JP2002161734A

JP2002161734A - 内燃機関の排気浄化装置

Info

Publication number: JP2002161734A
Application number: JP2001282004A
Authority: JP
Inventors: Genshiro Endo; 元志郎遠藤; Soichi Matsushita; 宗一松下; Michihiko Masuda; 道彦増田; Tadashi Akiyama; 忠史秋山
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-09-18
Filing date: 2001-09-17
Publication date: 2002-06-07
Anticipated expiration: 2021-09-17
Also published as: JP4691860B2

Abstract

(57)【要約】【課題】内燃機関の排気系に直接還元剤を噴射供給し
てＮＯｘ触媒の機能調整を図る内燃機関の排気浄化装置
において、排気由来の熱の影響を受けることなく所望量
の還元剤を所望のタイミングで安定して供給することの
できる装置を提供する。【解決手段】燃料添加ノズル１７は、その先端部１７
ｃも含めて、シリンダヘッド１００ａ内に形成される排
気ポート４０ａの内壁に埋設されいる。噴射通路１０１
ｃは、燃料添加ノズル１７の先端部１７ｃから噴射され
る燃料を排気ポート４０ａ内に導く。先端部１７ｃ及び
排気ポート４０ａ間に設けられた壁１０２は、燃料添加
ノズル１７の受熱量を低減する。また、ノズルシート１
０３の外縁にウォータジャケット１１０が近接している
ことで、ガスケット１０３に含まれる熱が、ウォータジ
ャケット１１０内の冷却水へ効率的に移動する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、希薄燃焼可能な内
燃機関の排気系内であって、同排気系内に設けられた還
元触媒上流に還元剤を供給し、排気中の有害成分の浄化
を促す内燃機関の排気浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ディーゼルエンジンや希薄燃焼を行うガ
ソリンエンジンでは、高い空燃比（リーン雰囲気）の混
合気を燃焼に供して機関運転を行う運転領域が、全運転
領域の大部分を占める。この種のエンジン（内燃機関）
では一般に、酸素の存在下で窒素酸化物（ＮＯｘ）を吸
収するＮＯｘ吸収剤（触媒）がその排気系に備えられ
る。

【０００３】代表的なＮＯｘ触媒として、例えば吸蔵還
元型ＮＯｘ触媒や選択還元型ＮＯｘ触媒が知られてい
る。

【０００４】吸蔵型ＮＯｘ触媒は、排気中の酸素濃度が
高い条件下ではＮＯｘを吸収し、排気中の酸素濃度が低
い条件下ではＮＯｘを放出する特性を有する。ちなみに
排気中に放出されたＮＯｘは、排気中に炭化水素（Ｈ
Ｃ）や一酸化炭素（ＣＯ）等の還元成分が存在していれ
ば、それら還元成分と速やかに反応して窒素（Ｎ₂）に
還元される。また、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒は、所定の限
界量のＮＯｘを吸収し、その状態を保持（吸蔵）してい
る場合、排気中の酸素濃度が高い条件下にあってもそれ
以上ＮＯｘを吸収しなくなる。そこで、このような吸蔵
還元型ＮＯｘ触媒を排気系に備えた内燃機関では、同触
媒のＮＯｘ吸蔵量が限界量に達する前に、排気系内に還
元剤を添加して同触媒に吸蔵されているＮＯｘを放出お
よび還元浄化し、同触媒のＮＯｘ吸収能力を回復させる
といった制御を所定のインターバルで繰り返すのが一般
的である。

【０００５】これに対し、選択還元型ＮＯｘ触媒は、排
気中の酸素濃度が高く且つ、炭化水素（ＨＣ）等の還元
成分が存在する条件下で、排気中に存在するこれら還元
成分とＮＯｘとを互いに反応させ、窒素（Ｎ₂）、水
（Ｈ₂Ｏ）及び二酸化炭素（ＣＯ ₂）のかたちに浄化する
特性を有する。このため、このような選択還元型ＮＯｘ
触媒を排気系に備えた内燃機関では、当該機関の運転中
排気系内への還元剤の添加を継続的に行い、排気中に存
在するＮＯｘを浄化するのが一般的である。

【０００６】ところで、ＮＯｘ触媒を採用して排気中の
ＮＯｘの還元浄化を図る内燃機関では、上記吸蔵還元型
ＮＯｘ触媒、或いは選択還元型ＮＯｘ触媒の何れを採用
する場合であれ、所望量の還元剤を所望のタイミングで
排気系のＮＯｘ触媒上流に供給する必要がある。

【０００７】例えば特開平６−７４０２２号公報に記載
された装置では、ＮＯｘ触媒へ流入する排気中に、所定
の通路を通じて圧送供給される還元剤を、開閉制御の自
在な噴射弁を介して所望量ずつ噴射供給する構成を適用
している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記公報記
載の装置によるように、排気中に還元剤を適宜噴射供給
してＮＯｘ触媒の機能調整を行う装置では、還元剤の噴
射口が排気流路に直接晒される装置構造を採用せざるを
得ないことから、同噴射口や噴射口近傍の還元剤の流路
が高温の排気によって熱せられ易くなっていた。

【０００９】このため、熱せられた還元剤が炭化して還
元剤の噴射口を詰まらせたり、噴射弁を固着させる等
し、結果として還元剤が噴射されなくなったり、噴射量
や噴射タイミングの調整ができなくなってしまうことが
あった。

【００１０】本発明は、このような実情に鑑みてなされ
たものであって、その目的とするところは、内燃機関の
排気系に直接還元剤を噴射供給してＮＯｘ触媒の機能調
整を図る内燃機関の排気浄化装置において、排気由来の
熱の影響を受けることなく所望量の還元剤を所望のタイ
ミングで安定して供給することのできる装置を提供する
ことにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、内燃機関の排気ポートを形成する外郭部
材に設けられ、該排気ポート内に還元剤を噴射する還元
剤噴射ノズルを有してなる内燃機関の排気浄化装置にお
いて、前記還元剤噴射ノズルの噴射口から内部に亘って
形成される還元剤の通路の昇温を抑制する昇温抑制手段
を備えることを要旨とする。

【００１２】同構成によれば、還元剤の熱変性によって
生じる前記還元剤噴射ノズルの噴口や内部通路における
詰まりや、同還元剤噴射ノズル内部の弁構造等の劣化が
好適に抑制される。よって、所望タイミングで所望量の
還元剤を噴射供給する同還元剤噴射ノズルの機能が、高
精度に且つ、長期に亘って保持されるようになる。

【００１３】また、前記昇温抑制手段は、前記外郭部材
の一部をなす構造体であって、前記排気ポートに対する
前記還元剤噴射ノズルの露呈部分の少なくとも一部を覆
うとともに、前記還元剤噴射ノズルの噴射口及び前記排
気ポート間を連通する通路を形成する構造体を備えるの
がよい。

【００１４】同構成によれば、前記還元剤噴射ノズルが
前記排気ポート内に露出されないため、排気の熱が同還
元剤噴射ノズルに直接伝導することがなく、同還元剤噴
射ノズル内部の温度上昇が好適に抑制されるようにな
る。また、同還元剤添加ノズルの先端部が同排気ポート
内に突出する等して排気の流れが乱されることもなく、
同排気ポート内の排気の流れも安定した状態に保持され
る。

【００１５】また、前記昇温抑制手段は、少なくともそ
の一部が、前記排気ポートを形成する外郭部材の材質に
比して高い熱伝導率の材質から形成され、前記還元剤噴
射ノズル外面の少なくとも一部を覆うのがよい。

【００１６】同構成によれば、前記排気ポートを形成す
る外郭部材の材質に比して高い熱伝導率の材質から形成
される前記昇温抑制手段の一部が、同排気ポートから前
記還元剤噴射ノズルの外縁に向かう熱を効率的に吸収し
て周囲へ逃がすことにより、同還元剤噴射ノズルの吸熱
量を好適に低減する。

【００１７】また、前記昇温抑制手段は、前記排気ポー
トを形成する外郭部材の材質に比して高い熱伝導率の材
質から形成される部位の近傍に、冷却媒体の通路を備
え、前記高い熱伝導率の材質から形成される部位の包含
する熱を前記冷却媒体に吸収させるのがよい。

【００１８】なお、前記排気ポートを形成する外郭部材
の材質に比して高い熱伝導率の材質から形成される部位
のうち、前記冷却媒体の通路への最近接位置は、前記還
元剤噴射ノズルの軸心に向かう当該通路の投影面（範
囲）内に含まれるのが好ましい。

【００１９】同構成によれば、前記通路内の冷却媒体
が、前記還元剤噴射ノズル若しくはその周囲の熱を、前
記高い熱伝導率の材質から形成される部位を介して好適
に吸収するようになり、同還元剤噴射ノズルの昇温が好
適に抑制される。

【００２０】また、前記昇温抑制手段は、前記還元剤噴
射ノズル外周面の一部が通路内壁の一部をなして形成さ
れる冷却媒体の通路を有してなるのがよい。

【００２１】同構成によれば、還元剤噴射ノズル内の全
体、或いは局部を、その外周面から効率的に冷却するこ
とができるようになる。

【００２２】なお、上記各構成は、可能な限り組み合わ
せることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）以下、本発
明にかかる内燃機関の排気浄化装置を、ディーゼルエン
ジンシステムに適用した第１の実施の形態について説明
する。

【００２４】図１において、内燃機関（以下、エンジン
という）１００は、燃料供給系１０、燃焼室２０、吸気
系３０及び排気系４０等を主要部として構成される直列
４気筒のディーゼルエンジンシステムである。

【００２５】先ず、燃料供給系１０は、サプライポンプ
１１、コモンレール１２、燃料噴射弁１３、遮断弁１
４、調量弁１６、燃料添加ノズル１７、機関燃料通路Ｐ
１及び添加燃料通路Ｐ２等を備えて構成される。

【００２６】サプライポンプ１１は、燃料タンク（図示
略）から燃料を汲み上げ、この汲み上げた燃料を高圧に
した上で、機関燃料通路Ｐ１を介してコモンレール１２
に供給する。コモンレール１２は、サプライポンプ１１
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１３に分配する。燃料噴射弁１３は、その内部に
電磁ソレノイド（図示略）を備えた電磁弁であり、適宜
開弁して燃焼室２０内に燃料を噴射供給する。

【００２７】他方、サプライポンプ１１は、燃料タンク
から汲み上げた燃料の一部を、添加燃料通路Ｐ２を介し
て燃料添加ノズル（還元剤噴射ノズル）１７に供給す
る。添加燃料通路Ｐ２には、サプライポンプ１１から燃
料添加ノズル１７に向かって遮断弁１４及び調量弁１６
が順次配設されている。遮断弁１４は、緊急時において
添加燃料通路Ｐ２を遮断し、燃料供給を停止する。調量
弁１６は、燃料添加ノズル１７に供給する燃料の圧力
（燃圧）を制御する。燃料添加ノズル１７は所定圧以上
の燃圧（例えば０．２ＭＰａ）が付与されると開弁し、
排気系４０（排気ポート４０ａ）内に燃料を噴射供給す
る機械式の開閉弁である。すなわち調量弁１６により燃
料添加ノズル１７上流の燃圧が制御されることにより、
所望の燃料が適宜のタイミングで燃料添加ノズル１７よ
り噴射供給（添加）される。

【００２８】吸気系３０は、各燃焼室２０内に供給され
る吸入空気の通路（吸気通路）を形成する。他方、排気
系４０は、上流から下流にかけ、排気ポート４０ａ、排
気マニホールド４０ｂ、触媒上流側通路４０ｃ、触媒下
流側通路４０ｄといった各種通路部材が順次接続されて
構成され、各燃焼室２０から排出される排気ガスの通路
（排気通路）を形成する。

【００２９】また、このエンジン１００には、周知の過
給機（ターボチャージャ）５０が設けられている。ター
ボチャージャ５０は、シャフト５１を介して連結された
２つのタービンホイール５２，５３を備える。一方のタ
ービンホイール（吸気側タービンホイール）５２は、吸
気系３０内の吸気に晒され、他方のタービンホイール
（排気側タービンホイール）５３は排気系４０内の排気
に晒される。このような構成を有するターボチャージャ
５０は、排気側タービンホイール５２が受ける排気流
（排気圧）を利用して吸気側タービンホイール５３を回
転させ、吸気圧を高めるといったいわゆる過給を行う。

【００３０】吸気系３０において、ターボチャージャ５
０に設けられたインタークーラ３１は、過給によって昇
温した吸入空気を強制冷却する。インタークーラ３１よ
りもさらに下流に設けられたスロットル弁３２は、その
開度を無段階に調節することができる電子制御式の開閉
弁であり、所定の条件下において吸入空気の流路面積を
絞り、同吸入空気の供給量を調整（低減）する機能を有
する。

【００３１】また、エンジン１００には、燃焼室２０の
上流（吸気系３０）及び下流（排気系４０）をバイパス
する排気還流通路（ＥＧＲ通路）６０が形成されてい
る。このＥＧＲ通路６０は、排気の一部を適宜吸気系３
０に戻す機能を有する。ＥＧＲ通路６０には、電子制御
によって無段階に開閉され、同通路を流れる排気流量を
自在に調整することができるＥＧＲ弁６１と、ＥＧＲ通
路６０を通過（還流）する排気を冷却するためのＥＧＲ
クーラ６２が設けられている。

【００３２】また、排気系４０において、排気側タービ
ンホイール５３の下流（触媒上流側通路４０ｃ及び触媒
下流側通路４０ｄ間）には、吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（以
下、単に触媒という）４１を収容した触媒ケーシング４
２が設けられている。触媒ケーシング４２に収容された
触媒４１は、例えばアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を担体と
し、この担体上に例えばカリウム（Ｋ）、ナトリウム
（Ｎａ）、リチウム（Ｌｉ）、セシウムＣｓのようなア
ルカリ金属、バリウムＢａ、カルシウムＣａのようなア
ルカリ土類、ランタン（Ｌａ）、イットリウム（Ｙ）の
ような希土類と、白金Ｐｔのような貴金属とが担持され
ることによって構成される。

【００３３】この触媒４１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を吸収し、排気中の酸
素濃度が低く、且つ還元成分（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若しくは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。ちなみに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。すなわ
ち、触媒ケーシング４２（触媒４１）に導入される排気
中の酸素濃度やＨＣ成分を適宜調整すれば、排気中のＨ
Ｃ、ＣＯ、ＮＯｘを浄化することができることになる。

【００３４】エンジン１００では、燃料添加ノズル１７
を通じて排気系４０の触媒４１上流に添加される燃料の
添加量や添加タイミングを制御することにより、触媒４
１に導入される排気中の酸素濃度やＨＣ成分が調整され
る。すなわち、本実施形態において、排気系４０に設け
られた触媒４１、この触媒４１に導入される排気中の成
分を調整する燃料添加ノズル１７、さらにはこの燃料添
加ノズル１７を含めて燃料を圧送供給する燃料供給系１
０等が併せて、エンジン１００の排気を浄化する排気浄
化装置としての機能を担うこととなる。

【００３５】一方、エンジン１００の各部位には、各種
センサが取り付けられており、当該部位の環境条件や、
エンジン１００の運転状態に関する信号を出力する。

【００３６】すなわち、レール圧センサ７０は、コモン
レール１２内に蓄えられている燃料の圧力に応じた検出
信号を出力する。燃圧センサ７１は、添加燃料通路Ｐ２
内を流通する燃料のうち、調量弁１６へ導入される燃料
の圧力（燃圧）Ｐgに応じた検出信号を出力する。エア
フロメータ７２は、吸気系３０内のスロットル弁３２下
流において吸入空気の流量（吸気量）Ｇａに応じた検出
信号を出力する。空燃比（Ａ／Ｆ）センサ７３は、排気
系４０の触媒ケーシング４２下流において排気中の酸素
濃度に応じて連続的に変化する検出信号を出力する。排
気温センサ７４は、同じく排気系４０の触媒ケーシング
４２下流において排気の温度（排気温度）Ｔｅｘに応じ
た検出信号を出力する。

【００３７】また、アクセル開度センサ７５はエンジン
１００のアクセルペダル（図示略）に取り付けられ、同
ペダルへの踏み込み量Ａｃｃに応じた検出信号を出力す
る。クランク角センサ７６は、エンジン１００の出力軸
（クランクシャフト）が一定角度回転する毎に検出信号
（パルス）を出力する。これら各センサ７０〜７６は、
電子制御装置（ＥＣＵ）８０と電気的に接続されてい
る。

【００３８】ＥＣＵ８０は、中央処理装置（ＣＰＵ）８
１、読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）８２、ランダムアク
セスメモリ（ＲＡＭ）８３及びバックアップＲＡＭ８
４、タイマーカウンタ８５等を備え、これら各部８１〜
８５と、Ａ／Ｄ変換器を含む外部入力回路８６と、外部
出力回路８７とが双方向性バス８８により接続されて構
成される論理演算回路を備える。

【００３９】このように構成されたＥＣＵ８０は、上記
各種センサの検出信号を外部入力回路を介して入力し、
これら信号に基づいてエンジン１００の燃料噴射等につ
いての基本制御を行う他、還元剤（還元剤として機能す
る燃料）添加にかかる添加タイミングや供給量の決定等
に関する還元剤（燃料）添加制御等、エンジン１００の
運転状態に関する各種制御を実行する。

【００４０】次に、ＥＣＵ８０の実行する燃料添加の基
本原理についてその概略を説明する。

【００４１】一般に、ディーゼルエンジンでは、燃焼室
内で燃焼に供される燃料及び空気の混合気の酸素濃度
が、ほとんどの運転領域で高濃度状態にある。

【００４２】燃焼に供される混合気の酸素濃度は、燃焼
に供された酸素を差し引いてそのまま排気中の酸素濃度
に反映されるのが通常であり、混合気中の酸素濃度（空
燃比）が高ければ、排気中の酸素濃度（空燃比）も基本
的には同様に高くなる。一方、上述したように、吸蔵還
元型ＮＯｘ触媒は排気中の酸素濃度が高ければＮＯｘを
吸収し、低ければＮＯｘをＮＯ₂若しくはＮＯに還元し
て放出する特性を有するため、排気中の酸素が高濃度状
態にある限りＮＯｘを吸収することとなる。ただし、当
該触媒のＮＯｘ吸収量に限界量が存在し、同触媒が限界
量のＮＯｘを吸収した状態では、排気中のＮＯｘが同触
媒に吸収されず触媒ケーシングを素通りすることとな
る。

【００４３】そこで、エンジン１００のように燃料添加
ノズル１７を備えた内燃機関では、適宜の時期に燃料添
加ノズル１７を通じ排気系４０の触媒４１上流に燃料を
添加することで、一時的に排気中の酸素濃度を低減し、
且つ還元成分量（ＨＣ等）を増大させる。すると触媒４
１は、これまでに吸収したＮＯｘをＮＯ₂若しくはＮＯ
に還元して放出し、自身のＮＯｘ吸収能力を回復（再
生）するようになる。放出されたＮＯ₂やＮＯが、ＨＣ
やＣＯと反応して速やかにＮ₂に還元されることは上述
した通りである。

【００４４】このとき、自身の吸収したＮＯｘを上記態
様で放出しつつ還元浄化する触媒４１にとって、触媒ケ
ーシング４２内に流入する排気中の還元成分量（燃料の
濃度）と、酸素濃度（空燃比）とにより還元浄化の効率
が決定づけられることとなる。

【００４５】そこで、エンジン１００では、排気中の適
切な還元成分量および空燃比を安定して得ることができ
るように、排気系４０への燃料添加（燃料添加制御）を
実施する。

【００４６】次に、エンジン１００のシリンダヘッドに
取り付けられ、添加燃料通路Ｐ２を通じて送られる燃料
を適宜エンジン１００の排気系４０（排気ポート４０
ａ）内へ噴射供給（添加）する燃料添加ノズル１７につ
いて、その周辺部の構造とともに詳しく説明する。

【００４７】図２は、エンジン１００のシリンダヘッド
に取り付けられた燃料添加ノズル１７を、その周辺部の
断面構造とともに概略的に示す一部断面図である。

【００４８】同図２に示すように、エンジン１００のシ
リンダヘッド（外郭部材）１００ａ内には、排気系４０
の最上流部位をなす排気ポート４０ａが貫通形成されて
いる。排気ポート４０ａの上流側開口端は燃焼室２０
（図１参照）に連通し、下流側開口端は排気マニホール
ド４０ｂの上流側開口端に連通する。燃料添加ノズル１
７は、シリンダヘッド１００ａに形成された取り付け穴
１０１に嵌入されることにより、燃料の噴射孔１７ａを
排気ポート４０ａ内に向けて取り付けられる。

【００４９】燃料添加ノズル１７は、円柱形状からなる
胴部１７ｂと、この胴部１７ｂより小さな外径を有する
円柱形状からなる先端部１７ｃとが、同一軸に沿って連
なった形状を有する。先端部１７ｃには、その（排気ポ
ート側）底面から側周面に向かって一部が切り取られた
かたちで斜面が形成されており、この斜面上に燃料を噴
射するための噴口、すなわち噴射孔１７ａの開口部が形
成されている。また、燃料添加ノズル１７は、その先端
部１７ｃ外周に、胴部１７ｂの外径とほぼ同等の外径、
先端部１７ｃの外径よりやや大きな内径を有する環状の
ガスケット１７ｄを環装した状態で取り付け穴１０１に
嵌入される。ガスケット１７ｄは、シリンダヘッド１０
０ａ（例えば鋳鉄製）や燃料添加ノズル１７（例えばス
テンレス鋼製）に比べ、銅或いは銅の合金等といった相
対的に熱伝導性の高い材質から形成されている。取り付
け穴１０１の内面形状は、燃料添加ノズル１７の先端部
１７ｃから胴部１７ｂ半ばにかけての外形とほぼ合致す
る。すなわち、シリンダヘッド１００ｂの頂面から排気
ポート４０ａに向かって、相対的に径の大きなを有する
筒状孔１０１ａと、小さな径する有底の筒状孔１０１ｂ
がほぼ同一軸方向に連設されたかたちで形成される。

【００５０】取り付け穴１０１の奥部にあたる有底の筒
状孔１０１ｂには、排気流路の下流方向に向かうかたち
で排気ポートに連通する噴射通路１０１ｃが形成されて
いる。燃料添加ノズル１７の噴射孔１７ａは、当該燃料
添加ノズル１７が取り付け穴１０１に嵌入された状態に
おいて、噴射通路１０１ｃを介し排気ポート４０ａに直
面する。

【００５１】すなわち、燃料添加ノズル１７は、その先
端部１７ｃ底面と排気ポート４０ａ内面との間にある程
度の肉厚を有する壁１０２（構造体）を隔ててシリンダ
ヘッド１００ａに埋設された状態にあり、且つ、同シリ
ンダヘッド１００ａに形成された噴射通路１０１ｃを通
じて先端部１７ｃの噴射孔１７ａを排気ポート４０ａと
連通させる構成を有する。

【００５２】一方、シリンダヘッド１００ａ内を循環す
る冷却水の通路の一部（以下、ウォータジャケットとい
う）１１０が、ガスケット１７ｄの外縁と近接する位置
に形成されている。エンジン１００の運転時、ウォータ
ジャケット１１０内の冷却水は、放熱機能を有するラジ
エータ（図示略）との間を適宜循環し、その温度（冷却
水温）をほぼ一定に保持する。

【００５３】次に、燃料添加ノズル１７の主要内部構造
および動作態様を、周辺部位との関連を含めて説明す
る。

【００５４】図３は、先の図２の一部を拡大するととも
に、燃料添加ノズル１７についてはとくにその内部構造
を詳しく示す断面図である。

【００５５】同図３に示すように、本実施の形態にかか
るエンジン１００では、排気ポート４０ａ、ウォータジ
ャケット１１０、および燃料添加ノズル１７の配置が以
下のような関係にある。

【００５６】すなわち、ガスケット１７ｄの底面に対峙
するシリンダヘッド１００ａ内面（以下、ノズルシート
という）１０３の外縁のうち、少なくとも一部にウォー
タジャケット１１０が近接していることで、ノズルシー
ト１０３上のガスケット１７ｄに含まれる熱が、ウォー
タジャケット１１０内の冷却水へ効率的に移動するよう
になる。

【００５７】また、ノズルシート１０３外縁のうちウォ
ータジャケット１１０への最近接位置を点Ｐとしたと
き、燃料添加ノズル１７の軸心に向かう対向面１１０ａ
の投影面（範囲）ｄ内に点Ｐが含まれるように、ノズル
シート１０３及びウォータジャケット１１０相互間の配
置が設定されている。なお、投影面（範囲）ｄ内には、
ウォータジャケット１１０に対向するガスケット１７ｄ
の外周面が概ね含まれることとなるのが好ましい。ウォ
ータジャケット１１０内を満たす冷却水の燃料添加ノズ
ル１７に対する対向面１１０ａは、燃料添加ノズル１７
やガスケット１７ｄからウォータジャケット１１０に熱
が移動する場合、その熱を効率的に吸収する有効受熱面
であるといえる。このため、ノズルシート１０３及びウ
ォータジャケット１１０相互間に上記のような配置関係
を適用することで、ガスケット１０３からウォータジャ
ケット１１０内の冷却水に移動する熱に関し、移動効率
の最適化が図られるようになる。

【００５８】また、ノズルシート１０３および排気ポー
ト４０ａ内面の間の距離は、排気ポート４０ａ内の排気
に含まれる熱が壁１０２や噴射通路１０１ｃを介して先
端部１７ｃに吸収される速度（効率）よりも、ガスケッ
ト１０３を介してウォータジャケット１１０内の冷却水
に吸収される速度（効率）が上回るように、十分小さく
設定されている。

【００５９】一方、燃料添加ノズル１７の内部には、添
加燃料通路Ｐ２を介して圧送される燃料を噴射孔１７ａ
に至らしめる内部通路が形成されている。当該内部通路
は、添加燃料通路Ｐ２に直接連通する第１の管状通路１
７ｅ、当該第１の管状通路１７ｅよりも大きな径を有す
る第２の管状通路１７ｆ、当該第２の管状通路１７ｆよ
りも小さな径を有する第３の管状通路１７ｇ、当該第３
の管状通路１７ｇよりさらに小さな径を有する第４の管
状通路１７ｈといった複数の管状通路が、順次連なって
形成されている。第２の管状通路１７ｆ内には、第１の
管状通路１７ｅよりも大きな径を有する金属球（チェッ
クボール）１７ｉが収納されている。また、第４の管状
通路１７ｇ内に収容されているスプリング１７ｊが燃料
の圧送方向と拮抗する方向にチェックボール１７ｉを付
勢することで、チェックボール１７ｉが第１の管状通路
１７ｅと第２の管状通路１７ｆとの境界を閉塞する。

【００６０】第１の管状通路１７ｅ内の燃圧が所定圧を
上回ると、図４に示すように同通路１７ｅ内の燃料が矢
指方向αにチェックボール１７ｉを押し動かす。このよ
うにして、第１の管状通路１７ｅから第２の管状通路１
７ｆへ向かう燃料の流れが許容されることで噴射孔１７
ａより霧状の燃料が噴射され、噴射通路１０１ｃを通じ
て排気ポート４０ａ内に到達する。排気ポート４０ａ内
に到達した霧状の燃料は、排気ポート４０ａ内において
矢指β方向に流動する高温の排気中で速やかに気化さ
れ、拡散しつつ排気系４０下流の触媒４１に移送される
こととなる。

【００６１】ここで、液体の燃料は高温条件下でより速
やかに気化するため、燃料添加ノズル１７から一旦噴射
された燃料は、排気系４０（排気ポート４０ａ）内で高
温の排気に晒されるのが好ましい。これに対し、燃料添
加ノズル１７自体が高温になると、その内部を流通する
燃料が炭化して通路内面に堆積したり、スプリング１７
ｊが劣化し易くなる。とくに、従来の技術において説明
したように、燃料添加ノズルを介して排気系内に燃料
（還元剤）を噴射供給するにあたり、還元剤の噴射口が
排気流路に直接晒される装置構造、例えば燃料添加ノズ
ルの先端部を排気系内に突出させる装置構成を採用した
場合には、燃料添加ノズル１７の温度上昇が顕著にな
る。

【００６２】この点、本実施の形態にかかるエンジン１
００では、排気ポート４０ａ内を流動する排気に含まれ
る熱は壁１０２に阻まれるため、燃料添加ノズル１７の
先端部１７ｃ底面に直接伝わることはほとんどない。ま
た、噴射孔１７ａ及び同噴射孔１７ａの形成される先端
部１７ｃの斜面も、排気ポート４０ａの内部空間と連通
してはいるものの、噴射通路１０１ｃを介することで、
高温の排気流（熱風）からの受熱量は低減される。さら
に、排気ポート４０ａ内の排気から噴射通路１０１ｃや
壁１０２に伝わる熱や、わずかながら燃料添加ノズル１
７の先端部１７ｃに吸収された熱は、先端部１７ｃ及び
シリンダヘッド１００ａの間隙等を通じてガスケット１
７ｄに移動し、さらにウォータジャケット１１０内の冷
却水に吸収される。

【００６３】すなわち、排気ポート４０ａに対する燃料
添加ノズル噴射ノズル１７の露呈部分を覆う構造体をな
す通路１０１ｃや壁１０２による受熱量の低減作用と、
熱伝導率の高いガスケット１７ｄを介する冷却水への放
熱作用とが相乗的に機能することにより、燃料添加ノズ
ル１７（とくにその先端部１７ｃ）の温度上昇が好適に
抑制される。

【００６４】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、燃料添加ノズル１７の一部を排気ポート４０ａ内面
から突出させることなく内面から埋没させることで、燃
料添加ノズル１７にとっては排気ポート内を流動する高
温の排気を直接受けることがなくなる。さらに壁１０２
の存在で、燃料添加ノズル１７の受熱量は一層低減され
ることとなる。

【００６５】よって、燃料添加ノズル１７の内部通路、
とくに先端部１７内の内部通路や噴出孔に滞留する燃料
を炭化させ、当該部位に詰まりを発生させたり、燃料添
加ノズル１７内において弁構造の構成要素をなすスプリ
ング１７ｊを劣化させ、その開弁圧を低下させることも
ない。また、排気ポート４０ａ内面から突き出した燃料
添加ノズル１７の一部が排気ポート４０ａ内の排気の流
れに乱れを生じさせる懸念もない。

【００６６】しかも、噴射孔１７ａ及び排気ポート４０
ａ間を連通する噴射通路１０１ｃによって、噴射孔１７
ａを通じて霧化されつつ排気ポート４０ａ内に噴射供給
される燃料の進路および形態は好適に確保される。

【００６７】また、ノズルシート１０３（ガスケット１
７ｄ）と排気ポート４０ａ内面とが十分近接し、また同
じくノズルシート１０３（ガスケット１７ｄ）とウォー
タジャケット１１０とが十分近接する構造により、排気
ポート４０ａ内を流動する排気に含まれる熱が、燃料添
加ノズル１７（とくにその先端部１７ｃ）に吸収される
ことなく、また吸収された場合であれ、熱伝導性の高い
ガスケット１７ｄを介して効率的にウォータジャケット
１１０内の冷却水に逃がされ、燃料添加ノズル１７（と
くにその先端部１７ｃ）の温度上昇が好適に抑制される
ようになる。

【００６８】従って、所望量の燃料を、所望のタイミン
グで排気ポート４０ａに噴射供給する燃料添加ノズル１
７の機能が、好適に確保され、且つその耐久性も向上す
るようになる。

【００６９】なお、噴射通路１０１ｃや壁１０２の形状
を、例えば図５において示す噴射通路１０１ｃや壁１０
２ａのように変形させてもよい。すなわち、壁１０２ａ
の壁面を壁１０２の壁面に比し小さなものとすること
で、噴射通路１０１ｃの通路空間を噴射通路１０１ｃの
通路空間に比して大きく形成する。

【００７０】このような構成によれば、燃料添加ノズル
１７の先端部１７ｃのうち排気ポート４０ａに露呈され
る部位は大きくなり、当該先端部１７ｃと排気との接触
面（先端部１７の受熱面）はやや増大するものの、同先
端部１７ｃからの放熱効率は高くなり、燃料添加ノズル
１７（とくにその先端部１７ｃ）の温度上昇の抑制機能
は十分に確保される。すなわち、図３或いは図４に示す
構造によるものと、同等若しくはこれに準ずる効果を奏
することができる。また、取り付け穴１０１を形成すべ
くシリンダヘッド１００ａを加工するにあたり、その加
工容易性はむしろ向上することとなる。（第２の実施の形態）次に、本発明にかかる内燃機関の
排気浄化装置を、ディーゼルエンジンシステムに適用し
た第２の実施の形態について先の第１の実施の形態と異
なる点を中心に説明する。

【００７１】なお、当該第２の実施の形態にあって、適
用対象とするエンジン１の構成、およびＥＣＵ８０のハ
ードウエア構成について、その基本構成は、先の第１の
実施の形態で図１において説明したものとほぼ同様であ
る。よって、同第１の実施の形態において適用すること
としたものと同等の構成および機能を有する構成部材に
ついては、同一の符号を付し、それらに関するここでの
重複する説明は割愛する。

【００７２】図６は、本実施の形態にかかるエンジンに
ついて、そのシリンダヘッドに取り付けられた燃料添加
ノズルの主要内部構造をその周辺部位とともに示す断面
図であり、先の図４と同様、燃料添加ノズルが排気ポー
トに向かって燃料を噴射供給している状態を示す。

【００７３】同図６に示すように、本実施の形態にかか
るエンジンでは、先の第１の実施の形態のおいてシリン
ダヘッド１００ａに形成された取り付け穴１０１に替
え、シリンダヘッド１００ｂの頂面から排気ポート４０
ａに向かって、相対的に径の大きな筒状孔１０４ａと小
さな径の筒状孔１０４ｂがほぼ同一軸方向に連続して形
成されることにより、貫通孔（取り付け孔）１０４が形
成される。

【００７４】筒状孔１０４ａと筒状孔１０４ｂとの境界
には、第１の実施の形態と同様のノズルシート１０３が
形成される。また、取り付け孔１０４のうち筒状孔１０
４ａの排気ポート４０ａ側端部から筒状孔１０４ｂの開
口端に亘る内面形状と、ほぼ一致する外形を有し、取り
付け孔１０４の排気ポート４０ａ側開口端を概ね閉塞す
るキャップ１７ｋが設けられる。キャップ１７ｋは、ガ
スケット１７ｄの装着された燃料添加ノズル１７の先端
部１７ｃに嵌着され、先端部１７ｃのうち同ガスケット
１７ｄから突出した部分を、噴射孔１７ａの形成される
斜面のみ露呈させたかたちで覆うことになる。キャップ
１７ｋもガスケット１７ｄと同じく、銅或いは銅の合金
等のように、シリンダヘッド１００ａや燃料添加ノズル
１７に比べて相対的に高い熱伝導性を有する材質から形
成される。

【００７５】なお、本実施の形態においても、ノズルシ
ート１０３外縁のうちウォータジャケット１１０への最
近接位置を点Ｐとしたとき、燃料添加ノズル１７の軸心
に向かう対向面１１０ａの投影面（範囲）ｄ内に点Ｐが
含まれるように、ノズルシート１０３及びウォータジャ
ケット１１０相互間の配置が設定されている。ここで、
投影面（範囲）ｄ内には、ガスケット１７ｄの外周面、
およびキャップ１７ｋの外周面のうち少なくとも筒状孔
１０４ａの内周面に対向する部分であって、ウォータジ
ャケット１１０に対向する部位が概ね含まれることとな
るのが好ましい。

【００７６】以上のように、先の第１の実施の形態にお
ける壁１０２に替え、燃料添加ノズル１７の先端部１７
ｃをキャップ１７ｋにより覆う構成を適用した当該第２
の実施の形態によっても、第１の実施の形態と同様、燃
料添加ノズル１７の一部を排気ポート４０ａ内面から突
出させることなく内面から埋没させることで、燃料添加
ノズル１７にとっては排気ポート内を流動する高温の排
気を直接受けることがなくなる。

【００７７】また、排気ポート４０ａから燃料添加ノズ
ル１７に向かう熱にとって、他部位（ウォータジャケッ
ト）への逃げ道として効率的に機能するキャップ１７ｋ
の存在で、冷却水への放熱作用が一層増し、燃料添加ノ
ズル１７の受熱量は好適に低減されることとなる。

【００７８】よって、燃料添加ノズル１７の内部通路、
とくに先端部１７ｃ内の内部通路や噴出孔に滞留する燃
料を炭化させ、当該部位に詰まりを発生させたり、燃料
添加ノズル１７内において弁構造の構成要素をなすスプ
リング１７ｊを劣化させ、その開弁圧を低下させること
もない。また、排気ポート４０ａ内面から突き出した燃
料添加ノズル１７の一部が排気ポート４０ａ内の排気の
流れに乱れを生じさせる懸念もない。

【００７９】さらに、ノズルシート１０３（ガスケット
１７ｄ）と排気ポート４０ａ内面とが十分近接し、また
同じくノズルシート１０３（ガスケット１７ｄ）とウォ
ータジャケット１１０とが十分近接する構造により、排
気ポート４０ａ内を流動する排気に含まれる熱が、燃料
添加ノズル１７（とくにその先端部１７ｃ）に吸収され
ることなく、また吸収された場合であれ、熱伝導性の高
いキャップ１７ｋおよびガスケット１７ｄを介して効率
的にウォータジャケット１１０内の冷却水に逃がされ、
燃料添加ノズル１７（とくにその先端部１７ｃ）の温度
上昇が好適に抑制されるようになる。

【００８０】従って、所望量の燃料を、所望のタイミン
グで排気ポート４０ａに噴射供給する燃料添加ノズル１
７の機能が、好適に確保され、且つその耐久性も向上す
るようになる。

【００８１】なお、図７に示すように、ガスケット１７
ｄを除外し、キャップ１７ｋのみを適用して、排気ポー
ト４０ａ内の排気から燃料添加ノズル１７（とくにその
先端部１７ｃ）への熱伝導を抑制する一方、当該先端部
１７ｃ周辺の熱をウォータジャケット１１０内の冷却水
に放熱する機能を担わせることとしてもよい。（第３の実施の形態）次に、本発明にかかる内燃機関の
排気浄化装置を、ディーゼルエンジンシステムに適用し
た第３の実施の形態について先の第１の実施の形態と異
なる点を中心に説明する。

【００８２】なお、当該第３の実施の形態にあっても、
適用対象とするエンジン１の構成、およびＥＣＵ８０の
ハードウエア構成について、その基本構成は、先の第１
の実施の形態で図１において説明したものとほぼ同様で
ある。よって、同第１の実施の形態において適用するこ
ととしたものと同等の構成および機能を有する構成部材
については、同一の符号を付し、それらに関するここで
の重複する説明は割愛する。

【００８３】図８は、本実施の形態にかかるエンジンに
ついて、そのシリンダヘッドに取り付けられた燃料添加
ノズルの主要内部構造をその周辺部位とともに示す断面
図であり、先の図４と同様、燃料添加ノズルが排気ポー
トに向かって燃料を噴射供給している状態を示す。

【００８４】同図８に示すように、本実施の形態におい
ては、エンジンのシリンダヘッド１００ｃに形成される
ウォータジャケット１１１が燃料添加ノズル１７の取り
付け穴１０５に連通し、取り付け穴１０５に嵌装された
燃料添加ノズル１７の胴部１７ｂの外周面がウォータジ
ャケット１１１内壁の一部をなす。

【００８５】燃料添加ノズル１７の胴部１７ｂ外周面と
取り付け穴１０５の内周面との間隙には、ウォータジャ
ケット１１１の内壁をなす部位を挟んで一対のＯリング
１８，１９が環装され、シリンダヘッド１００ｃの頂面
側或いは排気ポート４０ａ側への冷却水の漏出を封止す
る。

【００８６】上記のような構成によれば、燃料添加ノズ
ル１７内の全体、或いは局部を、燃料添加ノズル１７の
胴部１７ｂの外周面から効率的に強制冷却することがで
きるようになる。

【００８７】なお、ウォータジャケットの通路構造およ
び燃料添加ノズル１７との位置関係は、上記各実施の形
態において示したウォータジャケット１１０のように、
燃料添加ノズル１８の片側の周面近傍に形成されるもの
に限らず、両側の周面近傍に形成されるものや、全周面
を取り巻くように形成されるものであってもよい。ま
た、上記第３の実施の形態において示したウォータジャ
ケット１１１のように、ウォータジャケットが燃料添加
ノズル１７の片側の周面の一部を内壁として形成される
ものに限らず、ウォータジャケット内を燃料添加ノズル
が貫通する構造若しくは両者の位置関係を適用してもよ
い。

【００８８】また、上記各実施の形態において適用する
こととしたガスケット１１ｄや、上記第２の実施の形態
において適用することとしたキャップ１１ｋの構成材料
は、銅やその合金に限らず、シリンダヘッドや燃料添加
ノズルの材質よりある程度以上熱伝導性（率）が高く、
所定の強度や耐久性を有するものであれば、他の材料で
あっても構わない。（第４の実施の形態）次に、本発明にかかる内燃機関の
排気浄化装置を、ディーゼルエンジンシステムに適用し
た第４の実施の形態について先の第１の実施の形態と異
なる点を中心に説明する。

【００８９】なお、当該第４の実施の形態にあっても、
適用対象とするエンジン１の構成、およびＥＣＵ８０の
ハードウエア構成について、その基本構成は、先の第１
の実施の形態で図１において説明したものとほぼ同様で
ある。よって、同第１の実施の形態において適用するこ
ととしたものと同等の構成及び機能を有する構成部材に
ついては、同一の符号を付し、それらに関するここでの
重複する説明は割愛する。

【００９０】本実施の形態にかかるエンジンにも、第１
の実施の形態にかかるエンジン（図２参照）と同様、そ
のシリンダヘッド内に貫通形成された排気ポートに噴射
孔を向けた燃料添加ノズルが取り付けられている。

【００９１】図９（ａ）及び図９（ｂ）は、本実施の形
態にかかるエンジンについて、そのシリンダヘッドに取
り付けられた燃料添加ノズルの一部を、その周辺部位の
断面構造とともに示す一部断面図である。ここで、図９
（ａ）は、燃料添加ノズルが排気ポートに向かって燃料
を噴射していない状態を示し、図９（ｂ）は、燃料添加
ノズルが排気ポートに向かって燃料を噴射している状態
を示す。また図９（ｂ）おいては、燃料添加ノズルにつ
いて、その一部（噴射孔近傍）を断面構造として示す。

【００９２】燃料添加ノズル１７’は、円柱形状からな
る胴部１７ｂ’と、この胴部１７ｂ’より小さな外径を
有する形状からなる先端部１７ｃ’とが、同一軸に沿っ
て連なった形状を有する。そして先端部１７ｃ’には、
排気ポート４０ａの下流方向に向かって）底面から側周
面に向かうように噴射孔１７ａ’の開口部が形成されて
いる。また、燃料添加ノズル１７’は、その先端部１７
ｃ'外周に、胴部１７ｂ’の外径とほぼ同等の外径、先
端部１７ｃ’の外径よりやや大きな内径を有する環状の
皿形バネ座金１７ｍを環装した状態で取り付け穴１０
１’に嵌入される。

【００９３】取り付け穴１０１’の奥部にあたる有底の
筒状孔１０１ｂ’には、排気流路の下流方向に向かうか
たちで排気ポートに連通する噴射通路１０１ｃ’が形成
されている。燃料添加ノズル１７’の噴射孔１７ａ’
は、当該燃料添加ノズル１７’が取り付け穴１０１’に
嵌入された状態において、噴射通路１０１ｃ’を介し排
気ポート４０ａに直面する。

【００９４】すなわち、燃料添加ノズル１７’は、その
先端部１７ｃ’底面と排気ポート４０ａ内面との間にあ
る程度の肉厚を有する壁１０２’（構造体）を隔ててシ
リンダヘッド１００ｄに埋設された状態にあり、且つ、
同シリンダヘッド１００ｄに形成された噴射通路１０１
ｃ’を通じて先端部１７ｃ’の噴射孔１７ａ’を排気ポ
ート４０ａと連通させる構成を有する。

【００９５】ここで、燃料添加ノズル１７’の先端部１
７ｃ’を取り巻く壁１０２’や噴射通路１０１ｃ’に
は、排気ポート４０ａから燃料添加ノズル１７’への排
気の巻き込み、壁１０２’自体の強度、加工容易性とい
った観点から、以下のような構成が採用されている。

【００９６】すなわち、排気ポート４０ａの内壁のう
ち、燃料添加ノズル１７’の先端部１７ａ’直下に位置
する部位は緩やかに隆起し、凸部Ｒ１を形成する。ま
た、燃料添加ノズル１７’の噴射孔１７ａ’前方（燃料
の噴射方向前方）に位置する部位は緩やかに窪み、凹部
Ｒ２を形成する。凸部Ｒ１及び凹部Ｒ２双方の境界に
は、平面（境界面）１０２ｃが形成され、燃料添加ノズ
ル１７’の噴射孔１７ａ’と中心軸を共有する噴射通路
１０１ｃ’が取り付け穴１０１’（噴射孔１７ａ’の開
口部）まで貫通形成されている。また、凸部Ｒ１及び凹
部Ｒ２を境界面１０２ｃに向かってみた平面図に相当す
る図１０を併せ参照して明らかなように、凸部Ｒ１及び
凹部Ｒ２の表面は、いずれも滑らかな曲面（概ね半円形
状）をなす。

【００９７】図１１（ａ）及び図１１（ｂ）は、先の図
９のXI-XI断面を示す平面図であり、とくに図１１
（ａ）は燃料添加ノズルが排気ポートに向かって燃料を
噴射していない状態、図１１（ｂ）は、燃料添加ノズル
が排気ポートに向かって燃料を噴射している状態を示
す。

【００９８】同図１１（ａ），（ｂ）に示すように、燃
料添加ノズル１７’から噴射される霧状燃料にとって、
噴射孔１７ａ’の開口部から噴射通路１０１ｃ’、排気
ポート４０ａ内の通路空間にかけて、十分に広い経路が
確保されている。

【００９９】このように、滑らかな表面形状をなす凸部
Ｒ１及び凹部Ｒ２を連ね、その境界面に噴射通路１０１
ｃ’の開口端を設ける構成により、噴射通路１０１ｃ’
が排気ポート４０ａ内壁の奥部に引き込まれ、壁１０
２’が比較的肉厚に形成され、十分な強度が保証される
ばかりでなく、噴射孔１７ａ’を介して排気ポート４０
ａ内の通路空間に向かう噴霧の通路面積（例えば噴射通
路１０１ｃ’の通路面積）にも、十分な大きさを確保す
ることができる。また、凸部Ｒ１及び凹部Ｒ２の表面が
曲面形状（半円形状）であることから、乱流の発生も好
適に抑制されるようになる。さらに、噴射通路１０１
ｃ’の形成は、例えばドリル加工のみによって、簡易且
つ容易に行うことができ、また、その工程に関しとりわ
け高い加工精度が要求されることもない。すなわち、製
造コストの面においても優位な構成であるといえる。

【０１００】なお、本実施の形態にかかる燃料添加ノズ
ル１７’及び同ノズルが取り付けられるシリンダヘッド
１００ｄの構成において、皿形バネ座金１７ｍを設ける
こととした位置には、この皿形バネ座金１７ｍに替え、
又はこれに加え、先の第１の実施の形態と同様の性質を
有するガスケット１７ｄを装着することとしてもよい。
この場合、シリンダヘッド１００ｄ内のガスケット１７
ｄ近傍には、ウォータジャケットを形成するのが好まし
い（図２参照）。

【０１０１】また、上記第１〜第４の実施の形態におい
ては、燃料タンクからコモンレール１２へ燃料を供給す
るサプライポンプ１１を用いて、サプライポンプ１１の
汲み上げた燃料の一部を排気系４０内に添加供給する装
置構成を適用することとした。しかし、こうした装置構
成に限らず、例えば添加燃料を燃料タンク、或いは他の
燃料（還元剤）供給源から供給する独立した供給系を備
える装置構成を適用してもよい。

【０１０２】また、上記各実施の形態においては、燃料
の排気系への添加にあたり、添加燃料通路Ｐ２を介して
供給される燃料の圧力を調量弁１６によって制御し、そ
の圧力制御によって燃料添加ノズル１７の開閉弁動作を
制御する構成を適用している。これに対し、例えば燃料
噴射弁１３のように、ＥＣＵ８０による通電を通じて直
接開閉弁動作を制御される電磁弁等を燃料添加を行う噴
射弁として適用してもよい。

【０１０３】また、上記各実施の形態においては、本発
明の排気浄化装置を内燃機関としての直列４気筒のディ
ーゼルエンジン１００に適用することとしたが、希薄燃
焼を行うガソリンエンジンにも好適に本発明を適用する
ことができる。また、直列４気筒の内燃機関に限らず、
搭載気筒数の異なる内燃機関にも本発明を適用すること
はできる。

【０１０４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
還元剤の熱変性によって生じる還元剤噴射ノズルの噴口
や内部通路における詰まりや、同還元剤噴射ノズル内部
の弁構造等の劣化が好適に抑制される。よって、所望タ
イミングで所望量の還元剤を噴射供給する同還元剤噴射
ノズルの機能が、高精度に且つ、長期に亘って保持され
るようになる。

【０１０５】また、還元剤噴射ノズルが排気ポート内に
露出されないため、排気の熱が同還元剤噴射ノズルに直
接伝導することがなく、同還元剤噴射ノズル内部の温度
上昇が好適に抑制されるようになる。また、同還元剤添
加ノズルの先端部が同排気ポート内に突出する等して排
気の流れが乱されることもなく、同排気ポート内の排気
の流れも安定した状態に保持される。

【０１０６】また、排気ポートを形成する外郭部材の材
質に比して高い熱伝導率の材質から形成される昇温抑制
手段の一部が、同排気ポートから前記還元剤噴射ノズル
の外縁に向かう熱を効率的に吸収して周囲へ逃がすこと
により、同還元剤噴射ノズルの吸熱量が好適に低減され
る。

【０１０７】また、前記通路内の冷却媒体が、前記還元
剤噴射ノズル若しくはその周囲の熱を、前記高い熱伝導
率の材質から形成される部位を介して好適に吸収するよ
うになり、同還元剤噴射ノズルの昇温が好適に抑制され
る。

【０１０８】また、還元剤噴射ノズル内の全体、或いは
局部を、その外周面から効率的に冷却することができる
ようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態にかかるディーゼル
エンジンシステムを示す概略構成図。

【図２】同実施の形態にかかるエンジンのシリンダヘッ
ドに取り付けられた燃料添加ノズルを、その周辺部の断
面構造とともに概略的に示す一部断面図。

【図３】図２の一部を拡大するとともに、燃料添加ノズ
ル１７についてはその内部構造を詳しく示す断面図。

【図４】同実施の形態において、シリンダヘッドに取り
付けられた燃料添加ノズルが排気ポートに向かって燃料
を噴射している状態を示す断面図。

【図５】同実施の形態の変形例において、シリンダヘッ
ドに取り付けられた燃料添加ノズルが排気ポートに向か
って燃料を噴射している状態を示す断面図。

【図６】本発明の第２の実施の形態において、シリンダ
ヘッドに取り付けられた燃料添加ノズルが排気ポートに
向かって燃料を噴射している状態を示す断面図。

【図７】同実施の形態の変形例において、シリンダヘッ
ドに取り付けられた燃料添加ノズルが排気ポートに向か
って燃料を噴射している状態を示す断面図。

【図８】本発明の第３の実施の形態において、シリンダ
ヘッドに取り付けられた燃料添加ノズルが排気ポートに
向かって燃料を噴射している状態を示す断面図。

【図９】本発明の第４の実施の形態において、シリンダ
ヘッドに取り付けられた燃料添加ノズルの一部を示す側
面図。

【図１０】同実施の形態において、燃料添加ノズルの取
り付け部位である排気ポート内壁の一部を、燃料添加ノ
ズルの噴射孔に向かってみた正面図。

【図１１】図９のXI-XI断面図。

【符号の説明】

１００エンジン（内燃機関）１０燃料供給系１１サプライポンプ１２コモンレール１３燃料噴射弁１４遮断弁１６調量弁１７燃料添加ノズル（還元剤噴射ノズル）１７ａ噴射孔１７ｂ胴部１７ｃ先端部１７ｄガスケット（昇温抑制手段の一部）１７ｅ，１７ｆ，１７ｇ，１７ｈ管状通路１７ｉチェックボール１７ｊスプリング１７ｋキャップ（昇温抑制手段の一部）１７ｍ皿形バネ座金２０燃焼室３０吸気系３１インタークーラ３２スロットル弁４０排気系４０ａ排気ポート４０ｂ排気マニホールド４０ｃ触媒上流側通路４１吸蔵還元型ＮＯｘ触媒（還元触媒）４２触媒ケーシング５０ターボチャージャ５１シャフト５２排気側タービンホイール５３吸気側タービンホイール６０ＥＧＲ通路６１ＥＧＲ弁６２ＥＧＲクーラ７０レール圧センサ７１燃圧センサ７２エアフロメータ７３空燃比センサ７４排気温センサ７５アクセル開度センサ７６クランク角センサ８０電子制御装置（ＥＣＵ）８１中央処理装置（ＣＰＵ）８２読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）８６外部入力回路８７外部出力回路８８双方向性バス１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄシリンダヘ
ッド１０１，１０５取り付け穴１０１ａ筒状孔１０１ｂ有底の筒状孔１０１ｃ，１０１ｄ噴射通路（還元剤導入通路）１０２，１０２ａ壁（昇温抑制手段の一部）１０３ノズルシート１０４取り付け孔１０４ａ，１０４ｂ筒状孔１１０，１１１ウォータジャケット（冷却媒体の通
路）１１０ａ対向面Ｐ１機関燃料通路Ｐ２添加燃料通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者増田道彦愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内 (72)発明者秋山忠史愛知県豊田市トヨタ町１番地トヨタ自動車株式会社内Ｆターム(参考） 3G024 AA11 CA05 DA02 DA18 DA25 FA00 3G091 AA10 AA11 AA17 AA18 AA28 AB06 BA04 BA05 BA14 BA15 BA19 CA13 CA18 CB02 CB07 CB08 DA01 DA02 DB10 EA00 EA01 EA05 EA07 EA17 EA31 EA34 FB03 GB01X GB02W GB03W GB04W GB05W GB06W GB10W GB16X HA37 HB03 HB05 HB06 4D048 AA06 AB02 AB07 AC02 BA02X BA03X BA14X BA15X BA18X BA30X BA41X CC27 CC52 CC54 CC61 CC63 DA01 DA10 DA13 DA20 EA04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気ポートを形成する外郭部
材に設けられ、該排気ポート内に還元剤を噴射する還元
剤噴射ノズルを有してなる内燃機関の排気浄化装置にお
いて、前記還元剤噴射ノズルの噴射口から内部に亘って形成さ
れる還元剤の通路の昇温を抑制する昇温抑制手段を備え
ることを特徴とする内燃機関の排気浄化装置。
【請求項２】前記昇温抑制手段は、前記外郭部材の一
部をなす構造体であって、前記排気ポートに対する前記
還元剤噴射ノズルの露呈部分の少なくとも一部を覆うと
ともに、前記還元剤噴射ノズルの噴射口及び前記排気ポ
ート間を連通する通路を形成する構造体を備えることを
特徴とする請求項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項３】前記昇温抑制手段は、少なくともその一
部が、前記排気ポートを形成する外郭部材の材質に比し
て高い熱伝導率の材質から形成され、前記還元剤噴射ノ
ズル外面の少なくとも一部を覆うことを特徴とする請求
項１記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項４】前記昇温抑制手段は、前記排気ポートを
形成する外郭部材の材質に比して高い熱伝導率の材質か
ら形成される部位の近傍に、冷却媒体の通路を備え、前
記高い熱伝導率の材質から形成される部位の包含する熱
を前記冷却媒体に吸収させることを特徴とする請求項１
又は３記載の内燃機関の排気浄化装置。
【請求項５】前記昇温抑制手段は、前記還元剤噴射ノ
ズル外周面の一部が通路内壁の一部をなして形成される
冷却媒体の通路を有してなることを特徴とする請求項１
〜４の何れかに記載の内燃機関の排気浄化装置。