特許 7235401 噴射システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-02-28

(45)【発行日】2023-03-08

(54)【発明の名称】噴射システム

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/08 20060101AFI20230301BHJP

   F01N 3/36 20060101ALI20230301BHJP

【ＦＩ】

F01N3/08 B

F01N3/36 Z

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2018195506

(22)【出願日】2018-10-17

(65)【公開番号】P2020063690

(43)【公開日】2020-04-23

【審査請求日】2021-07-20

(73)【特許権者】

【識別番号】000003333

【氏名又は名称】ボッシュ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】笠原 弘之

【審査官】長清 吉範

(56)【参考文献】

【文献】特開平９－９６２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２９３４９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１６０８１７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２７６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１８０１６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１２７３１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１７３３０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１６４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２２９９９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００７／０２２８１９１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】独国特許出願公開第１０２０１７２１０９８０（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－３６６７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ ３／０８

Ｆ０１Ｎ ３／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の内燃機関（５）の排気通路に液体材料を噴射する噴射弁（８１）と、前記噴射弁（８１）を冷却する冷却装置（１００）と、前記冷却装置（１００）を制御する冷却制御部（６３）と、を備えた噴射システム（９０）であって、
前記冷却装置（１００）は、
冷却媒体が通過する冷却室（８８）を有し、かつ、前記噴射弁（８１）を保持する冷却ホルダ（８７）と、
ポンプ（２）及びラジエータ（３）を有する前記内燃機関（５）の冷却水回路（４）の前記ポンプ（２）の下流側から分岐して前記冷却室（８８）へ前記冷却媒体を導入する導入通路（９５ａ）と、
前記冷却室（８８）から前記冷却媒体を導出し前記ポンプ（２）の上流側の前記冷却水回路（４）に合流する導出通路（９５ｂ）と、
前記導入通路（９５ａ）と前記導出通路（９５ｂ）とを接続し、前記ポンプ（２）及び前記ラジエータ（３）をバイパスするバイパス通路（９５ｃ）と、
前記バイパス通路（９５ｃ）に設けられた冷却水循環ポンプ（９７）と、を備え、
前記冷却制御部（６３）は、
前記内燃機関（５）が停止し、前記ポンプ（２）の駆動が停止した状態で前記排気通路内の温度があらかじめ設定した開始閾値を超える場合に、前記冷却水循環ポンプ（９７）を駆動させ、所定の終了条件が成立した場合に前記冷却水循環ポンプ（９７）の駆動を終了させる、
ことを特徴とする、噴射システム。

【請求項2】

前記終了条件が、前記噴射弁（８１）の温度に相関する所定の温度の上昇速度があらかじめ設定した終了基準値を下回ることである、
ことを特徴とする、請求項１に記載の噴射システム。

【請求項3】

前記終了条件が、前記冷却装置（１００）の駆動時間があらかじめ設定した終了基準値を超えることである、
ことを特徴とする、請求項１に記載の噴射システム。

【請求項4】

前記終了条件が、前記噴射弁（８１）の温度に相関する所定の相関温度の上昇後、前記相関温度が前記冷却装置（１００）を駆動させた際の初期値、又は、前記初期値に所定値を加算した終了基準値まで低下することである、
ことを特徴とする、請求項１に記載の噴射システム。

【請求項5】

前記終了条件が、前記排気通路内の温度があらかじめ設定した終了基準値まで低下することである、
ことを特徴とする、請求項１に記載の噴射システム。

【請求項6】

前記導入通路（９５ａ）の一部が、前記噴射弁（８１）に前記液体材料を供給する液通路（３８ｂ）に接して配置される、
ことを特徴とする、請求項１～５のいずれか１項に記載の噴射システム。

【請求項7】

前記導入通路（９５ａ）が、
前記液通路（３８ｂ）に接して配置される第１の部分（９５ａａ）と、前記第１の部分（９５ａａ）をバイパスさせる第２の部分（９５ａｂ）と、前記冷却媒体の通過経路を前記第１の部分（９５ａａ）又は前記第２の部分（９５ａｂ）に切り換える通路切換弁（９６）と、を備え、
前記冷却制御部（６３）は、
前記液体材料の温度が前記冷却媒体の温度よりも高い場合に前記冷却媒体を前記第１の部分（９５ａａ）を通過させ、
前記液体材料の温度が前記冷却媒体の温度よりも低い場合に前記冷却媒体を前記第２の部分（９５ａｂ）を通過させる、
ことを特徴とする、請求項６に記載の噴射システム。

【請求項8】

前記液通路（３８ｂ）が、
前記導入通路（９５ａ）に接して配置される第１の部分と、前記第１の部分をバイパスさせる第２の部分と、前記液体材料の通過経路を前記第１の部分又は前記第２の部分に切り換える通路切換弁と、を備え、
前記冷却制御部（６３）は、
前記液体材料の温度が前記冷却媒体の温度よりも高い場合に前記液体材料を前記第１の部分を通過させ、
前記液体材料の温度が前記冷却媒体の温度よりも低い場合に前記液体材料を前記第２の部分を通過させる、
ことを特徴とする、請求項６に記載の噴射システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両に搭載され、内燃機関の排気通路に液体材料を噴射するための噴射システムに関する。

【背景技術】

【0002】

車両の内燃機関の排気通路に液体材料を噴射するための噴射システムが知られている。例えば、特許文献１には、内燃機関の排気ガス中に含まれる粒子状物質（以下、「ＰＭ」ともいう。）を捕集するためのパティキュレートフィルタに堆積したＰＭを強制的に燃焼させるために、パティキュレートフィルタの上流側に配置された酸化触媒のさらに上流側で排気通路中に燃料を噴射して排気温度を上昇させる技術が開示されている。特許文献１に記載された燃料噴射システムでは、排気管に取り付けられた噴射弁に供給する燃料の流量を制御し、燃料の圧力が噴射弁の開弁圧を超えたときに噴射弁が開弁し、燃料が噴射される。

【0003】

また、特許文献２には、内燃機関の排気ガス中に含まれる窒素酸化物（以下、「ＮＯ_X」ともいう。）を浄化するために、還元触媒の上流側で排気通路中に液体還元剤を噴射して、還元触媒に還元剤を供給する技術が開示されている。特許文献２に記載された還元剤噴射システムでは、排気管に取り付けられた電子制御式の噴射弁の開閉を制御することにより、燃料が噴射される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１８－１３５８６８号公報

【文献】特開２０１８－１２７９６０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ここで、上記の噴射システムでは、内燃機関の運転中、排気熱が直接的にあるいは排気管を介して噴射弁に伝達され、噴射弁が加熱される。特許文献１に記載の燃料噴射システムにおいて、燃料の噴射が停止されている期間に噴射弁が加熱されると、噴射弁内あるいはその近傍の燃料配管内で燃料が劣化するおそれがある。燃料が劣化すると、弁体が損傷を受け、噴射弁の動作が妨げられるおそれがある。また、特許文献２に記載の還元剤噴射システムにおいて、還元剤の噴射が停止されている期間に噴射弁が加熱されると、還元剤が結晶化したり、電子制御式の噴射弁が損傷したりするおそれがある。

【0006】

これに対して、噴射弁を冷却する冷却装置を備えた噴射システムが存在する。例えば、エンジンの冷却水を流通可能な冷却室を有する冷却ホルダに噴射弁を保持させ、冷却室に冷却水を循環させることによって噴射弁の温度上昇を抑制することが行われている。しかしながら、内燃機関の停止直後には、排気熱が残留しているにもかかわらずエンジンの冷却水の循環が停止するため、噴射弁が高温に晒されやすくなる。

【0007】

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、噴射弁の温度上昇を抑制可能な噴射システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明のある観点によれば、車両の内燃機関の排気通路に液体材料を噴射する噴射弁と、噴射弁を冷却する冷却装置と、冷却装置を制御する冷却制御部と、を備えた噴射システムであって、冷却装置は、冷却媒体が通過する冷却室を有し、かつ、噴射弁を保持する冷却ホルダと、ポンプ及びラジエータを有する内燃機関の冷却水回路のポンプの下流側から分岐して冷却室へ冷却媒体を導入する導入通路と、冷却室から冷却媒体を導出しポンプの上流側の冷却水回路に合流する導出通路と、導入通路と導出通路とを接続し、ポンプ及びラジエータをバイパスするバイパス通路と、バイパス通路に設けられた冷却水循環ポンプと、を備え、冷却制御部は、内燃機関が停止し、ポンプの駆動が停止した状態で排気通路内の温度があらかじめ設定した開始閾値を超える場合に、冷却水循環ポンプを駆動させ、所定の終了条件が成立した場合に冷却水循環ポンプの駆動を終了させる噴射システムが提供される。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、噴射弁の温度上昇を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施の形態に係る燃料噴射システムを用いた排気浄化システムの構成例を示す模式図である。

【図2】同実施形態に係る燃料噴射システムの構成例を示す模式図である。

【図3】同実施形態に係る燃料噴射システムの冷却水導入通路の構成例を示す模式図である。

【図4】同実施形態に係る燃料噴射システムの冷却水導入通路の構成例を示す模式図である。

【図5】同実施形態に係る燃料噴射システムの制御装置の構成例を示す模式図である。

【図6】同実施形態に係る燃料噴射システムの制御装置による内燃機関の運転中の冷却制御の一例を示すフローチャートである。

【図7】同実施形態に係る燃料噴射システムの制御装置による内燃機関の停止後の冷却制御の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0012】

＜１．排気浄化システムの全体構成＞
本実施形態では、噴射システムとして、排気通路内に燃料を噴射する燃料噴射システムを例にとって説明する。

【0013】

まず、図１を参照して、本実施形態に係る燃料噴射システム９０を備える排気浄化システム１の一例を説明する。図１は、排気浄化システム１の全体構成の一例を示している。排気浄化システム１は、酸化触媒２１と、パティキュレートフィルタ２２と、燃料噴射システム９０と、制御装置６０とを備える。排気浄化システム１は、内燃機関５の一態様としてのディーゼルエンジンの排気ガスを浄化するシステムであって、内燃機関５の排気ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）をパティキュレートフィルタ２２によって捕集する。

【0014】

酸化触媒２１及びパティキュレートフィルタ２２は、ともに排気管１１内に配設される。酸化触媒２１は、パティキュレートフィルタ２２の上流側に備えられる。内燃機関５から排出される排気ガスは、排気管１１を流れ、酸化触媒２１及びパティキュレートフィルタ２２を通過して下流側に流れる。なお、パティキュレートフィルタ２２の下流には、排気中の窒素酸化物等の他の成分を除去するための装置が配置されていてもよい。

【0015】

パティキュレートフィルタ２２は、パティキュレートフィルタ２２を通過する排気ガス中のＰＭを捕集する。パティキュレートフィルタ２２は、公知のパティキュレートフィルタであってよく、例えばセラミック材料から構成されたハニカム構造のフィルタが用いられる。パティキュレートフィルタ２２に捕集されたＰＭの多くは、パティキュレートフィルタ２２の再生制御が行われるまでの間、パティキュレートフィルタ２２上に堆積する。

【0016】

酸化触媒２１は、燃料噴射システム９０から噴射された未燃の燃料を酸化する。酸化触媒２１は、発生する酸化熱により、酸化触媒２１を通過する排気ガスの温度を上昇させる。酸化触媒２１は公知の酸化触媒であってよく、例えばアルミナに白金を担持させた触媒に所定量のセリウム等の希土類元素を添加した触媒が用いられる。

【0017】

酸化触媒２１よりも上流側及び下流側には、それぞれ温度センサ５０，５２が備えられる。また、パティキュレートフィルタ２２よりも上流側の圧力と下流側の圧力との差圧を検出する差圧センサ５４が備えられる。これらセンサのセンサ信号は制御装置６０に出力されて、それぞれの位置での温度や差圧が検出される。なお、これらの温度や差圧が演算によって推定可能である場合、これらのセンサは省略されていてもよい。

【0018】

燃料噴射システム９０は、燃料タンク３０から供給される燃料を調量して排気管１１内に噴射する。本実施形態では、内燃機関５の燃料供給システムの燃料供給通路から分岐して燃料噴射システム９０が設けられている。具体的に、内燃機関５の燃料供給システムは燃料を貯蔵する燃料タンク３０と、燃料タンク３０内の燃料を吸い上げて圧送する燃料ポンプ３２と、燃料に混入している異物を除去するための燃料フィルタ３４とを備えている。

【0019】

燃料タンク３０内の燃料は、燃料ポンプ３２によって吐出され、燃料供給通路３６を通って燃料フィルタ３４へ送られる。燃料フィルタ３４を通過した燃料の一部は、燃料通路３８ａを通って燃料噴射システム９０へ送られる。また、燃料フィルタ３４へ送られた燃料の他の一部は、燃料通路３７を通って内燃機関５へと送られる。内燃機関５へと送られた燃料のうちの余剰の燃料は、燃料還流通路３５を通って燃料タンク３０に戻される。

【0020】

なお、本実施形態では、内燃機関５に燃料を供給する燃料経路から分岐して設けられた燃料通路３８ａを介して燃料噴射システム９０に燃料が供給されているが、内燃機関５に燃料を供給する燃料経路とは別の独立した燃料経路を介して燃料噴射システム９０に燃料が供給されてもよい。また、内燃機関５に供給される燃料を貯蔵する燃料タンク３０とは別の燃料タンクを備えるなど、内燃機関５の燃料供給システムとは別の独立した燃料供給経路が設けられてもよい。

【0021】

燃料噴射システム９０は、調量ユニット７０及び噴射モジュール８０を備える。調量ユニット７０は、燃料通路３８ｂを介して噴射モジュール８０に供給する燃料の流量を調節する。噴射モジュール８０は、供給される燃料の圧力に応じて開閉する噴射弁を備える。調量ユニット７０は、制御装置６０により駆動制御される。なお、燃料通路３８ａ，３８ｂは、液通路の一態様である。

【0022】

燃料噴射システム９０は、冷却装置１００を備える。冷却装置１００は、主として排気熱の影響を受けて加熱されやすい噴射モジュール８０を冷却する。本実施形態において、冷却装置１００は、冷却水循環通路９５に内燃機関５の冷却水を循環させて噴射モジュール８０等から放熱させることにより噴射モジュール８０等を冷却する。

【0023】

噴射モジュール８０は、冷却水循環通路９５の途中に配設される。噴射モジュール８０には、内燃機関５の冷却水が流通可能になっている。内燃機関５は、エンジンブロック内に形成されてラジエータ３を通過させつつ冷却水を循環させる冷却水回路４を備える。冷却水回路４は、冷却水を循環させるポンプ２を備える。ポンプ２は、例えば内燃機関５の出力により駆動されて冷却水を吐出する。内燃機関５は、冷却水回路４を循環する冷却水の温度を計測する温度センサ６を備える。冷却水循環通路９５は、ポンプ２の下流側の冷却水回路４に設けられた分岐部７において冷却水回路４から分岐し、ポンプ２の上流側の冷却水回路４に設けられた合流部９で冷却水回路４に合流する。

【0024】

冷却水循環通路９５は、噴射モジュール８０へ冷却水を導入する冷却水導入通路９５ａと、噴射モジュール８０から冷却水を導出する冷却水導出通路９５ｂとを含む。冷却水導入通路９５ａの一部は、調量ユニット７０と噴射モジュール８０とを接続する燃料通路３８ｂに隣接して配設されている。内燃機関５が運転している期間、ポンプ２が駆動することによって、冷却水循環通路９５を冷却水が循環する。循環する冷却水により、噴射モジュール８０内の燃料、燃料通路３８ｂ内の燃料及び噴射モジュール８０から放熱される。

【0025】

また、冷却水循環通路９５は、冷却水導入通路９５ａと冷却水導出通路９５ｂとを接続するバイパス通路９５ｃを備える。冷却水導出通路９５ｂとバイパス通路９５ｃとの接続部分には、三方向弁９９が設けられている。また、バイパス通路９５ｃの途中には、冷却水循環ポンプ９７が設けられている。三方向弁９９及び冷却水循環ポンプ９７は、制御装置６０により駆動制御される。

【0026】

本実施形態において、三方向弁９９は、非通電状態で噴射モジュール８０側からラジエータ３側への冷却水の流通を可能にする一方、通電状態で噴射モジュール８０側からバイパス通路９５ｃ側への冷却水の流通を可能にする。したがって、三方向弁９９が通電状態にされ、冷却水循環ポンプ９７を駆動させることにより、内燃機関５が停止している間においても噴射モジュール８０を介して冷却水を循環させることができる。

【0027】

＜２．燃料噴射システムの構成＞
次に、図２を参照して燃料噴射システム９０の構成例を説明する。図２は、燃料噴射システム９０の構成例を示す模式図である。燃料噴射システム９０は、調量ユニット７０と噴射モジュール８０とを備える。噴射モジュール８０は、酸化触媒２１よりも上流側で排気管１１に固定され、排気管１１内に燃料を噴射する。調量ユニット７０は、噴射モジュール８０から噴射する燃料の噴射量を調節する。調量ユニット７０には燃料通路３８ａが接続され、燃料ポンプ３２により圧送される燃料の一部が調量ユニット７０に供給される（図１を参照）。調量ユニット７０と噴射モジュール８０とは燃料通路３８ｂにより接続され、燃料は調量ユニット７０で調量されつつ噴射モジュール８０に供給される。

【0028】

調量ユニット７０は、燃料が流れる方向に沿って上流側から順に、遮断弁７２と、上流側圧力／温度センサ７４と、制御弁７６と、下流側圧力センサ７８とを備える。

【0029】

遮断弁７２は、排気管１１への燃料噴射を行う場合に燃料通路３８ａを開放し、排気管１１への燃料噴射を行わない場合に燃料通路３８ａを遮断する。遮断弁７２は、例えば電磁ソレノイドを備えたオンオフ弁により構成され、通電時に燃料通路３８ａを開放し、非通電時に燃料通路３８ａを遮断する。遮断弁７２は、制御装置６０によって駆動が制御される。例えば制御装置６０は、パティキュレートフィルタ２２の強制再生制御を行う場合に遮断弁７２に通電し、強制再生制御を行わない場合に遮断弁７２への通電を停止する。これにより、制御弁７６への燃料の供給及び停止が切り替えられる。

【0030】

制御弁７６は、噴射モジュール８０を介して排気管１１内に噴射する燃料の噴射量を調節する。制御弁７６は、例えば電磁ソレノイドを備えたオンオフ弁により構成され、制御装置６０から送信されるＰＷＭ（Palse Width Modulation）信号に基づいて駆動される。例えば、制御装置６０は、所定の演算により求められる目標噴射量の燃料を噴射させるために上流側圧力／温度センサ７４のセンサ信号と下流側圧力センサ７８のセンサ信号から得られる差圧、又は上流側圧力／温度センサ７４のセンサ信号に基づいて制御弁７６のデューティ比を制御する。例えば、制御弁７６が通電時に開弁するオンオフ弁の場合、制御装置６０は各噴射サイクルの噴射周期時間に対する通電時間の比を制御する。これにより、噴射モジュール８０へ供給される燃料の量が調節される。

【0031】

上流側圧力／温度センサ７４は、遮断弁７２と制御弁７６とを接続する燃料通路３９ａに設けられ、制御弁７６よりも上流側の燃料の圧力（以下、「上流側燃料圧力」ともいう。）及び燃料温度を検出する。また、下流側圧力センサ７８は、制御弁７６の下流側の燃料通路３９ｂに設けられ、制御弁７６よりも下流側の燃料の圧力（以下、「下流側燃料圧力」ともいう。）を検出する。例えば制御装置６０は、上流側燃料圧力と下流側燃料圧力との差圧又は上流側燃料圧力に基づいて制御弁７６のデューティ比を設定する。同じ量の燃料を噴射モジュール８０へ供給する場合、制御装置６０は、上記の差圧又は上流側燃料圧力が相対的に高いほど制御弁７６のデューティ比を小さく設定する一方、上記の差圧又は上流側燃料圧力が相対的に低いほど制御弁７６のデューティ比を大きく設定する。

【0032】

なお、遮断弁７２と制御弁７６との間に、オリフィス通路又は一方向弁を有し、燃料タンク３０に通じる燃料還流管が接続されていてもよい。燃料還流管を備えることにより、制御弁７６に供給される燃料の圧力が著しく高くなることが防止され、上流側圧力／温度センサ７４等の部品の破損を防ぐことができる。

【0033】

噴射モジュール８０は、噴射弁８１及び冷却ホルダ８７を備える。噴射弁８１は、例えば調量ユニット７０から供給される燃料の圧力に応じて開弁する機械式の開閉弁として構成されている。噴射モジュール８０は、弁体８２、バルブスプリング８４及びバルブシート８６を備える。バルブスプリング８４は、弁体８２をバルブシート８６側に付勢する。調量ユニット７０から供給される燃料の圧力がバルブスプリング８４の付勢力に応じて設定された開弁圧を超えると、弁体８２がバルブシート８６から離間して開弁する。

【0034】

冷却ホルダ８７は、内燃機関５の冷却水が流通可能な冷却室８８を有する。冷却室８８は、噴射弁８１の周囲を取り囲むように形成され、冷却水導入通路９５ａを介して冷却室８８に冷却水が導入され、冷却水導出通路９５ｂを介して冷却室８８から冷却水が導出される。冷却水が冷却水循環通路９５を循環する間、噴射弁８１が有する熱が冷却水に伝達されて、噴射弁８１の加熱が抑制される。また、冷却水導入通路９５ａの一部は、燃料通路３８ｂに隣接して配設されている。これにより、燃料通路３８ｂ内の燃料が有する熱が冷却水に伝達されて、燃料の加熱も抑制される。

【0035】

噴射モジュール８０は、モジュール内の温度を計測するためのモジュール温度センサ８９を備える。モジュール温度センサ８９は、好ましくは、噴射弁８１の弁体８２付近の温度を計測できるように備えられる。

【0036】

図３～図４は、燃料通路３８ｂ及び冷却水導入通路９５ａの構成例を示す説明図である。図３に示すように、燃料通路３８ｂの一部及び冷却水導入通路９５ａの一部は、ともに断熱管９２内に配設されている。これにより、冷却水導入通路９５ａを通過する冷却水により燃料通路３８ｂ内の燃料を冷却する際の冷却効率が高められる。断熱管９２を用いる代わりに、断熱テープ等の断熱材により燃料通路３８ｂ及び冷却水導入通路９５ａを被覆してもよい。

【0037】

また、本実施形態においては、図４に示すように、冷却水導入通路９５ａは、断熱管９２内に燃料通路３８ｂとともに配設された第１の部分９５ａａと、第１の部分をバイパスさせる第２の部分９５ａｂとを有する。第１の部分９５ａａと第２の部分９５ａｂとは、通路切換弁９６を基点に分岐し、冷却水の流路は、第１の部分９５ａａ又は第２の部分９５ａｂに切り換えられる。通路切換弁９６の動作は、制御装置６０により制御される。通路切換弁９６は、第１の部分９５ａａと第２の部分９５ａｂとが合流する位置に設けられてもよい。

【0038】

＜３．制御装置＞
（３－１．構成例）
次に、制御装置６０の構成を具体的に説明する。制御装置６０は、調量ユニット７０を制御し、噴射モジュール８０を介して燃料を排気管１１内に噴射させる。また、制御装置６０は、内燃機関５の停止後に、燃料噴射システム９０の冷却制御を実行する。制御装置６０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサ、及びＲＡＭ（Random Access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等の記憶素子等を備えて構成される。

【0039】

図５は、制御装置６０の機能構成を示す。制御装置６０は、噴射制御部６１と、冷却制御部６３とを備える。噴射制御部６１は、パティキュレートフィルタ２２上に堆積したＰＭを強制的に燃焼させる強制再生制御を行う。制御装置６０は、例えば差圧センサ５４により検出される差圧が基準値を超えたときに強制再生制御を行う。パティキュレートフィルタ２２に捕集されたＰＭの堆積量が多くなるほど、パティキュレートフィルタ２２よりも上流側の圧力と下流側の圧力との差圧が大きくなる。また、制御装置６０は、内燃機関５のイグニッションスイッチがオフにされたときに、内燃機関５を停止する前に強制再生制御を実行してもよい。強制再生制御では、制御装置６０は、燃料噴射システム９０により酸化触媒２１よりも上流の排気管１１内に燃料を噴射する制御を行う。

【0040】

例えば、制御装置６０は、内燃機関５に対して吸気絞り又はポスト噴射等を行い排気ガスの温度を上昇させて酸化触媒２１の温度を上昇させた後、燃料噴射システム９０からの燃料噴射を行ってもよい。これにより、酸化触媒２１では燃料が効率的に酸化され、排気ガスの温度が速やかに上昇する。このとき、制御装置６０は、パティキュレートフィルタ２２に流入する排気ガスの温度が３００～６００℃程度となるように、燃料噴射システム９０からの燃料の噴射量を調節する。このようにして、高温の排気ガスがパティキュレートフィルタ２２へ流入し、パティキュレートフィルタ２２内のＰＭが燃焼する。燃料噴射システム９０からの燃料噴射による強制再生制御は、推定されるパティキュレートフィルタ２２へのＰＭの捕集量に応じて、例えば１５分～３０分程度行われる。

【0041】

冷却制御部６３は、通路切換弁９６、冷却水循環ポンプ９７及び三方向弁９９の動作を制御し、燃料噴射システム９０の冷却制御を行う。具体的に、冷却制御部６３は、温度センサ６のセンサ信号に基づいて、冷却水循環通路９５を介して噴射モジュール８０に導入される冷却水の温度（以下、「入口冷却水温」ともいう。）の情報を取得する。また、冷却制御部６３は、上流側圧力／温度センサ７４のセンサ信号に基づいて、噴射モジュール８０に導入される燃料の温度の情報を取得する。

【0042】

冷却制御部６３は、これらの入口冷却水温及び燃料温度の情報に基づいて、通路切換弁９６の動作を制御する。冷却制御部６３は、入口冷却水温が燃料温度よりも低い場合に、冷却水が冷却水導入通路９５ａの第１の部分９５ａａを通過するように通路切換弁９６を動作させる。一方、冷却制御部６３は、入口冷却水温が燃料温度以上の場合に、冷却水が冷却水導入通路９５ａの第２の部分９５ａｂを通過するように通路切換弁９６を動作させる。これにより、冷却水によって燃料が加熱されないように、冷却水の通路が制御される。

【0043】

また、冷却制御部６３は、内燃機関５の停止後に排気通路内の温度があらかじめ設定した開始閾値を超える場合に冷却装置１００を駆動させ、所定の終了条件が成立した場合に冷却装置１００の駆動を終了させる。具体的に、内燃機関５の停止後には内燃機関５に設けられたポンプ２の駆動が停止して冷却水循環通路９５への冷却水の循環が停止する。そうすると、噴射モジュール８０内に滞留する冷却水は加熱されて沸騰状態になり、噴射弁８１の温度が上昇することになる。このため、冷却制御部６３は、内燃機関５の停止後に噴射モジュール８０が加熱され得る状態にある場合には、冷却水循環ポンプ９７を駆動して、噴射モジュール８０へ冷却水を循環させる。

【0044】

また、冷却制御部６３は、噴射モジュール８０が加熱されるおそれがなくなる状態となった場合に、冷却水循環ポンプ９７を停止して、噴射モジュール８０への冷却水の循環を終了させる。これにより、内燃機関５の停止後に噴射モジュール８０が加熱されて燃料が劣化することによる噴射弁８１の損傷や固着が抑制される。

【0045】

（３－２．動作例）
次に、制御装置６０の冷却制御部６３による燃料噴射システム９０の冷却制御時の動作例を説明する。

【0046】

図６は、内燃機関５の運転が停止するまでの制御装置６０の処理の一例を示すフローチャートである。冷却制御部６３は、内燃機関５の運転中、つまり、内燃機関５に設けられたポンプ２が駆動して冷却水循環通路９５を冷却水が循環している間、上流側圧力／温度センサ７４により計測される燃料温度Ｔ＿ｆが、温度センサ６により計測される入口冷却水温Ｔ＿ｃを上回っているか否かを判別する（ステップＳ１１）。

【0047】

燃料温度Ｔ＿ｆが入口冷却水温Ｔ＿ｃを上回っている場合（Ｓ１１／Ｙｅｓ）、冷却制御部６３は、冷却水導入通路９５ａの第１の部分９５ａａを冷却水が通過するように通路切換弁９６を動作させる（ステップＳ１３）。これにより、燃料通路３８ｂ内の燃料が冷却水により冷却される。一方、燃料温度Ｔ＿ｆが入口冷却水温Ｔ＿ｃ以下の場合（Ｓ１１／Ｎｏ）、冷却制御部６３は、冷却水導入通路９５ａの第２の部分９５ａｂを冷却水が通過するように通路切換弁９６を動作させる（ステップＳ１５）。これにより、燃料通路３８ｂ内の燃料の温度が冷却水の熱の影響を受けて上昇することを防ぐことができる。

【0048】

そして、冷却制御部６３は、内燃機関５が停止したか否かを判別する（ステップＳ１７）。冷却制御部６３は、内燃機関５が運転している間（Ｓ１７／Ｎｏ）、燃料温度Ｔ＿ｆ及び入口冷却水温Ｔ＿ｃに基づく通路切換弁９６の動作制御を繰り返す一方、内燃機関５が停止した場合（Ｓ１７／Ｙｅｓ）、通路切換弁９６の動作制御を終了する。このようにして、冷却制御部６３は、内燃機関５の運転中に、噴射モジュール８０に供給される燃料の温度上昇を抑制する。

【0049】

図７は、内燃機関５のイグニッションスイッチがオフになった後の制御装置６０の処理の一例を示すフローチャートである。内燃機関５のイグニッションスイッチがオフになった後、噴射制御部６１は、所定期間、噴射モジュール８０を介して、酸化触媒２１の上流側で排気管１１内に燃料を噴射させる（ステップＳ２１）。この間、内燃機関５の運転は継続され、高温となる排気ガスによってパティキュレートフィルタ２２に堆積しているＰＭが燃焼され、パティキュレートフィルタ２２が再生される。パティキュレートフィルタ２２の再生制御が終了すると内燃機関５は停止する。これにより、内燃機関５に備えられたポンプ２による冷却水の循環が停止する。

【0050】

次いで、内燃機関５が停止されると、冷却制御部６３は、温度センサ５０により計測される排気温度Ｔ＿ｇがあらかじめ設定された開始閾値Ｔ＿０を上回っているか否かを判別する（ステップＳ２３）。開始閾値Ｔ＿０は、燃料が熱劣化し得る温度や排気管１１から噴射弁８１への熱伝達率等を考慮して適切な温度に設定されてよい。排気温度Ｔ＿ｇが開始閾値Ｔ＿０以下の場合（Ｓ２３／Ｎｏ）、燃料の熱劣化による噴射モジュール８０の損傷のおそれがないと考えられるため、冷却制御部６３は、本ルーチンを終了させる。

【0051】

一方、排気温度Ｔ＿ｇが開始閾値Ｔ＿０を上回っている場合（Ｓ２３／Ｙｅｓ）、冷却制御部６３は、冷却水導出通路９５ｂの冷却水がバイパス通路９５ｃを介して冷却水導入通路９５ａに流れるように三方向弁９９を動作させ、冷却水循環ポンプ９７の駆動を開始させる（ステップＳ２４）。これにより、内燃機関５が停止状態であるにもかかわらず、噴射モジュール８０へ冷却水が循環する。このため、内燃機関５の停止後に残留する排気熱が噴射モジュール８０に伝達される場合であっても、噴射モジュール８０の温度上昇を抑制することができる。

【0052】

次いで、冷却制御部６３は、冷却水の循環を終了させる終了条件が成立したか否かを判別する（ステップＳ２７）。終了条件は、例えば、噴射弁８１の温度に相関する所定の温度の上昇速度があらかじめ設定した終了基準値を下回ることであってもよい。具体的に、終了条件は、モジュール温度センサ８９により計測されるモジュール温度の上昇速度が、所定の終了基準値を下回ることであってよい。つまり、噴射弁８１に対する排気熱の影響が小さくなり、以降の温度上昇幅が小さいと判断され得る場合に、冷却水の循環を終了させることができる。

【0053】

また、終了条件は、冷却装置１００の駆動時間、つまり、冷却水循環ポンプ９７による冷却水の循環を開始してからの経過時間が、あらかじめ設定した終了基準値を超えることであってもよい。つまり、以降の噴射弁８１の温度上昇幅が小さいと見込まれる時間以上、冷却水の循環を行った後に、冷却水の循環を終了させることができる。

【0054】

また、終了条件は、噴射弁８１の温度に相関する所定の相関温度の上昇後、当該相関温度が、冷却装置１００を駆動させた際の初期値、又は、初期値に所定値を加算した終了基準値まで低下することであってもよい。例えば、モジュール温度センサ８９により計測されるモジュール温度の上昇後、モジュール温度が、冷却水循環ポンプ９７による冷却水の循環を開始した際の値、あるいは、当該初期値に所定値を加算した終了基準値まで低下した場合に、冷却水の循環を終了させることができる。

【0055】

また、終了条件は、温度センサ５０により計測される排気温度Ｔ＿ｇがあらかじめ設定した終了基準値まで低下することであってもよい。内燃機関５はすでに停止しているために、排気温度Ｔ＿ｇが終了基準値まで低下した後には噴射弁８１の温度上昇幅が小さいと見込まれるため、かかる条件の成立時に冷却水の循環を終了させることができる。

【0056】

本実施形態において、冷却制御部６３は、上記の４つの条件のいずれか１つが成立した場合に、終了条件が成立したと判別する。これにより、冷却制御の時間が過度に長時間になることを避けつつ、噴射弁８１の過度な温度上昇を抑制することができる。

【0057】

終了条件が成立していない場合（Ｓ２７／Ｎｏ）、冷却制御部６３は、終了条件が成立するまで、ステップＳ２７の判別を繰り返す。そして、終了条件が成立したときに（Ｓ２７／Ｙｅｓ）、冷却制御部６３は、冷却水循環ポンプ９７の駆動を停止させるとともに、三方向弁９９の動作を終了させる（ステップＳ２９）。これにより、冷却制御が終了する。

【0058】

なお、内燃機関５の停止後においても、燃料温度Ｔ＿ｆが入口冷却水温Ｔ＿ｃよりも高い場合に、冷却水導入通路９５ａの第１の部分９５ａａに冷却水を通過させることにより、燃料通路３８ｂ内に滞留する燃料の温度上昇抑制することもできる。これにより、燃料の熱劣化をより抑制することができる。

【0059】

以上説明したように、本実施形態に係る燃料噴射システム９０によれば、内燃機関５の停止後に、排気熱の影響を受けて噴射モジュール８０が加熱され得る場合に、冷却装置１００が駆動される。これにより、燃料の熱劣化による噴射弁８１の損傷や固着を抑制することができる。

【0060】

また、本実施形態に係る燃料噴射システム９０によれば、内燃機関５の冷却水を噴射モジュール８０に導入するための冷却水導入通路９５ａの一部が、噴射モジュール８０に燃料を供給する燃料通路３８ｂに隣接して配置される。これにより、燃料通路３８ｂ内の燃料も冷却することができ、燃料の熱劣化による噴射弁８１の損傷や固着をさらに抑制することができる。

【0061】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【0062】

例えば、上記実施形態では、噴射モジュール８０に冷却水を導入する冷却水導入通路９５ａが第１の部分９５ａａ及び第２の部分９５ａｂに分岐し、このうちの第１の部分９５ａａが燃料通路３８ｂに隣接して配設されていたが、本発明において、冷却水導入通路９５ａの一部分が燃料通路３８ｂに隣接配置されることは必須ではない。

【0063】

また、冷却水導入通路９５ａの一部を燃料通路３８ｂに隣接配置させる構成は、上記実施形態の例に限定されない。冷却水導入通路９５ａを分岐部分のない一本の通路とする一方、燃料通路３８ｂを、冷却水導入通路９５ａに隣接する第１の部分と、当該第１の部分をバイパスさせる第２の部分とに分けて構成してもよい。この場合、燃料温度Ｔ＿ｆが入口冷却水温Ｔ＿ｃよりも高い場合に、燃料を第１の部分を通過させるように制御することで、噴射モジュール８０に導入される燃料の温度の上昇を抑制することができる。

【0064】

また、上記実施形態では、内燃機関５の停止後において噴射モジュール８０を冷却する冷却装置１００として、バイパス通路９５ｃ、冷却水循環ポンプ９７及び三方向弁９９を冷却水循環通路９５に追加した装置を用いたが、本発明はかかる例に限定されない。内燃機関５の停止後において噴射モジュール８０を冷却する冷却装置１００として、冷却水循環通路９５を用いない、独立した冷却装置が用いられてもよい。

【0065】

また、上記実施形態にかかる噴射システムは、燃料噴射システムに限らず、排気通路内に液体還元剤を供給する還元剤噴射システムにも適用することができる。この場合、噴射モジュールあるいは電磁制御式の噴射弁の温度が、噴射弁の耐熱温度あるいは液体還元剤の組成が変化し得る温度を超えないように、冷却制御部による冷却制御が行われる。

【符号の説明】

【0066】

１：排気浄化システム、４：冷却水回路、５：内燃機関、６：温度センサ、１１:排気管、２１：酸化触媒、２２：パティキュレートフィルタ、３８ａ・３８ｂ：燃料通路、５０：温度センサ、６０：制御装置、６１：噴射制御部、６３：冷却制御部、７０：調量ユニット、７４：上流側圧力／温度センサ、８０：噴射モジュール、８１：噴射弁、８７：冷却ホルダ、８８：冷却室、８９：モジュール温度センサ、９０：燃料噴射システム、９２：断熱管、９５：冷却水循環通路、９５ａ：冷却水導入通路、９５ａａ：第１の部分、９５ａｂ：第２の部分、９５ｂ：冷却水導出通路、９５ｃ：バイパス通路、９６：通路切換弁、９７：冷却水循環ポンプ、９９：三方向弁、１００：冷却装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】