JP2009537726A - 混合気の供給方法および供給装置 - Google Patents
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Abstract
Description
a)少なくとも一種類の還元剤、
b)少なくとも一種類の還元剤先駆物質、
の少なくともいずれか1つの物質を含む混合気を供給するために使われる。その場合、少なくとも一種類の還元剤先駆物質を含む水溶液の貯蔵槽が配置され、この貯蔵槽から水溶液が搬送手段によって少なくとも1本の放出開口付き供給管に搬送される。また、供給管を加熱する加熱手段が配置され、この加熱手段によって、供給管が水の沸点より高い臨界温度を超えて加熱される。
a)電気抵抗加熱器、
b)少なくとも1つの他の構成要素の廃熱を利用する熱伝達手段、
c)少なくとも1個のペルチェ素子、
d)燃料を燃焼する手段、
の少なくともいずれか1つの構成要素を有している。
a)銅、
b)アルミニウム、
c)ニッケル基合金、
d)クロム・ニッケル鋼、
e)特殊鋼、
の少なくともいずれか1つの物質を含む材料で構成されている。
a)供給管およびこの供給管の加熱手段は、少なくとも1つの部分部位が互いに同軸的に 配置されている。
b)供給管およびこの供給管の加熱手段は、少なくとも1つの部分部位が互いに同心的に 配置されている。
c)供給管およびこの供給管の加熱手段は、少なくとも1つの部分部位が互いに並べて配 置されている。
d)供給管の少なくとも1つの部分部位は、供給管の加熱手段の周りにねじれて配置され ている。
e)供給管の加熱手段の少なくとも1つの部分部位は、供給管の周りにねじれて配置され た棒状加熱要素となっている。
f)供給管は状加熱要素に通路を形成している。
a)少なくとも一種類の還元剤、
b)少なくとも一種類の還元剤先駆物質、
の少なくともいずれか1つの物質を含む混合気を供給する方法を提案する。少なくとも一種類の還元剤先駆物質の水溶液が貯蔵槽から少なくとも1本の供給管に搬送される。その少なくとも1本の供給管は、水溶液が完全に蒸発して混合気を形成するように加熱される。
a)特にアンモニアのような還元剤、
b)特に尿素のような少なくとも一種類の還元剤先駆物質、
の少なくともいずれか1つの物質を含む混合気を形成するように加熱され、その混合気がSCR触媒コンバータの上流で排気管系に注入される。特に好適には、混合気の供給部とSCR触媒コンバータとの間に加水分解触媒コンバータが配置されている。
A)混合気、
B)水溶液、
の少なくともいずれか一方の成分に、
a)尿素、
b)アンモニウムギ酸塩、
の少なくともいずれか1つの還元剤先駆物質が含まれている。
a)少なくとも一種類の還元剤、
b)少なくとも一種類の還元剤先駆物質、
の少なくともいずれか1つの物質を含む混合気の供給装置1を概略的に示している。特にその還元剤はアンモニアであり、還元剤先駆物質は尿素である。供給装置1は放出開口3付きの供給管2を有している。また供給管2を加熱する加熱手段4が配置され、供給管2はこの加熱手段4によって水の沸点より高い第1臨界温度を超えて加熱できる。さらに供給装置1は、供給管2に流れ技術的に接続された貯蔵槽(図示せず)を有している。即ち特に、貯蔵槽に貯えられ、例えば少なくとも一種類の還元剤先駆物質を含む水溶液のような流体が、運転中、供給管2を通して放出開口3に向けて流れる。この供給装置1によって、少なくとも一種類の還元剤および/または少なくとも一種類の還元剤先駆物質を含む混合気が供給される。
・ まず、存在する調温手段および/または加熱手段4、27、31、49、50、63、69に対する給電あるいは燃料供給が確保されているか否かが検査される。
・ 給電あるいは燃料供給が確保されていることが確認されたとき、蒸発装置12および場合によっては加水分解触媒コンバータ17がそれぞれ予め定められた目標温度に加熱され、特に供給管2が約360〜400℃に、および/または、蒸発室24が約250〜350℃にそれぞれ並行して加熱され、水溶液45が蒸発装置12まで、特に接続ユニット11まで搬送され、その場合、一方では、搬送管6の容積にほぼ相当する容積の水溶液45が搬送され、他方では、例えば伝導率測定に基づく相応のセンサが、相応の箇所例えば接続ユニット11の外側に、その中に又はその隣に配置される。
・ その後、SCR触媒コンバータ18ないし排気管14の温度が検出され、特に測定され、および/または、エンジン制御装置のデータから計算される。
a)排気ガス内における窒素酸化物濃度、
b)排気ガスがSCR触媒コンバータ18を通過したときに特に存在する予後判定の窒素酸化物発生、
c)正にSCR触媒コンバータ18で転換される最大還元剤量、
の少なくともいずれか1つの条件に関係して決定される。
a)少なくとも一種類の還元剤、
b)少なくとも一種類の還元剤先駆物質、
の少なくともいずれか1つの物質を含む混合気の供給装置1を提案する。この場合、少なくとも一種類の還元剤先駆物質を含む水溶液45の貯蔵槽20が配置され、この貯蔵槽20は蒸発室24に流れ技術的に接続される。また、蒸発室24に水溶液45を注入するための手段が配置され、その場合、蒸発室24を加熱するための手段27、63が配置され、この加熱手段27、63によって蒸発室24が、水溶液が少なくとも部分的に蒸発する臨界温度以上の温度に加熱される。この供給装置1の有利な発展形態において、水溶液45を供給するための手段は少なくとも1個のノズル62を有している。蒸発室24は有利に、水溶液45の搬送管6を接続するための第1開口25と、混合気を排出するために供給管2に接続するための第2開口26しか有していない実質的に密閉された容積を有している。この供給装置1の有利な発展形態において、蒸発室24は、水溶液45の搬送管6を接続するための第1開口25と、混合気を排出するために供給管2に接続するための第2開口26と、排気ガス14を供給するための第3開口36しか有していない実質的に密閉された容積を有している。
a)電気抵抗加熱器27、
b)燃料を燃焼する手段63、
の少なくともいずれか1つの構成要素を有するようにされている。また、蒸発室24がほぼ球対称であることが有利である。好適には、その蒸発室24は2mm〜25mmの半径を有している。また、蒸発室24が30〜4000mm3の容積を有していることが有利である。蒸発室24を加熱するための手段27、63は5kWまでの加熱出力を与える。さらに有利に、水溶液45を搬送する搬送管6が配置され、この搬送管6は蒸発室24を貯蔵槽20に接続し、この搬送管6にその搬送管6を通して流体を搬送する搬送手段19が配置されている。この供給装置の他の有利な実施態様において、この供給装置は、運転中において蒸発室24の温度が平均温度の上下たかだか25℃であるように形成されている。また、蒸発室24が少なくとも1つの部分部位に表面のぬらし性を高めるための手段28を有していることが有利である。これは特に蒸発室24の内側表面の構造物(突起など)を含んでいる。
a)少なくとも一種類の還元剤、
b)少なくとも一種類の還元剤先駆物質、
の少なくともいずれか1つの物質を含む混合気を供給するための有利な方法を提案する。少なくとも一種類の還元剤先駆物質を含む水溶液45が蒸発室24に搬送され、この蒸発室24は、水溶液45が混合気の形に完全蒸発するように加熱される。この方法は、蒸発室24が水溶液45の搬送管6を接続するための第1開口25と混合気を排出するために供給管2に接続するための第2開口26しか有していない実質的に密閉された容積を有していることによって有利に発展形成される。
a)少なくとも一種類の還元剤先駆物質、
b)還元剤、
の少なくともいずれか1つの物質を含む混合気を供給するための蒸発装置12を有している。
a)セラミックス材料、
b)ポリテトラフルオルエチレン(PTFE)、
の少なくともいずれかの材料で構成されていることが有利である。
a)加水分解触媒コンバータ17、
b)蒸発室24の少なくとも一部、
の少なくともいずれか1つの構成要素を加熱する少なくとも1個の棒状加熱要素69が配置されている。
a)搬送管6の少なくとも一部、
b)加水分解触媒コンバータ17、
c)蒸発装置12の少なくとも一部、
d)発生還元剤を排気管系に注入する注入管21、
e)排気管14に加水分解触媒コンバータ17を流れ技術的に接続する注入装置46、
の少なくともいずれか1つの構成要素の温度が調温されることが有利である。
a)発熱線、
b)ペルチェ素子8、
c)ラジエータ9、
d)棒状加熱要素69、
e)燃料を燃焼する手段63、
の少なくともいずれか1つの構成要素を有する調温手段4、7、27、31、49、50が配置されていることが有利である。
a)接続ユニット11の少なくとも一部、
b)混合気を加水分解触媒コンバータ17に供給する供給管2の少なくとも一部、
c)蒸発装置12の少なくとも一部、
d)発生還元剤を排気管系に注入する注入管21の少なくとも一部、
e)加水分解触媒コンバータ17を排気管14に接続する注入装置46の少なくとも一部、
の少なくともいずれか1つの構成要素が、尿素の加水分解を触媒する被覆を有していることが有利である。
a)バッフル板34、
b)排気ガス13が少なくとも部分的に排気ガスの主流れ方向45に対して角度を成して流れるように形成されているハニカム体52、
の少なくともいずれか1つの構成要素が配置されている。
a)注入装置46、
b)排気管14、
の少なくともいずれかの1つの構成要素が、運転中に注入装置46の排気管14への開口部位が流れ技術的な鎮静域あるいは死水域を発生するように形成されている。
a)注入装置46、
b)加水分解触媒コンバータ17、
c)SCR触媒コンバータ18、
d)蒸発装置12、
e)供給管2、
f)蒸発室24、
g)発生還元剤を排気管14に注入する注入管21、
の少なくともいずれか1つの構成要素が少なくとも1個の温度センサを有している。
a)
a1)還元剤、
a2)還元剤先駆物質、
の少なくともいずれか1つの物質を含む混合気を供給する。
b)少なくとも一種類の還元剤先駆物質を加水分解して、還元剤混合気35を得る。
c)排気ガスに含まれる窒素酸化物(NOx)を少なくとも部分的に選択触媒還元するために、SCR触媒コンバータ18に還元剤混合気35および排気ガス13を供給する。
a)蒸発装置12の少なくとも一部、
b)加水分解触媒コンバータ17、
c)水溶液45を蒸発装置12に搬送する搬送管6、
d)混合気を加水分解触媒コンバータ17に供給する供給管2、
e)発生還元剤を排気管系に注入する注入管21、
f)内燃機関の排気管14に加水分解触媒コンバータ17を流れ技術的に接続する注入装置46、
の少なくともいずれか1つの構成要素の温度が調整される。
a)蒸発装置12の少なくとも一部、
b)加水分解触媒コンバータ17、
c)水溶液45を蒸発装置12に搬送する搬送管6、
d)混合気を加水分解触媒コンバータ17に供給する供給管2、
e)発生還元剤を排気管系に注入する注入管21、
f)内燃機関の排気管14に加水分解触媒コンバータ17を流れ技術的に接続する注入装置46、
の少なくともいずれか1つの構成要素の温度が調温される。
a)加水分解触媒コンバータ17、
b)蒸発装置12、
c)発生還元剤を排気管系に注入する注入管21、
d)内燃機関の排気管14に加水分解触媒コンバータ17を流れ技術的に接続する注入装置46、
の少なくともいずれか1つの構成要素の温度が検出され、他の構成要素の少なくとも1つの他の温度と比較される。この方法の他の有利な実施態様において、水溶液45の蒸発は、その温度比較の結果、所定温度および他の構成要素の温度がたかだか設定差値だけしか下回っていないことが確認されたときだけしか実施されない。
2 供給管
3 放出開口
4 供給管の加熱手段
5 測定センサ
6 搬送管
7 調温手段
8 ペルチェ素子
9 ラジエータ
10 電気接続端子
11 接続ユニット
12 蒸発装置
13 排気ガス
14 排気管
15 内燃機関の排気ガスの処理装置
16 還元剤溶液蒸発器
17 加水分解触媒コンバータ
18 SCR触媒コンバータ
19 搬送手段
20 貯蔵槽
21 注入管
22 注入開口
23 混合手段
24 蒸発室
25 第1開口
26 第2開口
27 蒸発室の加熱手段
28 構造物
29 蒸発装置のケース
30 発熱線接続端子
31 加水分解触媒コンバータの調温手段
32 加水分解触媒コンバータのケース
33 接続手段
34 バッフル板
35 還元剤混合気
36 第3開口
37 案内構造物
38 発熱線
39 第1温度センサ
40 接続要素
41 第1発熱線接続端子
42 第2発熱線接続端子
43 第2温度センサ
44 第2接続要素
45 水溶液
46 注入装置
47 第3温度センサ
48 第4温度センサ
49 調温手段
50 注入調温手段
51 制御装置
52 ハニカム体
53 混合手段
54 主流れ方向
55 切欠き
56 小穴
57 長さ
58 第1排気管部分
59 第2排気管部分
60 流れ案内手段
61 開口
62 ノズル
63 炭化水素の燃焼手段
64 液滴分離手段
65 配管
66 衝突板
67 方向転換
68 ハウジング
69 棒状加熱要素
70 電気接続端子
71 接続手段
72 熱絶縁体
73 熱シールド
74 絶縁空隙
75 外側ハウジング
76 内側ハウジング
77 弁
78 制御接続端子
79 開口部位
80 絞り
81 温度センサ
82 ハニカム体
83 平形金属箔
84 波形金属箔
85 外被管
86 通路
87 環状ハニカム体
88 積層体
89 平形金属箔
90 波形金属箔
91 外側外被管
92 内側外被管
Claims (16)
- 少なくとも一種類の還元剤先駆物質を含む水溶液(45)の貯蔵槽(20)を有し、該貯蔵槽(20)から水溶液(45)が搬送手段(19)によって少なくとも1本の放出開口(3)付き供給管(2)に搬送され、
a)少なくとも一種類の還元剤、
b)少なくとも一種類の還元剤先駆物質、
の少なくともいずれか1つの物質を含む混合気を供給する装置(1)であって、
供給管(2)を加熱する加熱手段(4)が配置され、該加熱手段(4)によって、少なくとも1本の供給管(2)が、水の沸点より高い臨界温度を超えて加熱されることを特徴とする混合気の供給装置。 - 供給管(2)の内側面が8〜12μmの平均表面あらさ(Rz)を有していることを特徴とする請求項1に記載の装置。
- 供給管(2)が、200W/mK(W=ワット、m=メートル、K=ケルビン)より大きな熱伝導率の材料で形成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の装置。
- 供給管(2)が90°以上の少なくとも1つの方向転換部を有していることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の装置。
- 加熱手段(4)が、
a)電気抵抗加熱器、
b)少なくとも1つの他の構成要素の廃熱を利用する熱伝達手段、
c)少なくとも1個のペルチェ素子、
d)燃料を燃焼する手段、
の少なくともいずれか1つの構成要素を有していることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の装置。 - 供給装置(1)は、運転中において供給管(2)の長さにわたる温度が平均温度の上下たかだか25℃であるように形成されていることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の装置。
- 供給管(2)がアルミニウムを含む材料で形成されていることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の装置。
- 供給管(2)が少なくとも150J/K(J=ジュール、K=ケルビン)の熱容量を有していることを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1つに記載の装置。
- 供給管(2)が少なくとも部分的に、還元剤先駆物質を還元剤に加水分解する触媒の被覆を備えていることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1つに記載の装置。
- 供給管(2)と加水分解触媒コンバータ(17)が、加熱可能な共通のハウジング内に配置されていることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1つに記載の装置。
- 少なくとも一種類の還元剤先駆物質の水溶液(45)が貯蔵槽(20)から供給管(2)に搬送され、
a)少なくとも一種類の還元剤、
b)少なくとも一種類の還元剤先駆物質、
の少なくともいずれか1つの物質を含む混合気を供給する方法であって、
供給管(2)は、水溶液(45)が完全に蒸発して混合気を形成するように加熱されることを特徴とする混合気の供給方法。 - 供給管(2)における温度が380℃〜450℃の平均温度にあることを特徴とする請求項11に記載の方法。
- 供給管(2)の長さにわたる温度が平均温度の上下たかだか25℃であることを特徴とする請求項11又は12に記載の方法。
- 供給管(2)が少なくとも1つの90°方向転換部を有していることを特徴とする請求項11ないし13のいずれか1つに記載の方法。
- 供給管(2)は、水溶液(45)の完全蒸発が行われる臨界温度より高い第2温度に加熱されることを特徴とする請求項11ないし14のいずれか1つに記載の方法。
- 供給管(2)の加熱が電気抵抗加熱器を介して実施され、その加熱の開始前にその電気抵抗加熱器の抵抗が検出され、求められた抵抗に関係して、供給管(2)の加熱が行われることを特徴とする請求項11ないし15のいずれか1つに記載の方法。
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