(57)【要約】【課題】エンジン始動時における尿素水噴射ノズルからの尿素水の噴射を早期に開始することができる内燃機関の尿素水回収システム等を提供する。【解決手段】尿素水噴射ノズル３０を、尿素水Ｕと空気Ａとを混合して噴射する二流体混合噴射ノズルで構成すると共に、尿素水供給装置（ソレノイド制御ポンプ）３１から二流体混合噴射ノズル３０までの第１の尿素水供給経路３３ａから分岐して、第１の開閉弁５１を介して尿素水タンク３２に接続する尿素水回収経路５０を設け、エンジン１０の停止時に、尿素水タンク３２から尿素水供給装置３１まで若しくは尿素水供給装置３１の近傍に設けた第２の開閉弁３３ｃまでの第２の尿素水供給経路３３ｂに残留した尿素水Ｕを尿素水タンク３２に戻すことなく、第１の開閉弁５１を開状態にして、第１の尿素水供給経路３３ａに残留した尿素水Ｕのみを尿素水回収経路５０経由で尿素水タンク３２に戻す。【選択図】図１
2016098710.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路に配設した尿素水噴射ノズルより尿素水を噴射する内燃機関の尿素水回収システムにおいて、
前記尿素水噴射ノズルが、尿素水供給装置より供給される尿素水と空気供給装置より供給される空気とを混合して噴射する二流体混合噴射ノズルで構成されると共に、
前記尿素水供給装置から前記二流体混合噴射ノズルまでの第１の尿素水供給経路から分岐して、第１の開閉弁を介して尿素水タンクに接続する尿素水回収経路が設けられ、
前記尿素水回収システムを制御する制御装置が、内燃機関の停止時に、前記尿素水タンクから前記尿素水供給装置まで若しくは前記尿素水供給装置の近傍に設けた第２の開閉弁までの第２の尿素水供給経路に残留した尿素水を前記尿素水タンクに戻すことなく、前記第１の開閉弁を開状態にして、前記第１の尿素水供給経路に残留した尿素水のみを前記尿素水回収経路を経由して前記尿素水タンクに戻す制御を行うように構成されることを特徴とする内燃機関の尿素水回収システム。
【請求項２】
前記尿素水供給装置がソレノイド制御ポンプで構成される請求項１に記載の内燃機関の尿素水回収システム。
【請求項３】
前記ソレノイド制御ポンプの吐出口に前記二流体混合噴射ノズルを設けて、前記ソレノイド制御ポンプと前記二流体混合噴射ノズルが一体化して構成される請求項１又は２に記載の内燃機関の尿素水回収システム。
【請求項４】
前記空気供給装置から前記二流体混合噴射ノズルまでの空気供給経路から分岐して、第３の開閉弁を介して前記尿素水回収経路若しくは前記第１の尿素水供給経路に接続する空気補助供給経路を設けると共に、
前記制御装置が、前記内燃機関の停止時に、前記空気供給装置より前記空気補助供給経路を経由して前記尿素水回収経路若しくは前記第１の尿素水供給経路に空気を供給するように構成される請求項１〜３のいずれか１項に記載の内燃機関の尿素水回収システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の内燃機関の尿素水回収システムを備えて構成されることを特徴とする内燃機関。
【請求項６】
内燃機関の排気通路に配設した尿素水噴射ノズルより尿素水を噴射する内燃機関の尿素水回収方法において、
内燃機関の排気通路に尿素水を、尿素水供給装置より供給される尿素水と空気供給装置より供給される空気とを混合して噴射する二流体混合噴射ノズルで噴射すると共に、前記尿素水供給装置から前記二流体混合噴射ノズルまでの第１の尿素水供給経路から分岐して、尿素水タンクに接続する尿素水回収経路を設けて、該尿素水回収径路に第１の開閉弁を設け、
内燃機関の停止時に、前記尿素水タンクから前記尿素水供給装置まで若しくは前記尿素水供給装置の近傍に設けた第２の開閉弁までの第２の尿素水供給経路に残留した尿素水を前記尿素水タンクに戻すことなく、前記第１の開閉弁を開状態にして、前記第１の尿素水供給経路に残留した尿素水のみを前記尿素水回収経路を経由して前記尿素水タンクに戻すことを特徴とする内燃機関の尿素水回収方法。
【請求項７】
前記尿素水供給装置をソレノイド制御ポンプで構成し、
前記空気供給装置から前記二流体混合噴射ノズルまでの空気供給経路から分岐して前記尿素水回収経路若しくは前記第１の尿素水供給経路に接続する空気補助供給経路を設け、
前記内燃機関の停止時に、前記空気補助供給経路に設けた第３の開閉弁を開弁して、空気を前記空気供給装置より前記空気補助供給経路を経由して前記尿素水回収経路若しくは前記第１の尿素水供給経路に供給することを特徴とする請求項６に記載の内燃機関の尿素水回収方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン始動時における尿素水噴射ノズルからの尿素水の噴射を早期に開始することができる内燃機関の尿素水回収システム、内燃機関及び内燃機関の尿素水回収方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、内燃機関の排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を浄化する排気ガス浄化装置に、選択還元型触媒装置（ＳＣＲ触媒装置）を用いた場合には、選択還元型触媒装置へのＮＯｘの還元剤としてのアンモニアを供給するために排気ガス中に尿素水が供給される。この場合に、排気通路に設けた尿素水噴射ノズルから、排気通路を通過する排気ガス中に直接、尿素水を噴射している。
【０００３】
そして、この尿素水噴射の場合に、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に、尿素水供給経路に尿素水を残留させたままにしていると、この残留した尿素水が結晶化して白色生成物（尿素結晶）が生成され、この白色生成物により尿素水供給経路が目詰まりするので、エンジン運転時における尿素水の噴射に支障をきたす懸念がある。
【０００４】
この尿素水供給経路の目詰まりを防止するため、エンジン停止時に、尿素水供給ポンプにおいて、尿素水噴射ノズルに尿素水を供給するときと逆方向の回転をさせて、尿素水タンクから尿素水噴射ノズルまでの尿素水供給経路に残留した尿素水を尿素水タンクまで吸い戻すエンプティング制御を行っている。
【０００５】
しかしながら、エンジン停止時に、このエンプティング制御を行うため、次のエンジン始動時には、尿素水タンクから尿素水噴射ノズルまでの尿素水供給経路には尿素水が無いため、尿素水供給装置により、再度、尿素水を尿素水タンクから吸い上げて、尿素水タンクから尿素水噴射ノズルまでの尿素水供給経路に尿素水を充填して、この尿素水を排気通路への尿素水の噴射が可能となる最低限の圧力である規定圧力まで加圧する必要がある。尿素水タンクと尿素水供給装置の間と、尿素水供給装置と尿素水噴射ノズルの間は、ともに離れていることが多いため、尿素水を充填する必要のある尿素水供給経路の全長は長くなる。そのため、尿素水供給経路への尿素水の充填及び規定圧力までの加圧に要する時間が長くなり、エンジン始動時における尿素水噴射ノズルからの尿素水の噴射を早期に開始することができないという問題がある。
【０００６】
一方、尿素水溶液を貯留するタンクと、尿素水溶液を加圧するポンプと、圧縮空気の圧力を制御する圧力制御弁と、尿素水溶液と圧縮空気とを混合し噴霧する噴霧器と、ポンプからの余分の尿素水溶液をタンクに戻すベントラインおよびリリーフ弁と、を備えた尿素水噴射装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
この尿素水噴射装置では、液体用電磁ポンプにより圧力調整尿素水と、圧力調整弁によって圧力調整された空気とを混合して噴霧する二流体混合噴射ノズルを使用している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−５２５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記のことを鑑みてなされたものであり、その目的は、エンジン始動時における尿素水供給経路への尿素水の充填及び規定圧力までの加圧に要する時間を短縮することで、尿素水噴射ノズルからの尿素水の噴射を早期に開始することができる内燃機関の尿素水回収システム、内燃機関及び内燃機関の尿素水回収方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の尿素水回収システムは、内燃機関の排気通路に配設した尿素水噴射ノズルより尿素水を噴射する内燃機関の尿素水回収システムにおいて、前記尿素水噴射ノズルが、尿素水供給装置より供給される尿素水と空気供給装置より供給される空気とを混合して噴射する二流体混合噴射ノズルで構成されると共に、前記尿素水供給装置から前記二流体混合噴射ノズルまでの第１の尿素水供給経路から分岐して、第１の開閉弁を介して尿素水タンクに接続する尿素水回収経路が設けられ、前記尿素水回収システムを制御する制御装置が、内燃機関の停止時に、前記尿素水タンクから前記尿素水供給装置まで若しくは前記尿素水供給装置の近傍に設けた第２の開閉弁までの第２の尿素水供給経路に残留した尿素水を前記尿素水タンクに戻すことなく、前記第１の開閉弁を開状態にして、前記第１の尿素水供給経路に残留した尿素水のみを前記尿素水回収経路を経由して前記尿素水タンクに戻す制御を行うように構成される。
【００１１】
この構成によれば、尿素水噴射ノズルを、尿素水と空気とを混合して噴射する二流体混合噴射ノズルで構成して、尿素水を噴射するときに、空気の流れで生じる負圧を利用して尿素水を吸い出しながら噴射するので、高圧で尿素水を噴射する高圧液体噴射ノズルを使用するときのように、尿素水の噴射粒径を微小化するために、尿素水を約９００ｋＰａ（約９ｂａｒ）程度まで高圧化する必要がなくなり、尿素水の供給圧力は約２００ｋＰａ（約２ｂａｒ）程度でよくなる。その結果、エンジン始動時において、尿素水の加圧に要する時間を短縮することができ、尿素水噴射ノズルからの尿素水の噴射を早期に開始することができる。
【００１２】
また、エンジン停止時に、第１の開閉弁を開状態にして尿素水を尿素水タンクに吸い戻す際に、第１の尿素水供給経路に残留した尿素水のみが尿素水タンクに吸い戻されるが、第２の尿素水供給経路に残留した尿素水は尿素水タンクへ吸い戻されることなく残留する。その結果、次のエンジン始動時において、第１の尿素水供給経路への尿素水の充填及び規定圧力までの加圧に要する時間は必要になるが、第２の尿素水供給経路への尿素水の充填が不要になるので、噴射開始までの時間を、尿素水噴射ノズルからの尿素水の噴射を早期に開始することができる。
【００１３】
また、エンジン停止時に、目詰まりし易い尿素水噴射ノズル側の第１の尿素水供給経路では尿素水が吸い戻されるので、尿素水噴射ノズルにおける尿素水由来の白色生成物の堆積を防止でき、尿素水噴射ノズルの目詰まりを防止できる。そのため、エンジン運転時において、排気通路への尿素水の供給を確実に行うことができる。
【００１４】
上記の内燃機関の尿素水回収システムにおいて、尿素水供給装置がソレノイド制御ポンプで構成されると、このソレノイド制御ポンプが停止されたときには、尿素水がソレノイド制御ポンプを通過できなくなるので、第２の開閉弁を不要にすることができる。
【００１５】
なお、空気を含んだ尿素水が、第１の尿素水供給経路から第２の尿素水供給経路に戻ることがなければよいので、尿素水供給装置として、ソレノイド制御ポンプではなく、従来技術の尿素水ポンプを設けた場合には、尿素水ポンプの近傍の第２の尿素水供給経路に、排気通路に尿素水を噴射するときのみ、開状態となる第２の開閉弁を別途設けることで、ソレノイド制御ポンプを設けた場合と同様の作用効果を奏することができるが、この場合には、尿素水ポンプと開閉弁が必要になり、部品点数が増加する。
【００１６】
このソレノイド制御ポンプは、尿素水を二流体混合噴射装置に吐出して供給するときのみ、尿素水タンクから尿素水を吸い込み、この尿素水を加圧して吐出するという動作を行うため、従来技術の尿素水ポンプのように、作動を停止した時も、尿素水タンクからソレノイド制御ポンプまでの第２の尿素水供給経路の内部の尿素水には空気混入の問題が起こらない。そのため、従来技術の尿素水ポンプのように尿素水の吸い戻しが不要になるので、尿素水の加圧までの時間を短縮できる。
【００１７】
なお、二流体混合噴射ノズルの採用により、ソレノイド制御ポンプで発生可能な吐出圧でも尿素水の噴射粒径を２０μｍよりも小さくすることができるようになるので、停止時に尿素水の通過を無くすことができるソレノイド制御ポンプが採用できるようになる。
【００１８】
また、上記の内燃機関の尿素水回収システムにおいて、前記ソレノイド制御ポンプの吐出口に前記二流体混合噴射装置を設けて、前記ソレノイド制御ポンプと前記二流体混合噴射装置を一体化して構成されると、ポンプとノズルの間の流路を短くすることができ、より尿素水の再噴射開始までの時間を短縮できる。
【００１９】
また、上記の内燃機関の尿素水回収システムにおいて、前記空気供給装置から前記二流体混合噴射ノズルまでの空気供給経路から分岐して、第３の開閉弁を介して前記尿素水回収経路若しくは前記第１の尿素水供給経路に接続する空気補助供給経路を設けると共に、前記制御装置が、前記内燃機関の停止時に、前記空気供給装置より前記空気補助供給経路を経由して前記尿素水回収経路若しくは前記第１の尿素水供給経路に空気を供給するように構成されると、次のような効果を奏することができる。
【００２０】
この構成によれば、エンジン停止時において、空気補助供給経路を経由して第１の尿素水供給経路に空気供給装置より供給される空気を流入させて、第１の尿素水供給経路に残留した尿素水を尿素水回収経路を経由して尿素水タンクに戻すので、第１の尿素水供給経路に残留した尿素水を尿素水タンクに確実に戻すことができる。
【００２１】
また、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関は、上記の内燃機関の尿素水回収システムを備えて構成され、上記の内燃機関の尿素水回収システムと同様の作用効果を奏することができる。
【００２２】
また、上記の目的を達成するための本発明の内燃機関の尿素水回収方法は、内燃機関の排気通路に配設した尿素水噴射ノズルより尿素水を噴射する内燃機関の尿素水回収方法において、内燃機関の排気通路に尿素水を、尿素水供給装置より供給される尿素水と空気供給装置より供給される空気とを混合して噴射する二流体混合噴射ノズルで噴射すると共に、前記尿素水供給装置から前記二流体混合噴射ノズルまでの第１の尿素水供給経路から分岐して、尿素水タンクに接続する尿素水回収経路を設けて、該尿素水回収径路に第１の開閉弁を設け、内燃機関の停止時に、前記尿素水タンクから前記尿素水供給装置まで若しくは前記尿素水供給装置の近傍に設けた第２の開閉弁までの第２の尿素水供給経路に残留した尿素水を前記尿素水タンクに戻すことなく、前記第１の開閉弁を開状態にして、前記第１の尿素水供給経路に残留した尿素水のみを前記尿素水回収経路を経由して前記尿素水タンクに戻すことを特徴とする方法である。
【００２３】
また、上記の内燃機関の尿素水回収方法において、前記尿素水供給装置をソレノイド制御ポンプで構成し、前記空気供給装置から前記二流体混合噴射ノズルまでの空気供給経路から分岐して前記尿素水回収経路若しくは前記第１の尿素水供給経路に接続する空気補助供給経路を設け、前記内燃機関の停止時に、前記空気補助供給経路に設けた第３の開閉弁を開弁して、空気を前記空気供給装置より前記空気補助供給経路を経由して前記尿素水回収経路若しくは前記第１の尿素水供給経路に供給する。
【００２４】
これらの方法によれば、上記の内燃機関の尿素水回収システムと同様の作用効果を奏することができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の内燃機関の尿素水回収システム、内燃機関及び内燃機関の尿素水回収方法によれば、尿素水噴射ノズルを、尿素水と空気とを混合して噴射する二流体混合噴射ノズルで構成して、尿素水を噴射するときに、空気の流れで生じる負圧を利用して尿素水を吸い出しながら噴射するので、尿素水の噴射粒径を微小化するための圧力は低くて済むので、エンジン始動時において、尿素水の加圧に要する時間を短縮することができ、尿素水噴射ノズルからの尿素水の噴射を早期に開始することができる。
【００２６】
また、エンジン停止時に、第２の尿素水供給経路に残留した尿素水は尿素水タンクへ吸い戻されることなく残留するので、次のエンジン始動時において、第２の尿素水供給経路への尿素水の充填が不要になり、第１の尿素水供給経路へ尿素水を充填して噴射可能な圧力まで加圧するのに必要な時間のみとなるので、これによっても、噴射開始までの時間を短縮できる。
【００２７】
また、エンジン停止時に、目詰まりし易い尿素水噴射ノズル側の第１の尿素水供給経路では尿素水が吸い戻されるので、尿素水噴射ノズルにおける尿素水由来の白色生成物の堆積を防止でき、尿素水噴射ノズルの目詰まりを防止できる。従って、エンジン運転時において、排気通路への尿素水の供給を確実に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る実施の形態の内燃機関の尿素水回収システムの構成を模式的に示す図である。
【図２】二流体混合噴射ノズルの構成の一例を模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係る実施の形態の内燃機関の尿素水回収システム、内燃機関及び内燃機関の尿素水回収方法について図面を参照しながら説明する。なお、本発明に係る実施の形態の内燃機関は、この本発明に係る実施の形態の内燃機関の尿素水回収システムを備えて構成され、この内燃機関の尿素水回収システムと同様の作用効果を奏することができる。
【００３０】
最初に、図１を参照しながら、本発明に係る実施の形態の内燃機関の尿素水回収システム１が配置されるエンジン（内燃機関）１０について説明する。このエンジン１０では、外部から導入された新気Ａは、ターボチャージャ１４のコンプレッサ１４ｂにより加圧され、必要に応じて、ＥＧＲ通路（図示しない）から吸気通路１２に流入する排気ガス（ＥＧＲガス）を伴って、エンジン本体１１の気筒に送られる。また、この気筒で発生した排気ガスＧは、排気通路１３に流出し、その一部はＥＧＲ通路にＥＧＲガスとして流れ、残りの排気ガスＧは、タービン１４ａを経由してから、排気ガス浄化装置２０に流入して、浄化された後、浄化された排気ガスＧｃとしてマフラー（図示しない）を経由して大気中へ放出される。この排気ガス浄化装置２０は、この図１の構成では、酸化触媒装置（ＤＯＣ）２１、微粒子捕集装置２２、選択還元型触媒装置（ＳＣＲ）２３等で構成される。
【００３１】
選択還元型触媒装置２３の上流側に配設された尿素水噴射ノズル３０は、ＮＯｘ還元用の尿素水Ｕを排気通路１３内に噴射する装置であり、噴射された尿素水Ｕは分解してアンモニアを生成し、このアンモニアを用いて選択還元型触媒装置２３で排気ガスＧ中のＮＯｘを水と窒素に還元して無害化する。
【００３２】
また、酸化触媒装置２１の上流側に配設された燃料噴射ノズル２４は、軽油（未燃燃料Ｆｓを排気通路１３内に噴射する装置であり、微粒子捕集装置２２の再生処理時に、排気通路１３内に軽油Ｆｓを噴射し、酸化触媒装置２１で酸化された軽油Ｆｓの酸化熱により排気ガスＧを昇温して微粒子捕集装置２２をＰＭ燃焼可能な温度域まで昇温させて捕集されたＰＭを燃焼除去する役割を持っている。
【００３３】
そして、本発明に係る実施の形態の内燃機関の尿素水回収システム１は、エンジン１０の排気通路１３に配設した尿素水噴射ノズル３０より尿素水Ｕを噴射する内燃機関の尿素水回収システム１であり、この尿素水噴射ノズル３０を、図２に示すように、尿素水供給装置であるソレノイド制御ポンプ３１より尿素水タンク３２から尿素水供給経路３３を経由して供給される尿素水Ｕと、空気供給装置であるエアポンプ３４よりエアタンク（図示しない）等から空気供給経路３５を経由して供給される空気Ａｐとを混合して、この混合流体Ｍを噴射する二流体混合噴射ノズルで構成する。
【００３４】
そして、本発明においては、尿素水供給装置３１から二流体混合噴射ノズル３０までの第１の尿素水供給経路３３ａから分岐して、第１の開閉弁５１を介して尿素水タンク３２に接続する尿素水回収経路５０を設ける。
【００３５】
そして、この尿素水供給装置３１がソレノイド制御ポンプで構成されると、このソレノイド制御ポンプが停止されたときには、尿素水Ｕがソレノイド制御ポンプを通過できなくなるので、第２の開閉弁３３ｃを不要にすることができる。つまり、尿素水供給装置３１としてソレノイド制御ポンプの替りに従来技術の尿素水ポンプを採用する時には、この尿素水供給装置３１の近傍に第２の開閉弁３３ｃを設けるが、尿素水供給装置３１としてソレノイド制御ポンプ３１を採用した場合には、この第２の開閉弁３３ｃは不要となる。以下、尿素水供給装置３１としてソレノイド制御ポンプを採用した場合を主として説明するので、ソレノイド制御ポンプ３１とする。
【００３６】
このソレノイド制御ポンプ３１は、尿素水Ｕを二流体混合噴射ノズル３０に吐出して供給するときのみ、尿素水タンク３２から尿素水Ｕを吸い込み、この尿素水Ｕを加圧して吐出するという動作を行うため、従来技術の尿素水ポンプのように、作動を停止した時も、尿素水タンク３２からソレノイド制御ポンプ３１までの第２の尿素水供給経路３３ｂの内部の尿素水Ｕには空気混入の問題が起こらない。そのため、従来技術の尿素水ポンプのように尿素水Ｕの吸い戻しが不要になるので、尿素水Ｕの加圧までの時間を短縮できる。
【００３７】
なお、二流体混合噴射ノズル３０の採用により、ソレノイド制御ポンプ３２で発生可能な吐出圧でも尿素水Ｕの噴射粒径を２０μｍよりも小さくすることができるようになるので、停止時に尿素水Ｕの通過を無くすことができるソレノイド制御ポンプ３１が採用できるようになる。
【００３８】
また、図１に示すように、本発明の内燃機関の尿素水回収システム１を制御する制御装置４０を設ける。この制御装置４０は、エンジン１０の運転状態に応じて、ソレノイド制御ポンプ３１及びエアポンプ３４を制御することで、二流体混合噴射ノズル３０への尿素水Ｕの供給流量及び空気Ａｐの供給流量を制御する装置である。また、この制御装置４０は、通常は、エンジン１０に備えた各種センサー、または、エンジン１０を搭載した車両に備えた各種センサーの情報に基づいて、エンジン１０の全般の制御や車両の全般の制御を行うエンジンコントロールユニット（ＥＣＵ）に組み込まれて構成されるが、エンジンコントロールユニットとは独立して設けてもよい。
【００３９】
そして、この制御装置４０が、エンジン１０の停止時に、尿素水タンク３２からソレノイド制御ポンプ３１までの第２の尿素水供給経路３３ｂに残留した尿素水Ｕを尿素水タンク３２に戻すことなく、第１の開閉弁５１を開状態にして、第１の尿素水供給経路３３ａに残留した尿素水Ｕのみを尿素水回収経路５０を経由して尿素水タンク３２に戻す制御を行うように構成する。
【００４０】
なお、尿素水供給装置３１としてソレノイド制御ポンプ３１の替りに従来技術の尿素水ポンプを採用する時には、エンジン１０の停止時に、第２の開閉弁３３ｃを閉弁して、尿素水タンク３２から尿素水供給装置３１までの第２の尿素水供給経路３３ｂに残留した尿素水Ｕを尿素水タンク３２に戻すことなく、第１の開閉弁５１を開状態にして、第１の尿素水供給経路３３ａに残留した尿素水Ｕのみを尿素水回収経路５０を経由して尿素水タンク３２に戻す制御を行う。これにより、尿素水供給装置３１としての尿素水ポンプ内の尿素水Ｕも尿素水タンク３２に戻される。
【００４１】
これにより、尿素水噴射ノズル３０を、尿素水Ｕと空気Ａｐとを混合して噴射する二流体混合噴射ノズルで構成して、尿素水Ｕを噴射するときに、空気Ａｐの流れで生じる負圧を利用して尿素水Ｕを吸い出しながら噴射するので、高圧で尿素水Ｕを噴射する高圧液体噴射ノズルを使用するときのように、尿素水Ｕの噴射粒径を微小化するために、尿素水Ｕを約９００ｋＰａ（約９ｂａｒ）程度まで高圧化する必要がなくなり、尿素水Ｕの供給圧力は約２００ｋＰａ（約２ｂａｒ）程度でよくなる。その結果、エンジン始動時において、尿素水Ｕの加圧に要する時間を短縮することができ、尿素水噴射ノズル３０からの尿素水Ｕの噴射を早期に開始することができる。
【００４２】
また、エンジン停止時に、第１の開閉弁５１を開状態にして尿素水Ｕを尿素水タンク３２に吸い戻す際に、第１の尿素水供給経路３３ａに残留した尿素水Ｕのみが尿素水タンク３２に吸い戻される。一方、第２の尿素水供給経路３３ｂに残留した尿素水Ｕは尿素水タンク３２へ吸い戻されることなく残留する。その結果、次のエンジン始動時において、第１の尿素水供給経路３３ａへの尿素水Ｕの充填及び規定圧力までの加圧に要する時間は必要になるが、第２の尿素水供給経路３３ｂへの尿素水Ｕの充填が不要になるので、噴射開始までの時間を、尿素水噴射ノズル３０からの尿素水Ｕの噴射を早期に開始することができる。
【００４３】
また、エンジン停止時に、目詰まりし易い尿素水噴射ノズル３０側の第１の尿素水供給経路３３ａでは尿素水Ｕが吸い戻されるので、尿素水噴射ノズル３０における尿素水由来の白色生成物の堆積を防止でき、尿素水噴射ノズル３０の目詰まりを防止できる。そのため、エンジン運転時において、排気通路１３への尿素水Ｕの供給を確実に行うことができる。
【００４４】
そして、ソレノイド制御ポンプ３２と二流体混合噴射ノズル３１を一体化して構成することが好ましい。従来技術の高圧液体噴射ノズルが縦４５ｍｍ、横６０ｍｍ、長さ６５ｍｍ程度であるのに対して、ソレノイド制御ポンプ３２は、径が３０ｍｍ〜４０ｍｍ程度で長さが８０ｍｍ〜９０ｍｍ程度であり、二流体混合噴射ノズル３１は、径が２０ｍｍ〜３０ｍｍ程度で、長さが４０ｍｍ〜５０ｍｍであり、共に小型の装置であるので、両装置を一体化させることで、ソレノイド制御ポンプ３２と二流体混合噴射ノズル３１の間の流路を短くすることができ、より尿素水Ｕの再噴射開始までの時間を短縮できるようになる。
【００４５】
更に、エアポンプ３４から二流体混合噴射ノズル３０までの空気供給経路３５から分岐して、第３の開閉弁５３を介して尿素水回収経路５０若しくは第１の尿素水供給経路３３ａ（図1の構成では尿素水回収経路５０）に接続する空気補助供給経路５２を設ける。
【００４６】
それと共に、制御装置４０が、エンジン１０の停止時に、エアポンプ３４より空気補助供給経路５２を経由して尿素水回収経路５０若しくは第１の尿素水供給経路３３ａに空気Ａｐを供給するように構成する。この空気Ａｐの供給は、この空気の流入により、尿素水回収経路５０若しくは第１の尿素水供給経路３３ａの内部の尿素水Ｕの尿素水タンク３２への戻りを促進されるように行われる。
【００４７】
これにより、エンジン１０の停止時において、空気補助供給経路５２を経由して第１の尿素水供給経路３３ａにエアポンプ３４より供給される空気Ａｐを流入させて、第１の尿素水供給経路３３ａに残留した尿素水Ｕを尿素水回収経路５０を経由して尿素水タンク３２に戻すので、第１の尿素水供給経路３３ａに残留した尿素水Ｕを尿素水タンク３２に確実に戻すことができるようになる。
【００４８】
次に、本発明に係る実施の形態の内燃機関の尿素水回収方法について説明する。この内燃機関の尿素水回収方法は、エンジン１０の排気通路１３に配設した尿素水噴射ノズル３０より尿素水Ｕを噴射する内燃機関の尿素水回収方法であり、エンジン１０の排気通路１３に尿素水Ｕを、尿素水供給装置３１より供給される尿素水Ｕと空気供給装置３４より供給される空気Ａｐとを混合して噴射する二流体混合噴射ノズルで噴射する。
【００４９】
それと共に、尿素水供給装置３１から二流体混合噴射ノズル３０までの第１の尿素水供給経路３３ａから分岐して、尿素水タンク３２に接続する尿素水回収経路５０を設けて、この尿素水回収径路５０に第１の開閉弁５１を設ける。
【００５０】
そして、エンジン１０の停止時に、尿素水タンク３２から尿素水供給装置３１まで若しくは尿素水供給装置３１の近傍に設けた第２の開閉弁３３ｃまでの第２の尿素水供給経路３３ｂに残留した尿素水Ｕを尿素水タンク３２に戻すことなく、第１の開閉弁５１を開状態にして、第１の尿素水供給経路３３ａに残留した尿素水Ｕのみを尿素水回収経路５０を経由して尿素水タンク３２に戻す。
【００５１】
また、内燃機関の尿素水回収方法では、この尿素水供給装置３１をソレノイド制御ポンプで構成し、エアポンプ３４から二流体混合噴射ノズル３０までの空気供給経路３５から分岐して、尿素水回収径路５０若しくは第１の尿素水供給経路３３ａに接続する空気補助供給経路５２を設け、エンジン１０の停止時に、空気補助供給経路５２に設けた第３の開閉弁５３を開弁して、空気Ａｐをエアポンプ３４より空気補助供給経路５２を経由して尿素水回収径路５０若しくは第１の尿素水供給経路３３ａに供給して、空気Ａｐで尿素水回収径路５０及び第１の尿素水供給経路３３ａの内部の尿素水Ｕが尿素水タンク３２に戻るのを促進させることが好ましい。
【００５２】
上記の構成の内燃機関の尿素水回収システム１、内燃機関及び内燃機関の尿素水回収方法によれば、尿素水噴射ノズル３０を、尿素水Ｕと空気Ａｐとを混合して噴射する二流体混合噴射ノズルで構成して、尿素水Ｕを噴射するときに、空気Ａｐの流れで生じる負圧を利用して尿素水Ｕを吸い出しながら噴射するので、尿素水Ｕの噴射粒径を微小化するための圧力は低くて済むので、エンジン始動時において、尿素水Ｕの加圧に要する時間を短縮することができ、尿素水噴射ノズル３０からの尿素水Ｕの噴射を早期に開始することができる。
【００５３】
また、エンジン停止時に、第２の尿素水供給経路３３ｂに残留した尿素水Ｕは尿素水タンク３２へ吸い戻されることなく残留するので、次のエンジン１０の始動時において、第２の尿素水供給経路３３ｂへの尿素水Ｕの充填が不要になり、第１の尿素水供給経路３３ａへ尿素水Ｕを充填して噴射可能な圧力まで加圧するのに必要な時間のみとなるので、これによっても、噴射開始までの時間を短縮できる。そのため、本発明の内燃機関の尿素水回収システム１では、従来技術に比べて３０秒〜５０秒程度短縮することができる。
【００５４】
また、エンジン１０の停止時に、目詰まりし易い尿素水噴射ノズル３０側の第１の尿素水供給経路３３ａでは尿素水Ｕが吸い戻されるので、尿素水噴射ノズル３０における尿素水由来の白色生成物の堆積を防止でき、尿素水噴射ノズル３０の目詰まりを防止できる。従って、エンジン１０の運転時において、排気通路１３への尿素水Ｕの供給を確実に行うことができる。
【符号の説明】
【００５５】
１  内燃機関の尿素水回収システム
１０  エンジン（内燃機関）
１１  エンジン本体
１２  吸気通路
１３  排気通路
１４  ターボチャージャ（ターボ式過給器）
１４ａ  タービン
１４ｂ  コンプレッサ
２０  排気ガス浄化装置
２１  酸化触媒装置（ＤＯＣ）
２２  微粒子捕集装置
２３  選択還元型触媒装置
２４  燃料噴射装置
３０  尿素水噴射ノズル（二流体混合噴射ノズル）
３１  ソレノイド制御ポンプ（尿素水供給装置）
３２  尿素水タンク
３３  尿素水供給経路
３３ａ  第１の尿素水供給経路
３３ｂ  第２の尿素水供給経路
３３ｃ  第２の開閉弁
３４  エアポンプ（空気供給装置）
３５  空気供給経路
４０  制御装置
５０  尿素水回収経路
５１  第１の開閉弁
５２  空気補助供給経路
５３  第３の開閉弁
Ａ  新気
Ａｐ  空気(圧縮空気、加圧空気)
Ｕ  尿素水
Ｍ  混合流体
Ｇ  発生した排気ガス
Ｇｃ  浄化処理された排気ガス
【図１】
2016098710.tif 000003
【図２】
2016098710.tif 000004