JP2005169158A - 車両用オゾン浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 オゾンセンサの改良を行うことなしにオゾンの浄化率の測定精度を上げた車両用オゾン浄化装置を提供する。
【解決手段】 車両に搭載されたオゾン浄化触媒Ｃと、前記オゾン浄化触媒を通過する前の空気中のオゾン濃度を検出する第１のオゾン濃度検出手段１と、前記オゾン浄化触媒を通過した後の空気中のオゾン濃度を検出する第２のオゾン濃度検出手段２と、前記第１および第２のオゾン濃度検出手段の出力値を用いて前記オゾン浄化触媒の劣化を検出する劣化検出手段ＥＣＵ５とを有する車両用オゾン浄化装置であって、前記第１および第２のオゾン濃度検出手段１，２の出力値を較正する手段ＥＣＵ５を更に備え、前記オゾン浄化触媒の劣化を検出する際に、前記第１および第２のオゾン濃度検出手段の出力値を較正する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、車両用オゾン浄化装置に関する。より詳しく述べると、車両に搭載したオンボードの診断装置（ＯＢＤ）によりオゾン浄化装置の性能をモニタする車両用オゾン浄化装置に関する。ここで、オンボード診断装置（ＯＢＤ）とは、主に車両に搭載されたコンピュータに設置され、ほとんどすべての部品およびシステムを監視することによって有害物質排出の生じるエミッションコントロールシステムの故障を検出するソフトウェアから成り、排出関連の故障が検出されると、計器板上の故障インジケータライト（ＭＩＬ）を照らすことによって車両の所有者に警告するシステムである。

多くの国では、車両から排出されるガス（排出ガス）の各種規制を行っている。例えば、米国のカリフォルニア州では、排出ガス中の非メタン有機ガス（ＮＭＯＧ；Ｎｏｎ−Ｍｅｔｈａｎｅ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｇａｓｅｓ）、一酸化炭素（ＣＯ）、窒素酸化物（ＮＯ_X）等の排出規制を行っている。この規制により、カリフォルニア州で車両を販売している各メーカは、ＮＭＯＧ等の排出規制値（車両ごとの規制値／メーカ平均としての規制値）を守ることが義務付けられている。このため各メーカは、低排出ガス車両（ＬＥＶ；Ｌｏｗ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｖｅｈｉｃｌｅ）や排出ガスのない車両（ＺＥＶ；Ｚｅｒｏ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｖｅｈｉｃｌｅ）の開発を盛んに行っている。

ところで、このような排出規制は、近年における環境に対する意識の高まりから徐々に規制を厳しくする方向になっている。その一方で、排出ガス低減の技術開発が間に合わない場合のこと等を考慮した制度を設けている例もある。例えば、カリフォルニア州の排出ガス規制のうちＮＭＯＧに関しては、車両に直接オゾン還元技術（ＤＯＲ；Ｄｉｒｅｃｔ Ｏｚｏｎｅ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）を使用するメーカや車両は、ＮＭＯＧ認定を受けることができるとされている。つまり、光化学スモッグの主成分であるオゾン（Ｏ₃）は、ＮＯ_XやＮＭＯＧが太陽光により化学変化して発生することから、カリフォルニア州では、直接オゾン還元技術としてのオゾン分解触媒によりオゾンを分解（浄化）しながら走行する車両やこのような車両を販売しているメーカに、ＮＭＯＧの排出量を削減したとみなす所定の特典（ＮＭＯＧクレジット）を与えることとしている。このため、メーカは、ＤＯＲを使用したオゾン浄化装置として、例えば車両のラジエータの表面（ラジエータフィンの表面）にオゾン分解触媒層を設けたオゾン浄化装置（例えば特許文献１参照）付きの車両の販売を行ったりしている。

ところが、このようなオゾン浄化装置のオゾン浄化性能は一定ではなく、触媒の劣化や触媒層の剥離等により低減する。このため、ＮＭＯＧクレジットは、１５万マイル（約２４万ｋｍ）走行後のオゾン浄化性能に応じて与えられる。よって、各メーカは、１５万マイル走行後のオゾン浄化性能の値を各種試験により車種ごと、モデルごとに求めて、その値か、その値よりも低い申請値でＮＭＯＧクレジットの適用申請を当局に行っている。とはいえ、新車のときには申請値を満たしていても、車両の使用状況によっては、１５万マイル走行前に申請値を下回る不適切な事態が生じうる。このような事態に対して保守・点検等の対策が適切に行えるようにするため、メーカは、車両の全有効使用期間中、オゾン浄化装置のオゾン浄化性能と耐久性能を実証しなければならず、オゾン浄化装置の性能をモニタするオンボードの診断装置（ＯＢＤ）を車両に搭載して、しかるべき排気制御保証を行わなければならない。このため、各メーカはオンボードの診断装置の開発を行っている。

例えば、従来のＯＢＤ装置は、図１２に示すような構成を有している。図１２は、従来のＯＢＤ装置を示す略式断面図である。
図１２に示す通り、オゾン浄化触媒を表面に塗布したラジエータの上流側のオゾン濃度を測定するオゾンセンサ２０１および下流側のオゾン濃度を測定するオゾンセンサ２０２を設け、各々上流側空気採取管２０３および下流側空気採取管２０４を介して、上流側と下流側のオゾン濃度を測定し、測定した信号をＥＣＵに送っている。

ＥＣＵは、上流側、すなわちオゾン浄化触媒層Ｃを未通過の空気中のオゾン濃度Ｃ１と、下流側、すなわち、オゾン浄化触媒層Ｃを通過した空気中のオゾン濃度Ｃ２とに基づいて、オゾン浄化能ηを、例えば式（１）：
η＝１−（Ｃ２）／（Ｃ１） （１）
に基づいて計算している。

特開２００１−３４７８２９号公報（第３〜第４頁、図１）

しかしながら、従来のＯＢＤシステムを用いた車両用オゾン浄化装置では、オゾンセンサの低濃度における精度が不足し、またオフセット値の変化とオゾン濃度センサ出力相関直線で示される濃度特性変化に対応することが困難であるので、オゾン浄化率を精度良く測定することが困難となる。その結果、誤検知を招く恐れがある。
従って、本発明は、従来技術の欠点を克服し、オゾンセンサの改良を行うことなしにオゾンの浄化率の測定精度を上げた車両用オゾン浄化装置を提供することである。

本発明者等は、前記課題に鑑み、鋭意検討を行った結果、従来のＯＢＤシステムを搭載した車両用オゾン浄化装置において、オゾンセンサの精度低下の一因として、（１）湿度、（２）他のガスの吸着、（３）温度変化による吸着平衡のズレ、（４）温度変化による半導体の抵抗変化等のオゾンセンサにおける濃度特性の変化が挙げられ、これらの濃度特性の変化を適正に較正することによって、本発明の課題を解決できることを見出し、本発明を創作するに至った。

前記課題を解決する本発明は、車両に搭載されたオゾン浄化触媒と、前記オゾン浄化触媒を通過する前の空気中のオゾン濃度を検出する第１のオゾン濃度検出手段と、前記オゾン浄化触媒を通過した後の空気中のオゾン濃度を検出する第２のオゾン濃度検出手段と、前記第１および第２のオゾン濃度検出手段の出力を用いて前記オゾン浄化触媒の劣化を検出する劣化検出手段とを有する車両用オゾン浄化装置であって、
前記第１および第２のオゾン濃度検出手段の出力値を較正する手段を更に備え、前記オゾン浄化触媒の劣化を検出する際に、前記第１および第２のオゾン濃度検出手段の出力値を較正することを特徴とするものである（請求項１）。

本発明はまた、車両に搭載されたオゾン浄化触媒と、前記オゾン浄化触媒を通過する前の空気中のオゾン濃度および前記オゾン浄化触媒を通過した後の空気中のオゾン濃度を検出するオゾン濃度検出手段と、前記オゾン濃度検出手段の出力値を用いて前記オゾン浄化触媒の劣化を検出する劣化検出手段とを有する車両用オゾン浄化装置であって、
前記オゾン濃度検出手段の出力値を較正する手段を更に備え、前記オゾン浄化触媒の劣化を検出する際に、前記オゾン濃度検出手段の出力値を較正することを特徴とするものである（請求項２）。
このように構成することによって、オゾン濃度検出手段における濃度特性の変化を簡単な構成で適正に較正することが可能となり、オゾンセンサの改良を行うことなしにオゾンの浄化率の測定精度を向上することが可能となる。
なお、本発明において、第１および第２のオゾン濃度検出手段は、各々少なくとも１つのオゾン濃度検出手段を意味する。
本発明に係る車両用オゾン浄化装置において、前記各オゾン濃度検出手段の出力値を較正する手段は、オゾンを含まない空気を前記各オゾン濃度検出手段に接触させる手段と、
前記オゾンを含まない空気に対する各オゾン濃度検出手段の出力値と、所定の取入口から採取した空気に対する濃度検出手段の出力値とに基づいて各オゾン濃度検出手段の出力値を較正する処理手段と、
を備えることを特徴とするものである（請求項３）。

このようにオゾンを含まない空気を較正用のガスとして各オゾン濃度検出手段に適用することによって、オゾン濃度検出手段における濃度特性の変化を簡単な構成で適正に較正することが可能となる。
なお、前記各オゾン濃度検出手段とは、本発明に係る車両用オゾン浄化装置が、第１および第２のオゾン濃度検出手段を有する場合（請求項１）には、第１および第２のオゾン濃度検出手段を意味し、また本発明に係る車両用オゾン浄化装置が、オゾン浄化触媒を通過する前の空気中のオゾン濃度および前記オゾン浄化触媒を通過した後の空気中のオゾン濃度の両方を検出するオゾン濃度検出手段の場合は、そのオゾン濃度検出手段を意味する。

本発明に係る車両用オゾン浄化装置において、前記オゾンを含まない空気を前記各オゾン濃度検出手段に接触させる手段は、空気を遮光して貯蔵する手段と、貯蔵開始からの経過時間を測定する手段と、を備える構成とすることができる（請求項４）。
また、本発明に係る車両用オゾン浄化装置において、前記オゾンを含まない空気を前記各オゾン濃度検出手段に接触させる手段は、空気を貯蔵する手段と、貯蔵された空気中のオゾンを分解する手段と、貯蔵された空気を濃度検出手段に接触させる手段とを備える構成とすることができる（請求項５）。
本発明に係る車両用オゾン浄化装置において前記オゾンを含まない空気を前記各オゾン濃度検出手段に導入する手段は、オゾンを含まない空気を貯蔵する手段と、貯蔵された空気を前記各オゾン濃度検出手段に導入する手段とを備える構成とすることができる（請求項６）。
このように構成することによって、オゾンを含まない空気を較正用のガスとして使用することが可能となる。

本発明は次の効果を奏する。
請求項１および請求項２によると、このようにオゾンを含まない空気を較正用のガスとして各オゾン濃度検出手段に適用することによって、オゾン濃度検出手段における濃度特性の変化を簡単な構成で適正に較正することが可能となる。
請求項４〜請求項６によると、オゾンを含まない空気を較正用のガスとして使用することが可能となる。

以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
（第一実施形態）
まず、本発明の第一実施形態に係る車両用オゾン浄化装置を図１〜図５に基づいて説明する。

図１は、本発明の第一実施形態に係る車両用オゾン浄化装置を示す略式断面図であり、図２は、本発明に係る車両用オゾン浄化装置本体の一例を示す図面であり、図３は、本発明に係る車両用オゾン浄化装置に適用するオゾンセンサの一例を示す図面であり、図４は、オゾンセンサの濃度特性の変化を示すグラフであり、そして図５は貯蔵手段中における空気中のオゾン濃度の経時変化を示すグラフである。

まず、図１に基づいて、第一実施形態に係る車両用オゾン浄化装置全体を説明する。
第一実施形態に係る車両用オゾン浄化装置Ｄは、図１に示す通り、車両の走行により空気を通過させて空気中のオゾンを分解するためのオゾン浄化装置本体Ｃと前記オゾン浄化装置のオゾン浄化能をモニタするためのオンボード診断装置ＯＢＤとから主として構成されている。

好ましい実施形態において、オゾン浄化装置本体Ｃは、例えば車両のラジエータの表面（ラジエータフィンの表面）にオゾン浄化触媒層を設けることによって構成することができる。

すなわち、図２に示す通り、車両である乗用車の前部側には熱交換器としてのラジエータ１０２が設置され、このラジエータ１０２は、上下方向に延び内部をエンジン（図示せず）の冷却液が上方から下方へと下向きに流れる複数の冷却管１０３，１０３，…と、各冷却管の間に固着して設けられた多数の放熱フィン１０４とによって主として構成されている。そして、ラジエータ１０２は、乗用車の走行時等に熱くなったエンジンの冷却液の熱を空気中に放出し、冷却液を常時適温に保つものである。

ここで、ラジエータ１０２を構成する冷却管１０３の外表面および放熱フィン１０４の外表面には、オゾン浄化触媒層１０５が有機バインダ（図示せず）等の接着手段を用いて全面に亘って塗布されている。そして、この触媒層１０５は、走行時にラジエータ１０２の各放熱フィン１０４間を通流する空気中の化学物質であるオゾン（Ｏ₃）を、酸素（Ｏ₂）に分解（浄化）し、空気中のオゾンを低減するものである（図２参照）。

しかしながら、本発明は、このようなオゾン浄化装置Ｃは、車両の走行により空気中のオゾンを酸素に分解処理可能であれば特に限定されるものではない。
すなわち、図１に示す通り、オゾン浄化装置Ｃの上流側からの空気がオゾン浄化装置Ｃを通過することによって空気中のオゾンが酸素に分解処理可能であれば特に限定されるものではない。

オンボード診断装置ＯＢＤは、このようなオゾン浄化装置本体Ｃの触媒の分解能をモニタするための検出装置である。
すなわち、オゾン浄化装置本体Ｃにおける触媒層１０５は、走行距離等の増加に伴ってラジエータ１０２の上側部位から下方へと向かって温度の高い部分から徐々に剥離していく。そのため、オゾン浄化能が触媒層１０５の剥離に伴って徐々に低減していく。

第一実施形態に係るオンボード診断装置ＯＢＤは、図１に示す通りオゾン浄化装置本体Ｃの上流側に、空気を採取するための上流側管体３（３ａ、３ｂ…）を介して第１のオゾン濃度検出手段である第１のオゾンセンサ１とオゾン浄化装置本体Ｃの下流側に、空気を採取するための下流側管体４（４ａ、４ｂ・・・）を介して第２のオゾン濃度検出手段である第２のオゾンセンサ２を設け、第１のオゾンセンサ１から検出されたオゾンを分解していない上流側の空気のオゾン濃度に対応する第１のオゾンセンサ１の出力値（Ｘ１）と、第２のオゾンセンサ２から検出されたオゾン浄化装置本体Ｃによりオゾンが分解された下流側のオゾン濃度に対応する第２のオゾンセンサ２の出力値（Ｘ２）を電気信号としてＥＣＵに送り、そしてＥＣＵはこれらの出力を較正することによりオゾン浄化能をリアルタイムまたは間欠的に測定する装置である。

すなわち、ＥＣＵはオゾン浄化能ηを、例えば式（１）：
η＝１−（Ｘ’２）／（Ｘ’１） （１）
に基づいて計算している。式中、Ｘ’１およびＸ’２は、各々第１および第２のオゾンセンサの出力値の較正後の値である。

オゾンセンサ１、２は、例えば図３に示すように、基板５１の一方の片面（図３においては上面）に導線５２を介してセンサ層５３が配置され、そして反応性を向上させる目的で基板５１の他方の片面にヒータ５４が配置されている。センサ層５３は、例えばインジウム−スズ酸化物（ＩＴＯ）粒子の焼結体等の半導体粒子から形成されている。この半導体粒子は、数ミクロンオーダの二次粒子の表面に数ナノメートルオーダの結晶粒子が析出している。このような結晶中に酸化ガス（オゾン）が吸着すると、結晶中に含まれる自由電子のトラップ層が発生し、電気抵抗が増加すると考えられる。
オゾンセンサ１、２は、オゾンの濃度に応じて抵抗値を変え、この抵抗値に基づいて電圧をオゾン濃度の電気信号としてＥＣＵに送る構成を有している。

このような構成を有するオゾンセンサ１、２は、図４（ａ）に示す通り、オゾンセンサの個体差により感度が異なり、また図４（ｂ）に示す通り車両の運行状況、駐車等の停止した際の雰囲気等により濃度特性の変化が生じる。

（個体差）
すなわち、オゾンセンサは、例えば既知の所定濃度のオゾンを含む気体を実測することにより濃度勾配の傾きを補正して、このような個体差を吸収し正確なオゾン濃度測定を行うことができる。
具体的には、基準となるオゾンの濃度（ｐｐｂ）とオゾンセンサの出力値（Ｘ）との勾配に係数Ａを乗じることにより感度比の勾配を較正することが可能となる。なお、このようなオゾンセンサ１，２の個体差による感度比の較正は、本発明に係る車両用オゾン浄化装置、特にオンボードの診断装置（ＯＢＤ）の組込み前に行うことが好ましい。
同様に、図４（ａ）に示す通り、オフセット値もオゾンセンサ毎に個体差が生じるが、このようなオフセット値も本発明に係る車両用オゾン浄化装置、特にオンボードの診断装置（ＯＢＤ）の組込み前に較正を行うことが好ましい。

（オゾンセンサ濃度特性）
また、図４（ｂ）に示す通り、オゾンセンサ１，２は、このような個体差だけではなく、種々の環境要因により濃度特性が変化するので、濃度特性を較正する必要が生じる。すなわち、湿度（水の吸着）、酸化性ガス、還元性ガス等の他のガスの吸着、経年劣化、熱、被毒物への曝露、未通電による放置、埃等の付着等の種々の要因によりオゾンセンサの濃度特性が変化する。
そのため、これらの濃度特性の変化に対応して、オゾンセンサの較正を行う必要が生じる。

本発明においては、このような較正を行うためにオゾン不含のガス（以下、ゼロガスと言う）をオゾンセンサ１および２に接触させることによってオゾンセンサ濃度特性の較正を行う必要がある。
本発明においては、このようなオゾンセンサ濃度特性の較正を、オゾンを含有していないガス（以下、ゼロガスと言う）を、オゾンセンサに所定量接触させることによって行う。
このようなゼロガスは、オゾンを含有していないオゾンセンサに対して非感受性（不活性）の気体であれば特に限定されるものではないが、所定時間容器内、好ましくは遮光性の容器内に封じ込めた空気、オゾン分解触媒等によりオゾンを分解した空気等の空気に基づく気体であることが入手の容易性等の観点から好ましい。

例えば、図５に示す通り、空気をタンク等の貯蔵手段中に封入すると空気中のオゾン濃度が、時間が経つのに従って減少し数時間後、例えば３時間後にはオゾン濃度がゼロとなる。すなわち、このような空気貯蔵手段は、ゼロガス生成手段であり得る。この際に、空気貯蔵手段に封入される空気の組成、空気貯蔵手段の壁の材質、気体体積（容量）と壁面積との比率、温度等に注意を払うべきである。すなわち、このような特定の空気貯蔵手段毎にゼロガス生成時間（オゾン濃度がゼロとなるのに要する時間）を予め調査すべきである。また、オゾンは、大気中で光化学反応により生じるので、空気貯蔵手段の材質として遮光性の材質を選択することが好ましい。

再び、図１に基づいて説明すると、第一実施形態の車両用オゾン浄化装置におけるオンボードの診断装置ＯＢＤは、以下の通りの構成を有している。
オゾン浄化前の空気を第１のセンサ１に通流させるための管体３は、三方バルブＶ１ｉｎで区切られた第１のセンサ１の上流側管体３ａと、前記三方バルブＶ１ｉｎと第１のセ
ンサ１との間の管体３ｂと、第１のオゾンセンサ１の排気流路を遮断するためのバルブＶ１ｏｕｔで区切られた第１のセンサ１からの空気の出口側の管体３ｃと出口側の管体３ｄから構成されている。なお、前記三方バルブＶ１ｉｎは、開閉機能を有する三方バルブで
ある。

同様に管体４は、三方バルブＶ２ｉｎで区切られた第２のセンサ２の上流側管体４ａと、前記三方バルブＶ２ｉｎと第２のセンサ２との間の管体４ｂと、第２のオゾンセンサ２
の排気流路を遮断するためのバルブＶ２ｏｕｔで区切られた第２のセンサ２からの空気の出口側の管体４ｃと出口側の管体４ｄから構成されている。なお、三方バルブＶ２ｉｎは、管体４ａと管体４ｂを通流させる流路と管体８と管体４ｂを通流させる流路を切り換えることができる三方バルブである。
そして、三方バルブＶ１ｉｎとＶ２ｉｎの間にはバイパス流路である管体８が設けられている。

第１のセンサ１、第２のセンサ２およびバルブＶ１ｉｎ、Ｖ１ｏｕｔ、Ｖ２ｉｎ、Ｖ２
ｏｕｔは各々電気的にＥＣＵ５と接続されている。ＥＣＵ５は、エンジン停止から次のエンジン始動までの時間を記憶する機能と、バルブＶ１ｉｎ、Ｖ１ｏｕｔ、Ｖ２ｉｎ、Ｖ２
ｏｕｔの開閉・切り換えを制御する機能と、第１のオゾンセンサ１および第２のオゾンセンサ２の出力値を補正する機能と、この補正値に基づいてオゾン浄化装置Ｃの劣化を検出する機能を有している。

（動作）
このようにして構成された第一実施形態のオンボードの診断装置（ＯＢＤ）の動作について、説明する。

（エンジン停止時）
エンジン停止の際、バルブＶ１ｉｎとバルブＶ１ｏｕｔとの間の空間およびバルブＶ２ｉｎとバルブＶ２ｏｕｔとの間の空間を、オゾンが含有しないゼロガス空間とするため、エンジン停止時にまず、バルブＶ１ｉｎを閉じそしてバルブＶ２ｉｎを管体８側に切り換え、バルブＶ１ｏｕｔおよびバルブＶ２ｏｕｔを閉じる。このようにバルブを切り換えることによって、バルブＶ１ｉｎとバルブＶ１ｏｕｔとの間の空間およびバルブＶ２ｉｎとバルブＶ２ｏｕｔとの間の空間に空気を閉じ込めることができる。ＥＣＵ５は、エンジン停止時の時間を記憶する。

（エンジン始動時）
次いで、エンジンを始動する際に、ＥＣＵ５は、前回のエンジン停止時からの時間から、バルブＶ１ｉｎとバルブＶ１ｏｕｔとの間の空間およびバルブＶ２ｉｎとバルブＶ２ｏｕｔとの間の空間に導入された空気がゼロガスになっているか否かを判断する。
ＥＣＵ５が各空間に導入された空気がゼロガスとなっていないと判断した場合は、誤検知の恐れがあるので、バルブの開閉・切り換え動作を行わない。エンジン始動後、ＥＣＵ５が所定時間経過して、各空間に導入された空気がゼロガスとなったと判断した場合には、ＥＣＵ５は、第１および第２のオゾンセンサ１，２の較正を次の通り行う。
一方、ＥＣＵ５が各空間に導入された空気がゼロガスと判断した場合、ＥＣＵ５は、第１および第２のオゾンセンサ１，２の較正を次の通り行う。

（出力値の補正）
まず、第１のオゾンセンサ１と第２のオゾンセンサ２のオフセット値を較正する。すなわち、図４（ｃ）に示す通り、第１及び第２のオゾンセンサ１、２はオゾン濃度に一次で増加するので、まず、第１のオゾンセンサ１と第２のオゾンセンサ２との切片を０にし、次いで、傾きを補正する。例えば、第１のセンサ１の傾きがａであり、オゾン濃度ゼロの時のｙ切片がｂであり、第２のセンサの傾きがｃであり、オゾン濃度ゼロの時のｙ切片がｄであり、オゾン濃度がＣであると仮定すると、第１のオゾンセンサ１におけるオゾン濃度と出力値との関係は、ａＣ＋ｂで表される一次関数であり、第２のセンサ２におけるオゾン濃度と出力値との関係は、ｃＣ＋ｄで表される一次関数である。

そのため、オフセット値（ｂ、ｄ）および第１のオゾンセンサ１と第２のオゾンセンサ２の傾きの比を求めることによって、第１のオゾンセンサ１と第２のオゾンセンサ２の出力値を較正することができる。
具体的には、第１のオゾンセンサ１の出力値からｂを減じ、第２のオゾンセンサ２の出力値からｄを減じて第１のオゾンセンサ１と第２のオゾンセンサ２の傾き比Ａを乗する。

第一実施形態においては、第１のオゾンセンサ１と第２のオゾンセンサ２の傾きの比Ａを求めるために、第１のオゾンセンサ１と第２のオゾンセンサ２とを同一のオゾン濃度環境下に曝す。
そのため、バルブＶ１ｉｎ、Ｖ１ｏｕｔおよびＶ２ｏｕｔを開きバルブＶ２ｉｎを管体８側にしておく。このようにバルブを設定することによって、第１および第２のオゾンセンサ１，２には、未浄化の空気、すなわち同一の濃度のオゾンを含有する空気が通過することとなる。

（オゾン浄化装置の判定）
このようにして、第１および第２のオゾンセンサ１，２の較正が終了した後（エンジン運転時）、ＥＣＵ５は、バルブＶ２ｉｎを管体４ａ側に切り換え、第２のオゾンセンサ２側へのオゾン浄化装置通過前の空気の流れを遮断し、かつ第２のオゾンセンサ２にオゾン浄化装置Ｃの通過後の空気を通流する。
このように各バルブを制御することによって第１のオゾンセンサ１は、オゾン浄化装置Ｃ通過前の空気中のオゾン濃度を測定して測定結果をＥＣＵ５に送信する。
一方、第２のオゾンセンサ２は、オゾン浄化装置Ｃ通過後の空気中のオゾン濃度を測定して測定結果をＥＣＵ５に送信する。ＥＣＵ５は、第１および第２のオゾンセンサ１，２からのオゾン浄化装置Ｃ通過前後の空気中のオゾン濃度に対応する出力値に基づいてオゾン浄化装置Ｃが劣化しているか否かを判断する。

すなわち、オゾン浄化能ηを、例えば式（１）：
η＝１−（Ｃ２）／（Ｃ１） （１）
（式中、Ｃ１はオゾン浄化前の空気のオゾン濃度であり、Ｃ２は、オゾン浄化後の空気のオゾン濃度である。）に基づいて計算できる。ここで、オゾン浄化前の空気のオゾン濃度（Ｃ１）とオゾン浄化後の空気のオゾン濃度（Ｃ２）の比を、第１のオゾンセンサ１からの出力値の較正後の値と第２のオゾンセンサ２からの出力値の較正後の値の比とすると、オゾン浄化能、すなわちオゾン劣化率を算出することが可能である。
なお、実際には安定した後の第１のオゾンセンサ１の出力値をＸ１、第２のオゾンセンサ２の出力値をＸ２とし、第１のオゾンセンサ１のオフセット値をｂ、第２のオゾンセンサ２のオフセット値をｄとして、オゾン浄化能ηを
η＝１−（ａ（Ｘ２−ｄ）／（ｃ（Ｘ１−ｂ） （１’）
としてモニタしている。
ここで、オゾン浄化能ηが所定値を下回った場合に、ＥＣＵ５はｍｉｌを点灯するように信号を送り運転者にオゾン浄化装置Ｃにおけるオゾン浄化触媒が劣化していることを知らせることが可能となる。

なお、オゾン浄化装置Ｃにおけるオゾン浄化触媒の正常判定だけを行う場合には、第２のオゾンセンサ２の出力値が安定するまで待機する必要はない。すなわち、前記式（１）をモニタしている場合、バルブＶ２ｉｎを切り換える前は式（１）は０を示し続けている。ここでバルブＶ２ｉｎを切り換えた際に、式（１）で表されるオゾン浄化率が上昇し続け、所定の値に収束しようとする。従って、バルブＶ２ｉｎの切り換え直後の式（１）の値が所定値を超えたら、オゾン浄化装置Ｃは正常であると判断することができる。このように構成することによって速やかに判断を行うことが可能である。
一方、バルブＶ２ｉｎの切り換え直後の式（１）の値が所定値を超えない場合には、第２のオゾンセンサ２が安定するのを待って再び判定を行う。

（変更態様）
なお、図１に示した第一実施形態において、例えば図６に示すように変更することも可能である。図６は、本発明の第一実施形態の変更態様に係る車両用オゾン浄化装置を示す略式断面図である。
図６に示す態様は、図１に示す第一実施形態において、バルブＶ１ｉｎの更に上流にゼロガス導入手段（図示せず）からのゼロガスを導入するための管体６と、管体３ａ’と管体６とを切り換えるバルブＶ０を設けた構成を有している。
本実施形態は、車両の停止の際、オゾン浄化装置側からの空気を使用する代わりに、ゼロガス導入手段からのゼロガスを使用する点で図１に示す実施形態と異なる。このように構成することによって、空気中のオゾンが分解するまで待機する必要がなく速やかにオゾンセンサ１，２の較正を行うことが可能となる。

（第二実施形態）
以下、第二実施形態を図７および図９を用いて説明する。
図７は、第二実施形態に係る車両用オゾン浄化装置を示す略式断面図であり、そして図９は、第二実施形態におけるオゾン濃度と出力値との関係を示すグラフである。
この実施形態は、図１に示す第一実施形態において、バルブおよび配管の配置および浄化率の測定法が異なる。従って、図１に示す第一実施形態と同一の要素は、同一の符号を付し、その説明を省略する。なお、図７において、Ｖ４ｉｎ１は三方向の流路が常に解放されている三方バルブであり、Ｖ４ｉｎ２は、管体４ｂ’と管体４ｃ’を流通させる流路と管体６と管体４ｃ’を流通させる流路を切り換えることができる三方バルブであり、Ｖ３ｉｎ１は、開閉機能を持つ三方バルブであり、そしてＶ３ｉｎ２は、管体３ｂ’と管体３ｃ’を流通させる流路と管体７と管体３ｃ’を流通させる流路を切り換えることができる三方バルブである。

図７に示す通り、第二実施形態に係るオゾン浄化装置は、センサ出力値を較正するための空気導入流路が二系統ある点で異なる。
ＥＣＵ５を、エンジンストップ時から次回のエンジンスタート時までの時間を記憶させる手段として使用して，封入されているガスがゼロガスになっているかどうかを判断できる。エンジンストップと共に、バルブＶ４ｉｎ２を管体６側ヘ、バルブＶ３ｉｎ２を管体３’ｂ側へ切り換えた状態にし、バルブＶ３ｉｎ１、バルブＶ３ｏｕｔ、Ｖ４ｏｕｔを閉じ、ガスを閉じ込める。次回のエンジンスタート時に，前回のエンジンストップ時から経過した時間が、ゼロガス生成時間より長いか短いかをＥＣＵ５を用いて判断する。長かった場合は、センサ起動完了後のセンサ出力値をオフセット値とする。短かった場合は、誤検知の可能性があるため測定を行わない。仮に、走行中にゼロガス生成時間に到達した場合は、センサ起動完了後であれば，ゼロガス生成時間に到達した時の出力値をオフセット値とし、センサ起動完了後でなげれば、センサ起動完了後のセンサ出力値をオフセット値とする。

第一実施形態と同様にゼロガスボンベやゼロガス生成装置を用いて、センサにゼロガスを導入する方法を用いる場合は、前回の停止時からの経過時間に依らず、センサ起動完了後の出力値をオフセット値とすることができる。

開閉バルブＶ３ｉｎ１、Ｖ３ｏｕｔ、Ｖ４ｏｕｔを開き、バルブＶ４ｉｎ２を管体４’ｂ側ヘ切り換えて上流側空気を第１のオゾンセンサ１側ヘ、そして下流側空気を第２のオゾンセンサ２ヘ導入する。流路切り換え後、第１および第２のオゾンセンサ１，２の出力が安定するまで待機する。安定した後の第１のオゾンセンサ１の出力値をＸ１、第２のオゾンセンサ２の出力値をＸ２とする。前記の通り設定した第１のオゾンセンサ１のオフセット値をｂ、第２のオゾンセンサ２のオフセット値をｄとすると、みかけの浄化率ηａは、１−（α（（Ｘ２−ｄ））／（γ（Ｘ１−ｂ））と表現される（区間Ａ）。

バルブＶ３ｉｎ２を管体７側ヘ、バルブＶ４ｉｎ２を管体６側ヘ切り換えて上流側空気を第２のオゾンセンサ２ヘ導入し、下流側空気を第１のオゾンセンサ１ヘ導入する。流路切り換え後オゾンセンサ出力が安定するまで待機する。安定した後の第１のオゾンセンサ１の出力値をＸ１’、第２のオゾンセンサ２の出力値をＸ２’とすると、みかけの浄化率ηｂは１−（γ（Ｘ１’−ｂ））／（α（Ｘ２’−ｄ））と表現される（区間Ｂ）。
出力値Ｘ１、Ｘ２、Ｘ１’、Ｘ２’とオゾン濃度との関係は図９のようになっており、ηａとηｂは、真のオゾン浄化率を示しておらず、お互い違う値となる。区間Ａと区間Ｂの真の浄化率が等しく、その浄化率をηｔとすると、ηａとηｂとηｔは下記式（２）の関係を満たすため、ηａとηｂとを求めることによって真の浄化率を測定することができる。
ηｔ＝１−｛（１−ηａ）（１−ηｂ）｝^1/2 （２）

このような区間Ａと区間Ｂにおいて真の浄化率が等しいという条件とは、例えば、ラジエータ水温が一定かつ車速が一定という条件である。

（第三実施形態）
以下、第三実施形態を図８および図９に基づいて説明する。図８は、第三実施形態に係る車両用オゾン浄化装置を示す略式断面図であり、そして図９は、第三実施形態におけるオゾン濃度と出力値との関係を示すグラフである。
この実施形態は、図７に示す第二実施形態において、第１および第２のオゾンセンサ下流側のバルブＶ’３ｏｕｔおよびＶ’４ｏｕｔを設けない点、Ｖ’３ｉｎ１が３方向の流路に解放されている三方バルブである点、および浄化率の測定法が異なる。従って、図７に示す第一実施形態と同一の要素は、同一の符号を付し、その説明を省略する。

バルブＶ’３ｉｎ２を管体３ｂ’側へ切り換えて、バルブＶ’４ｉｎ２を管体４ｂ’側ヘ切り換えて上流側空気を第１のオゾンセンサ１側ヘ、そして下流側空気を第２のオゾンセンサ２ヘ導入する。流路を変更するまでの区間を区間Ａとする。流路切り換え後、第１および第２のオゾンセンサ１，２の出力が安定するまで待機する。安定した後の第１のオゾンセンサ１の出力値をＸ１Ａ、第２のオゾンセンサ２の出力値をＸ２Ａとする。この際に第１および第２のオゾンセンサ１，２の濃度特性は、図９のように仕様特性とずれているとする。このとき，真の濃度は、上流側で｛（Ｘ１Ａ−ｂ）/ａ｝｝であり、下流側で｛（Ｘ２Ａ−ｄ）/ｃ｝｝である。

バルブＶ’３ｉｎ２を管体７側ヘ、バルブＶ’４ｉｎ２を管体６側ヘ切り換えて上流側空気を第２のオゾンセンサ２ヘ導入し、下流側空気を第１のオゾンセンサ１ヘ導入する。流路を変更するまでの区間を区間Ｂとする。流路切り換え後オゾンセンサ出力が安定するまで待機する。安定した後の第１のオゾンセンサ１の出力値をＸ１Ｂ、第２のオゾンセンサ２の出力値をＸ２Ｂとすると、真の濃度は、上流側で(Ｘ２Ｂ−ｄ)／ｃであり、そして下流側で（Ｘ１Ｂ−ｂ）/ａとなる（区間Ｂ）。
区間Ａと区間Ｂとの間のオゾン浄化率が等しい場合、下記式（３）が成立する。
（ａ（Ｘ２Ａ−ｄ））/（ｃ（Ｘ１Ａ−ｂ））＝（ｃ(Ｘ１Ｂ−ｂ)）／（ａ（Ｘ２Ｂ−ｄ）） （３）

次いで、バルブＶ’３ｉｎ２を管体３ｂ’側に切り換えて、バルブＶ’４ｉｎ２を管体４ｂ’側ヘ切り換えて上流側空気を第１のオゾンセンサ１側ヘ、そして下流側空気を第２のオゾンセンサ２ヘ導入する。流路を変更するまでの区間を区間Ｃとし、同様にして出力値Ｘ１ＣおよびＸ２Ｃを得る。
また、バルブＶ’３ｉｎ２を管体７側ヘ、バルブＶ’４ｉｎ２を管体６側ヘ切り換えて上流側空気を第２のオゾンセンサ２ヘ導入し、下流側空気を第１のオゾンセンサ１ヘ導入する。流路を変更するまでの区間を区間Ｄとし、同様にして出力値Ｘ１ＤおよびＸ２Ｄを得る。
区間Ｃと区間Ｄとの間のオゾン浄化率が等しい場合、下記式（４）が成立する。
（ａ（Ｘ２Ｃ−ｄ））/（ｃ（Ｘ１Ｃ−ｂ））＝（ｃ(Ｘ１Ｄ−ｂ)）／（ａ（Ｘ２Ｄ−ｄ）） （４）

式（３）および式（４）からａ／ｃ，ｂ，ｄの数値を得ることにより真の浄化率を求めることが可能となる。

（第四実施形態）
次いで、本発明の第四実施形態を図１０および図１１に基づいて説明する。図１０は、第四実施形態に係る車両用オゾン浄化装置を示す略式断面図であり、図１１は、第四実施形態によるオゾン測定の様子を示す図面である。
図１０に示す通り、本実施形態では、１つのオゾンセンサ１を使用して、オゾン浄化装置に通過前後の空気のオゾン濃度を測定する。
そのため、オンボードの診断装置は、上流側の管体３₀と下流側の管体４とを周期的にバルブＶａにより切り換えてオゾンセンサ１により測定を行う構成を有している。

エンジンストップ時から次回のエンジンスタート時までの時間を記憶させる手段としてＥＣＵ５を使用して、第一〜第二実施形態と同様にして封入されているガスがゼロガスになっているかどうかを判断する。エンジンストップと共に，バルブＶａ、バルブＶｂを閉じ、ガスを閉じ込める。次回のエンジンスタート時に，前回のエンジンストップ時から経過した時間が、ゼロガス生成時間より長いか短いかをＥＣＵ５を用いて判断する。長かった場合は、オゾンセンサ１起動完了後のオゾンセンサ１の出力値をオフセット値とする。短かった場合は、誤検知の可能性があるため，検出を行わない。もし、走行中にゼロガス生成時間に到達した場合は、センサ起動完了後であれば，ゼロガス生成時間に到達した時の出力値をオフセット値とし、オゾンセンサ１起動完了後でなければ、オゾンセンサ１起動完了後のセンサ出力値をオフセット値とする。
また、同様にしてゼロガスボンベやゼロガス生成装置を用いて、オゾンセンサ１にゼロガスを導入する方法を用いる場合は、前回の停止時からの経過時間に依らず，オゾンセンサ１起動完了後の出力値をオフセット値とすることができる。

バルブＶａ、バルブＶｂを開け周期的に上流側と下流側の空気をオゾンセンサ１に導入するように，バルブＶａを切り換え、オゾンセンサ１の出力値をモニタする。このときの、オゾンセンサ１の出力値のイメージは図１１に示す通りである。
検知していない側の空気のオゾン濃度に対応する出力値は，前後に測定した出力値を直線で結び推定する(図１１の点線部を前後の実線端を結ぶ直線で近似する)。ある時間ｔにおける上流側に対応する推定値をＸ’１ｔ、下流側に対応する推定値をＸ’２ｔとすると、オゾン浄化率は、オゾンセンサ１が下流側をモニタしている場合は１−（Ｘ２ｔ−ｂ）／（Ｘ’１ｔ−ｂ）であり、オゾンセンサ１が上流側をモニタしている場合は、１−（Ｘ’２ｔ−ｂ）／（Ｘ１ｔ−ｂ）で表すことができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、幅広く適用されるものである。
例えば、ＯＢＤそのものや、車両におけるオゾン検出手段の較正方法も本発明の範囲内である。

本発明の第一実施形態に係る車両用オゾン浄化装置を示す略式断面図である。 本発明に係る車両用オゾン浄化装置本体の一例を示す図面である。 本発明に係る車両用オゾン浄化装置に適用するオゾンセンサの一例を示す図面である。 オゾンセンサの濃度特性の変化を示すグラフである。 貯蔵手段中における空気中のオゾン濃度の経時変化を示すグラフである。 本発明の第一実施形態の変更態様に係る車両用オゾン浄化装置を示す略式断面図である。 第二実施形態に係る車両用オゾン浄化装置を示す略式断面図である。 第三実施形態に係る車両用オゾン浄化装置を示す略式断面図である。 第二および第三実施形態におけるオゾン濃度と出力値との関係を示すグラフである。 第四実施形態に係る車両用オゾン浄化装置を示す略式断面図である。 第四実施形態によるオゾン測定の様子を示す図面である。 従来のＯＢＤ装置を示す略式断面図である。

符号の説明

Ｃ オゾン浄化装置本体
ＯＢＤ オンボード検出装置
Ｖ バルブ
１，２ オゾンセンサ
３、４ 管体
５ ＥＣＵ
６、７、８ 管体

Claims (6)

1. 車両に搭載されたオゾン浄化触媒と、前記オゾン浄化触媒を通過する前の空気中のオゾン濃度を検出する第１のオゾン濃度検出手段と、前記オゾン浄化触媒を通過した後の空気中のオゾン濃度を検出する第２のオゾン濃度検出手段と、前記第１および第２のオゾン濃度検出手段の出力値を用いて前記オゾン浄化触媒の劣化を検出する劣化検出手段とを有する車両用オゾン浄化装置であって、
   前記第１および第２のオゾン濃度検出手段の出力値を較正する手段を更に備え、前記オゾン浄化触媒の劣化を検出する際に、前記第１および第２のオゾン濃度検出手段の出力値を較正することを特徴とする車両用オゾン浄化装置。
2. 車両に搭載されたオゾン浄化触媒と、前記オゾン浄化触媒を通過する前の空気中のオゾン濃度および前記オゾン浄化触媒を通過した後の空気中のオゾン濃度を検出するオゾン濃度検出手段と、前記オゾン濃度検出手段の出力値を用いて前記オゾン浄化触媒の劣化を検出する劣化検出手段とを有する車両用オゾン浄化装置であって、
   前記オゾン濃度検出手段の出力値を較正する手段を更に備え、前記オゾン浄化触媒の劣化を検出する際に、前記オゾン濃度検出手段の出力値を較正することを特徴とする車両用オゾン浄化装置。
3. 前記各オゾン濃度検出手段の出力値を較正する手段は、オゾンを含まない空気を前記各オゾン濃度検出手段に接触させる手段と、
   前記オゾンを含まない空気に対する各オゾン濃度検出手段の出力値と、所定の取入口から採取した空気に対する濃度検出手段の出力値とに基づいて各オゾン濃度検出手段の出力値を較正する処理手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用オゾン浄化装置。
4. 前記オゾンを含まない空気を前記各オゾン濃度検出手段に接触させる手段は、
   空気を遮光して貯蔵する手段と、
   貯蔵開始からの経過時間を測定する手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用オゾン浄化装置。
5. 前記オゾンを含まない空気を前記各オゾン濃度検出手段に接触させる手段は、
   空気を貯蔵する手段と、
   貯蔵された空気中のオゾンを分解する手段と、
   貯蔵された空気を濃度検出手段に導入する手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用オゾン浄化装置。
6. 前記オゾンを含まない空気を前記各オゾン濃度検出手段に接触させる手段は、
   オゾンを含まない空気を貯蔵する手段と、
   貯蔵された空気を前記各オゾン濃度検出手段に導入する手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用オゾン浄化装置。

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