(57)【要約】インジェクションシステム（２０，１２０）は、インジェクタ（３４，１３４）、第１バルブ（３６，１３６）、第２バルブ（４０，１４０）、及び圧力検知装置（４４，１４４）を含む。一実施形態において、第１バルブ（３６，１３６）は、インジェクタアウトレット（７４，１７４，２７４）に接続されるとともにインジェクタアウトレット（７４，１７４，２７４）からの流体流れを少なくとも部分的に停止させるための閉位置を含む。第２バルブ（４０，１４０）は、インジェクタインレット（７２，１７２，２７２）に接続されるとともにインジェクタインレット（７２，１７２，２７２）への流体流れを少なくとも部分的に停止させるための閉位置を含む。圧力検知装置（４４，１４４）は、インジェクタ（３４，１３４，２３４）のインジェクタインレット圧力低下を検知するために構成される。インジェクションシステム（２０，１２０）は、圧力検出装置（４４，１４４）によって測定された圧力低下率が、第１バルブ（３６，１３６）及び第２バルブ（４０，１４０）が閉位置に位置する時にインジェクタインレット（７２，１７２，２７２）と第２バルブ（４０，１４０）との間で測定された圧力低下率を示す予め決定された圧力値に少なくとも等しい場合に、インジェクタインレット（７２，１７２，２７２）への流体流れを少なくとも部分的に停止又は妨げるように構成される。
2012504206.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
インジェクションシステム（２０，１２０）は、
インジェクタインレット（７２，１７２，２７２）及びインジェクタアウトレット（７４，１７４，２７４）を含むインジェクタ（３４，１３４，２３４）と、
前記インジェクタアウトレット（７４，１７４，２７４）に接続されて、前記インジェクタアウトレット（７４，１７４，２７４）からの流体流れを少なくとも部分的に停止させるための閉位置を含む第１バルブ（３６，１３６）と、
前記インジェクタインレット（７２，１７２，２７２）に接続されて、前記インジェクタインレット（７２，１７２，２７２）への流体流れを少なくとも部分的に停止させるための閉位置を含む第２バルブ（４０，１４０）と、
一定の期間に亘って前記インジェクタ（３４，１３４，２３４）のインレット圧力低下を検知するように構成される圧力検知装置（４４，１４４）と、
を含み、
前記インジェクションシステム（２０，１２０）は、前記圧力検知装置（４４，１４４）によって測定された圧力低下率が、前記第１バルブ（３６，１３６）及び前記第２バルブ（４０，１４０）が閉位置に位置する時に前記インジェクタインレット（７２，１７２，２７２）と前記第２バルブ（４０，１４０）との間で測定された圧力低下率を示す予め決定された圧力値に少なくとも等しい場合に、前記インジェクタインレット（７２，１７２，２７２）への流体流れを少なくとも部分的に停止するように構成されていることを特徴とするインジェクションシステム（２０，１２０）。
【請求項２】
前記第１バルブ（３６，１３６）は、チェックバルブであることを特徴とする請求項１に記載のインジェクションシステム（２０，１２０）。
【請求項３】
前記チェックバルブ（３６，１３６）は、前記インジェクタアウトレット（７４，１７４，２７４）に隣接して配置されていることを特徴とする請求項２に記載のインジェクションシステム（２０，１２０）。
【請求項４】
前記第２バルブ（４０，１４０）は、オン／オフバルブ（４０，１４０）であることを特徴とする請求項１に記載のインジェクションシステム（２０，１２０）。
【請求項５】
圧力調整バルブ（３２，１３２）をさらに含み、前記圧力調整バルブ（３２，１３２）は、前記インジェクタ（３４，１３４，２３４）内への流体流量を少なくとも部分的に制御するように構成されることを特徴とする請求項１に記載のインジェクションシステム（２０，１２０）。
【請求項６】
前記圧力調整バルブ（３２，１３２）は、機械的に作動するバルブであることを特徴とする請求項５に記載のインジェクションシステム（２０，１２０）。
【請求項７】
ポンプ（３０，１３０）及びリザーバ（３８，１３８）をさらに含み、前記ポンプ（３０，１３０）は、前記リザーバ（３８，１３８）から前記インジェクタ（３４，１３４，２３４）へ流体（５０，１５０）を移動させるために構成されることを特徴とする請求項５に記載のインジェクションシステム（２０，１２０）。
【請求項８】
前記ポンプ（３０，１３０）から前記圧力調整バルブ（３２，１３２）及び前記第２バルブ（４０，１４０）の１つへ流体（５０，１５０）を移送するために構成されるポンプ放出ライン（２８，１２８）をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のインジェクションシステム（２０，１２０）。
【請求項９】
圧力還流ライン（１６８）をさらに含み、前記圧力還流ライン（１６８）は、前記第２バルブ（１４０）が閉位置に位置する時に流体（１５０）を前記第２バルブ（１４０）から前記リザーバ（１３８）へ移送するために構成されることを特徴とする請求項８に記載のインジェクションシステム（２０，１２０）。
【請求項１０】
前記チェックバルブ（３６，１３６）は、ボール（４７）とばね（４８）とを含むことを特徴とする請求項２に記載のインジェクションシステム（２０，１２０）。
【請求項１１】
前記圧力調整バルブ（３２，１３２）は、前記ポンプ（３０，１３０）と前記インジェクタ（３４，１３４，２３４）との間に配置されることを特徴とする請求項７に記載のインジェクションシステム（２０，１２０）。
【請求項１２】
前記インジェクタ（３４，１３４，２３４）は、流体（５０，１５０）を放出するように構成されるインジェクションオリフィス（７６，１７６）をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のインジェクションシステム（２０，１２０）。
【請求項１３】
前記インジェクタ（３４，１３４，２３４）は、計量オリフィス（７７，１７７）をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のインジェクションシステム（２０，１２０）。
【請求項１４】
前記第２バルブ（４０，１４０）、前記圧力調整バルブ（３２，１３２）、前記ポンプ（３０，１３０）、或いは前記インジェクタ（３４，１３４，２３４）、又はこれらの２つ以上の組み合わせの運転を制御するように構成されるコントローラ（４２，１４２）をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のインジェクションシステム（２０，１２０）。
【請求項１５】
前記圧力検知装置（４４，１４４）は、前記インジェクタインレット（７２，１７２，２７２）と前記第２バルブ（４０，１４０）との間で測定された圧力低下率を示す信号を前記コントローラ（４２，１４２）へ送信するように構成されることを特徴とする請求項１４に記載のインジェクションシステム（２０，１２０）。
【請求項１６】
前記コントローラ（４２，１４２）は、前記インジェクタ（３４，１３４，２３４）のデューティサイクルを制御するように構成されることを特徴とする請求項１４に記載のインジェクションシステム（２０，１２０）。
【請求項１７】
前記インジェクタ（２３４）は、チェックバルブ（２４６）をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のインジェクションシステム（２０，１２０）。
【請求項１８】
インジェクションシステム（２０，１２０）は、
インジェクタインレット（７２，１７２，２７２）及びインジェクタアウトレット（７４，１７４，２７４）を含むインジェクタ（３４，１３４，２３４）と、
前記インジェクタ（３４，１３４，２３４）への流体流れを制御するために構成されて、可変速度を有するように構成されるポンプ（３０，１３０）と、
前記インジェクタインレット（７２，１７２，２７２）に接続されて、前記インジェクタインレット（７２，１７２，２７２）への流体流れを少なくとも部分的に停止させるための閉位置を含むバルブ（４０，１４０）と、
一定の期間に亘って前記インジェクタ（３４，１３４，２３４）のインレット圧力低下を検知するために構成される圧力検知装置（４４，１４４）と、
を含み、
前記インジェクションシステム（２０，１２０）は、前記圧力検知装置（４４，１４４）によって測定された圧力低下率が、前記バルブ（４０，１４０）が閉位置に位置する時の前記インジェクタインレット（７２，１７２，２７２）と前記バルブ（４０，１４０）との間で測定された圧力低下率を示す予め決定された圧力値に少なくとも等しい場合に、前記インジェクタインレット（７２，１７２，２７２）への流体流れを少なくとも部分的に停止させるように構成されていることを特徴とするインジェクションシステム（２０，１２０）。
【請求項１９】
オン／オフバルブ（４０，１４０）からインジェクタ（３４，１３４，２３４）へ流体（５０，１５０）を移送して、前記インジェクタ（３４，１３４，２３４）は、インジェクタインレット（７２，１７２，２７２）及びインジェクタアウトレット（７４，１７４，２７４）を含むステップ（６０２）と、
前記インジェクタ（３４，１３４，２３４）からチェックバルブ（３６，１３６）へ前記流体（５０，１５０）を移送するステップ（６０２）と、
前記インジェクタインレット（７２，１７２，２７２）へ流れる前記流体（５０，１５０）を少なくとも部分的に停止させるために前記オン／オフバルブ（４０，１４０）を閉弁するステップ（６０６）と、
前記インジェクタアウトレット（７４，１７４，２７４）から流れる前記流体（５０，１５０）を少なくとも部分的に停止させるために前記チェックバルブ（３６，１３６）を閉弁するステップ（６０６）と、
前記インジェクタ（３４，１３４，２３４）のインジェクタインレット圧力低下を測定して、前記圧力低下は、前記オン／オフバルブ（４０，１４０）及び前記チェックバルブ（３６，１３６）が各々閉位置に位置する時に少なくとも２回測定されるステップ（６０８）と、
前記圧力低下を予め決定された圧力値と比較して、前記予め決定された圧力値は、前記インジェクタインレット（７２，１７２，２７２）と前記オン／オフバルブ（４０，１４０）との間の圧力低下率であるステップ（６１０）と、
前記インジェクタインレット（７２，１７２，２７２）の圧力低下率が前記予め決定された圧力値に少なくとも等しい場合に前記インジェクタインレット（７２，１７２，２７２）への流体流れを少なくとも部分的に停止させるステップ（６１２）と、
を含むことを特徴とするインジェクションシステム（２０，１２０）のリークを検出する方法（６００）。
【請求項２０】
圧力調整バルブ（３２，１３２）によって前記インジェクタインレット（７２，１７２，２７２）への前記流体の量を少なくとも部分的に制御するステップ（６０４）をさらに含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に流体圧システムに関するもので、流体圧システムのリークを検出及び防止するためのシステムを含む。
【背景技術】
【０００２】
一般に、排気ガス後処理システムは、排気ガス中の窒素酸化物(NOx)の量を低減するためにディーゼルエンジンとともに使用される。ある型の後処理システムは、例えばアンモニア、燃料又は尿素等の還元剤を排気ガス中へ噴霧するためのインジェクタを含む。そして、排気ガスは、還元剤が排気ガス中の窒素酸化物と反応して水と窒素とを生成することにより排気ガス中の窒素酸化物の量が低減される触媒コンバータへ移送される。触媒コンバータにおける反応後、排気ガスは、触媒コンバータから解放されて大気中へ放出される。
【０００３】
後処理システムによって生じる１つの問題は、還元剤が後処理システムの外にリークすることである。特に、還元剤が、インジェクタに到達する前に後処理システムからリークすることは問題である。後処理システムによって生じる他の問題は、インジェクタは、還元剤が、還元剤を排気ガス中へ逃がすことを許容するインジェクションオリフィスからリークすることである。後処理システムがインジェクタに対して排気ガス中へ還元剤を解放しないように指令している時でさえ、還元剤がインジェクションオリフィスからリークすることがある。
【発明の概要】
【０００４】
インジェクションシステムは、インジェクタインレット及びインジェクタアウトレットを含むインジェクタ；インジェクタアウトレットに連通される第１バルブ；インジェクタインレットに連通される第２バルブ；及び一定の期間に亘ってインジェクタのインレット圧力の低下を検出するために構成された圧力検出装置を含む。第１バルブは、インジェクタアウトレットからの流体流れを少なくとも部分的に停止させる閉位置を含む。第２バルブは、インジェクタインレットへの流体流れを少なくとも部分的に停止させる閉位置を含む。インジェクションシステムは、圧力検出装置によって測定された圧力低下率が、第１バルブ及び第２バルブが閉位置に位置する場合にインジェクタインレットと第２バルブとの間で測定された圧力低下率を示す予め決定された圧力値に少なくとも等しい場合に、インジェクタインレットへの流体流れを少なくとも部分的に停止させるように構成されている。
【０００５】
インジェクションシステムのリークを検出する方法は、インジェクタがインジェクタインレット及びインジェクタアウトレットを含み、オン／オフバルブからインジェクタへ、及びインジェクタからチェックバルブへ流体を移送するステップ、インジェクタインレットへの流れを少なくとも部分的に停止させるためにオン／オフバルブを閉弁するとともに、インジェクタアウトレットからの流体流れを少なくとも部分的に停止させるためにチェックバルブを閉弁するステップ、インジェクタのインジェクタインレット圧力低下を測定して、オン／オフバルブ及びチェックバルブが各々閉位置に位置する場合に圧力低下が少なくとも２回測定されるステップ、圧力低下と予め決定された圧力値とを比較して、予め決定された圧力値はインジェクタインレットとオン／オフバルブとの間の圧力低下率であるステップ、及びインジェクタインレットの圧力低下率が予め決定された圧力値に少なくとも等しい場合に、インジェクタインレットへの流体流れを少なくとも部分的に停止させるステップ、を含む。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
一例として、本発明の実施形態を添付した図面を参照して説明する。
【図１】本発明の一実施形態に係るリーク検出モードにおける運転のために構成されたインジェクションシステムの概略図である。
【図２】図１のインジェクションシステムの燃料インジェクタの断面図である。
【図３】図２の燃料インジェクタの部分拡大図である。
【図４】本発明の一実施形態に係るリーク検出モードでの運転のために構成されたインジェクションシステムの概略図である。
【図５】図１又は図４のインジェクションシステムに関連しての使用に適する燃料インジェクタの断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に係るインジェクションシステムにおいてリークを検出するプロセスのステップを概略的に図解したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下の論考及び図面も参照して、開示されたシステム及び方法に対する実例となるアプローチを詳細に説明する。図は、いくつかの可能なアプローチを示しているが、スケール及び確かな特徴を必ずしも示しておらず、本明細書のよりよい図解及び説明のために、誇張、除去、又は部分的に断面で示されている。さらに、この中で説明される記述は、請求項に、図面に示された及び以下の詳細な説明に開示された正確な形状及び配置に網羅的又はその逆の制限又は限定を加えることを意図していない。本発明は実施形態に関連して説明されるが、本発明をこれらの実施形態に限定することを意図していないことは理解されるであろう。それどころか、本発明は、追加された請求項によって具体化される本発明の精神及び範疇に含まれる、選択肢の全て、変形、及び同等のものを包含することを意図している。
【０００８】
さらに、いくつかの定数は、以下の論考で持ち出される。ケースによっては、実例となる定数の有用性がもたらされる。他のケースでは、特定の有用性が与えられることはない。定数の有用性は、組み合わされるハードウェアの特性及びこのような相互の特性の相互関係の他に開示されたシステムに組み合わされる環境条件及び運転条件に依存する。
【０００９】
次に図面に注目すると、図１は、典型的なインジェクションシステム２０を概略的に図解する。典型的なインジェクションシステム２０は、様々な適用に使用することが可能であり、燃料インジェクションシステム及び注入システム、その他のシステムを含むが限定されない。インジェクションシステム２０は、ポンプ３０、圧力調整バルブ３２、流体インジェクタ３４、第１バルブ３６（例えば、チェックバルブ３６）、流体５０のリザーバ３８、第２バルブ４０（例えば、オン／オフバルブ４０）、コントローラ４２及び圧力センサ４４を含む。流体５０は、インジェクションシステム２０を流通するとともに、インジェクタ３４から選択的に放出される。流体５０は、特定の適用に適した液体又は気体とすることが可能であり、例えば、燃料噴射又は注入システムに使用される、アンモニア、燃料、又は尿素を含むが限定されない。ポンプ３０は、流体５０をリザーバ３４からインジェクタ３４へ移送する。
【００１０】
ポンプ３０は、インジェクションシステム２０へ圧力流体５０の流れを供給する。ポンプ３０は、リザーバ３８に対して流体接続されるポンプインレット２２と圧力流体５０が放出されるポンプアウトレット２４とを含む。ポンプ３０は、ポンプインレット２２に対して流体接続される受け入れライン２６を通してリザーバ３８から流体５０を受け入れる。ポンプ３０は、定容積型ポンプであって、ギアポンプ、ベーンポンプ、軸流ピストンポンプ、又は渦流ピストンポンプを含むが限定されない。ポンプ３０は、運転速度が与えられた時点で流体５０の流れを作り出すために運転することができる。しかしながら、例えば、可変容積型ポンプのような他のタイプのポンプが圧力流体の流れを供給するために利用可能であることは認識されるであろう。
【００１１】
さらに、インジェクションシステム２０は、圧力調整バルブ３２及びオン／オフバルブ４０に対してポンプアウトレット２４を流体接続させるポンプ放出ライン２８を含む。ポンプ３０から放出された圧力流体５０は、ポンプ放出ライン２８を通して、圧力調整バルブ、オン／オフバルブ４０の１つ又はその両方へ流れる。ポンプ放出ライン２８は、圧力調整バルブ３２に対して流体接続される一方のブランチとオン／オフバルブ４０に流体接続される他方のブランチとの２つに分岐される。ポンプ３０から放出された流体５０の一部は圧力調整バルブ３２へ放出されて、流体５０の一部はオン／オフバルブ４０へ放出される。
【００１２】
圧力調整バルブ３２は、インジェクタ３４へ放出される流体５０の圧力を少なくとも部分的に制御するために使用される。圧力調整バルブ３２は、開位置と閉位置との間で選択的に調整される。全開位置又は全閉位置において、圧力調整バルブ３２は、インジェクタ３４へ放出される流体５０の圧力もまた完全に制御することができる。インジェクタ３４へ放出される流体５０の圧力は、オン／オフバルブ４０をバイパスするためにポンプ放出ライン２８から流体５０の一部を許容してその代わりに圧力調整バルブ３２を通過するように、圧力調整バルブ３２を開弁させることによって制御することができる。流体５０は、圧力調整バルブ３２をリザーバ３８に流体接続させるリザーバインレットライン６０を経由してリザーバ３８へ戻される。圧力調整バルブ３２によって移送されない流体５０の残りの部分は、オン／オフバルブ４０によって圧力ライン６４へ移送される。圧力ライン６４は、オン／オフバルブ４０のエグジットポートをインジェクタ３４のインレットポートに流体接続させる。圧力ライン６４における圧力レベルは、リザーバ３８へ戻るポンプ放出ライン２８から切り換えられる流体５０の量を調整することによって制御される。圧力調整バルブ３２は、流体５０の一部がポンプ放出ライン２８からリザーバインレットライン６０内へ流れることを選択的に許容することによって圧力ライン６４の圧力を少なくとも部分的に制御することができる。リザーバ３８への流体５０の流れの減少は圧力ライン６４の圧力を増加させるのに対して、圧力ライン６４における圧力レベルは、ポンプ放出ライン２８からリザーバ３８へ移送される流体の量が増加することによって減少する。これがインジェクタ３４へ放出される流体の圧力を制御するためのただ１つのアプローチであること、及び、他のアプローチは特定の適用の要求に依存することを利用すること、は認識されるであろう。例えば、圧力調整バルブ３２は、インジェクションシステム２０から省くことができ、また、流体５０の圧力及び流れは、ポンプ３０の速度を可変させることにより制御することができる。
【００１３】
インジェクタ３４への流体の流れは、オン／オフバルブ４０によってさらに制御することができる。オン／オフバルブ４０は、開位置と閉位置との間で選択的に調整される。オン／オフバルブ４０が閉弁されている又はオフになっている場合、オン／オフバルブ４０は、圧力ライン６４に対して少なくとも部分的に閉塞又は実質上閉塞される。逆に言うと、オン／オフバルブ４０が開位置に位置する場合、オン／オフバルブ４０は、オンの状態で圧力ライン６４によるポンプ放出ライン２８からインジェクタ３４への流体５０の流れを許容する。第２バルブは、本発明の一実施形態に関連してオン／オフバルブ４０として説明されるが、第２バルブ４０は、流量弁、可変流量弁、圧力制御弁、又は本発明の他の実施形態で使用されるいくつかの他の多様なバルブを含む。
【００１４】
次に図１〜図３を参照すると、インジェクタ３４は、インジェクタインレット７２、インジェクタアウトレット７４、インジェクションオリフィス７６を含む。再び図１を参照すると、インジェクタ３４へ圧力流体を供給するための圧力ライン６４は、インジェクタインレット７２に流体接続されている。再び図１〜図３を参照すると、流体５０は、インジェクタインレット７２からインジェクタ３４へ導入されるとともにインジェクションオリフィス７６又はインジェクタアウトレット７４のいずれかを通ってインジェクタ３４から排出される。インジェクタ３４は、開位置と閉位置との間を選択的に循環する。流体５０は、開位置のインジェクタ３４を運転する場合にインジェクションオリフィス７６から放出されるとともに、インジェクションオリフィス７６を運転する場合（例えば、閉位置のインジェクタ３４を運転する場合）にインジェクタアウトレット７４を通ってインジェクタ３４から排出される。
【００１５】
次に図１、図２を参照すると、インジェクタ３４は、本発明の実施形態においてインジェクタアウトレット７４の上流に配置される計量オリフィス７７を含む。計量オリフィス７７は、インジェクタ３４を通過する流体の圧力及び流れを少なくとも部分的に制御するために、インジェクタインレット７２とインジェクタアウトレット７４との間の流路を制限する。オリフィス７７の流路面積を減少させることによる制限の増加は、概して、与えられた圧力でインジェクタ３４を通過する流体流れを減少させることになる。他方、オリフィス７７の流路面積を増加させることは、概して、与えられた圧力でインジェクタ３４を通過する流れを増加させる結果となる。
【００１６】
インジェクションオリフィス７６は、流体５０を霧状ミストとして放出するように構成されている。注入システムの一部として典型的なインジェクションシステム２０を使用する場合、ミストは、排気ガス流れ内へ放出される。また、流体５０は、インジェクタアウトレット７４を通ってインジェクタ３４から排出されるとともに、アウトレットライン７０及びリザーバインレットライン６０を通ってリザーバ３８へ移送される。
【００１７】
アウトレットライン７０内に配置されるチェックバルブ３６は、インジェクタアウトレット７４に流体連通されている。インジェクタアウトレット７４から放出される流体５０は、アウトレットライン７０を通過してチェックバルブ３６へ流れる。チェックバルブ３６は、特定の適用の要求に依存する様々な異なる構成を有する。チェックバルブ３６は、一方向への流れを阻止するとともに逆方向への流れを選択的に制限するように作動する。例えば、チェックバルブ３６は、リザーバインレットライン６０からインジェクタアウトレットライン７０への方向の流れがバルブを通過することを阻止すると同時に、制限された状況下で逆方向の流れが許容されるように配置されて示されている。チェックバルブ３６は閉位置を含み、チェックバルブ３６は、インジェクタアウトレット７４からリザーバ３８へ流れる流体５０を少なくとも部分的に阻止するように構成されている。チェックバルブの１つの典型的な構成は、付勢機構４８（例えば、付勢ばね）によって閉位置へ付勢される制限部材４７（例えば、ボール）を含む。付勢機構４８によって作用される付勢力は、バルブ３６が開弁を開始する時の圧力レベルに基づき決定される。チェックバルブ３６は、アウトレットライン７０内の圧力が制限部材４７に適用される付勢力を超えた時点で開弁を開始して、それによって、アウトレットライン７０からリザーバインレットライン６０へ通過する流れが許容される。一例において、チェックバルブ３６は、約８０psi（０．５５１MPa）、又は他の望ましい圧力で開弁を開始するように構成されている。しかしながら、注目すべきは、チェックバルブ３６が様々な望ましい圧力値に設定されることである。チェックバルブ３６がインジェクションシステムに使用される様々なバルブの一例に過ぎないことは認識されるであろう。圧力調整バルブ３２、第１バルブ３６（例えば、チェックバルブ３６）、及び第２バルブ４０（例えば、オン／オフバルブ４０）はインジェクションシステム２０の他の実施形態に応じて様々なバルブを含む。
【００１８】
インジェクションシステム２０の運転は、圧力調整バルブ３２、オン／オフバルブ４０、ポンプ３０、及び／又はインジェクタ３４の運転を監視及び制御することができるように構成されたコントローラ４２によって制御されている。コネクタ５８は、ポンプ３０をコントローラ４２へ操作可能に接続する。コネクタ５８は、例えば電力等のポンプ３０を駆動するための動力を提供するために使用される。加えて、速度及び出力圧力等のポンプ３０の運転特性に関連する電子情報は、例えば、ポンプ３０からコントローラ４２へコネクタ５８を介して伝達される。
【００１９】
コネクタ５４及び５６は、それぞれ、圧力調整バルブ３２及びオン／オフバルブ４０をコントローラ４２へ操作可能に接続する。コネクタ５７は、インジェクタ３４をコントローラ４２へ操作可能に接続する。
【００２０】
圧力センサ４４は、圧力ライン６４の圧力を検出するために設けられている。圧力センサ４４は、圧力ライン６４内の圧力の検出信号をコントローラ４２へ送信するように構成されている。コントローラ４２は、少なくとも一部において圧力センサ４４から受信した圧力情報に基づき、圧力調整バルブ３２、オン／オフバルブ４０及びインジェクタ３４を含むが限定されない様々なシステム部品の運転を制御するための制御信号を生じる。例えば、インジェクタ３４に対するインレット圧力が望ましいレベルに維持されるのが望ましい。コントローラ４２は、圧力センサ４４を使用して圧力ライン６４内の圧力を監視することができる。圧力センサ４４から受信した圧力情報に基づいて、コントローラ４２は、インジェクタ３４に対する望ましいインレット圧力を維持するために、圧力調整バルブ３２の運転を制御するための適切な制御信号を公式化することができる。
【００２１】
また、コントローラ４２は、インジェクタ３４のデューティサイクルを制御するように構成されている。コントローラ４２は、インジェクタ３４の開閉のタイミング及び継続時間を条件として指定する適切な制御信号を通過するか又は公式化する。
【００２２】
継続して図１を参照すると、インジェクションシステム２０は、インジェクションシステムが流体をリークしているか否かを評価するためのリーク検出モードで運転される。通常、リーク検出モードは、予め決定された圧力までインジェクションシステム２０の少なくとも一部を加圧すること及び一定の期間を超えて加圧された領域内で圧力レベルを監視することを含む。加圧された領域内の圧力の損失は、リークの存在を示す。リークを検出した場合、コントローラ４２は、インジェクタシステムを無効にするか、他の適正な動作をするように構成されている。オン／オフバルブ４０、圧力センサ４４、圧力ライン６４、インジェクタ３４、アウトレットライン７０、及びチェックバルブ３６は、インジェクションシステム２０にリークが存在するか否かを決定することにおいて協働する。
【００２３】
リークの検査を受けたインジェクションシステム２０の一部は、流体ネットワーク内のオン／オフバルブ４０及びチェックバルブ３６の配置に影響を及ぼす。典型的なインジェクションシステム２０において、リークが検査された流体回路の一部は、オン／オフバルブ４０からチェックバルブ３６まで延びるとともに、圧力ライン６４、インジェクタ３４、及びアウトレットライン７０を含む。しかしながら、インジェクションシステム２０の他の部分が本発明の他の実施形態及びバルブ（例えば、第１バルブ３６及び第２バルブ４０）のロケーションに基づきリークが検査されることは、本発明の他の実施形態とは異なる。
【００２４】
ポンプ３０がインジェクタ３４へ圧力流体を供給するために運転されると、リーク検出モードは、インジェクタ３４及びオン／オフバルブ４０を閉弁することによって開始する。また、圧力調整バルブ３２は、オン／オフバルブ４０に対するインレット圧力を減少させるために開弁されて、オン／オフバルブ４０を通してのポンプ放出ライン２８から圧力ライン４０への流体のリークの可能性を最小限にする。オン／オフバルブ４０の閉弁は、インジェクタインレット７２への流体５０の供給を実質上停止する。アウトレットライン７０内の圧力がオン／オフバルブ４０の閉弁よりも前にチェックバルブ３６の作動圧力よりも高いと仮定すると、オン／オフバルブ４０の閉弁（それによってチェックバルブは最初のうち少なくとも部分的に開弁する）に起因して、アウトレットライン７０内の圧力は、開弁されたチェックバルブ３６を通してリザーバインレットライン６０へ流体５０が通過することで低下し続ける。アウトレットライン７０の圧力がチェックバルブ３６の作動圧力に近づくと、チェックバルブ３６は、閉弁を開始してリザーバインレットライン６０に対する流体５０の流れを少なくとも部分的に閉塞する。アウトレットライン７０内の圧力が一度チェックバルブ３６の作動圧力に到達すると、チェックバルブ３６は完全に閉弁されて、それによって、インジェクタアウトレットライン７０からリザーバインレットライン６０への流体の流れを実質上制限する。このリーク検出モードの時点で、チェックバルブ３６とオン／オフバルブ４０との双方は閉弁されており、また、圧力流体５０は、圧力ライン６４、インジェクタ３４及びアウトレットライン７０に存在して、チェックバルブ３６とオン／オフバルブ４０との間に閉じ込められる。
【００２５】
リーク検出モードは、圧力センサ４４を使用して圧力ライン６４内の圧力レベルの監視を続行することにより継続される。コントローラ４２は、圧力センサ４４を使用して、一定の期間に亘って、圧力ライン６４内の圧力低下を監視する。コントローラ４２は、チェックバルブ３６及びオン／オフバルブ４０が閉弁された後、少なくとも２つの圧力ライン６４の圧力測定値を取る。圧力ライン６４の圧力は、検出された圧力低下に到達したことに対して予め決定された圧力値と比較される。予め決定された圧力値は、条件として指定された、特定の、及び／又は正確な圧力値であるとともに本発明の異なる実施形態に基づき変化する。予め決定された圧力値は、第１バルブ３６及び第２バルブ４０が閉位置に位置する場合のインジェクタインレット７２と第２バルブ４０との間で測定された圧力低下率を意味する。テストされたインジェクタシステムのセクションにリークがある場合、結果として、圧力低下に応じた流体損失が生じる。これに従って、検出された圧力低下は、リークが存在する信号を出す。リークが検出された場合、コントローラ４２は、ポンプ３０の停止、オン／オフバルブ４０の閉位置の維持、及び／又は圧力調整バルブ３２の開弁を含むが限定されない適切な作動を行うように構成されている。圧力調整バルブ３２が開弁する間オン／オフバルブ４０が閉弁される一実例において、それによって、実質上全ての流体５０がポンプ放出ライン２８からリザーバインレットライン６０へ流れることが許容される。オン／オフバルブ４０が閉弁されている時に圧力調整バルブ３２の開弁を維持することは、ポンプ放出ライン２８内の圧力低下を引き起こす。オン／オフバルブ４０が閉位置に位置する場合、圧力低下は、オン／オフバルブ４０を通しての流体５０のリークが最小限になるので、ポンプ放出ライン２８の圧力低下は望ましい。リークの存在を検出するために使用される予め決定された圧力値は、コントローラ４２のメモリにプログラム又は格納されている。
【００２６】
図４を参照すると、インジェクションシステム１２０は、ポンプ１３０、機械的に作動する圧力調整バルブ１３２、インジェクタ１３４、第１バルブ１３６（例えば、チェックバルブ１３６）、流体１５０のリザーバ１３８、第２バルブ１４０（例えば、オン／オフバルブ１４０）、コントローラ１４２及び本発明の実施形態に基づく圧力センサ１４４を含む。流体１５０は、インジェクションシステム１２０を通過して流れる。圧力ライン１６４は、流体１５０をオン／オフバルブ１４０からインジェクタ１３４へ移送する。アウトレットライン１７０は、流体１５０をインジェクタ１３４からリザーバ１３８へ移送する。圧力還流ライン１６８は、オン／オフバルブ１４０が閉位置に位置する場合にオン／オフバルブ１４０からリザーバ１３８への流体１５０の移送をもたらす。圧力還流ライン１６８は、オン／オフバルブ１４０をリザーバインレットライン１６０に流体接続している。
【００２７】
インジェクションシステム１２０の運転中、オン／オフバルブ１４０は、オン／オフバルブが閉位置に位置する場合に流体１５０の流れをリザーバインレットライン１６０へ放出するために圧力還流ライン１６８を通して再案内する。これは、例えば、インジェクションシステム１２０がリーク検出モードで運転されているとともにオン／オフバルブ１４０が閉弁されている場合に発生する。オン／オフバルブ１４０が閉弁されているため、ポンプ１３０からの流れは、圧力ライン１６４に入ることが実質上妨げられる。リーク検出モードでインジェクションシステム１２０が運転されている場合、流体１５０は、オン／オフバルブ１４０から圧力還流ライン１６８を通ってリザーバインレットライン１６０へ流れる。流体１５０は、圧力還流ライン１６８を通ってリザーバインレットライン１６０内へ移送されることに起因して、ポンプ放出ライン１２８の圧力が低下して、それによって、オン／オフバルブ１４０を介しての圧力ライン１６４内で発生するリークを最小限にする。流体１５０は、リザーバインレットライン１６０を通ってリザーバ１３８へ移動する。
【００２８】
引き続き図４を参照すると、インジェクションシステム１２０はまた、機械的に作動する圧力調整バルブ１３２を含む。圧力調整バルブ１３２は、インジェクタ１３４へ放出される流体の圧力を制御するために作動する。圧力調整バルブ１３２は、ポンプ放出ライン１２８に存在する流体の圧力を検知するとともに、検知された圧力が望ましい圧力レベルとなるように調節する。これは、インジェクタ１３４を通過する流れの変化に応じて、圧力調整バルブ１３２を通過してリザーバ１３８へ戻される流体の量を選択的に変化させることによって成し遂げられる。
【００２９】
図５を参照すると、インジェクタ２３４は、インジェクタインレット２７２、インジェクタアウトレット２７４、及びインジェクションオリフィス２７６を含む。インジェクタ２３４は、さらに、インジェクタアウトレット２７４内又は隣接して配置されるチェックバルブ２４６を含む。図１及び図４に各々示されるように、インジェクタ２３４がインジェクタシステム２０又はインジェクタシステム１２０のいずれかに使用されることは認識されるべきである。チェックバルブ２４６は、チェックバルブ３６及び１３６（図１及び図４参照）と同じ機能を果たす目的で使用される。チェックバルブ３６及び１３６は、インジェクタ２３４が使用される場合、アウトレットライン７０及び１７０（図１及び図４参照）から省略することができる。インジェクタ２３４は、インジェクタアウトレット２７４に計量オリフィスを含まない。これは、チェックバルブ２４６が、インジェクタアウトレット２７４に配置された場合、本質上、計量オリフィス７７（図１及び図２参照）としての同じ機能を果たし、その結果、切り離されたオリフィスが必要なくなるからである。インジェクタ２３４内にチェックバルブ２４６を組み込むことは、部品点数を削減することによってインジェクションシステム１２０の複雑化及びコストを軽減させる可能性がある。
【００３０】
図６は、インジェクションシステム２０，１２０におけるリークを検出する方法及び／又はプロセス６００を図解する。プロセス６００は、流体５０，１５０がポンプ３０，１３０からオン／オフバルブ４０，１４０へ、及びオン／オフバルブ４０，１４０からインジェクタ３４，１３４，２３４へ移送されるステップ６０２で始まる。そして、流体５０，１５０は、インジェクタ３４，１３４，２３４からチェックバルブ３６，１３６へ流れる。前述したように、インジェクタ３４，１３４，２３４は、インジェクタインレット７２，１７２，２７２及びインジェクタアウトレット７４，１７４，２７４を含む。オン／オフバルブ４０，１４０は、圧力ライン６４，１６４によってインジェクタ３４，１３４，２３４に流体接続されて、チェックバルブ３６，１３６は、アウトレットライン７０，１７０によってインジェクタ３４，１３４，２３４に流体接続されており、例えば、図１及び図４に概して図解されている。そして、プロセス６００はステップ６０４へ進む。
【００３１】
ステップ６０４では、インジェクタインレット７２，１７２，２７２へ放出される流体５０，１５０の圧力は、圧力調整バルブ３２，１３２によって制御されている。例えば、図１に概して図解されるように、圧力調整バルブ３２は、インジェクタ３４へ放出される流体５０の圧力を制御する。流体５０，１５０の圧力は、圧力調整バルブ３２，１３２を通過するポンプ放出ライン２８，１２８からの流体５０，１５０の一部を調節することによって制御される。そして、流体５０，１５０は、リザーバインレットライン６０，１６０によってリザーバ３８，１３８へ戻される。そして、圧力調整バルブ３２，１３２を通って移動されない残りの流体５０，１５０は、オン／オフバルブ４０，１４０を通って圧力ライン６４，１６４へ移送される。そして、プロセス６００は、ステップ６０６へ進む。
【００３２】
ステップ６０６では、オン／オフバルブ４０，１４０は、インジェクタインレット７２，１７２，２７２への流体５０，１５０の流れを少なくとも部分的に停止させるために閉弁される。さらにまた、チェックバルブ３６，１３６インジェクタアウトレット７４，１７４，２７４からの流体５０，１５０の流れを少なくとも部分的に停止させるために閉弁される。前述したように、オン／オフバルブ４０，１４０及びチェックバルブ３６，１３６は、インジェクションシステム２０，１２０がリーク検出モードである場合に閉弁される。インジェクションシステム２０，１２０は、インジェクタ３４，１３４，２３４が流体５０，１５０をリークしているか否かを判定するためのリーク検出システムを含む。さらにまた、リーク検出システムは、流体５０，１５０が圧力センサ４４，１４４とチェックバルブ３６，１３６との間でインジェクションシステム２０，１２０から漏出しているか否かを決定する。そして、プロセス６００は、ステップ６０８へ進む。
【００３３】
ステップ６０８では、インジェクタインレット７２，１７２，２７２とオン／オフバルブ４０，１４０との間で圧力低下が測定されて、その圧力低下は、オン／オフバルブ４０，１４０及びチェックバルブ３６，１３６が閉位置に位置する場合に測定される。より具体的には、インジェクションシステム２０，１２０がリーク検出システムに入り込む（例えば、リーク検出モードで運転する）場合、チェックバルブ３６，１３６及びオン／オフバルブ４０，１４０の双方は各々閉弁されて、チェックバルブ３６，１３６とオン／オフバルブ４０，１４０との間に位置される流体５０，１５０が制限される。リーク検出システムは、圧力センサ４４，１４４が一定の期間に亘って圧力ライン６４，１６４における圧力低下を監視するように作動する。それは、圧力センサ４４，１４４が圧力ライン６４，１６４の圧力の少なくとも２つの測定値を取ることである。そして、プロセス６００は、ステップ６１０へ進む。
【００３４】
ステップ６１０では、圧力低下は、インジェクタインレット７２，１７２，２７２とオン／オフバルブ４０，１４０との間の圧力低下率である予め決定された圧力値と比較される。圧力ライン６４，１６４の圧力が予め決定された圧力値を超えたか否かを圧力センサ４４，１４４が示す場合にリーク検出システムは作動して、予め決定された圧力値は圧力ライン６４，１６４における一定の期間に亘っての圧力低下になる。それは、チェックバルブ３６，１３６及びオン／オフバルブ４０，１４０が閉弁された後に複数回、圧力ライン６４，１６４の圧力が測定されることである。
【００３５】
圧力低下が予め決定された値よりも大きい場合、プロセス６００はステップ６０４へ戻る。圧力低下が予め決定された値以下である場合、プロセス６００はステップ６１２へ進む。
【００３６】
ステップ６１２では、インジェクタインレット７２，１７２，２７２とオン／オフバルブ４０，１４０との間の圧力低下率が予め決定された圧力値以下である場合、インジェクタインレット７２，１７２，２７２への流体５０，１５０の流れが停止される。それは、圧力ライン６４，１６４が圧力損失量を決定するために監視されることであり、また、圧力損失量が予め決定された圧力値を超えた場合、インジェクションシステム２０，１２０はシャットダウンする。コントローラ４２，１４２は、圧力調整バルブ電気通信路５４、オン／オフバルブ電気通信路５６及びポンプ電気通信路５８の少なくとも１つを通して、圧力ライン６４，１６４の圧力が予め決定された圧力値よりも小さいことを示す信号を送信する。一例では、ポンプ３０，１３０は、インジェクタインレット７２，１７２，２７２への流体５０，１５０の流れを減少させるために停止される。圧力調整バルブ３２，１３２は開弁して、オン／オフバルブ４０，１４０は閉弁する。他の例では、ポンプ３０，１３０が運転を継続するのであれば、圧力調整バルブ３２，１３２は、インジェクションシステム２０，１２０内でダメージが生じることを回避するために開弁されたままである。そして、プロセス６００は完了する。インジェクションシステム２０，１２０において、リークを検出する方法及び／又はプロセスの１つ以上のステップは、インジェクションシステム２０，１２０に関連して繰り返すことができる。
【００３７】
本明細書は、開示内容を実行するためのベストモードの単に実施例に過ぎない以下の図面に関連して詳細に示される及び説明される。ここで説明された開示内容の図面の様々な代替案は、以下の請求項において定義されるように、明細書の精神及び範疇から逸脱することなく、開示内容を実行するために使用されることは、当業者によって理解されるべきである。それは、以下の請求項が明細書の範疇を定義するとともに、その結果、これら請求項及びそれらの同等のものの範疇内の方法及び装置がカバーされることを意図している。この明細書の記述は、ここで説明された要素の新規の及び明らかでない組み合わせの全てを含み、また、請求項は、この中又は後の出願で、これら要素の新規の及び明らかでない組み合わせのいくつかが開示されている。さらに、以下の図面は実例であり、また、様々な特徴又は要素が可能な組み合わせに必須であることは、この中又は後の出願でクレームされる。
【図１】
2012504206.tif 000003
【図２】
2012504206.tif 000004
【図３】
2012504206.tif 000005
【図４】
2012504206.tif 000006
【図５】
2012504206.tif 000007
【図６】
2012504206.tif 000008
【国際調査報告】
2012504206.tif 000009
2012504206.tif 000010
2012504206.tif 000011