(57)【要約】【課題】排気管インジェクタの目詰まりを効果的に防止する。【解決手段】エンジン１０の排気管１２に設けられて、排気管１２内に燃料を噴射可能な排気管インジェクタ４０と、排気管インジェクタ４０に燃料を供給する燃料供給配管４１と、燃料供給配管４１の少なくとも一部の外周面に冷却水を流通させて、燃料供給配管４１内の燃料を冷却水と熱交換させて冷却する熱交換部５０とを備える。【選択図】図１
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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けられて、当該排気管内に燃料を噴射可能な排気管インジェクタと、
前記排気管インジェクタに燃料を供給する燃料供給配管と、
前記燃料供給配管の少なくとも一部の外周面に冷却水を流通させて、前記燃料供給配管内の燃料を前記冷却水と熱交換させて冷却する熱交換部と、を備える
ことを特徴とする冷却装置。
【請求項２】
前記熱交換部が、前記燃料供給配管よりも大径に形成されると共に、その内部に前記燃料供給配管が貫通挿入される外管を含み、当該外管の内周面と前記燃料供給配管の外周面との間に前記冷却水を流通させる
請求項１に記載の冷却装置。
【請求項３】
前記燃料供給配管内の燃料供給方向に対して、前記熱交換部内の冷却水の流れを逆向きにした
請求項１又は２に記載の冷却装置。
【請求項４】
前記燃料供給配管の少なくとも一部が前記排気管又は前記エンジンの排気マニホールドの少なくとも一方に隣接して配置され、前記熱交換部が前記燃料供給配管の前記排気管又は前記排気マニホールドと隣接する部分に設けられた
請求項１から３の何れか一項に記載の冷却装置。
【請求項５】
排気管インジェクタのノズル部外周を囲む環状に形成されると共に、その内部に冷却水が流通する第二の熱交換部をさらに備える
請求項１から４の何れか一項に記載の冷却装置。
【請求項６】
前記冷却水が前記エンジンの冷却水循環回路から供給される
請求項１から５の何れか一項に記載の冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却装置に関し、特に、排気管インジェクタの噴射系の冷却に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、エンジンの排気通路には、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）・一酸化炭素（ＣＯ）等を酸化する酸化触媒、粒子状物質（ＰＭ）を捕集するフィルタ、窒素化合物（ＮＯｘ）を吸蔵還元するＮＯｘ触媒等が設けられている。
【０００３】
フィルタのＰＭ捕集能力には上限があるため、ＰＭ堆積量が所定量に達した場合には、堆積したＰＭを燃焼除去する所謂フィルタ再生を行う必要がある。同様に、ＮＯｘ触媒の吸蔵能力にも限界があるため、ＮＯｘ吸蔵量が所定量に達した場合には、ＮＯｘをパージする所謂触媒再生を行う必要がある。これらフィルタ再生や触媒再生（以下、単に再生という）は、排気管インジェクタから排気管内に未燃燃料を噴射し、酸化触媒で生じる酸化反応熱によって排気温度をＰＭ燃焼温度やパージ温度まで上昇させることで行われる。
【０００４】
このような再生に用いられる排気管インジェクタは、排気管内の高温の排気熱に晒されるため、焼損やデポジットが堆積すると、目詰まりを引き起こす課題がある。このため、排気管インジェクタの周囲に冷却水を循環させるウォータジャケットを形成し、排気管インジェクタの温度上昇を抑制することで、目詰まりの防止を図る構造が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−０３１７６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、再生インターバル間（再生終了から次の再生開始までの間）は、排気管インジェクタに燃料を供給する燃料供給配管内に燃料が滞留した状態となる。燃料供給配管は、エンジンルーム内のレイアウト上の制約等から、高温雰囲気となる排気マニホールドや排気管に隣接して延設される場合がある。
【０００７】
このため、燃料供給配管内の燃料が排気マニホールドや排気管から発せられる高温の排気熱の影響を受けて劣化し、排気管インジェクタのノズル内に流れ込むと、噴射孔等を塞いで目詰まりや不具合を引き起こす課題がある。すなわち、上記従来技術のように、排気管インジェクタの周囲を冷却するのみでは、排気インジェクタの目詰まりや不具合を十分に防止できない可能性がある。
【０００８】
本開示の技術は、排気管インジェクタの目詰まりを効果的に防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
開示の技術は、エンジンの排気管に設けられて、当該排気管内に燃料を噴射可能な排気管インジェクタと、前記排気管インジェクタに燃料を供給する燃料供給配管と、前記燃料供給配管の少なくとも一部の外周面に冷却水を流通させて、前記燃料供給配管内の燃料を前記冷却水と熱交換させて冷却する熱交換部と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
前記熱交換部が、前記燃料供給配管よりも大径に形成されると共に、その内部に前記燃料供給配管が貫通挿入される外管を含み、当該外管の内周面と前記燃料供給配管の外周面との間に前記冷却水を流通させてもよい。
【００１１】
前記燃料供給配管内の燃料供給方向に対して、前記熱交換部内の冷却水の流れを逆向きにしてもよい。
【００１２】
前記燃料供給配管の少なくとも一部が前記排気管又は前記エンジンの排気マニホールドの少なくとも一方に隣接して配置され、前記熱交換部が前記燃料供給配管の前記排気管又は前記排気マニホールドと隣接する部分に設けられてもよい。
【００１３】
前記排気管インジェクタのノズル部外周を囲む環状に形成されると共に、その内部に冷却水が流通する第二の熱交換部をさらに備えてもよい。
【００１４】
前記冷却水が前記エンジンの冷却水循環回路から供給されてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本開示の技術によれば、排気管インジェクタの目詰まりを効果的に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第一実施形態に係る冷却装置を示す模式的な全体構成図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る熱交換部を示す模式的な断面図である。
【図３】本発明の第二実施形態に係る冷却装置を示す模式的な全体構成図である。
【図４】本発明の第三実施形態に係る熱交換部を示す模式的な構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面に基づいて、本発明の各実施形態に係る冷却装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１８】
［第一実施形態］
図１は、第一実施形態に係る冷却装置１Ａを示す模式的な全体構成図である。ディーゼルエンジン（以下、単にエンジンという）１０の排気マニホールド１１には、排気ガスを導出する排気管１２が接続されている。排気管１２には、排気上流側から順に、排気管インジェクタ４０、酸化触媒１３、フィルタ１４、図示しないＮＯｘ触媒等が設けられている。
【００１９】
冷却水循環回路２０は、エンジン１０の各気筒を冷却するウォータジャケット２１と、ウォータジャケット２１の出口部とラジエータ２２の入口部とを接続する第１冷却水配管２３と、ウォータジャケット２１の入口部に設けられた冷却水ポンプ２４と、ラジエータ２２の出口部と冷却水ポンプ２４とを接続する第２冷却水配管２５と、ラジエータ２２を迂回するバイパス冷却水配管２６と、サーモススタット２７とを備えている。冷却水温が所定の暖機温度に達すると、サーモスタット２７が開弁して、冷却水の流路はバイパス冷却水配管２６からラジエータ２２に切り替わるようになっている。
【００２０】
本実施形態において、冷却水循環回路２０は、第１冷却水配管２３から分岐して熱交換部５０に冷却水を導入する冷却水導入配管２９Ａと、第１冷却水配管２３の冷却水導入配管２９Ａとの分岐部よりも下流側に合流して、冷却水を熱交換部５０から第１冷却水配管２３に戻す冷却水導出配管２９Ｂとをさらに備えている。熱交換部５０の詳細については後述する。
【００２１】
燃料噴射装置３０は、燃料を貯留する燃料タンク３１と、高圧燃料を蓄圧するコモンレール３２と、コモンレール３２から供給される燃料を各気筒内に噴射する筒内インジェクタ３３と、酸化触媒１３よりも上流側の排気管１２内に燃料を噴射する排気管インジェクタ４０と、燃料タンク３１とコモンレール３２とを接続する第１燃料供給配管３４と、第１燃料供給配管３４に介装されて、燃料タンク３１から燃料を汲み上げるフィードポンプ３５と、第１燃料供給配管３４に介装されて、フィードポンプ３５によって汲み上げられた燃料を加圧する第１高圧ポンプ３６と、フィードポンプ３５と第１高圧ポンプ３６との間の第１燃料供給配管３４から分岐して、排気管インジェクタ４０に燃料を供給する第２燃料供給配管４１と、第２燃料供給配管４１に介装されて、フィードポンプ３５によって汲み上げられた燃料を加圧する第２高圧ポンプ４２とを備えている。
【００２２】
本実施形態において、高温の排気熱を発する排気管１２あるいは排気マニホールド１１と隣接する第２燃料供給配管４１には、第２燃料供給配管４１内の燃料を冷却水との熱交換により冷却する熱交換部５０が設けられている。
【００２３】
次に、図２に基づいて、本実施形態に係る熱交換部５０の詳細構成について説明する。
【００２４】
熱交換部５０は、その内径を第２燃料供給配管４１の外径よりも大径に形成された中空円筒状の冷却配管５１と、冷却配管５１の一端側外周面から径方向に突出する円筒状に形成されて、その突出端に冷却水導入配管２９Ａが接続された冷却水入口部５２と、冷却配管５１の他端側外周面から径方向に突出する円筒状に形成されて、その突出端に冷却水導出配管２９Ｂが接続された冷却水出口部５３とを備えている。
【００２５】
冷却配管５１の内部には、その円筒軸方向に第２燃料供給配管４１が貫通挿入されている。すなわち、熱交換部５０は、第２燃料供給配管４１を内管、冷却配管５１を外管とする二重管構造を呈している。これら冷却配管５１の内周面と第２燃料供給配管４１の外周面との間には、全周に亘って所定のクリアランスが確保されており、冷却配管５１内に挿入された第２燃料供給配管４１の外周面全体に冷却水が均一に流されるようになっている。
【００２６】
冷却水入口部５２は、好ましくは、冷却水出口部５３に対して、第２燃料供給配管４１の燃料供給方向の下流側に位置して設けられている。すなわち、第２燃料供給配管４１内の燃料供給方向に対して、冷却水が冷却配管５１内を逆向きに流されるようになっている。
【００２７】
以上詳述したように、本実施形態の冷却装置１Ａによれば、冷却水循環回路２０から冷却水が供給される冷却配管５１内に、排気管１２や排気マニホールド１１と隣接する第２燃料供給配管４１を挿通させて熱交換部５０を二重管構造にしたことで、冷却配管５１と第２燃料供給配管４１との間を流れる冷却水によって第２燃料供給配管４１内の燃料が冷却されるように構成されている。このように、排気管１２や排気マニホールド１１近傍の高温雰囲気に晒される第２燃料供給配管４１の外周面に冷却水を流通させることで、特に、再生インターバル間に第２燃料供給配管４１内に滞留する燃料の劣化が効果的に抑止されるようになり、排気管インジェクタ４０の目詰まりを防止することができる。
【００２８】
また、第２燃料供給配管４１内の燃料供給方向に対して、冷却配管５１内の冷却水の流れを逆向きにしたことで、第２燃料供給配管４１内で温度が上昇しやすい下流側（排気管インジェクタ４０側）の燃料に熱交換前の低温冷却水が当たるようになり、燃料の冷却効率を確実に向上することができる。
【００２９】
なお、第一実施形態において、熱交換部５０を設ける位置は、排気管１２や排気マニホールド１１の近傍に限定されず、何れも図示しない過給機ハウジングやＥＧＲ配管の近傍等、第２燃料供給配管４１が高温雰囲気に晒される他の部位に設けてもよい。また、熱交換部５０の個数は複数であってもよい。
【００３０】
［第二実施形態］
次に、図３に基づいて、第二実施形態に係る冷却装置１Ｂの詳細構成について説明する。第二実施形態の冷却装置１Ｂは、上記熱交換部５０と直列に第２熱交換部６０をさらに備えたものである。第一実施形態と同一の構成については同一の符号を付してあり、それらの詳細な説明は省略する。
【００３１】
第２熱交換部６０は、排気管インジェクタ４０のノズル部外周を囲む環状の冷却水流路６１と、冷却水導入配管２９Ａから冷却水流路６１内に冷却水を導入させる冷却水入口部６２と、冷却水流路６１内からの冷却水を導出させる冷却水出口部６３と、冷却水出口部６３と冷却配管５１の冷却水入口部５２とを接続する冷却水接続配管６４とを備えている。
【００３２】
すなわち、冷却水循環回路２０から冷却水導入配管２９Ａを介して冷却水流路６１内に導入された冷却水が排気管インジェクタ４０のノズル部を冷却した後に、冷却水接続配管６４を介して冷却配管５１内に導入されて、第２燃料供給配管４１内の燃料を冷却するように構成されている。このように、排気管１２内の高温排気ガスに晒される排気管インジェクタ４０のノズル部を冷却しつつ、排気管１２や排気マニホールド１１近傍の高温雰囲気に晒される第２燃料供給配管４１内の燃料も冷却することで、排気管インジェクタ４０の目詰まりを確実に防止することができる。
【００３３】
なお、第二実施形態において、冷却水を供給する順序は、第２熱交換部６０から熱交換部５０の順に限定されず、熱交換部５０から第２熱交換部６０の順に供給されるように構成してもよい。また、これら二つの熱交換部５０，６０を並列に配置し、冷却水循環回路２０から各熱交換部５０，６０に冷却水が個別に供給されるように構成してもよい。
【００３４】
［第三実施形態］
次に、図４に基づいて、第三実施形態に係る冷却装置１Ｃの詳細構成について説明する。第三実施形態の冷却装置１Ｃは、上記第一又は第二実施形態において、熱交換部５０の形状を変形したものである。他の構成については同一の符号を付してあり、それらの詳細な説明は省略する。
【００３５】
第三実施形態の熱交換部５０は、図４（Ａ）に示すように、第２燃料供給配管４１を冷却配管５１内に貫通挿入することなく、これら第２燃料供給配管４１と冷却配管５１とを接触させた状態で並行に配置したものである。あるいは、図４（Ｂ）に示すように、冷却配管５１Ｂを第２燃料供給配管４１の外周面に螺旋状に巻き付けたものである。
【００３６】
これら何れの構造においても、冷却配管５１の外周面が第２燃料供給配管４１の外周面と線接触し、冷却配管５１内を流れる冷却水によって第２燃料供給配管４１内の燃料が冷却されることで、排気管インジェクタ４０の目詰まりを効果的に防止することができる。
【００３７】
［その他］
なお、本発明は、上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００３８】
例えば、冷却水はエンジン１０の冷却水循環回路２０から供給されるものとして説明したが、冷却水循環回路２０とは別体の他の冷却水回路から供給されるように構成してもよい。また、エンジン１０はディーゼルエンジンに限定されず、ガソリンエンジン等の他のエンジンにも広く適用することができる。
【符号の説明】
【００３９】
１Ａ，Ｂ，Ｃ  冷却装置
１０  エンジン
１１  排気マニホールド
１２  排気管
２０  冷却水循環回路
２３  第１冷却水配管
２９Ａ  冷却水導入配管
２９Ｂ  冷却水導出配管
４０  排気管インジェクタ
４１  第２燃料供給配管
４２  高圧ポンプ
５０  熱交換部
５１  冷却配管
５２  冷却水入口部
５３  冷却水出口部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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