JP6384429B2 - オゾン供給装置の故障診断システム - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の吸気側及び排気側のうち一方から延びた内燃通路に対してオゾンを供給するオゾン供給装置の故障診断システムに関する。

従来より、エンジン等の内燃機関の吸気通路や排気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。オゾンが吸気通路に供給される構成では、内燃機関での燃焼性を高めることが期待される。オゾンが排気通路に供給される構成では、排気通路にＮＯｘ吸蔵装置が設けられている場合に、ＮＯがオゾンによりＮＯ２に酸化されることでＮＯｘ吸蔵装置に対する吸蔵反応が活発になり、ＮＯｘ吸蔵装置によるＮＯｘの浄化率が高められる。

例えば特許文献１には、オゾン生成手段やオゾン供給通路、ブロア等を有するオゾン供給装置がＮＯｘ吸蔵手段と共にＮＯｘ後処理装置に組み込まれた構成が開示されている。この構成は、エンジンの回転数を検出する回転数センサと、エンジンの排気温度を検出する排気温度センサとを有しており、ＮＯｘ後処理装置においては、これらセンサの検出結果に基づいてＮＯｘ吸蔵手段へのオゾン供給量が算出される。

特開２０１４−４７６７０号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された構成では、オゾン供給量を適正に調整することができるものの、オゾン供給装置に故障が発生した場合にその故障を検出することは困難になっている。ここで、オゾン供給装置の故障を検出するために例えば専用センサを設置することが考えられるが、この場合、専用センサの設置スペースを確保できないことや、専用センサの分だけコスト負担が増加することなどが想定される。このため、オゾン供給装置を対象とした故障診断に関して改善の余地がある。

本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、その目的は、オゾンの供給態様を制御するための構成を利用してオゾン供給装置の故障診断を適正に行うことにある。

以下、課題を達成するための発明の技術的手段について、説明する。なお、発明の技術的手段を開示する特許請求の範囲及び本欄に記載された括弧内の符号は、後に詳述する実施形態に記載された具体的手段との対応関係を示すものであり、発明の技術的範囲を限定するものではない。

上述の課題を解決するために開示された発明は、
内燃機関（１０）の吸気側及び排気側のうち一方から延びた内燃通路（１６）に接続され、当該内燃機関にオゾンを供給するオゾン通路（３１）と、
オゾン通路に設けられ、空気からオゾンを生成するオゾン生成部（３２）と、
オゾン通路を通じてオゾン生成部に空気を送る送風状態に移行可能な送風部（３３）と、
オゾン通路においてオゾン生成部の下流側に設けられ、オゾン通路の通気を遮断する遮断状態に移行可能な通気遮断部（３４）と、
オゾン通路の内部圧力を検出する圧力検出部（３５）と、
送風部からオゾン通路に送られる空気の流量を検出する流量検出部（３６）と、
圧力検出部の検出結果及び流量検出部の検出結果に基づいて、オゾン生成部、送風部及び通気遮断部のそれぞれの動作制御を行うオゾン制御部（４１ａ）と、
を備えているオゾン供給装置（３０）に適用される故障診断システムであって、
オゾン供給装置を対象として故障診断を行う故障診断部（４１ｂ）を備え、
故障診断部は、
オゾン生成部によるオゾンの生成を停止させる処理（Ｓ２０４）と、通気遮断部を遮断状態に移行させる処理（Ｓ１０５，Ｓ６０５）と、送風部を送風状態に移行させる処理（Ｓ１０６，Ｓ６０６）とを行うことで、オゾン供給装置を故障診断を行うための診断状態に移行させる診断移行部（Ｓ１０５，Ｓ１０６，Ｓ２０４，Ｓ６０５，Ｓ６０６）と、
診断移行部によりオゾン供給装置が診断状態に移行された診断期間（Ｔ１）についての圧力検出部の検出結果及び流量検出部の検出結果に基づいて、オゾン供給装置の故障態様を特定する故障特定部（Ｓ４０５，Ｓ４０６，Ｓ４０９，Ｓ４１３，Ｓ５０４，Ｓ５０８，Ｓ７０３，Ｓ７０５，Ｓ７０７，Ｓ８０２，Ｓ８０４，Ｓ８０７）と、
を有していることを特徴とするオゾン供給装置の故障診断システム。

この発明によれば、オゾン供給装置から内燃通路へのオゾン供給量を調整するための構成を利用して、オゾン供給装置を対象とした故障診断を行うことができる。この場合、故障診断を行うための専用センサを設置する必要がないため、オゾン供給装置に対して故障診断システムを構築する上で、構造上の設計負担やコスト負担が増加することを抑制できる。

しかも、オゾン供給装置を診断状態に移行させることで、故障の有無や故障の種類をまとめて特定することができる。例えば、オゾン供給装置に故障が発生していない場合、故障診断が開始されたタイミングで、オゾン通路の空気流量及び空気圧力がいずれも増加し始め、空気圧力がある程度大きくなった頃に空気流量が減少を開始する。そして、空気圧力は上限値で飽和するとともに、空気流量はほぼ「０」まで減少し、オゾン供給装置の診断状態が解除されるまでこの状態が保たれる。

これに対して、オゾン供給装置に故障が発生している場合、故障が発生していない場合とは空気流量及び空気圧力の変化態様が異なる。例えば、通気遮断部が遮断状態に移行しない開故障が生じている場合、故障診断の開始に伴って空気流量が増加するものの空気圧力が上昇せず、空気流量が上限値で飽和した状態になる。一方、送風部が故障で駆動しない場合、故障診断が開始されても空気圧力及び空気流量の両方が増加しない。このように、空気流量及び空気圧力の変化態様に基づいて故障の種類を特定することができる。

以上のように、内燃通路へのオゾンの供給態様を制御するための構成を利用してオゾン供給装置の故障診断を適正に行うことができる。

第１実施形態における燃焼システムの構成を示す図。 オゾン供給装置が正常である場合の通路圧力及び通路流量の変化態様を示す図。 エアポンプ故障が生じている場合の通路圧力及び通路流量の変化態様を示す図。 圧力センサ故障が生じている場合の通路圧力及び通路流量の変化態様を示す図。 流量センサ故障が生じている場合の通路圧力及び通路流量の変化態様を示す図。 大漏れ故障が生じている場合の通路圧力及び通路流量の変化態様を示す図。 小漏れ故障が生じている場合の通路圧力及び通路流量の変化態様を示す図。 故障診断処理の手順を示すフローチャート。 診断準備処理の手順を示すフローチャート。 変動期間処理の手順を示すフローチャート。 安定期間処理の手順を示すフローチャート。 流量不足処理の手順を示すフローチャート。 第２実施形態における故障診断処理の手順を示すフローチャート。 状態特定処理の手順を示すフローチャート。 圧力異常処理の手順を示すフローチャート。

以下、本発明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浄化装置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浄化装置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浄化装置１２の更に下流側に配置されており、排気に含まれている微粒子を捕集する微粒子捕集装置である。排気通路１６を流れる排気は、ＮＯｘ浄化装置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。なお、燃焼システムにおいては、ＮＯｘ浄化装置１２及びＤＰＦ１３が排気浄化装置を構成している。

ＮＯｘ浄化装置１２は、排気中の窒素酸化物ＮＯｘを吸蔵するＮＯｘ吸蔵触媒を有している。ＮＯｘ吸蔵触媒はＮＯｘを吸着する吸着力を有しており、ＮＯｘ吸蔵触媒においては、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。

燃焼システムは、排気通路１６においてＮＯｘ浄化装置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、オゾンにより一酸化窒素が二酸化窒素に酸化されることで排気中の二酸化窒素の割合が増加し、その結果、ＮＯｘ浄化装置１２でのＮＯｘの吸蔵効率が向上する。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器３２と、オゾン通路３１を通じてオゾン生成器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の内部圧力を通路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通路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が内燃機関から延びた内燃通路に相当し、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、通路圧力が圧力センサ３５の検出圧力に相当し、通路流量が流量センサ３６の検出流量に相当する。

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器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。オゾン通路３１は、オゾン生成器３２の上流側に配置された上流通路部３１ａと、オゾン生成器３２の下流側に配置された下流通路部３１ｂとを有している。上流通路部３１ａは、オゾン生成器３２とエアポンプ３３とを接続しており、下流通路部３１ｂは、オゾン生成器３２と排気通路１６とを接続している。

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。

オゾン生成器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。オゾン生成器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。

オゾン生成器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、オゾン生成器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、オゾン生成器３２への通電時には、オゾン生成器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。なお、オゾン生成器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器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、下流通路部３１ｂの中間位置に配置されていることになる。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。

オゾン供給装置３０においては、エアポンプ３３による送風が停止されている場合に、排気通路１６を流れる排気がオゾン通路３１を逆流することが懸念される。また、エアポンプ３３の送風が実施されていても、オゾン生成器３２が空気の流れに対する抵抗になることに起因して、オゾン生成器３２の下流側の圧力が上流側の圧力より低くなっている場合にも、排気の逆流が懸念される。これに対して、排気遮断弁３４が閉状態に移行することで、オゾン通路３１における排気の逆流が抑止される。

圧力センサ３５は、オゾン通路３１の下流通路部３１ｂにおいてオゾン生成器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、オゾン生成器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、上流通路部３１ａにおいてエアポンプ３３とオゾン生成器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。

次に、燃焼システムの電気的な構成について説明する。燃焼システムは、ＥＣＵ等の電子制御ユニット４０を有している。電子制御ユニット４０は、マイクロコンピュータ等のマイコン４１を制御装置として有している。マイコン４１は、各種フラグがセットされるメモリと、プログラムを記憶する記憶装置と、記憶されたプログラムに従って演算処理を実行する中央演算処理装置とを有している。電子制御ユニット４０は、単位時間当りのエンジン回転数及びエンジン負荷等の各種検出値に基づき、エンジン１０の作動を制御する。

電子制御ユニット４０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、電子制御ユニット４０には、排気温度センサ５１、排気圧センサ５２、圧力センサ３５及び流量センサ３６が接続されている。電子制御ユニット４０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、排気温度センサ５１、排気圧センサ５２、圧力センサ３５及び流量センサ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浄化装置１２と排気タービン１１ａとの間に配置されている。

さらに、電子制御ユニット４０には、オゾン供給装置３０のオゾン生成器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。電子制御ユニット４０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、オゾン生成器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器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。

オゾン供給装置３０は、供給状態及び停止状態に加えて、自身に故障が発生しているか否かを診断するための診断状態に移行可能になっている。電子制御ユニット４０のマイコン４１は、オゾン供給装置３０を供給状態に移行させることが可能なオゾン制御部４１ａと、オゾン供給装置３０を診断状態に移行させるとともにそのオゾン供給装置３０を対象とした故障診断を行う故障診断部４１ｂとを有している。なお、オゾン供給装置３０は、オゾン制御部４１ａを含んで構成されている。また、オゾン供給装置３０の故障としては、適正な動作を行わない状態や、異常が発生した状態が挙げられる。

オゾン制御部４１ａは、エンジン１０が運転中であるか否かを判定し、運転中でない場合に、オゾン生成器３２及びエアポンプ３３の運転を行わず、排気遮断弁３４を閉状態に保持する。これにより、排気通路１６を通っている排気がオゾン通路３１を逆流してオゾン通路３１の上流端から放出されるということが規制される。

一方、エンジン１０が運転状態にある場合、オゾン制御部４１ａは、排気温度センサ５１及び排気圧センサ５２の各検出信号に応じて、オゾン供給装置３０から排気通路１６にオゾンの供給を行うか否かを判定する。この場合、オゾン制御部４１ａは、排気通路１６への供給が必要なオゾン量をオゾン要求量として算出するとともに、このオゾン要求量があらかじめ定められた所定値より大きいか否かを判定し、大きい場合に排気通路１６へのオゾンの供給を行うとする。オゾンの供給を行う場合、オゾン生成器３２及びエアポンプ３３を運転状態に保持するとともに、排気遮断弁３４を開状態に保持する。これにより、オゾン供給装置３０から排気通路１６へのオゾンの供給が行われる。

オゾン制御部４１ａは、オゾン供給装置３０にオゾン供給を実行させている場合に、圧力センサ３５及び流量センサ３６の各検出信号に基づいて、エアポンプ３３からの送風に抗して排気がオゾン通路３１を逆流するか否かを判定する。そして、排気の逆流が生じる可能性が高いと判定した場合、オゾン供給装置３０を停止状態に移行させる。この場合、オゾン生成器３２の運転を停止させ、その停止から所定時間経過後に排気遮断弁３４を閉状態に移行させ、その後、エアポンプ３３の運転を停止させる。これにより、オゾン供給装置３０からのオゾン供給を停止させる際に、オゾン生成器３２にて生成されたオゾンがオゾン通路３１を逆流してエアポンプ３３の吸入口３３ａから放出されるということが抑止される。

ここで、オゾン供給装置３０が正常に動作しない場合、すなわち故障が発生した場合、オゾン生成器３２により生成されたオゾンや、排気通路１６を通っている排気がオゾン通路３１の上流端から屋外や車内に放出されることが懸念される。これに対して、本実施形態では、オゾン供給装置３０において、故障診断部４１ｂを含んで故障診断システムが構築されている。この場合、オゾン供給装置３０においてオゾンや排気が屋外や車内に放出されている状態が放置されるということを回避できる。

故障診断部４１ｂは、オゾン供給装置３０を故障診断を行うための診断状態に移行させ、その診断状態をあらかじめ定められた診断期間（７秒〜１５秒程度）に亘って継続させる。オゾン供給装置３０が診断状態にある場合、オゾン生成器３２の運転が停止され、排気遮断弁３４が閉状態に移行され、更にエアポンプ３３の運転が行われている。そして、故障診断部４１ｂは、オゾン通路３１の圧力変化や空気の流量変化を監視することにより故障診断を行う。

故障診断部４１ｂによる監視結果について、オゾン供給装置３０の状態に関連付けながら、図２〜図７の例示を参照しつつ説明する。これら例示においては、あらかじめオゾン供給装置３０が停止状態に移行されており、タイミングｔａにてエアポンプ３３による送風が開始されることでオゾン供給装置３９が診断状態に移行する。ここでは、オゾン供給装置３９が診断状態にある期間を診断期間Ｔ１と称し、圧力センサ３５の検出値を通路圧力Ｐｔと称し、流量センサ３６の検出値を通路流量Ｆｔと称する。通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔは、時間経過に伴って変化することになる。

図２に示すように、オゾン供給装置３０が正常である場合、タイミングｔａにて、通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの両方が増加し始める。そして、排気遮断弁３４が閉状態にあることに起因して、通路圧力Ｐｔの増加率が徐々に低下するとともに、通路圧力Ｐｔがある程度の値に達したタイミングで通路流量Ｆｔが低下し始める。そして、通路圧力Ｐｔの上昇がほぼ飽和し、通路流量Ｆｔはほぼ「０」になる。

診断期間Ｔ１においては、通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの変動が大きい期間を変動期間Ｔ２と称し、これら変動が変動期間Ｔ２に比べて小さい期間を安定期間Ｔ３と称する。変動期間Ｔ２は、診断期間Ｔ１と共にタイミングｔａにて開始され、安定期間Ｔ３は、変動期間Ｔ２の終了から連続的に開始される。この場合、タイミングｔｂにて変動期間Ｔ２から安定期間Ｔ３に切り替わり、タイミングｔｃにて安定期間Ｔ３が終了する。なお、Ｔ１＝Ｔ２＋Ｔ３になっている。

変動期間Ｔ２は、通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの変化率がある程度小さくなるまでに要する時間であり、例えば２〜５秒に設定されている。安定期間Ｔ３は、通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔが安定状態にあることを確認するための時間であり、変動期間Ｔ２より長い例えば５秒〜１０秒という期間に設定されている。

オゾン供給装置３０が正常である場合、変動期間Ｔ２において、通路圧力Ｐｔが第１圧力値Ｐ１より大きくなるとともに、通路流量Ｆｔが第１流量値Ｆ１より大きくなる。通路圧力Ｐｔは、上昇した後に診断期間Ｔ１が終了するまで第１圧力値Ｐ１より大きい値で保持される一方で、通路流量Ｆｔは、変動期間Ｔ２のうちに第１流量値Ｆ１より小さくなり、更に、第２流量値Ｆ２より小さくなる。

なお、圧力センサ３５の検出値及び流量センサ３６の検出値は、いずれもノイズ等により若干の増減を含んでいる。このため、例えば、安定期間Ｔ３について第２流量値Ｆ２を「０」ではなく、「０」より若干大きい値に設定する。これは、通路流量Ｆｔが「０」に戻るタイミングがタイミングｔｂに対してずれることを考慮することにもなる。

オゾン供給装置３０が正常である場合に対して、オゾン供給装置３０に故障が発生している場合、その故障の内容によって、診断期間Ｔ１における通路圧力Ｐｔや通路流量Ｆｔの値や変化態様が異なる。

例えば、図３に示すように、エアポンプ３３の故障によりエアポンプ３３からオゾン通路３１への送風が行われない場合、診断期間Ｔ１であっても通路流量Ｆｔが増加せず、それに伴って通路圧力Ｐｔも増加しない。つまり、通路流量Ｆｔ及び通路圧力Ｐｔはいずれもほぼ「０」のまま診断期間Ｔ１が終了する。この場合、診断期間Ｔ１の全体において、通路圧力Ｐｔは第２圧力値Ｐ２より小さく、通路流量Ｆｔは第２流量値Ｆ２より小さくなっている。

図４に示すように、圧力センサ３５の故障により圧力センサ３５が圧力を検出できない場合、診断期間Ｔ１において、通路流量Ｆｔが正常に変動しているにもかかわらず、通路圧力Ｐｔが増加しない。つまり、通路圧力Ｐｔだけがほぼ「０」のまま診断期間Ｔ１が終了する。この場合、診断期間Ｔ１の全体において、通路圧力Ｐｔは第２圧力値Ｐ２より小さくなっている。

図５に示すように、流量センサ３６の故障により流量センサ３６が流量を検出できない場合、診断期間Ｔ１において、通路圧力Ｐｔが正常に変動しているにもかかわらず、通路流量Ｆｔが増加しない。つまり、通路流量Ｆｔだけがほぼ「０」のまま診断期間Ｔ１が終了する。この場合、診断期間Ｔ１の全体において、通路流量Ｆｔは第２流量値Ｆ２より小さくなっている。

図６に示すように、排気遮断弁３４が故障により全開状態から閉鎖することができない場合、すなわち開故障が発生した場合、診断期間Ｔ１において、通路流量Ｆｔが増加して最大値に達した後に減少せず、それに伴って通路圧力Ｐｔの増加量が小さくなる。この場合、通路圧力Ｐｔは、第１圧力値Ｐ１に達しないのはもちろんのこと、第１圧力値Ｐ１より小さい第３圧力値Ｐ３にも達しない。

ここで、排気遮断弁３４の開故障としては、排気遮断弁３４が全開状態から少し閉じた開度で保持されてしまう状態も挙げることができる。この状態でも、通路流量Ｆｔが最大値から少し減少した後に第１流量値Ｆ１より小さい第３流量値Ｆ３を下回らない値で保持されるとともに、通路圧力Ｐｔが第３圧力値Ｐ３を上回らない値で保持されることになる。

また、排気遮断弁３４が正常に閉状態に移行する場合でも、オゾン通路３１において大量の空気が漏れる大漏れ故障が発生していれば、通路流量Ｆｔ及び通路圧力Ｐｔの各変化態様が、排気遮断弁３４の開故障が発生した場合とほぼ同じになる。ここで、オゾン通路３１において大漏れ故障が発生した原因としては、配管の外れや配管の破損などが挙げられる。

図７に示すように、オゾン通路３１において、大漏れ故障よりも少ない空気が漏れる小漏れ故障が発生している場合、診断期間Ｔ１において、通路流量Ｆｔが増加して最大値に達した後に減少するものの、第２流量値Ｆ２より小さくならない。その一方で、通路圧力Ｐｔは、オゾン供給装置３０が正常である場合に比べて若干小さいものの、第１圧力値Ｐ１より大きい値にまで増加し、その値にて保持される。

オゾン供給装置３０の状態と通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの各変化態様との関係は、発明者らが行った試験により得られたものである。また、期間Ｔ１〜Ｔ３、圧力値Ｐ１〜Ｐ３、流量値Ｆ１〜Ｆ３は、試験結果に基づいて設定されたものである。この場合、圧力値Ｐ１〜Ｐ３が圧力閾値に相当し、流量値Ｆ１〜Ｆ３が流量閾値に相当する。流量値Ｆ１〜Ｆ３については、第１流量値Ｆ１が第１流量閾値及び第１閾値に相当し、第２流量値Ｆ２が第２流量閾値及び第２閾値に相当する。第３流量値Ｆ３は、第２流量値Ｆ２と共に第２流量閾値に相当する。

ちなみに、排気遮断弁３４が故障により閉状態から開放することができない場合、すなわち閉故障が発生している場合、診断期間Ｔ１における通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの変化態様は、オゾン供給装置３０が正常である場合と同じ図２のようになる。これに対して、診断期間Ｔ１の終了後に、エアポンプ３３の運転が継続された状態で排気遮断弁３４の開放処理が行われると、オゾン供給装置３０が正常である場合は通路流量Ｆｔが増加するとともに、通路圧力Ｐｔが減少する。一方、排気遮断弁３４の閉故障が発生している場合、排気遮断弁３４が開放されないため、通路流量Ｆｔが増加せず、通路圧力Ｐｔも減少しない。これにより、オゾン供給装置３０が正常である場合と、排気遮断弁３４に閉故障が発生している場合とを判別することが可能になる。

故障診断部４１ｂは、オゾン供給装置３０の故障診断を行う故障診断処理を実行する。ここでは、故障診断処理について、図８〜図１２のフローチャートを参照しつつ説明する。なお、故障診断部４１ｂは、故障診断処理を所定周期で繰り返し実行する。本実施形態では、診断期間Ｔ１において故障診断処理が複数回実行されることで故障診断が行われることになる。

図８において、ステップＳ１０１では、故障診断を行うための準備として診断準備処理を行う。診断準備処理については図９を参照しつつ説明する。

図９において、ステップＳ２０１では、オゾン制御部４１ａからのオゾン要求量が「０」か否かを判定する。この判定は、オゾン生成器３２にてオゾンを生成する必要がない場合にＹＥＳ判定され、オゾンを生成する必要がある場合にＮＯ判定される。

ステップＳ２０２では、車両電源がＯＮ状態にあり且つスタータモータがＯＦＦ状態にあるか否かを判定する。車両電源がＯＮ状態にあり且つスタータモータがＯＦＦ状態にある場合としては、車両がアイドリングストップ状態にある場合が挙げられる。このため、本判定は、アイドリングストップ状態にある場合にＹＥＳ判定され、アイドリングストップ状態にない場合にＮＯ判定される。

ステップＳ２０３では、排気圧センサ５２により検出された排気圧があらかじめ定められた許容値より大きいか否かを判定する。許容値は、排気圧について、オゾン供給装置３０が供給状態にある状態で排気がオゾン通路３１を逆流しない範囲の上限値になっている。このため、本判定は、排気がオゾン通路３１を逆流しない場合にＹＥＳ判定され、排気がオゾン通路３１を逆流する可能性がある場合にＮＯ判定される。なお、オゾン制御部４１ａは、排気圧が上限値を超えた場合に、排気遮断弁３４を閉状態に移行させる。

ステップＳ２０１〜Ｓ２０３のいずれかがＹＥＳ判定された場合、ステップＳ２０４に進み、オゾン供給装置３０を停止状態に移行させる。ここでは、オゾン制御部４１ａに対してオゾン添加の停止要求を要求信号として出力する。なお、ステップＳ１０５，Ｓ１０６，Ｓ２０４が診断移行部に対応する。

図８に戻り、診断準備処理の後、ステップＳ１０２では、故障診断が開始されたことを示す診断フラグがセットされているか否かを判定する。診断フラグがセットされていない場合、ステップＳ１０３に進み、オゾン供給装置３０が停止状態にあるか否かを判定する。ステップＳ１０４では、故障診断を実施するか否かを判定する。ここでは、前回の故障診断からあらかじめ定められた所定期間が経過したか否かを判定し、所定期間が経過している場合に故障診断を実施するとする。なお、圧力センサ３５や流量センサ３６の検出値が許容範囲から外れた値であるか否かを判定し、外れた値である場合に故障診断を実施するとしてもよい。

オゾン供給装置３０が停止状態にあり、且つ故障診断を実施する場合、ステップＳ１０５，Ｓ１０６にてオゾン供給装置３０を診断状態に移行させるための移行処理を行う。ステップＳ１０５では、排気遮断弁３４を閉状態に移行させ、ステップＳ１０６では、エアポンプ３３の運転を開始する。ステップＳ１０７では、故障診断が開始されたとして診断フラグをメモリにセットする。

診断フラグがセットされている状態では、ステップＳ１０８にて、診断フラグをセットしたタイミングで故障診断を開始したとして、故障診断開始からの経過時間Ｔを算出する。ステップＳ１０９では、圧力センサ３５から通路圧力Ｐｔを取得し、ステップＳ１１０では、流量センサ３６から通路流量Ｆｔを取得する。

ステップＳ１１１では、変動期間Ｔ２を対象とした変動期間処理を行う。変動期間処理については、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、経過時間Ｔが変動期間Ｔ２より小さいか否かを判定する。経過時間Ｔが変動期間Ｔ２より小さくない場合、変動期間Ｔ２が終了したとして、そのまま本変動期間処理を終了する。経過時間Ｔが変動期間Ｔ２より小さい場合、現在が変動期間Ｔ２であるとして、ステップＳ３０２に進み、通路流量Ｆｔが適正値にあることを示す流量適正フラグがセットされているか否かを判定する。流量適正フラグがセットされていない場合、ステップＳ３０３に進み、通路流量Ｆｔが第１流量値Ｆ１より大きいか否かを判定する。通路流量Ｆｔが第１流量値Ｆ１より大きい場合、図２、図４、図６、図７のように通路流量Ｆｔが変動期間Ｔ２において増加したとして、ステップＳ３０４にて流量適正フラグをメモリにセットする。なお、ステップＳ３０４が第１流量特定部に対応する。

通路流量Ｆｔが第１流量値Ｆ１より大きくない場合、ステップＳ３０５に進み、通路流量Ｆｔが第２流量値Ｆ２より小さいか否かを判定する。通路流量Ｆｔが第２流量値Ｆ２より小さい場合、図３、図５のように通路流量Ｆｔが増加しないか、図２、図４、図６、図７における通路流量Ｆｔの増加途中にあるかのいずれかとして、ステップＳ３０６に進む。ステップＳ３０６では、通路流量Ｆｔが不足していることを示す流量不足フラグをセットする。

ステップＳ３０４の処理後、ステップＳ３０７に進み、流量不足フラグがセットされているか否かを判定する。流量不足フラグがセットされている場合、通路流量Ｆｔが第１流量値Ｆ１に達する前に流量不足フラグがセットされたとして、ステップＳ３０８にて流量不足フラグをクリアする。

また、上述したように、ステップＳ３０５における通路流量Ｆｔが第２流量値Ｆ２より小さいか否かの判定が、ステップＳ３０２において流量適正フラグがセットされていない場合に限って行われる。このため、変動期間Ｔ２において通路流量Ｆｔが図２、図４のように変化することで、増加後に減少して第２流量値Ｆ２より小さくなっても、流量不足フラグがセットされないことになる。

図８に戻り、変動期間処理の後、ステップＳ１１２では、安定期間Ｔ３を対象とした安定期間処理を行う。安定期間処理については、図１１を参照しつつ説明する。

図１１において、ステップＳ４０１では、経過時間Ｔが変動期間Ｔ２以上であり且つ診断期間Ｔ１より小さいか否かを判定する。すなわち、現在が安定期間Ｔ３であるか否かを判定する。現在が安定期間Ｔ３である場合、ステップＳ４０２に進み、流量適正フラグがセットされているか否かを判定する。流量適正フラグがセットされている場合、変動期間Ｔ２において通路流量Ｆｔが図２、図４、図６、図７のような変化をしているとして、ステップＳ４０３にて流量適正処理を行う。

ステップＳ４０３では、通路圧力Ｐｔが第１圧力値Ｐ１より大きいか否かを判定し、ステップＳ４０４では、通路流量Ｆｔが第２流量値Ｆ２より小さいか否かを判定する。通路圧力Ｐｔが第１圧力値Ｐ１より大きく、通路流量Ｆｔが第２流量値Ｆ２より小さい場合、通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの変化態様が図２に該当するとして、ステップＳ４０５に進む。

ステップＳ４０５では正常処理を行う。正常処理では、オゾン供給装置３０が正常であると特定し、この特定結果を記憶する処理や報知する処理を行う。記憶処理としては、記憶用のフラグをセットする処理などが挙げられ、報知処理としては、インストルメントパンネルの表示装置等に表示する処理などが挙げられる。なお、ステップＳ４０５は故障特定部、第２流量特定部及び正常特定部に対応する。

ステップＳ４０４の判定処理において、通路流量Ｆｔが第２流量値Ｆ２より小さくない場合、通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの変化態様が図７に該当するとして、ステップＳ４０６にて小漏れ故障処理を行う。この処理では、オゾン供給装置３０において小漏れ故障が発生していると特定し、この特定結果を記憶する処理や報知する処理を行う。なお、ステップＳ４０６は故障特定部、第１特定部及び通路特定部に対応する。

通路圧力Ｐｔが第１圧力値Ｐ１より大きくない場合、ステップＳ４０７にて、通路圧力Ｐｔが第３圧力値Ｐ３より小さいか否かを判定し、ステップＳ４０８にて、通路流量Ｆｔが第３流量値Ｆ３より大きいか否かを判定する。通路圧力Ｐｔが第３圧力値Ｐ３より小さく、通路流量Ｆｔが第３流量値Ｆ３より大きい場合、通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの変化態様が図６に該当するとして、ステップＳ４０９にて大漏れ故障処理を行う。この処理では、オゾン供給装置３０において大漏れ故障や排気遮断弁３４の開故障が発生していると特定し、この特定結果を記憶する処理や報知する処理を行う。なお、ステップＳ４０９は故障特定部、第２特定部及び遮断特定部に対応する。

ステップＳ４０８の判定処理において、通路流量Ｆｔが第３流量値Ｆ３より大きくない場合、通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの変化態様が図２〜図７のいずれにも該当しないとして、ステップＳ４１０にて一般故障処理を行う。この処理では、種類を特定できない一般故障が発生していると特定し、この特定結果を記憶する処理や報知する処理を行う。

通路圧力Ｐｔが第３圧力値Ｐ３より小さくない場合、ステップＳ４１１にて、通路圧力Ｐｔが第２圧力値Ｐ２より小さいか否かを判定し、ステップＳ４１２にて、通路流量Ｆｔが第２流量値Ｆ２より小さいか否かを判定する。通路圧力Ｐｔが第２圧力値Ｐ２より小さく、通路流量Ｆｔが第２流量値Ｆ２より小さい場合、通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの変化態様が図４に該当するとして、ステップＳ４１３にて圧力センサ故障処理を行う。この処理では、圧力センサ３５の故障が発生していると特定し、この特定結果を記憶する処理や報知する処理を行う。なお、ステップＳ４１３は故障特定部、第２流量特定部及び第３特定部に対応する。

通路圧力Ｐｔが第２圧力値Ｐ２より小さくない場合、又は通路流量Ｆｔが第２流量値Ｆ２より小さくない場合、通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの変化態様が図２〜図７のいずれにも該当しないとして、ステップＳ４１４に進む。ステップＳ４１４では、ステップＳ４１０と同様の一般故障処理を行う。

ステップＳ４０２の判定処理において、流量適正フラグがセットされていない場合、変動期間Ｔ２において通路流量Ｆｔが図３、図５のような変化をしているとして、ステップＳ４１５にて流量不足処理を行う。流量不足処理については、図１２を参照しつつ説明する。

図１２において、ステップ５０１では、流量不足フラグがセットされているか否かを判定する。流量不足フラグがセットされている場合、ステップＳ５０２にて、通路圧力Ｐｔが第１圧力値Ｐ１より大きいか否かを判定し、ステップＳ５０３にて、通路流量Ｆｔが第２流量値Ｆ２より小さいか否かを判定する。通路圧力Ｐｔが第１圧力値Ｐ１より大きく、通路流量Ｆｔが第２流量値Ｆ２より小さい場合、通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの変化態様が図５に該当するとして、ステップＳ５０４にて流量センサ故障処理を行う。この処理では、流量センサ３６にて故障が発生していると特定し、この特定結果を記憶する処理や報知する処理を行う。なお、ステップＳ５０４は故障特定部、第１特定部及び流量特定部に対応する。

ステップＳ５０３の判定処理において、通路流量Ｆｔが第２流量値Ｆ２より小さくない場合、通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの変化態様が図２〜図７のいずれにも該当しないとして、ステップＳ５０５にて、ステップＳ４１０と同様の一般故障処理を行う。

ステップＳ５０２の判定処理において、通路圧力Ｐｔが第１圧力値Ｐ１より大きくない場合、ステップＳ５０６にて、通路圧力Ｐｔが第２圧力値Ｐ２より小さいか否かを判定し、ステップＳ５０７にて、通路流量Ｆｔが第２流量値Ｆ２より小さいか否かを判定する。通路圧力Ｐｔが第２圧力値Ｐ２より小さく、通路流量Ｆｔが第２流量値Ｆ２より小さい場合、通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの変化態様が図３に該当するとして、ステップＳ５０８にてエアポンプ故障処理を行う。この処理では、エアポンプ３３にて故障が発生していると特定し、この特定結果を記憶する処理や報知する処理を行う。なお、ステップＳ５０８は故障特定部、第２特定部及び送風特定部に対応する。

通路圧力Ｐｔが第２圧力値Ｐ２より小さくなく、通路流量Ｆｔが第２流量値Ｆ２より小さくない場合、通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの変化態様が図２〜図７のいずれにも該当しないとして、ステップＳ５０９に進む。ステップＳ５０９では、ステップＳ４１０と同様の一般故障処理を行う。

図１１に戻り、ステップＳ４０１の判定処理において、診断期間Ｔ１が終了した場合、ステップＳ４１６に進み、各種フラグをクリアする。ここでは、診断フラグ、流量適正フラグ及び流量不足フラグのうちセットされているフラグをクリアすることになる。これにより、次回の故障診断処理を適正に行うことができる。

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、オゾン制御部４１ａ及び故障診断部４１ｂの両方が電子制御ユニット４０に含まれている。このため、これらオゾン制御部４１ａ及び故障診断部４１ｂの両方によりエアポンプ３３及び排気遮断弁３４といったアクチュエータの動作制御を行うことができる。また、これらオゾン制御部４１ａ及び故障診断部４１ｂの両方により圧力センサ３５及び流量センサ３６の検出結果を取得することができる。このため、オゾン供給装置３０を対象とした故障診断を故障診断部４１ｂにより行う上で、例えば専用センサや専用アクチュエータを設置する必要がない。このため、排気通路１６へのオゾンの供給量を調整するためのエアポンプ３３等を利用して、オゾン供給装置３０を対象とした故障診断を適正に行うことができる。

第１実施形態によれば、診断期間Ｔ１に変動期間Ｔ２及び安定期間Ｔ３の両方が含まれているため、通路圧力Ｐｔの変化態様と通路流量Ｆｔの変化態様とが異なることを適正に把握できる。この場合、変動期間Ｔ２及び安定期間Ｔ３の両方において、通路圧力Ｐｔの変化態様と通路流量Ｆｔの変化態様とを比較することで、オゾン供給装置３０の故障診断をきめ細かく行うことができる。これにより、故障診断部４１ｂによる診断精度を高めることができる。例えば、変動期間Ｔ２及び安定期間Ｔ３のうち一方が診断期間Ｔ１に含まれていない構成では、通路圧力Ｐｔの変化態様と通路流量Ｆｔの変化態様との変化態様を比較する期間が短くなるため、故障診断の精度が低下してしまう。

第１実施形態によれば、通路流量Ｆｔについて、変動期間Ｔ２に対して設定された第１流量値Ｆ１と、安定期間Ｔ３に対して設定された第２流量値Ｆ２とが互いに異なる値になっている。このため、オゾン供給装置３０が正常な場合には診断開始後に通路流量Ｆｔが増加して減少するという特性を基準として、診断期間Ｔ１における通路流量Ｆｔの変化態様を適正に把握できる。例えば、通路流量Ｆｔの変化態様が、変動期間Ｔ２においては許容範囲に含まれている一方で、安定期間Ｔ３においては許容範囲から外れている、ということを把握できる。したがって、通路流量Ｆｔの変化態様を用いた故障診断の精度を高めることができる。

第１実施形態によれば、通路流量Ｆｔが変動期間Ｔ２にて第１流量値Ｆ１より大きくなったか否かの判定（ステップＳ３０３）が行われるとともに、安定期間Ｔ３にて第２流量値Ｆ２より小さくなったか否かの判定が（ステップＳ４０４等）が行われる。このため、通路流量Ｆｔの変化が変動期間Ｔ２及び安定期間Ｔ３の両方において適正な状態になっているか否かを把握できる。この場合、通路流量Ｆｔが変動期間Ｔ２にて第１流量値Ｆ１より大きくなっていても、安定期間Ｔ３にて第２流量値Ｆ２より小さくなっているか否かによって大漏れ故障と小漏れ故障とを判別できる。このように、故障の種類に加えて故障の程度を特定することができる。

第１実施形態によれば、通路圧力Ｐｔについて、圧力値Ｐ１〜Ｐ３が変動期間Ｔ２及び安定期間Ｔ３の両方を対象として設定されている。この場合、オゾン供給装置３０が正常な場合には診断開始後に通路圧力Ｐｔが上限値で飽和するという特性を基準として、診断開始後の通路圧力Ｐｔの増加速度に関係なく、通路圧力Ｐｔの変化態様を適正に把握できる。このため、通路圧力Ｐｔを用いた故障診断の精度を高めることができる。

第１実施形態によれば、変動期間Ｔ２が安定期間Ｔ３より短い期間に設定されているため、故障診断の開始直後の通路流量Ｆｔや通路圧力Ｐｔの大きな変化を適正に把握できる。しかも、変動期間Ｔ２が短く設定されることで診断期間Ｔ１が短縮化されるため、故障診断を短時間で済ませることができる。この場合、排気通路１６へのオゾン供給を行っていない期間を狙って、故障診断を適切なタイミングで頻繁に実施することができる。このため、故障診断の実施によって排気通路１６へのオゾン供給が阻害されるということを回避できる。

（第２実施形態）
上記第１実施形態では、診断期間Ｔ１の間に通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔを取得しながら故障の種類等を特定する処理（ステップＳ４０５等）を行っていたが、第２実施形態では、診断期間Ｔ１の終了後に故障の種類等を特定する処理を行っている。本実施形態では、上記第１実施形態との相違点を中心に説明を行う。

本実施形態の故障診断処理について、図１３〜図１５のフローチャートを参照しつつ説明する。なお、本実施形態では、故障診断処理が１回実行されることで診断期間Ｔ１についての故障診断が行われることになる。

図１３において、ステップＳ６０１〜Ｓ６０７の処理は、上記第１実施形態のステップＳ１０１〜Ｓ１０７の処理と同じになっている。なお、ステップＳ６０５，Ｓ６０６が診断移行部に対応する。

ステップＳ６０８〜Ｓ６１１では、診断期間Ｔ１が終了するまで通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの取得を繰り返し行う。ステップＳ６１１の判定処理において診断期間Ｔ１が終了した場合、ステップＳ６１２に進み、オゾン供給装置３０の状態を特定する状態特定処理を行う。状態特定処理については図１４を参照しつつ説明する。

図１４において、ステップＳ７０１では、診断期間Ｔ１にて取得された全ての通路圧力Ｐｔの値に基づいて、通路圧力Ｐｔの変化態様が正常であるか否かを判定する。ここでは、変動期間Ｔ２及び安定期間Ｔ３のいずれにおいても通路圧力Ｐｔが第１圧力値Ｐ１より大きくなっているか否かの判定を行い、大きくなっている場合に通路圧力Ｐｔの変化態様が許容範囲に含まれているとして、ステップＳ７０２に進む。

ステップＳ７０２では、診断期間Ｔ１にて取得された全ての通路流量Ｆｔの値に基づいて、通路流量Ｆｔの変化態様が正常であるか否かを判定する。ここでは、変動期間Ｔ２において通路流量Ｆｔが第１流量値Ｆ１より大きくなったか否かの判定と、安定期間Ｔ３において通路流量Ｆｔが第２流量値Ｆ２より小さくなっているか否かの判定とを行う。これら判定がいずれも肯定された場合、通路流量Ｆｔの変化態様が許容範囲に含まれているとして、ステップＳ７０３に進む。

ステップＳ７０３では、通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの変化態様が図２に該当するとして、上記第１実施形態のステップＳ４０５と同様に、正常処理を行う。なお、ステップＳ７０３が故障特定部及び正常特定部に対応する。

通路流量Ｆｔの変動対応が正常でない場合、ステップＳ７０４に進み、変動期間Ｔ２の全体において通路流量Ｆｔが第２流量値Ｆ２より小さいか否かを判定する。変動期間Ｔ２の全体において通路流量Ｆｔが第２流量値Ｆ２より小さい場合、通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの変化態様が図５に該当するとして、ステップＳ７０５に進み、上記第１実施形態のステップ５０４と同様に、流量センサ故障処理を行う。なお、ステップＳ７０５が故障特定部、第１特定部及び流量特定部に対応する。

変動期間Ｔ２において通路流量Ｆｔが第２流量値Ｆ２より小さくない期間がある場合、ステップＳ７０６に進み、安定期間Ｔ３の全体において通路流量Ｆｔが第２流量値Ｆ２より大きいか否かを判定する。安定期間Ｔ３の全体において通路流量Ｆｔが第２流量値Ｆ２より大きい場合、通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの変化態様が図７に該当するとして、ステップＳ７０７に進む。ステップＳ７０７では、上記第１実施形態のステップＳ４０６と同様に、小漏れ故障処理を行う。なお、ステップＳ７０７が故障特定部、第１特定部及び通路特定部に対応する。

安定期間Ｔ３において通路流量Ｆｔが第２流量値Ｆ２より大きくない期間がある場合、通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの変化態様が図２〜図７のいずれにも該当しないとして、ステップＳ７０８に進む。ステップＳ７０８では、上記第１実施形態のステップＳ４１０等と同様に、一般故障処理を行う。

ステップＳ７０１の判定処理において、通路圧力Ｐｔの変化態様が正常でない場合、ステップＳ７０９に進み、圧力異常処理を行う。圧力異常処理については図１５を参照しつつ説明する。

図１５において、ステップＳ８０１では、通路流量Ｆｔの変化態様が正常であるか否かを判定する。通路圧力Ｐｔの変化態様が正常でなく、通路流量Ｆｔの変化態様が正常である場合、通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの変化態様が図４に該当するとして、ステップＳ８０２に進み、上記第１実施形態のステップＳ４１３と同様に、圧力センサ故障処理を行う。なお、ステップＳ８０２が故障特定部及び第３特定部に対応する。

通路流量Ｆｔの変化態様が正常でない場合、ステップＳ８０３に進み、変動期間Ｔ２の全体において通路流量Ｆｔが第２流量値Ｆ２より小さいか否かを判定する。変動期間Ｔ２の全体において通路流量Ｆｔが第２流量値Ｆ２より小さい場合、通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの変化態様が図３に該当するとして、ステップＳ８０４に進み、上記第１実施形態のステップＳ５０８と同様に、エアポンプ故障処理を行う。なお、ステップＳ８０４が故障特定部、第２特定部及び送風特定部に対応する。

変動期間Ｔ２において通路流量Ｆｔが第２流量値Ｆ２より小さくない期間がある場合、ステップＳ８０５に進む。ステップＳ８０５では、安定期間Ｔ３の全体において通路流量Ｆｔが第３流量値Ｆ３より小さいか否かを判定し、ステップＳ８０６では、安定期間Ｔ３の全体において通路圧力Ｐｔが第３圧力値Ｐ３より小さいか否かを判定する。安定期間Ｔ３の全体において、通路流量Ｆｔが第３流量値Ｆ３より小さく、通路圧力Ｐｔが第３圧力値Ｐ３より小さい場合、通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの変化態様が図６に該当するとして、ステップＳ８０７に進む。ステップＳ８０７では、上記第１実施形態のステップ４０９と同様に、大漏れ故障処理を行う。なお、ステップＳ８０７が故障特定部、第２特定部及び遮断特定部に対応する。

安定期間Ｔ３において、通路流量Ｆｔが第３流量値Ｆ３より小さくない期間がある場合、又は通路圧力Ｐｔが第３圧力値Ｐ３より小さくない期間がある場合、ステップＳ８０８に進む。ステップＳ８０８では、通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの変化態様が図２〜図７のいずれにも該当しないとして、上記第１実施形態のステップＳ４１０等と同様に、一般故障処理を行う。

第２実施形態によれば、診断期間Ｔ１の全体について通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの変化態様が正常であるか否かの判定が行われる。このため、ノイズ等の誤差により通路圧力Ｐｔや通路流量Ｆｔの値が一時的に異常値になったとしても、その一時的な異常値を除外して異常診断を行うことができる。特に、オゾン供給装置３０が正常でない場合のパターンが、通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの両方の変化態様が正常でない場合と、通路圧力Ｐｔの変化態様だけが正常でない場合と、通路流量Ｆｔの変化態様だけが正常でない場合とに分けられている。この場合、故障態様が少なくとも３つに分類されるため、故障診断の精度を高めることができる。

通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの両方の変化態様が正常でない場合は、エアポンプ３３の故障又はオゾン通路３１の大漏れ故障であり、通路流量Ｆｔの変化態様だけが正常でない場合は、流量センサ３６の故障又はオゾン通路３１の小漏れ故障である。また、通路圧力Ｐｔの変化態様だけが正常でない場合は、圧力センサ３５の故障である。

第２実施形態によれば、診断期間Ｔ１の全体について通路流量Ｆｔの変化態様だけが正常でない場合、通路流量Ｆｔの変化態様を診断することで、故障態様を流量センサ３６の故障及びオゾン通路３１の小漏れ故障のうち一方に特定できる。このため、通路流量Ｆｔの変化態様が正常でない場合についての故障をきめ細かく診断することができる。

第２実施形態によれば、診断期間Ｔ１の全体について通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの両方の変化態様が正常でない場合、通路流量Ｆｔの変化態様を診断することで、故障態様をエアポンプ３３の故障及びオゾン通路３１の大漏れ故障のうち一方に特定できる。このため、通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの両方の変化態様が正常でない場合についての故障を更にきめ細かく診断できる。

（他の実施形態）
以上、本発明の複数の実施形態について説明したが、本発明は、それらの実施形態に限定して解釈されるものではなく、本発明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では、通路流量Ｆｔについて設定された閾値が３つでなくてもよい。例えば、１つの閾値として、第２流量値Ｆ２と第３流量値Ｆ３との間の値である第４流量値だけが設定された構成とする。この構成では、小漏れ故障と大漏れ故障との判別が困難になる可能性があるが、圧力センサ３５、流量センサ３６及びエアポンプ３３の各故障についての特定精度は適正に保持される。また、通路流量Ｆｔについての閾値が４つ以上設定された構成では、これら閾値により故障診断の精度を高めることができる。

変形例２では、通路流量Ｆｔについて設定された閾値が３つでなくてもよい。例えば、１つの閾値として、第１圧力値Ｐ１と第３圧力値Ｐ３との間の値である第４圧力値だけが設定された構成とする。この構成では、変形例１と同様に、小漏れ故障と大漏れ故障との判別が困難になる可能性があるが、圧力センサ３５、流量センサ３６及びエアポンプ３３の各故障についての特定精度は適正に保持される。また、通路圧力Ｐｔについての閾値が４つ以上設定された構成では、これら閾値により故障診断の精度を高めることができる。

変形例３では、安定期間Ｔ３が変動期間Ｔ２と同じ又はそれより短い期間とされていてもよい。この場合、診断期間Ｔ１を短縮化できるため、故障診断の実施が排気通路１６へのオゾン供給を阻害するということを更に確実に回避できる。

変形例４では、変動期間Ｔ２及び安定期間Ｔ３のうち一方だけが診断期間Ｔ１に含まれていてもよい。例えば変動期間Ｔ２だけが診断期間Ｔ１に含まれた構成とする。この構成では、圧力センサ３５の故障と大漏れ故障との判別が困難になる可能性はあるが、小漏れ故障や流量センサ３６の故障、エアポンプ３３の故障を特定することはできる。

変形例５では、故障診断の対象が小漏れ故障、大漏れ故障、エアポンプ３３の故障、圧力センサ３５の故障、流量センサ３６の故障とされていなくてもよい。例えば、通路流量Ｆｔについて第２流量値Ｆ２が設定されていない構成では、エアポンプ３３及び流量センサ３６の各故障が故障診断の対象に含まれる一方で、小漏れ故障、大漏れ故障及び圧力センサ３５の故障が故障診断の対象から外れることになる。

変形例６では、故障診断の開始に際して、エアポンプ３３の運転開始と排気遮断弁３４の閉状態への移行とのうち一方が、故障診断の開始タイミングに合わせて行われればよい。

変形例７では、オゾン供給装置３０において圧力センサ３５及び流量センサ３６の配置が変更されてもよい。例えば、オゾン通路３１において、圧力センサ３５が排気遮断弁３４の下流側やオゾン生成器３２の上流側に配置されてもよく、流量センサ３６がオゾン生成器３２の下流側に配置されてもよい。

変形例８では、故障診断部４１ｂが通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの変化態様に基づいて故障診断を行うのではなく、診断期間Ｔ１の所定タイミングにおける通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの各値に基づいて故障診断を行ってもよい。例えば、所定タイミングとして、タイミングｔｂ，ｔｃとされた構成とする。この構成でも、オゾン供給装置３０が正常である場合のタイミングｔｂ，ｔｃのそれぞれにおける通路圧力Ｐｔ及び通路流量Ｆｔの各値を基準にすることで、故障診断を行うことが可能になる。

変形例９では、排気浄化装置がＮＯｘ還元触媒や酸化触媒を有していてもよい。例えば、排気浄化装置がＮＯｘ還元触媒を有している場合、このＮＯｘ還元触媒はＮＯｘ浄化装置１２に含まれていることになる。

変形例１０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てもよい。例えば、オゾン通路３１が排気通路１６ではなく吸気通路１５に接続された構成とする。この構成では、エンジン１０にオゾンが供給されることでエンジン１０での燃焼性が高められる。この場合でも、故障診断部４１ｂによりオゾン供給装置３０を対象とした故障診断が行われることで、オゾンが屋外や車内に放出されている状態が放置されるということを回避できる。なお、吸気通路１５が内燃通路に相当する。

変形例１１では、オゾン供給装置３０を含んだ燃焼システムがエンジン１０としてディーゼルエンジンではなく、ガソリンエンジンを有していてもよい。

変形例１２では、車両の燃焼システムにオゾン供給装置３０が含まれているのではなく、定置式の燃焼システムにオゾン供給装置３０が含まれていてもよい。

１０…エンジン、１６…排気通路、３０…オゾン供給装置、３１…オゾン通路、３２…オゾン生成器、３３…エアポンプ、３４…排気遮断弁、３５…圧力センサ、３６…通気遮断弁、４１ａ…オゾン制御部、４１ｂ…故障診断部、Ｆ１…第１流量値、Ｆ２…第２流量値、Ｆ３…第３流量値、Ｐ１…第１圧力値、Ｐ２…第２圧力値、Ｐ３…第３圧力値、Ｔ１…診断期間、Ｔ２…変動期間、Ｔ３…安定期間。

Claims (9)

1. 内燃機関（１０）の吸気側及び排気側のうち一方から延びた内燃通路（１６）に接続され、当該内燃機関にオゾンを供給するオゾン通路（３１）と、
   前記オゾン通路に設けられ、空気からオゾンを生成するオゾン生成部（３２）と、
   前記オゾン通路を通じて前記オゾン生成部に空気を送る送風状態に移行可能な送風部（３３）と、
   前記オゾン通路において前記オゾン生成部の下流側に設けられ、前記オゾン通路の通気を遮断する遮断状態に移行可能な通気遮断部（３４）と、
   前記オゾン通路の内部圧力を検出する圧力検出部（３５）と、
   前記送風部から前記オゾン通路に送られる空気の流量を検出する流量検出部（３６）と、
   前記圧力検出部の検出結果及び前記流量検出部の検出結果に基づいて、前記オゾン生成部、前記送風部及び前記通気遮断部のそれぞれの動作制御を行うオゾン制御部（４１ａ）と、
   を備えているオゾン供給装置（３０）に適用される故障診断システムであって、
   前記オゾン供給装置を対象として故障診断を行う故障診断部（４１ｂ）を備え、
   前記故障診断部は、
   前記オゾン生成部によるオゾンの生成を停止させる処理（Ｓ２０４）と、前記通気遮断部を前記遮断状態に移行させる処理（Ｓ１０５，Ｓ６０５）と、前記送風部を前記送風状態に移行させる処理（Ｓ１０６，Ｓ６０６）とを行うことで、前記オゾン供給装置を前記故障診断を行うための診断状態に移行させる診断移行部（Ｓ１０５，Ｓ１０６，Ｓ２０４，Ｓ６０５，Ｓ６０６）と、
   前記診断移行部により前記オゾン供給装置が前記診断状態に移行された診断期間（Ｔ１）についての前記圧力検出部の検出結果及び前記流量検出部の検出結果に基づいて、前記オゾン供給装置の故障態様を特定する故障特定部（Ｓ４０５，Ｓ４０６，Ｓ４０９，Ｓ４１３，Ｓ５０４，Ｓ５０８，Ｓ７０３，Ｓ７０５，Ｓ７０７，Ｓ８０２，Ｓ８０４，Ｓ８０７）と、
   を有していることを特徴とするオゾン供給装置の故障診断システム。
2. 前記診断期間には、
   前記オゾン供給装置の前記診断状態への移行に伴って前記圧力検出部による検出圧力及び前記流量検出部による検出流量の変化が大きくなる変動期間（Ｔ２）と、
   前記変動期間の後において、前記検出圧力及び前記検出流量の変化が前記変動期間に比べて小さい安定期間（Ｔ３）と、
   が含まれており、
   前記故障特定部は、前記変動期間及び前記安定期間のそれぞれについての前記検出圧力及び前記検出流量に基づいて前記オゾン供給装置の故障態様を特定するものであることを特徴とする請求項１に記載のオゾン供給装置の故障診断システム。
3. 前記故障特定部が前記オゾン供給装置の故障態様を特定するために、前記検出流量に対して流量閾値（Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３）が設定されており、
   前記流量閾値として、前記変動期間について設定された第１流量閾値（Ｆ１）と、前記安定期間について設定された第２流量閾値（Ｆ２，Ｆ３）とは、互いに異なる値になっていることを特徴とする請求項２に記載のオゾン供給装置の故障診断システム。
4. 前記故障特定部は、
   前記変動期間において、前記検出流量が前記第１流量閾値（Ｆ１）より大きい場合に、前記変動期間での前記検出流量が適正状態であると特定する第１流量特定部（Ｓ３０４，）と、
   前記安定期間において、前記検出流量が前記第２流量閾値（Ｆ２）より小さい場合に、前記安定期間での検出流量が適正状態であるとして特定する第２流量特定部（Ｓ４０５，Ｓ４１３）と、
   を有していることを特徴とする請求項３に記載のオゾン供給装置の故障診断システム。
5. 前記故障特定部が前記オゾン供給装置の故障態様を特定するために、前記検出圧力に対して圧力閾値（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３）が前記変動期間と前記安定期間とについて共通で設定されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載のオゾン供給装置の故障診断システム。
6. 前記安定期間が前記変動期間より長い期間とされていることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１つに記載のオゾン供給装置の故障診断システム。
7. 前記故障特定部は、
   前記圧力検出部及び前記流量検出部の各検出結果がそれぞれ許容範囲に含まれている場合に、前記オゾン供給装置に異常が発生していないと特定する正常特定部（Ｓ４０５，Ｓ７０３）と、
   前記圧力検出部及び前記流量検出部のうち前記流量検出部の検出結果が許容範囲に含まれていない場合に、前記オゾン通路及び前記流量検出部の少なくとも一方に異常が発生していると特定する第１特定部（Ｓ４０６，Ｓ５０４，Ｓ７０５，Ｓ７０７）と、
   前記圧力検出部及び前記流量検出部の各検出結果がそれぞれ許容範囲に含まれていない場合に、前記通気遮断部及び前記送風部の少なくとも一方に異常が発生していると特定する第２特定部（Ｓ４０９，Ｓ５０８，Ｓ８０４，Ｓ８０７）と、
   前記圧力検出部及び前記流量検出部のうち前記圧力検出部の検出結果が許容範囲に含まれていない場合に、前記圧力検出部に異常が発生していると特定する第３特定部（Ｓ４１３，Ｓ８０２）と、
   を有していることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載のオゾン供給装置の故障診断システム。
8. 前記第１特定部は、
   前記流量検出部による検出流量があらかじめ定められた第１閾値（Ｆ１）を越えた期間がある場合に、前記オゾン通路に異常が発生していると特定する通路特定部（Ｓ４０６，Ｓ７０７）と、
   前記検出流量が前記第１閾値より大きい期間がない場合に、前記流量検出部に異常が発生していると特定する流量特定部（Ｓ５０４，Ｓ７０６）と、
   を有していることを特徴とする請求項７に記載のオゾン供給装置の故障診断システム。
9. 前記第２特定部は、
   前記流量検出部による検出流量があらかじめ定められた第２閾値（Ｆ２）を越えた期間がある場合に、前記通気遮断部に異常が発生していると特定する遮断特定部（Ｓ４０９，Ｓ８０７）と、
   前記検出流量が前記第２閾値より大きい期間がない場合に、前記送風部に異常が発生していると特定する送風特定部（Ｓ５０８，Ｓ８０４）と、
   を有していることを特徴とする請求項７又は８に記載のオゾン供給装置の故障診断システム。

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