(57)【要約】【課題】オゾンの大気放出の抑制を図る。【解決手段】オゾン供給装置は、大気を吸入して送風するエアポンプ３０ｐと、送風管２６と、オゾナイザ３０と、エアポンプ制御手段４１ａと、を備える。送風管２６は、エアポンプ３０ｐにより送風される空気を内燃機関１０の排気通路１０ｅｘへ導く。オゾナイザ３０は、送風管２６に設けられ、エアポンプ３０ｐにより送風される空気に含まれる酸素からオゾンを生成する。エアポンプ制御手段４１ａは、オゾナイザ３０によるオゾン生成を停止させた場合、そのオゾン生成停止時点から所定時間だけエアポンプ３０ｐによる送風を継続させた後に送風停止させるよう、エアポンプ３０ｐの作動を制御する。【選択図】図１
2016065512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気を吸入して送風するエアポンプ（３０ｐ）と、
前記エアポンプにより送風される空気を内燃機関（１０）の排気通路（１０ｅｘ）へ導く送風管（２３、２６）と、
前記送風管に設けられ、前記エアポンプにより送風される空気に含まれる酸素からオゾンを生成するオゾナイザ（３０）と、
前記オゾナイザによるオゾン生成を停止させた場合、そのオゾン生成停止時点から所定時間だけ前記エアポンプによる送風を継続させた後に送風停止させるよう、前記エアポンプの作動を制御するエアポンプ制御手段（４１ａ）と、
を備えることを特徴とするオゾン供給装置。
【請求項２】
前記エアポンプ制御手段は、前記オゾン生成停止時点から前記エアポンプによる送風を継続させる期間では、送風量を最大にするように前記エアポンプの作動を制御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】
前記エアポンプ制御手段は、前記オゾン生成停止時点から前記エアポンプによる送風を継続させる期間では、前記オゾン生成停止時点に比べて送風量を増大させるように前記エアポンプの作動を制御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４】
前記排気通路内の圧力が所定圧以上であることに基づいて、前記オゾナイザによるオゾン生成を停止させることを特徴とする請求項２または３に記載のオゾン供給装置。
【請求項５】
前記送風管のうち前記オゾナイザの下流側部分に設けられ、前記送風管を通じて前記オゾナイザへ排気が流入することを防止する排気用逆止弁（２６ｖ）を備えることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のオゾン供給装置。
【請求項６】
大気を吸入して送風するエアポンプ（３０ｐ）と、
前記エアポンプにより送風される空気を内燃機関（１０）の排気通路（１０ｅｘ）へ導く送風管（２３、２６）と、
前記送風管のうち前記エアポンプの下流側部分に設けられ、前記エアポンプにより送風される空気に含まれる酸素からオゾンを生成するオゾナイザ（３０）と、
前記送風管のうち前記オゾナイザの上流側部分に設けられ、前記オゾナイザで生成されたオゾンが前記送風管を逆流することを防止するオゾン用逆止弁（３０ｖ）と、
を備えることを特徴とするオゾン供給装置。
【請求項７】
前記オゾン用逆止弁は、前記送風管のうち前記エアポンプの下流側に設けられていることを特徴とする請求項６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、オゾン供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、内燃機関の排気通路のうちＮＯｘ触媒の上流部分に、還元剤としての炭化水素（燃料）を添加して、排気中のＮＯｘをＮＯｘ触媒上で還元させて浄化するシステムが知られている。この種の燃料をオゾン環境下で部分酸化させて改質させると、ＮＯｘ浄化率が向上する。そこで特許文献１には、排気通路に接続された送風管と、送風管へ空気を送風するエアポンプと、エアポンプにより送風される空気に含まれる酸素からオゾンを生成するオゾナイザと、を備えたオゾン供給装置が開示されている。これによれば、送風管へ噴射された燃料をオゾン環境下で改質できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−５４８３３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、オゾン供給装置の停止時に以下の問題が生じる、といった知見を本発明者らは得た。すなわち、オゾナイザによるオゾン生成を停止させてエアポンプを停止させた直後において、オゾナイザ内部や送風管にオゾンが残留する。この残留オゾンは、時間経過とともに送風管を逆流して、エアポンプの吸入口から大気へ放出されるおそれがある。特に高濃度のオゾンは人体に悪影響を及ぼすおそれがあるので、オゾンの大気放出は望ましくない。
【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、オゾンの大気放出の抑制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】
開示される第１の発明は、大気を吸入して送風するエアポンプ（３０ｐ）と、エアポンプにより送風される空気を内燃機関（１０）の排気通路（１０ｅｘ）へ導く送風管（２３、２６）と、送風管に設けられ、エアポンプにより送風される空気に含まれる酸素からオゾンを生成するオゾナイザ（３０）と、オゾナイザによるオゾン生成を停止させた場合、そのオゾン生成停止時点から所定時間だけエアポンプによる送風を継続させた後に送風停止させるよう、エアポンプの作動を制御するエアポンプ制御手段（４１ａ）と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、オゾン生成停止時点から所定時間だけエアポンプによる送風を継続させる期間が設けられる。そのため、オゾン生成停止時点においてオゾナイザ内部や送風管に残留しているオゾン（残留オゾン）は、上述した送風継続期間に排気通路へ押し出される。よって、送風継続期間に残留オゾンが掃気されるので、エアポンプ停止後に、残留オゾンがエアポンプの吸入口から大気へ放出されるおそれを抑制できる。
【０００９】
開示される第２の発明は、大気を吸入して送風するエアポンプ（３０ｐ）と、エアポンプにより送風される空気を内燃機関（１０）の排気通路（１０ｅｘ）へ導く送風管（２３、２６）と、送風管のうちエアポンプの下流側部分に設けられ、エアポンプにより送風される空気に含まれる酸素からオゾンを生成するオゾナイザ（３０）と、送風管のうちオゾナイザの上流側部分に設けられ、オゾナイザで生成されたオゾンが送風管を逆流することを防止するオゾン用逆止弁（３０ｖ）と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
この発明によれば、送風管のうちオゾナイザの上流側部分にオゾン用逆止弁が設けられる。そのため、オゾン生成停止時点においてオゾナイザ内部に残留しているオゾン（残留オゾン）が、エアポンプ停止後に、送風管を逆流して大気へ放出されることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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添加装置、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】冷炎反応と熱炎反応の２段階で酸化反応が生じることを説明するグラフ。
【図３】冷炎反応の反応経路を説明する図。
【図４】雰囲気温度および当量比の、２段階酸化反応が生じる範囲を示す図。
【図５】図１に示す還元剤添加装置に係る、制御の処理手順を説明するフローチャート。
【図６】図５に示す強酸化制御に係る、サブルーチン処理の手順を示すフローチャート。
【図７】図５に示す全停止制御に係る、サブルーチン処理の手順を示すフローチャート。
【図８】図７の全停止制御を実施した場合における、オゾナイザ停止時期とエアポンプ停止時期との関係の一態様を表したタイミングチャート。
【図９】本発明の第２実施形態に係るオゾン供給装置、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１０】本発明の第３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添加装置、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１１】本発明の第４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添加装置、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。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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。
【００１３】
（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。
【００１４】
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。
【００１５】
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。
【００１６】
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り、図３を用いて後に詳述する。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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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およびエアポンプ３０ｐを備える。さらに還元剤添加装置は、以下に詳述する供給管２３および送風管２６を備え、さらに電子制御装置（ＥＣＵ４０）を備える。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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、活性酸素としてのオゾンを生成する。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。
【００２７】
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。
【００２８】
ここで、冷炎反応について図２および図３を用いて詳述する。
【００２９】
図２は、燃料（ヘキサデカン）をヒータ２１に噴き付けて気化させ、気化した燃料がヒータ２１近傍に滞留して改質される現象を模擬したシミュレーション結果である。具体的には、気体燃料（ヘキサデカン）を４３０℃に暴露した場合における、暴露開始からの経過時間に対する各種物理量の変化を示す。すなわち、図中の（ａ）は雰囲気温度の変化を示す。（ｂ）は、燃料（ヘキサデカン）のモル濃度の変化を示す。（ｃ）は、酸化で消費された酸素分子、酸化で生成された水分子および二酸化炭素分子について、各々のモル濃度の変化を示す。（ｄ）は、冷炎反応により生成された改質燃料であるアセトアルデヒドおよびプロピオンアルデヒドのモル濃度の変化を示す。燃料噴射開始時点での初期条件は、１気圧、ヘキサデカン濃度２２００ｐｐｍ、酸素濃度２０％、二酸化炭素濃度９％、水濃度２％である。
【００３０】
図２に示されるように、燃料を噴射すると直ぐ、雰囲気温度が上昇するとともに燃料のモル濃度が減少し、かつ、改質燃料のモル濃度が増加している。この現象は、燃料が酸素に酸化されて発熱していることと、燃料から改質燃料が生成されていることを意味する。つまり、冷炎反応が生じていることを意味する。但し、このような温度上昇や各種モル濃度の変化は一時的なものであり、燃料噴射開始から４秒ほどの期間は、温度上昇やモル濃度の変化は現れない。
【００３１】
そして、約４秒経過した時点で、雰囲気温度がさらに上昇するとともに改質燃料のモル濃度が減少し、かつ、二酸化炭素および水の生成量と、酸素の消費量が増加している。この現象は、改質燃料が酸素に酸化されて発熱していることと、改質燃料が完全燃焼して二酸化炭素および水が生成されていることを意味する。つまり、熱炎反応が生じていることを意味する。なお、冷炎反応による温度上昇量は、熱炎反応による温度上昇量よりも小さい。また、冷炎反応による酸素消費量は、熱炎反応による酸素消費量よりも少ない。
【００３２】
２段階で酸化反応が生じる場合には、冷炎反応が為されてから熱炎反応が開始されるまでの期間に、改質燃料が中間生成物として現れる。中間生成物には、アルデヒドやケトン等、様々な炭化水素化合物が具体例として挙げられる。図３では、アルデヒドが生成される主要な反応経路の一例を示す。
【００３３】
先ず、図中の（１）に示すように、炭化水素（軽油）が酸素分子と反応して炭化水素ペルオキシラジカルが生成される。この炭化水素ペルオキシラジカルは、アルデヒドと炭化水素ラジカルに分解される（（２）参照）。この炭化水素ラジカルと酸素分子とが反応して別の炭化水素ペルオキシラジカルが生成される（（３）参照）。この炭化水素ペルオキシラジカルは、アルデヒドと炭化水素ラジカルに分解される（（４）参照）。この炭化水素ラジカルと酸素分子とが反応して別の炭化水素ペルオキシラジカルが生成される（（５）参照）。このように、炭素数を減らしながら繰り返し炭化水素ペルオキシラジカルが生成され、その生成の都度、アルデヒドが生成されていく。なお、熱炎反応では、燃料が完全燃焼して二酸化炭素と水が生成され、中間生成物は現れない。すなわち、冷炎反応により生成された中間生成物は、酸化されて二酸化炭素と水になる。
【００３４】
図２に示すシミュレーションでは、暴露温度を４３０℃としていた。これに対し、さらに本発明者らは、暴露温度を異ならせてシミュレーションによる解析を実施した。その結果、暴露温度が５３０℃の場合には冷炎反応で留まる期間が殆ど無く、１段で酸化反応が完了する。暴露温度を３３０℃にすると、４３０℃にした場合に比べて冷炎反応の開始時期が遅くなる。暴露温度を２３０℃以下にすると、冷炎反応および熱炎反応のいずれもが生じなくなり、酸化反応が生じない。
【００３５】
図２に示すシミュレーションでは、噴射した燃料と供給される空気の比率である当量比を０．２３としていた。これに対し、さらに本発明者らは、当量比を異ならせてシミュレーションによる解析を実施した。なお、当量比を厳密に定義すると、「実際の混合気が含む燃料の重量」を、「完全燃焼できる燃料の重量」で除算した値である。当量比を１．０にすると、冷炎反応で留まる期間が殆ど無く、１段で酸化反応が完了する。また、当量比を０．３７にすると、当量比を０．２３にした場合に比べて、冷炎反応の開始時期が早くなる。また、冷炎反応速度が速くなり、冷炎反応期間が短くなる。また、冷炎反応が終了した時点での雰囲気温度が高くなる。
【００３６】
図４は、これらの解析結果をまとめて表したものである。つまり暴露温度（雰囲気温度）および当量比と、冷炎反応発生有無との関係を表しており、図４の横軸はヒータ温度（雰囲気温度）、縦軸は当量比を示す。図中のドットを付した領域は、２段酸化反応が生じる領域を表す。図示されるように、雰囲気温度が下限値よりも低い領域では、酸化反応が生じない無反応領域となる。雰囲気温度が下限値よりも高い場合であっても、当量比が１．０以上の領域であれば、１段で酸化反応が完了する１段酸化反応領域となる。
【００３７】
また、２段酸化反応領域と１段酸化反応領域との境界線は、雰囲気温度および当量比に応じて変化する。つまり、雰囲気温度が所定の温度範囲であり、かつ、当量比が所定の当量比範囲である場合に、２段酸化反応が生じる。これらの温度範囲および当量比範囲は、図４中のドットを付した領域の範囲に相当する。所定の温度範囲のうち最適温度（例えば３７０℃）に雰囲気温度を調整すると、上記境界線における当量比が最大値（例えば１．０）となる。したがって、冷炎反応を早期に生じさせるには、ヒータ温度を最適温度に調整し、当量比を１．０にすればよい。但し、当量比が１．０を超えると冷炎反応が生じなくなるので、１．０よりも余裕分だけ小さい値に当量比を調整することが望ましい。
【００３８】
図２に示すシミュレーションでは、空気中のオゾン濃度をゼロにしている。これに対し、さらに本発明者らは、空気中のオゾン濃度を異ならせたシミュレーションによる解析を実施した。このシミュレーションでの初期条件は、１気圧、ヘキサデカン濃度２２００ｐｐｍ、雰囲気温度３３０℃である。その結果、オゾン濃度が大きいほど、冷炎反応の開始時期が早くなることが確認された。このようなオゾンによる現象は以下の理由により生じる。すなわち、図３中の（１）（３）（５）では、炭化水素ラジカルと酸素分子とが反応しているが、空気中にオゾンが含まれている場合にはこの反応が促進され、アルデヒドが短時間で生成されることとなる。
【００３９】
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。
【００４０】
さらにＥＣＵ４０は、反応室温度センサ２７、触媒温度センサ４２および排気圧センサ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。排気圧センサ４３は、排気管に取り付けられ、排気通路１０ｅｘのうち供給管２３が接続される部分での排気の圧力（排気圧）を検出する。
【００４１】
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、排気圧に基づき、還元剤添加装置の運転と停止制御とを切り替える。また、上記装置を運転するにあたり、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。
【００４２】
具体的には、内燃機関１０の作動期間中、図５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５のステップＳ１０において、排気圧センサ４３により検出された排気管内の圧力（排気圧）が、所定の閾値Ｐｔｈ未満であるか否かを判定する。閾値Ｐｔｈは、エアポンプ３０ｐによる最大吐出圧、または最大吐出圧よりも僅かに小さい値に設定されている。排気圧が閾値Ｐｔｈ未満であれば、エアポンプ吐出圧に比べて排気圧が十分に小さく、燃料またはオゾンを含んだ空気を排気通路１０ｅｘへ供給可能であるとみなすことができる。
【００４３】
ステップＳ１０により排気圧が閾値Ｐｔｈ未満ではないと否定判定された場合、つまりエアポンプ３０ｐによる排気通路１０ｅｘへの供給ができないと判定されれば、ステップＳ１８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り、詳細については図７を用いて後述する。
【００４４】
一方、ステップＳ１０により排気圧が閾値Ｐｔｈ未満と判定された場合、つまりエアポンプ３０ｐによる排気通路１０ｅｘへの供給が可能と判定されれば、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、触媒温度が活性化温度Ｔ３より高温であるか否かを判定する。
【００４５】
所定温度Ｔ１および第２所定温度Ｔ２は、活性化温度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、活性化温度Ｔ３が２５０℃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、還元触媒の活性化温度Ｔ３とは、還元触媒上でＮＯｘを還元浄化できる最低温度のことである。
【００４６】
ステップＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３の判定により、触媒温度が活性化温度Ｔ３より低温と判定された場合、ステップＳ１４にてオゾン供給制御を実施する。触媒温度が活性化温度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Ｓ１５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Ｓ１６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Ｓ１７にて酸化停止制御を実施する。
【００４７】
図５のステップＳ１４にてオゾン供給制御が実施されると、予め設定されている電力量でエアポンプ３０ｐを作動させるとともに、予め設定されている電力量でオゾナイザ３０の電極３１へ通電して放電を生じさせる。また、ヒータ２１への通電を停止させるとともに、噴射弁７０への通電を停止させて燃料噴射を停止させる。
【００４８】
以上に説明したオゾン供給制御によれば、オゾナイザ３０でオゾンが生成され、生成されたオゾンは、２３供給管２３および送風管２６を通じて排気通路１０ｅｘへ添加される。ここで、ヒータ２１への通電を実施していると、オゾンは加熱されて崩壊する。また、燃料噴射を実施していると、オゾンは燃料と反応してしまう。これらの点を鑑み、オゾン生成モードではヒータ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。
【００４９】
図５のステップＳ１５に係る強酸化制御では、図６に示すサブルーチン処理を実施する。先ず、図６のステップＳ２０において、反応室温度センサ２７による検出値（反応室温度Ｔｈ）を取得する。続くステップＳ２１では、取得した反応室温度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、図４に示す２段酸化反応領域のうち、当量比が最大となる雰囲気温度（例えば３７０℃）に設定されている。
【００５０】
続くステップＳ２２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として設定する。上記目標燃料量Ｆｔｒｇとは、単位時間当たりにＮＯｘ浄化装置１２へ供給する燃料の質量である。
【００５１】
具体的には、以下に説明する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。上記ＮＯｘ流入量とは、単位時間当たりにＮＯｘ浄化装置１２へ流入するＮＯｘの質量である。例えば、内燃機関１０の運転状態に基づき、ＮＯｘ流入量を推定できる。そして、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。
【００５２】
続くステップＳ２３では、ステップＳ２２で設定した目標燃料量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。具体的には、目標燃料量Ｆｔｒｇが多いほど噴射弁２２の開弁時間を長くする。或いは、今回の噴射終了から次回の噴射開始までのインターバルを短くする。
【００５３】
続くステップＳ２４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。具体的には、２段酸化反応領域における当量比の最大値であって、雰囲気温度に対応する当量比の最大値、またはその最大値から所定の余裕分だけ減算した値を、目標当量比φｔｒｇとしてマップ化してマイコン４１に記憶させておく。検出された反応室温度Ｔｈに対応する目標当量比φｔｒｇを、マップを参照して算出する。上述の如く余裕分を見込んで目標当量比φｔｒｇを設定することにより、実際の当量比が目標当量比φｔｒｇより大きくなったとしても、上記当量比の最大値を超えるおそれを低減でき、冷炎反応にとどまらず熱炎反応にまで至るおそれを低減できる。
【００５４】
続くステップＳ２５では、ステップＳ２４で設定した目標当量比φｔｒｇ、およびステップＳ２２で設定した目標燃料量Ｆｔｒｇに基づき、目標空気量Ａｔｒｇを算出する。具体的には、φｔｒｇ＝Ｆｔｒｇ／Ａｔｒｇとなるように目標空気量Ａｔｒｇを算出する。続くステップＳ２６では、ステップＳ２５で算出した目標空気量Ａｔｒｇに基づき、エアポンプ３０ｐの作動を制御する。具体的には、目標空気量Ａｔｒｇが大きいほど、エアポンプ３０ｐへの通電デューティ比を増大させる。
【００５５】
上述のごとく目標燃料量Ｆｔｒｇに応じて目標空気量Ａｔｒｇを設定するとともに目標温度Ｔｔｒｇを設定して、エアポンプ３０ｐおよびヒータ２１を制御することにより、反応室温度Ｔｈおよび当量比は、２段酸化反応領域に調整される。よって、冷炎反応を生じさせて先述した改質燃料が生成される。反応室温度Ｔｈが調整される温度範囲の下限は、１段酸化領域および２段酸化領域と無反応領域との境界線となる２６０℃である。上記温度範囲の上限は、１段酸化領域と２段酸化領域の境界線のうちの最大温度である。当量比が調整される範囲の上限は、１段酸化領域と２段酸化領域の境界線のうちの最大値であって、３７０℃に対応する当量比である。
【００５６】
続くステップＳ２７では、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。
【００５７】
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２１ａ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。
【００５８】
このようなステップＳ２７の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。続くステップＳ２８では、逆止弁２６ｖを開弁制御する。
【００５９】
このように、図６の強酸化制御によれば、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部分酸化される。これに対し、図５のステップＳ１６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。また、ステップＳ１７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とで、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へ添加される。そして、このように添加された燃料は、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。
【００６０】
より詳細に説明すると、弱酸化制御では、図６に示すステップＳ２０〜Ｓ２６と同様の処理を実施しつつ、ステップＳ２７の処理を廃止している。つまり、ステップＳ２１、Ｓ２３、Ｓ２６、Ｓ２８によるヒータ制御、燃料噴射制御、エアポンプ制御、開弁制御、およびステップＳ２２、Ｓ２４、Ｓ２５による目標燃料量Ｆｔｒｇ、目標当量比φｔｒｇ、目標空気量Ａｔｒｇの設定を実施する。但し、ステップＳ２７による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。
【００６１】
また、酸化停止制御では、図６に示すＳ２０、Ｓ２２〜Ｓ２６と同様の処理を実施しつつ、図６のステップＳ２１、Ｓ２７の処理を廃止している。つまり、ステップＳ２３、Ｓ２６、Ｓ２８による燃料噴射制御、エアポンプ制御、開弁制御、およびステップＳ２２、Ｓ２４、Ｓ２５による目標燃料量Ｆｔｒｇ、目標当量比φｔｒｇ、目標空気量Ａｔｒｇの設定を実施する。但し、ステップＳ２７による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。また、ステップＳ２１による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。
【００６２】
図７は、図５のステップＳ１８による全停止制御のサブルーチン処理を示す。なお、図６の処理は所定周期で繰返し実行されるのに対し、図７の処理は、オゾン供給制御、強酸化制御、弱酸化制御、および酸化停止制御のいずれかの制御の実施中に、ステップＳ１０にて否定判定された場合に、１回だけ実行される。
【００６３】
先ず、図７のステップＳ３０において、内燃機関１０が運転中であるか否かを判定する。運転中でないと否定判定された場合には、ステップＳ３３にてヒータ２１への通電を停止させる。一方、運転中であると判定されれば、続くステップＳ３１において、反応室温度センサ２７により検出された反応室温度Ｔｈを取得する。続くステップＳ３２では、取得した反応室温度Ｔｈが、予め設定しておいた所定温度Ｔｐと一致するよう、ヒータ２１をフィードバック制御する。例えば、所定温度Ｔｐは想定される温度の最大値に設定されている。これにより、排気圧が閾値Ｐｔｈ未満にまで低下してヒータ２１による加熱を開始する際に、反応室温度Ｔｈを目標温度Ｔｔｒｇにすることを迅速にできる。
【００６４】
続くステップＳ３４では、噴射弁２２への通電を停止させて燃料噴射を停止させる。続くステップＳ３５では、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。なお、弱酸化制御または酸化停止制御から全停止制御に切り替わって図７の処理を実行している場合には、ステップＳ３５にてオゾン生成の停止が継続されることとなる。
【００６５】
続くステップＳ３６では、オゾナイザ停止時間が所定時間Ｅｔｈ以上であるか否かを判定する。換言すれば、オゾン生成停止時点から所定時間Ｅｔｈが経過したか否かを判定する。所定時間Ｅｔｈが経過したと判定された場合には、続くステップＳ３９にてエアポンプ３０ｐへの通電を停止させて送風を停止させる。そして、続くステップＳ４０にて、排気用逆止弁２６ｖを閉弁制御する。なお、弱酸化制御または酸化停止制御から全停止制御に切り替わって図７の処理を実行している場合には、全停止制御の開始時点をオゾン生成停止時点とみなす。この場合には、全停止制御の開始時点から所定時間Ｅｔｈが経過したか否かを判定することとなる。
【００６６】
一方、所定時間Ｅｔｈが経過していないと否定判定された場合には、続くステップＳ３７にて目標空気量Ａｔｒｇを最大値に設定する。続くステップＳ３８では、ステップＳ３７で設定した目標空気量Ａｔｒｇに基づきエアポンプ３０ｐへの通電量を制御して、エアポンプ３０ｐを最大風量で作動させる。その後、ステップＳ３６の処理を再度実行する。これにより、オゾン生成停止時点から所定時間Ｅｔｈが経過するまでの期間は、エアポンプ３０ｐを最大風量で作動させ、所定時間Ｅｔｈに達した時点でエアポンプ３０ｐを停止させる。このように、オゾン生成停止時点ｔａから所定時間Ｅｔｈだけエアポンプ３０ｐによる送風を継続させた後に送風停止させるよう、エアポンプ３０ｐの作動を制御している時のマイコン４１は、エアポンプ制御手段４１ａ（図１参照）を提供する。
【００６７】
図８は、排気圧Ｐｅｘが閾値Ｐｔｈを跨いで変動することで、ステップＳ１６による強酸化制御とステップＳ１８による全停止制御とが繰返し切り替わっている状態を示す一例である。つまり、（ａ）欄に示す如く車速が変化して（ｂ）欄に示す如く排気圧Ｐｅｘが変化すると、ステップＳ１０による判定結果が切り替わる。この判定変化に伴い全停止制御が実施されると、オゾナイザ３０への通電状態およびエアポンプ３０ｐによる送風量は、（ｃ）（ｄ）欄に示す如く変化する。すなわち、排気圧Ｐｅｘが閾値Ｐｔｈ未満の状態で強酸化制御を実施している最中に、符号ｔａに示す時点で排気圧Ｐｅｘが閾値Ｐｔｈ以上に変化すると、オゾナイザ３０への通電がオンからオフに切り替わる。
【００６８】
すると、オゾン生成停止時点ｔａから所定時間Ｅｔｈが経過するまでは、エアポンプ３０ｐの作動が継続される。この送風継続期間では送風量が最大になる。図８の例では、オゾン生成停止時点ｔａでは送風量が最大になっていないので、オゾン生成停止時点ｔａに比べて送風継続期間の送風量は増大している。そして、オゾン生成停止時点ｔａから所定時間Ｅｔｈが経過した時点ｔｂでエアポンプ３０ｐの作動を停止させ、送風量を速やかに低下させている。
【００６９】
以上により、本実施形態によれば、オゾン生成停止時点ｔａから所定時間Ｅｔｈだけ、エアポンプ３０ｐによる送風を継続させる期間が設けられる。そのため、オゾン生成停止時点ｔａにおいて残留しているオゾンは、送風継続期間（所定時間Ｅｔｈ）に排気通路１０ｅｘへ押し出されて掃気される。よって、エアポンプ３０ｐ停止後に、残留オゾンがエアポンプ３０ｐの吸入口３０ｉｎから大気へ放出されるおそれを抑制できる。なお、上述した残留オゾンは、オゾナイザ３０のハウジング３２内部や、送風管２６、エアポンプ３０ｐのケース内部に残留しているオゾンのことである。
【００７０】
さらに本実施形態によれば、エアポンプ制御手段４１ａは、オゾン生成停止時点ｔａからエアポンプ３０ｐによる送風を継続させる期間（所定時間Ｅｔｈ）では、送風量を最大にするようにエアポンプ３０ｐの作動を制御する。ここで、送風継続期間の送風量を少量にすると、エアポンプ３０ｐによる送風圧力を超える程に排気圧Ｐｅｘが急上昇した場合、排気が供給管２３に逆流し、掃気が不十分になるリスクが懸念される。この懸念に対し本実施形態では、送風継続期間の送風量を最大にするので、掃気が不十分になるリスクを低減できる。
【００７１】
さらに本実施形態によれば、排気通路１０ｅｘ内の圧力（排気圧Ｐｅｘ）が所定圧（閾値Ｐｔｈ）以上であることに基づいて、オゾナイザ３０によるオゾン生成を停止させる。そのため、最大送風圧力が閾値Ｐｔｈを大きく超えた大型のエアポンプ３０ｐを採用することを回避できる。よって、エアポンプ３０ｐの小型化と、エアポンプ３０ｐの消費電力低減を図ることができる。そして、このように高排気圧の場合にオゾン生成を停止させる場合には、図８（ｂ）に例示する如くオゾン生成停止後に排気圧Ｐｅｘがさらに上昇する可能性が高い。よって、上述した送風量を最大にすることによる効果が顕著に発揮される。なお、高排気圧の場合には、触媒温度が高く、オゾンが要求される機会が少ない。そのため、上述の如く高排気圧の場合にオゾン生成を停止させても、オゾン供給制御および強酸化制御の実施機会は殆ど減らない。
【００７２】
さらに本実施形態によれば、送風管２６のうちオゾナイザ３０の下流側部分に設けられ、供給管２３および送風管２６を通じてオゾナイザ３０へ排気が流入することを防止する排気用逆止弁２６ｖを備える。そのため、オゾナイザ３０が排気に晒されて劣化することを抑制できる。上記劣化の具体例としては、未燃焼の燃料成分等の排気に含まれる汚物が電極３１に付着して、放電状態が悪化することが挙げられる。
【００７３】
さらに本実施形態によれば、オゾンを生成していない弱酸化制御または酸化停止制御の実施後に全停止制御を実施する場合にも、排気用逆止弁２６ｖを閉弁制御する前に、所定時間Ｅｔｈだけ送風が継続される。そのため、反応室２０ａ内に残留する気体燃料も、所定時間Ｅｔｈに排気通路１０ｅｘへ押し出されて掃気される。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
さらに本実施形態では、オゾナイザ３０を備え、強酸化制御により冷炎反応を生じさせる時には、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。
【００７７】
さらに本実施形態では、触媒温度Ｔｃａｔが活性化温度よりも低温の場合には、噴射弁２２による燃料噴射を停止させつつ、オゾナイザ３０により生成されたオゾンを空気通路２３ｂへ供給させることで、排気通路１０ｅｘへオゾンを添加する。これによれば、ＮＯｘ浄化装置１２の還元触媒が活性化していないにも拘わらず還元剤を添加することを防止できる。そして、オゾンの添加により、排気中のＮＯをＮＯ２に酸化させてＮＯｘ浄化触媒に吸着させるので、ＮＯｘ浄化装置１２へのＮＯｘ吸着量を増大できる。
【００７８】
（第２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９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、排気用逆止弁２６ｖおよびＥＣＵ４０を備える。
【００７９】
また、本実施形態による制御では、図５、図６および図７に示す処理内容を次のように変更している。すなわち、図５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Ｓ１５、Ｓ１６、Ｓ１７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Ｓ１８の全停止制御を実施する。
【００８０】
また、図６に示すステップＳ２０、Ｓ２１、Ｓ２２、Ｓ２５の処理を廃止する。ステップＳ２６のエアポンプ制御に用いる目標空気量Ａｔｒｇは、排気中のＮＯ濃度に応じて設定される。ステップＳ２７では、排気中のＮＯ濃度に応じてオゾナイザ３０への供給電力が制御される。要するに、排気中のＮＯ濃度が高いほど、供給するオゾンの量を増大させる。
【００８１】
また、図７に示すステップＳ３０〜Ｓ３４を廃止する。そして、ステップＳ３６〜Ｓ４０では第１実施形態と同様にして、オゾン生成停止時点ｔａから所定時間Ｅｔｈはエアポンプ３０ｐによる継続送風を実施し、その後に排気用逆止弁２６ｖを閉弁制御する。したがって、本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様にして、残留オゾンを掃気でき、残留オゾンがエアポンプ３０ｐの吸入口３０ｉｎから大気へ放出されるおそれを抑制できる。
【００８２】
（第３実施形態）
本実施形態に係る還元剤添加装置は、図１０に示す加圧空気配管２５および調量弁２５ｖを備える。加圧空気配管２５の上流端部は、吸気通路１０ｉｎのうちタービン１１ａの下流側部分に接続され、加圧空気配管２５の下流端部は、送風管２６のうち排気用逆止弁２６ｖの下流側かつ流入口２０ｉｎの上流側に接続されている。
【００８３】
加圧空気配管２５には、電磁駆動式の調量弁２５ｖが取り付けられている。調量弁２５ｖの開閉駆動はマイコン４１により制御される。したがって、調量弁２５ｖを開弁駆動させると、吸気通路１０ｉｎを流通する加圧空気の一部は、加圧空気配管２５、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。このような調量弁２５ｖの開弁時には、排気用逆止弁２６ｖを閉弁制御して、加圧空気が送風管２６を通じてオゾナイザ３０およびエアポンプ３０ｐへ流入することが防止される。
【００８４】
排気用逆止弁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。一方、調量弁２５ｖの弁体については、反応容器２０へ流入させる加圧空気の流量を調整するように弁体の開度位置が制御（調量制御）される。また、排気用逆止弁２６ｖおよび調量弁２５ｖの両方を同時に開弁させることのないよう、排気用逆止弁２６ｖおよび調量弁２５ｖの一方を開弁させる場合には他方を閉弁させるようにマイコン４１は制御する。
【００８５】
マイコン４１は、触媒温度および排気圧に基づき、エアポンプモードと過給機モードとを切り替えるように制御する。エアポンプモードとは、送風管２６を通じて、エアポンプ３０ｐから送風される空気を反応室２０ａへ供給するモードである。エアポンプモードでは、オゾナイザ３０により生成されたオゾンを含んだ含オゾン空気をエアポンプ３０ｐで供給する場合と、オゾナイザ３０を停止させてオゾンを含まない空気をエアポンプ３０ｐで供給する場合がある。過給機モードとは、加圧空気配管２５を通じて、タービン１１ａで加圧された吸気（加圧空気）の一部を反応室２０ａへ供給するモードである。なお、調量弁２５ｖおよび逆止弁２６ｖは、エアポンプモードおよび過給機モードを切り替える切替装置を提供する。
【００８６】
本実施形態による制御では、図５に示す処理内容を次のように変更している。すなわち、ステップＳ１０にて排気圧ＰｅｘがＰｔｈ未満であると肯定判定された場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）には、エアポンプモードに切り替える。そして、ステップＳ１１〜Ｓ１７の処理を上記第１実施形態と同様に実行する。一方、ステップＳ１０にて排気圧ＰｅｘがＰｔｈ未満ではないと否定判定された場合（Ｓ１０：ＮＯ）において、弱酸化制御または酸化停止制御の要求があれば過給機モードを切り替えて、全停止制御を実行せずに弱酸化制御または酸化停止制御を実行する。そして、上記要求がなければ、上記第１実施形態と同様にして、図７に示す全停止制御を実行する。
【００８７】
以上により、本実施形態によっても第１実施形態と同様にして、オゾン生成停止時点ｔａから所定時間Ｅｔｈはエアポンプ３０ｐによる継続送風を実施し、その後に排気用逆止弁２６ｖを閉弁制御する。したがって、本実施形態によっても、上記第１実施形態と同様にして、残留オゾンを掃気でき、残留オゾンがエアポンプ３０ｐの吸入口３０ｉｎから大気へ放出されるおそれを抑制できる。
【００８８】
さらに本実施形態によれば、エアポンプモードに加えて過給機モードも実行できる。よって、オゾンによるＮＯｘ浄化率向上を図ることができ、それでいて、排気圧Ｐｅｘが高くても改質還元剤の添加を可能にすることを、エアポンプ３０ｐおよびオゾナイザ３０の汚染を抑制しつつ実現できる。
【００８９】
（第４実施形態）
本実施形態に係る還元剤添加装置は、図１１に示すオゾン用逆止弁３０ｖを備えるとともに、第１実施形態に係るエアポンプ制御手段４１ａを廃止している。オゾン用逆止弁３０ｖは、送風管２６のうち、エアポンプ３０ｐの下流側かつオゾナイザ３０の上流側に設けられている。オゾン用逆止弁３０ｖは、機械式の逆止弁であり、弾性部材の弾性力が弁体に付与されている。弁体の上流側圧力が下流側圧力よりも所定以上高くなると、弾性力に抗して弁体が開弁作動する。つまり、エアポンプ３０ｐを作動させると、送風圧力で開弁する。これに対し、弁体の下流側圧力が上流側圧力よりも高くなった場合には、弁体は開弁作動せずに閉弁状態が維持される。したがって、オゾン用逆止弁３０ｖは、オゾナイザ３０で生成されたオゾンが送風管２６を逆流してエアポンプ３０ｐに流入することを防止する。
【００９０】
本実施形態による制御では、図５および図６と同様の制御を実施するとともに、図７に示す処理内容を次のように変更している。すなわち、ステップＳ３６、Ｓ３７、Ｓ３８の処理を廃止して、ステップＳ３６によりオゾナイザ３０を停止させると、続くステップＳ３９にてエアポンプ３０ｐを速やかに停止させる。つまり、エアポンプ制御手段４１ａを廃止している。
【００９１】
以上により、本実施形態によれば、オゾナイザ３０の上流側にオゾン用逆止弁３０ｖが設けられている。そのため、オゾン生成停止時点においてオゾナイザ３０内部に残留しているオゾン（残留オゾン）が、エアポンプ３０ｐ停止後に、送風管２６を逆流して大気へ放出されることを抑制できる。さらに本実施形態では、オゾン用逆止弁３０ｖは、エアポンプ３０ｐの下流側に配置されるので、残留オゾンがエアポンプ３０ｐに流入することも抑制される。よって、残留オゾンによりエアポンプ３０ｐが劣化することの抑制も図ることができる。
【００９２】
なお、図１に示す還元剤添加装置によれば、マイコン４１により提供されるエアポンプ制御手段４１ａを備えることで、オゾン用逆止弁３０ｖを要することなく残留オゾンの大気放出を抑制できると言える。
【００９３】
（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。
【００９４】
上記第１実施形態に係るエアポンプ制御手段４１ａでは、所定時間Ｅｔｈにおける送風量を最大にしているが、本発明は最大風量にすることに限定されるものではない。例えば、オゾン生成停止時点ｔａにおける送風量に対して所定量だけ増量させるように、所定時間Ｅｔｈにおける送風量を設定してもよい。この場合、オゾン生成停止時点ｔａにおける送風量が最大風量であれば、所定時間Ｅｔｈにおける送風量は増量させずに最大風量を維持させることとなる。
【００９５】
上記第１実施形態に係るエアポンプ制御手段４１ａでは、掃気に係る所定時間Ｅｔｈを、予め設定しておいた時間に設定しているが、所定時間Ｅｔｈを可変設定してもよい。例えば、オゾン生成停止時点ｔａにおける残留オゾン量を推定し、推定した残留オゾン量が多いほど、所定時間Ｅｔｈを長く設定してもよい。これによれば、所定時間Ｅｔｈの過不足を抑制でき、掃気に要するエアポンプ３０ｐの消費電力低減と掃気の確実性向上との両立を図ることができる。
【００９６】
上記第１実施形態では、電磁駆動式の排気用逆止弁２６ｖが採用されているが、図１１に示すオゾン用逆止弁３０ｖと同様の機械式の逆止弁を採用してもよい。また、図１１に示す機械式のオゾン用逆止弁３０ｖを電磁駆動式の逆止弁に変更してもよい。
【００９７】
上記第１実施形態では、エアポンプ３０ｐをオゾナイザ３０の上流側に配置しているが、オゾナイザ３０の下流側に配置してもよい。但し、オゾナイザ３０の上流側に配置した方が、エアポンプ３０ｐがオゾンに晒される度合いが低減するので、エアポンプ３０ｐがオゾンで劣化するおそれを低減できる。
【００９８】
本発明は、図５のステップＳ１４によるオゾン供給制御を廃止した還元剤添加装置にも適用できる。また、ＤＰＦ１３を温度上昇させて再生する再生制御時に、排気通路１０ｅｘへオゾンを供給して温度上昇を促進させるオゾン供給装置にも、本発明は適用できる。
【００９９】
図５のステップＳ１４に係るオゾン供給制御では、予め設定されている電力量でエアポンプ３０ｐを作動させるとともに、予め設定されている電力量でオゾナイザ３０の電極３１へ通電して放電を生じさせる。これに対し、排気中のＮＯ濃度に応じてオゾナイザ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してもよい。要するに、排気中のＮＯ濃度が高いほど、オゾン供給制御にて供給するオゾンの量を増大させる。
【０１００】
上記第１実施形態では、オゾン供給制御、強酸化制御、弱酸化制御および酸化停止制御のいずれかの制御の実施中に、排気圧≧Ｐｔｈに切り替わった場合、つまりステップＳ１０にて否定判定に切り替わった場合に、図７の全停止制御を１回だけ実行する。これに対し、オゾン供給制御または強酸化制御の実施中に排気圧≧Ｐｔｈに切り替わった場合に、全停止制御を１回実行し、弱酸化制御または酸化停止制御の実施中に排気圧≧Ｐｔｈに切り替わった場合には、全停止制御を実行しないようにしてもよい。要するに、少なくともオゾンを生成している最中に排気圧≧Ｐｔｈに切り替わった場合に、全停止制御を実行すればよい。
【０１０１】
上記各実施形態では、排気圧センサ４３を備え、排気通路１０ｅｘの圧力である排気圧Ｐｅｘを直接検出している。これに対し、排気圧センサ４３を廃止して、例えば内燃機関１０の運転状態やＤＰＦ１３での圧力損失等に基づき、排気圧Ｐｅｘを推定してもよい。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。
【０１０２】
図１０に示す上記第３実施形態では、調量弁２５ｖと排気用逆止弁２６ｖを別体に構成しているが、一体に構成してもよい。図１０に示す実施形態では、過給機１１は、排気の運動エネルギによりコンプレッサ１１ｃを回転させているが、電動モータによりコンプレッサ１１ｃを駆動させる過給機を採用してもよい。
【０１０３】
図１０に示す吸気通路１０ｉｎに、コンプレッサ１１ｃで加圧された吸気を冷却する冷却器が備えられている場合において、加圧空気配管２５を冷却器の上流側に接続して冷却前の吸気を反応容器２０へ供給するように構成することが望ましい。但し、加圧空気配管２５を冷却器の下流側に接続して冷却後の吸気を反応容器２０へ供給するように構成してもよい。
【０１０４】
図１１に示す上記第４実施形態では、エアポンプ３０ｐの下流側かつオゾナイザ３０の上流側にオゾン用逆止弁３０ｖを設けているが、オゾナイザ３０の上流側であれば、エアポンプ３０ｐの上流側にオゾン用逆止弁３０ｖを設けてもよい。
【０１０５】
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。また、上記各実施形態では、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。また、上記各実施形態では、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、還元剤添加装置を適用させてもよい。このように吸蔵する還元触媒の具体例として、白金やバナジウムが挙げられる。
【０１０６】
上記第１実施形態に係る改質では、還元剤に含まれるアルデヒドの割合が所定割合（例えば１０％）となるように改質している。これに対し、アルデヒドの割合がほぼ１００％になるように改質してもよい。また、本発明に係る改質還元剤は、アルデヒドを含むことに限定されるものではない。例えば、アルコール、アセテート、一酸化炭素、水素を部分酸化物として用いた還元剤添加装置であってもよい。
【０１０７】
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、還元剤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。
【０１０８】
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還元剤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還元剤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還元剤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還元剤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】
【０１０９】
１０…内燃機関、１０ｅｘ…排気通路、２３…供給管（送風管）、２６…送風管、３０…オゾナイザ、３０ｐ…エアポンプ、３０ｖ…オゾン用逆止弁、４１ａ…エアポンプ制御手段。
【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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【図１１】
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