JP4691860B2 - 内燃機関の排気浄化装置 - Google Patents
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Description
【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（ＨＣ）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（ＣＯ2）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１４、調量弁１６、燃料添加ノズル１７、機関燃料通路Ｐ１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５０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３０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４２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ＨＣ、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４１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１０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）８１、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ＲＡＭ８４、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４１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４０ａ）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１７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１００ａ（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１７ｅ、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１７ｆへ向かう燃料の流れが許容されることで噴射孔１７ａ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１７ｊ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１００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１７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１７ｄ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４０ａ間を連通する噴射通路１０１ｃによって、噴射孔１７ａ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１７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１０２ａ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。
（参考例）
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参考例について先の第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【００７１】
なお、当該参考例にあって、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、本参考例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、本参考例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４０ａ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１０４ａ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、本参考例においても、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１７ｃをキャップ１７ｋにより覆う構成を適用した当該参考例によっても、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１７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１７ｄ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。
【００８２】
なお、当該第２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２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、上記各実施の形態や参考例において適用することとしたガスケット１１ｄや、上記参考例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。
【００８９】
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’の底面から側周面に向かう斜面には、排気ポート４０ａの下流方向に向かって噴射孔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皿形バネ座金１７ｍを環装した状態で取り付け穴１０１’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。
【００９５】
ここで、燃料添加ノズル１７’の先端部１７ｃ’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１０１ｃ’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１０２’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４０ａ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１０１ｃ’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１７ｄ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３の実施の形態や参考例においては、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、上記各実施の形態や参考例においては、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、上記各実施の形態や参考例においては、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】本発明の参考例において、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７】同参考例の変形例において、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９】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。
【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（ＨＣ）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（ＣＯ2）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１４、調量弁１６、燃料添加ノズル１７、機関燃料通路Ｐ１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５０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３０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４２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ＨＣ、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４１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１０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）８１、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ＲＡＭ８４、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４１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４０ａ）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１７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１００ａ（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１７ｅ、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１７ｆへ向かう燃料の流れが許容されることで噴射孔１７ａ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１７ｊ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１００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１７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１７ｄ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４０ａ間を連通する噴射通路１０１ｃによって、噴射孔１７ａ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１７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１０２ａ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。
（参考例）
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参考例について先の第１の実施の形態と異なる点を中心に説明する。
【００７１】
なお、当該参考例にあって、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、本参考例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、本参考例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４０ａ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１０４ａ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、本参考例においても、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１７ｃをキャップ１７ｋにより覆う構成を適用した当該参考例によっても、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１７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１７ｄ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。
【００８２】
なお、当該第２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２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、上記各実施の形態や参考例において適用することとしたガスケット１１ｄや、上記参考例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。
【００８９】
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’の底面から側周面に向かう斜面には、排気ポート４０ａの下流方向に向かって噴射孔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皿形バネ座金１７ｍを環装した状態で取り付け穴１０１’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。
【００９５】
ここで、燃料添加ノズル１７’の先端部１７ｃ’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１０１ｃ’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１０２’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４０ａ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１０１ｃ’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１７ｄ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３の実施の形態や参考例においては、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、上記各実施の形態や参考例においては、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、上記各実施の形態や参考例においては、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】本発明の参考例において、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７】同参考例の変形例において、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９】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。
Claims (4)
- 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と、
前記還元剤噴射ノズルの噴射口から該還元剤噴射ノズルの内部通路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と、
を備える内燃機関の排気浄化装置であって、
前記還元剤噴射ノズルの噴射口は、該還元剤噴射ノズルの先端部の底面から側周面に向かう斜面に形成された開口部を有し、
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して前記還元剤噴射ノズルの先端部を覆うとともに、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内燃機関の排気浄化装置。 - 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、前記還元剤噴射ノズル外面の少なくとも一部を覆うように前記還元剤噴射ノズルの外面と前記外郭部材との間に設けられるガスケットを更に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。
- 前記昇温抑制手段は、前記ガスケットの近傍の前記外郭部材に形成された冷却媒体の通路を更に備え、前記ガスケット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２記載の内燃機関の排気浄化装置。
- 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すように前記外郭部材に形成された冷却媒体の通路を更に有してなることを特徴とする請求項１又は２に記載の内燃機関の排気浄化装置。
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