(57)【要約】【課題】排ガスに添加されるオゾンの量を正確に検出することを実現した排ガス後処理システムを提供することを目的とする。【解決手段】ディーゼルエンジン１の排気管２には、ＳＣＲ触媒３と酸化触媒４とが設けられており、酸化触媒４の下流側にはマフラ５が接続されている。また、ＳＣＲ触媒３の上流側には、原料ガスからオゾンを生成するオゾン生成リアクタ１２が、オゾン供給管１１を介して接続されている。オゾン供給管１１の内部には、オゾン生成リアクタ１２が生成したオゾンの量を検出するための半導体オゾンセンサ１７が設けられている。マフラ５の直前には、ＳＣＲ触媒３及び酸化触媒４を通過した排ガスに含まれるオゾンの量を検出するための半導体オゾンセンサ１８が設けられている。半導体オゾンセンサ１７、１８が検出したオゾンの量に基づいて、オゾン生成リアクタ１２によるオゾンの生成量が制御される。【選択図】図１
2012026331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関から排出される排ガスが流通する排気管と、
前記排気管に接続され、前記排ガスが大気中に放出される際の排気音を低減するマフラと、
前記排気管に設けられ、前記排ガスを浄化する浄化装置と、
オゾンを生成するオゾン生成リアクタと、
前記オゾン生成リアクタと前記排気管とを、前記排ガスが流通する方向における前記浄化装置の上流側で接続するオゾン供給管と
を備え、前記オゾン生成リアクタが生成した前記オゾンを、前記オゾン供給管を介して前記排気管の内部に供給する排ガス後処理システムにおいて、
前記オゾンの量を検出するオゾンセンサをさらに備え、
前記オゾンセンサは、前記オゾン供給管の内部と前記マフラの直前との少なくとも一方に配置されることを特徴とする排ガス後処理システム。
【請求項２】
前記オゾンセンサは、前記オゾン供給管の内部と前記マフラの直前との両方に設けられる請求項１に記載の排ガス後処理システム。
【請求項３】
前記浄化装置は、
アンモニアを還元剤として前記排ガスに含まれる窒素酸化物を浄化する尿素選択還元触媒と、
前記排ガスに含まれる窒素酸化物の一時的な吸蔵、及び吸蔵した前記窒素酸化物の浄化を前記排ガスの空燃費に応じて行うＮＯｘ吸蔵還元触媒と、
前記排ガスに含まれる粒子状物質を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタと
のうちの少なくとも一つである請求項１または２に記載の排ガス後処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ディーゼルエンジンの排ガスを浄化する排ガス後処理システムに係り、特に、オゾンを酸化剤として用いる排ガス後処理システムの構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）や窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する排ガス後処理システムの一例として、尿素選択還元システム（尿素ＳＣＲシステム）が挙げられる。例えば特許文献１に記載されているように、尿素ＳＣＲシステムは、排気管に設けられたＳＣＲ触媒、排気管内に尿素水を噴射するインジェクタ、及びタンク内に貯められた尿素水をインジェクタに供給するポンプ等を備えている。インジェクタは、ＳＣＲ触媒の上流側で排ガスに尿素水を添加するようになっており、排ガスに添加された尿素水が加水分解されることによって、アンモニア（ＮＨ３）が生成される。ＳＣＲ触媒は、生成されたアンモニアと排ガス中のＮＯｘとを反応させ、無害な窒素（Ｎ２）と水（Ｈ２Ｏ）とに還元する。
【０００３】
ここで、ＳＣＲ触媒は低温時における活性が低く、且つ低温時には一酸化窒素（ＮＯ）と二酸化窒素（ＮＯ２）との比が１：１でないとＮＯｘの浄化を行えないという問題点を有している。また、通常、排ガスに含まれる一酸化窒素の量は二酸化窒素の量より多いため、ＳＣＲ触媒の上流側に酸化触媒を設け、一酸化窒素を酸化して二酸化窒素とすることが一般的である。しかしながら、低温時には酸化触媒自体の活性も低く、活性を上げるためにはプラチナ（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）等の高価な貴金属を担持させる必要があることから、酸化触媒を設ける代わりに排ガスにオゾン（Ｏ３）を添加するようにし、オゾンによってＮＯを酸化することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１０５０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
排ガス後処理システムにおける酸化剤としてオゾンを用いる場合、排ガスに含まれるＮＯｘ及びＰＭの量に応じた量のオゾンを供給することが必要となる。すなわち、ＮＯｘ及びＰＭの量に対してオゾンの供給量が少なければ、浄化しきれなかったＮＯｘ及びＰＭが大気中に放出されてしまう。逆に、オゾンの供給量が多ければ、余剰分のオゾンが未反応のまま大気中に放出されてしまう。また、排ガスに添加されるオゾンの生成には、一対の電極の間に空気等の原料ガスを流しながら高電圧を印加するオゾン生成リアクタを用いることが一般的であるが、オゾン生成リアクタによるオゾンの生成量は、原料ガスの温度、湿度及び圧力等に応じて異なってくる。したがって、適正な量のオゾンを供給するためには、生成されたオゾンの量を正確に検出することが必要となる。
【０００６】
ここで、オゾンの量を正確に検出するためには、オゾンセンサ、特に、半導体オゾンセンサを用いることが望まれる。半導体オゾンセンサとは、半導体薄膜にオゾンが接触した際の電気抵抗の変化に基づいてオゾンの量を検出するものであり、例えば光学式のオゾンセンサ等と比較すると、微量のオゾンを検出可能となっている。しかしながら、半導体オゾンセンサの電極部は耐熱性が低く、排気通路内において高温となる部位に設けることができない。すなわち、排気通路の内部ではオゾンの量を直接計測することができず、オゾンの量を正確に検出することが困難であるという問題点が生じる。
【０００７】
この発明は、このような問題点を解決するためになされたもので、排ガスに添加されるオゾンの量を正確に検出することを実現した排ガス後処理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】
【０００８】
この発明に係る排ガス後処理システムは、内燃機関から排出される排ガスが流通する排気管と、排気管に接続され、排ガスが大気中に放出される際の排気音を低減するマフラと、排気管に設けられ、排ガスを浄化する浄化装置と、オゾンを生成するオゾン生成リアクタと、オゾン生成リアクタと排気管とを、排ガスが流通する方向における浄化装置の上流側で接続するオゾン供給管とを備え、オゾン生成リアクタが生成したオゾンを、オゾン供給管を介して排気管の内部に供給する排ガス後処理システムにおいて、オゾンの量を検出するオゾンセンサをさらに備え、オゾンセンサは、オゾン供給管の内部とマフラの直前との少なくとも一方に配置されることを特徴とするものである。
【０００９】
オゾンセンサをオゾン供給管の内部に配置する場合、オゾン供給管は排ガスが流通する経路ではないため、排気管の内部のように高温になることがない。したがって、オゾンセンサとして、耐熱性は低いが微量のオゾンを検出できる半導体オゾンセンサを用いることが可能となり、オゾン生成リアクタによるオゾンの生成量が正確に検出される。一方、オゾンセンサをマフラの直前に配置する場合において、通常、浄化装置を通過した排ガスは排気管の内部を流通する間に冷却され、マフラに達する前に半導体オゾンセンサを用いることが可能な温度となる。したがって、オゾンセンサとして、半導体オゾンセンサを用いることが可能となり、未反応のまま残留したオゾンの量が正確に検出される。したがって、排ガス後処理システムにおいて、オゾンの量を正確に検出することが可能となる。
【００１０】
オゾンセンサは、オゾン供給管の内部とマフラの直前との両方に設けられてもよい。オゾン供給管の内部で検出されたオゾンの生成量と、マフラの直前で検出されたオゾンの残留量とに基づいて、排ガスに添加されるオゾンの量を制御することにより、排ガスに含まれるＮＯｘ及びＰＭの量に応じたオゾンの生成を行うことが可能となる。また、一方のオゾンセンサが故障しても、他方のオゾンセンサでオゾンの量を検出できるため、信頼性を向上することが可能となる。
【００１１】
浄化装置は、アンモニアを還元剤として排ガスに含まれる窒素酸化物を浄化する尿素選択還元触媒と、排ガスに含まれる窒素酸化物の一時的な吸蔵、及び吸蔵した窒素酸化物の浄化を排ガスの空燃費に応じて行うＮＯｘ吸蔵還元触媒と、排ガスに含まれる粒子状物質を捕集するディーゼルパティキュレートフィルタとのうちの少なくとも一つであってよい。浄化装置を尿素選択還元触媒とした場合、排ガス中の一酸化窒素をオゾンで酸化して二酸化窒素とすることにより、ＮＯｘの浄化効率が向上する。浄化装置をＮＯｘ吸蔵還元触媒とした場合、排ガス中のＮＯｘを酸化してより高次の窒素酸化物とすることにより、ＮＯｘ吸蔵還元触媒によるＮＯｘの吸蔵効率が向上する。また、触媒装置をディーゼルパティキュレートフィルタとした場合、捕集されたＰＭをオゾンで酸化できるため、排ガスの温度やディーゼルパティキュレートフィルタの温度に関わらず、ＰＭを除去することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、オゾンを酸化剤として用いる排ガス後処理システムにおいて、排ガスに添加されるオゾンの量が正確に検出される。
ＮＯｘ及びＰＭの量に対して過不足なくオゾンを供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る排ガス後処理システムの構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態２に係る排ガス後処理システムの構成を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、この発明の実施の形態について、添付図に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１に、この実施の形態１に係る排ガス後処理システムを備えたディーゼルエンジンの構成を概略的に示す。内燃機関であるディーゼルエンジン１には排気管２が接続されており、ディーゼルエンジン１から排出された排ガスが、排気管２の内部を矢印Ａで示す方向に流通するようになっている。排気管２の途中には、浄化装置としての尿素選択還元触媒３（以下、ＳＣＲ触媒３とする）が設けられており、矢印Ａで示す方向におけるＳＣＲ触媒３の下流側には、酸化触媒４が設けられている。また、酸化触媒４の下流側において、排気管２の終端部にはマフラ５が接続されており、ＳＣＲ触媒３及び酸化触媒４を順次通過した排ガスは、マフラ５の内部で排気音を低減されてから大気中に放出されるようになっている。
【００１５】
ＳＣＲ触媒３の上流側には、排気管２の内部に尿素水を噴射するための噴射ノズル６が設けられており、噴射ノズル６には、内部に尿素水を貯留する尿素水タンク７が接続管８を介して接続されている。また、接続管８の途中には、尿素水タンク７内の尿素水を噴射ノズル６に供給する尿素水添加システム９が設けられている。尿素水添加システム９は、ディーゼルエンジン１及び排ガス後処理システムの制御装置であるＥＣＵ１０に電気的に接続されており、ＥＣＵ１０から尿素水添加システム９に出力される信号に基づいて、噴射ノズル６による尿素水の噴射が制御されるようになっている。
【００１６】
また、ＳＣＲ触媒３の上流側にはオゾン供給管１１の一端が接続されており、オゾン供給管１１の他端には、原料ガスである空気からオゾン（Ｏ３）を生成するオゾン生成リアクタ１２が接続されている。オゾン生成リアクタ１２は、一対の電極１３ａ、１３ｂを内部に有する生成部１３、電極１３ａと電極１３ｂとの間に高電圧を印加する電源部１４、及び生成部１３の内部に空気を供給するエアポンプ１５を備えている。また、オゾン供給管１１には、オゾン供給管１１と排気管２との間の連通と遮断とを切換える開閉弁１６が設けられている。電源部１４、エアポンプ１５及び開閉弁１６はＥＣＵ１０に電気的に接続されており、ＥＣＵ１０からの出力に基づいてこれらの動作が制御されるようになっている。
【００１７】
以上のように構成される排ガス後処理システムにおいて、オゾン生成リアクタ１２の直後、すなわちオゾン供給管１１の内部における開閉弁１６の上流側には、オゾン生成リアクタ１２によるオゾンの生成量を検出するためのオゾンセンサとして、半導体オゾンセンサ１７が設けられている。半導体オゾンセンサ１７はＥＣＵ１０に電気的に接続されている。尚、半導体オゾンセンサ１７は、半導体薄膜にオゾンが接触した際の電気抵抗の変化に基づいてオゾンの量を検出するものである。一般的に、このような半導体オゾンセンサは電極部の耐熱性が低く、排気管２の内部において高温となる部位には配置できないようになっているが、例えば光学式のオゾンセンサを用いた場合や、酸素センサを用いた場合等と比較すると、微量のオゾンを検出可能となっている。ここで、オゾン供給管１１は、その内部を排ガスが流通することがないため、排気管２の内部のように排ガスによって高温になることがない。したがって、オゾンセンサとして、耐熱性は低いが微量のオゾンを検出できる半導体オゾンセンサ１７を用いることが可能となっている。
【００１８】
また、排気管２の内部において、マフラ５の直前に位置する部位には、排気管２の内部を流通してＳＣＲ触媒３及び酸化触媒４を通過したオゾンの量を検出するためのオゾンセンサとして、半導体オゾンセンサ１７と同様の半導体オゾンセンサ１８が設けられている。半導体オゾンセンサ１８はＥＣＵ１０に電気的に接続されている。ここで、マフラの直前とは、排気管２とマフラ５との接続部５ａから、接続部５ａの上流側において排ガスの温度が３００℃以下となる部位までを範囲として含んでいる。通常、ＳＣＲ触媒３及び酸化触媒４を通過した排ガスは、排気管２の内部を流通する間に冷却され、マフラ５に達する前に半導体オゾンセンサ１８を用いることが可能な温度である３００℃以下となる。
【００１９】
排気管２の内部には、ディーゼルエンジン１が排出したＮＯｘの濃度を検出するＮＯｘセンサ１９が設けられており、ＮＯｘセンサ１９とＥＣＵ１０とが電気的に接続されている。また、ディーゼルエンジン１は、機関回転数等の運転状態を検出してＥＣＵ１０に出力する図示しないセンサを有している。ＥＣＵ１０は、ＮＯｘセンサ１９が検出したＮＯｘの濃度や、ディーゼルエンジン１の運転状態に基づいて、排ガスに含まれるＮＯｘの量や、ＮＯｘ中における一酸化窒素と二酸化窒素との比を推定可能となっている。尚、排ガスに含まれるＮＯｘの量、及びＮＯｘ中の一酸化窒素（ＮＯ）と二酸化窒素（ＮＯ２）との比は、ディーゼルエンジン１の機関回転数、機関トルク及び燃料噴射量に対応したマップとして予めＥＣＵ１０に記憶しておくこともでき、この場合、ＮＯｘセンサ１９を省略することが可能となる。
【００２０】
次に、この発明の実施の形態１に係る排ガス後処理システムの動作について説明する。
図１に示すように、ディーゼルエンジン１の運転が開始されると、ＥＣＵ１０はオゾン生成リアクタ１２の電源部１４及びエアポンプ１５を作動させる。エアポンプ１５が作動すると生成部１３の内部に空気が供給され、電極１３ａと電極１３ｂとの間を流通する。また、電源部１４が電極１３ａと電極１３ｂとの間に高電圧を印加することにより、これらの間を流通する空気に含まれる酸素分子（Ｏ２）が二つの酸素原子（Ｏ）に分解される。分解された酸素原子が他の酸素分子と結合することによってオゾンが生成され、生成されたオゾンがオゾン供給管１１の内部を流通する。半導体オゾンセンサ１７は、オゾン供給管１１の内部を流通するオゾンの量、すなわちオゾン生成リアクタ１２によるオゾンの生成量を検出してＥＣＵ１０に出力する。
【００２１】
ＥＣＵ１０は、開閉弁１６に開弁指令を出力しており、排気管２とオゾン供給管１１とが連通した状態となっている。したがって、オゾン生成リアクタ１２によって生成されたオゾンは、オゾン供給管１１の内部を流通して排気管２の内部に供給され、排気管２の内部を流通する排ガスに添加される。添加されたオゾンは、排ガスに含まれるＮＯｘ中の一酸化窒素を酸化して二酸化窒素とし、それにより、排ガス中の一酸化窒素と二酸化窒素との比が徐々に１：１となる。尚、排ガス中の一酸化窒素と二酸化窒素との比は、機関回転数、機関トルク及び燃料噴射量等のディーゼルエンジン１の運転状態やＮＯｘセンサ１９からの出力に基づいて、ＥＣＵ１０によって推定される。ＥＣＵ１０は、この推定結果に基づいてオゾンの生成量を決定し、オゾン生成リアクタ１２の動作を制御する。
【００２２】
また、ディーゼルエンジン１の運転が開始されると、ＥＣＵ１０は、尿素水添加システム９を作動させる。尿素水タンク７内の尿素水は、尿素水添加システム９によって噴射ノズル６に供給され、噴射ノズル６から排気管２の内部に噴射される。噴射された尿素水が排気管２の内部で加水分解されることにより、アンモニア（ＮＨ３）が生成される。ＳＣＲ触媒３は、アンモニアとＮＯｘとを反応させて窒素（Ｎ２）と水（Ｈ２Ｏ）とに還元することにより、排ガス中のＮＯｘを浄化する。ここで、排ガス中のＮＯｘは、オゾンが一酸化窒素を酸化したことにより、一酸化窒素と二酸化窒素との比が１：１となっている。通常、ＳＣＲ触媒３によるＮＯｘの浄化は、一酸化窒素と二酸化窒素との比が１：１となった場合に低温から且つ効率よく行えるようになっているため、排ガスにオゾンを添加しない場合と比較すると、ＳＣＲ触媒３によるＮＯｘの浄化効率が向上した状態となっている。
【００２３】
次いで、ＳＣＲ触媒３によってＮＯｘを浄化された排ガスは、酸化触媒４を通過する。酸化触媒４は、ＳＣＲ触媒３によるＮＯｘの還元時において余剰分となり、未反応のまま残留したアンモニアを酸化して除去する。このようにして浄化された排ガスは、排気管２の内部を流通するうちに３００℃以下となる温度まで冷却される。冷却された排ガスは、マフラ５の直前に設けられた半導体オゾンセンサ１８を通過し、マフラ５の内部で排気音を低減されてから大気中に放出される。半導体オゾンセンサ１８は、通過する排ガスに含まれるオゾンの量、すなわち未反応のまま残留したオゾンの量を検出してＥＣＵ１０に出力する。
【００２４】
ここで、オゾン生成リアクタ１２によるオゾンの生成量は、原料ガスである空気の温度、湿度及び圧力等に応じて異なってくるため、排ガスに含まれるＮＯｘの量に対するオゾンの添加量に過不足が生じる場合がある。このようなオゾンの過不足を解消するため、ＥＣＵ１０は、半導体オゾンセンサ１７が検出したオゾンの生成量と、半導体オゾンセンサ１８が検出したオゾンの残留量とを比較して、オゾン生成リアクタ１２によるオゾンの生成量を制御するようになっている。
【００２５】
また、ＥＣＵ１０は、マフラ５側の半導体オゾンセンサ１８によって微量のオゾンが検出されるように、すなわち、排ガスが微量のオゾンを含んだ状態でマフラ５の内部に流入するように、オゾンの生成量を制御している。微量のオゾンをマフラ５の内部に供給することにより、マフラ５の内部に滞留しているＰＭを酸化して除去することが可能となるため、排ガスをより浄化することが可能となっている。尚、マフラ５の内部に供給されたオゾンは、その全量がＰＭを酸化するのに消費されるため、余剰分のオゾンが未反応のまま大気中に放出されることはない。
【００２６】
すなわち、機関回転数、機関トルク及び燃料噴射量等のディーゼルエンジン１の運転状態やＮＯｘセンサ１９からの出力に基づいて決定された量のオゾンが半導体オゾンセンサ１７によって検出されており、且つ半導体オゾンセンサ１８がオゾンを検出していない場合、ＥＣＵ１０は、オゾンの生成量が不足していると判断し、半導体オゾンセンサ１８が微量のオゾンを検出するように、オゾン生成リアクタ１２を制御してオゾンの生成量を増加させる。一方、半導体オゾンセンサ１８が検出するオゾンの量が所定の量を超える場合、ＥＣＵ１０はオゾンの生成量が多すぎると判断し、開閉弁１６に閉弁指令を出力して排気管２とオゾン供給管１１との連通を遮断することにより、排ガスへのオゾンの添加量を減少させる。
【００２７】
このように、オゾン供給管１１の内部にオゾンセンサを配置した場合において、オゾン供給管１１は排ガスが流通する経路ではないため、排気管２の内部のように高温になることがない。したがって、耐熱性は低いが微量のオゾンを検出できる半導体オゾンセンサ１７を用いることが可能となり、オゾン生成リアクタ１２によるオゾンの生成量が正確に検出される。また、マフラ５の直前にオゾンセンサを配置する場合において、通常、ＳＣＲ触媒３及び酸化触媒４を通過した排ガスは、排気管２の内部を流通する間に冷却され、マフラ５に達する前に半導体オゾンセンサ１８を用いることが可能な温度となる。したがって、オゾンセンサとして、半導体オゾンセンサ１８を用いることが可能となり、未反応のまま残留したオゾンの量が正確に検出される。したがって、排ガス後処理システムにおいて、オゾンの量を正確に検出することが可能となる。
【００２８】
また、半導体オゾンセンサ１７、１８を、オゾン供給管１１の内部とマフラ５の直前との両方にそれぞれ設け、オゾン供給管１１の内部で検出されたオゾンの生成量と、マフラ５の直前で検出されたオゾンの残留量とに基づいて、排ガスに添加されるオゾンの量を制御したので、排ガスに含まれるＮＯｘの量に応じたオゾンの生成を行うことが可能となる。また、一方の半導体オゾンセンサが故障しても、他方の半導体オゾンセンサでオゾンの量を検出できるため、信頼性を向上することが可能となる。
尚、浄化装置として、アンモニアを還元剤として排ガスに含まれるＮＯｘを浄化するＳＣＲ触媒３を用いたので、排ガス中の一酸化窒素をオゾンで酸化して二酸化窒素とすることにより、ＮＯｘの浄化効率が向上する。
【００２９】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る排ガス後処理システムについて、図２を用いて説明する。この実施の形態２に係る排ガス後処理システムは、実施の形態１に対し、以下に説明するＮＯｘ吸蔵還元触媒及びディーゼルパティキュレートフィルタを浄化装置としたものである。尚、以下の実施の形態において、図１の参照符号と同一の符号は、同一または同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３０】
図２に示すように、排気管２の途中には、排ガス中のＮＯｘを浄化するためのＮＯｘ吸蔵還元触媒２３（以下、ＮＳＲ触媒２３とする）が設けられている。また、矢印Ａで示される方向におけるＮＳＲ触媒２３の下流側には、排ガスに含まれる粒子状物質（ＰＭ）を捕集するためのディーゼルパティキュレートフィルタ３３（以下、ＤＰＦ３３とする）が設けられている。また、実施の形態１において用いられていた開閉弁１６及びＮＯｘセンサ１９は省略されており、ＥＣＵ１０は、機関回転数、機関トルク及び燃料噴射量等のディーゼルエンジン１の運転状態に基づいて、排ガスに含まれるＮＯｘの量を予め記憶されたマップから推定している。その他の構成については、実施の形態１と同様である。
【００３１】
次に、この発明の実施の形態２に係る排ガス後処理システムの動作について説明する。
図２に示すように、ディーゼルエンジン１の運転が開始されると、実施の形態１と同様に、オゾン生成リアクタ１２がＥＣＵ１０からの指令に基づいてオゾンを生成する。生成されたオゾンは、オゾン供給管１１を介して排気管の内部に供給され、排ガスに添加される。また、オゾン供給管１１内の半導体オゾンセンサ１７は、オゾン生成リアクタ１２によるオゾンの生成量を検出し、ＥＣＵ１０に出力する。
【００３２】
ＮＳＲ触媒２３は、排ガスの空燃費がリーン状態、すなわち排ガス中の空気濃度が高い状態である酸化雰囲気において、排ガスに含まれるＮＯｘを一時的に吸蔵する。ここで、排ガス中のＮＯｘは、添加されたオゾンに酸化されることによって、より高次のＮＯｘとなる。また、通常、ＮＳＲ触媒２３によるＮＯｘの吸蔵効率は、ＮＯｘが高次であるほど高くなるため、排ガスにオゾンが添加されない場合と比較すると、多くのＮＯｘをＮＳＲ触媒２３に吸蔵することが可能となっている。一方、排ガスの空燃費がリッチ状態、すなわち排ガス中の空気濃度が低い状態である還元雰囲気になると、ＮＳＲ触媒２３は、排ガスに含まれる一酸化炭素、水素、炭化水素等を還元剤としてＮＯｘを窒素に還元する。
【００３３】
ＮＳＲ触媒２３を通過した排ガスがＤＰＦ３３を通過すると、排ガスに含まれるＰＭがＤＰＦ３３に捕集される。捕集されたＰＭは、ＮＳＲ触媒２３を通過したオゾンに酸化されて除去される。ここで、ＤＰＦで捕集したＰＭの酸化は、通常、ＤＰＦに担持させた酸化触媒を用いて行われるが、酸化触媒は低温時における活性が低く、活性を上げるためにはプラチナやパラジウム等の高価な貴金属が必要となる。すなわち、ＰＭの酸化にオゾンを用いることにより、低コストで且つ低温時からＰＭの酸化を行うことが可能となっている。
【００３４】
ＤＰＦ３３を通過した排ガスは、排気管２の内部を流通するうちに３００℃以下となる温度まで冷却される。冷却された排ガスは、マフラ５の直前にある半導体オゾンセンサ１８を通過し、マフラ５の内部で排気音を低減されてから大気中に放出される。半導体オゾンセンサ１８は、通過する排ガスに含まれるオゾンの量を検出してＥＣＵ１０に出力する。ＥＣＵ１０は、半導体オゾンセンサ１７が検出したオゾンの生成量と、半導体オゾンセンサ１８が検出したオゾンの残留量とを比較し、ＤＰＦ３３を通過した排ガスに微量のオゾンが含まれるように、オゾン生成リアクタ１２の電源部１４を制御する。
【００３５】
以上のように、ＮＳＲ触媒２３及びＤＰＦ３３を浄化装置として用いた場合においても、実施の形態１と同様に、オゾン量の正確な検出を行うこと、及び排ガスに含まれるＮＯｘ及びＰＭの量に応じたオゾンの生成を行うことが可能となる。また、浄化触媒としてＮＳＲ触媒２３及びＤＰＦ３３を用いたので、排ガス中のＮＯｘがオゾンに酸化されて高次のＮＯｘとなり、ＮＳＲ触媒２３のＮＯｘの吸蔵効率が向上するとともに、ＤＰＦ３３で捕集したＰＭの除去を、ＤＰＦ３３の温度に関わらず低コストで行うことが可能となる。
【００３６】
浄化装置として、実施の形態１ではＳＣＲ触媒３を用い、実施の形態２ではＮＳＲ触媒２３及びＤＰＦ３３を用いたが、浄化装置の構成をこれらに限定するものではない。オゾンを酸化剤として利用可能であれば、これら以外の触媒等を浄化装置とすることが可能であり、その際に、浄化装置の数や配置順序等を適宜変更することが可能である。
また、実施の形態１、２において、二つの半導体オゾンセンサ１７、１８が用いられたが、いずれか一方のみが設けられるように構成しても、オゾンの量を正確に検出することが可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１  内燃機関、２  排気管、３  ＳＣＲ触媒（尿素選択還元触媒、浄化装置）、５  マフラ、１１  オゾン供給管、１２  オゾン生成リアクタ、１７  半導体オゾンセンサ（オゾンセンサ）、１８  半導体オゾンセンサ（オゾンセンサ）、２３  ＮＳＲ触媒（ＮＯｘ吸蔵還元触媒、浄化装置）、３３  ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ、浄化装置）。
【図１】
2012026331.tif 000003
【図２】
2012026331.tif 000004