JP2004518883A - 複数のガス流を同時に制御する制御エレメント - Google Patents

Abstract

本発明は、流入するガス流（１）を２つの部分流（２０，２１）に分割する装置であって、両部分流がそれぞれ、導管系の分岐路（８，９）を貫流するようになっており、制御エレメント（７）が設けられていて、該制御エレメント（７）が、軸（１０）を中心にして、第１の位置（２７）と第２の位置（２８）との間において無段階式に調節運動（２６）を実施する形式のものにおいて、流入するガス流（１）が調節可能な制御エレメント（７）を用いて無段階式に、容積流比Ｖ_Ｇａｓで分割され、制御エレメント（７）が同時に、調量添加される媒体（５）を、他の比Ｖ_ＤＯＳで流出する部分流（２０，２１）に分割するようになっており、調量添加される媒体（５）の供給箇所（３，２５）が制御エレメント（７）に対応配置もしくは配属されている。

Description

【０００１】
産業上の利用分野
混合気圧縮型火花点火式の内燃機関であろうと空気圧縮型の内燃機関であろうと、今日の内燃機関に対する、排ガス放出に関する要求は、益々高まっている。２００５年に対して期待されるユーロＩＶ規格に関して、空気圧縮型の内燃機関では、粒子フィルタの使用が論議されている。この粒子フィルタは、ディーゼル機関から放出される粒子を排ガス流から除去するためのものである。ＣＯ及びＨＣは酸化触媒によって大部分燃焼させることができる。しかしながらＮＯ_Ｘの還元は行うことが困難であり、ＮＯ_Ｘはさらに、火花点火式のガソリン・直接噴射形式のオットー機関においても発生する。
【０００２】
従来の技術
空気圧縮型の内燃機関では、有害物質であるＣＯ及びＨＣは、内燃機関の後ろに配置された酸化触媒によって大部分が燃焼される。最も困難なのはＮＯ_Ｘの還元である。還元剤を排ガス流に添加することによって初めて、公知の触媒においてＮＯ_Ｘを減少させることができる。
【０００３】
酸化触媒を後置することによって、ディーゼル機関では一酸化炭素及び炭化水素の放出量を著しく低減させることができる。炭化水素の放出は粒子放出にも関係しているので、粒子放出をも触媒によって制限された値に減じることができる。低硫黄の燃料（２００５年以降は≦０．００１％（＜１０ｐｐｍ）Ｓ）の使用によって、触媒の持続的な有効性が保証される。
【０００４】
今日、ＳＣＲ法（Ｓｅｌｅｋｔｉｖｅ Ｋａｔａｌｙｔｉｓｃｈｅ Ｒｅｄｕｋｔｉｏｎ）を用いて、最高のＮＯ_Ｘコンバート率が得られる。この場合還元剤は調量系を介して特性領域に関連して、複数部分から成る触媒に吹き込まれる。今日最も使用されている還元剤は、尿素水溶液である。加水分解部分において、そこから本来の還元剤であるアンモニアが形成される。次いでＳＣＲ部分においてＮＯ_Ｘの還元が行われる。触媒系は通常、未燃焼の有害物質ＣＯ及びＨＣを酸化する酸化部分によって、補われて完全になる。還元剤として尿素水溶液を用いる代わりに、ディーゼル燃料を還元剤として使用することも可能である。
【０００５】
他の変化実施例（ＣＴＲ−Ｓｙｓｔｅｍ）によれば、まず初めに酸化触媒中において有害物質ＣＯ、ＨＣ及びＮＯ_Ｘが酸化され、この場合連続的に再生される粒子フィルタ系が使用される。酸化によって形成されたＮＯ_２は次いで、後置された煤フィルタにおいて、そこで分離された粒子の炭素Ｃと結合し、これを燃焼させて連続的にＣＯ_２を生ぜしめ、これによってＮＯ_２再びＮＯに還元される。場合によっては望まれているＮＯ_Ｘの還元は、次いで既に述べたようにＳＣＲ法に基づいて実施されねばならない。このようなシステムは、煤フィルタ内における温度ピークを回避して、煤フィルタの耐用寿命を延ばす。最適かつ持続的に有効な還元を保証するためには、シティディーゼルとも呼ばれる、低硫黄のディーゼル燃料（≦０．００１％硫黄）による機関運転が必要である。
【０００６】
ガソリン直接噴射の原理によって作動する、今日開発中にオットー機関では、極めてリーンな排ガス中に三元触媒によっては還元することのでないＮＯ_Ｘ分が、燃焼時に生じる。高い排ガス戻し率で排ガスを戻すことによって、排ガス中におけるＮＯ_Ｘ分を約７０％還元させることができる。排ガス規制を満たすためには付加的にＮＯ_Ｘの放出を後処理することが避けられない。このような排ガス成分を還元するためには、ＮＯ_Ｘ用のリザーバ触媒が最も有効である。排ガス組成に影響を与える機関側の処置としては、燃焼室に最後供給された排ガスによって燃焼ピーク温度を下げることが、ＮＯ_Ｘの放出に関して極めて有効であるということが判明している。ＮＯ_Ｘの形成は燃焼温度と共に急激に上昇するので、温度を低下させる手段として排ガスを戻すことは、ＮＯ_Ｘの低下のために極めて有効である。排ガス戻し率をさらに最適化することによって、燃料消費を節減することも可能である。排ガス戻しは、相応な弁のオーバラップによる内部の排ガス戻しによってか、又は相応に制御される排ガス戻し弁による外部の排ガス戻しによって、達成することができる。
【０００７】
発明の開示
本発明による解決策によって、分岐箇所に流入するガス流を、規定の容積流比Ｖ_Ｇａｓで２つの部分流に分割することができ、かつ同時に、例えば空気圧縮型内燃機関又は混合気圧縮型火花点火式内燃機関の排ガスを後処理するための別の媒体の調量添加される流れを、他の比Ｖ_ＤＯＳで前記両部分流に分割することができる。この解決策によって、２つの流れを有する装置において第２の調量系を省くことができる。
【０００８】
内燃機関において使用されかつリザーバ触媒を備えた排ガス処理装置は、複数のパラメータに関連した規定の時間間隔において、リザーバ触媒を再生する必要がある。排ガス処理装置では、一方のリザーバ触媒は排ガスの主流に触媒作用を加えるという働きを有し、これに対して、排ガスの部分流によってだけ負荷される他方のリザーバ触媒は、例えば還元剤のような媒体によって１００％貫流される。有利には、リザーバ触媒のうち再生されるリザーバ触媒に供給される排ガス部分流は、使用される還元剤のためのキャリア媒体として働く。調量添加される例えば還元剤の媒体流の導入箇所が、次のように、すなわちこの導入箇所が分岐箇所の近傍つまり分割される流入するガス流の制御エレメントの近傍に位置するように、選択される場合には、調量添加される例えば還元剤のような別の媒体が、例えば排ガスのような流出するガス状媒体の主流に投入されることを、回避することができる。
【０００９】
制御エレメントは、流入するガス流の部分流のための貫流開口、例えば還元剤のような調量添加される別の媒体のためのキャリア媒体を準備するための貫流開口を備えた、２つの羽根から形成することができるのみならず、制御エレメントは、円形又は方形に形成された流れ通路に片側において枢着されたフラップとしても構成することが可能である。このように形成された制御エレメントの閉鎖面は、管部材を備えていることができ、これらの管部材は流出するガス流の小さな部分流の貫流を可能にし、すなわち本発明の根本を成す思想のこのような変化実施例では、調量添加される媒体のための供給箇所は、片側において枢着された制御エレメントの直前に配置することができる。さらにこの変化実施例では、供給される媒体は、流れ通路の底面の上又はカバー面の下においてほぼ真ん中で流れ通路に流入可能であり、その結果流れ通路の壁における摩擦損失の発生を回避することができる。
【００１０】
本発明のように構成された制御エレメントによって、流入するガス流を、流れ通路における制御エレメントの位置に相応して流出側における２つの部分流に調節することができ、他方においては窓状の輪郭を有する切欠きを制御エレメントの面に配置すること、又は管区分を制御エレメントの面に設けることによって、例えばリザーバ触媒を再生するための還元剤のような調量添加される媒体の供給時に、制御エレメントの前後において、調量添加される媒体が制御エレメントの面を貫流することが保証される。ガス流を同時に制御する本発明による制御エレメントは、分岐路に各１つの粒子フィルタが酸化触媒に前置されて配置されている場合に、排ガス処理系において特に有利に使用することができる。「触媒式のバーナ（ｋａｔａｌｙｔｉｓｃｈｅｒ Ｂｒｅｎｎｅｒ）」とも呼ばれるこの装置は、煤の燃焼によって付着された粒子フィルタを再生するために排ガスを加熱するのに役立つ。部分流において再生を実施することが、特に有利であると判明している。本発明による装置の別の使用可能性としては、２つの流れをもって形成された排ガス処理系の２つの分岐路においてＮＯ_リザーバと粒子フィルタとを配置することも挙げられる。
【００１１】
図面
次に図面を参照しながら本発明の実施例を説明する。
【００１２】
図１は、例えばガス流のような流動媒体を処置する装置全体を示す図である。
【００１３】
図２．１は、分岐箇所に受容された旋回可能な制御エレメントを示す正面図である。
【００１４】
図２．２は、図１に示された配置形式を示す横断面図である。
【００１５】
図３は、分配箇所を示す斜視図である。
【００１６】
図４．１は、旋回可能な面に組み込まれたホッパエレメントを備えた分岐箇所の変化実施例を示す図である。
【００１７】
図４．２は、図４．１に示された変化実施例を示す横断面図である。
【００１８】
図５は、図４．１に示された変化実施例を示す斜視図である。
【００１９】
図６．１は、中空軸に組み込まれた調量装置を備えた分岐箇所の変化実施例を示す図である。
【００２０】
図６．２は、図６．１に示された配置形式を示す横断面図である。
【００２１】
図６．３は、図６．１に示された配置形式を示す平面図である。
【００２２】
図７は、回転方向反転機能を備えた制御エレメント用の制御回路と、回転方向反転機能を備えていない制御エレメント用の制御回路を示す図である。
【００２３】
図８は、仕切り壁に回転可能に受容された制御エレメントを備えた変化実施例を示す平面図である。
【００２４】
図９は、図８に示された制御エレメントの変化実施例を示す正面図である。
【００２５】
図１０は、図８に示された変化実施例を後ろから見た図である。
【００２６】
図１１は、図９及び図１０に示された制御エレメントを部分的に断面して示す図である。
【００２７】
図１２．１は、調量媒体供給部を詳細に示す図である。
【００２８】
図１２．２は、調量媒体供給部を詳細に示す図である。
【００２９】
実施例
図１には、例えばガス流のような流動媒体を処理する装置全体が示されている。
【００３０】
以下において、処理すべきガス流を分割する本発明による装置を、例として挙げられた内燃機関において使用される排ガス処理系を参照しながら、説明する。
【００３１】
符号１で示された流入するガス流は、混合気圧縮型火花点火式の内燃機関又は空気圧縮型の内燃機関つまりディーゼル機関の、処理すべき排ガス流である。流入するガス流は、導管系の自由な流過横断面２を貫流する。導管系の壁には、自由な流過横断面２の側部又は底部領域における下部又はカバー領域であろうと、処理すべきガス流に調量添加される媒体のための供給箇所３が設けられている。図１に示された図面では、供給箇所３はフィンガ状に形成されていて、この供給箇所３には開口を介して調量装置から、調量添加される媒体が自由な流過横断面に送られる。単に略示されている調量装置４は、供給導管６を介してリザーバと接続されており、このリザーバ内には、調量添加される媒体が大量に収容されている。
【００３２】
自由な流過横断面２が、符号８で示された分岐路Ａと、符号９で示された分岐路Ｂとに分岐されている分岐箇所には、軸１０に制御エレメント７が設けられている。図面を簡単にするために図１には単にフラップとして示されている制御エレメント７は、調節ポジションＡ，１１と調節ポジションＢ，１２との間において往復旋回可能である。軸１０を中心にした制御エレメント７の調節運動は、図示されていない調節駆動装置によって行われる。
【００３３】
調節ポジションＡ，Ｂの間において移動可能な制御エレメント７の通過後に、流入するガス流１の部分流が分岐路Ｂ符号８に流入し、この分岐路Ｂの流過横断面１４を、排ガス処理のための装置内に受容されたリザーバ触媒（Ｓｐｅｉｃｈｅｒｋａｔａｌｙｓａｔｏｒ）１５に向かって貫流する。
【００３４】
流入する処理すべきガス流１の主流は、図１に示されているように分岐路Ａ（符号９参照）を通過し、その自由な流過横断面１３を、分岐路９内に受容された別のリザーバ触媒１５に向かって貫流する。合流部１７において、分岐路Ａ（符号８）及び分岐路Ｂ（符号９）を通過する各部分流は再び合流し、場合によっては自動車の図示されていない最終マフラ（Ｅｎｄｃｈａｌｌｄａｅｍｐｆｅｒ）を介して、排ガス処理装置を去る。
【００３５】
図２．１には、分岐箇所に受容された調節可能な制御エレメントが正面図で示されている。
【００３６】
図２．１から分かるように、流入したガス流１は、ここでは円形の輪郭を有する流れ通路の自由な流過横断面２を貫流する。分岐箇所に受容されていて軸１０を中心にして可動の制御エレメント７は、図２．１の実施例では、軸１０に対して対称的に受容された２つの面区分２２．１；２２．２を備えている。流入して処理されるガス流１のための制御エレメント７の調節運動２６に相応して、流入したガス流１が分岐路８；９に分配される容積流比Ｖ_Ｇａｓを規定することができる。制御エレメント７は軸１０を中心にして両方向に調節可能であり、この場合調節運動は、図示されていない駆動装置を介して、ここでは垂直に延びる軸１０に導入される。図２．１に示されている状態では、制御エレメント７の第１の面区分２２．１が第２の位置２８に回動させられているのに対して、図２．１において部分的にしか見えない制御エレメント７の第２の面区分２２．２は分岐路９の流過横断面を開放し、つまり第１の位置２７に回動させられている。軸１０を中心にして調節可能な制御エレメント７の第１の面区分２２．１及び第２の面区分２２．２の位置では、流入して処理されるガス流の主流は、図２．１に示され亜分岐箇所において分岐路９内に流入する。
【００３７】
図２．２には、図２．１に示された配置形式が横断面図で示されている。
【００３８】
軸１０を中心にして調節可能な制御エレメント７の第１の羽根区分２２．１は、流れ通路の制限部の接触縁２３．１に接触している。図２．２に示されたポジションにおいて、軸１０を中心にして調節可能な制御エレメント７の第２の面区分２２．２は、流れ通路を制限する壁の別の接触縁２３．３に接触している。
【００３９】
制御エレメント７の、羽根状の輪郭を有する第１の面区分２２．１と同じく羽根状の輪郭を有する第２の面区分２２．２とによって、流過横断面２を介して流入するガス流１の大きな部分流が、分岐路８内に流入することは不可能である。分岐路８に流入する部分流は、第１の面区分２２．１もしくは第２の面区分２２．２における、窓状の輪郭を有する開口２４．１；２４．２の大きさによって規定される。これらの開口２４．１；２４．２を通して、流入して処理されるガス流１の約１０％の部分流が、分岐路８に流入することができる。制御エレメント７の、窓状の輪郭を有する開口２４．１；２４．２の貫流時に、部分流２１は、供給箇所３；２５からの調量添加される媒体５を連行し、この媒体５が、流入して処理されるガス流１の、軸１０と接触縁２３．２との間の自由な流過横断面を通過して流出する主流に、混入することを阻止する。
【００４０】
図２．２に示された制御エレメント７の位置では、図１に示された排ガス処理装置と一緒に見ると、流出する部分流２１は、制御エレメント７の後ろで調量添加された媒体５のためのキャリア媒体（Ｔｒａｅｇｅｒｍｅｄｉｕｍ）として働き、調量添加された媒体５は、流れ通路の底部における供給箇所３；２５において流れ通路に流入し、そして開口２４．１；２４．２を介して流入するガスによって連行される。図１に示された分岐路８内に位置しているリザーバ触媒１５は、調量添加された媒体５によって再生される。調量添加される媒体５は、例えば尿素水溶液のような還元剤である。リザーバ触媒１５の加水分解部分において、調量添加される媒体５によって再生される。調量添加される媒体５は有利には、例えばディーゼル燃料又はガソリンのような気化された又は霧化された炭化水素である。
【００４１】
さらに調量添加される媒体は、例えば尿素水素溶液のような還元剤であってもよい。
【００４２】
流入して処理されるガス流１の流出する主流２０は、分岐路９を通流し、図１に示されているように分岐路９に受容されている別のリザーバ触媒１６を、例えばＮＯ_ｘを含んだ排ガスと共に貫流する。制御エレメント７のこの位置において、図１に示されているように分岐路８に受容されているリザーバ触媒１５は再生され、このことは、例えば燃料蒸気又は燃料スプレのような還元剤である調量添加される媒体５によって行われ、これに対して分岐路９に受容されたリザーバ触媒１６は、流入して処理されるガス流１の流出する主流２０を浄化する。
【００４３】
両方の部分流２０；２１は図１によれば合流部１７のところで、両部分流が一緒に内燃機関の排ガス装置の最終マフラに供給されるか又は大気中に達する前に、合流する。
【００４４】
図２．２に示されているように、それを介して供給箇所３；２５に調量添加される媒体５が供給される調量装置４は、流過横断面２の底部の下に受容されている。図１に示されているように、流入して処理されるガス流１の流出する主流２０によって貫流される分岐路９は、制御エレメント７の第１の位置２７に基づいてガス流１の約９０％を通流させることができ、これに対して、流出する残りの１０％ほどの部分流２１は、制御エレメント７の羽根状の輪郭を有する面区分２２．１；２２．２における、窓状の輪郭を有する開口２４．１；２４．２を通る。
【００４５】
図３には分岐箇所が斜視図で示されている。
【００４６】
図３から分かるように、それを介して調量添加される媒体５が流れ通路にもたらされる調量装置４は、図３で見て分岐箇所の下に配置されている。図３に示された、流れ通路の壁を貫通している軸１０は、図示されていない調節駆動装置によって調節運動２６を実施することができる。制御エレメント７の第１の位置２７によって、流入して処理されるガス流１であって、流過横断面２を通過するガス流１は次のように分配される。すなわちこの場合流出する主ガス流２０は９０％の容積流部分で分岐路９に流入し、これに対して、開口２４．１；２４．２を通って分岐路８に流出する残りの部分流２１は、流入して処理されるガス流１の約１０％である。両部分流相互の容積流比Ｖ_Ｇａｓは、軸１０によって接触縁２３．２；２３．３に関連して変化させることができるが、しかしながらこの場合常に次のこと、すなわち調量添加される媒体５０を、再生されるリザーバ触媒１５；１６を受容している分岐路８又は９に供給することが保証されている。
【００４７】
図４．１には、旋回可能な面に一体に組み込まれた管区分を備えた分岐箇所の別の変化実施例が示されている。
【００４８】
図２．１、図２．２及び図３におけると同様に、方形に形成された流れ通路には調量装置が流れ通路の下において受容されている。調量装置４を介して、調量添加される媒体５は、フィンガ状の輪郭を有する供給箇所３；２５に供給される。
【００４９】
流入して処理されるガス流１は、流れ通路の方形の流過横断面２９に流入し、調量添加される媒体５のための、フィンガ状の輪郭を有する供給箇所３；２５を通る。図４．１に示されているように、方形に形成された流過横断面２９にフィンガ状に突入する、調量添加される媒体５のための供給箇所３；２５の後ろには、ホッパエレメント３０が設けられており、このホッパエレメント３０は、フラップ面３５に固定された管区分３１に形成されている。管区分３１は流過横断面３３を開放しており、この流過横断面３３を通して、方形の横断面２９に流入する処理されるガス流１の部分流２１が、流入し、そして分岐路８に流出する。図４．１に示されている状態では、分岐路８は、制御エレメント７のフラップ面３５の、第２の位置２８に移動させられた縁部３６．１によって、ほぼ閉鎖されている。そして管区分３１の自由な流過横断面３３を通してだけ、部分流２１は分岐路８に流入することができる。
【００５０】
これに対して分岐路９は制御エレメント７のフラップ面３５によって開放されており、その結果、流入して処理されるガス流１の約９０％である、流出する主ガス流２０は、分岐路９を通ることができる。
【００５１】
図４．２には、図４．１に示された変化実施例が横断面図で示されている。
【００５２】
図４．２には、片側において枢着されたフラップ面３５として形成された制御エレメント７が横断面図で示されており、この場合制御エレメント７は図示の第２の位置２８において、方形の流過横断面２９に形成された流れ通路の接触縁３６．１に接触している。
【００５３】
片側において枢着されたフラップ面３５の両側には、図４．１もしくは図４．２における変化実施例では、管区分３１；３２が固定されている。この管区分３１，３２は、それぞれフラップ面３５とは反対側の端部に、ホッパ状の輪郭を有する流入エレメント３０を有している。図４．２から分かるように、管区分３１；３２はフラップ面３５に、互いに対して直角な配置形式３４で受容されている。図４．２の断面されて示された平面図から分かるように、調量添加される媒体５の供給箇所３；２５は、管区分３１の流入ホッパ３０の直前に位置している。
【００５４】
フラップ面３５の、軸１０とは反対側の端部が、図４．２に示されたポジションから接触縁３６．２に旋回させられると、調量添加される媒体５のための供給箇所３，２５は、ホッパ状の輪郭を有する管区分３２の流入領域３０の前に位置し、この流入領域３０は、図４．２に示された位置では流出側に設けられた分岐路８内に突入しており、この分岐路８は、流入して処理されるガス流１の容積流の約１０％である部分流２１によって、貫流される。
【００５５】
図４．２に示された実施例では次のことが保証される。すなわちこの実施例では、調量添加される媒体５がほぼ１００％管区分３１を通り、この管区分３１から分岐路８へと流入し、そしてほぼ１０％の容積流つまり流出する部分流２１は、再生されるリザーバ触媒１５に供給される、例えばディーゼル燃料又はガソリンのような還元剤のためのキャリア媒体として、働く。
【００５６】
同時に次のこと、すなわち、流入して処理されるガス流１の９０％を成す流出する主流２０が、図１に示されているように分岐路９に受容されていてＮＯ_ｘを負荷されるリザーバ触媒１６を通流し、他方では分岐路８に受容されたリザーバ触媒１５が再生段階を実行することが、保証されている。
【００５７】
流れ損失を回避するために、管区分３１；３２は、調節可能なフラップ面３５の両側に互いにずらされて受容されており、その結果、管区分３１；３２を通して分岐路８又は９に調量される流れ、つまり流出する部分流２１と調量添加される媒体５とから成る流れは、フラップ面３５を通って分岐路８；９に流入する。
【００５８】
図５には、図４．１；図４．２に示された分岐箇所の変化実施例が斜視図で示されている。
【００５９】
ここでは方形の横断面２９をもって形成された流れ通路１の下に受容された調量装置４は、支台３７を有しており、この支台３７にはフィンガ状の輪郭を有する供給箇所３；２５が受容されている。この供給箇所３；２５は、流入して処理されるガス流１によって通過される流れ通路の自由な流過横断面２９内において、管区分３１のホッパエレメント３０の直前に位置決めされており、管区分３１の自由な流過横断面３３を通して、流出する部分流２１が分岐路８内に流入する。分岐路８の流過横断面は、制御エレメント７の、接触縁３６．１に接近旋回させられたフラップ面３５によって、ほぼ閉鎖されており、これに対して分岐路９は、流入して処理されるガス流１の流出する主流２０（約９０％）によって貫流される。
【００６０】
図６．１、図６．１及び図６．３には、ガス流を同時に制御するための、本発明による制御エレメントの別の変化実施例が示されている。
【００６１】
図６．１には、中空軸に形成された制御エレメント７を備えた本発明による変化実施例が正面図で示されている。この変化実施例によれば、流入するガス流１を分配する制御エレメント７は、２つの羽根を備えて形成されており、第１の面区分２２．１と図６．１には示されていない第２の面区分２２．２とを有している。面区分２２．１；２２．２は、軸線１０を形成する中空軸４０の側部に受容されている。中空軸４０は軸線１０を中心にした調節運動を実施するために制御ユニットを介して操作可能である。図６．１に示されている状態では、制御エレメント７の第１の面区分２２．１は第２の位置２８を占めており、これに対して図６．１には示されていない第２の面区分２２．２は第１の位置２７に旋回させられており、その結果主流は分岐路９を介して流出することができる。中空軸４０の壁は２つの窓状の開口２４．１；２４．２を備えており、その結果分岐路８には、制御エレメント７の第１の面区分２２．１の第２の位置２８において、中空軸４０の窓状の開口２４．１；２４．２（図示せず）を介して、流出する部分流２１が流入できる。調量添加される媒体５の供給箇所３；２５は、中空軸４０の内部に受容されている。流入するガス流に向かって、中空軸４０には第１のガイドプレート４１と第２のガイドプレート４２が前置されている。
【００６２】
図６．２には、図６．１に示された実施例が横断面図で示されている。
【００６３】
窓状の輪郭を有する開口２４．１；２４．２は、中空軸４０の壁に互いに対向して位置するように設けられている。中空軸４０の内部には、調量添加される媒体５のための供給箇所３，２５が見える。制御エレメント７の第１の面区分２２．１の第２の位置２８において、この面区分２２．１が第１の接触縁２３．１に接触しているのに対して、制御エレメント７の第２の面区分２２．２はその外縁部で分岐箇所における別の接触縁２３．３に接触している。従って、流過横断面２を通って流入するガス流１のうち、分岐路８を通って流出する部分流２１は、中空軸４０の壁における開口２４．１；２４．２を通って流れ、そして中空軸４０の内部において供給箇所３，２５において調量添加される媒体５を分岐路８内に搬送する。
【００６４】
これに対して、分岐箇所を介して主流２０が流出する分岐路９は、完全に開放されているので、流入するガス流１の約９０％を分岐路９を介して流出させることができる。図６．２の横断面図からさらに分かるように、第１の面区分２２．１と第２の面区分２２．２とが形成されている中空軸４０には、ガイドプレート４１；４２が前置されている。これによって、窓状の開口２４．１に流入するガス流１が均一化される。
【００６５】
図６．３には図６．１に示された配置形式が平面図で示されている。
【００６６】
この変化実施例では軸４０に、軸横断面を貫通する通路が設けられており、この通路は流入開口２４．１；流出側の開口２４．２を有している。通路には、調量添加される媒体５のための供給箇所３；２５が開口している。図平面の下に位置している図示されていない制御ユニットを用いて、軸４０は矢印で示された調節運動を実施することができる。図６．２に示された場合と同様に、制御エレメント７の図示のポジションにおいて、互いに幾分角度を付けられて配置された面区分２２．１；２２．２には、１対のガイドプレート４１；４２が対応配置されており、これらのガイドプレート４１；４２によって、軸４０の通路の流入側の開口２４．１へのガス流１の流入を均一化させることができる。図６．２に示された制御エレメント７のポジションにおいて、流出する部分流２１が通る分岐路８は、制御エレメント７の面区分２２．１；２２．２によって閉鎖されており、これに対して、流入するガス流１の流出する主流２０が流出することのできる分岐路９は、開放されている。
【００６７】
図７には、回転方向反転機能を備えていない制御エレメント用の制御回路と、回転方向反転機能を備えた制御エレメント用の制御回路とが示されている。
【００６８】
本発明の根本を成す思想の別の変化実施例によれば、制御エレメントはフラップ構造の代わりに、円板状エレメントの形で形成することができ、この円板状エレメントの縁部は、流入するガス流１の部分流を通過させるために異なった大きさの流過横断面を有している。仕切り壁６０の内部における回転軸６３を中心にして回転可能である、円板状の輪郭を備えた制御エレメント７の構成では、有利には電気式の駆動装置５１が使用され、この駆動装置５１は、回転方向反転機能を備えていない回路５０か又は回転方向反転機能を備えている回路５６において運転可能である。
【００６９】
回転方向反転機能を備えていない回路５０では、電気式の駆動装置５１は第１のスイッチ５２を所定の回転方向に操作した後で作動可能である。電気式の駆動装置５１は例えば、回転式の交番極モータ（ｒｏｔａｔｏｒｉｓｃｈｅｒ Ｗｅｃｈｓｅｌｐｏｌｍｏｔｏｒ）もしくはハイブリッドステップモータ（Ｈｙｂｒｉｄｓｃｈｒｉｔｔｍｏｔｏｒ）として形成することができる。それというのは、このような電気式の駆動装置５１はその構造形式に基づいて、制御エレメント７のその都度の始動ポジションを非給電状態において保つからである。例えば円板状の輪郭を有する制御エレメント７を調節軸に対して平行に（図９及び図１１参照）流れることによって、流入するガス流１による、制御エレメントのバタツキもしくは制御エレメントの望まれていない調節が回避される。
【００７０】
回転方向反転機能を備えた回路５６では、電気式の駆動装置５１（回転式の交番極モータもしくはハイブリッドステップモータ）は４つのスイッチ５２，５３，５４，５５によって両回転方向に運転可能である。電気式の駆動装置５１の左回転のためには第４のスイッチ５５と第２のスイッチ５３とが閉鎖され、それに対して第１のスイッチ５２と第３のスイッチ５４とが開放されている。円板状の輪郭を有する制御エレメント７の右回転を達成するためには、第１のスイッチ５２及び第３のスイッチ５４が閉鎖され、それに対して第４のスイッチ５５及び第２のスイッチ５３が開放されている。
【００７１】
流入するガス流１を分岐路Ａ（符号９）と分岐路Ｂ（符号８）とに分配するための制御エレメント７として、フラップ状の輪郭を有する制御エレメント７が使用される場合、回転方向反転機能を備えた回路５６によって、駆動装置５１は両方の回転方向６１；６４に操作可能である。これに対して仕切り壁６０に支承された円板状の構造形状が制御エレメント７として使用される場合には、制御エレメント７は回転軸６３を中心にして常に同じ回転方向において回転可能であり、そのために制御エレメント７を駆動する電気式のモータ５１は、図７に示されているような回転方向反転機能を備えていない第１の回路５０において切り換えられることができる。回転方向反転機能を備えていない回路では、電気式の駆動装置５１を制御する最終段階を、著しく簡単に保つことができる。
【００７２】
図８は、仕切り壁に回転可能に受容された制御エレメントを備えた変化実施例を示す平面図である。
【００７３】
制御エレメント７のこの変化実施例では、制御エレメント７は例えば円板状に又は円板セグメントとして形成されている。そしてこの制御エレメント７を、流過横断面２を通る流入したガス流１は、直接擦過して流れる。制御エレメント７の回転軸６３は図８の変化実施例によれば、流入するガス流１に対して平行に延びているので、図８に示された円板状の制御エレメント７のバタツキや望ましくない移動を惹起するような力は、調節機構に対して作用しない。このような配置形式によってさらに必要な調節力は最小になり、これによって相応な調節部材もまた極めて小型にすることができる。円板状の輪郭を有する制御エレメント７の回転軸６３は、仕切り壁６０に受容されており、この仕切り壁６０は、流入するガス流１に対して平行に流過横断面２内において延びている。回転軸６３の操作軸、つまり電気式の駆動装置５１の駆動軸６２は、制御エレメント７が円板形状であろうとフラップ形状であろうと、制御エレメント７の選択された変化実施例に応じて、第１の回転方向６１もしくは第２の調節方向６４又は両方向に所定可能である。電気式の駆動装置５１としては有利には、回転式の交番極モータもしくはハイブリッドステップモータが使用される。それというのは、このようなモータは、制御エレメント７を非給電状態においてその都度の始動ポジションにおいて保つことができ、かつ流入するガス流１による流れの力に起因する移動に抗してポジションを保つことができるからである。
【００７４】
制御エレメント７の流出側つまり後ろには、第１の部分流のための分岐路Ａと第２の部分流のための分岐路Ｂとが延びている。流過横断面２における制御エレメント７の、周方向に関するポジションに相応して、流入するガス流１はそれぞれの分岐路Ａ；Ｂに、様々に調節可能な比で分配される。
【００７５】
図９には、図８に示された制御エレメントの変化実施例が正面図で示されている。
【００７６】
本発明による解決策のこの変化実施例の正面図から分かるように、自由な流過横断面２は、仕切り壁６０によって貫かれており、この仕切り壁６０は、流入するガス流１の流れ方向に対して平行に延びている。仕切り壁６０には回転軸６３が受容されており、この回転軸６３を中心にして、ここでは円板形状に形成された制御エレメント７が回転可能である。円板セグメント形状の制御エレメント７は、短い側７６とこれとは反対側に位置する長い側７７とを有している。円板形状に形成された制御エレメント７の、異なった長さで延びる縁区分によって、流過横断面２の内部には、部分流のための異なった流過横断面が決定される。異なった長さで延びる側７６；７７の代わりに、制御エレメント７は、真ん中に長孔を備えたもしくは外側面に部分切欠きを備えた面状のエレメントを有することもでき、これによって部分流のための異なった流過横断面を決定することができる。流過横断面２はケーシングの内壁によって制限され、この内壁は支台６７に受容されている。支台６７自体は、その下側の端面に調量装置４を備えており、この調量装置４は例えば管蒸発器（Ｒｏｈｒｖｅｒｄａｍｐｆｅｒ）６５を受容することができる。管蒸発器６５への供給は接続部６６を介して行われ、この接続部６６には、自由な流過横断面２に調量供給される調量媒体が供給される。
【００７７】
図１０は、図８に示された変化実施例を後ろから見た図である。
【００７８】
図１０から分かるように、円板形状の輪郭を有する制御エレメント７はその短い側７６で、第１の部分流のための分岐路Ａにおける流過横断面を制限している。分岐路Ｂ（符号８）における第２の部分流のための流過横断面は、第１の部分流のための流過横断面よりも著しく大きな寸法を有している。図８に示されていたが、図１０には示されていない電気式の駆動装置５１によって、円板形状の輪郭を有する制御エレメント７はその回転軸６３を中心にして、第１の回転方向６１か又は第２の回転方向６４に操作可能である。自由な流過横断面２を制限する壁が受容されている支台６７は、支台孔６８によって貫通されている。支台６７の支台孔６８内には、図１０には示されていない蒸発管６９が設けられている。支台６７は調量装置４の上部領域に位置しており、この調量装置４は管蒸発器６５を取り囲んでいることができ、この管蒸発器６５は支台６７とは反対の側に、調量媒体を供給するための接続部６６を備えている。
【００７９】
図１１には、図９；図１０に示された変化実施例が部分的に断面されて示されている。この図面から分かるように、円板形状の輪郭を有する制御エレメント７はその周面セグメント、つまり短い側縁７６と長い側縁７７との間の延びている周面セグメントに、各１つのリング溝区分７２；７９を有している。リング溝区分７２；７９は第１のリング溝壁８１もしくは第２のリング溝壁８２によって制限される（図１２．１に示された図参照）。
【００８０】
図８に示された駆動ユニット５１を用いて、円板形状の輪郭を有する制御エレメント７は、第１の回転方向６１もしくは第２の回転方向６４に回転可能であり、その結果自由な流過横断面２において、部分流Ｉ；ＩＩのための異なった流過横断面が生ぜしめられる。
【００８１】
図１１からさらに分かるように、管蒸発器６５の上側部分は支台６７の支台孔６８内に受容されている。自由な流過横断面２を制限する壁における通路区分は、符号７３で示されている。図１１に示されたこの調量通路区分７３は、円板形状に形成された制御エレメント７の周面セグメントに設けられたリング溝７２；７９と接続されている。
【００８２】
図１２．１もしくは図１２．２には、制御エレメント７への調量媒体供給部が詳しく示されている。
【００８３】
図１２．１には支台６７が部分的に断面して示されており、この支台６７の受容孔６８内には、管蒸発器６５の流出管６９が受容されている。この流出管及び支台孔６８の内壁は、支台６７の内部における上側領域において、室７４に移行している。室７４からは支台６７を貫いて調量通路区分７３が延びている。この調量通路区分７３の、室７４とは反対側の端部は、制御エレメント７の周面に形成されたリング溝７９と接続されている。管蒸発器６５を介して供給される調量媒体は、管蒸発器６５の流出管６９からの流出後に、調量通路区分７３を介してリング溝７２又は７９に導入され、これらのリング溝７２，７９は。円板形状に形成された制御エレメント７の外周セグメントにフライス加工されている。調量媒体は、円板形状に形成された制御エレメント７の外周面に沿って、調量媒体が必要とされる分岐路Ａ又はＢにガス流１が流入するまで、流れる。制御エレメント７の外周部におけるリング溝区分７２；７９から調量媒体が側方に流出することを回避するために、円板形状の輪郭を有する制御エレメント７は、ケーシングの自由な流過横断面２の内部においてケーシング溝８３内において案内されている。
【００８４】
円板形状に形成された制御エレメント７は、単に、流入するガス流１に対して平行に延びる回転軸６３を中心にして運動するので、調量通路区分７３及びリング溝７２；７９は常に互いに接続されており、その結果、リング溝７２，７９及び支台６７の調量通路区分７３とによって形成された調量媒体通路７１内を流れる調量媒体が、自由な流過横断面２の内部において望ましくない箇所に流出することはない。
【００８５】
有利には調量媒体は、管蒸発器６５の流出開口７０を備えた流出管６９からの流出後に、円板形状の制御エレメント７の、最小の容積流を規定する側に搬送され、つまり円板形状に形成された制御エレメント７の短い側縁７６に搬送される。
【００８６】
図１２．２から分かるように、管蒸発器６５の流出管６９の流出開口７０において流出する調量媒体は、自由な流過横断面２の壁に形成された調量通路区分７３に流入し、そこからさらに、制御エレメント７の周面におけるリング溝に流入する。このリング溝から調量媒体は、リング溝によって形成された調量媒体通路７１を通って、円板形状に形成された制御エレメント７の短い側縁７６に向かって流れ、この短い側縁７６で最小の部分流として、図示の場合には分岐路９に流入し、この減じられた流過横断面を通過する、流入するガス流１の部分流に、添加混合される。自由な流過横断面２の制限壁におけるケーシング溝８３は、図１２．２には示されていない回転軸６３を中心にした制御エレメント７の回転時に、円板形状に形成された制御エレメント７のシール作用を有する案内を可能にする。
【００８７】
本発明の根本を成す思想のこの変化実施例によって得られる利点としては、次のことが挙げられる。すなわちこの変化実施例では、制御エレメント７の構造寸法を小さく形成することができ、しかも制御エレメント７の回転軸６３は排ガス管の軸線方向、ひいては流入するガス流１の軸線方向に位置している。ここの挙げられた変化実施例によって、円板形状に形成された制御エレメント７を回転させる駆動装置５１は、分岐路Ａ；Ｂの間に一体に組み込まれており、構造スペースを必要としない。円板形状に形成された制御エレメント７の長い側縁７７もしくは短い側縁７６の回転位置によって、分岐路Ａもしくは分岐路Ｂのための最小の容積流が、円板形状に形成された制御エレメント７の回転により調節可能である。例えば内燃機関の暖機運転中又は緊急運転中のような特定の運転状態においては、制御エレメント７を９０°回転させることによって、両方の分岐路Ａ，Ｂが、流体によって均一に貫流されるようにすることができる。
【００８８】
上に述べた解決策によって、流入するガス流１、例えば内燃機関の排ガス流を、規定の容積流比Ｖ_Ｇａｓで２つの部分流２０；２１に分割する制御エレメント７を用いて、排ガス処理のための媒体５、例えば還元剤（例えば炭化水素又は尿素水溶液）のような媒体５の調量添加される流れに、同時に、両部分流２０；２１の容積流比Ｖ_Ｇａｓとは異なった比Ｖ_ＤＯＳを与えることができる。このようにして、内燃機関に所属の排ガス処理システムにおいて第２の調量装置を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
例えばガス流のような流動媒体を処置する装置全体を示す図である。
【図２．１】
分岐箇所に受容された旋回可能な制御エレメントを示す正面図である。
【図２．２】
図１に示された配置形式を示す横断面図である。
【図３】
分配箇所を示す斜視図である。
【図４．１】
旋回可能な面に組み込まれたホッパエレメントを備えた分岐箇所の変化実施例を示す図である。
【図４．２】
図４．１に示された変化実施例を示す横断面図である。
【図５】
図４．１に示された変化実施例を示す斜視図である。
【図６．１】
中空軸に組み込まれた調量装置を備えた分岐箇所の変化実施例を示す図である。
【図６．２】
図６．１に示された配置形式を示す横断面図である。
【図６．３】
図６．１に示された配置形式を示す平面図である。
【図７】
回転方向反転機能を備えた制御エレメント用の制御回路と、回転方向反転機能を備えていない制御エレメント用の制御回路を示す図である。
【図８】
仕切り壁に回転可能に受容された制御エレメントを備えた変化実施例を示す平面図である。
【図９】
図８に示された制御エレメントの変化実施例を示す正面図である。
【図１０】
図８に示された変化実施例を後ろから見た図である。
【図１１】
図９及び図１０に示された制御エレメントを部分的に断面して示す図である。
【図１２．１】
調量媒体供給部を詳細に示す図である。
【図１２．２】
調量媒体供給部を詳細に示す図である。
【符号の説明】
１ ガス流、 ２ 流過横断面、 ３，２５ 供給箇所、 ４ 調量装置、 ５ 媒体、 ６ 供給導管、 ７ 制御エレメント、 ８ 分岐路Ａ、 ９ 分岐路Ｂ、 １０ 軸、 １１ 調節ポジションＡ、 １２ 調節ポジションＢ、 １３，１４ 流過横断面、 １５，１６ リザーバ触媒、 １７ 合流部、 ２０ 主流、 ２１ 部分流、 ２２．１，２２．１ 面区分、 ２３．１，２３．２，２３．３ 接触縁、 ２４．１，２４．２ 開口、 ２６ 調節運動、 ２７ 第１の位置、 ２８ 第２の位置、 ２９ 流過横断面、 ３０ ホッパエレメント、 ３１，３２ 管区分、 ３３ 流過横断面、 ３４ Ｌ字形に曲げられた配置形式、 ３５ フラップ面、 ３６．１，３６．２ 接触縁、 ４０ 中空軸、 ４１，４２ ガイドプレート、 ５０，５６ 回路、 ５１ 駆動装置、 ５２，５３，５４，５５ スイッチ、 ６０ 仕切り壁、 ６１，６４ 回転方向、 ６２ 駆動軸、 ６３ 回転軸、 ６５ 管蒸発器、 ６６ 接続部、 ６７ 支台、 ６８ 支台孔、 ６９ 流出管、 ７１ 調量媒体通路、 ７２，７９ リング溝区分、 ７３ 通路区分、 ７４ 室、 ７６，７７ 側縁、 ８１，８２ リング溝壁、 ８３ ケーシング溝

Claims (30)

1. 流入するガス流（１）を２つの部分流（２０，２１）に分割する装置であって、両部分流がそれぞれ、導管系の各分岐路（８，９）を貫流するようになっており、制御エレメント（７）が設けられていて、該制御エレメント（７）が、軸（１０）を中心にして、第１の位置（２７）と第２の位置（２８）との間における調節運動（２６）を実施する形式のものにおいて、流入するガス流（１）が調節可能な制御エレメント（７）を用いて無段階式に、容積流比Ｖ_Ｇａｓで分割され、制御エレメント（７）が同時に、調量添加される媒体（５）を、他の比Ｖ_ＤＯＳで部分流（２０，２１）に分割するようになっており、調量添加される媒体（５）の供給箇所（３，２５）が制御エレメント（７）に対応配置もしくは配属されていることを特徴とする、流入するガス流を２つの部分流に分割する装置。
2. 流出する部分流（２０，２１）の容積流比Ｖ_Ｇａｓが、第１の位置（２７）と第２の位置（２８）との間における制御エレメント（７）の相応な中間位置によって可変である、請求項１記載の装置。
3. 調量添加される媒体（５）の供給箇所（３，２５）が、流過横断面（２，２９）の底部領域又はカバー領域に受容されている、請求項１記載の装置。
4. 供給箇所（３，２５）がフィンガ状に自由な流過横断面（２，２９）に突入している、請求項１記載の装置。
5. 制御エレメント（７）が軸（１０）を挟んで対称的に形成された羽根状の面区分（２２．１，２２．２）を有している、請求項１記載の装置。
6. 羽根状の面区分（２２．１，２２．２）が、それぞれ窓状の開口（２４．１，２４．２）を有している、請求項５記載の装置。
7. 羽根状の面区分（２２．１，２２．２）が、第１の位置（２７）又は第２の位置（２８）において、流過横断面（２）の接触縁（２３．１，２３．２，２３．３）に接触している、請求項５記載の装置。
8. 制御エレメント（７）が、片側において枢着されたフラップエレメントとして形成されていて、該フラップエレメントのフラップ面（３５）が流過横断面（２９）の壁に受容されている、請求項１記載の装置。
9. フラップ面（３５）の両側に管区分（３１，３２）が受容されていて、該管区分（３１，３２）がフラップ面（３５）において互いにずらされて終わっている、請求項８記載の装置。
10. 管区分（３１，３２）に、フラップ面（３５）とは反対側に位置する端部において、ホッパ状の流入部（３０）が配属もしくは対応配置されている、請求項９記載の装置。
11. 管区分（３１，３２）がフラップ面（３５）に互いにＬ字形を成して受容されている、請求項８記載の装置。
12. 調量添加される媒体（５）の供給箇所（３，２５）が、制御エレメント（７）の管区分（３１）の前に位置していて、該管区分（３１）が流入するガス流（１）の流過横断面（２）に対応配置されている、請求項９記載の装置。
13. 制御エレメント（７）が中空軸（４０）に形成されていて、該中空軸（４０）の内部に、調量添加される媒体（５）のための供給箇所（３，２５）が受容されている、請求項１記載の装置。
14. 中空軸（４０）の壁が窓状の開口（２４．１，２４．２）によって切り欠かれていて、中空軸（４０）に面区分（２２．１，２２．２）が受容されている、請求項１３記載の装置。
15. 面区分（２２．１，２２．２）が互いにＬ字形の配置形式で受容されている、請求項５又は１４記載の装置。
16. 調節可能な制御エレメント（７）の駆動ユニット（５１）の故障時に、制御エレメント（７）が自動的に第１の位置（２７）と第２の位置（２８）との間の中間位置に移動し、その結果制御エレメント（７）に後置された分岐路（８，９）に、流入するガス流（１）が均一に供給される、請求項１記載の装置。
17. 制御エレメント（７）が円板セグメント形状に形成されていて、自由な流過横断面（２）において、流れに対して平行に位置する回転軸（６３）を中心にして回転可能である、請求項１記載の装置。
18. 円板形状の制御エレメント（７）が、互いに平行に延びる縁区分（７６，７７）を有しており、該縁区分（７６，７７）が、流入するガス流（１）の部分流のための流過横断面を制限している、請求項１７記載の装置。
19. 円板セグメント形状の制御エレメント（７）において互いに反対側に位置している縁（７６，７７）が、互いに異なって縁長さを有している、請求項１８記載の装置。
20. 制御エレメント（７）が長孔状の輪郭を有する開口もしくは部分切欠きを、その面に有している、請求項１記載の装置。
21. 円板セグメント形状の制御エレメント（７）の外周部に、溝状の調量媒体通路（７２，７９）が形成されている、請求項１７記載の装置。
22. 円板セグメント形状の制御エレメント（７）が流過横断面（２）において、流過横断面（２）の制限壁に形成された溝（８３）において案内されている、請求項２１記載の装置。
23. 円板形状の制御エレメント（７）の調量媒体通路（７２，７５）が、流過横断面（２）の制限壁に形成された調量通路区分（７３）と接続されている、請求項２１記載の装置。
24. 制御エレメント（７）に、管蒸発器（６５，６９）を有する調量装置（４）が配属もしくは対応配置されている、請求項２３記載の装置。
25. 円板セグメント形状の制御エレメント（７）を操作する駆動装置（５１）が、駆動軸（６２）を介して制御エレメント（７）の回転軸（６３）と連結されている、請求項１６又は１７記載の装置。
26. 円板セグメント形状の制御エレメント（７）が、電気式の駆動装置（５１）又は空圧式の駆動装置を用いて第１の回転方向（６１）に回転可能である、請求項２５記載の装置。
27. 円板セグメント形状の制御エレメント（７）が、電気式の駆動装置（５１）又は空圧式の駆動装置を用いて第２の回転方向（６４）に回転可能である、請求項２５記載の装置。
28. フラップ形状の制御エレメント（７）が、電気式の駆動装置（５１）を用いて第１の回転方向（６１）及び第２の回転方向（６４）に操作可能である、請求項５記載の装置。
29. 内燃機関の排ガス後処理装置における、請求項１から２８までのいずれか１項記載の装置の使用であって、排ガス後処理装置の分岐路（８，９）内に、再生可能な触媒又はリザーバ触媒（１５，１６）が受容されていることを特徴とする使用。
30. 内燃機関の排ガス後処理装置における、請求項１から２８までのいずれか１項記載の装置の使用であって、排ガス後処理装置の分岐路（８，９）内に、酸化触媒を前置された粒子フィルタが受容されていることを特徴とする使用。