(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１０）の排気通路（１０ｅｘ）に配置され、排気を浄化する触媒を備えた燃焼システムに設けられ、前記排気通路のうち前記触媒の上流側へオゾンを供給して排気中の所定成分を酸化させるオゾン供給装置において、
前記内燃機関の運転状態に基づき、前記酸化に必要なオゾン量である必要量を算出する必要量算出手段（Ｓ２１）と、
オゾン供給可能な最大量（Ｄｍａｘ）に比べて前記必要量が少ない低要求の時に、前記必要量よりも多い量のオゾンを過剰に供給することで、活性酸素を前記触媒に吸着させておく過剰供給手段（Ｓ２６、Ｓ２６Ａ）と、
を備えることを特徴とするオゾン供給装置。
【請求項２】
前記活性酸素の前記触媒への吸着量を推定する吸着量推定手段（Ｓ２４）を備え、
前記過剰供給手段（Ｓ２６）は、前記吸着量推定手段により推定された吸着量に基づき、前記吸着量が所定量以上に維持されるようにオゾンを供給することを特徴とする請求項１に記載のオゾン供給装置。
【請求項３】
前記吸着量推定手段は、前記触媒の温度に基づき前記吸着量を推定することを特徴とする請求項２に記載のオゾン供給装置。
【請求項４】
前記必要量が前記最大量よりも多くなる高要求の状態に変化するか否かを、前記低要求の時に予測する予測手段（Ｓ２４Ａ、Ｓ２５Ａ）を備え、
前記過剰供給手段（Ｓ２６Ａ）は、前記予測手段により前記高要求の状態に変化すると予測されたことに基づき、前記必要量よりも多い量のオゾンを過剰に供給することを特徴とする請求項１に記載のオゾン供給装置。
【請求項５】
前記過剰供給手段は、前記最大量でオゾンを供給することを特徴とする請求項４に記載のオゾン供給装置。
【請求項６】
前記触媒は、排気中のＮＯｘを吸着する機能を有していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のオゾン供給装置。
【請求項７】
前記触媒が所定温度以下である場合に、前記過剰供給手段によるオゾンの供給を禁止させることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のオゾン供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気通路のうち触媒の上流側へオゾンを供給して、排気中の所定成分を酸化させるオゾン供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関の排気中のＮＯｘ（窒素酸化物）を吸蔵して浄化する触媒を備えた燃焼システムが知られている。このようなＮＯｘ吸蔵の反応は、ＮＯ（一酸化窒素）に比べてＮＯ２（二酸化窒素）の方が活発である。そのため、特許文献１、２に記載の如く、オゾン供給装置により排気通路へオゾンを供給してＮＯをＮＯ２に酸化させれば、吸蔵効率を向上できる。また、排気中のＣＯやＨＣを酸化して浄化する触媒を備えた燃焼システムにおいても、排気通路へオゾンを供給すれば、酸化触媒の酸化機能を高めることができ、有用である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１６３８８７号公報
【特許文献２】特開２００８−１６３８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
さて、内燃機関の負荷が急増すると、排気中の浄化対象成分の濃度や排気量が急増することに伴い、単位時間当りに必要とされるオゾン量（必要量）が多くなる。したがって、単位時間あたりに供給可能なオゾン量が多い高能力のオゾン供給装置を選定すれば、必要量に対して供給量が不足する機会を低減でき、浄化不十分な排気が放出される機会を低減できる。しかしながら、このような高能力のオゾン供給装置では、装置の体格が大きくなる。
【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、浄化不十分な排気が放出される機会を低減することと、装置の小型化との両立を図ったオゾン供給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、内燃機関（１０）の排気通路（１０ｅｘ）に配置され、排気を浄化する触媒を備えた燃焼システムに設けられ、排気通路のうち触媒の上流側へオゾンを供給して排気中の所定成分を酸化させるオゾン供給装置において、内燃機関の運転状態に基づき、酸化に必要なオゾン量である必要量を算出する必要量算出手段（Ｓ２１）と、オゾン供給可能な最大量（Ｄｍａｘ）に比べて必要量が少ない低要求の時に、必要量よりも多い量のオゾンを過剰に供給することで、活性酸素を触媒に吸着させておく過剰供給手段（Ｓ２６、Ｓ２６Ａ）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
さて、本発明者らは、「必要量よりも多い量のオゾンを過剰に供給すると、過剰供給分のオゾンの一部が活性酸素の状態で触媒に吸着される現象が生じる」との知見を得た。この知見を鑑みた上記発明によれば、必要量が少ない低要求の時に、オゾンを過剰供給することで、活性酸素を触媒に吸着させておく。そのため、必要量が最大量を超えた高要求の状態に変化した場合には、高要求時に供給されるオゾンに加え、低要求時に吸着させておいた活性酸素も、排気を酸化させるように作用する。よって、供給可能な最大量を小さくして装置の小型化を図りつつも、浄化不十分な排気が放出される機会を低減できる。
【０００９】
しかも、上記発明によれば、低要求から高要求への変化時に、吸着されていた活性酸素が排気の酸化に迅速に作用することとなる。よって、上記変化時にオゾン供給が遅れて浄化不十分な排気が放出される、といった機会を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１実施形態に係るオゾン供給装置としての機能を有する還元剤供給装置、およびこ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に示す還元剤供給装置に係る、制御の処理手順を示すフローチャート。
【図３】図２に示すオゾン供給制御に係る、サブルーチン処理の手順を示すフローチャート。
【図４】図３に示す過剰供給制御を実施した場合における、各種物理量の時間変化を示すタイミングチャート。
【図５】本発明者らにより実施された試験の結果を示す図。
【図６】本発明の第２実施形態において、オゾン供給制御の処理手順を示すフローチャート。
【図７】図６に示す過剰供給制御を実施した場合における、各種物理量の時間変化を示すタイミングチャート。
【図８】本発明の第３実施形態に係る過剰供給制御を実施した場合における、各種物理量の時間変化を示すタイミングチャート。
【図９】本発明の第４実施形態に係る過剰供給制御を実施した場合における、各種物理量の時間変化を示すタイミングチャート。
【図１０】本発明の第５実施形態に係るオゾン供給装置を示す模式図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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。
【００１２】
（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１０、過給機１１、ＮＯｘ浄化装置１２、微粒子捕集装置（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、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、炭化水素化合物である軽油を用いている。内燃機関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（リーン燃焼）させている。
【００１３】
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。
【００１４】
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（加圧空気）を冷却する冷却器（図示せず）が配置されている。冷却器により冷却された圧縮吸気は、スロットルバルブ（図示せず）により流量調整され、内燃機関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（Diesel Particulate Filter）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。
【００１５】
排気通路１０ｅｘのうちＮＯｘ浄化装置１２の上流側には、還元剤添加装置の供給管２３が接続されている。この供給管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、供給管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。
【００１６】
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還元触媒が担持されている。ＮＯｘ浄化装置１２は、排気中のＮＯｘを還元触媒上で改質燃料と反応させて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（酸素）も含まれているが、改質燃料は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、還元触媒は排気中のＮＯｘを吸着する機能を発揮する。例えば、担体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１２が提供される。詳細には、担体表面にコーティングされたアルミナに、還元触媒としての銀を担持させた構造である。吸着されていたＮＯｘは、触媒温度が活性化温度以上の場合には、還元触媒から脱離する。そして、脱離したＮＯｘは改質燃料により還元されて浄化される。さらに、この還元触媒は、ＮＯｘ吸着機能に加えて活性酸素を吸着する機能をも有している。
【００１８】
次に、改質燃料を生成して供給管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、エアポンプ３０ｐ、供給管２３、送風管２６、逆止弁２６ｖおよび電子制御装置（ＥＣＵ４０）を備える。
【００１９】
オゾナイザ３０は、内部に流通路３２ａを形成するハウジング３２を備え、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。電極３１への電圧印加は、ＥＣＵ４０が備えるマイクロコンピュータ（マイコン４１）により制御される。
【００２０】
オゾナイザ３０のハウジング３２には、エアポンプ３０ｐにより送風された空気が流入する。エアポンプ３０ｐは、遠心式のエアポンプであり、電動モータにより駆動されるインペラをケース内に収容して構成される。この電動モータはマイコン４１により制御される。エアポンプ３０ｐは、ケースに形成された吸入口３０ｉｎから大気を吸入して加圧し、オゾナイザ３０へ送風する。オゾナイザ３０へ送風された空気は、ハウジング３２内の流通路３２ａに流入し、電極３１間の通路である電極間通路３１ａを流通する。
【００２１】
オゾナイザ３０は、送風管２６を介して反応容器２０に接続される。送風管２６には、電磁駆動式の逆止弁２６ｖが取り付けられている。逆止弁２６ｖの開閉駆動はマイコン４１により制御される。詳細には、逆止弁２６ｖの弁体は全開位置と全閉位置とに切り替え制御される。したがって、エアポンプ３０ｐを駆動させて逆止弁２６ｖを開弁駆動させると、電極間通路３１ａを流通した空気は、送風管２６、反応容器２０および供給管２３を順に流通して排気通路１０ｅｘへ流入することとなる。つまり、供給管２３および送風管２６は、エアポンプ３０ｐにより送風される空気を排気通路１０ｅｘへ導く送風管を提供する。
【００２２】
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、検出した温度の情報（反応室温度Ｔｈ）をＥＣＵ４０へ出力する。
【００２３】
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、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。
【００２４】
噴射弁２２から反応室２０ａへ噴射された燃料は、発熱部に衝突し、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（改質燃料）は、供給管２３を通じて排気通路１０ｅｘに流入する。
【００２５】
さて、オゾナイザ３０の電極３１へ通電すると、電極３１から放出された電子が、電極間通路３１ａの空気中に含まれる酸素分子に衝突する。すると、酸素分子からオゾンが生成される。つまり、オゾナイザ３０は、放電により酸素分子をプラズマ状態にしてオゾンを生成する。したがって、オゾナイザ３０への通電時には、送風管２６を流通する空気にオゾンが含まれる。
【００２６】
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（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（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。
【００２７】
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、を備える。ＥＣＵ４０は、アクセルペダル踏込量（エンジン負荷）、機関回転速度（エンジン回転数）、吸気圧、排気圧等の各種検出値に基づき、内燃機関１０の作動を制御する。
【００２８】
さらにＥＣＵ４０は、エンジン負荷やエンジン回転数等の内燃機関１０の作動状態の検出値に加え、反応室温度センサ２７、触媒温度センサ４２および排気温度センサ４３により検出された物理量に基づき、還元剤添加装置の作動を制御する。なお、触媒温度センサ４２は、ＮＯｘ浄化装置１２に取り付けられ、還元触媒の雰囲気温度（触媒温度）を検出する。排気温度センサ４３は、排気管に取り付けられて排気温度を検出する。
【００２９】
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。
【００３０】
具体的には、図２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２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、エアポンプ３０ｐ、オゾナイザ３０、ヒータ２１、噴射弁２２を全て停止させ、逆止弁２６ｖを閉弁作動させる。
【００３１】
一方、ステップＳ１０により内燃機関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、触媒温度が所定温度Ｔ１より高温であるか否かを判定する。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、触媒温度が第３所定温度Ｔ３より高温であるか否かを判定する。第３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Ｓ１４において、触媒温度が第４所定温度Ｔ４（所定温度）より高温であるか否かを判定する。
【００３２】
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。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℃、所定温度Ｔ１を４００℃に設定する。ここで、還元触媒の第３所定温度Ｔ３とは、還元触媒上でＮＯｘを還元浄化できる最低温度（活性化温度）のことである。第４所定温度Ｔ４とは、触媒に活性酸素を吸着できる最低温度のことであり、第３所定温度よりも低温に設定されている。
【００３３】
ステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、Ｓ１４の判定により、触媒温度が第４所定温度Ｔ４より低温と判定された場合、ステップＳ１９にて先述した全停止制御を実施する。触媒温度が第４所定温度Ｔ４より高温、かつ第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。触媒温度が第２所定温度Ｔ２より高温、かつ所定温度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。触媒温度が所定温度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。
【００３４】
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（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（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。
【００３５】
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。
【００３６】
具体的には、反応室温度センサ２７による検出値（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。
【００３７】
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に基づき、目標燃料量Ｆｔｒｇを設定する。ＮＯｘ流入量は、内燃機関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、触媒温度に応じて還元触媒上でＮＯｘが還元される量（還元力）が異なってくるので、触媒温度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。
【００３８】
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Ａｔｒｇを算出し、この目標空気量Ａｔｒｇに基づき、エアポンプ３０ｐ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。
【００３９】
さらに、上記強酸化制御では、逆止弁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、気化室２５ａ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、還元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。
【００４０】
そして、目標空気量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、目標空気量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。
【００４１】
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。
【００４２】
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、エアポンプ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。
【００４３】
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。
【００４４】
ステップＳ１８による酸化停止制御では、燃料噴射制御、エアポンプ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。
【００４５】
図２のステップＳ１９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、生成したオゾンを、送風管２６および供給管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の還元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ＮＯ２に酸化されて、還元触媒へのＮＯｘ吸着量が増大する。
【００４６】
以下、図３を用いてオゾン供給制御のサブルーチン処理について説明する。先ずステップＳ２０において、各種の排気情報を取得する。排気情報には、ＮＯｘ浄化装置１２の触媒温度Ｔｃａｔ、単位時間当たりの排気量、排気中のＮＯ濃度、ＨＣ濃度およびＣＯ濃度の情報が含まれている。これらの排気量および各種濃度については、内燃機関１０の運転状態に基づき推定する。内燃機関１０の運転状態には、アクセルペダル踏込量や燃料噴射量に表される機関負荷や、内燃機関１０の出力軸の回転速度、排気温度Ｔｅｘ等が挙げられる。触媒温度Ｔｃａｔについては、触媒温度センサ４２により検出して取得する。排気温度Ｔｅｘについては、内燃機関１０の運転状態に基づき推定する。
【００４７】
続くステップＳ２１（必要量算出手段）では、ステップＳ２０で取得したＮＯ濃度等に基づき、単位時間あたりに排気通路１０ｅｘへ供給するオゾン量の目標値である目標オゾン量Ｏｔｒｇを算出する。
【００４８】
詳細には、ＮＯ濃度および排気量に基づき、単位時間あたりにＮＯｘ浄化装置１２へ流入するＮＯ量を推定し、推定されたＮＯ量に基づきベースオゾン量Ｏｂａｓｅを算出する。そして、ＨＣ濃度、ＣＯ濃度および排気量に基づきＨＣ量およびＣＯ量を算出し、ＨＣ量およびＣＯ量に基づきベースオゾン量Ｏｂａｓｅを補正して、目標オゾン量Ｏｔｒｇを算出する。ＨＣおよびＣＯは、オゾンと反応（酸化反応）してオゾンを消費し、また、ＮＯ２と反応（阻害反応）してＮＯ２をＮＯに還元する。そのため、ＨＣ量およびＣＯ量が多いほど、目標オゾン量Ｏｔｒｇを増量させるように補正する。このようにして算出された目標オゾン量Ｏｔｒｇは、排気中のＮＯ（所定成分）を酸化させるのに必要な、過不足のないオゾン量（必要量）である。
【００４９】
ここで、オゾナイザ３０により単位時間当たりに供給可能なオゾン量（最大量Ｄｍａｘ）は、電極３１の面積、電極３１の数、供給電力の電圧等により決定される。この最大量Ｄｍａｘは、予めマイコン４１に記憶されている。そして、ステップＳ２２では、ステップＳ２１で算出したオゾンの必要量と、マイコン４１に記憶された最大量Ｄｍａｘとを大小比較し、必要量が最大量Ｄｍａｘ未満である低要求の状態であるか否かを判定する。
【００５０】
さて、「必要量よりも多い量のオゾンを過剰に供給すると、過剰供給分のオゾンは、ＮＯを酸化させる代わりに活性酸素の状態で触媒に吸着される」との知見を本発明者らは得ている。活性酸素の具体例としては、スーパーオキシドアニオンラジカル、ヒドロペルオキシルラジカル等のフリーラジカルや、一重項酸素、過酸化水素等が挙げられる。そして、ステップＳ２２にて低要求の状態であると判定された場合、続くステップＳ２３〜Ｓ２７の処理において、触媒に吸着されている活性酸素の量（吸着量）が所定量以上に維持されるようにオゾンを供給する。
【００５１】
具体的には、先ずステップＳ２３において触媒温度Ｔｃａｔを取得する。続くステップＳ２４（吸着量推定手段）では、ステップＳ２３で取得した触媒温度ＴｃａｔおよびステップＳ２０で取得した排気情報に基づき、活性酸素の触媒への吸着量を推定する。例えば、オゾン供給量、ＮＯ量および触媒温度Ｔｃａｔの各々における変化の履歴に基づき、現時点における吸着量を推定する。ＮＯ量の積算値に対するオゾン供給量の積算値が多いほど、吸着量の推定値は多くなる。また、触媒温度Ｔｃａｔが高いほど、活性酸素が触媒に吸着されにくくなるので、吸着量の推定値は少なくなる。
【００５２】
続くステップＳ２５では、ステップＳ２４で推定した吸着量が所定量ＴＨ１未満であるか否かを判定する。所定量ＴＨ１未満と判定された場合には、続くステップＳ２６にて過剰供給制御を実施する。この過剰供給制御では、ステップＳ２１で算出した必要量よりも多い量のオゾンを供給するように、オゾナイザ３０への供給電力およびエアポンプ３０ｐによる送風量を制御する。図４（ｃ）の例では、所定期間Ｔａだけ過剰供給制御を実施する。所定期間Ｔａでは、目標オゾン量Ｏｔｒｇを徐々に上昇させた後、徐々に下降させる。所定期間Ｔａにおける目標オゾン量Ｏｔｒｇの最大値は、必要量よりも所定量だけ多くなるように設定されている。
【００５３】
続くステップＳ２７では、過剰供給制御が完了したか否かを判定する。すなわち、ステップＳ２５にて吸着量が所定量ＴＨ１未満と判定された時点から所定期間Ｔａが経過した場合に、過剰供給制御が完了したと判定する。完了したと判定されるまでは、ステップＳ２６による過剰供給制御が継続して実施される。完了したと判定された場合、続くステップＳ２８において、通常供給制御を実施する。
【００５４】
通常供給制御では、ステップＳ２１で算出された目標オゾン量Ｏｔｒｇ（必要量）のオゾンを供給するように、オゾナイザ３０への供給電力およびエアポンプ３０ｐによる送風量を制御する。なお、ステップＳ２２にて必要量が最大量Ｄｍａｘ未満でないと否定判定された場合、およびステップＳ２５にて吸着量が所定量ＴＨ１未満でないと否定判定された場合においても、ステップＳ２８による通常供給制御を実施する。通常供給制御では、目標オゾン量Ｏｔｒｇ（必要量）が最大量Ｄｍａｘを超えて大きい場合、最大量Ｄｍａｘのオゾンを供給するようにオゾナイザ３０およびエアポンプ３０ｐを制御する。
【００５５】
なお、過剰供給制御またはオゾン供給制御を実施する場合には、逆止弁２６ｖを開弁制御するとともに、ヒータ２１への通電を停止させ、かつ、噴射弁２２への通電を停止させて燃料噴射を停止させる。本実施形態に反してヒータ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。これらの点を鑑みた本実施形態では、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ているので、オゾンが燃料と反応することや加熱崩壊を回避できる。よって、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。
【００５６】
図４は、図３の制御を実施した場合における各種物理量の時間経過に伴う変化を示す。図中の（ａ）はアクセルペダル踏込量（アクセル開度）、（ｂ）はＮＯｘ量、（ｃ）はオゾン供給量およびオゾン必要量、（ｄ）はオゾン吸着量を示す。図中の（ａ）に示すｔ１０時点でアクセルペダルを踏み込んで、内燃機関１０の負荷が急上昇すると、その後、（ｂ）に示すｔ２０時点でＮＯｘの排出量が急上昇している。図４の例では、アクセルペダルの踏み込みに伴う内燃機関１０の負荷増大は一時的であるため、ＮＯｘの排出量の増大も一時的であり、ＮＯｘ量はｔ３０時点をピークに減少している。
【００５７】
（ｃ）に示す点線は、ステップＳ２１で算出されるオゾンの必要量を示し、（ｃ）に示す実線は実際のオゾン供給量を示す。ｔ１０時点までは、必要量が最大量Ｄｍａｘ未満である低要求の状態である。そして、（ｄ）に示すｔ１時点で活性酸素の吸着量（オゾン吸着量）が所定量ＴＨ１まで低下している。そのため、ｔ１時点でステップＳ２６による過剰供給制御が開始される。ｔ１時点から所定期間Ｔａが経過すると、過剰供給制御は終了し、必要量と同じ量だけオゾンを供給する通常供給制御が実施される。オゾン吸着量は過剰供給制御に伴い増大するものの、過剰供給制御の終了に伴い減少する。その後、吸着量が所定量ＴＨ１にまで減少したｔ２時点で、再び過剰供給制御を実施する。これにより、低要求の状態であるｔ２０時点までの期間においては、オゾン吸着量が所定量ＴＨ１以上に維持される。
【００５８】
その後、ｔ２０時点からｔ３０時点までの期間に必要量が急上昇し、必要量が最大量Ｄｍａｘよりも多い高要求の状態に変化している。但し、高要求の状態に変化した時点において、オゾン吸着量がゼロではなく、触媒に吸着されているオゾン（残留オゾン）がＮＯをＮＯ２に酸化することに用いられる。そのため、高要求の状態に変化した以降は、通常供給制御を実施するものの、オゾン吸着量は減少して所定量ＴＨ１よりも少なくなる。
【００５９】
図５は、残留オゾンがＮＯを酸化させることでＮＯｘ吸着率向上に寄与していることを確認する試験の結果を表す。Ｒ１時点において、必要量が最大量Ｄｍａｘよりも多い高要求の状態となるように内燃機関１０を運転させている。Ｒ１時点では、残留オゾンがない状態で最大量Ｄｍａｘのオゾンを供給する試験を実施した。この時のＮＯｘ吸着率は約５０％であった。
【００６０】
その後、低要求の状態に内燃機関１０の運転を切り替えるとともに、所定期間Ｒａだけ過剰供給制御を実施して残留オゾンを増大させている。その後のＲ２時点では、高要求の状態で内燃機関１０を運転させつつ、最大量Ｄｍａｘのオゾンを供給する試験を実施した。この時のＮＯｘ吸着率は約７０％であった。
【００６１】
その後、低要求の状態に内燃機関１０の運転を切り替えるとともに、通常供給制御を実施し、その後のＲ３時点では、高要求の状態で内燃機関１０を運転させつつ、最大量Ｄｍａｘのオゾンを供給する試験を実施した。この時のＮＯｘ吸着率は約６０％であった。
【００６２】
その後、低要求の状態に内燃機関１０の運転を切り替えるとともに、通常供給制御を実施し、その後のＲ４時点では、高要求の状態で内燃機関１０を運転させつつ、最大量Ｄｍａｘのオゾンを供給する試験を実施した。この時のＮＯｘ吸着率は約５０％であり、Ｒ１時点におけるＮＯｘ吸着率と同じになった。
【００６３】
この試験結果によれば、Ｒ２時点では残留オゾンによりＮＯがＮＯ２に酸化されてＮＯｘ吸着率が増大し、その後のＲ３時点では残留オゾンが減少した分だけＮＯｘ吸着率が減少したと考察される。そして、その後のＲ４時点ではＲ１時点と同じＮＯｘ吸着率になったことから、残留オゾンがゼロになったと考察される。したがって、残留オゾンがＮＯｘ吸着率向上に寄与していると言える。
【００６４】
以上により、本実施形態によれば、ＮＯの酸化に必要なオゾン量（必要量）を内燃機関１０の運転状態に基づき算出する必要量算出手段（ステップＳ２１）、および過剰供給手段（ステップＳ２６）を備える。過剰供給手段は、オゾン供給可能な最大量Ｄｍａｘに比べて必要量が少ない低要求の時に、必要量に対してオゾンを過剰に供給することで、オゾンによる活性酸素を触媒に吸着させておく。そして、図５の試験結果から明らかなように、触媒に吸着されているオゾン（残留オゾン）は、必要量が最大量Ｄｍａｘを超えた高要求時におけるＮＯｘ吸着率向上に寄与する。そのため、低要求時にオゾンを過剰供給して触媒に吸着させておく本実施形態によれば、高要求時に残留オゾンがＮＯｘ吸着率向上に寄与することとなる。よって、想定される必要量の瞬間最大値Ｎｍａｘ（図４参照）に比べてオゾン供給の最大量Ｄｍａｘが十分に小さいオゾナイザ３０を採用することが可能になる。したがって、供給可能な最大量Ｄｍａｘを小さくしてオゾナイザ３０の小型化を図りつつも、ＮＯがＮＯ２に酸化されずに触媒に吸着されずに大気へ放出される、といった機会を低減できる。
【００６５】
しかも、本実施形態によれば、低要求から高要求への変化時において、必要量が急増して供給量が必要量より少なくなる応答遅れ過渡時においても、吸着されていた活性酸素がＮＯの酸化に作用するので、供給量の不足分を補うことができる。よって、上記変化時にオゾン供給が遅れてＮＯがＮＯ２に酸化されずに触媒に吸着されずに大気へ放出される、といった機会を低減できる。
【００６６】
さらに本実施形態によれば、オゾンによる活性酸素の触媒への吸着量を推定する吸着量推定手段（ステップＳ２４）を備え、過剰供給手段は、吸着量推定手段により推定された吸着量に基づき、吸着量が所定量ＴＨ１以上に維持されるようにオゾンを供給する。これによれば、低要求の時には常時、吸着量が所定量ＴＨ１以上に維持されるので、低要求から高要求に切り替わる時期がいつであっても、残留オゾンが備えられた状態になっている。そのため、高要求時に残留オゾンがＮＯｘ吸着率向上に寄与する、といった上述の効果が確実に発揮されるようにできる。
【００６７】
さらに本実施形態によれば、触媒温度Ｔｃａｔが高いほど活性酸素が触媒に吸着されにくくなることを鑑みて、触媒温度Ｔｃａｔに基づき吸着量を推定する。そのため、吸着量の推定精度を向上できる。
【００６８】
さらに本実施形態によれば、触媒は、排気中のＮＯｘを吸着する機能を有している。このようなＮＯｘ吸着機能を有する触媒の場合、残留オゾンがＮＯ酸化に用いられた後、ＮＯ２の状態で触媒に吸着されたままとなる。よって、残留オゾンが高要求時にＮＯを酸化させてＮＯｘ吸着を促進させる機能を、効果的に発揮させることができる。
【００６９】
さらに本実施形態によれば、触媒の極低温時には活性酸素が触媒に吸着されにくくなることを鑑みて、ステップＳ１４により触媒が第４所定温度Ｔ４（所定温度）以下であると判定された場合に、過剰供給手段によるオゾンの供給を禁止させる。この第４所定温度Ｔ４は、触媒に活性酸素を吸着できる最低温度に基づき設定されている。そのため、活性酸素が十分に吸着されない極低温時に、無駄なオゾンを供給することを回避できる。
【００７０】
さらに本実施形態によれば、ＨＣおよびＣＯは、ＮＯ２と反応（阻害反応）してＮＯ２をＮＯに還元することを鑑み、ステップＳ２１でオゾン必要量を算出するにあたり、ＨＣ量およびＣＯ量が多いほど、目標オゾン量Ｏｔｒｇを増量させるように補正する。そのため、オゾン必要量を高精度で算出できる。
【００７１】
さらに本実施形態によれば、還元触媒は少なくとも銀を含む物質である。具体的には、担体にコーティングされたアルミナ上に銀触媒が担持されている。このように銀触媒を採用することで、例えば白金触媒を採用した場合に比べて図３の部分酸化反応が生じやすくなる。よって、銀触媒を採用する本実施形態によれば、白金触媒を採用した場合に比べてＮＯｘ浄化率を向上できる。特に、触媒温度Ｔｃａｔが活性化している温度領域のうち、低温の領域において、ＮＯｘ浄化率向上の効果が顕著に発揮されるようになる。
【００７２】
さらに本実施形態では、ヒータ２１により所定温度以上に加熱された還元剤を、空気中に含まれる酸素により部分的に酸化させて改質する。これによれば、燃料が部分酸化することを容易に実現でき、還元剤の改質を容易に実現できる。また、ヒータ２１で燃料を加熱することにより、炭素数の少ない炭化水素化合物に燃料を分解させるクラッキングが生じるようになる。そして、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。
【００７３】
さらに本実施形態では、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。
【００７４】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態の図３に示すステップＳ２３〜Ｓ２７の処理を、図６に示すステップＳ２３Ａ〜Ｓ２７Ａの処理に変更している。すなわち、ステップＳ２２にて低要求の状態であると判定された場合、続くステップＳ２３Ａ〜Ｓ２７Ａの処理において、触媒に吸着されている活性酸素の量（吸着量）が所定量以上に維持されるようにオゾンを供給する。
【００７５】
具体的には、先ずステップＳ２３Ａにおいて内燃機関１０の運転情報を取得する。続くステップＳ２４Ａ（予測手段）では、ステップＳ２３Ａで取得した運転情報に基づき、所定時間後におけるオゾンの必要量を予測する。例えば、アクセルペダルの踏込量、内燃機関１０の出力軸の回転速度、燃料噴射量等の物理量を運転情報として取得し、これらの物理量の変化に基づき、所定時間後における必要量の変化量を予測する。そして、現時点における必要量に上記変化量を加算することで、所定時間後における必要量を算出する。
【００７６】
続くステップＳ２５Ａ（予測手段）では、ステップＳ２４Ａで予測した必要量が最大量Ｄｍａｘ以上であるか否かを判定する。予測した必要量が最大量Ｄｍａｘ以上であると判定された場合、所定時間後に、必要量が最大量Ｄｍａｘよりも多くなる高要求の状態に変化すると予測され、続くステップＳ２６Ａ（過剰供給手段）にて過剰供給制御を実施する。過剰供給制御では、現時点における必要量よりも多い量のオゾンを過剰に供給する。本実施形態に係る過剰供給制御では、図７（ｃ）に示すように最大量Ｄｍａｘでオゾンを供給する。
【００７７】
続くステップＳ２７Ａでは、過剰供給制御を開始してから所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間が経過したと判定されるまでは、ステップＳ２６Ａによる過剰供給制御が継続して実施される。経過したと判定された場合、続くステップＳ２８において、通常供給制御を実施する。
【００７８】
通常供給制御では、図３のステップＳ２８と同様にして、ステップＳ２１で算出された目標オゾン量Ｏｔｒｇ（必要量）のオゾンを供給するように、オゾナイザ３０およびエアポンプ３０ｐを制御する。なお、ステップＳ２２にて必要量が最大量Ｄｍａｘ未満でないと否定判定された場合、およびステップＳ２５Ａにて予測量が最大量Ｄｍａｘ未満でないと否定判定された場合においても、ステップＳ２８による通常供給制御を実施する。通常供給制御では、目標オゾン量Ｏｔｒｇ（必要量）が最大量Ｄｍａｘを超えて大きい場合、最大量Ｄｍａｘのオゾンを供給するようにオゾナイザ３０およびエアポンプ３０ｐを制御する。
【００７９】
図７は、図６の制御を実施した場合における各種物理量の時間経過に伴う変化を示す。図中の（ａ）に示すｔ１０時点でアクセルペダルを踏み込んで、内燃機関１０の負荷が急上昇すると、その後、（ｂ）に示すｔ２０時点でＮＯｘの排出量が急上昇している。（ｃ）に示す点線は、ステップＳ２１で算出されるオゾンの必要量を示し、（ｃ）に示す実線は実際のオゾン供給量を示す。ｔ２１時点までは、必要量が最大量Ｄｍａｘ未満である低要求の状態である。ｔ２１時点より以前の低要求の期間において、ｔ１０時点の直後に予測量が最大量Ｄｍａｘを超えると予測されたことに基づき過剰供給制御が開始されている。これにより、低要求から高要求の状態に切り替わるに先立ち、オゾン吸着量が増加している。その後、高要求に切り替わったｔ２１時点以降は、触媒に吸着されているオゾン（残留オゾン）がＮＯをＮＯ２に酸化することに用いられることに起因して、通常供給制御を実施するものの、オゾン吸着量は減少していく。
【００８０】
以上により、本実施形態によれば、必要量が最大量Ｄｍａｘよりも多くなる高要求の状態に変化するか否かを、低要求の時に予測する予測手段を備える。そして、過剰供給手段（ステップＳ２６Ａ）は、予測手段により高要求の状態に変化すると予測されたことに基づき、必要量よりも多い量のオゾンを過剰に供給する。そのため、低要求時にオゾンを過剰供給して触媒に吸着させておくことができ、高要求時に残留オゾンがＮＯｘ吸着率向上に寄与することとなる。よって、想定される必要量の瞬間最大値Ｎｍａｘ（図７参照）に比べてオゾン供給の最大量Ｄｍａｘが十分に小さいオゾナイザ３０を採用することが可能になる。しかも、必要量が急増して供給量が必要量より少なくなる応答遅れ過渡時においても、残留オゾンでＮＯをＮＯ２に酸化させることができる。
【００８１】
さらに本実施形態によれば、過剰供給手段は、最大量Ｄｍａｘでオゾンを供給する。そのため、高要求に切り替わると予測されてから実際に高要求に切り替わるまでの時間が短い場合であっても、オゾン吸着量を十分に確保できる。
【００８２】
（第３実施形態）
上記第１実施形態では、図４に示すように、オゾンの過剰供給を間欠的に実施している。これに対し本実施形態では、図８に示すように、オゾンの過剰供給を連続的に継続して実施する。すなわち、低要求時には、目標オゾン量Ｏｔｒｇを必要量よりも所定量だけ多く設定する。これによれば、図８（ｃ）に示すように、低要求時には、常時、必要量よりも多い量のオゾンが連続的に過剰供給される。
【００８３】
以上により、本実施形態によれば、低要求時にオゾンを過剰供給して触媒に吸着させておくことができ、高要求時に残留オゾンがＮＯｘ吸着率向上に寄与することとなる。よって、想定される必要量の瞬間最大値Ｎｍａｘ（図８参照）に比べてオゾン供給の最大量Ｄｍａｘが十分に小さいオゾナイザ３０を採用することが可能になる。しかも、必要量が急増して供給量が必要量より少なくなる応答遅れ過渡時においても、残留オゾンでＮＯをＮＯ２に酸化させることができる。
【００８４】
（第４実施形態）
上記第１実施形態では、図４に示すように、オゾン吸着量が所定量ＴＨ１まで低下したことをトリガとして過剰供給を開始している。これに対し本実施形態では、図９に示すように、必要量が増加するように変化したことをトリガとして過剰供給を開始する。図９の例では、低要求の期間において、ｔ３時点でアクセル開度が一時的に僅かに増大したことに伴い、ｔ４時点でＮＯｘ量が一時的に僅かに増大している。これに伴い、オゾンの必要量が一時的に僅かに増大しているが、このように必要量が増大したｔ４時点で過剰供給を開始する。この過剰供給では、目標オゾン量Ｏｔｒｇを必要量よりも所定量だけ多く設定する。そして、必要量の増大が所定時間生じなかったことをトリガとして過剰供給を終了する。
【００８５】
以上により、本実施形態によれば、低要求時にオゾンを過剰供給して触媒に吸着させておくことができ、高要求時に残留オゾンがＮＯｘ吸着率向上に寄与することとなる。よって、想定される必要量の瞬間最大値Ｎｍａｘ（図９参照）に比べてオゾン供給の最大量Ｄｍａｘが十分に小さいオゾナイザ３０を採用することが可能になる。しかも、必要量が急増して供給量が必要量より少なくなる応答遅れ過渡時においても、残留オゾンでＮＯをＮＯ２に酸化させることができる。
【００８６】
（第５実施形態）
上記第１実施形態では、オゾンを供給する機能を有した還元剤添加装置が、本発明に係るオゾン供給装置を提供している。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を廃止した装置であって、図１０に示すオゾン供給装置を提供している。このオゾン供給装置は、オゾナイザ３０、エアポンプ３０ｐ、送風管２６、供給管２３、逆止弁２６ｖおよびＥＣＵ４０を備える。
【００８７】
また、図１に示すＮＯｘ浄化装置１２は、Ｏ２存在下において還元剤をＮＯｘと選択的に反応させる還元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、Ｏ２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と反応させる還元触媒を採用している。
【００８８】
また、本実施形態による制御では、図２に示す処理内容を次のように変更している。すなわち、図２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にて触媒温度が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。
【００８９】
そして、図３の処理については、本実施形態においても上記第１実施形態と同様に実施する。つまり、必要量と最大量Ｄｍａｘとの大小比較に応じて、過剰供給制御と通常供給制御とに切り替える。そのため、本実施形態によっても上記第１実施形態と同様にして、低要求時にオゾンを過剰供給して触媒に吸着されることとなり、高要求時に残留オゾンがＮＯｘ吸着率向上に寄与することとなる。
【００９０】
（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。
【００９１】
上記各実施形態では、ＮＯｘ浄化装置１２に取り付けられた触媒温度センサ４２を備え、還元触媒の雰囲気温度（触媒温度）を直接検出している。これに対し、触媒温度センサ４２を廃止して、例えば内燃機関１０の運転状態等に基づき、触媒温度を推定してもよい。図７のステップＳ２０では、排気中のＮＯ濃度、ＨＣ濃度およびＣＯ濃度を、内燃機関１０の運転状態に基づき推定しているが、これらの濃度をセンサで直接検出してもよい。
【００９２】
上記第１実施形態では、銀を含んだ触媒を還元触媒として用いているが、本発明はこのような銀触媒に限定されるものではなく、例えば銅または鉄を含んだ触媒を還元触媒として用いてもよい。
【００９３】
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１２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、オゾン供給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燃料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。また、上記第１実施形態では、排気通路１０ｅｘへ添加する還元剤に燃料を用いているが、尿素水を添加して、アンモニアを還元剤として用いた燃焼システムに、本発明に係るオゾン供給装置を適用させてもよい。
【００９４】
排気中のＣＯやＨＣを酸化して浄化する触媒を備えた燃焼システムに、本発明に係るオゾン供給装置を適用させてもよい。この場合には、排気通路１０ｅｘへオゾンを供給することで、酸化触媒の酸化機能を高めることができ、有用である。そして、低要求時にオゾンを過剰供給して酸化触媒に吸着させておけば、高要求状態に変化した時に、吸着オゾンを酸化に寄与させることができる。
【００９５】
上記各実施形態では、ＤＰＦ１３を、排気通路１０ｅｘのうちＮＯｘ浄化装置１２の下流側に配置しているが、ＮＯｘ浄化装置１２の上流側に配置してもよい。
【００９６】
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オゾン供給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オゾン供給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。
【００９７】
ＥＣＵ４０（制御装置）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。
【符号の説明】
【００９８】
１０…内燃機関、１０ｅｘ…排気通路、Ｓ２１…必要量算出手段、Ｓ２４…吸着量推定手段、Ｓ２４Ａ…予測手段、Ｓ２６、Ｓ２６Ａ…過剰供給手段。
【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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【図１０】
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