(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気系に設置され、排気を浄化する排気浄化装置と、
前記排気系に設置され、前記排気浄化装置により排気を浄化するための添加剤を排気に添加する添加弁装置と、
前記添加剤を前記添加弁装置へ供給する供給部、ならびに前記供給部と前記添加弁装置とを接続し前記供給部から前記添加弁装置へ供給される添加剤が流れる添加剤通路を有する供給装置と、
前記供給部の添加剤出口側に設置され、前記添加剤通路または前記添加弁装置における前記添加剤の流量が所定値よりも大きくなると、前記供給部の前記添加剤出口側を遮断する安全装置とを備え、
前記添加弁装置および前記添加剤通路は、前記内燃機関のヘッドカバーの内部に収容され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】
前記安全装置は、前記供給部の前記添加剤出口側と前記添加剤通路とを連通する流体通路、ならびに前記流体通路の前記添加剤通路側の端部の内壁にシート部を有するボディと、
前記シート部に着座可能なシール部、ならびに前記供給部の前記添加剤出口側と前記流体通路とを連通する絞り部を有し、前記供給部の前記添加剤出口側と前記流体通路との間の圧力差により前記ボディの内部を往復移動する弁部材と、
前記弁部材を前記シート部と前記シール部とが離間する方向へ付勢する付勢部材と、
を有することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化システム。
【請求項３】
前記添加弁装置と前記添加剤通路との接続部近傍、ならびに前記添加剤通路の周囲を覆うカバー部材を備えることを特徴とする請求項１または２記載の内燃機関の排気浄化システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の排気浄化システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、排気を浄化する排気浄化装置が設置されている内燃機関が公知である。例えば、ＮＯｘ還元触媒によりＮＯｘを還元して排気を浄化する場合、排気浄化装置を機能させるために還元剤となる添加剤を必要とする。還元触媒の排気入口側に還元剤を供給する装置として、例えば特開昭４８−７１７６８号公報に開示されている技術が公知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
特開昭４８−７１７６８号公報に開示されている従来技術の場合、排気浄化装置を機能させるための添加剤として内燃機関の燃料（例えば、軽油、ガソリンなどの炭化水素）が使用される。しかしながら、万が一何らかの異常により添加剤が流れる流路あるいは添加装置から燃料の漏れが生じるおそれがあり、その漏れが周囲に広がるおそれがある。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、添加剤の漏れが生じたとき、添加剤の供給を停止する内燃機関の排気浄化システムを提供することにある。
また、本発明の他の目的は、添加剤の漏れが広がることを防止する内燃機関の排気浄化システムを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の内燃機関の排気浄化システムによると、供給部の添加剤出口側には安全装置が設置されている。安全装置は、添加剤通路または添加弁装置における添加剤の流量が所定値よりも大きくなると供給部の添加剤出口側を遮断する。すなわち、添加剤通路または添加弁装置における添加剤の流量が所定値よりも大きくなると、供給部から添加弁装置への添加剤の供給が停止される。したがって、例えば添加剤通路あるいは添加弁装置からへ還元剤の漏れが生じた場合、添加剤通路および添加弁装置への添加剤の供給を停止することができる。
また、本発明の請求項１記載の内燃機関の排気浄化システムによると、添加弁装置、および供給部と添加弁装置とを接続する添加剤通路はヘッドカバーの内部に収容されている。したがって、添加弁装置および添加剤通路から還元剤の漏れが生じた場合でも、添加剤の漏れが広がることを防止できる。
【０００６】
本発明の請求項２記載の内燃機関の排気浄化システムによると、安全装置はボディの内部を往復移動する弁部材を有している。弁部材は供給部の添加剤出口側と流体通路との間の圧力差により移動する。そして、シール部がシート部に着座することにより、流体通路と添加剤通路との間は遮断される。したがって、供給部から添加剤通路および添加弁装置への添加剤の供給を確実に遮断することができる。また、例えば添加剤の漏れなどにより添加剤通路あるいは添加弁装置への添加剤の流量が増大すると、供給部の添加剤出口側と流体通路との間の圧力差も大きくなる。そのため、絞り部の形状または付勢部材の付勢力を調整することにより、添加剤の流量が所定値よりも大きくなると安全装置が作動する構成とすることができる。したがって、平常時は排気浄化システムの作動に必要な添加剤の流量を確保でき、異常時には添加剤の供給を停止することができる。
【０００７】
本発明の請求項３記載の内燃機関の排気浄化システムによると、カバー部材を備えている。カバー部材は、添加弁装置と添加剤通路との接続部近傍、ならびに添加剤通路の周囲を覆っている。したがって、添加弁装置あるいは添加剤通路から添加剤の漏れが生じた場合でも、添加剤の漏れが広がることを防止できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を示す複数の実施例を図面に基づいて説明する。
（第１参考例）
本発明の第１参考例による内燃機関の排気浄化システムを適用した車両用のディーゼルエンジンシステムを図１に示す。
図１に示すようにディーゼルエンジンシステム１は、内燃機関としてのエンジン本体１０、吸気装置３０、排気装置４０、排気還流（ＥＧＲ）装置５０および排気浄化システム６０から構成されている。
【００１１】
エンジン本体１０には、複数のシリンダ１１が形成されている。本実施例の場合、エンジン本体１０は四気筒である。エンジン本体１０は、図２に示すようにシリンダ１１が形成されているシリンダブロック１２と、シリンダブロック１２と一体に構成されているシリンダヘッド１３と、シリンダヘッド１３の反シリンダブロック側を覆うヘッドカバー１４とを有している。また、エンジン本体１０は、シリンダブロック１２に形成されているシリンダ１１内を往復移動する可動部１５を有している。
シリンダヘッド１３には吸気ポート１６および排気ポート１７が形成されている。吸気ポート１６には吸気ポート１６を開閉する吸気バルブ１６１が設置され、排気ポート１７には排気ポート１７を開閉する排気バルブ１７１が設置されている。
【００１２】
エンジン本体１０の各気筒にはそれぞれ燃料を噴射するインジェクタ２１が設置されている。インジェクタ２１は図１に示すようにコモンレール２２に接続されている。コモンレール２２には燃料ポンプ２で加圧された燃料である軽油が蓄圧状態で蓄えられている。コモンレール２２に蓄圧状態で蓄えられている燃料は、インジェクタ２１へ供給される。コモンレール２２からインジェクタ２１へ供給された燃料は、エンジン本体１０の各シリンダ１１の内部へ直接噴射される。
【００１３】
吸気装置３０は、吸気管３１、吸気絞り弁３２およびインタークーラ３３などを有している。吸気管３１の途中には、ターボチャージャ９０の過給機９１、インタークーラ３３および吸気絞り弁３２が設置されている。吸気管３１は端部に吸気マニホールド３４を有しており、吸気マニホールド３４はエンジン本体１０に形成されている吸気ポート１６と接続されている。吸気絞り弁３２は、吸気管３１の流路面積を調整する。吸気絞り弁３２は、図示しないＥＣＵからの制御信号に応じて所定の開度に調整される。
【００１４】
エンジン本体１０には排気装置４０が接続されている。排気装置４０は、排気管４１を有している。排気管４１は端部に排気マニホールド４２を有しており、排気マニホールド４２はエンジン本体１０に形成されている排気ポート１７と接続されている。排気装置４０および排気ポート１７などから排気系が構成されている。排気管４１の途中にはターボチャージャ９０の排気タービン９２が設置されている。排気タービン９２は、エンジン本体１０から排出された排気の流れにより駆動される。排気タービン９２は吸気管３１に設置されている過給機９１に接続されている。排気タービン９２は排気管４１を流れる排気により駆動される。これにより、過給機９１が駆動され、過給機９１は吸気管３１を流れる吸気を加圧する。過給機９１により加圧された吸気は、インタークーラ３３で冷却された後、エンジン本体１０の各シリンダ１１へ吸入される。
【００１５】
排気装置４０と吸気装置３０との間にはＥＧＲ装置５０が設置されている。ＥＧＲ装置５０は、エンジン本体１０から排出される排気の一部を吸気側へ還流させる。ＥＧＲ装置５０は、ＥＧＲ管５１、ＥＧＲ弁５２、ＥＧＲクーラ５３およびＥＧＲ触媒５４を有している。ＥＧＲ管５１は吸気マニホールド３４と排気マニホールド４２とを連通している。ＥＧＲ弁５２はＥＧＲ管５１に設置されている。ＥＧＲ弁５２は、図示しないＥＣＵからの制御信号により所定の開度に制御され、ＥＧＲ管５１を流れる還流ガスの流量を調整する。ＥＧＲクーラ５３は、ＥＧＲ弁５２の排気マニホールド４２側に設置されており、還流される還流ガスを冷却する。ＥＧＲ触媒５４は、還流ガスに含まれる未燃焼の炭化水素成分を除去する。
【００１６】
排気浄化システム６０は、排気浄化装置６１、添加弁装置６２、供給装置および安全装置７０から構成されている。排気浄化装置６１は、排気管４１のターボチャージャ９０の出口側に設置されている。排気浄化装置６１は、図示しないＮＯｘ還元触媒とディーゼルパティキュレートフィルタとを有している。ＮＯｘ還元触媒は、例えばアルミナなどの担体にアルカリ金属、アルカリ土類金属または希土類金属と貴金属とが担時されている。ＮＯｘ還元触媒は、排気に含まれる燃料が少ないすなわち排気の空燃比がリーンのとき、ＮＯｘを吸蔵する。一方、ＮＯｘ還元触媒は、排気に含まれる燃料が多いすなわち排気の空燃比がリッチのとき、ＮＯｘを還元する。すなわち、排気浄化装置６１は、添加弁装置６２から排気へ添加された添加剤としての燃料を還元剤としてＮＯｘを還元する。ディーゼルパティキュレートフィルタは、例えば金属セラミックスあるいはセラミックス多孔質などのフィルタからなり、排気に含まれる粒子状物質を捕集する。
【００１７】
供給装置は、供給部として上述の燃料ポンプ２、ならびに添加剤通路６３から構成されている。燃料ポンプ２は、エンジン本体１０の駆動力により駆動され、燃料タンク３に蓄えられている燃料を圧送する。燃料ポンプ２により加圧された燃料は、コモンレール２２へ供給される。なお、燃料ポンプ２は低圧ポンプと高圧ポンプとから構成されており、添加弁装置６２には低圧ポンプから吐出された比較的低圧の燃料が供給される。一方、コモンレール２２には高圧ポンプから吐出された高圧の燃料が供給される。
【００１８】
燃料ポンプ２の吐出側すなわち燃料出口側には、安全装置７０が設置されている。燃料ポンプ２から吐出された燃料は安全装置７０を経由して添加剤通路６３へ供給される。添加剤通路６３の反安全装置側の端部には添加弁装置６２が接続されている。添加弁装置６２は、図２に示すようにエンジン本体１０のシリンダヘッド１３に搭載されている。添加弁装置６２は燃料を噴射するノズル部６２１を有しており、ノズル部６２１はシリンダヘッド１３に形成されている排気ポート１７内に突出して設置されている。添加弁装置６２は添加剤通路６３に接続されており、燃料ポンプ２から吐出された添加剤としての燃料は添加弁装置６２のノズル部６２１から排気ポート１７を流れる排気へ噴射される。図示しないＥＣＵからの制御信号により添加弁装置６２の図示しない電磁弁が開閉されることにより、添加弁装置６２から排気への燃料の噴射は断続される。
【００１９】
次に、安全装置７０について詳細に説明する。
上述のように安全装置７０は、燃料ポンプ２の吐出側と添加剤通路６３との間に設置されている。安全装置７０は、図３に示すようにボディ７１、弁部材８０および付勢部材としてのスプリング７２から構成されている。ボディ７１は、燃料ポンプ２の吐出側に連通する吐出通路７３と添加剤通路６３とを連通する流体通路７４を有している。流体通路７４はボディ７１の内周側に形成されており、添加剤通路６３側の端部の内壁にシート部７５が形成されている。
【００２０】
弁部材８０は、筒状の胴部８１と柱状の首部８２とを有している。胴部８１は外周側がボディの内壁と摺動可能な摺動部となっている。また、胴部８１の外周側には溝部８３が形成されている。一方、胴部８１の内周側には小径通路８４が形成されており、燃料ポンプ２から吐出された燃料は吐出通路７３を経由して小径通路８４へ流入する。胴部８１には、小径通路８４と溝部８３とを連通する絞り部としてのオリフィス８５が形成されている。オリフィス８５の流路面積は、小径通路８４の流路面積および流体通路７４の流路面積と比較して小さく形成されている。そのため、オリフィス８５の両端部すなわち小径通路８４側と流体通路７４側との間に流量の差が生じると、小径通路８４と流体通路７４との間に圧力差が生じる。これにより、弁部材８０は流体通路内を軸方向へ往復移動する。オリフィス８５は、使用される燃料の粘度ならびに安全装置７０の作動特性を考慮し、添加弁装置６２から噴射される燃料の流量に影響を与えない形状に設定される。
【００２１】
首部８２は胴部８１と一体に形成されており、反胴部側の端部にシール部８６が形成されている。シール部８６はシート部７５に着座可能であり、弁部材８０の移動にともなってシール部８６がシート部７５に着座することにより流体通路７４と添加剤通路６３との間の連通が遮断される。スプリング７２は、胴部８１の首部側の端面８１ａとボディ７１の壁面７１ａとの間に設置されている。スプリング７２は、弁部材８０をシール部８６とシート部７５とが離間する方向すなわち吐出通路７３側へ付勢している。
【００２２】
次に、安全装置７０の作動について説明する。
安全装置７０の下流側すなわち添加剤通路６３もしくは添加弁装置６２において燃料の漏れが生じた場合、または添加弁装置６２の異常により添加弁装置６２から燃料が噴射されたままの状態となると、添加剤通路６３および流体通路７４を流れる燃料の流量が増大する。弁部材８０にはオリフィス８５が形成されているため、燃料ポンプ２から吐出された燃料の流れはオリフィス８５により制限されている。その結果、流体通路７４へ流入する燃料が不足し、添加剤通路６３および流体通路７４の燃料の圧力は低下する。
【００２３】
一方、小径通路８４には吐出通路７３を経由して燃料ポンプ２から加圧された燃料が供給されるため、小径通路８４の燃料の圧力は低下しない。そのため、弁部材８０の小径通路８４側と流体通路７４側との間には圧力差が生じる。このとき、小径通路８４の燃料圧力は流体通路７４の燃料の圧力よりも高いため、圧力差により弁部材８０にはシート部７５方向へ付勢する力が加わる。
【００２４】
流量の増大にともなって流体通路７４の圧力が低下し、弁部材８０に加わる力がスプリング７２の付勢力よりも大きくなると、弁部材８０はシート部７５方向へ移動する。そして、弁部材８０のシール部８６がシート部７５に着座すると、流体通路７４と添加剤通路６３との間の連通が遮断される。これにより、燃料ポンプ２から添加剤通路６３および添加弁装置６２への燃料の供給は停止される。
【００２５】
弁部材８０に加わる力は小径通路８４と流体通路７４との間の圧力差によって変化する。小径通路８４に供給される燃料の圧力は、燃料ポンプ２から供給される燃料の圧力と同一であり一定である。そのため、弁部材８０に加わる力は、流体通路７４の燃料の圧力によって変化する。流体通路７４の燃料の圧力は流体通路７４および添加剤通路６３を流れる燃料の流量によって変化する。したがって、スプリング７２の付勢力を調整することにより、安全装置７０が作動するときの燃料の流量を調整することができる。
【００２６】
以上、説明したように本発明の第１参考例では、燃料ポンプ２の吐出側に安全装置７０が設置されている。安全装置７０は、例えば添加剤通路６３および添加弁装置６２など安全装置７０よりも下流側で燃料の漏れなどが発生し、燃料の流量が増大した場合、燃料ポンプ２から添加剤通路６３への燃料の流れを遮断する。したがって、添加剤通路６３または添加弁装置６２などから燃料の漏れが生じたとき、添加剤の供給を停止することができる。
【００２７】
また、第１参考例では、安全装置７０のスプリング７２の付勢力を変更することにより安全装置７０によって燃料の流れが遮断されるときの燃料の流量を設定することができる。そのため、排気浄化システム６０が適用されるディーゼルエンジンシステム１の特性に合わせて安全装置７０の作動タイミングを容易に設定することができる。
【００２８】
（第２参考例）
本発明の第２参考例を図４に示す。第１参考例と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第２参考例では、添加剤通路６３、ならびに添加剤通路６３と添加弁装置６２との接続部の近傍がカバー部材７６により覆われている。カバー部材７６は筒状の部材であり、一方の端部が添加剤通路６３と添加弁装置６２との接続部の近傍に位置し、他方の端部が吸気側に位置している。カバー部材７６の添加弁装置６２側の端部には例えばクリップなどの固定部材７７が設置されている。これにより、カバー部材７６の添加弁装置６２側の端部は添加弁装置６２に液密に締め付けられている。
【００２９】
第２参考例では、添加剤通路６３ならびに添加剤通路６３と添加弁装置６２との接続部の近傍をカバー部材７６で覆うことにより、添加剤通路６３、添加弁装置６２あるいは添加剤通路６３と添加弁装置６２との間で燃料が漏れた場合でも、漏れた燃料が周囲へ広がることを防止できる。
【００３０】
（第３参考例）
本発明の第３参考例を図５に示す。第１参考例と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第３参考例では、エンジン本体１０に防護部材１８が設置されている。防護部材１８は、板状に形成されており、排気管４１を覆っている。
これにより、第３参考例では、添加弁装置６２あるいは添加剤通路６３から燃料が漏れた場合でも、漏れた燃料が周囲へ広がることを防止できる。
【００３１】
（第１実施例）
本発明の第１実施例を図６に示す。第１参考例と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第１実施例では、ヘッドカバー１９の容積が大きく形成されており、添加弁装置６２および添加剤通路６３はヘッドカバー１９の内部に収容されている。これにより、添加弁装置６２または添加剤通路６３から漏れた燃料は、ヘッドカバー１９の内部に保持される。ヘッドカバー１９はシリンダヘッド１３に搭載されているため、ヘッドカバー１９の内部に保持された燃料はシリンダヘッド１３に設置されている図示しないカムなどの駆動系に流出する。そのため、漏れた燃料は駆動系を潤滑する潤滑油と混合され、排気管４１側へは流出しない。
第１実施例では、添加弁装置６２あるいは添加剤通路６３から燃料が漏れた場合でも、漏れた燃料が周囲へ広がることを防止できる。
【００３２】
以上説明した複数の参考例および実施例では、本発明の排気浄化システムを車両用のコモンレール式のディーゼルエンジンシステムに適用した。しかし、本発明は車両用のコモンレール式のディーゼルエンジンシステムに限らず、他の形式のディーゼルエンジンシステムあるいはガソリンエンジンシステムに適用することができる。また、複数の参考例および実施例についてそれぞれ個々に説明したが、各参考例および実施例を組み合わせて適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１参考例による排気浄化システムを適用したディーゼルエンジンシステムを示す模式図である。
【図２】  本発明の第１参考例による排気浄化システムを適用したディーゼルエンジンシステムのエンジン本体の近傍を示す模式的な断面図である。
【図３】  本発明の第１参考例による排気浄化システムの安全装置を示す模式的な断面図である。
【図４】  本発明の第２参考例による排気浄化システムを適用したディーゼルエンジンシステムのエンジン本体の近傍を示す模式的な断面図である。
【図５】  本発明の第３参考例による排気浄化システムを適用したディーゼルエンジンシステムのエンジン本体の近傍を示す模式的な断面図である。
【図６】  本発明の第１実施例による排気浄化システムを適用したディーゼルエンジンシステムのエンジン本体の近傍を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
１    ディーゼルエンジンシステム
１０    エンジン本体（内燃機関）
１７    排気ポート（排気系）
１８    防護部材
１９    ヘッドカバー
４０    排気装置（排気系）
６０    排気浄化システム
６１    排気浄化装置
６２    添加弁装置
６３    添加剤通路
７０    安全装置
７１    ボディ
７２    スプリング（付勢部材）
７４    流体通路
７５    シート部
７６    カバー部材
８０    弁部材
８５    オリフィス（絞り部）
８６    シール部
【図１】
0004118574.tif 000002
【図２】
0004118574.tif 000003
【図３】
0004118574.tif 000004
【図４】
0004118574.tif 000005
【図５】
0004118574.tif 000006
【図６】
0004118574.tif 000007