JP6953899B2 - 排気浄化システムの制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＮＯｘ（窒素酸化物）を浄化するＮＯｘ吸蔵還元型の触媒を備える排気浄化システムの制御装置に関するものである。

従来、内燃機関の排気浄化システムにおいてＮＯｘ吸蔵還元型触媒を用いてＮＯｘを浄化する技術が知られている。このＮＯｘ吸蔵還元型触媒では、ＮＯ（一酸化窒素）とＮＯ2（二酸化窒素）とで吸蔵効率が異なり、例えば低温状態である場合にＮＯの吸蔵効率が低下する。そこで、内燃機関の排気通路においてＮＯｘ吸蔵還元型触媒よりも上流側にオゾン供給装置によりオゾンを供給し、そのオゾンにより排気中のＮＯをＮＯ2に酸化させる技術が提案されている（例えば特許文献１参照）。

特開２０１６−７９８７２号公報

ところで、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒の上流側にオゾンを供給する排気浄化システムにおいて、オゾン供給装置により適正量のオゾンが供給されないと、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒において所望とするＮＯｘ浄化性能を発揮できなくなることが懸念される。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、オゾン供給を適正に行い、ひいては適正なるＮＯｘ浄化を実現することができる排気浄化システムの制御装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。

本手段における排気浄化システムの制御装置は、
内燃機関（１０）の排気通路に設けられ、排気中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ吸蔵還元型の触媒（２１）と、前記排気通路において前記触媒の上流側にオゾンを供給するオゾン供給装置（３２，３３）とを備える排気浄化システムに適用され、
前記排気通路内において排気中のＮＯに対するオゾンによる酸化反応の量を示す反応量パラメータを算出するパラメータ算出部と、
前記反応量パラメータに基づいて、前記排気通路に供給されたオゾンの量を供給オゾン量として算出する供給量算出部と、
前記供給オゾン量に基づいて、前記オゾン供給装置によるオゾン供給量制御、及び前記オゾン供給装置の異常診断の少なくともいずれかを実施する制御部と、
を備える。

内燃機関の排気通路内にオゾンが供給されると、そのオゾンにより排気中ＮＯｘのうちＮＯがＮＯ2に酸化されるが、オゾンが不足していると、ＮＯからＮＯ2への酸化反応の量が減り、ひいてはＮＯｘ吸蔵還元型触媒でのＮＯｘの吸蔵効率に悪影響が及ぶことが懸念される。

この点、上記構成では、排気通路内において排気中のＮＯに対するオゾンによる酸化反応の量を示す反応量パラメータを算出するとともに、その反応量パラメータに基づいて、排気通路に供給されたオゾンの量を供給オゾン量として算出する。そして、その供給オゾン量に基づいて、オゾン供給装置のオゾン供給量制御、及びオゾン供給装置の異常診断の少なくともいずれかを実施するようにした。この場合、排気通路内におけるオゾンによるＮＯの酸化反応の量（反応量パラメータ）を把握することで、排気通路へのオゾンの供給量が推定でき、オゾン供給装置のオゾン供給量制御や異常診断を好適に実施することができる。その結果、オゾン供給を適正に行い、ひいては適正なるＮＯｘ浄化を実現することが可能となる。

エンジンの排気浄化システムを示す構成図。 ＮＯｘセンサの構成を示す図。 オゾン供給の制御手順を示すフローチャート。 ＮＯ酸化反応量と供給オゾン量（Ｏ3＿ｓｅｎｓ）との関係を示す図。 差ΔＹと補正量との関係を示す図。 第２実施形態においてオゾン供給の制御手順を示すフローチャート。 第３実施形態においてエンジンの排気浄化システムを示す構成図。 別例においてＮＯｘセンサの構成を示す図。

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、車載のディーゼルエンジンから排出される排気を浄化する排気浄化システムにおいて、特に触媒上流側にオゾン供給装置からオゾンを添加するものとしている。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一又は均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

（第１実施形態）
図１において、エンジン１０は、軽油を燃料とする多気筒ディーゼルエンジンであり、各気筒には吸気管１１及び排気管１２が接続されている。エンジン１０は過給装置１３を備えている。過給装置１３は、吸気管１１に配置された吸気コンプレッサ１４と、排気管１２に配置された排気タービン１５と、それら吸気コンプレッサ１４及び排気タービン１５を連結する回転軸１６とを備えている。排気により排気タービン１５が回転されると、その回転に伴い吸気コンプレッサ１４が回転され、吸気の過給が行われる。なお、吸気管１１には、吸気コンプレッサ１４の下流側に熱交換器としてのインタクーラが配置されているとよい。

吸気管１１において吸気コンプレッサ１４の上流側には、吸気管１１を通過する空気量を検出する空気量センサ１８が設けられている。また、エンジン１０の出力軸には、エンジン回転速度を検出する回転速度センサ１９が設けられている。

排気管１２には、排気管１２内の排気通路を流れる排気中のＮＯｘを浄化するためのＮＯｘ浄化装置として、ＮＯｘ吸蔵還元型の触媒（以下、ＮＯｘ触媒２１という）が設けられている。ＮＯｘ触媒２１は、周知のとおり、リーン燃焼時において排気中に含まれるＮＯｘを吸蔵するとともに、リッチ燃焼時において排気中に含まれるＨＣ、ＣＯといった還元成分を用いて、吸蔵したＮＯｘを還元除去するものである。ＮＯｘ触媒２１は、例えば、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を有する。

排気管１２においてＮＯｘ触媒２１の上流側には、排気温度を検出する排気温度センサ２２と、排気圧力を検出する排気圧センサ２３とが設けられている。なお、これらのセンサ２２，２３は、後述の供給管３１よりも上流側に設けられている。

また、本実施形態の排気浄化システムでは、排気管１２においてＮＯｘ触媒２１の上流側にオゾン（Ｏ3）を供給し、そのオゾンにより排気中のＮＯをＮＯ2に酸化することでＮＯｘ触媒２１におけるＮＯｘ吸蔵能力を高めるようにしており、以下にその構成を説明する。

排気管１２においてＮＯｘ触媒２１の上流側には供給管３１が接続されており、その供給管３１には、上流側から順にエアポンプ３２、オゾン生成器３３、開閉弁３４が設けられている。エアポンプ３２は例えば電動ポンプであって、外部から吸入した大気を加圧してオゾン生成器３３に送風する。オゾン生成器３３の構成は周知であるため、図示による詳細な説明は割愛するが、簡単に述べると、オゾン生成器３３において、流通路を形成する容器内には複数の電極が配置されており、その複数の電極間に高電圧が印加されることによりオゾンを生成する。開閉弁３４は、排気管１２からの排気の逆流を抑制する目的で設けられており、排気管１２に対するオゾン供給時には開放され、オゾン供給の停止時には閉鎖される。なお、エアポンプ３２及びオゾン生成器３３がオゾン供給装置に相当する。

エンジン運転時において排気管１２に対するオゾン供給を行う場合には、オゾン生成器３３における電圧印加によりオゾンが生成される状態下で、エアポンプ３２が駆動され、かつ開閉弁３４が開放される。これにより、オゾン生成器３３を通過する空気と共にオゾンが排気管１２内に流入する。そして、ＮＯｘ触媒２１の上流側においてオゾンによりＮＯからＮＯ2への酸化反応が行われつつ、ＮＯｘ触媒２１においてＮＯ及びＮＯ2が吸蔵され、かつ還元浄化される。

排気管１２においてオゾン供給装置からオゾンが供給されるオゾン供給口Ｐ（オゾン供給位置）とＮＯｘ触媒２１との間には、排気中のＮＯ量を検出するＮＯｘセンサ２４が設けられている。ＮＯｘセンサ２４は、ＮＯとオゾンとの酸化反応（ＮＯ＋Ｏ3→ＮＯ2＋Ｏ2）の際に生じる発光の強度を計測することで、排気中のＮＯ量を検出するものである。より具体的には、図２に示すように、ＮＯｘセンサ２４は、排気管１２から排気を導入する導入管２５と、導入管２５に接続され、排気中のＮＯとオゾンとを反応させる反応槽２６と、反応槽２６でのＮＯ酸化反応の際の発光強度を計測する計測部２７とを備えている。ＮＯｘセンサ２４は、計測部２７の計測結果を検出信号として出力する。なお、反応槽２６には、供給管３１とは異なる経路でオゾン生成器３３からオゾンが供給されるとよい。

ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等よりなるマイクロコンピュータ（以下、マイコンという）を主体として構成された周知の電子制御装置であり、ＲＯＭに記憶された各種の制御プログラムを実行することで、前述した各種センサの検出信号に基づいて、排気浄化に関する各種制御を実施する。ＥＣＵ４０は、オゾン供給装置によるオゾン供給量を所望量に制御するオゾン供給量制御を実施する。この場合、ＥＣＵ４０は、例えば所定量のオゾンを排気管１２に供給すべく、エアポンプ３２やオゾン生成器３３、開閉弁３４の状態を制御する。ＥＣＵ４０は、エンジン１０の運転状態下において、例えばリーン燃焼時にオゾン供給の要求が生じたとして、その要求に応じて排気管１２に対してオゾン供給を実施する。

ところで、ＮＯｘ触媒２１においては、排気中に含まれるＮＯｘのうちＮＯとＮＯ2とで吸蔵効率が異なり、比較的低温の状態では、ＮＯの吸蔵効率が非常に低くなる。そのため、低温状態下においてオゾンによりＮＯをＮＯ2に酸化することを目的として、排気管１２に対してオゾンを供給するようにしているが、オゾン供給装置の性能低下によりオゾンが不足すると、触媒上流においてＮＯからＮＯ2への酸化が不十分となることが考えられる。かかる場合、ＮＯｘ中のＮＯの比率が高くなるため、ＮＯｘ触媒２１でのＮＯｘ吸蔵効率が低下することが懸念される。

ここで、故障等によりオゾン供給装置から適正量のオゾンが供給されないと、ＮＯｘ触媒２１において所望とするＮＯｘ浄化性能を発揮できなくなる。そこで本実施形態では、排気管１２内において排気中のＮＯに対するオゾンによる酸化反応の量を示す反応量パラメータに基づいて、排気管１２に供給されたオゾンの量を供給オゾン量（Ｏ3＿ｓｅｎｓ）として算出するとともに、オゾン生成器３３により生成されるオゾンの量を生成オゾン量（Ｏ3＿ｅｓｔ）として算出し、供給オゾン量（Ｏ3＿ｓｅｎｓ）と生成オゾン量（Ｏ3＿ｅｓｔ）とに基づいて、オゾン供給装置によるオゾン供給量制御とオゾン供給装置の異常診断とを実施することとしている。

この場合特に、ＥＣＵ４０は、反応量パラメータとして、排気管１２内においてオゾンにより酸化反応する前の排気中の反応前ＮＯ量（反応前ＮＯパラメータ）と、排気管１２内においてオゾンにより酸化反応した後の排気中の反応後ＮＯ量（反応後ＮＯパラメータ）とを算出し、それら反応前ＮＯ量と反応後ＮＯ量とに基づいて、供給オゾン量（Ｏ3＿ｓｅｎｓ）を算出する。本実施形態では、ＥＣＵ４０は、エンジン運転状態に基づいて排気中の反応前ＮＯ量を算出する一方、ＮＯｘセンサ２４の検出結果に基づいて、反応後ＮＯ量を算出する。

図３は、オゾン供給の制御手順を示すフローチャートであり、本処理はＥＣＵ４０により所定周期で繰り返し実施される。

図３において、ステップＳ１１では、オゾン供給量制御及び異常診断の実施条件が成立しているか否かを判定する。具体的には、エンジン１０の運転状態が過渡でなく安定していること、ＮＯｘセンサ２４が正常であることが実施条件に含まれており、これらがいずれも成立する場合に、ステップＳ１１が肯定される。この場合、所定期間内におけるエンジン回転速度及び負荷の変化が所定以下であることに基づいて、エンジン運転状態が安定していることを判定するとよい。また、例えばアクセル操作量に基づいて、車両の運転状態が安定していることを判定する構成であってもよい。ＮＯｘセンサ２４の異常判定は、例えば、エンジン運転状態やオゾン供給状態が変化してもセンサ出力が変化しないことや、センサ出力が異常値になっていることに基づいて実施されるとよい。

また、ステップＳ１２では、今現在、オゾン供給装置によるオゾン供給状態であるか否かを判定する。例えばエンジン運転状態下においてリーン燃焼時であればオゾン供給状態となっている。そして、ステップＳ１１，Ｓ１２が共に肯定されれば後続のステップＳ１３に進み、いずれかが否定されれば本処理を一旦終了する。

ステップＳ１３では、オゾン生成器３３によるオゾン生成状態に基づいて、オゾン生成器３３により生成されるオゾンの量を生成オゾン量（Ｏ3＿ｅｓｔ）として算出する。生成オゾン量（Ｏ3＿ｅｓｔ）は、オゾン供給元のオゾン生成器３３の駆動状態に基づいて推定されるオゾン量であり、オゾン生成器３３の電極に印加する電圧や消費電力から推定されるとよい。なお、エアポンプ３２の送風量により生成オゾン量（Ｏ3＿ｅｓｔ）を補正してもよい。

ステップＳ１４では、排気管１２内においてオゾンにより酸化反応する前の排気中の反応前ＮＯ量を算出する。本実施形態では、エンジン１０から排出される排気中の排出ＮＯ量を反応前ＮＯ量として算出する。具体的には、予め定めた演算式やマップ等を用い、エンジン回転速度と燃料噴射量とに基づいて、反応前ＮＯ量（エンジン排出ＮＯ量）を算出する。なお、エンジン回転速度と燃料噴射量とに基づき算出したベース値を、エンジン水温、排気温、大気圧、吸気温度により補正して、反応前ＮＯ量（エンジン排出ＮＯ量）を算出することも可能である。

ステップＳ１５では、排気管１２内においてオゾンにより酸化反応した後の排気中の反応後ＮＯ量を算出する。具体的には、ＮＯｘセンサ２４の検出結果に基づいて、反応後ＮＯ量を算出する。

その後、ステップＳ１６では、ステップＳ１４，Ｓ１５で算出した反応前ＮＯ量及び反応後ＮＯ量により供給オゾン量（Ｏ3＿ｓｅｎｓ）を算出する。具体的には、反応前ＮＯ量から反応後ＮＯ量を減算することで、排気管１２におけるオゾン供給口Ｐの下流側でのＮＯの酸化反応量、すなわち酸化反応前後のＮＯ量の差を求め、その酸化反応量（＝反応前ＮＯ量−反応後ＮＯ量）に基づいて、供給オゾン量（Ｏ3＿ｓｅｎｓ）を算出する。このとき、例えば図４の関係を用いて、供給オゾン量（Ｏ3＿ｓｅｎｓ）を算出するとよい。図４によれば、ＮＯの酸化反応量が大きいほど、供給オゾン量（Ｏ3＿ｓｅｎｓ）が大きい値として算出される。

その後、ステップＳ１７では、生成オゾン量（Ｏ3＿ｅｓｔ）から供給オゾン量（Ｏ3＿ｓｅｎｓ）を減算して求めた差ΔＹ（ΔＹ＝Ｏ3＿ｅｓｔ−Ｏ3＿ｓｅｎｓ）が所定の閾値ＴＨよりも大きいか否かを判定する。このとき、同ステップＳ１７では、オゾン生成器３３にて生成されている本来のオゾン量に対して、ＮＯの酸化反応に用いられたオゾン量が過小になっているか否かが判定される。閾値ＴＨは、正の値又はゼロである。

そして、ΔＹ≦ＴＨであれば、ステップＳ１８に進み、差ΔＹに基づいて、オゾン供給量のフィードバック制御を実施する。この場合、差ΔＹに応じて、オゾン供給量を増量補正する補正量が設定され、その補正量によりオゾン供給量が更新されるとよい。より具体的には、図５（ａ）に示すように、差ΔＹの０〜閾値ＴＨの範囲内において、差ΔＹが大きいほど、すなわち生成オゾン量（Ｏ3＿ｅｓｔ）に対して供給オゾン量（Ｏ3＿ｓｅｎｓ）が小さいほど、補正量として大きい値が設定される。ΔＹ≦０の場合は補正量＝０であるとよい。そして、現在のオゾン供給量に対して補正量が加算されることで、新たなオゾン供給量が算出される。

ただし、補正量は、差ΔＹに応じて可変に設定される以外に、予め定めた一定の増加補正値であってもよい。また、図５（ｂ）の関係を用いて補正量を設定してもよい。図５（ｂ）によれば、差ΔＹが正の場合、すなわちＯ3＿ｅｓｔ＞Ｏ3＿ｓｅｎｓの場合には、正の補正量によりオゾン供給量が増加補正され、差ΔＹが負の場合、すなわちＯ3＿ｅｓｔ＜Ｏ3＿ｓｅｎｓの場合には、負の補正量によりオゾン供給量が減少補正される。

続くステップＳ１９では、新たに算出されたオゾン供給量について上限ガード処理を実施する。具体的には、新たなオゾン供給量が所定の上限値に達しているか否かを判定し、上限値に達している場合に、オゾン供給量を上限値で制限する。これにより、オゾン供給量は、上限値までの範囲で制限されつつ、都度の差ΔＹに応じてフィードバック制御される。

オゾン供給量を増加する場合、例えばオゾン生成器３３によるオゾン生成量を大きくすべく、印加電圧を大きくするとよい。またこれに加え、エアポンプ３２の送風量を大きくしてもよい。なお、ΔＹ≦ＴＨである場合には、オゾン供給装置が正常である旨が判定されるものとなっている。

また、ΔＹ＞ＴＨであれば、ステップＳ２０に進み、オゾン供給装置に異常が生じている旨を判定する。続くステップＳ２１では、オゾン供給装置が異常であることを報知すべく故障警告灯や音声による警告を実施する。また、オゾン供給装置によるオゾン供給を停止する。

以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

排気管１２内において排気中のＮＯに対するオゾンによる酸化反応の量を示す反応量パラメータに基づいて、排気管１２に供給されたオゾンの量を供給オゾン量（Ｏ3＿ｓｅｎｓ）として算出するとともに、その供給オゾン量（Ｏ3＿ｓｅｎｓ）に基づいて、オゾン供給量制御及び異常診断を実施するようにした。この場合、排気管１２内におけるオゾンによるＮＯの酸化反応の量（反応量パラメータ）を把握することで、排気管１２へのオゾンの供給量が推定でき、オゾン供給装置のオゾン供給量制御や異常診断を好適に実施することができる。その結果、オゾン供給を適正に行い、ひいては適正なるＮＯｘ浄化を実現することが可能となる。

オゾン供給装置に異常が生じ、所望のＮＯｘ浄化性能が得られない場合には、警告を発したり、オゾン供給を停止したりすることで、適正な対処が可能となる。

オゾン生成器３３により生成されているオゾンの量を生成オゾン量（Ｏ3＿ｅｓｔ）として算出し、その生成オゾン量（Ｏ3＿ｅｓｔ）と供給オゾン量（Ｏ3＿ｓｅｎｓ）との差に基づいて、オゾン供給量制御及び異常診断を実施する構成とした。これにより、オゾン生成器３３により生成される実際のオゾン量を加味しつつ、適正にオゾン供給量制御及び異常診断を実施することができる。

生成オゾン量（Ｏ3＿ｅｓｔ）から供給オゾン量（Ｏ3＿ｓｅｎｓ）を減算した差ΔＹが閾値ＴＨよりも小さい場合には、差ΔＹに基づいてオゾン供給量制御を実施し、差ΔＹが閾値ＴＨよりも大きい場合には、オゾン供給装置の異常診断を実施する構成とした。これにより、オゾン供給装置について、オゾン供給量制御と異常診断とを必要に応じて適正に実施することができる。この場合、オゾン供給装置が異常と判定される以前には、オゾン供給量制御により、ＮＯｘ触媒２１での安定した浄化性能を得ることが可能となる。

排気管１２内においてオゾンにより酸化反応する前の排気中のＮＯ量を反応前ＮＯ量（反応前ＮＯパラメータ）として算出するとともに、オゾンにより酸化反応した後の排気中のＮＯ量を反応後ＮＯ量（反応後ＮＯパラメータ）として算出し、それら反応前ＮＯ量と反応後ＮＯ量とに基づいて、供給オゾン量（Ｏ3＿ｓｅｎｓ）を算出する構成とした。この場合、反応前ＮＯ量と反応後ＮＯ量との差により、オゾンによって酸化反応したＮＯ量を適正に把握でき、ひいてはオゾン供給量制御や異常診断を好適に実施することができる。

エンジン運転状態と排気中のＮＯ量とには相関があることを利用することで、エンジン運転状態に基づいて排気中のＮＯ量（反応前ＮＯパラメータ）を適正に求めることができる。

排気管１２においてオゾン供給口ＰとＮＯｘ触媒２１との間に、排気中のＮＯ量を検出可能とするＮＯｘセンサ２４を設け、そのＮＯｘセンサ２４の検出結果に基づいて、反応後ＮＯパラメータとして反応後ＮＯ量を算出する構成とした。これにより、オゾンによる酸化反応後における排気中のＮＯ量を適正に把握することができる。

また、エンジン運転状態に基づいて反応前ＮＯ量を算出し、かつＮＯｘセンサ２４の検出結果に基づいて反応後ＮＯ量を算出する構成では、オゾン供給状態においてリアルタイムで酸化反応前後のＮＯ量（反応前ＮＯ量及び反応後ＮＯ量）を求めることができる。そのため、オゾン供給状態の変化に影響されることなく、適正にオゾン供給量制御や異常診断を実施することができる。

エンジン１０の運転状態が過渡でなく安定していること、ＮＯｘセンサ２４が正常であることが満たされる場合に、オゾン供給量制御や異常診断を実施する構成とした。したがって、オゾン供給量制御の制御精度を向上させることができる。また、異常診断での誤診断を抑制し、診断精度を向上させることができる。

以下に、上記以外の実施形態を、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

（第２実施形態）
本実施形態では、オゾン供給装置からのオゾン供給が停止されている状態において、ＮＯｘセンサ２４の検出結果に基づいて、反応前ＮＯ量（反応前ＮＯパラメータ）を算出するとともに、オゾン供給装置からのオゾン供給が実施されている状態において、ＮＯｘセンサ２４の検出結果に基づいて、反応後ＮＯ量（反応後ＮＯパラメータ）を算出することとしている。

図６は、本実施形態におけるオゾン供給の制御手順を示すフローチャートであり、本処理はＥＣＵ４０により所定周期で繰り返し実施される。

図６において、ステップＳ３１では、オゾン供給量制御及び異常診断の実施条件が成立しているか否かを判定する。ステップＳ３１の処理は、図３のステップＳ１１と同じであり、ステップＳ３１が肯定されれば後続のステップＳ３２に進み、否定されれば本処理を一旦終了する。ステップＳ３２では、今現在、オゾン供給装置によるオゾン供給状態であるか否かを判定する。例えばエンジン運転状態下においてリーン燃焼時であればオゾン供給状態となっている。ステップＳ３２が肯定されればステップＳ３３に進み、否定されればステップＳ３４に進む。なお、エンジン運転中において意図的にオゾン供給を一時停止させることを可能とし、そのオゾン供給停止時にステップＳ３２が否定される構成であってもよい。

ステップＳ３３では、ＮＯｘセンサ２４の検出結果に基づいて、排気中の反応後ＮＯ量を算出し、ステップＳ３４では、ＮＯｘセンサ２４の検出結果に基づいて、排気中の反応前ＮＯ量を算出する。つまり、オゾン供給状態下においては、ＮＯｘセンサ２４の検出結果により、オゾンにより酸化反応した後の排気中の反応後ＮＯ量が算出され、オゾン供給停止状態下においては、ＮＯｘセンサ２４の検出結果により、オゾンにより酸化反応する前の排気中の反応後ＮＯ量が算出される。

その後、ステップＳ３５では、反応前ＮＯ量及び反応後ＮＯ量の算出が完了しているか否かを判定し、算出完了であれば、ステップＳ３６に進む。なおここでは、オゾン生成器３３によるオゾン生成状態が同じである状態下で、反応前ＮＯ量及び反応後ＮＯ量の算出が完了していることの判定が行われる。ステップＳ３６では、ステップＳ３３，Ｓ３４で算出した反応前ＮＯ量及び反応後ＮＯ量により供給オゾン量（Ｏ3＿ｓｅｎｓ）を算出する。本処理は、図３のステップＳ１６と同じであり、ここでは説明を割愛する。

その後、ステップＳ３７では、オゾン生成器３３によるオゾン生成状態に基づいて、オゾン生成器３３により生成されるオゾンの量を生成オゾン量（Ｏ3＿ｅｓｔ）として算出する。本処理は、図３のステップＳ１３と同じである。

その後、ステップＳ３８〜Ｓ４２では、図３のステップＳ１７〜Ｓ２１と同様に、生成オゾン量（Ｏ3＿ｅｓｔ）から供給オゾン量（Ｏ3＿ｓｅｎｓ）を減算して求めた差ΔＹ（ΔＹ＝Ｏ3＿ｅｓｔ−Ｏ3＿ｓｅｎｓ）に基づいて、オゾン供給装置によるオゾン供給量制御とオゾン供給装置の異常診断とを実施する。簡単に説明すると、ΔＹ≦ＴＨであれば、差ΔＹに基づいて、オゾン供給量のフィードバック制御を実施するとともに、新たに算出されたオゾン供給量について上限ガード処理を実施する（ステップＳ３９，Ｓ４０）。また、ΔＹ＞ＴＨであれば、オゾン供給装置に異常が生じている旨を判定するとともに、異常であることを報知すべく故障警告灯や音声による警告を実施する（ステップＳ４１，Ｓ４２）。

以上本実施形態によれば、オゾン供給停止状態とオゾン供給状態とにおいて、いずれも同じＮＯｘセンサ２４の検出結果に基づいて反応前ＮＯ量と反応後ＮＯ量とが算出されるため、これら２つの状態の差、すなわち排気中のＮＯに対するオゾンによる酸化反応の量を適正に求めることができる。つまり、推定演算の誤差や検出誤差の影響を抑制することができる。そのため、オゾン供給量制御や異常診断の信頼性を高めることができる。

（第３実施形態）
本実施形態の排気浄化システムは、図７に示すように、排気管１２においてオゾン供給口Ｐよりも上流側に設けられた第１ＮＯｘセンサ２４Ａと、オゾン供給口ＰとＮＯｘ触媒２１との間に設けられた第２ＮＯｘセンサ２４Ｂとを備えている。これら各ＮＯｘセンサ２４Ａ，２４Ｂは、いずれも図２に示す構成を有しており、排気中のＮＯ量を検出するものとなっている。

そして、ＥＣＵ４０は、例えば図３のステップＳ１４において、第１ＮＯｘセンサ２４Ａの検出結果に基づいて、反応前ＮＯ量（反応前ＮＯパラメータ）を算出するとともに、ステップＳ１５において、第２ＮＯｘセンサ２４Ｂの検出結果に基づいて、反応後ＮＯ量（反応後ＮＯパラメータ）を算出する。

以上本実施形態によれば、オゾン供給状態においてリアルタイムで酸化反応前後のＮＯ量（反応前ＮＯ量及び反応後ＮＯ量）を求めることができる。そのため、オゾン供給状態の変化に影響されることなく、適正にオゾン供給量制御や異常診断を実施することができる。

（他の実施形態）
上記実施形態を例えば次のように変更してもよい。

・上記各実施形態では、反応前ＮＯパラメータとして、排気管１２内においてオゾンにより酸化反応する前の排気中のＮＯ量である反応前ＮＯ量を算出し、反応後ＮＯパラメータとして、排気管１２内においてオゾンにより酸化反応した後の排気中のＮＯ量である反応後ＮＯ量を算出する構成としたが、これを変更してもよい。例えば、反応前ＮＯパラメータとして、排気管１２内においてオゾンにより酸化反応する前の排気中のＮＯ2量である反応前ＮＯ2量を算出し、反応後ＮＯパラメータとして、排気管１２内においてオゾンにより酸化反応した後の排気中のＮＯ2量である反応後ＮＯ2量を算出する構成としてもよい。そして、ＥＣＵ４０は、反応前ＮＯ2量と反応後ＮＯ2量とに基づいて、すなわち（反応後ＮＯ2量−反応前ＮＯ2量）の値に基づいて、供給オゾン量（Ｏ3＿ｓｅｎｓ）を算出する。なおこの場合、反応前ＮＯ2量及び反応後ＮＯ2量は、排気中のＮＯ量に相関する相関量に相当する。

反応前ＮＯ2量は、エンジン回転速度や燃料噴射量などエンジン運転状態を示すパラメータに基づいて算出されるとよい。また、反応後ＮＯ2量は、排気管１２においてオゾン供給口ＰとＮＯｘ触媒２１との間に設けられたＮＯｘセンサ２４の検出結果に基づいて算出されるとよい。ＮＯｘセンサ２４は、排気中のＮＯ2量を検出するための構成として、図８に示す構成を有しているとよい。図８では、図２の構成との違いとして、導入管２５の途中に通路切替弁５１が設けられ、その通路切替弁５１に分岐管５２が接続されている。また、分岐管５２に、排気中のＮＯｘをＮＯに変換する変換器５３が設けられている。通路切替弁５１は、例えばＥＣＵ４０により、排気が変換器５３を通過して反応槽２６に流入する状態と、排気が変換器５３を通過せずに反応槽２６に流入する状態とで切り替えられる。

この場合、ＮＯｘセンサ２４では、排気が変換器５３を介して反応槽２６に流入する状態において、排気中のＮＯｘの全量、すなわち変換器５３での変換前のＮＯ量と変換後のＮＯ量との合算として全ＮＯｘ量が計測されるとともに、排気が変換器５３を介さずに反応槽２６に流入する状態において、排気中のＮＯ量が計測される。そして、全ＮＯｘ量からＮＯ量を減算することで、ＮＯ2量が算出される。

又は、オゾン供給装置からのオゾン供給が停止されている状態において、ＮＯｘセンサ２４の検出結果に基づいて、反応前ＮＯ2量を算出するとともに、オゾン供給装置からのオゾン供給が実施されている状態において、ＮＯｘセンサ２４の検出結果に基づいて、反応後ＮＯ2量を算出する構成としてもよい。

さらに、排気管１２においてオゾン供給口Ｐよりも上流側に設けられた第１ＮＯｘセンサ２４Ａの検出結果に基づいて、反応前ＮＯ2量を算出するとともに、オゾン供給口ＰとＮＯｘ触媒２１との間に設けられた第２ＮＯｘセンサ２４Ｂの検出結果に基づいて、反応後ＮＯ2量を算出する構成としてもよい。

・反応前ＮＯパラメータとして、排気管１２内においてオゾンにより酸化反応する前の排気中のＮＯ量とＮＯ2量との比率である反応前比率を算出するとともに、反応後ＮＯパラメータとして、排気管１２内においてオゾンにより酸化反応した後の排気中のＮＯ量とＮＯ2量との比率である反応後比率を算出する構成としてもよい。そして、ＥＣＵ４０は、反応前比率と反応後比率とに基づいて、供給オゾン量（Ｏ3＿ｓｅｎｓ）を算出する。なおこの場合、反応前比率及び反応後比率は、排気中のＮＯ量に相関する相関量に相当する。

・図３や図６の演算処理では、差ΔＹが閾値ＴＨよりも小さい場合に、上限ガードをかけつつオゾン供給量のフィードバック制御を実施したが、その上限ガードを設けない構成であってもよい。

・上記各実施形態では、ＥＣＵ４０が、オゾン供給量制御と異常診断とを実施する構成としたが、このうち一方のみを実施する構成であってもよい。例えば、ＥＣＵ４０が、供給オゾン量（Ｏ3＿ｓｅｎｓ）と生成オゾン量（Ｏ3＿ｅｓｔ）との差ΔＹに基づいて、オゾン供給量制御を実施する。又は、ＥＣＵ４０が、供給オゾン量（Ｏ3＿ｓｅｎｓ）と生成オゾン量（Ｏ3＿ｅｓｔ）との差ΔＹに基づいて、オゾン供給装置の異常診断を実施する。

・上記実施形態では、供給オゾン量（Ｏ3＿ｓｅｎｓ）と生成オゾン量（Ｏ3＿ｅｓｔ）との差ΔＹに基づいて、オゾン供給量制御や異常診断を実施したが、これを変更し、供給オゾン量（Ｏ3＿ｓｅｎｓ）と生成オゾン量（Ｏ3＿ｅｓｔ）とのうち供給オゾン量（Ｏ3＿ｓｅｎｓ）だけを用いて、オゾン供給量制御や異常診断を実施するようにしてもよい。この場合、オゾン生成器３３が一定量のオゾン生成を行う構成とする。そして、ＥＣＵ４０は、供給オゾン量（Ｏ3＿ｓｅｎｓ）に基づいてオゾン供給量を設定することとし、具体的には供給オゾン量（Ｏ3＿ｓｅｎｓ）が小さいほどオゾン供給量を大きくする。また、供給オゾン量（Ｏ3＿ｓｅｎｓ）が所定値以下となる場合、オゾン供給装置に異常が生じている旨を判定する。なおこの場合、オゾン生成器３３によるオゾンの生成量は一定であるとよい。

・排気浄化システムは、図１や図７に示すものだけに限られず、ＮＯｘ触媒２１の上流側に酸化触媒を有するものや、ＮＯｘ触媒２１の下流側にＤＰＦ、触媒付きＤＰＦを有するものであってもよい。

・上記実施形態の排気浄化システムを、ディーゼルエンジン以外に、ガソリンエンジン等、他の型式のエンジンに適用することも可能である。また、車両用エンジン以外のエンジンにも適用可能である。

１０…エンジン（内燃機関）、２１…ＮＯｘ触媒、３２…エアポンプ、３３…オゾン生成器、４０…ＥＣＵ（パラメータ算出部、供給量算出部、制御部）。

Claims (7)

1. 内燃機関（１０）の排気通路に設けられ、排気中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ吸蔵還元型の触媒（２１）と、前記排気通路において前記触媒の上流側にオゾンを供給するオゾン供給装置（３２，３３）とを備え、前記オゾン供給装置が、オゾン生成するオゾン生成器（３３）を有する排気浄化システムに適用され、
   前記オゾン生成器により生成されているオゾンの量を生成オゾン量として算出する生成量算出部と、
   前記排気通路内において排気中のＮＯに対するオゾンによる酸化反応の量を示す反応量パラメータを算出するパラメータ算出部と、
   前記反応量パラメータに基づいて、前記排気通路に供給されたオゾンの量を供給オゾン量として算出する供給量算出部と、
   前記生成オゾン量と前記供給オゾン量との差に基づいて、前記オゾン供給装置によるオゾン供給量制御、及び前記オゾン供給装置の異常診断の少なくともいずれかを実施する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記生成量算出部により算出された生成オゾン量から、前記供給量算出部により算出された供給オゾン量を減算した差が所定値よりも小さい場合に、前記オゾン供給装置によるオゾン供給量制御及び前記オゾン供給装置の異常診断のうちオゾン供給量制御を実施し、
   前記差が前記所定値よりも大きい場合に、前記オゾン供給装置によるオゾン供給量制御及び前記オゾン供給装置の異常診断のうち異常診断を実施する排気浄化システムの制御装置。
2. 前記パラメータ算出部は、前記反応量パラメータとして、前記排気通路内において前記オゾンにより酸化反応する前の排気中のＮＯ量又はそのＮＯ量に相関する相関量である反応前ＮＯパラメータと、前記排気通路内において前記オゾンにより酸化反応した後の排気中のＮＯ量又はそのＮＯ量に相関する相関量である反応後ＮＯパラメータとを算出し、
   前記供給量算出部は、前記反応前ＮＯパラメータと前記反応後ＮＯパラメータとに基づいて、前記供給オゾン量を算出する請求項１に記載の排気浄化システムの制御装置。
3. 内燃機関（１０）の排気通路に設けられ、排気中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ吸蔵還元型の触媒（２１）と、前記排気通路において前記触媒の上流側にオゾンを供給するオゾン供給装置（３２，３３）とを備える排気浄化システムに適用され、
   前記排気通路内において排気中のＮＯに対するオゾンによる酸化反応の量を示す反応量パラメータを算出するパラメータ算出部と、
   前記反応量パラメータに基づいて、前記排気通路に供給されたオゾンの量を供給オゾン量として算出する供給量算出部と、
   前記供給オゾン量に基づいて、前記オゾン供給装置によるオゾン供給量制御、及び前記オゾン供給装置の異常診断の少なくともいずれかを実施する制御部と、
   を備え、
   前記パラメータ算出部は、前記反応量パラメータとして、前記排気通路内において前記オゾンにより酸化反応する前の排気中のＮＯ量又はそのＮＯ量に相関する相関量である反応前ＮＯパラメータと、前記排気通路内において前記オゾンにより酸化反応した後の排気中のＮＯ量又はそのＮＯ量に相関する相関量である反応後ＮＯパラメータとを算出し、
   前記供給量算出部は、前記反応前ＮＯパラメータと前記反応後ＮＯパラメータとに基づいて、前記供給オゾン量を算出する排気浄化システムの制御装置。
4. 前記パラメータ算出部は、前記内燃機関の運転状態に基づいて、前記内燃機関から排出される排気中のＮＯ量又はそのＮＯ量に相関する相関量を、前記反応前ＮＯパラメータとして算出する請求項２又は３に記載の排気浄化システムの制御装置。
5. 前記排気通路において前記オゾン供給装置からのオゾン供給位置と前記触媒との間に設けられ、排気中のＮＯ量又はＮＯ2量を検出するＮＯｘセンサ（２４）を備える排気浄化システムに適用され、
   前記パラメータ算出部は、前記ＮＯｘセンサの検出結果に基づいて、前記反応後ＮＯパラメータを算出する請求項２乃至４のいずれか１項に記載の排気浄化システムの制御装置。
6. 前記排気通路において前記オゾン供給装置からのオゾン供給位置と前記触媒との間に設けられ、排気中のＮＯ量又はＮＯ2量を検出するＮＯｘセンサ（２４）を備える排気浄化システムに適用され、
   前記パラメータ算出部は、前記オゾン供給装置からのオゾン供給が停止されている状態において、前記ＮＯｘセンサの検出結果に基づいて、前記反応前ＮＯパラメータを算出するとともに、前記オゾン供給装置からのオゾン供給が実施されている状態において、前記ＮＯｘセンサの検出結果に基づいて、前記反応後ＮＯパラメータを算出する請求項２又は３に記載の排気浄化システムの制御装置。
7. 前記排気通路において前記オゾン供給装置からのオゾン供給位置よりも上流側に設けられ、排気中のＮＯ量又はＮＯ2量を検出する第１ＮＯｘセンサ（２４Ａ）と、前記オゾン供給位置と前記触媒との間に設けられ、排気中のＮＯ量又はＮＯ2量を検出する第２ＮＯｘセンサ（２４Ｂ）とを備える排気浄化システムに適用され、
   前記パラメータ算出部は、前記第１ＮＯｘセンサの検出結果に基づいて、前記反応前ＮＯパラメータを算出するとともに、前記第２ＮＯｘセンサの検出結果に基づいて、前記反応後ＮＯパラメータを算出する請求項２又は３に記載の排気浄化システムの制御装置。

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