(57)【要約】【課題】還元剤センサの誤検出を防止することが可能な還元剤供給装置を提供する。【解決手段】還元剤供給装置は、内燃機関の排気ガス中のＮＯｘを還元浄化するために還元剤として用いられる還元剤を貯留する還元剤タンクと、内燃機関の排気通路を通過する排気ガスに還元剤を噴射する還元剤インジェクタに当該還元剤を供給する還元剤供給経路と、還元剤タンク内に位置する下流端に開口部を有し、還元剤供給経路に残留した還元剤を還元剤タンクに戻す還元剤回収経路と、開口部の近傍に設けられ、還元剤回収経路を通過して還元剤タンクに戻される還元剤と、当該還元剤に含まれる空気とを分離する分離フィルターとを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガス中のＮＯｘを還元浄化するために還元剤として用いられる還元剤を貯留する還元剤タンクと、
前記内燃機関の排気通路を通過する排気ガスに前記還元剤を噴射する還元剤インジェクタに当該還元剤を供給する還元剤供給経路と、
前記還元剤タンク内に位置する下流端に開口部を有し、前記還元剤供給経路に残留した前記還元剤を前記還元剤タンクに戻す還元剤回収経路と、
前記開口部の近傍に設けられ、前記還元剤回収経路を通過して前記還元剤タンクに戻される前記還元剤と、当該還元剤に含まれる空気とを分離する分離フィルターと、
を備える還元剤供給装置。
【請求項２】
前記分離フィルターは、前記開口部の近傍から、前記還元剤タンクに貯留される前記還元剤の液面の上方まで延在し、前記還元剤回収経路を覆う筒形状を有する、
請求項１に記載の還元剤供給装置。
【請求項３】
前記分離フィルターは、前記開口部の近傍から、前記還元剤タンクに貯留される前記還元剤の液面の下方まで延在し、前記還元剤回収経路を覆う筒形状を有し、
前記分離フィルターにより分離された前記空気を前記液面の上方に逃がす通気路が前記分離フィルターに設けられる、
請求項１に記載の還元剤供給装置。
【請求項４】
前記分離フィルターは、耐アルカリ性を有する材質である、
請求項１〜３の何れか１項に記載の還元剤供給装置。
【請求項５】
前記分離フィルターは、前記還元剤のみが通過する細孔を有し、
前記細孔の平均径は、３０μｍ以下である、
請求項１〜４の何れか１項に記載の還元剤供給装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、還元剤供給装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
トラックやバス等の車両等に搭載されるディーゼルエンジンの排気ガス中のＮＯｘを浄化するための排気ガス浄化システムとして、尿素水等を還元剤として用いてＮＯｘを窒素と水に還元する選択触媒還元（ＳＣＲ：Selective Catalytic Reduction）システムが開発されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
ＳＣＲシステムは、尿素水タンクに貯留された尿素水をＳＣＲ装置上流の排気管に供給し、排気ガスの熱またはＳＣＲ装置内の触媒で尿素を加水分解してアンモニアを生成し、このアンモニアによってＳＣＲ装置内の触媒でＮＯｘを還元するものである。尿素水は、例えば排気管に設けられた尿素水インジェクタによって適量が噴射される。
【０００４】
尿素水インジェクタへの尿素水の供給は、サプライポンプや尿素水圧力センサなどを備えたサプライモジュールによってなされる。サプライモジュールは、吸込ラインを介して尿素水タンクと接続されており、尿素水タンクから吸い込みラインを通じて吸い上げた尿素水を、サプライモジュールと尿素水インジェクタとを接続する圧送ラインを通じて尿素水インジェクタに供給する。尿素水インジェクタの開閉は、ＤＣＵ（ドージングコントロールユニット）により、ＳＣＲ装置の上流および／または下流に設けられたＮＯｘセンサの検出値等に応じて制御される。
【０００５】
エンジンを停止して（キーオフして）尿素水の噴射を停止した後、圧送ラインに残留する余剰の尿素水は、圧送ラインから戻しラインによって尿素水タンク内に戻される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−３０３８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、圧送ラインに残留する余剰の尿素水が尿素水タンク内に戻される際、当該尿素水は、減圧されることにより泡立ってしまう。つまり、尿素水タンク内に戻された尿素水内には気泡が大量に形成されてしまう。
【０００８】
そのため、形成された大量の気泡が尿素水タンク内に設けられた尿素水センサの検出を邪魔し、当該尿素水センサの誤検出を招くおそれがあるという問題があった。尿素水センサの誤検出が発生すると、適切な量の尿素水を尿素水インジェクタに供給することができず、ひいては排気ガス中のＮＯｘの浄化処理に支障をきたしてしまう。
【０００９】
本発明の目的は、還元剤センサの誤検出を防止することが可能な還元剤供給装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る還元剤供給装置は、
内燃機関の排気ガス中のＮＯｘを還元浄化するために還元剤として用いられる還元剤を貯留する還元剤タンクと、
前記内燃機関の排気通路を通過する排気ガスに前記還元剤を噴射する還元剤インジェクタに当該還元剤を供給する還元剤供給経路と、
前記還元剤タンク内に位置する下流端に開口部を有し、前記還元剤供給経路に残留した前記還元剤を前記還元剤タンクに戻す還元剤回収経路と、
前記開口部の近傍に設けられ、前記還元剤回収経路を通過して前記還元剤タンクに戻される前記還元剤と、当該還元剤に含まれる空気とを分離する分離フィルターと、
を備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、還元剤センサの誤検出を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施の形態におけるＳＣＲシステムの構成の一例を示す図である。
【図２】本実施の形態における尿素水タンク内の構成の一例を示す図である。
【図３】本実施の形態における尿素水タンク内の構成の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態におけるＳＣＲシステム１００の構成の一例を示す図である。トラックやバス等の車両に搭載されたディーゼルエンジンの排気管１０には、ＳＣＲ装置１１が接続されている。ＳＣＲ装置１１の上流側には尿素水Ｕを噴射する尿素水インジェクタ１２が、ＳＣＲ装置１１の上流側および下流側には、ＮＯｘセンサ１３が設けられる。
【００１４】
ＳＣＲ装置１１は、尿素水インジェクタ１２（ドージングバルブとも言う、本発明の還元剤インジェクタに対応）から噴射される尿素水が排気ガスの高温により、またはＳＣＲ装置１１内の触媒により加水分解され生成されたアンモニアを用いて、ＳＣＲ装置１１内の触媒によってＮＯｘを窒素ガスと水蒸気に還元することで排気ガスを浄化する。ＳＣＲ装置１１下流のＮＯｘセンサ１３は、ＳＣＲ装置１１の処理後の排気ガス中のＮＯｘを検出し、ＳＣＲ装置１１の下流の排ガス中のＮＯｘ値が定常となっていることをモニタし、ＤＣＵ１４へ計測値を送信する。
【００１５】
なお、ＮＯｘセンサ１３はＳＣＲ装置１１の上流および下流に配するように説明したが、必ずしも上流側と下流側の両方に配される必要はなく、ＳＣＲ装置１１の上流および／または下流に配置されればよい。
【００１６】
ＮＯｘセンサ１３の検出値はＤＣＵ（Dosing Control Unit）１４に入力される。ＤＣＵ１４は、ＮＯｘセンサ１３の検出値に応じて尿素水インジェクタ１２の開閉制御を行う。ＤＣＵ１４は、図示は省略するが、例えばＣＰＵがメモリから所定のプログラムを読み出して実行することにより、以下の動作を行う。
【００１７】
ＤＣＵ１４は、ＳＣＲ装置１１上流のＮＯｘセンサ１３からの検出値等に応じて尿素水インジェクタ１２を制御する。具体的には、ＤＣＵ１４は、尿素水インジェクタ１２から尿素水Ｕを噴射する量やタイミングを算出し、サプライポンプ１８を駆動させて尿素水Ｕを規定圧まで高め、尿素水インジェクタ１２を開閉して、算出したタイミングで算出した量の尿素水Ｕを噴射させる。
【００１８】
尿素水インジェクタ１２から噴射される尿素水Ｕは、尿素水タンク１５（本発明の還元剤タンクに対応）に貯留されている。尿素水インジェクタ１２が開状態のとき、尿素水Ｕは、吸い込みライン１６からサプライモジュール１７のサプライポンプ１８に吸引され圧送ライン２０（本発明の「還元剤供給経路」に対応）にて尿素水インジェクタ１２に圧送される。この際、フィルター１９を通して尿素水中の異物が除去される。また、ディーゼルエンジンが停止して、尿素水インジェクタ１２からの尿素水の噴射が停止した後（尿素水インジェクタ１２が閉状態のとき）、圧送ライン２０に残留する余剰の尿素水Ｕは、フィルター１９の吐出側の圧送ライン２０から戻しライン２１（還流パイプとも言う。本発明の「還元剤回収経路」に対応）によって尿素水タンク１５内に戻される。
【００１９】
尿素水タンク１５内には、超音波式または光学式の尿素水センサ２２（本発明の還元剤センサに対応）が設けられる。尿素水センサ２２は、尿素水タンク１５内の尿素水Ｕのレベル、品質（例えば、温度または尿素濃度）を検出し、ＤＣＵ１４へ送信する。例えば、尿素水タンク１５内の尿素水Ｕのレベルが尿素水センサ２２で検出される場合、尿素水センサ２２で検出した尿素水Ｕのレベルから尿素水Ｕの残存量を検出し、尿素水Ｕの補充の目安としている。
【００２０】
ところで、圧送ライン２０に残留する余剰の尿素水Ｕが尿素水タンク１５内に戻される際、当該尿素水Ｕは、減圧されることにより泡立ってしまう。つまり、尿素水タンク１５内に戻された尿素水Ｕ内には気泡（空気）が大量に形成されてしまう。
【００２１】
そのため、形成された大量の気泡が尿素水タンク１５内に設けられた尿素水センサ２２の検出を邪魔し、当該尿素水センサ２２の誤検出を招くおそれがある。尿素水センサ２２の誤検出が発生すると、適切な量の尿素水Ｕを尿素水インジェクタ１２に供給することができず、ひいては排気ガス中のＮＯｘの浄化処理に支障をきたしてしまう。
【００２２】
そこで、本実施の形態では、戻しライン２１を通過して尿素水タンク１５に戻される尿素水Ｕと、当該尿素水Ｕに含まれる空気とを分離する分離フィルター３０（図２を参照）を尿素水タンク１５内に設けている。
【００２３】
図２は、尿素水タンク１５内の構成の一例を示す図である。図２に示すように、尿素水の噴射時、尿素水タンク１５内に貯留される尿素水Ｕは、吸い込みライン１６からサプライモジュール１７のサプライポンプ１８に吸引される。一方、尿素水インジェクタ１２からの尿素水の噴射が停止した後、圧送ライン２０に残留する余剰の尿素水Ｕは、圧送ライン２０から戻しライン２１によって尿素水タンク１５内に戻される。
【００２４】
戻しライン２１は、尿素水タンク１５内に位置する下流端に開口部２１ａを有する。そして、その開口部２１ａの近傍には、分離フィルター３０が設けられる。具体的には、分離フィルター３０は、開口部２１ａの近傍から、尿素水タンク１５に貯留される尿素水Ｕの液面の上方まで延在し、戻しライン２１を覆う細長い筒形状を有する。分離フィルター３０は、尿素水に耐えられるよう耐アルカリ性を有する材料（例えば、セラミック）で構成されている。
【００２５】
また、分離フィルター３０の外周壁は、多数の孔３２（細孔）を有する多孔質に形成されており、戻しライン２１を通過して尿素水タンク１５に戻される尿素水Ｕと、当該尿素水Ｕに含まれる空気とを分離し、空気と分離された尿素水Ｕのみを通過させる。孔３２（細孔）の平均径は、例えば３０μｍ以下である。一方、尿素水Ｕと分離された空気は、尿素水Ｕの液面に向かって移動し、その後、分離フィルター３０の上端部に形成された開口部３０ａから当該液面の上方に逃がされる。
【００２６】
そのため、尿素水タンク１５内に戻された尿素水Ｕ内に気泡が形成されてしまうこと、すなわち当該気泡が尿素水センサ２２の検出を邪魔することを防止し、ひいては尿素水センサ２２の誤検出を防止することができる。尿素水タンク１５、圧送ライン２０、戻しライン２１および分離フィルター３０は、本発明の還元剤供給装置に対応する。
【００２７】
なお、上記実施の形態において、分離フィルター３０は、戻しライン２１の開口部２１ａの近傍から、尿素水タンク１５に貯留される尿素水Ｕの液面の上方まで延在する例について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、図３に示すように、分離フィルター３０は、戻しライン２１の開口部２１ａの近傍から、尿素水タンク１５に貯留される尿素水Ｕの液面の下方まで延在し、戻しライン２１を覆う筒形状を有しても良い。
【００２８】
この場合、分離フィルター３０により分離された空気を尿素水Ｕの液面の上方に逃がす通気路３４（例えば、ホース）が分離フィルター３０の上端部に設けられる。そのため、分離フィルター３０の上端部には、開口部３０ａは形成されていない。この構成により、尿素水Ｕと分離された空気は、通気路３４を通過して尿素水Ｕの液面に向かって移動し、その後、通気路３４の開放端から当該液面の上方に逃がされる。そのため、尿素水タンク１５内に戻された尿素水Ｕ内に気泡が形成されてしまうこと、すなわち当該気泡が尿素水センサ２２の検出を邪魔することを防止し、ひいては尿素水センサ２２の誤検出を防止することができる。また、図２に示す構成と比べて、分離フィルター３０の長手方向の長さが短くなる分だけ製造コストを低減することができる。
【００２９】
また、上記実施の形態は、何れも本発明を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。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、還元剤センサの誤検出を防止することが可能な還元剤供給装置として有用である。
【符号の説明】
【００３１】
１０  排気管
１１  ＳＣＲ装置
１２  尿素水インジェクタ（還元剤インジェクタ）
１３  ＮＯｘセンサ
１４  ＤＣＵ
１５  尿素水タンク（還元剤タンク）
１６  吸い込みライン
１７  サプライモジュール
１８  サプライポンプ
１９  フィルター
２０  圧送ライン
２１  戻しライン
２２  尿素水センサ（還元剤センサ）
３０  分離フィルター
３２  孔
３４  通気路
１００  ＳＣＲシステム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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