(57)【要約】【課題】消費電力の低減を図った高活性物質添加装置を提供する。【解決手段】内燃機関１０の排気通路１０ｅｘのうち、ＮＯｘ浄化装置１５の上流側へ還元剤を添加する高活性物質添加装置は、燃料噴射弁３３（還元剤供給手段）、放電リアクタ２０および電力調整手段を備える。放電リアクタ２０は、酸素ガスを放電により電離させる電極２１を有し、燃料噴射弁３３により供給された還元剤を、電離させた酸素ガスにより酸化させて高活性物質としての改質還元剤を生成させる。そして、ＮＯｘ触媒温度等の還元触媒の状態、およびＮＯ比率や排気流速等の排気の状態に応じて、電極２１へ供給する電力を調整する。【選択図】図１
2015108355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１０）の排気に含まれるＮＯｘを還元触媒上で浄化するＮＯｘ浄化装置（１５）が排気通路（１０ｅｘ）に備えられた燃焼システムに設けられ、前記排気通路のうち前記還元触媒の上流側へ高活性物質を添加する高活性物質添加装置において、
還元剤を供給する還元剤供給手段（３３）と、
少なくとも酸素を含んだ酸素ガスを放電により電離させる電極（２１）を有し、前記還元剤供給手段により供給された還元剤を、電離させた酸素ガスにより酸化させて前記高活性物質としての改質還元剤を生成させる放電リアクタ（２０）と、
前記還元触媒の状態および前記排気の状態の少なくとも一方に応じて、前記電極へ供給する電力を調整する電力調整手段（Ｓ３８）と、
を備えることを特徴とする高活性物質添加装置。
【請求項２】
前記還元触媒の温度を、前記還元触媒の状態を表す物理量として取得する還元触媒温度取得手段（Ｓ３４）を備え、
前記電力調整手段は、前記還元触媒温度取得手段により取得された温度が高いほど、前記電極へ供給する電力を小さくすることを特徴とする請求項１に記載の高活性物質添加装置。
【請求項３】
前記ＮＯｘ浄化装置に流入するＮＯｘに対するＮＯの比率を、前記排気の状態を表す物理量として推定するＮＯ比率推定手段（Ｓ３５）を備え、
前記電力調整手段は、前記ＮＯ比率推定手段により推定された前記比率が低いほど、前記電極へ供給する電力を小さくすることを特徴とする請求項１または２に記載の高活性物質添加装置。
【請求項４】
ＮＯ２が熱分解してＮＯに変化する現象が生じる温度領域の最低値を、分解開始温度と呼ぶ場合において、
前記ＮＯ比率推定手段は、排気温度が前記分解開始温度以上である場合には、前記比率を増加させるように補正して推定することを特徴とする請求項３に記載の高活性物質添加装置。
【請求項５】
前記燃焼システムは、前記ＮＯｘ浄化装置の上流側に酸化触媒（１４ａ）を備えており、
前記ＮＯ比率推定手段は、
前記内燃機関の運転状態に基づき前記比率のベース値を算出するベース値算出手段（Ｓ４１）と、
前記内燃機関の運転状態に基づき前記酸化触媒の基準温度を設定する基準温度設定手段（Ｓ４２）と、
前記酸化触媒の温度と前記基準温度との大小比較に基づき前記ベース値を補正し、補正後の前記ベース値を前記比率として推定する補正手段（Ｓ４４、Ｓ４７）と、
を有することを特徴とする請求項３または４に記載の高活性物質添加装置。
【請求項６】
前記ＮＯｘ浄化装置を流通する排気の流速を、前記排気の状態を表す物理量として取得する排気流速取得手段（Ｓ３６）を備え、
前記電力調整手段は、前記排気流速取得手段により取得された流速が遅いほど、前記電極へ供給する電力を小さくすることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の高活性物質添加装置。
【請求項７】
前記ＮＯｘ浄化装置へ流入するＮＯｘの流量に基づき、前記還元剤供給手段による還元剤の供給量を制御する還元剤制御手段（Ｓ３３）を備え、
前記電力調整手段は、前記還元剤制御手段により制御された還元剤の供給量が多いほど、前記電極へ供給する電力を大きくすることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の高活性物質添加装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＯｘの還元に用いる還元剤を添加する、高活性物質添加装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関の排気に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を、触媒上で還元剤と反応させて浄化する技術が知られている。この技術に関し、特許文献１に記載の高活性物質添加装置では、内燃機関の燃焼に用いる燃料（炭化水素）を還元剤として用いている。そして、噴射弁から液体の燃料を霧状に噴射して、放電する電極間に通過させることで改質し、改質した液体燃料を排気通路へ添加している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１６２１７３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、上述の如く放電により還元剤を改質する装置では、放電に要する電力量が大きく、消費電力の低減が求められる。特に、内燃機関が車両に搭載されたものである場合には、電極へ電力供給する車載バッテリの容量には限りがあるので、消費電力の低減がより一層求められる。
【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、消費電力の低減を図った高活性物質添加装置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】
開示される発明のひとつは高活性物質添加装置である。この高活性物質添加装置は、内燃機関（１０）の排気に含まれるＮＯｘを還元触媒上で浄化するＮＯｘ浄化装置（１５）が排気通路（１０ｅｘ）に備えられた燃焼システムに設けられ、排気通路のうち還元触媒の上流側へ高活性物質を添加することを前提とする。そして、還元剤を供給する還元剤供給手段（３３）と、少なくとも酸素を含んだ酸素ガスを放電により電離させる電極（２１）を有し、還元剤供給手段により供給された還元剤を、電離させた酸素ガスにより酸化させて高活性物質としての改質還元剤を生成させる放電リアクタ（２０）と、還元触媒の状態および排気の状態の少なくとも一方に応じて、電極へ供給する電力を調整する電力調整手段（Ｓ３８）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
さて、放電リアクタへの還元剤の供給量に対する改質量の割合を改質率と呼ぶ場合において、電極への供給電力が大きいほど改質率は高くなる。しかしながら、還元触媒の状態や排気の状態によっては、必要とされる改質率が異なってくるとの知見を本発明者らは得た。還元触媒の状態の具体例としては、還元触媒の温度等が挙げられる。排気の状態の具体例としては、ＮＯｘ浄化装置に流入するＮＯｘに対するＮＯの比率や、ＮＯｘ浄化装置を流通する排気の流速等が挙げられる。
【０００９】
この知見を鑑みた上記発明によれば、還元触媒の状態および排気の状態の少なくとも一方に応じて電極への供給電力が調整されるので、必要とされる改質率に応じて供給電力が調整されることとなる。そのため、必要とされる改質率が低い場合にまで無駄に電力供給することが抑制され、消費電力の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る高活性物質添加装置、およびその装置が適用される燃焼システムを示す模式図。
【図２】図１に示す高活性物質添加装置において、オゾンが生成されるメカニズムを説明する模式図。
【図３】図１に示す高活性物質添加装置において、改質ＨＣが生成されるメカニズムを説明する模式図。
【図４】図１に示す高活性物質添加装置において、オゾン生成と改質ＨＣ生成とを切り替える制御の手順を示すフローチャート。
【図５】図４に示すオゾン生成制御に係る、サブルーチン処理の手順を示すフローチャート。
【図６】図４に示す改質還元剤生成制御に係る、サブルーチン処理の手順を示すフローチャート。
【図７】放電によるＮＯｘ浄化率向上の効果が、ＮＯｘ触媒温度に応じて異なることを表す試験結果。
【図８】図１に示す高活性物質添加装置において、ＮＯｘ触媒温度に応じた放電電力の制御の一例を示す図。
【図９】放電によるＮＯｘ浄化率向上の効果が、ＮＯ比率に応じて異なることを表す試験結果。
【図１０】図１に示す高活性物質添加装置において、ＮＯ比率に応じた放電電力の制御の一例を示す図。
【図１１】図６に示すＮＯ比率推定制御に係る、サブルーチン処理の手順を示すフローチャート。
【図１２】ベースＤＯＣ温度がＤＯＣ活性温度よりも低い場合において、ＤＯＣ温度の変化に対するＮＯ比率の変化の一態様を示す図。
【図１３】ベースＤＯＣ温度がＤＯＣ活性温度よりも高い場合において、ＤＯＣ温度の変化に対するＮＯ比率の変化の一態様を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１に示す燃焼システムは、以下に詳述する内燃機関１０、過給機１１、微粒子捕集装置（ＤＰＦ１４）、ＤＰＦ再生装置（再生用ＤＯＣ１４ａ）、ＮＯｘ浄化装置１５、還元剤浄化装置（浄化用ＤＯＣ１６）および高活性物質添加装置を備える。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、内燃機関１０の出力を駆動源として走行する。内燃機関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軽油を用いている。
【００１２】
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、内燃機関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、内燃機関１０の吸気通路１０ｉｎに配置され、吸気を圧縮して内燃機関１０へ過給する。
【００１３】
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で圧縮された吸気を冷却する冷却器１２が配置されている。冷却器１２により冷却された圧縮吸気は、スロットルバルブ１３により流量調整された後、吸気マニホールドにより内燃機関１０の複数の燃焼室へ分配される。
【００１４】
排気通路１０ｅｘのうちタービン１１ａの下流側には、再生用ＤＯＣ１４ａ（Diesel Oxidation Catalyst）、ＤＰＦ１４（Diesel Particulate Filter）、ＮＯｘ浄化装置１５、浄化用ＤＯＣ１６が順に配置されている。ＤＰＦ１４は、排気に含まれている微粒子を捕集する。再生用ＤＯＣ１４ａは、排気中の未燃燃料を酸化させて燃焼させる触媒を有する。この燃焼により、ＤＰＦ１４で捕集された微粒子を燃焼させて、ＤＰＦ１４を再生させて捕集能力を維持させる。なお、再生用ＤＯＣ１４ａへの未燃燃料供給による燃焼は、常時実施されるものではなく、再生が必要な時期に一時的に実施される。
【００１５】
排気通路１０ｅｘのうちＤＰＦ１４の下流側かつＮＯｘ浄化装置１５の上流側には、高活性物質添加装置の供給管３５が接続されている。この供給管３５から排気通路１０ｅｘへ、高活性物質添加装置により生成された改質還元剤が添加される。改質還元剤とは、還元剤として用いる炭化水素（燃料）を部分的に酸化して部分酸化炭化水素に改質したものであり、図２を用いて後に詳述する。
【００１６】
ＮＯｘ浄化装置１５は、還元触媒を担持するハニカム状の担体１５ｂと、担体１５ｂを内部に収容するハウジング１５ａとを備える。ＮＯｘ浄化装置１５は、排気中のＮＯｘを還元触媒上で改質還元剤と反応させてＮ２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Ｏ２も含まれているが、改質還元剤はＯ２存在下においてＮＯｘと選択的に反応する。
【００１７】
還元触媒には、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が低い場合には、還元触媒は排気中のＮＯｘを吸着する機能を発揮する。そして、触媒温度が活性化温度以上の場合には、吸着されていたＮＯｘは改質還元剤により還元されて、還元触媒から放出される。例えば、担体１５ｂに担持された銀アルミナによる還元触媒により、ＮＯｘ吸着機能を有したＮＯｘ浄化装置１５が提供される。
【００１８】
浄化用ＤＯＣ１６は、酸化触媒を担持する担体をハウジング内に収容して構成されている。浄化用ＤＯＣ１６は、還元触媒上にてＮＯｘ還元に用いられずにＮＯｘ浄化装置１５から流出した還元剤を、酸化触媒上で酸化する。これにより、排気通路１０ｅｘの出口から還元剤が大気に放出されることを防止する。なお、酸化触媒の活性化温度（例えば２００℃）は、還元触媒の活性化温度（例えば２５０℃）よりも低い。
【００１９】
次に、改質還元剤を生成して供給管３５から排気通路１０ｅｘへ添加する高活性物質添加装置について説明する。高活性物質添加装置は、以下に詳述する放電リアクタ２０、エアポンプ３１、燃料噴射弁３３および電気ヒータ３４を備える。放電リアクタ２０は、接地電圧および高電圧となる一対の電極２１を複数組備える。各々の電極２１は平板形状であり、互いに平行に対向するように配置されている。電極２１への電圧印加は、電子制御装置（ＥＣＵ８０）が備えるマイクロコンピュータ（マイコン８１）により制御される。
【００２０】
放電リアクタ２０の上流側には、内部に混合室３０ａを形成するケース３０が取り付けられている。混合室３０ａには、エアポンプ３１により送風された空気が送風管３２を通じて流入する。エアポンプ３１は電動モータにより駆動し、その電動モータはマイコン８１により制御される。エアポンプ３１が送風する空気は、高活性物質添加装置の周囲に存在する常温常圧の大気である。空気には酸素分子が含まれているので、酸素を含むガスをエアポンプ３１は混合室３０ａへ供給していると言える。以下、このように少なくとも酸素を含むガスのことを、単に酸素ガスと呼ぶ。エアポンプ３１は酸素ガスを放電リアクタ２０へ供給する「酸素供給手段」を提供する。
【００２１】
燃料タンク３３ｔ内の液体燃料は、ポンプ３３ｐにより燃料噴射弁３３に供給され、燃料噴射弁３３の噴孔から混合室３０ａへ噴射される。燃料タンク３３ｔ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、内燃機関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。燃料噴射弁３３は、電磁ソレノイドによる電磁力により開弁作動させる構造であり、その電磁ソレノイドへの通電はマイコン８１により制御される。燃料噴射弁３３は、燃料を噴射することで放電リアクタ２０へ炭化水素を供給する「還元剤供給手段」を提供する。
【００２２】
電気ヒータ３４は、混合室３０ａに配置され、燃料噴射弁３３から噴射された液体燃料を加熱する。電気ヒータ３４への通電状態はマイコン８１により制御される。電気ヒータ３４により加熱された液体燃料は、混合室３０ａ内で気化し、さらに、気化した燃料は電気ヒータ３４により所定温度以上にまで加熱される。これにより、炭素数の少ない炭化水素に燃料が分解されるといったクラッキングが生じる。クラッキングにより炭素数が少なくなった炭化水素は沸点が低くなるので、気化した燃料が液体に戻ることが抑制される。
【００２３】
混合室３０ａでは、電気ヒータ３４により気化およびクラッキングされた燃料と、エアポンプ３１により供給された酸素ガスを含む空気とが混合される。その混合気は、放電リアクタ２０の電極２１間の流通路２１ａを流通し、供給管３５を通じて排気通路１０ｅｘへ添加される。放電リアクタ２０は、混合気に含まれる炭化水素を酸化させて改質還元剤を生成する。以下、図２を用いてその生成反応について説明する。
【００２４】
先ず、図２中の符号（１）に示すように、電極２１から放出された電子が、混合気に含まれる酸素ガス（酸素分子）に衝突する。すると、酸素分子は電離して活性酸素の状態になる（符号（２）参照）。次に、活性酸素は、混合気に含まれる気体燃料（炭化水素）と反応して炭化水素を部分的に酸化する（符号（３）参照）。これにより、炭化水素が部分的に酸化された状態の改質還元剤が生成される（符号（４）参照）。改質還元剤の具体例としては、炭化水素の一部がヒドロキシ基（ＯＨ）、アルデヒド基（ＣＨＯ）に酸化された状態の部分酸化物が挙げられる。
【００２５】
さらに放電リアクタ２０は、燃料噴射弁３３による燃料噴射が停止されて燃料が流入していない状態では、図３に示すようにオゾンを活発に生成するようになる。すなわち、先ず、電極２１から放出された電子が、エアポンプ３１により送風されてくる酸素ガス（酸素分子）に衝突する（符号（１）参照）。すると、酸素分子は電離して活性酸素の状態になる（符号（２）参照）。そして活性酸素は、送風されてくる酸素分子と反応して酸化する（符号（５）（６）参照）。
【００２６】
要するに、電極２１に電圧を印加してエアポンプ３１を作動させた状態にすれば、放電リアクタ２０は、酸素ガスをグロー放電によりプラズマ状態にして、酸素分子を電離させて活性酸素にする。そして、この状態で燃料が噴射されていれば、放電リアクタ２０は活性酸素により燃料を部分的に酸化させて改質還元剤を生成する。一方、燃料噴射が停止されていれば、放電リアクタ２０は活性酸素により酸素ガスからオゾンを生成する。生成された改質還元剤またはオゾンは、エアポンプ３１の送風圧力により電極２１間の流通路２１ａから流出し、供給管３５を通じて排気通路１０ｅｘへ添加される。
【００２７】
ＥＣＵ８０が備えるマイコン８１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、を備える。ＥＣＵ８０は、各種センサの検出値に基づき内燃機関１０の作動を制御する。上記各種センサの具体例として、アクセルペダルセンサ９１、機関回転速度センサ９２、スロットル開度センサ９３、吸気圧センサ９４、吸気量センサ９５、排気温度センサ９６等が挙げられる。
【００２８】
アクセルペダルセンサ９１は、ユーザのアクセルペダル踏込量を検出する。機関回転速度センサ９２は、内燃機関１０の出力軸１０ａの回転速度（エンジン回転数）を検出する。スロットル開度センサ９３はスロットルバルブ１３の開度を検出する。吸気圧センサ９４は、吸気通路１０ｉｎのうちスロットルバルブ１３の下流側の圧力を検出する。吸気量センサ９５は吸気の質量流量を検出する。
【００２９】
概略、ＥＣＵ８０は、出力軸１０ａの回転速度および内燃機関１０の負荷に応じて、図示しない燃料噴射弁から噴射される燃焼用燃料の噴射量および噴射時期を制御する。さらにＥＣＵ８０は、排気温度センサ９６により検出された排気温度に基づき、高活性物質添加装置の作動を制御する。すなわち、マイコン８１は、図４に示す手順のプログラムを所定周期で繰り返し実行することで、改質還元剤の生成とオゾンの生成を切り替えるように制御する。上記プログラムは、イグニッションスイッチがオン操作されたことをトリガとして始動し、内燃機関１０の運転期間中は常時実行される。
【００３０】
先ず、図５のステップＳ１０において、内燃機関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れば、ステップＳ１５において還元剤添加装置の作動を停止させる。具体的には、エアポンプ３１、燃料噴射弁３３、および電気ヒータ３４への通電が為されていた場合、その通電を停止させる。一方、内燃機関１０が運転中であると判定されれば、ＮＯｘ浄化装置１５が有する還元触媒の温度（ＮＯｘ触媒温度）に応じて還元剤添加装置を作動させる。
【００３１】
具体的には、先ずステップＳ１１において、予め設定されている電力量でエアポンプ３１を作動させる。続くステップＳ１２では、ＮＯｘ触媒温度が還元触媒の活性化温度Ｔ１（例えば２５０℃）未満であるか否かを判定する。ＮＯｘ触媒温度は、排気温度センサ９６により検出された排気温度から推定される。ここで、還元触媒の活性化温度とは、改質燃料によりＮＯｘを還元浄化できる温度を示す。
【００３２】
ＮＯｘ触媒温度が活性化温度Ｔ１未満であると判定された場合には、次のステップＳ１３において、図５に示すオゾン生成制御のサブルーチン処理を実施する。すなわち、先ず図５のステップＳ２０において、予め設定されている電力量で放電リアクタ２０の電極２１へ通電して放電を生じさせる。続くステップＳ２１では、電気ヒータ３４への通電を停止させ、続くステップＳ２２では、燃料噴射弁３３への通電を停止させて燃料噴射を停止させる。
【００３３】
以上に説明したオゾン生成制御によれば、放電リアクタ２０へは燃料が供給されずに空気が供給された状態で放電が為される。そのため、図３に示すようにオゾンが生成されることとなり、生成されたオゾンは、供給管３５を通じて排気通路１０ｅｘへ添加される。
【００３４】
図４の説明に戻り、ＮＯｘ触媒温度が活性化温度Ｔ１以上であると判定された場合には、次のステップＳ１４において、図６に示す改質還元剤生成制御のサブルーチン処理を実施する。すなわち、先ず図６のステップＳ３０において、予め設定されている電力量で電気ヒータ３４を作動させる。続くステップＳ３１では、内燃機関１０の運転状態に基づき、ＮＯｘ浄化装置１５へ流入する排気中に含まれているＮＯｘ量、およびＮＯｘ浄化装置１５で吸着されているＮＯｘ吸着量を算出する。
【００３５】
ＮＯｘ量を算出する具体例を以下に説明する。排気中のＮＯｘ量は内燃機関１０の運転状態に応じて変化する。例えば、内燃機関１０の出力トルクおよびエンジン回転数と、ＮＯｘ量とは相関が高い。そこで、出力トルクおよびエンジン回転数に対応するＮＯｘ量を予め試験してマップ化してマイコン８１に記憶させておく。そして、内燃機関１０の運転時に、実際の出力トルクまたは目標出力トルク、およびエンジン回転数を取得する。取得した出力トルクおよびエンジン回転数に基づき、記憶させておいたマップを参照してＮＯｘ量を算出する。
【００３６】
上記ＮＯｘ量とは、厳密には、単位時間当たりのＮＯｘ量、つまりＮＯｘ流量のことである。また、このように算出したＮＯｘ量の推移に基づき、ＮＯｘ吸着量を算出する。例えば、内燃機関１０の始動開始時からＮＯｘ触媒温度が活性化温度Ｔ１にまで上昇する暖機運転期間における、ＮＯｘ量の積算値をＮＯｘ吸着量として算出する。
【００３７】
次のステップＳ３２では、ステップＳ３１で算出したＮＯｘ量およびＮＯｘ吸着量に基づき必要還剤量を算出する。例えば、ＮＯｘ吸着量にＮＯｘ量を加算し、その加算値に所定の係数を乗算して必要還剤量を算出する。続くステップＳ３３では、ステップＳ３２で設定した必要還元剤量に基づき、燃料噴射弁３３の作動を制御する。具体的には、必要還元剤量が多いほど、所定時間あたりに燃料噴射弁３３が開弁している時間を長くする。ステップＳ３３の処理を実行している時のマイコン８１は、ＮＯｘ浄化装置１５へ流入するＮＯｘの流量に基づき、燃料噴射弁３３による還元剤の供給量を制御する「還元剤制御手段」を提供する。
【００３８】
続くステップＳ３４では、ＮＯｘ触媒温度を取得する。ＮＯｘ触媒温度は、排気温度センサ９６により検出された排気温度から推定される。続くステップＳ３５では、ＮＯｘ浄化装置１５に流入するＮＯｘ量に対するＮＯ量の比率を、ＮＯ比率として推定する。この推定の手順については、図１１を用いて後に詳述する。続くステップＳ３６では、排気通路１０ｅｘを流れる排気の流速を取得する。例えば、吸気量センサ９５により検出された吸気量に基づき排気の流速を算出する。なお、マイコン８１は、ステップＳ３４、Ｓ３５、Ｓ３６の各々の処理実行時において、「還元触媒温度取得手段」「ＮＯ比率推定手段」「排気流速取得手段」をそれぞれ提供する。
【００３９】
続くステップＳ３７では、ステップＳ３２で算出した必要還剤量、ステップＳ３４で取得したＮＯｘ触媒温度、ステップＳ３５で推定したＮＯ比率、およびステップＳ３６で取得した排気流速に基づき、電極２１へ供給する電力を設定する。この供給電力を大きくするほど、放電リアクタ２０へ供給された還元剤の量に対する改質された還元剤の量の割合（改質率）が高くなる。
【００４０】
このステップＳ３７では、必要還剤量が多く、燃料噴射弁３３から噴射された還元剤が多いほど、電極２１への供給電力を大きくして、改質率を上昇させる。このように、基本的には、必要還剤量に比例して供給電力を設定する。但し、ＮＯｘ触媒温度、ＮＯ比率および排気流速に応じて、供給電力を補正している。以下、これらの補正による技術的意義を、図７〜図１０を用いて説明する。
【００４１】
図７中のドットを付した棒グラフは放電を実施した場合におけるＮＯｘ浄化率を示し、斜線を付した棒グラフは放電を実施しなかった場合におけるＮＯｘ浄化率を示す。ＮＯｘ浄化率とは、ＮＯｘ浄化装置１５へ流入したＮＯｘ量に対する、ＮＯｘ浄化装置１５で浄化されたＮＯｘ量の割合である。図７の試験では、ＮＯｘ量に対するＮＯ２量の比率（ＮＯ２比率）が１、つまりＮＯ量がゼロの状態で試験しており、還元剤として使用した燃料はＣ３Ｈ６である。また、いずれの試験においても、放電リアクタ２０へ供給される還元剤量および空気量は同じである。
【００４２】
図示されるように、ＮＯｘ触媒温度が３００℃の場合には、放電を実施して還元剤を改質することにより、ＮＯｘ浄化率が約３倍向上する。しかし、ＮＯｘ触媒温度が４００℃の場合には、放電を実施しない場合であっても、放電を実施した場合と同等のＮＯｘ浄化率が得られることが、図７の試験結果により明らかとなった。
【００４３】
この試験結果を鑑みて、図８に示すように放電電力を補正する。すなわち、ＮＯｘ触媒温度が活性化温度Ｔ１にまで上昇して触媒暖機が完了した後、ＮＯｘ触媒温度の上昇に伴い放電電力を低下させていくように補正する。そして、ＮＯｘ触媒温度が放電不要温度Ｔ２（例えば４００℃）にまで上昇すると、放電電力をゼロにするように補正する。なお、ＮＯｘ触媒温度が活性化温度Ｔ１の場合には、ＮＯｘ触媒温度に基づく放電電力の補正を実施しない。
【００４４】
図９中のドットを付した棒グラフは、ＮＯ２比率が１でありＮＯ量がゼロの状態で放電した場合におけるＮＯｘ浄化率を示し、斜線を付した棒グラフは、ＮＯ比率が１でありＮＯ２量がゼロの状態で放電した場合におけるＮＯｘ浄化率を示す。なお、還元剤として使用した燃料がＣ３Ｈ６であり、ＮＯｘ触媒温度が３００℃で試験している。また、いずれの試験においても、放電リアクタ２０へ供給される還元剤量および空気量は同じである。
【００４５】
図示されるように、還元剤量および空気量等の条件が同じであっても、ＮＯ比率が低いほどＮＯ２量が多いためＮＯｘ浄化率は高くなることが、図９の試験結果により明らかとなった。ＮＯに比べてＮＯ２の方が還元剤による還元の反応性が高いからである。この試験結果を鑑みて、図１０に示すように放電電力を補正する。すなわち、ＮＯ比率が低いほど、放電電力を低下させていくように補正する。なお、ＮＯ比率が１の場合には、ＮＯ比率に基づく放電電力の補正を実施しない。
【００４６】
さらに、排気流速が速いほど、排気中のＮＯｘが浄化されずに還元触媒上を通過する可能性が高くなるので、放電電力を増大させていくように補正する。要するに、ＮＯｘ触媒温度が高いほど放電電力を低下させ、ＮＯ比率が低いほど放電電力を低下させ、排気流速が速いほど放電電力を増大させるように補正する。
【００４７】
図６の説明に戻り、図６のステップＳ３８では、上述の如くステップＳ３７で設定した放電電力となるように、電極２１への供給電力を制御する。例えば、車載にバッテリの電圧を昇圧する昇圧回路を備え、昇圧回路により昇圧された高電圧を電極２１へ印加する。そして、この高電圧を印加するデューティ比を制御することで、供給電力を制御する。なお、ステップＳ３８の処理を実行している時のマイコン８１は、還元触媒の状態および排気の状態に応じて放電電力を調整する「電力調整手段」を提供する。
【００４８】
図１１は、ＮＯ比率の推定手順を示すサブルーチン処理である。先ず、図１１のステップＳ４０において、内燃機関１０の出力トルクおよびエンジン回転数を、エンジン運転状態として取得する。続くステップＳ４１では、現時点でのＮＯ比率の基準値となるベースＮＯ比率を取得する。
【００４９】
ベースＮＯ比率とは、内燃機関１０の出力トルクおよびエンジン回転数が変化することなく一定時間以上経過した定常運転状態におけるＮＯ比率のことである。出力トルクおよびエンジン回転数とＮＯ比率とは相関が高い。そこで、出力トルクおよびエンジン回転数に対応するＮＯ比率を予め試験してマップ化してマイコン８１に記憶させておく。そして、ステップＳ４０で取得した出力トルクおよびエンジン回転数に基づき、記憶させておいたマップを参照してベースＮＯ比率を算出する。
【００５０】
さて、ＮＯｘ浄化装置１５の上流側には再生用ＤＯＣ１４ａが配置されているので、排気中のＮＯが再生用ＤＯＣ１４ａによりＮＯ２に酸化されると、ＮＯｘ浄化装置１５へ流入する排気のＮＯ比率が変化する。このようなＮＯ比率の変化は、上述したＮＯ比率のマップに反映されている。しかし、このマップに記憶されているＮＯ比率の値は、内燃機関１０が定常運転している場合の値であり、エンジン運転状態が変化して再生用ＤＯＣ１４ａの温度（ＤＯＣ温度）が変化すると、実際のＮＯ比率とベースＮＯ比率とでズレが生じる。そこで以下のステップＳ４４〜Ｓ４７では、ＤＯＣ温度に応じて上記ズレを補正している。
【００５１】
具体的には、先ずステップＳ４２において、現時点での再生用ＤＯＣ１４ａの基準温度となるベースＤＯＣ温度を取得する。ベースＤＯＣ温度とは、先述した定常運転状態におけるＤＯＣ温度のことである。なお、出力トルクおよびエンジン回転数の値が高いほどＤＯＣ温度は高くなる。続くステップＳ４３では、現時点での実際のＤＯＣ温度を取得する。ＤＯＣ温度は、排気温度センサ９６により検出された排気温度から推定される。
【００５２】
続くステップＳ４４では、ステップＳ４２で取得したベースＤＯＣ温度と、ステップＳ４３で取得したＤＯＣ温度とを大小比較する。続くステップＳ４５では、以下に説明する分解開始温度とＤＯＣ温度とを大小比較する。ここで、排気温度が所定温度以上の高温度領域になると、ＮＯ２が熱分解してＮＯに変化する現象が生じる。この高温度領域の最低値（例えば５００℃）を分解開始温度と呼ぶ。続くステップＳ４６では、再生用ＤＯＣ１４ａの活性化温度（ＤＯＣ活性温度）とＤＯＣ温度とを大小比較する。ＤＯＣ活性化温度とは、排気中のＮＯをＮＯ２に酸化できる温度（例えば２００℃）のことである。
【００５３】
続くステップＳ４７では、ステップＳ４４、Ｓ４５、Ｓ４６による比較結果に基づき、ステップＳ４１で取得したベースＮＯ比率を、後に詳述する手法にしたがって補正する。そして、ステップＳ４７で補正したＮＯ比率を、図６のステップＳ３５によるＮＯ比率の推定値とする。
【００５４】
なお、ステップＳ４１の処理を実行している時のマイコン８１は、エンジン運転状態に基づきＮＯ比率のベース値（ベースＮＯ比率）を算出する「ベース値算出手段」を提供する。ステップＳ４２の処理を実行している時のマイコン８１は、エンジン運転状態に基づき再生用ＤＯＣ１４ａの基準温度（ベースＤＯＣ温度）を設定する「基準温度設定手段」を提供する。ステップＳ４７の処理を実行している時のマイコン８１は、ＤＯＣ温度がベースＤＯＣ温度よりも高い場合にベースＮＯ比率を低下させるように補正する「補正手段」を提供する。
【００５５】
次に、ステップＳ４７による補正の手法について詳述する。基本的に、後述する例外条件に該当していなければ、再生用ＤＯＣ１４ａがＮＯをＮＯ２に酸化する率はＤＯＣ温度が高いほど高くなる。すると、ＮＯ比率は低くなる。したがって、ベースＤＯＣ温度が高いほどベースＮＯ比率は低く設定されている。しかし、このベースＮＯ比率は、ベースＤＯＣ温度が一定になっており内燃機関１０が定常運転されている場合を想定した値である。
【００５６】
そのため、過渡的にＤＯＣ温度がベースＤＯＣ温度よりも高くなっている場合には、実際のＮＯ比率はベースＮＯ比率よりも低くなる。そこで、上記ステップＳ４７では、ＤＯＣ温度がベースＤＯＣ温度よりも高ければＮＯ比率を低下させ、ＤＯＣ温度がベースＤＯＣ温度よりも低ければＮＯ比率を増加させるように、ベースＮＯ比率を補正する。つまり、ステップＳ４４による比較結果に基づきベースＮＯ比率を補正する。但し、以下に説明する高温例外条件または未活性例外条件に該当する場合にはこの限りではない。
【００５７】
排気温度が所定温度以上の高温度領域になると、上述したようにＮＯ２が熱分解してＮＯに変化するので、ＮＯ比率が高くなる。そのため、ＤＯＣ温度が分解開始温度よりも高くなっている場合には、例外的に、ＮＯ比率を増加させるようにベースＮＯ比率を補正する。
【００５８】
但し、ベースＤＯＣ温度が分解開始温度よりも高い場合、つまり高温例外条件に該当しない場合には、ＮＯ２の熱分解を想定した値にベースＮＯ比率は設定されている。そのため、この場合には、ＤＯＣ温度が分解開始温度よりも高くてもベースＮＯ比率の増加補正は不要である。
【００５９】
この点を鑑み、ステップＳ４７では、ステップＳ４４、Ｓ４５による比較結果に基づき、ベースＤＯＣ温度が分解開始温度よりも低く、かつＤＯＣ温度が分解開始温度よりも高い、といった高温例外条件を満たしているか否かを判定する。そして、高温例外条件を満たしていると判定した場合には、ＤＯＣ温度がベースＤＯＣ温度よりも高くなっているにも拘わらずＮＯ比率を増加させるように、ベースＮＯ比率を補正する。
【００６０】
再生用ＤＯＣ１４ａが低温で活性化していなければ、ＮＯがＮＯ２に酸化されないのでＮＯ比率が高くなる。そのため、ベースＤＯＣ温度がＤＯＣ活性温度よりも低い場合には、ＮＯがＮＯ２に酸化されないことを想定した値にベースＮＯ比率は設定されている。この値は、再生用ＤＯＣ１４ａへ流入する排気のＮＯ比率（ＤＯＣ入口ＮＯ比率）である。したがって、ベースＤＯＣ温度がＤＯＣ活性温度よりも低い場合には、例外的に、ＤＯＣ温度がベースＤＯＣ温度よりも低くなっているにも拘わらずＮＯ比率を増加補正しない。
【００６１】
但し、ベースＤＯＣ温度がＤＯＣ活性温度よりも高い場合（図１３参照）、つまり未活性例外条件に該当しない場合には、ベースＮＯ比率はＤＯＣ入口ＮＯ比率よりも低い値に設定されている。そのため、この場合には、ＤＯＣ温度がベースＤＯＣ温度よりも低ければベースＮＯ比率の増加補正を実施する。この増加補正では、ＤＯＣ入口ＮＯ比率を上限としてベースＮＯ比率を補正する。
【００６２】
この点を鑑み、ステップＳ４７では、ステップＳ４４、Ｓ４６による比較結果に基づき、ベースＤＯＣ温度がＤＯＣ活性温度よりも低く、かつＤＯＣ温度がＤＯＣ活性温度よりも低い、といった未活性例外条件を満たしているか否かを判定する。そして、未活性例外条件を満たしていると判定した場合には、ＤＯＣ温度がベースＤＯＣ温度からずれていてもベースＮＯ比率を補正しない（図１２参照）。
【００６３】
図１２および図１３は、内燃機関１０が定常運転ではないことに伴いＤＯＣ温度が変化していく試験条件下において、実際のＮＯ比率（実ＮＯ比率）の計測値を示す図であり、図中の上段はＤＯＣ温度の変化、下段はＮＯ比率の変化を示す。図１２は、ベースＤＯＣ温度がＤＯＣ活性温度より低い場合の一例であり、図１３は、ベースＤＯＣ温度がＤＯＣ活性温度より高い場合の一例である。
【００６４】
先ず、図１２の例について説明する。図１２の例では、ベースＤＯＣ温度がＤＯＣ活性温度より低いので、未活性例外条件を満たす場合がある。先ず、ＤＯＣ温度が上昇してベースＤＯＣ温度に達し（ｔ１参照）、さらにＤＯＣ温度が上昇して活性化温度に達するｔ２時点までの期間では、実ＮＯ比率はベースＮＯ比率と一致する。そのため、ｔ２時点までの期間では、図１１のステップＳ４７によるベースＮＯ比率の補正は不要である。そして、ｔ２時点までの期間では未活性例外条件が満たされるので、ＤＯＣ温度がベースＤＯＣ温度とずれているもののステップＳ４７による補正は実施されない。
【００６５】
ｔ２時点の後、ＤＯＣ温度がさらに上昇して分解開始温度に達するｔ３時点までの期間では、再生用ＤＯＣ１４ａによりＮＯがＮＯ２に酸化される量が、定常運転時に比べて多い。そのため、実ＮＯ比率はベースＮＯ比率よりも小さくなる。そこで、ｔ２時点からｔ３時点までの期間では、ステップＳ４４による比較にしたがって、ベースＮＯ比率を低下補正する。
【００６６】
ｔ３時点からｔ４時点の期間では、ＤＯＣ温度が分解開始温度以上になり、ＮＯ２が熱分解してＮＯに変化する現象が生じる。そのため、実ＮＯ比率はベースＮＯ比率よりも大きくなる。この期間では高温例外条件を満たすこととなり、ステップＳ４５による比較にしたがって、ベースＮＯ比率を増加補正する。
【００６７】
ｔ４時点の後、ＤＯＣ温度が低下して活性化温度に達するｔ５時点までの期間では、ｔ２時点からｔ３時点までの期間と同様にして、実ＮＯ比率はベースＮＯ比率よりも小さくなるので、ベースＮＯ比率を低下補正する。ｔ５時点以降では、ｔ２時点までの期間と同様にして未活性例外条件が満たされるので、ＤＯＣ温度がベースＤＯＣ温度とずれているもののステップＳ４７による補正は実施されない。
【００６８】
次に、図１３の例について説明する。図１３の例では、ベースＤＯＣ温度がＤＯＣ活性温度より高いので、未活性例外条件が満たされることはない。先ず、ＤＯＣ温度が上昇して活性化温度に達し（ｔ１１参照）、さらにベースＤＯＣ温度に達するｔ１２時点までの期間では、ＤＯＣ温度がベースＤＯＣ温度よりも低い。そのため、再生用ＤＯＣ１４ａによりＮＯがＮＯ２に酸化される量が、定常運転時に比べて少ない。よって、実ＮＯ比率はベースＮＯ比率よりも大きくなる。そこで、ステップＳ４４による比較にしたがってベースＮＯ比率を増加補正する。この増加補正では、ＤＯＣ入口ＮＯ比率を上限としてベースＮＯ比率を補正する。
【００６９】
ｔ１２時点の後、ＤＯＣ温度がさらに上昇して分解開始温度に達するｔ１３時点までの期間では、再生用ＤＯＣ１４ａによりＮＯがＮＯ２に酸化される量が、定常運転時に比べて多い。そのため、実ＮＯ比率はベースＮＯ比率よりも小さくなる。そこで、ｔ１２時点からｔ１３時点までの期間では、ステップＳ４４による比較にしたがって、ベースＮＯ比率を低下補正する。
【００７０】
ｔ１３時点からｔ１４時点の期間では、ＤＯＣ温度が分解開始温度以上になり、ＮＯ２が熱分解してＮＯに変化する現象が生じる。そのため、実ＮＯ比率はベースＮＯ比率よりも大きくなる。この期間では高温例外条件を満たすこととなり、ステップＳ４５による比較にしたがって、ベースＮＯ比率を増加補正する。ｔ１４時点以降では、ｔ１３時点までの期間と同様にして、ＤＯＣ温度とベースＤＯＣ温度とのずれに応じて、ステップＳ４４による比較にしたがって補正される。
【００７１】
以上に説明した通り、本実施形態に係る高活性物質添加装置は、還元触媒の状態および排気の状態に応じて電極２１への供給電力を調整する。すなわち、排気の状態を表す物理量としてＮＯ比率を推定するとともに排気流速を取得し、還元触媒の状態を表す物理量としてＮＯｘ触媒温度を取得する。そして、取得したＮＯｘ触媒温度が高いほど、推定したＮＯ比率が低いほど、取得した排気流速が遅いほど、電極２１への供給電力を小さくする。以下、このように供給電力を調整することの技術的意義について説明する。
【００７２】
放電リアクタ２０により還元剤を改質するとＮＯｘ浄化装置１５におけるＮＯｘ浄化率が向上する。しかし、図７を用いて先述したように、ＮＯｘ触媒温度が放電不要温度Ｔ２にまで上昇すると、改質しなくても改質した場合と同等のＮＯｘ浄化率が得られる。この点を鑑みた本実施形態では、ＮＯｘ触媒温度が高いほど供給電力を小さくして、放電不要温度Ｔ２以上になると供給電力をゼロにする（図８参照）。よって、必要とされる改質率に応じて供給電力が調整されることとなるので、必要とされる改質率が低い場合にまで無駄に電力供給することを抑制でき、消費電力の低減を図ることができる。
【００７３】
図９を用いて先述したように、ＮＯ比率が低いほどＮＯｘ浄化率は高くなる。この点を鑑みた本実施形態では、ＮＯ比率が低いほど供給電力を小さくする（図１０参照）。よって、必要とされる改質率に応じて供給電力が調整されることとなるので、必要とされる改質率が低い場合にまで無駄に電力供給することを抑制できる。
【００７４】
先述した通り、排気流速が速いほど、排気中のＮＯｘが浄化されずに還元触媒上を通過する可能性が高くなる。換言すれば、排気流速が遅い場合には、改質率が低くても十分なＮＯｘ浄化率を確保できる。そこで本実施形態では、排気流速が遅いほど供給電力を小さくする。よって、必要とされる改質率に応じて供給電力が調整されることとなるので、必要とされる改質率が低い場合にまで無駄に電力供給することを抑制できる。
【００７５】
さらに本実施形態では、ＮＯ比率を推定するにあたり、排気温度が分解開始温度以上である場合には、ＮＯ比率を増加させるように補正して推定する。そのため、ＮＯ２が熱分解してＮＯに変化する現象が生じても、ＮＯ比率の推定精度低下を抑制できる。よって、ＮＯ比率に応じて供給電力を調整するにあたり、高精度で調整できる。
【００７６】
さらに本実施形態では、図１１のステップＳ４１においてエンジン運転状態に基づきベースＮＯ比率を算出し、ステップＳ４２においてエンジン運転状態に基づきベースＤＯＣ温度を設定する。そして、ステップＳ４６における実ＤＯＣ温度とベースＤＯＣ温度との大小比較に基づき、ベースＮＯ比率を補正してＮＯ比率を推定する。そのため、再生用ＤＯＣ１４ａによりＮＯがＮＯ２に酸化されることを鑑みてＮＯ比率が推定されるので、ＮＯ比率の推定精度を向上できる。よって、ＮＯ比率に応じて供給電力を調整するにあたり、高精度で調整できる。
【００７７】
さらに本実施形態では、図６のステップＳ３１、Ｓ３２、Ｓ３３において、エンジン運転状態に応じた必要還元剤量の分だけ燃料（還元剤）を噴射する。そして、噴射した還元剤の量が多いほど供給電力を大きくしている。そのため、必要還元剤量の増加に伴い還元剤の噴射量が増加しても、改質率が低下することを回避できる。換言すれば、必要還元剤量の減少に伴い還元剤の噴射量が減少した場合には供給電力を小さくすることで、無駄に電力供給することを抑制できる。
【００７８】
さらに本実施形態では、燃料噴射を停止させれば活性酸素によりオゾンが生成され、燃料を噴射させれば活性酸素により燃料が酸化（改質）されて改質還元剤が生成される。よって、１つの放電リアクタ２０で、還元剤の改質とオゾン生成の両方を実現できる。
【００７９】
さらに本実施形態では、還元触媒がＮＯｘを吸着する機能を有している。そのため、放電リアクタ２０にて生成されたオゾンを排気通路１０ｅｘに添加すると、排気中のＮＯがＮＯ２に酸化され、還元触媒に吸着されやすくなる。よって、生成したオゾンを、還元触媒でのＮＯｘ吸着性向上に利用することができる。
【００８０】
さらに本実施形態では、還元触媒が活性化温度未満であることを条件としてオゾンを生成させ、還元触媒が活性化温度以上であることを条件として改質還元剤を生成させる。そのため、還元触媒が還元能力を発揮できない低温時に改質還元剤が排気通路１０ｅｘに添加されることを回避できる。そして、上記低温時には排気通路１０ｅｘにオゾンを添加してＮＯをＮＯ２に酸化させ、ＮＯｘ吸着性を向上させるので、低温時にＮＯｘが浄化されないままＮＯｘ浄化装置１５から流出することを抑制できる。
【００８１】
また、オゾンは高温であるほど熱分解しやすくなるが、本実施形態では、上記低温時にオゾンが排気通路１０ｅｘに添加され、低温時以外では添加されない。よって、添加したオゾンが排気熱で熱分解するおそれを低減できる。
【００８２】
ここで、燃料噴射弁３３から噴射された液体燃料が電極２１に付着すると、改質した燃料を排気通路１０ｅｘへ供給するタイミングを意図通りに制御できなくなるおそれがある。例えば、改質還元剤の供給が遅れたり、改質還元剤が低排気温時に意図に反して添加される懸念が生じる。この懸念に対し、本実施形態では、燃料噴射弁３３から噴射された液体燃料を電気ヒータ３４により加熱している。そのため、液体燃料の気化が促進され、電極２１に液体燃料が付着することを抑制でき、上記懸念を軽減できる。
【００８３】
さらに本実施形態では、液体燃料を電気ヒータ３４で加熱するので、先述したクラッキングを生じさせて燃料の沸点を低下させることができる。よって、気化した燃料が酸素ガスにより冷却されて液体に戻ることを抑制できるので、液体燃料が電極２１に付着することを抑制できる。
【００８４】
（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。
【００８５】
図６に示す実施形態では、還元触媒の状態および排気の状態の両方に応じて電極２１への供給電力を調整している。これに対し、還元触媒の状態および排気の状態のいずれか一方に応じて供給電力を調整してもよい。換言すれば、ＮＯｘ触媒温度、ＮＯ比率および排気流速の３つのパラメータに基づき電極２１への供給電力を調整することに替え、上記３つのパラメータのいずれか１つまたは２つに基づき供給電力を調整してもよい。
【００８６】
図１に示す実施形態では、液体燃料を微粒化して加熱手段へ供給する微粒化手段として、燃料噴射弁３３を採用している。これに対し、超音波等の高周波数で振動する振動板に液体燃料を接触させることで、液体燃料を振動させて微粒化させる振動装置を、微粒化手段として採用してもよい。
【００８７】
図１に示す実施形態では、放電リアクタ２０へ酸素ガスを供給する酸素供給手段として、大気を送風するエアポンプ３１を採用している。これに対し、内燃機関１０の吸気の一部を分岐させて放電リアクタ２０へ流入させるようにしてもよい。この場合、コンプレッサ１１ｃの下流側に位置する吸気通路１０ｉｎのうち、冷却器１２の上流部分から吸気を分岐させてもよいし、冷却器１２の下流部分から吸気を分岐させてもよい。
【００８８】
また、冷却器１２の上流部分から冷却器１２により冷却される前の高温吸気を分岐させるモードと、冷却器１２の下流部分から冷却器１２により冷却された後の低温吸気を分岐させるモードとを切り替えるようにしてもよい。この場合、オゾン生成時には低温吸気を分岐させるモードにして、生成したオゾンが吸気の熱で破壊されることを抑制することが望ましい。また、改質還元剤生成時には高温吸気を分岐させるモードにして、電気ヒータ３４により加熱された燃料が、混合室３０ａ内で吸気により冷却されることを抑制することが望ましい。
【００８９】
オゾンの生成および改質還元剤の生成をともに停止させている完全停止の場合には、放電リアクタ２０による放電を停止させて、無駄な電力消費の抑制を図るようにしてもよい。上記完全停止させるケースの具体例としては、ＮＯｘ触媒温度が活性化温度未満であり、かつ、ＮＯｘ吸着量が飽和状態になっているケースや、ＮＯｘ触媒温度が還元可能範囲を超えて高温になっているケースが挙げられる。また、上記完全停止の場合には、エアポンプ３１の作動を停止して酸素ガスの供給を停止させることで、電力消費の低減を図ってもよい。
【００９０】
図１に示す上記実施形態では、ＮＯｘを物理的に捕捉（つまり吸着）する還元触媒が採用されているが、ＮＯｘを化学的結合により捕捉（つまり吸蔵）する還元触媒が採用された燃焼システムに、高活性物質添加装置を適用させてもよい。
【００９１】
内燃機関１０が理論空燃比よりもリーンな状態で燃焼させている時に、ＮＯｘ浄化装置１５がＮＯｘを吸着し、リーン燃焼以外の時にＮＯｘを還元させる燃焼システムに、高活性物質添加装置を適用させてもよい。この場合、リーン燃焼時にはオゾンを生成し、リーン燃焼以外の時に改質還元剤を生成させればよい。このようにリーン燃焼時にＮＯｘを捕捉する触媒の具体例としては、担体に担持された白金とバリウムによる吸蔵還元触媒が挙げられる。
【００９２】
吸着または吸蔵の機能を有しないＮＯｘ浄化装置１５が採用された燃焼システムに、高活性物質添加装置を適用させてもよい。この場合、放電リアクタ２０で生成されたオゾンをＤＰＦ１４の再生に用いればよい。すなわち、ＤＰＦ１４の上流へオゾンを添加することで、排気中のＮＯをＮＯ２に酸化してＤＰＦ１４へ流入させる。すると、ＤＰＦ１４で捕集されて堆積した微粒子の炭素成分が、ＮＯ２と反応して酸化される。これにより、ＤＰＦ１４に堆積した微粒子が除去されて、ＤＰＦ１４が再生される。
【００９３】
上記第１実施形態では、図４のステップＳ１２で用いるＮＯｘ触媒温度を、排気温度センサ９６により検出された排気温度から推定している。これに対し、ＮＯｘ浄化装置１５に温度センサを取り付けて、ＮＯｘ触媒温度を直接計測してもよい。或いは、出力軸１０ａの回転速度および内燃機関１０の負荷等に基づき、ＮＯｘ触媒温度を推定してもよい。
【００９４】
図１に示す実施形態では、放電リアクタ２０は、平板形状の電極２１を互いに平行に対向するように配置して構成されている。これに対し、放電リアクタは、針状に突出した形状の針状電極と、針状電極を環状に取り囲む環状電極とから構成されていてもよい。
【００９５】
図１に示す実施形態では、車両に搭載された燃焼システムに高活性物質添加装置を適用させている。これに対し、定置式の燃焼システムに高活性物質添加装置を適用させてもよい。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高活性物質添加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高活性物質添加装置を適用させて、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。
【符号の説明】
【００９６】
１０…内燃機関、１０ｅｘ…排気通路、１５…ＮＯｘ浄化装置、２０…放電リアクタ、２１…電極、３１…エアポンプ（酸素供給手段）、３３…燃料噴射弁（還元剤供給手段）、Ｓ３８…電力調整手段。
【図１】
2015108355.tif 000003
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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