molecules vibrate with a strength of a predetermined value or more as shown in FIG. The voltage application time may be set so as to be shorter than the time required for the molecular vibration.

・アーク放電の発生のしやすさは、その時の排気流量、排気温度、PM量等のエンジン運転状態に応じて変化する。そこで、放出部21bにパルス電圧を印加するにあたり、電圧印加時間、電圧ピーク値Vp及び電圧印加周期の少なくとも1つを、エンジン運転状態に応じて可変設定してもよい。これによれば、エンジン運転状態に応じて、アーク放電を発生させないよう、放出部21bへの投入エネルギを増大させることができ、PM浄化量の増大を図ることができる。   -The ease of occurrence of arc discharge varies depending on the engine operating conditions such as the exhaust flow rate, exhaust temperature, and PM amount at that time. Therefore, when applying the pulse voltage to the discharge portion 21b, at least one of the voltage application time, the voltage peak value Vp, and the voltage application cycle may be variably set according to the engine operating state. According to this, in accordance with the engine operating state, the input energy to the discharge part 21b can be increased so as not to generate arc discharge, and the amount of PM purification can be increased.

・上記第1実施形態の如くPMを酸化させて浄化する方式と、第2実施形態の如くPMを帯電凝集させて浄化する方式とを組み合わせるようにしてもよい。例えば、バッテリ51に十分な量の電力が蓄電されておりバッテリ電圧が所定値以上となっている場合には、PMを酸化させて浄化し、バッテリ電圧が所定値未満となっている場合にはPMを帯電凝集させて浄化すればよい。   The method of oxidizing and purifying PM as in the first embodiment may be combined with the method of purifying PM by charging and aggregation as in the second embodiment. For example, when a sufficient amount of electric power is stored in the battery 51 and the battery voltage is equal to or higher than a predetermined value, the PM is oxidized and purified, and when the battery voltage is lower than the predetermined value, PM may be purified by charging and aggregating.

・上記第2実施形態の捕集部31を廃止して、接地電極30上に直接ナノPMを凝集保持させるようにしてもよい。   -The collection part 31 of the said 2nd Embodiment may be abolished, and you may make it hold nanoPM directly on the ground electrode 30 by aggregation.

10,100…排気浄化装置、11…排気通路、21…放電電極、21b…放出部、30…接地電極(対向電極)、50…電力供給装置(電力供給手段)、60a…触媒、61…入口テーパ部、61a…流入口、62…出口テーパ部、62a…流出口、63…保持部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,100 ... Exhaust gas purification apparatus, 11 ... Exhaust passage, 21 ... Discharge electrode, 21b ... Release | release part, 30 ... Ground electrode (counter electrode), 50 ... Electric power supply apparatus (electric power supply means), 60a ... Catalyst, 61 ... Inlet Tapered portion, 61a ... inlet, 62 ... outlet tapered portion, 62a ... outlet, 63 ... holding portion.

Claims (9)

内燃機関の排気通路に配置した放電電極からコロナ放電させることで排気中の微粒子を酸化させて浄化、或いは、前記微粒子を帯電させて捕集浄化する排気浄化装置に適用され、
前記放電電極へ瞬時的に電圧印加することを複数回繰り返すことで、前記コロナ放電に用いる電力を供給する電力供給手段を備え、
前記電力供給手段により瞬時的に電圧印加する時間を、所定時間よりも短くすることを特徴とする排気浄化装置用電力供給装置。
Applied to an exhaust purification device that oxidizes and purifies particulates in exhaust by corona discharge from a discharge electrode arranged in an exhaust passage of an internal combustion engine, or charges and collects and purifies the particulates,
Power supply means for supplying power used for the corona discharge by repeatedly applying a voltage to the discharge electrode a plurality of times,
The exhaust gas purifier power supply apparatus characterized in that the time for applying voltage instantaneously by the power supply means is shorter than a predetermined time.
前記放電電極に対向する対向電極及び前記放電電極の一方で電気アークが生じてから、前記対向電極及び前記放電電極の他方へ前記電気アークが到達するまでに要する時間をアーク放電所要時間とし、
前記アーク放電所要時間を前記所定時間としたことを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置用電力供給装置。
The time required for the electric arc to reach the other of the counter electrode and the discharge electrode after the electric arc occurs on one of the counter electrode and the discharge electrode facing the discharge electrode is the arc discharge required time,
2. The exhaust gas purifier power supply apparatus according to claim 1, wherein the arc discharge required time is the predetermined time.
瞬時的な電圧印加を開始してから、コロナ放電された電子のエネルギを受けて排気分子が所定値以上の強度で振動するに至るまでに要する時間を分子振動所要時間とし、
前記分子振動所要時間を前記所定時間としたことを特徴とする請求項1に記載の排気浄化装置用電力供給装置。
The time it takes for the exhaust molecules to vibrate at an intensity of a predetermined value or more after receiving the energy of the corona-discharged electrons after starting the instantaneous voltage application is the molecular vibration required time.
The power supply device for an exhaust gas purification apparatus according to claim 1, wherein the time required for the molecular vibration is the predetermined time.
前記所定時間を、100ナノ秒以上かつ500ナノ秒以下に設定したことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の排気浄化装置用電力供給装置。   The power supply device for an exhaust gas purification apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the predetermined time is set to 100 nanoseconds or more and 500 nanoseconds or less. 前記電力供給手段により瞬時的に電圧印加する周期を、500Hz以上かつ100kHz以下に設定したことを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の排気浄化装置用電力供給装置。   The power supply device for an exhaust gas purification apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein a period of instantaneous voltage application by the power supply means is set to 500 Hz or more and 100 kHz or less. 前記電力供給手段により瞬時的に電圧印加した時の電圧ピーク値の絶対値を、5kV以上かつ15kV以下に設定したことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の排気浄化装置用電力供給装置。   The exhaust gas purification apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein an absolute value of a voltage peak value when voltage is instantaneously applied by the power supply means is set to 5 kV or more and 15 kV or less. Power supply equipment. 前記放電電極は、コロナ放電により電子が放出される突起状の放出部を複数備えた形状であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の排気浄化装置用電力供給装置。   The power supply device for an exhaust gas purification apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the discharge electrode has a shape including a plurality of protruding emission portions from which electrons are emitted by corona discharge. . 前記排気通路を形成する排気管の内壁面に、前記放電電極に対向する対向電極が配置されており、
前記排気通路のうち前記放電電極が配置されている部分の通路断面積は、前記排気通路の最小通路断面積以上となっていることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の排気浄化装置用電力供給装置。
On the inner wall surface of the exhaust pipe forming the exhaust passage, a counter electrode facing the discharge electrode is disposed,
8. The passage cross-sectional area of a portion of the exhaust passage where the discharge electrode is disposed is equal to or greater than the minimum passage cross-sectional area of the exhaust passage. Power supply device for exhaust gas purification device.
排気中の特定物質を酸化又は還元する触媒と、前記排気通路を形成する排気管に接続されて前記触媒を内部に保持するケースと、を備え、
前記ケースは、
前記排気管から排気を流入させる流入口を有するとともに、前記流入口から排気流れ下流側へ向けて通路断面積を徐々に拡大させる入口テーパ部と、
前記排気管へ排気を流出させる流出口を有するとともに、前記流出口から排気流れ上流側へ向けて通路断面積を徐々に拡大させる出口テーパ部と、
前記入口テーパ部及び前記出口テーパ部を接続するとともに、前記触媒を内部に保持する保持部と、
を備えて構成されており、
前記放電電極を、前記排気通路のうち前記出口テーパ部の下流側近傍、かつ、前記排気通路の通路断面中央部に配置したことを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の排気浄化装置用電力供給装置。
A catalyst that oxidizes or reduces a specific substance in the exhaust, and a case that is connected to an exhaust pipe that forms the exhaust passage and holds the catalyst inside.
The case is
An inlet tapered portion that has an inlet through which exhaust gas flows from the exhaust pipe, and that gradually expands a cross-sectional area of the passage from the inlet toward the downstream side of the exhaust flow;
An outlet taper portion that has an outlet for allowing exhaust to flow into the exhaust pipe, and that gradually increases the cross-sectional area of the passage from the outlet toward the upstream side of the exhaust flow;
A holding part for connecting the inlet taper part and the outlet taper part and holding the catalyst inside;
Is configured with
9. The discharge electrode according to claim 1, wherein the discharge electrode is disposed in a vicinity of a downstream side of the outlet taper portion in the exhaust passage and in a central portion of a passage cross section of the exhaust passage. Power supply device for exhaust gas purification device.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112742603A (en) * 2020-12-09 2021-05-04 东南大学 Automatic control method for wet-type electric precipitator of thermal power generating unit

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08171978A (en) * 1994-08-25 1996-07-02 Hughes Aircraft Co Corona source for corona discharge formation and fluid wastedisposal by corona discharge
JP2005016411A (en) * 2003-06-25 2005-01-20 Toyota Motor Corp Exhaust-emission control device
JP2005240738A (en) * 2004-02-27 2005-09-08 Toyota Motor Corp Power source for plasma reactor, plasma reactor, exhaust emission control device and exhaust emission control method
JP2009243419A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Denso Corp Exhaust emission control device of internal combustion engine

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08171978A (en) * 1994-08-25 1996-07-02 Hughes Aircraft Co Corona source for corona discharge formation and fluid wastedisposal by corona discharge
JP2005016411A (en) * 2003-06-25 2005-01-20 Toyota Motor Corp Exhaust-emission control device
JP2005240738A (en) * 2004-02-27 2005-09-08 Toyota Motor Corp Power source for plasma reactor, plasma reactor, exhaust emission control device and exhaust emission control method
JP2009243419A (en) * 2008-03-31 2009-10-22 Denso Corp Exhaust emission control device of internal combustion engine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112742603A (en) * 2020-12-09 2021-05-04 东南大学 Automatic control method for wet-type electric precipitator of thermal power generating unit
CN112742603B (en) * 2020-12-09 2022-11-29 东南大学 Automatic control method for wet-type electric precipitator of thermal power generating unit

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