JP2017504751A - 自動車のシャーシ上に取り付けられる排ガス処理システム - Google Patents

Abstract

本発明は、自動車（１）のシャーシ（２）上に取り付けられる排ガス処理システムに関する。前記システム（１０）は選択接触還元装置（１２）とガス状流体供給装置（１３）を備えている。前記ガス状流体供給装置（１３）は、化学合成物の吸収及び／又は吸着及び／又は形成によってガス状流体を保持し、予め保持されたガス状流体を放出することが可能な材料（１５）を収容するタンク（１４）からなる。前記ガス状流体供給装置（１３）はさらに、前記材料（１５）によるガス状流体の放出を引き起こすことが可能なガス状流体送出システム（１６）と、前記選択接触還元装置（１２）の上流にガス状流体を噴射するための噴射システム（１７）とからなる。加えて、前記システムは微粒子濾過装置（１１）を備えている。前記微粒子濾過装置（１１）、前記選択接触還元装置（１２）、及び前記ガス状流体供給装置（１３）は、フレーム（２１）をシャーシ（２）に固定するための固定手段を備える同じフレーム（２１）上に配置される。【選択図】図２

Description

本発明は、車両のエンジンの排気管路に流入する排ガスを処理するための、自動車のシャーシ上に取り付けられる排ガス処理システムに関する。

本発明は、全種類の自動車、特にトラック、バス及び建設機械等の大型自動車において適用することができる。

内燃エンジンにおける燃料の燃焼によって形成される排ガスは、一部の望ましくない成分を含み得る。従って、大気汚染を削減するために、車両は、排ガス内の望ましくない物質を処理する様々な処理装置を装備している。

ここ数年、様々なエンジン配置で実施されている排ガス処理システムの１つの公知例としては、窒素酸化物（ＮＯｘ）を処理するように設計された選択接触還元（ＳＣＲ）装置がある。そのような装置では、還元剤としてのアンモニアと混合された排ガスが特定の触媒コンバータにおいて処理され、そこでは、窒素酸化物が基本的に両者とも非毒性物質である水と窒素に変換される。

多くの公知のシステムでは、アンモニアが、尿素水溶液の分解によって車両の中で生成される。尿素溶液は、車両のシャーシ上に直接取り付けられたリザーバーに貯蔵される。尿素溶液は、噴射システムによってポンプ輸送されて排気管に噴霧され、そこで、尿素が最初に気化してからアンモニアとその他の物質に分解される。

公知のシステムでは、選択接触還元装置、並びに、場合により、噴射システムは、車両シャーシに固定された同じハウジングに含まれており、このハウジングは一般に「マフラー」と呼ばれている。そのようなハウジングは、尿素リザーバーに独立して固定されている。多くの場合、同じハウジングが、排ガスに含まれる未燃焼微粒子を除去する、微粒子濾過装置、例えばディーゼル微粒子フィルタも収容することができる。

従来技術の配置によれば、アンモニアの前駆体として尿素の水溶液を用いる代わりに、アンモニアが予め吸収又は吸着された固体を収容する１つ又は複数のタンクを設けることができる。使用時、アンモニアを閾値温度以上で放出し、排気管路に向かって案内することができ、そこで、アンモニアは、噴射器によって、触媒コンバータの上流に噴射される。この実施例は、アンモニアの前駆体として液体尿素溶液を噴射する時に発生する結晶化を回避し、従って比較的低温で優れた性能を発揮するという点で有利である。また、そのようなシステムは、従来の尿素水溶液リザーバーよりも必要とする容積が少ない。そのようなシステムの一例は、例えば、特許文献１に記載されている。

排ガス処理システムの増大する複雑性を考えると、それらの車両への組立時の取付は、車両組立ラインでの多様な作業を必要とする総合作業となり得る。従って、効率的でもあり車両への設置が容易でもある新たな排ガス処理システムを開発する必要がある。

従って、幾つかの観点から、排ガス処理システムには改善の余地があることが明らかである。

国際公開第２０１３／１６０７１２号

本発明の目的は、自動車のエンジンの排気管路に流入する排ガスを処理するための排ガス処理システムであって、従来技術のシステムよりも車両への設置が容易であるシステムを提供することである。

本発明の第１の態様によれば、この目的は、自動車のシャーシ上に取り付けられる排ガス処理システムによって達成され、このシステムは、
・選択接触還元装置と、
・ガス状流体供給装置であって、
−化学合成物の吸収及び／又は吸着及び／又は形成によってガス状流体を保持し、予め保持されたガス状流体を放出することが可能な材料を収容するタンクと、
−その材料によるガス状流体の放出を引き起こすことが可能なガス状流体送出システムと、
−選択接触還元装置の上流にガス状流体を噴射するための噴射システムとからなる、ガス状流体供給装置とを備えており、
選択接触還元装置及びガス状流体供給装置は、車両シャーシに固定される同じフレーム上に配置されることを特徴とする。このフレームは、車両シャーシにこのフレームを固定するための固定手段を備えることができる。

ガスの処理は、例えば、一部の物質の除去及び／又は少なくとも１つの化学種の少なくとも別の化学種への化学変換による、排ガスの流れの化学組成の改良を含むことができる。

具体的には、本発明によれば、選択接触還元（ＳＣＲ）装置、並びにガス状流体供給装置−特に流体を放出することが可能な材料を収容するタンク−は、車両シャーシに直接固定されていないが、支持構造として作用し、それ自体車両シャーシ上に固定されるフレーム上に配置及び固定されている。換言すれば、車両シャーシに直接固定されている要素は、上述した装置の各々ではなく、フレームである。

この特徴のため、排ガス処理システムは、良好な組立工程、最終的には重要な品質及びコスト改善につながる最適化実装という利点がある。

向上した小型性は、同じ容積の幾つかの構成部品の間に必要とされる管長の減少につながる、それらの構成部品の統合、車両シャーシ上に各々の構成部品を固定するための専用固定手段の提供の無用化、及び／又は構成部品の互いに対する位置を最適化するためのそれらの構成部品の良好な空間配置の結果として生じ得る。

従って、本発明によるフレームが従来のマフラーよりも大きくなる可能性がある場合であっても、その寸法はしかしながら、従来技術のマフラー及びガス状流体供給装置の組立体の全体寸法と比べて減少している。

更に、統合システムがその設置と整備を非常に簡単にすることによって、特に行うべき接続を少なくすることができるという理由から、フレームに組み込む装置間の接続を予め調整することができるので、そのシステムを車両の適切な要素に接続する必要があるだけである。従って、排ガス処理システムはフレーム上に予め組み立てることができ、既に取り付けられた排ガス処理システムと共にそのフレームを、車両組立ラインで車両シャーシ上に取り付けることができる。これにより、車両組立ラインで車両上に排ガス処理システムを取り付けるのに必要な時間が減少する。従って、排ガス処理システムは、離れた場所で、例えば、車両組立ラインの脇で、又は供給業者の工場等の完全に遠く離れた場所でさえも、フレーム上に予め組み立てることができる。そのような事前組立場所で、排ガス処理システムは、その車両への取付前に、例えば液密性に関して検査することができる。

本発明は、流体源が、例えば、上記流体又は加圧ガス状流体の水溶液であり得る代替装置と比べて、ガス状流体、例えばアンモニアを保持及び放出することが可能な材料を用いたガス状流体供給装置に対して特に興味深いものである。実際、ガス状流体供給装置全体は、同じ容量の流体放出に関して対応するタンクが非常に小さな寸法及び重量を有することができ、またこの装置は圧力調整手段を必要としないので、これらの代替装置よりもより小型である。更に、排気管路に噴射される生成物がガス状流体であるので、排ガスと液体尿素溶液の間の良好な混合を確実にするために従来用いられている大型且つ高性能装置を提供する必要がない。

一実施形態によれば、ガス状流体供給装置は、
−温度によって、ガス状流体を保持し、予め保持されたガス状流体を放出することが可能な材料を収容するタンクと、
−ガス状流体の放出を可能にするためにタンク温度を上昇させることが可能な加熱システムとを備えることができる。

一実施形態によれば、排ガス処理システムは、エンジンから流れている排ガスの熱から熱を取り出す加熱システムを備えている。上記したように、統合排ガス処理システムの提供による、更なる重要な利点は、流体をタンク内に収容された材料から放出させるために排ガスの熱を非常に使いやすいということである。実際、タンクが流体放出につながる高温源の近くに設置されている限り、このことにより、断熱を更に要求し得る長い管の実装を回避する。

換言すれば、本発明による統合システムの更なる利点は、流体放出に必要な熱交換、従って、排ガス処理システム全体効率を大いに向上させることである。

排ガス処理システムは、排気管路から分岐し、上記排気管路に戻るか又は直接大気中で終わるかすることができる加熱管路を更に備えることができ、上記加熱管路は、排ガスを運搬すると共に、タンクに熱的に接続され、熱交換器を形成する部分を有している。

排ガス処理システムは、例えば加熱管路内に配置された弁によって、加熱管路内の排ガスの流れを制御するための制御装置を更に備えることができる。そのような弁は、フレーム上に配置された加熱システムの一部となり得る。

弁を制御することによって、加熱管路内の排ガスの流れ、従ってタンクに伝達される熱の量を制御することが可能になる。その結果、タンク内の温度を制御することができ、流体が放出されたりされなかったりすることになる。タンク温度を制御することによって、オンオフ動作で、流体放出が発生するかどうかを制御すること、又は場合により、比例的に流体放出の速度を制御することのどちらかが可能になり得る。

一実施形態によれば、加熱管路も同じくフレーム上に配置されている。この特徴のため、様々な装置を接続するのに必要な管長を更に減少させ、それによってシステムの小型性を向上させることができる。更に、熱交換の効率が更に向上し、上記管の断熱が不必要になり得る。

一実施形態によれば、加熱システムは、エンジンから流れている排ガスの熱と冷却流体との両方によって作動する熱交換器を更に備えることができ、排ガス処理システムは、例えば、少なくとも１つの弁によって、熱交換器内の排ガスの流れと冷却流体の流れを制御し、それによってタンク温度を制御するための制御装置を更に備えている。

この配置は、各々の流れを制御することができる高温源及び低温源の使用のおかげで、良好な温度制御を確実にする点において有利である。特に、冷却流体は、一部の運転条件において、排ガス温度が高過ぎる場合に、タンク−即ち、上記タンク内に収容された材料−に伝達される熱を減少させることを可能にする。実際、そのような高過ぎる温度は、流体を保持する材料の劣化、及び／又は、例えば望ましくない流体放出を引き起こすガス状流体供給装置の不適切な動作につながる可能性がある。

タンク温度を制御するために排ガスと冷却流体の両方を利用する加熱システムによるこの配置は、非統合排ガス処理システム、即ち、微粒子濾過装置、ＳＣＲ装置、及びガス状流体供給装置が全て同じフレーム内に配置されていないようなシステムにおいても実装することができることも注目すべきである。

本発明の更なる実施形態によれば、このシステムは、微粒子濾過装置又は酸化触媒装置のうちの少なくとも一方を更に含むことができ、上記装置も同じく上記フレーム内に配置されている。これにより、システムの小型性及び設置の容易さが更に強まる。

本発明の更なる実施形態では、排ガス処理システムの全ての装置、即ち、排ガスの処置に関係する全ての構成部品が上記フレーム上に配置されている。

本発明の第２の態様によれば、この目的は、燃焼エンジンと、エンジンから流れている排ガスを大気に向かって運搬する排気管路とからなるエンジン配置であって、排気管路内に配置された、上記の特徴のうちのいずれか１つを有する排ガス処理システムを更に備えていることを特徴とするエンジン配置によって達成される。

本発明の第３の態様によれば、この目的は、シャーシと、上記の態様によるエンジン配置とからなり、フレームが車両シャーシに固定されている自動車によって達成される。

本発明の更なる利点及び有利な特徴は、以下の説明及び従属請求項において開示する。

添付図面に関して、例として引用した本発明の実施形態のより詳細な説明は以下の通りである。

本発明の一実施形態による排ガス処理システムを備えた車両の側面図である。 本発明の一実施形態による排ガス処理システムの概略図である。 図２の排ガス処理システムの第１及び第２の実施形態の概略斜視図である。 図２の排ガス処理システムの第１及び第２の実施形態の概略斜視図である。 排ガス処理システムの別の実施形態の概略部分図であり、ガス状流体供給装置をより詳細に示している。

図１は、シャーシ２と、シャーシ上に取り付けられた運転室３とからなる車両１を示している。図１に示す車両は大型トラック、より正確にはセミトレーラーを牽引するための牽引トラックであるが、本発明は、建設機械を含むその他の自動車に適用することができる。

車両１は、運転室３の下に位置することになり、駆動列７を経由して車両１の駆動輪６に作用する燃焼エンジン５を含むエンジン配置４を備えている。より詳細には、エンジン５は内燃エンジンであってよく、ディーゼルエンジンであってもよい。エンジン配置４は、エンジン５から流れている排ガスを大気に向かって運搬する排気管路８と、排気管路８内に配置され、車両シャーシ２上に取り付けられた排ガス処理システム１０とを更に備えている。

エンジン配置４及び排ガス処理システム１０は、図２に概略的に示されている。本明細書では、説明を簡単にするため、単独で使用する場合の用語「システム」は排ガス処理システムを指す。

排ガス処理システム１０は、特に、処理されたガスが適用規則を満たすことを考えて、大気に放出される前に排気管路８に流入する排ガスを処理することを目的とする幾つかの装置を備えている。特に、排ガス処理システムの装置は、例えば、一部の物質の除去又は少なくとも１つの化学種の少なくとも別の化学種への化学変換による、排ガスの流れの化学組成の改良に関与するという意味において、排ガスの処理に関係する構成部品を備えている。

図２に示すように、システム１０は、排ガスに含まれる粒子状物質を保持し、それらが大気に放出されることを防止するための、微粒子濾過装置１１（以下フィルタ１１と呼ぶ）を備えることができる。

システム１０は、還元剤として用いたガス状流体、例えばアンモニアとの反応によって、ＮＯｘの少なくとも一部を基本的に水と窒素に変換することができる触媒コンバータを備える選択接触還元（ＳＣＲ）装置１２を備えている。そのため、システム１０は、この例示的実施形態では、気体アンモニア供給装置である、ガス状流体供給装置１３を更に備えている。しかしながら、本発明は、ガス状炭化水素流体等の燃焼エンジンの排ガスを処理するための排ガス処理システム内で使用することができる、その他のガス状流体を貯蔵及び放出する供給装置で実施してもよい。

気体アンモニア供給装置１３は、温度によって、気体アンモニアを保持し、予め保持された気体アンモニアを放出することが可能な材料１５を収容するタンク１４を備えている。一実施形態によれば、タンク１４内に収容された材料１５は、化学合成物の吸収及び／又は吸着及び／又は形成によって、気体アンモニアを保持することが可能である。例えば、上記材料１５は、ＳｒＣ_２等の飽和無機塩を含むことができる。より一般的には、そのような材料１５は、Ｍが、Ｌｉ，Ｎａ，Ｋ又はＣｓを含むアルカリ金属、Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ又はＢａを含むアルカリ土類金属、及び／又はＶ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ又はＺｎを含む遷移金属、又はＮａＡｌ，Ｋａｌ，Ｋ２Ｚｎ，ＣｓＣｕ又はＫ２Ｆｅ等のそれらの組み合わせの間で選択される１つ以上のカチオンである、一般式Ｍａ（ＮＨ３）ｎＸｚによって記載される金属アンミン塩を含むことができる。式において、Ｘは、フッ化物，塩化物，臭化物，ヨウ化物，硝酸，チオシアン酸，硫酸，モリブデン酸及びリン酸イオンから選択される１つ以上のアニオンであってよく、「ａ」は、塩分子当たりのカチオンの数であり、「ｚ」は、塩分子当たりのアニオンの数であり、「ｎ」は、２〜１２、例えば６〜８の配位数である。アンモニアを含んでいる時のこれらの材料は、加熱され、及び／又は真空にさらされ、及び／又は別の放出機構にさらされた場合に、アンモニアを脱着することが可能である。材料１５は、一般的に、非加圧状態で気体アンモニアが予め保持されている−例えば吸着されている−ブロックの形で提供することができる。従って、上記材料１５のブロック又は上記タンク１４は、実質的にアンモニアが材料に保持されたままでない場合に交換しなければならないカートリッジを形成する。本書では、アンモニアは、例えば吸着によって、材料に保持されている場合であっても、常に気体アンモニアを指す。タンクは、材料を収容するエンベロープを含み得る。このエンベロープは、剛性であっても柔軟であってもよい。

気体アンモニア供給装置１３は、材料１５によってガス状流体の放出を引き起こすことが可能なガス状流体送出システムを更に備えている。

記載した例では、放出機構は温度に基づいている。従って、材料１５によってガス状流体の放出を引き起こすことが可能なガス状流体送出システム１６は、加熱システムを備えている。加熱システムは、気体アンモニアの放出を可能にするために、例えば閾値温度以上で、タンク又は少なくともそこに収容される材料１５の温度を上昇させることが可能である。

気体アンモニア供給装置１３は、タンク１４内に収容された材料１５から放出された気体アンモニアを、ＳＣＲ装置１２の上流に、排ガスの流れへと噴射するための噴射システム１７を更に備えている。そのため、噴射システム１７は、（ｉ）タンク１４から発し、気体アンモニア注入装置１９を含む噴射管路１８と、（ｉｉ）一般的に噴射管路１８の出口に設けられる噴射器２０とを備えることができる。

注入装置１９は、噴射器２０によって噴射され、ＳＣＲ装置１２の上流で排ガスと混合される気体アンモニアの量を制御することを可能にする。注入装置１９は、噴射器２０に向かう気体アンモニア流の全部または一部を案内すること、又は上記気体アンモニア流を遮断することが可能な制御弁を備えることができる。注入装置１９は、排ガス処理システム１０の制御装置２３によって制御することができる。

二点鎖線で図２に概略的に示すように、ＳＣＲ装置１２及び気体アンモニア供給装置１３は、同じフレーム２１上に配置されている。フレームは、それらの装置に対する支持構造を形成する。

更に、上記フレーム２１は、図１にも示すように、そのフレーム２１を車両シャーシ２に固定することができるように、固定手段２２を備えることができる。固定手段は、ボルト、ネジ、ブレース、クランプ又はリベット等のメカニカルファスナーを含むことができる。或いは、フレーム２１は、シャーシ２上に溶接又は接着することができる。好ましくは、フレーム２１は、シャーシ２上に取り外し可能に設置することが可能である。換言すれば、シャーシ２上に互いに独立して設置する代わりに、上記装置は、一種のハウジングを形成する１つの単一フレーム２１上に取り付けることができる。従って、これらの装置は、シャーシ２上に直接設置されるのではなくフレーム２１上に設置され、上記フレーム２１自体がシャーシ２上に設置されている。例えば、図１に示すように、フレーム２１は、例えば前輪６の後方の、シャーシ２の横ビーム上に取り付けることができる。

フレームは、シャーシに直接、例えばシャーシの横ビームに直接取り付けるように構成することができる。しかしながら、フレームは、それ自体車両シャーシに直接又は間接的に固定される、コンソール、ブラケット又はその他の車両部品等の中間部品又は配置を介して、シャーシに間接的に固定されるように構成することもできる。もちろん、横断部材によって接続される２つの長手方向に延在する横ビームからなるシャーシを有する、図１に示すような大型トラックの場合、シャーシの一方の横ビームの外側上への、直接的な又は適切なブラケットを介したフレームの取付は、非常に便利であり、そのようなシャーシへ既存のマフラーを固定するための現在の周知の技術と同様の方法で実行することができる。

非限定的例として例示した実施形態では、ＳＣＲ装置１２は、エンジン５から大気に向かう排ガスの流れ方向におけるフィルタ１１の下流に配置されており、噴射器２０は、フィルタ１１とＳＣＲ装置１２の間に位置している。しかしながら、その他の実施形態も想定することができる。

更にまた、システム１０は、以下の装置のうちの１つ又は複数を備えることができる。
−フィルタ１１の上流に位置することになるディーゼル酸化触媒等の酸化触媒装置２５。そのような酸化触媒装置２５は、Ｏ_２によって、ＮＯ，ＣＯ及びＨＣをそれぞれＮＯ_２，ＣＯ_２及びＣＯ_２＋Ｈ_２Ｏに変換するために使用することができる。
−排ガス及び気体アンモニアがＳＣＲ装置１２に入る前にそれらを混合するための、噴射器２０の下流且つＳＣＲ装置１２の上流に位置することになる、混合室２６。
−起こり得るアンモニアスリップを制御するための、ＳＣＲ装置１２の下流に位置することになる、アンモニアスリップ触媒等の、追加酸化触媒装置２７。

本発明の一実施形態によれば、上記酸化触媒装置２５、上記混合室２６及び／又は上記追加酸化触媒装置２７のうちの少なくとも１つ、及び例えば全ての３つの構成部品は、ＳＣＲ装置１２及び気体アンモニア供給装置１３と共に上記フレーム２１上に配置されている。

制御装置２３、好ましくは電子制御装置は、排ガス処理システム専用の制御装置であってよく、従って、同じフレーム２１上に取り付けることもできるが、車両１上に設けられた制御装置であってもよく、その場合、排ガス処理システムの構成部品以外の様々な構成部品の作動も制御するために設けることができる。

本発明の一実施形態によれば、排ガス処理システムの全ての装置、即ち、例えば、一部の物質の除去又は少なくとも１つの化学種の少なくとも別の化学種への化学変換による、排ガスの流れの化学組成の改良に関与するという意味において、排ガスの処理に関係する全ての構成部品は、上記フレーム上に配置されている。

上記フレーム２１は、好ましくは、ＳＣＲ装置１２及び気体アンモニア供給装置１３を保持するのに十分な剛性の物理的構造物である。フレーム２１は、ＳＣＲ装置１２及び気体アンモニア供給装置１３とは別個の物理的実体であることになる。しかしながら、フレームは、排ガス処理システムを構成する装置のうちの１つの一部分であってもよく、例えば、ＳＣＲ装置１２、気体アンモニア供給装置１３、酸化触媒装置２５、フィルタ１１、混合室２６及び／又は追加酸化触媒装置２７を含む上記装置のうちの１つ又は複数のケーシングと一体化してもよい。

実際には、フレーム２１は、一種の骨組を形成し、その上に配置された様々な装置を支持するビームの構造を備えることができる。上記骨組は全開することができ、即ち、フレーム２１は、側面を閉じる壁が欠けているか、又は側面の一部を閉じる壁によって部分的に閉じられている。そして、管８ａは、図２に概略的に示すように、１つの装置から次の装置へと排ガスを運搬するために設けることができ、これらの管８ａは排気管路８の一部を形成している。

或いは、図３に概略的に示すように、フレーム２１は、側壁によって区切られ、エンジン５から流れている排ガス用の入口２８と大気に向かって放出される精製された排ガス用の出口２９とを含む、略閉鎖ハウジングを形成することができる。この実施形態では、フレーム上に配置された装置は閉鎖ハウジング内に収容することができる。排気流は、管によって、排ガスの流れ方向に、１つの装置から次の装置へと案内することができる。或いは、排気流の少なくとも一部は、ハウジング自体、並びに、場合により、ハウジングの内壁によって案内することができる。一実施形態では、ハウジングは、管自体は全く含んでいないが、正確に言うと、ハウジング側壁と共に、連続した装置を通って入口から出口に向かう排気流の案内を確実にする内部隔壁を含んでいる。

この代替実施形態では、フレーム２１は、支持機能だけでなく排気流案内機能も有している。

閉鎖ハウジングとしてのフレーム２１は、例えば、材料１５に貯蔵された気体アンモニアが実質的にもうない場合に、ドライバー又は別の人物がタンク１４を交換することができるように、タンク１４にアクセスするための取り外し可能カバー３０を更にまた備えることができる。

いずれの場合においても、フレーム２１は、開いていても、部分的に開くか閉じるかしていてもよい、その外輪郭に対応する容積を規定することができる。ＳＣＲ装置１２、気体アンモニア供給装置１３、酸化触媒装置２５、フィルタ１１、混合室２６及び／又は追加酸化触媒装置２７を含む、フレーム上に配置された様々な構成部品は、上記容積に完全に収容することができる。或いは、上記構成部品のうちの少なくとも１つは、上記容積に部分的に収容されるだけでもよく、フレーム上だが容積の外側に配置されてもよい。

ＳＣＲ装置１２、気体アンモニア供給装置１３、酸化触媒装置２５、フィルタ１１、混合室２６及び／又は追加酸化触媒装置２７を含む様々な構成部品は、フレームに固定する、好ましくはしっかりと固定することによって、フレーム上に配置することができる。各構成部品は、フレーム上にネジ留め、クリップ留め、クランプ留め、ブレース留め、溶接、接着等をすることによって、フレーム上に固定することができる。

好ましくは、少なくともＳＣＲ装置１２、気体アンモニア供給装置１３、及び好ましくは、−存在する場合−酸化触媒装置２５、フィルタ１１、混合室２６及び／又は追加酸化触媒装置２７のうちのいずれかも含む、フレーム上に配置された様々な構成部品は、フレーム２１による以外では車両に固定されない。

加熱システム１６は、エンジン５から流れている排ガスの熱から熱を取り出すことができる。これは、排ガスが流れるその他の構成部品がその上に配置されているフレーム上に加熱システムが配置されているという事実のおかげで、非常に容易に実行される。近接性が、そのような加熱システムのより容易な設計を可能にする。

そのため、一実施形態によれば、図２に例示するように、排ガス処理システム１０は、排気管路８から分岐し、上記排気管路８に戻り、排ガスを運搬する加熱管路３１を備えることができる。用語「排気管路」はここでは、排気管路８自体の他に、フレーム２１の内側、フレーム２１の外側に位置する排気流路の部分を含む。上記流路は、図２に概略的に示すように、管によって規定することができる。或いは、上記流路は、上記し、図３及び図４に例示したように、閉鎖ハウジングである場合はフレーム２１自体によって、並びに、場合により、ハウジングの内壁によって規定することができる。

加熱管路３１は、タンク１４に熱的に接続され、熱交換器を形成する部分３２を有している。図２に示す例では、熱交換器部分３２は、タンク１４の周囲に巻き付けられた管の蛇行部分で形成されるように概略的に示されている。しかしながら、熱交換器部分３２に対してその他の設計も可能である。例えば、加熱管路の熱交換器部分は、タンク１４の側面に熱的に接続された従来の熱交換器として形成することができる。図３〜図５の例では、加熱管路３１の熱交換器部分は、タンク１４を囲む環状キャビティとして概略的に示されており、排ガスは上記キャビティ内を循環している。更に別の設計では、熱交換器部分は、材料１５のうち、タンク内に配置された管路の部分で形成することができる。

また、弁３３は、加熱管路３１内に配置することができ、制御装置２３であってよい制御装置によって制御される。弁３３は、排ガスから上記タンク１４に伝達される熱の量に起因するタンク温度の制御を可能にするように、運転条件によって、適切な流量の排ガスを部分３２に流れさせることが可能である。

従って、制御装置２３によって制御される弁３３は、アンモニア放出を引き起こす（タンク温度が閾値温度以上である場合）又はアンモニア放出を防止する（タンク温度が閾値温度以下である場合）ことを可能にするのに対して、アンモニア注入装置１９は、現在の要求に従ってアンモニア流量を調整することを可能にする。或いは、放出されるアンモニア流量を、弁３３のみによって制御することを想定することができ、弁３３による加熱管路３１内の排ガス流量の制御は、結果としてタンク温度の制御、最終的には、放出されるアンモニア流量の十分正確な制御になる。

一実施形態によれば、加熱管路３１は、フレーム２１内に収容することもでき、このことは、結果的に小型性の向上、及び特に熱交換に関する効率の向上にとって、排ガス処理システム１０のより良好な統合をもたらす。

図２に示す実施形態では、加熱管路の入口３４及び出口３５は、フレーム２１内の排ガスの流れ方向において、両方ともフィルタ１１と噴射器２０の間に位置し、上記出口３５は上記入口３４の下流に位置している。しかしながら、その他の実施例も可能である。

例えば、ＳＣＲ装置１２の下流に出口３５を配置することが有利となり得る。この実施例では、排ガスが排気管路８に戻る時の排ガスの温度に関するわずかな制約がある。

入口３４は、ＳＣＲ装置１２の下流に配置することもできる。必要であれば、上記入口３４はエンジン５からかなり離れているので、入口３４を通って排気管路８から取り出される排ガスがアンモニア放出を可能にするのに十分高い温度に到達するまで時間がかかるという理由から、エンジン５のコールドスタート中にタンク１４に十分な熱を供給するために電気ヒーターを設けてもよい。これにより、ＮＯｘ排出に関する規制がコールドスタート中であっても確実に満たされることになる。

一実施形態によれば、入口３４及び出口３５は両方とも、ＳＣＲ装置１２の下流に位置することができ、加熱管路３１に流入する排ガスはそこで実質的に処理されている。そのような場合、加熱管路の出口３５は、実際、排気管路ではなく直接大気中で終わることができる。

一実施形態によれば、加熱システム１６は、エンジン５から流れている排ガスの熱と冷却流体との両方によって作動する熱交換器を備えることができる。更にまた、排ガス処理システム１０は、少なくとも１つの弁による、熱交換器内の排ガスの流れ及び冷却流体の流れ用の−制御装置２３であってよい−制御装置を備えており、それによってタンク温度を制御する。制御弁は、タンク温度を制御するために、熱交換器に入る排ガス及び／又は冷却流体の流れの全部、上記流れの一部を許容するか、又は流れを全く許容しないことができる。

２つの熱流体源、より正確にはかなりの高温源及びかなりの低温源を提供することによって、運転条件がどうであれ、即ち、排ガス温度がどうであれ、タンク１４内の温度の良好な制御を達成することができる。実際、排ガス温度が高過ぎる場合、気体アンモニア供給装置１３の不適切な動作、又はその劣化にさえもつながることになり、冷却流体は、材料１５に伝達される熱の量を減少させるために使用することができる。

本実施形態は、排ガス処理システム１０の非統合構造にも使用することができる。換言すれば、上記システム１０は、その上にタンク１４が固定されていないフレーム−又はハウジング−を備えることができる一方で、噴射器２０は、上記フレーム内に収容することができる。しかしながら、タンク１４をフレーム２１から外れるが、その近傍に配置することが有利となり得る。フレームは、ＳＣＲ装置１２、及び場合により、存在すれば、フィルタ１１、酸化触媒装置２５、混合室２６、及び／又は追加酸化触媒装置２７を含むことにもなる。そのようなフレームは、図２に実線で描いた長方形４０によって示されている。フレーム４０上に配置された上記システム１０は、実際、現在大型トラック上で見られる従来のマフラーである。

冷却流体は、新鮮空気であってよい。新鮮空気供給は、前進車両に起因し得る。車両速度が所望量の新鮮空気を提供するのに十分な高さでない場合、ベンチュリ装置を含むシステムを使用することができる。或いは、新鮮空気は、ファンによって供給してもよく、又は空気が予め貯蔵されているコンテナによってもたらすことができる。

２つの熱流体源を用いる本実施形態は、幾つかの変形例を有することができる。

一変形例によれば、図２〜図４に概略的に示すように、排ガス及び新鮮空気の流れは混合しない。従って、排ガスを運搬する加熱管路３１と、冷却流体を運搬する冷却管路４１とが設けられている。加熱管路３１は、排ガスを用いた第１の熱交換器３２を含んでいるのに対し、冷却管路４１は、冷却流体を用いた第２の熱交換器４２を含んでいる。制御装置２３は、第１の弁３３によって第１の熱交換器３１内の排ガスの流れを、第１の弁３３とは別の第２の弁４３によって第２の熱交換器４２内の冷却流体の流れを制御し、それによってタンク温度を制御する。統合型の排ガス処理システム１０の場合、第２の弁４３はフレーム２１の内側に配置してもしなくてもよい。フレーム２１が閉鎖ハウジングの形だと仮定した場合、それは冷却流体入口４４及び冷却流体出口４５を含んでいる。上記したように、気体アンモニア放出の速度は、アンモニア放出が発生し得るように十分な熱を材料１５に伝達させる弁３３，４３が設けられた、気体アンモニア注入装置１９によって制御することができる。或いは、気体アンモニア放出の速度は、弁３３，４３のみによって制御することができる。

別の変形例によれば、図５に概略的に示すように、加熱システム１６は、排ガス及び冷却流体の流れを混合する単一の熱交換器を備えることができる。そして、加熱システム１６は、制御装置２３によって制御され、材料１５と熱接触する混合流における排ガス及び冷却流体の各割合を制御することが可能な単一の三方弁４６を備えることができる。従って、排ガス及び冷却流体の混合物を、排気管路８に戻して精製するか、又は排ガスが処理装置の下流の排気管路から取り出されている場合は直接大気に向かうように運搬するために、単一の出口管４７をタンク１４の出口に設けることができる。

次に、フレーム２１内部の構成部品の内部空間配置の２つの可能な実施形態を示す、図３及び図４を参照する。フレーム２１は、排ガス流が専用管なしで案内される、取り外し可能カバー３０を含む略閉鎖ハウジングとして描かれているが、これは限定的として考えないものとする。実際、フレーム２１は、上記したように、連続した装置間に排ガス流を案内するために管が設けられた、ビームの構造からなる、完全又は部分的に開いたハウジングの形だと仮定することができる。図３及び図４に示すシステム１０は、大型トラックで見られるような従来のマフラーのものと同様の外形、空間要件又は嵩高性を有することになる。

一実施形態によれば、フレーム２１は、酸化触媒装置２５−存在すれば−、フィルタ１１−存在すれば−、気体アンモニア供給装置１３及び混合室２６−存在すれば−を含む第１の領域５１と、ＳＣＲ装置１２を含む第２の領域５２とを備えることができる。２つのＳＣＲ装置１２を、排ガス流に対して平行又は直列のどちらかに、第２の領域５２内に配置してもよい。

フレーム内の領域は、それらの間に特定の物理的境界のない、理論上の領域であってよい。或いは、それらは、例えば、フレームの壁部分によって物理的に分離することができる。分離した場合、２つの領域は、一方が他方に対して液密に設計することができるが、排ガス及び／又はアンモニアを一方の領域から他方に運搬するための一方の領域から他方に至る１つ又は複数の流体管を備えている。

例えば、図３及び図４に示すように、フレーム２１は、３つの軸Ｘ，Ｙ，Ｚを規定する略直方体形状だと仮定することができる。一実施例では、軸Ｘは車両１の長手方向に対応し、軸Ｙは車両１の横断方向に対応し、Ｚは垂直方向である。しかしながら、車両１上のフレーム２１の別の空間配置も想定することができる。

図３及び図４の実施形態によれば、領域５１，５２は、方向Ｘと直交し、フレーム２１を必ずしも同じ容積を持たない２つの部分に分割する平面の両側に位置することができる。更に、領域５１，５２は、実質的に方向Ｙに沿ったフレーム２１の全寸法にわたって延在することができる。

排ガスは、第１の領域５１において−通常は入口２８によって−排ガス処理システムに入り、第２の領域５２から−通常は出口２９によって−排ガス処理システムを出ることができる。

タンク温度を制御するのに用いられる場合、冷却流体は、第１の領域５１において−通常は入口４４によって−フレーム２１に入り、同じく第１の領域５１から−通常は出口４５によって−フレーム２１を出ることができる。

図３に示す第１の実施形態によれば、第１の領域５１において、タンク１４は、微粒子濾過装置１１と実質的に平行だが一直線にはならずに配置することができる。換言すれば、タンク１４及び微粒子濾過装置１１は、微粒子濾過装置１１の長手方向軸と直交する方向に沿って、実質的に平行関係で配置し、実質的に互いに隣接して位置付けすることができる。例えば、タンク１４及びフィルタ１１は、Ｙに沿って配置されているがＺに沿って隣接している。

第１の領域５１は、実質的に平行に延在する第１の範囲５１ａ及び第２の範囲５１ｂを含むことができ、酸化触媒装置２５及び微粒子濾過装置１１が第１の範囲５１ａ内で略同軸に延在している一方で、混合室２６及びタンク１４が第２の範囲５１ｂ内に配置されている。

第１及び第２の範囲５１ａ，５１ｂは、方向Ｚと直交し、第１の領域５１を必ずしも同じ容積を持たない２つの部分に分割する平面の両側に位置することができる。例えば、各々の範囲５１ａ，５１ｂは、第１の領域５１の、実質的にＹに沿った全寸法にわたって延在することができる。混合室２６及びタンク１４は、第２の範囲５１ｂの、実質的にＹに沿った全寸法を占めることができ、及び／又は、酸化触媒装置２５及び微粒子濾過装置１１は、第１の範囲５１ａの、実質的にＹに沿った全寸法を占めることができる。しかしながら、一部の空間は、排ガス流と、上記流れを案内するための考えられる管に割り当てることができる。

図４に示す第２の実施形態によれば、第１の領域５１において、タンク１４は、微粒子濾過装置１１と実質的に直交し、上記微粒子濾過装置１１の一端の近くに延在する。

第１の領域５１は、実質的に平行に延在する第１の範囲５１ａ及び第２の範囲５１ｂを含むことができる。タンク１４は、上記第１及び第２の範囲５１ａ，５１ｂの端部分で、第１及び第２の範囲５１ａ，５１ｂにまたがることができる。更に、酸化触媒装置２５及び微粒子濾過装置１１が第１の範囲５１ａ内で略同軸に延在することができる一方で、混合室２６はタンク１４によって占められていない第２の範囲５１ｂの一部に配置されている。

第１及び第２の範囲５１ａ，５１ｂは、方向Ｚと直交し、第１の領域５１を必ずしも同じ容積を持たない２つの部分に分割する平面の両側に位置することができる。

例えば、各々の範囲５１ａ，５１ｂは、第１の領域５１の、実質的にＹに沿った全寸法にわたって延在することができる。混合室２６は、タンク１４によって占められていない第２の範囲５１ｂの、実質的にＹに沿った全寸法を占めることができ、及び／又は、酸化触媒装置２５及び微粒子濾過装置１１は、タンク１４によって占められていない第１の範囲５１ａの、実質的にＹに沿った全寸法を占めることができる。しかしながら、一部の空間は、排ガス流と、上記流れを案内するための考えられる管に割り当てることができる。

これらの２つの例示的実施形態のいずれも、フレーム２１の内部の装置の一方の他方に対する内部配置の最適化に起因し、排ガス処理システムの小型性及び全体効率に寄与するものである。

本発明は、上記し、図面で例示した実施形態に限定されるものではないことを理解されたい。むしろ、当業者には、特許請求の範囲の技術的範囲内で多くの変更及び修正が可能であることがわかるであろう。

Claims (25)

1. 自動車（１）のシャーシ（２）上に取り付けられる排ガス処理システムであって、
   ・選択接触還元装置（１２）と、
   ・ガス状流体供給装置（１３）であって、
   −化学合成物の吸収及び／又は吸着及び／又は形成によってガス状流体を保持し、予め保持されたガス状流体を放出することが可能な材料（１５）を収容するタンク（１４）と、
   −前記材料（１５）によるガス状流体の放出を引き起こすことが可能なガス状流体送出システム（１６）と、
   −前記選択接触還元装置（１２）の上流にガス状流体を噴射するための噴射システム（１７）とからなる、ガス状流体供給装置（１３）とを備えており、
   前記選択接触還元装置（１２）及び前記ガス状流体供給装置（１３）は、前記車両シャーシ（２）に固定される同じフレーム（２１）上に配置されることを特徴とする、システム。
2. 前記材料（１５）によるガス状流体の放出を引き起こすことが可能な前記ガス状流体送出システム（１６）は加熱システムであることを特徴とする、請求項１に記載のシステム。
3. 前記加熱システム（１６）は、エンジン（５）から流れている排ガスの熱を取り出すことを特徴とする、請求項２に記載のシステム。
4. 前記加熱システム（１６）は、排気管路（８）から分岐する加熱管路（３１）を備えており、前記加熱管路（３１）は、排ガスを運搬すると共に、前記タンク（１４）に熱的に接続され、熱交換器を形成する部分（３２）を有していることを特徴とする、請求項３に記載のシステム。
5. 前記排ガス処理システム（１０）は、前記加熱管路（３１）内の排ガスの流れを制御する弁（３３，４６）を制御するための制御装置（２３）を更に備えていることを特徴とする、請求項４に記載のシステム。
6. 前記加熱管路（３１）もまた前記フレーム（２１）内に収容されていることを特徴とする、請求項４又は５に記載のシステム。
7. 前記加熱システム（１６）は、前記エンジン（５）から流れている排ガスの熱と冷却流体との両方によって作動する熱交換器（３２，４２）を備えており、前記排ガス処理システム（１０）は、前記熱交換器内の排ガスの流れと冷却流体の流れを制御し、それによってタンク温度を制御するための制御装置（２３）を更に備えていることを特徴とする、請求項２乃至６のいずれかに記載のシステム。
8. 前記冷却流体は新鮮空気であることを特徴とする、請求項７に記載のシステム。
9. 前記加熱管路は、前記熱交換器部分（３２）の後で前記排気管路に戻ることを特徴とする、請求項２乃至８のいずれかに記載のシステム。
10. 前記噴射システム（１７）は、タンク（１４）から発し、気体アンモニア注入装置（１９）を含む噴射管路（１８）と、前記選択接触還元装置（１２）の上流にガス状流体を噴射するための噴射器（２０）とを備えていることを特徴とする、請求項１乃至９のいずれかに記載のシステム。
11. 前記フレーム（２１）は、前記エンジン（５）から流れている排ガス用の入口（２８）と、大気に向かって放出される処理された排ガス用の出口（２９）とを含む、略閉鎖ハウジングを形成することを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれかに記載のシステム。
12. 前記ハウジングは、前記タンク（１４）にアクセスするための取り外し可能カバー（３０）を備えていることを特徴とする、請求項１１に記載のシステム。
13. 同じく前記フレーム（２１）上に配置されている、微粒子濾過装置（１１）を更に備えていることを特徴とする、請求項１乃至１２のいずれかに記載のシステム。
14. 同じく前記フレーム（２１）上に配置されている、酸化触媒装置（２５）を更に備えていることを特徴とする、請求項１乃至１３のいずれかに記載のシステム。
15. 同じく前記フレーム（２１）上に配置されている、排ガス及びガス状流体が前記選択接触還元装置（１２）に入る前にそれらを混合するための、前記噴射器（２０）の下流且つ前記選択接触還元装置（１２）の上流に位置する、混合室（２６）を更に備えていることを特徴とする、請求項１乃至１４のいずれかに記載のシステム。
16. 同じく前記フレーム（２１）上に配置されている、起こり得る流体スリップを制御するための、前記選択接触還元装置（１２）の下流に位置する、追加酸化触媒装置（２７）を更に備えていることを特徴とする、請求項１乃至１５のいずれかに記載のシステム。
17. 前記フレーム（２１）は、酸化触媒装置（２５）−存在すれば−、微粒子濾過装置（１１）、前記ガス状流体供給装置（１３）及び混合室（２６）−存在すれば−を含む第１の領域（５１）と、前記接触還元装置（１２）を含む第２の領域（５２）とを備えていることを特徴とする、請求項１乃至１６のいずれかに記載のシステム。
18. 前記第１の領域（５１）において、前記タンク（１４）は、前記微粒子濾過装置（１１）と実質的に平行だが一直線にはならずに配置されていることを特徴とする、請求項１７に記載のシステム。
19. 前記第１の領域（５１）は、実質的に平行に延在する第１の範囲（５１ａ）及び第２の範囲（５１ｂ）を含むこと、及び、酸化触媒装置（２５）及び微粒子濾過装置（１１）が前記第１の範囲（５１ａ）内で略同軸に延在する一方で、混合室（２６）及び前記タンク（１４）が前記第２の範囲（５１ｂ）内に配置されていることを特徴とする、請求項１７又は１８のいずれかに記載のシステム。
20. 前記第１の領域（５１）において、前記タンク（１４）は、前記微粒子濾過装置（１１）と実質的に直交し、前記微粒子濾過装置（１１）の一端の近くに延在することを特徴とする、請求項１７に記載のシステム。
21. 前記第１の領域（５１）は、実質的に平行に延在する第１の範囲（５１ａ）及び第２の範囲（５１ｂ）を含むこと、前記タンク（１４）は、前記第１及び第２の範囲（５１ａ，５１ｂ）の端部分で、前記第１及び第２の範囲（５１ａ，５１ｂ）にまたがること、及び、前記酸化触媒装置（２５）及び前記微粒子濾過装置（１１）が前記第１の範囲（５１ａ）内で略同軸に延在する一方で、前記混合室（２６）は前記タンク（１４）によって占められていない前記第２の範囲（５１ｂ）の一部に配置されていることを特徴とする、請求項２０に記載のシステム。
22. 前記タンク（１４）内に収容された前記材料（１５）は飽和無機塩を含むことを特徴とする、請求項１乃至２１のいずれかに記載のシステム。
23. 前記ガス状流体はアンモニアであることを特徴とする、請求項１乃至２１のいずれかに記載のシステム。
24. 燃焼エンジン（５）と、前記エンジン（５）から流れている排ガスを大気に向かって運搬する排気管路（８）とからなるエンジン配置であって、前記排気管路（８）内に配置された、請求項１乃至２３のいずれかに記載の排ガス処理システム（１０）を更に備えていることを特徴とする、エンジン配置。
25. シャーシ（２）と、請求項２４に記載のエンジン配置（４）とからなり、フレーム（２１）が前記車両シャーシ（２）に固定されている自動車。

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