(57)【要約】【課題】クラスターイオンを利用して排気を浄化することができる内燃機関の排気浄化システムを提供する。【解決手段】内燃機関１の排気通路３に設けられて排気を浄化する排気浄化部４と、排気通路３における排気浄化部４よりも上流から分岐して排気浄化部４よりも下流に合流する分岐通路６と、分岐通路６の合流部に設けられて合流部を通過する排気を断熱膨張させる放出部７とを備える。排気通路３から分岐通路６に導かれた排気を放出部７で断熱膨張させることにより、排気中の水蒸気が凝縮する程度まで冷却されるので水素クラスターイオン及び酸素クラスターイオンが生成されると同時に排気通路３に供給される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素イオンを有する水素クラスターイオンと酸素イオンを有する酸素クラスターイオンとを生成するクラスターイオン生成手段と、
前記クラスターイオン生成手段にて生成された前記水素クラスターイオンと前記酸素クラスターイオンとを内燃機関の排気通路に供給するクラスターイオン供給手段と、を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記水素クラスターイオン及び前記酸素クラスターイオンが生成されると同時に前記排気通路に供給されるように前記クラスターイオン生成手段と前記クラスターイオン供給手段とが組み合わされたクラスターイオン生成供給手段が設けられている請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
前記クラスターイオン生成供給手段は、前記排気通路から分岐して再び前記排気通路に合流する分岐通路と、前記分岐通路の合流部に設けられて前記合流部を通過する排気を断熱膨張させる膨張手段と、を備えることにより、前記水素クラスターイオン及び前記酸素クラスターイオンの生成と供給とを同時に行うことを実現する請求項２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
前記排気通路には排気を浄化する排気浄化手段が設けられ、
前記分岐通路は、前記排気浄化手段よりも上流から分岐して前記排気浄化手段よりも下流に合流するように配置されている請求項３に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項５】
前記排気通路には排気を浄化する排気浄化手段が設けられ、
前記水素クラスターイオン及び前記酸素クラスターイオンの供給位置が前記排気浄化手段の上流と下流との両方に設定されている請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項６】
前記排気浄化手段の上流に供給する前記水素クラスターイオン及び前記酸素クラスターイオンの量を調整するクラスターイオン供給量調整手段が設けられている請求項５に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項７】
前記排気通路に供給される前記水素クラスターイオン及び前記酸素クラスターイオンの量を制御するクラスターイオン制御手段がさらに設けられている請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項８】
前記クラスターイオン生成手段は、前記内燃機関の燃料中に含まれる水分を利用して前記水素クラスターイオン及び前記酸素クラスターイオンを生成する請求項７に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項９】
前記クラスターイオン生成供給手段として、前記排気通路内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段が設けられている請求項２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、クラスターイオンを利用した内燃機関の排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気浄化システムとして、マフラー内にマイナスイオンを供給することにより、排気中に含まれるガス成分をマイナスイオンの還元作用で分解するとともに粒子状物質（ＰＭ）をマイナスイオンの帯電作用で凝集させたもの（特許文献１参照）、あるいは、排気通路に酸素マイナスイオンを供給することによりＰＭを酸化燃焼させたものが知られている（特許文献２参照）。なお、住宅やオフィスなどの室内浄化の分野においては、触媒作用を有する金属成分を含む水から生成したクラスターイオンを室内に供給し、ホルムアルデヒドなどの揮発性有機化合物（ＶＯＣ）をクラスターイオン中に取り込んで金属成分と相互作用させることにより、ＶＯＣを分解させる空気浄化方法が知られている（特許文献３参照）。その他に、本発明に関する先行技術文献として特許文献４及び５が存在する。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１９６４６号公報
【特許文献２】特開２００６−１８８９８８号公報
【特許文献３】特開２００６−２９７３０４号公報
【特許文献４】特開２００３−２９３８６８号公報
【特許文献５】特開２００３−２０６８１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
排気を浄化するためにマイナスイオンを利用する場合には、特許文献１のシステムのようにガス成分を分解できるものの、ガス成分を粒子化することはできない。ガス成分を粒子化できればフィルタ等の捕捉手段で捕捉できるので処理が容易になる。特許文献３の空気浄化方法は浄化すべき浄化対象が室内に存在する有害成分であって、内燃機関の排気浄化を想定したものではない。
【０００５】
そこで、本発明は、クラスターイオンを利用して排気を浄化することができる内燃機関の排気浄化システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の排気浄化システムは、水素イオンを有する水素クラスターイオンと酸素イオンを有する酸素クラスターイオンとを生成するクラスターイオン生成手段と、前記クラスターイオン生成手段にて生成された前記水素クラスターイオンと前記酸素クラスターイオンとを内燃機関の排気通路に供給するクラスターイオン供給手段と、を備えることにより上述した課題を解決する（請求項１）。
【０００７】
この排気浄化システムによれば、水素クラスターイオン及び酸素クラスターイオンをクラスターイオン供給手段によって排気通路に供給させることにより、各クラスターイオンが排気中のガス成分と共に凝集するので、そのガス成分を粒子化させることができる。即ち、水素クラスターイオン、酸素クラスターイオン、ガス成分の集合体として粒子が構成される。そして、このような粒子が凝集を繰り返すことにより、その粒子径が拡大する。そのため、例えばフィルタ等の捕捉手段で粒子化したガス成分を捕捉することができる。また、水素クラスターイオン及び酸素クラスターイオンは、凝集したガス成分と反応してＯＨラジカルに変化する。ＯＨラジカルは排気中のガス成分と酸化反応するので、排気中のガス成分が分解されると共にＯＨラジカルが水蒸気に再生される。従って、捕捉と分解との両面から排気を浄化することができる。
【０００８】
本発明の一形態においては、前記水素クラスターイオン及び前記酸素クラスターイオンが生成されると同時に前記排気通路に供給されるように前記クラスターイオン生成手段と前記クラスターイオン供給手段とが組み合わされたクラスターイオン生成供給手段が設けられてもよい（請求項２）。この形態によれば、各クラスターイオンを生成した後に保持したり、生成後の各クラスターイオンを排気通路に導くための手段が不要になるので構成を簡略化できる。
【０００９】
この形態において、前記クラスターイオン生成供給手段は、前記排気通路から分岐して再び前記排気通路に合流する分岐通路と、前記分岐通路の合流部に設けられて前記合流部を通過する排気を断熱膨張させる膨張手段と、を備えることにより、前記水素クラスターイオン及び前記酸素クラスターイオンの生成と供給とを同時に行うことを実現してもよい（請求項３）。内燃機関の排気中には水蒸気が含まれており、その一部は燃焼時の熱エネルギを受けて水素イオン及び酸素イオンに電離している。この形態によれば、排気通路から分岐通路に導かれた排気を膨張手段によって断熱膨張させることにより、合流部を通過する排気を排気中の水蒸気が凝縮する程度まで冷却させて水素イオン及び酸素イオンの回りに水分子を凝集させることができる。これにより、水素イオンの回りに水分子が凝集した水素クラスターイオンと、酸素イオンの回りに水分子が凝集した酸素クラスターイオンとが生成されると同時に排気通路に供給される。排気中の水蒸気を利用しているため各クラスターイオンを生成するために必要な水分を容易に調達することができる。また、排気通路を流れる排気量が増加するほど各クラスターイオンの生成量が増加するので、特別な制御をしなくても排気量の増加に合わせて排気の浄化能力を向上させることができる。
【００１０】
上記の形態において、前記排気通路には排気を浄化する排気浄化手段が設けられ、前記分岐通路は、前記排気浄化手段よりも上流から分岐して前記排気浄化手段よりも下流に合流するように配置されてもよい（請求項４）。この形態によれば、分岐通路を排気浄化手段よりも上流から分岐して排気浄化手段よりも下流に合流するように配置しているので、排気浄化手段の上流と下流との圧力差を利用して、膨張手段が合流部を通過する排気を無動力で断熱膨張させることができる。また、排気浄化手段よりも下流に各クラスターイオンを供給しているので排気浄化手段で排気を十分に浄化できなかった場合でも対処することができる。
【００１１】
本発明の一形態において、前記排気通路には排気を浄化する排気浄化手段が設けられ、前記水素クラスターイオン及び前記酸素クラスターイオンの供給位置が前記排気浄化手段の上流と下流との両方に設定されてもよい（請求項５）。この形態によれば、排気浄化手段の上流と下流との両方に各クラスターイオンを供給することができる。そのため、排気浄化手段の上流と下流とのうち一方の側のみに各クラスターイオンを供給する場合と比べて、排気の浄化効率を向上させることができる。また、例えば排気浄化手段にフィルタ等を用いれば排気浄化手段よりも上流で粒子化したガス成分を排気浄化手段で捕捉することもできる。
【００１２】
上記の形態においては、前記排気浄化手段の上流に供給する前記水素クラスターイオン及び前記酸素クラスターイオンの量を調整するクラスターイオン供給量調整手段が設けられてもよい（請求項６）。この形態によれば、クラスターイオン供給量調整手段によって排気浄化手段よりも上流に供給される各クラスターイオンの量を調整することができる。即ち、粒子化したガス成分を捕捉することにより排気浄化手段に目詰まりが生じるような場合には各クラスターイオンの供給量を低減させることができるし、排気の浄化が必要ならば各クラスターイオンの供給量を増加させることができる。これにより、排気浄化手段の目詰まりを防止しつつ排気浄化効率を維持させることができる。
【００１３】
本発明の一形態においては、前記排気通路に供給される前記水素クラスターイオン及び前記酸素クラスターイオンの量を制御するクラスターイオン制御手段がさらに設けられてもよい（請求項７）。この形態によれば、各クラスターイオンの排気通路への供給量を制御できるため、排気の量に見合った量の各クラスターイオンを排気通路に供給させることができる。これにより、排気の浄化不足や各クラスターイオンの過剰供給による排気通路の劣化といった懸念を排除することができる。
【００１４】
上記の形態において、前記クラスターイオン生成手段は、前記内燃機関の燃料中に含まれる水分を利用して前記水素クラスターイオン及び前記酸素クラスターイオンを生成してもよい（請求項８）。この形態によれば、内燃機関の燃料中に含まれる水分を利用しているため各クラスターイオンを生成するために必要な水分を容易に調達することができる。
【００１５】
本発明の一形態において、前記クラスターイオン生成供給手段として、前記排気通路内にプラズマを発生させるプラズマ発生手段が設けられてもよい（請求項９）。この形態によれば、排気通路内にプラズマを発生させることにより、排気中に含まれている水蒸気を水素クラスターイオン及び酸素クラスターイオンに変化させることができる。排気中の水蒸気を利用しているため各クラスターイオンを生成するために必要な水分を容易に調達することができる。
【発明の効果】
【００１６】
以上説明したように、本発明の排気浄化システムによれば、水素クラスターイオン及び酸素クラスターイオンをクラスターイオン供給手段によって排気通路に供給させることにより、各クラスターイオンが排気中のガス成分と共に凝集するので、そのガス成分を粒子化させることができる。そのため、例えばフィルタ等の補足手段を利用して粒子化したガス成分を捕捉することができる。また、水素クラスターイオン及び酸素クラスターイオンは、凝集したガス成分と反応してＯＨラジカルに変化する。ＯＨラジカルは排気中のガス成分と酸化反応するので、排気中のガス成分が分解されると共にＯＨラジカルが水蒸気に再生される。従って、捕集と分解との両面から排気を浄化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
（第１の形態）
図１は本発明に係る排気浄化システムが適用された内燃機関の要部を示している。内燃機関（以下、エンジンと称することがある。）１は、車両に走行用動力源として搭載されるディーゼルエンジンである。エンジン１は、エンジン本体２と、エンジン本体２に接続された排気通路３とを備えている。排気通路３には、排気を浄化する排気浄化手段としての排気浄化部４が設けられている。排気浄化部４は、排気浄化部４から導かれる排気の圧力が排気浄化部４に導かれる排気の圧力よりも小さくなるように構成されている。つまり、排気浄化部４を通過することで排気の圧力が低下する。また、排気浄化部４は排気中の粒子を補足することができる。排気浄化部４としては、排気中のガス成分Ｇを還元する触媒や排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するパティキュレートフィルタなどが用いられる。排気通路３における排気浄化部４よりも下流には、不図示のフィルタ及びマフラーが設けられている。この排気通路に対して排気浄化システム５Ａが組み合わされている。
【００１８】
排気浄化システム５Ａは、排気通路３から分岐して再び排気通路３に合流する分岐通路６と、分岐通路６の合流部に設けられて合流部を通過する排気を断熱膨張させる膨張手段としての放出部７とを備えている。分岐通路６は、排気通路３における排気浄化部４よりも上流から分岐して排気浄化部４よりも下流に合流するように配置されている。図２に示すように、放出部７はその一部が排気通路３の内部に突き出るように配置されている。放出部７は、その先端に微細孔８が形成されるように先端に向かうほど径が細くなっている。但し、放出部７はキャピラリー（毛細管）のように構成してもよい。放出部７をこのように構成することで、放出部７を通過する排気の流れに絞り効果が与えられるため排気通路３側と分岐通路６側との間で圧力差を生じさせて排気を断熱膨張させることができる。
【００１９】
次に排気浄化システム５Ａの作用について説明する。内燃機関１の排気には水蒸気が含まれており、その一部は燃焼時の熱エネルギを受けて水素イオン及び酸素イオンに電離している。このような排気がエンジン本体２から排気通路３に導かれると、その排気の一部が分岐通路６に導かれる。分岐通路６に導かれた排気は放出部７を通過して断熱膨張する。放出部７を通過する際の断熱膨張により、排気中の水蒸気が凝縮する程度まで冷却する。この凝縮により液化した水分子は、排気中の水素イオン及び酸素イオンの回りに凝集する。これにより、水素クラスターイオン及び酸素クラスターイオンが生成されると同時に排気通路３に供給される。つまり、水素クラスターイオンは水素イオンの回りに複数の水分子が凝集した構造を、酸素クラスターイオンは酸素イオンの回りに複数の水分子が凝集した構造を有している。以下、水素クラスターイオンと酸素クラスターイオンとを特に区別する必要がない場合にはこれらを水分クラスターイオンと呼ぶことがある。
【００２０】
排気通路３に供給された水分クラスターイオンは排気中のガス成分Ｇと共に凝集することにより、そのガス成分Ｇが粒子化される。即ち、水分クラスターイオンとガス成分Ｇとの集合体として粒子Ｐが構成される。このような粒子Ｐが凝集を繰り返すことにより粒子径が拡大する。拡大した粒子Ｐの一部は下流に設けられたフィルタで捕捉される。また、水分クラスターイオンは、凝集したガス成分Ｇと反応してＯＨラジカルに変化する。ＯＨラジカルは排気中のガス成分Ｇと酸化反応し、排気中のガス成分Ｇが分解されると共にＯＨラジカルが水蒸気に再生される。一例として、内燃機関１の排気中に含まれるガス成分Ｇに一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、揮発性物質（ＶＯＣ）が含まれていた場合、ＯＨラジカルの酸化反応により、これらガス成分Ｇが窒素や二酸化炭素などに分解される。従って、捕捉と分解との両面から排気を浄化することができる。
【００２１】
本形態の排気浄化システム５Ａによれば、排気中の水蒸気を利用しているため水分クラスターイオンを生成するために必要な水分を容易に調達することができる。また、排気通路３を流れる排気量が増加するほど水分クラスターイオンの生成量が増加するので、特別な制御をしなくても排気量の増加に合わせて排気の浄化能力を向上させることができる。
【００２２】
本形態の排気浄化システム５Ａでは、分岐通路６を排気浄化部４よりも上流から分岐して排気浄化部４よりも下流に合流するように配置しているので、排気浄化部４の上流と下流との圧力差を利用して、合流部を通過する排気を放出部７で容易に断熱膨張させることができる。また、排気浄化部４よりも下流に水分クラスターイオンを供給しているので、排気浄化部４でガス成分Ｇを十分に浄化することができなかった場合でも対処することができる。さらに、排気の断熱膨張に動力を使用しないのでエネルギ消費を抑えることができる。
【００２３】
以上の形態においては、放出部７と分岐通路６との組み合わせが本発明に係るクラスターイオン生成供給手段に相当する。
【００２４】
（第２の形態）
図３は本発明の第２の形態に係る排気浄化システム５Ｂが適用された内燃機関１の要部を示している。なお、図３は図１に対応しており、上述した図１と共通する部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。図３に示すように、本形態では、排気通路３における排気浄化部４よりも上流から分岐して、分岐した位置と排気浄化部４との間に合流する補助通路９が追加されている。補助通路９の合流部には、第１の形態で説明した放出部７が設けられている。これにより、排気浄化部４よりも上流にも水分クラスターイオンを供給することができる。そのため、排気浄化部４よりも上流で粒子化したガス成分を排気浄化部４で捕捉することができる。よって、排気浄化部４の上流と下流との両方に水分クラスターイオンを供給することができるので、排気浄化部４の上流と下流とのうち一方の側のみに水分クラスターイオンを供給する場合と比べて、排気の浄化効率を向上させることができる。
【００２５】
本形態は、上記の例に限定されない。補助通路９を排気通路３から分岐させずに、分岐通路６から分岐させて排気浄化部４の上流に合流させてもよい。このような場合でも、排気浄化部４の上流と下流との両方に水分クラスターイオンを供給することができる。
【００２６】
（第３の形態）
図４は本発明の第３の形態に係る排気浄化システム５Ｃが適用された内燃機関１の要部を示している。なお、図４は図３に対応しており、上述した図３と共通する部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。図４に示すように、本形態において、補助通路９には、その合流部に導かれる排気の流量を調整する開閉バルブ１０が追加されている。排気通路３には、排気浄化部４よりも上流の排気の圧力に対応した信号を出力する上流側排気圧センサ１１と、排気浄化部４よりも下流の排気の圧力に対応した信号を出力する下流側排気圧センサ１２とが追加されている。
【００２７】
開閉バルブ１０の動作は、エンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）１３により制御される。ＥＣＵ１３はマイクロプロセッサ及びその動作に必要なＲＯＭ、ＲＡＭ等の周辺装置を備えたコンピュータとして構成される。図５は、ＥＣＵ１３が実行する開閉バルブ制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンのプログラムはＥＣＵ１３のＲＯＭに保存されており適宜に読み出されて所定の間隔で繰り返し実行される。
【００２８】
まず、ステップＳ１において、ＥＣＵ１３は排気浄化部４前後の排気の差圧を取得する。排気の差圧の取得は、上流側排気圧センサ１１及び下流側排気圧センサ１２の出力信号を参照して排気浄化部４よりも上流の排気圧と下流の排気圧とを取得し、それら排気圧から算出すればよい。
【００２９】
続くステップＳ２では、ＥＣＵ１３はステップＳ１で取得された差圧が規定値以上であるか否かを判断する。規定値としては、排気浄化部４が目詰まりを生じるような時の排気浄化部４前後の排気の差圧が用いられる。ステップＳ２で肯定判断された場合、ステップＳ３に進む。
【００３０】
ステップＳ３において、ＥＣＵ１３は開閉バルブ１１を閉じる。これにより、補助通路９の合流部に導かれる排気が遮断されるので、排気浄化部４よりも上流の水分クラスターイオンの供給が停止される。よって、排気浄化部４よりも上流でガス成分Ｇが粒子化しなくなるので、粒子化したガス成分Ｇが原因で排気浄化部４の目詰まりを起こすことを防止できる。ステップＳ３の処理後、ＥＣＵ１３は今回の制御ルーチンを終了する。一方、ステップＳ２で否定判断された場合、ステップＳ４に進む。
【００３１】
ステップＳ４において、ＥＣＵ１３は開閉バルブ１０を開ける。これにより、補助通路９の合流部に排気が導かれるので、排気浄化部４よりも上流に水分クラスターイオンが供給される。よって、排気の浄化効率を維持することができる。ステップＳ４の処理後、ＥＣＵ１４は今回の制御ルーチンを終了する。
【００３２】
本形態においては、ＥＣＵ１３が図５の制御ルーチンを実行して開閉バルブ１０を制御することによりクラスターイオン供給量調整手段として機能する。
【００３３】
（第４の形態）
図６は本発明の第４の形態に係る排気浄化システム５Ｄが適用された内燃機関１の要部を示している。なお、図６は図１に対応しており、上述した図１と共通する部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。図６に示すように、本形態においては、分岐通路６、放出部７、排気浄化部４が省略されている。また、排気浄化システム５Ｄには、水分を原料として水素クラスターイオン及び酸素クラスターイオンを生成するクラスターイオン生成手段としてのクラスターイオン生成部１４と、クラスターイオン生成部１４にて生成された水素クラスターイオン及び酸素クラスターイオンを排気通路３に供給するクラスターイオン供給手段としてのクラスターイオン供給部１５と、エンジン本体２のクランク軸（不図示）の角度に対応した信号を出力するクランク角センサ１６とが設けられている。
【００３４】
水分クラスターイオンの排気通路３への供給量は、クラスターイオン制御手段としてのＥＣＵ１３により制御される。ＥＣＵ１３は、内燃機関１の運転状態、例えばエンジン回転数に応じてクラスターイオン供給部１５を制御する。エンジン回転数の取得は、クランク角センサ１６の出力信号を参照して得られたクランク角からエンジン回転数を算出すればよい。ＥＣＵ１３は、図７に示すような制御マップを利用してクラスターイオン供給部１５を制御する。図７は、エンジン回転数と水分クラスターイオン供給量との関係を示したグラフである。この図からもわかるように、ＥＣＵ１３は、エンジン回転数が２０００ｒｐｍ以下の領域では水分クラスターイオンの供給量を一定に保ち、２０００ｒｐｍを超えた領域ではエンジン回転数が上昇するほど水分クラスターイオンの供給量が増加するようにクラスターイオン供給部１５を制御する。このように水分クラスターイオン供給量が制御されることにより、排気の量に見合った量の水分クラスターイオンを排気通路３に供給することができる。これにより、排気の浄化不足や水分クラスターイオンの過剰供給による排気通路３の劣化といった懸念を排除することができる。
【００３５】
本形態において、クラスターイオン供給部１５の制御は、エンジン回転数を利用した例に限らない。例えば、エンジン回転数に替えてエンジン負荷量、燃料噴射量、二酸化炭素排出量、車速度などを利用してもよい。また、本形態では排気浄化部４を省略したが排気浄化４部を設けていてもよい。排気浄化部４を設けた場合には、排気浄化部４の上流と下流とのうち一方の側だけに水分クラスターイオンが供給されるようにクラスターイオン生成部１４及びクラスターイオン供給部１５を構成してもよいし、排気浄化部４の上流と下流との両方に水分クラスターイオンが供給されるようにクラスターイオン生成部１４及びクラスターイオン供給部１５を構成してもよい。
【００３６】
（第５の形態）
図８は本発明の第５の形態に係る排気浄化システム５Ｅが適用された内燃機関１の要部を示している。なお、図８は図６に対応しており、上述した図６と共通する部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。図８に示すように、本形態においては、内燃機関１の燃料から水成分を分離する分離部１７と、分離部１７にて分離された水分を溜めることができる水タンク１８とが追加されている。分離部１７としては、周知の油水分離膜などを用いればよい。クラスターイオン生成部１４は、水タンク１８に溜められた水を利用して水素クラスターイオン及び酸素クラスターイオンを生成する。従って、水分クラスターイオンを生成するために必要な水分を容易に調達することができる。なお、本形態では、クラスターイオン生成部１４、分離部１７及び水タンク１８の組み合わせが本発明に係るクラスターイオン生成手段に相当する。
【００３７】
（第６の形態）
図９は本発明の第６の形態に係る排気浄化システム５Ｆが適用された内燃機関１の要部を示している。なお、図９は図６に対応しており、上述した図６と共通する部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を省略する。図９に示すように、本形態において、クラスターイオン生成部１４及びクラスターイオン供給部１５が省略され、プラズマを発生させるプラズマ発生手段としてのプラズマ発生部１９と、第１の形態で説明した排気浄化部４とが追加されている。プラズマ発生部１９には、排気通路３に設けられて排気通路３を流れる排気の熱を回収する熱回収部２０と、熱回収部２０にて回収された熱を利用して発電する発電部２１と、発電部２１にて発電された電気を蓄電する蓄電部２２と、蓄電部２２に設けられて蓄電部２２の蓄電量に対応した信号を出力する蓄電量センサ２３と、蓄電部２２の電気を利用して排気通路３内にプラズマを放電させる放電部２４とが設けられている。排気浄化部４は、熱回収部２０と放電部２４との間に配置されている。
【００３８】
プラズマの放電はＥＣＵ１３にて制御される。図１０は、ＥＣＵ１３が実行する放電制御ルーチンの一例を示すフローチャートである。このルーチンのプログラムはＥＣＵ１３のＲＯＭに保存されており適宜に読み出されて所定の間隔で繰り返し実行される。
【００３９】
まずステップＳ１１において、ＥＣＵ１３は蓄電部２２の蓄電量を取得する。蓄電量の取得は、蓄電量センサ２３の出力信号を参照すればよい。続いて、ステップＳ１２において、ＥＣＵ１３はステップＳ１１で取得された蓄電量が規定値以上か否かを判断する。規定値としては、放電部２４がプラズマを放電させることが可能な程度の蓄電量が用いられる。ステップＳ１２で肯定判断された場合、ステップＳ１３に進む。
【００４０】
ステップＳ１３において、ＥＣＵ１３は蓄電部２２の電気を利用してプラズマが放電されるように放電部２４を制御する。これにより、排気中に含まれている水蒸気が水素クラスターイオン及び酸素クラスターイオンに変化する。そのため、水分クラスターイオンの生成と供給とが同時に行われる。よって、水分クラスターイオンの生成に必要な水分を容易に調達することができる。ステップＳ１３の処理後、ＥＣＵ１３は今回の制御ルーチンを終了する。一方、ステップＳ１２で否定判断された場合、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４において、ＥＣＵ１３は蓄電を継続する。ステップＳ１４の処理後、ＥＣＵ１３は今回のルーチンを終了する。
【００４１】
本形態においては、プラズマ発生部１９が本発明に係るクラスターイオン生成供給手段に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の形態に係る排気浄化システムが適用された内燃機関の要部を示す図。
【図２】放出部とその周囲の拡大断面図。
【図３】本発明の第２の形態に係る排気浄化システムが適用された内燃機関の要部を示す図。
【図４】本発明の第３の形態に係る排気浄化システムが適用された内燃機関の要部を示す図。
【図５】開閉バルブ制御ルーチンを示すフローチャート。
【図６】本発明の第４の形態に係る排気浄化システムが適用された内燃機関の要部を示す図。
【図７】エンジン回転数と水分クラスターイオン供給量との関係を示すグラフ。
【図８】本発明の第５の形態に係る排気浄化システムが適用された内燃機関の要部を示す図。
【図９】本発明の第６の形態に係る排気浄化システムが適用された内燃機関の要部を示す図。
【図１０】放電制御ルーチンを示すフローチャート。
【符号の説明】
【００４３】
１  内燃機関
２  エンジン本体
３  排気通路
４  排気浄化部（排気浄化手段）
５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｅ、５Ｆ  排気浄化システム
６  分岐通路
７  放出部（膨張手段）
９  補助通路
１０  開閉バルブ（クラスターイオン供給量調整手段）
１３  エンジンコントロールユニット
１４  クラスターイオン生成部（クラスターイオン生成手段）
１５  クラスターイオン供給部（クラスターイオン供給手段）
１９  プラズマ発生部（プラズマ発生手段）
Ｇ  ガス成分
Ｐ  粒子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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