(57)【要約】本発明は内燃機関（１）の排ガス流（１４）に含まれる窒素酸化物を還元するための装置、反応器、及び方法に関し、その際本発明は、排ガス流（１４）に挿入されまたそこで窒素酸化物をアンモニアを用いて窒素及び水を形成しながら触媒的に還元するＳＣＲ触媒（７）を有する。本発明は更にアンモニア分離物質からアンモニアを発生するためのユニットを有する。上記ユニットは上記物質のための容器、上記物質からアンモニアを獲得するための熱分解室（２３）を有する反応器（９）、及び、上記物質を容器から反応器へ入れるための操作装置を有する。その際発生するアンモニアは排ガス流（１４）でＳＣＲ触媒（７）の上流に導かれる。熱分解のために必要な熱エネルギが燃焼プロセスによって準備されることにより本発明は優れている。そのため本発明はバーナ（１０）を有し、燃焼プロセスで発生する熱エネルギは反応器（９）の熱分解室（２３）へ供給可能である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１）特にはディーゼルモータの、排ガス流（１４）内の窒素酸化物を還元するための装置にして、
‐排ガス流（１４）へ挿入され、また、窒素酸化物がアンモニアを用いて窒素及び水素を形成しながら触媒的に還元される、ＳＣＲ触媒（７）、及び
‐アンモニアを分離する物質のためのストックタンク、上記物質からアンモニアを得るための熱分解室（２３）を有する反応器（９）、及び、上記ストックタンクから物質を反応器（９）に供給するための搬送デバイスを含む、アンモニアを分離する物質特には尿素（２６）又は液状の尿素溶液からアンモニアを発生するためのユニット
を有する装置であり、
‐その際、発生されるアンモニアがＳＣＲ触媒（７）の流れの上流で排ガス流（１４）へ導かれる装置において、
熱分解に必要な熱エネルギを供給するために燃焼プロセスで発生する熱エネルギが反応器（９）の熱分解室（２３）へ入力可能であるバーナ（１０）を特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、バーナ（１０）が触媒バーナであることを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の装置において、バーナ（１０）に燃料（２０）を供給するための注入装置が割り当てられることを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項３に記載の装置において、注入装置が燃料（２０）の量を調整するためにコントロール可能な注入ノズル（１９）を有することを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項３に記載の装置において、注入装置が燃料（２０）の量を調整するために断続的に使用される注入ノズル（１９）を有することを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の装置において、バーナ（１０）が湿潤によって燃料（２０）を分配及び気化するために多孔構造を含むことを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項６に記載の装置において、多孔構造が触媒コーティングされることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載の装置において、バーナ（１０）のための燃料供給（１１）が内燃機関（１）の燃料タンクへ接続されることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の装置において、バーナ（１０）へ酸素を供給するために、バーナ（１０）がコンプレッサを有し、上記コンプレッサは外気又は内燃機関（１）の排ガス流（１４）に接続されることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか一項に記載の装置において、バーナ（１０）へ酸素を供給するために、バーナ（１０）が、内燃機関（１）の排ガス流（１４）で、ターボチャージャ（５）又は触媒（６）の前方の動圧ゾーンへ接続されることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置において、バーナ（１０）が反応器（９）から分離され、また、熱エネルギを熱分解室（２３）へ入力するために、配管及び／または通路を介して、熱分解室（２３）と接続されることを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１から１０のいずれか一項に記載の装置において、バーナ（１０）が反応器（９）に組込まれ、また、バーナ（１０）及び熱分解室（２３）が開いて互いに移行することを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれか一項に記載の装置において、熱分解室（２３）に物質への熱エネルギを記録、保存、及び、出力するための熱的な測定要素（２５）が配設されることを特徴とする装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の装置において、熱的な測定要素（２５）が、反応器（９）の縦方向に貫流可能な格子形状又は螺旋形状の構造を有することを特徴とする装置。
【請求項１５】
請求項１３又は１４に記載の装置において、熱的な測定要素（２５）が金属又はセラミックからなることを特徴とする装置。
【請求項１６】
請求項１から１５のいずれか一項に記載の装置において、熱分解室（２３）に触媒が配設されること、特には熱的な測定要素（２５）が触媒でコーティングされることを特徴とする装置。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれか一項に記載の装置において、反応器（９）が熱分解室（２３）の後方に接続される加水分解室（２４）を有し、そこではイソシアン酸がアンモニアに加水分解されることを特徴とする装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の装置において、熱分解室（２３）及び加水分解室（２４）が開いて互いに移行することを特徴とする装置。
【請求項１９】
請求項１７又は１８に記載の装置において、バーナ（１０）の排ガス流が間接的又は直接的に加水分解室（２４）へ合流することを特徴とする装置。
【請求項２０】
請求項１から１９のいずれか一項に記載の装置において、反応器（９）がＳＣＲ触媒（７）の流れの上流で直接内燃機関（１）の排ガス管（４）に配設され、また、熱分解室（２３）又は加水分解室（２４）が直接内燃機関（１）の排ガス流（１４）へ合流することを特徴とする装置。
【請求項２１】
請求項１から１９のいずれか一項に記載の装置において、ＳＣＲ触媒（７）の上流に、反応器（９）及びバーナ（１０）が、内燃機関（１）の排ガス管（４）内で排ガス流（１４）に配設されることを特徴とする装置。
【請求項２２】
請求項１から２１のいずれか一項に記載の装置において、ＳＣＲ触媒（７）の流れの下流に、粒子フィルタ（８）が配設されることを特徴とする装置。
【請求項２３】
請求項２２に記載の装置において、粒子フィルタ（８）がその再生を補助するために触媒コーティングされることを特徴とする装置。
【請求項２４】
請求項２２又は２３に記載の装置において、粒子フィルタ（８）が、ＳＣＲ触媒（７）によるアンモニアスリップを酸化するために、触媒コーティングされることを特徴とする装置。
【請求項２５】
アンモニアを分離する物質、特には尿素（２６）又は液体の尿素溶液から、アンモニアを得るための反応器にして、熱エネルギの作用でアンモニアが上記物質から分離される少なくとも１つの熱分解室（２３）を有する反応室を備える反応器において、
反応器（９）がバーナ（１０）を有し、上記バーナの燃焼プロセスで発生する熱エネルギが、熱分解に必要な熱エネルギを供給するために、反応器（９）の熱分解室（２３）へ入力可能であることを特徴とする反応器。
【請求項２６】
請求項２５に記載の反応器において、バーナ（１０）が触媒バーナであることを特徴とする反応器。
【請求項２７】
請求項２５又は２６に記載の反応器において、バーナ（１０）が燃料（２０）を供給するための注入装置を有することを特徴とする反応器。
【請求項２８】
請求項２５から２７のいずれか一項に記載の反応器において、バーナ（１０）が、燃料（２０）の量を調整するために、コントロール可能な注入ノズル（１９）を有することを特徴とする装置。
【請求項２９】
請求項２５から２７のいずれか一項に記載の反応器において、燃料（２０）の量を調整するために、バーナ（１０）が断続的に燃料（２０）を与えられる注入ノズル（１９）を有することを特徴とする反応器。
【請求項３０】
請求項２５から２９のいずれか一項に記載の反応器において、バーナ（１０）が湿潤により燃料（２０）を分配及び蒸発するために多孔構造を含むことを特徴とする反応器。
【請求項３１】
請求項３０に記載のバーナにおいて、多孔構造が触媒コーティングされることを特徴とするバーナ。
【請求項３２】
請求項２５から３１のいずれか一項に記載の反応器において、バーナ（１０）へ酸素を供給するために、バーナ（１０）が、外気又は内燃機関（１）の排ガス流（１４）に接続するコンプレッサを有することを特徴とする反応器。
【請求項３３】
請求項２５から３２のいずれか一項に記載の反応器において、バーナ（１０）が反応器（９）と分離され、また、熱分解室（２３）へ熱エネルギを入力するために、配管及び／または通路を介して熱分解室（２３）と接続されることを特徴とする反応器。
【請求項３４】
請求項２５から３２のいずれか一項に記載の反応器において、バーナ（１０）が反応器（９）へ組み込まれ、また、バーナ（１０）及び熱分解室（２３）が開いて互いに移行することを特徴とする反応器。
【請求項３５】
請求項２５から３４のいずれか一項に記載の反応器において、熱分解室（２３）に物質への熱エネルギを記録、保存、及び出力するための熱的な測定要素（２５）が配設されることを特徴とする反応器。
【請求項３６】
請求項３５に記載の反応器において、熱的な測定要素（２５）が、反応器（９）の縦方向に貫流可能な格子形状又は螺旋形状の構造を有することを特徴とする反応器。
【請求項３７】
請求項３５又は３６に記載の反応器において、熱的な測定要素（２５）が金属又はセラミックからなることを特徴とする反応器。
【請求項３８】
請求項２５から３８のいずれか一項に記載の反応器において、熱分解室（２３）に触媒が配設されること、特に熱的な測定要素（２５）が触媒コーティングされることを特徴とする反応器。
【請求項３９】
請求項２５から３８のいずれか一項に記載の反応器において、反応器（９）が熱分解室（２３）の下流に接続される加水分解室（２４）を有し、上記加水分解室でイソシアン酸がアンモニアへ加水分解されることを特徴とする反応器。
【請求項４０】
請求項３９に記載の反応器において、熱分解室（２３）及び加水分解室（２４）が開いて互いに移行することを特徴とする反応器。
【請求項４１】
内燃機関（１）の特にはディーゼルモータの排ガス流（１４）の窒素酸化物を還元するための方法にして、上記内燃機関にてアンモニアは、排ガス流（１４）へ導かれそして選択的な還元剤として窒素酸化物を窒素及び水を形成しながら触媒的に分解し、その際上記アンモニアはアンモニアを分離する物質特には乾燥した尿素又は液体の尿素溶液の熱分解によって発生する方法において、熱分解のために必要な熱エネルギが燃焼プロセスにより発生することを特徴とする装置。
【請求項４２】
請求項４１に記載の方法において、燃焼プロセスが触媒的に行なわれることを特徴とする方法。
【請求項４３】
請求項４１又は４２に記載の方法において、熱エネルギが大部分で、熱配管及び／または対流によって、特には燃焼プロセスからの排ガスによって、熱分解の位置へ送られることを特徴とする方法。
【請求項４４】
請求項４１から４３のいずれか一項に記載の方法において、熱エネルギが熱分解の位置で部分的に保存されることを特徴とする方法。
【請求項４５】
請求項４１から４４のいずれか一項に記載の方法において、燃焼プロセスの温度制御によって排ガス流（１４）の温度を操作することを特徴とする方法。
【請求項４６】
請求項４５に記載の方法において、燃焼プロセスの温度を制御するために連続的に可変量の燃料（２０）が供給されることを特徴とする方法。
【請求項４７】
請求項４５に記載の方法において、燃焼プロセスの温度を制御するために断続的に一定量の燃料（２０）が供給されることを特徴とする方法。
【請求項４８】
請求項４１から４７のいずれか一項に記載の方法において、多孔構造の湿潤により燃焼プロセスのための燃料の分配が行なわれることを特徴とする方法。
【請求項４９】
請求項４１から４８のいずれか一項に記載の方法において、燃焼プロセスのため酸素が加圧下で排ガス流（１４）又は外気から供給されることを特徴とする方法。
【請求項５０】
請求項４１から４９のいずれか一項に記載の方法において、熱分解が触媒的に補助されることを特徴とする方法。
【請求項５１】
請求項４１から５０のいずれか一項に記載の方法において、熱分解が後続に、熱分解からの反応生成物を処理するための加水分解を、接続されることを特徴とする方法。
【請求項５２】
請求項５１に記載の方法において、燃焼プロセスからの排ガスが加水分解へ供給されることを特徴とする方法。
【請求項５３】
請求項４１から５２のいずれか一項に記載の方法において、特には後続の加水分解を有する、熱分解が、内燃機関（１）の排ガス流（１４）に対し直接的に隣接して行なわれることを特徴とする方法。
【請求項５４】
請求項４１から５２のいずれか一項に記載の方法において、燃焼プロセス、及び、特には後続の加水分解を有する熱分解が、内燃機関（１）の排ガス流（１４）で行なわれることを特徴とする方法。
【請求項５５】
請求項４１から５４のいずれか一項に記載の方法において、窒素酸化物の還元後に、アンモニアスリップが酸化されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１、請求項２５及び請求項４１の上位概念に従う内燃機関の排ガス流中の窒素酸化物を還元するための装置、反応器、及び、方法に関している。
【０００２】
世界的な人口増加、発達する産業、及び、増加する交通量が、外気中の有害物質濃度の上昇の主要な原因である。この関係で特に重要であるのは、その大半が内燃機関でのガソリン燃料及びディーゼル燃料の燃焼に起因する窒素酸化物の排出である。その様な内燃機関は、固定して、例えばコージェネ発電機（Blockheizkraftmaschine）に配設することが出来る、しかし又は、可動型、例えば車両に配設することも出来る。窒素酸化物の排出はとりわけ地表面で上昇するオゾン濃度に寄与する。
【０００３】
この重大な展開を抑えるために、また、立法機関による有害物質の限界値の度重なる制限に基づき、内燃機関を駆動する際に発生する窒素酸化物の濃度を減少するため、産業側では常に努力されてきた。その際、排ガスにアンモニアが加えられる既知のＳＣＲ法を適用することが非常に有望である。その場合、アンモニアは窒素、二酸化炭素及び水を生成して窒素酸化物を還元する。
【背景技術】
【０００４】
アンモニアに由来する潜在的危険性のため、ＳＣＲ法を実行するために必要な量のアンモニアを無害な尿素からの熱分解及び加水分解によって合成することが既に知られている。そのために適する方法及び装置は特許文献１から既知であり、それは本発明の出発点を形成し、そこでは尿素の熱分解及び加水分解を実行するための基礎が詳細に解説される。この文献との関連により、その開示内容は本願で共に開示されたと見なされうる。
【０００５】
特許文献１はアンモニアを獲得するための方法を開示する。そこでは乾燥した尿素が熱分解の熱反応器に入れられる。その際、熱の作用で、尿素はアンモニア及びイソシアン酸へ分解される。その時発生するガスの混合物はの続く加水分解によって処理される。その場合、イソシアン酸の成分は水の存在下で触媒的にアンモニア及び二酸化炭素へ分解される。熱分解及び加水分解の際に獲得されるアンモニアは直接燃焼プロセスの排ガス流へ導かれ、そこで窒素酸化物を還元するために利用される。
【０００６】
特許文献１に記載される上記方法を実行するための装置はとりわけ反応室を有する熱反応器を含む。上記反応室は熱分解室及び加水分解室に分けられる。熱分解室には電気的な過熱要素が配設される。上記加熱要素は電気エネルギの変換によって熱分解のために必要な熱エネルギを発生する。測量装置を用いて、ＳＣＲ法を実行するために必要な量の乾燥した尿素は、貯蔵タンクから反応器の熱分解室へ供給され、そして上述の方法を受ける。上述の装置により上述の方法を実行する際の第１の経験はこの手段が非常に有望であることを示した。
【０００７】
水素発生の分野では、加えて特許文献２、特許文献３及び特許文献４から、水素リッチガスを発生するための装置及び方法が知られている。それは燃料電池を供給するために利用される。加えて、特許文献２及び特許文献３は、第１段階で水素及び水が互いに混合される反応器を想定している。第２段階では自己熱反応（autotherme Reaktion）が行なわれ、その際供給材料は基本的に一酸化炭素及び水素リッチガスに変換される。後続のクリーニング段階で一酸化炭素はシフト反応によって水を用いて二酸化炭素及び追加的な水素へ転換される。とりわけ開始フェーズに与えられるべき熱エネルギを、スターティングバーナを用いて発生することが可能で、それは炭化水素流からの供給を受ける。
【０００８】
特許文献４はそれに応じ、燃焼モータの排ガスの部分流に組込まれる反応器を想定する。その際、発生される水素リッチガスは後続の触媒又はフィルタを再生するために用いられるか、或いは、同様に燃料電池に供給される。
【０００９】
【特許文献１】ＥＰ１３３８５６２Ａ１
【特許文献２】ＤＥ１９７２７５８９Ａ１
【特許文献３】ＤＥ１０２３７７４４Ａ１
【特許文献４】ＥＰ１４８４１０３Ａ１
【特許文献５】ＤＥ１０２５１４９８Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このような背景から、本発明は特許文献１から既知となる方法、及び、上記方法を実行するための既知の装置を、更に発展させるという課題に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題は、請求項１の特徴を有する装置、請求項２５の特徴を有する反応器、及び、請求項４１の特徴を有する方法によって解決される。有利な実施例は従属請求項から与えられる。
【００１２】
反応器の電気的加熱装置を備える既知のシステムに対し、本発明に従って、熱分解を実行するために必要な熱エネルギは、バーナで燃焼プロセスによって供給される。既知のシステムの電気エネルギは、通常の場合、燃焼モータにより駆動する電流発生器、自動車の場合はオルタネータ、によって発生される。内燃機関は燃料に内在するエネルギの１／３を運動エネルギに変換するに過ぎないので、電気エネルギを発生するためのこのような方法では２／３は失われる。それに比べて本発明に従う燃料のエネルギ供給ではおおよそ１００％が熱エネルギに変換されるので、本発明に従うシステムは同一の熱エネルギを発生するためにより僅かな燃料しか必要としない。
【００１３】
本発明の更なる利点は、燃焼プロセスの排ガスに水分が含まれることからなる。排ガスを熱反応器の加水分解室を通過して導くことで、その水分をイソシアン酸の分解に利用出来る。それゆえ、例えば内燃機関からの排ガスの部分流の分岐点を通る水分の自己供給を取りやめることが出来る。加えて、内燃機関からの排ガスの部分流の利用は、上記排ガスの部分流が状況によっては加水分解に必要な温度よりも低いので、追加的なエネルギを消費して上記排ガスの部分流を加熱しなければならないという欠点を有する。本発明の場合、そのような加熱は必要ない。
【００１４】
所望の温度を獲得するため、バーナでの燃焼プロセスが制御されることは特に有効である。そのようにして、バーナを僅かな追加的燃料消費のみで、熱分解のために必要であろうよりもより熱く駆動することが可能であり、それにより内燃機関に由来する排ガス流の温度は上昇される。それはとりわけ内燃機関のコールドスタート時に、ＳＣＲ触媒を可能な限り素早く駆動温度へ至らすために、これに関してモータ内部での措置を必要とすることがない、という利点をもたらす。
【００１５】
ＳＣＲ触媒の下流に接続される粒子フィルタと関連して、内燃機関の排ガス流の温度はバーナによって、それにより粒子フィルタの再生が行なわれるように、制御される。粒子フィルタの触媒的なコーティングはその際フィルタの再生を促進し、又、同時にアンモニア遮断触媒としてＳＣＲ触媒によるアンモニアスリップを避けるために利用される。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態はバーナで触媒的燃焼を発生することを想定する。それにより熱分解に必要な温度で燃焼プロセスを開始させることが可能となる。それゆえ過剰な熱エネルギは生成されない。
【００１７】
更にバーナは好ましくは熱反応器に組込まれる。それにより非常に簡潔な構成がもたらされる。上記構造は、特に車両での利用の場合、常に制限されてのみ利用可能な空間提供を勘案すると、非常に重要である。更に、発生する熱エネルギを直接熱分解室へ放出出来るので、反応器へのバーナの組込みは熱損失を最小化出来る。
【００１８】
バーナは特に、内燃機関のように、同一の燃料系から供給を受ける。この特徴は、１つの燃料供給系がのみ必要であるという利点を有し、上記燃料供給系は単独の構成要素が補充されることのみを必要とする。
【００１９】
排ガス流がバーナへ導くために必要な圧力を既に有しているので、バーナでの燃焼プロセスに必要な酸素は有利には内燃機関の排ガス流から来る。
【００２０】
ターボチャージャの分岐点、又は、触媒の前方の動圧ゾーン（Staudruckzone）の分岐点は、特に適している。
【００２１】
通常のケースでは、本発明は変化する基本的な条件下でも尿素の完全な変換を達成するために熱分解室及び加水分解室を有する熱反応器を備える。単に尿素の熱分解が行なわれ、又、反応器での後続の加水分解が避けられる熱反応器も本発明の枠内にある。それにより、例えば以下でさらに記載されるような特定の基本的な条件下では、簡潔で且つそれゆえ安価な本発明に従うシステムにより、尿素のアンモニアへの完全な分解が達成される。
【００２２】
本発明により乾燥した尿素が供給材料として好まれるが、しかしながら希釈された尿素溶液を利用することも出来る。上記尿素溶液は熱分解室へ注入され、そこで蒸発され、そしてアンモニア及びイソシアン酸へ分解される。気化した水はその後、後続の加水分解で、追加的なアンモニアを形成しながらイソシアン酸を分解するために利用できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１には、本発明の最も重要な構成要素が示され、その際、プロセッサ制御のユニットを介した制御を含み、測定機構、制御機構、及び調整機構、並びに加えて周辺の構成要素は省略された。本発明の上記部分は特許文献１に詳しく記載され、それは本発明にも対応する。
【００２４】
先ず、車両のディーゼルモータの形状の内燃機関１が見られる。同様にガスタービン又は燃焼機関の内燃機関１をコージェネ発電機に形成することも可能であろう。内燃機関１は４つのシリンダ２を有しており、そこではそれぞれ炭化水素を含む燃料の燃焼が行なわれる。この燃焼による反応生成物は以下で排ガス流１４として表される。上記排ガス流はマニホールド３で集められそして単独の排ガス管４へ導かれる。
【００２５】
マニホールド３の端部には、燃焼プロセスのためチャージ圧を上昇するために、排ガス流１４へターボチャージャ５が介設される。ターボチャージャ５の流れの下流には酸化触媒６が見られ、その下流にはＳＣＲ触媒７そしてそれに続き粒子フィルタ８がある。
【００２６】
内燃機関１から出る排ガス流１４は先ず、酸化触媒６で、排ガス流１４に含まれる酸素を用いて炭化水素成分を低減される。
【００２７】
続いてＳＣＲ触媒７では還元剤としてアンモニアを用いて、窒素酸化物の還元が行なわれる。粒子フィルタ８では最終的に非常に細かい大きさのスス粒子が排ガスから取り除かれる。
【００２８】
ＳＣＲ触媒７のために必要なアンモニアは熱反応器９の反応室で発生され、その上流にはバーナ１０が接続される。熱反応器９及びバーナ１０の構造及び機能は図２で詳細に記載される。
【００２９】
バーナ１０には配管１１を介して特に内燃機関１のタンクから来る燃料２０が供給される。更に熱反応器９の反応室に合流する尿素用配管１２が見られる。上記尿素用配管１２によって熱反応器９に乾燥した尿素を入れることが出来る。それは特にキャリアエアストリーム（Traegerluftstrom）を介して行なわれ、粉状又はペレット状の尿素２６が吹き込まれる。貯蔵装置を含むその種の搬送装置（Foedervorrichtung）は既に発明者によって開発され、特許文献５に記載された。その開示内容は関連付けにより共に開示されたものと見なされうる。代替的に、尿素用配管１２を介して液状の尿素溶液又はその他のアンモニアを分離する物質を、熱反応器９へ注入するという、可能性が存在する。そのために適した注入装置が知られている。
【００３０】
バーナ１０によって必要とされる酸素２１は直接的に外気から来ることが出来る。そのために、外気はコンプレッサを用いて加圧下でバーナ１０へ供給される。加えて、排ガス管４からの排ガスの部分流をバーナ１０へ向きを変えることによる代替が存在するので、排ガスに含まれる酸素はバーナ１０により燃焼される。特にはターボチャージャ５又は酸化触媒６（図４）の動圧ゾーンの領域で、排ガスの部分流の取得が行なわれる。上記領域は既に必要な供給圧を有する。
【００３１】
熱反応器で発生するアンモニアは、バーナ１０の他の排ガスと共に供給用配管１３を介してＳＣＲ触媒７の流れの上流で排ガス流１４へ導かれる。
【００３２】
図２には熱反応器９の詳細な構造が示される。その際問題となる例では、バーナ１０は熱反応器９へ組込まれる。同様に、バーナ１０が反応器９から分離された構成要素であり、且つ、バーナ１０で発生した熱エネルギが反応器９へ移動されることも可能であろう。
【００３３】
上方のシリンダ状の部分１５、下方へ接続する円錐形の拡張部１６、及び、上記拡張部へ接続する下方のシリンダ形の部分１７を有したハウジングを、熱反応器９は有する。
【００３４】
触媒的なバーナ１０は部分１５及び１６によって形成される。その際、円錐形のハウジング部分１６は触媒物質１８で満たされる燃焼空間を取り囲む。その上方に位置するハウジング部分１５には、さらには図示されない注入装置の注入ノズル１９が中央に配設され、上記注入ノズルへは燃料用配管１１が接続する。燃焼室での均一且つ完全な燃焼を達成するために、注入ノズル１９によって燃料２０は触媒物質１８の横断面上で細かく分布される。その場合、バーナの温度を制御するための燃料量の調整は、連続的な注入の際は、注入ノズル１９の適した量のコントロールによって、又は、非連続的な注入の際は、サイクルタイムを変更することによって、行なうことが出来る。
【００３５】
燃焼プロセスのために必要な酸素２１は、外気又は排ガス流１４により、使用可能となる。そのために加圧下で空気又は排ガスの部分流は端部側でハウジングの上方部分１５へ導かれる。このようにして、酸素２１及び燃料２０の存在下で、燃焼室での触媒的な燃焼が行なわれる。その際に発生する熱エネルギは、主にバーナ１０の排ガス流及び熱伝導を介して熱反応器９の反応室へ導かれ、それは矢印２２によって象徴的に表現されるべきである。
【００３６】
非図示の代替的な、燃焼空間への燃料の供給方法及び燃焼空間での分布は、燃焼空間に多孔構造の装置を想定する。上記装置は特には触媒的にコーティングされる。燃料が連続的に多孔構造へ案内されるので、湿潤によって燃料の分布及び蒸発が行なわれ、そしてその結果外気又は排ガスからの酸素との混合が行なわれる。続いて、燃焼反応が多孔構造で開始する。特に簡潔な構造によりこの代替は優れている。
【００３７】
部分１７によって取囲まれる反応器９の反応空間は縦方向で、バーナに直接隣接する熱分解室２３、及び、熱分解室２３の下方に接続する加水分解室２４、に分けられる。その際、燃焼空間、熱分解室２３、及び、加水分解室２４は開いて互いに移行する領域であり、それらの領域は様々な機能を有し、連続的に貫流される。
【００３８】
加水分解室２４へ向く熱分解室２３の下方の部分領域には、熱的測定要素２５が配設される。上記測定要素はバーナ１０によって発生した熱エネルギを記録及び保存するために利用される。熱的な測定要素２５は螺旋形状又は格子形状の形態を有してもよく、また、耐熱材料例えば金属又はセラミックから成ることも出来る。熱的測定要素２５は縦方向にガスを通過する。
【００３９】
熱的測定要素２５の上方では、尿素用配管１２が合流するディスク形状の中空空間へ乾燥した尿素ペレット２６がキャリアエアストリームによって吹き込まれることがもたらされる。その際、上記ペレット２６は熱的測定要素２５上にあり、そこでは遅延なく自発的な熱分解が生じる。その際、尿素ペレット２６は気体のアンモニア及びイソシアン酸に分解される。それらはバーナ１０からの排ガスと共に熱的測定要素２５を通過し加水分解室２４を通って流れる。それは矢印２７によって象徴的に表現されるべきである。
【００４０】
他方で、加水分解室２４は触媒物質２８で満たされる。熱分解室２３から加水分解室２４を通過して反応生成物を貫流する際、イソシアン酸はバーナ１０の排ガス中に含まれる水分により、アンモニアと二酸化炭素に加水分解される。
【００４１】
それにより熱反応器９は尿素を完全にアンモニアと二酸化炭化に分解し、それはバーナ１０からの排ガスと共に供給用配管１３を介してＳＣＲ触媒７の流れの上流で排ガス流１４に与えられる。図２では、これらの生成物は矢印２９によって象徴的に表される。
【００４２】
前述の熱反応器９は本発明の特別に好ましい実施形態を表すが、本発明はそれについてのみに限定されるものではない。同様にバーナ１０及び熱反応器９を空間的に互いに分離して配設することも可能であり、その際そのような場合では熱分解のために必要となる熱エネルギは配管を介し反応室の熱分解室２３へ加えられる。
【００４３】
触媒的燃焼も好ましい実施形態を表す、なぜならそれにより、より低い温度でも燃焼プロセスが行なわれるからである。上記温度は熱分解のために十分である。同様にバーナ１０を触媒１８なしで対応する高い温度で稼動することも可能である。
【００４４】
本発明のその他の実施形態は、例えば内燃機関１のコールドスタート時に排ガスを加熱するため、ＳＣＲ触媒７を可能な限り早く稼動温度へ導くため、又は、下流側に配される粒子フィルタ８の再生を可能にするため、適した測定及び調整装置によってバーナ１０の温度を目標を定めて制御することを想定する。これは燃焼の際に化学量論的割合を制御することによって行なわれる。その際特に、空気の供給又は酸素の供給は一定で、燃料の量が変えられる。
【００４５】
熱反応器９が熱分解室２３のみを有し加水分解は放棄される本発明の実施形態も、本発明に含まれる。その様な反応器９はアンモニア及びイソシアン酸を生成する。その際後者は低温の場合に堆積物を形成する傾向がある。従って、そのような熱反応器の実施形態は、とりわけイソシアン酸の量を考慮する考えとの関連で合理的である。これに関して続いて図３及び４で代替としての解決法が記載される。その場合ＳＣＲ触媒７で加水分解が行なわれる。
【００４６】
しかしながら図３及び図４は、先ずは図２で記載される組込まれるバーナ１０を有する熱反応器９と関連して、説明されるべきである。図３及び４は排ガスシステム内部の組込まれるバーナ１０を有する熱反応器９の装置の可能な変形を示す。図１ではＳＣＲ法を実行するために必要なアンモニアを、供給用配管１３を介して排ガス流１４へ導く解決法が記載される一方で、図３には排ガス管４に組込まれるバーナ１０を有する熱反応器９の直接的な装置が示される。それにより、熱反応器９の加水分解室２４は排ガス管４へ合流するので、アンモニアは残りの反応生成物及びバーナ１０からの排ガスと共に直接的に排ガス管４へ達する。それによって、負荷が変動する状態で、全システムの非常に短い反応時間がもたらされる。
【００４７】
図４は、排ガス管４の内部に組込まれるバーナ１０を有する熱反応器９の装置を想定する。その際、組込まれるバーナ１０を有する熱反応器９は半径方向の保持要素３０によって排ガス流１４で同軸に保持される。排ガス流１４の流動抵抗を高めないためにこの領域で排ガス管４を半径方向に拡げることが出来るので、十分に大きな流れの断面積を利用することが出来る。流動抵抗を更に最小化するために、保持要素３０を燃料２０及び尿素２６のための供給管として同時に利用できる。
【００４８】
端面が開いているため排ガス流１４は熱反応器９及びバーナ１０を貫流するので、バーナ１０での燃焼プロセスのための酸素２１を排ガス流１４から自由に使用することができ、又、排ガス流１４に含まれる水分はイソシアン酸を加水分解するために利用される。反応器９を貫流する排ガスの部分流の圧力を高めるために、ハウジング部分１５の自由端に邪魔板（Leitflaeche）を取付けることが出来る、又は、排ガスの部分流をバイパス管３１を介して動圧ゾーンから酸化触媒６の前方に供給することが出来る。
【００４９】
そのような本発明に従う装置は、同様に負荷変動の際の反応時間が短いことにより傑出している。その際、排ガス流１４へアンモニアを中心に放出することにより、排ガス流１４でのアンモニアの均一な分布がより迅速に達せられる。それにより、熱反応器９とＳＣＲ触媒７の間の間隔をより短く形成することが出来る。それは全体で簡潔な構造を導く。
【００５０】
その他の代替案は、図２に記載される熱反応器９を加水分解室２４なしで図３又は図４に従う装置で利用することを示す。排ガス流１４が、例えばコージェネ発電の場合のように、等しく保たれる高い最低温度を有するの場合、この代替案は常に有利である。この場合、同時にアンモニアと共に、熱分解の際に発生するイソシアン酸も、排ガス流１４へ達する。ＳＣＲ触媒７へイソシアン酸が入り込む際、排ガス流１４に存する水分によって加水分解が行なわれるので、ＳＣＲ触媒７では直接的に追加のアンモニアが発生する。
【００５１】
ＳＣＲ触媒７の下流に続く触媒コーティングされる粒子フィルタ８は、スス粒子のためのフィルタ機能に加えて、ＳＣＲ触媒によるアンモニアスリップを酸化するアンモニア遮断触媒としても作用する。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】非常に単純化された本発明の概略図である。
【図２】本発明に従う熱反応器の縦断面図である。
【図３】内燃機関の排ガス流での方法に従う熱反応器の第１の装置の実施例の縦断面図である。
【図４】内燃機関の排ガス流での方法に従う熱反応器の第２の装置の実施例の縦断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  内燃機関
７  ＳＣＲ触媒
９  反応器
１０  バーナ
１４  排ガス流
２３  熱分解室
２６  尿素
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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