JP2003083055A

JP2003083055A - 排気浄化装置

Info

Publication number: JP2003083055A
Application number: JP2001276315A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Yamamoto; 義久山本
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2001-09-12
Filing date: 2001-09-12
Publication date: 2003-03-19
Anticipated expiration: 2021-09-12
Also published as: DE10241697B4; DE10241697A1; JP3888519B2

Abstract

(57)【要約】【課題】不純物の付着ならびに還元剤の噴射特性の変
化が低減され、ＮＯｘの還元を促進する排気浄化装置を
提供する。【解決手段】ノズル部４０のノズルボディには、排気
管の中心軸方向へ延伸する胴部４３が形成されている。
胴部４３には、排気流れ下流側に開口する凹部４４が形
成され、凹部４４の底４４１に還元剤が導入されるノズ
ルサック４５と連通する噴孔４６が連通している。凹部
４４は排気流れ下流側に開口しているため、還元剤は噴
孔４６から排気の流れに沿って下流方向へ噴射される。
排気管を流れる排気は、胴部４３により流れが阻害され
るため、凹部４４の開口側への排気の回り込みは低減さ
れる。また、凹部４４の底４４１に噴孔４６が開口して
いるため、噴孔４６およびその周囲への排気の侵入が低
減される。そのため、噴孔４６およびその周囲への不純
物の付着、堆積ならびに還元剤の噴射特性の変化が低減
される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関（以下、
内燃機関を「エンジン」という。）から排出される排気
を浄化する排気浄化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、特開平６−２６３２８号公報、
特開平１０−２１２９３１号公報および米国特許第６１
９２６７７号に開示されているように、ディーゼルエン
ジンなどのエンジンから排出される排気に含まれる窒素
酸化物（ＮＯｘ）を除去するため、エンジンの排気系に
設置されているＮＯｘ触媒の入口側に還元剤を添加導入
する排気浄化システムが公知である。還元剤としては、
炭化水素系の還元剤が用いられ、ディーゼルエンジンの
場合、燃料である軽油を還元剤として用いることができ
る。エンジンの排気系に設置される排気浄化システム
は、上述のＮＯｘ触媒、ならびにＮＯｘ触媒の上流側に
設置され還元剤である燃料を導入する排気浄化装置を備
えている。従来、排気浄化装置は、供給される電力に応
答して駆動される電磁弁、燃料が供給される燃料配管、
ならびに燃料が噴射されるノズル部などから構成されて
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような排気浄化システムに適用される排気浄化装置は、
排気系を流れる排気へ還元剤を噴射するため、ノズル部
は高温の排気に長期間晒される。排気中には粒子状物質
や未燃焼の炭化水素などの固形成分が含まれており、そ
れらの不純物はノズル部に付着し長期間の使用により堆
積する。ノズル部に不純物が堆積すると、ノズル部の噴
孔が閉塞され、噴孔から噴射される還元剤の噴射特性が
変化するおそれがある。還元剤の噴射特性が変化する
と、ＮＯｘ触媒においてＮＯｘが適正に還元されず、大
気中へ放出されるＮＯｘの増大を招くおそれがある。

【０００４】そこで、本発明の目的は、不純物の付着な
らびに還元剤の噴射特性の変化が低減され、ＮＯｘの還
元を促進する排気浄化装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
排気浄化装置によると、導入部から導入された還元剤は
ノズル部の噴孔から排気系の排気が流れる方向へ噴射さ
れる。すなわち、ノズル部の噴孔からは排気の流れの下
流方向へ還元剤が噴射される。そのため、ノズル部の噴
孔は、排気の流れに正対せず、ノズル部は排気の流れに
直接晒されにくい。また、噴孔は排気の流れに正対して
いないため、排気に含まれる不純物が噴孔の周囲へ付着
および堆積することを低減できる。したがって、噴孔か
ら噴射される還元剤の噴射特性の変化を低減することが
できる。さらに、還元剤の噴射特性の変化が低減される
ことにより、ＮＯｘ触媒へ流入する排気に混合される還
元剤を適正な量に調整することができ、ＮＯｘ触媒によ
るＮＯｘの還元を促進することができる。

【０００６】本発明の請求項２または３記載の排気浄化
装置によると、噴孔は排気に直接晒されにくい。そのた
め、噴孔の周囲への不純物の付着および堆積を低減する
ことができる。本発明の請求項４記載の排気浄化装置に
よると、ノズル部には噴孔の還元剤出口側が開口する凹
部が形成されている。すなわち、噴孔はノズル部の外周
部に開口せず、凹部の底に開口している。そのため、噴
孔は排気に直接晒されにくく、噴孔の周囲への不純物の
付着および堆積を低減することをができる。

【０００７】本発明の請求項５記載の排気浄化装置によ
ると、ノズル部は噴孔の還元剤出口側へいくにつれて、
すなわち排気の下流側ほど断面積が大きくなっている。
そのため、ノズル部の周囲の排気の流れが阻害され、噴
孔の周囲へ回り込む排気の流量が低減される。これによ
り、噴孔を排気に晒されにくくすることができる。

【０００８】本発明の請求項６記載の排気浄化装置によ
ると、ノズル部は噴孔が形成されている板部材を有して
いる。板部材に噴孔を形成することにより、還元剤を噴
射する方向の異なる多数の噴孔を容易に形成することが
できる。また、噴孔の全長が短縮されるため、噴射後に
残留する還元剤が低減され、還元剤との親和性の高い不
純物が噴孔の周囲へ付着することを低減できる。

【０００９】本発明の請求項７または８記載の排気浄化
装置によると、噴孔の形状または数は選択可能であるた
め、適用されるエンジンの特性に合わせて適切な形状の
噴孔を形成することができる。本発明の請求項９記載の
排気浄化装置によると、噴孔の入口側には還元剤に旋回
力を付与することができる。そのため、還元剤の微粒化
による排気との混合が促進されるだけでなく、噴孔の内
部における還元剤の旋回力により、噴孔の内部または噴
孔の周囲に付着した不純物を除去することができる。

【００１０】本発明の請求項１０記載の排気浄化装置に
よると、ノズル部を断熱材で形成することにより、ノズ
ル部が排気から断熱され、残留燃料による不純物の付着
および堆積を低減することができる。本発明の請求項１
１、１２または１３記載の排気浄化装置によると、ノズ
ル部をコーティングすることにより、ノズル部あるいは
噴孔の周囲への不純物の付着および堆積を低減すること
ができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を示す
複数の実施例を図面に基づいて説明する。（第１実施例）本発明の第１実施例による排気浄化装置
を適用したディーゼルエンジンの排気浄化システムを図
２に示す。本実施例では、４気筒のディーゼルエンジン
に本発明の排気浄化装置を適用し、排気浄化装置を排気
管の軸に垂直に搭載した例について説明する。

【００１２】図２に示すように、排気浄化システム１
は、主に排気浄化装置１０、ＮＯｘ触媒２および還元剤
供給装置３から構成されている。排気浄化装置１０は、
ディーゼルエンジン５の排気系を構成する排気管６に搭
載され、排気管６を流れる排気に還元剤を噴射する。排
気浄化装置１０は、排気管６のＮＯｘ触媒２入口側に設
置されている。なお、図示しない過給器を備えるディー
ゼルエンジンの場合、排気浄化装置１０は排気管６の途
中に設置される過給器の入口側または出口側のいずれに
設置してもよい。

【００１３】排気系は、前述の排気管６と、排気管６か
らディーゼルエンジン５の各気筒５ａに分岐している排
気マニホールド６ａとから構成されている。排気管６に
は、排気の流れ方向に排気浄化装置１０およびＮＯｘ触
媒２が順に設置されている。

【００１４】排気浄化装置１０は、ＥＣＵ７からの指令
により還元剤の噴射を断続する。ＥＣＵ７には、ディー
ゼルエンジン５に設置されている各種のセンサから、吸
気流量、吸気圧、ディーゼルエンジン５の回転数および
アクセル開度などの各種の情報が入力される。ＥＣＵ７
は、入力された情報からディーゼルエンジン５の各気筒
５ａに噴射される燃料の噴射量を制御するとともに、排
気浄化装置１０を制御する。ＥＣＵ７ではディーゼルエ
ンジン５の回転数およびアクセル開度などに相関するＮ
Ｏｘ排出量が算出され、算出したＮＯｘ排出量に基づい
てＥＣＵ７は排気浄化装置１０から噴射される還元剤の
噴射量および噴射時期を設定する。そして、ＥＣＵ７
は、設定された還元剤の噴射量および噴射時期に基づい
て、排気浄化装置１０を制御する。

【００１５】ＮＯｘ触媒２には、例えばＰｔやＰｄなど
の貴金属系の活性成分がセラミックスあるいは金属酸化
物などの担体に担持された触媒が使用される。ＮＯｘ触
媒２は、例えばモノリスタイプまたはペレッタイプに成
形されている。還元剤供給装置３は、図示しない還元剤
タンクおよび給送ポンプ、ならびに給送管８を有してい
る。還元剤供給装置３は、還元剤タンクに蓄えられてい
る還元剤を排気浄化装置１０へ供給する。還元剤タンク
に蓄えられている還元剤は給送ポンプにより給送管８を
経由して排気浄化装置１０へ供給される。還元剤として
は、炭化水素系の還元剤が使用され、本実施例の場合、
ディーゼルエンジン５の燃料である軽油が還元剤として
使用される。

【００１６】次に、排気浄化装置１０について詳細に説
明する。本実施例による排気浄化装置１０は、図１に示
すように開閉弁、駆動手段、保持搭載部およびノズル部
４０から構成されている。開閉弁は、弁部材１１および
弁ボディ１２を有し、ノズル部４０からの還元剤の噴射
を断続する。弁部材１１には外周に当接部１１ａが形成
されており、当接部１１ａは弁ボディ１２の内周に形成
されている弁座部１２ａと当接可能である。当接部１１
ａが弁座部１２ａから離座することにより還元剤の流れ
が開放され、当接部１１ａが弁座部１２ａへ着座するこ
とにより還元剤の流れが閉塞される。

【００１７】駆動手段は、弁部材１１を駆動し、コイル
１３、ステータ１４、ステータハウジング１５およびコ
ア１６を有している。コイル１３は、ステータ１４およ
びステータハウジング１５に収容されており、通電され
ることにより磁界を発生する。コイル１３には端子部１
７が接続されており、端子部１７の反コイル側の端部１
７１はコネクタ１８に設置されている。端子部１７はＥ
ＣＵ７と電気的に接続されており、コイル１３にはＥＣ
Ｕ７から電力が供給される。

【００１８】ステータ１４およびステータハウジング１
５は、磁性材料から形成され、コイル１３に発生する磁
界によりコア１６との間に磁気回路を形成する。ステー
タ１４とステータハウジング１５とは、例えば溶接によ
り結合されている。ステータハウジング１５には内周側
に弁室１５１が形成されており、弁室１５１には弁部材
１１が軸方向へ往復移動可能に収容されている。ステー
タハウジング１５の端部には、弁ボディ１２が例えば溶
接などにより結合されている。コア１６は、弁部材１１
の反当接部側の端部に弁部材１１と一体に結合されてい
る。コア１６には、還元剤が流れる流体通路１６１が形
成されている。

【００１９】ＥＣＵ７からコイル１３へ電力が供給され
ると、コイル１３には磁界が発生し、コイル１３の周囲
に設置されているステータ１４、ステータハウジング１
５およびコア１６には磁気回路が形成される。これによ
り、ステータ１４とコア１６との間には磁気吸引力が発
生し、コア１６はステータ１４方向へ吸引される。その
ため、弁部材１１は図１の上方へ移動し、当接部１１ａ
は弁座部１２ａから離座する。ステータハウジング１５
と弁ボディ１２との間にはストッパ１９が設置されてお
り、弁部材１１の図１の上方への移動は制限される。

【００２０】ステータ１４は外周部にコイル１３が設置
され、内周部には駆動手段のスプリング２１を収容する
収容室１４１が形成されている。スプリング２１は、一
方の端部がステータ１４に当接し、他方の端部が弁部材
１１と一体のコア１６に当接しており、弁部材１１を当
接部１１ａが弁座部１２ａへ着座する方向へ付勢してい
る。そのため、コイル１３への電力の供給が停止される
と、ステータ１４とコア１６との間の磁気吸引力は消滅
し、スプリング２１の付勢力により弁部材１１は図１の
下方へ移動し、当接部１１ａは弁座部１２ａへ着座す
る。

【００２１】筒部材２２は、内部に流体通路２３が形成
されている。筒部材２２は、一方の端部が例えば溶接に
よりステータ１４と結合されている。ステータ１４、ス
テータハウジング１５、筒部材２２およびコネクタ１８
は、樹脂製のモールド２４により被覆されている。

【００２２】保持搭載部は、それぞれ別体に形成されて
いるハウジングコネクタ３１およびハウジングボディ３
２とを備えている。また、ハウジングコネクタ３１およ
びハウジングボディ３２は筒状に形成されており、内部
に機能部である開閉弁および駆動手段が収容され保持さ
れている。ハウジングコネクタ３１には、排気浄化装置
１０を排気管６に固定するためのクランプ台３３が形成
されている。ハウジングコネクタ３１とハウジングボデ
ィ３２とは、例えば溶接によって結合されている。ま
た、ハウジングボディ３２とステータハウジング１５と
は、例えば溶接などにより接合されている。

【００２３】ハウジングコネクタ３１には、燃料が導入
される導入部３４が設置されている。導入部３４は給送
管８に接続され、還元剤供給装置３から給送管８を経由
して還元剤が供給される。ハウジングコネクタ３１の導
入部３４の端部は送出ポート３５となっており、導入部
３４から導入された還元剤は送出ポート３５から流体通
路２３へ送出される。ハウジングコネクタ３１の内周部
と筒部材２２の外周部との間には還元剤の漏出を防止す
るＯリング３６が設置されている。また、ステータハウ
ジング１５の外周側とハウジングボディ３２の内周側と
の間にもＯリング３７が設置されている。

【００２４】排気浄化装置１０は、図３に示すようにハ
ウジングコネクタ３１のクランプ台３３にクランプ３８
を嵌合させることにより排気管６の取付部６ｂに固定さ
れている。ノズル部４０はノズルボディ４１を有してお
り、ノズルボディ４１はハウジングボディ３２の端部に
設置されている。ノズルボディ４１は、リテーニングナ
ット４２によるねじ止めによってハウジングボディ３２
に結合されている。ハウジングボディ３２とノズルボデ
ィ４１との間には、ガスケット３９が設置されており、
ハウジングボディ３２とノズルボディ４１との間を液密
にシールし、Ｏリング３７とともに還元剤の漏出を防止
している。

【００２５】ノズルボディ４１は排気管６の中心軸方向
へ延伸する胴部４３を有しており、胴部４３は排気の流
れにしたがって下流側へ行くほど、流れと垂直な断面の
面積が大きくなっている。すなわち、胴部４３は排気の
流れ上流側の端部４３ａより下流側の端部４３ｂの方が
ノズルボディ４１の軸方向の全長が長くなっており、端
部４３ａと端部４３ｂとは傾斜面４３ｃにより接続され
ている。

【００２６】ノズルボディ４１の胴部４３には、凹部４
４、ノズルサック４５および噴孔４６が形成されてい
る。凹部４４は、図１、図３および図４に示すように胴
部４３の端部４３ｂから凹んで形成されている。すなわ
ち、凹部４４は概ね箱形状に形成され、一方の端部は胴
部４３の端部４３ｂに開口しており、他方の端部が底４
４１となっている。凹部４４は、開口が排気の流れ下流
側を向くように、すなわちＮＯｘ触媒２の入口側と対向
して形成されている。

【００２７】ノズルサック４５はノズルボディ４１の軸
方向に沿って形成され、開閉弁の開放により送出された
還元剤を噴孔４６へ給送する。噴孔４６は、一方の端部
が凹部４４に連通して底４４１に開口し、他方の端部が
ノズルサック４５に連通している。噴孔４６はノズルボ
ディ４１の軸に対して所定の角度傾斜して形成されてい
る。上述の胴部４３の排気と流れと垂直な断面の面積
は、噴孔４６の還元剤出口側へいくにつれて大きくなっ
ている。噴孔４６は、概略円筒形状に形成されており、
ノズルサック４５側の燃料入口側の端部から凹部４４の
底４４１側の燃料出口側の端部まで概略同一の内径に形
成されている。

【００２８】上記のように構成することにより、図３お
よび図４の矢印Ｘで示すように排気管６を流れる排気は
胴部４３により流れが阻害される。排気管６を流れる排
気は、端部４３ａと衝突し、胴部４３の先端を傾斜面４
３ｃを沿って流れる。このため、胴部４３の排気流れ下
流側すなわちＮＯｘ触媒２側には排気の流れがほとんど
生じない排気の渋滞した領域が形成され、端部４３ｂ側
への排気の回り込みが減少する。また、胴部４３には凹
部４４が形成されているため、端部４３ａ側へ回り込ん
だ排気が底４４１に開口した噴孔４６の還元剤出口の周
囲まで到達することはほとんどない。すなわち、噴孔４
６の還元剤出口側は、排気の流線から離間し排気の流れ
の渋滞している位置に開口しており、噴孔４６の周囲へ
排気が流れ込むことはほとんどない。

【００２９】次に、本発明の一実施例による排気浄化装
置１０の作動について説明する。ディーゼルエンジン５
の各気筒５ａから排出された排気は、排気マニホールド
６ａにより排気管６へ集められる。排気管６に集められ
た排気は、排気管６の内部をＮＯｘ触媒２方向へ流動す
る。

【００３０】ＥＣＵ７では、ディーゼルエンジン５の回
転数およびアクセル開度から排気に含まれるＮＯｘ排出
量が算出され、排気浄化装置１０から噴射する還元剤の
噴射量および噴射時期が設定される。そして、ＥＣＵ７
は、設定された還元剤の噴射量および噴射時期に基づい
てコイル１３にパルス電流を印加する。コイル１３に電
流が印加されることにより、コイル１３には磁界が発生
する。発生した磁界によってステータ１４、ステータハ
ウジング１５およびコア１６に磁気回路が形成され、コ
ア１６はステータ１４に吸引される。

【００３１】コア１６がステータ１４に吸引されると、
コア１６と一体に形成されている弁部材１１はスプリン
グ２１の付勢力に抗して図１の上方へ移動し、弁座部１
２ａから当接部１１ａが離座する。導入部３４から排気
浄化装置１０へ導入された還元剤は、送出ポート３５か
ら筒部材２２の流体通路２３に流入し、ステータ１４に
形成されている通孔１４２および収容室１４１、コア１
６に形成されている流体通路１６１、ステータハウジン
グ１５に形成されている弁室１５１、ならびにストッパ
１９に形成されている流体通路１９１を経由してノズル
部４０の入口側に供給される。弁座部１２ａから当接部
１１ａが離座することにより、還元剤は弁座部１２ａと
当接部１１ａとの間を通過し、ノズル部４０のノズルサ
ック４５を経由して噴孔４６から排気管６へ噴射され
る。

【００３２】排気管６には、図３に示す矢印Ｘの方向へ
ディーゼルエンジン５の各気筒５ａから排出された排気
が流れており、排気浄化装置１０から噴射された還元剤
は排気と混合される。還元剤が混合された排気はＮＯｘ
触媒２へ給送され、排気に含まれるＮＯｘはＮＯｘ触媒
２により還元される。ＮＯｘ触媒２を通過した排気は、
大気中に放出される。

【００３３】排気浄化装置１０から所定時期に所定量の
還元剤の噴射されると、ＥＣＵ７はコイル１３への電流
の印加を停止する。そのため、ステータ１４とコア１６
との間の磁気吸引力が消滅し、コア１６と一体の弁部材
１１はスプリング２１の付勢力により図１の下方へ移動
する。そして、当接部１１ａが弁座部１２ａへ着座する
ことにより、還元剤の噴射は終了される。

【００３４】以上、説明したように、本発明の第１実施
例による排気浄化装置１０によると、噴孔４６が開口し
ている胴部４３の端部４３ｂ側への排気の回り込みが低
減される。そのため、噴孔４６およびその周囲が排気管
６を流れる排気に直接晒されることがない。その結果、
噴孔４６およびその周囲へ排気中に含まれる固形成分な
どの不純物が付着および堆積することを低減できる。し
たがって、排気浄化装置１０が長期間排気に晒される場
合でも、排気浄化装置１０から噴射される還元剤の噴射
特性の変化が低減され、ＮＯｘ触媒によるＮＯｘの還元
を適正に実施することができる。また、第１実施例で
は、ノズル部４０のノズルボディ４１の形状を変更する
だけで不純物の付着および体積を防止することができる
ので、排気浄化装置１０のコストを低減することができ
る。

【００３５】（第２実施例）本発明の第２実施例による
排気浄化装置を図５に示す。なお、第１実施例と実質的
に同一の構成部位は説明を省略する。本発明の第２実施
例による排気浄化装置は、ノズル部５０のノズルボディ
５１の形状が第１実施例と異なる。

【００３６】第２実施例では、図５に示すようにノズル
ボディ５１の胴部５３に形成されている凹部５４は胴部
５３の円弧状の一部を切り取った形状となっている。す
なわち、凹部５４はノズルボディ５１の軸方向へ胴部５
３の先端部まで拡大して形成され、かつ凹部５４はノズ
ルボディ５１の軸に垂直な方向へ両端部まで拡大して形
成されている。

【００３７】また、第２実施例では、噴孔５６の形状が
第１実施例と異なる。第２実施例では、噴孔５６は、扇
形の円弧形状の部分が切り取られた多角柱のスリット形
状に形成されている。噴孔５６は、一方の端部が凹部５
４に連通して底５４１に開口し、他方の端部がノズルサ
ック５５に連通している。第２実施例では、胴部５３を
切り取ることにより凹部５４を容易に形成することがで
きる。そのため、第１実施例と比較して凹部５４の形成
が容易であり、排気浄化装置１０の製造コストを低減す
ることができる。

【００３８】（第３実施例）本発明の第３実施例による
排気浄化装置を図６に示す。なお、第１実施例と実質的
に同一の構成部位は説明を省略する。本発明の第３実施
例による排気浄化装置は、ノズル部６０のノズルボディ
６１の形状が第１実施例と異なり、第２実施例の変形で
ある。第３実施例では、図６に示すようにノズルボディ
６１の胴部６３がノズルボディ６１の軸に垂直な方向へ
拡大されている。また、胴部６３の端部６３ａは曲面上
に形成されており、排気の流れをスムーズに分断するこ
とができる。

【００３９】また、第３実施例では、噴孔６６の数が第
１実施例および第２実施例と異なる。第３実施例では、
噴孔６６が二つ形成されており、噴孔６６の形状は第１
実施例と同様に円筒形状である。二つの噴孔６６は、一
方の端部が凹部６４に連通して底６４１に開口し、他方
の端部がノズルサック６５に連通している。さらに、第
３実施例では、ノズルサック６５がノズルボディ６１の
軸に対し傾斜して形成されている。第３実施例では、胴
部６３を拡大することにより、排気の流線から凹部６４
の底６４１に開口する噴孔６６の還元剤出口までの距離
をより大きく確保することができる。そのため、噴孔６
６の近傍への排気の回り込みをより低減することができ
る。

【００４０】（第４実施例）本発明の第４実施例による
排気浄化装置を図７に示す。なお、第１実施例と実質的
に同一の構成部位は説明を省略する。本発明の第４実施
例による排気浄化装置は、ノズル部７０のノズルボディ
７１の形状が第１実施例と異なる。第４実施例では、図
７に示すようにノズルボディ７１の胴部７３が第一胴部
７３１と第二胴部７３２とから構成されている。第一胴
部７３１と第二胴部７３２とは概ね直角に接続されてい
る。第一胴部７３１にはノズルサック７５および噴孔７
６の一部が形成されており、第二胴部７３２には凹部７
４と噴孔７６の他の一部が形成されている。凹部７４
は、第１実施例と同様に排気流れ下流側すなわちＮＯｘ
触媒と対向する側に開口している。

【００４１】噴孔７６は、一方の端部が凹部７４に連通
して底７４１に開口し、他方の端部がノズルサック７５
に連通している。胴部７３の排気流れ上流側の端部７３
ａは、曲面に形成されており、排気の流れをスムーズに
分断する。また、第４実施例では、噴孔７６がテーパ状
に形成されている。すなわち、噴孔７６のノズルサック
７５側の端部の内径は、底７４１側の端部の内径より大
きくなっている。第４実施例では、胴部７３を大型化す
ることなく、凹部７４の奥行きを大きくすることがで
き、噴孔７６の周囲への排気の侵入をより低減すること
ができる。

【００４２】以上、説明した第１実施例、第２実施例、
第３実施例および第４実施例では、噴孔を円筒形状、多
角柱のスリット形状あるいはテーパ形状に形成し、噴孔
を一つまたは二つ形成する例について説明した。しか
し、噴孔の形状および数、ならびにノズルサックの形状
などは、排気浄化装置の形態、排気浄化装置から噴射さ
れる還元剤の噴霧形態、あるいは排気管を流れる排気の
流速など、排気浄化装置が適用されるエンジンにあわせ
て選択可能であり、上記の実施例での説明に限定される
ものではない。

【００４３】（第５実施例）本発明の第５実施例による
排気浄化装置を図８に示す。なお、第１実施例と実質的
に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略す
る。第５実施例による排気浄化装置は、ノズル部８０の
形状が第１実施例と異なる。第５実施例では、ノズル部
８０は板部材としてのノズルプレート８１を有してい
る。ノズルプレート８１には噴孔８６が形成されてお
り、リテーナ８２により弁ボディ１２に固定されてい
る。リテーナ８２は例えば溶接などによりステータハウ
ジング１５に固定される。

【００４４】ノズル部８０の先端部には、ノズルプレー
ト８１およびリテーナ８２により凹部８４が形成され、
凹部８４に噴孔８６が連通し、凹部８４の底８４１であ
るノズルプレート８１に噴孔８６が開口している。噴孔
８６は、複数形成されており、噴孔８６の還元剤出口側
が排気流れ下流側すなわちＮＯｘ触媒側に向かうよう
に、噴孔８６の軸と弁ボディ１２の軸とは所定の角度を
なして形成されている。なお、排気浄化装置を排気管６
の軸に対し傾斜して搭載する場合、噴孔８６と弁ボディ
１２の軸とを平行に形成することができる。

【００４５】第５実施例の場合、排気管６の排気はリテ
ーナ８２の外周面から先端面に沿って流れ、凹部８４の
内側への回り込みが低減される。そのため、噴孔８６は
排気の流れに直接晒されることはない。また、凹部８４
により、噴孔８６の周囲への排気の侵入が低減される。

【００４６】第５実施例では、噴孔８６の傾斜角度およ
び噴孔８６の数を容易に変更することができる。そのた
め、適用されるエンジンにあわせて排気浄化装置１０の
最適化が容易である。また、第５実施例では、上記の第
１実施例から第４実施例で説明した排気浄化装置１０の
ノズルサックを省略することができる。そのため、排気
中に含まれる不純物との親和性が高い還元剤がノズル部
８０に残留せず、噴孔８６の周囲への不純物の付着およ
び体積を低減することができる。

【００４７】（第６実施例）本発明の第６実施例による
排気浄化装置を図９に示す。なお、第１実施例と実質的
に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略す
る。第６実施例による排気浄化装置は、ノズル部９０の
形状および開閉弁の形状が第１実施例と異なり、第５実
施例の変形である。第５実施例では、ノズル部９０のノ
ズルプレート９１には噴孔９６が一つ形成されている。
第６実施例では、ノズル部９０は板部材としてのノズル
プレート９１を有している。ノズルプレート９１は、リ
テーナ９２により弁ボディ１２に固定されている。

【００４８】ノズル部９０の先端部には、ノズルプレー
ト９１およびリテーナ９２により凹部９４が形成され、
凹部９４の底９４１であるノズルプレート９１に噴孔９
６が開口している。噴孔９６は、第５実施例と同様に還
元剤を排気流れ下流側へ噴射するため弁ボディ１２の軸
と所定の角度をなして傾斜して形成されている。

【００４９】弁部材１００には、弁ボディ１２の内周面
と摺動する摺動部１０１すなわち噴孔９６の入口側に旋
回力付与手段としての溝部１０２が形成されている。溝
部１０２は、弁部材１００の軸に対して所定の角度傾斜
して形成されている。溝部１０２が形成されることによ
り、導入部３４から導入され溝部１０２をノズル部９０
方向へ通過する還元剤には旋回流が形成される。

【００５０】第６実施例では、還元剤に旋回力を付与す
ることにより、排気浄化装置１０から噴射される還元剤
の噴霧特性を変更することができるだけでなく、噴孔９
６を流れる還元剤の旋回力により噴孔９６の周辺に付着
および堆積した不純物を除去することができる。

【００５１】なお、第６実施例では、ノズル部９０を構
成するノズルプレート９１およびリテーナ９２などを断
熱材により形成、またはノズルプレート９１およびリテ
ーナ９２の表面に断熱材あるいは排気中に含まれる不純
物との親和性の低い材質からなるコーティングを施すこ
とができる。ノズルプレート９１およびリテーナ９２な
どを断熱材で形成あるいはコーティングすることによ
り、排気中の不純物との親和性が低下され、ノズル部９
０の噴孔９６の周囲への不純物の付着および堆積を低減
することができる。

【００５２】第６実施例では、ノズル部を断熱材などに
より形成またはコーティングする例について説明した
が、他の実施例の場合でもノズル部を断熱材で形成また
はコーティングすることができる。また、第６実施例だ
けでなく、他の実施例の場合でも還元剤に旋回力を付与
することにより、第６実施例と同様に噴孔の周囲に付着
および堆積した不純物を除去する効果を得ることができ
る。

【００５３】以上、説明した複数の実施例では、ディー
ゼルエンジンに本発明の排気浄化装置を適用する例につ
いて説明したが、ディーゼルエンジンに限らずガソリン
エンジンなど他のエンジンへ適用することもできる。ま
た、以上の複数の実施例では、個々の構成について説明
したが、上記の各実施例を組み合わせて排気浄化装置に
適用することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による排気浄化装置を示す
模式的な断面図である。

【図２】本発明の第１実施例による排気浄化装置を適用
した排気浄化システムを示す模式図である。

【図３】本発明の第１実施例による排気浄化装置のノズ
ル部近傍の断面ならびに排気の流れを示す模式図であ
る。

【図４】本発明の第１実施例による排気浄化装置のノズ
ル部近傍ならびに排気の流れを示す模式図であって、
（Ａ）はノズル部の軸に沿った断面を示す図であり、
（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面を示す図であ
る。

【図５】本発明の第２実施例による排気浄化装置のノズ
ル部近傍ならびに排気の流れを示す模式図であって、
（Ａ）はノズル部の軸に沿った断面を示す図であり、
（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面を示す図であ
る。

【図６】本発明の第３実施例による排気浄化装置のノズ
ル部近傍ならびに排気の流れを示す模式図であって、
（Ａ）はノズル部の軸に沿った断面を示す図であり、
（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面を示す図であ
る。

【図７】本発明の第４実施例による排気浄化装置のノズ
ル部近傍ならびに排気の流れを示す模式図であって、
（Ａ）はノズル部の軸に沿った断面を示す図であり、
（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線で切断した断面を示す図であ
る。

【図８】本発明の第５実施例による排気浄化装置のノズ
ル部の近傍を拡大した模式的な断面図である。

【図９】本発明の第６実施例による排気浄化装置のノズ
ル部の近傍を拡大した模式的な断面図である。

【符号の説明】

５ディーゼルエンジン（内燃機関）６排気管（排気系）６ａ排気マニホールド（排気系）１０排気浄化装置１１、１００弁部材（開閉弁）１２弁ボディ（開閉弁）１３コイル（駆動手段）１４ステータ（駆動手段）１５ステータハウジング（駆動手段）１６コア（駆動手段）２１スプリング（駆動手段）３４導入部４０、５０、６０、７０、８０、９０ノズル部４４、５４、６４、７４、８４、９４凹部４６、５６、６６、７６、８６、９６噴孔９１ノズルプレート（板部材）１０２溝部（旋回力付与手段）４４１、５４１、６４１、７４１、８４１、９４１
底

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の排気系に搭載される排気浄化
装置であって、還元剤が導入される導入部と、前記導入部から導入された前記還元剤を、前記排気系の
排気が流れる方向へ沿って噴射する少なくとも一つの噴
孔を有するノズル部と、前記ノズル部からの還元剤の噴射を断続する開閉弁と、前記開閉弁を駆動する駆動手段と、を備えることを特徴とする排気浄化装置。
【請求項２】前記噴孔は、前記排気系を流れる排気の
流線とは離間した位置に開口していることを特徴とする
請求項１記載の排気浄化装置。
【請求項３】前記噴孔は、前記排気系の排気が渋滞し
ている位置に開口していることを特徴とする請求項１ま
たは２記載の排気浄化装置。
【請求項４】前記ノズル部は、前記噴孔の還元剤出口
側が開口している凹部を有していることを特徴とする請
求項１、２または３記載の排気浄化装置。
【請求項５】前記ノズル部は、排気の流れに垂直な断
面の面積が排気の出口側へいくにつれて大きくなること
を特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の排気
浄化装置。
【請求項６】前記ノズル部は、前記噴孔が形成されて
いる板状の板部材を有することを特徴とする請求項１か
ら４のいずれか一項記載の排気浄化装置。
【請求項７】前記噴孔は、筒状、テーパ筒状、多角形
状またはスリット状のいずれかに形成されていることを
特徴とする請求項１から６のいずれか一項記載の排気浄
化装置。
【請求項８】前記噴孔は、二つ以上の同一形状または
異なる形状の孔を有することを特徴とする請求項１から
７のいずれか一項記載の排気浄化装置。
【請求項９】前記ノズル部は、前記噴孔の入口側に前
記噴孔の流れに旋回力を付与する旋回力付与手段を有す
ることを特徴とする請求項１から８のいずれか一項記載
の排気浄化装置。
【請求項１０】前記ノズル部は、断熱材で形成されて
いることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項記
載の排気浄化装置。
【請求項１１】前記ノズル部は、非金属コーティング
されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれ
か一項記載の排気浄化装置。
【請求項１２】前記非金属コーティングは、前記排気
系を流れる排気中に含まれる固形物質と親和性の低い物
質で形成されていることを特徴とする請求項１１記載の
排気浄化装置。
【請求項１３】前記非金属コーティングは、断熱材で
形成されていることを特徴とする請求項１１または１２
記載の排気浄化装置。