JP2015500421A - 液体添加物を計量供給するためのインジェクション装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、排ガス処理装置（３）への液体添加物（２）の添加のためのインジェクション装置（１）に関する。前記インジェクション装置（１）は、排ガス処理装置（３）と接触してもたらされることができる出口領域（４）、出口領域（４）から離間して、流体ラインコネクタ（６）を備えるコネクタ領域（５）、および、コネクタ領域（５）から出口領域（４）まで延びる前記添加物（２）のためのチャネル（２８）を備える。前記インジェクション装置（１）はまた、添加物の添加を制御するためのバルブ（７）、および、出口領域（４）からコネクタ領域（５）へ向かう前記チャネル（２８）内の凍結方向（１０）をあらかじめ定義する少なくとも１つの熱流調節手段（２５）を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、排ガス処理装置に液体添加物を計量供給する（ｍｅｔｅｒｉｎｇ）ためのインジェクション装置に関する。

添加物が供給される排ガス処理装置は、先行技術から公知である。前記タイプの排ガス処理装置において、接続された内燃機関からの排ガスが添加物を用いて浄化される特別な排ガス浄化方法は、実行される。例えば、排ガス中の特定の汚染物質成分が添加物を用いて非有害物質に変換されること、および／または、排ガス処理装置の周囲条件が添加物の計量供給によって影響される（前記影響は、変換にとって有利である）ことは、可能である。（液体）添加物として、例えば、水、燃料、酸化剤および／または還元剤は、使用されてよい。

排ガス処理装置においてますますより一般に実行される排ガス浄化方法は、還元剤が排ガスに供給されて、それとともに排ガス中の酸化窒素合成物が非有害物質、特に窒素、水およびＣＯ_２に変換される選択接触還元法（ＳＣＲ法）である。アンモニアが、還元剤として好ましくは用いられる。アンモニアは、アンモニアそれ自体としてではなく、むしろ必要に応じて実際の還元剤を形成するために変換されることができる還元剤前駆体溶液の形で、通常、自動車両に格納される。還元剤前駆体溶液として、例えば、水性尿素溶液は、使用されてよい。適切な３２．５％の水性尿素溶液は、商品名ＡｄＢｌｕｅ（登録商標）の下で利用可能である。その目的のために設けられるコンバータにおいて排ガスの外側、および／または排ガス処理装置の排ガスの範囲内のいずれかで、還元剤は、還元剤（アンモニア）を形成するために変換されてよい。この変換は、還元剤前駆体溶液を加熱することによる熱の作用によって、単に起こってよい。触媒コンバータ（特にいわゆる加水分解触媒コンバータ）による変換反応の触媒支援も、可能である。表現「還元剤」および「還元剤前駆体溶液」は、以下では互いに同義的に使われる。

排ガス処理装置への液体添加物の計量供給のために、制御されるやり方で作動されることができておよび／または（圧力依存的なやり方で）自律的に作動することができるインジェクション装置（ノズル、インジェクタ、バルブ等を備える）に、考慮は、特に与えられる。排ガス処理装置における排ガスの概して高い温度のせいで、インジェクション装置は、高温に対応して耐えるように設計されなければならない。インジェクション装置において、液体添加物の供給のための制御されるやり方で開閉されることができるバルブは、一般に配置される。前記タイプのバルブは、しばしば特に温度感知であり、したがって、排ガス処理装置の高温から保護されなければならない。特に、前記温度の変動が生じた場合でさえ、分注精度が悪影響を受けないことは、確実にされなければならない。

さらなる課題は、水性添加物（特に還元剤）は、低い周囲温度で凍結することがあり得るということである。記載された３２．５％の尿素水溶液ＡｄＢｌｕｅ（登録商標）は、例えば、ちょうど−１１℃で凍結する。この種の低温は、例えば、比較的長い停止期間の間に車両において遭遇する場合がある。添加物は、凍結するにつれて膨張する。ここで、添加物が凍結するときにまだインジェクション装置内にある場合、インジェクション装置は、破損する場合がある。

還元剤が凍結するときに、還元剤の膨張からインジェクション装置を保護するためのさまざまな解決策は、先行技術から公知である。特許文献１は、例えば、バルブ内に位置する還元剤が凍結するときに開くように設計されるインジェクションバルブを示す。発生するいかなるボリューム膨張も、次いで、排ガス処理装置へと逃げることができる。しかしながら、これは、排気システムに制御されない計量供給を伴う。そして、不利な反応条件においてだけでなく、増加する消費においても結果としてなる。

特許文献２は、インジェクション装置上に追加の横方向バルブの提供をさらに開示する。そしてその追加のバルブは、還元剤タンクへの戻り管路に接続される。凍結する場合に生じるいかなるボリューム膨張も、次いで、前記バルブを通ってタンクへと戻して消散されることができる。しかしながら、このバージョンは、技術的に比較的扱いにくくて、誤りに影響されやすくてよい。それというのも、戻り管路は、そこで排出を達成するためにインジェクション装置の内部の範囲内で実際に分岐しなければならないからである。

欧州特許第１ ７４７ ３９４ Ｂ１号 ドイツ国出願公開明細書第１０ ２００９ ０３２ ４８７ Ａ１号

上記の先行技術を出発点として、液体添加物を排ガス処理装置に注入するための、そして上記の技術的課題を少なくとも部分的に解決するインジェクション装置を特定することは、本発明の目的である。特に、新規なインジェクション装置は、添加物の凍結の結果として、破損されてはならない。さらに、インジェクション装置は、特に単純な構造のものでなければならず、技術的および制御面から安価でなければならない。添加物にとってインジェクション装置を凍結させる有利な方法、および前記タイプのインジェクション装置を生産する方法を特定しようともする。

前記目的は、請求項１の特徴によるインジェクション装置によって、そして請求項９の特徴によるインジェクション装置を凍結させる方法によって、そして請求項１１の特徴によるインジェクション装置を生産する方法によって、達成される。本発明のさらに有利な実施形態は、それぞれ従属請求項において指定される。特定されている本発明の別の実施形態については、請求項において個々に特定される特徴は、いかなる所望の技術的に意味があるやり方において互いに組み合わされてよく、そして記述からの説明的な事実によって補充されてよい。

本発明は、排ガス処理装置に液体添加物を計量供給するためのインジェクション装置であって、インジェクション装置は、排ガス処理装置と接触して配置されることができる出口領域、出口領域から離間して、流体ラインコネクタを有するコネクタ領域、および、コネクタ領域から出口領域まで延びる添加物のためのダクトを有し、インジェクション装置は、添加物の計量供給を制御するためのバルブを有し、そして、出口領域からコネクタ領域へ向かうダクト内の凍結方向をあらかじめ定義する少なくとも１つの熱流調節手段を有する、インジェクション装置に関する。

インジェクション装置は、例えば、排ガス処理装置または排気ラインの壁において、目的のために設けられる開口と接触して配置されることができるコンポーネントに特に関連する。インジェクション装置は、このように、排ガス処理装置に永久にまたは着脱可能に、しかし好ましくは気密に、据え付けられることができて、取り付けられることができておよび／またはフランジ載置されることができる。インジェクション装置は、例えば、インジェクタおよびインジェクタ・ホルダ、そして任意にさらなるエレメントから成る。例えば、インジェクタ・ホルダを切り離して、とてもする際に、インジェクタをカバーするキャップは、設けられてよい。インジェクタは、例えば、内燃機関への燃料の計量供給のために使用するそれらと類似のインジェクションバルブである。

表現「出口領域」および「コネクタ領域」は、各々、インジェクション装置の領域に（自明のやり方で）関連する。インジェクション装置が３次元コンポーネントとして考えられる場合、出口領域は、特に、排ガス処理装置上の据え付けられた状態において、排ガス処理装置の近くに配置される領域である。そして、コネクタ領域は、好ましくは、添加物のためのラインがインジェクション装置に接続されることができる領域である。概して、概念的には、インジェクション装置を通る分離面が出口領域とコネクタ領域の間にあるとみなされることができる。出口領域およびコネクタ領域は、通常互いに反対側に配置される。コネクタ領域が出口領域から離間している記述は、コネクタ領域と出口領域との間に空間があることを、特に意味する。インジェクション装置が細長い形であること、および、出口領域がインジェクション装置の一方の側に、または一方の端に位置していて、コネクタ領域がインジェクション装置の反対の側に、または反対の端に位置していることは、通常のケースである。

ダクトは、インジェクション装置の内部において好ましくは形成されて、コネクタ領域を出口領域に接続する。添加物は、ダクトを通って流体ラインコネクタから排ガス処理装置へと流れる。ダクトは、コネクタ領域を部分的に通過し、そして出口領域を部分的に通過する。ダクトは、添加物で満たされることができる。この目的のために、ダクトは、内部ボリュームを有する。ダクトは、直線的に延びる必要はなくて、むしろ迂回路、屈曲等を有してよい。ダクトはまた、コネクタ領域から出口領域までその全長にわたって均一のダクト断面を有する必要はない。ダクトに沿った断面のバリエーションは、バルブの領域において特に可能である。

バルブは、所定の時点で（制御されたやり方でおよび／または完全に）ダクトを切り離すように、好ましくは設計される。ダクトがバルブによって切り離されるときに、添加物は、もはや排ガス処理装置のダクトを通って導かれることができない。供給される添加物の流量は、バルブによって制御されることができる。バルブは、例えば、閉鎖状態にあるときにダクトを切り離して、開放状態にあるときにダクトを開ける可動バルブ電機子を有してよい。バルブ電機子は、例えば、電磁的に動いてよい。バルブは、例えば、電流がコイルを通って流れるときに可動バルブ電機子に力を働かせることができる電磁コイルを有する。

凍結方向は、好ましくはダクトに沿って完全に延びる。ダクトが少なくとも１つの屈曲または曲線部を有する場合、凍結方向は、前記迂回路を好ましくはたどる。しかしながら、凍結方向は、ダクトのあらゆる曲線部またはあらゆる屈曲に完全にまたは正確に従うのではなく、むしろ出口領域およびコネクタ領域を接続する（架空の）直線の接続ラインが定義されることも、可能である。とにかく、これは、凍結方向が出口領域からコネクタ領域までのダクトのプロフィールによって、またはダクトの方向によって実質的に決定されることを特に意味すると理解されなければならない。

インジェクション装置上の熱流調節手段は、２つの異なるグループに分けられてよい。熱流調節手段の第１のグループは、熱伝導構造を通る熱の内部流れを促進する熱伝導構造である。熱流は、このように熱伝導構造に沿って好ましくは方向づけられる。第２のグループは、断熱材を通る内部熱流を防止する断熱材である。したがって、熱流は、断熱材によって迂回される。

熱流の配置および効果に関するインジェクション装置の熱流調節手段の適切な選択によって、凍結が生じた場合に、インジェクション装置の好適な、導かれた熱流をあらかじめ定義することができる。インジェクション装置の凍結方向は、通常、熱流の好適な流れ方向に対して反対に方向づけられる。熱流のせいで、熱が最も急速に流出することができる所で熱が初めに抽出されるので、凍結方向の、そして互いに関連する熱流の流れ方向の前記方向づけは、自動的に起こる。そして、このように、凍結した添加物は、最初にそこで生ずる。このように、ここで提案されるインジェクション装置の場合、凍結還元剤のプラグは、出口領域で初めに形をなす。前記プラグは、次いで、コネクタ領域の方向においてインジェクション装置内のサイズが成長するかまたは増加する。

外界温度が添加物の凍結点を永久に下回ったままになっている場合、ダクトに位置する添加物が出口領域で初めに凍結するように、して、前記氷の形成は、次いでコネクタ領域へ向かって広がるように、少なくとも１つの熱流調節手段は、このように選択されて、配置される。まだ液体状態にある添加物がコネクタ領域の方向に、そしてそれの向こうへ押し進められるという点で、ダクトの凍結する添加物のボリュームの関連する増加は、このように補償される。考えられる損傷を生じる氷圧が除去されることは、このように可能である。そして、還元剤システムへの添加物の技術的に単純な復帰は、同時に達成される。

コネクタ領域が断熱材の形の熱流調節手段によって囲まれて、そしてその熱流調節手段がインジェクション装置上の射出成型されたプラスチックカプセル化として形成される場合、インジェクション装置は、特に有利である。

断熱材がコネクタ領域に設けられる場合、次いで凍結が生じる場合、またはインジェクション装置の冷却が生じる場合、インジェクション装置からコネクタ領域を通ってインジェクション装置の周囲への熱流は、減少する。インジェクション装置から出口領域を通って出る熱流は、次いで、コネクタ領域を介する記載された熱流よりも強烈であるかまたは大きい。インジェクション装置に格納される熱エネルギーが出口領域を通って接続された排ガス処理装置へと完全に実質的に消されるように、および／または、重要な熱流がコネクタ領域を通ってインジェクション装置の周囲へと消されないように、断熱材は、好ましくは形成される。インジェクション装置は、プラスチックによって好ましくは完全にカプセル化される。射出成形されたプラスチックカプセル化は、インジェクション装置の連続するプラスチックカプセル化の領域に適用される付加的材料とともに形成されてもよい。インジェクション装置の連続するプラスチックカプセル化は、領域において、すなわち特にコネクタ領域の近くにおいて、出口領域の領域におけるよりもより大きな肉厚とともに形成されてもよい。このようにして、また、コネクタ領域においてインジェクション装置から出る熱流は、（さらにまたはより強烈に）制限されることができるが、同時に、出口領域を通ってインジェクション装置から出る熱流は、促進されて、このように、出口領域からコネクタ領域へ向かう凍結方向を引き起こす。

コネクタ領域が覆うフードの形の熱流調節手段によって囲まれて、覆うフードとバルブとの間に空気クッションが形成される場合、インジェクション装置は、さらに有利である。

空気クッション（または空気を含んでいる空間）もまた、このように覆うフードとインジェクション装置を通って延びるダクトとの間に存在する。覆うフードおよび空気クッションから成る熱流調節手段は、インジェクション装置のコネクタ領域周辺に配置される断熱材として作用する。複数の（別々の）空気クッションが使われることも、明らかに可能である。

２つの上述した熱流調節手段は、前述の第２のグループに割り当てられてよい。第１のグループからの熱流調節手段の好適な例は、下で特に説明される。前記熱流調節手段は、互いとのいかなる所望の組み合わせでも明らかに用いられてよい。

接触して配置されることができる排ガス処理装置へのインジェクション装置からの熱の流出のために、出口領域が熱伝導構造の形の少なくとも１つの熱流調節手段を有する場合、それはしたがって有利であると考慮される。

前記タイプの熱伝導構造は、出口領域を通ってインジェクション装置から出る熱流を促進する。特にインジェクション装置が（外面的に）主にプラスチックから形成される場合、熱伝導構造は、例えば、インジェクション装置における金属インサートの形であってよい。熱伝導構造としての金属インサートは、一体的に成形されてよくおよび／またはプラスチックに一体的に鋳造されてよい。プラスチックから形成されるインジェクション装置の金属インサートは、熱が金属インサートを通って流出して、インジェクション装置を通る熱流をこのように著しく決定するという効果を有する。熱伝導構造は、排ガス処理装置と直接の熱伝導接触にあってよい。排ガス処理装置は、概して、金属（排気ライン）から成る壁を有する。特に好ましい実施態様では、熱伝導構造は、排ガス処理装置の壁に直接接続される。これは、例えば、ねじによって実現されてよい。熱伝導構造は、インジェクション装置を排ガス処理装置に固定するためにこのように同時に役立ってもよい。出口領域の領域においてダクトとの親密な接触は、特に非常に好ましくはある。例えば、ダクトは、熱伝導構造によってそこで少なくとも部分的に形成されるかまたは区切られる。

熱伝導構造は、シャットダウン状態においておよび／または凍結が生じた場合において、インジェクション装置から排ガス処理装置へと熱を伝導するための熱伝導構造として前記熱伝導構造が順当に作用するように、しかし、正規の動作の間、前記熱伝導構造が排ガス処理装置からインジェクション装置へと熱を誘導しないか、または比較的小さい範囲だけ熱を誘導するように、好ましくは形成される。例えば、少なくとも１つのバイメタル要素とともに形成されている熱伝導構造によって、これは、達成されてよい。バイメタル要素は、温度の影響を受けて変形する。排ガス処理装置が高温であるときに排ガス処理装置とインジェクション装置との間の熱接触を（例えば機械的に）除去するように、そして、低温（凍結が生じた場合）においてインジェクション装置と排ガス処理装置との間の熱接触を生じるように、バイメタル要素を有して形成された熱伝導構造は、構成されてよい。

インジェクション装置が、バルブが内部に配置されて、インジェクション装置を排ガス処理装置と接触して配置するために設計されるバルブホルダを有し、バルブホルダには、インジェクション装置の動作の間、バルブを冷やすために、クーラントが通って流れることができるクーラントのための少なくとも１つの冷却剤ダクトが形成され、インジェクション装置のブレークイン動作の間、冷却剤ダクトは、熱伝導構造の形の熱流調節手段として作用する場合、インジェクション装置はまた、有利である。

排ガス処理装置の動作の間のインジェクション装置の動作において、インジェクション装置（そして、特にインジェクション装置に配置されるバルブ）が破損する程度まで、インジェクション装置の温度が上がらないことは、有利である。この目的のために、インジェクション装置は、クーラントが通って流れる冷却剤ダクトとともに形成されてもよい。冷却剤ダクトは、内燃機関の冷却回路に接続されてよい。内燃機関のクーラントは、次いで、インジェクション装置のためのクーラントとしても用いられる。液体冷却剤によって、小さい温度差の場合でさえ、非常に大きい熱量がインジェクション装置から環境に消散されることができる。動作中に、インジェクション装置の温度は、次いで、クーラントの温度よりも好ましくは著しく高くない。

インジェクション装置内の添加物が凍結する期間の間、インジェクション装置および冷却回路は、概して動作中ではない。しかしながら、それにもかかわらず、前記インジェクション装置に位置するクーラントは、液体状態にあってもよい。それというのも、クーラントは、極低温でさえ液体のままであるように、クーラントの凍結点をかなり低下させる物質を好ましくは含むからである。クーラントは、−２０℃未満の温度で好ましくは液体状態のままであり、そして、クーラントが−３５℃未満の温度でだけ凍結することは、特に好ましい。インジェクション装置が非活動状態にあるときに、インジェクション装置の冷却剤ダクト中のクーラントは、このように液体状態にある。しかしながら、前記クーラントは、冷却回路において動作するように保たれない。クーラントの温度差のせいで、冷却剤ダクト中のクーラントにおいて、流れが発生するか、または誘発されることが、それにもかかわらずできる。冷却剤ダクトがインジェクション装置の特に有効な熱伝導手段または特に有効な熱伝導構造を形成するように、前記流れは、利用されてよい。冷却剤ダクトは、凍結が生じた場合に、それが冷却剤ダクト中のクーラントフローによってインジェクション装置から出口領域を通って排ガス処理装置まで熱を伝導するように、好ましくは形成される。出口領域の領域においてダクトとの親密な接触は、特に非常に好ましくはある。例えば、ダクトは、冷却剤ダクトの壁によってそこで少なくとも部分的に形成されるかまたは区切られる。

熱伝導プレートの形の少なくとも１つの熱流調節手段がクーラントダクトに配置されることも、特に有利である。

クーラントダクトに配置される熱伝導プレートは、熱伝導機能をそれ自身で有してさえよい。前記タイプの熱伝導プレートが出口領域を通って一方向にインジェクション装置から出るクーラントの流れを促進するために（単に）役立つことは、さらに可能である。還元剤の（局所的に）循環流が冷却剤ダクトにおいて発生することを確実にするために、冷却剤ダクトの熱伝導プレートは、特に役立ってよい。そしてその循環流は、第１の流れ方向において、インジェクション装置から出口領域へ熱を輸送し、そして、逆の第２の流れ方向において、それが出口領域において熱を消散させたときにクーラントが流れ戻るように戻り流れを形成する。前記タイプの熱伝導プレートは、冷却剤ダクトを好ましくは少なくとも断面において平行に延びる２つのダクトに分ける。

一実施形態において、コネクタ領域に、添加物が凝固するときに添加物のボリュームの増加が補償されることができる少なくとも１つの氷圧補償エレメントが設けられることも提案される。

氷圧補償エレメントは、凍結が生じた場合、添加物が凝固するときに添加物のボリュームの増加が逃げることができる付加的なボリュームをそれが開けるように、好ましくは設計される。この目的のために、コネクタ領域は、添加物に隣接して、（特に可逆的に）移動可能である壁部分を有してよい。振れ運動によって、前記壁部分は、ダクト内の添加物を満たすボリュームを増加させることができる。すでに述べられるように、凍結プロセスの間、凍結した添加物から成る氷プラグがインジェクション装置の出口領域において初めに形をなすことは、好ましい。前記氷生成は、凍結方向においてさらに連続的に広がる。そうすると、液体添加物は、出口側から進んでコネクタ側へ向かって押し進められる。（インジェクション装置の内部の）添加物のボリュームの増加を最も少ない考えられる技術的な経費で完全に補償することができるために、液体添加物がまだ最後まで存在する所に氷圧補償エレメントが配置されることは、有利である。ここで記載されているインジェクション装置の場合、凍結方向が出口側からコネクタ側へ延びるので、氷圧補償エレメントは、コネクタ側に配置されなければならない。コネクタ側で、動作の間、氷圧補償エレメントはまた、排ガス処理装置から生じている熱に対して特によく保護される。

正規の動作圧力で、流体ラインコネクタが位置ずれしないようにプレロードされる変位可能な流体ラインコネクタの形で氷圧補償エレメントがある場合、インジェクション装置は、特に有利である。

変位可能な流体ラインコネクタは、例えば、インジェクタ上の、またはインジェクション装置のバルブ上の変位可能なＯリングとともに載置されるプラグコネクタとして形成されてよい。インジェクタに対して流体ラインコネクタの変位が生じた場合でさえ、流体ラインコネクタとインジェクタとの間の接続は、Ｏリングのせいで流体密である。流体ラインコネクタのプレロードは、例えば、圧力を加えられたばねによって動作位置に保持されている流体ラインコネクタによって実現されてよい。添加物のボリュームの増加によって与えられる力がばねによって働かせる力よりも大きくなる場合、流体ラインコネクタは、動作位置から氷補償位置へと位置ずれする。

本発明はまた、排ガス処理装置に液体添加物を計量供給するためのインジェクション装置を凍結させる方法を提案する。そしてそのインジェクション装置は、以下の構造を有する。インジェクション装置は、排ガス処理装置と接触して配置される出口領域、出口領域から離間して流体ラインコネクタを有するコネクタ領域、およびコネクタ領域から出口領域まで延びるダクトを有する。ここで、方法は、少なくとも、
ａ）少なくとも１つの熱流調節手段経由でインジェクション装置から出口領域を通って排ガス処理装置へと熱流を生成するステップ、
ｂ）コネクタ領域において、インジェクション装置からコネクタ領域を通ってインジェクション装置の周囲への熱流を少なくとも部分的に妨げるステップ、
ｃ）出口領域からコネクタ領域へ向かうダクト内の凍結方向をあらかじめ定義するステップ、
ｄ）出口領域においてダクト内に凍結した還元剤のプラグを形成するステップ、および、
ｅ）凍結方向においてプラグの寸法を増加させるステップ、を有する。

添加物が凍結するかまたは凝固し始める程度までインジェクション装置の環境の温度が低下したときはいつでも、記載される方法は、インジェクション装置において用いられる。ステップａ）の熱流を生成するために、熱伝導構造および／または断熱材は、記載される方法の熱流調節手段として使われてよい。断熱材は、全くまたはほとんど断熱が存在しない所でも、熱流が形成する効果を有する。熱流は、設けられる熱伝導構造を通して特に発生する。

ステップｂ）の熱流の防止は、熱流調節手段を用いた記載される方法において同様に達成されてよい。熱伝導構造は、熱伝導構造の方向以外の方向の熱流を防止する。断熱材は、断熱材を通る熱流を防止する。熱流は、設けられる断熱材周辺で特に発生する。

ステップｃ）のために、熱流調節手段は、出口領域からコネクタ領域へ向かうダクトの凍結方向をあらかじめ定義するのに役立つ。凍結方向は、ダクトに沿って必ずしも方向づけられる必要はない。凍結方向は、出口領域からコネクタ領域へ向けてダクトの方向にゆるく従うだけでもよい。

ステップｄ）において、インジェクション装置のダクトは、出口領域で初めにプラグによってブロックされるかまたは切り離される。そうすると、どんな還元剤も排気ラインに向けてインジェクション装置を出ることができない。プラグがダクトにおいて確実に詰まってきて、プラグの拡大の結果として分離されないかまたは位置ずれしないように、ダクトが出口領域において構成されることは、好ましい。これは、例えば、出口領域の粗いおよび／またはアンダーカットされたダクト壁によって、および／または穴のあいた構造（不連続な表面構造）を備えるコンポーネントによって、実現されてよい。

ステップｅ）において、インジェクション装置に存在する添加物が完全に凍結するまで、プラグは、凍結方向（インジェクション装置のコネクタ領域の方向にさらに）のサイズが増加する。インジェクション装置内の添加物の全ボリュームの増加でさえ、次いで、ステップｆ）で、ダクトの、またはインジェクション装置の圧力を制限する氷圧補償エレメントを経由して、その後補償される。

記載される方法によって、インジェクション装置内に存在する還元剤がインジェクション装置への損傷の可能性なしで凍結することは、可能になる。

ステップａ）のために、熱流調節手段として、熱流がインジェクション装置から出口領域を通って排ガス処理装置へと流れる冷却剤ダクトが使用される場合、方法は、特に有利である。

この目的のために、好ましくは（局所的に）循環するクーラントフローは、冷却剤ダクト内において形をなす。そしてその循環クーラントフローは、出口領域を通って熱を輸送する。この目的のために、冷却したクーラントは、出口領域へ向かってインジェクション装置から出る方向に流れ、そして、再び暖められたクーラントは、出口領域からインジェクション装置へと流れる。ここで、表現「局所的に循環する」は、クーラントが自動車両の全ての冷却回路の範囲内を循環するのではなく、むしろインジェクション装置の範囲内で局所的に循環するだけであることを、特に意味する。

本発明はまた、排ガス処理装置に液体添加物を計量供給するためのインジェクション装置を生産する方法を提案する。ここで、インジェクション装置は、排ガス処理装置と接触して配置されることができる少なくとも１つの出口領域、出口領域から離間して流体ラインコネクタを有するコネクタ領域、およびコネクタ領域から出口領域まで延びるダクトを有する。方法は、少なくとも、
ｉ）インジェクション装置を排ガス処理装置に接続するステップ、
ｉｉ）ダクトを添加物で満たすステップ、
ｉｉｉ）インジェクション装置の周囲の温度を低下させるステップ、
ｉｖ）ダクト内の添加物の凍結方向を確立するステップ、および、
ｖ）出口領域からコネクタ領域へ向かう凍結方向が実現されるように、インジェクション装置上に少なくとも１つの熱流調節手段を一体化するステップ、を含む。

インジェクション装置上に適切な熱流調節手段を提供するための、および／または、インジェクション装置が所定の凍結方向（ステップｉ）〜ｉｖ））を有するかどうか調べるための、試験方法として、インジェクション装置を生産するための本発明による方法は、特に用いられてもよい。

インジェクション装置を生産する方法の第１実施形態において、方法ステップｉ）〜ｉｖ）は、特定のタイプのインジェクション装置のために１度実行されて、次いで、大量生産の文脈において前記タイプのすべてのインジェクション装置のために対応して構成されることが提供されてよい。

インジェクション装置を生産する方法の第２実施形態において、方法ステップｉ）〜ｉｖ）は、インジェクション装置の新規なアプリケーションごとに１回実行されることが提供されてよい。熱流調節手段は、前記アプリケーションで使用する特定のタイプのすべてのインジェクション装置のために、対応してその後構成されてよい。ここで、「アプリケーション」は、特定の自動車両における、または特定のタイプの自動車両におけるインジェクション装置の特定の使用に関連する。排ガス処理装置が凍結方向に対する重要なおよび／またはさらに限定的な影響を有する場合、この方法は、特に好ましい。

方法ステップｉｉｉ）のために、インジェクション装置の正規の使用（本当の使用条件）の間、インジェクション装置の周囲の温度がある程度低下すること、例えばその後遭遇することは、有利である。例えば、ステップｉｉｉ）のために、インジェクション装置の周囲において、その正規の動作の間、インジェクション装置の周囲において実際に設けられているものと正確に同じコンポーネントが提供される。温度が低下するにつれて、この種のコンポーネントは、インジェクション装置の周囲の熱分配に対する影響を正常に有する。したがって、インジェクション装置の周囲の温度分布における前記コンポーネントおよびその影響がインジェクション装置を生じる方法の考慮に入れられることも、有利である。例えば複数のインジェクション装置を用いて平行に実施されている方法、および、添加物が凍結方向においてまだ完全には凍結していないときに、異なる時点でいずれの場合も終了されている方法によって、ステップｉｉｉ）のインジェクション装置の凍結方向は、確立されてよい。方法を実施するために使用する個々のインジェクション装置は、次いで、還元剤がどこでおよび／またはどんな範囲で凍結したかを確立するために、検査されてよい。これは、例えば、超音波プロセスおよび／またはＸ線プロセスによって点検されてよい。凍結還元剤が存在したところおよび存在しなかったところを確立するために、方法を実施するために使用するインジェクション装置が分解されることも、可能である。

内燃機関を有し、内燃機関の排ガスの浄化のための排ガス処理装置を有する自動車両であって、排ガス処理装置上に、添加物の注入のための本発明のインジェクション装置が設けられる自動車両もまた、本発明の一部として特定される。

インジェクション装置のために記載される特定の利点および設計特微は、２つの記載されている方法に適用されることもできて、移転されることもできる。２つの方法（生産方法および凍結方法）のために記載される特定の利点および設計特微も同様とする。前記利点および特定の設計特微は、本発明によるインジェクション装置に移転されることができる。特に、生産方法は、本発明による記載されているインジェクション装置の生産のためにこのように適している。

本発明および技術分野は、図に基づいて以下でさらに詳細に説明される。図は、特に好適な例示的実施形態を示す。しかしながら、本発明は、それに制限されない。特に、図および特に図示のプロポーションは、単に模式的なだけの点に留意する必要がある。

図１は、インジェクション装置の第１実施形態を示す。 図２は、インジェクション装置の第２実施形態を示す。 図３は、インジェクション装置の第３実施形態を示す。 図４は、冷却剤ダクトを有する、インジェクション装置のための熱伝導インサートを示す。 図５は、冷却剤ダクトを有する、インジェクション装置のための他の熱伝導インサートを示す。 図６は、本発明によるインジェクション装置を有する自動車両を示す。

図１、図２、図３に示すインジェクション装置の異なる実施形態は、いくらかの対応する特徴を有する。そしてそれは、以下に共同して最初に説明される。

インジェクション装置１は、いずれの場合も、流体ラインコネクタ６有するコネクタ領域５、および出口領域４を有する。出口領域４は、排ガス処理装置３と接触して位置する。コネクタ領域５は、排ガス処理装置３から離間される。排ガス処理装置３は、例えば、排気ラインの形である。矢印によって例としてここに示されるように、排ガスは、動作の間、前記排ガス処理装置を通って流れることができる。インジェクション装置１は、バルブホルダ１４および、バルブホルダ１４に配置されるバルブ７を有する。バルブ７は、例えば、インジェクションバルブまたはインジェクタでよい。そして、例えば、内燃機関用の燃料の流量を設定するためにも使用される。バルブホルダ１４は、バルブ７の取付けとして役立ち、そして、排ガス処理装置３に対する機械的結合も一般に生じる。添加物２で満たされるダクト２８は、コネクタ領域５から出口領域４までインジェクション装置１を通って延びる。

図１、図２、図３によるインジェクション装置１の設計変形の各々は、インジェクション装置１における凍結方向１０をあらかじめ定義する熱流調節手段２５を有する。そうすると、前記凍結方向は、出口領域４からコネクタ領域５に向けてダクト２８において方向づけられる。凍結した添加物２から成るプラグ２７は、いずれの場合も出口領域４に示される。凍結が生じた場合に、いずれの場合も凍結方向１０とは逆に、出口領域４を経てインジェクション装置１から外へ熱流２６が発生するという効果を、熱流調整手段２５は、有する。図１〜図３による設計変形において、熱伝導構造８および断熱材９は、熱流調節手段２５としていずれの場合も設けられる。

図１による実施形態において、断熱材９として、覆うフード１２は、インジェクション装置１に設けられる。そしてその覆うフードによって、バルブ７またはダクト２８とインジェクション装置１の周囲環境との間に、空気クッション１３は、生成される。そしてその空気クッションは、インジェクション装置１の環境に関して、コネクタ領域５のインジェクション装置１またはバルブ７またはダクト２８を断熱する。さらに、図１による設計変形において、氷圧補償エレメント１７は、コネクタ領域５に設けられる。そしてその氷圧補償エレメントによって、凍結する場合にバルブ７またはダクト２８において起こるボリュームの増加は、補償されることができる。

図２による実施形態において、断熱材９は、例えば、インジェクション装置１のコンポーネント上に射出成形されてよいプラスチックのカプセル化１１の形である。氷圧補償エレメント１７は、図２による設計変形においても設けられる。この場合、氷圧補償エレメント１７は、ばね２２および保持具２３によってバルブ７に対してプレロードされている流体ラインコネクタ６によって形成される。凍結する場合のボリュームの増加の補償のために、流体ラインコネクタ６は、ばね２２のばね力とは逆に補償移動を実行することができる。

図３による実施形態の場合も同様に、空気クッション１３を形成する覆うフード１２は、断熱材９として設けられる。ここで、熱伝導構造８として、熱伝導プレート１６を有する熱伝導インサート２０が内部に追加的に配置されるダクト２８は、設けられる。

図３による実施形態も、コネクタ領域５に氷圧補償エレメント１７を有する。

図４および図５は、熱伝導インサート２０を示す。前記熱伝導インサート２０は、各々が複数の熱伝導プレート１６を有する特殊なコンポーネントである。熱伝導インサート２０は、図３による冷却剤ダクト１５に挿入されることができる。図４は、図３に示される下方の熱伝導インサート２０を示す。図５は、図３に示される上方の熱伝導インサート２０を示す。熱伝導インサートは、いずれの場合も、熱伝導プレート１６および、熱伝導プレート１６の位置を互いに関してあらかじめ定義する少なくとも１つのキャリアリング２１から成る。前記タイプの熱伝導インサート２０によって、複数の熱伝導プレート１６が１つの作業ステップにおいて共同して冷却剤ダクト１５に挿入されることが、いずれの場合も可能である。図４に示す熱伝導インサート２０は、排ガス処理装置に流体を分注するためのバルブに対して熱伝導プレート１６が出口領域において直接支えるように、熱伝導プレート１６が冷却剤ダクト１５において正しい位置に置かれるように構成される、そして、熱は、このように出口領域４へ直接運搬される。この目的のために、図４による熱伝導インサート２０の熱伝導プレート１６は、据え付け状態にあるときに曲がる。熱伝導プレート１６は、インジェクション装置の動作の間、冷却剤ダクト１５を通るクーラントの正規の冷却流れに最少の考えられる抵抗をもたらすように、好ましくは正しい位置に置かれる。

図６は、内燃機関１９を有して、内燃機関１９の排ガスの浄化のための排ガス処理装置３を有する自動車両１８を示す。そして、添加物は、インジェクション装置１によって排ガス処理装置３に供給されることができる。インジェクション装置１は、添加物供給装置２４によって添加物を供給される。

図の設計変形がこの場合に共通の機能を共有する場合であっても、前記特徴が常に設けられることは、必須ではない。さまざまな設計特微が代わりに（のみ）使用され得ることは、同様に必須ではない。事実、当業者は、前記変形に基づき、かつ概説を考慮に入れて技術的に意味のある修正を直ちに行ってよい。

上記の先行技術を出発点として、本発明は、排ガス処理装置に液体添加物を注入するためのインジェクション装置を特定した。そしてそのインジェクション装置は、序論で述べられる技術的課題を少なくとも部分的に解決する。添加物の凍結の結果としてのインジェクション装置への損傷が防止されることは、特にここで達成される。さらに、インジェクション装置は、技術的なそして制御面から特に単純な構造であり、生産物するのに安価である。添加物用のインジェクション装置を凍結させる有利な方法および前記タイプのインジェクション装置を生産する方法も、特定された。

１…インジェクション装置
２…添加物
３…排ガス処理装置
４…出口領域
５…コネクタ領域
６…流体ラインコネクタ
７…バルブ
８…熱伝導構造
９…断熱材
１０…凍結方向
１１…プラスチックのカプセル化
１２…覆うフード
１３…空気クッション
１４…バルブホルダ
１５…冷却剤ダクト
１６…熱伝導プレート
１７…氷圧補償エレメント
１８…自動車両
１９…内燃機関
２０…熱伝導インサート
２１…キャリアリング
２２…ばね
２３…保持具
２４…添加物供給装置
２５…熱流調節手段
２６…熱流
２７…プラグ
２８…ダクト

Claims (12)

1. 排ガス処理装置（３）に液体添加物（２）を計量供給するためのインジェクション装置（１）であって、前記インジェクション装置（１）は、前記排ガス処理装置（３）と接触して配置されることができる出口領域（４）、前記出口領域（４）から離間して、流体ラインコネクタ（６）を有するコネクタ領域（５）、および、前記コネクタ領域（５）から前記出口領域（４）まで延びる添加物（２）のためのダクト（２８）を有し、前記インジェクション装置（１）は、前記添加物の前記計量供給を制御するためのバルブ（７）を有し、そして、前記出口領域（４）から前記コネクタ領域（５）へ向かう前記ダクト（２８）内の凍結方向（１０）をあらかじめ定義する少なくとも１つの熱流調節手段（２５）を有する、インジェクション装置（１）。
2. 前記コネクタ領域（５）は、断熱材（９）の形の前記熱流調節手段（２５）によって囲まれ、前記熱流調節手段は、インジェクション装置（１）上に射出成形されたプラスチックカプセル化（１１）として形成される、請求項１に記載のインジェクション装置（１）。
3. 前記コネクタ領域（５）は、覆うフード（１２）の形の前記熱流調節手段（２５）によって囲まれ、前記覆うフード（１２）と前記バルブ（７）との間に空気クッション（１３）が形成される、請求項１または２に記載のインジェクション装置（１）。
4. 前記出口領域（４）は、熱伝導構造（８）の形で、前記インジェクション装置（１）からそれに接触して配置されることができる排ガス処理装置（３）への熱の流出のための少なくとも１つの熱流調節手段（２５）を有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載のインジェクション装置（１）。
5. 前記インジェクション装置は、前記バルブ（７）が内部に配置されて、前記インジェクション装置（１）を前記排ガス処理装置（３）と接触して配置するために設計されるバルブホルダ（１４）を有し、前記バルブホルダ（１４）には、前記インジェクション装置（１）の動作の間、前記バルブ（７）を冷やすために、クーラントが通って流れることができるクーラントのための少なくとも１つの冷却剤ダクト（１５）が形成され、前記インジェクション装置（１）のブレークイン動作の間、前記冷却剤ダクト（１５）は、熱伝導構造（８）の形の熱流調節手段（２５）として作用する、請求項１〜４のいずれか１項に記載のインジェクション装置（１）。
6. 熱伝導プレート（１６）の形の少なくとも１つの熱流調節手段（２５）は、冷却剤ダクト（１５）において配置される、請求項５に記載のインジェクション装置（１）。
7. 前記コネクタ領域（５）上に、前記添加物（２）が凝固するときのボリュームの増加が補償されることができる少なくとも１つの氷圧補償エレメント（１７）が設けられる、請求項１〜６のいずれか１項に記載のインジェクション装置（１）。
8. 前記氷圧補償エレメント（１７）は、正規の動作圧力で位置ずれしないようにプレロードされる位置ずれ可能な流体ラインコネクタ（６）の形である、請求項７に記載のインジェクション装置（１）。
9. 排ガス処理装置（３）と接触して配置される出口領域（４）を有し、前記出口領域（４）から離間して流体ラインコネクタ（６）を有するコネクタ領域（５）を有し、前記コネクタ領域（５）から前記出口領域（４）まで延びるダクト（２８）を有し、そして、前記排ガス処理装置（３）に液体添加物（２）を計量供給するためのインジェクション装置（１）を凍結させる方法であって、少なくとも、
   ａ）少なくとも１つの熱流調節手段（２５）経由で前記インジェクション装置（１）から前記出口領域（４）を通って前記排ガス処理装置（３）へと熱流（２６）を生成するステップ、
   ｂ）前記コネクタ領域（５）において、前記インジェクション装置（１）から前記コネクタ領域（５）を通って前記インジェクション装置（１）の周囲への熱流（２６）を少なくとも部分的に妨げるステップ、
   ｃ）前記出口領域（４）から前記コネクタ領域（５）へ向かうダクト（２８）内の凍結方向（１０）をあらかじめ定義するステップ、
   ｄ）前記出口領域（４）において前記ダクト内に凍結した還元剤のプラグ（２７）を形成するステップ、および、
   ｅ）前記凍結方向（１０）において前記プラグ（２７）の寸法を増加させるステップ、
   を含む、方法。
10. ステップａ）のために、熱流調節手段（２５）として、熱流（２６）が前記インジェクション装置（１）から前記出口領域（４）を通って前記排ガス処理装置（３）へと流れる冷却剤ダクト（１５）が使用される、請求項９に記載の方法。
11. 排ガス処理装置（３）と接触して配置されることができる出口領域（４）を有し、前記出口領域（４）から離間して流体ラインコネクタ（６）を有するコネクタ領域（５）を有し、前記コネクタ領域（５）から前記出口領域（４）まで延びるダクト（２８）を有し、そして、排ガス処理装置（３）に液体添加物（２）を計量供給するためのインジェクション装置（１）を生産する方法であって、少なくとも、
    ｉ）前記インジェクション装置（１）を排ガス処理装置（２）に接続するステップ、
    ｉｉ）前記ダクト（２８）を添加物（２）で満たすステップ、
    ｉｉｉ）前記インジェクション装置（１）の周囲の温度を低下させるステップ、
    ｉｖ）前記ダクト（２８）内の添加物（２）の凍結方向（１０）を確立するステップ、および、
    ｖ）前記出口領域（４）から前記コネクタ領域（５）へ向かう凍結方向（１０）が実現されるように、前記インジェクション装置（１）上に少なくとも１つの熱流調節手段（２５）を一体化するステップ、
    を含む、方法。
12. 内燃機関（１９）を有し、前記内燃機関（１９）の排ガスの浄化のための排ガス処理装置（３）を有する自動車両（１８）であって、前記排ガス処理装置（３）上に、添加物（２）の注入のための請求項１〜９のいずれか１項に記載のインジェクション装置（１）が設けられる、自動車両（１８）。

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