特許 7601684 排気システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-12-09

(45)【発行日】2024-12-17

(54)【発明の名称】排気システム

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/08 20060101AFI20241210BHJP

   F01N 3/00 20060101ALI20241210BHJP

   B01D 53/92 20060101ALI20241210BHJP

   B01J 20/18 20060101ALI20241210BHJP

【ＦＩ】

F01N3/08 A

F01N3/08 C

F01N3/00 F

B01D53/92 280

B01J20/18 B

B01D53/92 300

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2021060728

(22)【出願日】2021-03-31

(65)【公開番号】P2022156840

(43)【公開日】2022-10-14

【審査請求日】2024-02-01

(73)【特許権者】

【識別番号】000002967

【氏名又は名称】ダイハツ工業株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000104607

【氏名又は名称】株式会社キャタラー

(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

(72)【発明者】

【氏名】大野原 佑

(72)【発明者】

【氏名】大橋 達也

(72)【発明者】

【氏名】成田 慶一

【審査官】津田 真吾

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－１３２４８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２９５２４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００３－５３１７２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－８４９４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－９０４００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ ３／００

Ｂ０１Ｄ ５３／９２

Ｂ０１Ｊ ２０／１８

(57)【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排気管と、
前記排気管の途中に介在され、前記排ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）を吸着し、分解させるプラズマリアクターと、
前記排気管の前記プラズマリアクターの上流側に介在され、炭化水素（ＨＣ）を吸着および放出するＨＣ貯留装置と、
前記排ガスの流量を調節するバルブと
を備え、
前記排気管は、
前記エンジンから排出される排ガスを排気するメイン管と、
前記エンジンと前記プラズマリアクターとの間において、前記メイン管から分岐し、メイン管をバイパスするバイパス管と
を備え、
前記プラズマリアクターは、炭化水素（ＨＣ）を吸着する第１ゼオライトを備え、
前記ＨＣ貯留装置は、前記バイパス管に介在され、炭化水素（ＨＣ）を吸着する第２ゼオライトを備え、
前記バルブは、前記排気管において、前記バイパス管を流れる排ガスの流量を調節可能に配置され、
前記第１ゼオライトまたは前記第２ゼオライトのいずれか一方が、金属を含有する、排気システム。

【請求項2】

エンジンから排出される排ガスを排気するための排気管と、
前記排気管の途中に介在され、前記排ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）を吸着し、分解させるプラズマリアクターと、
前記排気管の前記プラズマリアクターの上流側に介在され、炭化水素（ＨＣ）を吸着および放出するＨＣ貯留装置と、
前記排ガスの流量を調節するバルブと
を備え、
前記排気管は、
前記エンジンから排出される排ガスを排気するメイン管と、
前記エンジンと前記プラズマリアクターとの間において、前記メイン管から分岐し、メイン管をバイパスするバイパス管と
を備え、
前記プラズマリアクターは、炭化水素（ＨＣ）を吸着する第１ゼオライトを備え、
前記ＨＣ貯留装置は、前記バイパス管に介在され、炭化水素（ＨＣ）を吸着する第２ゼオライトを備え、
前記バルブは、前記排気管において、前記バイパス管を流れる排ガスの流量を調節可能に配置され、
前記第１ゼオライトまたは前記第２ゼオライトのいずれか一方が、第１金属を含有し、
前記第１ゼオライトまたは前記第２ゼオライトの前記一方に対する他方が、前記第１金属とは組成の異なる第２金属を含有する、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】

【文献】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排気管と、前記排気管の途中に介在され、前記排ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）を吸着し、分解させるプラズマリアクターと、前記排気管の前記プラズマリアクターの上流側に介在され、炭化水素（ＨＣ）を吸着および放出するＨＣ貯留装置とを備え、前記プラズマリアクターは、炭化水素（ＨＣ）を吸着する第１ゼオライトを備え、前記ＨＣ貯留装置は、炭化水素（ＨＣ）を吸着する第２ゼオライトを備え、前記第１ゼオライトまたは前記第２ゼオライトのいずれか一方が、金属を含有する、排気システムを、含んでいる。

【0007】

本発明［２］は、エンジンから排出される排ガスを排気するための排気管と、前記排気管の途中に介在され、前記排ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）を吸着し、分解させるプラズマリアクターと、前記排気管の前記プラズマリアクターの上流側に介在され、炭化水素（ＨＣ）を吸着および放出するＨＣ貯留装置とを備え、前記プラズマリアクターは、炭化水素（ＨＣ）を吸着する第１ゼオライトを備え、前記ＨＣ貯留装置は、炭化水素（ＨＣ）を吸着する第２ゼオライトを備え、前記第１ゼオライトまたは前記第２ゼオライトのいずれか一方が、第１金属を含有し、前記第１ゼオライトまたは前記第２ゼオライトの前記一方に対する他方が、前記第１金属とは組成の異なる第２金属を含有する、排気システムを、含んでいる。

【発明の効果】

【0008】

本発明［１］の排気システムでは、プラズマリアクターおよびＨＣ貯留装置のいずれか一方のみが、金属を含有するゼオライトを備え、他方は、金属を含有しないゼオライトを備える。そのため、排気管を通過する炭化水素（ＨＣ）のうち、比較的炭素数の少ない炭化水素（ＨＣ）および比較的炭素数の多い炭化水素（ＨＣ）のいずれか一方が、より上流側に配置されるＨＣ貯留装置の第２ゼオライトに吸着される。また、他方が、より下流側に配置されるプラズマリアクターの第１ゼオライトに吸着される。つまり、エンジン始動時には、排気管を通過する炭化水素（ＨＣ）の一部はＨＣ貯留装置で吸着され、残部のみがプラズマリアクターで分解される。また、エンジンの継続的な駆動により排ガス温度が上昇すると、ＨＣ貯留装置で吸着された炭化水素（ＨＣ）が放出され、プラズマリアクターで分解される。つまり、プラズマリアクターには、炭化水素（ＨＣ）が分割して供給される。そのため、上記の構成によれば、プラズマリアクターの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ことを抑制でき、効率よく炭化水素（ＨＣ）をプラズマリアクターで分解できる。そのため、上記の排気システムは、排ガス浄化性能に優れる。

【0009】

また、本発明［２］の排気システムでは、プラズマリアクターおよびＨＣ貯留装置のいずれか一方が、第１金属を含有するゼオライトを備え、他方は、第１金属とは組成の異なる第２金属を含有するゼオライトを備える。そのため、排気管を通過する炭化水素（ＨＣ）のうち、比較的炭素数の少ない炭化水素（ＨＣ）および比較的炭素数の多い炭化水素（ＨＣ）のいずれか一方が、より上流側に配置されるＨＣ貯留装置の第２ゼオライトに吸着される。また、他方が、より下流側に配置されるプラズマリアクターの第１ゼオライトに吸着される。つまり、エンジン始動時には、排気管を通過する炭化水素（ＨＣ）の一部はＨＣ貯留装置で吸着され、残部のみがプラズマリアクターで分解される。また、エンジンの継続的な駆動により排ガス温度が上昇すると、ＨＣ貯留装置で吸着された炭化水素（ＨＣ）が放出され、プラズマリアクターで分解される。つまり、プラズマリアクターには、炭化水素（ＨＣ）が分割して供給される。そのため、上記の構成によれば、プラズマリアクターの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ことを抑制でき、効率よく炭化水素（ＨＣ）をプラズマリアクターで分解できる。そのため、上記の排気システムは、排ガス浄化性能に優れる。

【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、本発明の排気システムの他の実施形態の概略構成図である。

【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、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）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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

バッテリー１０２から電源配線８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。

【0022】

その結果、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、プラズマリアクター３内のプラズマにより、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。

【0023】

また、プラズマリアクター３は、第１ゼオライトを備えており、排ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）を、吸着可能としている。

【0024】

第１ゼオライトは、炭化水素（ＨＣ）を吸着する吸着材である。第１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。）が挙げられる。金属として、より具体的には、例えば、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。

【0025】

第１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。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、第１ゼオライトに吸着され、プラズマにより分解される。

【0026】

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。

【0027】

（３）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）を吸着する第２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、第２ゼオライトと、第２ゼオライトがコートされた担体を備えている。

【0028】

第２ゼオライトは、炭化水素（ＨＣ）を吸着する吸着材である。第２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、上記した天然ゼオライトおよび上記した合成ゼオライトが挙げられる。また、ゼオライトは、上記の金属を含有できる。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。

【0029】

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、第２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、第２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。

【0030】

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、第２ゼオライトに吸着される。

【0031】

（４）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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

（５）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。

【0036】

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。

【0037】

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。

【0038】

（６）触媒ユニット
排気システム１は、さらに、触媒ユニット１２を備えている。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。

【0039】

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。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

２．ゼオライト
上記の通り、プラズマリアクター３およびＨＣ貯留装置４は、ゼオライトを備えている。ゼオライトは、炭化水素（ＨＣ）を吸着および放出可能とする化合物である。より具体的には、ゼオライトは、比較的低温時（例えば、３００℃未満）では、炭化水素（ＨＣ）を吸着する。また、ゼオライトは、比較的高温時（例えば、３００℃以上）では、炭化水素（ＨＣ）を放出する。

【0043】

また、ゼオライトが吸収および放出可能な炭化水素（ＨＣ）の炭素数は、ゼオライトの種類に応じて異なる。

【0044】

より具体的には、金属を含有するゼオライトは、金属の影響により炭化水素（ＨＣ）を化学吸着する。そのため、金属を含有するゼオライトは、比較的炭素数の少ない（例えば、炭素数５未満）の炭化水素（ＨＣ）を吸着および放出し易く、比較的炭素数の多い（例えば、炭素数５以上）の炭化水素（ＨＣ）を吸着および放出し難い性質を有する。

【0045】

また、金属を含有しないゼオライトは、ゼオライトが有する細孔に炭化水素（ＨＣ）を物理吸着する。そのため、金属を含有しないゼオライトは、比較的炭素数の多い（例えば、炭素数５以上）の炭化水素（ＨＣ）を吸着および放出し易く、比較的炭素数の少ない（例えば、炭素数５未満）の炭化水素（ＨＣ）を吸着および放出し難い性質を有する。

【0046】

そして、上記の排気システムでは、プラズマリアクター３の第１ゼオライト、および、ＨＣ貯留装置４の第２ゼオライトのうち、いずれか一方のみが金属を含有しており、他方は、金属を含有していない。つまり、第１ゼオライトおよび第２ゼオライトのいずれか一方が、金属を含有するゼオライトであり、他方が、金属を含有しないゼオライトである。

【0047】

例えば、プラズマリアクター３における第１ゼオライトが、金属を含有する場合、ＨＣ貯留装置４における第２ゼオライトは、金属を含有しない。また、プラズマリアクター３における第１ゼオライトが、金属を含有しない場合、ＨＣ貯留装置４における第２ゼオライトは、金属を含有する。

【0048】

好ましくは、プラズマリアクター３における第１ゼオライトが、金属を含有し、ＨＣ貯留装置４における第２ゼオライトは、金属を含有しない。より好ましくは、プラズマリアクター３における第１ゼオライトが、銀（Ａｇ）を含有し、ＨＣ貯留装置４における第２ゼオライトは、金属を含有しない。

【0049】

上記のように、第１ゼオライトまたは第２ゼオライトのいずれか一方のみが、金属を含有していれば、金属を含有するゼオライトが、比較的炭素数の少ない炭化水素（ＨＣ）を優先的に吸着および放出できる。また、金属を含有しないゼオライトが、比較的炭素数の多い炭化水素（ＨＣ）を優先的に吸着および放出できる。

【0050】

そのため、第１ゼオライトまたは第２ゼオライトのいずれか一方のみが金属を含有し、他方が金属を含有していなければ、プラズマリアクター３の第１ゼオライトに、比較的炭素数の多い炭化水素（ＨＣ）または比較的炭素数の少ない炭化水素（ＨＣ）のいずれか一方を、選択的に吸着および放出させることができる。また、ＨＣ貯留装置４の第２ゼオライトに、比較的炭素数の多い炭化水素（ＨＣ）または比較的炭素数の少ない炭化水素（ＨＣ）の他方を、選択的に吸着および放出させることができる。

【0051】

なお、第１ゼオライトまたは第２ゼオライトにおける金属の含有割合は、目的および用途に応じて、適宜設定されるが、例えば、金属およびゼオライトの総量に対して、金属が、例えば、１質量％以上、１０質量％以下である。

【0052】

３．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。

【0053】

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。

【0054】

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。

【0055】

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。

【0056】

４．排気システムの制御
以下において、排気システム１の制御について説明する。また、以下では、プラズマリアクター３の第１ゼオライトが金属を含有し、ＨＣ貯留装置４の第２ゼオライトが金属を含有しない形態について、説明する。

【0057】

制御部６は、エンジン１０１が始動されると、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。

【0058】

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。

【0059】

ＨＣ貯留装置４には、第２ゼオライトが備えられている。第２ゼオライトは、金属を含有しておらず、比較的炭素数の多い炭化水素（ＨＣ）を優先的に吸着する性質を有している。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）のうち、比較的炭素数の多い炭化水素（ＨＣ）が、第２ゼオライトに吸着される。一方、比較的炭素数の少ない炭化水素（ＨＣ）は、第２ゼオライトに吸着され難いため、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。

【0060】

プラズマリアクター３には、第１ゼオライトが備えられている。第１ゼオライトは、金属を含有しており、比較的炭素数の少ない炭化水素（ＨＣ）を優先的に吸着する性質を有している。そのため、排ガスがプラズマリアクター３に供給されると、比較的炭素数の少ない炭化水素（ＨＣ）が、第１ゼオライトに吸着され、プラズマリアクター３内に滞留する。

【0061】

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。その結果、比較的炭素数の少ない炭化水素（ＨＣ）が、プラズマによって分解される。

【0062】

そして、この排気システム１では、制御部６が、バルブ５を上記の状態（Ｂ位置）で所定時間保持する。保持時間は、例えば、１０秒～５０秒、好ましくは、２０～４０秒である。

【0063】

上記の保持時間が経過すると、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。

【0064】

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。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。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。

【0065】

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内に滞留された比較的炭素数の少ない炭化水素（ＨＣ）が、引き続き分解される。

【0066】

そして、この排気システム１では、制御部６が、バルブ５を上記の状態（Ａ位置）で所定時間保持する。保持時間は、例えば、１０秒～１２０秒、好ましくは、３０～６０秒である。

【0067】

上記の保持時間が経過すると、プラズマリアクター３において、比較的炭素数の少ない炭化水素（ＨＣ）の分解が進行し、プラズマリアクター３の分解能力に余裕が生じる。

【0068】

そこで、制御部６は、上記の保持時間の経過後、バルブ５をＢ位置に変更する。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。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。

【0069】

このとき、ＨＣ貯留装置４において、排ガスにより第２ゼオライトが加熱され、第２ゼオライトに吸着されていた比較的炭素数の多い炭化水素（ＨＣ）が、第２ゼオライトから脱離される。その結果、比較的炭素数の多い炭化水素（ＨＣ）が、プラズマリアクター３に導入され、プラズマにより分解される。

【0070】

このような制御により、比較的炭素数の少ない炭化水素（ＨＣ）および比較的炭素数の多い炭化水素（ＨＣ）のいずれか一方を、ＨＣ貯留装置４において一時的に貯留し、他方を、プラズマリアクター３においてプラズマ分解できる。

【0071】

また、上記の制御によれば、炭化水素（ＨＣ）の分解が進行し、プラズマリアクター３の分解能力に余裕が生じた後に、ＨＣ貯留装置４で一時的に貯留した炭化水素（ＨＣ）を、プラズマリアクター３においてプラズマ分解できる。

【0072】

なお、上記した説明では、プラズマリアクター３の第１ゼオライトが金属を含有し、ＨＣ貯留装置４の第２ゼオライトが金属を含有しない形態について説明したが、例えば、プラズマリアクター３の第１ゼオライトが金属を含有せず、ＨＣ貯留装置４の第２ゼオライトが金属を含有していてもよい。このような場合には、エンジン１０１の始動直後には、比較的炭素数の多い炭化水素（ＨＣ）がＨＣ貯留装置４の第２ゼオライトに吸着され、比較的炭素数の少ない炭化水素（ＨＣ）がプラズマリアクター３の第１ゼオライトに吸着される。そして、比較的炭素数の少ない炭化水素（ＨＣ）がプラズマリアクター３で分解された後、比較的炭素数の多い炭化水素（ＨＣ）が第２ゼオライトから脱離し、プラズマリアクター３に導入され、プラズマにより分解される。

【0073】

５．作用効果
上記の排気システム１では、プラズマリアクター３およびＨＣ貯留装置４のいずれか一方のみが、金属を含有するゼオライトを備え、他方は、金属を含有しないゼオライトを備える。そのため、排気管を通過する炭化水素（ＨＣ）のうち、比較的炭素数の少ない炭化水素（ＨＣ）および比較的炭素数の多い炭化水素（ＨＣ）のいずれか一方が、より上流側に配置されるＨＣ貯留装置４の第２ゼオライトに吸着される。また、他方が、より下流側に配置されるプラズマリアクター３の第１ゼオライトに吸着される。つまり、エンジン始動時には、排気管２を通過する炭化水素（ＨＣ）の一部はＨＣ貯留装置４で吸着され、残部のみがプラズマリアクター３で分解される。また、エンジンの継続的な駆動により排ガス温度が上昇すると、ＨＣ貯留装置４で吸着された炭化水素（ＨＣ）が放出され、プラズマリアクター３で分解される。つまり、プラズマリアクター３には、炭化水素（ＨＣ）が分割して供給される。そのため、上記の構成によれば、プラズマリアクター３の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に供給されることを抑制でき、効率よく炭化水素（ＨＣ）をプラズマリアクター３で分解できる。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。

【0074】

６．変形例
上記した説明では、排気管２は、メイン管２１およびバイパス管２２を備えているが、図２に示されるように、排気管２は、バイパス管２２を備えていなくともよい。この場合、プラズマリアクター３がメイン管２１に介在され、また、ＨＣ貯留装置４は、メイン管２１において、プラズマリアクター３の上流側に介在される。

【0075】

このような実施形態でも、エンジン１０１の始動直後には、排ガスに含まれる炭化水素（ＨＣ）のうち、比較的炭素数の少ない炭化水素（ＨＣ）および比較的炭素数の多い炭化水素（ＨＣ）のいずれか一方が、ＨＣ貯留装置４の第２ゼオライトに吸着されることにより一時的に貯留され、他方が、プラズマリアクター３においてプラズマ分解される。

【0076】

そして、排ガスの温度が比較的高温（例えば、３００℃以上）になると、ＨＣ貯留装置４の第２ゼオライトに吸着された炭化水素（ＨＣ）が、放出され、プラズマリアクター３に導入され、プラズマ分解される。

【0077】

すなわち、上記の排気システム１によれば、比較的炭素数の少ない炭化水素（ＨＣ）と、比較的炭素数の多い炭化水素（ＨＣ）とを、逐次的にプラズマリアクター３に導入し、プラズマにより分解できる。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。

【0078】

好ましくは、排気管２は、メイン管２１およびバイパス管２２を備え、ＨＣ貯留装置４は、バイパス管２２に介在されている。このような構成によれば、バルブ５の開閉を制御することにより、プラズマリアクター３に導入する炭化水素（ＨＣ）の量を任意に調整できるため、排ガス浄化効率の向上を図ることができる。

【0079】

また、第１ゼオライトおよび／または第２ゼオライトは、上記の金属（遷移金属）の他、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。第１ゼオライトおよび／または第２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。

【0080】

なお、上記の排気システム１では、第１ゼオライト（プラズマリアクター３）および第２ゼオライト（ＨＣ貯留装置４）のいずれか一方のみが金属を含有し、他方は、第１金属を含有していない。しかし、例えば、第１ゼオライト（プラズマリアクター３）および第２ゼオライト（ＨＣ貯留装置４）のいずれか一方が、第１金属を含有し、第１ゼオライトまたは第２ゼオライトの一方に対する他方が、第１金属とは組成の異なる第２金属を含有することができる。

【0081】

第１金属および第２金属は、互いに組成の異なる金属であれば、特に制限されない。金属としては、例えば、上記遷移金属および上記貴金属が挙げられる。また、第１金属および第２金属は、金属単体であってもよく、金属組成物であってもよい。これらは、単独使用または２種類以上併用できる。

【0082】

例えば、第１ゼオライト（プラズマリアクター３）が第１金属として、上記遷移金属のみを含有する場合において、第２ゼオライト（ＨＣ貯留装置４）は、第２金属として、上記遷移金属および上記貴金属を含む金属組成物を含有できる。

【0083】

また、第１ゼオライト（プラズマリアクター３）が第１金属として上記遷移金属のみを含有する場合において、第２ゼオライト（ＨＣ貯留装置４）は、第２金属として、上記遷移金属を含有せず上記貴金属を含有できる。

【0084】

上記のような場合には、第１ゼオライトおよび第２ゼオライトは、いずれも金属の影響によって炭化水素（ＨＣ）を化学吸着する。そして、化学吸着される炭化水素（ＨＣ）の炭素数が、ゼオライトに含まれる金属の種類に応じて異なる。つまり、第１金属を含むゼオライトに吸着され易い炭化水素の炭素数と、第２金属を含むゼオライトに吸着され易い炭化水素の炭素数とが、互いに異なる。

【0085】

そのため、上記の排気システム１では、第１ゼオライトおよび第２ゼオライトのいずれか一方が、比較的炭素数の少ない炭化水素（ＨＣ）を吸着および放出し易く、他方が、比較的炭素数の多い炭化水素（ＨＣ）を吸着および放出し易い。

【0086】

つまり、上記の排気システム１では、プラズマリアクター３（第１ゼオライト）およびＨＣ貯留装置４（第２ゼオライト）のいずれか一方が、第１金属を含有するゼオライトを備え、他方は、第１金属とは組成の異なる第２金属を含有するゼオライトを備える。そのため、排気管を通過する炭化水素（ＨＣ）のうち、比較的炭素数の少ない炭化水素（ＨＣ）のいずれか一方が、より上流側に配置されるＨＣ貯留装置４の第２ゼオライトに吸着される。また、他方が、より下流側に配置されるプラズマリアクター３の第１ゼオライトに吸着される。つまり、エンジン始動時には、排気管２を通過する炭化水素（ＨＣ）の一部はＨＣ貯留装置４で吸着され、残部のみがプラズマリアクター３で分解される。また、エンジンの継続的な駆動により排ガス温度が上昇すると、ＨＣ貯留装置４で吸着された炭化水素（ＨＣ）が放出され、プラズマリアクター３で分解される。つまり、プラズマリアクター３には、炭化水素（ＨＣ）が分割して供給される。そのため、上記の構成によれば、プラズマリアクター３の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に供給されることを抑制でき、効率よく炭化水素（ＨＣ）をプラズマリアクター３で分解できる。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。

【0087】

さらに、第１金属および第２金属の組み合わせは、上記に限定されない。例えば、第２ゼオライト（ＨＣ貯留装置４）が第１金属として、上記遷移金属のみを含有する場合において、第１ゼオライト（プラズマリアクター３）は、第２金属として、上記遷移金属および上記貴金属を含む金属組成物を含有できる。

【0088】

また、第２ゼオライト（ＨＣ貯留装置４）が第１金属として上記遷移金属のみを含有する場合において、第１ゼオライト（プラズマリアクター３）は、第２金属として、上記遷移金属を含有せず上記貴金属を含有できる。

【0089】

さらに、例えば、第１ゼオライト（プラズマリアクター３）が第１金属として遷移金属および貴金属を含む金属組成物を含有する場合、第２ゼオライト（ＨＣ貯留装置４）は、第２金属として、遷移金属を含有せず貴金属のみを含有できる。

【0090】

加えて、第２ゼオライト（ＨＣ貯留装置４）が第１金属として遷移金属および貴金属を含む金属組成物を含有する場合、第１ゼオライト（プラズマリアクター３）は、第２金属として、遷移金属を含有せず貴金属のみを含有できる。

【0091】

これらの実施形態においても、プラズマリアクター３およびＨＣ貯留装置４のいずれか一方が、第１金属を含有するゼオライトを備え、他方は、第１金属とは組成の異なる第２金属を含有するゼオライトを備える。そのため、排気管を通過する炭化水素（ＨＣ）のうち、比較的炭素数の少ない炭化水素（ＨＣ）のいずれか一方が、より上流側に配置されるＨＣ貯留装置４の第２ゼオライトに吸着される。また、他方が、より下流側に配置されるプラズマリアクター３の第１ゼオライトに吸着される。つまり、エンジン始動時には、排気管２を通過する炭化水素（ＨＣ）の一部はＨＣ貯留装置４で吸着され、残部のみがプラズマリアクター３で分解される。また、エンジンの継続的な駆動により排ガス温度が上昇すると、ＨＣ貯留装置４で吸着された炭化水素（ＨＣ）が放出され、プラズマリアクター３で分解される。つまり、プラズマリアクター３には、炭化水素（ＨＣ）が分割して供給される。そのため、上記の構成によれば、プラズマリアクター３の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に供給されることを抑制でき、効率よく炭化水素（ＨＣ）をプラズマリアクター３で分解できる。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。

【符号の説明】

【0092】

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】