JP7002381B2 - オゾン供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ吸蔵還元型の浄化触媒を備えた排気浄化システムに搭載され、浄化触媒にオゾンを供給するオゾン供給装置に関する。

内燃機関の排気中に含まれるＮＯｘ（窒素酸化物）を除去するために、ＮＯｘ吸蔵還元型の浄化触媒を用いてＮＯｘを浄化する排気浄化システムが知られている。ＮＯｘ吸蔵還元型の浄化触媒では、一酸化窒素（ＮＯ）よりも、二酸化窒素（ＮＯ２）の方が、吸蔵効率が高い。このため、特許文献１では、ＮＯｘ吸蔵還元型の浄化触媒よりも上流側にオゾン供給装置によりオゾン（Ｏ３）を供給し、そのオゾンにより排気中のＮＯをＮＯ２に酸化させ、より効率よくＮＯｘを吸蔵して除去する技術が提案されている。

特開２０１６－７９８７２号公報

排気浄化システムに搭載されるオゾン供給装置においては、ＮＯｘ吸蔵還元型の浄化触媒へのオゾンの供給量を制御するために、オゾン量を検知する手段の開発が求められている。しかしながら、車両等に搭載できるセンサ類によりオゾン量を直接検知することは、現状、困難であるとされている。

上記の課題に鑑み、本発明は、オゾン量を精度よく把握することにより、オゾン量を精度よく制御できるオゾン供給装置を提供することを目的とする。

本発明は、内燃機関の排気中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ吸蔵還元型の浄化触媒を備えた排気浄化システムに搭載され、前記浄化触媒にオゾンを供給するオゾン供給装置を提供する。このオゾン供給装置は、放電により空気からオゾンを生成するオゾン生成器と、前記オゾン生成器から前記浄化触媒に供給されるガス中のＮＯｘ量を検知する供給側ＮＯｘセンサと、前記オゾン生成器を制御する制御装置と、を備える。前記制御装置は、前記オゾン生成器の放電時のエネルギー状態を取得し、前記エネルギー状態からＮＯｘ量とオゾン量との生成比率を算出する第１算出部と、前記生成比率と、前記供給側ＮＯｘセンサが検知したＮＯｘ量とに基づいて、前記オゾン生成器により生成されるオゾン量を生成オゾン量として算出する第２算出部と、前記生成オゾン量に基づいて、前記オゾン生成器を制御する供給制御部と、を備える。

本発明者は、空気を原料として放電によりオゾンを生成する場合には、生成するオゾン量と、生成するＮＯｘ量とは、所定の生成比率となることを見出した。さらに、本発明者は、この生成比率は、オゾン生成器の放電時のエネルギー状態により変化することを見出し、本発明を完成するに至った。

本発明のオゾン供給装置によれば、第１算出部は、オゾン生成器の放電時のエネルギー状態を取得し、このエネルギー状態に基づいて、ＮＯｘ量とオゾン量との生成比率を算出する。オゾン生成器の放電時のエネルギー状態を考慮することにより、ＮＯｘ量とオゾン量との生成比率をより精度よく算出することができる。また、第２算出部は、第１算出部が算出した生成比率と、供給側ＮＯｘセンサが検知したＮＯｘ量とに基づいて、オゾン生成器により生成されるオゾン量を生成オゾン量として算出する。第１算出部により精度よく算出された生成比率に、供給側ＮＯｘ量の検知値を適用するため、より精度よく生成オゾン量を算出することができる。また、供給制御部は、第２算出部が算出した精度のよい生成オゾン量に基づいて、オゾン生成器を制御するため、オゾン供給装置から浄化触媒に供給するオゾン量を精密に制御することができる。

第１実施形態に係るオゾン供給装置を備える排気浄化システムの概略図。 オゾン供給装置におけるオゾン生成器の概略図。 放電エネルギー曲線におけるＳ／Ｎと放電電流ピーク値の影響を示す図。 放電電流ピーク値についての説明図。 オゾン生成量とＮＯｘ生成量との関係における放電電流ピーク値の影響を示す図。 ＥＣＵが実行するオゾン供給制御のフローチャート。 第２実施形態に係るオゾン供給装置を備える燃焼システムの概略図。 放電エネルギー曲線におけるＳ／Ｎと発光強度の影響を示す図。 オゾン生成量とＮＯｘ生成量との関係における発光強度の影響を示す図。

（第１実施形態）
図１に示すように、排気浄化システム１は、内燃機関１０から排出される排気を浄化触媒層２１により浄化可能なシステムとして構成されている。オゾン供給装置３０は、浄化触媒層２１にオゾンを供給するために、排気浄化システム１に搭載されている。内燃機関１０は、ディーゼルエンジンであり、吸気管１１から吸入した空気は、過給装置１３によって圧縮されて内燃機関１０の燃焼室内に吸入され、この燃焼室内において、燃料噴射弁から噴射された燃料とともに燃焼に供される。

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、吸気コンプレッサ１４と排気タービン１５とを連結する回転軸１６とを備えている。内燃機関１０からの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てもよい。

吸気管１１には、吸気コンプレッサ１４の上流側となる位置に、吸気管１１を通過する空気量を検出する吸気量センサ１８が設けられている。排気管１２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、エンジンで発生したＮＯｘ量を濃度として検出する排気側ＮＯｘセンサ２４が設けられている。排気温度センサ２２、排気圧センサ２３、排気側ＮＯｘセンサ２４の下流側に、浄化触媒層２１が設けられている。

浄化触媒層２１は、ＮＯｘ吸蔵還元型の触媒を備えている。浄化触媒層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、例えばポスト噴射の実施時等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。浄化触媒層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。内燃機関１０からの排気は、排気管１２を通過して浄化触媒層２１において浄化される。

オゾン供給装置３０は、エアポンプ３２と、オゾン生成器３３とを備えている。エアポンプ３２は、例えば電動ポンプであって、外部から吸入した空気を加圧してオゾン生成器３３に送風することができる。エアポンプ３２の出口には、空気量センサ３５が設けられており、エアポンプ３２からオゾン生成器３３に送風する空気の流量を検知することができる。

オゾン生成器３３は、オゾン供給管３１を介して接続されている。オゾン供給管３１は、浄化触媒層２１の上流側かつ排気温度センサ２２、排気圧センサ２３および排気側ＮＯｘセンサ２４の下流側となる位置において、排気管１２に接続されている。オゾン供給管３１には、排気管１２からの排気の逆流を抑制する目的で、開閉弁３４が設けられている。開閉弁３４は、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。オゾン供給管３１には、オゾン生成器３３と開閉弁３４との間となる位置において、ＮＯｘ量を濃度として検出する供給側ＮＯｘセンサ２５が設けられている。供給側ＮＯｘセンサ２５によって、オゾン生成器３３から浄化触媒層２１へ供給されるガス中のＮＯｘ量を検知することができる。

図２に示すように、オゾン生成器３３は、ハウジング３６と、ハウジング３６内に配置された複数の電極板３７と、電極板３７に印加する電圧を制御するトランス３９とを備えている。エアポンプ３２から供給された空気がハウジング３６内を通過する。複数の電極板３７は、空気の流通方向に対して略直交する方向に所定間隔で配置されており、空気は、複数の電極板３７によって隔てらえた複数の流路３８を通過する。トランス３９によって複数の電極板３７間に高電圧が印加されて放電が起こると、流路３８を流通する空気からオゾンが生成される。

オゾン生成器３３により生成されたオゾン（Ｏ３）は、オゾン供給管３１を介して、排気管１２において浄化触媒層２１の上流側に供給される。オゾンが供給されることにより、排気管１２から浄化触媒層２１に流入する排気中のＮＯをＮＯ２に酸化することができ、これによって、浄化触媒層２１におけるＮＯｘ吸蔵能力を高めることができる。特に、浄化触媒層２１の温度が低い場合には、ＮＯの吸蔵効率が低くなるため、浄化触媒層２１にオゾンを供給してＮＯをＮＯ２に酸化することが吸蔵効率確保のために好ましい。

内燃機関１０の運転時において、排気管１２にオゾン供給を行う場合には、オゾン生成器３３においてトランス３９により電圧印加が実行され、オゾンが生成される。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が開放されることにより、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、浄化触媒層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、浄化触媒層２１においてＮＯ及びＮＯ２が吸蔵され、かつ還元浄化される。

吸気量センサ１８、排気温度センサ２２、排気圧センサ２３、排気側ＮＯｘセンサ２４、供給側ＮＯｘセンサ２５および空気量センサ３５の検知値は、ＥＣＵ４０に出力される。ＥＣＵ４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を含むマイクロコンピュータを主体として構成された電子制御ユニットであり、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、内燃機関１０および排気浄化システム１の各種制御を実行する。ＥＣＵ４０は、内燃機関１０の燃焼制御を実行する機能を有するとともに、オゾン供給装置３０からのオゾン供給量制御を実行する制御装置としての機能を有する。

ＥＣＵ４０は、データ取得部４１と、記憶部４２と、算出部４３と、供給制御部４７とを備えている。データ取得部４１は、吸気量センサ１８、排気温度センサ２２、排気圧センサ２３、排気側ＮＯｘセンサ２４、供給側ＮＯｘセンサ２５および空気量センサ３５の検知値等の各種センサの検知値を取得する。データ取得部４１によって取得されたデータは、記憶部４２によって、ＥＣＵ４０に記憶されてもよい。

算出部４３は、第１算出部４４と、第２算出部４５と、第３算出部４６とを備えている。第１算出部４４は、オゾン生成器３３の放電時のエネルギー状態（以下、放電エネルギー状態と称する）を取得し、放電エネルギー状態から、ＮＯｘ量とオゾン量との生成比率（以下、Ｏ／Ｎ生成比率と称することがある）を算出する。

オゾン生成器３３において、空気を原料として放電によりオゾンを生成する場合には、下記式（１）および（２）に示すように、放電により空気中の酸素分子（Ｏ２）から酸素ラジカル（Ｏ・）が生成され、酸素ラジカルと酸素分子からオゾンが生成される。ところが、空気中には、窒素分子（Ｎ２）も含まれているため、下記式（３）および（４）に示すように、酸素ラジカルと窒素分子とが反応することにより、ＮＯｘが副生成物として生成され得る。
Ｏ２＋ｅ→２Ｏ・ …（１）
Ｏ２＋Ｏ・→Ｏ３ …（２）
Ｎ２＋Ｏ・→ＮＯ＋Ｎ・ …（３）
Ｎ・＋Ｏ・→ＮＯ …（４）

本発明者は、鋭意研究の結果、オゾン生成器３３において生成されるオゾン量とＮＯｘ量とが相関していることを見出した。上記式（１）に示す酸素ラジカル生成反応の反応速度式は、下記式（５）によって表すことができる。なお、［Ｏ・］は、酸素ラジカル濃度であり、［Ｏ２］は、酸素濃度であり、ｋｅは、速度係数であり、ｎｅは、電子密度である。また、ｄ［Ｏ・］／ｄｔは、酸素ラジカルの生成速度を示しており、ｋｅとｎｅとの積は、プラズマパラメータである。
ｄ［Ｏ・］／ｄｔ＝ｋｅ×ｎｅ×［Ｏ２］ …（５）

放電により空気からオゾンを生成するオゾン生成反応においては、Ｏ／Ｎ生成比率は、オゾン生成器３３における放電エネルギー状態により、変化する。放電エネルギー状態の一例として、オゾン生成器３３における放電時の電子のエネルギー分布を挙げることができる。電子のエネルギーが所定範囲である場合に、主生成物であるオゾンを高効率で生成することができる。この所定のエネルギー領域をオゾン生成領域と称する。オゾン生成領域は、上限値をＸ１と、下限値Ｘ２によって規定することができる。Ｘ１≦Ｘ≦Ｘ２を満たすエネルギー値Ｘを有する電子が多く存在するほど、オゾン量の比率が多くなる。

電子のエネルギー分布は、図３に示す電子エネルギー分布関数（ＥＥＤＦ：Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｅｎｅｒｇｙ Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を算出することにより、得ることができる。ＥＥＤＦは、ボルツマン方程式に基づいて、公知の手法により、算出することができる。

図３においては、換算電界強度Ｓ／ＮによるＥＥＤＦの変化が示されている。なお、Ｓ／Ｎは、電界強度：Ｓを分子数密度：Ｎにより割ったものである。曲線Ｌ１～Ｌ５は、Ｓ／Ｎが小さい方から大きい方に向かって、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の順となっている。Ｓ／Ｎが大きいほど、ＥＥＤＦの極大値がより高エネルギー側に移行している。

図３に、電子エネルギー値の範囲がＸ１≦Ｘ≦Ｘ２となるオゾン生成領域が示されている。なお、電子エネルギー値がＸ＜Ｘ１となる領域は、低分解領域であり、オゾンとＮＯｘとの双方とも殆ど生成されない。また、電子エネルギー値がＸ≧Ｘ２となる領域は、ＮＯｘ生成領域であり、ＮＯｘの生成比率が増加してオゾン生成効率が低下する。オゾン生成領域におけるオゾンとＮＯｘとの生成比率は、Ｏ３：ＮＯｘ＝１００：１程度であり、ＮＯｘ生成領域におけるオゾンとＮＯｘとの生成比率は、Ｏ３：ＮＯｘ＝１０：１程度である。オゾン生成量を多くするためには、例えば、Ｌ３に示すように、オゾン生成領域に属するエネルギー値Ｘを有する電子が多く存在するＥＥＤＦとなるようにオゾン生成器３３を制御することが好ましい。

換算電界強度Ｓ／Ｎは、放電時に供給されるエネルギーである放電エネルギーのエネルギー強度により変化する。放電エネルギーの強度は、オゾン生成器３３の電極板３７間に流れる放電電流、電極板３７に印加される印加電圧、放電時の発光強度等の所定の物理量についての検知値または入力値から算出することができる。換算電界強度Ｓ／Ｎを変化させる物理量が変化することによって、ＥＥＤＦは変化する。また、エアポンプ３２からオゾン生成器３３に供給される空気の温度または湿度によっても、ＥＥＤＦは変化する。オゾン生成器３３の放電時のＥＥＤＦを変化させる所定の物理量（例えば、上記に例示した放電エネルギーの強度、電極板３７間に流れる放電電流、電極板３７に印加される印加電圧、放電時の発光強度、オゾン生成器３３に供給される空気の温度または湿度）は、電子エネルギー分布に影響するパラメータ（以下、影響パラメータと称する）として用いることができる。影響パラメータは、オゾン生成器３３の放電エネルギー状態を示すパラメータの一例である。

例えば、図４は、放電時に電極板３７間に流れる放電電流の時間変化を示している。図４のＩ１～Ｉ５は、それぞれ、図３のＬ１～Ｌ５に示すＥＥＤＦと対応している。すなわち、放電電流値の極大値が大きいほど、換算電界強度Ｓ／Ｎが大きくなる。なお、放電電流の値は、電流計等により放電時に流れる電流を検知した値であってもよいし、トランス３９に印加した印加電圧から算出された値であってもよい。

第１算出部４４は、オゾン生成器３３の放電エネルギー状態として、例えば、影響パラメータを取得する。影響パラメータは、ＥＥＤＦに影響するとともに、Ｏ／Ｎ生成比率に影響するパラメータである。さらに、影響パラメータに基づいて、ＥＥＤＦを算出する。そして、算出されたＥＥＤＦから、図３に示すようなオゾン生成領域に属するエネルギー値を有する電子の割合と、ＮＯｘ生成領域に属するエネルギー値を有する電子の割合とを算出することによって、Ｏ／Ｎ生成比率を算出することができる。第１算出部４４によれば、オゾン生成器３３における放電条件等により放電エネルギー状態が変化することを考慮し、影響パラメータを取得して、影響パラメータに基づいて精度よくＯ／Ｎ生成比率を算出できる。

図５に、図４に示す放電電流のピーク値（極大値）を影響パラメータとして取得し、算出されたＯ／Ｎ生成比率を示す。Ｌ３に示すように、オゾン生成領域に属するエネルギー値Ｘを有する電子が多く存在するＥＥＤＦが得られる場合には、図５における傾きが大きくなり、ＮＯｘ量に対するオゾン量の比率が高くなる。なお、放電電流のピーク値に代えて、放電電流を時間で積分した時間積分値を影響パラメータとして用いてもよい。

ＥＣＵ４０は、影響パラメータごとに、図５に示すようなＯ／Ｎ生成比率を数式、マップ等により予め記憶していてもよい。すなわち、算出部４３は、取得した影響パラメータをＥＣＵ４０に記憶された数式やマップに適用して、Ｏ／Ｎ生成比率を算出するものであってもよい。または、第１算出部４４は、オゾン供給装置の運転中にＯ／Ｎ生成比率を算出するように構成されていてもよい。または、第１算出部４４は、オゾン供給装置３０の運転中にＯ／Ｎ生成比率を算出し、算出したＯ／Ｎ生成比率に基づいて、ＥＣＵ４０に記憶された数式やマップを補正するように構成されていてもよい。

第２算出部４５は、第１算出部４４が算出したＯ／Ｎ生成比率と、供給側ＮＯｘセンサ２５が検知したＮＯｘ量とに基づいて、オゾン生成器３３により生成されるオゾン量を生成オゾン量として算出する。第２算出部４５によれば、第１算出部４４により精度よく算出されたＯ／Ｎ生成比率を用いることと、供給側ＮＯｘセンサ２５が検知したＮＯｘ量を用いることにより、より精度よく生成オゾン量を算出することができる。

第３算出部４６は、排気側ＮＯｘセンサ２４が検知したＮＯｘ量に基づいて、浄化触媒層２１が内燃機関１０の排気中のＮＯｘを浄化するために要するオゾン量を必要オゾン量として算出する。第３算出部４６は、排気側ＮＯｘセンサ２４が検知したＮＯｘ量と、内燃機関１０の排気温度および排気流量とに基づいて、必要オゾン量を算出することができる。なお、内燃機関１０の排気温度と排気流量とは、それぞれ、吸気量センサ１８、排気温度センサ２２の検知値より算出することができる。

供給制御部４７は、内燃機関１０の運転状態に応じて、オゾン供給装置３０を運転し、浄化触媒層２１へのオゾン供給を実行する。例えば内燃機関１０のリーン燃焼時に、オゾン供給の要求が生じたとして、オゾン供給装置３０を運転し、排気管１２に対してオゾン供給を実行する。

オゾン供給装置３０の運転時に、供給制御部４７は、第２算出部４５が算出した生成オゾン量に基づいて、オゾン生成器３３を制御し、オゾン供給装置３０が供給するオゾン量を制御する。オゾン量の制御のために、供給制御部４７は、エアポンプ３２や開閉弁３４の制御を併せて行ってもよい。供給制御部４７は、第２算出部４５により、オゾン生成器３３の放電条件等を考慮して精度よく算出された生成オゾン量に基づいて、オゾン供給装置３０を制御することができる。その結果、オゾン供給量を適正に制御でき、ひいては、浄化触媒層２１におけるＮＯｘ浄化を適正に実現できる。

供給制御部４７は、第２算出部４５により算出された生成オゾン量が、浄化触媒層２１が必要とするオゾン量（以下、必要オゾン量と称する）に近づくように、オゾン供給装置３０をフィードバック制御するように構成されていてもよい。具体的には、必要オゾン量と、生成オゾン量との差が所定の閾値以下となるようにオゾン生成器を制御するように構成されていてもよい。

例えば、必要オゾン量と生成オゾン量の差が所定の閾値以下である場合には、同条件でオゾン供給を継続し、必要オゾン量と生成オゾン量の差が所定の閾値を超える場合には、オゾン供給装置３０の制御条件を補正するようにしてもよい。制御条件の補正については、必要オゾン量が生成オゾン量よりも大きい場合には、生成オゾン量を増大させるようにし、必要オゾン量が生成オゾン量よりも小さい場合には、生成オゾン量を減少させるようにすることができる。生成オゾン量は、例えば、オゾン生成器３３の出力を増大させることによって増大させることができる。

図６は、オゾン供給装置３０における供給制御処理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。

ステップＳ１０～Ｓ１２では、内燃機関１０の運転状態に関するデータを取得または算出する。まず、ステップＳ１０では、排気側データとして、吸気量センサ１８、排気温度センサ２２、および排気側ＮＯｘセンサ２４の検知値と、内燃機関１０に対して噴射した燃料噴射量とを取得する。次に、ステップＳ１１では、吸気量センサ１８の検知値と燃料噴射量とに基づいて、内燃機関１０の排気流量を算出する。次に、ステップＳ１２では、ステップＳ１１で算出した排気流量と、ステップＳ１０で取得した排気側ＮＯｘセンサ２４の検知値とに基づいて、排気中のＮＯｘ量を算出する。ステップＳ１２の後、ステップＳ１３に進む。

ステップＳ１３、Ｓ１４では内燃機関１０の排気管１２に設置された浄化触媒層２１に関するデータを取得または算出する。まず、ステップＳ１３では、ステップＳ１１で算出した内燃機関１０の排気流量と、ステップＳ１０で取得した排気温度から浄化触媒層２１の温度を算出する。次に、ステップＳ１４では、ステップＳ１０で取得した排気温度と、ステップＳ１１で算出した排気流量と、ステップＳ１２で算出した排気中のＮＯｘ量と、ステップＳ１３で算出した浄化触媒層２１の温度とに基づいて、必要オゾン量Ｙ１を算出する。ステップＳ１４の後、ステップＳ１５に進む。

ステップＳ１５では、ステップＳ１４で算出した必要オゾン量に基づいて、エアポンプ３２の吸入する目標空気量と、オゾン生成器３３においてトランスにより印加する目標電圧とを算出する。さらに、オゾン供給装置３０に対して、目標空気量と目標電圧とを制御値として出力し、目標空気量と目標電圧とに基づいてオゾン生成を行う旨の指示をする。ステップＳ１５の後、ステップＳ１６に進む。

ステップＳ１６～Ｓ２０では、オゾン生成器３３により生成したオゾン量を算出する。まず、ステップＳ１６では、オゾン供給側データとして、供給側ＮＯｘセンサ２５の検知値を取得する。

次に、ステップＳ１７では、ステップＳ１５で算出した目標空気量と、供給側ＮＯｘセンサ２５の検知値とに基づいて、オゾン生成器３３で生成されたＮＯｘ量を算出する。

次に、ステップＳ１８では、影響パラメータを取得する。ステップＳ１８における影響パラメータの取得は、オゾン生成器３３の放電エネルギー状態を取得することに相当する。本実施例では、影響パラメータとして、オゾン生成器３３に目標電圧を印加した際の放電電流のピーク値を取得する。なお、放電電流は、目標電圧に基づいて算出したものであってもよいし、目標電圧を印加して放電を行った際に流れる電流を検知したものであってもよい。

次に、ステップＳ１９では、ステップＳ１８で取得した放電電流のピーク値に基づき、オゾン供給管３１におけるＯ／Ｎ生成比率を算出する。ＥＣＵ４０には、図５に示すような、放電電流のピーク値とＯ／Ｎ生成比率との関係を示す数式またはマップが記憶されており、放電電流のピーク値に基づいて、Ｏ／Ｎ生成比率を算出することができる。

次に、ステップＳ２０では、ステップＳ１９において算出されたＯ／Ｎ生成比率に基づいて、ステップＳ１７で算出したＮＯｘ量から、オゾン供給装置３０から排気管１２に供給されるオゾン量（生成オゾン量Ｙ２）を算出する。

次に、ステップＳ２１では、必要オゾン量Ｙ１から生成オゾン量Ｙ２を減算して求めた差の絶対値である｜Ｙ１－Ｙ２｜が所定の閾値を超えるか否かを判定する。ステップＳ２１において、｜Ｙ１－Ｙ２｜が閾値以下だった場合には、処理を終了し、オゾン供給装置３０における制御値の変更を行うことなく、運転が継続される。すなわち、目標空気量と目標電圧を制御値として、オゾン供給装置３０の制御が継続される。ステップＳ２１において｜Ｙ１－Ｙ２｜が閾値を超える場合には、ステップＳ２２に進む。

ステップＳ２２では、必要オゾン量Ｙ１から生成オゾン量Ｙ２との差であるＹ１－Ｙ２の正負を判定する。Ｙ１－Ｙ２が正の値である場合には、ステップＳ２３に進み、オゾン生成器３３の出力を増大させ、処理を終了する。必要オゾン量Ｙ１に対して、生成オゾン量Ｙ２が不足している場合に、オゾン生成器３３の出力を増大させる等により、生成されるオゾン量が増大させることができる。ステップＳ２２において、Ｙ１－Ｙ２が負の値である場合には、ステップＳ２４に進み、オゾン生成器３３の出力を減少させる。必要オゾン量Ｙ１に対して、生成オゾン量Ｙ２が過剰である場合に、オゾン生成器３３の出力を減少させる等により、生成されるオゾン量を減少させることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態について、第１実施形態との相違点を中心に説明する。第２実施形態では、放電電流に代えて、放電時の発光強度を影響パラメータとして用いる場合を例示して説明する。図７に示すように、第２実施形態に係るオゾン供給装置５０では、オゾン生成器３３に放電の際の発光強度を計測する光度センサ２７が設けられている。光度センサ２７の検知値は、ＥＣＵ４０に出力される。その他の構成は、図１に示す排気浄化システム１と同様であるため、説明を省略する。

図８に、光度センサ２７が検知する発光強度による換算電界強度Ｓ／Ｎと変化と、それに伴うＥＥＤＦの変化を示す。発光強度が大きいほど、換算電界強度Ｓ／Ｎは大きくなり、ＥＥＤＦの極大値がより高エネルギー側に移行している。なお、曲線Ｌ６～Ｌ１０は、Ｓ／Ｎが小さい方から大きい方に向かって、Ｌ６，Ｌ７，Ｌ８，Ｌ９，Ｌ１０の順となっている。

算出部４３は、影響パラメータとして、光度センサ２７が検知する発光強度に基づいて、ＥＥＤＦを算出することができる。さらに、算出部４３は、算出されたＥＥＤＦから、図８に示すようなオゾン生成領域に属するエネルギー値を有する電子の割合と、ＮＯｘ生成領域に属するエネルギー値を有する電子の割合とを算出する。これによって、図９に示すような、Ｏ／Ｎ生成比率を算出することができる。

第２実施形態においても、図６と同様の処理供給制御処理を行い、生成オゾン量を算出し、この生成オゾン量を用いて、オゾン供給装置３０の制御を実行することができる。第２の実施形態では、ステップＳ１８において、影響パラメータとして、光度センサ２７が検知する発光強度を取得する。ステップＳ１９では、ステップＳ１８で取得した発光強度に基づき、Ｏ／Ｎ生成比率を算出する。ＥＣＵ４０には、図８に示すような、発光強度とＯ／Ｎ生成比率との関係を示す数式またはマップが記憶されており、発光強度に基づいて、Ｏ／Ｎ生成比率を算出することができる。

上記の実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。

第１算出部４４は、Ｏ／Ｎ生成比率を変化させるオゾン生成器３３の放電エネルギー状態として、オゾン生成器３３の放電の電子エネルギー分布に影響する所定の物理量（放電電流値等）を取得し、取得した所定の物理量に基づいてＯ／Ｎ生成比率を算出する。第２算出部４５は、第１算出部４４により精度よく算出されたＯ／Ｎ生成比率と、供給側ＮＯｘセンサ２５が検知したＮＯｘ量とに基づいて、生成オゾン量を算出する。影響パラメータを用いることにより、Ｏ／Ｎ生成比率をより精度よく求めることができるため、オゾン供給管３１におけるＮＯｘ量の検知値に基づいて生成オゾン量を算出する際の精度がより高くなる。供給制御部４７は、第２算出部４５が算出した、精度の高い生成オゾン量に基づいて、オゾン供給装置３０を制御するため、オゾン供給装置３０から浄化触媒層２１に供給するオゾン量を精密に制御することができる。

また、供給制御部４７は、第２算出部４５により算出された生成オゾン量が、第３算出部４６必要オゾン量に近づくように、オゾン供給装置３０をフィードバック制御する。このため、オゾン供給量を適正に制御でき、ひいては、浄化触媒層２１におけるＮＯｘ浄化を適正に実現できる。

１…排気浄化システム、１０…内燃機関、２１…浄化触媒層、２５…供給側ＮＯｘセンサ、３０…オゾン供給装置、３３…オゾン生成器、４０…制御装置、４４…第１算出部、４５…第２算出部、４７…供給制御部

Claims (6)

1. 内燃機関（１０）の排気中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ吸蔵還元型の浄化触媒（２１）を備えた排気浄化システム（１）に搭載され、前記浄化触媒にオゾンを供給するオゾン供給装置（３０）であって、
   放電により空気からオゾンを生成するオゾン生成器（３３）と、
   前記オゾン生成器から前記浄化触媒に供給されるガス中のＮＯｘ量を検知する供給側ＮＯｘセンサ（２５）と、
   前記オゾン生成器を制御する制御装置（４０）と、を備え、
   前記制御装置は、
   前記オゾン生成器の放電時のエネルギー状態を取得し、前記エネルギー状態からＮＯｘ量とオゾン量との生成比率を算出する第１算出部（４４）と、
   前記生成比率と、前記供給側ＮＯｘセンサが検知したＮＯｘ量とに基づいて、前記オゾン生成器により生成されるオゾン量を生成オゾン量として算出する第２算出部（４５）と、
   前記生成オゾン量に基づいて、前記オゾン生成器を制御する供給制御部（４７）と、を備えるオゾン供給装置。
2. 前記エネルギー状態は、前記オゾン生成器の放電時の電子エネルギー分布に影響する所定の物理量である請求項１に記載のオゾン供給装置。
3. 前記所定の物理量は、前記オゾン生成器の放電時のエネルギー強度、前記放電時の発光強度、前記放電時の印加電圧、前記放電時の放電電流、前記オゾン生成器に供給される空気の温度または湿度、のうちの少なくともいずれか１つである請求項２に記載のオゾン供給装置。
4. 前記所定の物理量は、前記オゾン生成器の放電電流のピーク値と時間積分値との少なくともいずれか一方である請求項２または３に記載のオゾン供給装置。
5. 前記排気浄化システムは、前記内燃機関からの排気中のＮＯｘ量を検知する排気側ＮＯｘセンサ（２４）をさらに備え、
   前記制御装置は、前記排気側ＮＯｘセンサが検知したＮＯｘ量に基づいて、前記浄化触媒が前記内燃機関の排気中のＮＯｘを浄化するために要するオゾン量を必要オゾン量として算出する第３算出部（４６）をさらに備え、
   前記供給制御部は、前記必要オゾン量と、前記生成オゾン量との差が所定の閾値以下となるように前記オゾン生成器を制御する請求項１～４のいずれかに記載のオゾン供給装置。
6. 前記第３算出部は、前記排気側ＮＯｘセンサが検知したＮＯｘ量と、前記内燃機関の排気温度および排気流量とに基づいて、前記必要オゾン量を算出する請求項５に記載のオゾン供給装置。

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