JP2000265822A

JP2000265822A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP2000265822A
Application number: JP11071160A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Katsuta; 浩幸勝田; Kojiro Tokuda; 浩次郎徳田; Masaichi Tanaka; 政一田中; Hiroyuki Nobechi; 曠行延地
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1999-03-17
Filing date: 1999-03-17
Publication date: 2000-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】放電エネルギで排気ガスの浄化を促進する排
気浄化装置の排気抵抗を減少させる共に、耐久性を向上
する。【解決手段】セラミック等の絶縁体により流路構造体
１３をハニカム状に形成して、排気ガスが通過する多数
のセル１４を形成する。各セル１４の内壁面に、多数の
粒状の誘電体１６を埋め込み又は接着により固定して各
セル１４の内壁面全体に多数の誘電体１６を細かく一様
に配置する。これにより、各セル１４の中央部に排気ガ
スが流れる十分な流路を確保しながら多数の誘電体１６
をセル１４の内壁面全体に一様に配置すると共に、車両
走行時の振動等によって誘電体１６が擦れあって摩耗す
ることを防止する。流路構造体１３の両端面の電極１７
間に交流高電圧を印加すると、各セル１４の内壁面で各
誘電体１６間に放電が発生し、各セル１４内を流れる排
気ガスがむらなく放電場に晒されて、排気ガスの浄化反
応が促進される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放電エネルギで排
気ガスの浄化反応を促進させる内燃機関の排気浄化装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、特開平６−２４１０１９号公報に
示すように、放電を利用して排気ガスを浄化する新たな
排気ガス浄化技術が研究されている。この技術は、内燃
機関の排気管の途中に、多数の小さな誘電体ペレットが
充填された反応室を設け、この反応室の両端に設けた電
極に高電圧を印加して誘電体ペレット間の隙間に放電を
発生させることで、誘電体ペレット間の隙間を流れる排
気ガスの浄化反応を促進させるものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報の構
成では、反応室内に充填された小さな誘電体ペレット間
の非常に狭い隙間を排気ガスが通り抜ける必要があるの
で、排気抵抗が大きく、機関出力の低下や燃費の悪化を
招くという欠点がある。しかも、誘電体ペレットは反応
室内に充填されているだけであるため、これを車両に搭
載した場合、走行中の振動により誘電体ペレットが擦れ
あって、誘電体ペレットが摩耗しやすく、耐久性に問題
がある。

【０００４】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、放電エネルギで排気
ガスの浄化を促進するものにおいて、排気抵抗を減少さ
せて機関出力の低下や燃費の悪化を改善できると共に、
耐久性を向上できる内燃機関の排気浄化装置を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の内燃機関の排気浄化装置は、絶
縁体製の流路構造体によって排気ガスが通過する多数の
小流路を形成し、これら小流路の内壁面に多数の誘電体
を固定して、これらの誘電体に少なくとも一対の電極か
ら高電圧を印加して放電を生じさせる構成としたもので
ある。つまり、排気ガスが流れる多数の小流路の内壁面
で多数の誘電体から放電を発生させることで、排気ガス
をむらなく放電場に晒して、排気ガスの浄化反応を促進
させるものである。

【０００６】この構成では、流路構造体によって排気ガ
スが通過する多数の小流路が形成され、各小流路の内壁
面に誘電体が固定されているため、各小流路の中央部に
排気ガスが流れる十分な流路を確保しながら多数の誘電
体を配置することができ、排気抵抗を小さくすることが
できる。しかも、車両走行時の振動等によって排気浄化
装置全体が振動しても、個々の誘電体は小流路の内壁面
に固定されて自由に振動しないので、振動により誘電体
が擦れあうことがなく、誘電体が摩耗することもない。

【０００７】この場合、誘電体の形状は種々の形状が考
えられるが、例えば、請求項２のように、誘電体を粒状
に形成して小流路の内壁面に接着又は埋め込みにより固
定するようにすると良い。粒状の誘電体であれば、多数
の誘電体を小流路の内壁面全体に細かく一様に配置し
て、小流路の内壁面全体にほぼ均一な放電場を形成する
ことができ、排気ガスの浄化反応を効果的に促進するこ
とができる。

【０００８】また、請求項３のように、小流路の内壁面
に誘電体ペーストを印刷して誘電体を形成するようにし
ても良い。このようにすれば、印刷という量産性に優れ
た方法で、多数の誘電体を小流路の内壁面に極めて簡単
に形成することができる。

【０００９】更に、請求項４のように、小流路の内壁面
に導体ペーストを印刷して電極を形成するようにしても
良い。このようにすれば、電極も印刷によって極めて簡
単に形成することができ、更に量産性を向上できる。

【００１０】

【発明の実施の形態】［実施形態（１）］以下、本発明
の実施形態（１）を図１乃至図３に基づいて説明する。
図１に示すように、内燃機関（図示せず）の排気管１２
（排気通路）の途中に、排気浄化装置の本体ケース１１
が設けられ、この本体ケース１１内には、セラミック等
の耐熱性の絶縁体で形成された流路構造体１３が収納さ
れている。この流路構造体１３は、押出し成形等により
ハニカム状に形成され、排気ガスが通過する多数のセル
１４（小流路）が形成されている（図２参照）。

【００１１】また、図３に示すように、各セル１４の内
壁面には、球形の粒状に形成された多数の誘電体１６が
略上半分を内壁面上に突出させた状態で埋め込み固定さ
れ、多数の誘電体１６が互いに接触しない程度に隙間を
もって各セル１４の内壁面全体に細かく一様に配置され
ている。これらの誘電体１６は、流路構造体１３を構成
する絶縁体よりもかなり高い誘電率を有する材料で形成
されている。尚、誘電体１６は、各セル１４の内壁面に
接着剤で接着して固定するようにしても良い。

【００１２】更に、流路構造体１３の入口側及び出口側
の両端面には、各セル１４の誘電体１６に高電圧を印加
するための１対の電極１７が設けられている。各電極１
７は、流路構造体１３の端面に格子形状の金属プレート
を接着したり、或は、流路構造体１３の端面に金属をコ
ーティングして形成すれば良い。これら各電極１７は、
それぞれ交流電源１９の出力端子に接続され、両電極１
７間に、高周波の交流高電圧が印加されるようになって
いる。

【００１３】以上のように構成された排気浄化装置にお
いて、交流電源１９から両電極１７間に高周波の交流高
電圧を印加すると、排気ガスが流れる多数のセル１４の
内壁面で多数の誘電体１６間に放電が発生する。これに
より、排気ガスが各セル１４を流れる過程でむらなく放
電場に晒されて、その放電エネルギによって排気ガス中
のＮＯｘ、ＣＯ、ＨＣ等の浄化反応が促進される。

【００１４】本実施形態（１）では、流路構造体１３に
よって排気ガスが通過する多数のセル１４が形成され、
各セル１４の内壁面に誘電体１６が固定されているの
で、従来のハニカムタイプの触媒担体と同じように、各
セル１４の中央部に排気ガスが流れる十分な流路を確保
しながら多数の誘電体１６を配置することができて、排
気抵抗を小さくすることができ、機関出力の低下や燃費
の悪化を改善することができる。しかも、誘電体１６を
セル１４の内壁面に埋め込み又は接着により固定してい
るので、車両走行時に排気浄化装置全体が振動しても、
誘電体１６が擦れあうことがなく、誘電体１６が摩耗す
ることを防止できて、耐久性を向上することができる。

【００１５】更に、本実施形態（１）では、誘電体１６
を粒状に形成して、多数の粒状誘電体１６を各セル１４
の内壁面全体に細かく一様に配置しているので、各セル
１４の内壁面全体にほぼ均一な放電場を形成することが
でき、排気ガスの浄化反応を効果的に促進することがで
きる。

【００１６】尚、本実施形態（１）では、誘電体１６
を、排気抵抗を少なくするために球形に形成したが、多
角形状等、球形以外の粒状に形成しても良く、誘電体１
６の形状は、放電性や排気抵抗を考慮して適宜変更して
も良い。要は、誘電体の一部又は全部がセル１４の内壁
面上に露出して、内壁面上で放電場を形成することがで
きれば良い。

【００１７】［実施形態（２）］次に、図４を用いて本
発明の実施形態（２）を説明する。図４（ａ）又は
（ｂ）に示すように、セラミック等の絶縁体製の絶縁プ
レート２０の片面又は両面に、多数の板状の誘電体２１
が狭い間隔で平行に設けられている。これらの誘電体２
１は、絶縁プレート２０の表面に誘電体ペーストを印刷
することによって形成されている。また、各絶縁プレー
ト２０の両端面には、導体ペーストの印刷又は金属プレ
ートの接着によって電極１７が形成されている。

【００１８】このように誘電体２１と電極１７が設けら
れた多数の絶縁プレート２０を狭い間隔で棚状に配置す
ることで、流路構造体２２を構成し、各絶縁プレート２
０間に排気ガスが通過する小流路２３を形成する。その
他の構成は、前記実施形態（１）と同じである。

【００１９】本実施形態（２）では、流路構造体２２両
端の電極１７間に交流高電圧を印加すると、各小流路２
３の内壁面で隣設する板状の誘電体２１間に放電が発生
して、各小流路２３を通過する排気ガスの浄化反応が促
進される。以上説明した実施形態（２）によれば、印刷
という量産性に優れた方法で、多数の誘電体２１を絶縁
プレート２０に極めて簡単に形成することができる。

【００２０】［実施形態（３）］上記各実施形態（１）
及び（２）では、流路構造体１３，２２の両端面に１対
の電極１７を設けるようにしたが、図５に示す本発明の
実施形態（３）では、上記実施形態（１）又は（２）に
おいて、流路構造体１３（又は２２）を、複数個（本実
施形態では４個）に分割して、各分割構造体１３ａ〜１
３ｄ（又は２２ａ〜２２ｄ）を連結して１つの流路構造
体２６を構成している。そして、この流路構造体２６の
両端面及び各分割構造体１３ａ〜１３ｄ（又は２２ａ〜
２２ｄ）の連結部にそれぞれ電極１７を設け、分割構造
体１３ａ〜１３ｄ（又は２２ａ〜２２ｄ）毎に交流電源
１９から交流高電圧を印加するように配線している。

【００２１】このようにすれば、上記実施形態（１），
（２）よりも、各電極１７間の距離を短くすることがで
きるため、誘電体１６（又は２１）に放電を発生させる
のに必要な印加電圧を低くすることができて、効率良く
放電を発生させることができる。

【００２２】［実施形態（４）］図６に示す本発明の実
施形態（４）では、絶縁体製の絶縁プレート２０の片面
又は両面に、多数の板状の誘電体２１を狭い間隔で誘電
体ペーストの印刷によって形成している。更に、この絶
縁プレート２０には、導体ペーストの印刷によって一対
の櫛形の電極２４，２５を形成し、両電極２４，２５の
櫛形部２４ａ，２５ａの間に誘電体２１を１つずつ挟ん
だ構成としている。本実施形態（４）においても、前記
実施形態（２）と同じく、多数の絶縁プレート２０を狭
い間隔で棚状に配置することで、流路構造体を構成す
る。この場合、両電極２４，２５間に交流高電圧を印加
すると、板状の誘電体２１と各電極２４，２５の櫛形部
２４ａ，２５ａとの間に放電が発生して、排気ガスの浄
化反応が促進される。

【００２３】本実施形態（４）によれば、誘電体２１及
び電極２４，２５の両方を絶縁プレート２０に印刷によ
って極めて簡単に形成することができ、更に量産性を向
上することができる。しかも、本実施形態（４）では、
各誘電体２１を挟むように櫛形の電極２４，２５を配置
したので、各誘電体２１に放電を発生させるのに必要な
印加電圧を低くすることができて、効率良く放電を発生
させることができる。

【００２４】尚、上記実施形態（２）〜（４）では、誘
電体２１を印刷によって形成しているが、予め板状に形
成した誘電体２１を絶縁プレート２０に接着するように
しても良い。また、上記実施形態（４）では、電極２
４，２５を印刷によって形成しているが、予め板状に形
成した電極２４，２５を絶縁プレート２０に接着するよ
うにしても良い。また、上記各実施形態（１）〜（４）
では、電極に交流高電圧を印加するようにしたが、例え
ば直流高電圧をパルス状に印加するようにしても良い。

【００２５】また、上記各実施形態（１）〜（４）にお
いて、各セル（小流路）の内壁面や誘電体の表面に三元
触媒等の触媒の活性成分をコーティングして、放電方式
と触媒方式の両方で排気ガスを浄化するようにしても良
い。この場合、内燃機関運転中に、常時、放電を発生さ
せるようにしても良いが、触媒による浄化作用のみでは
排気ガスを十分に浄化できない運転状態の時のみに、放
電を発生させて排気ガス浄化能力を高めるようにしても
良い。

【００２６】その他、本発明は、排気浄化装置の本体ケ
ース、流路構造体、セル（小流路）等の形状を適宜変更
しても良い等、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して
実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態（１）を示す排気浄化装置の
縦断側面図である。

【図２】排気浄化装置の縦断正面図である。

【図３】排気浄化装置のセル構造を示す部分拡大縦断側
面図である。

【図４】本発明の実施形態（２）の流路構造体を示すも
ので、（ａ）は絶縁プレートの片面に誘電体を形成した
流路構造体の部分拡大斜視図、（ｂ）は絶縁プレートの
両面に誘電体を形成した流路構造体の部分拡大斜視図で
ある。

【図５】本発明の実施形態（３）を示す排気浄化装置の
縦断側面図である。

【図６】本発明の実施形態（４）の絶縁プレートの部分
拡大斜視図である。

【符号の説明】

１１…本体ケース、１２…排気管（排気通路）、１３…
流路構造体、１３ａ〜１３ｄ…分割構造体、１４…セル
（小流路）、１６…誘電体、１７…電極、２０…絶縁プ
レート、２１…誘電体、２２…流路構造体、２２ａ〜２
２ｄ…分割構造体、２３…小流路、２４，２５…電極、
２６…流路構造体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者田中政一愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内 (72)発明者延地曠行愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地株式会社デンソー内Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AB03 AB14 BA09 BA14 BA15 BA19 BA38 BA39 DA01 DA02 DA03 DB10 GA06 GA10 GA24 4D002 AA00 BA07 CA20 DA70 EA02 GA03 GB02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気通路に設置される排気浄
化装置において、排気ガスが通過する多数の小流路が形成された絶縁体製
の流路構造体と、前記小流路の内壁面に固定された多数の誘電体と、前記誘電体に高電圧を印加して放電を生じさせる少なく
とも一対の電極とを備えていることを特徴とする内燃機
関の排気浄化装置。
【請求項２】前記誘電体は、粒状に形成され、前記小
流路の内壁面に接着又は埋め込みにより固定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化
装置。
【請求項３】前記誘電体は、前記小流路の内壁面に誘
電体ペーストの印刷によって形成されていることを特徴
とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】前記電極は、前記小流路の内壁面に導体
ペーストの印刷によって形成されていることを特徴とす
る請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関の排気浄
化装置。