JP6794050B2 - Ｐｍ堆積検出装置 - Google Patents

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。

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。

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。

特開２００５−６１２４６号公報

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。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

プラズマリアクタの構成を図解的に示す断面図である。 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。 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。 制御装置のピーク値検出部の構成を示す回路図である。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。

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。

＜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。

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。

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。

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、Ａｌ_２Ｏ_３（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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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）。

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）。

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）。

＜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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

＜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。

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。

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。

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。

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）。

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）。

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）。

＜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。

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。

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。

＜変形例＞

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。

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。

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）

Claims (2)

1. 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。
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。

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