(57)【要約】【課題】尿素水供給弁を適切な温度に冷却でき、かつ尿素水供給弁用冷却回路に配置される電動ウォータポンプを小型化できる内燃機関の排気ガス浄化装置を提供すること。【解決手段】排気ガス浄化装置４０は、電動ウォータポンプ３７を有し内燃機関用冷却回路４１と尿素水供給弁３６との間で冷却水を循環させる尿素水供給弁用冷却回路４２を備え、尿素水供給弁用冷却回路４２は、放熱器３４の上流タンク部３４Ａから冷却水を導入し、かつ下流タンク部３４Ｃに冷却水を排出する第３冷却水通路２３および第４冷却水通路２４を有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流タンク部、コア部および下流タンク部を有する放熱器と、
内燃機関によって駆動されるウォータポンプを有し、前記内燃機関のウォータジャケットと前記放熱器との間で冷却水を循環させる内燃機関用冷却回路と、
冷却水の温度が所定温度より低い場合に、前記内燃機関用冷却回路における冷却水の循環を阻止する冷却水制御弁と、
前記内燃機関の排気管内に尿素水を供給する尿素水供給弁と、を備える内燃機関の排気ガス浄化装置であって、
電動ウォータポンプを有し、前記内燃機関用冷却回路と前記尿素水供給弁との間で冷却水を循環させる尿素水供給弁用冷却回路を備え、
前記尿素水供給弁用冷却回路は、前記上流タンク部から冷却水を導入し、かつ前記下流タンク部に冷却水を排出する冷却水通路を有することを特徴とする内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記尿素水供給弁用冷却回路を循環する冷却水の温度を検出する水温センサと、
前記水温センサが検出した水温に基づいて前記電動ウォータポンプが送出する冷却水の水量を調整する制御部と、を備えることを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記水温センサは、前記上流タンク部内の冷却水の温度を検出することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、尿素水インジェクタと、これを冷却する冷却通路を備える内燃機関の排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＮＯｘ還元剤添加用のインジェクタを排気通路に備えるようにした技術として、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１に記載のものにあっては、排気通路にＮＯｘ還元剤添加用のインジェクタを備えるディーゼルエンジンにおいて、インジェクタに設けられた冷却水通路と、エンジン冷却水通路とを循環通路によって接続している。また、エンジンで駆動されるウォータポンプによって、インジェクタの冷却水通路とエンジンの冷却水通路との間で冷却水を循環させている。
【０００３】
より詳しくは、特許文献１では、エンジンのウォータジャケットにラジエータの給水口から延びる管路（特許文献１における符号４２）が接続され、ウォータポンプの取水口にラジエータの排水口から延びる管路（特許文献１における符号４４）が接続されている。
【０００４】
これにより、特許文献１に記載のものは、エンジンを冷却した冷却水は、管路（特許文献１における符号４２）を介してラジエータに送られて冷却される。そして、ラジエータで冷却された冷却水は、管路（特許文献１における符号４４）を介して再びエンジンのウォータジャケットに導入される。
【０００５】
また、特許文献１では、ウォータポンプの吐出口近傍とインジェクタの冷却水通路（特許文献１における符号１２）とが管路（特許文献１における符号３２）によって接続され、インジェクタの冷却水通路（特許文献１における符号１４）と管路（特許文献１における符号４２）とが管路（特許文献１における符号３４）によって接続されている。
【０００６】
これにより、特許文献１に記載のものは、ラジエータからウォータポンプに導入された冷却水の一部が管路（特許文献１における符号３２）を介してインジェクタの冷却水通路（特許文献１における符号１２、１４）に送られてインジェクタを冷却した後、管路（特許文献１における符号３４）と管路（特許文献１における符号４２）を経てラジエータに戻される。
【０００７】
また、特許文献１には、管路（特許文献１における符号３２）に電動ウォータポンプを設けることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−９６２１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載のものは、エンジンのウォータポンプが停止するとインジェクタに冷却水を供給できなくなるという問題がある。
【００１０】
また、特許文献１に記載のものは、管路（特許文献１における符号３２）に電動ウォータポンプを設けることが記載されているが、エンジンのウォータポンプが停止しているときは、電動ウォータポンプはウォータポンプ内の通路を介して冷却水を取り入れるため、ウォータポンプによる吸入抵抗が増加し、電動ウォータポンプを大型化しないとインジェクタに必要量の冷却水を供給できなくなるという問題がある。
【００１１】
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、尿素水供給弁を適切な温度に冷却でき、かつ尿素水供給弁用冷却回路に配置される電動ウォータポンプを小型化できる内燃機関の排気ガス浄化装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上流タンク部、コア部および下流タンク部を有する放熱器と、前記内燃機関によって駆動されるウォータポンプを有し、前記内燃機関のウォータジャケットと前記放熱器との間で冷却水を循環させる内燃機関用冷却回路と、冷却水の温度が所定温度より低い場合に、前記内燃機関用冷却回路における冷却水の循環を阻止する冷却水制御弁と、前記内燃機関の排気管内に尿素水を供給する尿素水供給弁と、を備える内燃機関の排気ガス浄化装置であって、電動ウォータポンプを有し、前記内燃機関用冷却回路と前記尿素水供給弁との間で冷却水を循環させる尿素水供給弁用冷却回路を備え、前記尿素水供給弁用冷却回路は、前記上流タンク部から冷却水を導入し、かつ前記下流タンク部に冷却水を排出する冷却水通路を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
このように上記の本発明によれば、尿素水供給弁を適切な温度に冷却でき、かつ尿素水供給弁用冷却回路に配置される電動ウォータポンプを小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る内燃機関の排気ガス浄化装置の構成図である。
【図２】図２は、本発明の一実施例に係る内燃機関の排気ガス浄化装置における、冷却水制御弁の開弁時の冷却水の流れを示す構成図である。
【図３】図３は、本発明の一実施例に係る内燃機関の排気ガス浄化装置における、冷却水制御弁の閉弁時の冷却水の流れを示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の一実施の形態に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、上流タンク部、コア部および下流タンク部を有する放熱器と、内燃機関によって駆動されるウォータポンプを有し、内燃機関のウォータジャケットと放熱器との間で冷却水を循環させる内燃機関用冷却回路と、冷却水の温度が所定温度より低い場合に、内燃機関用冷却回路における冷却水の循環を阻止する冷却水制御弁と、内燃機関の排気管内に尿素水を供給する尿素水供給弁と、を備える内燃機関の排気ガス浄化装置であって、電動ウォータポンプを有し、内燃機関用冷却回路と尿素水供給弁との間で冷却水を循環させる尿素水供給弁用冷却回路を備え、尿素水供給弁用冷却回路は、上流タンク部から冷却水を導入し、かつ下流タンク部に冷却水を排出する冷却水通路を有することを特徴とする。これにより、本発明の一実施の形態に係る内燃機関の排気ガス浄化装置は、尿素水供給弁を適切な温度に冷却でき、かつ尿素水供給弁用冷却回路に配置される電動ウォータポンプを小型化できる。
【実施例】
【００１６】
以下、本発明の一実施例に係る内燃機関の排気ガス浄化装置について図面を用いて説明する。図１から図３は、本発明の一実施例に係る内燃機関の排気ガス浄化装置を示す図である。
【００１７】
まず、構成を説明する。図１において、内燃機関１０は、例えば４つの気筒が直列で配置された４気筒のディーゼルエンジンであり、図示しない車両に搭載される。
【００１８】
内燃機関１０の内部には冷却水が流通するウォータジャケット１１が設けられている。内燃機関１０には内燃機関用冷却回路４１を介して放熱器３４が接続されており、内燃機関用冷却回路４１は、冷却水をウォータジャケット１１と放熱器３４との間で循環させる。
【００１９】
放熱器３４は、上流タンク部３４Ａ、コア部３４Ｂおよび下流タンク部３４Ｃを有する。上流タンク部３４Ａおよび下流タンク部３４Ｃは、冷却水を一時的に貯留するようになっており、コア部３４Ｂの一端側と他端側にそれぞれ接続されている。コア部３４Ｂは、走行風との熱交換により冷却水を冷却する。
【００２０】
内燃機関用冷却回路４１は、内燃機関１０を冷却した冷却水を放熱器３４に送る第１冷却水通路２１を備えており、第１冷却水通路２１は放熱器３４の上流タンク部３４Ａに接続されている。
【００２１】
内燃機関用冷却回路４１は、放熱器３４により冷却された冷却水を内燃機関１０に戻す第２冷却水通路２２を備えており、第２冷却水通路２２は放熱器３４の下流タンク部３４Ｃに接続されている。
【００２２】
内燃機関用冷却回路４１は、第２冷却水通路２２の内燃機関１０側の端部にウォータポンプ３２を備えている。ウォータポンプ３２は、内燃機関１０によって駆動されることで、第２冷却水通路２２から吸引した冷却水を、内燃機関１０のウォータジャケット１１に送る。
【００２３】
内燃機関１０と第１冷却水通路２１の間には冷却水制御弁３３が設けられている。冷却水制御弁３３は、弁体３３Ａを内部に有しており、その周囲の冷却水の温度が所定温度より低いときは閉弁し、内燃機関用冷却回路４１における冷却水の循環を阻止する。
【００２４】
冷却水制御弁３３は、弁体３３Ａの周囲の冷却水の温度が所定温度より高くなると開弁し、内燃機関用冷却回路４１における冷却水の循環を許容する。すなわち、冷却水制御弁３３が開弁している時は、ウォータポンプ３２によって内燃機関１０のウォータジャケット１１に送られた冷却水は、内燃機関１０を冷却した後に内燃機関１０から排出される。そして、冷却水は、第１冷却水通路２１を通って放熱器３４に導入され、放熱器３４において冷却された後、第２冷却水通路２２を通ってウォータポンプ３２に戻される。
【００２５】
内燃機関１０にはヒータ通路２７を介してヒータ３１が接続されており、ヒータ３１は内燃機関１０から導入された高温の冷却水との熱交換により、図示しない運転室を暖房する。
【００２６】
ヒータ通路２７の下流部２７Ｂは、ウォータポンプ３２の吸引側に接続されている。ヒータ通路２７の上流部２７Ａは、冷却水制御弁３３における弁体３３Ａよりも内燃機関１０側に接続されている。したがって、内燃機関１０の運転中は、冷却水制御弁３３の閉弁または開弁に関わらず、内燃機関１０とヒータ３１との間で冷却水が循環する。
【００２７】
第１冷却水通路２１からはリザーブタンク送り通路２５が分岐しており、このリザーブタンク送り通路２５にはリザーブタンク３５が接続されている。また、リザーブタンク３５と、第２冷却水通路２２におけるウォータポンプ３２の直前の部位とは、リザーブタンク戻り通路２６によって接続されている。
【００２８】
第１冷却水通路２１を通る冷却水の一部は、リザーブタンク送り通路２５を経てリザーブタンク３５に導入され、リザーブタンク３５において気泡が除去（デガッシング：Degassing）された後、リザーブタンク戻り通路２６および第２冷却水通路２２を経て、ウォータポンプ３２の吸引側に戻される。
【００２９】
内燃機関１０は、排気ガスが通過する排気管１２を備えており、この排気管１２には尿素水供給弁３６が設けられている。尿素水供給弁３６は、図示しない尿素水貯留タンクから導入された尿素水を排気管１２内に供給する。
【００３０】
本実施例において、内燃機関用冷却回路４１には尿素水供給弁用冷却回路４２が接続されている。この尿素水供給弁用冷却回路４２は、内燃機関用冷却回路４１と尿素水供給弁３６との間で冷却水を循環させることで、尿素水供給弁３６を冷却する。尿素水供給弁用冷却回路４２は、内燃機関用冷却回路４１に対して放熱器３４と並列に接続されている。
【００３１】
尿素水供給弁用冷却回路４２は、第３冷却水通路２３と第４冷却水通路２４とを備えている。第３冷却水通路２３および第４冷却水通路２４は本発明における冷却水通路を構成する。
【００３２】
第３冷却水通路２３は、放熱器３４の上流タンク部３４Ａとリザーブタンク３５とを接続している。第３冷却水通路２３の途中には尿素水供給弁３６が設けられており、尿素水供給弁３６は、第３冷却水通路２３を通過する冷却水との熱交換により冷却される。
【００３３】
第３冷却水通路２３における尿素水供給弁３６より上流タンク部３４Ａ側を上流部２３Ａといい、第３冷却水通路２３における尿素水供給弁３６よりリザーブタンク３５側を下流部２３Ｂという。
【００３４】
第４冷却水通路２４は、リザーブタンク３５と放熱器３４の下流タンク部３４Ｃとを接続している。第４冷却水通路２４の途中には、電気により作動する電動ウォータポンプ３７が設けられている。
【００３５】
第４冷却水通路２４における電動ウォータポンプ３７よりリザーブタンク３５側を上流部２４Ａといい、第４冷却水通路２４における電動ウォータポンプ３７より下流タンク部３４Ｃ側を下流部２４Ｂという。電動ウォータポンプ３７は、第４冷却水通路２４の上流部２４Ａ側から下流部２４Ｂ側に冷却水を送る。
【００３６】
尿素水供給弁用冷却回路４２には水温センサ３８が設けられており、水温センサ３８は、尿素水供給弁用冷却回路４２を循環する冷却水の温度を検出する。本実施例では、水温センサ３８は、上流タンク部３４Ａに設けられており、上流タンク部３４Ａ内の冷却水の温度を検出する。
【００３７】
また、本実施例では、水温センサ３８は、制御部５０に電気的に接続されており、検出信号を制御部５０に送信する。制御部５０は、電動ウォータポンプ３７に電気的に接続されており、水温センサ３８が検出した水温に基づいて電動ウォータポンプ３７が送出する冷却水の水量を調整する。
【００３８】
制御部５０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）と、ＲＯＭ（Read Only Memory）と、バックアップ用のデータなどを保存するフラッシュメモリと、入力ポートと、出力ポートとを備えたコンピュータユニットによって構成されるＥＣＵ（Electronic Control Unit）として構成されている。
【００３９】
制御部５０のＲＯＭには、各種定数や各種マップ等とともに、当該コンピュータユニットを制御部５０として機能させるためのプログラムが格納されている。制御部５０は、ＣＰＵがＲＡＭを作業領域としてＲＯＭに格納されたプログラムを実行することにより目的の動作を達成する。
【００４０】
尿素水供給弁３６、およびこの尿素水供給弁３６を冷却するための尿素水供給弁用冷却回路４２、放熱器３４、内燃機関用冷却回路４１、冷却水制御弁３３、水温センサ３８および制御部５０は、排気ガス浄化装置４０を構成している。
【００４１】
次に排気ガス浄化装置４０の動作を説明する。
【００４２】
図２は、内燃機関用冷却回路４１において内燃機関１０と放熱器３４との間で冷却水が循環しているときの、尿素水供給弁用冷却回路４２における冷却水の流れを示している。図２の状態は、内燃機関１０の暖機完了後の運転中に対応するものであり、ウォータポンプ３２は作動しており、冷却水制御弁３３は開弁している。
【００４３】
この状態では、内燃機関用冷却回路４１において、内燃機関１０と放熱器３４との間で冷却水が循環している。より詳しくは、内燃機関用冷却回路４１において、内燃機関１０のウォータジャケット１１内の冷却水は、冷却水制御弁３３を通過した後、第１冷却水通路２１、放熱器３４、第２冷却水通路２２、ウォータポンプ３２を経て、再びウォータジャケット１１に戻る。
【００４４】
また、図２の状態では、電動ウォータポンプ３７は作動しており、尿素水供給弁用冷却回路４２において冷却水が循環する。
【００４５】
詳しくは、尿素水供給弁用冷却回路４２において、放熱器３４の上流タンク部３４Ａの冷却水は、第３冷却水通路２３側に分流し、尿素水供給弁３６を冷却した後、リザーブタンク３５、第４冷却水通路２４を経て、放熱器の下流タンク部３４Ｃに排出される。
【００４６】
下流タンク部３４Ｃに排出された冷却水は、コア部３４Ｂからの冷却水と合流し、第２冷却水通路２２に導入される。また、放熱器３４のコア部３４Ｂでは、上流タンク部３４Ａ側から下流タンク部３４Ｃ側に向かって冷却水が流れ、走行風によって冷却水が冷却される。
【００４７】
このように、図２において、尿素水供給弁用冷却回路４２は、内燃機関用冷却回路４１を循環する冷却水の一部を用いて、尿素水供給弁３６を冷却している。なお、内燃機関１０を搭載する車両が走行中であれば、走行風によっても尿素水供給弁３６が冷却される。
【００４８】
図３は、内燃機関用冷却回路４１において内燃機関１０と放熱器３４との間で冷却水が循環していないときの、尿素水供給弁用冷却回路４２における冷却水の流れを示している。図３の状態は、内燃機関１０の暖機完了前の運転中に対応するものであり、ウォータポンプ３２は作動しており、冷却水制御弁３３は閉弁している。
【００４９】
ここで、内燃機関１０が高負荷で運転した後に停止したデッドソーク状態においては、冷却水制御弁３３は開弁しているがウォータポンプ３２は停止しているため、内燃機関用冷却回路４１において内燃機関１０と放熱器３４との間で冷却水が循環されず、図３と同様な状態となる。
【００５０】
図３の状態では、冷却水制御弁３３は閉弁しており、内燃機関用冷却回路４１において、内燃機関１０と放熱器３４との間で冷却水は循環しない。また、電動ウォータポンプ３７は作動しており、尿素水供給弁用冷却回路４２において、尿素水供給弁３６と放熱器３４との間で冷却水が循環する。
【００５１】
詳しくは、尿素水供給弁用冷却回路４２において、放熱器３４の上流タンク部３４Ａの冷却水は、第３冷却水通路２３に導入され、尿素水供給弁３６を冷却した後、リザーブタンク３５、第４冷却水通路２４を経て、放熱器の下流タンク部３４Ｃに排出される。
【００５２】
そして、下流タンク部３４Ｃに排出された冷却水は、上流タンク部３４Ａに向かってコア部３４Ｂを通過する過程で冷却された後、上流タンク部３４Ａから再び第３冷却水通路２３に導入される。
【００５３】
このように、図３において、尿素水供給弁用冷却回路４２では、放熱器３４において、内燃機関用冷却回路４１を冷却水が循環するときとは逆方向に冷却水が流れる。
【００５４】
以上説明したように、本実施例の内燃機関の排気ガス浄化装置は、電動ウォータポンプ３７を有し、内燃機関用冷却回路４１と尿素水供給弁３６との間で冷却水を循環させる尿素水供給弁用冷却回路４２を備え、尿素水供給弁用冷却回路４２は、上流タンク部３４Ａから冷却水を導入し、かつ下流タンク部３４Ｃに冷却水を排出する第３冷却水通路２３および第４冷却水通路２４を有する。
【００５５】
本実施例によれば、冷却水の温度が所定値より低い場合、冷却水制御弁３３が閉弁し、内燃機関１０と放熱器３４との間の冷却水の循環が阻止される。この状態で、電動ウォータポンプ３７を作動させると、放熱器３４の上流タンク部３４Ａから尿素水供給弁３６へ冷却水が送られ、尿素水供給弁３６を冷却した冷却水が放熱器３４の下流タンク部３４Ｃへ戻る。このため、尿素水供給弁３６を適切な温度に冷却することができる。
【００５６】
一方、冷却水の温度が所定値より高い場合、冷却水制御弁３３が開弁し、内燃機関用冷却回路４１において、内燃機関１０と放熱器３４との間で冷却水が循環する。また、放熱器３４の上流タンク部３４Ａから冷却水が尿素水供給弁３６に送られ、尿素水供給弁３６を冷却した冷却水が放熱器３４の下流タンク部３４Ｃへ戻る。
【００５７】
そして、下流タンク部３４Ｃ内の冷却水は、内燃機関１０によって駆動されるウォータポンプ３２によってウォータジャケット１１側に吸引され、尿素水供給弁用冷却回路４２からも冷却水が排出される。このため、電動ウォータポンプ３７が負担する冷却水の吐出量を減少でき、電動ウォータポンプ３７を小型化できる。
【００５８】
また、車両の走行中には尿素水供給弁３６が走行風で冷却されるが、車両が停車して内燃機関１０が高温状態で停止したデッドソークの状態では、尿素水供給弁３６の温度が急激に上昇する。
【００５９】
この際、本実施例では、電動ウォータポンプ３７を作動させることで、冷却水が放熱器３４の上流タンク部３４Ａから尿素水供給弁３６に送られ、尿素水供給弁３６を冷却した冷却水は下流タンク部３４Ｃに戻る。下流タンク部３４Ｃに戻った冷却水は、コア部３４Ｂを通過して冷却された後、上流タンク部３４Ａから再び尿素水供給弁３６に送られる。このため、尿素水供給弁３６を適切な温度に冷却できる。
【００６０】
また、尿素水供給弁用冷却回路４２は、内燃機関１０によって駆動されるウォータポンプ３２を経ずに尿素水供給弁３６に冷却水を循環させる。このため、このウォータポンプ３２が冷却水の通過抵抗となることを防止でき、この通過抵抗を考慮して電動ウォータポンプ３７の能力を設定する必要がない。これにより、電動ウォータポンプ３７を小型化できる。
【００６１】
この結果、尿素水供給弁３６を適切な温度に冷却でき、かつ尿素水供給弁用冷却回路４２に配置される電動ウォータポンプ３７を小型化できる。
【００６２】
また、本実施例の内燃機関の排気ガス浄化装置は、尿素水供給弁用冷却回路４２を循環する冷却水の温度を検出する水温センサ３８と、水温センサ３８が検出した水温に基づいて電動ウォータポンプ３７が送出する冷却水の水量を調整する制御部５０と、を備える。
【００６３】
本実施例によれば、尿素水供給弁用冷却回路４２を循環する冷却水の温度に基づいて電動ウォータポンプ３７が送出する冷却水の水量が調整されるので、冷却水の水量を最適化でき、電動ウォータポンプ３７の消費電力を低減できる。
【００６４】
また、本実施例において、水温センサ３８は、上流タンク部３４Ａ内の冷却水の温度を検出する。
【００６５】
本実施例によれば、上流タンク部３４Ａ内の冷却水の温度を検出すべく水温センサ３８を上流タンク部３４Ａに配置することで、水温センサ３８の設置スペースを確保しやすくでき、設置作業を容易化できる。
【００６６】
本発明の実施例を開示したが、当業者によっては本発明の範囲を逸脱することなく変更が加えられうることは明白である。すべてのこのような修正および等価物が次の請求項に含まれることが意図されている。
【符号の説明】
【００６７】
１０...内燃機関、１１...ウォータジャケット、１２...排気管、２１...第１冷却水通路、２２...第２冷却水通路、２３...第３冷却水通路（冷却水通路）、２４...第４冷却水通路（冷却水通路）、３２...ウォータポンプ、３３...冷却水制御弁、３４...放熱器、３４Ａ...上流タンク部、３４Ｂ...コア部、３４Ｃ...下流タンク部、３６...尿素水供給弁、３７...電動ウォータポンプ、３８...水温センサ、４１...内燃機関用冷却回路、４２...尿素水供給弁用冷却回路、５０...制御部
【図１】
2018096310.tif 000003
【図２】
2018096310.tif 000004
【図３】
2018096310.tif 000005