(57)【要約】内燃機関の排気ガスの本発明に基づく処理装置（１５）は、還元剤溶液蒸発器（１６）と、還元剤溶液蒸発器（１６）に接続された特に尿素をアンモニアに加水分解するための加水分解触媒コンバータ（１７）と、窒素酸化物を選択触媒還元するためのＳＣＲ触媒コンバータ（１８）とを有し、その還元剤溶液蒸発器（１６）は、ａ）少なくとも一種類の還元剤先駆物質、ｂ）少なくとも一種類の還元剤、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、その蒸発装置（１２）により、少なくとも一種類の還元剤先駆物質を含む水溶液（４５）が蒸発され、ＳＣＲ触媒コンバータ（１８）が排気管（１４）に配置されている。本発明に基づいて、還元剤溶液蒸発器（１６）とＳＣＲ触媒コンバータ（１８）が、排気管（１４）の外側にこの排気管（１４）に接続可能に配置されている。本発明に基づく排気ガス処理装置（１５）は、有利に、ＳＣＲ触媒コンバータ（１８）における窒素酸化物の選択触媒還元に対して十分な量の還元剤の供給を可能とし、同時に、加水分解触媒コンバータ（１７）が排気ガスで貫流されないので、その加水分解触媒コンバータ（１７）は従来技術に比べて小さな容積に形成できる。
2009537724.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元剤溶液蒸発器（１６）と、
還元剤溶液蒸発器（１６）に接続された特に尿素をアンモニアに加水分解するための加水分解触媒コンバータ（１７）と、
窒素酸化物を選択触媒還元するためのＳＣＲ触媒コンバータ（１８）と、
を少なくとも備え、還元剤溶液蒸発器（１６）が、
ａ）少なくとも一種類の還元剤先駆物質、
ｂ）少なくとも一種類の還元剤、
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、該蒸発装置（１２）により、少なくとも一種類の還元剤先駆物質を含む水溶液（４５）が蒸発され、ＳＣＲ触媒コンバータ（１８）が排気管（１４）に配置されている、内燃機関の排気ガスの処理装置（１５）であって、
還元剤溶液蒸発器（１６）とＳＣＲ触媒コンバータ（１８）とが、排気管（１４）の外側に該排気管（１４）に接続可能に配置されていることを特徴とする内燃機関の排気ガスの処理装置。
【請求項２】
蒸発装置（１２）が搬送管（６）を介して水溶液（４５）の貯蔵槽（２０）に接続され、搬送管（６）と蒸発装置（１２）が接続ユニット（１１）によって互いに接続されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
接続ユニット（１１）が少なくとも部分的に、１０Ｗ／ｍＫ（Ｗ=ワット、ｍ=メートル、Ｋ=ケルビン）より小さ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２に記載の装置。
【請求項４】
接続ユニット（１１）が、
ａ）セラミックス材料、
ｂ）ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、
の少なくともいずれか一方の物質を含む材料で構成されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の装置。
【請求項５】
接続ユニット（１１）が、その全長にわたって４０Ｋ／ｍｍ（Ｋ=ケルビン、ｍｍ=ミリメートル）以上の温度勾配を保つように構成されていることを特徴とする請求項２ないし４のいずれか１つに記載の装置。
【請求項６】
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。
【請求項７】
加水分解触媒コンバータ（１７）の下流に熱絶縁体（７２）が配置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。
【請求項８】
熱絶縁体（７２）が加水分解触媒コンバータ（１７）に直接続けて配置されていることを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
内燃機関の排気ガスの処理方法であって、
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し、
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、
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）に還元剤混合気および排気ガス（１３）を供給する、
過程を含み、前記ｂ）過程後に、還元剤混合気（３５）と排気ガス（１４）の少なくとも一部との混合が行われることを特徴とする内燃機関の排気ガスの処理方法。
【請求項１０】
前記ａ）過程が、少なくとも一種類の還元剤先駆物質を含む水溶液（４５）の蒸発装置（１２）における蒸発を含んでいることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ｂ）過程が、少なくとも部分的に加水分解触媒コンバータ（１７）において行われることを特徴とする請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
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ことを特徴とする請求項９ないし１１のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の排気ガス内の窒素酸化物含有量が選択触媒還元法により低減される、内燃機関の排気ガスの処理方法とその装置に関する。
【０００２】
内燃機関の排気ガスは大気への放出が望まれない物質を含んでいる。例えば多くの国々で、内燃機関の排気ガス内に或る限界値までしか窒素酸化物（ＮＯｘ）を含むことができない。内燃機関の適切な運転点の選択によって窒素酸化物の放出を低減させる内燃機関側処置のほかに、窒素酸化物の放出を一層低減することを可能とする再処理方式も既に確立されている。
【０００３】
窒素酸化物の放出を一層減少する方式はいわゆる選択触媒還元法（ＳＣＲ、selective catalytic reduction）である。この場合、選択作用還元剤を利用して窒素分子（Ｎ2）への窒素酸化物の選択還元が行われる。その有益な還元剤はアンモニア（ＮＨ3）である。アンモニアは通常、アンモニアの形では貯蔵できず、必要に応じてアンモニアに転換されるアンモニア先駆物質が貯蔵される。有益なアンモニア先駆物質は例えば尿素（（ＮＨ2）2ＣＯ）、カルバミン酸アンモニウム、イソシアン酸（ＨＣＮＯ）、シアヌル酸などである。
【０００４】
特に尿素は単純に貯蔵できることが分かっている。好適には、尿素は尿素水溶液の形で貯蔵される。尿素と特に尿素水溶液は健康上において害がなく、簡単に分配および貯蔵することができる。かかる尿素水溶液は商品名「AdBlue」で市販されている。
【０００５】
独国特許出願公開第１９９１３４６２号明細書において、尿素水溶液が内燃機関の排気ガスの部分流に加水分解触媒コンバータの上流で注入されることが知られている。その注入は液滴の形で行われる。その液滴の加水分解触媒コンバータへの衝突によって、アンモニアへの尿素の加水分解および熱分解が生じ、そのアンモニアは下流に置かれたＳＣＲ触媒コンバータで還元剤として利用される。そこに記載された方法は、加水分解触媒コンバータが尿素水溶液の蒸発によって冷やされるという欠点がある。そのため、特に多量のアンモニアが必要とされるとき、少なくとも加水分解触媒コンバータの部位がそこではもはや加水分解反応がほとんどあるいは全く進行しないほど強く冷却されてしまう。また、個々の液滴の蒸発により生ずる加水分解触媒コンバータの不連続的な激しい局所的冷却によって、その構成要素が損傷され、特に触媒活性被覆が剥離されることがある。
【０００６】
本発明の課題は、冒頭に述べた形式の方法とその装置を、従来知られた欠点が少なくとも軽減されるように改良することにある。
【０００７】
この課題は特許請求の範囲の独立請求項に記載の方法と装置によって解決される。本発明の有利な実施態様はそれらの従属請求項に記載されている。
【０００８】
内燃機関の排気ガスの本発明に基づく処理装置は、少なくとも、
−  蒸発装置と、
−  特に尿素をアンモニアに加水分解するための加水分解触媒コンバータと、
−  窒素酸化物（ＮＯｘ）を選択触媒還元するためのＳＣＲ触媒コンバータと、
を有している。
【０００９】
還元剤溶液蒸発器は、
ａ）少なくとも一種類の還元剤先駆物質、
ｂ）少なくとも一種類の還元剤、
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を有している。
【００１０】
その蒸発装置によって、少なくとも一種類の還元剤先駆物質を含む水溶液が蒸発される。ＳＣＲ触媒コンバータは排気管に配置され、他方で、還元剤溶液蒸発器とＳＣＲ触媒コンバータは排気管の外側にこの排気管に接続可能に配置されている。ＳＣＲ触媒コンバータの上流に粒子フィルタ（粒子トラップ）が配置され、この粒子フィルタは運転中に加水分解触媒コンバータからの還元剤を含む気体流で貫流される。
【００１１】
これは、運転中においてＳＣＲ触媒コンバータが規定通りに排気ガスで貫流され、他方で、これが加水分解触媒コンバータと還元剤溶液蒸発器に通常当てはまらないことを意味する。加水分解触媒コンバータと還元剤溶液蒸発器は、還元剤を含む混合気が排気管に導入されるが、加水分解触媒コンバータおよび／または還元剤溶液蒸発器にはたかだか少量の排気ガスしか侵入しないように、排気管に接続されるように配置されている。好適には、還元剤アンモニアの先駆物質としての還元剤先駆物質は尿素である。従来一般に公知の排気管系において、加水分解触媒コンバータは少なくとも排気ガスの一部で貫流される。これは、かかる加水分解触媒コンバータが、排気ガスの大きな質量流量のために或る容積、通常は０．５リットル以上の容積と触媒反応に対して利用すべき或る面積を有していなければならないことを条件づける。その容積と表面は、本発明に基づく加水分解触媒コンバータの場合、加水分解触媒コンバータが必要最大量の還元剤先駆物質を気化水溶液の形に転換する大きさに設計されているだけで済むので、かなり小さくなる。この場合、加水分解触媒コンバータを通る質量流量はかなり少なくなる。
【００１２】
運転中、蒸発装置において、尿素水溶液の蒸発が行われる。この尿素水溶液は他の内容物質例えばその水溶液の凍結点を下げる物質を含むこともできる。この場合特に、水溶液にギ酸および／またはアンモニウムギ酸塩が含まれる。その蒸発装置は、運転中に少なくとも尿素水溶液の蒸発が行われるように形成されている。蒸発装置に装填される尿素水溶液の温度および量の調整に応じて、尿素水溶液の純粋な蒸発のほかに、既に少なくとも部分的に尿素からアンモニアへの熱分解も生ずる。還元剤溶液蒸発器は加水分解触媒コンバータの上流に配置され、加水分解触媒コンバータはＳＣＲ触媒コンバータの上流に配置され、これにより、運転中、還元剤先駆物質および／または還元剤を含む気化水溶液が、還元剤溶液蒸発器から加水分解触媒コンバータに流入し、そこで、少なくとも部分的に還元剤への加水分解が行われる。少なくとも還元剤を含む混合気がその加水分解触媒コンバータから出る。この混合気はＳＣＲ触媒コンバータに導かれ、そこで窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元するための選択触媒還元剤として用いられる。
【００１３】
その内燃機関は定置形および／または走行形である。特にその内燃機関は、陸上車、水上車および／または航空機の一部であり、好適には、特に乗用車やトラックのようなオートモービルの一部である。加水分解触媒コンバータおよびＳＣＲ触媒コンバータは、触媒活性化されている触媒担体と呼ばれる。特にこの触媒担体は、触媒活性被覆を有し、あるいは触媒活性物質を含んでいる。特に好適には、触媒担体は、例えば相応の触媒活性粒子が分布されたウオッシュコートの形のセラミック被覆を有している。特に加水分解触媒コンバータは、二酸化チタン（アナタス：鋭錐石）および／または鉄置換型ゼオライトを含む被覆を有している。特に好適には、ＳＣＲ触媒コンバータは、二酸化チタン、三酸化ダングステン、三酸化モリブデン、五酸化バナジウム、二酸化ケイ素、三酸化硫黄、ゼオライトの少なくともいずれか１つに成分を含む被覆を有している。触媒担体として、特に流体が貫流できる多数の通路あるいは空洞を有するいわゆるハニカム体が利用される。特に好適には、触媒担体としてのハニカム体はセラミックス材料および／または金属材料で構成されている。ハニカム体に対する方式は金属箔（薄鋼板）から成るハニカム体にあり、その場合、構造化された少なくとも１枚の金属箔とほぼ平らな金属箔が互いに巻回されているか積層され、互いに１つの積層体（スタック）の形に絡められている。本発明において他の触媒担体例えばばら荷触媒、金網から成る担体なども可能である。好適には、特に加水分解触媒コンバータは、還元剤先駆物質を還元剤に加水分解する被覆が内側面に設けられた管の形に形成することもできる。別個の蒸発装置の配置によって、還元剤の必要量が増大された場合も、アンモニア先駆物質のアンモニアへの不均一および／または不完全な加水分解が行われることなしに、所定量の還元剤の供給を連続して有利に保証することができる。
【００１４】
本発明に基づく装置の有利な実施態様において、蒸発装置が搬送管を介して水溶液の貯蔵槽に接続され、搬送管と蒸発装置が接続ユニットによって互いに接続されている。
【００１５】
接続ユニットは搬送管と蒸発装置との間のインターフェースを形成している。この接続ユニットは、水溶液および混合気の流出を防止するために、これが搬送管と蒸発装置との気密接続を保証するように形成されている。また接続ユニットは同時に、接続ユニットの内部に例えばその水溶液の成分の沈殿による物質の堆積が起こらないか、蒸発装置の貫流が可能であるほど僅かしか生じないように形成されている。好適には、接続ユニットは、これが冷却されるように形成されている。例えば接続ユニットは相応の冷却要素に結合されている。一般的に接続ユニットの調温、即ち、冷却あるいは加熱が可能である。
【００１６】
本発明に基づく装置の有利な実施態様において、接続ユニットが少なくとも部分的に１０Ｗ／ｍＫ（Ｗ=ワット、ｍ=メートル、Ｋ=ケルビン）より小さな熱伝導率の材料で形成されている。
【００１７】
特に金属の熱伝導率より低い小さな熱伝導率の材料は、一方では蒸発装置の高い温度を可能とし、他方では蒸発装置に対する搬送管の低い温度を可能とする接続ユニットの形成を有利に可能とする。即ち特に、搬送管が７０℃までの温度、８０℃までの温度、それどころか９０までの温度を有することができ、他方で、蒸発装置が３００℃より高い温度、好適には３５０℃より高い温度およびそれどころか４００℃より高い温度を有することができる。その温度は約３８０℃が特に好ましい。この場合、接続ユニットの材料の小さな熱伝導率によって特に、搬送管の過熱を生じさせないことが保証される。そのような過熱は、一方では、蒸発装置における熱損失を生じさせ、他方では、通常は望まれない搬送管内での水溶液の少なくとも部分的な蒸発を生じさせる。搬送管内に水溶液が存在することによって、蒸発装置への水溶液の供給量、従ってアンモニアの供給量（用意量）の特に確実で正確な制御が行える。その熱伝導率が２Ｗ／ｍＫ以下、特に好ましくは１Ｗ／ｍＫ以下、特に好適には０．１Ｗ／ｍＫ〜０．４Ｗ／ｍＫ、特に約０．２５Ｗ／ｍＫ以下である材料が有利である。好適には、接続ユニットは、拍動流れの場合でもその直径が０．２５％以下しか変化しないように形成されている。好適には、接続ユニットは、貫流開口断面がほぼ円形に形成されている場合、０．５〜６ｍｍの貫流開口直径を有するように構成されている。特に好適には、その貫流開口直径は３〜５ｍｍ、特に約４ｍｍである、接続ユニットの貫流開口断面の形状と無関係に、接続ユニットは、好適には、０．２〜２８ｍｍ2の横断面積を有している。好適には、接続ユニットは、接続ユニットの冷却および／または加熱のために少なくとも１個のペルチェ素子を有している。接続ユニットは蒸発装置と特に電気絶縁されている。
【００１８】
本発明に基づく装置の他の有利な実施態様において、接続ユニットは、接続ユニットの全長にわたって４０Ｋ／ｍｍ（Ｋ=ケルビン、ｍｍ=ミリメートル）以上の温度勾配が保たれるように構成されている。
【００１９】
これは特に、相応の材料からの構成、相応の材料の被覆および／または接続ユニットの相応の位相幾何学的形成によって達成される。その代わりにあるいはそれに加えて、接続ユニットはその温度勾配の維持を可能とする能動的あるいは受動的な調温手段が装備又は結合される。
【００２０】
４０Ｋ／ｍｍ以上の温度勾配は、搬送管が例えば７０℃、８０℃あるいは９０℃のどちらかというと中庸の温度を有する場合、蒸発装置における３５０℃以上の高い温度の維持を有利に可能とする。即ち、蒸発装置の小さな空間的広がり寸法および水溶液の良好な定量注入性において、水溶液の良好で特に完全な蒸発が保証される。
【００２１】
非常に小さな熱伝導率および／または非常に大きな温度勾配を有する接続ユニットの形成は、接続ユニットに隣接する部位を著しく温度低下することなしに、蒸発装置の内部に非常に一定した温度レベルの形成を有利に可能とする。蒸発装置のかかる一定温度レベルは、蒸発装置の内部における堆積物の発生が効果的に防止されあるいは減少されるので、有利である。
【００２２】
本発明に基づく装置の他の有利な実施態様において、接続ユニットは、
ａ）セラミックス材料、
ｂ）ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、
の少なくとも一方を物質含む材料で構成されている。
【００２３】
この材料は、特に有利に、一方では、例えば１０Ｗ／ｍＫより小さな熱伝導率を有し、他方では、有利に、４０Ｋ／ｍｍ以上の温度勾配の接続ユニットの形成を可能とする。特にセラミックス材料を採用する場合、接続ユニットの気密性を高めるために、補助的なシール材および／または接着材を利用することが有利である。
【００２４】
本発明に基づく装置の他の有利な実施態様において、加水分解触媒コンバータはたかだか６０Ｊ／Ｋの熱容量を有している。
【００２５】
ここで加水分解触媒コンバータの熱容量とは、特に、場合によって配置される外被管を除いた熱容量を意味する。かかる熱容量は、加水分解触媒コンバータが迅速に加熱および冷却可能であるように作用する。これは、加水分解触媒コンバータを調温制御ループにおける１個あるいは複数の制御要素として利用することを有利に可能とする。また、特に加水分解触媒コンバータが排気ガス流内で採用されない場合、即ち、加水分解触媒コンバータが内燃機関の排気ガスで貫流されない場合、加水分解触媒コンバータが内燃機関の排気ガスで貫流される排気管系における加水分解触媒コンバータと異なって形成することができることは明らかになっている。加水分解触媒コンバータは、そのうえに好適には、たかだか４５Ｊ／Ｋ、たかだか３０Ｊ／Ｋあるいはそれどころか２５Ｊ／Ｋ以下の熱容量で形成される。
【００２６】
加水分解触媒コンバータは、好適には、独国スチール記号における材料番号１．４７２５の鋼および／またはアルミニウムから構成された金属ハニカム体を有している。ここで独国スチール記号における材料番号１．４７２５の鋼とは、特に１４〜１６重量％クロム、最大０．０８重量％鉄、最大０．６重量％マンガン、最大０．５重量％珪素、最大３．５〜５重量％アルミニウム、最大０．３重量％ジルコニウム、残り鉄の鋼を意味し、その鋼は、通常、特に全部でたかだか０．１重量％となる不純物を含む。特にこの材料番号１．４７２５の鋼はアルミニウムで被覆および／または表面処理される。
【００２７】
本発明に基づく装置の他の有利な実施態様において、加水分解触媒コンバータは１００ｍｌ（ミリリットル）以下の容積を有している。
【００２８】
加水分解触媒コンバータの容積は５〜４０ｍｌ、好適には、１０〜３０ｍｌであることが特に有利である。この容積は、排気ガスで貫流される加水分解触媒コンバータの容積よりかなり小さい。後者の容積は一般に５００ｍｌ以上である。従って、本発明に基づく装置は、従来公知の排気管系に比べて小形で安価である。
【００２９】
本発明に基づく装置の他の有利な実施態様において、加水分解触媒コンバータは外被管を有している。
【００３０】
その外被管は加水分解触媒コンバータの密封に用いられている。加水分解触媒コンバータが外被管の内側面に着けられた触媒活性被覆で形成されていることが有利である。また、外被管が通常構造物のホルダとして、例えば少なくとも外被管の内部の一部を塞ぐハニカム体、あるいは金網や発泡金属および／または発泡セラミックスから成る構造物のホルダとして用いられることが特に有利である。
【００３１】
本発明に基づく装置の他の有利な実施態様において、外被管内に少なくとも部分的に構造化された少なくとも１枚の金属箔が配置されている。
【００３２】
この場合、加水分解触媒コンバータは、少なくとも１枚の部分的に構造化された特に波形の金属箔と場合によりもう１枚のほぼ平らな金属箔とから構成された普通のハニカム体を有している。あるいはまた、加水分解触媒コンバータは、外被管とその外被管内側面における構造化された特に波形の金属箔を有することができる。その金属箔は、外被管の全周を少なくとも１回廻って延びるが、外被管の横断面の広い部分を塞がず、その金属箔の内部に自由に貫流できる横断面が空けられている。それはいわゆる「ホット  チューブ（Hot Tube）」である。
【００３３】
好適には、加水分解触媒コンバータは壁で境界づけられた多数の通路を有し、その通路の壁の厚さはたかだか８０μｍ（マイクロメートル）である。特に加水分解触媒コンバータが通路壁を形成する金属箔から少なくとも部分的に形成されている場合、その壁厚は６０μｍ以下あるいは３０μｍ以下であることが有利である。この壁厚は、加水分解触媒コンバータを小さな熱容量で形成することを可能とするので、特に有利である。
【００３４】
本発明に基づく装置の他の有利な実施態様において、加水分解触媒コンバータは６００ｃｐｓｉ（cell per square inch＝平方インチ当たり通路数）以下の通路密度を有している。
【００３５】
内燃機関の排気ガスで貫流される通常の加水分解触媒コンバータに比べて、排気ガスで貫流されない加水分解触媒コンバータは、小さな容積および小さな表面積で形成できる。特にここでは、全負荷時でも加水分解触媒コンバータを通って流れる体積流量が排気ガスの体積流量より少ないので、小さな通路密度の加水分解触媒コンバータが採用できる。即ち、加水分解触媒コンバータは、６００ｃｐｓｉ以下、４００ｃｐｓｉ以下、それどころか３００又は２００ｃｐｓｉ以下の非常に小さな通路密度で形成できる。
【００３６】
本発明に基づく装置の他の有利な実施態様において、加水分解触媒コンバータは排気管に機械的に結合され、特に排気管にフランジ結合されている。これは、本発明に基づく装置の機械的安定支持を有利に可能とする。
【００３７】
本発明に基づく装置の他の有利な実施態様において、加水分解触媒コンバータは排気管から熱絶縁されている。
【００３８】
その熱絶縁は、排気管がまだ比較的冷たい内燃機関の始動過程において加水分解触媒コンバータを加熱する際、排気管の比較的大きな熱質量が加熱される必要がないので有利である。排気管が加水分解触媒コンバータの約３５０〜４５０℃の通常の運転温度より高い８００℃以上までの運転温度に達した後、排気管による加水分解触媒コンバータの加熱が生ずることが防止される。その排気管による加水分解触媒コンバータの加熱は、場合によって望まれず、加水分解触媒コンバータの温度制御を困難にする。
【００３９】
加水分解触媒コンバータの運転温度は特に３５０〜４５０℃の範囲にあり、その加水分解触媒コンバータの加熱は、好適には、還元剤および／または還元剤先駆物質を含む蒸気、補助電熱器および／または４５０℃以上までになる運転温度を有する蒸発装置の廃熱によって行われる。
【００４０】
本発明に基づく装置の他の有利な実施態様において、
ａ）加水分解触媒コンバータ、
ｂ）蒸発装置の少なくとも一部、
の少なくともいずれか１つの構成要素を加熱する棒状加熱要素が配置されている。
【００４１】
本発明に基づく装置の他の有利な実施態様において、少なくとも１個の棒状加熱要素は、
ａ）加水分解触媒コンバータ、
ｂ）蒸発装置の少なくとも一部、
の少なくともいずれか１つの構成要素に対して同軸的に配置されている。
【００４２】
好適には、この実施態様において、加水分解触媒コンバータは環状ハニカム体として形成され、この環状ハニカム体は、棒状加熱要素に結合された内側外被管と外側外被管との間に多数の通路を有している。特に蒸発装置は棒状加熱要素の周りに特にスパイラル状に巻回された供給管を有する。場合によってはその配置構造の外側にもう１つの加熱要素が配置され、これによって、蒸発装置および／または加水分解触媒コンバータの一部がその両加熱要素間に位置される。そのようにして、特に一様な加熱が行える。
【００４３】
好適には、棒状加熱要素はそれぞれ独立して温度制御ができる複数の加熱領域を有している。棒状加熱要素は特に少なくとも２つの加熱領域を有し、それぞれの加熱領域の周りに、加水分解触媒コンバータないし蒸発装置又は供給管が配置される。特に蒸発装置ないし供給管の領域は、そこでは種々の過程が進行し、つまり例えば液体の加熱、液体の蒸発および液体の過熱が進行するので、好適には一層細分化される。従って、５つあるいは６つの領域を備えた棒状加熱要素の形成が有利である。それらの各領域間の境界は、好適には、蒸発すべき水溶液量に関係して適合されている。
【００４４】
本発明に基づく装置の他の有利な実施態様において、
ａ）搬送管の少なくとも一部、
ｂ）加水分解触媒コンバータ、
ｃ）蒸発装置の少なくとも一部、
ｄ）還元剤を排気管系に注入する注入管、
ｅ）加水分解触媒コンバータを排気管に接続する注入装置、
の少なくともいずれか１つの構成要素が調温可能である。
【００４５】
ここで調温可能とは特に、１個あるいは複数の構成要素が加熱可能および／または冷却可能であることを意味する。この場合、上述の少なくとも１個の構成要素、好適には、複数の構成要素が制御ループの一部となる。特にこれらの構成要素の温度制御の際、１個あるいは複数の構成要素が操作部として利用されるようにされる。即ち、特に１個の構成要素だけが能動的に調温され、相応の反応力学によって、および相応の正に当面の流体力学的条件によって、その都度他の構成要素の温度が相応して調整される。
【００４６】
本発明に基づく装置の他の有利な実施態様において、
ａ）発熱線、
ｂ）ペルチェ素子、
ｃ）ラジエータ、
ｄ）棒状加熱要素、
ｅ）燃料を燃焼するための手段、
ｆ）正の温度係数（ＰＴＣ）の材料から成る部品、
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が配置されている。
【００４７】
特にペルチェ素子が相応の構成要素の加熱並びに冷却のために有利に採用される。ラジエータは有利に熱放射を助長する形状を有している。ラジエータは、好適には、特にアルミニウムや他の金属や金属合金のような高い熱伝導率の材料で構成されている。
【００４８】
ペルチェ素子とは、給電時にいわゆるペルチェ効果に由来する温度差が発生される電気部品を意味する。ペルチェ素子は、好適には、導電材料を介して互い違いに接続されたｐ形半導体とｎ形半導体から成る１個あるいは複数の素子を有している。その温度差の符号は電流の流れ方向に左右され、これによって、ペルチェ素子による冷却も加熱も実現できる。
【００４９】
ここでバーナとは、特に炭化水素および／または水素を含む燃料を燃焼するための装置を意味する。無炎燃焼も有利に可能である。正の温度係数いわゆるＰＴＣ抵抗の材料とは、特に温度に伴って電気抵抗が増大する導電性材料を意味する。これは特にいわゆる自己制御発熱要素の形で採用され、特にセラミックス材料、特にチタン酸バリウム・セラミックスで形成されている。あるいはまた、ポリマー材料、特にすす粒子が添加されたポリマー材料から成るＰＴＣ抵抗も採用できる。
【００５０】
本発明に基づく装置の他の有利な実施態様において、
ａ）接続ユニットの少なくとも一部、
ｂ）混合気を加水分解触媒コンバータに供給する供給管の少なくとも一部、
ｃ）蒸発装置の少なくとも一部、
ｄ）発生還元剤を排気管系に注入する注入管の少なくとも一部、
ｅ）加水分解触媒コンバータを排気管に接続する注入装置の少なくとも一部、
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。
【００５１】
尿素の加水分解を触媒する特に上述したように配置される被覆の配置によって、有利に、その被覆は、加水分解触媒コンバータのほかに、上述の或る構成要素において同じように加水分解を触媒する。これは、転換率を高め、狭い触媒活性表面を備えた相応して小さな容積の加水分解触媒コンバータを形成することを可能とする。注入管におけるアンモニアの加水分解を触媒する被覆の配置は、アンモニアのできるだけ完全な加水分解を特に保証するために用いられ、特に、尿素や他のアンモニア先駆物質への顕著な反作用割合も防止する。尿素の加水分解を触媒する被覆とは特に、加水分解触媒コンバータへの水溶液の供給管および／または水溶液を蒸発するための蒸発室が、少なくとも部分的に、尿素の加水分解を触媒する被覆を有していることを意味する。即ち、この構成要素は既に還元剤先駆物質の還元剤への加水分解を生じさせ、そのようにして、加水分解の効率が向上される。また、基本的には、加水分解触媒コンバータは、上述の少なくとも１つの構成要素に相応の被覆が配置されていない場合よりも、小さな容積ないし狭い触媒活性表面で形成できる。
【００５２】
本発明に基づく（排気ガス処理）装置の実施態様において、蒸発装置と加水分解触媒コンバータが排気ガスで貫流されず、ＳＣＲ触媒コンバータだけが排気ガスで貫流される。これは、蒸発装置と加水分解触媒コンバータのかなり少ない流量を生じさせ、これは特に加水分解触媒コンバータの設計の際に有利に考慮され、これによって、その加水分解触媒コンバータは、排気ガスで貫流される加水分解触媒コンバータより小形で小さな通路密度で形成できる。これは、本発明に基づく装置を製造する際、従来公知の装置に比べて経費を低減する。
【００５３】
本発明に基づく装置の他の有利な実施態様において、内燃機関の排気管に加水分解触媒コンバータを流れ技術的に接続する注入装置が配置されている。
【００５４】
その注入装置を介して、少なくとも一種類の還元剤を含む還元剤混合気の排気管への注入が行われる。特にその注入装置は注入管を有するが、他の構成要素も有する。それは特に、注入する物質を排気ガスと混合する受動的混合手段である。
【００５５】
ここで受動的混合手段とは特に、能動的に稼動する混合手段が配置されず、ただ静的混合手段の配置によって、排気ガス流および注入する物質の流れの特性に伴って、その物質と排気ガスとの混合が行われることを意味する。
【００５６】
混合手段が、
ａ）バッフル板、
ｂ）排気ガスが少なくとも部分的に排気ガスの主流れ方向に対して角度を成して貫流する  ように形成されたハニカム体、
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が特に有利である。
【００５７】
バッフル板は特に排気管の中に突出している。そのバッフル板は特に少なくとも部分部位に多数の小穴が開けられ、および／または、少なくとも部分部位に湾曲部を有している。バッフル板はその箇所で排気管の長手軸線に対して角度を成して排気管の中に突出する。
【００５８】
ハニカム体は特にその壁が多数の小穴を有する通路を有している。場合によって相応して形成されたバッフル構造物で補充されたそれらの小穴によって、通路長手軸線に対して角度を成した流れが生ずる。このハニカム体は、好適には、円錐状にも形成できる。特に、注入管はハニカム体の相応の切欠きの内部に開口し、これによって、ハニカム体の中に直接相応の物質の注入が行われる。
【００５９】
本発明に基づく装置の他の有利な実施態様において、ハニカム体は、流体が貫流できる多数の通路と、隣り合う通路を互いに接続する通路壁穴を有している。その通路壁穴は通路の通常寸法より小さくも大きくもできる。
【００６０】
本発明に基づく装置の他の有利な実施態様において、ａ）注入装置およびｂ）排気管、の少なくともいずれかの一方の構成要素が、運転中に注入装置の排気管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。
【００６１】
これは特に、運転中に排気管における圧力が注入装置ないし注入管における圧力より有利に低くなるようにし、これによって、ここではほとんど排気ガスが加水分解触媒コンバータの方向に流れることはない。ここで鎮静域あるいは死水域とは、注入装置および／または注入管における圧力に関して負圧領域を意味する。これは特に混合手段との関連において達成され、その混合手段は開口部位の直ぐそばで鎮静域性あるいは死水域性を助長し、その開口部位の下流で混合を助長する。
【００６２】
本発明に基づく装置の他の有利な実施態様において、加水分解触媒コンバータの下流に熱絶縁体が配置されている。好適には、その熱絶縁体は加水分解触媒コンバータに直に続いて配置されている。
【００６３】
その熱絶縁体は排気管との熱的接触を防止し、これによって、一方では、加水分解物が熱を排気管に放出して冷えることが防止され、他方では、排気管が熱を加水分解物に放出することが防止される。これは、極端な場合、加水分解触媒コンバータの加熱時に常に排気管も共に加熱されるので、熱的制御がもはや行えなくしてしまう。
【００６４】
本発明に基づく装置の他の有利な実施態様において、
ａ）供給装置、
ｂ）加水分解触媒コンバータ、
ｃ）ＳＣＲ触媒コンバータ、
ｄ）蒸発装置、
ｅ）供給管、
ｆ）蒸発室、
ｇ）発生還元剤を排気管に注入する注入管、
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。
【００６５】
この少なくとも１個の温度センサによって、相応の構成要素の温度が検出される。その温度センサは、好適には、熱抵抗を有している。その温度センサは、好適には、電源に接続される。これによって、構成要素が加熱される。これは、例えば物質が構成要素に沈着付着し、構成要素を閉塞するか閉塞する恐れがある緊急運転時に必要とされる。その沈着付着物質は、尿素などのほかに、排気ガスで例えば拡散によって注入装置に到達するすす（煤）もある。
【００６６】
本発明に基づく装置の他の有利な実施態様において、水溶液を貯蔵層から蒸発装置に搬送する搬送手段が配置されている。この搬送手段は、好適には、少なくとも１台のポンプを有している。
【００６７】
その搬送手段によって、蒸発装置の上流に水溶液の一定圧力が形成され、その場合、蒸発装置への供給は弁によって行われる。異なった実施態様において、ポンプは定量ポンプであり、供給はポンプの相応の制御によって行われる。ここで定量ポンプとは特に、単位時間当たりあるいはポンプ行程当たり所定容積の搬送を可能とするポンプを意味する。
【００６８】
本発明に基づく装置の他の有利な実施態様において、そのポンプは、内燃機関の運転中に考えられる最大排気ガス圧より高い搬送圧力を、注入装置および／または注入管に形成する。
【００６９】
これによって運転中において、排気ガスが蒸発装置および／または加水分解触媒コンバータに侵入することが防止される。好適には、１５０ｍｌ／ｍｉｎまでの、好適には、特に３０ｍｌ／ｍｉｎまでの、あるいは１０ｍｌ／ｍｉｎまでの搬送出力を有するポンプが採用される。好適には、毎秒の搬送出力を０．７５〜２．５ｍｌ／ｓだけ変更でき、特にこの値だけ増加できるポンプが採用される。
【００７０】
好適には、搬送手段として、絶対圧力６バールまで、好適には、絶対圧力２バールまでの搬送圧力を発生できるポンプが採用される。好適には、ポンプで維持される体積流量は、予め定められた定格流量のたかだか５％しか変動しない。好適には、ポンプは、特に搬送出力に相当する体積流量で貯蔵槽への逆搬送も行えるように形成されている。
【００７１】
本発明の他の課題に応じて、内燃機関の排気ガスの処理方法であって、
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触媒コンバータに還元剤混合気および排気ガスを供給する、
過程を含み、その場合、ｂ）過程後に、還元剤混合気と排気ガスの少なくとも一部との混合が行われることを特徴とする内燃機関の排気ガスの処理方法も提案する。
【００７２】
本発明に基づく方法は特に本発明に基づく装置によって実施される。本発明に基づく方法は、特に有利に、窒素酸化物の選択触媒還元に利用するための還元剤としてアンモニアを供給することを可能とし、その場合、アンモニアを供給するための非常に動的な方法を提案する。これによって、排気ガス内の高い窒素酸化物濃度によるアンモニアの極めて激しい増大要件、従って非常に大きな動的要件にも迅速に反応できる。ｂ）過程後における還元剤混合気と排気ガスの混合は特に、少なくとも一種類の還元剤先駆物質を含む水溶液の蒸発が排気ガス流の外で行われ、還元剤先駆物質の還元剤への加水分解後にはじめて、内燃機関の排気ガスへの供給が行われることを意味する。内燃機関の排気ガス全部と還元剤混合気との混合が行われる方法形態が有利である。この場合、好適には、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。
【００７３】
本発明に基づく方法の他の有利な実施態様において、ａ）過程は、少なくとも一種類の還元剤先駆物質を含む水溶液の蒸発装置における蒸発を含んでいる。
【００７４】
好適には、還元剤先駆物質は尿素である。溶液は、尿素のほかに、他の内容物質例えばその水溶液の凍結点を下げる物質を含むこともできる。その物質は例えばアンモニウムギ酸塩および／またはギ酸である。その溶液は商品名「Denoxium」で市販されている。他の方式は、商品名「AdBlue」で市販されている溶液の利用にある。
【００７５】
本発明に基づく方法の他の有利な実施態様において、ｂ）過程が、少なくとも部分的に加水分解触媒コンバータにおいて行われる。この場合、加水分解触媒コンバータは特に、アンモニアの加水分解を触媒する被覆が設けられた触媒担体を有している。
【００７６】
本発明に基づく方法の他の有利な実施態様において、
ａ）蒸発装置の少なくとも一部、
ｂ）加水分解触媒コンバータ、
ｃ）水溶液を蒸発装置に搬送する搬送管、
ｄ）混合気を加水分解触媒コンバータに供給する供給管、
ｅ）発生還元剤を排気管系に注入する注入管、
ｆ）内燃機関の排気管に加水分解触媒コンバータを流れ技術的に接続する注入装置、
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。
【００７７】
上述の少なくとも１つの構成要素の温度調整は、生成物およびその生成物の量に関する反応動力学の正確な制御を有利に可能とする。即ち、内燃機関の排気ガス内の窒素酸化物のできるだけ完全な転換を達成するために、排気ガス内におけるその瞬間の窒素酸化物含有量あるいは未来時点で予測される窒素酸化物含有量に正確に合わされたアンモニア量を排気ガスに注入することができる。
【００７８】
本発明に基づく方法の他の有利な実施態様において、
ａ）蒸発装置の少なくとも一部、
ｂ）加水分解触媒コンバータ、
ｃ）水溶液を蒸発装置に搬送する搬送管、
ｄ）混合気を加水分解触媒コンバータに供給する供給管、
ｅ）発生還元剤を排気管系に注入する注入管、
ｆ）内燃機関の排気管に加水分解触媒コンバータを流れ技術的に接続する注入装置、
の少なくともいずれか１つの構成要素の温度が調温（温度調節）される。
【００７９】
本発明に基づく反応において生ずる多様な反応動力学的過程によって、上述した構成要素の１個あるいは複数の一部だけを調温するだけで済み、あるいは上述した構成要素の１個あるいは複数の全体を調温することもできる。ここで調温とは、特に構成要素の加熱あるいは冷却を意味する。この場合、上述した構成要素の１個あるいは複数を、反応動力学によって他の構成要素の温度が相応して変化するように調温される操作部の形態として利用するだけで十分である。
【００８０】
本発明に基づく方法の他の有利な実施態様において、水溶液は搬送管によって還元剤溶液蒸発器に搬送される。
【００８１】
特にこの搬送はポンプによって特に貯蔵槽から行われる。
【００８２】
この関係において、水溶液が搬送管を通して逆搬送できることが特に有利である。
【００８３】
これは特に、相応の排気管系が停止されねばならないか停止されたときに有利である。これは、自動車の場合、例えば、運転者が車両の点火回路を遮断したときに当てはまる。この場合、注入管内に残存するアンモニアは支障なしに排気管系に、それから徐々に大気に排出される。これはしばしば望まれず、このために、搬送管および場合によっては供給管からの逆搬送によって、大気へのアンモニアあるいはアンモニア先駆物質の放出が著しく減少され、特に中止される。
【００８４】
本発明に基づく方法の他の有利な実施態様において、２．５ｍｌまでの水溶液が１秒以内に蒸発される。
【００８５】
好適には、蒸発装置は、水溶液が毎分３０ｍｌ（ミリリットル）までの範囲で連続して蒸発されるように形成されている。かかる運転過程によって、窒素酸化物のピーク濃度も転換できる還元剤の動的供給が可能となる。
【００８６】
本発明に基づく方法の他の有利な実施態様において、調温処理の前に、
ａ）加水分解触媒コンバータ、
ｂ）蒸発装置、
ｃ）水溶液を蒸発装置に搬送する搬送管、
ｄ）発生還元剤を排気管系に注入する注入管、
ｅ）排気管に加水分解触媒コンバータを接続する供給装置、
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。
【００８７】
そこで他の構成要素とは、主に大気温度を有する部品、例えば自動車の外側温度センサ、冷却水温度センサなどである。この場合、好適には、水溶液の蒸発が開始される前に比較が行われる。ここで比較とは特に、先の両温度の比較が行われることを意味し、その場合、他の要因が考慮に入れられる。
【００８８】
予め定められた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を温度比較が検出したときに、水溶液の蒸発が実施されることが特に有利である。
【００８９】
その差値を設定する際、特に、排気管系が予め定められた時間幅において運転中であるか排気管系が不稼動であるかが考慮される。また、或る時間幅が与えられ、この時間幅において、その時間幅内において排気管系が運転されるとき、その診断機能は行われない。
【００９０】
本発明に基づく装置で開示された詳細および利点は本発明に基づく方法に転用できる。本発明に基づく方法に対して開示された詳細および利点は本発明に基づく装置に転用でき、利用できる。
【００９１】
あるいはまた、本発明に基づく装置および本発明に基づく方法は、加水分解触媒コンバータと還元剤蒸発器が運転中に排気ガス部分流で貫流されるようにも形成できる。ここで開示された加水分解触媒コンバータと還元剤蒸発器が運転中に通常排気ガスで貫流されないすべての実施態様は、加水分解触媒コンバータと還元剤蒸発器が運転中に排気ガス部分流で貫流される異なった形態にも転用できる。
【００９２】
以下図に示した実施例を参照して本発明を詳細に説明するが、本発明はこの図示された実施例に限定されない。
【００９３】
図１は、
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を加熱する手段４が配置され、供給管２はこの手段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。
【００９４】
この実施例において、供給管２の加熱手段４は、供給管２と共にスパイラル状に巻回されている。これによって、供給管２を通して流れる流体は加熱され、最終的に蒸発する。これによって、少なくとも一種類の還元剤先駆物質を含む混合気が放出開口３を通して放出される。しかも供給管２の加熱手段４の温度選択に応じて、供給管２内において既に還元剤先駆物質の少なくとも部分的な熱分解が生じ、これにより、放出開口３を通して放出される混合気が、例えば尿素のような還元剤先駆物質のほかに、既に例えばアンモニアのような還元剤を含んでいるようにできる。
【００９５】
さらに供給装置１は、供給管２の少なくとも一箇所で温度を測定する温度センサ５も有している。この温度センサ５は通常の熱電対あるいは通常の熱抵抗である。供給装置１および／または電気接続端子を必要とする個々の構成要素は、好適には、電気接続端子を実現するためのケーブル端末を有している。ここでケーブル端末とは特に、長さが少なくとも０．５ｍ、好適には、少なくとも１ｍのケーブル継手を意味する。これは、特に自動車においてしぶきや落石などのような外的影響を僅かしか受けない部位にコンセントを配置することを可能とする。
【００９６】
図２は図１における供給装置１を断面図で示している。運転中に少なくとも一種類の還元剤先駆物質を含む水溶液が流れる供給管２並びにその供給管２の加熱手段４が、この図から明らかに理解できる。供給管２は一定の横断面積を有するが、その横断面積はこの実施例の場合のように変化させることもできる。もっともこの場合、供給管２の貫流開口断面積は、好適には、０．７５ｍｍ2〜２０ｍｍ2であり、特にその貫流開口断面積は約３ｍｍ2の範囲にある。この貫流開口断面積は、一方では、かかる貫流開口断面積において水溶液の迅速でほぼ完全な蒸発が可能であり、他方では、供給管２の内部における堆積物の形成をほとんど回避する大きさであるので有利である。図２は供給管２の温度を検出する温度センサ５も示している。
【００９７】
供給管２の加熱手段４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５℃であるように作動させられる。その平均温度はほぼ第１臨界温度に相当している。供給管２は特に銅合金で作られている。
【００９８】
図３は、供給管２を貯蔵槽（ここでは図示せず）に接続する搬送管６を概略的に示している。この搬送管６は調温手段７を有している。この実施例において、この調温手段７はそれぞれ複数のペルチェ素子８およびラジエータ９を有している。各ペルチェ素子８はそれぞれ電気接続端子１０を備え、これらの電気接続端子１０を介してペルチェ素子８に給電される。その電流の極性に応じて、ペルチェ素子８は加熱あるいは冷却に利用され、従って、ペルチェ素子８によって搬送管６の基本調温が達成される。ラジエータ９は特に、搬送管６がペルチェ素子８によって冷却されるとき、熱エネルギを放出するために利用される。
【００９９】
搬送管６は接続ユニット１１を介して他の構成要素に接続される。その構成要素は、供給装置の形態に応じて、上述した供給管２あるいは一般的に蒸発装置１２である。供給管２は蒸発装置１２の一部である。接続ユニット１１は一般に、少なくとも部分的に１０Ｗ／ｍＫ（Ｗ=ワット、ｍ=メートル、Ｋ=ケルビン）より小さな熱伝導率の材料で作られている。接続ユニット１１は特にセラミックス材料および／またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）で作られている。接続ユニット１１は特に、接続ユニット１１の長さ５７にわたって４０Ｋ／ｍｍ（Ｋ=ケルビン、ｍｍ=ミリメートル）以上の温度勾配が保たれるように構成されている。これは、蒸発装置１２および／または供給管１２が搬送管６よりかなり高い温度を有する運転過程を可能とする。例えば蒸発装置１２は３００℃以上、あるいは４００℃以上、あるいは４２０℃以上の温度を有し、そのようにして、蒸発装置１２の内部において水溶液のほぼ完全蒸発を生じさせ、他方で、水溶液が搬送管６内でまだ蒸発しないことを保証するために、搬送管６は７０℃以上、あるいは８０℃以上、あるいは９０℃以上の温度しか有していない。
【０１００】
図４は、内燃機関（図示せず）の排気ガス１３の処理装置１５を概略的に示している。内燃機関の排気ガス１３は排気管１４を通して流れる。内燃機関の排気ガス１３の処理装置１５は、還元剤溶液蒸発器１６と、加水分解触媒コンバータ１７と、ＳＣＲ触媒コンバータ１８を有している。還元剤先駆物質を含む水溶液は還元剤溶液蒸発器１６において蒸発する。特に還元剤先駆物質として尿素が利用される。この実施例において、還元剤溶液蒸発器１６は、供給管２の加熱手段４によって加熱される供給管２を含む蒸発装置１２を有している。その供給管２は接続ユニット１１を介して搬送管６に接続されている。この搬送管６は、例えば上述したように１個あるいは複数のペルチェ素子８および／またはラジエータ９を有する搬送管６の調温手段７によって取り囲まれている。少なくとも一種類の還元剤先駆物質の水溶液が、搬送手段１９を介して、その貯蔵槽２０から搬送管６に搬送される。例えば尿素のような少なくとも一種類の還元剤先駆物質および場合によっては既に尿素から熱分解で生じたアンモニアを含む気体が、蒸発装置１２において供給される。この混合気は還元剤溶液蒸発器１６の下流に配置された加水分解触媒コンバータ１７に導かれる。この加水分解触媒コンバータ１７は、それに設けられた相応の触媒活性被覆によって特に尿素がアンモニアに加水分解されるように形成されている。一般に、加水分解触媒コンバータ１７は還元剤先駆物質を還元剤に加水分解するために用いられる。還元剤を含み還元剤混合気とも呼ばれる加水分解触媒コンバータ１７から出た気体は、注入管２１を介して排気管１４に供給される。注入管２１は、ＳＣＲ触媒コンバータ１８の上流に位置する注入開口２２で排気管１４に開口している。注入開口２２の下流およびＳＣＲ触媒コンバータ１８の上流に、還元剤混合気と排気ガス１３との混合を生じさせるバッフル板の形態の混合手段２３が配置されている。
【０１０１】
これによって、還元剤と排気ガス１３との混合気がＳＣＲ触媒コンバータ１８に到達し、その混合気が排気ガス１３に含まれる窒素酸化物を還元させる。その場合、好適には、ＳＣＲ触媒コンバータ１８において排気ガス１３に含まれる窒素酸化物のできるだけ完全な転換を生じさせる量の還元剤混合気が供給される。
【０１０２】
図５は蒸発装置１２の異なった実施例を概略的に示している。この図は蒸発装置１２を横断面図で示している。この蒸発装置１２は、実質的に密閉された容積を有する蒸発室２４を有している。この実施例において、蒸発室２４は、水溶液を搬送する搬送管６（ここでは図示せず）を接続するための第１開口２５と、混合気を排出する供給管２（ここでは図示せず）を接続するための第２開口２６としか有していない。その第１開口２５に、蒸発室２４の中に水溶液４５を噴射供給する手段としてノズル６２が配置されている。このノズル６２によって、水溶液４５が蒸発室２４の中に噴射注入される。蒸発装置１２は補助的に蒸発室２４の加熱手段を有している。この実施例において、その加熱手段は、蒸発室２４に接触している発熱線２７によって形成されている。図示されているように、この発熱線２７は非対称に配置され、即ち、第１開口２５とは反対側の領域において、第１開口２５側の領域におけるより、単位面積当たり大きな発熱線密度で配置されている。またその加熱手段は、ここではそれに加えて、例えばバーナのような炭化水素の燃焼手段６３を有している。炭化水素の無炎燃焼を実行するような燃焼手段も適用できる。
【０１０３】
蒸発室２４は、好適には、ａ）銅、ｂ）アルミニウム、ｃ）特殊鋼、ｄ）ニッケル基合金、ｅ）クロム・ニッケル鋼の少なくともいずれか１つの成分を含む材料で作られている。蒸発室２４の容積は、好適には、１．５〜１０ｃｍ3である。運転中、発熱線２７は、好適には、毎秒約１ｋＷまでの発熱電力で運転され、その最大発熱電力は用途に関係して決定される。その最大発熱電力は、好適には、乗用車の場合、約５００〜７００Ｗ／ｓであり、トラックの場合、約１２００〜１５００Ｗ／ｓである。蒸発室２４の熱容量は、好適には、１２０Ｊ／Ｋ以下であり、特に１００〜１１０Ｊ／Ｋである。第１開口２５と第２開口２６とは互いに、好適には、３０〜７０°の角度を成している。水溶液４５は蒸発室２４の中に、好適には、１５０ｍｌ／ｍｉｎまでの、好ましくは、１００ｍｌ／ｍｉｎまでの、特に３０ｍｌ／ｍｉｎまでの流量で注入される。好適には、蒸発室２４は第２開口２６の部位に、第２開口２６への液滴の侵入を防止する手段を有している。それは特に、液滴と蒸発室２４の壁との間に位置する気体膜を壊す手段である。ここではそれは特に壁における突起などである。この部位に構造物２８も配置できる。
【０１０４】
また、蒸発室２４は内部に、水溶液の蒸発のために大きな表面を発生させる１つあるいは複数の構造物２８を有している。この実施例において、その構造物２８は比較的大きく示されているが、例えば蒸発室２４の内側表面上への被覆の設置によって得られる構造化された表面でもよい。その代わりにあるいはそれに加えて、この構造物２８は数ｍｍ以上の構造物振幅を持つミクロ構造物を有することもできる。一般的にその構造物２８は、蒸発室２４の表面におけるぬらし性を高める手段と解することができる。
【０１０５】
図６は、蒸発室２４の第１実施例における排気管１４への接続部を概略的に示している。その蒸発室２４はケース２９を設けられている。このケース２９は、好適には、周囲への熱損失を減少する熱絶縁体で形成されている。蒸発室２４の加熱手段２７は発熱線接続端子３０を介して電源（図示せず）に接続される。
【０１０６】
蒸発装置１２は第２開口２６を介して加水分解触媒コンバータ１７に接続されている。加水分解触媒コンバータ１７はこの加水分解触媒コンバータ１７の調温手段３１を有し、この実施例において、その調温手段３１は、加水分解触媒コンバータ１７に巻き付けられた相応の発熱線から成っている。加水分解触媒コンバータ１７の周りにケース３２が配置され、このケース３２は、発生熱損失をできるだけ最小にするために、特に周囲に対する加水分解触媒コンバータ１７の熱絶縁体となっている。この実施例において、加水分解触媒コンバータ１７は、排気管１４に直結され排気管１４の中に突出している。加水分解触媒コンバータ１７ないしそのケース３２ができるだけ気密にはめ込まれる孔が排気管１４に設けられている。加水分解触媒コンバータ１７と排気管１４との有益な気密接続は相応の接続手段３３によって形成されている。また、受動的混合手段としてバッフル板３４が配置され、このバッフル板３４によって、加水分解触媒コンバータ１７から出る還元剤混合気３５が排気管１４内を流れる排気ガスと混合される。
【０１０７】
運転中、還元剤先駆物質として尿素を含む水溶液から、蒸発装置１２によって混合気が発生される。蒸発装置１２で生ずる混合気は、少なくとも尿素を含み、場合によっては、その尿素の熱分解で生じたアンモニアを既に含んでいる。この混合気は第２開口２６を介して加水分解触媒コンバータ１７に導入され、この加水分解触媒コンバータ１７において、尿素のアンモニアへのほぼ完全な加水分解が行われる。この場合、加水分解触媒コンバータ１７でアンモニアを含む還元剤混合気３５が生ずる。特に最終的に尿素の９８％以上がアンモニアに転換される運転過程が有利である。
【０１０８】
図７は図５と図６の蒸発装置の異なった実施例を概略的に示している。上述の図示された第１実施例と異なり、この蒸発装置は補助的に第３開口３６を有している。運転中、この第３開口３６を通して排気ガスが連続してあるいは拍動的に蒸発室２４に導入される。これによって第１実施例に比べて、発生ガス内における尿素の良好な分布が達成される。さらに、後で加水分解触媒コンバータ１７において尿素をアンモニアに加水分解するために利用される水が、第３開口３６を通して導入された内燃機関の排気ガスにより蒸発室２４に入れられるので、かかる蒸発装置１２は固形尿素を気化するためにも採用できる。
【０１０９】
図８は、注入装置４６の一部としての排気管１４への注入管２１の開口部位を概略的に示している。その注入管２１は発熱線３８によって取り囲まれ、この発熱線３８は排気管１４への注入管２１の開口の周りにも配置されている。
【０１１０】
図９は、還元剤を含む混合気の供給装置１の異なった実施例を第１断面点の断面図で概略的に示している。この供給装置１は供給管２を有し、この供給管２は、供給管２の加熱手段４を巻き付けられているか、その加熱手段４と共に巻回されている。供給管２と加熱手段４とは一緒にケース２９の中に配置されている。供給管２の巻回コイルの内部に第１温度センサ３９が配置されている。この第１温度センサ３９は第１接続要素４０を介して制御装置（ここでは図示せず）に接続される。蒸発装置１２は供給管２の放出開口３を介して加水分解触媒コンバータ１７に接続されている。この加水分解触媒コンバータ１７は、アンモニアへの尿素の加水分解を触媒する被覆を有している。加水分解触媒コンバータ１７はその加水分解触媒コンバータの調温手段３１で取り囲まれ、この調温手段３１は相応して形成された発熱線を有している。加水分解触媒コンバータ１７の調温手段３１は第１発熱線接続端子４１を介して電源に導電的に接続される。これは供給管２の加熱手段４にも当てはまり、その加熱手段４は第２発熱線接続端子４２を介して電源に接続される。加水分解触媒コンバータ１７は第２温度センサ４３を有し、この第２温度センサ４３は第２接続要素４４を介して制御装置（図示せず）に接続される。第２温度センサ４３によって、加水分解触媒コンバータ１７の内部温度が検出される。
【０１１１】
運転中、水溶液４５が供給管２に搬送される。供給管２の加熱手段４によって、供給管２の加熱、従って水溶液４５の蒸発が行われ、および場合によっては、調温に応じてアンモニアへの含有尿素の少なくとも部分的な熱分解が行われる。放出開口３を通して、その混合気が加水分解触媒コンバータ１７に供給され、そこで、含有アンモニアへの尿素の加水分解、好適には、ほぼ完全加水分解が行われる。その加水分解触媒コンバータ１７から、内燃機関の排気管１４に導入される還元剤混合気３５が出る。この場合、蒸発装置１２および／または加水分解触媒コンバータ１７の温度が温度センサ３９、４３によって監視され、蒸発装置１２および加水分解触媒コンバータ１７がそれらの加熱ないし調温手段４、３１によってそれぞれ加熱される。
【０１１２】
図１０は、少なくとも一種類の還元剤を含む混合気３５の供給装置を概略的に示している。この供給装置１は一続きに搬送管６を有し、この搬送管６によって、水溶液が貯蔵槽（図示せず）から蒸発装置１２に搬送される。この蒸発装置１２に加水分解触媒コンバータ１７が続き、この加水分解触媒コンバータ１７に、排気管１４（図示せず）に混合気を注入する注入管２１が、あるいは還元剤混合気を排気管１４に注入する注入装置４６が続いている。蒸発装置１２は第３温度センサ４７を有している。この第３温度センサ４７によって搬送管６における温度が測定される。注入管２１および／または注入装置４６が随意に第４温度センサ４８を有し、この第４温度センサ４８によって、注入管２１および／または注入装置４６の温度あるいは注入管２１内および／または注入装置４６内の温度が検出される。蒸発装置１２は供給管２の加熱手段４および／または蒸発室２４の加熱手段２７を有している。随意にあるいはそれらの加熱手段４，２７の代わりにあるいはそれに加えて、加水分解触媒コンバータ１７がその調温手段３１を有している。随意にあるいはその代わりにあるいはそれに加えて、搬送管６が調温手段４９を有し、この調温手段４９によって搬送管６が調温される。特にここでは本発明に基づいて、１個あるいは複数のペルチェ素子が有利に利用される。注入管２１および／または注入装置４６はその注入管２１および／または注入装置４６を調温する調温手段５０を有している。ここでも少なくとも１個のペルチェ素子が有利に利用される。
【０１１３】
配置されたすべての加熱ないし調温手段４，２７，３１，４９，５０および配置されたすべての温度センサ３９，４３，４７，４８は制御装置５１に接続されている。この制御装置５１によって、少なくとも１個の加熱ないし調温手段４，２７，３１，４９，５０および少なくとも１個の温度センサ３９，４３，４７，４８を有する制御ループにおける温度調節が行われる。好適には、温度センサ３９，４３，４７，４８の数は構成要素６、２、２４、１７、２１、４６を調温するための手段４，２７，３１，４９，５０の数より多い。制御装置５１は、好適には、内燃機関の制御装置に接続されているか、あるいはそれと一体化されている。内燃機関の制御装置のデータおよび内燃機関の運転パラメータは、蒸発装置１２についての蒸発および／または搬送の制御の際に有利な様式で考慮される。
【０１１４】
図１１は混合気供給装置の一部を概略的に示している。排気管１４においてＳＣＲ触媒コンバータ１８の上流にハニカム体５２が配置されている。このハニカム体５２は流体が貫流でき相応の混合手段５３の一部である多数の通路を備えている。ハニカム体５２は、排気ガスがハニカム体５２を少なくとも部分的に排気ガスの主流れ方向に対して角度を成して流れるように形成されている。その主流れ方向５４は図１１に矢印で示されている。この実施例において、ハニカム体５２は円錐状に形成されている。このハニカム体は通路が存在しない大きな切欠き５５を有している。この切欠き５５に注入装置４６の一部としての注入管２１が開口し、運転中、この注入管２１を通して還元剤混合気３５が入れられる。
【０１１５】
図１２は、排気管１４に還元剤混合気を供給する注入管２１を備えた注入装置４６の実施例を概略的に示している。その注入管２１は湾曲状態で排気管１４の壁を貫通している。注入管２１はその排気管１４の中に突出した部位に多数の小穴５６を有している。注入管２１が湾曲して排気管１４の中に突出することは必ずしも必要ではなく、注入管２１を垂直ないし真っ直ぐに排気管１４の中に突出することも良好に行える。ここでは補助的に、排気管１４内における還元剤混合気と排気ガス１３との一層良好な混合を生じさせるバッフル板２３が配置されている。
【０１１６】
図１３は、内燃機関（図示せず）の排気ガスの処理装置１の実施例を概略的に示している。この場合、第１排気管部分５８に蒸発装置１２と加水分解触媒コンバータ１７が配置されている。第１排気管部分５８と第２排気管部分５９への排気ガスの分配が、流れ案内手段６０によって達成される。第１排気管部分５８の第２排気管部分５９への開口６１の下流にＳＣＲ触媒コンバータ１８が配置されている。
【０１１７】
蒸発装置１２が液滴分離手段６４を有していることが有利であり、その液滴分離手段６４は例えば注入管２の内部に配置されるか、あるいは蒸発室２４の第２開口２６の中あるいはその下流に配置される。図１４はかかる液滴分離手段６４の実施例を示している。この手段６４は注入管２に、あるいは一般に蒸気が流れる配管６５に接続されている。この実施例において、蒸気になお液滴が存在するとき、その液滴は慣性作用によって分離される。その手段６４に、流れに強制的に方向転換６７を生じさせる１枚あるいは数枚の衝突板６６が配置されている。その衝突板６６および／または液滴分離手段６４のハウジング６８は、分離された液滴も蒸発されるように加熱される。ここで図示された液滴分離手段６４の代わりにあるいはそれに加えて、他の処置を講ずることもでき、例えば注入管２や配管６５が部位的に狭められた横断面、突起、方向転換部などを有するようにもできる。
【０１１８】
図１５は、供給管２がその加熱手段４によって加熱できる蒸発装置１２の実施例を概略的に示している。その供給管２の加熱手段４は、ここでは、電気接続端子７０を介して電源に接続される棒状加熱要素６９を有している。棒状加熱要素６９との接触によって加熱される液滴分離手段６４が供給管２に配置されている。
【０１１９】
図１６は、供給管２がホースの形で棒状加熱要素６９の周りに２回巻き付けられている蒸発装置１２の実施例を概略的に示している。
【０１２０】
図１７および図１８は、供給管２が棒状加熱要素６９の長手軸線の周りに巻き付けられておらず、棒状加熱要素６９にホースの形で取り付けられている蒸発装置１２の実施例を概略的に示している。基本的には、供給管２と棒状加熱要素６９との材料結合、特に硬ろう付け結合（brazed connection）が有利である。
【０１２１】
図１９および図２０は、加水分解触媒コンバータ１７を備え、ａ）少なくとも一種類の還元剤好ましくはアンモニア、ｂ）少なくとも一種類の還元剤先駆物質特に尿素、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。その供給装置１は、少なくとも１本、この実施例では４本の供給管２を有している。これらの供給管２は棒状加熱要素６９の周りにスパイラル状に巻き付けられている。各供給管２はそれぞれ放出開口３を有し、運転中、それらの放出開口３を通して、還元剤を含む混合気が放出される。放出開口３はそれらがほぼ円上に等間隔で位置するように分布している。供給管２は貯蔵槽（ここでは図示せず）に接続され、その貯蔵槽から搬送手段１９によって少なくとも一種類の還元剤先駆物質を含む水溶液４５が供給管２に搬送される。供給管２および加熱要素６９は相応の還元剤溶液蒸発器１６の一部である。
【０１２２】
放出開口３の下流に加水分解触媒コンバータ１７が配置され、この加水分解触媒コンバータ１７も棒状加熱要素６９によって加熱される。有利な発展形態において、１本あるいは数本の供給管２並びに加水分解触媒コンバータ１７に熱伝導接触している１個の棒状加熱要素６９しか配置されていない。この実施例において、加水分解触媒コンバータ１７は環状ハニカム体として形成されている。この加水分解触媒コンバータ１７の下流に注入管２１が続き、この注入管２１を介して、運転中に少なくとも一種類の還元剤を含む気体流が排気管１４に導入される。接続要素７１を介して排気管１４への機械的継手が形成される。また、加水分解触媒コンバータ１７を排気管１４から熱的に絶縁する熱絶縁体７２が配置されている。さらに、加水分解触媒コンバータ１７を熱放射から防護する熱シールド７３が配置されている。また外側ハウジング７５と内側ハウジング７６との間に、熱絶縁体としても用いられる絶縁空隙７４が形成されている。
【０１２３】
図２０は、棒状加熱要素６９の周りに環状に配置された供給管２を横断面図で示している。
【０１２４】
図２１は、排気ガス１３の処理装置１５の異なった実施例を概略的に示している。図４の実施例と異なって、搬送管６に弁７７が配置され、この弁７７は水溶液４５を蒸発装置１２に定量ずつ注入するために用いられる。その弁７７は制御接続端子７８を介して制御される。
【０１２５】
図２２は、排気管１４への注入装置４６の開口部位７９を概略的に示している。排気管１４および／または注入装置４６はここに絞り８０を有し、この絞り８０は、運転中、開口部位７９に排気ガス流の死水域あるいは鎮静域を発生し、従って、低い圧力の領域を形成し、これによって、注入装置４６に排気ガスが圧送されないようにされている。また注入装置４６は環状に形成された熱抵抗を有する温度センサ８１を有している。この領域に堆積物が形成されたとき、そこの温度を例えば５５０℃以上あるいはそれどころか６００℃以上の第２設定温度に高めることによって堆積物の溶解除去あるいは減少を生じさせるために、温度センサ８１が電源（図示せず）に接続される。
【０１２６】
図２３は、加水分解触媒コンバータ１７並びにＳＣＲ触媒コンバータ１８として採用されるハニカム体８２を横断面図で概略的に示している。そのハニカム体８２に他の触媒活性被覆が着けられねばならない。ハニカム体８２は平形金属箔８３と波形金属箔８４で構成され、これらの金属箔８３、８４は、この実施例の場合、３個の積層体（スタック）の形に積層され、互いに絡み合わされている。また、ハニカム体８２は、このハニカム体８２を外側に対して閉鎖する外被管８５を有している。平形金属箔８３と波形金属箔８４は、排気ガス１３が貫流できる多数の通路８６を形成している。
【０１２７】
図２４は、加水分解触媒コンバータ１７並びにＳＣＲ触媒コンバータ１８として採用される環状に形成されたハニカム体８７を横断面図で概略的に示している。そのハニカム体８７に他の触媒活性被覆が着けられねばならない。ハニカム体８７は、平形金属箔８９と波形金属箔９０とを有し、互いに重ね合わされ、排気ガス１３が貫流できる多数の通路８６を形成している積層体８８で構成されている。このハニカム体８７は外側外被管９１と内側外被管９２によって閉じられている。
【０１２８】
加熱手段４、６９で加熱される供給管２の場合、特に基本的には、片側加熱のほかに反対側からの加熱も企てることが有利である。即ち、供給管の外側を包囲するスリーブ状加熱要素も配置できる。基本的には、運転中において供給管２の予め定められた横断面で円周にわたって温度が平均温度とたかだか＋２５℃あるいは−２５℃だけしか異なっていないことが有利である。
【０１２９】
加水分解触媒コンバータ１７として、基本的には、特にアンモニアへの尿素の加水分解を触媒する被覆を備えた管や、内周面側に構造化された少なくとも１つの金属箔層が設けられた外被管も採用できる。その構造化された金属箔層は、好適には、その半径方向内部に外被管の総横断面積の少なくとも２０％に相当する自由貫流開口断面を有している。この形態は、好適には、外側から加熱される。
【０１３０】
基本的には、ＳＣＲ触媒コンバータ１８の上流で還元剤の供給を開始する前に、好適には、以下のように運転される。
・  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３５０〜４５０℃に、および／または、蒸発室２４が約３５０〜４５０℃に、好適には、それぞれ約３８０℃に並行して加熱され、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。
【０１３１】
ＳＣＲ触媒コンバータ１８の温度が、特にＳＣＲ触媒コンバータ１８の始動温度（"light off"温度）に位置する設定限界値より高いとき、蒸発装置１２に水溶液４５が装填される。蒸発装置１２、供給管２および／または蒸発室２４がなおまだ実質的にその運転温度を有するとき、上述した診断過程は中止される。
【０１３２】
運転中、蒸発装置１２に与えられる加熱出力は水溶液４５の搬送量と関連されている。これは特に、設定加熱出力に対してその都度の搬送量の蒸発にとって必要とされるか否かが検査されることを意味する。或る時間幅にわたって測定された実際加熱出力値が設定加熱出力より低いとき、この場合には供給管２および／または注入管２１の横断面の縮小が存在するために、使用者に警報が発せられる。
【０１３３】
また、予め定められた規則的な時間間隔で、蒸発装置１２、供給管２、蒸発室２４、加水分解触媒コンバータ１７、注入管２１および／または注入装置４６を、場合によって存在する堆積物を溶解除去するために、通常の運転温度より高い温度に加熱することが有利である。
【０１３４】
例えば内燃機関が停止されたときに生ずる蒸発終了時、供給管２から水溶液４５の逆搬送が行われる。好適には、供給管２からの逆搬送前に、まず水溶液４５の搬送が調整され、しかもその場合、蒸発装置１２、供給管２および／または蒸発室２４が常温に加熱され、そのようにして、完全蒸発が実施され、場合による蒸発装置１２、供給管２および／または蒸発室２４における汚れが逆搬送時に搬送管６に達することが防止される。そして、或る時間の経過後に搬送手段１９によって逆搬送が開始される。接続ユニット１１に、あるいはこの接続ユニット１１に隣接して有利に、逆搬送時に空気を吸い込む弁が配置されている。基本的には、搬送管６がほとんど空になるまで、貯蔵槽２０に向けて逆搬送される。
【０１３５】
例えば内燃機関の排気ガス内の窒素酸化物濃度の極端な増大に起因して搬送すべき水溶液４５の搬送量が大きく変化した場合、それに応じた強力な加熱が急速に行えないため、蒸発装置１２が瞬時に多量の水溶液４５を蒸発する働きをしない状態が生ずる。この場合、ちょうど完全蒸発ができるほどしか水溶液４５の搬送量を増加しないことが有利である。
【０１３６】
供給すべき還元剤の量および従って蒸発すべき水溶液４５の量は、例えば、
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。
【０１３７】
貯蔵槽２０、搬送管６、蒸発装置１２、注入管２１、蒸発室２４および／または加水分解触媒コンバータ１７は、例えば内燃機関の燃料タンクに熱的に接触して配置される。その燃料タンクは、通常、凍結防護上から、上述した構成要素に対する凍結防護作用をする加熱器を有している。
【０１３８】
本発明の他の課題に応じて、
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。
【０１３９】
この供給装置１は、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を有している。水溶液４５はこの貯蔵槽２０から搬送手段４９によって放出開口３付きの少なくとも１本の供給管２に搬送される。供給管２の加熱手段４が有利に配置され、この加熱手段４によって、少なくとも１本の供給管２が、水の沸点より高い第１臨界温度を超えて加熱される。その温度は、好適には、３５０℃以上、好適には、４００℃以上、特に約３８０℃である。この供給装置１の有利な発展形態は、搬送手段１９が少なくとも１台のポンプを有するようにされている。そのポンプは好適には定量吐出ポンプである。この供給装置の他の発展形態に応じて、搬送手段１９と供給管２との間に水溶液４５の提供ずつ供給するための弁が配置されている。また、加熱手段４が有利に、
ａ）電気抵抗加熱器、
ｂ）少なくとも１個の他の構成要素の廃熱を利用するための熱伝達手段、
ｃ）少なくともペェルチェ素子、
ｄ）燃料を燃焼するための手段、
の少なくともいずれか１つの要素を有している。
【０１４０】
この供給装置の有利な発展形態において、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。
【０１４１】
この供給装置の有利な発展形態において、供給管２はたかだか２０ｍｍ2の貫流開口断面を有している。さらに、供給管２が
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ことが有利である。
【０１４２】
供給管２は特に０．１〜５ｍの長さ、好適には、０．３〜０．７ｍの長さ、特に主に０．５ｍの長さを有している。供給管２は、好適には、０．１〜０．５ｍｍの壁厚を有している。供給管２は、好適には、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。
【０１４３】
この供給装置１の有利な実施態様において、供給管２およびこの供給管２の加熱手段４は、少なくとも部分部位が相対的に少なくとも以下のいずれか１つの形で配置されている。即ち、
ａ）供給管２およびこの供給管２の加熱手段４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２およびこの供給管２の加熱手段４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２およびこの供給管２の加熱手段４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２の少なくとも１つの部分部位は、供給管２の加熱手段４の周りにねじれて配  置されている。
ｅ）供給管２の加熱手段４の少なくとも１つの部分部位は、供給管２の周りにねじれて配  置された棒状加熱要素６９となっている。
ｆ）供給管２は棒状加熱要素６９に通路を形成している。
【０１４４】
供給装置１の他の有利な実施態様において、供給管２および供給管２の加熱手段４が、少なくとも部分部位において材料結合されている。ここで材料結合とは、特にろう付け結合および／または溶接結合を意味する。
【０１４５】
供給装置１の他の有利な実施態様において、供給管２は少なくとも部分的に、還元剤先駆物質の還元剤への加水分解を触媒する被覆を備えている。好適には、供給装置１は供給管２の温度を検出する少なくとも１個の温度センサ５を有している。この温度センサ５は、好適には、例えば緊急プログラムの枠内で臨界温度を超えての供給管２の加熱を可能とするために電源５に接続される。
【０１４６】
また、
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方法を提案する。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が、貯蔵槽２０から供給管２に搬送される。その供給管２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。ここで完全蒸発とは特に、水溶液の９０重量％以上、好適には、９５重量％以上、特に好適には水溶液の９８重量％が蒸発する蒸発を意味する。この方法の有利な発展形態は、
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、
の少なくとも一種類の還元剤先駆物質が含まれているように計画されている。
【０１４７】
また、供給管２における温度が３８０℃〜４５０℃の平均温度にあることが有利である。好適には、供給管２の長さにわたる温度は、好適には３８０℃〜４５０℃の平均温度の上下たかだか２５℃である。
【０１４８】
この方法の他の有利な実施態様において、加熱時に５００Ｗ／ｓまで変化される加熱出力が採用される。好適には、供給管２に水溶液が０．５ｍｌ／ｓの流量で搬送される。また、供給管２がたかだか２０ｍｍ2の貫流開口断面積を有していることが有利である。好適には、供給管２は、場合によって存在する堆積物を溶解除去するために、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。
【０１４９】
この方法の他の有利な実施態様において、蒸発前に供給管２の温度が検出され、他の既知の温度と比較される。その既知の温度は例えば、外側温度センサで測定された外側温度や冷却水温度のような自動車で認識あるいは測定された温度である。
【０１５０】
この方法の他の有利な実施態様において、供給管２の加熱は電気抵抗加熱器を介して行われ、その加熱前に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、供給管の加熱が行われる。この方法の他の発展形態は、供給管２の加熱時に与えられた加熱出力が監視されるように計画されている。この方法の他の有利な実施態様において、加熱出力が設定可能な時間幅にわたって蒸発すべき水溶液の量に関係する値の下にあるとき、加熱が中止される。
【０１５１】
他の本発明の課題に応じて、
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を注入する手段が配置され、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を注入する手段は少なくとも１個のノズル６２を有している。有利な様式で、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。この供給装置の他の有利な発展形態は、蒸発室２４を加熱する手段２７，６３が、
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
さらに、
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４５は蒸発室２４に搬送され、その蒸発室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。この方法は有利に、蒸発室２４が、水溶液の搬送管６を接続するための第１開口２５と、混合気を排出する供給管２を接続するための第２開口２６しか有していない実質的に密閉容積を有するように発展形成される。
【０１５４】
その代わりに、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、混合気を排出する供給管２を接続するための第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容積を有する。
【０１５５】
この方法は、加熱が制御して行われることによって有利に発展形成される。特に、蒸発室２４は３５０℃〜４５０℃の平均温度に加熱される。また、蒸発室２４が、温度が平均温度から＋２５℃あるいは−２５℃より大きくずれた箇所が蒸発室２４に存在しないように、平均温度に加熱される。
【０１５６】
本発明に基づく排気ガス処理装置１５は、有利に、ＳＣＲ触媒コンバータ１８における窒素酸化物の選択触媒還元にとって十分な多量の還元剤を供給することを可能とし、同時に、ここでは加水分解触媒コンバータ１７が排気ガスで貫流されないので、その加水分解触媒コンバータ１７は従来の場合に比べて小さな容積に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【０１５７】
【図１】第１実施例における混合気供給装置の斜視図。
【図２】混合気供給装置の第１実施例の断面図。
【図３】貯蔵槽から供給管に水溶液を搬送する搬送管の断面図。
【図４】内燃機関の排気ガスにおける窒素酸化物の選択触媒還元装置の概略構成図。
【図５】蒸発装置の第２実施例の横断面図。
【図６】還元剤供給装置の概略構成図。
【図７】蒸発装置の異なった実施例の横断面図。
【図８】排気管への注入管の開口部位の詳細図。
【図９】混合気供給装置の実施例の概略構成図。
【図１０】混合気供給装置の実施例の概略構成図。
【図１１】排気ガスへの還元剤混合気の有益な注入装置の実施例の概略構成図。
【図１２】排気ガスへの還元剤混合気の注入装置の異なった実施例の概略構成図。
【図１３】内燃機関の排気ガスの処理装置の実施例の概略構成図。
【図１４】液滴分離手段の概略斜視図。
【図１５】蒸発装置の実施例の斜視図。
【図１６】蒸発装置の異なった実施例の斜視図。
【図１７】蒸発装置の異なった実施例の側面図。
【図１８】蒸発装置の実施例の斜視図。
【図１９】混合気供給装置の異なった実施例の縦断面図。
【図２０】混合気供給装置の異なった実施例の横断面図。
【図２１】排気ガスの処理装置の異なった実施例の概略構成図。
【図２２】排気管への注入装置の開口部位の詳細図。
【図２３】触媒担体としてのハニカム体の横断面図。
【図２４】触媒担体としてのハニカム体の異なった実施例の概略構成図。
【符号の説明】
【０１５８】
１    混合気の供給装置
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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
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