(57)【要約】  本発明は、ＮＯＸ触媒（１４）を備える排気系（１２）と、ＮＯＸ触媒（１４）の上流の排気系（１２）へ還元剤を供給するように設計された還元剤供給装置（１６）とを有する内燃機関（１０）の排ガス規制のためのデバイスに関する。本発明によると、還元剤供給装置（１６）は、機関（１０）によって排出されたガスと燃料とを反応させて、還元剤として作用する改質油にするように設計された改質装置（１８）を備える。  さらに、本発明は、排気系（１２）中に設けられたＮＯＸ触媒（１４）に還元剤が供給される内燃機関（１０）の排ガス規制のための方法に関する。同仕組みにおいて、改質装置（１８）により生成された改質油は還元剤として使用され、改質装置（１８）は、機関（１０）の排出ガスおよび燃料から改質油を生成する。
2008542606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＯＸ触媒（１４）を備える排気系（１２）と、前記ＮＯＸ触媒の上流の排気系（１２）へ還元剤を供給するように設計された還元剤供給装置（１６）とを有する内燃機関（１０）の排ガス規制のためのデバイスにおいて、前記還元剤供給装置（１６）は、前記機関（１０）によって排出されたガスと燃料とを反応させて、還元剤として作用する改質油にするように設計された改質装置（１８）を備えることを特徴とする、内燃機関（１０）の排ガス規制のためのデバイス。
【請求項２】
前記改質装置（１８）へ供給される排出ガスは、前記機関（１０）の直ぐ下流に配設された排気系分岐（２０）を介して得られることを特徴とする、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記改質装置（１８）へ供給される前記排出ガスは、排出ガス計量デバイス（２２）を備える排気系分岐（２０）を介して得られることを特徴とする、請求項１または２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記排出ガス計量デバイス（２２）は、弁装置を備えることを特徴とする、請求項３に記載のデバイス。
【請求項５】
前記排出ガス計量デバイス（２２）は、ブロアを備えることを特徴とする、請求項３または４に記載のデバイス。
【請求項６】
前記改質装置（１８）へ供給される前記排出ガスは、前記ＮＯＸ触媒（１４）の上流に配設された追加触媒（２４）の上流に配設される排気系分岐（２０）を介して得られることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のデバイス。
【請求項７】
燃料タンク（２８）から燃料をくみ上げるように設計された燃料ポンプ（２６）を備えることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のデバイス。
【請求項８】
前記燃料は、前記機関の燃料系統の燃料ラインから得られ、前記燃料は、燃料弁装置（３２）を介して前記改質装置（１８）へ供給されることを特徴とする、前記請求項のいずれかに記載のデバイス。
【請求項９】
前記排気系（１２）中に設けられたＮＯＸ触媒（１４）に還元剤が供給される内燃機関（１０）の排ガス規制のための方法において、還元剤として改質装置（１８）により生成される改質油が使用され、前記改質装置（１８）は、前記機関（１０）の排出ガスおよび燃料から改質油を生成することを特徴とする、内燃機関（１０）の排ガス規制のための方法。
【請求項１０】
前記改質装置（１８）へ供給される排出ガスは、前記機関（１０）の直ぐ下流に配設された排気系分岐（２０）を介して得られることを特徴とする、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記改質装置（１８）へ供給される前記排出ガスは、排出ガス計量デバイス（２２）を備える排気系分岐（２０）を介して得られることを特徴とする、請求項９または１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記排出ガス計量デバイス（２２）は、弁装置を備えることを特徴とする、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記排出ガス計量デバイス（２２）は、ブロアを備えることを特徴とする、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記改質装置（１８）へ供給される前記排出ガスは、前記ＮＯＸ触媒（１４）の上流に配設された追加触媒（２４）の上流に配設される排気系分岐（２０）を介して得られることを特徴とする、請求項９から１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記改質装置（１８）へ供給される前記燃料は、燃料ポンプ（２６）により供給されることを特徴とする、請求項９から１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記燃料は、前記機関の燃料系統の燃料ラインから得られ、前記燃料は、燃料弁装置（３２）を介して前記改質装置（１８）へ供給されることを特徴とする、請求項９から１５のいずれかに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＮＯＸ触媒を備える排気系と、ＮＯＸ触媒の上流の排気系へ還元剤を供給するように設計された還元剤供給装置とを有する、内燃機関の排ガス規制のためのデバイスに関する。さらに、本発明は、排気系中に設けられたＮＯＸ触媒に還元剤が供給される、内燃機関の排ガス規制のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代の自動車に関連する１つの問題は、特に高い燃焼室温度での機関中のガソリンまたはディーゼルの燃焼において物質化する窒素酸化物（ＮＯＸ）の排出である。ＮＯＸの排出を削減するため、触媒システムが、ＮＯＸを貯蔵し、それを安全な窒素へ還元することで知られている。包括的な特許文献１より、同目的のために、ＮＯＸ触媒の上流の排気系中へ、燃料の形態の還元剤を注入することが既に知られている。特許文献１より知られている純粋な燃料を注入する代わりに、還元剤として改質油を使用されることがある。どの種類の還元剤が選択されるかに関わらず、それは、排気システムの変動する背圧の抑制において、排気系中へ導入される必要がある。同目的のため、先行技術は、高性能ブロア、エアコンプレッサまたはインジェクタを使用するが、これらは全て、コストおよび頻繁な整備の厄介さを増加させる。
【特許文献１】ＤＥ  １０２  ３３  ６６  ５  Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的は、排気システムの変動する背圧に対抗して排気系中に還元剤を導入するための、頻繁な整備を要する高コストな手段が、もはや不要とされるように、包括的なデバイスおよび方法を洗練することを含む。
【０００４】
同目的は、独立クレームの特徴により実現される。
【０００５】
本発明の有利な態様および他の実施形態が、従属クレームから読み取られる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明によるデバイスは、還元剤供給装置が、機関によって排出されたガスと燃料とを反応させて、還元剤として作用する改質油にするように設計された改質装置を備えるという点において、包括的な先行技術を洗練したものである。特に、ディーゼル機関に関しては、機関の排出ガスが、燃料に加え、改質油を生成するための原料であるかなりの量の酸素を含む。機関の下流で直ぐに同排出ガスを分岐させる場合、これは、対応する高圧レベルを有する。分岐された排出ガスのこの高圧レベルにより、本発明にしたがって、排気系中へ、ＮＯＸ触媒の上流に改質油を導入することが可能であり、したがって、改質油を導入するために必要とされる圧力を生成するために、先行技術において必要とされた、頻繁な整備を要する高コストな手段が不要となる。分岐された排出ガスおよび燃料は、改質装置中で混合され、改質装置の触媒へ供給される。その後の発熱部分酸化の形態の反応において、ある割合の水素および一酸化炭素の還元ガスを有する改質油ガスが生成される。これらのガスは、ＮＯＸ触媒中の亜酸化窒素を安全な窒素へ還元するのに適している。
【０００７】
本発明によるデバイスに関して、改質装置へ供給される排出ガスが、機関の直ぐ下流に配設された排気系分岐を介して得られる場合、特に有利であると考えられる。機関の直ぐ下流では排出ガス圧は高く、したがって、排気系中の背圧に対抗して改質油を導入するのに非常に適している。
【０００８】
本発明によるデバイスの好ましい他の実施形態により、改質装置へ供給される排出ガスは、排出ガス計量デバイスを備える排気系分岐を介して得られることが可能となる。同排出ガス計量デバイスにより、改質油を生成する各場合において改質装置へ供給されるのに必要な量の排出ガスを導入することが可能となる。排出ガス計量デバイスは、開ループ制御または閉ループ制御により作動する。
【０００９】
上述の構成との組み合わせにおいて、排出ガス計量デバイスは、弁装置を備えてよい。同弁装置は、例えば排出ガスを戻すための弁と同様の絞り弁であってよい。
【００１０】
それに加えて、またはその代替として、本発明によるデバイスにおいて、排出ガス計量デバイスが、ブロアへ供給される排出ガスが高圧レベルであるため、先行技術において必要とされたものに比べ、はるかに低力レベルに設計され得るブロアを備えることが、可能となり得る。
【００１１】
本発明によるデバイスは、改質装置へ供給される排出ガスが、ＮＯＸ触媒の上流に配設された追加触媒の上流に配設される排気系分岐を介して得られるという点において、有利に洗練されることが可能である。同追加触媒は、例えば排ガス規制システムの主要触媒であってよく、排出ガスは、追加触媒の上流で得られ、排気系中のＮＯＸ触媒へ導入される。
【００１２】
本発明によるデバイスの少なくともいくつかの態様において、デバイスが、燃料タンクから燃料をくみ上げるように設計された燃料ポンプを備えてもよい。詳細には、燃料ポンプは、各場合において改質油を生成するために必要とされる量において、燃料タンクから燃料をくみ上げるための燃料計量ポンプであってよい。また、同燃料ポンプは、開ループ制御または閉ループ制御を特徴としてよい。
【００１３】
本発明によるデバイスのさらに他の有利な実施形態により、燃料が、機関の燃料系統の燃料ラインから得られ、燃料が、燃料弁装置を介して改質装置へ供給されることが可能であり、当該燃料ラインは、詳細には、例えばコモン・レール帰路などの加圧燃料ラインであってよい。詳細には、燃料弁装置は、改質油を生成する各場合において必要とされる量の燃料を通過させる燃料絞り弁であってよい。また、同燃料弁装置は、開ループ制御または閉ループ制御を特徴としてよい。
【００１４】
本発明による方法は、改質装置により生成される改質油が還元剤として使用され、改質装置は、機関の排出ガスおよび燃料から改質油を生成するという点において、先行技術を洗練したものである。この実現されたものは、本発明によるデバイスについて挙げられたものと同じ利点および特徴を有し、したがって、冗長な繰り返しを避けるために、本発明によるデバイスに関連する言及に対し参照がなされる。
【００１５】
同様のことが、本発明による方法の以下の好ましい態様にしたがって、ここにおいても当てはまり、本発明によるデバイスに関連する言及に対し参照がなされる。
【００１６】
本発明による方法の好ましい態様において、改質装置へ供給される排出ガスは、機関の直ぐ下流に配設された排気系分岐を介して得られることが可能である。
【００１７】
同様に、改質装置へ供給される排出ガスは、排出ガス計量デバイスを有する排気系分岐を介して得られることが、本発明による方法の利点であると考えられる。
【００１８】
同仕組みにおいて、排出ガス計量デバイスは弁装置を備えることが、利点であると考えられる。
【００１９】
それに加えて、またはその代替として、排出ガス計量デバイスはブロアを備えてもよい。
【００２０】
本発明による方法のいくつかの態様においては、改質装置へ供給される排出ガスは、ＮＯＸ触媒の上流に配設された追加触媒への入口に配設される排気系分岐を介して得られてもよい。
【００２１】
本発明による方法においても、燃料タンクから燃料をくみ上げるように設計された燃料ポンプが含まれる態様が考えられる。
【００２２】
この場合において、それに加えて、またはその代替として、燃料が、機関の燃料系統の燃料ラインから得られ、燃料が、燃料弁装置を介して改質装置へ供給されてもよい。
【００２３】
本発明にしたがって実現されるものにおいて特に有利であることは、それが、改質装置の圧力が排出ガスの圧力レベルに今や常に適合されるため、排気システムの排気の背圧とは無関係であり、したがって機関の負荷とも無関係であることである。言い換えると、改質装置のシステムを介して、システムの圧力は、今や常に、実質的に一定であり、機関の負荷および排気の背圧とは無関係である。
【００２４】
以下、本発明の好ましい実施形態が、対応する図面を参照して、実施例により説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
同様の構成要素が、冗長な繰り返しを避けるために一度だけ説明される同様の参照番号によって、図中で同定される。
【００２６】
図１を参照すると、内燃機関１０が、ＮＯＸ触媒１４と、主要触媒である追加触媒２４とを備える排気系１２をどのように付与されるかが図示される。機関１０の直ぐ下流に配設されるのは、排気系分岐２０であり、排出ガス計量デバイス２２を介して改質装置１８を連結する。図１に示される実施形態において、排出ガス計量デバイス２２は、排出ガス絞り弁により形成される。燃料ポンプ２６が、燃料タンク２８から計量された燃料を改質装置１８に供給するために設けられる。排気系分岐２０、排出ガス計量デバイス２２、燃料ポンプ２６、および改質装置１８の全てが一体となって、還元剤供給装置を形成する。改質装置１８において、分岐された排出ガスおよび供給された燃料が混合され、改質装置１８の構成要素である改質油触媒（図示せず）へ供給される。その後の反応において、気体状態の改質油が、ある割合の水素および一酸化炭素の還元ガスを含んだ状態で生成される。このように生成された改質油が、ＮＯＸ触媒１４の上流の排気系１２中へ導入される。改質装置の圧力が、実際の排出ガス圧へ常に適合されるため、どのような特別な手段も、排気系１２中へ改質油を導入することにおける排気の背圧に打ち勝つのに必要とされない。次に、改質装置１８を介して、システムの圧力が、本発明にしたがって実現されるものにより、実質的に一定となり、機関負荷および排気の背圧とは無関係になる。絞り弁の形態の排出ガス計量デバイス２２と、燃料ポンプ２６とは共に、開ループ制御または閉ループ制御により作動することが可能である。同目的のため、改質装置１８の他の構成部材の開ループ制御または閉ループ制御を提供することもできる制御装置（図示せず）が、設けられてよい。
【００２７】
次に図２を参照すると、同様に本発明による方法を実施するのに適した、本発明によるデバイスの第２の実施形態の概略ブロック図が示される。図２に図示される実施形態は、排出ガス計量デバイス２２がブロアにより形成されるという点と、燃料ポンプの代わりに燃料弁装置３２が設けられるという点で、図１に図示される実施形態と異なる。排出ガス計量デバイス２２を形成するブロアは、排気系分岐２０が高い排出ガス圧下にあるため、比較的低出力ブロアであってよい。燃料弁装置３２は、機関１０の燃料系統の燃料ライン３０と改質装置１８との間に配設された燃料絞り弁により実現される。詳細には、機関１０の燃料系統の燃料ライン３０は、例えばコモン・レールの帰路などの燃料圧力ラインであってよい。この実現は、十分高い燃料圧力が任意の様式で得られるのであれば、個別の燃料ポンプは不要であるということが発見されたことに基づく。
【００２８】
図２に図示される実施形態においても、制御装置（図示せず）が、図１に関する言及に関連して既に説明された対応する構成要素を作動させるために設けられてよい。したがって、排気の背圧および機関の負荷とは無関係に作動されることの利点は、図２に図示される実施形態へ同様に適用される。
【００２９】
排出ガス計量デバイスは、図２に図示された実施形態においても、弁装置により形成されてもよく、図１に図示される実施形態において、ブロアは、代替装置として使用されることが可能であるということが当然理解されよう。
【００３０】
上の説明中および図面中で開示され、特許請求の範囲で請求される本発明の特徴が、それら自体によりまたは任意の組み合わせにおいても本発明を実現するために必須であり得ることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による方法を実施するのに適した、本発明によるデバイスの第１の実施形態を図示する概略ブロック図である。
【図２】同様に本発明による方法を実施するのに適した、本発明によるデバイスの第２の実施形態を図示する概略ブロック図である。
【符号の説明】
【００３２】
１０‥機関、１２‥排気系、１４‥ＮＯＸ触媒、１６‥還元剤供給装置、１８‥改質装置、２０‥排気系分岐、２２‥排気ガス計量デバイス、２４‥追加触媒、２６‥燃料ポンプ、２８‥燃料タンク、３０‥燃料系統ライン、３２‥燃料弁装置
【図１】
2008542606.tif 000003
【図２】
2008542606.tif 000004
【国際調査報告】
2008542606.tif 000005
2008542606.tif 000006
2008542606.tif 000007
2008542606.tif 000008
2008542606.tif 000009
2008542606.tif 000010