JP2012172562A - 還元剤供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】還元剤の噴射に伴う還元剤の供給圧力の脈動を低減して、噴射量の制御性を向上することが可能な還元剤供給装置を提供する。
【解決手段】液体の還元剤を収容する還元剤タンクと、前記還元剤を圧送するポンプと、前記ポンプによって圧送された前記還元剤を内燃機関の排気管内に噴射する還元剤噴射弁と、を備え、前記内燃機関の停止に伴い、残留する前記還元剤を前記還元剤タンクに回収するパージ制御を実行可能に構成された還元剤供給装置において、前記ポンプから前記還元剤噴射弁までの還元剤供給経路の一部に、前記還元剤の充填後においてもエアを貯留可能なエアダンパー部を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、内燃機関から排出される排気を浄化するための還元剤を排気管内に噴射する還元剤供給装置に関するものである。

従来、車両等に搭載された内燃機関から排出される排気中の窒素酸化物（以下「ＮＯ_X」と称する。）を除去するための排気浄化装置の一態様として、排気通路に備えられＮＯ_Xと還元剤との還元反応を促進させるＮＯ_X浄化触媒と、尿素水溶液等の液体の還元剤をＮＯ_X浄化触媒の上流側で噴射する還元剤供給装置とを備えた装置が実用化されている。

このような排気浄化装置に用いられる還元剤供給装置は、液体の還元剤を収容する還元剤タンクと、還元剤タンク内の還元剤を吸い上げて圧送するポンプと、ポンプにより圧送される還元剤を排気管内に噴射する還元剤噴射弁とを備えて構成されている。

ここで、還元剤として尿素水溶液が用いられる場合、尿素水溶液の濃度は凝固点が最も低くなる濃度（例えば３２．５％濃度、凝固点≒−１１℃）に調整されて用いられる。しかしながら、寒冷地等において、内燃機関の停止中に還元剤の温度が凝固点を下回ると、還元剤供給経路内で還元剤が凝固するおそれがある。特に、排気熱等によって水分が蒸発して還元剤の濃度が上昇し、還元剤の凝固点が上昇する場合があるため、還元剤の凝固の発生は十分に考えられる。還元剤の凝固を生じると、還元剤の体積が膨張して、配管や還元剤噴射弁が破損するおそれがある。そのため、内燃機関の停止時においては、還元剤供給経路内に残留する還元剤を還元剤タンクに回収するパージ制御が実施されるようになっている（例えば特許文献１を参照）。

特開２００８−１０１５６４号公報

内燃機関の停止時にパージ制御を実施した場合、次回の内燃機関の運転時において還元剤の噴射を指示噴射量に応じて適正に行うために、内燃機関の再始動時に還元剤を充填するにあたり還元剤供給経路内のエアを完全に抜くように制御が実施される。

しかしながら、還元剤供給経路内から完全にエアを抜き取って還元剤を充填した場合には、還元剤噴射弁からの還元剤の噴射に伴い、還元剤供給経路内の圧力が大きく脈動する場合がある。すなわち、還元剤供給経路内が非圧縮性流体である還元剤で充填されているため、還元剤の噴射によって還元剤供給経路内の圧力が一旦低下するとともに、その反動によって圧力が上昇し、あらかじめ設定されているシステム圧を維持できない場合がある。

還元剤供給経路内の圧力が安定しない場合には、還元剤噴射弁から噴射される還元剤の噴射量の制御性が損なわれ、排気中のＮＯ_Xの浄化効率が低下するおそれがある。

本発明の発明者は、このような課題に鑑みて、ポンプから還元剤噴射弁までの還元剤供給経路の一部にエアダンパー部を備えることによりこのような問題を解決できることを見出し、本発明を完成させたものである。
すなわち、本発明は、還元剤の噴射に伴う還元剤の供給圧力の脈動を低減して、噴射量の制御性を向上することが可能な還元剤供給装置を提供することを目的とする。

本発明によれば、液体の還元剤を収容する還元剤タンクと、前記還元剤を圧送するポンプと、前記ポンプによって圧送された前記還元剤を内燃機関の排気管内に噴射する還元剤噴射弁と、を備え、前記内燃機関の停止に伴い、残留する前記還元剤を前記還元剤タンクに回収するパージ制御を実行可能に構成された還元剤供給装置において、前記ポンプから前記還元剤噴射弁までの還元剤供給経路の一部に、前記還元剤の充填後においてもエアを貯留可能なエアダンパー部を備えることを特徴とする還元剤供給装置が提供され、上述した問題を解決することができる。

すなわち、本発明の還元剤供給装置は、ポンプから還元剤噴射弁までの還元剤供給経路にエアダンパー部を備えることとしているため、エアダンパー部に貯留するエアの高い圧縮性を利用して、還元剤の供給圧力の脈動を低減することができる。したがって、還元剤の噴射量の制御性を向上することが可能になる。また、本発明の還元剤供給装置においては、内燃機関の停止時に実施されるパージ制御によって、内燃機関の始動前においては還元剤供給経路内がエアで満たされていることに着目し、還元剤の充填後においてもエアを貯留させることによってダンパー機能を得るようにしていることから、比較的簡易な構成によって、還元剤の供給圧力の脈動を低減することが可能になる。

また、本発明の還元剤供給装置において、前記エアダンパー部を、前記還元剤中の異物を捕集するためのフィルタエレメントを備えたフィルタユニット内に設けることが好ましい。

このように構成することにより、配管の途中に新たな部品を別途設けることなく、フィルタユニットを置き換えることによって、エアダンパー部を設けることが可能になる。

また、本発明の還元剤供給装置において、前記フィルタユニットは、前記フィルタエレメントが収容されるとともに他端が前記還元剤噴射弁に接続された還元剤通路が接続された主室を有するケーシングを備えるとともに、前記エアダンパー部として、下方側が前記主室と連通して設けられたエアダンパー室を備えることが好ましい。

このように構成することにより、フィルタユニットにエアダンパー室を設けることを容易にすることが可能になる。

また、本発明の還元剤供給装置において、前記エアダンパー室を前記主室の上部に設けることが好ましい。

このように構成することにより、還元剤を充填することに伴って、エアダンパー室内にエアを確実に貯留させることが可能になる。

また、本発明の還元剤供給装置において、前記エアダンパー部を、前記フィルタエレメントよりも前記還元剤噴射弁側の還元剤供給経路に設けることが好ましい。

このように構成することにより、還元剤噴射弁に供給される還元剤の圧力の脈動をより低減しやすくすることが可能になる。

第１の実施の形態に係る還元剤供給装置を備えた排気浄化装置の全体的構成の一例を概略的に示す図である。 第１の実施の形態に係る還元剤供給装置の構成について説明するために示す図である。 第１の実施の形態に係る還元剤供給装置に還元剤を充填する様子を示す図である。 第１の実施の形態に係る還元剤供給装置におけるエアダンパー室内のエアの様子を示す図である。 第２の実施の形態に係る還元剤供給装置を備えた排気浄化装置の全体的構成の一例を概略的に示す図である。 第２の実施の形態に係る還元剤供給装置の構成について説明するために示す図である。 第２の実施の形態に係る還元剤供給装置における還元剤の流れについて説明するために示す図である。 変形例１に係る還元剤供給装置の構成について説明するために示す図である。 変形例２に係る還元剤供給装置の構成について説明するために示す図である。

以下、本発明に係る還元剤供給装置に関する実施の形態を、図面に基づいて具体的に説明する。なお、それぞれの図において、同じ符号を付してあるものについては同一の部材を示しており、適宜説明が省略されている。

［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ａを備えた排気浄化装置１０Ａの全体的構成の一例を概略的に示す図である。図２は、第１の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ａの構成について説明するために示す図である。図３（ａ）〜（ｃ）は、還元剤供給装置２０Ａに還元剤を充填する様子を示す図である。図４（ａ）〜（ｂ）は、還元剤の噴射制御中のエアダンパー室５９内のエアの様子を示す図である。

１．排気浄化装置の全体的構成
図１に示すように、排気浄化装置１０Ａは、車両等に搭載された内燃機関１から排出される排気中のＮＯ_Xを、ＮＯ_X浄化触媒１１上で還元剤を用いて浄化するように構成された装置である。排気浄化装置１０Ａは、内燃機関１の排気系に接続された排気管３の途中に配置されたＮＯ_X浄化触媒１１と、ＮＯ_X浄化触媒１１よりも上流側において排気管３内に還元剤を噴射供給するための還元剤供給装置２０Ａと、還元剤供給装置２０Ａの動作制御を行う制御装置４０とを主たる構成要素として備えている。

ＮＯ_X浄化触媒１１は、排気管３内に噴射された還元剤又は当該還元剤から生成される還元成分と、排気中のＮＯ_Xとの反応を促進する機能を有している。ＮＯ_X浄化触媒１１としては、ＮＯ_X選択還元触媒やＮＯ_X吸蔵触媒が用いられる。

ＮＯ_X選択還元触媒は、還元剤を吸着するとともに、この還元剤を用いて、触媒中に流入する排気中のＮＯ_Xを選択的に浄化する機能を有する触媒である。ＮＯ_X選択還元触媒を用いる場合においては、尿素水溶液や未燃燃料が還元剤として用いられる。還元剤として尿素水溶液を用いる場合には、尿素水溶液中の尿素が分解することによって生成されるアンモニア（ＮＨ₃）がＮＯ_Xと反応することにより、ＮＯ_Xが窒素（Ｎ₂）及び水（Ｈ₂Ｏ）に分解される。また、還元剤として未燃燃料を用いる場合には、未燃燃料中の炭化水素（ＨＣ）がＮＯ_Xと反応することにより、ＮＯ_Xが窒素（Ｎ₂）、二酸化炭素（ＣＯ₂）及び水（Ｈ₂Ｏ）に分解される。

また、ＮＯ_X吸蔵触媒は、触媒中に流入する排気の空燃比がリーンの状態（燃料希薄状態）においてＮＯ_Xを吸蔵する一方、空燃比がリッチの状態に切り換えられたときにＮＯ_Xを放出し、排気中の炭化水素（ＨＣ）を用いてＮＯ_Xを浄化する機能を有する触媒である。炭化水素（ＨＣ）と反応したＮＯ_Xは窒素（Ｎ₂）、二酸化炭素（ＣＯ₂）及び水（Ｈ₂Ｏ）に分解される。ＮＯ_X吸蔵触媒を用いる場合においては、排気の空燃比をリッチの状態とするために、還元剤としての未燃燃料が排気管３内に噴射供給される。

２．還元剤供給装置
（１）構成
図１及び図２に示すように、第１の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ａは、液体の還元剤を収容する還元剤タンク２１と、還元剤を圧送するポンプ２３と、ポンプ２３により圧送された還元剤を排気管３内に噴射する還元剤噴射弁２５と、ポンプ２３により圧送される還元剤の流れ方向を切り換えるリバーティングバルブ２４と、還元剤中の異物を捕集するためのフィルタエレメント５１が収容されたフィルタユニット５０とを備えている。

還元剤タンク２１とポンプ２３とは、リバーティングバルブ２４を介して第１の還元剤通路３１で接続され、ポンプ２３とフィルタユニット５０とは、リバーティングバルブ２４を介して第２の還元剤通路３２で接続され、さらに、フィルタユニット５０と還元剤噴射弁２５とは、第３の還元剤通路３３で接続されている。フィルタユニット５０には、他端が還元剤タンク２１に接続されたリターン通路３５が接続されており、リターン通路３５にはリリーフ弁３７が備えられている。リリーフ弁３７は、弁体とスプリングとを用いた機械式の弁として構成されている。

第３の還元剤通路３３には、第３の還元剤通路３３内の圧力を検出するための圧力センサ２７が備えられている。第３の還元剤通路３３内の圧力は、還元剤の供給圧力Ｐを示す。但し、圧力センサ２７は、還元剤噴射弁２５に供給される還元剤の圧力を検出できるようになっていればよく、第３の還元剤通路３３に直接設けられていなくても構わない。

還元剤噴射弁２５は、制御装置４０によって駆動制御が行われるものであり、使用できる還元剤噴射弁２５は特に限定されるものではない。例えば、通電／非通電の切り換えにより開弁／閉弁の切り換えが行われる電磁弁を用いることができる。

ポンプ２３は、制御装置４０によって駆動制御が行われるものであり、使用できるポンプ２３は特に限定されるものではない。例えば、単位時間当たりの通電のオン／オフのデューティ比を調整することによって吐出量が調節される電動ポンプを用いることができる。第１の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ａにおいて、ポンプ２３の出力は、圧力センサ２７を用いて検出される還元剤の供給圧力Ｐが所定のシステム圧となるように制御される。

リバーティングバルブ２４は、制御装置４０によって駆動制御が行われるものであり、還元剤の流れ方向を、還元剤タンク２１側から還元剤噴射弁２５側へと流れる正方向と、還元剤噴射弁２５側から還元剤タンク２１側へと流れる逆方向とに切り換え可能に構成されている。使用できるリバーティングバルブ２４は特に限定されるものではなく、例えば、通電のオン／オフによって還元剤の流れ方向を正方向又は逆方向に切り換え可能な電磁切換弁を用いることができる。

第１の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ａにおいては、排気管３内への還元剤の噴射制御を行う場合には、リバーティングバルブ２４への通電が停止されて、還元剤が正方向に流れるようになっている。一方、還元剤を還元剤タンク２１に回収するパージ制御を行う場合には、リバーティングバルブ２４への通電が行われ、還元剤が逆方向に流れるように流路が切り換えられるようになっている。

フィルタユニット５０は、図２に示すように、ケーシング本体５２と、蓋体５３と、ケーシング本体５２内に収容されたフィルタエレメント５１とを備えている。第１の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ａにおいては、円筒状のフィルタエレメント５１が用いられている。

ケーシング本体５２は、下方側に開口する第１の空間５２ａと、第１の空間５２ａに連続して設けられ、第１の空間５２ａの上方に位置する第２の空間５２ｂとを有している。ケーシング本体５２の下方側の開口は蓋体５３によって閉じられている。この実施の形態中で述べる「上」、「下」は、重力方向の「上」、「下」を意味している。

ケーシング本体５２の第１の空間５２ａは主室５７を構成する空間であって、内部にフィルタエレメント５１が収容されるとともに、第２の還元剤通路３２、第３の還元剤通路３３、及びリターン通路３５が接続されている。第２の還元剤通路３２は円筒状のフィルタエレメント５１の外側の領域に接続されており、リターン通路３５及び第３の還元剤通路３３は円筒状のフィルタエレメント５１の内側の領域に接続されている。

ケーシング本体５２の第２の空間５２ｂには中空部材５４が挿嵌されている。中空部材５４は、脱落しないように、第１の空間５２ａ側からフィルタエレメント５１によって押さえられている。中空部材５４の内部の空間はエアダンパー室５９を構成し、エアダンパー室５９は第１の空間５２ａ側に開口５４ａを有するとともに、この開口５４ａに連通するフィルタエレメント５１の開口５１ａを介して主室５７に連通している。中空部材５４の開口５４ａの面積及びフィルタエレメント５１の開口５１ａの面積は、エアダンパー室５９の断面積よりも小さくされている。

エアダンパー室５９は、その容積が主室５７の容積よりも小さくなっているとともに、還元剤噴射弁２５から噴射される還元剤の最大流量を考慮して容積が決められている。すなわち、還元剤の噴射による圧力脈動によって、エアダンパー室５９内のエアが圧縮又は膨張することで、圧力脈動を効果的に低減できるように、エアダンパー室５９の容積が決められている。

（２）作用
次に、図３及び図４を参照して、第１の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ａに設けられたエアダンパー室５９の作用について説明する。

第１の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ａは、内燃機関１の停止時においてパージ制御が実施されるため、内燃機関１の始動時においては、フィルタユニット５０を含む還元剤供給経路内はエアで満たされている。

内燃機関１の始動時において、還元剤の流れ方向が正方向となるようにリバーティングバルブ２４を保持した状態で還元剤噴射弁２５を開弁しながらポンプ２３の駆動を開始すると、図３（ａ）に示すように、フィルタユニット５０のケーシング本体５の主室５７内に還元剤が流れ込む。主室５７内に流れ込んだ還元剤は、フィルタエレメント５１を外側の領域から内側の領域に通過しつつ、徐々に液面が上昇する。第２の還元剤通路３２や主室５７内に存在していたエアは、圧力の上昇によってエアダンパー室５９及び第３の還元剤通路３３に押し込まれる。

還元剤の液面が主室５７の上面近くまで上昇し、主室５７が還元剤で満たされると、図３（ｂ）に示すように、還元剤が第３の還元剤通路３３側に流れ込む。還元剤噴射弁２５を閉弁した後、さらに、ポンプ２３によって還元剤が圧送されて、フィルタユニット５０内の圧力がリリーフ弁３７の開弁圧を超えると、図３（ｃ）に示すように、リリーフ弁３７が開弁して還元剤が循環するようになる。ただし、エアダンパー室５９内に押し込まれたエアは抜け道がないため、そのままエアダンパー室５９内に閉じ込められる。

その後、還元剤の噴射制御が開始されると、還元剤噴射弁２５の開弁に伴って還元剤が噴射されたときには、還元剤の供給圧力Ｐが一旦低下する。すなわち、フィルタユニット５０内の圧力が一旦低下する。このとき、圧力変化に対するエアの膨張率が還元剤の膨張率よりも著しく大きいために、図４（ａ）に示すように、エアダンパー室５９内に貯留しているエアの体積が増大する。その結果、還元剤の供給圧力Ｐの低下割合が小さく抑えられる。

また、還元剤噴射弁２５の閉弁に伴って還元剤の噴射が停止すると、ポンプ２３によって充填される還元剤によって、還元剤の供給圧力Ｐが上昇する。すなわち、フィルタユニット５０内の圧力が上昇する。このとき、図４（ｂ）に示すように、エアダンパー室５９内に貯留しているエアの体積が減少するため、還元剤の供給圧力Ｐの増加割合が小さく抑えられる。

このように、第１の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ａにおいては、内燃機関１の始動時に、還元剤の充填が完了した場合であっても、エアダンパー室５９内にエアを貯留することが可能となっている。そして、エアダンパー室５９内のエアは、還元剤の噴射制御中に、還元剤の供給圧力Ｐの変動に伴って体積が変化するため、還元剤の供給圧力Ｐの脈動が低減する。その結果、還元剤の噴射量の制御性が向上する。

以上説明したように、第１の実施の形態に係る還元剤噴射装置２０Ａは、ポンプ２３から還元剤噴射弁２５までの還元剤供給経路の一部に、還元剤の充填後においてもエアを貯留可能なエアダンパー室５９を備えているため、還元剤の噴射に伴う還元剤の供給圧力Ｐの脈動を低減することができる。したがって、還元剤の噴射量の制御性を向上することが可能になる。

また、第１の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ａによれば、内燃機関１の停止時に実施されるパージ制御によって、内燃機関１の始動前においては還元剤供給経路内がエアで満たされていることに着目し、還元剤の充填後においてもエアダンパー室５９内にエアを貯留させることによってダンパー機能を得るようにしていることから、比較的簡易な構成によって、還元剤の供給圧力Ｐの脈動を低減することが可能になる。

また、第１の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ａによれば、還元剤中の異物を捕集するためのフィルタエレメント５１を備えたフィルタユニット５０内にエアダンパー室５９を設けることとしているため、配管の途中に新たな部品を別途設けることなく、フィルタユニット５０を置き換えることによって、エアダンパー部を設けることが可能になる。

また、第１の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ａによれば、フィルタユニット５０は、フィルタエレメント５１が収容されるとともに他端が還元剤噴射弁２５に接続された第３の還元剤通路３３が接続された主室５７を有し、下方側が主室５７と連通して設けられたエアダンパー室５９を備える構成となっているために、還元剤の液面の上昇によってエアダンパー室５９内にエアが押し込まれるようになり、エアダンパー室５９を設けることを容易にすることが可能になる。

また、第１の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ａによれば、エアダンパー室５９を主室５７の上部に設けることとしているため、還元剤を充填することに伴って、エアダンパー室５９内にエアを確実に貯留させることが可能になる。

また、第１の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ａによれば、エアダンパー室５９が、フィルタエレメント５１の濾過面よりも還元剤噴射弁２５側の還元剤供給経路に設けられているため、還元剤噴射弁２５に供給される還元剤の供給圧力Ｐの脈動をより低減しやすくすることが可能になる。

［第２の実施の形態］
図５は、第２の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ｂを備えた排気浄化装置１０Ｂの全体的構成の一例を概略的に示す図である。図６は、第２の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ｂの構成について説明するために示す図である。図７は、還元剤の流れについて説明するために示す図であって、図７（ａ）は還元剤の充填中の還元剤の流れを示し、図７（ｂ）はパージ制御中の還元剤の流れを示している。

排気浄化装置１０Ｂの全体的構成は、基本的に第１の実施の形態の場合と同様であるが、還元剤供給装置２０Ｂの構成が第１の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ａの場合と異なる。以下、還元剤供給装置２０Ｂの構成を中心に説明する。

（１）構成
図５及び図６に示すように、第２の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ｂは、液体の還元剤を収容する還元剤タンク２１と、還元剤を圧送するポンプ２３と、ポンプ２３により圧送された還元剤を排気管３内に噴射する還元剤噴射弁２５と、ポンプ２３により圧送される還元剤の流れ方向を切り換えるリバーティングバルブ２４と、還元剤中の異物を捕集するためのフィルタユニット８０とを備えている。

還元剤タンク２１とポンプ２３とは、リバーティングバルブ２４を介して第１の還元剤通路３１で接続され、ポンプ２３とフィルタユニット８０とは、リバーティングバルブ２４を介して第２の還元剤通路３２で接続され、さらに、フィルタユニット８０と還元剤噴射弁２５とは、第３の還元剤通路３３で接続されている。フィルタユニット８０には、他端が還元剤タンク２１に接続されたリターン通路３５が接続されており、リターン通路３５にはリリーフ弁３７が備えられている。第３の還元剤通路３３には、第３の還元剤通路３３内の圧力を検出するための圧力センサ２７が備えられている。

還元剤噴射弁２５やポンプ２３、リバーティングバルブ２４、圧力センサ２７、リターン通路３５、リリーフ弁３７は、第１の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ａの場合と同様に構成することができる。

第２の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ｂにおいて、ポンプ２３とフィルタユニット８０とを接続する第２の還元剤通路３２は、途中で、第１の分岐路３２ａと第２の分岐路３２ｂとに分岐している。第１の分岐路３２ａは、フィルタエレメント８１の外側の領域において主室８７に接続されている。また、第２の分岐路３２ｂは、後述する管状部材９５を介して、フィルタエレメント８１の内側の領域において主室８７に接続されている。

第１の分岐路３２ａと第２の分岐路３２ｂとの分岐部分には第１の切換制御弁９１が備えられている。第１の切換制御弁９１は、制御装置４０よって制御されるものであり、第２の還元剤通路３２を第１の分岐路３２ａに接続するか、又は第２の分岐路３２ｂに接続するかを切り換えることができるようになっている。第２の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ｂにおいては、第１の切換制御弁９１への通電が停止している間、第２の還元剤通路３２と第１の分岐路３２ａとを接続する一方、第１の切換制御弁９１に通電している間、第２の還元剤通路３２と第２の分岐路３２ｂとを接続する電磁制御弁が用いられている。但し、使用できる第１の切換制御弁９１は特に限定されない。

フィルタユニット８０と還元剤噴射弁２５とを接続する第３の還元剤通路３３は、途中で、第３の分岐路３３ａと第４の分岐路３３ｂとに分岐している。第３の分岐路３３ａは、フィルタエレメント８１の内側の領域において主室８７に接続されている。第４の分岐路３３ｂは、フィルタエレメント８１の外側の領域において主室８７に接続されている。

第３の分岐路３３ａと第４の分岐路３３ｂとの分岐部分には第２の切換制御弁９３が備えられている。第２の切換制御弁９３は、制御装置４０によって制御されるものであり、第３の還元剤通路３３を第３の分岐路３３ａに接続するか、又は第４の分岐路３３ｂに接続するかを切り換えることができるようになっている。第２の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ｂにおいては、第２の切換制御弁９３への通電が停止している間、第３の還元剤通路３３と第３の分岐路３３ａとを接続する一方、第２の切換制御弁９３に通電している間、第３の還元剤通路３３と第４の分岐路３３ｂとを接続する電磁制御弁が用いられている。但し、使用できる第２の切換制御弁９３は特に限定されない。

本実施形態に係る還元剤供給装置２０Ｂにおいて、還元剤の噴射制御中には第１の切換制御弁９１及び第２の切換制御弁９３への通電はともに停止され、第２の還元剤通路３２と第１の分岐路３２ａ、及び、第３の分岐路３３ａと第３の還元剤通路３３がそれぞれ接続される。一方、パージ制御中には第１の切換制御弁９１及び第２の切換制御弁９３にともに通電され、第２の還元剤通路３２と第２の分岐路３２ｂ、及び、第４の分岐路３３ｂと第３の還元剤通路３３がそれぞれ接続される。

フィルタユニット８０は、ケーシング本体８２と、蓋体８３と、ケーシング本体８２内に収容されたフィルタエレメント８１とを備えている。第２の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ｂにおいても、円筒状のフィルタエレメント８１が用いられている。

ケーシング本体８２は、下方側に開口する第１の空間８２ａと、第１の空間８２ａに連続して設けられ、第１の空間８２ａの上方に位置する第２の空間８２ｂとを有している。ケーシング本体８２の下方側の開口は蓋体８３によって閉じられて、第１の空間８２ａが主室８７として構成されている。この実施の形態においても、「上」、「下」は、重力方向の「上」、「下」を意味している。

ケーシング本体８２の第２の空間８２ｂには中空部材８４が挿嵌されている。中空部材８４は、脱落しないように、第１の空間８２ａ側からフィルタエレメント８１によって押さえられている。中空部材８４の内部の空間はエアダンパー室８９を構成し、エアダンパー室８９は第１の空間８２ａ側に開口する。

エアダンパー室８９は、その容積が主室８７の容積よりも小さくなっているとともに、還元剤噴射弁２５から噴射される還元剤の最大流量を考慮して容積が決められている。すなわち、還元剤の噴射による圧力脈動によって、エアダンパー室８９内のエアが圧縮又は膨張することで、圧力脈動を効果的に低減できるように、エアダンパー室８９の容積が決められている。

また、第２の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ｂにおいて、フィルタユニット８０の主室８７内には管状部材９５が備えられている。管状部材９５は、蓋体８３の下方側から挿入され、フィルタエレメント８１内を貫通するとともに上端がエアダンパー室８９内に位置している。また、管状部材９５の下端は、蓋体８３の外部に突出している。

管状部材９５は、内部に還元剤の流通路９５ａを有するとともに、流通路９５ａに連通して設けられた複数の開口部９５ｂ，９５ｃを有している。開口部９５ａは主室８７内に位置するとともに、開口部９５ｂは外部に突出した部分に位置している。外部に突出した管状部材９５の周囲には、開口部９５ｃを包囲するようにギャラリー部９７が設けられ、ギャラリー部９７には第２の分岐路３２ｂが接続されている。

（２）作用
第２の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ｂにおいて、内燃機関１の始動時に還元剤を充填する場合には、リバーティングバルブ２４、第１の切換制御弁９１及び第２の切換制御弁９３への通電を停止し、還元剤噴射弁２５を開弁した状態でポンプ２３を駆動する。ポンプ２３によって圧送される還元剤は、図７（ａ）に示すように、第２の還元剤通路３２及び第１の分岐路３２ａを介して主室８７内に流れ込む。主室８７に流入した還元剤は、フィルタエレメント８１を外側の領域から内側の領域に通過しつつ、徐々に液面が上昇する。このとき、開口部９５ｂを介して管状部材９５内にも還元剤が流入する。

その後、主室８７が還元剤で満たされたときに、還元剤が第３の分岐路３３ａ及び第３の還元剤通路３３を介して還元剤噴射弁２５側に流れ込むとともに、還元剤噴射弁２５を閉弁した後、主室８７内の圧力がリリーフ弁３７の開弁圧を超えたときにリリーフ弁３７が開弁して還元剤が循環するようになる。

主室８７や管状部材９５等の内部に存在していたエアは、流入する還元剤によって押し出されて、エアダンパー室８９や第３の還元剤通路３３側に押し込まれるが、エアダンパー室８９内に押し込まれたエアは抜け道がないため、そのままエアダンパー室８９内に閉じ込められる。特に、第２の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ｂの場合には、複数の開口部９５ｂ，９５ｃを有する管状部材９５を備えているために、エアダンパー室８９内のエアがより抜けにくくなっている。

このように、第２の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ｂにおいては、内燃機関１の始動時に、還元剤の充填が完了した場合であっても、エアダンパー室８９内にエアを確実に貯留することが可能となっている。そして、エアダンパー室８９内のエアは、還元剤の噴射制御中に、還元剤の供給圧力Ｐの変動に伴って体積が変化するため、還元剤の供給圧力Ｐの脈動が低減する。その結果、還元剤の噴射量の制御性が向上する。

さらに、第２の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ｂにおいて、内燃機関１の停止時にパージ制御を実行する場合には、リバーティングバルブ２４、第１の切換制御弁９１及び第２の切換制御弁９３に対して通電した状態でポンプ２３を駆動し、還元剤噴射弁２５を開弁する。そうすると、図７（ｂ）に示すように、フィルタユニット８０内の還元剤が、第２の分岐路３２ｂ及び第２の還元剤通路３２を介して還元剤タンク２１に吸い戻される。第３の還元剤通路３３や還元剤噴射弁２５内に残留する還元剤についても、第４の分岐路３３ｂ及び主室８７を経由して吸い戻される。

このとき、主室８７内の還元剤は、管状部材９５の開口部９５ｂから管状部材９５内に流入し、内部の流通路９５ａを流れて、開口部９５ｃからギャラリー室９７に流出する。管状部材９５の開口部９５ｂの一部が主室９７の底面に位置して設けられているため、還元剤が主室８７内に残留しにくくなっている。

以上説明したように、第２の実施の形態に係る還元剤噴射装置２０Ｂは、第１の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ａによって得られる効果と同様の効果を得ることが可能となっている。

特に、第２の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ｂによれば、複数の開口部９５ｂ，９５ｃを有する管状部材９５を介して、主室８７とエアダンパー室８９とを連通する構成としているために、エアダンパー室８９にエアを貯留することが容易になっている。

また、第２の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ｂによれば、管状部材９５が下方側から主室８７内に挿入されるとともに、開口部９５ｂの一部が、主室８７の底面に位置して設けられているために、パージ制御を実行したときに、主室８７内の還元剤の回収が容易になっている。

［他の実施の形態］
以上説明した第１及び第２の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ａ，２０Ｂは、本発明の一態様を示すものであって本発明を限定するものではなく、本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。例えば、第１及び第２の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ａ，２０Ｂは、以下のように変更することができる。

（１）上述した第１及び第２の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ａ，２０Ｂにおいて説明した各構成要素の構成や形態はあくまでも一例であって、任意に変更することが可能である。例えば、フィルタエレメント５１は円筒状のものに限定されない。また。第１及び第２の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ａ，２０Ｂにおいては、フィルタユニット５０，８０のケーシング本体５２，８２の第２の空間５２ｂ，８２ｂに中空部材５４，８４を挿嵌して、エアダンパー室５９，８９を形成しているが、係る中空部材５４，８４を省略することもできる。

（２）上述した第１の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ａにおいては、フィルタユニット５０における主室５７の上部にエアダンパー室５９を設けることとしているが、エアダンパー室５９を設ける位置は主室５７の上部に限定されない。

図８は、変形例１に係る還元剤供給装置２０Ｃを説明するために示す図である。変形例１に係る還元剤供給装置２０Ｃにおいては、還元剤を正方向に圧送する場合、主室５７に収容されたフィルタエレメント５１の内側の領域から外側の領域に還元剤が通過する。すなわち、第２の還元剤通路３２は円筒状のフィルタエレメント５１の内側の領域に接続されており、リターン通路３５及び第３の還元剤通路３３は円筒状のフィルタエレメント５１の外側の領域に接続されている。また、主室５７の側方にはエアダンパー室５９が設けられており、エアダンパー室５９の下方側が連通路１０１を介して主室５７と連通している。

変形例１に係る還元剤供給装置２０Ｃにおいても、フィルタユニット１００内の還元剤の液面の上昇に伴い、主室５７とエアダンパー室５９との連通路１０１が還元剤によって塞がれることによって、エアダンパー室５９内にエアを貯留することができる。したがって、還元剤の噴射制御中において、還元剤の噴射に伴う供給圧力の脈動を低減することができ、還元剤の噴射量の制御性を向上することが可能になる。

（３）上述した第１及び第２の実施の形態に係る還元剤供給装置２０Ａ，２０Ｂにおいては、エアダンパー部としてのエアダンパー室５９，８９を。フィルタユニット５０，８０内に設けることとしているが、エアダンパー部の位置はフィルタユニット５０，８０内に限定されない。

図９は、変形例２に係る還元剤供給装置２０Ｄを説明するために示す図である。変形例２に係る還元剤供給装置２０Ｄは、フィルタユニット１１５と還元剤噴射弁２５とをつなぐ第３の還元剤通路３３の途中にエアダンパー部１１０を備えている。エアダンパー部１１０は、還元剤の流通路１１１に対してオリフィス通路１１２を介して連通するエアダンパー室１１３を有しており、還元剤が充填された場合であってもエアを貯留することができるようになっている。変形例２に係る還元剤供給装置１１０によっても、還元剤の噴射制御中において、エアダンパー室１１３内のエアの体積が増減し、還元剤の噴射に伴う供給圧力の脈動を低減することができ、還元剤の噴射量の制御性を向上することが可能になる。

１：内燃機関、３：排気管、１０Ａ・１０Ｂ：排気浄化装置、１１：ＮＯ_X浄化触媒、１３：ＮＯ_Xセンサ、２０Ａ・２０Ｂ・２０Ｃ・２０Ｄ：還元剤供給装置、２１：還元剤タンク、２３：ポンプ、２４：リバーティングバルブ、２５：還元剤噴射弁、２７：圧力センサ、３１：第１の還元剤通路、３２：第２の還元剤通路、３２ａ：第１の分岐路、３２ｂ：第２の分岐路、３３：第３の還元剤通路、３３ａ：第３の分岐路、３３ｂ：第４の分岐路、３５：リターン通路、３７：リリーフ弁、４０：制御装置、５０：フィルタユニット、５１：フィルタエレメント、５１ａ：開口、：５２：ケーシング本体、５２ａ：第１の空間、５２ｂ：第２の空間、５３：蓋体、５４：中空部材、５４ａ：開口部、５７：主室、５９：エアダンパー室、８０：フィルタユニット、８１：フィルタエレメント、８２：ケーシング本体、８２ａ：第１の空間、８２ｂ：第２の空間、８３：蓋体、８４：中空部材、８７：主室、８９：エアダンパー室、９１：第１の切換制御弁、９３：第２の切換制御弁、９５：管状部材、９５ａ：流通路、９５ｂ・９５ｃ：開口部、９７：ギャラリー部、１００：フィルタユニット、１０１：連通路、１１０：エアダンパー部、１１１：流通路、１１２：オリフィス通路、１１３：エアダンパー室、１１５：フィルタユニット

Claims (5)

1. 液体の還元剤を収容する還元剤タンクと、前記還元剤を圧送するポンプと、前記ポンプによって圧送された前記還元剤を内燃機関の排気管内に噴射する還元剤噴射弁と、を備え、前記内燃機関の停止に伴い、残留する前記還元剤を前記還元剤タンクに回収するパージ制御を実行可能に構成された還元剤供給装置において、
   前記ポンプから前記還元剤噴射弁までの還元剤供給経路の一部に、前記還元剤の充填後においてもエアを貯留可能なエアダンパー部を備えることを特徴とする還元剤供給装置。
2. 前記エアダンパー部を、前記還元剤中の異物を捕集するためのフィルタエレメントを備えたフィルタユニット内に設けることを特徴とする請求項１に記載の還元剤供給装置。
3. 前記フィルタユニットは、前記フィルタエレメントが収容されるとともに他端が前記還元剤噴射弁に接続された還元剤通路が接続された主室を有するケーシングを備えるとともに、前記エアダンパー部として、下方側が前記主室と連通して設けられたエアダンパー室を備えることを特徴とする請求項２に記載の還元剤供給装置。
4. 前記エアダンパー室を前記主室の上部に設けることを特徴とする請求項３に記載の還元剤供給装置。
5. 前記エアダンパー部を、前記フィルタエレメントよりも前記還元剤噴射弁側の還元剤供給経路に設けることを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の還元剤供給装置。

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