JP5146403B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関に好適に用いられる排気浄化装置に関し、特に、活性酸素を利用する構成とした内燃機関の排気浄化装置に関する。

従来技術として、例えば特許文献１（特開２００７−１２０３９７号公報）に開示されているように、排気系にオゾンを供給する構成とした内燃機関の排気浄化装置が知られている。従来技術の排気浄化装置は、排気ガスを吸気系に還流させるＥＧＲ通路と、ＥＧＲ通路にオゾンを供給するオゾン供給装置とを備えている。そして、従来技術では、内燃機関の停止時に、ＥＧＲ通路にオゾンを供給し、排気ガス中の粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）が原因でＥＧＲクーラやＥＧＲ弁に付着したデポジットを、オゾンにより酸化除去する構成としている。

特開２００７−１２０３９７号公報

ところで、上述した従来技術では、内燃機関の停止時に排気系にオゾンを供給する構成としている。しかしながら、オゾンとＰＭとの反応時には、不完全な酸化反応により一酸化炭素が発生することがあり、またオゾンが余剰となる場合もある。従来技術では、これらの一酸化炭素やオゾンが排気通路から大気中に放出される虞れがあり、それを防ぐには特別な方策が必要である。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、排気系に活性酸素を供給したときに、一酸化炭素や活性酸素が大気中に放出されるのを防止し、排気エミッションを向上させることが可能な内燃機関の排気浄化装置を提供することにある。

第１の発明は、内燃機関の排気通路に設けられ、排気ガス中の未浄化成分を浄化する浄化装置と、
前記浄化装置の下流側で前記排気通路を開，閉する下流通路開閉手段と、
前記下流通路開閉手段の上流側で前記排気通路に活性酸素を供給することが可能な活性酸素供給手段と、
排気ガスが前記浄化装置を流通しないときに、前記下流通路開閉手段を閉じ、かつ前記活性酸素供給手段により前記排気通路に活性酸素を供給する浄化制御手段と、
を備えることを特徴とする。

第２の発明は、前記排気通路に対する活性酸素の供給位置及び前記浄化装置よりも上流側で前記排気通路を開，閉する上流通路開閉手段を備え、
前記浄化制御手段は、前記活性酸素供給手段により活性酸素を供給するときに、前記上流通路開閉手段を閉じる構成としている。

第３の発明は、前記活性酸素供給手段により前記排気通路に供給されたガスの量を取得するガス供給量取得手段と、
前記排気通路のうち前記下流通路開閉手段により閉塞される部位に対して、当該部位の容積に対応した量のガスが供給されたか否かを判定する供給量判定手段と、を備え、
前記浄化制御手段は、前記供給量判定手段の判定が成立したときに、前記活性酸素供給手段を停止し、かつ前記下流通路開閉手段を閉じる構成としている。

第４の発明は、前記活性酸素供給手段による活性酸素の供給が停止された後に、前記排気通路内のガス中に活性酸素が残留しているか否かを判定する残留判定手段と、
前記浄化制御手段による制御が終了し、かつガス中の残留活性酸素が消失したときに、前記下流通路開閉手段を開く開放制御手段と、
を備える構成としている。

第５の発明は、前記浄化装置が必要とする活性酸素の要求量を算出する要求量算出手段と、
前記活性酸素供給手段による活性酸素の供給量が前記要求量よりも少ない状態で、前記排気通路内の活性酸素が消失したときに、前記下流通路開閉手段を一時的に開き、かつ前記活性酸素供給手段により活性酸素を補充する補充制御手段と、
を備える構成としている。

第６の発明は、前記下流通路開閉手段の上流側で前記排気通路に設けられ、前記浄化装置から流出したガスを還流ガスとして前記浄化装置の上流側に還流させる還流通路と、
前記還流ガスの流れを形成することが可能な送気手段と、を備え、
前記浄化制御手段は、前記活性酸素供給手段により前記排気通路に活性酸素を供給した後に、前記活性酸素供給手段を停止して前記送気手段を作動させる構成としている。

第７の発明は、前記排気通路内のガスを外部に放出するために、前記下流通路開閉手段の上流側で前記排気通路に接続された放出通路と、
前記放出通路に設けられ、少なくともガス中の活性酸素と一酸化炭素とを浄化する放出ガス浄化触媒と、
前記浄化制御手段による制御が終了したときに、前記排気通路内のガスを前記放出通路から外部に放出するガス放出手段と、
を備える構成としている。

第８の発明は、前記下流通路開閉手段の上流側に位置して前記浄化装置から流通したガスが流れる通路に設けられ、少なくともガス中の活性酸素と一酸化炭素とを浄化する補助触媒を備える構成としている。

第９の発明は、前記下流通路開閉手段の上流側に位置して活性酸素が流通する通路に設けられ、活性酸素の活性度を高めることが可能な活性触媒を備える構成としている。

第１０の発明によると、前記活性酸素供給手段は、
活性酸素の供給対象となる通路内に設けられ、放電より活性酸素を発生させることが可能な放電部と、
活性酸素の原料となる空気を前記通路内に供給する空気供給部と、
を備える構成としている。

第１の発明によれば、浄化制御手段は、排気通路のうち下流通路開閉手段により閉塞される部位に活性酸素を供給することができる。従って、下流通路開閉手段により浄化装置の周囲に滞留するガスを保温することができ、この保温効果により浄化装置に残存する未浄化成分と活性酸素との酸化反応を促進することができる。この結果、不完全な酸化反応により生成されるＣＯの量と、未反応で残留する活性酸素の量とを減少させることができる。しかも、残留活性酸素やＣＯが大気中に放出されるのを下流通路開閉手段により確実に防止することができる。よって、排気浄化性能の高い装置を実現することができ、排気エミッションを向上させることができる。

第２の発明によれば、排気通路のうち活性酸素を供給する部位を、上流側と下流側で確実に閉塞することができる。このため、例えば内燃機関の停止時に排気通路の上流側が吸気系に連通した状態となる場合でも、活性酸素が吸気系に侵入するのを確実に防止することができる。また、２つの通路開閉手段により閉塞される排気通路の容積を必要最小限に設定することができるので、この小さな容積内に活性酸素を集中させて浄化処理を効率よく行うことができる。

第３の発明によれば、供給量判定手段は、排気通路のうち下流通路開閉手段により閉塞される部位に対して、当該部位の容積に対応した量のガスが供給されたか否かを判定することができる。これにより、活性酸素の供給時には、前記容積に対応した量のガスが供給されるまで下流通路開閉手段を開いておくことができる。従って、閉塞された空間内に活性酸素を無理に押込む必要がないので、活性酸素の供給動作をスムーズに行うことができる。そして、活性酸素が下流通路開閉手段の位置に到達するタイミングに合わせて、下流通路開閉手段を閉じることができ、排気通路の下流側を適切なタイミングで閉塞することができる。

第４の発明によれば、開放制御手段は、排気通路内に残留する活性酸素が消失したときに、下流通路開閉手段を開くことができる。従って、活性酸素による酸化反応を十分に進行させることができる。そして、残留活性酸素等が大気中に排出されるのを確実に防止することができる。

第５の発明によれば、補充制御手段は、活性酸素の供給量が要求量よりも少ない状態で、排気通路内の活性酸素が消失したときに、下流通路開閉手段を一時的に開いて活性酸素を補充することができる。従って、排気通路の容積等に応じた量の活性酸素を無理なく供給しつつ、その供給量が必要量に達するまで補充動作を繰返すことができる。これにより、必要最低限の活性酸素を的確に供給することができ、活性酸素の過不足が生じたり、活性酸素の過剰生成により無駄な電力が消費されるのを確実に防止することができる。そして、浄化装置に多量の未浄化成分が残存している場合でも、この未浄化成分を複数回に分けて着実に浄化することができる。

第６の発明によれば、排気通路に供給した活性酸素を、還流ガスとして浄化装置の下流側から上流側に還流させることができる。これにより、排気通路内で浄化装置から離れた位置に滞留していた活性酸素等を含めて、供給された活性酸素の大部分を浄化装置に繰返し流通させることができる。従って、活性酸素を最大限有効に活用することができ、未浄化成分の酸化率を確実に高めることができる。

第７の発明によれば、浄化装置の未浄化成分を処理した後には、排気通路内のガスを放出ガス浄化触媒により浄化しつつ、このガスを放出通路から外部に放出することができる。従って、ガス中に残留した活性酸素等が消失するまで待機しなくてもよいので、制御の迅速化を図ることができる。

第８の発明によれば、未浄化成分の量に応じて活性酸素の供給量を設定したとしても、未浄化成分の不完全な酸化反応によりＣＯが生じた場合には、このＣＯが生じた分だけ活性酸素が余ることになる。この場合、補助触媒は、ＣＯと活性酸素とを反応させることができ、これらの成分を同時に分解して除去することができる。従って、残留活性酸素やＣＯが大気中に放出されるのを、より確実に抑制することができる。

第９の発明によれば、低温状態でも、活性触媒により活性酸素の活性度を高めることができる。これにより、未浄化成分の酸化を効率よく行うことができる。

第１０の発明によれば、活性酸素供給手段の放電部は、排気通路内に活性酸素を直接生成することができる。これにより、例えば外部で生成した活性酸素を排気通路内に供給する場合と比較して、活性酸素が生成してから未浄化成分と反応するまでの時間を短くすることができる。従って、供給途中の分解等による活性酸素の損失を最小限に抑制し、活性酸素及びその生成電力を有効に活用することができる。また、放電部を排気通路に組込むことにより、システム全体の部品点数を削減し、その小型軽量化を図ることができる。

本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。 ＰＭの酸化処理において、ＰＭ減少量およびＣＯ生成量が触媒温度に応じて変化する状態を示す特性線図である。 オゾンの分解率と温度との関係を示す特性線図である。 本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。 本発明の実施の形態１において、変形例のシステム構成を説明するための全体構成図である。 本発明の実施の形態２のシステム構成を説明するための全体構成図である。 本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。 本発明の実施の形態３のシステム構成を説明するための全体構成図である。 本発明の実施の形態４のシステム構成を説明するための全体構成図である。 本発明の実施の形態５のシステム構成を説明するための全体構成図である。 本発明の実施の形態６のシステム構成を説明するための全体構成図である。 実施の形態６のシステムと循環型システムのそれぞれについて、ＰＭ酸化量とＣＯ排出量とを示す説明図である。 本発明の作用効果を検証するために使用した実験設備の一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態１乃至４について、各実施の形態の作用効果を示す説明図である。

実施の形態１．
［実施の形態１の構成］
以下、図１乃至図５を参照しつつ、本発明の実施の形態１について説明する。図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、例えばディーゼルエンジンからなる内燃機関１０を備えており、その排気通路１２には、ＤＰＦ（ディーゼルパティキュレートフィルタ）１４と、オゾン生成器１６とが設けられている。

ＤＰＦ１４は、排気ガス中の未浄化成分であるＰＭを捕集し、これを酸化処理により浄化するもので、本実施の形態の浄化装置を構成している。オゾン生成器１６は、後述のＥＣＵ４０から入力される制御信号に応じて、活性酸素の一つであるオゾンをＤＰＦ１４の上流側に供給するものであり、活性酸素供給手段を構成している。オゾン生成器１６としては、例えば高電圧を印加可能な放電管内に、原料となる乾燥した空気または酸素を流しつつオゾンを発生させる形態や、他の任意の形式のものを用いることができる。

また、オゾン生成器１６は、オゾンの原料となる空気を取込む空気取込通路１８と、生成したオゾンを排気通路１２に供給するオゾン供給通路２０とを備えている。空気取込通路１８には、空気を吸込むためのエアポンプ２２と、吸込んだ空気の量を検出する空気量センサ２４と、エアフィルタ２６とが設けられている。ここで、空気量センサ２４は、オゾン生成器１６により排気通路１２に供給されたガスの量を取得するガス供給量取得手段を構成している。

一方、オゾン供給通路２０は、後述する上流排気弁３０と下流排気弁３２との間となり、かつＤＰＦ１４の上流側となる位置で排気通路１２に接続されている。なお、本実施の形態では、オゾン供給通路２０（オゾンの供給位置）をＤＰＦ１４の上流側に配置したが、本発明はこれに限らず、オゾンの供給位置は、排気弁３０，３２の間であれば、ＤＰＦ１４の下流側に配置してもよい。オゾン供給通路２０には、排気通路１２からオゾン生成器１６側にガスが流入するのを防止する遮断弁２８が設けられている。この遮断弁２８は、機械構造的に逆流を防止する逆止弁等により構成してもよく、またＥＣＵ４０により開，閉制御される電磁駆動式の開閉弁等により構成してもよい。

また、排気通路１２には、ＤＰＦ１４及びオゾン供給通路２０の上流側で排気通路１２を開，閉する上流通路開閉手段としての上流排気弁３０と、ＤＰＦ１４の下流側で排気通路１２を開，閉する下流通路開閉手段としての下流排気弁３２とが設けられている。これらの排気弁３０，３２は、電磁駆動式の開閉弁等により構成され、ＥＣＵ４０により開，閉制御される。そして、排気通路１２のうち排気弁３０，３２の間に位置する部位は、２つの排気弁３０，３２が閉弁したときに密閉される密閉可能通路１２Ａとなっている。この密閉可能通路１２Ａには、ＤＰＦ１４とオゾン供給通路２０とが配置されている。

さらに、本実施の形態のシステムは、車両や内燃機関の制御に必要な各種のセンサにより構成されたセンサ系統と、内燃機関１０の運転状態を制御するためのＥＣＵ(Electronic Control Unit)４０とを備えている。センサ系統には、前述した空気量センサ２４と、ＤＰＦ１４の温度（床温）を検出する温度センサ３４とが含まれている。また、センサ系統には、例えば吸入空気量を検出するエアフロメータ、内燃機関の出力回転数（機関回転数）を検出するための回転センサ、内燃機関の冷却水温を検出する水温センサ、排気空燃比を検出する空燃比センサ等が含まれており、これらのセンサはＥＣＵ４０の入力側に接続されている。

一方、ＥＣＵ４０の出力側には、各種のアクチュエータが接続されている。このアクチュエータには、各気筒に設けられた燃料噴射弁や点火プラグの他に、オゾン生成器１６、エアポンプ２２、排気弁３０，３２等が含まれている。そして、ＥＣＵ４０は、内燃機関の運転状態をセンサ系統により検出しつつ、各アクチュエータを駆動する。具体的には、センサ系統の出力に基いて、各気筒に対する燃料の噴射量及び噴射時期、点火時期等が設定され、これらの設定内容に応じてアクチュエータが駆動される。また、ＥＣＵ４０は、以下に述べるＰＭ酸化制御を実行するように構成されている。

（ＰＭ酸化制御）
ＰＭ酸化制御は、オゾンの酸化力を利用してＤＰＦ１４に捕集されたＰＭを酸化し、ＤＰＦ１４を再生させるもので、例えば内燃機関の停止時のように、ＤＰＦ１４に排気ガスを流通していないときに実行される。この制御の前提条件としては、ＤＰＦ１４の温度がオゾンの熱分解温度（例えば、３００℃程度）以下であることが必要である。従来技術においても、オゾンによるＰＭの酸化処理は知られているが、単に排気通路１２にオゾンを供給するだけでは、ＰＭの酸化時に発生する一酸化炭素や余剰なオゾンが大気中に放出される虞れがある。このため、本実施の形態では、排気弁３０，３２を閉弁した状態で、密閉可能通路１２Ａ内にオゾンを供給する。そして、ＰＭの酸化が完了し、かつ密閉可能通路１２Ａ内のオゾンが消失した時点で、排気弁３０，３２を開弁する構成としている。

より詳しく述べると、ＰＭ酸化制御では、まず、上流排気弁３０を閉弁した状態で、オゾン生成器１６（及びエアポンプ２２）を作動させることにより、生成したオゾンを含むガスを排気通路１２（密閉可能通路１２Ａ）に供給する。このとき、下流排気弁３２は、まだ開弁状態に保持されているので、オゾンを含むガスを密閉可能通路１２Ａ内にスムーズに送り込むことができる。

また、ＥＣＵ４０は、上述の供給動作と並行して、排気通路１２内に供給したガスの供給量を空気量センサ２４により検出する。そして、ガスの供給量がＥＣＵ４０に予め記憶された密閉可能通路１２Ａの容積と等しくなった時点（即ち、排気通路１２に送り込んだオゾンが下流排気弁３２の位置に到達した時点）で、オゾン生成器１６を停止し、下流排気弁３２を閉弁する。この結果、オゾンは、２つの排気弁３０，３２により密閉可能通路１２Ａ内に閉じ込められた状態となる。従って、オゾンをＤＰＦ１４の周囲に集中的に滞留させ、最小限のオゾンによりＤＰＦ１４内のＰＭを効率よく酸化することができる。

ここで、図２は、ＰＭの酸化処理において、ＰＭ減少量およびＣＯ生成量が触媒温度に応じて変化する状態を示す特性線図である。この図において、ＰＭ減少量とは、ＤＰＦに捕集されたＰＭがオゾンとの反応により減少した量である。また、生成ＣＯ／ＣＯ₂比とは、ＰＭとオゾンとの反応により生じる一酸化炭素と二酸化炭素の生成量の比率を表している。図２に示すように、ＰＭ減少量は、例えば２００℃程度をピークとして高温側で減少傾向となる。また、ＣＯの生成量は、例えば３００℃の高温において極端に増大する傾向がある。

従って、本実施の形態では、温度センサ３４により検出したＤＰＦ１４（または排気ガス）の温度が３００℃以下であるときに、ＰＭ酸化制御を実行する構成としている。この構成によれば、ＤＰＦ内のＰＭをオゾンにより効率よく減少させつつ、ＣＯの生成量を抑制することができる。しかも、上記温度条件を満たすことにより、前述したようにオゾンの熱分解を抑制し、オゾンを有効に活用することができる。

また、ＰＭ酸化制御の開始後には、オゾンの熱分解特性に基いて、密閉可能通路１２Ａ内にオゾンが残留しているか否かを判定する。この判定は、ＤＰＦ１４の温度と、密閉可能通路１２Ａ内にオゾンを供給してからの経過時間とに基いて行われる。図３は、オゾンの分解率と温度との関係を示す特性線図である。この図は、オゾンを供給してから一定の時間が経過した後におけるオゾンの分解率を表している。オゾンは不安定な化合物であるため、温度に応じた分解速度をもって熱分解する。

ＥＣＵ４０には、図３の特性データに対して、更にオゾン供給後の経過時間をパラメータとして加えた２次元マップデータが予め記憶されている。即ち、ＥＣＵ４０は、経過時間と温度とに基いて前記２次元マップデータを参照することにより、その時点におけるオゾンの分解率を取得し、オゾンの残留量を算出することができる。そして、ＥＣＵ４０は、ＤＰＦの再生処理が完了したとしても、密閉可能通路１２Ａ内のオゾンが消失したと判定されるまで、排気弁３０，３２を閉弁状態に保持する。これにより、ＰＭとオゾンとの反応、およびＰＭの酸化により生じたＣＯとオゾンとの反応をそれぞれ十分に進行させることができ、その後に排気弁３０，３２を開弁させることができる。従って、ＰＭ酸化制御により生じたＣＯや残留オゾンが大気中に排出されるのを確実に防止することができる。

一方、密閉可能通路１２Ａ内のオゾンが消失したときには、今回供給したオゾンによるＰＭの酸化が終了したものと判断し、次に、ＤＰＦの再生処理が完了したか否かを判定する。即ち、ＤＰＦ１４に捕集されていたＰＭの捕集量に対して、今回供給したオゾンの供給量が不足している場合には、密閉可能通路１２Ａ内のオゾンが消失しても、まだＤＰＦ内にＰＭが残留している。この場合には、ＤＰＦの再生処理が完了していないと判定され、オゾンの補充動作（即ち、下流排気弁３２を一時的に開弁し、密閉可能通路１２Ａ内にオゾンを供給する動作）が実行される。一方、今回供給したオゾンの供給量（２回目以降の補充動作では、それまでに供給したオゾンの総供給量）がＰＭの捕集量以上となった場合には、ＤＰＦ１４の再生処理が完了したと判定し、ＰＭ酸化制御を終了する。

上述の判定処理において、ＰＭの捕集量は、例えばＤＰＦ１４の上流側の排気圧と下流側の排気圧との圧力差に基いて算出することができる。即ち、ＥＣＵ４０には、ＰＭの捕集量が増えるにつれて大きくなる前記圧力差の特性データが予め記憶されている。このため、ＥＣＵ４０は、圧力センサ等を用いて前記圧力差を検出することにより、ＰＭの捕集量を算出することができる。また、ＰＭ中の炭素とオゾンとは、下記（１）または（２）式に示すように反応することが知られている。

Ｃ＋Ｏ₃ → ＣＯ＋１/２Ｏ₂ ・・・（１）
Ｃ＋２Ｏ₃ → ＣＯ₂＋２Ｏ₂ ・・・（２）

従って、ＥＣＵ４０は、上記（１），（２）式により得られるＰＭとオゾンとの反応量の比率と、前述したＰＭの捕集量とに基いて、ＤＰＦ１４の再生処理を完了するのに必要とされるオゾンの量（オゾンの要求量）を算出する。そして、今回までに供給したオゾンの総供給量が前記要求量に達したときに、ＤＰＦ１４の再生処理が完了したと判定するように構成されている。なお、オゾンの供給量は、既知である空気中の酸素濃度と、エアポンプ２２により供給したガス量（空気量）とに基いて算出することができる。

［実施の形態１を実現するための具体的な処理］
図４は、本発明の実施の形態１において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。この図に示すルーチンは、内燃機関の運転中に繰返し実行される。図４に示すルーチンでは、まず、ステップ１００において、ＤＰＦ１４内を流れる排気ガスの流れが無いか（本実施の形態では、内燃機関の停止時であるか）否かを判定する。なお、本発明において、ＰＭ酸化制御の実行タイミングは、内燃機関の停止時に限定されるものではない。この点については、後述の図５に示す変形例により詳細に説明する。

ステップ１００の判定成立時には、例えばＤＰＦ１４によるＰＭの捕集状態や前回の再生処理を実行してからの経過時間等に基いて、ＤＰＦ１４の再生処理が必要であるか否かを判定する（ステップ１０２）。この判定成立時には、前述したように、ＤＰＦ１４に捕集されたＰＭの捕集量を算出し、この捕集量等に対応するオゾンの要求量を算出する（ステップ１０４，１０６）。また、ステップ１００，１０２の何れかで判定が不成立のときには、ＰＭ酸化制御を実行せずにリターンする。

次に、ＤＰＦ１４（または排気ガス）の温度が３００℃以下であるか否かを判定する（ステップ１０８）。この判定成立時には、上流排気弁３０を閉弁し、オゾン生成器１６及びエアポンプ２２を作動させる（ステップ１１０，１１２）。これにより、オゾン生成器１６から密閉可能通路１２Ａ内にオゾンを含むガスが供給される。このとき、ＥＣＵ４０は、ガスの供給量（エアポンプ２２の吐出ガス量）が予め記憶された密閉可能通路１２Ａの容積と等しくなったか否かを判定しつつ、この判定が成立するまで待機する（ステップ１１４）。

そして、ステップ１１４の判定成立時には、オゾン生成器１６及びエアポンプ２２を停止することにより、密閉可能通路１２Ａに対するオゾンの供給を停止し、下流排気弁３２を閉弁する（ステップ１１６）。これにより、密閉可能通路１２Ａが２つの排気弁３０，３２により密閉された状態となり、その内部でＰＭとオゾンとの反応が進行するので、ＥＣＵ４０は、前述したように、ＰＭの酸化（オゾンの分解）が終了したか否かを判定しつつ、この判定が成立するまで待機する（ステップ１１８）。

次に、ステップ１１８の判定成立時には、ＤＰＦ１４の再生処理が完了したか否かを判定する（ステップ１２０）。即ち、ステップ１２０では、オゾン生成器１６によるオゾンの供給量が、ステップ１０６で算出したオゾンの必要量に達したか否かを判定する。そして、この判定成立時には、ＰＭの酸化処理が完了し、かつ密閉可能通路１２Ａ内にオゾンが残留していないので、２つの排気弁３０，３２を開弁し、ＰＭ酸化制御を終了する（ステップ１２２）。

また、ステップ１２０の判定が不成立のときには、ＤＰＦ１４に対するオゾンの供給量が足りないので、密閉可能通路１２Ａ内にオゾンを補充するために、下流排気弁３２を開弁する（ステップ１２４）。そして、オゾンの総供給量が前記必要量に達するまで、ステップ１１２〜１２０の処理を繰返し実行する。

以上詳述した通り、本実施の形態によれば、ＰＭ酸化制御を行うときには、排気弁３０，３２により密閉される密閉可能通路１２Ａにオゾンを供給することができる。従って、排気弁３０，３２によりＤＰＦ１４の周囲に滞留するガスを保温することができ、この保温効果によりＰＭの酸化反応を促進することができる。この結果、不完全な酸化反応により生成されるＣＯの量と、未反応で残留するオゾンの量とを減少させることができる。しかも、残留オゾンやＣＯが大気中に放出されるのを排気弁３０，３２により確実に防止することができる。よって、排気浄化性能の高い装置を実現することができ、排気エミッションを向上させることができる。

また、上記効果は下流排気弁３２だけでも十分に得られるが、２つの排気弁３０，３２を用いることにより更に顕著な効果を得ることができる。具体的に述べると、内燃機関１０の構造によっては、機関停止時に排気通路１２の上流側が吸気系に連通した状態となる場合がある。しかし、上流排気弁３０を設けることにより、密閉可能通路１２Ａを上流側と下流側で確実に閉塞することができ、残留オゾン等が吸気系に侵入するのを確実に防止することができる。また、２つの排気弁３０，３２により密閉可能通路１２Ａの容積を必要最小限に設定することができるので、この小さな容積内にオゾンを集中させてＰＭの酸化を効率よく行うことができる。

また、本実施の形態では、オゾン生成器１６から密閉可能通路１２Ａの容積に対応する量のガスが供給された時点で、下流排気弁３２を閉弁する構成としている。これにより、オゾンの供給時には、密閉された空間内にオゾンを無理に押込む必要がないので、供給動作をスムーズに行うことができる。そして、オゾンが下流排気弁３２の位置に到達するタイミングに合わせて、下流排気弁３２を確実に閉弁させることができ、密閉可能通路１２を適切なタイミングで閉塞することができる。

さらに、本実施の形態では、オゾンの供給量が要求量よりも少ない状態で、密閉可能通路１２Ａ内のオゾンが消失したときに、下流排気弁３２を一時的に開いてオゾンを補充することができる。従って、密閉可能通路１２Ａの容積に応じた量のオゾンを無理なく供給しつつ、オゾンの供給量が必要量に達するまで補充動作を繰返すことができる。これにより、ＰＭの捕集量等に対応して必要最低限のオゾンを的確に供給することができ、オゾンの過不足が生じたり、オゾンの過剰生成により無駄な電力が消費されるのを確実に防止することができる。そして、ＤＰＦ１４に多量のＰＭが捕集されていた場合でも、このＰＭを複数回に分けて着実に酸化することができる。

なお、本実施の形態では、内燃機関の停止時にＰＭ酸化制御を行う構成としたが、本発明は、例えば図５に示すように、内燃機関の運転中にＰＭ酸化制御を行う構成にも適用されるものである。ここで、図５は、本発明の実施の形態１において、変形例のシステム構成を説明するための全体構成図である。この変形例において、排気通路１２には、ＤＰＦ１４と下流排気弁３２とをバイパスするバイパス通路３６が設けられている。バイパス通路３６の上流側は、例えば上流排気弁３０′を介して排気通路１２に接続されている。上流排気弁３０′は、例えば電磁駆動式の三方弁等により構成され、排気ガスの流路を、密閉可能通路１２Ａとバイパス通路３６との間で切換えることができる。この変形例によれば、内燃機関の運転中でも、排気ガスをバイパス通路３６に流通させつつ、下流排気弁３２を閉弁してＰＭ酸化制御を行うことができる。

また、図５に示す変形例において、排気ガス中のＰＭがバイパス通路３６を通って大気中に放出されるのを防ぐために、バイパス通路３６にＤＰＦを設けてもよい。さらに、バイパス通路３６のＤＰＦのＰＭを酸化除去するために、このＤＰＦに対してもオゾンを供給するようにしてもよい。そして、この場合には、下流排気弁３２を上流排気弁３０′と同様の電磁駆動式の三方弁とし、バイパス通路３６の下流部をこの下流排気弁に接続する構成としてもよい。この構成によれば、それぞれ電磁駆動式の三方弁により構成された上流排気弁３０′と下流排気弁とを切換えることにより、密閉可能通路１２Ａとバイパス通路３６のうち何れか一方の通路を交互に密閉通路とし、この密閉通路内でオゾンによりＰＭを酸化除去することができる。

実施の形態２．
次に、図６及び図７を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態は、ＤＰＦの下流側から上流側にガスを還流させるための還流通路を備えており、この点を含めて実施の形態１と構成が異なっている。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

［実施の形態２の特徴］
図６は、本発明の実施の形態２のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、実施の形態１の構成に加えて、還流通路５０、還流ポンプ５２、遮断弁５４等を備えている。還流通路５０は、密閉可能通路１２Ａ内でＤＰＦ１４の下流側から上流側にガスを還流させるための通路であり、下流排気弁３２の上流側となる位置で排気通路１２に対してＤＰＦ１４と並列に接続されている。

より詳しく述べると、還流通路５０の一端側は、上流排気弁３０とＤＰＦ１４との間に接続されており、還流通路５０の他端側は、ＤＰＦ１４と下流排気弁３２との間に接続されている。また、還流通路５０には、実施の形態１と同様のオゾン生成器１６が設けられており、オゾン供給通路２０は還流通路５０の一部を構成している。しかし、本実施の形態において、オゾン生成器１６は、オゾン供給通路２０にオゾンを供給する機能と、オゾンの供給停止時に還流通路５０を流れるガスをそのまま通過させる機能とを備えている。

還流ポンプ５２は、例えばポンプ、ファン等の送気手段により構成され、還流通路５０に設けられている。そして、還流ポンプ５２は、ＥＣＵ４０から入力される制御信号に応じて作動し、排気通路１２（密閉可能通路１２Ａ）と還流通路５０との間に還流ガスの流れを形成するものである。一方、遮断弁５４は、ＥＣＵ４０により駆動される電磁駆動式の開閉弁等により構成され、還流通路５０の他端側（遮断弁２８と反対側の端部）に設けられている。遮断弁５４は、内燃機関の運転中に閉弁状態に保持され、排気ガスが還流通路５０に流入するのを防止するものである。

（ＰＭ酸化制御）
本実施の形態では、実施の形態１とほぼ同様の手順によりＰＭ酸化制御を実行する。しかし、密閉可能通路１２Ａにオゾンを供給した後には、遮断弁５４を開弁し、還流ポンプ５２を作動させる。これにより、密閉可能通路１２Ａ内のガスは、還流通路５０と密閉可能通路１２Ａとからなる環状の流路に沿って流通し、ＤＰＦ１４の下流側から上流側に還流されるようになる。この還流動作は、ＰＭの酸化が終了するまで継続される。これにより、オゾンを有効に活用しつつ、還流ガス中の残留オゾンやＣＯを確実に浄化することができる。

［実施の形態２を実現するための具体的な処理］
図７は、本発明の実施の形態２において、ＥＣＵにより実行される制御を示すフロチャートである。この図に示すルーチンは、実施の形態１のルーチン（図４）にステップ１３０，１３２を追加したものである。従って、以下の説明では、実施の形態１と同一の処理についての説明を省略するものとする。

図７に示すルーチンでは、まず、ステップ１００〜１１６の処理を行うことにより、密閉可能通路１２Ａに適切な量のオゾンを供給し、下流排気弁３２を閉弁する。そして、ステップ１３０では、還流ポンプ５２を作動させると共に、遮断弁５４を開弁する。なお、もう一つの遮断弁２８は、還流方向のガスの流れを許す逆止弁により構成されているが、この遮断弁２８として電磁駆動式の開閉弁等を用いる場合には、ステップ１３０において２つの遮断弁２８，５４を開弁させればよい。そして、ＰＭの酸化終了時には、還流ポンプ５２を停止し、遮断弁５４を閉弁する（ステップ１３２）。

このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態によれば、ＰＭ酸化制御中には、密閉可能通路１２Ａに供給したオゾンを、還流ガスとしてＤＰＦ１４の下流側から上流側に還流させることができる。これにより、ＤＰＦ１４から離れた位置に滞留していたオゾン等を含めて、供給されたオゾンの大部分をＤＰＦ１４に繰返し流通させることができる。従って、オゾンを最大限有効に活用することができ、ＰＭを効率よく酸化することができる。

また、還流通路５０を流れるガスは、オゾンの生成時に発熱したオゾン生成器１６（放電管）の内部を通過することになる。従って、還流ガス中に残留オゾンやＣＯが含まれていても、放電管内の高温雰囲気によりオゾンの熱分解やＣＯの酸化反応を促進することができ、これらの成分が大気中に放出されるのを確実に抑制することができる。

実施の形態３．
次に、図８を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。本実施の形態は、少なくとも活性酸素と一酸化炭素とを浄化するための補助触媒を備えており、この点を特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

［実施の形態３の特徴］
図８は、本発明の実施の形態３のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、前記実施の形態２と同様の還流通路５０、還流ポンプ５２および遮断弁５４を備えており、実施の形態２と同様の手順によりＰＭ酸化制御を実行する構成としている。また、還流通路５０には、補助触媒としての酸化触媒５６が設けられている。酸化触媒５６は、還流ガスの流れ方向を基準としてＤＰＦ１４の下流側となり、かつオゾン生成器１６の上流側となる位置に配置されている。酸化触媒５６は、例えば銀を触媒成分として含むＡｇ触媒や、γアルミナにＰt等の金属を担持した触媒等により構成されており、オゾンの存在下でＣＯを効率よく酸化することが可能となっている。

このように構成される本実施の形態でも、実施の形態２とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態によれば、ＰＭ酸化制御中には、酸化触媒５６によりガス中のオゾンとＣＯとを同時に除去することができる。即ち、ＰＭ酸化制御では、ＰＭの捕集量に対応した量のオゾンを供給するが、ＰＭの不完全な酸化反応によりＣＯが生じた場合には、このＣＯが生じた分だけオゾンが余ることになる。この場合、酸化触媒５６は、ガス中のＣＯとオゾンとを反応させることができ、これらの成分を同時に分解し、ガス中から除去することができる。従って、残留オゾンやＣＯが大気中に放出されるのを、より確実に抑制することができる。

実施の形態４．
次に、図９を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。本実施の形態は、活性酸素の活性度を高めるための活性触媒を備えており、この点を特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

［実施の形態４の特徴］
図９は、本発明の実施の形態４のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、前記実施の形態２と同様の還流通路５０、還流ポンプ５２および遮断弁５４を備えている。また、還流通路５０の一部を構成するオゾン供給通路２０には、オゾンを活性化することが可能な活性触媒５８が設けられている。

一般に、オゾンは、所定の活性基準温度（例えば、１５０℃程度）以下の低温で安定性が高くなり、ＰＭの酸化効率が低下する傾向がある。この低温状態において、活性触媒５８は、オゾンを適度に不安定化（ラジカル化）し、その酸化反応性を高めることができる。具体的に述べると、活性触媒５８は、例えばＰｔ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ａｇ等の貴金属、あるいはＦｅ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｒ等の遷移金属又はその酸化物、あるいは希土類元素又はその酸化物、あるいはＡｌ、Ｓｉの酸化物を一種以上含む触媒である。

そして、活性触媒５８は、還流ガスの流れ方向を基準としてオゾン生成器１６の下流側かつＤＰＦ１４の上流側となる位置、即ち、オゾン生成器１６から流出したオゾンがＤＰＦ１４に向けて流れる位置に配置されている。従って、オゾン生成器１６により生成されたオゾンは、活性触媒５８により活性化された状態で、ＤＰＦ１４に流入するように構成されている。

一方、前述した活性基準温度よりも高温の状態では、オゾンの反応性が十分に高いので、活性触媒５８を用いる必要がない。このため、還流通路５０には、活性触媒５８をバイパスするバイパス通路６０と、還流ガスの流路を活性触媒５８とバイパス通路６０の何れかに切換える流路切換弁６２とが設けられている。流路切換弁６２は、電磁駆動式の三方弁等により構成されている。そして、ＥＣＵ４０は、ＰＭ酸化制御を行うときに、ＤＰＦ１４（または排気ガス）の温度が活性基準温度以下であるか否かを判定し、この判定結果に基いて流路切換弁６２を切換制御するように構成されている。

また、本実施の形態では、流路切換弁６２の切換制御を除いて、実施の形態２と同様の手順によりＰＭ酸化制御を実行する構成としている。そして、上記切換制御では、活性基準温度以下の低温状態のときに、流路切換弁６２により還流ガスの流路が活性触媒５８側に切換えられる。これにより、オゾン生成器１６から還流通路５０に供給されるオゾン、及び還流通路５０を流れるオゾンは、活性触媒５８により活性化された状態で、ＤＰＦ１４に流入するようになる。一方、活性基準温度よりも高温の状態では、流路切換弁６２により還流ガスの流路がバイパス通路６０に切換えられる。これにより、オゾンは活性触媒５８を通過せずに、バイパス通路６０を介して還流されるようになる。

このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態２とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態によれば、活性触媒５８を備える構成としたので、オゾンの活性度が低下するような低温状態でも、ＰＭの酸化を効率よく行うことができる。また、活性触媒５８が不要となる高温状態では、還流ガスをバイパス通路６０に流通させることができるので、活性触媒５８の熱劣化を抑制することができる。

実施の形態５．
次に、図１０を参照して、本発明の実施の形態５について説明する。本実施の形態は、ＰＭの酸化時に生じたガスを外部に放出するための放出通路を備えており、この点を特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

［実施の形態５の特徴］
図１０は、本発明の実施の形態５のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、排気通路１２（密閉可能通路１２Ａ）内のガスを外部に放出するための放出通路７０を備えている。ここで、放出通路７０は、オゾン生成器１６の空気取込通路１８とオゾン供給通路２０とにより構成され、下流排気弁３２の上流側で密閉可能通路１２Ａに接続されている。即ち、本実施の形態では、オゾン生成器１６の空気取込通路１８とオゾン供給通路２０とを、放出通路７０として共用化しているものである。このため、オゾン生成器１６は、通常のオゾン生成機能に加えて、密閉可能通路１２Ａから外部に向けて放出されるガスを通過させる機能も備えている。

また、空気取込通路１８に設けられたエアポンプ７２は、本実施の形態のガス放出手段と、オゾン生成器１６用のエアポンプとを共用化したもので、正逆回転可能な電動ポンプ等により構成されている。即ち、エアポンプ７２は、正回転することによりオゾン生成器１６に向けて外気を吸込む動作と、逆回転することにより密閉可能通路１２Ａ内のガスを外部に吸出す動作とを実行することができ、これらの動作はＥＣＵ４０から入力される制御信号に応じて切換えられる。

さらに、放出通路７０（空気取込通路１８）には、放出ガス浄化触媒としての酸化触媒７４が設けられている。酸化触媒７４は、前記実施の形態３とほぼ同様に、少なくともガス中のオゾンとＣＯとを浄化するように構成されている。なお、酸化触媒７４は、空気の吸込方向においてオゾン生成器１６の上流側に配置されているので、オゾン生成器１６により生成されたオゾンは、酸化触媒７４を通過することなく、密閉可能通路１２Ａに供給される。従って、オゾンの供給動作が酸化触媒７４により影響されるのを防止することができる。

また、オゾン供給通路２０には、電磁駆動式の開閉弁等により構成された遮断弁７６が設けられている。この遮断弁７６は、オゾンの供給動作、および密閉可能通路１２Ａ内のガスの吸出し動作が実行されるときに、ＥＣＵ４０により開弁される。また、遮断弁７６は、内燃機関の通常運転中に閉弁状態に保持され、排気ガスが放出通路７０に流入するのを遮断する。

本実施の形態では、実施の形態１とほぼ同様の手順によりＰＭ酸化制御を実行するが、ＤＰＦ１４の再生完了時には、密閉可能通路１２Ａ内に滞留するガスの吸出し動作を行う構成としている。具体的に述べると、この吸出し動作では、下流排気弁３２を開弁し、エアポンプ７２を逆回転させる。これにより、密閉可能通路１２Ａ内のガスは放出通路７０から大気中に放出され、密閉可能通路１２Ａ内には、下流排気弁３２を介して空気が導入される。このとき、放出ガス中の残留オゾンやＣＯは酸化触媒７４により浄化されるので、これらの成分が大気中に放出されるのを抑制することができる。

また、吸出し動作の継続時間は、エアポンプ７２の流量と密閉可能通路１２Ａの容積とに基いて、少なくとも密閉可能通路１２Ａ内のガスを入れ替えることが可能な時間長となるように予め設定されている。そして、この継続時間が経過するか、またはオゾンセンサ、ＣＯセンサ等により密閉可能通路１２Ａ内に残留オゾンやＣＯが存在しないことを確認したときには、エアポンプ７２を停止する。

なお、上記吸出し動作は、例えば実施の形態１と同様の残留オゾン判定処理（図４中のステップ１１８）によりオゾンが検出されたときに実行し、それ以外の場合には実行しない構成としてもよい。また、上記吸出し動作は、内燃機関の再始動時に実行する構成としてもよい。即ち、例えば内燃機関の停止時にＰＭ酸化制御を実行した場合には、密閉可能通路１２Ａ内に残留オゾンやＣＯが存在している可能性がある。このため、内燃機関の再始動時（再始動の直前）には、例えばオゾンセンサ、ＣＯセンサ等によりこれらの成分が検出されたときに、上記吸出し動作を実行する構成としてもよい。

このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態によれば、残留オゾンが消失するまで待機しなくても、密閉可能通路１２Ａ内のガスを浄化しつつ速やかに放出することができ、制御の迅速化を図ることができる。また、本実施の形態では、オゾン生成器１６の空気取込通路１８とオゾン供給通路２０とを放出通路７０として共用化する構成としたので、専用の放出通路やガス放出用のポンプ等を設置する必要がなくなり、システムの小型化および簡略化を図ることができる。

なお、本発明は、上述した実施の形態５の構成に限定されるものではなく、放出通路７０は、必ずしも空気取込通路１８やオゾン供給通路２０と共用化する必要はない。即ち、本発明では、例えば空気取込通路１８やオゾン供給通路２０とは別に、専用の放出通路を密閉可能通路１２Ａに接続し、この放出通路に、ポンプ等のガス放出手段と、放出ガス浄化触媒とを設ける構成としてもよい。

実施の形態６．
次に、図１１及び図１２を参照して、本発明の実施の形態６について説明する。本実施の形態は、活性酸素供給手段の放電部をガスの通路に設ける構成としており、この点を特徴としている。なお、本実施の形態では、実施の形態１と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

［実施の形態６の特徴］
図１１は、本発明の実施の形態６のシステム構成を説明するための全体構成図である。本実施の形態のシステムは、実施の形態１と同様の機能を有する活性酸素供給手段としてのオゾン生成器８０を備えている。そして、オゾン生成器８０は、電源から給電されることにより高電圧パルスを発生する電源回路８２と、前記高電圧パルスが供給されることにより放電する放電部８４と、この放電部８４にオゾンの原料となる空気を供給する空気供給部８６とを備えている。

ここで、放電部８４は、ＤＰＦ１４の上流側で排気通路１２（密閉可能通路１２Ａ）内に設けられた２つの電極を備えている。これらの電極間には、電源回路８２から高電圧パルスが印加されることにより放電が生じ、空気（酸素）の存在下では、この放電により密閉可能通路１２Ａ内にオゾンが発生する。また、空気供給部８６は、前記実施の形態１と同様のエアポンプを備えており、このエアポンプの吐出口は、放電部８４の上流側で密閉可能通路１２Ａに接続されている。そして、空気供給部８６は、オゾンの原料となる空気を密閉可能通路１２Ａ内に供給するように構成されている。また、本実施の形態では、実施の形態１とほぼ同様の手順によりＰＭ酸化制御を実行する。

このように構成される本実施の形態でも、前記実施の形態１とほぼ同様の作用効果を得ることができる。そして、特に本実施の形態によれば、放電部８４により密閉可能通路１２Ａ内にオゾンを直接生成することができる。これにより、例えば外部で生成したオゾンを密閉可能通路１２Ａ内に供給する場合と比較して、オゾンが生成してからＰＭと反応するまでの時間を短くすることができる。従って、供給途中の分解等によるオゾンの損失を最小限に抑制し、オゾン及びその生成電力を有効に活用することができる。

図１２は、実施の形態６のシステムと循環型システムのそれぞれについて、ＰＭ酸化量とＣＯ排出量とを示す説明図である。この図において、「循環型」とは、還流通路５０を備えた実施の形態２のシステム構成を示している。また、図１２に示すデータは、本願発明者の実験により得られたものである。図１２に示すように、本実施の形態の構成でも、実施の形態２とほぼ同程度のＰＭ酸化能力とＣＯ浄化能力を発揮することができる。従って、本実施の形態によれば、還流通路等を使用しない簡単な構造でも、放電部８４を排気通路１２に組込むことにより、高い排気浄化性能を実現することができる。これにより、配管部品等の部品点数を削減し、システム全体の小型軽量化を図ることができる。

（実験による検証）
次に、図１３及び図１４を参照しつつ、前述した実施の形態１乃至４の作用効果について説明する。まず、図１３は、本発明の作用効果を検証するために使用した実験設備の一例を示す説明図である。この実験設備は、排気通路１２（密閉可能通路１２Ａ）に相当する円筒形の容器内にＤＰＦを含む評価サンプルを収容したもので、この容器中には、オゾンを含むガスを流通させることが可能となっている。また、容器の両端側は、排気弁３０，３２に相当する遮蔽板により密閉されている。

容器内に収容する評価サンプルとしては、例えばγアルミナに１ｗｔ％のＰtを担持したスラリーを容積３５ｃｃのＤＰＦに対して５０ｇ/Ｌ相当の割合でコートしたものを使用し、このＤＰＦに０．３ｇのＰＭを付着させる構成とした。そして、実施の形態１に対応する実験では、この容器中にオゾンを含むガスを滞留させた後に、ＰＭの酸化量やＣＯの生成量を測定する構成とした。また、実施の形態２，３に対応する実験では、図１３に示すように、オゾンを含むガスを容器の下流側から上流側に還流させたり、ガスの還流経路上に補助触媒のサンプルを配置する構成とした。なお、補助触媒のサンプルとしては、γアルミナにＰt等の金属を担持したものを使用している。また、個々の実験は、ＤＰＦを２００℃程度に暖めた状態で実施した。

上記実験により得られたデータを図１４に示す。図１４は、本発明の実施の形態１乃至４について、各実施の形態の作用効果を示す説明図である。この図において、「密閉型」とは、実施の形態１に対応する実験データを示している。また、「循環型」は実施の形態２、「循環型＋補助触媒」は実施の形態３にそれぞれ対応している。また、「比較例」は、従来技術に相当するものであり、排気弁３０，３２を設置しない場合（前述の遮蔽板が存在しない場合）の実験データである。図１４から判るように、実施の形態１乃至４によれば、従来技術と比較してＰＭの酸化量を確実に増大させることができ、排気エミッションを向上させることができる。また、補助触媒を用いた場合には、ＣＯの排出量を抑制することができる。

なお、前記実施の形態では、図４、図７中のステップ１１２，１１６，１３０が浄化制御手段の具体例を示している。また、ステップ１１４は供給量判定手段の具体例、ステップ１１８は残留判定手段の具体例、ステップ１２２は開放制御手段の具体例をそれぞれ示している。さらに、ステップ１０６は要求量算出手段の具体例、ステップ１１２，１２４は補充制御手段の具体例をそれぞれ示している。

また、実施の形態では、排気通路１２に上流排気弁３０と下流排気弁３２とを設ける構成とした。しかし、本発明は、排気弁３０，３２のうち少なくとも下流排気弁３２を備えていればよいもので、必ずしも上流排気弁３０を必要とするものではない。なお、上流排気弁３０を省略した場合において、「排気通路のうち下流通路開閉手段により閉塞される部位の容積」とは、例えば排気通路のうち内燃機関の排気バルブから下流通路開閉手段（下流排気弁３２）に至るまでの通路容積と考えればよい。

また、実施の形態１では、図５に示す変形例として、内燃機関の運転中にもＰＭ酸化制御を実行することが可能な構成を例示した。本発明は、この変形例を実施の形態２乃至６に適用する構成としてもよい。これにより、実施の形態２乃至６においても、機関運転中にＰＭ酸化制御を実行することができる。

また、実施の形態３，４では、それぞれ酸化触媒５６、活性触媒５８を用いる構成とした。本発明では、他の実施の形態においても、これらの触媒５６，５８を用いることができる。即ち、例えば実施の形態１，４，５，６において、酸化触媒５６を密閉可能通路１２Ａに設ける構成としてもよい。また、実施の形態１，３，５，６において、活性触媒５８をオゾン供給通路２０や密閉可能通路１２Ａに設ける構成としてもよい。

さらに、実施の形態６では、オゾン生成器８０の放電部８４を密閉可能通路１２Ａに配置する構成とした。本発明では、例えば実施の形態２，３，４，５において、放電部８４を密閉可能通路１２Ａや還流通路５０に設ける構成としてもよい。

また、実施の形態では、ＤＰＦ１４の上流側と下流側の圧力差がＰＭの捕集量に応じて変化するのを利用し、前記圧力差に基づいてＰＭの捕集量を検出する構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば内燃機関の運転状態等に応じてＤＰＦ１４内に捕集されたＰＭの捕集量（蓄積量）を積算し、その積算値に応じてＰＭの捕集量を推定する構成としてもよい。

また、実施の形態では、排気ガス中に添加する活性酸素として、オゾンを例に挙げて説明した。しかし、本発明はこれに限らず、オゾンに代えて、他の種類の活性酸素（例えば、Ｏ^-，Ｏ^2-，Ｏ₂ ^-，Ｏ₃ ^-，Ｏ_n ^-等で表される酸素マイナスイオン）を排気ガス中に添加するようにしてもよい。

また、実施の形態では、浄化装置としてＤＰＦ１４を例に挙げて説明した。しかし、本発明は、ＤＰＦに限定されるものではなく、排気ガス中の成分を浄化する各種の触媒や浄化機構等に対して、広く適用することができる。

さらに、実施の形態では、ディーゼルエンジンからなる内燃機関１０に適用する場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、例えばガソリンエンジン等を含めて各種の内燃機関に広く適用し得るものである。

１０ 内燃機関
１２ 排気通路
１２Ａ 密閉可能通路
１４ ＤＰＦ（浄化装置）
１６，８０ オゾン生成器（活性酸素供給手段）
１８ 空気取込通路
２０ オゾン供給通路
２２ エアポンプ
２４ 空気量センサ（ガス供給量取得手段）
２６ エアフィルタ
２８，５４ 遮断弁
３０，３０′ 上流排気弁（上流通路開閉手段）
３２ 下流排気弁（下流通路開閉手段）
３４ 温度センサ
３６，６０ バイパス通路
４０ ＥＣＵ
５０ 還流通路
５２ 還流ポンプ（送気手段）
５６ 酸化触媒（補助触媒）
５８ 活性触媒
６２ 流路切換弁
７０ 放出通路
７２ エアポンプ（ガス放出手段）
７４ 酸化触媒（放出ガス浄化触媒）
８２ 電源回路
８４ 放電部
８６ 空気供給部

Claims (10)

1. 内燃機関の排気通路に設けられ、排気ガス中の未浄化成分を浄化する浄化装置と、
   前記浄化装置の下流側で前記排気通路を開，閉する下流通路開閉手段と、
   前記下流通路開閉手段の上流側で前記排気通路に活性酸素を供給することが可能な活性酸素供給手段と、
   排気ガスが前記浄化装置を流通しないときに、前記下流通路開閉手段を閉じ、かつ前記活性酸素供給手段により前記排気通路に活性酸素を供給する浄化制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
2. 前記排気通路に対する活性酸素の供給位置及び前記浄化装置よりも上流側で前記排気通路を開，閉する上流通路開閉手段を備え、
   前記浄化制御手段は、前記活性酸素供給手段により活性酸素を供給するときに、前記上流通路開閉手段を閉じる構成としてなる請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。
3. 前記活性酸素供給手段により前記排気通路に供給されたガスの量を取得するガス供給量取得手段と、
   前記排気通路のうち前記下流通路開閉手段により閉塞される部位に対して、当該部位の容積に対応した量のガスが供給されたか否かを判定する供給量判定手段と、を備え、
   前記浄化制御手段は、前記供給量判定手段の判定が成立したときに、前記活性酸素供給手段を停止し、かつ前記下流通路開閉手段を閉じる構成としてなる請求項１または２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
4. 前記活性酸素供給手段による活性酸素の供給が停止された後に、前記排気通路内のガス中に活性酸素が残留しているか否かを判定する残留判定手段と、
   前記浄化制御手段による制御が終了し、かつガス中の残留活性酸素が消失したときに、前記下流通路開閉手段を開く開放制御手段と、
   を備えてなる請求項１乃至３のうち何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
5. 前記浄化装置が必要とする活性酸素の要求量を算出する要求量算出手段と、
   前記活性酸素供給手段による活性酸素の供給量が前記要求量よりも少ない状態で、前記排気通路内の活性酸素が消失したときに、前記下流通路開閉手段を一時的に開き、かつ前記活性酸素供給手段により活性酸素を補充する補充制御手段と、
   を備えてなる請求項１乃至４のうち何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
6. 前記下流通路開閉手段の上流側で前記排気通路に設けられ、前記浄化装置から流出したガスを還流ガスとして前記浄化装置の上流側に還流させる還流通路と、
   前記還流ガスの流れを形成することが可能な送気手段と、を備え、
   前記浄化制御手段は、前記活性酸素供給手段により前記排気通路に活性酸素を供給した後に、前記活性酸素供給手段を停止して前記送気手段を作動させる構成としてなる請求項１乃至５のうち何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
7. 前記排気通路内のガスを外部に放出するために、前記下流通路開閉手段の上流側で前記排気通路に接続された放出通路と、
   前記放出通路に設けられ、少なくともガス中の活性酸素と一酸化炭素とを浄化する放出ガス浄化触媒と、
   前記浄化制御手段による制御が終了したときに、前記排気通路内のガスを前記放出通路から外部に放出するガス放出手段と、
   を備えてなる請求項１乃至６のうち何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
8. 前記下流通路開閉手段の上流側に位置して前記浄化装置から流通したガスが流れる通路に設けられ、少なくともガス中の活性酸素と一酸化炭素とを浄化する補助触媒を備えてなる請求項１乃至７のうち何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
9. 前記下流通路開閉手段の上流側に位置して活性酸素が流通する通路に設けられ、活性酸素の活性度を高めることが可能な活性触媒を備えてなる請求項１乃至８のうち何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。
10. 前記活性酸素供給手段は、
    活性酸素の供給対象となる通路内に設けられ、放電より活性酸素を発生させることが可能な放電部と、
    活性酸素の原料となる空気を前記通路内に供給する空気供給部と、
    を備えてなる請求項１乃至９のうち何れか１項に記載の内燃機関の排気浄化装置。

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