JP7021558B2 - 添加制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に液状の還元剤を添加する排気浄化システムに適用される添加制御装置に関する。

近年、車両等に適用されるエンジン（特にディーゼルエンジン）において、排気ガス中のＮＯｘ（窒素酸化物）を高い浄化率で浄化する排気浄化システムとして、尿素ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）システムが、開発・量産されている。

尿素ＳＣＲシステムは、タンクに貯蔵された還元剤としての尿素水（尿素水溶液）を、エンジンの排気通路内へ添加する添加弁を備えている。

尿素ＳＣＲシステムでは、排気通路内のＮＯｘ浄化触媒（以下、ＳＣＲ触媒という）上でＮＯｘの還元反応によって排気ガスが浄化される。このＮＯｘの還元に際しては、まず噴射弁から排気通路内へ噴射された尿素水が、排気熱で加水分解されることによりアンモニア（ＮＨ3）が生成され、ＳＣＲ触媒にて吸着される。排気ガス中のＮＯｘに対してＳＣＲ触媒上で、アンモニアによる還元反応が行われることによってＮＯｘが還元、浄化されることになる。

このような尿素ＳＣＲシステムでは、低温時における尿素水の凍結に対処するために、タンク内に複数の電気ヒータが設けられていることがある。各電気ヒータは、タンク内の互いに異なる位置に設けられており、通電により凍結状態の尿素水を解凍する。特許文献１のＳＣＲシステムでは、２つの電気ヒータに通電を行う際に、２つの電気ヒータにおける通電時間の重なりが最小限となるように、各電気ヒータの通電時間を設定している。

国際公開第２０１２／１６３８９５号

２つの電気ヒータに通電を行って凍結状態の尿素水を解凍する場合に、タンク内において尿素水の解凍速度にムラが生じることがある。その結果、一方の電気ヒータの付近には、解凍された液体の尿素水が存在し、他方の電位ヒータの付近には、凍結したままの固体の尿素水が存在する事態が生じる。ここで、２つの電気ヒータの通電量を等しくする場合において、固体の尿素水の比熱は液体の尿素水の比熱よりも小さいため、電気ヒータの通電により固体の尿素水に供給された熱量の一部が拡散されてしまい、解凍効率が低下する問題が生じる。なお、このような課題は、電気ヒータが２つの場合に限られず、電気ヒータが３つ以上の場合にも共通の課題である。

本発明は、上記実情に鑑み、複数の電気ヒータを用いて凍結状態の還元剤を解凍する場合において、解凍効率を好適に向上できる添加制御装置を提供することを目的とする。

本発明は、内燃機関の排気通路に設けられ、排気中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化触媒に液状の還元剤を添加供給する添加弁と、還元剤通路を介してタンクから前記添加弁に対して前記還元剤を加圧供給するポンプと、前記タンク内の複数箇所に設けられた複数の電気ヒータと、を備える排気浄化システムに適用される添加制御装置であって、前記電気ヒータごとに、前記電気ヒータの付近の前記還元剤が凍結状態であるか又は解凍状態であるかを判定する判定部と、前記判定部の判定結果に基づいて、前記電気ヒータごとの通電量を決定する決定部と、を備える。

電機ヒータの通電により凍結状態の還元剤が加熱されると、還元剤が解凍される。還元剤では、凍結状態の比熱が解凍状態の比熱がよりも小さい。そのため、凍結状態の還元剤では、電気ヒータの通電により還元剤に供給される熱量が拡散しやすく、還元剤の解凍に用いられる熱量の割合が、解凍状態の還元剤に比べて小さい。つまり、還元剤が凍結状態であるか又は解凍状態であるかを示す判定結果と、還元剤の解凍効率とには相関があるため、この判定結果に基づいて、電機ヒータごとの通電量を決定することで、還元剤の解凍効率を好適に向上させることができる。

第１実施形態に係る排気浄化システムの概略を示す構成図。 第１実施形態に係る制御処理を示すフローチャート。 発熱体の抵抗値と温度との関係を示すグラフ。 第１実施形態に係る噴射制御処理における各種値の推移を示すタイムチャート。 発熱体の付近の尿素水の状態の推移を示す図。 第２実施形態に係る制御処理を示すフローチャート。 第２実施形態に係る噴射制御処理における各種値の推移を示すタイムチャート。 第３実施形態に係る排気浄化システムの概略を示す構成図。 第３実施形態に係る制御処理を示すフローチャート。 第３実施形態に係る噴射制御処理における各種値の推移を示すタイムチャート。

（第１実施形態）
以下、第１実施形態の添加制御装置に係るポンプ制御部７０が適用される排気浄化システム１０について、図面を参照しつつ説明する。排気浄化システム１０は、選択還元型触媒（以下、ＳＣＲ触媒という）を用いて排気ガス中のＮＯｘを浄化するものであり、尿素ＳＣＲシステムとして構築されている。排気浄化システム１０は、内燃機関であるディーゼルエンジン（以下、エンジンという）３０が搭載された各種車両に適用できる。排気浄化システム１０は、またクレーン車等の建設機械、トラクター等の農業機械等にも適用可能である。

図１に示すように、排気浄化システム１０では、エンジン排気系において、エンジン３０には排気通路３１ａを形成する排気管３１が接続されており、その排気管３１に、排気上流側から順にＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）３２、ＳＣＲ触媒３３が配設されている。また、排気管３１においてＤＰＦ３２とＳＣＲ触媒３３との間には、液状の還元剤としての尿素水（尿素水溶液）を排気通路３１ａに噴射供給する尿素水噴射弁（以下、噴射弁という）５０が設けられている。噴射弁５０は、高温の排気ガス（例えば６００℃）から加えられる熱の影響をできるだけ避けるために、先端側のみが排気管３１内に位置されるように取り付けられている。なお、本実施形態において、ＳＣＲ触媒３３が「ＮＯｘ浄化触媒」に相当し、噴射弁５０が「添加弁」に相当する。

ＤＰＦ３２は、排気ガス中のＰＭ（粒子状物質）を捕集するＰＭ除去用フィルタである。ＤＰＦ３２は白金系の酸化触媒を担持しており、ＰＭ成分の１つである可溶性有機成分（ＳＯＦ）とともにＨＣやＣＯを除去する。このＤＰＦ３２に捕集されたＰＭは、エンジン３０におけるメイン燃料噴射後のポスト噴射等により燃焼除去でき、これによりＤＰＦ３２の継続使用が可能となっている。

ＳＣＲ触媒３３は、ＮＯｘの還元反応（排気浄化反応）を促進するものであり、例えば、
４ＮＯ＋４ＮＨ3＋Ｏ2→４Ｎ2＋６Ｈ2Ｏ …（式１）
６ＮＯ2＋８ＮＨ3→７Ｎ2＋１２Ｈ2Ｏ …（式２）
ＮＯ＋ＮＯ2＋２ＮＨ3→２Ｎ2＋３Ｈ2Ｏ …（式３）
といった反応を促進して排気ガス中のＮＯｘを浄化する。そして、これらの反応において、ＮＯｘの還元剤となるアンモニア（ＮＨ3）を生成するための尿素水を噴射供給するものが、同ＳＣＲ触媒３３の上流側に設けられた噴射弁５０である。

なお排気管３１においてＳＣＲ触媒３３の下流側には、アンモニア除去装置としての酸化触媒が設けられていてもよい。この酸化触媒により、ＳＣＲ触媒３３から排出されるアンモニア（ＮＨ3）、すなわち余剰のアンモニアが除去される。

次に、排気浄化システム１０のうち、噴射弁５０の噴射により尿素水を噴射する還元剤噴射システム２０の各構成についてそれぞれ説明する。なお、以下の説明では便宜上、尿素水タンク（以下、タンクという）４０から噴射弁５０に対して尿素水が供給される場合を基準にして、タンク４０側を上流側、噴射弁５０側を下流側として記載する。

図１において、タンク４０は、給液キャップ付きの密閉容器にて構成されており、その内部に所定の規定濃度の尿素水が貯蔵されている。本実施形態では、尿素濃度が、凍結温度（凝固点）が最も低い濃度である３２．５％になっている。なお、尿素濃度が３２．５％の場合、マイナス１１℃以下で凍結する。

タンク４０と噴射弁５０とは、供給配管４２により接続されている。供給配管４２の上流側端部は、タンク４０の底面の略中央に接続されており、タンク４０内に貯留された尿素水が供給配管４２に流れ込む状態になっている。なお、本実施形態において、供給配管４２が「還元剤通路」に相当する。

供給配管４２の途中には、尿素水ポンプ（以下、ポンプという）４４が設けられている。ポンプ４４は、ポンプ制御部７０から供給される電流により回転駆動される電動ポンプであり、供給配管４２を介してタンク４０から噴射弁５０に対して尿素水を加圧供給する。

ポンプ４４は歯車４５を有し、その歯車４５の回転数に応じて尿素水を供給する。また、ポンプ４４は、歯車４５が正逆いずれの方向にも回転可能となっている。ポンプ４４の正回転によりタンク４０内の尿素水の吸い出しが行われ、ポンプ４４の逆回転によりタンク４０への尿素水の吸い戻しが行われる。

ポンプ４４には、回転検出部４６が設けられている。回転検出部４６は、ポンプ４４の単位時間当たりの回転数である回転速度Ｎを検出し、例えば、ポンプ４４による尿素水の吐出（圧送）速度を検出する。

供給配管４２には、ポンプ４４の下流側に圧力検出部４８が設けられている。圧力検出部４８は、供給配管４２内の圧力（以下、配管圧力という）Ｐを検出し、例えば、ポンプ４４による尿素水の吐出圧力を検出する。

噴射弁５０は、供給配管４２の下流側端部に接続されている。噴射弁５０は、既存の燃料噴射弁（インジェクタ）とほぼ同様の構成を有するものであり、公知の構成が採用できるため、ここでは構成を簡単に説明する。噴射弁５０は、電磁ソレノイド等からなる駆動部と、先端噴射口を開閉するためのニードル５２を有する弁体部とを備えた電磁式開閉弁として構成されており、ポンプ制御部７０からの駆動信号に基づき開放又は閉鎖する。すなわち、駆動信号に基づき電磁ソレノイドが通電されると、該通電に伴いニードル５２が開放方向に移動し、そのニードル５２の移動によって先端噴射口が開放されて尿素水が噴射される。

供給配管４２には分岐配管５４が接続されている。分岐配管５４は、供給配管４２におけるポンプ４４よりも下流側の分岐部Ｂと、タンク４０と、を接続する。なお、圧力検出部４８は、供給配管４２のうちのポンプ４４と分岐部Ｂとの間の部分に設けられている。

分岐配管５４の一端は、タンク４０の底面に接続されており、この分岐配管５４の一端に、逆止弁６０が設けられている。逆止弁６０は、分岐配管５４内の圧力が基準圧力よりも低い場合に閉鎖し、タンク４０内に貯留された尿素水が分岐配管５４に流れ込むことを防止する。また、逆止弁６０は、分岐配管５４内の圧力が基準圧力よりも高い場合に開放し、供給配管４２から分岐配管５４に流れ込んだ尿素水がタンク４０に戻ることを許可する。

タンク４０内には、２つの発熱体６２、６３が設けられている。例えば発熱体６２、６３は電気式のヒータであり、ポンプ制御部７０からの通電によって、タンク内で凍結した尿素水を解凍する。なお、本実施形態において、発熱体６２、６３が「複数の電気ヒータ」に相当する。

発熱体６２、６３は、タンク４０内の複数箇所に設けられている。具体的には、発熱体６２、６３は、ポンプ４４が設けられた供給配管４２の上流側端部近傍に配置されており、詳細には、供給配管４２の上流側端部が接続されるタンク４０の底面の略中央部において、供給配管４２の上流側端部を挟んだ両側に配置されている。

供給配管４２の外周には、発熱体６５が設けられている。例えば発熱体６５は電気式のヒータであり、ポンプ制御部７０からの通電によって供給配管４２内で凍結した尿素水を解凍する。

タンク４０内には、温度センサ６６が設けられている。例えば温度センサ６６は感温ダイオードやサーミスタであり、タンク４０内の尿素水の温度を測定する。また、タンク４０外には、外気温センサ６８が設けられている。例えば外気温センサ６８は感温ダイオードやサーミスタであり、タンク４０から離間して配置され、エンジン３０が搭載された車両の周囲の外気の温度を測定する。

ポンプ制御部７０は、排気浄化に係る制御を行うＥＣＵ（Electronic Control Unit）であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力インターフェース等を含むマイコンにより構成されている。ポンプ制御部７０は、回転検出部４６から回転速度Ｎを取得し、圧力検出部４８から配管圧力Ｐを取得し、温度センサ６６からタンク４０内の尿素水の温度を取得し、外気温センサ６８から外気温を取得する。ポンプ制御部７０は、取得したこれらの値により還元剤噴射システム２０の各部を制御する。

具体的には、噴射弁５０側への尿素水圧送時には、ポンプ４４に通電されることでポンプ４４が正回転方向に回転駆動される。これにより、タンク４０内の尿素水が吸い出されて下流側に流れる。そして、ポンプ４４から尿素水が圧送され、その尿素水は噴射弁５０に供給される。また、余剰となった尿素水は逆止弁６０を通じてタンク４０に戻される。

また、タンク４０への尿素水の吸い戻し時には、ポンプ４４が逆回転方向に回転駆動される。これにより、供給配管４２内の尿素水がタンク４０内に吸引される。これによりエンジン３０停止後の車両放置中に尿素水が供給配管４２内に残存したままになるのを回避し、尿素水の凍結・膨張による供給配管４２の破損を抑制する。

噴射弁５０側への尿素水圧送時には、噴射弁５０により排気管３１内に尿素水が噴射供給される。すると、排気管３１内において排気ガスと共に尿素水がＳＣＲ触媒３３に供給され、ＳＣＲ触媒３３においてＮＯｘの還元反応によりその排気ガスが浄化される。ＮＯｘの還元に際しては、例えば、
（ＮＨ2）2ＣＯ＋Ｈ2Ｏ→２ＮＨ3＋ＣＯ2 …（式４）
といった反応により、排気熱による高温下で尿素水が加水分解される。これにより、アンモニア（ＮＨ3）が生成され、そのアンモニアがＳＣＲ触媒３３に吸着するとともに、そのＳＣＲ触媒３３において排気ガス中のＮＯｘがアンモニアにより選択的に還元除去される。すなわち、同ＳＣＲ触媒３３上でアンモニアに基づく還元反応（上記の反応式（式１）～（式３））が行われることにより、ＮＯｘが還元、浄化されることとなる。

ところで、本実施形態にかかる排気浄化システム１０が搭載された車両が寒冷地で使用される場合、エンジン始動時に尿素水が凍結していることがある。この場合、温度センサ６６や外気温センサ６８から取得される温度が尿素水の凝固点Ｔｃ以下であり、尿素水の圧送が不可であると判定された場合には、ポンプ４４の回転駆動は停止され、発熱体６２～６５により尿素水が解凍される。尿素水の解凍により、尿素水の圧送が可能であると判定されると、ポンプ４４の回転駆動が再開される。

２つの発熱体６２、６３に通電を行って凍結状態の尿素水を解凍する場合に、タンク４０内において尿素水の解凍速度にムラが生じることがある。解凍速度のムラの原因には、例えば各発熱体６２、６３の特性や設置場所の違い等の他、様々な原因が考えられる。その結果、発熱体６２、６３の一方の付近には、解凍状態の尿素水が存在し、他方の発熱体の付近には、凍結状態の尿素水が存在する事態が生じる。

この場合に、２つの発熱体６２、６３の通電量を等しくすると、解凍効率が低下する問題が生じる。すなわち、固体の尿素水の比熱は、液体の尿素水の比熱よりも小さいため、凍結状態の尿素水は、解凍状態の尿素水に比べて、温度が上昇しやすく、熱が拡散しやすい。そのため、２つの発熱体６２、６３の通電量を等しくすると、他方の発熱体の通電により固体の尿素水に供給された熱量の一部が拡散されてしまい、尿素水の解凍に利用されないことから、解凍効率が低下してしまう。

本実施形態のポンプ制御部７０は、上記問題を解決するために制御処理を実施する。制御処理は、発熱体６２、６３ごとに発熱体６２、６３の抵抗値Ｒｅ１、Ｒｅ２を算出し、その抵抗値Ｒｅ１、Ｒｅ２に基づいて、発熱体６２、６３ごとの通電量を決定する。これにより、尿素水の解凍効率を好適に向上させることができる。

図２に本実施形態の制御処理のフローチャートを示す。ポンプ制御部７０は、尿素水の凍結によるポンプ４４の回転駆動の停止中に、制御処理を実施する。

制御処理を開始すると、まずステップＳ１０において、均等加熱処理を実施する。均等加熱処理では、２つの発熱体６２、６３の通電量Ｗ１、Ｗ２を、一定の基準通電量Ｗｋに設定する。一定の基準通電量Ｗｋは、所定期間内でタンク４０内の尿素水を解凍することを可能にする通電量に設定されている。

ステップＳ１２において、発熱体６２、６３ごとに、発熱体６２、６３の抵抗値Ｒｅを算出する。ポンプ制御部７０は、発熱体６２、６３それぞれに通電を行っており、発熱体６２、６３それぞれに流れる電流と、発熱体６２、６３それぞれに印加される電圧とを検出することができる。ポンプ制御部７０は、発熱体６２の電流と電圧とを同時に検出し、検出された電流と電圧との組を用いて、発熱体６２の抵抗値Ｒｅ１を算出する。発熱体６３の抵抗値Ｒｅ２についても同様である。なお、発熱体６２に対する検出と、発熱体６３に対する検出は、同時に実施されることが好ましいが、必ずしも同時に実施される必要はない。

ステップＳ１４において、発熱体６２の付近の尿素水の温度Ｔｎ１と、発熱体６３の付近の尿素水の温度Ｔｎ２とを推定する。図３に示すように、ポンプ制御部７０には、発熱体の抵抗値Ｒｅと温度Ｔｒとの関係を示す換算テーブルが記憶されている。換算テーブルは、発熱体の温度Ｔｒが大きくなると、発熱体の抵抗値Ｒｅが大きくなる関係を有する。ポンプ制御部７０は、この換算テーブルを用いて、発熱体６２の抵抗値Ｒｅ１から発熱体６２の温度Ｔｒ１を取得し、発熱体６３の抵抗値Ｒｅ２から発熱体６３の温度Ｔｒ２を取得する。

ポンプ制御部７０は、発熱体６２の通電時間に基づいて、発熱体６２の温度Ｔｒ１と、尿素水の温度Ｔｎ１と、の温度差ΔＴを推定し、尿素水の温度Ｔｎ１を推定する。尿素水の温度Ｔｎ２についても同様である。なお、温度差ΔＴは、発熱体の通電時間が長くなるほど、大きくなる。

つまり、ステップＳ１２で算出された発熱体６２、６３の抵抗値Ｒｅ１、Ｒｅ２は、発熱体６２、６３の付近の尿素水の温度Ｔｎ１、Ｔｎ２に相関する。尿素水の温度Ｔｎ１、Ｔｎ２は、尿素水が凍結状態であるか又は解凍状態であるかを示すものであるため、発熱体６２、６３の抵抗値Ｒｅ１、Ｒｅ２は、発熱体６２、６３の付近の尿素水が凍結状態であるか又は凍結状態であるかを示す、ということができる。

なお、本実施形態では、尿素水の温度Ｔｎ１、Ｔｎ２が凝固点Ｔｃ以下であることを、凍結状態とよび、尿素水の温度Ｔｎ１、Ｔｎ２が凝固点Ｔｃよりも高いことを、解凍状態とよぶ。そのため、凍結状態には、尿素水が完全に凍結している状態とともに、一部解凍している状態が含まれ、解凍状態には、尿素水が完全に解凍している状態のみが含まれる。

ステップＳ１６において、尿素水の温度Ｔｎ１が凝固点Ｔｃ以下であるかを判定する。発熱体６２の付近の尿素水が凍結状態である場合、ステップＳ１６で肯定判定し、ステップＳ１８で、尿素水の温度Ｔｎ２が凝固点Ｔｃ以下であるかを判定する。

発熱体６３の付近の尿素水が凍結状態である場合、ステップＳ１８で肯定判定する。この場合、２つの発熱体６２、６３の付近の尿素水が、ともに凍結状態である。そのため、ステップＳ２０において、均等加熱処理を継続し、２つの発熱体６２、６３の通電量Ｗ１、Ｗ２を基準通電量Ｗｋに維持し、続くステップＳ２２において、所定の解凍加熱時間Ｔｈをゼロとする。所定の解凍加熱時間Ｔｈは、２つの発熱体６２、６３の付近の尿素水が、ともに解凍状態となってからの発熱体６２、６３の通電時間である。そのため、このステップＳ２２では、解凍加熱時間Ｔｈがゼロとされる。

一方、発熱体６３の付近の尿素水が解凍状態である場合、ステップＳ１８で否定判定する。この場合、２つの発熱体６２、６３の一方の発熱体６３付近の尿素水が、解凍状態であり、他方の発熱体６２付近の尿素水が、凍結状態である。そのため、ステップＳ２４において、優先加熱処理を実施し、続くステップＳ２６において、解凍加熱時間Ｔｈをゼロとする。

ステップＳ２４の優先加熱処理では、付近の尿素水が解凍状態である発熱体６３の通電量Ｗ１である解凍通電量Ｗｌが、付近の尿素水が凍結状態である発熱体６２の通電量Ｗ２である凍結通電量Ｗｓよりも大きくなるように、２つの発熱体６２、６３の通電量Ｗ１、Ｗ２を設定する。具体的には、解凍通電量Ｗｌを基準通電量Ｗｋよりも大きく設定し、凍結通電量Ｗｓを基準通電量Ｗｋよりも小さく設定する。

本実施形態では、基準通電量Ｗｋに対する解凍通電量Ｗｌの増加量ΔＷｕが、基準通電量Ｗｋに対する凍結通電量Ｗｓの減少量ΔＷｄと等しくなるように、解凍通電量Ｗｌ及び凍結通電量Ｗｓを設定する。そのため、均等加熱処理における発熱体６２、６３の通電量の合計量は、優先加熱処理における発熱体６２、６３の通電量の合計量に等しくなる。

一方、発熱体６２の付近の尿素水が解凍状態である場合、ステップＳ１６で否定判定し、ステップＳ２８で、尿素水の温度Ｔｎ２が凝固点Ｔｃ以下であるかを判定する。本実施形態において、ステップＳ１６、Ｓ１８、Ｓ２８の処理が「判定部」に相当する。

発熱体６３の付近の尿素水が凍結状態である場合、ステップＳ２８で肯定判定する。この場合、２つの発熱体６２、６３の一方の発熱体６２付近の尿素水が、解凍状態であり、他方の発熱体６３付近の尿素水が、凍結状態である。そのため、ステップＳ３０において、優先加熱処理を実施し、続くステップＳ３２において、解凍加熱時間Ｔｈをゼロとする。

ステップＳ３０の優先加熱処理では、付近の尿素水が解凍状態である発熱体６２の通電量Ｗ１を解凍通電量Ｗｌに設定し、付近の尿素水が凍結状態である発熱体６３の通電量Ｗ２を凍結通電量Ｗｓに設定する。

一方、発熱体６３の付近の尿素水が解凍状態である場合、ステップＳ２８で否定判定する。この場合、２つの発熱体６２、６３の付近の尿素水が、ともに解凍状態である。そのため、ステップＳ３４において、再び均等加熱処理を実施し、続くステップＳ３６において、解凍加熱時間Ｔｈに「１」を加算する。そのため、解凍加熱時間Ｔｈが長くなるほど、解凍状態の尿素水の温度が上昇する。本実施形態において、ステップＳ２０、Ｓ２４、Ｓ３０、Ｓ３４の処理が「決定部」に相当する。

ステップＳ３８において、解凍加熱時間Ｔｈが所定の目標時間Ｔｇよりも大きいかを判定する。所定の目標時間Ｔｇは、一定の基準通電量Ｗｋは、均等加熱処理により、タンク４０内の尿素水の温度が、噴射弁５０の噴射に必要な温度まで上昇する通電時間に設定されている。

ステップＳ３８で否定判定すると、ステップＳ１２に戻る。一方、ステップＳ３８で肯定判定すると、タンク４０内の尿素水に対する加熱を停止し、制御処理を終了する。これにより、尿素水の圧送が可能となる。

続いて、図４に、制御処理の一例を示す。ここで、図４（ａ）は、発熱体６２、６３の通電量Ｗ１、Ｗ２の推移を示し、図４（ｂ）は、尿素水の温度Ｔｎ１、Ｔｎ２の推移を示し、図４（ｃ）は、タンク４０内で解凍した尿素水の割合である解凍率Ｐｔの推移を示す。なお、図４（ａ）、（ｂ）において、グラフＦ１（実線）は、本実施形態の発熱体６２における各種値の推移を示し、グラフＦ２（実線）は、本実施形態の発熱体６３における各種値の推移を示す。また、グラフＦ３（破線）は、比較例の発熱体６２における各種値の推移を示し、グラフＦ４（破線）は、比較例の発熱体６３における各種値の推移を示す。また、図４（ｃ）において、グラフＦ１（実線）は、本実施形態の解凍率Ｐｔの推移を示し、グラフＦ２（破線）は、比較例の解凍率Ｐｔの推移を示す。

図４（ａ）に示すように、時刻ｔ１に制御処理が開始されると、均等加熱処理が実施され、尿素水の温度Ｔｎ１、Ｔｎ２が、凝固点Ｔｃよりも低い温度Ｔｓから上昇を開始する。本実施形態では、図５（ａ）に示すように、制御処理の開始時において、タンク４０内の尿素水は全て凍結している。

図４（ｂ）に示すように、タンク４０内において尿素水の解凍速度にムラがあり、本実施形態では、発熱体６２の付近の尿素水の温度Ｔｎ１が、発熱体６３の付近の尿素水の温度Ｔｎ２よりも上昇しやすい。そのため、発熱体６２の付近の尿素水は、時刻ｔ２において凝固点Ｔｃに到達すると、解凍を開始し、時刻ｔ３において、解凍を終了する。一方、発熱体６３の付近の尿素水は、時刻ｔ３においても凝固点Ｔｃに到達していない。

そのため、時刻ｔ３では、図５（ｂ）に示すように、一方の発熱体６２の付近には、解凍状態の尿素水が存在し、他方の発熱体６３の付近には、凍結状態の尿素水が存在する状態となる。これにより、尿素水の加熱処理が、均等加熱処理から優先加熱処理に切り替えられると、発熱体６２の付近の解凍状態の尿素水の温度上昇が促され、その解凍状態の尿素水周辺に存在する凍結状態の尿素水の解凍が促進される。この結果、図４（ｃ）に実線で示すように、解凍率Ｐｔが傾きθ１で上昇する。一方、発熱体６３の付近の凍結状態の尿素水の温度上昇が抑制される。

その後時刻ｔ５において、発熱体６３の付近の尿素水が凝固点Ｔｃに到達すると、解凍を開始し、時刻ｔ７において、解凍を終了する。

そのため、時刻ｔ７では、図５（ｃ）に示すように、両方の発熱体６２、６３の付近に、解凍状態の尿素水が存在する状態となる。本実施形態では、優先加熱処理により、発熱体６２の付近の尿素水の解凍が促進された結果、時刻ｔ７において、発熱体６２の付近に、大量の解凍状態の尿素水が存在している。これにより、図４（ｃ）に実線で示すように、時刻ｔ７において、解凍率Ｐｔは第１解凍率Ｐｔ１に到達している。

また、時刻ｔ７に、尿素水への加熱処理が、優先加熱処理から均等加熱処理に再び切り替えられる。そのため、発熱体６２の付近の解凍状態の尿素水の温度上昇が抑制され、発熱体６２の付近の尿素水の温度上昇速度と、発熱体６３の付近の尿素水の温度上昇速度とが等しくなる。この結果、解凍率Ｐｔが傾きθ１よりも大きい傾きθ２で上昇する。

その後時刻ｔ８に、解凍加熱時間Ｔｈが所定の目標時間Ｔｇよりも大きくなり、解凍率Ｐｔが１００％に到達すると、制御処理を終了する。

一方、比較例では、図４（ａ）に破線で示すように、時刻ｔ３において、尿素水への加熱処理が、均等加熱処理に維持されるため、図４（ｂ）に破線で示すように、発熱体６２の付近の解凍状態の尿素水の温度上昇が抑制される。この結果、解凍率Ｐｔが傾きθ１よりも小さい傾きθ３で上昇する。

一方、発熱体６３の付近の凍結状態の尿素水の温度上昇は維持される。そのため、時刻ｔ５よりも早い時刻ｔ４において、発熱体６３の付近の尿素水が凝固点Ｔｃに到達し、時刻ｔ７よりも早い時刻ｔ６において、解凍を終了する。

そのため、時刻ｔ６では、図５（ｄ）に示すように、両方の発熱体６２、６３の付近に、解凍状態の尿素水が存在する状態となる。比較例では、均等加熱処理が維持されたことにより、発熱体６２の付近の尿素水の解凍が促進されず、本実施形態の時刻ｔ７に比べて、発熱体６２の付近の解凍状態の尿素水が減少している。したがって、図４（ｃ）に破線で示すように、時刻ｔ６において、解凍率Ｐｔは第１解凍率Ｐｔ１よりも小さい第２解凍率Ｐｔ２に抑制されている。

そして、第１解凍率Ｐｔ１と第２解凍率Ｐｔ２との間の解凍率差を、時刻ｔ６と時刻ｔ７との間の時間差で除したときの傾きθ４は、傾きθ２よりも大きい。そのため、比較例では、本実施形態よりも先に、両方の発熱体６２、６３の付近に、解凍状態の尿素水が存在する状態となるが、解凍率Ｐｔが１００％に到達する時刻ｔ９は、時刻ｔ８よりも遅れる。

その結果、本実施形態では、比較例に比べて、発熱体６２、６３の通電時間が短くなる。つまり、発熱体６２、６３の通電量の合計量を抑制することができ、これにより、解凍効率を向上させることができる。

以上説明した本実施形態によれば、以下の効果を奏する。

尿素水では、凍結状態の比熱が解凍状態の比熱がよりも小さいため、尿素水が凍結状態であるか又は解凍状態であるかを示す発熱体６２、６３の抵抗値Ｒｅ１、Ｒｅ２と、尿素水の解凍効率とには相関がある。そのため、本実施形態では、発熱体６２、６３の抵抗値Ｒｅ１、Ｒｅ２に基づいて、発熱体６２、６３ごとの通電量を決定することで、尿素水の解凍効率を好適に向上させることができる。

本実施形態では、２つの発熱体６２、６３の一方の発熱体の付近の尿素水が解凍状態であり、他方の発熱体の付近の尿素水が凍結状態である場合には、一方の発熱体の通電量を解凍通電量Ｗｌに設定し、他方の発熱体の通電量を凍結通電量Ｗｓに設定する。そして、解凍通電量Ｗｌを凍結通電量Ｗｓよりも大きくすることで、解凍状態の尿素水に供給される熱量を、凍結状態の尿素水に供給される熱量よりも大きくし、解凍状態の尿素水に優先的に熱量を供給する。これにより、解凍状態の尿素水周辺に存在する凍結状態の尿素水の解凍が促進され、尿素水の解凍速度を好適に向上させることができる。

具体的には、解凍通電量Ｗｌを基準通電量Ｗｋよりも大きくする。これにより、解凍状態の尿素水周辺に存在する凍結状態の還元剤の解凍が促進される。また、凍結通電量Ｗｓを基準通電量Ｗｋよりも小さくよりする。これによって、尿素水の解凍以外に用いられる熱量が減少する。これにより、尿素水の解凍速度を好適に向上させつつ、還元剤の解凍効率を好適に向上させることができる。

特に本実施形態では、基準通電量Ｗｋに対する解凍通電量Ｗｌの増加量ΔＷｕを、基準通電量Ｗｋに対する凍結通電量Ｗｓの減少量ΔＷｄと等しくする。そのため、解凍通電量Ｗｌを基準通電量Ｗｋよりも大きくすることにより、排気浄化システム１０の電力消費量が増大することを抑制することができる。

本実施形態では、尿素水が凍結状態であるか又は解凍状態であるかを、発熱体６２、６３の抵抗値Ｒｅ１、Ｒｅ２を用いて特定する。そのため、例えば温度センサなど、発熱体６２、６３以外に尿素水が凍結状態であるか又は解凍状態であるかを特定する構成を必要とせず、排気浄化システム１０の構成を簡略化することができる。

（第２実施形態）
次に第２実施形態に係るポンプ制御部７０について図６、７を用いて説明する。第２実施形態に係るポンプ制御部７０は、第１実施形態に係るポンプ制御部７０と比べて、制御処理が異なる。なお、図６、７において、先の図２、４で説明した内容と同一の内容については、説明を省略する。

図６に示すように、第２実施形態の制御処理が、第１実施形態の制御処理と異なる点は、発熱体６２の付近の尿素水の温度勾配Ｇｒ１を用いて、発熱体６２の付近の尿素水が解凍状態であるか又は凍結状態であるかを判定し、発熱体６３の付近の尿素水の温度勾配Ｇｒ２とを用いて、発熱体６３の付近の尿素水が解凍状態であるか又は凍結状態であるかを判定する点である。

制御処理を開始すると、ステップＳ１４において、尿素水の温度Ｔｎ１、Ｔｎ２を推定する。ポンプ制御部７０は、推定された尿素水の温度Ｔｎ１、Ｔｎ２を内部の記憶部に記憶する。

続くステップＳ５０において、尿素水の温度勾配Ｇｒ１、Ｇｒ２を算出する。ここで、尿素水の温度勾配Ｇｒ１、Ｇｒ２は、単位時間当たりの尿素水の温度Ｔｎ１、Ｔｎ２の変化量である。本実施形態では、尿素水の温度Ｔｎ１、Ｔｎ２が所定の基準周期ごとに推定されている。そのため、尿素水の温度勾配Ｇｒ１、Ｇｒ２として、前回推定した尿素水の温度Ｐｎ１、Ｐｎ２から、今回推定した尿素水の温度Ｔｎ１、Ｔｎ２を差し引いた差分値を用いることができる。
Ｇｒ１＝Ｐｎ１－Ｔｎ１ …（式５）
Ｇｒ２＝Ｐｎ２－Ｔｎ２ …（式６）。

図７（ｂ）に示すように、尿素水の温度勾配Ｇｒ１、Ｇｒ２は、発熱体６２、６３の付近の尿素水が、完全に凍結している状態である場合に、第１閾値Ｇｋ１よりも大きくなる。また、発熱体６２、６３の付近の尿素水が、完全に解凍している状態である場合に、第１閾値Ｇｋ１よりも小さく、かつ、第１閾値Ｇｋ１よりも小さい第２閾値Ｇｋ２よりも大きくなる。また、発熱体６２、６３の付近の尿素水が一部解凍している状態である場合に、ゼロとなり、第２閾値Ｇｋ２よりも小さくなる。そのため、例えば尿素水の温度勾配Ｇｒ１が第１閾値Ｇｋ１よりも大きい、又は、第２閾値Ｇｋ２よりも小さい場合には、発熱体６２の付近の尿素水が凍結状態であると判定することができる。また、例えば尿素水の温度勾配Ｇｒ１が第１閾値Ｇｋ１よりも小さく、かつ、第２閾値Ｇｋ２よりも大きい場合には、発熱体６２の付近の尿素水が解凍状態であると判定することができる。

つまり、ステップＳ１２で算出された発熱体６２、６３の抵抗値Ｒｅ１、Ｒｅ２は、尿素水の温度Ｔｎ１、Ｔｎ２を介して尿素水の温度勾配Ｇｒ１、Ｇｒ２に相関する。尿素水の温度勾配Ｇｒ１、Ｇｒ２は、尿素水が凍結状態であるか又は解凍状態であるかを示すものであるため、発熱体６２、６３の抵抗値Ｒｅ１、Ｒｅ２は、発熱体６２、６３の付近の尿素水が凍結状態であるか又は凍結状態であるかを示す、ということができる。

続くステップＳ５２において、尿素水の温度勾配Ｇｒ１が第１閾値Ｇｋ１よりも大きいか、又は、第２閾値Ｇｋ２よりも小さいかを判定する。発熱体６２の付近の尿素水が凍結状態である場合、ステップＳ５２で肯定判定し、ステップＳ５４で、尿素水の温度勾配Ｇｒ２が第１閾値Ｇｋ１よりも大きいか、又は、第２閾値Ｇｋ２よりも小さいかを判定する。

発熱体６３の付近の尿素水が凍結状態である場合、ステップＳ５４で肯定判定し、ステップＳ２０に進む。一方、発熱体６３の付近の尿素水が解凍状態である場合、ステップＳ５４で否定判定し、ステップＳ２４に進む。

一方、発熱体６２の付近の尿素水が解凍状態である場合、ステップＳ５６で肯定判定し、ステップＳ５４で、尿素水の温度勾配Ｇｒ２が第１閾値Ｇｋ１よりも大きいか、又は、第２閾値Ｇｋ２よりも小さいかを判定する。本実施形態において、ステップＳ５２、Ｓ５４、Ｓ５６の処理が「判定部」に相当する。

発熱体６３の付近の尿素水が凍結状態である場合、ステップＳ５６で肯定判定し、ステップＳ３０に進む。一方、発熱体６３の付近の尿素水が解凍状態である場合、ステップＳ５６で否定判定し、ステップＳ３４に進む。

続いて、図７に、制御処理の一例を示す。ここで、図７（ａ）は、発熱体６２、６３の通電量Ｗ１、Ｗ２の推移を示し、図７（ｂ）は、尿素水の温度勾配Ｇｒ１、Ｇｒ２の推移を示し、図７（ｃ）は、タンク４０内で解凍した尿素水の割合である解凍率Ｐｔの推移を示す。なお、図７（ａ）、（ｂ）において、グラフＦ１（実線）は、発熱体６２における各種値の推移を示し、グラフＦ２（破線）は、発熱体６３における各種値の推移を示す。

図７（ａ）に示すように、時刻ｔ１に制御処理が開始されると、均等加熱処理が実施される。本実施形態では、制御処理の開始時において、タンク４０内の尿素水は全て凍結している。したがって、図７（ｂ）に示すように、尿素水の温度勾配Ｇｒ１、Ｇｒ２それぞれは、第１閾値Ｇｋ１よりも大きくなっている。

タンク４０内において尿素水の解凍速度にムラがあり、本実施形態では、発熱体６２の付近の尿素水の温度勾配Ｇｒ１が、発熱体６３の付近の尿素水の温度勾配Ｇｒ２よりも大きい。そのため、発熱体６２の付近の尿素水は、時刻ｔ２において凝固点Ｔｃに到達すると、解凍を開始し、時刻ｔ３において、解凍を終了する。したがって、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの期間において、尿素水の温度勾配Ｇｒ１がゼロとなる。

時刻ｔ３において、尿素水の加熱処理が、均等加熱処理から優先加熱処理に切り替えられると、尿素水の温度勾配Ｇｒ２が、温度勾配Ｇｒ２ａに減少する。また、尿素水の温度勾配Ｇｒ１が、第１閾値Ｇｋ１よりも小さく、かつ、第２閾値Ｇｋ２よりも大きい温度勾配Ｇｒ１ａとなる。これにより、図７（ｃ）に示すように、解凍率Ｐｔが傾きθ１で上昇する。

その後時刻ｔ５において、発熱体６３の付近の尿素水が凝固点Ｔｃに到達すると、解凍を開始し、時刻ｔ７において、解凍を終了する。したがって、時刻ｔ５から時刻ｔ７までの期間において、尿素水の温度勾配Ｇｒ２がゼロとなる。

時刻ｔ７において、尿素水への加熱処理が、優先加熱処理から均等加熱処理に再び切り替えられると、また、発熱体６２の付近の解凍状態の尿素水の温度上昇が抑制され、尿素水の温度勾配Ｇｒ１が、温度勾配Ｇｒ１ａよりも小さい温度勾配Ｇｒ１ｂに減少する。また、尿素水の温度勾配Ｇｒ２が、温度勾配Ｇｒ２ｂとなる。これにより、解凍率Ｐｔが傾きθ２で上昇する。なお、温度勾配Ｇｒ１ｂ及び温度勾配Ｇｒ２ｂは、第１閾値Ｇｋ１よりも小さく、かつ、第２閾値Ｇｋ２よりも大きい。

以上説明したように、尿素水の温度勾配Ｇｒ１、Ｇｒ２は、尿素水が凍結状態であるか又は解凍状態であるかを示すものであり、発熱体６２、６３の抵抗値Ｒｅ１、Ｒｅ２と相関する。本実施形態では、発熱体６２、６３の抵抗値Ｒｅ１、Ｒｅ２に基づいて、発熱体６２、６３ごとの通電量を決定することで、尿素水の解凍効率を好適に向上させることができる。

特に尿素水の温度勾配Ｇｒ１、Ｇｒ２は、発熱体６２、６３の付近の尿素水が、完全に凍結している状態と、一部解凍している状態とで異なる。本実施形態では、尿素水の温度勾配Ｇｒ１、Ｇｒ２の上記特性を利用して、凍結状態の尿素水が、尿素水が完全に凍結している状態か、一部解凍している状態かを判定することができる。

（第３実施形態）
次に第３実施形態に係るポンプ制御部７０について図８～１０を用いて説明する。第２実施形態に係るポンプ制御部７０は、第１実施形態に係るポンプ制御部７０と比べて、タンク４０内に設けられた発熱体の数が異なる。なお、図８～１０において、先の図１、２、４で説明した内容と同一の内容については、説明を省略する。

図８に示すように、タンク４０内には、３つの発熱体６２～６４が設けられている。例えば発熱体６２～６４は電気式のヒータであり、ポンプ制御部７０からの通電によって、タンク内で凍結した尿素水を解凍する。なお、本実施形態において、発熱体６２～６４が「複数の電気ヒータ」に相当する。

発熱体６２～６４は、タンク４０内の複数箇所に設けられている。具体的には、発熱体６２～６４は、ポンプ４４が設けられた供給配管４２の上流側端部近傍に配置されており、詳細には、供給配管４２の上流側端部が接続されるタンク４０の底面の略中央部において、供給配管４２の上流側端部を三方向から囲む位置に配置されている。第３実施形態の制御処理では、発熱体６２の抵抗値Ｒｅ１、発熱体６３の抵抗値Ｒｅ２、及び発熱体６４の抵抗値Ｒｅ３に基づいて、発熱体６２～６４ごとの通電量を決定する。

制御処理を開始すると、ステップＳ６０において、発熱体６２～６４の抵抗値Ｒｅ１～Ｒｅ３を算出する。続くステップＳ６２において、発熱体６２の付近の尿素水の温度Ｔｎ１と、発熱体６３の付近の尿素水の温度Ｔｎ２と、発熱体６４の付近の尿素水の温度Ｔｎ３と、を推定する。

そして、ステップＳ１８で肯定判定すると、ステップＳ６４で、尿素水の温度Ｔｎ３が凝固点Ｔｃ以下であるかを判定する。発熱体６４の付近の尿素水が凍結状態である場合、ステップＳ６４で肯定判定し、ステップＳ２０に進む。一方、発熱体６４の付近の尿素水が解凍状態である場合、ステップＳ６４で否定判定し、ステップＳ６８において、優先加熱処理を実施する。その後、ステップＳ２６に進む。

ステップＳ６８の優先加熱処理では、付近の尿素水が解凍状態である１つの発熱体の通電量を解凍通電量Ｗｌとし、付近の尿素水が凍結状態である２つの発熱体の通電量を凍結通電量Ｗｓとする。そして、図１０に示すように、基準通電量Ｗｋに対する凍結通電量Ｗｓの減少量ΔＷｄが、基準通電量Ｗｋに対する解凍通電量Ｗｌの増加量ΔＷｕの半分となるように、解凍通電量Ｗｌ及び凍結通電量Ｗｓを設定する。そのため、均等加熱処理における発熱体６２、６３の通電量の合計量は、優先加熱処理における発熱体６２、６３の通電量の合計量に等しくなる。

一方、ステップＳ１８で否定判定すると、ステップＳ６６で、尿素水の温度Ｔｎ３が凝固点Ｔｃ以下であるかを判定する。発熱体６４の付近の尿素水が凍結状態である場合、ステップＳ６６で肯定判定し、ステップＳ６８に進む。一方、発熱体６４の付近の尿素水が解凍状態である場合、ステップＳ６６で否定判定し、ステップＳ７０において、優先加熱処理を実施する。その後、ステップＳ７２において、解凍加熱時間Ｔｈをゼロとする。

ステップＳ７０の優先加熱処理では、付近の尿素水が解凍状態である２つの発熱体の通電量を解凍通電量Ｗｌとし、付近の尿素水が凍結状態である１つの発熱体の通電量を凍結通電量Ｗｓとする。そして、図１０に示すように、減少量ΔＷｄが増加量ΔＷｕの２倍となるように、解凍通電量Ｗｌ及び凍結通電量Ｗｓを設定する。そのため、均等加熱処理における発熱体６２、６３の通電量の合計量は、優先加熱処理における発熱体６２、６３の通電量の合計量に等しくなる。

本実施形態では、増加量ΔＷｕが一定値に設定される。そのため、ステップＳ７０の優先加熱処理において、凍結通電量Ｗｓがマイナスの値とならないように、増加量ΔＷｕは、基準通電量Ｗｋの半分よりも小さい値に設定される。

また、ステップＳ２８で肯定判定すると、ステップＳ７４で、尿素水の温度Ｔｎ３が凝固点Ｔｃ以下であるかを判定する。発熱体６４の付近の尿素水が凍結状態である場合、ステップＳ７４で肯定判定し、ステップＳ７６において、優先加熱処理を実施する。その後、ステップＳ２６に進む。なお、ステップＳ７６の優先加熱処理は、ステップＳ６８の優先加熱処理と同一であり、重複した説明を省略する。

一方、発熱体６４の付近の尿素水が解凍状態である場合、ステップＳ７４で否定判定し、ステップＳ８０において、優先加熱処理を実施する。その後、ステップＳ８２において、解凍加熱時間Ｔｈをゼロとする。なお、ステップＳ８０の優先加熱処理は、ステップＳ７０の優先加熱処理と同一であり、重複した説明を省略する。

一方、ステップＳ２８で否定判定すると、ステップＳ７８で、尿素水の温度Ｔｎ３が凝固点Ｔｃ以下であるかを判定する。発熱体６４の付近の尿素水が凍結状態である場合、ステップＳ７８で肯定判定し、ステップＳ８０に進む。一方、発熱体６４の付近の尿素水が解凍状態である場合、ステップＳ７８で否定判定し、ステップＳ３４に進む。本実施形態において、ステップＳ１６、Ｓ１８、Ｓ２８、Ｓ６４、Ｓ６６、Ｓ７４、Ｓ７８の処理が「判定部」に相当し、ステップＳ２０、Ｓ３４、Ｓ６８、Ｓ７０、Ｓ７６、Ｓ８０の処理が「決定部」に相当する。

続いて、図１０に、制御処理の一例を示す。ここで、図１０（ａ）は、発熱体６２の通電量Ｗ１の推移を示し、図１０（ｂ）は、発熱体６３の通電量Ｗ１の推移を示し、図１０（ｃ）は、発熱体６４の通電量Ｗ３の推移を示す。

図１０に示すように、時刻ｔ１１に制御処理が開始されると、均等加熱処理が実施される。タンク４０内において尿素水の解凍速度にムラがあり、本実施形態では、発熱体６２の付近の尿素水の温度Ｔｎ１、発熱体６３の付近の尿素水の温度Ｔｎ２、発熱体６４の付近の尿素水の温度Ｔｎ３の順で上昇しやすい。そのため、発熱体６２の付近の尿素水が、最も早く凝固点Ｔｃに到達して解凍を開始し、時刻ｔ１２おいて、解凍状態となる。

そのため、時刻ｔ１２において、尿素水の加熱処理が、均等加熱処理から優先加熱処理に切り替えられる。この場合、１つの発熱体６２の付近の尿素水が解凍状態であり、２つの発熱体６３、６４の付近の尿素水が解凍状態であるため、発熱体６２の通電量Ｗ１が解凍通電量Ｗｌに設定され、発熱体６３、６４の通電量Ｗ２、Ｗ３が凍結通電量Ｗｓに設定される。そして、減少量ΔＷｄが増加量ΔＷｕの半分に設定される。

その後、発熱体６３の付近の尿素水が凝固点Ｔｃに到達して解凍を開始し、時刻ｔ１３において、解凍状態となる。そのため、時刻ｔ１３において、尿素水の加熱処理が、優先加熱処理に維持されたまま、発熱体６３、６４の通電量Ｗ２、Ｗ３が切り替えられる。

具体的には、２つの発熱体６２、６３の付近の尿素水が解凍状態であり、１つの発熱体６４の付近の尿素水が解凍状態であるため、発熱体６２、６３の通電量Ｗ１、Ｗ２が解凍通電量Ｗｌに設定され、発熱体６４の通電量Ｗ３が凍結通電量Ｗｓに設定される。そして、減少量ΔＷｄが増加量ΔＷｕの２倍に設定される。

その後、発熱体６４の付近の尿素水が凝固点Ｔｃに到達して解凍を開始し、時刻ｔ１４において、解凍状態となる。そのため、時刻ｔ１４において、尿素水の加熱処理が、優先加熱処理から均等加熱処理に切り替えられる。

以上説明したように、尿素水では、尿素水が凍結状態であるか又は解凍状態であるかを示す発熱体６２～６４の抵抗値Ｒｅ１～Ｒｅ３と、尿素水の解凍効率とには相関がある。そのため、本実施形態では、発熱体６２～６４の抵抗値Ｒｅ１～Ｒｅ３に基づいて、発熱体６２～６４ごとの通電量を決定することで、尿素水の解凍効率を好適に向上させることができる。

特に本実施形態では、付近の尿素水が解凍状態となった発熱体６２～６４の順に、付近の尿素水が解凍状態となった発熱体の通電量を増加させ、それに対応して、優先加熱処理内において、付近の尿素水が解凍状態となった発熱体の通電量を順に減少させる。そのため、排気浄化システム１０の電力消費量を維持しつつ、尿素水の解凍効率を好適に向上させることができる。

本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、次のように実施されてもよい。

液状の還元剤は、尿素水に限定されず、例えば、尿素水以外のアンモニア由来化合物を噴射するものであってもよい。

尿素水が噴射により排気通路３１ａに供給される形態を例示したが、これに限定されず、例えば、水滴状の尿素水を排気通路３１ａに添加供給してもよい。

タンク４０内に、発熱体が２つまたは３つ設けられる例を示したが、これに限定されず、４つ以上の発熱体が設けられてもよい。この場合、発熱体の数をＮ（Ｎ：２以上の自然数）個とすると、一定値である増加量ΔＷｕを下記のように設定することで、優先加熱処理において、凍結通電量Ｗｓがマイナスの値となることを抑制することができる。
Ｗｋ／（Ｎ－１）＞ΔＷｕ …（式７）

優先加熱処理において、付近の尿素水が凍結状態である発熱体への通電を継続する例を示したが、これに限定されず、優先加熱処理において、付近の尿素水が凍結状態である発熱体への通電を停止してもよい。

上記第２実施形態では、付近の尿素水が凍結状態である発熱体の通電量を一定に設定する例を示したが、これに限定されず、例えば、尿素水の温度勾配に基づいて、付近の尿素水が一部解凍している発熱体の通電量を、完全に凍結している発熱体の通電量よりも大きく設定してもよい。一部解凍している尿素水は、解凍状態の尿素水を含むため、完全に凍結している尿素水よりも解凍効率がよく、これにより、尿素水の解凍効率を好適に向上させることができる。

３０…エンジン、３１ａ…排気通路、４０…タンク、４２…供給配管、４４…ポンプ、５０…噴射弁、６２～６４…発熱体。

Claims (4)

1. 内燃機関（３０）の排気通路（３１ａ）に設けられ、排気中のＮＯｘを浄化するＮＯｘ浄化触媒に液状の還元剤を添加供給する添加弁（５０）と、還元剤通路（４２）を介してタンク（４０）から前記添加弁に対して前記還元剤を加圧供給するポンプ（４４）と、前記タンク内の複数箇所に設けられた複数の電気ヒータ（６２～６４）と、を備える排気浄化システムに適用され、
   前記電気ヒータごとに、前記電気ヒータの付近の前記還元剤が凍結状態であるか又は解凍状態であるかを判定する判定部（Ｓ１６、Ｓ１８、Ｓ２８、Ｓ５２、Ｓ５４、Ｓ５６、Ｓ６４、Ｓ６６、Ｓ７４、Ｓ７８）と、
   前記判定部の判定結果に基づいて、前記電気ヒータごとの通電量を決定する決定部（Ｓ２０、Ｓ２４、Ｓ３０、Ｓ３４、Ｓ６８、Ｓ７０、Ｓ７６、Ｓ８０）と、
   を備え、
   前記決定部は、前記複数の電気ヒータのいずれかが解凍状態であり、その電気ヒータ以外の電気ヒータのいずれかが凍結状態であれば、解凍状態である電気ヒータの解凍通電量（Ｗｌ）を、凍結状態である電気ヒータの凍結通電量（Ｗｓ）よりも大きくする添加制御装置。
2. 前記決定部は、前記複数の電気ヒータの全てが凍結状態であれば、前記複数の電気ヒータの前記通電量を、所定の基準通電量（Ｗｋ）とし、
   前記解凍通電量は前記基準通電量よりも大きく、前記凍結通電量は前記基準通電量よりも小さい請求項１に記載の添加制御装置。
3. 前記複数の電気ヒータにおいて、前記基準通電量に対する前記解凍通電量の増加量の合計量は、前記基準通電量に対する前記凍結通電量の減少量の合計量に等しい請求項２に記載の添加制御装置。
4. 前記判定部は、前記電気ヒータの抵抗値（Ｒｅ１、Ｒｅ２、Ｒｅ３）から、前記電気ヒータの付近の前記還元剤が凍結状態であるか又は解凍状態であるかを判定する請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の添加制御装置。

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