(57)【要約】  【課題】不適性補給液によるシステム構成部品の劣化が防止されるエンジンのＳＣＲシステムを提供する。  【解決手段】添加剤供給路３は、添加剤供給ポンプ４よりも添加剤１の供給方向の上流側に配置されたエア導入弁装置７を備え、エア導入弁装置７は、弁体７ａと、その弁口７ｂを備え、予め定められた適正な添加剤１以外の不適性補給液８が添加剤タンク２に補給された場合に、エア導入弁装置７の弁体７ａは、不適性補給液８との接触による膨潤及び／又は溶解に基づく変形で開弁され、弁体７ａの開弁後は、添加剤供給ポンプ４の作動で、弁口７ｂから添加剤供給路３にエア９が吸い込まれるように構成されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元剤及び／又はその前駆体として排気(１２)に添加される液状の添加剤(１)が貯留される添加剤タンク(２)と、添加剤タンク(２)に貯留された添加剤(１)を供給する添加剤供給路(３)と、添加剤供給路(３)に設けられた添加剤供給ポンプ(４)と、添加剤供給路(３)から供給された添加剤(１)を排気路(５)の排気(１２)に噴射する添加剤インジェクタ(６)と、添加剤インジェクタ(６)よりも排気(１２)の排出方向下流側で排気路(５)に配置されたＳＣＲ触媒(１１)を備え、
添加剤供給路(３)は、添加剤供給ポンプ(４)よりも添加剤(１)の供給方向上流側に配置されたエア導入弁装置(７)を備え、
エア導入弁装置(７)は、弁体(７ａ)と、その弁口(７ｂ)を備え、
予め定められた適正な添加剤(１)以外の不適性補給液(８)が添加剤タンク(２)に補給された場合に、エア導入弁装置(７)の弁体(７ａ)は、不適性補給液(８)との接触による膨潤及び／又は溶解に基づく変形で開弁され、弁体(７ａ)の開弁後は、添加剤供給ポンプ(４)の作動で、弁口(７ｂ)から添加剤供給路(３)にエア(９)が吸い込まれるように構成されている、ことを特徴とするエンジンのＳＣＲシステム。
【請求項２】
請求項１に記載されたエンジンのＳＣＲシステムにおいて、
予め定められた適正な添加剤(１)は水溶液とされ、
不適性補給液(８)はオイルとされ、
弁体(７ａ)はオイルで膨潤及び／又は溶解する素材で構成されている、ことを特徴とするエンジンのＳＣＲシステム。
【請求項３】
請求項２に記載されたエンジンのＳＣＲシステムにおいて、
不適性補給液(８)となるオイルは、軽油、ガソリン、灯油、バイオ燃料、エンジンオイルから選択される１種以上のオイルとされている、ことを特徴とするエンジンのＳＣＲシステム。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載されたエンジンにおいて、
添加剤供給路(３)は、添加剤タンク(２)内のエア空間(１０)に差し込まれたタンク内パイプ(３ａ)を備え、
エア導入弁装置(７)は、タンク内パイプ(３ａ)に設けられ、エア空間(１０)に臨んでいる、ことを特徴とするエンジンのＳＣＲシステム。
【請求項５】
請求項４に記載されたエンジンのＳＣＲシステムにおいて、
エア空間(１０)は、添加剤タンク(２)に貯留される不適性補給液(８)の液面(８ａ)が下方から臨む添加剤タンク(２)のタンク内上部に形成され、
エア導入弁装置(７)の弁体(７ａ)はエア空間(１０)内に配置されている、ことを特徴とするエンジンのＳＣＲシステム。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載されたエンジンのＳＣＲシステムにおいて、
エア導入弁装置(７)は、添加剤供給路(３)の周壁外周に設けられた環状の弁体収容溝(７ｃ)と、弁体収容溝(７ｃ)の奥端に設けられた着座面(７ｄ)と、着座面(７ｄ)に開口された弁口(７ｂ)と、弁体収容溝(７ｃ)に収容された環状の弁体(７ａ)で構成され、弾性復元力で着座面(７ｄ)に密着した弁体(７ａ)で弁口(７ｂ)が閉弁されるように構成されている、ことを特徴とするエンジンのＳＣＲシステム。
【請求項７】
請求項６に記載されたエンジンのＳＣＲシステムにおいて、
エア導入弁装置(７)の弁口(７ｂ)は複数個設けられ、各弁口(７ｂ)は、弁体(７ａ)の着座面(７ｄ)の周方向に所定間隔を保持して配置されている、ことを特徴とするエンジンのＳＣＲシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのＳＣＲシステムに関し、詳しくは、不適性補給液でシステム構成部品が劣化し難いエンジンのＳＣＲシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、還元剤として排気に添加される液状の添加剤が貯留される添加剤タンクと、添加剤タンクに貯留された添加剤を供給する添加剤供給路と、添加剤供給路に設けられた添加剤供給ポンプと、添加剤供給路から供給された添加剤を排気路の排気に噴射する添加剤インジェクタと、添加剤インジェクタよりも排気の排出方向の下流側で排気路に配置されたＳＣＲ触媒を備えたエンジンのＳＣＲシステムがある(例えば、特許文献１参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１９１７４７号公報(図１参照)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
《問題点》  不適性補給液によるシステム構成部品の劣化が起こる。
特許文献１のエンジンでは、予め定められた適正な添加剤以外の不適性補給液が添加剤タンクに補給された場合には、不適性補給液が添加剤供給ポンプや添加剤インジェクタ等のシステム構成部品に供給され、不適性補給液でシステム構成部品が劣化する。
例えば、適正な添加剤である尿素水以外の不適性補充液であるオイルが添加剤タンクに補給されると、添加剤供給ポンプや添加剤インジェクタ等のシステム構成部品のゴム製シールがオイルに接触して、膨潤または溶解し、システム構成部品が劣化する。
【０００５】
本発明の課題は、不適性補給液でシステム構成部品が劣化し難いエンジンのＳＣＲ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】
本願発明の主要な構成は、次の通りである。
図１に例示するように、還元剤及び／又はその前駆体として排気(１２)に添加される液状の添加剤(１)が貯留される添加剤タンク(２)と、添加剤タンク(２)に貯留された添加剤(１)を供給する添加剤供給路(３)と、添加剤供給路(３)に設けられた添加剤供給ポンプ(４)と、添加剤供給路(３)から供給された添加剤(１)を排気路(５)に噴射する添加剤インジェクタ(６)と、添加剤インジェクタ(６)よりも排気(１２)の排出方向下流側で排気路(５)に配置されたＳＣＲ触媒(１１)を備え、
図２(Ａ)に例示するように、添加剤供給路(３)は、添加剤供給ポンプ(４)よりも添加剤(１)の供給方向上流側に配置されたエア導入弁装置(７)を備え、
エア導入弁装置(７)は、弁体(７ａ)と、その弁口(７ｂ)を備え、
予め定められた適正な添加剤(１)以外の不適性補給液(８)が添加剤タンク(２)に補給された場合に、エア導入弁装置(７)の弁体(７ａ)は、不適性補給液(８)との接触による膨潤及び／又は溶解に基づく変形で開弁され、弁体(７ａ)の開弁後は、添加剤供給ポンプ(４)の作動で、弁口(７ｂ)から添加剤供給路(３)にエア(９)が吸い込まれるように構成されている、ことを特徴とするエンジンのＳＣＲシステム。
【発明の効果】
【０００７】
《効果》  不適性補給液(８)によるシステム構成部品の劣化が抑制される。
この発明では、図２(Ａ)に例示する添加剤タンク(２)に誤って不適性補給液(８)が補給されても、、エア導入弁装置(７)の弁体(７ａ)の開弁後は、添加剤供給ポンプ(４)の作動で、弁口(７ｂ)から添加剤供給路(３)にエア(９)が吸い込まれるため、添加剤供給ポンプ(４)や添加剤インジェクタ(６)等のシステム構成部品に不適性補給液(８)が供給されず、不適性補給液(８)によるシステム構成部品の劣化が防止される。
《効果》  弁体(７ａ)の開弁に機械的或いは電気的な駆動手段を必要としない。
この発明では、図２(Ａ)に例示するエア導入弁装置(７)の弁体(７ａ)は、不適性補給液(８)との接触による膨潤及び／又は溶解に基づく変形で開弁されるため、弁体(７ａ)の開弁に機械的或いは電気的な駆動手段を必要としない。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に係るＳＣＲシステムを備えたエンジンを説明する模式図である。
【図２】図２(Ａ)は図１のIIＡ部拡大図、図２(Ｂ)は図２(Ａ)のＢ−Ｂ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１，２は本発明の実施形態に係るエンジンのＳＣＲシステムを説明する図で、この実施形態では、ＳＣＲシステムを備えたディーゼルエンジンについて説明する。
【００１０】
このエンジンは、トラクタやコンバイン等の走行車両に搭載される。
図１に示すように、このエンジン(１６)は、シリンダブロック(１７)と、シリンダブロック(１７)の上部に組み付けられたシリンダヘッド(１８)と、シリンダヘッド(１８)の上部に組み付けられたシリンダヘッドカバー(１９)と、シリンダヘッド(１８)の横一側に組み付けられた吸気マニホルド(図示せず)と、シリンダヘッド(１８)の横他端側に組み付けられた排気マニホルド(２０)と、シリンダブロック(１７)の前部に組み付けられたフロントケース(２１)と、フロントケース(２１)の前方に配置されたエンジン冷却ファン(２２)と、シリンダブロック(１７)の後方に配置されたフライホイール(２３)と、シリンダブロック(１７)の下部に組み付けられたオイルパン(２４)を備えている。
このエンジン(１６)は、更に排気処理装置(２５)を備えている。
【００１１】
図１に示すように、排気処理装置(２５)は、ＤＰＦシステム(２６)と、ＳＣＲシステム(２７)を備えている。
ＤＰＦシステム(２６)は、排気マニホルド(２０)の排気出口(２０ａ)に接続されたＤＰＦケース(２８)と、ＤＰＦケース(２８)の排気入口(２８ａ)側に内蔵されたＤＯＣ(２９)と、ＤＰＦケース(２８)の排気出口(２８ｂ)側に配置されたＤＰＦ(３０)を備えている。
ＤＯＣは、ディーゼル酸化触媒の略称であり、エンジン(１６)の排気(１２)中のＣＯ(一酸化炭素)及び、ＮＯ(一酸化窒素)を酸化する。
ＤＰＦは、ディーゼル・パティキュレート・フィルタの略称であり、エンジン排気中のＰＭを捕捉する。ＰＭは、粒子状物質の略称である。
【００１２】
図１に示すように、更に、ＳＣＲシステム(２７)は、ＤＰＦケース(２８)の排気出口(２８ｂ)側に添加剤混合路(３１)を介して接続されたＳＣＲ触媒ケース(３２)と、ＳＣＲ触媒ケース(３２)の排気入口 (３２ａ)側に内蔵されたＳＣＲ触媒(１１)と、ＳＣＲ触媒ケース(３２)の排気出口(３２ｂ)側に内蔵された浄化用酸化触媒(３３)と、エンジン(１６)の排気(１２)に添加剤(１)を噴射する添加剤インジェクタ(６)を備えている。。
【００１３】
ＳＣＲシステム(２７)は、添加剤インジェクタ(６)から排気(１２)中に噴射された液状の添加剤(１)で、ＳＣＲ触媒(１１)に還元剤を吸着させ、排気(１２)中のＮＯｘ(酸化窒素)を還元し、Ｎ２(窒素ガス)とＨ２Ｏ(水蒸気)を得るものである。
ＳＣＲ触媒は、選択触媒還元(Selective Catalytic Reduction)型の触媒の略称である。
浄化用酸化触媒(３３)は、ＳＣＲ触媒(１１)をスリップした添加剤(１)や添加剤(１)で得られる還元剤を浄化する酸化触媒である。
【００１４】
図１に示すように、更に、ＳＣＲシステム(２７)は、添加剤混合路(３１)の排気入口(３１ａ)に配置され、ＳＣＲ触媒(１１)よりも排気(１３)の排出方向上流側に位置する上流側ＮＯｘセンサ(３４)と、ＳＣＲ触媒ケース(３２)の排気出口(３２ｂ)側に配置され、ＳＣＲ触媒(１１)よりも排気(１３)の排出方向下流側に位置する下流側ＮＯｘセンサ(３５)と、上流側ＮＯｘセンサ(３４)と下流側ＮＯｘセンサ(３５)によるＮＯｘの検出値に基づいて添加剤供給ポンプ(４)の回転数と添加剤インジェクタ(６)の開閉のタイミングと開弁時間を制御し、添加剤(１)の噴射タイミングと噴射量を調節するエンジンＥＣＵ(３６)を備えている。
ＥＣＵは、電子制御ユニットの略称であり、エンジンＥＣＵ(３６)にはマイコンが用いられている。  
【００１５】
図１に示すように、ＳＣＲシステム(２７)は、還元剤及び／又はその前駆体として排気(１２)に添加される液状の添加剤(１)が貯留される添加剤タンク(２)と、添加剤タンク(２)に貯留された添加剤(１)を供給する添加剤供給路(３)と、添加剤供給路(３)に設けられた添加剤供給ポンプ(４)と、添加剤供給路(３)から供給された添加剤(１)を排気路(５)の排気(１２)に噴射する添加剤インジェクタ(６)と、添加剤インジェクタ(６)よりも排気(１２)の排出方向下流側で排気路(５)に配置されたＳＣＲ触媒(１１)を備えている。
【００１６】
この実施形態では、添加剤(１)には、尿素水が用いられている。尿素水は、尿素水自身が還元剤になると同時に、還元剤になるアンモニアの前駆体となる。
【００１７】
後述する不適性補充液(８)が補充されていない正常な状態では、図１または図２(Ａ)の２点鎖線のように、添加剤タンク(２)に貯留された適正な添加剤(１)は、添加剤供給ポンプ(４)により、添加剤供給路(３)から添加剤インジェクタ(６)に供給され、添加剤インジェクタ(６)から排気(１２)に噴射され、添加剤インジェクタ(６)に供給された添加剤(１)の一部は、噴射されずに添加剤インジェクタ(６)を冷却して、添加剤還流路(３ｂ)から添加剤タンク(２)に戻る。
【００１８】
図２(Ａ)に示すように、添加剤供給路(３)は、添加剤供給ポンプ(４)よりも添加剤(１)の供給方向上流側に配置されたエア導入弁装置(７)を備えている。
エア導入弁装置(７)は、弁体(７ａ)と、その弁口(７ｂ)を備えている。
予め定められた適正な添加剤(１)以外の不適性補給液(８)が添加剤タンク(２)に補給された場合に、エア導入弁装置(７)の弁体(７ａ)は、不適性補給液(８)との接触による膨潤及び／又は溶解に基づく変形で開弁され、弁体(７ａ)の開弁後は、添加剤供給ポンプ(４)の作動で、弁口(７ｂ)から添加剤供給路(３)にエア(９)が吸い込まれるように構成されている。
【００１９】
このＳＣＲシステム(２７)では、図２(Ａ)に示すように、添加剤タンク(２)に誤って不適性補給液(８)が補給されても、エア導入弁装置(７)の弁体(７ａ)の開弁後は、添加剤供給ポンプ(４)の作動で、弁口(７ｂ)から添加剤供給路(３)にエア(９)が吸い込まれるため、添加剤供給ポンプ(４)や添加剤インジェクタ(６)等のシステム構成部品に不適性補給液(８)が供給されず、不適性補給液(８)によるシステム構成部品の劣化が防止される。
また、このＳＣＲシステム(２７)では、図２(Ａ)(Ｂ)に示すエア導入弁装置(７)の弁体(７ａ)は、不適性補給液(８)との接触による膨潤及び／又は溶解に基づく変形で開弁されるため、弁体(７ａ)の開弁に機械的或いは電気的な駆動手段を必要としない。
【００２０】
予め定められた適正な添加剤(１)は水溶液(この実施形態では尿素水)とされている。
不適性補給液(８)はオイルとされている。
弁体(７ａ)はオイルで膨潤及び／又は溶解する素材(具体的には、ゴム)で構成されている。
このため、弁体(７ａ)の素材の選定で不適性補給液(８)に接触した弁体(７ａ)が容易に開弁される。
【００２１】
弁体(７ａ)の素材になるゴムには、ＮＲ(天然ゴム)、ＩＲ(イソプレンゴム)、ＢＲ(ブタジエンゴム)、ＳＢＲ(スチレン・ブタジエンゴム)、ＩＩＲ(ブチルゴム)等を用いることができる。
【００２２】
この実施形態では、不適性補給液(８)となるオイルは、軽油、ガソリン、灯油、バイオ燃料、エンジンオイルから選択される１種以上のオイルとされている。
このＳＣＲシステム(２７)では、ディーゼルエンジンやガソリンエンジン等で一般的に使用され、誤って補給されるおそれが高いオイルが、不適性補給液(８)として選定されているため、高い実用性が得られる。  
【００２３】
図１に示すように、添加剤供給路(３)は、添加剤タンク(２)内のエア空間(１０)に差し込まれたタンク内パイプ(３ａ)を備えている。
エア導入弁装置(７)は、タンク内パイプ(３ａ)に設けられ、エア空間(１０)に臨んでいる。
【００２４】
このＳＣＲシステム(２７)では、適正な添加剤(１)や不適性補給液(８)が開弁しているエア導入弁装置(７)から添加剤タンク(２)外に漏れ出るおそれがないため、添加剤タンク(２)の周辺の汚染が防止される。
【００２５】
図２(Ａ)に示すように、エア空間(１０)は、添加剤タンク(２)に貯留される不適性補給液(８)の液面(８ａ)が下方から臨む添加剤タンク(２)のタンク内上部に形成されている。
エア導入弁装置(７)の弁体(７ａ)はエア空間(１０)内に配置されている。
【００２６】
このＳＣＲシステム(２７)では、エンジンの振動やエンジンを搭載した走行車両の発車や停車で波立った不適性補給液(８)が弁体(７ａ)に接触するため、弁体(７ａ)の開弁が迅速に行われる。
【００２７】
図２(Ａ)(Ｂ)に示すように、エア導入弁装置(７)は、添加剤供給路(３)の周壁外周に設けられた環状の弁体収容溝(７ｃ)と、弁体収容溝(７ｃ)の奥端に設けられた着座面(７ｄ)と、着座面(７ｄ)に開口された弁口(７ｂ)と、弁体収容溝(７ｃ)に収容された環状の弁体(７ａ)で構成され、弾性復元力で着座面(７ｄ)に密着した弁体(７ａ)で弁口(７ｂ)が閉弁されるように構成されている。
【００２８】
このＳＣＲシステム(２７)では、添加剤供給路(３)に不適性補給液(８)が吸い込まれると、添加剤供給路(３)を通過する不適性補給液(８)が弁口(７ｂ)を介して弁体(７ａ)に接触するため、弁体(７ａ)に不適性補給液(８)が確実に接触し、弁体(７ａ)の開弁の確度が高い。  
また、このＳＣＲシステム(２７)では、弁体収容溝(７ｃ)に収容した弁体(７ａ)の弾性復元力で弁体(７ａ)が閉弁されるので、弁体(７ａ)の支持構造が簡単になる。
【００２９】
図２(Ｂ)に示すように、エア導入弁装置(７)の弁口(７ｂ)は複数個設けられ、各弁口(７ｂ)は、弁体(７ａ)の着座面(７ｄ)の周方向に所定間隔を保持して配置されている。
このＳＣＲシステム(２７)では、添加剤供給路(３)を通過する不適性補給液(８)が複数の弁口(７ｂ)を介して弁体(７ａ)の周方向の複数箇所に接触するため、弁体(７ａ)が高い確度でかつ迅速に変形する。
【符号の説明】
【００３０】
(１)…添加剤、(２)…添加剤タンク、(３)…添加剤供給路、(３ａ)…タンク内パイプ、(４)…添加剤供給ポンプ、(５)…排気路、(６)…添加剤インジェクタ、(７)…エア導入弁装置、(７ａ)…弁体、(７ｂ)…弁口、(７ｃ)…弁体収容溝、(７ｄ)…着座面、(８)…不適性補給液、(８ａ)…液面、(９)…エア、(１０)…エア空間、(１１)…ＳＣＲ触媒、(１２)…排気。
【図１】
2020105995.tif 000003
【図２】
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