(57)【要約】【課題】内燃機関１の排気通路（４２）において排気浄化部材（８，９）より排気流れ方向の上流側に添加剤を噴射するための添加弁１１を設置する構造において、添加弁１１の噴射口１１ｂ詰まりを抑制または防止したうえで、噴霧通路４４内への異物堆積を抑制または防止し、添加剤を排気通路４２へ長期にわたって安定的に供給可能とする。【解決手段】添加弁１１は、排気通路４２の外壁に外側へ張り出して設けられる張り出し部４３に設置される。張り出し部４３の内部には、張り出し側から排気通路４２側へ向けて漸次幅広となりかつ排気流線５１に沿う断面形状が略三角形となる噴霧通路４４が設けられる。噴霧通路４４において排気通路４２側の開口の開き角度θが鈍角とされる。噴霧通路４４の頂部には、さらに外側へ窪んでかつ添加弁１１のノズル１１ａが外側から突入されて噴射口１１ｂが配置される窪み部４５が設けられている。【選択図】図２
2011106430.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気通路において排気浄化部材より排気流れ方向の上流側に添加剤を噴射するための添加弁を設置する構造であって、
前記添加弁は、前記排気通路の外壁に外側へ張り出して設けられる張り出し部に設置され、
この張り出し部の内部には、張り出し側から前記排気通路側へ向けて漸次幅広となりかつ排気流線に沿う断面形状が略三角形となる噴霧通路が設けられ、
この噴霧通路において前記排気通路側の開口の開き角度が鈍角とされ、
前記噴霧通路の頂部には、さらに外側へ窪んでかつ前記添加弁のノズルが外側から突入されて噴射口が配置される窪み部が設けられている、ことを特徴とする添加弁の設置構造。
【請求項２】
請求項１に記載の添加弁の設置構造において、
前記排気通路は、内燃機関に対して取り付けられる横向き部分の途中から下向きに屈曲され、前記排気浄化部材は、前記排気通路の曲がり部分より下向き部分に設置され、前記噴霧通路は、前記曲がり部分に設けられる、ことを特徴とする添加弁の設置構造。
【請求項３】
請求項１または２に記載の添加弁の設置構造において、
前記排気浄化部材は、酸化触媒と、この酸化触媒より排気流れ方向の下流側に設けられて排気中の粒子状物質を捕集するフィルタとを含み、
前記添加剤は、前記酸化触媒で反応して排気を昇温させるための性状とされる、ことを特徴とする添加弁の設置構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車等の車両に搭載される内燃機関（エンジンともいう）の排気通路において排気浄化部材より排気流れ方向の上流側に添加剤を噴射するための添加弁を設置する構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両等に搭載されるディーゼルエンジン等では、排出される排気中に、カーボンを主成分とする粒子状物質（ＰＭ：Particulate Matter）が含まれており、それを大気に排出することが好ましくない。そこで、従来では、大気中に放出されるエミッション量を低減するために、ディーゼルエンジンの排気通路に、適宜の排気浄化部材を設置している。
【０００３】
例えば排気通路には、排気中に含まれる炭化水素（ＨＣ）や一酸化炭素（ＣＯ）を酸化して浄化するための酸化触媒と、排気通路を通過する排気中に含まれるＰＭを捕集するフィルタとが設けられる。
【０００４】
前記のフィルタは、一般的にＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）と呼ばれ、例えば多孔質部材を用いる構成になっている。このようなフィルタでは、捕集したＰＭの堆積量が多くなると、詰りが生じて、ＰＭ捕集機能が低下するとともに、フィルタを通過する排気の圧力損失が増大する。これに伴いエンジンの排気背圧が増大することになって、エンジンの出力低下や燃費低下につながる。
【０００５】
このような不具合を解消するために、従来では、フィルタのＰＭ捕集量（堆積量）が所定の限界量になったときに、フィルタのＰＭ捕集機能を回復させる、いわゆる再生を行うことが考えられている。
【０００６】
このフィルタの再生は、当該フィルタに入る排気温度を上昇させて、フィルタに捕集あるいは堆積されているＰＭを燃焼、除去させるようにする。このフィルタ再生の形態としては、内燃機関の排気通路においてフィルタの上流側に、添加弁により添加剤（例えば燃料等）を噴射し、この添加剤をフィルタ上流の酸化触媒で酸化反応（燃焼）させることでフィルタ上流側の排気温度を上昇させ、フィルタに捕集されているＰＭを燃焼、除去させるようにしている。
【０００７】
ところで、前記添加弁のノズルを、排気等により高温雰囲気になっている排気通路内に突出させていると、このノズルの噴射口に添加剤が焼き付きやすくなり、この噴射口が詰まる可能性が高くなる。このことから、添加弁の噴射口は、排気通路から外側へできるだけ遠ざける必要がある。
【０００８】
例えば特許文献１〜３では、排気通路の外壁を外側へ張り出させるようにして、この張り出し部分の内側に噴霧通路を設けるようにしている。この噴霧通路の断面形状は、前記添加弁の噴射口から噴射される添加剤の広がりを考慮し、排気通路側へ向けて漸次広がるような断面略三角形になっている。この噴霧通路において排気通路側へ開く開口の開き角度は、鋭角になっている。なお、特許文献１〜３に添付の図面では、噴霧通路の開口の開き角度が約３０度あるいは３０度未満になっているように見える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−９０２５９号公報
【特許文献２】特開２００９−７４４５５号公報
【特許文献３】特開２００９−１５６０６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記従来例では、噴霧通路が細長い形状に形成されているとともに、この噴霧通路において排気通路側の開口の開き角度が鋭角になっていて、当該開口が排気流れ方向で幅狭になっているために、排気通路を流れる排気が噴霧通路内で淀んでしまい、この噴霧通路の内壁面に、排気中の異物（ＰＭ等）が添加弁から噴射される添加剤をバインダーとして固着、堆積しやすくなる。
【００１１】
このような堆積物が発生すると、添加弁から噴射される添加剤が前記堆積物に衝突するようになって、さらに堆積物が成長しやすくなるために、噴霧通路の開口が徐々に塞がれる傾向になる。そのようになると、排気通路に対する添加剤の噴射量が少なくなってしまい、添加剤による排気温度の昇温作用が不足することになって、ひいてはフィルタ再生が不十分になる。
【００１２】
この他、前記従来例では、噴霧通路が排気通路の外側へ張り出す寸法が大きくなっているために、添加弁の設置部分が嵩高くなるとともに排気系の重量増加につながるうえ、排気系の占有スペースが大きくなって車体への内燃機関の搭載性が悪化する、ことが懸念される。
【００１３】
このような事情に鑑み、本発明は、内燃機関の排気通路において排気浄化部材より排気流れ方向の上流側に添加剤を噴射するための添加弁を設置する構造において、添加弁の設置形態を工夫することにより、添加弁の噴射口詰まりを抑制または防止したうえで、噴霧通路内への異物堆積を抑制または防止し、添加剤を排気通路へ長期にわたって安定的に供給可能とすることを目的としている。また、本発明は、排気系の重量軽減を可能とするとともに、排気系を含めた内燃機関の車体への搭載性を向上可能とすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、内燃機関の排気通路において排気浄化部材より排気流れ方向の上流側に添加剤を噴射するための添加弁を設置する構造であって、前記添加弁は、前記排気通路の外壁に外側へ張り出して設けられる張り出し部に設置され、この張り出し部の内部には、張り出し側から前記排気通路側へ向けて漸次幅広となりかつ排気流線に沿う断面形状が略三角形となる噴霧通路が設けられ、この噴霧通路において前記排気通路側の開口の開き角度が鈍角とされ、前記噴霧通路の頂部には、さらに外側へ窪んでかつ前記添加弁のノズルが外側から突入されて噴射口が配置される窪み部が設けられている、ことを特徴としている。
【００１５】
この構成では、要するに、断面形状が略三角形となる噴霧通路の開口の開き角度を鈍角とすることによって当該開口を可及的に幅広としたうえで、前記噴霧通路の頂部に窪み部を設けることによって排気通路から添加弁の噴射口までの離隔距離を可及的に長くしている。
【００１６】
つまり、噴霧通路の開口を可及的に幅広にすると、排気通路を流れる排気が、前記開口で淀みにくくなり、それによって、この噴霧通路の内壁面には排気中の異物が堆積しにくくなる。しかし、その反面、噴霧通路の頂部が排気通路に近づくことになるので、従来例（窪みのない噴霧通路の通路長を長くして、添加弁の噴射口を排気通路から可及的に遠ざけるようにした形態）に比べて、排気通路から添加弁の噴射口までの離隔距離が短くなってしまう。その場合、仮に、噴霧通路の頂部に添加弁の噴射口を配置すると、この噴射口が排気の熱を受けやすくなる。
【００１７】
そこで、噴霧通路の頂部にさらに外側へ窪む窪み部を設け、この窪み部に添加弁の噴射口を配置するようにしているから、排気通路から添加弁の噴射口までの離隔距離を可及的に長くすることが可能になる。そのため、添加弁の噴射口が排気の熱を受けにくくなり、当該噴射口に添加剤が焼き付いて噴射口が詰まることが抑制または防止されるようになる。
【００１８】
但し、噴霧通路の窪み部には、排気の淀みが発生しやすくなってしまい、この窪み部内に排気中の異物が添加弁から噴射される添加剤をバインダーとして固着しやすくなると言える。
【００１９】
ところで、窪み部内に異物が徐々に固着、堆積するにしても、その過程において添加弁により添加剤の噴射が繰り返されるので、この噴射される添加剤の貫徹力でもって、当該添加剤の噴射経路に前記異物が堆積されずに済むようになると言え、結果的に窪み部内の堆積物には添加剤の通る孔が自然に設けられるようになる。そのため、窪み部内に堆積物が固着したとしても、添加弁から噴射される添加剤は排気通路に不足することなく到達するようになるので、支障はない。
【００２０】
しかも、窪み部内に固着する堆積物は、排気中のカーボン成分と添加弁から噴射される添加剤との混合物であるから、この固化している堆積物そのものが断熱作用を持つことになる。そのため、前記のように排気通路から添加弁の噴射口までの離隔距離を短くしたことに伴い添加弁の噴射口が排気通路寄りに配置されたとしても、この添加弁の噴射口が排気の熱を受けにくくなって、この噴射口に添加剤が焼き付きにくくなると言える。
【００２１】
さらに、前記した噴霧通路の構成によれば、添加弁設置用の張り出し部の張り出し寸法を、従来例（窪みのない噴霧通路の通路長を長くして、添加弁の噴射口を排気通路から可及的に遠ざけるようにした形態）に比べて可及的に小さくできるので、排気系の重量を軽減することが可能になるとともに、排気系を含んだ内燃機関の車体への搭載性が良好になる。
【００２２】
好ましくは、前記排気通路は、内燃機関に対して取り付けられる横向き部分の途中から下向きに屈曲され、前記排気浄化部材は、前記排気通路の曲がり部分より下向き部分に設置され、前記噴霧通路は、前記曲がり部分に設けられる。
【００２３】
ここでは、排気通路の形状と、排気浄化部材の種類および噴霧通路の設置場所を特定している。この特定によれば、前記添加弁設置用の張り出し部の張り出し寸法を可及的に小さくしたことが有利となって、添加弁が内燃機関上方への突出物にならずに済むようになる。これにより、排気系を含んだ内燃機関の車体への搭載性が良好になる。
【００２４】
好ましくは、前記排気浄化部材は、酸化触媒と、この酸化触媒より排気流れ方向の下流側に設けられて排気中の粒子状物質を捕集するフィルタとを含み、前記添加剤は、前記酸化触媒で反応して排気を昇温させるための性状とされる。
【００２５】
ここでは、排気浄化部材の種類と、添加剤の性状とを特定している。この特定では、添加弁により排気通路に噴射される添加剤が酸化触媒で酸化反応されるようになり、フィルタ上流側の排気温度が上昇する。これにより、フィルタ内に捕集されているＰＭ等の異物が燃焼除去されるようになる。
【００２６】
つまり、前記の添加弁による添加剤の噴射時期として、フィルタ再生を行う時期に設定することができる。なお、フィルタ再生とは、フィルタのＰＭ捕集量（堆積量）が所定の限界量になったときに、フィルタのＰＭ捕集機能を回復させるために、フィルタに流入する排気温度をフィルタに堆積している粒子状物質の燃焼可能な温度にまで上昇させるようにする処理のことである。
【発明の効果】
【００２７】
本発明では、内燃機関の排気通路において排気浄化部材より排気流れ方向の上流側に添加剤を噴射するための添加弁を設置する構造において、添加弁の設置形態を工夫することにより、添加弁の噴射口詰まりを抑制または防止したうえで、噴霧通路内への異物堆積を抑制または防止し、添加剤を排気通路へ長期にわたって安定的に供給することが可能になる。また、本発明では、排気系の重量を軽減することが可能になるとともに、排気系を含めた内燃機関の車体への搭載性を向上することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明に係る添加弁の設置構造の適用対象となる内燃機関の一実施形態を示す概略構成図であり、内燃機関およびその周辺構造を平面で示している。
【図２】図１の矢印（２）方向から見た図であり、排気系を側面で示すとともに、一部を断面にして示している。
【図３】図２に示す添加弁の設置部分を拡大して示す図である。
【図４】図２に示す噴霧通路の形状を模式的に示す斜視図である。
【図５】図３において排気の流れを説明するために用いる図である。
【図６】図３に示す噴霧通路の窪み部に異物が堆積した様子を示す図である。
【図７】図３に示す噴霧通路の窪み部の他形状を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。
【００３０】
図１から図６に、本発明の一実施形態を示している。まず、図１を参照して、本発明適用対象となる内燃機関の概略構成を説明する。
【００３１】
図１に示す内燃機関１は、例えば筒内直接噴射型の直列４気筒ディーゼルエンジンとされており、基本的に、吸気系から供給される空気と燃料供給系から供給される燃料とを適宜の空燃比で混合してなる混合気を燃焼室２で燃焼させた後、燃焼室２内の排気を排気系から大気放出させるようになっている。
【００３２】
前記吸気系は、シリンダヘッドの吸気ポート３に接続されるインテークマニホールド２１に接続される吸気管２２に、エアクリーナ２３、スロットルバルブ２４を空気流通方向の上流側から順に配置した構成である。
【００３３】
前記燃料供給系は、燃料供給路３１に、燃料タンク３２、サプライポンプ３３、コモンレール３４、複数の燃料噴射弁３５・・・を燃料供給方向の上流側から順に配置した構成である。サプライポンプ３３は、内燃機関１のクランクシャフト（図示省略）によって駆動されるもので、燃料タンク３２から燃料を汲み上げ、この汲み上げた燃料を燃料供給路３１を介してコモンレール３４に供給する。コモンレール３４は、サプライポンプ３３から供給された高圧燃料を所定圧力に保持（蓄圧）する蓄圧室としての機能を有し、この蓄圧した燃料を各燃料噴射弁３５に分配する。燃料噴射弁３５は、所定電圧が印加されたときに開弁して、燃焼室２内に燃料を噴射供給する電磁駆動式の開閉弁である。
【００３４】
前記排気系は、シリンダヘッドの排気ポート４に接続されるエキゾーストマニホールド４１に排気管４２を接続した構成である。この排気ポート４から排気管４２までが、排気通路となる。
【００３５】
この実施形態で例示する内燃機関１には、ターボチャージャ（過給機）５、インタークーラ６、排気再循環装置としてのＥＧＲ装置７が装備されているので、以下で説明する。
【００３６】
ターボチャージャ５は、一般的に公知のように排気を利用して吸入空気を昇圧過給するものであり、主としてコンプレッサインペラ５ａと、タービンホイール５ｂとを備えている。コンプレッサインペラ５ａは、吸気管２２途中に配置されており、タービンホイール５ｂは、エキゾーストマニホールド４１の集合部と排気管４２との間に配置されている。
【００３７】
インタークーラ６は、ターボチャージャ５で昇圧過給した吸入空気を強制的に冷却するものであり、ターボチャージャ５のコンプレッサインペラ５ａとスロットルバルブ２４との間に配置されている。スロットルバルブ２４は、その開度を無段階に調整することが可能な電子制御式の弁装置であり、所定条件下において吸入空気の流路面積を絞り、この吸入空気の供給量を調整（低減）する機能を有している。
【００３８】
ＥＧＲ装置７は、排気の一部（ＥＧＲガス）を吸気系に戻して燃焼室２へ再度供給することにより燃焼温度を低下させ、これによってＮＯｘ発生量を低減するものである。このＥＧＲ装置７は、ＥＧＲ通路７ａと、ＥＧＲクーラ７ｂと、ＥＧＲバルブ７ｃとを備えている。ＥＧＲ通路７ａは、排気系から吸気系へ燃焼室２をバイパスして連接するバイパス通路からなる。ＥＧＲクーラ７ｂは、例えばＥＧＲ通路７ａを通過する排気と内燃機関１の冷却液との間で熱交換を行うことにより排気の温度を下げる熱交換器からなる。ＥＧＲバルブ７ｃは、ＥＧＲ通路７ａ内を排気系側から吸気系側へ還流される排気の還流量を制御するものである。
【００３９】
排気管４２には、排気浄化部材として、例えば酸化触媒８と、パティキュレートフィルタ９とが設けられている。
【００４０】
酸化触媒８は、排気管４２においてパティキュレートフィルタ９よりも上流側に設けられている。パティキュレートフィルタ９は、例えば一般的に公知のＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）と呼ばれるものとされる。このＤＰＦは、多孔質部材（例えば多孔質セラミックからなるハニカム構造体等）を設けた構成とされる。
【００４１】
このような内燃機関１の各種動作は、制御装置１０により制御される。この制御装置１０は、公知のＥＣＵ（Electronic Control Unit）とされるが、各種のセンサ類の信号（運転パラメータ：車両の走行状態、内燃機関の運転状態に応じた信号）に基づいて、内燃機関１のいろいろな運転を制御する。
【００４２】
ところで、上記構成において、排気管４２において酸化触媒８の排気流れ方向の上流側には、添加弁１１がさらに設けられている。この添加弁１１には、サプライポンプ３３から添加剤供給路３６を介して例えば内燃機関１に供給する燃料が添加剤として供給される。この添加弁１１の噴射制御が制御装置１０により行われる。
【００４３】
この添加弁１１による添加剤の供給は、例えばパティキュレートフィルタ９を再生するときに行うようになっている。このフィルタ再生とは、基本的に、パティキュレートフィルタ９に入る排気の温度を上昇させて、パティキュレートフィルタ９に捕集されたＰＭを燃焼除去させることにより、パティキュレートフィルタ９のＰＭ捕集機能を回復させる処理のことである。なお、前記のように排気温度を上昇させるためには、添加弁１１により燃料を排気管４２において酸化触媒８の上流側に噴射させればよい。
【００４４】
一般的に、内燃機関１の冷間始動運転時や、低速低負荷運転等のような運転条件が長期にわたって連続する場合に、酸化触媒８の温度やパティキュレートフィルタ９に入る排気温度が低くなっている。一方、暖機後においては、内燃機関１の排気温度が高くなっているために、酸化触媒８が活性化温度に到達していて、パティキュレートフィルタ９に入る排気温度が高くなっている。
【００４５】
そこで、制御装置１０によりフィルタ再生を行うタイミングとしては、例えばパティキュレートフィルタ９のＰＭ捕集量（堆積量）が所定の限界量になった場合でも、酸化触媒８が活性化温度に到達している状況とするのが好ましい。
【００４６】
フィルタ再生を実行すると、添加弁１１により排気管４２において酸化触媒８の上流側に噴射される添加剤（燃料）が、酸化触媒８で酸化反応（燃焼）されることになって、酸化触媒８の下流側でパティキュレートフィルタ９に入る排気の温度が速やかに上昇することになる。この排気によってパティキュレートフィルタ９が昇温させられることになるので、パティキュレートフィルタ９に堆積しているＰＭが燃焼除去されるようになる。
【００４７】
なお、この実施形態では、主として、酸化触媒８と、パティキュレートフィルタ９と、添加弁１１と、制御装置１０とを含んだ構成が排気浄化装置とされる。
【００４８】
次に、図２から図６を参照して、添加弁１１の設置構造を詳細に説明する。
【００４９】
この実施形態では、図２に示すように、排気管４２がエキゾーストマニホールド４１に対して連結される横向き部分の途中から斜め下向きに屈曲されており、この斜め下向き部分に、排気浄化部材としての酸化触媒８およびパティキュレートフィルタ９が設置されている。
【００５０】
添加弁１１は、排気管４２における曲がり部分、つまり排気管４２において酸化触媒８よりも排気流れ方向の上流側に設置されている。具体的に、排気管４２の曲がり部分の外壁には、外側へ張り出す張り出し部４３が設けられており、この張り出し部４３に添加弁１１が設置されている。
【００５１】
張り出し部４３の内部には、噴霧通路４４が設けられている。この噴霧通路４４は、張り出し部４３の張り出し側から排気管４２内へ向けて漸次幅広とされており、それによって、この噴霧通路４４において排気管４２を流れる排気流線５１に沿う断面形状が、略三角形に形成されている。
【００５２】
この実施形態での噴霧通路４４は、例えば図４に示すように立体的に見ると、四角錐形状に形成されている。この噴霧通路４４の配置は、その対向する２長辺４４ａ，４４ｂが排気管４２を流れる排気流線５１に沿って平行になるように設定されている。但し、この噴霧通路４４は、例えば円錐形状に形成することも可能である。
【００５３】
このような形状の噴霧通路４４において排気管４２内に開く開口の開き角度θは、鈍角（９０°＜θ＜１８０°）に設定されている。この実施形態のように噴霧通路４４を四角錐形状にしている場合には、この噴霧通路４４において前記２つの長辺４４ａ，４４ｂを底辺とする略三角形の２つの斜面４４ｃ，４４ｄにおける仮想頂点Ｐ側の角度θを、鈍角に設定する。
【００５４】
そして、噴霧通路４４の頂部には、さらに窪み部４５が設けられている。この窪み部４５は、噴霧通路４４の頂部からさらに外側つまり排気管４２から遠ざかる側へ向けて窪むものである。具体的に、この窪み部４５は、円柱形の凹みであって、その奥が半球形状になっている。
【００５５】
この窪み部４５内には、添加弁１１のノズル１１ａが外側から突入されるようになっている。このノズル１１ａの先端の円錐部分における円周方向１箇所には、噴射口１１ｂが設けられている。この噴射口１１ｂが窪み部４５に配置されている。
【００５６】
詳しくは、添加弁１１のノズル１１ａは、窪み部４５の周壁から内部へ横向きに突入された状態で取り付けられていて、このノズル１１ａの噴射口１１ｂの向きが、窪み部４５において噴霧通路４４の頂部寄りの開口、つまり窪み部４５と噴霧通路４４との連通部分に向くように設定されている。これにより、噴射口１１ｂから噴射される添加剤は、図２や図３に示しているように、窪み部４５において噴霧通路４４の頂部寄りの開口、つまり窪み部４５と噴霧通路４４との連通部分から噴霧通路４４を経て排気管４２内へ供給されるようになっている。
【００５７】
ここで、図３を参照して、窪み部４５と添加弁１１の噴射口１１ｂとの相対的な位置関係について詳細に説明する。
【００５８】
まず、窪み部４５において噴霧通路４４の頂部寄りの開口における直径寸法、つまり窪み部４５と噴霧通路４４との連通部分における直径寸法としては、添加弁１１の噴射口１１ｂから噴射される添加剤が前記開口の内壁面に衝突しない大きさに設定される。
【００５９】
また、噴霧通路４４の開き角度θは、噴霧通路４４において排気流れ方向に沿う開き幅の要求値に基づいて設定される。この開き幅の要求値としては、排気管４２を流れる排気が噴霧通路４４内で淀まずにスムースに流れるようにするために必要な幅とされる。
【００６０】
そして、噴霧通路４４の開き角度θを設定すると、噴霧通路４４の仮想頂点Ｐから、当該仮想頂点Ｐより排気管４２の曲率中心（図示省略）に向かう垂線Ｌと排気管４２の内周面とが交差する点Ｐ２までの離隔距離Ｗ２が決まる。
【００６１】
さらに、添加弁１１の噴射口１１ｂの位置は、噴霧通路４４の仮想頂点Ｐから外側へ可及的に離すようにする。この噴霧通路４４の仮想頂点Ｐから噴射口１１ｂまでの離隔距離Ｗ１は、窪み部４５の深さを調整することによって適宜に調整することができる。なお、離隔距離Ｗ１は、噴霧通路４４の仮想頂点Ｐから噴射口１１ｂまでを直線で結ぶ距離ではなく、前記垂線Ｌと平行な直線に沿う離隔距離としている。
【００６２】
このように、噴霧通路４４の開口の開き角度θを鈍角に設定すると、排気管４２から噴霧通路４４の仮想頂点Ｐまでの離隔距離Ｗ２が短くなってしまうが、この噴霧通路４４の頂部に窪み部４５をさらに設けて、この窪み部４５内に添加弁１１の噴射口１１ｂを配置させるようにしているから、噴霧通路４４の開口の開き角度θを鈍角にしても排気管４２から添加弁１１の噴射口１１ｂまでの離隔距離Ｗ（Ｗ１＋Ｗ２）を可及的に長くすることが可能になるのである。
【００６３】
当然ながら、前記離隔距離Ｗは、噴射口１１ｂが排気の熱を受けにくくして当該噴射口１１ｂに添加剤が焼き付いて噴射口１１ｂが詰まることを抑制または防止するのに必要な値に設定するのが好ましい。したがって、噴霧通路４４の開き角度θと離隔距離Ｗ１，Ｗ２とについては、前記要求される事項を満足するように実験等により得た経験値に基づいて適宜に設定するのが好ましい。
【００６４】
図５を参照して、前記構成における排気の流れを説明する。まず、噴霧通路４４の開口の開き角度θを鈍角にすることによって、当該開口を可及的に幅広にしているから、排気管４２を流れる排気は、図中の太線矢印で示すように、噴霧通路４４内にもスムースに通過するようになって、従来例のように淀みにくくなる。これにより、排気管４２を流れる排気中の異物が添加弁１１から噴射される添加剤をバインダーとして噴霧通路４４の内壁面に固着しにくくなる。
【００６５】
しかし、その反面、噴霧通路４４の頂部が排気管４２に近づくことになるので、従来例（窪みのない噴霧通路の通路長を長くして、添加弁の噴射口を排気通路から可及的に遠ざけるようにした形態）に比べて、排気管４２から添加弁１１の噴射口１１ｂまでの離隔距離Ｗが短くなってしまう。その場合、仮に、噴霧通路４４の頂部に添加弁１１の噴射口１１ｂを配置すると、この噴射口１１ｂが排気の熱を受けやすくなると言える。
【００６６】
そこで、噴霧通路４４の頂部にさらに外側へ窪む窪み部４５を設け、この窪み部４５内に添加弁１１の噴射口１１ｂを配置するようにしているから、排気管４２から添加弁１１の噴射口１１ｂまでの離隔距離Ｗを可及的に長くすることが可能になる。そのため、添加弁１１の噴射口１１ｂが排気の熱を受けにくくなり、当該噴射口１１ｂに添加剤が焼き付いて噴射口１１ｂが詰まることが抑制または防止されるようになる。
【００６７】
しかし、噴霧通路４４の頂部に連通させた窪み部４５は、その開口が比較的幅狭になっているために、ここの内部で排気の淀みが発生しやすくなってしまい、例えば図６に示すように、この窪み部４５内に、前記排気中の異物が添加弁１１から噴射される添加剤をバインダーとして固着して堆積しやすくなると言える。図６では、堆積物にドット模様を記載したうえで符号４６を付している。
【００６８】
ところで、窪み部４５内に異物が徐々に固着、堆積するにしても、その過程において添加弁１１により添加剤の噴射が繰り返されるので、この噴射される添加剤の貫徹力でもって、当該添加剤の噴射経路に前記異物が堆積されずに済むようになると言え、結果的に窪み部４５内の堆積物には、添加剤の通る孔（図６中の符号４７参照）が自然に設けられるようになる。そのため、窪み部４５内に堆積物（図６中の符号４６参照）が形成されたとしても、添加弁１１から噴射される添加剤は排気管４２に不足することなく到達するようになるので、支障はない。
【００６９】
しかも、窪み部４５内に固着する堆積物４６は、排気中のカーボン成分と添加弁１１から噴射される添加剤との混合物であるから、この固化している堆積物そのものが断熱作用を持つことになる。そのため、前記のように排気管４２から添加弁１１の噴射口１１ｂまでの離隔距離Ｗを短くしたことに伴い添加弁１１の噴射口１１ｂが排気管４２寄りに配置されたとしても、この添加弁１１の噴射口１１ｂが排気の熱を受けにくくなって、この噴射口１１ｂに添加剤が焼き付きにくくなると言える。
【００７０】
さらに、前記した噴霧通路４４の構成によれば、添加弁１１設置用の張り出し部４３の張り出し寸法を、従来例（窪みのない噴霧通路の通路長を長くして、添加弁の噴射口を排気通路から可及的に遠ざけるようにした形態）に比べて可及的に小さくできるので、排気管４２の重量を軽減することが可能になるとともに、排気系を含んだ内燃機関１の車体への搭載性が良好になる。
【００７１】
以上説明したように、本発明の特徴を適用した実施形態では、添加弁１１の設置形態を工夫することにより、添加弁１１の噴射口１１ｂの詰まりを抑制または防止したうえで、噴霧通路４４内への異物堆積を抑制または防止し、添加剤を排気管４２に長期にわたって安定的に供給することが可能になり、しかも、排気系の重量軽減を可能とするとともに、排気系を含めた内燃機関の車体への搭載性を向上することが可能になる。
【００７２】
特に、噴霧通路４４内の異物堆積を抑制または防止できて、添加剤を排気管４２に長期にわたって安定的に供給することが可能になることに伴い、パティキュレートフィルタ９の再生処理を長期にわたって安定的に行うことが可能になるから、従来例のように噴霧通路の詰まりが発生したときに、噴霧通路の異物を除去するためのメインテナンスを行わせるために、運転者に対する報知動作（警告灯の点灯等）を行うといったことが不要になる等、運転者を車両保守に関する煩わしさから解放させることが可能になる。
【００７３】
なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内および当該範囲と均等の範囲で包含されるすべての変形や応用が可能である。以下で例を挙げる。
【００７４】
（１）上記実施形態で例示した窪み部４５については、その奥が半球形状になった円柱形の凹みとした例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、要するに、窪み部４５の深さや開口の大きさを前記したように特定すればよいのであって、その形状については特に限定されるものではない。
【００７５】
前記した形状の窪み部４５において添加弁１１のノズル１１ａよりも奥の空間４８（図７で仮想線のハッチングで示す）については、機能的に不要であると言えるので、この奥空間４８を、張り出し部４３の一部となるように埋めた状態にしてもよい。そのように形成するには、例えば排気管４２の張り出し部４３を成形する際に、図示していないが、外型および中子型の外形形状に加工を施し、この外型および中子型の外形形状を転写することにより、前記した形状の窪み部４５を得ることが可能である。
【００７６】
（２）上記実施形態で例示した内燃機関１は、屈曲された排気管４２においてターボチャージャ５と酸化触媒８との間の領域で曲がり部分に添加弁１１を設置した例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、図示していないが、排気管４２を直線形状としている場合でも、本発明を適用することが可能である。
【００７７】
（３）上記実施形態で例示した内燃機関１は、ターボチャージャ５およびＥＧＲ装置７を装備したものを例に挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、それらのいずれか一方または両方を無くしたものであっても本発明を適用できる。
【００７８】
（４）上記実施形態では、パティキュレートフィルタ９をＤＰＦとした例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、このパティキュレートフィルタ９の代わりに、例えばＤＰＲ（Diesel Particulate active Reduction system）や、ＤＰＮＲ（Diesel Particulate−NOx Reduction system）等とすることが可能である。
【００７９】
ＤＰＲは、例えば多孔質セラミックからなるハニカム構造体に酸化触媒（例えば白金等の貴金属を主成分とするもの）を担持させた構成であり、原理的には、排気中の有害物質を酸化触媒で酸化させ、二酸化炭素と水蒸気に変換し、さらにＰＭをハニカム構造体の多孔質セラミック基材の微細孔に捕集する。
【００８０】
ＤＰＮＲは、前記ＤＰＲの機能に加えて窒素酸化物（ＮＯｘ）を除去することが可能なものであり、例えば多孔質セラミック構造体に酸化触媒（例えば白金等の貴金属を主成分とするもの）とＮＯｘ吸蔵還元型触媒とを担持させたものである。このＤＰＮＲは、排気中のＰＭを多孔質の壁を通過する際に捕集され、また、排気の空燃比がリーンの場合、排気中のＮＯｘはＮＯｘ吸蔵還元型触媒に吸蔵され、空燃比がリッチになると吸蔵したＮＯｘは還元、放出される。
【００８１】
このようなＤＰＲやＤＰＮＲの場合でも、前記したフィルタ再生と同様の処理を行う必要があるので、その場合も、前記フィルタ再生時の処理と同様の処理を行うようにすればよい。
【００８２】
（５）上記実施形態では、排気浄化部材として酸化触媒８とパティキュレートフィルタ９とを含んだ構成を例に挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、さらにパティキュレートフィルタ９より排気流れ方向の下流側にＮＯｘ吸蔵還元型触媒やＮＯｘ選択還元触媒を設置する構成とすることも可能である。
【００８３】
このＮＯｘ吸蔵還元型触媒は、例えばＮＳＲ（NOx Storage-Reduction）触媒と呼ばれている。このＮＳＲ触媒は、排気中に多量の酸素が存在している状態においてはＮＯｘを吸蔵し、排気の酸素濃度が低くかつ還元成分（例えば燃料の未燃成分（ＨＣ））が多量に存在している状態においてはＮＯｘをＮＯ2もしくはＮＯに還元して放出する。ＮＯ2やＮＯとして放出されたＮＯｘは、排気中のＨＣやＣＯと速やかに反応することによってさらに還元されてＮ2となる。また、ＨＣやＣＯは、ＮＯ2やＮＯを還元することで、自身は酸化されてＨ2ＯやＣＯ2となる。
【００８４】
また、ＮＯｘ選択還元触媒は、例えばＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）触媒と呼ばれている。このＳＣＲ触媒は、公知のように酸素共存下でも選択的に排気中のＮＯｘを還元剤（添加剤）と反応させてＮＯｘから酸素（Ｏ2）を取り除き窒素（Ｎ）に戻す還元作用を行う性質を有している。還元剤としては、尿素水溶液等とされる。この尿素水溶液は、排気熱により加水分解されてアンモニア（ＮＨ3）を容易に発生する。この発生したアンモニアは、ＮＯｘ選択還元触媒において排気中のＮＯｘと反応して、水（Ｈ2Ｏ）と無害な窒素（Ｎ）とに分解される。
【００８５】
（６）上記実施形態では、パティキュレートフィルタ９を再生するために用いる添加弁１１の設置構造を例に挙げているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、図示していないが、排気浄化部材を前記（５）で例示したＳＣＲ触媒とする場合には、このＳＣＲ触媒に、その還元能力を高めるために還元剤（添加剤）を供給することがある。
【００８６】
このような還元剤を供給するための添加弁は、ＳＣＲ触媒よりも排気流れ方向の上流側に設置される。このような添加弁の場合には、当該添加弁から噴射される還元剤をバインダーとして排気中の異物が、添加弁の噴霧通路に固着して堆積することがある。
【００８７】
そこで、本発明は、ＳＣＲ触媒の還元能力を高めるために用いる添加弁の設置構造に対しても適用することが可能である。この添加弁の設置構造は、上記した実施形態と同様に構成すれば、添加弁の噴霧通路に異物が堆積することを抑制または防止することが可能になる。そのため、添加弁により噴射された還元剤をＳＣＲ触媒に長期にわたって安定的に供給することが可能になるので、ＳＣＲ触媒による還元能力を長期にわたって発揮させることが可能になる。
【符号の説明】
【００８８】
１      内燃機関
８      酸化触媒
９      パティキュレートフィルタ
１０      制御装置
１１      添加弁
１１ａ    添加弁のノズル
１１ｂ    添加弁の噴射口
４１      エキゾーストマニホールド
４２      排気管
４３      張り出し部
４４      噴霧通路
４５      窪み部
【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】
2011106430.tif 000007
【図６】
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【図７】
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