(57)【要約】【課題】排気中に噴射する液体を触媒等に、より均質化して供給可能な液体供給システムを提供する。【解決手段】エンジン２の排気中に液体としての尿素水を供給する液体供給システム１であって、液体供給部２０と第１帯電部３１１と制御部５０とを備えている。液体供給部２０は、エンジン２の排気中に尿素水を噴射供給する。第１帯電部３１１は、電圧の印加により帯電し、液体供給部２０から噴射される尿素水を帯電させることが可能である。制御部５０は、液体供給部２０および第１帯電部３１１の作動を制御する。制御部５０は、液体供給部２０および第１帯電部３１１の作動を制御し、帯電した状態の尿素水を排気中に供給することが可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼機関（２）の排気中に液体を供給する液体供給システム（１）であって、
前記燃焼機関の排気中に液体を噴射供給する液体供給部（２０）と、
電圧の印加により帯電し、前記液体供給部から噴射される液体を帯電させることが可能な第１帯電部（３１１）と、
前記液体供給部および前記第１帯電部の作動を制御する制御部（５０）と、を備え、
前記制御部は、前記液体供給部および前記第１帯電部の作動を制御し、帯電した状態の液体を排気中に供給することが可能な液体供給システム。
【請求項２】
前記第１帯電部は、前記液体供給部と一体に設けられ、
液体の噴霧形成時に液体を帯電させる請求項１に記載の液体供給システム。
【請求項３】
前記液体供給部に設けられ、電圧の印加により帯電する第２帯電部（３２１）をさらに備え、
前記制御部は、前記第１帯電部または前記第２帯電部を帯電させることで、液体の噴霧の位置を制御可能である請求項２に記載の液体供給システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記液体供給部からの液体の噴射期間終了後の所定期間、前記第１帯電部または前記第２帯電部を帯電させることで、液体の噴霧の位置を制御可能である請求項３に記載の液体供給システム。
【請求項５】
前記制御部は、排気の流速が高い程、噴射期間終了後に前記第１帯電部または前記第２帯電部に帯電させる電荷の量を大きくする請求項４に記載の液体供給システム。
【請求項６】
前記制御部は、噴射期間終了後、噴霧形成時に液体に帯電させた電荷とは逆の極性の電荷を前記第１帯電部または前記第２帯電部に帯電させる請求項４または５に記載の液体供給システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記液体供給部からの液体の噴射期間中、排気の流速に応じた電圧を前記第１帯電部または前記第２帯電部に印加する請求項３〜６のいずれか一項に記載の液体供給システム。
【請求項８】
前記制御部は、排気の流速が高い程、前記第１帯電部または前記第２帯電部に印加する電圧の印加量を大きくする請求項７に記載の液体供給システム。
【請求項９】
前記制御部は、前記液体供給部からの液体の噴射期間中、排気の温度に応じた電圧を前記第１帯電部に印加する請求項３〜８のいずれか一項に記載の液体供給システム。
【請求項１０】
前記制御部は、排気の温度が低い程、前記第１帯電部に印加する電圧の印加量を大きくする請求項９に記載の液体供給システム。
【請求項１１】
前記制御部は、前記液体供給部からの液体の噴射期間が短い程、噴射開始よりも前に、前記第１帯電部または前記第２帯電部への電圧の印加を開始する請求項２〜１０のいずれか一項に記載の液体供給システム。
【請求項１２】
前記制御部は、前記液体供給部からの液体の噴射の頻度が所定値以上となる期間中、前記第１帯電部または前記第２帯電部への電圧の印加を継続する請求項２〜１１のいずれか一項に記載の液体供給システム。
【請求項１３】
排気が流れる排気管（３）に１つ以上設けられ、電圧の印加により帯電する第３帯電部（３３１、３３２）をさらに備え、
前記制御部は、前記第３帯電部を帯電させることで、前記排気管における液体の噴霧の位置を制御可能である請求項１〜１２のいずれか一項に記載の液体供給システム。
【請求項１４】
前記第３帯電部は、少なくとも１つが前記液体供給部の下流に設けられ、
前記制御部は、噴霧形成時に液体に帯電させた電荷と同じ極性の電荷を前記第３帯電部に帯電させる請求項１３に記載の液体供給システム。
【請求項１５】
前記第３帯電部（３３２）は、前記排気管の曲がり部（４）の曲げ半径の内側に設けられた内側帯電部（３３３）、および、前記曲がり部の曲げ半径の外側に設けられた外側帯電部（３３４）を有し、
前記制御部は、噴霧形成時に液体に帯電させた電荷とは逆の極性の電荷を前記内側帯電部に帯電させ、噴霧形成時に液体に帯電させた電荷と同じ極性の電荷を前記外側帯電部に帯電させる請求項１３または１４に記載の液体供給システム。
【請求項１６】
前記制御部は、排気の流速が高くなるに従い、前記内側帯電部および前記外側帯電部に印加する電圧の印加量を増大させる請求項１５に記載の液体供給システム。
【請求項１７】
前記制御部は、前記液体供給部からの液体の噴射開始後の所定期間である印加期間のみ、前記第３帯電部に電圧を印加する請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の液体供給システム。
【請求項１８】
前記制御部は、排気の流速に基づき、液体の噴霧が前記第３帯電部を通過する時間を推定し、推定した時間に基づき、前記印加期間を算出する請求項１７に記載の液体供給システム。
【請求項１９】
前記液体供給部から噴射される液体は、前記液体供給部の下流に設けられた触媒（１０）上で反応する反応物質を含む液体であり、
前記制御部は、前記触媒の径方向の前記反応物質の分布を推定し、推定した分布に基づき、前記反応物質の分布の少ない方向へ液体の噴霧が移動するよう、前記第３帯電部への電圧の印加を制御する請求項１３〜１８のいずれか一項に記載の液体供給システム。
【請求項２０】
前記制御部は、前記触媒の内部または前記触媒の下流に設けられ周囲の温度を検出可能な複数の検出部（７０）により検出した温度に基づき、前記触媒の径方向の前記反応物質の分布を推定する請求項１９に記載の液体供給システム。
【請求項２１】
前記制御部は、前記触媒の内部または前記触媒の下流に設けられ周囲の窒素酸化物の濃度を検出可能な複数の検出部（７０）により検出した濃度に基づき、前記触媒の径方向の前記反応物質の分布を推定する請求項１９または２０に記載の液体供給システム。
【請求項２２】
前記制御部は、前記触媒の内部または前記触媒の下流に設けられ周囲の酸素の濃度を検出可能な複数の検出部（７０）により検出した濃度に基づき、前記触媒の径方向の前記反応物質の分布を推定する請求項１９〜２１のいずれか一項に記載の液体供給システム。
【請求項２３】
前記制御部は、前記触媒の内部または前記触媒の下流に設けられ周囲の前記反応物質の濃度を検出可能な複数の検出部（７０）により検出した濃度に基づき、前記触媒の径方向の前記反応物質の分布を推定する請求項１９〜２２のいずれか一項に記載の液体供給システム。
【請求項２４】
前記制御部は、前記触媒の径方向の前記反応物質の分布を推定し、推定した分布の偏りが大きい程、前記第３帯電部への電圧の印加量を大きくする請求項１９〜２３のいずれか一項に記載の液体供給システム。
【請求項２５】
前記液体供給部の下流に設けられた触媒（１０）の上流側に設けられ、電圧の印加により帯電する第４帯電部（３４１）をさらに備える請求項１〜２４のいずれか一項に記載の液体供給システム。
【請求項２６】
前記制御部は、液体の噴霧が前記第４帯電部を通過するよりも前に、噴霧形成時に液体に帯電させた電荷と同じ極性の電荷を前記第４帯電部に帯電させる請求項２５に記載の液体供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、燃焼機関の排気中に液体を供給する液体供給システムが知られている。例えば、特許文献１の液体供給システムでは、還元剤としての尿素水を噴射弁から排気中に噴射供給し、下流のＮＯｘ触媒による排気の浄化を促進している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１８−１１０３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の液体供給システムでは、ＮＯｘ触媒による排気の浄化を効果的に行うため、噴射弁から広角かつ均一な噴霧分布を得ることができるよう噴射弁の噴射部周りの構成を工夫している。しかしながら、特許文献１の液体供給システムでは、配管形状や排気流の変化により、触媒到達時に噴霧の偏りが生じるおそれがある。
【０００５】
本発明の目的は、排気中に噴射する液体を触媒等に、より均質化して供給可能な液体供給システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、燃焼機関の排気中に液体を供給する液体供給システムであって、液体供給部と第１帯電部と制御部とを備えている。液体供給部は、燃焼機関の排気中に液体を噴射供給する。第１帯電部は、電圧の印加により帯電し、液体供給部から噴射される液体を帯電させることが可能である。制御部は、液体供給部および第１帯電部の作動を制御する。制御部は、液体供給部および第１帯電部の作動を制御し、帯電した状態の液体を排気中に供給することが可能である。
【０００７】
本発明では、帯電した状態の液体は、クーロン分裂により微粒化し、液滴同士が反発する。そのため、排気中に供給する液体の噴霧を微粒化および均質化できる。このように、本発明は、排気中に噴射する液体を触媒等に、より均質に供給可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態による液体供給システムを示す模式図。
【図２】第１実施形態による液体供給システムの液体供給部を示す模式図。
【図３】第１実施形態による液体供給システムの液体供給部および第１帯電部の制御に関する処理を示すフローチャート。
【図４】第１実施形態による液体供給システムの効果を説明するためのグラフ。
【図５】第１実施形態による液体供給システムにおける噴射パルスと帯電部への印加電圧との関係を示す図。
【図６】第１実施形態による液体供給システムの液体供給部、および、その近傍を示す図。
【図７】第１実施形態による液体供給システムの液体供給部、第１帯電部および第３帯電部の制御に関する処理を示すフローチャート。
【図８】第２実施形態による液体供給システムの液体供給部、第３帯電部、および、その近傍を示す模式図。
【図９】第３実施形態による液体供給システムにおける噴射パルスと帯電部への印加電圧との関係を示す図。
【図１０】第３実施形態による液体供給システムの液体供給部、および、その近傍を示す図。
【図１１】第４実施形態による液体供給システムの第３帯電部、第４帯電部、触媒、および、その近傍を示す模式図。
【図１２】第４実施形態による液体供給システムの、触媒における反応物質の分布の推定、および、第３帯電部の制御に関する処理を示すフローチャート。
【図１３】第４実施形態による液体供給システムの、触媒における反応物質の分布の推定に関する処理を示すフローチャート。
【図１４】排気と触媒との温度差と反応物質の量との関係を示す図。
【図１５】第４実施形態による液体供給システムの第３帯電部および触媒を示す図。
【図１６】排気と触媒との温度差と、第３帯電部への電圧の印加量との関係を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、複数の実施形態による液体供給システムを図面に基づき説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。また、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位は、同一または同様の作用効果を奏する。
【００１０】
（第１実施形態）
第１実施形態による液体供給システムを図１に示す。液体供給システム１は、例えば図示しない車両の排気浄化システム１００に適用される。排気浄化システム１００は、触媒１０を備えている。触媒１０は、例えば、排気中のＮＯｘを浄化可能なＮＯｘ触媒である。触媒１０は、燃焼機関としてのエンジン２から排出される排気が流れる排気管３に設けられる。
【００１１】
液体供給システム１は、排気管３を流れる排気中に還元剤としての尿素水を供給する。排気中に供給された尿素水は、触媒１０の上流側または触媒１０内においてアンモニアに分解される。これにより、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）がアンモニアと反応することで、窒素と水に還元される。このように、本実施形態では、液体供給システム１が排気中に供給する液体は、液体供給部２０の下流に設けられた触媒１０上で反応する反応物質である尿素またはアンモニアを含む液体である。
【００１２】
図１に示すように、液体供給システム１は、液体供給部２０、第１帯電部３１１、第２帯電部３２１、第３帯電部３３１、制御部５０等を備えている。図２に示すように、液体供給部２０は、本体２１、噴孔２２を有している。本体２１は、筒状に形成されている。噴孔２２は、本体２１の一方の端部に形成され、本体２１の内部と外部とを連通している。液体供給部２０は、図示しないニードルを有している。ニードルは、本体２１の内側において往復移動可能に設けられ、噴孔２２を開閉可能である。
【００１３】
制御部５０は、演算手段としてのＣＰＵ、記憶手段としてのＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力手段としてのＩ／Ｏ等を有する小型のコンピュータである。制御部５０は、車両の各部に設けられた各種センサからの信号等の情報に基づき、ＲＯＭ等に格納されたプログラムに従い演算を実行し、車両の各種装置および機器の作動を制御する。このように、制御部５０は、非遷移的実体的記録媒体に格納されたプログラムを実行する。このプログラムが実行されることで、プログラムに対応する方法が実行される。
【００１４】
制御部５０は、液体供給部２０への通電を制御することにより、ニードルによる噴孔２２の開閉を制御可能である。すなわち、制御部５０は、液体供給部２０の作動を制御可能である。液体供給部２０には、図示しない尿素タンクが接続されている。尿素タンクに貯留された尿素水は、液体供給部２０に供給される。制御部５０が液体供給部２０への通電を制御すると、ニードルが噴孔２２を開閉し、噴孔２２から尿素水が噴射される。これにより、液体供給部２０の外部の噴孔２２近傍には、霧状の尿素水、すなわち、噴霧が形成される。
【００１５】
液体供給部２０は、噴孔２２が排気管３内に露出するよう排気管３に設けられる。これにより、液体供給部２０は、排気管３を流れる排気中に尿素水を噴射供給可能である。液体供給部２０は、具体的には、触媒１０に対し排気流れの上流側に設けられる（図１参照）。
【００１６】
図２に示すように、第１帯電部３１１は、液体供給部２０と一体に設けられている。具体的には、第１帯電部３１１は、液体供給部２０の本体２１の内側において噴孔２２の近傍に設けられている。第１帯電部３１１は、電圧の印加により正または負に帯電する。第１帯電部３１１は、電圧の印加により帯電し、液体供給部２０から噴射される液体としての尿素水を帯電させることが可能である。
【００１７】
制御部５０は、第１帯電部３１１への電圧の印加を制御することにより、第１帯電部３１１に帯電させる電荷の極性、および、帯電させる電荷の量等を制御可能である。すなわち、制御部５０は、第１帯電部３１１の作動を制御可能である。
【００１８】
制御部５０は、液体供給部２０および第１帯電部３１１の作動を制御し、帯電した状態の尿素水を排気中に供給することが可能である。
【００１９】
次に、本実施形態の制御部５０による液体供給部２０および第１帯電部３１１の制御に関する処理について、図３に基づき説明する。図３に示す一連の処理Ｓ１００は、例えば車両のイグニッションキーがオンされ制御部５０が起動すると実行される。
【００２０】
Ｓ１０１では、制御部５０は、尿素水の噴射指令を受領する。具体的には、例えば、触媒１０の下流に設けたＮＯｘセンサからの信号等に基づき、触媒１０による排気の浄化率を算出し、浄化率が低下していた場合、尿素水の噴射指令を受領する。ここで、噴射指令は、噴射１回あたりの噴射パルスに相当する。Ｓ１０１の後、処理はＳ１０２へ移行する。
【００２１】
Ｓ１０２では、制御部５０は、第１帯電部３１１への電圧の印加を開始する。これにより、液体供給部２０内の尿素水が帯電する。Ｓ１０２の後、処理はＳ１０３へ移行する。
【００２２】
Ｓ１０３では、制御部５０は、液体供給部２０を制御し、液体供給部２０による尿素水の噴射供給を開始する。これにより、帯電した尿素水が液体供給部２０から噴射される。Ｓ１０３の後、処理はＳ１０４へ移行する。
【００２３】
Ｓ１０４では、制御部５０は、液体供給部２０からの尿素水の噴射供給を停止する。また、このとき、制御部５０は、第１帯電部３１１への電圧の印加を停止する。これにより、帯電した尿素水の液体供給部２０からの噴射供給が終了する。Ｓ１０４の後、制御部５０は、一連の処理Ｓ１００を終了する。
【００２４】
制御部５０は、Ｓ１０４の後、一連の処理Ｓ１００を終了し、その後、再び処理Ｓ１００を開始する。このように、処理Ｓ１００は、制御部５０の起動中、繰り返し実行される処理である。
【００２５】
次に、噴射する尿素水に帯電させることによる効果について、説明する。帯電した状態の尿素水は、静電力による分裂、すなわち、クーロン分裂により微粒化する。図４に、第１帯電部３１１から尿素水に５ｋＶの電圧を印加した場合、および、尿素水に電圧を印加しない場合（０ｋＶ）の尿素水の噴霧の粒径（μｍ）と分布密度（％）との関係を示す。図４に示すように、第１帯電部３１１から尿素水に５ｋＶの電圧を印加した場合、尿素水に電圧を印加しない場合と比べ、小さな粒径の分布密度が高く、噴射された尿素水の微粒化が促進されていることがわかる。この微粒化した液滴が、各々が持つ電荷により反発し合い、より均質化が進む。
【００２６】
図２に示すように、第２帯電部３２１は、液体供給部２０に設けられている。具体的には、第２帯電部３２１は、液体供給部２０の本体２１の外壁において噴孔２２の周囲に設けられている。第２帯電部３２１は、電圧の印加により正または負に帯電する。
【００２７】
制御部５０は、第２帯電部３２１への電圧の印加を制御することにより、第２帯電部３２１に帯電させる電荷の極性、および、帯電させる電荷の量等を制御可能である。すなわち、制御部５０は、第２帯電部３２１の作動を制御可能である。
【００２８】
図２に示すように、例えば、噴霧形成時に尿素水に帯電させた電荷の極性が正であり、噴射期間終了後に第１帯電部３１１または第２帯電部３２１に帯電させた電荷の極性も正の場合、尿素水の噴霧と第１帯電部３１１または第２帯電部３２１との間には斥力が生じ、尿素水の噴霧は、第１帯電部３１１または第２帯電部３２１から遠ざかる方向に移動する。
【００２９】
このように、制御部５０は、第１帯電部３１１または第２帯電部３２１を帯電させることで、尿素水の噴霧の位置を制御可能である。
【００３０】
また、例えば、噴霧形成時に尿素水に帯電させた電荷の極性が正であり、噴射期間終了後に第１帯電部３１１または第２帯電部３２１に帯電させた電荷の極性が負の場合、尿素水の噴霧と第１帯電部３１１または第２帯電部３２１との間には引力が生じ、尿素水の噴霧は、第１帯電部３１１または第２帯電部３２１に近付く方向に移動する。
【００３１】
このように、制御部５０は、噴射期間終了後、噴霧形成時に尿素水に帯電させた電荷とは逆の極性の電荷を第１帯電部３１１または第２帯電部３２１に帯電させることで、尿素水の噴霧と第１帯電部３１１または第２帯電部３２１との間に引力を生じさせることができる。
【００３２】
図５に示すように、制御部５０は、例えば、噴射パルスの始期（ｔ１）と終期（ｔ２）との間の期間である尿素水の噴射期間（ｔ１〜ｔ２）、第１帯電部３１１または第２帯電部３２１に正の電圧を印加する。これにより、噴射される尿素の噴霧には、正の電荷が帯電する。そして、制御部５０は、液体供給部２０からの尿素水の噴射期間（ｔ１〜ｔ２）終了後の所定期間（ｔ２〜ｔ３）、第１帯電部３１１または第２帯電部３２１に正の電圧を印加する。なお、このときの電圧の絶対値は、噴射期間（ｔ１〜ｔ２）に第１帯電部３１１または第２帯電部３２１に印加した電圧の絶対値よりも高い。
【００３３】
尿素水の噴射後に第１帯電部３１１または第２帯電部３２１に正の電圧を印加することで、第１帯電部３１１または第２帯電部３２１に正の電荷が帯電し、正の電荷が帯電した噴霧と第１帯電部３１１または第２帯電部３２１との間に斥力が生じる。これにより、尿素水の噴霧は、第１帯電部３１１または第２帯電部３２１から離れる方向に移動する（図６参照）。
【００３４】
このように、制御部５０は、液体供給部２０からの尿素水の噴射期間終了後の所定期間、第１帯電部３１１または第２帯電部３２１を帯電させることで、尿素水の噴霧の位置を制御可能である。また、尿素水の噴射後に第１帯電部３１１または第２帯電部３２１に正の電圧を印加することで、噴射後の噴孔２２内に残留した尿素水を押し出し、後ダレを抑制できる。
【００３５】
また、制御部５０は、例えば排気管３に設けた図示しないセンサからの信号等に基づき、排気の流速が高い程、噴射期間終了後に第１帯電部３１１または第２帯電部３２１に帯電させる電荷の量を大きくする。
【００３６】
また、制御部５０は、液体供給部２０からの尿素水の噴射期間中、排気の流速に応じた電圧を第１帯電部３１１または第２帯電部３２１に印加する。ここで、制御部５０は、排気の流速が高い程、第１帯電部３１１または第２帯電部３２１に印加する電圧の印加量を大きくする。
【００３７】
また、制御部５０は、液体供給部２０からの尿素水の噴射期間中、例えば排気管３に設けた図示しないセンサからの信号等に基づき、排気の温度に応じた電圧を第１帯電部３１１に印加する。ここで、制御部５０は、排気の温度が低い程、第１帯電部３１１に印加する電圧の印加量を大きくする。
【００３８】
また、制御部５０は、液体供給部２０からの尿素水の噴射期間が短い程、噴射開始よりも前に、第１帯電部３１１または第２帯電部３２１への電圧の印加を開始する。
【００３９】
また、制御部５０は、液体供給部２０からの尿素水の噴射の頻度が所定値以上となる期間中、第１帯電部３１１または第２帯電部３２１への電圧の印加を停止することなく、継続する。
【００４０】
図１に示すように、第３帯電部３３１は、排気管３に設けられる。具体的には、第３帯電部３３１は、液体供給部２０に対し排気流れの下流側であって、触媒１０に対し排気流れの上流側に設けられる。第３帯電部３３１は、例えば、排気管３に沿って筒状に形成または配置されている。第３帯電部３３１は、電圧の印加により正または負に帯電する。
【００４１】
制御部５０は、第３帯電部３３１への電圧の印加を制御することにより、第３帯電部３３１に帯電させる電荷の極性、および、帯電させる電荷の量等を制御可能である。すなわち、制御部５０は、第３帯電部３３１の作動を制御可能である。
【００４２】
図１に示すように、例えば、噴霧形成時に尿素水に帯電させた電荷の極性が正であり、噴射期間終了後に第３帯電部３３１に帯電させた電荷の極性も正の場合、尿素水の噴霧と第３帯電部３３１との間には斥力が生じ、尿素水の噴霧は、第３帯電部３３１および排気管３の径方向内側に移動する。これにより、尿素水の排気管３の内壁への付着を抑制できる。
【００４３】
このように、制御部５０は、第３帯電部３３１を帯電させることで、排気管３における尿素水の噴霧の位置を制御可能である。ここで、制御部５０は、噴霧形成時に尿素水に帯電させた電荷と同じ極性の電荷を第３帯電部３３１に帯電させることで、尿素水の排気管３の内壁へ付着することで生じる、噴霧の偏り、および、デポジット形成を抑制できる。
【００４４】
次に、本実施形態の制御部５０による液体供給部２０、第１帯電部３１１、第３帯電部３３１の制御に関する処理について、図７に基づき説明する。図７に示す一連の処理Ｓ２００は、例えば車両のイグニッションキーがオンされ制御部５０が起動すると実行される。
【００４５】
Ｓ２０１では、制御部５０は、帯電させた尿素水を液体供給部２０から噴射供給する。具体的には、Ｓ１００の処理と同様のため、説明を省略する。Ｓ２０１の後、処理はＳ２０２へ移行する。
【００４６】
Ｓ２０２では、制御部５０は、排気の流速から、第３帯電部３３１に電圧を印加する期間である印加期間を算出する。具体的には、制御部５０は、排気の流速に基づき、尿素水の噴霧が第３帯電部３３１を通過する時間を推定し、推定した時間に基づき、印加期間を算出する。Ｓ２０２の後、処理はＳ２０３へ移行する。
【００４７】
Ｓ２０３では、制御部５０は、第３帯電部３３１に電圧を印加する。これにより、第３帯電部３３１を通過する尿素水の噴霧が排気管３の内壁に付着するのを抑制できる。Ｓ２０３の後、処理はＳ２０４へ移行する。
【００４８】
Ｓ２０４では、制御部５０は、Ｓ２０２で算出した印加期間の終了後、第３帯電部３３１への電圧の印加を停止する。Ｓ２０４の後、制御部５０は、一連の処理Ｓ２００を終了する。
【００４９】
制御部５０は、Ｓ２０４の後、一連の処理Ｓ２００を終了し、その後、再び処理Ｓ２００を開始する。このように、処理Ｓ２００は、制御部５０の起動中、繰り返し実行される処理である。
【００５０】
以上説明したように、（１）本実施形態は、エンジン２の排気中に液体としての尿素水を供給する液体供給システム１であって、液体供給部２０と第１帯電部３１１と制御部５０とを備えている。液体供給部２０は、エンジン２の排気中に尿素水を噴射供給する。第１帯電部３１１は、電圧の印加により帯電し、液体供給部２０から噴射される尿素水を帯電させることが可能である。制御部５０は、液体供給部２０および第１帯電部３１１の作動を制御する。制御部５０は、液体供給部２０および第１帯電部３１１の作動を制御し、帯電した状態の尿素水を排気中に供給することが可能である。
【００５１】
本実施形態では、帯電した状態の尿素水は、静電力による分裂、すなわち、クーロン分裂により微粒化する。そのため、排気中に供給する尿素水の噴霧を微粒化でき、さらにその電荷により拡散する。このように、本実施形態は、噴射する尿素水を微粒化および均質化可能である。これにより、還元剤としての尿素水を排気中に噴射供給した場合、下流の触媒１０による排気の浄化を効果的に促進することができる。
【００５２】
また、（２）本実施形態では、第１帯電部３１１は、液体供給部２０と一体に設けられている。液体供給システム１は、尿素水の噴霧形成時に尿素水を帯電させる。そのため、噴霧形成時の微粒化促進、クーロン力による噴霧の拡散等の静電噴霧の効果時間を最大限に確保できる。
【００５３】
また、（３）本実施形態は、第２帯電部３２１をさらに備えている。第２帯電部３２１は、液体供給部２０に設けられ、電圧の印加により帯電する。制御部５０は、第１帯電部３１１または第２帯電部３２１を帯電させることで、尿素水の噴霧の位置を制御可能である。そのため、液体供給部２０に設けた第１帯電部３１１または第２帯電部３２１のみで、尿素水の噴霧の位置を制御可能である。
【００５４】
また、（４）制御部５０は、液体供給部２０からの尿素水の噴射期間終了後の所定期間、第１帯電部３１１または第２帯電部３２１を帯電させることで、尿素水の噴霧の位置を制御可能である。そのため、噴射後の噴孔２２内に残留した尿素水を押し出し、後ダレを抑制できる。
【００５５】
また、（５）制御部５０は、排気の流速が高い程、噴射期間終了後に第１帯電部３１１または第２帯電部３２１に帯電させる電荷の量を大きくする。そのため、排気流に対し噴霧を拡散させるための貫徹力を十分に確保できる。
【００５６】
また、（７）本実施形態では、制御部５０は、液体供給部２０からの尿素水の噴射期間中、排気の流速に応じた電圧を第１帯電部３１１または第２帯電部３２１に印加する。そのため、排気流に対し噴霧を拡散させるための貫徹力を確保できる。
【００５７】
また、（８）本実施形態では、制御部５０は、排気の流速が高い程、第１帯電部３１１または第２帯電部３２１に印加する電圧の印加量を大きくする。そのため、排気流に対し噴霧を拡散させるための貫徹力を十分に確保できる。
【００５８】
また、（９）本実施形態では、制御部５０は、液体供給部２０からの尿素水の噴射期間中、排気の温度に応じた電圧を第１帯電部３１１に印加する。そのため、排気における尿素水の気化の進み易さに応じて尿素水を微粒化できる。
【００５９】
また、（１０）本実施形態では、制御部５０は、排気の温度が低い程、第１帯電部３１１に印加する電圧の印加量を大きくする。そのため、排気の温度が低く、排気において尿素水の気化が進み難いとき程、尿素水の噴霧を微粒化でき、尿素水の気化を促進できる。
【００６０】
また、（１１）本実施形態では、制御部５０は、液体供給部２０からの尿素水の噴射期間が短い程、噴射開始よりも前に、第１帯電部３１１または第２帯電部３２１への電圧の印加を開始する。そのため、噴霧への帯電の遅れを抑制し、静電効果を確保できる。
【００６１】
また、（１２）本実施形態では、制御部５０は、液体供給部２０からの尿素水の噴射の頻度が所定値以上となる期間中、第１帯電部３１１または第２帯電部３２１への電圧の印加を継続する。そのため、噴霧への帯電の遅れを効果的に抑制し、静電効果を確保できる。
【００６２】
また、（１３）本実施形態は、第３帯電部３３１をさらに備えている。第３帯電部３３１は、排気が流れる排気管３に設けられ、電圧の印加により帯電する。制御部５０は、第３帯電部３３１を帯電させることで、排気管３における尿素水の噴霧の位置を制御可能である。そのため、尿素水の噴霧の排気管３の内壁への付着を抑制し、噴霧の均一化、および、デポジットの抑制を図ることができる。また、排気中における噴霧の濃淡を抑制できる。
【００６３】
また、（１４）本実施形態では、第３帯電部３３１は、液体供給部２０の下流に設けられる。制御部５０は、噴霧形成時に尿素水に帯電させた電荷と同じ極性の電荷を第３帯電部３３１に帯電させる。そのため、尿素水の噴霧の排気管３の内壁への付着を抑制できる。
【００６４】
また、（１７）本実施形態では、制御部５０は、液体供給部２０からの尿素水の噴射開始後の所定期間である印加期間のみ、第３帯電部３３１に電圧を印加する。そのため、第３帯電部３３１の消費電力を抑制できる。
【００６５】
また、（１８）本実施形態では、制御部５０は、排気の流速に基づき、尿素水の噴霧が第３帯電部３３１を通過する時間を推定し、推定した時間に基づき、前記印加期間を算出する。そのため、排気の条件に応じて前記印加時間を設定でき、第３帯電部３３１の消費電力をより適切に抑制できる。
【００６６】
（第２実施形態）
第２実施形態による液体供給システムの一部を図８に示す。第２実施形態は、排気管３、第３帯電部３３１の構成等が第１実施形態と異なる。
【００６７】
本実施形態では、排気管３は、排気流れの上流側から下流側に向かって曲がる曲がり部４を有している。曲がり部４は、第３帯電部３３１に対し排気流れの上流側に形成されている。液体供給部２０は、曲がり部４に対し排気流れの上流側に設けられる。
【００６８】
本実施形態では、第３帯電部３３２をさらに備えている。第３帯電部３３２は、曲がり部４に設けられる。第３帯電部３３２は、内側帯電部３３３、外側帯電部３３４を有している。内側帯電部３３３は、排気管３の曲がり部４の曲げ半径の内側に設けられる。外側帯電部３３４は、排気管３の曲がり部４の曲げ半径の外側に設けられる。
【００６９】
制御部５０は、第３帯電部３３２の内側帯電部３３３、外側帯電部３３４への電圧の印加を制御することにより、内側帯電部３３３、外側帯電部３３４に帯電させる電荷の極性、および、帯電させる電荷の量等を制御可能である。すなわち、制御部５０は、内側帯電部３３３、外側帯電部３３４の作動を制御可能である。
【００７０】
制御部５０は、例えば、噴霧形成時に尿素水に帯電させた電荷である正の電荷とは逆の極性の電荷である負の電荷を内側帯電部３３３に帯電させ、噴霧形成時に尿素水に帯電させた電荷と同じ極性の電荷である正の電荷を外側帯電部３３４に帯電させる（図８参照）。そのため、液体供給部２０から噴射された後、曲がり部４を通過する尿素水の噴霧には、外側帯電部３３４からは反力が作用し、内側帯電部３３３からは引力が作用する。これにより、噴霧は、曲がり部４において遠心力を受けつつも排気管３の中心付近を通過する。
【００７１】
また、制御部５０は、排気の流速が高くなるに従い、内側帯電部３３３および外側帯電部３３４に印加する電圧の印加量を増大させる。
【００７２】
以上説明したように、（１５）本実施形態では、第３帯電部３３２は、排気管３の曲がり部４の曲げ半径の内側に設けられた内側帯電部３３３、および、曲がり部４の曲げ半径の外側に設けられた外側帯電部３３４を有している。制御部５０は、噴霧形成時に尿素水に帯電させた電荷とは逆の極性の電荷を内側帯電部３３３に帯電させ、噴霧形成時に尿素水に帯電させた電荷と同じ極性の電荷を外側帯電部３３４に帯電させる。そのため、液体供給部２０から噴射された後、曲がり部４を通過する尿素水の噴霧には、外側帯電部３３４からは反力が作用し、内側帯電部３３３からは引力が作用する。これにより、噴霧は、曲がり部４において遠心力を受けつつも排気管３の中心付近を通過する。その結果、噴霧が排気管３の曲がり部４の内壁に付着するのを抑制できる。
【００７３】
また、（１６）本実施形態では、制御部５０は、排気の流速が高くなるに従い、内側帯電部３３３および外側帯電部３３４に印加する電圧の印加量を増大させる。そのため、曲がり部４において排気の流れの剥離等により噴霧が偏るのを効果的に抑制できる。
【００７４】
（第３実施形態）
第３実施形態による液体供給システムについて図９、１０に基づき説明する。第３実施形態は、排気管３の構成等が第１実施形態と異なる。
【００７５】
本実施形態では、排気管３は、排気流れの上流側から下流側に向かって曲がる曲がり部４を有している。液体供給部２０は、曲がり部４に対し排気流れの上流側に設けられる（図１０参照）。具体的には、液体供給部２０は、曲がり部４の曲がり半径の内側の部分に対し上流側に設けられ、曲がり部４の曲がり半径の内側から外側へ向かう方向に沿って尿素水を噴射可能である。
【００７６】
図９に示すように、制御部５０は、例えば、噴射パルスの始期（ｔ１）と終期（ｔ２）との間の期間である尿素水の噴射期間（ｔ１〜ｔ２）、第１帯電部３１１または第２帯電部３２１に正の電圧を印加する。これにより、噴射される尿素の噴霧には、正の電荷が帯電する。そして、制御部５０は、液体供給部２０からの尿素水の噴射期間（ｔ１〜ｔ２）終了後の所定期間（ｔ２〜ｔ３）、第１帯電部３１１または第２帯電部３２１に負の電圧を印加する。なお、このときの電圧の絶対値は、噴射期間（ｔ１〜ｔ２）に第１帯電部３１１または第２帯電部３２１に印加した電圧の絶対値よりも高い。
【００７７】
尿素水の噴射後に第１帯電部３１１または第２帯電部３２１に負の電圧を印加することで、第１帯電部３１１または第２帯電部３２１に負の電荷が帯電し、正の電荷が帯電した噴霧と第１帯電部３１１または第２帯電部３２１との間に引力が生じる。これにより、尿素水の噴霧は、第１帯電部３１１または第２帯電部３２１に近付く方向に移動する（図１０参照）。これにより、噴霧は、曲がり部４において遠心力を受けつつも排気管３の中心付近を通過する。その結果、噴霧が排気管３の曲がり部４の内壁に付着するのを抑制できる。
【００７８】
以上説明したように、（６）本実施形態では、制御部５０は、噴射期間終了後、噴霧形成時に尿素水に帯電させた電荷とは逆の極性の電荷を第１帯電部３１１または第２帯電部３２１に帯電させる。これにより、噴射後の遠心力等の影響を見越し、噴霧を液体供給部２０の近傍に留めることができる。
【００７９】
（第４実施形態）
第４実施形態による液体供給システムの一部を図１１に示す。第４実施形態は、第４帯電部３４１をさらに備える点等で第１実施形態と異なる。
【００８０】
本実施形態は、第４帯電部３４１、検出部７０をさらに備える。図１１に示すように、第４帯電部３４１は、排気管３に設けられる。具体的には、第４帯電部３４１は、第３帯電部３３１に対し排気流れの下流側であって、触媒１０に対し排気流れの上流側に設けられる。第４帯電部３４１は、例えば、円形の網状に形成されている。第４帯電部３４１は、電圧の印加により正または負に帯電する。
【００８１】
制御部５０は、第４帯電部３４１への電圧の印加を制御することにより、第４帯電部３４１に帯電させる電荷の極性、および、帯電させる電荷の量等を制御可能である。すなわち、制御部５０は、第４帯電部３４１の作動を制御可能である。
【００８２】
制御部５０は、尿素水の噴霧が第４帯電部３４１を通過するよりも前に、噴霧形成時に尿素水に帯電させた電荷と同じ極性の電荷を第４帯電部３４１に帯電させる。そのため、尿素水の噴霧は、第４帯電部３４１を通過するよりも前に、第４帯電部３４１からの反発力により速度が低下する。これにより、触媒１０の上流側または触媒１０において尿素水が気化する時間を確保できる。
【００８３】
検出部７０は、触媒１０の内部に複数設けられる。検出部７０は、例えば、触媒１０の径方向および周方向に均等に配置される。検出部７０は、例えば温度センサであって、触媒１０の内部において周囲の温度を検出可能である。検出部７０は、検出した温度に対応する信号を制御部５０に送信する。
【００８４】
制御部５０は、複数の検出部７０からの信号に基づき、触媒１０における反応物質である尿素またはアンモニアの分布を推定可能である。制御部５０は、推定した反応物質の分布に基づき、第３帯電部３３１に電圧を印加する。これにより、第３帯電部３３１を通過する噴霧の位置を制御し、触媒１０における反応物質の分布の偏りを抑制可能である。
【００８５】
次に、本実施形態の制御部５０による、触媒１０における反応物質の分布の推定、および、第３帯電部３３１の制御に関する処理について、図１２、１３に基づき説明する。図１２に示す一連の処理Ｓ３００は、例えば車両のイグニッションキーがオンされ制御部５０が起動すると実行される。
【００８６】
Ｓ３０１では、制御部５０は、触媒１０における反応物質の分布を推定する。具体的には、制御部５０は、図１３に示す一連の処理Ｓ４００を実行することにより、触媒１０における反応物質の分布を推定する。
【００８７】
Ｓ４０１では、制御部５０は、現在の触媒１０の温度分布を取得する。具体的には、触媒１０内部に設けた複数の検出部７０からの信号に基づき、現在の触媒１０の温度分布を取得する。Ｓ４０１の後、処理はＳ４０２へ移行する。
【００８８】
Ｓ４０２では、制御部５０は、排気と触媒１０との温度差ΔＴに基づき、触媒１０における反応物質の分布を推定する。
【００８９】
触媒１０において反応物質が反応するとき、反応熱が生じる。よって、図１４に示すように、排気と触媒１０との温度差ΔＴが大きい程、触媒１０上の反応物質である尿素またはアンモニアの量は多いと考えられる。そのため、制御部５０は、Ｓ４０１で取得した触媒１０の温度分布に基づき、排気との温度差ΔＴが大きい位置程、反応物質の量が多いと推定し、触媒１０の径方向における反応物質の分布を推定する（図１５参照）。図１５に示すように、触媒１０上の数字が大きい位置程、反応物質の量が多いと推定する。制御部５０は、Ｓ４０２の後、Ｓ４００を終了し、Ｓ３０２に移行する。
【００９０】
Ｓ３０２では、制御部５０は、推定した触媒１０における反応物質の分布に基づき、触媒１０において静電力をかける方向、大きさを決定する。Ｓ３０２の後、処理はＳ３０２へ移行する。
【００９１】
Ｓ３０３では、制御部５０は、Ｓ３０２で決定した、触媒１０において静電力をかける方向、大きさに基づき、第３帯電部３３１に電圧を印加する。具体的には、第３帯電部３３１のうち、反応物質の量が多い側に正の電荷を帯電させ、反応物質の量が少ない側に負の電荷を帯電させる。これにより、正の電荷が帯電した尿素水の噴霧は、触媒１０における反応物質の分布の少ない方向へ移動する。これにより、第３帯電部３３１を通過する噴霧の位置を制御し、触媒１０における反応物質の分布の偏りを抑制可能である。
【００９２】
なお、このとき、制御部５０は、図１６に示すように、排気との温度差が大きい程、すなわち、推定した分布の偏りが大きい程、第３帯電部３３１への電圧の印加量を大きくする。Ｓ３０３の後、制御部５０は、一連の処理Ｓ３００を終了する。
【００９３】
制御部５０は、Ｓ３０３の後、一連の処理Ｓ３００を終了し、その後、再び処理Ｓ３００を開始する。このように、処理Ｓ３００は、制御部５０の起動中、繰り返し実行される処理である。
【００９４】
以上説明したように、（１９）本実施形態では、液体供給部２０から噴射される液体は、液体供給部２０の下流に設けられた触媒１０上で反応する反応物質である尿素またはアンモニアを含む液体である。制御部５０は、触媒１０の径方向の反応物質の分布を推定し、推定した分布に基づき、反応物質の分布の少ない方向へ尿素水の噴霧が移動するよう、第３帯電部３３１への電圧の印加を制御する。これにより、触媒１０における反応物質の分布を均一化し、触媒１０の利用率を向上させることができる。
【００９５】
また、（２０）本実施形態では、制御部５０は、触媒１０の内部に設けられ周囲の温度を検出可能な複数の検出部７０により検出した温度に基づき、触媒１０の径方向の反応物質の分布を推定する。このように、本実施形態では、触媒１０における反応物質の反応熱に基づき、触媒１０の径方向の反応物質の分布を推定する。
【００９６】
また、（２４）本実施形態では、制御部５０は、触媒１０の径方向の反応物質の分布を推定し、推定した分布の偏りが大きい程、第３帯電部３３１への電圧の印加量を大きくする。これにより、触媒１０における反応物質の分布の偏りを速やかに抑制できる。
【００９７】
また、（２５）本実施形態は、第４帯電部３４１をさらに備える。第４帯電部３４１は、液体供給部２０の下流に設けられた触媒１０の上流側に設けられ、電圧の印加により帯電する。そのため、噴霧形成時に尿素水に帯電させた電荷と同じ極性の電荷を第４帯電部３４１に帯電させた場合、尿素水の噴霧は、第４帯電部３４１を通過するとき、第４帯電部３４１からの反発力により速度が低下する。これにより、触媒１０の上流側または触媒１０において尿素水が気化する時間を確保できる。
【００９８】
また、（２６）本実施形態では、制御部５０は、尿素水の噴霧が第４帯電部３４１を通過するよりも前に、噴霧形成時に尿素水に帯電させた電荷と同じ極性の電荷を第４帯電部３４１に帯電させる。そのため、尿素水の噴霧は、第４帯電部３４１を通過するよりも前に、第４帯電部３４１からの反発力により速度が低下する。これにより、触媒１０の上流側または触媒１０において尿素水が気化する時間を十分に確保できる。
【００９９】
（他の実施形態）
上述の第４実施形態では、周囲の温度を検出可能な複数の検出部７０は、触媒１０の内部に設けられる例を示した。これに対し、（２０）他の実施形態では、周囲の温度を検出可能な複数の検出部７０は、触媒１０の下流に設けられてもよい。
【０１００】
また、（２１）他の実施形態では、触媒１０の内部または触媒１０の下流に設けられる複数の検出部７０は、周囲の窒素酸化物の濃度を検出可能であってもよい。この場合、制御部５０は、複数の検出部７０により検出した窒素酸化物の濃度に基づき、触媒１０の径方向の反応物質の分布を推定してもよい。このように、反応物質により浄化された窒素酸化物の量に基づき、触媒１０の径方向の反応物質の分布を推定してもよい。
【０１０１】
また、（２２）他の実施形態では、触媒１０の内部または触媒１０の下流に設けられる複数の検出部７０は、周囲の酸素の濃度を検出可能であってもよい。この場合、制御部５０は、複数の検出部７０により検出した酸素の濃度に基づき、触媒１０の径方向の反応物質の分布を推定してもよい。このように、反応物質と反応した酸素の量に基づき、触媒１０の径方向の反応物質の分布を推定してもよい。
【０１０２】
また、（２３）他の実施形態では、触媒１０の内部または触媒１０の下流に設けられる複数の検出部７０は、周囲の反応物質の濃度を検出可能であってもよい。この場合、制御部５０は、複数の検出部７０により検出した反応物質の濃度に基づき、触媒１０の径方向の反応物質の分布を推定してもよい。このように、反応物質の量に基づき、触媒１０の径方向の反応物質の分布を推定してもよい。
【０１０３】
また、他の実施形態では、第１帯電部は、液体供給部と別体に設けられていてもよい。また、他の実施形態では、第２帯電部は、液体供給部から離れた位置に設けられていてもよい。
【０１０４】
また、上述の実施形態では、液体供給部２０から排気中に供給する液体として尿素水を採用し、触媒１０での排気の浄化の促進を図る例を示した。これに対し、他の実施形態では、液体供給部２０から排気中に供給する液体として、例えば炭化水素（ＨＣ）等を採用してもよい。この場合、液体供給部２０の下流に設けたＤＯＣによる昇温やＤＰＦの再生等を図ることができる。
【０１０５】
このように、本開示は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の形態で実施可能である。
【符号の説明】
【０１０６】
１  液体供給システム、２  エンジン（燃焼機関）、２０  液体供給部、３１１  第１帯電部、５０  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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