JP6961998B2 - Reducing agent injection valve - Google Patents
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Description
この明細書における開示は、還元剤を噴射する還元剤噴射弁に関する。 The disclosure herein relates to a reducing agent injection valve that injects a reducing agent.
特許文献1には、内燃機関の排気通路のうち浄化装置の上流側へ尿素水を噴射する噴射弁が開示されている。そして、浄化装置が有する還元触媒上で、尿素水から生成されたアンモニアを還元剤として作用させ、排気中のNOxを還元浄化させている。
さて、近年の浄化装置は、冷間始動時の触媒暖機期間の短縮を図るべく、内燃機関の燃焼室に近づけて配置することが望まれるようになってきている。すると、噴射弁と浄化装置との距離を近づけざるを得なくなる場合があり、その場合には、浄化装置の排気流入面に対して均一に尿素水を噴霧させるべく、噴射弁からの噴霧を広角にすることが要求される。 By the way, in recent years, it has become desired to arrange the purification device close to the combustion chamber of the internal combustion engine in order to shorten the catalyst warm-up period at the time of cold start. Then, the distance between the injection valve and the purification device may have to be reduced. In that case, the spray from the injection valve is wide-angled so that the urea water is uniformly sprayed on the exhaust inflow surface of the purification device. Is required.
開示される1つの目的は、還元剤の噴霧の広角化を図った還元剤噴射弁を提供することにある。 One object disclosed is to provide a reducing agent injection valve with a wide angle of spraying of the reducing agent.
ここに開示された還元剤噴射弁は、還元剤を噴射する噴孔(51)と、噴孔へ還元剤を供給する供給流路(30F)と、供給流路を開閉する弁体(32)と、を備え、内燃機関(10)の排気通路(11a)のうち浄化装置(20)の上流側に還元剤を噴射する還元剤噴射弁であって、
供給流路は、互いに異なる向きに還元剤を流通させる第1流通部(53)および第2流通部(54)と、第1流通部を流通した還元剤と第2流通部を流通した還元剤とを合流させ、合流した還元剤を噴孔へ導く合流部(55)と、を有し、
合流部には、噴孔に向けて突出する突起部材(45)が配置されており、
第1流通部及び第2流通部は、弁体の中心軸線(C)に延びる合流部から、中心軸線を介して互いに反対側に向けて径方向に延びている、還元剤噴射弁である。
開示された還元剤噴射弁は、還元剤を噴射する噴孔(51)と、噴孔へ還元剤を供給する供給流路(30F)と、供給流路を開閉する弁体(32)と、を備え、内燃機関(10)の排気通路(11a)のうち浄化装置(20)の上流側に還元剤を噴射する還元剤噴射弁であって、
供給流路は、
互いに異なる向きに還元剤を流通させる第1流通部(53)および第2流通部(54)と、
第1流通部を流通した還元剤と第2流通部を流通した還元剤とを合流させ、合流した還元剤を噴孔へ導く合流部(55)と、
一端側から流入した還元剤と他端側から流入した還元剤とを衝突させるとともに、その衝突後の還元剤を第1流通部へ導く第1流路部(43)と、
一端側から流入した還元剤と他端側から流入した還元剤とを衝突させるとともに、その衝突後の還元剤を第2流通部へ導く第2流路部(44)と、
を有し、
合流部には、噴孔に向けて突出する突起部材(45)が配置されている還元剤噴射弁である。
The reducing agent injection valve disclosed here includes a injection hole (51) for injecting a reducing agent, a supply flow path (30F) for supplying the reducing agent to the injection hole, and a valve body (32) for opening and closing the supply flow path. A reducing agent injection valve that injects a reducing agent onto the upstream side of the purification device (20) in the exhaust passage (11a) of the internal combustion engine (10).
The supply channels are the first distribution section (53) and the second distribution section (54) that distribute the reducing agents in different directions, and the reducing agent that flows through the first distribution section and the reducing agent that flows through the second distribution section. Has a merging portion (55), which merges with and guides the merging reducing agent to the injection hole.
A protrusion member (45) protruding toward the injection hole is arranged at the confluence .
The first flow section and the second flow section are reducing agent injection valves extending in the radial direction from the confluence portion extending along the central axis (C) of the valve body toward opposite sides via the central axis.
The disclosed reducing agent injection valve includes a injection hole (51) for injecting a reducing agent, a supply flow path (30F) for supplying the reducing agent to the injection hole, and a valve body (32) for opening and closing the supply flow path. A reducing agent injection valve that injects a reducing agent to the upstream side of the purification device (20) in the exhaust passage (11a) of the internal combustion engine (10).
The supply channel is
The first distribution section (53) and the second distribution section (54), which distribute the reducing agents in different directions,
A confluence section (55) that merges the reducing agent that has flowed through the first distribution section and the reducing agent that has flowed through the second distribution section, and guides the merged reducing agent to the injection hole.
A first flow path portion (43) that collides the reducing agent that has flowed in from one end side with the reducing agent that has flowed in from the other end side and guides the reducing agent after the collision to the first distribution unit.
A second flow path portion (44) that collides the reducing agent that has flowed in from one end side with the reducing agent that has flowed in from the other end side and guides the reducing agent after the collision to the second distribution section.
Have,
A reducing agent injection valve in which a protrusion member (45) projecting toward the injection hole is arranged at the merging portion.
ここに開示された還元剤噴射弁によれば、互いに異なる方向に流通した還元剤が合流するにあたり、互いの還元剤の主流は突起部材に衝突した後に合流するようになり、互いの還元剤が正面衝突して合流することが抑制される。そして、突起部材に衝突した還元剤は、突起部材の突出方向から見て突起部材から離れる向きに流れて渦巻き、その後に合流するように促される。その結果、合流後の還元剤は、噴孔の中心線から離れる向きに拡がるように渦巻きながら噴孔から噴射されることになるので、還元剤の噴霧の広角化を図ることができる。 According to the reducing agent injection valve disclosed here, when the reducing agents distributed in different directions merge, the mainstreams of the reducing agents merge after colliding with the protruding member, and the reducing agents of each other merge. It is suppressed that they collide head-on and merge. Then, the reducing agent that collides with the protrusion member flows in a direction away from the protrusion member when viewed from the protrusion direction of the protrusion member, swirls, and is urged to join thereafter. As a result, the reducing agent after merging is ejected from the injection hole while swirling so as to spread away from the center line of the injection hole, so that the spraying of the reducing agent can be widened.
この明細書における開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、後述する実施形態の部分との対応関係を例示的に示すものであって、技術的範囲を限定することを意図するものではない。この明細書に開示される目的、特徴、および効果は、後続の詳細な説明、および添付の図面を参照することによってより明確になる。 The disclosed aspects herein employ different technical means to achieve their respective objectives. The claims and the reference numerals in parentheses described in this section exemplify the correspondence with the parts of the embodiments described later, and are not intended to limit the technical scope. The objectives, features, and effects disclosed herein will be made clearer by reference to the subsequent detailed description and accompanying drawings.
以下、図面を参照しながら複数の実施形態を説明する。各形態において、先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において、構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を参照し適用することができる。 Hereinafter, a plurality of embodiments will be described with reference to the drawings. In each form, the same reference numerals may be given to the parts corresponding to the matters described in the preceding forms, and duplicate explanations may be omitted. In each form, when only a part of the configuration is described, the other parts of the configuration can be applied with reference to the other forms described above.
(第1実施形態)
図1に示す内燃機関10は、車両に搭載されて走行駆動源として機能する。内燃機関10の燃焼室から排出された排気は、排気管11内部の排気通路11aを通じて流れ、浄化装置20等で浄化された後に大気へ放出される。浄化装置20は、排気に含まれるNOx(窒素酸化物)を還元浄化する機能、および粒子状物質(PM)を捕集する機能を有する。浄化装置20は、排気管11に接続される通路部材21、通路部材21の内部に収容されて排気を浄化する基材22、および基材22に支持された触媒層を備える。
(First Embodiment)
The
基材22はハニカム形状に形成されたセラミック製であり、基材22の外形形状は、排気流れ方向に延びる円柱形状である。基材22の円柱両端面のうち排気流れ上流側の端面は、排気流入口22aとして機能する。触媒層には、以下に説明する還元触媒成分および吸着成分が含まれている。還元触媒成分は、排気に含まれるNOxを還元するための成分であり、例えば白金が用いられる。吸着成分にはゼオライトが用いられており、後述するアンモニアを物理的に吸着する。
The
排気管11のうち浄化装置20の上流側部分には、還元剤を噴射する還元剤噴射弁30が取り付けられている。本実施形態では液体の還元剤(例えば尿素水)が用いられている。排気通路11aに噴射された尿素水は、排気熱により加水分解する。これにより、排気通路11aで気体のアンモニアが生成される。生成されたアンモニアは、排気流入口22aから基材22内部へ流入し、触媒層に吸着される。具体的には、触媒層に含まれる吸着成分にアンモニアが物理的に吸着される。
A reducing
吸着されているアンモニアの一部は、触媒層に含まれる還元触媒成分上で、排気に含まれているNOxを還元する。したがって、厳密には、還元剤噴射弁30から噴射される尿素水の状態では還元剤とは言えず、尿素水の加水分解により生成されたアンモニアが還元剤として作用する。しかし本実施形態では、アンモニアの原料とも言える尿素水のことを、単に還元剤と呼ぶ場合があり、この尿素水が、特許請求の範囲に記載の還元剤に相当する。
A part of the adsorbed ammonia reduces NOx contained in the exhaust gas on the reducing catalyst component contained in the catalyst layer. Therefore, strictly speaking, it cannot be said to be a reducing agent in the state of urea water injected from the reducing
還元剤噴射弁30は、ボデー31、弁体32および電気アクチュエータ33を備える。ボデー31は、弁体32および電気アクチュエータ33を内部に収容する。電気アクチュエータ33への通電により生じた電磁吸引力により、弁体32が開弁作動すると、ボデー31に形成された噴孔51(図3参照)から尿素水が排気通路11aへ噴射される。
The reducing
ボデー31の一部は排気通路11aに位置して排気に晒されている。ボデー31のうち排気に晒されている部分には、尿素水を噴射する噴孔51が形成されている。本実施形態に係る還元剤噴射弁30は噴孔51を1つ備えているが、複数備えていてもよい。噴孔51から噴射された尿素水は円錐形状の噴霧F(図1参照)を形成する。
A part of the
車両には、尿素水を貯留するタンク30Tと、タンク30Tに貯留された尿素水を還元剤噴射弁30へ圧送するポンプ30Pが搭載されている。ポンプ30Pは、電動モータにより駆動する電動式である。ポンプ30Pへ供給する電力を制御することで、還元剤噴射弁30へ供給される尿素水の圧力が制御され、ひいては、噴孔51からの尿素水の噴射圧力が制御される。
The vehicle is equipped with a
図示しない電子制御装置(以下、ECUと記載)は、電気アクチュエータ33への通電を制御することで、噴孔51からの尿素水の噴射開始と噴射停止を制御する。さらにECUは、ポンプ30Pが有する電動モータへの供給電力を制御することで、尿素水の噴射圧を制御する。本実施形態に係る還元剤噴射システムは、ECUおよび還元剤噴射弁30を備える。本実施形態に係る排気浄化システムは、還元剤噴射システムに加えて浄化装置20を備える。
An electronic control device (hereinafter referred to as ECU) (not shown) controls the start and stop of injection of urea water from the
次に、還元剤噴射弁30の構造について、図2を用いて詳細に説明する。
Next, the structure of the reducing
還元剤噴射弁30の電気アクチュエータ33は、電磁コイル331、固定コア332および可動コア333を有する。電磁コイル331へ通電すると、固定コア332および可動コア333に磁束が生じ、この磁束による電磁吸引力により可動コア333は固定コア332へ吸引される。可動コア333は弁体32に取り付けられているので、弁体32は可動コア333とともに、中心軸線C方向に往復移動する。
The
還元剤噴射弁30のボデー31は、基端側ボデー311、非磁性部材312、先端側ボデー313、磁性部材314、プレート部材40および噴孔部材50を有する。基端側ボデー311は、内部に固定コア332を保持する円筒形状である。非磁性部材312は、基端側ボデー311と先端側ボデー313との間に配置され、上述した磁束を遮断する。先端側ボデー313は、内部に弁体32を収容する円筒形状である。先端側ボデー313の円筒内周面には、弁体32の先端に設けられたシート面32sが離着座するシート面313sが形成されている(図3参照)。
The
基端側ボデー311の基端から供給された尿素水は、基端側ボデー311の内部通路311a、固定コア332の内部通路332a、可動コア333の内部通路333aおよび弁体32の内部通路32aを順に流通する。その後、内部通路32aの尿素水は、弁体32の側壁に形成された流出口32b(図2参照)および流出口32c(図3および)から流出する。そして、先端側ボデー313の内周面と弁体32の外周面との間に形成される環状通路313a、弁体32の先端に沿う合流通路313bを順に流通する。環状通路313aは、シート面313sに弁体32が離着座することで開閉される。合流通路313bは、環状通路313aにて環状に分布する尿素水を合流させて、中心軸線Cを含む円盤状に分布させる。なお、環状通路313a、合流通路313bおよび噴孔51の中心軸線は、弁体32の中心軸線Cと一致する。
The urea water supplied from the base end of the base
図2〜図4に示すように、先端側ボデー313の先端には、プレート部材40および噴孔部材50が取り付けられている。プレート部材40は、先端側ボデー313と噴孔部材50の間に配置されている。例えば、先端側ボデー313、プレート部材40および噴孔部材50は溶接により接合されている。
As shown in FIGS. 2 to 4, a
プレート部材40は、合流通路313bを噴孔側から覆う円板形状のプレート41と、プレート41の外周端から先端側ボデー313の外周面に沿って延びる円筒部42とを有する。プレート41には、合流通路313bと連通する第1貫通穴43および第2貫通穴44が形成されている。第1貫通穴43および第2貫通穴44は、プレート41内で連通することなく互いに分離した状態で形成されている。
The
図5に示すように、第1貫通穴43および第2貫通穴44は、中心軸線Cの周りに延びる円弧形状である。第1貫通穴43の円弧長さと第2貫通穴44の円弧長さは同じである。第1貫通穴43および第2貫通穴44の外周縁の径方向位置は、合流通路313bの外周縁の径方向位置と同じである。プレート41の反噴孔側の面は、中心軸線Cに対して垂直に拡がる平坦な形状である。プレート41の噴孔側の面には、噴孔51に向けて突出する突起部材45が形成されている。プレート41は金属製であり、突起部材45は、プレート41をプレス加工して製造してもよいし切削加工して製造してもよいし、プレート41に溶接して製造してもよい。
As shown in FIG. 5, the first through
噴孔部材50には、尿素水を噴射する噴孔51が1つ形成されている。噴孔51は、噴孔部材50の中心軸線C上に沿って中心軸線C方向に延びる形状であり、下流側であるほど通路断面積が大きくなる形状である(図5参照)。噴孔51の下流端開口51bは、中心軸線Cを中心とした円形である。噴孔部材50のうちプレート部材40と反対側の端面には、下流端開口51bを囲む環状溝52が形成されている。環状溝52を形成することで、噴孔部材50の端面のうち下流端開口51bの周縁部分に尿素水が表面張力で付着することを抑制させている。
The
噴孔部材50のうちプレート41に接触する面には、互いに異なる向きに延びて尿素水を流通させる第1流通部53および第2流通部54が形成されている。これらの流通部は、プレート41側に開口する溝形状であり、溝開口はプレート41によって覆われている。第1流通部53および第2流通部54は、同一平面上で延びるように配置され、径方向に直線状に延び、かつ、互いに並行に延びる形状である。
On the surface of the
さらに、噴孔部材50のうちプレート41に接触する面には、第1流通部53を流通した尿素水と第2流通部54を流通した尿素水とを噴孔部材50の中心で合流させ、合流した尿素水を噴孔51へ導く合流部55が形成されている。合流部55は、渦生成部55aおよび渦流出部55bを有する(図4参照)。
Further, on the surface of the
渦生成部55aは、中心軸線C方向に延びる円柱形状である。渦生成部55aは、第1流通部53の下流端および第2流通部54の下流端と連通する。以下の説明では、第1流通部53から渦生成部55aへと流入する流入口を第1流入口53a、第2流通部54から渦生成部55aへと流入する流入口を第2流入口54aと呼ぶ。
The
渦流出部55bは、中心軸線Cに沿って延びる円錐形状であり、下流側であるほど通路断面積が小さくなる形状である。渦流出部55bの上流端は渦生成部55aの下流端と連通し、渦流出部55bの下流端は噴孔51の上流端と連通する。
The
プレート41に形成された突起部材45は、渦生成部55aに配置されている。突起部材45は、プレート41面に対して垂直に突出する形状、つまり中心軸線C方向に突出する形状である(図3および図4参照)。噴孔側から見た突起部材45の形状は、4つの頂点を有する四角形である(図8参照)。突起部材45は、第1流入口53aおよび第2流入口54aと対向する位置に配置されている。第1流通部53の流れ方向から見て、突起部材45は第1流入口53aを覆う大きさであり、その流れ方向に投影した突起部材45の面積は、第1流入口53aの面積よりも大きい。第2流通部54の流れ方向から見て、突起部材45は第2流入口54aを覆う大きさであり、その流れ方向に投影した突起部材45の面積は、第1流入口53aの面積よりも大きい。
The
突起部材45の突出長さL1は、弁体32の開閉作動方向(中心軸線C方向)における第1流通部53の深さ寸法L2および第2流通部54の深さ寸法L2よりも長い(図4参照)。つまり、突起部材45の突出端面45aは、第1流入口53aおよび第2流入口54aよりも噴孔側に位置する。なお、第1流通部53の深さ寸法L2と、第2流通部54の深さ寸法L2とは同一である。また、突起部材45の突出長さL1は、合流部55の深さ寸法L3よりも短い(図4参照)。
The protrusion length L1 of the
突起部材45の流路方向長さL4、つまり第1流通部53および第2流通部54の流通方向における突起部材45の長さ寸法は、噴孔51の直径D1よりも長い(図4参照)。また、突起部材45の流路方向長さL4は、合流部55の直径よりも短い(図4参照)。
The length L4 of the
渦生成部55aは、突起部材45の突出方向から見て、第1流通部53の幅寸法L5および第2流通部54の幅寸法L5を拡幅させた形状である。つまり、渦生成部55aの直径D2は上記幅寸法L5よりも大きい(図6および図8参照)。なお、第1流通部53の幅寸法L5および第2流通部54の幅寸法L5は同一である。
The
突起部材45の幅寸法L6(図8参照)、つまり図4の紙面垂直方向の寸法は、突起部材45の突出方向から見た第1流入口53aの幅寸法L5および第2流入口54aの幅寸法L5に比べて大きい。
The width dimension L6 of the protrusion member 45 (see FIG. 8), that is, the dimension in the vertical direction on the paper surface of FIG. 4, is the width dimension L5 of the
図8に示すように、突起部材45は、第1傾斜面45t1および第2傾斜面45t2を有する。第1傾斜面45t1は、突起部材45の突出方向から見た幅寸法を、第1流入口53aから突起部材45の中心に近づくにつれて徐々に拡大させる向きに傾斜する形状である。第2傾斜面45t2は、突起部材45の突出方向から見た幅寸法を、第2流入口54aから突起部材45の中心に近づくにつれて徐々に拡大させる向きに傾斜する形状である。第1傾斜面45t1および第2傾斜面45t2は、突起部材45の中心側へ凹む向きに湾曲した形状である。
As shown in FIG. 8, the protruding
次に、図5〜図9を用いて、合流通路313bから下流端開口51bに至るまでの尿素水の流れについて詳細に説明する。なお、以下の説明では第1貫通穴43のうち第1流通部53と連通する部分を第1連通部43aと呼び、第2貫通穴44のうち第2流通部54と連通する部分を第2連通部44aと呼ぶ。第1貫通穴43のうち第1連通部43aより一端側の部分および他端側の部分の各々を第1通路43b、43cと呼び、第2貫通穴44のうち第2連通部44aより一端側の部分および他端側の部分の各々を第2通路44b、44cと呼ぶ。そして、第1連通部43aは第1貫通穴43の中央部分に配置され、2つの第1通路43b、43cの通路長さは同一である。同様にして、第2連通部44aは第2貫通穴44の中央部分に配置され、2つの第2通路44b、44cの通路長さは同一である。
Next, the flow of urea water from the merging
環状通路313aから合流通路313bへ合流した尿素水は、第1貫通穴43および第2貫通穴44へ流入する。詳細には、合流通路313bのうち第1貫通穴43および第2貫通穴44の直上に位置する尿素水は、そのまま第1貫通穴43および第2貫通穴44へ流入する。上記直上から外れた位置の尿素水は、図5中の矢印F1に示すように、プレート41面に沿って流れて、第1貫通穴43および第2貫通穴44へ流入する。
The urea water that has merged from the
第1貫通穴43へ流入した尿素水は、第1連通部43aへ向けて流れる。そして、第1貫通穴43の円弧両端の一端側から第1連通部43aへ向けて流れる尿素水(矢印F2参照)と、他端側から第1連通部43aへ向けて流れる尿素水(矢印F3参照)とが、第1連通部43aで正面衝突する。つまり、2つの第1通路43b、43cをそれぞれ流れた尿素水が、第1連通部43aで衝突する。その後、衝突した尿素水は、第1流通部53の両端のうち径方向外側の端部へ流入する。
The urea water that has flowed into the first through
同様にして、第2貫通穴44の円弧両端の一端側から第2連通部44aへ向けて流れる尿素水と、他端側から第2連通部44aへ向けて流れる尿素水とが、第2連通部44aで衝突する。つまり、2つの第2通路44b、44cをそれぞれ流れた尿素水が、第2連通部44aで正面衝突する。その後、衝突した尿素水は、第2流通部54の両端のうち径方向外側の端部へ流入する。
Similarly, the urea water flowing from one end side of both ends of the arc of the second through
第1流通部53および第2流通部54の各々へ流入した尿素水は、合流部55の渦生成部55aへ向けて流れる。そして、第1流通部53を流れて第1流入口53aから渦生成部55aへ流入した尿素水(矢印F4参照)と、第2流通部54を流れて第2流入口54aから渦生成部55aへ流入した尿素水(矢印F5参照)とが、渦生成部55aで衝突する。
The urea water that has flowed into each of the
厳密には、これらの尿素水の主流は、渦生成部55a内にて先ず突起部材45に衝突し、第1傾斜面45t1および第2傾斜面45t2に沿って渦を巻くように流れる(矢印F6、F7参照)。そして、第1傾斜面45t1に衝突して渦巻く尿素水(矢印F6参照)と、第2傾斜面45t2に衝突して渦巻く尿素水(矢印F7参照)とが、渦生成部55aで衝突して合流する。
Strictly speaking, the mainstream of these urea waters first collides with the
このように渦巻く尿素水は、渦の直径を拡大させようとしながら、つまり径方向外側へ拡がろうとしながら渦流出部55bおよび噴孔51へと順に流通し、その後も、径方向外側へ拡がろうとしながら下流端開口51bから噴射される。そのため、下流端開口51bから噴射した直後も、径方向外側へ拡がろうとするので、噴霧Fの角度が大きくなる。
The urea water swirling in this way circulates in order to the
なお、内部通路311a、332a、333a、32a、環状通路313a、合流通路313b、第1貫通穴43、第2貫通穴44、第1流通部53、第2流通部54および合流部55は、噴孔51へ還元剤を供給する供給流路30Fに相当する。また、第1貫通穴43は、一端側から流入した尿素水と他端側から流入した尿素水とを衝突させるとともに、その衝突後の尿素水を第1流通部53へ導く第1流路部に相当する。第2貫通穴44は、一端側から流入した尿素水と他端側から流入した尿素水とを衝突させるとともに、その衝突後の尿素水を第2流通部54へ導く第2流路部に相当する。
The
以上により、本実施形態によれば、噴孔51へ尿素水を供給する供給流路30Fは、互いに異なる向きに尿素水を流通させる第1流通部53および第2流通部54と、合流部55とを有する。合流部55は、第1流通部53を流通した尿素水と第2流通部54を流通した尿素水とを合流させ、合流した尿素水を噴孔51へ導く。そして合流部55には、噴孔51に向けて突出する突起部材45が配置されている。
Based on the above, according to the present embodiment, the supply flow path 30F for supplying urea water to the
したがって、互いに異なる方向に流通した尿素水が合流するにあたり、互いの尿素水は突起部材45に衝突した後に合流するようになり、互いの尿素水が正面衝突して合流することが抑制される。そして、突起部材45に衝突した尿素水は、図8中の矢印F6、F7に示すように、突起部材45の突出方向から見て渦生成部55aの径方向外側に流れて渦巻き、その後に合流するように促される。その結果、合流後の尿素水は、径方向に拡がる向きに渦巻きながら噴孔51から噴射されることになり、噴霧Fを広角にできる。
Therefore, when the urea waters flowing in different directions merge with each other, the urea waters with each other collide with the
なお、図9に示す第2比較例では、本実施形態に係る突起部材45を廃止している。この場合、図8中の矢印F6、F7に示すような、突起部材45に衝突したことに起因する渦成分は生成されない。そのため、突起部材45を備える本実施形態によれば、突起部材45を廃止した第2比較例に比べて噴霧Fが広角になる。
In the second comparative example shown in FIG. 9, the
さらに本実施形態では、合流部55の渦生成部55aは、突起部材45の突出方向から見て、第1流通部53の幅寸法L5および第2流通部54の幅寸法L5を拡幅させた形状である。そのため、渦生成部55aで尿素水が渦巻くに必要なスペースを十分に確保でき、尿素水の渦生成を促進でき、ひいては、噴霧Fが径方向に拡がることを促進できる。
Further, in the present embodiment, the
さらに本実施形態では、突起部材45の突出方向から見た第1流入口53aの幅寸法L5および第2流入口54aの幅寸法L5に比べて、突起部材45の幅寸法L6は大きい。これによれば、第1流入口53aから渦生成部55aへ流入する尿素水の主流と、第2流入口54aから渦生成部55aへ流入する尿素水の主流とが正面衝突することを抑制できる。そのため、正面衝突による渦巻き生成の阻害を抑制でき、噴霧Fが径方向に拡がることを促進できる。
Further, in the present embodiment, the width dimension L6 of the
さらに本実施形態では、突起部材45の突出端面45aは、第1流入口53aおよび第2流入口54aよりも噴孔51の側に位置する。そのため、第1流入口53aおよび第2流入口54aから渦生成部55aへ流入した尿素水のうち、突起部材45に衝突せずに渦流出部55bへ流入する成分、つまり十分な渦生成が為されずに渦流出部55bへ流入する成分を少なくできる。よって、尿素水の渦生成を促進でき、ひいては、噴霧Fが径方向に拡がることを促進できる。
Further, in the present embodiment, the protruding
さらに本実施形態では、突起部材45は、第1傾斜面45t1および第2傾斜面45t2を有する。第1傾斜面45t1は、突起部材45の突出方向から見た幅寸法L6を、第1流入口53aから突起部材45の中心に近づくにつれて徐々に拡大させる向きに傾斜する形状である。第2傾斜面45t2は、突起部材45の突出方向から見た幅寸法L6を、第2流入口54aから突起部材45の中心に近づくにつれて徐々に拡大させる向きに傾斜する形状である。
Further, in the present embodiment, the
そのため、第1流入口53aから渦生成部55aへ流入して第1傾斜面45t1に衝突した尿素水は、第1傾斜面45t1に沿って流れることで、流れの向きが径方向外側に曲げられて渦を巻くことが促進される。同様にして、第2流入口54aから渦生成部55aへ流入して第2傾斜面45t2に衝突した尿素水は、第2傾斜面45t2に沿って流れることで、流れの向きが径方向外側に曲げられて渦を巻くことが促進される。よって、尿素水の渦生成を促進でき、ひいては、噴霧Fが径方向に拡がることを促進できる。
Therefore, the urea water that flows from the
さらに本実施形態では、第1傾斜面45t1および第2傾斜面45t2は、突起部材45の中心側へ凹む向きに湾曲した形状である。そのため、第1傾斜面45t1および第2傾斜面45t2に沿って流れた尿素水は、湾曲面に沿った渦の流れになることを促される(図8参照)。よって、尿素水の渦生成をより一層促進できる。
Further, in the present embodiment, the first inclined surface 45t1 and the second inclined surface 45t2 have a shape curved in a direction recessed toward the center side of the
さらに本実施形態では、第1流通部53および第2流通部54は同一平面上、つまり中心軸線Cに垂直な平面上に配置され、突起部材45は、第1流通部53の流通方向および第2流通部54の流通方向に対して垂直に突出する形状である。そのため、第1流入口53aから渦生成部55aへ流入する流入方向と、第2流入口54aから渦生成部55aへ流入する流入方向とは、同一平面上、つまり中心軸線Cに垂直な平面上に配置される。よって、第1流入口53aから流入した尿素水の渦巻きと、第2流入口54aから流入した尿素水の渦巻きとが、同一平面上に位置することが促される。そのため、合流後の尿素水が径方向に拡がる向きに渦巻きながら噴孔51から噴射されることが促進され、噴霧Fの広角化を促進できる。
Further, in the present embodiment, the
さらに本実施形態では、合流通路313bと第1流通部53を連通させる第1貫通穴43、および合流通路313bと第2流通部54を連通させる第2貫通穴44を備える。第1貫通穴43は、第1連通部43aおよび2つの第1通路43b、43cを有する。第1連通部43aは、2つの第1通路43b、43cの下流端と連通するとともに、第1流通部53と連通する。2つの第1通路43b、43cは、互いに異なる向きに尿素水を流通させて第1連通部43aへと導き衝突させる。第2連通部44aは、2つの第2通路44b、44cの下流端と連通するとともに、第2流通部54と連通する。2つの第2通路44b、44cは、互いに異なる向きに尿素水を流通させて第2連通部44aへと導き衝突させる。
Further, the present embodiment includes a first through
これによれば、第1連通部43aおよび第2連通部44aの各々で尿素水を衝突させた後に、合流部55で尿素水が衝突することとなる。よって、第1流通部53および第2流通部54を流通する尿素水を、数多くの渦成分が含まれた状態、つまり乱流エネルギの高い状態にできる。その結果、渦生成部55aでの尿素水の渦生成を促進でき、ひいては、噴霧Fが径方向に拡がることを促進できるようになる。上述した乱流エネルギとは、尿素水に含まれる複数の渦の運動エネルギの総和であるとも言える。
According to this, after the urea water collides with each of the
なお、図7に示す第1比較例では、本実施形態に係る第1貫通穴43および第2貫通穴44を、第1通路43b、43cを廃止した第1貫通穴43Pおよび第2通路44b、44cを廃止した第2貫通穴44Pに置き換えている。この場合、合流通路313bに分布する尿素水が、第1貫通穴43および第2貫通穴44の周囲から均等に流入するので、第1貫通穴43および第2貫通穴44での尿素水の衝突は殆ど生じない。これに対し本実施形態では、第1貫通穴43Pは第1通路43b、43cを有し、第2貫通穴44Pは第2通路44b、44cを有するので、第1貫通穴43および第2貫通穴44で尿素水が衝突することが促される。
In the first comparative example shown in FIG. 7, the first through
さらに本実施形態では、第1貫通穴43の中央部分に第1連通部43aを配置することで、2つの第1通路43b、43cの通路長さを同一にしている。換言すると、第1貫通穴43(第1流路部)の流路長のうち、第1連通部43aより一端側の流路長と第1連通部43aより他端側の流路長とが同一である。そのため、尿素水の衝突位置を第1連通部43aにでき、衝突直後の尿素水を第1流通部53へ流入させることを促せる。
Further, in the present embodiment, the passage lengths of the two
同様にして、第2貫通穴44の中央部分に第2連通部44aを配置することで、2つの第2通路44b、44cの通路長さを同一にしている。換言すると、第2貫通穴44(第2流路部)の流路長のうち、第2連通部44aより一端側の流路長と第2連通部44aより他端側の流路長とが同一である。そのため、尿素水の衝突位置を第2連通部44aにでき、衝突直後の尿素水を第2流通部54へ流入させることを促せる。
Similarly, by arranging the
(第2実施形態)
上記第1実施形態に係る突起部材45では、第1傾斜面45t1および第2傾斜面45t2は、突起部材45の中心側へ凹む向きに湾曲した形状である。これに対し本実施形態に係る突起部材451では、図10に示すように、第1傾斜面45t1および第2傾斜面45t2は、平坦なテーパ形状である。なお、突起部材45の突出方向から見た幅寸法を、突起部材45の中心に近づくにつれて徐々に拡大させる向きに傾斜する形状である点では、本実施形態に係る第1傾斜面45t1および第2傾斜面45t2の形状は、第1実施形態に係る形状と同じである。本実施形態によっても、上記第1実施形態と同様の作用および効果が発揮される。
(Second Embodiment)
In the
(第3実施形態)
上記第2実施形態に係る突起部材451の突出方向から見た形状は正方形である。これに対し、本実施形態に係る突起部材452の突出方向から見た形状は、図11に示すように、第1流入口53aおよび第2流入口54aに向けて延びる向きに偏平した菱形である。つまり、第1流入口53aおよび第2流入口54aに対向する角部を鋭角とし、残りの角部を鈍角とした菱形である。本実施形態によっても、上記第1実施形態と同様の作用および効果が発揮される。
(Third Embodiment)
The shape of the
(第4実施形態)
上記第2実施形態に係る突起部材451の突出方向から見た形状は四角形である。これに対し、本実施形態に係る突起部材453の突出方向から見た形状は、図12に示すように円形である。本実施形態によっても、上記第1実施形態と同様の作用および効果が発揮される。
(Fourth Embodiment)
The shape of the
(第5実施形態)
上記第4実施形態に係る突起部材453の突出方向から見た形状は真円形状である。これに対し、本実施形態に係る突起部材454の突出方向から見た形状は、図13に示すように楕円形状である。つまり、第1流入口53aおよび第2流入口54aに向けて延びる向きに偏平した円形である。本実施形態によっても、上記第1実施形態と同様の作用および効果が発揮される。
(Fifth Embodiment)
The shape of the
(第6実施形態)
上記第1実施形態では、第1流通部53および第2流通部54が渦生成部55aに連通しており、2つの流通部から尿素水が渦生成部55aに流入する構成である。これに対し本実施形態では、図14に示すように3つの流通部から尿素水が渦生成部55aに流入する構成である。具体的には、本実施形態に係る噴孔部材50は、第1流通部53および第2流通部54に加えて第3流通部59を有する。これら3つの流通路は、周方向において等間隔に配置されている。本実施形態によれば、3つの流通路から尿素水が渦生成部55aへ流入して渦成分が形成される。
(Sixth Embodiment)
In the first embodiment, the
(第7実施形態)
図15に示す本実施形態では、上記第6実施形態に係る円形の突起部材453を、多角形の突起部材455に変更させている。本実施形態によれば、上記第6実施形態に比べて渦生成がより一層促進される。
(7th Embodiment)
In the present embodiment shown in FIG. 15, the
(他の実施形態)
特許請求の範囲に記載の還元剤噴射弁は、上述した実施形態に何ら制限されることなく、以下に例示するように種々変形して実施することが可能である。各実施形態で具体的に組合せが可能であることを明示している部分同士の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、明示してなくとも実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。
(Other embodiments)
The reducing agent injection valve described in the claims can be implemented in various modifications as illustrated below without being limited to the above-described embodiment. Not only the combination of the parts that clearly indicate that the combination is possible in each embodiment, but also the partial combination of the embodiments even if the combination is not specified if there is no problem in the combination. Is also possible.
上記第1実施形態では、第1貫通穴43および第2貫通穴44が、第1通路43b、43cおよび第2通路44b、44cを有している。これに対し、図7に示すような第1貫通穴43Pおよび第2貫通穴44P、つまり第1通路43b、43cおよび第2通路44b、44cを廃止した貫通穴であってもよい。
In the first embodiment, the first through
上記第1実施形態では、合流部55は、突起部材45の突出方向から見て、第1流通部53の幅寸法L5および第2流通部の幅寸法L5を拡幅させた形状であるが、これらの幅寸法L5を縮小させた形状であってもよい。例えば、渦生成部55aの直径D2は、第1流通部53および第2流通部の幅寸法L5より大きくてもよいし、小さくてもよい。
In the first embodiment, the merging
上記第1実施形態では、突起部材45の突出方向から見た突起部材45の幅寸法L6は、第1流入口53aおよび第2流入口54aの幅寸法L5に比べて大きいが、これらの幅寸法L5より小さくてもよい。
In the first embodiment, the width dimension L6 of the
上記第1実施形態では、突起部材45の突出端面45aは、第1流入口53aおよび第2流入口54aよりも噴孔側に位置するが、反噴孔側に位置していてもよい。
In the first embodiment, the protruding
上記第1実施形態に係る突起部材45は、幅寸法を徐々に拡大させる向きに傾斜する第1傾斜面45t1および第2傾斜面45t2を有するが、これらの傾斜面を廃止してもよい。
The
上記第1実施形態では、第1流通部53および第2流通部54は、同一平面上に配置され、中心軸線Cに対して垂直に延びる形状である。これに対し、第1流通部53および第2流通部54は、中心軸線Cを含む断面視(図4参照)において、中心軸線Cに垂直な平面に対して傾斜する向きに延びる形状であってもよい。例えば第1流通部53および第2流通部54は、中心軸線Cに垂直な面に対し傾斜する向きに延びる形状であってもよい。
In the first embodiment, the
上記各実施形態では、合流部55の直径D2は、第2流通部54または合流部55の流路長さより小さく設定されているが、これらの流路長さより大きく設定されていてもよい。
In each of the above embodiments, the diameter D2 of the merging
上記各実施形態では、第1貫通穴43および第2貫通穴44が同じ形状であり、第1流通部53および第2流通部54が同じ形状であるが、異なる形状としてもよい。また、これらを中心軸線Cに対して対称に配置することに換え、非対称に配置してもよい。
In each of the above embodiments, the first through
上記各実施形態では、噴孔部材50に形成される噴孔51の数は1つである。これに対し、複数の噴孔51を噴孔部材50に形成してもよい。例えば、複数の噴孔を1つの合流部55から分岐させ、合流部55内の尿素水が複数の噴孔へ分配されるように構成すればよい。
In each of the above embodiments, the number of injection holes 51 formed in the
上記各実施形態では、第1貫通穴43(第1流路部)と第2貫通穴44(第2流路部)とが直接連通せずに分離しているが、これらの貫通穴43、44はプレート部材40で連通していてもよい。例えば、第1貫通穴43の第1通路43bの一端と、第2貫通穴44の第2通路44bの一端とが連通していてもよい。
In each of the above embodiments, the first through hole 43 (first flow path portion) and the second through hole 44 (second flow path portion) are separated without direct communication, but these through
上記各実施形態では、第1貫通穴43の流路長のうち、第1連通部43aより一端側の流路長と第1連通部43aより他端側の流路長とが同一であるが、これらの流路長が異なっていてもよい。同様にして、第2貫通穴44の流路長のうち、第2連通部44aより一端側の流路長と第2連通部44aより他端側の流路長とは、同一であってもよいし異なっていてもよい。
In each of the above embodiments, among the flow path lengths of the first through
上記各実施形態では、ボデー31と噴孔部材50との間に隣接して配置されたプレート部材40に、第1貫通穴43(第1流路部)および第2貫通穴44(第2流路部)が形成されている。これに対し、プレート部材40を廃止して、ボデー31または噴孔部材50に貫通穴43、44が形成されていてもよい。
In each of the above embodiments, the first through hole 43 (first flow path portion) and the second through hole 44 (second flow) are formed in the
上記各実施形態では、プレート部材40の材質は金属製であるが、樹脂製であってもよい。同様にして、噴孔部材50の材質は金属製であることに限らず、樹脂製であってもよい。上記各実施形態に係る還元剤噴射弁は、還元剤として尿素水を噴射するものであるが、還元剤として液体の炭化水素化合物を噴射するものであってもよい。
In each of the above embodiments, the material of the
30…還元剤噴射弁、30F…供給流路、32…弁体、45…突起部材、45a…突出端面、45t1…第1傾斜面、45t2…第2傾斜面、51…噴孔、53…第1流通部、54…第2流通部、55…合流部、53a…第1流入口、54a…第2流入口。 30 ... Reducing agent injection valve, 30F ... Supply flow path, 32 ... Valve body, 45 ... Protruding member, 45a ... Protruding end surface, 45t1 ... First inclined surface, 45t2 ... Second inclined surface, 51 ... Injection hole, 53 ... No. 1 distribution section, 54 ... second distribution section, 55 ... confluence section, 53a ... first inflow port, 54a ... second inflow port.
Claims (9)
前記供給流路は、
互いに異なる向きに還元剤を流通させる第1流通部(53)および第2流通部(54)と、
前記第1流通部を流通した還元剤と前記第2流通部を流通した還元剤とを合流させ、合流した還元剤を前記噴孔へ導く合流部(55)と、
を有し、
前記合流部には、前記噴孔に向けて突出する突起部材(45)が配置されており、
前記第1流通部及び前記第2流通部は、前記弁体の中心軸線(C)に延びる前記合流部から、前記中心軸線を介して互いに反対側に向けて径方向に延びている、還元剤噴射弁。 An internal combustion engine (10) including a injection hole (51) for injecting a reducing agent, a supply flow path (30F) for supplying the reducing agent to the injection hole, and a valve body (32) for opening and closing the supply flow path. ), Which is a reducing agent injection valve that injects the reducing agent to the upstream side of the purification device (20) in the exhaust passage (11a).
The supply flow path is
The first distribution section (53) and the second distribution section (54), which distribute the reducing agents in different directions,
A confluence section (55) that merges the reducing agent that has flowed through the first distribution section and the reducing agent that has flowed through the second distribution section, and guides the merged reducing agent to the injection hole.
Have,
A protrusion member (45) projecting toward the injection hole is arranged at the merging portion .
The first flow section and the second flow section are reducing agents extending in the radial direction from the confluence portion extending along the central axis (C) of the valve body toward opposite sides via the central axis. Injection valve.
一端側から流入した還元剤と他端側から流入した還元剤とを衝突させるとともに、その衝突後の還元剤を前記第1流通部へ導く第1流路部(43)と、
一端側から流入した還元剤と他端側から流入した還元剤とを衝突させるとともに、その衝突後の還元剤を前記第2流通部へ導く第2流路部(44)と、
を有する請求項1に記載の還元剤噴射弁。 The supply flow path is
A first flow path portion (43) that collides the reducing agent that has flowed in from one end side with the reducing agent that has flowed in from the other end side and guides the reducing agent after the collision to the first distribution unit.
A second flow path portion (44) that collides the reducing agent that has flowed in from one end side with the reducing agent that has flowed in from the other end side and guides the reducing agent after the collision to the second distribution unit.
The reducing agent injection valve according to claim 1.
前記供給流路は、
互いに異なる向きに還元剤を流通させる第1流通部(53)および第2流通部(54)と、
前記第1流通部を流通した還元剤と前記第2流通部を流通した還元剤とを合流させ、合流した還元剤を前記噴孔へ導く合流部(55)と、
一端側から流入した還元剤と他端側から流入した還元剤とを衝突させるとともに、その衝突後の還元剤を前記第1流通部へ導く第1流路部(43)と、
一端側から流入した還元剤と他端側から流入した還元剤とを衝突させるとともに、その衝突後の還元剤を前記第2流通部へ導く第2流路部(44)と、
を有し、
前記合流部には、前記噴孔に向けて突出する突起部材(45)が配置されている還元剤噴射弁。 An internal combustion engine (10) including a injection hole (51) for injecting a reducing agent, a supply flow path (30F) for supplying the reducing agent to the injection hole, and a valve body (32) for opening and closing the supply flow path. ), Which is a reducing agent injection valve that injects the reducing agent to the upstream side of the purification device (20) in the exhaust passage (11a).
The supply flow path is
The first distribution section (53) and the second distribution section (54), which distribute the reducing agents in different directions,
A confluence section (55) that merges the reducing agent that has flowed through the first distribution section and the reducing agent that has flowed through the second distribution section, and guides the merged reducing agent to the injection hole.
A first flow path portion (43) that collides the reducing agent that has flowed in from one end side with the reducing agent that has flowed in from the other end side and guides the reducing agent after the collision to the first distribution unit.
A second flow path portion (44) that collides the reducing agent that has flowed in from one end side with the reducing agent that has flowed in from the other end side and guides the reducing agent after the collision to the second distribution unit.
Have,
A reducing agent injection valve in which a protruding member (45) projecting toward the injection hole is arranged at the merging portion.
前記第2流路部のうち前記第2流通部と連通する部分を第2連通部(44a)と呼び、
前記第1流路部の流路長のうち、前記第1連通部より一端側の流路長と前記第1連通部より他端側の流路長とが同一であり、
前記第2流路部の流路長のうち、前記第2連通部より一端側の流路長と前記第2連通部より他端側の流路長とが同一である請求項2または3に記載の還元剤噴射弁。 The portion of the first flow path portion that communicates with the first communication portion is referred to as a first communication portion (43a).
The portion of the second flow path portion that communicates with the second communication portion is referred to as a second communication portion (44a).
Of the flow path lengths of the first communication portion, the flow path length on one end side of the first communication portion and the flow path length on the other end side of the first communication portion are the same.
Of the flow path length of the second flow passage portion, to claim 2 or 3 wherein the second communicating unit flow path length of one side of a flow path length of the other end side of the second communicating portion are identical The reducing agent injection valve described.
前記突起部材の突出方向から見た前記突起部材の幅寸法は、前記突出方向から見た前記第1流入口の幅寸法および前記第2流入口の幅寸法に比べて大きい請求項1〜5のいずれか1つに記載の還元剤噴射弁。 The inflow port flowing from the first distribution section to the confluence section is referred to as the first inflow port (53a), and the inflow port flowing from the second distribution section to the confluence section is referred to as the second inflow port (54a).
The width dimension of the protrusion member seen from the protrusion direction of the protrusion member is larger than the width dimension of the first inflow port and the width dimension of the second inflow port seen from the protrusion direction, according to claims 1 to 5. The reducing agent injection valve according to any one.
前記突起部材の突出端面(45a)は、前記第1流入口および前記第2流入口よりも前記噴孔の側に位置する請求項1〜6のいずれか1つに記載の還元剤噴射弁。 The inflow port flowing from the first distribution section to the confluence section is referred to as the first inflow port (53a), and the inflow port flowing from the second distribution section to the confluence section is referred to as the second inflow port (54a).
The reducing agent injection valve according to any one of claims 1 to 6 , wherein the protruding end surface (45a) of the protruding member is located closer to the injection hole than the first inflow port and the second inflow port.
前記突起部材は、
前記突起部材の突出方向から見た幅寸法が前記第1流入口から前記突起部材の中心に近づくにつれて徐々に拡大する向きに傾斜する第1傾斜面(45t1)と、
前記突出方向から見た幅寸法が前記第2流入口から前記突起部材の中心に近づくにつれて徐々に拡大する向きに傾斜する第2傾斜面(45t2)と、
を有する請求項1〜7のいずれか1つに記載の還元剤噴射弁。 The inflow port flowing from the first distribution section to the confluence section is referred to as the first inflow port (53a), and the inflow port flowing from the second distribution section to the confluence section is referred to as the second inflow port (54a).
The protrusion member
A first inclined surface (45t1) that is inclined in a direction in which the width dimension seen from the protruding direction of the protruding member gradually expands as it approaches the center of the protruding member from the first inflow port.
A second inclined surface (45t2) that inclines in a direction in which the width dimension seen from the protruding direction gradually expands as it approaches the center of the protruding member from the second inflow port.
The reducing agent injection valve according to any one of claims 1 to 7.
前記突起部材は、前記平面に対して垂直に突出する形状である請求項1〜8のいずれか1つに記載の還元剤噴射弁。 The first distribution section and the second distribution section have a shape extending on the same plane.
The reducing agent injection valve according to any one of claims 1 to 8 , wherein the protruding member has a shape that protrudes perpendicularly to the plane.
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