(57)【要約】【課題】積極加熱式の別装置を用いることなく噴霧室の壁面におけるデポジット除去を行なうことができる排気ガス浄化装置を提供する。【解決手段】排気管２９には円錐台形状の中空突部３１が管外に向けて突出するように一体形成されている。中空突部３１の内部は、円錐形状の噴霧室３１１として形成されている。噴霧室３１１は、排気管２９の管内に向けて開口しており、噴霧室３１１の開口部の縁内にはリング形状のリングネジ３２が螺着されている。噴霧室３１１内には円錐形状のコイルスプリング３３が収容されている。コイルスプリング３３の最大径側のコイル線は、リングネジ３２の端面に止着されており、コイルスプリング３３の最小径側のコイル線は、フリーである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気筒から排出された排気ガスを導く排気通路内の排気ガス中に燃料を添加する添加ノズルを備え、前記添加ノズルは、前記排気通路に連通する噴霧室に燃料を噴射する内燃機関における排気ガス浄化装置において、
前記噴霧室を形成する室形成壁面に付着したデポジットを掻き落とすための掻き落とし部材が前記室形成壁面に沿って変位可能に前記噴霧室に収容されている内燃機関における排気ガス浄化装置。
【請求項２】
前記掻き落とし部材は、前記噴霧室内で振動可能に前記室形成壁面に沿わせられた弾性部材である請求項１に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。
【請求項３】
前記弾性部材は、コイルスプリングである請求項２に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。
【請求項４】
前記室形成壁面には支持リングが前記添加ノズルの噴射方向線を包囲するように止着されており、前記コイルスプリングは、前記噴射方向線を包囲するように前記支持リングに止着されている請求項３に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。
【請求項５】
前記コイルスプリングは、前記支持リングよりも前記添加ノズル側にある請求項４に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気筒から排出された排気ガスを導く排気通路内の排気ガス中に燃料を添加する添加ノズルを備えた内燃機関における排気ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの排気通路に、排気ガスの浄化を行なう後処理装置とともに燃料添加手段を備えた排気ガス浄化装置は、従来より知られており（例えば特許文献１，２）、燃料を添加する目的は、還元剤としての利用、排気ガス温度の上昇等である。
【０００３】
特許文献２では、ＮＯｘ（窒素酸化物）吸蔵還元触媒が担持されたパティキュレートフィルタを内燃機関の排気ガス通路に配置する排気ガス浄化装置が開示されている。ＮＯｘ吸蔵還元触媒には、排気ガスの空燃比がリーンであるときにはＮＯｘを吸蔵し、排気ガス中の空燃比が小さく、且つ排気ガス中にＨＣやＣＯ等の還元剤が存在していれば吸蔵したＮＯｘを放出及び還元浄化する作用がある。排気通路に配置されたＮＯｘ吸蔵還元触媒は、排気ガスの空燃比がリーンの時に排気ガス中のＮＯｘを吸蔵するが、ＮＯｘ吸蔵に伴ってＮＯｘ吸蔵還元触媒のＮＯｘ吸蔵効率が低下してゆく。そこで、ＮＯｘ吸蔵効率が低下した時、または低下する前にＮＯｘ触媒の上流において還元剤（燃料）を添加して、ＮＯｘ触媒に吸蔵したＮＯｘを還元浄化することが行なわれる。
【０００４】
又、パティキュレートフィルタに捕集されたパティキュレートマター（ＰＭ）がパティキュレートフィルタ上に積層状に堆積してしまうと、この堆積しているＰＭを通常の排気ガス温度で着火燃焼することが難しくなる。そのため、パティキュレートフィルタ上流に酸化触媒を配置し、添加ノズルから排気通路へ燃料を添加して、酸化触媒上での燃料の成分ＨＣの反応によって排気ガス温度を高め、パティキュレートフィルタ上に積層状に堆積しているＰＭを着火燃焼させてパティキュレートフィルタの再生が行われる。
【０００５】
しかし、燃料添加用インジェクタが高温の排気ガスに晒されると焼損したり、燃料添加用インジェクタの燃料流路内で燃料が焼き付いて詰まりを生じたりする。
そこで、特許文献３では、排気浄化用触媒よりも上流の排気管の屈曲部の曲がり方向外側に噴射空間を形成し、この噴射空間（噴霧室）に燃料を噴射する燃料添加用インジェクタを屈曲部の曲がり方向外側に設けている。噴射空間は、排気浄化用触媒の方向を向くように排気管内の排気通路から凹んだ形状に形成されており、燃料添加用インジェクタが排気管内の排気通路から離されている。そのため、燃料添加用インジェクタが高温の排気ガスに晒されるおそれが少なく、燃料添加用インジェクタの燃料流路内で燃料が焼き付くおそれも少ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平６−６０７２５号公報
【特許文献２】特開２００４−６８７６１号公報
【特許文献３】特開２００４−１９７６３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、燃料添加用インジェクタから噴射された燃料が噴射空間（噴霧室）を形成する形成壁面に付着するため、形成壁面に付着した燃料と排気ガス中のパティキュレートマター（ＰＭ）とが重合したデポジットが形成壁面に堆積する。形成壁面に堆積したデポジットが次第に成長すると、燃料添加用インジェクタから噴射された燃料に干渉し、燃料の噴霧化が阻害される。そうすると、例えば、排気浄化用触媒をすり抜けるＨＣが大きくなって白煙が生じやすい、といった問題を生じる。
【０００８】
特許文献１では、インジェクタのノズルの前側にヒータを配置し、ノズルから噴射された還元剤（燃料）をヒータの開口部を通して排気管内の排気中に添加するようにしている。ヒータは、コントローラによって起動制御され、ヒータを起動することによってノズル前面付近の堆積物（デポジット）を焼却除去することができる。
【０００９】
しかし、コントローラによって制御されるヒータという積極加熱式の別装置が必要となるため、コストに関して不利である。又、ノズル直近のデポジットは除去できるが、ノズルより離れた形成壁面上のデポジットまでは除去できない。
【００１０】
本発明は、積極加熱式の別装置を用いることなく噴霧室の壁面におけるデポジット除去を行なうことができるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、気筒から排出された排気ガスを導く排気通路内の排気ガス中に燃料を添加する添加ノズルを備え、前記添加ノズルは、前記排気通路に連通する噴霧室に燃料を噴射する内燃機関における排気ガス浄化装置を対象とし、請求項１の発明では、前記噴霧室を形成する室形成壁面に付着したデポジットを掻き落とすための掻き落とし部材が前記室形成壁面に沿って変位可能に噴霧室に収容されている。
【００１２】
室形成壁面に沿って変位する掻き落とし部材は、室形成壁面に付着しているデポジットを掻き落とす。掻き落とし部材を用いれば、積極加熱式の装置を用いた場合の問題が解消される。
【００１３】
好適な例では、前記掻き落とし部材は、前記噴霧室内で振動可能に前記室形成壁面に沿わせられた弾性部材である。
弾性部材は、エンジンの振動等によって振動（変位）し、室形成壁面に沿って振動する弾性部材は、室形成壁面に付着しているデポジットを掻き落とす。
【００１４】
好適な例では、前記弾性部材は、コイルスプリングである。
コイルスプリングは、室形成壁面に沿って振動可能な形状に形成するのが容易である。
好適な例では、前記室形成壁面には支持リングが前記添加ノズルの噴射方向線を包囲するように止着されており、前記コイルスプリングは、前記噴射方向線を包囲するように前記支持リングに止着されている。
【００１５】
支持リングにコイルスプリングを止着した構成は、デポジットを掻き落とすためのコイルスプリングの適正な振動を得る上で好ましい。
好適な例では、前記コイルスプリングは、前記支持リングよりも前記添加ノズル側にある。
【００１６】
コイルスプリングが噴霧室からはみ出すことはなく、コイルスプリングが排気ガスの流れの抵抗になるおそれはない。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、積極加熱式の別装置を用いることなく噴霧室の壁面におけるデポジット除去を行なうことができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態を示し、（ａ）は、内燃機関の模式図。（ｂ）は、要部拡大断面図。
【図２】第２の実施形態を示す要部拡大断面図。
【図３】第３の実施形態を示す要部拡大断面図。
【図４】第４の実施形態を示し、（ａ）は、要部拡大断面図。（ｂ）は、斜視図。
【図５】別の実施形態を示す要部拡大断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、ディーゼルエンジンに本発明を具体化した第１の実施形態を図１に基づいて説明する。
図１（ａ）に示すように、ディーゼルエンジン１０（内燃機関）は、図示しないピストンを収容する複数の気筒１１，１２，１３，１４を備えており、ピストンは、気筒１１，１２，１３，１４内に燃焼室を区画する。シリンダヘッド１５には気筒１１，１２，１３，１４毎に燃料噴射ノズル１６，１７，１８，１９が取り付けられている。燃料（軽油）は、燃料ポンプ２０及びコモンレール２１を経由して燃料噴射ノズル１６，１７，１８，１９へ供給され、燃料噴射ノズル１６，１７，１８，１９は、各気筒１１，１２，１３，１４内の燃焼室に燃料を噴射する。
【００２０】
シリンダヘッド１５にはインテークマニホールド２２が接続されている。インテークマニホールド２２には吸気管２３が接続されており、吸気管２３にはエアクリーナ２４が接続されている。吸気管２３の途中には過給機２５のコンプレッサ部２５１が設けられている。過給機２５は、排気ガス流によって作動される公知の可変ノズル式ターボチャージャーである。
【００２１】
吸気管２３の途中にはスロットル弁２６が設けられている。スロットル弁２６は、エアクリーナ２４を経由して吸気管２３に吸入される空気流量を調整するためのものである。
シリンダヘッド１５にはエキゾーストマニホールド２８が接続されている。エキゾーストマニホールド２８には排気管２９が接続されている。排気管２９上には後処理装置３０が設けられている。後処理装置３０としては、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒あるいは選択還元型ＮＯｘ触媒が使用されている。気筒１１，１２，１３，１４から排出される排気ガスは、エキゾーストマニホールド２８、過給機２５のタービン部２５２、排気管２９及び後処理装置３０を経由して大気に放出される。エキゾーストマニホールド２８及び排気管２９は、気筒１１，１２，１３，１４から排出された排気ガスを導く排気通路を形成する。
【００２２】
図１（ｂ）に示すように、過給機２５のタービン部２５２より下流、且つ後処理装置３０より上流の排気管２９には円錐台形状の中空突部３１が管外に向けて突出するように一体形成されている。中空突部３１の内部は、円錐形状の噴霧室３１１として形成されている。噴霧室３１１は、排気管２９の管内に向けて開口しており、噴霧室３１１の開口部の縁内にはリング形状のリングネジ３２が螺着されている。噴霧室３１１内には円錐形状のコイルスプリング３３（弾性部材）が収容されている。コイルスプリング３３の最大径側のコイル線は、リングネジ３２の端面に止着されており、コイルスプリング３３の最小径側のコイル線は、フリーである。リングネジ３２は、コイルスプリング３３を止着するための支持リングである。
【００２３】
コイルスプリング３３は、僅かに圧縮された状態で噴霧室３１１内に収容されており、僅かに圧縮された状態のコイルスプリング３３は、中空突部３１の内壁面、つまり噴霧室３１１を形成する円錐形状の室形成壁面３１２に接触している。
【００２４】
中空突部３１の突端には添加ノズル３４が設けられている。図１（ｂ）に示す矢印Ｒは、添加ノズル３４の噴射方向線を示す。添加ノズル３４は、その先端の噴射孔（図示略）がコイルスプリング３３の最小径側のコイル線の内側を介して噴霧室３１１に臨むように設けられている。リングネジ３２は、添加ノズル３４の噴射方向線Ｒを包囲するように止着されており、コイルスプリング３３は、リングネジ３２よりも添加ノズル３４側にあって噴射方向線Ｒを包囲するようにリングネジ３２に止着されている。
【００２５】
添加ノズル３４には添加ポンプ３５が接続されている。添加ポンプ３５は、添加ノズル３４に燃料を供給する。添加ポンプ３５が添加ノズル３４に燃料を供給すると、添加ノズル３４は、供給された燃料を噴霧室３１１内に霧状に噴射する。
【００２６】
添加ポンプ３５の作動は、図示しない制御装置の制御を受ける。制御装置は、エンジン負荷とエンジン回転数とで表される運転状態の積算に基づいて、後処理装置３０へ燃料を添加するための添加ポンプ３５の作動タイミングを推定する。
【００２７】
掻き落とし部材としてのコイルスプリング３３は、ディーゼルエンジン１０の振動が排気管２９及びリングネジ３２を介して伝わることによって伸縮したり、温度変化によって伸縮したりする。つまり、コイルスプリング３３は、室形成壁面３１２に沿って変位して室形成壁面３１２と接離し、室形成壁面３１２に付着したデポジットあるいはコイルスプリング３３に付着したデポジットがコイルスプリング３３の変位によって擦り落とされる。
【００２８】
第１の実施形態では以下の効果が得られる。
（１）室形成壁面３１２に沿って変位可能に噴霧室３１１に収容されているコイルスプリング３３は、ディーゼルエンジン１０の振動や温度変化によって伸縮（変位）して室形成壁面３１２に付着しているデポジットを掻き落とす。その結果、室形成壁面３１２へのデポジットの付着及びデポジットの成長が抑制される。
【００２９】
コイルスプリング３３の採用は、ヒータやバーナーといった積極加熱式の別装置を用いて室形成壁面３１２におけるデポジット除去を行なう場合に比べて、極めて安価にデポジット除去を行なうことを可能にする。
【００３０】
（２）コイルスプリング３３は、室形成壁面３１２に沿って振動可能な形状に形成するのが容易である。つまり、コイルスプリング３３を室形成壁面３１２の形状（本実施形態では円錐形状）に合わせた形状に形成すればよく、室形成壁面３１２の形状に合わせたコイルスプリング３３の形状の形成は、容易である。又、コイルスプリング３３のバネ特性を適正に設定することによって、エンジン振動や温度変化によるコイルスプリング３３の伸縮量や振動数を適正に調整することができる。従って、コイルスプリング３３は、掻き落とし部材として好適である。
【００３１】
（３）リングネジ３２にコイルスプリング３３を止着した構成では、ディーゼルエンジン１０の振動が排気管２９に止着されたリングネジ３２を介してコイルスプリング３３に伝わり、コイルスプリング３３がディーゼルエンジン１０の振動に応じて確実に伸縮する。従って、リングネジ３２にコイルスプリング３３を止着した構成は、デポジットを掻き落とすためのコイルスプリング３３の適正な振動を得る上で好ましい。
【００３２】
（４）コイルスプリング３３は、リングネジ３２よりも添加ノズル３４側にあり、コイルスプリング３３が噴霧室３１１からはみ出すことはない。従って、コイルスプリング３３が排気ガスの流れの抵抗になるおそれはない。
【００３３】
（５）コイルスプリング３３は、排気脈動に合わせて振動しやすいようにバネ定数を調整できる。このような調整を行なえば、コイルスプリング３３が高頻度で振動して掻き落とし効果が一層高まる。
【００３４】
次に、図２の第２の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
噴霧室３１１の奥部にはリング形状のリングネジ３６が螺着されている。噴霧室３１１内には円錐形状のコイルスプリング３３Ａが収容されている。コイルスプリング３３Ａの最小径側のコイル線は、支持リングであるリングネジ３６の端面に止着されており、コイルスプリング３３Ａの最大径側のコイル線は、フリーであって噴霧室３１１内に収められている。
【００３５】
リングネジ３６は、添加ノズル３４の噴射方向線Ｒを包囲するように止着されており、コイルスプリング３３Ａは、噴射方向線Ｒを包囲するようにリングネジ３６の端面に止着されている。コイルスプリング３３Ａは、リングネジ３６に関して添加ノズル３４とは反対側に位置して室形成壁面３１２に接触するように噴霧室３１１内に収容されている。
【００３６】
第２の実施形態においても、第１の実施形態における（１）〜（３），（５）項と同様の効果が得られる。又、最大径側のコイル線がフリーであるコイルスプリング３３Ａは、噴霧室３１１の開口部の縁内に付着したデポジットも擦り落とすことができる。
【００３７】
次に、図３の第３の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
第３の実施形態では、中空突部３１Ｂ内の噴霧室３１１Ｂが円柱形状に形成されており、噴霧室３１１Ｂには円筒形状のコイルスプリング３３Ｂが収容されている。コイルスプリング３３Ｂの一端は、リングネジ３２に止着されており、他端はフリーである。コイルスプリング３３Ｂは、噴霧室３１１Ｂを形成する室形成壁面３１２Ｂに沿って伸縮（変位）可能に噴霧室３１１Ｂに収容されており、コイルスプリング３３Ｂが伸縮することによって室形成壁面３１２Ｂに付着しているデポジットが擦り落とされる。
【００３８】
第３の実施形態では、第１の実施形態と同様の効果が得られる。
次に、図４の第４の実施形態を説明する。第１の実施形態と同じ構成部には同じ符合を用い、その詳細説明は省略する。
【００３９】
図４（ａ）に示すように、金網で形成された円錐形状の掻き落とし部材３７が変位可能に噴霧室３１１に収容されている。図４（ｂ）に示すように、円錐形状の掻き落とし部材３７の内部は、中空であり、掻き落とし部材３７の最大径部及び最小径部は、開口している。つまり、掻き落とし部材３７は、円錐面部のみを有している。
【００４０】
図４（ａ）に示すように、掻き落とし部材３７の円錐面部の外面は、室形成壁面３１２と接離可能である。掻き落とし部材３７は、この円錐面部が噴射方向線Ｒを包囲するように噴霧室３１１に収容されている。
【００４１】
掻き落とし部材３７は、ディーゼルエンジン１０の振動によって室形成壁面３１２内で振動（変位）し、掻き落とし部材３７の円錐面部の外面が室形成壁面３１２を擦る。これにより、室形成壁面３１２に付着しているデポジットが掻き落とされる。
【００４２】
本発明では以下のような実施形態も可能である。
○図５に示すように、中空突部３１Ｃが排気管２９と別体であってもよい。
○第１の実施形態において、コイルスプリング３３がリングネジ３２に止着されていなくてもよい。
【００４３】
○第１の実施形態において、コイルスプリング３３を圧縮されていない自然状態で噴霧室３１１内に収容し、圧縮されていない自然状態ではコイルスプリング３３が室形成壁面３１２から離れていてもよい。
【００４４】
○第２の実施形態において、コイルスプリング３３Ａが自然状態であるときには、室形成壁面３１２に接触しないようにコイルスプリング３３Ａを噴霧室３１１内に収容してもよい。
【００４５】
○リングネジの代わりに、支持リングとして単なるリングを用いてもよい。この場合、支持リングは、圧入によって室形成壁面に止着するようにすればよい。
○噴霧室の周方向に線バネ（弾性部材）あるいは板バネ（弾性部材）を複数間隔を置いて周方向に振動可能に並べ、線バネあるいは板バネを振動させて室形成壁面を擦るようにしてもよい。
【００４６】
○エキゾーストマニホールド２８又は排気ポートに噴霧室を設けてもよい。
○不浄物質であるパティキュレートマター（ＰＭ）用の後処理装置や、不浄物質であるイオウ（Ｓ）用の後処理装置を用いたディーゼルエンジンに本発明を適用してもよい。
【００４７】
○後処理装置３０として、ＤＰＮＲ（ディーゼル・パティキュレート・ＮＯｘ・リダクション）を用いてもよい。ＤＰＮＲは、ＤＰＦ（ディーゼル・パティキュレート・フィルター）に相当するフィルター基材上にＮＯｘ吸蔵還元型触媒をコーティングして構成されており、ＰＭ（パティキュレート・マター）とＮＯｘとの両方を浄化する機能を有する。
【００４８】
○添加ノズル３４に供給される燃料は、添加ポンプ３５を用いずに、燃料ポンプ２０より供給される構造としてもよい。
前記した実施形態から把握できる技術思想について以下に記載する。
【００４９】
（イ）前記コイルスプリングは、前記支持リングに関して前記添加ノズルとは反対側にある請求項４に記載の内燃機関における排気ガス浄化装置。
【符号の説明】
【００５０】
１０…内燃機関であるディーゼルエンジン。１１，１２，１３，１４…気筒。２８…排気通路を形成するエキゾーストマニホールド。２９…排気通路を形成する排気管。３１１，３１１Ｂ…噴霧室。３１２，３１２Ｂ…室形成壁面。３２，３６…支持リングであるリングネジ。３３，３３Ａ，３３Ｂ…掻き落とし部材であるコイルスプリング。３４…添加ノズル。３７…掻き落とし部材。Ｒ…噴射方向線。
【図１】
2012007551.tif 000003
【図２】
2012007551.tif 000004
【図３】
2012007551.tif 000005
【図４】
2012007551.tif 000006
【図５】
2012007551.tif 000007