(57)【要約】【課題】インジェクターのノズルの昇温をを効果的に抑制することができる冷却構造を有した排気浄化装置を提供する。【解決手段】インジェクター２が、ノズルカバー８を介して、排気管４を貫通するように設置されている。ノズルカバー８は、円筒部１０と円盤部１１とを備え、円筒部１０はインジェクター２のノズル６を覆っている。円盤部１１の上面には、冷却水が循環する冷却パイプ１２の循環部１５の下面が接している。冷却パイプ１２に冷却水が流れることによって、円盤部１１が冷却され、それにより円筒部１０が冷却される。すると、円筒部１０の内周面内の雰囲気温度が低下し、これによりノズル６の昇温が抑制される。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの排気管に設置され、燃料を還元剤として排気ガスを浄化するための触媒コンバータと、
前記触媒コンバータよりも上流の前記排気管に設置され、前記燃料を前記排気管内へ噴霧するノズルを有するインジェクターと、
冷却水が循環するための冷却パイプと、
一方で前記冷却パイプに接し、他方で前記ノズルの周りを覆うノズルカバーと、
を備える排気浄化装置。
【請求項２】
前記ノズルカバーは、
前記ノズルの周りを覆う円筒部と、
前記冷却パイプと接する円盤部と、
を備え、
前記冷却パイプを流れる冷却水により、前記円盤部が冷却されることで、前記円筒部が冷却され、前記円筒部に覆われた前記ノズルの昇温が抑制されることを特徴とする請求項１に記載の排気浄化装置。
【請求項３】
前記冷却パイプと前記ノズルカバーが一体に形成されている請求項１または２に記載の排気浄化装置。
【請求項４】
前記インジェクターを保持するホルダーを有し、
前記ホルダーの下端面が前記円盤部と接することで、前記排気管からの排気ガスのもれをシールすることを特徴とする請求項２または３に記載の排気浄化装置。
【請求項５】
前記冷却パイプ周辺に、車両走行中の空気流を取り込むための導風板が設けられていることを特徴とする請求項１〜４いずれか一項に記載の排気浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、排気浄化装置に係り、とくに、排気浄化装置の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンから直接排出される排気ガス中には、大気汚染の一因となる窒素酸化物（ＮＯｘ）が含まれている。排気中のＮＯｘを浄化するため、炭化水素である燃料を還元剤として、触媒コンバータでＮＯｘを環境への負荷がより低い窒素（Ｎ２）、二酸化炭素（ＣＯ２）及び水（Ｈ２Ｏ）に還元することが行われている。
このような排気浄化装置においては、排気ガスの温度がより高い部位に燃料を噴霧するほど浄化作用が高くなる。しかしながら、燃料を噴霧するインジェクターのノズル先端が高温になると、ノズル内の燃料が炭化し、ノズルの目詰まりの要因となる。このため、インジェクターの機能確保のために、ノズルを一定温度以下に冷却する必要がある。このようなインジェクターを冷却する機能を有した排気浄化装置が、特許文献１に開示されている。
【０００３】
この排気浄化装置は、図６に示すように、排気管３１にインジェクター３２が貫通して装着されており、インジェクター３２を覆うボス部３３の内部に、インジェクター３２と同心円筒状のウォータージャケット３４が内設するように構成されている。このウォータージャケット３４に冷却水を流すことによって、インジェクター３２を冷却することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１８４５５１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、インジェクター３２の外周をウォータージャケット３４が円筒状に覆う構造、すなわちボス部３３にインジェクター３２を差込む構造では、インジェクター３２を挿入するのに必要な嵌め合い公差により、インジェクター３２の外周とボス部３３の間に隙間が生じる。このため、インジェクター３２とボス部３３の接触面積が制限され、熱伝達が妨げられ冷却性能が上げにくいという問題がある。また、ウォータージャケット３４を用いてインジェクター３２を冷却するためには、ウォータージャケット３４とインジェクター３２の間のボス部３３も冷却する必要があるが、ボス部３３の有する熱容量のため、必要とする冷却能力が大きくなるといった問題点があった。  また、最も冷却したい部分はインジェクター３２の先端部分のノズルであるが、ウォータージャケット３４をノズルの周辺に形成するためには、複雑な中子形状が必要となるといった問題点もあった。
ウォータージャケット３４を排気管と別体とすれば、熱容量と中子形状の問題は一部解決できる。しかしながら、インジェクター３２とボス部３３の間の隙間は、充填材等の利用で冷却性能向上を図る案も考えられるが、インジェクター３２のメンテナンスが困難になるという別の問題を生じ、適切な解決手段が無かった。
【０００６】
この発明は、このような問題点を解決し、インジェクターの高温化を抑制できる冷却構造を有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】
【０００７】
この発明に係る排気浄化装置は、エンジンの排気管に設置され、燃料を還元剤として排気ガスを浄化するための触媒コンバータと、触媒コンバータよりも上流の排気管に設置され、燃料を前記排気管内へ噴霧するノズルを有するインジェクターと、冷却水が循環するための冷却パイプと、一方で冷却パイプに接し、他方でノズルの周りを覆うノズルカバーとを備える。
排気ガスに直接曝されるノズルカバーを冷却することにより、ノズルカバーに挿入されているノズルの昇温を抑制することができる。
また、ノズルカバーは、ノズルの周りを覆う円筒部と、冷却パイプと接する円盤部とから構成され、冷却パイプを流れる冷却水により、円盤部が冷却されることで、円筒部が冷却されるようにしてもよい。ノズルを覆う円筒部が冷却されることにより、ノズルの昇温を抑制することができる。
また、冷却パイプとノズルカバーが一体に形成されていてもよい。この場合、部品点数を削減できる。
【０００８】
インジェクターを保持するホルダーを使用し、ホルダーの下端面が円盤部と接することで、排気管からの排気ガスのもれをシールすることもできる。
また、冷却パイプ周辺に、車両走行中の空気流を取り込むための導風板を設けてもよい。導風板に導かれた空気流によって冷却効果を増すことができる。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、インジェクターノズルの周りを覆うノズルカバーをエンジン冷却水で冷却するようにしたので、インジェクターのノズルの昇温を効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１．
図１〜３に基づいて、この実施の形態に係る排気浄化装置１の構造を説明する。排気浄化装置１は、図１に示すように、インジェクター２がインジェクターホルダー３に保持されて、排気管４に貫通するように装着されている。
【００１１】
この排気浄化装置１の構成を、図２及び３を基に説明する。
排気浄化装置１は、図示しない触媒コンバータよりも上流に設置されている。図２に示されるように、排気管４の外周には、インジェクターホルダー３を設置するための取付台５が、一体的に形成されている。取付台５には、排気管４を貫通するスリーブ部７が設けられている。ノズルカバー８は、先端に切欠部９が形成された円筒部１０と円盤部１１から構成され、円筒部１０がスリーブ部７に挿入されることにより、ノズルカバー８が取付台５に取り付けられる。
ノズルカバー８の上には冷却パイプ１２が設置される。冷却パイプ１２は、冷却水を給水するための直線形状の配管である給水部１３と、冷却水を排水するための直線形状の配管である排水部１４と、給水部１３及び排水部１４と連通する円筒形状の循環部１５とから構成される。循環部１５の下面は円盤部１１の上面に接している。
【００１２】
インジェクターホルダー３は、円筒部１６と、取付台５に固定するための取付フランジ部１９と、円筒部１６の下端に形成された径の小さい挿入部１７とから構成されている。図３に示されるように、挿入部１７は冷却パイプ１２の循環部１５の内側に挿入されている。挿入部１７の下端面２７はノズルカバー８の円盤部１１の上面に接している。取付フランジ部１９は、図示しないナットにより、取付台５に固定されている。
インジェクター２はインジェクターホルダー３の円筒部１６に、銅ガスケット１８を挟んで挿入され、固定されている。ノズルカバー８の円筒部１０の内周面がノズル６を覆っている。円筒部１０には、ノズルの噴射方向Ｂだけを切り欠いた切欠部９が形成されている。これにより、ノズル６に対して上流側が排気管４の内周面４ａよりも突き出た形状になっており、下流側は内周面４ａよりも凹んだ形状になっている。
【００１３】
次に、この実施の形態に係る排気浄化装置の動作を、図３に基づいて説明する。
エンジン冷却水が、冷却パイプ１２の給水部１３に供給され、循環部１５を通り、排水部１４を介して戻されることにより、冷却パイプ１２を循環する。循環部１５の下端面を介して、ノズルカバー８の円盤部１１が冷却され、それによって円筒部１０も冷却される。円筒部１０が冷却されることで、円筒部１０内の、インジェクター２のノズル６の昇温を抑制することができる。
【００１４】
詳述すると、ＮＯｘを含み、エンジンから排出される排気ガスは、排気管４内を矢印Ａの方向に流れている。排気管４内を流れる高温の排気ガスは、円筒部１０の排気管４の内周面よりも突き出た部分に当たり、ノズル６に高温の排気ガスが直接当たるのを防いでいる。ノズル６は、おもに、円筒部１０が昇温し高温となることで円筒部１０内の雰囲気等を介し間接的に昇温するが、本実施形態では、円筒部１０が冷却されることでノズル６の昇温も抑制される。
【００１５】
ノズル６の先端からは、矢印Ｂの方向へ向かって、燃料が間欠的に噴霧される。図示しない触媒コンバータに一時的に蓄積されているＮＯｘを、噴霧された燃料を還元剤として、環境への負荷がより低いＮ２、ＣＯ２及びＨ２Ｏに還元し、排気ガスを排出する。
【００１６】
このように、ノズルカバー８をエンジン冷却水で冷却し、ノズル６をノズルカバー８の円筒部１０で覆う構造にすることによって、ノズル６の昇温を効果的に抑制することができる。
さらに、インジェクターホルダー３の円筒部１６の下端に設けられた挿入部１７の下端面２７がノズルカバー８の円盤部１１の上面に接しているため、排気管４からの排気ガスのもれをシールすることができる。
さらに、冷却パイプの循環部の平坦面とノズルカバーの円盤部の平坦面とにより熱伝達を行う構造であるため、平坦面同士の接触により隙間など設定する必要も無く、冷却性能を上げやすい。また、平坦面同士の接触部分の面積を広げることも容易である。
【００１７】
実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る排気浄化装置を図４及び５に基づいて説明する。尚、図４において、図１〜３の参照符号と同一の符号は、同一又は同様な構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。
図４に示されるように、この排気浄化装置２０の構成は、実施の形態１に対して、インジェクターホルダー３に一対の導風板２１を設けたものである。
【００１８】
図５に示すように、導風板２１は、長方形の一角が階段状に切り欠かれた底面部２２と、底面部２２の一方の縁に沿ってほぼ垂直に段付状に形成された側面部２３と、底面部２２の奥側の縁に沿ってほぼ垂直に形成された背面部２４と、背面部２４及び側面部２３の一部の上端に底面部２２に対して平行に形成された取付部２５とから構成される。取付部２５には、導風板２１をインジェクターホルダー３に取り付けるためのボルト穴２６が形成されている。
図４に示されるように、左右対称な一対の導風板２１を、ボルト穴２６を介してインジェクターホルダー３の両側にナット固定している。尚、側面部２３が、車両走行中の空気流（矢印Ｃ）に平行か空気流に向かって広がるように、導風板２１は設置される。
【００１９】
このように、インジェクターホルダー３に導風板２１を設置することにより、車両走行中の空気流を冷却パイプ１２のまわりに供給することができ、空冷効果を利用して冷却効果を上げることができる。
また、底面部２２により、排気管４からの放熱を遮熱する効果もある。
【００２０】
実施の形態１及び２では、ノズルカバー８と冷却パイプ１２とを分離して構成していたが、一体的に形成してもよい。これにより、上述した実施の形態と同様な効果を有すると共に、部品点数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施の形態１に係る排気浄化装置の全体図である。
【図２】実施の形態１に係る排気浄化装置の分解図である。
【図３】図１のＩＩＩ-ＩＩＩ線に沿った断面図である。
【図４】実施の形態２に係る排気浄化装置の全体図である。
【図５】導風板の斜視図である。
【図６】従来の排気浄化装置の断面図である。
【符号の説明】
【００２２】
１，２０  排気浄化装置、２  インジェクター、３  インジェクターホルダー、４  排気管、６  ノズル、８  ノズルカバー、１０  円筒部、１１  円盤部、１２  冷却パイプ、２１  導風板、２７  挿入部１７の下端面。
【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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