JP2012127287A - エンジンの排気管噴射装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】噴射ノズル101の直前の燃料供給配管102に遮断バルブ111を設けると共に、遮断バルブ111上流の燃料供給配管102に蓄圧バルブ113を介してアキュムレータ114を接続する。そして、DPF再生のための燃料噴射後に、燃料供給バルブ105,108及び遮断バルブ111を閉じ、蓄圧バルブ113及び空気供給バルブ112を開き、燃料供給配管102内に残留する燃料を加圧空気によってアキュムレータ114内に押し込む。DPF再生の開始時には、蓄圧バルブ113を開き、アキュムレータ114に蓄積しておいた燃料を噴出させる。
【選択図】図2
Description
ここで、燃料供給配管内の残留燃料を空気で押し出して噴射ノズルから噴射させ、燃料供給配管内に残留する燃料を減らせば、燃料供給配管の詰まりを防止することができるが、係る構成とした場合、以下のような問題が生じる。
図1は、本願発明に係る排気管噴射装置を適用する、車両用のディーゼルエンジン(内燃機関)10を示す。
尚、排気浄化フィルタとして、前記DPF26Bの代わりに、フィルタ表面に触媒(活性成分及び添加成分)を担持させたCSF(Catalyzed Soot Filter)を使用できる。
EGR装置34は、排気管24を流れる排気の一部を吸気管14に還流させるEGR管34Aと、EGR管34Aを流れる排気を冷却するEGRクーラ34Bと、吸気管14に還流させる排気量(EGR率)を制御するEGR制御弁34Cとを備える。
ここで、負荷センサ46は、ディーゼルエンジン10の負荷Qを示す状態量として、吸気流量、吸気圧力、過給圧力、アクセル開度、吸気絞り弁の開度など、ディーゼルエンジン10のトルクと密接に関連する状態量を検出する。
コントロールユニット42は、例えば、エンジンの積算運転時間や、エンジン運転条件から推定した微粒子の排出量の積算値や、DPF26Bの上下流間の差圧などから、DPF26Bの再生要求の有無を判断する。
排気管噴射装置25は、燃料軽油を排気管24内に噴射する噴射ノズル101と、該噴射ノズル101に加圧燃料を導く燃料供給配管102と、燃料供給配管102の途中に合流し、加圧空気を燃料供給配管102内に導く空気供給配管103とを備える。
燃料供給配管102には、上流側から順に、上流側燃料供給バルブ105、チェックバルブ106、圧力センサ107、下流側燃料供給バルブ108が配置され、下流側燃料供給バルブ108をバイパスするバイパス配管109にチェックバルブ110を配置してあり、これらのバルブは噴射ノズル101への加圧燃料の供給を制御する。
上流側燃料供給バルブ105、下流側燃料供給バルブ108及び遮断バルブ111は、電磁式のバルブであって、コントロールユニット42から送られる駆動電流によって開閉作動する。
圧力センサ107は、チェックバルブ106と下流側燃料供給バルブ108との間の燃料供給配管102における燃料圧力を検出し、その検出信号をコントロールユニット42に出力する。
空気供給配管103には、空気供給バルブ112が介装される。尚、空気供給バルブ112の下流側に、加圧空気の逆流を止めるチェックバルブを備えることができる。
空気供給バルブ112は、電磁式のバルブであって、コントロールユニット42から送られる駆動電流によって開閉作動する。
具体的には、コントロールユニット42は、上流側燃料供給バルブ105、下流側燃料供給バルブ108、空気供給バルブ112の開閉制御状態の組み合わせから想定される、上流側燃料供給バルブ105と下流側燃料供給バルブ108との間の圧力と、実際に圧力センサ107が検出した圧力とを比較することで、上流側燃料供給バルブ105、下流側燃料供給バルブ108、空気供給バルブ112の閉固着故障や開固着故障の有無を診断する。
また、遮断バルブ111の直前の燃料供給配管21には、蓄圧バルブ113を介してアキュムレータ(蓄圧器)114を接続してある。
蓄圧バルブ113は、電磁式のバルブであって、コントロールユニット42から送られる駆動電流によって開閉作動する。
尚、図3のフローチャートに示すルーチンは、ディーゼルエンジン10の運転中に実行される制御プログラムを示す。
まず、ステップS81では、通常モードで排気管噴射装置25を制御する。
通常モードにおいては、図4に示すように、上流側燃料供給バルブ105、下流側燃料供給バルブ108及び蓄圧バルブ113を閉状態に保持する一方、遮断バルブ111を開状態に保持し、定期的に一定時間だけ空気供給バルブ112を開弁させることで、空気供給配管103及び空気供給配管103が合流した後の燃料供給配管21、更に、噴射ノズル101を介して排気管24内に空気を間欠的に噴射する。
上記の通常モードで排気管噴射装置25を制御している状態で、ステップS82では、DPF26Bの再生開始信号が発生したか否かを判断する。
再生開始信号が出力されると、噴射ノズル101から燃料軽油を噴射させることでDPF26Bを再生する、再生処理モードに移行する。
後述するように、DPF再生のための燃料噴射を終了させた直後に、燃料供給配管21に残存する燃料軽油をアキュムレータ114内に押し込む処理がなされ、通常モードにおいては、蓄圧バルブ113を閉状態に保持することで、アキュムレータ114内に燃料軽油が押し込まれている状態を保持するようになっている。
具体的には、図4に示すように、空気供給バルブ112及び蓄圧バルブ113を閉状態に保持する一方、上流側燃料供給バルブ105、下流側燃料供給バルブ108及び遮断バルブ111を開状態に保持することで、加圧燃料を、燃料供給配管21及び噴射ノズル101を介して排気管24内に噴射させる。
燃料軽油の噴射を一定時間継続させ、DPF再生処理が完了すると、ステップS85へ進み、燃料供給配管21内に残留する燃料を処理する残留燃料処理モードに移行する。
上記のようにして予め燃料供給配管21内の圧力を高めておけば、蓄圧バルブ113を遅れて開いたときに、アキュムレータ114内の残圧でアキュムレータ114から燃料が放出されることを阻止できる。
これにより、燃料供給配管21内の残留燃料は、加圧空気に押されてアキュムレータ114内に押し込まれ、燃料がアキュムレータ114内に押し込まれると、アキュムレータ114内の気体(窒素)が圧縮し、気体が圧縮して空いた容積部分に燃料が流入する。
アキュムレータ114内に燃料を押し込む処理を一定時間実施すると、通常モードに復帰させる。
まず、通常モードでは、アキュムレータ114内に燃料が押し込まれて気体が圧縮された状態を保持し、再生処理モードの第1段階で蓄圧バルブ113を開くと、圧縮されていた気体(窒素)が膨張することで、燃料は、アキュムレータ114の外部に噴出し、噴射ノズル101を介して排気管24内に噴射される。
残留燃料処理モードでは、蓄圧バルブ113を開き、燃料がアキュムレータ114内に押し込まれると、気体(窒素)が圧縮され、この状態で蓄圧バルブ113を閉じる通常モードに復帰することで、次回のDPF再生処理において、アキュムレータ114内に閉じ込めておいた燃料を排気管24内に噴射させることができる状態で待機する。
また、燃料供給配管21内に残った燃料をアキュムレータ114内に移すので、燃料供給配管21内に残留する燃料量を減らすために、排気管24内に多量の燃料が一度に噴射されることがなく、多量の燃料が噴射されることで、SCR触媒30の触媒性能が一時的に低下することを回避できる。
また、DPF再生の開始時(排気管24に対する燃料噴射の開始時)において、燃料供給配管21内に燃料が残留していないものの、噴射ノズル101近傍の燃料供給配管21に接続させたアキュムレータ114が蓄えていた燃料を噴射させるので、排気管24内に対する燃料の噴射が遅れることを抑制できる。
また、DPF再生モードにおいて、燃料と空気とを混合させて噴射ノズル101から噴射させる構成であってもよい。
24 排気管
25 排気管噴射装置
26 連続再生式DPF装置
26A DOC
26B DPF
28 還元剤噴射装置
30 SCR触媒
32 アンモニア酸化触媒
42 コントロールユニット
101 噴射ノズル
102 燃料供給配管
103 空気供給配管
105 上流側燃料供給バルブ
108 下流側燃料供給バルブ
111 遮断バルブ
112 空気供給バルブ
113 蓄圧バルブ
114 アキュムレータ
Claims (5)
- エンジンの排気管内に燃料を噴射する噴射ノズルと、前記噴射ノズルへ燃料を供給する燃料供給配管と、前記燃料供給配管に介装され前記噴射ノズルへの燃料供給を制御する燃料供給バルブと、前記噴射ノズルと前記燃料供給バルブとの間の前記燃料供給配管に設けたアキュムレータと、前記噴射ノズルと前記アキュムレータとの間の前記燃料供給配管に設けた遮断バルブと、前記遮断バルブと前記燃料供給バルブとの間の前記燃料供給配管内に空気を送り込む空気供給手段とを備え、
前記噴射ノズルによる燃料噴射後に、前記燃料供給バルブ及び遮断バルブを閉じ、前記空気供給手段により前記遮断バルブと前記燃料供給バルブとの間の前記燃料供給配管内に空気を送り込むことで、前記遮断バルブと前記燃料供給バルブとの間の前記燃料供給配管内に残存する燃料を、前記アキュムレータ内に押し込むことを特徴とするエンジンの排気管噴射装置。 - 前記空気供給手段による空気の供給開始から遅れて前記アキュムレータを開放させることを特徴とする請求項1記載のエンジンの排気管噴射装置。
- 前記噴射ノズルから燃料を噴射させるときに、前記アキュムレータ内の燃料を放出させてから、前記燃料供給バルブを開いて前記噴射ノズルに対する燃料の供給を開始させることを特徴とする請求項1又は2記載のエンジンの排気管噴射装置。
- 前記噴射ノズルから燃料を噴射しない期間において、定期的に前記空気供給手段によって空気を前記燃料供給配管内に送り込んで、前記噴射ノズルから空気を噴射させることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のエンジンの排気管噴射装置。
- 前記エンジンの排気管に排気浄化フィルタを備え、前記噴射ノズルが前記排気浄化フィルタの上流側の排気管に配設され、
前記排気浄化フィルタの再生開始信号に基づき、前記噴射ノズルから燃料を噴射させることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載のエンジンの排気管噴射装置。
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