JP2004506143A - 還元剤−空気−混合物を発生させるための装置 - Google Patents

Abstract

本装置は自己点火式内燃機関の排ガスを後処理するためのシステムの構成部分であり、本装置によって生じた還元剤−空気−混合物によって還元触媒の作用が改善される。本装置は混合室２２を有しており、該混合室内には、配量弁２４によって制御された還元剤供給路を介して還元剤が、かつ空気案内路を介して空気が供給可能である。混合室２２は混合室体２０内に形成されており、該混合室体には配量弁２４の弁体２６が結合されている。混合室２２は配量弁２４へ向かって接続口４２内へ開口しており、配量弁２４は弁部材７４を有しており、該弁部材は混合室２２内への還元剤供給の制御のために、接続口４２の、弁座としての端面４３と少なくとも間接的に協働している。弁体２６は混合室体２０の孔３８内にねじ込まれている。このことにより、簡単に組み立てられる、わずかな構成部分によって装置の簡単な構造が得られる。

Description

【０００１】
背景技術
本発明は請求項１の上位概念に記載した形式の還元剤−空気−混合物を発生させるための装置から出発する。
【０００２】
この種の装置は文献「ディーゼル機関マネージメント」Ｖｉｅｗｅｇ出版、第２版、１９９８年、第３１ページから公知である。この装置は内燃機関、特に自己点火式内燃機関の排ガスを後処理するためのシステムの一部分である。排ガスに還元剤を添加することにより、排ガス中の酸化窒素を削減するための還元触媒の有効性を改善することができる。装置は混合室を有しており、該混合室内には配量弁によって制御された還元剤供給接続口を介して還元剤が、かつ空気供給接続口を介して空気が導入される。この種の装置はしばしば多くの構成部分と大きな構造寸法を備えた不経済な構造を有している。その場合、配量弁は装置に結合された別体の構成ユニットとして形成されている。このことにより、同様に装置の大きな構成寸法と、還元剤により充填される大きなデッドボリュームとが生じる。
【０００３】
発明の利点
これに対して、請求項１による特徴を備えた本発明による装置が有する利点は、本装置が簡単な構造とわずかな構造寸法とを有していることにある。その場合、混合室体および配量弁は機能的に分離した構成ユニットとして互いに結合されているのではなく、むしろ機能的に共通して作用する。
【０００４】
従属請求項には本発明による装置の有利な構成および実施形態が記載されている。請求項４による構成は、混合室内に流入した空気の分配ひいては還元剤の効果的な噴霧化と還元剤−空気−混合物の形成とを簡単な形式で可能ならしめる。請求項６の構成によれば、空気の分配ひいては還元剤−空気−混合物の形成とがいっそう改善される。
【０００５】
次に、本発明の１実施例を図面に示し、以下の記載で詳細に説明する。
【０００６】
実施例の説明
図１および図２には還元剤−空気−混合物を発生させるための装置が示されており、該装置は自己点火式内燃機関の排ガスを後処理するためのシステムの構成部分である。該システムは、例えば尿素水溶液であり得る還元剤のための容器１２を有している。液状の還元剤はポンプ１４によって混合物発生装置１０へ搬送される。システムはさらに圧縮空気貯蔵器１６を有しており、該圧縮空気貯蔵器内へコンプレッサ１８によって空気が搬送されて圧力が発生する。圧縮空気貯蔵器１６から圧縮空気が導管を介して混合物発生装置１０へ供給される。混合物発生装置１０によって生じた還元剤−空気−混合物は還元触媒１９に供給される。
【０００７】
装置１０は混合室体２０と、弁体２６を備えていて混合室体２０に結合された配量弁２４とを有しており、該混合室体内には以下にさらに詳細に説明する混合室２２が形成されている。混合室体２０および弁体２６は１つの共通の支持エレメント２８に固定されている。混合室体２０はほぼ円筒状の基本形を有しており、その場合、混合室体２０の外径は多重に段付けされている。混合室体２０は支持エレメント２８に設けた受容孔３０内に挿入されている。混合室体２０は該受容孔３０の外部にフランジ３２を備えており、該フランジによって混合室体２０は支持エレメント２８に載着される。フランジ３２は複数の貫通孔３４を有しており、これらの貫通孔をねじ３６が貫通しており、該ねじによって混合室体２０が支持エレメント２８に固定されている。
【０００８】
混合室体２０は、フランジ３２が形成されているその端部領域内に孔３８を有しており、該孔はその外側の端部領域内に雌ねじ山を備えており、該雌ねじ山内には、配量弁２４の弁体２６が、対応する雄ねじ山によってねじ込まれている。混合室体２０は一貫して延びる孔４０を備えており、該孔４０は孔３８へ向かって、混合室体２０に一体に形成された接続口４２内で延びている。接続口４２は孔３８内に突入しており、その場合、孔４０の直径は接続口４２へ向かって減少している。孔４０の孔３８とは逆の側の領域内には混合室２２が形成されている。孔４０は、孔３８とは逆の側で混合室２２に接続されていて接続管片４６内まで延びており、該接続管片は支持エレメント２８に設けた受容孔３０から突出している。接続管片４６には還元触媒へ通じた図示されていない導管が差しはめられる。
【０００９】
混合室体２０内には半径方向の孔４８が形成されており、該孔は孔３８を混合室体２０の外周に連通せしめている。混合室体２０はその外周に環状に延びる環状溝５０を有しており、該環状溝内に孔４８が開口している。支持エレメント２８内には通路５２が形成されており、該通路は混合室体２０の環状溝５０の領域内で受容孔３０内に開口している。支持エレメント２８には、還元剤を有する容器１２から案内された導管のための、通路５２に連通した接続部５４が配置されている。それゆえ、混合室体２０の孔３８内には、接続部５４に接続された導管と、通路５２と、環状溝５０と、半径方向の孔４８とを介して容器１２からポンプ１４によって還元剤が搬送される。孔３８は前室を形成しており、該前室内には、混合室２２への接続部としての接続口４２と、還元剤のための流入路としての半径方向の孔４８とが開口している。
【００１０】
混合室体２０内には、孔４０を混合室体２０の外周に連通せしめる別の半径方向の孔５６が形成されている。孔４０は孔５６が開口する環状に延びる環状溝５８を有していると有利である。混合室体２０の外周には、孔５６が開口する同様に環状に延びる環状溝６０を形成することができる。支持エレメント２８内に通路６２が形成されており、該通路は混合室体２０の環状溝６０の領域内で受容孔３０内へ開口している。支持エレメント２８には、圧縮空気貯蔵器１６から案内された導管のための、通路６２に連通した接続部６４が配置されている。それゆえ、混合室体２０の孔４０は環状溝５８と、孔５６と、環状溝６０と、通路６２と、接続部６４と、導管とを介して圧縮空気貯蔵器１６に接続されている。圧縮空気貯蔵器１６へ通じた導管内には弁を配置することができ、該弁によって孔４０と圧縮空気貯蔵器１６との接続が制御される。
【００１１】
環状溝５８と孔５６との領域内には孔４０内に、弾性的に圧縮可能なスリーブ６６がプレスばめされている。該スリーブ６６は、接続口４２へ向かって孔４０が直径減少していることによって形成された環状肩にその端部が当接するまで孔４０内にプレスばめされている。スリーブ６６はゴムまたは弾性的なプラスチックから成ることができる。スリーブ６６は圧縮されない状態では孔４０に密に接触して、環状溝５８と孔５６とを閉鎖している。孔５６が圧縮空気貯蔵器１６に接続されると、環状溝５８内で作用する空気圧によってスリーブ６６が圧縮され、これによりスリーブ６６と孔４０との間に隙間が形成され、この隙間を通して圧縮空気が混合室２２内へ流入することができる。
【００１２】
混合室体２０はその外周に３つの別の環状溝を有しており、該環状溝内に弾性的なシールリング６８が挿入されており、該シールリングによって支持エレメント２８に設けた受容孔３０内で、外部に対する環状溝５０，６０のシール、ならびに環状溝５０と環状溝６０との間のシールが保証され、これにより、還元剤供給路と圧縮空気供給路とが互いに分離されている。
【００１３】
既に記載したように、配量弁２４の弁体２６は孔３８内にねじ込まれている。配量弁２４は電磁弁として形成されており、その場合、該電磁弁は電磁石を有しており、該電磁石は弁体２６内に配置されたマグネットコイル７０とマグネット可動子７２とを備えている。マグネット可動子７２は弁部材７４を支持しており、該弁部材は孔３８内に突入した接続口４２の、弁座としての端面４３と少なくとも間接的に協働している。接続口４２の確実なシールを可能ならしめるために、弁部材７４は接続口４２に面した例えば少なくともその端部領域ではゴムまたはプラスチックのような弾性変形可能な材料から成ることができる。弁部材７４を備えたマグネット可動子７２は閉鎖ばね７６によって接続口４２へ向かって負荷されている。マグネットコイル７０が通電されていない場合には、弁部材７４は閉鎖ばね７６によって接続口４２の端面４３に圧着されて該接続口を閉鎖し、その結果、孔３８から接続口４２を通って還元剤が混合室２２内へ達することができない。マグネットコイルが通電されている場合には、磁界が形成され、該磁界によってマグネット可動子７２が引き寄せられて、弁部材７４が接続口４２の端面４３から持ち上げられ、その結果、孔３８から接続口４２を通して還元剤が混合室２２内に達することができる。
【００１４】
混合室２２内では、スリーブ６６と孔４０との間の環状に延びる環状隙間を通って流入した圧縮空気によって、接続口４２を通って同様に混合室２２内へ流入した還元剤の均一な噴霧化ひいては還元剤−空気−混合物の形成が行われ、該還元剤−空気−混合物は接続管片４６を通って流出して、該接続管片４６に接続された導管を通して還元触媒へ案内される。接続管片４６はその外周に、該接続管片に差しはめられる導管の確実な保持と確実なシールとを得るために、いわゆるクリスマスツリー形プロフィールを有することができる。
【００１５】
配量弁２４は、内燃機関のそのつどの運転状態のために必要な還元剤濃度を有する還元剤−空気−混合物が混合室２２内に生じ、ひいては還元触媒が最適な効率で運転されることができるように、図示されていない制御装置によって起動制御される。配量弁２４によって接続口４２が再び閉鎖された場合に、混合室２２を乾燥させかつ還元剤の堆積を回避するために所定時間だけ圧縮空気を混合室２２内に供給することができる。さらに本装置はわずかなデッドボリュームしか有しておらず、その場合、該デッドボリュームは孔３８内で接続口４２と、混合室体２０と、配量弁２４によって制限されている。このことは通流時間と排出時間との短縮を可能にし、このことにより、還元剤通流量の変化時の高いダイナミクスを可能にする。さらにこのことにより、デッドボリユーム内に存在する還元剤の凍結保護のために必要な加熱出力を低く保つことができる。
【００１６】
本装置は混合室体２０、スリーブ６６、配量弁２４、シールリング並びに固定用ねじ３６および支持エレメント２８のような、わずかな、しかも組立簡単な構成部分しか必要としない。配量弁２４は、孔３８の雌ねじ山にねじ込まれる構成ユニットとして予め組立てられることができる。配量弁２４の交換時には、装置のその他の構成部分を取りはずす必要なく、たんに配量弁を混合室体２０の孔３８からねじ外すだけでよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】還元剤−空気−混合物を発生させるための装置の本発明による１実施例の縦断面を示す図である。
【図２】図１のＩＩに沿った横断面を示す図である。

Claims (8)

1. 還元剤−空気−混合物を発生させるための装置であって、混合室（２２）が設けられており、該混合室内に、配量弁（２４）によって制御された還元剤供給路を介して還元剤が供給され、かつ空気案内路を介して空気が供給される形式のものにおいて、
   混合室（２２）が、混合室体（２０）内に形成されており、該混合室体に配量弁（２４）の弁体（２６）が結合されており、混合室（２２）が、配量弁（２４）へ向かって接続口（４２）に開口しており、配量弁（２４）が、弁部材（７４）を有しており、該弁部材が、混合室（２２）内への還元剤供給の制御のために、接続口（４２）の、弁座としての端面（４３）と少なくとも間接的に協働していることを特徴とする、還元剤−空気−混合物を発生させるための装置。
2. 混合室（２２）が、混合室体（２０）内の孔（４０）内に形成されており、該孔が、接続口（４２）内へ続いている、請求項１記載の装置。
3. 混合室体（２０）と弁体（２６）との間に、前室（３８）が形成されており、該前室内に還元剤のための流入路（４８）が開口している、請求項１または２記載の装置。
4. 接続口（４２）とは逆の側の領域において孔（４０）に、弾性的に圧縮可能なスリーブ（６６）がプレスばめされており、スリーブ（６６）の領域において孔（４０）の周囲に、空気のための流入路（５６）が開口しており、加圧下で供給された空気によってスリーブ（６６）が圧縮可能であり、孔（４０）とスリーブ（６６）との間に形成された環状隙間を通して、空気が、混合室（２２）内へ到達できるようになっている、請求項２または３記載の装置。
5. 孔（４０）の直径が、接続口（４２）へ向かって細くなっており、スリーブ（６６）が、小直径への孔（４０）の移行部までプレスばめされている、請求項４記載の装置。
6. 孔（４０）が、スリーブ（５５）を取り囲む環状溝（５８）を有しており、該環状溝に空気のための流入路（５６）が開口している、請求項４または５記載の装置。
7. 弁体（２６）が、混合室体（２０）におけるねじ山付の孔（３８）にねじ込まれている、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
8. 混合室体（２０）に、混合室（２２）に開口する接続管片（４６）が一体成形されており、該接続管片に、発生した還元剤−空気−混合物を排出するための導管が接続可能である、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。