JP6874475B2 - Addition device - Google Patents

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Description

本発明は、添加装置に関するものである。 The present invention relates to an addition device.

特許文献1に示されるように、従来、尿素噴射ノズルの詰まり防止方法が知られている。特許文献1では、尿素噴射ノズルが詰まったと判定された場合、尿素水溶液を尿素タンクに回収する際に、尿素噴射ノズルの開閉を繰り返す。こうすることで、析出した固体の尿素の尿素噴射ノズルの詰まりを防止する。 As shown in Patent Document 1, conventionally, a method for preventing clogging of a urea injection nozzle is known. In Patent Document 1, when it is determined that the urea injection nozzle is clogged, the urea injection nozzle is repeatedly opened and closed when the urea aqueous solution is recovered in the urea tank. By doing so, clogging of the urea injection nozzle of the precipitated solid urea is prevented.

特許第5841826号公報Japanese Patent No. 5841826

特許文献1に示される尿素噴射ノズルの詰まり防止方法では、尿素噴射ノズルの開時間と閉時間との割合を95:5として、尿素噴射ノズルの開閉を繰り返している。こうすることで尿素噴射ノズルの入口の詰まりを抑制している。この尿素噴射ノズルの開閉は、尿素水溶液を尿素タンクに回収する際に行われるが、本発明者が検討したところ、特許文献1に示されるように尿素噴射ノズルの開閉を行うだけでは、液体状態の尿素水(浄化液)の吸い戻しを効果的に行うことができないことが見出された。 In the method for preventing clogging of the urea injection nozzle shown in Patent Document 1, the urea injection nozzle is repeatedly opened and closed with the ratio of the opening time and the closing time of the urea injection nozzle being 95: 5. By doing so, clogging of the inlet of the urea injection nozzle is suppressed. The opening and closing of the urea injection nozzle is performed when the urea aqueous solution is recovered in the urea tank. However, as examined by the present inventor, simply opening and closing the urea injection nozzle as shown in Patent Document 1 is a liquid state. It was found that the urea water (purifying solution) could not be effectively sucked back.

そこで本発明は上記問題点に鑑み、液体状態の浄化液の吸い戻しを効果的に行う添加装置を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the above problems, it is an object of the present invention to provide an addition device that effectively sucks back the purified liquid in a liquid state.

上記した目的を達成するための開示された発明の1つは、内燃機関(300)の排ガスに含まれる有害物質を浄化するための浄化液を、排ガスに添加する添加弁(10)と、
添加弁の開弁と閉弁を制御する開閉制御部(80)と、
添加弁内に負圧を発生させる負圧発生部(70)と、を有し、
開閉制御部は、負圧発生部によって添加弁内に負圧が発生されている際に、添加弁の開弁と閉弁を繰り返して、添加弁内の浄化液の吸い出しを行っており、
開閉制御部は、添加弁内に残留している液体状態の浄化液の吸い出しが促進されるように、液体状態の浄化液の流動性が低い場合に、添加弁の開弁時間と閉弁時間の合計時間に対する閉弁時間の比率を高く設定し、または添加弁の開閉周波数を低く設定し、
開閉制御部は、閉弁時間の比率を高く設定する、または開閉周波数を低く設定する浄化液の吸い出し促進制御を実施した後、添加弁内の浄化液の残存率が0.8以下になる条件が成立すると吸い出し促進制御を停止する。
One of the disclosed inventions for achieving the above object is an addition valve (10) for adding a purification liquid for purifying harmful substances contained in the exhaust gas of an internal combustion engine (300) to the exhaust gas.
An open / close control unit (80) that controls the opening and closing of the add-on valve,
It has a negative pressure generating part (70) that generates a negative pressure in the addition valve.
When a negative pressure is generated in the addition valve by the negative pressure generating part, the open / close control unit repeatedly opens and closes the addition valve to suck out the purification liquid in the addition valve.
The open / close control unit sets the valve opening time and closing time of the addition valve when the fluidity of the purification liquid in the liquid state is low so as to promote the suction of the purification liquid in the liquid state remaining in the addition valve. Set a high ratio of valve closing time to the total time of, or set a low opening / closing frequency of the add-on valve.
The open / close control unit sets the ratio of the valve closing time high or sets the open / close frequency low. After performing the suction promotion control of the purifying liquid, the condition that the residual ratio of the purifying liquid in the addition valve becomes 0.8 or less. When is satisfied, the suction promotion control is stopped.

このように本発明では、液体状態の浄化液の流動性(粘性や表面張力)に基づいて添加弁(10)の開閉を制御する。これにより液体状態の浄化液の吸い戻しが効果的に行われる。この作用効果については、発明を実施するための形態で詳説する。 As described above, in the present invention, the opening and closing of the addition valve (10) is controlled based on the fluidity (viscosity and surface tension) of the purifying liquid in the liquid state. As a result, the purified liquid in the liquid state is effectively sucked back. This effect will be described in detail in the form for carrying out the invention.

なお、特許請求の範囲に記載の請求項、および、課題を解決するための手段それぞれに記載の要素に括弧付きで符号をつけている。この括弧付きの符号は実施形態に記載の各構成要素との対応関係を簡易的に示すためのものであり、実施形態に記載の要素そのものを必ずしも示しているわけではない。括弧付きの符号の記載は、いたずらに特許請求の範囲を狭めるものではない。 The elements described in the claims and the means for solving the problem are each marked with parentheses. The reference numerals in parentheses are for simply indicating the correspondence with each component described in the embodiment, and do not necessarily indicate the element itself described in the embodiment. The description of the code in parentheses does not unnecessarily narrow the scope of claims.

浄化システムを説明するためのブロック図である。It is a block diagram for explaining a purification system. 添加弁の排気管への装着状態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the mounting state of the addition valve to the exhaust pipe. 装着装置を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the mounting device. 添加弁の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the schematic structure of the addition valve. 図4において破線で囲まれたA領域の拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a region A surrounded by a broken line in FIG. 図4において破線で囲まれたB領域の拡大断面図である。FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view of a region B surrounded by a broken line in FIG. 開弁状態を維持した場合の添加弁内の尿素水残存率の時間依存性を示すグラフである。It is a graph which shows the time dependence of the urea water residual rate in the addition valve when the valve open state is maintained. 開弁状態を維持した場合の添加弁内の尿素水残存率の圧力依存性を示すグラフである。It is a graph which shows the pressure dependence of the urea water residual rate in the addition valve when the valve open state is maintained. 添加弁内の尿素水残存率と制御信号の開閉周波数との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the urea water residual rate in the addition valve, and the opening / closing frequency of a control signal. A領域における開弁時と閉弁時の尿素水の流動を説明するための図表である。It is a chart for demonstrating the flow of urea water at the time of valve opening and valve closing in region A. B領域における開弁時と閉弁時の尿素水の流動を説明するための図表である。It is a chart for demonstrating the flow of urea water at the time of valve opening and valve closing in region B. 吸い戻し処理を説明するためのタイミングチャートである。It is a timing chart for demonstrating the suck-back process. 吸い戻し処理を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the suck-back process.

以下、本発明の実施形態を図に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

(第1実施形態)
図1〜図13に基づいて本実施形態に係る添加装置、および、添加装置を含む浄化システムを説明する。以下においては互いに直交の関係にある3方向を、x方向、y方向、z方向と示す。x方向とy方向とによって規定される平面をx−y平面と示す。
(First Embodiment)
An addition device according to the present embodiment and a purification system including the addition device will be described with reference to FIGS. 1 to 13. In the following, the three directions orthogonal to each other are referred to as the x direction, the y direction, and the z direction. The plane defined by the x-direction and the y-direction is referred to as an xy plane.

浄化システム200は、エンジン300の燃焼駆動によって発生した排ガスを浄化するものである。図1に示すように浄化システム200は、エンジン300の排気管310に設けられている。エンジン300が内燃機関に相当する。 The purification system 200 purifies the exhaust gas generated by the combustion drive of the engine 300. As shown in FIG. 1, the purification system 200 is provided in the exhaust pipe 310 of the engine 300. The engine 300 corresponds to an internal combustion engine.

浄化システム200は、添加装置100、SCR触媒400、および、センサ500を有する。添加装置100は尿素水を排気管310に添加する。尿素水は排気管310内で加水分解され、アンモニアが生成される。このアンモニアがSCR触媒400に添加される。SCR触媒400はこの添加されたアンモニアを貯蔵する。そしてSCR触媒400は、貯蔵したアンモニアと排ガス中のNOxとを反応させる。こうすることでNOxが水や窒素に分解される。尿素水が液体状態の浄化液に相当する。NOxが有害物質に相当する。 The purification system 200 includes an addition device 100, an SCR catalyst 400, and a sensor 500. The addition device 100 adds urea water to the exhaust pipe 310. Urea water is hydrolyzed in the exhaust pipe 310 to produce ammonia. This ammonia is added to the SCR catalyst 400. The SCR catalyst 400 stores this added ammonia. Then, the SCR catalyst 400 reacts the stored ammonia with NOx in the exhaust gas. By doing this, NOx is decomposed into water and nitrogen. Urea water corresponds to a purifying liquid in a liquid state. NOx corresponds to a toxic substance.

センサ500は、第1NOxセンサ501、第2NOxセンサ502、第1排気温センサ503、および、第2排気温センサ504を備えている。エンジン300からその下流に向かって、第1NOxセンサ501、第1排気温センサ503、添加装置100、第2排気温センサ504、SCR触媒400、および、第2NOxセンサ502が順に並んで排気管310に設けられている。 The sensor 500 includes a first NOx sensor 501, a second NOx sensor 502, a first exhaust temperature sensor 503, and a second exhaust temperature sensor 504. From the engine 300 toward the downstream thereof, the first NOx sensor 501, the first exhaust temperature sensor 503, the addition device 100, the second exhaust temperature sensor 504, the SCR catalyst 400, and the second NOx sensor 502 are arranged in this order in the exhaust pipe 310. It is provided.

以上に示した並び順のため、第1NOxセンサ501はエンジン300から排出された排ガスに含まれるNOxを検出する。第1排気温センサ503はエンジン300から排出された排ガスの温度を検出する。第2排気温センサ504はSCR触媒400に流入する排ガスの温度を検出する。第2NOxセンサ502はSCR触媒400によって浄化された排ガスに含まれるNOxを検出する。また添加装置100が排気管310に尿素水を噴射することで、排ガスに尿素水が添加されるとともに、下流に位置するSCR触媒400にアンモニアが添加される。 Due to the order shown above, the first NOx sensor 501 detects NOx contained in the exhaust gas discharged from the engine 300. The first exhaust temperature sensor 503 detects the temperature of the exhaust gas discharged from the engine 300. The second exhaust temperature sensor 504 detects the temperature of the exhaust gas flowing into the SCR catalyst 400. The second NOx sensor 502 detects NOx contained in the exhaust gas purified by the SCR catalyst 400. Further, when the addition device 100 injects urea water into the exhaust pipe 310, urea water is added to the exhaust gas, and ammonia is added to the SCR catalyst 400 located downstream.

添加装置100は添加弁10を有する。図2および図3に示すように、この添加弁10は装着装置600によって排気管310に装着されている。排気管310は内面310aと外面310bを有する。排気管310には内面310aと外面310bとを貫通する貫通孔310cが形成されている。この貫通孔310cの外面310b側に、装着装置600によって添加弁10が固定されている。添加弁10の先端は排気管310内の空間を通る排ガスに晒されている。 The addition device 100 has an addition valve 10. As shown in FIGS. 2 and 3, the addition valve 10 is mounted on the exhaust pipe 310 by the mounting device 600. The exhaust pipe 310 has an inner surface 310a and an outer surface 310b. The exhaust pipe 310 is formed with a through hole 310c that penetrates the inner surface 310a and the outer surface 310b. The addition valve 10 is fixed to the outer surface 310b side of the through hole 310c by the mounting device 600. The tip of the add-on valve 10 is exposed to the exhaust gas passing through the space inside the exhaust pipe 310.

エンジン300から排出される排ガスの温度は、最高で700℃程度になる。そして排気管310の温度は500℃程度になる。このように高温になると、添加弁10に付着した尿素水から水分が蒸発する。これにより尿素が析出して添加弁10に付着する。この付着した固形の尿素のため、添加弁10からの尿素水の噴射が妨げられる虞がある。 The temperature of the exhaust gas discharged from the engine 300 is about 700 ° C. at the maximum. Then, the temperature of the exhaust pipe 310 becomes about 500 ° C. At such a high temperature, water evaporates from the urea water adhering to the addition valve 10. As a result, urea is precipitated and adheres to the addition valve 10. The adhered solid urea may hinder the injection of urea water from the addition valve 10.

そこで後で説明するように、装着装置600によって添加弁10を冷却する。これにより尿素が析出して添加弁10に付着することが抑制される。また、装着装置600の振動板604が振動する。これにより添加弁10に付着した固形の尿素が除去される。以下、装着装置600について詳説する。 Therefore, as will be described later, the addition valve 10 is cooled by the mounting device 600. This prevents urea from precipitating and adhering to the addition valve 10. Further, the diaphragm 604 of the mounting device 600 vibrates. As a result, the solid urea adhering to the addition valve 10 is removed. Hereinafter, the mounting device 600 will be described in detail.

装着装置600は、本体部601、導入管602、排出管603、振動板604、および、弾性支持材605を有する。本体部601は、排気管310の内側の内面601aと、排気管310の外側の外面601bと、を有する。内面601aは貫通孔310cの開口形状と相似形状を有している。 The mounting device 600 includes a main body portion 601, an introduction pipe 602, a discharge pipe 603, a diaphragm 604, and an elastic support member 605. The main body 601 has an inner surface 601a inside the exhaust pipe 310 and an outer surface 601b outside the exhaust pipe 310. The inner surface 601a has a shape similar to the opening shape of the through hole 310c.

本体部601は内面310aと外面310bの他に、両者を連結する連結面を有している。この連結面はz方向まわりの周方向において環状を成している。この連結面が貫通孔310cを構成する側壁面と周方向で全面的に接触している。 In addition to the inner surface 310a and the outer surface 310b, the main body portion 601 has a connecting surface for connecting the two. This connecting surface forms an annular shape in the circumferential direction around the z direction. This connecting surface is in full contact with the side wall surface forming the through hole 310c in the circumferential direction.

本体部601には、添加弁10のノズルボディ22を挿入するための挿入孔606が形成されている。挿入孔606はz方向に沿っている。挿入孔606の一端は内面601aに開口している。挿入孔606の他端は外面601bに開口している。挿入孔606の一端に添加弁10の先端が位置している。挿入孔606の他端は添加弁10によって閉塞されている。以上により貫通孔310cは、本体部601と添加弁10とによって閉塞されている。 The main body 601 is formed with an insertion hole 606 for inserting the nozzle body 22 of the addition valve 10. The insertion hole 606 is along the z direction. One end of the insertion hole 606 is open to the inner surface 601a. The other end of the insertion hole 606 is open to the outer surface 601b. The tip of the addition valve 10 is located at one end of the insertion hole 606. The other end of the insertion hole 606 is closed by the addition valve 10. As described above, the through hole 310c is closed by the main body portion 601 and the addition valve 10.

本体部601内には、冷却水を流動させるための冷却水路607が形成されている。冷却水路607は、挿入孔606を囲むように周方向において環状に形成されている。そのために冷却水路607内の冷却水は、挿入孔606の周りを流動する。すなわち冷却水路607内の冷却水は、添加弁10のノズルボディ22の周りを流動する。これによりノズルボディ22が冷却される。後述するようにノズルボディ22の内部には尿素水が供給される。そのため尿素水も冷却される。 A cooling water channel 607 for flowing the cooling water is formed in the main body 601. The cooling water channel 607 is formed in an annular shape in the circumferential direction so as to surround the insertion hole 606. Therefore, the cooling water in the cooling water channel 607 flows around the insertion hole 606. That is, the cooling water in the cooling water channel 607 flows around the nozzle body 22 of the addition valve 10. This cools the nozzle body 22. Urea water is supplied to the inside of the nozzle body 22 as described later. Therefore, the urea water is also cooled.

冷却水路607の導入口と排出口それぞれは外面601bに開口している。この導入口に導入管602が設けられる。排出口に排出管603が設けられる。導入管602と排出管603それぞれは冷却水路607と連通している。導入管602から冷却水路607に冷却水が導入される。冷却水は冷却水路607内を流動する。これによりノズルボディ22と冷却水とが熱交換する。このノズルボディ22と熱交換した冷却水は排出管603から外部に排出される。この冷却水としては、エンジン300用の冷却水を利用することができる。 Each of the inlet and outlet of the cooling water channel 607 opens on the outer surface 601b. An introduction pipe 602 is provided at this introduction port. A discharge pipe 603 is provided at the discharge port. Each of the introduction pipe 602 and the discharge pipe 603 communicates with the cooling water channel 607. Cooling water is introduced from the introduction pipe 602 to the cooling water channel 607. The cooling water flows in the cooling water channel 607. As a result, the nozzle body 22 and the cooling water exchange heat. The cooling water that has exchanged heat with the nozzle body 22 is discharged to the outside from the discharge pipe 603. As the cooling water, the cooling water for the engine 300 can be used.

振動板604は、本体部601の内面601aに設けられる。図3に示すように振動板604はx−y平面において円環形状を成している。振動板604の中空と挿入孔606の中空とが連通している。振動板604の内周面604aによって添加弁10の先端が囲まれている。内周面604aと添加弁10の先端との間には微小な空隙がある。 The diaphragm 604 is provided on the inner surface 601a of the main body 601. As shown in FIG. 3, the diaphragm 604 has an annular shape in the xy plane. The hollow of the diaphragm 604 and the hollow of the insertion hole 606 communicate with each other. The tip of the addition valve 10 is surrounded by the inner peripheral surface 604a of the diaphragm 604. There is a minute void between the inner peripheral surface 604a and the tip of the addition valve 10.

弾性支持材605は振動板604と本体部601とを連結する。弾性支持材605は曲線形状を成す。弾性支持材605の一端が振動板604に連結されている。弾性支持材605の他端が本体部601の内面601aに連結されている。本実施形態では4つの弾性支持材605によって振動板604と本体部601とが連結されている。4つの弾性支持材605は周方向で隣接間隔が等しくなっている。すなわち、2つの隣り合う弾性支持材605の隣接角度が、周方向において90°になっている。なお図3では弾性支持材605を3つだけ示している。弾性支持材605の数としては特に限定されない。 The elastic support member 605 connects the diaphragm 604 and the main body portion 601. The elastic support member 605 has a curved shape. One end of the elastic support member 605 is connected to the diaphragm 604. The other end of the elastic support member 605 is connected to the inner surface 601a of the main body 601. In the present embodiment, the diaphragm 604 and the main body 601 are connected by four elastic support members 605. The four elastic support members 605 have equal adjacent intervals in the circumferential direction. That is, the adjacent angle between the two adjacent elastic support members 605 is 90 ° in the circumferential direction. Note that FIG. 3 shows only three elastic support members 605. The number of elastic support members 605 is not particularly limited.

以上の構成により、例えばエンジン300の燃焼駆動によって排気管310が振動すると、その振動が本体部601と弾性支持材605を介して振動板604に伝達される。これにより振動板604が振動する。この振動している振動板604が、尿素水から析出して添加弁10の先端などに付着した固形の尿素と衝突する。この衝撃により、固形の尿素が添加弁10から除去される。 With the above configuration, for example, when the exhaust pipe 310 vibrates due to the combustion drive of the engine 300, the vibration is transmitted to the diaphragm 604 via the main body 601 and the elastic support member 605. This causes the diaphragm 604 to vibrate. The vibrating diaphragm 604 collides with the solid urea that is precipitated from the urea water and adheres to the tip of the addition valve 10. By this impact, solid urea is removed from the addition valve 10.

次に、添加装置100を詳説する。図1に示すように添加装置100は、添加弁10、尿素水タンク60、ポンプ70、DCU80、および、配管90を有する。添加弁10とポンプ70とは配管90を介して連結されている。そしてポンプ70は尿素水タンク60に連結されている。これにより添加弁10と尿素水タンク60との間において、ポンプ70と配管90を介して尿素水が流動可能になっている。 Next, the addition device 100 will be described in detail. As shown in FIG. 1, the addition device 100 includes an addition valve 10, a urea water tank 60, a pump 70, a DCU 80, and a pipe 90. The addition valve 10 and the pump 70 are connected via a pipe 90. The pump 70 is connected to the urea water tank 60. As a result, urea water can flow between the addition valve 10 and the urea water tank 60 via the pump 70 and the pipe 90.

DCU80は添加弁10とポンプ70それぞれと電気的に接続されている。DCU80は添加弁10の開閉とポンプ70の回転を制御する。DCU80はポンプ70を回転制御することで尿素水タンク60に貯留された尿素水を添加弁10に供給する。そしてDCU80は添加弁10を開弁制御することで添加弁10の先端から尿素水を噴射する。またDCU80はポンプ70を回転制御することで添加弁10内の尿素水を尿素水タンク60に戻す。この際、DCU80は添加弁10を開閉制御することで添加弁10内の尿素水の尿素水タンク60への戻しを促進する。以下、添加弁10を詳説した後、ポンプ70とDCU80を説明する。 The DCU 80 is electrically connected to each of the addition valve 10 and the pump 70. The DCU 80 controls the opening and closing of the addition valve 10 and the rotation of the pump 70. The DCU80 supplies the urea water stored in the urea water tank 60 to the addition valve 10 by controlling the rotation of the pump 70. Then, the DCU80 injects urea water from the tip of the addition valve 10 by controlling the opening of the addition valve 10. Further, the DCU80 returns the urea water in the addition valve 10 to the urea water tank 60 by controlling the rotation of the pump 70. At this time, the DCU80 controls the opening and closing of the addition valve 10 to promote the return of the urea water in the addition valve 10 to the urea water tank 60. Hereinafter, the pump 70 and the DCU 80 will be described after the addition valve 10 is described in detail.

添加弁10は、図4に示すように、ボディ20、弁体30、バネ40、および、電磁部50を有する。ボディ20は尿素水の流通する尿素水流路21を内部に構成している。この尿素水流路21に弁体30とバネ40が設けられている。バネ40は弁体30に付勢力を付与する。これにより尿素水流路21が閉塞される。この結果、添加弁10は閉弁される。 As shown in FIG. 4, the addition valve 10 has a body 20, a valve body 30, a spring 40, and a solenoid portion 50. The body 20 internally comprises a urea water flow path 21 through which urea water flows. A valve body 30 and a spring 40 are provided in the urea water flow path 21. The spring 40 imparts urging force to the valve body 30. As a result, the urea water flow path 21 is blocked. As a result, the addition valve 10 is closed.

電磁部50はボディ20に設けられる。電磁部50は磁気回路を形成する。これにより弁体30がバネ40の付勢力に抗して動かされ、尿素水流路21が開放される。この結果、添加弁10が開弁される。以下、添加弁10の各構成要素を詳説する。 The electromagnetic part 50 is provided on the body 20. The electromagnetic part 50 forms a magnetic circuit. As a result, the valve body 30 is moved against the urging force of the spring 40, and the urea water flow path 21 is opened. As a result, the addition valve 10 is opened. Hereinafter, each component of the addition valve 10 will be described in detail.

ボディ20は、ノズルボディ22、非磁性部材23、導入部24、および、噴孔部25を有する。ノズルボディ22、非磁性部材23、および、導入部24それぞれは筒形状を成している。ノズルボディ22、非磁性部材23、および、導入部24それぞれの軸方向はz方向に沿い、x−y平面で一致している。図1では、ボディ20の中心軸CAを一点鎖線で示している。 The body 20 has a nozzle body 22, a non-magnetic member 23, an introduction portion 24, and a jet hole portion 25. The nozzle body 22, the non-magnetic member 23, and the introduction portion 24 each have a tubular shape. The axial directions of the nozzle body 22, the non-magnetic member 23, and the introduction portion 24 are along the z direction and coincide with each other in the xy plane. In FIG. 1, the central axis CA of the body 20 is shown by a alternate long and short dash line.

ノズルボディ22、非磁性部材23、および、導入部24によって、2つの開口部を有する筒が構成されている。一方の開口部はノズルボディ22の先端で構成されている。他方の開口部は導入部24の先端で構成されている。ノズルボディ22の先端とは反対側の端部、および、導入部24の先端とは反対側の端部それぞれが非磁性部材23の端部と機械的に連結されている。 The nozzle body 22, the non-magnetic member 23, and the introduction portion 24 constitute a cylinder having two openings. One opening is formed by the tip of the nozzle body 22. The other opening is composed of the tip of the introduction portion 24. The end portion of the nozzle body 22 opposite to the tip end and the end portion of the introduction portion 24 opposite to the tip end are mechanically connected to the end portion of the non-magnetic member 23.

ノズルボディ22の先端に噴孔部25が固定されている。噴孔部25には微小な噴射孔25aが形成されている。導入部24の先端に配管90が連結される。配管90から尿素水流路21に尿素水が流入される。この尿素水が噴射孔25aから排気管310に噴射される。逆に、尿素水を戻す場合、噴射孔25aから尿素水流路21に空気が流入される。これにより尿素水流路21内の尿素水が配管90を介して尿素水タンク60に戻される。 The injection hole portion 25 is fixed to the tip of the nozzle body 22. A minute injection hole 25a is formed in the injection hole portion 25. The pipe 90 is connected to the tip of the introduction portion 24. Urea water flows from the pipe 90 into the urea water flow path 21. This urea water is injected into the exhaust pipe 310 from the injection hole 25a. On the contrary, when the urea water is returned, air flows into the urea water flow path 21 from the injection hole 25a. As a result, the urea water in the urea water flow path 21 is returned to the urea water tank 60 via the pipe 90.

ノズルボディ22は磁性材料からなる。ノズルボディ22は母材を切削加工などによって形状を整えることで製造される。ノズルボディ22の中空に弁体30、後述の可動コア56の一部、および、バネ40の一部が設けられている。 The nozzle body 22 is made of a magnetic material. The nozzle body 22 is manufactured by adjusting the shape of the base material by cutting or the like. A valve body 30, a part of a movable core 56 described later, and a part of a spring 40 are provided in the hollow of the nozzle body 22.

上記したようにノズルボディ22は装着装置600の挿入孔606に挿入される。そのためノズルボディ22の外面は本体部601の挿入孔606を構成する壁面とx−y平面において対向している。 As described above, the nozzle body 22 is inserted into the insertion hole 606 of the mounting device 600. Therefore, the outer surface of the nozzle body 22 faces the wall surface forming the insertion hole 606 of the main body 601 in the xy plane.

非磁性部材23は、その名の示す通り、非磁性材料から成る。非磁性部材23は、電磁部50によって形成される磁気回路の、可動コア56への通過が妨げられることを抑制する機能を果たす。非磁性材料としては、例えばセラミックを採用することができる。 As the name implies, the non-magnetic member 23 is made of a non-magnetic material. The non-magnetic member 23 functions to prevent the magnetic circuit formed by the electromagnetic portion 50 from being blocked from passing through the movable core 56. As the non-magnetic material, for example, ceramic can be adopted.

上記したように非磁性部材23はノズルボディ22と導入部24とを機械的に連結する機能も果たす。非磁性部材23の中空には、可動コア56、バネ40、および、後述の固定コア55それぞれの一部が設けられている。 As described above, the non-magnetic member 23 also functions to mechanically connect the nozzle body 22 and the introduction portion 24. A part of each of the movable core 56, the spring 40, and the fixed core 55 described later is provided in the hollow of the non-magnetic member 23.

導入部24は、磁性材料から成る。導入部24は母材を切削加工などによって形状を整えることで製造される。 The introduction portion 24 is made of a magnetic material. The introduction portion 24 is manufactured by adjusting the shape of the base material by cutting or the like.

導入部24の中空に固定コア55の一部が設けられている。固定コア55は筒形状を成している。固定コア55の外側面は導入部24の内周面と接触している。固定コア55は導入部24に固定されている。 A part of the fixed core 55 is provided in the hollow of the introduction portion 24. The fixed core 55 has a tubular shape. The outer surface of the fixed core 55 is in contact with the inner peripheral surface of the introduction portion 24. The fixed core 55 is fixed to the introduction portion 24.

また固定コア55の中空に圧入部材26の一部が設けられている。圧入部材26は筒形状を成す。圧入部材26は導入部24の配管90の連結される開口部からその内部へと挿入される。そして圧入部材26は固定コア55の中空に圧入される。これにより圧入部材26の外側面と固定コア55の内側面との間に圧入部材26の復元力が発生する。この復元力によって、圧入部材26は固定コア55を介して導入部24に固定されている。 A part of the press-fitting member 26 is provided in the hollow of the fixed core 55. The press-fit member 26 has a tubular shape. The press-fit member 26 is inserted into the inside of the introduction portion 24 through the connected opening of the pipe 90. Then, the press-fit member 26 is press-fitted into the hollow of the fixed core 55. As a result, a restoring force of the press-fit member 26 is generated between the outer surface of the press-fit member 26 and the inner surface of the fixed core 55. By this restoring force, the press-fitting member 26 is fixed to the introduction portion 24 via the fixing core 55.

導入部24の配管90の連結される開口部側の中空には、フィルタ24aが設けられている。フィルタ24aは金属から成り、網目構造を有している。配管90を介して導入部24の構成する尿素水流路21に流入した尿素水はフィルタ24aを通過する。これにより尿素水に含まれるゴミがフィルタ24aによって除去される。このフィルタ24aによってゴミの除去された尿素水が、圧入部材26と固定コア55の構成する中空へと流れる。 A filter 24a is provided in the hollow on the opening side where the pipe 90 of the introduction portion 24 is connected. The filter 24a is made of metal and has a network structure. The urea water that has flowed into the urea water flow path 21 formed by the introduction unit 24 through the pipe 90 passes through the filter 24a. As a result, the dust contained in the urea water is removed by the filter 24a. The urea water from which dust has been removed by the filter 24a flows into the hollow formed by the press-fitting member 26 and the fixed core 55.

導入部24の配管90の連結される開口部を構成する端部の外側面には、Oリング24bとストッパ24cが設けられている。またこの外側面には、ストッパ24cを設けるための環状の溝部24dが形成されている。図4に示すように、z方向においてノズルボディ22から導入部24に向かう方向に、Oリング24bとストッパ24cが順に並んでいる。これにより、ストッパ24cによってOリング24bが導入部24から外れることが抑制されている。 An O-ring 24b and a stopper 24c are provided on the outer surface of the end portion forming the opening to which the pipe 90 of the introduction portion 24 is connected. An annular groove 24d for providing the stopper 24c is formed on the outer surface. As shown in FIG. 4, the O-ring 24b and the stopper 24c are arranged in this order in the direction from the nozzle body 22 toward the introduction portion 24 in the z direction. As a result, the stopper 24c prevents the O-ring 24b from coming off from the introduction portion 24.

噴孔部25はノズルボディ22の先端の開口部に設けられる。噴孔部25は、図5に示すように、ノズルボディ22に固定される口端部25bと、噴射孔25aの形成された先端部25cと、を有する。 The injection hole portion 25 is provided in the opening at the tip of the nozzle body 22. As shown in FIG. 5, the injection hole portion 25 has a mouth end portion 25b fixed to the nozzle body 22 and a tip portion 25c in which the injection hole 25a is formed.

口端部25bは筒形状を成す。口端部25bはノズルボディ22の中空に設けられる。口端部25bの外面がノズルボディ22の内面に溶接接合されている。口端部25bと中空とノズルボディ22の中空とが連通している。 The mouth end portion 25b has a tubular shape. The mouth end portion 25b is provided in the hollow of the nozzle body 22. The outer surface of the mouth end portion 25b is welded to the inner surface of the nozzle body 22. The mouth end portion 25b, the hollow, and the hollow of the nozzle body 22 communicate with each other.

口端部25bの内径は不定である。口端部25bの内面には、周方向において環状を成す接触面25dが形成されている。この接触面25dは、z方向において噴射孔25aから導入部24側へと向かうにしたがって、徐々に径が広がるテーパ形状を成している。この接触面25dに弁体30の先端が着座したり離座したりする。 The inner diameter of the mouth end portion 25b is indefinite. A contact surface 25d forming an annular shape in the circumferential direction is formed on the inner surface of the mouth end portion 25b. The contact surface 25d has a tapered shape in which the diameter gradually increases from the injection hole 25a toward the introduction portion 24 in the z direction. The tip of the valve body 30 sits on or leaves the contact surface 25d.

先端部25cは筒形状を成す。先端部25cの中空に口端部25bの排気管310側の端部が設けられる。先端部25cの内面に口端部25bの外面が溶接接合されている。これにより口端部25bの排気管310側の開口部が先端部25cの中央部によって覆われている。 The tip portion 25c has a tubular shape. The end of the mouth end 25b on the exhaust pipe 310 side is provided in the hollow of the tip 25c. The outer surface of the mouth end portion 25b is welded to the inner surface of the tip portion 25c. As a result, the opening of the mouth end portion 25b on the exhaust pipe 310 side is covered by the central portion of the tip portion 25c.

先端部25cの中央部は、口端部25bの接触面25dよりもボディ20の中心軸CA側に位置する。そして先端部25cの中央部は、z方向において口端部25bの開口部と対向している。この先端部25cの中央部に、尿素水を噴射するための噴射孔25aが複数形成されている。 The central portion of the tip portion 25c is located closer to the central axis CA side of the body 20 than the contact surface 25d of the mouth end portion 25b. The central portion of the tip portion 25c faces the opening of the mouth end portion 25b in the z direction. A plurality of injection holes 25a for injecting urea water are formed in the central portion of the tip portion 25c.

弁体30は母材を切削加工などによって形状を整えることで製造される。弁体30はz方向に延びる筒形状を成す。弁体30とボディ20の軸方向はx−y平面で一致している。 The valve body 30 is manufactured by adjusting the shape of the base material by cutting or the like. The valve body 30 has a tubular shape extending in the z direction. The axial directions of the valve body 30 and the body 20 coincide with each other in the xy plane.

弁体30は自身の中空と連通する1つの開口端と、自身の中空と非連通の1つの閉口端と、を有する。弁体30の閉口端は噴射孔25a側に位置する。この閉口端は弁体30の先端に相当する。弁体30の開口端は導入部24側に位置する。この開口端は弁体30の端部に相当する。 The valve body 30 has one open end that communicates with its own hollow and one closed end that communicates with its own hollow. The closed end of the valve body 30 is located on the injection hole 25a side. This closed end corresponds to the tip of the valve body 30. The open end of the valve body 30 is located on the introduction portion 24 side. This open end corresponds to the end of the valve body 30.

弁体30の閉口端の外面には、口端部25bの接触面25dと同一の傾斜角度のテーパ形状の縁部が形成されている。この閉口端のテーパ状の縁部が接触面25dと全面的に環状に接触する。これにより噴射孔25aと尿素水流路21との連通が遮断される。 On the outer surface of the closed end of the valve body 30, a tapered edge having the same inclination angle as the contact surface 25d of the mouth end 25b is formed. The tapered edge of the closed end makes full annular contact with the contact surface 25d. As a result, the communication between the injection hole 25a and the urea water flow path 21 is cut off.

弁体30の開口端に、可動コア56が設けられている。可動コア56は中空を有し、弁体30の中空と連通している。また可動コア56の中空と固定コア55の中空も連通している。したがって、上記したフィルタ24aによってゴミの除去された尿素水は、圧入部材26と固定コア55の構成する中空へと流れるとともに、可動コア56と弁体30の中空へも流れる。 A movable core 56 is provided at the open end of the valve body 30. The movable core 56 has a hollow and communicates with the hollow of the valve body 30. Further, the hollow of the movable core 56 and the hollow of the fixed core 55 also communicate with each other. Therefore, the urea water from which dust has been removed by the above-mentioned filter 24a flows into the hollow formed by the press-fitting member 26 and the fixed core 55, and also flows into the hollow of the movable core 56 and the valve body 30.

図4および図6に示すように可動コア56と固定コア55はz方向で対向している。より詳しく言えば、可動コア56のx−y平面において環状を成す上端面56aと、固定コア55のx−y平面において環状を成す下端面55aとがz方向で対向している。 As shown in FIGS. 4 and 6, the movable core 56 and the fixed core 55 face each other in the z direction. More specifically, the upper end surface 56a forming an annular shape on the xy plane of the movable core 56 and the lower end surface 55a forming an annular shape on the xy plane of the fixed core 55 face each other in the z direction.

後述するように可動コア56は弁体30とともにボディ20の軸方向(z方向)に移動する。弁体30の軸方向への移動により、可動コア56と固定コア55とはz方向で近づいたり離れたりする。 As will be described later, the movable core 56 moves together with the valve body 30 in the axial direction (z direction) of the body 20. Due to the axial movement of the valve body 30, the movable core 56 and the fixed core 55 move closer to each other in the z direction.

より詳しく言えば、弁体30が噴射孔25a側に変位すると、可動コア56と固定コア55とがz方向で離れる。弁体30の閉口端が接触面25dに着座している場合、可動コア56の上端面56aと固定コア55の下端面55aとはz方向において最も離れる。このように可動コア56と固定コア55とがz方向で離れている場合、上端面56aと下端面55aとの間に尿素水が流動する空隙通路が構成される。 More specifically, when the valve body 30 is displaced toward the injection hole 25a, the movable core 56 and the fixed core 55 are separated from each other in the z direction. When the closed end of the valve body 30 is seated on the contact surface 25d, the upper end surface 56a of the movable core 56 and the lower end surface 55a of the fixed core 55 are farthest apart in the z direction. When the movable core 56 and the fixed core 55 are separated from each other in the z direction in this way, a gap passage through which urea water flows is formed between the upper end surface 56a and the lower end surface 55a.

これとは逆に、弁体30が導入部24側に変位すると、可動コア56と固定コア55とがz方向で近づく。弁体30の閉口端と接触面25dとが離座し、z方向において最も離れている場合、可動コア56の上端面56aと固定コア55の下端面55aとが接触する。この際、上記の空隙通路が無くなる。図6では、可動コア56の上端面56aと固定コア55の下端面55aとが接触して、空隙通路が無くなっている状態を示している。また図6では、特にノズルボディ22、非磁性部材23、および、導入部24それぞれを区別せずに、ボディ20として図示している。 On the contrary, when the valve body 30 is displaced toward the introduction portion 24, the movable core 56 and the fixed core 55 approach each other in the z direction. When the closed end of the valve body 30 and the contact surface 25d are separated from each other and are farthest from each other in the z direction, the upper end surface 56a of the movable core 56 and the lower end surface 55a of the fixed core 55 come into contact with each other. At this time, the above-mentioned void passage disappears. FIG. 6 shows a state in which the upper end surface 56a of the movable core 56 and the lower end surface 55a of the fixed core 55 are in contact with each other and the gap passage is eliminated. Further, in FIG. 6, the nozzle body 22, the non-magnetic member 23, and the introduction portion 24 are shown as the body 20 without distinction.

弁体30は内面30aと外面30bを有する。内面30aは弁体30の中空を構成している。上記したように弁体30の中空は可動コア56の中空と連通され、可動コア56の中空とともに尿素水の流動する流通路を構成している。 The valve body 30 has an inner surface 30a and an outer surface 30b. The inner surface 30a constitutes the hollow of the valve body 30. As described above, the hollow of the valve body 30 communicates with the hollow of the movable core 56, and forms a flow passage through which urea water flows together with the hollow of the movable core 56.

弁体30の外面30bは口端部25bとノズルボディ22それぞれの内面とx−y平面で離れて対向している。また可動コア56の外側面はノズルボディ22と非磁性部材23それぞれの内面とx−y平面で離れて対向している。そのため、弁体30と口端部25b、および、弁体30とノズルボディ22それぞれとの間に空間が構成されている。また可動コア56とノズルボディ22、および、可動コア56と非磁性部材23それぞれとの間に空間が構成されている。これらの空間は上記した弁体30の中空や空隙通路と連通される。そのため、これらの空間も尿素水の流動する流通路を構成している。 The outer surface 30b of the valve body 30 faces the inner surface of each of the mouth end portion 25b and the nozzle body 22 in an xy plane apart from each other. The outer surface of the movable core 56 faces the inner surfaces of the nozzle body 22 and the non-magnetic member 23 in an xy plane apart from each other. Therefore, a space is formed between the valve body 30 and the mouth end portion 25b, and between the valve body 30 and the nozzle body 22 respectively. Further, a space is formed between the movable core 56 and the nozzle body 22, and between the movable core 56 and the non-magnetic member 23, respectively. These spaces communicate with the hollow or void passages of the valve body 30 described above. Therefore, these spaces also form a flow path through which urea water flows.

以下においては、弁体30の中空と可動コア56の中空とによって構成される流通路を第1流通路31と示す。また、上記した弁体30、口端部25b、ノズルボディ22、可動コア56、および、非磁性部材23によって構成される流通路を第2流通路32と示す。 In the following, the flow path composed of the hollow of the valve body 30 and the hollow of the movable core 56 will be referred to as a first flow path 31. Further, the flow passage composed of the valve body 30, the mouth end portion 25b, the nozzle body 22, the movable core 56, and the non-magnetic member 23 is referred to as a second flow passage 32.

上記したように弁体30の閉口端が接触面25dに着座している場合、可動コア56と固定コア55との間に空隙通路が構成される。この場合、第1流通路31と第2流通路32とは、空隙通路を介して連通される。換言すれば、添加弁10が閉弁状態の場合、第1流通路31と第2流通路32とは、空隙通路を介して連通される。これとは逆に、可動コア56と固定コア55とが接触している場合、上記の空隙通路は無くなる。そのため、第1流通路31と第2流通路32とは、空隙通路を介して連通されなくなる。換言すれば、添加弁10が開弁状態の場合、第1流通路31と第2流通路32との空隙通路を介した連通が遮断される。 When the closed end of the valve body 30 is seated on the contact surface 25d as described above, a gap passage is formed between the movable core 56 and the fixed core 55. In this case, the first flow passage 31 and the second flow passage 32 communicate with each other via the gap passage. In other words, when the addition valve 10 is in the closed state, the first flow passage 31 and the second flow passage 32 communicate with each other via the gap passage. On the contrary, when the movable core 56 and the fixed core 55 are in contact with each other, the above-mentioned gap passage disappears. Therefore, the first flow passage 31 and the second flow passage 32 are not communicated with each other through the gap passage. In other words, when the addition valve 10 is in the valve open state, the communication between the first flow passage 31 and the second flow passage 32 through the gap passage is cut off.

弁体30には、弁体30の中空とノズルボディ22の中空とを連通するための第1連通孔33が形成されている。また弁体30には、弁体30の中空と口端部25bの中空とを連通するための第2連通孔34が形成されている。すなわち弁体30には、第1流通路31と第2流通路32とを連通するための第1連通孔33と第2連通孔34それぞれが形成されている。これら第1連通孔33と第2連通孔34とにより、第1流通路31と第2流通路32は、添加弁10の開弁状態と閉弁状態とによらずに連通している。 The valve body 30 is formed with a first communication hole 33 for communicating the hollow of the valve body 30 and the hollow of the nozzle body 22. Further, the valve body 30 is formed with a second communication hole 34 for communicating the hollow of the valve body 30 and the hollow of the mouth end portion 25b. That is, the valve body 30 is formed with a first communication hole 33 and a second communication hole 34 for communicating the first flow passage 31 and the second flow passage 32, respectively. Through the first communication hole 33 and the second communication hole 34, the first flow passage 31 and the second flow passage 32 communicate with each other regardless of whether the addition valve 10 is in the open state or the closed state.

第1連通孔33は、弁体30におけるノズルボディ22との対向面に設けられている。第2連通孔34は、弁体30における口端部25bとの対向面に設けられている。そのため第2連通孔34は第1連通孔33よりも噴射孔25a側に位置している。本実施形態では2つの第1連通孔33が弁体30に形成されている。4つの第2連通孔34が弁体30に形成されている。 The first communication hole 33 is provided on the surface of the valve body 30 facing the nozzle body 22. The second communication hole 34 is provided on the surface of the valve body 30 facing the mouth end portion 25b. Therefore, the second communication hole 34 is located closer to the injection hole 25a than the first communication hole 33. In this embodiment, two first communication holes 33 are formed in the valve body 30. Four second communication holes 34 are formed in the valve body 30.

バネ40は可動コア56と弁体30に付勢力を付与するものである。バネ40は線形状の弾性材料がz方向にらせん状に巻き回されて成るコイルバネである。バネ40はz方向において可動コア56と圧入部材26との間に設けられている。そして上記の圧入部材26の圧入により、バネ40は可動コア56と圧入部材26との間でz方向に圧縮されている。これによりバネ40は、z方向においてバネ40から離れる方向に付勢力を発生させている。このため、弁体30と可動コア56それぞれにz方向において噴射孔25a側へ向かうバネ40の付勢力が付与されている。この付勢力によって弁体30と可動コア56との接触状態が保たれている。また電磁部50によって磁気回路が形成されない場合、バネ40の付勢力により、弁体30の閉口端が接触面25dに着座している。これにより添加弁10の閉弁状態が保たれている。 The spring 40 applies urging force to the movable core 56 and the valve body 30. The spring 40 is a coil spring formed by spirally winding a linear elastic material in the z direction. The spring 40 is provided between the movable core 56 and the press-fitting member 26 in the z direction. Then, by press-fitting the press-fitting member 26, the spring 40 is compressed in the z direction between the movable core 56 and the press-fitting member 26. As a result, the spring 40 generates an urging force in the direction away from the spring 40 in the z direction. Therefore, the valve body 30 and the movable core 56 are each provided with the urging force of the spring 40 toward the injection hole 25a in the z direction. The contact state between the valve body 30 and the movable core 56 is maintained by this urging force. When the magnetic circuit is not formed by the electromagnetic portion 50, the closing end of the valve body 30 is seated on the contact surface 25d by the urging force of the spring 40. As a result, the valve closed state of the addition valve 10 is maintained.

電磁部50は、ソレノイドコイル51、コネクタ52、樹脂部53、ハウジング54、固定コア55、および、可動コア56を有する。ソレノイドコイル51はコネクタ52とともに樹脂部53によって一体的に連結されている。ソレノイドコイル51は固定コア55と可動コア56の周囲を囲むように、樹脂部53によってボディ20に固定されている。 The solenoid portion 50 includes a solenoid coil 51, a connector 52, a resin portion 53, a housing 54, a fixed core 55, and a movable core 56. The solenoid coil 51 is integrally connected to the connector 52 by a resin portion 53. The solenoid coil 51 is fixed to the body 20 by a resin portion 53 so as to surround the fixed core 55 and the movable core 56.

ハウジング54は筒形状を成している。ハウジング54はソレノイドコイル51と樹脂部53それぞれの周囲を囲むようにボディ20に固定されている。またハウジング54は装着装置600の本体部601の挿入孔606の他端とx−y平面において円環状に接触している。これにより挿入孔606はハウジング54とボディ20とによって閉塞されている。 The housing 54 has a tubular shape. The housing 54 is fixed to the body 20 so as to surround the solenoid coil 51 and the resin portion 53, respectively. Further, the housing 54 is in annular contact with the other end of the insertion hole 606 of the main body 601 of the mounting device 600 in the xy plane. As a result, the insertion hole 606 is closed by the housing 54 and the body 20.

固定コア55は筒形状を成している。固定コア55は導入部24と非磁性部材23の中空に設けられている。図6に示すように、固定コア55の弁体30側の外径は、非磁性部材23との接触面積を低減するため、非磁性部材23の内径よりも狭くなっている。そのため、固定コア55と非磁性部材23とによって、上記した第2流通路32と連通する隘路55bが構成されている。隘路55bはx−y平面において環状を成している。この隘路55bも尿素水で満たされる。この隘路55bは空隙通路を介して第1流通路31と連通している。 The fixed core 55 has a tubular shape. The fixed core 55 is provided in the hollow between the introduction portion 24 and the non-magnetic member 23. As shown in FIG. 6, the outer diameter of the fixed core 55 on the valve body 30 side is narrower than the inner diameter of the non-magnetic member 23 in order to reduce the contact area with the non-magnetic member 23. Therefore, the fixed core 55 and the non-magnetic member 23 form a bottleneck 55b that communicates with the second flow passage 32 described above. The bottleneck 55b forms an annular shape in the xy plane. This bottleneck 55b is also filled with urea water. The bottleneck 55b communicates with the first flow passage 31 via a gap passage.

可動コア56は筒形状を成している。可動コア56は非磁性部材23とノズルボディ22の中空に設けられている。可動コア56の中空には、x−y平面において環状を成す取り付け部57が構成されている。この取り付け部57によって、可動コア56の中空は噴射孔25a側の中空と導入部24側の中空とに区画されている。この可動コア56の噴射孔25a側の中空に弁体30の開口端が挿入されている。そして弁体30の開口端の端面が、取り付け部57の環状の下面57aと接触している。またこの可動コア56の導入部24側の中空にバネ40が挿入されている。そしてバネ40が、取り付け部57の環状の上面57bと接触している。上記したようにバネ40のz方向において噴射孔25a側へ向かう付勢力により、弁体30と可動コア56との接触状態が保たれている。そのため、可動コア56と弁体30とはz方向にともに移動する。 The movable core 56 has a tubular shape. The movable core 56 is provided in the hollow of the non-magnetic member 23 and the nozzle body 22. In the hollow of the movable core 56, a mounting portion 57 forming an annular shape in the xy plane is formed. The hollow of the movable core 56 is divided into a hollow on the injection hole 25a side and a hollow on the introduction portion 24 side by the mounting portion 57. The open end of the valve body 30 is inserted into the hollow of the movable core 56 on the injection hole 25a side. The end surface of the open end of the valve body 30 is in contact with the annular lower surface 57a of the mounting portion 57. Further, the spring 40 is inserted into the hollow on the introduction portion 24 side of the movable core 56. The spring 40 is in contact with the annular upper surface 57b of the mounting portion 57. As described above, the contact state between the valve body 30 and the movable core 56 is maintained by the urging force toward the injection hole 25a side in the z direction of the spring 40. Therefore, the movable core 56 and the valve body 30 move together in the z direction.

図6に示すように、可動コア56の外径は、非磁性部材23およびノズルボディ22それぞれの内径よりも狭くなっている。そのため、可動コア56と非磁性部材23、および、可動コア56とノズルボディ22によって、上記した第2流通路32の一部が構成されている。 As shown in FIG. 6, the outer diameter of the movable core 56 is narrower than the inner diameter of each of the non-magnetic member 23 and the nozzle body 22. Therefore, the movable core 56 and the non-magnetic member 23, and the movable core 56 and the nozzle body 22 form a part of the second flow passage 32 described above.

ハウジング54、固定コア55、および、可動コア56それぞれは磁性材料によって形成されている。上記したようにノズルボディ22と導入部24も磁性材料によって形成されている。そして非磁性部材23は非磁性材料によって形成されている。固定コア55と可動コア56それぞれはx−y平面において非磁性部材23と隣り合っている。 The housing 54, the fixed core 55, and the movable core 56 are each made of a magnetic material. As described above, the nozzle body 22 and the introduction portion 24 are also formed of a magnetic material. The non-magnetic member 23 is made of a non-magnetic material. Each of the fixed core 55 and the movable core 56 is adjacent to the non-magnetic member 23 in the xy plane.

以上により、コネクタ52を介してソレノイドコイル51に電流を流すと、それによって発生する磁束は、導入部24、固定コア55、可動コア56、ノズルボディ22、および、ハウジング54を通る磁気回路を形成する。この磁気回路が形成されると、可動コア56はバネ40の付勢力に抗してz方向に沿って導入部24側へと移動しようとする。上記したように可動コア56と弁体30とはz方向にともに移動する。したがって磁気回路の形成による可動コア56の導入部24側への移動により、弁体30も導入部24側へと移動する。これにより弁体30の先端(閉口端)が口端部25bの接触面25dから離座する。この結果、噴射孔25aから排気管310への尿素水の噴射がなされる。なおこの際、可動コア56の上端面56aと固定コア55の下端面55aとが接触する。これにより空隙通路を介した第1流通路31と第2流通路32との連通が遮断される。また、空隙通路を介した隘路55bと第1流通路31との連通が遮断される。 As described above, when a current is passed through the solenoid coil 51 via the connector 52, the magnetic flux generated by the current forms a magnetic circuit that passes through the introduction portion 24, the fixed core 55, the movable core 56, the nozzle body 22, and the housing 54. To do. When this magnetic circuit is formed, the movable core 56 tends to move toward the introduction portion 24 along the z direction against the urging force of the spring 40. As described above, the movable core 56 and the valve body 30 move together in the z direction. Therefore, the valve body 30 also moves to the introduction portion 24 side due to the movement of the movable core 56 to the introduction portion 24 side due to the formation of the magnetic circuit. As a result, the tip end (closed end) of the valve body 30 is separated from the contact surface 25d of the mouth end portion 25b. As a result, urea water is injected from the injection hole 25a to the exhaust pipe 310. At this time, the upper end surface 56a of the movable core 56 and the lower end surface 55a of the fixed core 55 come into contact with each other. As a result, the communication between the first flow passage 31 and the second flow passage 32 via the gap passage is cut off. Further, the communication between the bottleneck 55b and the first flow passage 31 via the gap passage is cut off.

次に、ポンプ70とDCU80を説明する。 Next, the pump 70 and the DCU 80 will be described.

ポンプ70は、正逆方向に回転可能になっている。ポンプ70が正回転すると、尿素水タンク60から添加弁10へと向かう正圧が配管90に発生する。これにより尿素水タンク60内の尿素水が、配管90を介して添加弁10に圧送される。しかしながらポンプ70が逆回転すると、添加弁10から尿素水タンク60へと向かう負圧が配管90に発生する。これにより添加弁10内の尿素水が、配管90を介して尿素水タンク60に吸い戻される。ポンプ70は負圧発生部に相当する。 The pump 70 can rotate in the forward and reverse directions. When the pump 70 rotates in the forward direction, a positive pressure from the urea water tank 60 to the addition valve 10 is generated in the pipe 90. As a result, the urea water in the urea water tank 60 is pressure-fed to the addition valve 10 via the pipe 90. However, when the pump 70 rotates in the reverse direction, a negative pressure from the addition valve 10 toward the urea water tank 60 is generated in the pipe 90. As a result, the urea water in the addition valve 10 is sucked back into the urea water tank 60 via the pipe 90. The pump 70 corresponds to a negative pressure generating portion.

DCU80はdosing control unitの略である。DCU80は、エンジン300が燃焼駆動している際に、ポンプ70を正回転に駆動して添加弁10に尿素水を供給するとともに、添加弁10を開閉制御する。これによりDCU80は添加弁10から排気管310に噴射される尿素水量を制御する。この際にDCU80は0.5Hz〜3.0Hzで添加弁10を開閉制御する。またエンジン300が燃焼駆動を停止すると、DCU80はポンプ70を逆回転に駆動するとともに、添加弁10を開閉制御する。これによりDCU80は添加弁10から尿素水を吸い戻す。この際のDCU80の添加弁10の開閉周波数は後述する。DCU80が開閉制御部に相当する。 DCU80 is an abbreviation for dosing control unit. When the engine 300 is being driven for combustion, the DCU 80 drives the pump 70 in a forward rotation to supply urea water to the addition valve 10 and controls the opening and closing of the addition valve 10. As a result, the DCU 80 controls the amount of urea water injected from the addition valve 10 into the exhaust pipe 310. At this time, the DCU 80 controls the opening and closing of the addition valve 10 at 0.5 Hz to 3.0 Hz. When the engine 300 stops the combustion drive, the DCU 80 drives the pump 70 in the reverse rotation and controls the opening and closing of the addition valve 10. As a result, the DCU80 sucks the urea water back from the addition valve 10. The opening / closing frequency of the addition valve 10 of the DCU 80 at this time will be described later. The DCU80 corresponds to the open / close control unit.

なお添加装置100は、図1に示すように尿素水圧を検出する圧力センサ91と、尿素水の温度を検出する温度センサ92を有する。これら圧力センサ91と温度センサ92の検出信号はDCU80に入力される。 As shown in FIG. 1, the addition device 100 includes a pressure sensor 91 for detecting the urea water pressure and a temperature sensor 92 for detecting the temperature of the urea water. The detection signals of the pressure sensor 91 and the temperature sensor 92 are input to the DCU 80.

上記したようにエンジン300が燃焼駆動を停止した後、添加弁10内の尿素水を吸い戻す。この際、添加弁10内に尿素水が残留する。以下、添加弁10内に尿素水が残留する理由を図5〜図8に基づいて説明する。 After the engine 300 stops the combustion drive as described above, the urea water in the addition valve 10 is sucked back. At this time, urea water remains in the addition valve 10. Hereinafter, the reason why the urea water remains in the addition valve 10 will be described with reference to FIGS. 5 to 8.

添加弁10に残留している尿素水を吸い戻す際に、上記したようにDCU80は添加弁10を開閉制御する。尿素水が吸い戻されるのは、図5に示すように添加弁10が開弁状態の時である。添加弁10が開弁状態になると、尿素水流路21が噴射孔25aを介して排気管310と連通される。これにより、図5に実線矢印で示す方向に尿素水が流れる。 When sucking back the urea water remaining in the addition valve 10, the DCU80 controls the opening and closing of the addition valve 10 as described above. The urea water is sucked back when the addition valve 10 is in the open state as shown in FIG. When the addition valve 10 is opened, the urea water flow path 21 communicates with the exhaust pipe 310 via the injection hole 25a. As a result, urea water flows in the direction indicated by the solid arrow in FIG.

しかしながら尿素水は自重と粘性を有する。そのため、図5と図6においてドットハッチングで尿素水を示すように、単に添加弁10を開弁状態にして添加弁10内に負圧を発生するだけでは、添加弁10内に尿素水が残留することになる。この尿素水が残留しやすい場所は、尿素水の流動抵抗の高い場所である。それは、例えば添加弁10内における流通面積の狭い場所である。また、流通路を構成しない袋小路である。 However, urea water has its own weight and viscosity. Therefore, as shown by dot hatching in FIGS. 5 and 6, simply by opening the addition valve 10 and generating a negative pressure in the addition valve 10, urea water remains in the addition valve 10. Will be done. The place where the urea water tends to remain is a place where the flow resistance of the urea water is high. It is, for example, a place where the distribution area in the addition valve 10 is narrow. In addition, it is a dead end that does not form a flow passage.

図6に示すように、添加弁10が開弁状態になると可動コア56の上端面56aと固定コア55の下端面55aとが接触し、空隙通路を介した第1流通路31と第2流通路32との連通が遮断される。これにより空隙通路を介した第2流通路32から第1流通路31への尿素水の流動が妨げられる。特に、可動コア56とボディ20との間に構成される第2流通路32内の尿素水の吸い戻しが妨げられる。また、固定コア55とボディ20との間の隘路55b内の尿素水の吸い戻しが困難になる。 As shown in FIG. 6, when the addition valve 10 is opened, the upper end surface 56a of the movable core 56 and the lower end surface 55a of the fixed core 55 come into contact with each other, and the first flow passage 31 and the second flow through the gap passage. Communication with the road 32 is cut off. This hinders the flow of urea water from the second flow passage 32 to the first flow passage 31 through the void passage. In particular, the suction of urea water in the second flow passage 32 formed between the movable core 56 and the body 20 is hindered. Further, it becomes difficult to suck back the urea water in the bottleneck 55b between the fixed core 55 and the body 20.

以上に示したように、添加弁10内では尿素水の流動抵抗の高い場所や流通路を構成しない袋小路がある。そのため、添加弁10を開弁状態に維持して負圧を発生しただけでは、添加弁10内の尿素水を効果的に吸い戻すことができない。 As shown above, in the addition valve 10, there are places where the flow resistance of urea water is high and dead ends that do not form a flow path. Therefore, the urea water in the addition valve 10 cannot be effectively sucked back only by maintaining the addition valve 10 in the valve open state and generating a negative pressure.

図7と図8に、本発明者が添加弁10を開弁状態に維持して負圧を発生させた場合の尿素水残存率の実験結果を示す。ひし形は実験の実測値を示している。実線は最小二乗法などを用いて得られた実測値に対する近似線を示している。 7 and 8 show the experimental results of the urea water residual rate when the present inventor maintained the addition valve 10 in the valve open state to generate a negative pressure. The diamonds show the measured values of the experiment. The solid line shows an approximate line to the measured value obtained by using the least squares method or the like.

図7と図8の縦軸は、添加弁10内が尿素水で満たされた状態での添加弁10内の尿素水残存量に対する尿素水残存率を示している。したがって添加弁10内が尿素水で満たされている場合、尿素水残存率は1.0になる。 The vertical axis of FIGS. 7 and 8 shows the urea water residual ratio with respect to the residual amount of urea water in the addition valve 10 when the inside of the addition valve 10 is filled with urea water. Therefore, when the inside of the addition valve 10 is filled with urea water, the urea water residual rate is 1.0.

図7の横軸は時間を示している。図8の横軸は圧力を示している。したがって図7は添加弁10内の尿素水残存率の時間依存性を示している。図8は添加弁10内の尿素水残存率の圧力依存性を示している。 The horizontal axis of FIG. 7 indicates time. The horizontal axis of FIG. 8 indicates the pressure. Therefore, FIG. 7 shows the time dependence of the urea water residual rate in the addition valve 10. FIG. 8 shows the pressure dependence of the urea water residual rate in the addition valve 10.

この実験では、ボディ20の中心軸CAを鉛直方向に沿わせている。そのため、x−y平面が水平面に沿い、z方向が鉛直方向に沿っている。添加弁10の排気管310への尿素水の添加方向が重力の作用方向と同一方向である。添加弁10内の尿素水の吸い戻し方向は重力の作用方向とは逆向きである。 In this experiment, the central axis CA of the body 20 is aligned in the vertical direction. Therefore, the xy plane is along the horizontal plane, and the z direction is along the vertical direction. The direction in which urea water is added to the exhaust pipe 310 of the addition valve 10 is the same as the direction in which gravity acts. The direction of sucking back urea water in the addition valve 10 is opposite to the direction of action of gravity.

図7に示すように吸い戻しの始めにおいては、尿素水残存率は急激に減少する。しかしながら10秒も経過すると尿素水残存率の変化がゆるくなる。その後は、50秒経過しても尿素水残存率はほとんど変化しなくなる。なおこの実験では負圧を0.5barにしている。 As shown in FIG. 7, at the beginning of suction, the urea water residual rate decreases sharply. However, after 10 seconds have passed, the change in the urea water residual rate becomes slow. After that, the urea water residual rate hardly changes even after 50 seconds have passed. In this experiment, the negative pressure is set to 0.5 bar.

図8に、吸い戻し始めてから10秒経過した後の尿素水残存率の圧力依存性を示す。ここに示されるように、負圧が0.5bar〜0.7barの場合、尿素水残存率はほとんど変わらない。 FIG. 8 shows the pressure dependence of the urea water residual rate 10 seconds after the start of suction. As shown here, when the negative pressure is 0.5 bar to 0.7 bar, the urea water residual rate is almost unchanged.

このように、本発明者の実験でも確かめられるように、添加弁10を開弁状態に維持して負圧を発生しただけでは、添加弁10内の尿素水を効果的に吸い戻すことができない。 As described above, as can be confirmed in the experiment of the present inventor, the urea water in the addition valve 10 cannot be effectively sucked back only by maintaining the addition valve 10 in the valve open state and generating a negative pressure. ..

これに対して添加装置100は、尿素水の流動性を加味して、添加弁10を開閉制御する。 On the other hand, the addition device 100 controls the opening and closing of the addition valve 10 in consideration of the fluidity of the urea water.

図9に、本発明者が添加弁10を開弁状態と閉弁状態に切り換えて負圧を発生させた場合の添加弁10内の尿素水残存率の実験結果を示す。ひし形は実験の実測値、実線は実測値に対する近似線を示している。 FIG. 9 shows the experimental results of the urea water residual rate in the addition valve 10 when the present inventor switches the addition valve 10 between the valve open state and the valve closed state to generate a negative pressure. The rhombus shows the measured value of the experiment, and the solid line shows the approximate line to the measured value.

DCU80は添加弁10を開閉制御するために、デジタルの制御信号によってコネクタ52に流す電流を制御している。この制御信号のHiレベルとLoレベルの一方によってコネクタ52に電流が流れる。そのため、制御信号のHiレベルとLoレベルの一方によって、添加弁10は開弁状態および閉弁状態の一方になる。また制御信号のHiレベルとLoレベルの他方によって添加弁10は開弁状態および閉弁状態の他方になる。本実施形態では、制御信号がHiレベルの場合に添加弁10は開弁状態になる。制御信号がLoレベルの場合に添加弁10は閉弁状態になる。 The DCU 80 controls the current flowing through the connector 52 by a digital control signal in order to control the opening and closing of the addition valve 10. A current flows through the connector 52 by either the Hi level or the Lo level of the control signal. Therefore, depending on one of the Hi level and the Lo level of the control signal, the addition valve 10 is in either the valve open state or the valve closed state. Further, the addition valve 10 is in the open state and the closed state depending on the other of the Hi level and the Lo level of the control signal. In the present embodiment, the addition valve 10 is opened when the control signal is at the Hi level. When the control signal is at the Lo level, the addition valve 10 is closed.

この実験では、制御信号のデューティ比を50%に設定している。したがって開弁時間と閉弁時間とは等しくなっている。またこの実験では、DCU80は制御信号を10秒だけ出力している。同様にして、DCU80はポンプ70に逆回転する指令信号を10秒だけ出力している。そのため添加弁10内の尿素水の吸い戻し時間は10秒になっている。負圧は、図7の実験と同様にして0.5bar(0.05MPa)に設定している。 In this experiment, the duty ratio of the control signal is set to 50%. Therefore, the valve opening time and the valve closing time are equal. In this experiment, the DCU80 outputs a control signal for only 10 seconds. Similarly, the DCU 80 outputs a command signal to the pump 70 to rotate in the reverse direction for only 10 seconds. Therefore, the suction time of the urea water in the addition valve 10 is 10 seconds. The negative pressure is set to 0.5 bar (0.05 MPa) in the same manner as in the experiment of FIG.

制御信号のデューティ比は、開弁時間と閉弁時間の合計時間に対する開弁時間の比率を示している。したがって例えばデューティ比25%の場合、合計時間に対する開弁時間の比率は25%になる。換言すれば、合計時間に対する閉弁時間の比率は75%になる。また、例えばデューティ比75%の場合、合計時間に対する開弁時間の比率は75%になる。換言すれば、合計時間に対する閉弁時間の比率は25%になる。 The duty ratio of the control signal indicates the ratio of the valve opening time to the total time of the valve opening time and the valve closing time. Therefore, for example, when the duty ratio is 25%, the ratio of the valve opening time to the total time is 25%. In other words, the ratio of valve closing time to total time is 75%. Further, for example, when the duty ratio is 75%, the ratio of the valve opening time to the total time is 75%. In other words, the ratio of valve closing time to total time is 25%.

図9の縦軸は、吸い戻しの間、添加弁10を開弁状態に維持した場合における、添加弁10内の尿素水残存量に対する尿素水残存率を示している。したがって図9は、添加弁10を開弁状態に維持する場合と比べて、尿素水残存量がどの程度改善されるのかを示している。 The vertical axis of FIG. 9 shows the urea water residual ratio with respect to the urea water residual amount in the addition valve 10 when the addition valve 10 is maintained in the valve open state during the suction. Therefore, FIG. 9 shows how much the residual amount of urea water is improved as compared with the case where the addition valve 10 is maintained in the valve open state.

図9の横軸は、制御信号の開閉周波数を示している。換言すれば、図9の横軸は、添加弁10の開弁状態と閉弁状態の切り換え頻度を示している。さらに言いかえれば、図9の横軸は、制御信号の1パルス周期当たりの開弁時間と閉弁時間それぞれの変化量を示している。開閉周波数が高くなれば、1パルス周期当たりの開弁時間と閉弁時間それぞれは短くなる。逆に開閉周波数が低くなれば、1パルス周期当たりの開弁時間と閉弁時間それぞれは長くなる。 The horizontal axis of FIG. 9 indicates the open / close frequency of the control signal. In other words, the horizontal axis of FIG. 9 indicates the frequency of switching between the valve open state and the valve closed state of the addition valve 10. In other words, the horizontal axis of FIG. 9 shows the amount of change in the valve opening time and the valve closing time per pulse cycle of the control signal. The higher the opening / closing frequency, the shorter the valve opening time and the valve closing time per pulse cycle. On the contrary, when the opening / closing frequency becomes low, the valve opening time and the valve closing time per pulse cycle become long.

なおこの実験においても、ボディ20の中心軸CAを鉛直方向に沿わせている。添加弁10における尿素水の吸い戻し方向は重力の作用方向とは逆向きである。そのため尿素水の自重による流動は、尿素水の吸い戻し方向とは逆向きである。 Also in this experiment, the central axis CA of the body 20 is aligned in the vertical direction. The direction of sucking back urea water in the addition valve 10 is opposite to the direction of action of gravity. Therefore, the flow of urea water due to its own weight is opposite to the direction of sucking back urea water.

図9に示すように、開閉周波数を0から高めると尿素水残存率は急激に減少する。開閉周波数がおよそ1.0Hzの時に尿素水残存率は最小になる。1.0Hzよりも開閉周波数が高まると、徐々に尿素水残存率の減少度合いが低まる。開閉周波数がおよそ20.0Hzを超えると尿素水残存率はほぼ一定になる。このように開閉周波数が20.0Hzを超えると、吸い戻し時間が10秒では、添加弁10を開弁状態に維持した場合と尿素水残存率が同程度になる。 As shown in FIG. 9, when the switching frequency is increased from 0, the urea water residual rate sharply decreases. The urea water residual rate is minimized when the switching frequency is approximately 1.0 Hz. When the switching frequency is higher than 1.0 Hz, the degree of decrease in the urea water residual rate gradually decreases. When the switching frequency exceeds about 20.0 Hz, the urea water residual rate becomes almost constant. When the opening / closing frequency exceeds 20.0 Hz in this way, when the suction back time is 10 seconds, the urea water residual rate becomes about the same as when the addition valve 10 is maintained in the valve open state.

図9に示すように、開閉周波数がおよそ0.5Hz〜10.0Hzの間においては、尿素水残存率は0.8以下になることが期待される。このように制御信号の開閉周波数を調整することで、尿素水の残存率を低くすることができる。換言すれば、開閉周波数の1パルス周期当たりの開弁時間と閉弁時間それぞれを調整することで、尿素水の残存率を低くすることができる。 As shown in FIG. 9, when the switching frequency is between about 0.5 Hz and 10.0 Hz, the urea water residual rate is expected to be 0.8 or less. By adjusting the switching frequency of the control signal in this way, the residual rate of urea water can be reduced. In other words, the residual rate of urea water can be reduced by adjusting each of the valve opening time and the valve closing time per pulse cycle of the opening / closing frequency.

次に、添加弁10を開閉制御することで、添加弁10の尿素水残存率が低くなる理由を図10と図11に基づいて説明する。 Next, the reason why the urea water residual rate of the addition valve 10 is lowered by controlling the opening and closing of the addition valve 10 will be described with reference to FIGS. 10 and 11.

図10と図11それぞれの(a)欄では、添加弁10は閉弁状態であり、添加弁10内は尿素水で満たされている。この状態から、図10と図11それぞれの(b)欄に示すように添加弁10が開弁される。そして添加弁10内に負圧が発生される。これにより添加弁10内の尿素水は配管90側へと吸い戻される。 In column (a) of each of FIGS. 10 and 11, the addition valve 10 is in a closed state, and the inside of the addition valve 10 is filled with urea water. From this state, the addition valve 10 is opened as shown in column (b) of each of FIGS. 10 and 11. Then, a negative pressure is generated in the addition valve 10. As a result, the urea water in the addition valve 10 is sucked back to the pipe 90 side.

尿素水は第1連通孔33と第2連通孔34の少なくとも一方を介して弁体30の中空へ流動する。すなわち尿素水は第1連通孔33と第2連通孔34を介して第1流通路31へ流動する。この第1流通路31内の尿素水は、圧入部材26と固定コア55の構成する中空へ流れるとともに、導入部24の中空へも流れる。そして導入部24の尿素水はフィルタ24aを介して配管90に流入し、ポンプ70を介して尿素水タンク60に戻される。 Urea water flows into the hollow of the valve body 30 through at least one of the first communication hole 33 and the second communication hole 34. That is, the urea water flows to the first flow passage 31 through the first communication hole 33 and the second communication hole 34. The urea water in the first flow passage 31 flows into the hollow formed by the press-fitting member 26 and the fixed core 55, and also flows into the hollow of the introduction portion 24. Then, the urea water of the introduction unit 24 flows into the pipe 90 via the filter 24a and is returned to the urea water tank 60 via the pump 70.

しかしながら図10の(b)欄に明示するように、口端部25bと弁体30の第2連通孔34の縁部との間などの狭い隙間では、尿素水の粘性(表面張力)や自重と負圧とが釣り合い、第2連通孔34側へと尿素水が流れなくなる。 However, as is clearly shown in column (b) of FIG. 10, in a narrow gap such as between the mouth end 25b and the edge of the second communication hole 34 of the valve body 30, the viscosity (surface tension) and own weight of urea water are present. And the negative pressure are balanced, and urea water does not flow to the second communication hole 34 side.

また図11の(b)欄に明示するように、可動コア56の上端面56aと固定コア55の下端面55aとが接触し、空隙通路を介した第1流通路31と第2流通路32との連通が遮断される。そのため、可動コア56とボディ20との間に構成される第2流通路32内の尿素水が、第1流通路31側へと流動し難くなる。また隘路55bの尿素水が流動しなくなる。さらに言えば、可動コア56の取り付け部57の下面57aの尿素水は、表面張力や自重と負圧との釣り合いにより、取り付け部57の開口部側へと流動しなくなる。以上に示したように、単に添加弁10を開弁するだけでは、添加弁10内の尿素水の残存量が減少しなくなる。 Further, as clearly shown in the column (b) of FIG. 11, the upper end surface 56a of the movable core 56 and the lower end surface 55a of the fixed core 55 come into contact with each other, and the first flow passage 31 and the second flow passage 32 pass through the gap passage. Communication with is cut off. Therefore, the urea water in the second flow passage 32 formed between the movable core 56 and the body 20 is less likely to flow toward the first flow passage 31 side. In addition, the urea water in the bottleneck 55b does not flow. Furthermore, the urea water on the lower surface 57a of the mounting portion 57 of the movable core 56 does not flow to the opening side of the mounting portion 57 due to the balance between the surface tension and its own weight and the negative pressure. As shown above, simply opening the addition valve 10 does not reduce the residual amount of urea water in the addition valve 10.

次に、図10と図11それぞれの(c)欄に示すように、添加弁10を閉弁する。この添加弁10の閉弁により、図10の(c)欄に示すように、口端部25bと弁体30の第2連通孔34の縁部との間などの狭い隙間においても、毛細管現象や自重のため、破線矢印で示すように尿素水は第2連通孔34側へと流れる。この尿素水の毛細管現象や自重による流動は、尿素水の流動性に依存する。すなわち、尿素水の粘性や表面張力に依存する。さらに言いかえれば、尿素水の濃度と温度に依存する。 Next, as shown in column (c) of each of FIGS. 10 and 11, the addition valve 10 is closed. Due to the closing of the addition valve 10, as shown in the column (c) of FIG. 10, even in a narrow gap such as between the mouth end portion 25b and the edge portion of the second communication hole 34 of the valve body 30, the capillary phenomenon occurs. Urea water flows toward the second communication hole 34 side as shown by the broken line arrow because of its own weight. The capillary phenomenon of urea water and the flow due to its own weight depend on the fluidity of urea water. That is, it depends on the viscosity and surface tension of urea water. In other words, it depends on the concentration and temperature of the urea water.

尿素水の流動性が高い場合、閉弁時間が短くとも、上記した隙間を介して、尿素水が第2連通孔34側へと流動する。しかしながら尿素水の流動性が低い場合、閉弁時間が短いと、上記した隙間を介して、尿素水は第2連通孔34側へと流動し難くなる。 When the fluidity of the urea water is high, even if the valve closing time is short, the urea water flows to the second communication hole 34 side through the above-mentioned gap. However, when the fluidity of the urea water is low, if the valve closing time is short, it becomes difficult for the urea water to flow to the second communication hole 34 side through the above-mentioned gap.

また添加弁10の閉弁により、図11の(c)欄に示すように、可動コア56の上端面56aと固定コア55の下端面55aとが離れ、空隙通路を介して第1流通路31と第2流通路32とが連通される。このため、毛細管現象などのために、破線矢印で示すように可動コア56とボディ20との間に構成される第2流通路32内の尿素水が空隙通路を介して可動コア56の中空側へと流れる。また取り付け部57の下面57aの尿素水も、毛細管現象などのために、取り付け部57の開口部側へと流動する。 Further, as shown in the column (c) of FIG. 11, due to the closing of the addition valve 10, the upper end surface 56a of the movable core 56 and the lower end surface 55a of the fixed core 55 are separated from each other, and the first flow passage 31 passes through the gap passage. And the second flow passage 32 are communicated with each other. Therefore, due to the capillary phenomenon or the like, urea water in the second flow passage 32 formed between the movable core 56 and the body 20 as shown by the broken line arrow passes through the void passage on the hollow side of the movable core 56. Flow to. Further, the urea water on the lower surface 57a of the mounting portion 57 also flows to the opening side of the mounting portion 57 due to a capillary phenomenon or the like.

尿素水の流動性が高い場合、閉弁時間が短くとも、空隙通路を介して、尿素水が可動コア56の中空側へと流動する。また取り付け部57の開口部側へと尿素水が流動する。しかしながら尿素水の流動性が低い場合、閉弁時間が短いと、空隙通路を介して、尿素水は可動コア56の中空側へと流動し難くなる。取り付け部57の開口部側へと尿素水は流動し難くなる。 When the fluidity of the urea water is high, the urea water flows to the hollow side of the movable core 56 through the void passage even if the valve closing time is short. Further, urea water flows toward the opening side of the mounting portion 57. However, when the fluidity of the urea water is low, if the valve closing time is short, it becomes difficult for the urea water to flow to the hollow side of the movable core 56 through the void passage. Urea water becomes difficult to flow toward the opening side of the mounting portion 57.

以上に示したように、吸い戻すのに適した場所(流動抵抗の低い場所)に尿素水を流動させるためには、閉弁時間を尿素水の流動性に応じて決定することが重要となる。このように尿素水の流動性を加味した閉弁時間は、上記の図9に示されている。すなわち、デューティ比50%の場合、制御信号の開閉周波数をおよそ0.5Hz〜10.0Hzの間に設定することが図9に示されている。 As shown above, in order to allow the urea water to flow to a place suitable for suction back (a place with low flow resistance), it is important to determine the valve closing time according to the fluidity of the urea water. .. The valve closing time in consideration of the fluidity of the urea water is shown in FIG. 9 above. That is, when the duty ratio is 50%, it is shown in FIG. 9 that the switching frequency of the control signal is set between about 0.5 Hz and 10.0 Hz.

図10と図11それぞれの(d)欄に示すように、添加弁10を開弁する。すると、図10の(d)欄に示すように、添加弁10の閉弁時において第2連通孔34側に流動してきた尿素水が、第1流通路31を介して吸い戻される。また図11の(d)欄に示すように、添加弁10の閉弁時において可動コア56の中空側、取り付け部57の開口部側に流動してきた尿素水が、固定コア55の中空を介して吸い戻される。 As shown in column (d) of each of FIGS. 10 and 11, the addition valve 10 is opened. Then, as shown in the column (d) of FIG. 10, the urea water that has flowed to the second communication hole 34 side when the addition valve 10 is closed is sucked back through the first flow passage 31. Further, as shown in the column (d) of FIG. 11, when the addition valve 10 is closed, the urea water that has flowed to the hollow side of the movable core 56 and the opening side of the mounting portion 57 passes through the hollow side of the fixed core 55. And sucked back.

図10と図11それぞれの(e)欄に示すように、再び添加弁10を閉弁する。これにより図10の(e)欄において破線矢印で示すように残留尿素水は第2連通孔34側へと流動する。また図11の(e)欄において破線矢印で示すように残留尿素水は可動コア56の中空側と取り付け部57の開口部側へと流動する。 As shown in column (e) of each of FIGS. 10 and 11, the addition valve 10 is closed again. As a result, the residual urea water flows toward the second communication hole 34 side as shown by the broken line arrow in the column (e) of FIG. Further, as shown by the broken line arrow in the column (e) of FIG. 11, the residual urea water flows to the hollow side of the movable core 56 and the opening side of the mounting portion 57.

以上に示したように添加弁10の開弁と閉弁とを、尿素水の吸い戻しと尿素水自身の流動とが促進されるように繰り返す。これにより、図10と図11それぞれの(f)欄に示すように、添加弁10内における尿素水の残存量が低減される。 As shown above, the valve opening and closing of the addition valve 10 are repeated so as to promote the suction of the urea water and the flow of the urea water itself. As a result, as shown in column (f) of each of FIGS. 10 and 11, the residual amount of urea water in the addition valve 10 is reduced.

図9では、デューティ比50%の場合に、制御信号の開閉周波数をおよそ0.5Hz〜10.0Hzの間に設定することで、吸い戻し時間10秒において、尿素水残存率を0.8以下にできることを示した。しかしながら、上記したように、尿素水の残存量を減少するには、閉弁時間を尿素水の流動性に応じて決定すればよい。そのため、図9の実験結果に基づいて、デューティ比と開閉周波数とを設定することで、尿素水残存率を0.8以下にできる。 In FIG. 9, when the duty ratio is 50%, the switching frequency of the control signal is set between about 0.5 Hz and 10.0 Hz, so that the urea water residual rate is 0.8 or less in the suction time of 10 seconds. Showed that it can be done. However, as described above, in order to reduce the residual amount of urea water, the valve closing time may be determined according to the fluidity of the urea water. Therefore, the urea water residual ratio can be set to 0.8 or less by setting the duty ratio and the switching frequency based on the experimental result of FIG.

例えばデューティ比25%で、開弁時間と閉弁時間の比が1:3の場合、デューティ比50%と比べて、閉弁時間が1.5倍になる。この場合、開閉周波数を1.5倍にしても、デューティ比50%の場合と同等の閉弁時間を確保することができる。そのため、開閉周波数として、およそ0.75Hz〜15.0Hzを採用することができる、とみなせる。 For example, when the duty ratio is 25% and the ratio of the valve opening time to the valve closing time is 1: 3, the valve closing time is 1.5 times longer than the duty ratio of 50%. In this case, even if the opening / closing frequency is increased by 1.5 times, the valve closing time equivalent to that in the case of the duty ratio of 50% can be secured. Therefore, it can be considered that about 0.75 Hz to 15.0 Hz can be adopted as the opening / closing frequency.

さらに例示すれば、例えばデューティ比75%で、開弁時間と閉弁時間の比が3:1の場合、デューティ比50%と比べて、閉弁時間が0.5倍になる。この場合、開閉周波数を0.5倍にすることで、デューティ比50%の場合と同等の閉弁時間を確保することができる。すなわち、開閉周波数として、およそ0.25Hz〜5.0Hzを採用することができる、とみなせる。 Further, for example, when the duty ratio is 75% and the ratio of the valve opening time to the valve closing time is 3: 1, the valve closing time is 0.5 times longer than the duty ratio of 50%. In this case, by increasing the opening / closing frequency by 0.5 times, the valve closing time equivalent to that in the case of the duty ratio of 50% can be secured. That is, it can be considered that about 0.25 Hz to 5.0 Hz can be adopted as the switching frequency.

以上に示した尿素水の流動性に対応するデューティ比、そのデューティ比に対応する開閉周波数をDCU80は記憶している。 The DCU80 stores the duty ratio corresponding to the fluidity of the urea water shown above and the switching frequency corresponding to the duty ratio.

なお、上記した尿素残存率0.8という値は、本発明者が実験で扱った添加弁10の内部構造に依存する値である。添加弁10の内部構造が異なれば、当然として尿素水残存率は0.8とは異なる値を示すことが予想される。さらに言えば、添加弁10の重力の作用方向に対する添加弁10の配置角度によっても、尿素水残存率は0.8から異なる値になることが予想される。しかしながら尿素水の流動性を加味して添加弁10を開閉することで、尿素水残存率を1.0よりも低くすることができる、と期待できる。すなわち、上記したようにデューティ比50%の場合に、制御信号の開閉周波数をおよそ0.5Hz〜10.0Hzの間に設定することで、尿素水残存率を1.0よりも低くすることができる、と期待できる。 The above-mentioned urea residual ratio of 0.8 is a value that depends on the internal structure of the addition valve 10 that the present inventor has dealt with in the experiment. If the internal structure of the addition valve 10 is different, it is naturally expected that the urea water residual rate will show a value different from 0.8. Furthermore, it is expected that the urea water residual ratio will be different from 0.8 depending on the arrangement angle of the addition valve 10 with respect to the action direction of gravity of the addition valve 10. However, it can be expected that the residual rate of urea water can be made lower than 1.0 by opening and closing the addition valve 10 in consideration of the fluidity of urea water. That is, when the duty ratio is 50% as described above, the urea water residual ratio can be made lower than 1.0 by setting the switching frequency of the control signal between about 0.5 Hz and 10.0 Hz. You can expect to be able to do it.

次に、DCU80による尿素水の吸い戻し処理を、図12と図13に基づいて説明する。 Next, the urea water suction back treatment by DCU80 will be described with reference to FIGS. 12 and 13.

図12の時間t0において、エンジン300は燃焼駆動状態である。そのため、添加装置100は排気管310への尿素水噴射を実施している。逆に添加装置100は尿素水の吸い戻しを停止している。添加弁10内の尿素水圧は、正圧の噴射圧になっている。この噴射圧は、DCU80がポンプ70を正回転させることで成される。 At time t0 in FIG. 12, the engine 300 is in a combustion driven state. Therefore, the addition device 100 injects urea water into the exhaust pipe 310. On the contrary, the addition device 100 has stopped sucking back the urea water. The urea water pressure in the addition valve 10 is a positive injection pressure. This injection pressure is generated by the DCU 80 rotating the pump 70 in the forward direction.

なお、この時間t0は、エンジン300の停止直前である。DCU80が生成する添加弁10の制御信号はLoレベルになっている。このLoレベルの際、電磁部50は磁気回路を形成しない。そのために添加弁10は閉弁状態になっている。逆に制御信号がHiレベルの場合、電磁部50は磁気回路を形成する。そのために添加弁10は開弁状態になる。 This time t0 is immediately before the engine 300 is stopped. The control signal of the addition valve 10 generated by the DCU 80 is at the Lo level. At this Lo level, the solenoid section 50 does not form a magnetic circuit. Therefore, the addition valve 10 is in a closed state. On the contrary, when the control signal is Hi level, the electromagnetic unit 50 forms a magnetic circuit. Therefore, the addition valve 10 is opened.

図12では弁体30のz方向の移動をニードルリフトによって示している。制御信号がLoレベルの場合、ニードルリフトは最小になり、添加弁10は閉弁状態になる。制御信号がHiレベルの場合、ニードルリフトは最大になり、添加弁10は開弁状態になる。 In FIG. 12, the movement of the valve body 30 in the z direction is shown by a needle lift. When the control signal is at Lo level, the needle lift is minimized and the add-on valve 10 is closed. When the control signal is at Hi level, the needle lift is maximized and the add-on valve 10 is opened.

時間t1に至ると、エンジン300は燃焼駆動状態を停止する。そのために排気管310に排ガスが流動しなくなる。添加装置100は排気管310への尿素水噴射を停止する。この際、添加装置100は尿素水の吸い戻しをまだ実施しない。DCU80はポンプ70の回転制御を停止する。これにより添加弁10内の尿素水圧は噴射圧から減圧する。添加弁10の制御信号はLoレベル、ニードルリフトは閉弁状態になっている。 When the time t1 is reached, the engine 300 stops the combustion drive state. Therefore, the exhaust gas does not flow to the exhaust pipe 310. The addition device 100 stops the injection of urea water into the exhaust pipe 310. At this time, the addition device 100 does not yet suck back the urea water. The DCU 80 stops the rotation control of the pump 70. As a result, the urea water pressure in the addition valve 10 is reduced from the injection pressure. The control signal of the addition valve 10 is at the Lo level, and the needle lift is in the closed state.

時間t2に至ると、尿素水圧が大気圧まで減少する。この際にDCU80はポンプ70を逆回転させる。これにより尿素水圧は徐々に低下する。なお、DCU80はエンジン300の燃焼駆動が停止するとすぐに、ポンプ70を逆回転し始めてもよい。 At time t2, the urea water pressure decreases to atmospheric pressure. At this time, the DCU 80 rotates the pump 70 in the reverse direction. As a result, the urea water pressure gradually decreases. The DCU 80 may start rotating the pump 70 in the reverse direction as soon as the combustion drive of the engine 300 is stopped.

時間t3に至ると、尿素水圧は吸い戻し圧になる。するとDCU80は添加弁10に制御信号を出力する。この際、DCU80は温度センサ92より尿素水の温度を取得する。そして予め記憶している尿素水の濃度とその取得した温度により、尿素水の流動性を判定する。次いでDCU80は、その尿素水の流動性に応じた制御信号のデューティ比と開閉周波数とを読み出す。DCU80はその読み出したデューティ比と開閉周波数とに応じた制御信号によって、添加弁10を開閉制御する。これによりニードルリフトを閉弁状態と開弁状態とに切り換える。 When the time t3 is reached, the urea water pressure becomes the suction pressure. Then, the DCU 80 outputs a control signal to the addition valve 10. At this time, the DCU 80 acquires the temperature of the urea water from the temperature sensor 92. Then, the fluidity of the urea water is determined based on the concentration of the urea water stored in advance and the acquired temperature. The DCU80 then reads out the duty ratio and switching frequency of the control signal according to the fluidity of the urea water. The DCU 80 controls the opening and closing of the addition valve 10 by the control signal corresponding to the read duty ratio and the opening / closing frequency. As a result, the needle lift is switched between the valve closed state and the valve open state.

なお、DCU80はポンプ70を逆回転し始めてから第1所定時間経過後に、制御信号を出力してもよい。この第1所定時間は、ポンプ70の逆回転によって尿素水圧が例えば0.5barの吸い戻し圧になることの期待される時間である。図13では、第1所定時間経過後に制御信号を出力する処理を例示している。 The DCU 80 may output a control signal after the first predetermined time has elapsed since the pump 70 started to rotate in the reverse direction. This first predetermined time is the time when the urea water pressure is expected to become a suction pressure of, for example, 0.5 bar due to the reverse rotation of the pump 70. FIG. 13 illustrates a process of outputting a control signal after the lapse of the first predetermined time.

図12に示すように、添加弁10が開状態になると、尿素水圧は低下する。しかしながら添加弁10が閉状態になると、尿素水圧が吸い戻し圧に回復する。このように添加弁10の開閉制御によって尿素水圧が吸い戻し圧に回復するように、制御信号のデューティ比は設定される。例えばデューティ比を95%などに設定して開弁時間を閉弁時間よりも長くすると、尿素水圧が吸い戻し圧に回復しなくなる。そのため、尿素水の吸い戻しを効率的に行うことができなくなる虞がある。したがって制御信号のデューティ比としては、尿素水圧が吸い戻し圧に回復する、例えば25%〜75%などを採用するのが好適となる。 As shown in FIG. 12, when the addition valve 10 is opened, the urea water pressure decreases. However, when the addition valve 10 is closed, the urea water pressure recovers to the suction pressure. In this way, the duty ratio of the control signal is set so that the urea water pressure is restored to the suction pressure by controlling the opening and closing of the addition valve 10. For example, if the duty ratio is set to 95% or the like and the valve opening time is longer than the valve closing time, the urea water pressure does not recover to the suction back pressure. Therefore, there is a risk that the urea water cannot be sucked back efficiently. Therefore, as the duty ratio of the control signal, it is preferable to adopt, for example, 25% to 75%, in which the urea water pressure recovers to the suction pressure.

時間t3から第2所定時間経過して、時間t4に至ると、DCU80は制御信号の出力を停止する。この第2所定時間は、添加弁10内の尿素水の残存率が十分に低くなることの期待される時間である。図9に示す縦軸で言えば、尿素水残存率が0.8以下になることの期待される時間である。 When the second predetermined time elapses from the time t3 and the time t4 is reached, the DCU 80 stops the output of the control signal. This second predetermined time is the time expected for the residual rate of urea water in the addition valve 10 to be sufficiently low. On the vertical axis shown in FIG. 9, it is the time when the urea water residual rate is expected to be 0.8 or less.

時間t3から第3所定時間経過して、時間t5に至ると、添加弁10はポンプ70の逆回転制御を停止する。この第3所定時間は第2所定時間よりも長い時間である。なお、時間t4において、DCU80はポンプ70の逆回転制御を停止してもよい。 When the third predetermined time elapses from the time t3 and the time t5 is reached, the addition valve 10 stops the reverse rotation control of the pump 70. This third predetermined time is longer than the second predetermined time. At time t4, the DCU 80 may stop the reverse rotation control of the pump 70.

次に、図13に基づいてDCU80の尿素水の吸い戻し処理を説明する。先ずステップS10においてDCU80はエンジン300が燃焼駆動を停止した否かを判定する。またDCU80はポンプ70の正回転が停止したか否かを判定する。エンジン300が燃焼駆動を停止し、ポンプ70の正回転が停止したと判定すると、DCU80はステップS20へと進む。エンジン300の燃焼駆動の停止、ポンプ70の正回転の停止のいずれも成立しない場合、DCU80はステップS10を繰り返して待機状態になる。 Next, the suction treatment of the urea water of DCU80 will be described with reference to FIG. First, in step S10, the DCU 80 determines whether or not the engine 300 has stopped the combustion drive. Further, the DCU 80 determines whether or not the forward rotation of the pump 70 has stopped. When the engine 300 stops the combustion drive and determines that the forward rotation of the pump 70 has stopped, the DCU 80 proceeds to step S20. When neither the stop of the combustion drive of the engine 300 nor the stop of the forward rotation of the pump 70 is established, the DCU 80 repeats step S10 to enter the standby state.

ステップS20へ進むとDCU80は、ポンプ70を逆回転制御し始める。この後にDCU80はステップS30へと進む。 Proceeding to step S20, the DCU 80 starts to control the reverse rotation of the pump 70. After this, the DCU 80 proceeds to step S30.

ステップS30へと進むと、DCU80は第1所定時間経過したか否かを判定する。換言すれば、DCU80は尿素水圧が吸い戻し圧になったか否かを判定する。第1所定時間が経過したと判定した場合、DCU80はステップS40へと進む。第1所定時間が経過していないと判定した場合、DCU80はステップS30を繰り返し、待機状態になる。 Proceeding to step S30, the DCU 80 determines whether or not the first predetermined time has elapsed. In other words, the DCU80 determines whether or not the urea water pressure has reached the suction pressure. If it is determined that the first predetermined time has elapsed, the DCU 80 proceeds to step S40. If it is determined that the first predetermined time has not elapsed, the DCU 80 repeats step S30 and enters a standby state.

ステップS40へ進むとDCU80は、添加弁10に制御信号を出力する。この際、DCU80は尿素水の流動性を判定し、その尿素水の流動性に応じた制御信号のデューティ比と開閉周波数とを読み出す。DCU80は読み出したデューティ比と開閉周波数とに応じた制御信号を添加弁10に出力する。この後にDCU80はステップS50へと進む。 Proceeding to step S40, the DCU 80 outputs a control signal to the addition valve 10. At this time, the DCU80 determines the fluidity of the urea water, and reads out the duty ratio and the switching frequency of the control signal according to the fluidity of the urea water. The DCU 80 outputs a control signal according to the read duty ratio and the switching frequency to the addition valve 10. After this, the DCU 80 proceeds to step S50.

ステップS50へと進むと、DCU80は第2所定時間経過したか否かを判定する。換言すれば、添加弁10内の尿素水の残存率が十分に低くなったか否かを判定する。第2所定時間が経過したと判定した場合、DCU80はステップS60へと進む。第2所定時間が経過していないと判定した場合、DCU80はステップS50を繰り返し、待機状態になる。 Proceeding to step S50, the DCU 80 determines whether or not the second predetermined time has elapsed. In other words, it is determined whether or not the residual rate of urea water in the addition valve 10 is sufficiently low. If it is determined that the second predetermined time has elapsed, the DCU 80 proceeds to step S60. If it is determined that the second predetermined time has not elapsed, the DCU 80 repeats step S50 and enters a standby state.

ステップS60へ進むとDCU80は、制御信号の出力を停止する。そしてDCU80はステップS70へと進む。 Proceeding to step S60, the DCU 80 stops the output of the control signal. Then, the DCU 80 proceeds to step S70.

ステップS70へと進むと、DCU80は第3所定時間経過したか否かを判定する。第3所定時間が経過したと判定した場合、DCU80はステップS80へと進む。第3所定時間が経過していないと判定した場合、DCU80はステップS70を繰り返し、待機状態になる。なお、このステップS70は省略してもよい。 Proceeding to step S70, the DCU 80 determines whether or not the third predetermined time has elapsed. If it is determined that the third predetermined time has elapsed, the DCU 80 proceeds to step S80. If it is determined that the third predetermined time has not elapsed, the DCU 80 repeats step S70 and enters a standby state. Note that this step S70 may be omitted.

ステップS80へ進むとDCU80は、ポンプ70の逆回転制御を停止する。そしてDCU80は吸い戻し処理を終了する。 Proceeding to step S80, the DCU 80 stops the reverse rotation control of the pump 70. Then, the DCU 80 finishes the suck-back process.

次に、本実施形態に係る添加装置100の作用効果を説明する。上記したようにDCU80は、尿素水の流動性(粘性や表面張力)に基づいて添加弁10を開閉制御する。すなわちDCU80は、尿素水の濃度と尿素水の温度により尿素水の流動性を判定する。そしてDCU80は、その尿素水の流動性に応じた制御信号のデューティ比と開閉周波数とを、例えば図9に示すデューティ比50%に対する開閉周波数0.5Hz〜10.0Hzに決定する。これにより尿素水の吸い戻しが効果的に行われる。すなわち、尿素水の添加弁10の残存量を減らしつつ、尿素水を早く吸い戻すことができる。 Next, the operation and effect of the addition device 100 according to the present embodiment will be described. As described above, the DCU 80 controls the opening and closing of the addition valve 10 based on the fluidity (viscosity and surface tension) of the urea water. That is, the DCU80 determines the fluidity of the urea water based on the concentration of the urea water and the temperature of the urea water. Then, the DCU80 determines the duty ratio and the switching frequency of the control signal according to the fluidity of the urea water to, for example, the switching frequency of 0.5 Hz to 10.0 Hz with respect to the duty ratio of 50% shown in FIG. As a result, the urea water is effectively sucked back. That is, the urea water can be quickly sucked back while reducing the residual amount of the urea water addition valve 10.

本発明者は、特許第5841826号公報と同様にして、デューティ比95%で、開弁時間と閉弁時間の比を19:1として、特に尿素水の流動性を加味して決定することなく添加弁10を開閉制御する実験を行った。この場合、図9と同様にして効果的に尿素水を吸い戻すのに67秒〜200秒かかることが判明した。このように尿素水の流動性を加味せずに閉弁時間を短く設定すると、尿素水を吸い戻すのに時間がかかり、効果的に尿素水を吸い戻すことができなくなる。以上に示したように、本実施形態に係る添加装置100は、デューティ比95%で開閉周波数を特に尿素水の流動性を加味して決定することなく添加弁10を開閉制御する構成と比べて、尿素水を効率的に吸い戻すことができる。 The present inventor, in the same manner as in Japanese Patent No. 5841826, has a duty ratio of 95%, a valve opening time to valve closing time ratio of 19: 1, and is not particularly determined in consideration of the fluidity of urea water. An experiment was conducted in which the addition valve 10 was opened and closed. In this case, it was found that it took 67 to 200 seconds to effectively suck back the urea water in the same manner as in FIG. If the valve closing time is set short without considering the fluidity of the urea water in this way, it takes time to suck back the urea water, and the urea water cannot be effectively sucked back. As shown above, the addition device 100 according to the present embodiment has a duty ratio of 95% and is compared with a configuration in which the addition valve 10 is controlled to open and close without determining the opening / closing frequency in consideration of the fluidity of urea water. , Urea water can be sucked back efficiently.

なお、上記したように、尿素水の流動性が低い場合、尿素水の流動時間を確保するべく、添加弁10の閉弁時間を長くするとよい。したがってDCU80は、尿素水の流動性が低まると、制御信号のデューティ比を下げることで、閉弁時間を長くする。またDCU80は制御信号の開閉周波数を低くすることで、閉弁時間を長くする。これとは逆に、尿素水の流動性が高まると、DCU80は制御信号のデューティ比を上げることで、開弁時間を長くする。またDCU80は制御信号の開閉周波数を高くすることで、開弁時間を長くする。これにより吸い戻し時間を確保する。以上に示した対応を行うことができるように、DCU80には予め尿素水の流動性に応じた制御信号のデューティ比と開閉周波数とが記憶されている。 As described above, when the fluidity of the urea water is low, it is preferable to lengthen the valve closing time of the addition valve 10 in order to secure the flow time of the urea water. Therefore, the DCU80 prolongs the valve closing time by lowering the duty ratio of the control signal when the fluidity of the urea water decreases. Further, the DCU80 prolongs the valve closing time by lowering the opening / closing frequency of the control signal. On the contrary, when the fluidity of the urea water is increased, the DCU80 increases the duty ratio of the control signal to prolong the valve opening time. Further, the DCU80 prolongs the valve opening time by increasing the opening / closing frequency of the control signal. This secures the suction time. The duty ratio and switching frequency of the control signal according to the fluidity of the urea water are stored in advance in the DCU 80 so that the above-mentioned measures can be taken.

なお、DCU80は、制御信号を出力している際に、温度センサ92から尿素水の温度を取得して、その取得した温度に基づいて尿素水の流動性を継続して判定してもよい。そしてDCU80はその判定した流動性に基づいて、制御信号のデューティ比および開閉周波数の少なくとも一方を調整してもよい。すなわちDCU80は温度に基づいて制御信号のデューティ比および開閉周波数の少なくとも一方をフィードバック制御してもよい。具体的に言えば、尿素水の温度が低くなると、DCU80はディーティ比を下げる。またDCU80は開閉周波数を低める。これとは逆に、尿素水の温度が高くなると、DCU80はディーティ比を上げる。またDCU80は開閉周波数を高める。 The DCU80 may acquire the temperature of the urea water from the temperature sensor 92 while outputting the control signal, and continuously determine the fluidity of the urea water based on the acquired temperature. Then, the DCU 80 may adjust at least one of the duty ratio and the switching frequency of the control signal based on the determined fluidity. That is, the DCU 80 may feedback control at least one of the duty ratio and the switching frequency of the control signal based on the temperature. Specifically, as the temperature of the urea water decreases, the DCU80 lowers the detail ratio. The DCU80 also lowers the open / close frequency. On the contrary, when the temperature of the urea water becomes high, the DCU80 raises the detail ratio. The DCU80 also increases the opening / closing frequency.

これによれば、尿素水の温度変化によって、尿素水の流動性が変化したとしても、それに追随して、閉弁時間を調整することができる。このため、尿素水を効率的に吸い戻すことができる。 According to this, even if the fluidity of the urea water changes due to the temperature change of the urea water, the valve closing time can be adjusted accordingly. Therefore, the urea water can be efficiently sucked back.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified and implemented without departing from the gist of the present invention.

本実施形態では、予め記憶されている尿素水の濃度を用いて、制御信号のデューティ比と開閉周波数を決定する例を示した。すなわち、尿素水の濃度は一定であると見なして、制御信号のデューティ比と開閉周波数を決定する例を示した。しかしながら尿素水の濃度が変化する場合、それによっても尿素水の流動性が変化するので、尿素水の濃度の変化に応じて、制御信号のデューティ比と開閉周波数の少なくとも一方を決定してもよい。具体的に言えば、DCU80は尿素水の濃度が高くなると、ディーティ比を下げる。またDCU80は開閉周波数を低める。これとは逆に、DCU80は尿素水の濃度が低くなると、ディーティ比を上げる。またDCU80は開閉周波数を高める。 In this embodiment, an example of determining the duty ratio and the switching frequency of the control signal using the concentration of urea water stored in advance is shown. That is, an example is shown in which the duty ratio and the switching frequency of the control signal are determined by assuming that the concentration of urea water is constant. However, when the concentration of urea water changes, the fluidity of urea water also changes, so that at least one of the duty ratio and the switching frequency of the control signal may be determined according to the change in the concentration of urea water. .. Specifically, the DCU80 lowers the detail ratio as the concentration of urea water increases. The DCU80 also lowers the open / close frequency. On the contrary, DCU80 increases the detail ratio when the concentration of urea water becomes low. The DCU80 also increases the opening / closing frequency.

本実施形態では、DCU80は尿素水の流動性に基づいて、制御信号のデューティ比と開閉周波数それぞれを決定する例を示した。しかしながらDCU80は尿素水の流動性に基づいて、制御信号のデューティ比と開閉周波数の一方を決定するだけでもよい。すなわちDCU80は尿素水の流動性に基づいて、制御信号のデューティ比と開閉周波数の一方を決定し、制御信号のデューティ比と開閉周波数の他方を固定値としてもよい。 In the present embodiment, the DCU80 shows an example of determining the duty ratio and the switching frequency of the control signal based on the fluidity of the urea water. However, the DCU80 may only determine one of the control signal duty ratio and the switching frequency based on the fluidity of the urea water. That is, the DCU80 may determine one of the duty ratio and the switching frequency of the control signal based on the fluidity of the urea water, and may set the other of the duty ratio and the switching frequency of the control signal as a fixed value.

また本実施形態では、DCU80は温度センサ92より尿素水の温度を取得し、予め記憶している尿素水の濃度とその取得した温度により、尿素水の流動性を判定する例を示した。しかしながらDCU80は単に予め記憶している尿素水の濃度によって尿素水の流動性を判定してもよい。この場合、DCU80は尿素水に対応する制御信号のデューティ比と開閉周波数を予め定めておく。すなわちDCU80は尿素水の濃度に基づく流動性を加味して制御信号のデューティ比と開閉周波数を予め定めるものの、尿素水の流動性の変動に応じて制御信号のデューティ比と開閉周波数を定めない。これによっても、尿素水の濃度によって決定される尿素水の流動性を加味せずに制御信号のデューティ比と開閉周波数が定められた構成と比べて、尿素水を効率的に吸い戻すことができる。 Further, in the present embodiment, the DCU80 acquires the temperature of the urea water from the temperature sensor 92, and shows an example in which the fluidity of the urea water is determined based on the concentration of the urea water stored in advance and the acquired temperature. However, the DCU80 may determine the fluidity of the urea water simply by the concentration of the urea water stored in advance. In this case, the DCU80 defines the duty ratio and switching frequency of the control signal corresponding to the urea water in advance. That is, although the DCU80 determines the duty ratio and switching frequency of the control signal in advance in consideration of the fluidity based on the concentration of urea water, the duty ratio and switching frequency of the control signal are not determined according to the fluctuation of the fluidity of the urea water. Also in this case, the urea water can be efficiently sucked back as compared with the configuration in which the duty ratio and the switching frequency of the control signal are determined without considering the fluidity of the urea water determined by the concentration of the urea water. ..

上記したように、尿素水を噴射する際の添加弁10の開閉制御の周波数は0.5Hz〜3.0Hzである。また、例示した尿素水を効果的に吸い戻す開閉制御の周波数は0.25Hz〜15.0Hzの間である。このように噴射時の開閉周波数は、吸い戻し時の開閉周波数に含まれる。したがって、制御信号の開閉周波数を尿素水の噴射時と吸い戻し時とで同一にしつつ、噴射時と吸い戻し時とでデューティ比を変更してもよい。なお、噴射時の制御信号のデューティ比としては、特に限定されないが、例えば50%を採用することができる。この場合、例えば制御信号のデューティ比を50%、開閉周波数を3.0Hzとして、尿素水の噴射時と吸い戻し時とで制御信号を同一にしてもよい。 As described above, the frequency of opening / closing control of the addition valve 10 when injecting urea water is 0.5 Hz to 3.0 Hz. Further, the frequency of the open / close control for effectively sucking back the exemplified urea water is between 0.25 Hz and 15.0 Hz. As described above, the opening / closing frequency at the time of injection is included in the opening / closing frequency at the time of suction back. Therefore, the duty ratio may be changed between the injection and the suction while the opening / closing frequency of the control signal is the same between the injection and the suction of urea water. The duty ratio of the control signal at the time of injection is not particularly limited, but for example, 50% can be adopted. In this case, for example, the duty ratio of the control signal may be 50%, the switching frequency may be 3.0 Hz, and the control signal may be the same at the time of injecting urea water and at the time of sucking back.

10…添加弁、70…ポンプ、80…DCU、100…添加装置、200…浄化システム、300…内燃機関 10 ... Addition valve, 70 ... Pump, 80 ... DCU, 100 ... Addition device, 200 ... Purification system, 300 ... Internal combustion engine

Claims (6)

内燃機関(300)の排ガスに含まれる有害物質を浄化するための浄化液を、前記排ガスに添加する添加弁(10)と、
前記添加弁の開弁と閉弁を制御する開閉制御部(80)と、
前記添加弁内に負圧を発生させる負圧発生部(70)と、を有し、
前記開閉制御部は、前記負圧発生部によって前記添加弁内に負圧が発生されている際に、前記添加弁の開弁と閉弁を繰り返して、前記添加弁内の前記浄化液の吸い出しを行っており、
前記開閉制御部は、前記添加弁内に残留している液体状態の前記浄化液の吸い出しが促進されるように、液体状態の前記浄化液の流動性が低い場合に、前記添加弁の開弁時間と閉弁時間の合計時間に対する前記閉弁時間の比率を高く設定し、または前記添加弁の開閉周波数を低く設定し、
前記開閉制御部は、前記閉弁時間の比率を高く設定する、または前記開閉周波数を低く設定する前記浄化液の吸い出し促進制御を実施した後、前記添加弁内の前記浄化液の残存率が0.8以下になる条件が成立すると前記吸い出し促進制御を停止する添加装置。
An addition valve (10) that adds a purification liquid for purifying harmful substances contained in the exhaust gas of the internal combustion engine (300) to the exhaust gas, and
An opening / closing control unit (80) that controls opening and closing of the addition valve, and
A negative pressure generating portion (70) for generating a negative pressure is provided in the addition valve.
When a negative pressure is generated in the addition valve by the negative pressure generating unit, the opening / closing control unit repeatedly opens and closes the addition valve to suck out the purification liquid in the addition valve. We are doing
The opening / closing control unit opens the addition valve when the fluidity of the purification liquid in the liquid state is low so as to promote the suction of the purification liquid in the liquid state remaining in the addition valve. The ratio of the valve closing time to the total time of the time and the valve closing time is set high, or the opening / closing frequency of the addition valve is set low.
After the opening / closing control unit performs suction promotion control of the purifying liquid in which the ratio of the valve closing time is set high or the opening / closing frequency is set low, the residual ratio of the purifying liquid in the addition valve is 0. An addition device that stops the suction promotion control when the condition of 0.8 or less is satisfied.
前記添加弁の前記合計時間に対する前記閉弁時間と前記開弁時間の一方の比率は25%〜75%である請求項1に記載の添加装置。 Addition device according to one the ratio claim 1 Ru der 25% to 75% of the closing time and the valve opening time with respect to the total time of the addition valve. 前記添加弁の前記開閉周波数は0.25Hz〜15.0Hzである請求項1または請求項2に記載の添加装置。 The switching frequency is added according to claim 1 or claim 2 Ru 0.25Hz~15.0Hz der of the addition valve. 前記開閉制御部は、前記添加弁の前記合計時間に対する前記閉弁時間と前記開弁時間の一方の比率、および、前記添加弁の前記開閉周波数の少なくとも一方を、前記浄化液の温度に応じて調整する請求項1〜3いずれか1項に記載の添加装置。 The opening / closing control unit sets one ratio of the valve closing time and the valve opening time to the total time of the addition valve and at least one of the opening / closing frequencies of the addition valve according to the temperature of the purification liquid. addition device according to any one of claims 1 to 3 that adjust. 前記開閉制御部は、前記浄化液の温度が低くなると、前記添加弁の前記合計時間に対する前記閉弁時間と前記開弁時間の一方の比率を高める請求項4に記載の添加装置。 The switching control section, said the temperature of the cleaning liquid is low, the addition device according to claim 4, wherein the closing time for the total time of the addition valve and Ru enhance one of ratios of the opening time. 前記開閉制御部は、前記浄化液の温度が低くなると、前記添加弁の前記開閉周波数を低める請求項4または請求項5に記載の添加装置。 The switching control section, said the temperature of the cleaning liquid is low, the addition device according to the switching frequency of said addition valve in claim 4 or claim 5 lower Ru.
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