JPH06335621A - 自動車用排ガス処理装置 - Google Patents

自動車用排ガス処理装置

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JPH06335621A
JPH06335621A JP5151411A JP15141193A JPH06335621A JP H06335621 A JPH06335621 A JP H06335621A JP 5151411 A JP5151411 A JP 5151411A JP 15141193 A JP15141193 A JP 15141193A JP H06335621 A JPH06335621 A JP H06335621A
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JP
Japan
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exhaust gas
plasma
engine
plasma processing
catalytic
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Pending
Application number
JP5151411A
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English (en)
Inventor
Hideo Ikegami
英雄 池上
Shuzo Moroto
脩三 諸戸
Masao Kawai
正夫 川合
Masao Ando
正夫 安藤
Masahiro Suzuki
雅博 鈴木
Toshio Ogoshi
利夫 大越
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisin AW Co Ltd
Equos Research Co Ltd
Original Assignee
Aisin AW Co Ltd
Equos Research Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather
    • Y02A50/20Air quality improvement or preservation, e.g. vehicle emission control or emission reduction by using catalytic converters

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  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)
  • Exhaust Gas Treatment By Means Of Catalyst (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エンジン始動時や加速中の過渡的な状況下に
おいても排ガスを効率良く浄化処理できる自動車用排ガ
ス処理装置を提供する。 【構成】 エンジンの排気ラインにプラズマ処理装置を
挿入し、該プラズマ処理装置の下流側に触媒式浄化装置
を接続し、エンジン始動時及び加速時にプラズマ処理装
置を作動させるプラズマ生成制御装置を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、自動車のエンジンの排
ガス中の有害成分を浄化する排ガス処理装置に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】エンジンの排ガス中には有害成分とし
て、窒素酸化物(NOx )、一酸化炭素(CO),炭化
水素(HC)が含まれており、この浄化対策としては、
エンジン構造の改良、気化器系統の改良、吸気系統の改
良、点火系統の改良あるいは燃焼方式の改良によって有
害成分の生成自体を抑制するエンジン改良方式と、有害
成分を酸化や還元あるいは濾過吸着を利用して浄化する
後処理方式があるが、いずれの方式も未だ万全ではな
く、排ガス公害の解決を目指して浄化性能の一層の向上
が要求されている。
【0003】後処理方式の触媒式浄化装置は、所定ガス
構成と温度条件のもとで有害ガスを触媒の媒介作用によ
って無害ガスに変換するものであり、この触媒には排ガ
ス中のCO、HCを残存酸素あるいは新たに供給した2
次空気中の酸素で酸化して無害なCO2 、H2 Oに変換
する酸化触媒と、NOx を排ガス中のHC、CO、H2
などによってN2 とO2 に分離する還元触媒があり、H
C、CO、NOx を同時に処理する三元触媒も使用され
ている。
【0004】これら触媒には最適の使用温度がそれぞれ
あり、効率の良い浄化処理を行なうには、触媒温度と使
用雰囲気温度を適正レベルに確保する必要がある。現在
採用されている三元触媒の使用適温は350〜450℃
以上とされているが、コールドスタートのエンジン始動
時には、浄化装置に流入する排ガスの温度は低いため、
高い濃度の有害成分(NOx 、HC、CO)が未処理の
まま大気中に放出されることになる。エンジン負荷が大
となる加速時には、排出ガス量が激増して触媒式浄化装
置の処理能力を越えたり、NOx 、CO、HC濃度のバ
ランスが異なったりして、有害成分(NOx 、CO)が
未処理のまま多量に放出されてしまう。
【0005】加速時の大量の排ガスを処理するために浄
化装置の容量を大きくし、より大量の触媒金属を使用す
ることは、設置スペースやコスト面でも問題がある。
【0006】始動時の排ガス処理効率を向上させるため
に触媒を電気的に加熱することも提案されているが(特
開平4−331402号公報)、エンジン回転前に約1
5秒程の加熱時間を置かねばならない煩わしさがあり、
また、触媒の昇温には数KW以上の電力を必要とするた
め、自動車の限られた電源容量の配分上大きな制約要因
となり、バッテリー電源の消耗劣化を進める原因ともな
る。
【0007】また、現在までの開発段階では、定常運転
中においても触媒だけでは有害成分を完全に除去するこ
とはできていない。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、エンジン始動時や加速中の過渡的な状況下におい
ても排ガスを効率良く浄化処理できる自動車用排ガス処
理装置を提供することである。
【0009】また本発明の目的は、電源エネルギーを合
理的に配分使用しながら排ガスの浄化処理を自動車の運
転の全過程にわたって高いレベルで行なえる排ガス処理
装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】以下、添付図面中の参照
符号を用いて説明すると、本発明の自動車用排ガス処理
装置では、エンジン1の排気ライン2にプラズマ処理装
置3を挿入し、プラズマ処理装置3の下流側に触媒式浄
化装置4を接続する。
【0011】プラズマ処理装置3はバッテリー電源7か
ら適当な昇圧器を介して所要電力を供給され、バッテリ
ー電源7はエンジン1の回転出力で駆動される発電装置
6によって付加充電される。プラズマ処理装置3の起動
停止とプラズマ生成量はプラズマ生成制御装置5によっ
て制御される。プラズマ生成制御装置5には、エンジン
始動スイッチや温度センサー、アクセル開度位置センサ
ー、スピードセンサー等の検知装置8から、エンジンス
タート信号、触媒温度信号、アクセル開度信号、スピー
ド信号等の運転条件が入力され、これらの検出信号に基
づいて演算処理がなされた後、制御信号がプラズマ処理
装置3に送られる。
【0012】
【作用】図4のフローチャートに従って排ガス処理装置
の作動の一態様を説明する。触媒式浄化装置4の触媒温
度がその適温(450℃)未満である状態において、エ
ンジンスタート信号が入力されると、プラズマ処理装置
3はオンとなり、プラズマ処理装置3に内蔵した電極間
に所要の電圧が印加される。該電極間に放電が発生する
ことによって、電極間に流れ込んで来た排ガスは電離し
てプラズマが生成される。
【0013】このプラズマの生成に必要な電力は多くて
も1KW程度である。放電用電極としては図3に示した
ような円筒型電極の中心に棒状電極を配置したもの、あ
るいは、ガラスなどの誘電体に電極格子を設けた平行板
電極を一定間隔に配置したものなどが適宜選択して使用
される。
【0014】前記プラズマ中のNOx のあるものはN2
とO2 に分離し、C0、HCのあるものは酸素と反応し
てCO2 、H2 Oとなって無害化される。このような分
離または反応によって無害ガスに変換されなかった有害
成分は、プラズマから大きなエネルギーを与えられて、
励起状態で触媒式浄化装置4に流れ込み、そのエネルギ
ーによって触媒を活性化させる。そのため、有害ガスの
酸化または還元が促進され、排ガスの浄化処理がなされ
る。
【0015】スロットル開度変化信号、加速度信号、酸
素濃度信号等をプラズマ生成制御装置5に入力して、加
速状態にあるかどうかを判定し、加速状態にないときに
はプラズマ処理装置3をオフにする。このように加速状
態にない定常運転時には、排ガスは触媒式浄化装置4だ
けで浄化処理される。一方、加速状態にあると判定され
たときには、プラズマ処理装置3はオン状態に維持され
る。排ガスはプラズマ処理装置3と触媒式浄化装置4の
併用によって浄化処理される。
【0016】図5のフローチャートに従って排ガス処理
装置の別の作動態様を説明する。触媒式浄化装置4の触
媒温度がその適温(450℃)未満である状態におい
て、エンジンスタート信号が入力されると、プラズマ処
理装置3はオンとなり、プラズマ処理装置3の電極間に
所要電圧が印加される。該電極間に流れ込んで来た排ガ
スは電離してプラズマが生成される。
【0017】このプラズマ中のNOx のあるものはN2
とO2 に分離し、C0、HCのあるものは酸素と反応し
てCO2 、H2 Oとなって無害化される。このような分
離または反応によって無害ガスに変換されなかった有害
成分は、プラズマから大きなエネルギーを与えられ、励
起状態で触媒式浄化装置4に流れ込み、そのエネルギー
によって触媒作用を高める。そのため、有害ガスの酸化
または還元が促進される。
【0018】スロットル開度変化信号、加速度信号、酸
素濃度信号等をプラズマ生成制御装置5に入力して、加
速状態にあるかどうかを判定し、加速状態にあると判定
されたときには、プラズマ処理装置3はオン状態に維持
される。排ガスはプラズマ処理装置3と触媒式浄化装置
4の併用によって浄化処理される。
【0019】加速状態にないときには、プラズマ処理装
置3はオフされないが、プラズマ生成量は始動時や加速
時よりも減少させられる。すなわち、エンジンの回転数
及びトルク等で示される実際の運転条件がプラズマ生成
制御装置5に入力され、その運転状況において最小限必
要とされるプラズマの生成量(α)が計算され、この計
算結果によりプラズマ処理装置3の作動が制御される。
【0020】
【実施例】N2 +NOガス(180ppm)を使用して
コールドスタート時に浄化処理効率を検証した。この供
試ガスは流量調整器で流量を調整してポンプで送給され
た。各有害成分の測定は、供試ガスを触媒式浄化装置の
みを通過させた場合、2個の放電ユニットを縦列に接続
したプラズマ処理装置のみに通過させた場合、該プラズ
マ処理装置と触媒式浄化装置に通過させた場合について
行われた。プラズマ処理装置の処理流量は0.008リ
ットル/秒であり、印加電圧は20KVであり、放電電
流は300μAであり、触媒式浄化装置はモノリス型の
三元触媒(パラジウム(Pd),白金(Pt),ロジウ
ム(Rh)主体)が使用され、SVは1440であり、
温度は室温(約25℃)であった。この実験結果は表1
に示した通りであり、例えば、触媒式浄化装置だけの場
合に比し、NOx の処理効率は3.25〜3.5倍向上
した。この結果、プラズマ処理装置と触媒式浄化装置を
この順序で併用することの有効性が確認された。
【表1】
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明の自動車用排ガス浄
化装置では、エンジンの排気ラインにプラズマ処理装置
を挿入し、該プラズマ処理装置の下流側に触媒式浄化装
置を接続してあり、排ガス中の有害成分はプラズマ処理
装置を通過する過程で直接無害ガスに変換され、また、
無害ガスに変換されなくてもエネルギーを与えられた励
起状態で触媒式浄化装置に送り込まれるため、触媒が低
温域にあっても有害ガス成分の無害ガスへの変換が促進
され、排ガスの浄化処理が効率良くなされる。
【0022】このようにプラズマ処理と触媒処理を順次
行なうことによって、エンジン冷間時や加速時の浄化効
率を向上させるので、従来の触媒担持量で排ガスの有害
成分を効率的に低減させることができる。ガソリンやデ
ィーゼルエンジン等において高酸素濃度下で圧損をほと
んど上昇させずに浄化処理を行なうことができる。
【0023】請求項2の排ガス処理装置では、触媒式浄
化装置の触媒が低温域にあるエンジン始動時と、スロッ
トルの開度が大きくて排出ガス量が増大する加速時に限
りプラズマ処理装置を作動させ、触媒が高温域に移行し
た定常運転時や排出ガス量が比較的少ないアイドリング
時や減速時にはプラズマ処理装置を作動させないので、
自動車の限られた電源容量を合理的に配分使用してエネ
ルギーの節約を行なうことができる。
【0024】請求項3の排ガス処理装置では、プラズマ
処理装置をエンジン始動時と加速時だけでなく定常運転
中でも作動させるのであるが、この定常運転中の作動は
エンジン回転数やアクセル開度などをプラズマ生成制御
装置に入力することによって、実際の排ガス中の有害成
分の量に対応した必要最小限に行なうので、エネルギー
を無駄にすることなく、自動車の運転の全過程にわたっ
て排ガスの浄化処理を一層高いレベルで行なうことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る自動車用排ガス処理装
置の概略構成図である。
【図2】該排ガス処理装置のプラズマ処理装置に使用し
た円筒電極型の放電ユニットの斜視図である。
【図3】該排ガス処理装置のプラズマ処理装置に使用し
た平行板電極型の放電ユニットの斜視図である。
【図4】本発明の排ガス処理装置の一作動態様を示すフ
ローチャートである。
【図5】本発明の排ガス処理装置の別の作動態様を示す
フローチャートである。る。
【符号の説明】
1 エンジン 2 排気ライン 3 プラズマ処理装置 4 触媒式浄化装置 5 プラズマ生成制御装置 6 発電装置 7 バッテリー電源 8 制御装置用センサー
フロントページの続き (72)発明者 川合 正夫 東京都千代田区外神田2丁目19番12号 株 式会社エクォス・リサーチ内 (72)発明者 安藤 正夫 愛知県安城市藤井町高根10番地 アイシ ン・エィ・ダブリュ株式会社内 (72)発明者 鈴木 雅博 東京都千代田区外神田2丁目19番12号 株 式会社エクォス・リサーチ内 (72)発明者 大越 利夫 愛知県安城市藤井町高根10番地 アイシ ン・エィ・ダブリュ株式会社内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 エンジンの排気ラインにプラズマ処理装
    置を挿入し、該プラズマ処理装置の下流側に触媒式浄化
    装置を接続した自動車用排ガス処理装置。
  2. 【請求項2】 エンジンの排気ラインにプラズマ処理装
    置を挿入し、該プラズマ処理装置の下流側に触媒式浄化
    装置を接続し、エンジン始動時及び加速時にプラズマ処
    理装置を作動させるプラズマ生成制御装置を設けた自動
    車用排ガス処理装置。
  3. 【請求項3】 エンジンの排気ラインにプラズマ処理装
    置を挿入し、該プラズマ処理装置の下流側に触媒式浄化
    装置を接続し、エンジン始動時と加速時に加えて、定常
    運転中においても運転条件に応じた必要最小限のプラズ
    マを生成させるプラズマ生成制御装置を設けた自動車用
    排ガス処理装置。
JP5151411A 1993-05-28 1993-05-28 自動車用排ガス処理装置 Pending JPH06335621A (ja)

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JP5151411A JPH06335621A (ja) 1993-05-28 1993-05-28 自動車用排ガス処理装置

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100303977B1 (ko) * 1998-10-20 2001-12-17 김덕중 차량의유해배기가스를저감하는방법및그장치
US6716398B2 (en) 1996-06-28 2004-04-06 Litex, Inc. Method and apparatus for using hydroxyl to reduce pollutants in the exhaust gases from the combustion of a fuel
DE102008015722A1 (de) 2007-03-28 2008-10-02 Mitsubishi Electric Corp. Abgasreinigungsvorrichtung
JP2020084940A (ja) * 2018-11-29 2020-06-04 ダイハツ工業株式会社 排気システム

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