特許 6954042 添加弁の取付構造

(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】6954042

(24)【登録日】2021年10月4日

(45)【発行日】2021年10月27日

(54)【発明の名称】添加弁の取付構造

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/08 20060101AFI20211018BHJP

   F16J 15/10 20060101ALI20211018BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/08 BZAB

   F16J15/10 W

   F16J15/10 A

【請求項の数】8

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2017-224085(P2017-224085)

(22)【出願日】2017年11月21日

(65)【公開番号】特開2019-94822(P2019-94822A)

(43)【公開日】2019年6月20日

【審査請求日】2020年10月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004260

【氏名又は名称】株式会社デンソー

(74)【代理人】

【識別番号】100121821

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 強

(74)【代理人】

【識別番号】100139480

【弁理士】

【氏名又は名称】日野 京子

(74)【代理人】

【識別番号】100125575

【弁理士】

【氏名又は名称】松田 洋

(74)【代理人】

【識別番号】100175134

【弁理士】

【氏名又は名称】北 裕介

(72)【発明者】

【氏名】平松 浩己

【審査官】 菅野 京一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１４−１６３２７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２３８１６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６２−００６５８８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平４−２１０１６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１１３４１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１６／０３０５２９８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 独国特許出願公開第１０２０１３２１１６８４（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／００−３／３８

Ｂ０１Ｄ ５３／９４

Ｆ１６Ｊ １５／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関（１０）の排気管（１１）に当該排気管内に還元剤を添加する添加弁（２０）が取り付けられる添加弁の取付構造であって、
前記排気管に固定され、前記添加弁を収容する収容孔部を有するホルダ（５１）と、
前記ホルダを冷却する冷却部（５５）と、
前記収容孔部内において当該収容孔部の内周面と前記添加弁の外周面との間に設けられた筒状の熱伝導シール部材（８０）と、
前記収容孔部内であってかつ前記添加弁の軸方向の反先端側に、前記熱伝導シール部材に並べて設けられたカラー部材（８１）と、を備え、
前記カラー部材において、前記軸方向の反先端側の面が前記添加弁に当接する第１当接面であり、先端側の面が前記熱伝導シール部材に当接する第２当接面であり、
前記カラー部材は、前記第２当接面の側に、前記熱伝導シール部材の外側への拡張変形を規制する規制部（８１ｃ，１８１）を有する添加弁の取付構造。

【請求項2】

前記規制部は、前記熱伝導シール部材側の面に、前記熱伝導シール部材の外周を囲む環状の突起部として形成されている請求項１に記載の添加弁の取付構造。

【請求項3】

前記収容孔部は、前記軸方向において前記添加弁の先端側に設けられる小径部（６１）と、前記小径部よりも径が大きく、且つ前記添加弁の反先端側に設けられる大径部（６２）とを有し、
前記熱伝導シール部材は、前記小径部に収容されるとともに、前記反先端側の一部が前記大径部の側へはみ出ており、
前記カラー部材は、前記熱伝導シール部材において前記大径部の側にはみ出た部分の拡張変形を規制するものである請求項１又は２に記載の添加弁の取付構造。

【請求項4】

前記カラー部材の外径は、大径部の内径と一致する請求項３に記載の添加弁の取付構造。

【請求項5】

前記収容孔部は、前記軸方向において、前記大径部から前記小径部に向かって、縮径されるテーパ部（６３）を有している請求項３又は４に記載の添加弁の取付構造。

【請求項6】

前記収容孔部内において、当該収容孔部の内周面と前記添加弁の外周面との間に設けられた環状の防水シール部材（８２）を設け、
前記防水シール部材は、軸方向において、前記カラー部材を挟んで、前記熱伝導シール部材とは反対側に設けられている請求項１〜５のうちいずれか１項に記載の添加弁の取付構造。

【請求項7】

前記熱伝導シール部材は、径方向において、膨張黒鉛テープの層が複数積層されている黒鉛膨張ガスケットである請求項１〜６のうちいずれか１項に記載の添加弁の取付構造。

【請求項8】

前記収容孔部は、前記軸方向において、前記熱伝導シール部材の先端側の面に係合する係合部（６５）を備えた請求項１〜７のうちいずれか１項に記載の添加弁の取付構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、内燃機関の排気管内に還元剤を添加する添加弁が取り付けられる添加弁の取付構造に関するものである。

【背景技術】

【0002】

内燃機関から排出されるＮＯｘ（窒素酸化物）を還元浄化する排気浄化システムとして、ＳＣＲシステムが知られている。このＳＣＲシステムでは、添加弁と触媒を備え、排気管内の触媒に、尿素水溶液やアンモニアガスなどの還元剤を、添加弁によって噴射することにより、排気中のＮＯｘを選択的に窒素や水に還元している。

【0003】

添加弁は、特許文献１に記載されているように、排気管に取り付けられている。より詳しくは、排気管に取り付けられるハウジングの添加弁収容空間に添加弁が収容されている。また、ハウジング（添加弁収容空間）の内周面と添加弁との間には、熱伝導シール部材として、例えば、筒状の膨張黒鉛製シールが設けられている。この膨張黒鉛製シールによって、排気管内から排気が外部に漏れることを防止するとともに、添加弁の熱をハウジングへ逃がしている（伝熱している）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第５７８７０８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、膨張黒鉛製シールは、低剛性であり、傷つきやすく、もろいものである。このため、添加弁の先端に膨張黒鉛製シールを挿入した状態で、先端側から当該添加弁を軸方向に沿って添加弁収容空間に圧入する場合、膨張黒鉛製シールの反先端側が、径方向に広がるように変形し、圧入が困難となる場合があった。一方、添加弁収容空間に膨張黒鉛製シールを圧入した後、膨張黒鉛製シールの孔部に添加弁を圧入すると、膨張黒鉛製シールの内周が添加弁との摩擦により削れ（はがれ）、バリ（カス）が発生する場合がある。このバリは、添加弁に押され、先端側から排気管側に突出する場合があり、この場合、噴射の邪魔となる可能性があった。

【0006】

本発明は、上記実情に鑑み、バリの発生を抑制し、かつ、組み付け容易な添加弁の取付構造を提供することを主たる目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するため、内燃機関の排気管に当該排気管内に還元剤を添加する添加弁が取り付けられる添加弁の取付構造は、前記排気管に固定され、前記添加弁を収容する収容孔部を有するホルダと、前記ホルダを冷却する冷却部と、前記収容孔部内において当該収容孔部の内周面と前記添加弁の外周面との間に設けられた筒状の熱伝導シール部材と、前記収容孔部内であってかつ前記添加弁の軸方向の反先端側に、前記熱伝導シール部材に並べて設けられたカラー部材と、を備え、前記カラー部材において、前記軸方向の反先端側の面が前記添加弁に当接する第１当接面であり、先端側の面が前記熱伝導シール部材に当接する第２当接面であり、前記カラー部材は、前記第２当接面の側に、前記熱伝導シール部材の外側への拡張変形を規制する規制部を有することを要旨とする。

【0008】

上記構成では、ホルダに冷却機能が付与されており、そのホルダの収容孔部内に熱伝導シール部材を介在させた状態で添加弁が取り付けられている。また、規制部によれば、カラー部材を介して軸方向に熱伝導シール部材が押圧されても、熱伝導シール部材の外側への拡張変形が規制される。すなわち、先端側に熱伝導シール部材を挿入した状態で添加弁を、軸方向に沿って収容孔部に圧入しても、熱伝導シール部材の反先端側部分が、径方向に広がるように変形することを、規制部によって規制することができる。このため、圧入が容易となる。また、熱伝導シール部材を挿入した状態で添加弁を収容孔部に圧入することが可能となるため、熱伝導シール部材の孔部に添加弁を圧入する必要がなくなる。このため、熱伝導シール部材の内周面がはがれることを抑制し、バリの発生を抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】排気浄化システムを示すブロック図。

【図2】添加弁の取付構造を示す断面図。

【図3】（ａ）は、黒鉛膨張ガスケットの斜視図であり、（ｂ）は、その一部を拡大した断面図。

【図4】（ａ）〜（ｃ）は、従来における添加弁の組み立て方法及びその問題点を示す図。

【図5】（ａ）〜（ｃ）は、従来における添加弁の組み立て方法及びその問題点を示す図。

【図6】先端側から見たカバー部材を示す平面図。

【図7】（ａ）〜（ｄ）は、本実施形態における組み立て方法及び本実施形態の作用を示す図。

【図8】別例における規制部を示す断面図。

【図9】別例における規制部を示す平面図。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、実施形態を図面に基づいて説明する。本実施形態では、車載のディーゼルエンジン（内燃機関）から排出されるＮＯｘ（窒素酸化物）を還元浄化する排気浄化システムとして、ＳＣＲシステム（Selective Catalytic Reduction）に適用される添加弁の取付構造を具体化するものとしている。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一又は均等である部分には、図中、同一符号を付しており、同一符号の部分についてはその説明を援用する。

【0011】

図１に示すように、ディーゼルエンジンであるエンジン１０の排気側には、排気を浄化する排気浄化システムが設けられている。排気浄化システムの構成として、エンジン１０には排気通路を形成する排気管１１が接続されており、その排気管１１には、エンジン１０側から順に酸化触媒コンバータ１２と、選択還元触媒コンバータ（以下、ＳＣＲ触媒コンバータ１３という）と、アンモニア除去装置１４と、が設けられている。

【0012】

酸化触媒コンバータ１２は、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）と、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）を有している。ＳＣＲ触媒コンバータ１３は、選択還元型の触媒としてＳＣＲ触媒を有している。また、排気管１１において酸化触媒コンバータ１２とＳＣＲ触媒コンバータ１３との間には、還元剤としての尿素水（尿素水溶液）を排気管１１内に添加供給するための尿素水添加弁（以下、添加弁と示す）２０が設けられている。

【0013】

酸化触媒コンバータ１２において、ディーゼル酸化触媒は、主としてセラミック製の担体と、酸化アルミニウム、二酸化セリウム及び二酸化ジルコニウムを成分とする酸化物混合物、並びに白金、パラジウム、ロジウムといった貴金属触媒で構成されている。ディーゼル酸化触媒は、排気に含まれる炭化水素、一酸化炭素などを酸化させ浄化する。

【0014】

ＤＰＦは、ハニカム構造体により形成され、多孔質セラミックに白金やパラジウムなどの白金族触媒が担持されることで構成されている。ＤＰＦは、排気中に含まれる粒子状物質をハニカム構造体の隔壁に堆積させることで捕集する。堆積した粒子状物質は、燃焼によって酸化され浄化される。

【0015】

ＳＣＲ触媒コンバータ１３は、酸化触媒コンバータ１２の後処理装置としてＮＯｘを窒素と水に還元する装置であって、ＳＣＲ触媒としては、例えばゼオライト又はアルミナなどの基材表面にＰｔなどの貴金属を担持した触媒が用いられる。ＳＣＲ触媒は、触媒温度が活性温度域にある場合に、還元剤としての尿素が添加されることによりＮＯｘを還元浄化する。

【0016】

アンモニア除去装置１４は、酸化触媒（ＡＳＣ）を有しており、排気管１１においてＳＣＲ触媒コンバータ１３の下流側に配置されている。アンモニア除去装置１４により、ＳＣＲ触媒コンバータ１３から排出されるアンモニア、すなわち余剰のアンモニアが除去される。

【0017】

添加弁２０は、既存の燃料噴射弁（インジェクタ）とほぼ同様の構成を有するものであり、公知の構成が採用できるためここでは構成を簡単に説明する。添加弁２０は、電磁ソレノイド等からなる駆動部と、尿素水を流通させる尿素水通路や先端の噴射口２０ａを開閉するためのニードルを有する弁体部と、を備えた電磁式開閉弁として構成されており、ＥＣＵ４０からの駆動信号に基づき開弁又は閉弁する。すなわち、駆動信号に基づき電磁ソレノイドが通電されると、その通電に伴いニードルが開弁方向に移動し、そのニードル移動に伴い噴射口２０ａから尿素水が添加（噴射）される。

【0018】

次に、添加弁２０に尿素水を供給する尿素水供給装置３０の構成について説明する。なお、以下の説明では便宜上、尿素水タンク３４から添加弁２０に対して尿素水が供給される場合を基準にして、尿素水タンク３４側を上流側、添加弁２０側を下流側として記載する。

【0019】

図１において、尿素水タンク３４は、給液キャップ付きの密閉容器にて構成されており、その内部に所定の規定濃度の尿素水が貯蔵されている。この尿素水タンク３４には、尿素水の温度を検出する温度センサ２５や、尿素水の水位を検出する水位センサ２６が設けられている。

【0020】

尿素水タンク３４と添加弁２０とは尿素水供給管３１を介して接続されている。尿素水供給管３１内には、尿素水通路（還元剤通路）が形成されている。尿素水供給管３１のうち尿素水タンク３４側の先端部には、尿素水を吸い込むための尿素水吸込口３５が形成されており、尿素水タンク３４内に尿素水が貯留された状態において尿素水吸込口３５が尿素水に浸漬した状態になっている。

【0021】

尿素水供給管３１の途中には、尿素水ポンプ３３が設けられている。尿素水ポンプ３３は、ＥＣＵ４０からの駆動信号により回転駆動されるインライン式の電動ポンプである。

【0022】

尿素水供給管３１において、上流側（尿素水タンク３４側）には、尿素水を濾過するためのフィルタ装置３６が設けられている。また、尿素水ポンプ３３による尿素水の吐出圧力を検出する圧力センサ２７が設けられている。

【0023】

添加弁２０側への尿素水圧送時には、尿素水ポンプ３３に通電されることで尿素水ポンプ３３が駆動される。これにより、尿素水タンク３４内の尿素水が汲み上げられ、フィルタ装置３６を通過して下流側に流れる。このとき、フィルタ装置３６にて尿素水内に含まれる異物等が除去される。そして、尿素水ポンプ３３から尿素水が吐出（圧送）され、添加弁２０に供給される。

【0024】

また、排気管１１において、酸化触媒コンバータ１２とＳＣＲ触媒コンバータ１３との間であって添加弁２０の上流側、及びＳＣＲ触媒コンバータ１３の下流側には、ガスセンサとして限界電流式のＮＯｘセンサ２１，２２がそれぞれ設けられている。ＮＯｘセンサ２１，２２は、それぞれの検出位置において排気中のＮＯｘ濃度を検出する。なお、エンジン排気系におけるＮＯｘセンサの位置及び個数は任意でよい。

【0025】

また、排気管１１において、酸化触媒コンバータ１２とＳＣＲ触媒コンバータ１３との間であって添加弁２０の上流側、及び下流側には、排気温度を検出する排気温センサ２３，２４がそれぞれ設けられている。

【0026】

各種センサ２１〜２７は、それぞれＥＣＵ４０と接続されており、これらの検出信号は、センサごとにＥＣＵ４０に適宜出力される。

【0027】

ＥＣＵ４０は、ＣＰＵや各種メモリを有するマイコンとその周辺回路とを具備する電子制御装置であり、各種センサからの検出信号に基づき、エンジン１０や排気系の各種装置を制御する。ＥＣＵ４０は、例えばアクセル開度やエンジン回転速度に基づいて燃料噴射制御等を実施する。

【0028】

また、ＥＣＵ４０は、ＮＯｘセンサ２１，２２の検出信号に基づいて、排気中の酸素（Ｏ２）濃度や特定ガス成分の濃度としてのＮＯｘ濃度等を算出する。そして、ＥＣＵ４０は、各種センサ２１〜２７による検出信号に基づいて、添加弁２０による尿素水添加の制御を実施する。その尿素水添加の制御を略述すると、ＥＣＵ４０は、ＳＣＲ触媒コンバータ１３の上流側のＮＯｘセンサ２１により検出されるＮＯｘ濃度に基づいて、尿素水添加量を算出する。それと共に、ＥＣＵ４０は、ＳＣＲ触媒コンバータ１３の下流側のＮＯｘセンサ２２により検出されるＮＯｘ濃度が極力小さい値となるように、尿素水添加量をフィードバック補正する。そして、その尿素水添加量に基づいて、添加弁２０の駆動を制御する。

【0029】

そして、この排気浄化システムでは、エンジン運転時において、尿素水ポンプ３３によって、尿素水タンク３４内の尿素水が尿素水供給管３１を通じて添加弁２０に圧送されている。このため、添加弁２０を駆動させると、添加弁２０により排気管１１内に尿素水が添加供給される。すると、排気管１１内において排気と共に尿素水がＳＣＲ触媒コンバータ１３に供給され、ＳＣＲ触媒コンバータ１３においてＮＯｘの還元反応によりその排気が浄化される。

【0030】

次に、添加弁２０の取付構造について説明する。なお、以下では、添加弁２０の軸方向を、単に軸方向と示し、添加弁２０の径方向を、単に径方向と示す。また、軸方向において、排気管１１側（すなわち、添加弁２０の先端（噴射口２０ａ）側）を、単に先端側と示し、軸方向において、反排気管１１側（すなわち、添加弁２０の基端側）を、単に反先端側と示す。なお、図において、軸方向を矢印Ｙ１で示し、径方向を矢印Ｙ２で示す。

【0031】

添加弁２０は、ＳＣＲ触媒コンバータ１３の上流側において、排気管１１に、図２に示すホルダ５１を介して取り付けられている。ホルダ５１は、金属製とされており、内部に添加弁２０が収容される収容空間５２が形成されている。この収容空間５２は、軸方向において、反先端側に開口しており、当該収容空間５２の開口部５２ａから添加弁２０が挿入されて、収容されるように構成されている。

【0032】

なお、添加弁２０には、径方向外側に突出するリングプレート５３が固定されており、収容空間５２に設けられた段差５２ｂと当該リングプレート５３とが係合することにより、軸方向における添加弁２０の位置決めがなされている。

【0033】

また、収容空間５２の開口部５２ａは、収容空間５２に添加弁２０が収容された状態で、蓋部５４によって閉塞されている。この蓋部５４は、ネジ５４ａなどにより固定されている。また、ホルダ５１の内部には、冷却水が循環する水路５５が形成されている。ホルダ５１は、冷却水供給管５６（図１参照）と接続されており、冷却水供給管５６を介してホルダ５１内の水路５５に冷却水が供給（循環）されるように構成されている。これにより、ホルダ５１は、ホルダ５１を冷却する冷却部としての水路５５を備えていることとなる。

【0034】

そして、収容空間５２の底部５２ｃには、添加弁２０の少なくとも一部（本実施形態では、先端側の一部）が挿入され、収容される収容孔部６０が軸方向に沿って設けられている。収容孔部６０は、断面が円形に形成されている。

【0035】

この収容孔部６０は、軸方向において先端側に設けられる小径部６１と、小径部６１よりも径が大きく、且つ反先端側に設けられる大径部６２とを有する。また、収容孔部６０は、軸方向において、大径部６２から小径部６１に向かって、縮径されるテーパ部６３を有している。すなわち、収容孔部６０は、軸方向において、大径部６２から小径部６１に向かって、径の大きさが徐々に小さくなっている。

【0036】

なお、収容孔部６０において、反先端側の開口部には、反先端側に向かって径が大きくなるように、テーパ面６４が形成されている。また、収容孔部６０において、先端側の開口部には、径方向内側に突出する円環状の係合部６５が形成されている。添加弁２０の先端は、係合部６５の内側に挿入され、排気管１１側に露出している。

【0037】

ここで、収容孔部６０に収容される添加弁２０の部分形状について説明する。添加弁２０において、収容孔部６０に収容される部分は、軸方向に沿って円柱状に形成されている。また、収容孔部６０に収容される部分は、複数段階（本実施形態では２段階）で径が小さく形成されている。具体的には、先端側ほど径が小さくなっており、先端側であって、最も径が小さい部分を、第１部分７１と示す。第１部分７１よりも反先端側に設けられており、第１部分７１よりも径が大きい部分を第２部分７２と示す。また、第２部分７２よりも反先端側に設けられており、第２部分７２よりも径が大きい部分を第３部分７３と示す。

【0038】

図２に示すように、第１部分７１が、大径部６２よりも先端側に配置され、第２部分７２及び第３部分７３が大径部６２の内側に配置されている。なお、第１部分７１の外径は、係合部６５の内径よりもわずかに小さく形成されており、第２部分７２の外径は、係合部６５の内径よりも大きく形成されている。なお、収容孔部６０の中心軸と、添加弁２０の中心軸は、同軸上となっている。

【0039】

そして、添加弁２０（より詳しくは、第１部分７１）と、収容孔部６０（より詳しくは小径部６１及びテーパ部６３の一部）との間には、熱伝導シール部材としての黒鉛膨張ガスケット８０が設けられている。黒鉛膨張ガスケット８０は、径方向において、第１部分７１及び小径部６１とそれぞれ圧接しており、第１部分７１と小径部６１との隙間をシールしている。これにより、排気管１１からの排気が、第１部分７１と小径部６１との隙間を通過して外部に流出することを防止している。また、黒鉛膨張ガスケット８０を介して、添加弁２０の先端側の熱をホルダ５１に伝達し、添加弁２０を冷却している。なお、ホルダ５１は、その内部に水路５５が形成されており、水路５５を流れる冷却水を介して、排熱している。

【0040】

また、添加弁２０と収容孔部６０との間であって、黒鉛膨張ガスケット８０よりも軸方向において反先端側には、カラー部材８１が黒鉛膨張ガスケット８０に並べて設けられている。カラー部材８１は、金属製であり、筒状に構成されている。

【0041】

このカラー部材８１の外周面は、収容孔部６０に対して、テーパ部６３と大径部６２との境目と対向しており、テーパ部６３（反先端側の一部）から大径部６２（先端側の一部）に亘って対向している。また、反先端側におけるカラー部材８１の外径は、大径部６２の内径と同一にとなっている。そして、カラー部材８１は、反先端側から先端側に向かって、その外径が徐々に小さくなっている。

【0042】

一方、カラー部材８１の内周面は、添加弁２０に対して、第１部分７１と第２部分７２との境目と対向しており、第１部分７１（反先端側の一部）から第２部分７２（先端側の一部）に亘って対向している。また、反先端側におけるカラー部材８１の内径は、第２部分７２の外径とほぼ同一となっている。一方、先端側におけるカラー部材８１の内径は、第１部分７１の外径よりもわずかに大きく、第２部分７２の外径よりも小さくなっている。

【0043】

このため、カラー部材８１の内周面側には、径方向内側に突出する段差８１ａが設けられており、この段差８１ａが、第１部分７１と第２部分７２との段差と、軸方向に係合可能となっている。カラー部材８１の内周面側に設けられた段差８１ａは、カラー部材８１において、軸方向の反先端側の面であり、添加弁２０に当接する第１当接面に相当する。

【0044】

また、先端側において、カラー部材８１の外径は、黒鉛膨張ガスケット８０の外径よりも大きく形成されている。そして、先端側において、カラー部材８１の内径は、黒鉛膨張ガスケット８０の外径よりも小さく、且つ、黒鉛膨張ガスケット８０の内径よりもわずかに大きく形成されている。このため、軸方向において、カラー部材８１の先端側の面８１ｂは、黒鉛膨張ガスケット８０の反先端側の面に、係合（圧接）可能となっている。すなわち、カラー部材８１の先端側の面８１ｂは、軸方向において、黒鉛膨張ガスケット８０と当接する第２当接面に相当する。

【0045】

また、添加弁２０（の第２部分７２）と収容孔部６０（の大径部６２）との間であって、カラー部材８１よりも軸方向において反先端側には、Ｏリング８２が設けられている。つまり、Ｏリング８２は、軸方向において、カラー部材８１を挟んで、黒鉛膨張ガスケット８０とは反対側に設けられている。Ｏリング８２は、樹脂製又はゴム製であり、円環状に構成されている。

【0046】

Ｏリング８２の外径は、第３部分７３よりも大きく、大径部６２の内径と同一にとなっている。そして、Ｏリング８２の外周は、収容孔部６０と当接している。また、Ｏリング８２の内径は、第２部分７２の外径と同一にとなっている。そして、Ｏリング８２の内周は、添加弁２０と当接している。これにより、第２部分７２と大径部６２との隙間をシールして、外部から収容孔部６０の先端側へ水滴などが浸入することを防止する。したがって、Ｏリング８２は、防水シール部材に相当する。また、黒鉛膨張ガスケット８０のバックアップとしても機能し、排気が外部に流出することを防止する。

【0047】

ところで、図３に示すように、黒鉛膨張ガスケット８０は、膨張黒鉛テープを渦巻き状に積層し、黒鉛膨張ガスケット８０の径方向から加圧成形して、円筒状にしたものである。つまり、黒鉛膨張ガスケット８０は、径方向において、膨張黒鉛テープの層が複数積層されて構成されている。このため、柔軟性に富み、耐熱性を有し、熱伝導シール部材として適している。その反面、低剛性であり、もろく、傷つきやすいという特性を有する。なお、図３（ｂ）は、図３（ａ）の破線部分を拡大した要部断面図である。

【0048】

このため、従来における取付構造では、以下のような問題点があった。例えば、図４（ａ）に示すように、収容孔部６０に黒鉛膨張ガスケット８０を圧入してから、図４（ｂ）に示すように、添加弁２０を黒鉛膨張ガスケット８０に圧入して組み付ける場合、図４（ｃ）に示すように、バリ（削りかす）１００が発生する。つまり、添加弁２０を黒鉛膨張ガスケット８０に圧入する際、添加弁２０の先端部分が、黒鉛膨張ガスケット８０の内周面を削って先端側に突出するバリ１００が発生する。このバリ１００は、添加弁２０により排気管１１側に突出するように押し出されるため、添加弁２０から尿素水を噴射する際に、邪魔となる可能性がある。なお、収容孔部６０に黒鉛膨張ガスケット８０を圧入する際にも、反先端側にバリ２００が発生する。

【0049】

また、組み立て方法としては、例えば、図５（ａ）に示すように、添加弁２０に黒鉛膨張ガスケット８０及び従来における円筒形状のカラー部材３００を取り付けた状態で、図５（ｂ）に示すように、収容孔部６０に添加弁２０を圧入する方法が考えられる。この場合、初期状態（組み付け前の状態）において黒鉛膨張ガスケット８０の内径を添加弁２０の外径よりも大きくすれば、添加弁２０に黒鉛膨張ガスケット８０を取り付ける際、バリ１００の発生を防止することができる。

【0050】

しかしながら、従来のカラー部材３００の構成では、収容孔部６０に黒鉛膨張ガスケット８０ごと添加弁２０を圧入する際、図５（ｃ）に示すように、小径部６１に挿入されていない黒鉛膨張ガスケット８０の部分（はみ出し部分）が、径方向外側に拡張変形するという問題がある。すなわち、黒鉛膨張ガスケット８０は、柔軟性がある一方で低剛性であるため、軸方向の押圧力が加わると、軸方向からの押圧力の影響により、径方向外側に広がるように拡張変形する。

【0051】

この場合、小径部６１への黒鉛膨張ガスケット８０の圧入を完了する前に、小径部６１よりも反先端側において、黒鉛膨張ガスケット８０のはみ出し部分の外径が大きくなりすぎて（拡張変形量が所定量以上となって）、途中から圧入することができなくなる（又はしにくくなる）。特に、黒鉛膨張ガスケット８０は、膨張黒鉛テープを渦巻き状に積層しているため、外周面におけるテープ端８８（図３参照）の密着がはがれやすく、上記問題が発生しやすい。

【0052】

そこで、本実施形態では、図２に示すように、カラー部材８１は、先端側の面８１ｂの側に、黒鉛膨張ガスケット８０の外側への拡張変形を規制する規制部８１ｃを備えた。詳しく説明すると、図６に示すように、規制部８１ｃは、カラー部材８１における先端側の面８１ｂに、黒鉛膨張ガスケット８０の外周を囲む円環状の突起部として形成されている。つまり、規制部８１ｃは、軸方向において、黒鉛膨張ガスケット８０の側（先端側）に突出するように形成されている。また、規制部８１ｃは、カラー部材８１における先端側の面８１ｂの外縁に沿って形成されている。この規制部８１ｃは、小径部６１よりも大径部６２の側に設けられ、黒鉛膨張ガスケット８０において大径部６２の側にはみ出た部分の拡張変形を規制するものである。

【0053】

また、本実施形態では、初期状態（組み立て前の状態）において、黒鉛膨張ガスケット８０の内径は、添加弁２０の第１部分７１の外径よりも大きく形成されている。一方、初期状態において、黒鉛膨張ガスケット８０の外径は、収容孔部６０の小径部６１における内径よりも大きく形成されている。また、黒鉛膨張ガスケット８０の外径と小径部６１の内径との差が、黒鉛膨張ガスケット８０の内径と第１部分７１の外径との差と比較して、大きくなるように、黒鉛膨張ガスケット８０の内径及び外径が設定されている。

【0054】

次に、本実施形態における組み立て方法及び上記構成に基づく作用について説明する。

【0055】

図７（ａ）に示すように、まず、ホルダ５１に収容する前、添加弁２０に対して、反先端側から、Ｏリング８２、カラー部材８１、黒鉛膨張ガスケット８０の順番で、各部材８０〜８２を挿入する。黒鉛膨張ガスケット８０を添加弁２０に挿入する際、黒鉛膨張ガスケット８０の内径は、添加弁２０の第１部分７１の外径よりも大きく形成されているため、黒鉛膨張ガスケット８０の内周面が添加弁２０によって削られることがない。したがって、バリが発生しない（又は発生しにくい）。

【0056】

次に、図７（ｂ）に示すように、各部材８０〜８２が挿入された添加弁２０を軸方向から収容孔部６０に圧入する。圧入する際、添加弁２０は、軸方向において、カラー部材８１の段差８１ａと係合し、カラー部材８１の先端側の面８１ｂは、黒鉛膨張ガスケット８０と反先端側の面と係合する。このため、添加弁２０に加えられる軸方向の押圧力は、カラー部材８１を介して、黒鉛膨張ガスケット８０に伝達される。このため、黒鉛膨張ガスケット８０は、カラー部材８１に押されて、小径部６１に圧入される。

【0057】

黒鉛膨張ガスケット８０が収容孔部６０の小径部６１に圧入されると、その柔軟性により、黒鉛膨張ガスケット８０の内周面は、添加弁２０に圧接する。すなわち、初期状態において黒鉛膨張ガスケット８０の外径と小径部６１の内径との差が、黒鉛膨張ガスケット８０の内径と第１部分７１の外径との差と比較して、大きいため、黒鉛膨張ガスケット８０の内周面が圧接する。

【0058】

また、軸方向において、黒鉛膨張ガスケット８０に圧縮するように押圧力が加えられるため、小径部６１よりも大径部６２の側にはみ出している黒鉛膨張ガスケット８０の部分に、径方向外側に拡張変形する力が加わる。しかしながら、カラー部材８１には、黒鉛膨張ガスケット８０の外周を囲む環状の規制部８１ｃが形成されているため、図７（ｃ）に示すように、その拡張変形が規制される。よって、黒鉛膨張ガスケット８０の外径の大きさが、圧入により変わることを抑制し、スムーズに圧入することが可能となる。

【0059】

また、黒鉛膨張ガスケット８０が収容孔部６０の小径部６１に圧入されると、黒鉛膨張ガスケット８０の外周面が小径部６１との摩擦により、バリが発生する。このバリは、黒鉛膨張ガスケット８０を小径部６１に圧入するため、反先端側に突出するように発生することとなる。しかしながら、反先端側におけるカラー部材８１の外径は、大径部６２と同じであるため、カラー部材８１よりも反先端側にバリが排出されることがない。すなわち、図７（ｄ）に示すように、カラー部材８１と、収容孔部６０と、黒鉛膨張ガスケット８０で囲まれた閉鎖空間８５内に、バリが閉じ込められるようになっている。

【0060】

また、図７（ｄ）に示すように、黒鉛膨張ガスケット８０における先端側の面が、係合部６５と係合し、カラー部材８１において規制部８１ｃの外径が、テーパ部６３の内径と同一となった場合、添加弁２０の収容孔部６０への圧入が完了する。その後、図２に示すように、ホルダ５１の収容空間５２は、蓋部５４により閉塞され、ネジ５４ａにより固定されることにより、添加弁２０の取り付けが完了する。

【0061】

以上詳述した本実施形態によれば、次の優れた効果が得られる。

【0062】

本実施形態では、ホルダ５１には、水路５５が設けられ、冷却機能が付与されている。そのホルダ５１の収容孔部６０内に黒鉛膨張ガスケット８０を介在させた状態で、添加弁２０が取り付けられている。このため、添加弁２０の熱が黒鉛膨張ガスケット８０を介してホルダ５１に排出され、添加弁２０を冷却することが可能となる。

【0063】

ところで、黒鉛膨張ガスケット８０は、添加弁２０の熱をホルダ５１に効率よく伝えるため、所定の柔軟性を有し、収容孔部６０と添加弁２０との間において、圧入されている必要がある。しかしながら、黒鉛膨張ガスケット８０は、柔軟性を有する反面、低剛性であるため、圧入する際、径方向外側に拡張変形する懸念がある。

【0064】

そこで、本実施形態では、黒鉛膨張ガスケット８０の外側への拡張変形を規制する規制部８１ｃを備えた。これにより、カラー部材８１を介して軸方向に黒鉛膨張ガスケット８０が押圧されても、規制部８１ｃにより、黒鉛膨張ガスケット８０の外側への拡張変形が規制される。すなわち、先端側に黒鉛膨張ガスケット８０を挿入した状態で添加弁２０を、軸方向に沿って収容孔部６０に圧入しても、黒鉛膨張ガスケット８０の反先端側部分が、径方向に広がるように変形することを、規制部８１ｃによって規制することができる。このため、圧入が容易となる。また、黒鉛膨張ガスケット８０を挿入した状態で添加弁２０を収容孔部６０に圧入することが可能となるため、黒鉛膨張ガスケット８０に添加弁２０を圧入する必要がなくなる。このため、黒鉛膨張ガスケット８０の内周面がはがれることを抑制し、バリの発生を抑えることができる。

【0065】

なお、添加弁２０を収容孔部６０に圧入する際に、黒鉛膨張ガスケット８０の外周面がはがれ、仮にバリが発生したとしても、黒鉛膨張ガスケット８０よりも反先端側に発生（突出）するため、噴射の邪魔となることがない。

【0066】

規制部８１ｃは、図６に示すように、黒鉛膨張ガスケット８０の外周を囲む環状の突起部により構成されている。このため、黒鉛膨張ガスケット８０の外周全体を囲んで、外側への拡張変形を規制することができる。したがって、黒鉛膨張ガスケット８０の外周の一部だけが外側へ拡張変形することを規制することができ、歪みを少なくすることができる。このため、圧入が容易となる。

【0067】

収容孔部６０内に圧入される黒鉛膨張ガスケット８０において、大径部６２の側にはみ出た部分（すなわち、小径部６１に圧入されていない部分）は、軸方向において押圧力が加わると、径方向外側に変形しやすい。そこで、黒鉛膨張ガスケット８０のうち、大径部６２の側にはみ出た部分の拡張変形を規制するカラー部材８１を備えた。これにより、圧入が容易となる。

【0068】

反先端側におけるカラー部材８１の外径は、大径部６２の内径と一致する。これにより、カラー部材８１によって収容孔部６０を仕切ることができる。このため、黒鉛膨張ガスケット８０を収容孔部６０に圧入する際、黒鉛膨張ガスケット８０の外周面と収容孔部６０とがこすれることにより外周面の一部が剥がれて、バリが発生しても、カラー部材８１によって、バリがカラー部材８１よりも反先端側に移動することを防止できる。

【0069】

軸方向において、カラー部材８１を挟んで、黒鉛膨張ガスケット８０とは反対側にＯリング８２を設けた。添加弁２０と収容孔部６０とカラー部材８１とにより囲まれた空間によりＯリング８２が収容されるＯリング溝が形成され、Ｏリング８２をＯリング溝内の任意の位置にとどめることが可能となる。つまり、カラー部材８１により、Ｏリング８２が収容孔部６０の小径部６１側に移動することを防止できる。これにより、外部（ホルダ５１の開口部５２ａ）から排気管１１側への浸水を防止できる。また、仮に排気管１１からの排気が黒鉛膨張ガスケット８０及びカラー部材８１を通過したとしても、Ｏリング８２によって排気が外部に漏れることを防止できる。つまり、Ｏリング８２によって、黒鉛膨張ガスケット８０のシール機能をバックアップできる。

【0070】

黒鉛膨張ガスケット８０は、径方向において、膨張黒鉛テープの層が複数積層されて構成されている。このため、柔軟性及び耐熱性に優れた熱伝導シール部材とすることができる。

【0071】

収容孔部６０は、軸方向において、大径部６２から小径部６１に向かって、縮径されるテーパ部６３を有しているため、黒鉛膨張ガスケット８０を挿入した状態の添加弁２０を、軸方向に沿って収容孔部６０の小径部６１に圧入する際、圧入が容易となる。また、軸心を位置決めする必要がなくなり、組み立てが容易となる。

【0072】

カラー部材８１は金属製であり、軸方向において、黒鉛膨張ガスケット８０に並べて設けられており、収容孔部６０と添加弁２０との間の隙間を埋めるように設けられている。このため、添加弁２０からカラー部材８１を介してホルダ５１側に熱を伝えることができ、添加弁２０を冷却しやすくなる。また、カラー部材８１よりも反先端側における添加弁２０において、排気による熱の影響を抑制することができ、Ｏリング８２に熱が伝わりにくくすることができる。

【0073】

Ｏリング８２よりも先端側に、大径部６２と外径が同じカラー部材８１を設けたため、小径部６１の側にＯリング８２が移動することを規制することが可能となる。したがって、Ｏリング８２によるシール機能を確保することができる。

【0074】

初期状態において、黒鉛膨張ガスケット８０の内径は、添加弁２０の第１部分７１の外径よりも大きく形成されている。このため、黒鉛膨張ガスケット８０を添加弁２０に挿入する際、黒鉛膨張ガスケット８０の内周面が添加弁２０によって削られることがない。したがって、添加弁２０の先端側にバリが発生することを防止（又は抑制）できる。

【0075】

また、初期状態において黒鉛膨張ガスケット８０の外径と小径部６１の内径との差が、黒鉛膨張ガスケット８０の内径と第１部分７１の外径との差と比較して、大きくなっている。このため、黒鉛膨張ガスケット８０を添加弁２０ごと、収容孔部６０の小径部６１に圧入すると、その柔軟性により、黒鉛膨張ガスケット８０の内周面を添加弁２０に圧接させることができる。これにより、確実にシールすることができる。

【0076】

カラー部材８１の内径は、第１部分７１の外径よりも大きく形成されている。このため、軸方向に、カラー部材８１を介して黒鉛膨張ガスケット８０を押圧する際、カラー部材８１と第１部分７１との間の隙間に、黒鉛膨張ガスケット８０の一部を逃がすことができ、拡張変形をより抑制できる。

【0077】

収容孔部６０において、先端側の開口部には、係合部６５を備えた。これにより、黒鉛膨張ガスケット８０が排気管１１側に突出してしまうことを防止することができるとともに、係合部６５とカラー部材８１によって、軸方向から黒鉛膨張ガスケット８０を押圧することができる。これにより、黒鉛膨張ガスケット８０が径方向に拡張する力を発生させ、黒鉛膨張ガスケット８０を小径部６１及び第１部分７１に対してそれぞれ圧接することができ、確実にシールすることができる。また、軸方向の押圧力を変更することにより、シール力や熱伝達率を調整できる。

【0078】

カラー部材８１の段差８１ａは、添加弁２０における第１部分７１と第２部分７２との間の段差と係合する。このため、軸方向においてカラー部材８１が反先端側に移動することが規制され、Ｏリング８２の収容スペースが確保される。したがって、カラー部材８１により、Ｏリング８２が傷つけられることが防止でき、Ｏリング８２によるシール機能を確実に実現することができる。

【0079】

軸方向において、黒鉛膨張ガスケット８０は、小径部６１よりも長く形成されている。このため、小径部６１よりも短く形成されている場合と比較して、接触面を大きくすることができ、熱伝導率を向上させることができる。

【0080】

上記構成によれば、添加弁２０に各部材８０〜８２を挿入した状態で、収容孔部６０内に圧入して、組み立てる。このため、収容孔部６０内に黒鉛膨張ガスケット８０を挿入し、カラー部材８１等を挿入した添加弁２０を黒鉛膨張ガスケット８０に挿入する場合と比較して、組み立ての工数を減らすことができる。

【0081】

（他の実施形態）
本発明は、上記実施形態に限定されず、例えば以下のように実施してもよい。

【0082】

上記実施形態において、図８に示すように、規制部８１ｃの内径が、先端側から反先端側に向かって縮径するテーパ面４００を備えていてもよい。また、黒鉛膨張ガスケット８０の反先端側の外径が、反先端側に縮径するように、テーパ状に形成されていてもよい。これにより、添加弁２０に対して、カラー部材８１及び黒鉛膨張ガスケット８０を挿入する際、黒鉛膨張ガスケット８０の反先端側を、規制部８１ｃの内側に配置しやすくなる。

【0083】

上記実施形態では、黒鉛膨張ガスケット８０の外周を囲む環状の突起部により、規制部８１ｃを構成したが、黒鉛膨張ガスケット８０外側への拡張変形を規制するのであれば、規制部８１ｃの形状を任意に変更してもよい。例えば、図９に示すように、軸方向において先端側に突出する突起部１８１を、黒鉛膨張ガスケット８０の外周を囲むように、所定間隔（図９では、９０度）ごとに配置することにより、規制部８１ｃを設けてもよい。

【0084】

上記実施形態では、先端側におけるカラー部材８１の内径を、第１部分７１の外径よりも大きく形成したが、同一にしてもよい。また、カラー部材８１は、金属製でなくてもよく、例えば、樹脂製でもよい。

【0085】

上記実施形態の収容孔部６０において、係合部６５は、なくてもよい。また、大径部６２と小径部６１との間に、テーパ部６３を設けずに、段差にしてもよい。

【0086】

上記実施形態において、黒鉛膨張ガスケット８０は、柔軟性及び耐熱性に優れた熱伝導シール部材であるならば、膨張黒鉛テープを複数層積層したものでなくてもよい。例えば、膨張黒鉛と金属箔や金属ネットなどとの複合材であってもよい。

【0087】

上記実施形態において、初期状態における黒鉛膨張ガスケット８０の外径を、収容孔部６０における小径部６１の内径よりも小さくしてもよい。このようにしても、係合部６５及びカラー部材８１により、軸方向から黒鉛膨張ガスケット８０に対して押圧力を加えて、黒鉛膨張ガスケット８０を径方向に拡張変形させて、小径部６１及び添加弁２０に対して、黒鉛膨張ガスケット８０をそれぞれ圧接させることができる。すなわち、黒鉛膨張ガスケット８０により、小径部６１と添加弁２０との間の隙間をシールすることができる。この場合、小径部６１に、黒鉛膨張ガスケット８０を圧入する必要がなくなるため、黒鉛膨張ガスケット８０の外周面が削れてバリが発生することを防止できる。

【0088】

上記実施形態において、ホルダ５１に水路５５を設けることにより、水冷式の冷却機能を付与したが、ホルダ５１に円盤状の冷却フィンなどを設けて、空冷式の冷却機能を付与してもよい。

【0089】

上記実施形態において、還元剤は、尿素水を採用したが、アンモニア水であってもよい。

【符号の説明】

【0090】

１０…エンジン、１１…排気管、２０…添加弁、５１…ホルダ、５５…水路、６０…収容孔部、８０…黒鉛膨張ガスケット。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】