JP4519173B2 - 内燃機関の排気ガス導管内に液体媒体を供給するための装置 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の前段部分に記載されるとおり、内燃機関の排気ラインに液体媒体を供給するための装置に関するものである。

ＳＣＲ（選択的触媒還元）として知られた技術は、ディーゼル機関からの、窒素酸化物の排出を減らすために用いられる。この技術は、ディーゼル機関の排気ライン内の排気ガスに指定用量の尿素溶液を添加することを含む。尿素溶液は、微細に分割される態様で排気ライン内に噴霧され、その後、熱排気ガスと接触した尿素溶液が蒸発して、アンモニアが形成される。その後、アンモニアと排気ガスの混合物が触媒を通して導かれ、触媒中で化学反応が起こる。この時、排気ガス中の窒素酸化物の窒素がアンモニアの窒素と反応して、窒素ガスが形成される。窒素酸化物の酸素は、アンモニアの水素と反応して、水が形成される。斯様に、排気ガス中の窒素酸化物は、触媒中で還元されて窒素ガスと水蒸気になる。尿素の正確な投与量は、ディーゼル機関の排出窒素酸化物のかなりの量を減らすことを可能にする。

ディーゼル機関の動作範囲の大部分の間、排気ガスは十分に高い温度であって、尿素溶液が蒸発してアンモニアが形成される。しかし、供給される若干の尿素が非蒸発状態で排気ラインの内壁面と接触することを防ぎ、また、その内壁面に付着することを防ぐのは困難である。通常、車輌の排気ラインは周囲空気と接している。排気ラインは、周囲空気によって、排気ライン内の排気ガス温度よりも低い温度に冷却される。しかしながら多くの場合、排気ラインは十分な高温度であって、排気ラインの内壁面と接触する尿素溶液を蒸発させてアンモニアに変換させる。排気ラインが、尿素溶液を蒸発させてアンモニアに変換させるのには低過ぎる温度であると、尿素溶液が排気ラインの内壁面に蓄積するだろう。この尿素溶液は排気ラインの内側で結晶化するか、または、排気ラインの接続部を経て漏出して排気ラインの外側で結晶化することがある。このことが、機能不全につながる可能性がある。

本発明の目的は、燃焼機関の排気ラインに液体媒体を供給し、それによって、たとえ液体形態の媒体が排気ラインの内壁面に到達しても、供給された液体媒体が実質上確実に排気ライン内で完全に蒸発するようにした装置を提供することである。

この目的は、請求項１の特徴部分に記載された特徴を有する、前提部分で述べた種類の装置によって達成される。燃焼機関の動作範囲の大部分の間、排気ガスは、液体媒体が排気ガスと混ざる時、供給された液体媒体を蒸発させることのできる温度にある。液体媒体を蒸発させるについての問題は、通常は、液体媒体が内壁面に到達しそして内壁面が液体媒体を直ちに蒸発させるには低すぎる温度にある時に、生じるに過ぎない。排気ラインの低温度は、冷たい周囲温度に起因するか、または排気ガスの温度が比較的低い動作範囲内の燃焼機関の動作に起因することがある。また、媒体の高投与量は排気ラインの最初の壁表面上の温度をかなり下げることがある。というのは、媒体の蒸発は、多量の熱エネルギーを消費するからである。本発明によれば、前記装置は、液体媒体が最初の排気通路内に供給される時に、媒体の蒸発点よりも高い温度になるように、最初の壁表面の加熱度を維持するようになされた手段を含む。かくして、最初の壁表面は、最初の壁表面に到達する液体媒体よりも高い温度になるだろう。こうして、液体媒体はそれが蒸発する温度まで加熱できることが確実になるだろう。

前記手段は、第１壁表面に熱を供給する熱源を含む。それ故、第１壁表面は、少なくとも必要な時に、それが実質上連続的に媒体の蒸発点より高い温度になるように、加熱されることができる。熱源は、電気加熱素子にすることができ、この素子は、後者の普通の温度に従って第１壁表面に熱エネルギーを供給する。しかし、有利には、前記熱源は、第１の壁表面に接近して位置する第２の壁表面によって境界づけられる第２の排気通路を含む。通常、排気ガスの温度は媒体の蒸発点よりも確実に高い。それ故、排気ガスの現存する熱エネルギーを熱源として利用するのが有利である。第１通路に近い第２通路を通して排気ガスを導くことは、第２排気通路内の排気ガスから第１壁表面へ熱移転させる簡単な手法である。良好な熱伝達特性を有する材料からなる素子は、第２壁表面から第１壁表面への熱エネルギーの伝達に対する抵抗力を殆ど生じないだろう。従って、第１壁表面は、少なくとも媒体の蒸発点に相当する温度を実質上連続的に維持するだろう。

前記素子は、螺旋形排気ライン内に配設され且つ排気ラインの一部を第１排気通路と第２排気通路に分割する壁素子である。螺旋形排気ラインは小型であり、排気ラインの隣接する径方向部分間の熱伝達は複雑ではない。しかし、螺旋形排気ラインの側壁は、通常、周囲空気と接触している。前記の如き壁素子であるから、第１排気通路は、周囲の排気ガスによって加熱される側壁表面を備えることができる。それ故、第１排気通路は、周囲の排気ガスによって加熱される内側壁表面によって完全に包囲される。

本発明の一形態によれば、投与装置は、噴霧ノズルを含み、このノズルによって、媒体が前記第１排気通路内に噴霧される。噴霧ノズルは、第１排気通路内に噴霧される液体媒体を非常に微細に分割させる。その結果、媒体が第１排気通路内を貫流する排気ガスと混合するとき、媒体は迅速かつ有効に蒸発することとなる。有利には、媒体は尿素溶液であり、そして排気ラインは触媒を含む。特に、ＳＣＲ（選択的触媒還元）として既知の技術が用いられる時には、尿素溶液はアンモニアを提供するために使用されることができる。アンモニアは、排気ガス中の窒素酸化物が窒素ガスと水蒸気に還元される化学的反応を起こすために、必要な物質である。尿素溶液は、取り扱いと貯蔵が簡単である。というのは、それは比較的無臭で無毒という両性質を持つからである。良好に限定された投与量での尿素溶液の供給は、窒素酸化物のディーゼル機関排出物をかなり減少させることを可能にする。本発明は尿素の最適供給を可能ならしめ、その結果、供給されるすべての尿素溶液が確実に蒸発するようになす。また、本発明では、尿素以外の他の媒体を排気ラインへ供給することを可能にする。

本発明の一形態によれば、素子の内側壁表面は不均一な表面を有する少なくとも１つの範囲を含む。その結果、その領域内に管状素子、均一表面の場合よりも大きな内側壁表面を有することとなる。不均一壁表面は液体尿素溶液を、それが蒸発するまで保留する。素子の内側壁表面は、少なくとも１つの凹所を含むことができ、その凹所は第１排気通路内の排気ガスの流れ方向と実質上直角をなす方向に或る範囲を有する。かくして、液体媒体は、それが蒸発するまで、凹所内に有効に保留される。適当な場所にあるかかる凹所は、素子が減少した長さになることを可能にする。

本発明一形態によれば、前記ノズルは複数の径方向開口部を含み、これらの開口部は媒体を第１排気通路内の排気ガスの主流れ方向と実質上直角をなす方向に導く。こうして、液体媒体は、媒体の大部分が流れる排気ガスによって搬送されてそれが第１排気通路の内側壁表面に到達する前に蒸発するような仕方で、排気ガス流と出会うことになる。前記ノズルは、中心軸線の回りに延びる螺旋形排気ラインの一部内に置かれた湾曲した第１排気通路内に適用されることができ、それによって、ノズル開口部の位置決めは、媒体が湾曲した第１排気ガス通路内で前記中心軸線に向かって径方向内方へ媒体を主として導く方向に供給されるようなものにされる。排気ガスよりも重く、かつ湾曲した排気ガス通路内で遠心力によって径方向外方へ飛ばされる、液体媒体は、排気ガス通路の径方向外側の壁表面上に集積する比較的大きな割合の供給媒体を適切に生じることがある。このことは、この限定された表面温度が集積された媒体が十分迅速に蒸発しないようなレベルまで下げられるというリスクを必然的に伴う。従って、かかる集積を妨げるために、排気通路の径方向外側の壁表面上への媒体のかかる集積が妨げられるように、媒体は主に径方向内方へノズルによって分配される。

本発明の好適形態によれば、第１排気通路は、お互いから距離を置いて位置する２つの壁素子によって前記中心軸線に関して軸線方向において、及び外側壁素子と内側壁素子によって前記中心軸線に関して或る径方向において境界づけられており、それによって、ノズルは、軸線方向壁素子と径方向内方壁素子の各々に向かって少なくとも一方向に、媒体を供給するようにされるのであり、径方向外側壁素子に向かって任意の方向に供給するようにされるのではない。ノズル開口部の適当な分布は、媒体が軸線方向の壁素子と径方向内方の壁素子に対して実質上均等に供給されることを可能ならしめる。また、径方向外方の壁素子は、供給される液体媒体が湾曲した排気通路内で遠心力によって径方向外方へ導かれる時に、媒体の対応する量を受け入れることがある。有利には、ノズルは、径方向内側の壁素子よりも径方向外側の壁素子に近い位置で第１排気通路内に取り付けられる。媒体は螺旋状排気通路内に多少とも径方向内方に供給されるので、それによって、ノズル開口部と、排気通路の内側表面上のそれらの所期の液体接触区域との間の距離は増す。この距離を増すことは、供給される媒体の量の大部分が、それが排気通路の内側表面に到達する前に、排気流によって連行されそして排気流内で蒸発させられることを可能ならしめる。
以下、添付図面を見ながら、本発明の実施例について説明する。

図１はディーゼル機関１の形式の燃焼機関を示す。ディーゼル機関１は、例えば、重車輌に動力供給することを意図することができる。ディーゼル機関１のシリンダから出る排気ガスは排気マニホルド２を経て排気ライン３へ導かれる。この場合、排気ライン３はＳＣＲ（選択的触媒還元）として既知の方法に従って触媒式排気浄化を行なう装置を備えている。この方法は、尿素溶液がディーゼル機関の排気ライン３内の排気ガスに添加されることを必要とする。尿素溶液はタンク４内に蓄えられて、排気ライン３へライン５を経て導かれる。適当なソフトウエアを有するコンピュータユニットとすることができる制御ユニット６が尿素溶液の供給を制御する。この尿素溶液はポンプ７を作動させることによって排気ライン３へ導かれる。制御ユニット６は、排気ガスの窒素酸化物含量の最適還元のために添加される必要のある尿素溶液の量を計算するために、現在の燃料消費及び排気ガスの温度に関する情報を使用することができる。供給される尿素溶液は、それが蒸発してアンモニアに変換するように、排気ライン３内の排気ガスによって加熱されることが意図される。その後、アンモニアと排気ガスの混合物は排気ライン３を通して触媒８へ導かれ、その触媒内で化学反応が起こる。そこで排気ガス中の窒素酸化物の窒素はアンモニア中の窒素と反応し、その結果、窒素ガスが作られる。窒素酸化物の酸素は、アンモニア中の水素と反応し、その結果、水が形成される。こうして、排気ガス中の窒素酸化物は触媒８内で窒素ガスと水蒸気に還元され、これらは周囲空気中へ導き出される。

図２は尿素溶液を排気ライン３へ供給する装置を示す。尿素溶液を運ぶ予定のライン５は、この場合排気ライン３の壁内の開口部を通って延びる。ライン５は湾曲端部をもち、この端部に噴霧ノズル９が留められている。排気ライン３よりも細い管状素子１０ａは、排気ライン３内の実質上中心部分に適当な留め手段１１によって取り付けられる。排気ガスは排気ライン３内で矢印方向に流れる。管状素子１０ａは内側壁表面１０ａ′を有し、この表面は排気ガス用の第１通路１２を画成する。第１排気通路１２は入口１２′と出口１２″間に延在する。

この場合、尿素溶液は噴霧ノズル９によって第１排気通路１２内に、この通路の入口１２′の近くで噴霧される。こうして、添加された尿素溶液は、第１排気通路１２の実質上全体を通して排気流によって搬送されるだろう。管状素子１０ａは排気ライン３より細いので、第２排気通路１３は、管状素子１０ａの外側近くに径方向に設置される。第２排気通路１３は管状素子１０ａの外側壁表面１０ａ″と排気ライン３の内側壁表面の間に径方向延長部を有する。かくして、排気ライン３内の排気ガスは、第１排気通路１２と第２排気通路１３を通して平行に流れるだろう。

管状素子の外側壁表面１０ａ″はそれ故、第２排気通路１３を通って流れる排気ガスと接触する。かくして、管状素子の外側壁表面１０ａ″は、排気ガスの温度に実質上一致する温度を維持するだろう。管状素子１０ａは、有利には、比較的薄い壁をもち、そして有利には、良熱伝導特性を有する材料で作られる。従って、外側と内側の壁表面間に温度差があるとき、熱は外側壁表面１０ａ″から内側壁表面１０ａ′へ迅速に伝達される。かかる温度差は、尿素溶液が内側壁表面１０ａ′上で蒸発するとき、一時的に生じることがある。というのは、この蒸発プロセスは多量の熱エネルギーを消耗するからである。それにも拘わらず、第２排気通路１３からの熱供給は、内側壁表面１０ａ′を尿素溶液の蒸発点を超える温度に維持する。

排気ガスが排気ガスライン３を通って流れるとき、尿素溶液は、噴霧ノズル９を経て管状素子１０ａ内の第１排気通路１２内へ制御ユニット６によって計算された適用量が噴霧される。尿素溶液は、通常の状態で排気ガスの温度よりも低いが、環境１４の温度よりも高い蒸発点を有する。噴霧ノズル９によって微細に分割された尿素溶液は、第１排気通路１２を貫流する排気ガスと混ざる。熱い排気ガスは、微細に分割された尿素溶液を、それが蒸発してアンモニアを形成するように、加熱する。しかし、若干の液体尿素溶液は、それが内側壁表面１０ａ′に到達する前には、排気ガスによって蒸発させられない。内側壁表面１０ａ′は、尿素溶液の蒸発点より高い温度を維持する。それ故、内側壁表面１０ａ′に到達する尿素溶液は、それが蒸発するまで、加熱される。適切に寸法決めされた管状素子１０ａは、第１排気通路１２内に供給された実質上すべての尿素溶液が蒸発しそして第１排気通路１２内でアンモニアを形成できるようにする。管状素子１０ａは、例えば、８０乃至１００ｍｍの直径を有する１００乃至２００ｍｍ長さにすることができるが、その寸法は、また、排気ライン３の寸法に従って適用されなければならない。

図３は、排気ライン３に尿素溶液を供給するための代替装置を示す。この装置は、次の点で、即ち、ここに示された管状素子１０ｂは内側壁表面１０ｂ′をもち、この壁表面は複数の環状凹所１５を含み、これらの凹所は、第１排気通路１２を通る排気ガスの流れ方向と実質上直角をなす方向に延びているという点で、図２の装置とは異なっている。しかし、環状素子１０ｂは平坦な外側壁表面１０ｂ″を有する。内即壁表面１０ｂ′に到達する尿素溶液は、尿素溶液が蒸発するまで、前記凹所１５内に蓄積するだろう。かかる凹所１５は、排気ガスが蒸発する前に尿素溶液が第１排気通路１２を通りかつ出口１２″を通って出る排気ガス流によって搬送されるあらゆる確実性を阻止する。この場合、管状素子１０ｂは、平坦な内側壁表面１０ａ″を有する管状素子１０ａと比べて縮小した長さを有することがある。

図４は排気ライン３へ尿素溶液を供給するための別の装置を示す。この場合、排気ライン３の一体部分を構成する管状素子１０ｃが使用される。管状素子１０ｃの形状と寸法は排気ライン３のそれらに一致する。熱絶縁材料１６は、管状素子１０ｃの外側壁表面１０ｃ″の外周に付与される。また、排気ライン３の他の部分は、熱絶縁材料を全体的に又は部分的に備えることができる。熱絶縁材料１６は、管状素子の内側壁表面１０ｃ′が、通常、尿素溶液の蒸発点より確かに低い温度にある周囲空気によって冷やされるのを防止する。絶縁材料１６の適切な選択及び適切な厚さは、管状素子の内側壁表面１０ｃ′上の環境１４の冷却作用が実質上除かれることを可能にする。この場合、管状素子１０ｃは、排気ガスライン３内のすべての排気ガスが貫流するガス通路１２を構成する。排気ガスは管状素子１０ｃの内側壁表面１０ｃ′を加熱する。絶縁材料１６は実質上、環境１４への熱損失を排除するので、内側壁表面１０ｃ′は、尿素溶液の蒸発点に少なくとも一致する温度を維持することができる。ディーゼル機関１が作動されるとき、尿素溶液は入口１２′に近い第１排気通路１２内へ噴霧される。排気ガスは微細に分割された尿素溶液を加熱して、その溶液を蒸発させて、アンモニアを形成するようになす。内側壁表面１０ｃ′に到達する尿素溶液は、内側壁表面１０ｃ′によって、それが蒸発するまで、加熱される。管状素子１０ｃの長さは、供給される実質上すべての尿素が管状素子１０ｃ内で蒸発するようなものとなす。

図５は、ディーゼル動力供給される車輌用の排気システムに適用されるようにされた消音器・排気浄化器組合せ体の形をなすコンテナ１７を示す。このコンテナ１７は、実質上丸い円筒形をなす外側ハウジング１８を含む。ハウジング１８は、入口１９と出口２０が排気ガス用に設けられている個所を除いて、閉鎖された外側壁面を構成している。円管２１がハウジング１８内に配置されている。パイプ２１の長さは、それがハウジングの第１端壁１８ａから、ハウジングの第２端壁１８ｂを含むモジュール２２まで延びるようなものとする。コンテナ装置１７は入口１９から出口２０まで延在する排気ライン３を含む。この排気ラインは、入口１９の後ろに第１排気ラインセクション３ａを含み、このセクションはパイプ２１の外側をめぐって、入口１９からモジュール２２まで実質上真っ直ぐな範囲を有する。粒子用フィルタ２３が第１排気ラインセクション３ａ内に配置されている。排気ガスが粒子用フィルタ２３を通過するとき、排気ガス中の煤煙粒子が粒子用フィルタ２３内に捕捉され、そしてその後、その中で燃やされる。

煤煙粒子を除去した排気ガスは、その後、壁素子２４を含むモジュール２２内へ導かれる。壁素子２４の壁表面は、中心軸線ｃの回りに延びる第２の排気ラインセクション３ｂを画成する。螺旋状の第２排気ラインセクションの横の範囲は、第２端壁１８ｂと、モジュール２２の壁素子２５によって境界づけられている。螺旋状素子２４と壁素子２５は、両側で排気ガスと接触している壁面を有するが、端壁１８ｂの外側壁表面は周囲空気１４と接触している。追加の壁素子１０ｄは螺旋状排気ラインセクション３ｂの一部に配置されている。この追加の壁素子１０ｄは、螺旋状排気ライン３ｂのその部分を第１のガス通路１２と第２ガス通路１３に分割している。第１排気通路１２は、追加の壁素子１０ｄによって横方向に境界づけられている。この追加の壁素子１０ｄは、排気ガスによって両側を取り囲まれている壁表面を有する。第１排気通路１２はそれ故、排気ガスによって両側を取り囲まれている壁表面を有する壁素子２５、１０ｄによって前記中心軸線ｃに関して軸線方向に境界づけされるだろう。第１排気通路１２は、螺旋状壁素子２４ｉの径方向内側部分と螺旋状壁素子２４ｕの径方向外側部分とによって前記中心軸線ｃに関して径方向において境界づけされる。従って、これらの素子もまた、排気ガスによって両側を取り囲まれる（図７を参照）。

尿素溶液は噴霧ノズル９によって、第１排気通路１２内へ、後者の入口１２′の近くで噴霧される（図６参照）。それ故、添加された尿素溶液は、第１排気通路１２内の排気ガスと混合する。第１排気通路１２は壁素子２４ｉ、２４ｕ、２５、１０ｄの内側壁表面２４ｉ′、２４ｕ′、２５′、１０ｄ′によって境界づけされ、これらは周囲の排気ガスによって加熱された外側壁表面２４ｉ″，２４ｕ″，２５″、１０ｄ″を有する。外側壁表面は壁素子２４ｉ、２４ｕ、２５、１０ｄの表面を意味し、これらは、内側壁表面２４ｉ′、２４ｕ′、２５′、１０ｄ′の反対側に位置している。排気ガス流によって第１排気通路１２内へ運ばれる供給された尿素溶液の部分は、排気ガスによって加熱されて、蒸発してアンモニアに変換するようになる。内側壁表面２４ｉ′、２４ｕ′、２５′、１０ｄ′に到達する尿素溶液の一部は、内側壁表面２４ｉ′、２４ｕ′、２５′、１０ｄ′によって加熱され、これらの内側壁表面は周囲の排気ガスから熱を供給される。従って、内側壁表面２４ｉ′、２４ｕ′、２５′、１０ｄ′は、尿素溶液の蒸発点を超える温度を与えられる。内側壁表面２４ｉ′、２４ｕ′、２５′、１０ｄ′に到達する尿素溶液はそれ故、実質上常に蒸発して、アンモニアに変換するだろう。

しかし、螺旋状排気通路１２内へ供給された尿素溶液は、遠心力によって少なくとも部分的に径方向外方へ飛ばされ、その結果、供給された尿素溶液の比較的大きな割合が螺旋状素子の径方向外方部分２４ｕの外側壁表面２４ｕ′に到達することがあるという危険性がある。もし大量の尿素溶液が比較的限定された表面に到達すれば、その表面の温度は、尿素溶液が十分迅速に蒸発しないレベルまで下がることがある。これは結晶形成の危険性を伴う。限定された表面上へこのように尿素溶液が蓄積するのを妨げるために、特別に設計されたノズル９が使用される。このノズル９は、図８乃至１０に別々に示されている。ノズル９は８個の径方向開口部２６ａ‐ｈをもち、これらの開口部は第１排気通路１２内で８個の異なった方向２７ａ‐ｈに尿素溶液を噴霧する。ノズル９は図９に示す第１列の４つの開口部２６ａ‐ｄと、図１０に示す第２列の４つの開口部２６ｅ‐２６ｈとを有する。２つのノズルの開口部２６ａ，ｅは、尿素溶液が追加の壁素子１０ｄの内側表面１０ｄ′に向かって方向２７ａ，ｅに噴霧されるように、指向される。４つのノズル開口部２６ｂ，ｃ，ｆ，ｇは、尿素溶液が螺旋素子の径方向内方部分の内側表面２４ｉ′に向かって方向２７ｂ，ｃ，ｆ，ｇに噴霧されるように、指向される。２つのノズル開口部２６ｄ，ｈは、尿素溶液が壁素子２５の内側壁表面２５′に向かって方向２７ｄ，ｈに噴霧されるように、指向される。しかし、ノズル開口部２６ａ‐２６ｈのいずれも、尿素溶液が螺旋素子の径方向外方部分２４ｕ向かって噴霧されるようには、指向されない。方向２７ａ‐ｈは、排気流によって連行されない尿素溶液の一部が、実質上均等に分布して、これらの内側表面２４ｉ′、２５′、１０ｄ′に到達するように、選択される。ノズル９は螺旋素子の径方向外方部分２４ｕに向かって指向される開口部を持たないけれども、供給される若干の尿素溶液は、それにもかかわらず、遠心力の結果としてその内側表面２４ｕ′に到達することがある。

図９、図１０は、上述の２列の開口部２６ａ‐ｈ間の適切な角度間隔の例を示す。開口部２６ａ‐ｈは、ここでは、１８０°の角度間隔に亘って分布している。かかるノズル９は実質上最適分布で内側壁表面２４ｉ′、２４ｕ′、２５′、１０ｄ′に達する尿素溶液の一部を提示している。それ故、尿素溶液は特定表面内に蓄積することが妨げられ、従って、第１排気通路１２の壁表面に到達する尿素溶液は、比較的迅速に蒸発するだろう。それにもかかわらず、できるだけ小さい割合の供給される尿素溶液が第１排気通路１２の内側壁表面２４ｉ′、２４ｕ′、２５′、１０ｄ′に到達すべきであるというのが望ましい。第１排気通路１２は２つの壁素子１０ｄ、２５間に軸線方向範囲を有する。ノズル９は２つの壁素子１０ｄ、２５間の実質上中途に位置している。壁素子１０ｄに向かうノズル９の噴霧方向２７ａ，ｅと、壁素子２５に向かうノズル９の噴霧方向２７ｄ．ｈは、一致する角度を示す。従って、尿素溶液は壁素子１０ｄ、２５に実質上同様に到達するだろう。第１の排気通路１２は螺旋状素子２４ｉの径方向内方部分と螺旋状素子２４ｕの径方向外方部分の間に径方向範囲を有する。ノズル９は、螺旋状素子２４ｉの径方向内方部分より螺旋状素子２４ｕの径方向外方部分に近い位置にある。従って、ノズル９の複数の開口部と、第１排気ガス通路１２の内側壁表面１０ｄ′、２４ｉ′、２５′上の夫々の液体接触領域との間の距離は増す。この距離の増大は、供給される尿素溶液の量のより大きな割合が排気流によって搬送され、そしてそれが内側表面１０ｄ′、２４ｉ′、２５′に到達する前に、蒸発させられるようになす。尿素溶液は、指定された方向２７ａ‐２７ｈに実質上径方向内方へ供給されるに過ぎずそしてノズル９は前述の如く、第１排気通路１２内で径方向外側位置に位置しているので、供給されるすべての尿素溶液は、それが第１排気通路の出口１２″を通って流出する前に、確実に蒸発して、アンモニアに変換するだろう。

従って、第２排気ラインセクション３ｂ内の排気ガスは、この場合第１排気通路１２と第２排気通路１３を平行に通って流れる。この平行な排気は第１排気通路の出口１２″にあるユニットを流れる。排気ガスとアンモニアの混合物は、それがモジュール２２内の中心位置に到達するまで、螺旋状排気ライン３ｂ内で径方向内方へ導かれる。ここで、それはモジュール２２から第３の排気ラインセクション３ｃへ導き出され、このセクションはパイプ２１内に実質上直線の範囲を有する。第３の排気ラインセクション３ｃは触媒８を入れている。アンモニアと排気ガスの混合物が触媒８を通して導かれるとき、排気ガス中内の窒素酸化物の窒素がアンモニア中の窒素と反応し、その結果、窒素ガスが形成される。窒素酸化物の酸素はアンモニア中の水素と反応し、その結果、水が形成される。従って、排気ガス中の窒素酸化物は、それらが出口２０を経てコンテナ１７から導き出される前に、触媒８内で窒素ガスと水蒸気に還元される。
本発明は、図示例に限定されることなく、特許請求の範囲の記載内で自由に変更することができる。

ＳＣＲとして既知の方法に従った触媒型排気浄化装置を含む排気ラインを有するディーゼル機関を示す。 本発明の第１実施例による装置を示す。 本発明の第２実施例による装置を示す。 本発明の第３実施例による装置を示す。 本発明の第４実施例による装置を示す。 図５の平面Ａ‐Ａに沿った横断面を示す。 尿素溶液を供給するノズルを有する排気通路を通した断面を示す。 図７のノズルを更に詳細に示す。 平面Ｂ‐Ｂに沿う図８のノズルの横断面を示す。 平面Ｃ‐Ｃに沿う図８のノズルの横断面を示す。

１ ディーゼル機関
２ 排気マニホルド
３ 排気ライン
６ 制御ユニット
８ 触媒
９ 噴霧ノズル
１０ａ， ｂ， ｃ 管状素子
１２ 第１排気通路
１３ 第２排気通路
１７ コンテナ
１８ ハウジング
２２ モジュール
２４ 螺旋状素子
２４ｉ′、２４ｕ′、２５′、１０ｄ′ 内側壁表面
２４ｉ″，２４ｕ″，２５″、１０ｄ″ 外側壁表面

Claims (9)

1. 燃焼機関（１）の排気ライン（３）に液体媒体を供給するための装置であって、
   素子（１０ｄ）の少なくとも第１壁表面（１０ｄ′）によって画成される第１排気通路（１２）と、前記液体媒体を前記第１排気通路（１２）へ供給するようにされる投与装置（９）と、
   前記液体媒体が第１排気通路（１２）内に供給される時、前記第１壁表面が前記液体媒体の蒸発点よりも高い温度になるように前記第１壁表面（１０ｄ′）の加熱度を維持するようになされた手段とを含み、
   前記手段が、前記第１壁表面（１０ｄ′）に熱を供給する熱源（１３）を含み、
   前記熱源が、前記第１壁表面（１０ｄ′）の近くに位置する第２壁表面（１０ｄ″）によって境界づけられている構成の前記装置において、
   前記素子が、螺旋状排気ライン（３ｂ）内に配設された壁素子（１０ｄ）であり、該壁素子が、前記排気ライン（３ｂ）の一部を前記第１排気通路（１２）と第２排気通路（１３）に分割していることを特徴とする燃焼機関の排気ラインに液体媒体を供給するための装置。
2. 前記投与装置が噴霧ノズル（９）を含み、この噴霧ノズルによって、前記液体媒体が前記第１排気通路（１２）内に噴霧されることを特徴とする請求項１に記載された燃焼機関の排気ラインに前記液体媒体を供給するための装置。
3. 前記液体媒体が尿素溶液であり、前記排気ライン（３，３ｃ）に触媒（８）が収容されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された燃焼機関の排気ラインに液体媒体を供給するための装置。
4. 前記素子の内側壁表面（１０ｄ′）が、非平坦表面（１５）を有する少なくとも１つの領域を含むことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載された燃焼機関の排気ラインに液体媒体を供給するための装置。
5. 前記素子の内側壁表面が、少なくとも１つの凹所（１５）を含み、この凹所は、前記第１排気通路（１２）内の排気ガスの流れ方向に対して実質上直角をなす方向に或る範囲を有することを特徴とする請求項４に記載された燃焼機関の排気ラインに液体媒体を供給するための装置。
6. 前記投与装置が噴霧ノズル（９）であり、該噴霧ノズル（９）が、複数の径方向開口部（２６ａ‐２６ｈ）を含み、これらの開口部が、前記第１排気通路（１２）内の排気ガスの流れの主方向に対して実質上直角方向に前記第１排気通路（１２）の前記液体媒体を導くことを特徴とする請求項２に記載された燃焼機関の排気ラインに液体媒体を供給するための装置。
7. 前記投与装置が、複数の径方向開口部（２６ａ‐２６ｈ）を含む噴霧ノズル（９）であり、該噴霧ノズル（９）が、中心軸線（ｃ）の周囲を巡って延在する螺旋状排気ライン（３ｂ）の一部内に位置する湾曲した前記第１排気通路（１２）内に配置され、
   湾曲した前記第１排気通路（１２）内で、主として前記中心軸線（ｃ）に向かって径方向内方へ前記液体媒体を導く方向（２７ａ‐２７ｈ）に、前記液体媒体が供給されるように、前記開口部（２６ａ‐２６ｈ）の位置決めがなされていることを特徴とする請求項６に記載された燃焼機関の排気ラインに液体媒体を供給するための装置。
8. 前記第１排気通路（１２）は、互いに或る距離をおいて位置する２つの壁素子（２５，１０ｄ）によって前記中心軸線（ｃ）に関して軸線方向において、かつ外方壁素子（２４ｕ）と内方壁素子（２４ｉ）によって前記中心軸線（ｃ）に関して径方向において境界づけされ、それによって、前記噴霧ノズル（９）は、軸線方向壁素子（２５，１０ｄ）と内方の径方向壁素子（２４ｉ）の各々に向かって少なくとも一方向（２７ａ‐２７ｈ）に前記液体媒体を供給するようになされるが、その供給は外方の前記径方向壁素子（２４ｕ）に向かう方向ではないことを特徴とする請求項７に記載された燃焼機関の排気ラインに液体媒体を供給するための装置。
9. 前記噴霧ノズルは、径方向内方の壁素子（２４ｉ）よりも径方向外方の前記壁素子（２４ｕ）に近い位置で、前記第１排気通路（１２）内に配設されていることを特徴とする請求項８に記載された燃焼機関の排気ラインに液体媒体を供給するための装置。

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