JP2018053876A - Exhaust pipe injection system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、排気管内に燃料を噴射するための排気管噴射システムに関するものである。 The present invention relates to an exhaust pipe injection system for injecting fuel into an exhaust pipe.
一般に、排気管噴射システムにおいては、燃料タンクに貯留された燃料が、燃料供給通路を通じて排気管インジェクタに供給され、排気管インジェクタから排気管内に噴射される。排気管内に噴射された燃料は、例えば、ディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)の再生、或いは、NOx吸蔵還元型触媒(LNT)におけるNOx吸蔵能力の回復に用いられる。 Generally, in an exhaust pipe injection system, fuel stored in a fuel tank is supplied to an exhaust pipe injector through a fuel supply passage, and is injected into the exhaust pipe from the exhaust pipe injector. The fuel injected into the exhaust pipe is used, for example, for regeneration of a diesel particulate filter (DPF) or recovery of NOx storage capacity in a NOx storage reduction catalyst (LNT).
上記の排気管噴射システムでは、排気管インジェクタによる燃料噴射を行わないときは、燃料供給通路内に燃料が滞留する。この滞留した燃料は、内燃機関の運転中、ターボチャージャや排気管から伝わる熱で酸化劣化して、高粘度化する傾向にある。 In the above exhaust pipe injection system, when the fuel injection by the exhaust pipe injector is not performed, the fuel stays in the fuel supply passage. This accumulated fuel tends to be oxidized and deteriorated due to heat transmitted from the turbocharger or the exhaust pipe during operation of the internal combustion engine, resulting in a high viscosity.
その結果、高粘度化した燃料が燃料供給通路を塞ぐことで、排気管インジェクタから燃料を噴射できなくなるといった不具合が生じる虞がある。 As a result, there is a risk that the fuel having increased viscosity may block the fuel supply passage, resulting in a problem that the fuel cannot be injected from the exhaust pipe injector.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決して、燃料供給通路内に燃料が滞留するのを抑制できる排気管噴射システムを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an exhaust pipe injection system capable of solving the above-described problems and suppressing fuel from remaining in the fuel supply passage.
本発明の一態様によれば、燃料タンクと、排気管内に燃料を噴射する排気管インジェクタと、前記燃料タンクに貯留された燃料を前記排気管インジェクタに供給するポンプと、前記ポンプと前記排気管インジェクタを接続する燃料供給通路と、前記排気管インジェクタまたはその手前に位置する燃料供給通路と前記燃料タンクとを接続する燃料戻り通路と、前記燃料戻り通路を開閉する開閉弁と、前記排気管インジェクタ及び前記開閉弁を制御するように構成された制御装置と、を備え、前記制御装置は、前記排気管インジェクタによる燃料噴射を行わないときは、前記開閉弁を開く特徴とする排気管噴射システムが提供される。 According to one aspect of the present invention, a fuel tank, an exhaust pipe injector that injects fuel into the exhaust pipe, a pump that supplies fuel stored in the fuel tank to the exhaust pipe injector, the pump, and the exhaust pipe A fuel supply passage for connecting an injector, a fuel return passage for connecting the exhaust pipe injector or a fuel supply passage located in front of the injector and the fuel tank, an on-off valve for opening and closing the fuel return passage, and the exhaust pipe injector And an exhaust pipe injection system characterized by opening the open / close valve when fuel injection by the exhaust pipe injector is not performed. Provided.
また、前記制御装置は、前記排気管インジェクタによる燃料噴射を行っているときは、前記開閉弁を閉じることが好ましい。 Further, it is preferable that the control device closes the on-off valve when fuel injection is performed by the exhaust pipe injector.
本発明によれば、燃料供給通路内に燃料が滞留するのを抑制できる排気管噴射システムを提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the exhaust pipe injection system which can suppress that a fuel retains in a fuel supply path can be provided.
以下、本発明の実施形態を添付図面に沿って説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の一実施形態に係る排気管噴射システムの概略構成図である。 FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an exhaust pipe injection system according to an embodiment of the present invention.
図1に示すように、排気管噴射システム100は、燃料タンクTと、図示しない排気管内に燃料を噴射する排気管インジェクタ1と、燃料タンクTに貯留された燃料を排気管インジェクタ1に供給するフィードポンプP1と、を備える。また、排気管噴射システム100は、フィードポンプP1と排気管インジェクタ1を接続する燃料供給通路2と、排気管インジェクタ1の手前に位置する燃料供給通路2と燃料タンクTとを接続する燃料戻り通路3と、を備える。更に、排気管噴射システム100は、燃料戻り通路3を開閉する開閉弁4と、排気管インジェクタ1及び開閉弁4を制御するように構成された制御装置5と、を備える。
As shown in FIG. 1, the exhaust
燃料タンクTは、図示しない内燃機関の燃料を内部に貯留する容器である。本実施形態において、内燃機関は、図示しない車両に搭載された多気筒の圧縮着火式内燃機関、即ちディーゼルエンジンであるが、内燃機関の種類、形式等は任意である。 The fuel tank T is a container that stores fuel of an internal combustion engine (not shown) inside. In the present embodiment, the internal combustion engine is a multi-cylinder compression ignition internal combustion engine, that is, a diesel engine mounted on a vehicle (not shown), but the type, type, and the like of the internal combustion engine are arbitrary.
排気管インジェクタ1は、電子制御式の燃料噴射弁からなり、制御装置5に電気的に接続される。排気管インジェクタ1は、内部に図示しない燃料通路が形成され、先端部に噴射口1aが形成される。排気管インジェクタ1は、噴射口1aが開くと、燃料通路内の燃料が噴射口1aを通じて排気管内に噴射され、噴射口1aが閉じると、燃料の噴射が停止されるように構成される。
The exhaust pipe injector 1 includes an electronically controlled fuel injection valve, and is electrically connected to the
また、排気管インジェクタ1は、図示しないターボチャージャのタービンの直下流に位置する排気管の部分に設けられる。更に、排気管インジェクタ1の下流に位置する排気管の部分には、図示しない排気浄化装置が設けられる。 Moreover, the exhaust pipe injector 1 is provided in the part of the exhaust pipe located in the downstream of the turbine of the turbocharger which is not shown in figure. Further, an exhaust gas purification device (not shown) is provided in a portion of the exhaust pipe located downstream of the exhaust pipe injector 1.
排気浄化装置は、排気中の粒子状物質(PM)を捕集するためのディーゼルパティキュレートフィルタ(DPF)と、DPFの上流側に設けられた酸化触媒(DOC)と、を有する。また、排気浄化装置は、排気中の窒素化合物(NOx)を還元浄化するNOx吸蔵還元型触媒(LNT)を有していても良い。 The exhaust purification device includes a diesel particulate filter (DPF) for collecting particulate matter (PM) in the exhaust, and an oxidation catalyst (DOC) provided on the upstream side of the DPF. Further, the exhaust purification device may include a NOx occlusion reduction type catalyst (LNT) that reduces and purifies nitrogen compounds (NOx) in the exhaust.
フィードポンプP1は、特許請求の範囲にいうポンプに相当する。フィードポンプP1は、燃料吸込通路6を通じて、その上流に位置する燃料タンクTに接続される。また、燃料吸込通路6の途中には、燃料に含まれる不純物を捕集するフィルタ7が設けられる。
The feed pump P1 corresponds to a pump referred to in the claims. The feed pump P <b> 1 is connected to the fuel tank T located upstream thereof through the fuel suction passage 6. Further, a
また、フィードポンプP1は、主燃料供給通路10を通じて、その下流に位置するサプライポンプP2に接続される。また、フィードポンプP1は、主燃料供給通路10の途中(図中Xで示す位置)で分岐して設けられた排気管燃料供給通路20を通じて、排気管インジェクタ1内の燃料通路に接続される。
The feed pump P1 is connected through the main
フィードポンプP1は、燃料吸込通路6を通じて燃料タンクTから燃料を吸い込むと共に、その燃料を一次加圧して、主燃料供給通路10及び排気管燃料供給通路20へ吐出するように構成される。
The feed pump P <b> 1 is configured to suck in fuel from the fuel tank T through the fuel suction passage 6, perform primary pressurization, and discharge the fuel to the main
燃料供給通路2は、主燃料供給通路10のうちフィードポンプP1から分岐点Xまでの部分10xと、排気管燃料供給通路20とからなる。
The
サプライポンプP2は、高圧供給通路8を通じて、その下流に位置するコモンレール9に接続される。サプライポンプP2は、主燃料供給通路10から供給された燃料を二次加圧して、高圧供給通路8へ吐出するように構成される。また、サプライポンプP2には、余剰の燃料を燃料タンクTに回収するための第1燃料戻り通路3aが接続される。
The supply pump P <b> 2 is connected to the
図示しないが、コモンレール9には、内燃機関の筒内に燃料を噴射する複数の筒内インジェクタが接続され、コモンレール9は、これら筒内インジェクタに燃料を供給する。また、コモンレール9には、余剰の燃料を燃料タンクTに回収するための第2燃料戻り通路3bが接続される。
Although not shown, the
他方、排気管燃料供給通路20には、排気管インジェクタ1の手前の位置(図中Yで示す位置)に、第3燃料戻り通路3cが接続される。ここでいう「手前」とは、排気管燃料供給通路20における排気管インジェクタ1側の端部、或いは、その近傍の部分を指す。
On the other hand, a third
上記の第1燃料戻り通路3a、第2燃料戻り通路3b、及び、第3燃料戻り通路3cは、燃料タンクTに接続されたタンク戻り通路30にそれぞれ接続される。
The first
本実施形態において、燃料戻り通路3は、第3燃料戻り通路3cと、タンク戻り通路30のうち第3燃料戻り通路3cとの接続点Zから燃料タンクTまでの通路30zとからなる。
In the present embodiment, the
なお、第3燃料戻り通路3c及び開閉弁4の少なくとも一方においては、排気管燃料供給通路20及び主燃料供給通路10を通過する燃料よりも少流量の燃料、即ち、排気管燃料供給通路20内における滞留を抑制するのに必要十分な少流量の燃料が通過するように、流路が絞られていることが好ましい。
Note that at least one of the third
開閉弁4は、第3燃料戻り通路3cの途中に設けられた二方弁からなる。また、開閉弁4は、電子制御式の弁からなり、制御装置5に電気的に接続される。
The on-off valve 4 is a two-way valve provided in the middle of the third
制御装置5は、排気管インジェクタ1及び開閉弁4を制御する電子制御ユニットもしくはコントローラをなす。具体的には、制御装置5は、車両の電子制御に係る各種演算処理を実行するCPU、その制御に必要なプログラムやデータを記憶するROM、CPUの演算結果等を一時記憶するRAM、外部との間で信号を入出力するための入出力ポート等を備えて構成される。
The
また、図示しないが、制御装置5には、DPFやDOCの入口排気温度を検出する排気温度センサ、DPFの上流と下流の差圧を検出する差圧センサ、排気中のNOx濃度を検出するNOxセンサ等、各種センサ類が電気的に接続される。
Although not shown, the
本実施形態において、制御装置5は、排気管インジェクタ1による燃料噴射(以下、排気管噴射という)を行わないときは、開閉弁4を開き、排気管噴射を行っているときは、開閉弁4を閉じるように開閉弁4を制御する。
In the present embodiment, the
また、本実施形態において、制御装置5は、排気管噴射を行わない(停止する)ように排気管インジェクタ1を制御した直後から、開閉弁4を開くように開閉弁4を制御しても良い。また、制御装置5は、排気管噴射を行う(開始する)ように排気管インジェクタ1を制御する直前から、開閉弁4を閉じるように開閉弁4を制御しても良い。
In the present embodiment, the
本実施形態に係る排気管噴射システム100の作用効果について説明する。
The effects of the exhaust
先ず、排気管インジェクタ1の制御について簡単に説明する。本実施形態において、制御装置5は、DPFの再生を行うときに、排気管インジェクタ1を制御して排気管噴射を行う。即ち、排気管噴射によりDOCに炭化水素(HC)を供給し、HCの酸化熱で排気温度を高めることで、DPFに蓄積されたPMを焼却除去して、DPFを再生することができる。
First, the control of the exhaust pipe injector 1 will be briefly described. In the present embodiment, the
また、制御装置5は、LNTにおけるNOx吸蔵能力の回復を行うときに、排気管インジェクタ1を制御して排気管噴射を行う。即ち、排気管噴射により排気をリッチにすることで、LNTに吸蔵されたNOxを還元浄化することができる。
Further, the
次に、開閉弁4の制御について図2に基づいて説明する。図2は、排気管噴射システム100における制御装置5の制御状態を示すタイムチャートであり、(a)は排気管噴射の状態、(b)は開閉弁4の開閉状態を表す。
Next, control of the on-off valve 4 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a time chart showing the control state of the
図2(a)及び(b)に示すように、時刻t0において、制御装置5は、排気管噴射を行うように排気管インジェクタ1を制御している。このとき、制御装置5は、開閉弁4を閉じた状態に制御している。この状態では、排気管燃料供給通路20内の燃料は、燃料戻り通路3を通じて燃料タンクTに戻ることなく、排気管インジェクタ1に供給される。
As shown in FIGS. 2A and 2B, at time t 0 , the
次に、時刻t1になると、制御装置5は、排気管噴射を行わない(停止する)ように排気管インジェクタ1を制御する。また、制御装置5は、時刻t1直後の時刻t2になると、開閉弁4を開くように開閉弁4を制御する。そして、時刻t3になると、制御装置5は、開閉弁4を閉じるように開閉弁4を制御し、時刻t3直後の時刻t4になると、再び排気管噴射を行う(開始する)ように排気管インジェクタ1を制御する。
Then, at time t 1, the
即ち、本実施形態においては、時刻t2から時刻t3までの排気管噴射を行わない時期に、開閉弁4が開いており、時刻t0から時刻t1まで及び時刻t4以降の排気管噴射を行っている時期に、開閉弁4が閉じている。 That is, in the present embodiment, the on-off valve 4 is open at the time when the exhaust pipe injection from time t 2 to time t 3 is not performed, and the exhaust pipe from time t 0 to time t 1 and after time t 4. The on-off valve 4 is closed at the time of injection.
但し、制御装置5は、排気管噴射を停止する制御と同時(時刻t1)に、開閉弁4を開く制御を実行しても良い。また、排気管噴射を開始する制御と同時(時刻t4)に、開閉弁4を閉じる制御を実行しても良い。
However, the
ここで、比較例として、排気管燃料供給通路20に第3燃料戻り通路3cを設けない排気管噴射システムを想定する。
Here, as a comparative example, an exhaust pipe injection system in which the third
この比較例では、排気管噴射を行わないときは、燃料が排気管燃料供給通路20内から排出されずに滞留してしまう。上記の通り、排気管インジェクタは、ターボチャージャのタービンの直下流に位置する排気管の部分に設けられるため、内燃機関の運転中、この滞留した燃料は、ターボチャージャや排気管から伝わる熱により酸化劣化する傾向にある。その結果、高粘度化した燃料が排気管燃料供給通路を塞ぐことで、排気管インジェクタから燃料を噴射できなくなるといった不具合が生じる虞がある。
In this comparative example, when exhaust pipe injection is not performed, fuel stays without being discharged from the exhaust pipe
これに対して、本実施形態に係る排気管噴射システム100は、第3燃料戻り通路3c及び開閉弁4を備え、排気管噴射を行わないときは、開閉弁4を開くことで、排気管燃料供給通路20内の燃料を燃料タンクTに戻すことができる。そして、燃料タンクTと排気管燃料供給通路20との間で燃料を循環させることで、燃料が排気管燃料供給通路20内に滞留することを抑制することができる。その結果、燃料の滞留により排気管燃料供給通路20が塞がれるのを効果的に抑制することができる。
On the other hand, the exhaust
また、本実施形態では、排気管噴射を行っているときは、第3燃料戻り通路3cの開閉弁4が閉じられる。これにより、排気管燃料供給通路20内の燃料は、燃料タンクTに向けて流れず、排気管インジェクタ1に供給されるため、排気管インジェクタ1及びその手前に位置する排気管燃料供給通路20内の燃料の圧力(以下、「燃料圧力」と称する)を保持して、効率的に排気管噴射を行うことができる。その結果、DPFの再生や、LNTにおけるNOx吸蔵能力の回復を十分に行うことができる。
In the present embodiment, the open / close valve 4 of the third
特に、本実施形態の制御装置5は、排気管噴射が停止した直後から、開閉弁4が開くように開閉弁4を制御する。図示しないが、例えば、制御装置5における演算周期のズレにより、仮に、排気管噴射が停止する前に開閉弁4が開いてしまった場合、停止前に燃料圧力が低下し、排気管噴射に必要な圧力に保持できなくなる虞がある。これに対して、本実施形態では、排気管噴射の停止直後に開閉弁4が開くように制御することで、排気管噴射の停止前において、燃料圧力を排気管噴射に必要な圧力に確実に保持することができる。
In particular, the
また、制御装置5は、排気管噴射が開始する直前から、開閉弁4が閉じるように開閉弁4を制御する。これにより、燃料圧力を排気管噴射に必要な圧力に上昇させた状態で、排気管噴射を開始することができる。
Further, the
他方、本実施形態における第3燃料戻り通路3cは、排気管インジェクタ1の手前に位置する排気管燃料供給通路20に接続される。これにより、排気管噴射を行わないときには、排気管燃料供給通路20における接続点Yと排気管インジェクタ1の燃料通路内との間で燃料を循環させることができ、排気管インジェクタ1の燃料通路内における燃料の滞留をも抑制することができる。
On the other hand, the third
また、第3燃料戻り通路3c及び開閉弁4の少なくとも一方の流路が絞られた場合には、排気管噴射を行わないとき、フィードポンプP1からサプライポンプP2に向かう燃料の流れを不要に阻害することなく、排気管燃料供給通路20内或いは排気管インジェクタ1の燃料通路内における燃料の滞留を抑制することができる。
When at least one of the third
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。例えば、上述の各実施形態は、以下のように変形することができる。なお、下記の説明において、上述の基本実施形態と同一の構成要素については同一の符号を用い、それらの詳細な説明は省略する。 In addition, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, In the range which does not deviate from the meaning of this invention, it can change suitably and can implement. For example, the above-described embodiments can be modified as follows. In the following description, the same reference numerals are used for the same components as in the basic embodiment described above, and detailed descriptions thereof are omitted.
(第1変形例)
上記の排気管噴射システム100では、排気管インジェクタ1の手前に位置する排気管燃料供給通路2bに第3燃料戻り通路3cが接続される。これに対して、図3に示す排気管噴射システム200のように、第3燃料戻り通路3cを排気管インジェクタ1に接続しても良い。具体的には、第3燃料戻り通路3cを、排気管インジェクタ1内の燃料通路に接続しても良い。この第1変形例によれば、燃料タンクTと排気管インジェクタ1内の燃料通路との間でも燃料を循環させることが可能となり、この燃料通路内における燃料の滞留を確実に抑制することができる。
(First modification)
In the exhaust
(第2変形例)
上記の排気管噴射システム100では、開閉弁4は、第3燃料戻り通路3cの途中に設けられた二方弁からなる。これに対して、図4に示す排気管噴射システム300のように、排気管燃料供給通路20と第3燃料戻り通路3cとの接続位置に、開閉弁としての三方弁4’を設けた構成であっても良い。具体的には、三方弁4’は、電子制御式の弁からなり、制御装置5によって、排気管燃料供給通路20を流れる燃料の流路が切り替わるように構成される。
(Second modification)
In the exhaust
この第2変形例では、制御装置5は、排気管噴射を行わないときは、第3燃料戻り通路3c側に燃料を流し、排気管インジェクタ1側に燃料を流さないように三方弁4’を制御する。また、制御装置5は、排気管噴射を行っているときは、排気管インジェクタ1側に燃料を流し、第3燃料戻り通路3c側に燃料を流さないように、三方弁4’を制御する。
In the second modification, when the exhaust pipe injection is not performed, the
1 排気管インジェクタ
2 燃料供給通路
3 燃料戻り通路
4 開閉弁
5 制御装置
P1 フィードポンプ(ポンプ)
T 燃料タンク
100 排気管噴射システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (2)
排気管内に燃料を噴射する排気管インジェクタと、
前記燃料タンクに貯留された燃料を前記排気管インジェクタに供給するポンプと、
前記ポンプと前記排気管インジェクタを接続する燃料供給通路と、
前記排気管インジェクタまたはその手前に位置する燃料供給通路と前記燃料タンクとを接続する燃料戻り通路と、
前記燃料戻り通路を開閉する開閉弁と、
前記排気管インジェクタ及び前記開閉弁を制御するように構成された制御装置と、を備え、
前記制御装置は、前記排気管インジェクタによる燃料噴射を行わないときは、前記開閉弁を開く
ことを特徴とする排気管噴射システム。 A fuel tank,
An exhaust pipe injector for injecting fuel into the exhaust pipe;
A pump for supplying fuel stored in the fuel tank to the exhaust pipe injector;
A fuel supply passage connecting the pump and the exhaust pipe injector;
A fuel return passage connecting the exhaust pipe injector or a fuel supply passage located in front of the injector and the fuel tank;
An on-off valve for opening and closing the fuel return passage;
A control device configured to control the exhaust pipe injector and the on-off valve; and
The exhaust pipe injection system, wherein the control device opens the on-off valve when fuel injection by the exhaust pipe injector is not performed.
請求項1に記載の排気管噴射システム。 The exhaust pipe injection system according to claim 1, wherein the control device closes the on-off valve when fuel injection is performed by the exhaust pipe injector.
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