(57)【要約】【課題】安価かつコンパクトな排ガス処理装置を提供する。【解決手段】ターボチャージャ７のタービン７ｂ側では、タービンハウジング１０の内部に、タービンホイール１１が収容されている。タービンホイール１１は、回転軸１５の一端に固定されており、回転軸１５の他端には、図示しないコンプレッサーホイールが固定されている。タービンハウジング１０には、回転軸１５と同軸上に、排気管６が接続されている。タービンホイール１１の表面が誘電体で被膜され、タービンホイール１１が高周波電源１６と電気的に接続され、排気管６が接地されることにより、排ガス処理装置２０が構成されている。【選択図】図２
2009156062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タービンホイールを有するタービンとコンプレッサーとからなるターボチャージャを備えた内燃機関の排ガスを浄化する排ガス処理装置であって、
前記タービンホイールに接続された高周波電源を備え、
前記タービンホイールから発生したプラズマによって前記排ガスが浄化される排ガス処理装置。
【請求項２】
前記プラズマは、前記タービンホイールと前記内燃機関の排気経路との間で発生する、請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項３】
前記タービンは、第２タービンホイールをさらに備え、
前記プラズマは、前記タービンホイールと前記第２タービンホイールとの間で発生する、請求項１に記載の排ガス処理装置。
【請求項４】
前記タービンホイールは、複数のフィンを備え、
前記プラズマは、隣り合う前記フィン間で発生する、請求項１に記載の排ガス処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の排ガス処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放電を用いて窒素酸化物（ＮＯｘ）を改質するエンジンが、特許文献１に記載されている。このエンジンは、エンジン排気ポートに直結した解離筒（改質器）において、コロナ放電針を円筒外周に配置した構造となっており、解離筒で放電分解されたＮＯｘを構成する酸素原子（酸素ラジカル）が、排気中に多く含まれる一酸化炭素（ＣＯ）と結合して二酸化炭素（ＣＯ２）となり、ＮＯｘを構成する残りの窒素原子が結合して窒素（Ｎ２）となり、その結果ＮＯｘを低減する。
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−３１６１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１では、コロナ放電針を円筒外周に配置した解離筒をエンジン排気ポートに直結して設ける必要があり、その分だけ製造コストが増加すると共に排ガス処理装置が大きくなってしまうといった問題点があった。
【０００５】
この発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、安価かつコンパクトな排ガス処理装置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】
この発明に係る排ガス処理装置は、タービンホイールを有するタービンとコンプレッサーとからなるターボチャージャを備えた内燃機関の排ガスを浄化する排ガス処理装置であって、前記タービンホイールに接続された高周波電源を備え、前記タービンホイールから発生したプラズマによって前記排ガスが浄化される。タービンホイールに高周波電源を接続してタービンホイールからプラズマを発生させるので、電極を新たに設ける必要がなくなる。
前記プラズマは、前記タービンホイールと前記内燃機関の排気経路との間で発生してもよい。
前記タービンは、第２タービンホイールをさらに備え、前記プラズマは、前記タービンホイールと前記第２タービンホイールとの間で発生してもよい。
前記タービンホイールは、複数のフィンを備え、前記プラズマは、隣り合う前記フィン間で発生してもよい。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、タービンホイールに高周波電源を接続してタービンホイールからプラズマを発生させることにより、電極を新たに設ける必要がないので、製造コストを低下することができると共に排ガス処理装置をコンパクトにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
この実施の形態１に係る排ガス処理装置を備えた内燃機関の構成を図１に示す。ディーゼルエンジン１のシリンダブロック２には、４つの気筒内に燃焼室２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄが設けられ、これらに連通するように吸気マニホールド３及び排気マニホールド４が設けられている。吸気マニホールド３には吸気管５が接続され、排気マニホールド４には排気管６が接続されている。また、ディーゼルエンジン１は、ターボチャージャ７を備え、ターボチャージャ７は、吸気管５に設けられたコンプレッサー７ａと、排気管６に設けられたタービン７ｂとを備えている。吸気管５には、コンプレッサー７ａの下流側に、インタークーラ８が設けられている。
【０００９】
図２に示されるように、ターボチャージャ７のタービン７ｂ側では、タービンハウジング１０の内部に、タービンホイール１１が収容されている。タービンホイール１１は、回転軸１５の一端に固定されており、回転軸１５の他端には、図示しないコンプレッサーホイールが固定されている。タービンハウジング１０には、回転軸１５と同軸上に、排気管６が接続されている。ここで、排気管６及びタービンハウジング１０は、排気経路を構成する。タービンホイール１１の表面が誘電体で被膜され、タービンホイール１１が高周波電源１６と電気的に接続され、排気管６が接地されることにより、排ガス処理装置２０が構成されている。
【００１０】
次に、この実施の形態１に係る排ガス処理装置の動作を、図１及び２に基づいて説明する。
ディーゼルエンジン１が稼動すると、図示しない吸気ダクトから取り入れられた空気は、吸気管５を通り、コンプレッサー７ａに送られる。コンプレッサー７ａに送られた空気は、図示しないコンプレッサーホイールによって圧縮され、インタークーラ８において冷却される。冷却された空気は、吸気マニホールド３に送られ、４つの燃焼室２ａ〜２ｄ内に吸引される。各燃焼室２ａ〜２ｄ内において、燃料と共に爆発・燃焼されて排ガスとなる。各燃焼室２ａ〜２ｄから排出された排ガスは、排気マニホールド４に集められた後、排気管６を流通してタービン７ｂに送られる。タービン７ｂに送られた排ガスは、タービンホイール１１を回転させると共に排ガス処理装置２０によって浄化された後、さらに排気管６を流通して大気中へ排出される。
【００１１】
排ガスがタービンハウジング１０内でタービンホイール１１を回転させる際、高周波電源１６によって、タービンホイール１１に電圧が付加されることにより、タービンホイール１１と接地された排気管６との間でプラズマが発生する。このプラズマのエネルギーを調整することにより、排ガス中の特定の成分を分解除去することができ、排ガスが浄化される。具体的には、プラズマのエネルギーを４９０〜５２６ｋＪ／ｍｏｌの範囲に調整することにより、微小炭化物質（ＰＭ）が酸化されてＣＯ２が生成されると共に生成されたＣＯ２が分解されてＣＯが生成されないようにすることができる。また、プラズマのエネルギーを６４２〜９４２ｋＪ／ｍｏｌの範囲にすることにより、排ガス中のＮＯｘが分解されて窒素Ｎ２が生成されると共に生成されたＮ２が分解されて再びＮＯｘが生成されないようにすることができる。
【００１２】
このように、タービンホイール１１に高周波電源１６を電気的に接続してタービンホイール１１と接地された排気管６との間にプラズマを発生させることにより、電極を新たに設ける必要がないので、製造コストを低下することができると共に排ガス処理装置２０をコンパクトにすることができる。
【００１３】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る排ガス処理装置について説明する。尚、以下の実施の形態において、図１及び２の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
この発明の実施の形態２に係る排ガス処理装置は、実施の形態１に対して、タービンホイールを２段にしたものである。
【００１４】
図３に示されるように、タービンハウジング１０の内部には、タービンホイール１１と、タービンホイール１１に対して任意の間隔を空けて直列に配置された第２タービンホイール３１とが設けられている。タービンホイール１１及び第２タービンホイール３１の表面が誘電体で被膜され、タービンホイール１１が高周波電源１６と電気的に接続され、第２タービンホイール３１が接地されることにより、排ガス処理装置３０が構成されている。その他の構成については、排気管６が接地されていないことを除いて、実施の形態１と同じである。
【００１５】
排ガスがタービンハウジング１０内でタービンホイール１１及び第２タービンホイール３１を回転させる際、高周波電源１６によって、タービンホイール１１に電圧が付加されることにより、タービンホイール１１と接地された第２タービンホイール３１との間でプラズマが発生する。このプラズマのエネルギーを調整することにより、排ガス中の特定の成分を分解除去することができ、排ガスが浄化される。プラズマのエネルギーについては、実施の形態１と同じである。
【００１６】
このように、タービンホイールが２段のタービンにおいて、タービンホイール１１に高周波電源１６を電気的に接続して、タービンホイール１１と接地された第２タービンホイール３１との間にプラズマを発生させることにより、電極を新たに設ける必要がないので、実施の形態１と同じ効果を得ることができる。
【００１７】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３に係る排ガス処理装置について説明する。
この発明の実施の形態３に係る排ガス処理装置は、実施の形態１に対して、タービンホイールの隣り合うフィン間でプラズマを発生させるようにしたものである。
【００１８】
図４に示されるように、タービンホイール４１は、２つの本体４１ａ及び４１ｂが嵌合することにより形成される。本体４１ａ及び４１ｂのそれぞれに形成されたフィン４２ａ及び４２ｂは、本体４１ａ及び４１ｂが嵌合してタービンホイール４１を形成したときに、互いに隣り合うフィンを構成するようになっている。本体４１ａ及び４１ｂはそれぞれ、表面が誘電体で被膜されている。また、図示しない絶縁紙等を介して本体４１ａ及び４１ｂが嵌合することにより、本体４１ａ及び４１ｂは互いに絶縁されている。
【００１９】
図５に示されるように、タービンハウジング１０の内部には、タービンホイール４１が収容されている。タービンホイール４１の本体４１ｂが高周波電源１６と電気的に接続され、本体４１ａが接地されることにより、排ガス処理装置４０が構成されている。その他の構成については、排気管６が接地されていないことを除いて、実施の形態１と同じである。
【００２０】
排ガスがタービンハウジング１０内でタービンホイール４１を回転させる際、高周波電源１６によって、タービンホイール４１の本体４１ｂに電圧が付加されることにより、本体４１ｂのフィン４２ｂと接地された本体４１ａのフィン４２ａとの間でプラズマが発生する。すなわち、タービンホイール４１の隣り合うフィン間でプラズマが発生する。このプラズマのエネルギーを調整することにより、排ガス中の特定の成分を分解除去することができ、排ガスが浄化される。プラズマのエネルギーについては、実施の形態１と同じである。
【００２１】
このように、タービンホイール４１を、本体４１ａと本体４１ｂとを互いに絶縁させて嵌合することにより構成すると共に、本体４１ａのフィン４２ａと本体４１ｂのフィン４２ｂとが、タービンホイール４１において隣り合うフィンを構成することにより、隣り合うフィン４２ａ及び４２ｂ間でプラズマを発生させることができるので、電極を新たに設ける必要がなく、実施の形態１と同じ効果を得ることができる。
【００２２】
実施の形態３では、タービンホイール４１が２つの本体４１ａ及び４１ｂから構成されるようにしたが、このような形態に限定するものではない。少なくとも１組の隣り合うフィンの一方が高周波電源１６に接続されると共に他方が接地される構成であればどのようなものであってもよい。例えば、いくつかのフィンだけ後付け構造にし、後付けしたフィンのみが高周波電源１６に接続されると共に他の部分が接地される構成や、またはその逆の構成であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施の形態１に係る排ガス処理装置を備えたディーゼルエンジンの構成図である。
【図２】実施の形態１に係る排ガス処理装置の構成図である。
【図３】実施の形態２に係る排ガス処理装置の構成図である。
【図４】実施の形態３に係る排ガス処理装置におけるタービンホイールの分解正面図である。
【図５】実施の形態３に係る排ガス処理装置の構成図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  ディーゼルエンジン（内燃機関）、６  排気管（排気経路）、７  ターボチャージャ、７ａ  コンプレッサー、７ｂ  タービン、１０  タービンハウジング（排気経路）、１１，４１  タービンホイール、１６  高周波電源、２０，３０，４０  排ガス処理装置、３１  第２タービンホイール。
【図１】
2009156062.tif 000003
【図２】
2009156062.tif 000004
【図３】
2009156062.tif 000005
【図４】
2009156062.tif 000006
【図５】
2009156062.tif 000007