(57)【要約】【課題】排気浄化用触媒を効率的に活性化させることのできる内燃機関の排気浄化システムを提供する。【解決手段】内燃機関の排気浄化システムを備えるディーゼルエンジン１は、排気浄化用触媒５１と、燃料の添加により前記排気浄化用触媒を昇温させる燃料添加弁３０とを備え、燃料添加弁３０のノズル３１へ吸気の一部を吹き付けるエアブロー手段を有している。エアブロー手段は、燃料添加弁３０のノズル３１へ吸気の一部を吹き付けるので、ノズル３１への付着物が堆積することを防止できる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気浄化用触媒と、燃料の添加により前記排気浄化用触媒を昇温させる燃料添加装置とを備え、
前記燃料添加装置のノズルへ吸気の一部を吹き付けるエアブロー手段を有している、ことを特徴とする内燃機関の排気浄化システム。
【請求項２】
前記エアブロー手段は、吸気管に形成された導入口と、前記導入口と一端が連通したエア供給路と、前記エア供給路の他端と連通すると共に前記ノズルに向けて前記吸気の一部が吹き出される吹出口とを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
前記エアブロー手段は、前記エア供給路を開閉する開閉弁と、前記開閉弁の作動を制御する制御部とを含む、ことを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項４】
前記導入口は、過給機のコンプレッサ及びインタークーラよりも下流側でありスロットル弁よりも上流側の位置での前記吸気管に形成されている、ことを特徴とする請求項２又は３に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記スロットル弁の開度に応じて前記開閉弁の作動を制御する、ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記燃料添加装置を冷却する冷却水の温度に応じて前記開閉弁の作動を制御する、ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項７】
前記制御部は、排気ガスの温度に応じて前記開閉弁の作動を制御する、ことを特徴とする請求項３に記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項８】
前記吹出口は、排気の流れ方向を向いており、
前記ノズルは、前記吹出口の向きと相反する方向を向いている、ことを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の内燃機関の排気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、内燃機関の排気管に排気浄化用の触媒を設けた排気浄化システムが知られている。
このような排気浄化システムは、排気浄化用触媒へ燃料を添加する燃添加火装置を備え、排気温度が低い場合には、燃料を添加することによって排気浄化用触媒を活性温度まで昇温させて、効率的に排気中の有害成分を浄化することができる（特許文献１乃至５参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−９０２５９号公報
【特許文献２】特開２００５−３５１２４５号公報
【特許文献３】特開２００４−１９７６３５号公報
【特許文献４】特開２００２−１６８１１９号公報
【特許文献５】特開２００２−２４０４３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、燃料添加装置のノズルは、燃料を添加後はその先端部に燃料が残留する恐れがある。このノズルの先端部への燃料の残留を放置すると、燃料がすすとなって堆積し、ノズルを塞ぐ恐れがあった。これにより、燃料添加装置が作動不良を起こす恐れがある。燃料添加装置が作動不良を起こすと、排気浄化用触媒が昇温せず、排気浄化用触媒を効率的に活性化できない恐れがある。
【０００５】
したがって本発明の目的は、排気浄化用触媒を効率的に活性化させることのできる内燃機関の排気浄化システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的は、排気浄化用触媒と、燃料の添加により前記排気浄化用触媒を昇温させる燃料添加装置とを備え、前記燃料添加装置のノズルへ吸気の一部を吹き付けるエアブロー手段を有している、ことを特徴とする内燃機関の排気浄化システムによって達成できる。
この構成により、エアブロー手段は、前記燃料添加装置のノズルへ吸気の一部を吹き付けるので、ノズルへの付着物が堆積することを防止できる。特にノズルに残留した燃料がすすとなって堆積し、ノズルを塞ぐことを防止できる。これにより、燃料添加装置の作動不良を防止でき、排気浄化用触媒を効率的に活性化させることのできる。
【０００７】
上記構成において、前記エアブロー手段は、吸気管に形成された導入口と、前記導入口と一端が連通したエア供給路と、前記エア供給路の他端と連通すると共に前記ノズルに向けて前記吸気の一部が吹き出される吹出口とを含む、構成を採用できる。
この構成により、エア供給路は、吸気管と吹出口とを連通するので、吸気の一部を、ノズルへの付着物を吹き飛ばすためのエアとして確保することができる。      
【０００８】
上記構成において、前記エアブロー手段は、前記エア供給路を開閉する開閉弁と、前記開閉弁の作動を制御する制御部とを含む、構成を採用できる。
この構成により、エア供給路を開閉する開閉弁と、開閉弁の作動を制御する制御する制御部とを備えているので、適切なタイミングでノズルへの付着物を吹き飛ばすことができる。
【０００９】
上記構成において、前記導入口は、過給機のコンプレッサ及びインタークーラよりも下流側でありスロットル弁よりも上流側の位置での前記吸気管に形成されている、構成を採用できる。
この構成により、エア供給路は、過給機のコンプレッサよりも下流側の位置で吸気管と連通しているので、過給機のコンプレッサにより加圧された吸気の一部を、ノズルへ吹き付けることができる。これにより、ノズルへの付着物を吹き飛ばすのに十分な風圧を確保することができる。
また、エア供給路は、インタークーラよりも下流側の位置で吸気管と連通しているので、インタークーラにより冷却された吸気の一部を、ノズルへ吹き付けることができる。これにより、ノズルが高温になることを抑制でき、ノズルの先端部に残留した燃料がすすとなることを抑制できる。
また、エア供給路は、スロットル弁よりも上流側の位置での吸気管と連通しているので、スロットル弁の開度によっては、更に加圧された吸気をノズルへ吹き付けることができる。
【００１０】
上記構成において、前記制御部は、前記スロットル弁の開度に応じて前記開閉弁の作動を制御する、構成を採用できる。
この構成により、スロットル弁の開度に応じて開閉弁の作動は制御されるので、スロットル弁の開度により変動する吸気の圧力を考慮して、開閉弁の作動を制御することができる。これにより、ノズルへの風圧を適切に調整できる。
また、スロットル弁の開度が小さくなった場合に、開閉弁を開放すると、コンプレッサーサージを防止でき、騒音を抑制できる。更に、エンジン（内燃機関）の性能への影響を最小限に抑制できる。
【００１１】
上記構成において、前記制御部は、前記燃料添加装置を冷却する冷却水の温度に応じて前記開閉弁の作動を制御する、構成を採用できる。
この構成により、燃料点火装置を冷却する冷却水の温度が高い場合には、ノズルに残留した燃料がすすになりやすいため、適切なタイミングで開閉弁を作動させることができる。
【００１２】
上記構成において、前記制御部は、排気ガスの温度に応じて前記開閉弁の作動を制御する、構成を採用できる。
この構成により、排気ガスが高温の場合には、ノズルに残留した燃料が短期間ですすになりやすいため、適切なタイミングで開閉弁を作動させることができる。
【００１３】
上記構成において、前記吹出口は、排気の流れ方向を向いており、前記ノズルは、前記吹出口の向きと相反する方向を向いている、構成を採用できる。
この構成により、排気の流れ方向へエアが吹き出されるため、吹出口からのエアが、排気の流れ方向と逆向きとなって弱まることを防止できる。
また、ノズルは、前記吹出口からのエアの吹き出し方向と相反する方向へ向いているので、ノズルへの付着物を容易に吹き飛ばすことができる。
また、ノズルは、排気の流れ方向と相反する方向へ燃料を噴霧するため、燃料添加装置と排気浄化用触媒との間隔が短い場合であっても、燃料と排気ガスとの攪拌を十分に行われる。これにより、排気浄化用触媒を適切に昇温させることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、排気浄化用触媒を効率的に活性化させることのできる内燃機関の排気浄化システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態に係るディーゼルエンジンの排気浄化システム（以下、単に排気浄化システムと称する）について説明する。図１は、排気浄化システムが適用されているディーゼルエンジンについて示した図である。
【００１６】
ディーゼルエンジン１は、排気管２、ターボチャージャ３、吸気管５、インタークーラ６、吸気マニホールド７、排気マニホールド９、ＥＧＲ装置（排気ガス再循環装置）１０、スロットル弁１７、ＥＣＵ（電子制御ユニット）２０、コモンレール２３、燃料添加弁（燃料添加装置）３０、排気浄化装置５０などから構成される。
ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）などから構成され、各装置の作動を制御する。
【００１７】
まず、吸気ＮＡは、エアクリーナ４を通過し３のコンプレッサ３ａへ導かれる。コンプレッサ３ａを通過した吸気ＮＡは加圧され、インタークーラ６を通過して冷却される。次に、吸気ＮＡの流量は、アクセルペダル（不図示）と連動するスロットル弁１７により制御される。吸気マニホールド７に供給された吸気ＮＡは、各気筒８ａ〜８ｄに分配される。
【００１８】
各気筒８ａ〜８ｄにはそれぞれ、インジェクタ２４ａ〜２４ｄが配置されている。インジェクタ２４ａ〜２４ｄは、コモンレール２３により制御されている。
尚、燃料ＦＥは、燃料タンク２１に貯留されており、燃料ポンプ２２によりコモンレール２３へ供給される。
【００１９】
各気筒８ａ〜８ｄから排気マニホールド９を介し排出された排気ガスＥＧは、排気管２を通して前記ターボチャージャ３のタービン３ｂへ送られ、このタービン３ｂを駆動した後に排出される。
【００２０】
ＥＧＲ装置１０は、排気ガスＥＧの一部を、排気マニホールド９から吸気マニホールド７へ還流するＥＧＲ通路１１、このＥＧＲ通路１１に設けたＥＧＲクーラ１２及びＥＧＲバルブ１３を含んでいる。
【００２１】
また、ディーゼルエンジン１は、排気管２の下流側に配置した排気浄化装置５０と、この排気浄化装置５０内の排気浄化用触媒５１に燃料を添加する燃料添加弁３０と、詳しくは後述するエアブロー手段とで構成される排気浄化システムを含んでいる。
【００２２】
排気浄化装置５０は、排気管２に配置され、タービン３ｂを通過した後の排気ガスＥＧを浄化するように作用する。
燃料添加弁３０は、排気浄化装置５０よりも上流側に配設されている。
【００２３】
排気浄化装置５０の内部には、燃料を添加することによって機能維持（或いは再生）を図ることができる排気浄化用触媒５１が配設されている。このような再生型の触媒としては、例えば触媒再生型のパティキュレートフィルタ、ＮＯｘ還元触媒（選択還元型触媒）やＮＯｘ吸蔵還元触媒、ＮＯｘ吸蔵還元触媒を担持したパティキュレートフィルタ、酸化触媒等を採用できる。
【００２４】
排気浄化装置５０の上流側と下流側のそれぞれには、排気温センサ１４、１５が設けられている。排気温センサ１４は、ＥＣＵ２０と接続され、排気温センサ１４からの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。
【００２５】
燃料添加弁３０は燃料ＦＥを圧送する燃料ポンプ２２に接続されており、燃料ＦＥの一部を添加燃料として使用できるように構成されている。燃料添加弁３０からの燃料の添加により、排気浄化用触媒５１が昇温して活性化される。
【００２６】
また、燃料添加弁３０を冷却するためのウォータジャケット４１が設けられている。このウォータジャケット４１で使用する冷却水は、ディーゼルエンジン１用の冷却水の一部が使用されている。
詳細には、シリンダヘッド２５内に設けられたウォータジャケット（図示せず）の冷却水を利用できるように、シリンダヘッド２５に送り配管２６と戻り配管２７とが接続されている。
【００２７】
送り配管２６と戻り配管２７は、燃料添加弁３０側のウォータジャケット４１と接続されている。送り配管２６側には、冷却水の温度を検出する水温センサ２８と、送り配管２６を開閉するバルブ２９とが配設されている。
水温センサ２８は、ＥＣＵ２０と接続され、水温センサ２８からの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。
【００２８】
図２は、燃料添加弁３０の周辺を拡大して示した図である。尚、排気温センサ１４については省略して示している。
燃料添加弁３０は、ボス部４０によって保持されている。また、ボス部４０内に、ウォータジャケット４１が形成されている。
燃料添加弁３０は、排気ガスＥＧへと燃料を噴霧するノズル３１を有している。燃料は、ノズル３１の先端から噴霧される。ノズル３１の先端が排気管２の通路内に向いた状態でボス部４０に保持されている。
【００２９】
また、ボス部４０には、吹出口６０が形成されている。吹出口６０は、エアブロー手段の一部を構成し、ノズル３１への付着物、特にノズル３１の先端部に残留した燃料及びすすを吹き飛ばすためのエアを吹き出す。
図２に示すように、吹出口６０は、ノズル３１と近接した位置に形成されている。また吹出口６０は、排気ガスＥＧの流れ方向に向いている。従って、吹出口６０からのエアは、排気ガスＥＧの流れ方向へ吹き出す。これにより、吹出口６０からのエアが、排気ガスＥＧの流れ方向と逆向きになって弱まることを防止できる。
【００３０】
また、ノズル３１は、吹出口６０の方向と直角になるように、相反する方向へ向いている。従って、ノズル３１は、吹出口６０からのエアの吹き出し方向と相反する方向へ向いている。これにより、ノズル３１への付着物を容易に吹き飛ばすことができる。
【００３１】
また、ノズル３１は、排気ガスＥＧの流れ方向と相反する方向へ燃料を噴霧するため、燃料添加弁３０と排気浄化用触媒５１との間隔が短い場合であっても、燃料と排気ガスＥＧとの攪拌を十分に行われる。これにより、排気浄化用触媒５１を適切に昇温させることができる。従って、燃料添加弁３０と排気浄化用触媒５１との間隔を狭めることができ、排気浄化システム全体の小型化を図ることができる。
【００３２】
また、図２に示すように、燃料添加弁３０及び吹出口６０は、排気管２の上部側に配置されている。このため、吹出口６０からのエアにより吹き飛ばされた付着物は、排気ガスＥＧへと落下し、タービン３ｂなどに損傷を与えない。
【００３３】
ここで、図１に示すように、エアブロー手段は、吸気管５に形成された導入口６３と、一端が導入口６３と連通したエア供給路６１とを含み、吹出口６０は、エア供給路６１の他端と連通している。エア供給路６１は、導入口６３と吹出口６０とを連通するので、ノズル３１への付着物を吹き飛ばすためのエアを確保することができる。
【００３４】
また、導入口６３は、コンプレッサ３ａ及びインタークーラ６よりも下流側の位置での吸気管５に形成されている。これにより、コンプレッサ３ａにより加圧され、インタークーラ６により冷却された吸気の一部を、ノズル３１へと吹き付けることができる。コンプレッサ３ａにより加圧された吸気の一部をノズル３１へ吹き付けることにより、ノズル３１への付着物を吹き飛ばすのに十分な風圧を確保することができる。
【００３５】
また、インタークーラ６により冷却された吸気の一部を、ノズル３１へと吹き付けることにより、ノズルが高温になることを抑制でき、ノズル３１の先端部に残留した燃料がすすとなることを抑制できる。
【００３６】
また、エア供給路６１は、スロットル弁１７よりも上流側の位置での吸気管５と連通している。これにより、スロットル弁１７の開度によっては、更に加圧された吸気をノズル３１へ吹き付けることができる。
【００３７】
また、エア供給路６１内には、エア供給路６１を開閉する開閉弁６２が設けられている。開閉弁６２は、エアブロー手段の一部を構成する。これにより、適切なタイミングでノズル３１への付着物を吹き飛ばすことができる。尚、開閉弁６２は、ＥＣＵ２０によってその作動が制御されており、ＥＣＵ２０は、エアブロー手段の一部を構成する。
【００３８】
次に、ＥＣＵ２０によって実行されるエアブロー処理の一例について説明する。
図３は、ＥＣＵ２０によって実行されるエアブロー処理の一例を示したフローチャートである。尚、この処理は、所定の間隔をおいて繰り返し実行される。
【００３９】
ＥＣＵ２０は、水温センサ２８により検出された冷却水の温度が、所定値以上であるかどうかを判定する（ステップＳ１）。所定値以上の場合には、ＥＣＵ２０は、排気温センサ１４により検出された排気ガスＥＧの温度が所定値以上であるかどうかを判定する（ステップＳ２）。所定値以上の場合には、ＥＣＵ２０は、燃料添加弁３０が燃料添加中であるかどうかを判定する（ステップＳ３）。燃料添加中の場合には、ＥＣＵ２０は、燃料添加が終了したかどうかを判定する（ステップＳ４）。燃料添加が終了した場合には、ＥＣＵ２０は、開閉弁６２を開放し、吹出口６０からエアを吹き出させる（ステップＳ５）。
【００４０】
以上のように、ＥＣＵ２０は、冷却水の温度に応じて開閉弁６２の作動を制御するのは、冷却水の温度が高い場合には、ノズル３１に残留した燃料がすすになりやすいため、このよう場合に、吹出口６０からエアを吹き出させることにより、ノズル３１を冷却することができ、すすの堆積を抑制できる。従って、ステップＳ１において、冷却水の温度が所定値未満の場合には、ＥＣＵ２０はこの処理を終了する。
【００４１】
また、ＥＣＵ２０は、排気ガスＥＧの温度に応じて開閉弁６２の作動を制御するのは、排気ガスＥＧの温度が高い場合には、ノズル３１に残留した燃料が短期間ですすになりやすいため、このよう場合に、吹出口６０からエアを吹き出させることにより、ノズル３１に残留した燃料がすすとなる前に、吹き飛ばすことができる。従って、ステップＳ２において、排気ガスＥＧの温度が所定値未満の場合には、ＥＣＵ２０はこの処理を終了する。
【００４２】
また、ＥＣＵ２０は、燃料添加後に、吹出口６０からエアを吹き出させる。これにより、ノズル３１に残留した燃料がすすとなる前に、吹き飛ばすことができる。
また、ステップＳ４において、燃料の添加が終了しない場合には、ＥＣＵ２０はこの処理を終了する。
【００４３】
また、ステップＳ３において、燃料添加中ではない場合には、ＥＣＵ２０は、スロットル弁１７の開度が所定値以下であるかどうかを判定する（ステップＳ６）。所定値以下の場合には、ＥＣＵ２０は、ステップＳ５の処理を実行する。
【００４４】
このように、ＥＣＵ２０は、スロットル弁１７の開度に応じて開閉弁６２の作動を制御するのは、スロットル弁の開度により変動する吸気の圧力を考慮して、開閉弁の作動を制御することができる。これにより、ノズル３１への風圧を適切に調整できる。また、スロットル弁１７の開度が小さくなった場合に、開閉弁６２を開放すると、コンプレッサ３ａのサージを防止でき、騒音を抑制できる。更に、ディーゼルエンジン１の性能への影響を最小限に抑制できる。従って、スロットル弁１７の開度が所定値以上の場合には、ＥＣＵ２０はこの処理を終了する。
【００４５】
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。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】排気浄化システムが適用されているディーゼルエンジンについて示した図である。
【図２】燃料添加弁の周辺を拡大して示した図である。
【図３】ＥＣＵによって実行されるエアブロー処理の一例を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００４７】
１                    ディーゼルエンジン
２                    排気管
３０                  燃料添加弁（燃料添加装置）
３１                  ノズル
４０                  ボス部
４１                  ウォータジャケット
５０                  排気浄化装置
５１                  排気浄化用触媒
６０                  吹出口
６１                  エア供給路
６２                  開閉弁
６３                  導入口
ＦＥ                  燃料
ＥＧ                  排気ガス
【図１】
2008180177.tif 000003
【図２】
2008180177.tif 000004
【図３】
2008180177.tif 000005