(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
選択式触媒のために内燃機関の排気流（９）中に尿素溶液を噴射する配量システムのコンポーネントキャリア（２０）であって、
前記コンポーネントキャリア（２０）がベースプレートを有し、
前記配量システムが、尿素溶液を送り出すためのポンプ（３）と、圧縮空気を利用して尿素溶液を排気流（９）中に噴射できるようにするための少なくとも一つのノズル（５）と、尿素溶液ライン（２）とを有していて、前記尿素溶液ライン（２）を介して尿素溶液を取出し可能な尿素溶液タンク（１）と圧縮空気供給部（６）とに接続されており、
前記ポンプ（３）と前記尿素溶液ライン（２）が前記ベースプレートと熱接触状態で前記ベースプレート上に組み付けられ、
前記ベースプレートが、内燃機関のクーラント回路との熱接触部を形成するための少なくとも一つの接触ゾーン（２１，２２）を有することによって、前記コンポーネントキャリア（２０）が、ヒートシンクを形成して、かつ加熱されることで、前記ベースプレート上に組み付けられた前記ポンプ（３）と前記尿素溶液ライン（２）の加熱を行う、コンポーネントキャリア（２０）。
【請求項２】
前記配量システムがまた、前記圧縮空気供給部（６）に繋がる圧縮空気ラインに設けられた比例空気弁（７）と、前記ポンプ（３）の圧力側と前記比例空気弁（７）下流側の圧縮空気供給系統との間に設けられた逆止弁（１４）と、前記ノズル（５）への取廻し用のコネクタ（５１，５２）とを有することを特徴とする、請求項１に記載のコンポーネントキャリア（２０）。
【請求項３】
前記接触ゾーン（２１，２２）が、内部に前記コンポーネントキャリア（２０）を加熱する加熱ライン（３１，３２）を挿入した少なくとも一つの凹部からなり、その際、温度を高められた流体が前記加熱ラインに通されることを特徴とする、請求項１又は２に記載のコンポーネントキャリア（２０）。
【請求項４】
前記凹部が、前記ベースプレートの外表面に配置された複数の溝（２１，２２）から形成されることを特徴とする、請求項３に記載のコンポーネントキャリア（２０）。
【請求項５】
前記ベースプレートが、金属製または合金製であるか、アルミニウムシートにより被覆されたプラスチック板であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のコンポーネントキャリア（２０）。
【請求項６】
前記ベースプレートが、前記コンポーネントキャリア（２０）の長手方向に延伸された金属板からなり、その際、前記コンポーネントキャリア（２０）の長手方向に、前記複数の溝（２１，２２）が延びていることを特徴とする、請求項４に記載のコンポーネントキャリア（２０）。
【請求項７】
前記加熱ライン（３１，３２）が、内燃機関のクーラントホースであることを特徴とする、請求項３〜６のいずれか一項に記載のコンポーネントキャリア（２０）。
【請求項８】
前記加熱ライン（３１，３２）が、前記凹部に挟み付けられて固定されていることを特徴とする、請求項３に記載のコンポーネントキャリア（２０）。
【請求項９】
選択式触媒還元のために内燃機関の排気流（９）中に尿素溶液を噴射するための配量システムであって、尿素溶液を送り出すためのポンプ（３）と、圧縮空気を利用して尿素溶液を排気流（９）中に噴射できるようにするための少なくとも一つのノズル（５）と、尿素溶液ライン（２）とを有していて、前記尿素溶液ライン（２）を介して尿素溶液を取出し可能な尿素溶液タンク（１）と圧縮空気供給部（６）とに接続されている、配量システムにおいて、
配量システムが、請求項１〜８のいずれか一項に記載のコンポーネントキャリア（２０）を有し、その際、前記ポンプ（３）と前記尿素溶液ライン（２）が前記コンポーネントキャリア（２０）のベースプレートとの熱接触状態におかれて前記ベースプレート上に組み付けられ、前記ベースプレートが内燃機関のクーラント回路と熱接触状態にあることを特徴とする、配量システム。
【請求項１０】
前記配量システムがまた、前記圧縮空気供給部（６）に繋がる圧縮空気ラインに設けられた比例空気弁（７）と、前記ポンプ（３）の圧力側と前記比例空気弁（７）下流側の圧縮空気供給系統との間に設けられた逆止弁（１４）と、前記ノズル（５）への取廻し用のコネクタ（５１，５２）とを有することを特徴とする、請求項９に記載の配量システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気流中に選択式触媒還元の目的で尿素溶液を噴射する配量システムのコンポーネントキャリアであって、配量システムが尿素溶液を取出し可能な尿素溶液タンクに接続されており、配量システムが圧縮空気供給系統に接続されており、配量システムが尿素溶液を送り出すためのポンプを有しており、さらに配量システムが圧縮空気を利用して尿素溶液を排気流中に噴射できるようにするための少なくとも一つのノズルを有している、配量システムのコンポーネントキャリアに関する。
【背景技術】
【０００２】
ディーゼル内燃機関から排出される窒素酸化物を低減するためには、いわゆるＳＣＲ触媒が導入される。そのために、配量装置を使用して還元剤が排気系統の内部に噴射されるようになっている。還元剤としては、アンモニアが利用される。
【０００３】
アンモニアを車内に携行することは、保安上問題があるために、尿素は、尿素含有率が通常は３２．５％である水溶液、特にＤＩＮ７００７０規格の水溶液として使用される。排気中の尿素は、温度が摂氏１５０°を上回ると、ガス状のアンモニアとＣＯ２とに分解される。尿素分解パラメータは、実質的に時間（気化時間および還元時間）、温度、および噴射される尿素溶液の液滴サイズである。このＳＣＲ触媒の内部では、選択式触媒還元方式（selective catalytic reduction：ＳＣＲ）により、窒素酸化物の排出量が約９０％低減されるようになっている。使用されるＤＩＮ７００７０規格の尿素溶液は、いわゆるアドブルー（AdBlue）とも呼ばれている。
【０００４】
尿素溶液は、配量システムを利用して配量されて排気流中に噴射され、ＳＣＲ触媒内に所望の化学反応をもたらすようになっている。その際には窒素酸化物が窒素と水蒸気とに変換される。
【０００５】
尿素溶液は、−１１℃で凍結する。温度がこれを下回るときにも、排気中にアドブルーなどの尿素溶液を噴射するための配量システムの動作を保証するためには、システムコンポーネントの加熱が必要である。そのためには、電気抵抗式の発熱体が導入される。
【０００６】
そこでは、加熱のために電気エネルギを必要とする点が短所である。それ以外にも、複数のさまざまなコンポーネントを、相応に多数の電気発熱体を用いて加熱する必要上、配量システムが極めて複雑でコスト高となる点も、短所である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、システムコンポーネントの加熱が可能であると同時に、システムのエンジニアリングコストが低減される上に、配量システムが簡単な構造を有している、配量システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この課題は、本発明により、請求項１に記載の配量システムのコンポーネントキャリアによるほかにも、請求項９に記載の尿素溶液を噴射するための配量システムによっても解決される。本発明の有利な構成形態は、従属クレームに提示される。
【０００９】
内燃機関の排気流中に選択式触媒還元の目的で尿素溶液を噴射するための配量システムのコンポーネントキャリアであって、前記コンポーネントキャリアがベースプレートを有し、前記配量システムが、尿素溶液を送り出すためのポンプと、圧縮空気を利用して尿素溶液を排気流中に噴射できるようにするための少なくとも一つのノズルと、尿素溶液ラインとを有していて、前記尿素溶液ラインを介して尿素溶液を取出し可能な尿素溶液タンクと圧縮空気供給部とに接続されており、前記ポンプと前記尿素溶液ラインが前記ベースプレートと熱接触状態で前記ベースプレート上に組み付けられ、前記ベースプレートが、内燃機関のクーラント回路との熱接触部を形成するための少なくとも一つの接触ゾーンを有することによって、前記コンポーネントキャリアが、ヒートシンクを形成して、かつ加熱されることで、前記ベースプレート上に組み付けられた前記ポンプと前記尿素溶液ラインの加熱を行う。
【００１０】
前記配量システムがまた、前記圧縮空気供給部に繋がる圧縮空気ラインに設けられた比例空気弁と、前記ポンプの圧力側と前記比例空気弁下流側の圧縮空気供給系統との間に設けられた逆止弁と、前記ノズルへの取廻し用のコネクタとを有しているとよい。
【００１１】
内燃機関の排気流中に選択式触媒還元の目的で尿素溶液を噴射するための配量システムであって、尿素溶液を送り出すためのポンプと、圧縮空気を利用して尿素溶液を排気流中に噴射できるようにするための少なくとも一つのノズルと、尿素溶液ラインとを有していて、尿素溶液ラインを介して尿素溶液を取出し可能な尿素溶液タンクと圧縮空気供給部とに接続されている、配量システムにおいて、配量システムが本発明にしたがったコンポーネントキャリアを有し、その際、前記ポンプと前記尿素溶液ラインが前記コンポーネントキャリアのベースプレートとの熱接触状態におかれて前記ベースプレート上に組み付けられ、前記ベースプレートが内燃機関のクーラント回路と熱接触状態にある。
【００１３】
ここで熱接触とは、熱の伝達を可能にする伝熱性の接触部がもたらされることを意味している。したがってコンポーネントキャリアは、内燃機関のクーラント回路に伝熱方式により結合されることになり、その結果内燃機関の廃熱が、そのクーラントを介してコンポーネントキャリアに伝達され、さらにコンポーネントキャリアを介して配量システムの各種コンポーネントに伝達されることによって、これらのコンポーネントの加熱は、内燃機関の廃熱を利用して行われることになる。したがってコンポーネントキャリアは、内燃機関のクーラント回路内の一種のヒートシンクを形成する。
【００１４】
コンポーネントがコンポーネントキャリア上に組付け可能である／組み付けられているとは、これらのコンポーネントが、コンポーネントキャリアに対して特定の相対位置に、たとえばコンポーネントキャリアの鉛直方向上側に配置されることだけに限定されるのではなく、むしろ、これらのコンポーネントは、コンポーネントキャリアに対して任意の相対位置でこれに組付け可能であり／組み付けられており、コンポーネントキャリアからこれらのコンポーネントへの、またはその逆への熱伝達が可能であることを意味している。したがってフィードポンプの廃熱を、コンポーネントキャリアを介して別のコンポーネントに伝達する可能性も存在する。
【００１５】
これにより、選択式触媒還元の目的で内燃機関の排気流中に尿素溶液を噴射するための配量システムの各コンポーネントを簡単に配置して加熱することが可能となる、特に配量システムのプリアッセンブリを行うことが可能となるために、配量システムを、コンポーネントキャリア上に組み付けた完成モジュールとして、組み付けることが可能となる。
【００１６】
コンポーネントキャリアの接触ゾーンは、内部にコンポーネントキャリアを加熱する一つのラインを挿入可能な／ラインが挿入された、少なくとも一つの凹部および／または受け部からなり、コンポーネントキャリアが一種のヒートシンクを形成可能である／形成するように、さらに高温の流体がこのラインに通されるようにすると好適である。
【００１７】
コンポーネントキャリアが、内部にさらに高温の流体が通される複数のラインを挿入可能である／ラインが挿入された、外側に配置される複数の溝および／または受け部を有していると好適である。
【００１８】
上述の一つまたは複数のラインは、内燃機関のクーラントラインおよび／またはクーラントホースであると非常に好ましい。
したがって配量システムの各コンポーネントの加熱は、挟み付けて固定される複数のクーラントホースを介して行われるようにすることが好ましい。
【００１９】
それにより、配量システムの各コンポーネントを加熱するために、有利なことにも内燃機関の廃熱を簡単に利用できることになる。あるいはその代わりに、もしくはそれに追加して、コンポーネントキャリアを介して熱伝達が行われることによって、尿素溶液を通す構成部品やコンポーネントを加熱するために、ポンプや比例制御弁などのシステムコンポーネントの廃熱を利用することも可能となる。
【００２０】
コンポーネントキャリアが、伝熱特性に優れた金属または合金製、特にアルミニウムまたはアルミニウム合金製である、および／または、コンポーネントキャリアは、伝熱性のコーティングが備えられた、特にアルミニウムシートにより被覆されたベースプレート、特にプラスチック板からなると、非常に好ましい。
【００２１】
コンポーネントキャリアが、長手方向に延伸された金属板からなり、大きな接触ゾーンが形成されるように、この板の長手方向に沿って、一つまたは複数の溝および／または受け部が延びるようにすると好適である。
【００２２】
コンポーネントキャリア用に、伝熱特性に優れた材料の適切な材料選択を行うこと、さらに、一つまたは複数の接触ゾーンの幾何形状を有利に構成することによって、加熱対象である各コンポーネントへの熱伝達を最適化することができる。
【００２３】
コンポーネントキャリアは、少なくとも接触ゾーンの領域、特に一つまたは複数の溝および／または受け部の領域に、高い熱伝達係数を有していると、非常に好ましい。
コンポーネントキャリアは、少なくとも接触ゾーンの領域、特に一つまたは複数の溝および／または受け部の領域に、高い熱伝導率を有していると好適である。
【００２４】
それにより、コンポーネントキャリアへの熱伝達を容易にするとともに最適化することができる。熱伝達を改善するために、コンタクトゲルまたはその類の添加剤が接触ゾーンに導入されるとよい。
【００２５】
それぞれのラインは、溝および／受け部に挟み付けて固定可能である／固定されていると好適である。それにより、ラインとコンポーネントキャリア間の伝熱式接続部をもたらすための、各ラインの組付けおよびはめ込み作業が容易になる。
【００２６】
コンポーネントキャリアが、これを対応する受け部に組み付けられるようにするために利用される、複数の組付け要素、特にダブテール型（鳩尾型）の要素、特に、減衰材料製、特にゴム製の組付け要素を有していると、非常に好ましい。
【００２７】
それにより、配量システムの組付け工程においては、コンポーネントキャリア、もしくは、コンポーネントキャリアと、これに予め組み付けられた各コンポーネントとからなる、構成部品プリアッセンブリを、簡単かつ急速に組み付けることが可能となる。配量システムは、尿素溶液タンクに、または尿素溶液タンク上に配置されると好適である。そのために尿素溶液タンクは、コンポーネントキャリアのそれぞれのダブテール型要素に押し込むことができる、これに対応したダブテール型の複数の溝を有している。コンポーネントキャリアに配置されるこれらの組付け要素を、ゴムまたはその類などの振動減衰材料製とすることで、振動が伝達されないようにして、ポンプとタンク間の振動の非連成化が実現されるようにすると好適である。
【００２８】
現在自動車に搭載されているシステムでは、圧縮空気および尿素が一つの混合室内で一緒にされてから、単純な穴あきタイプのノズルを利用して、排気中に噴射されるようになっている。その際には、混合室の上流側の空気流中への尿素の逆流を回避するために、空気質量流量が定常値に調整されるようになっている。それにより、尿素を通す領域と、尿素のない領域間に明確な境界が引かれ、混合系の内部における尿素の晶出を回避している。配量システムの領域内に尿素が入り込むことは、たとえそれが一時的に過ぎないとしても、回避しなければならない。なぜならば、そのような領域には、尿素水溶液が乾燥して、尿素が結晶化し、空気通路もしくは尿素通路を塞いでしまう怖れが生じるからである。
【００２９】
そこでは、尿素による晶出の結果としての閉塞傾向が短所である。そのような結晶は、液体尿素を使用して再び溶かすことができる。とはいえ、システムの少なくとも一時的な閉塞を回避するのは不可能となっている。
【００３０】
商用車は一般に、ブレーキ装置とならび、幾つかの補助的な空気圧機器のための、圧縮空気システムを有している。システムの空気圧は、多くの場合１０ｂａｒを上回っている。公知のシステムでは、商用車のこの圧縮空気システムの圧縮空気が、公知の配量システムによる尿素の飛散もしくは噴射にも利用されるようになっている。
【００３１】
しかしながらそこでは、配量システムが空気を連続消費する結果、内燃機関の燃料消費量が増大する点が短所となっている。同様に、尿素配量システムの形態をとる補助的な空気圧機器に対する空気供給系統の適合化が必要となる点も、短所である。そこでは特に、高出力型のコンプレッサが幾重にも必要である点が短所となっている。
【００３２】
排気流中に尿素溶液を注入ないしは噴射するための本発明にしたがった配量システムにおいては、好適にも、圧縮空気供給系統の空気圧が監視されて、要求に相応して閉ループ制御されるようになっている。選択式触媒還元の目的での、内燃機関の排気流中への、圧縮空気を利用した尿素溶液の噴射を制御する方法においては、尿素を飛散するために供給される圧縮空気量が、それぞれの運転点において、運転パラメータである排気温および排気質量流量に従属して開ループ制御されて、噴射される尿素溶液の液滴品質が、触媒作用にとり十分なものとなるように、それぞれに必要な最小空気量に低下されるようにすると、非常に有利である。
【００３３】
本発明にしたがった配量システムおよび尿素溶液の噴射を制御する方法においては、このように圧縮空気が、相応の調節弁を介して閉ループ制御されて供給されるようになっている。供給された空気量は、それぞれの運転点において、液滴品質が、触媒作用にとりぎりぎりで足りるところまで、低下される。これは、内燃機関のそれぞれの運転点において、配量空気量を運転パラメータに従属して適合化することにより行われる。そこでは運転パラメータとして、特に排気温および／または排気質量流量が検出されて、空気量の閉ループ制御に送られる、すなわち実内燃機関運転点に従属した空気量のトラッキングが逐次行われるようになっている。
【００３４】
ノズル内の空気量の低減は、液滴品質の悪化、具体的には液滴の大径化を意味している。最小限必要な液滴品質は、その時々の運転点が要求する触媒効率により決まる。圧縮空気量は、その時々の要求に応じて、必要最低限に低下される。それにより、自動車では内燃機関の燃料消費量が、明らかにそれと認められるほど低減されることになる。この空気弁は、比例制御弁であると好適である。比例制御弁を使用することにより、圧縮空気供給系統の空気量、具体的には排気流中に尿素溶液を噴射するために供給される空気量を、正確に閉ループ制御することが可能となる。この空気弁とノズルとの間に配置されるセンサは、圧縮空気システム内の空気弁の下流側の圧力を監視するために利用される圧力センサであると好適である。
【００３５】
非常に好ましい実施形態の一例において、配量システムは、内燃機関コントローラから排気質量流量の信号を受け取るようになっている。この内燃機関制御装置は、吸入空気質量流量と燃料質量流量から排気質量流量を計算して、排気質量流量信号として提供する。あるいはその代わりに、配量システムに、排気質量流量を測定するためのセンサを備えてもかまわない。配量システムは、その代わりに、またはそれに追加して、排気温を測定するためのセンサを有していると好適である。
【００３６】
この排気質量流量信号および／または排気温から、その時々の内燃機関運転点の関数として存在する運転パラメータである排気温および／または排気質量流量を検出して、配量システムの相応の制御エレクトロニクスによりこれを評価して、圧縮空気供給系統の圧力、および／または空気量、および／または開弁時期を、測定された運転パラメータに従属して閉ループ制御することが可能となる。
【００３７】
空気量の配量の適合化に影響を与えるパラメータは、特に次のパラメータである。
‐排気温
‐排気質量流量
‐尿素質量流量
‐必要触媒効率
‐触媒サイズ
‐尿素配量地点と触媒間の処理距離
【００３８】
このように本発明にしたがった配量システムにより、それぞれの個々の運転点において、その時々の周辺条件に依存して、空気量を最適化することが可能となる。
別の非常に好ましい実施形態においては、圧縮空気供給系統が一つの絞り弁を有している。絞り弁を配置することによって、圧縮空気システム内のノズルへの供給部の上流側の空気圧を相応に低下することが可能となる。
【００３９】
別の非常に好ましい実施形態においては、配量システムが、尿素溶液を送り出すための一つの配量ポンプを有している。特にそのような配量ポンプは、送り出される尿素質量流量に関して可制御式の配量ポンプであるとよく、それにより、この配量ポンプの相応の動作制御を通じて、その時々の運転点に対して尿素吐出し量を適合化することが可能となる。
【００４０】
尿素ラインと、圧縮空気供給系統のライン間に、一つの接続ラインが配設されて、この接続ラインに、一つの逆止弁が備えられると好適である。
配量工程の休止時に、空気供給が完全に断たれるようにするためには、尿素を高温領域から遠ざけることにより、沈着物の生成を回避することが必要となる。そうでない場合は、尿素が高温で分解して沈着物を生成して、閉塞を来たすことがある。尿素ラインと圧縮空気供給系統のライン間に、一つの圧縮空気ライン、すなわち一つの接続ラインを配設することにより、配量工程の休止時には、尿素ラインを圧縮空気により掃気することによって、そのような沈着物を阻止することができる。この接続ラインには、配量工程において空気弁の下流側に生じる空気圧を上回る開弁圧力を持つ逆止弁が挿入される。
【００４１】
この逆止弁は、配量モードにおいては、圧縮空気ラインの内圧が逆止弁の開弁圧力を下回るために、閉弁されている。尿素ラインを圧縮空気により掃気するためには、配量ポンプによる尿素の吐出しが停止されて、空気弁が短時間、圧力が逆止弁の開弁圧力を超えて上昇するまで、開弁される。圧縮空気ライン内で行われるこの絞りの結果、配量ライン内に圧力勾配が生じ、尿素は圧縮空気により排気系統に押し出される。それによりラインの掃気が行われる。空気を短時間衝撃的に吹き込むことにより、尿素は配量ノズルから外へと吹き飛ばされて、空気供給を完全に停止することができる。
【００４２】
配量システムには、一つの圧縮空気コンプレッサが備えられると好適である。配量システムの設置環境に、圧縮空気供給系統が一切備えられない場合、または圧縮空気の十分な供給が行われない場合は、そのような圧縮空気コンプレッサにより、配量システムのために必要な圧縮空気を用意することが可能となる。
【００４３】
配量システムには、一つまたは複数のセンサにより検出された測定値に従属して、空気弁、および／または絞り弁、および／または配量ポンプ、および／または圧縮空気コンプレッサを開ループ制御できるようにするために利用される、一つの制御装置が備えられると好適である。
【００４４】
配量システムの一つまたは複数のコンポーネントを、センサ測定値に従属して、すなわち実運転パラメータに従属して開ループ制御する、そのような制御装置が配設されることによって、配量システムの動作の最適化、具体的には空気の最適化を、非常に有利な形で実現することができる。したがってそのような制御装置により、尿素吐出し量および空気吐出し量を、選択式触媒還元の目的で、内燃機関および触媒の実運転パラメータに対して、最適な形で適合化すること、ひいては閉ループ制御を行うことが可能となる。
【００４５】
配量システムには、一つの尿素溶液タンクが備えられている。配量システム自体に尿素溶液タンクを備えることによって、既設尿素溶液タンクのない当該環境に配量システムを後付けすることが可能となる。好ましい実施形態の一例において、配量システムは一つの２流体型ノズルを有している。この２流体型ノズルは、外部混合型のノズルであると非常に好ましい。
【００４６】
本発明にしたがった、選択式触媒還元の目的での、内燃機関の排気流中への、圧縮空気を利用した尿素溶液の噴射または注入を制御する方法は、尿素溶液の噴射工程の中断時または終了時に、尿素溶液を通す各ラインが、圧縮空気を使用して尿素溶液から清浄化されるように構成されると好適である。
【００４７】
すなわち本発明にしたがった方法は、尿素溶液の吐出しの終了または中断が、圧縮空気の吐出しの終了または中断に先立つ時点に行われて、尿素溶液の吐出しの中断後または終了後に、尿素溶液を通す各部を圧縮空気により清浄化するために、圧縮空気が利用されるように構成されると好適である。それにより尿素は、特に配量システムの高温領域から遠ざけられることになる。そうでない場合は、尿素が高温で分解して沈着物を生成して、閉塞を来たすことがある。
【００４８】
尿素ラインを圧縮空気により掃気するためには、配量ポンプによる尿素の吐出しが停止され、空気制御弁が短時間、圧力が、尿素ラインと圧縮空気ライン間の接続ラインに設けられた逆止弁の開弁圧力を超えて上昇するまで、開弁される。その結果、配量ライン内に圧力勾配が生じるために、尿素は圧縮空気により排気系統に押し出されて、それにより尿素を通すラインの掃気が行われる。空気を短時間衝撃的に吹き込んだ後には、尿素が配量ノズルから外へと吹き飛ばされることになり、空気供給も同様に完全に停止することができる。
【００４９】
したがって尿素溶液の噴射の中断または終了は、配量ポンプを停止することにより行われるようにするとよい。
配量工程を再開する前にはまず、圧縮空気を、通常の配量空気供給量を上回る値に調整することで、尿素がノズル内に入る前に、ノズルが冷却されるようにすると有意である。
【００５０】
同様にシステム全体を停止する場合にも、尿素が各ラインから外へと吹き飛ばされるようにすると有利である。尿素は、摂氏−１１℃未満の温度で凍結する。その際には尿素溶液の体積が約１０％膨張する。その結果、コンポーネントを破壊しかねない一定の凍結膨張圧を来たす。したがって、システムを完全に停止する前には、尿素をノズルから外へと吹き飛ばすことが必要である。
【００５１】
これは特に、尿素吐出しの終了後に、システム全体を圧縮空気により清浄化すること、すなわち圧縮空気を使用して尿素をシステム外へと吹き飛ばすことによって、行われるようにするとよい。
【００５２】
少なくとも一つの配量ポンプ、および／または少なくとも一つの圧縮空気コンプレッサ、および／または少なくとも一つの空気調節弁の動作制御は、本発明にしたがった尿素溶液の噴射または注入を制御する方法においては、運転パラメータである排気温および排気質量流量に従属して行われると好適である。そのためには、相応の制御装置を利用して、検出されたさまざまな運転パラメータの評価を行うことにより、これらのコンポーネントの動作制御を正確に実行できるようにするとよい。
【００５３】
図面には、内燃機関の排気流中に尿素溶液を噴射するための配量システムの概略図、ならびに本発明にしたがったコンポーネントキャリアの実施例が示されており、以下ではこれらについて説明する。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】配量システムの実施形態のシステムチャートである。
【図２】本発明にしたがったコンポーネントキャリアの実施形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
それぞれの図において、同じ構成部品およびアッセンブリには同じ符号が付されている。図１には、尿素配量システムが図式的に示されている。図２には、上面図（上）ならびに９０°回転した側面図（下）で、本発明にしたがったコンポーネントキャリアの実施形態が示されている。
【００５６】
尿素は、配量ポンプ３により、吸込みライン２を介してタンク１から吸い出される。この配量ポンプ３は、揚程ごとに一定量の尿素溶液を吐き出すようになっており、またそれにより定量的な配量を行うようになっている、ダイヤフラムポンプまたはピストンポンプである。尿素は、圧力ライン４を介して２流体型ノズル５に導かれる。この２流体型ノズル５は、尿素がエアジェットにより飛散されるようになっている、外部混合型のノズルであると好適である。
【００５７】
圧縮空気は、圧縮空気リザーバ６から比例空気弁７に導かれる。この比例空気弁７は、圧力流を、エレクトロニクス１２により設定される値に調整する。この電子制御ユニット１２が、この値を計算するために用いる入力量は、エンジンエレクトロニクスから伝送される、排気質量流量などのエンジンデータである。それ以外にも、排気温、ならびに２流体型ノズル５の上流側の圧縮空気の圧力である。２流体型ノズル５の上流側の圧力は、送り込まれる空気体積流量を示す尺度である。空気は、圧縮空気ラインと逆止弁８を通り２流体型ノズル５に導かれる。尿素は、この２流体型ノズル５内で圧縮空気により飛散されて、排気流９に供給される。
【００５８】
運転パラメータである排気質量流量、空気圧および排気温を検出するために、排気質量流量を検出するためのマスフローセンサ１１、２流体型ノズル５の上流側の圧縮空気の圧力を検出するための圧力センサ１６、ならびに、排気流９中の排気温を検出するための温度センサ１７が配置されている。図示されない代替例においては、排気質量流信号がエンジンコントローラから提供されるようになっている。
【００５９】
これらのセンサ１１、１６、１７の測定値は、制御ユニット１２に供給される。制御ユニット１２内では、検出されたセンサデータおよびエンジンデータが評価されて、比例空気弁７および配量ポンプ３の動作制御が、これらの瞬間運転データに従属して行われる。２流体型ノズル５のノズル先端は、排気流９中に配置されている。尿素は、排気ラインを通りＳＣＲ触媒１０に導かれる。その際に液滴の大半は気化されるようになっている。尿素は、アンモニアに変換される。触媒１０自体の内部では、エンジンから排出された窒素酸化物がこのアンモニアによって還元される。
【００６０】
比例空気弁７と２流体型ノズル５間の圧力ラインに設けられた逆止弁８により、万一ノズル５が目詰まりした際に、尿素がそれぞれの圧縮空気ラインの中へと押しやられる可能性を阻止している。
【００６１】
比例空気弁７の下流側の圧縮空気ラインには、ばねにより付勢された一つの逆止弁１４とライン１３とを介して、尿素ライン４が接続されている。この比例圧縮空気弁７の下流側の圧縮空気ラインには、さらにライン１３の分岐点の下流側に、流れの絞り部１５が組み込まれている。それにより、能動的に作動する構成部品の追加を不要として、尿素を圧縮空気によりこの圧力ラインとノズルから外へ追い出すことが可能となり、それにより配量工程の休止時には、尿素を高温領域から遠ざけて、尿素が高温で分解して沈着物を生成することを回避できるようにしている。
【００６２】
この流れの絞り部１５については、最も簡単なケースでは、これが十分な長さを有する場合には、それ自体に管路の機能を担わせるようにするとよい。配量モードの間は、このラインの内圧が、絞り部１５により、ばねにより付勢された逆止弁１４の開弁圧力を下回っている。圧縮空気は、ノズル５を通り流れる。その際には配量して添加される尿素が飛散される。配量ポンプ３がオフであるときには、比例圧力弁７の下流側の圧力が、逆止弁の開弁圧力を上回る値に上昇するために、空気は尿素の圧力ライン４の中に流れ込む。ライン４およびノズル５内の尿素は追い出される。それによりノズル５領域は、エンジン停止後には、そこから尿素がなくなるために、耐凍結性を示す。配量工程が行われない、排気温が高いエンジン運転中は、沈着物は生成し得ない。
【００６３】
図１に示されるポンプ３、比例空気弁７、および逆止弁１４は、図２に示されるように、コンポーネントキャリア２０上に配置されるようになっている。このコンポーネントキャリア２０には、一方では尿素ライン２および圧縮空気ライン２６用のコネクタが、他方ではノズル５への取廻し用のコネクタ５１、５２が一体化されているのとあわせて、コンポーネントキャリア２０の内部には、それぞれに対応する管路自体も一体化されている。コネクタ５１からは、ポンプ３から吐き出される、加熱された尿素溶液がノズル５に送られる。コネクタ５２からは、圧縮空気がノズル５に送られる。
【００６４】
ポンプ３の圧力側と圧縮空気供給系統との間には、ばねにより付勢された逆止弁１４が配置されている。
コンポーネントキャリア２０は、伝熱性アルミニウムシートにより完全に被覆された中実プラスチック板からなっている。この板には、その両側の長辺に沿って凹部２１、２２が設けられている。伝熱性アルミニウム被覆は、これらの凹部２１、２２を含めて、コンポーネントキャリア２０を完全に取り囲んでいる。エンジンのクーラントホース３１、３２が、これらの凹部２１、２２に挟み付けて固定されている。したがってこのコンポーネントキャリア２０は、エンジンの冷却回路内の一種のヒートシンクを形成している。このように冷却水ホース３１、３２から接触ゾーン２１、２２を介してコンポーネントキャリア２０に伝達される熱を利用して、コンポーネントキャリア２０に／コンポーネントキャリア２０上に配置される配量システムの各コンポーネント、具体的には、ポンプ３、弁７、１４、およびコネクタまわり５１、５２の加熱が行われるようになっている。
【００６５】
このコンポーネントキャリア２０配列により、配量システムの組付けコストが低減される。さまざまなコネクタおよびラインが、コンポーネントキャリア２０にこれらが一体化されるために、不要となる。同時に、ホース接続部やホースコネクタなど、可能性のある漏れ箇所が少なくなるために、システムの作動信頼性が向上する。離散型のシステム構成である場合は、各コンポーネントの異なる振動／運動により、ホース接続部やホースコネクタに外力が作用する。しかしながら各コンポーネントを、コンポーネントキャリアに、またはコンポーネントキャリア上に配置することにより、このようなコンポーネントの振動／運動が回避されることになる。
【００６６】
逆止弁１４は、逆止弁１４のばねが、配量工程においては常に新鮮な尿素により洗い流されるところに位置するように、アダプタープレート２０に一体化されるようになっている。配量工程が停止され、それに続く逆止弁１４による送風が行われた後には、すでに尿素で濡れたばねが、尿素の晶出により（たとえば一夜明けたら）「焼付き／貼付き」を起こすことがある。逆止弁１４をこのように特殊な位置に配置することによって、ばねが洗い流されるようにすることで、次の配量工程においては、乾燥した尿素が再び溶けてノズル５に向かって排出されることになる。それにより逆止弁１４は、短時間の配量時間の経過後には、再び使用可能な状態となる。
【００６７】
行われるのは、それぞれのコンポーネントと、各コンポーネント間の相互接続部の、単純な加熱である。コンポーネントキャリア２０の両側は、円形の溝２１、２２の中にホース３１、３２をはめ込むことができるように構成される。これらのホース３１、３２には、車両の冷却水が供給される。ホース３１、３２は、カバープレート／カバーケースにより、溝２１、２２の中に押し付けられるようにするとよく、また配量システムの各コンポーネントは、外部からの汚染や入力に対して保護されるようにするとよい。このコンポーネントキャリア２０により、コンポーネントキャリア上のすべてのコンポーネント３、７、１４および接続ボアが加熱されることになる。しかしそれと同時に、配量ポンプ３の余剰廃熱もコンポーネントキャリア２０に放出されることになる。コンポーネントが比例弁１４である場合は、湿った空気による、圧力解放の結果としての着氷も、もはや生じ得ない。
【符号の説明】
【００６８】
１  タンク
２  吸込みライン
３  配量ポンプ
４  圧力ライン
５  ２流体型ノズル
６  圧縮空気リザーバ
７  比例弁
８  逆止弁
９  排気流
１０  ＳＣＲ触媒
１１  マスフローセンサ
１２  制御ユニット／エレクトロニクス
１３  ライン
１４  逆止弁
１５  絞り部
１６  圧力センサ
１７  温度センサ
２０  コンポーネントキャリア／アダプタープレート
２１  凹部／接触ゾーン
２２  凹部／接触ゾーン
２６ 圧縮空気ライン
３１  クーラントホース
３２  クーラントホース
５１  コネクタ
５２  コネクタ
【図１】
0005623418.tif 000002
【図２】
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