(57)【要約】【課題】内燃機関の停止後における添加弁へのデポジットの堆積を抑制することが可能な排気浄化装置を提供することを課題とする。【解決手段】内燃機関の排気経路の触媒より上流側に設けられた添加弁と、前記添加弁に添加剤を供給するポンプと、前記内燃機関の停止後に、前記添加弁を用いて前記排気経路に添加剤の噴射を行う噴射制御部と、前記内燃機関の停止後における前記添加弁の前記噴射の開始前から前記噴射の終了後まで前記ポンプを駆動させるポンプ制御部と、を具備する排気浄化装置。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気経路の触媒より上流側に設けられた添加弁と、
前記添加弁に添加剤を供給するポンプと、
前記内燃機関の停止後に、前記添加弁を用いて前記排気経路に添加剤の噴射を行う噴射制御部と、
前記内燃機関の停止後における前記添加弁の前記噴射の開始前から前記噴射の終了後まで前記ポンプを駆動させるポンプ制御部と、を具備する排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の排気ガスから窒素酸化物（ＮＯｘ）および微粒子（パティキュレート）を浄化する触媒が排気管に設けられる。ＮＯｘなどの吸蔵により目詰まりした触媒は、燃料などの添加剤を排気管に噴射することで再生される。ディーゼルエンジンに用いる添加剤としては例えば軽油および尿素水、ガソリンエンジンに用いる添加剤としては例えばガソリンおよびエタノールがある。しかし排気中の煤などのデポジットが添加弁に堆積し、添加弁からの噴射量が低下する恐れがある。デポジットの抑制のため、燃焼室への燃料供給の停止後に添加弁からの噴射を行うことがある（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−０５５２１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし内燃機関の停止後にも添加弁にデポジットが堆積し、添加弁が目詰まりする恐れがある。添加弁の目詰まりにより、添加弁からの添加剤の噴射量が減少してしまう。
【０００５】
そこで、内燃機関の停止後における添加弁へのデポジットの堆積を抑制することが可能な排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、内燃機関の排気経路の触媒より上流側に設けられた添加弁と、前記添加弁に添加剤を供給するポンプと、前記内燃機関の停止後に、前記添加弁を用いて前記排気経路に添加剤の噴射を行う噴射制御部と、前記内燃機関の停止後における前記添加弁の前記噴射の開始前から前記噴射の終了後まで前記ポンプを駆動させるポンプ制御部と、を具備する排気浄化装置によって達成できる。
【発明の効果】
【０００７】
内燃機関の停止後における添加弁へのデポジットの堆積を抑制することが可能な排気浄化装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は第１実施形態に係る排気浄化装置を適用したエンジンを例示する模式図である。
【図２】図２はＥＣＵが実行する制御を例示するフローチャートである。
【図３】図３は第１実施形態におけるタイムチャートを例示する図である。
【図４】図４は添加弁の噴射量の変化率を例示する図である。
【図５】図５はＥＣＵが実行する制御を例示するフローチャートである。
【図６】図６は第２実施形態におけるタイムチャートを例示する図である。
【図７】図７は第３実施形態に係る排気浄化装置を適用したエンジンを例示する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して本実施形態の排気浄化装置を適用した内燃機関について説明する。図１は第１実施形態に係る排気浄化装置を適用したエンジン１００（内燃機関）を例示する模式図である。図１に示すように、エンジン１００はＥＣＵ（Engine Control Unit）２、エンジン本体４、ピストン５、クランクシャフト６、燃料噴射弁８、触媒１０、吸気管１２、排気管１４、タンク１６および添加弁３０を備える。本実施形態におけるエンジン１００はディーゼルエンジンを想定したものであるが、例えばガソリンエンジンに実施形態を適用することもできる。
【００１０】
エンジン本体４には、燃料噴射弁８、吸気弁２０および排気弁２２が設けられ、吸気管１２および排気管１４（排気経路）が接続されている。吸気弁２０が開くと吸気管１２を通じてエンジン本体４に空気が供給される。燃焼室内で空気を圧縮し、燃料噴射弁８がエンジン本体４の燃焼室に燃料を噴射することで、燃料と空気との混合気を燃焼させる。排気弁２２が開くことで、排気がエンジン本体４から排気管１４を通じて車両の外へ排出される。クランクシャフト６の回転に応じて、ピストン５はエンジン本体４内において上下動を行う。センサ７は、エンジン本体４のクランクケースに設けられている。センサ７は、例えばエンジン回転数Ｒを検出する回転数センサを含む。
【００１１】
排気管１４には触媒１０および添加弁３０が設けられている。触媒１０は例えばＮＯｘの吸蔵、パティキュレートの捕集をすることで、排気を浄化する。添加弁３０は触媒１０よりも上流側に設けられており、排気管１４に燃料を噴射する。燃料噴射により、触媒１０に吸蔵されたＮＯｘの還元およびパティキュレートの焼失などを行い、触媒１０を再生させることができる。また燃料噴射により、添加弁３０の清掃、つまり添加弁３０からのデポジットの除去も可能である。
【００１２】
タンク１６には燃料が貯留されている。燃料経路３２の一端はタンク１６に接続され、他端は燃料噴射弁８に接続されている。燃料経路３２に設けられたポンプ３６はタンク１６から燃料をくみ上げ、燃料噴射弁８に供給する。燃料経路３４の一端はタンク１６に接続され、他端は添加弁３０に接続されている。燃料経路３４に設けられたポンプ３８はタンク１６から燃料をくみ上げ、添加弁３０に供給する。
【００１３】
ＥＣＵ２はＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及び記憶装置等を備える。ＥＣＵ２は、ＲＯＭや記憶装置に記憶されたプログラムを実行することにより各種制御を行う。ＥＣＵ２は、ドライバの操作に応じて、エンジン１００のオン／オフ（イグニッションのオン／オフ）を制御する。ＥＣＵ２は、センサ７からエンジン１００の回転数を取得する。ＥＣＵ２は燃料噴射弁８および添加弁３０それぞれの開閉を制御する。ＥＣＵ２はポンプ３６の駆動を制御することで燃料噴射弁８に供給される燃料の圧力を調整し、またポンプ３８の駆動を制御することで添加弁３０に供給される燃料の圧力（供給圧）を調整する。このようにＥＣＵ２は、添加弁３０による噴射を制御する噴射制御部、ポンプ３８を制御するポンプ制御部として機能する。
【００１４】
図２はＥＣＵ２が実行する制御を例示するフローチャートである。図２に示すように、ＥＣＵ２はイグニッションをオフにする（ステップＳ１０）。イグニッションをオフにした後も、ＥＣＵ２はポンプ３８をオン状態で維持する（ステップＳ１２）。ポンプ３８がオン状態のまま、ＥＣＵ２は添加弁３０をオン（開弁）にして、排気管１４に燃料を噴射する（ステップＳ１４）。噴射の後、ＥＣＵ２はポンプ３８をオフにする（ステップＳ１６）。以上で制御は終了する。
【００１５】
図３は第１実施形態におけるタイムチャートを例示する図である。上から順に、イグニッションのオン／オフ、エンジン１００の回転数、排気管１４における排気の残留率、添加弁３０のオン／オフ、およびポンプ３８のオン／オフを表す。排気の残留率とは排気管１４内の気体中に占める排気の割合である。
【００１６】
図３に示すように、時間ｔ１においてＥＣＵ２はイグニッションをオフにする（図２のステップＳ１０に対応）。このとき、エンジン１００の回転数はＲ１から低下し始め、排気の残留率もＥ１（例えば１００％）から低下し始める。時間ｔ２において、回転数はＲ１より小さいＲ２（例えば０）に達し、残留率はＥ１より小さいＥ２に達する。時間ｔ３において、ＥＣＵ２は添加弁３０をオン、つまり開弁し、添加弁３０から燃料が噴射される（図２のステップＳ１４）。時間ｔ４において添加弁３０はオフになる（閉弁）。ポンプ３８はイグニッションがオンの期間（ｔ１以前）からｔ４後の時間ｔ５にかけてオンであり、ＥＣＵ２はｔ５においてポンプ３８をオフにする（ステップＳ１６）。
【００１７】
第１実施形態によれば、ＥＣＵ２は、添加弁３０の噴射の開始前から噴射終了後まで（図３のｔ３前からｔ４後）、ポンプ３８を駆動させる。このため、添加弁３０への燃料の供給圧が上昇し、燃料の噴射速度も大きくなる。これにより清掃噴射の効果が向上し、添加弁３０へのデポジットの堆積が抑制される。
【００１８】
図４は添加弁３０の噴射量の変化率を例示する図である。図４における比較例とはエンジン１００停止後の清掃噴射を行わない例である。噴射量の変化率とは、イグニッションをオフにする前の噴射量と、オフを１０回繰り返した後の噴射量との比であり、負の値である。
【００１９】
図４に示すように第１実施形態における変化率Ｃ１は小さく、比較例における変化率Ｃ２は大きい。Ｃ２はＣ１の例えば１０倍程度である。エンジン本体４から排出される排気は高温であるため、添加弁３０付近の燃料が酸化および蒸発し、粘着質の付着物が添加弁３０の噴孔に残留する。排気中の煤などが付着物にトラップされ、デポジットとして堆積すると考えられる。デポジットにより添加弁３０の目詰まりが発生し、比較例のように噴射量が大きく減少する。第１実施形態によればイグニッションのオフの後に清掃噴射を行うためデポジットを除去し、噴射量の減少を抑制することができる。
【００２０】
エンジン１００の回転が完全に停止する前の惰性回転中（図３のｔ１〜ｔ２に対応）は添加弁３０の供給圧が高く、回転が停止すると（図３のｔ２後）供給圧は低くなる。供給圧の高い惰性回転中に清掃噴射を行うことでデポジットの堆積は抑制される。また、第１実施形態によれば、回転の停止後でもポンプ３８をオンにするため、効果的な清掃噴射が可能であり、デポジットの堆積を抑制することができる。すなわち、添加弁３０の清掃噴射が、惰性回転中でも、回転の停止後でも可能となる。
【００２１】
図３に示したように回転停止後（ｔ２後）は排気の残留率が低下し、排気に含まれる煤などが添加弁３０に付着する恐れが少なくなる。したがって、回転の停止後に清掃噴射を行うことでデポジットの堆積を効果的に抑制することができる。
【００２２】
なお、清掃噴射のタイミングは予め定めてもよい。例えばエンジン１００の運転条件（吸入空気量、冷却水の温度、燃料噴射量など）に応じて、所定の時間間隔ごとに、ＥＣＵ２が添加弁３０に噴射を実行させてもよい。時間は例えば添加弁３０の噴孔内の燃料が蒸発する前などとする。
【００２３】
（第２実施形態）
第２実施形態は図１のエンジン１００に適用されるものであり、第１実施形態と同じ構成については説明を省略する。図５はＥＣＵ２が実行する制御を例示するフローチャートである。図５と図２とではステップＳ１０、Ｓ１４およびＳ１６が共通し、図５ではステップＳ１２は行わず、ステップＳ１１およびＳ１５を行う。図６は第２実施形態におけるタイムチャートを例示する図である。
【００２４】
図６に示すように、イグニッションをオフにする時間ｔ１において、ＥＣＵ２はポンプ３８をオフにする（図５のステップＳ１０およびＳ１１）。添加弁３０をオンにする前の時間ｔ６においてＥＣＵ２はポンプ３８をオンにする（ステップＳ１５）。添加弁３０による噴射（ｔ３〜ｔ４）の後、時間ｔ５においてＥＣＵ２はポンプ３８をオフにする（ステップＳ１６）。
【００２５】
第２実施形態によれば、ＥＣＵ２は添加弁３０の噴射の開始前から噴射終了後まで（図３のｔ６〜ｔ５）、ポンプ３８をオンにする。このため第１実施形態と同様に、添加弁３０へのデポジットの堆積が抑制される。また、ポンプ３８はｔ１〜ｔ６にかけてオフであるため、ポンプ駆動のための電力消費を低減することができる。ポンプ３８をオフにする時間はｔ１後でもよい。
【００２６】
（第３実施形態）
図７は第３実施形態に係る排気浄化装置を適用したエンジン３００を例示する模式図である。第１実施形態と同じ構成については説明を省略する。
【００２７】
図７に示すように、燃料経路３４にタンク４０および逆止弁４２が設けられている。タンク４０はポンプ３８と添加弁３０との間に位置し、逆止弁４２はポンプ３８とタンク４０との間に位置する。タンク４０は燃料を貯留する。逆止弁４２はポンプ３８から添加弁３０の方向には燃料を流通させ、添加弁３０からポンプ３８の方向へは燃料を流通させない弁である。
【００２８】
第３実施形態によれば、第１実施形態と同様に、燃料の供給圧が上昇するため、添加弁３０へのデポジットの堆積を抑制することができる。また、タンク４０に燃料が貯留され、かつ逆止弁４２が添加弁３０から上流側に向けた燃料の流れを遮断する。このため添加弁３０における供給圧の低下が抑制される。したがって添加弁３０へのデポジットの堆積が効果的に抑制される。第３実施形態において、ＥＣＵ２は図２の制御および図５の制御のいずれを実行してもよい。
【００２９】
第１〜第３実施形態において添加弁３０は燃料を噴射してもよいし、燃料以外の炭化水素、尿素などの還元剤を排気管１４に添加してもよい。エンジンは直噴エンジンとしたが、燃料噴射弁８が吸気管１２に設けられたエンジンでもよい。
【００３０】
以上本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。
【符号の説明】
【００３１】
２                ＥＣＵ
４                エンジン本体
５                ピストン
６                クランクシャフト
７                センサ
８                燃料噴射弁
１０              触媒
１２              吸気管
１４              排気管
１６、４０        タンク
２０              吸気弁
２２              排気弁
３０              添加弁
３２、３４        燃料経路
３６、３８        ポンプ
４２              逆止弁
１００、３００    エンジン
【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】
2018115612.tif 000008
【図７】
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