特開 2022-156841 排気システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022156841

(43)【公開日】2022-10-14

(54)【発明の名称】排気システム

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/08 20060101AFI20221006BHJP

   F01N 3/24 20060101ALI20221006BHJP

   F01N 3/18 20060101ALI20221006BHJP

【ＦＩ】

F01N3/08 A

F01N3/24 E

F01N3/18 F

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021060729

(22)【出願日】2021-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000002967

【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100103517

【弁理士】

【氏名又は名称】岡本 寛之

(74)【代理人】

【識別番号】100149607

【弁理士】

【氏名又は名称】宇田 新一

(72)【発明者】

【氏名】島村 遼一

(72)【発明者】

【氏名】内藤 一哉

(72)【発明者】

【氏名】間所 和彦

(72)【発明者】

【氏名】松田 千尋

(72)【発明者】

【氏名】松山 翔

(72)【発明者】

【氏名】大西 哲郎

(72)【発明者】

【氏名】玉木 竜太郎

【テーマコード（参考）】

3G091

【Ｆターム（参考）】

3G091AA02

3G091AB03

3G091AB10

3G091AB14

3G091BA03

3G091BA15

3G091CA12

3G091CA13

3G091CA26

3G091DA06

3G091EA05

3G091EA08

3G091EA17

3G091EA19

3G091EA21

3G091EA30

3G091FA01

3G091GA06

3G091GB05W

3G091GB09Y

3G091GB17X

3G091GB17Y

3G091HA19

3G091HA36

3G091HA37

3G091HB03

(57)【要約】

【課題】優れた排ガス浄化性能を有する排気システムを提供すること。
【解決手段】排気システム１が、エンジン１０１から排出される排ガスを排気するためのメイン管２１、および、メイン管２１をバイパスするバイパス管２２を備える排気管２と、メイン管２１におけるバイパス管２２の上流側に介在され、排ガス浄化触媒を備える触媒ユニット１２と、メイン管２１におけるバイパス管２２の下流側に介在され、排ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）を分解させるプラズマリアクター３と、バイパス管２２に介在され、炭化水素（ＨＣ）を吸着および放出するＨＣ貯留装置４と、メイン管２１からバイパス管２２へ流れる排ガスの流量を調節するためのバルブ５と、バルブ５を制御する制御部６とを備える。
【選択図】図１

【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メイン管、および、前記メイン管をバイパスするバイパス管を備える排気管と、
前記メイン管における前記バイパス管の上流側に介在され、排ガス浄化触媒を備える触媒ユニットと、
前記メイン管における前記バイパス管の下流側に介在され、前記排ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）を分解させるプラズマリアクターと、
前記バイパス管に介在され、炭化水素（ＨＣ）を吸着および放出するＨＣ貯留装置と、
前記メイン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、
前記バルブを制御する制御部と
を備えている、排気システム。

【請求項2】

さらに、排ガス流量を検知する流量検知デバイスを備え、
前記制御部は、
エンジン始動時から所定時間、前記メイン管を閉状態にし、前記バイパス管を開状態とする第１ステップと、
前記第１ステップの後、所定時間、前記メイン管を開状態にし、前記バイパス管を開状態とする第２ステップと、
前記第２ステップの後、排ガス流量が所定値未満の場合に、前記バイパス管を開状態とし、排ガス流量が所定値以上の場合には、前記バイパス管を閉状態とする第３ステップと
を実行する、請求項１に記載の排気システム。

【請求項3】

さらに、ＨＣ貯留装置の温度を検知する温度検知デバイスを備え、
前記制御部は、前記第３ステップにおいて前記バイパス管を開状態とする場合に、前記バルブの開度および／または開閉タイミングを、前記ＨＣ貯留装置の温度に応じて調整する、請求項２に記載の排気システム。

【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、排ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）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。プラズマリアクターでは、複数の電極パネルに電圧を印加することにより、電極パネル間にプラズマを生じさせ、炭化水素（ＨＣ）をプラズマ分解できる（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５－９０４００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

一方、プラズマリアクターの分解性能には限界がある。そのため、分解性能の限界を超える量の炭化水素（ＨＣ）がプラズマリアクターに供給されると、炭化水素（ＨＣ）の一部が分解されずに大気に放出される場合がある。そのため、プラズマリアクターには、排ガス浄化性能の向上が要求されている。

【0005】

本発明は、優れた排ガス浄化性能を有する排気システムである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明［１］は、エンジンから排出される排ガスを排気するためのメイン管、および、前記メイン管をバイパスするバイパス管を備える排気管と、前記メイン管における前記バイパス管の上流側に介在され、排ガス浄化触媒を備える触媒ユニットと、前記メイン管における前記バイパス管の下流側に介在され、前記排ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）を分解させるプラズマリアクターと、前記バイパス管に介在され、炭化水素（ＨＣ）を吸着および放出するＨＣ貯留装置と、前記メイン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、前記バルブを制御する制御部とを備えている、排気システムを、含んでいる。

【0007】

本発明［２］は、さらに、排ガス流量を検知する流量検知デバイスを備え、前記制御部は、エンジン始動時から所定時間、前記メイン管を閉状態にし、前記バイパス管を開状態とする第１ステップと、前記第１ステップの後、所定時間、前記メイン管を開状態にし、前記バイパス管を開状態とする第２ステップと、前記第２ステップの後、排ガス流量が所定値未満の場合に、前記バイパス管を開状態とし、排ガス流量が所定値以上の場合には、前記バイパス管を閉状態とする第３ステップとを実行する、上記［１］に記載の排気システムを、含んでいる。

【0008】

本発明［３］は、さらに、ＨＣ貯留装置の温度を検知する温度検知デバイスを備え、前記制御部は、前記第３ステップにおいて前記バイパス管を開状態とする場合に、前記バルブの開度および／または開閉タイミングを、前記ＨＣ貯留装置の温度に応じて調整する、上記［２］に記載の排気システムを、含んでいる。

【発明の効果】

【0009】

本発明の排気システムでは、排気管がメイン管およびバイパス管を備え、メイン管に触媒ユニットおよびプラズマリアクターが介在され、バイパス管にＨＣ貯留装置が介在されている。そのため、本発明の排気システムでは、ＨＣ貯留装置に供給する排ガス量、および、プラズマリアクターに供給する排ガス量を、任意に調整でき、優れた排ガス浄化性能を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【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、図１に示す排気システムの制御フローを示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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。

【0012】

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。

【0013】

排気システム１は、排気管２と、触媒ユニット１２と、プラズマリアクター３と、ＨＣ貯留装置４と、バルブ５と、制御部６とを備える。

【0014】

（１）排気管
排気管２は、メイン管２１と、メイン管２１をバイパスするバイパス管２２とを備えている。

【0015】

メイン管２１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。メイン管２１は、エンジン１０１に接続される。メイン管２１を通過した排ガスは、車外に排出される。メイン管２１には、後述するプラズマリアクター３が介在される。

【0016】

バイパス管２２は、プラズマリアクター３（後述）の上流側において、メイン管２１をバイパスする配管である。バイパス管２２は、エンジン１０１とプラズマリアクター３との間においてメイン管２１から分岐し、さらに、エンジン１０１とプラズマリアクター３との間においてメイン管２１に合流する。

【0017】

詳しくは、バイパス管２２は、排ガスが通過する方向において、上流端２Ａと、下流端２Ｂとを有する。上流端２Ａおよび下流端２Ｂは、いずれも、プラズマリアクター３（後述）の上流側において、メイン管２１に接続されている。これにより、バイパス管２２は、プラズマリアクター３（後述）の上流側において、排ガスをメイン管２１から分岐して通過させ、メイン管２１に合流させる。バイパス管２２には、後述するＨＣ貯留装置４が介在される。

【0018】

（２）触媒ユニット
触媒ユニット１２は、排気管２において、バイパス管２２の上流端２Ａよりも上流側に、介在されている。すなわち、エンジン１０１から排出された排ガスは、まず、触媒ユニット１２を通過し、次いで、メイン管２１またはバイパス管２２を通過して、プラズマリアクター３に導入され、その後、車外に排出される。

【0019】

触媒ユニット１２は、公知の排ガス浄化触媒を備えている。より具体的には、触媒ユニット１２は、例えば、排ガス浄化触媒と、排ガス浄化触媒を担持する触媒担体とを備えている。

【0020】

排ガス浄化触媒としては、公知の三元触媒が挙げられる。三元触媒は、例えば、貴金属を含む酸化物である。貴金属としては、例えば、白金、パラジウムおよびロジウムが挙げられる。排ガス浄化触媒は、通常、加熱されることによって、排ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）を酸化させ、無害化することができる。

【0021】

触媒担体としては、特に制限されないが、例えば、コージェライトからなるモノリス担体が挙げられる。モノリス担体は、例えば、ハニカム形状を有する。そして、排ガス浄化触媒は、例えば、スラリーとして調製され、触媒担体に塗布および乾燥される。これにより、排ガス浄化触媒を担持する触媒担体が得られる。

【0022】

（３）プラズマリアクター
プラズマリアクター３は、排ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）を分解する装置である。また、プラズマリアクター３は、排ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を分解することもできる。プラズマリアクター３は、排気管２の途中に介在される。より具体的には、プラズマリアクター３は、バイパス管２２の下流側において、メイン管２１に介在される。

【0023】

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、車外に排出される。

【0024】

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。

【0025】

バッテリー１０２から電源配線８および高電圧昇圧電源（図示せず）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７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。

【0026】

また、プラズマリアクター３は、好ましくは、炭化水素（ＨＣ）を吸着するゼオライト（後述）を備えている。ゼオライトは、例えば、各電極７の表面をコーティングし、ゼオライト層を形成する。

【0027】

これにより、プラズマリアクター３に導入された排ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）は、電極７の表面において、ゼオライトに吸着され、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。

【0028】

また、プラズマリアクター３において、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。

【0029】

（４）ＨＣ貯留装置
ＨＣ貯留装置４は、排ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）を、一時的に貯留するための装置である。ＨＣ貯留装置４は、炭化水素（ＨＣ）を吸着するゼオライトを備えている。より具体的には、ＨＣ貯留装置４は、例えば、ゼオライトと、ゼオライトがコートされた担体を備えている。

【0030】

ゼオライトは、炭化水素（ＨＣ）を吸着する吸着材である。ゼオライトは、公知のゼオライトを含む。ゼオライトとしては、例えば、天然ゼオライトおよび合成ゼオライトが挙げられる。天然ゼオライトとしては、例えば、方沸石、リョウ沸石、毛沸石、ソーダ沸石、モルデン沸石、輝沸石、束沸石および濁沸石が挙げられる。合成ゼオライトとしては、例えば、Ａ型ゼオライト、Ｙ型ゼオライト、Ｘ型ゼオライト、Ｌ型ゼオライト、エリオナイト、モルデナイト、βゼオライトおよびＺＳＭ－５型ゼオライトが挙げられる。これらは、単独使用または２種以上併用できる。また、ゼオライトは、詳しくは後述するが、金属を含有できる。金属としては、例えば、遷移金属（貴金属を除く。）が挙げられ、より具体的には、銀、鉄、マンガンおよび銅が挙げられる。これらは、単独使用または２種類以上併用できる。金属として、好ましくは、銀が挙げられる。金属は、例えば、公知の方法でゼオライトに担持または組成として含有される。

【0031】

担体としては、特に制限されないが、例えば、コージェライトからなるモノリス担体が挙げられる。モノリス担体は、例えば、ハニカム形状を有する。そして、ゼオライトは、例えば、スラリーとして調製され、担体に塗布および乾燥される。これにより、ゼオライトおよび担体を備えるＨＣ貯留装置４が得られる。

【0032】

ＨＣ貯留装置４は、バイパス管２２に介在される。ＨＣ貯留装置４は、入口４Ａと、出口４Ｂとを有する。エンジン１０１から排出された排ガスは、バイパス管２２を通って、入口４Ａから、ＨＣ貯留装置４の内部に導入される。また、ＨＣ貯留装置４の内部を通過した排ガスは、出口４Ｂから排出され、メイン管２１に合流する。このとき、排ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）の一部が、ＨＣ貯留装置４内において、ゼオライトに吸着される。

【0033】

（５）バルブ
バルブ５は、排気管２において、メイン管２１を流れる排ガスの流量と、バイパス管２２を流れる排ガスの流量とを調節する部材である。より具体的には、バルブ５は、メイン管２１と、バイパス管２２の下流端２Ｂとの接続部分に介在される。バルブ５としては、例えば、三方弁が挙げられる。

【0034】

バルブ５は、バイパス管２２の開度を０％とし、メイン管の開度を１００％とするメイン位置（以下、Ａ位置）と、バイパス管２２の開度を１００％とし、メイン管の開度を０％とするバイパス位置（以下、Ｂ位置）との間を移動可能であり、上記開度を任意の値に調整可能である。すなわち、バルブ５は、好ましくは、Ａ位置とＢ位置との間で開度を調節できる流量調整弁である。なお、バルブ５は、開度を調節できない開閉弁であってもよい。

【0035】

バルブ５をＡ位置からＢ位置へ向かって移動させると、バイパス管２２およびＨＣ貯留装置４へ流れる排ガスの流量が増加する。また、バルブ５をＢ位置からＡ位置へ向かって移動させると、バイパス管２２およびＨＣ貯留装置４へ流れる排ガスの流量が減少する。

【0036】

なお、バルブ５の配置は、上記に制限されず、メイン管２１からバイパス管２２へ分岐する排ガスの流量を調節できればよい。例えば、バルブ５は、バイパス管２２において、ＨＣ貯留装置４の上流側に介在されていてもよい。また、バルブ５は、メイン管２１とバイパス管２２との接続部分ではなく、メイン管２１に介在されていてもよく、また、バイパス管２２に介在されていてもよい。

【0037】

（６）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。

【0038】

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。

【0039】

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、エンジン１０１の始動および停止に応じた電気信号を受信可能である。

【0040】

（７）流量計
排気システム１は、さらに、排ガス流量を検知する流量検知デバイスとしての流量計１５を備えている。流量計１５は、メイン管２１の途中に介在される。これにより、流量計１５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）を測定可能としている。

【0041】

より具体的には、流量計１５は、例えば、バイパス管２２の下流端２Ｂと、プラズマリアクター３の入口３Ａとの間に、配置される。流量計１５は、排ガス流量Ｍに応じた電気信号を出力する。流量計１５は、信号配線９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１５から、排ガス流量Ｍに応じた電気信号を受信可能である。

【0042】

（８）温度計
排気システム１は、さらに、ＨＣ貯留装置４の温度を検知する温度検知デバイスとしての温度計１６を備えている。温度計１６は、バイパス管２２に介在される。これにより、温度計１６は、バイパス管２２を流れる排ガスの温度を検知可能としており、また、その温度に基づいて、ＨＣ貯留装置４の温度（ＨＣ貯留温度Ｔ）を検知可能としている。

【0043】

より具体的には、温度計１６は、例えば、バイパス管２２の下流端２Ｂと、ＨＣ貯留装置４の出口４Ｂとの間に、配置される。温度計１６は、ＨＣ貯留装置４の温度Ｔに応じた電気信号を出力する。温度計１６は、信号配線９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、温度計１６から、ＨＣ貯留温度Ｔに応じた電気信号を受信可能である。

【0044】

なお、排ガス流量ＭおよびＨＣ貯留温度Ｔ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。

【0045】

２．排ガスの浄化
車両１００の運転中において、エンジン１０１において生じた排ガスは、まず、触媒ユニット１２に供給される。そして、車両１００が継続的に運転されている場合、触媒ユニット１２では、比較的高温の排ガスにより、排ガス浄化触媒が加熱および活性化される。そのため、排ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）は、排ガス浄化触媒により浄化および無害化される。その後、無害化された排ガスは、プラズマリアクター３を通過して、車外に排出される。

【0046】

一方、エンジン１０１の始動直後などには、触媒ユニット１２に供給される排ガスが比較的低温（例えば、３００℃未満）である。そのため、排ガス浄化触媒が十分に加熱および活性化されない場合がある。この場合、排ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）が、排ガス浄化触媒により浄化されない場合がある。

【0047】

このような場合、炭化水素（ＨＣ）を含む排ガスは、触媒ユニット１２を通過し、プラズマリアクター３に導入される。そして、制御部６が、プラズマリアクター３の電極７に電圧を印加し、プラズマリアクター３内にプラズマを発生させる。その結果、プラズマにより炭化水素（ＨＣ）が酸化および無害化される。その後、排ガスは、プラズマリアクター３から排出され、大気に放出される。

【0048】

しかし、排気システム１では、プラズマリアクター３の分解性能には限界がある。そのため、分解性能の限界を超える量の炭化水素（ＨＣ）がプラズマリアクター３に供給されると、炭化水素（ＨＣ）の一部は分解されずに、大気に放出されるという不具合がある。そこで、上記の排気システム１は、以下の方法で、排気システム１を制御する。

【0049】

３．排気システムの制御
以下において、排気システム１の制御について、図２を参照して説明する。

【0050】

この制御では、制御部６が、エンジン始動時から所定時間、メイン管２１を閉状態にし、バイパス管２２を開状態とする第１ステップと、第１ステップの後、所定時間、メイン管２１を開状態にし、バイパス管２２を開状態とする第２ステップと、第２ステップの後、排ガス流量が所定値未満の場合に、バイパス管２２を開状態とし、排ガス流量が所定値以上の場合には、バイパス管２２を閉状態とする第３ステップとを実行する。

【0051】

より具体的には、この制御は、エンジン１０１の始動に伴って開始される（スタート：Ｓ１）。制御が開始されると、制御部６は、まず、バルブ５をＢ位置に固定する。すなわち、バイパス管２２の開度が１００％とされ、メイン管２１の開度が０％とされる。また、制御部６は、電極７に電圧を印加し、プラズマリアクター３内にプラズマを発生させる（第１ステップ：Ｓ２）。

【0052】

これにより、エンジン１０１において生じた排ガスが、触媒ユニット１２、ＨＣ貯留装置４およびプラズマリアクター３を、順次通過する。このとき、エンジン１０１が始動直後である場合、触媒ユニット１２に供給される排ガスが比較的低温（例えば、３００℃未満）である。そのため、触媒ユニット１２では、排ガス浄化触媒が十分に加熱されず、排ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）は、十分に分解されない。その結果、炭化水素（ＨＣ）を含んだ排ガスが、ＨＣ貯留装置４に導入される。

【0053】

ＨＣ貯留装置４には、ゼオライトが備えられている。そのため、排ガスがＨＣ貯留装置４に供給されると、排ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）の一部は、ゼオライトに吸着される。一方、炭化水素（ＨＣ）の残部がＨＣ貯留装置４から排出され、プラズマリアクター３に導入される。そして、炭化水素（ＨＣ）の残部は、プラズマリアクター３内に発生したプラズマによって、分解される。

【0054】

そして、制御部６は、第１ステップの状態を、所定時間保持する（Ｓ３）。第１ステップの保持時間は、例えば、１０秒～５０秒、好ましくは、２０～４０秒である。

【0055】

制御部６は、上記の所定時間が経過するまで、バルブ５およびプラズマリアクター３を、上記の第１ステップの状態で保持する（Ｓ３：ＮＯ）。また、制御部６は、上記の所定時間が経過した場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、バルブ５をＡ位置に変更する。すなわち、バイパス管２２の開度が０％とされ、メイン管２１の開度が１００％とされる。また、制御部６は、電極７に電圧を印加し、プラズマリアクター３内にプラズマを発生させる（第２ステップ：Ｓ４）。

【0056】

すなわち、上記の所定時間が経過すると、触媒ユニット１２に供給される排ガスの温度が比較的高温（例えば、３００℃以上）になる。そのため、触媒ユニット１２中の三元触媒が加熱および活性化され、排ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）は、触媒ユニット１２において分解される。

【0057】

そこで、制御部６は、上記の保持時間の経過後、バルブ５をＡ位置に変更する。これにより、触媒ユニット１２を通過した排ガスは、メイン管２１およびプラズマリアクター３を通過し、車外に排出される。

【0058】

また、このとき、制御部６は、プラズマリアクター３の電極７に電圧を印加し、プラズマリアクター３内にプラズマを発生させる。これにより、プラズマリアクター３内に滞留された炭化水素（ＨＣ）が、引き続き分解される。

【0059】

そして、制御部６は、第２ステップの状態を、所定時間保持する（Ｓ５）。第２ステップの保持時間は、例えば、１０秒～１２０秒、好ましくは、３０～６０秒である。

【0060】

制御部６は、上記の所定時間が経過するまで、バルブ５およびプラズマリアクター３を、上記の第２ステップの状態で保持する（Ｓ５：ＮＯ）。また、制御部６は、上記の所定時間が経過した場合（Ｓ５：ＹＥＳ）、バルブ５をＡ位置に維持する。すなわち、バイパス管２２の開度が０％とされ、メイン管２１の開度が１００％とされる。また、制御部６は、電極７に対する電圧の印加を停止し、プラズマリアクター３内におけるプラズマの発生を停止させる（Ｓ６）。

【0061】

そして、第２ステップにおいて、上記の所定時間が経過すると、プラズマリアクター３のゼオライトに吸着した炭化水素（ＨＣ）の分解が進行し、プラズマリアクター３のゼオライトの吸着能力に余裕が生じる。

【0062】

そこで、制御部６は、第２ステップにおいて上記の所定時間が経過した後、バイパス管２２を開状態とする。これにより、触媒ユニット１２を通過した排ガスは、バイパス管２２およびＨＣ貯留装置４を介して、プラズマリアクター３に導入される。

【0063】

このとき、ＨＣ貯留装置４において、排ガスによりゼオライトが加熱され、ゼオライトに吸着されていた炭化水素（ＨＣ）が、ゼオライトから脱離される。その結果、炭化水素（ＨＣ）が、プラズマリアクター３のゼオライトに吸着し、プラズマにより分解される。

【0064】

一方、第３ステップにおいて、ＨＣ貯留装置４に貯留された炭化水素（ＨＣ）を、プラズマリアクター３に導入する場合、排ガス流量が過度に大きいと、炭化水素（ＨＣ）の導入量が過度に多くなり、プラズマリアクター３の分解性能の限界を超える場合がある。

【0065】

そこで、この排気システム１では、第３ステップにおけるバイパス管２２の開閉を、排ガス流量に応じて制御する。

【0066】

すなわち、制御部６は、流量計１５により検知される排ガス流量Ｍが、所定の閾値未満であるか否かを判定する（第３ステップ：Ｓ７）。そして、排ガス流量Ｍが所定の閾値以上の場合（Ｓ７：ＮＯ）、バルブ５をＡ位置に維持する。すなわち、バイパス管２２の開度が０％とされ、メイン管２１の開度が１００％とされる。一方、排ガス流量Ｍが所定の閾値未満の場合（Ｓ７：ＹＥＳ）、バルブ５の操作により、バイパス管２２を開状態とする（バイパス管開モード：Ｓ８）。

【0067】

排ガス流量Ｍの閾値は、例えば、１ｇ／ｓ以上であり、例えば、３０ｇ／ｓ以下である。

【0068】

このように制御することにより、第３ステップでは、排ガス流量Ｍが比較的大きい場合には、バイパス管２２を閉状態とし、排ガス流量Ｍが比較的小さい場合にのみ、バイパス管２２を開状態とできる。そのため、分解性能の限界を超える量の炭化水素（ＨＣ）が、プラズマリアクター３に導入されることを抑制できる。

【0069】

さらに、この制御では、第３ステップにおけるバルブ５の開度および／または開閉タイミングを、ＨＣ貯留装置４の温度に応じて調整する。

【0070】

すなわち、上記のように排ガス流量Ｍが比較的小さい場合に、バイパス管２２を開状態とすると、比較的高温の排ガスがＨＣ貯留装置４に供給され、ゼオライトが加熱される。その結果、ゼオライトに吸着されていた炭化水素（ＨＣ）が、ゼオライトから脱離され、炭化水素（ＨＣ）が、プラズマリアクター３に導入される。

【0071】

このような第３ステップにおいて、排ガス温度が過度に高く、ＨＣ貯留装置４が過度に加熱されると、ゼオライトからの炭化水素（ＨＣ）の脱離量が過度に多くなり、プラズマリアクター３の分解性能の限界を超える場合がある。

【0072】

そこで、この排気システム１では、好ましくは、第３ステップにおけるバルブ５の開度および／または開閉タイミングを、ＨＣ貯留装置４の温度に応じて設定および制御する（Ｓ９）。

【0073】

より具体的には、例えば、制御部６は、予め作成された開度制御マップを有している。開度制御マップは、例えば、ＨＣ貯留温度Ｔと、そのＨＣ貯留温度Ｔにおける炭化水素（ＨＣ）脱離量と、その炭化水素（ＨＣ）脱離量に適したバイパス管２２の開度との関係を示すマップである。つまり、開度制御マップは、ＨＣ貯留装置４から脱離した炭化水素（ＨＣ）がプラズマリアクター３に供給されても、過剰供給とならないように、バイパス管２２の開度を調整可能としている。

【0074】

制御部６は、温度計１６によりＨＣ貯留温度Ｔを検出し、開度制御マップを参照することにより、ＨＣ貯留温度Ｔに基づいて、ＨＣ貯留装置４から脱離される炭化水素（ＨＣ）の量を予測でき、また、その炭化水素（ＨＣ）の脱離量に適したバイパス管２２の開度を算出できる。

【0075】

そして、制御部６は、ＨＣ貯留温度Ｔに基づいて、炭化水素（ＨＣ）の脱離量に適したバイパス管２２の開度を算出した後、バイパス管２２の開度を、バルブ５の制御により、上記で算出された所定開度に調整する。これにより、排ガス流量ＭおよびＨＣ貯留温度Ｔに適した所定開度で、バイパス管２２が開状態とされる。その結果、分解性能の限界を超えない量の炭化水素（ＨＣ）がプラズマリアクター３に供給される（Ｓ１０）。

【0076】

また、制御部６は、開度制御マップに代えて、予め作成されたタイミング制御マップを有していてもよい。タイミング制御マップは、例えば、ＨＣ貯留温度Ｔと、そのＨＣ貯留温度Ｔにおける炭化水素（ＨＣ）脱離量と、その炭化水素（ＨＣ）脱離量に適したガス流量との関係を示すマップである。つまり、タイミング制御マップは、ＨＣ貯留装置４から脱離した炭化水素（ＨＣ）がプラズマリアクター３に供給されても、過剰供給とならないように、バイパス管２２を開閉するタイミング（すなわち、Ｓ７における排ガス流量の閾値）を調整可能としている。

【0077】

制御部６は、タイミング制御マップを参照することにより、ＨＣ貯留温度Ｔに基づいて、ＨＣ貯留装置４から脱離される炭化水素（ＨＣ）の量を予測でき、また、その炭化水素（ＨＣ）の脱離量に適した排ガス流量を算出できる。

【0078】

制御部６は、温度計１６によりＨＣ貯留温度Ｔを検出し、タイミング制御マップを参照することにより、ＨＣ貯留温度Ｔに基づいて、ＨＣ貯留装置４から脱離される炭化水素（ＨＣ）の量を予測でき、また、その炭化水素（ＨＣ）の脱離量に適したバイパス管２２の開閉タイミング（すなわち、Ｓ７における排ガス流量の閾値）を算出できる。

【0079】

そして、制御部６は、ＨＣ貯留温度Ｔに基づいて、炭化水素（ＨＣ）の脱離量に適したバイパス管２２の開度タイミングを算出した後、バイパス管２２の開閉タイミングを、バルブ５の制御により、上記で算出された所定タイミングに調整する。これにより、排ガス流量ＭおよびＨＣ貯留温度Ｔに適した所定タイミングで、バイパス管２２が開状態とされる。その結果、分解性能の限界を超えない量の炭化水素（ＨＣ）がプラズマリアクター３に供給される（Ｓ１０）。

【0080】

なお、制御部６は、開度制御マップとタイミング制御マップとを有し、それらを併用してもよい。

【0081】

このような制御により、分解性能の限界を超えない量の炭化水素（ＨＣ）を、プラズマリアクター３に供給できる。

【0082】

そして、制御部６は、過剰な炭化水素（ＨＣ）がプラズマリアクター３に供給されないように、排ガス流量Ｍを監視する。すなわち、排ガス流量Ｍが、Ｓ７における閾値未満を維持しているかについて、確認する（Ｓ１１）。

【0083】

例えば、排ガス流量ＭがＳ７における所定の閾値以上となった場合（Ｓ１１：ＮＯ）、制御部６は、バルブ５を制御して、バイパス管２２を閉状態とする。より具体的には、バイパス管２２の開度が０％とされ、メイン管２１の開度が１００％とされる。また、制御部６は、電極７に対する電圧の印加を停止し、プラズマリアクター３内におけるプラズマの発生を停止させる（Ｓ６）。

【0084】

一方、排ガス流量ＭがＳ７における所定の閾値未満に維持されている場合（Ｓ１１：ＹＥＳ）、続いて、制御部６は、ＨＣ貯留装置４に吸着された炭化水素（ＨＣ）の脱離が完了したか否かを判断する（Ｓ１２）。ＨＣ貯留装置４に吸着された炭化水素（ＨＣ）の脱離の完了は、排ガス流量ＭおよびＨＣ貯留温度Ｔに基づいて、公知の方法で検知可能である。また、ＨＣ貯留装置４に、公知の炭化水素（ＨＣ）センサを設けることにより、ＨＣ貯留装置４に吸着された炭化水素（ＨＣ）の脱離の完了を検知してもよい。

【0085】

そして、炭化水素（ＨＣ）の脱離が完了していない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、バイパス管２２を上記の所定開度で開状態の状態を維持する（Ｓ１０）。

【0086】

一方、炭化水素（ＨＣ）の脱離が完了した場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、制御部６は、バルブ５をＡ位置に変更する。すなわち、バイパス管２２の開度が０％とされ、メイン管２１の開度が１００％とされる。また、制御部６は、電極７に対する電圧の印加を停止し、プラズマリアクター３内におけるプラズマの発生を停止させる（Ｓ１３）。

【0087】

そして、上記のようにエンジン１０１の始動直後の排ガスが処理された後、排ガスは触媒ユニット１２において浄化され、車外に排出される。また、上記の制御は停止される（エンド：Ｓ１４）。

【0088】

４．作用効果
上記の排気システム１では、排気管２がメイン管２１およびバイパス管２２を備え、メイン管２１に触媒ユニット１２およびプラズマリアクター３が介在され、バイパス管２２にＨＣ貯留装置４が介在されている。そのため、ＨＣ貯留装置４に供給する排ガス量、および、プラズマリアクター３に供給する排ガス量を、任意に調整でき、優れた排ガス浄化性能を得ることができる。

【0089】

また、上記のように、第３ステップにおいて排ガス流量が所定値未満の場合に、バイパス管２２を開状態とし、排ガス流量が所定値以上の場合に、バイパス管２２を閉状態とすれば、排ガス流量が過度に大きく、過剰な炭化水素（ＨＣ）が排ガスにより輸送される場合にも、その過剰な炭化水素（ＨＣ）がプラズマリアクター３に供給されることを抑制できる。そのため、上記の排気システム１は、排ガス浄化性能に優れる。

【0090】

さらに、上記のように、第３ステップにおいてバイパス管２２を開状態とする場合に、バルブ５の開度および／または開閉タイミングを、ＨＣ貯留装置４の温度に応じて調整すれば、ＨＣ貯留装置４の温度が過度に高く、過剰な炭化水素（ＨＣ）が脱離する場合にも、その過剰な炭化水素（ＨＣ）がプラズマリアクター３に供給されることを抑制できる。そのため、上記の排気システム１は、排ガス浄化性能に優れる。

【0091】

５．変形例
上記の排気システム１では、プラズマリアクター３が、炭化水素（ＨＣ）を吸着するためのゼオライトを備えていなくともよい。プラズマリアクター３において、ゼオライトは、例えば、電極７の表面にコーティングされる。

【0092】

また、プラズマリアクター３およびＨＣ貯留装置４において、ゼオライトは、貴金属を含有できる。貴金属としては、例えば、白金、パラジウムおよびロジウムが挙げられる。ゼオライトが貴金属を含有していれば、プラズマリアクター３および／またはＨＣ貯留装置４において、排ガス浄化性能を向上できる。

【0093】

また、上記の説明では、温度計１６を、ＨＣ貯留装置４の下流側に設けているが、例えば、温度計１６を、ＨＣ貯留装置４の上流側に設け、ＨＣ貯留装置４の上流側の温度に基づいて、ＨＣ貯留装置４の温度を推定することもできる。さらに、温度計１６を、ＨＣ貯留装置４の上流側および下流側の両方に設け、ＨＣ貯留装置４の上流側の温度と下流側の温度とに基づいて、ＨＣ貯留装置４の温度を推定することもできる。

【符号の説明】

【0094】

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】

【図2】