(57)【要約】【課題】燃料供給通路内に燃料が滞留するのを抑制できる排気管噴射システムを提供する。【解決手段】本発明の排気管噴射システム１００は、燃料タンクＴと、排気管インジェクタ１と、燃料を排気管インジェクタ１に供給するポンプＰ１と、ポンプＰ１と排気管インジェクタ１を接続する燃料供給通路２と、排気管インジェクタ１またはその手前に位置する燃料供給通路２と燃料タンクＴとを接続する燃料戻り通路３と、燃料戻り通路３を開閉する開閉弁４と、排気管インジェクタ１及び開閉弁４を制御する制御装置５と、を備え、制御装置５は、排気管インジェクタ１による燃料噴射を行わないときは、開閉弁４を開く。【選択図】図１
2018053876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料タンクと、
排気管内に燃料を噴射する排気管インジェクタと、
前記燃料タンクに貯留された燃料を前記排気管インジェクタに供給するポンプと、
前記ポンプと前記排気管インジェクタを接続する燃料供給通路と、
前記排気管インジェクタまたはその手前に位置する燃料供給通路と前記燃料タンクとを接続する燃料戻り通路と、
前記燃料戻り通路を開閉する開閉弁と、
前記排気管インジェクタ及び前記開閉弁を制御するように構成された制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記排気管インジェクタによる燃料噴射を行わないときは、前記開閉弁を開く
ことを特徴とする排気管噴射システム。
【請求項２】
前記制御装置は、前記排気管インジェクタによる燃料噴射を行っているときは、前記開閉弁を閉じる
請求項１に記載の排気管噴射システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気管内に燃料を噴射するための排気管噴射システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、排気管噴射システムにおいては、燃料タンクに貯留された燃料が、燃料供給通路を通じて排気管インジェクタに供給され、排気管インジェクタから排気管内に噴射される。排気管内に噴射された燃料は、例えば、ディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）の再生、或いは、ＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＬＮＴ）におけるＮＯｘ吸蔵能力の回復に用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２２０１５５号公報
【特許文献２】特開２０１０−０３１６７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の排気管噴射システムでは、排気管インジェクタによる燃料噴射を行わないときは、燃料供給通路内に燃料が滞留する。この滞留した燃料は、内燃機関の運転中、ターボチャージャや排気管から伝わる熱で酸化劣化して、高粘度化する傾向にある。
【０００５】
その結果、高粘度化した燃料が燃料供給通路を塞ぐことで、排気管インジェクタから燃料を噴射できなくなるといった不具合が生じる虞がある。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決して、燃料供給通路内に燃料が滞留するのを抑制できる排気管噴射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】
【０００７】
本発明の一態様によれば、燃料タンクと、排気管内に燃料を噴射する排気管インジェクタと、前記燃料タンクに貯留された燃料を前記排気管インジェクタに供給するポンプと、前記ポンプと前記排気管インジェクタを接続する燃料供給通路と、前記排気管インジェクタまたはその手前に位置する燃料供給通路と前記燃料タンクとを接続する燃料戻り通路と、前記燃料戻り通路を開閉する開閉弁と、前記排気管インジェクタ及び前記開閉弁を制御するように構成された制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記排気管インジェクタによる燃料噴射を行わないときは、前記開閉弁を開く特徴とする排気管噴射システムが提供される。
【０００８】
また、前記制御装置は、前記排気管インジェクタによる燃料噴射を行っているときは、前記開閉弁を閉じることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、燃料供給通路内に燃料が滞留するのを抑制できる排気管噴射システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係る排気管噴射システムの概略構成図である。
【図２】本発明の一実施形態の排気管噴射システムにおいて、排気管噴射の状態及び開閉弁の開閉状態の説明に供するタイムチャートである。
【図３】本発明に係る排気管噴射システムの第１変形例を示す概略構成図である。
【図４】本発明に係る排気管噴射システムの第２変形例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を添付図面に沿って説明する。
【００１２】
図１は、本発明の一実施形態に係る排気管噴射システムの概略構成図である。
【００１３】
図１に示すように、排気管噴射システム１００は、燃料タンクＴと、図示しない排気管内に燃料を噴射する排気管インジェクタ１と、燃料タンクＴに貯留された燃料を排気管インジェクタ１に供給するフィードポンプＰ１と、を備える。また、排気管噴射システム１００は、フィードポンプＰ１と排気管インジェクタ１を接続する燃料供給通路２と、排気管インジェクタ１の手前に位置する燃料供給通路２と燃料タンクＴとを接続する燃料戻り通路３と、を備える。更に、排気管噴射システム１００は、燃料戻り通路３を開閉する開閉弁４と、排気管インジェクタ１及び開閉弁４を制御するように構成された制御装置５と、を備える。
【００１４】
燃料タンクＴは、図示しない内燃機関の燃料を内部に貯留する容器である。本実施形態において、内燃機関は、図示しない車両に搭載された多気筒の圧縮着火式内燃機関、即ちディーゼルエンジンであるが、内燃機関の種類、形式等は任意である。
【００１５】
排気管インジェクタ１は、電子制御式の燃料噴射弁からなり、制御装置５に電気的に接続される。排気管インジェクタ１は、内部に図示しない燃料通路が形成され、先端部に噴射口１ａが形成される。排気管インジェクタ１は、噴射口１ａが開くと、燃料通路内の燃料が噴射口１ａを通じて排気管内に噴射され、噴射口１ａが閉じると、燃料の噴射が停止されるように構成される。
【００１６】
また、排気管インジェクタ１は、図示しないターボチャージャのタービンの直下流に位置する排気管の部分に設けられる。更に、排気管インジェクタ１の下流に位置する排気管の部分には、図示しない排気浄化装置が設けられる。
【００１７】
排気浄化装置は、排気中の粒子状物質（ＰＭ）を捕集するためのディーゼルパティキュレートフィルタ（ＤＰＦ）と、ＤＰＦの上流側に設けられた酸化触媒（ＤＯＣ）と、を有する。また、排気浄化装置は、排気中の窒素化合物（ＮＯｘ）を還元浄化するＮＯｘ吸蔵還元型触媒（ＬＮＴ）を有していても良い。
【００１８】
フィードポンプＰ１は、特許請求の範囲にいうポンプに相当する。フィードポンプＰ１は、燃料吸込通路６を通じて、その上流に位置する燃料タンクＴに接続される。また、燃料吸込通路６の途中には、燃料に含まれる不純物を捕集するフィルタ７が設けられる。
【００１９】
また、フィードポンプＰ１は、主燃料供給通路１０を通じて、その下流に位置するサプライポンプＰ２に接続される。また、フィードポンプＰ１は、主燃料供給通路１０の途中（図中Ｘで示す位置）で分岐して設けられた排気管燃料供給通路２０を通じて、排気管インジェクタ１内の燃料通路に接続される。
【００２０】
フィードポンプＰ１は、燃料吸込通路６を通じて燃料タンクＴから燃料を吸い込むと共に、その燃料を一次加圧して、主燃料供給通路１０及び排気管燃料供給通路２０へ吐出するように構成される。
【００２１】
燃料供給通路２は、主燃料供給通路１０のうちフィードポンプＰ１から分岐点Ｘまでの部分１０ｘと、排気管燃料供給通路２０とからなる。
【００２２】
サプライポンプＰ２は、高圧供給通路８を通じて、その下流に位置するコモンレール９に接続される。サプライポンプＰ２は、主燃料供給通路１０から供給された燃料を二次加圧して、高圧供給通路８へ吐出するように構成される。また、サプライポンプＰ２には、余剰の燃料を燃料タンクＴに回収するための第１燃料戻り通路３ａが接続される。
【００２３】
図示しないが、コモンレール９には、内燃機関の筒内に燃料を噴射する複数の筒内インジェクタが接続され、コモンレール９は、これら筒内インジェクタに燃料を供給する。また、コモンレール９には、余剰の燃料を燃料タンクＴに回収するための第２燃料戻り通路３ｂが接続される。
【００２４】
他方、排気管燃料供給通路２０には、排気管インジェクタ１の手前の位置（図中Ｙで示す位置）に、第３燃料戻り通路３ｃが接続される。ここでいう「手前」とは、排気管燃料供給通路２０における排気管インジェクタ１側の端部、或いは、その近傍の部分を指す。
【００２５】
上記の第１燃料戻り通路３ａ、第２燃料戻り通路３ｂ、及び、第３燃料戻り通路３ｃは、燃料タンクＴに接続されたタンク戻り通路３０にそれぞれ接続される。
【００２６】
本実施形態において、燃料戻り通路３は、第３燃料戻り通路３ｃと、タンク戻り通路３０のうち第３燃料戻り通路３ｃとの接続点Ｚから燃料タンクＴまでの通路３０ｚとからなる。
【００２７】
なお、第３燃料戻り通路３ｃ及び開閉弁４の少なくとも一方においては、排気管燃料供給通路２０及び主燃料供給通路１０を通過する燃料よりも少流量の燃料、即ち、排気管燃料供給通路２０内における滞留を抑制するのに必要十分な少流量の燃料が通過するように、流路が絞られていることが好ましい。
【００２８】
開閉弁４は、第３燃料戻り通路３ｃの途中に設けられた二方弁からなる。また、開閉弁４は、電子制御式の弁からなり、制御装置５に電気的に接続される。
【００２９】
制御装置５は、排気管インジェクタ１及び開閉弁４を制御する電子制御ユニットもしくはコントローラをなす。具体的には、制御装置５は、車両の電子制御に係る各種演算処理を実行するＣＰＵ、その制御に必要なプログラムやデータを記憶するＲＯＭ、ＣＰＵの演算結果等を一時記憶するＲＡＭ、外部との間で信号を入出力するための入出力ポート等を備えて構成される。
【００３０】
また、図示しないが、制御装置５には、ＤＰＦやＤＯＣの入口排気温度を検出する排気温度センサ、ＤＰＦの上流と下流の差圧を検出する差圧センサ、排気中のＮＯｘ濃度を検出するＮＯｘセンサ等、各種センサ類が電気的に接続される。
【００３１】
本実施形態において、制御装置５は、排気管インジェクタ１による燃料噴射（以下、排気管噴射という）を行わないときは、開閉弁４を開き、排気管噴射を行っているときは、開閉弁４を閉じるように開閉弁４を制御する。
【００３２】
また、本実施形態において、制御装置５は、排気管噴射を行わない（停止する）ように排気管インジェクタ１を制御した直後から、開閉弁４を開くように開閉弁４を制御しても良い。また、制御装置５は、排気管噴射を行う（開始する）ように排気管インジェクタ１を制御する直前から、開閉弁４を閉じるように開閉弁４を制御しても良い。
【００３３】
本実施形態に係る排気管噴射システム１００の作用効果について説明する。
【００３４】
先ず、排気管インジェクタ１の制御について簡単に説明する。本実施形態において、制御装置５は、ＤＰＦの再生を行うときに、排気管インジェクタ１を制御して排気管噴射を行う。即ち、排気管噴射によりＤＯＣに炭化水素（ＨＣ）を供給し、ＨＣの酸化熱で排気温度を高めることで、ＤＰＦに蓄積されたＰＭを焼却除去して、ＤＰＦを再生することができる。
【００３５】
また、制御装置５は、ＬＮＴにおけるＮＯｘ吸蔵能力の回復を行うときに、排気管インジェクタ１を制御して排気管噴射を行う。即ち、排気管噴射により排気をリッチにすることで、ＬＮＴに吸蔵されたＮＯｘを還元浄化することができる。
【００３６】
次に、開閉弁４の制御について図２に基づいて説明する。図２は、排気管噴射システム１００における制御装置５の制御状態を示すタイムチャートであり、（ａ）は排気管噴射の状態、（ｂ）は開閉弁４の開閉状態を表す。
【００３７】
図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、時刻ｔ0において、制御装置５は、排気管噴射を行うように排気管インジェクタ１を制御している。このとき、制御装置５は、開閉弁４を閉じた状態に制御している。この状態では、排気管燃料供給通路２０内の燃料は、燃料戻り通路３を通じて燃料タンクＴに戻ることなく、排気管インジェクタ１に供給される。
【００３８】
次に、時刻ｔ1になると、制御装置５は、排気管噴射を行わない（停止する）ように排気管インジェクタ１を制御する。また、制御装置５は、時刻ｔ1直後の時刻ｔ2になると、開閉弁４を開くように開閉弁４を制御する。そして、時刻ｔ3になると、制御装置５は、開閉弁４を閉じるように開閉弁４を制御し、時刻ｔ3直後の時刻ｔ4になると、再び排気管噴射を行う（開始する）ように排気管インジェクタ１を制御する。
【００３９】
即ち、本実施形態においては、時刻ｔ2から時刻ｔ3までの排気管噴射を行わない時期に、開閉弁４が開いており、時刻ｔ0から時刻ｔ1まで及び時刻ｔ4以降の排気管噴射を行っている時期に、開閉弁４が閉じている。
【００４０】
但し、制御装置５は、排気管噴射を停止する制御と同時（時刻ｔ1）に、開閉弁４を開く制御を実行しても良い。また、排気管噴射を開始する制御と同時（時刻ｔ4）に、開閉弁４を閉じる制御を実行しても良い。
【００４１】
ここで、比較例として、排気管燃料供給通路２０に第３燃料戻り通路３ｃを設けない排気管噴射システムを想定する。
【００４２】
この比較例では、排気管噴射を行わないときは、燃料が排気管燃料供給通路２０内から排出されずに滞留してしまう。上記の通り、排気管インジェクタは、ターボチャージャのタービンの直下流に位置する排気管の部分に設けられるため、内燃機関の運転中、この滞留した燃料は、ターボチャージャや排気管から伝わる熱により酸化劣化する傾向にある。その結果、高粘度化した燃料が排気管燃料供給通路を塞ぐことで、排気管インジェクタから燃料を噴射できなくなるといった不具合が生じる虞がある。
【００４３】
これに対して、本実施形態に係る排気管噴射システム１００は、第３燃料戻り通路３ｃ及び開閉弁４を備え、排気管噴射を行わないときは、開閉弁４を開くことで、排気管燃料供給通路２０内の燃料を燃料タンクＴに戻すことができる。そして、燃料タンクＴと排気管燃料供給通路２０との間で燃料を循環させることで、燃料が排気管燃料供給通路２０内に滞留することを抑制することができる。その結果、燃料の滞留により排気管燃料供給通路２０が塞がれるのを効果的に抑制することができる。
【００４４】
また、本実施形態では、排気管噴射を行っているときは、第３燃料戻り通路３ｃの開閉弁４が閉じられる。これにより、排気管燃料供給通路２０内の燃料は、燃料タンクＴに向けて流れず、排気管インジェクタ１に供給されるため、排気管インジェクタ１及びその手前に位置する排気管燃料供給通路２０内の燃料の圧力（以下、「燃料圧力」と称する）を保持して、効率的に排気管噴射を行うことができる。その結果、ＤＰＦの再生や、ＬＮＴにおけるＮＯｘ吸蔵能力の回復を十分に行うことができる。
【００４５】
特に、本実施形態の制御装置５は、排気管噴射が停止した直後から、開閉弁４が開くように開閉弁４を制御する。図示しないが、例えば、制御装置５における演算周期のズレにより、仮に、排気管噴射が停止する前に開閉弁４が開いてしまった場合、停止前に燃料圧力が低下し、排気管噴射に必要な圧力に保持できなくなる虞がある。これに対して、本実施形態では、排気管噴射の停止直後に開閉弁４が開くように制御することで、排気管噴射の停止前において、燃料圧力を排気管噴射に必要な圧力に確実に保持することができる。
【００４６】
また、制御装置５は、排気管噴射が開始する直前から、開閉弁４が閉じるように開閉弁４を制御する。これにより、燃料圧力を排気管噴射に必要な圧力に上昇させた状態で、排気管噴射を開始することができる。
【００４７】
他方、本実施形態における第３燃料戻り通路３ｃは、排気管インジェクタ１の手前に位置する排気管燃料供給通路２０に接続される。これにより、排気管噴射を行わないときには、排気管燃料供給通路２０における接続点Ｙと排気管インジェクタ１の燃料通路内との間で燃料を循環させることができ、排気管インジェクタ１の燃料通路内における燃料の滞留をも抑制することができる。
【００４８】
また、第３燃料戻り通路３ｃ及び開閉弁４の少なくとも一方の流路が絞られた場合には、排気管噴射を行わないとき、フィードポンプＰ１からサプライポンプＰ２に向かう燃料の流れを不要に阻害することなく、排気管燃料供給通路２０内或いは排気管インジェクタ１の燃料通路内における燃料の滞留を抑制することができる。
【００４９】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。例えば、上述の各実施形態は、以下のように変形することができる。なお、下記の説明において、上述の基本実施形態と同一の構成要素については同一の符号を用い、それらの詳細な説明は省略する。
【００５０】
（第１変形例）
上記の排気管噴射システム１００では、排気管インジェクタ１の手前に位置する排気管燃料供給通路２ｂに第３燃料戻り通路３ｃが接続される。これに対して、図３に示す排気管噴射システム２００のように、第３燃料戻り通路３ｃを排気管インジェクタ１に接続しても良い。具体的には、第３燃料戻り通路３ｃを、排気管インジェクタ１内の燃料通路に接続しても良い。この第１変形例によれば、燃料タンクＴと排気管インジェクタ１内の燃料通路との間でも燃料を循環させることが可能となり、この燃料通路内における燃料の滞留を確実に抑制することができる。
【００５１】
（第２変形例）
上記の排気管噴射システム１００では、開閉弁４は、第３燃料戻り通路３ｃの途中に設けられた二方弁からなる。これに対して、図４に示す排気管噴射システム３００のように、排気管燃料供給通路２０と第３燃料戻り通路３ｃとの接続位置に、開閉弁としての三方弁４’を設けた構成であっても良い。具体的には、三方弁４’は、電子制御式の弁からなり、制御装置５によって、排気管燃料供給通路２０を流れる燃料の流路が切り替わるように構成される。
【００５２】
この第２変形例では、制御装置５は、排気管噴射を行わないときは、第３燃料戻り通路３ｃ側に燃料を流し、排気管インジェクタ１側に燃料を流さないように三方弁４’を制御する。また、制御装置５は、排気管噴射を行っているときは、排気管インジェクタ１側に燃料を流し、第３燃料戻り通路３ｃ側に燃料を流さないように、三方弁４’を制御する。
【符号の説明】
【００５３】
１  排気管インジェクタ
２  燃料供給通路
３  燃料戻り通路
４  開閉弁
５  制御装置
Ｐ１  フィードポンプ（ポンプ）
Ｔ  燃料タンク
１００  排気管噴射システム
【図１】
2018053876.tif 000003
【図２】
2018053876.tif 000004
【図３】
2018053876.tif 000005
【図４】
2018053876.tif 000006