(57)【要約】【課題】噴射ノズルを適切な状態に維持し、噴射される燃料が排気管に干渉しないようにする排気管燃料噴射装置を提供する。【解決手段】燃料が供給される中空部を有し、内燃機関に接続された排気管の外側に固定される支持部と、支持部の中空部に収容され、中空部に供給される燃料の圧力が付加される端部と、端部と孔でつながり中空部に供給される燃料を排気管内に噴射する噴射口と、を有する噴射ノズルと、噴射ノズルを排気管から支持部の方向へ付勢する付勢部と、を有し、噴射ノズルは、端部に付加される燃料の圧力が付勢部の付勢力を超えると、支持部から排気管の方向へ移動し、端部に付加される燃料の圧力が付勢部の付勢力を超えなくなると、噴射口が排気管の内壁から引っ込む位置まで移動する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料が供給される中空部を有し、内燃機関に接続された排気管の外側に固定される支持部と、
前記支持部の前記中空部に収容され、前記中空部に供給される前記燃料の圧力が付加される端部と、前記端部と孔でつながり前記中空部に供給される前記燃料を前記排気管内に噴射する噴射口と、を有する噴射ノズルと、
前記噴射ノズルを前記排気管から前記支持部の方向へ付勢する付勢部と、を有し、
前記噴射ノズルは、前記端部に付加される前記燃料の圧力が前記付勢部の付勢力を超えると、前記支持部から前記排気管の方向へ移動し、前記端部に付加される前記燃料の圧力が前記付勢部の付勢力を超えなくなると、前記噴射口が前記排気管の内壁から引っ込む位置まで移動する、
排気管燃料噴射装置。
【請求項２】
前記噴射ノズルは、前記端部に付加される前記燃料の圧力が前記付勢部の付勢力を超えると、前記噴射口から噴射される燃料が前記排気管に干渉しない位置まで移動する、
請求項１に記載の排気管燃料噴射装置。
【請求項３】
前記中空部は、前記燃料の供給を遮断する燃料遮断装置と接続される、
請求項１から２のいずれか１項に記載の排気管燃料噴射装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気管に燃料を噴射する排気管燃料噴射装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両には、排気ガスを浄化するディーゼルパティキュレートフィルタ（以下、ＤＰＦと称する）を搭載したものがある。ＤＰＦは、排気ガスに含まれる微粒子状物質（以下、ＰＭと称する）を捕集するため目詰まりを起こし、機能低下する。そこで、排気ガスに燃料を噴射し、ＤＰＦの温度を例えば、２００℃〜３００℃に上昇させ、ＤＰＦに堆積したＰＭを燃焼させてＤＰＦを再生するクリーニングシステムがある。
【０００３】
特許文献１には、排気管に噴射する燃料の劣化を精度良く判定し、燃料が劣化する可能性がある場合は最適のタイミングで燃料を排気管に噴射する排気管燃料噴射装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−２１４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、排気管に燃料を噴射する噴射ノズルの先端が排気管内に突出していると、噴射ノズルの先端は、高温にさらされる。そのため、噴射ノズルの先端は、例えば、コーキング等の熱変性した燃料によって目詰まり等を起こす可能性がある。
【０００６】
なお、特許文献１には、燃料の排気管への噴射タイミングが開示されているだけで、噴射ノズルの排気管に対する位置や移動に関しては記載がない。
【０００７】
本発明の目的は、噴射ノズルを適切な状態に維持する排気管燃料噴射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】
【０００８】
本発明の排気管燃料噴射装置は、燃料が供給される中空部を有し、内燃機関に接続された排気管の外側に固定される支持部と、前記支持部の前記中空部に収容され、前記中空部に供給される前記燃料の圧力が付加される端部と、前記端部と孔でつながり前記中空部に供給される前記燃料を前記排気管内に噴射する噴射口と、を有する噴射ノズルと、前記噴射ノズルを前記排気管から前記支持部の方向へ付勢する付勢部と、を有し、前記噴射ノズルは、前記端部に付加される前記燃料の圧力が前記付勢部の付勢力を超えると、前記支持部から前記排気管の方向へ移動し、前記端部に付加される前記燃料の圧力が前記付勢部の付勢力を超えなくなると、前記噴射口が前記排気管の内壁から引っ込む位置まで移動する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、噴射ノズルを適切な状態に維持できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態に係る排気管燃料噴射装置を適用した内燃機関の一部を示した図である。
【図２】排気管燃料噴射装置を説明する図である。
【図３】噴射ノズルの端部に付加される圧力を説明する図である。
【図４】噴射ノズルの移動後の様子を示した図である。
【図５】内燃機関の燃料噴射動作例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る排気管燃料噴射装置を適用した内燃機関の一部を示した図である。図１に示すように、内燃機関１は、内燃機関本体２と、排気管燃料噴射装置３と、ディーゼル酸化触媒（以下、ＤＯＣと称する）４と、ＤＰＦ５と、燃料カットバルブ６と、サプライポンプ７と、エンジン制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）８と、を有している。内燃機関１はその他に、吸気管やインジェクタ等を有するが、図１では図示を省略している。内燃機関１は、例えば、車両に搭載される。
【００１２】
図１に示すように、排気管９のＤＯＣ４の上流側には、排気管燃料噴射装置３が設けられている。排気管燃料噴射装置３には、燃料カットバルブ６を介して、燃料を供給するサプライポンプ７が接続されている。サプライポンプ７は、所定の圧力で、排気管燃料噴射装置３に燃料を供給する。
【００１３】
ＥＣＵ８は、内燃機関１の全体を制御するとともに、サプライポンプ７から排気管燃料噴射装置３への燃料供給を制御する。
【００１４】
例えば、ＥＣＵ８は、燃料カットバルブ６を制御し、サプライポンプ７から排気管燃料噴射装置３への燃料供給および遮断を制御する。より具体的には、ＥＣＵ８は、車両が数百ｋｍ（例えば、２００ｋｍまたは３００ｋｍ等）走行するたびに、数分から数十分間（例えば、５分間または１０分間等）燃料カットバルブ６のバルブを開く。このようにして、ＥＣＵ８は、排気管燃料噴射装置３への燃料供給および遮断を制御する。
【００１５】
内燃機関本体２から排出される排気ガスは、排気管９に送られ、ＤＯＣ４およびＤＰＦ５を通過して外部へ排出される。ＤＯＣ４は、排気管燃料噴射装置３の燃料噴射によって、排気管９に供給された未燃燃料を酸化し、酸化熱を発生させる。ＤＰＦ５では、ＤＯＣ４で発生した酸化熱により、流入する排気ガスが昇温し、加熱される。これにより、ＤＰＦ５が捕集したＰＭは燃焼し、ＤＰＦ５の再生が行われる。
【００１６】
上記したように、ＥＣＵ８は、車両が数百ｋｍ走行するたびに、数分から数十分間、燃料カットバルブ６を開く。従って、排気管燃料噴射装置３は、車両が数百ｋｍ走行するたびに、数分から数十分間、排気管９に燃料を噴射する。これにより、ＤＰＦ５は、車両が数百ｋｍ走行するたびに捕集したＰＭが燃焼され、再生される。
【００１７】
図２は、排気管燃料噴射装置３を説明する図である。図２には、図１で示した排気管燃料噴射装置３と、排気管９の一部断面と、が示してある。排気管９は、例えば、筒状形状を有し、外壁９ａと、内壁９ｂと、を有している。また、排気管９は、外壁９ａに設けられた孔９ｃと、その孔９ｃとつながった孔９ｄと、を有している。孔９ｃの径は、孔９ｄの径より大きく形成されている。また、排気管９は、孔９ｄとつながった、内壁９ｂに近づくにつれ径が大きくなる内壁９ｅを有している。内壁９ｅは、内壁９ｂに対し、円錐状にくぼんだ形状を有している。
【００１８】
排気管燃料噴射装置３は、図２に示すように、アイボルト１１と、ブラケット１２と、噴射ノズル１３と、付勢部１４と、を有している。ブラケット１２については、その断面が示してある。
【００１９】
排気管燃料噴射装置３の噴射ノズル１３は、以下で詳述するが、ブラケット１２から排気管９に向かう方向（図２の下方向）および排気管９からブラケット１２に向かう方向（図２の上方向）に移動する。例えば、後述する図４の噴射ノズル１３は、図３の噴射ノズル１３に対し、排気管９側へと移動している。
【００２０】
アイボルト１１は、ブラケット１２の排気管９に固定される端部とは反対側の端部に設けられている。アイボルト１１には、サプライポンプ７から供給される燃料が、燃料カットバルブ６を介して供給される。アイボルト１１は、サプライポンプ７から供給される燃料を、ブラケット１２の中空部１２ｂ，１２ｃ（図４の中空部１２ｂ，１２ｃも参照）に供給する。なお、図２のアイボルト１１に示す点線Ａ１は、燃料が通過する、アイボルト１１の孔を示している。
【００２１】
ブラケット１２は、排気管９の外壁９ａに固定されている。ブラケット１２は、孔１２ａを有し、例えば、孔１２ａに通されたネジによって、排気管９の外壁９ａに固定される。
【００２２】
ブラケット１２は、例えば、柱状の中空部１２ｂ，１２ｃ（図４の中空部１２ｂ，１２ｃも参照）を有している。中空部１２ｃは、中空部１２ｂより大きい径を有している。中空部１２ｂ，１２ｃには、アイボルト１１に供給された燃料が供給される。
【００２３】
噴射ノズル１３は、例えば、柱状の形状を有し、端部１３ａ，１３ｂを有している。噴射ノズル１３の端部１３ａは、ブラケット１２の中空部１２ｃと同じ（ほぼ同じを含む、以下同じ）径を有し、ブラケット１２の中空部１２ｃに収容されている。噴射ノズル１３のもう一方の端部１３ｂは、排気管９の孔９ｄと同じ径を有し、孔９ｄに収容されている。
【００２４】
噴射ノズル１３の端部１３ａの近傍には、シール部材１３ｃが取り付けられている。シール部材１３ｃは、例えば、Ｏリングである。シール部材１３ｃは、ブラケット１２の中空部１２ｃを形成している壁面と接触し、中空部１２ｃに供給された燃料が、排気管９側（図２の下方向）に漏れるのを防止する。
【００２５】
噴射ノズル１３の端部１３ｂは、燃料を噴射する噴射口１３ｄを有している。噴射ノズル１３は、図２の点線Ａ２に示すように、端部１３ａから噴射口１３ｄに伸びる孔を有している。ブラケット１２の中空部１２ｂ，１２ｃに供給された燃料は、端部１３ａの孔から噴射口１３ｄへ供給され、噴射口１３ｄから排気管９内へ噴射される。噴射口１３ｄから噴射される燃料は、例えば、円錐状に噴射される（図４の点線Ａ３２を参照）。
【００２６】
噴射ノズル１３は、端部１３ａと端部１３ｂとの間に胴部１３ｅを有している。胴部１３ｅの径は、排気管９の孔９ｃと同じ径を有し、孔９ｃに収容されている。
【００２７】
付勢部１４は、一端がブラケット１２の一部に固定され、他端が噴射ノズル１３の一部に固定されている。付勢部１４は、噴射ノズル１３を排気管９からブラケット１２の方向（図２の上方向）へ付勢する。付勢部１４は、例えば、スナップリング、コイルバネまたは板バネ等である。
【００２８】
噴射ノズル１３の移動距離について説明する。図２に示す両矢印Ａ１１は、噴射ノズル１３の胴部１３ｅが移動する距離を示している。噴射ノズル１３は、端部１３ａが、端部１３ａの径より小さい中空部１２ｂの位置に来るまで移動し（図２の端部１３ａの状態）、また、胴部１３ｅが、胴部１３ｅの径より小さい孔９ｄの位置に来るまで移動する（図４の胴部１３ｅを参照）。
【００２９】
図２に示す両矢印Ａ１２は、噴射ノズル１３の端部１３ｂが移動する距離を示している。噴射ノズル１３の端部１３ｂが移動する距離は、図２に示す両矢印Ａ１１と同じである。噴射ノズル１３の長さは、胴部１３ｅが、排気管９の孔９ｄの位置まで来ると、端部１３ｂが、排気管９の内壁９ｅの位置まで来る（図４の端部１３ｂを参照）長さである。
【００３０】
排気管燃料噴射装置３の動作について説明する。まず、燃料がブラケット１２の中空部１２ｂ，１２ｃに供給されていないときの動作について説明する。
【００３１】
噴射ノズル１３は、燃料がブラケット１２の中空部１２ｂ，１２ｃに供給されていないとき、付勢部１４による、排気管９からブラケット１２の方向（図２の上方向）への付勢力によって、排気管９からブラケット１２の方向へ移動する。噴射ノズル１３は、端部１３ａが中空部１２ｂの位置に来るまで移動するとともに、噴射口１３ｄが孔９ｄの間の位置に来るまで移動する。すなわち、噴射ノズル１３は、燃料が中空部１２ｂ，１２ｃに供給されないとき、噴射口１３ｄが排気管９の内壁９ｅから引っ込む位置まで移動する。
【００３２】
次に、燃料がブラケット１２の中空部１２ｂ，１２ｃに供給されたときの動作について説明する。サプライポンプ７の燃料が、燃料カットバルブ６およびアイボルト１１を介してブラケット１２の中空部１２ｂ，１２ｃに供給されると、噴射ノズル１３の端部１３ａには、燃料の圧力が付加される。
【００３３】
図３は、噴射ノズル１３の端部１３ａに付加される圧力を説明する図である。図３には、図２に示したブラケット１２の一部断面と、噴射ノズル１３の端部１３ａ付近の一部断面とが示してある。図３に示すハッチングＡ２１は、サプライポンプ７から供給される燃料を示している。また、図３には、噴射ノズル１３の端部１３ａから、噴射口１３ｄに通じる孔１３ｆが示してある（図２の点線Ａ２で示した孔）。図３において、図２と同じものには同じ符号が付してある。
【００３４】
サプライポンプ７から供給された燃料は、シール部材１３ｃによって、中空部１２ｂから燃料が漏れないように封止される。これにより、噴射ノズル１３の端部１３ａには、ブラケット１２から排気管９の方向（図３の下方向）に圧力が付加される。
【００３５】
噴射ノズル１３は、端部１３ａに付加される燃料の圧力が、付勢部１４の付勢力を超えると、ブラケット１２から排気管９の方向に移動する。
【００３６】
図４は、噴射ノズル１３の移動後の様子を示した図である。図４において、図２と同じものには同じ符号が付してある。図４に示すハッチングＡ３１は、サプライポンプ７から供給される燃料を示している。
【００３７】
噴射ノズル１３の端部１３ａに付加される燃料の圧力が、付勢部１４の付勢力を超えると、噴射ノズル１３の噴射口１３ｄは、排気管９の孔９ｄ，孔９ｄの境界位置まで移動する。すなわち、噴射ノズル１３は、噴射口１３ｄから噴射される燃料が、排気管９に干渉しない位置まで移動する。これにより、噴射ノズル１３の噴射口１３ｄから噴射される燃料は、図４の点線Ａ３２に示すように、排気管９の孔９ｄに干渉せずに噴射される。
【００３８】
なお、円錐状にくぼんだ排気管９の内壁９ｅの頂角は、噴射口１３ｄから円錐状に噴射される燃料の頂角よりも大きくなっている。これにより、内壁９ｅの位置まで移動した噴射口１３ｄから噴射される燃料は、内壁９ｅに干渉せずに噴射される。
【００３９】
図５は、内燃機関１の燃料噴射動作例を示したフローチャートである。内燃機関１は、例えば、図５に示すフローチャートの処理を周期的に繰り返し実行する。
【００４０】
まず、内燃機関１のＥＣＵ８は、車両が所定の距離を走行したか否か判定する（ステップＳ１）。すなわち、ＥＣＵ８は、ＤＰＦ５を再生させる時期か否か判定する。ＥＣＵ８は、車両が所定の距離を走行していないと判定した場合（Ｓ１の「Ｎｏ」）、当該フローチャートの処理を終了する。
【００４１】
一方、ＥＣＵ８は、車両が所定の距離を走行していると判定した場合（Ｓ１の「Ｙｅｓ」）、燃料カットバルブ６を開く（ステップＳ２）。
【００４２】
これにより、サプライポンプ７の燃料は、排気管燃料噴射装置３のアイボルト１１を介して、ブラケット１２の中空部１２ｂ，１２ｃに供給され、噴射ノズル１３の端部１３ａに燃料の圧力が付加される。噴射ノズル１３は、端部１３ａに付加される燃料の圧力が付勢部１４の付勢力を超えると、図４に示したように、ブラケット１２から排気管９の方向へ移動する。また、ブラケット１２の中空部１２ｂ，１２ｃに供給された燃料は、噴射ノズル１３の孔１３ｆを通り、噴射口１３ｄから噴射される。
【００４３】
次に、ＥＣＵ８は、所定時間経過したか否か判定する（ステップＳ３）。すなわち、ＥＣＵ８は、ＤＰＦ５の再生処理を終了するか否か判定する。ＥＣＵ８は、所定時間経過していないと判定した場合（Ｓ３の「Ｎｏ」）、当該ステップＳ３の判定処理を繰り返す。
【００４４】
一方、ＥＣＵ８は、所定時間経過したと判定した場合（Ｓ３の「Ｙｅｓ」）、燃料カットバルブ６を閉じる（ステップＳ４）。
【００４５】
これにより、排気管燃料噴射装置３のブラケット１２の中空部１２ｂ，１２ｃには、燃料が供給されなくなる。中空部１２ｂ，１２ｃへ燃料が供給されなくなると、噴射ノズル１３の端部１３ａには、燃料による圧力が付加されなくなり、付勢部１４の付勢力によって、噴射ノズル１３は、図２に示したように、排気管９からブラケット１２の方向へ移動する。すなわち、噴射ノズル１３は、燃料が中空部１２ｂ，１２ｃに供給されなくなると、噴射口１３ｄが排気管９の内壁９ｅから引っ込む位置まで移動する。そして、噴射ノズル１３は、排気管９に燃料を噴射しなくなる。つまり、噴射ノズル１３は、サプライポンプ７から供給される圧力によって、ＤＰＦ５の再生処理が行われる間だけ、排気管９に近づき、燃料を排気管９に噴射する。
【００４６】
以上説明したように、排気管燃料噴射装置３のブラケット１２は、燃料が供給される中空部１２ｃを有し、内燃機関１の排気管９の外壁９ａに固定される。噴射ノズル１３は、ブラケット１２の中空部１２ｃに収容され、中空部１２ｃに供給される燃料の圧力が付加される端部１３ａと、端部１３ａと孔１３ｆでつながり中空部１２ｃに供給される燃料を排気管９内に噴射する噴射口１３ｄを有した端部１３ｂと、を有する。付勢部１４は、噴射ノズル１３を排気管９からブラケット１２の方向へ付勢する。そして、噴射ノズル１３は、端部１３ａに付加される燃料の圧力が付勢部１４の付勢力を超えると、ブラケット１２から排気管９の方向へ移動し、端部１３ａに付加される燃料の圧力が付勢部１４の付勢力を超えなくなると、噴射口１３ｄが排気管９の内壁９ｅから引っ込む位置まで移動する。これにより、排気管燃料噴射装置３は、噴射ノズル１３を適切な状態に維持できる。例えば、排気管燃料噴射装置３は、端部１３ｂに生じるコーキング等を抑制し、噴射ノズル１３を適切な状態に維持できる。
【００４７】
また、噴射ノズル１３は、端部１３ａに付加される燃料の圧力が付勢部１４の付勢力を超えると、噴射口１３ｄから噴射される燃料が排気管９に干渉しない位置までブラケット１２から排気管９の方向へ移動する。これにより、排気管燃料噴射装置３は、例えば、噴射された燃料の排気管９への干渉によって生じるスス等の堆積を抑制することができる。
【００４８】
なお、ブラケット１２は、排気管９の外側に固定されればよく、排気管９の外壁に固定される必要はない。例えば、ブラケット１２は、車両のボディ等、他の構成部材に固定されてもよい。
【００４９】
上記実施形態は、何れも本発明の実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。
【符号の説明】
【００５０】
１  内燃機関
２  内燃機関本体
３  排気管燃料噴射装置
４  ＤＯＣ
５  ＤＰＦ
６  燃料カットバルブ
７  サプライポンプ
８  ＥＣＵ
９  排気管
１１  アイボルト
１２  ブラケット
１２ｂ  中空部
１２ｃ  中空部
１３  噴射ノズル
１３ａ  端部
１３ｂ  端部
１３ｃ  シール部材
１３ｄ  噴射口
１３ｅ  胴部
１４  付勢部
【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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