JP2018123711A - Pm accumulation detection device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a PM accumulation detection device which can accurately detect the accumulation of PMs while being excellent in terms of a cost and a size compared with a constitution which uses a pressure loss at the detection of the accumulation of the PMs at a plasma reactor.SOLUTION: When a voltage is applied between electrodes of a plasma reactor 1, electrical discharge is generated between the electrodes, and a plasma is generated by the electrical discharge. PMs contained in an exhaust gas of an engine are oxidized and removed by an oxidation action of the plasma. A current flowing in the electrodes is changed depending on a state of the electrical discharge between the electrodes. When a minimum value of the current flowing in the electrodes at the electrical discharge of the plasma reactor 1 is not smaller than a prescribed threshold, a PM accumulation determination part 45 determines that the PMs are accumulated on a surface of an electrode panel of the plasma reactor 1.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、エンジンの排ガスを浄化するプラズマリアクタに用いられて、プラズマリアクタにおけるＰＭの堆積を検出する装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for detecting PM deposition in a plasma reactor, which is used in a plasma reactor for purifying exhaust gas from an engine.

エンジン、とくにディーゼルエンジンから排出される排ガスには、ＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、ＮＯｘ（窒素酸化物）およびＰＭ（Particulate Matter：粒子状物質）などが含まれる。   Exhaust gas discharged from an engine, particularly a diesel engine, includes CO (carbon monoxide), HC (hydrocarbon), NOx (nitrogen oxide), PM (particulate matter), and the like.

排ガスに含まれるＰＭを除去する手法として、プラズマリアクタを用いて、排ガスに含まれるＰＭを除去する手法が提案されている。プラズマリアクタは、複数の電極パネルを備えている。電極パネルは、たとえば、誘電体に電極を内蔵した構成であり、複数の電極パネルは、排ガスの流れ方向と直交する方向に間隔を空けて積層される。互いに対向する電極間に電圧が印加されると、誘電体バリア放電が生じて、電極パネル間に低温プラズマ（非平衡プラズマ）が発生し、電極パネル間を流れる排ガス中のＰＭが酸化により除去される。   As a technique for removing PM contained in exhaust gas, a technique for removing PM contained in exhaust gas using a plasma reactor has been proposed. The plasma reactor includes a plurality of electrode panels. The electrode panel has, for example, a configuration in which an electrode is built in a dielectric, and the plurality of electrode panels are stacked with an interval in a direction orthogonal to the flow direction of the exhaust gas. When a voltage is applied between the electrodes facing each other, dielectric barrier discharge occurs, low temperature plasma (non-equilibrium plasma) is generated between the electrode panels, and PM in the exhaust gas flowing between the electrode panels is removed by oxidation. The

特開２００５−６１２４６号公報JP 2005-61246 A

ところが、電極パネル間を流れる排ガスに含まれるＰＭ量が多い場合、排ガス中からＰＭを除去しきれずに、ＰＭが電極パネルの表面に付着する。電極パネルにＰＭが付着して堆積すると、電極間での放電が弱くなり、ＰＭ除去性能が低下し、電極パネルにおけるＰＭのさらなる堆積を生じるおそれがある。   However, when the amount of PM contained in the exhaust gas flowing between the electrode panels is large, PM cannot be completely removed from the exhaust gas, and PM adheres to the surface of the electrode panel. If PM adheres to and deposits on the electrode panel, the discharge between the electrodes is weakened, the PM removal performance is reduced, and there is a risk of further deposition of PM on the electrode panel.

たとえば、排ガスに含まれるＰＭをＤＰＦ（Diesel particulate filter）で捕集し、そのＤＰＦに捕集されたＰＭをプラズマの酸化作用により燃焼させる構成のプラズマリアクタでは、プラズマリアクタにＰＭが堆積すると、プラズマリアクタでの圧力損失が増大する。そこで、プラズマリアクタの前後（排ガスの流通方向の上流側および下流側）の差圧を検出して、その差圧からプラズマリアクタでの圧力損失を求め、圧力損失からプラズマリアクタにおけるＰＭの堆積を検出する手法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。   For example, in a plasma reactor configured to collect PM contained in exhaust gas with a DPF (Diesel particulate filter) and combust the PM collected in the DPF by the oxidizing action of plasma, when PM accumulates in the plasma reactor, The pressure loss in the reactor is increased. Therefore, the differential pressure before and after the plasma reactor (upstream and downstream in the exhaust gas flow direction) is detected, the pressure loss in the plasma reactor is obtained from the differential pressure, and PM deposition in the plasma reactor is detected from the pressure loss. A technique has been proposed (see, for example, Patent Document 1).

しかしながら、この手法では、プラズマリアクタの前後の差圧を検出する２個の圧力計が必要とされ、コストおよびスペースの増大が生じる。また、複数の電極パネルを平行に設けた構成では、ＤＰＦが用いられておらず、電極パネル（プラズマリアクタ）でのＰＭの堆積による圧力損失が小さいので、電極パネルにおけるＰＭの堆積を検出する精度が低くなる。   However, this method requires two pressure gauges for detecting the differential pressure before and after the plasma reactor, resulting in an increase in cost and space. In addition, in a configuration in which a plurality of electrode panels are provided in parallel, DPF is not used, and pressure loss due to PM deposition in the electrode panel (plasma reactor) is small, so the accuracy of detecting PM deposition on the electrode panel is low. Becomes lower.

本発明の目的は、プラズマリアクタにおけるＰＭの堆積の検出に圧力損失を用いる構成と比較して、コスト面およびサイズ面で優れながら、ＰＭの堆積を精度よく検出できる、ＰＭ堆積検出装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a PM deposition detection apparatus capable of accurately detecting PM deposition while being superior in cost and size as compared with a configuration using pressure loss for detection of PM deposition in a plasma reactor. That is.

前記の目的を達成するため、本発明の一の局面に係るＰＭ堆積検出装置は、互いに間隔を空けて対向配置される複数の電極の間に電源装置から電圧を印加して、電極間に放電を生じさせ、その放電で発生するプラズマにより、エンジンの排ガスに含まれるＰＭ（Particulate Matter：粒子状物質）を除去するプラズマリアクタに用いられて、プラズマリアクタでのＰＭの堆積を検出する装置であって、電極を流れる電流の最小値を取得する最小値取得手段と、最小値取得手段により取得される最小値に基づいて、プラズマリアクタでのＰＭの堆積を判定する堆積判定手段とを含む。   In order to achieve the above object, a PM deposition detection apparatus according to one aspect of the present invention applies a voltage from a power supply device between a plurality of electrodes arranged opposite to each other with a space therebetween, and discharges between the electrodes. This device is used for plasma reactors that remove PM (Particulate Matter) contained in engine exhaust gas by plasma generated by the discharge, and detects PM deposition in the plasma reactor. A minimum value acquisition unit that acquires the minimum value of the current flowing through the electrode, and a deposition determination unit that determines PM deposition in the plasma reactor based on the minimum value acquired by the minimum value acquisition unit.

この構成によれば、プラズマリアクタの電極間に電圧が印加されると、電極間に放電が生じ、その放電によるプラズマが発生する。プラズマの酸化作用により、エンジンの排ガスに含まれるＰＭが酸化されて除去される。   According to this configuration, when a voltage is applied between the electrodes of the plasma reactor, a discharge is generated between the electrodes, and plasma is generated by the discharge. Due to the oxidizing action of the plasma, PM contained in the exhaust gas of the engine is oxidized and removed.

プラズマリアクタの電極に流れる電流は、電極間における放電の状態によって変化する。本願発明者らによる鋭意研究の結果、プラズマリアクタ（電極を内蔵した誘電体の表面）にＰＭが堆積すると、ＰＭが堆積していない初期状態と比較して、電極間での放電が弱くなり、放電時に電極を流れる電流（放電電流）の最小値が大きくなることが判った。   The current flowing through the electrodes of the plasma reactor varies depending on the state of discharge between the electrodes. As a result of diligent research by the inventors of the present application, when PM is deposited in the plasma reactor (the surface of the dielectric containing the electrode), the discharge between the electrodes is weak compared to the initial state in which PM is not deposited, It has been found that the minimum value of the current flowing through the electrode during discharge (discharge current) increases.

そこで、放電時に電極を流れる電流の最小値に基づいて、プラズマリアクタでのＰＭの堆積を判定する。たとえば、放電時に電極を流れる電流の最小値が所定の閾値以上である場合に、プラズマリアクタにＰＭが堆積していると判定される。これにより、プラズマリアクタにおけるＰＭの堆積による圧力損失の変化が現れる前に、そのＰＭの堆積を検出することができる。しかも、プラズマリアクタの放電を制御するための構成には、電極を流れる電流を検出する電流センサが備えられているので、その電流の最小値を取得する構成（回路）を追加すれば、プラズマリアクタの前後の差圧を検出するための圧力計を追加することなく、プラズマリアクタにおけるＰＭの堆積を検出できる。   Therefore, PM deposition in the plasma reactor is determined based on the minimum value of the current flowing through the electrode during discharge. For example, when the minimum value of the current flowing through the electrode during discharge is greater than or equal to a predetermined threshold, it is determined that PM is deposited in the plasma reactor. Thus, the PM deposition can be detected before the change in pressure loss due to the PM deposition in the plasma reactor appears. In addition, since the configuration for controlling the discharge of the plasma reactor is equipped with a current sensor that detects the current flowing through the electrode, if a configuration (circuit) that acquires the minimum value of the current is added, the plasma reactor The PM deposition in the plasma reactor can be detected without adding a pressure gauge for detecting the differential pressure before and after.

また、本発明の他の局面に係るＰＭ堆積検出装置は、互いに間隔を空けて対向配置される複数の電極の間に電源装置から電圧を印加して、電極間に放電を生じさせ、その放電で発生するプラズマにより、エンジンの排ガスに含まれるＰＭ（Particulate Matter：粒子状物質）を除去するプラズマリアクタに用いられて、プラズマリアクタでのＰＭの堆積を検出する装置であって、電源装置から電極間に印加される電圧により電極を流れる電流の向きと逆向きに電極を流れるマイナス電流の値を所定期間にわたって積算し、そのマイナス電流の積算値を取得する積算値取得手段と、積算値取得手段により取得される積算値に基づいて、プラズマリアクタでのＰＭの堆積を判定する堆積判定手段とを含む。   In addition, a PM deposition detection apparatus according to another aspect of the present invention applies a voltage from a power supply device between a plurality of electrodes that are opposed to each other with a space therebetween, thereby generating a discharge between the electrodes. Used to remove PM (Particulate Matter: particulate matter) contained in engine exhaust gas by the plasma generated in the apparatus, and detects PM deposition in the plasma reactor, from the power supply device to the electrode Integrated value acquisition means for integrating the value of the negative current flowing through the electrode in the direction opposite to the direction of the current flowing through the electrode by a voltage applied therebetween over a predetermined period and acquiring the integrated value of the negative current; and integrated value acquisition means And a deposition determining means for determining PM deposition in the plasma reactor based on the integrated value obtained by the above.

この構成によれば、プラズマリアクタの電極間に電圧が印加されると、電極間に放電が生じ、その放電によるプラズマが発生する。プラズマの酸化作用により、エンジンの排ガスに含まれるＰＭが酸化されて除去される。   According to this configuration, when a voltage is applied between the electrodes of the plasma reactor, a discharge is generated between the electrodes, and plasma is generated by the discharge. Due to the oxidizing action of the plasma, PM contained in the exhaust gas of the engine is oxidized and removed.

プラズマリアクタの電極に流れる電流は、電極間における放電の状態によって変化する。本願発明者らによる鋭意研究の結果、プラズマリアクタ（電極を内蔵した誘電体の表面）にＰＭが堆積すると、ＰＭが堆積していない初期状態と比較して、電極間での放電が弱くなり、電源装置から電極間に印加される電圧により電極を流れる電流の向きと逆向きに電極を流れるマイナス電流の積算値が小さくなることが判った。   The current flowing through the electrodes of the plasma reactor varies depending on the state of discharge between the electrodes. As a result of diligent research by the inventors of the present application, when PM is deposited in the plasma reactor (the surface of the dielectric containing the electrode), the discharge between the electrodes is weak compared to the initial state in which PM is not deposited, It has been found that the integrated value of the negative current flowing through the electrode in a direction opposite to the direction of the current flowing through the electrode is reduced by the voltage applied between the electrodes from the power supply device.

そこで、放電時に電極を流れるマイナス電流の積算値に基づいて、プラズマリアクタでのＰＭの堆積を判定する。たとえば、放電時に電極を流れるマイナス電流の積算値が所定の閾値未満である場合に、プラズマリアクタにＰＭが堆積していると判定される。これにより、プラズマリアクタにおけるＰＭの堆積による圧力損失の変化が現れる前に、そのＰＭの堆積を検出することができる。しかも、プラズマリアクタの放電を制御するための構成には、電極を流れる電流を検出する電流センサが備えられているので、マイナス電流の積算値を取得する構成（回路）を追加すれば、プラズマリアクタの前後の差圧を検出するための圧力計を追加することなく、プラズマリアクタにおけるＰＭの堆積を検出できる。   Therefore, PM deposition in the plasma reactor is determined based on the integrated value of the negative current flowing through the electrode during discharge. For example, when the integrated value of the negative current flowing through the electrode during discharge is less than a predetermined threshold, it is determined that PM has accumulated in the plasma reactor. Thus, the PM deposition can be detected before the change in pressure loss due to the PM deposition in the plasma reactor appears. In addition, since the configuration for controlling the discharge of the plasma reactor is equipped with a current sensor that detects the current flowing through the electrode, if a configuration (circuit) that acquires the integrated value of the negative current is added, the plasma reactor The PM deposition in the plasma reactor can be detected without adding a pressure gauge for detecting the differential pressure before and after.

よって、本発明の一の局面および他の局面に係るＰＭ堆積検出装置では、プラズマリアクタにおけるＰＭの堆積の検出に圧力損失を用いる構成と比較して、コスト面およびサイズ面で優れながら、そのＰＭの堆積を精度よく検出することができる。   Therefore, in the PM deposition detection apparatus according to one aspect and the other aspect of the present invention, the PM deposition detection apparatus according to the present invention is superior in cost and size compared with a configuration using pressure loss for detection of PM deposition in the plasma reactor. Can be detected with high accuracy.

そして、プラズマリアクタにおけるＰＭの堆積が検出された場合に、電極間での放電の弱化を抑制する対策を講じることにより、放電弱化によるＰＭ除去性能の低下を抑制でき、放電弱化とプラズマリアクタへのＰＭの堆積の増大とが繰り返される悪循環に陥ることを抑制できる。   And when PM deposition is detected in the plasma reactor, by taking measures to suppress the weakening of the discharge between the electrodes, it is possible to suppress the deterioration of the PM removal performance due to the weakening of the discharge. It is possible to suppress a vicious circle in which the increase in PM deposition is repeated.

本発明によれば、プラズマリアクタにおけるＰＭの堆積の検出に圧力損失を用いる構成と比較して、コスト面およびサイズ面で優れながら、そのＰＭの堆積を精度よく検出することができる。   According to the present invention, it is possible to detect the PM deposition with high accuracy while being superior in cost and size as compared with a configuration using pressure loss for detection of PM deposition in the plasma reactor.

プラズマリアクタの構成を図解的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of a plasma reactor schematically. プラズマリアクタ用電源装置の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the power supply device for plasma reactors. 本発明の一実施形態に係る制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the functional structure of the control apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 制御装置のピーク値検出部の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the peak value detection part of a control apparatus. 制御装置のＰＭ堆積判定部に含まれる最小値検出回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the minimum value detection circuit contained in PM deposition determination part of a control apparatus. 電流センサの検出信号（電流センサ信号）の波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform of the detection signal (current sensor signal) of a current sensor. 最小値検出回路のハイパス回路の出力信号の波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform of the output signal of the high-pass circuit of a minimum value detection circuit. 電流センサの検出信号（電流センサ信号）の波形の一例を示す図であり、プラズマリアクタの電極パネルにＰＭが付着していない状態（初期状態）での波形を実線で示し、ＰＭが堆積（付着）している状態での波形を二点鎖線で示す。It is a figure which shows an example of the waveform of the detection signal (current sensor signal) of a current sensor, the waveform in the state (initial state) where PM has not adhered to the electrode panel of a plasma reactor is shown by a solid line, and PM is deposited (attached) ) Is shown by a two-dot chain line. 第１の実施形態におけるＰＭ堆積判定処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of PM deposition determination processing in 1st Embodiment. 本発明の第２の実施形態に係るＰＭ堆積判定部に含まれるマイナス電流積算値検出回路の構成を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the structure of the negative electric current integrated value detection circuit contained in PM deposition determination part which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 電流センサの検出信号（電流センサ信号）の波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform of the detection signal (current sensor signal) of a current sensor. マイナス電流積算値検出回路のダイオード回路の出力信号の波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform of the output signal of the diode circuit of a negative electric current integrated value detection circuit. マイナス電流積算値検出回路の積算回路の出力信号の波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform of the output signal of the integrating circuit of a minus electric current integrated value detection circuit. マイナス電流積算値検出回路の反転増幅器の出力信号の波形の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the waveform of the output signal of the inverting amplifier of a minus electric current integrated value detection circuit. マイナス電流の積算値（マイナス電流積算値）の時間変化の一例を示す図であり、プラズマリアクタの電極パネルにＰＭが付着していない状態（初期状態）での変化を実線で示し、ＰＭが堆積（付着）している状態での変化を二点鎖線で示す。It is a figure which shows an example of the time change of the integrated value (negative current integrated value) of a negative electric current, the change in the state (initial state) where PM has not adhered to the electrode panel of a plasma reactor is shown as a continuous line, and PM accumulates The change in the state of being attached is indicated by a two-dot chain line. 第２の実施形態におけるＰＭ堆積判定処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of PM deposition determination processing in 2nd Embodiment.

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

＜プラズマリアクタ＞
図１は、プラズマリアクタ１の構成を図解的に示す断面図である。 <Plasma reactor>
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the plasma reactor 1.

プラズマリアクタ１は、車両のエンジン（図示せず）から排出される排ガスからＰＭを除去するために、たとえば、エキゾーストパイプなどの排気管２の途中部に介装される。プラズマリアクタ１は、リアクタボディ（ケース）３と、リアクタボディ３内に収容された複数の電極パネル４とを備えている。   The plasma reactor 1 is interposed in the middle of an exhaust pipe 2 such as an exhaust pipe, for example, in order to remove PM from exhaust gas discharged from a vehicle engine (not shown). The plasma reactor 1 includes a reactor body (case) 3 and a plurality of electrode panels 4 accommodated in the reactor body 3.

リアクタボディ３は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）などの金属からなり、四角筒状を有している。リアクタボディ３の一端の開口は、排気管２から排ガスを流入させる流入口であり、他端の開口は、排気管２に排ガスを流出させる流出口である。エンジンから排気管２に排出される排ガスは、排気管２を流通する途中で、流入口からリアクタボディ３内に流入して、リアクタボディ３内を流通し、流出口から流出する。   The reactor body 3 is made of a metal such as stainless steel (SUS) and has a rectangular tube shape. An opening at one end of the reactor body 3 is an inflow port through which exhaust gas flows from the exhaust pipe 2, and an opening at the other end is an outflow port through which exhaust gas flows out to the exhaust pipe 2. The exhaust gas discharged from the engine to the exhaust pipe 2 flows into the reactor body 3 from the inlet while flowing through the exhaust pipe 2, flows through the reactor body 3, and flows out from the outlet.

電極パネル４は、誘電体からなる平板状の誘電体平板５に電極６が厚さ方向に挟み込まれた構成を有している。誘電体平板５の材料である誘電体としては、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）を例示することができる。電極６の材料としては、タングステンを例示することができる。複数の電極パネル４は、たとえば、排ガスの流通方向（リアクタボディ３の流入口と流出口との対向方向）と直交する積層方向に間隔を空けて、互いに平行をなして、それぞれ排ガスの流通方向に延びるように配置されている。 The electrode panel 4 has a configuration in which an electrode 6 is sandwiched between a flat dielectric plate 5 made of a dielectric in the thickness direction. Examples of the dielectric that is the material of the dielectric flat plate 5 include Al 2 O 3 (alumina). An example of the material of the electrode 6 is tungsten. The plurality of electrode panels 4 are, for example, arranged in parallel to each other at intervals in the stacking direction perpendicular to the flow direction of the exhaust gas (opposite direction of the inflow port and the outflow port of the reactor body 3). It is arrange | positioned so that it may extend.

電極パネル４の電極６には、電極パネル４の積層方向の一方側から順に、プラス配線７およびマイナス配線８が交互に接続されている。プラス配線７およびマイナス配線８には、プラズマリアクタ用電源装置９からパルス波状の高電圧が印加される。この高電圧の印加により、その高電圧が積層方向に互いに隣り合う電極パネル４の電極６間に印加される。この高電圧が電極６間に印加されることにより、電極パネル４間に誘電体バリア放電が生じ、その誘電体バリア放電によるプラズマが発生する。一方、電極パネル４間には、リアクタボディ３の流入口側から排ガスが流入し、その排ガスがリアクタボディ３の流出口側に向けて流通する。電極パネル４間に発生するプラズマの酸化作用により、電極パネル４間を流通する排ガスに含まれるＰＭが酸化（燃焼）されて除去される。   The positive wiring 7 and the negative wiring 8 are alternately connected to the electrode 6 of the electrode panel 4 in order from one side in the stacking direction of the electrode panel 4. A high voltage in the form of a pulse wave is applied to the plus wiring 7 and the minus wiring 8 from the plasma reactor power supply device 9. By applying the high voltage, the high voltage is applied between the electrodes 6 of the electrode panels 4 adjacent to each other in the stacking direction. When this high voltage is applied between the electrodes 6, a dielectric barrier discharge is generated between the electrode panels 4, and plasma is generated by the dielectric barrier discharge. On the other hand, between the electrode panels 4, exhaust gas flows from the inlet side of the reactor body 3, and the exhaust gas flows toward the outlet side of the reactor body 3. Due to the oxidizing action of the plasma generated between the electrode panels 4, PM contained in the exhaust gas flowing between the electrode panels 4 is oxidized (burned) and removed.

＜プラズマリアクタ用電源装置＞
図２は、プラズマリアクタ用電源装置９の構成を示す回路図である。 <Power supply for plasma reactor>
FIG. 2 is a circuit diagram showing a configuration of the plasma reactor power supply device 9.

プラズマリアクタ用電源装置９は、フライバック型昇圧トランス１１、通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２、ゲートドライブ回路１３および制御装置１４を備えている。   The plasma reactor power supply device 9 includes a flyback step-up transformer 11, an energization control MOSFET 12, a gate drive circuit 13, and a control device 14.

フライバック型昇圧トランス１１は、一次コイル２１および二次コイル２２を有している。一次コイル２１の一端は、配線２３に接続されている。一次コイル２１の他端は、通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２を介して、グランドに接続（接地）されている。二次コイル２２の一端および他端は、それぞれプラス端子およびマイナス端子を介して、プラズマリアクタ１において積層方向に互いに隣り合う電極パネル４の電極６に接続されている。   The flyback step-up transformer 11 has a primary coil 21 and a secondary coil 22. One end of the primary coil 21 is connected to the wiring 23. The other end of the primary coil 21 is connected (grounded) to the ground via the conduction control MOSFET 12. One end and the other end of the secondary coil 22 are connected to electrodes 6 of the electrode panel 4 adjacent to each other in the stacking direction in the plasma reactor 1 via a plus terminal and a minus terminal, respectively.

通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２は、たとえば、エンハンスメント型のｎＭＯＳＦＥＴであり、そのドレインがフライバック型昇圧トランス１１の一次コイル２１の他端に接続され、ソースがグランドに接続されている。   The conduction control MOSFET 12 is, for example, an enhancement type nMOSFET, and its drain is connected to the other end of the primary coil 21 of the flyback step-up transformer 11 and its source is connected to the ground.

配線２３には、ヒューズ２４を介して、直流電源であるバッテリ２５のプラス端子が接続されている。バッテリ２５は、たとえば、公称電圧が１２Ｖの鉛電池である。   A positive terminal of a battery 25 that is a DC power source is connected to the wiring 23 via a fuse 24. The battery 25 is, for example, a lead battery having a nominal voltage of 12V.

ゲートドライブ回路１３は、通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２のゲートにパルス電圧（ゲート電圧）を印加する回路である。   The gate drive circuit 13 is a circuit that applies a pulse voltage (gate voltage) to the gate of the conduction control MOSFET 12.

制御装置１４は、マイコン（マイクロコントローラユニット）を含む構成であり、車両に搭載された複数のＥＣＵ（Electronic Control Unit：電子制御ユニット）のうちの１つであってもよいし、ＥＣＵの１つに組み込まれていてもよい。マイコンには、たとえば、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ、データフラッシュ（フラッシュメモリ）などが内蔵されている。   The control device 14 includes a microcomputer (microcontroller unit), and may be one of a plurality of ECUs (Electronic Control Units) mounted on the vehicle, or one of the ECUs. It may be incorporated in. The microcomputer includes, for example, a CPU, ROM and RAM, data flash (flash memory), and the like.

制御装置１４は、ゲートドライブ回路１３を制御し、ゲートドライブ回路１３からのパルス電圧（ゲート電圧）の出力／停止を切り替える。制御装置１４からゲートドライブ回路１３にオン指示信号が入力されると、ゲートドライブ回路１３から出力されるパルス電圧が立ち上がり、そのパルス電圧が通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２のゲートに印加されることにより、通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２がオンになる。制御装置１４からゲートドライブ回路１３にオフ指示信号が入力されると、ゲートドライブ回路１３から出力されるパルス電圧が立ち下がり、通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２のゲートへのパルス電圧の印加がなくなることにより、通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２がオフになる。   The control device 14 controls the gate drive circuit 13 to switch output / stop of the pulse voltage (gate voltage) from the gate drive circuit 13. When an ON instruction signal is input from the control device 14 to the gate drive circuit 13, the pulse voltage output from the gate drive circuit 13 rises, and the pulse voltage is applied to the gate of the conduction control MOSFET 12, thereby controlling energization. MOSFET 12 is turned on. When an off instruction signal is input from the control device 14 to the gate drive circuit 13, the pulse voltage output from the gate drive circuit 13 falls and the pulse voltage is not applied to the gate of the MOSFET 12 for energization control. The control MOSFET 12 is turned off.

通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２がオンになると、フライバック型昇圧トランス１１の一次コイル２１にバッテリ２５の電圧が一次電圧として印加され、一次コイル２１にエネルギが蓄積される。その後、通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２がオフになると、一次コイル２１に蓄積されたエネルギが開放されて、一次コイル２１に起電力が生じ、フライバック型昇圧トランス１１の二次コイル２２に巻数比に応じた二次電圧が発生する。通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２のオン／オフが繰り返されることにより、二次電圧がパルス的に発生し、パルス波状に変化する二次電圧がプラズマリアクタ１の電極６間に印加される。   When the energization control MOSFET 12 is turned on, the voltage of the battery 25 is applied to the primary coil 21 of the flyback step-up transformer 11 as the primary voltage, and energy is accumulated in the primary coil 21. Thereafter, when the energization control MOSFET 12 is turned off, the energy accumulated in the primary coil 21 is released, an electromotive force is generated in the primary coil 21, and the secondary coil 22 of the flyback step-up transformer 11 is in accordance with the turn ratio. A secondary voltage is generated. By repeatedly turning on / off the power supply control MOSFET 12, a secondary voltage is generated in a pulsed manner, and a secondary voltage that changes in a pulse waveform is applied between the electrodes 6 of the plasma reactor 1.

制御装置１４には、電流センサ３１が接続されている。電流センサ３１は、プラズマリアクタ１の電極パネル４の電極６に流れる電流を検出し、その電流値に応じた検出信号を出力する。   A current sensor 31 is connected to the control device 14. The current sensor 31 detects a current flowing through the electrode 6 of the electrode panel 4 of the plasma reactor 1 and outputs a detection signal corresponding to the current value.

＜制御装置の構成＞
図３は、本発明の一実施形態に係る制御装置１４の機能的な構成を示すブロック図である。 <Configuration of control device>
FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the control device 14 according to an embodiment of the present invention.

制御装置１４は、ピーク値検出部４１、目標ピーク値設定部４２、減算部４３、信号出力部４４およびＰＭ堆積判定部４５を備えている。   The control device 14 includes a peak value detection unit 41, a target peak value setting unit 42, a subtraction unit 43, a signal output unit 44, and a PM deposition determination unit 45.

ピーク値検出部４１は、電流センサ３１によって検出される電流のピーク値（最大値）である電流ピーク値を検出する回路であり、たとえば、図４に示されるように、ハイパス回路（Ｈｉ−Ｐａｓｓ回路）５１、反転増幅器５２およびピークホールド・リセット回路５３を含むアナログ回路からなる。   The peak value detection unit 41 is a circuit that detects a current peak value that is a peak value (maximum value) of the current detected by the current sensor 31. For example, as shown in FIG. 4, a high-pass circuit (Hi-Pass) Circuit) 51, an inverting amplifier 52, and an analog circuit including a peak hold / reset circuit 53.

ハイパス回路５１には、電流センサ３１の検出信号が入力され、ハイパス回路５１からは、その検出信号の時間微分（傾き）に比例した信号が出力される。   A detection signal from the current sensor 31 is input to the high-pass circuit 51, and a signal proportional to the time differentiation (slope) of the detection signal is output from the high-pass circuit 51.

反転増幅器５２には、ハイパス回路５１の出力信号が入力され、反転増幅器５２からは、その入力信号の波形を正負反転させて増幅した波形の信号が出力される。   The output signal of the high-pass circuit 51 is input to the inverting amplifier 52. The inverting amplifier 52 outputs a signal having a waveform obtained by amplifying the waveform of the input signal by inverting the polarity.

ピークホールド・リセット回路５３には、反転増幅器５２の出力信号が入力される。ピークホールド・リセット回路５３は、一般的なピークホールド回路とリセット回路とを組み合わせたものである。反転増幅器５２からの入力信号（信号電圧）がピークホールド回路のホールドコンデンサの電圧よりも大きいときには、ホールドコンデンサが充電される。一方、反転増幅器５２からの入力信号がホールドコンデンサの電圧以下であるときには、ホールドコンデンサの電圧が保持（ホールド）される。ピークホールド回路からは、ホールドコンデンサの電圧がインピーダンス変換されて出力される。リセット回路は、ホールドコンデンサと並列に設けられるリセットスイッチをオン／オフする回路である。リセット回路にリセット信号が入力されると、リセット回路からリセットスイッチに信号が入力されて、リセットスイッチがオンになる。リセットスイッチのオンにより、ホールドコンデンサに蓄積された電荷が開放（放電）される。   The output signal of the inverting amplifier 52 is input to the peak hold / reset circuit 53. The peak hold / reset circuit 53 is a combination of a general peak hold circuit and a reset circuit. When the input signal (signal voltage) from the inverting amplifier 52 is larger than the voltage of the hold capacitor of the peak hold circuit, the hold capacitor is charged. On the other hand, when the input signal from the inverting amplifier 52 is equal to or lower than the voltage of the hold capacitor, the voltage of the hold capacitor is held. From the peak hold circuit, the voltage of the hold capacitor is impedance-converted and output. The reset circuit is a circuit for turning on / off a reset switch provided in parallel with the hold capacitor. When a reset signal is input to the reset circuit, a signal is input from the reset circuit to the reset switch, and the reset switch is turned on. When the reset switch is turned on, the electric charge accumulated in the hold capacitor is released (discharged).

制御装置１４からゲートドライブ回路１３（図２参照）へのオン指示信号が出力される度に、そのオン指示信号の出力からオフ指示信号の出力までの期間内に、リセット回路にリセット信号が入力される。これにより、ピーク値検出部４１からは、プラズマリアクタ用電源装置９からパルス波状の電圧が１パルス出力される度に、プラズマリアクタ１の電極６に流れる電流が正の値をとる期間におけるピーク値（最大値）に応じた信号が出力される。   Each time an ON instruction signal is output from the control device 14 to the gate drive circuit 13 (see FIG. 2), a reset signal is input to the reset circuit within a period from the output of the ON instruction signal to the output of the OFF instruction signal. Is done. Accordingly, the peak value detection unit 41 outputs a peak value during a period in which the current flowing through the electrode 6 of the plasma reactor 1 takes a positive value every time one pulse-wave voltage is output from the plasma reactor power supply 9. A signal corresponding to (maximum value) is output.

図３を再び参照して、目標ピーク値設定部４２は、プラズマリアクタ１の電極６間に印加される印加電流の目標ピーク値を設定する。具体的には、目標ピーク値設定部４２は、エンジン（図示せず）から排出される排ガスの空燃比を取得し、空燃比から排ガスの単位体積に含まれるＰＭ量を求める。制御装置１４の不揮発性メモリ（ＲＯＭ、フラッシュメモリまたはＥＥＰＲＯＭなど）には、ＰＭ量と目標ピーク値との関係が２次元マップの形態で記憶されている。目標ピーク値設定部４２は、その関係に基づいて、その求めたＰＭ量に応じた目標ピーク値を設定する。   Referring to FIG. 3 again, the target peak value setting unit 42 sets the target peak value of the applied current applied between the electrodes 6 of the plasma reactor 1. Specifically, the target peak value setting unit 42 acquires the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the engine (not shown), and obtains the PM amount contained in the unit volume of the exhaust gas from the air-fuel ratio. A non-volatile memory (ROM, flash memory, EEPROM, or the like) of the control device 14 stores the relationship between the PM amount and the target peak value in the form of a two-dimensional map. The target peak value setting unit 42 sets a target peak value corresponding to the obtained PM amount based on the relationship.

減算部４３は、目標ピーク値設定部４２により設定される目標ピーク値からピーク値検出部４１によって検出される電流ピーク値を減算する。   The subtracting unit 43 subtracts the current peak value detected by the peak value detecting unit 41 from the target peak value set by the target peak value setting unit 42.

信号出力部４４は、減算部４３により演算された減算値が０に近づくように、ゲートドライブ回路１３へのオン指示信号およびオフ指示信号の入力を制御し、通電制御用ＭＯＳＦＥＴ１２のオン／オフを制御する。   The signal output unit 44 controls the input of the on instruction signal and the off instruction signal to the gate drive circuit 13 so that the subtraction value calculated by the subtraction unit 43 approaches 0, and turns on / off the conduction control MOSFET 12. Control.

ＰＭ堆積判定部４５には、たとえば、図５に示される最小値検出回路６１が含まれる。最小値検出回路６１は、プラズマリアクタ１の電極６に流れる電流の最小値を検出（取得）する回路であり、ハイパス回路（Ｈｉ−Ｐａｓｓ回路）６２およびピークホールド・リセット回路６３を含むアナログ回路からなる。   The PM accumulation determination unit 45 includes, for example, a minimum value detection circuit 61 shown in FIG. The minimum value detection circuit 61 is a circuit that detects (acquires) the minimum value of the current flowing through the electrode 6 of the plasma reactor 1, and is an analog circuit including a high-pass circuit (Hi-Pass circuit) 62 and a peak hold / reset circuit 63. Become.

図６Ａは、電流センサ３１の検出信号（電流センサ信号）の波形の一例を示す図である。図６Ｂは、ハイパス回路６２の出力信号の波形の一例を示す図である。   FIG. 6A is a diagram illustrating an example of a waveform of a detection signal (current sensor signal) of the current sensor 31. FIG. 6B is a diagram illustrating an example of the waveform of the output signal of the high-pass circuit 62.

ハイパス回路６２には、電流センサ信号が入力される。ハイパス回路６２からは、図６Ｂに示されるように、図６Ａに示される電流センサ信号を正負反転させて増幅した信号が出力される。   A current sensor signal is input to the high-pass circuit 62. As shown in FIG. 6B, the high-pass circuit 62 outputs a signal obtained by amplifying the current sensor signal shown in FIG.

ピークホールド・リセット回路６３は、図４に示されるピークホールド・リセット回路５３と同一の構成である。ピークホールド・リセット回路６３には、ハイパス回路６２の出力信号が入力される。ピークホールド・リセット回路６３は、一般的なピークホールド回路とリセット回路とを組み合わせたものである。ハイパス回路６２からの入力信号（信号電圧）がピークホールド回路のホールドコンデンサの電圧よりも大きいときには、ホールドコンデンサが充電される。一方、ハイパス回路６２からの入力信号がホールドコンデンサの電圧以下であるときには、ホールドコンデンサの電圧が保持（ホールド）される。ピークホールド回路からは、ホールドコンデンサの電圧がインピーダンス変換されて出力される。リセット回路は、ホールドコンデンサと並列に設けられるリセットスイッチをオン／オフする回路である。リセット回路にリセット信号が入力されると、リセット回路からリセットスイッチに信号が入力されて、リセットスイッチがオンになる。リセットスイッチのオンにより、ホールドコンデンサに蓄積された電荷が開放（放電）される。   The peak hold / reset circuit 63 has the same configuration as the peak hold / reset circuit 53 shown in FIG. The output signal from the high-pass circuit 62 is input to the peak hold / reset circuit 63. The peak hold / reset circuit 63 is a combination of a general peak hold circuit and a reset circuit. When the input signal (signal voltage) from the high-pass circuit 62 is larger than the voltage of the hold capacitor of the peak hold circuit, the hold capacitor is charged. On the other hand, when the input signal from the high-pass circuit 62 is equal to or lower than the voltage of the hold capacitor, the voltage of the hold capacitor is held. From the peak hold circuit, the voltage of the hold capacitor is impedance-converted and output. The reset circuit is a circuit for turning on / off a reset switch provided in parallel with the hold capacitor. When a reset signal is input to the reset circuit, a signal is input from the reset circuit to the reset switch, and the reset switch is turned on. When the reset switch is turned on, the electric charge accumulated in the hold capacitor is released (discharged).

制御装置１４からゲートドライブ回路１３（図２参照）へのオン指示信号が出力される度に、そのオン指示信号の出力からオフ指示信号の出力までの期間内に、リセット回路にリセット信号が入力される。これにより、最小値検出回路６１からは、プラズマリアクタ用電源装置９からパルス波状の電圧が１パルス出力される度に、プラズマリアクタ１の放電時に電極６に流れる電流の最小値に応じた信号が出力される。   Each time an ON instruction signal is output from the control device 14 to the gate drive circuit 13 (see FIG. 2), a reset signal is input to the reset circuit within a period from the output of the ON instruction signal to the output of the OFF instruction signal. Is done. As a result, the minimum value detection circuit 61 outputs a signal corresponding to the minimum value of the current flowing through the electrode 6 when the plasma reactor 1 is discharged every time one pulse wave-like voltage is output from the plasma reactor power supply device 9. Is output.

＜ＰＭ堆積判定＞
図７は、電流センサ３１の検出信号（電流センサ信号）の波形の一例を示す図であり、プラズマリアクタ１の電極パネル４にＰＭが付着していない状態（初期状態）での波形を実線で示し、ＰＭが堆積（付着）している状態での波形を二点鎖線で示す。 <PM deposition judgment>
FIG. 7 is a diagram showing an example of the waveform of the detection signal (current sensor signal) of the current sensor 31, and the waveform in a state (initial state) where PM is not attached to the electrode panel 4 of the plasma reactor 1 is indicated by a solid line. The waveform in the state where PM is deposited (attached) is indicated by a two-dot chain line.

プラズマリアクタ１の電極６に流れる電流は、電極６間における放電の状態によって変化する。本願発明者らによる鋭意研究の結果、プラズマリアクタ１の電極パネル４の表面にＰＭが堆積すると、ＰＭが堆積していない初期状態と比較して、電極６間での放電が弱くなり、図７に実線で示される波形と二点鎖線で示される波形とを比較して理解されるように、放電時に電極６を流れる電流（放電電流）の最小値が大きくなることが判った。   The current flowing through the electrodes 6 of the plasma reactor 1 varies depending on the state of discharge between the electrodes 6. As a result of intensive studies by the inventors of the present application, when PM is deposited on the surface of the electrode panel 4 of the plasma reactor 1, the discharge between the electrodes 6 is weaker than that in the initial state where PM is not deposited. It was found that the minimum value of the current (discharge current) flowing through the electrode 6 during discharge increases as understood by comparing the waveform indicated by the solid line with the waveform indicated by the two-dot chain line.

図８は、ＰＭ堆積判定処理の流れを示すフローチャートである。   FIG. 8 is a flowchart showing the flow of the PM accumulation determination process.

ＰＭ堆積判定部４５は、プラズマリアクタ用電源装置９からパルス波状の電圧が１パルス出力される度に、図８に示されるＰＭ堆積判定処理を実行する。   The PM deposition determination unit 45 executes the PM deposition determination process shown in FIG. 8 every time one pulse wave-like voltage is output from the plasma reactor power supply device 9.

ＰＭ堆積判定処理では、最小値検出回路６１により検出される最小値（電流最小値）が所定の閾値以上であるか否かが判定される（ステップＳ１）。   In the PM deposition determination process, it is determined whether or not the minimum value (current minimum value) detected by the minimum value detection circuit 61 is equal to or greater than a predetermined threshold (step S1).

電流最小値が閾値以上である場合（ステップＳ１のＹＥＳ）、電極パネル４の表面にＰＭが堆積していると判定される（ステップＳ２）。   If the minimum current value is equal to or greater than the threshold value (YES in step S1), it is determined that PM is deposited on the surface of the electrode panel 4 (step S2).

一方、電流最小値が閾値未満である場合（ステップＳ１のＮＯ）、電極パネル４の表面にＰＭが付着していない（非付着）と判定される（ステップＳ３）。   On the other hand, when the current minimum value is less than the threshold value (NO in step S1), it is determined that PM is not attached (non-attached) to the surface of the electrode panel 4 (step S3).

＜作用効果＞
以上のように、プラズマリアクタ１の放電時に電極６を流れる電流の最小値が所定の閾値以上である場合に、プラズマリアクタ１の電極パネル４の表面にＰＭが堆積していると判定される。これにより、プラズマリアクタ１におけるＰＭの堆積による圧力損失の変化が現れる前に、そのＰＭの堆積を検出することができる。しかも、プラズマリアクタ１の放電を制御するための構成には、電極６を流れる電流を検出する電流センサ３１が備えられているので、その電流の最小値を取得する最小値検出回路６１を追加すれば、プラズマリアクタ１の前後の差圧を検出するための圧力計を追加することなく、プラズマリアクタ１におけるＰＭの堆積を検出できる。 <Effect>
As described above, it is determined that PM is deposited on the surface of the electrode panel 4 of the plasma reactor 1 when the minimum value of the current flowing through the electrode 6 during the discharge of the plasma reactor 1 is equal to or greater than a predetermined threshold value. Thereby, before the change of the pressure loss by PM deposition in the plasma reactor 1 appears, the PM deposition can be detected. In addition, since the configuration for controlling the discharge of the plasma reactor 1 includes the current sensor 31 that detects the current flowing through the electrode 6, a minimum value detection circuit 61 that acquires the minimum value of the current can be added. For example, deposition of PM in the plasma reactor 1 can be detected without adding a pressure gauge for detecting the differential pressure before and after the plasma reactor 1.

よって、プラズマリアクタ１におけるＰＭの堆積の検出に圧力損失を用いる構成と比較して、コスト面およびサイズ面で優れながら、そのＰＭの堆積を精度よく検出することができる。   Therefore, it is possible to detect the PM deposition with high accuracy while being excellent in cost and size as compared with a configuration using pressure loss for detection of PM deposition in the plasma reactor 1.

そして、プラズマリアクタ１におけるＰＭの堆積が検出された場合に、たとえば、ＰＭ堆積判定部４５から信号出力部４４に、電極６間に印加される電圧を増大させる指令を入力するなど、電極６間での放電の弱化を抑制する対策を講じることにより、放電弱化によるＰＭ除去性能の低下を抑制でき、放電弱化とプラズマリアクタ１へのＰＭの堆積の増大とが繰り返される悪循環に陥ることを抑制できる。   When PM deposition is detected in the plasma reactor 1, for example, a command to increase the voltage applied between the electrodes 6 is input from the PM deposition determination unit 45 to the signal output unit 44. By taking measures to suppress the weakening of the discharge, it is possible to suppress a decrease in PM removal performance due to the weakening of the discharge, and to suppress a vicious circle in which the weakening of the discharge and the increase in the deposition of PM in the plasma reactor 1 are repeated. .

＜他の実施形態＞
図９は、本発明の他の実施形態（第２の実施形態）に係るＰＭ堆積判定部４５に含まれるマイナス電流積算値検出回路７１の構成を示す回路図である。 <Other embodiments>
FIG. 9 is a circuit diagram showing a configuration of a negative current integrated value detection circuit 71 included in the PM accumulation determination unit 45 according to another embodiment (second embodiment) of the present invention.

ＰＭ堆積判定部４５は、図５に示される最小値検出回路６１に代えて、図９に示されるマイナス電流積算値検出回路７１を含む構成であってもよい。マイナス電流積算値検出回路７１は、プラズマリアクタ１の電極６を流れるマイナス電流の積算値を検出（取得）する回路であり、ダイオード回路７２、積算回路７３、反転増幅器７４およびピークホールド・リセット回路７５を含むアナログ回路からなる。   The PM accumulation determination unit 45 may include a minus current integrated value detection circuit 71 shown in FIG. 9 instead of the minimum value detection circuit 61 shown in FIG. The negative current integrated value detection circuit 71 is a circuit that detects (acquires) an integrated value of negative current flowing through the electrode 6 of the plasma reactor 1, and includes a diode circuit 72, an integration circuit 73, an inverting amplifier 74, and a peak hold / reset circuit 75. An analog circuit including

図１０Ａは、電流センサ３１の検出信号（電流センサ信号）の波形の一例を示す図である。図１０Ｂは、ダイオード回路７２の出力信号の波形の一例を示す図である。図１０Ｃは、積算回路７３の出力信号の波形の一例を示す図である。図１０Ｄは、反転増幅器７４の出力信号の波形の一例を示す図である。   FIG. 10A is a diagram illustrating an example of a waveform of a detection signal (current sensor signal) of the current sensor 31. FIG. 10B is a diagram illustrating an example of the waveform of the output signal of the diode circuit 72. FIG. 10C is a diagram illustrating an example of the waveform of the output signal of the integration circuit 73. FIG. 10D is a diagram illustrating an example of the waveform of the output signal of the inverting amplifier 74.

ダイオード回路７２には、電流センサ信号が入力される。プラズマリアクタ用電源装置９から電極６間にパルス波状の電圧が印加される度に、プラズマリアクタ１の電極６には、正の値のプラス電流が流れた後、その電流の向きと逆向きのマイナス電流が流れる。ダイオード回路７２からは、図１０Ｂに示されるように、図１０Ａに示される電流センサ信号のうちのマイナス信号の波形を正負反転させた波形の信号が出力される。   A current sensor signal is input to the diode circuit 72. Each time a pulse wave voltage is applied from the plasma reactor power supply 9 to the electrode 6, a positive current with a positive value flows through the electrode 6 of the plasma reactor 1, and then the direction of the current is opposite. Negative current flows. As shown in FIG. 10B, the diode circuit 72 outputs a signal having a waveform obtained by inverting the negative signal waveform of the current sensor signal shown in FIG. 10A.

積算回路７３は、ダイオード回路７２の出力信号（信号電圧）が入力される。積算回路７３からは、図１０Ｃに示されるように、ダイオード回路７２から入力される信号電圧の時間積分に比例した電圧が出力される。   The integrating circuit 73 receives the output signal (signal voltage) of the diode circuit 72. As shown in FIG. 10C, the integration circuit 73 outputs a voltage proportional to the time integration of the signal voltage input from the diode circuit 72.

反転増幅器７４には、積算回路７３の出力信号（信号電圧）が入力される。反転増幅器７４からは、図１０Ｄに示されるように、積算回路７３から入力される信号の波形を正負反転させて増幅した波形の信号が出力される。   The output signal (signal voltage) of the integrating circuit 73 is input to the inverting amplifier 74. As shown in FIG. 10D, the inverting amplifier 74 outputs a signal having a waveform obtained by amplifying the waveform of the signal input from the integrating circuit 73 by inverting the polarity.

ピークホールド・リセット回路７５は、図４に示されるピークホールド・リセット回路５３と同一の構成である。ピークホールド・リセット回路７５には、反転増幅器７４の出力信号が入力される。ピークホールド・リセット回路７５は、一般的なピークホールド回路とリセット回路とを組み合わせたものである。反転増幅器７４からの入力信号（信号電圧）がピークホールド回路のホールドコンデンサの電圧よりも大きいときには、ホールドコンデンサが充電される。一方、反転増幅器７４からの入力信号がホールドコンデンサの電圧以下であるときには、ホールドコンデンサの電圧が保持（ホールド）される。ピークホールド回路からは、ホールドコンデンサの電圧がインピーダンス変換されて出力される。リセット回路は、ホールドコンデンサと並列に設けられるリセットスイッチをオン／オフする回路である。リセット回路にリセット信号が入力されると、リセット回路からリセットスイッチに信号が入力されて、リセットスイッチがオンになる。リセットスイッチのオンにより、ホールドコンデンサに蓄積された電荷が開放（放電）される。   The peak hold / reset circuit 75 has the same configuration as the peak hold / reset circuit 53 shown in FIG. The output signal of the inverting amplifier 74 is input to the peak hold / reset circuit 75. The peak hold / reset circuit 75 is a combination of a general peak hold circuit and a reset circuit. When the input signal (signal voltage) from the inverting amplifier 74 is larger than the voltage of the hold capacitor of the peak hold circuit, the hold capacitor is charged. On the other hand, when the input signal from the inverting amplifier 74 is equal to or lower than the voltage of the hold capacitor, the voltage of the hold capacitor is held. From the peak hold circuit, the voltage of the hold capacitor is impedance-converted and output. The reset circuit is a circuit for turning on / off a reset switch provided in parallel with the hold capacitor. When a reset signal is input to the reset circuit, a signal is input from the reset circuit to the reset switch, and the reset switch is turned on. When the reset switch is turned on, the electric charge accumulated in the hold capacitor is released (discharged).

制御装置１４からゲートドライブ回路１３（図２参照）へのオン指示信号が出力される度に、そのオン指示信号の出力からオフ指示信号の出力までの期間内に、リセット回路にリセット信号が入力される。これにより、マイナス電流積算値検出回路７１からは、プラズマリアクタ用電源装置９からパルス波状の電圧が１パルス出力される度に、プラズマリアクタ１の放電時に電極６に流れるマイナス電流の積算値に応じた信号が出力される。   Each time an ON instruction signal is output from the control device 14 to the gate drive circuit 13 (see FIG. 2), a reset signal is input to the reset circuit within a period from the output of the ON instruction signal to the output of the OFF instruction signal. Is done. As a result, the negative current integrated value detection circuit 71 responds to the integrated value of the negative current flowing through the electrode 6 when the plasma reactor 1 is discharged every time one pulse wave-like voltage is output from the plasma reactor power supply device 9. Signal is output.

＜ＰＭ堆積判定＞
図１１は、プラズマリアクタ１の放電時に電極６に流れるマイナス電流の積算値（マイナス電流積算値）の時間変化の一例を示す図であり、プラズマリアクタ１の電極パネル４にＰＭが付着していない状態（初期状態）での変化を実線で示し、ＰＭが堆積（付着）している状態での変化を二点鎖線で示す。 <PM deposition judgment>
FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a temporal change in the integrated value of the negative current (negative current integrated value) flowing through the electrode 6 when the plasma reactor 1 is discharged, and PM is not attached to the electrode panel 4 of the plasma reactor 1. A change in the state (initial state) is indicated by a solid line, and a change in a state where PM is deposited (attached) is indicated by a two-dot chain line.

プラズマリアクタ１の電極６に流れる電流は、電極６間における放電の状態によって変化する。本願発明者らによる鋭意研究の結果、プラズマリアクタ１の電極パネル４の表面にＰＭが堆積すると、ＰＭが堆積していない初期状態と比較して、電極６間での放電が弱くなり、図１１に実線で示される変化と二点鎖線で示される変化とを比較して理解されるように、マイナス電流積算値が小さくなることが判った。   The current flowing through the electrodes 6 of the plasma reactor 1 varies depending on the state of discharge between the electrodes 6. As a result of intensive studies by the inventors of the present application, when PM is deposited on the surface of the electrode panel 4 of the plasma reactor 1, the discharge between the electrodes 6 becomes weaker than in the initial state where PM is not deposited. As can be understood by comparing the change shown by the solid line with the change shown by the two-dot chain line, it was found that the negative current integrated value becomes small.

図１２は、ＰＭ堆積判定処理の流れを示すフローチャートである。   FIG. 12 is a flowchart showing the flow of the PM accumulation determination process.

ＰＭ堆積判定部４５は、プラズマリアクタ用電源装置９からパルス波状の電圧が１パルス出力される度に、図１２に示されるＰＭ堆積判定処理を実行する。   The PM deposition determination unit 45 executes the PM deposition determination process shown in FIG. 12 every time one pulse wave-like voltage is output from the plasma reactor power supply device 9.

ＰＭ堆積判定処理では、マイナス電流積算値検出回路７１により検出されるマイナス電流積算値が所定の閾値未満以上であるか否かが判定される（ステップＳ１１）。   In the PM accumulation determination process, it is determined whether or not the negative current integrated value detected by the negative current integrated value detection circuit 71 is less than or equal to a predetermined threshold value (step S11).

電流最小値が閾値未満である場合（ステップＳ１１のＹＥＳ）、電極パネル４の表面にＰＭが堆積していると判定される（ステップＳ１２）。   If the minimum current value is less than the threshold value (YES in step S11), it is determined that PM is deposited on the surface of the electrode panel 4 (step S12).

一方、電流最小値が閾値以上である場合（ステップＳ１１のＮＯ）、電極パネル４の表面にＰＭが付着していない（非付着）と判定される（ステップＳ１３）。   On the other hand, when the current minimum value is equal to or greater than the threshold value (NO in step S11), it is determined that PM is not attached (non-attached) to the surface of the electrode panel 4 (step S13).

＜作用効果＞
以上のように、プラズマリアクタ１の放電時に電極６を流れるマイナス電流の積算値が所定の閾値未満である場合に、プラズマリアクタ１の電極パネル４の表面にＰＭが堆積していると判定される。これにより、プラズマリアクタ１におけるＰＭの堆積による圧力損失の変化が現れる前に、そのＰＭの堆積を検出することができる。しかも、プラズマリアクタ１の放電を制御するための構成には、電極６を流れる電流を検出する電流センサ３１が備えられているので、マイナス電流の積算値を取得するマイナス電流積算値検出回路７１を追加すれば、プラズマリアクタ１の前後の差圧を検出するための圧力計を追加することなく、プラズマリアクタ１におけるＰＭの堆積を検出できる。 <Effect>
As described above, it is determined that PM is deposited on the surface of the electrode panel 4 of the plasma reactor 1 when the integrated value of the negative current flowing through the electrode 6 during the discharge of the plasma reactor 1 is less than a predetermined threshold value. . Thereby, before the change of the pressure loss by PM deposition in the plasma reactor 1 appears, the PM deposition can be detected. In addition, since the configuration for controlling the discharge of the plasma reactor 1 includes the current sensor 31 that detects the current flowing through the electrode 6, the negative current integrated value detection circuit 71 that acquires the integrated value of the negative current is provided. If added, PM deposition in the plasma reactor 1 can be detected without adding a pressure gauge for detecting the differential pressure before and after the plasma reactor 1.

よって、プラズマリアクタ１におけるＰＭの堆積の検出に圧力損失を用いる構成と比較して、コスト面およびサイズ面で優れながら、そのＰＭの堆積を精度よく検出することができる。また、プラズマリアクタ１の放電時に電極６を流れるマイナス電流の積算値を用いてＰＭの堆積が判定されるので、プラズマリアクタ１の放電時に電極６を流れる電流の最小値を用いてＰＭの堆積を判定する構成、つまり前述の第１の実施形態に係る構成よりも高精度にＰＭの堆積を判定（検出）することができる。   Therefore, it is possible to detect the PM deposition with high accuracy while being excellent in cost and size as compared with a configuration using pressure loss for detection of PM deposition in the plasma reactor 1. Further, since the accumulation of PM is determined using the integrated value of the negative current flowing through the electrode 6 during the discharge of the plasma reactor 1, the PM deposition is performed using the minimum value of the current flowing through the electrode 6 during the discharge of the plasma reactor 1. It is possible to determine (detect) PM deposition with higher accuracy than the configuration to determine, that is, the configuration according to the first embodiment described above.

そして、プラズマリアクタ１におけるＰＭの堆積が検出された場合に、たとえば、ＰＭ堆積判定部４５から信号出力部４４に、電極６間に印加される電圧を増大させる指令を入力するなど、電極６間での放電の弱化を抑制する対策を講じることにより、放電弱化によるＰＭ除去性能の低下を抑制でき、放電弱化とプラズマリアクタ１へのＰＭの堆積の増大とが繰り返される悪循環に陥ることを抑制できる。   When PM deposition is detected in the plasma reactor 1, for example, a command to increase the voltage applied between the electrodes 6 is input from the PM deposition determination unit 45 to the signal output unit 44. By taking measures to suppress the weakening of the discharge, it is possible to suppress a decrease in PM removal performance due to the weakening of the discharge, and to suppress a vicious circle in which the weakening of the discharge and the increase in the deposition of PM in the plasma reactor 1 are repeated. .

＜変形例＞ <Modification>

以上、本発明の２つの実施形態について説明したが、本発明は、さらに他の形態で実施することもできる。
たとえば、ＰＭ堆積判定部４５に、図５に示される最小値検出回路６１と図９に示されるマイナス電流積算値検出回路７１との両方が備えられて、プラズマリアクタ１の放電時に電極６を流れる電流の最小値が所定の閾値以上であるか、または、プラズマリアクタ１の放電時に電極６を流れるマイナス電流の積算値が所定の閾値未満である場合に、プラズマリアクタ１の電極パネル４の表面にＰＭが堆積していると判定されてもよい。また、プラズマリアクタ１の放電時に電極６を流れる電流の最小値が所定の閾値以上であり、かつ、プラズマリアクタ１の放電時に電極６を流れるマイナス電流の積算値が所定の閾値未満である場合に、プラズマリアクタ１の電極パネル４の表面にＰＭが堆積していると判定されてもよい。 As mentioned above, although two embodiment of this invention was described, this invention can also be implemented with another form.
For example, the PM deposition determination unit 45 is provided with both the minimum value detection circuit 61 shown in FIG. 5 and the negative current integrated value detection circuit 71 shown in FIG. 9, and flows through the electrode 6 when the plasma reactor 1 is discharged. When the minimum value of the current is equal to or greater than a predetermined threshold value or the integrated value of the negative current flowing through the electrode 6 during discharge of the plasma reactor 1 is less than the predetermined threshold value, the surface of the electrode panel 4 of the plasma reactor 1 It may be determined that PM is deposited. Further, when the minimum value of the current flowing through the electrode 6 during discharge of the plasma reactor 1 is equal to or greater than a predetermined threshold value, and the integrated value of the negative current flowing through the electrode 6 during discharge of the plasma reactor 1 is less than the predetermined threshold value. It may be determined that PM is deposited on the surface of the electrode panel 4 of the plasma reactor 1.

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。   In addition, various design changes can be made to the above-described configuration within the scope of the matters described in the claims.

１：プラズマリアクタ
６：電極
９：プラズマリアクタ用電源装置
１４：制御装置（ＰＭ堆積検出装置）
４５：ＰＭ堆積判定部（堆積判定手段）
６１：最小値検出回路（最小値取得手段）
７１：マイナス電流積算値検出回路（積算値取得手段） 1: Plasma reactor 6: Electrode 9: Power supply device for plasma reactor 14: Control device (PM deposition detection device)
45: PM deposition determination unit (deposition determination means)
61: Minimum value detection circuit (minimum value acquisition means)
71: Negative current integrated value detection circuit (integrated value acquisition means)

Claims (2)

互いに間隔を空けて対向配置される複数の電極の間に電源装置から電圧を印加して、前記電極間に放電を生じさせ、その放電で発生するプラズマにより、エンジンの排ガスに含まれるＰＭ（Particulate Matter：粒子状物質）を除去するプラズマリアクタに用いられて、前記プラズマリアクタでのＰＭの堆積を検出する装置であって、
前記電極を流れる電流の最小値を取得する最小値取得手段と、
前記最小値取得手段により取得される最小値に基づいて、前記プラズマリアクタでのＰＭの堆積を判定する堆積判定手段とを含む、ＰＭ堆積検出装置。 A voltage is applied from a power supply device between a plurality of electrodes opposed to each other with a space therebetween, and a discharge is generated between the electrodes, and the PM (Particulate) contained in the engine exhaust gas is generated by the plasma generated by the discharge. Matter: A device for detecting PM deposition in a plasma reactor used in a plasma reactor for removing particulate matter),
Minimum value acquisition means for acquiring the minimum value of the current flowing through the electrode;
A PM deposition detection apparatus comprising: a deposition determination unit that determines PM deposition in the plasma reactor based on a minimum value acquired by the minimum value acquisition unit. 互いに間隔を空けて対向配置される複数の電極の間に電源装置から電圧を印加して、前記電極間に放電を生じさせ、その放電で発生するプラズマにより、エンジンの排ガスに含まれるＰＭ（Particulate Matter：粒子状物質）を除去するプラズマリアクタに用いられて、前記プラズマリアクタでのＰＭの堆積を検出する装置であって、
前記電源装置から前記電極間に印加される電圧により前記電極を流れる電流の向きと逆向きに前記電極を流れるマイナス電流の値を所定期間にわたって積算し、そのマイナス電流の積算値を取得する積算値取得手段と、
前記積算値取得手段により取得される積算値に基づいて、前記プラズマリアクタでのＰＭの堆積を判定する堆積判定手段とを含む、ＰＭ堆積検出装置。 A voltage is applied from a power supply device between a plurality of electrodes opposed to each other with a space therebetween, and a discharge is generated between the electrodes, and the PM (Particulate) contained in the engine exhaust gas is generated by the plasma generated by the discharge. Matter: A device for detecting PM deposition in a plasma reactor used in a plasma reactor for removing particulate matter),
An integrated value that integrates a negative current value flowing through the electrode in a direction opposite to the direction of the current flowing through the electrode by a voltage applied between the electrodes from the power supply device over a predetermined period, and obtains an integrated value of the negative current Acquisition means;
A PM deposition detection apparatus comprising: a deposition determination unit that determines PM deposition in the plasma reactor based on the integration value acquired by the integration value acquisition unit.
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