(57)【要約】【課題】燃料添加弁の噴射口周囲におけるデポジットの形成を抑制し得る燃料添加構造を提供する。【解決手段】排気系路１の途中に燃料添加弁２を取り付け且つ該燃料添加弁２から排気系路１内を流れる排気ガス３に燃料Ｆを添加するようにした燃料添加構造に関し、排気系路１における燃料添加弁２の取付位置に前記排気系路１の内側から外側に向けて窪む噴霧ポケット４を形成し、該噴霧ポケット４内に前記燃料添加弁２のノズル部５を貫通配置して排気ガス３の流れ方向に対し斜め下流側へ燃料Ｆを噴射し得るように構成すると共に、前記排気系路１内における噴霧ポケット４と対峙する位置に排気ガス３の流れを噴霧ポケット４側へ偏向させて該噴霧ポケット４内に上流側へ還流する渦流６を形成するスロープ部７を設ける。【選択図】図１
2014058929.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気系路の途中に燃料添加弁を取り付け且つ該燃料添加弁から排気系路内を流れる排気ガスに燃料を添加するようにした燃料添加構造であって、排気系路における燃料添加弁の取付位置に前記排気系路の内側から外側に向けて窪む噴霧ポケットを形成し、該噴霧ポケット内に前記燃料添加弁のノズル部を貫通配置して排気ガスの流れ方向に対し斜め下流側へ燃料を噴射し得るように構成すると共に、前記排気系路内における噴霧ポケットと対峙する位置に排気ガスの流れを噴霧ポケット側へ偏向させて該噴霧ポケット内に上流側へ還流する渦流を形成するスロープ部を設けたことを特徴とする燃料添加構造。
【請求項２】
燃料添加弁のノズル部からの噴射燃料を衝突させて上流側へ跳ね返し得るようにスロープ部を形成したことを特徴とする請求項１に記載の燃料添加構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気系路の途中に取り付けた燃料添加弁により前記排気系路内を流れる排気ガスに燃料を添加するようにした燃料添加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から排出されるパティキュレート（Particulate Matter：粒子状物質）は、炭素質から成る煤分と、高沸点炭化水素成分から成るＳＯＦ分（Soluble Organic Fraction：可溶性有機成分）とを主成分とし、更に微量のサルフェート（ミスト状硫酸成分）を含んだ組成を成すものであるが、この種のパティキュレートの低減対策として、排気ガスが流通する排気管の途中に、パティキュレートフィルタを装備することが行われている。
【０００３】
前記パティキュレートフィルタは、コージェライト等のセラミックから成る多孔質のハニカム構造となっており、格子状に区画された各流路の入口が交互に目封じされ、入口が目封じされていない流路については、その出口が目封じされるようになっており、各流路を区画する多孔質薄壁を透過した排気ガスのみが下流側へ排出されるようにしてある。
【０００４】
そして、排気ガス中のパティキュレートは、前記多孔質薄壁の内側表面に捕集されて堆積するので、目詰まりにより排気抵抗が増加しないうちにパティキュレートを適宜に燃焼除去してパティキュレートフィルタの再生を図る必要があるが、通常のディーゼルエンジンの運転状態にあっては、パティキュレートが自己燃焼するほどの高い排気温度が得られる機会が少ないため、酸化触媒を一体的に担持させた触媒再生型のパティキュレートフィルタが採用されている。
【０００５】
このような触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用すれば、捕集されたパティキュレートの酸化反応が促進されて着火温度が低下し、従来より低い排気温度でもパティキュレートを燃焼除去することが可能となるが、斯かる触媒再生型のパティキュレートフィルタを採用した場合であっても、排気温度の低い運転領域では、パティキュレートの処理量よりも捕集量が上まわってしまうので、このような低い排気温度での運転状態が続くと、パティキュレートフィルタの再生が良好に進まずに該パティキュレートフィルタが過捕集状態に陥る虞れがある。
【０００６】
そこで、パティキュレートフィルタの前段に再生用の酸化触媒を別途配置し、パティキュレートの堆積量が増加してきた段階で前記酸化触媒より上流側の排気ガス中に燃料を添加してパティキュレートフィルタを積極的に強制再生することが行われている。
【０００７】
つまり、パティキュレートフィルタより上流側で添加された燃料が前段の酸化触媒を通過する間に酸化反応し、その反応熱で昇温した排気ガスの流入により直後のパティキュレートフィルタの触媒床温度が上げられてパティキュレートが燃やし尽くされ、パティキュレートフィルタの再生化が図られることになる。
【０００８】
この種の燃料添加を実行するための具体的手段としては、圧縮上死点付近で行われる燃料のメイン噴射に続いて圧縮上死点より遅い非着火のタイミングでポスト噴射を追加することで排気ガス中に燃料を添加するのが一般的である。
【０００９】
ただし、このようにポスト噴射で燃料添加を行うと、燃料とエンジンオイルと煤分とＨＣガスとが高温高圧環境下で混ざり合うことでＨＣ重合が起こり易くなり、ＥＧＲクーラの出口等における急激な温度低下を伴う箇所でタール状の粘度の高い重合物が生成され、この重合物が吸気系や動弁系に悪影響を及ぼす虞れがあったため、ターボチャージャのタービンより下流の排気系路の途中に燃料添加弁を装備し、該燃料添加弁により燃料を排気系路内に直噴することで燃料添加を行うことも既に提案されている。
【００１０】
尚、この種の排気管途中に添加弁を装備した構造に関連する先行技術文献情報としては下記の特許文献１等がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０１０−２０３２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、排気系路内へ燃料添加を行うにあたり、前述の如き燃料添加弁による直噴方式を採用すると、宅配便やコンビニエンスストア等への商品を配送する運搬車両等では、短時間の走行を挟んで停車を繰り返すような運行形態となり、排気ガスの温度が低く且つ流れも遅い運転状態が間欠的に連続することになるため、燃料添加弁の噴射口周囲に燃料の粒と煤分とが結びついたものが堆積して筒状のデポジットが形成されてしまうという問題があった。
【００１３】
尚、このデポジットを放置しておくと、最終的に燃料添加弁の噴射口周囲が閉空間となって排気ガスへの燃料添加ができなくなってしまうため、燃料添加弁の装着部分を定期的に分解して清掃しなければならず、その清掃作業に多大な労力と時間を要することから大きな作業負担となっていた。
【００１４】
本発明は上述の実情に鑑みてなしたもので、燃料添加弁の噴射口周囲におけるデポジットの形成を抑制し得る燃料添加構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明は、排気系路の途中に燃料添加弁を取り付け且つ該燃料添加弁から排気系路内を流れる排気ガスに燃料を添加するようにした燃料添加構造であって、排気系路における燃料添加弁の取付位置に前記排気系路の内側から外側に向けて窪む噴霧ポケットを形成し、該噴霧ポケット内に前記燃料添加弁のノズル部を貫通配置して排気ガスの流れ方向に対し斜め下流側へ燃料を噴射し得るように構成すると共に、前記排気系路内における噴霧ポケットと対峙する位置に排気ガスの流れを噴霧ポケット側へ偏向させて該噴霧ポケット内に上流側へ還流する渦流を形成するスロープ部を設けたことを特徴とするものである。
【００１６】
而して、このようにすれば、スロープ部により排気ガスの流れが噴霧ポケット側へ偏向されて該噴霧ポケット内に上流側へ還流する渦流が形成されるので、この渦流により燃料の粒と煤分とが結びついて次々と堆積していく過程が阻害されてデポジットの形成が抑制されることになる。
【００１７】
この際、排気ガスの流れを噴霧ポケット側へ偏向させるスロープ部の傾斜角や長さ、その偏向された排気ガスの流れを呼び込む噴霧ポケット側の窪み形状等を適宜に選定して、デポジットの形成を抑制するのに最も効果的な渦流が噴霧ポケット内に形成されるように調整する必要があることは勿論である。
【００１８】
また、噴霧ポケット内に燃料添加弁のノズル部を貫通配置して排気ガスの流れ方向に対し斜め下流側へ燃料を噴射させるようにしているので、煤分を含む排気ガスが燃料添加弁のノズル部の噴射口に対し正面から勢い良く吹き付けることが回避され、噴射口の煤分による閉塞が防止されることになる。
【００１９】
更に、本発明においては、燃料添加弁のノズル部からの噴射燃料を衝突させて上流側へ跳ね返し得るようにスロープ部を形成することが好ましく、このようにすれば、燃料添加弁のノズル部からの噴射燃料が、スロープ部に衝突して上流側へ跳ね返されることで排気ガスの流れに対し対向流として混ざり、排気ガスの流れに正面からぶつかることで蒸発と分散が著しく促進されることになる。
【００２０】
即ち、燃料添加弁のノズル部の噴射口が煤分により閉塞しないよう排気ガスの流れ方向に対し斜め下流側へ燃料を噴射すると、排気ガスの流れと同じ向きに燃料が噴射されることになって、該燃料が円滑に排気ガスの流れに乗って微細化や拡散が起こらないまま進んでしまい、燃料の蒸発と分散が悪くなってしまうが、排気ガスの流れに対し対向流として混ぜれば、このような不具合を回避することが可能となる。
【００２１】
尚、燃料の蒸発と分散が促進されると、燃料がＨＣガスとなって良好に分散した状態で酸化触媒に到り、該酸化触媒にて効果的に酸化反応を起こして効率良く排気ガスを昇温することが可能となるので、パティキュレートフィルタの強制再生を極力少ない時間のうちに完了することが可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
上記した本発明の燃料添加構造によれば、下記の如き種々の優れた効果を奏し得る。
【００２３】
（Ｉ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、燃料添加弁の噴射口周囲におけるデポジットの形成を抑制することができるので、燃料添加弁の装着部分を分解して清掃するといった面倒な清掃作業の頻度を大幅に減らすことができ、その清掃作業に要する労力と時間を削減して作業負担の大幅な軽減化を図ることができる。
【００２４】
（ＩＩ）本発明の請求項１に記載の発明によれば、噴霧ポケット内に燃料添加弁のノズル部を貫通配置して排気ガスの流れ方向に対し斜め下流側へ燃料を噴射させるようにしているので、煤分を含む排気ガスが燃料添加弁のノズル部の噴射口に対し正面から勢い良く吹き付けることを回避でき、燃料添加弁のノズル部の噴射口が煤分により閉塞してしまうことを確実に防止することができる。
【００２５】
（ＩＩＩ）本発明の請求項２に記載の発明によれば、燃料添加弁のノズル部からの燃料をスロープ部に衝突させて上流側へ跳ね返すことにより排気ガスの流れに対し対向流として混ぜるとができ、排気ガスの流れに正面からぶつけることで前記燃料の蒸発と分散を著しく促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す断面図である。
【図２】図１のスロープ部がない場合について説明する断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
【００２８】
図１は本発明を実施する形態の一例を示すもので、図中１は排気系路、２は該排気系路１の途中に取り付けられた燃料添加弁を示し、該燃料添加弁２から排気系路１内を流れる排気ガス３に燃料Ｆが添加されるようになっている。
【００２９】
ここで、排気系路１における燃料添加弁２の取付位置には、前記排気系路１の内側から外側に向けて窪む噴霧ポケット４が形成されており、該噴霧ポケット４内に前記燃料添加弁２のノズル部５が貫通配置されて排気ガス３の流れ方向に対し斜め下流側へ燃料Ｆを噴射し得るように構成されている。
【００３０】
図１に図示している例の場合、噴霧ポケット４は、頂点を排気ガス３の流れ方向上流側に片寄らせたピラミッド形の窪みとなっており、その頂点付近に燃料添加弁２のノズル部５が貫通配置されるようになっていて、該ノズル部５の貫通位置から下流側にかけて前記排気ガス３の流れ方向に対し傾斜角θ1の勾配を持つ傾斜面４ａが形成されている。
【００３１】
一方、前記排気系路１内における噴霧ポケット４と対峙する位置には、排気ガス３の流れを噴霧ポケット４側へ偏向させて該噴霧ポケット４内に上流側へ還流する渦流６を形成するスロープ部７が設けられており、しかも、このスロープ部７は、燃料添加弁２のノズル部５からの噴射燃料Ｆを衝突させて上流側へ跳ね返し得るように形成されている。
【００３２】
即ち、このスロープ部７は、排気ガス３の流れ方向に対し傾斜角θ2の勾配を持つように形成されており、ここに排気ガス３の流れが乗り上げて噴霧ポケット４側に偏向されるようになっている。
【００３３】
而して、このようにすれば、スロープ部７により排気ガス３の流れが噴霧ポケット４側へ偏向されて該噴霧ポケット４内に上流側へ還流する渦流６が形成されるので、この渦流６により燃料Ｆの粒と煤分とが結びついて次々と堆積していく過程が阻害されてデポジット８（図２参照）の形成が抑制されることになる。
【００３４】
この際、排気ガス３の流れを噴霧ポケット４側へ偏向させるスロープ部７の傾斜角θ2や長さ、その偏向された排気ガス３の流れを呼び込む噴霧ポケット４側の窪み形状（傾斜面４ａの傾斜角θ1や長さ）等を適宜に選定して、デポジット８の形成を抑制するのに最も効果的な渦流６が噴霧ポケット４内に形成されるように調整する必要があることは勿論である。尚、噴霧ポケット４内に効果的な渦流６を形成することでデポジット８の形成を抑制できることは本発明者の鋭意研究により見いだされた事実である。
【００３５】
もし仮にスロープ部７をなくして噴霧ポケット４内に渦流６が形成されない構成としたならば、図２に示す如く、燃料添加弁２のノズル部５から噴射される燃料Ｆの方向に延びる筒状のデポジット８が形成されてしまうことになり、そのまま放置したならば、最終的には図２で未だ塞がっていないデポジット８の先端部分も塞がって燃料添加が不可能となってしまう。
【００３６】
また、噴霧ポケット４内に燃料添加弁２のノズル部５を貫通配置して排気ガス３の流れ方向に対し斜め下流側へ燃料Ｆを噴射させるようにしているので、煤分を含む排気ガス３が燃料添加弁２のノズル部５の噴射口に対し正面から勢い良く吹き付けることが回避され、噴射口の煤分による閉塞が防止されることになる。
【００３７】
更に、本形態例においては、燃料添加弁２のノズル部５からの噴射燃料Ｆを衝突させて上流側へ跳ね返し得るようにスロープ部７が形成されているので、燃料添加弁２のノズル部５からの噴射燃料Ｆが、スロープ部７に衝突して上流側へ跳ね返されることで排気ガス３の流れに対し対向流として混ざり、排気ガス３の流れに正面からぶつかることで蒸発と分散が著しく促進されることになる。
【００３８】
即ち、燃料添加弁２のノズル部５の噴射口が煤分により閉塞しないよう排気ガス３の流れ方向に対し斜め下流側へ燃料Ｆを噴射すると、排気ガス３の流れと同じ向きに燃料Ｆが噴射されることになって、該燃料Ｆが円滑に排気ガス３の流れに乗って微細化や拡散が起こらないまま進んでしまい、燃料Ｆの蒸発と分散が悪くなってしまうが、排気ガス３の流れに対し対向流として混ぜれば、このような不具合を回避することが可能となる。
【００３９】
尚、燃料Ｆの蒸発と分散が促進されると、燃料ＦがＨＣガスとなって良好に分散した状態で酸化触媒に到り、該酸化触媒にて効果的に酸化反応を起こして効率良く排気ガス３を昇温することが可能となるので、パティキュレートフィルタの強制再生を極力少ない時間のうちに完了することが可能となる。
【００４０】
従って、上記形態例によれば、燃料添加弁２の噴射口周囲におけるデポジット８の形成を抑制することができるので、燃料添加弁２の装着部分を分解して清掃するといった面倒な清掃作業の頻度を大幅に減らすことができ、その清掃作業に要する労力と時間を削減して作業負担の大幅な軽減化を図ることができる。
【００４１】
また、噴霧ポケット４内に燃料添加弁２のノズル部５を貫通配置して排気ガス３の流れ方向に対し斜め下流側へ燃料Ｆを噴射させるようにしているので、煤分を含む排気ガス３が燃料添加弁２のノズル部５の噴射口に対し正面から勢い良く吹き付けることを回避でき、燃料添加弁２のノズル部５の噴射口が煤分により閉塞してしまうことを確実に防止することができる。
【００４２】
更に、燃料添加弁２のノズル部５からの燃料Ｆをスロープ部７に衝突させて上流側へ跳ね返すことにより排気ガス３の流れに対し対向流として混ぜるとができ、排気ガス３の流れに正面からぶつけることで前記燃料Ｆの蒸発と分散を著しく促進することができる。
【００４３】
尚、本発明の燃料添加構造は、上述の形態例にのみ限定されるものではなく、噴霧ポケットの形状は図示例に限定されないこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【符号の説明】
【００４４】
１  排気系路
２  燃料添加弁
３  排気ガス
４  噴霧ポケット
５  ノズル部
６  渦流
７  スロープ部
Ｆ  燃料
【図１】
2014058929.tif 000003
【図２】
2014058929.tif 000004