(57)【要約】【課題】排気浄化装置に関し、簡素な構成で噴射範囲を拡大し、以て噴霧障害の防止や浄化効率の向上を図る。【解決手段】内燃機関の排気通路１１の内部へ添加剤を噴射する添加剤噴射弁１を設けるとともに、該添加剤噴射弁を回転駆動する回転駆動手段２を設ける。回転駆動手段２による添加剤噴射弁１の回転中心軸を該添加剤の噴射方向に非平行とする。【選択図】図２
2010112233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路へ添加剤を噴射する添加剤噴射手段と、
該添加剤の噴射方向に対して所定の角度で傾斜した回転軸を中心として該添加剤噴射手段を回転駆動する回転駆動手段と
を備えたことを特徴とする、排気浄化装置。
【請求項２】
該添加剤噴射手段が、軸状に形成されるとともに、
該回転駆動手段が、該添加剤噴射手段の中心軸を該回転軸として該添加剤噴射手段を回転駆動する
ことを特徴とする、請求項１記載の排気浄化装置。
【請求項３】
該排気通路の壁面に一端が開口して該排気通路と連通し、他端に該添加剤噴射手段を配設する収容部をさらに備え、
該添加剤噴射手段が、該収容部の内部から該収容部の外部へと該添加剤を噴射するとともに、
該回転駆動手段が、該添加剤噴射手段を回転駆動して該添加剤の噴射方向を該収容部の壁面方向へと変更する
ことを特徴とする、請求項２記載の排気浄化装置。
【請求項４】
該添加剤噴射手段が、排気の流通方向及び該流通方向に対する直交方向のそれぞれに対して傾斜して配向されるとともに、該添加剤を噴射する一端側が他端側よりも該排気通路の下流側に位置するように配置されている
ことを特徴とする、請求項３記載の排気浄化装置。
【請求項５】
該添加剤噴射手段から噴射される該添加剤に気泡を生じさせる超音波振動子と、
該回転駆動手段によって該添加剤の噴射方向が該収容部の壁面方向へと変更されているときに、該超音波振動子を駆動する制御装置とをさらに備えた
ことを特徴とする、請求項３又は４記載の排気浄化装置。
【請求項６】
該排気通路上に介装された排気浄化触媒と、
該排気浄化触媒の上流側において該排気通路を屈曲してなる屈曲部とをさらに備え、
該添加剤噴射手段が、該屈曲部から該排気浄化触媒へと該添加剤を噴射するとともに、
該回転駆動手段が、該添加剤噴射手段を回転駆動して該添加剤の噴射方向を該屈曲部における屈曲の内側方向へと変更する
ことを特徴とする、請求項２記載の排気浄化装置。
【請求項７】
該排気通路における排気流量を検出する排気流量検出手段をさらに備え、
該回転駆動手段が、該排気流量検出手段で検出された該排気流量が多いときに、該添加剤の噴射方向を該屈曲の排気上流寄りに変更する
ことを特徴とする、請求項６記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関から排出される排気ガスを浄化するための排気浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関から排出される排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）や一酸化炭素（ＣＯ），パティキュレートマター（炭素を含む粒子状物質，以下ＰＭと略す）を除去して浄化するための手法が多数提案されている。具体的には、三元触媒を用いて排気ガス中の未燃燃料（ＨＣ），ＣＯ及びＮＯｘを反応させ、二酸化炭素（ＣＯ２）や無害の窒素ガス（Ｎ２）へ還元する方法や、排気ガス中のＰＭをフィルタで捕集しつつ二酸化窒素（ＮＯ２）を用いて燃焼除去する方法、アンモニア（ＮＨ３）を用いてＮＯｘを触媒上で還元させる方法などが公知である。
【０００３】
上記のような排気浄化方法において、排気ガス中へ添加剤を供給するインジェクタ装置を排気通路に併設することによって、触媒やフィルタ上での酸化・還元反応を促進させるようにしたものがある。例えば、燃料（ＨＣ）を噴射する還元剤添加ノズルを排気管内に設け、噴射されたＨＣを排気浄化触媒に対する還元剤として作用させるとともにフィルタ温度を上昇させて、排気浄化触媒を活性化するものや、ＮＯｘとＮＨ３とを反応させうる還元型触媒の上流側の排気管に尿素水〔ＣＯ（ＮＨ２）２〕の噴射弁を設けて還元型触媒上でのＮＯｘ還元反応を促すものなどが知られている。
【０００４】
ところで、このようなインジェクタ装置を排気ガスに晒した状態で排気通路内に設けると、熱による劣化やインジェクタ装置の噴孔での成分固化のおそれが生じやすくなる。そこで、インジェクタ装置の保護を図るべく、噴孔が排気ガスの流れに直接晒されないようにインジェクタ装置を配置することが提案されている。
例えば、特許文献１には、排気通路の側面に円錐形状の噴射空間を設けてその内部にインジェクタ装置の噴孔を配置し、噴射空間を介して添加剤を排気通路内へ供給する構成が開示されている。この技術では、排気ガスが流入しにくい形状の噴射空間を形成することによって、インジェクタ装置の排気ガス流への暴露を防止し、噴孔を保護している。
【特許文献１】特開２００４−１９７６３５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術のような構造では、排気ガスが噴射空間の内部へ流入しにくいが故に、インジェクタ装置の噴孔近傍で蒸発した添加剤成分が噴射空間の内部壁面に付着しやすく、そのまま堆積しやすいという課題がある。例えば、ＨＣを噴射するインジェクタ装置の場合、蒸発した燃料がバインダーとして作用し、排気通路側から僅かに流入してくるＰＭと結合して噴射空間の内壁にデポジット層を生成するおそれがある。このようなデポジット層は噴射空間自体の形状や容積を圧迫することになり、噴霧障害の原因となりかねない。
【０００６】
また、特許文献１に記載の技術では、インジェクタ装置から噴射される添加剤の噴射方向が一方向に固定されているため、均一な拡散濃度を確保できない場合が生じるという課題もある。すなわち、排気通路を流通する排気ガス流量はエンジンの運転状態に応じて変化するため、排気流量の増加によって噴射された添加剤が排気管内で押し流された場合には排気管内の排気流に対する垂直面上における添加剤の分布が不均一になってしまう。そのため、排気浄化触媒へ供給される添加剤の濃度にも偏りが生じ、良好な浄化効率が得られなくなるおそれがある。
【０００７】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたもので、簡素な構成で噴射範囲を拡大し、以て噴霧障害の防止や浄化効率の向上を図ることができるようにした、排気浄化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の排気浄化装置（請求項１）は、内燃機関の排気通路へ添加剤を噴射する添加剤噴射手段（インジェクタ）と、該添加剤の噴射方向に対して所定の角度で傾斜した（すなわち、該添加剤の噴射方向に非平行な）回転軸を中心として該添加剤噴射手段を回転駆動する回転駆動手段（アクチュエータ）とを備えたことを特徴としている。
換言すれば、内燃機関の排気通路の内部へ添加剤を供給する添加剤噴射手段と、該添加剤噴射手段を回転駆動する回転駆動手段と、該添加剤噴射手段上に形成され、該回転駆動手段による該回転駆動の回転軸に対して所定の角度で傾斜した方向（すなわち、回転軸に非平行な方向）へ該添加剤を噴射する噴孔とを備えたことを特徴としている。
【０００９】
また、本発明の排気浄化装置（請求項２）は、請求項１記載の構成に加え、該添加剤噴射手段が、軸状に形成されるとともに、該回転駆動手段が、該添加剤噴射手段の中心軸を該回転軸として該添加剤噴射手段を回転駆動することを特徴としている。
また、本発明の排気浄化装置（請求項３）は、請求項２記載の構成に加え、該排気通路の壁面に一端が開口して該排気通路と連通し、他端に該添加剤噴射手段を配設する収容部をさらに備え、該添加剤噴射手段が、該収容部の内部から該収容部の外部へと該添加剤を噴射するとともに、該回転駆動手段が、該添加剤噴射手段を回転駆動して該添加剤の噴射方向を該収容部の壁面方向へと変更することを特徴としている。
【００１０】
また、本発明の排気浄化装置（請求項４）は、請求項３記載の構成に加え、該添加剤噴射手段が、排気の流通方向及び該流通方向に対する直交方向のそれぞれに対して傾斜して配向されるとともに、該添加剤を噴射する一端側が他端側よりも該排気通路の下流側に位置するように配置されていることを特徴としている。
また、本発明の排気浄化装置（請求項５）は、請求項３又は４記載の構成に加え、該添加剤噴射手段から噴射される該添加剤に気泡を生じさせる超音波振動子と、該回転駆動手段によって該添加剤の噴射方向が該収容部の壁面方向へと変更されているときに、該超音波振動子を駆動する制御装置とをさらに備えたことを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の排気浄化装置（請求項６）は、請求項２記載の構成に加え、該排気通路上に介装された排気浄化触媒と、該排気浄化触媒の上流側において該排気通路を屈曲してなる屈曲部とをさらに備え、該添加剤噴射手段が、該屈曲部から該排気浄化触媒へと該添加剤を噴射するとともに、該回転駆動手段が、該添加剤噴射手段を回転駆動して該添加剤の噴射方向を該屈曲部における屈曲の内側方向へと変更することを特徴としている。
【００１２】
また、本発明の排気浄化装置（請求項７）は、請求項６記載の構成に加え、該排気通路における排気流量を検出する排気流量検出手段をさらに備え、該回転駆動手段が、該排気流量検出手段で検出された該排気流量が多いときに、該添加剤の噴射方向を該屈曲の排気上流寄りに変更することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の排気浄化装置（請求項１）によれば、回転軸を噴射方向に対して傾斜させる（非平行とする）ことにより、添加剤噴射手段を回転させることで噴射方向を容易に変更することができる。また、噴射方向が回転軸と平行でないため、回転によって変更される噴射位置（例えば噴孔）の変位と比較して噴射範囲の変位が大きくなる。したがって、一つの添加剤噴射手段でカバーされる噴射範囲を実質的に拡大することができる。
【００１４】
これにより、例えば添加剤を排気通路側へ供給するための噴射方向と、壁面側へ供給するための噴射方向とを使い分けることが可能となり、壁面側に付着したデポジットを除去することができるようになる。あるいは、噴射される添加剤の分布が均一になるように噴射方向を制御することが可能となる。
【００１５】
また、本発明の排気浄化装置（請求項２）によれば、添加剤噴射手段を大きく移動させることなく回転駆動することができ、スペース効率を高めることができる。
なお、添加剤噴射手段の中心軸を回転軸と一致させなくても、噴射方向を変更することは可能である。
【００１６】
また、本発明の排気浄化装置（請求項３）によれば、収容部内に添加剤噴射手段を設けることで、添加剤噴射手段を排気熱から保護することができる。
また、本発明の排気浄化装置（請求項４）によれば、添加剤噴射手段を排気通路に対して斜めに配置して排気の下流側へ配向させることにより、収容部の下流側の壁面に添加剤を供給しやすくすることができ、デポジットの除去効果を高めることができる。
【００１７】
また、本発明の排気浄化装置（請求項５）によれば、気泡を含んだ添加剤を収容部の壁面へ噴射することにより、デポジットの剥離，除去性能を向上させることができる。なお、収容部の外部である排気通路側へ噴射される添加剤には気泡が含まれないため、下流側の触媒やフィルタの性能を確保することができる。
また、本発明の排気浄化装置（請求項６）によれば、排気浄化触媒に供給される添加剤の供給範囲を変更することができ、排気浄化装置の断面方向についての添加剤の供給密度を均一化することができる。
【００１８】
また、本発明の排気浄化装置（請求項７）によれば、排気流量が多いときに添加剤の噴射方向が内側寄りに制御されるため、排気流によって押し流される添加剤の供給範囲を補正することができ、所望の位置へ添加剤を供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、図面により、本発明の一実施形態について説明する。
図１〜図５は、本発明の一実施形態に係る排気浄化装置を説明するためのものであり、図１は本発明に係る内燃機関の排気系の概略構成図、図２は本発明の排気浄化装置の全体構成を示す模式的な断面図、図３は本装置におけるインジェクタの断面図（図２のＡ−Ａ断面図）、図４は本装置の制御内容を説明するためのフローチャートである。また、図５は本装置の作用を説明するための模式的な断面図であり、（ａ）は添加剤を収容部の壁面へ向けて噴射した状態を示し、（ｂ）は添加剤が壁面で反射した状態を示すものである。
【００２０】
なお、図６は変形例としての排気浄化装置が適用された車両における内燃機関の排気系の概略構成図、図７は変形例としての排気浄化装置の全体構成を示す模式的な断面図である。
【００２１】
［１．全体構成］
図１に示すエンジン１０は、軽油を燃料（ＨＣ）とするディーゼルエンジンであり、このエンジン１０には排気通路１１及び吸気通路１２が接続されている。エンジン１０の各気筒の燃焼室へは、吸気通路１２を介して吸気が導入され、燃焼後の排気ガス（以下、単に排気ともいう）は排気通路１１を介して外部へ排出されている。また、排気通路１１上には、排気の流れの上流側から順に、ターボチャージャー（過給器）１３，酸化触媒７及び触媒付きのフィルタ１４が介装されている。
【００２２】
ターボチャージャー１３は、排気通路１１及び吸気通路１２のそれぞれを跨ぐように介装されており、排気通路１１を流通する排気ガスの排気圧を利用してタービンを回転させ、その回転力を利用してコンプレッサを駆動することにより、吸気通路１２からの吸気を圧縮してエンジン１０への過給を行う過給器である。
酸化触媒７は、触媒貴金属を備えた触媒であり、排気中に含まれる酸化窒素（ＮＯ）を酸化して二酸化窒素（ＮＯ２）を生成し、このＮＯ２を下流側のフィルタ１４へ供給するものである。また、酸化触媒７は、排気中の未燃燃料（ＨＣ）を酸化させて酸化熱を発生させ、排気温度を上昇させるようにも機能している。また、酸化触媒７は、コーディエライト，セラミックス等からなるハニカム状の担体にアルミナ粉末が塗布（コーティング）された上にプラチナ，ロジウム，パラジウム等の触媒貴金属の微粒子が担持されたような、公知の構造を備えている。
【００２３】
フィルタ１４は、排ガス中のパティキュレートマター（炭素Ｃを主体とする粒子状物質，ＰＭ）を捕集する多孔質フィルタ（例えば、セラミックフィルタ）である。図１中に模式的に示すように、フィルタ１４の内部は壁体によって排気の流通方向に沿って複数に分割されており、排気がこの壁体を通過する際に壁体内や壁体表面へＰＭが捕集されて、排気が濾過されるようになっている。
【００２４】
また、フィルタ１４上では、酸化触媒７で生成されたＮＯ２を酸化剤として、捕集されたＰＭが所定の温度条件下で焼却されている。これにより、フィルタ１４の壁体に蓄積されたＰＭが取り除かれて、フィルタ１４が再生浄化されている。
【００２５】
［２．インジェクタ］
ターボチャージャー１３と酸化触媒７との間には、排気通路１１の内側から外側へ向かって膨出した形状の台座１１ａが固設され、この台座１１ａに対して添加剤噴射手段として軸状のインジェクタ１（添加剤噴射弁）が取り付けられている。インジェクタ１は、排気通路１１の内部へ添加剤としてのＨＣを噴射する装置である。なお、インジェクタ１と台座１１ａとの間には、図示しないベアリングが介装されており、インジェクタ１は台座１１ａに対して回動自在に支持されている。
【００２６】
図２に示すように、インジェクタ１の外形は軸Ｃを中心とした回転体形状となっており、その先端部１ａには噴孔３が形成されている。また、噴孔３からの添加剤の噴射方向は軸Ｃに対して非平行であり、添加剤の噴射方向と軸Ｃの延在方向とのなす角度はθとなっている。さらに、インジェクタ１の外周には歯車１ｃが固設されている。歯車１ｃの中心軸はインジェクタ１の軸Ｃに一致している。
【００２７】
インジェクタ１の軸Ｃは、排気の流通方向及びその直交方向のそれぞれに対して傾斜して配向されており、先端部１ａ（一端側）が基端部１ｂ（他端側）よりも排気通路１１の下流側に位置するように配置されている。つまり、インジェクタ１の先端部１ａがやや排気の下流側に向かって傾斜した配置となっている。
なお、本実施形態ではインジェクタ１の先端部１ａにおいて軸Ｃ上に位置する点から僅かにずれた位置に噴孔３が穿孔されているが、噴孔３の位置はこれに限定されない。
【００２８】
台座１１ａはその排気通路１１側から凹設された半球状の空間を内側に擁しており、インジェクタ１の噴孔３はこの空間に向けて設けられている。以下、この空間のことを収容部４と呼ぶ。また、収容部４を形成する壁面のうち、排気の流れの下流側の壁面に符号４ａを付し、上流側の壁面に符号４ｂを付して説明する。噴孔３から噴射された添加剤は、収容部４を介して排気通路１１内へと供給されている。
【００２９】
なお、収容部４は排気通路１１の延在方向に対して略直交方向に外れた位置に設けられているため、排気の流れが流入しにくくなっている。特に、インジェクタ１の噴孔３が位置する収容部４の奥側（凹設された空間の底部近傍）には排気が直接流入しない。
インジェクタ１の基端部１ｂには、図示しないスイベルジョイントを介して添加剤供給装置５が接続されている。添加剤供給装置５は、超音波振動子５ａ及びサプライポンプ５ｂを備えて構成されている。サプライポンプ５ｂは、噴射される添加剤の噴射圧に応じて添加剤を加圧し、インジェクタ１へ送出している。また超音波振動子５ａは、噴射される添加剤の内部に例えば、キャビテーション気泡を形成するための圧電素子（圧電セラミックス）である。なお、ここでいうキャビテーション気泡とは、超音波振動によって添加剤液中に生じる微細な気泡のことを意味している。これによりインジェクタ１は、液中にキャビテーション気泡を有する添加剤を噴射することができるようになっている。
【００３０】
また、本排気浄化装置では、インジェクタ１自体を回転駆動するアクチュエータ２（回転駆動手段）がインジェクタ１に隣接して設けられている。アクチュエータ２は、図３に示すように、ウォーム２ａ及びモータ２ｂを備えて構成されている。モータ２ｂはウォーム２ａを任意の回転量で駆動するものであり、ウォーム２ａは歯車１ｃに対して回転可能に係合したねじ状歯車である。
【００３１】
なお、歯車１ｃ及びウォーム２ａによっていわゆるウォームギヤが形成されている。歯車１ｃの中心軸が軸Ｃに一致しているため、アクチュエータ２による回転駆動の軸も軸Ｃに一致する。
図１に示すように、アクチュエータ２及び添加剤供給装置５は、制御装置６によってその動作が制御されている。制御装置６とは、マイクロコンピュータで構成された電子制御装置であり、周知のマイクロプロセッサやＲＯＭ，ＲＡＭ等を集積したＬＳＩデバイスとして提供されている。
【００３２】
まず、制御装置６はアクチュエータ２を駆動して、噴孔３からの添加剤の噴射方向を制御している。本排気浄化装置では、インジェクタ１の回転軸が添加剤の噴射方向に対して所定の角度θで傾斜しており、換言すれば、添加剤の噴射方向が軸Ｃに対して非平行となっているため、インジェクタ１を回転させることによって排気通路１１に対する噴孔３の向きが変化し、それに伴って噴射方向も変化する。
【００３３】
例えば、図２中に矢印Ｂ１で示す排気通路１１側へ向かう噴射方向と、矢印Ｂ２で示す収容部４の下流側壁面４ａへ向かう噴射方向との間で変更することができるようになっている。なお、歯車１ｃが半回転するまでウォーム２ａを回転駆動すれば、噴射方向を矢印Ｂ１方向から矢印Ｂ２方向へと（あるいは矢印Ｂ２方向から矢印Ｂ１方向へと）切り換えが可能である。
【００３４】
本実施形態では、通常時に噴射方向を矢印Ｂ１方向へ設定するとともに、収容部４の壁面４ａ，４ｂへのデポジット成分の付着量が所定量以上になったと推定される第一所定条件が成立した場合に噴射方向を矢印Ｂ２方向へ変更するようなっている。またその後、デポジット成分の付着量が第二所定量未満になったと推定される第二所定条件が成立した場合に、噴射方向を矢印Ｂ１方向へ戻すようになっている。なお、添加剤の噴射方向の切り換え条件はこれに限定されず、例えば運転者のスイッチ操作に応じて切り換える構成としてもよい。
【００３５】
また、制御装置６は添加剤供給装置５を駆動して添加剤の内部のキャビテーション気泡を制御している。本実施形態では、添加剤の噴射方向が矢印Ｂ２方向に設定されているときにのみ超音波振動子５ａを駆動するようになっている。
【００３６】
［３．フローチャート］
図４を用いて、本排気浄化装置における制御手順を説明する。このフローは、予め設定された所定の周期で繰り返し実施されている。
【００３７】
まず、ステップＡ１０では、前述の第一所定条件が成立したか否かが制御装置６で判定される。すなわちここでは、収容部４の壁面４ａ，４ｂへのデポジット成分の付着量が所定量以上であるか否かが判定される。第一所定条件が成立する場合にはステップＡ２０へ進み、成立しない場合にはそのまま制御を終了する。
なお、ここで判定される第一所定条件の内容は任意である。デポジットは未燃燃料を主要素として形成されるため、デポジット成分の付着量はエンジンの未燃燃料の残留量やインジェクタ１からの噴射量に影響しうるパラメータに基づいて予測または推定するのが好適である。そのようなパラメータとしては、エンジン回転数，要求負荷，燃料噴射量，吸入空気量，空燃比，排気流量，バルブタイミング，点火時期，燃料性状，エンジン水温，外気温等が考えられるが、これらに限られるものではない。これらのパラメータは、それぞれ単独で用いてもよいし、複数種類のものを所定の関数によって組み合わせて使用してもよい。例えば、これらのようなパラメータに基づいて、所定の微小時間あたりの未燃燃料の残留量を求め、経時減少を考慮してこれを積算することにより、デポジット成分の付着量を推定することが可能である。
【００３８】
続くステップＡ２０では、制御装置６により添加剤供給装置５の超音波振動子５ａが駆動され、添加剤液中にキャビテーション気泡が生成される。その後ステップＡ３０で、制御装置６により添加剤の噴射方向が矢印Ｂ２方向へ設定され、続くステップＡ４０においてアクチュエータ２が駆動された後、添加剤が噴射される。このステップＡ４０では、デポジット成分の剥離，除去制御が実施されることになる。
【００３９】
これにより、図５（ａ）に示すように、インジェクタ１から噴射される添加剤が下流側壁面４ａに直接衝突する。このとき、添加剤液中にはキャビテーション気泡が生成されているため、気泡が弾ける際に発生する衝撃波によりデポジット成分の剥離効率が高められることになり、下流側壁面４ａに付着したデポジット成分が除去される。なお、一般にデポジット成分は、インジェクタ１よりも排気流によって下流側へ流されやすいため、上流側壁面４ｂよりも下流側壁面４ａへの付着量が多い。
【００４０】
一方、図５（ｂ）に示すように、添加剤の噴霧は下流側壁面４ａで反射し、上流側壁面４ｂへも供給される。これにより、収容部４の全体に添加剤が供給されることになり、上流側壁面４ｂに付着したデポジット成分も剥離，除去される。
続くステップＡ５０では、前述の第二所定条件が成立したか否かが制御装置６で判定される。すなわちここでは、収容部４の壁面４ａ，４ｂへのデポジット成分の付着量が第二所定量未満であるか否かが判定される。第二所定条件が成立しない場合にはデポジット成分の除去を継続すべくステップＡ２０へ進んで上記の制御を繰り返す。一方、第二所定条件が成立すると、ステップＡ６０へ進む。
【００４１】
ステップＡ６０では、制御装置６により添加剤供給装置５の超音波振動子５ａの駆動が停止されるとともに添加剤の噴射も停止され、その後ステップＡ７０において添加剤の噴射方向が矢印Ｂ１方向へ設定されてアクチュエータ２が駆動される。これにより、ステップＡ４０で実施されたデポジット成分の剥離，除去制御が終了する。
【００４２】
［４．効果］
このように、本排気浄化装置によれば、インジェクタ１の回転軸（すなわち軸Ｃ）と添加剤の噴射方向（すなわち矢印Ｂ１方向及び矢印Ｂ２方向）とを非平行に設定し、インジェクタ１自体を軸Ｃに対して回転可能とすることで、排気通路１１に対する噴射方向を容易に変更することができる。また、添加剤の噴射方向が回転軸と平行でないため、インジェクタ１の回転によって変更される噴孔３の位置の変位に比較して、噴射範囲の変位が大きくなる。
【００４３】
例えば、図５（ａ）に示すように、ステップＡ３０でデポジット成分の剥離，除去を実施する際の噴射範囲Ｒ１はほぼ下流側壁面４ａのみとなるのに対し、ステップＡ５０で制御を終了した後の噴射範囲Ｒ２はほぼ排気流路１１のみとなる。このように、一つのインジェクタ１でカバーされる噴射範囲を実質的に拡大することができる。
またこれにより、添加剤の噴射方向を容易に変更可能なため、本来排気通路１１へと添加剤を噴射するために設けられているインジェクタ１を、デポジット洗浄用の機構としても利用することが可能となる。つまり、デポジット成分の剥離，除去機能という新たな機能をインジェクタ１に付与することができるようになり、状況に応じて機能を使い分けることが可能となる。
【００４４】
また、インジェクタ１の外形が軸Ｃを中心とした回転体形状（すなわち軸状）であり、かつ、アクチュエータ２の回転駆動の軸が軸Ｃに一致しているため、インジェクタ１を回転させたとしてもその見かけの位置は移動しない。つまり、台座１１ａの外部周りにインジェクタ１の可動範囲を見込んで予め空間を用意しておく必要がなく、スペース効率を高めることができる。
【００４５】
また、本排気浄化装置では、排気が直接流入しない収容部４の奥側にインジェクタ１が位置しているため、インジェクタ１を排気熱から保護することができる。さらに、インジェクタ１の先端部１ａがやや排気の下流側に向かって傾斜した配置となっているため、収容部４の下流側壁面４ａに添加剤を供給しやすくすることができ、デポジットの除去効果を高めることができる。
【００４６】
さらに、本排気浄化装置では、キャビテーション気泡を含んだ添加剤が噴射されるため、キャビテーション効果を利用してデポジット成分の剥離，除去性能をさらに向上させることができる。なお、収容部４の外部である排気通路１１側へ添加剤が噴射される際には超音波振動子５ａが作動せず、添加剤にはキャビテーション気泡が含まれないため、下流側の酸化触媒７やフィルタ１４へのエロージョン等の影響を与えるおそれがなく、排気浄化性能を確保することができる。
【００４７】
［５．変形例］
図６に本発明の変形例としての排気浄化装置を示す。なお、前述の実施形態で説明されたものと同一の構成については同一の符号を用いて図中に示し、説明を省略する。
本変形例では、排気通路１１の一部が略直角に屈曲されて、屈曲部８が形成されている。屈曲部８には、台座１１ａ及びインジェクタ１が設けられている。また、屈曲部８の下流側には、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒７′及びフィルタ１４が配置されている。
【００４８】
エンジン１０にはエンジン回転数Ｎｅを検出する回転数センサ９が設けられている。ここで検出されたエンジン回転数Ｎｅは、制御装置６′へ伝達されるようになっている。
本変形例のＳＣＲ触媒７′は、尿素〔ＣＯ（ＮＨ２）２〕を還元剤とする触媒であり、加水分解された尿素から生じるアンモニア（ＮＨ３）によってＮＯｘを還元するものである。また、フィルタ１４は、排気中に含まれるＰＭを捕集するとともに、排気中に残留するＮＯ２を酸化剤として、捕集されたＰＭを焼却している。
【００４９】
インジェクタ１′は、添加剤としての尿素水をＳＣＲ触媒７′へ供給するものである。インジェクタ１の外形の軸Ｃは、排気の流通方向及びその直交方向のそれぞれに対して傾斜して配向されている。また、インジェクタ１の噴孔３からの添加剤の噴射方向は軸Ｃに対して非平行となっており、図７に示すように、矢印Ｄ１方向及び矢印Ｄ２方向との間で変更することができるようになっている。矢印Ｄ１はＳＣＲ触媒７′の略中央の点Ｅを指向しており、矢印Ｄ２は矢印Ｄ１方向よりも屈曲の内側寄りとなっている。
【００５０】
このような添加剤の噴射方向は、制御装置６′によって制御されている。制御装置６′は、排気通路１１における排気流量に応じてアクチュエータ２を駆動し、噴孔３からの添加剤の噴射方向を調整している。ここでは、エンジン回転数Ｎｅに基づいて排気流量が推定されている。
制御装置６′は、推定された排気流量が予め設定された所定流量未満であるときには、噴射方向を矢印Ｄ１方向へ設定する。一方、排気流量が所定流量以上であるときには、噴射方向を矢印Ｄ２方向へと変更するようになっている。
【００５１】
このような構成により、排気流量が少ない通常時には、尿素水をＳＣＲ触媒７′の略中央の点Ｅを中心とした範囲に満遍なく供給することができる。一方、排気流量が多い時には尿素水の噴射方向が屈曲の排気上流寄りへと変更されるため、尿素水の移動軌跡が排気流によって押し流されたとしても、ＳＣＲ触媒７′へ到達する時点で点Ｅを中心とした範囲となるため、尿素水の分布は均一となる。つまり、排気流によって押し流される添加剤の供給範囲を補正することができ、所望の位置へ添加剤を供給することができる。これにより、尿素水の濃度の偏りを防止することができ、良好な浄化効率を得ることができる。
【００５２】
［６．その他］
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
上述の実施形態ではアクチュエータ２のウォーム２ａを回転駆動することによってインジェクタ１自体を回転させる構造が記載されているが、インジェクタ１を回転駆動するための具体的な構造はこれに限定されず、例えばステッピングモータを用いてインジェクタ１の先端部１ａをインジェクタ１の本体に対して回転自在に構成してもよい。なお、本実施形態及び変形例に示すように、添加剤の噴射方向を軸Ｃに対称な二方向へと変更する場合、インジェクタ１を１８０°回転揺動させることができればそれらの二方向のなす角度を最大にすることができる。なお、インジェクタ１の噴射方向を変更させるという本発明の目的を達成するには、インジェクタ１を１８０°から最大でも３６０°回転揺動させることができるアクチュエータ２があれば十分であり、それ以上の回転駆動能力は不要である。
【００５３】
また、上述の実施形態ではインジェクタ１の軸Ｃとアクチュエータ２によるインジェクタ１の回転軸とが一致しているが、これは本発明に必須の構成ではない。例えば、インジェクタ１の先端部１ａのみを回転させるような場合には、必要に応じてこれらを離間させた構成とすることも考えられる。
また、上述の変形例では、エンジン回転数Ｎｅに基づいて排気流量を検出しているが、これに代えて排気通路１１を流通する排気量を直接又は間接的に検出，推定する流量センサ等を用いることも可能である。
【００５４】
また、上述の実施形態及び変形例では、酸化触媒７やＳＣＲ触媒７′に添加剤を供給する添加剤噴射手段を備えた排気浄化装置を例示したが、他の添加剤を用いる排気浄化システムへの適用も可能である。また、上述の実施形態は、ディーゼルエンジン１０を備えた車両の排気系に本発明を適用したものであるが、ガソリンエンジンを備えた車両への適用も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態に係る排気浄化装置が適用された車両における内燃機関の排気系の概略構成図である。
【図２】本排気浄化装置の全体構成を示す模式的な断面図である。
【図３】本排気浄化装置におけるインジェクタの断面図（図２のＡ−Ａ断面図）である。
【図４】本排気浄化装置の制御内容を説明するためのフローチャートである。
【図５】本排気浄化装置の作用を説明するための模式的な断面図であり、（ａ）は添加剤を収容部の壁面へ向けて噴射した状態を示し、（ｂ）は添加剤が壁面で反射した状態を示すものである。
【図６】変形例としての排気浄化装置が適用された車両における内燃機関の排気系の概略構成図である。
【図７】変形例としての排気浄化装置の全体構成を示す模式的な断面図である。
【符号の説明】
【００５６】
１，１′  インジェクタ（添加剤噴射手段）
１ａ  先端部
１ｂ  基端部
１ｃ  歯車
２  アクチュエータ（回転駆動手段）
２ａ  ウォーム
２ｂ  モータ
３  噴孔
４  収容部
４ａ  下流側壁面
４ｂ  上流側壁面
５  添加剤供給装置
５ａ  超音波振動子
５ｂ  サプライポンプ
６，６′  制御装置
７  排気浄化触媒
７′  ＳＣＲ触媒
８  屈曲部
９  回転数センサ（排気流量検出手段）
１０  エンジン
１１  排気通路
１１ａ  台座
１２  吸気通路
１３  ターボチャージャー
１４  フィルタ
【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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【図７】
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