特許 6231871 排気浄化装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6231871

(24)【登録日】2017年10月27日

(45)【発行日】2017年11月15日

(54)【発明の名称】排気浄化装置

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/08 20060101AFI20171106BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/08 B

【請求項の数】10

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-263594(P2013-263594)

(22)【出願日】2013年12月20日

(65)【公開番号】特開2015-117681(P2015-117681A)

(43)【公開日】2015年6月25日

【審査請求日】2016年10月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】501125231

【氏名又は名称】ローベルト ボッシュ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】100177839

【弁理士】

【氏名又は名称】大場 玲児

(74)【代理人】

【識別番号】100172340

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 始

(72)【発明者】

【氏名】國島 旭

【審査官】 菅家 裕輔

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１１６９１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５１４８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０８３０４１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／０８

Ｂ０１Ｄ ５３／８６

Ｂ０１Ｄ ５３／９０

Ｂ０１Ｄ ５３／９４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の排気通路に噴射される還元剤が内部に供給されるハウジングと、
前記ハウジングの内部に摺動可能に設けられ、閉弁時に前記ハウジングの噴射孔を塞ぐとともに、開弁時に前記ハウジングの前記噴射孔から離間して前記噴射孔から還元剤を外部に噴射させるアマーチャと、
開弁時に前記アマーチャが近接又は接触するストッパーと、
前記アマーチャと前記ハウジング又は前記ストッパーとが近接する部位に設けられた還元剤の通路と、
を備え、
前記還元剤が、前記ストッパーから前記アマーチャの方向に供給される還元剤噴射弁において、
前記アマーチャは中空形状を成し、前記通路は、前記ハウジングの内面と摺動する前記アマーチャの外面と前記アマーチャの中空部分を接続する孔によって構成されることを特徴とする、還元剤噴射弁。

【請求項2】

内燃機関の排気通路に噴射される還元剤が内部に供給されるハウジングと、
前記ハウジングの内部に摺動可能に設けられ、閉弁時に前記ハウジングの噴射孔を塞ぐとともに、開弁時に前記ハウジングの前記噴射孔から離間して前記噴射孔から還元剤を外部に噴射させるアマーチャと、
開弁時に前記アマーチャが近接又は接触するストッパーと、
前記アマーチャと前記ハウジング又は前記ストッパーとが近接する部位に設けられた還元剤の通路と、
を備え、
前記還元剤が、前記ストッパーから前記アマーチャの方向に供給される還元剤噴射弁において、
前記通路は、前記ハウジングの内面と摺動する前記アマーチャの外周面に設けられた前記外周面の周方向の複数の溝と前記アマーチャの軸方向の複数の溝から構成されることを特徴とする、還元剤噴射弁。

【請求項3】

内燃機関の排気通路に噴射される還元剤が内部に供給されるハウジングと、
前記ハウジングの内部に摺動可能に設けられ、閉弁時に前記ハウジングの噴射孔を塞ぐとともに、開弁時に前記ハウジングの前記噴射孔から離間して前記噴射孔から還元剤を外部に噴射させるアマーチャと、
開弁時に前記アマーチャが近接又は接触するストッパーと、
前記アマーチャと前記ハウジング又は前記ストッパーとが近接する部位に設けられた還元剤の通路と、
を備え、
前記還元剤が、前記ストッパーから前記アマーチャの方向に供給される還元剤噴射弁において
前記通路は、前記アマーチャの前記ストッパーと近接又は接触する端面に設けられた溝から構成されることを特徴とする、還元剤噴射弁。

【請求項4】

内燃機関の排気通路に噴射される還元剤が内部に供給されるハウジングと、
前記ハウジングの内部に摺動可能に設けられ、閉弁時に前記ハウジングの噴射孔を塞ぐとともに、開弁時に前記ハウジングの前記噴射孔から離間して前記噴射孔から還元剤を外部に噴射させるアマーチャと、
開弁時に前記アマーチャが近接又は接触するストッパーと、
前記アマーチャと前記ハウジング又は前記ストッパーとが近接する部位に設けられた還元剤の通路と、
を備え、
前記還元剤が、前記ストッパーから前記アマーチャの方向に供給される還元剤噴射弁において
前記通路は、前記ストッパーの前記アマーチャと近接又は接触する端面に設けられた溝から構成されることを特徴とする、還元剤噴射弁。

【請求項5】

内燃機関の排気通路に噴射される還元剤が内部に供給されるハウジングと、
前記ハウジングの内部に摺動可能に設けられ、閉弁時に前記ハウジングの噴射孔を塞ぐとともに、開弁時に前記ハウジングの前記噴射孔から離間して前記噴射孔から還元剤を外部に噴射させるアマーチャと、
開弁時に前記アマーチャが近接又は接触するストッパーと、
前記アマーチャと前記ハウジング又は前記ストッパーとが近接する部位に設けられた還元剤の通路と、
を備え、
前記還元剤が、前記ストッパーから前記アマーチャの方向に供給される還元剤噴射弁において
前記通路は、前記アマーチャと摺動する前記ハウジングの内面に設けられた溝から構成されることを特徴とする、還元剤噴射弁。

【請求項6】

内燃機関の排気通路に還元剤を噴射する還元剤噴射弁と、
前記還元剤噴射弁に供給される還元剤が貯蔵される貯蔵タンクと、
第１の状態では前記貯蔵タンクから前記還元剤噴射弁に還元剤を供給し、第２の状態では前記還元剤噴射弁から前記貯蔵タンクへ還元剤を吸い戻すポンプと、を備え、
前記還元剤噴射弁は、
還元剤が内部に供給されるハウジングと、
前記ハウジングの内部に摺動可能に設けられ、閉弁時に前記ハウジングの噴射孔を塞ぐとともに、開弁時に前記ハウジングの前記噴射孔から離間して前記噴射孔から還元剤を外部に噴射させるアマーチャと、
開弁時に前記アマーチャが近接又は接触するストッパーと、
前記アマーチャと前記ハウジング又は前記ストッパーとが近接する部位に設けられた還元剤の通路と、
を備え、
前記第１の状態では前記還元剤噴射弁内において、前記ストッパーから前記アマーチャの方向に前記還元剤が供給され、
前記アマーチャは中空形状を成し、前記通路は、前記ハウジングの内面と摺動する前記アマーチャの外面と前記アマーチャの中空部分を接続する孔によって構成されることを特徴とする、排気浄化システム。

【請求項7】

内燃機関の排気通路に還元剤を噴射する還元剤噴射弁と、
前記還元剤噴射弁に供給される還元剤が貯蔵される貯蔵タンクと、
第１の状態では前記貯蔵タンクから前記還元剤噴射弁に還元剤を供給し、第２の状態では前記還元剤噴射弁から前記貯蔵タンクへ還元剤を吸い戻すポンプと、を備え、
前記還元剤噴射弁は、
還元剤が内部に供給されるハウジングと、
前記ハウジングの内部に摺動可能に設けられ、閉弁時に前記ハウジングの噴射孔を塞ぐとともに、開弁時に前記ハウジングの前記噴射孔から離間して前記噴射孔から還元剤を外部に噴射させるアマーチャと、
開弁時に前記アマーチャが近接又は接触するストッパーと、
前記アマーチャと前記ハウジング又は前記ストッパーとが近接する部位に設けられた還元剤の通路と、
を備え、
前記第１の状態では前記還元剤噴射弁内において、前記ストッパーから前記アマーチャの方向に前記還元剤が供給され、
前記通路は、前記ハウジングの内面と摺動する前記アマーチャの外周面に設けられた前記外周面の周方向の複数の溝と前記アマーチャの軸方向の複数の溝から構成されることを特徴とする、排気浄化システム。

【請求項8】

内燃機関の排気通路に還元剤を噴射する還元剤噴射弁と、
前記還元剤噴射弁に供給される還元剤が貯蔵される貯蔵タンクと、
第１の状態では前記貯蔵タンクから前記還元剤噴射弁に還元剤を供給し、第２の状態では前記還元剤噴射弁から前記貯蔵タンクへ還元剤を吸い戻すポンプと、を備え、
前記還元剤噴射弁は、
還元剤が内部に供給されるハウジングと、
前記ハウジングの内部に摺動可能に設けられ、閉弁時に前記ハウジングの噴射孔を塞ぐとともに、開弁時に前記ハウジングの前記噴射孔から離間して前記噴射孔から還元剤を外部に噴射させるアマーチャと、
開弁時に前記アマーチャが近接又は接触するストッパーと、
前記アマーチャと前記ハウジング又は前記ストッパーとが近接する部位に設けられた還元剤の通路と、
を備え、
前記第１の状態では前記還元剤噴射弁内において、前記ストッパーから前記アマーチャの方向に前記還元剤が供給され、
前記通路は、前記アマーチャの前記ストッパーと近接又は接触する端面に設けられた溝から構成されることを特徴とする、排気浄化システム。

【請求項9】

内燃機関の排気通路に還元剤を噴射する還元剤噴射弁と、
前記還元剤噴射弁に供給される還元剤が貯蔵される貯蔵タンクと、
第１の状態では前記貯蔵タンクから前記還元剤噴射弁に還元剤を供給し、第２の状態では前記還元剤噴射弁から前記貯蔵タンクへ還元剤を吸い戻すポンプと、を備え、
前記還元剤噴射弁は、
還元剤が内部に供給されるハウジングと、
前記ハウジングの内部に摺動可能に設けられ、閉弁時に前記ハウジングの噴射孔を塞ぐとともに、開弁時に前記ハウジングの前記噴射孔から離間して前記噴射孔から還元剤を外部に噴射させるアマーチャと、
開弁時に前記アマーチャが近接又は接触するストッパーと、
前記アマーチャと前記ハウジング又は前記ストッパーとが近接する部位に設けられた還元剤の通路と、
を備え、
前記第１の状態では前記還元剤噴射弁内において、前記ストッパーから前記アマーチャの方向に前記還元剤が供給され、
前記通路は、前記ストッパーの前記アマーチャと近接又は接触する端面に設けられた溝から構成されることを特徴とする、排気浄化システム。

【請求項10】

内燃機関の排気通路に還元剤を噴射する還元剤噴射弁と、
前記還元剤噴射弁に供給される還元剤が貯蔵される貯蔵タンクと、
第１の状態では前記貯蔵タンクから前記還元剤噴射弁に還元剤を供給し、第２の状態では前記還元剤噴射弁から前記貯蔵タンクへ還元剤を吸い戻すポンプと、を備え、
前記還元剤噴射弁は、
還元剤が内部に供給されるハウジングと、
前記ハウジングの内部に摺動可能に設けられ、閉弁時に前記ハウジングの噴射孔を塞ぐとともに、開弁時に前記ハウジングの前記噴射孔から離間して前記噴射孔から還元剤を外部に噴射させるアマーチャと、
開弁時に前記アマーチャが近接又は接触するストッパーと、
前記アマーチャと前記ハウジング又は前記ストッパーとが近接する部位に設けられた還元剤の通路と、
を備え、
前記第１の状態では前記還元剤噴射弁内において、前記ストッパーから前記アマーチャの方向に前記還元剤が供給され、
前記通路は、前記アマーチャと摺動する前記ハウジングの内面に設けられた溝から構成されることを特徴とする、排気浄化システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、還元剤噴射弁及び排気浄化システムに関する。

【背景技術】

【0002】

車両等に搭載された内燃機関から排出される排気ガスには窒素酸化物（ＮＯｘ）が含まれる場合がある。このＮＯｘを浄化する排気浄化装置の一つとして、内燃機関の排気通路に備えられた還元触媒の上流側で還元剤を噴射し、還元剤とＮＯｘとの還元反応を触媒によって促進させ、ＮＯｘを窒素や水、二酸化炭素等に分解して大気中に放出するように構成されたものがある。

【0003】

このような排気浄化装置として、尿素水溶液やアンモニア水を還元剤として用いる尿素ＳＣＲ（Selective Catalyst Reduction）システムがある。尿素ＳＣＲシステムでは、アンモニアの吸着機能を有するＮＯｘ選択還元触媒が用いられ、還元剤が加水分解することによって生成されるアンモニアが還元触媒に吸着され、そこに流入する排気ガス中のＮＯｘがアンモニアと反応することで浄化される。

【0004】

例えば、下記の特許文献１には、内燃機関の排気通路に還元剤を噴射するための添加弁の構成が記載されている（図２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０−２５５６０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ＳＣＲシステムにおいては、還元剤噴射弁から排気通路に還元剤が噴射される。還元剤として用いられる尿素水溶液は融点が比較的高く、氷点下で凍結するため、エンジン停止時等においては、還元剤を貯蔵するタンクから還元剤噴射弁に至る経路、及び還元剤噴射弁内で還元剤が凍結することが想定される。このため、エンジン停止後に、尿素水溶液を貯蔵タンクへ吸い戻す処理が行われる。

【0007】

上記特許文献１に記載されているような従来の添加弁の構造では、アマーチャ（可動コア４３）がハウジング２１内にて軸方向へ往復移動可能とされている。そして、添加弁を開弁させる際には、可動コア４３が固定コア４２に吸引されてニードル２６が弁座部２５ａから離座し、開弁が行われる。この際、可動コア４３と固定コア４２との間には、通常、微小なエアギャップが設けられる。

【0008】

上記特許文献１に記載された構成では、尿素水の吸い戻しの際に、可動コア４３とハウジング１との間の微小な隙間、可動コア４３と固定コア４２との間の微小な隙間などに尿素水が残留してしまい、尿素水をタンクに完全に吸い戻すことができない。このため、残留した尿素水が氷点下で凍結するという問題が生じる。また、エンジン停止後においても還元剤噴射弁は排気通路の高温の熱に晒される。これらの隙間に残留した尿素水が排気通路の熱によって高温に晒され、その後温度が低下すると、尿素が結晶化することによって弁が固着し、弁動作に不具合が生じることも想定される。

【0009】

更に、可動コア４３はハウジング２１内で径方向に所定のクリアランスを有して配置されるため、クリアランスの範囲内で可動コア４３はハウジング２１に対して傾く。この傾きによって、可動コア４３とハウジング２１との間の隙間がより狭くなり、隙間が狭い領域、若しくは可動コア４３とハウジング２１が密着する領域では、吸い戻しの際に尿素水の残留が顕著になる。

【0010】

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、簡素な構成で還元剤噴射弁からの還元剤の吸い戻しを確実に行うことが可能な、新規かつ改良された還元剤噴射弁及び排気浄化システムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、内燃機関の排気通路に噴射される還元剤が内部に供給されるハウジングと、前記ハウジングの内部に摺動可能に設けられ、閉弁時に前記ハウジングの噴射孔を塞ぐとともに、開弁時に前記ハウジングの前記噴射孔から離間して前記噴射孔から還元剤を外部に噴射させるアマーチャと、開弁時に前記アマーチャが近接又は接触するストッパーと、前記アマーチャと前記ハウジング又は前記ストッパーとが近接する部位に設けられた還元剤の通路と、を備える還元剤噴射弁が提供される。

【0012】

前記アマーチャは中空形状を成し、前記通路は、前記ハウジングの内面と摺動する前記アマーチャの外面と前記アマーチャの中空部分を接続する孔によって構成されるものであっても良い。

【0013】

また、前記通路は、前記ハウジングの内面と摺動する前記アマーチャの外面に設けられた溝から構成されるものであっても良い。

【0014】

また、前記通路は、前記アマーチャの前記ストッパーと近接又は接触する端面に設けられた溝から構成されるものであっても良い。

【0015】

また、前記通路は、前記ストッパーの前記アマーチャと近接又は接触する端面に設けられた溝から構成されるものであっても良い。

【0016】

また、前記通路は、前記アマーチャと摺動する前記ハウジングの内面に設けられた溝から構成されるものであっても良い。

【0017】

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、内燃機関の排気通路に還元剤を噴射する還元剤噴射弁と、前記還元剤噴射弁に供給される還元剤が貯蔵される貯蔵タンクと、第１の状態では前記貯蔵タンクから前記還元剤噴射弁に還元剤を供給し、第２の状態では前記還元剤噴射弁から前記貯蔵タンクへ還元剤を吸い戻すポンプと、を備え、前記還元剤噴射弁は、還元剤が内部に供給されるハウジングと、前記ハウジングの内部に摺動可能に設けられ、閉弁時に前記ハウジングの噴射孔を塞ぐとともに、開弁時に前記ハウジングの前記噴射孔から離間して前記噴射孔から還元剤を外部に噴射させるアマーチャと、開弁時に前記アマーチャが近接又は接触するストッパーと、前記アマーチャと前記ハウジング又は前記ストッパーとが近接する部位に設けられた還元剤の通路と、を備える排気浄化システムが提供される。

【0018】

前記アマーチャは中空形状を成し、前記通路は、前記ハウジングの内面と摺動する前記アマーチャの外面と前記アマーチャの中空部分を接続する孔によって構成されるものであっても良い。

【0019】

また、前記通路は、前記ハウジングの内面と摺動する前記アマーチャの外面に設けられた溝から構成されるものであっても良い。

【0020】

また、前記通路は、前記アマーチャの前記ストッパーと近接又は接触する端面に設けられた溝から構成されるものであっても良い。

【0021】

また、前記通路は、前記ストッパーの前記アマーチャと近接又は接触する端面に設けられた溝から構成されるものであっても良い。

【0022】

また、前記通路は、前記アマーチャと摺動する前記ハウジングの内面に設けられた溝から構成されるものであっても良い。

【発明の効果】

【0023】

本発明によれば、簡素な構成で還元剤噴射弁からの還元剤の吸い戻しを確実に行うことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置とその周辺の構成の一例を示す模式図である。

【図2】還元剤噴射弁の構成を示す模式図である。

【図3】アマーチャの基本的な構成を説明するための模式図である。

【図4】還元剤の吸い戻しを行った際に、還元剤が滞留し易い領域を示す模式図である。

【図5】還元剤の吸い戻しを行った際に、還元剤が滞留し易い領域を示す模式図である。

【図6】還元剤の吸い戻しを行った際に、還元剤が滞留し易い領域を示す模式図である。

【図7】アマーチャの外周面と、アマーチャの内部の中空部分とを接続する複数の通路（孔）を設けた例を示す模式図である。

【図8】アマーチャの外周面に溝状の複数の通路を設けた例を示す模式図である。

【図9】アマーチャの端面に溝状の通路を設けた例を示す模式図である。

【図10】ストッパーの端面に溝状の通路を設けた例を示す模式図である。

【図11】ハウジングの内面に溝状の通路を設けた例を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

【0026】

１．排気浄化装置
（１）全体構成
図１は、本発明の一実施形態に係る内燃機関の排気浄化装置１０とその周辺の構成の一例を示している。この排気浄化装置１０は、内燃機関５の排気通路１１に接続されており、還元触媒２０と、還元剤噴射装置３０と、制御装置６０等を備えており、内燃機関５から排出される排気ガス中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を、還元剤としての尿素水溶液を用いて浄化する尿素ＳＣＲシステムとして構成されている。ただし、本実施形態において使用できる還元剤は尿素水溶液に限られるものではなく、例えばアンモニア水等、アンモニアが生成されるものであればよい。

【0027】

内燃機関５は、ＥＣＵ(Engine Control Unit)５０によって制御される。制御装置６０は、内燃機関５の制御に関する制御データ等をＣＡＮ(Control Area Network)バスシステムを介してＥＣＵ５０から受信する。

【0028】

排気通路１１において、内燃機関５と還元触媒２０との間には酸化触媒１２（ＤＯＣ）が配置されている。酸化触媒１２は、排気ガス中の炭化水素（ＨＣ）、一酸化炭素（ＣＯ）を酸化する機能を有する。酸化触媒１２は公知の触媒が適宜用いられる。

【0029】

本実施形態の排気浄化装置１０に用いられる還元触媒２０は、排気通路１１内に噴射された尿素水溶液が加水分解することで生成されるアンモニアを吸着し、アンモニアとＮＯｘとの還元反応を促進する機能を有している。具体的には、還元触媒２０では、尿素水溶液中の尿素が分解することによって生成されるアンモニア（ＮＨ_３）がＮＯｘと反応することにより、ＮＯｘが窒素（Ｎ_２）及び水（Ｈ_２Ｏ）に分解される。還元触媒２０は公知の触媒が適宜用いられる。

【0030】

また、還元触媒２０の下流側には排気ガス中のＮＯｘ濃度を検出するためのＮＯｘセンサ１４が備えられている。ＮＯｘセンサ１４のセンサ信号は、制御装置６０に送信され、制御装置６０ではこのセンサ信号に基づいて排気ガス中のＮＯｘ濃度が算出される。また、還元触媒２０の上流側には排気ガスの温度を検出する排気温度センサ１３が設けられている。

【0031】

（２）還元剤噴射装置
還元剤噴射装置３０は、貯蔵タンク３１と、還元剤噴射弁７０と、ポンプ４１等を主たる要素として構成されている。貯蔵タンク３１とポンプ４１とは第１の還元剤供給通路５７で接続され、ポンプ４１と還元剤噴射弁７０とは第２の還元剤供給通路５８で接続されている。このうち第２の還元剤供給通路５８には圧力センサ４３が設けられている。圧力センサ４３のセンサ信号は制御装置６０に送信され、制御装置６０ではこのセンサ信号に基づいて第２の還元剤供給通路５８内の圧力が算出される。

【0032】

貯蔵タンク３１には、尿素水溶液の温度を検出するためのタンク温度センサ１８が設けられている。ポンプ４１としては、制御装置６０により駆動制御される電動ポンプが用いられている。本実施形態において、ポンプ４１は、圧力センサ４３によって検出される第２の還元剤供給通路５８内の圧力が所定値に維持されるように、その出力がフィードバック制御されるように構成されている。

【0033】

還元剤噴射弁７０は、制御装置６０により開弁のオンオフが制御される電磁駆動式のオンオフ弁が用いられており、還元触媒２０よりも上流側において排気通路１１に固定されている。この還元剤噴射弁７０は、基本的には、第２の還元剤供給通路５８内の圧力が目標値に維持されている状態で通電制御が行われる。具体的には、演算によって求められる指示噴射量に応じて所定のＤＵＴＹサイクル中における開弁ＤＵＴＹ比を設定することにより、排気通路１１内への還元剤の噴射量が調節される。指示噴射量は、排気ガス中の窒素酸化物の流量と、還元触媒２０におけるアンモニアの吸着量とに応じて決定される。

【0034】

本実施形態において、ポンプ４１は、正逆いずれの方向にも回転が可能となっている。ポンプ４１の正回転により貯蔵タンク３１内の尿素水溶液の吸い上げが行われ、尿素水溶液が還元剤噴射弁７０へ供給される。また、ポンプ４１の逆回転により還元剤噴射弁７０から貯蔵タンク３１への尿素水溶液の吸い戻しが行われる。なお、還元剤噴射弁７０へ還元剤（尿素水溶液）を供給する状態を第１の状態と称し、還元剤噴射弁７０から還元剤を吸い戻す状態を第２の状態と称することとする。還元剤噴射弁７０への還元剤の供給（第１の状態）と、還元剤噴射弁７０からの還元剤の吸い戻し（第２の状態）とは、双方の状態のポンプ４１の回転方向を同一として、流路切換弁の制御により行うようにしても良い。このような還元剤噴射装置３０の基本構成は、公知の構成のものを用いることができる。

【0035】

２．還元剤噴射弁の構成
ＳＣＲシステムでは、内燃機関５の停止後にポンプ４１を逆回転させ、貯蔵タンク３１から還元剤噴射弁７０までの経路に充填されている還元剤を貯蔵タンク３１内に戻す動作を行う（第２の状態）。これにより、貯蔵タンク３１から還元剤噴射弁７０までの経路に充填されている還元剤が低温時に凍結してしまうことを抑止できる。なお、このような還元剤を貯蔵タンク３１に戻す動作は、ＣＡＮ信号にエラーが生じている場合等、エラー発生時にも行うことができる。還元剤を貯蔵タンク３１に戻す際には、還元剤噴射弁７０が開かれる。

【0036】

図２は、還元剤噴射弁７０の構成を示す模式図である。図２に示すように、還元剤噴射弁７０は、ハウジング７２、アマーチャ７４、ストッパー７６、圧縮バネ７８、コイル８０、調整スリーブ８２、フィルタ８４を有して構成されている。ハウジング７２は、還元剤噴射弁７０の本体を構成し、ハウジング７２内にアマーチャ７４、ストッパー７６、圧縮バネ７８が配置されている。

【0037】

より詳細には、アマーチャ７４及びストッパー７６はハウジング７２の筒状の内部に挿入され、アマーチャ７４は軸方向に移動可能とされ、ストッパー７６はハウジング７２に対して固定されている。アマーチャ７４及びストッパー７６は鉄などの金属から構成されている。また、ストッパー７６の外周にはコイル８０が配置されている。

【0038】

調整スリーブ８２は、ストッパー７６に対して固定されている。圧縮バネ７８は、一端が調整スリーブ８２に当接し、他端がアマーチャ７４の当接面７４ａに当接している。アマーチャ７４、ストッパー７６、及び調整スリーブ８２は、いずれも内部に空間を有している。ストッパー７６、及び調整スリーブ８２は、中空のパイプ形状とされ、アマーチャ７４は先端部７４ｈ以外は中空形状とされている。

【0039】

アマーチャ７４の先端部７４ｈは球形状とされている。一方、ハウジング７２の先端部にはオリフィス７２ａが設けられている。コイル８０に通電がされていない状態では、圧縮バネ７８の付勢力によりアマーチャ７４がハウジング７２の先端側へ付勢され、アマーチャ７４の先端部７４ｈがハウジング７２の先端の内側に設けられた弁座７２ｂと当接する。

【0040】

一方、コイル８０に通電が行われると、磁力によりアマーチャ７４がストッパー７６側へ吸引され、アマーチャ７４の端面７４ｂとストッパー７６の端面７６ａとが近接する。この際、アマーチャ７４の端面７４ｂとストッパー７６の端面７６ａとの間に所定のエアギャップが設けられるように、アマーチャ７４の動きを規制する部位が別途設けられる。端面７４ｂと端面７６ａが近接した際のギャップは、例えば２０μｍ程度の値とすることができる。これにより、吸引時のコイル８０による磁力を十分に大きくすることができる。

【0041】

また、アマーチャ７４の端面７４ｂとストッパー７６の端面７６ａとが当接するようにしても良い。この場合、アマーチャ７４の端面７４ｂに所定の厚さのメッキ層を形成することで、上記の２０μｍ程度のギャップを無くし、端面７４ｂと端面７６ａとが当接するように構成することができる。

【0042】

還元剤は、図２の矢印Ａ１方向から供給され、フィルタ８４を通過して、調整スリーブ８２へ供給される。調整スリーブ８２、ストッパー７６は中空のパイプ形状とされているため、還元剤は調整スリーブ８２及びストッパー７６の内部を通過してアマーチャ７４へ供給される。

【0043】

図２に示すように、アマーチャ７４には、その内部と外部を接続する孔７４ｉが設けられている。還元剤は、ストッパー７６側からアマーチャ７４の内部へ供給され、孔７４ｉを通ってアマーチャ７４の外部へ送られ、先端部７４ｈの方向へ送られる。

【0044】

上述したように、コイル８０に通電がされていない状態では、アマーチャ７４の先端部７４ｈがハウジング７２の先端の内側に設けられた弁座７２ｂと当接している。従って、孔７４ｉから先端部７４ｈの方向に送られた還元剤は、オリフィス７２ａから噴射されない。

【0045】

一方、コイル８０に通電が行われると、アマーチャ７４がストッパー７６側へ吸引され、アマーチャ７４の端面７４ｂとストッパー７６の端面７６ａとが近接する。これにより、アマーチャ７４の先端部７４ｈが弁座７２ｂから離間し、還元剤がオリフィス７２ａを通ってハウジング７２の外部へ噴射される。

【0046】

図３は、アマーチャ７４の基本的な構成を説明するための模式図である。図３に示すように、アマーチャ７４には、端面７４ｂ側にハウジング７２の内面７２ｄに対して摺動する外周面７４ｃが設けられている。外周面７４ｃとハウジング７２の内面７２ｄとの間のクリアランスは、所定値（例えば１００μｍ程度）とされている。なお、外周面７４ｃのうち、ハウジング７２との間のクリアランスが所定値とされているのは、端面７４ｂ側の長さＤの範囲であり、その他の領域では、外周面７４ｃとハウジング７２の内面７２ｄとの間のクリアランスは、所定値よりも大きな値に設定されている。

【0047】

図４〜図６は、ハウジング７２にアマーチャ７４が挿入された状態を示しており、還元剤の吸い戻しを行った際に、還元剤が滞留し易い領域を示す模式図である。ハウジング７２の内面７２ｄと外周面７４ｃとの間にクリアランスが設けられているため、ハウジング７２の内面７２ｄの中心軸Ｃ１に対してアマーチャ７４の中心軸Ｃ２に傾きが生じる場合がある。図４は、ハウジング７２の内面７２ｄの中心軸Ｃ１に対してアマーチャ７４の中心軸Ｃ２に傾きが生じていない場合を示している。この場合、還元剤は、ハウジング７２の内面７２ｄと外周面７４ｃとの間の隙間のうち、重力方向の下側（領域Ｒ１）に溜まり易くなる。これは、ハウジング７２の内面７２ｄと外周面７４ｃとの間のクリアランスが、重力方向の下側で最も小さくなり、且つ還元剤が重力方向に移動するためである。

【0048】

また、図５は、ハウジング７２の内面７２ｄの中心軸Ｃ１に対してアマーチャ７４の中心軸Ｃ２に傾きが生じ、アマーチャ７４の先端部７４ｈが上側に移動した場合を示している。この場合、図５中に示す領域Ｒ２でアマーチャ７４とハウジング７２の内面７２ｄとのクリアランスが狭くなり、領域Ｒ２に還元剤が溜まり易くなる。

【0049】

また、図６は、ハウジング７２の内面７２ｄの中心軸Ｃ１に対してアマーチャ７４の中心軸Ｃ２に傾きが生じ、アマーチャ７４の先端部７４ｈが下側に移動した場合を示している。この場合、図６中に示す領域Ｒ３でアマーチャ７４とハウジング７２の内面７２ｄとのクリアランスが狭くなり、領域Ｒ３に還元剤が溜まり易くなる。

【0050】

以上のように、還元剤を貯蔵タンク３１に吸い戻す際には、アマーチャ７４とハウジング７２の内面７２ｄとのクリアランスが狭い領域に還元剤が溜まり易くなる。また、還元剤を貯蔵タンク３１に吸い戻す際には、アマーチャ７４の端面７４ｂとストッパー７６の端面７６ａとの間にも還元剤が溜まり易くなる。このため、吸い戻されずに残留した還元剤が、氷点下で凍結したり、排気熱によって結晶化することが想定される。

【0051】

このため、本実施形態では、ハウジング７２、アマーチャ７４、及びストッパー７６において、還元剤が接触する部位に還元剤が通る通路を設けている。以下、図７〜図１０に基づいて、還元剤が通る通路の具体的な構成について説明する。

【0052】

図７は、アマーチャ７４の外周面７４ｃと、アマーチャ７４の内部の中空部分とを接続する複数の通路７４ｄ（孔）を設けた例を示す模式図である。通路７４ｄを設けたことにより、還元剤の吸い戻しを行うと、図７中に示す矢印方向に還元剤が流れる。これにより、特にアマーチャ７４の外周面７４ｃとハウジング７２の内面７２ｄとの間に滞留する還元剤が通路７４ｄを通ってアマーチャ７４の内部の中空部分に流れ、ストッパー７６及びスリーブ８２の中空部分を通って貯蔵タンク３１側へ吸い戻される。従って、アマーチャ７４とハウジング７２との間に滞留する還元剤を確実に吸い戻すことが可能となる。

【0053】

図８は、アマーチャ７４の外周面７４ｃに複数の溝状、またはスリット状の通路７４ｅを設けた例を示す模式図である。図８に示す例では、通路７４ｅは外周面７４ｃの周方向と、アマーチャ７４の軸方向に延在するように設けられている。通路７４ｅを設けたことにより、還元剤の吸い戻しを行うと、図８中に示す矢印方向に還元剤が流れる。これにより、特にアマーチャ７４の外周面７４ｃとハウジング７２の内面７２ｄとの間に滞留する還元剤が通路７４ｅを通ってアマーチャ７４の内部の中空部分に流れ、ストッパー７６及びスリーブ８２の中空部分を通って貯蔵タンク３１側へ吸い戻される。従って、アマーチャ７４とハウジング７２との間に滞留する還元剤を確実に吸い戻すことが可能となる。

【0054】

図９は、アマーチャ７４の端面７４ｂに溝状、またはスリット状の通路７４ｆ，７４ｇを設けた例を示す模式図である。図９に示す例では、通路７４ｆは端面７４ｂに設けられ、外周面７４ｃに沿って環状に設けられている。また、通路７４ｇは、環状の通路７４ｆの４箇所において、外周面７４ｃと内部の中空部分とを接続するように設けられている。通路７４ｆ，７４ｇを設けたことにより、端面７４ｂとストッパー７６の端面７６ａとの間に滞留する還元剤を確実に吸い戻すことが可能となる。また、通路７４ｆ，７４ｇを設けたことにより、外周面７４ｃとハウジング７２の内面７２ｄとの間に滞留する還元剤が通路７４ｆ，７４ｇを通ってアマーチャ７４の内部の中空部分に流れるため、アマーチャ７４とハウジング７２との間に滞留する還元剤を確実に吸い戻すことが可能となる。

【0055】

図１０は、ストッパー７６の端面７６ａに溝状、またはスリット状の通路７６ｂ，７６ｃを設けた例を示す模式図である。図１０に示す例では、通路７６ｂは端面７６ａに設けられ、ストッパー７６の外周面に沿って環状に設けられている。また、通路７６ｃは、環状の通路７６ｂの４箇所において、ストッパー７６の外周面と内部の中空部分とを接続するように設けられている。通路７６ｂ，７６ｃを設けたことにより、外周面７４ｃとハウジング７２の内面７２ｄとの間に滞留する還元剤が通路７６ｂ，７６ｃを通ってアマーチャ７４の内部の中空部分に流れるため、アマーチャ７４の端面７４ｂとストッパー７６の端面７６ａとの間に滞留する還元剤を確実に吸い戻すことが可能となる。

【0056】

図１１は、ハウジング７２の内面７２ｄに溝状、またはスリット状の通路７２ｃを設けた例を示す模式図である。図１１に示す例では、通路７２ｃはアマーチャ７４の軸方向に延在するように設けられている。通路７２ｃを設けたことにより、還元剤の吸い戻しを行うと、図８と同様に通路７２ｃ内をストッパー７６側に向かって還元剤が流れる。これにより、特にアマーチャ７４の外周面７４ｃとハウジング７２の内面７２ｄとの間に滞留する還元剤が通路７２ｃを通ってストッパー７６側に流れ、貯蔵タンク４１側へ吸い戻される。従って、アマーチャ７４とハウジング７２との間に滞留する還元剤を確実に吸い戻すことが可能となる。

【0057】

なお、図７〜図１１に示す構成は、単独で構成しても良いし、複数を組み合わせて構成しても良い。

【0058】

以上説明したように本実施形態によれば、還元剤噴射弁７０の内部の還元剤が接触する部位に還元剤が通る通路を設けたため、吸い戻しの際に還元剤が残留することを確実に抑止することができる。従って、残留した還元剤が凍結したり、熱によって結晶化してしまうことを確実に抑えることが可能となる。これにより、還元剤噴射弁７０の動作に不具合が生じてしまうことを確実に抑止することが可能となる。

【0059】

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0060】

５ 内燃機関
３１ 貯蔵タンク
４１ ポンプ
７０ 還元剤噴射弁
７２ ハウジング
７２ｄ 内面
７２ａ オリフィス
７４ アマーチャ
７６ ストッパー
７４ｂ 端面
７４ｃ 外周面
７４ｄ，７４ｅ，７４ｆ，７４ｇ 通路
ストッパー ７６
端面 ７６ａ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】