(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貯蔵タンク内に収容された還元剤を吸い上げて圧送するポンプと、
圧送される前記還元剤を内燃機関の排気通路に噴射する噴射ノズルであって、ノズル胴体、及び、前記ノズル胴体の先端に備えられて少なくとも一つの噴射孔が設けられたプレート部材を有する噴射ノズルと、
前記ノズル胴体の先端を軸方向に見たときに前記プレート部材に重なる範囲に設けられ、前記プレート部材に近接して、又は、前記プレート部材に連続して設けられた液滴誘導部と、
を備え、
前記液滴誘導部は、複数設けられる、還元剤供給装置。
【請求項２】
前記液滴誘導部は、少なくとも前記プレート部材の中心部よりも重力方向下方側に設けられる、請求項１に記載の還元剤供給装置。
【請求項３】
前記液滴誘導部は、前記ノズル胴体の先端を軸方向に見たときに、前記噴射孔に重ならない範囲に設けられる、請求項１又は２に記載の還元剤供給装置。
【請求項４】
貯蔵タンク内に収容された還元剤を吸い上げて圧送するポンプと、
圧送される前記還元剤を内燃機関の排気通路に噴射する噴射ノズルであって、ノズル胴体、及び、前記ノズル胴体の先端に備えられて少なくとも一つの噴射孔が設けられたプレート部材を有する噴射ノズルと、
前記ノズル胴体の先端を軸方向に見たときに前記プレート部材に重なる範囲に設けられ、前記プレート部材に近接して、又は、前記プレート部材に連続して設けられた液滴誘導部と、
を備え、
前記噴射ノズルの先端の外周面にはガスケットが設けられ、前記液滴誘導部は、前記ガスケットの一部である、還元剤供給装置。
【請求項５】
貯蔵タンク内に収容された還元剤を吸い上げて圧送するポンプと、
圧送される前記還元剤を内燃機関の排気通路に噴射する噴射ノズルであって、ノズル胴体、及び、前記ノズル胴体の先端に備えられて少なくとも一つの噴射孔が設けられたプレート部材を有する噴射ノズルと、
前記ノズル胴体の先端を軸方向に見たときに前記プレート部材に重なる範囲に設けられ、前記プレート部材に近接して、又は、前記プレート部材に連続して設けられた液滴誘導部と、
を備え、
前記噴射ノズルの先端の外周面にはガスケットが設けられ、前記液滴誘導部は、前記ガスケットに固定される、還元剤供給装置。
【請求項６】
貯蔵タンク内に収容された還元剤を吸い上げて圧送するポンプと、
圧送される前記還元剤を内燃機関の排気通路に噴射する噴射ノズルであって、ノズル胴体、及び、前記ノズル胴体の先端に備えられて少なくとも一つの噴射孔が設けられたプレート部材を有する噴射ノズルと、
前記ノズル胴体の先端を軸方向に見たときに前記プレート部材に重なる範囲に設けられ、前記プレート部材に近接して、又は、前記プレート部材に連続して設けられた液滴誘導部と、
を備え、
前記液滴誘導部は、前記プレート部材に設けられた突出部である、還元剤供給装置。
【請求項７】
前記液滴誘導部は、前記プレート部材に固定される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の還元剤供給装置。
【請求項８】
前記液滴誘導部は、前記ノズル胴体に固定される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の還元剤供給装置。
【請求項９】
内燃機関の排気通路に還元剤を噴射するために用いられ、
ノズル胴体と、
前記ノズル胴体の先端に備えられ、少なくとも一つの噴射孔が設けられたプレート部材と、
前記ノズル胴体の先端を軸方向に見たときに前記プレート部材に重なる範囲に設けられ、前記プレート部材に近接して、又は、前記プレート部材に連続して設けられた液滴誘導部と、
を備え、
前記液滴誘導部は、複数設けられる、噴射ノズル。
【請求項１０】
内燃機関の排気通路に還元剤を噴射するために用いられ、
ノズル胴体と、
前記ノズル胴体の先端に備えられ、少なくとも一つの噴射孔が設けられたプレート部材と、
前記ノズル胴体の先端を軸方向に見たときに前記プレート部材に重なる範囲に設けられ、前記プレート部材に近接して、又は、前記プレート部材に連続して設けられた液滴誘導部と、
を備える噴射ノズルであって、
前記噴射ノズルの先端の外周面にはガスケットが設けられ、前記液滴誘導部は、前記ガスケットの一部である、噴射ノズル。
【請求項１１】
内燃機関の排気通路に還元剤を噴射するために用いられ、
ノズル胴体と、
前記ノズル胴体の先端に備えられ、少なくとも一つの噴射孔が設けられたプレート部材と、
前記ノズル胴体の先端を軸方向に見たときに前記プレート部材に重なる範囲に設けられ、前記プレート部材に近接して、又は、前記プレート部材に連続して設けられた液滴誘導部と、
を備える噴射ノズルであって、
前記噴射ノズルの先端の外周面にはガスケットが設けられ、前記液滴誘導部は、前記ガスケットに固定される、噴射ノズル。
【請求項１２】
内燃機関の排気通路に還元剤を噴射するために用いられ、
ノズル胴体と、
前記ノズル胴体の先端に備えられ、少なくとも一つの噴射孔が設けられたプレート部材と、
前記ノズル胴体の先端を軸方向に見たときに前記プレート部材に重なる範囲に設けられ、前記プレート部材に近接して、又は、前記プレート部材に連続して設けられた液滴誘導部と、
を備え、
前記液滴誘導部は、前記プレート部材に設けられた突出部である、噴射ノズル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気通路に還元剤を噴射するための還元剤供給装置、及びそのような還元剤供給装置に用いられる噴射ノズルに関する。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載されるディーゼルエンジン等の内燃機関の排気中にはＮＯX（窒素酸化物）が含まれている。かかるＮＯXを還元して窒素や水蒸気等に分解することにより排気を浄化するための装置として、尿素ＳＣＲ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｃａｔａｌｙｓｔｉｃ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）システムが実用化されている。尿素ＳＣＲシステムでは、還元剤として尿素水溶液が使用され、排気中のＮＯXがアンモニアと反応することにより、ＮＯXが分解する。
【０００３】
かかる尿素ＳＣＲシステムは、排気通路に配置された選択還元触媒と、選択還元触媒よりも上流側の排気通路に尿素水溶液を噴射するための還元剤供給装置とを備える。選択還元触媒は、尿素水溶液が分解することにより生成されるアンモニアを吸着し、流入する排気中のＮＯXとアンモニアとの還元反応を促進する機能を有する。また、還元剤供給装置は、貯蔵タンク内に収容された尿素水溶液を圧送するポンプと、ポンプにより圧送される尿素水溶液を噴射する噴射弁と、ポンプ及び噴射弁の制御を行う制御装置とを備える。
【０００４】
尿素ＳＣＲシステムで使用される尿素水溶液は、濃度によって凍結温度が異なる。最も低い凍結温度でも、その温度はマイナス１１℃程度である。停車中に尿素水溶液が凍結し、その体積が膨張すると、ポンプや噴射弁、尿素水溶液が流通する配管等が破損するおそれがある。そのため、内燃機関の停止時には、装置内に残留する尿素水溶液が貯蔵タンクに回収される。回収された尿素水溶液は、次回の内燃機関の始動時に装置内に再充填される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−０１２９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、噴射弁の先端には、噴射孔が設けられたプレート部材が備えられる。噴射弁から尿素水溶液を噴射すると、尿素水溶液の液滴がプレート部材に付着し得る。内燃機関の運転中においては、排気通路や排気管は少なくとも２００℃以上の高温の状態にあり、噴射弁の先端部分も高温の状態となる。ただし、尿素水溶液の噴射制御中には、比較的低温で保たれている尿素水溶液が、冷媒として機能し、プレート部材の熱を奪いつつ噴射される。また、尿素水溶液の噴射制御中には、尿素水溶液の噴射が行われるごとに液状の尿素水溶液がプレート部材に付着するため、実際には尿素水溶液の結晶化には至らない。
【０００７】
しかしながら、尿素水溶液の回収時には、新たに液状の尿素水溶液の液滴は生じない。また、内燃機関の停止直後においては、噴射弁の先端は依然として高温の状態である一方、冷媒として機能し得る尿素水溶液の噴射も停止する。したがって、尿素水溶液の回収時にプレート部材に付着している尿素水溶液は、尿素水溶液の噴射制御が停止している間に結晶化し得る。プレート部材に付着した尿素水溶液が結晶化すると、プレート部材に設けられている噴射孔が塞がれる。これでは、次回の内燃機関の始動時に、尿素水溶液の噴射が可能になるまでに時間を要することになる。
【０００８】
そこで、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、内燃機関の停止時に行われる尿素水溶液の回収制御後に、尿素水溶液の結晶化によって噴射孔が塞がれることのない、還元剤供給装置及び噴射ノズルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、貯蔵タンク内に収容された還元剤を吸い上げて圧送するポンプと、圧送される前記還元剤を内燃機関の排気通路に噴射する噴射ノズルであって、ノズル胴体、及び、前記ノズル胴体の先端に備えられて少なくとも一つの噴射孔が設けられたプレート部材を有する噴射ノズルと、前記ノズル胴体の先端を軸方向に見たときに前記プレート部材に重なる範囲に設けられ、前記プレート部材に近接して、又は、前記プレート部材に連続して設けられた液滴誘導部と、を備える、還元剤供給装置が提供される。
【００１０】
前記液滴誘導部は、少なくとも前記プレート部材の中心部よりも重力方向下方側に設けられてもよい。
【００１１】
前記液滴誘導部は、前記ノズル胴体の先端を軸方向に見たときに、前記噴射孔に重ならない範囲に設けられてもよい。
【００１２】
前記液滴誘導部は、複数設けられてもよい。
【００１３】
前記液滴誘導部は、前記プレート部材の直径よりも小さい直径の開口部を有する略円盤状であってもよい。
【００１４】
前記噴射ノズルの先端の外周面にはガスケットが設けられ、前記液滴誘導部は、前記ガスケットの一部であってもよい。
【００１５】
前記噴射ノズルの先端の外周面にはガスケットが設けられ、前記液滴誘導部は、前記ガスケットに固定されてもよい。
【００１６】
前記液滴誘導部は、前記プレート部材に設けられた突出部であってもよい。
【００１７】
前記液滴誘導部は、前記プレート部材に固定されてもよい。
【００１８】
前記液滴誘導部は、前記ノズル胴体に固定されてもよい。
【００１９】
また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、内燃機関の排気通路に還元剤を噴射するために用いられ、ノズル胴体と、前記ノズル胴体の先端に備えられ、少なくとも一つの噴射孔が設けられたプレート部材と、前記ノズル胴体の先端を軸方向に見たときに前記プレート部材に重なる範囲に設けられ、前記プレート部材に近接して、又は、前記プレート部材に連続して設けられた液滴誘導部と、を備える、噴射ノズルが提供される。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように本発明によれば、内燃機関の停止時に行われる尿素水溶液の回収制御後に、尿素水溶液の結晶化によって噴射孔が塞がれることを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態にかかる還元剤供給装置を備えたＳＣＲシステムの全体構成例を示す概略図である。
【図２】同実施形態にかかる噴射ノズルの先端部分の構成例を示す断面図及び正面図である。
【図３】液滴誘導部が設けられた噴射ノズルから尿素水溶液が噴射される様子を示す説明図である。
【図４】尿素水溶液がプレート部材の外面に付着した様子を示す説明図である。
【図５】プレート部材上で結晶化した尿素水溶液を示す説明図である。
【図６】液滴誘導部が設けられた噴射ノズルの先端部分に尿素水溶液が付着した様子を示す説明図である。
【図７】尿素水溶液が液滴誘導部に移動する様子を示す説明図である。
【図８】液滴誘導部上で結晶化した尿素水溶液を示す説明図である。
【図９】変形例１にかかる噴射ノズルの先端部分の構成例を示す断面図及び正面図である。
【図１０】変形例１にかかる液滴誘導部上で結晶化した尿素水溶液を示す説明図である。
【図１１】変形例２にかかる噴射ノズルの先端部分の構成例を示す断面図及び正面図である。
【図１２】変形例３にかかる噴射ノズルの先端部分の構成例を示す断面図及び正面図である。
【図１３】変形例４にかかる噴射ノズルの先端部分の構成例を示す断面図及び正面図である。
【図１４】変形例４にかかる噴射ノズルの先端部分の別の構成例を示す断面図及び正面図である。
【図１５】変形例５にかかる噴射ノズルの先端部分の構成例を示す断面図及び正面図である。
【図１６】変形例５にかかる噴射ノズルの先端部分の別の構成例を示す断面図である。
【図１７】変形例６にかかる噴射ノズルの先端部分の構成例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に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。
【００２３】
＜１．ＳＣＲシステムの全体構成例＞
まず、図１を参照して、本発明の実施の形態にかかる還元剤供給装置２０を備えた尿素ＳＣＲシステム１０の全体構成例について説明する。図１は、尿素ＳＣＲシステム１０の概略構成を示す図である。尿素ＳＣＲシステム１０は、還元触媒１３と、還元剤供給装置２０とを備えている。また、尿素ＳＣＲシステム１０は、還元剤供給装置２０を構成する各制御要素の制御を行う制御装置１００を備える。
【００２４】
尿素ＳＣＲシステム１０は、還元剤として尿素水溶液を用いて排気中のＮＯXを還元し分解するシステムである。尿素水溶液は、例えば凍結温度が最も低い、３２．５％濃度の尿素水溶液とすることができる。この場合の凍結温度は、約マイナス１１℃である。
【００２５】
還元触媒１３は、内燃機関５に接続された排気管１１の途中に配設され、内燃機関５の排気中に含まれるＮＯXを選択的に還元する機能を有する。本実施形態では、還元剤供給装置２０により噴射される尿素水溶液が分解して生成されるアンモニアが還元触媒１３に吸着され、還元触媒１３に流入する排気中のＮＯXがアンモニアにより選択的に還元される。
【００２６】
還元剤供給装置２０は、還元触媒１３よりも上流側の排気管１１内に還元剤としての尿素水溶液を噴射する。尿素水溶液の噴射量は、排気中に含まれるＮＯXの濃度や、還元触媒１３におけるアンモニアの吸着可能量等に基づいて、還元触媒１３の下流側にＮＯXあるいはアンモニアが流出しないように制御される。
【００２７】
還元触媒１３よりも上流側の排気管１１には、排気温度を検出するための温度センサ１５が設けられている。温度センサ１５によって検出される排気温度は、還元触媒１３の温度推定にも用いられる。ただし、温度センサ１５の配置位置は、かかる例に限定されない。また、温度センサ１５以外に、排気管１１には、図示しないＮＯX濃度センサやアンモニア濃度センサ等が設けられていてもよい。
【００２８】
＜２．還元剤供給装置の構成例＞
次に、本実施形態にかかる還元剤供給装置２０の全体構成の一例について説明する。図１に示すように、還元剤供給装置２０は、還元触媒１３よりも上流側で排気管１１に固定された噴射弁３１と、貯蔵タンク５０内の尿素水溶液を噴射弁３１に向けて圧送するポンプ４１を有するポンプモジュール４０とを備える。
【００２９】
噴射弁３１とポンプモジュール４０とは第１の供給通路５７によって接続されている。第１の供給通路５７には、噴射弁３１に供給される尿素水溶液の圧力を検出するための圧力センサ４３が備えられている。また、貯蔵タンク５０とポンプモジュール４０とは第２の供給通路５８によって接続されている。さらに、ポンプモジュール４０と貯蔵タンク５０とは循環通路５９によっても接続されている。かかる循環通路５９は、第１の供給通路５７から分岐し、貯蔵タンク５０に接続されている。循環通路５９の途中にはオリフィス４５が備えられている。オリフィス４５は、第１の供給通路５７内の圧力を保持する一方、余剰の尿素水溶液を貯蔵タンク５０側に通過させる機能を有する。
【００３０】
ポンプモジュール４０に備えられたポンプ４１は、例えば電動式のダイヤフラムポンプやモータポンプからなる。ポンプ４１の出力は、制御装置１００の制御信号に基づいて制御される。本実施形態では、制御装置１００は、圧力センサ４３により検出される尿素水溶液の圧力が所定の目標値に維持されるように、ポンプ４１の出力をフィードバック制御する。
【００３１】
噴射弁３１は、例えば、通電制御により開弁及び閉弁が切り替えられる電磁式噴射弁が用いられる。かかる噴射弁３１は、コイルを含むアクチュエータを備え、当該コイルへの通電により発生する磁力によって弁体が移動して開弁する構造を有している。上述のとおり、噴射弁３１に供給される尿素水溶液の圧力は一定の圧力で維持されており、制御装置１００は、尿素水溶液の目標噴射量に応じて開弁時間を調節する。
【００３２】
ポンプモジュール４０には流路切換弁７１が備えられている。流路切換弁７１は、ポンプ４１により圧送される尿素水溶液が流れる方向を切り換える。尿素水溶液を排気通路内に噴射する場合において、流路切換弁７１は、尿素水溶液が貯蔵タンク５０側から噴射弁３１側に流れるようにする。この場合、ポンプ４１の吸入口が第２の供給通路５８に接続され、ポンプ４１の吐出口が第１の供給通路５７に接続される。また、尿素水溶液を貯蔵タンク５０に回収する場合において、流路切換弁７１は、尿素水溶液が噴射弁３１側から貯蔵タンク５０側に流れるようにする。この場合、ポンプ４１の吸入口が第１の供給通路５７に接続され、ポンプ４１の吐出口が第２の供給通路５８に接続される。
【００３３】
ただし、尿素水溶液を貯蔵タンク５０に回収する方法は、流路切換弁７１によって流路を切り換える方法に限られない。ポンプ４１として、逆回転可能なポンプを用いて、尿素水溶液を回収してもよい。あるいは、尿素水溶液回収制御用のポンプを備えた回収用の通路を設けて、尿素水溶液を回収してもよい。
【００３４】
また、本実施形態にかかる還元剤供給装置２０は、内燃機関５の冷却水が循環可能に構成された第１の冷却水通路８５及び第２の冷却水通路８７を備える。第１の冷却水通路８５及び第２の冷却水通路８７は、内燃機関５に設けられたエンジン冷却装置６０の冷却通路８６から分岐して、再び冷却通路８６に合流する。第１の冷却水通路８５は貯蔵タンク５０内を通って配設される。また、第２の冷却水通路８７は噴射弁３１の周囲を通って配設される。第１の冷却水通路８５における、第２の冷却水通路８７との分岐点よりも下流側には開閉弁８１が設けられている。開閉弁８１は制御装置１００によって開弁及び閉弁が切り換えられ、第１の冷却水通路８５の開閉が制御される。
【００３５】
このほか、ポンプモジュール４０や第１の供給通路５７、第２の供給通路５８等の適宜の位置に、凍結した尿素水溶液を解凍するための電熱ヒータ等の加熱装置が備えられていてもよい。
【００３６】
＜３．噴射弁の構成例＞
次に、本実施形態にかかる還元剤供給装置２０に備えられた噴射弁３１の構成について詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態において、噴射弁３１は、排気管１１に設けられた分岐管１２の端部に固定されている。このとき、分岐管１２を介した熱伝達や、排気通路の排気熱によって、噴射弁３１のアクチュエータ部分が損傷しないように、噴射弁３１は、ガスケットを介して分岐管１２に固定されている。
【００３７】
図２は、噴射弁３１の先端部分を拡大して示す断面図及び正面図を示す。本実施形態において、噴射弁３１は、第２の冷却水通路８７の一部を成す冷却水通路（図示せず）を有する冷却ハウジング３９内に挿入され、固定されている。内燃機関５の運転中においては、内燃機関５の冷却水が冷却ハウジング３９内を通って循環し、噴射弁３１の過熱が防止される。
【００３８】
噴射弁３１は、筒状のノズル胴体３３を備え、ノズル胴体３３の先端部には、少なくとも一つの噴射孔３７ａが設けられたプレート部材３７が設けられる。図２に示したプレート部材３７は、３つの噴射孔３７ａを有する。ノズル胴体３３内には、アクチュエータにより進退動が制御される弁体と、弁体が当接する弁座部とが配置される。弁体が弁座部から離間している間、尿素水溶液は噴射孔３７ａを介して噴射され、弁体が弁座部に当接している間、尿素水溶液の噴射は停止される。図２では、アクチュエータ、弁体及び弁座部の図示は省略されている。
【００３９】
噴射弁３１及び冷却ハウジング３９の先端側には、ガスケット３５が設けられている。ガスケット３５は、噴射弁３１及び冷却ハウジング３９への熱伝達を低減するとともに、噴射弁３１と冷却ハウジング３９との隙間に排気微粒子等が侵入することを抑制する。かかるガスケット３５は、ノズル胴体３３の外径に近似する大きさの開口部３５ａを有する。開口部３５ａの周囲は噴射弁３１側に曲げられて後退している。ノズル胴体３３の先端側の端部の位置は、ガスケット３５の開口部３５ａのエッジの位置に略一致している。これにより、ノズル胴体３３が、直接排気熱に曝されにくくなっている。
【００４０】
本実施形態では、噴射弁３１の端部に、プレート部材３７の外面に近接して設けられた液滴誘導部１１０ａ，１１０ｂが設けられている。かかる液滴誘導部１１０ａ，１１０ｂは、内燃機関５の停止後に、プレート部材３７の外面に付着する尿素水溶液を誘導して、プレート部材３７上に滞留することを防ぐ。これにより、プレート部材３７上で尿素水溶液が結晶化することによる噴射孔３７ａの閉塞が抑制される。液滴誘導部１１０ａ，１１０ｂの先端は、プレート部材３７に近接しているのみならず、当接していてもよい。
【００４１】
本実施形態において、液滴誘導部１１０ａ，１１０ｂは、ガスケット３５の一部をノズル胴体３３の内径側に延在させることにより形成されている。一方の液滴誘導部１１０ａは、プレート部材３７の中心部よりも重力方向上方側に設けられ、他方の液滴誘導部１１０ｂは、プレート部材３７の中心部よりも重力方向下方側に設けられる。液滴誘導部１１０ａ，１１０ｂは、重力方向上方側及び下方側以外にも設けられてよい。ただし、プレート部材３７に付着した液滴は重力方向下方側に溜まるために、少なくとも、プレート部材３７の中心部よりも重力方向下方側に液滴誘導部１１０ａ，１１０ｂを設けることが好ましい。
【００４２】
また、尿素水溶液の噴射制御中において、尿素水溶液の噴霧を大きく遮ることのないように、ノズル胴体３３の先端を軸方向に見たときに、液滴誘導部１１０ａ，１１０ｂは、噴射孔３７ａに重ならないように設けられる。例えば、図３に示すように、噴射弁３１から尿素水溶液Ｕが噴射されるときに、尿素水溶液Ｕの噴霧は、液滴誘導部１１０ａ，１１０ｂにより遮られることがない。また、液滴誘導部１１０ａ，１１０ｂがこのように設けられることにより、液滴誘導部１１０ａ，１１０ｂに付着した尿素水溶液が結晶化した場合に、噴射孔３７ａが塞がれることを抑制することもできる。かかる液滴誘導部１１０ａ，１１０ｂの幅は適宜設定される。
【００４３】
次に、かかる構成の液滴誘導部１１０ａ，１１０ｂによって噴射孔３７ａの閉塞が抑制される様子について説明する。液滴誘導部が設けられない場合の尿素水溶液の結晶化の様子について説明した後に、液滴誘導部１１０ａ，１１０ｂが設けられている場合の尿素水溶液の結晶化の様子について説明する。
【００４４】
図４及び図５は、液滴誘導部が設けられていない噴射弁３１の先端部分を拡大して示す断面図である。液滴誘導部が設けられない場合、尿素水溶液の噴射制御の停止後にプレート部材３７に付着した尿素水溶液の液滴は、図４に示すように、プレート部材３７上に滞留する。かかる尿素水溶液は、時間の経過に伴い、図５に示すように、プレート部材３７上で結晶化し、噴射孔３７ａは尿素水溶液の結晶Ｃによって塞がれる。したがって、次回の内燃機関５の始動時に、尿素水溶液の噴射を速やかに開始することができない。
【００４５】
図６〜図８は、内燃機関５の停止時に尿素水溶液の噴射制御が停止した状態での、噴射弁３１先端の尿素水溶液の様子を示す説明図である。図６に示すように、尿素水溶液の噴射制御が停止すると、プレート部材３７の外面に尿素水溶液Ｕの液滴が付着する。このとき、プレート部材３７に近接して液滴誘導部１１０ａ，１１０ｂが設けられていることから、プレート部材３７の外面に付着する尿素水溶液Ｕは、プレート部材３７上に滞留することなく、液滴誘導部１１０ａ，１１０ｂを伝って移動する。内燃機関５の停止時においては、液滴誘導部１１０ａ，１１０ｂは高温状態になっており、尿素水溶液Ｕは液滴誘導部１１０ａ，１１０ｂ上で極短時間で容易に結晶化し始める。
【００４６】
図７に示すように、尿素水溶液Ｕの結晶Ｃは液状の尿素水溶液Ｕを吸収しやすいために、プレート部材３７上の尿素水溶液Ｕは、さらに液滴誘導部１１０ａ，１１０ｂ側に移動する。かかる尿素水溶液Ｕの移動と結晶化とが繰り返され、プレート部材３７上の尿素水溶液Ｕは、短時間のうちに液滴誘導部１１０ａ，１１０ｂに移動する。このようにして、図８に示すように、液滴誘導部１１０ａ，１１０ｂ及びガスケット３５上において、尿素水溶液の結晶Ｃが生長する。
【００４７】
液滴誘導部１１０ａ，１１０ｂ及びガスケット３５上の尿素水溶液の結晶は、次の内燃機関５の始動後、尿素水溶液の噴射制御が開始されると、液状の尿素水溶液によって融解する。したがって、尿素水溶液の結晶が永久に成長し続けるものではなく、尿素水溶液の噴射制御が停止するごとに、上記のようにして、プレート部材３７上の尿素水溶液が液滴誘導部１１０ａ，１１０ｂ及びガスケット３５上で結晶化する。したがって、尿素水溶液の噴射制御の停止後に噴射弁３１の先端部に尿素水溶液が残留する場合であっても、尿素水溶液の結晶Ｃによって噴射孔３７ａが塞がれることを防ぐことができる。
【００４８】
＜４．液滴誘導部の変形例＞
以上、本実施形態にかかる噴射弁３１の液滴誘導部１１０ａ，１１０ｂについて説明した。液滴誘導部１１０ａ，１１０ｂは、種々の形態に変形することができる。以下、液滴誘導部の変形例について説明する。
【００４９】
（４．１．変形例１）
図９及び図１０は、変形例１にかかる液滴誘導部１２０を示す説明図である。図９は、噴射弁３１の先端部分を拡大して示す断面図及び正面図を示す。図１０は、液滴誘導部１２０上で尿素水溶液が結晶化した様子を示す説明図である。図２に示す液滴誘導部１１０ａ，１１０ｂがガスケット３５の一部を延在させて形成されていたのに対して、変形例１にかかる液滴誘導部１２０は、ガスケット３５とは別部材からなり、ガスケット３５に接合されている。
【００５０】
かかる液滴誘導部１２０は、ガスケット３５に接合された棒状の液滴誘導部１２０である。かかる液滴誘導部１２０の一端側は噴射弁３１側に曲げられ、プレート部材３７に近接して配置される。液滴誘導部１２０は、プレート部材３７の中心部よりも重力方向下方側に設けられている。また、変形例１にかかる液滴誘導部１２０も、噴射孔３７ａに重ならないように設けられている。
【００５１】
液滴誘導部１２０とガスケット３５との接合方法は特に限定されない。例えば、溶接や耐熱性接着剤による接合等により、液滴誘導部１２０をガスケット３５に接合することができる。図９に示す液滴誘導部１２０は１個のみ設けられているが、複数の液滴誘導部１２０が設けられてもよい。また、液滴誘導部１２０の幅は適宜設定することができる。
【００５２】
変形例１にかかる液滴誘導部１２０においても、尿素水溶液の噴射制御の停止後に、プレート部材３７上に生じる尿素水溶液の液滴が液滴誘導部１２０を伝って移動し、液滴誘導部１２０及びガスケット３５上で結晶化する。したがって、噴射孔３７ａを塞ぐようにしてプレート部材３７上で尿素水溶液が結晶化することを防止することができる。
【００５３】
（４．２．変形例２）
図１１は、変形例２にかかる液滴誘導部１３０を示す説明図である。図１１は、噴射弁３１の先端部分を拡大して示す断面図及び正面図を示す。かかる液滴誘導部１３０は、プレート部材３７の直径よりも小さい直径の開口部１３０ａを有する略円盤状の部材からなる。液滴誘導部１３０は、径方向外側の部分においてガスケット３５に接合されている。また、開口部１３０ａの周囲はプレート部材３７側に曲げられて後退している。開口部１３０ａの周囲のエッジは、プレート部材３７に近接して配置される。液滴誘導部１３０は、噴射孔３７ａに重ならないように設けられる。
【００５４】
変形例２にかかる液滴誘導部１３０とガスケット３５との接合方法についても特に限定されない。溶接又は耐熱性接着剤による接合により、液滴誘導部１３０をガスケット３５に接合することができる。変形例２にかかる液滴誘導部１３０によっても、尿素水溶液の噴射制御の停止後に、噴射孔３７ａを塞ぐようにしてプレート部材３７上で尿素水溶液が結晶化することを防止することができる。
【００５５】
（４．３．変形例３）
図１２は、変形例３にかかる液滴誘導部１４０を示す説明図である。図１２は、噴射弁３１の先端部分を拡大して示す断面図及び正面図である。かかる液滴誘導部１４０は、プレート部材３７に固定され、プレート部材３７から離間する方向に延在する棒状部材からなる。液滴誘導部１４０は、プレート部材３７の外面に対して垂直に設けられてもよいし、垂直方向下方側に向けて傾けて設けられてもよい。
【００５６】
かかる液滴誘導部１４０は、噴射孔３７ａから離れた位置において、プレート部材３７に固定されている。また、液滴誘導部１４０は、プレート部材３７の中心部よりも重力方向下方側において、プレート部材３７に固定されることが好ましい。また、変形例３にかかる棒状の液滴誘導部１４０は、１本だけでなく、複数本設けられてもよい。
【００５７】
変形例３にかかる液滴誘導部１４０とプレート部材３７との接合方法についても特に限定されない。溶接又は耐熱性接着剤による接合により、液滴誘導部１４０をプレート部材３７に接合することができる。変形例３にかかる液滴誘導部１４０によっても、尿素水溶液の噴射制御の停止後に、噴射孔３７ａを塞ぐようにしてプレート部材３７上で尿素水溶液が結晶化することを防止することができる。
【００５８】
（４．４．変形例４）
図１３及び図１４は、変形例４にかかる液滴誘導部１５０，１６０を示す説明図である。図１３及び図１４は、噴射弁３１の先端部分を拡大して示す断面図及び正面図である。変形例３にかかる液滴誘導部１４０が、プレート部材３７とは別の棒状の部材からなり、プレート部材３７に固定されていたのに対して、変形例４にかかる液滴誘導部１５０，１６０は、プレート部材３７を変形させた突出部からなる。
【００５９】
図１３に示す液滴誘導部１５０が、比較的高さのある柱状の突出部であるのに対し、図１４に示す液滴誘導部１６０は、比較的高さが低く、かつ、比較的面積が大きい突部である。かかる液滴誘導部１５０，１６０は、例えばプレス加工により形成することができる。
【００６０】
かかる液滴誘導部１５０，１６０についても、噴射孔３７ａから離れた位置に設けられることが好ましく、また、プレート部材３７の中心部よりも重力方向下方側に設けられることが好ましい。また、突出部からなる液滴誘導部１５０，１６０は、一つだけでなく複数設けられてもよい。変形例４にかかる液滴誘導部１５０によっても、尿素水溶液の噴射制御の停止後に、噴射孔３７ａを塞ぐようにしてプレート部材３７上で尿素水溶液が結晶化することを防止することができる。
【００６１】
（４．５．変形例５）
図１５は、変形例５にかかる液滴誘導部１７０を示す説明図である。図１５は、噴射弁３１の先端部分を拡大して示す断面図及び正面図である。上記実施形態にかかる液滴誘導部１１０ａ，１１０ｂ及び変形例１，２にかかる液滴誘導部１２０，１３０がガスケット３５の一部であるか、ガスケット３５に固定されており、また、変形例３，４にかかる液滴誘導部１４０，１５０，１６０がプレート部材３７に固定されるか、プレート部材３７の一部であるのに対し、変形例５にかかる液滴誘導部１７０は、冷却ハウジング３９に固定されている。
【００６２】
液滴誘導部１７０は、棒状の部材からなり、一端側が冷却ハウジング３９に接合され、他端側がプレート部材３７に近接して設けられている。かかる液滴誘導部１７０は、噴射孔３７ａに重ならないように設けられている。また、液滴誘導部１７０は、プレート部材３７の中心部よりも重力方向下方側において、プレート部材３７に近接して配置されることが好ましい。また、かかる液滴誘導部１７０は、１本だけでなく、複数本設けられてもよい。
【００６３】
また、図１５に示す例では、冷却ハウジング３９がガスケット３５を介して取り付けられているが、図１６に示すように、ガスケットが用いられない場合においても、液滴誘導部１９０が冷却ハウジング３９に接合されてもよい。変形例５にかかる液滴誘導部１７０，１９０と冷却ハウジング３９との接合方法についても特に限定されない。溶接又は耐熱性接着剤による接合により、液滴誘導部１７０，１９０を冷却ハウジング３９に接合することができる。
【００６４】
変形例５にかかる液滴誘導部１７０，１９０によっても、尿素水溶液の噴射制御の停止後に、噴射孔３７ａを塞ぐようにしてプレート部材３７上で尿素水溶液が結晶化することを防止することができる。
【００６５】
（４．６．変形例６）
図１７は、変形例６にかかる液滴誘導部１８０を示す断面図である。変形例６にかかる液滴誘導部１８０は、ノズル胴体３３に接合されて固定されている。かかる液滴誘導部１８０は、例えば、尿素水溶液の噴霧の量を調節する調量弁等が排気管の外に配置され、ノズル胴体３３が排気管の内部に挿入されている還元剤供給装置に適用可能である。
【００６６】
変形例６にかかる液滴誘導部１８０は、一端側がノズル胴体３３の外周面に接合され、他端側がプレート部材３７の外面に近接して設けられる。かかる液滴誘導部１８０は、噴射孔３７ａに重ならないように設けられている。また、液滴誘導部１８０は、プレート部材３７の中心部よりも重力方向下方側において、プレート部材３７に近接して配置されることが好ましい。また、かかる液滴誘導部１８０は、１本だけでなく、複数本設けられてもよい。
【００６７】
変形例６にかかる液滴誘導部１８０とノズル胴体３３との接合方法についても特に限定されない。溶接又は耐熱性接着剤による接合により、液滴誘導部１８０をノズル胴体３３に接合することができる。変形例６にかかる液滴誘導部１８０によっても、尿素水溶液の噴射制御の停止後に、噴射孔３７ａを塞ぐようにしてプレート部材３７上で尿素水溶液が結晶化することを防止することができる。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態にかかる還元剤供給装置２０は、尿素水溶液を噴射する噴射ノズルのノズル胴体３３の先端に備えられるプレート部材３７に近接して、又は、プレート部材３７に連続して、液滴誘導部１１０ａ，１１０ｂ、１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０，１９０を備える。これにより、尿素水溶液の噴射制御の停止時に、プレート部材３７の外面に生じる液滴が液滴誘導部１１０ａ，１１０ｂ、１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０，１９０を伝って移動し、噴射孔３７ａを塞ぐことのない位置で尿素水溶液が結晶化する。したがって、次回の内燃機関５の始動時においても、速やかに尿素水溶液の噴射制御を開始することができる。
【００６９】
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。
【符号の説明】
【００７０】
５    内燃機関
１０    尿素ＳＣＲシステム
１１    排気管
１２    分岐管
１３    還元触媒
２０    還元剤供給装置
３１    噴射弁
３３    ノズル胴体
３５    ガスケット
３７    プレート部材
３７ａ    噴射孔
３９    冷却ハウジング
４０    ポンプモジュール
４１    ポンプ
４３    圧力センサ
５０    貯蔵タンク
７１    流路切換弁
１００    制御装置
１１０ａ，１１０ｂ    液滴誘導部
１２０，１３０，１４０，１５０，１６０，１７０，１８０，１９０    液滴誘導部
Ｕ    尿素水溶液
Ｃ    結晶
【図１】
0006395215.tif 000002
【図２】
0006395215.tif 000003
【図３】
0006395215.tif 000004
【図４】
0006395215.tif 000005
【図５】
0006395215.tif 000006
【図６】
0006395215.tif 000007
【図７】
0006395215.tif 000008
【図８】
0006395215.tif 000009
【図９】
0006395215.tif 000010
【図１０】
0006395215.tif 000011
【図１１】
0006395215.tif 000012
【図１２】
0006395215.tif 000013
【図１３】
0006395215.tif 000014
【図１４】
0006395215.tif 000015
【図１５】
0006395215.tif 000016
【図１６】
0006395215.tif 000017
【図１７】
0006395215.tif 000018