JP2003510496A - 内燃機関の排ガスを後処理するための装置 - Google Patents

内燃機関の排ガスを後処理するための装置

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Abstract

(57)【要約】 内燃機関の排ガスに投入される還元剤、特に尿素もしくは尿素水溶液を使用して内燃機関の排ガスを後処理するための装置であって、還元剤貯蔵器（１）に貯蔵された還元剤が還元剤導管（１ａ）を介しかつ圧縮空気貯蔵器に貯蔵された圧縮空気が圧縮空気導管（２４）を介し、還元剤−空気混合物を形成するために供給可能である混合室（８）を備えている形式のものにおいて還元剤又は還元剤−空気混合物が混合室（８）から圧縮空気導管（２４）内へ逆流することを阻止する手段が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、請求項１の上位概念として記載されている、内燃機関の排ガスを、
該排ガスに投入された還元剤、特に尿素もしくは尿素−水溶液を使用して後処理
する装置に関する。
【０００２】 近年次第に低く定められる有害物質限界値の結果として、内燃機関の排ガスを
後処理するために数多くの装置と方法とが開発されてきた。例えばＮＯｘ転換の
ために還元剤として尿素及び／又はアンモニアが使用される触媒システムによっ
ては効果的な排ガス後処理システムが提供されている。
【０００３】 排ガスにおけるＮＯｘ構成成分の減少を達成するためには、特にディーゼルエ
ンジンのために還元触媒器が開発された。この還元触媒器は通常は尿素調量シス
テムを有するいわゆるＳＣＲ触媒器（英名Selective Catalytic Reduction）と
、貯蔵形触媒器とに分類される。
【０００４】 ＥＰ−Ａ−０３８１２３６号明細書からは、ディーゼルエンジンからの排ガス
における窒素酸化物を除去するためにアンモニアが還元剤として調量添加される
システムが公知である。このシステムにおいてはさらに、排ガスの圧力を低下さ
せるためにターボチャージャが設けられている。使用される尿素水溶液は圧縮空
気で調量添加される。
【０００５】 ＤＥ−Ａ−４４４１２６１号明細書によれば、内燃機関の排ガスを後処理する
ための装置であって、触媒器の出力を調量装置を介して改善しようとしている装
置が公知である。調量装置は最少量調量−容積型ポンプとして構成され、該ポン
プは円筒形の回転体の上に溝の形をしたねじを有している。この場合、吐出出力
を変えるためには回転体が可変な回転数で駆動される。排ガスシステムへの還元
剤の添加は有利には特性量域に関連して、つまり排ガスの量及び／又は組成に関
連して行われる。
【０００６】 例えばＤＥ４２３００５６Ａ１号明細書からは、還元剤と該還元剤を負荷する
圧縮空気とをベースとしたエアロゾルを混合室において形成することが公知であ
る。この場合には還元剤と空気は別々の導管を介して混合室に供給される。調量
過程の間は混合室にて圧力変動と渦流が発生し、これによって還元剤、例えば尿
素水溶液が圧縮空気導管内へ逆流することがある。例えば自動車では使用される
圧縮空気は圧縮空気車内回路網から取出されるので、圧縮空気導管への前述の還
元剤の逆流は圧縮空気車内回路網全体の汚染をもたらすことがある。これは例え
ば腐食作用を有する尿素水溶液に基づき圧縮空気ブレーキシステムが損なわれる
結果をもたらす。
【０００７】 本発明の課題は、冒頭に述べた形式の排ガスを後処理するための装置を改良し
て、空気供給導管もしくはこれに連通した圧縮空気車内回路網の汚染が確実に回
避されるようにすることである。
【０００８】 この課題は請求項１の特徴を有する装置並びに請求項６の特徴を有する混合室
によって解決された。
【０００９】 空気又は還元剤−空気混合物が混合室から圧縮空気導管へ逆流することを回避
する手段を設けるという本発明の処置によって、圧縮空気導管もしくは圧縮空気
車内回路網の汚染は効果的に回避されるようになった。これにより、例えば、圧
縮空気導管における空気を従来の方法に対して相対的に低い圧力で負荷すること
が可能になった。
【００１０】 本発明による装置もしくは本発明による混合室は従属請求項の対象である。
【００１１】 本発明による装置の有利な１実施例によれば、逆流を回避する手段は圧縮空気
導管内に配置された逆止弁として構成されている。例えば球弁又は平形着座弁と
して構成されていることのできる前記逆止弁はきわめて安く入手可能であるかも
しくは使用可能であり、実地において堅固でかつ信頼性が高いことが証明された
。
【００１２】 本発明による装置の特に有利な構成によれば逆流を回避する手段は混合室に配
置された逆止弁として構成されている。混合室に統合されたこのような逆止弁に
よって、本発明による装置の特にコンパクトな構成形式が可能である。
【００１３】 有利には混合室内に配置された逆止弁は、弁体に被せ嵌められた弾性的なホー
スを有している。このホースは弁の圧力負荷の方向に応じてシール性を有するか
もしくは通過性を有している。ホースが例えばシリコン材料から成ることができ
る逆止弁は構成が小さく、容易に交換可能である。
【００１４】 本発明による装置の有利な別の実施例によれば、逆止弁はエラストマ弁体を有
し、このエラストマ弁体はシールリップで気密に弁ケーシング又は圧縮空気導管
内壁へ接触する。このような逆止弁も構成がきわめて小型で、安く入手でき、実
地において堅牢でかつ信頼性が高いことが証明された。
【００１５】 本発明による混合室の有利な実施例によれば、逆止弁は弁体に被せ嵌められた
弾性的なホースを有している。この場合、ホースは圧縮空気で圧縮空気供給方向
に圧力負荷された場合には、圧縮空気が圧縮空気導管から混合室へ通過すること
を保証し、混合室における還元剤−空気混合物によって反対方向に圧力負荷され
た場合には、前記混合物が圧縮導管へ達することが阻止される。
【００１６】 以下、本発明による装置もしくは本発明による混合室の有利な実施例を添付図
面に基づき詳細に説明する。
【００１７】 図１には符号１で尿素タンクが示されており、該尿素タンクからは尿素−水溶
液が逆止弁２とフィルタシーブとして構成されたフィルタとを有する導管１ａを
介して搬送ポンプ４により吸出され、別の逆止弁６を介して混合室８の調量弁７
に送られる。この調量弁７は、図２にて符号９で示された混合空間における尿素
−水溶液の必要量を調量する。場合によって発生する尿素−水溶液のオーバフロ
ー量は圧力調整器５と別の逆止弁１１とを介して戻し導管１２により尿素タンク
１に供給可能である。場合によっては必要である導管１ａの排気は排気弁１０を
有する排気回路を介して実施可能である。
【００１８】 符号２０によっては圧縮空気タンクが示されており、この圧縮空気タンク２０
から、圧縮空気は圧力制限器２１と２ポート２位置方向制御弁２２と逆止弁２３
とを介して混合室内へもたらされることができる。例えば球弁又は平形着座弁と
して構成されていることのできる逆止弁２３を設けることで、還元剤−空気混合
物が混合室から圧縮空気導管２４へ逆流することは阻止される。これによって圧
縮空気導管２４と連通する圧縮空気車内回路網の汚染は、従来のシステムに較べ
て著しく減じられる。
【００１９】 混合室８においては圧縮空気で尿素−水溶液を負荷することでエアロゾルが形
成され、該エアロゾルはエアロゾル導管２５を介して触媒器３０内へもたらされ
る。この場合、制御装置４０は、上位の機関制御装置によりＣＡＮ−データ導線
４１を介して受取られた信号と、圧力−、温度−もしくは充填レベルセンサ５０
から５５の信号を受取る。この場合、前記センサ５０から５５までの作用形式自
体は公知であり、これについて詳しく述べることを省略する。制御装置４０は前
記情報から、触媒器３０を貫流する排ガスに添加される尿素の調量量を計算する
。
【００２０】 制御装置４０は記述した磁石弁の助けを借りて圧縮空気導管３４における圧力
を調整し、さらに尿素−水溶液圧を監視する。制御装置４０は偏差と誤差を認識
しかつこれを記憶しかつこれを診断装置、例えばＰＣ（図示せず）によって表示
する。
【００２１】 次に図２を用いて、本発明による装置にて使用可能である本発明による混合室
の有利な実施例について記述する。この混合室８において重要であることは、逆
止弁がシリコンホース１４からもしくは似たような弾性材料から成るホースから
成り、該ホースが弁体１５の上に被せ嵌められかつ混合室８の内壁１６に接触さ
せられていることである。圧縮空気導管２４から圧縮空気が、周方向に分配され
て多数も受けられていることのできるノズル孔１７へ流入すると、シリコンホー
ス１４は混合室内壁１６から押し離されかつ空気は拡散器１８に流入し、リング
ギヤップ１９を介して混合空間９に達する。混合空間９にて空気は尿素導管１ａ
から流出する尿素水溶液と混合される。非定常の運転に際して又は渦流に基づき
混合空間１３から拡散器１８への混合物の逆流が発生すると、シリコンホース１
４が混合室の内壁１６に気密に押し付けられ、混合物がそれ以上圧縮空気導管２
４へ流入することを阻止する。
【００２２】 本発明による装置もしくは本発明による混合室にて使用できる逆止弁の別の有
利な実施例について図３を用いて記述する。この場合、図３ａは逆止弁を断面し
て示しておりかつ図３ｂは逆止弁を分解して斜視図で示している。図３に示され
た逆止弁のコア部分はシールリップ３５で気密に弁ケーシング４６に接触するエ
ラストマ弁体３４である。図１と関連して記述したようにシールリップ１５を圧
縮空気導管の内壁に直接接触させることも同様に可能である。空気導管２４から
空気が流入する場合には弁は開放し、空気が逆流する場合には弁は閉鎖する。
【００２３】 多目的に使用するためには弁は有利には、弁体３４と弁ケーシング４６と弁カ
バー６０とから成る弁カートリッジ７０として構成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の装置の有利な第１実施例をブロック回路状に示した図。
【図２】 本発明による混合室の有利な１実施例を断面して示した側面図。
【図３】 本発明にしたがって使用できる逆止弁の側面図と斜視図。
【符号の説明】
１ 尿素タンク、 ２ 逆止弁、 ３ フィルタ、 ４ 搬送ポンプ、 ５
圧力調整器、 ６ 逆止弁、 ７ 調量弁、 ８ 混合室、 ９ 混合空間、
１０ 排気弁、 １１ 逆止弁、 １２ 戻し導管、 １４ シリコンホース、
１５ 弁体、 １６ 内壁、 ２０ 圧縮空気タンク、 ２１ 圧力制限器、
２２ ２ポート２位置方向制御弁、 ２３ 逆止弁、 ２４ 圧縮空気導管、
２５ エアロ導管、 ３０ 触媒器、 ４１ CAN-データ導線、 ５０，５１
，５２，５３，５４，５５ センサ
【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１０月１６日（２００１．１０．１６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】 ＤＥ−Ａ−４４４１２６１号明細書によれば、内燃機関の排ガスを後処理する
ための装置であって、触媒器の出力を調量装置を介して改善しようとしている装
置が公知である。調量装置は最少量調量−容積型ポンプとして構成され、該ポン
プは円筒形の回転体の上に溝の形をしたねじを有している。この場合、吐出出力
を変えるためには回転体が可変な回転数で駆動される。排ガスシステムへの還元
剤の添加は有利には特性量域に関連して、つまり排ガスの量及び／又は組成に関
連して行われる。 ＤＥ−１９７５０１３８号明細書には噴霧化するための圧縮空気供給装置を有
し、このために設けられた圧縮空気通路に逆止弁が設けられている尿素調量シス
テムが記載されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】 本発明の課題は独立請求項の特徴を有する装置によって解決された。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】削除
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】 この場合、逆流を阻止する手段は混合室内に配置された逆止弁として構成され
ている。このような、混合室内へ統合された逆止弁によって本発明の装置は、特
に小さく構成できる弾性的な部体、例えば弾性的なホース又はエラストマ弁体を
使用することで、特にコンパクトに構成することができるようになった。 本発明の装置もしくは本発明の混合室の有利な構成は従属請求項に記載されて
いる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】 符号２０によっては圧縮空気タンクが示されており、この圧縮空気タンク２０
から、圧縮空気は圧力制限器２１と２ポート２位置方向制御弁２２と逆止弁２３
とを介して混合室内へもたらされることができる。例えば球弁又は平形着座弁と
して構成されていることのできる逆止弁２３を設けることで、還元剤−空気混合
物が混合室から圧縮空気導管２４へ逆流することは阻止される。これによって圧
縮空気導管２４と連通する圧縮空気車内回路網の汚染は、従来のシステムに較べ
て著しく減じられる。 このような、例えば球弁又は平形着座弁として構成できる逆止弁は、価格的に
入手しやすくかつ使用が容易で、実地において堅牢でかつ信頼性が高いことが証
明されている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (72)発明者 ゲラルト ヘプフリンガー オーストリア国 プーフ ドライ−リンデ ン−ジードルング 628 Ｆターム(参考） 3G091 AA02 AA18 AB15 AB16 BA14 CA17 CA22 HA00

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の排ガスに投入される還元剤、特に尿素もしくは尿
    素水溶液を使用して内燃機関の排ガスを後処理するための装置であって、還元剤
    貯蔵器（１）に貯蔵された還元剤が還元剤導管（１ａ）を介しかつ圧縮空気貯蔵
    器に貯蔵された圧縮空気が圧縮空気導管（２４）を介し、還元剤−空気混合物を
    形成するために供給可能である混合室（８）を備えている形式のものにおいて還
    元剤又は還元剤−空気混合物が混合室（８）から圧縮空気導管（２４）内へ逆流
    することを阻止する手段が設けられていることを特徴とする、内燃機関の排ガス
    を後処理するための装置。
  2. 【請求項２】 逆流を阻止する前記手段が圧縮空気導管（２４）内に配置さ
    れた逆止弁（２３，５０）として構成されている、請求項１記載の装置。
  3. 【請求項３】 逆流を回避するための手段が混合室（８）内に配置された逆
    止弁（１４，１５，５０）として構成されている、請求項１記載の装置。
  4. 【請求項４】 逆止弁が弁体（１５）の上に被せ嵌められた弾性的なホース
    （１４）を有しており、該ホース（１４）が圧縮空気供給方向で圧力負荷された
    場合に、混合室（８）の混合空間（１３）へ圧縮空気が圧縮空気導管から通過す
    ることを可能にしかつ反対方向で圧力負荷された場合に還元剤又は還元剤−空気
    混合物が混合室から圧縮導管へ通過することを阻止する、請求項３記載の装置。
  5. 【請求項５】 逆止弁（５０）がシールリップ（３５）で気密に弁ケーシン
    グ（４６）又は圧縮空気導管（２４）の内壁に接触するエラストマ弁体（３４）
    を有している、請求項３記載の装置。
  6. 【請求項６】 還元剤−空気混合物、特にエアロゾルを形成するための混合
    室であって還元剤が還元剤導管（１ａ）を介しかつ圧縮空気が圧縮空気導管（２
    ４）を介して供給可能である混合空間を有している形式のものにおいて、還元剤
    又は還元剤−空気混合物が混合室の混合空間から圧縮空気導管へ逆流することを
    回避する逆止弁（１４，１５）が設けられていることを特徴とする、還元剤−空
    気混合物を形成するための混合室。
  7. 【請求項７】 逆止弁（１４，１５）が弁体（１５）に被せ嵌められた弾性
    的なホース（１４）を有し、該ホース（１４）が圧縮空気導管において圧力負荷
    された場合には圧縮空気が圧縮空気導管から混合空間へ通過するようにしかつ反
    対方向で圧力負荷された場合には還元剤又は還元剤−空気混合物が圧縮空気導管
    （２４）へ逆流することを阻止する、請求項６記載の混合室。
JP2001527080A 1999-09-30 2000-09-29 内燃機関の排ガスを後処理するための装置 Expired - Fee Related JP4510348B2 (ja)

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