後処理用燃料添加装置
【課題】配管中のススの堆積量を低減することが出来て、且つ、圧縮エアの消費量を抑制する後処理用燃料添加装置の提供。
【解決手段】後処理用燃料噴射機構４と制御装置とを有し、後処理用燃料噴射機構４は、空気供給系統Ｌａ、Ｖａ、４１と、燃料供給系統Ｌｆ、Ｖｆ１、Ｖｆ２、４２と、内部圧力計測装置４３を備え、制御装置１０は、内燃機関排気系の圧力を計測する計測装置からの計測結果と内部圧力計測装置４３の計測結果に基づいて、排気系を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタを強制再生していない場合には、内部圧力が内燃機関排気系の圧力以上となる様に制御する機能を有する。
【解決手段】後処理用燃料噴射機構４と制御装置とを有し、後処理用燃料噴射機構４は、空気供給系統Ｌａ、Ｖａ、４１と、燃料供給系統Ｌｆ、Ｖｆ１、Ｖｆ２、４２と、内部圧力計測装置４３を備え、制御装置１０は、内燃機関排気系の圧力を計測する計測装置からの計測結果と内部圧力計測装置４３の計測結果に基づいて、排気系を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタを強制再生していない場合には、内部圧力が内燃機関排気系の圧力以上となる様に制御する機能を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車における内燃機関の排気系を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタ（ＤＰＦ）を強制再生するに際して、ＤＰＦの温度を上昇させるために排気系に燃料を添加する後処理用燃料添加装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
係る後処理用燃料添加装置を有する内燃機関（ディーゼルエンジン）では、排気系に介装されたＤＰＦを強制再生する際に、後処理用燃料添加装置から排気系に燃料を添加して、ＤＰＦの温度を上昇して、ＤＰＦを再生している。
ここで、後処理用燃料添加装置の配管、特に、内燃機関の排気系に連通する配管にススが固着すると、後処理用燃料添加装置の配管の流路断面積が減少する。
当該配管の流路断面積の減少は、後処理用燃料の供給を阻害して、ＤＰＦの強制再生が適正に行われなくなる。
【０００３】
従来技術では、内燃機関が稼働中の一定間隔ごとに、所定時間、高圧エアを後処理用燃料添加装置の配管内に噴射して、配管内に堆積したススを除去している。
近年、ブレーキ性能の向上策に伴う圧縮エアの消費増大や、各種デバイスの動力源としての高圧エア需要の増大が顕著になっている。高圧エアの消費量が増加すれば、高圧エアを発生させるコンプレッサの稼動が頻繁となる。コンプレッサの稼動が頻繁となれば、内燃機関の消費馬力は増大し、その結果、燃費を悪化させ、ひいてはＣＯ２排出量も増加する。このような観点からも高圧エアの消費は極力抑制し、以って、ＣＯ２排出量を減少したい。
しかし、配管内に堆積したススを除去するため、当該配管内へ頻繁に高圧エアを噴射することは、高圧エアの消費を抑制すること及びＣＯ２排出量を減少することに逆行する。
【０００４】
その他の従来技術として、排気管を流れる排気ガスがススにより詰まることを防止する技術が提案されている（特許文献１参照）。
しかし、係る従来技術（特許文献１）は、排気ガスの圧力を正確に計測することを目的としており、上述した様に、後処理用燃料添加装置の配管にススが固着することを防止するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２５７６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、配管中のススの堆積量を低減することが出来て、且つ、圧縮エアの消費量を抑制することが出来る後処理用燃料添加装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の後処理用燃料添加装置（１００）は、後処理用燃料噴射機構（４）と制御装置（１０）とを有し、後処理用燃料噴射機構（４）は、空気供給系統（Ｌａ）と、燃料供給系統（Ｌｆ）と、（燃料供給系統Ｌｆの）内部の圧力（Ｐａ）を計測する内部圧力計測装置（４３）を備え、制御装置（１０）は、内燃機関排気系（３）の圧力（Ｐｅ）を計測する計測装置（６）からの計測結果と内部圧力計測装置（４３）の計測結果に基づいて、排気系（３）を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタ（ＤＰＦ２）を強制再生していない場合には、（後処理用燃料噴射機構４の）内部圧力（Ｐａ）が内燃機関排気系（３）の圧力（Ｐｅ）以上となる様に制御する機能を有することを特徴としている。
【０００８】
本発明において、前記空気供給系統（Ｌａ）は開閉バルブ（エア・パージ・バルブＶａ）を介装しており、前記制御装置（１０）は、排気系（３）を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタ（ＤＰＦ２）を強制再生していない場合には、（後処理用燃料噴射機構４の）内部圧力（Ｐａ）が内燃機関排気系（３）の圧力（Ｐｅ）以上となる様に、開閉バルブ（エア・パージ・バルブＶａ）をＰＷＭ制御（バルブのオン、オフ制御であって、オンとなる時間と、オフとなる時間が適宜設定される制御）する機能を有しているのが好ましい。
【０００９】
本発明において、前記燃料供給系統（Ｌｆ）は第1の開閉バルブ（燃料カットオフバルブＶｆ１）及び第２の開閉バルブ（ディーゼル・ドーシング・バルブＶｆ２）を介装しており、前記内部圧力計測装置（４３）は燃料供給系統（Ｌｆ）の第1の開閉バルブ（Ｖｆ１）と第２の開閉バルブ（Ｖｆ２）との間の領域に介装されており、前記制御装置（１０）は、排気系（３）を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタ（ＤＰＦ２）を強制再生しておらず、且つ、内燃機関排気系（３）の圧力（Ｐｅ）がしきい値よりも大きい場合には、燃料供給系統（Ｌｆ）の第２の開閉バルブ（Ｖｆ２）を閉鎖して、空気供給系統（Ｌａ）の開閉バルブ（エア・パージ・バルブＶａ）を開放状態に維持する機能を有しているのが好ましい。
【００１０】
そして本発明において、前記制御装置（１０）は、排気系（３）を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタ（ＤＰＦ２）を強制再生する場合には、燃料供給系統（Ｌｆ）の第1の開閉バルブ（燃料カットオフバルブＶｆ１）及び第２の開閉バルブ（ディーゼル・ドーシング・バルブＶｆ２）を開放して、内燃機関排気系（３）に燃料を供給する機能を有しているのが好ましい。
【００１１】
さらに本発明において、前記制御装置（１０）は、内燃機関（１）が停止してから所定期間（ケース・バイ・ケースで設定される）に亘って、燃料供給系統（Ｌｆ）の第1の開閉バルブ（燃料カットオフバルブＶｆ１）及び第２の開閉バルブ（ディーゼル・ドーシング・バルブＶｆ２）を閉鎖し、且つ、空気供給系統（Ｌａ）の開閉バルブ（エア・パージ・バルブＶａ）を開放する機能を有するのが好ましい。
【００１２】
これに加えて、本発明において、前記制御装置（１０）は、異常が生じた場合には、空気供給系統（Ｌａ）の開閉バルブ（エア・パージ・バルブ：Ｖａ）、燃料供給系統（Ｌｆ）の第1の開閉バルブ（燃料カットオフバルブＶｆ１）及び第２の開閉バルブ（ディーゼル・ドーシング・バルブＶｆ２）を閉鎖する機能を有しているのが好ましい。
【００１３】
本発明において、内燃機関排気系（３）の圧力を計測する計測装置は、排気系（３）を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタ（ＤＰＦ２）の上流側（内燃機関側）圧力と下流側（大気側）圧力との差圧を計測する差圧センサ（６）で構成されているのが好ましい。
或いは、内燃機関排気系（３）の圧力を計測する計測装置は、排気系（３）を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタ（ＤＰＦ：２）の上流側（内燃機関側）圧力と大気圧との差圧を計測する差圧センサ（６０）で構成されているのが好ましい。
ここで、排気系（３）を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタ（ＤＰＦ２）の上流側（内燃機関側）圧力は、後処理用燃料噴射機構（４）の内部圧力（Ｐａ）に等しい。
【発明の効果】
【００１４】
上述する構成を具備する本発明によれば、制御装置（１０）は、内燃機関排気系（３）の圧力（Ｐｅ）を計測する計測装置（６）からの計測結果と内部圧力計測装置（４３）の計測結果に基づいて、排気系（３）を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタ（ＤＰＦ２）を強制再生していない場合には、（燃料供給系統Ｌｆの）内部圧力（Ｐａ）が内燃機関排気系（３）の圧力（Ｐｅ）以上となる様に制御しているので、排気系（３）を流れるススを包含した排気は、圧力が排気系（３）以上となっている後処理用燃料噴射機構（４）の内部には侵入することが防止される。そのため、後処理用燃料噴射機構（４）の内部の配管（供給ラインＬｇ）におけるススの堆積量が低減する。
その結果、排気系（３）を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタ（ＤＰＦ：２）を強制再生する場合に、燃料供給系統（Ｌｆ）から強制再生に必要な目標量の燃料が、確実に内燃機関排気系（３）へ供給される。
【００１５】
ここで、（後処理用燃料添加装置１００における）後処理用燃料噴射機構（４）の内部における圧力（Ｐａ）は、内燃機関排気系（３）の圧力（Ｐｅ）以上であれば良く、内燃機関排気系（３）の圧力（Ｐｅ）に比較して、極端に高圧にする必要がない。
そのため、加圧空気が排気系（３）に漏出する量が少なく、加圧空気が浪費される恐れがない。
【００１６】
本発明において、前記制御装置（１０）が、内燃機関排気系（３）の圧力（Ｐｅ）がしきい値以上に上昇した場合に、空気供給系統（Ｌａ）の開閉バルブ（エア・パージ・バルブ：Ｖａ）を開放状態に維持する機能を有していれば、後処理用燃料噴射機構（４）の圧力（Ｐａ）も高圧に維持される。
そのため、排気系（３）の圧力（Ｐｅ）が上昇しても、後処理用燃料噴射機構（４）の配管（特にラインＬｇ）におけるススの堆積量が低減する状態が維持される。
【００１７】
また本発明において、排気系（３）を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタ（ＤＰＦ２）を強制再生する場合には、燃料供給系統（Ｌｆ）の第1の開閉バルブ（燃料カットオフバルブＶｆ１）及び第２の開閉バルブ（ディーゼル・ドーシング・バルブＶｆ２）を開放して内燃機関排気系（３）に燃料を供給すれば、燃料が酸化触媒にて酸化し、ＤＰＦ（２）の温度が上昇し、ススが燃焼する。そして、再生運転が良好に行なわれる。
【００１８】
さらに本発明において、内燃機関（１）が停止してから所定期間（ケース・バイ・ケースで設定される）に亘って、燃料供給系統（Ｌｆ）の第1の開閉バルブ（燃料カットオフバルブＶｆ１）及び第２の開閉バルブ（ディーゼル・ドーシング・バルブＶｆ２）を閉鎖し、且つ、空気供給系統（Ｌａ）の開閉バルブ（エア・パージ・バルブＶａ）を開放する運転を行なう様に構成すれば、空気供給系統（Ｌａ）の開閉バルブ（エア・パージ・バルブＶａ）を開放すれば、供給系統（Ｌｇ）に堆積したススは容易に除去される。
内燃機関（１）が停止しているため排気系（３）の圧力（Ｐｅ）が低下しており、且つ、運転直後は後処理用燃料噴射機構（４）の配管（特にラインＬｇ）も昇温して、そこに付着したススも昇温して、除去し易い状態になっているからである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に係る後処理用燃料添加装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態に係る後処理用燃料添加装置における後処理用燃料噴射機構を示すブロック図である。
【図３】実施形態に係る燃料添加手順を示すフローチャートである。
【図４】実施形態の変形例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図1において、全体を符号１００で示す後処理用燃料添加装置は、後処理用燃料噴射機構４、ノズル５、排気系圧力センサ６、制御装置１０を有している。
ここで、後処理用燃料噴射機構４は、ＤＰＦの再生の際に、排気系に燃料を噴射する機能を有する部分であり、いわゆる「インジェクタ」を構成する装置である。
【００２１】
図示の実施形態において、後処理用燃料添加装置１００は、エンジンの排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタ（以下、「ＤＰＦ」と記載する）２を、排気管３に介装したディーゼルエンジン（以下、「エンジン」と記載する）１に適用されている。
排気系圧力センサ６は、排気管３におけるＤＰＦ２の前後の排気ガス圧（差圧）をライン７、ライン８によって検知している。
ノズル５は、その噴射孔５ｈを排気管３におけるエンジン１とＤＰＦ２との間の領域に開口しており、後処理用燃料噴射機構４から供給される空気或いは燃料を、排気管３におけるＤＰＦ２の上流側に噴射するように構成されている。
【００２２】
図２において、後処理用燃料噴射機構４は、圧縮エア供給ラインＬａ、燃料供給ラインＬｆを有している。
圧縮エア供給ラインＬａは、高圧エア供給源と合流点Ｇとを連通して、高圧エア供給源側に開閉弁（エア・パージ・バルブ）Ｖａを介装し、合流点Ｇ側に逆止弁４１を介装している。
合流点Ｇとノズル５とは、ラインＬｇによって接続されている。ここで、ラインＬｇは、後処理用燃料噴射機構４における配管の中で、最もススが堆積する配管（ライン）である。
【００２３】
燃料供給ラインＬｆは、燃料供給源と合流点Ｇを連通して、燃料供給源側に第1の開閉バルブ（燃料カットオフバルブ）Ｖｆ１を介装し、合流点Ｇ側に第２の開閉バルブ（ディーゼル・ドーシング・バルブ）Ｖｆ２を介装している。そして、燃料供給ラインＬｆにおいて、第1の開閉バルブＶｆ１と第２の開閉バルブＶｆ２との間の領域には、第1の開閉バルブＶｆ１側に逆止弁４２が介装され、第２の開閉バルブＶｆ２側には圧力センサ４３が設けられている。
ここで、第２の開閉バルブＶｆ２が開放されていれば、圧力センサ４３で計測された圧力が、後処理用燃料噴射機構４の内部圧力となる。
【００２４】
開閉弁（エア・パージ・バルブ）Ｖａ、第1の開閉バルブ（燃料カットオフバルブ）Ｖｆ１、第２の開閉バルブ（ディーゼル・ドーシング・バルブ）Ｖｆ２は、いずれも電磁開閉弁であり、制御装置１０（図１参照）と制御信号ラインＬｓｏによって接続されている。また、圧力センサ４３及び排気系圧力センサ６は、制御装置１０と入力信号ラインＬｓｉによって接続されている。
【００２５】
制御装置１０は、排気系圧力センサ６の計測結果（差圧）と、後処理用燃料噴射機構４内の圧力センサ４３の計測結果（Ｐａ）に基づいて、ＤＰＦ２を強制再生していない場合には、燃料供給ラインＬｆの第２の開閉バルブＶｆ２を開放する。これにより、センサ４３で計測した圧力を後処理用燃料噴射機構４の内部圧力と等しくせしめる。
そして、圧縮エア供給ラインＬａの開閉バルブＶａを制御して、後処理用燃料噴射機構４内の圧力Ｐａが排気管３の圧力Ｐｅ（図示の実施形態では、排気管内圧力Ｐｅを直接計測するセンサは図示せず：センサ６、６０で計測した差圧と他の圧力との和により、排気管３内の圧力Ｐｅを特定する）以上となる様に制御する機能を有している。後処理用燃料噴射機構４内の圧力Ｐａを排気管３の圧力Ｐｅ以上とすることにより、排気ガスの後処理用燃料噴射機構４側への逆流を阻止して、ラインＬｇにススを堆積させないためである。
【００２６】
ＤＰＦ２を強制再生していない場合における圧縮エア供給ラインＬａの開閉バルブＶａの制御としては、例えば、後処理用燃料噴射機構４内の圧力（Ｐａ）が排気管３の圧力（Ｐｅ）を僅かに上回るように、開閉バルブＶａをＰＷＭ制御している。
ここで、ＰＷＭ制御は、バルブのオン、オフ制御であって、オンとなる時間と、オフとなる時間が適宜設定される制御である。
開閉バルブＶａをＰＷＭ制御することにより、後処理用燃料噴射機構４内の圧力Ｐａを、必要以上に高圧力（例えば、排気管３の圧力Ｐｅよりも遥かに高圧に）してしまうことなく、後処理用燃料噴射機構４内の圧力Ｐａが排気管圧力Ｐｅよりも僅かに上回るようにして、圧縮エアの消費を抑制するためである。
【００２７】
前記制御装置１０は、ＤＰＦ２を強制再生していない場合で、且つ、排気管３の圧力（Ｐｅ）がしきい値よりも大きい場合には、第２の開閉バルブＶｆ２を閉鎖して、開閉バルブＶａを開放状態に維持する機能を有している。
開閉バルブＶａを開放状態にすることにより、後処理用燃料噴射機構４内の圧力Ｐａを高圧に維持し、ラインＬｇにおけるススの体積を低減させるためである。そして、第２の開閉バルブＶｆ２を閉鎖することにより、（開閉バルブＶａを開放することによって発生した）圧縮エア供給ラインＬａ側の高圧が燃料供給ラインＬｆ側に逃げてしまうことが防止される。
【００２８】
また、制御装置１０は、ＤＰＦ２を強制再生する場合には、燃料供給ラインＬｆの第1の開閉バルブＶｆ１及び第２の開閉バルブＶｆ２を開放して、排気管３に燃料を排気管３に供給する機能を有している。
後処理用燃料噴射機構４からＤＰＦ２の強制再生に必要な燃料を、確実に排気管３側に供給するためである。
【００２９】
さらに、前記制御装置１０は、エンジン１が停止してから所定期間（ケース・バイ・ケースで設定される）に亘って、燃料供給ラインＬｆの第1の開閉バルブＶｆ１及び第２の開閉バルブＶｆ２を閉鎖し、且つ、圧縮エア供給ラインＬａの開閉バルブＶａを開放する機能を有している。
エンジン１が停止しているため排気管３の圧力Ｐｅが低下し、且つ、エンジン１の停止直後は後処理用燃料噴射機構４のラインＬｇも昇温しているため、そこに付着したススの温度も上昇して、当該ススを除去し易い状態になっている。その状態で圧縮エア供給ラインＬａの開閉バルブＶａを開放することにより、ラインＬｇに堆積したススを、圧縮エアによって排気管３側に排出することが出来る。
【００３０】
これに加えて、制御装置１０は、何かしらの異常が生じた場合には、圧縮エア供給ラインＬａの開閉バルブＶａ、燃料供給ラインの第1の開閉バルブＶｆ１及び第２の開閉バルブＶｆ２を閉鎖する機能を有している。
異常時に後処理用燃料噴射機構４内のバルブを全て閉鎖することにより、異常の連鎖を防止し、燃料供給源や圧縮空気源にまで異常が発生するという事態が生じない様にするためである。
【００３１】
次に、図３のフローチャートに基づいて、実施形態における後処理用燃料添加装置１００の運転手順を説明する。
図３のステップＳ１において、制御装置１０は、キースイッチがＯＮとなっているか否かを判断する。
キースイッチがＯＮとなっていれば（ステップＳ１がＹＥＳ）、ステップＳ２に進む。
【００３２】
一方、キースイッチが運転終了でＯＦＦに切替わったのであれば（ステップＳ１がＮＯ）、ステップＳ６まで進み、後処理用燃料噴射機構４はアフターランエアパージモードに切り替わる。そして、アフターランエアパージを行なうため、燃料供給ラインＬｆの第1の開閉バルブＶｆ１及び第２の開閉バルブＶｆ２を閉鎖し、圧縮エア供給ラインＬａの開閉バルブＶａを所定時間開放する（ステップＳ７）。
この時、エンジン１は、停止しているため、排気管３の排気圧力Ｐｅは低下している。また、運転直後は供給系統（Ｌｇ）も昇温し、ラインＬｇに堆積したススも昇温して、ラインＬｇからススが剥がれ易い状態となっている。そのため、圧縮エア供給ラインＬａから圧縮エアが供給されると、ラインＬｇに溜まったススは容易にラインＬｇの管壁から剥離して、ノズル５を介して排気管３側に排出される。
ステップＳ７では、所定時間が経過したか否か、すなわち、所定時間だけアフターランエアパージが行なわれたか否かを判断する。所定時間だけアフターランエアパージが行なわれたならば、ステップＳ１に戻る。
【００３３】
ステップＳ２では、制御装置１０は、後処理用燃料噴射機構４による添加が行なわれるか否か、すなわち、ＤＰＦ２を強制再生するか否かを判断する。
後処理用燃料噴射機構４による燃料が添加が行なわれない（非作動）のであれば、すなわちＤＰＦ２の強制再生を行なわないのでなければ（ステップＳ２がＹＥＳ）、ステップＳ３に進む。
【００３４】
一方、後処理用燃料噴射機構４により燃料を添加するのであれば（作動）、すなわちＤＰＦ２を強制再生するのであれば（ステップＳ２がＮＯ）、ステップＳ８に進み、後処理用燃料噴射機構４による燃料添加モードを実行する。
後処理用燃料噴射機構４による燃料添加モード（ステップＳ８）においては、燃料供給ラインＬｆの第１の開閉バルブＶｆ１、第２の開閉バルブＶｆ２は、共に開放される（ステップＳ９）。第１の開閉バルブＶｆ１、第２の開閉バルブＶｆ２が開放されると、ノズル６から排気管３に燃料が噴射され、その燃料が酸化して、ＤＰＦ２に溜まったススが燃焼する（ＤＰＦ２の強制再生）。
第１の開閉バルブＶｆ１、第２の開閉バルブＶｆ２が所定時間だけ開放され、ＤＰＦ２が必要な時間だけ強制再生されたならば、ステップＳ１に戻る。
ステップＳ９において、燃料添加中は開閉バルブＶａを閉鎖し、空気の供給は行なわない。燃料添加の前後では、適宜、空気を供給する場合がある。
【００３５】
ステップＳ３では、制御装置１０は、排気系圧力センサ６によって計測したＤＰＦ２の差圧Ｐｅが閾値以下であるか否か、すなわち、後処理用燃料噴射機構４内の圧力に比較して、排気圧が所定値以上に高圧であるか否かを判断する。
排気圧が高圧ではなく、ＤＰＦ２の差圧Ｐｅが閾値以下であれば（ステップＳ３がＹＥＳ）、排気管３から後処理用燃料噴射機構４内へ排気ガスが逆流する危険性は高くはないと判断して、ステップＳ４に進む。
一方、ＤＰＦ２の差圧Ｐｅが閾値を超えていれば、すなわち、排気管３の排気圧が高圧である場合（ステップＳ３がＮＯ）は、排気管３内の高圧に対抗するため後処理用燃料噴射機構４を全開パージモードに切り替える（ステップＳ１０）。これにより、以って、排気ガスが後処理用燃料噴射機構４に逆流して、排気ガス中のススが後処理用燃料噴射機構４内の配管に付着することを防止するべく、ステップＳ１１に進む。
【００３６】
後処理用燃料噴射機構４を全開パージモードに切り替えるため、ステップＳ１１では、燃料供給ラインＬｆの第1の開閉バルブＶｆ１及び第２の開閉バルブＶｆ２を閉鎖して、圧縮エア供給ラインＬａの開閉バルブＶａを開放する。
圧縮エア供給ラインＬａの開閉バルブＶａを開放することにより、後処理用燃料噴射機構４内の圧力Ｐａは高圧となり、排気管３の圧力Ｐｅが上昇しても、排気管３内の圧力が後処理用燃料噴射機構４側に流入して、供給ラインＬｇにおけるススが堆積することが防止される。
また、燃料供給ラインＬｆの第２の開閉バルブＶｆ２を閉鎖することにより、開閉バルブＶａを開放して得た高圧が、燃料供給ラインＬｆ側に逃げてしまうことを防止するためである。
ステップＳ１１の後、ステップＳ１まで戻り、ステップＳ１以降を繰り返す。
【００３７】
次にステップＳ４、Ｓ５を説明する。ステップＳ４、Ｓ５ではパージ圧コントロールモードに切り替わり、後処理用燃料噴射機構４内の圧力が、排気管３内の排気圧以上に維持される。
ここで、エンジン１が稼働中には、ＤＰＦ２の差圧は、排気系の圧力センサ６が計測している。一方、第２の開閉バルブＶｆ２が開放されていれば、圧力センサ４３で計測した圧力を、後処理用燃料噴射機構４の内部圧力とみなすことが出来る。
【００３８】
ステップＳ５では、燃料供給ラインＬｆの第２の開閉バルブＶｆ２を開放し、圧力センサ４３の計測値である圧力Ｐａが、後処理用燃料噴射機構４内の圧力とみなすことが出来る状態にしている。そして、排気管３内の排気圧は、排気系の圧力センサ６が計測した差圧を大気圧に加算することにより求められる。
そして、ステップＳ５では、圧力センサ４３で計測した圧力Ｐａ（後処理用燃料噴射機構４内の圧力とみなされる圧力）と、排気管３の排気圧（圧力センサ６で計測した差圧と大気圧との和）を比較して、後処理用燃料噴射機構４内の圧力とみなされる圧力Ｐａが排気管３の排気圧（圧力センサ６で計測した差圧と大気圧との和）以上となる様に、圧縮エア供給ラインＬａの開閉バルブＶａをＰＷＭ制御する。
ステップＳ５の後、ステップＳ１まで戻る。
【００３９】
なお、図３のフローチャートでは示されていないが、図３のフローチャートで示す制御とは別の制御ラインを走る制御として、何らかの異常が生じた場合には、圧縮エア供給ラインＬａの開閉バルブＶａ、燃料供給ラインＬｆの第1の開閉バルブ（燃料カットオフバルブ）Ｖｆ１及び第２の開閉バルブ（ディーゼル・ドーシング・バルブ）Ｖｆ２を閉鎖するように構成されている。
何らかの異常が生じた場合には、バルブＶａ、Ｖｆ１、Ｖｆ２を閉鎖して、燃料源や圧縮エア源に以上が伝播するような事態を防止するためである。
【００４０】
図示の実施形態によれば、ＤＰＦ２を強制再生していない場合には、後処理用燃料噴射機構４の内部圧力Ｐａが排気管３の圧力Ｐｅ以上となる様に制御されている。したがって、排気管３を流れる排気は、当該排気よりも圧力が高い後処理用燃料噴射機構４内のラインＬｇに流入することが阻止される。そして、後処理用燃料噴射機構４のラインＬｇにおけるススの堆積が低減或いは防止される。
その結果、ＤＰＦ２を強制再生する場合に、後処理用燃料噴射機構４から強制再生に必要な目標量の燃料が、確実に排気管３へ供給される。
【００４１】
ここで、後処理用燃料噴射機構４の内部における圧力Ｐａは、排気管３の圧力Ｐｅ以上であれば良く、排気管３の圧力Ｐｅに比較して、極端に高圧にする必要がない。
そのため、圧縮エアが排気管３に排出される量が節約され、圧縮エアが浪費される恐れがなくなり、圧縮エアの発生源であるエアコンプレッサの稼働率が下がる。
エアコンプレッサの稼働率が下がることにより、補機駆動に消費される燃料が抑制され、その結果、省燃費に貢献する。
【００４２】
また、制御装置１０は、排気管３の圧力Ｐｅがしきい値以上に上昇した場合に、圧縮エア供給ラインＬａの開閉バルブＶａを開放状態に維持するので、後処理用燃料噴射機構４内部の圧力Ｐａも高圧に維持される。
そのため、排気管３の圧力Ｐｅが上昇しても、後処理用燃料噴射機構４のラインＬｇにおけるススの堆積量が低減する状態が維持される。
【００４３】
また、図示の実施形態によれば、ＤＰＦ２を強制再生する場合には、燃料供給ラインＬｆの第１の開閉バルブＶｆ１及び第２の開閉バルブＶｆ２を開放して、排気管３に燃料を供給する。
これにより、供給された燃料が酸化し、ＤＰＦ２の温度が上昇して、ＤＰＦ２内で堆積したススが燃焼する。そして、再生運転が良好に行なわれる。
【００４４】
さらに、エンジン１が停止してから所定期間に亘って、燃料供給ラインＬｆの第1の開閉バルブＶｆ１及び第２の開閉バルブＶｆ２を閉鎖し、且つ、圧縮エア供給ラインＬａの開閉バルブＶａを開放する運転を行なう様に構成している。
この場合、エンジン１が停止しているため、排気管３の圧力Ｐｅは低下している。そして、エンジン１停止後、時間がさほど経過していないので、後処理用燃料噴射機構４のラインＬｇも昇温して、ススも昇温して剥がれ易くなっている。そのような状態に圧縮エア供給ラインＬａの開閉バルブＶａを開放することにより、ラインＬｇに堆積したススは容易に除去される（排気管３側に排出される）。
【００４５】
図４は、図１〜図３の実施形態の変形例を示している。
図１の実施形態では、排気管の圧力センサ（差圧センサ）６は、ＤＰＦ２の前後の排気管３から圧力をライン７、ライン８経由で検知している。
それに対して図４の変形例では、ＤＰＦの差圧センサ６０が、ＤＰＦ２の入口側の排気圧力をライン７経由で検知し、大気圧をライン９経由で検知し、その差圧を求めるように構成されている。
図１において、ＤＰＦ２の後方の排気管における排気抵抗は、概略大気圧に等しい。従って、図４において、大気圧をライン９経由で検知しても、図１の場合と同様に、排気管３内の圧力Ｐｅを求めることが出来る。
図４の変形例における上述した以外の構成と作用効果は、図１〜図３の実施形態と同様である。
【００４６】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない。
例えば、図示の実施形態では、後処理用燃料添加装置１００の後処理用燃料噴射機構４の内部圧力Ｐａがエンジン１の排気管３の圧力Ｐｅ以上にするために、開閉弁（エア・パージ・バルブ）ＶａをＰＷＭ制御しているが、ソレノイドバルブやバタフライバルブを使用して、後処理用燃料添加装置１００の後処理用燃料噴射機構４の内部圧力Ｐａがエンジン１の排気管３の圧力Ｐｅ以上にする制御を行なうことも可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１・・・内燃機関／ディーゼルエンジン
２・・・フィルタ／ＤＰＦ
３・・・排気管
４・・・後処理用燃料噴射機構
５・・・ノズル
６・・・排気系の圧力センサ／差圧センサ
１０・・・制御装置
４１・・・圧縮エア供給ラインの逆止弁
４２・・・燃料供給ラインの逆止弁
４３・・・空気／燃料供給機構内の圧力センサ
Ｌａ・・・圧縮エア供給ライン
Ｌｆ・・・燃料供給ライン
Ｖａ・・・開閉弁
Ｖｆ１・・・第１の開閉バルブ
Ｖｆ２・・・第２の開閉バルブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車における内燃機関の排気系を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタ（ＤＰＦ）を強制再生するに際して、ＤＰＦの温度を上昇させるために排気系に燃料を添加する後処理用燃料添加装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
係る後処理用燃料添加装置を有する内燃機関（ディーゼルエンジン）では、排気系に介装されたＤＰＦを強制再生する際に、後処理用燃料添加装置から排気系に燃料を添加して、ＤＰＦの温度を上昇して、ＤＰＦを再生している。
ここで、後処理用燃料添加装置の配管、特に、内燃機関の排気系に連通する配管にススが固着すると、後処理用燃料添加装置の配管の流路断面積が減少する。
当該配管の流路断面積の減少は、後処理用燃料の供給を阻害して、ＤＰＦの強制再生が適正に行われなくなる。
【０００３】
従来技術では、内燃機関が稼働中の一定間隔ごとに、所定時間、高圧エアを後処理用燃料添加装置の配管内に噴射して、配管内に堆積したススを除去している。
近年、ブレーキ性能の向上策に伴う圧縮エアの消費増大や、各種デバイスの動力源としての高圧エア需要の増大が顕著になっている。高圧エアの消費量が増加すれば、高圧エアを発生させるコンプレッサの稼動が頻繁となる。コンプレッサの稼動が頻繁となれば、内燃機関の消費馬力は増大し、その結果、燃費を悪化させ、ひいてはＣＯ２排出量も増加する。このような観点からも高圧エアの消費は極力抑制し、以って、ＣＯ２排出量を減少したい。
しかし、配管内に堆積したススを除去するため、当該配管内へ頻繁に高圧エアを噴射することは、高圧エアの消費を抑制すること及びＣＯ２排出量を減少することに逆行する。
【０００４】
その他の従来技術として、排気管を流れる排気ガスがススにより詰まることを防止する技術が提案されている（特許文献１参照）。
しかし、係る従来技術（特許文献１）は、排気ガスの圧力を正確に計測することを目的としており、上述した様に、後処理用燃料添加装置の配管にススが固着することを防止するものではない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２５７６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、配管中のススの堆積量を低減することが出来て、且つ、圧縮エアの消費量を抑制することが出来る後処理用燃料添加装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の後処理用燃料添加装置（１００）は、後処理用燃料噴射機構（４）と制御装置（１０）とを有し、後処理用燃料噴射機構（４）は、空気供給系統（Ｌａ）と、燃料供給系統（Ｌｆ）と、（燃料供給系統Ｌｆの）内部の圧力（Ｐａ）を計測する内部圧力計測装置（４３）を備え、制御装置（１０）は、内燃機関排気系（３）の圧力（Ｐｅ）を計測する計測装置（６）からの計測結果と内部圧力計測装置（４３）の計測結果に基づいて、排気系（３）を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタ（ＤＰＦ２）を強制再生していない場合には、（後処理用燃料噴射機構４の）内部圧力（Ｐａ）が内燃機関排気系（３）の圧力（Ｐｅ）以上となる様に制御する機能を有することを特徴としている。
【０００８】
本発明において、前記空気供給系統（Ｌａ）は開閉バルブ（エア・パージ・バルブＶａ）を介装しており、前記制御装置（１０）は、排気系（３）を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタ（ＤＰＦ２）を強制再生していない場合には、（後処理用燃料噴射機構４の）内部圧力（Ｐａ）が内燃機関排気系（３）の圧力（Ｐｅ）以上となる様に、開閉バルブ（エア・パージ・バルブＶａ）をＰＷＭ制御（バルブのオン、オフ制御であって、オンとなる時間と、オフとなる時間が適宜設定される制御）する機能を有しているのが好ましい。
【０００９】
本発明において、前記燃料供給系統（Ｌｆ）は第1の開閉バルブ（燃料カットオフバルブＶｆ１）及び第２の開閉バルブ（ディーゼル・ドーシング・バルブＶｆ２）を介装しており、前記内部圧力計測装置（４３）は燃料供給系統（Ｌｆ）の第1の開閉バルブ（Ｖｆ１）と第２の開閉バルブ（Ｖｆ２）との間の領域に介装されており、前記制御装置（１０）は、排気系（３）を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタ（ＤＰＦ２）を強制再生しておらず、且つ、内燃機関排気系（３）の圧力（Ｐｅ）がしきい値よりも大きい場合には、燃料供給系統（Ｌｆ）の第２の開閉バルブ（Ｖｆ２）を閉鎖して、空気供給系統（Ｌａ）の開閉バルブ（エア・パージ・バルブＶａ）を開放状態に維持する機能を有しているのが好ましい。
【００１０】
そして本発明において、前記制御装置（１０）は、排気系（３）を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタ（ＤＰＦ２）を強制再生する場合には、燃料供給系統（Ｌｆ）の第1の開閉バルブ（燃料カットオフバルブＶｆ１）及び第２の開閉バルブ（ディーゼル・ドーシング・バルブＶｆ２）を開放して、内燃機関排気系（３）に燃料を供給する機能を有しているのが好ましい。
【００１１】
さらに本発明において、前記制御装置（１０）は、内燃機関（１）が停止してから所定期間（ケース・バイ・ケースで設定される）に亘って、燃料供給系統（Ｌｆ）の第1の開閉バルブ（燃料カットオフバルブＶｆ１）及び第２の開閉バルブ（ディーゼル・ドーシング・バルブＶｆ２）を閉鎖し、且つ、空気供給系統（Ｌａ）の開閉バルブ（エア・パージ・バルブＶａ）を開放する機能を有するのが好ましい。
【００１２】
これに加えて、本発明において、前記制御装置（１０）は、異常が生じた場合には、空気供給系統（Ｌａ）の開閉バルブ（エア・パージ・バルブ：Ｖａ）、燃料供給系統（Ｌｆ）の第1の開閉バルブ（燃料カットオフバルブＶｆ１）及び第２の開閉バルブ（ディーゼル・ドーシング・バルブＶｆ２）を閉鎖する機能を有しているのが好ましい。
【００１３】
本発明において、内燃機関排気系（３）の圧力を計測する計測装置は、排気系（３）を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタ（ＤＰＦ２）の上流側（内燃機関側）圧力と下流側（大気側）圧力との差圧を計測する差圧センサ（６）で構成されているのが好ましい。
或いは、内燃機関排気系（３）の圧力を計測する計測装置は、排気系（３）を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタ（ＤＰＦ：２）の上流側（内燃機関側）圧力と大気圧との差圧を計測する差圧センサ（６０）で構成されているのが好ましい。
ここで、排気系（３）を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタ（ＤＰＦ２）の上流側（内燃機関側）圧力は、後処理用燃料噴射機構（４）の内部圧力（Ｐａ）に等しい。
【発明の効果】
【００１４】
上述する構成を具備する本発明によれば、制御装置（１０）は、内燃機関排気系（３）の圧力（Ｐｅ）を計測する計測装置（６）からの計測結果と内部圧力計測装置（４３）の計測結果に基づいて、排気系（３）を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタ（ＤＰＦ２）を強制再生していない場合には、（燃料供給系統Ｌｆの）内部圧力（Ｐａ）が内燃機関排気系（３）の圧力（Ｐｅ）以上となる様に制御しているので、排気系（３）を流れるススを包含した排気は、圧力が排気系（３）以上となっている後処理用燃料噴射機構（４）の内部には侵入することが防止される。そのため、後処理用燃料噴射機構（４）の内部の配管（供給ラインＬｇ）におけるススの堆積量が低減する。
その結果、排気系（３）を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタ（ＤＰＦ：２）を強制再生する場合に、燃料供給系統（Ｌｆ）から強制再生に必要な目標量の燃料が、確実に内燃機関排気系（３）へ供給される。
【００１５】
ここで、（後処理用燃料添加装置１００における）後処理用燃料噴射機構（４）の内部における圧力（Ｐａ）は、内燃機関排気系（３）の圧力（Ｐｅ）以上であれば良く、内燃機関排気系（３）の圧力（Ｐｅ）に比較して、極端に高圧にする必要がない。
そのため、加圧空気が排気系（３）に漏出する量が少なく、加圧空気が浪費される恐れがない。
【００１６】
本発明において、前記制御装置（１０）が、内燃機関排気系（３）の圧力（Ｐｅ）がしきい値以上に上昇した場合に、空気供給系統（Ｌａ）の開閉バルブ（エア・パージ・バルブ：Ｖａ）を開放状態に維持する機能を有していれば、後処理用燃料噴射機構（４）の圧力（Ｐａ）も高圧に維持される。
そのため、排気系（３）の圧力（Ｐｅ）が上昇しても、後処理用燃料噴射機構（４）の配管（特にラインＬｇ）におけるススの堆積量が低減する状態が維持される。
【００１７】
また本発明において、排気系（３）を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタ（ＤＰＦ２）を強制再生する場合には、燃料供給系統（Ｌｆ）の第1の開閉バルブ（燃料カットオフバルブＶｆ１）及び第２の開閉バルブ（ディーゼル・ドーシング・バルブＶｆ２）を開放して内燃機関排気系（３）に燃料を供給すれば、燃料が酸化触媒にて酸化し、ＤＰＦ（２）の温度が上昇し、ススが燃焼する。そして、再生運転が良好に行なわれる。
【００１８】
さらに本発明において、内燃機関（１）が停止してから所定期間（ケース・バイ・ケースで設定される）に亘って、燃料供給系統（Ｌｆ）の第1の開閉バルブ（燃料カットオフバルブＶｆ１）及び第２の開閉バルブ（ディーゼル・ドーシング・バルブＶｆ２）を閉鎖し、且つ、空気供給系統（Ｌａ）の開閉バルブ（エア・パージ・バルブＶａ）を開放する運転を行なう様に構成すれば、空気供給系統（Ｌａ）の開閉バルブ（エア・パージ・バルブＶａ）を開放すれば、供給系統（Ｌｇ）に堆積したススは容易に除去される。
内燃機関（１）が停止しているため排気系（３）の圧力（Ｐｅ）が低下しており、且つ、運転直後は後処理用燃料噴射機構（４）の配管（特にラインＬｇ）も昇温して、そこに付着したススも昇温して、除去し易い状態になっているからである。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に係る後処理用燃料添加装置の構成を示すブロック図である。
【図２】実施形態に係る後処理用燃料添加装置における後処理用燃料噴射機構を示すブロック図である。
【図３】実施形態に係る燃料添加手順を示すフローチャートである。
【図４】実施形態の変形例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図1において、全体を符号１００で示す後処理用燃料添加装置は、後処理用燃料噴射機構４、ノズル５、排気系圧力センサ６、制御装置１０を有している。
ここで、後処理用燃料噴射機構４は、ＤＰＦの再生の際に、排気系に燃料を噴射する機能を有する部分であり、いわゆる「インジェクタ」を構成する装置である。
【００２１】
図示の実施形態において、後処理用燃料添加装置１００は、エンジンの排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタ（以下、「ＤＰＦ」と記載する）２を、排気管３に介装したディーゼルエンジン（以下、「エンジン」と記載する）１に適用されている。
排気系圧力センサ６は、排気管３におけるＤＰＦ２の前後の排気ガス圧（差圧）をライン７、ライン８によって検知している。
ノズル５は、その噴射孔５ｈを排気管３におけるエンジン１とＤＰＦ２との間の領域に開口しており、後処理用燃料噴射機構４から供給される空気或いは燃料を、排気管３におけるＤＰＦ２の上流側に噴射するように構成されている。
【００２２】
図２において、後処理用燃料噴射機構４は、圧縮エア供給ラインＬａ、燃料供給ラインＬｆを有している。
圧縮エア供給ラインＬａは、高圧エア供給源と合流点Ｇとを連通して、高圧エア供給源側に開閉弁（エア・パージ・バルブ）Ｖａを介装し、合流点Ｇ側に逆止弁４１を介装している。
合流点Ｇとノズル５とは、ラインＬｇによって接続されている。ここで、ラインＬｇは、後処理用燃料噴射機構４における配管の中で、最もススが堆積する配管（ライン）である。
【００２３】
燃料供給ラインＬｆは、燃料供給源と合流点Ｇを連通して、燃料供給源側に第1の開閉バルブ（燃料カットオフバルブ）Ｖｆ１を介装し、合流点Ｇ側に第２の開閉バルブ（ディーゼル・ドーシング・バルブ）Ｖｆ２を介装している。そして、燃料供給ラインＬｆにおいて、第1の開閉バルブＶｆ１と第２の開閉バルブＶｆ２との間の領域には、第1の開閉バルブＶｆ１側に逆止弁４２が介装され、第２の開閉バルブＶｆ２側には圧力センサ４３が設けられている。
ここで、第２の開閉バルブＶｆ２が開放されていれば、圧力センサ４３で計測された圧力が、後処理用燃料噴射機構４の内部圧力となる。
【００２４】
開閉弁（エア・パージ・バルブ）Ｖａ、第1の開閉バルブ（燃料カットオフバルブ）Ｖｆ１、第２の開閉バルブ（ディーゼル・ドーシング・バルブ）Ｖｆ２は、いずれも電磁開閉弁であり、制御装置１０（図１参照）と制御信号ラインＬｓｏによって接続されている。また、圧力センサ４３及び排気系圧力センサ６は、制御装置１０と入力信号ラインＬｓｉによって接続されている。
【００２５】
制御装置１０は、排気系圧力センサ６の計測結果（差圧）と、後処理用燃料噴射機構４内の圧力センサ４３の計測結果（Ｐａ）に基づいて、ＤＰＦ２を強制再生していない場合には、燃料供給ラインＬｆの第２の開閉バルブＶｆ２を開放する。これにより、センサ４３で計測した圧力を後処理用燃料噴射機構４の内部圧力と等しくせしめる。
そして、圧縮エア供給ラインＬａの開閉バルブＶａを制御して、後処理用燃料噴射機構４内の圧力Ｐａが排気管３の圧力Ｐｅ（図示の実施形態では、排気管内圧力Ｐｅを直接計測するセンサは図示せず：センサ６、６０で計測した差圧と他の圧力との和により、排気管３内の圧力Ｐｅを特定する）以上となる様に制御する機能を有している。後処理用燃料噴射機構４内の圧力Ｐａを排気管３の圧力Ｐｅ以上とすることにより、排気ガスの後処理用燃料噴射機構４側への逆流を阻止して、ラインＬｇにススを堆積させないためである。
【００２６】
ＤＰＦ２を強制再生していない場合における圧縮エア供給ラインＬａの開閉バルブＶａの制御としては、例えば、後処理用燃料噴射機構４内の圧力（Ｐａ）が排気管３の圧力（Ｐｅ）を僅かに上回るように、開閉バルブＶａをＰＷＭ制御している。
ここで、ＰＷＭ制御は、バルブのオン、オフ制御であって、オンとなる時間と、オフとなる時間が適宜設定される制御である。
開閉バルブＶａをＰＷＭ制御することにより、後処理用燃料噴射機構４内の圧力Ｐａを、必要以上に高圧力（例えば、排気管３の圧力Ｐｅよりも遥かに高圧に）してしまうことなく、後処理用燃料噴射機構４内の圧力Ｐａが排気管圧力Ｐｅよりも僅かに上回るようにして、圧縮エアの消費を抑制するためである。
【００２７】
前記制御装置１０は、ＤＰＦ２を強制再生していない場合で、且つ、排気管３の圧力（Ｐｅ）がしきい値よりも大きい場合には、第２の開閉バルブＶｆ２を閉鎖して、開閉バルブＶａを開放状態に維持する機能を有している。
開閉バルブＶａを開放状態にすることにより、後処理用燃料噴射機構４内の圧力Ｐａを高圧に維持し、ラインＬｇにおけるススの体積を低減させるためである。そして、第２の開閉バルブＶｆ２を閉鎖することにより、（開閉バルブＶａを開放することによって発生した）圧縮エア供給ラインＬａ側の高圧が燃料供給ラインＬｆ側に逃げてしまうことが防止される。
【００２８】
また、制御装置１０は、ＤＰＦ２を強制再生する場合には、燃料供給ラインＬｆの第1の開閉バルブＶｆ１及び第２の開閉バルブＶｆ２を開放して、排気管３に燃料を排気管３に供給する機能を有している。
後処理用燃料噴射機構４からＤＰＦ２の強制再生に必要な燃料を、確実に排気管３側に供給するためである。
【００２９】
さらに、前記制御装置１０は、エンジン１が停止してから所定期間（ケース・バイ・ケースで設定される）に亘って、燃料供給ラインＬｆの第1の開閉バルブＶｆ１及び第２の開閉バルブＶｆ２を閉鎖し、且つ、圧縮エア供給ラインＬａの開閉バルブＶａを開放する機能を有している。
エンジン１が停止しているため排気管３の圧力Ｐｅが低下し、且つ、エンジン１の停止直後は後処理用燃料噴射機構４のラインＬｇも昇温しているため、そこに付着したススの温度も上昇して、当該ススを除去し易い状態になっている。その状態で圧縮エア供給ラインＬａの開閉バルブＶａを開放することにより、ラインＬｇに堆積したススを、圧縮エアによって排気管３側に排出することが出来る。
【００３０】
これに加えて、制御装置１０は、何かしらの異常が生じた場合には、圧縮エア供給ラインＬａの開閉バルブＶａ、燃料供給ラインの第1の開閉バルブＶｆ１及び第２の開閉バルブＶｆ２を閉鎖する機能を有している。
異常時に後処理用燃料噴射機構４内のバルブを全て閉鎖することにより、異常の連鎖を防止し、燃料供給源や圧縮空気源にまで異常が発生するという事態が生じない様にするためである。
【００３１】
次に、図３のフローチャートに基づいて、実施形態における後処理用燃料添加装置１００の運転手順を説明する。
図３のステップＳ１において、制御装置１０は、キースイッチがＯＮとなっているか否かを判断する。
キースイッチがＯＮとなっていれば（ステップＳ１がＹＥＳ）、ステップＳ２に進む。
【００３２】
一方、キースイッチが運転終了でＯＦＦに切替わったのであれば（ステップＳ１がＮＯ）、ステップＳ６まで進み、後処理用燃料噴射機構４はアフターランエアパージモードに切り替わる。そして、アフターランエアパージを行なうため、燃料供給ラインＬｆの第1の開閉バルブＶｆ１及び第２の開閉バルブＶｆ２を閉鎖し、圧縮エア供給ラインＬａの開閉バルブＶａを所定時間開放する（ステップＳ７）。
この時、エンジン１は、停止しているため、排気管３の排気圧力Ｐｅは低下している。また、運転直後は供給系統（Ｌｇ）も昇温し、ラインＬｇに堆積したススも昇温して、ラインＬｇからススが剥がれ易い状態となっている。そのため、圧縮エア供給ラインＬａから圧縮エアが供給されると、ラインＬｇに溜まったススは容易にラインＬｇの管壁から剥離して、ノズル５を介して排気管３側に排出される。
ステップＳ７では、所定時間が経過したか否か、すなわち、所定時間だけアフターランエアパージが行なわれたか否かを判断する。所定時間だけアフターランエアパージが行なわれたならば、ステップＳ１に戻る。
【００３３】
ステップＳ２では、制御装置１０は、後処理用燃料噴射機構４による添加が行なわれるか否か、すなわち、ＤＰＦ２を強制再生するか否かを判断する。
後処理用燃料噴射機構４による燃料が添加が行なわれない（非作動）のであれば、すなわちＤＰＦ２の強制再生を行なわないのでなければ（ステップＳ２がＹＥＳ）、ステップＳ３に進む。
【００３４】
一方、後処理用燃料噴射機構４により燃料を添加するのであれば（作動）、すなわちＤＰＦ２を強制再生するのであれば（ステップＳ２がＮＯ）、ステップＳ８に進み、後処理用燃料噴射機構４による燃料添加モードを実行する。
後処理用燃料噴射機構４による燃料添加モード（ステップＳ８）においては、燃料供給ラインＬｆの第１の開閉バルブＶｆ１、第２の開閉バルブＶｆ２は、共に開放される（ステップＳ９）。第１の開閉バルブＶｆ１、第２の開閉バルブＶｆ２が開放されると、ノズル６から排気管３に燃料が噴射され、その燃料が酸化して、ＤＰＦ２に溜まったススが燃焼する（ＤＰＦ２の強制再生）。
第１の開閉バルブＶｆ１、第２の開閉バルブＶｆ２が所定時間だけ開放され、ＤＰＦ２が必要な時間だけ強制再生されたならば、ステップＳ１に戻る。
ステップＳ９において、燃料添加中は開閉バルブＶａを閉鎖し、空気の供給は行なわない。燃料添加の前後では、適宜、空気を供給する場合がある。
【００３５】
ステップＳ３では、制御装置１０は、排気系圧力センサ６によって計測したＤＰＦ２の差圧Ｐｅが閾値以下であるか否か、すなわち、後処理用燃料噴射機構４内の圧力に比較して、排気圧が所定値以上に高圧であるか否かを判断する。
排気圧が高圧ではなく、ＤＰＦ２の差圧Ｐｅが閾値以下であれば（ステップＳ３がＹＥＳ）、排気管３から後処理用燃料噴射機構４内へ排気ガスが逆流する危険性は高くはないと判断して、ステップＳ４に進む。
一方、ＤＰＦ２の差圧Ｐｅが閾値を超えていれば、すなわち、排気管３の排気圧が高圧である場合（ステップＳ３がＮＯ）は、排気管３内の高圧に対抗するため後処理用燃料噴射機構４を全開パージモードに切り替える（ステップＳ１０）。これにより、以って、排気ガスが後処理用燃料噴射機構４に逆流して、排気ガス中のススが後処理用燃料噴射機構４内の配管に付着することを防止するべく、ステップＳ１１に進む。
【００３６】
後処理用燃料噴射機構４を全開パージモードに切り替えるため、ステップＳ１１では、燃料供給ラインＬｆの第1の開閉バルブＶｆ１及び第２の開閉バルブＶｆ２を閉鎖して、圧縮エア供給ラインＬａの開閉バルブＶａを開放する。
圧縮エア供給ラインＬａの開閉バルブＶａを開放することにより、後処理用燃料噴射機構４内の圧力Ｐａは高圧となり、排気管３の圧力Ｐｅが上昇しても、排気管３内の圧力が後処理用燃料噴射機構４側に流入して、供給ラインＬｇにおけるススが堆積することが防止される。
また、燃料供給ラインＬｆの第２の開閉バルブＶｆ２を閉鎖することにより、開閉バルブＶａを開放して得た高圧が、燃料供給ラインＬｆ側に逃げてしまうことを防止するためである。
ステップＳ１１の後、ステップＳ１まで戻り、ステップＳ１以降を繰り返す。
【００３７】
次にステップＳ４、Ｓ５を説明する。ステップＳ４、Ｓ５ではパージ圧コントロールモードに切り替わり、後処理用燃料噴射機構４内の圧力が、排気管３内の排気圧以上に維持される。
ここで、エンジン１が稼働中には、ＤＰＦ２の差圧は、排気系の圧力センサ６が計測している。一方、第２の開閉バルブＶｆ２が開放されていれば、圧力センサ４３で計測した圧力を、後処理用燃料噴射機構４の内部圧力とみなすことが出来る。
【００３８】
ステップＳ５では、燃料供給ラインＬｆの第２の開閉バルブＶｆ２を開放し、圧力センサ４３の計測値である圧力Ｐａが、後処理用燃料噴射機構４内の圧力とみなすことが出来る状態にしている。そして、排気管３内の排気圧は、排気系の圧力センサ６が計測した差圧を大気圧に加算することにより求められる。
そして、ステップＳ５では、圧力センサ４３で計測した圧力Ｐａ（後処理用燃料噴射機構４内の圧力とみなされる圧力）と、排気管３の排気圧（圧力センサ６で計測した差圧と大気圧との和）を比較して、後処理用燃料噴射機構４内の圧力とみなされる圧力Ｐａが排気管３の排気圧（圧力センサ６で計測した差圧と大気圧との和）以上となる様に、圧縮エア供給ラインＬａの開閉バルブＶａをＰＷＭ制御する。
ステップＳ５の後、ステップＳ１まで戻る。
【００３９】
なお、図３のフローチャートでは示されていないが、図３のフローチャートで示す制御とは別の制御ラインを走る制御として、何らかの異常が生じた場合には、圧縮エア供給ラインＬａの開閉バルブＶａ、燃料供給ラインＬｆの第1の開閉バルブ（燃料カットオフバルブ）Ｖｆ１及び第２の開閉バルブ（ディーゼル・ドーシング・バルブ）Ｖｆ２を閉鎖するように構成されている。
何らかの異常が生じた場合には、バルブＶａ、Ｖｆ１、Ｖｆ２を閉鎖して、燃料源や圧縮エア源に以上が伝播するような事態を防止するためである。
【００４０】
図示の実施形態によれば、ＤＰＦ２を強制再生していない場合には、後処理用燃料噴射機構４の内部圧力Ｐａが排気管３の圧力Ｐｅ以上となる様に制御されている。したがって、排気管３を流れる排気は、当該排気よりも圧力が高い後処理用燃料噴射機構４内のラインＬｇに流入することが阻止される。そして、後処理用燃料噴射機構４のラインＬｇにおけるススの堆積が低減或いは防止される。
その結果、ＤＰＦ２を強制再生する場合に、後処理用燃料噴射機構４から強制再生に必要な目標量の燃料が、確実に排気管３へ供給される。
【００４１】
ここで、後処理用燃料噴射機構４の内部における圧力Ｐａは、排気管３の圧力Ｐｅ以上であれば良く、排気管３の圧力Ｐｅに比較して、極端に高圧にする必要がない。
そのため、圧縮エアが排気管３に排出される量が節約され、圧縮エアが浪費される恐れがなくなり、圧縮エアの発生源であるエアコンプレッサの稼働率が下がる。
エアコンプレッサの稼働率が下がることにより、補機駆動に消費される燃料が抑制され、その結果、省燃費に貢献する。
【００４２】
また、制御装置１０は、排気管３の圧力Ｐｅがしきい値以上に上昇した場合に、圧縮エア供給ラインＬａの開閉バルブＶａを開放状態に維持するので、後処理用燃料噴射機構４内部の圧力Ｐａも高圧に維持される。
そのため、排気管３の圧力Ｐｅが上昇しても、後処理用燃料噴射機構４のラインＬｇにおけるススの堆積量が低減する状態が維持される。
【００４３】
また、図示の実施形態によれば、ＤＰＦ２を強制再生する場合には、燃料供給ラインＬｆの第１の開閉バルブＶｆ１及び第２の開閉バルブＶｆ２を開放して、排気管３に燃料を供給する。
これにより、供給された燃料が酸化し、ＤＰＦ２の温度が上昇して、ＤＰＦ２内で堆積したススが燃焼する。そして、再生運転が良好に行なわれる。
【００４４】
さらに、エンジン１が停止してから所定期間に亘って、燃料供給ラインＬｆの第1の開閉バルブＶｆ１及び第２の開閉バルブＶｆ２を閉鎖し、且つ、圧縮エア供給ラインＬａの開閉バルブＶａを開放する運転を行なう様に構成している。
この場合、エンジン１が停止しているため、排気管３の圧力Ｐｅは低下している。そして、エンジン１停止後、時間がさほど経過していないので、後処理用燃料噴射機構４のラインＬｇも昇温して、ススも昇温して剥がれ易くなっている。そのような状態に圧縮エア供給ラインＬａの開閉バルブＶａを開放することにより、ラインＬｇに堆積したススは容易に除去される（排気管３側に排出される）。
【００４５】
図４は、図１〜図３の実施形態の変形例を示している。
図１の実施形態では、排気管の圧力センサ（差圧センサ）６は、ＤＰＦ２の前後の排気管３から圧力をライン７、ライン８経由で検知している。
それに対して図４の変形例では、ＤＰＦの差圧センサ６０が、ＤＰＦ２の入口側の排気圧力をライン７経由で検知し、大気圧をライン９経由で検知し、その差圧を求めるように構成されている。
図１において、ＤＰＦ２の後方の排気管における排気抵抗は、概略大気圧に等しい。従って、図４において、大気圧をライン９経由で検知しても、図１の場合と同様に、排気管３内の圧力Ｐｅを求めることが出来る。
図４の変形例における上述した以外の構成と作用効果は、図１〜図３の実施形態と同様である。
【００４６】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない。
例えば、図示の実施形態では、後処理用燃料添加装置１００の後処理用燃料噴射機構４の内部圧力Ｐａがエンジン１の排気管３の圧力Ｐｅ以上にするために、開閉弁（エア・パージ・バルブ）ＶａをＰＷＭ制御しているが、ソレノイドバルブやバタフライバルブを使用して、後処理用燃料添加装置１００の後処理用燃料噴射機構４の内部圧力Ｐａがエンジン１の排気管３の圧力Ｐｅ以上にする制御を行なうことも可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１・・・内燃機関／ディーゼルエンジン
２・・・フィルタ／ＤＰＦ
３・・・排気管
４・・・後処理用燃料噴射機構
５・・・ノズル
６・・・排気系の圧力センサ／差圧センサ
１０・・・制御装置
４１・・・圧縮エア供給ラインの逆止弁
４２・・・燃料供給ラインの逆止弁
４３・・・空気／燃料供給機構内の圧力センサ
Ｌａ・・・圧縮エア供給ライン
Ｌｆ・・・燃料供給ライン
Ｖａ・・・開閉弁
Ｖｆ１・・・第１の開閉バルブ
Ｖｆ２・・・第２の開閉バルブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
後処理用燃料噴射機構と制御装置を有し、後処理用燃料噴射機構（４）は、空気供給系統と、燃料供給系統と、内部の圧力を計測する内部圧力計測装置を備え、制御装置は、内燃機関排気系の圧力を計測する計測装置からの計測結果と内部圧力計測装置の計測結果に基づいて、排気系を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタを強制再生していない場合には、内部圧力が内燃機関排気系の圧力以上となる様に制御する機能を有することを特徴とする後処理用燃料添加装置。
【請求項２】
前記空気供給系統は開閉バルブを介装しており、前記制御装置は、排気系を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタを強制再生していない場合には、内部圧力が内燃機関排気系の圧力以上となる様に、開閉バルブをＰＷＭ制御する機能を有している請求項１の後処理用燃料添加装置。
【請求項３】
前記燃料供給系統は第1の開閉バルブ及び第２の開閉バルブを介装しており、前記内部圧力計測装置は燃料供給系統の第1の開閉バルブと第２の開閉バルブとの間の領域に介装されており、前記制御装置は、排気系を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタを強制再生しておらず、且つ、内燃機関排気系の圧力がしきい値よりも大きい場合には、燃料供給系統の第２の開閉バルブを閉鎖して、空気供給系統の開閉バルブを開放状態に維持する機能を有している請求項１、２の何れかの後処理用燃料添加装置。
【請求項４】
前記制御装置は、排気系を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタを強制再生する場合には、燃料供給系統の第1の開閉バルブ及び第２の開閉バルブを開放して、内燃機関排気系に燃料を供給する機能を有している請求項３の後処理用燃料添加装置。
【請求項５】
前記制御装置は、内燃機関が停止してから所定期間に亘って、燃料供給系統の第1の開閉バルブ及び第２の開閉バルブを閉鎖し、且つ、空気供給系統の開閉バルブを開放する機能を有する請求項３、４の何れかの後処理用燃料添加装置。
【請求項６】
前記制御装置は、異常が生じた場合には、空気供給系統の開閉バルブ、燃料供給系統の第1の開閉バルブ及び第２の開閉バルブを閉鎖する機能を有している請求項３〜５の何れか１項の後処理用燃料添加装置。
【請求項１】
後処理用燃料噴射機構と制御装置を有し、後処理用燃料噴射機構（４）は、空気供給系統と、燃料供給系統と、内部の圧力を計測する内部圧力計測装置を備え、制御装置は、内燃機関排気系の圧力を計測する計測装置からの計測結果と内部圧力計測装置の計測結果に基づいて、排気系を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタを強制再生していない場合には、内部圧力が内燃機関排気系の圧力以上となる様に制御する機能を有することを特徴とする後処理用燃料添加装置。
【請求項２】
前記空気供給系統は開閉バルブを介装しており、前記制御装置は、排気系を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタを強制再生していない場合には、内部圧力が内燃機関排気系の圧力以上となる様に、開閉バルブをＰＷＭ制御する機能を有している請求項１の後処理用燃料添加装置。
【請求項３】
前記燃料供給系統は第1の開閉バルブ及び第２の開閉バルブを介装しており、前記内部圧力計測装置は燃料供給系統の第1の開閉バルブと第２の開閉バルブとの間の領域に介装されており、前記制御装置は、排気系を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタを強制再生しておらず、且つ、内燃機関排気系の圧力がしきい値よりも大きい場合には、燃料供給系統の第２の開閉バルブを閉鎖して、空気供給系統の開閉バルブを開放状態に維持する機能を有している請求項１、２の何れかの後処理用燃料添加装置。
【請求項４】
前記制御装置は、排気系を流れる排気ガス中の有害微粒子成分を捕集するフィルタを強制再生する場合には、燃料供給系統の第1の開閉バルブ及び第２の開閉バルブを開放して、内燃機関排気系に燃料を供給する機能を有している請求項３の後処理用燃料添加装置。
【請求項５】
前記制御装置は、内燃機関が停止してから所定期間に亘って、燃料供給系統の第1の開閉バルブ及び第２の開閉バルブを閉鎖し、且つ、空気供給系統の開閉バルブを開放する機能を有する請求項３、４の何れかの後処理用燃料添加装置。
【請求項６】
前記制御装置は、異常が生じた場合には、空気供給系統の開閉バルブ、燃料供給系統の第1の開閉バルブ及び第２の開閉バルブを閉鎖する機能を有している請求項３〜５の何れか１項の後処理用燃料添加装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−１２２５３４（Ｐ２０１１−１２２５３４Ａ）
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８１５７５（Ｐ２００９−２８１５７５）
【出願日】平成２１年１２月１１日（２００９．１２．１１）
【出願人】（５０９２２４３３２）ボルボ パワートレイン アーベー (12)
【氏名又は名称原語表記】ＶＯＬＶＯ ＰＯＷＥＲＴＲＡＩＮ ＡＢ
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月２３日（２０１１．６．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月１１日（２００９．１２．１１）
【出願人】（５０９２２４３３２）ボルボ パワートレイン アーベー (12)
【氏名又は名称原語表記】ＶＯＬＶＯ ＰＯＷＥＲＴＲＡＩＮ ＡＢ
【Ｆターム（参考）】
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