(57)【要約】    【課題】電力消費を抑制し、高効率かつ確実にＰＭを除去することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供する。    【解決手段】内燃機関の排気浄化装置において、エンジンの運転状態に基づいて排気中のSoot量を推定するSoot量推定手段と、Soot量推定手段の出力に基づいてプラズマ処理装置に加える電力を設定する電力制御手段とを有するものとする。特に、排気流量からプラズマの発生周期を設定し、Soot濃度からプラズマの発生電圧を設定するものとする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理装置を排気通路に備える内燃機関の排気浄化装置であって、
エンジンの運転状態に基づいて排気中のSoot量を推定するSoot量推定手段と、
前記Soot量推定手段の出力に基づいて前記プラズマ処理装置に加える電力を設定する電力制御手段とを有することを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】
排気流量から排気中のSoot濃度を推定するSoot濃度推定手段と、排気流量を推定する排気流量推定手段とを有し、
前記Soot濃度推定手段の出力に基づいてプラズマ処理装置のプラズマ発生電圧とプラズマ発生周期とを設定することを特徴とする請求項１に排記載の内燃機関の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化装置に関し、特にディーゼルエンジンの排気中の粒子状物質を高効率に処理することのできる排気浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気中から粒子状物質（Particulate Matter：以下ＰＭと略称する）を除去する技術として、ディーゼル微粒子フィルタ（Diesel Particulate Filter：以下ＤＰＦと略称する）を用いることが知られている。これはセラミックス製などの多孔質フィルタを通過させることによって排気中のＰＭを分離・捕集するものである。これによると、多孔質フィルタが排気流路の抵抗となるためにエンジン出力の損失となるばかりでなく、ＤＰＦに捕集されたＰＭを除去するために定期的に燃焼させる必要があるが、この除去処理のために排気温度を上昇させる必要があり、この時の燃焼熱によってＤＰＦの溶損や酸化触媒（以下ＤＯＣと略称する）の劣化を引き起こすという不都合がある。
【０００３】
ＤＰＦ以外のＰＭ除去技術として、プラズマによってＰＭを帯電させて捕集する手法が提案されている（特許文献１を参照されたい）。これによると、電気エネルギを利用して静電的にＰＭを捕集し、且つバリア放電によってＰＭを燃焼させるので、ＤＰＦの溶損やＤＯＣの劣化を招かない温度領域でのＰＭ除去が可能である。
【特許文献１】特開２００３−３０１７１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかるに、ＰＭは、大略、ＳＯＦ（Soluble Organic Fraction：有機溶媒可溶成分）とSoot（炭素を主成分とするエンジン排出物質：すす）とに分けられ、ＳＯＦはＤＯＣによって浄化可能であるにも関わらず、従来技術によると、ＳＯＦ量と無関係にＰＭの総量でプラズマを制御していた。そのため、例えばSoot濃度が相対的に低い時には、無為な電力を消費することとなっていた。
【０００５】
このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の主な目的は、電力消費を抑制し、高効率かつ確実にＰＭを除去することのできる内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような課題を解決するために本発明は、ＰＭはSootとＳＯＦに分けられることに着目し、ＰＭ中のＳＯＦはＤＯＣで浄化し、プラズマ処理装置は専らSootの除去に用いるものとした。具体的には、エンジンの運転状態に基づいて排気中のSoot量を推定するSoot量推定手段と、Soot量推定手段の出力に基づいてプラズマ処理装置に加える電力を設定する電力制御手段とを有するものとした（請求項１）。また、上記構成に加えて、排気流量からプラズマの発生周期を設定し、Soot濃度からプラズマの発生電圧を設定するものとした（請求項２）。
【発明の効果】
【０００７】
このような本発明によれば、従来は、ＰＭの性状に関係なく単にＰＭの総量に基づいてプラズマを発生させていたのに対し、Soot量（Soot濃度）に応じてプラズマを制御するので、無為な電力が消費されずに高効率にＰＭの除去処理を実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に添付の図面を参照して本発明について詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本発明に基づき構成された排気浄化装置を備えたディーゼルエンジンの概略構成図である。ディーゼルエンジン１の排気通路２には、プラズマ処理装置３とＤＯＣ４とが、排気流に沿って連設されている。そして吸気通路５の適所に燃焼室に流入する新気の流量を調節するための吸気制御弁６が設けられている。また吸気通路５における燃焼室の直前と排気通路２における燃焼室の直後との間は、排出ガス再循環（以下、ＥＧＲと略称す）通路７を介して互いに連結されており、このＥＧＲ通路７には、燃焼室に流入するＥＧＲ量を調節するＥＧＲ制御弁８が設けられている。
【００１０】
このディーゼルエンジン１は、その構成自体は周知のものと何ら変わるところはなく、クランク軸回転速度センサ、吸気流量センサ、ＥＧＲ弁開度センサ、燃料圧センサ、油温センサ、アクセルペダル操作量センサ等の信号に基づいて、電子制御装置（以下、ＥＣＵと略称する）９からの制御信号により、吸気量、ＥＧＲ量、燃料噴射量及び噴射タイミング等が最適制御される。
【００１１】
次に本発明装置によるSootの除去処理手順について図２を参照して説明する。
【００１２】
エンジン回転速度を検知する（ステップ１）と共に、主燃料噴射量を検知する（ステップ２）ことにより、現在のエンジンの運転状態を常に把握する。次いでＥＣＵ９に格納されたSoot濃度マップ（図３参照）を検索し、現在の運転状態に対応したSoot濃度を推定する（ステップ３）。
【００１３】
Soot濃度マップは、予めエンジンダイナモ上でエンジンを運転して排気中のＰＭを捕集し、それを溶媒抽出（ソックレスレー抽出）して溶媒に溶けずに残った成分をSootと定義し、あらゆる運転条件下において採取したSootデータをマップ化したものである。
【００１４】
ＥＧＲ弁８の開度を検知し（ステップ４）、この開度に応じたSoot濃度の補正を行う（ステップ５）。さらに油温を検知し（ステップ６）、これによって暖機が終了しているか否かを判断し（ステップ８）、暖機が終了していない時はさらにSoot濃度の補正を行う（ステップ８）。
【００１５】
排気通路２に設けられた排気温度センサ１０によって排気温度を検知し（ステップ９）、この時の排気温度と、ステップ５又はステップ８で補正されたSoot濃度推定値とに基づいて、プラズマ処理装置３に印可する電圧値（図４参照）を設定する（ステップ１０）。
【００１６】
吸気制御弁６に付設された吸気量センサによって吸気量を検知し（ステップ１１）、この値から排気流量を推定し（ステップ１２）、排気流量に基づいて放電回数（周期）（図５参照）を設定する（ステップ１３）。
【００１７】
これらの放電電圧および放電周期から決定した放電波形に基づく制御信号を電源制御回路１１に与え、プラズマ処理装置３の放電を開始する（ステップ１４）。
【００１８】
次に本発明の第２の実施形態について図６を参照して説明する。
【００１９】
本実施形態においては、排気通路２における燃焼室出口とプラズマ処理装置３との間にバイパス通路２１を設け、このバイパス通路２１にＤＯＣ２２とSoot濃度センサ２３とを連設した。本実施形態においては、排気の一部をバイパス通路２１を通すことで常時サンプリングし、ここのＤＯＣ２２で浄化できなかった成分をSootと定義し、その濃度を検知するものとしている。なお、ここのＤＯＣ２２は、活性が得られる温度に加熱しても良い。
【００２０】
この実施形態の制御手順について図７を参照して説明する。
【００２１】
吸入空気量を検知し（ステップ１）、この値から排気流量を推定する（ステップ２）。そして排気流量に応じて放電回数（周期）（図５）を設定する（ステップ３）。
【００２２】
Soot濃度を検知すると共に（ステップ４）、排気温度を検知し（ステップ５）、Soot濃度と排気温度とに基づいてプラズマ処理装置に印可する電圧値（図４）を設定する（ステップ６）。
【００２３】
これらの放電電圧および放電周期から決定した放電波形に対応する制御信号を電源制御回路１１に与え、プラズマ処理装置３の放電を開始する（ステップ７）。
【００２４】
ＤＯＣは、ＳＯＦは浄化するが、Sootは殆ど浄化しないことが分かっている。それに対し、プラズマは、Sootを選択的に浄化することが分かっている。そこで、ＤＯＣとプラズマとで処理する成分を分担する本発明のシステムとすることにより、総ＰＭ量のうちのSoot量に対してのみプラズマ処理が実行されるので、ＰＭの性状に無関係にプラズマ処理していた従来の技術に比して、Soot濃度が相対的に低い場合は、大幅に電力消費を抑えることができ、自動車における燃費悪化を最小限に抑えることが可能となる。
【００２５】
また、排気通路の圧損となっていたＤＰＦによらずにＰＭの処理が可能となるので、エンジン出力の低下を招かずに済む。
【００２６】
しかも、プラズマ処理は排気温度の低い領域においてもSootの除去が可能なので、ＤＯＣの熱劣化を招かずに、ＰＭの連続処理が可能となる上、プラズマで活性化したガスがＤＯＣに流入するので、ＳＯＦの浄化効率もより一層高まる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明装置が適用されたエンジンの概略構成図である。
【図２】本発明装置の制御フロー図である。
【図３】Soot濃度マップの一例を示す概念図である。
【図４】Soot濃度と放電電圧との関係を示す概念的グラフである。
【図５】排気流量と放電回数との関係を示す概念的グラフである。
【図６】本発明装置の第２の実施例が適用されたエンジンの概略構成図である。
【図７】本発明装置の第２の実施例の制御フロー図である。
【符号の説明】
【００２８】
１  エンジン
２  排気通路
３  プラズマ処理装置
９  ＥＣＵ（電子制御装置）
１１  電源制御回路
２１  バイパス通路
２２  ＤＯＣ（酸化触媒）
２３  Soot濃度センサ
【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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