特開 2025-1867 内燃機関の排気浄化装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025001867

(43)【公開日】2025-01-09

(54)【発明の名称】内燃機関の排気浄化装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/24 20060101AFI20241226BHJP

   F01N 3/08 20060101ALI20241226BHJP

【ＦＩ】

F01N3/24 N

F01N3/08 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023101598

(22)【出願日】2023-06-21

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山本 尚哉

【テーマコード（参考）】

3G091

【Ｆターム（参考）】

3G091BA04

3G091BA14

3G091CA03

3G091CA17

3G091CA27

3G091EA27

(57)【要約】

【課題】分散板を加熱するための電力を、効率よく消費する。
【解決手段】尿素添加弁から噴射された尿素水を分散する分散板２００が、排気通路５２に固定されている。分散版２００の羽根部２０１～２０４には、電力線ＰＬによって直列に接続された電気ヒータＨ１～Ｈ４が設けられるとともに分散板温度センサ１１５ａ～１１５ｄが設けられる。各電気ヒータＨ１～Ｈ４を迂回するバイパス電力線ＢＬ１～ＢＬ４には、スイッチＳＷ１～ＳＷ４が設けられる。分散板温度センサ１１５ａ～１１５ｄで検出した温度が所定値以上のとき、対応するスイッチＳＷ１～ＳＷ４をＯＮ（閉成）して、対応する電気ヒータＨ１～Ｈ４の通電を停止する。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

排気通路に設けられた選択還元触媒と、
前記選択還元触媒の上流に設けられ、前記排気通路に尿素水を供給する尿素供給手段と、
前記尿素供給手段と前記選択還元触媒との間の前記排気通路に設けられ、前記尿素水を分散する分散板と、
前記分散板に設けられた複数の電気式加熱部と、
複数の前記電気式加熱部に対応して前記分散板に設けられ、複数の前記電気式加熱部によって加熱された部位の温度を検出する、複数の温度検出部と、
前記温度検出部によって検出した温度に基づいて、対応する前記電気式加熱部の通電を制御する制御部と、を備えた、内燃機関の排気浄化装置。

【請求項2】

前記電気式加熱部は、抵抗加熱であり、
前記電気式加熱部の各々を迂回するバイパス電力線にスイッチが設けられており、
前記制御部は、前記温度検出部によって検出した温度が所定値以上になったとき、対応する前記電気式加熱部を迂回する前記スイッチを閉成することにより、前記電気式加熱部への通電を停止する、請求項１に記載の内燃機関の排気浄化装置。

【請求項3】

複数の前記電気式加熱部は電気的に直列に接続されている、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。

【請求項4】

複数の前記電気式加熱部を電気的に直列に接続した加熱部群が、電気的に並列に接続されている、請求項２に記載の内燃機関の排気浄化装置。

【請求項5】

前記温度検出部は、サーミスタから構成される、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の内燃機関の排気浄化装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、内燃機関の排気浄化装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０２０－１７２９１２号公報（特許文献１）には、内燃機関の排気通路に尿素添加弁から尿素水を供給し、尿素水が分解されて生成されたアンモニア（ＮＨ３）を還元剤として利用し、選択還元触媒によって排気中のＮＯｘを還元浄化することが記載されている。この特許文献１では、尿素添加弁と選択還元触媒との間に、電熱体で加熱可能な分散板を設け、分散板の温度が所定の下限温度より高い温度になるよう、電熱体の通電量を制御している。これにより、尿素添加弁から供給された尿素水をより確実にアンモニアに分解（変換）して、選択還元触媒に供給している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２０－１７２９１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１では、電熱体（電気発熱体）によって、分散板の全体を加熱している。尿素添加弁から添加された尿素水が、分散板によって分散されるとき、分散板では、尿素水が衝突した箇所の温度が低下し、下限温度を下回ることがある。分散板の温度が低下すると、尿素水からアンモニアへの分解反応が抑制されるため、尿素水が衝突した箇所の温度を、なるべく早期に下限温度以上に上昇させることが望ましい。

【0005】

尿素水が衝突した箇所の温度を上昇させるため、電気発熱体への通電量を増大すると、分散板の全体の温度が上昇する。このため、尿素水が衝突していない箇所では、温度が過剰に上昇して、電気発熱体へ供給する電力が有効に消費されない懸念がある。

【0006】

本開示の目的は、分散板を加熱するための電力を、効率よく消費することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の内燃機関の排気浄化装置は、排気通路に設けられた選択還元触媒と、選択還元触媒の上流に設けられ排気通路に尿素水を供給する尿素供給手段と、尿素供給手段と選択還元触媒との間の排気通路に設けられ尿素水を分散する分散板と、分散板に設けられた複数の電気式加熱部と、複数の電気式加熱部に対応して分散板に設けられ、複数の電気式加熱部によって加熱された部位の温度を検出する複数の温度検出部と、温度検出部によって検出した温度に基づいて、対応する電気式加熱部の通電を制御する制御部と、を備える。

【0008】

この構成によれば、尿素供給手段と選択還元触媒との間の排気通路に設けられた分散板によって、尿素水が分散され選択還元触媒に流入する。分散板には、複数の電気式加熱部が設けられている。電気式加熱部によって、分散板が加熱され、分散板の温度が上昇する。分散板の熱により、尿素水の微粒化および分解が促進される。分散板では、尿素水が衝突した箇所の温度が低下する。

【0009】

温度検出部は、複数の電気式加熱部によって加熱された部位の温度を検出する。制御部は、温度検出部によって検出した温度に基づいて、対応する電気式加熱部の通電を制御する。これにより、尿素水が衝突し温度が低下した部位に対応する電気式加熱部の通電を制御することができるので、分散板を加熱するための電力を、効率よく消費することが可能になる。

【0010】

好ましくは、電気式加熱部は抵抗加熱であり、電気式加熱部の各々を迂回するバイパス電力線にスイッチが設けられており、制御部は、温度検出部によって検出した温度が所定値以上になったとき、対応する電気式加熱部を迂回するスイッチを閉成することにより、電気式加熱部への通電を停止するようにしてもよい。

【0011】

この構成によれば、電気式加熱部として、ジュール熱により発熱する抵抗加熱が用いられる。電気式加熱部の各々には、バイパス電力線にスイッチが設けられている。スイッチが閉成されると、電気式加熱部に供給されていた電流がバイパス電力線に流れ、電気式加熱部への通電が停止される。したがって、温度検出部によって検出した温度が所定値以上になったとき、対応する電気式加熱部を迂回するスイッチを閉成することにより、電気式加熱部への通電が停止する。

【0012】

好ましくは、複数の電気式加熱部は電気的に直列に接続されていてもよい。
この構成によれば、電気式加熱部は、電気的に直列に接続されているので、電気式加熱部の合成抵抗は、各電気式加熱部の抵抗を加算した値になる。電気式加熱部を迂回するスイッチが閉成されると、当該電気式加熱部の抵抗分だけ、合成抵抗が小さくなる。これにより、スイッチが閉成されていない電気式加熱部に流れる電流が大きくなり、発熱量（ジュール熱）が大きくなるので、分散板において、温度が所定値を下回っている部位の温度上昇が促進される。

【0013】

好ましくは、複数の電気式加熱部を電気的に直列に接続した加熱部群が、電気的に並列に接続されるようにしてもよい。

【0014】

直列に接続される電気式加熱部の数が多くなると、合成抵抗が大きくなり、電気式加熱部を流れる電流が小さくなるので、各電気式加熱部で発生するジュール熱が小さくなる。この構成によれば、分散板に設けた電気式加熱部の数が多い場合であっても、加熱部群に含まれる電気式加熱部の数を適宜設定することにより、各電気式加熱部で発生するジュール熱が小さくなることを抑制できる。

【0015】

好ましくは、温度検出部はサーミスタから構成されるようにしてもよい。
サーミスタは、抵抗値が大きく変化する温度領域を、組成（材料成分）を調製することにより設定可能である。この構成によれば、温度検出部はサーミスタから構成されるので、サーミスタの抵抗値が大きく変化する温度領域を、電気式加熱部の通電を制御する温度（たとえば、所定値）に設定することにより、精度よく、電気式加熱部の通電を制御することが可能になる。

【発明の効果】

【0016】

本開示によれば、分散板を加熱するための電力を、効率よく消費することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置の全体構成を概略的に示す図である。

【図2】本実施の形態における分散板の概略構成図である。

【図3】本実施の形態において、ＥＣＵで実行される電気ヒータ制御の処理の一例を示すフローチャートである。

【図4】サーミスタからなる分散板温度センサにおける、温度と抵抗の関係を示す図である。

【図5】変形例１に係る分散板の概略構成図である。

【図6】変形例２における、電気ヒータの接続例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。

【0019】

図１は、本実施の形態に係る内燃機関の排気浄化装置の全体構成を概略的に示す図である。図１を参照して、エンジン（内燃機関）１は、排気浄化装置７０を備えた圧縮着火式内燃機関（ディーゼルエンジン）である。エンジン１は、たとえば、車両の駆動源として用いられる。エンジン１は、エンジン本体１０のシリンダ（気筒）１２に形成された燃焼室に、燃料噴射弁（インジェクター）１４から燃料を噴射し、圧縮自着火を行う内燃機関である。本実施の形態において、エンジン１は４気筒である。エンジン１の吸気通路２０には、エアクリーナ２２、インタークーラ２４、および絞り弁（ディーゼルスロットル弁）２６が設けられており、エアクリーナ２２で異物が除去された新気（空気）は、ターボ過給器３０のコンプレッサ３２で過給（圧縮）され、インタークーラ２４で冷却されて、吸気マニホールド２８に供給され、吸気ポートから各燃焼室に供給される。

【0020】

燃料タンク４０には、燃料が貯留されている。燃料タンク４０内の燃料は、フィードポンプ４１によって高圧燃料ポンプ４２へ供給され、高圧燃料ポンプ４２から吐出された高圧の燃料が燃料通路４３を介してコモンレール４４に圧送される。コモンレール４４に蓄えられた高圧の燃料が、インジェクター１４から燃焼室（筒内）に噴射される。

【0021】

燃焼室から排出される排気（排ガス）は、排気マニホールド５０に集められ、排気通路５２を介して、外気に放出される。また、排気の一部は、ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）通路６０を介して、吸気マニホールド２８に還流される。ＥＧＲ通路６０には、ＥＧＲクーラ６２とＥＧＲ弁６４が設けられる。

【0022】

排気通路５２には、ターボ過給器３０のタービン３４が設けられ、タービン３４の下流に、排気浄化装置７０として、酸化触媒７１、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）７２、選択還元触媒（以下、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒とも称する）７３、および酸化触媒７４が設けられている。酸化触媒７１は、排ガスに含まれるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、ＳＯＦ（Soluble Organic Fraction：可溶性有機成分）を酸化して、浄化する。また、酸化触媒７１は、ＤＰＦ７２に捕集したパティキュレート・マター（ＰＭ）を燃焼除去する際に、供給されたＨＣを燃焼（酸化）して排ガス温度を上昇させる。

【0023】

ＤＰＦ７２の下流の排気通路５２には、ＳＣＲ触媒７３が配置されている。ＳＣＲ触媒７３は、たとえば、セラミック担体に銅（Ｃｕ）イオン交換ゼオライトを触媒として担持したものであり、アンモニア（ＮＨ３）を還元剤として用いることにより、高いＮＯｘ浄化率を示すものである。還元剤として利用するアンモニアは、ＳＣＲ触媒７３の上流の排気通路５２に供給した尿素水を加水分解および熱分解することにより生成する。ＳＣＲ触媒７３の上流の排気通路には、尿素添加弁（尿素水噴射インジェクター）８０が設けられ、尿素水タンク８１からポンプ８２によって圧送される尿素水を、尿素添加弁８０から、ＳＣＲ触媒７３の上流の排気通路５２に噴射する。なお、尿素添加弁８０が、本開示の「尿素供給手段」の一例に相当する。

【0024】

ＳＣＲ触媒７３の下流の排気通路５２には、酸化触媒７４が設けられており、ＳＣＲ触媒７３から排出された（スリップした）アンモニアを酸化して浄化する。

【0025】

尿素添加弁８０とＳＣＲ触媒７３との間の排気通路５２には、分散板２００が配置されている。分散板２００は、通電を行うことにより発熱する電気ヒータが設けられている。分散板２００の電気ヒータには、スイッチＳＷ０を介して、バッテリ（直流電源）９０の電力が供給される。バッテリ９０は、車両の補機バッテリであってよく、その電圧は、１２ボルトであってよく、２４ボルト、あるいは、４８ボルトであってもよい。分散板２００の詳細は、後述する。

【0026】

ＥＣＵ（Electronic Control Unit）１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）およびＲＡＭ（Random Access Memory）からなるメモリ１０２、各種信号を入出力するための入出力ポート（図示せず）等を含み、メモリ１０２に記憶された情報、各種センサからの情報に基づいて所定の演算処理を実行し、インジェクター１４、絞り弁２６、尿素添加弁８０、スイッチＳＷ０、等を制御する。ＥＣＵ１００は、本開示の「制御装置」の一例に相当する。

【0027】

ＥＣＵ１００に入力される各種センサとしては、たとえば、エンジン回転速度センサ１１１、アクセルペダルセンサ１１２、エアフローメータ１１３、ＳＣＲ温度センサ１１４、分散板温度センサ１１５ａ～１１５ｄ、等である。エンジン回転速度センサ１１１は、エンジン１の回転速度ＮＥを検出する。アクセルペダルセンサ１１２は、ユーザによるアクセルペダル操作量（以下「アクセル開度」ともいう）ＡＰを検出する。エアフローメータ１１３は、吸気通路２０に設けられ、エンジン１の吸気量（吸入空気量）Ｇａを検出する。ＳＣＲ温度センサ１１４は、ＳＣＲ触媒７３の温度（たとえば、触媒床温）Ｔｃを検出する。分散板温度センサ１１５ａ～１１５ｄについては、後述する。

【0028】

ＥＣＵ１００は、たとえば、アクセル開度ＡＰとエンジン回転速度ＮＥとから燃料噴射量Ｆｐを算出し、燃料噴射量Ｆｐの燃料が燃焼室に噴射されるよう、インジェクター１４を制御する。ＥＣＵ１００は、燃料噴射量Ｆｐ（あるいは、アクセル開度ＡＰ）とエンジン回転速度ＮＥから、エンジン１から排出されるＮＯｘ量を推定し、ＮＯｘ量に応じて添加量Ｆｕを算出し、添加量Ｆｕの尿素水が排気通路５２に供給されるよう、尿素添加弁８０を制御する。なお、エンジン１から排出されるＮＯｘ濃度を検出し、ＮＯｘ濃度に基づいて、添加量Ｆｕを算出するようにしてもよい。

【0029】

尿素添加弁８０から供給された尿素水は、分散板２００によって分散されるとともに微粒化される。また、尿素水は、分散板２００（および排気熱）によって加熱される。これにより、尿素添加弁８０から供給された尿素水の一部が加熱分解および加水分解され、アンモニア（ＮＨ３）が生成する。そして、生成されたアンモニアは、ＳＣＲ触媒７３へ流入する。また、分解されなかった尿素水は、ＳＣＲ触媒７３に流入し、ＳＣＲ触媒７３内部で熱分解および加水分解されアンモニアを生成する。

【0030】

図２は、本実施の形態における分散板２００の概略構成図である。図２は、排気通路５２の上流側から視た図である。本実施の形態において、分散板２００は、スクリュー形状（プロペラ形状）であり、排気通路５２に固定されている。分散板２００は、４枚の羽根部２０１，２０２，２０３，２０４を有する。羽根部２０１には、電気ヒータＨ１が設けられている。羽根部２０１が導電性を有する部材の場合、電気ヒータＨ１は、絶縁部材を介して羽根部２０１に固定される。電気ヒータＨ１は、ジュール熱によって熱を発生する抵抗加熱のヒータである。電気ヒータＨ１は、ニッケル－クロム系等からなる金属系の発熱体であってよく、炭化ケイ素等からなる非金属系の発熱体であってよい。同様に、羽根部２０２，２０３，２０４には、電気ヒータＨ２，Ｈ３，Ｈ４が設けられている。電気ヒータＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４は、本開示の「電気式加熱部」の一例に相当する。

【0031】

電気ヒータＨ１，Ｈ２，Ｈ３，Ｈ４は、電力線ＰＬによって、電気的に直列に接続されている。電力線ＰＬは、スイッチＳＷ０を介してバッテリ９０に接続される。図２に示すように、電気ヒータＨ１を迂回するバイパス電力線ＢＬ１が設けられており、バイパス電力線ＢＬ１には、スイッチＳＷ１が設けられている。同様に、電気ヒータＨ２，Ｈ３，Ｈ４を迂回するバイパス電力線ＢＬ２，ＢＬ３，ＢＬ４には、スイッチＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４が設けられている。スイッチＳＷ０～ＳＷ４は、同様の構成であり、閉成(ＯＮ）することにより電流を通電し、開成（ＯＦＦ）することにより電流を遮断する。

【0032】

羽根部２０１には、分散板温度センサ１１５ａが設けられている。本実施の形態では、電気ヒータＨ１が設けられている面（表面）と反対側の面（裏面）に、分散板温度センサ１１５ａが設けられている。分散板温度センサ１１５ａは、電気ヒータＨ１によって加熱された羽根部２０１の温度Ｔｐａを検出する。同様に、羽根部２０２，２０３，２０４には、分散板温度センサ１１５ｂ，１１５ｃ、１１５ｄが設けられており、羽根部２０２，２０３，２０４の温度Ｔｐｂ，Ｔｐｃ、Ｔｐｄを検出する。本実施の形態において、分散板温度センサ１１５ａ～１１５ｄは、サーミスタである。

【0033】

図３は、本実施の形態において、ＥＣＵ１００で実行される電気ヒータ制御の処理の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、イグニッションスイッチがＯＮになりエンジン１が始動されたあと、ＳＣＲ触媒７３の暖機が完了し、ＳＣＲ触媒７３の触媒床温Ｔｃが活性化温度に達すると、処理が開始される。なお、触媒床温Ｔｃが活性化温度に達すると、尿素添加弁８０から尿素水の噴射が開始される。ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）１０では、スイッチＳＷ０をＯＮ（閉成）するとともに、スイッチＳＷ１～ＳＷ４をＯＦＦ（開成）する。これにより、バッテリ９０から電気ヒータＨ１～Ｈ４に電流が供給され、電気ヒータＨ１～Ｈ４の発熱により、分散板２００の羽根部２０１～２０４が加熱され、分散板２００（羽根部２０１～２０４）の温度が上昇する。

【0034】

続くＳ１１では、分散板温度センサ１１５ａで検出した羽根部２０１の温度Ｔｐａが、所定値α以上であるか否かを判定する。図４は、サーミスタからなる分散板温度センサ１１５ａ～１１５ｄにおける、抵抗値と温度の関係を示す図である。図４において、実線は、ＣＴＲ（Critical Temperature Resistor）サーミスタの特性であり、破線は、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタの特性である。分散板温度センサ１１５ａ～１１５ｄは、ＣＴＲサーミスタ、あるいは、ＰＴＣサーミスタのいずれであってもよい。本実施の形態では、分散板温度センサ１１５ａ～１１５ｄは、図４に示すように、所定値αの温度領域において抵抗値が大きく変化する特性になるよう、その組成（材料成分）が調製されている。これにより、分散板温度センサ１１５ａ～１１５ｄで検出した温度が所定値α以上になったことを、比較的精度よく検出できる。ＮＣＴサーミスタの場合、抵抗値が閾値Ａ以下であるとき、温度が所定値α以上であると判定し、ＰＴＣサーミスタの場合、抵抗値が閾値値Ｂ以上であるとき、温度が所定値α以上であると判定する。

【0035】

Ｓ１１では、温度Ｔｐａが所定値α以上の場合、肯定判定されＳ１２へ進み、温度ＴＰａが所定値α未満の場合、否定判定されＳ１３へ進む。Ｓ１２では、スイッチＳＷ１をＯＮにするとともにフラグＦ１を１に設定し、Ｓ１４へ進む。これにより、バイパス電力線ＢＬ１に電流が流れ、電気ヒータＨ１の通電が停止され、電気ヒータＨ１の発熱が停止する。Ｓ１３では、スイッチＳＷ１をＯＦＦにする（ＯＦＦであった場合は、ＯＦＦを継続する）とともに、フラグＦ１を０に設定し、Ｓ１４へ進む。

【0036】

Ｓ１４では、分散板温度センサ１１５ｂで検出した羽根部２０２の温度Ｔｐｂが、所定値α以上であるか否かを判定する。温度Ｔｐｂが所定値α以上の場合、肯定判定されＳ１５へ進み、温度ＴＰｂが所定値α未満の場合、否定判定されＳ１６へ進む。Ｓ１５では、スイッチＳＷ２をＯＮにするとともにフラグＦ２を１に設定し、Ｓ１７へ進む。これにより、バイパス電力線ＢＬ２に電流が流れ、電気ヒータＨ２の通電が停止され、電気ヒータＨ２の発熱が停止する。Ｓ１６では、スイッチＳＷ２をＯＦＦにする（ＯＦＦであった場合は、ＯＦＦを継続する）とともに、フラグＦ２を０に設定し、Ｓ１７へ進む。

【0037】

Ｓ１７では、分散板温度センサ１１５ｃで検出した羽根部２０３の温度Ｔｐｃが、所定値α以上であるか否かを判定する。温度Ｔｐｃが所定値α以上の場合、肯定判定されＳ１８へ進み、温度ＴＰｃが所定値α未満の場合、否定判定されＳ１９へ進む。Ｓ１８では、スイッチＳＷ３をＯＮにするとともにフラグＦ３を１に設定し、Ｓ２０へ進む。これにより、バイパス電力線ＢＬ３に電流が流れ、電気ヒータＨ３の通電が停止され、電気ヒータＨ３の発熱が停止する。Ｓ１９では、スイッチＳＷ３をＯＦＦにする（ＯＦＦであった場合は、ＯＦＦを継続する）とともに、フラグＦ３を０に設定し、Ｓ２０へ進む。

【0038】

Ｓ２０では、分散板温度センサ１１５ｄで検出した羽根部２０４の温度Ｔｐｄが、所定値α以上であるか否かを判定する。温度Ｔｐｄが所定値α以上の場合、肯定判定されＳ２１へ進み、温度ＴＰｄが所定値α未満の場合、否定判定されＳ２２へ進む。Ｓ２１では、スイッチＳＷ４をＯＮにするとともにフラグＦ４を１に設定し、Ｓ２３へ進む。これにより、バイパス電力線ＢＬ４に電流が流れ、電気ヒータＨ４の通電が停止され、電気ヒータＨ４の発熱が停止する。Ｓ２２では、スイッチＳＷ４をＯＦＦにする（ＯＦＦであった場合は、ＯＦＦを継続する）とともに、フラグＦ４を０に設定し、Ｓ２３へ進む。

【0039】

Ｓ２３では、フラグＦ１～Ｆ４のすべてが、１であるか否かを判定する。フラグＦ１～Ｆ４のすべてが１であるときには、肯定判定されＳ２４へ進む。フラグＦ１～Ｆ４の少なくともひとつが、０である場合は、否定判定されＳ２５へ進む。

【0040】

Ｓ２４では、スイッチＳＷ０をＯＦＦ（開成）したあと、Ｓ２６へ進む。フラグＦ１～Ｆ４のすべてが１であり、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４のすべてがＯＮのとき、スイッチＳＷ０をＯＦＦとすることにより、バッテリ９０の短絡が抑制される。Ｓ２５では、スイッチＳＷ０をＯＮにして（ＯＮである場合は、ＯＮを継続して）、Ｓ２６へ進む。

【0041】

Ｓ２６では、イグニッションスイッチがＯＦＦであるか否かを判定する。イグニッションスイッチがＯＮである場合は、否定判定されＳ１１へ戻る。イグニッションスイッチがＯＦＦとなり、エンジン１が停止した場合には、肯定判定され、今回のルーチンを終了する。

【0042】

本実施の形態によれば、尿素添加弁８０とＳＣＲ触媒７３との間の排気通路５２に設けられた分散板２００によって、尿素水が分散されＳＣＲ触媒７３に流入する。分散板２００には、複数の電気ヒータＨ１～Ｈ４が設けられている。電気ヒータＨ１～Ｈ４によって、分散板２００が加熱され、分散板２００の温度が上昇する。分散板２００の熱により、尿素水の微粒化および分解が促進される。

【0043】

分散板２００では、尿素水が衝突した箇所の温度が低下する。分散板温度センサ１１５ａ～１１５ｄは、電気ヒータＨ１～Ｈ４が設けられた羽根部２０１～２０４に対応して設けられており、電気ヒータＨ１～Ｈ４によって加熱された羽根部２０１～２０４の温度Ｔｐａ～Ｔｐｄを検出する。ＥＣＵ１００は、分散板温度センサ１１５ａ～１１５ｄによって検出した温度Ｔｐａ～Ｔｐｄに基づいて、対応する電気ヒータＨ１～Ｈ４の通電を制御する。これにより、尿素水が衝突し温度が低下した羽根部２０１～２０４に対応する電気ヒータＨ１～Ｈ４の通電を制御することができるので、分散板２００を加熱するための電力を、効率よく消費することができる。

【0044】

本実施の形態では、電気ヒータＨ１～Ｈ４の各々を迂回するバイパス電力線ＢＬ１～ＰＬ４にスイッチＳＷ１～ＳＷ４が設けられており、温度Ｔｐａ～Ｔｐｄのいずれが所定値以上になったとき、対応する電気ヒータＨ１～Ｈ４を迂回するスイッチＳＷ１～ＳＷ４を閉成することにより、電気ヒータに流れていた電流がバイパス電力線に流れ、電気ヒータへの通電が停止する。また、電気ヒータＨ１～Ｈ４は、電力線ＰＬによって、電気的に直列に接続されているので、電気ヒータの合成抵抗は、電気ヒータＨ１～Ｈ４の抵抗を加算した値になる。電気ヒータＨ１～Ｈ４を迂回するスイッチＳＷ１～ＳＷ４が閉成されると、当該電気ヒータの抵抗分だけ、合成抵抗が小さくなる。これにより、スイッチが閉成されていない電気ヒータに流れる電流が大きくなり、ジュール熱が大きくなる。したがって、分散板２００において、温度が所定値αを下回っている羽根部２０１～２０４の温度上昇が促進される。

【0045】

＜変形例１＞
図５は、変形例１に係る分散板２００ａの概略構成図である。変形例１において、分散板２００ａは、４枚の羽根部２０１ａ，２０２ａ，２０３ａ，２０４ａをする。羽根部２０１ａ～２０４ａは、絶縁部材である軸部材２２０に固定されるとともに、排気通路５２に、図示しない絶縁部材を介して固定されている。羽根部２０１ａ～２０４ａは、たとえば、セラミック発熱体から形成されており、通電によって、羽根部２０１ａ～２０４ａが発熱する。羽根部２０１ａ～２０４ａは、上記実施の形態と同様に、電力線ＰＬにより、電気的に直列に接続されている。また、上記実施の形態と同様に、羽根部２０１ａ～２０４ａを迂回するバイパス電力線ＢＬ１～ＢＬ４が設けられており、バイパス電力線ＢＬ１～ＢＬ４には、スイッチＳＷ１～ＳＷ４が設けられている。

【0046】

羽根部２０１ａ～２０４ａには、上記実施の形態と同様な、分散板温度センサ１１５ａ～１１５ｄが設けられており、羽根部２０１ａ～２０１ｄの温度Ｔｐａ～Ｔｐｄを検出する。この変形例１においても、図３のフローチャートで説明した、電気ヒータ制御が実行される。

【0047】

この変形例１によれば、分散板２００の羽根部２０１ａ～２０４ａの全体をジュール熱によって加熱できるので、尿素水の分解をより促進することができる。

【0048】

＜変形例２＞
上記実施の形態では、分散板２００の羽根部は４枚であり、直列に接続した４個の電気ヒータＨ１～Ｈ４を設けていた。羽根部の数が増えた場合、たとえば、８枚の羽根部を有する分散板に、直列に接続した８個の電気ヒータを設けた場合、電気ヒータの合成抵抗は、８個の電気ヒータの抵抗を加算した値になる。電気ヒータの合成抵抗が大きいと、流れる電流が小さくなるので、電気ヒータのジュール熱が小さくなり、分散板（羽根部）の昇温が遅くなる懸念がある。

【0049】

図６は、変形例２における、電気ヒータの接続例を示す図である。変形例２では、８個の電気ヒータを備える。たとえば、８枚の羽根部を有する分散板において、各羽根部に電気ヒータを設けた場合である。図６に示すように、電気ヒータは、バッテリ９０に並列接続された、経路Ａと経路Ｂによって接続される。経路Ａは、バッテリ９０に、スイッチＳＷ０ａを介して直列に接続された加熱群である、電気ヒータＨ１ａ，Ｈ２ａ、Ｈ３ａ，Ｈ４ａを有する。経路Ｂは、スイッチＳＷ０ｂを介して直列に接続された加熱群である、電気ヒータＨ１ｂ，Ｈ２ｂ、Ｈ３ｂ，Ｈ４ｂを有する。経路Ａおよび経路Ｂの加熱群の各電気ヒータＨ１ａ～Ｈ４ｂを迂回するバイパス電力線には、スイッチＳＷ１ａ～ＳＷ４ｂが設けられている。

【0050】

電気ヒータＨ１ａ～Ｈ４ｂに対応する羽根部には、分散板温度センサが設けられる。分散板温度センサで検出した温度に基づいて、上記実施の形態と同様に、スイッチＳＷ１ａ～ＳＷ４ｂ、および、スイッチＳＷ０ａ、ＳＷ０ｂの開閉が制御される。

【0051】

この変形例２によれば、電気ヒータを直列に接続した加熱部群（経路Ａ、経路Ｂ）を、並列に接続しているので、電気ヒータの数が多い場合であっても、直列の接続される電気ヒータの数を少なくすることができる。これにより、合成抵抗を小さくでき、電気ヒータで発生するジュール熱が小さくなることを抑制でき、分散板（羽根部）を早期に昇温することが可能になる。

【0052】

上記実施の形態では、複数の羽根部を有するスクリュー形状（プロペラ形状）の分散板を用いていたが、分散板の形状、形態はこれらに限られない。たとえば、板状部材に複数の孔を形成した、パンチングプレートを分散板として用いてもよい。この場合、パンチングプレートの表面を複数の区画に分け、各区画に電気ヒータを設けるとともに、各区画の裏面に分散板温度センサを設けるようにしてよい。

【0053】

上記実施の形態では、分散板温度センサとして、サーミスタを用いていたが、たとえば、熱電対等、他のタイプの温度センサであってよい。

【0054】

上記実施の形態では、電気ヒータを迂回するバイパス電力線に設けたスイッチを開閉することにより、電気ヒータの通電を制御していた。しかし、スイッチを介して各電気ヒータをバッテリ９０に並列に接続し、当該スイッチを開閉することにより、各電気ヒータの通電を制御するようにしてもよい。

【0055】

今回開示された実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0056】

１ エンジン、１０ エンジン本体、１２ シリンダ、１４ インジェクター、２０ 吸気通路、２２ エアクリーナ、２４ インタークーラ、２６ 絞り弁、２８ 吸気マニホールド、３０ ターボ過給器、３２ コンプレッサ、３４ タービン、４０ 燃料タンク、４１ フィードポンプ、 ４２ 高圧燃料ポンプ、４３ 燃料通路、４４ コモンレール、４５ 燃料通路、５０ 排気マニホールド、５２ 排気通路、６０ ＥＧＲ通路、６２ ＥＧＲクーラ、６４ ＥＧＲ弁、７０ 排気浄化装置、７１ 酸化触媒、７２ ＤＰＦ、７３ 選択還元触媒（ＳＣＲ触媒）、７４ 酸化触媒、８０ 尿素添加弁、８１ 尿素タンク、８２ ポンプ、９０ バッテリ、９１ バッテリ、１００ ＥＣＵ、１０１ ＣＰＵ、１０２ メモリ、１１１ エンジン回転速度センサ、１１２ アクセルペダルセンサ、１１３ エアフローメータ、１１４ ＳＣＲ温度センサ、１１５ａ～１１５ｄ 分散板温度センサ、２００ 分散板、２０１～２０４ 羽根部、ＢＬ１～ＢＬ４ バイパス電力線、Ｈ１～Ｈ４ 電気ヒータ、ＰＬ 電力線、ＳＷ０～ＳＷ４ スイッチ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】