JP4853472B2 - 尿素水ポンプおよび尿素水噴射システム - Google Patents
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Description
請求項4記載の発明では、吸入管部は開口部を有する。例えば車両が坂路にあるときなど、尿素水は残存しているにも関わらず、吸入端部から尿素水を吸入できない場合がある。この場合でも、開口部が尿素水に浸っていれば、開口部から尿素水が吸入される。したがって、例えば坂路など尿素水の液面位置が不正になるときでも、尿素水を安定して吸入することができる。
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態による尿素水噴射システムを図1に示す。尿素水噴射システム10は、内燃機関の排気に尿素水を噴射する。内燃機関としては、例えばガソリンエンジンやディーゼルエンジンなどのピストンエンジン、あるいはガスタービンエンジンなど任意のエンジンを適用することができる。尿素水噴射システム10は、尿素水タンク11、液面センサ12、インジェクタ13、尿素水ポンプ14および制御部15などを有している。
尿素水ポンプ14は、吸入管部50を備えている。吸入管部50は、筒状に形成され、一方の端部が尿素水ポンプ14のポンプ吸入部26に接続している。吸入管部50の他方の端部は、フィルタ51を経由して尿素水タンク11の内側に開口する吸入端部52を形成している。吸入管部50は、吸入端部52とポンプ吸入部26とを接続する接続通路53を形成している。フィルタ51は、接続通路53へ吸入される尿素水に含まれる異物を捕集する。
内燃機関の運転が開始され、排気通路17におけるNOxの濃度が所定値以上になると、制御部15はインジェクタ13から尿素水の噴射を実施する。排気通路17におけるNOxの濃度は、内燃機関の燃料の噴射量すなわち内燃機関の負荷に依存する。そこで、制御部15は、アクセルセンサ42で検出したアクセルペダルの開度および回転数センサ41で検出した内燃機関の回転数から噴射する尿素水の量を算出する。また、制御部15は、尿素水を噴射するタイミングも算出する。制御部15は、尿素水の噴射量および噴射タイミングを算出すると、算出した値に基づいてインジェクタ13に駆動信号を出力する。インジェクタ13は、駆動信号により電磁弁が駆動され、尿素水の噴射が断続される。インジェクタ13は、排気通路17を流れる排気に尿素水を噴射する。噴射された尿素水は、排気通路17を流れる排気に混合された後、NOx還元触媒へ流入する。排気に含まれるNOxは、NOx還元触媒で尿素とともに窒素および水へ分解される。
上記の構成による尿素水噴射システム10では、制御部15は液面センサ12によって尿素水タンク11における尿素水の液面位置を検出している。そこで、制御部15は、液面センサ12で検出した尿素水の液面位置が吸入端部52であるフィルタ51の下端部よりも低いとき、インジェクタ13による尿素水の噴射および尿素水ポンプ14の作動を停止させる構成としてもよい。尿素水の液面位置がフィルタ51の下端部よりも低いとき、インジェクタ13および尿素水ポンプ14の作動を継続すると、ポンプ部21および接続通路53に残存する尿素水はインジェクタ13側へ吐出される。そのため、ポンプ部21に残存する尿素水の液面が低下する。そこで、液面センサ12で検出した尿素水の液面位置によってインジェクタ13および尿素水ポンプ14の作動を停止させることにより、尿素水のポンプ部21への確実な残存が図られる。また、蒸発などにより尿素水ポンプ14の液面位置が低下したときでも、尿素水ポンプ14およびインジェクタ13の作動による尿素水の消費が回避される。そのため、ポンプ部21は尿素水へ浸された状態が維持される。したがって、液面位置が低下したり、液面位置が低下したまま放置されたりした場合でも、ポンプ部21への尿素の結晶の析出が低減され、ポンプ部21の確実な作動および尿素水の供給を確保することができる。
本発明の第2実施形態による尿素水ポンプを適用した尿素水噴射システムを図2に示す。
第2実施形態による尿素水ポンプ14の場合、吸入管部150の上湾曲部54が吐出部35よりも重力方向において上方に位置している。そのため、尿素水タンク11の液面位置が低下したとき、ポンプ部21だけでなくモータ部22も尿素水に浸される。詳細には、吸入管部150の上湾曲部54の下端56は、モータ部22のポンプ部21とは反対側に設けられている吐出部35よりも上方に位置している。そのため、尿素水タンク11の液面位置が低下したとき、ポンプ部21のポンプ通路25だけでなくモータ部22の吐出通路34も尿素水に浸される。
本発明の第3実施形態による尿素水ポンプを適用した尿素水噴射システムを図3に示す。
第3実施形態による尿素水ポンプ14の場合、吸入管部250の下湾曲部55はポンプ吸入部26および吸入端部52よりも下方に位置している。すなわち、吸入管部250の下湾曲部55の下端57は、吸入端部52のフィルタ51の下端よりも下方に位置している。また、吸入管部250は、図4に示すようにこの下湾曲部55の下端57に板厚方向に貫く開口部58を有している。吸入管部250の開口部58には、逆止弁59が設けられている。第3実施例の場合、逆止弁59は接続通路53と外部との圧力差によって開口部58を開閉する球状部材である。逆止弁59は、吸入管部250の外部から接続通路53への尿素水の流れを許容するとともに、接続通路53から吸入管部250の外部への尿素水の流れを制限する。
以上説明した複数の実施形態では、吸入管部50、150、250を略S字形状に形成する例について説明した。しかし、吸入管部50、150、250は、少なくとも一部がポンプ部21よりも上方に位置する構成であれば、略S字形状に限らない。また、第3実施形態で説明したように吸入管部250に形成する開口部58の位置は、吸入管部250の下湾曲部55の下端57に限らない。開口部58は、ポンプ吸入部26および吸入端部52よりも下方に位置する部分であれば吸入管部50の任意の部分に設けることができる。
以上説明した各実施形態では、それぞれ個別に適用する例について説明した。しかし、複数の実施形態を組み合わせて適用してもよい。また、第2実施形態および第3実施形態に第1実施形態の変形例を組み合わせて適用してもよい。
Claims (5)
- ポンプ部と、
前記ポンプ部を駆動するモータ部と、
重力方向において前記ポンプ部の下方に接続し尿素水を吸入するポンプ吸入部と、
重力方向において前記ポンプ部の上方に接続し前記ポンプ部で加圧された尿素水を吐出するポンプ吐出部と、
前記ポンプ吸入部に接続され前記ポンプ吸入部とは反対側の吸入端部から吸入された尿素水が前記ポンプ吸入部へ流れる接続通路を形成し、前記接続通路の少なくとも一部が重力方向において前記ポンプ部の前記ポンプ吐出部よりも上方に位置する吸入管部と、
を備えることを特徴とする尿素水ポンプ。 - 前記モータ部の前記ポンプ部とは反対側の端部に設けられ、前記ポンプ部で加圧された尿素水が吐出される吐出部を備え、
前記吸入管部は、前記接続通路の少なくとも一部が重力方向において前記吐出部よりも上方にあることを特徴とする請求項1記載の尿素水ポンプ。 - 前記吸入管部は、略S字形状であることを特徴とする請求項1または2記載の尿素水ポンプ。
- 前記吸入管部は、前記ポンプ吸入部と前記吸入端部との間に開口部を有し、
前記開口部は、前記ポンプ吸入部および前記吸入端部よりも重力方向下方に位置する部分に設けられ、
前記開口部を開閉可能に設けられ、前記吸入管部の外側から前記接続通路への尿素水の流れを許容し、前記接続通路から前記吸入管部の外側への尿素水の流れを遮断する逆止弁をさらに備えることを特徴とする請求項1、2または3記載の尿素水ポンプ。 - 請求項1から4のいずれか一項記載の尿素水ポンプと、
前記尿素水ポンプが収容され、尿素水を貯える尿素水タンクと、
前記尿素水タンクに貯えられている尿素水の液面位置を検出する液面センサと、
前記尿素水ポンプから吐出された尿素水を、内燃機関の排気通路を流れる排気に噴射するインジェクタと、
前記液面センサで検出した前記尿素水タンクに貯えられている尿素水の液面位置が重力方向において前記吸入端部よりも下方にあるとき、前記モータ部への通電および前記インジェクタからの尿素水の噴射を停止する制御部と、
を備えることを特徴とする尿素水噴射システム。
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