JP2020172912A - 排気浄化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】尿素水をより確実にＮＨ３に変換することが可能となる排気浄化装置を提供する。【解決手段】排気浄化装置１００は、エンジン１の排気流路５に設けられたＳＣＲ４と、ＳＣＲ４の上流に設けられ、尿素水Ａを添加する添加弁７と、ＳＣＲ４と添加弁７との間に設けられ、尿素水Ａを分散させる分散板８と、ＳＣＲ４の上流のＮＯｘ濃度を取得するＮＯｘセンサ２４と、エンジン１の排気ガスの温度である排気温度を取得する排気温度センサ２３と、排気ガスの流量である排気流量を取得する吸気量センサ２１と、ＮＯｘ濃度に基づいて、尿素水Ａの添加量を取得する添加量取得部１２と、尿素水Ａの温度である尿素水温度を取得する尿素水温度センサ２５と、尿素水Ａを加熱可能に設けられた電熱体９と、排気温度、排気流量、添加量、及び尿素水温度に基づいて、電熱体９への通電量を制御する通電量制御部１３と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、排気浄化装置に関する。

従来、排気流路に設けられたＳＣＲと、ＳＣＲの上流に設けられた分散板と、分散板の上流に設けられ、尿素水を添加する添加弁と、を備える排気浄化装置が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１記載の装置では、排気温度及び排気流量に基づいて推定された分散板の温度が所定温度よりも低い状態において、尿素水の添加が禁止される。

特開２０１５−２８３１２号公報

上記従来技術では、尿素水の添加量及び温度の影響が考慮されていないことから、例えば分散板への尿素水の付着に起因してデポジットが生成し、添加弁で添加された尿素水がＮＨ_３に変換されにくくなる可能性が未だ残されている。

本発明は、尿素水をより確実にＮＨ_３に変換することが可能となる排気浄化装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る排気浄化装置は、内燃機関の排気流路に設けられた還元触媒と、還元触媒の上流に設けられ、尿素水を添加する添加弁と、還元触媒と添加弁との間に設けられ、尿素水を分散させる分散板と、還元触媒の上流のＮＯｘ濃度を取得するＮＯｘ濃度取得部と、内燃機関の排気ガスの温度である排気温度を取得する排気温度取得部と、排気ガスの流量である排気流量を取得する排気流量取得部と、ＮＯｘ濃度に基づいて、尿素水の添加量を取得する添加量取得部と、尿素水の温度である尿素水温度を取得する尿素水温度取得部と、尿素水を加熱可能に設けられた電熱体と、排気温度、排気流量、添加量、及び尿素水温度に基づいて、電熱体への通電量を制御する通電量制御部と、を備える。

本発明の一態様に係る排気浄化装置では、排気温度、排気流量、添加量、及び尿素水温度に基づいて、電熱体への通電量が制御される。これにより、例えば添加量及び尿素水温度を考慮しないで電熱体への通電量が制御される場合と比べて、電熱体によって、尿素水をより適切に加熱することが可能となる。したがって、本発明の一態様に係る排気浄化装置によれば、尿素水をより確実にＮＨ_３に変換することが可能となる。

一実施形態において、電熱体は、分散板を加熱可能とされており、通電量制御部は、排気温度、排気流量、添加量、及び尿素水温度に基づいて、分散板の温度を推定すると共に、推定された分散板の温度が所定の下限温度よりも高い温度となるように電熱体への通電量を制御してもよい。この場合、添加量及び尿素水温度を考慮して分散板の温度が推定されるため、例えば添加量及び尿素水温度を考慮しないで推定された分散板の温度を用いる場合と比べて、より適切に推定された分散板の温度を用いて、電熱体への通電量の制御を行うことができる。

一実施形態において、分散板は、添加弁で添加される尿素水の添加方向と交差して延在する分散面を有し、下限温度は、添加弁で添加され分散面に近付いた尿素水と分散面との間においてライデンフロスト効果が生じる温度であってもよい。この場合、添加弁で添加され分散面に近付いた尿素水の液滴と分散面との間において空気層が形成されるため、分散面に尿素水の液滴が到達して分散面上の液膜となることが抑制される。その結果、分散板への尿素水の付着に起因してデポジットが生成することを効果的に抑制することが可能となる。

本発明によれば、尿素水をより確実にＮＨ_３に変換することが可能となる。

実施形態の排気浄化装置の概略構成図である。 図１の排気浄化装置の要部の一部断面図である。 図１の排気浄化装置のＥＣＵに関する構成を示すブロック図である。 ライデンフロスト効果の一例を示す概略側面図である。 図１の排気浄化装置の動作例を示すタイミングチャートである。 図１のＥＣＵにおける通電制御の処理を例示するフローチャートである。 図６の通電制御の処理の具体例を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。

［排気浄化装置の構成］
図１は、実施形態の排気浄化装置の概略構成図である。図１において、本実施形態の排気浄化装置１００は、例えば車両に搭載され、内燃機関であるディーゼルエンジン１（以下、単にエンジン１という）から排出される排気ガスを浄化する。排気浄化装置１００は、各種制御を実行するＥＣＵ［Electronic Control Unit］１０を備えている。エンジン１は、燃焼室２に燃料を噴射するインジェクタ（図示省略）を有している。

排気浄化装置１００は、ディーゼル排気微粒子除去フィルタ［ＤＰＦ：Diesel Particulate Filter］３、及び、選択還元触媒（還元触媒）［ＳＣＲ：Selective Catalytic Reduction］４を備えている。ＤＰＦ３及びＳＣＲ４は、エンジン１に接続された排気流路５に上流側から下流側に向けて順に配設されている。なお、排気流路５について「上流側」とは排気ガスの流れ方向の上流側を意味し、「下流側」とは排気ガスの流れ方向の下流側を意味する。

ＤＰＦ３には、ディーゼル酸化触媒［ＤＯＣ：Diesel Oxidation Catalyst］が設けられていてもよい。ＤＯＣは、排気ガスに含まれるＨＣ及びＣＯ等を酸化して浄化する。ＤＰＦ３は、排気ガスに含まれる粒子状物質［ＰＭ：Particulate Matter］を捕集することで、排気ガスからＰＭを取り除く。ＳＣＲ４は、排気ガスに含まれるＮＯｘを還元して浄化する。

排気浄化装置１００は、エンジン１に接続された吸気流路６に設けられた吸気量センサ（排気流量取得部）２１と、エンジン１に設けられたエンジン状態量センサ２２と、エンジン１に接続された排気流路５に設けられた排気温度センサ（排気温度取得部）２３と、を備えている。排気温度センサ２３は、排気流路５におけるＳＣＲ４の上流側、具体的にはＤＰＦ３とＳＣＲ４との間に配設されている。各センサの機能について、詳しくは後述する。

また、排気浄化装置１００は、排気流路５におけるＳＣＲ４の上流側、具体的にはＤＰＦ３とＳＣＲ４との間に配設された添加弁７及びＮＯｘセンサ（ＮＯｘ濃度取得部）２４を備えている。添加弁７は、供給管７ａを介して尿素水タンク７ｂと接続され、ＳＣＲ４に尿素水Ａを添加するようにＥＣＵ１０によって制御される。尿素水タンク７ｂには、尿素水温度センサ（尿素水温度取得部）２５が設けられている。尿素水タンク７ｂ内の尿素水Ａは、ポンプ（図示せず）によって供給管７ａを通って添加弁７に供給される。添加弁７により尿素水ＡがＳＣＲ４に添加されると、尿素水ＡがＮＨ_３となってＳＣＲ４に吸着され、そのＮＨ_３が排気ガス中のＮＯｘと反応することで、ＮＯｘが還元される。

図２は、図１の排気浄化装置の要部１００Ｘの一部断面図である。図１及び図２に示されるように、添加弁７は、ＳＣＲ４の入口４ａに向けて尿素水Ａを添加するように設けられている。一例として、添加弁７による尿素水Ａの添加方向Ｄは、は、排気流路５における屈曲部５ａの下流端５ｂでの軸方向に沿っている。したがって、添加方向Ｄは、ＳＣＲ４のケース４ｂと略同軸であり、ＳＣＲ４の入口４ａを規定する仮想的な円形断面４ｃの法線方向となっている。なお、図１の排気流路５は、模式的な構成を示すため屈曲部５ａの図示を省略している。

排気流路５におけるＳＣＲ４の上流側、具体的には添加弁７とＳＣＲ４との間には、分散板８が配設されている。分散板８は、添加弁７で添加された尿素水Ａを分散させるための板状部材である。分散板８は、排気ガスを流通可能としつつ尿素水Ａが当たることで尿素水Ａの霧化及び水分の蒸発が促進されるような公知の形状を採用することができる。例えば、分散板８は、多数の貫通孔が形成された円盤部材であってもよいし、中心軸から半径方向に放射状に延びる複数の羽状部材を有するプロペラ状に構成されていてもよい。

分散板８は、例えば、添加弁７で添加される尿素水Ａの添加方向Ｄと交差して延在する分散面８ａを有している。分散面８ａは、分散板８において排気ガス及び尿素水Ａの流れ方向に交差する面である。ここでは、分散面８ａの少なくとも一部は、添加弁７から添加される尿素水Ａの添加範囲ＡＺにおいて添加方向Ｄと直交して延在している。添加範囲ＡＺとは、添加弁７から添加された尿素水Ａの拡散範囲に相当し、例えば、添加弁７の先端部を頂点として添加方向Ｄを軸とする円錐の底面に相当する円形領域として模擬することができる。したがって、添加された尿素水Ａは、添加方向Ｄに沿って排気流路５を流れつつ添加範囲ＡＺに拡散し、分散面８ａの少なくとも一部に衝突することとなる。なお、分散面８ａは、添加範囲ＡＺにおける全域に延在していてもよいし、添加範囲ＡＺの一部において貫通孔などの貫通部分を有していてもよい。

分散板８は、電熱体９によって加熱可能に構成されている。電熱体９は、尿素水Ａを加熱可能となるように、ここでは、尿素水Ａの添加範囲ＡＺにおける分散面８ａを少なくとも加熱する。電熱体９の通電は、例えば車両のバッテリを電源としてＥＣＵ１０によって制御される。

図１及び図２の例では、一例として、電熱体９は、分散板８の上流側において分散板８に沿って設けられている。この場合、電熱体９は、通電されることにより発熱する電気発熱体で構成されると共に、排気ガスが流通可能な種々の形状とすることができる。なお、電熱体９の熱が分散板８に伝達可能であれば、電熱体９と分散板８との間に隙間があってもよい。また、電熱体９は、分散板８の下流側において分散板８に沿って設けられていてもよい。

ちなみに、電熱体９は、分散板８と一体的に構成されていてもよい。この場合、電熱体９に通電されることにより分散板８自体を発熱させることができる。電熱体９は、例えば分散板８の内部に埋め込まれた電気発熱体であってもよいし、分散板８自体が電気発熱体で構成されることで電熱体９として機能してもよい。電熱体９は、添加弁７で添加された尿素水Ａを加熱可能となるように、尿素水Ａの添加範囲ＡＺにおける分散面８ａを少なくとも加熱する。

図３は、図１の排気浄化装置のＥＣＵに関する構成を示すブロック図である。図１及び図３に示されるように、排気浄化装置１００は、吸気量センサ２１と、エンジン状態量センサ２２と、排気温度センサ２３と、ＮＯｘセンサ２４と、尿素水温度センサ２５と、を備えている。ＥＣＵ１０には、上記各センサ２１〜２５、添加弁７及び、電熱体９が接続されている。

吸気量センサ２１は、エンジン１の吸入空気量を検出する検出器である。吸気量センサ２１は、検出した吸入空気量の検出信号をＥＣＵ１０に送信する。

エンジン状態量センサ２２は、エンジンの運転状態に関する物理量（エンジン状態量）を検出する検出器である。エンジン状態量センサ２２は、例えば、エンジン１の回転数（以下、エンジン回転数という）及びエンジン１の負荷等をエンジン状態量として検出する検出器である。エンジン状態量センサ２２は、検出したエンジン状態量に関する検出信号をＥＣＵ１０に送信する。

排気温度センサ２３は、エンジン１の排気ガスの温度である排気温度を検出する。ここでの排気温度は、例えば排気流路５におけるＳＣＲ４の上流の排気ガスの温度である。排気温度センサ２３は、検出した排気温度に関する検出信号をＥＣＵ１０に送信する。

尿素水温度センサ２５は、尿素水Ａの温度である尿素水温度を検出する。尿素水温度センサ２５は、検出した尿素水温度に関する検出信号をＥＣＵ１０に送信する。

ＮＯｘセンサ２４は、ＳＣＲ４の上流の排気ガスに含まれるＮＯｘ濃度を検出する。ＮＯｘセンサ２４は、検出したＮＯｘ濃度の検出信号をＥＣＵ１０に送信する。

ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ［Central Processing Unit］、ＲＯＭ［Read Only Memory］、ＲＡＭ［Random Access Memory］、ＣＡＮ［Controller Area Network］通信回路等を有する電子制御ユニットである。ＥＣＵ１０では、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＲＡＭにロードされたプログラムをＣＰＵで実行することにより各種の機能を実現する。ＥＣＵ１０は、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。

ＥＣＵ１０は、機能的構成として、エンジン状態量取得部１１と、添加量取得部１２と、通電量制御部１３と、を有している。

エンジン状態量取得部１１は、上記各センサ２１〜２５の検出結果に基づいて、エンジン状態量を取得する。エンジン状態量取得部１１は、例えば、吸気量センサ２１で検出した吸入空気量に基づいて、排気ガスの流量である排気流量を取得する。エンジン状態量取得部１１は、排気温度センサ２３の検出結果に基づいて、エンジン１の排気温度を取得する。エンジン状態量取得部１１は、ＮＯｘセンサ２４の検出結果に基づいて、ＳＣＲ４の上流の排気ガスに含まれるＮＯｘ濃度を取得する。エンジン状態量取得部１１は、尿素水温度センサ２５の検出結果に基づいて、尿素水Ａの温度である尿素水温度を取得する。

なお、エンジン状態量取得部１１は、エンジン状態量センサ２２の検出結果に基づいて、エンジン回転数と負荷とから燃料噴射量を算出し、燃料噴射量と吸入空気量とから推定排気温度を取得してもよい。エンジン状態量取得部１１は、燃料噴射量と吸入空気量とからＳＣＲ４の上流の推定ＮＯｘ濃度を取得してもよい。

添加量取得部１２は、ＮＯｘ濃度に基づいて、尿素水Ａの添加量を取得する。尿素水Ａの添加量とは、添加弁７で添加する尿素水Ａの添加量である。添加量取得部１２は、例えば、取得したＮＯｘ濃度又は推定したＮＯｘ濃度に応じて、排気ガスに含まれるＮＯｘの浄化に必要な尿素水Ａの添加量を取得する。添加量取得部１２は、ＳＣＲ４に対するＮＨ_３吸着量の維持に必要な予め設定された尿素水Ａの添加量を取得してもよい。添加量取得部１２は、取得した尿素水Ａの添加量で、所定の添加タイミングにて添加弁７に尿素水Ａを添加させる。

通電量制御部１３は、排気温度、排気流量、添加量、及び尿素水温度に基づいて、電熱体９への通電量を制御する。通電量制御部１３は、一例として、エンジン状態量取得部１１で取得又は推定した排気温度、エンジン状態量取得部１１で取得した排気流量、添加量取得部１２で取得した添加量、及びエンジン状態量取得部１１で取得した尿素水温度に基づいて、分散板８の温度を推定する。

通電量制御部１３は、例えば排気流量及び排気温度に基づいて、分散板８への排気入熱量を推定し、分散板８の温度上昇量を推定する。通電量制御部１３は、推定した排気入熱量に加えて、例えば分散板８の熱容量及び電熱体９の発熱量を考慮して、分散板８の温度上昇量を推定してもよい。また、通電量制御部１３は、例えば尿素水Ａの添加量及び尿素水温度に基づいて、分散板８から奪われる気化潜熱に相当する放熱量を推定し、分散板８の温度低下量を予測する。通電量制御部１３は、推定した放熱量に加えて、例えば尿素水Ａの比熱及び分散板８の熱容量を考慮して、分散板８の温度低下量を予測してもよい。通電量制御部１３は、推定した分散板８の温度上昇量と温度低下量とを用いて、分散板８の温度を推定する。

通電量制御部１３は、例えば、推定した分散板８の温度が所定の下限温度よりも高い温度となるように電熱体９への通電量を制御する。所定の下限温度とは、分散面８ａ上に尿素水Ａが付着して液膜が生じることを抑制可能な温度範囲の最低温度である。具体的には、下限温度は、添加弁７で添加され分散面８ａに近付いた尿素水Ａと分散面８ａとの間においてライデンフロスト効果が生じる温度とすることができる。ライデンフロスト効果が生じる温度とは、例えば１５０℃以上の温度である。

図４は、ライデンフロスト効果の一例を示す概略側面図である。図４に示されるように、ここでのライデンフロスト効果とは、添加弁７から添加された尿素水Ａの液滴が分散面８ａに近付いた際、分散面８ａが十分高温である場合に、尿素水Ａの液滴が分散面８ａに接した瞬間に尿素水Ａの液滴と分散面８ａとの間に蒸気ＳＴの膜（空気層）が継続的に形成されることにより、尿素水Ａの液滴の分散面８ａへの更なる接近が実質的に阻まれる現象を意味する。この状態では、例えば尿素水Ａの液滴が分散面８ａに沿って滑走するように移動し易くなり、その場に留まりにくくなるため、尿素水Ａが分散面８ａ上で液膜となることが抑制される。その結果、分散面８ａ上での尿素水Ａのデポジットの生成が効果的に抑制され、分散板８のデポジットによる詰まり、及び、尿素水Ａの分散機能の劣化（分散不良）を抑制することができる。

一例として、通電量制御部１３は、推定した分散板８の温度が所定の温度閾値以上である場合に、第１通電量となるように、電熱体９への通電量を制御してもよい。通電量制御部１３は、推定した分散板８の温度が所定の温度閾値未満となった場合に、推定した分散板８の温度が温度閾値以上の場合と比べて通電量が大きい第２通電量となるように、電熱体９への通電量を制御してもよい。温度閾値は、通電量を増大させるか否かを判定するための分散板８の温度の閾値である。第１通電量は、添加弁７で添加された尿素水Ａの気化潜熱の影響が分散板８の温度に対して十分小さい場合の電熱体９の通電量である。第１通電量は、例えばゼロであってもよいし、第２通電量よりも小さい通電量でわずかに通電していてもよい。第２通電量は、添加弁７で添加された尿素水Ａの気化潜熱の影響で分散板８の温度が低下する場合に、推定した分散板８の温度が下限温度よりも高い温度となるような（下限温度を下回らないような）電熱体９への通電量である。第２通電量と第１通電量との差（つまり通電量の増加分）は、温度閾値と下限温度との差、及び、実験的に得られた温度低下量に応じて予め一定値に設定されていてもよいし、例えば推定された温度低下量に応じて可変の値とされていてもよい。

可変の値として、具体的には、通電量制御部１３は、例えば、推定した分散板８の温度と下限温度との偏差に基づいて、第２通電量を調整することができる。通電量制御部１３は、推定した分散板８の温度と下限温度との偏差が小さくなるほど第２通電量が大きくなるように、第２通電量を調整してもよい。あるいは、通電量制御部１３は、例えば、予測した分散板８の温度低下量に基づいて、温度低下勾配が大きくなるほど第２通電量が大きくなるように、第２通電量を調整することができる。

図５は、図１の排気浄化装置の動作例を示すタイミングチャートである。図５において、横軸は時間を示しており、縦軸は分散面８ａの温度Ｔ_Ｅ（分散板８の温度の推定値に相当）を示している。Ｔ_Ｌ１は下限温度を示しており、Ｔ_Ｌ２は温度閾値を示している。

図５に示されるように、時刻ｔ０において電熱体９には第１通電量で通電されている。時刻ｔ０において、尿素水Ａの液滴が分散面８ａに接した瞬間に蒸気ＳＴの膜が形成される。これにより、尿素水Ａの水分が蒸発する際に熱が奪われる分、分散面８ａの温度Ｔ_Ｅは低下する。その結果、分散面８ａの温度Ｔ_ＥはＴ_Ｌ２未満となる。そこで、通電量制御部１３は、分散面８ａの温度Ｔ_ＥがＴ_Ｌ２以上の場合と比べて電熱体９への通電量を増加させた第２通電量で電熱体９に通電する。ここでは、例えば、推定した分散板８の温度Ｔ_ＥがＴ_Ｌ１よりも高い温度となるように（温度Ｔ_ＥがＴ_Ｌ１を下回らないように）、分散面８ａの温度Ｔ_Ｅの温度低下勾配に応じて第２通電量が増加される。これにより、分散面８ａの温度Ｔ_Ｅは、低下傾向から上昇傾向に転じる（期間：ｔ０〜ｔ１）。

その後、例えば添加した尿素水Ａが分散板８からＳＣＲ４に流れていくことに応じて熱が奪われなくなっていくため、分散面８ａの温度Ｔ_Ｅは、温度上昇勾配が大きくなると共に、上昇を続ける。その結果、分散面８ａの温度Ｔ_Ｅは、Ｔ_Ｌ２以上となる（期間：ｔ１〜ｔ２）。これにより、通電量制御部１３は、電熱体９への通電量の増加を終了させ、第１通電量で電熱体９に通電する。

その後、次回の尿素水Ａの添加まで、分散面８ａの温度Ｔ_Ｅは、Ｔ_Ｌ２よりも高い温度で推移する（期間：ｔ２〜）。つまり、Ｔ_Ｌ２は、尿素水Ａの添加がない場合の分散面８ａの温度Ｔ_Ｅよりも低い温度に設定される。Ｔ_Ｌ２は、排気温度（エンジン１の負荷など）に応じて可変とされてもよい。

［ＥＣＵによる処理］
次に、ＥＣＵ１０による処理の一例について、図６及び図７を参照して説明する。図６は、図１のＥＣＵにおける通電制御の処理を例示するフローチャートである。排気浄化装置１００のＥＣＵ１０は、エンジン１の運転中（例えば車両の走行中）において、尿素水Ａの添加のタイミングごとに、図６に示される処理を繰り返し実行する。

図６に示されるように、ＥＣＵ１０は、Ｓ１１において、エンジン状態量取得部１１により、ＮＯｘセンサ２４の検出結果に基づいて、ＮＯｘ濃度の取得を行う。ＥＣＵ１０は、Ｓ１２において、エンジン状態量取得部１１により、排気温度センサ２３の検出結果に基づいて、エンジン１の排気温度の取得を行う。ＥＣＵ１０は、Ｓ１３において、エンジン状態量取得部１１により、吸気量センサ２１で検出した吸入空気量に基づいて、排気ガスの流量である排気流量の取得を行う。

ＥＣＵ１０は、Ｓ１４において、添加量取得部１２により、ＮＯｘ濃度に基づいて、尿素水Ａの添加量の取得を行う。ＥＣＵ１０は、Ｓ１５において、エンジン状態量取得部１１により、尿素水温度センサ２５の検出結果に基づいて、尿素水Ａの温度である尿素水温度の取得を行う。ＥＣＵ１０は、Ｓ１６において、通電量制御部１３により、排気温度、排気流量、添加量、及び尿素水温度に基づいて、電熱体９への通電量の制御を行う。

図７は、図６の通電制御の処理Ｓ１６の具体例を示すフローチャートである。図７に示されるように、ＥＣＵ１０は、Ｓ２１において、通電量制御部１３により、例えば排気流量及び排気温度に基づいて、分散板８への排気入熱量を推定し、分散板８の温度上昇量の推定を行う。ＥＣＵ１０は、Ｓ２２において、通電量制御部１３により、例えば添加量及び尿素水温度に基づいて、分散板８から奪われる気化潜熱に相当する放熱量を推定し、分散板８の温度低下量の予測を行う。

ＥＣＵ１０は、Ｓ２３において、通電量制御部１３により、推定した分散板８の温度上昇量と予測した温度低下量とを用いて、分散板８の温度の推定を行う。ＥＣＵ１０は、Ｓ２４において、通電量制御部１３により、推定した分散板８の温度（推定温度）が温度閾値以上であるか否かを判定する。

分散板８の推定温度が温度閾値以上であると通電量制御部１３により判定された場合（Ｓ２４：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１０は、Ｓ２５において、通電量制御部１３により、第１通電量で通電するように電熱体９への通電量の制御を行う。一方、分散板８の推定温度が温度閾値未満であると通電量制御部１３により判定された場合（Ｓ２４：ＮＯ）、ＥＣＵ１０は、Ｓ２６において、通電量制御部１３により、第２通電量で通電するように電熱体９への通電量の制御を行う。その後、ＥＣＵ１０は、図６及び図７の処理を終了する。

以上説明したように排気浄化装置１００では、排気温度、排気流量、添加量、及び尿素水温度に基づいて、電熱体９への通電量が制御される。これにより、例えば尿素水Ａの添加量及び尿素水温度を考慮しないで電熱体９への通電量が制御される場合と比べて、電熱体９によって、添加弁７で添加された尿素水Ａをより適切に加熱することが可能となる。したがって、排気浄化装置１００によれば、添加弁７で添加された尿素水Ａをより確実にＮＨ_３に変換することが可能となる。

排気浄化装置１００では、電熱体９は、分散板８を加熱可能とされており、通電量制御部１３は、排気温度、排気流量、添加量、及び尿素水温度に基づいて、分散板８の温度を推定すると共に、推定された分散板８の温度が所定の下限温度よりも高い温度となるように電熱体９への通電量を制御する。これにより、添加量及び尿素水温度を考慮して分散板８の温度が推定されるため、例えば添加量及び尿素水温度を考慮しないで推定された分散板８の温度を用いる場合と比べて、より適切に推定された分散板８の温度を用いて、電熱体９への通電量の制御を行うことができる。

排気浄化装置１００では、分散板８は、添加弁７で添加される尿素水Ａの添加方向Ｄと交差して延在する分散面８ａを有する。下限温度は、添加弁７で添加され分散面８ａに近付いた尿素水Ａと分散面８ａとの間においてライデンフロスト効果が生じる温度である。これにより、添加弁７で添加され分散面８ａに近付いた尿素水Ａの液滴と分散面８ａとの間において空気層が形成されるため、分散面８ａに尿素水Ａの液滴が到達して分散面８ａ上の液膜となることが抑制される。その結果、分散板８への尿素水Ａの付着に起因してデポジットが生成することを効果的に抑制することが可能となる。

［変形例］
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限られるものではない。

例えば、通電量制御部１３による通電制御として、温度閾値（Ｔ_Ｌ２）を用いて第１通電量と第２通電量とを切り替える例を示したが、通電制御はこれに限定されるものではない。例えば、通電量制御部１３は、推定した分散板８の温度と下限温度との偏差に基づくフィードバック制御により電熱体９への通電量を制御してもよい。あるいは、通電量制御部１３は、エンジン状態量取得部１１で推定したＮＯｘ濃度に基づいて、添加弁７による尿素水Ａの添加に先立って、フィードフォワード制御により（つまり図５の例では時刻ｔ０よりも前に）電熱体９への通電量を制御してもよい。

上記実施形態では、通電量制御部１３は、分散板８の温度を推定したが、必ずしも「分散板８の温度」を推定しなくてもよい。例えば、通電量制御部１３は、排気流量、排気温度、尿素水Ａの添加量、及び尿素水温度に基づいて、分散板８の温度低下量のみを予測し、温度低下量が所定の低下量閾値以上となった場合、電熱体９への通電量を大きくする（例えば上記第１通電量から上記第２通電量に切り替える）ことも可能である。

上記実施形態では、下限温度としてライデンフロスト効果が生じる温度を例示したが、下限温度は、これに限定されるものではない。例えば、下限温度は、１００℃以上の温度であればよい。

上記実施形態では、電熱体９は、分散板８を加熱可能とされていたが、少なくとも尿素水Ａを加熱可能に設けられていればよい。すなわち、電熱体９が、分散板８への伝熱を介することなく、添加弁７で添加された尿素水Ａを直接的に加熱する構成であってもよい。あるいは、添加弁７で添加された尿素水Ａを加熱するのに代えて又は加えて尿素水タンク７ｂから添加弁７までの尿素水Ａを加熱することにより、結果として、添加弁７で添加された尿素水Ａをより確実にＮＨ_３に変換することを図るものであってもよい。

上記実施形態において、排気流量取得部として、吸気量センサ２１を例示したが、例えばエンジン１のブースト圧等に基づいて、エンジン状態量取得部１１が排気ガスの推定流量である推定排気流量を取得してもよい。この場合、エンジン状態量取得部１１が排気流量取得部として機能する。また、排気温度としてエンジン状態量取得部１１で取得した推定排気温度を用いる場合には、排気温度センサ２３を省略してもよい。この場合、エンジン状態量取得部１１が排気温度取得部として機能する。また、ＮＯｘ濃度としてエンジン状態量取得部１１で取得した推定ＮＯｘ濃度を用いる場合には、ＮＯｘセンサ２４を省略してもよい。この場合、エンジン状態量取得部１１がＮＯｘ濃度取得部として機能する。

上記実施形態では、還元触媒としてＳＣＲ４を例示したが、その他の種類の還元触媒であってもよい。

上記実施形態では、内燃機関としてディーゼルエンジン１を例示したが、例えばガソリンエンジン等、その他の内燃機関であってもよい。

４…ＳＣＲ，選択還元触媒（還元触媒）、５…排気流路、７…添加弁、８…分散板、８ａ…分散面、９…電熱体、１２…添加量取得部、１３…通電量制御部、２１…吸気量センサ（排気流量取得部）、２３…排気温度センサ（排気温度取得部）、２４…ＮＯｘセンサ（ＮＯｘ濃度取得部）、２５…尿素水温度センサ（尿素水温度取得部）、１００…排気浄化装置、Ａ…尿素水、Ｄ…添加方向。

Claims (3)

1. 内燃機関の排気流路に設けられた還元触媒と、
   前記還元触媒の上流に設けられ、尿素水を添加する添加弁と、
   前記還元触媒と前記添加弁との間に設けられ、前記尿素水を分散させる分散板と、
   前記還元触媒の上流のＮＯｘ濃度を取得するＮＯｘ濃度取得部と、
   前記内燃機関の排気ガスの温度である排気温度を取得する排気温度取得部と、
   前記排気ガスの流量である排気流量を取得する排気流量取得部と、
   前記ＮＯｘ濃度に基づいて、前記尿素水の添加量を取得する添加量取得部と、
   前記尿素水の温度である尿素水温度を取得する尿素水温度取得部と、
   前記尿素水を加熱可能に設けられた電熱体と、
   前記排気温度、前記排気流量、前記添加量、及び前記尿素水温度に基づいて、前記電熱体への通電量を制御する通電量制御部と、を備える、排気浄化装置。
2. 前記電熱体は、前記分散板を加熱可能とされており、
   前記通電量制御部は、前記排気温度、前記排気流量、前記添加量、及び前記尿素水温度に基づいて、前記分散板の温度を推定すると共に、推定された前記分散板の温度が所定の下限温度よりも高い温度となるように前記電熱体への前記通電量を制御する、請求項１に記載の排気浄化装置。
3. 前記分散板は、前記添加弁で添加される前記尿素水の添加方向と交差して延在する分散面を有し、
   前記下限温度は、前記添加弁で添加され前記分散面に近付いた前記尿素水と前記分散面との間においてライデンフロスト効果が生じる温度である、請求項２に記載の排気浄化装置。

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