(57)【要約】【課題】プラズマリアクターの電極が破損することを抑制できる排気システムを提供する。【解決手段】  エンジン１０１から排出される排ガスを排気するための排気管２と、排ガスに含まれる成分を分解するプラズマリアクター３と、プラズマリアクター３を迂回して排ガスを排気するためのバイパス管４と、排気管２からバイパス管４へ流れる排ガスの流量を調節するためのバルブ５とを備える排気システム１において、排ガスの温度の変化量に基づいて、バルブ５の開度を調節する。【選択図】図２
2019049243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンから排出される排ガスを排気するための排気管と、
前記排気管の途中に介在され、前記排ガスに含まれる成分を分解するプラズマリアクターと、
前記エンジンと前記プラズマリアクターとの間において前記排気管から分岐し、前記プラズマリアクターを迂回して前記排ガスを排気するためのバイパス管と、
前記排気管から前記バイパス管へ流れる排ガスの流量を調節するためのバルブと、
前記バルブの開度を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記排ガスの温度の変化量を計算する計算ステップと、
前記変化量に基づいて、前記バルブの開度を調節する調節ステップと
を実行することを特徴とする排気システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、排ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）などの有害成分を分解する装置として、プラズマリアクターが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
このプラズマリアクターは、複数の電極パネルを備える。電極パネルは、排ガスが流れる方向に沿って延びる。複数の電極パネルは、互いに間隔を隔てて並んでいる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１４９４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載されるようなプラズマリアクターでは、排ガスの温度が急激に変化した場合に、排ガスによって、電極パネルが急激に加熱または冷却されて破損する可能性がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、プラズマリアクターの電極が破損することを抑制できる排気システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、エンジンから排出される排ガスを排気するための排気管と、前記排気管の途中に介在され、前記排ガスに含まれる成分を分解するプラズマリアクターと、前記エンジンと前記プラズマリアクターとの間において前記排気管から分岐し、前記プラズマリアクターを迂回して前記排ガスを排気するためのバイパス管と、前記排気管から前記バイパス管へ流れる排ガスの流量を調節するためのバルブと、前記バルブの開度を制御する制御部とを備え、前記制御部が、前記排ガスの温度の変化量を計算する計算ステップと、前記変化量に基づいて、前記バルブの開度を調節する調節ステップとを実行する、排気システムを含む。
【０００８】
このような構成によれば、排ガスの温度の変化量に基づいて、バルブの開度を調節し、排ガスの少なくとも一部をバイパス管に流すことができる。
【０００９】
そのため、排ガスの温度が急激に変化した場合に、プラズマリアクターに流入する排ガスの量を低減することができる。
【００１０】
その結果、プラズマリアクターの電極が排ガスによって急激に加熱または冷却されることを抑制し、プラズマリアクターの電極が破損することを抑制できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、プラズマリアクターの電極が破損することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の排気システムの一実施形態の概略構成図である。
【図２】図２は、本発明の排気システムの一実施形態の制御を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
１．排気システムの構成
図１に示すように、排気システム１は、例えば、車両１００に搭載される。
【００１４】
車両１００は、エンジン１０１と、バッテリー１０２を含む電気システムと、エンジン１０１に吸気するための図示しない吸気システムと、エンジン１０１に燃料を供給するための図示しない燃料噴射システムと、エンジン１０１から排気するための排気システム１とを備える。なお、車両１００は、エンジン１０１の回転数（エンジン回転数）を計測するための図示しない回転数センサや、エンジン１０１の冷却水の温度（水温）を計測するための図示しない水温センサを備える。回転数センサは、エンジン回転数に応じた電気信号を出力する。回転数センサは、図示しない信号配線を介して、後述する制御部６に電気的に接続される。これにより、制御部６は、回転数センサから、エンジン回転数に応じた電気信号を受信可能である。また、水温センサは、水温に応じた電気信号を出力する。水温センサは、図示しない信号配線を介して、制御部６に電気的に接続される。これにより、制御部６は、水温センサから、水温に応じた電気信号を受信可能である。
【００１５】
排気システム１は、排気管２と、プラズマリアクター３と、バイパス管４と、バルブ５と、制御部６とを備える。
【００１６】
（１）排気管
排気管２は、エンジン１０１から排出される排ガスを排気するための配管である。排気管２は、エンジン１０１に接続される。排気管２を通過した排ガスは、車外に排出される。
【００１７】
なお、排気管２の途中（例えば、後述するバイパス管４の上流端４Ａと、後述するプラズマリアクター３の入口３Ａとの間）には、プラズマリアクター３に導入される排ガスの流量（排ガス流量Ｍ）を測定するための図示しない流量計が取り付けられる。流量計は、排ガス流量Ｍに応じた電気信号を出力する。流量計は、図示しない信号配線を介して、制御部６に電気的に接続される。これにより、制御部６は、流量計から、排ガス流量Ｍに応じた電気信号を受信可能である。
【００１８】
また、排ガス流量Ｍは、吸入空気量と、燃料噴射量とから計算されてもよい。吸入空気量は、例えば、エンジンシステム（吸気システム）に搭載されるエアフローメーターによって測定される。燃料噴射量は、例えば、ＥＣＵで計算された指示値または空気流量（吸入空気量）を、Ａ／Ｆセンサ（空燃比センサ）によって測定される値（空燃比）で除算することにより、算出される。
【００１９】
（２）プラズマリアクター
プラズマリアクター３は、排ガスに含まれる有害成分を分解する。
【００２０】
詳しくは、プラズマリアクター３は、排気管２の途中に介在される。プラズマリアクター３は、入口３Ａと、出口３Ｂとを有する。エンジン１０１から排出された排ガスは、排気管２を通って、入口３Ａから、プラズマリアクター３の内部に導入される。プラズマリアクター３の内部を通過した排ガスは、出口３Ｂから排出される。
【００２１】
プラズマリアクター３は、複数の電極７を有する。複数の電極７は、プラズマリアクター３の内部に設けられる。各電極７は、入口３Ａから出口３Ｂに向かって延びる。各電極７は、導体（例えば、タングステンなどの金属）と、導体を覆う誘電体（例えば、酸化アルミニウムなどのセラミックス）とから構成される。各電極７は、平板形状を有する。複数の電極７は、入口３Ａから出口３Ｂに向かう方向と直交する方向において、互いに間隔を隔てて並ぶ。プラズマリアクター３は、電源配線８を介して、バッテリー１０２に電気的に接続される。
【００２２】
バッテリー１０２から電源配線８を介してプラズマリアクター３に電力が供給されると、各電極７の間で放電が生じる。これにより、各電極の間の気体が、プラズマ状態となる。すなわち、プラズマリアクター３内にプラズマが発生する。
【００２３】
すると、プラズマリアクター３に導入された排ガスに含まれる有害成分（例えば、炭化水素（ＨＣ）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、粒子状物質（ＰＭ）など）は、プラズマリアクター３内のプラズマにより、分解される。プラズマリアクター３を通過した排ガスは、排気管２を介して、車外に排出される。
【００２４】
なお、電源配線８の途中には、例えば、図示しないスイッチが介在される。スイッチは、図示しない信号配線を介して、制御部６に電気的に接続される。制御部６は、バッテリー１０２からプラズマリアクター３への電力供給を、制御する。詳しくは、制御部６は、スイッチをオンすることにより、バッテリー１０２からプラズマリアクター３に電力を供給する。また、制御部６は、スイッチをオフすることにより、バッテリー１０２からプラズマリアクター３への電力供給を停止する。
【００２５】
（３）バイパス管
バイパス管４は、プラズマリアクター３を迂回して排ガスを排気するための配管である。バイパス管４は、エンジン１０１とプラズマリアクター３との間において排気管２から分岐する。
【００２６】
詳しくは、バイパス管４は、排ガスが通過する方向において、上流端４Ａと、下流端４Ｂとを有する。上流端４Ａは、エンジン１０１とプラズマリアクター３との間において、排気管２に接続される。下流端４Ｂは、エンジン１０１に対してプラズマリアクター３の反対側において、排気管２に接続される。
【００２７】
（４）バルブ
バルブ５は、排気管２からバイパス管４へ流れる排ガスの流量を調節する。具体的には、バルブ５は、バイパス管４の途中に介在される。バルブ５は、開度が０％である閉位置と、開度が１００％である開位置との間を移動可能である。バルブ５は、好ましくは、開位置と閉位置との間で開度を調節できる流量調整弁である。バルブ５は、開度を調節できない開閉弁であってもよい。
【００２８】
バルブ５を閉位置から開位置へ向かって移動させると、排気管２からバイパス管４へ流れる排ガスの流量が増加し、その分、プラズマリアクター３に流入する排ガスの流量が減少する。また、バルブ５を開位置から閉位置へ向かって移動させると、排気管２からバイパス管４へ流れる排ガスの流量が減少し、その分、プラズマリアクター３に流入する排ガスの流量が増加する。
【００２９】
なお、バルブ５は、プラズマリアクター３の上流側において排気管２からバイパス管４へ流れる排ガスの流量を調節できれば、配置や、バルブの種類について問わない。例えば、バルブ５は、バイパス管４の途中に介在されなくてもよく、バイパス管４の上流端４Ａと排気管２との接続部分と、プラズマリアクター３との間の排気管２に介在されていてもよい。また、バルブ５は、バイパス管４の上流端４Ａと排気管２との接続部分に設けられてもよい。この場合、バルブの種類は、三方弁や、バタフライ弁などであってもよい。
【００３０】
（５）制御部
制御部６は、車両１００における電気的な制御を実行するＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）であり、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどを備える。制御部６は、電源配線１０を介して、バッテリー１０２に接続される。制御部６は、車両１００のイグニションスイッチがオンされたときに、バッテリー１０２から電源配線１０を介して電力が供給されることにより、起動する。
【００３１】
制御部６は、信号配線９を介して、バルブ５に電気的に接続される。制御部６は、信号配線９を介してバルブ５に電気信号を送ることにより、バルブ５の開度を制御する。
【００３２】
また、制御部６は、図示しないアクセルペダルと電気的に接続され、アクセルペダルの位置に応じた電気信号（アクセル指示値）を受信可能である。
【００３３】
２．排気システムの制御
図２を参照して、排気システム１の制御について説明する。
【００３４】
制御部６は、起動した後、所定のタイミングで、計算ステップ（Ｓ１からＳ３まで）と、調節ステップ（Ｓ４からＳ６まで）とを実行する。
【００３５】
（１）計算ステップ
計算ステップでは、制御部６は、所定の経過時間ｔごとに、排ガスの温度Ｔの変化量ΔＴを計算する。
【００３６】
詳しくは、制御部６は、まず、排ガス流量Ｍ、エンジン回転数、水温、および、アクセル指示値を読み込む（Ｓ１）。
【００３７】
次いで、制御部６は、読み込んだエンジン回転数、水温およびアクセル指示値から、排ガスの温度Ｔを計算する（Ｓ２）。
【００３８】
次いで、制御部６は、前回計算した排ガスの温度Ｔ０を基準として、排ガスの温度の変化量ΔＴを計算する（Ｓ３）。具体的には、変化量ΔＴは、今回計算した排ガスの温度Ｔと前回計算した排ガスの温度Ｔ０との差を、所定の経過時間ｔで除することにより求められる。
【００３９】
（２）調節ステップ
次いで、調節ステップでは、計算ステップで計算された変化量ΔＴに基づいて、バルブ５の開度を調節する。
【００４０】
詳しくは、排ガス流量Ｍと変化量ΔＴとの積が所定の閾値Ｎ未満である場合（Ｓ４：ＮＯ）、制御部６は、バルブ５を閉じる（Ｓ５）。バルブ５を閉じるとは、バルブ５を閉位置に位置させて、バルブ５の開度を０％にすることである。
【００４１】
そして、排ガス流量Ｍと変化量ΔＴとの積が所定の閾値Ｎ以上となったときに（Ｓ４：ＹＥＳ）、制御部６は、バルブ５を開く（Ｓ６）。バルブ５を開くとは、バルブ５を開位置、または、閉位置と開位置との間に位置させて、バルブ５の開度を０％より大きくすることである。バルブ５の開度は、排ガス流量Ｍと変化量ΔＴとの積が所定の閾値Ｎ未満となるように調節される。
【００４２】
例えば、所定の閾値Ｎが５０００である場合、変化量ΔＴが２０℃であり、排ガス流量Ｍが３００ｋｇ／ｈ（すなわち、排ガス流量Ｍ×変化量ΔＴ＝６０００）であるときには、排ガス流量Ｍが２４０ｋｇ／ｈ（すなわち、排ガス流量Ｍ×変化量ΔＴ＝４８００）となるように、バルブ５の開度が、０％を超過し、１００％以下の範囲で調節される。
【００４３】
３．作用効果
排気システム１によれば、図１および図２に示すように、排ガスの温度の変化量ΔＴに基づいて、バルブ５の開度を調節し、排ガスの少なくとも一部をバイパス管４に流すことができる。
【００４４】
そのため、排ガスの温度が急激に変化した場合に、プラズマリアクター３に流入する排ガスの量を低減することができる。
【００４５】
その結果、プラズマリアクター３の電極７が排ガスによって急激に加熱または冷却されることを抑制し、プラズマリアクター３の電極７が破損することを抑制できる。
【００４６】
４．変形例
排気システム１は、計算ステップにおいて、エンジン回転数、水温およびアクセル指示値から、排ガスの温度を計算しているが、排ガスの温度は、温度計によって実測してもよい。
【符号の説明】
【００４７】
１      排気システム
２      排気管
３      プラズマリアクター
４      バイパス管
５      バルブ
６      制御部
【図１】
2019049243.tif 000003
【図２】
2019049243.tif 000004