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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Technisches Gebiet der Erfindung
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Die
Erfindung bezieht sich allgemein auf eine Abgassteuervorrichtung
für Brennkraftmaschinen wie beispielsweise Automobildieselmaschinen
und genauer gesagt auf eine derartige Abgassteuervorrichtung, die
zum Einsprühen von Ammoniak ausgelegt ist, um Abgasemissionen
oder ein Abgas zu reinigen und die Effizienz einer derartigen Reinigung
sicherzustellen.
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2. Stand der Technik
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SCR-Systeme
(Systeme mit selektiver katalytischer Reduktion) sind bekannt, welche
als Abgassteuervorrichtungen für Automobilbrennkraftmaschinen
wie beispielsweise Dieselmaschinen gestaltet sind, um ein Reduktionsmittel,
wie beispielsweise eine wässrige Harnstofflösung
oder Ammoniak zu verwenden, um NOx (Stickoxide), die in dem Abgas enthalten
sind, in unschädliche oder weniger schädliche
Produkte (d. h. Stickstoff und Wasser) wirksam umzuwandeln. Beispielsweise
offenbart das
japanische Patent
Nr. 3917816 einen solchen Typ eines SCR-Systems.
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Die
Verwendung des vorstehenden Typs von SCR-System in Kraftfahrzeugen,
in denen eine Brennkraftmaschine eingebaut ist, benötigt
komprimierte Luft zum Einsprühen einer wässrigen
Harnstofflösung in ein Abgasrohr der Maschine. Die Verwendung
von Ammoniak, welches leichter als eine wässrige Harnstofflösung
verdampft, beseitigt den Bedarf an komprimierter Luft. Das Sprühen
des Reduktionsmittels in das Abgasrohr wird gewöhnlich durch
eine elektromagnetbetätigte Einspritzeinrichtung ausgeführt.
Der Einbau einer solchen Art von Einspritzeinrichtung in der Nähe
eines Abgaswegs, durch den das Abgas strömt, kann deshalb
zu einem Bruch oder einer Verformung der Spule des Elektromagneten
führen, was zu einer Verringerung der Betriebslebensdauer
(d. h. der Haltbarkeit) der Einspritzeinrichtung führt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es
ist deshalb eine Hauptaufgabe der Erfindung, die Nachteile des Stands
der Technik zu vermeiden.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, eine Abgassteuervorrichtung
vorzusehen, die mit einem Ammoniakinjektor ausgestattet ist, der
arbeitet, um Ammoniak in das Abgas einzusprühen, und die ausgelegt
ist, um Ammoniak, welches durch die Wärmeenergie des Abgases
verdampft wird, dem Ammoniakinjektor zuzuführen und auch
den Ammoniakinjektor vor der Wärme des Abgases zu schützen,
um die Haltbarkeit des Ammoniakinjektors sicherzustellen.
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Gemäß einem
Gesichtspunkt der Erfindung ist eine Abgassteuervorrichtung für
eine Brennkraftmaschine vorgesehen, die mit einer SCR-Vorrichtung verwendet
werden kann. Das Abgassteuersystem hat: (a) ein Abgasrohr, welches
einen Abgasweg definiert, durch den ein aus der Brennkraftmaschine
abgegebenes Abgas strömt; (b) einen Ammoniakinjektor, der
in dem Abgasrohr eingebaut ist; (c) einen Tank, in dem Ammoniak
in flüssiger Form gespeichert ist; (d) einen Zufuhrweg,
durch den das Ammoniak von dem Tank zu dem Ammoniakinjektor zugeführt
wird; und (e) eine Wärmeabsorptionseinrichtung, die einen
Abschnitt des Zufuhrwegs definiert und die der Wärme des
durch das Abgasrohr strömenden Abgases ausgesetzt ist,
um die Wärme zum Verdampfen des Ammoniaks zu absorbieren,
wenn es von dem Tank zu dem Ammoniakinjektor befördert wird,
um das Ammoniak in den Abgasweg zu sprühen, um das Abgas
zu reinigen.
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Im
Speziellen wird die Verdampfung von Ammoniak durch die Wärme
des Abgases erreicht. Das gasförmige Ammoniak wird dem
Ammoniakinjektor zugeführt, wodurch das Ausbreiten und
das Vermischen des Ammoniaks mit dem Abgas gefördert werden,
um die Effizienz beim Reinigen des Abgases sicherzustellen. Die
Verdampfung von Ammoniak wirkt auch, um der Umgebung Wärme
zu entziehen, wodurch der Ammoniakinjektor wärmegeschützt
ist, um den Betrieb des Injektors sicherzustellen.
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Bei
der bevorzugten Art der Erfindung kann die Abgassteuervorrichtung
ferner einen Injektorhalter aufweisen, der den Ammoniakinjektor
hält, wobei ein Ende von diesem dem Abgasweg ausgesetzt
ist, und der einen Außenumfang des Ammoniakinjektors umgibt.
Die Wärmeabsorptionseinrichtung ist in einem Abschnitt
des Injektorhalters vorgesehen, welcher sich in der Nähe
des Endes des Ammoniakinjektors befindet.
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Das
Abgassteuersystem kann ferner einen Zirkulationsweg aufweisen, der
sich von dem Tank zu dem Ammoniakinjektor durch den Injektorhalter
und eine Kühleinrichtung erstreckt, die in dem Zirkulationsweg
vorgesehen ist, durch den das Ammoniak zirkuliert wird, um das Ammoniak
zu verdampfen, um den Injektorhalter zu kühlen.
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Die
Abgassteuervorrichtung kann ferner einen Kühlflüssigkeitszufuhrmechanismus
aufweisen, der dem Injektorhalter eine Kühlflüssigkeit
zuführt, wie sie für die Brennkraftmaschine verwendet
wird, um den Injektorhalter zu kühlen.
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Die
Abgassteuervorrichtung kann auch einen Zirkulationsweg umfassen,
der zwischen dem Tank und dem Ammoniakinjektor angeordnet ist und der
um das Abgasrohr herumgewickelt ist, um das Ammoniak der Wärme
des Abgases auszusetzen, so dass das Ammoniak verdampft.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die
vorliegende Erfindung wird vollständiger aus der nachstehend
gegebenen detaillierten Beschreibung und aus den beigefügten
Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung verstanden
werden, welche jedoch nicht herangezogen werden sollten, um die
Erfindung auf die speziellen Ausführungsbeispiele zu beschränken,
sondern lediglich zum Zwecke einer Erklärung und des Verständnisses
dienen.
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In
den Zeichnungen:
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1 ist
eine schematische Ansicht, die eine Abgassteuervorrichtung gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
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2 ist
eine Vertikalschnittansicht, die einen Innenaufbau eines Injektorhalters
darstellt, der bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung
einen Ammoniakinjektor an einem Abgasrohr einer Brennkraftmaschine
sichert;
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3 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie III-III in 2;
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4 ist
eine schematische Ansicht, die eine Abgassteuervorrichtung gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
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5 ist
eine Vertikalschnittansicht, die einen Innenaufbau eines Injektorhalters
darstellt, der bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der
Erfindung einen Ammoniakinjektor an einem Abgasrohr einer Brennkraftmaschine
sichert;
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6(a) ist eine Schnittansicht entlang der Linie
A-A in 5;
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6(b) ist eine Schnittansicht entlang der Linie
B-B in 5;
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7 ist
eine schematische Ansicht, die eine Abgassteuervorrichtung gemäß dem
dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
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8 ist
eine Vertikalschnittansicht, die einen Innenaufbau eines Injektorhalters
darstellt, der bei dem dritten Ausführungsbeispiel der
Erfindung einen Ammoniakinjektor an einem Abgasrohr einer Brennkraftmaschine
sichert;
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9 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie IX-IX in 8;
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10 ist
eine schematische Ansicht, die eine Abgassteuervorrichtung gemäß dem
vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
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11(a) ist eine Vertikalschnittansicht entlang
der Linie XI-XI in 10; und
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11(b) ist eine Schnittansicht entlang der Linien
B-B in 11(a).
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Bezugnehmend
auf die Zeichnungen, wobei gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche
Teile in mehreren Ansichten beziehen, ist insbesondere bezugnehmend
auf 1 eine Abgassteuervorrichtung 10 für
eine Automobildieselmaschine gezeigt, die in einem Abgassystem 12 einer
Brennkraftdieselmaschine 11 eingebaut ist. Das von der
Dieselmaschine 11 abgegebene Abgas strömt durch
einen Abgasweg 14, der durch ein Abgasrohr 13 definiert
ist. Das Abgassystem 12 ist mit einem Oxidationskatalysator 15 und
der Abgassteuervorrichtung 10 versehen. Das Abgas strömt
durch den Abgasweg 14 und tritt in den Oxidationskatalysator 15 ein.
Der Oxidationskatalysator 15 arbeitet, um Kohlenwasserstoff
(HC) und Kohlenmonoxid (CO), das in dem Abgas enthalten ist, zu
oxidieren, um Wasser (H2O) und Kohlendioxid (CO2) zu produzieren. Das aus dem Oxidationskatalysator 15 herauskommende
Abgas strömt in die Abgassteuervorrichtung 10.
Ein DPF (Dieselpartikelfilter) kann zwischen der Dieselmaschine 11 und
dem Oxidationskatalysator 15 oder zwischen dem Oxidationskatalysator 15 und
der Abgassteuervorrichtung 10 eingebaut sein.
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Die
Abgassteuervorrichtung 10 ist mit einem Ammoniakinjektor 21,
einem Tank 22, einem Zufuhrsystem 23, einer Steuereinrichtung 24,
einem SCR-Katalysator 25 (Katalysator mit selektiver katalytischer
Reduktion), einem NOx-Sensor 26, einem Ammoniakoxidationskatalysator 27 und
einem Injektorhalter 28 ausgestattet. Das Abgasrohr 13 dient
als ein Teil der Abgassteuervorrichtung 10. Der Injektor 21 hat
in sich ein bewegliches Bauteil, wie beispielsweise eine Nadel (nicht
gezeigt), eingebaut, die in einer Längsrichtung von diesem
hin- und herbeweglich ist. Die Bewegung des beweglichen Bauteils
wird durch einen Solenoidaktor 31 erreicht. Der Injektor 21 hat
in seinem Kopfende ein Düsenloch 32, welches in das
Abgasrohr 13 ausgesetzt ist und durch welches Ammoniak
in das Abgas gesprüht wird, das durch den Abgasweg 14 strömt.
Das bewegliche Bauteil des Injektors 21 wird durch den
Solenoidaktor 31 herauf- oder herunterbewegt, um das Düsenloch 32 zu öffnen
oder zu schließen.
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Der
Tank 22 hat in sich Ammoniak gespeichert. Das Ammoniak
ist komprimiert und in flüssiger Form in dem Tank 22 gespeichert.
Das Zufuhrsystem 23 ist mit einem Zufuhrrohr 41,
einem Verdampfungsgasrohr 42 und einer Pumpe 43 ausgestattet.
Das Zufuhrrohr 41 verbindet den Tank 22 und den
Injektorhalter 28. Das Verdampfungsgasrohr 42 verbindet den
Injektorhalter 28 und den Injektor 21. Die Pumpe 43 arbeitet,
um das Ammoniak aus dem Tank 22 zu pumpen und dieses mit
Druck zu beaufschlagen und zu dem Injektor 21 zu befördern.
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Die
Steuereinrichtung 24 ist durch eine ECU (elektronische
Steuerungseinheit) realisiert und arbeitet, um das Sprühen
von Ammoniak aus dem Injektor 21 zu steuern. Die Steuereinrichtung 24 ist
mit einem typischen Mikrocomputer ausgestattet, der aus einer CPU,
einem ROM und einem RAM aufgebaut ist. Die Steuereinrichtung 24 ist
auch mit anderen Steuereinrichtungen (nicht gezeigt) für
die Dieselmaschine 11 durch ein fahrzeuginternes LAN (nicht
gezeigt) verbunden. Der SCR-Katalysator 25 arbeitet, um
in dem Abgas enthaltenes NOx selektiv zu reduzieren. Im Speziellen
wird in dem SCR-Katalysator 25 NOx in dem Abgas durch das
aus dem Injektor 21 gesprühte Ammoniak in Stickstoff
(N) und Wasser (H2O) reduziert.
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Der
NOx-Sensor 26 ist in dem Abgasweg 14 stromabwärts
des SCR-Katalysators 25 eingebaut. Der NOx-Sensor 26 arbeitet,
um die Konzentration von NOx zu messen, die in dem Abgas enthalten
ist, das durch den Abgasweg 14 strömt. Im Speziellen gibt
der NOx-Sensor 26 ein elektrisches Signal als eine Funktion
der Konzentration von NOx zu der Steuereinrichtung 24 aus.
Die Steuereinrichtung 24 analysiert die Ausgabe von dem
NOx-Sensor 26 und von Daten hinsichtlich der Betriebszustände
der Dieselmaschine 1, wie sie durch das fahrzeuginterne LAN
eingegeben werden, um die aus dem Injektor 21 einzusprühende
Ammoniakmenge zu steuern (d. h. eine Ein-Dauer, für die
der Injektor 21 geöffnet gehalten wird).
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Der
Ammoniakoxidationskatalysator 27 arbeitet, um Ammoniak
zu oxidieren. Wenn eine übermäßige Menge
an Ammoniak ungewünschter Weise in das Abgasrohr 14 eingesprüht
wird, um NOx in dem Abgas zu reduzieren oder wenn das NOx mit dem
Ammoniak in dem SCR-Katalysator unvollständig reagiert,
kann dies bewirken, dass ein unverbrauchtes bzw. bei der Reaktion
nicht verwendetes Ammoniak in die Atmosphäre freigesetzt
wird. Das Ammoniak ist gewöhnlich flüssig und
hat einen lästigen Geruch, der die Umgebung in der Atmosphäre nachteilig
beeinflussen kann. Um dieses Problem zu vermeiden, arbeitet der
Ammoniakoxidationskatalysator 27, um das in dem Abgas verbleibende
unverbrauchte Ammoniak zu oxidieren und in die Atmosphäre
abzugeben.
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Der
Injektorhalter 28 ist an dem Abgasrohr 13 befestigt,
um den Injektor 21 an dem Abgasrohr 13 zu halten.
Der Injektor 21 befindet sich stromabwärts des
Oxidationskatalysators 15 und stromaufwärts des
SCR-Katalysators 15. Die vordere Endfläche des
Injektors 21 ist dem Abgasweg 14 ausgesetzt, wobei
in der vorderen Endfläche das Düsenloch 32 ausgeformt
ist, um einen Ammoniakstrahl in das Abgas einzuspritzen, das durch
den Abgasweg 14 strömt.
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Der
Injektorhalter 28, wie es in 2 klar dargestellt
ist, hat in sich eine Durchgangsbohrung 51 ausgebildet,
die sich durch eine Längsmittellinie von diesem erstreckt.
Der Injektor 21 wird in der Bohrung 51 des Injektorhalters 28 gehalten
und ist zu dem Abgasrohr 13 ausgerichtet. Der Injektor 21 ist
an seiner Außenumfangswand, die eine andere ist, als das
obere Ende, in dem das Düsenloch 32 ausgebildet
ist, von dem Injektorhalter 28 umgeben.
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Der
Injektorhalter 28 ist zylindrisch und hat in sich eine
Wärmeabsorptionseinrichtung 52 ausgebildet, die
sich innerhalb der Endfläche von diesem befindet, die an
der Außenwand des Abgasrohrs 13 angrenzt. Die
Wärmeabsorptionseinrichtung 52 ist, wie es aus 3 ersichtlich
ist, durch eine ringförmige Nut oder eine Kammer erzeugt,
die sich koaxial zu der Längsmitte des Körpers
des Einspritzhalters 28 erstreckt. Die Wärmeabsorptionseinrichtung 52 umgibt
den Umfang des Injektors 21. Der Injektorhalter 28 hat
Löcher 53 und 54, die sich axial erstrecken. Jedes
der Löcher 53 und 54 erstreckt sich von
der Außenseitenendfläche 281 entfernt
von dem Abgasrohr 13 zu der Wärmeabsorptionseinrichtung 52 hin. Die
Löcher 53 und 54 stehen mit der Wärmeabsorptionseinrichtung 52 in
Verbindung, wie es in 3 ersichtlich ist.
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Das
Loch 53 ist an einem Ende, das von der Wärmeabsorptionseinrichtung 52 entfernt
ist, durch das Zufuhrrohr 41 mit dem Tank 22 verbunden.
Das Loch 54 ist an einem Ende, das von der Wärmeabsorptionseinrichtung 52 entfernt
ist, durch das Verdampfungsgasrohr 52 mit einem Einlass 33 des
Injektors 21 verbunden. Das Zufuhrrohr 41, das
Loch 53, die Wärmeabsorptionseinrichtung 52,
das Loch 54 und das Verdampfungsgasrohr 42 definieren
einen Ammoniakzufuhrweg, durch den Ammoniak aus dem Tank 22 zu
dem Injektor 21 zugeführt wird. Im Speziellen
wird das Ammoniak aus dem Tank 22 gesaugt und durch die
Pumpe 43 durch das Zufuhrrohr 41, das Loch 53,
die Wärmeabsorptionseinrichtung 52, das Loch 54 und
das Verdampfungsgasrohr 42 zu dem Injektor 21 befördert.
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Der
Betrieb der Abgassteuervorrichtung 10 wird nachstehend
beschrieben.
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Wenn
es erforderlich ist, das Ammoniak in das Abgas zu sprühen,
betätigt die Steuereinrichtung 24 die Pumpe 43,
um das in dem Tank 22 in flüssiger Form gespeicherte
Ammoniak anzusaugen und es zu dem Zufuhrrohr 41 zu befördern.
Das Ammoniak tritt dann durch das Loch 53 und strömt
in die Wärmeabsorptionseinrichtung 52. Die Wärmeabsorptionseinrichtung 52 wird
gewöhnlich durch die Wärmeenergie des Abgases
erhitzt, das durch den Abgasweg 14 strömt, und
anders gesagt arbeitet sie, um die Wärmeenergie zu absorbieren,
um das Ammoniak zu verdampfen, welches in die Wärmeabsorptionseinrichtung 52 eingetreten
ist. Das verdampfte Ammoniak tritt dann durch das Loch 54 und
das Verdampfungsgasrohr 42 und tritt durch den Einlass 33 in
den Injektor 21 ein. Im Speziellen wird dem Injektor 21 das
gasförmige Ammoniak zugeführt und er sprüht dieses
in das Abgas.
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Die
Verdampfung des Ammoniaks in der Wärmeabsorptionseinrichtung 52 wird
der Umgebung Wärme entziehen, so dass der Injektorhalter 28 gekühlt
wird. Im Speziellen wird die Wärme, wie sie von dem Abgas,
das durch den Abgasweg 14 strömt, zu dem Unterteil
des Injektorhalters 28 übertragen wird, der in
Kontakt mit dem Abgasrohr 13 platziert ist, durch die Wärmeabsorptionseinrichtung 52 blockiert,
um den Injektorhalter 28 von der Wärme des Abgases
thermisch abzuschirmen. Dies führt zu einer Verringerung
des Betrags an Wärmeenergie, die zu dem Einlass 33 des
Injektors 21 übertragen wird, welcher sich von
dem Abgasweg 14 über die Wärmeabsorptionseinrichtung 52 hinweg
entfernt befindet.
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Der
Injektor 21 hat den Solenoidaktor 31, der sich
von der Sprühöffnung 32 entfernt und
sich nahe dem Einlass 33 befindet. Die Wärmeabsorptionseinrichtung 52 befindet
sich in der Nähe der Sprühöffnung 32 des
Injektors 21, um dadurch den Elektromagnetaktor 31 thermisch
zu schützen, der gegenüber Wärme von
dem Abgas empfindlich ist, um die Stabilität beim Betrieb
des Injektors 21 sicherzustellen.
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Wie
es aus der vorstehenden Diskussion offensichtlich ist, ist der Injektor 21 durch
den Injektorhalter 28 an dem Abgasrohr 13 gesichert.
Der Injektorhalter 28 umgibt den Umfang des Kopfes des
Injektors 21. Das Ammoniak wird aus dem Tank 22 zu der
Wärmeabsorptionseinrichtung 52 befördert und absorbiert
die Wärme, die von dem Abgas durch die äußere
Wand des Abgasrohrs 13 und das Unterteil des Injektorhalters 28 übertragen
wird, so dass es verdampft. Dies kühlt den gesamten Injektorhalter 28 und
blockiert auch die Übertragung der Wärme von dem
Abgas zu dem Solenoidaktor 31 des Injektors 21,
wodurch die Wärmebeständigkeit des Injektors 21 sichergestellt
wird.
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Die
Verbesserung der Effizienz beim Reduzieren von NOx in dem SCR-Katalysator 25 erfordert für
gewöhnlich das Fördern einer Diffusion des Ammoniaks,
das als Reduktionsmittel dient. Das Ammoniak ist vorzugsweise gasförmig,
um die Diffusion von Ammoniak und ein Mischen von diesem mit dem
Abgas zu beschleunigen oder zu fördern. Die Wärmeabsorptionseinrichtung 52 des
Injektorhalters 28, wie sie vorstehend beschrieben ist,
dient zum Verdampfen des Ammoniaks, wodurch der Bedarf für
eine zusätzliche Vorrichtung, wie beispielsweise einen
Ammoniakverdampfer, beseitigt wird. Folglich dient die Wärmeabsorptionseinrichtung 52 dazu,
um sowohl die Verbesserung der Haltbarkeit des Injektors 21 als auch
die Beschleunigung einer Verdampfung von Ammoniak zu erreichen.
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Die 4, 5, 6(a) und 6(b) zeigen
die Abgassteuervorrichtung 10 gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die gleichen Bezugszeichen,
wie sie bei dem ersten Ausführungsbeispiel eingesetzt wurden,
beziehen sich auf die gleichen Teile und eine Erklärung
derer im Detail wird hier weggelassen.
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Die
Abgassteuervorrichtung 10 hat einen Kühler 61,
der, wie es in 5 dargestellt ist, in dem Injektorhalter 28 näher
zu dem Abgasweg 14 als zu der Wärmeabsorptionseinrichtung 52 ausgebildet
ist.
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Der
Kühler 28 hat, wie es aus 6 und
den 6(a) und 6(b) ersichtlich
ist, Kühlöffnungen 62 und 63,
die sich axial erstrecken, d. h., die im Wesentlichen parallel zu
den Löchern 53 und 54 sind. Jedes der
Kühllöcher 62 und 63 erstreckt
sich von der Außenendfläche 281 entfernt
von dem Abgasrohr 13 zu dem Kühler 61.
Die Kühllöcher 62 und 63 stehen
mit dem Kühler 61 in Verbindung. Das Kühlloch 62 ist,
wie es in 4 klar dargestellt ist, durch
ein Zirkulationsrohr 65 mit dem Tank 22 verbunden.
Auf ähnliche Weise ist das Kühlloch 63 durch
ein Zirkulationsrohr 64 mit dem Tank 22 verbunden.
Das Zirkulationsrohr 65 hat in sich eine Pumpe 66 eingebaut, die
arbeitet, um das Ammoniak, wie es aus dem Tank 22 abgegeben
wurde, durch das Zirkulationsrohr 64, das Kühlloch 62,
dem Kühler 61, das Kühlloch 63 und das
Zirkulationsrohr 65 zu dem Tank 22 zu zirkulieren.
Insbesondere bilden das Zirkulationsrohr 64, das Kühlloch 62,
der Kühler 61, das Kühlloch 63 und
das Zirkulationsrohr 65 einen Zirkulationsweg, durch den das
Ammoniak aus dem Tank 22 zu dem Kühler 61 und
zurück zu dem Tank 22 zirkuliert wird. Der Zirkulationsweg
ist physikalisch von dem Ammoniakzufuhrweg getrennt, der durch das
Zufuhrrohr 41, das Loch 53, die Wärmeabsorptionseinrichtung 52,
das Loch 54 und das Verdampfungsgasrohr 42 definiert ist.
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Der
Kühler 61 ist, wie es aus 6(a) ersichtlich
ist, durch eine ringförmige Nut definiert, die zu dem Injektorhalter 28 koaxial
ausgebildet ist und dient dazu, um das Ammoniak zu verdampfen, wie
es aus dem Tank 22 geliefert wird, um dadurch einen Abschnitt
des Injektorhalters 28 zu kühlen, der sich näher
dem Abgasrohr 13 als der Wärmeabsorptionseinrichtung 52 befindet,
um die Menge an Wärmeenergie zu reduzieren, die von dem
Abgasrohr 13 zu der Wärmeabsorptionseinrichtung 52 zu übertragen
wird. Dies führt dazu, dass eine weiter verringerte Wärmeenergie
zu dem Elektromagnetaktor 31 des Injektors 21 übertragen
wird, was die Haltbarkeit des Injektors 21 weiter verbessert.
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Der
Kühler 61 befindet sich, wie es vorstehend beschrieben
ist, näher an dem Abgasweg 14, als an der Wärmeabsorptionseinrichtung 52,
wodurch die Verdampfung des Ammoniaks in größeren Maße
beschleunigt wird, als diejenige in der Wärmeabsorptionseinrichtung 52.
Ein Gas-/Flüssigkeits-Separator kann deshalb in dem Zirkulationsrohr 65 eingebaut
sein, um das gasförmige Ammoniak daraus zu entnehmen und
es zu dem Einlass 33 des Injektors 21 zu führen,
um die Effizienz beim Sprühen des Ammoniaks in das Abgas
zu verbessern.
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Der
Kühler 61 kann alternativ weiter weg von dem Abgasrohr 13 als
der Wärmeabsorptionseinrichtung 52 vorgesehen
sein.
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Die 7, 8 und 9 zeigen
die Abgassteuervorrichtung 10 gemäß dem
dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die gleichen
Bezugszeichen, wie sie in dem ersten Ausführungsbeispiel
verwendet wurden, beziehen sich auf die gleichen Teile und eine
detaillierte Erklärung dieser wird hier weggelassen.
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Die
Abgassteuervorrichtung 10 hat eine Kühlfluidzufuhrvorrichtung 70,
die ausgelegt ist, um Kühlwasser oder ein Kühlmittel,
wie es typischerweise für die Dieselmaschine 11 verwendet
wird, dem Injektorhalter 28 zuzuführen. Insbesondere
hat der Injektorhalter 28, wie er in den 8 und 9 dargestellt
ist, den Kühler 61 und einen Kühlfluidweg 72. Der
Kühlfluidweg 72 besteht aus einem ringförmigen Weg,
der innerhalb des Injektorhalters 28 ausgeformt ist, und
einem Rohr, das den ringförmigen Weg mit einem Kühler 73 verbindet,
durch den das Kühlmittel strömt, um die Wärme
abzugeben, wie sie durch die Dieselmaschine 11 erzeugt
wurde. Das in dem Kühler 73 gespeicherte Kühlmittel
wird durch den Kühlfluidweg 72 zirkuliert, um
den Injektorhalter 28 zu kühlen. Der Kühlfluidweg 72 befindet
sich näher bei dem Abgasweg 14 als bei dem Kühler 61.
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Der
Injektorhalter 28 in dem dritten Ausführungsbeispiel
wird durch das Kühlmittel, das durch den Kühlfluidweg 72 strömt,
und ebenfalls durch das Ammoniak gekühlt, das durch die
Wärmeabsorptionseinrichtung 52 und den Kühler 61 strömt,
wodurch die Menge an Wärmeenergie reduziert wird, die von dem
Abgasweg 14 zu der Wärmeabsorptionseinrichtung 52 übertragen
wird. Dies minimiert die Übertragung der Wärme
des Abgases zu dem Solenoidaktor 31 des Injektors 21,
um die Haltbarkeit des Injektors 21 weiter zu erhöhen.
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Die 10, 11(a) und 11(b) zeigen die
Abgassteuervorrichtung 10 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Die gleichen Bezugszeichen, wie sie bei dem ersten
Ausführungsbeispiel verwendet wurden, beziehen sich auf
die gleichen Teile und eine Erklärung dieser im Detail
wird hier weggelassen.
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Die
Abgassteuervorrichtung 10 hat einen Zirkulationsweg 80,
der zwischen dem Tank 22 und dem Injektor 21 definiert
ist. Der Zirkulationsweg 80 erstreckt sich von dem Tank 22 zu
dem Injektor 21 durch das Zufuhrrohr 41 und das
Verdampfungsgasrohr 42. Im Speziellen hat der Zirkulationsweg 80 einen
Ammoniakströmungsweg, der von dem Loch 53 durch
die Wärmeabsorptionseinrichtung 52 führt,
das Abgasrohr 13 spiralförmig umgibt und mit dem
Verdampfungsgasrohr 42 durch die Wärmeabsorptionseinrichtung 52 und
das Loch 54 verbunden ist. Nach einem Hervortreten aus
der Wärmeabsorptionseinrichtung 52 zur Außenseite
des Injektorhalters 28 erstreckt sich der Ammoniakströmungsweg
um die Außenwand des Abgasrohrs 14 herum, während er
durch den Injektorhalter 28 läuft, ohne den Injektor 21 physikalisch
zu beeinflussen und kehrt zu der Wärmeabsorptionseinrichtung 52 zurück.
Der Zirkulationsweg 80 kann sich alternativ von dem Tank 22 weg
erstrecken und sich um das Abgasrohr 14 winden, bevor er
mit dem Injektorhalter 28 verbunden ist oder sich um das
Abgasrohr 14 winden, nachdem er aus dem Injektorhalter 28 herausgekommen
ist.
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Der
Zirkulationsweg 80, wie er vorstehend beschrieben ist,
macht eine Vielzahl von Windungen um das Abgasrohr 13,
wodurch die Menge an Wärmeenergie, wie sie durch das Abgas
erzeugt wird und der das von dem Tank 22 zugeführte
Ammoniak ausgesetzt ist, zu erhöhen, um die Verdampfung
des Ammoniaks zu beschleunigen.
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Während
die Erfindung in Hinblick auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele
offenbart wurde, um ein besseres Verständnis von dieser
zu fördern, sollte wahrgenommen werden, dass die Erfindung
in verschiedenen Wegen ausgestaltet werden kann, ohne von dem Prinzip
der Erfindung abzuweichen. Deshalb sollte es verstanden werden,
dass die Erfindung alle möglichen Ausführungsbeispiele
und Abwandlungen zu den gezeigten Ausführungsbeispielen
umfasst, die ausgeführt werden können, ohne von
dem Prinzip der Erfindung abzuweichen, wie es in den beigefügten
Ansprüchen dargelegt ist. Beispielsweise kann der Kühler 61 von
dem Injektorhalter 28 in dem zweiten Ausführungsbeispiel
weggelassen werden. Der Kühlfluidweg 72 kann auch
in dem Injektorhalter 28 des zweiten Ausführungsbeispiels
ohne den Gebrauch des Kühlers 61 ausgebildet sein.
Der Zirkulationsweg 80 kann auch bei dem zweiten oder dem dritten
Ausführungsbeispiel verwendet werden.
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Eine
Abgassteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine ist
ausgestaltet, um Ammoniak durch einen Injektor in ein Abgasrohr
zu sprühen, um ein Abgas zu reinigen. Ein Injektorhalter
ist an das Abgasrohr gebaut, um den Injektor darin zu halten, wobei
eine Sprühöffnung in das Innere des Abgasrohrs ausgesetzt
ist. Der Injektorhalter hat in sich eine Wärmeabsorptionskammer
ausgeformt, durch die Ammoniak zu dem Injektor zugeführt
wird. Die Wärmeabsorptionskammer ist der Wärme
des Abgases ausgesetzt und dient zum Verdampfen des Ammoniaks, das
dem Ammoniakinjektor zuzuführen ist, wodurch die Effizienz
beim Reinigen des Abgases verbessert wird. Die Verdampfung des Ammoniaks
bewirkt auch, dass die Wärme aus der Umgebung entzogen wird,
wodurch der Injektorhalter insgesamt gekühlt wird, um die
Haltbarkeit des Injektors sicherzustellen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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