JP2003502568A - 還元媒体の調量のための装置 - Google Patents

還元媒体の調量のための装置

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Abstract

(57)【要約】 還元媒体、殊に尿素若しくは尿素水溶液の調量のための装置であって、混合室内への調量された空気供給のための手段、混合室内への調量された還元媒体供給のための手段、混合室に供給される成分によるエーロゾルの形成のための手段、及びエーロゾル管路内へのエーロゾルの調量された放出のための手段を備えており、この場合、調量された空気供給のための手段、調量された還元媒体供給のための手段、並びに混合室が少なくとも部分的に、プラスチック若しくは金属性の材料から成るブロックに取り付けられ若しくは該ブロック内に組み込まれている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、触媒式の排出ガス後処理の領域における還元媒体、殊に尿素若しく
は尿素水溶液の調量のための、請求項１の上位概念に記載の形式の装置に関する
。
【０００２】 益々厳しくなる排出ガス規制の結果として、内燃機関の排出ガスの後処理のた
めの多くの装置及び方法が開発されている。NOx・変化のための還元媒体として
尿素及び／又はアンモニアを用いる触媒コンバーターによって、効率の良い排出
ガス後処理機構が得られる。
【０００３】 殊にディーゼルエンジンの排出ガスのNOx-成分を減少させるために開発された
還元型触媒コンバーターは、尿素調量機構及び吸蔵触媒コンバーターを備えたい
わゆるSCR-触媒コンバーター(英語：Selective Catalytic Reduction)に分類さ
れる。いわゆるSCR-触媒コンバーターは尿素及び／又はアンモニア還元媒体供給
によって再生されるのに対して、いわゆる吸蔵触媒コンバーターは未燃焼燃料の
炭化水素で再生される。
【０００４】 ヨーロッパ特許-Ａ-０３８１２３６号明細書により公知の機構は、ディーゼル
エンジンの排出ガスの窒素酸化物の除去のために還元媒体としてのアンモニアを
調量するようになっている。該機構にはさらにターボ過給機を設けてあり、ター
ボ過給機が排出ガスの圧力を低下させる。使用される尿素水溶液が圧縮空気を用
いて調量される。
【０００５】 ドイツ連邦共和国特許出願公開-Ａ-４４４１２６１号明細書に記載された、内
燃機関の排出ガスの後処理のための装置は、触媒コンバーターの効率を調量装置
によって改善しようとするものである。調量装置が微調量形押し退けポンプとし
て形成されており、該ポンプはシリンダー状の回転体に溝の形のねじ部を有して
おり、吐出量の調節のために回転体が変化可能な回転数で駆動される。排出ガス
系内への還元媒体の供給が有利には特性に関連して、即ち排出ガスの量及び／又
は組成に関連して行われる。
【０００６】 還元媒体の調量のための従来の機構は、モジュール構造で組み立てられた個別
構成部分から成っており、個別構成部分が互いにホース接続部若しくは管接続部
を介して結合されている。このような機構は例えばドイツ連邦共和国特許出願公
開第４２３００５６Ａ１号明細書により公知である。前記種類のホース接続部若
しくは管接続部は尿素若しくは尿素溶液の表面張力の小さいことに基づき高い費
用をかけてしか密閉できず、従って機構のコストが全体的に高くなる。この場合
特に、調量機構が走行運転時に振動加速にさらされて、時間の経過に伴ってシー
ル特性の悪化することを考慮しなければならない。
【０００７】 従って本発明の課題は、還元媒体の調量のための装置を改善して、該装置が還
元媒体に対して従来の装置に比べて経済的に密閉できるようにすることである。
【０００８】 前記課題が請求項１に記載の構成によって解決される。
【０００９】 本発明に基づく装置によって、還元媒体・調量機構の移動的な使用に適した構
造が簡単な形式で可能である。従来の装置においてはホース接続部若しくは管接
続部の緩みを生ぜしめてしまう加速振動が効果的に避けられ、若しくは抑制され
る。本発明に基づき、装置の構成部分間に堅い結合が生じている。１つのプラス
チックブロック若しくは金属ブロックへの構成部分の取り付け若しくは組み込み
によって、組立が簡単である。同時に装置の構成寸法が従来の装置に比べて小さ
くでき、それというのはねじ結合部及び露出した導管若しくは管路がほぼ省略さ
れるからである。構成寸法の減少は還元媒体供給管路内のデッド空間を減少させ
る。本発明に基づき設けられるブロックは機械的にも、管及びねじ結合部によっ
て組み立てられた還元媒体・調量機構よりも安定している。ねじ結合箇所の数、
ひいてはシール箇所の数の減少によって、全体的に密閉性も改善される。プラス
チックブロック若しくは金属ブロックは、ねじ結合部及び導管を用いる装置より
も著しく安価に製造できる。
【００１０】 さらに利点として、本発明に基づき達成されるデッド空間の減少に基づき、還
元媒体管路を通して空気を搬送する抽気時間が、従来の装置に比べて短くできる
。本発明に基づく装置においてはさらに、凍結の後の解凍に必要な加熱出力も減
少される。
【００１１】 本発明に基づく装置の有利は実施態様が従属請求項に記載してある。
【００１２】 有利な実施態様では、ブロックが導電性のプラスチックから製造されている。
このように製造されたブロックによって、尿素・調量機構の均一な加熱若しくは
加温が簡単に達成される。多数の液体導管若しくは気体導管を使用する従来の装
置においては熱エネルギーが点状に若しくは面状にしか与えられず、従って個別
の構成部分にとって不都合な熱ピークが生じてしまうことになる。本発明に基づ
き用いられる導電性のプラスチッは、装置の電磁的な遮蔽のために有利に役立ち
、従って慣用の金属ケーシングを代替するものである。達成される均一な加熱は
構成部分を保護して、かつ急速な解凍を可能にし、それというのは熱が液体管路
全体にわたって均一に生ぜしめられるからである。導電性のプラスチックによる
磁束線に対する遮蔽特性に基づき、金属ケーシングが代替され、それというのは
金属ケーシングによる保護機能がもはや必要とされないからである。この場合、
構造的な２つの手段が考えられ、即ち、制御装置の装着されるプラスチックブロ
ックと、制御装置を取り囲むプラスチックブロックである。導電性のプラスチッ
は全体的に一様に加熱できる。
【００１３】 有利には、プラスチックブロックが、電圧によって負荷可能な２つの電極を有
している。プラスチックブロックの温度が、電極を電圧で適切に負荷することに
よって簡単に制御され得る。プラスチックブロック内にPTC-部材若しくは加熱カ
ートリッジのための孔を設ける必要がない。このような構成部分の省略によって
コストがさらに節減できる。プラスチックブロック内に付加的な加熱コイルを設
ける必要もない。
【００１４】 本発明に基づく装置の有利な別の実施態様では、ブロックが、導電性の粒子を
加えられたプラスチックから製造されている。導電性の粒子を加えることによっ
て、導電性のプラスチックブロックの前述の利点が簡単に実現される。
【００１５】 本発明に基づく装置の有利なさらに別の実施態様では、ブロックがアルミニウ
ムから製造されている。このような材料は安価に得られ、実際に頑丈で信頼の高
いものである。
【００１６】 有利には、空気供給のための手段が空気媒体供給管路、空気圧力調整弁、空気
圧力センサー、逆止弁並びに調量弁を有している。このような構成部分を用いる
ことによって、空気供給が簡単に制御可能であり、かつ空気供給量が調量可能で
ある。
【００１７】 有利には、還元媒体供給のための手段が還元媒体・供給管路、ポンプ、圧力調
整器、圧力減衰器、圧力センサー、及び調量弁、並びに少なくとも１つの逆止弁
を有している。
【００１８】 次に、本発明に基づく還元媒体・調量機構の構造及び機能を、添付の図面に示
した実施例によって詳細に説明する。
【００１９】 図１に示す尿素タンク１から、尿素水溶液が、逆止弁２及び濾過メッシュとし
て形成されたフィルター３を備える尿素管路１ａを介してフィードポンプ４によ
って吸引され、次いで圧力若しくは脈動減衰器５並びに逆止弁６を介して混合室
８の調量弁７へ送られる。調量弁７が尿素水溶液を混合室の混合空間内へ調量す
る。尿素水溶液の余剰量は圧力調整器１０及び逆止弁１１を介して戻り管路１ｄ
によって尿素タンク１内へ戻される。脱気(Entlueftung)が、脱気弁１２を有す
る脱気回路によって実施可能である。
【００２０】 さらに圧縮空気容器２０から圧縮空気が、圧縮空気管路２ａによって圧力制限
装置２１、２／２・方向制御弁２２及び逆止弁２３を介して混合室内へ供給可能
である。
【００２１】 混合室内で、圧縮空気による尿素水溶液の負荷に基づきエーロゾル及び壁面膜
が形成されて、エーロゾル管路２５を介して触媒コンバーター３０内に導入され
る。この場合には制御装置４０が、上位のエンジン制御装置からCAN-データーラ
イン４１を経て到来する信号、並びにそれ自体公知の圧力センサー、温度センサ
ー若しくは充填高さセンサー５０乃至５５からの信号を受信するようになってい
る。これらの情報から制御装置４０が、触媒コンバーター３０を貫流する排ガス
に与えるべき尿素調量量を算出する。制御装置４０に、電圧供給部（図示せず）
及びエンジン制御装置・データーライン（CAN-ライン）４１のための接続部が設
けられている。
【００２２】 制御装置４０が前述のマグネット弁を用いて圧縮空気管路内の圧力及び尿素水
溶液圧力を制御するようになっている。制御装置４０が偏差及び故障を検出して
、記憶し、かつPCにおける診断装置（図示せず）によって表示する。機能表示装
置（同じく図示せず）がシステム・エラーを表示するようになっている。機能表
示装置がシステム・運転ランプ及びタンク液面高さ表示部を含んでいる。
【００２３】 制御装置４０、尿素タンク１及び空気貯蔵容器２０を除いて、図示の全ての構
成部分が、本発明に基づく装置の前述の実施例では、図２乃至図４に示してある
ように中央のプラスチックブロックに取り付け可能であり、若しくは少なくとも
部分的に、この種のボックス内に組み込み可能である。中央のプラスチックブロ
ックは図２乃至図４に符号６０で示してある。プラスチックブロック６０は取り
付けられた若しくは組み込まれた全ての構成部分と一緒に、殊に二部構造（図示
せず）のケーシング内に据え付け可能である。符号７１で、ケーシングに取り付
け可能な制御装置カバーが示してある。ケーシングが例えば取り付け孔を介して
適切な箇所に固定可能である。
【００２４】 調量機構構成部分を中央のブロックに取り付ける若しくは類似のブロック内に
組み込むための本発明に基づく原理を、図２乃至図４に従って説明する。
【００２５】 図２には、ブロック６０に取り付けられる構成部分として、空気圧力調整弁２
２、フィードポンプ４、尿素管路１ａのための接続部１ｂ、空気供給管路２０ａ
のための接続部２０ｂ、エーロゾル管路２５のための接続部２５ａ並びにその他
の構成部分が示してあり、その他の構成部分の機能はそれ自体公知であり、従っ
て詳細な説明も省略してある。
【００２６】 図３において、既に図１及び図２で述べたものと同じ若しくは同種の構成部分
には同じ符号が付けてある。図３には例として、尿素供給接続部１ｂ、組み込ま
れた空気供給管路２０ａ、図１の弁２２に対応する空気圧力調整器２２ａ、図１
の圧力調整器１０に対応する圧力調整器１０ａ並びに、図１の圧力センサー５０
に対応する圧力センサー５０ａ及び、図１の圧力減衰器に対応する圧力減衰器５
ａが示してある。さらに図３には、尿素・戻り管路１ｄのための接続部１ｅが示
してある。
【００２７】 図４には特に、中央のプラスチックブロック６０内に組み込まれた次のような
構成部分が示してあり：圧縮空気管路接続部２０ｂ、エーロゾル管路接続部２５
ｂ及び尿素管路接続部１ｂが示してある。ブロック６０内を導かれた圧縮空気管
路に符号２０ｂ′が付してある。ここから、圧縮空気は別の管路区分２０ｃ及び
リング間隙を経て混合室８の混合空間８ａ内に達する。さらに、組み込まれた尿
素管路１ａが示してあり、該尿素管路を通して尿素が、既に図１で述べた調量弁
７を介して混合空間８ａ内に供給されてエーロゾルを形成する。
【００２８】 図５に、本発明に基づくプラスチックブロック６０の有利な別の実施例が概略
的に示してある。ここでは、プラスチックブロック６０内に組み込まれる構成部
分は、図面を見易くするために図示を省略してある。図５には２つの電極１６０
を示してあり、該電極が電圧源１６１、例えば実用車の車両バッテリーによって
電圧で負荷可能である。電極１６０への電圧供給を制御する制御装置は、図示し
てない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に基づき少なくとも部分的に中央のプラスチックブロックに取り付け可
能若しくは該プラスチックブロック内に組み込み可能な尿素調量機構のブロック
回路図。
【図２】 本発明に基づく調量機構の有利な実施例の斜視図。
【図３】 本発明に基づく尿素調量機構の有利な別の実施例の断面図。
【図４】 図３の実施例の線Ｋ−Ｋに沿った断面図。
【図５】 本発明に基づき用いられる導電性のプラスチックブロックの有利な実施例の概
略的な斜視図。
【符号の説明】
１ 尿素タンク、 １ａ 尿素管路、 １ｂ 接続部、 １ｄ 戻り
管路、 ２ 逆止弁、 ２ａ 圧縮空気管路、 ３ フィルター、 ４
フィードポンプ、 ５ 圧力若しくは脈動減衰器、 ６ 逆止弁、 ７
調量弁、 ８ 混合室、 １０ 圧力調整器、 １１ 逆止弁、 ２
０ 圧縮空気容器、 ２０ａ 空気媒体供給管路、 ２０ｂ 接続部、
２１ 圧力制限装置、 ２２ ２／２・方向制御弁（２ポート２位置方向制御
弁、空気圧力調整弁）、 ２３ 逆止弁、 ２５ エーロゾル管路、 ２
５ａ 接続部、 ３０ 触媒コンバーター、 ４０ 制御装置、 ４１
CAN-データーライン、 ５５ 空気圧力センサー、 ６０ プラスチックブ
ロック、 ７１ 制御装置カバー、 ７２ 取り付け孔
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年３月２３日（２００１．３．２３）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＫＲ，Ｕ Ｓ (72)発明者 ユルゲン クラー オーストリア国 ベルクハイム モースフ ェルトシュトラーセ 16 (72)発明者 ハンスペーター マイヤー オーストリア国 アドネット アドネット 336 ベー (72)発明者 ミヒャエル オッフェンフーバー オーストリア国 アドネット アドネット 336 アー (72)発明者 ローベルト ザクセンホーファー オーストリア国 オーベラルム カールス ペルクシュトラーセ 662／９ (72)発明者 ローラント ヴァイス オーストリア国 フィガウン ラングガッ セ 134 (72)発明者 マルクス フェーチル オーストリア国 ウンテルンベルク モー スハム 67 (72)発明者 ローラント シュヴァルツ オーストリア国 ザルツブルク ドクトル アルトマンシュトラーセ 24 Ｆターム(参考） 3G091 AB04 AB05 BA14 CA17 CB08 4F033 QA10 QB02Y QB03X QB12Y QB17 QD02 QD11 QE01 QF01X QF07Y QF08X QF21X QF21Y QF26 QK04X QK04Y QK16X QK16Y QK23X QK23Y QK27X QK27Y

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 還元媒体、殊に尿素若しくは尿素水溶液の調量のための装置
    であって、混合室（８）内への調量された空気供給のための手段（２０ａ，２０
    ｂ，２１，２２，２３，５５）、混合室（８）内への調量された還元媒体供給の
    ための手段（１ａ，２，３，４，５，６）、 混合室（８）に供給される成分によるエーロゾルの形成のための手段（８ａ）、
    及びエーロゾル管路（２５）内へのエーロゾルの調量された放出のための手段を
    備えている形式のものにおいて、 調量された空気供給のための手段（２０ａ，２０ｂ，２１，２２，２３，５５）
    、調量された還元媒体供給のための手段（１ａ，２，３，４，５，６）、並びに
    混合室（８）が少なくとも部分的に、プラスチック若しくは金属性の材料から成
    るブロック（６０）に取り付けられ若しくは該ブロック内に組み込まれているこ
    とを特徴とする、還元媒体の調量のための装置。
  2. 【請求項２】 ブロック（６０）が導電性のプラスチックから製造されてい
    る請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 ブロック（６０）が、導電性の粒子を加えられたプラスチッ
    クから製造されている請求項１又は２記載の装置。
  4. 【請求項４】 ブロック（６０）が、電圧によって負荷可能な電極（１６０
    ）を備えて形成されている請求項１から３のいずれか１項記載の装置。
  5. 【請求項５】 ブロック（６０）がアルミニウムから製造されている請求項
    １記載の装置。
  6. 【請求項６】 空気供給のための手段が空気媒体供給管路（２０ａ）、空気
    圧力調整弁（２２）、空気圧力センサー（５５）、逆止弁（２３）並びに調量弁
    （７）を有している請求項１から５のいずれか１項記載の装置。
  7. 【請求項７】 還元媒体供給のための手段が還元媒体供給管路（１ａ）、ポ
    ンプ（４）、圧力調整器（１０）、圧力減衰器（５）、圧力センサー、及び調量
    弁、並びに少なくとも１つの逆止弁（２）を有している請求項１から６のいずれ
    か１項記載の装置。
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