(57)【要約】【課題】  高電圧を利用して排ガスを処理する装置において、処理手段に残留する電気による整備作業の障害を回避する。【解決手段】  エンジン停止中などの所定条件で、スイッチ３１，３３により接地回路３０における通電をオンすることにより、リアクタ１０の高電圧側を接地させる。リアクタ１０が処理動作直後であってもこれを整備作業などに先立って予め放電させることができ、これによってリアクタ１０内の残留電気による整備作業の障害を回避できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧を利用してエンジンからの排ガスを処理するための処理手段を備えた排ガス浄化装置であって、
通電をオン／オフする断続手段を介して前記処理手段の高電圧側を接地させる接地回路を更に備えたことを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項２】
請求項１に記載の排ガス浄化装置であって、
前記断続手段を制御する制御手段を更に備え、
前記制御手段は、整備作業者が前記排ガス浄化装置にアクセスしうるような所定条件が成立した場合に前記通電をオンさせることを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項３】
請求項２に記載の排ガス浄化装置であって、
前記エンジンが停止していることを前記所定条件としたことを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項４】
請求項２に記載の排ガス浄化装置であって、
前記エンジンの起動スイッチがオフされていることを前記所定条件としたことを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項５】
請求項２に記載の排ガス浄化装置であって、
前記高電圧を供給するための電源が異常であることを前記所定条件としたことを特徴とする排ガス浄化装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の排ガス浄化装置であって、
前記断続手段は、互いに直列に接続された複数のスイッチを含むことを特徴とする排ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気系に用いられ、排ガスを浄化する排ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排ガスを浄化するための技術として、従来から、相対する一対の電極に高電圧を印加して発生させたプラズマを用いて排ガスを浄化する排ガス浄化装置（プラズマリアクタ）が種々提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１は、リアクタを構成する一対の平板状の電極間に高電圧を印加し、電極間のギャップを流れる排ガスをプラズマ状態に活性化させ、これによって排ガスに含まれるＳＯｘ，ＣＯ，ＮＯｘ等の化学反応を促進させて無害物質に改質するようにした装置を開示している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３１４７４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のこの種の排ガス浄化装置では、リアクタの入力端子は正負両極とも電源回路に接続されているため、リアクタの動作後にリアクタ内に残留する電気が整備作業の障害となるおそれがあった。
【０００６】
そこで本発明の目的は、高電圧を利用して排ガスを処理する処理手段を備えた装置において、処理手段に残留する電気による整備作業の障害を回避できる手段を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の本発明は、高電圧を利用してエンジンからの排ガスを処理するための処理手段を備えた排ガス浄化装置であって、通電をオン／オフする断続手段を介して前記処理手段の高電圧側を接地させる接地回路を更に備えたことを特徴とする排ガス浄化装置である。
【０００８】
第１の本発明では、断続手段により接地回路における通電をオンすることにより、処理手段の高電圧側が接地されるので、処理手段が処理動作直後であってもこれを予め放電させることができ、これによって残留する電気による整備作業の障害を回避できる。なお第１の本発明における断続手段は、手動のスイッチでもよく、あるいは第２の本発明のように自動的に制御されるスイッチでもよい。なお、本明細書において「高電圧」とは、プラズマ放電処理その他の排ガス処理に直接または間接的に用いるための電圧であって、例えば１５０Ｖ以上の電圧をいうものとする。
【０００９】
第２の本発明は、請求項１に記載の排ガス浄化装置であって、前記断続手段を制御する制御手段を更に備え、前記制御手段は、整備作業者が前記排ガス浄化装置にアクセスしうるような所定条件が成立した場合に前記通電をオンさせることを特徴とする排ガス浄化装置である。
【００１０】
第２の本発明では、整備作業者が排ガス浄化装置にアクセスしうるような所定条件が成立した場合に、接地回路の通電をオンさせるので、残留電位が高い状態で整備作業者がアクセスするような場面を自動的に回避できる。
【００１１】
この所定条件は、例えば、第３の本発明のようにエンジンが停止していることとしたり、第４の本発明のようにエンジンの起動スイッチがオフされていることとしたり、第５の本発明のように高電圧を供給するための電源が異常であることとすることができる。
【００１２】
第６の本発明は、請求項１ないし５のいずれかに記載の排ガス浄化装置であって、前記断続手段は、互いに直列に接続された複数のスイッチを含むことを特徴とする排ガス浄化装置である。
【００１３】
高電圧を利用する排ガス処理装置にスイッチつきの接地回路を設けると、処理装置への高電圧の印加に伴って、オフ状態にあるスイッチの接点端子間で放電が生じてしまい、グランドへの電力の漏洩によって浄化効率が低下するおそれがあると考えられる。しかしながら第６の本発明では、複数のスイッチを互いに直列に設けたので、各スイッチのオフ状態における接点端子間の距離が小さい場合にも、接点端子間の放電の可能性を抑制でき、グランドへの電力の漏洩の可能性を低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の実施形態につき、以下に図面に従って説明する。本実施形態の排ガス浄化装置は、車両に適用されると好適なものであり、エンジン（不図示）の燃焼室から排出される排ガスを浄化するために、当該エンジンの排気経路中に組み込まれる。
【００１５】
図１に示されるように、排ガス浄化装置１は、静電吸着型のプラズマリアクタとして構成されたリアクタ１０と、このリアクタ１０に高電圧を供給する高電圧電源回路２０とを有する。
【００１６】
リアクタ１０は、エンジンからの排ガスに含まれるＳＯｘ，ＣＯ，ＮＯｘ等の環境影響物質につき、高電圧によってその化学反応を促進させ、無害物質に改質するものである。リアクタ１０は、概ね円筒形の容器１１と、容器１１の内部に不図示の絶縁材層を介して配置された概ね円筒形の外周電極１２と、外周電極１２の長手方向軸心上に配置された細径棒状の中心電極１３とを有する。
【００１７】
外周電極１２および中心電極１３には、導電性・耐熱性・耐腐食性に優れた金属材料、例えばステンレス鋼を用いるのが好適であり、外周電極１２にはその板・箔・ワイヤネットまたはパンチング材を用いることができる。中心電極１３の上流側部分は外周電極１２に囲まれずに露出しており、この領域で排ガス中の諸物質の分子が帯電されることになる。なお中心電極１３の上流側の端部近傍には、放電を促進するために枝状の突起を設けてもよい。
【００１８】
本実施形態では中心電極１３および外周電極１２からプラズマリアクタが構成されている。排ガスはエンジンから図中白抜き矢印方向に供給される。中心電極１３と外周電極１２とには、外周電極１２を陽極（高電圧側）とすると共に中心電極１３を陰極として、高電圧電源ユニット２０から高電圧が印加される。これにより中心電極１３と外周電極１２との間にプラズマを発生させることが可能となり、発生したプラズマのエネルギを利用して、内燃機関からの排ガスに含まれるＰＭ（Particulate matter;粒子状物質）を外周電極１２に吸着させると共に、排ガスに含まれるＨＣ、ＣＯ、ＮＯｘといった成分を、排ガス中の酸素と反応させて浄化したり、着火させて焼却したりすることが可能となる。
【００１９】
リアクタ１０に対して高電圧を印加するための高電圧電源回路２０は、パルス生成部２１および昇圧回路２２を含んで構成されている。パルス生成部２１はインバータを含んで構成されており、その入力側に接続されたバッテリ２３からの直流電力を、直流の高周波パルス電力に変換する。昇圧回路２２はトランスを含んで構成されている。
【００２０】
高電圧電源回路２０と中心電極１３とを結ぶ結線２４から分岐して、接地回路３０が設けられている。接地回路３０は、スイッチ３１、抵抗器３２およびスイッチ３３をこの順に直列に接続してなり、その終端は接地している。スイッチ３１，３３はリレースイッチであり、エンジンの動作中は常にオフ状態に保持されている。
【００２１】
装置全体を制御する電子制御ユニット（以下ＥＣＵという）４０は、その詳細は図示しないが、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポートおよび不揮発性メモリ等を含んだワンチップマイクロプロセッサとして構成されている。ＥＣＵ４０の入力ポートには、エンジンのクランクシャフト近傍に設けられたエンジン回転センサ４１、不図示の駆動輪の近傍に設置された車速センサ４２、バッテリ２３の近傍に設けられ電流・電圧および液温を検出するバッテリセンサ４３、車室内に設けられた起動用のイグニッションスイッチ４４、および不図示のスロットル開度センサ、Ａ／Ｆ（空燃比）センサ、吸気側に設けられたエアフローメータ、吸気マニホールドに設けられた吸気圧力センサ、排気マニホールドに設けられたＯ２センサ等の各種のセンサが接続されており、ＥＣＵ４０ではエンジンの状態を示すこれらの検出信号に基づいて夫々の値が算出され、後述のとおり処理される。ＥＣＵ４０の出力ポートには、上述したおよび高電圧電源回路２０に加え、接地回路３０のスイッチ３１，３３が接続されている。
【００２２】
ＥＣＵ４０のＲＯＭには、制御プログラムと共に、後述する各種の関数や基準値が予め格納されている。ＥＣＵ４０は所定の制御プログラム等に従うと共に、スロットル開度センサ・Ａ／Ｆ（空燃比）センサ・エアフローメータ・吸気圧力センサ・Ｏ２センサ等の検出値に基づいて排ガスの流量を算出し、この排ガス流量に基づいて、高電圧電源回路２０のパルス生成部２１を駆動するための駆動パルス信号（ゲート信号）や電圧指示信号を算出し出力する。高電圧電源回路２０では、バッテリ２３からの直流電圧がパルス生成部２１によって高周波パルスに変換され、昇圧回路２２によって昇圧されて出力され、これによりリアクタ１０に電圧が印加されることになる。
【００２３】
以上のとおり構成された本実施形態の動作について、以下に説明する。図２のフロー図に示される処理ルーチンは、ＥＣＵ４０において一定時間Δｔごとに繰り返し実行される。まず、メモリクリア等の所定の初期化処理と、各センサの検出値の読み込みとが行われた後に、バッテリセンサ４３からの電流・電圧・温度の各検出値が所定の対応関係にあるかが所定の関数によりチェックされ、これによって電源が異常かが判定される（Ｓ１０）。
【００２４】
電源が異常でない場合には、エンジン回転センサ４１からの信号に基づき、エンジンが停止中かが判定される（Ｓ２０）。次に、車速センサ４２からの信号に基づき、車速がゼロかが判定される（Ｓ３０）。次に、イグニッションスイッチ４４がオンかが判定される（Ｓ４０）。
【００２５】
エンジンが停止中でない、車速がゼロでない、またはイグニッションスイッチ４４がオンの場合には、接地回路３０のスイッチ３１，３３のオフ状態が継続される（Ｓ７０）。
【００２６】
そして、エンジンが停止中、車速がゼロ、かつイグニッションスイッチ４４がオフの場合には、高電圧電源回路２０が強制的にオフされる（Ｓ５０）。すなわち、高電圧電源回路２０がその時点でオフである場合にはオフ状態が維持され、オンである場合にはオフにされる。次に、接地回路３０のスイッチ３１，３３が強制的にオンされる（Ｓ６０）。その結果、高電圧電源回路２０から給電されていたリアクタ１０の高電圧側が接地され、リアクタ１０に残留する電気が放電されることになる。
【００２７】
なお、ステップＳ１０において電源が異常と判定された場合には、ステップＳ２０ないしＳ４０の処理がスキップされて、ステップＳ５０およびＳ６０の処理が実行される。
【００２８】
以上のとおり、本実施形態では、スイッチ３１，３３により接地回路３０における通電をオンすることにより（Ｓ６０）、リアクタ１０の高電圧側が接地されるので、リアクタ１０が処理動作直後であってもこれを整備作業などに先立って予め放電させることができ、これによってリアクタ１０内の残留電気による整備作業の障害を回避できる。
【００２９】
また本実施形態では、整備作業者が排ガス浄化装置１にアクセスしうるような所定条件が成立した場合に、ＥＣＵ４０がスイッチ３１，３３を制御して接地回路３０の通電をオンさせるので、残留電位が高い状態で整備作業者がアクセスするような場面を回避できる。また、逆にエンジンが停止している駐車状態から運転者がイグニッションスイッチ４４をオンさせた場合には、接地回路の通電がオフされるので（Ｓ７０）、エンジンの動作中に高電圧側が設置されるおそれはない。
【００３０】
また、高電圧を利用する排ガス浄化装置にスイッチつきの接地回路を設けると、浄化装置への高電圧の印加に伴って、オフ状態にあるスイッチの接点端子間で放電が生じてしまい、グランドへの電力の漏洩によって浄化効率が低下するおそれがあると考えられる。しかしながら本実施形態では、複数のスイッチ３１，３３を直列に設け、且つ放電抵抗としての抵抗器３２をスイッチ３１，３３の中間に設けたので、各スイッチ３１，３３のオフ状態における接点端子間の距離が小さい場合にも、接点端子間の放電の可能性を抑制でき、グランドへの電力の漏洩の可能性を低減できる。
【００３１】
なお、上記実施形態では接地回路３０のスイッチ３１，３３を、ＥＣＵ４０によって自動的に制御されるリレースイッチとして構成したが、本発明における断続手段は、整備作業者または運転者が操作しうる手動のスイッチであってもよい。また本実施形態では２個のスイッチ３１，３３を用いたが、本発明における断続手段は任意の数のスイッチを含むことができ、その個数は単一でも３個以上であってもよい。
【００３２】
また、本実施形態では、エンジンが停止中、車速がゼロ、かつイグニッションスイッチ４４がオフの場合に、接地回路３０のスイッチ３１，３３をオンさせる構成としたが（Ｓ６０）、本発明におけるこれらの条件の組合せ方は任意であり、またいずれかの条件を単独で用いてもよい。
【００３３】
また上記実施形態では、排ガスを処理するための処理手段として、筒状の中空の外周電極１２を有するリアクタ１０を採用したが、本発明における処理手段としては、筒状の外周電極内にハニカム構造体を収容すると共にハニカム構造体に触媒物質を担持させた構造の処理装置、平板状の電極を互いに対向させた構造の処理装置、網状の電極を利用してこれを透過する排ガス中のＰＭを捕集・焼却する構造の処理装置など、プラズマの利用の有無やＰＭの濾過如何にかかわらず、電力により排ガスを改質処理しうる各種のものを用いることができる。また、上記実施形態では高電圧電源回路により直流の高周波パルス電力を供給する構成としたが、本発明に係る処理装置は交流の高周波パルス電力や直流電力によって動作するものであってもよく、いずれも本発明の範疇に属するものである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施形態の排ガス浄化装置の概略を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態における処理の一例を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００３５】
１            排ガス浄化装置
１０            リアクタ
１２            外周電極
１３            中心電極
２０            高電圧電源回路
３０            接地回路
３１，３３        スイッチ
３２            抵抗器
４０            ＥＣＵ
【図１】
2005146989.tif 000003
【図２】
2005146989.tif 000004