(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
活性酸素を用いる排気ガス浄化方法であって、
排気通路内の排気ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を検出し、
検出した窒素酸化物の濃度が所定濃度以上のとき、排気ガスに活性酸素を供給して、窒素酸化物をＮＯ３−活性種に転化し、
このＮＯ３−活性種を、排気通路の前記活性酸素の供給部より下流に配設された白金又はパラジウムのうちの少なくとも一種の触媒金属を含む三元触媒内で該触媒金属に結合させ、
この触媒金属に結合したＮＯ３−活性種で排気ガスに含まれる炭化水素を酸化浄化することを特徴とする排気ガス浄化方法。
【請求項２】
エンジンの排気通路に配設された排気ガス浄化触媒の上流の排気通路に活性酸素を供給可能な活性酸素供給手段を有する排気ガス浄化装置であって、
前記排気ガス浄化触媒の上流の排気ガスの温度を検出する排気ガス温度検出手段と、
同じく前記排気ガス浄化触媒の上流の排気ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を検出する窒素酸化物濃度検出手段と、
エンジンの始動後において前記排気ガス温度検出手段で検出される排気ガスの温度が所定温度以下かつ前記窒素酸化物濃度検出手段で検出される窒素酸化物の濃度が所定濃度以上のときに前記活性酸素供給手段を作動させる活性酸素供給制御手段とが備えられ、
かつ、前記排気ガス浄化触媒は、白金又はパラジウムのうちの少なくとも一種の触媒金属を含み、前記活性酸素の供給により排気ガス中の窒素酸化物が転化されてなるＮＯ３−活性種を前記触媒金属に結合させて、この触媒金属に結合したＮＯ３−活性種で排気ガスに含まれる炭化水素を酸化浄化する三元触媒であることを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項３】
請求項２に記載の排気ガス浄化装置であって、
エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段が備えられ、
前記窒素酸化物濃度検出手段は、前記エンジン負荷検出手段で検出されるエンジン負荷に基いて窒素酸化物の濃度を検出することを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項４】
請求項３に記載の排気ガス浄化装置であって、
前記エンジン負荷検出手段は、エンジン負荷として、吸入空気量、スロットル開度及びエンジン回転数のうちの少なくとも１つを検出することを特徴とする排気ガス浄化装置。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか１項に記載の排気ガス浄化装置であって、
前記窒素酸化物濃度検出手段で検出される窒素酸化物の濃度に応じて前記活性酸素供給手段による活性酸素の供給量を変更する活性酸素供給量変更手段が備えられていることを特徴とする排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化装置に関し、特に、活性酸素を用いる排気ガス浄化方法及びエンジンの排気通路に配設された排気ガス浄化触媒の上流に活性酸素を供給可能に構成された排気ガス浄化装置に関し、排気エミッションの向上を図る技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、ガソリン等の化石燃料をエネルギ源とする自動車等の車両においては、エンジン始動直後の数１０秒間は、排気ガス温度が比較的低く、エンジンの排気通路に配設された排気ガス浄化触媒における白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）等の触媒金属が活性化していないために、未燃排気ガス成分である炭化水素（ＨＣ）及び一酸化炭素（ＣＯ）の浄化が困難であることが知られている。これを改善する方法の１つとして、従来、触媒をエキゾーストマニホルドの直下に配設した「直キャタ」と称されるマニホルド触媒が広く採用されている。しかし、この方法は、触媒温度が活性化温度に上昇するまでの時間の短縮化を図るものであり、問題の根本的な解決策とはなっていない。
【０００３】
そこで、ゼオライトをはじめとする炭化水素吸着材をマニホルド触媒の材料として用いることが行われている。すなわち、エンジン始動後、排気ガス温度が比較的低いときは、エンジンから排出された未燃炭化水素を炭化水素吸着材の細孔内に吸着し、排気ガス温度が約２００℃まで上昇したときには、炭化水素吸着材に吸着していた未燃炭化水素を放出して、約２００℃である程度活性化した触媒金属と反応させるのである。しかし、ゼオライトをはじめとするアルミノシリケート系の多孔質材は、高温化で結晶構造が崩れ易いという性質があるので、この方法は、時間の経過と共に触媒の浄化性能が次第に低下するという問題がある。
【０００４】
この問題に対処するために、ゼオライト等の炭化水素吸着材を用いずに、オゾン（Ｏ３）等の活性酸素を用いて、未燃排気ガス成分を酸化浄化する方法が提案されている。例えば特許文献１には、空気に高電圧を作用させることにより、活性酸素であるオゾンを発生させ、このオゾンを排気通路の触媒よりも上流に供給して、排気ガス中に含まれるＨＣの一部をＣＯに転化し、このＣＯを後段の触媒でさらにＣＯ２まで酸化する技術が開示されている。
【０００５】
また、特許文献２にも、活性酸素の発生供給手段が開示されている。すなわち、特許文献２には、エンジンの排気管に配設したＮＯｘ吸蔵還元触媒の上流側に放電手段と水素供給手段とを設け、放電手段で発生させた酸素ラジカルやオゾンによりＮＯを吸蔵し易いＮＯ２に酸化してＮＯｘ吸蔵還元触媒に吸蔵させ、このＮＯｘ吸蔵還元触媒から放出されるＮＯ２を水素供給手段で排気管に供給された水素により還元浄化するように構成された排気浄化装置が開示されている。
【０００６】
ここで、一般に、オゾン等の活性酸素は酸化力が強く、かつ室温程度の比較的低い温度では生成してから分解するまでの寿命が比較的長いので、エンジンの始動後に、排気ガス温度が触媒活性化温度に到達するまでの間、活性酸素を触媒よりも上流の排気通路に供給することは、ＨＣやＣＯの未燃排気ガス成分を酸化浄化する有効な方法の１つであると考えられる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−２０７３１６（段落００４６〜００５０）
【特許文献２】特開２００５−３４４６８８（段落０００５〜０００７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述のように、エンジン始動後、排気ガス温度が触媒活性化温度に上昇するまでの間、オゾン等の活性酸素を排気ガスに供給することは、未燃排気ガス成分の１つの有効な浄化方法と考えられるが、一方で、本発明者等は、排気ガスの組成をいろいろに変えて活性酸素の効果を研究検討していたところ、次のような知見を得た。
【０００９】
すなわち、排気ガスの組成として、ＨＣが存在している場合と、ＨＣとＮＯｘとが共存している場合とを比較すると、触媒が活性化するまでの排気ガスの低温時、活性酸素の非供給下では、ＨＣの浄化率が後者の場合に低下することを見出した（詳細は図８を用いて後述するが、前者が図８の符号Ｃに該当し、後者が符号Ａに該当する）。これは、通常の酸素の存在のみでは、ＮＯｘのうちのＮＯがＮＯ２へ酸化することが優先され、ＨＣが水及び二酸化炭素へ酸化することが遅れるためであろうと考えられる。そして、本発明者等は、この場合に、活性酸素を供給すると、ＨＣとＮＯｘとが共存している場合でも、ＨＣの浄化率が著しく向上することを見出したのである（図８の符号Ｂに該当する）。これは、活性酸素によるＨＣの酸化浄化に加えて、活性酸素によりＮＯがＮＯ３−活性種に転化し、このＮＯ３−活性種が活性酸素と共にＨＣの酸化に寄与するためであろうと考えられる。
【００１０】
本発明は、活性酸素を用いる排気ガス浄化方法において、通常の酸素の存在のみではＨＣの酸化が遅れる窒素酸化物の共存下であっても、ＨＣの浄化率を確実に向上させること、及び、触媒上流の排気通路に活性酸素を供給可能な排気ガス浄化装置において、エンジンの始動後に、排気ガス温度が触媒活性化温度以下のとき、通常の酸素の存在のみではＨＣの酸化が遅れる窒素酸化物の共存下であっても、ＨＣの浄化率を確実に向上させることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するため、本発明では次のような手段を用いる。
【００１２】
すなわち、本願の請求項１に記載の発明は、活性酸素を用いる排気ガス浄化方法であって、排気通路内の排気ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を検出し、検出した窒素酸化物の濃度が所定濃度以上のとき、排気ガスに活性酸素を供給して、窒素酸化物をＮＯ３−活性種に転化し、このＮＯ３−活性種を、排気通路の前記活性酸素の供給部より下流に配設された白金又はパラジウムのうちの少なくとも一種の触媒金属を含む三元触媒内で該触媒金属に結合させ、この触媒金属に結合したＮＯ３−活性種で排気ガスに含まれる炭化水素を酸化浄化することを特徴とする。
【００１３】
次に、本願の請求項２に記載の発明は、エンジンの排気通路に配設された排気ガス浄化触媒の上流の排気通路に活性酸素を供給可能な活性酸素供給手段を有する排気ガス浄化装置であって、前記排気ガス浄化触媒の上流の排気ガスの温度を検出する排気ガス温度検出手段と、同じく前記排気ガス浄化触媒の上流の排気ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を検出する窒素酸化物濃度検出手段と、エンジンの始動後において前記排気ガス温度検出手段で検出される排気ガスの温度が所定温度以下かつ前記窒素酸化物濃度検出手段で検出される窒素酸化物の濃度が所定濃度以上のときに前記活性酸素供給手段を作動させる活性酸素供給制御手段とが備えられ、かつ、前記排気ガス浄化触媒は、白金又はパラジウムのうちの少なくとも一種の触媒金属を含み、前記活性酸素の供給により排気ガス中の窒素酸化物が転化されてなるＮＯ３−活性種を前記触媒金属に結合させて、この触媒金属に結合したＮＯ３−活性種で排気ガスに含まれる炭化水素を酸化浄化する三元触媒であることを特徴とする。
【００１４】
次に、本願の請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の排気ガス浄化装置であって、エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段が備えられ、前記窒素酸化物濃度検出手段は、前記エンジン負荷検出手段で検出されるエンジン負荷に基いて窒素酸化物の濃度を検出することを特徴とする。
【００１５】
次に、本願の請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の排気ガス浄化装置であって、前記エンジン負荷検出手段は、エンジン負荷として、吸入空気量、スロットル開度及びエンジン回転数のうちの少なくとも１つを検出することを特徴とする。
【００１６】
そして、本願の請求項５に記載の発明は、請求項２から４のいずれか１項に記載の排気ガス浄化装置であって、前記窒素酸化物濃度検出手段で検出される窒素酸化物の濃度に応じて前記活性酸素供給手段による活性酸素の供給量を変更する活性酸素供給量変更手段が備えられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
まず、請求項１に記載の発明によれば、活性酸素を用いる排気ガス浄化方法において、排気ガスに含まれる窒素酸化物の濃度を検出し、検出した窒素酸化物の濃度が所定濃度以上のとき、つまりＮＯｘ濃度が比較的高いときは、排気ガスに活性酸素を供給して、窒素酸化物のうちのＮＯをＮＯ３−活性種に転化し、このＮＯ３−活性種を用いて排気ガスに含まれるＨＣを酸化浄化するようにしたから、たとえＮＯｘ濃度が比較的高く、したがって、ＨＣの酸化を遅らせる一因であるＮＯを含む窒素酸化物が排気ガス中にＨＣと共存している場合であっても、ＨＣの浄化率が確実に向上することとなる。
【００１８】
一方、請求項２に記載の発明によれば、触媒上流の排気通路に活性酸素を供給可能な排気ガス浄化装置において、エンジンの始動後に触媒上流の排気ガスの温度が所定温度以下、つまり触媒が活性化しておらず、かつ触媒上流の排気ガスに含まれる窒素酸化物の濃度が所定濃度以上、つまりＮＯｘ濃度が比較的高いときには、前記活性酸素供給手段を作動させて、活性酸素を触媒の上流に供給するようにしたから、この活性酸素によって、窒素酸化物のうちのＮＯがＮＯ３−活性種に転化し、このＮＯ３−活性種が排気ガスに含まれるＨＣを酸化浄化することとなる。これにより、たとえＮＯｘ濃度が比較的高く、したがって、ＨＣの酸化を遅らせる一因であるＮＯを含む窒素酸化物が排気ガス中にＨＣと共存している場合であっても、ＨＣの浄化率が確実に向上することとなる。
【００１９】
その場合に、請求項３に記載の発明によれば、エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段を備え、このエンジン負荷検出手段で検出されるエンジン負荷に基いて窒素酸化物の濃度を検出するようにしたから、排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するための、例えばＮＯｘセンサ等の専用機器を新たに設ける必要がなくなる。ここで、一般に、排気ガス中のＮＯｘ濃度は、エンジン負荷に大きく影響されること、つまりエンジン負荷と所定の相関関係を有していることが知られている。
【００２０】
さらに、その場合に、請求項４に記載の発明によれば、エンジン負荷として、吸入空気量、スロットル開度及びエンジン回転数のうちの少なくとも１つを検出するようにしたから、エンジンの空燃比制御や出力制御で一般に汎用されるパラメータを用いてエンジン負荷ひいてはＮＯｘ濃度が検出されることとなり、別段、ＮＯｘ濃度検出用のエンジン負荷を検出するための機器を新たに備えずに済む。
【００２１】
そして、請求項５に記載の発明によれば、窒素酸化物の濃度に応じて活性酸素の供給量を変更するようにしたから、ＮＯからＮＯ３−活性種への転化が過不足なく適正良好に行われ、その結果、ＮＯ３−活性種を用いたＨＣの酸化浄化が確実に円滑に達成されることとなる。以下、発明の最良の実施形態を通して本発明をさらに詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る排気ガス浄化装置１０の制御システムを含んだ全体構成図である。なお、本実施形態において、コントロールユニット２０が行う制御動作は、本発明の排気ガス浄化方法の実施の形態を構成する。
【００２３】
エンジン１は、吸気通路２及び排気通路３を有し、排気通路３に、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）、ロジウム（Ｒｈ）等の触媒金属、及びこれらの触媒金属を担持する酸化物担体としての活性アルミナやセリウム（Ｃｅ）系複合酸化物（酸素吸蔵材）等を含んだ構成の三元触媒１１が排気ガス浄化触媒として配設されている。
【００２４】
三元触媒１１よりも上流の排気通路３に、活性酸素供給手段としてオゾン供給装置１２が配設されている。すなわち、三元触媒１１の直上流にオゾン供給通路４が合流し、このオゾン供給通路４上に、該通路４を介して空気を排気通路３の側に向けて送るための空気供給ポンプ１３と、このポンプ１３で送られた空気を原料にして活性酸素としてオゾン（Ｏ３）を生成するためのオゾン生成装置（オゾナイザ）１４とが配設されている。このオゾン生成装置１４は、例えば、空気を無声放電させることによりオゾンを発生させるものである。
【００２５】
さらに、排気通路３には、三元触媒１１よりも上流で、オゾン供給通路４の合流点（オゾン供給装置１２がオゾンを供給する部位）よりも下流に、排気通路３内の排気ガスの温度を検出する排気ガス温度センサ１５が配設されており、オゾン供給通路４の合流点よりも上流に、排気通路３内の排気ガスに含まれる窒素酸化物の濃度（ＮＯｘ濃度）を検出するＮＯｘセンサ１６が配設されている。
【００２６】
この排気ガス浄化装置１０のコントロールユニット２０は、前記排気ガス温度センサ１５からの排気ガス温度信号と、前記ＮＯｘセンサ１６からのＮＯｘ濃度信号とを入力し、その入力結果に基いて、エンジン１に対する燃料噴射制御の他、オゾン供給装置１２（すなわち空気供給ポンプ１３及びオゾン生成装置１４）に対するオゾン供給制御を実行する。
【００２７】
本実施形態において、コントロールユニット２０は、およそ次のような目的でオゾン供給制御を行う。
【００２８】
すなわち、図２に示すように、三元触媒１１より上流の排気通路３内の排気ガスにＨＣとＮＯｘとが共存している場合、オゾン供給装置１２を作動させて、オゾン供給通路４から排気通路３へオゾンを供給する。すると、ＮＯｘのうちのＮＯがオゾンによってＮＯ３−活性種に転化される。そして、このＮＯ３−活性種がＨＣを水及び二酸化炭素に酸化浄化すると共に、ＮＯ３−活性種自身は窒素に還元浄化される。このような一連の反応により、排気ガス中のＨＣの浄化率が向上することとなる。
【００２９】
なお、以上説明した一連の反応は、三元触媒１１より上流の排気通路３内でも起こり得るし、また触媒１１内でも起こる。もっとも、ＮＯ３−活性種は、白金やパラジウムといった触媒金属に安定に結びつき易いから、触媒１１内でＨＣの強い酸化剤としてより有効に働くこととなる。
【００３０】
図３は、この第１の実施形態に係るコントロールユニット２０がエンジン１の始動直後に行うオゾン供給制御の具体的動作の１例を示すフローチャートである。すなわち、コントロールユニット２０は、ステップＳ１１で、冷間始動であることを確認した後、ステップＳ１２で、ＮＯｘ濃度を検出し、ステップＳ１３で、ＮＯｘ濃度が所定値以上か否かを判定する。なお、前記ステップＳ１１で冷間始動であるか否かの判定は、エンジン１の冷却水の温度を検出する冷却水温度センサ（図示せず）からの冷却水温度信号や、前記排気ガス温度センサ１５からの排気ガス温度信号等に基いて行うことができる。
【００３１】
その結果、ＮＯｘ濃度が所定値以上のとき、つまりＮＯｘ濃度が比較的高いときは、ステップＳ１４で、ＮＯｘ濃度に応じてオゾン供給量を設定する。ここで、オゾン供給量は、図４に例示したように、ＮＯ濃度が増加するに従って同じく増加するように設定される。
【００３２】
なお、図４は、触媒１１のサイズが１．０Ｌの場合に好ましく用いられる例を示している。図例では、ＮＯ濃度５０ｐｐｍが、ステップＳ１３の判定用所定値として用いられる。
【００３３】
次いで、ステップＳ１５で、オゾン供給装置１２を作動させる。つまり、三元触媒１１よりも上流の排気通路３にオゾンを供給するのである（図８の符号Ｂに該当する）。このとき、ステップＳ１４で設定した量のオゾンを排気通路３に供給する。これは、例えば、オゾン供給装置１２の空気供給ポンプ１３を増速又は減速させて、オゾン生成装置１４に送る空気の量を増減調整することによって達成される。あるいは、空気を無声放電させるときの印加電圧を上昇又は低下させて、オゾン生成装置１４におけるオゾン生成率を増減調整することによって達成される。
【００３４】
次いで、ステップＳ１６で、排気ガス温度Ｔが触媒１１の活性化温度ＴＨ以下か否かを判定する。その結果、排気ガス温度Ｔが触媒活性化温度ＴＨ以下の間は、前記のステップＳ１２〜Ｓ１５を繰り返す。つまり、ＮＯｘ濃度に応じた量のオゾンの供給を続行する。
【００３５】
そして、排気ガス温度Ｔが触媒活性化温度ＴＨを超えて高くなった段階で、ステップＳ１７に進んでオゾン供給装置１２を停止し、このオゾン供給制御を終了する。
【００３６】
これに対し、ステップＳ１３でＮＯｘ濃度が所定値未満のとき、つまりＮＯｘ濃度が比較的低いときは、たとえ排気ガス温度Ｔが触媒活性化温度ＴＨ以下であっても（ステップＳ１６でＹＥＳであっても）、直ちにステップＳ１７に進んでオゾン供給装置１２を停止する（図８の符号Ｃに該当する）。あるいは、図示しないが、ステップＳ１３でＮＯｘ濃度が所定値未満のときは、排気ガス温度Ｔが触媒活性化温度ＴＨを超えるまで、予め決められた一定量のオゾンを供給するようにしてもよい（図８の符号Ｄに該当する。この場合は、ＮＯｘ濃度に無関係にオゾンを供給することで、排気ガス中のＨＣをオゾンで酸化浄化することになる。）。
【００３７】
また、ステップＳ１１で冷間始動でないと判定されたときは、オゾン供給装置１２を作動させることなく、この制御を終了する。
【００３８】
このように、本実施形態に係る排気ガス浄化装置１０は、エンジン１の排気通路３に配設された三元触媒１１の上流に、オゾン供給装置１２（すなわち空気供給ポンプ１３及びオゾン生成装置１４）によりオゾンを供給可能に構成されたものである。
【００３９】
そして、エンジン１の冷間始動後に（ステップＳ１１でＹＥＳ）、触媒１１より上流の排気ガスの温度Ｔが触媒１１の活性化温度ＴＨ以下（ステップＳ１６でＹＥＳ）、つまり触媒１１が活性化しておらず、かつ触媒１１より上流の排気ガスに含まれるＮＯｘ濃度が所定濃度以上（ステップＳ１３でＹＥＳ）、つまりＮＯｘ濃度が比較的高い場合に限り、オゾン供給装置１２を作動させて（ステップＳ１５）、オゾンを触媒１１の上流に供給するようにしたから、図２を参照して説明したように、このオゾンによって、ＮＯｘのうちのＮＯがＮＯ３−活性種に転化し、このＮＯ３−活性種が排気ガスに含まれるＨＣを酸化浄化することとなる。これにより、たとえＮＯｘ濃度が比較的高く、したがって、ＨＣの酸化を遅らせる一因であるＮＯを含むＮＯｘが排気ガス中にＨＣと共存している場合であっても、ＨＣの浄化率が確実に向上することとなる。
【００４０】
しかも、オゾンの供給量をＮＯｘ濃度に応じて変更するようにしたから（ステップＳ１４）、ＮＯからＮＯ３−活性種への転化が過不足なく適正良好に行われ、その結果、ＮＯ３−活性種を用いたＨＣの酸化浄化が確実に円滑に達成されることとなる。
【００４１】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。ただし、前述の第１の実施形態と同じ又は類似する部分は説明を省略し、第２の実施形態の特徴部分のみ説明を加える。また、前述の第１の実施形態と同じ又は類似する構成要素には同じ符号を用いる。
【００４２】
図５は、本発明の第２の実施形態に係る排気ガス浄化装置１０の制御システムを含んだ全体構成図である。図１と異なる点は、排気通路３にＮＯｘセンサ１６が配設されておらず、代わりに、吸気通路２に、吸入空気量を検出するエアフローメータ１７と、スロットル弁の開度を検出するスロットル開度センサ１８とが配設され、かつエンジン１に、エンジン回転数を検出するエンジン回転数センサ１９が設けられている点である。
【００４３】
そして、この排気ガス浄化装置１０のコントロールユニット２０は、排気ガス温度センサ１５からの排気ガス温度信号と、前記エアフローメータ１７からの吸入空気量信号と、前記スロットル開度センサ１８からのスロットル開度信号と、前記エンジン回転数センサ１９からのエンジン回転数信号とを入力し、その入力結果に基いて、エンジン１に対する燃料噴射制御の他、オゾン供給装置１２（すなわち空気供給ポンプ１３及びオゾン生成装置１４）に対するオゾン供給制御を実行する。
【００４４】
つまり、この第２の実施形態では、ＮＯｘセンサで触媒１１より上流の排気通路３内のＮＯｘ濃度を直接検出するのではなく、吸入空気量、スロットル開度及びエンジン回転数のうちの少なくとも１つからＮＯｘ濃度を間接的に推定するのである。
【００４５】
図６は、この第２の実施形態に係るコントロールユニット２０がエンジン１の始動直後に行うオゾン供給制御の具体的動作の１例を示すフローチャートである。図６において、ステップＳ２１，Ｓ２４〜Ｓ２８は、図３のステップＳ１１，Ｓ１３〜Ｓ１７と同様である。
【００４６】
この第２の実施形態では、コントロールユニット２０は、ステップＳ２１で、冷間始動であることを確認した後、ステップＳ２２で、前記エアフローメータ１７で検出された吸入空気量と、前記スロットル開度センサ１８で検出されたスロットル開度と、前記エンジン回転数センサ１９で検出されたエンジン回転数とをエンジン負荷として読み込む。
【００４７】
そして、ステップＳ２３で、読み込んだエンジン負荷に基いて、触媒１１より上流の排気通路３内のＮＯｘ濃度を推定する。ここで、排気ガス中のＮＯｘ濃度は、エンジン負荷の影響を大きく受け、エンジン負荷と所定の相関関係を有しており、例えば図７に示したように、中負荷領域でＮＯｘ濃度が高くなり、これより低負荷側及び高負荷側にいくほどＮＯｘ濃度が低くなるように推定される。
【００４８】
そして、ステップＳ２４で、このようにして推定されたＮＯｘ濃度が所定値以上か否かを判定することになる。
【００４９】
このように、第２の実施形態においては、エンジン負荷を検出するエンジン負荷検出手段１７〜１９を備え、このエンジン負荷検出手段１７〜１９で検出されるエンジン負荷に基いてＮＯｘ濃度を検出（推定）するようにしたから（ステップＳ２３）、排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するための、例えば第１実施形態のＮＯｘセンサ１６等の専用機器を新たに設ける必要がなくなる。
【００５０】
その場合に、エンジン負荷として、吸入空気量、スロットル開度及びエンジン回転数のうちの少なくとも１つを検出するようにしたから（ステップＳ２２）、エンジン１の空燃比制御や出力制御で一般に汎用されるパラメータを用いてエンジン負荷ひいてはＮＯｘ濃度が検出されることとなり、別段、ＮＯｘ濃度検出用のエンジン負荷を検出するための機器を新たに備えずに済むこととなる。
【００５１】
図８は、排気ガスの組成を変化させて行った排気ガス浄化率（ＨＣ浄化率）の実験結果を示すグラフである。
【００５２】
すなわち、ガソリンエンジンに汎用される排気ガス浄化触媒に排気ガスの模擬ガスを流通させて排気ガス浄化性能試験（ＨＣ浄化性能試験）を行った。使用した触媒は、触媒貴金属の合計量が７．０ｇ／Ｌで、その内訳は、Ｐｔ：Ｐｄ：Ｒｈが質量比で１：３０：２であった。また、Ｐｄ担持用のＣｅ，Ｚｒ，Ｎｄ複合酸化物（すなわち、Ｃｅが５０〜７０重量％、Ｚｒが２０〜３０重量％、残りがＮｄの組成を有する酸素吸蔵材）が１００ｇ／Ｌ、Ｒｈ担持用のＯＳＣ材（セリアを含む酸素吸蔵材）が７０ｇ／Ｌ、Ｐｔ担持用のＡｌ２Ｏ３が６０ｇ／Ｌであった。
【００５３】
使用した模擬ガスの組成は、実験例Ａが、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）を７００ｐｐｍＣ、一酸化窒素（ＮＯ）を１０００ｐｐｍ、酸素（Ｏ２）を１．０ｖｏｌ％、残りを窒素とし、実験例Ｂが、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）を７００ｐｐｍＣ、一酸化窒素（ＮＯ）を１０００ｐｐｍ、オゾン（Ｏ３）を０．３ｖｏｌ％、酸素（Ｏ２）を０．７ｖｏｌ％、残りを窒素とし、実験例Ｃが、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）を７００ｐｐｍＣ、酸素（Ｏ２）を１．０ｖｏｌ％、残りを窒素とし、実験例Ｄが、プロピレン（Ｃ３Ｈ６）を７００ｐｐｍＣ、オゾン（Ｏ３）を０．３ｖｏｌ％、酸素（Ｏ２）を０．７ｖｏｌ％、残りを窒素とした。
【００５４】
模擬ガスの流量は、２０Ｌ／分とし、模擬ガスの温度は、７０℃からスタートして（冷間始動）、１０℃／分で昇温させた。
【００５５】
結果を図８に示す。図８において、縦軸は、触媒通過後の模擬ガス中のプロピレン濃度、すなわちＨＣの浄化率を表している。これから明らかなように、実験例Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの順にＨＣ浄化率が良好となっているのがわかる。
【００５６】
つまり、ＨＣとしてのＣ３Ｈ６とＮＯとの共存下でオゾンを供給した実験例Ｂ（ステップＳ１３，Ｓ２４でＹＥＳの場合に該当する）、ＨＣとしてのＣ３Ｈ６のみの存在下で通常の酸素のみ供給した実験例Ｃ（ステップＳ１３，Ｓ２４でＮＯの場合に該当する）、及びＨＣとしてのＣ３Ｈ６のみの存在下でオゾンを供給した実験例Ｄ（ステップＳ１３，Ｓ２４でＮＯの場合の別案に該当する）では、模擬ガス温度ひいては触媒温度の上昇に伴い、ＨＣ浄化率が順調に高まっていき、最も良好であった実験例Ｄでは、模擬ガス温度が約１５０℃になった段階でＨＣ浄化率が略１００％に達し、その次に良好であった実験例Ｃでは、模擬ガス温度が約１６５℃になった段階でＨＣ浄化率が略１００％に達し、その次に良好であった実験例Ｂでは、模擬ガス温度が約１９０℃になった段階でＨＣ浄化率が略１００％に達した。
【００５７】
特に、実験例Ｂでは、オゾンによりＮＯから転化したＮＯ３−活性種がオゾンと共にＨＣの酸化に寄与したものと考えられる。
【００５８】
これらとは対照的に、ＨＣとしてのＣ３Ｈ６とＮＯとの共存下でオゾンを供給せず通常の酸素のみ供給した実験例Ａでは、模擬ガス温度が約１５０℃付近までは、ＨＣ浄化率が上昇していたが、それ以降は逆にＨＣ浄化率が低下していき、ＨＣ浄化率が１００％に達することはなかった。これは、通常の酸素のみの存在では、ＮＯがＮＯ２へ酸化することが優先され、ＨＣが水及び二酸化炭素へ酸化することが遅れたためと考えられる。
【００５９】
なお、前記実施形態は、本発明の最良の実施形態ではあるが、特許請求の範囲を逸脱しない限り、さらに種々の修正や変更を施してよいことはいうまでもない。例えば、前記実施形態では、排気ガス温度は、排気通路３に配設した排気ガス温度センサ１５で直接検出していたが、これに限らず、エンジン負荷に基いて間接的に推定することも可能である。
【００６０】
また、第２実施形態において、図７に例示したエンジン負荷とＮＯｘ濃度との特性は、エンジン負荷の種類、つまり吸入空気量、スロットル開度又はエンジン回転数に応じて、異なる特性であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上、具体例を挙げて詳しく説明したように、本発明は、通常の酸素の存在のみではＨＣの酸化が遅れる窒素酸化物の共存下であっても、ＨＣの浄化率を確実に向上させることが可能な技術であるから、排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化装置、特に、活性酸素を用いる排気ガス浄化方法及びエンジンの排気通路に配設された排気ガス浄化触媒の上流に活性酸素を供給可能に構成された排気ガス浄化装置の技術分野において広範な産業上の利用可能性が期待される。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る排気ガス浄化装置の制御システムを含んだ全体構成図である。
【図２】ＨＣとＮＯｘとが共存している排気ガスに活性酸素を供給したときの反応を示す説明図である。
【図３】第１の実施形態に係るコントロールユニットがエンジンの始動直後に行うオゾン供給制御の具体的動作の１例を示すフローチャートである。
【図４】前記制御動作でオゾン供給量を設定する際に用いる特性図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る排気ガス浄化装置の制御システムを含んだ全体構成図である。
【図６】第２の実施形態に係るコントロールユニットがエンジンの始動直後に行うオゾン供給制御の具体的動作の１例を示すフローチャートである。
【図７】前記制御動作でＮＯｘ濃度を推定する際に用いる特性図である。
【図８】排気ガスの組成を変化させて行った排気ガス浄化率の実験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６３】
１        エンジン
３        排気通路
１０      排気ガス浄化装置
１１      排気ガス浄化触媒（三元触媒）
１２      オゾン供給装置（活性酸素供給手段）
１３      空気供給ポンプ
１４      オゾン生成装置
１５      排気ガス温度センサ（排気ガス温度検出手段）
１６      ＮＯｘセンサ（窒素酸化物濃度検出手段）
１７      エアフローメータ（エンジン負荷検出手段）
１８      スロットル開度センサ（エンジン負荷検出手段）
１９      エンジン回転数センサ（エンジン負荷検出手段）
２０      コントロールユニット（活性酸素供給制御手段、活性酸素供給量変更手段）
【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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