(57)【要約】  ＩＣエンジンの排気システムを通って流れるときにエンジンの排気ガス内へ送られるようになった、上昇した温度及び圧力での尿素の水溶液の加水分解により形成されるガス状のアンモニアを発生させるための装置（１）が開示される。装置（１）は排気システム内に配置され、排気ガスが使用中に装置（１）を通って流れるように、排気ガスのための入口（２）及び排気ガスのための出口（３）を有する。尿素の水溶液は反応容器内に収容され、この反応容器は、使用時に、排気ガスが入口から出口へ流れるときに、容器それ故尿素溶液が排気ガスとの熱交換により加熱されるように、入口と出口との間に位置する。尿素溶液を反応容器内へポンピングするためのポンプ（３２）が設けられ、コントローラ（３３）はＩＣエンジンからのＮＯｘ出力の変化に応答してポンプ（３２）を制御し、そのため、ＮＯｘ出力の増大に応答して、コントローラ（３３）は反応容器内の尿素溶液のレベルを増大させるようにポンプ（３２）を制御し、それによって、反応容器内のガス状のアンモニアの生産率を増大させるように排気ガスとの熱交換に利用できる尿素溶液の表面積を増大させる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩＣエンジンの排気システムを通って流れるときに同エンジンの排気ガス内へ送られるようになった、上昇した温度及び圧力での（明細書で定義したような）尿素の水溶液の加水分解により形成されるアンモニアを含むガス状の加水分解生成物を発生させるための装置であって、排気ガスが使用中にそこを流れるように上記排気システム内に配置されるようになった装置において、
ａ）排気ガスのための入口及び排気ガスのための出口を有するハウジングと；
ｂ）上記入口と上記出口との間で上記ハウジング内に位置し、尿素の水溶液を収容する反応容器であって、使用時に、排気ガスが当該入口から当該出口へ流れるときに、上記容器それ故尿素溶液が排気ガスとの熱交換により加熱されるように配置された反応容器と；
ｃ）上記反応容器への尿素溶液入口、及び、当該反応容器からのガス状加水分解生成物出口と；
ｄ）上記尿素溶液入口を介して尿素溶液を上記反応容器内へポンピングするためのポンプと；
ｅ）上記ＩＣエンジンからのＮＯｘ出力の変化に応答して上記ポンプを制御するための制御手段と；
を有し、
ＮＯｘ出力の増大に応答して、上記制御手段が上記反応容器内の尿素溶液のレベルを増大させるように上記ポンプを制御し、それによって、当該反応容器内のガス状の加水分解生成物の生産率を増大させるように排気ガスとの熱交換に利用できる尿素溶液の表面積を増大させることを特徴とする装置。
【請求項２】
上記出口の下流側にＳＣＲ触媒を設けたことを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
上記装置が、上記入口の近傍で排気ガス流内に配置され、未処理のガス流内のＮＯｘの量を測定するためのＮＯｘセンサを有することを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
上記装置が、上記ＳＣＲ触媒の下流側に配置され、上記排気システムからのＮＯｘ出力を測定するためのＮＯｘセンサを有することを特徴とする、請求項２、又は請求項２に従属する場合の請求項３に記載の装置。
【請求項５】
上記制御手段が上記エンジンからのＮＯｘ出力を推測するためにエンジン管理データを尋問することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の装置。
【請求項６】
上記装置が上記反応容器からのガス状の加水分解生成物を受け取るための及び同生成物を貯蔵するためのリザーバを有することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の装置。
【請求項７】
上記装置が上記リザーバ及び上記排気システムを相互接続するための導管を有することを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
上記導管が排気ガスへの上記リザーバ内に貯蔵された加水分解生成物の送りを選択的に制御するための弁手段を有することを特徴とする請求項７に記載の装置。
【請求項９】
上記制御手段即ちコントローラが上記ＩＣエンジンからのＮＯｘ出力に適合するようなガス状の加水分解生成物の体積を投与するために上記弁手段を制御することを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
上記反応容器が同反応容器内の水溶液のレベルを監視するためのレベルセンサを有することを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の装置。
【請求項１１】
上記反応容器が同反応容器内の水溶液の特質を監視するための特質センサを有することを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の装置。
【請求項１２】
上記レベルセンサがまた上記反応容器内の水溶液の特質を監視するための特質センサとして作用することを特徴とする請求項１０に記載の装置。
【請求項１３】
上記反応容器が同反応容器内の水溶液の圧力を監視するための圧力センサを有することを特徴とする請求項１ないし１２のいずれかに記載の装置。
【請求項１４】
上記反応容器が同反応容器内の水溶液の温度を監視するための温度センサを有することを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の装置。
【請求項１５】
上記又は各反応容器センサが単一のクラスターとして設けられることを特徴とする請求項１０ないし１４のいずれかに記載の装置。
【請求項１６】
上記装置が、上記ＳＣＲ触媒の下流側に位置し、上記排気システムの出口へのアンモニアの量を測定するためのアンモニアセンサを具備することを特徴とする、請求項２に従属する場合の、請求項２ないし１５のいずれかに記載の装置。
【請求項１７】
上記触媒の温度を測定するための温度センサが上記ＳＣＲ触媒の内部に設けられることを特徴とする、請求項２に従属する場合の、請求項２ないし１６のいずれかに記載の装置。
【請求項１８】
上記ＳＣＲ触媒の上流側及び（又は）下流側に温度センサが設けられることを特徴とする、請求項２に従属する場合の、請求項２ないし１７のいずれかに記載の装置。
【請求項１９】
上記装置が上記反応容器からの出口における弁を有し、同弁が、使用時に、当該反応容器の内容物を、加熱されたときに、上昇した圧力に到達させ、ガス状の加水分解生成物を上記リザーバ内へ周期的に放出するようになっていることを特徴とする請求項１ないし１８のいずれかに記載の装置。
【請求項２０】
上記弁が上記コントローラによる上記反応容器内の所定の圧力の検出に応答して作動するように当該コントローラにより制御されることを特徴とする、請求項１３に従属する場合の、請求項１９に記載の装置。
【請求項２１】
上記弁が自己作動式の弁であり、上記反応容器内で設定圧力が達成されたときに、ガス状の加水分解生成物を上記リザーバ内へ放出することを特徴とする請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
上記コントローラが上記反応器内の水溶液の温度に応答して上記弁を作動させることを特徴とする、請求項１４に従属する場合の、請求項１９に記載の装置。
【請求項２３】
上記装置が上記リザーバを加熱するための補助の加熱手段を有することを特徴とする、請求項６に従属する場合の上記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項２４】
上記補助の加熱手段が電動ヒータ又はディーゼル燃焼ヒータであることを特徴とする請求項２３に記載の装置。
【請求項２５】
上記装置が上記反応容器内への熱入力を制御するために同反応容器と熱接触する排気ガスの比率を選択的に制御できるバイパス弁を有することを特徴とする請求項１ないし２４のいずれかに記載の装置。
【請求項２６】
上記リザーバは、上記ＩＣエンジンが再始動したときに、水溶液凝縮物を加水分解するように当該リザーバ内の内容物を加熱するための補助的な反応容器として作用することを特徴とする、請求項６に従属する場合の上記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項２７】
上記ＮＯｘ出力の減少に応答して、上記制御手段が上記反応容器内の尿素溶液のレベルを減少させるように上記ポンプを制御し、それによって、当該反応容器内のガス状の加水分解生成物の生産率を減少させるように排気ガスとの熱交換に利用できる尿素溶液の表面積を減少させることを特徴とする請求項１ないし２６のいずれかに記載の装置。
【請求項２８】
上記装置が保持容器を有し、上記ＮＯｘ出力の減少に応答して、上記制御手段が上記保持容器内へ一時的に保持させるために上記反応容器から水性尿素の容積を除去するように上記ポンプを制御することを特徴とする請求項１ないし２７のいずれかに記載の装置。
【請求項２９】
上記ＮＯｘ出力の引き続きの減少に応答して、上記コントローラが上記保持容器内のいかなる液体をも上記反応容器内へポンピングするように上記ポンプを制御することを特徴とする請求項２８に記載の装置。
【請求項３０】
上記保持容器が水溶液内で凝固を生じさせるような温度以上の温度に維持されることを特徴とする請求項２８又は２９に記載の装置。
【請求項３１】
上記反応容器及び上記リザーバの双方が排気ガスとの熱交換により加熱されることを特徴とする、請求項６に従属する場合の上記請求項のいずれかに記載の装置。
【請求項３２】
上記装置が、上記反応容器内に配置され、水溶液の加水分解速度を増大させる触媒を有することを特徴とする請求項１ないし３１のいずれかに記載の装置。
【請求項３３】
上記触媒が基体上に配置されることを特徴とする請求項３２に記載の装置。
【請求項３４】
上記基体が円錐状又は切頭円錐状であることを特徴とする請求項３３に記載の装置。
【請求項３５】
アンモニアを含むガス状の加水分解生成物の発生及び同生成物のＩＣエンジンの排気ガス内への送りを制御する方法において、
ａ）排気ガスのための入口及び排気ガスのための出口を有するはハウジングを提供する工程と；
ｂ）上記入口と上記出口との間で上記ハウジング内に位置し、尿素の水溶液を収容する反応容器であって、使用時に、排気ガスが当該入口から当該出口へ流れるときに、上記容器それ故尿素溶液が排気ガスとの熱交換により加熱されるように配置された反応容器を提供する工程と；
ｃ）上記反応容器への尿素溶液入口、及び、当該反応容器からのガス状加水分解生成物出口を提供する工程と；
ｄ）上記尿素溶液入口を介して尿素溶液を上記反応容器内へポンピングするためのポンプを提供する工程と；
を有し、更に、
ｅ）上記反応容器内において上昇した温度及び圧力で（明細書で定義したような）尿素の水溶液を加水分解する工程と；
ｆ）排気ガス内のＮＯｘのレベルを決定する工程と；
ｇ）排気システム内のＮＯｘレベルの増大に応答して、上記反応容器内の尿素溶液のレベルを増大させるように上記ポンプを制御し、それによって、当該反応容器内の加水分解速度を増大させるように排気ガスとの熱交換に利用できる尿素溶液の表面積を増大させる工程と；
を有することを特徴とする方法。
【請求項３６】
上記反応容器からガス状の加水分解生成物を受け取り、同生成物を貯蔵するためのリザーバを提供する工程と；
上記リザーバを加熱するための補助の加熱手段を提供する工程と；
を有することを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
上記反応容器の温度及び圧力が排気ガスによりその中に収容された尿素の水溶液を加水分解するのに十分なほどに上昇される前に、上記リザーバから排気ガス内へガス状の加水分解生成物を送給するために、上記ＩＣエンジンの冷えた始動時に当該リザーバを加熱するように上記補助の加熱手段を制御する工程を更に有することを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
上記リザーバ内の温度及び圧力が上記ＩＣエンジンの通常の作動中に水溶液内で凝固を生じさせるような温度以上の温度に維持されることを保証するように、上記補助の加熱手段を制御する工程を更に有することを特徴とする請求項３６又は３７に記載の方法。
【請求項３９】
上記反応容器からの水溶液を一時的に受け入れるための保持容器を提供する工程と；
ＮＯｘ出力の減少に応答して上記反応容器から上記保持容器へ水溶液をポンピングするように上記ポンプを制御する工程と；
を更に有することを特徴とする請求項３５ないし３８のいずれかに記載の方法。
【請求項４０】
水溶液の体積を収容するための水溶液タンクを提供する工程と；
必要に応じて上記水溶液タンクから上記反応容器内の尿素溶液のレベルを更に増大させるために上記ポンプを制御する前に、上記保持容器を空にするために、ＮＯｘ出力の増大に応答して当該保持容器から当該反応容器内へ水溶液をポンピングするように当該ポンプを制御する工程と；
を更に有することを特徴とする請求項３９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（ＩＣ）エンジンの排気ガスの窒素酸化物（ＮＯｘ）流出物を減少させるための装置の制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＮＯｘの選択的な触媒減少（ＳＣＲ）を行うために、ガスが触媒を通過する前に、ＩＣエンジンの排気ガスの流れ内へ試薬を導入することは周知である。
既知のシステムは原則的には、ガス状のアンモニアを排気導管内へ導入するようなカテゴリー及び導管内でアンモニアガスに分解される液体試薬を排気導管内へ導入するようなカテゴリーである２つのカテゴリーのうちの１つに含まれる。
【０００３】
ＳＣＲ目的のための排気ガス内へのガス状のアンモニアの導入は、例えば動力設備における送管ガスの後処理のような静的システムに関連して長年にわたって知られている。経時的に、ＳＣＲの利益は機動性に関する解決策において、つまり、初期には船舶産業において、一層最近では自動車産業において、実現されている。しかし、応用が機動体例えば自動車である場合、車内で多量のアンモニアの供給を行う際に安全についての密接な関係が存在する。その理由は、例えば衝突によりアンモニア貯蔵容器が破裂した場合に、大量のアンモニアが大気中に放出されてしまうことがあるからである。
【０００４】
この問題に対する１つの解決策は、排気ガス内へ液体試薬を射出してこれをアンモニアに分解するものであった。液体試薬は、大気温度においては、安定した媒体であるが、上昇した温度においては、分解して少なくともアンモニアガスを形成する。好ましくは、液体試薬は尿素又はビウレットやカルバミン酸アンモニウムのような関連する物質（ここでは、集合的に「尿素」として参照し定義する）の水溶液である。問題に対するこの解決策は満足な結果を提供するが、これに関連する多くの問題が存在する。第１に、液体はノズルを通して液滴の微細なスプレーとして迅速に流れる排気ガス内に射出されて、好ましくは、ＳＣＲ触媒に接触する前に少なくともアンモニアガスに分解される。これは瞬間的なプロセスではないので、インゼクタとＳＣＲ触媒との間に最小離間距離が必要となる。第２は特にインゼクタノズル内での尿素溶液からの固体の沈殿の問題であり、この沈殿は、特に休止状態の尿素溶液がインゼクタノズル内である時間期間最小圧力の下において高温状態で存在するような箇所で、生じる傾向がある。固体はノズルを頻繁に遮断することがあり、上昇した温度において沈殿を生じさせるのに必要な時間を与えないように、ノズルを冷却するか又は尿素を再循環させるための複雑な制御システムが必要になる。
【０００５】
問題に対する別の解決策は米国特許第６,３６１，７５４号明細書において提示されており、この解決策は、少なくともガス状アンモニアに分解するように、高温において加圧下で水性尿素を分解する工程と、次いで、ガス状アンモニアを排気導管内へ導入する工程とを有する。これは適所でアンモニアガスを準備する有効な方法であるが、加熱が排気導管内に位置する反応器に依存し、尿素に維持された圧力が排気物内へのガスの投与に大いに依存するので、安定した反応を維持することは極めて困難である。また、システムの多くの素子のすべては固体の沈殿を阻止するように最小温度及び圧力で維持する必要がある。圧力は投与とリンクされ、ピーク要求の時期に水生尿素の連続的な供給により補償される場合は、水性尿素は反応器を完全に通過することができ、排気物内へ直接投与することができる。それ故、上記米国特許第６，３６１，７５４号明細書のシステムは反応器内でのアンモニアガスの生産率を排気物内でのアンモニアガスの要求に十分に適合させるように制御することができないことは明らかである。
【０００６】
米国特許第６，３９９，０３４号明細書は、例えばカルバミン酸アンモニウムのような代わりの試薬の分解を利用する代わりの解決策を開示しており、この試薬は低温において分解し、発生したアンモニアガスを中間の貯蔵容器内に貯蔵し、その容器から排気物内へガスを投与する。水溶液はエンジン冷却システムにより加熱され、このシステムはカルバミン酸アンモニウムを分解するための一層低い熱要求を提供できるが、ＩＣエンジンの排気物内のＮＯｘの減少に必要な割合で尿素を加水分解するには不十分である。更に、上記米国特許第６，３９９，０３４号明細書の反応器は水溶液の連続的な供給を提供せず、むしろ、反応器は経時的に枯渇する有限量のカルバミン酸アンモニウムを含む。それ故、反応器内への水溶液の送給を定量化することにより反応速度を制御できないことは明らかである。
【特許文献１】米国特許第６，３６１，７５４号明細書
【特許文献２】米国特許第６，３９９，０３４号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、これに限定されないが特にディーザルエンジンのようなＩＣエンジンのＳＣＲシステムにおいて使用するようになったアンモニアガスの生産のための、簡単化した装置及び関連する制御方法論を提供することにより、上述の問題のいくつかを軽減することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、ＩＣエンジンの排気システムを通って流れるときにエンジンの排気ガス内へ送られるようになった、上昇した温度及び圧力での（ここで定義したような）尿素の水溶液の加水分解により形成されるアンモニアを含むガス状の加水分解生成物を発生させるための装置であって、排気ガスが使用中にそこを流れるように排気システム内に配置されるようになった装置が提供され、この装置は、ａ）排気ガスのための入口及び排気ガスのための出口を有するハウジングと、ｂ）入口と出口との間でハウジング内に位置し、尿素の水溶液を収容する反応容器であって、使用時に、排気ガスが入口から出口へ流れるときに、容器それ故尿素溶液が排気ガスとの熱交換により加熱されるように配置された反応容器と、ｃ）反応容器への尿素溶液入口、及び、反応容器からのガス状加水分解生成物出口と、ｄ）尿素溶液入口を介して尿素溶液を反応容器内へポンピングするためのポンプと、ｅ）ＩＣエンジンからのＮＯｘ出力の変化に応答してポンプを制御するための制御手段と、を有し、ＮＯｘ出力の増大に応答して、制御手段が反応容器内の尿素溶液のレベルを増大させるようにポンプを制御し、それによって、反応容器内のガス状加水分解生成物の生産率を増大させるように排気ガスとの熱交換に利用できる尿素溶液の表面積を増大させる。
【０００９】
好ましくは、装置は更にその中のＮＯｘの量を測定するために排気ガス流内に位置するセンサを有する。
有利には、ＮＯｘセンサはＳＣＲ触媒の上流側又は下流側に位置することができ、エンジンのＮＯｘ出力又は車両のＮＯｘ出力のいずれかを測定する。エンジンのＮＯｘ出力を測定する場合は、その除去を行うためにガス内へ投与するのに必要なガス状の加水分解生成物の必要な体積を予測するための信号が使用され（即ち、開ループ制御）、一方、車両のＮＯｘ出力を感知する場合は、感知されたＮＯｘレベルが目標のレベルより上か又は下かに応じて、多量又は少量のガス状加水分解生成物が排気ガス内に投与される（即ち、閉ループ制御）。
【００１０】
代わりに、例えばトルク、エンジン速度及び（又は）スロットル設定値のようなエンジン管理データが車両のＮＯｘ出力を推測するために尋問される。
好ましくは、装置はガス状の加水分解生成物を受け取り、貯蔵するためのリザーバを有する。一層好ましくは、装置はリザーバ及び排気システムを相互接続するための導管を有する。最も好ましくは、導管は導管を介しての排気ガス内へのリザーバ内に貯蔵された加水分解生成物の送りを選択的に制御するための弁手段を含む。
【００１１】
好ましくは、レベル及び（又は）温度及び（又は）圧力センサを反応器内に設ける。
好ましくは、反応器内で必要なすべてのセンサは、加圧された反応器内で必要なアクセス地点の数を最少にするために、全体として取り外しできる単一のクラスターとして設けられる。好ましくは、尿素の特質（例えば濃度）を監視するために、付加的に、特質センサをリザーバ内、随意には尿素貯蔵タンク内に設ける。好ましくは、レベルセンサはまた特質センサとして作用する。
【００１２】
好ましくは、装置はアンモニアスリップを測定するためにＳＣＲ触媒の下流側にアンモニアセンサを具備する。好ましくは、温度センサは触媒の温度を測定するためにＳＣＲ触媒の内部に設けられる。好ましくは、触媒を通過するときに排気ガスの温度変化を完全に測定するために、ＳＣＲ触媒の上流側及び（又は）下流側にもセンサを設ける。
【００１３】
好ましくは、装置は反応容器からの出口において弁を有し、この弁は、使用時に、反応容器の内容物を、加熱されたときに、上昇した圧力に到達させ、ガス状の加水分解生成物をリザーバ内へ放出するようになっている。
【００１４】
弁は多数の形をとることができる。１つの好ましい構成においては、弁は反応器内の圧力に応答して作動する。この作動は能動作動とすることができ、この場合、圧力は反応器内で測定され、弁は、反応器内に位置する圧力トランスデューサから受け取った信号に応じて、制御システムを介して作動される。代わりに、作動は受動作動とすることができ、この場合、弁は、その入口側で設定圧力が生じたときに、自己作動する。すなわち、この弁は簡単な機械的な背圧弁である。代わりの好ましい構成においては、弁は尿損水溶液の温度に応答して作動する。好ましくは、これは、尿素水溶液内の温度を測定し、測定した温度に応答して弁を作動させることにより、行われる。反応容器内で反応が発生し、圧力及び溶液の温度が共に上昇した値まで増大すると、これら２つの間に直接の関係が存在するので、ガス状の加水分解生成物の解放制御はこれらのいずれかに基づくことができる。ガス状の加水分解生成物の解放を制御するための弁は好ましくは反応器とリザーバとの間の隔壁内に配置される。
【００１５】
好ましい構成においては、装置は更に、リザーバを加熱するための補助の加熱手段を有し、それによって、エンジンの始動前にリザーバを加熱することを可能にし、または、代わりに、エンジンがオフされたときに、リザーバを上昇した温度に維持するのを可能にする。補助の加熱手段は好ましくは電動ヒータ又はディーゼル燃焼ヒータである。
【００１６】
好ましくは、装置は更に反応容器内への熱入力を制御するために反応容器と熱接触する排気ガスの比率を選択的に制御できるバイパス弁を有する。
好ましくは、装置は機動体の例えば車両のエンジンに使用するのに適する。加水分解反応がこのような応用におけるかなりの安定状態にとって好ましいので、及び、遷移的な作動状態であるため、システムが加水分解生成物の要求の変化に迅速に応答できるように、リザーバが加水分解生成物の一部を貯蔵する必要がある。この結果、エンジンが停止したときに、リザーバ内には、加水分解ガスを含む高温で加圧されたアンモニアの残留体積が存在する。加水分解ガスの量は、例えば水性尿素又はカルバミン酸アンモニウムとすることのできる最初に使用された試薬に依存する。このような試薬及びその他多数の双方はアンモニアと共にスチーム及び二酸化炭素を含む加水分解ガスを生じさせる。リザーバが６０度以下に冷却すると、アンモニア及び二酸化炭素は反応してカルバミン酸アンモニウムを形成し、これは次いで水に少なくとも部分的に溶けて、スチーム凝縮物として形成される。好ましくは、リザーバは、エンジンの再始動時に、その中の内容物を加熱するための補助的な反応器として作用し、水を蒸発させ、カルバミン酸アンモニウムを、これを形成する二酸化炭素及びアンモニアに分解する。
【００１７】
好ましくは、保持領域を設け、反応器内の液体体積を減少させたい希望に応じて、一時的な保持のために、ある量の水性尿素が保持領域に移動する。好ましくは、保持領域は水性尿素貯蔵タンクから離間される。
【００１８】
好ましくは、反応器内の液体体積を増大させる必要があるとき、保持領域内に液体が存在する場合は、反応器は保持領域が空になるまで保持領域から液体を充填され、空になった時点で、更に充填が必要な場合は、反応器は水性尿素貯蔵タンクから充填される。
【００１９】
好ましくは、保持容器は液体内で凝固を生じさせるような温度以上の温度に維持される。
好ましくは、反応容器及びリザーバの双方は排気ガスとの熱交換により加熱される。
【００２０】
好ましくは、装置は、反応容器内に配置され、水溶液の加水分解速度を増大させる触媒を有する。一層好ましくは、触媒は基体上に配置される。最も好ましくは、基体は円錐状又は切頭円錐状である。
【００２１】
本発明の第２の態様によれば、アンモニアを含むガス状の加水分解生成物の発生及び生成物のＩＣエンジンの排気ガス内への送りを制御する方法が提供され、この方法は、ａ）排気ガスのための入口及び排気ガスのための出口を有するハウジングを提供する工程と、ｂ）入口と出口との間でハウジング内に位置し、尿素の水溶液を収容する反応容器であって、使用時に、排気ガスが入口から出口へ流れるときに、容器それ故尿素溶液が排気ガスとの熱交換により加熱されるように配置された反応容器を提供する工程と、ｃ）反応容器への尿素溶液入口、及び、反応容器からのガス状加水分解生成物出口を提供する工程と、ｄ）尿素溶液入口を介して尿素溶液を反応容器内へポンピングするためのポンプを提供する工程と、を有し、更に、ｅ）反応容器内において上昇した温度及び圧力で（ここで定義したような）尿素の水溶液を加水分解する工程と、ｆ）排気ガス内のＮＯｘのレベルを決定する工程と、ｇ）排気システム内のＮＯｘレベルの増大に応答して、反応容器内の尿素溶液のレベルを増大させるようにポンプを制御し、それによって、反応容器内の加水分解速度を増大させるように排気ガスとの熱交換に利用できる尿素溶液の表面積を増大させる工程と、を更に有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
単なる例として、添付図面を参照しながら、ここで本発明を説明する。
図１ないし４を参照すると、ＳＣＲ触媒の上流側で、例えばディーゼル車両において見られるＩＣエンジンの排気導管内でインライン式に配置することのできる装置１を示す。装置１はガス状の生成物を発生させ、生成物は制御された方法で排気ガスに添加され、これと一緒にＳＣＲ触媒を通過し、排気ガスのＮＯｘ内容物を減少させる。装置１はそこを通って流れる排気ガスのための入口２及び出口３を有し、圧力バリヤを形成する外側本体４を有し、外側本体４を通過する内側本体５は入口２から出口３へ長手方向にそこを通る流れ経路を有する。装置１は２つの区分に分割され、第１の区分は、分解してアンモニアガスを含むガス状の加水分解生成物を形成するように、上昇した温度及び圧力において尿素の水溶液を加水分解するためのものである。第１の区分において、外側本体４及び内側本体５は、それぞれ内側本体の実質上上方及び内側本体の実質上下方で、２つの室６、７をその間に形成する。下方の室７はポンプ３２（図４にのみ示す）により送給される尿素水溶液の供給を受け取るための入口８を有する。上方の室６はガス状の加水分解生成物のための出口９を有する。下方及び上方の室７、６は複数の管状の素子１０によって接続され、これらの素子は内側本体５を通って延び、下方及び上方の室７、６間に流体流れ経路を形成する。上方及び下方の室６、７並びに管状の素子１０は一緒になって、その中で加水分解反応を生じさせる閉じた反応容器を形成する。
【００２３】
使用において、尿素の水溶液はポンプ３２により下方の室７の入口８を介して反応容器内へ供給される。反応容器内の水性尿素のレベルはレベルセンサ１１により測定される。レベルセンサ１１は、反応容器内の液体レベルについての大いなる制御のために、上方の室６内にのみ位置するものとして示すが、このセンサは通路の１つを通して下方の室７内へ延びることができるか、又は代わりに、下方の室内に第２のレベルセンサ１２を配置することができる（図３、４）。
【００２４】
（エンジン負荷に依存して）およそ５５０℃までの温度を有するエンジンからの排気ガスはチューブ１０並びに下方及び上方の室７、６のそれぞれの下表面の上方を通過し、熱交換によりその中に収容された液体の温度を上昇させる。温度が上昇すると、加水分解反応が（ほぼ６０℃で）開始し、ガス状の加水分解生成物が上方の室６内の液体レベルの上方の水頭空間内に収集され始める。温度が更に上昇すると、反応が加速され、圧力水頭が水頭空間内に形成されて、反応容器を加圧し、尿素の水溶液の温度が沸騰温度以上に上昇するのを許容する。上方の室６内の反応容器出口９は弁１３を有し、この弁は所定の設定圧力で、好ましくは１５ないし２０バールの範囲で、理想的には１７バールで、受動的に開く。従って、反応容器内の圧力は大気圧以上に上昇するが、過剰の圧力を含む必要なしに良好な反応速度を与えるある値（この場合１７バール）以下に維持される。
【００２５】
代わりに、弁１３は能動的なものとすることができる；すなわち、弁は（後に一層詳細に略述するように）リザーバ１５のヘッダ区分内の圧力センサ１４に応答して作動することができる。
【００２６】
弁１３は反応容器から装置の第２の区分内へ過剰な圧力を解放し、この区分は内側本体５を取り囲むリザーバ１５を有する。内側本体５を通過する高温排気ガスの流れはリザーバを加熱し、アンモニア含有加水分解生成物をそのガス状状態に保つ。反応容器は出口１６及びこれに関連する投与弁１７を有する。装置は更にリザーバ１５内の圧力を感知するための圧力センサ１８を具備する。
【００２７】
ここで図４を参照すると、ポンプ３２は入口８を介して保持タンク３５から下方の室７内へ尿素水溶液を送給する。ポンプ３２はコントローラ３３により制御され、このコントローラはまた、図４に点線で示すように、レベルセンサ１１、１２、反応容器の出口弁１３、投与弁１７、反応容器の圧力センサ１４、１８及びエンジン管理システム３４に電気的に接続される。エンジン管理システム３４は記録を行い、既知の方法でＩＣエンジンの性能特性を制御する。
【００２８】
装置１は次のように作動できる。コントローラ３３はエンジン管理システム３４からデータの供給を受け、このようなデータは例えばエンジン速度、トルク、点火タイミング及びスロットル位置を含む。このようなデータは、エンジン管理データについてのアルゴリズムを実行するか又は検索テーブルを参照するような既知の技術に従ってエンジン排気物内のＮＯｘレベルを計算するために使用される。排気物内のＮＯｘレベルが与えられた場合、コントローラ３３は排気物内で確立された現在のレベルのＮＯｘと反応するのに必要なアンモニアガスの体積を計算する。
【００２９】
従って、例えば高エンジン速度及び（又は）高トルクのような増大したエンジン要求の時点で、コントローラ３３はポンプ３２を制御して、反応容器内への水溶液の送給率を増大させる。この結果、反応容器内の水溶液のレベルが増大する。従って、反応容器の内部の一層大きな表面積が水溶液により湿潤される。結果としての反応容器内の加熱／湿潤された面積即ち排気物からの熱に直接曝された水溶液の合計表面積の増大が、排気ガスから水溶液への増大した熱伝達を生じさせる。これは、ガス状の加水分解生成物の増大した生産率を発生させる。
【００３０】
このようにして、コントローラ３３は排気ガス内のＮＯｘのレベルの増大に応答して反応容器内へ増大した体積の水溶液を送給する。
逆に、減少したエンジン要求の時点で、コントローラ３３はポンプ３２を制御して、反応容器内への水溶液の送給率を減少させる。この結果、ガス状の加水分解生成物の生産率が減少する。
【００３１】
増大した負荷の時点で、排気物内のＮＯｘレベルが増大する。これは、反応容器への水溶液の送給率を増大させるようなコントローラ３３によるポンプ３２の制御に応答して、アンモニアガスのための要求を増大させる。しかし、増大したエンジン負荷はまた排気ガス温度及び流量の増大をもたらす。特に、高エンジン速度は大きな排気ガス流量を招き、高トルク作動は排気ガスの温度を増大させる。その結果、高負荷の時点で、反応容器内の水溶液の加熱／湿潤された面積の増大が、排気ガス温度及び（又は）流量の増大と同時に観察される。従って、増大した加熱／湿潤された面積によりガス状の加水分解生成物の生産率が増大するのみならず、単位面積当りの増大した熱伝達率により、排気ガス温度及び（又は）流量が増大する。このようにして、反応容器内の増大した体積の水溶液はガス状の加水分解生成物の増大した生産率により平衡される。これは、水溶液の体積の減少をもたらし、それにより、反応容器内の水性生成物のレベルを安定させる。
【００３２】
しかし、水溶液の増大した送給率が排気ガスの増大した温度及び（又は）圧力に適合しないようなエンジン作動状態が存在する。例えば、エンジンが急勾配を登るように車両を駆動する高負荷の下にある場合、排気物内のＮＯｘレベルは増大する。しかし、勾配の終点に達したとき、エンジンは、例えば下り勾配を通り抜ける際に、ギヤ抜き状態即ち極めて低負荷で作動することができる。その結果、排気物の温度は減少し、排気状態及び反応容器内への水溶液の送給率において不適合を生じさせる。このような状況の下では、コントローラ３３はポンプ３２を制御して、反応容器から保持リザーバ（明瞭にするため図示せず）内へ水溶液をポンピングする。溶液は、コントローラ３３が保持容器から反応容器内へ溶液をポンピングするためにポンプ３２を制御するような地点でアンモニアに対する要求が増大するような時間まで、保持容器内に保持される。保持容器はガス状の加水分解生成物の凝縮を阻止するために補助の加熱手段により加熱することができる。反応容器内でのその先の加熱により保持容器内の溶液内に保持された熱を引き出すためにポンプが水溶液をタンクからポンピングする前に、保持容器は空にされる。
【００３３】
エンジン負荷が低負荷の期間に続き急激に増大する、例えば低負荷での下りを先に完了した後に急峻な勾配を開始する場合、第２のレベルセンサ１１を設けて、反応容器内の水溶液のレベルが危険な程度まで下がらないことを保証する。
【００３４】
上述のように、反応容器内の水頭空間圧力が１７バール以上に上昇したときに、ガス状の加水分解生成物はリザーバ１５内に解放される。リザーバからのガスの投与は次のように制御される。弁１７は開くようにコントローラ３３からの信号に応答して作動でき、この場合、リザーバ１５内のガスの一部は内側本体５を通って流れる排気ガス内に入ることができ、排気ガスと一緒に、装置の下流側に位置するＳＣＲ触媒（図示せず）を通って流れる。コントローラ３３は圧力センサ１８を介してリザーバ圧力を監視し、エンジンの排気状態により要求された加水分解生成物（又はその成分）の必要な体積を導入するための（一定の圧力に対する）弁の必要な開度を計算する。随意には、リザーバの温度も監視され、これについては後に一層詳細に略述する。
【００３５】
従って、リザーバ１５は反応容器とＩＣエンジン排気物との間でバッファとして作用する。リザーバは枯渇し、現在の排気状態に応答してのガス状の加水分解生成物生産率の制御における遅れを許容するように補充される。
【００３６】
図５を参照すると、反応容器区分の代わりの構成を示し、この場合、内側本体５は外側本体４内で着座し、内側本体５の実質上上方及び下方における上方の室６及び下方の室７と、内側及び外側の室５、４の壁間に形成され、これらを流体連通させる通路１９とが存在するように、配置される。反応容器は図１ないし４に関して説明したものと実質上同じ方法で作用し、流体は、下方の室から上方の室へ流れるときに、内側本体５の壁を通る伝導により加熱される。随意には、２つのデザインの組合せを利用することができ、それによって、流体はチューブ１０（図３参照）及び通路１９を通して下方の室７から上方の室８へ流れる。
【００３７】
図６を参照すると、ＳＣＲ触媒２０を組み込んだ、図１ないし４に関連して説明したような装置を示す。ＳＣＲ触媒２０は装置の外側本体４のまわりに取り付けた開端ハウジング２１内に収容される。これは、例えば簡単なスクリューネジ又は銃剣式取り付けのような当業界で既知の任意の手段により取り付けることができる。装置の出口３はＳＣＲ触媒内へ直接供給を行い、排気ガスはそこを通過し、ＳＣＲ出口２２を介して装置の延長した形を出る。代わりの構成（図示せず）においては、装置の外側壁４はリザーバ１５を越えて延び、その延長した区域において、ＳＣＲ触媒のためのハウジングを形成する。
【００３８】
図７を参照すると、ＳＣＲ触媒及び粒子除去装置を備えた共通のハウジング内に組み込まれた、図１ないし４に関連して説明したような装置を示す。共通のハウジング２３は入口２４及び出口２５を有し、これらの間には、粒子除去装置２６、本発明の装置２７及びＳＣＲ触媒２８が位置する。粒子除去装置は、例えばディーゼル粒子フィルタのような当業界で既知の任意のそのような装置とすることができる。
【００３９】
図８、９を参照すると、熱交換バイパスを更に有する、図１ないし４で説明したような装置を示す。内側本体５は分割プレート２９により長手方向で２つに分割され、チューブ１０を含む熱交換区分と、バイパス区分３０とを生じさせ、切換弁フラップ３１は分割プレート２９の上流側に位置する。切換弁フラップ３０は、可変量の排気ガスがチューブ１０上を流れるのを選択的に許容するようにコントローラ１００（図４参照）により移動でき、それによって、反応容器内への熱入力を制御する。これは、加水分解が生じる速度、それ故アンモニア含有ガスが生産される速度が、切換弁プレートの位置により、及びこれに加えて又はこの代わりに、反応容器への水溶液の送給率により、制御するのを可能にする。
【００４０】
図１０を参照すると、商業用車両のエンジンの排気ガスを処理するのに特に有用なガス処理装置を示す。端プレート４１、４２を有する外側ハウジングはプレート４３、４４により３つの区分に分割され、２つの端区分４５、４６と中央の区分４７とを形成する。排気入口４８はプレート４１及び区分４５を通過して酸化触媒４９内へ開き、この触媒は中央の区分４７内に位置し、プレート４４、４５間を延びる。酸化触媒の出口はプレート４４を通過して端区分４６内へ開き、排気ガスはそうしたときに膨張する。２つのＳＣＲ触媒５０、５１もプレート４３、４４間で中央の区分４７内に位置し、その入口は端区分４６内にあり、その出口は、端区分４６に入った排気ガスがＳＣＲ触媒を通過して端区分４５へ至るように、端区分４５内に開放する。閉端バッフルドラム５２への入口はプレート４４内に位置し、端区分４５から通じ、このドラムは、ドラムの側部に設けられ、中央の区分４７へ開口する多数の出口５３を有する。また、中央の区分４７内に位置する第２の閉端バッフルドラム５４はドラム５４の側部に位置する複数の入口５５と、ドラム５４から通じ、端区分４６を通って延び、大気への放出のために装置の外部に至る出口５６とを有する。図１０に関連して説明したような加水分解反応容器５７は端区分４６内に位置していて、尿素の加圧供給のための入口５８と、アンモニア含有ガスのための出口５９とを有する。反応容器５７は、酸化触媒４９の出口からＳＣＲ触媒５０、５１の入口へ流れるときの端区分４６内で循環する排気ガスとの熱交換により加熱される。また、端区分４６内に位置するが、バッフルプレート６０によりその中のガス流から分離された弁ユニット６１は反応容器内の圧力を制御するための圧力制御弁と、２つの射出地点６２へのアンモニア含有ガスの流れを制御するための投与弁とを含む。各射出地点６２は、２つのＳＣＲ触媒５０、５１を通過する前に、アンモニア含有ガスを排気ガスストリーム内に射出し、これらの触媒においては、アンモニアはＳＣＲ触媒５０、５１の表面上で排気物内のＮＯｘと反応し、排気物のＮＯｘ内容物を、出口５６を介しての大気への放出を許容するようなレベルに減少させる。弁ユニット６１の圧力制御弁は、弁ユニット６１の投与制御弁及び射出地点６２を介して排気ガス内への投与の準備ができたアンモニア含有ガスのバッフルを提供するガスリザーバ６３に通じる出口を有する。ガスリザーバ６３は装置の中央の区分４７内に位置し、この場合、バッフルドラム５２からバッフルドラム５４へ通過する排気ガスは循環し、それによって、高温排気ガスとの熱交換により加熱される。
【００４１】
図１１ないし１４を参照すると、先に述べた実施の形態と実質上同様の方法で作動するガス処理装置６４の代わりの実施の形態を示す。ＩＣエンジンの排気ガスは装置６４を通って入口６５から出口６６へ流れる。排気物はＮＯｘを含んで入口６５に入り、実質上ＮＯｘの無い状態で出口６６から去る。装置６４は商業車又は乗用車に取り付けることができ、インライン式に既存の車両排気システムに接続できる。
【００４２】
排気ガスが入口６５を通過したとき、ガスは、加水分解反応容器６８（図１４参照）を収容する第１の円筒状チューブ６７に入る前に、ＮＯｘセンサ１１２を通過する。高温排気ガスはその中の開口を通ってチューブ６７から出て、囲まれた空洞６９へ入る。高温排気ガスが反応容器６８上を通過すると、容器はガスから熱を吸収し、温度を上昇させる。反応容器６８はその下端に入口７０を有し、この入口を通して、尿素の水溶液が供給される。水溶液はポンプ１１１により保持タンク１１０（これらは図１４にのみ概略的に示す）から送給される。
【００４３】
反応容器６８が加熱されると、尿素の水溶液は加水分解を開始し、加水分解ガスが尿素のレベルの上方の水頭空間内で形成される。反応容器６８はその上端に圧力逃し弁７１を具備し、この弁は、反応容器６８内の圧力が１７バールを越えた場合に、加水分解ガスが反応容器６８からリザーバ７２へ流れるのを許容する。
【００４４】
チューブ６７は閉じた上端を有する（この上端はその中に開口を備え、圧力逃し弁７１がこの開口から突出する）。反応容器６８はその上端において装置に取り付けられる。
囲まれた空洞６９はその壁（図示せず）の１つに設けた通路を有し、そのため、排気ガスは空洞６９を出て、酸化触媒７４を通過することができ、この触媒において、排気ガス内のＮＯのある部分がＮＯ2になるように酸化される。次いで、排気ガスは酸化触媒から出て、直径を減少させる切頭円錐区分７５へ入る。
【００４５】
送りチューブ７６はリザーバから円錐区分７５へ通じ、加水分解ガスは円錐の開端において送りチューブ７６を通して排気ガス内へ投与される。流れ面積が減少すると、排気ガスと加水分解ガスとの間で混合が生じる。円錐区分７５の後、排気ガスは９０°の屈曲部８２の周りを通過し、円筒状の渦ミキサー８３内へ流入する。排気ガスは接線方向で渦ミキサー８３に入り、その中央軸線に沿って出て、ＳＣＲ触媒８４に入り、そこで、加水分解ガスはＮＯｘと混合し、ＮＯｘを実質上窒素と水とに変換する。排気ガスはＳＣＲ触媒８４を出て、カバー８５により囲まれた装置の内部で膨張する。次いで、処理された排気ガスは出口６６を介して装置から出て、囲まれた空洞６９を通過する。出口６６の近傍には、ＮＯｘセンサ１１３及びアンモニアセンサ１１４が配置される。
【００４６】
チューブ７６を介してのリザーバ７２から円錐状区分７５内への加水分解ガスの流れはリザーバ７２の上方マニホルド７８に取り付けられた（後に一層詳細に略述するような）投与弁７７により制御される。リザーバ７２はチューブ７９内に位置し、リザーバ７２とチューブ７９との間に空気ギャップが存在するように、位置決めされる。チューブ７９の外表面の一部は囲まれた空洞６９の壁を形成し、このようにして、高温排気ガスと直接接触する。使用において、リザーバはチューブ７９を通り空気ギャップを横切る排気ガスからの熱伝達により加熱される。リザーバ７２は細長い形状を有し、反応容器６８と同様に長さを延ばす。リザーバ７２はその上端で取り付けられるが、その下端で自由に延びる。リザーバ７２の下端を保持するために、摺動シール８０が設けられる。ヒータ８１はリザーバの下端に位置し、排気ガスからの熱を補足するために付加的な加熱を許容する。圧力解放弁７１及び投与弁７７は一層冷えた領域内に維持され、マニホルドプレート８６により一層暖かい領域から隔離されるが、このプレートは熱シールド材料とすることができるか又は熱シールドを含むことができる。圧力逃し弁７１及び投与弁７７はこれらを清潔で乾燥した状態に維持するようにその上でシールされるカバー８７、８８を有する。
【００４７】
図１５ないし１７を参照すると、ＳＣＲプロセスに使用するためのアンモニア及び二酸化炭素を収容するガスリザーバにおいて使用するようになったリザーバの上方マニホルド８９を示す。これは、例えば図１２ないし１４に関連して説明したシステムにおけるリザーバとして使用することができる。上方マニホルドはリザーバ７２（図１４参照）の上端を形成し、リザーバ本体９０に溶接される。上方マニホルド８９はその中に関連する素子を収容するようになった複数の通路を有する。通路９１はリザーバへのガス入口であり、チューブ９２を介してアンモニア含有ガスの供給を受ける。通路９３は投与弁９４のための入口である。リザーバからのガスはポート９３を通して弁９４に入り、パイプ９５を通して出るが、このパイプはリザーバ内へ戻り、隔壁取り付け部（図示せず）を介してリザーバ本体９０を通過する。投与弁９４はリザーバからＩＣエンジンの排気ガス流内へのアンモニア含有ガスの流れを制御するように作動できる。通路９６は安全弁９７を収容し、この弁は設定圧力以上で開き、過剰なガス圧力を通路９６から排出させ、そのガス圧力は安全弁９７を通過し、通路９８を通って横向きに流出し、そこから、チューブ９９を通って排気ガス流内へ流入する。
【００４８】
通路１００はリザーバの圧力センサ１０１を収容する。通路１０２はリザーバ内のガスの温度を検出するリザーバ温度センサ１０３を受け入れるための取り付け部１０４を収容する。同じセンサ（又は第２のセンサ）はまた上方マニホルド自体の温度を監視することができる。
【００４９】
上方マニホルド８９は加熱素子１０６を収容するための複数のポート１０５をその側部に有する。アンモニアガス及び二酸化炭素ガスが互いの存在の下で冷却した場合、これらは固形の塩例えばカルバミン酸アンモニウムを形成することがあり、これは弁を遮断することがあり、その結果、排気ガス内へのガスの投与を不可能にするのみならず、リザーバ内の圧力の危険な増大をもたらすことがある。代わりに、固体の形成はセンサ１０１、１０３上で生じてこれらのセンサを誤作動させることがあり、これまた、リザーバ内の圧力の危険な増大を招くことがある。ヒータ１０６はそこを通る任意の通路内のいかなる塩の固化をも阻止するために上方マニホルド８９を上昇した温度に維持するように作動される。ヒータは上方マニホルド８９を１３０℃以上、理想的には２２０℃の実質上一定の温度に維持される。上方マニホルドと素子との間には、上方マニホルドから直接放射される熱に対して素子を保護するための熱バリヤ１０７が位置する。上方マニホルドはこれにカバー１０９を取り付けるための多数のネジ穴１０８をその中に有する。熱バリヤはまたガスケットとして作用し、マニホルド上でカバー１０９をシールし、従って、リザーバは、関連する素子９２、９４、１０１、１０４及びいかなる関連する電子機器へも水を進入させることなく、例えば水の強力なスプレーで洗浄することができる。カバー１０９はアルミニウムで作られ、この区分からの迅速な熱損失を補助して素子をその作業温度範囲内に維持するように複数の冷却フィンを有する。
【００５０】
使用において、装置６４は次のように作動できる。コントローラ（明瞭にするため図１１ないし１７には示さない）が設けられ、このコントローラは投与弁７７、リザーバ圧力センサ１０１、リザーバ温度センサ１０３、ヒータ８１、１０６、ＮＯｘセンサ１１２、１１３及びアンモニアセンサ１１４に電気的に接続される。
【００５１】
随意には、装置６４は反応容器６８内の水溶液の精確なレベルを測定するためのアナログレベルセンサを具備することができ、レベルセンサはまたコントローラに電気的に接続される。反応容器はまた、上述の受動ユニットの代わりに能動圧力解放弁を制御するために反応容器の状態をコントローラに伝えるための随意の温度及び圧力センサを有することができる。
【００５２】
第１の実施の形態とは対照的に、第２の実施の形態のコントローラは、エンジン負荷データからの微分により排気ＮＯｘレベルを計算するのではなく、ＮＯｘセンサ１１２から信号を受け取る。
【００５３】
排気ガス内で検出されたＮＯｘレベルと反応するのに必要なアンモニアガスの体積が計算され、それに従って、反応器内への水溶液の流量を増大又は減少させるようにポンプ１１１が制御される。それに従って、反応容器内の水溶液のレベルが上昇又は下降し、先に述べたように水溶液と排気ガスとの間の熱伝達率を変更する。
【００５４】
コントローラはまた、ＮＯｘ消費が最大になるのを保証するように、ＮＯｘセンサ１１３により排気物内の下流側のＮＯｘレベルを監視する。同様に、コントローラは、アンモニアスリップの危険性を最少にするように、アンモニアセンサ１１４により装置６４から出る排気ガス内のアンモニアレベルを監視する。
【００５５】
コントローラはまた温度センサ１０３及び圧力センサ１０１によりリザーバの温度及び圧力を監視する。リザーバの温度及び（又は）圧力が所定の値以下に減少したとき、リザーバのヒータ８１はガス状の加水分解生成物の凝縮を阻止するためにリザーバ温度を上昇させるように作動する。
【００５６】
これは、排気ガスが水溶液の加水分解を生じさせるのに十分なほどまでに反応器の温度を上昇させてしまう前に、排気物内へ送給するためのアンモニアを提供するようにリザーバ内の残留凝縮物を加熱するような、ＩＣエンジンの冷えた始動時に特に有利である。
【００５７】
更なる実施の形態においては、反応容器は円錐状の触媒基体を含む。高さに従って変化する基体の横断面積は、反応容器内の水溶液のレベルを変更することにより、加水分解率を変更する効果を更に強調する。代わりに、基体は、液体高さの単位増大当りの反応速度の特定の増大を実現するように、例えば円筒のような、円錐以外の形を有することができる。
【００５８】
ここで図１８を参照すると、上述の装置１、６４を制御するための制御方法論２００を示す。この方法論はガス処理装置６４に関連して後に説明するが、ガス処理装置１に同等に適用することができる。要求（デマンド）発生器２０２は排気触媒からの触媒状態信号２０４、ＮＯｘセンサ１１２からのＮＯｘセンサ信号２０６、エンジン管理システム（明瞭のために示さない）からのエンジン状態信号２０８及び要求信号２１０を受け取る。
【００５９】
要求発生器は必要なアンモニア出力率を計算し、アンモニア出力信号２１２を送給する。アンモニア出力信号は投与弁制御子２１４及びポンプ制御子２１６へ送給される。投与弁制御子２１４は投与弁７７の開閉を指令するために投与弁信号２１８を出力する。必要な投与弁信号２１８を計算するため、投与弁制御子２１４はリザーバ圧力センサ１０１及びリザーバ温度センサ１０３からリザーバ圧力信号２２０及びリザーバ温度信号２２２を受け取る。リザーバ圧力信号２２０はまた、圧力信号の積分及び微分に加えて、ポンプ制御子２１６へ送給される。ポンプ制御子２１６はポンプ１１１を制御するためにポンプ信号２２４を出力する。ポンプ信号２２４を発生させるため、ポンプ制御子２１６はまた、随意には、反応器レベルセンサ（明瞭のために示さない）から反応器レベル信号２２６を受け取ることができる。リザーバ温度信号２２２はまたリザーバヒータ制御子２２８へ送給され、この制御子はリザーバのヒータ８１を制御するためにリザーバヒータ信号を発生させる。
【００６０】
随意には、反応器圧力センサは反応器圧力信号２３２を反応器圧力制御子２３４へ送給し、この制御子は反応器からリザーバへガス状の加水分解生成物を送るための能動圧力逃し弁へ圧力逃し弁信号２３６を出力する。この随意の制御方法論は、能動圧力逃し弁が受動弁の代わりに使用される場合にのみ、必要となる。
【００６１】
１つ又は他の実施の形態に関して種々の素子及び制御方法を説明したことを認識されたい。それにも拘らず、上述した測定及び制御特徴の任意のものは実施の形態間で交換できる。
【００６２】
また、本発明の要旨内で、１つ又は他の実施の形態に関してここで述べた種々の素子は交換できることを認識されたい。例えば、本発明の要旨内に入るシステムは任意の特定の実施の形態に関して明白に説明しなかった特徴の組合せを含むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明に係る装置の斜視図である。
【図２】図１の装置を通る長手方向断面図である。
【図３】図１の装置の第１の反応容器デザインを通る横断方向断面図である。
【図４】図１の装置を含む制御システムの概略図である。
【図５】図１の装置の第２の反応容器デザインを通る横断方向断面図である。
【図６】ＳＣＲ触媒を組み込んだ図１の装置を通る長手方向断面図である。
【図７】装置、粒子除去装置及びＳＣＲ触媒を収容するハウジング内に組み込まれた図１の装置を通る長手方向断面図である。
【図８】可変加熱を伴う装置の第２のデザインの斜視図である。
【図９】図８の装置の横断方向断面図である。
【図１０】ディーゼル粒子フィルタを含む図１の装置の斜視図である。
【図１１】本発明に係る装置の第３のデザインの斜視図である。
【図１２】図１１の装置の後部の斜視図である。
【図１３】外側カバーを除去した状態での、図１１に示す装置の斜視図である。
【図１４】図１１のリザーバ及び反応容器を通る断面図である。
【図１５】本発明に係るリザーバの上方マニホルドの斜視図である。
【図１６】図１５のリザーバの上方マニホルド及びその関連素子を描いた分解部品組立体を示す図である。
【図１７】組立てられた図１５のリザーバの上方マニホルド及びその関連素子の斜視図である。
【図１８】本発明に係る制御システムの概略図である。
【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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【国際調査報告】
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