WO2017002828A1 - プラズマリアクタの印加電圧制御装置及びプラズマリアクタ用制御装置 - Google Patents

プラズマリアクタの印加電圧制御装置及びプラズマリアクタ用制御装置 Download PDF

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WO2017002828A1
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plasma reactor
current
voltage
peak value
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Application number
PCT/JP2016/069187
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English (en)
French (fr)
Inventor
遼一 島村
下永吉　裕親
一哉 内藤
和彦 間所
上西　真里
田中　裕久
道岡　力
Original Assignee
ダイハツ工業株式会社
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Priority claimed from JP2016036261A external-priority patent/JP6704641B2/ja
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Priority claimed from JP2016036262A external-priority patent/JP6713200B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/01—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust by means of electric or electrostatic separators
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma

Definitions

  • the present invention relates to a device for controlling a voltage applied between electrodes of a plasma reactor and a control device used for the plasma reactor.
  • Exhaust gas discharged from engines includes CO (carbon monoxide), HC (hydrocarbon), NOx (nitrogen oxide), PM (Particulate Matter) and the like.
  • PM is collected by DPF (Diesel particulate filter), and the temperature of exhaust gas is raised by fuel post-injection or exhaust pipe injection, and the PM collected in DPF is collected.
  • DPF Diesel particulate filter
  • Combustion techniques have been proposed.
  • this method has a problem of deterioration in fuel consumption due to consumption of fuel when burning PM.
  • city riding city driving
  • the temperature of exhaust gas does not reach a high temperature for burning PM, so that this method is not suitable for small cars frequently used for city riding.
  • 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 arranged to face each other with a gap in a direction orthogonal to the flow direction of the exhaust gas.
  • the plasma reactor power supply device is provided with a flyback type step-up transformer.
  • a switching element is connected in series to the primary coil of the flyback type step-up transformer, and a DC power source is connected to a series circuit of the primary coil and the switching element.
  • the secondary coil of the flyback type step-up transformer is connected to the electrode of the plasma reactor.
  • a high voltage of several kV to several tens of kV is applied between the electrodes.
  • This high voltage is generated by a booster circuit including a transformer.
  • a power source is connected to the primary side (primary coil) of the transformer.
  • a secondary voltage higher than the primary voltage is generated on the secondary side (secondary coil) due to mutual induction. Then, the secondary voltage is applied between the electrodes of the plasma reactor.
  • a first object of the present invention is to provide an applied voltage control device capable of accurately controlling an applied voltage applied between electrodes of a plasma reactor.
  • a second object of the present invention is to provide a control device for a plasma reactor that can determine abnormal adhesion of PM in the plasma reactor.
  • the control device In order to control the discharge in the plasma reactor, for example, the amount of PM contained in the exhaust gas and the voltage value applied to the electrode of the plasma reactor are acquired by the control device. Then, the control device sets a target voltage value corresponding to the amount of PM contained in the exhaust gas, and turns on / off the switching element so that the voltage value applied between the electrodes of the plasma reactor matches the target voltage value. Is controlled.
  • the voltage value applied to the electrode of the plasma reactor can be acquired.
  • the voltage applied between the electrodes of the plasma reactor is a high voltage of several kV to several tens of kV as described above, and it is technically difficult to produce a voltage sensor capable of detecting such a high voltage, Even if it can be produced, it becomes expensive and unsuitable for mass production.
  • the applicant provides a current sensor for detecting the current applied to the electrode of the plasma reactor, and the voltage applied to the electrode of the plasma reactor from the integrated value (integrated current value) of the current value detected by the current sensor.
  • a method to obtain the value by estimation has been proposed previously.
  • FIG. 15 is a graph showing waveforms of current and voltage applied to the plasma reactor during normal discharge.
  • FIG. 16 is a graph showing waveforms of current and voltage applied to the plasma reactor during abnormal discharge.
  • the plasma reactor When the switching element of the power supply device for the plasma reactor is switched from on to off and discharge is normally generated between the electrode panels (during normal discharge), the plasma reactor is applied to the electrode of the plasma reactor as shown in FIG. Current and voltage change.
  • an abnormal discharge occurs between the electrode panels when the switching element of the power supply device for the plasma reactor is switched from on to off due to a defect such as a crack in the electrode panel (during abnormal discharge) As shown in FIG. 16, the current and voltage applied to the electrodes of the plasma reactor change.
  • FIG. 16 with hatching the integrated current values are substantially the same during normal discharge and during abnormal discharge. Therefore, in the configuration provided with the voltage sensor for detecting the voltage applied to the electrode of the plasma reactor, abnormal discharge can be determined from the detected voltage value, whereas the current applied to the electrode of the plasma reactor In the configuration provided with the current sensor for detecting the abnormal discharge, the abnormal discharge cannot be determined from the integrated current value.
  • a third object of the present invention is to provide a plasma reactor control apparatus that can determine the occurrence of abnormal discharge in the plasma reactor.
  • the target voltage value is set to a constant value. Therefore, in a state where the voltage value applied between the electrodes of the plasma reactor matches the target voltage value, The PM removal rate is considered to be constant.
  • the temperature of the plasma reactor changes due to the temperature of the exhaust gas flowing into the plasma reactor, the outside air temperature, and the heat generated during discharge. Since the discharge start voltage changes due to the change in the reactor temperature, the discharge intensity changes for the same applied voltage, and the PM removal rate is constant even if the amount of PM contained in the exhaust gas is constant. Don't be. Therefore, in the control to match the voltage value applied between the electrodes of the plasma reactor with the target voltage value corresponding to the amount of PM contained in the exhaust gas, the PM cannot be completely removed from the exhaust gas, and the PM is downstream of the plasma reactor. So-called PM slip may occur.
  • a fourth object of the present invention is to provide a plasma reactor control device capable of keeping the PM removal rate constant in the plasma reactor.
  • an applied voltage control device for a plasma reactor (1) includes an electrode of a plasma reactor from a secondary side of a booster circuit that boosts a voltage generated by a primary power supply in a pulse waveform.
  • An apparatus for controlling an applied voltage applied between them a detecting means for detecting a current flowing by the applied voltage, an integrating means for integrating the current value detected by the detecting means over a predetermined period, and an integrating means
  • a storage means for storing the relationship between the accumulated current value of one pulse and the value of the applied voltage, and a value of the applied voltage according to the accumulated current value by the integrating means based on the relationship stored in the storage means.
  • an estimation means and a control means for controlling the primary power supply based on the value of the applied voltage estimated by the estimation means.
  • an applied voltage higher than the generated voltage of the primary power supply is generated by the booster circuit.
  • the applied voltage is applied between the electrodes of the plasma reactor.
  • discharge is generated between electrodes by application of an applied voltage, and plasma due to the discharge is generated between the electrodes.
  • the current flowing by the applied voltage is detected, and the value of the current is integrated over a predetermined period of one pulse.
  • the integrated current value obtained by the integration is obtained, and the relationship is obtained in advance and stored in the storage means.
  • the applied voltage value corresponding to the integrated current value is estimated based on the relationship stored in the storage means. Then, the power source is controlled based on the estimated applied voltage value.
  • the applied voltage applied between the electrodes of the plasma reactor can be controlled with high accuracy. Therefore, when a plasma reactor is used to remove PM contained in exhaust gas, a voltage having a target voltage value corresponding to the amount of PM in the exhaust gas can be applied between the electrodes of the plasma reactor, and plasma generated between the electrodes Thus, PM can be removed satisfactorily.
  • the structure which provides the voltage sensor which detects an applied voltage, and controls a power supply based on the detected value of the voltage sensor can be considered.
  • the applied voltage applied between the electrodes of the plasma reactor is a high voltage of several kV to several tens of kV, and it is technically difficult to produce such a voltage sensor capable of detecting such a high voltage. Even if it can, it becomes expensive and unsuitable for mass production.
  • the applied voltage value is estimated from the integrated value of the current flowing by the applied voltage (integrated current value)
  • a voltage sensor is unnecessary, so that the cost can be suppressed and mass production can be easily performed. be able to.
  • the control means is configured to set a target voltage value, which is a target value of the applied voltage, and to feedback control the voltage generated by the power supply so that the value of the applied voltage estimated by the estimation means matches the target voltage value. There may be.
  • the voltage of the target voltage value can be applied between the electrodes of the plasma reactor.
  • a control device for a plasma reactor according to the present invention (2) is a control device used in a plasma reactor for removing PM contained in exhaust gas discharged from an engine.
  • a primary voltage applying means for applying a primary voltage to the flyback step-up transformer over a certain period of time
  • a characteristic value acquiring means for acquiring a characteristic value that changes in accordance with the current applied to the electrode of the plasma reactor from the flyback type step-up transformer.
  • abnormal adhesion determination means for determining that PM is abnormally adhered to the plasma reactor when the characteristic value acquired by the characteristic value acquisition means is equal to or greater than a predetermined adhesion determination value.
  • the flyback type step-up transformer is connected to the electrode of the plasma reactor. After the primary voltage is applied to the flyback type step-up transformer, when the application of the primary voltage is stopped, a secondary voltage is generated in a pulsed manner on the secondary side of the flyback type step-up transformer. When this secondary voltage is applied between the electrodes of the plasma reactor, a discharge occurs between the electrodes, and a current flows through the electrodes.
  • a characteristic value that changes according to the current flowing through the electrode of the plasma reactor (current applied to the electrode from the flyback type step-up transformer) is acquired.
  • the characteristic value is equal to or greater than a predetermined adhesion determination value, it is determined that PM is abnormally adhered to the plasma reactor.
  • the current flowing through the electrodes of the plasma reactor varies depending on the state of discharge between the electrodes.
  • the state of discharge between the electrodes varies depending on the amount of PM attached to the plasma reactor (the electrode panel having a structure in which an electrode is built in a dielectric). Specifically, when the amount of PM deposition in the plasma reactor increases, the discharge at a specific location becomes stronger or creeping discharge occurs. Therefore, as shown in FIG.
  • the characteristic value that changes according to the current applied to the electrode from the flyback type step-up transformer is equal to or greater than the adhesion determination value. It can be determined that PM is abnormally attached to the reactor. Since abnormal adhesion of PM in the plasma reactor can be determined, it is possible to take measures to suppress the occurrence of problems such as a decrease in PM removal rate and electric leakage.
  • a control device for a plasma reactor includes a current integrating unit that integrates a value of an applied current applied to an electrode of a plasma reactor over a predetermined period.
  • a peak value acquisition unit that acquires a peak value of an applied current in a predetermined period, and a peak value that is acquired by the peak value acquisition unit if the integrated current value by the current integration unit is greater than or equal to a predetermined integration abnormality determination value
  • abnormal discharge determination means for determining occurrence of abnormal discharge in the plasma reactor when the value is equal to or greater than a predetermined peak abnormality determination value.
  • the applied current applied to the electrode of the plasma reactor is detected, and the value of the current is integrated over a predetermined period. Further, the peak value of the applied current during the predetermined period is acquired.
  • the integrated current value is equal to or greater than a predetermined accumulated abnormality determination value, or the peak value is equal to or greater than a predetermined peak abnormality determination value, or at least one of them is established, it is determined that an abnormal discharge has occurred in the plasma reactor. . Specifically, when an abnormal discharge occurs in the plasma reactor, an integrated current value different from that during normal discharge is obtained, and when the integrated current value is equal to or greater than the integrated abnormality determination value, the occurrence of the abnormal discharge is determined.
  • the time change rate of the applied current may be acquired instead of the peak value of the applied current.
  • the applied current flowing through the electrodes of the plasma reactor changes sharply.
  • the time change rate immediately before the applied current reaches the peak value is greatly different from that during normal discharge. Therefore, when the time change rate of the applied current exceeds a predetermined change rate abnormality determination value, the occurrence of abnormal discharge may be determined.
  • a control device for a plasma reactor includes a current integrating unit that integrates a value of an applied current applied to an electrode of the plasma reactor over a predetermined period, and a time of the applied current in the predetermined period.
  • the rate of change acquisition means for acquiring the rate of change, and the integrated current value by the current integration means is greater than or equal to a predetermined integration abnormality determination value, or the time rate of change acquired by the change rate acquisition means is a predetermined change rate abnormality determination
  • abnormal discharge determination means for determining occurrence of abnormal discharge in the plasma reactor when the value is equal to or greater than the value.
  • This configuration also makes it possible to determine the occurrence of abnormal discharge when an abnormal discharge occurs in the plasma reactor without providing a voltage sensor for detecting the voltage applied to the electrode of the plasma reactor.
  • a plasma reactor control device is a control used for a plasma reactor for removing PM contained in exhaust gas discharged from an engine.
  • a PM amount acquisition means for acquiring a value corresponding to the PM amount contained in a unit volume of exhaust gas flowing into the plasma reactor, and a target peak value according to the value acquired by the PM amount acquisition means
  • Target peak value setting means peak value acquisition means for acquiring the peak value of the current applied to the electrode of the plasma reactor, and target in which the peak value acquired by the peak value acquisition means is set by the target peak value setting means
  • a control unit that controls a power supply device that supplies power to the electrodes so as to coincide with the peak value.
  • a value corresponding to the amount of PM contained in the unit volume of the exhaust gas flowing into the plasma reactor is acquired, and a target peak value corresponding to the acquired value is set.
  • the peak value of the current applied to the electrode of the plasma reactor is acquired. Then, the supply of power to the electrodes of the plasma reactor is controlled so that the acquired peak value matches the target peak value.
  • the unit of the exhaust gas flowing into the plasma reactor is controlled by controlling the peak value of the current applied to the electrode of the plasma reactor to the target peak value corresponding to the amount of PM contained in the unit volume of the exhaust gas flowing into the plasma reactor.
  • a discharge having a strength corresponding to the amount of PM contained in the volume can be generated between the electrodes of the plasma reactor, and the PM removal rate can be kept constant.
  • the control device for a plasma reactor includes a peak value acquisition unit that acquires a peak value of a current applied to the electrode of the plasma reactor, and a peak value acquired by the peak value acquisition unit.
  • a control unit that controls the power supply device that supplies power to the electrode so as to match the target peak value, a current integrating unit that integrates the value of the current applied to the electrode over a predetermined period, and a current integrated value by the current integrating unit Reactor temperature estimating means for estimating the temperature of the plasma reactor from
  • power supply to the electrode of the plasma reactor is controlled so that the peak value of the current applied to the electrode of the plasma reactor matches the target peak value. Therefore, by setting a target peak value corresponding to the amount of PM contained in a unit volume of exhaust gas flowing into the plasma reactor, a discharge having a strength corresponding to the amount of PM can be generated between the electrodes of the plasma reactor.
  • the PM removal rate can be kept constant.
  • a plasma reactor control device is a control device used in a plasma reactor to which power is supplied from a power supply device including a flyback type step-up transformer, and is used as an electrode of the plasma reactor.
  • a peak value acquisition unit that acquires a peak value of an applied current, and a control unit that controls a power supply device that supplies power to the electrode so that the peak value acquired by the peak value acquisition unit matches a target peak value;
  • Current integration means for integrating the value of the current applied to the electrode over a predetermined period, application time acquisition means for acquiring the application time of the primary voltage to the flyback type step-up transformer, and current integration value and application by the current integration means Based on the application time acquired by the time acquisition means, the amount of PM adhered to the plasma reactor is estimated. And means.
  • power supply to the electrode of the plasma reactor is controlled so that the peak value of the current applied to the electrode of the plasma reactor matches the target peak value. Therefore, by setting a target peak value corresponding to the amount of PM contained in a unit volume of exhaust gas flowing into the plasma reactor, a discharge having a strength corresponding to the amount of PM can be generated between the electrodes of the plasma reactor.
  • the PM removal rate can be kept constant.
  • the current flowing through the electrodes of the plasma reactor varies depending on the state of discharge between the electrodes.
  • the state of discharge between the electrodes varies depending on the amount of PM (PM adhesion amount) adhering to the plasma reactor (electrode panel having a structure in which an electrode is built in a dielectric).
  • PM adhesion amount adhering to the plasma reactor (electrode panel having a structure in which an electrode is built in a dielectric).
  • the amount of PM deposition in the plasma reactor increases, the discharge at a specific location becomes stronger or creeping discharge occurs. That is, since the current easily flows, the larger the amount of PM deposited in the plasma reactor, the more the primary voltage applied to the flyback type step-up transformer when the peak value of the current applied to the electrode of the plasma reactor is constant.
  • the application time of is shortened. Therefore, based on the relationship between the primary voltage application time and the PM deposition amount in the plasma reactor, the PM deposition amount can be estimated from the primary voltage application time.
  • the applied voltage applied between the electrodes of the plasma reactor can be accurately controlled. Therefore, when a plasma reactor is used to remove PM contained in exhaust gas, a voltage having a target voltage value corresponding to the amount of PM in the exhaust gas can be applied between the electrodes of the plasma reactor, and plasma generated between the electrodes Thus, PM can be removed satisfactorily.
  • the present invention (2) it is possible to determine that PM is abnormally attached to the plasma reactor, and in accordance with the determination, it is possible to take measures to suppress the occurrence of problems such as a decrease in PM removal rate and electric leakage. it can.
  • the occurrence of the abnormal discharge can be determined without providing a voltage sensor for detecting the voltage applied to the electrode of the plasma reactor. it can.
  • the PM removal rate can be kept constant regardless of the temperature of the plasma reactor.
  • FIG. 3 is a diagram (part 1) illustrating a relationship among a PM inflow amount, a reactor temperature, a current peak value, and a PM removal rate.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the PM removal device 1.
  • the PM removal device 1 is a device for removing PM contained in exhaust gas discharged from an automobile engine (not shown), for example, and is interposed in the middle of an exhaust pipe 2 such as an exhaust pipe.
  • the PM removal device 1 includes a flow tube 3, a plasma reactor 4, and a pulse generation power source 5.
  • the distribution pipe 3 has a tubular shape (cylindrical shape) having an exhaust gas inlet 11 and an exhaust gas outlet 12 at one end and the other end, respectively.
  • the exhaust gas inlet 11 is connected to the engine side portion 2A of the exhaust pipe 2
  • the exhaust gas outlet 12 is connected to the portion 2B of the exhaust pipe 2 opposite to the engine side.
  • the exhaust gas discharged from the engine flows through the engine side portion 2A of the exhaust pipe 2, flows into the flow pipe 3 from the exhaust gas inlet 11, flows through the flow pipe 3, and the engine in the exhaust pipe 2 from the exhaust gas outlet 12 It flows out to the part 2B on the opposite side.
  • the plasma reactor 4 is disposed in the flow pipe 3.
  • the plasma reactor 4 includes a plurality of electrode panels 21.
  • the electrode panel 21 has a rectangular plate shape and has a configuration in which the electrode 23 is built in the dielectric 22, in other words, a configuration in which the electrode 23 is sandwiched between the dielectrics 22 from both sides.
  • An example of the material of the dielectric 22 is Al 2 O 3 (alumina).
  • An example of the material of the electrode 23 is tungsten.
  • the electrode panel 21 extends in the flow direction of the exhaust gas in the flow pipe 3 (the direction from the exhaust gas inlet 11 toward the exhaust gas outlet 12), and is arranged in parallel at equal intervals in a direction orthogonal to the flow direction of the exhaust gas. .
  • the positive wiring 24 and the negative wiring 25 are alternately connected to the electrode 23 in order from one end side in the stacking direction of the dielectric 22.
  • the plus wiring 24 and the minus wiring 25 are electrically connected to the plus terminal and the minus terminal of the pulse generation power source 5, respectively.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing a schematic configuration of the pulse generating power source 5.
  • the pulse generation power supply 5 includes a power supply 31 that generates a DC voltage within a predetermined variable range, a booster circuit 32 that boosts the generated voltage of the power supply 31, and a switching element 33 that switches energization / stop of the booster circuit 32. Yes.
  • the booster circuit 32 includes, for example, a booster transformer 34.
  • the switching element 33 is made of, for example, a MOSFET.
  • the switching element 33 In order to generate a pulse voltage with the pulse generation power source 5, the switching element 33 is turned on for a short time at a constant cycle. While the switching element 33 is on, a current generated by the voltage generated by the power supply 31 flows through the primary coil 35 of the step-up transformer 34. Due to the mutual induction action, a secondary voltage higher than the generated voltage (primary voltage) of the power supply 31 is generated in a pulse manner in the secondary coil 36 of the step-up transformer 34. Both ends of the secondary coil 36 are connected to the electrode 23 of the plasma reactor 4 via the plus wiring 24 and the minus wiring 25. As a result, a pulse voltage is applied between the electrodes 23 to generate a dielectric barrier discharge, and plasma due to the dielectric barrier discharge is generated between the electrode panels 21. Due to the generation of this plasma, PM contained in the exhaust gas flowing between the electrode panels 21 is oxidized (burned) and removed.
  • FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of the applied voltage control device 41 according to an embodiment of the present invention (1).
  • FIG. 4 is a diagram showing the waveform of the output current of the pulse generation power source 5 (current flowing due to the secondary voltage of the step-up transformer 34).
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the integrated value (integrated current value) of the output current of the pulse generating power supply 5 and the applied voltage value applied between the electrodes 23 of the plasma reactor 4.
  • the applied voltage control device 41 includes a current sensor 42, a current integrating circuit 43, an applied voltage value estimating unit 44, a target voltage value setting unit 45, and a subtractor 46.
  • the applied voltage control device 41 includes a CPU, a memory, and the like. For example, some functions of the applied voltage value estimation unit 44 and the target voltage value setting unit 45 are realized by arithmetic processing by the CPU.
  • the current output from the pulse generation power source 5 changes in a pulse waveform as shown in FIG. .
  • the current sensor 42 detects the current output from the pulse generation power source 5 and outputs a signal corresponding to the current value [A].
  • the current integration circuit 43 includes an integration circuit, for example, integrating the current value detected by the current sensor 42 over a period from when the current starts to be output from the pulse generation power source 5 until the current value changes to the maximum value ( Integration). Then, the current integration circuit 43 outputs an integrated current value [A ⁇ s] obtained by the integration. The integrated current value is reset to zero before the current changing in a pulse waveform is output from the pulse generation power source 5 next time.
  • the applied voltage value estimation unit 44 stores the relationship shown in FIG. That is, the applied voltage value estimation unit 44 stores the relationship between the integrated current value and the applied voltage value [V] applied between the electrodes 23 of the plasma reactor 4 in the form of a two-dimensional map.
  • the applied voltage value estimation unit 44 acquires the integrated current value output by the current integrating circuit 43, and estimates the applied voltage value according to the integrated current value from the relationship shown in FIG.
  • the target voltage value setting unit 45 sets a target value (target voltage value) of the applied voltage applied between the electrodes 23 of the plasma reactor 4. Specifically, the target voltage value setting unit 45 acquires the air-fuel ratio of the exhaust gas discharged from the engine (not shown), and obtains the amount of PM contained in the unit volume of the exhaust gas from the air-fuel ratio. Then, the target voltage value setting unit 45 sets a target voltage value corresponding to the obtained amount of PM.
  • the target voltage value setting unit 45 determines the PM amount from the engine operating conditions such as the engine speed, the fuel injection amount, etc.
  • the target voltage value may be set according to the obtained PM amount (estimated amount).
  • the subtracter 46 subtracts the applied voltage value estimated by the applied voltage value estimating unit 44 from the target voltage value set by the target voltage value setting unit 45.
  • the applied voltage control device 41 the voltage of the target voltage value set by the target voltage value setting unit 45 is applied between the electrodes 23 of the plasma reactor 4 based on the subtraction value calculated by the subtractor 46.
  • the generated voltage of the power supply 31 is feedback controlled.
  • the applied voltage control device 41 is provided with a control value calculation unit that calculates a control value from the subtraction value calculated by the subtractor 46 (not shown). The control value is set to the target value of the generated voltage of the power supply 31, and the generated voltage of the power supply 31 is controlled.
  • the applied voltage control device 41 causes a disconnection between the pulse generating power source 5 and the electrode 23 of the plasma reactor 4 or the electrode 23. It is determined that an abnormality has occurred.
  • the current output from the pulse generation power source 5 is detected by the current sensor 42, and the value of the detected current is integrated by the current integration circuit 43.
  • the integrated current value obtained by this integration is obtained, the applied voltage value corresponding to the integrated current value is estimated based on the relationship stored in the applied voltage value estimating unit 44. Then, the power supply 31 is controlled based on the estimated applied voltage value.
  • the applied voltage applied between the electrodes 23 of the plasma reactor 4 can be accurately controlled. Therefore, a voltage having a target voltage value corresponding to the amount of PM in the exhaust gas can be applied between the electrodes 23 of the plasma reactor 4, and PM can be favorably removed by the plasma generated between the electrodes 23.
  • the current value detected by the current sensor 42 is integrated over a period from when the current starts to be output from the pulse generation power source 5 until the current value changes to the maximum value.
  • the current integration circuit 43 integrates the current value (absolute value) detected by the current sensor 42 over a period from when the current starts to be output from the pulse generation power source 5 to when the output ends. Good. That is, each time a pulse voltage is applied from the pulse generation power source 5 to the electrode 23 of the plasma reactor 4, the value of the current flowing between the pulse generation power source 5 and the electrode 23 of the plasma reactor 4 may be integrated.
  • the booster circuit 32 is not limited to the configuration including the booster transformer 34, and may be a booster chopper circuit.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the plasma reactor 101.
  • the plasma reactor 101 is interposed in the middle of an exhaust pipe 102 such as an exhaust pipe in order to remove PM contained in exhaust gas discharged from a vehicle engine (not shown), for example.
  • the plasma reactor 101 is provided with discharge electrodes 103 and 104.
  • the discharge electrodes 103 and 104 each extend in a direction along the flow of the exhaust gas, and are alternately arranged in parallel with a space therebetween.
  • An example of the material of the discharge electrodes 103 and 104 is tungsten.
  • the discharge electrodes 103 and 104 for example, are built in a rectangular plate-like dielectric 105, respectively, thereby constituting an electrode panel 106 together with the dielectric 105. There is an interval between the electrode panels 106 through which exhaust gas can flow.
  • An example of the material of the dielectric 105 is Al 2 O 3 (alumina).
  • the power supply terminals T of the discharge electrodes 103 and 104 are drawn to the outside of the casing C that collectively surrounds the plurality of electrode panels 106, and the plasma reactor is interposed between the discharge electrodes 103 and 104 via the power supply terminals T.
  • a high voltage in the form of a pulse wave output from the power supply device 107 is applied.
  • the output voltage of the plasma reactor power supply device 107 is applied between the discharge electrodes 103 and 104, a dielectric barrier discharge is generated between the electrode panels 106, and plasma is generated by the dielectric barrier discharge. Due to the generation of plasma, PM contained in the exhaust gas flowing between the electrode panels 106 is oxidized (combusted) and removed.
  • FIG. 7 is a circuit diagram showing a configuration of the plasma reactor power supply device 107.
  • the plasma reactor power supply device 107 has a flyback converter configuration. That is, the plasma reactor power supply device 107 includes a step-up transformer (flyback step-up transformer) 111 and a conduction control switching element 112. The plasma reactor power supply device 107 includes a gate drive circuit 113.
  • the step-up transformer 111 has a primary coil 121 and a secondary coil 122. One end of the primary coil 121 is connected to the wiring 123. A positive terminal of a battery 125 is connected to the wiring 123 via a fuse 124. The battery 125 is an in-vehicle battery that outputs a DC voltage of 12V, for example. The other end of the primary coil 121 is connected (grounded) to the ground via the energization control switching element 112. One end and the other end of the secondary coil 122 are connected to the discharge electrodes 103 and 104 of the plasma reactor 101, respectively.
  • the energization control switching element 112 is, for example, an enhancement type nMOSFET, the drain of which is connected to the other end of the primary coil 121 of the step-up transformer 111, and the source of which is connected to the ground.
  • the gate drive circuit 113 is a circuit that outputs a signal (gate signal) for turning on / off the energization control switching element 112.
  • a plasma reactor control device 131 is connected to the plasma reactor power supply device 107.
  • the plasma reactor control device 131 includes a CPU, a ROM, a RAM, and the like, and may be one of a plurality of ECUs (Electronic Control Units) mounted on the vehicle. It may be incorporated in one of these.
  • a current sensor 132 is connected to the plasma reactor control device 131. The current sensor 132 detects an applied current applied to the discharge electrodes 103 and 104 of the plasma reactor 101, that is, an applied current output from the plasma reactor power supply device 107, and outputs a signal corresponding to the current value.
  • the plasma reactor control device 131 controls the gate drive circuit 113 to switch the output / stop of the signal from the gate drive circuit 113. That is, when an ON instruction signal is input from the plasma reactor control device 131 to the gate drive circuit 113, a signal is output from the gate drive circuit 113, and the signal is input to the energization control switching element 112. The control switching element 112 is turned on. When an off instruction signal is input from the plasma reactor control device 131 to the gate drive circuit 113, the output of the signal from the gate drive circuit 113 is stopped, and no signal is input to the gate of the energization control switching element 112. As a result, the energization control switching element 112 is turned off.
  • the energization control switching element 112 When the energization control switching element 112 is turned on, the voltage of the battery 125 is applied as the primary voltage to the primary coil 121 of the step-up transformer 111 and energy is accumulated in the primary coil 121. After that, when the energization control switching element 112 is turned off, the energy accumulated in the primary coil 121 is released, an electromotive force is generated in the primary coil 121, and the secondary coil 122 of the step-up transformer 111 has a 2 Next voltage is generated. By repeatedly turning on / off the energization control switching element 112, a secondary voltage is generated in a pulsed manner, and a secondary voltage that changes in a pulse waveform is applied between the discharge electrodes 103 and 104 of the plasma reactor 101.
  • FIG. 8 is a block diagram showing a functional configuration of the plasma reactor control device 131 according to an embodiment of the present invention (2).
  • the plasma reactor control device 131 includes a current integration unit 141, an applied voltage estimation unit 142, a target voltage setting unit 143, a subtraction unit 144, a signal output unit 145, and an abnormal adhesion determination unit 146.
  • the current integration unit 141 is, for example, an integration circuit that time-integrates the current value of the applied current detected by the current sensor 132, an inverting amplifier that amplifies the output of the integration circuit and inverts its polarity, and an output of the inverting amplifier. And a peak hold / reset circuit that holds and outputs the maximum value.
  • the peak hold / reset circuit is a combination of a general peak hold circuit and a reset circuit.
  • the reset circuit is a circuit for turning on / off a reset switch provided in parallel with the hold capacitor of the peak hold circuit.
  • the reset circuit Each time the on instruction signal is output from the plasma reactor controller 131 to the gate drive circuit 113 (see FIG. 7), the reset circuit has a period from the output of the on instruction signal to the output of the off instruction signal. A reset signal is input. As a result, the current integrating unit 141 outputs an integrated current value during a period in which the applied current value takes a positive value every time one pulse wave-shaped secondary voltage is output from the plasma reactor power supply device 107.
  • the integrated current value is input from the current integration unit 141 to the applied voltage estimation unit 142.
  • the non-volatile memory (ROM, flash memory, EEPROM, etc.) of the plasma reactor control device 131 stores the relationship between the integrated current value and the applied voltage value in the form of a two-dimensional map. Based on the relationship, the applied voltage estimation unit 142 acquires an applied voltage value corresponding to the integrated current value input from the current integrating unit 141, and the applied voltage value is applied between the discharge electrodes 103 and 104. Estimated as an applied voltage value.
  • the target voltage setting unit 143 sets a target value (target voltage value) of the applied voltage applied between the discharge electrodes 103 and 104 of the plasma reactor 101. Specifically, the target voltage setting unit 143 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. And the target voltage setting part 143 sets the target voltage value according to the calculated
  • the subtracting unit 144 subtracts the applied voltage value estimated by the applied voltage estimating unit 142 from the target voltage value set by the target voltage setting unit 143.
  • the signal output unit 145 controls the input of the on instruction signal and the off instruction signal to the gate drive circuit 113 so that the subtraction value calculated by the subtraction unit 144 approaches 0, and turns on / off the switching element 112 for energization control. Control off.
  • the abnormal adhesion determination unit 146 inputs, to the signal output unit 145, a command for applying a primary voltage to the primary coil 121 of the step-up transformer 111 for a certain period of time in order to determine abnormal PM adhesion in the plasma reactor 101.
  • the signal output unit 145 inputs an ON instruction signal to the gate drive circuit 113 for a certain time, and turns on the energization control switching element 112 for a certain time.
  • the off instruction signal is input from the signal output unit 145 to the gate drive circuit 113, the integrated current value of the applied current is input from the current integrating unit 141 as the integrated current value for determination to the abnormal adhesion determining unit 146.
  • the abnormal adhesion determination unit 146 determines abnormal PM adhesion in the plasma reactor 101 based on the determination integrated current value input from the current integration unit 141.
  • the target voltage setting unit 143 increases the target voltage value in order to suppress a decrease in the PM removal rate. Enter the command to be executed.
  • FIG. 9 is a flowchart showing the flow of the abnormal adhesion determination process.
  • the abnormal adhesion determination unit 146 executes an abnormal adhesion determination process shown in FIG. 9 in order to determine abnormal PM adhesion to the plasma reactor 101 (electrode panel 106).
  • step S1 it is determined whether or not the vehicle has traveled more than a certain distance (for example, 50 km) since the determination integrated current value was previously measured (acquired) (step S1).
  • step S1 If the vehicle has not traveled more than a certain distance (NO in step S1), the subsequent processing is not executed.
  • the primary voltage is constant in the primary coil 121 of the step-up transformer 111 when a certain condition is satisfied.
  • the certain condition may be, for example, a condition that the engine of the vehicle is started, or a condition that the engine is stopped by the idling stop function.
  • the current integration unit 141 integrates the current value flowing through the discharge electrodes 103, 104, that is, the current value of the applied current detected by the current sensor 132, and the integrated current value obtained thereby is determined as the integrated current value for determination. Is input to the abnormal adhesion determination unit 146.
  • the abnormal adhesion determination unit 146 determines whether or not the determination integrated current value input from the current integration unit 141 is greater than or equal to a preset PM adhesion determination value (step S3).
  • step S3 If the determination integrated current value is not greater than or equal to the PM adhesion determination value, that is, if the determination integrated current value is less than the PM adhesion determination value (NO in step S3), the process returns to step S1, and the previous determination integrated current value is reached. Whether or not the vehicle has traveled more than a certain distance is determined again.
  • step S3 when the integrated current value for determination is equal to or greater than the PM adhesion determination value (YES in step S3), it is determined that PM is abnormally adhered to the plasma reactor 101 (step S4), and the abnormal adhesion determination process is performed. Is terminated.
  • the plasma reactor power supply device 107 is connected to the discharge electrodes 103 and 104 of the plasma reactor 101. After the primary voltage is applied to the step-up transformer 111 of the plasma reactor power supply device 107 for a certain period of time, a determination integrated current value that changes in accordance with the current flowing through the discharge electrodes 103 and 104 of the plasma reactor 101 is acquired. When the accumulated current value is equal to or greater than a predetermined PM adhesion determination value, it is determined that PM is abnormally adhered to the plasma reactor 101.
  • the current flowing through the discharge electrodes 103 and 104 of the plasma reactor 101 varies depending on the state of discharge between the discharge electrodes 103 and 104.
  • the state of discharge between the discharge electrodes 103 and 104 varies depending on the amount of PM attached to the plasma reactor 101 (electrode panel 106). Specifically, when the amount of PM deposition in the plasma reactor 101 increases, the discharge at a specific location becomes stronger or creeping discharge occurs. Therefore, as shown in FIG. 10, when a predetermined amount or more of PM adheres to the plasma reactor 101 (at the time of PM attachment) and when the amount of PM adhesion in the plasma reactor 101 is less than a predetermined amount (at the time of normal discharge). In FIG.
  • the integrated current value that changes in accordance with the current applied to the discharge electrodes 103 and 104 from the plasma reactor power supply device 107 Is equal to or higher than the PM adhesion determination value, it can be determined that PM is abnormally adhered to the plasma reactor 101. Since abnormal adhesion of PM in the plasma reactor 101 can be determined, it is possible to take measures to suppress the occurrence of problems such as a decrease in PM removal rate and leakage.
  • the case where the characteristic value that changes according to the current applied to the discharge electrodes 103 and 104 of the plasma reactor 101 from the power supply device 107 for the plasma reactor is an integrated current value is an example, but the configuration shown in FIG. Is applied and the primary voltage is applied to the step-up transformer 111 of the plasma reactor power supply device 107 over a certain period of time, and then the current applied from the plasma reactor power supply device 107 to the discharge electrodes 103 and 104 by the peak detector 147.
  • the peak value may be acquired as the characteristic value.
  • the abnormal adhesion determination unit 146 determines that PM is abnormally adhered to the plasma reactor 101. Good.
  • the peak detection unit 147 for example, a high-pass filter circuit that passes a high-frequency component of the current value of the applied current detected by the current sensor 132, an inverting amplifier that amplifies the output of the high-pass filter circuit and inverts its polarity, It can be constituted by an analog circuit including a peak hold / reset circuit that holds and outputs the maximum value of the output of the inverting amplifier.
  • the peak hold / reset circuit is a combination of a general peak hold circuit and a reset circuit.
  • the reset circuit is a circuit for turning on / off a reset switch provided in parallel with the hold capacitor of the peak hold circuit.
  • the reset circuit Each time the on instruction signal is output from the plasma reactor controller 131 to the gate drive circuit 113 (see FIG. 7), the reset circuit has a period from the output of the on instruction signal to the output of the off instruction signal. A reset signal is input. As a result, the peak detector 147 outputs a peak current value during a period in which the applied current value takes a positive value every time one pulse of the pulsed secondary voltage is output from the plasma reactor power supply device 107.
  • FIG. 12 is a block diagram showing a functional configuration of the plasma reactor control device 231 according to the embodiment (3) of the present invention.
  • the configuration of the plasma reactor 101 of the present invention (2) described above see FIG. 6
  • the configuration of the plasma reactor power supply device 107 see FIG. 6. This is the same as in FIG. Accordingly, the matters described for the plasma reactor control device of the present invention (2) described above are appropriately applied to the points not specifically described in the present invention (3).
  • the plasma reactor control device 231 includes a current integration / peak detection circuit 241, an applied voltage estimation unit 242, a target voltage setting unit 243, a subtraction unit 244, a signal output unit 245, and an abnormal discharge determination unit 246.
  • FIG. 13 is a circuit diagram showing the configuration of the current integration / peak detection circuit 241. As shown in FIG.
  • the current integration / peak detection circuit 241 integrates the current value of the applied current detected by the current sensor 232 and outputs the integrated current value, and the peak current value that is the peak value (maximum value) of the applied current.
  • This is an analog circuit having a configuration in which a peak detection circuit 252 for detecting the above is provided in parallel.
  • the current integration circuit 251 holds an integration circuit 253 that integrates the current value of the applied current with time, an inverting amplifier 254 that amplifies the output of the integration circuit 253 and inverts its polarity, and a maximum value of the output of the inverting amplifier 254. And a peak hold / reset circuit 255 for outputting.
  • the integration circuit 253 has a circuit configuration similar to that of a band pass filter.
  • the inverting amplifier 254 has a well-known configuration, and a resistor for eliminating the influence of bias current is connected to the “+” terminal of the operational amplifier.
  • the peak hold / reset circuit 255 is a combination of a general peak hold circuit and a reset circuit.
  • the hold capacitor is charged.
  • the input from the inverting amplifier 254 is equal to or lower than the voltage of the hold capacitor, the voltage of the hold capacitor is held.
  • 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).
  • the peak detection circuit 252 includes a high-pass filter circuit 256 that passes the high-frequency component of the current value of the applied current, an inverting amplifier 257 that amplifies the output of the high-pass filter circuit 256 and inverts its polarity, and outputs the output of the inverting amplifier 257. And a peak hold reset circuit 258 that holds and outputs the maximum value.
  • the high pass filter circuit 256 has a circuit configuration similar to that of the differentiation circuit.
  • the inverting amplifier 257 has a widely known configuration, and a resistor for eliminating the influence of the bias current is connected to the “+” terminal.
  • the peak hold / reset circuit 258 is a combination of a general peak hold circuit and a reset circuit. When the input from the inverting amplifier 257 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 from the inverting amplifier 257 is equal to or lower than the voltage of the hold capacitor, the voltage of the hold capacitor is held. From the peak hold / reset circuit 258 (peak hold circuit), the voltage of the hold capacitor (input from the inverting amplifier 257) 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).
  • the on-instruction signal is output from the plasma reactor control device 231 to the gate drive circuit 113 (see FIG. 7), the on-instruction signal of each of the peak hold / reset circuits 255 and 258 is output to the reset circuit.
  • the reset signal is input within a period from the output to the output of the off instruction signal.
  • the current integration circuit 251 outputs an integrated current value during a period in which the applied current value takes a positive value every time one pulse of the pulsed secondary voltage is output from the plasma reactor power supply device 207.
  • the peak detection circuit 252 outputs a peak current value during a period in which the applied current value takes a positive value.
  • the integrated voltage value is input from the current integration / peak detection circuit 241 (current integration circuit 251) to the applied voltage estimation unit 242.
  • a non-volatile memory (ROM, flash memory, EEPROM, or the like) of the plasma reactor control device 231 stores the relationship between the integrated current value and the applied voltage value in the form of a two-dimensional map. Based on the relationship, the applied voltage estimation unit 242 acquires an applied voltage value corresponding to the integrated current value input from the current integration / peak detection circuit 241 and applies the applied voltage value between the discharge electrodes 103 and 104. The applied voltage value is estimated.
  • the target voltage setting unit 243 sets a target value (target voltage value) of an applied voltage applied between the discharge electrodes 103 and 104 of the plasma reactor 201. Specifically, the target voltage setting unit 243 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. Then, the target voltage setting unit 243 sets a target voltage value corresponding to the obtained PM amount.
  • the subtraction unit 244 subtracts the applied voltage value estimated by the applied voltage estimation unit 242 from the target voltage value set by the target voltage setting unit 243.
  • the signal output unit 245 controls the input of the on instruction signal and the off instruction signal to the gate drive circuit 113 so that the subtraction value calculated by the subtraction unit 244 approaches 0, and turns on / off the switching element 112 for energization control. Control off.
  • the abnormal discharge determination unit 246 receives the integrated current value of the applied current and the peak current value of the applied current from the current integration / peak detection circuit 241.
  • the abnormal discharge determination unit 246 determines the occurrence of abnormal discharge in the plasma reactor 201 based on the integrated current value and the peak current value input from the current integration / peak detection circuit 241. If it is determined that an abnormal discharge has occurred, a command for stopping the discharge in the plasma reactor 1 or reducing the intensity of the discharge is input to the signal output unit 245.
  • the signal output unit 245 controls the input of the on instruction signal and the off instruction signal to the gate drive circuit 113 in response to the command from the abnormal discharge determination unit 246, and turns on / off the energization control switching element 112. Control.
  • FIG. 14 is a flowchart showing the flow of abnormal discharge determination processing.
  • the abnormal discharge determination unit 246 executes the abnormal discharge determination process shown in FIG. 14 in order to determine the occurrence of abnormal discharge in the plasma reactor 201.
  • step S1 it is determined whether or not the integrated current value of the applied current input from the current integration / peak detection circuit 241 is greater than or equal to a preset integration abnormality determination value.
  • step S2 If the integrated current value is not greater than or equal to the integrated abnormality determination value, that is, if the integrated current value is less than the integrated abnormality determination value (NO in step S1), then the peak of the applied current input from the current integration / peak detection circuit 241 It is determined whether or not the current value is greater than or equal to a preset peak abnormality determination value (step S2).
  • step S1 If the peak value is not equal to or greater than the peak abnormality determination value (NO in step S2), it is determined again whether or not the integrated current value of the applied current is equal to or greater than the integration abnormality determination value (step S1). As a result, the determination of whether or not the integrated current value of the applied current is equal to or greater than the integrated abnormality determination value and the determination of whether or not the peak current value of the applied current is equal to or greater than the peak abnormality determination value are determined by Repeat until affirmed.
  • an integrated current value equal to or greater than the accumulated abnormality determination value is input from the current accumulation / peak detection circuit 241 (YES in step S1), or a peak current value equal to or greater than the peak abnormality determination value from the current accumulation / peak detection circuit 241. Is input (YES in step S2), it is determined that an abnormal discharge has occurred in the plasma reactor 201 (step S3), and the abnormal discharge determination process is terminated.
  • the plasma reactor control device 231 detects the applied current applied to the discharge electrodes 103 and 104 of the plasma reactor 201 and integrates it over a period in which the current value takes a positive value. The accumulated current value is acquired. Further, a peak current value that is a peak value of the applied current in a period in which the applied current value takes a positive value is acquired.
  • the occurrence of the abnormal discharge is determined.
  • the discharge electrodes 103 and 104 are caused by the abnormal discharge even if the integrated current value is substantially the same as the integrated current value during normal discharge and less than the integrated abnormality determination value.
  • the time change rate of the applied current may be acquired.
  • the applied current flowing through the discharge electrodes 103 and 104 of the plasma reactor 201 changes sharply.
  • the rate of time change immediately before the applied current reaches the peak current value is significantly different from that during normal discharge. Therefore, when the time change rate of the applied current exceeds a predetermined change rate abnormality determination value, the occurrence of abnormal discharge may be determined.
  • FIG. 17 is a block diagram showing a functional configuration of the plasma reactor control device 331 according to the first embodiment of the present invention (4).
  • the configuration of the plasma reactor 101 of the present invention (2) described above see FIG. 6
  • the configuration of the plasma reactor power supply device 107 see FIG. 6. This is the same as in FIG. Accordingly, the matters described in the control device for plasma reactor in the above-described present invention (2) are appropriately applied to points not specifically described in the present invention (4) (the same applies to other embodiments).
  • FIG. 18 is a diagram showing a waveform of current (applied current) flowing through the discharge electrodes 103 and 104 of the plasma reactor 301.
  • 19A and 19B show the amount of PM contained in the exhaust gas flowing into the plasma reactor 301 (PM inflow amount), the temperature of the plasma reactor 1 (reactor temperature), and the current applied to the discharge electrodes 103 and 104 of the plasma reactor 301. It is a figure which shows the relationship between a peak value (current peak value) and PM removal rate.
  • the plasma reactor control device 331 includes a peak detection unit 341, a target peak value setting unit 342, a subtraction unit 343, and a signal output unit 344.
  • the peak detection unit 341 includes, for example, a high-pass filter circuit that passes a high-frequency component of the current value of the applied current detected by the current sensor 332, an inverting amplifier that amplifies the output of the high-pass filter circuit and inverts its polarity, It can be constituted by an analog circuit including a peak hold / reset circuit that holds and outputs the maximum value (peak value) of the output of the inverting amplifier.
  • the peak hold / reset circuit is a combination of a general peak hold circuit and a reset circuit.
  • the reset circuit is a circuit for turning on / off a reset switch provided in parallel with the hold capacitor of the peak hold circuit.
  • the reset circuit Each time the on instruction signal is output from the plasma reactor control device 331 to the gate drive circuit 113 (see FIG. 7), the reset circuit has a period from the output of the on instruction signal to the output of the off instruction signal. A reset signal is input.
  • the peak detection unit 341 generates a positive value for the applied current value every time one pulse of the pulsed secondary voltage is output from the plasma reactor power supply device 307, as shown in FIG. Outputs the peak value.
  • the target peak value setting unit 342 sets the target peak value of the applied current applied between the discharge electrodes 103 and 104 of the plasma reactor 301. Specifically, the target peak value setting unit 342 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.
  • the non-volatile memory such as ROM, flash memory, or EEPROM
  • the target peak value setting unit 342 sets a target peak value corresponding to the obtained PM amount based on the relationship.
  • the subtraction unit 343 subtracts the peak value detected by the peak detection unit 341 from the target peak value set by the target peak value setting unit 342.
  • the signal output unit 344 controls the input of the on instruction signal and the off instruction signal to the gate drive circuit 113 so that the subtraction value calculated by the subtraction unit 343 approaches 0, and turns on / off the switching element 112 for energization control. Control off.
  • a value corresponding to the PM amount (PM inflow amount) contained in the unit volume of the exhaust gas flowing into the plasma reactor 301 is acquired, and a target peak value corresponding to the acquired value is set.
  • the peak value of the current applied to the discharge electrodes 103 and 104 of the plasma reactor 301 is acquired. Then, the supply of electric power to the discharge electrodes 103 and 104 of the plasma reactor 301 is controlled so that the acquired peak value matches the target peak value.
  • the peak value of the current applied to the discharge electrodes 103 and 104 of the plasma reactor 301 is constant, it occurs between the discharge electrodes 103 and 104 (between the electrode panels 106) of the plasma reactor 301 regardless of the temperature of the plasma reactor 301.
  • the strength of the discharge is kept constant. Accordingly, the plasma reactor is controlled by matching the peak value of the current applied to the discharge electrodes 103 and 104 of the plasma reactor 301 with the target peak value corresponding to the amount of PM contained in the unit volume of the exhaust gas flowing into the plasma reactor 301.
  • a discharge having a strength corresponding to the amount of PM contained in the unit volume of the exhaust gas flowing into 301 can be generated between the discharge electrodes 103 and 104 of the plasma reactor 301, as shown in FIGS. 19A and 19B.
  • the PM removal rate can be kept constant regardless of the temperature of the plasma reactor 301 (reactor temperature).
  • FIG. 20 is a block diagram showing a functional configuration of a plasma reactor control device 331 according to the second embodiment of the present invention (4).
  • FIG. 21 is a diagram showing temporal changes in voltage (applied voltage), current (applied current), and current integrated value applied to the discharge electrodes 103 and 104 of the plasma reactor 301.
  • FIG. 22 shows the temperature of the plasma reactor 301 (reactor temperature), the peak value of current applied to the discharge electrodes 103 and 104 of the plasma reactor 301 (current peak value), the integrated current value, and the discharge electrodes 103 and 104 of the plasma reactor 301. It is a figure which shows the relationship of the voltage applied to (applied voltage).
  • FIG. 20 parts corresponding to the parts shown in FIG. 17 are denoted by the same reference numerals as those parts. In the following description, the description of the parts with the same reference numerals is omitted.
  • the current integrating unit 351 is, for example, an integrating circuit that integrates the current value of the applied current detected by the current sensor 332 with time, an inverting amplifier that amplifies the output of the integrating circuit and inverts its polarity, and the output of the inverting amplifier. And a peak hold / reset circuit that holds and outputs the maximum value.
  • the peak hold / reset circuit is a combination of a general peak hold circuit and a reset circuit.
  • the reset circuit is a circuit for turning on / off a reset switch provided in parallel with the hold capacitor of the peak hold circuit.
  • the reset circuit Each time the on instruction signal is output from the plasma reactor control device 331 to the gate drive circuit 113 (see FIG. 7), the reset circuit has a period from the output of the on instruction signal to the output of the off instruction signal. A reset signal is input.
  • the current integration unit 351 outputs a current integration value during a period in which the applied current value takes a positive value every time one pulse of the pulse wave-like secondary voltage is output from the plasma reactor power supply device 7.
  • the current integrated value is input from the current integrating unit 351 to the reactor temperature estimating unit 352.
  • the non-volatile memory of the plasma reactor control device 331 stores the relationship between the integrated current value and the reactor temperature in the form of a two-dimensional map. Based on the relationship, the reactor temperature estimation unit 352 acquires the reactor temperature corresponding to the current integrated value input from the current integration unit 351, and estimates the reactor temperature as the temperature of the plasma reactor 301.
  • the temperature of the plasma reactor 301 can be estimated, various processes using the temperature of the plasma reactor 301 are possible. For example, when the temperature of the plasma reactor 301 is equal to or higher than a predetermined abnormal temperature, it is possible to perform processing for alarming that the plasma reactor 301 is abnormally high.
  • an applied voltage estimation unit 253 is provided to store the relationship between the temperature of the plasma reactor 301 and the applied voltage in the nonvolatile memory of the plasma reactor controller 331.
  • the applied voltage can be estimated from the temperature of the plasma reactor 301 by the applied voltage estimation unit 353 based on the relationship.
  • the configuration shown in FIG. 20 can provide the same operational effects as the configuration shown in FIG.
  • FIG. 23 is a block diagram showing a functional configuration of a plasma reactor control device 331 according to the third embodiment of the present invention (4).
  • FIG. 24 shows the primary voltage applied to the step-up transformer 111 of the plasma reactor power supply device 307 when the amount of PM deposition in the plasma reactor 301 (electrode panel 106) is large (when PM is deposited) and when it is small (normal). It is a figure which shows the time change of the electric current (applied current) applied to the discharge electrodes 103 and 104 of the plasma reactor 301, and the integrated value (current integrated value) of the current.
  • FIG. 23 parts corresponding to the parts shown in FIG. 17 are denoted by the same reference numerals as those parts. In the following description, the description of the parts with the same reference numerals is omitted.
  • a current integration unit 361 and a PM adhesion amount estimation unit 362 are provided.
  • the current integrating unit 361 includes, for example, an integration circuit that time-integrates the current value of the applied current detected by the current sensor 332, an inverting amplifier that amplifies the output of the integration circuit and inverts its polarity, and an output of the inverting amplifier. And a peak hold / reset circuit that holds and outputs the maximum value.
  • the peak hold / reset circuit is a combination of a general peak hold circuit and a reset circuit.
  • the reset circuit is a circuit for turning on / off a reset switch provided in parallel with the hold capacitor of the peak hold circuit.
  • the reset circuit Each time the on instruction signal is output from the plasma reactor control device 331 to the gate drive circuit 113 (see FIG. 7), the reset circuit has a period from the output of the on instruction signal to the output of the off instruction signal. A reset signal is input.
  • the current integration unit 361 outputs a current integration value during a period in which the applied current value takes a positive value every time one pulse wave-shaped secondary voltage is output from the plasma reactor power supply device 307.
  • the current accumulation value is input from the current accumulation unit 361 to the PM adhesion amount estimation unit 362.
  • the application time of the primary voltage to the step-up transformer 111 is also input.
  • the relationship between the integrated current value, the application time of the primary voltage, and the PM adhesion amount is stored in the form of a three-dimensional map. Based on the relationship, the PM adhesion amount estimation unit 362 acquires the PM adhesion amount corresponding to the current integrated value input from the current integration unit 361, and the PM adhesion amount adheres to the plasma reactor 301.
  • the PM adhesion amount in the plasma reactor 301 can be estimated, various processes using the PM adhesion amount can be performed. For example, when the PM adhesion amount in the plasma reactor 301 is equal to or larger than a predetermined abnormal adhesion amount, a process for warning that the PM adhesion in the plasma reactor 301 is abnormal can be performed.
  • a temperature sensor for detecting the temperature of the exhaust gas flowing into the plasma reactor 301 and / or the temperature of the exhaust gas flowing out of the plasma reactor 301 is provided, and the current integrated value is calculated based on the temperature detected by the temperature sensor.
  • the estimated temperature of the plasma reactor 301 may be corrected.
  • the current integrated value is used as a PM adhesion determination value, and the primary voltage stored in the nonvolatile memory of the plasma reactor control device 331 is used.
  • the PM adhesion amount may be estimated from the two-dimensional map form of the application time and the PM adhesion amount.
  • the application time of the primary voltage is used as the PM adhesion determination value, and the PM adhesion amount is estimated from the current accumulated value stored in the nonvolatile memory of the plasma reactor control device 331 and the PM adhesion amount two-dimensional map. May be.
  • Plasma reactor 23 Electrode 31 Power supply (Primary power supply) 32 Booster circuit 41 Applied voltage control device (control means) 42 Current sensor (detection means) 43 Current integration circuit (integration means) 44 Applied voltage value estimation unit (storage means, estimation means) 45 Target voltage value setting unit (control means) 46 Subtractor (control means) 101 Plasma reactor 103 Discharge electrode (electrode) 104 Discharge electrode (electrode) 107 Power supply device for plasma reactor 111 Step-up transformer (flyback type step-up transformer) 131 Plasma Reactor Control Device 132 Current Sensor 141 Current Integration Unit (Characteristic Value Acquisition Unit) 146 Abnormal adhesion determination unit (abnormal adhesion determination means) 147 Peak detector (characteristic value acquisition means) 201 Plasma Reactor 231 Plasma Reactor Control Device 232 Current Sensor 246 Abnormal Discharge Determining Unit (Abnormal Discharge Determining Unit) 251 Current integration circuit (current integration means) 252 Peak detection circuit (peak value acquisition means) 301 Plasma reactor 307 Power supply

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Abstract

【課題】プラズマリアクタの電極間に印加される印加電圧を精度よく制御できる、印加電圧制御装置等を提供する。 【解決手段】電流センサ４２により、パルス発生電源５から出力される電流が検出され、電流積算回路４３により、その検出される電流の値が積算される。この積算により得られる積算電流値とプラズマリアクタ４の電極２３間に印加される印加電圧値とには相関があり、その関係が印加電圧値推定部４４に記憶されている。積算電流値が得られると、印加電圧値推定部４４に記憶されている関係に基づいて、積算電流値に応じた印加電圧値が推定される。そして、その推定された印加電圧値に基づいて、電源３１が制御される。

Description

プラズマリアクタの印加電圧制御装置及びプラズマリアクタ用制御装置
　本発明は、プラズマリアクタの電極間に印加される電圧を制御する装置及びプラズマリアクタに用いられる制御装置に関する。
　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、たとえば、ＰＭをＤＰＦ（Diesel particulate filter）で捕集し、燃料のポスト噴射または排気管内噴射により排ガスを昇温させて、ＤＰＦに捕集されたＰＭを燃焼させる手法が提案されている。しかしながら、この手法は、ＰＭを燃焼させる際に燃料を消費することによる燃費の悪化の問題を有している。また、いわゆる街乗り（市街地走行）では、排ガスの温度がＰＭを燃焼させる高温にならないため、かかる手法は、街乗りに多用される小型車には不向きである。
　そこで、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対向配置される。プラズマリアクタ用電源装置から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。
　プラズマリアクタ用電源装置には、フライバック型昇圧トランスが備えられている。フライバック型昇圧トランスの一次コイルには、スイッチング素子が直列に接続され、その一次コイルとスイッチング素子との直列回路には、直流電源が接続されている。フライバック型昇圧トランスの二次コイルは、プラズマリアクタの電極に接続されている。
　スイッチング素子がオンされると、フライバック型昇圧トランスの一次コイルに電流が流れ、一次コイルにエネルギが蓄積される。その後、スイッチング素子がオフされると、一次コイルに蓄積されたエネルギが開放されて、一次コイルに起電力が生じ、フライバック型昇圧トランスの二次コイルに巻数比に応じた二次電圧が発生する。スイッチング素子のオン／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の電極間に印加される。
特開２００２－１２９９４９号公報
　電極間には、数ｋＶ～数十ｋＶの高電圧が印加される。この高電圧は、変圧器（トランス）を含む昇圧回路で生成される。変圧器の一次側（一次コイル）には、電源が接続されている。電源の発生電圧が変圧器の一次側に入力されると、相互誘導作用により、二次側（二次コイル）に一次電圧より高い二次電圧が発生する。そして、その二次電圧がプラズマリアクタの電極間に印加される。
　排ガスに含まれるＰＭを良好に除去するためには、プラズマリアクタの電極間に、排ガスに含まれるＰＭの量に応じた電圧を印加する必要がある。しかしながら、電源から電極間に電圧を直接に印加する構成ではないため、ＰＭの量に応じた目標電圧値が設定されて、電源の発生電圧が目標電圧値に応じた電圧に制御されても、その目標電圧値の電圧が電極間に印加されないおそれがある（変圧器の二次電圧が目標電圧からずれるおそれがある）。
　そこで、本発明の第１の目的は、プラズマリアクタの電極間に印加される印加電圧を精度よく制御できる、印加電圧制御装置を提供することである。
　プラズマリアクタを流通する排ガスからＰＭをリアルタイムで１００％除去することは難しく、電極パネルの表面にＰＭが付着する。電極パネルへのＰＭの付着量が増えると、電極パネル間の全体で放電が均一に生じず、特定の箇所での放電が強くなったり、電極パネルの表面に沿った沿面放電が生じたりし、ＰＭ除去率が低下する。また、ＰＭの付着がさらに進行すると、電極の給電端子と電極パネルを取り囲む筐体との間の抵抗値が低下し、漏電などの不具合を招くおそれがある。
　そこで、本発明の第２の目的は、プラズマリアクタにおけるＰＭの異常付着を判定できる、プラズマリアクタ用制御装置を提供することである。
　プラズマリアクタにおける放電を制御するため、制御装置により、たとえば、排ガスに含まれるＰＭの量およびプラズマリアクタの電極に印加される電圧値が取得される。そして、制御装置により、排ガスに含まれるＰＭの量に応じた目標電圧値が設定され、プラズマリアクタの電極間に印加される電圧値が目標電圧値に一致するように、スイッチング素子のオン／オフが制御される。
　プラズマリアクタの電極に印加される電圧を検出する電圧センサを設けることにより、プラズマリアクタの電極に印加される電圧値を取得することができる。しかしながら、プラズマリアクタの電極間に印加される電圧は、前述のとおり数ｋＶ～数十ｋＶの高電圧であり、そのような高電圧を検出可能な電圧センサは、その生産が技術的に難しく、たとえ生産できたとしても、高価になり、量産に不向きである。
　そこで、出願人は、プラズマリアクタの電極に印加される電流を検出する電流センサを設けて、電流センサによって検出される電流値の積算値（積算電流値）からプラズマリアクタの電極に印加される電圧値を推定により取得する手法を先に提案している。
　図１５は、通常放電時にプラズマリアクタに印加される電流および電圧の波形を示すグラフである。図１６は、異常放電時にプラズマリアクタに印加される電流および電圧の波形を示すグラフである。
　プラズマリアクタ用電源装置のスイッチング素子がオンからオフに切り替えられて、電極パネル間で放電が正常に生じた場合（通常放電時）、図１５に示されるように、プラズマリアクタの電極に印加される電流および電圧が変化する。一方、電極パネルに割れなどの欠陥が生じているために、プラズマリアクタ用電源装置のスイッチング素子がオンからオフに切り替えられた際に、電極パネル間で異常放電が生じた場合（異常放電時）、図１６に示されるように、プラズマリアクタの電極に印加される電流および電圧が変化する。
　プラズマリアクタの電極に印加される電圧値の推定のための電流値の積算期間を電圧値が最大電圧値となるまでの間（電流値が正の値をとる間）とする構成では、図１５および図１６にハッチングを付して示されるように、通常放電時と異常放電時とで積算電流値がほぼ同じになる。そのため、プラズマリアクタの電極に印加される電圧を検出する電圧センサを設けた構成では、その検出される電圧値から異常放電を判定することができるのに対し、プラズマリアクタの電極に印加される電流を検出する電流センサを設けた構成では、積算電流値から異常放電を判定することができない。
　そこで、本発明の第３の目的は、プラズマリアクタにおける異常放電の発生を判定できる、プラズマリアクタ用制御装置を提供することである。
　また、排ガスに含まれるＰＭの量が一定である場合、目標電圧値が一定値に設定されるので、プラズマリアクタの電極間に印加される電圧値が目標電圧値に一致した状態では、排ガスからのＰＭ除去率が一定になると考えられる。
　しかしながら、プラズマリアクタにおけるＰＭ除去の際に、プラズマリアクタに流入する排ガスの温度、外気温、放電時の発熱により、プラズマリアクタの温度（リアクタ温度）が変化する。このリアクタ温度の変化により、放電開始電圧が変化するため、同じ印加電圧に対して、放電の強さが変化し、排ガスに含まれるＰＭの量が一定であっても、ＰＭ除去率が一定にならない。そのため、プラズマリアクタの電極間に印加される電圧値を排ガスに含まれるＰＭの量に応じた目標電圧値に一致させる制御では、排ガス中からＰＭを除去しきれずに、ＰＭがプラズマリアクタの下流側に排出される、いわゆるＰＭスリップを生じるおそれがある。
　そこで、本発明の第４の目的は、プラズマリアクタにおけるＰＭ除去率を一定に保つことができる、プラズマリアクタ用制御装置を提供することである。
　前記の第１の目的を達成するため、本発明（１）に係るプラズマリアクタの印加電圧制御装置は、一次電源が発生する電圧をパルス波状に昇圧する昇圧回路の二次側からプラズマリアクタの電極間に印加される印加電圧を制御する装置であって、印加電圧により流れる電流を検出する検出手段と、検出手段により検出される電流の値を所定期間にわたって積算する積算手段と、積算手段により得られる１パルスの積算電流値と印加電圧の値との関係を記憶する記憶手段と、記憶手段に記憶されている関係に基づいて、積算手段による積算電流値に応じた印加電圧の値を推定する推定手段と、推定手段により推定される印加電圧の値に基づいて、一次電源を制御する制御手段とを含む。
　この構成によれば、昇圧回路により、一次電源の発生電圧よりも高い印加電圧が生成される。印加電圧は、プラズマリアクタの電極間に印加される。プラズマリアクタでは、印加電圧の印加により、電極間で放電が生じ、その放電によるプラズマが電極間に発生する。
　印加電圧により流れる電流が検出され、その電流の値が１パルスのうちの所定期間にわたって積算される。積算により得られる積算電流値と印加電圧とには相関があり、その関係が予め求められて記憶手段に記憶されている。１パルスにおける積算電流値が得られると、記憶手段に記憶されている関係に基づいて、積算電流値に応じた印加電圧値が推定される。そして、その推定された印加電圧値に基づいて、電源が制御される。
　電源を印加電圧値（推定値）に基づいて制御することにより、プラズマリアクタの電極間に印加される印加電圧を精度よく制御することができる。そのため、排ガスに含まれるＰＭの除去にプラズマリアクタが用いられる場合、排ガス中のＰＭの量に応じた目標電圧値の電圧をプラズマリアクタの電極間に印加することができ、電極間に発生するプラズマによりＰＭを良好に除去することができる。
　なお、印加電圧を検出する電圧センサを設けて、その電圧センサの検出値に基づいて、電源を制御する構成が考えられる。しかしながら、プラズマリアクタの電極間に印加される印加電圧は、数ｋＶ～数十ｋＶの高電圧であり、そのような高電圧を検出可能な電圧センサは、その生産が技術的に難しく、たとえ生産できたとしても、高価になり、量産には不向きである。これに対し、印加電圧により流れる電流の積算値（積算電流値）から印加電圧値が推定される構成では、電圧センサが不要であるから、安価に抑えることができ、量産を容易に可能にすることができる。
　制御手段は、印加電圧の目標値である目標電圧値を設定し、推定手段により推定される印加電圧の値が当該目標電圧値と一致するように、電源が発生する電圧をフィードバック制御する構成であってもよい。
　これにより、目標電圧値の電圧をプラズマリアクタの電極間に印加することができる。
　前記の第２の目的を達成するため、本発明（２）に係るプラズマリアクタ用制御装置は、エンジンから排出される排ガスに含まれるＰＭを除去するためのプラズマリアクタに用いられる制御装置であって、フライバック型昇圧トランスに一次電圧を一定時間にわたって印加する一次電圧印加手段と、フライバック型昇圧トランスからプラズマリアクタの電極に印加される電流に応じて変化する特性値を取得する特性値取得手段と、特性値取得手段によって取得される特性値が所定の付着判定値以上である場合、プラズマリアクタにＰＭが異常付着していると判定する異常付着判定手段とを含む。
　この構成によれば、プラズマリアクタの電極には、フライバック型昇圧トランスが接続されている。フライバック型昇圧トランスに一次電圧が印加された後、その一次電圧の印加が停止されると、フライバック型昇圧トランスの二次側に二次電圧がパルス的に発生する。この二次電圧がプラズマリアクタの電極間に印加されることにより、電極間で放電が生じ、電極に電流が流れる。
　フライバック型昇圧トランスに一次電圧が一定時間にわたって印加された後に、プラズマリアクタの電極に流れる電流（フライバック型昇圧トランスから電極に印加される電流）に応じて変化する特性値が取得され、その特性値が所定の付着判定値以上である場合、プラズマリアクタにＰＭが異常付着していると判定される。
　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。電極間における放電の状態は、プラズマリアクタ（誘電体に電極を内蔵した構成の電極パネル）に付着しているＰＭ量によって変化する。具体的には、プラズマリアクタにおけるＰＭ付着量が増えると、特定の箇所での放電が強くなったり、沿面放電が生じたりする。そのため、図１０に示されるように、プラズマリアクタに所定量以上のＰＭが付着している時（ＰＭ付着時）とプラズマリアクタにおけるＰＭ付着量が所定量未満の時（通常放電時）とにおいて、フライバック型昇圧トランスに一次電圧が一定時間にわたって印加された後にプラズマリアクタの電極に流れる電流を比較すると、ＰＭ付着時に電極に流れる電流が通常放電時に電極に流れる電流よりも大きくなる。
　それゆえ、フライバック型昇圧トランスに一次電圧が一定時間にわたって印加された後に、フライバック型昇圧トランスから電極に印加される電流に応じて変化する特性値が付着判定値以上であることを以て、プラズマリアクタにＰＭが異常付着していると判定することができる。プラズマリアクタにおけるＰＭの異常付着を判定できるので、ＰＭ除去率の低下や漏電などの不具合の発生を抑制する対策を講じることができる。
　前記の第３の目的を達成するため、本発明（３）の一の局面に係るプラズマリアクタ用制御装置は、プラズマリアクタの電極に印加される印加電流の値を所定期間にわたって積算する電流積算手段と、所定期間における印加電流のピーク値を取得するピーク値取得手段と、電流積算手段による積算電流値が所定の積算異常判定値以上であるか、または、ピーク値取得手段によって取得されるピーク値が所定のピーク異常判定値以上である場合に、プラズマリアクタにおける異常放電の発生を判定する異常放電判定手段とを含む。
　この構成によれば、プラズマリアクタの電極に印加される印加電流が検出されて、その電流の値が所定期間にわたって積算される。また、その所定期間における印加電流のピーク値が取得される。
　積算電流値が所定の積算異常判定値以上であるか、または、ピーク値が所定のピーク異常判定値以上であるか、その少なくとも一方が成立する場合、プラズマリアクタに異常放電が生じたと判定される。具体的には、プラズマリアクタでの異常放電の発生により、通常放電時とは異なる積算電流値が得られ、その積算電流値が積算異常判定値以上である場合、その異常放電の発生が判定される。また、プラズマリアクタで異常放電が発生したにもかかわらず、積算電流値が通常放電時の積算電流値とほぼ変わらずに積算異常判定値未満であっても、異常放電により電極に流れる印加電流のピーク値がピーク異常判定値を超えた場合、その異常放電の発生が判定される。
　よって、プラズマリアクタの電極に印加される電圧を検出する電圧センサを設けなくても、プラズマリアクタで異常放電が発生した場合に、その異常放電の発生を判定することができる。
　印加電流のピーク値に代えて、印加電流の時間変化率が取得されてもよい。プラズマリアクタで異常放電が発生すると、プラズマリアクタの電極に流れる印加電流が急峻に変化する。とくに、印加電流がピーク値に達する直前の時間変化率が通常放電時と大きく異なる。そこで、印加電流の時間変化率が所定の変化率異常判定値を超えた場合、異常放電の発生が判定されてもよい。
　すなわち、本発明（３）の他の局面に係るプラズマリアクタ用制御装置は、プラズマリアクタの電極に印加される印加電流の値を所定期間にわたって積算する電流積算手段と、所定期間における印加電流の時間変化率を取得する変化率取得手段と、電流積算手段による積算電流値が所定の積算異常判定値以上であるか、または、変化率取得手段によって取得される時間変化率が所定の変化率異常判定値以上である場合に、プラズマリアクタにおける異常放電の発生を判定する異常放電判定手段とを含む。
　この構成によっても、プラズマリアクタの電極に印加される電圧を検出する電圧センサを設けなくても、プラズマリアクタで異常放電が発生した場合に、その異常放電の発生を判定することができる。
　前記の第４の目的を達成するため、本発明（４）の一の局面に係るプラズマリアクタ用制御装置は、エンジンから排出される排ガスに含まれるＰＭを除去するためのプラズマリアクタに用いられる制御装置であって、プラズマリアクタに流入する排ガスの単位体積中に含まれるＰＭ量に対応する値を取得するＰＭ量取得手段と、ＰＭ量取得手段によって取得された値に応じた目標ピーク値を設定する目標ピーク値設定手段と、プラズマリアクタの電極に印加される電流のピーク値を取得するピーク値取得手段と、ピーク値取得手段によって取得されるピーク値が目標ピーク値設定手段によって設定される目標ピーク値に一致するように、電極に電力を供給する電源装置を制御する制御部とを含む。
　この構成によれば、プラズマリアクタに流入する排ガスの単位体積中に含まれるＰＭ量に対応する値が取得され、その取得された値に応じた目標ピーク値が設定される。一方で、プラズマリアクタの電極に印加される電流のピーク値が取得される。そして、その取得されたピーク値が目標ピーク値に一致するように、プラズマリアクタの電極への電力の供給が制御される。
　プラズマリアクタの電極に印加される電流のピーク値が一定であれば、プラズマリアクタの温度にかかわらず、プラズマリアクタの電極間で生じる放電の強さが一定に保たれる。したがって、プラズマリアクタの電極に印加される電流のピーク値をプラズマリアクタに流入する排ガスの単位体積中に含まれるＰＭ量に応じた目標ピーク値に一致させる制御により、プラズマリアクタに流入する排ガスの単位体積中に含まれるＰＭ量に応じた強さの放電をプラズマリアクタの電極間に生じさせることができ、ＰＭ除去率を一定に保つことができる。
　本発明（４）の他の局面に係るプラズマリアクタ用制御装置は、プラズマリアクタの電極に印加される電流のピーク値を取得するピーク値取得手段と、ピーク値取得手段によって取得されるピーク値が目標ピーク値に一致するように、電極に電力を供給する電源装置を制御する制御部と、電極に印加される電流の値を所定期間にわたって積算する電流積算手段と、電流積算手段による電流積算値からプラズマリアクタの温度を推定するリアクタ温度推定手段とを含む。
　この構成によれば、プラズマリアクタの電極に印加される電流のピーク値が目標ピーク値に一致するように、プラズマリアクタの電極への電力の供給が制御される。そのため、プラズマリアクタに流入する排ガスの単位体積中に含まれるＰＭ量に応じた目標ピーク値が設定されることにより、ＰＭ量に応じた強さの放電をプラズマリアクタの電極間に生じさせることができ、ＰＭ除去率を一定に保つことができる。
　プラズマリアクタの温度が高いほど、プラズマリアクタの電極間における放電が生じやすいので、その電極に流れる電流値が大きくなる。そのため、プラズマリアクタの温度が高い時と低い時とを比較すると、プラズマリアクタの電極に印加される電流のピーク値が同じであっても、その電流の積算値に差が生じる（プラズマリアクタの温度が高い時の電流積算値が低い時の電流積算値よりも大きくなる）。よって、電流積算値とプラズマリアクタの温度との関係に基づいて、電流積算値からプラズマリアクタの温度を推定することができる。
　本発明（４）のさらに他の局面に係るプラズマリアクタ用制御装置は、フライバック型昇圧トランスを備える電源装置から電力が供給されるプラズマリアクタに用いられる制御装置であって、プラズマリアクタの電極に印加される電流のピーク値を取得するピーク値取得手段と、ピーク値取得手段によって取得されるピーク値が目標ピーク値に一致するように、電極に電力を供給する電源装置を制御する制御部と、電極に印加される電流の値を所定期間にわたって積算する電流積算手段と、フライバック型昇圧トランスへの一次電圧の印加時間を取得する印加時間取得手段と、電流積算手段による電流積算値および印加時間取得手段によって取得される印加時間に基づいて、プラズマリアクタに付着しているＰＭ量を推定するＰＭ付着量推定手段とを含む。
　この構成によれば、プラズマリアクタの電極に印加される電流のピーク値が目標ピーク値に一致するように、プラズマリアクタの電極への電力の供給が制御される。そのため、プラズマリアクタに流入する排ガスの単位体積中に含まれるＰＭ量に応じた目標ピーク値が設定されることにより、ＰＭ量に応じた強さの放電をプラズマリアクタの電極間に生じさせることができ、ＰＭ除去率を一定に保つことができる。
　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。電極間における放電の状態は、プラズマリアクタ（誘電体に電極を内蔵した構成の電極パネル）に付着しているＰＭ量（ＰＭ付着量）によって変化する。具体的には、プラズマリアクタにおけるＰＭ付着量が増えると、特定の箇所での放電が強くなったり、沿面放電が生じたりする。つまり、電流が流れやすい状態となるため、プラズマリアクタにおけるＰＭ付着量が多いほど、プラズマリアクタの電極に印加される電流のピーク値が一定である場合、フライバック型昇圧トランスに印加される一次電圧の印加時間が短くなる。よって、一次電圧の印加時間とプラズマリアクタにおけるＰＭ付着量との関係に基づいて、一次電圧の印加時間からＰＭ付着量を推定することができる。
　本発明（１）によれば、プラズマリアクタの電極間に印加される印加電圧を精度よく制御することができる。そのため、排ガスに含まれるＰＭの除去にプラズマリアクタが用いられる場合、排ガス中のＰＭの量に応じた目標電圧値の電圧をプラズマリアクタの電極間に印加することができ、電極間に発生するプラズマによりＰＭを良好に除去することができる。
　本発明（２）によれば、プラズマリアクタにＰＭが異常付着していると判定することができ、その判定に従って、ＰＭ除去率の低下や漏電などの不具合の発生を抑制する対策を講じることができる。
　本発明（３）によれば、プラズマリアクタの電極に印加される電圧を検出する電圧センサを設けなくても、プラズマリアクタで異常放電が発生した場合に、その異常放電の発生を判定することができる。
　本発明（４）によれば、プラズマリアクタの温度にかかわらず、ＰＭ除去率を一定に保つことができる。
ＰＭ除去装置の構成を図解的に示す断面図である。 パルス発生電源の概略構成を示す回路図である。 本発明（１）の一実施形態に係る印加電圧制御装置の構成を示すブロック図である。 パルス発生電源の出力電流（昇圧トランスの二次電圧により流れる電流）の波形を示す図である。 パルス発生電源の出力電流の積算値（積算電流値）とプラズマリアクタの電極間に印加される印加電圧値との関係を示すグラフである。 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（２）の一実施形態に係るプラズマリアクタ用制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。 異常付着判定処理の流れを示すフローチャートである。 一次電圧およびプラズマリアクタに印加される電流の波形を示すグラフである。 本発明（２）の他の実施形態に係るプラズマリアクタ用制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。 本発明（３）の一実施形態に係るプラズマリアクタ用制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。 電流積算・ピーク検出回路の構成を示す回路図である。 異常放電判定処理の流れを示すフローチャートである。 通常放電時にプラズマリアクタに印加される電流および電圧の波形を示すグラフである。 異常放電時にプラズマリアクタに印加される電流および電圧の波形を示すグラフである。 本発明（４）の第１実施形態に係るプラズマリアクタ用制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。 プラズマリアクタの放電電極に流れる電流（印加電流）の波形を示す図である。 ＰＭ流入量、リアクタ温度、電流ピーク値およびＰＭ除去率の関係を示す図（その１）である。 ＰＭ流入量、リアクタ温度、電流ピーク値およびＰＭ除去率の関係を示す図（その２）である。 本発明（４）の第２実施形態に係るプラズマリアクタ用制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。 プラズマリアクタの放電電極に印加される印加電圧、印加電流および電流積算値の時間変化を示す図である。 リアクタ温度、電流ピーク値、電流積算値および印加電圧の関係を示す図である。 本発明（４）の第３実施形態に係るプラズマリアクタ用制御装置の機能的な構成を示すブロック図である。 プラズマリアクタにおけるＰＭ付着量が多い時と少ない時における一次電圧、印加電流および電流積算値の時間変化を示す図である。
（本発明（１））
　以下では、本発明（１）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。
＜ＰＭ除去装置＞
　図１は、ＰＭ除去装置１の構成を図解的に示す断面図である。
　ＰＭ除去装置１は、たとえば、自動車のエンジン（図示せず）から排出される排ガスに含まれるＰＭを除去するための装置であり、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。ＰＭ除去装置１は、流通管３、プラズマリアクタ４およびパルス発生電源５を備えている。
　流通管３は、一端部および他端部にそれぞれ排ガス流入口１１および排ガス流出口１２を有する管状（筒状）をなしている。排ガス流入口１１は、排気管２におけるエンジン側の部分２Ａに接続され、排ガス流出口１２は、排気管２におけるエンジン側と反対側の部分２Ｂに接続されている。エンジンから排出される排ガスは、排気管２におけるエンジン側の部分２Ａを流れ、排ガス流入口１１から流通管３に流入して、流通管３を流通し、排ガス流出口１２から排気管２におけるエンジン側と反対側の部分２Ｂに流出する。
　プラズマリアクタ４は、流通管３内に配置されている。プラズマリアクタ４は、複数の電極パネル２１を備えている。
　電極パネル２１は、四角板状をなし、誘電体２２に電極２３を内蔵した構成、言い換えれば、電極２３をその両面から誘電体２２で挟み込んだ構成を有している。誘電体２２の材料としては、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）を例示することができる。電極２３の材料としては、タングステンを例示することができる。電極パネル２１は、流通管３における排ガスの流通方向（排ガス流入口１１から排ガス流出口１２に向かう方向）に延び、排ガスの流通方向と直交する方向に等間隔を空けて並列に配置されている。
　電極２３には、誘電体２２の積層方向の一端側から順に、プラス配線２４およびマイナス配線２５が交互に接続されている。プラス配線２４およびマイナス配線２５は、それぞれパルス発生電源５のプラス端子およびマイナス端子と電気的に接続されている。
＜パルス発生電源＞
　図２は、パルス発生電源５の概略構成を示す回路図である。
　パルス発生電源５は、所定の可変範囲内の直流電圧を発生する電源３１と、電源３１の発生電圧を昇圧する昇圧回路３２と、昇圧回路３２の通電／停止を切り替えるスイッチング素子３３とを備えている。
　昇圧回路３２は、たとえば、昇圧トランス３４を含む。
　スイッチング素子３３は、たとえば、ＭＯＳＦＥＴからなる。
　パルス発生電源５でパルス電圧を発生させるため、スイッチング素子３３が一定の周期で短時間だけオンにされる。スイッチング素子３３がオンされている間、電源３１の発生電圧による電流が昇圧トランス３４の一次コイル３５に流れる。そして、相互誘導作用により、昇圧トランス３４の二次コイル３６に電源３１の発生電圧（一次電圧）より高い二次電圧がパルス的に発生する。二次コイル３６の両端は、プラス配線２４およびマイナス配線２５を介して、プラズマリアクタ４の電極２３に接続されている。これにより、電極２３間にパルス電圧が印加され、誘電体バリア放電が生じ、電極パネル２１間に誘電体バリア放電によるプラズマが発生する。このプラズマの発生により、電極パネル２１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。
＜印加電圧制御装置＞
　図３は、本発明（１）の一実施形態に係る印加電圧制御装置４１の構成を示すブロック図である。図４は、パルス発生電源５の出力電流（昇圧トランス３４の二次電圧により流れる電流）の波形を示す図である。図５は、パルス発生電源５の出力電流の積算値（積算電流値）とプラズマリアクタ４の電極２３間に印加される印加電圧値との関係を示すグラフである。
　印加電圧制御装置４１は、図３に示されるように、電流センサ４２、電流積算回路４３、印加電圧値推定部４４、目標電圧値設定部４５および減算器４６を備えている。また、印加電圧制御装置４１は、ＣＰＵおよびメモリなどを備えており、たとえば、印加電圧値推定部４４および目標電圧値設定部４５の一部の機能は、ＣＰＵによる演算処理により実現される。
　パルス発生電源５の昇圧回路３２（昇圧トランス３４）の二次電圧がパルス的に発生することにより、パルス発生電源５から出力される電流は、図４に示されるように、パルス波状に変化する。
　電流センサ４２は、パルス発生電源５から出力される電流を検出し、その電流値［Ａ］に応じた信号を出力する。
　電流積算回路４３は、積分回路を含み、たとえば、パルス発生電源５から電流が出力され始めてからその電流値が最大値に変化するまでの期間にわたって、電流センサ４２により検出される電流値を積算（積分）する。そして、電流積算回路４３は、その積算により得られる積算電流値［Ａ・ｓ］を出力する。積算電流値は、パルス波状に変化する電流がパルス発生電源５から次に出力されるまでの間に、零にリセットされる。
　印加電圧値推定部４４には、図５に示される関係が記憶されている。すなわち、印加電圧値推定部４４には、積算電流値とプラズマリアクタ４の電極２３間に印加される印加電圧値［Ｖ］との関係が２次元マップの形態で記憶されている。印加電圧値推定部４４は、電流積算回路４３が出力する積算電流値を取得し、図５に示される関係から、積算電流値に応じた印加電圧値を推定する。
　目標電圧値設定部４５は、プラズマリアクタ４の電極２３間に印加される印加電圧の目標値（目標電圧値）を設定する。具体的には、目標電圧値設定部４５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の量を求める。そして、目標電圧値設定部４５は、その求めたＰＭの量に応じた目標電圧値を設定する。
　なお、ＰＭの量は、エンジン回転数や燃料噴射量などから実験的に求めることができるため、目標電圧値設定部４５は、エンジン回転数や燃料噴射量などのエンジン運転条件からＰＭの量を求めて、その求めたＰＭの量（推定量）に応じた目標電圧値を設定してもよい。
　減算器４６は、目標電圧値設定部４５により設定される目標電圧値から印加電圧値推定部４４により推定される印加電圧値を減算する。
　そして、印加電圧制御装置４１では、減算器４６により演算された減算値に基づいて、目標電圧値設定部４５により設定された目標電圧値の電圧がプラズマリアクタ４の電極２３間に印加されるように、電源３１の発生電圧がフィードバック制御される。具体的には、印加電圧制御装置４１には、図示されないが、減算器４６により演算された減算値から制御値を演算する制御値演算部が備えられており、制御値演算部により演算された制御値が電源３１の発生電圧の目標値に設定されて、電源３１の発生電圧が制御される。
　なお、電流積算回路４３から出力される積算電流値が所定の範囲外である場合、印加電圧制御装置４１では、パルス発生電源５とプラズマリアクタ４の電極２３との間での断線や電極２３の異常などが発生していると判断される。
＜作用効果＞
　以上のように、電流センサ４２により、パルス発生電源５から出力される電流が検出され、電流積算回路４３により、その検出される電流の値が積算される。この積算により得られる積算電流値とプラズマリアクタ４の電極２３間に印加される印加電圧値とには、図５に示される相関があり、その関係が予め求められて、印加電圧値推定部４４に記憶されている。積算電流値が得られると、印加電圧値推定部４４に記憶されている関係に基づいて、積算電流値に応じた印加電圧値が推定される。そして、その推定された印加電圧値に基づいて、電源３１が制御される。
　電源３１を印加電圧値（推定値）に基づいて制御することにより、プラズマリアクタ４の電極２３間に印加される印加電圧を精度よく制御することができる。そのため、排ガス中のＰＭの量に応じた目標電圧値の電圧をプラズマリアクタ４の電極２３間に印加するこができ、電極２３間に発生するプラズマによりＰＭを良好に除去することができる。
＜変形例＞
　以上、本発明（１）の一実施形態について説明したが、本発明（１）は、他の形態で実施することもできる。
　たとえば、電流積算回路４３では、パルス発生電源５から電流が出力され始めてからその電流値が最大値に変化するまでの期間にわたって、電流センサ４２により検出される電流値が積算されるとした。これに代えて、電流積算回路４３において、パルス発生電源５から電流が出力され始めてからその出力が終了するまでの期間にわたって、電流センサ４２により検出される電流値（絶対値）が積算されてもよい。すなわち、パルス発生電源５からプラズマリアクタ４の電極２３にパルス電圧が１回印加される度に、パルス発生電源５とプラズマリアクタ４の電極２３との間に流れる電流値が積算されてもよい。
　また、昇圧回路３２は、昇圧トランス３４を備える構成に限らず、昇圧チョッパ回路であってもよい。
　その他、前述の構成には、請求の範囲の請求項１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。
（本発明（２））
　以下では、本発明（２）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６は、プラズマリアクタ１０１の構成を図解的に示す断面図である。
　プラズマリアクタ１０１は、たとえば、車両のエンジン（図示せず）から排出される排ガスに含まれるＰＭを除去するために、エキゾーストパイプなどの排気管１０２の途中部に介装される。
　プラズマリアクタ１０１には、放電電極１０３，１０４が備えられている。放電電極１０３，１０４は、それぞれ排ガスの流れに沿う方向に延び、互いに間隔を空けて平行をなして交互に配置されている。放電電極１０３，１０４の材料としては、タングステンを例示することができる。また、放電電極１０３，１０４は、たとえば、それぞれ四角板状の誘電体１０５に内蔵されることにより、誘電体１０５とともに電極パネル１０６を構成している。電極パネル１０６間には、排ガスが流通可能な間隔が空けられている。誘電体１０５の材料としては、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）を例示することができる。
　放電電極１０３，１０４の給電端子Ｔは、複数の電極パネル１０６を一括して取り囲む筐体Ｃの外部に引き出されており、放電電極１０３，１０４間には、給電端子Ｔを介して、プラズマリアクタ用電源装置１０７から出力されるパルス波状の高電圧が印加される。プラズマリアクタ用電源装置１０７の出力電圧が放電電極１０３，１０４間に印加されることにより、電極パネル１０６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。プラズマの発生により、電極パネル１０６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７は、プラズマリアクタ用電源装置１０７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１０７は、フライバックコンバータの構成を有している。すなわち、プラズマリアクタ用電源装置１０７は、昇圧トランス（フライバック型昇圧トランス）１１１および通電制御用スイッチング素子１１２を備えている。また、プラズマリアクタ用電源装置１０７は、ゲートドライブ回路１１３を備えている。
　昇圧トランス１１１は、一次コイル１２１および二次コイル１２２を有している。一次コイル１２１の一端は、配線１２３に接続されている。配線１２３には、ヒューズ１２４を介して、バッテリ１２５のプラス端子が接続されている。バッテリ１２５は、たとえば、１２Ｖの直流電圧を出力する車載バッテリである。一次コイル１２１の他端は、通電制御用スイッチング素子１１２を介して、グランドに接続（接地）されている。二次コイル１２２の一端および他端は、それぞれプラズマリアクタ１０１の放電電極１０３，１０４に接続されている。
　通電制御用スイッチング素子１１２は、たとえば、エンハンスメント型のｎＭＯＳＦＥＴであり、そのドレインが昇圧トランス１１１の一次コイル１２１の他端に接続され、ソースがグランドに接続されている。
　ゲートドライブ回路１１３は、通電制御用スイッチング素子１１２をオン／オフするための信号（ゲート信号）を出力する回路である。
＜プラズマリアクタ用制御装置＞
　プラズマリアクタ用電源装置１０７からプラズマリアクタ１０１に供給される電力を制御するため、プラズマリアクタ用制御装置１３１がプラズマリアクタ用電源装置１０７に接続されている。
　プラズマリアクタ用制御装置１３１は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを含む構成であり、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。プラズマリアクタ用制御装置１３１には、電流センサ１３２が接続されている。電流センサ１３２は、プラズマリアクタ１０１の放電電極１０３，１０４に印加される印加電流、つまりプラズマリアクタ用電源装置１０７から出力される印加電流を検出し、その電流値に応じた信号を出力する。
　プラズマリアクタ用制御装置１３１は、ゲートドライブ回路１１３を制御し、ゲートドライブ回路１１３からの信号の出力／停止を切り替える。すなわち、プラズマリアクタ用制御装置１３１からゲートドライブ回路１１３にオン指示信号が入力されると、ゲートドライブ回路１１３から信号が出力され、その信号が通電制御用スイッチング素子１１２に入力されることにより、通電制御用スイッチング素子１１２がオンになる。プラズマリアクタ用制御装置１３１からゲートドライブ回路１１３にオフ指示信号が入力されると、ゲートドライブ回路１１３からの信号の出力が停止され、通電制御用スイッチング素子１１２のゲートへの信号の入力がなくなることにより、通電制御用スイッチング素子１１２がオフになる。
　通電制御用スイッチング素子１１２がオンになると、昇圧トランス１１１の一次コイル１２１にバッテリ１２５の電圧が一次電圧として印加され、一次コイル１２１にエネルギが蓄積される。その後、通電制御用スイッチング素子１１２がオフになると、一次コイル１２１に蓄積されたエネルギが開放されて、一次コイル１２１に起電力が生じ、昇圧トランス１１１の二次コイル１２２に巻数比に応じた二次電圧が発生する。通電制御用スイッチング素子１１２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１０１の放電電極１０３，１０４間に印加される。
　図８は、本発明（２）の一実施形態に係るプラズマリアクタ用制御装置１３１の機能的な構成を示すブロック図である。
　プラズマリアクタ用制御装置１３１は、電流積算部１４１、印加電圧推定部１４２、目標電圧設定部１４３、減算部１４４、信号出力部１４５および異常付着判定部１４６を備えている。
　電流積算部１４１は、たとえば、電流センサ１３２によって検出される印加電流の電流値を時間積分する積分回路と、この積分回路の出力を増幅してその極性を反転する反転増幅器と、反転増幅器の出力の最大値を保持して出力するピークホールド・リセット回路とを含むアナログ回路で構成されている。ピークホールド・リセット回路は、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。リセット回路は、ピークホールド回路の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。
　なお、リセット回路には、プラズマリアクタ用制御装置１３１からゲートドライブ回路１１３（図７参照）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、リセット信号が入力される。これにより、電流積算部１４１は、プラズマリアクタ用電源装置１０７からパルス波状の二次電圧が１パルス出力される度に、印加電流値が正の値をとる期間の積算電流値を出力する。
　印加電圧推定部１４２には、電流積算部１４１から積算電流値が入力される。プラズマリアクタ用制御装置１３１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、積算電流値と印加電圧値との関係が２次元マップの形態で記憶されている。印加電圧推定部１４２は、その関係に基づいて、電流積算部１４１から入力される積算電流値に対応する印加電圧値を取得し、当該印加電圧値を放電電極１０３，１０４間に印加されている印加電圧値として推定する。
　目標電圧設定部１４３は、プラズマリアクタ１０１の放電電極１０３，１０４間に印加される印加電圧の目標値（目標電圧値）を設定する。具体的には、目標電圧設定部１４３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。そして、目標電圧設定部１４３は、その求めたＰＭ量に応じた目標電圧値を設定する。
　減算部１４４は、目標電圧設定部１４３により設定される目標電圧値から印加電圧推定部１４２により推定される印加電圧値を減算する。
　信号出力部１４５は、減算部１４４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１１３へのオン指示信号およびオフ指示信号の入力を制御し、通電制御用スイッチング素子１１２のオン／オフを制御する。
　異常付着判定部１４６は、プラズマリアクタ１０１におけるＰＭの異常付着を判定するため、昇圧トランス１１１の一次コイル１２１に一次電圧を一定時間にわたって印加させる指令を信号出力部１４５に入力する。これに応じて、信号出力部１４５は、ゲートドライブ回路１１３にオン指示信号を一定時間にわたって入力し、通電制御用スイッチング素子１１２を一定時間にわたってオンにする。信号出力部１４５からゲートドライブ回路１１３にオフ指示信号が入力された後、異常付着判定部１４６には、電流積算部１４１から印加電流の積算電流値が判定用積算電流値として入力される。異常付着判定部１４６は、電流積算部１４１から入力される判定用積算電流値に基づいて、プラズマリアクタ１０１におけるＰＭの異常付着を判定する。そして、異常付着判定部１４６は、プラズマリアクタ１０１にＰＭが異常付着していると判定した場合には、たとえば、ＰＭ除去率の低下を抑制するため、目標電圧設定部１４３に目標電圧値を増大させる指令を入力する。
＜異常付着判定処理＞
　図９は、異常付着判定処理の流れを示すフローチャートである。
　異常付着判定部１４６は、プラズマリアクタ１０１（電極パネル１０６）へのＰＭの異常付着を判定するため、図９に示される異常付着判定処理を実行する。
　異常付着判定処理では、まず、判定用積算電流値を前回測定（取得）してから車両が一定距離（たとえば、５０ｋｍ）以上走行したか否かが判断される（ステップＳ１）。
　一定距離以上走行していない場合には（ステップＳ１のＮＯ）、これ以降の処理は実行されない。
　判定用積算電流値を前回取得してから車両が一定距離以上走行している場合には（ステップＳ１のＹＥＳ）、一定条件が成立したときに、昇圧トランス１１１の一次コイル１２１に一次電圧が一定時間にわたって印加される（ステップＳ２）。一定条件は、たとえば、車両のエンジンが始動されるという条件であってもよいし、アイドリングストップ機能によりエンジンが停止されるという条件であってもよい。
　昇圧トランス１１１の一次コイル１２１に一次電圧が一定時間にわたって印加された後、その一次電圧の印加が停止されると、昇圧トランス１１１の二次コイル１２２に二次電圧がパルス的に発生する。この二次電圧がプラズマリアクタ１０１の放電電極１０３，１０４間に印加されることにより、電極パネル１０６間に誘電体バリア放電が生じ、放電電極１０３，１０４に電流が流れる。このとき、電流積算部１４１により、放電電極１０３，１０４に流れる電流値、つまり電流センサ１３２によって検出される印加電流の電流値が積算されて、これにより得られる積算電流値が判定用積算電流値として異常付着判定部１４６に入力される。
　そして、異常付着判定部１４６により、電流積算部１４１から入力される判定用積算電流値が予め設定されたＰＭ付着判定値以上であるか否かが判断される（ステップＳ３）。
　判定用積算電流値がＰＭ付着判定値以上でない場合、つまり判定用積算電流値がＰＭ付着判定値未満である場合（ステップＳ３のＮＯ）、ステップＳ１に処理が戻り、判定用積算電流値の前回の取得から車両が一定距離以上走行したか否かが再び判断される。
　一方、判定用積算電流値がＰＭ付着判定値以上である場合には（ステップＳ３のＹＥＳ）、プラズマリアクタ１０１にＰＭが異常付着していると判定されて（ステップＳ４）、異常付着判定処理が終了される。
＜作用効果＞
　以上のように、プラズマリアクタ１０１の放電電極１０３，１０４には、プラズマリアクタ用電源装置１０７が接続されている。プラズマリアクタ用電源装置１０７の昇圧トランス１１１に一次電圧が一定時間にわたって印加された後に、プラズマリアクタ１０１の放電電極１０３，１０４に流れる電流に応じて変化する判定用積算電流値が取得され、その判定用積算電流値が所定のＰＭ付着判定値以上である場合、プラズマリアクタ１０１にＰＭが異常付着していると判定される。
　プラズマリアクタ１０１の放電電極１０３，１０４に流れる電流は、放電電極１０３，１０４間における放電の状態によって変化する。放電電極１０３，１０４間における放電の状態は、プラズマリアクタ１０１（電極パネル１０６）に付着しているＰＭ量によって変化する。具体的には、プラズマリアクタ１０１におけるＰＭ付着量が増えると、特定の箇所での放電が強くなったり、沿面放電が生じたりする。そのため、図１０に示されるように、プラズマリアクタ１０１に所定量以上のＰＭが付着している時（ＰＭ付着時）とプラズマリアクタ１０１におけるＰＭ付着量が所定量未満の時（通常放電時）とにおいて、プラズマリアクタ用電源装置１０７の昇圧トランス１１１に一次電圧が一定時間にわたって印加された後にプラズマリアクタ１０１の放電電極１０３，１０４に流れる電流を比較すると、ＰＭ付着時に放電電極１０３，１０４に流れる電流が通常放電時に放電電極１０３，１０４に流れる電流よりも大きくなる。
　それゆえ、プラズマリアクタ用電源装置１０７の昇圧トランス１１１に一次電圧が一定時間にわたって印加された後に、プラズマリアクタ用電源装置１０７から放電電極１０３，１０４に印加される電流に応じて変化する積算電流値がＰＭ付着判定値以上であることを以て、プラズマリアクタ１０１にＰＭが異常付着していると判定することができる。プラズマリアクタ１０１におけるＰＭの異常付着を判定できるので、ＰＭ除去率の低下や漏電などの不具合の発生を抑制する対策を講じることができる。
＜変形例＞
　以上、本発明（２）の一実施形態について説明したが、本発明（２）は、他の形態で実施することもできる。
　たとえば、プラズマリアクタ用電源装置１０７からプラズマリアクタ１０１の放電電極１０３，１０４に印加される電流に応じて変化する特性値が電流積算値である場合を例にとったが、図１１に示される構成が採用されて、プラズマリアクタ用電源装置１０７の昇圧トランス１１１に一次電圧が一定時間にわたって印加された後に、ピーク検出部１４７により、プラズマリアクタ用電源装置１０７から放電電極１０３，１０４に印加される電流のピーク値が特性値として取得されてもよい。そして、ピーク検出部１４７によって取得されたピーク値が予め設定されたＰＭ付着判定値以上である場合に、異常付着判定部１４６により、プラズマリアクタ１０１にＰＭが異常付着していると判定されてもよい。
　ピーク検出部１４７は、たとえば、電流センサ１３２によって検出される印加電流の電流値の高周波成分を通過させるハイパスフィルタ回路と、このハイパスフィルタ回路の出力を増幅してその極性を反転する反転増幅器と、反転増幅器の出力の最大値を保持して出力するピークホールド・リセット回路とを含むアナログ回路で構成することができる。ピークホールド・リセット回路は、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。リセット回路は、ピークホールド回路の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。
　なお、リセット回路には、プラズマリアクタ用制御装置１３１からゲートドライブ回路１１３（図７参照）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、リセット信号が入力される。これにより、ピーク検出部１４７は、プラズマリアクタ用電源装置１０７からパルス波状の二次電圧が１パルス出力される度に、印加電流値が正の値をとる期間におけるピーク電流値を出力する。
　その他、前述の構成には、請求の範囲の請求項２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。
（本発明（３））
　以下では、本発明（３）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。
　図１２は、本発明（３）の一実施形態に係るプラズマリアクタ用制御装置２３１の機能的な構成を示すブロック図である。
　なお、本発明（３）におけるプラズマリアクタ２０１及びプラズマリアクタ用電源装置２０７については、それぞれ前述した本発明（２）のプラズマリアクタ１０１の構成（図６参照）及びプラズマリアクタ用電源装置１０７の構成（図７参照）と同様である。したがって、本発明（３）で特に詳述しない点は、前述した本発明（２）におけるプラズマリアクタ用制御装置について説明した事項が適宜適用される。
　プラズマリアクタ用制御装置２３１は、電流積算・ピーク検出回路２４１、印加電圧推定部２４２、目標電圧設定部２４３、減算部２４４、信号出力部２４５および異常放電判定部２４６を備えている。
　図１３は、電流積算・ピーク検出回路２４１の構成を示す回路図である。
　電流積算・ピーク検出回路２４１は、電流センサ２３２によって検出される印加電流の電流値を積算して積算電流値を出力する電流積算回路２５１と印加電流のピーク値（最大値）であるピーク電流値を検出するピーク検出回路２５２とが並列に設けられた構成のアナログ回路である。
　電流積算回路２５１には、印加電流の電流値を時間積分する積分回路２５３と、積分回路２５３の出力を増幅してその極性を反転する反転増幅器２５４と、反転増幅器２５４の出力の最大値を保持して出力するピークホールド・リセット回路２５５とが含まれる。
　積分回路２５３は、バンドパスフィルタと同様の回路構成を有している。
　反転増幅器２５４は、広く知られた構成のものであり、オペアンプの「＋」端子には、バイアス電流の影響を排除するための抵抗が接続されている。
　ピークホールド・リセット回路２５５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２５４からの入力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２５４からの入力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・リセット回路２５５（ピークホールド回路）からは、ホールドコンデンサの電圧（反転増幅器２５４からの入力）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。
　ピーク検出回路２５２には、印加電流の電流値の高周波成分を通過させるハイパスフィルタ回路２５６と、ハイパスフィルタ回路２５６の出力を増幅してその極性を反転する反転増幅器２５７と、反転増幅器２５７の出力の最大値を保持して出力するピークホールド・リセット回路２５８とが含まれる。
　ハイパスフィルタ回路２５６は、微分回路と同様の回路構成を有している。
　反転増幅器２５７は、広く知られた構成のものであり、「＋」端子には、バイアス電流の影響を排除するための抵抗が接続されている。
　ピークホールド・リセット回路２５８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２５７からの入力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２５７からの入力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・リセット回路２５８（ピークホールド回路）からは、ホールドコンデンサの電圧（反転増幅器２５７からの入力）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。
　なお、ピークホールド・リセット回路２５５，２５８の各リセット回路には、プラズマリアクタ用制御装置２３１からゲートドライブ回路１１３（図７参照）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、リセット信号が入力される。これにより、電流積算回路２５１は、プラズマリアクタ用電源装置２０７からパルス波状の二次電圧が１パルス出力される度に、印加電流値が正の値をとる期間の積算電流値を出力する。また、ピーク検出回路２５２は、印加電流値が正の値をとる期間におけるピーク電流値を出力する。
　印加電圧推定部２４２には、図１２に示されるように、電流積算・ピーク検出回路２４１（電流積算回路２５１）から積算電流値が入力される。プラズマリアクタ用制御装置２３１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、積算電流値と印加電圧値との関係が２次元マップの形態で記憶されている。印加電圧推定部２４２は、その関係に基づいて、電流積算・ピーク検出回路２４１から入力される積算電流値に対応する印加電圧値を取得し、当該印加電圧値を放電電極１０３，１０４間に印加されている印加電圧値として推定する。
　目標電圧設定部２４３は、プラズマリアクタ２０１の放電電極１０３，１０４間に印加される印加電圧の目標値（目標電圧値）を設定する。具体的には、目標電圧設定部２４３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。そして、目標電圧設定部２４３は、その求めたＰＭ量に応じた目標電圧値を設定する。
　減算部２４４は、目標電圧設定部２４３により設定される目標電圧値から印加電圧推定部２４２により推定される印加電圧値を減算する。
　信号出力部２４５は、減算部２４４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１１３へのオン指示信号およびオフ指示信号の入力を制御し、通電制御用スイッチング素子１１２のオン／オフを制御する。
　異常放電判定部２４６には、電流積算・ピーク検出回路２４１から印加電流の積算電流値と印加電流のピーク電流値とが入力される。異常放電判定部２４６は、電流積算・ピーク検出回路２４１から入力される積算電流値およびピーク電流値に基づいて、プラズマリアクタ２０１における異常放電の発生を判定する。そして、異常放電が発生したと判定した場合には、プラズマリアクタ１における放電を停止させるか、または、放電の強さを低下させる指令を信号出力部２４５に入力する。この場合、信号出力部２４５は、異常放電判定部２４６から指令に応じて、ゲートドライブ回路１１３へのオン指示信号およびオフ指示信号の入力を制御し、通電制御用スイッチング素子１１２のオン／オフを制御する。
＜異常放電判定処理＞
　図１４、異常放電判定処理の流れを示すフローチャートである。
　異常放電判定部２４６は、プラズマリアクタ２０１における異常放電の発生を判定するため、図１４に示される異常放電判定処理を実行する。
　異常放電判定処理では、まず、電流積算・ピーク検出回路２４１から入力される印加電流の積算電流値が予め設定された積算異常判定値以上であるか否かが判断される（ステップＳ１）。
　積算電流値が積算異常判定値以上でない場合、つまり積算電流値が積算異常判定値未満である場合（ステップＳ１のＮＯ）、次に、電流積算・ピーク検出回路２４１から入力される印加電流のピーク電流値が予め設定されたピーク異常判定値以上であるか否かが判断される（ステップＳ２）。
　ピーク値がピーク異常判定値以上でない場合には（ステップＳ２のＮＯ）、印加電流の積算電流値が積算異常判定値以上であるか否かが再び判断される（ステップＳ１）。これにより、印加電流の積算電流値が積算異常判定値以上であるか否かの判断および印加電流のピーク電流値がピーク異常判定値以上であるか否かの判断は、それらの判断の一方が肯定されるまで繰り返される。
　そして、電流積算・ピーク検出回路２４１から積算異常判定値以上の積算電流値が入力されるか（ステップＳ１のＹＥＳ）、または、電流積算・ピーク検出回路２４１からピーク異常判定値以上のピーク電流値が入力されると（ステップＳ２のＹＥＳ）、プラズマリアクタ２０１で異常放電が発生したと判定されて（ステップＳ３）、異常放電判定処理が終了される。
＜作用効果＞
　以上のように、プラズマリアクタ用制御装置２３１では、プラズマリアクタ２０１の放電電極１０３，１０４に印加される印加電流が検出されて、その電流の値が正の値をとる期間にわたって積算されることにより、積算電流値が取得される。また、印加電流値が正の値をとる期間における印加電流のピーク値であるピーク電流値が取得される。
　積算電流値が所定の積算異常判定値以上であるか、または、ピーク電流値が所定のピーク異常判定値以上であるかの少なくとも一方が成立する場合、プラズマリアクタ２０１に異常放電が生じたと判定される。具体的には、プラズマリアクタ２０１での異常放電の発生により、通常放電時とは異なる積算電流値が得られ、その積算電流値が積算異常判定値以上である場合、その異常放電の発生が判定される。また、プラズマリアクタ２０１で異常放電が発生したにもかかわらず、積算電流値が通常放電時の積算電流値とほぼ変わらずに積算異常判定値未満であっても、異常放電により放電電極１０３，１０４に流れる印加電流のピーク電流値がピーク異常判定値を超えた場合、その異常放電の発生が判定される。
　よって、プラズマリアクタ２０１の放電電極１０３，１０４に印加される電圧を検出する電圧センサを設けなくても、プラズマリアクタ１で異常放電が発生した場合に、その異常放電の発生を判定することができる。
＜変形例＞
　以上、本発明（３）の一実施形態について説明したが、本発明（３）は、他の形態で実施することもできる。
　たとえば、印加電流のピーク電流値に代えて、印加電流の時間変化率が取得されてもよい。プラズマリアクタ２０１で異常放電が発生すると、プラズマリアクタ２０１の放電電極１０３，１０４に流れる印加電流が急峻に変化する。とくに、印加電流がピーク電流値に達する直前の時間変化率が通常放電時と大きく異なる。そこで、印加電流の時間変化率が所定の変化率異常判定値を超えた場合、異常放電の発生が判定されてもよい。
　その他、前述の構成には、請求の範囲の請求項３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。
（本発明（４））
　以下では、本発明（４）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。
＜本発明（４）の第１実施形態＞
　図１７は、本発明（４）の第１実施形態に係るプラズマリアクタ用制御装置３３１の機能的な構成を示すブロック図である。
　なお、本発明（４）におけるプラズマリアクタ３０１及びプラズマリアクタ用電源装置３０７については、それぞれ前述した本発明（２）のプラズマリアクタ１０１の構成（図６参照）及びプラズマリアクタ用電源装置１０７の構成（図７参照）と同様である。したがって、本発明（４）で特に詳述しない点は、前述した本発明（２）におけるプラズマリアクタ用制御装置について説明した事項が適宜適用される（他の実施形態でも同じ）。
　図１８は、プラズマリアクタ３０１の放電電極１０３，１０４に流れる電流（印加電流）の波形を示す図である。図１９Ａおよび図１９Ｂは、プラズマリアクタ３０１に流入する排ガスに含まれるＰＭ量（ＰＭ流入量）、プラズマリアクタ１の温度（リアクタ温度）、プラズマリアクタ３０１の放電電極１０３，１０４に印加される電流のピーク値（電流ピーク値）およびＰＭ除去率の関係を示す図である。
　プラズマリアクタ用制御装置３３１は、図１７に示されるように、ピーク検出部３４１、目標ピーク値設定部３４２、減算部３４３および信号出力部３４４を備えている。
　ピーク検出部３４１は、たとえば、電流センサ３３２によって検出される印加電流の電流値の高周波成分を通過させるハイパスフィルタ回路と、このハイパスフィルタ回路の出力を増幅してその極性を反転する反転増幅器と、反転増幅器の出力の最大値（ピーク値）を保持して出力するピークホールド・リセット回路とを含むアナログ回路で構成することができる。ピークホールド・リセット回路は、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。リセット回路は、ピークホールド回路の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。
　なお、リセット回路には、プラズマリアクタ用制御装置３３１からゲートドライブ回路１１３（図７参照）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、リセット信号が入力される。これにより、ピーク検出部３４１は、プラズマリアクタ用電源装置３０７からパルス波状の二次電圧が１パルス出力される度に、図１８に示されるように、印加電流値が正の値をとる期間におけるピーク値を出力する。
　目標ピーク値設定部３４２は、プラズマリアクタ３０１の放電電極１０３，１０４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３４２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。プラズマリアクタ用制御装置３３１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３４２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３４３は、目標ピーク値設定部３４２により設定される目標ピーク値からピーク検出部３４１によって検出されるピーク値を減算する。
　信号出力部３４４は、減算部３４３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１１３へのオン指示信号およびオフ指示信号の入力を制御し、通電制御用スイッチング素子１１２のオン／オフを制御する。
＜作用効果＞
　以上のように、プラズマリアクタ３０１に流入する排ガスの単位体積中に含まれるＰＭ量（ＰＭ流入量）に対応する値が取得され、その取得された値に応じた目標ピーク値が設定される。一方で、プラズマリアクタ３０１の放電電極１０３，１０４に印加される電流のピーク値が取得される。そして、その取得されたピーク値が目標ピーク値に一致するように、プラズマリアクタ３０１の放電電極１０３，１０４への電力の供給が制御される。
　プラズマリアクタ３０１の放電電極１０３，１０４に印加される電流のピーク値が一定であれば、プラズマリアクタ３０１の温度にかかわらず、プラズマリアクタ３０１の放電電極１０３，１０４間（電極パネル１０６間）で生じる放電の強さが一定に保たれる。したがって、プラズマリアクタ３０１の放電電極１０３，１０４に印加される電流のピーク値をプラズマリアクタ３０１に流入する排ガスの単位体積中に含まれるＰＭ量に応じた目標ピーク値に一致させる制御により、プラズマリアクタ３０１に流入する排ガスの単位体積中に含まれるＰＭ量に応じた強さの放電をプラズマリアクタ３０１の放電電極１０３，１０４間に生じさせることができ、図１９Ａおよび図１９Ｂに示されるように、プラズマリアクタ３０１の温度（リアクタ温度）にかかわらず、ＰＭ除去率を一定に保つことができる。
＜本発明（４）の第２実施形態＞
　図２０は、本発明（４）の第２実施形態に係るプラズマリアクタ用制御装置３３１の機能的な構成を示すブロック図である。図２１は、プラズマリアクタ３０１の放電電極１０３，１０４に印加される電圧（印加電圧）、電流（印加電流）および電流積算値の時間変化を示す図である。図２２は、プラズマリアクタ３０１の温度（リアクタ温度）、プラズマリアクタ３０１の放電電極１０３，１０４に印加される電流のピーク値（電流ピーク値）、電流積算値およびプラズマリアクタ３０１の放電電極１０３，１０４に印加される電圧（印加電圧）の関係を示す図である。
　なお、図２０において、図１７に示される各部に相当する部分には、それらの各部と同一の参照符号が付されている。また、以下では、その同一の参照符号が付された部分の説明を省略する。
　図２０に示される構成では、図１７に示される構成に追加して、電流積算部３５１およびリアクタ温度推定部３５２が備えられている。
　電流積算部３５１は、たとえば、電流センサ３３２によって検出される印加電流の電流値を時間積分する積分回路と、この積分回路の出力を増幅してその極性を反転する反転増幅器と、反転増幅器の出力の最大値を保持して出力するピークホールド・リセット回路とを含むアナログ回路で構成されている。ピークホールド・リセット回路は、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。リセット回路は、ピークホールド回路の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。
　なお、リセット回路には、プラズマリアクタ用制御装置３３１からゲートドライブ回路１１３（図７参照）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、リセット信号が入力される。これにより、電流積算部３５１は、プラズマリアクタ用電源装置７からパルス波状の二次電圧が１パルス出力される度に、印加電流値が正の値をとる期間の電流積算値を出力する。
　リアクタ温度推定部３５２には、電流積算部３５１から電流積算値が入力される。プラズマリアクタ用制御装置３３１の不揮発性メモリには、電流積算値とリアクタ温度との関係が２次元マップの形態で記憶されている。リアクタ温度推定部３５２は、その関係に基づいて、電流積算部３５１から入力される電流積算値に対応するリアクタ温度を取得し、当該リアクタ温度をプラズマリアクタ３０１の温度として推定する。
＜作用効果＞
　プラズマリアクタ３０１の温度が高いほど、プラズマリアクタ３０１の放電電極１０３，１０４間（電極パネル１０６間）における放電が生じやすいので、図２１に示されるように、放電電極１０３，１０４に流れる電流値が大きくなる。そのため、プラズマリアクタ３０１の温度が高い時と低い時とを比較すると、プラズマリアクタ３０１の電極に印加される電流のピーク値が同じであっても、その電流の積算値に差が生じる。具体的には、図２２に示されるように、プラズマリアクタ３０１の温度（リアクタ温度）が高いほど、電流積算部３５１から出力される電流積算値が大きくなる。この電流積算値とリアクタ温度との関係がプラズマリアクタ用制御装置３３１の不揮発性メモリに記憶されているので、その関係に基づいて、電流積算値からプラズマリアクタ３０１の温度を精度よく推定することができる。
　プラズマリアクタ３０１の温度を推定できるので、プラズマリアクタ３０１の温度を利用した各種の処理が可能となる。たとえば、プラズマリアクタ３０１の温度が所定の異常温度以上である場合にプラズマリアクタ３０１が異常高温であることを警報する処理が可能となる。
　また、プラズマリアクタ３０１の温度が高いほど、プラズマリアクタ３０１の放電電極１０３，１０４間における放電が生じやすいので、図２２に示されるように、目標ピーク値が一定である場合、プラズマリアクタ１の放電電極１０３，１０４に印加される印加電圧が小さくなる。そのため、図２０に二点鎖線で示されるように、印加電圧推定部２５３を設けて、プラズマリアクタ３０１の温度と印加電圧との関係をプラズマリアクタ用制御装置３３１の不揮発性メモリに記憶させておけば、その関係に基づいて、印加電圧推定部３５３により、プラズマリアクタ３０１の温度から印加電圧を推定することも可能である。
　その他、図２０に示される構成によっても、図１７に示される構成と同様の作用効果を奏することができる。
＜本発明（４）の第３実施形態＞
　図２３は、本発明（４）の第３実施形態に係るプラズマリアクタ用制御装置３３１の機能的な構成を示すブロック図である。図２４は、プラズマリアクタ３０１（電極パネル１０６）におけるＰＭ付着量が多い時（ＰＭ付着時）と少ない時（通常時）とにおけるプラズマリアクタ用電源装置３０７の昇圧トランス１１１に印加される一次電圧、プラズマリアクタ３０１の放電電極１０３，１０４に印加される電流（印加電流）およびその電流の積算値（電流積算値）の時間変化を示す図である。
　なお、図２３において、図１７に示される各部に相当する部分には、それらの各部と同一の参照符号が付されている。また、以下では、その同一の参照符号が付された部分の説明を省略する。
　図２３に示される構成では、図１７に示される構成に追加して、電流積算部３６１およびＰＭ付着量推定部３６２が備えられている。
　電流積算部３６１は、たとえば、電流センサ３３２によって検出される印加電流の電流値を時間積分する積分回路と、この積分回路の出力を増幅してその極性を反転する反転増幅器と、反転増幅器の出力の最大値を保持して出力するピークホールド・リセット回路とを含むアナログ回路で構成されている。ピークホールド・リセット回路は、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。リセット回路は、ピークホールド回路の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。
　なお、リセット回路には、プラズマリアクタ用制御装置３３１からゲートドライブ回路１１３（図７参照）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、リセット信号が入力される。これにより、電流積算部３６１は、プラズマリアクタ用電源装置３０７からパルス波状の二次電圧が１パルス出力される度に、印加電流値が正の値をとる期間の電流積算値を出力する。
　ＰＭ付着量推定部３６２には、電流積算部３６１から電流積算値が入力される。また、昇圧トランス１１１に対する一次電圧の印加時間も入力される。プラズマリアクタ用制御装置３３１の不揮発性メモリには、電流積算値と一次電圧の印加時間とＰＭ付着量との関係が３次元マップの形態で記憶されている。ＰＭ付着量推定部３６２は、その関係に基づいて、電流積算部３６１から入力される電流積算値に対応するＰＭ付着量を取得し、当該ＰＭ付着量をプラズマリアクタ３０１に付着しているＰＭ量として推定する。
＜作用効果＞
　プラズマリアクタ３０１の放電電極１０３，１０４に印加される電流のピーク値を目標ピーク値に一致させる制御では、目標ピーク値が一定である場合、電流積算部３５１から出力される電流積算値は、図２１および図２４に示されるように、リアクタ温度が高い場合およびＰＭ付着量が増えた場合のどちらの場合でも大きくなる。ここで、プラズマリアクタ３０１の放電電極１０３，１０４に印加される際における、プラズマリアクタ用電源装置３０７の昇圧トランス１１１に対する一次電圧の印加時間は、リアクタ温度が変化しても一定となる。ところが、ＰＭ付着量が多くなると、一次電圧の印加時間が短くなる。よって、電流積算値と一次電圧の印加時間とプラズマリアクタ３０１におけるＰＭ付着量との関係に基づいて、ＰＭ付着量を推定することができる。
　プラズマリアクタ３０１におけるＰＭ付着量を推定できるので、そのＰＭ付着量を利用した各種の処理が可能となる。たとえば、プラズマリアクタ３０１におけるＰＭ付着量が所定の異常付着量以上である場合にプラズマリアクタ３０１におけるＰＭの付着が異常であることを警報する処理が可能となる。
　その他、図２３に示される構成によっても、図１７に示される構成と同様の作用効果を奏することができる。
＜変形例＞
　以上、本発明（４）の一実施形態について説明したが、本発明（４）は、他の形態で実施することもできる。
　たとえば、プラズマリアクタ３０１に流入する排ガスの温度および／またはプラズマリアクタ３０１から流出する排ガスの温度をそれぞれ検出する温度センサが設けられて、その温度センサによって検出される温度に基づいて、電流積算値から推定されるプラズマリアクタ３０１の温度が補正されてもよい。
　また、電流積算値と一次電圧の印加時間からＰＭ付着量を推定する場合に、電流積算値をＰＭ付着の判定値として使用し、プラズマリアクタ用制御装置３３１の不揮発性メモリに記憶された一次電圧の印加時間とＰＭ付着量の２次元マップの形態からＰＭ付着量を推定してもよい。
　また、一次電圧の印加時間をＰＭ付着の判定値として使用し、プラズマリアクタ用制御装置３３１の不揮発性メモリに記憶された電流積算値とＰＭ付着量の２次元マップの形態からＰＭ付着量を推定してもよい。
　その他、前述の構成には、請求の範囲の請求項４乃至６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。
　４　　プラズマリアクタ
　２３　電極
　３１　電源（一次電源）
　３２　昇圧回路
　４１　印加電圧制御装置（制御手段）
　４２　電流センサ（検出手段）
　４３　電流積算回路（積算手段）
　４４　印加電圧値推定部（記憶手段、推定手段）
　４５　目標電圧値設定部（制御手段）
　４６　減算器（制御手段）
　１０１　プラズマリアクタ
　１０３　放電電極（電極）
　１０４　放電電極（電極）
　１０７　プラズマリアクタ用電源装置
　１１１　昇圧トランス（フライバック型昇圧トランス）
　１３１　プラズマリアクタ用制御装置
　１３２　電流センサ
　１４１　電流積算部（特性値取得手段）
　１４６　異常付着判定部（異常付着判定手段）
　１４７　ピーク検出部（特性値取得手段）
　２０１　プラズマリアクタ
　２３１　プラズマリアクタ用制御装置
　２３２　電流センサ
　２４６　異常放電判定部（異常放電判定手段）
　２５１　電流積算回路（電流積算手段）
　２５２　ピーク検出回路（ピーク値取得手段）
　３０１　プラズマリアクタ
　３０７　プラズマリアクタ用電源装置（電源装置）
　３３１　プラズマリアクタ用制御装置
　３３２　電流センサ
　３４１　ピーク検出部（ピーク値取得手段）
　３４２　目標ピーク値設定部（目標ピーク値設定手段
　３４４　信号出力部（制御部）
　３５１　電流積算部（電流積算手段）
　３５２　リアクタ温度推定部（リアクタ温度推定手段）
　３６１　電流積算部（電流積算手段）
　３６２　ＰＭ付着量推定部（ＰＭ付着量推定手段）

Claims (6)

  1. 　一次電源が発生する電圧をパルス波状に昇圧する昇圧回路の二次側からプラズマリアクタの電極間に印加される印加電圧を制御する装置であって、
    　前記印加電圧により流れる電流を検出する検出手段と、
    　前記検出手段により検出される電流の値を所定期間にわたって積算する積算手段と、
    　前記積算手段により得られる１パルスにおける積算電流値と前記印加電圧の値との関係を記憶する記憶手段と、
    　前記記憶手段に記憶されている関係に基づいて、前記積算手段による積算電流値に応じた前記印加電圧の値を推定する推定手段と、
    　前記推定手段により推定される印加電圧の値に基づいて、前記一次電源を制御する制御手段とを含む、印加電圧制御装置。
  2. 　エンジンから排出される排ガスに含まれるＰＭ（Particulate Matter：粒子状物質）を除去するためのプラズマリアクタに用いられる制御装置であって、
    　前記プラズマリアクタの電極に接続されたフライバック型昇圧トランスに一次電圧を一定時間にわたって印加する一次電圧印加手段と、
    　前記電極に印加される電流に応じて変化する特性値を取得する特性値取得手段と、
    　前記特性値取得手段によって取得される特性値が所定の付着判定値以上である場合、前記プラズマリアクタにＰＭが異常付着していると判定する異常付着判定手段とを含む、プラズマリアクタ用制御装置。
  3. 　プラズマリアクタの電極に印加される印加電流の値を所定期間にわたって積算する電流積算手段と、
    　前記所定期間における前記印加電流のピーク値を取得するピーク値取得手段と、
    　前記電流積算手段による積算電流値が所定の積算異常判定値以上であるか、または、前記ピーク値取得手段によって取得されるピーク値が所定のピーク異常判定値以上である場合に、前記プラズマリアクタにおける異常放電の発生を判定する異常放電判定手段とを含む、プラズマリアクタ用制御装置。
  4. 　エンジンから排出される排ガスに含まれるＰＭ（Particulate Matter：粒子状物質）を除去するためのプラズマリアクタに用いられる制御装置であって、
    　前記プラズマリアクタに流入する排ガスの単位体積中に含まれるＰＭ量に対応する値を取得するＰＭ量取得手段と、
    　前記ＰＭ量取得手段によって取得された値に応じた目標ピーク値を設定する目標ピーク値設定手段と、
    　前記プラズマリアクタの電極に印加される電流のピーク値を取得するピーク値取得手段と、
    　前記ピーク値取得手段によって取得されるピーク値が前記目標ピーク値設定手段によって設定される目標ピーク値に一致するように、前記電極に電力を供給する電源装置を制御する制御部とを含む、プラズマリアクタ用制御装置。
  5. 　プラズマリアクタの電極に印加される電流のピーク値を取得するピーク値取得手段と、
    　前記ピーク値取得手段によって取得されるピーク値が目標ピーク値に一致するように、前記電極に電力を供給する電源装置を制御する制御部と、
    　前記電極に印加される電流の値を所定期間にわたって積算する電流積算手段と、
    　前記電流積算手段による電流積算値から前記プラズマリアクタの温度を推定するリアクタ温度推定手段とを含む、プラズマリアクタ用制御装置。
  6. 　フライバック型昇圧トランスを備える電源装置から電力が供給されるプラズマリアクタに用いられる制御装置であって、
    　前記プラズマリアクタの電極に印加される電流のピーク値を取得するピーク値取得手段と、
    　前記ピーク値取得手段によって取得されるピーク値が目標ピーク値に一致するように、前記電極に電力を供給する電源装置を制御する制御部と、
    　前記電極に印加される電流の値を所定期間にわたって積算する電流積算手段と、
    　前記フライバック型昇圧トランスへの一次電圧の印加時間を取得する印加時間取得手段と、
    　前記電流積算手段による電流積算値および前記印加時間取得手段によって取得される印加時間に基づいて、前記プラズマリアクタに付着しているＰＭ（Particulate Matter：粒子状物質）量を推定するＰＭ付着量推定手段とを含む、プラズマリアクタ用制御装置。
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