JP2008291678A - Reducing agent feeding apparatus - Google Patents
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Abstract
【課題】エンジン停止等の還元剤を触媒装置へ供給しない状態が継続するときには、還元剤を圧送するポンプ部に還元剤が残留しないようにすることを目的とする。
【解決手段】尿素水を貯留する尿素水タンク21と、尿素水タンク21内に収容され、尿素水を尿素水タンク外に圧送する尿素水ポンプ22とを備え、エンジンの排気通路11であってSCR触媒13よりも上流側に、尿素水ポンプ22から尿素水供給配管23を通じて圧送される尿素水を供給する尿素水供給装置において、尿素水タンク21に対して尿素水ポンプ22の相対位置を、尿素水の液面が変位する液面方向に、移動させるポンプ位置調整部材29を備えている。
【選択図】図1An object of the present invention is to prevent a reducing agent from remaining in a pump portion that pumps the reducing agent when a state in which the reducing agent is not supplied to a catalyst device such as an engine stop is continued.
An engine exhaust passage 11 includes a urea water tank 21 that stores urea water, and a urea water pump 22 that is accommodated in the urea water tank 21 and pumps the urea water out of the urea water tank. In the urea water supply device that supplies urea water pumped from the urea water pump 22 through the urea water supply pipe 23 to the upstream side of the SCR catalyst 13, the relative position of the urea water pump 22 with respect to the urea water tank 21 is A pump position adjusting member 29 is provided for moving the urea water in the liquid surface direction in which the liquid surface is displaced.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、還元剤供給装置に関し、例えば内燃機関の排気浄化装置において、尿素水を還元剤として使用する選択還元触媒装置に適用して好適なものである。 The present invention relates to a reducing agent supply device, and is suitable for application to a selective reduction catalyst device that uses urea water as a reducing agent, for example, in an exhaust purification device of an internal combustion engine.
自動車等に適用されるディーゼル機関等の内燃機関において、排気中のNOx(窒素酸化物)を高い浄化率で浄化する排気浄化装置として、尿素SCR装置が開発されており、尿素水を還元剤として使用するものが提案あれている(特許文献1参照)。なお、SCRとは、Selective Catalytic Reductionの略であり、選択還元触媒脱硝装置と呼ばれている。尿素SCR装置は、排気ガスに含まれるNOやNO2に尿素水を噴き付け、NOxをN2とH2Oに分解することにより、排気中のNOxを浄化するものである。 In an internal combustion engine such as a diesel engine applied to an automobile or the like, a urea SCR device has been developed as an exhaust purification device that purifies NOx (nitrogen oxide) in exhaust gas at a high purification rate, and urea water is used as a reducing agent. The one to be used has been proposed (see Patent Document 1). Note that SCR is an abbreviation for Selective Catalytic Reduction and is called a selective reduction catalyst denitration apparatus. Urea SCR device, sprayed urea water into NO and NO 2 contained in the exhaust gas, by decomposing the NOx into N 2 and H 2 O, is intended to purify NOx in the exhaust.
特許文献1に開示する技術では、尿素水を貯留する尿素水タンクと、尿素水を圧送するフィードポンプとを備え、フィードポンプにより圧送された尿素水を、尿素水と排気ガスとの混合ガスが供給されて排気ガスを浄化する触媒装置へ供給する。 In the technique disclosed in Patent Document 1, a urea water tank that stores urea water and a feed pump that pumps urea water are provided, and the urea water pumped by the feed pump is mixed with a mixed gas of urea water and exhaust gas. Supplied to a catalyst device that purifies exhaust gas.
上記フィードポンプは、ダイヤフラム式のポンプ部と、ポンプ部をタペットを介して駆動するモータとに区分けされており、モータで駆動することによりポンプ部は、尿素水タンクからの尿素水を吸い上げ、尿素水が流通する配管等の経路を経由して、触媒装置へ圧送している。
特許文献1等による従来技術では、ポンプ部の圧送により触媒装置への尿素水が途絶えることはないが、上記配管等の経路で尿素水の目詰まりを生じる虞があった。即ち、尿素水は、尿素成分と水成分との混合液である故に大気低温下等により−11℃程度で凍結する。凍結によって尿素水が7%程度体積増加するため、上記経路が損傷したり、ポンプ部の圧送機能が損なわれるという問題がある。 In the prior art disclosed in Patent Literature 1 and the like, urea water to the catalyst device is not interrupted by the pumping of the pump unit, but there is a possibility that the urea water may be clogged in the route such as the pipe. That is, since the urea water is a mixed solution of the urea component and the water component, it is frozen at about −11 ° C. at low temperature in the atmosphere. Since the urea water volume increases by about 7% by freezing, there is a problem that the path is damaged or the pumping function of the pump unit is impaired.
そこで、発明者らは、上記ポンプ部として、尿素水などの流体を吸上げおよび吸戻し可能なタービン式ポンプを用いることを検討している。このようなポンプ部を従来技術の尿素水供給装置に適用することより、例えばエンジン停止後に、ポンプ部を逆回転させて尿素供給装置内の尿素水を尿素水タンクへ吸い戻すことは可能である。しかしながら、タービン式ポンプ故に、上記水戻し動作後もポンプ部内に尿素水が残るため、ポンプ部内に残った尿素水の凍結により依然としてポンプ部自体の損傷の虞がある。また、尿素水等の還元剤を常時にポンプ部内に残しておくと、腐食性を有する還元剤がポンプ部自体を酸化腐食させる等の虞がある。 In view of this, the inventors have examined the use of a turbine pump capable of sucking up and sucking back fluid such as urea water as the pump unit. By applying such a pump unit to a conventional urea water supply device, for example, after the engine is stopped, it is possible to reversely rotate the pump unit and suck the urea water in the urea supply device back into the urea water tank. . However, because of the turbine type pump, urea water remains in the pump portion even after the water returning operation, and there is still a possibility that the pump portion itself is damaged due to freezing of the urea water remaining in the pump portion. In addition, if a reducing agent such as urea water is always left in the pump unit, the reducing agent having corrosiveness may cause oxidative corrosion of the pump unit itself.
本発明は、このような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、エンジン停止等の還元剤を触媒装置へ供給しない状態が継続するときには、還元剤を圧送するポンプ部に還元剤が残留しないようにすることを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such circumstances, and its purpose is to reduce the reducing agent to a pump unit that pumps the reducing agent when the state in which the reducing agent is not supplied to the catalyst device, such as when the engine is stopped, continues. The purpose is to prevent residue.
本発明は上記目的を達成するために、以下の技術的手段を備える。 In order to achieve the above object, the present invention comprises the following technical means.
即ち、請求項1乃至13に記載の発明では、液状の還元剤を貯留する還元剤タンクと、還元剤タンク内に収容され、還元剤タンク内の還元剤を還元剤タンク外に圧送するポンプとを備え、内燃機関の排気通路であって排気浄化用触媒よりも上流側に、ポンプから還元剤通路を通じて圧送される還元剤を供給する還元剤供給装置において、還元剤タンクに対してポンプの相対位置を、還元剤の液面が変位する液面方向に、移動させるポンプ位置調整手段を備えていることを特徴とする。 That is, in the invention described in claims 1 to 13, a reducing agent tank that stores a liquid reducing agent, a pump that is housed in the reducing agent tank, and that pumps the reducing agent in the reducing agent tank out of the reducing agent tank; A reducing agent supply device that supplies a reducing agent that is pumped from the pump through the reducing agent passage to an upstream side of the exhaust gas purification catalyst in the exhaust passage of the internal combustion engine. Pump position adjusting means for moving the position in the liquid surface direction in which the liquid surface of the reducing agent is displaced is provided.
還元剤タンクに対してポンプの相対位置を、還元剤の液面が変位する液面方向に、移動させるポンプ位置調整手段を備えているので、ポンプ内に残留する液状の還元剤を排出するために、例えばポンプの吸込み口側を還元剤に浸漬しない位置まで、上記ポンプの相対位置を移動させることが可能である。このようにポンプ位置調整手段により上記ポンプの相対位置を液面方向に移動させることで、ポンプ内に還元剤が滞留するのを回避することができる。 In order to discharge the liquid reducing agent remaining in the pump, there is provided a pump position adjusting means for moving the relative position of the pump with respect to the reducing agent tank in the liquid surface direction where the liquid surface of the reducing agent is displaced. For example, the relative position of the pump can be moved to a position where the suction port side of the pump is not immersed in the reducing agent. In this way, by moving the relative position of the pump in the liquid surface direction by the pump position adjusting means, it is possible to prevent the reducing agent from staying in the pump.
したがって、ポンプ内に還元剤が滞留するのが回避されるので、例えば、ポンプ内に残った液状の還元剤が凍結することにより生じる虞のあるポンプ自体の損傷を防止することができる。 Accordingly, the retention of the reducing agent in the pump is avoided, and therefore, damage to the pump itself that may be caused by freezing of the liquid reducing agent remaining in the pump can be prevented.
ここで、内燃機関の停止時においては、内燃機関から排気ガスが生成されないため、排気浄化用触媒に還元剤を供給することは不要となるので、ポンプの圧送状態が生じることはなく、即ち圧送のためにポンプの吸込み口側より液面下の還元剤を吸上げることはない。 Here, when the internal combustion engine is stopped, exhaust gas is not generated from the internal combustion engine, and therefore it is not necessary to supply a reducing agent to the exhaust gas purification catalyst. Therefore, the reducing agent below the liquid level is not sucked up from the suction port side of the pump.
これに対し請求項2に記載の発明の如く、上記内燃機関の停止を検出する停止検出手段を備え、ポンプ位置調整手段は、停止検出手段で検出した内燃機関の停止を条件として、ポンプを液面より引き離す方向に移動させることが好ましい。 On the other hand, as in the second aspect of the present invention, there is provided stop detection means for detecting the stop of the internal combustion engine, and the pump position adjusting means is configured such that the pump is liquidated on condition that the internal combustion engine is stopped detected by the stop detection means. It is preferable to move in a direction away from the surface.
これによると、ポンプ位置調整手段は、このような内燃機関の停止を検出し、検出した内燃機関の停止を条件として、ポンプを液面より引き離す方向に移動させるので、例えば液面位置を検出することなく、予め設定した液面より常に引き離されている設定位置に移動させることが可能である。したがって、還元剤凍結によるポンプ損傷防止のためにポンプ内の還元剤滞留を回避するのを、比較的簡素な方法で行なえる。 According to this, the pump position adjusting means detects such a stop of the internal combustion engine, and moves the pump in a direction away from the liquid level on the condition of the detected stop of the internal combustion engine. It is possible to move to a set position that is always separated from the preset liquid level. Therefore, it is possible to avoid retention of the reducing agent in the pump in a relatively simple manner in order to prevent pump damage due to freezing of the reducing agent.
また、上記ポンプ位置調整手段は、請求項3に記載の発明の如く、ポンプを保持し、かつ液面方向に移動させる電動アクチュエータであることを特徴とする。 In addition, the pump position adjusting means is an electric actuator that holds the pump and moves it in the liquid surface direction as in the invention described in claim 3.
これにより、ポンプ位置調整手段として、ポンプを保持し、かつ液面方向に移動させる例えばポンプを保持する保持部を軸移動可能なねじ軸とこの軸を回転させるモータとの組合わせたものやシリンダ軸などの軸を直接駆動する直動モータなどの電動アクチュエータを用いることができる。 Thereby, as a pump position adjusting means, a combination of a screw shaft capable of axially moving a holding portion for holding the pump and moving in the liquid surface direction, for example, a pump, and a motor for rotating the shaft, or a cylinder An electric actuator such as a linear motor that directly drives a shaft such as a shaft can be used.
ここで、還元剤タンク内の還元剤は、排気浄化用触媒への供給に従って消費されることにより還元剤の液面は消費量に応じて減少したり、還元剤タンク内への還元剤の補給量に応じて液面が増加したりする。 Here, the reducing agent in the reducing agent tank is consumed in accordance with the supply to the exhaust gas purification catalyst, so that the liquid level of the reducing agent decreases according to the consumption amount, or the reducing agent is replenished into the reducing agent tank. The liquid level increases according to the amount.
これに対し請求項4に記載の発明の如く、ポンプ位置調整手段は、被保持部材に浮力を与える浮力体を備え、浮力体は、被保持部材としてのポンプを、ポンプにおいて還元剤を吸入する吸入口側が液面に浸漬される状態で保持していることを特徴とする。 On the other hand, as in the invention described in claim 4, the pump position adjusting means includes a buoyant body that gives buoyancy to the held member, and the buoyant body sucks the reducing agent in the pump as the held member. The suction port side is held in a state of being immersed in the liquid surface.
これにより、ポンプの吸入口側が液面に浸漬される状態を保持する程度にポンプに浮力を与える浮力体を、ポンプに装着させるという程度の簡素な構成で、上記ポンプ位置調整手段を提供することができる。 Accordingly, the pump position adjusting means is provided with a simple configuration such that the buoyancy body that gives buoyancy to the pump to the extent that the suction port side of the pump is immersed in the liquid level is mounted on the pump. Can do.
また、ここで、上記内燃機関が自動車等の車両用として使用される場合において、内燃機関の停止とは、車両から乗員が離れる場合や、交差点前で信号待ちのためアイドリングストップする場合などの車両を駐車したり、一時的に停止する際に、内燃機関が停止される。 Here, when the internal combustion engine is used for a vehicle such as an automobile, the stop of the internal combustion engine means a vehicle such as a case where an occupant leaves the vehicle or an idling stop for waiting for a signal before an intersection. When the vehicle is parked or temporarily stopped, the internal combustion engine is stopped.
例えば内燃機関の停止を直接検出する方法では、一時的に停止する場合も、停止状態が継続する駐車として扱われる虞がある。このような一時的に停止する場合においてポンプ位置調整手段によりポンプの上記相対位置を移動させることは、一時的な停止の解除後(エンジン始動開始後)のポンプ圧送状態においてはポンプによる排気浄化用触媒への供給途絶えを生じさせる虞がある。そのため、運転者の車両関係装置への操作に係わる運転者操作事象を検出し、駐車に係わる内燃機関の停止を検出する必要がある。 For example, in the method of directly detecting the stop of the internal combustion engine, there is a possibility that even when it is temporarily stopped, it is treated as a parking where the stop state continues. In such a temporary stop, moving the relative position of the pump by the pump position adjusting means is for exhaust purification by the pump in the pump pumping state after releasing the temporary stop (after starting the engine). There is a risk of disrupting the supply to the catalyst. Therefore, it is necessary to detect a driver operation event related to the driver's operation on the vehicle-related device and detect a stop of the internal combustion engine related to parking.
これに対し請求項5に記載の発明の如く、上記停止検出手段は、内燃機関の停止前または停止後に生じる事象を検出し、当該検出した事象に基づいて内燃機関の停止を予測する停止予測手段と、停止予測手段により停止が予測されると、前記条件が満足したと判定する停止条件判定手段とを備えていることが好ましい。
On the other hand, as in the invention described in
これによると、例えば内燃機関の停止前または停止後に生じる事象として、運転者が車両のサイドブレーキ等の駐車用ブレーキを踏む駐車準備状態(駐車用ブレーキON状態)を検出することが可能となる。このような駐車準備状態を検出し、停止予測手段により継続的な停止即ち駐車が予測されることで、停止条件判定手段で判定した内燃機関の停止条件は、駐車に係わる内燃機関の停止を効率的に検出することができる。 This makes it possible to detect a parking preparation state (parking brake ON state) in which the driver steps on a parking brake such as a side brake of the vehicle as an event that occurs before or after the internal combustion engine stops. The stop condition of the internal combustion engine determined by the stop condition determining means is the efficiency of stopping the internal combustion engine related to parking by detecting such a parking preparation state and predicting continuous stop, that is, parking by the stop predicting means. Can be detected automatically.
また、ここで、液状の還元剤が内燃機関の停止時に必ず凍結するというものではない。内燃機関の停止を第1条件として、ポンプの上記相対位置を移動させることは可能であるが、内燃機関の停止時において内燃機関以外の駆動力発生源として車載用バッテリ等の電源を利用することとなるため、このような電気エネルギー等のエネルギーの無駄消費は回避する必要がある。 Here, the liquid reducing agent is not necessarily frozen when the internal combustion engine is stopped. Although it is possible to move the relative position of the pump on the condition that the internal combustion engine is stopped, a power source such as a vehicle-mounted battery is used as a driving force generation source other than the internal combustion engine when the internal combustion engine is stopped. Therefore, it is necessary to avoid such wasteful consumption of energy such as electric energy.
これに対し請求項6乃至7に記載の発明の如く、還元剤の温度を検出する還元剤温度検出手段を備え、ポンプ位置調整手段は、前記条件(内燃機関の停止条件)としての第1条件を満足し、かつ還元剤の温度が固化する温度以下であることを第2条件とする第2条件を満足するとき、ポンプを液面より引き離す方向に移動させることが好ましい。 On the other hand, as in the sixth to seventh aspects of the invention, there is provided reducing agent temperature detecting means for detecting the temperature of the reducing agent, and the pump position adjusting means is a first condition as the condition (stop condition of the internal combustion engine). When the second condition is satisfied, where the second condition is that the temperature of the reducing agent is equal to or lower than the temperature at which the reducing agent is solidified, it is preferable to move the pump in a direction away from the liquid level.
これによると、内燃機関が停止しているという第1条件に加えて、液状の還元剤の温度が固化する温度以下であるという第2条件を満足するときに、ポンプを液面より引き離す方向に移動させるので、ポンプ位置調整手段においてポンプを移動させるための駆動力が、還元剤の温度による還元剤の凍結予測に基づいて消費される。それ故に、無駄な駆動力が消費されるのを回避することができる。 According to this, in addition to the first condition that the internal combustion engine is stopped, when the second condition that the temperature of the liquid reducing agent is equal to or lower than the solidifying temperature is satisfied, the pump is moved away from the liquid surface. Therefore, the driving force for moving the pump in the pump position adjusting means is consumed based on the prediction of the freezing of the reducing agent according to the temperature of the reducing agent. Therefore, it is possible to avoid consuming unnecessary driving force.
特に、上記還元剤温度検出手段は、請求項7に記載の発明の如く、第1条件が満足した後において、所定の待機時間間隔で還元剤の温度を検出することが好ましい。 In particular, the reducing agent temperature detecting means preferably detects the temperature of the reducing agent at a predetermined waiting time interval after the first condition is satisfied, as in the seventh aspect of the invention.
これにより、内燃機関の停止している期間中、即ち第1条件が満足した後において、還元剤の温度を所定の待機時間間隔で継続的に検出するので、還元剤の凍結が予測される状態に限定して上記ポンプ位置調整手段による駆動力を発生させて、還元剤凍結によるポンプ損傷防止のためポンプ位置調整手段によるポンプ移動ができる。 As a result, since the temperature of the reducing agent is continuously detected at a predetermined waiting time interval while the internal combustion engine is stopped, that is, after the first condition is satisfied, the freezing of the reducing agent is predicted. The pump movement by the pump position adjusting means can be generated by preventing the pump from being damaged by freezing of the reducing agent by generating the driving force by the pump position adjusting means.
また、上記ポンプは、請求項8に記載の発明の如く、外部から還元剤を吸入する吸入部を有し、吸入部を通じて流入した還元剤を圧送する圧送機構と、圧送機構を駆動する駆動モータであって、駆動モータの回転方向を、圧送機構がポンプ外へ還元剤を圧送する第1方向および圧送機構がポンプ外から還元剤を吸い戻す第2方向に回動可能な駆動モータとを備えていることが好ましい。 Further, as in the invention described in claim 8, the pump has a suction portion for sucking the reducing agent from the outside, a pressure feeding mechanism for pumping the reducing agent flowing in through the suction portion, and a drive motor for driving the pressure feeding mechanism. The drive motor is capable of rotating in the rotation direction of the drive motor in a first direction in which the pumping mechanism pumps the reducing agent to the outside of the pump and in a second direction in which the pumping mechanism sucks the reducing agent from the outside of the pump. It is preferable.
これによると、上記ポンプは、駆動モータの回転方向を第1方向に設定することで、ポンプから還元剤通路を通じて排気浄化用触媒の上流側に、圧送された還元剤を供給することができるとともに、上記回転方向を反転させ第2方向に設定することで、還元剤通路内にある還元剤をポンプ側へ吸い戻すことができる。 According to this, the pump can supply the reducing agent fed by pressure from the pump to the upstream side of the exhaust purification catalyst through the reducing agent passage by setting the rotation direction of the drive motor to the first direction. By reversing the rotation direction and setting the second direction, the reducing agent in the reducing agent passage can be sucked back to the pump side.
即ちポンプを還元剤圧送状態と異なる還元剤吸い戻し状態で駆動することにより、ポンプを通じて還元剤通路内の還元剤を還元剤タンク内に回収することができる。 That is, by driving the pump in a reducing agent sucking back state different from the reducing agent pumping state, the reducing agent in the reducing agent passage can be collected in the reducing agent tank through the pump.
しかも、請求項8に記載の発明では、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の如きポンプ位置調整手段を有しているので、ポンプを通じて還元剤通路内の還元剤を還元剤タンク内に回収した上で、ポンプ内に残った還元剤をも還元剤タンク内へ排出することができる。 Moreover, in the invention described in claim 8, since the pump position adjusting means as described in any one of claims 1 to 7 is provided, the reducing agent in the reducing agent passage is reduced through the pump. After being collected in the tank, the reducing agent remaining in the pump can also be discharged into the reducing agent tank.
また、請求項9乃至11に記載の発明の如く、ポンプと、還元剤タンク内に設けられ、ポンプを内側に収容し、かつ保持する保持壁部材と、請求項1から請求項8のいずれか一項に記載のポンプ位置調整手段を前記保持壁部材に連結する連結部とを備えていることが好ましい。 Further, as in the invention described in claims 9 to 11, the pump, a holding wall member provided in the reducing agent tank for receiving and holding the pump inside, and any one of claims 1 to 8. It is preferable that the pump position adjusting means according to one aspect is provided with a connecting portion that connects the holding wall member.
液状の還元剤などの貯留された流体を吸入し、外部へ圧送するポンプは、一般に、ポンプ自体および流体が供給される外部装置の機能を保護するために、ポンプの吸入口側および吐出口側の少なくともいずれかに、異物除去装置(ろ過装置)が設けられている。そのため、ポンプは異物除去装置(ろ過装置)等の部材を組付けた組付体(モジュール)として構成されている。例えばポンプ位置調整手段がポンプを直接的に保持する場合においては、ポンプ位置調整手段とポンプとの間に異物除去装置(ろ過装置)などの部材を組付けた組付体(モジュール)を形成するのが難しくなる場合がある。 In general, a pump that sucks in a stored fluid such as a liquid reducing agent and pumps the fluid to the outside is generally equipped with a pump inlet side and a discharge port side in order to protect the functions of the pump itself and an external device to which the fluid is supplied. At least one of these is provided with a foreign substance removing device (filtering device). Therefore, the pump is configured as an assembly (module) in which members such as a foreign substance removing device (filtration device) are assembled. For example, when the pump position adjusting means directly holds the pump, an assembly (module) in which a member such as a foreign substance removing device (filtering device) is assembled is formed between the pump position adjusting means and the pump. May be difficult.
これに対し請求項9乃至11に記載の発明では、筒状のサブタンクなどの保持壁部材の内側にポンプを収容しかつ保持するとともに、ポンプ位置調整手段を前記保持壁部材に連結部を介して連結する構造としている。このように、ポンプ位置調整手段がポンプを直接的に保持するのではなく、ポンプ位置調整手段が保持壁部材を介してポンプを間接的に保持する構成としているので、保持壁部材とポンプとの間に形成された空間内に、異物除去装置(ろ過装置)などの組付体(モジュール)を構成する部材を集約的に組付けることが可能である。 On the other hand, in the invention according to the ninth to eleventh aspects, the pump is housed and held inside a holding wall member such as a cylindrical sub-tank, and the pump position adjusting means is connected to the holding wall member via a connecting portion. The structure is connected. In this way, the pump position adjusting means does not directly hold the pump, but the pump position adjusting means indirectly holds the pump via the holding wall member. Members constituting an assembly (module) such as a foreign substance removing device (filtering device) can be collectively assembled in the space formed therebetween.
特に、保持壁部材は、請求項10に記載の発明の如く、内部に還元剤を貯留可能なサブタンクであって、サブタンクは、サブタンク外の還元剤をサブタンク内に汲み上げる吸引口を底部に備えていることが好ましい。 In particular, the holding wall member is a sub tank capable of storing a reducing agent therein as in the invention described in claim 10, and the sub tank includes a suction port for pumping the reducing agent outside the sub tank into the sub tank. Preferably it is.
これによると、ポンプがサブタンク内で還元剤を吸入し、外部へ吐出する際に、ポンプに発生する吸入力を利用して、吸引口を通じてサブタンク内にサブタンク外の還元剤を汲み上げることが可能となり、サブタンク外即ち還元剤タンクとは別に、サブタンク内にも還元剤を溜めることができる。しかも、ポンプの駆動停止時には、ポンプの吸入力が失われるため、吸引口を通じてサブタンク内の還元剤が還元剤タンクへ戻される。 According to this, when the pump sucks the reducing agent in the sub tank and discharges it outside, it is possible to pump the reducing agent outside the sub tank into the sub tank through the suction port using the suction input generated in the pump. The reducing agent can be stored in the sub tank outside the sub tank, that is, separately from the reducing agent tank. Moreover, when the pump is stopped, the suction input of the pump is lost, so that the reducing agent in the sub tank is returned to the reducing agent tank through the suction port.
即ち、内燃機関の停止時において、ポンプを液面から引き離す方法として、ポンプの吸入口側を還元剤タンク内の還元剤の液面から直接的に引き離す必要はなく、サブタンクの底部を液面から引き離すという間接的方法を用いることができる。 That is, when the internal combustion engine is stopped, as a method of separating the pump from the liquid level, it is not necessary to directly separate the pump inlet side from the liquid surface of the reducing agent in the reducing agent tank, and the bottom of the sub tank is separated from the liquid level. An indirect method of pulling apart can be used.
例えば吸引口のサイズの適宜設定することにより、ポンプの駆動停止後において、サブタンク内に溜まっている還元剤を還元剤タンク内へ戻す時間を調整することが可能である。これにより、例えば内燃機関の停止が一時的な停止である場合であっても、内燃機関運転開始時において、ポンプの駆動停止後にサブタンク内に一時的に残留する還元剤を利用して圧送のための還元剤をポンプに吸入させることができる。 For example, by appropriately setting the size of the suction port, it is possible to adjust the time for returning the reducing agent accumulated in the sub tank to the reducing agent tank after the pump is stopped. Thereby, for example, even when the stop of the internal combustion engine is a temporary stop, at the start of the operation of the internal combustion engine, for the purpose of pumping using the reducing agent that temporarily remains in the sub tank after the pump stops driving The reducing agent can be sucked into the pump.
また、請求項11に記載の発明の如く、サブタンク内に設けられ、吸引口からサブタンク外の還元剤をサブタンク内に汲み上げるジェットポンプを備えていることが好ましい。 Moreover, it is preferable to provide a jet pump provided in the sub tank and pumping the reducing agent outside the sub tank from the suction port into the sub tank.
ジェットポンプは、一般に、ポンプおよび異物除去装置(ろ過装置)などの部材と共に組付体(モジュール)を構成するものであり、ポンプからポンプ外へ吐出される流体の一部(例えばレギュレータなどの圧力調整弁で調圧する際に余剰となった流体)を、サブタンクに戻す(還流する)還流流れに伴ない生じさせた負圧力を、流体の汲み上げ力とするものである。 A jet pump generally constitutes an assembly (module) together with members such as a pump and a foreign substance removing device (filtering device), and a part of fluid discharged from the pump to the outside of the pump (for example, pressure of a regulator or the like) The negative pressure generated by the reflux flow that returns (returns) the fluid surplus when the pressure is adjusted by the regulating valve to the sub-tank is used as the fluid pumping force.
これに対し請求項11に記載の発明では、このようなジェットポンプをサブタンク内に備えているので、ポンプからポンプ外へ吐出される還元剤の一部(例えばレギュレータで調圧する際に余剰となった還元剤)を、サブタンクに戻す際に生じるジェットポンプの負圧力を利用して、効率的に吸引口からサブタンク外の還元剤をサブタンク内に汲み上げることができる。 On the other hand, in the invention according to the eleventh aspect, since such a jet pump is provided in the sub-tank, a part of the reducing agent discharged from the pump to the outside of the pump (for example, when adjusting the pressure with a regulator, it becomes redundant) The reducing agent outside the sub tank can be efficiently pumped into the sub tank from the suction port by using the negative pressure of the jet pump generated when the reducing agent is returned to the sub tank.
したがって、内燃機関の停止時においてポンプ位置調整手段により一時的にポンプを還元剤の液面より引き離す場合があっても、内燃機関運転開始後は、例えばサブタンクの底部を還元剤タンク内の還元剤液面に浸漬する程度にポンプ位置調整手段によるポンプの相対位置を移動させるだけで、ポンプの駆動により吐出される還元剤の流れを利用したジェットポンプで速やかにサブタンク内の還元剤を溜めることができる。 Therefore, even when the pump position adjustment means temporarily pulls the pump away from the liquid level of the reducing agent when the internal combustion engine is stopped, for example, after the operation of the internal combustion engine is started, the bottom of the sub tank is placed in the reducing agent in the reducing agent tank. By simply moving the relative position of the pump by the pump position adjusting means to the extent that it is immersed in the liquid level, the reducing agent in the sub tank can be quickly stored by the jet pump that uses the flow of the reducing agent discharged by driving the pump. it can.
また、請求項12に記載の発明の如く、内燃機関の停止後、ポンプを還元剤圧送状態とは異なる還元剤吸い戻し状態を駆動する吸い戻し制御手段を備え、ポンプ位置調整手段は、吸い戻し制御手段が実施されたことを第3の条件として、ポンプを液面より引き離す方向に移動させることが好ましい。 According to a twelfth aspect of the present invention, after the internal combustion engine is stopped, the pump is provided with sucking back control means for driving a reducing agent sucking back state different from the reducing agent pumping state. It is preferable that the pump is moved in a direction away from the liquid surface, with the third condition that the control means is implemented.
これにより、吸い戻し制御手段によってポンプを通じて還元剤通路内の還元剤を還元剤タンク内に回収した上で、ポンプ位置調整手段によってポンプ内に残った還元剤をも還元剤タンク内へ排出することができる。したがって、還元剤凍結による還元剤通路およびポンプの損傷防止が確実にできる。 Thus, after the reducing agent in the reducing agent passage is collected in the reducing agent tank through the pump by the suck back control means, the reducing agent remaining in the pump is also discharged into the reducing agent tank by the pump position adjusting means. Can do. Therefore, it is possible to reliably prevent damage to the reducing agent passage and the pump due to freezing of the reducing agent.
また、請求項13に記載の発明の如く、還元剤は尿素水溶液であり、かつ排気浄化用触媒は、尿素水溶液から生成されるアンモニアにより排気中に含まれるNOxを還元する排気浄化反応を促進するものであり、請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の還元剤供給装置は、排気浄化用触媒にて還元剤の添加に基づく特定の前記排気浄化反応を促進させるように、ポンプで圧送した還元剤を排気通路内に添加供給することを特徴とする。
Further, as in the invention described in
これによると、還元剤として尿素水を使用し、NOxを還元するという特定の排気浄化反応(NOx還元反応)を促進するいわゆる尿素SCR装置に適用して好適である。尿素水凍結によるポンプ損傷を防止するために、ポンプ内に尿素水が残留しないようにすることができる。 According to this, it is suitable to apply to a so-called urea SCR device that uses urea water as a reducing agent and promotes a specific exhaust purification reaction (NOx reduction reaction) of reducing NOx. In order to prevent damage to the pump due to freezing of urea water, urea water can be prevented from remaining in the pump.
以下、本発明の還元剤供給装置を、尿素SCR装置の尿素水供給装置に適用して具体化した実施形態を図面に従って説明する。 Hereinafter, an embodiment in which the reducing agent supply device of the present invention is applied to a urea water supply device of a urea SCR device will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態の尿素水供給装置を適用した尿素水SCR装置の装置全体を示す模式図である。図2は、尿素水供給装置において尿素水供給とともに尿素水供給系内に溜まった尿素水を尿素水タンクへ戻す制御を示すフローチャートである。図3は、図2中のステップ50で実行するサブルーチン処理に対応する、尿素水ポンプの位置制御を示すフローチャートである。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing the entire urea water SCR device to which the urea water supply device of the present embodiment is applied. FIG. 2 is a flowchart showing control for returning urea water collected in the urea water supply system together with urea water supply to the urea water tank in the urea water supply apparatus. FIG. 3 is a flowchart showing the position control of the urea water pump corresponding to the subroutine process executed in step 50 in FIG.
なお、図4は、図2中のステップ30で実行するサブルーチン処理に対応する、尿素水吸い戻し制御を示すフローチャートである。図5は、尿素水回収のための吸い戻しモードを示す模式図である。図6は、尿素水ポンプの内部構造の一例を示す断面図である。
FIG. 4 is a flowchart showing urea water suck-back control corresponding to the subroutine processing executed in
本実施形態の還元剤供給装置(以下、尿素水供給装置)20は、内燃機関の排気系に設けられた排気浄化用触媒よりも上流側の排気管11内に、還元剤としての尿素水を添加供給するものである。ここで、添加供給とは、圧送した尿素水を例えば噴射弁などの尿素水添加弁で霧化噴射し、尿素水と排気ガスとの混合ガスを排気浄化用触媒に供給することである。
The reducing agent supply device (hereinafter referred to as urea water supply device) 20 of the present embodiment supplies urea water as a reducing agent into the
まず、本実施形態における排気浄化装置は、上記排気浄化用触媒として選択還元型触媒を用いて排気中のNOxを浄化するものであり、図1の如き尿素SCR装置として構築されている。 First, the exhaust purification apparatus in the present embodiment purifies NOx in exhaust using a selective reduction catalyst as the exhaust purification catalyst, and is constructed as a urea SCR apparatus as shown in FIG.
図1に示すように、尿素SCR装置は、自動車に搭載されたディーゼルエンジン(以下、エンジン)により排出される排気を浄化対象として、構成を大別すると、排気系の構成部と、尿素水供給系の構成部即ち尿素水供給装置20と、制御系の構成部とを含んで構成されている。
As shown in FIG. 1, the urea SCR device can be broadly classified into exhaust gas discharged from a diesel engine (hereinafter referred to as an engine) mounted on an automobile. A system component, that is, a urea
排気系の構成部としては具体的には、図示しないエンジン本体に接続された排気管11が設けられており、その排気管11にはDPF(Diesel Particulate Filter)12と選択還元触媒(以下、SCR触媒)13とが配設されている。また、排気管11においてDPF12とSCR触媒13との間には、尿素水(尿素水溶液)を排気管11内に添加供給するための尿素水添加弁15が設けられている。
Specifically, an
また、排気管11においてSCR触媒13の下流側には、NOx検出部(NOxセンサ)と排気温度検出部(排気温センサ)とが共に内蔵された排気センサ16が設けられており、SCR触媒13の下流側にて、排気中のNOx量(SCR触媒13によるNOxの浄化率)、および排気の温度が検出されるようになっている。この排気管11の更に下流には、余剰のアンモニア(NH3)を除去するためのアンモニア除去装置(例えば酸化触媒)や、排気中のアンモニア量を検出するためのアンモニアセナ等が必要に応じて設けられている。
Further, in the
DPF12は、排気中のPM(Particulate Matter、粒子状物質)を捕集する連続再生式のPM除去用フィルタである。DPF12は白金系の酸化触媒を担持しており、PM成分の1つである可溶性有機物(SOF)とともに、HCやCOを除去することができるようになっている。ちなみに、DPF12に捕集されたPMは、エンジンにおけるメインの燃料噴射後のポスト噴射等により燃焼除去でき(PM除去用フィルタの再生処理に相当)、これによりDPF12の継続使用が可能となっている。
The
SCR触媒13はNOxの還元反応(排気浄化反応)を促進するものであり、例えば、
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O ・・・(式1)
6NO2+8NH3→7N2+12H2O ・・・(式2)
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O ・・・(式3)
のような反応を促進して排気中のNOxを還元する。そして、これらの反応においてNOxの還元剤となるアンモニア(NH3)を含む水溶液(以下、単に尿素水と呼ぶ)は、排気と混合されてSCR触媒13に供給される。具体的には、尿素水は、SCR触媒13の上流側の排気管11に流通する排気に向けて、尿素水添加弁15により噴射供給される。
The
4NO + 4NH 3 + O 2 → 4N 2 + 6H 2 O (Formula 1)
6NO 2 + 8NH 3 → 7N 2 + 12H 2 O (Formula 2)
NO + NO 2 + 2NH 3 → 2N 2 + 3H 2 O (Formula 3)
Such a reaction is promoted to reduce NOx in the exhaust gas. Then, an aqueous solution (hereinafter simply referred to as urea water) containing ammonia (NH 3 ) that serves as a NOx reducing agent in these reactions is mixed with exhaust gas and supplied to the
尿素水供給装置20は、図1に示すように、尿素水供給部20a、尿素水供給管23、尿素水添加弁15とを備えており、尿素水供給部20aは、尿素水タンク21、尿素水ポンプ22、ポンプ位置調整部材29とを含んで構成されている。なお、この尿素水供給部20aの詳細については後述する。
As shown in FIG. 1, the urea
尿素水添加弁15は、電磁ソレノイド等からなる駆動部と、先端に形成される添加口としての噴孔を開閉するための弁部材(例えばニードル)を有する弁部とを備えた周知の流体噴射弁の構造であり、電子制御装置(以下、ECU)30からの駆動信号に基づき開弁および閉弁する。即ちECU30からの駆動信号に基づき電磁ソレノイドが通電されると、通電に伴いニードルが開弁方向に移動し、そのニードル移動によって上記添加口が開放されて尿素水が添加(噴射)される。
The urea
なお、添加口は、1つの噴孔、あるいは複数の噴孔即ち多数の微細な噴孔の集合体(群噴孔)のいずれかに構成されるものであればよい。 In addition, the addition port should just be comprised in either one nozzle hole or several aggregate, ie, the aggregate | assembly (group nozzle hole) of many fine nozzle holes.
尿素水供給管23は、尿素水添加弁15と尿素水供給部20aの尿素水ポンプ22とを接続する尿素水通路である。この尿素水供給管23には、尿素水をろ過するためのろ過装置としてのフィルタ24と、尿素水ポンプ22で圧送された尿素水の圧力を調整するための圧力調整弁(以下、レギュレータ)とが設けられている。従って尿素水ポンプ22から吐出された尿素水はフィルタ24により異物が除去され、その後、レギュレータ25により所定の供給圧力に調整される。レギュレータ25で調整された尿素水の圧力が調整された結果、余剰となった尿素水はリターン配管26通じて尿素水タンク21に戻される(還流される)ようになっている。
The urea
なお、ここで、本実施例では、図1において尿素水ポンプ22のみを尿素水タンク21内に収容する一例で示されているが、上記フィルタ24およびレギュレータ25は、以下の尿素水ポンプユニット(尿素水ポンプモジュール)に組み込まれているものであってもよい。即ちフィルタ24およびレギュレータ25が尿素水ポンプ22と共に尿素水タンク21内に収容され、尿素水ポンプ22とフィルタ24とレギュレータ25とからなる組付体に構成されてユニット化(モジュール化)された尿素水ポンプユニット(尿素水ポンプモジュール)をなしているものであってもよい。
Here, in this embodiment, FIG. 1 shows an example in which only the
また、尿素水供給管23は、尿素水供給管23内の尿素水の圧力を検出するための圧力センサ27と、尿素水の温度を検出するための温度センサ28とが設けられている。
The urea
制御系の構成部は、ECU30と、排気センサ16と、圧力センサ27と、温度センサ28と、図示しない尿素水タンク21内に溜まっている尿素水の液面を検出するための液面センサとを含んで構成されている。ECU30は、周知のマイクロコンピュータを備え、各種センサ16、27、28の検出値に基づいて尿素水ポンプ22、尿素水添加弁15、ポンプ位置調整部材(ポンプ位置調整手段)29などの各種アクチュエータの駆動量等を制御する。なお、ECU30においてプログラムに基づいて実行される制御処理の詳細については後述する。
The components of the control system include an
本実施形態に係わる上記尿素SCR装置では、エンジン運転時において、尿素水ポンプ22の駆動により尿素水タンク21内の尿素水が尿素水供給配管23を通じて尿素水添加弁15に圧送され、尿素水添加弁15により排気管11内に尿素水が添加供給される。すると、排気管11内において排気と共に尿素水がSCR触媒13に供給され、SCR触媒13においてNOxの還元反応が行われることによってその排気が浄化される。NOxの還元に際しては、例えば、
(NH2)2CO+H2O→2NH3+CO2 ・・・(式4)
のような反応をもって、尿素水が排気熱で加水分解されることによりアンモニア(NH3)が生成され、SCR触媒13にて選択的に尿着された排気中のNOxに対し、このアンモニアが添加される。そしてSCR触媒13で、そのアンモニアに基づく還元反応(上記反応式(式1)〜(式3))が行われることによって、NOxが還元、浄化されることになる。
次に、尿素水供給部20aについて、図1、図4、図5に従って説明する。尿素水タンク21は図示しない給液用キャップ付きの密閉容器にて構成されており、その内部に所定濃度の尿素水が貯留されている。なお、尿素水タンク21内の尿素水の凍結対策として、必要に応じて、尿素水タンク21にヒータを付設したり、尿素水タンク21周りに断熱シート等の断熱材を配設したりするようにしている。
In the urea SCR device according to this embodiment, during operation of the engine, the urea water in the
(NH2) 2 CO + H 2 O → 2NH 3 + CO 2 ··· ( Equation 4)
In this reaction, urea water is hydrolyzed by exhaust heat to produce ammonia (NH 3 ), and this ammonia is added to the NOx in the exhaust selectively adsorbed by the
Next, the urea
図1に示すように、尿素水タンク21内には、尿素水ポンプ22が配設されており、尿素水に浸漬した状態(以下、第1状態であって、尿素水を圧送可能な状態)と、尿素水の液面から引き離された状態(以下、第2状態であって、尿素水を尿素水タンク21へ回収可能な状態)とに、ポンプ位置調整部材によって配置状態を切り替えられる。
As shown in FIG. 1, a
本実施形態における尿素水ポンプ22は、自動車に搭載される周知構造の流体ポンプであり、例えばポンプケーシング内でインペラ(タービン)を回転させて流体を吸入・吐出(圧送)するいわゆる非容積式のポンプである。このような尿素水ポンプ22は、インペラの回転を停止すると、容積式ポンプの如き容積変化するポンプ室を持たないため、尿素水ポンプ22に吸入し溜められている尿素水を尿素水ポンプ22内に封止することはないので、上記第2状態に尿素水ポンプ22の位置を設定すると、尿素水ポンプ22の吸入口22aから尿素水タンク21へ尿素水が排水されるものである。
The
なお、上記容積式ポンプとは、トロコイドギヤ式やローラ式等のポンプであり、ポンプケーシング内にトロコイドギヤやローラ等によって複数の容積室(ポンプ室)を区画して、そのポンプ室の容積の変化により流体を吸入・吐出(圧送)するものである。このような容積式ポンプでは、複数のポンプ室において吸入口側に接続するポンプ室と、吐出口側に接続するポンプ室との間に、上記トロコイドギヤやローラ等の仕切部材によって区画されたポンプ室が形成されているため、ポンプ位置を上記第2状態に設定しても、尿素水タンク21へ尿素水がスムースに排水されることはない。
The positive displacement pump is a trochoid gear type or roller type pump, and a plurality of volume chambers (pump chambers) are partitioned by a trochoid gear or roller in the pump casing, and the volume of the pump chamber is determined. The fluid is sucked and discharged (pumped) by change. In such a positive displacement pump, a pump partitioned by a partition member such as the trochoid gear or roller between a pump chamber connected to the suction port side and a pump chamber connected to the discharge port side in a plurality of pump chambers. Since the chamber is formed, the urea water is not smoothly drained to the
なお、ここで、容積式ポンプにおいても、上記仕切部材のシール機能部、即ち仕切部材とポンプケーシングとの間のシールのための隙間(以下、シール隙間)においてシール隙間を拡大する方法が考えられる。この方法によって尿素水を尿素水タンク21へ排水させることは可能であるが、シール機能が損なわれ、ポンプ作動(トロコイドギヤ回転)時のポンプ吐出効率が低下してしまうことから、通常の容積式ポンプにおいては、停止時に尿素水がスムースに排水されることはないのである。
Here, also in the positive displacement pump, a method of enlarging the seal gap in the sealing function portion of the partition member, that is, a gap for sealing between the partition member and the pump casing (hereinafter referred to as a seal gap) can be considered. . Although it is possible to drain urea water into the
尿素水ポンプ22は、図6に示すように、尿素水を圧送する圧送機構としての圧送部42と、圧送部42が尿送水を圧送するように圧送部42を駆動する駆動力を発生する駆動モータ部43とを備えている。
As shown in FIG. 6, the
圧送部42は非容積式ポンプであって、ポンプケーシング44、45およびインペラ47からなるタービンポンプである。ポンプケーシング44、45は、アッパーケース44とロアケース45との2部材を接合させることにより、アッパーケース44とロアケース45との合わせ面の内側に、ポンプ室46が形成されている。なお、上記2部材の接合方法としては、ハウジング41の一端部に圧入、かしめ等によりアッパーケース44とロアケース45が固定されることで接合されている。
The
ポンプ室46を形成するアッパーケース44とロアケース45との合わせ面には、それぞれC字状のポンプ通路46aが形成されている。ポンプ室46内には、駆動モータ部43の回転軸56に嵌着されたインペラ47が回転自在に収容されている。
C-shaped
ロアケース45には尿素水下流側(図6中の下方)に向かって吸入部が延びており、尿素水を吸い込むための吸入口22aが形成される。また、アッパーケース44にはハウジング41内の駆動モータ部43側に吐出口(以下、圧送部吐出口)が形成されており、圧送部吐出口よりハウジング41内に形成された尿素水室(尿素水通路)に尿素水が吐出される。そして、この尿素水は、ステータ51とマグネットロータ55との間の隙間(尿素水通路)を流通する。
In the
尿素水ポンプ22の上端部に位置するハウジングカバー66には、尿素水をポンプの外部即ち尿素水配管23へ吐出する吐出口22bが設けられており、図6に示すように吐出口22bを形成する吐出部65が図6中の下方)に向かって延びるように配設されている。
The
駆動モータ部43は、例えば3相全波駆動方式のブラシレスモータよりなり、次のように構成されている。ハウジング41内に円筒状のステータ51が嵌合固定され、このステータ51には複数の突極52が形成されている。こられ突極52には3相の電機子コイル53が装着されている。ステータ51の内周側にはマグネットロータ55が配置されている。マグネットロータ55は、回転軸56に嵌着されたロータコア57と、このロータコア57の外周に接着等により固着された複数個(例えば8個)の界磁用のマグネット58とから構成されている。8個の界磁用のマグネット58は、N極とS極が交互に並ぶように配置されており、これにより8極のマグネットロータ55が構成されている。マグネットロータ55の回転軸56は、その両端部が軸受61、62により回転自在に支持されている。
The
また、ハウジング41内には、3相全波駆動方式の駆動制御回路63が組み付けられ、モータ駆動時には、駆動制御回路63によって各相の電機子コイル53への通電が3相通電方式で順次切り替えられる。ハウジング41の駆動制御回路63側の開口部には、上記ハウジングカバー66が嵌着されている。なお、駆動制御回路63を尿素水ポンプに一体化せずに、尿素水ポンプの外部に設けることも可能である。
In addition, a
ここで、上記尿素水ポンプ22は、3相の電機子コイル53の励磁順序を変更することで、駆動モータ部43の回転方向が正逆反転する構成を有しており、尿素水を尿素水供給配管23側に吐出することに加え、尿素水を尿素水供給配管23側から吸い込むことも可能となっている。つまり、尿素水ポンプ22が正回転駆動されることで、尿素水が尿素水タンク21から吐出され、尿素水ポンプ22が逆回転駆動されることで、尿素水が尿素水タンク21に吸い戻されるようになっている。
Here, the
ポンプ位置調整部材29は、図1に示すように、尿素水タンク21内に収容されている尿素水ポンプ22を直接または間接的に保持し、かつ尿素水タンク21に対する尿素水ポンプ22の相対位置を、尿素水の液面が変位する液面方向に移動させるアクチュエータである。
As shown in FIG. 1, the pump
詳しくは、ポンプ位置調整部材29は、被移動部材を軸方向に前後させる周知の直動シリンダであり、尿素水ポンプ22を保持する保持部29aと、保持部29aを液面方向に移動させるように伸縮する軸部29bとを備え、保持部29aおよび軸部29bを尿素水タンク外に配置された直動シリンダの本体で支持するものである。なお、この本体と尿素水タンク21が固定される構成にすることで、ポンプ位置調整部材29は、尿素水タンク21に対する尿素水ポンプ22の相対位置の移動が容易となる。
Specifically, the pump
なお、上記ポンプ位置調整部材29は、被移動部材である尿素水ポンプ22を軸方向に前後させる直動シリンダに限らず、被移動部材に直接または間接的にねじ嵌合可能な軸部と、この軸部を回動させる回転駆動部とを有する電動アクチュエータなどであってもよい。
The pump
詳しくは、ポンプ位置調整部材29は、被移動部材を軸方向に前後させる周知の直動シリンダであり、尿素水ポンプ22を保持する保持部29aと、保持部29aを液面方向に移動させるように伸縮する軸部29bとを備え、保持部29aおよび軸部29bを尿素水タンク外に配置された直動シリンダの本体で支持するものである。
Specifically, the pump
なお、上記ポンプ位置調整部材29は、被移動部材である尿素水ポンプ22を軸方向に前後させる直動シリンダに限らず、被移動部材に直接または間接的にねじ嵌合可能な軸部と、この軸部を回動させる回転駆動部とを有するアクチュエータなどであってもよい。
The pump
ここで、還元剤として用いられる尿素水は−11℃で凍結し、その凍結に伴ない液状から固化することで体積が7%程度増加する。この場合、エンジン停止後において尿素水供給系の各構成部材(尿素水添加弁15および尿素水供給配管23など)に尿素水が残留しており、その残留尿素水の体積が凍結により増加すると、尿素水添加弁15や尿素水供給配管23において破損の虞が生じる。
Here, the urea water used as the reducing agent is frozen at −11 ° C., and the volume increases by about 7% by solidifying from the liquid state accompanying the freezing. In this case, after the engine is stopped, urea water remains in each component of the urea water supply system (such as the urea
そこで本実施形態では、尿素水凍結による尿素水供給系の各構成部材の損傷防止対策として、
(1)エンジン停止後に、尿素水ポンプ22を通常の尿素水圧送状態(正回転駆動状態)とは異なる尿素水吸い戻し状態(逆回転駆動状態)で駆動することで、尿素水ポンプ22の下流側に配置された尿素水添加弁15および尿素水供給配管23に残留する尿素水を尿素水タンク21側へ戻す(還流させる)「吸い戻し処理」を行なうこととする。
Therefore, in this embodiment, as a measure for preventing damage to each component of the urea water supply system due to freezing of urea water,
(1) After the engine is stopped, the
(2)尿素水吸い戻し状態を形成し易くするため、本実施形態において尿素水ポンプ22の圧送部42に、非容積式のポンプ(タービンポンプ)の圧送機構を採用する。
(2) In order to make it easy to form the urea water sucking back state, a non-volumetric pump (turbine pump) pumping mechanism is employed in the
この圧送部42が上記圧送機構である故に、圧送機構のポンプ室46が吸入口22および圧送部吐出口のいずれにも常に連通している。そのため、尿素水ポンプ22が尿素水の液中に浸漬されている状態のままであると、上記(1)の「吸い戻し処理」を実施した後であっても、少なくともポンプ室46内に尿素水が残り、その残った尿素水の凍結により圧送部42の圧送機構などで尿素水ポンプ22自体の損傷を招く虞がある。そこで、
(3)本実施形態においてエンジン停止後、上記「吸い戻し処理」を実施する際には、尿素水凍結による尿素水供給系の損傷を確実に防止するため、尿素水ポンプ22内に尿素水が残らないように、尿素水ポンプ22を尿素水の液面より引き離す「ポンプ位置調整処理」を行なうこととする。
Since the
(3) In the present embodiment, when the “suck back process” is performed after the engine is stopped, urea water is contained in the
(4)詳しくは、ポンプ位置調整部材29は、尿素水ポンプ22の上記相対位置を移動させることで、上記第1状態と第2状態を切り替える。尿素水ポンプ22の第2状態を実現する方法としては、ECU30が、液面センサにより検出した液面レベル(以下、尿素水検出液面レベル)に基づいて、ポンプ位置調整部材29を駆動することで尿素水ポンプ22の底部を尿素水検出液面レベル以上に引き離す方法とする。なお、これに限らず、尿素水タンク21の給液時において尿素水を満充填する液面レベル(以下、満充填液面レベル)以上の上限位置に、尿素水ポンプ22を移動させる方法であってもよい。
(4) Specifically, the pump
以上説明した構成を有する尿素水供給装置20の作動を、ECU30が実行する各気能手段の処理を示す図2から図4に従って説明する。
The operation of the urea
図2に示すように、S10(Sはステップ)では、ECU30は、エンジンの運転状態を検出する各種センサにより検出し、エンジン状態を読み込み、S20では、読み込んだエンジン状態に基づいてエンジン停止後であるか否かを判定する。エンジン状態においてエンジン停止後判定のための必須条件は、例えばエンジン回転速度が0になっていること、あるいはイグニッションスイッチがOFFになっていることであり、この必須条件を満足しているか否かを判定することで行なわれる。
As shown in FIG. 2, in S10 (S is a step), the
S20でエンジン停止後であると判定されると、S30へ移行し、吸い戻し処理(図4参照)を実施する。逆に、エンジン停止後でないと判定されると、エンジンが運転状態にありエンジンから流出する排気を浄化するため、S40へ移行し、尿素水ポンプ22等を、通常の尿素水圧送状態で制御する処理を行なう。そして、S30およびS40の制御処理のいずれかが終了すると、S50へ移行し、ポンプ位置調整処理(図3参照)を実施する。
If it is determined in S20 that the engine has been stopped, the process proceeds to S30, and a suck back process (see FIG. 4) is performed. Conversely, if it is determined that the engine has not been stopped, the process proceeds to S40 to purify the exhaust gas flowing out of the engine when the engine is in operation, and the
次に、尿素供給系の吸い戻し制御を、図4に従って説明する。S31およびS32の制御処理では、エンジン停止後、尿素水吸い戻しが既に完了しているか否かを判定する。吸い戻し判定は、吸い戻し完了フラグが1(吸い戻し完了=1)であるか否かを判定することで行なわれる。そして、エンジン停止後でかつ尿素水吸い戻しが未完であることを条件に、S33に進む。 Next, the suck back control of the urea supply system will be described with reference to FIG. In the control process of S31 and S32, it is determined whether or not the urea water suction has been completed after the engine is stopped. The suck back determination is performed by determining whether or not the suck back completion flag is 1 (suck back completion = 1). Then, the process proceeds to S33 on the condition that after the engine is stopped and the urea water suction is not completed.
S33では、尿素水吸い戻し(尿素水ポンプ22の逆回転駆動)が開始された後、所定時間が経過したか否かを判定する。所定経過時間前であれば、S34、S35を実行する。即ち、尿素水ポンプ22を逆回転駆動(尿素水吸い戻し状態で駆動)させ、S35では、尿素水添加弁15の通電を開始する。なおこのとき、尿素水ポンプ22の逆回転駆動の開始から数秒程度遅れて尿素水添加弁15の通電が開始されることが好ましい。
In S33, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed after the urea water sucking back (reverse rotation driving of the urea water pump 22) is started. If it is before the predetermined elapsed time, S34 and S35 are executed. That is, the
また、尿素水吸い戻しが開始された後、所定経過時間が経過すると、S36、S37を実行する。即ち、S36では、尿素水ポンプ22の駆動を停止し、S37では、尿素水添加弁15の通電を終了する。その後、S38では、吸い戻し完了フラグに1をセットする。
Further, when a predetermined elapsed time has elapsed after the urea water sucking back is started, S36 and S37 are executed. That is, in S36, the driving of the
なお、ここで、図5は、上記吸い戻し処理のモードを示している。図5に示すように、エンジン停止後において、尿素水ポンプ22が逆回転駆動されるとともに、尿素水添加弁15に対して通電が行なわれて尿素水添加弁15の添加口が開放される。このとき、排気管11内への尿素水の漏れ出しを回避することを目的として、尿素水ポンプ22が逆回転駆動状態で先に駆動され、その後、尿素水添加弁15が通電されるのが好ましい。ただし、尿素水ポンプ22の逆回転駆動と、尿素水添加弁15の通電とを同時に行なうことも可能である。
Here, FIG. 5 shows a mode of the suck back process. As shown in FIG. 5, after the engine is stopped, the
次に、尿素水ポンプ22の位置調整制御を、図3に従って説明する。
S51およびS52の制御処理では、エンジン停止後、尿素水吸い戻しが既に完了しているか否かを判定する。
Next, the position adjustment control of the
In the control processing of S51 and S52, it is determined whether or not the urea water suction has been completed after the engine is stopped.
S51でエンジン停止後判定の必須条件が満足してないつまりエンジン運転状態であると判定されると、S53、S57、S59を実行する。即ち、S53では、液面センサで検出した尿素水検出液面レベルHuを読み込み、S57で尿素水検出液面レベルHuが尿素水ポンプ22の吸入口22a以上(Hu≧Hup)であるか否かを判定する、即ち尿素水検出液面レベルHuに対して尿素水ポンプ22の位置が、吸入口22aが形成されている吸入部48が浸漬されるほど浸漬されている否かを判定する。S57で尿素水検出液面レベルHuに対して吸入部48が浸漬されるほど浸漬されていないと判定されると、S59へ進む。S59では、尿素水ポンプ22が尿素水の液中に十分浸漬されていないと判断し、尿素水ポンプ22を可能な限り液面方向下方へ移動させる。
If it is determined in S51 that the essential condition for determination after engine stop is not satisfied, that is, it is determined that the engine is operating, S53, S57, and S59 are executed. That is, in S53, the urea water detection liquid level Hu detected by the liquid level sensor is read. In S57, whether the urea water detection liquid level Hu is equal to or higher than the
これにより、尿素水ポンプ22等を、通常の尿素水圧送状態で制御する処理際に、尿素水供給系の途中で尿素水が途絶えることはない。
Thereby, the urea water is not interrupted in the middle of the urea water supply system during the process of controlling the
S51およびS52でエンジン停止後でかつ尿素水吸い戻しが完了であると判定されると、S56へ進む。 If it is determined in S51 and S52 that the engine has been stopped and the urea water suck-back has been completed, the process proceeds to S56.
S56では、尿素水ポンプ22を液面方向上方へ移動させ、尿素水ポンプ22の底部即ち吸入口22aを、尿素水の液面から引き離す。
In S56, the
以上説明した本実施形態では、エンジン停止後、尿素水ポンプ22を尿素水圧送状態とは異なる尿素水吸い戻し状態で駆動するので、尿素水ポンプ22の下流側に配置された尿素水添加弁15および尿素水供給配管23に残留する尿素水を尿素水タンク21側へ戻し回収することができる。その結果、尿素水添加弁15および尿素水供給配管23内において、尿素水の凍結が防止され、ひいてはこれら各部材の破損等を抑制することができる。
In the present embodiment described above, the
本実施形態では、上記尿素水吸い戻しが完了した場合であっても、尿素水ポンプ22を尿素水の液中に浸漬したままの状態で放置すると、尿素水ポンプ22内に尿素水が残ってしまうことに着目して、ポンプ位置調整部材29によって尿素水ポンプ22を尿素水の液面から引き離すようにする。これにより、尿素水ポンプ22内に尿素水が滞留することなく、全ての残留尿素水を、尿素水ポンプ22の吸入口22aから尿素水タンク21へ回収することができる。
In the present embodiment, even if the urea water sucking back is completed, if the
したがって、尿素供給系を構成する尿素水添加弁15、尿素水供給配管23、および尿素水ポンプ22内において、尿素水の凍結が防止され、ひいてはこれら各部材の破損等を抑制することができる。つまり尿素供給系の全ての部材において、尿素水の凍結防止、尿素水凍結による損傷防止が図れるので、尿素供給系の各部材の保護が確実にできる。
Therefore, the urea water is prevented from freezing in the urea
また、本実施形態では、尿素水ポンプ22の圧送部42に、非容積式ポンプ(タービンポンプ)型の圧送機構を用いている。しかも、その尿素水ポンプ22内において吸入口22a、吐出口22b間の尿素水通路に、尿素水の流れを抑制する逆止弁を有していない。このような尿素水ポンプ22を用いる尿素供給系においては、エンジン停止後であることを条件として上記「ポンプ位置調整処理」を実施し、尿素水ポンプ22を尿素水の液面から引き離すようにしてもよい。
In this embodiment, a non-positive displacement pump (turbine pump) type pressure feeding mechanism is used for the
上記尿素水ポンプ22を用いる尿素供給系においては、尿素水添加弁15、尿素水供給配管23、および尿素水ポンプ22間の尿素水通路が常に吸入口22aに連通する状態となるからである。即ち上記連通状態である故に、上記「吸い戻し処理」が未完了または未実施である場合であっても、尿素供給系内の尿素水を吸入口22aから尿素水タンク21へ戻すことが可能である。
This is because, in the urea supply system using the
ただし、「吸い戻し処理」の如く尿素水ポンプ22を尿素水吸い戻し状態で駆動することで尿素水吸い戻しを強制的に行なうものではない。それ故に、「吸い戻し処理」では尿素供給系内の尿素水を比較的速やかに尿素水タンク21へ戻すことが可能であるのに対し、徐々に吸入口22aから尿素水タンク21へ戻すことが可能である。
However, the
なお、ここで、エンジン停止後であることを条件として上記「ポンプ位置調整処理」を実施するのは、上記「吸い戻し処理」が未実施で、かつ「ポンプ位置調整処理」を実施する場合があるからである。そして、エンジン停止時においては、エンジンから排気ガスが生成されないため、SCR触媒13に尿素水を供給することは不要となるので、尿素水ポンプ22圧送状態が生じることはなく、即ち圧送のために尿素水ポンプ22の吸入口22a側より液面下の尿素水を吸上げることはないからである。
Here, the “pump position adjustment process” is performed on the condition that the engine has been stopped when the “suck back process” is not performed and the “pump position adjustment process” is performed. Because there is. When the engine is stopped, no exhaust gas is generated from the engine. Therefore, it is not necessary to supply urea water to the
また、以上説明した本実施形態では、エンジン停止後であることを条件として「ポンプ位置調整処理」を実施し、尿素水ポンプ22を尿素水の液面から引き離すので、例えば液面位置を検出することなく、予め設定した液面より常に引き離されている設定位置(尿素水タンク21内の満充填液面レベル以上の上限位置)に移動させることが可能である。したがって、尿素水凍結による尿素水ポンプ損傷防止のために尿素水ポンプ内の尿素水滞留を回避するのを、比較的簡素な方法で行なえる。
Further, in the present embodiment described above, the “pump position adjustment process” is performed on the condition that the engine has been stopped, and the
また、以上説明した本実施形態では、上記「ポンプ位置調整処理」を実施する手段(ポンプ位置調整部材29)としては、尿素水ポンプ22を保持し、かつかつ液面方向に移動させる電動アクチュエータとした。これにより、電動アクチュエータとして、例えば尿素水ポンプを保持する保持部を軸移動可能なねじ軸とこの軸を回転させるモータとの組合わせたものや、シリンダ軸などの軸を直接駆動する直動モータなどを用いることができる。
In the present embodiment described above, the means (pump position adjusting member 29) for performing the “pump position adjusting process” is an electric actuator that holds the
(第2の実施形態)
以下、本発明を適用した他の実施形態を説明する。なお、以下の実施形態においては、第1の実施形態と同じもしくは均等の構成には同一の符号を付し、説明を繰返さない。
(Second Embodiment)
Hereinafter, other embodiments to which the present invention is applied will be described. In the following embodiments, the same or equivalent components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof will not be repeated.
第2の実施形態を図7に示す。第2の実施形態は、尿素水ポンプ22に、フィルタ124およびレギュレータ125を組み込んだ尿素水ポンプユニット(尿素水ポンプモジュール)の一例を示すものである。図7は、本実施形態に係わる尿素水ポンプをユニット(モジュール)化した尿素水供給部を示す部分断面図である。
A second embodiment is shown in FIG. The second embodiment shows an example of a urea water pump unit (urea water pump module) in which a
尿素水ポンプユニット(尿素水ポンプモジュール)は、尿素水ポンプ22と、尿素水タンク21内に設けられ、尿素水ポンプ22を内側に収容し、かつ保持する保持壁部材171と、ポンプ位置調整部材129、179に連結する連結部173と、フィルタ124と、ギュレータ125と、サクションフィルタ181とを備えている。
The urea water pump unit (urea water pump module) is provided in the
フィルタ124は、フィルタエレメント124aと、フィルタケース124bとを有している。フィルタエレメント124aは尿素水ポンプ22が吐出する尿素水中に含まれる異物を除去する。フィルタケース124bはフィルタエレメント124aを内部に収容すると共に、略円筒状に形成されておりフィルタケース124bの流入口は尿素水ポンプ22の吐出口22b側と嵌合し結合している。また、フィルタケース124bの流出口はレギュレータ125の流入通路125a側に接続している。
The
レギュレータ125の流出通路側は、吐出通路183aを有する蛇腹配管183を通じて蓋部材182の尿素水吐出管184に接続している。また、レギュレータ125の排出通路125bは、尿素水ポンプ22から吐出された尿素水のうち、レギュレータ125で調圧する際に余剰となった尿素水を尿素水タンク21内へ戻す。
The outflow passage side of the
蓋部材182は略円板状に形成され、尿素水タンク21の上壁21aの開口部に係止されて取付けられており、上壁21aの開口部を覆っている。蓋部材182は、円板部182aと環状壁部182bを有しており、環状壁部182bは上記上壁21aの開口部内に挿入可能に形成されている。
The
蓋部材182の円板部182aは、尿素水吐出口184aを有する尿素水 吐出管184の他に、電気コネクタ185と、ポンプ位置調整部材129、179が挿通可能な挿通孔182cとを備えており、電気コネクタ185はリード線186により尿素水ポンプ22に電力を供給する。
In addition to the urea
ポンプ位置調整部材129、179は、被移動部材に直接または間接的にねじ嵌合可能な軸部179と、この軸部179を回動させる回転駆動部129とを備えている。回転駆動部129は、サーボモータ、ブラシレスモータなどの周知の電動モータである。軸部179は、一端部が尿素水タンク21の底壁21b側に延びており、他端部が蓋部材282の挿通孔182cを挿通すると共に回転駆動部129に接続している。
The pump
上記軸部179は、保持壁部材171の外周側に設けられた連結部172に連結しており、連結部172とねじ嵌合する。そして、軸部179は、回転駆動部129による軸部179の回動によって、連結部172即ち保持壁部材171を液面方向(図中の上下方向)に移動可能にする。これにより、ポンプ位置調整部材129、179は、保持壁部材171を介して、尿素水ポンプ22を間接的に保持すると共に液面方向に移動可能にする。
The
保持壁部材171は、筒状に形成されており、筒本体部171hと、連結部172と、結合部182とを備えている。結合部182は筒本体部171hとフィルタケース124bと結合しており、フィルタ124を介して尿素水ポンプ22を支持する。
The holding
サクションフィルタ181は、尿素水ポンプ22の吸入口22a側に接続しており、尿素水ポンプ22に吸い上げられる尿素水中に含まれる異物を除去する。
The
ここで、尿素水などの貯留された流体を吸入し、外部へ圧送するポンプは、一般に、ポンプ自体および流体が供給される外部装置の機能を保護するために、ポンプの吸入口側および吐出口側の少なくともいずれかに、異物除去装置(ろ過装置)が設けられている。そのため、ポンプは異物除去装置(ろ過装置)等の部材を組付けた組付体(モジュール)として構成されている。例えばポンプ位置調整部材でポンプを直接的に保持する場合においては、ポンプ位置調整部材とポンプとの間に異物除去装置(ろ過装置)等の部材を組付けた組付体(モジュール)を形成するのが難しくなる場合がある。 Here, in order to protect the functions of the pump itself and an external device to which the fluid is supplied, a pump that sucks in a stored fluid such as urea water and pumps the fluid to the outside is generally used. A foreign substance removing device (filtering device) is provided on at least one of the sides. Therefore, the pump is configured as an assembly (module) in which members such as a foreign substance removing device (filtration device) are assembled. For example, when the pump is directly held by the pump position adjusting member, an assembly (module) in which a member such as a foreign substance removing device (filtering device) is assembled is formed between the pump position adjusting member and the pump. May be difficult.
これに対し本実施形態では、筒状の保持壁部材171の内側に尿素水ポンプ22を収容しかつ保持するとともに、ポンプ位置調整部材129、179を保持壁部材171に連結部172を介して連結する構造としている。このように、ポンプ位置調整部材129、179が尿素水ポンプ22を直接的に保持するのではなく、ポンプ位置調整部材129、179が保持壁部材171を介して尿素水ポンプ22を間接的に保持する構成としているので、保持壁部材129、179と尿素水ポンプ22との間に形成された空間内に、フィルタ124、レギュレータ125、サクションフィルタ181などの組付体(モジュール)を構成する部材を集約的に組付けることが可能である。
In contrast, in the present embodiment, the
(第3の実施形態)
第3の実施形態を図8に示す。第3の実施形態は保持壁部材を、尿素水を内部に貯留可能なサブタンク271とした一例を示すものである。図8は、本実施形態に係わる尿素水供給部を示す部分断面図である。
(Third embodiment)
A third embodiment is shown in FIG. The third embodiment shows an example in which the holding wall member is a
サブタンク271は有底の筒状に形成されており、内部に尿素水ポンプ22、フィルタ124、レギュレータ125、およびサクションフィルタ181などを収容している。サブタンク271は、筒本体部171h、連結部172、結合部182、および底部171aを備えている。底部171aには、サブタンク外、即ち尿素水タンク21内の尿素水をサブタンク271内に汲み上げる吸引口271bが設けられている。
The
これにより、尿素水ポンプ22がサブタンク271内で尿素水を吸入し外部へ吐出する際に、尿素水ポンプ22の吸入力を利用して、吸引口271bを通じてサブタンク271内に尿素水タンク21の尿素水を汲み上げることが可能となり、尿素水タンク21とは別に、サブタンク272内にも尿素水を溜めることができる。しかも、尿素水ポンプ22の駆動停止時には、尿素水ポンプ22の吸入力が失われるため、吸引口271bを通じてサブタンク271内の尿素水が尿素水タンク21へ戻される。
Thus, when the
即ち、エンジン停止時において、尿素水ポンプ22を液面から引き離す方法として、尿素水ポンプ22の吸入口22a側を尿素水タンク21内の尿素水の液面から直接的に引き離す必要はなく、サブタンク271の底部271aを液面から引き離すという間接的方法を用いることができる。
That is, when the engine is stopped, as a method of separating the
また、例えば吸引口271bのサイズの適宜設定することにより、尿素水ポンプ22の駆動停止後において、サブタンク271内に溜まっている尿素水を尿素水タンク21内へ戻す時間を調整することが可能である。これにより、例えばエンジン停止が一時的な停止である場合であっても、エンジン運転開始時において、尿素水ポンプ22の駆動停止後にサブタンク271内に一時的に残留する尿素水を利用して圧送のための尿素水を尿素水ポンプ22に吸入させることができる。
For example, by appropriately setting the size of the
また、本実施形態では、図8に示すように、サブタンク271内に設けられ、吸引口271bからサブタンク外の尿素水をサブタンク271内に汲み上げるジェットポンプ222を備えていることが好ましい。ジェットポンプ222はレギュレータ125の排出通路125b側に接続されている。
Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 8, it is preferable to include a jet pump 222 that is provided in the
ジェットポンプは、一般に、ポンプおよび異物除去装置(ろ過装置)などの部材と共に組付体(モジュール)を構成するものであり、ポンプからポンプ外へ吐出される流体の一部(例えばレギュレータなどの圧力調整弁で調圧する際に余剰となった流体)を、サブタンクに戻す(還流する)還流流れに伴ない生じさせた負圧力を、流体の汲み上げ力とするものである。 A jet pump generally constitutes an assembly (module) together with members such as a pump and a foreign substance removing device (filtering device), and a part of fluid discharged from the pump to the outside of the pump (for example, pressure of a regulator or the like) The negative pressure generated by the reflux flow that returns (returns) the fluid surplus when the pressure is adjusted by the regulating valve to the sub-tank is used as the fluid pumping force.
これに対し本実施形態では、このようなジェットポンプ222をサブタンク27内に備えているので、レギュレータ125で調圧する際に余剰となった尿素水即ち尿素水ポンプ22からポンプ外へ吐出される尿素水の一部を、サブタンク271に戻す際に生じるジェットポンプ222の負圧力を利用して、効率的に吸引口271bからサブタンク外の尿素水をサブタンク271内に汲み上げることができる。
On the other hand, in the present embodiment, since such a jet pump 222 is provided in the
したがって、エンジン停止時においてポンプ位置調整部材129、179により一時的に尿素水ポンプ22を尿素水の液面より引き離す場合があっても、エンジン運転開始後は、例えばサブタンク271の底部271bを尿素水タンク21内の尿素水の液面に浸漬する程度にポンプ位置調整部材129、179による尿素水ポンプ22の相対位置を移動させるだけで、尿素水ポンプ22の駆動により吐出される尿素水の流れを利用したジェットポンプ222で速やかにサブタンク271内の尿素水を溜めることができる。
Therefore, even when the
(第4の実施形態)
第4の実施形態を図9に示す。第4の実施形態はポンプ位置調整部材を、被移動部材に浮力を与える浮力体329とした一例を示すものである。図9は、本実施形態に係わる尿素水供給部を示す部分断面図である。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment is shown in FIG. The fourth embodiment shows an example in which the pump position adjusting member is a buoyancy body 329 that gives buoyancy to a moved member. FIG. 9 is a partial cross-sectional view showing a urea water supply unit according to the present embodiment.
ここで、尿素水タンク21内の尿素水は、SCR触媒13への供給に従って消費されることにより尿素水の液面は消費量に応じて減少したり、尿素水タンク21内への尿素水の補給量に応じて液面が増加したりする。
Here, the urea water in the
これに対し本実施形態では、ポンプ位置調整部材として、被移動部材に浮力を与える浮力体を備え、浮力体は、サブタンク271を保持しており、被移動部材としての尿素水ポンプ22を、サブタンク271を介して、尿素水ポンプ22の吸入口22a側が液面に浸漬される状態で保持している。
In contrast, in the present embodiment, the pump position adjusting member includes a buoyant body that gives buoyancy to the moved member. The buoyant body holds the
これにより、尿素水ポンプ22の吸入口22a側が液面に浸漬される状態を保持する程度に尿素水ポンプ22に浮力を与える浮力体329を、尿素水ポンプ22に装着させるという程度の簡素な構成で、上記ポンプ位置調整部材を提供することができる。
As a result, the buoyancy body 329 that gives buoyancy to the
(第5の実施形態)
第5の実施形態を図10に示す。第5の実施形態は、「ポンプ位置調整処理」において、尿素水温度Tuが尿素水の固化温度Tup以下であることを条件として、尿素水ポンプ22を液面方向上方へ移動させる一例を示すものである。図10は、本実施形態に係わる尿素水ポンプの位置制御を示すフローチャートである。
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment is shown in FIG. The fifth embodiment shows an example of moving the
図10のフローチャートにおいて、図3中のS51の制御処理の肯定判定からS56処理間に、S541、S542、およびS543の各制御処理を追加したものである。 In the flowchart of FIG. 10, the control processes of S541, S542, and S543 are added between the determination of the control process of S51 in FIG. 3 and the process of S56.
ここで、尿素水がエンジン停止時に必ず凍結するというものではない。
エンジン停止を第1条件(S51の制御処理の肯定判定)として、ポンプの上記相対位置を移動させることは可能であるが、エンジン停止時においてエンジン以外の駆動力発生源として車載用バッテリ等の電源を利用することとなるため、このような電気エネルギー等のエネルギーの無駄消費は回避する必要がある。
Here, the urea water is not necessarily frozen when the engine is stopped.
Although it is possible to move the relative position of the pump with the engine stop as the first condition (affirmative determination of the control process in S51), a power source such as an in-vehicle battery is used as a driving force generation source other than the engine when the engine is stopped. Therefore, it is necessary to avoid such wasteful consumption of energy such as electric energy.
これに対し本実施形態では、尿素水の温度を検出する還元剤温度検出手段としての温度センサ28を備え、「ポンプ位置調整処理」では、上記第1条件を満足し、かつ尿素水温度Tuが固化する固化温度Tus以下であるという第2条件を満足するとき、尿素水ポンプ22を液面より引き離す方向に移動させるよう制御する。
In contrast, the present embodiment includes a
即ち、詳しくはS541では、温度センサ28により検出した尿素水温度Tuを読み込み、S542では、検出した尿素水温度Tuが固化温度Tus以下であるか否かを判定する。尿素水温度Tuが固化温度Tup以下であると判定されると、S56へ進み尿素水ポンプ22を液面より引き離す。
Specifically, in S541, the urea water temperature Tu detected by the
これによると、エンジンが停止しているという第1条件に加えて、尿素水温度Tuが固化温度Tus以下であるという第2条件を満足するときに、尿素水ポンプ22を液面より引き離す方向に移動させるので、ポンプ位置調整部材において尿素水ポンプ22を移動させるための駆動力が、尿素水温度Tuによる尿素水凍結予測に基づいて消費される。それ故に、無駄な駆動力が消費されるのを回避することができる。
According to this, in addition to the first condition that the engine is stopped, when the second condition that the urea water temperature Tu is equal to or lower than the solidification temperature Tus is satisfied, the
また、S541で尿素水温度Tuが固化温度Tus以下でないと判定されると、S543へ進む。S543は、所定時間による待機時間間隔で尿素水温度Tuの検出を可能とするものである。即ち、S543では、所定時間が経過したか否かを判定する。所定時間が経過したと判定されるとS541へ進み、所定時間が経過してないと判定されると、所定時間が経過するまで繰り返しS543の判定処理を行なう。 If it is determined in S541 that the urea water temperature Tu is not equal to or lower than the solidification temperature Tus, the process proceeds to S543. S543 enables the urea water temperature Tu to be detected at a standby time interval of a predetermined time. That is, in S543, it is determined whether or not a predetermined time has elapsed. If it is determined that the predetermined time has elapsed, the process proceeds to S541. If it is determined that the predetermined time has not elapsed, the determination process of S543 is repeatedly performed until the predetermined time has elapsed.
これにより、エンジン停止している期間中、即ち第1条件が満足した後において、尿素水温度Tuを所定の待機時間間隔で継続的に検出するので、尿素水凍結が予測される状態に限定して上記ポンプ位置調整部材による駆動力を発生させて、尿素水凍結によるポンプ損傷防止のために尿素水ポンプ22を液面より引き離すができる。
As a result, the urea water temperature Tu is continuously detected at predetermined intervals during the engine stop period, that is, after the first condition is satisfied. Thus, the driving force by the pump position adjusting member can be generated, and the
(他の実施形態)
(1)以上説明した本実施形態では、「ポンプ位置調整処理」による尿素水ポンプ22を液面から引き離す制御を実行する条件として、エンジン停止後(第1条件)でかつ尿素水吸い戻しが完了(「吸い戻し処理」が実施された)(第3条件)であることを満足することとした。これに限らず、上記第1条件(エンジン停止後であること)を満足することのみで上記実行条件を満たされたものとしてもよい。即ち、エンジン停止後(第1条件)は、「吸い戻し処理」が実施された(完了された)、実施中、未実施に係わらず、「ポンプ位置調整処理」による尿素水ポンプ22を液面から引き離す制御を実行する。
(Other embodiments)
(1) In the present embodiment described above, as a condition for executing the control for separating the
(2)以上説明した第5の実施形態では、上記第1条件および第3条件が満足することに加えて、尿素水温度Tuが固化温度Tup以下(第2条件)であることを満足することで、上記実行条件を満たされたものとした。これに限らず、上記第1条件(エンジン停止後であること)および第2条件(尿素水温度Tuが固化温度Tup以下であること)を満足することで上記実行条件を満たされたものとしてもよい。 (2) In the fifth embodiment described above, in addition to satisfying the first condition and the third condition, satisfying that the urea water temperature Tu is equal to or lower than the solidification temperature Tup (second condition). Therefore, it was assumed that the above execution condition was satisfied. Not limited to this, the above-mentioned execution condition may be satisfied by satisfying the first condition (after the engine is stopped) and the second condition (the urea water temperature Tu is equal to or lower than the solidification temperature Tup). Good.
(3)以上説明した本実施形態では、上記第1条件(エンジン停止後であること)を満足しているか否かを判定する方法として、エンジン状態においてエンジン停止後判定のための必須条件は、(A)エンジン回転速度が0になっていること、あるいは(B)イグニッションスイッチがOFFになっていることであるとし、この必須条件を満足しているか否かを判断することで上記判定を行なった。 (3) In the present embodiment described above, as a method for determining whether or not the first condition (after engine stop) is satisfied, the essential condition for determination after engine stop in the engine state is: (A) The engine rotational speed is 0, or (B) the ignition switch is OFF, and the above determination is made by determining whether or not this essential condition is satisfied. It was.
これに限らず、以下の方法であってもよい。 The present invention is not limited to this, and the following method may be used.
即ち、「ポンプ位置調整処理」において、ECU30で実行される処理を機能で表すと、エンジンの停止前または停止後に生じる事象を検出し、当該検出した事象に基づいてエンジン停止を予測する停止予測手段と、停止予測手段により停止が予測されると、上記第1条件が満足したと判定する停止条件判定手段とが設けられている。
That is, in the “pump position adjustment process”, when the process executed by the
ここで、エンジンが自動車等の車両用として使用される場合において、エンジン停止とは、車両から乗員が離れる場合や、交差点前で信号待ちのためアイドリングストップする場合などの車両を駐車したり、一時的に停止する際に、エンジンが停止される。 Here, when the engine is used for a vehicle such as an automobile, the engine stop means that the vehicle is parked, such as when an occupant leaves the vehicle, or when idling is stopped to wait for a signal before the intersection, When stopping automatically, the engine is stopped.
上記(A)あるいは(B)の方法のようにエンジンの停止を直接検出する方法では、一時的に停止する場合も、停止状態が継続する駐車として扱われる虞がある。このような一時的に停止する場合においてポンプ位置調整部材によって尿素水ポンプ22を液面より引き離す方向に移動させることは、一時的な停止の解除後(エンジン始動開始後)のポンプ圧送状態においては尿素水ポンプ22によるSCR触媒13への供給途絶えを生じさせる虞がある。そのため、運転者の車両関係装置への操作に係わる運転者操作事象を検出し、駐車に係わるエンジンの停止を検出する必要がある。
In the method of directly detecting the engine stop as in the method (A) or (B), there is a possibility that even when the engine is temporarily stopped, it is treated as a parking where the stopped state continues. In the case of such a temporary stop, moving the
これに対し上記停止予測手段および停止条件判定手段を有する「ポンプ位置調整処理」では、例えばエンジンの停止前または停止後に生じる事象として、運転者が車両のサイドブレーキ等の駐車用ブレーキを踏む駐車準備状態(駐車用ブレーキON状態)を検出することが可能となる。このような駐車準備状態を検出し、停止予測手段により継続的な停止即ち駐車が予測されることで、停止条件判定手段で判定したエンジン停止条件は、駐車に係わるエンジン停止を効率的に検出することができる。 On the other hand, in the “pump position adjustment process” having the stop prediction unit and the stop condition determination unit, for example, as a phenomenon that occurs before or after the engine is stopped, the driver prepares for parking by stepping on a parking brake such as a vehicle side brake. The state (parking brake ON state) can be detected. By detecting such a parking preparation state and predicting continuous stoppage, that is, parking by the stop prediction means, the engine stop condition determined by the stop condition determination means efficiently detects engine stop related to parking. be able to.
(4)以上説明した本実施形態では、尿素水ポンプ22において駆動モータ部43に、ダービン式ポンプ型の圧送機構である圧送部42を駆動モータをブラシレスモータを用いており、駆動制御回路63により3相の電機子コイル53の励磁順序を変更することで、駆動モータ部43の回転方向が正逆反転する構成とした。これに限らず、駆動モータ部の回転方向を、圧送機構がポンプ外へ尿素水を圧送する第1方向および圧送機構がポンプ外から尿素水を吸い戻す第2方向に回動可能な駆動モータであればいずれのモータ構造であってもよい。
(4) In the present embodiment described above, the
このような駆動モータ部を有する尿素水ポンプでは、回転方向を第1方向に設定することで、尿素水ポンプから尿素水供給配管23等の尿素水通路を通じてSCR触媒13の上流側に、圧送された尿素水を供給することができるとともに、上記回転方向を反転させ第2方向に設定することで、尿素水供給配管23内にある尿素水を尿素水ポンプ側へ吸い戻すことができる。
In the urea water pump having such a drive motor unit, the rotation direction is set to the first direction so that the urea water pump is pumped to the upstream side of the
即ち尿素水ポンプを還元剤圧送状態と異なる還元剤吸い戻し状態で駆動することにより、尿素水ポンプを通じて尿素水供給配管23内の尿素水を尿素水タンク21内に回収することができる。
That is, the urea water in the urea
しかも、上記尿素水ポンプは直接または間接的にポンプ位置調整部材によって保持され、移動可能であるので、尿素水ポンプを通じて尿素水供給配管23内の尿素水を尿素水タンク21内に回収した上で、尿素水ポンプ内に残った尿素水をも尿素水タンク21内へ排出することができる。即ち、上記駆動モータ部を有する尿素水ポンプを具備する装置を備え、かつ上記「吸い戻し処理」および「ポンプ位置調整処理」を実施することで、尿素水凍結による尿素水供給配管等の尿素水通路および尿素水ポンプの損傷防止が確実にできる。
Moreover, since the urea water pump is directly or indirectly held by the pump position adjusting member and is movable, the urea water in the urea
(5)以上説明した本実施形態では、SCR触媒13に添加する還元剤として、尿素水(尿素水溶液)を用いた。これに限らず、排気浄化用触媒に、液状の還元剤を添加供給するものに適用することができる。液状の還元剤の凍結による還元剤用ポンプの損傷を防止するために、還元剤供給系における還元剤用ポンプ内に還元剤が残留しないようにすることができる。
(5) In the present embodiment described above, urea water (urea aqueous solution) is used as the reducing agent added to the
11 排気管
12 DPF
13 SCR触媒(排気浄化用触媒)
15 尿素水添加弁(還元剤添加弁)
21 尿素水タンク(還元剤タンク)
22 尿素水ポンプ
22a 吸入口
22b 吐出口
23 尿素水供給管(還元剤供給管、還元剤通路)
24 フィルタ(ろ過装置、異物除去装置)
25 レギュレータ(圧力調整弁)
28 温度センサ(還元剤温度検出手段)
29 ポンプ位置調整部材(ポンプ位置調整手段)
29a 保持部
29b 伸縮部
30 ECU(制御部)
42 圧送部(圧送機構)
43 モータ部(駆動モータ)
44 ポンプケーシング
45 ポンプカバー
46 ポンプ室
47 インペラ
48 吸入部
51 ステータ
52 突極
53 電機子コイル
55 マグネットロータ
56 回転軸
57 ロータコア
58 マグネット
61、62 軸受
63 駆動制御回路
65 吐出部
66 ハウジングカバー
11
13 SCR catalyst (exhaust purification catalyst)
15 Urea water addition valve (reducing agent addition valve)
21 Urea water tank (reducing agent tank)
22
24 Filter (filtering device, foreign matter removing device)
25 Regulator (Pressure adjustment valve)
28 Temperature sensor (reducing agent temperature detection means)
29 Pump position adjusting member (pump position adjusting means)
42 Pumping section (pumping mechanism)
43 Motor part (drive motor)
44
Claims (13)
内燃機関の排気通路であって排気浄化用触媒よりも上流側に、前記ポンプから還元剤通路を通じて圧送される還元剤を供給する還元剤供給装置において、
前記還元剤タンクに対して前記ポンプの相対位置を、還元剤の液面が変位する液面方向に、移動させるポンプ位置調整手段を備えていることを特徴とする還元剤供給装置。 A reducing agent tank that stores a liquid reducing agent; and a pump that is housed in the reducing agent tank and that pumps the reducing agent in the reducing agent tank out of the reducing agent tank,
In a reducing agent supply device that supplies a reducing agent that is pumped through the reducing agent passage from the pump to the upstream side of the exhaust purification catalyst that is an exhaust passage of the internal combustion engine,
A reducing agent supply apparatus comprising pump position adjusting means for moving the relative position of the pump with respect to the reducing agent tank in a liquid surface direction in which the liquid surface of the reducing agent is displaced.
前記ポンプ位置調整手段は、前記停止検出手段で検出した前記内燃機関の停止を条件として、前記ポンプを前記液面より引き離す方向に移動させることを特徴とする請求項1に記載の還元剤供給装置。 Comprising stop detection means for detecting a stop of the internal combustion engine,
2. The reducing agent supply device according to claim 1, wherein the pump position adjusting unit moves the pump in a direction away from the liquid level on condition that the internal combustion engine is detected by the stop detection unit. .
前記浮力体は、前記被移動部材としての前記ポンプを、前記ポンプにおいて還元剤を吸入する吸入口側が前記液面に浸漬される状態で保持していることを特徴とする請求項1に記載の還元剤供給装置。 The pump position adjusting means includes a buoyancy body that gives buoyancy to the moved member,
The said buoyancy body is holding the said pump as the said to-be-moved member in the state in which the inlet port which suck | inhales a reducing agent in the said pump is immersed in the said liquid level. Reducing agent supply device.
前記内燃機関の停止前または停止後に生じる事象を検出し、当該検出した事象に基づいて前記内燃機関の停止を予測する停止予測手段と、
前記停止予測手段により停止が予測されると、前記条件が満足したと判定する停止条件判定手段と、
を備えていることを特徴とする請求項2に記載の還元剤供給装置。 The stop detection means includes
Stop prediction means for detecting an event that occurs before or after stopping the internal combustion engine and predicting the stop of the internal combustion engine based on the detected event;
When a stop is predicted by the stop prediction unit, a stop condition determination unit that determines that the condition is satisfied;
The reducing agent supply device according to claim 2, comprising:
前記ポンプ位置調整手段は、前記条件としての第1条件を満足し、かつ前記還元剤の温度が固化する温度以下であることを第2条件とする前記第2条件を満足するとき、前記ポンプを前記液面より引き離す方向に移動させることを特徴とする請求項2または請求項5に記載の還元剤供給装置。 A reducing agent temperature detecting means for detecting the temperature of the reducing agent;
The pump position adjusting means satisfies the first condition as the condition and satisfies the second condition that the second condition is that the temperature of the reducing agent is equal to or lower than a solidifying temperature. 6. The reducing agent supply device according to claim 2, wherein the reducing agent supply device is moved in a direction away from the liquid surface.
外部から前記還元剤を吸入する吸入部を有し、前記吸入部を通じて流入した前記還元剤を圧送する圧送機構と、
前記圧送機構を駆動する駆動モータであって、前記駆動モータの回転方向を、前記圧送機構がポンプ外へ前記還元剤を圧送する第1方向および前記圧送機構がポンプ外から前記還元剤を吸い戻す第2方向に回動可能な駆動モータと、
を備えていることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の還元剤供給装置。 The pump is
A pumping mechanism for sucking the reducing agent from the outside, and a pumping mechanism for pumping the reducing agent flowing in through the suction unit;
A driving motor for driving the pressure feeding mechanism, wherein the rotation direction of the driving motor is determined in a first direction in which the pressure feeding mechanism pumps the reducing agent to the outside of the pump, and the pressure feeding mechanism sucks the reducing agent from the outside of the pump. A drive motor rotatable in a second direction;
The reducing agent supply apparatus according to any one of claims 1 to 7, further comprising:
前記還元剤タンク内に設けられ、前記ポンプを内側に収容し、かつ保持する保持壁部材と、
請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の前記ポンプ位置調整手段を前記保持壁部材に連結する連結部と、
を備えていることを特徴とする還元剤供給装置。 The pump;
A holding wall member which is provided in the reducing agent tank, accommodates and holds the pump inside, and
A connecting portion for connecting the pump position adjusting means according to any one of claims 1 to 8 to the holding wall member,
A reducing agent supply apparatus comprising:
前記サブタンクは、前記サブタンク外の前記還元剤を前記サブタンク内に汲み上げる吸引口を底部に備えていることを特徴とする請求項9に記載の還元剤供給装置。 The holding wall member is a sub tank capable of storing the reducing agent therein,
The reducing agent supply apparatus according to claim 9, wherein the sub tank includes a suction port at a bottom portion for pumping the reducing agent outside the sub tank into the sub tank.
前記ポンプ位置調整手段は、前記吸い戻し制御手段が実施されたことを第3の条件として、前記ポンプを前記液面より引き離す方向に移動させることを特徴とする請求項2、請求項5、請求項6のいずれか一項に記載の還元剤供給装置。 After the internal combustion engine is stopped, the pump includes suck back control means for driving the pump in a reducing agent sucking back state different from the reducing agent pumping state,
The pump position adjusting means moves the pump in a direction away from the liquid level on the third condition that the suck back control means is implemented. Item 7. The reducing agent supply device according to any one of Items 6 to 6.
請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の還元剤供給装置は、前記排気浄化用触媒にて前記還元剤の添加に基づく特定の前記排気浄化反応を促進させるように、前記ポンプで圧送した前記還元剤を前記排気通路内に添加供給することを特徴とする還元剤供給装置。 The reducing agent is an aqueous urea solution, and the exhaust purification catalyst promotes an exhaust purification reaction for reducing NOx contained in the exhaust gas by ammonia generated from the aqueous urea solution.
The reducing agent supply device according to any one of Claims 1 to 12, wherein the pump is configured to promote the specific exhaust purification reaction based on the addition of the reducing agent in the exhaust purification catalyst. A reducing agent supply apparatus, wherein the reducing agent fed under pressure is added and supplied into the exhaust passage.
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