JP2004518894A

JP2004518894A - 内燃機関の排ガスを後処理するための装置

Info

Publication number: JP2004518894A
Application number: JP2002578003A
Authority: JP
Inventors: ハーガーベルンハルト; スヴェン　フーバー; ゲルハルト　ミュラー; オフェンフーバースヴェン
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-03-30
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2022-03-27
Also published as: WO2002079616A1; EP1387930A1; EP1387930B1; US20040083723A1; JP4184804B2; US7100366B2; DE50209542D1; DE10116214A1

Abstract

還元剤−空気混合物を発生させるために、蓄積された還元剤を還元剤導管を介して導入することができかつ圧縮空気を圧縮空気導管を介して導入することができる混合室を備え、その際この混合室から圧縮空気導管中への還元剤または還元剤−空気混合物の返送流の回避のための手段が設けられており、この手段がばね負荷された（１１２、１１４）パッキングチューブ（１１０）を有している、排ガス中に導入すべき還元剤、殊に尿素または尿素−水溶液を使用しながら内燃機関の排ガスを後処理するための装置が提案されている。この装置は、耐蝕作用を有する還元剤に対して接続可能な圧縮空気系を確実に密閉することを保証する。

Description

【０００１】
技術分野
本発明は、混合室または独立請求項の上位概念に記載された混合室を備えた、排ガス中に導入すべき還元剤、殊に尿素または尿素−水溶液を使用しながら内燃機関の排ガスを後処理するための装置に関する。
【０００２】
近年、常によりいっそう低く設定されうる有害物質限界値の結果として、内燃機関中の排ガスを後処理するための数多くの装置および方法が開発されている。例えば、尿素および／またはアンモニアを還元剤としてＮＯ_ｘ変換に使用する触媒系を用いて、効率的な排ガス後処理系が提供されている。
【０００３】
排ガス中のＮＯ_ｘ成分の減少を達成する目的で、殊にディーゼルエンジンのためには、通常、尿素計量供給系および蓄積触媒を有する所謂ＳＣＲ触媒（英語ＳｅｌｅｃｔｉｖｅＣａｔａｌｙｔｉｃＲｅｄｕｃｔｉｏｎ）に分割される還元触媒が開発された。所謂ＳＣＲ触媒は、尿素供給および／またはアンモニア還元剤供給により生成され、一方で、蓄積触媒は、連行される内燃機関用燃料の炭化水素と一緒になって所謂排ガス脂肪相中で再生される。
【０００４】
ＷＯ９６／３６７９７の記載から、尿素を噴霧させるために、圧縮空気供給装置を有する尿素計量供給系が公知であり、この場合には、圧縮空気路中に逆止弁が設けられている。
【０００５】
本発明の課題は、空気供給導管またはそれと連通する圧縮空気供給系の汚染が確実に回避されうるように、排ガスの後処理のための上位概念の装置を改善することである。
【０００６】
この課題は、独立請求項の特徴を有する装置または混合室によって解決される。
【０００７】
発明の利点
ばね負荷されたパッキングチューブを有する逆止弁を設ける本発明による方法によって、圧縮空気導管または圧縮空気供給系の汚染を極めて有効に回避させることができる。それによって、例えば圧縮空気導管中の空気に従来の解決と比較して相対的に少ない圧力を作用させることが可能である。ばね負荷されたパッキングチューブは、場所を節約するコンパクトで安価な構造を保証し、実際に頑丈で許容しうることが証明された。ばね負荷は、好ましい方法で耐蝕作用を有する還元剤と比較して圧縮空気系を密閉する際に安全性を高め；さらに、ばね負荷は、装置または混合室の高められた全体の寿命に亘って定義された空気体積流の準備を保証する。それというのも、このばね負荷は、定義された配置されたパッキング位置に対する系を補助するからである。
【０００８】
本発明による装置または本発明による混合室の好ましい実施形式は、従属請求項に記載の対象である。
【０００９】
ばね装置が支持スリーブを有する場合には、有利に組み込まれた逆止弁を有する組み込まれた計量供給弁−混合室装置の取り付けを著しく簡易化することができる。殊に、パッキングチューブを計量供給弁体上に差し込む場合には、それによって例えばエラストマーから完成されたパッキングチューブの損傷を回避させることができる。更に、エラストマーに対向した、計量供給弁体の端部は、簡単に完成させることができる。それというのも、先の尖った縁部または類似物は、あらゆる場合にもはや回避させる必要がないからである。
【００１０】
更に、パッキングチューブは、圧縮空気系の密閉および供給される圧縮空気の分布と共に、同時に別の位置、殊に混合空間と組み込まれた計量供給弁との間の交差位置での密閉を保証するように形成されていてよい。
【００１１】
更に、利点は、他の従属請求項および明細書中に記載された他の特徴を生じる。
【００１２】
更に、本発明による装置または本発明による混合室の好ましい実施形式は、添付図面につき詳細に記載されている。
【００１３】
実施例の記載
図１には、尿素タンクが１で示されており、この尿素タンクから尿素−水溶液は、逆止弁２およびフィルタースクリーンとして形成されたフィルター３を有する導管１ａを介して輸送ポンプ４によって吸引され、他の逆止弁６を介して混合室８の計量供給弁７に輸送される。計量供給弁７は、必要とされる量の尿素−水溶液を混合空間内に計量供給し、この場合この混合空間は、図２において９で示されている。尿素−水溶液の場合により発生する溢流量は、圧力調整器５および他の逆止弁１１を経て返送導管１２によって尿素タンク１中に返送可能である。導管１ａの場合によっては必要とされる脱気は、脱気弁１０を有する脱気循環路により実施可能である。
【００１４】
更に、圧縮空気容器は、２０で示されており、この圧縮空気容器から、圧縮空気は、圧力制限器２１、２／２路弁２２および逆止弁２３を経て混合室中に導入可能である。例えば、玉弁または平型弁座式弁として形成されていてよい逆止弁２３を設けることによって、混合室から圧縮空気導管２４への還元剤−空気混合物の返送は、阻止されることができる。それによって、圧縮空気導管と連通する圧縮空気供給系が汚染される危険は、従来の系と比較して著しく減少される。
【００１５】
混合室８中で、尿素−水溶液は圧縮空気により影響を及ぼされながらエーロゾルが発生され、この場合このエーロゾルは、エーロゾル導管２５を介して触媒３０中に導入される。この場合、制御装置４０は、上位に置かれたエンジン制御装置によってＣＡＮデータ導線４１を介して受信される信号、ならびに機能形式が自体公知でありかつこの場合さらには詳説されていない圧力センサー、温度センサーまたは充填位置センサー５０〜５５の信号を捕捉する。制御装置４０は、前記の情報から尿素の計量供給量を計算し、この計量供給量は、触媒３０を貫流する排ガスに添加される。
【００１６】
制御装置４０は、記載された電磁弁を用いて圧縮空気導管２４中の圧力を調節し、さらに尿素−水溶液圧力を監視する。制御装置４０は、偏倚および誤差を識別し、これら偏倚および誤差を蓄積し、これら偏倚および誤差は、（図示されていない）診断装置、例えばＰＣによって表示される。
【００１７】
更に、図２に関連して、１つの混合室が記載されており、例えばこの混合室は、先に詳述された装置の範囲内で使用可能である。この混合室８の場合の本質的なことは、逆止弁がシリコーンチューブ１４からなるかまたは同じ弾性材料のチューブからなり、このチューブは、弁体１５上に差し込まれており、混合室８の内部壁１６に密に接している。圧縮空気導管２４から圧縮空気がノズル穿孔１７（これは、円周上で分割されてこの種の多数のノズル穿孔が設けられていてよい）内に流入する場合には、シリコーンチューブ１４は、混合室内壁１６によって押圧されており、空気は、ディフューザー（Ｄｉｆｆｕｓｏｒ）１８中に流入され、さらに環状間隙１９を経て混合空間９内に到達しうる。混合空間９内で、空気は、尿素導管から流出する尿素水溶液と混合される。
【００１８】
不安定な運転の場合または乱流に基づいて混合空間９からディフューザー１８中への混合物の返送流が発生する場合には、シリコーンチューブ１４は、混合室の内壁１６に密に押し圧され、圧縮空気導管２４内への混合物のもう１つの返送流が回避される。
【００１９】
更に、図１による装置または混合室の場合に使用可能な逆止弁のもう１つの変形は、図３に関連して記載される。この場合、図３ａ）は、逆止弁を示す断面図であり、図３ｂ）は、逆止弁の分解した部分の相互関係を示す斜視図である。図３で示された逆止弁のコア部分は、パッキンリップ３５で弁ケーシング４６の内壁３６に気密に接しているエラストマー弁体３４である。同様に、図１の記載に関連して、パッキングリップ１５が直接に圧縮空気導管の内壁に直接接することは、可能である。空気導管２４から空気が流入する場合には、弁が開き、空気が返送流として流れる場合には、弁は閉じられる。
【００２０】
全般的な使用のためには、弁は有利に弁カートリッジ７０として構成されており、この場合この弁カートリッジは、弁体３４、弁ケーシング４６および弁蓋６０からなる。
【００２１】
図４は、図１に示された本発明による装置の混合室８を示す。尿素−水溶液（ＨＷＬ）を計量供給するための計量供給弁７は、尿素導管１ａの端部であり、混合室８の基体２００中に突入しており、この場合Ｏリングパッキング９１は、基体と計量供給弁との間の中間空間の密閉を保証する。この場合、詳細には示されていない固定手段は、混合室に対して計量供給弁を固定する。基体２００の中心穿孔は、肩部２１０を有し、この肩部上には、パッキングチューブ１１０が載置され、このパッキングチューブは、計量供給弁に対向する端部に、中心穿孔のパッキング縁部１２０中に係合する異形成形材を有する。パッキングチューブの直径の小さな範囲内には、金属ばねシリンダー１１２が差し込まれており、このばねシリンダーは、ばねシリンダー内に組み込まれた支持スリーブ１１５を介してパッキングチューブ１１０上に載置されている。また、計量供給弁７は、装置の組立の際に最高でパッキングチューブから離反した、支持スリーブの面がパッキングチューブの直径が大きな範囲内に到達するまで導入されてよい。ばねシリンダー１１２は、ばね継ぎ目板（Ｆｅｄｅｒｌａｓｃｈｅ）を有し、このばね継ぎ目板は、パッキングチューブの異形成形材を押し圧する。パッキング縁部の範囲と肩部２１０との間に環状溝１００が設けられており、この環状溝は、パッキングチューブと基体２００との間の自由な範囲を形成する。この環状溝１００には、既に図２で示したノズル穿孔１７が開口し、このノズル穿孔は、図２による装置と同様に圧縮空気導管２４に接続されていてもよい。計量供給弁から離反した、ばねシリンダー１１２、１１４の端部には、混合空間９が接続されており、この混合空間は、図１の記載によれば、エーロゾル導管２５に接続されていてもよい。
【００２２】
圧縮空気は、ノズル穿孔１７を通って環状溝１００中に流入し、この環状溝は、空気を均一にチューブの周面に亘って分配させる。パッキングチューブ１１０は、これが押し圧を準備しかつパッキング縁部１２０に対するパッキング作用を改善させることにより、ばねシリンダー１１２、１１４によって金型内に維持される。パッキング縁部への押し圧は、ばねシリンダーのばね定数を相応して設計することにより適合するように選択されることができる。パッキングチューブは、同時に外側空間、殊に計量供給弁が基体中に突入している範囲から混合空間を密閉することを保証する。パッキングチューブ１１０は、成形部材として形成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
排ガスを後処理するための装置を示す、部分的なブロック図を有する平面図。
【図２】
混合室を示す略図。
【図３】
逆止弁を示す略図。
【図４】
組み込まれた金属ばね負荷された逆止弁を有する混合室を示す略図。
【符号の説明】
１尿素タンク、１ａ導管、２逆止弁、３フィルター、４輸送ポンプ、５圧力調整器、６他の逆止弁、７計量供給弁、８混合室、９混合空間、１０脱気弁、１１他の逆止弁、１２返送導管、１７ノズル穿孔、２０圧縮空気容器、２１圧力制限器、２２２／２路弁、２３逆止弁、２４圧縮空気導管、２５エーロゾル導管、３０触媒、３４エラストマー弁体、３５パッキンリップ、３６内壁、４０制御装置、４１ＣＡＮデータ導線、４６弁ケーシング、５０〜５５圧力センサー、温度センサーまたは充填位置センサー、６０弁蓋、７０弁カートリッジ、９１Ｏリングパッキング、１００環状溝、１１０パッキングチューブ、１１２金属ばねシリンダー、１１４端部、１１５支持スリーブ、１２０パッキング縁部、２００基体、２１０肩部

Claims

還元剤−空気混合物を発生させるために、還元剤を還元剤導管を介して導入することができかつ圧縮空気を圧縮空気導管を介して導入することができる混合室を備え、その際この混合室から圧縮空気導管中への還元剤または還元剤−空気混合物の返送流の回避のために逆止弁が設けられており、この逆止弁が弾性パッキングチューブを有しており、その際この弾性パッキングチューブが圧縮空気導管の圧力負荷の際に圧縮空気導管から混合室の混合空間内への圧縮空気の侵入を可能にし、反対の圧力負荷の際に圧縮空間から圧縮空気導管への還元剤または還元剤−空気混合物の侵入が阻止される、排ガス中に導入すべき還元剤、殊に尿素または尿素−水溶液を使用しながら内燃機関の排ガスを後処理するための装置において、パッキングチューブ（１１０）がばね負荷（１１２、１１４）さ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。
弁の本体（７）が還元剤の計量供給のためにパッキングチューブ（１１０）中に差し込まれている、請求項１記載の装置。
パッキングチューブ（１１０）が混合室（８）の基体（２００）の穿孔内に導入されている、請求項１または２記載の装置。
弁体（７）から離反した、パッキングチューブ（１１０）の端部でばねの負荷が生じている、請求項２または３記載の装置。
弁体（７）と穿孔内の離反した端部との間には、リング溝（１００）が配置されており、したがってリング溝（１００）中に開口する、圧縮空気が衝突しうる、基体（２００）中のノズル穿孔（１７）により圧縮空気がパッキングチューブ（１１０）の範囲に亘って分配可能である、請求項３または４記載の装置。
ばね負荷が弁体（７）と混合空間（９）との間に配置されたばねシリンダー（１１２、１１４、１１５）により生じ、この場合この還元剤は、ばねシリンダーの内部を通過して混合空間内に計量供給することができる、請求項２から５までのいずれか１項に記載の装置。
ばねシリンダー（１１２、１１４、１１５）がばねシリンダー内に組み込まれた支持スリーブ（１１５）によりパッキングチューブ（１１０）上に載置されている、請求項６記載の装置。
パッキングチューブ（１１０）から離反した、支持スリーブ（１１５）の面が弁体上へのパッキングチューブの差込の際に弁体に対する制限を形成している、請求項７記載の装置。
還元剤を還元剤導管を介して導入することができかつ圧縮空気を圧縮空気導管を介して導入することができる混合室を備え、その際この混合室から圧縮空気導管中への還元剤または還元剤−空気混合物の返送流の回避のために逆止弁が設けられており、この逆止弁が弾性パッキングチューブを有しており、その際この弾性パッキングチューブが圧縮空気導管の圧力負荷の際に圧縮空気導管から混合室の混合空間内への圧縮空気の侵入を可能にし、反対の圧力負荷の際に圧縮空間から圧縮空気導管への還元剤または還元剤−空気混合物の侵入が阻止される、還元剤−空気混合物、殊にエーロゾルを発生させるための混合室において、パッキングチューブ（１１０）がばね負荷（１１２、１１４）されていることを特徴とする還元剤−空気混合物、殊にエーロゾルを発生させるための混合室。