特許 6610318 オゾン供給制御装置およびオゾン供給システム

(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】6610318

(24)【登録日】2019年11月8日

(45)【発行日】2019年11月27日

(54)【発明の名称】オゾン供給制御装置およびオゾン供給システム

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/08 20060101AFI20191118BHJP

   F01N 3/36 20060101ALI20191118BHJP

   C01B 13/11 20060101ALI20191118BHJP

   B01D 53/94 20060101ALI20191118BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/08 D

   F01N3/36 B

   C01B13/11 K

   C01B13/11 B

   B01D53/94 223

   B01D53/94 400

【請求項の数】8

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2016-24241(P2016-24241)

(22)【出願日】2016年2月11日

(65)【公開番号】特開2017-141754(P2017-141754A)

(43)【公開日】2017年8月17日

【審査請求日】2019年1月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100106149

【弁理士】

【氏名又は名称】矢作 和行

(74)【代理人】

【識別番号】100121991

【弁理士】

【氏名又は名称】野々部 泰平

(74)【代理人】

【識別番号】100145595

【弁理士】

【氏名又は名称】久保 貴則

(72)【発明者】

【氏名】太田 裕一郎

【審査官】 楠永 吉孝

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−０６５５１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０１５３６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１０８３１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−０９６０３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１４８９３７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／０８〜 ３／３８

Ｂ０１Ｄ ５３／９４

Ｃ０１Ｂ １３／１１

Ｆ０２Ｍ ２５／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

放電によりオゾンを生成する電極（３１）を有したオゾナイザ（３０）と、前記オゾナイザで生成されたオゾンを内燃機関（１０）の排気通路（１０ｅｘ）または吸気通路（１０ｉｎ）へ送風する送風機（５０）と、を備えるオゾン供給装置を制御対象とするオゾン供給制御装置において、
前記オゾナイザおよび前記送風機を作動させることで、前記排気通路または前記吸気通路へオゾンを供給させるオゾン供給制御部（４１ａ）と、
前記オゾナイザの温度が所定温度未満である低温状態であるか否かを判定する温度判定部（Ｓ２３）と、
前記オゾン供給制御部によるオゾン供給を停止させるにあたり、前記オゾナイザの作動を停止させ、その後、前記温度判定部により前記低温状態であると判定されるまで前記送風機の作動を継続させた後に、前記送風機の作動を停止させる停止制御部（Ｓ２）と、
を備えるオゾン供給制御装置。

【請求項2】

前記オゾン供給装置は、
前記排気通路または前記吸気通路へオゾンを送風させるオゾン送風通路（２６ａ）を形成する送風配管（２６）と、
前記オゾン送風通路を大気へ開放する大気開放状態、および大気開放させない非開放状態を切り替える大気開放バルブ（２６０ｖ、２６１ｖ、２６２ｖ）と、
前記オゾン送風通路を前記排気通路または前記吸気通路と連通させる連通状態、および前記連通を遮断する連通遮断状態を切り替える連通遮断バルブ（２６０ｖ、２６ｖ）と、
を備えており、
前記大気開放バルブおよび前記連通遮断バルブの作動を制御するバルブ制御部（Ｓ２１ａ）を備え、
前記バルブ制御部は、
前記オゾン供給制御部によりオゾンを供給させている場合には、前記連通遮断バルブを前記連通状態に作動させつつ、前記大気開放バルブを前記非開放状態に作動させ、
前記停止制御部により前記送風機の作動を継続させている場合には、前記連通遮断バルブを前記連通遮断状態に作動させつつ、前記大気開放バルブを前記大気開放状態に作動させる請求項１に記載のオゾン供給制御装置。

【請求項3】

放電によりオゾンを生成する電極（３１）を有したオゾナイザ（３０）と、
前記オゾナイザで生成されたオゾンを内燃機関（１０）の排気通路（１０ｅｘ）または吸気通路（１０ｉｎ）へ送風する送風機（５０）と、
前記排気通路または前記吸気通路へオゾンを送風させるオゾン送風通路（２６ａ）を形成する送風配管（２６）と、
前記オゾン送風通路を大気へ開放する大気開放状態、および大気開放させない非開放状態を切り替える大気開放バルブ（２６０ｖ、２６１ｖ、２６２ｖ）と、
前記オゾン送風通路を前記排気通路または前記吸気通路と連通させる連通状態、および前記連通を遮断する連通遮断状態を切り替える連通遮断バルブ（２６０ｖ、２６ｖ）と、
を備えるオゾン供給装置を制御対象とするオゾン供給制御装置において、
前記オゾナイザおよび前記送風機を作動させることで、前記排気通路または前記吸気通路へオゾンを供給させるオゾン供給制御部（４１ａ）と、
前記大気開放バルブおよび前記連通遮断バルブの作動を制御するバルブ制御部（Ｓ２１ａ）と、
前記オゾン供給制御部によるオゾン供給を停止させるにあたり、前記オゾナイザの作動を停止させ、その後、前記オゾナイザの温度が所定温度未満に低下するまで前記送風機の作動を継続させた後に、前記送風機の作動を停止させる停止制御部（Ｓ２）と、
を備え、
前記バルブ制御部は、
前記オゾン供給制御部によりオゾンを供給させている場合には、前記連通遮断バルブを前記連通状態に作動させつつ、前記大気開放バルブを前記非開放状態に作動させ、
前記停止制御部により前記送風機の作動を継続させている場合には、前記連通遮断バルブを前記連通遮断状態に作動させつつ、前記大気開放バルブを前記大気開放状態に作動させるオゾン供給制御装置。

【請求項4】

前記オゾナイザの作動を停止させた時点における前記オゾナイザの温度上昇速度が所定速度以上である温度急上昇状態であるか否かを判定する昇温判定部（Ｓ２１ｃ）を備え、
前記昇温判定部により前記温度急上昇状態と判定された場合には、前記所定温度を高温側へ変更させる請求項１〜３のいずれか１つに記載のオゾン供給制御装置。

【請求項5】

オゾン供給が要求されていない期間中、前記所定温度よりも低温に設定された第２温度と比較して前記オゾナイザの温度が高くなっている場合に、前記オゾナイザの作動を停止させつつ前記送風機を作動させて前記オゾナイザを空冷する空冷制御部（Ｓ３３）を備える請求項１〜４のいずれか１つに記載のオゾン供給制御装置。

【請求項6】

前記オゾン供給制御部は、要求オゾン量に基づき設定された目標風量となるよう前記送風機を作動させ、
前記所定温度よりも低温に設定された第３温度と比較して前記オゾナイザの温度が高くなっている場合に、要求オゾン量に対応する風量よりも多い風量に前記目標風量を設定する風量増大制御部（Ｓ４３）を備える請求項１〜５のいずれか１つに記載のオゾン供給制御装置。

【請求項7】

放電によりオゾンを生成する電極（３１）を有したオゾナイザ（３０）と、
前記オゾナイザで生成されたオゾンを内燃機関（１０）の排気通路（１０ｅｘ）または吸気通路（１０ｉｎ）へ送風する送風機（５０）と、
前記排気通路または前記吸気通路へオゾンを送風させるオゾン送風通路（２６ａ）を形成する送風配管（２６）と、
前記オゾン送風通路を大気へ開放する大気開放状態、および大気開放させない非開放状態を切り替える大気開放バルブ（２６０ｖ、２６１ｖ、２６２ｖ）と、
前記オゾン送風通路を前記排気通路または前記吸気通路と連通させる連通状態、および前記連通を遮断する連通遮断状態を切り替える連通遮断バルブ（２６０ｖ、２６ｖ）と、
前記オゾナイザおよび前記送風機を作動させることで、前記排気通路または前記吸気通路へオゾンを供給させるオゾン供給制御部（４１ａ）と、
前記大気開放バルブおよび前記連通遮断バルブの作動を制御するバルブ制御部（Ｓ２１ａ）と、
前記オゾン供給制御部によるオゾン供給を停止させるにあたり、前記オゾナイザの作動を停止させ、その後、前記オゾナイザの温度が所定温度未満に低下するまで前記送風機の作動を継続させた後に、前記送風機の作動を停止させる停止制御部（Ｓ２）と、
を備え、
前記バルブ制御部は、
前記オゾン供給制御部によりオゾンを供給させている場合には、前記連通遮断バルブを前記連通状態に作動させつつ、前記大気開放バルブを前記非開放状態に作動させ、
前記停止制御部により前記送風機の作動を継続させている場合には、前記連通遮断バルブを前記連通遮断状態に作動させつつ、前記大気開放バルブを前記大気開放状態に作動させるオゾン供給システム。

【請求項8】

前記オゾナイザは、前記電極へ電圧を印加するための電源回路（３３、３４）を有しており、
前記電源回路は、前記大気開放バルブにより大気へ開放される送風空気により冷却される位置に配置されている請求項７に記載のオゾン供給システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排気通路または吸気通路へオゾンを供給するオゾン供給装置を制御対象とするオゾン供給制御装置、およびオゾン供給システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来より、電極間での放電によりオゾンを生成するオゾナイザを有し、生成したオゾンを、内燃機関の排気通路または吸気通路へ供給するオゾン供給装置が知られている。排気通路へオゾンを供給する用途の一例としては、ＮＯｘ浄化装置が有する吸着剤にＮＯｘを吸着させるにあたり、オゾンを供給することで、排ガス中の一酸化窒素を二酸化窒素に酸化させてＮＯｘ吸着量を増大させることが挙げられる。吸気通路へオゾンを供給する用途の一例としては、燃焼室での混合気の着火性を向上させることが挙げられる（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２０１２−１９３６２０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

さて、放電によりオゾンを生じさせると、電極の温度が上昇してオゾナイザの温度が上昇する。すると、放電に要する電力量が増大するため、オゾナイザを冷却することが要求される。特に、オゾナイザの作動を停止させた後、短時間しか経過していない状態でオゾナイザの作動を再開させる場合には、オゾナイザの温度低下が少なく高温の状態で作動を開始させることになるので、オゾナイザの高温化に対する懸念が顕著になる。

【0005】

本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、オゾナイザの高温化抑制を図ったオゾン供給制御装置、およびオゾン供給システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

ここに開示される発明は上記目的を達成するために以下の技術的手段を採用する。なお、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、発明の技術的範囲を限定するものではない。

【0007】

開示される第１の発明は、放電によりオゾンを生成する電極（３１）を有したオゾナイザ（３０）と、オゾナイザで生成されたオゾンを内燃機関（１０）の排気通路（１０ｅｘ）または吸気通路（１０ｉｎ）へ送風する送風機（５０）と、を備えるオゾン供給装置を制御対象とするオゾン供給制御装置において、オゾナイザおよび送風機を作動させることで、排気通路または吸気通路へオゾンを供給させるオゾン供給制御部（４１ａ）と、オゾナイザの温度が所定温度未満である低温状態であるか否かを判定する温度判定部（Ｓ２３）と、オゾン供給制御部によるオゾン供給を停止させるにあたり、オゾナイザの作動を停止させ、その後、温度判定部により低温状態であると判定されるまで送風機の作動を継続させた後に、送風機の作動を停止させる停止制御部（Ｓ２）と、を備えるオゾン供給制御装置である。

【0008】

開示される第２の発明は、放電によりオゾンを生成する電極（３１）を有したオゾナイザ（３０）と、オゾナイザで生成されたオゾンを内燃機関（１０）の排気通路（１０ｅｘ）または吸気通路（１０ｉｎ）へ送風する送風機（５０）と、排気通路または吸気通路へオゾンを送風させるオゾン送風通路（２６ａ）を形成する送風配管（２６）と、オゾン送風通路を大気へ開放する大気開放状態、および大気開放させない非開放状態を切り替える大気開放バルブ（２６０ｖ、２６１ｖ、２６２ｖ）と、オゾン送風通路を排気通路または吸気通路と連通させる連通状態、および連通を遮断する連通遮断状態を切り替える連通遮断バルブ（２６０ｖ、２６ｖ）と、を備えるオゾン供給装置を制御対象とするオゾン供給制御装置において、オゾナイザおよび送風機を作動させることで、排気通路または吸気通路へオゾンを供給させるオゾン供給制御部（４１ａ）と、大気開放バルブおよび連通遮断バルブの作動を制御するバルブ制御部（Ｓ２１ａ）と、オゾン供給制御部によるオゾン供給を停止させるにあたり、オゾナイザの作動を停止させ、その後、オゾナイザの温度が所定温度未満に低下するまで送風機の作動を継続させた後に、送風機の作動を停止させる停止制御部（Ｓ２）と、を備え、バルブ制御部は、オゾン供給制御部によりオゾンを供給させている場合には、連通遮断バルブを連通状態に作動させつつ、大気開放バルブを非開放状態に作動させ、停止制御部により送風機の作動を継続させている場合には、連通遮断バルブを連通遮断状態に作動させつつ、大気開放バルブを大気開放状態に作動させるオゾン供給制御装置である。

【0009】

開示される第３の発明は、放電によりオゾンを生成する電極（３１）を有したオゾナイザ（３０）と、オゾナイザで生成されたオゾンを内燃機関（１０）の排気通路（１０ｅｘ）または吸気通路（１０ｉｎ）へ送風する送風機（５０）と、排気通路または吸気通路へオゾンを送風させるオゾン送風通路（２６ａ）を形成する送風配管（２６）と、オゾン送風通路を大気へ開放する大気開放状態、および大気開放させない非開放状態を切り替える大気開放バルブ（２６０ｖ、２６１ｖ、２６２ｖ）と、オゾン送風通路を排気通路または吸気通路と連通させる連通状態、および連通を遮断する連通遮断状態を切り替える連通遮断バルブ（２６０ｖ、２６ｖ）と、オゾナイザおよび送風機を作動させることで、排気通路または吸気通路へオゾンを供給させるオゾン供給制御部（４１ａ）と、大気開放バルブおよび連通遮断バルブの作動を制御するバルブ制御部（Ｓ２１ａ）と、オゾン供給制御部によるオゾン供給を停止させるにあたり、オゾナイザの作動を停止させ、その後、オゾナイザの温度が所定温度未満に低下するまで送風機の作動を継続させた後に、送風機の作動を停止させる停止制御部（Ｓ２）と、を備え、バルブ制御部は、オゾン供給制御部によりオゾンを供給させている場合には、連通遮断バルブを連通状態に作動させつつ、大気開放バルブを非開放状態に作動させ、停止制御部により送風機の作動を継続させている場合には、連通遮断バルブを連通遮断状態に作動させつつ、大気開放バルブを大気開放状態に作動させるオゾン供給システムである。

【0010】

これら第１の発明、第２の発明および第３の発明によれば、オゾン供給を停止させるにあたり、オゾナイザを停止させた後、低温状態になるまで送風機の作動を継続させてから送風機を停止させる。そのため、オゾン生成により温度上昇したオゾナイザは、作動停止後に、送風機の継続作動により低温状態になるまで冷却されるので、オゾナイザの高温化抑制を図ることができる。

【0011】

ここで、上記第２の発明および第３の発明に反して大気開放バルブを備えていない場合、送風機継続作動の期間において、排気または吸気がオゾン送風通路へ逆流しないように、送風機の吐出圧を大きくする必要がある。これに対し上記第２の発明および第３の発明では、大気開放バルブ、連通遮断バルブおよびバルブ制御部を備える。そして、停止制御部により送風機の作動を継続させている場合には、連通遮断バルブを連通遮断状態に作動させつつ大気開放バルブを大気開放状態に作動させる。そのため、送風機継続作動期間において、上記逆流の懸念が無くなるので、送風機の吐出圧を小さくできる。よって、送風機継続作動期間における送風機の消費電力を低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の第１実施形態に係るオゾン供給装置を有する還元剤供給装置と、そのオゾン供給装置を制御対象とするオゾン供給制御装置とを示す模式図。

【図2】図１に示すオゾナイザのＩＩ矢視図。

【図3】図１に示すオゾナイザを上流側から見た側面図。

【図4】図１に示す還元剤供給装置の作動を制御する処理手順を示すフローチャート。

【図5】図１に示すオゾン供給装置の作動を制御する処理手順を示すフローチャート。

【図6】本発明の第２実施形態に係るオゾン供給システムを示す模式図。

【図7】図６に示すオゾン供給装置の作動を制御する処理手順を示すフローチャート。

【図8】本発明の第３実施形態に係るオゾン供給システムを示す模式図。

【図9】本発明の第４実施形態に係るオゾン供給システムを示す模式図。

【図10】本発明の第５実施形態に係るオゾン供給装置の作動を制御する処理手順を示すフローチャート。

【図11】本発明の第６実施形態に係るオゾン供給装置の作動を制御する処理手順を示すフローチャート。

【図12】本発明の第７実施形態に係るオゾン供給装置の作動を制御する処理手順を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照しながら発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。

【0014】

（第１実施形態）
図１に示す燃焼システムは、以下に詳述する内燃機関（以下、エンジン１０）、過給機１１、ＮＯｘ浄化装置１２、微粒子捕集装置（以下、ＤＰＦ１３）、および還元剤添加装置を備える。燃焼システムは車両に搭載されたものであり、当該車両は、エンジン１０の出力を駆動源として走行する。エンジン１０は、圧縮自着火式のディーゼルエンジンであり、燃焼に用いる燃料には、炭化水素化合物である軽油を用いている。エンジン１０は、基本的にはリーン状態で燃焼させるように作動する。つまり、燃焼室に噴射された燃料と燃焼室に吸入される空気との比率である空燃比が、空気過剰に設定された状態で燃焼（つまり、リーン燃焼）させている。

【0015】

過給機１１は、タービン１１ａ、回転軸１１ｂおよびコンプレッサ１１ｃを備える。タービン１１ａは、エンジン１０の排気通路１０ｅｘに配置され、排気の運動エネルギにより回転する。回転軸１１ｂは、タービン１１ａおよびコンプレッサ１１ｃの各インペラを結合することで、タービン１１ａの回転力をコンプレッサ１１ｃに伝達する。コンプレッサ１１ｃは、エンジン１０の吸気通路１０ｉｎに配置され、吸気を圧縮してエンジン１０へ過給する。

【0016】

吸気通路１０ｉｎのうちコンプレッサ１１ｃの下流側には、コンプレッサ１１ｃで圧縮された吸気（つまり、加圧空気）を冷却する、図示しない冷却器が配置されている。冷却器により冷却された圧縮吸気は、図示しないスロットルバルブにより流量調整され、エンジン１０が有する複数の燃焼室へ分配される。排気通路１０ｅｘのうちタービン１１ａの下流側にはＮＯｘ浄化装置１２が配置され、さらにその下流側にはＤＰＦ１３が配置されている。ＤＰＦ１３は、排気に含まれている微粒子を捕集する。

【0017】

排気通路１０ｅｘのうちＮＯｘ浄化装置１２の上流側には、還元剤添加装置の接続管２３が接続されている。この接続管２３から排気通路１０ｅｘへ、還元剤添加装置により生成された改質燃料が還元剤として添加される。改質燃料とは、還元剤として用いる炭化水素化合物（燃料）を部分的に酸化して、アルデヒド等の部分酸化炭化水素に改質したものである。また、還元剤添加装置は、接続管２３から排気通路１０ｅｘへオゾンを供給する機能を有しており、オゾン供給装置を提供する。

【0018】

ＮＯｘ浄化装置１２は、ハウジング内にハニカム状の担体を収容して構成される。担体の表面にはコーティング材が設けられており、そのコーティング材には触媒が担持されている。ＮＯｘ浄化装置１２は、排気中のＮＯｘを触媒上で改質燃料と反応させてＮ_２に還元することで、排気に含まれているＮＯｘを浄化する。なお、排気中にはＮＯｘの他にＯ_２（酸素）も含まれているが、改質燃料はＯ_２存在下においてＮＯｘと選択的に反応する。

【0019】

触媒には、ＮＯｘを吸着する機能を有したものが用いられている。詳細には、還元反応が可能となる活性化温度よりも触媒温度Ｔｃａｔが低い場合に、触媒は排気中のＮＯｘを吸着する機能を発揮する。例えば、白金や銀等の還元触媒成分、およびバリウム等の吸着成分が担体に担持されており、これらの成分が、排気中のＮＯｘを吸着して還元する触媒を提供する。触媒の吸着成分に吸着されていたＮＯｘは、触媒温度Ｔｃａｔが活性化温度以上の場合には、触媒から脱離する。そして、脱離したＮＯｘは還元触媒成分上で改質燃料により還元されて浄化される。

【0020】

次に、改質燃料またはオゾンを生成して接続管２３から排気通路１０ｅｘへ添加する還元剤添加装置について説明する。還元剤添加装置は、以下に詳述する反応容器２０、ヒータ２１、噴射弁２２、オゾナイザ３０、送風機５０、接続管２３、送風配管２６、開閉バルブ２６ｖおよび電子制御装置（以下、ＥＣＵ４０）を備える。ＥＣＵ４０の制御対象にはオゾン供給装置が含まれており、ＥＣＵ４０はオゾン供給制御装置に相当する。また、オゾン供給システムは、オゾナイザ３０、送風機５０、送風配管２６およびＥＣＵ４０を少なくとも備える。

【0021】

オゾナイザ３０は、放電によりオゾンを生成する電極３１と、高電圧を生成して電極３１に印加する電源回路と、電源回路および電極３１を内部に収容する電極収容ケース３２とを有する。電極収容ケース３２は内部に流通路３２ａを形成し、流通路３２ａには複数の電極３１が配置されている。これらの電極３１は、互いに平行に対向するように配置された平板形状であり、高電圧が印加される電極と接地電圧の電極とが交互に配置されている。

【0022】

電源回路は、図２および図３に示す昇圧回路３３およびスイッチ回路３４を有する。昇圧回路３３は、車両に搭載されたバッテリから供給される電力の電圧を昇圧する。スイッチ回路３４は、昇圧された電圧を所定周期で電極３１へ印加する。昇圧回路３３およびスイッチ回路３４は、ＥＣＵ４０が備えるマイクロコンピュータ（以下、マイコン４１）により制御される。これにより、所望の電圧が所望の周期で電極３１へ印加される。電極収容ケース３２の内部は、仕切壁３２ｃにより、流通路３２ａおよび回路収容室３２ｂに区画されている。流通路３２ａには、送風機５０により送風された空気が流入する。

【0023】

電極３１へ電圧を印加して電極３１間で放電させると、電極間通路３１ａを流通する酸素分子がオゾンに変化する。要するに、電極３１に電圧を印加して送風機５０を作動させた状態にすれば、各々の電極３１間において、高活性物質であるオゾンが生成される。生成されたオゾンは、送風機５０の送風圧力により電極間通路３１ａおよび流通路３２ａから流出する。

【0024】

送風機５０は、ブロワケース内に収容されたファンを電動モータで回転駆動させることで空気を送風する構造である。送風機５０から吹き出された空気はオゾナイザ３０へ供給され、電極収容ケース３２の内部、つまり電極３１が配置されている流通路３２ａへ供給される。送風機５０による送風量は、電動モータへの通電をマイコン４１が制御することで調節される。例えば、電動モータへの供給電力量をマイコン４１がデューティ制御することで送風量を制御する。

【0025】

オゾナイザ３０は、送風配管２６を介して反応容器２０に接続される。送風配管２６には、電磁駆動式の開閉バルブ２６ｖが取り付けられている。開閉バルブ２６ｖは反応容器２０の上流側に位置する。開閉バルブ２６ｖの開閉駆動はマイコン４１により制御される。詳細には、開閉バルブ２６ｖの弁体は全開位置と全閉位置とに切り替え制御され、送風配管２６を開閉する。

【0026】

したがって、送風機５０を駆動させて開閉バルブ２６ｖを開弁作動させると、オゾナイザ３０から流出したオゾンを含む空気は、送風配管２６、反応容器２０および接続管２３を順に流通して排気通路１０ｅｘへ流入することとなる。また、排気圧力が高い場合に開閉バルブ２６ｖを閉弁させることで、排気が送風配管２６を逆流してオゾナイザ３０へ流れ込むことを抑制できる。よって、排気に含まれる煤等の異物が電極３１に付着することを抑制でき、異物付着により放電が妨げられることを抑制できる。

【0027】

反応容器２０には、ヒータ２１および噴射弁２２が取り付けられており、反応容器２０の内部には、流入口２０ｉｎおよび流出口２０ｏｕｔと連通する反応室２０ａが形成されている。ヒータ２１は、通電により発熱する発熱部を有し、発熱部への通電はマイコン４１により制御される。具体的には、発熱部への電力供給量をマイコン４１がデューティ制御することにより、発熱量が制御される。発熱部は反応室２０ａに配置され、噴射弁２２から反応室２０ａへ噴射された燃料を加熱する。反応室２０ａの温度は反応室温度センサ２７により検出される。反応室温度センサ２７は、検出した反応室温度ＴｈをＥＣＵ４０へ出力する。

【0028】

噴射弁２２は、噴孔が形成されたボデー、電気アクチュエータおよび弁体を有する。電気アクチュエータを通電オンさせると、弁体が開弁作動して噴孔から反応室２０ａへ燃料が噴射され、通電オフさせると弁体が閉弁作動して燃料噴射が停止される。マイコン４１は、電気アクチュエータへの通電を制御することで、反応室２０ａへの単位時間当たりの燃料噴射量を制御する。図示しない燃料タンク内の液体燃料は、図示しない燃料ポンプにより噴射弁２２へ供給される。燃料タンク内の燃料は、先述した燃焼用の燃料としても用いられており、エンジン１０の燃焼に用いる燃料と、還元剤として用いる燃料は共用される。

【0029】

噴射弁２２から反応室２０ａへ噴射された燃料は、ヒータ２１に衝突し、加熱されて気化する。気化した燃料は、流入口２０ｉｎから反応室２０ａへ流入した空気と混合される。その結果、空気中の酸素により気体燃料が部分的に酸化され、アルデヒド等の部分酸化炭化水素に改質される。このように改質された気体燃料（つまり、改質燃料）は、接続管２３を通じて排気通路１０ｅｘに流入する。

【0030】

反応室２０ａでは以下に詳述する冷炎反応が生じている。この冷炎反応は、流入口２０ｉｎから流入する空気中の酸素により気体燃料が部分的に酸化される反応である。このように部分的に酸化された燃料（つまり、改質燃料）の具体例として、燃料（炭化水素化合物）の一部がアルデヒド基（つまり、ＣＨＯ）に酸化された状態の部分酸化物（例えば、アルデヒド）が挙げられる。また、反応室２０ａへ供給される空気にオゾンが多く含まれているほど、燃料が部分酸化される反応が促進される。つまり、部分酸化されずに反応室２０ａから流出してしまう燃料（つまり、非改質燃料）が少なくなる。

【0031】

ＥＣＵ４０が備えるマイコン４１は、プログラムを記憶する記憶装置と、記憶されたプログラムにしたがって演算処理を実行する中央演算処理装置としてのプロセッサと、を備える。ＥＣＵ４０は、単位時間当りのエンジン回転数およびエンジン負荷等の各種検出値に基づき、エンジン１０の作動を制御する。

【0032】

エンジン回転数は、エンジン１０の出力軸近傍に取り付けられたクランク角センサ１４により検出される。エンジン負荷を表わす物理量としては、吸気圧、吸気量、アクセルペダル踏込量等が挙げられる。吸気圧は、吸気通路１０ｉｎのうちコンプレッサ１１ｃの下流側部分に取り付けられた吸気圧センサ１５により検出される。吸気量は、吸気通路１０ｉｎのうちコンプレッサ１１ｃの上流側部分に取り付けられたエアフロメータ１６により検出される。アクセルペダル踏込量は、アクセルペダルに取り付けられたアクセルセンサ１７により検出される。

【0033】

ＥＣＵ４０は、エンジン回転数やエンジン負荷等のエンジン１０の作動状態の検出値に加え、以下の各種センサにより検出された物理量を取得し、これらの物理量に基づき、還元剤添加装置の作動を制御する。具体的には、反応室温度センサ２７、触媒温度センサ４２、排気温度センサ４３、排気圧センサ４４、送風量センサ４５、送風圧センサ４６およびオゾナイザ温度センサ３０ｔにより検出された物理量を取得する。

【0034】

触媒温度センサ４２は、ＮＯｘ浄化装置１２に取り付けられ、触媒の雰囲気温度（つまり、触媒温度Ｔｃａｔ）を検出する。排気温度センサ４３は、排気通路１０ｅｘに取り付けられて排気温度を検出する。排気圧センサ４４は、排気通路１０ｅｘに取り付けられて排気圧力を検出する。排気温度センサ４３および排気圧センサ４４は、排気通路１０ｅｘのうちＮＯｘ浄化装置１２の上流側、かつタービン１１ａの下流側に取り付けられている。送風量センサ４５は、送風配管２６のうちオゾナイザ３０の上流側かつ送風機５０の下流側に取り付けられており、送風機５０により送風される空気の量である送風量を検出する。送風圧センサ４６は、送風配管２６のうち反応容器２０の上流側かつオゾナイザ３０の下流側に取り付けられており、送風配管２６内の空気の圧力である送風圧力を検出する。

【0035】

図１〜３に示すように、オゾナイザ温度センサ３０ｔは、電極収容ケース３２に取り付けられており、オゾナイザ３０の温度を検出する。具体的には、オゾナイザ温度センサ３０ｔは、流通路３２ａのうち電極３１の下流側部分の空気温度を、オゾナイザ温度Ｔｏｚとして検出する。

【0036】

電極３１で放電させると電極３１が発熱して温度上昇する。電極３１は、送風機５０の作動により電極間通路３１ａを流れる空気により冷却（空冷）される。また、昇圧回路３３およびスイッチ回路３４等の電源回路を構成する各種の電子素子も、通電により発熱して温度上昇する。電極収容ケース３２は熱伝導性の良い材質（例えば金属）で形成されているため、電源回路の熱は電極収容ケース３２に伝わり、流通路３２ａを流れる空気により冷却（空冷）される。また、電極収容ケース３２の熱は外部空気との熱交換により放熱される。つまり、電極３１および電源回路の熱は、流通路３２ａを流れる空気および外部空気へ放熱される。

【0037】

概略、ＥＣＵ４０は以下のように還元剤添加装置の作動を制御する。すなわち、反応室温度Ｔｈに基づき、排気通路１０ｅｘへ還元剤を供給する還元剤供給制御と、排気通路１０ｅｘへオゾンを供給するオゾン供給制御とを切り替える。また、還元剤添加制御を実施するにあたり、反応室温度Ｔｈに基づき、強酸化制御、弱酸化制御および酸化停止制御を切り替える。

【0038】

具体的には、図４に示す手順のプログラムをマイコン４１が所定周期で繰り返し実行することで、還元剤添加装置の作動を制御する。先ず、図４のステップＳ１０において、エンジン１０が運転中であるか否かを判定する。運転中でないと判定された場合、浄化対象となるＮＯｘが排気通路１０ｅｘに存在しないとみなし、ステップＳ１９において還元剤添加装置の作動を停止させる全停止制御を実施する。全停止制御は、オゾンおよび還元剤のいずれについても排気通路１０ｅｘへの供給を停止させる制御である。つまり、送風機５０、オゾナイザ３０、ヒータ２１、噴射弁２２を全て停止させ、開閉バルブ２６ｖを閉弁作動させる。

【0039】

一方、ステップＳ１０によりエンジン１０が運転中であると判定された場合、ステップＳ１１において、触媒温度Ｔｃａｔが第１所定温度Ｔ１より高温であるか否かを判定する。第１所定温度Ｔ１より低温であると判定された場合、続くステップＳ１２において、触媒温度Ｔｃａｔが第２所定温度Ｔ２より高温であるか否かを判定する。第２所定温度より低温であると判定された場合、続くステップＳ１３において、触媒温度Ｔｃａｔが第３所定温度Ｔ３より高温であるか否かを判定する。

【0040】

第１所定温度Ｔ１および第２所定温度Ｔ２は、第３所定温度Ｔ３より高温に設定されている。第１所定温度Ｔ１は、第２所定温度Ｔ２より高温に設定されている。例えば、第３所定温度Ｔ３が２００℃である場合、第２所定温度Ｔ２を３５０℃、第１所定温度Ｔ１を４００℃に設定する。ここで、第３所定温度Ｔ３とは、触媒上でＮＯｘを還元浄化できる最低温度（つまり、活性化温度）のことである。

【0041】

ステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３の判定により、触媒温度Ｔｃａｔが第３所定温度Ｔ３より低温と判定された場合、ステップＳ１５にてオゾン供給制御を実施する。触媒温度Ｔｃａｔが第３所定温度Ｔ３より高温、かつ第２所定温度Ｔ２より低温と判定された場合、ステップＳ１６にて強酸化制御を実施する。触媒温度Ｔｃａｔが第２所定温度Ｔ２より高温、かつ第１所定温度Ｔ１より低温と判定された場合、ステップＳ１７にて弱酸化制御を実施する。触媒温度Ｔｃａｔが第１所定温度Ｔ１より高温と判定された場合、ステップＳ１８にて酸化停止制御を実施する。

【0042】

さて、噴射した燃料と供給される空気の比率である当量比、および噴射された燃料の雰囲気温度を所定範囲に調整すると、噴射された燃料は、熱炎反応に達することなく冷炎反応する。熱炎反応とは、燃料が完全燃焼して二酸化炭素および水が生成される反応である。冷炎反応とは、空気中の酸素により燃料が部分的に酸化される反応である。このように部分的に酸化された燃料である改質燃料の具体例として、炭化水素化合物である燃料の一部が、アルデヒド基（ＣＨＯ）に酸化された状態の部分酸化物（例えばアルデヒド）が挙げられる。この知見に基づいて、ステップＳ１６、Ｓ１７、Ｓ１８に係る強酸化制御、弱酸化制御、酸化停止制御では、改質燃料が触媒に供給されるように、当量比および雰囲気温度を調整している。

【0043】

ステップＳ１６に係る強酸化制御では、オゾナイザ３０で生成されたオゾン、空気中の酸素、およびヒータ２１により気化された燃料が混合され、オゾンが存在する環境下で燃料が冷炎反応して部分酸化される。

【0044】

具体的には、反応室温度センサ２７による検出値である反応室温度Ｔｈが、予め設定しておいた目標温度Ｔｔｒｇと一致するよう、ヒータ２１をフィードバック制御する。目標温度Ｔｔｒｇは、熱炎反応に達することなく冷炎反応させる雰囲気温度（例えば３７０℃）となるように設定されている。

【0045】

さらに、上記強酸化制御では、ＮＯｘ浄化装置１２へ流入したＮＯｘの全てを還元するにあたり、過不足なくＮＯｘ浄化装置１２へ供給するための還元剤添加量を、目標燃料量Ｆｔｒｇとして算出する。例えば、単位時間当たりにＮＯｘ浄化装置１２へ流入するＮＯｘ流入量および触媒温度Ｔｃａｔに基づき、目標燃料量Ｆｔｒｇを設定する。ＮＯｘ流入量は、エンジン１０の運転状態に基づき推定される。ＮＯｘ流入量が多いほど、目標燃料量Ｆｔｒｇを増大させる。また、触媒温度Ｔｃａｔに応じて触媒上でＮＯｘが還元される量（つまり還元力）が異なってくるので、触媒温度Ｔｃａｔによる還元力の違いに応じて目標燃料量Ｆｔｒｇを設定する。そして、算出した目標燃料量Ｆｔｒｇに基づき、噴射弁２２の作動を制御して燃料噴射を実施する。

【0046】

さらに、上記強酸化制御では、反応室温度Ｔｈに基づき、冷炎反応を生じさせるように目標当量比φｔｒｇを算出する。そして、目標当量比φｔｒｇおよび目標燃料量Ｆｔｒｇに基づき、目標空気量（つまり目標風量Ａｔｒｇ）を算出する。具体的には、目標燃料量Ｆｔｒｇによる燃料の噴射量と目標風量Ａｔｒｇによる空気の量との比率が目標当量比φｔｒｇとなるように、目標風量Ａｔｒｇを算出する。そして、目標風量Ａｔｒｇに基づき送風機５０の作動を制御する。上述のごとく反応室温度Ｔｈおよび当量比を制御することで、冷炎反応を生じさせて改質燃料が生成される。

【0047】

さらに、上記強酸化制御では、開閉バルブ２６ｖを開弁制御するとともに、反応容器２０内での燃料の濃度に応じて、オゾナイザ３０への供給電力を制御する。詳細には、目標燃料量Ｆｔｒｇに基づき目標オゾン量Ｏｔｒｇを算出する。具体的には、反応室２０ａにおけるオゾン濃度の燃料濃度に対する比率が所定値（例えば０．２）となるように、目標オゾン量Ｏｔｒｇを算出する。例えば、所定時間（例えば０．０２秒）内に冷炎反応を完了させるよう、上記比率を設定する。また、触媒が低温であるほど目標オゾン量Ｏｔｒｇを増加させるように設定する。

【0048】

そして、目標風量Ａｔｒｇおよび目標オゾン量Ｏｔｒｇに基づき、オゾナイザ３０への目標通電量Ｐｔｒｇを算出する。具体的には、目標風量Ａｔｒｇが多いほど、電極間通路３１ａでの空気の滞留時間が短くなるので、目標通電量Ｐｔｒｇを大きくする。また、目標オゾン量Ｏｔｒｇが多いほど、目標通電量Ｐｔｒｇを大きくする。次に、目標通電量Ｐｔｒｇに基づき、オゾナイザ３０への通電量を制御する。具体的には、目標通電量Ｐｔｒｇが大きいほど、オゾナイザ３０への通電デューティ比を増大させる。或いは、今回の通電終了から次回の通電開始までのインターバルを短くする。

【0049】

このような処理を実行することにより、オゾンが生成され、そのオゾンが反応容器２０内に供給されるので、冷炎反応の開始時期の早期化と冷炎反応時間の短縮化が図られる。よって、反応容器２０内での燃料の滞留時間が短くなるように反応容器２０を小型化しても、上記滞留時間内に冷炎反応が完了するようにできる。よって、反応容器２０の小型化を図ることができる。

【0050】

このように、ステップＳ１６の強酸化制御によれば、オゾンが存在する環境下で燃料が部分酸化される。これに対し、ステップＳ１７による弱酸化制御では、オゾナイザ３０を停止させてオゾン生成を停止させることで、オゾンが存在しない環境下で燃料が部分酸化される。つまり、ヒータ制御、燃料噴射制御、送風機制御および開弁制御を実施する。但し、放電制御を実施せず、オゾナイザ３０への通電を停止させてオゾン生成を停止させる。

【0051】

ステップＳ１７の弱酸化制御によれば、ヒータ制御による加熱を実施して部分酸化させている。これに対し、ステップＳ１８による酸化停止制御では、オゾナイザ３０およびヒータ２１を停止させて、オゾン生成と燃料加熱を停止させる。これにより、酸素やオゾンによる酸化が為されることなく部分酸化していない燃料が、排気通路１０ｅｘへ添加され、排気通路１０ｅｘまたはＮＯｘ浄化装置１２の内部で高温の排気に晒されて部分酸化する。

【0052】

ステップＳ１８による酸化停止制御では、燃料噴射制御、送風機制御および開弁制御を実施する。但し、放電制御を実施せず、オゾナイザ３０への通電を停止させてオゾン生成を停止させ、かつ、ヒータ制御を実施せず、ヒータ２１への通電を停止させて燃料の加熱を停止させる。

【0053】

図４のステップＳ１５に係るオゾン供給制御では、概略、ヒータ２１への通電を停止させるとともに、噴射弁２２への通電を停止させて燃料噴射を停止させた状態で、オゾナイザ３０でオゾンを生成する。そして、開閉バルブ２６ｖを開弁作動させた状態で送風機５０を作動させることで、生成したオゾンを、送風配管２６および接続管２３を通じて排気通路１０ｅｘへ供給する。これにより、ＮＯｘ浄化装置１２の触媒が活性化していない場合において、排気中のＮＯがオゾンによりＮＯ_２に酸化されて、触媒へのＮＯｘ吸着量が増大する。

【0054】

このように、ステップＳ１５の処理を実行している時のマイコン４１は、触媒温度Ｔｃａｔが活性化温度未満である場合に排気通路１０ｅｘへオゾンを供給して排気中のＮＯを酸化させるＮＯ酸化制御部に相当する。また、このようにオゾンを供給している時の還元剤添加装置は、排気通路１０ｅｘへオゾンを供給するオゾン供給装置に相当する。また、オゾン供給装置の作動を制御して排気通路１０ｅｘへのオゾン供給量を制御している時のＥＣＵ４０は、オゾン供給制御装置に相当する。

【0055】

オゾン供給制御では、ＥＣＵ４０はエンジン１０の運転状態を取得する。運転状態には、エンジン負荷、エンジン回転数および排気温度Ｔｅｘが含まれる。ＥＣＵ４０は、運転状態に基づき、単位時間当たりの排気量および排気中のＮＯ濃度を算出し、これらの値から、単位時間あたりにＮＯｘ浄化装置１２へ流入するＮＯ量を推定する。このようにして推定されたＮＯ量に基づき、ＥＣＵ４０は、排気中のＮＯを酸化させるのに必要なオゾン量を目標オゾン量Ｏｔｒｇとして算出する。そして、目標オゾン量Ｏｔｒｇのオゾンを生成して供給するように、オゾナイザ３０への供給電力および送風機５０による送風量を制御する。

【0056】

なお、本実施形態に反してオゾン供給制御時にヒータ２１への通電を実施すると、オゾンは加熱されて崩壊する。また、燃料噴射を実施するとオゾンは燃料と反応してしまう。これらの点を鑑み、オゾン供給制御時には、ヒータ２１による加熱を停止させ、かつ、燃料噴射を停止させる。これにより、オゾンが燃料と反応することや加熱崩壊を回避でき、生成したオゾンがそのまま排気通路１０ｅｘへ添加されることとなる。

【0057】

図４のステップＳ１５、Ｓ１６によりオゾン供給を実行している時のマイコン４１は、オゾナイザ３０および送風機５０を作動させることで排気通路１０ｅｘへオゾンを供給させるオゾン供給制御部４１ａ（図１参照）として機能する。ステップＳ１６の強酸化制御を実行している場合には、目標燃料量Ｆｔｒｇを冷炎反応させるのに必要なオゾン量を要求オゾン量と呼ぶ。ステップＳ１５のオゾン供給制御を実行している場合には、排気中のＮＯを酸化させるのに必要なオゾン量を要求オゾン量と呼ぶ。

【0058】

図５のオゾン供給停止処理は、マイコン４１が所定周期で繰り返し実行する処理であり、先ずステップＳ２０において、オゾン供給制御部４１ａによるオゾン供給を停止させる要求があるか否かを判定する。例えば、エンジン１０始動からの時間経過に伴い、触媒温度Ｔｃａｔが上昇して第２所定温度Ｔ２に達した時点で、ステップＳ１６による強酸化制御からステップＳ１７による弱酸化制御に切り替わり、オゾン供給停止要求が為される。

【0059】

図５のステップＳ２０にてオゾン供給停止要求が為されていると判定された場合、続くステップＳ２１において、電極３１への通電を停止させてオゾナイザ３０の作動を停止させる。続くステップＳ２２では、オゾナイザ温度センサ３０ｔから出力される検出信号に基づき、オゾナイザ温度Ｔｏｚを取得する。続くステップＳ２３では、ステップＳ２２で取得したオゾナイザ温度Ｔｏｚが所定温度未満であるか否かを判定する。この判定に用いられる上記所定温度は、活性化温度Ｔ３よりも低い温度（例えば１００℃）に設定されており、以下、第４所定温度Ｔ４と記載する。

【0060】

オゾナイザ温度Ｔｏｚが第４所定温度Ｔ４未満でないと判定された場合には、ステップＳ２２に戻り、ステップＳ２２、Ｓ２３の処理を繰り返し実行する。オゾナイザ温度Ｔｏｚが第４所定温度Ｔ４未満であると判定された場合には、オゾナイザ３０が低温状態であるとみなしてステップＳ２４に進み、送風機５０への通電を停止させて送風停止させる。続くステップＳ２５では、開閉バルブ２６ｖを閉弁させる。これにより、送風機５０の送風を停止させた後に、排気通路１０ｅｘから送風配管２６へ排気が逆流することが防止される。

【0061】

なお、ステップＳ２３の処理を実行している時のマイコン４１は、オゾナイザ温度Ｔｏｚが所定温度未満である低温状態であるか否かを判定する温度判定部に相当する。ステップＳ２２、Ｓ２３、Ｓ２４の処理を実行している時のマイコン４１は、オゾン供給を停止させるにあたりオゾナイザ３０を停止させた後、低温状態になるまで送風機５０の作動を継続させた後に、送風機５０の作動を停止させる停止制御部Ｓ２に相当する。

【0062】

オゾナイザ３０を作動させると、電極３１および電源回路での発熱によりオゾナイザ温度Ｔｏｚが上昇することは先述した通りである。よって、オゾン供給制御部４１ａによるオゾン供給時には、オゾナイザ温度Ｔｏｚが上昇する蓋然性が高い。例えば、オゾン供給停止要求が為された時点で、オゾナイザ温度Ｔｏｚが第４所定温度Ｔ４以上にまで上昇していた場合、図５のステップＳ２２、Ｓ２３の処理が繰り返されることとなり、送風機５０の作動は継続される。つまり、オゾナイザ３０を停止させて電極３１および電源回路での発熱が生じていない状態で、オゾナイザ温度Ｔｏｚが第４所定温度Ｔ４に低下するまでの期間、送風が継続されることにより、その送風によりオゾナイザ３０が冷却（つまり空冷）されることとなる。

【0063】

この送風継続期間での送風機５０による送風量は、例えば、送風機５０が送風可能な最大風量に設定される。或いは、ステップＳ２１によるオゾナイザ３０停止時点での風量をそのまま継続させるように設定される。

【0064】

以上により、本実施形態によれば、オゾン供給制御部４１ａと、ステップＳ２３による温度判定部と、停止制御部Ｓ２とを備える。そして、オゾン供給制御部４１ａによるオゾン供給を停止させるにあたり、オゾナイザ３０の作動を停止させた後、低温状態になるまで送風機５０の作動を継続させた後に、送風機５０の作動を停止させる。これによれば、オゾン生成により温度上昇したオゾナイザ３０は、作動停止後に、送風機５０の継続作動により低温状態になるまで冷却されるので、オゾナイザ３０の高温化を抑制できる。

【0065】

ここで、電極３１の温度が高いほど、放電に要する電力が多くなり、電力消費量が多くなる。そのため、電極３１の温度をできるだけ低くしておくことが望ましい。これに対し本実施形態では、上述の如く、オゾナイザ３０停止後に空冷して温度低下させておくので、次回、オゾナイザ３０の作動を開始させる時点において、電極３１の温度をできるだけ低くした状態で再開できる。よって、オゾナイザ３０の電力消費量を低減できる。

【0066】

なお、オゾナイザ３０を停止させてから再開させるまでの期間が十分に長い場合には、送風機５０による送風が無くても自然に放熱して、電極３１温度が外気温度にまで低下していることが期待できる。しかし、オゾナイザ３０停止から再開までの期間が短い場合には、本実施形態による空冷が無いと、オゾナイザ３０の作動再開時点で電極３１温度が高いままとなっていることが懸念される。したがって、上記期間が短い場合に、本実施形態による空冷の効果が顕著に発揮される。

【0067】

さらに本実施形態では、上昇していく触媒温度が活性化温度に達した以降は、強酸化制御により冷炎反応を生じさせる時に、オゾナイザ３０により生成されたオゾンを供給する。そのため、冷炎反応の開始時期の早期化と、冷炎反応時間の短縮化を図ることができる。よって、反応室２０ａでの燃料の滞留時間が短くなるように反応容器２０を小型化しても、上記滞留時間内に冷炎反応が完了するようにできる。よって、反応容器２０の小型化を図ることができる。

【0068】

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、還元剤添加装置がオゾン供給装置として機能しており、還元剤添加装置がオゾン供給制御装置（つまりＥＣＵ４０）の制御対象である。これに対し本実施形態では、図１に示す反応容器２０、ヒータ２１および噴射弁２２を廃止しており、図６に示すオゾン供給装置をＥＣＵ４０の制御対象としている。このオゾン供給装置は、オゾナイザ３０、送風機５０、送風配管２６、接続管２３および開閉バルブ２６０ｖを備える。

【0069】

図１に示す開閉バルブ２６ｖは、送風配管２６の開閉を切り替える二方弁であるのに対し、本実施形態での図６に示す開閉バルブ２６０ｖは、送風配管２６の開閉を切り替えることに加え、大気への開放／非開放を切り替えることもできる三方弁である。換言すれば、開閉バルブ２６０ｖは、送風配管２６により形成されるオゾン送風通路２６ａを大気へ開放する大気開放状態と、大気開放させない非開放状態とを切り替える大気開放バルブとして機能する。さらに開閉バルブ２６０ｖは、オゾン送風通路２６ａを排気通路１０ｅｘと連通させる連通状態と、その連通を遮断する連通遮断状態とを切り替える連通遮断バルブとしても機能する。より具体的には、大気開放状態の場合には連通遮断状態となり、非開放状態の場合には連通状態となるよう、開閉バルブ２６０ｖは構成されている。

【0070】

図１に示すＮＯｘ浄化装置１２は、Ｏ_２存在下において還元剤をＮＯｘと選択的に反応させる触媒を採用している。これに対し、本実施形態に係るＮＯｘ浄化装置１２Ａは、Ｏ_２存在下であるリーン環境でＮＯｘを吸蔵し、リッチ環境で還元剤をＮＯｘと反応させる触媒を採用している。

【0071】

本実施形態による制御では、図４に示す処理内容を次のように変更している。すなわち、図４に示すステップＳ１１、Ｓ１２の判定を廃止するとともに、ステップＳ１６、Ｓ１７、Ｓ１８による還元剤供給の制御を廃止する。なお、ステップＳ１３にて触媒温度Ｔｃａｔが第３所定温度Ｔ３より大きいと判定された場合には、ステップＳ１９の全停止制御を実施する。そして、触媒へのＮＯｘ吸着量が閾値に達した時点で、十分な量の未燃燃料が排気中に含まれるようにエンジン１０の作動を制御する。この未燃燃料は、還元剤として触媒上でＮＯｘと反応し、ＮＯｘを還元浄化させる。

【0072】

また、本実施形態では、第１実施形態に係る図５の処理を、図７に示す処理に変更している。図７のオゾン供給停止処理は、先ずステップＳ２０において、オゾン供給制御部４１ａによるオゾン供給を停止させる要求があるか否かを判定する。例えば、エンジン１０始動からの時間経過に伴い、触媒温度Ｔｃａｔが上昇して第３所定温度Ｔ３に達した時点で、図４のステップＳ１５によるオゾン供給化制御が終了し、オゾン供給停止要求が為される。ステップＳ２０にてオゾン供給停止要求があると判定されたことに伴い、ステップＳ２１でオゾナイザ３０を停止させた場合、続くステップＳ２１ａにおいて、大気開放状態かつ連通遮断状態となるように開閉バルブ２６０ｖを制御する。なお、図４のステップＳ１５、Ｓ１６、Ｓ１７、Ｓ１８のいずれかにおいて送風機５０を作動させている場合には、非開放状態かつ連通状態となるように開閉バルブ２６０ｖは制御される。したがって、このステップＳ２１ａでは、非開放状態から大気開放状態へと開閉バルブ２６０ｖの弁体位置が切り換えられる。よって、オゾナイザ３０の停止後に送風機５０の作動を継続させる期間では、大気開放状態となっているため、オゾナイザ３０の空冷に用いられる送風空気は排気通路１０ｅｘへ送風されずに大気へと抜け出る。

【0073】

要するに、ステップＳ２１ａの処理を実行している時のマイコン４１は、大気開放バルブおよび連通遮断バルブとして機能する開閉バルブ２６０ｖの作動を制御する、バルブ制御部に相当する。バルブ制御部は、オゾン供給制御部４１ａによりオゾンを供給させている場合には、非開放状態かつ連通状態に開閉バルブ２６０ｖを作動させる。また、停止制御部Ｓ２により送風機５０の作動を継続させている場合には、大気開放状態かつ連通遮断状態に開閉バルブ２６０ｖを作動させる。

【0074】

そして、本実施形態に係るオゾン供給システムは、オゾナイザ３０、送風機５０、送風配管２６およびＥＣＵ４０等を備えるとともに、大気開放バルブおよび連通遮断バルブとして機能する開閉バルブ２６０ｖを備える。さらに、オゾン供給システムは、図６に示すオゾン供給制御部４１ａ、ステップＳ２１ａによるバルブ制御部、およびステップＳ２による停止制御部を少なくとも備える。

【0075】

以上により、本実施形態によれば、大気開放バルブおよび連通遮断バルブとして機能する開閉バルブ２６０ｖを備え、停止制御部Ｓ２により送風機５０を継続作動させている場合には、大気開放状態かつ連通遮断状態に開閉バルブ２６０ｖを作動させる。そのため、上記継続作動時には、オゾン送風通路２６ａと排気通路１０ｅｘとの連通が遮断されるので、排ガスがオゾン送風通路２６ａへ逆流するおそれを回避しつつ、大気開放状態になる。よって、逆流しないように送風機５０の風量を十分に大きくすることを不要にしつつ、大気開放状態での送風によりオゾナイザ３０の空冷を実現できるので、送風機５０の負荷を軽減でき、ひいては、送風機５０での消費電力を低減できる。

【0076】

（第３実施形態）
上記第２実施形態では、三方弁である開閉バルブ２６０ｖを用いて、大気開放状態と非開放状態との切り替えを可能にしている。これに対し本実施形態では、図８に示すように、図１と同様の二方弁である開閉バルブ２６ｖと、その上流側に配置された大気開放バルブ２６１ｖと、を備える。開閉バルブ２６ｖは、オゾン送風通路２６ａを排気通路１０ｅｘと連通させる連通状態と、その連通を遮断する連通遮断状態とを切り替える連通遮断バルブとして機能する。大気開放バルブ２６１ｖは、オゾン送風通路２６ａを大気へ開放する大気開放状態と、大気開放させない非開放状態とを切り替える。

【0077】

本実施形態に係るマイコン４１は、図７のステップＳ２１ａの制御を次のように変更させている。すなわち、停止制御部Ｓ２により送風機５０を継続作動させている場合には、大気開放状態となるように大気開放バルブ２６１ｖを作動させ、かつ、連通遮断状態となるように開閉バルブ２６ｖを作動させる。なお、オゾン供給制御部４１ａによりオゾンを供給させている場合には、非開放状態となるように大気開放バルブ２６１ｖを作動させ、かつ、連通状態となるように開閉バルブ２６ｖの作動を制御する。

【0078】

以上により、本実施形態によれば、停止制御部Ｓ２により送風機５０を継続作動させている期間に、大気開放状態かつ連通遮断状態にすることを、開閉バルブ２６ｖおよび大気開放バルブ２６１ｖの２つのバルブにより実現させている。そのため、開閉バルブ２６ｖおよび大気開放バルブ２６１ｖのいずれについても二方弁を採用することができる。よって、三方弁を採用する上記第２実施形態に比べて安価なバルブで、消費電力低減のための大気開放状態を実現できる。

【0079】

（第４実施形態）
本実施形態では、図９に示すように、オゾナイザ３０のうち電極３１が配置された流通路３２ａへ送風機５０から送風するとともに、昇圧回路３３およびスイッチ回路３４等の電源回路が配置された回路収容室３２ｂへも送風可能に構成されている。

【0080】

具体的には、送風機５０から流通路３２ａへ送風する通路から分岐する分岐通路２６ｄが備えられており、この分岐通路２６ｄの下流端が回路収容室３２ｂに接続されている。分岐通路２６ｄには、分岐通路２６ｄを開閉する分岐開閉弁２６２ｖが設けられている。電極収容ケース３２には、回路収容室３２ｂを大気に開放させる大気開放口３２ｄが形成されている。分岐開閉弁２６２ｖを開弁させると、送風機５０からの送風空気の一部が回路収容室３２ｂへ流入し、大気開放口３２ｄから流出する。

【0081】

要するに本実施形態では、図８に示す上記第３実施形態に対して、分岐通路２６ｄを設けるように変更するとともに、図８に示す大気開放バルブ２６１ｖを分岐開閉弁２６２ｖに変更している。そして、本実施形態に係るマイコン４１は、停止制御部Ｓ２により送風機５０を継続作動させている場合には、大気開放状態となるように分岐開閉弁２６２ｖを開弁させ、かつ、連通遮断状態となるように開閉バルブ２６ｖを作動させる。なお、オゾン供給制御部４１ａによりオゾンを供給させている場合には、非開放状態となるように大気開放バルブ２６１ｖを閉弁させ、かつ、連通状態となるように開閉バルブ２６ｖの作動を制御する。

【0082】

以上により、本実施形態では、オゾナイザ３０の発熱源となっている電源回路が、大気開放バルブ２６１ｖにより大気へ開放される送風空気により冷却される位置に配置されている。そのため、停止制御部Ｓ２により送風機５０を継続作動させている期間に、電極３１に加えて電源回路も空冷される。よって、上記期間におけるオゾナイザ温度Ｔｏｚの低下を促進できる。

【0083】

（第５実施形態）
本実施形態に係るＥＣＵ４０は、オゾナイザ３０の作動を停止させた時点におけるオゾナイザ温度Ｔｏｚの上昇速度ΔＴｏｚが所定速度ＴＨ以上である温度急上昇状態であるか否かを判定する昇温判定部を備える。そして、昇温判定部により温度急上昇状態と判定された場合には、停止制御部Ｓ２により送風機５０を継続作動させるか否かの判定に用いる第４所定温度Ｔ４を、高温側へ変更させる。

【0084】

具体的には、図５に示す上記第１実施形態の制御内容を、本実施形態では図１０に示す制御内容に変更させている。すなわち、図１０のステップＳ２１にてオゾナイザ３０を停止させた後、ステップＳ２１ｂにおいて、上述した上昇速度ΔＴｏｚを取得する。例えば、オゾナイザを停止させる前後においてオゾナイザ温度Ｔｏｚを所定時間で逐次取得しておき、オゾナイザ停止時を含む所定時間におけるオゾナイザ温度Ｔｏｚの変化量を、上昇速度ΔＴｏｚとして算出する。

【0085】

続くステップＳ２１ｃでは、ステップＳ２１ｂで取得した上昇速度ΔＴｏｚが、予め設定しておいた所定速度ＴＨ以上であるか否かを判定する。このステップＳ２１ｃの処理を実行している時のマイコン４１は、昇温判定部に相当する。所定速度ＴＨ以上であると判定された場合には、続くステップＳ２１ｄにて第４所定温度Ｔ４の値を１２０℃に設定する。所定速度ＴＨ以上でないと判定された場合には、続くステップＳ２１ｅにて第４所定温度Ｔ４の値を、ステップＳ２１ｄで設定した温度よりも低い値（例えば１００℃）に設定する。

【0086】

続くステップＳ２２、Ｓ２３、Ｓ２４による停止制御部Ｓ２では、図５と同様にして、オゾン供給制御部４１ａによるオゾン供給を停止させるにあたり、オゾナイザ停止後に、低温状態になるまで送風機５０の作動を継続させる。そして、低温状態であるか否かの判定に用いる第４所定温度Ｔ４には、ステップＳ２１ｄ、Ｓ２１ｅで設定された値が用いられる。

【0087】

ここで、上昇速度ΔＴｏｚが速いほど、触媒温度Ｔｃａｔの上昇速度も速くなっている蓋然性が高く、その場合には、オゾン供給停止要求が為された後、触媒温度Ｔｃａｔが第２所定温度Ｔ２や第３所定温度Ｔ３よりも低温になりにくい。よって、オゾン供給停止要求が為されてから再度オゾン要求が為されるまでの時間が長くなる蓋然性が高い。このように、オゾナイザ３０を停止させてから再始動させるまでの時間が十分に長い場合には、送風機５０による継続作動の空冷でオゾナイザ温度Ｔｏｚを十分に低下させておかなくても、再始動までの長い時間のうちに、自然放熱でオゾナイザ温度Ｔｏｚが低下していくことが期待できる。

【0088】

この点を鑑み、本実施形態では、オゾナイザ３０の作動停止時点におけるオゾナイザ温度Ｔｏｚの上昇速度ΔＴｏｚが所定速度ＴＨ以上である温度急上昇状態であるか否かを判定する昇温判定部を備える。そして、温度急上昇状態と判定された場合には、第４所定温度Ｔ４を高温側へ変更させる。これによれば、温度急上昇状態である場合には、停止制御部Ｓ２により送風機５０を継続作動させて空冷する時間が短くなる。よって、必要以上に送風機５０で空冷させることを抑制でき、送風機５０での消費電力を低減できる。

【0089】

（第６実施形態）
本実施形態に係るＥＣＵ４０は、オゾン供給が要求されていない期間中、オゾナイザ温度Ｔｏｚが第５所定温度Ｔ５以上高くなっている場合に、オゾナイザ３０の作動を停止させつつ送風機５０を作動させてオゾナイザ３０を空冷する空冷制御部を備える。上記第５所定温度Ｔ５は、特許請求の範囲に記載の第２温度に相当し、継続空冷の終了判定に用いる第４所定温度Ｔ４よりも低温に設定されている。

【0090】

図１１の処理は、マイコン４１により所定周期で繰り返し実行されるものであり、エンジン１０が停止中であっても実行される。先ず、図１１のステップＳ３０において、エンジン１０からＮＯｘが排出されている状態であるか否かを判定する。例えば、エンジン停止中であればＮＯｘ排出中でないと判定される。或いは、エンジン作動中であっても加速走行の要求がなく燃料噴射が停止された状態であれば、燃焼していないのでＮＯｘ排出中でないと判定される。

【0091】

ＮＯｘ排出中でないと判定された場合、続くステップＳ３１において、図５のステップＳ２２と同様にしてオゾナイザ温度Ｔｏｚを取得する。続くステップＳ３２では、ステップＳ３１で取得したオゾナイザ温度Ｔｏｚが第５所定温度Ｔ５以上であるか否かを判定する。第５所定温度Ｔ５以上であると判定された場合には、続くステップＳ３３において、以下に説明する空冷制御を実行する。なお、このステップＳ３３の処理を実行している時のマイコン４１は、空冷制御部に相当する。

【0092】

空冷制御では、例えば図６に示すオゾン供給装置を制御対象とした場合、開閉バルブ２６０ｖを大気開放状態に制御し、オゾナイザ３０の作動を停止させつつ、送風機５０を作動させる。これにより、オゾナイザ３０が空冷され、オゾナイザ温度Ｔｏｚが低下することとなる。ＮＯｘ排出中でない場合には、オゾン供給が要求されることはないので、オゾナイザ３０の作動を停止させつつ送風機５０を作動させることができる。

【0093】

以上により、本実施形態では、オゾン供給が要求されていない期間中、オゾナイザ温度Ｔｏｚが第５所定温度Ｔ５以上高くなっている場合に、オゾナイザ３０の作動を停止させつつ送風機５０を作動させてオゾナイザ３０を空冷する空冷制御部を備える。

【0094】

そのため、オゾン供給が要求されるに先立ち、オゾナイザ温度Ｔｏｚを予め低下させておくことができる。その結果、上述した継続空冷で要求される温度低下量を低減することができ、送風機５０に要求される最大送風量を少なくできる。よって、送風機５０の小型化を図ることができる。

【0095】

（第７実施形態）
第１実施形態に係るオゾン供給制御部４１ａは、要求オゾン量に相当する目標オゾン量Ｏｔｒｇに基づき目標風量Ａｔｒｇを設定しており、この目標風量Ａｔｒｇとなるように送風機５０を作動させている。そして、本実施形態に係るＥＣＵ４０は、オゾナイザ温度Ｔｏｚが第６所定温度Ｔ６以上になっている場合に、要求オゾン量に対応する風量よりも多い風量に目標風量Ａｔｒｇを設定する風量増大制御部を備える。上記第６所定温度Ｔ６は、特許請求の範囲に記載の第３温度に相当し、継続空冷の終了判定に用いる第４所定温度Ｔ４よりも低温に設定されている。

【0096】

図１２の処理は、マイコン４１により所定周期で繰り返し実行されるものである。先ず、図１２のステップＳ４０において、オゾン供給中であるか否かを判定する。例えば、図４のステップＳ１５によるオゾン供給制御や、ステップＳ１６による強酸化制御を実行している場合に、オゾン供給中であると判定される。

【0097】

オゾン供給中であると判定された場合、続くステップＳ４１において、図５のステップＳ２２と同様にしてオゾナイザ温度Ｔｏｚを取得する。続くステップＳ４２では、ステップＳ４１で取得したオゾナイザ温度Ｔｏｚが第６所定温度Ｔ６以上であるか否かを判定する。第６所定温度Ｔ６以上であると判定された場合には、続くステップＳ４３において、以下に説明する風量増大制御を実行する。なお、このステップＳ４３の処理を実行している時のマイコン４１は、風量増大制御部に相当する。

【0098】

風量増大制御では、例えば強酸化制御の実行時においては、還元剤の改質に必要なオゾン量（つまり要求オゾン量）に対応する風量よりも多い風量に目標風量Ａｔｒｇを設定し、その風量増大分で、オゾナイザ３０の空冷を促進させる。或いは、例えばオゾン供給制御の実行時においては、排気中のＮＯの酸化に必要なオゾン量（つまり要求オゾン量）に対応する風量よりも多い風量に目標風量Ａｔｒｇを設定し、その風量増大分で、オゾナイザ３０の空冷を促進させる。但し、改質に必要な風量やＮＯ酸化に必要な風量が送風機５０の最大風量である場合には、風量増大制御を実行しない。

【0099】

以上により、本実施形態では、オゾン供給制御部４１ａは、要求オゾン量に基づき設定された目標風量Ａｔｒｇとなるよう送風機５０を作動させる。そして、所定温度よりも低温に設定された第３温度と比較してオゾナイザ温度Ｔｏｚが高くなっている場合に、要求オゾン量に対応する風量よりも多い風量に目標風量Ａｔｒｇを設定する風量増大制御部を備える。

【0100】

そのため、オゾナイザ３０の作動中に、風量増大によりオゾナイザ３０の空冷が促進される。そのため、停止制御部Ｓ２によりオゾナイザ３０を停止させた時点でのオゾナイザ温度Ｔｏｚを低くさせておくことができる。よって、上述した継続空冷で要求される温度低下量を低減することができ、送風機５０に要求される最大送風量を少なくできる。よって、送風機５０の小型化を図ることができる。

【0101】

（他の実施形態）
以上、発明の好ましい実施形態について説明したが、発明は上述した実施形態に何ら制限されることなく、以下に例示するように種々変形して実施することが可能である。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

【0102】

上記各実施形態では、ステップＳ２３による昇温判定部を備え、オゾナイザ温度Ｔｏｚが所定温度未満である低温状態であるか否かを判定している。これに対し、上記昇温判定部を廃止して、オゾナイザ３０の停止時点から所定時間が経過するまでの期間、送風機５０の運転を継続させ、所定時間経過時点で送風機５０を停止させるようにしてもよい。この所定時間は、オゾナイザ温度Ｔｏｚが所定温度（例えば第４所定温度Ｔ４）にまで低下するのに要すると予想される時間に設定されている。

【0103】

また、図５、７、１０に示す停止制御部Ｓ２では、ステップＳ２３（昇温判定部）によりオゾナイザ温度Ｔｏｚが第４所定温度Ｔ４まで低下したと判定されるまで、送風機５０の作動を継続させている。これに対し、以下のタイムアウト処理を停止制御部Ｓ２に追加してもよい。すなわち、オゾナイザ３０を停止させてから所定時間が経過したか否かを判定する判定処理を追加し、その判定処理により所定時間が経過したと判定された場合に、昇温判定部の判定結果に拘らず送風機５０を強制的に停止させる。この判定処理では、タイマーにより所定時間を計測してもよいし、ステップＳ２３で繰り返し否定判定された回数が所定回数を超えた場合に所定時間が経過したと判定してもよい。このようなタイムアウト処理を追加した上記変形例によれば、例えばオゾナイザ温度センサ３０ｔの故障等に起因してステップＳ２３で肯定判定できなくなった場合であっても、上記判定処理の条件を満たせば送風機５０は強制停止される。そのため、実際にはオゾナイザ温度Ｔｏｚが第４所定温度Ｔ４まで低下しているにも拘らず送風機５０が作動を継続させている、といった状況に陥る期間を短くできる。

【0104】

図１０に示す上記第５実施形態では、オゾナイザ温度Ｔｏｚの上昇速度ΔＴｏｚが所定速度ＴＨ以上である場合に、ステップＳ２３での判定に用いる所定温度である第４所定温度Ｔ４を高温側へ変更させている。これに対し、オゾナイザ温度Ｔｏｚの上昇速度ΔＴｏｚが所定速度ＴＨ以上である場合に、停止制御部による送風機５０の継続作動を禁止して、オゾナイザ３０停止と同時に、送風機５０を停止させて開閉バルブ２６０ｖを閉弁作動させてもよい。

【0105】

図１２に示す上記第７実施形態では、送風機５０で継続空冷するにあたり、還元剤の改質に必要なオゾン量、または排気中のＮＯの酸化に必要なオゾン量（つまり要求オゾン量）に対応する風量よりも多い風量に、送風機５０の目標風量を増大させている。これに対し、継続空冷時には、要求オゾン量の値に拘らず、送風機５０の最大風量に目標風量を設定してもよい。

【0106】

上記各実施形態では、オゾナイザ３０の電極収容ケース３２に取り付けられたオゾナイザ温度センサ３０ｔにより、オゾナイザ温度Ｔｏｚを検出している。これに対し、電極３１の温度を検出する温度センサを用いてもよい。

【0107】

オゾナイザ温度センサ３０ｔは、送風配管２６のうち電極収容ケース３２の下流側に取り付けられていても良い。但し、送風配管２６のうち開閉バルブ２６ｖの上流側に取り付けられていることが望ましい。

【0108】

図１および図８に示す実施形態では、送風機５０の下流側にオゾナイザ３０を配置しているが、送風機５０の上流側にオゾナイザ３０を配置してもよい。

【0109】

上記各実施形態に係るＥＣＵ４０（オゾン供給制御装置）は、エンジン１０の排気通路１０ｅｘへオゾンを供給するオゾン供給装置を制御対象としている。これに対し、エンジン１０の吸気通路１０ｉｎへオゾンを供給するオゾン供給装置を制御対象としてもよい。吸気通路１０ｉｎへオゾンを供給する用途の一例としては、燃焼室での混合気の着火性を向上させることが挙げられる。

【0110】

図１に示す実施形態では、圧縮自着火式のディーゼルエンジンにオゾン供給装置を適用させており、燃焼用の燃料として用いる軽油を還元剤として用いている。これに対し、点火着火式のガソリンエンジンにオゾン供給装置を適用させて、燃焼用の燃料として用いるガソリンを還元剤として用いてもよい。

【0111】

オゾン供給制御装置としてのＥＣＵ４０が提供する手段および／または機能は、実体的な記憶媒体に記録されたソフトウェアおよびそれを実行するコンピュータ、ソフトウェアのみ、ハードウェアのみ、あるいはそれらの組合せによって提供することができる。例えば、制御装置がハードウェアである回路によって提供される場合、それは多数の論理回路を含むデジタル回路、またはアナログ回路によって提供することができる。また、ＥＣＵ４０に替えてマイコン４１がオゾン供給制御装置を提供してもよいし、マイコン４１が有するプロセッサがオゾン供給制御装置を提供してもよい。

【符号の説明】

【0112】

１０…内燃機関、１０ｅｘ…排気通路、１０ｉｎ…吸気通路、３０…オゾナイザ（オゾン供給装置）、３１…電極、４０…ＥＣＵ（オゾン供給制御装置）、４１ａ…オゾン供給制御部、５０…送風機（オゾン供給装置）、Ｓ２…停止制御部、Ｓ２３…温度判定部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】