(57)【要約】【課題】内燃機関において低温酸化反応をより早期に開始することのできるオゾン添加システムを提供する。【解決手段】このオゾン添加システムは、吸気と燃料とを含む混合気を燃焼させる内燃機関と、内燃機関に吸気を導入する吸気管と、吸気にオゾンを混合させるためにオゾンを供給するオゾン供給部と、吸気にオゾンが供給される前、またはオゾンが供給された後において、吸気の温度を調整する温度調整部と、オゾン供給部および温度調整部の動作を制御する制御部と、を備える。制御部は、オゾン供給部が吸気にオゾンを供給する条件下において、内燃機関の状態に応じて吸気の温度を、オゾンが供給されない条件下に対して異なるように調整する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気と燃料とを含む混合気を燃焼させる内燃機関（１０）と、
前記内燃機関に吸気を導入する吸気管（２０）と、
前記吸気にオゾンを混合させるためにオゾンを供給するオゾン供給部（３０）と、
前記吸気にオゾンが供給される前、またはオゾンが供給された後において、前記吸気の温度を調整する温度調整部（１３，１４，５０，５１，７１，７２，７４）と、
前記オゾン供給部および前記温度調整部の動作を制御する制御部（４０）と、を備え、
前記制御部は、前記オゾン供給部が前記吸気にオゾンを供給する条件下において、前記内燃機関の状態に応じて前記吸気の温度を、オゾンが供給されない条件下に対して異なるように調整する、オゾン添加システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記オゾン供給部が前記吸気にオゾンを供給する条件下において、前記内燃機関の状態に応じて前記吸気の温度を、所定の温度以上に昇温する、請求項１に記載のオゾン添加システム。
【請求項３】
前記内燃機関は気筒（１１）を有し、前記気筒の内部における気体の流速が小さいほど、前記吸気の温度を高くする、請求項２に記載のオゾン添加システム。
【請求項４】
前記混合気において、前記燃料に対する気体の割合であるＧ／Ｆ比が高いほど、前記吸気の温度を高くする、請求項２または請求項３に記載のオゾン添加システム。
【請求項５】
前記吸気にオゾンが供給される前に前記吸気を昇温する、請求項２〜４のいずれか１項に記載のオゾン添加システム。
【請求項６】
さらに、排気ガスの一部を前記吸気に混合する排気再循環機構を備え、
排気ガスの再循環に供されるガスの温度を昇温することで前記吸気を昇温する、請求項２〜５のいずれか１項に記載のオゾン添加システム。
【請求項７】
前記内燃機関は気筒（１１）を有し、前記気筒の内部における気体の圧縮比を高くすることで前記吸気を昇温する、請求項２〜６のいずれか１項に記載のオゾン添加システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この明細書の開示は、内燃機関の吸気にオゾンを添加するオゾン添加システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関における混合気の燃焼は、空気に含まれる酸素と燃焼に含まれる炭化水素との酸化反応である。特許文献１では、低温酸化反応を通常燃焼よりも早期に開始させて着火性能を向上させるために、吸気にオゾンを添加することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−１２４７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ただオゾンを供給するたけでは低温酸化反応が継続する期間が比較的短く、着火性能の向上には不十分である。
【０００５】
そこで、この明細書の開示は、内燃機関において低温酸化反応をより早期に開始することのできるオゾン添加システム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】
この明細書の開示は、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、ひとつの態様として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】
上記目的を達成するために、この明細書に開示されるオゾン添加システムは、吸気と燃料とを含む混合気を燃焼させる内燃機関（１０）と、内燃機関に吸気を導入する吸気管（２０）と、吸気にオゾンを混合させるためにオゾンを供給するオゾン供給部（３０）と、吸気にオゾンが供給される前、またはオゾンが供給された後において、吸気の温度を調整する温度調整部（１３，１４，５０，５１，７１，７２，７４）と、オゾン供給部および温度調整部の動作を制御する制御部（４０）と、を備え、制御部は、オゾン供給部が吸気にオゾンを供給する条件下において、内燃機関の状態に応じて吸気の温度を、オゾンが供給されない条件下に対して異なるように調整する。
【０００８】
これによれば、混合気にオゾンが供給された条件下において、オゾンが含まれない燃焼に較べて低温酸化反応が生じやすい混合気を作り出すことができる。すなわち、内燃機関における着火性能を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１実施形態に係るオゾン添加システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】内燃機関の概略構成を示す断面図である。
【図３】オゾン供給部の概略構成を示すブロック図である。
【図４】制御部の動作フローを示すフローチャートである。
【図５】吸気を昇温することによる効果を示す図である。
【図６】吸気を昇温することによる効果を示す図である。
【図７】第２実施形態に係るインタークーラバイパス弁の周辺の構成を示す図である。
【図８】第４実施形態に係るオゾン添加システムの概略構成を示すブロック図である。
【図９】第５実施形態に係るオゾン添加システムの概略構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図面を参照しながら本開示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適用することができる。各形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
【００１１】
（第１実施形態）
最初に、図１および図２を参照して、本実施形態に係るオゾン添加システムの概略構成について説明する。
【００１２】
図１に示すように、オゾン添加システム１００は、車両に組み込まれるシステムであり、内燃機関１０と、吸気管２０と、オゾン供給部３０と、制御部４０とを備えている。また、オゾン添加システム１００は、インタークーラ５０を備えている。そのほか、オゾン添加システム１００は、排気管６０、ターボチャージャに付随するコンプレッサ６２およびタービン６４、スロットルバルブ６６、エアクリーナ６８、触媒７０、排気再循環（ＥＧＲ）の機構に付随するＥＧＲクーラ７２およびＥＧＲバルブ７４を備えている。本実施形態では、これらの構成要素のうち、インタークーラ５０が特許請求の範囲に記載の温度調整部に相当する。
【００１３】
内燃機関１０は、例えばガソリンで駆動するものであり、直噴であるか否かは問わない。またディーゼルエンジンであっても良い。直噴のガソリンエンジンであることを例にすれば、本実施形態における内燃機関１０は、図２に示すように、気筒（シリンダ）１１と、気筒１１内を滑動するピストン１２と、吸気管２０から気筒１１に流れ込む気体の流通を制御する吸気弁１３と、気筒１１から排気管６０へ流れ出る気体の流通を制御する排気弁１４と、気筒１１内の気体に点火する点火プラグ１５と、気筒１１内に燃料を噴射するインジェクタ１６と、を有している。例えば４ストロークエンジンでは、吸気弁１３を開放して吸気するとともにインジェクタ１６からガソリン燃料を噴射して混合気とする。その後、ピストン１２が下死点から上死点へ近づくにつれて混合気を圧縮する。そして、運転条件に応じて予め設定された所定のタイミングで点火プラグ１５による点火を行い気筒１１内の気体の膨張によってピストン１２が上死点から下死点に向かって運動する。その後、下死点から上死点に戻る段階で排気弁１４を開放して気筒１１内に残留する気体の排気を行う。
【００１４】
燃料（例えば主成分をオクタンＣ８Ｈ１８とするもの）と酸素の混合気が燃焼するとき、通常は混合気の温度が８５０Ｋ程度から酸化反応が開始される。これは燃焼初期に生じる低温酸化反応であり、燃焼は低温酸化反応の時期を経て、主反応である高温酸化反応へ遷移する。一方、混合気にオゾンを添加するシステムにおいては、オゾンが分解されることによって生じる酸素ラジカルの存在によって低温酸化反応を生じやすい状況を気筒１１内に作り出すことができる。
【００１５】
吸気管２０は、気筒１１内に車両外部に存在する空気を取り込むための管材である。図１に示すように、吸気管２０には、内燃機関１０に近い側から順に、オゾン供給部３０、インタークーラ５０、スロットルバルブ６６、コンプレッサ６２、およびエアクリーナ６８が配置されている。酸素を含む空気は、車両外部に露出した開口部から吸気管２０に吸入されてエアクリーナ６８が介されることによって塵埃等が除去される。その後、空気はターボチャージャのコンプレッサ６２で圧縮される。内燃機関１０に向かう空気の量はスロットルバルブ６６により調整されつつインタークーラ５０に向かう。コンプレッサ６２によって圧縮された空気は温度が上昇するが、インタークーラ５０を経ることによって冷却される。その後、オゾン供給部３０により空気にオゾンが供給され、内燃機関１０における気筒１１内にオゾンを有意に含む気体が導入される。オゾン供給部３０およびインタークーラ５０について、以下詳しく説明する。
【００１６】
オゾン供給部３０は、例えば無声放電方式を採用することができる。無声放電方式では、原料となる酸素ガスあるいは乾燥空気を、誘電体が取り付けられた平行電極間に通し、両電極間で放電を生じさせることでオゾンを生成する。オゾン供給部３０は、例えば図３に示すように、オゾン流路３１と、エアフィルタ３２と、エアポンプ３３と、オゾン発生器３４と、オゾン供給用バルブ３５とを有している。オゾン流路３１は原料となるガスを取り込むための開口を一端に有するとともに、他端が吸気管２０に接続されている。エアフィルタ３２は原料を取り込む開口に最も近い側に配置され、エアクリーナ６８と同様に塵埃等を除去する機構である。エアポンプ３３は原料となるガスをオゾン発生器３４側に送り込む機構である。オゾン発生器３４は無声放電方式の放電装置であり、その駆動は制御部４０により制御されている。オゾン供給用バルブ３５は、オゾン発生器３４で発生したオゾンを吸気管２０に導入するためのバルブであり、制御部４０により制御されている。
【００１７】
また、オゾン発生器３４による放電方式については、無声放電方式のうち沿面放電を採用することもできる。沿面放電は、誘電体基板を挟んで放電電極と誘導電極とを設け、放電電極と誘電体との間で放電を生じさせるものである。放電によって生じたオゾンは吸気管２０のいずれかの箇所で、あるいは気筒１１内において空気に混合される。本実施形態におけるオゾン供給部３０は、吸気管２０のうち、内燃機関１０に接続される直前の位置に配置され、燃焼が混合される前の空気にオゾンを供給している。
【００１８】
インタークーラ５０は、コンプレッサ６２の圧縮によって上昇した空気を冷却するものである。インタークーラ５０は熱交換器であり、例えば水冷式を採用することができる。本実施形態では、インタークーラ５０の冷却能力が制御部４０によって制御されている。すなわち、制御部４０は、ラジエータへ導入される冷却水の流量を調整することでインタークーラ５０の冷却能力を制御している。制御部４０は、冷却水の流量を多くすることでインタークーラ５０を経た後の空気の温度をより低くすることができる。逆に、冷却水の流量を少なくすることでインタークーラ５０を経た後の空気の温度をより高くすることができる。すなわち、本実施形態におけるインタークーラ５０は、インタークーラ５０を経た後の空気の温度を調整可能にされている。
【００１９】
本実施形態におけるインタークーラ５０は、オゾン供給部３０によりオゾンが供給される空気（吸気）の温度を実質的に調整する機能を有しており、特許請求の範囲に記載の温度調整部に相当する。
【００２０】
オゾン供給部３０および温度調整部たるインタークーラ５０の協業についての詳しい説明は後述する。
【００２１】
内燃機関１０による燃焼反応で残留した排ガスは排気管６０を通って車両の外部に放出される。排気管６０には、内燃機関１０に近い側から、ターボチャージャに付随するタービン６４と触媒７０が配置されている。タービン６４は、排ガスの流れを回転のエネルギーに変換してコンプレッサ６２に伝達している。触媒７０は、例えば三元触媒であり、白金やパラジウムを含む触媒材料をモノリス担体に塗布あるいは吸着させて形成されている。触媒７０は、排ガスに含まれる窒素酸化物、一酸化炭素、炭化水素などを、無害な物質に酸化あるいは還元によって変化させる。
【００２２】
図１に示すオゾン添加システム１００は、排気再循環（ＥＧＲ）の機構を有している。すなわち、オゾン添加システム１００は、触媒７０を経た後の排ガスを吸気管２０側に還流させる機構を有している。本実施形態では、排気管６０における触媒７０の下流側と、吸気管２０におけるエアクリーナ６８とコンプレッサ６２の間とが還流管７６で連結されており、排ガスの一部が吸気管２０に戻る。還流管７６には、ＥＧＲクーラ７２とＥＧＲバルブ７４とが設けられている。ＥＧＲクーラ７２は、排ガスを吸気に適する温度に冷却する装置である。ＥＧＲバルブ７４は、排ガスの還流量を調整するバルブである。
【００２３】
ところで、内燃機関１０、ターボチャージャ、スロットルバルブ６６、インタークーラ５０、オゾン供給部３０、ＥＧＲクーラ７２、ＥＧＲバルブ７４、その他のオゾン添加システム１００を構成する要素の制御は制御部４０により実現されている。制御部４０は、例えばエンジンＥＣＵであり、各種センサ４２から得られる情報に基づいて、内燃機関１０などの各要素を制御している。具体的には、例えばインジェクタ１６による燃料噴射のタイミングを制御し、吸気弁１３や排気弁１４の開閉を制御し、点火プラグ１５による着火のタイミングを制御し、スロットルバルブ６６の開度を制御し、インタークーラ５０の冷却能力を制御し、ＥＧＲクーラ７２の冷却能力を制御し、ＥＧＲバルブ７４の開度を制御している。
【００２４】
制御部４０に情報を提供する各種センサ４２には、例えば、Ａ／Ｆ（空燃比）センサ、エンジン回転数センサ、エンジン負荷センサ、吸気温センサ、吸気Ｏ２センサ、吸気圧や気筒内圧やＥＧＲバルブ差圧を検出する各圧力センサ、各部の気体流量を検出するエアフロメータ、クランクセンサ、カムセンサ、冷却水温センサ、ＥＧＲ温度センサ、吸気湿度センサ、エンジンオイル温センサ、ノックセンサなどがある。各種センサ４２には、上記のセンサのほか、種々のセンサを含む。
【００２５】
次に、図４を参照して、本実施形態に係るオゾン添加システム１００の制御フローについて説明する。
【００２６】
図４に示すように、まず、ステップＳ１０が実行される。ステップＳ１０は、制御部４０に対してオゾン供給の要求がされたか否かを判定するステップである。ステップＳ１０がＮＯ判定となる条件について説明する。ステップＳ１０がＮＯ判定であるとは、車両の状態が、吸気へのオゾンの供給が不要な状態か、あるいはオゾンの供給を禁止すべき状態である。
【００２７】
まず、オゾンの供給が不要である状態とは、オゾンの供給がなくとも良好な燃焼状態を維持できる状態である。具体的には、例えば、点火から気筒１１内における熱発生量が所定量に至るまでの時間（初期燃焼期間）が所定時間以内である場合、初期燃焼期間のあと気筒１１内における熱発生量が所定量に至るまでの時間（主燃焼期間）が所定時間以内である場合、燃焼安定性（ＣＯＶ：熱発生量のばらつき）が所定のばらつき以内である場合、着火タイミングのばらつきが所定のばらつき以内である場合、気筒１１内の圧力のばらつきが所定値以下の場合、クランク角のばらつきが所定値以下の場合、トルクのばらつきが所定値以下の場合、エンジン回転数のばらつきが所定値以下の場合、空燃比（Ａ／Ｆ）のばらつきが所定値以下の場合、空燃比が所定値以下の場合、ＥＧＲ率（吸気に対する排気ガスの還流割合）が所定値以下の場合、エミッション（炭化水素や一酸化炭素、ＮＯｘの放出量）が所定値以下の場合などである。
【００２８】
また、オゾンの供給を禁止すべき状態とは、オゾンの供給によって別の問題が発生しうる状態である。具体的には、例えば、吸気弁１３が閉じた状態での混合気の温度が所定値以上である場合、４ストロークのうち混合気の圧縮工程開始時における混合気の温度が所定値以上である場合がある。このような状態では、ノッキングが生じる虞があり、オゾン供給による着火性能の向上がノッキングを助長する虞がある。また、ノッキングに関連して、内燃機関１０の負荷が高負荷な状態もノッキングの発生の虞があるため、オゾンの供給は好ましくない。また、ノック判定がされた場合も同様である。その他、内燃機関１０が停止している状態ではオゾンの供給は禁止すべきである。これは、オゾンは一般に有毒であるため、オゾンを気筒１１内に残留させないこと、あるいは残留したオゾンが大気中に漏出することを懸念してのことである。
【００２９】
上記のような条件を満たす場合には、ステップＳ１０はＮＯ判定となり、吸気へのオゾンの供給は行われない。一方、上記のような条件を満たさない場合には、ステップＳ１０はＹＥＳ判定となり、ステップＳ１１に進む。
【００３０】
ステップＳ１１は、制御部４０がオゾン供給量を決定するステップである。制御部４０は各種センサ４２から得られる情報に基づいてオゾンの供給量を決定する。具体的には、例えば、オゾンは、エンジン回転数が低いほど、内燃機関１０の負荷が小さいほど、エンジン水温が低いほど、その供給量を大きくする。ここで、内燃機関１０の負荷が小さい状態とは、気筒１１内の気体の流動が緩やか、すなわち気体の流速が遅く、気筒１１内における撹拌がされにくい状態であり、燃料と酸素ラジカルとの接触確率が小さい状態である。このため、オゾンの供給量を増加させて燃料と酸素ラジカルとの接触確率を大きくすることが好ましいのである。
【００３１】
また、ＥＧＲ率が高いほど、空燃比が高いほど、オゾンの供給量を大きくする。ＥＧＲ率が高い状態、あるいは空燃比が高い状態とは、燃料に対する気体の割合であるＧ／Ｆ比（ガス燃料比）が高い状態であり、燃料と酸素ラジカルとの接触確率が小さくなる。よって、このような状態ではオゾンの供給量を増加させて燃料と酸素ラジカルとの接触確率を大きくすることが好ましいのである。
【００３２】
また、気筒１１内の圧力のばらつきが大きいほど、クランク角のばらつきが大きいほど、トルクのばらつきが大きいほど、エンジン回転数のばらつきが大きいほど、空燃比のばらつきが大きいほど、吸気の湿度が高いほど、オゾンの供給量を大きくする。また、冷間始動から所定の時間が経過するまではオゾンの供給量を一時的に増加させることが好ましい。
【００３３】
制御部４０は、上記のような、各種センサ４２から得られる情報に基づいてオゾンの供給量を決定し、ステップＳ１２に進む。
【００３４】
ステップＳ１２は、制御部４０が、オゾン供給部３０に指令してオゾンの供給を開始するステップである。ステップＳ１２では、例えばオゾン供給部３０における平行電極に通電して放電を生じさせつつ、原料ガスを導入してオゾンを発生させる。そして、吸気管２０との接続箇所に形成されたオゾン供給用のバルブを開放して吸気管２０内にオゾンを供給する。オゾンの供給量の調整は、原料となる原料ガスの供給量の増減、あるいは放電量の増減で行うことができる。
【００３５】
その後、ステップＳ１３が実行される。ステップＳ１３は、制御部４０が吸気の温度調整に係る目標温度を設定するステップである。具体的には、オゾンを供給しない状態における吸気の温度に較べて、どの程度昇温するかを決定するステップである。
【００３６】
制御部４０は、各種センサ４２から得られる情報に基づいて吸気の昇温量を決定する。具体的には、例えば、エンジン回転数が低いほど、内燃機関１０の負荷が小さいほど、昇温量を大きくする。また、ＥＧＲ率が高いほど、空燃比が高いほど、気筒１１内の圧力のばらつきが大きいほど、クランク角のばらつきが大きいほど、トルクのばらつきが大きいほど、エンジン回転数のばらつきが大きいほど、空燃比のばらつきが大きいほど、吸気の湿度が高いほど、昇温量を大きくする。
【００３７】
吸気の昇温量の決定後、ステップＳ１４に進む。ステップＳ１４は、制御部４０が温度調整部を制御して吸気の昇温を開始するステップである。本実施形態において吸気を昇温する手段は、温度調整部たるインタークーラ５０によるものである。上記したように、インタークーラ５０は熱交換器であり、ラジエータに供給する冷却水の流量を少なくして流入量を小さくすることでインタークーラ５０を経た後の空気の温度をより高くすることができる。制御部４０は、オゾンを供給しない条件におけるインタークーラ５０の冷却水流量よりも、オゾンを供給する条件での流量を少なくし、結果としてインタークーラ５０よりも下流側の吸気の温度が、オゾンを供給しない条件における吸気に較べて高くなる。この昇温された吸気に、オゾン供給部３０によりオゾンが供給され混合された後、吸気は内燃機関１０における気筒１１内に導入されて燃料と混合される。つまり、燃焼前の気筒１１内の気体は、燃料と空気とから構成される混合気にオゾンが混合されたものとなっている。
【００３８】
次に、図５および図６を参照して、本実施形態に係るオゾン添加システム１００を採用することによる作用効果について説明する。
【００３９】
燃料と酸素の混合気が燃焼するとき、通常は混合気の温度が８５０Ｋ程度から酸化反応が開始される。これは燃焼初期に生じる低温酸化反応であり、燃焼は低温酸化反応の時期を経て、主反応である高温酸化反応へ遷移する。一方、混合気にオゾンを添加するシステムにおいては、オゾンが分解されることによって生じる酸素ラジカルの存在によって低温酸化反応を生じやすい状況を気筒１１内に作り出すことができる。
【００４０】
とくに、オゾンは、５００Ｋ程度の温度で分解反応が活発となる。このため、気筒１１内における燃焼反応の前に、できるだけオゾンの温度を５００Ｋに近づけておくことが好ましく、この点において、温度調整部たるインタークーラ５０による吸気の昇温が効果を奏する。すなわち、気筒１１に導入される吸気を、インタークーラ５０によって昇温しておくことにより、酸素ラジカルを早期に生成および活性化して、低温酸化反応の開始を早めることができる。気筒１１内における低温酸化反応を早期に実現することにより、混合気の着火性を改善することができる。
【００４１】
図５は、ＥＧＲ率に対する燃焼不安定性および燃料消費量を示す図である。オゾン供給が無く、且つ吸気の昇温が無い水準と、オゾン供給が有り、且つ吸気の昇温が無い水準と、オゾン供給が有り、且つ吸気の昇温が有る水準の、３つの水準について、燃焼不安定性および燃料消費量のＥＧＲ率に対する変化を示している。
【００４２】
燃焼不安定性は、すべての水準においてＥＧＲ率の増加とともに悪化する傾向にあるが、オゾン供給が無く且つ吸気の昇温が無い水準では燃焼が急激に不安定となるＥＧＲ率が、オゾンの供給が有る水準に較べて大幅に小さく、燃焼が不安定になりやすい。逆に、オゾンを供給する水準では、オゾンの供給が無い水準に較べて燃焼不安定性が急激に悪化するＥＧＲ率を高くできる。とくに、オゾンの供給に吸気の昇温を組み合わせると、燃焼不安定性の急激な悪化は看取されない。すなわち、オゾンを供給する条件下において、吸気を昇温することによって燃焼不安定性を急激に悪化させることなくＥＧＲ率を増加させることができる。
【００４３】
また、燃料消費量は、すべての水準においてＥＧＲ率の増加とともに低下する傾向にあるが、ＥＧＲ率をさらに増加させていくと、燃焼が不安定になることによって悪化する。燃料消費量が悪化に転じるＥＧＲ率は、オゾンの供給が無い水準に較べて、安定した燃焼を維持できる分、オゾンの供給が有る水準のほうが高くでき、オゾンの供給によって、燃料消費量を低下させることができる。とくに、オゾン供給が有る水準においても、吸気の昇温が無い水準に較べて、吸気を昇温する水準では燃料消費量の悪化が緩やかである。このように、オゾンを供給する条件下において、吸気を昇温することによって低温酸化反応を早期に実現することができため、さらに高いＥＧＲ率においても着火性を改善することができ、その結果、燃料消費量の低下を促進することができる。
【００４４】
図６は、同量のＥＧＲ率下でオゾンの供給が有る条件において、吸気の昇温が無い水準と、吸気の昇温が有る水準とで、初期燃焼期間（着火から気筒１１内における熱発生量が所定量に至るまでの時間）と、主燃焼期間（初期燃焼期間のあと気筒１１内における熱発生量が所定量に至るまでの時間）とを比較した図である。これによれば、吸気を昇温することにより、吸気を昇温しない水準に較べて、初期燃焼期間、主燃焼期間ともに短くすることができる。すなわち、着火性が改善していることが看取できる。
【００４５】
（第２実施形態）
第１実施形態では、インタークーラ５０が温度調整部に相当する例について説明したが、温度調整部は、吸気の温度が調整できる部位であれば、インタークーラ５０に限定されるものではない。以下に温度調整部と成り得るものについて説明する。
【００４６】
図７に示すように、インタークーラ５０の上流側にインタークーラバイパス弁５１を備え、インタークーラバイパス弁５１で吸気管２０から分岐したバイパス管がインタークーラ５０を迂回して吸気管２０に戻る構造を採用した例では、インタークーラバイパス弁５１を温度調整部とすることができる。制御部４０はインタークーラバイパス弁５１の開度を制御する。インタークーラバイパス弁５１の開度が大きくなるほど、インタークーラ５０を介さずに内燃機関１０に導入される吸気が増加するため、結果として、吸気の温度を上昇させることができる。
【００４７】
（第３実施形態）
吸気管２０のうち、内燃機関１０の気筒１１に至るまでのいずれかの位置に、図示しない電熱線（ヒータ）を設け、この電熱線を温度調整部とすることができる。制御部４０は電熱線への通電を制御する。電熱線への通電量が大きくなるほど、吸気の温度を上昇させることができる。
【００４８】
（第４実施形態）
図８に示すように、ＥＧＲにおける還流先がインタークーラ５０よりも下流側にされる構造を採用した例では、ＥＧＲバルブ７４を温度調整部とすることができる。図８に示す例では、ＥＧＲに供される還流管７６が内燃機関１０の直前、例えばインテークマニホールドに接続されている。還流された排気はインタークーラ５０を介さすに内燃機関１０に導入されるため、還流量を増加させることによって吸気の温度を高くすることができる。すなわち、制御部４０はＥＧＲバルブ７４を制御し、吸気の昇温が必要な場合にはＥＧＲバルブ７４の開度を大きくすることにより還流量を増加させることができる。
【００４９】
（第５実施形態）
また、ＥＧＲクーラ７２を温度調整部とすることができる。ＥＧＲクーラ７２は、インタークーラ５０と同様に熱交換器であり、例えば水冷式を採用することができる。ＥＧＲクーラ７２の冷却能力を制御部４０が制御することで、ＥＧＲクーラ７２を温度調整部として機能させる。すなわち、制御部４０は、ラジエータへ導入される冷却水の流量を調整することでＥＧＲクーラ７２の冷却能力を制御する。制御部４０は、冷却水の流量を多くすることでＥＧＲクーラ７２を経た後の空気の温度をより低くすることができる。逆に、冷却水の流量を少なくすることでＥＧＲクーラ７２を経た後の空気の温度をより高くすることができる。
【００５０】
（第６実施形態）
図９に示すように、ＥＧＲクーラ７２の上流側にＥＧＲクーラバイパス弁７１を備え、ＥＧＲクーラバイパス弁７１で還流管７６から分岐したバイパス管がＥＧＲクーラ７２を迂回して還流管７６に戻る構造を採用した例では、ＥＧＲクーラバイパス弁７１を温度調整部とすることができる。制御部４０はＥＧＲクーラバイパス弁７１の開度を制御する。ＥＧＲクーラバイパス弁７１の開度が大きくなるほど、ＥＧＲクーラ７２を介さずに吸気管２０に還流されるＥＧＲガスが増加するため、結果として、吸気の温度を上昇させることができる。
【００５１】
（第７実施形態）
内燃機関１０に含まれる吸気弁１３および排気弁１４を温度調整部とすることもできる。４ストロークによる内燃機関１０の動作のうち、吸気の工程において、排気弁１４を開放することで排気ガスを気筒１１内に還流する内部ＥＧＲがある。可変バルブタイミング機構（ＶＶＴ）において、吸気ＶＶＴを進角する、あるいは排気ＶＶＴを遅角する、あるいはその両方を行うことで内部ＥＧＲ量を増加し、結果として気筒１１内の吸気の温度を上昇させることができる。
【００５２】
また、吸気弁１３および排気弁１４を温度調整部とする形態において、実圧縮比（動的圧縮比）を増加させることで気筒１１内の温度を増加させることができる。例えば、吸気量が増大する方向に、吸気ＶＶＴを進角あるいは遅角させることにより制御する。これにより、吸気量が増大して実圧縮比が増加し、圧縮時に早期に低温酸化反応を生じさせることができる。
【００５３】
（第８実施形態）
エンジン水温を調整する図示しないエンジン水温調整部や、エンジン油温を調整する図示しないエンジン油温調整部も特許請求の範囲に記載の温度調整部とすることができる。エンジン水温の調整にあっては、例えばＭＣＶによりエンジンの冷却水の流量を調整することができる。冷却水の流量が少ないほど気筒１１内の温度を上昇させることができる。一方、エンジン油温の調整にあっては、例えばオイルクーラによる調整が可能である。例えば、ＭＣＶによりオイルクーラへ流れる冷却水の流量を調整することで、エンジン油温を調整することができる。油温が高いほど気筒１１内の温度を上昇させることができる。
【００５４】
（その他の実施形態）
以上、好ましい実施形態について説明したが、上記した実施形態になんら制限されることなく、この明細書に開示する主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００５５】
上記した各実施形態では、内燃機関１０として、直噴方式のガソリンエンジンを採用し、点火プラグ１５を用いた火花点火を行う例を示したが、吸気にオゾンを供給するオゾン供給部３０を備えていればこの例に限定されるものではない。
【００５６】
吸気の方式としては、上記した実施形態のようなターボチャージャを用いた過給方式でも良いし、自然吸気方式でも良い。
【００５７】
点火の方式としては、火花点火のほか、圧縮着火（ＨＣＣＩ）でも良い。
【００５８】
ＥＧＲのシステムとしては、排気管６０と吸気管２０との間において、還流管７６がどの位置に接続されていても良い。例えばＬＰＬ（低圧ループ）方式と、ＨＰＬ（高圧ループ）方式のいずれであっても良い。また、ＥＧＲクーラ７２とＥＧＲバルブ７４との位置関係は、還流に対していずれが上流であっても良いし、下流であっても良い。
【００５９】
また、気筒１１内の気体の撹拌方式についてもその種類を問わない。例えば、ＴＣＶ（タンブルコントロールバルブ）を用いた制御を行っても良いし、ＳＣＶ（スワールコントロールバルブ）を用いた制御を行っても良いし、ＶＶＬ（可変バルブリフト）を用いた制御を行っても良いし、複数の気筒１１を有する内燃機関において気筒ごとに備えられたスロットルバルブの制御を独立に行うような態様であっても良い。また、気筒１１内に直接空気を噴射するエアインジェクションや、吸気弁１３を片閉じしてスワール流を生成するような態様であっても良い。
【符号の説明】
【００６０】
１０…内燃機関，２０…吸気管，３０…オゾン供給部，４０…制御部，５０…インタークーラ（温度調整部），６０…排気管，７０…触媒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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