(57)【要約】【課題】噴霧通路出口においてデポジットの堆積を防止することが可能な添加弁の保持構造を提供する。【解決手段】内燃機関の排気ガスに添加剤を添加する添加弁２０と、添加弁２０を保持するホルダ１０と、排気マニホールド３０と、ホルダ１０と排気マニホールド３０とに挟まれたガスケット４０とを備え、排気マニホールド３０には排気通路３１が設けられており、添加弁２０の先端２１から排気通路３１まで延びる噴霧通路１１がホルダ１０に設けられており添加弁２０の先端２１から噴霧通路３１内に添加剤が噴霧され、噴霧が排気通路３１に到達することを可能にする孔４０ｈが噴霧通路１１の出口１３に連なるように設けられ、孔４０ｈの周辺に噴霧通路１１から供給される噴霧に露出するようにガスケット４０表面にデポジットを防止する層としてのコーティング４１が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガスに添加剤を添加する添加弁と、
前記添加弁を保持するホルダと、
前記ホルダが取り付けられる排気マニホールドと、
前記ホルダと前記排気マニホールドとに挟まれたガスケットとを備え、
前記排気マニホールドには排気ガスが流れる排気通路が設けられており、
前記添加弁の先端から前記排気通路まで延びる噴霧通路が前記ホルダに設けられており前記添加弁の先端から前記噴霧通路内に添加剤が噴霧され、
前記噴霧通路からの添加剤の噴霧が前記排気通路に到達することを可能にする孔に前記噴霧通路の出口に連なるように前記ガスケットが設けられており、前記孔の周辺において前記噴霧通路から供給される噴霧に露出するように前記ガスケット表面にデポジットを防止する層が設けられている、添加弁の保持構造。
【請求項２】
前記デポジットを防止する層はコーティングにより形成される、請求項１に記載の添加弁の保持構造。
【請求項３】
前記噴霧通路は前記排気通路に近づくにつれて内径が大きくなる、軸方向に沿った断面において扇形である、請求項１または２に記載の添加弁の保持構造。
【請求項４】
前記ガスケットおよび前記デポジットを防止する層は前記排気マニホールドから前記添加弁に向かって前記噴霧通路の壁面に沿って前記デポジットを防止する層が内側となるように延びている、請求項３に記載の添加弁の保持構造。
【請求項５】
前記ガスケットおよび前記デポジットを防止する層は前記噴霧通路の出口で曲げられて前記添加弁から遠ざかる方向に延びかつ前記噴霧通路と連通する空間を形成しており、前記空間に向かい合い前記空間を取り囲むように前記デポジットを防止する層が配置されている、請求項１または２に記載の添加弁の保持構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は，添加弁の保持構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼルエンジンの排気ガス中のＰＭ(particulate matter)を除去するフィルタ(DPF：Diesel Particulate Filter)内の詰まりを解消する目的で、ＤＰＦより上流側に添加弁を設け、そこから噴射する軽油等の添加剤によってＤＰＦ内の温度を上昇させてＰＭを燃焼除去（再生）させる機構がある。
【０００３】
この添加弁はＰＭの含まれた高温の排気ガス中に添加剤を噴射する。その結果、いわゆるデポジット生成の３要素（ＨＣ(Hydrocarbon)、すす、温度）が揃う事によって、添加弁の先端（噴霧孔）またはその周辺部分にデポジットが堆積してしまい、最終的にはそのデポジットによって添加弁先端付近が覆われてしまい、噴射が不可能になってしまう不具合がある。
【０００４】
これを防止する目的の技術として、例えば特開２０１１−１０６４３０号公報（特許文献１）では、添加弁先端と排気通路をつなぐ噴霧通路の形状を広角の扇形状としている。これにより、噴霧燃料の拡散範囲と噴霧通路との干渉を防止している。噴霧通路壁面へのＨＣの供給を無くすことでデポジットを防止している。
【０００５】
上記構造によって理論的には噴霧と噴霧通路の干渉は防止されるが、実際のエンジン運転環境では排気の速度変化または排気脈動などの複雑な流れによって、噴霧は狭角の扇形状だけにとどまらずに拡散してしまう。このため噴霧通路にも噴霧の一部が到達し、排気ガスと混じることによって噴霧通路の壁面にデポジットが発生し、堆積するという問題があった。噴霧通路壁面にデポジットが堆積すると噴霧がデポジット表層部に干渉することでデポジットは成長する。運よくデポジットが剥離することもあるが最終的には添加弁先端をデポジットが覆い、噴射する添加剤量が少なくなるか、あるいは最悪は完全に噴射が不可能になる。
【０００６】
添加弁からの噴射が不足するか、もしくは不可能になると、ＤＰＦの再生が不十分となるおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１１−１０６４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
図６は、従来の添加弁の保持構造を示す断面図である。図６で示すように、添加弁の保持構造１では、排気マニホールド上に固定されたホルダ１０に添加弁２０が保持されている。添加弁２０の先端２１は噴霧通路１１に露出している。噴霧通路１１の周りに水ジャケット１２が配置されている。水ジャケット１２に冷却水が流されて噴霧通路１１および添加弁２０の先端２１が冷却される。噴霧通路１１は排気通路３１に接続されている。
【０００９】
この構造では、先端２１と排気通路３１の間に直径が６ｍｍ程度の細径の噴霧通路１１が設けられている。この場合、細径の噴霧通路１１と噴霧（拡散範囲）は干渉することになるが、それでも細径の噴霧通路１１によって先端２１と排気ガスの距離を離すことができる。その結果、先端２１へＰＭが到達することを防くことが可能になる。さらに水ジャケット１２で先端２１と噴霧通路１１を冷却することでこれらの温度低減も可能になる。この為、デポジットの３要素で考えた場合、ＰＭの減少と温度の低減が可能になることから、先端２１および噴霧通路１１の途中まではデポジット生成を防止することが可能になる。
【００１０】
しかしながら、噴霧通路１１の出口１３（排気通路３１と噴霧通路１１の交差部）はＰＭが到達し、ＨＣが存在し、さらに温度も高い為、この部分にはデポジットが堆積してしまうという問題点があった。
【００１１】
そこで、この発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、噴霧通路出口においてデポジットの堆積を防止することが可能な添加弁の保持構造を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に従った添加弁の保持構造は、内燃機関の排気ガスに添加剤を添加する添加弁と、添加弁を保持するホルダと、ホルダが取り付けられる排気マニホールドと、ホルダと排気マニホールドとに挟まれたガスケットとを備える。排気マニホールドには排気ガスが流れる排気通路が設けられている。添加弁の先端から排気通路まで延びる噴霧通路がホルダに設けられており添加弁の先端から噴霧通路内に添加剤が噴霧される。噴霧通路からの添加剤の噴霧が排気通路に到達することを可能にする孔が噴霧通路の出口に連なるようにガスケットに設けられており、孔の周辺において噴霧通路から供給される噴霧に露出するようにガスケット表面にデポジットを防止する層が設けられている。
【００１３】
このように構成された添加弁の保持構造では、孔の周辺において噴霧通路から供給される噴霧に露出するようにガスケット表面にデポジットを防止する層が設けられているため、孔の周辺においてデポジットの堆積を防止できる。さらに、デポジットの堆積を防止する層はガスケット表面に設けられるため、デポジットを防止する層は従来から存在するガスケットによって保持される。その結果、デポジットを防止する層を保持するための新たな構成を追加することなく、簡便な構成でデポジットを防止する層を保持することができる。
【００１４】
好ましくは、デポジットを防止する層はコーティングである。この場合、ガスケットの表面をコーティングするだけでデポジットを防止する層を形成することができ、簡単な方法でデポジットを防止する層を製造することができる。
【００１５】
好ましくは、噴霧通路は排気通路に近づくにつれて内径が大きくなる、軸方向に沿った断面において扇形である。この場合、噴霧通路の内径は排気通路に近づくにつれて大きくなるため噴霧通路の形状が噴霧の拡散形状と近くなり、噴霧が噴霧通路の壁面に接触しにくくなる。その結果、噴霧通路の出口付近においてデポジットの堆積を抑制することができる。
【００１６】
好ましくは、ガスケットおよびデポジットを防止する層は排気マニホールドから添加弁に向かって噴霧通路の壁面に沿ってデポジットを防止する層が内側となるように延びている。この場合、噴霧通路の壁面に沿ってデポジットを防止する層が内側となるように延びているため、噴霧通路の壁面においてもデポジットの堆積を防止できる。
【００１７】
好ましくは、ガスケットおよびデポジットを防止する層は噴霧通路の出口で曲げられて添加弁から遠ざかる方向に延びかつ噴霧通路と連通する空間を形成しており、空間に向かい合うようにデポジットを防止する層が配置されている。この場合、噴霧通路と連通する空間に向かい合い空間を取り囲むようにデポジットを防止する層が配置されるため、噴霧通路と連通する空間に噴霧通路から添加剤の噴霧が供給されても当該空間取り囲むデポジットを防止する層によりでデポジットの堆積を防止できる。
【発明の効果】
【００１８】
噴霧通路出口においてデポジットの堆積を防止することが可能な添加弁の保持構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態１に従った添加弁の保持構造１を示す図であり、ガスケットを省略した図である。
【図２】実施の形態１に従った添加弁の保持構造１を示す図であり、ホルダ１０と排気マニホールド３０との接続部分周辺を示す図である。
【図３】実施の形態２に従った添加弁の保持構造１を示す図であり、ホルダ１０と排気マニホールド３０との接続部分周辺を示す図である。
【図４】実施の形態３に従った添加弁の保持構造１を示す図であり、ホルダ１０と排気マニホールド３０との接続部分周辺を示す図である。
【図５】実施の形態４に従った添加弁の保持構造１を示す図であり、ホルダ１０と排気マニホールド３０との接続部分周辺を示す図である。
【図６】従来の添加弁の保持構造１を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、この発明の実施の形態について説明する。以下の実施の形態では同一または相当する部分については同一の参照番号を付し、その説明については繰り返さない。また、各実施の形態を組み合わせることも可能である。
【００２１】
（実施の形態１）
（構成の説明）
図１は、実施の形態１に従った添加弁の保持構造を示す図である。図２は、実施の形態１に従った添加弁の保持構造１を示す図であり、ホルダ１０と排気マニホールド３０との接続部分周辺を示す図である。
【００２２】
図１および図２で示すように、実施の形態１に従った添加弁の保持構造１は、添加弁２０を保持するためのホルダ１０と、ホルダ１０が載置される排気マニホールド３０とを有する。ホルダ１０は排気マニホールド３０とは別体で設けられている。
【００２３】
ホルダ１０には添加弁２０が嵌合している。添加弁２０の先端２１から添加剤が噴射される。ホルダ１０には、先端２１から噴射された添加剤を案内するための噴霧通路１１が設けられている。
【００２４】
添加弁より噴射される添加剤としてはＤＰＦ用の添加剤であれば、軽油等である。また、排気中の窒素酸化物を浄化するＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）であれば、尿素等である。
【００２５】
添加弁２０および噴霧通路１１を冷却するための水ジャケット１２がホルダ１０に設けられている。水ジャケット１２にはエンジンを冷却するための冷却水が流される。水ジャケット１２により噴霧通路１１および添加弁２０を冷却してデポジットの堆積を抑制できる。
【００２６】
排気マニホールド３０には、内燃機関の燃焼室から排出される排気が流れる排気通路３１が設けられる。排気通路３１内を矢印３５で示す方向に排気が流れる。排気は高温であり、かつ、排気内には添加剤の不完全燃焼により発生したＰＭが含まれている。
【００２７】
図２で示すように、ホルダ１０と排気マニホールド３０との間にはガスケット４０が設けられている。ガスケット４０は、たとえばステンレス鋼または銅により構成されており、排気マニホールド３０とホルダ１０との間から排気ガスが漏れないようにする働きを有する。
【００２８】
ガスケット４０の表面にはデポジットを防止する薄い層としてのコーティング４１が設けられている。コーティング４１は表面処理の一種である。コーティング４１を構成する材質として、二硫化モリブデンにグラファイトを付加したコーティング、フッ素系樹脂コーティング、シリカなどを主成分としたガラス系コーティング、ＣＶＤ法による炭化ケイ素（ＳｉＣ）コーティング、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）コーティング等がある。
【００２９】
コーティング４１の材質はこれらの限定されるものでなく、デポジットの堆積を防止できるものであればよい。コーティング４１は、たとえばメッキにより構成されていてもよい。
【００３０】
ガスシール部３２ではガスケット４０は排気マニホールド３０とホルダ１０とに挟まれて排気ガスの漏れを防止する。排気マニホールド３０の開口部分３３には、排気ガスの漏れが発生しないため本来であればガスケット４０は必要ない。しかしながら、コーティング４１を保持するために開口部分３３にもガスケット４０が設けられている。
【００３１】
ガスケット４０には孔４０ｈが設けられている。孔４０ｈに対応するように、コーティング４１にも孔４１ｈが設けられている。孔４０ｈ，４１ｈは、軸方向（噴霧通路１１の延びる方向）から見ると円形状である。図２で示す断面に孔４０ｈ，４１ｈは噴霧通路１１に連通している。そのため、添加弁２０の先端２１から添加剤が噴射されると、その噴霧は噴霧通路１１、孔４０ｈ，４１ｈを経由して排気通路３１内に到達する。
【００３２】
すなわち、実施の形態１における添加弁２０の保持構造１では、内燃機関の排気ガスに添加剤を添加する添加弁２０と、添加弁２０を保持するホルダ１０と、ホルダ１０が取り付けられる排気マニホールド３０と、ホルダ１０と排気マニホールド３０とに挟まれたガスケット４０とを備え、排気マニホールド３０には排気ガスが流れる排気通路３１が設けられており、添加弁２０の先端２１から排気通路３１まで延びる噴霧通路１１がホルダ１０に設けられており添加弁２０の先端２１から噴霧通路１１内に添加剤が噴霧され、噴霧通路１１からの添加剤の噴霧が排気通路３１に到達することを可能にする孔４０ｈが噴霧通路１１の出口１３に連なるようにガスケット４０に設けられており、孔４０ｈの周辺において噴霧通路１１から供給される噴霧に露出するようにガスケット４０表面にデポジットを防止する層としてのコーティング４１が設けられている。
【００３３】
（効果の説明）
噴霧通路１１の出口１３において、デポジットを堆積させない機能を発揮するためガスケット４０との表面にコーティング４１が噴霧通路１１から供給される噴霧に露出するように設けられている。このため、コーティング４１周辺においてデポジット堆積のための３要素（温度、ＰＭ、ＨＣ）が揃ったとしてもコーティング４１の表面にデポジットが堆積することを防止できる。その結果、デポジットの堆積に起因する問題を発生させない。
【００３４】
コーティング４１を保持するガスケット４０は、従来から存在するものであり、形状を変更するだけで、新たに設けられるものではない。その結果、新たな部材を追加することなく、コーティング４１を保持することができる。
【００３５】
噴霧通路１１および添加弁２０の先端２１は水ジャケット１２によって冷却されるため温度の上昇を抑制できる。さらに、ＰＭの濃度も低いため、デポジットの堆積を防止できる。
【００３６】
ガスケット４０はホルダ１０より安価で、分解時には交換が容易い部品の為、万一、コーティング４１が剥がれたり、劣化したとしても、安価かつ容易にコーティング４１付きのガスケット４０を交換する事が可能になる。
【００３７】
副次的効果として、コーティング４１の機能にデポジット付着防止に加えてガスシール性向上効果も織り込むことで、ガスケット４０本来の機能であるホルダ１０と排気マニホールド３０間のガスシール性能をさらに向上できる。
【００３８】
（実施の形態２）
図３は、実施の形態２に従った添加弁の保持構造１を示す図であり、ホルダ１０と排気マニホールド３０との接続部分周辺を示す図である。図３で示すように実施の形態２では、噴霧通路１１の内径は、下流側、すなわち、添加弁２０の先端２１から遠い側で大きくなっている。言い換えれば、噴霧通路１１は排気通路３１に近づくにつれて内径が大きくなっている。図３で示す断面においては、噴霧通路１１は扇形である。
【００３９】
添加弁２０の先端２１から噴射された添加剤は噴霧通路１１の軸方向に進みつつ、それと直交する横方向にも拡散しながら噴霧通路１１内を通過する。そのため、下流になればなるほど拡散により噴霧の幅は大きくなる。噴霧と噴霧通路１１とが接触するとその部分でデポジットが堆積しやすくなるため、デポジットの堆積を防止するためには噴霧と噴霧通路１１とを接触させない方がよい。実施の形態２では噴霧の幅が広がる下流側において噴霧通路１１の幅を広げているため、噴霧と噴霧通路１１との接触を防止し、デポジット堆積を防止できる。
【００４０】
（実施の形態３）
図４は、実施の形態３に従った添加弁の保持構造１を示す図であり、ホルダ１０と排気マニホールド３０との接続部分周辺を示す図である。図４で示すように、実施の形態３では、断面扇形の噴霧通路１１内にガスケット４０およびコーティング４１が設けられている点において、実施の形態２と異なる。ガスケット４０の折り曲げ部４０ａおよびコーティング４１の折り曲げ部４１ａは、ともに噴霧通路１１の壁面に沿って延びている。
【００４１】
すなわち、ガスケット４０およびコーティング４１は前記排気マニホールド３０から前記添加弁２０に向かって前記噴霧通路１１の壁面に沿ってコーティング４１が内側となるように延びている。
【００４２】
この実施の形態では、扇形の噴霧通路１１の壁面にコーティング４１の折り曲げ部４１ａが設けられるため、噴霧通路１１の壁面にデポジットが堆積することを効果的に抑制することができる。すなわち、ガスケット４０の形状を噴霧通路１１と同様の扇形形状に成形するため、出口１３における下面平面部分以外の噴霧通路１１部分も同様にコーティング４１で覆うことができる。この際、ガスケット４０の多くは金属製の板をプレス成形して製作することが多い為、扇形等の形状もプレス成形によって簡便に安価に製作することができる。
【００４３】
（実施の形態４）
図５は、実施の形態４に従った添加弁の保持構造１を示す図であり、ホルダ１０と排気マニホールド３０との接続部分周辺を示す図である。図５で示すように、実施の形態４では実施の形態１から３と比較して、ガスケット４０とコーティング４１との積層方向が逆である。ガスケット４０の先端が折り曲げられて突起４０ｂを構成している。ガスケット４０の突起４０ｂとコーティング４１の突起４１ｂとは所定の空間４０ｓを取り囲むように配置される。空間４０ｓは噴霧通路１１と連通している。空間４０ｓに露出するようにコーティング４１の突起４１ｂが設けられている。空間４０ｓは円柱状である。
【００４４】
すなわち、ガスケット４０およびコーティング４１は前記噴霧通路１１の出口１３で曲げられて前記添加弁２０から遠ざかる方向に延びかつ前記噴霧通路１１と連通する空間４０ｓを形成しており、前記空間４０ｓに向かい合い前記空間４０ｓを取り囲むようにコーティング４１が配置されている。
【００４５】
添加弁２０の先端２１から噴射された添加剤は噴霧通路１１を経由して空間４０ｓおよび排気通路３１内に流れ込む。この実施の形態ではガスケット４０の一方側にのみコーティング４１が設けられているが、ガスケット４０の両面にコーティング４１が設けられていてもよい。
【００４６】
この実施の形態では、空間４０ｓに露出するようにコーティング４１が出口１３において設けられているため、デポジットの堆積を防止できる。すなわち、噴霧通路１１の出口１３部分から連続するガスケット４０の突起部４０ｂ内側にコーティング４１を設けることでデポジット付着を防止できる。
【００４７】
噴霧通路１１の出口１３部分はガスケット４０およびその突起４０ｂによって排気ガスから更に距離をとることができるので、ＰＭ低減と温度低下の更なる向上ができ、デポジット生成を防止できる。突起４０ｂの形状は金属製のガスケット４０であれば実施の形態３と同様にプレス成形で簡便かつ安価に製作できる。
【００４８】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００４９】
１  添加弁の保持構造、１０  ホルダ、１１  噴霧通路、１２  水ジャケット、１３  出口、２０  添加弁、２１  先端、３０  排気マニホールド、３１  排気通路、３２  ガスシール部、３３  開口部分、３５  矢印、４０  ガスケット、４０ａ，４１ａ  折り曲げ部、４０ｂ，４１ｂ  突起、４０ｈ，４１ｈ  孔、４０ｓ  空間、４１  コーティング。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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