JP5914004B2

JP5914004B2 - 還元剤供給装置

Info

Publication number: JP5914004B2
Application number: JP2012009667A
Authority: JP
Inventors: 訓弘千葉
Original assignee: Bosch Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 2012-01-20
Filing date: 2012-01-20
Publication date: 2016-05-11
Anticipated expiration: 2032-01-20
Also published as: JP2013148028A; DE102013200052A1; DE102013200052B4

Description

本発明は、内燃機関の排気通路に液体還元剤を供給するための還元剤供給装置に関するものである。特に、内燃機関の停止時に、装置内に残留する液体還元剤を貯蔵タンクに回収する制御が実行されるように構成された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を浄化する排気浄化装置として、排気に含まれる窒素酸化物（ＮＯ_X）の還元反応を促進する還元触媒と、還元触媒よりも上流側の排気管内に液体還元剤を供給するための還元剤供給装置とを備えた排気浄化装置が知られている。かかる排気浄化装置に用いられる還元剤供給装置の一態様として、貯蔵タンク内の液体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液体還元剤を排気通路内に噴射する還元剤噴射部とを備えたものがある。

このような還元剤供給装置において、目標噴射量に相当する量の液体還元剤を精度良く噴射できるようにするために、ポンプによって圧送される液体還元剤を、還元剤供給通路から分岐するリターン通路を介して貯蔵タンクに循環させながら還元剤供給通路内の圧力を一定に保った状態で、還元剤噴射部による噴射制御を実行することが行われている。

ここで、液体還元剤として例えば尿素水溶液が用いられる場合、内燃機関の停止後にもポンプや、還元剤噴射部内に尿素水溶液が残留していると、水分の蒸発等によって尿素水溶液の濃度が上昇し、尿素水溶液が析出して流路が閉塞するおそれがある。また、寒冷地においては、残留する尿素水溶液の凍結による体積の膨張によって、ポンプ等が破損するおそれがある。そのために、内燃機関の停止時に、還元剤供給装置内に残留する液体還元剤を貯蔵タンク内に回収する制御を実行するようになっている。

液体還元剤を貯蔵タンク内に回収する方法としては、ポンプを逆回転させる方法や、ポンプを逆回転させる代わりに、液体還元剤の流れる向きが還元剤噴射部側から貯蔵タンク側となるように流路の接続を切り換える方法が知られている（例えば、特許文献１及び２を参照。）。いずれの方法を採用する場合においても、還元剤供給通路内の還元剤を効率よく回収するために、貯蔵タンクから還元剤供給通路側への液体還元剤の流れを阻止する逆止め弁がリターン通路に設けられている。

特開２０１０−１８５３３４号公報（段落［００３４］）特開２０１０−０２４８９６号公報（段落［００４６］）

しかしながら、液体還元剤の回収制御後には、ポンプ及び還元剤供給通路内は液体の代わりに気体が封入された状態になる。この状態で、当該気体の温度が下がると、還元剤供給通路内の気体の凝縮により負圧が発生し、その負圧によって貯蔵タンク内の液体還元剤の液体還元剤がポンプ内に吸い込まれる場合がある。これにより、液体還元剤の回収が不十分となるおそれがあった。

本発明の発明者はこのような問題にかんがみて、リターン通路内に所定の弁部を設け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、液体還元剤の回収後に、貯蔵タンク内に回収された液体還元剤がポンプ内に逆流することを防ぐことができる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、貯蔵タンク内の液体還元剤を吸い上げて圧送するポンプと、前記ポンプにより圧送される前記液体還元剤を内燃機関の排気通路に噴射する還元剤噴射部と、前記ポンプと前記還元剤噴射部とを接続する還元剤供給通路と、前記還元剤供給通路から分岐して前記ポンプにより圧送される前記液体還元剤の一部を前記貯蔵タンクに戻すためのリターン通路と、を備え、前記内燃機関の運転時には前記ポンプにより前記液体還元剤を前記還元剤噴射部側に圧送し、前記内燃機関の停止時には前記ポンプにより前記液体還元剤を前記貯蔵タンクに回収する制御が実行されるように構成された還元剤供給装置において、前記リターン通路の途中に、流路面積を小さくした絞り部を備えるとともに、前記絞り部よりも前記還元剤供給通路側に、前記液体還元剤の回収制御時には前記還元剤供給通路及び前記リターン通路内の圧力の低下に伴い前記リターン通路を遮断する一方、前記液体還元剤の回収制御終了後で、前記ポンプが停止している間に、前記リターン通路を開放するように構成された弁部を備えた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、液体還元剤の回収制御時にリターン通路を遮断する一方、液体還元剤の回収制御終了後にリターン通路を開放する弁部を備えているために、回収制御時においては効率的に負圧が生じて液体還元剤を貯蔵タンク内に吸い戻すことができるとともに、回収制御終了後には還元剤供給通路内が常に大気圧状態になるため、貯蔵タンク内の液体還元剤がポンプ内に逆流することを防ぐことができる。

また、本発明の還元剤供給装置を構成するにあたり、前記弁部は、前記リターン通路を遮断する遮断部材と、前記リターン通路を開放する方向に前記遮断部材を常時付勢する弾性部材と、を備え、前記圧力の低下時に発生する負圧によって、前記弾性部材の付勢力に抗して前記遮断部材が移動し、前記リターン通路を遮断するように構成されてなることが好ましい。
このように弁部を構成することにより、液体還元剤の回収制御時にリターン通路を遮断する一方、液体還元剤の回収制御終了後にリターン通路を開放する弁部を容易に構成することができる。

また、本発明の還元剤供給装置を構成するにあたり、前記リターン通路のうちの前記弁部よりも前記貯蔵タンク側の容量が、前記液体還元剤の回収を開始してから前記弁部によって前記リターン通路が遮断されるまで、前記弁部に前記液体還元剤が存在するように設定されてなることが好ましい。
このようにリターン通路を構成することにより、リターン通路が遮断されるまでにリターン通路が気体に置き換えられて、リターン通路が遮断されにくくなることを防ぐことができる。

本発明の実施の形態にかかる還元剤供給装置の構成を概略的に示す図である。第１の実施の形態の弁部の構成を説明するために示す。第１の実施の形態の弁部の動作を説明するために示す図である。液体還元剤の流れ及び弁部の状態を説明するために示す図である。液体還元剤の流れ及び弁部の状態を説明するために示す図である。第２の実施の形態の弁部の構成及び動作を説明するために示す図である。第３の実施の形態の弁部の構成及び動作を説明するために示す図である。

以下、本発明にかかる還元剤供給装置に関する実施の形態について、図面に基づいて具体的に説明する。
なお、各図において同じ符号が付されているものは同じ構成要素を表しており、適宜説明が省略されている場合がある。

［第１の実施の形態］
１．還元剤供給装置の全体的構成
図１は、本発明の第１の実施の形態にかかる還元剤供給装置２０の構成を説明するために示す図である。
図１において、還元剤供給装置２０が備えられた排気浄化装置１０は、排気中のＮＯ_Xを浄化するための装置であり、図示しないディーゼルエンジン等の内燃機関の排気通路３に設けられている。排気浄化装置１０は、排気通路３の途中に介装された還元触媒１３と、還元触媒１３よりも上流側の排気通路３内に液体還元剤を供給するための還元剤供給装置２０とを備えている。

還元触媒１３は、排気中のＮＯ_Xの分解を促進する機能を有する触媒であり、液体還元剤から生成される還元成分を吸着するとともに、触媒に流れ込む排気中のＮＯ_Xを還元成分によって選択的に還元する触媒である。本実施の形態の還元剤供給装置２０は、液体還元剤として尿素水溶液が用いられるものであり、尿素水溶液が分解することにより還元成分としてのアンモニアが生成されるようになっている。

還元剤供給装置２０は、液体還元剤が収容される貯蔵タンク２１と、液体還元剤を圧送するポンプユニット３０と、液体還元剤を排気通路３内に噴射する還元剤噴射部として電磁噴射弁２５とを備えている。ポンプユニット３０は、電動ポンプ２３及び流路切換弁３３を備えている。電磁噴射弁２５及び電動ポンプ２３、流路切換弁３３は、電子制御装置（ＥＣＵ）４０によって駆動制御が行われるものとなっている。

電動ポンプ２３と貯蔵タンク２１とは第１の還元剤供給通路２７によって接続され、電動ポンプ２３と電磁噴射弁２５とは第２の還元剤供給通路２８によって接続されている。電動ポンプ２３と、第１の還元剤供給通路２７及び第２の還元剤供給通路２８とは、流路切換弁３３を介して接続されている。第１の還元剤供給通路２７の貯蔵タンク２１側の端部は、液体還元剤の吸い上げを可能にするために、貯蔵タンク２１の底面近傍に位置している。

流路切換弁３３は、電動ポンプ２３によって圧送される液体還元剤が流れる方向を、貯蔵タンク２１側から電磁噴射弁２５側に流れる正方向と、電磁噴射弁２５側から貯蔵タンク２１側に流れる逆方向とに切換える機能を有している。本実施の形態にかかる還元剤供給装置２０において、流路切換弁３３は、非通電状態で第１の還元剤供給通路２７を電動ポンプ２３の入り口側２３ａに連通するとともに第２の還元剤供給通路２８を電動ポンプ２３の出口側２３ｂに連通する一方、通電状態で第１の還元剤供給通路２７を電動ポンプ２３の出口側２３ｂに連通するとともに第２の還元剤供給通路２８を電動ポンプ２３の入り口側２３ａに連通するように構成されている。

すなわち、内燃機関の運転状態においては、液体還元剤が電磁噴射弁２５側に供給されるように、流路切換弁３３への通電は行われない。一方、内燃機関の停止時においては、還元剤供給装置２０内の液体還元剤が貯蔵タンク２１に回収されるように、流路切換弁３３に対して通電される。

なお、内燃機関の停止時に、液体還元剤を貯蔵タンク２１に回収可能とする構成は、流路切換弁３３を設ける例に限られない。例えば、逆回転可能な電動ポンプ２３を用いることによって液体還元剤を回収可能に構成することができる。

また、第２の還元剤供給通路２８の途中には、他端が貯蔵タンク２１に接続されたリターン通路２９が分岐して設けられている。リターン通路２９の貯蔵タンク２１側の端部は、貯蔵タンク２１内の気相部分に接続されている。
なお、貯蔵タンク２１にはエアブリザード等が設けられることにより、内部の圧力が大気圧で保たれるように構成されている。

リターン通路２９の途中には、流路面積が小さくされた絞り部３７が設けられ、第２の還元剤供給通路２８内の圧力を保持できるようになっている。また、絞り部３７よりも第２の還元剤供給通路２８側のリターン通路２９には、液体還元剤の噴射制御時、すなわち、電磁噴射弁２５側への液体還元剤の圧送時及びポンプ２３の停止時にリターン通路２９を開放し、液体還元剤の貯蔵タンク２１への回収時にリターン通路２９を遮断する弁部３５が設けられている。弁部３５の詳細については後述する。

電動ポンプ２３は、ＥＣＵ４０による通電制御によって、所定の流量の液体還元剤を圧送する。液体還元剤の噴射制御時においては、電磁噴射弁２５に供給される液体還元剤の圧力Ｐｕがあらかじめ設定された所定の目標圧力Ｐｕ＿ｔｇｔで維持されるように、電動ポンプ２３の出力がフィードバック制御される。具体的に、第２の還元剤供給通路２８に圧送される液体還元剤を、リターン通路２９を介して貯蔵タンク２１に循環させながら、ＥＣＵ４０は、第２の還元剤供給通路２８に設けられた圧力センサ３１によって検出される圧力Ｐｕと、あらかじめ設定された所定の目標圧力Ｐｕ＿ｔｇｔとの差分ΔＰｕに基づいて電動ポンプ２３の出力をＰＩＤ制御する。また、液体還元剤を貯蔵タンク２１に回収する場合においては、ＥＣＵ４０は、例えば、あらかじめ定められた出力で電動ポンプ２３を制御する。

なお、本実施の形態にかかる還元剤供給装置２０においてはポンプユニット３０内に圧力センサ３１が設けられているが、第２の還元剤供給通路２８のどの位置に設けられていても構わない。

電磁噴射弁２５は、通電制御によって開閉制御が行われ、所定量の液体還元剤を排気通路３内に噴射する。本実施の形態にかかる還元剤供給装置２０において、ＥＣＵ４０は、所定の演算式に基づいて目標噴射量Ｑｄｖ＿ｔｇｔを求めるとともに、液体還元剤の圧力Ｐｕが目標圧力Ｐｕ＿ｔｇｔとなっていることを前提として、あらかじめ定められた噴射サイクルごとに、目標噴射量Ｑｄｖ＿ｔｇｔに応じた駆動デューティ比を決定して、電磁噴射弁２５の通電制御を行う。電磁噴射弁２５の駆動デューティ比とは、一噴射サイクル中の開弁時間の割合を意味する。

２．弁部
（１）構成
図２は、本実施の形態にかかる還元剤供給装置２０のリターン通路２９に設けられた弁部３５の構成について説明するために示す図である。この図２は、リターン通路２９のうちの絞り部３７及び弁部３５が設けられた部分の断面図を示している。

図２において、リターン通路２９を構成する通路本体５０の内周面には第１の係止突部５１及び第２の係止突部５３が設けられている。第１の係止突部５１は、第２の係止突部５３よりも貯蔵タンク２１側に位置している。これらの第１の係止突部５１及び第２の係止突部５３は、それぞれ、液体還元剤の流路となる開口部５３ａ、５３ａを有している。

第１の係止突部５１及び第２の係止突部５３の間の領域には、ピストンバルブ５５及びバルブスプリング５７が収容されている。ピストンバルブ５５は、その外周面において通路本体５０の内周面と摺動しながら、通路本体５０内を移動可能になっている。また、バルブスプリング５７は、その一端が第２の係止突部５３に当接するとともに他端がピストンバルブ５５に当接し、ピストンバルブ５５を貯蔵タンク２１側に付勢する。このとき、第１の係止突部５１によって、ピストンバルブ５５の貯蔵タンク２１側への最大移動位置が規定されている。

ピストンバルブ５５の中央部には、液体還元剤の流路となる、軸方向に設けられた通過孔５５Ａが形成されている。この通過孔５５Ａは、第２の係止突部５３側の大径部５５Ａａと、第１の係止突部５１側の小径部５５Ａｂとを有する段付の通過孔５５Ａとして形成されている。このうちの小径部５５Ａｂが絞り部３７としての機能を有している。また、大径部５５Ａａの第２の係止突部５３側の開口縁部はシート部５５Ｂとして構成され、通路本体５０内に固定されたロッド部５９の先端面がシート部５５Ｂに当接したときに、通過孔５５Ａ、すなわち、リターン通路２９が遮断されるようになっている。本実施の形態においては、ピストンバルブ５５が遮断部材を構成し、バルブスプリング５７が弾性部材を構成している。

（２）動作
図３（ａ）〜（ｃ）は、液体還元剤の噴射制御時、回収制御時、及びポンプ停止時それぞれにおける弁部３５の状態を示している。
液体還元剤の噴射制御時においては、図３（ａ）に示すように、ピストンバルブ５５よりも第２の還元剤供給通路２８側の圧力Ｐｕ（以下、この領域の圧力を「上流側圧力」と言う。）が目標圧力Ｐｕ＿ｔｇｔ付近まで高められているために、当該上流側圧力Ｐｕとバルブスプリング５７の付勢力によってピストンバルブ５５が第１の係止突部５１側に保持された状態となる。したがって、弁部３５は開かれ、リターン通路２９は開放状態となって、液体還元剤は貯蔵タンク２１側へと流出する。

また、液体還元剤の回収制御時においては、図３（ｂ）に示すように、上流側圧力Ｐｕは負圧状態となり、この負圧によってバルブスプリング５７の付勢力に抗してピストンバルブ５５が第２の係止突部５３側に移動する。したがって、弁部３５が閉じられ、リターン通路２９が遮断状態となる。

さらに、液体還元剤の回収制御が終了して、電動ポンプ２３が停止すると、図３（ｃ）に示すように、上流側圧力Ｐｕが正圧に復帰するために、ピストンバルブ５５はバルブスプリング５７の付勢力によって再び貯蔵タンク２１側に移動する。したがって、弁部３５は開かれ、リターン通路２９は開放状態となる。

図４（ａ）〜（ｂ）及び図５（ａ）〜（ｃ）は、弁部３５の動作に伴う、還元剤供給装置２０全体における液体還元剤の流れを示している。なお、図４（ａ）〜（ｂ）及び図５（ａ）〜（ｃ）においては、還元剤供給装置２０、特にポンプユニット３０の構成は簡略化して示されている。

内燃機関の始動前、すなわち、電動ポンプ２３の非作動状態においては、図４（ａ）に示すように、液体還元剤は貯蔵タンク２１内に収容され、還元剤供給装置２０内には残されていない。

内燃機関の始動後、すなわち、液体還元剤の噴射制御時においては、図４（ｂ）に示すように、貯蔵タンク２１内の液体還元剤は電動ポンプ２３によって吸い上げられて電磁噴射弁２５側に圧送される。このとき、弁部３５は開かれ、リターン通路２９は開放状態となるために、電磁噴射弁２５から噴射される液体還元剤を除いて、液体還元剤はリターン通路２９を介して貯蔵タンク２１に戻される。

その後、内燃機関が停止すると、電動ポンプ２３によって液体還元剤の回収制御が開始される。液体還元剤の回収制御の開始時には、電磁噴射弁２５は開弁され、電磁噴射弁２５を介して排気通路から気体が吸い込まれるとともに、弁部３５が閉じられるまでの期間においては、リターン通路２９の貯蔵タンク２１側の端部から気体が吸い込まれ、液体還元剤が吸い戻され始める。

そして、リターン通路２９に設けられた弁部３５は、未だ液体還元剤が充填された状態にあり、電磁噴射弁２５における気体の流入抵抗よりも弁部３５における液体の流入抵抗が大きくなるために、弁部３５に負圧が作用して弁部３５が閉じられる。その後は、図５（ｂ）に示すように、弁部３５が閉じられたまま、貯蔵タンク２１への液体還元剤の吸い戻しが続けられる。その結果、第１の還元剤供給通路２７、電磁ポンプ２３及び第２の還元剤供給通路２８内から液体還元剤が回収される。

このとき、リターン通路２９内の液体還元剤の吸い戻しが早く行われて、極短時間にリターン通路２９内が気体で満たされてしまうと、弁部３５の前後の差圧が小さくなって、弁部３５が閉じられにくくなる。この状態では、液体還元剤の吸い戻しを効率的に行うことができなくなるおそれがあるため、負圧の作用によって弁部３５が閉じられるまでは弁部３５に液体還元剤が存在するように、リターン通路３５における弁部３５から貯蔵タンク２１側の端部までの容量が設定されている。

液体還元剤の回収制御が終了し、電磁ポンプ２３が停止すると、電磁ポンプ２３側から第２の還元剤供給通路２８に少量の気体が逆流し、第２の還元剤供給通路２８内は大気圧状態となる。そのため、図５（ｃ）に示すように、弁部３５が開かれ、リターン通路２９は開放されて、弁部３５付近に残留していた液体還元剤は貯蔵タンク２１側に移動し、自重により貯蔵タンク２１内に落下することとなる。このとき、弁部３５は開弁し、第２の還元剤供給通路２８内は速やかに負圧から正圧に復帰するため、電磁ポンプ２３内まで液体還元剤が逆流することはない。また、弁部３５における液体還元剤の流路が、貯蔵タンク２１側を下方にして配置されているために、液体還元剤が自重により落下しやすくなって、弁部３５に液体還元剤が残留することを防ぐこともできる。

３．第１の実施の形態の還元剤供給装置によって得られる効果
以上説明したように、本実施の形態にかかる還元剤供給装置２０は、液体還元剤の回収制御時にリターン通路２９を遮断する一方、液体還元剤の回収制御終了後にリターン通路２９を開放する弁部３５を備えているために、回収制御時においては効率的に負圧が生じて液体還元剤を貯蔵タンク２１内に吸い戻すことができるとともに、回収制御終了後には第２の還元剤供給通路２８内が常に大気圧状態になって、貯蔵タンク２１内の液体還元剤が電磁ポンプ２３内に逆流することを防ぐことができる。したがって、電磁ポンプ２３内に残留した液体還元剤の凍結等による電磁ポンプ２３の破損を低減することができる。

また、本実施の形態にかかる還元剤供給装置２０においては、リターン通路２９のうちの弁部３５よりも貯蔵タンク２１側の容量を、液体還元剤の回収制御を開始してから弁部３５によってリターン通路２９が遮断されるまで、弁部３５に液体還元剤が存在するように設定することとしている。したがって、第２の還元剤供給通路２８内に発生する負圧によってリターン通路２９が確実に遮断されるため、液体還元剤の回収制御を効率的に行うことができる。

また、本実施の形態にかかる還元剤供給装置２０においては、弁部３５における液体還元剤の流路が、貯蔵タンク２１側を下方にして配置することとしているために、液体還元剤が自重により落下しやすくなって、電動ポンプ２３の停止後に弁部３５に液体還元剤が残留することを防ぐこともできる。

［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態にかかる還元剤供給装置は、リターン通路２９に設けられる弁部３５Ａの構成が第１の実施の形態にかかる還元剤供給装置に設けられた弁部とは異なっている。

図６（ａ）〜（ｂ）は、本実施の形態にかかる還元剤供給装置に備えられた弁部３５Ａの構成及び動作について説明するために示す図であり、リターン通路２９のうちの絞り部３７及び弁部３５Ａが設けられた部分の断面図を示している。

リターン通路２９は、その途中に絞り部３７を有している。また、リターン通路２９を構成する通路本体６０には、絞り部３７よりも第２の還元剤供給通路側に隣接してピストン摺動部６１が設けられている。ピストン摺動部６１の内部には、リターン通路２９内での液体還元剤の流れ方向に対して交差する方向に延在するピストン摺動孔６１ａが形成されている。

ピストン摺動孔６１ａ内には、ピストンバルブ６５及びバルブスプリング６７が収容されている。ピストンバルブ６５は、ピストンバルブ６５は、その外周面においてピストン摺動孔６１ａの内周面と摺動しながら、ピストン摺動孔６１ａ内を移動可能になっている。また、バルブスプリング６７は、その一端がピストン摺動孔６１ａに対向する通路本体６０の内平面６０ａに当接するとともに他端がピストンバルブ６５に当接し、ピストンバルブ６５を内平面６０ａとは反対側に付勢する。

また、上述した絞り部３７の開口３７ａはピストン摺動孔６１ａに臨み、ピストンバルブ６５が内平面６０ａ側に移動した際には絞り部３７の開口３７ａがピストンバルブ６５によって閉じられ、リターン通路２９が遮断される。一方、ピストンバルブ６５が内平面６０ａとは反対側に移動した際には絞り部３７の開口３７ａが開かれ、リターン通路２９は開放される。本実施の形態においては、ピストンバルブ６５が遮断部材を構成し、バルブスプリング６７が弾性部材を構成している。

また、ピストンバルブ６５における内平面６０ａ側の端部の一部には切欠き６５ａが形成されている。そのため、ピストンバルブ６５が内平面６０ａに当接した状態から、内平面６０ａとは反対側に戻る際に、ピストンバルブ６５が内平面６０ａに貼り付いて戻りにくくなることがないようになっている。

このように構成された弁部３５Ａにおいて、内燃機関の始動後、すなわち、液体還元剤の噴射制御時においては、図６（ａ）に示すように、第２の還元剤供給通路側の圧力及びバルブピストン６７の付勢力によってピストンバルブ６５は内平面６０ａとは反対側に保持され、弁部３５Ａは開かれた状態となる。そのため、リターン通路２９は開放状態となり、液体還元剤はリターン通路２９を介して貯蔵タンクに戻される。

内燃機関が停止して、液体還元剤の回収制御が開始されると、図６（ｂ）に示すように、第２の還元剤供給通路側に発生する負圧によって、ピストンバルブ６５がバルブスプリング６７の付勢力に抗して内平面６０ａ側に移動し、弁部３５Ａが閉じられた状態となる。そのため、リターン通路２９は遮断された状態となり、液体還元剤が効率的に吸い戻される。

その後、液体還元剤の回収制御が終了し、電動ポンプが停止すると、再び、図６（ａ）に示すように、ピストンバルブ６５がバルブスプリング６７の付勢力によって内平面６０ａとは反対側に移動し、リターン通路２９は開放状態となる。これにより、第２の還元剤供給通路内は速やかに負圧から正圧に復帰するため、電磁ポンプ内まで液体還元剤が逆流することがない。

以上説明したように、本実施の形態にかかる還元剤供給装置の弁部３５Ａによっても、液体還元剤の回収制御時にリターン通路２９が遮断される一方、液体還元剤の回収制御終了後にリターン通路２９が開放されるために、回収制御時においては効率的に負圧が生じて液体還元剤を貯蔵タンク内に吸い戻すことができるとともに、回収制御終了後には第２の還元剤供給通路内が常に大気圧状態になって、貯蔵タンク内の液体還元剤が電磁ポンプ内に逆流することを防ぐことができる。したがって、電磁ポンプ内に残留した液体還元剤の凍結等による電磁ポンプの破損を低減することができる。

また、本実施の形態にかかる還元剤供給装置においても、リターン通路２９のうちの弁部３５Ａよりも貯蔵タンク側の容量を、液体還元剤の回収制御を開始してから弁部３５Ａによってリターン通路２９が遮断されるまで、弁部３５Ａに液体還元剤が存在するように設定することとすれば、第２の還元剤供給通路内に発生する負圧によってリターン通路２９が確実に遮断され、液体還元剤の回収制御を効率的に行うことができる。

さらに、本実施の形態にかかる還元剤供給装置においても、弁部３５Ａにおける液体還元剤の流路が、貯蔵タンク側を下方にして配置することとすれば、液体還元剤が自重により落下しやすくなって、電動ポンプの停止後に弁部３５Ａに液体還元剤が残留することを防ぐこともできる。

［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態にかかる還元剤供給装置は、リターン通路２９に設けられる弁部３５Ｂの構成が第１及び第２の実施の形態にかかる還元剤供給装置に設けられた弁部とは異なっている。

図７（ａ）〜（ｂ）は、本実施の形態にかかる還元剤供給装置に備えられた弁部３５Ｂの構成及び動作について説明するために示す図であり、リターン通路２９のうちの絞り部３７及び弁部３５Ｂが設けられた部分の断面図を示している。

リターン通路２９は、その途中に絞り部３７を有している。また、リターン通路２９を構成する通路本体７０には制御室７３が設けられており、この制御室７３には第１の弁通路７１及び第２の弁通路７２が連通している。第１の弁通路７１は絞り部３７に連続して形成されている。すなわち、リターン通路２９は、絞り部３７、第１の弁通路７１、制御室７３、及び第２の弁通路７２を含むものとなっている。

制御室７３には弾性ゴム等の弾性材料で形成された弾性変位部材７５が収容され、弾性変位部材７５の周縁部分は蓋部７７によって固定されている。この弾性変位部材７５は変位部７５ａ及び弾性変形部７５ｂから構成され、弾性変形部７５ｂの伸縮によって変位部７５ａが進退動するものとなっている。弾性変形部７５ｂが縮んだ状態では変位部７５ａによって第１の弁通路７１及び第２の弁通路７２が塞がれることはなく、弾性変形部７５ｂが伸びた状態で変位部７５ａによって第１の弁通路７１及び第２の弁通路７２が塞がれる。本実施の形態においては、弾性変位部材７５の変位部７５ａが遮断部材を構成し、弾性変形部７５ｂが弾性部材を構成している。

このように構成された弁部３５Ｂにおいて、内燃機関の始動後、すなわち、液体還元剤の噴射制御時においては、図７（ａ）に示すように、第２の還元剤供給通路側の圧力及び弾性変形部７５ｂの弾性力によって変位部７５ａが蓋部７７側に保持され、第１の弁通路７１及び第２の弁通路７２が開放される。一方、液体還元剤の回収制御時においては、図７（ｂ）に示すように、第２の還元剤供給通路側に発生する負圧によって、変位部７５ａが蓋部７７とは反対側に移動し、第１の弁通路７１及び第２の弁通路７２が閉じられる。さらに、液体還元剤の回収制御が終了し、電動ポンプが停止すると、再び、図７（ａ）に示すように、変位部７５ａが弾性変形部７５ｂの弾性力によって蓋部７７側に移動し、第１の弁通路７１及び第２の弁通路７２が開放される。

以上説明したように、本実施の形態にかかる還元剤供給装置の弁部３５Ｂによっても、液体還元剤の回収制御時にリターン通路２９が遮断される一方、液体還元剤の回収制御終了後にリターン通路２９が開放されるために、回収制御時においては効率的に負圧が生じて液体還元剤を貯蔵タンク内に吸い戻すことができるとともに、回収制御終了後には第２の還元剤供給通路内が常に大気圧状態になって、貯蔵タンク内の液体還元剤が電磁ポンプ内に逆流することを防ぐことができる。したがって、電磁ポンプ内に残留した液体還元剤の凍結等による電磁ポンプの破損を低減することができる。

また、本実施の形態にかかる還元剤供給装置においても、リターン通路２９のうちの弁部３５Ｂよりも貯蔵タンク側の容量を、液体還元剤の回収制御を開始してから弁部３５Ｂによってリターン通路２９が遮断されるまで、弁部３５Ｂに液体還元剤が存在するように設定することとすれば、第２の還元剤供給通路内に発生する負圧によってリターン通路２９が確実に遮断され、液体還元剤の回収制御を効率的に行うことができる。

さらに、本実施の形態にかかる還元剤供給装置においても、弁部３５Ｂにおける液体還元剤の流路が、貯蔵タンク側を下方にして配置することとすれば、液体還元剤が自重により落下しやすくなって、電動ポンプの停止後に弁部３５Ｂに液体還元剤が残留することを防ぐこともできる。

なお、本実施の形態においては、弾性変位部材７５が弾性ゴム等の弾性材料で構成することとしているが、金属ダイヤフラム等を用いた構成とすることもできる。

［その他の実施の形態］
以上説明した第１〜第３の実施の形態にかかる還元剤供給装置は、本発明の一態様を示すものであってこの発明を限定するものではなく、これらの実施の形態は本発明の範囲内で任意に変更することが可能である。特に、弁部の構成については、第２の還元剤供給通路内の圧力が正圧の状態及び電動ポンプの停止状態でリターン通路を開放する一方、第２の還元剤供給通路内の圧力が負圧の状態となったときにリターン通路を遮断する機能を有するものであれば、特に限定されるものではない。

３：排気通路、１０：排気浄化装置、１３：還元触媒、２０：還元剤供給装置、２１：貯蔵タンク、２３：電動ポンプ、２３ａ：入り口側、２３ｂ：出口側、２５：電磁噴射弁、２７：第１の還元剤供給通路、２８：第２の還元剤供給通路、２９：リターン通路、３０：ポンプユニット、３１：圧力センサ、３３：流路切換弁、３５・３５Ａ・３５Ｂ：弁部、３７：絞り部、３７ａ：開口、４０：電子制御装置（ＥＣＵ）、５０：通路本体、５１：第１の係止突部、５１ａ：開口部、５３：第２の係止突部、５３ａ：開口部、５５：ピストンバルブ、５５Ａ：通過孔、５５Ａａ：大径部、５５Ａｂ：小径部、５５Ｂ：シート部、５７：バルブスプリング、５９：ロッド部、６０：通路本体、６０ａ：内平面、６１：ピストン摺動部、６１ａ：ピストン摺動孔、６５：ピストンバルブ、６５ａ：切欠き、６７：バルブスプリング、７０：通路本体、７１：第１の弁通路、７２：第２の弁通路、７３：制御室、７５：弾性変位部材、７５ａ：変位部、７５ｂ：弾性変形部、７７：蓋部

Claims

貯蔵タンク内の液体還元剤を吸い上げて圧送するポンプと、前記ポンプにより圧送される前記液体還元剤を内燃機関の排気通路に噴射する還元剤噴射部と、前記ポンプと前記還元剤噴射部とを接続する還元剤供給通路と、前記還元剤供給通路から分岐して前記ポンプにより圧送される前記液体還元剤の一部を前記貯蔵タンクに戻すためのリターン通路と、
を備え、
前記内燃機関の運転時には前記ポンプにより前記液体還元剤を前記還元剤噴射部側に圧送し、前記内燃機関の停止時には前記ポンプにより前記液体還元剤を前記貯蔵タンクに回収する制御が実行されるように構成された還元剤供給装置において、
前記リターン通路の途中に、流路面積を小さくした絞り部を備えるとともに、
前記絞り部よりも前記還元剤供給通路側に、前記液体還元剤の回収制御時には前記還元剤供給通路及び前記リターン通路内の圧力の低下に伴い前記リターン通路を遮断する一方、前記液体還元剤の回収制御終了後で、前記ポンプが停止している間に、前記リターン通路を開放するように構成された弁部を備えることを特徴とする還元剤供給装置。
前記弁部は、前記リターン通路を遮断する遮断部材と、前記リターン通路を開放する方向に前記遮断部材を常時付勢する弾性部材と、を備え、前記圧力の低下時に発生する負圧によって、前記弾性部材の付勢力に抗して前記遮断部材が移動し、前記リターン通路を遮断するように構成されてなることを特徴とする請求項１に記載の還元剤供給装置。
前記リターン通路のうちの前記弁部よりも前記貯蔵タンク側の容量が、前記液体還元剤の回収を開始してから前記弁部によって前記リターン通路が遮断されるまで、前記弁部に前記液体還元剤が存在するように設定されてなることを特徴とする請求項１又は２に記載の還元剤供給装置。