WO2017098906A1 - オゾン供給制御装置及びオゾン供給装置 - Google Patents

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WO2017098906A1
WO2017098906A1 PCT/JP2016/084438 JP2016084438W WO2017098906A1 WO 2017098906 A1 WO2017098906 A1 WO 2017098906A1 JP 2016084438 W JP2016084438 W JP 2016084438W WO 2017098906 A1 WO2017098906 A1 WO 2017098906A1
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ozone
passage
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exhaust
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隼人 奥田
矢羽田　茂人
良彦 松井
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株式会社デンソー
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Definitions

  • This disclosure relates to an ozone supply control device and an ozone supply device.
  • an ozone supply device that supplies ozone to an internal combustion passage through which exhaust from an internal combustion engine such as an engine passes.
  • an internal combustion passage there is an exhaust passage as well as an intake passage when a part of the exhaust is supplied from the exhaust passage to the intake passage by the EGR passage.
  • NOx adsorption catalyst is provided in the exhaust passage, by supplying ozone to the exhaust passage, NO is oxidized to NO 2 by ozone and the adsorption reaction at the NOx adsorption catalyst becomes active, and the NOx purification rate. Is increased.
  • the ignitability in the internal combustion engine is easily improved.
  • an ozone supply device includes an air supply passage connected to an exhaust passage, an air pump that supplies air to the air supply passage, and an ozone generator that generates ozone using air blown by the air pump. have.
  • ozone generated by the ozone generator is supplied to the exhaust passage.
  • the exhaust gas may flow backward from the internal combustion passage to the ozone passage.
  • the ozone supply device is contaminated by particulate matter contained in the exhaust.
  • an exhaust passage valve that shuts off the backflow of exhaust gas is provided in the ozone passage, when the exhaust gas enters the ozone passage and particulate matter adheres to the exhaust passage valve, the exhaust passage valve moves to a closed state. There is a concern that it will be impossible. In this case, the exhaust gas passes through the exhaust cutoff valve and is discharged to the outside from the upstream end portion of the ozone passage.
  • the present disclosure has been made in view of the above points, and an object of the present disclosure is to contaminate the ozone supply device with particulate matter contained in the exhaust gas in a configuration in which the ozone supply device supplies ozone to a passage through which the exhaust gas passes. It is to suppress this.
  • a first aspect related to the above-described problem is an ozone generation unit that generates ozone, an ozone passage that is connected to an internal combustion passage through which exhaust gas from the internal combustion engine passes, and that supplies ozone generated by the ozone generation unit to the internal combustion passage;
  • An ozone supply control device that performs operation control of an ozone supply device that is provided in an ozone passage and has an entry collection unit that collects particulate matter contained in exhaust gas that has entered the ozone passage from an internal combustion passage.
  • the ozone concentration generated in the generation unit is changed to a first concentration for oxidizing and removing the particulate matter collected in the entry collection unit, and a second concentration smaller than the first concentration.
  • a density changing unit is provided.
  • the entrance collecting part is provided in the ozone passage, even if the exhaust gas flows into the ozone passage from the internal combustion passage, the particulate matter contained in the exhaust gas is entered into the entrance collecting part. Can be collected. For this reason, it can suppress that an ozone supply apparatus is contaminated with a particulate matter.
  • the ozone passes through the entrance collector and is supplied to the internal combustion passage.
  • the inventors have obtained the knowledge that a relatively large ozone concentration is required to oxidize and remove the particulate matter collected in the entrance collection part. According to this knowledge, the concentration of ozone generated for exhaust gas aftertreatment and improvement of ignitability in internal combustion engines can hardly remove particulate matter collected in the entrance collection part. Even if it can be removed, it is only a part of PM. For this reason, when the amount of collected particulate matter is excessively increased in the entry and collection part, the ventilation amount of the entry and collection part decreases and the ozone from the ozone passage to the internal combustion passage is reduced. There is concern about the shortage of supply.
  • the ozone concentration from the ozone generation unit is changed to the first concentration and the second concentration.
  • the first concentration of ozone is used, and when the purpose is to improve the ignitability of exhaust aftertreatment or internal combustion engine. It is possible to use different ozone concentrations, such as using the second concentration of ozone.
  • the particulate matter collected by the ingress collecting part can be oxidized and removed because the ozone concentration is sufficiently high. In this case, it is possible to suppress a shortage of the amount of ozone supplied from the ozone passage to the internal combustion passage accompanying a decrease in the air flow rate of the entry collection section.
  • the ozone concentration is set to a second concentration that is not excessively high, so that exhaust after-treatment or ignition in internal combustion engine is achieved. It is possible to properly improve the performance.
  • the second aspect related to the above-described problem is an ozone generation unit that generates ozone, an ozone passage that is connected to an internal combustion passage through which exhaust gas from the internal combustion engine passes, and supplies ozone generated by the ozone generation unit to the internal combustion passage;
  • An ingress collecting section that is provided in the ozone passage and collects particulate matter contained in the exhaust gas that has entered the ozone passage from the internal combustion passage; It has.
  • the entrance collecting part is provided in the ozone passage, even if the exhaust gas flows into the ozone passage from the internal combustion passage, the particulate matter contained in the exhaust gas is entered into the entrance collecting part. Can be collected. For this reason, it can suppress that an ozone supply apparatus is contaminated with a particulate matter.
  • the figure which shows the structure of the combustion system in 1st Embodiment The figure which shows the structure of an approach collection part periphery. Sectional drawing which shows the structure of an approach collection part. The figure which shows the functional block of ECU. The figure which shows the relationship between ozone concentration and the oxidation rate of PM.
  • the flowchart which shows the procedure of an ozone management process The flowchart which shows the procedure of a collection diagnostic process. The figure which shows a collection map. The figure which shows a collection map.
  • the flowchart which shows the procedure of the ozone management process in 3rd Embodiment The flowchart which shows the procedure of a collection diagnostic process. The flowchart which shows the procedure of the process during reproduction
  • FIG. The figure which shows the structure of the approach collection part periphery in the modification 4.
  • FIG. The figure which shows the structure of the approach collection part periphery in the modification 5.
  • the combustion system shown in FIG. 1 includes an engine 10, a supercharger 11, a NOx purification catalyst 12, and a DPF 13.
  • the combustion system is mounted on a vehicle, and this vehicle runs using the output of the engine 10 as a drive source.
  • the engine 10 is a compression self-ignition type diesel engine, and light oil that is a hydrocarbon compound is used as a fuel for combustion.
  • An intake passage 15 that supplies air to the engine 10 and an exhaust passage 16 that discharges exhaust from the engine 10 are connected to the engine 10.
  • the engine 10 corresponds to an internal combustion engine.
  • the supercharger 11 includes an exhaust turbine 11a, a rotating shaft 11b, and a compressor 11c.
  • the exhaust turbine 11a is disposed in the exhaust passage 16 of the engine 10 and rotates by the kinetic energy of the exhaust.
  • the rotating shaft 11b couples the impellers of the exhaust turbine 11a and the compressor 11c to transmit the rotational force of the exhaust turbine 11a to the compressor 11c.
  • the compressor 11 c is disposed in the intake passage 15 and compresses intake air to supercharge the engine 10.
  • An intercooler 21 as a cooler for cooling the intake air compressed by the compressor 11c is provided downstream of the compressor 11c in the intake passage 15.
  • the intake passage 15 is connected to the intake side of the engine 10 via the intake manifold 22, and the compressed intake air cooled by the cooler is adjusted in flow rate by the throttle valve 23 and distributed to a plurality of combustion chambers of the engine 10. Is done.
  • An air cleaner 24 that purifies the air taken into the engine 10 is provided at the upstream end of the intake passage 15.
  • the exhaust passage 16 is connected to the exhaust side of the engine 10 via the exhaust manifold 25.
  • the NOx purification catalyst 12 is disposed on the downstream side of the exhaust turbine 11 a in the exhaust passage 16.
  • the DPF 13 Diesel Particulate Filter
  • PM Particulate Matter
  • Exhaust gas flowing through the exhaust passage 16 passes through both the NOx purification catalyst 12 and the DPF 13 and is then discharged from the exhaust outlet 16a.
  • the NOx purification catalyst 12 and the DPF 13 constitute an exhaust purification device.
  • PM is solid or liquid fine particles
  • solid fine particles are soot, for example, as soot
  • liquid fine particles are unburned HC such as liquefied HC, for example.
  • the NOx purification catalyst 12 includes an adsorption catalyst that adsorbs nitrogen oxide NOx in the exhaust, a reduction catalyst that reduces NOx to nitrogen N 2 , and the like.
  • the adsorption catalyst has an adsorption power for adsorbing NOx, and in the adsorption catalyst, the adsorption power for nitrogen dioxide NO 2 is much larger than the adsorption power for nitrogen monoxide NO. Note that the NOx purification catalyst 12 corresponds to a NOx catalyst.
  • the combustion system includes an ozone supply device 30 that supplies ozone O 3 to the upstream side of the NOx purification catalyst 12 in the exhaust passage 16.
  • ozone is supplied from the ozone supply device 30 to the exhaust passage 16
  • NO is oxidized to NO 2 by the ozone, so that the ratio of NO 2 in the exhaust increases.
  • Adsorption rate is improved.
  • the ozone supply device 30 can shift between a supply state in which ozone is supplied to the exhaust passage 16 and a stop state in which ozone is not supplied.
  • the ozone supply device 30 includes an ozone passage 31 connected to the exhaust passage 16, an ozone generation section 32 that generates ozone, an air pump 33 that sends air to the ozone generation section 32 through the ozone passage 31, and exhaust gas in the ozone passage 31.
  • An exhaust shut-off valve 34 that shuts off the reverse flow, a pressure sensor 35 that detects the internal pressure of the ozone passage 31 as a gas pressure, and a flow rate sensor 36 that detects the flow rate of air sent from the air pump 33 to the ozone passage 31 as a gas flow rate.
  • the exhaust passage 16 corresponds to an internal combustion passage through which exhaust flows, and the ozone passage 31 is connected to the internal combustion passage.
  • the gas pressure corresponds to the first pressure
  • the gas flow rate corresponds to the ventilation amount.
  • an air pump 33 is provided at an upstream end thereof, and an ozone generation unit 32 is provided between the air pump 33 and the exhaust passage 16.
  • the ozone passage 31 is formed by connecting a plurality of pipes.
  • the air pump 33 is a centrifugal air pump, and is configured by housing an impeller driven by an electric motor in a case.
  • the air pump 33 has a suction port 33a for sucking air, and the suction port 33a is formed in the case.
  • the air pump 33 corresponds to a blowing unit that shifts to a blowing state.
  • the suction port 33 a of the air pump 33 forms the upstream end of the ozone passage 31.
  • the ozone generating unit 32 includes a housing that forms a flow path therein, and a plurality of electrodes are disposed in the flow path. These electrodes have a flat plate shape arranged so as to face each other in parallel, and electrodes to which a high voltage is applied and electrodes having a ground voltage are alternately arranged. Air blown by the air pump 33 flows into the housing of the ozone generator 32. This air flows into the flow passage in the housing and flows through the interelectrode passage, which is a passage between the electrodes.
  • the ozone generator 32 When energized to the electrode of the ozone generator 32, electrons emitted from the electrode collide with oxygen molecules contained in the air in the interelectrode passage. Then, ozone is generated from oxygen molecules. That is, the ozone generator 32 generates ozone by changing oxygen molecules into a plasma state by discharge. Accordingly, when the ozone generator 32 is energized, ozone is contained in the air flowing from the ozone generator 32 toward the exhaust passage 16. In the ozone generation unit 32, the ozone generation rate increases as the amount of current supplied to the electrode increases.
  • the ozone generator 32 can also be referred to as an ozone generator or an ozonizer.
  • the exhaust shut-off valve 34 is an electromagnetically driven on-off valve, and is provided between the ozone generator 32 and the exhaust passage 16 in the ozone passage 31.
  • the exhaust cutoff valve 34 is arranged at a position spaced from the downstream end of the ozone passage 31 to the upstream side.
  • the exhaust cutoff valve 34 can be shifted between an open state that allows ventilation and a closed state that blocks ventilation, and the closed state corresponds to the cutoff state.
  • the exhaust cutoff valve 34 is in the open state, the amount of ventilation of the ozone passage 31 is adjusted according to the opening degree of the exhaust cutoff valve 34.
  • the amount of ventilation of the ozone passage 31 is maximized when the exhaust cutoff valve 34 is fully open.
  • the exhaust cutoff valve 34 corresponds to a ventilation cutoff unit.
  • the pressure sensor 35 is provided between the ozone generation part 32 and the exhaust shut-off valve 34 in the ozone passage 31. Specifically, the pressure sensor 35 is disposed at a position near the ozone generator 32. In this case, the pressure change accompanying the opening / closing of the exhaust cutoff valve 34 is easily reflected in the detection result of the pressure sensor 35.
  • the pressure sensor 35 corresponds to a pressure detection unit.
  • the flow sensor 36 is provided between the air pump 33 and the ozone generator 32 in the ozone passage 31, and can detect the amount of air discharged from the air pump 33. Specifically, the flow sensor 36 is arranged at a position near the air pump 33. In this case, the detection result of the flow sensor 36 tends to reflect the change in the air flow accompanying the driving and stopping of the air pump 33.
  • the flow rate sensor 36 corresponds to a flow rate detection unit.
  • the exhaust passage valve 34 is provided in the ozone passage 31, the exhaust gas flowing through the exhaust passage 16 enters the ozone passage 31 depending on the operating state of the engine 10 and the air pump 33 and the opening / closing timing of the exhaust passage valve 34. There seems to be something.
  • the ozone passage 31 is provided with an entry collecting portion 37 that collects PM contained in the exhaust gas.
  • the entry collecting part 37 is disposed at the downstream end of the ozone passage 31 on the downstream side of the exhaust cutoff valve 34.
  • the ozone passage 31 has an entry passage portion 31 a that enters the exhaust passage 16.
  • the downstream end of the entrance passage portion 31 a is the downstream end of the ozone passage 31, and this downstream end is opened toward the downstream side of the exhaust passage 16.
  • the entry passage portion 31a includes an intersection portion 31b extending in a direction intersecting the exhaust flow direction in the exhaust passage 16, and an extension portion 31c extending from the intersection portion 31b toward the downstream side of the exhaust passage 16. Yes.
  • the approach collection part 37 is provided with respect to the downstream end of the extension part 31c.
  • the extended portion 31 c is entirely separated from the inner peripheral surface of the ozone passage 31, and the heat of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 16 is easily applied to the ingress collecting portion 37.
  • the entrance collection unit 37 has a configuration in which a flow path of a gas such as ozone is meandered in the ozone passage 31, and this configuration is realized by a labyrinth structure.
  • the entrance collection part 37 includes a passage forming part 37a such as piping that forms the ozone passage 31, a storage part 37b that stores the downstream end of the passage formation part 37a, a passage formation part 37a, and a storage part 37b.
  • the cover part 37c which covers the boundary part between and.
  • Each of the storage portion 37b and the cover portion 37c is a cylindrical member that is open at one end, and a gap through which gas flows is formed between the passage forming portion 37a, the storage portion 37b, and the cover portion 37c.
  • the passage forming part 37a, the storage part 37b, and the cover part 37c are all formed of a metal material having heat resistance.
  • the ozone that has reached the entry and collection portion 37 flows out from the passage formation portion 37a into the storage portion 37b, and is formed between the passage formation portion 37a and the storage portion 37b. Through the gap, the gap between the storage portion 37b and the cover portion 37c is reached. And it flows out into the exhaust passage 16 from the clearance gap between the accommodating part 37b and the cover part 37c.
  • the exhaust gas flowing through the exhaust passage 16 enters the ozone passage 31, it travels along a route opposite to ozone.
  • the flow path becomes narrower as the collected PM increases, and the gas does not flow easily.
  • the air pump 33 when air is supplied to the ozone passage 31 by the air pump 33, the more PM collected by the entry collection unit 37, the more difficult the air passes through the entry collection unit 37, and the flow rate in the ozone passage 31 is increased. It decreases and the pressure on the upstream side of the entrance collection part 37 becomes high.
  • a collection state changes because the collected PM increases.
  • the combustion system has an ECU 40 as a control device.
  • the ECU 40 includes a processor 41a, a RAM 41b, a memory 41c, and an interface 41d for inputting and outputting information.
  • the memory 41c is a rewritable nonvolatile storage medium and corresponds to a storage unit.
  • the ECU 40 is connected to an engine rotation sensor 42, an intake pressure sensor 43, an air flow meter 44, an accelerator opening sensor 45, and a throttle opening sensor 46.
  • the engine speed is detected by an engine rotation sensor 42 attached in the vicinity of the output shaft 10 a of the engine 10.
  • Examples of the physical quantity representing the engine load include intake pressure, intake air amount, accelerator pedal depression amount, and the like.
  • the intake pressure is detected by an intake pressure sensor 43 attached to the downstream portion of the compressor 11c in the intake passage 15.
  • the intake air amount is detected by an air flow meter 44 attached to the upstream side portion of the compressor 11c in the intake passage 15.
  • the accelerator pedal depression amount is detected by an accelerator opening sensor 45 attached to the accelerator pedal.
  • the opening of the throttle valve 23 is detected by a throttle opening sensor 46 attached to the throttle valve 23.
  • the ECU 40 is connected to an exhaust temperature sensor 51, an exhaust pressure sensor 52, a catalyst temperature sensor 53, a pressure sensor 35, and a flow rate sensor 36.
  • the ECU 40 acquires physical quantities detected by the sensors 51 to 53, 35, and 36 in addition to the detected values of the operating state of the engine 10 such as the engine speed and the engine load. Then, the operation of the ozone supply device 30 is controlled based on these physical quantities.
  • the exhaust temperature sensor 51 is attached to the exhaust passage 16 and detects the exhaust temperature.
  • the exhaust pressure sensor 52 is attached to the exhaust passage 16 and detects the exhaust pressure.
  • the exhaust temperature sensor 51 and the exhaust pressure sensor 52 are disposed in the exhaust passage 16 between the NOx purification catalyst 12 and the exhaust turbine 11a. The exhaust pressure corresponds to the second pressure.
  • the catalyst temperature sensor 53 is provided between the NOx purification catalyst 12 and the DPF 13 in the exhaust passage 16 and detects the internal temperature of the NOx purification catalyst 12 by detecting the temperature of the exhaust gas that has passed through the NOx purification catalyst 12. .
  • the catalyst temperature sensor 53 may be attached to the NOx purification catalyst 12.
  • the ozone generator 32, the air pump 33, and the exhaust cutoff valve 34 are connected to the ECU 40 as actuators.
  • the ECU 40 controls the operation of these actuators by outputting a command signal.
  • the ozone generation unit 32 adjusts the amount of ozone generated by the ozone generation unit 32 by controlling the voltage application to the electrodes.
  • the air pump 33 adjusts the amount of air blown by the air pump 33 by controlling the amount of power supplied to the air pump 33 by duty control.
  • the ECU 40 constructs the NOx oxidation unit 61, the DPF regeneration unit 62, the collection regeneration unit 63, and the concentration change unit 64 shown in FIG. 4 as functional blocks by executing the control program stored in the memory 41c by the processor 41a. To do.
  • the ECU 40 removes the NOx oxidation unit 61 that promotes oxidation of NOx in the exhaust, the DPF regeneration unit 62 that performs DPF regeneration to remove the PM collected by the DPF 13, and the PM collected by the entry collection unit 37. It has the collection reproduction
  • the DPF regeneration unit 62 promotes PM combustion in the DPF 13 by performing a process of increasing the exhaust temperature. Examples of the process for increasing the exhaust temperature include a process for increasing the fuel injection amount in the engine 10 and a process for shifting the ozone supply device 30 to the supply state and supplying ozone to the DPF 13. Both the NOx oxidation unit 61 and the collection / regeneration unit 63 perform a process of shifting the ozone supply device 30 to the supply state.
  • the ECU 40 has a concentration changing unit 64 that can change the ozone concentration generated by the ozone generating unit 32.
  • the concentration changing unit 64 can adjust the energization amount to the electrode in the ozone generation unit 32, and the ozone generation unit 32 generates ozone having a concentration corresponding to the energization amount.
  • the concentration changing unit 64 can change the ozone concentration in a plurality of steps, and in these steps, the concentration Da for regeneration for performing the regeneration of the entry collecting unit 37 and the post-treatment for promoting the oxidation of NOx. Concentration Db is included.
  • the inventors obtained the knowledge that the oxidation rate of PM increases as the ozone concentration increases through tests and the like.
  • the ozone concentration at which the PM oxidation rate is relatively high is set as the regeneration concentration Da
  • the ozone concentration at which the PM oxidation rate is relatively low is set as the post-processing concentration Db.
  • the post-processing concentration Db is set as the post-processing concentration
  • the regeneration concentration Da is set to, for example, an ozone concentration at which the oxidation rate of PM is 50 to 60%, and the post-treatment concentration Db is, for example, a concentration that is 1/5 to 1/4 of the regeneration concentration Da.
  • the reproduction density Da corresponds to the first density
  • the post-processing density Db corresponds to the second density.
  • the ECU40 performs the ozone management process which manages the ozone production
  • FIG. This ozone management process is repeatedly executed at a predetermined cycle during the operation period of the engine 10.
  • the ECU 40 has a function of executing the ozone management process by the processor 41 a, and this function corresponds to the collection / reproduction unit 63.
  • the ECU 40 corresponds to an ozone supply control device.
  • step S101 it is determined whether or not the regeneration of the entry collection unit 37 is being performed as the collection unit regeneration.
  • the process proceeds to step S102, and it is determined whether or not the ozone supply device 30 is in a supply state.
  • the NOx oxidation unit 61 or the DPF regeneration unit 62 shifts the ozone supply device 30 to a supply state can be cited. .
  • step S103 determines whether or not the DPF regeneration is in progress.
  • the DPF 13 is at a high temperature (for example, 500 ° C. or higher) because the DPF regeneration unit 62 performs the process of increasing the exhaust gas temperature. If the DPF regeneration is not in progress, the process proceeds to step S104.
  • step S104 it is determined whether or not to perform collection diagnosis.
  • the variation in the exhaust state such as the temperature and pressure of the exhaust is relatively small
  • the collection diagnosis is performed when the variation in the exhaust state is relatively small.
  • step S105 When performing collection diagnosis, it progresses to step S105 and performs collection diagnosis processing.
  • the collection diagnosis process will be described with reference to FIG. In FIG. 7, in step S201, the operation of the air pump 33 is started, and then, in step S202, the exhaust cutoff valve 34 is shifted to an open state.
  • step S203 the gas pressure P1 of the ozone passage 31 is acquired based on the detection signal of the pressure sensor 35, and in step S204, the gas flow rate V1 of the ozone passage 31 is acquired based on the detection signal of the flow sensor 36.
  • step S205 the exhaust pressure P2 in the exhaust passage 16 is acquired based on the detection signal of the exhaust pressure sensor 52.
  • the acquisition process in steps S203 to S205 is performed on the condition that a predetermined time, such as several seconds, has elapsed until the air flow rate by the air pump 33 is stabilized after the operation of the air pump 33 is started in step S201.
  • step S206 the collection state of the entry collection part 37 is calculated based on the gas pressure P1, the gas flow rate V1, and the exhaust pressure P2.
  • a collection map indicating the relationship among the gas pressure P1, the gas flow rate V1, the exhaust pressure P2, and the collection state of the entry collection unit 37 is stored in the memory 41c.
  • the collection map is read from the memory 41c, and the collection level corresponding to the gas pressure P1, the gas flow rate V1, and the exhaust pressure P2 acquired in steps S203 to S205 is set as the collection state of the entry collection unit 37.
  • the ECU 40 has a function of executing steps S203 to S206.
  • the function of executing step S203 corresponds to the first pressure acquisition unit
  • the function of executing step S204 corresponds to the ventilation acquisition unit
  • the function of executing step S205 corresponds to the second pressure acquisition unit
  • the function to perform corresponds to the collection calculation unit.
  • the relationship among the gas pressure P1, the gas flow rate V1, and the exhaust pressure P2 is shown for each collection level.
  • the collection levels include level 0 as shown in FIG. 8 and level X as shown in FIG. 9, and at each collection level, at least one of gas pressure P1, gas flow rate V1 and exhaust pressure P2.
  • step S ⁇ b> 106 it is determined whether or not the collection unit needs to be regenerated.
  • it determines with collection part reproduction
  • the collection unit regeneration process will be described with reference to FIG.
  • step S301 the exhaust temperature of the exhaust passage 16 is acquired based on the detection signal of the exhaust temperature sensor 51.
  • step S302 the temperature of the approach collection part 37 is estimated as a collection part temperature.
  • the collector temperature is estimated based on the exhaust gas temperature.
  • the exhaust gas temperature change mode and the outside air temperature change mode after the vehicle starts running are stored in the memory 41c, and the collector temperature is determined based on the exhaust temperature change mode and the outside air temperature change mode. May be estimated.
  • step S303 it is determined whether or not the collection unit temperature is higher than a predetermined regeneration temperature.
  • the regeneration temperature is set to 150 degrees, for example.
  • the process proceeds to step S304.
  • the collection unit temperature may be determined whether or not the collection unit temperature is lower than a predetermined upper limit temperature, and the condition that the collection unit temperature is lower than the upper limit temperature may be added to the condition that proceeds to step S304.
  • ozone is easily decomposed by heat from around 200 degrees. For this reason, by setting the upper limit temperature to, for example, 200 degrees, when ozone is decomposed before reaching the ingress collecting unit 37, the ozone generating unit 32 does not generate ozone. Waste of electrical energy is avoided.
  • step S304 the ozone concentration generated from the ozone generator 32 is set to the regeneration concentration Da.
  • step S305 the ozone supply device 30 is shifted to the supply state, so that the collection unit regeneration is started using ozone having the regeneration concentration Da.
  • the ozone generation in the ozone generator 32 is started by starting energization to the ozone generator 32.
  • the PM collected by the entry collection unit 37 is easily oxidized by ozone having the regeneration concentration Da, and the oxidized PM is easily burned and removed by the heat of the entry collection unit 37. .
  • step S101 if it is determined in step S101 that the collection unit is being regenerated, the process proceeds to step S108, and the process during reproduction is performed.
  • the processing during reproduction will be described with reference to FIG. In FIG. 11, in steps S401 to S404, the same processing as in steps S203 to S206 of FIG. 7 is performed. Specifically, the gas pressure P1, the gas flow rate V1, and the exhaust pressure P2 are acquired, and the collection state of the entry collection unit 37 is calculated based on the gas pressure P1, the gas flow rate V1, and the exhaust pressure P2.
  • step S405 it is determined whether or not the collection unit regeneration has been completed.
  • the collection state is at a predetermined completion level, and it is assumed that the collection unit regeneration is completed when the collection state is at the completion level.
  • the completion level is closer to the 0 level than the playback level.
  • the process during regeneration is terminated as it is, and the collection unit regeneration is continued.
  • the ozone supply device 30 is shifted to the stopped state in steps S406 to S408. Specifically, ozone generation in the ozone generator 32 is stopped in step S406, the exhaust cutoff valve 34 is shifted to a closed state in step S407, and the operation of the air pump 33 is stopped in step S408.
  • the entrance collecting part 37 is provided in the ozone passage 31, even if the exhaust flows into the ozone passage 31 from the exhaust passage 16, the PM contained in the exhaust enters and collects. Collected by the unit 37. For this reason, it can suppress that the ozone supply apparatus 30 is contaminated with PM.
  • the exhaust shut-off valve 34 may not be properly opened and closed, or that ozone may not be generated properly in the ozone generator 32. For example, when the exhaust shut-off valve 34 is fixed in an open state by PM, the exhaust shut-off valve 34 cannot prevent the backflow of exhaust gas in the ozone passage 31.
  • the ozone generated in the ozone generation unit 32 can be switched between the regeneration concentration Da and the post-treatment concentration Db, ozone of the regeneration concentration Da is used for regeneration of the collection unit,
  • the post-treatment concentration Db can be used for NOx oxidation and DPF regeneration.
  • For collection part regeneration since the PM is oxidized in the entry collection part 37 because the regeneration concentration Da is sufficiently high, clogging occurs due to PM collected in the entry collection part 37, Even if clogging occurs, the clogging can be eliminated.
  • the ozone concentration in the NOx purification catalyst 12 is set to the post-treatment concentration Db, so that the ozone is less likely to be greater than NOx. For this reason, it can suppress that ozone is discharge
  • the ozone concentration is excessively high, so that the temperature rise associated with PM combustion in the DPF 13 becomes excessively large, and the PM collection capability of the DPF 13 decreases. There is concern about the occurrence of abnormalities.
  • the ozone concentration is set to the post-treatment concentration Db, so that it is difficult for the temperature of the DPF 13 to rise excessively during the DPF regeneration. In this case, DPF regeneration is properly managed, and the occurrence of abnormality in the DPF 13 can be suppressed.
  • ozone having a regeneration concentration Da is generated in the ozone generation unit 32.
  • the PM oxidized by ozone is easily combusted by the heat of the entry collection unit 37, so that the removal efficiency of the PM collected by the entry collection unit 37 can be increased.
  • generation is realizable by shortening the time for the ozone production
  • regeneration is performed when the approach collection part 37 reaches the reproduction
  • most of the ozone having the regeneration concentration Da is used for the oxidation of PM by the ingress collecting part 37, so that it is possible to suppress the release of ozone from the exhaust outlet 16a to the outside.
  • the gas pressure P1, the gas flow rate V1, and the exhaust pressure are calculated using the principle that the larger the amount of PM collected by the entry collection unit 37, the more difficult the gas flows through the entry collection unit 37.
  • the collection state of the entry collection unit 37 is estimated.
  • sensors for performing exhaust aftertreatment such as the pressure sensor 35, the flow sensor 36, and the exhaust pressure sensor 52 are used for estimating the collection state.
  • the cost burden corresponding to the increase in the number of dedicated sensors can be reduced.
  • the collection state is estimated.
  • the processing burden on the ECU 40 can be reduced.
  • the entrance collection part 37 is disposed in the extension part 31 c of the ozone passage 31, the heat of the exhaust gas is easily applied to the entry collection part 37. For this reason, when performing collection part reproduction
  • ozone is supplied from the ozone supply device 30 to the exhaust passage 16, but in the second embodiment, ozone is supplied from the ozone supply device 30 to the intake passage 15.
  • the ozone passage 31 is connected to the intake passage 15 as shown in FIG.
  • a connection portion of the ozone passage 31 is disposed between the air flow meter 44 and the compressor 11c.
  • the intake passage 15 corresponds to an internal combustion passage through which exhaust flows, and the ozone passage 31 is connected to the internal combustion passage.
  • the combustion system of this embodiment has an EGR device 70 that introduces a part of the exhaust gas as EGR gas to the intake side.
  • the EGR device 70 includes an EGR passage 71, an EGR valve 72, and an EGR cooler 73.
  • the EGR passage 71 connects the intake passage 15 and the exhaust passage 16 and is formed by piping or the like.
  • a connection portion of the EGR passage 71 is disposed between the air flow meter 44 and the ozone passage 31, and in the exhaust passage 16, a connection portion of the EGR passage 71 is disposed on the downstream side of the DPF 13.
  • the EGR valve 72 is an adjustment unit that adjusts the amount of EGR gas flowing through the EGR passage 71, and is, for example, an electromagnetically driven valve.
  • the EGR cooler 73 is a cooling unit that cools the EGR gas, and is disposed upstream of the EGR valve 72 in the EGR passage 71.
  • the EGR cooler 73 is, for example, a water-cooled heat exchanger, and performs heat exchange between the cooling water and the EGR gas by circulating the cooling water.
  • the EGR device 70 includes a pre-cooler sensor 74 that detects the temperature of the EGR gas before being cooled by the EGR cooler 73, and a post-cooler sensor 75 that detects the temperature of the EGR gas after being cooled by the EGR cooler 73. have.
  • the pre-cooler sensor 74 is disposed upstream of the EGR cooler 73 in the EGR passage 71
  • the post-cooler sensor 75 is disposed downstream of the EGR cooler 73 in the EGR passage 71.
  • These sensors 74 and 75 are electrically connected to the ECU 40.
  • the catalyst temperature sensor 53 is not provided in the exhaust passage 16, but the ECU 40 can estimate the internal temperature of the NOx purification catalyst 12 based on the detection signal of the pre-cooler sensor 74.
  • the amount of NOx generated due to fuel combustion tends to decrease due to a decrease in the oxygen concentration of the intake air.
  • the ozone supplied from the ozone supply device 30 to the intake passage 15 is easily decomposed by NOx contained in the EGR gas and easily generates oxygen. Therefore, the ozone passage 31 is connected to the intake passage 15 at a position as close as possible to the engine 10, thereby shortening the period during which both ozone and NOx exist in the intake passage 15. For this reason, ozone supplied to the intake passage 15 is not easily decomposed by NOx of EGR gas.
  • connection portion of the ozone passage 31 with respect to the intake passage 15 is disposed at a position near the compressor 11c between the EGR passage 71 and the compressor 11c. Further, it may be arranged on the downstream side.
  • the ozone passage 31 may be connected between the compressor 11 c and the intercooler 21 in the intake passage 15 or may be connected to the intake manifold 22.
  • the temperature of the ingress collecting part 37 is estimated based on the temperature of the EGR gas.
  • the detection results of the pre-cooler sensor 74 and the post-cooler sensor 75 are used when estimating the collection unit temperature in step S302.
  • the EGR acquired based on the intake air amount acquired based on the detection signal of the air flow meter 44 and the opening degree of the EGR valve 72 is estimated.
  • the processes of steps S303 to S305 are performed in the collection unit regeneration process.
  • step S501 and S502 the same processing as in steps S101 and S102 of the first embodiment is performed.
  • step S503 the process proceeds to step S503 to determine whether or not to perform collection diagnosis.
  • collection diagnosis is performed using the period in which the air pump 33 is in the operating state.
  • the ozone concentration is set to the post-treatment concentration Db by the NOx oxidation unit 61 and the DPF regeneration unit 62.
  • steps S504 to S507 the same processing as in steps S105 to S108 of the first embodiment is performed.
  • step S504 the collection diagnosis process in step S504 will be described with reference to FIG.
  • the processes in steps S201 and S202 of the first embodiment are not performed.
  • steps S601 to S604 the same processing as in steps S203 to S206 of the above embodiment is performed.
  • the ECU 40 has a function of executing steps S601 to S604.
  • the function of executing step S601 corresponds to the first pressure acquisition unit
  • the function of executing step S602 corresponds to the ventilation acquisition unit
  • the function of executing step S603 corresponds to the second pressure acquisition unit
  • the function to perform corresponds to the collection calculation unit.
  • step S507 the processing during reproduction in step S507 will be described with reference to FIG.
  • steps S701 to S705 the same processing as in steps S401 to S405 of the first embodiment is performed.
  • step S706 the ozone concentration is set to the post-treatment concentration Db for the purpose of returning the ozone supply device 30 to the supply state after the collection unit regeneration is completed.
  • steps S406 to S408 in the first embodiment is not performed.
  • the entrance collection part 37 can be regenerated only by changing the ozone concentration from the post-treatment concentration Db to the regeneration concentration Da using the period in which the ozone supply device 30 is in the supply state.
  • the extension portion 31c may extend toward the upstream side of the exhaust passage 16, and extends in a direction intersecting the exhaust flow from the intersection portion 31b. It may be. Further, the entry passage portion 31a may not have the extending portion 31c. Even in this case, the approach collection part 37 is arrange
  • the entry collecting part 37 may be arranged upstream of the entry passage part 31a in the ozone passage 31 as shown in FIG.
  • the heat resistance of the approach collection part 37 is low to some extent, it is hard to generate abnormality in the approach collection part 37.
  • the ozone passage 31 does not need to have the entry passage portion 31a. Even in this case, since the entrance collection part 37 is disposed at the downstream end of the ozone passage 31, it is possible to realize a configuration in which the heat of the exhaust gas flowing through the exhaust passage 16 is easily applied to the entry collection part 37. However, with this configuration, it is expected that the exhaust easily reaches the entrance collection unit 37 and the frequency of performing the collection unit regeneration is increased.
  • the entry collection unit 37 may have a filter 81 for removing PM from the exhaust gas.
  • the filter 81 is made of a heat-resistant metal material, and is a mesh member having a large number of meshes.
  • the filter 81 is provided in a state in which the peripheral edge extends along the inner peripheral surface of the ozone passage 31, and the exhaust gas passes through the filter 81 so that PM can be filtered out from the exhaust gas. .
  • the PM collected by the filter 81 is oxidized and removed by ozone by performing the collection portion regeneration process.
  • the entry collecting unit 37 may have electrodes 82 and 83 for electrically removing PM from the exhaust gas. These electrodes 82 and 83 are opposed to each other in the ozone passage 31, the first electrode 82 is an application electrode to which a high voltage V of, for example, 3 kV is applied, and the second electrode 83 is a grounded ground electrode. Has been. When a high voltage V is applied to the exhaust gas by the electrodes 82 and 83, PM in the exhaust gas is attracted to the second electrode 83 on the ground side and collected by the second electrode 83. Similar to the first embodiment, the PM collected by the second electrode 83 is oxidized and removed by ozone by performing the collection part regeneration process.
  • V high voltage V
  • the ECU 40 does not use the collection map when calculating the collection state of the entry collection unit 37, but correlates the gas pressure P1, the gas flow rate V1, the exhaust pressure P2, and the collection state.
  • An included function or model may be used.
  • the ECU 40 may calculate the ventilation state of the ozone passage 31 as the collection state instead of calculating the amount of PM collected by the entry collection unit 37 as the collection state. In this case, the correlation between the amount of PM collected by the entry collection unit 37 and the ventilation state of the ozone passage 31 is used.
  • the ECU 40 determines whether or not to perform the collection unit regeneration based on the temperature of the entry collection unit 37, but determines whether or not to perform the collection unit regeneration based on the exhaust temperature. May be performed. For example, it is assumed that the change mode of the exhaust temperature is acquired and the collection unit regeneration is performed when a state where the exhaust temperature is higher than a predetermined temperature continues for a predetermined period. Even in this case, the PM can be appropriately removed by the heat stored in the approach collection unit 37.
  • the ECU 40 may periodically perform the collection diagnosis process and the collection unit regeneration process regardless of the collection state of the entry collection unit 37.
  • a configuration for periodically performing these processes a configuration in which the processing is repeated at a predetermined cycle such as 24 hours or 48 hours, or a configuration in which the traveling distance of the vehicle is repeated every time the predetermined distance such as 1000 km is reached.
  • the function provided by the processor 41a of the ECU 40 can be provided by hardware and software different from those described above, or a combination thereof.
  • a control circuit such as a control circuit of the vehicle control ECU may execute part or all of the ozone management process.
  • each function may be provided by hardware and software different from those described above, or a combination thereof.
  • various non-transitional tangible storage media such as a flash memory and a hard disk can be adopted as the memory 41c for storing a program executed by the processor 41a.
  • the engine 10 included in the combustion system may be a gasoline engine instead of a diesel engine as long as it is an internal combustion engine.
  • the combustion system configured to include the ozone supply device 30 is not limited to an on-board internal combustion engine, and may include an internal combustion engine mounted on a ship, a railway vehicle, an aircraft, or the like. Moreover, you may have the internal combustion engine for electric power generation.

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Abstract

オゾン供給装置（３０）は、排気通路（１６）に接続されたオゾン通路（３１）と、オゾンを生成するオゾン生成部（３２）と、オゾン生成部（３２）に空気を送るエアポンプ（３３）と、オゾン通路（３１）での排気の逆流を遮断する排気遮断弁（３４）とを有している。オゾン供給装置（３０）においては、排気に含まれるＰＭを捕集する進入捕集部（３７）がオゾン通路（３１）に設けられている。ＥＣＵ（４０）は、オゾン生成部（３２）に生成させるオゾンの濃度を、進入捕集部（３７）の再生を行うための再生用濃度と、ＮＯｘの酸化を促進させるための後処理用濃度とに変更可能になっている。再生用濃度のオゾンが進入捕集部（３７）に供給されることで、進入捕集部（３７）に捕集されたＰＭの酸化が促される。

Description

オゾン供給制御装置及びオゾン供給装置 関連出願の相互参照
　本出願は、当該開示内容が参照によって本出願に組み込まれた、２０１５年１２月１１日に出願された日本特許出願２０１５－２４２５６５を基にしている。
　本開示は、オゾン供給制御装置及びオゾン供給装置に関する。
　従来より、エンジン等の内燃機関からの排気が通る内燃通路に対してオゾンを供給するオゾン供給装置が知られている。内燃通路としては、排気通路があるのはもちろんのこと、排気の一部がＥＧＲ通路により排気通路から吸気通路に供給される場合の吸気通路もある。排気通路にＮＯｘ吸着触媒が設けられた構成では、排気通路にオゾンが供給されることで、ＮＯがオゾンによりＮＯ２に酸化されてＮＯｘ吸着触媒での吸着反応が活発になり、ＮＯｘの浄化率が高められる。オゾンが吸気通路に供給される構成では、内燃機関での着火性が向上しやすくなる。
　例えば特許文献１では、オゾン供給装置が、排気通路に接続された空気供給通路と、空気供給通路に空気を供給するエアポンプと、エアポンプにより送風される空気を用いてオゾンを生成するオゾン発生装置とを有している。この構成では、オゾン発生装置により生成されたオゾンが排気通路に供給される。
特開２０００－５４８３３号公報
　しかしながら、オゾンを供給するオゾン通路が内燃通路に接続された構成では、内燃通路からオゾン通路に排気が逆流することがある。この場合、排気に含まれた粒子状物質によりオゾン供給装置が汚染されることが懸念される。例えば、排気の逆流を遮断する排気遮断弁がオゾン通路に設けられたオゾン供給装置では、排気がオゾン通路に進入して粒子状物質が排気遮断弁に付着すると、排気遮断弁が閉状態に移行できない状態になることが懸念される。この場合、排気が排気遮断弁通過してオゾン通路の上流端部から外部に放出されてしまう。
　本開示は、上記点を鑑みてなされたもので、その目的は、オゾン供給装置が排気の通る通路にオゾンを供給する構成において、排気に含まれた粒子状物質によりオゾン供給装置が汚染されることを抑制することにある。
　上述の課題に関する第１の態様は、オゾンを生成するオゾン生成部と、内燃機関からの排気が通る内燃通路に接続され、オゾン生成部により生成されたオゾンを内燃通路に供給するオゾン通路と、オゾン通路に設けられ、内燃通路からオゾン通路に進入した排気に含まれる粒子状物質を捕集する進入捕集部と、を有するオゾン供給装置の動作制御を行うオゾン供給制御装置であって、オゾン生成部にて生成されるオゾン濃度を、進入捕集部に捕集されている粒子状物質を酸化させて除去するための第１濃度と、この第１濃度より小さい第２濃度とに変更する濃度変更部を備えている。
　第１の態様によれば、オゾン通路に進入捕集部が設けられているため、仮に排気が内燃通路からオゾン通路に流れ込んだとしても、その排気に含まれる粒子状物質を進入捕集部にて捕集することができる。このため、オゾン供給装置が粒子状物質により汚染されることを抑制できる。
　ここで、排気の後処理や内燃機関での着火性向上のためにオゾン生成部によりオゾンが生成された場合、そのオゾンは進入捕集部を通過して内燃通路に供給されることになる。発明者らは、進入捕集部にて捕集された粒子状物質をオゾンにより酸化させて除去するには比較的大きなオゾン濃度が必要になる、という知見を得た。この知見によれば、排気の後処理や内燃機関での着火性向上のために生成されるオゾンの濃度では、進入捕集部にて捕集された粒子状物質をほとんど除去することができず、除去できたとしても一部のＰＭに過ぎない。このため、進入捕集部においては、捕集されて溜まった粒子状物質の量が過剰に増加した場合には、進入捕集部の通気量が低下してオゾン通路から内燃通路へのオゾンの供給量が不足するということが懸念される。
　これに対して、本開示によれば、オゾン生成部からのオゾン濃度が第１濃度と第２濃度とに変更される。このため、進入捕集部にて捕集された粒子状物質を除去する場合には第１濃度のオゾンを使用し、排気の後処理や内燃機関での着火性向上を目的とする場合には第２濃度のオゾンを使用する、というようにオゾン濃度を使い分けることが可能になる。第１濃度のオゾンを使用した場合、オゾン濃度が十分に大きいことで、進入捕集部が捕集した粒子状物質を酸化して除去することができる。この場合、進入捕集部の通気量の低下に伴ってオゾン通路から内燃通路へのオゾンの供給量が不足するということを抑制できる。
　また、排気の後処理や内燃機関での着火性向上を目的とした場合、オゾン濃度が高すぎると、ＰＤＦ等の後処理装置にて温度が過剰に上昇することや、内燃機関での燃焼状態に異常が発生することが懸念される。このため、排気の後処理や内燃機関での着火性向上を目的とした場合には、オゾン濃度が過剰に大きくない第２濃度に設定されることで、排気の後処理や内燃機関での着火性向上を適正に実現することができる。
　上述の課題に関する第２の態様は、オゾンを生成するオゾン生成部と、内燃機関からの排気が通る内燃通路に接続され、オゾン生成部により生成されたオゾンを内燃通路に供給するオゾン通路と、オゾン通路に設けられ、内燃通路からオゾン通路に進入した排気に含まれる粒子状物質を捕集する進入捕集部と、
を備えている。
　第２の態様によれば、オゾン通路に進入捕集部が設けられているため、仮に排気が内燃通路からオゾン通路に流れ込んだとしても、その排気に含まれる粒子状物質を進入捕集部にて捕集することができる。このため、オゾン供給装置が粒子状物質により汚染されることを抑制できる。
第１実施形態における燃焼システムの構成を示す図。 進入捕集部周辺の構成を示す図。 進入捕集部の構成を示す断面図。 ＥＣＵの機能ブロックを示す図。 オゾン濃度とＰＭの酸化率との関係を示す図。 オゾン管理処理の手順を示すフローチャート。 捕集診断処理の手順を示すフローチャート。 捕集マップを示す図。 捕集マップを示す図。 捕集部再生処理の手順を示すフローチャート。 再生中処理の手順を示すフローチャート。 第２実施形態における燃焼システムの構成を示す図。 第３実施形態におけるオゾン管理処理の手順を示すフローチャート。 捕集診断処理の手順を示すフローチャート。 再生中処理の手順を示すフローチャート。 変形例２における進入捕集部周辺の構成を示す図。 変形例４における進入捕集部周辺の構成を示す図。 変形例５における進入捕集部周辺の構成を示す図。
　以下、本開示の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各実施形態において対応する構成要素には同一の符号を付すことにより、重複する説明を省略する場合がある。各実施形態において構成の一部分のみを説明している場合、当該構成の他の部分については、先行して説明した他の実施形態の構成を適用することができる。また、各実施形態の説明において明示している構成の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても複数の実施形態の構成同士を部分的に組み合せることができる。
　（第１実施形態）
　図１に示す燃焼システムは、エンジン１０、過給機１１、ＮＯｘ浄化触媒１２、ＤＰＦ１３を備えている。燃焼システムは車両に搭載されたものであり、この車両は、エンジン１０の出力を駆動源として走行する。エンジン１０は、圧縮自着火式のディーゼルエンジンであり、燃焼に用いる燃料には、炭化水素化合物である軽油を用いている。エンジン１０には、このエンジン１０に空気を供給する吸気通路１５と、エンジン１０からの排気を放出する排気通路１６とが接続されている。なお、エンジン１０が内燃機関に相当する。
　過給機１１は、排気タービン１１ａ、回転軸１１ｂ及びコンプレッサ１１ｃを備える。排気タービン１１ａは、エンジン１０の排気通路１６に配置され、排気の運動エネルギにより回転する。回転軸１１ｂは、排気タービン１１ａ及びコンプレッサ１１ｃの各インペラを結合することで、排気タービン１１ａの回転力をコンプレッサ１１ｃに伝達する。コンプレッサ１１ｃは、吸気通路１５に配置されており、吸気を圧縮してエンジン１０に過給する。
　吸気通路１５においてコンプレッサ１１ｃの下流側には、このコンプレッサ１１ｃで圧縮された吸気を冷却する冷却器としてのインタークーラ２１が設けられている。吸気通路１５は、吸気マニホールド２２を介してエンジン１０の吸気側に接続されており、冷却器により冷却された圧縮吸気は、スロットルバルブ２３により流量調整され、エンジン１０が有する複数の燃焼室へ分配される。吸気通路１５の上流端には、エンジン１０に吸入される空気の浄化を行うエアクリーナ２４が設けられている。
　排気通路１６は、排気マニホールド２５を介してエンジン１０の排気側に接続されている。ＮＯｘ浄化触媒１２は、排気通路１６において排気タービン１１ａの下流側に配置されている。ＤＰＦ１３（Diesel Particulate Filter）は、ＮＯｘ浄化触媒１２の更に下流側に配置されており、排気に含まれている粒子状物質ＰＭ（Particulate Matter）を捕集する捕集装置である。排気通路１６を流れる排気は、ＮＯｘ浄化触媒１２及びＤＰＦ１３の両方を通過した後に、排気出口１６ａから放出される。燃焼システムにおいては、ＮＯｘ浄化触媒１２及びＤＰＦ１３が排気浄化装置を構成している。なお、ＰＭは個体や液体の微粒子であり、固体の微粒子は、例えば煤としてのｓｏｏｔであり、液体の微粒子は、例えば液化ＨＣなどの未燃ＨＣである。
　ＮＯｘ浄化触媒１２は、排気中の窒素酸化物ＮＯｘを吸着する吸着触媒や、ＮＯｘを窒素Ｎ２に還元する還元触媒などを有している。吸着触媒は、ＮＯｘを吸着する吸着力を有しており、吸着触媒においては、一酸化窒素ＮＯに対する吸着力に比べて二酸化窒素ＮＯ２に対する吸着力の方が非常に大きくなっている。なお、ＮＯｘ浄化触媒１２がＮＯｘ触媒に相当する。
　燃焼システムは、排気通路１６においてＮＯｘ浄化触媒１２の上流側にオゾンＯ３を供給するオゾン供給装置３０を有している。オゾン供給装置３０から排気通路１６にオゾンが供給された場合、オゾンによりＮＯがＮＯ２に酸化されることで排気中のＮＯ２の割合が増加し、その結果、ＮＯｘ浄化触媒１２でのＮＯｘの吸着率が向上する。オゾン供給装置３０は、排気通路１６にオゾンを供給する供給状態と、オゾンを供給しない停止状態とに移行可能になっている。
　オゾン供給装置３０は、排気通路１６に接続されたオゾン通路３１と、オゾンを生成するオゾン生成部３２と、オゾン通路３１を通じてオゾン生成部３２に空気を送るエアポンプ３３と、オゾン通路３１における排気の逆流を遮断する排気遮断弁３４と、オゾン通路３１の内部圧力をガス圧力として検出する圧力センサ３５と、エアポンプ３３からオゾン通路３１に送られる空気の流量をガス流量として検出する流量センサ３６とを有している。なお、排気通路１６が排気の流れる内燃通路に相当し、オゾン通路３１は内燃通路に接続されていることになる。また、ガス圧力が第１圧力に相当し、ガス流量が通気量に相当する。
　オゾン通路３１においては、その上流端にエアポンプ３３が設けられており、エアポンプ３３と排気通路１６との間にオゾン生成部３２が設けられている。オゾン通路３１は、複数の配管が接続されることなどにより形成されている。
　エアポンプ３３は、遠心式のエアポンプであり、電動モータにより駆動されるインペラをケース内に収容して構成される。エアポンプ３３は、大気を吸入する吸入口３３ａを有しており、この吸入口３３ａはケースに形成されている。エアポンプ３３は送風状態に移行する送風部に相当する。なお、エアポンプ３３の吸入口３３ａがオゾン通路３１の上流端を形成している。
　オゾン生成部３２は、その内部に流通路を形成するハウジングを備え、流通路には複数の電極が配置されている。これらの電極は、互いに平行に対向するように配置された平板形状であり、高電圧が印加される電極と接地電圧の電極とが交互に配置されている。オゾン生成部３２のハウジングには、エアポンプ３３により送風された空気が流入する。この空気は、ハウジング内の流通路に流入し、電極間の通路である電極間通路を流通する。
　オゾン生成部３２の電極へ通電すると、電極から放出された電子が、電極間通路の空気中に含まれる酸素分子に衝突する。すると、酸素分子からオゾンが生成される。つまり、オゾン生成部３２は、放電により酸素分子をプラズマ状態にしてオゾンを生成する。したがって、オゾン生成部３２への通電時には、オゾン生成部３２から排気通路１６に向けて流れる空気にオゾンが含まれる。オゾン生成部３２においては、電極への通電量が大きいほどオゾンの発生率が大きくなる。なお、オゾン生成部３２はオゾン生成部やオゾナイザと称することもできる。
　排気遮断弁３４は、電磁駆動式の開閉弁であり、オゾン通路３１においてオゾン生成部３２と排気通路１６との間に設けられている。この場合、排気遮断弁３４は、オゾン通路３１の下流端から上流側に離間した位置に配置されている。排気遮断弁３４は、通気を可能にする開状態と、通気を遮断する閉状態とに移行可能になっており、閉状態が遮断状態に相当する。排気遮断弁３４が開状態にある場合、オゾン通路３１の通気量は排気遮断弁３４の開度に応じて調整される。オゾン通路３１の通気量は、排気遮断弁３４が全開状態にある場合に最大になる。なお、排気遮断弁３４が通気遮断部に相当する。
　圧力センサ３５は、オゾン通路３１においてオゾン生成部３２と排気遮断弁３４との間に設けられている。具体的には、圧力センサ３５は、オゾン生成部３２寄りの位置に配置されている。この場合、圧力センサ３５の検出結果に、排気遮断弁３４の開閉に伴う圧力変化が反映されやすくなっている。なお、圧力センサ３５が圧力検出部に相当する。
　流量センサ３６は、オゾン通路３１においてエアポンプ３３とオゾン生成部３２との間に設けられており、エアポンプ３３からの空気の吐出量を検出可能になっている。具体的には、流量センサ３６は、エアポンプ３３寄りの位置に配置されている。この場合、流量センサ３６の検出結果に、エアポンプ３３の駆動及び停止に伴う空気の流量変化が反映されやすくなっている。なお、流量センサ３６が流量検出部に相当する。
　ここで、オゾン通路３１に排気遮断弁３４が設けられているものの、エンジン１０やエアポンプ３３の運転状態や排気遮断弁３４の開閉タイミングによっては、排気通路１６を流れる排気がオゾン通路３１に進入することがあると考えられる。これに対して、オゾン供給装置３０においては、排気に含まれるＰＭを捕集する進入捕集部３７がオゾン通路３１に設けられている。進入捕集部３７は、排気遮断弁３４の下流側において、オゾン通路３１の下流端に配置されている。
　図２に示すように、オゾン通路３１は、排気通路１６の内部に入り込んだ入り込み通路部３１ａを有している。入り込み通路部３１ａの下流端がオゾン通路３１の下流端になっており、この下流端は、排気通路１６の下流側に向けて開放されている。入り込み通路部３１ａは、排気通路１６において排気の流れ方向に交差する方向に延びた交差部分３１ｂと、交差部分３１ｂから排気通路１６の下流側に向けて延びた延出部分３１ｃとを有している。進入捕集部３７は、延出部分３１ｃの下流端に対して設けられている。延出部分３１ｃは、その全体がオゾン通路３１の内周面から離間しており、排気通路１６を流れる排気の熱が進入捕集部３７に付与されやすくなっている。
　図３に示すように、進入捕集部３７は、オゾン通路３１においてオゾン等のガスの流路を蛇行させる構成を有しており、この構成はラビリンス構造により実現されている。具体的には、進入捕集部３７は、オゾン通路３１を形成する配管等の通路形成部３７ａと、通路形成部３７ａの下流端を収納した収納部３７ｂと、通路形成部３７ａと収納部３７ｂとの境界部を覆う覆い部３７ｃとを有している。収納部３７ｂ及び覆い部３７ｃは、いずれも一端が開放された筒状部材であり、通路形成部３７ａと収納部３７ｂと覆い部３７ｃとの間には、ガスが流れる隙間が形成されている。通路形成部３７ａ、収納部３７ｂ及び覆い部３７ｃは、いずれも耐熱性を有する金属材料により形成されている。
　オゾンがオゾン通路３１から排気通路１６に供給される場合、進入捕集部３７に到達したオゾンは、通路形成部３７ａから収納部３７ｂの内部に流出し、通路形成部３７ａと収納部３７ｂとの隙間を通じて、収納部３７ｂと覆い部３７ｃとの隙間に到達する。そして、収納部３７ｂと覆い部３７ｃとの間の隙間から排気通路１６に流出する。排気通路１６を流れる排気がオゾン通路３１に進入する場合には、オゾンとは逆の経路で進むことになる。この場合、通路形成部３７ａ、収納部３７ｂ及び覆い部３７ｃにより流路が狭く且つ蛇行しているため、排気に含まれたＰＭが通路形成部３７ａや収納部３７ｂ、覆い部３７ｃに付着しやすくなっている。すなわち、ＰＭが進入捕集部３７に捕集される構成が実現されている。
　進入捕集部３７においては、捕集されたＰＭが増加するほど流路が狭くなり、ガスが流れにくくなる。例えば、エアポンプ３３により空気がオゾン通路３１に供給されている場合、進入捕集部３７が捕集したＰＭが多いほど空気が進入捕集部３７を通過しにくくなり、オゾン通路３１での流量が減少して進入捕集部３７の上流側での圧力が高くなる。進入捕集部３７においては、捕集したＰＭが増加することで捕集状態が変化する。
　次に、燃焼システムの電気的な構成について説明する。図１に示すように、燃焼システムは、制御装置としてのＥＣＵ４０を有している。ＥＣＵ４０は、プロセッサ４１ａ、ＲＡＭ４１ｂ、メモリ４１ｃ及び情報の入出力を行うインターフェース４１ｄを有している。メモリ４１ｃは、書き換え可能な不揮発性の記憶媒体であり、記憶部に相当する。
　ＥＣＵ４０には、エンジン回転センサ４２、吸気圧センサ４３、エアフロメータ４４、アクセル開度センサ４５及びスロットル開度センサ４６が接続されている。エンジン回転数は、エンジン１０の出力軸１０ａの近傍に取り付けられたエンジン回転センサ４２により検出される。エンジン負荷を表わす物理量としては、吸気圧、吸気量、アクセルペダル踏込量等が挙げられる。吸気圧は、吸気通路１５のうちコンプレッサ１１ｃの下流側部分に取り付けられた吸気圧センサ４３により検出される。吸気量は、吸気通路１５のうちコンプレッサ１１ｃの上流側部分に取り付けられたエアフロメータ４４により検出される。アクセルペダル踏込量は、アクセルペダルに取り付けられたアクセル開度センサ４５により検出される。スロットルバルブ２３の開度は、スロットルバルブ２３に取り付けられたスロットル開度センサ４６により検出される。
　また、ＥＣＵ４０には、排気温度センサ５１、排気圧センサ５２、触媒温度センサ５３、圧力センサ３５及び流量センサ３６が接続されている。ＥＣＵ４０は、エンジン回転数やエンジン負荷等のエンジン１０の作動状態の検出値に加え、センサ５１～５３，３５，３６により検出された物理量を取得する。そして、これらの物理量に基づき、オゾン供給装置３０の作動を制御する。
　排気温度センサ５１は、排気通路１６に取り付けられて排気温度を検出する。排気圧センサ５２は、排気通路１６に取り付けられて排気圧力を検出する。排気温度センサ５１及び排気圧センサ５２は、排気通路１６においてＮＯｘ浄化触媒１２と排気タービン１１ａとの間に配置されている。なお、排気圧力が第２圧力に相当する。
　触媒温度センサ５３は、排気通路１６においてＮＯｘ浄化触媒１２とＤＰＦ１３との間に設けられており、ＮＯｘ浄化触媒１２を通過した排気の温度を検出することでＮＯｘ浄化触媒１２の内部温度を検出する。なお、触媒温度センサ５３は、ＮＯｘ浄化触媒１２に取り付けられていてもよい。
　さらに、ＥＣＵ４０には、オゾン生成部３２、エアポンプ３３及び排気遮断弁３４がアクチュエータとして接続されている。ＥＣＵ４０は、指令信号を出力することでこれらアクチュエータの動作制御を行う。例えば、オゾン生成部３２については、電極への電圧印加を制御することでオゾン生成部３２によるオゾンの生成量を調整する。また、エアポンプ３３については、デューティ制御によりエアポンプ３３への供給電力量を制御することでエアポンプ３３による送風量を調整する。
　ＥＣＵ４０は、メモリ４１ｃに記憶された制御プログラムをプロセッサ４１ａにより実行することで、図４に示すＮＯｘ酸化部６１、ＤＰＦ再生部６２、捕集再生部６３及び濃度変更部６４を、機能ブロックとして構築する。
　ＥＣＵ４０は、排気中のＮＯｘの酸化を促進させるＮＯｘ酸化部６１と、ＤＰＦ１３が捕集したＰＭを除去するべくＤＰＦ再生を行うＤＰＦ再生部６２と、進入捕集部３７が捕集したＰＭを除去するべく進入捕集部３７の再生を行う捕集再生部６３とを有している。ＤＰＦ再生部６２は、排気温度を上昇させる処理を行うことでＤＰＦ１３でのＰＭの燃焼を促進する。排気温度を上昇させる処理としては、エンジン１０での燃料噴射量を増加させる処理や、オゾン供給装置３０を供給状態に移行させてオゾンをＤＰＦ１３に供給する処理などが挙げられる。ＮＯｘ酸化部６１及び捕集再生部６３は、いずれもオゾン供給装置３０を供給状態に移行させる処理を行う。
　また、ＥＣＵ４０は、オゾン生成部３２にて生成されるオゾン濃度を変更可能な濃度変更部６４を有している。濃度変更部６４は、オゾン生成部３２について電極への通電量を調整することが可能になっており、オゾン生成部３２では通電量に応じた濃度のオゾンが生成される。濃度変更部６４は、複数段階でオゾン濃度を変更可能であり、これら段階には、進入捕集部３７の再生を行うための再生用濃度Ｄａと、ＮＯｘの酸化を促進させるための後処理用濃度Ｄｂとが含まれている。
　ここで、発明者らは、オゾン濃度が大きいほどＰＭの酸化率が大きくなるという知見を試験等により得た。本実施形態では、図５に示すように、ＰＭの酸化率が比較的高くなるオゾン濃度を再生用濃度Ｄａとして設定し、ＰＭの酸化率が比較的低いオゾン濃度を後処理用濃度Ｄｂとして設定する。ただし、後処理用濃度Ｄｂのように低い濃度のオゾンであっても、ＮＯｘ浄化触媒１２でのＮＯｘ吸着率を向上させるほどにＮＯｘの酸化を促すことは可能になっている。
　なお、再生用濃度Ｄａは、例えばＰＭの酸化率が５０～６０％になるオゾン濃度に設定されており、後処理用濃度Ｄｂは、例えば再生用濃度Ｄａの１／５～１／４の濃度に設定されている。また、再生用濃度Ｄａが第１濃度に相当し、後処理用濃度Ｄｂが第２濃度に相当する。
　ＥＣＵ４０は、オゾン供給装置３０によるオゾン生成を管理するオゾン管理処理を行う。このオゾン管理処理は、エンジン１０の運転期間中に所定周期で繰り返し実行される。なお、ＥＣＵ４０は、オゾン管理処理をプロセッサ４１ａにより実行する機能を有しており、この機能が捕集再生部６３に相当する。また、ＥＣＵ４０がオゾン供給制御装置に相当する。
　図６において、ステップＳ１０１では、進入捕集部３７の再生を捕集部再生として実行している最中であるか否かを判定する。捕集部再生中でない場合、ステップＳ１０２に進み、オゾン供給装置３０が供給状態にあるか否かを判定する。ここで、捕集部再生中でなく且つオゾン供給装置３０が供給状態にある場合としては、ＮＯｘ酸化部６１やＤＰＦ再生部６２がオゾン供給装置３０を供給状態に移行させた場合などが挙げられる。
　オゾン供給装置３０が供給状態にない場合、ステップＳ１０３に進み、ＤＰＦ再生中であるか否かを判定する。ＤＰＦ再生中である場合、ＤＰＦ再生部６２が排気温度を上昇させる処理を行っていることでＤＰＦ１３が高温（例えば５００度以上）になっている。ＤＰＦ再生中でない場合、ステップＳ１０４に進む。
　ステップＳ１０４では、捕集診断を行うか否かを判定する。ここでは、排気の温度や圧力といった排気状態の変動が比較的小さいか否かを判定し、排気状態の変動が比較的小さい場合に捕集診断を行うとする。排気状態の変動が比較的小さい状態としては、エンジン１０がアイドル状態にある場合や、燃焼システムがアイドルストップ状態にあることでエンジン１０が停止している場合、車両が高速で安定走行している場合などが挙げられる。車両が高速で安定走行している場合は、エンジン１０が回転速度の変動が比較的小さい状態で高速回転していることになる。
　捕集診断を行う場合、ステップＳ１０５に進み、捕集診断処理を行う。捕集診断処理については、図７を参照しつつ説明する。図７において、ステップＳ２０１では、エアポンプ３３の運転を開始し、その後、ステップＳ２０２にて、排気遮断弁３４を開状態に移行させる。
　ステップＳ２０３では、オゾン通路３１のガス圧力Ｐ１を圧力センサ３５の検出信号に基づいて取得し、ステップＳ２０４では、オゾン通路３１のガス流量Ｖ１を流量センサ３６の検出信号に基づいて取得する。また、ステップＳ２０５では、排気通路１６の排気圧力Ｐ２を排気圧センサ５２の検出信号に基づいて取得する。ステップＳ２０３～Ｓ２０５の取得処理は、ステップＳ２０１にてエアポンプ３３の運転を開始した後、エアポンプ３３による送風量が安定するまで例えば数秒など所定時間が経過したことを条件として行う。
　ステップＳ２０６では、ガス圧力Ｐ１、ガス流量Ｖ１及び排気圧力Ｐ２に基づいて、進入捕集部３７の捕集状態を算出する。ここで、ガス圧力Ｐ１とガス流量Ｖ１と排気圧力Ｐ２と進入捕集部３７の捕集状態との関係を示す捕集マップがメモリ４１ｃに記憶されている。ここでは、メモリ４１ｃから捕集マップを読み出し、ステップＳ２０３～Ｓ２０５にて取得したガス圧力Ｐ１、ガス流量Ｖ１及び排気圧力Ｐ２が該当する捕集レベルを進入捕集部３７の捕集状態とする。
　なお、ＥＣＵ４０は、ステップＳ２０３～Ｓ２０６を実行する機能を有している。ステップＳ２０３を実行する機能が第１圧力取得部に相当し、ステップＳ２０４を実行する機能が通気取得部に相当し、ステップＳ２０５を実行する機能が第２圧力取得部に相当し、ステップＳ２０６を実行する機能が捕集算出部に相当する。
　捕集マップにおいては、捕集レベルごとにガス圧力Ｐ１とガス流量Ｖ１と排気圧力Ｐ２との関係が示されている。捕集レベルには、図８に示すようなレベル０や、図９に示すようなレベルＸが含まれており、各捕集レベルでは、ガス圧力Ｐ１、ガス流量Ｖ１及び排気圧力Ｐ２のうち少なくとも１つが異なる値になっている。本実施形態では、進入捕集部３７が捕集したＰＭの量が大きいほど捕集レベルが大きくなる。
　図６に戻り、捕集診断処理の終了後、ステップＳ１０６に進み、捕集部再生を行う必要があるか否かを判定する。ここでは、捕集レベルがあらかじめ定められた再生レベルにあるか否かを判定し、再生レベルにある場合に捕集部再生を行う必要があるとする。捕集部再生が必要であると判定した場合、ステップＳ１０７に進み、捕集部再生処理を行う。捕集部再生処理については、図１０を参照しつつ説明する。
　図１０において、ステップＳ３０１では、排気通路１６の排気温度を排気温度センサ５１の検出信号に基づいて取得する。ステップＳ３０２では、進入捕集部３７の温度を捕集部温度として推定する。ここでは、排気温度に基づいて捕集部温度を推定する。ここで、進入捕集部３７が延出部分３１ｃに配置されていることに起因して、捕集部温度は排気温度に近い温度に変化しやすくなっている。なお、車両が走行を開始した後の排気温度の変化態様や外気温度の変化態様などをメモリ４１ｃに記憶しておき、排気温度の変化態様や外気温度の変化態様などに基づいて捕集部温度を推定してもよい。
　ステップＳ３０３では、捕集部温度があらかじめ定められた再生温度より大きいか否かを判定する。再生温度は、例えば１５０度に設定されている。捕集部温度が再生温度より大きい場合に、ステップＳ３０４に進む。
　なお、捕集部温度があらかじめ定められた上限温度より小さいか否かを判定し、ステップＳ３０４に進む条件に、捕集部温度が上限温度より小さいことが加えられていてもよい。ここで、オゾンは２００度を超えたあたりから熱によって分解されやすい。このため、上限温度を例えば２００度に設定しておくことで、オゾンが進入捕集部３７に到達する前に分解されてしまう場合には、オゾン生成部３２でのオゾン生成を行わないことで電気エネルギーの浪費が回避される。
　ステップＳ３０４では、オゾン生成部３２から発生するオゾン濃度を再生用濃度Ｄａに設定する。そして、ステップＳ３０５では、オゾン供給装置３０を供給状態に移行させることで、再生用濃度Ｄａのオゾンを使用して捕集部再生を開始する。ここでは、オゾン生成部３２への通電を開始することで、オゾン生成部３２でのオゾン生成を開始する。この場合、進入捕集部３７にて捕集されていたＰＭが再生用濃度Ｄａのオゾンにより酸化しやすく、酸化されたＰＭが進入捕集部３７の熱により燃焼して除去されやすくなっている。
　図６に戻り、ステップＳ１０１にて捕集部再生中であると判定した場合、ステップＳ１０８に進み、再生中処理を行う。再生中処理については、図１１を参照しつつ説明する。図１１において、ステップＳ４０１～Ｓ４０４では、図７のステップＳ２０３～Ｓ２０６と同じ処理を行う。具体的には、ガス圧力Ｐ１、ガス流量Ｖ１及び排気圧力Ｐ２を取得し、これらガス圧力Ｐ１、ガス流量Ｖ１及び排気圧力Ｐ２に基づいて進入捕集部３７の捕集状態を算出する。
　ステップＳ４０５では、捕集部再生が完了したか否かを判定する。ここでは、捕集状態があらかじめ定めらえた完了レベルにあるか否かを判定し、完了レベルにある場合に捕集部再生が完了したとする。本実施形態においては、完了レベルの方が再生レベルに比べて０レベルに近いレベルにあるとする。
　捕集部再生が完了していない場合、そのまま再生中処理を終了し、捕集部再生を継続して行う。一方、捕集部再生が完了した場合、ステップＳ４０６～Ｓ４０８にて、オゾン供給装置３０を停止状態に移行させる。具体的には、ステップＳ４０６にてオゾン生成部３２でのオゾン生成を停止させ、ステップＳ４０７にて排気遮断弁３４を閉状態に移行させ、ステップＳ４０８にてエアポンプ３３の運転を停止させる。
　ここまで説明した第１実施形態の作用効果を、以下に説明する。
　第１実施形態によれば、オゾン通路３１に進入捕集部３７が設けられているため、仮に排気が排気通路１６からオゾン通路３１に流れ込んだとしても、その排気に含まれるＰＭが進入捕集部３７により捕集される。このため、オゾン供給装置３０がＰＭで汚染されることを抑制できる。オゾン供給装置３０がＰＭで汚染された場合、排気遮断弁３４の開閉が適正に行われなくなることや、オゾン生成部３２にてオゾンが適正に生成されなくなることが懸念される。例えば、排気遮断弁３４がＰＭにより開状態で固着した場合には、排気遮断弁３４がオゾン通路３１での排気の逆流を阻止することができなくなってしまう。これに対して、第１実施形態によれば、オゾン通路３１において排気遮断弁３４の下流側に進入捕集部３７が配置されているため、排気遮断弁３４がＰＭで固着することや、オゾン生成部３２にてオゾンが適正に生成されなくなることを回避できる。
　しかも、オゾン生成部３２にて生成されるオゾンは、再生用濃度Ｄａと後処理用濃度Ｄｂとに切り替え可能になっているため、捕集部再生には再生用濃度Ｄａのオゾンを使用し、ＮＯｘの酸化やＤＰＦ再生には後処理用濃度Ｄｂを使用することが可能になっている。捕集部再生については、再生用濃度Ｄａが十分に高いことで進入捕集部３７においてＰＭが酸化されるため、進入捕集部３７にて捕集したＰＭにより目詰まりが発生することや、仮に目詰まりが発生したとしてもその目詰まりを解消することが可能になる。
　排気の後処理について、ＮＯｘ浄化触媒１２では、オゾン濃度が大き過ぎるとＮＯｘよりもオゾンの方が多量に存在することになり、余ったオゾンがＮＯｘ浄化触媒１２を通過して排気出口１６ａから外部に放出されることが懸念される。これに対して、ＮＯｘ酸化部６１についてはオゾン濃度が後処理用濃度Ｄｂに設定されるため、オゾンがＮＯｘより多くなりにくくなっている。このため、排気出口１６ａからオゾンが外部に放出されることを抑制できる。
　また、排気の後処理について、ＤＰＦ再生が行われている場合には、オゾン濃度が大き過ぎることでＤＰＦ１３でのＰＭ燃焼に伴う温度上昇が過剰に大きくなり、ＤＰＦ１３のＰＭ捕集能力が低下するなどの異常が発生することなどが懸念される。これに対して、ＤＰＦ再生部６２についてはオゾン濃度が後処理用濃度Ｄｂに設定されるため、ＤＰＦ再生に際してＤＰＦ１３の温度が過剰に上昇することが生じにくくなっている。この場合、ＤＰＦ再生を適正に管理することになり、ＤＰＦ１３での異常発生を抑制できる。
　第１実施形態によれば、進入捕集部３７の温度が再生温度より大きいことを条件として、オゾン生成部３２にて再生用濃度Ｄａのオゾンが生成される。この場合、オゾンにて酸化されたＰＭが進入捕集部３７の熱により燃焼しやすくなるため、進入捕集部３７にて捕集されたＰＭの除去効率を高めることができる。このため、オゾン生成部３２が再生用濃度Ｄａでオゾンを生成する時間の短縮されることで、オゾン生成に際しての省エネ化を実現できる。
　第１実施形態によれば、進入捕集部３７が、捕集したＰＭの量が増加することで再生レベルに達した場合に捕集部再生が行われるため、ＰＭの捕集量が比較的小さいにもかかわらず再生用濃度Ｄａという高濃度でオゾンが生成されるという状況を回避できる。この場合、再生用濃度Ｄａのオゾンのほとんどが進入捕集部３７にてＰＭの酸化に用いられることになるため、オゾンが排気出口１６ａから外部に放出されるということを抑制できる。
　第１実施形態によれば、進入捕集部３７が捕集したＰＭの量が大きいほど進入捕集部３７をガスが流れにくくなるという原理を用いて、ガス圧力Ｐ１、ガス流量Ｖ１及び排気圧力Ｐ２に基づいて、進入捕集部３７の捕集状態が推定される。このため、圧力センサ３５や流量センサ３６、排気圧センサ５２といった排気の後処理を行うためのセンサを捕集状態の推定に利用することになる。この場合、進入捕集部３７の捕集状態を推定するための専用センサを設置する必要がないため、その専用センサが増える分のコスト負担を低減できる。
　第１実施形態によれば、捕集状態の推定には、ガス圧力Ｐ１とガス流量Ｖ１と排気圧力Ｐ２と捕集状態との関係を示すマップを用いられるため、捕集状態を推定する際のＥＣＵ４０の処理負担を低減できる。
　第１実施形態によれば、進入捕集部３７がオゾン通路３１の延出部分３１ｃに配置されているため、排気の熱が進入捕集部３７に付与されやすくなっている。このため、捕集部再生を行う際に、排気の熱を効率良く利用することができる。この場合、進入捕集部３７を加熱するための専用熱源をオゾン供給装置３０に設置する必要がないため、専用熱源が増える分のコスト負担を低減できる。
　（第２実施形態）
　上記第１実施形態では、オゾン供給装置３０から排気通路１６にオゾンが供給される構成としたが、第２実施形態では、オゾン供給装置３０から吸気通路１５にオゾンが供給される構成とする。
　本実施形態では、図１２に示すように、オゾン通路３１が吸気通路１５に接続されている。吸気通路１５においては、エアフロメータ４４とコンプレッサ１１ｃとの間にオゾン通路３１の接続部分が配置されている。オゾン供給装置３０から吸気通路１５にオゾンが供給された場合、燃焼室に供給される吸気にオゾンが含まれていることで、エンジン１０での着火性が向上しやすくなっている。なお、第２実施形態では、吸気通路１５が排気の流れる内燃通路に相当し、オゾン通路３１は内燃通路に接続されていることになる。
　本実施形態の燃焼システムは、排気の一部をＥＧＲガスとして吸気側に導入するＥＧＲ装置７０を有している。ＥＧＲ装置７０は、ＥＧＲ通路７１、ＥＧＲバルブ７２及びＥＧＲクーラ７３を有している。ＥＧＲ通路７１は、吸気通路１５と排気通路１６とを接続しており、配管等により形成されている。吸気通路１５においては、エアフロメータ４４とオゾン通路３１との間にＥＧＲ通路７１の接続部分が配置され、排気通路１６においては、ＤＰＦ１３の下流側にＥＧＲ通路７１の接続部分が配置されている。ＥＧＲバルブ７２は、ＥＧＲ通路７１を流れるＥＧＲガス量を調整する調整部であり、例えば電磁駆動式の弁である。ＥＧＲクーラ７３は、ＥＧＲガスを冷却する冷却部であり、ＥＧＲ通路７１においてＥＧＲバルブ７２の上流側に配置されている。ＥＧＲクーラ７３は、例えば水冷式の熱交換器であり、冷却水を流通させることでその冷却水とＥＧＲガスとの間で熱交換を行う。
　ＥＧＲ装置７０は、ＥＧＲクーラ７３にて冷却される前のＥＧＲガスの温度を検出するクーラ前センサ７４と、ＥＧＲクーラ７３にて冷却された後のＥＧＲガスの温度を検出するクーラ後センサ７５とを有している。クーラ前センサ７４は、ＥＧＲ通路７１においてＥＧＲクーラ７３の上流側に配置されており、クーラ後センサ７５は、ＥＧＲ通路７１においてＥＧＲクーラ７３下流側に配置されている。これらセンサ７４，７５は、ＥＣＵ４０に電気的に接続されている。本実施形態では、排気通路１６に触媒温度センサ５３が設けられていないが、ＥＣＵ４０は、クーラ前センサ７４の検出信号に基づいてＮＯｘ浄化触媒１２の内部温度を推定可能になっている。
　吸気通路１５にＥＧＲガスが供給された場合、エンジン１０においては、吸気の酸素濃度が低下することで燃料の燃焼に伴うＮＯｘの生成量が低下しやすくなる。ここで、オゾン供給装置３０から吸気通路１５に供給されるオゾンは、ＥＧＲガスに含まれるＮＯｘにより分解されて酸素を生成しやすくなる。そこで、オゾン通路３１がエンジン１０に極力近い位置で吸気通路１５に接続されていることで、吸気通路１５にオゾンとＮＯｘとの両方が存在している期間が短縮化されている。このため、吸気通路１５に供給されたオゾンがＥＧＲガスのＮＯｘにより分解されにくくなっている。
　なお、本実施形態では、吸気通路１５に対するオゾン通路３１の接続部分が、ＥＧＲ通路７１とコンプレッサ１１ｃとの間においてコンプレッサ１１ｃ寄りの位置に配置されているが、この接続部分は、吸気通路１５の更に下流側に配置されていてもよい。例えば、オゾン通路３１は、吸気通路１５においてコンプレッサ１１ｃとインタークーラ２１との間に接続されていてもよく、吸気マニホールド２２に接続されていてもよい。
　本実施形態のオゾン管理処理においては、進入捕集部３７の温度をＥＧＲガスの温度に基づいて推定する。具体的には、上記第１実施形態のステップＳ１０７の捕集部再生処理において、ステップＳ３０２にて捕集部温度を推定する際に、クーラ前センサ７４及びクーラ後センサ７５の検出結果を用いる。ここでは、センサ７４，７５の検出信号に基づいて取得したＥＧＲガスの温度に加えて、エアフロメータ４４の検出信号に基づいて取得した吸気量と、ＥＧＲバルブ７２の開度に基づいて取得したＥＧＲ量とに基づいて、進入捕集部３７の温度を推定する。そして、上記第１実施形態と同様に、捕集部再生処理において、ステップＳ３０３～Ｓ３０５の処理を行う。
　（第３実施形態）
　上記第１実施形態では、オゾン管理処理の捕集診断処理及び捕集部再生処理が、オゾン供給装置３０が停止状態にある場合に実行されたが、第３実施形態では、これら捕集診断処理及び捕集部再生処理が、オゾン供給装置３０が供給状態にある場合に行われる。ここでは、オゾン管理処理について、上記第１実施形態との相違点を中心に、図１３～図１５を参照しつつ説明する。
　図１３において、ステップＳ５０１，Ｓ５０２では、上記第１実施形態のＳ１０１，Ｓ１０２と同じ処理を行う。ただし、ステップＳ５０２にてオゾン供給中である場合、そのまま本オゾン管理処理を終了するのではなく、ステップＳ５０３に進み、捕集診断を行うか否かの判定を行う。このように、本実施形態では、エアポンプ３３が運転状態にある期間を利用して捕集診断を行う。この場合、捕集診断処理を行うためだけにエアポンプ３３を運転させることがないため、エアポンプ３３の運転について省エネ化を図ることができる。また、この場合のオゾン濃度は、ＮＯｘ酸化部６１やＤＰＦ再生部６２により後処理用濃度Ｄｂに設定されている。
　ステップＳ５０４～Ｓ５０７では、上記第１実施形態のステップＳ１０５～Ｓ１０８と同じ処理を行う。
　ただし、ステップＳ５０４の捕集診断処理については、図１４を参照しつつ説明する。捕集診断処理においては、オゾン供給装置３０が供給状態にあることに起因して、エアポンプ３３の運転開始処理及び排気遮断弁３４の閉処理を行う必要がない。すなわち、上記第１実施形態のステップＳ２０１，Ｓ２０２の処理を行わない。ステップＳ６０１～Ｓ６０４では、上記実施形態のステップＳ２０３～Ｓ２０６と同じ処理を行う。
　なお、ＥＣＵ４０は、ステップＳ６０１～Ｓ６０４を実行する機能を有している。ステップＳ６０１を実行する機能が第１圧力取得部に相当し、ステップＳ６０２を実行する機能が通気取得部に相当し、ステップＳ６０３を実行する機能が第２圧力取得部に相当し、ステップＳ６０４を実行する機能が捕集算出部に相当する。
　また、ステップＳ５０７の再生中処理については、図１５を参照しつつ説明する。図１５において、ステップＳ７０１～Ｓ７０５では、上記第１実施形態のステップＳ４０１～Ｓ４０５と同じ処理を行う。ステップＳ７０６では、捕集部再生が完了した後にオゾン供給装置３０を供給状態に戻すことを目的として、オゾン濃度を後処理用濃度Ｄｂに設定する。この場合、上記第１実施形態のステップＳ４０６～Ｓ４０８と同じ処理は行わない。このため、オゾン供給装置３０が供給状態にある期間を利用して、オゾン濃度を後処理用濃度Ｄｂから再生用濃度Ｄａに変更するだけで、進入捕集部３７の再生を行うことができる。
　（他の実施形態）
　以上、本開示の複数の実施形態について説明したが、本開示は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲内において種々の実施形態及び組み合わせに適用することができる。
　変形例１として、進入捕集部３７の入り込み通路部３１ａにおいて、延出部分３１ｃが排気通路１６の上流側に向けて延びていてもよく、交差部分３１ｂから排気の流れに交差する方向に延びていてもよい。また、入り込み通路部３１ａが延出部分３１ｃを有していなくてもよい。この場合でも、進入捕集部３７は、交差部分３１ｂに配置されていることで、入り込み通路部３１ａに配置されていることになる。
　変形例２として、進入捕集部３７は、図１６に示すように、オゾン通路３１において入り込み通路部３１ａよりも上流側に配置されていてもよい。この構成では、排気通路１６を流れる排気から進入捕集部３７に熱が付与されにくくなっている。このため、進入捕集部３７の耐熱性がある程度低くても、進入捕集部３７に異常が発生しにくくなっている。また、オゾン通路３１において進入捕集部３７の配置位置が上流端部に近いほど、排気が進入捕集部３７に到達しにくくなり、捕集部再生を実施する頻度が低くなることが予想される。
　変形例３として、オゾン通路３１が入り込み通路部３１ａを有していなくてもよい。この場合でも、進入捕集部３７がオゾン通路３１の下流端部に配置されていることで、排気通路１６を流れる排気の熱が進入捕集部３７に付与されやすい構成を実現できる。ただし、この構成では、排気が進入捕集部３７に到達しやすくなり、捕集部再生を実施する頻度が高くなることが予想される。
　変形例４として、図１７に示すように、進入捕集部３７が、排気からＰＭを取り除くためのフィルタ８１を有していてもよい。フィルタ８１は、耐熱性を有する金属材料により形成されており、多数の網目を有する網状部材になっている。フィルタ８１は、その周縁部がオゾン通路３１の内周面に沿って延びた状態で設けられており、排気がフィルタ８１を通過することでその排気からＰＭを濾し取ることが可能になっている。フィルタ８１が捕集したＰＭは、上記第１実施形態と同様に、捕集部再生処理が行われることでオゾンにより酸化されて除去される。
　変形例５として、図１８に示すように、進入捕集部３７が、排気からＰＭを電気的に取り除くための電極８２，８３を有していてもよい。これら電極８２，８３は、オゾン通路３１において互いに対向しており、第１電極８２は、例えば３ｋＶの高電圧Ｖが印加される印加電極とされ、第２電極８３は、接地された接地電極とされている。電極８２，８３により排気に対して高電圧Ｖが印加されると、排気中のＰＭが接地側の第２電極８３に引き寄せられ、この第２電極８３により捕集される。第２電極８３が捕集したＰＭは、上記第１実施形態と同様に、捕集部再生処理が行われることでオゾンにより酸化されて除去される。
　変形例６として、ＥＣＵ４０は、進入捕集部３７の捕集状態を算出する場合に捕集マップを用いるのではなく、ガス圧力Ｐ１とガス流量Ｖ１と排気圧力Ｐ２と捕集状態との相関を含んだ関数やモデルなどを用いてもよい。
　変形例７として、ＥＣＵ４０は、進入捕集部３７が捕集したＰＭの量を捕集状態として算出するのではなく、オゾン通路３１の通気状態を捕集状態として算出してもよい。この場合、進入捕集部３７が捕集したＰＭの量とオゾン通路３１の通気状態とが相関することを利用することになる。
　変形例８として、ＥＣＵ４０は、進入捕集部３７の温度に基づいて捕集部再生を行うか否かの判定を行ったが、排気温度に基づいて捕集部再生を行うか否かの判定を行ってもよい。例えば、排気温度の変化態様を取得しておき、排気温度が所定温度より高い状態が所定期間だけ継続した場合に捕集部再生を行うとする。この場合でも、進入捕集部３７に蓄えられた熱によりＰＭの除去を適正に行うことが可能になる。
　変形例９として、ＥＣＵ４０は、捕集診断処理や捕集部再生処理を、進入捕集部３７の捕集状態に関係なく定期的に行ってもよい。例えば、これら処理を定期的に行う構成としては、２４時間や４８時間など所定周期で繰り返し行う構成や、車両の走行距離が１０００ｋｍなど所定距離に到達するごとに繰り返し行う構成が挙げられる。
　変形例１０として、ＥＣＵ４０のプロセッサ４１ａにより提供されていた機能は、上述のものとは異なるハードウェア及びソフトウェア、或いはこれらの組み合わせによって提供可能である。例えば、ＥＣＵ４０が省略された車両においては、車両制御ＥＣＵの制御回路等の制御回路が、オゾン管理処理の一部又は全部を実行してもよい。さらに、上述のものとは異なるハードウェア及びソフトウェア、或いはこれらの組み合わせによって、各機能が提供されてもよい。また、プロセッサ４１ａにて実行されるプログラムを記憶するメモリ４１ｃとしては、フラッシュメモリ及びハードディスク等の種々の非遷移的実体的記憶媒体が採用可能である。
　変形例１１では、燃焼システムが有するエンジン１０は、内燃機関であれば、ディーゼルエンジンではなく、ガソリンエンジンであってもよい。
　変形例１２として、オゾン供給装置３０を含んで構成された燃焼システムは、車載された内燃機関に限らず、船舶や鉄道車両、航空機等に搭載された内燃機関を有していてもよい。また、発電用の内燃機関を有していてもよい。

 

Claims (8)

  1. 　オゾンを生成するオゾン生成部（３２）と、
    　内燃機関（１０）からの排気が通る内燃通路（１５，１６）に接続され、前記オゾン生成部により生成されたオゾンを前記内燃通路に供給するオゾン通路（３１）と、
    　前記オゾン通路に設けられ、前記内燃通路から前記オゾン通路に進入した前記排気に含まれる粒子状物質を捕集する進入捕集部（３７）と、
    を有するオゾン供給装置（３０）の動作制御を行うオゾン供給制御装置（４０）であって、
    　前記オゾン生成部にて生成されるオゾン濃度を、前記進入捕集部に捕集されている前記粒子状物質を酸化させて除去するための第１濃度（Ｄａ）と、この第１濃度より小さい第２濃度（Ｄｂ）とに変更する濃度変更部（６４）を備えているオゾン供給制御装置。
  2. 　前記濃度変更部は、前記進入捕集部の温度があらかじめ定められた再生温度より大きい場合に、前記オゾン濃度を前記第１濃度に変更するものである請求項１に記載のオゾン供給制御装置。
  3. 　前記進入捕集部について、当該進入捕集部が前記粒子状物質を捕集することで変化する捕集状態を算出する捕集算出部（Ｓ２０６，Ｓ６０４）を備え、
    　前記濃度変更部は、前記捕集算出部により算出された前記捕集状態があらかじめ定められた特定状態にある場合に、前記オゾン濃度を前記第１濃度に変更するものである請求項１又は２に記載のオゾン供給制御装置。
  4. 　前記オゾン通路の内部圧力を第１圧力（Ｐ１）として取得する第１圧力取得部（Ｓ２０３，Ｓ６０１）と、
    　前記オゾン通路での通気量（Ｖ１）を取得する通気取得部（Ｓ２０４，Ｓ６０２）と、
    　前記内燃機関の排気側から延びた前記内燃通路としての排気通路（１６）の内部圧力を第２圧力（Ｐ２）として取得する第２圧力取得部（Ｓ２０５，Ｓ６０３）と、
    を備え、
    　前記捕集算出部は、
    　前記第１圧力取得部、前記通気取得部及び前記第２圧力取得部の各取得結果に基づいて前記捕集状態を推定するものである請求項３に記載のオゾン供給制御装置。
  5. 　前記第１圧力、前記第２圧力及び前記オゾン通路での通気量と前記捕集状態との関係を示す捕集マップを記憶した記憶部（４１ｃ）を備え、
    　前記捕集算出部は、
    　前記捕集マップを用いることで、前記第１圧力取得部、前記通気取得部及び前記第２圧力取得部の各取得結果に基づいて前記捕集状態を推定するものである請求項４に記載のオゾン供給制御装置。
  6. 　前記内燃通路には、前記排気に含まれるＮＯｘを吸着するＮＯｘ触媒（１２）が設けられており、
    　前記第２濃度は、前記ＮＯｘ触媒への前記ＮＯｘの吸着率を高めるべく、前記ＮＯｘを酸化させるためのオゾン濃度である請求項１～５のいずれか１つに記載のオゾン供給制御装置。
  7. 　オゾンを生成するオゾン生成部（３２）と、
    　内燃機関（１０）からの排気が通る内燃通路（１５，１６）に接続され、前記オゾン生成部により生成されたオゾンを前記内燃通路に供給するオゾン通路（３１）と、
    　前記オゾン通路に設けられ、前記内燃通路から前記オゾン通路に進入した前記排気に含まれる粒子状物質を捕集する進入捕集部（３７）と、
    を備えているオゾン供給装置。
  8. 　前記オゾン通路は、前記内燃通路の内部に入り込んだ状態で設けられた入り込み通路部（３１ａ）を有しており、
    　前記進入捕集部は、前記入り込み通路部に設けられている請求項７に記載のオゾン供給装置。

     
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