(57)【要約】  自動車排ガス中の有害物質、特に窒素酸化物を減少させるために、多様な方法が確立された。これらの方法では、有害物質を減少させる流体（ガスまたは液体）が、自動車の排ガスシステムに導入される。この場合、特に尿素混合物またはアンモニアが使用され、これらの尿素混合物またはアンモニアは、排ガス中の窒素酸化物を還元し、とりわけ無害な窒素に変える。しかし有害物質を減少させる媒体の適切な調量は、未だに技術的な挑戦である。したがって、とりわけ調量ポンプ（２１６）と、排ガスシステムに流動性の媒体を噴射するための少なくとも１つの自己開放式のノズル（２１８）とを有する調量システムが提案される。特に、ノズルニードル（３２２）を備えたニードル室（３１８）と、ばねエレメント（３３２）を備えたばね室（３２０）とを有する自己開放式のノズル（２１８）が提案される。ニードル室（３１８）とばね室（３２０）とは、フレキシブルなダイヤフラム（３３６）により互いに分離されていて、このダイヤフラム（３３６）は、流動性の媒体が、ニードル室（３１８）からばね室（３２０）に侵入するようなことを防ぎ、さらにダイヤフラム（３３６）は、ニードル室（３１８）内で、ばね室（３２０）に対して相対的に過圧を形成できることを可能にする。これによりノズルニードル（３２２）は、ばね力に抗して運動し、ノズル開口（３１４）を解放する。従来のシステムとは違い、ダイヤフラムポンプと調量弁とを省略できる記載の調量システムは、廉価で丈夫であり、運転温度が低い場合でも使用可能である。
2008514860.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有害物質を減少させる流動性の媒体を、自動車排ガスシステム（２２０）に調量するための調量システムであって、以下の構成要素：
ａ）有害物質を減少させる少なくとも１つの流動性の媒体を貯蔵するための、少なくとも１つのリザーブタンク（２１０）と；
ｂ）少なくとも１つの該リザーブタンク（２１０）に接続された、少なくとも１つの調量ポンプ（２１６）と；
ｃ）少なくとも１つの調量ポンプ（２１６）に直接または管路システム（２１４）を介して接続された、少なくとも１つの自己開放式のノズル（２１８）と；
が設けられており、
−自己開放式のノズル（２１８）が、流動性の媒体を供給するための少なくとも１つの供給開口（３１２）を有しており、
−自己開放式のノズル（２１８）が、少なくとも１つのノズル開口（３１４）を有しており、
−少なくとも１つの該ノズル開口（３１４）が、この少なくとも１つのノズル開口（３１４）を介して流動性の媒体が、自動車排ガスシステム（２２０）に噴射されるように形成されていることを特徴とする、有害物質を減少させる流動性の媒体を自動車排ガスシステムに調量するための調量システム。
【請求項２】
少なくとも１つの自己開放式のノズル（２１８）が、さらに以下の構成要素：
ｃ１）ばね室（３２０）とニードル室（３１８）とを備えたノズルボディ（３１０）と、
ｃ２）ニードル室（３１８）に挿入された少なくとも１つのノズルニードル（３２２）と、
ｃ３）ばね室（３２０）に挿入された少なくとも１つのばねエレメント（３３２）と、
ｃ４）少なくとも１つのシールエレメント（３３６）とを有しており、
−ニードル室（３１８）が、流動性の媒体を供給するための少なくとも１つの供給開口（３１２）と、少なくとも１つのノズル開口（３１４）とを有しており；
−少なくとも１つのノズルニードル（３２２）が、ニードル室（３１８）に可動におよび／または回動可能に支承されており、その結果、少なくとも１つのノズルニードル（３２２）が、少なくとも１つの位置および／または配向で、流動性の媒体のための少なくとも１つのノズル開口（３１４）を気密に閉鎖し、少なくとも１つの別の位置および／または配向で、流動性の媒体のためのノズル開口（３１４）を解放し；
−少なくとも１つのばねエレメント（３３２）が、力および／または回動モーメントを、少なくとも１つのノズルニードル（３２２）に加え、その結果、付加的な力および／または回動モーメントの作用なしに、少なくとも１つのノズルニードル（３２２）が、流動性の媒体のための少なくとも１つのノズル開口（３１４）を気密に閉鎖し；
−少なくとも１つのシールエレメント（３３６）が、流動性の媒体の、少なくとも１つのニードル室（３１８）から少なくとも１つのばね室（３２０）への侵入を防ぐかまたは減少させる、請求項１記載の調量システム。
【請求項３】
圧力ｐ１で少なくとも１つのニードル室（３１８）に進入する流動体の媒体が、力および／または回動モーメントを少なくとも１つのノズルニードル（３２２）に加えており、
−この力もしくはこの回動モーメントが、少なくとも１つのばねエレメント（３３２）により少なくとも１つのノズルニードル（３２２）に加えられた力もしくは回動モーメントに抗して作用し、
−ｐ１が、設定された最低圧力ｐｍｉｎを上回ると、流動性の媒体のための少なくとも１つのノズル開口（３１４）が開放される、請求項１または２記載の調量システム。
【請求項４】
少なくとも１つのシールエレメント（３３６）が、完全にまたは部分的にフレキシブルに形成されており、
−少なくとも１つのシールエレメント（３３６）が、少なくとも１つのノズルニードル（３２２）および／または少なくとも１つのばねエレメント（３３２）をフレキシブルにノズルボディ（３１０）に結合している、請求項２または３記載の調量システム。
【請求項５】
少なくとも１つのシールエレメント（３３６）が、少なくとも１つのフレキシブルなダイヤフラム（３３６）を有している、請求項２から４までのいずれか１項記載の調量システム。
【請求項６】
ばね室（３２０）が少なくとも１つの放圧開口（３１６）を有している、請求項２から５までのいずれか１項記載の調量システム。
【請求項７】
少なくとも１つの放圧開口（３１６）が、大気圧および／または自動車排ガスシステム（２２０）における圧力で負荷されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の調量システム。
【請求項８】
当該調量システムに付加的に、
ｄ）少なくとも１つの通気弁（２２６）が設けられており、該通気弁（２２６）が、空気および／または保護ガスの、少なくとも１つの調量ポンプ（２１６）および／または少なくとも１つの自己開放式のノズル（２１８）への供給を制御できる、請求項１から７までのいずれか１項記載の調量システム。
【請求項９】
管路システム（２１４）および／または少なくとも１つの調量ポンプ（２１６）および／または少なくとも１つの自己開放式のノズル（２１８）が、少なくとも１つのヒーティングエレメント（２３３）によって完全にまたは部分的に加熱可能に形成されている、請求項１から８までのいずれか１項記載の調量システム。
【請求項１０】
当該調量システムに付加的に、
ｅ）少なくとも１つの調量ポンプ（２１６）および／または少なくとも１つの通気弁（２２６）および／または少なくとも１つのヒーティングエレメント（２３３）を制御するための、少なくとも１つの電子制御装置（２３４）が設けられている、請求項１から９までのいずれか１項記載の調量システム。
【請求項１１】
当該調量システムに付加的に、
ｆ）有害物質を減少させる流動性の媒体の温度および／または圧力を測定するための、少なくとも１つの装置が設けられている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の調量システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
有害物質の還元、特に希薄に運転された内燃機関の排ガス中の窒素酸化物を減少させるための定評のある方法は、適切な化学的な還元剤による窒素酸化物の還元である。公知の方法では、有害物質を減少させる流動性（つまり液体またはガス状）の媒体が、内燃機関の排ガス路内に噴射されるということが一般的である。この排ガス路で有害物質を減少させる流動性の媒体は、排ガス中の有害物質に反応して有害物質を化学的に変化させる。したがって以下に、自動車の排ガス中の有害物質を減少させるために使用できる、有害物質を減少させる流動性の媒体を調量するための調量システムが提案される。
【０００２】
背景技術
いわゆるアンモニアＳＣＲ方法では、特に商用車の領域においては還元剤としてアンモニアが、相応な還元剤触媒手前の排ガス中で必要とされる。この場合、今日の方法では、水性の尿素−空気−エーロゾルを、圧縮空気によってエンジン排ガスに頻繁に吹き込むことにより、熱分解および続く触媒を用いた加水分解により、実際の還元剤であるアンモニアが遊離される。
【０００３】
しかし乗用車において使用する可能性を考慮すれば、圧縮空気吹付けによるこの方法は、システム上の高い複雑さ（コスト、構成スペース、圧縮空気供給）に基づき、市場の需要にほとんど適さないと格付けされ得る。
【０００４】
圧縮空気依存を回避するための別の方法は、尿素溶液（ＡｄＢｌｕｅ）のエンジン排ガスへの噴射を提案している。この目的のために、たとえばＡｄＢｌｕｅを圧送するためのポンプと、自己式の弁とが使用される。
【０００５】
この場合、ガソリン噴射から公知であり、種々異なる欠点を有する弁が頻繁に使用される。これらの弁の場合に困難であるのは、たとえば、熱い排ガス装置に直接取り付けられている（たいてい電気的な）弁の冷却が必要不可欠になるということである。さらに、このようなシステムの冬期適性には問題があると格付けされ得る。−１１℃以下の温度では、汎用の尿素水溶液は凍結して膨張する。したがって、このような弁と対象になる別のシステム構成要素（ポンプ、圧力制御装置等）との冬期適性の獲得のためには、著しい構造的な手間、ひいてはシステム上の複雑さを高める手間（たとえば氷圧耐性のある構成、再循環ポンプ等）を考慮しなければならない。
【０００６】
ドイツ連邦共和国特許第１９６４６６４３号明細書には、排ガス流へ窒素酸化物還元剤噴射をするための装置が記載されている。この場合、還元剤は、細い噴流の形で複数の細いノズル開口を通って、タイミング制御された局所的な過圧形成により排ガス流に制御可能に噴射される。この場合、ノズルとしては、圧電式のインキジェットプリンタヘッドにおけるノズル、または公知のバブルジェット式インキジェットプリンタヘッドと同じような、タイミング制御された熱抵抗エレメントを備えたノズルに類似した圧電制御式のノズルが使用される。しかし、ドイツ連邦共和国特許第１９６４６６４３号明細書に記載の装置は、装置に関しては手間がかかり、特にアグレッシブな流体に対しては故障しやすく、コスト高である。
【０００７】
発明の開示
したがって、有害物質を減少させる流動性の媒体、特に尿素水溶液を調量するための調量システムが提案される。このシステムでは少なくとも１つの調量ポンプが使用される。調量は、特に触媒を有し得る自動車排ガスシステムに行われることが望ましい。
【０００８】
調量システムは、有害物質を減少させる少なくとも１つの流動性の媒体を貯蔵するために、少なくとも１つのリザーブタンクを有している。有害物質を減少させる流動性のこの媒体は、たとえば尿素水溶液であってよい。さらに、調量システムは少なくとも１つのリザーブタンクに結合された、少なくとも１つの調量ポンプを有している。この場合、結合は直接または管路システムを介して行うことができる。調量ポンプの役割は特に、有害物質を減少させる少なくとも１つの流動性の媒体を、設定された圧力および／または設定された体積流量で搬送することである。
【０００９】
この場合、調量ポンプとは、たいてい単純なダイヤフラムポンプが備え付けられた従来のシステムとは違い、流体を圧送するためのポンプを意味する。このポンプでは、圧送される体積流量を設定された正確さで調整可能である。しかしこのポンプは、規定の体積を搬送するポンプのことを意味してもよい。この場合、搬送したい体積は、設定された正確さで調整可能であることが望まれる。さらに、調量ポンプは、流体の圧送を設定された圧力で行うポンプのことを意味してもよい。この場合、圧力は、たとえば設定された正確さで調整可能である。
【００１０】
さらに調量システムは、直接または管路システムを介して少なくとも１つの調量ポンプに結合された、少なくとも１つの自己開放式のノズルを有している。この少なくとも１つの自己開放式のノズルは、流動性の媒体を供給するための少なくとも１つの供給開口と、少なくとも１つのノズル開口とを有している。このノズル開口は、流動性の媒体が、ノズル開口を通って自動車排気システム内に噴射され得るように形成されている。
【００１１】
この場合、「自己開放式」のノズルとは、供給された流体の圧力が設定された最低圧力を下回っている間は閉鎖されているノズルを意味する。それとは反対に、流体の圧力が最低圧力に達するかまたは上回る場合、ノズルは開放し、流体を自動車の排ガスシステムに調量する。
【００１２】
特に、少なくとも１つの自己開放式のノズルは、ばね室とニードル室とを備えたノズルボディを有しているように形成されていてよい。この場合、ニードル室は、流動性の媒体を供給するための少なくとも１つの供給開口と、少なくとも１つのノズル開口とを有していることが望ましい。
【００１３】
さらに、少なくとも１つのノズルニードルが、ニードル室に挿入されていることが望ましい。ノズルニードルは可動におよび／または回動可能に支承されている。この場合、ノズルニードルは少なくとも１つの位置および／または配向で、流動性の媒体のための少なくとも１つのノズル開口を気密に閉鎖し、少なくとも１つの別の位置および／または配向で、流動性の媒体のためのノズル開口を解放する。
【００１４】
さらに、少なくとも１つのばねエレメントが、ばね室に挿入されていることが望ましい。このばねエレメントは、力および／または回動モーメントを少なくとも１つのノズルニードルに加える。この場合、少なくとも１つのノズルニードルへの付加的な力および／または回動モーメントの作用なしに、ノズルニードルは、流動性の媒体のためのノズル開口を気密に閉鎖することが望まれる。つまりばねエレメントは、「通常状態」では少なくとも１つのノズル開口が閉鎖されているように作用している。
【００１５】
有利には、圧力ｐ１で少なくとも１つのニードル室に進入する流動性の媒体は、力および／または回動モーメントを少なくとも１つのノズルニードルに加える。この力および／または回動モーメントは、少なくとも１つのばねエレメントによる力もしくは回動モーメントに抗して作用する。この圧力ｐ１が、設定された最低圧力（この最低圧力ｐｍｉｎは、たとえばばね室を支配している大気圧ｐ２と、少なくとも１つのばねエレメントにより加えられた力とから合成される）を上回ると、流動性の媒体のための少なくとも１つのノズル開口が開けられる。
【００１６】
さらに、自己開放式のノズルは、少なくとも１つのシールエレメントを有していることが望まれる。このシールエレメントは、流動性の媒体が、少なくとも１つのニードル室から少なくとも１つのばね室に侵入することを防ぐかまたは減少させる。有利には、少なくとも１つのこのシールエレメントは、完全にまたは部分的にフレキシブルに形成されていて、少なくとも１つのばねエレメントおよび／または少なくとも１つのノズルニードルを、フレキシブルにノズルボディに結合している。
【００１７】
このことは特に、少なくとも１つのシールエレメントが、少なくとも１つのフレキシブルなダイヤフラムを有していることで得られる。この場合、フレキシブルなダイヤフラムとは、フラットでフレキシブルなボディ、たとえばフレキシブルなディスクを意味する。ボディの横方向への広がりは、ボディに対する垂直な１次元のボディの広がりをはるかに（たとえば係数１０またはそれ以上だけ）上回る。この場合、ダイヤフラムは閉じられている必要はなく、特に１つまたは複数の穴もしくは孔を有していてよい。したがってダイヤフラムは、たとえば薄い円環ディスクとして形成されていてよい。この円環ディスクは、ノズルボディとノズルニードルとの間の中間室を完全にまたは部分的に満たしている。この場合、ばね室とニードル室との間のシールが保証されていることが望ましい。
【００１８】
有利には、管路システムおよび／または少なくとも１つの調量ポンプおよび／または少なくとも１つの自己開放式のノズルは、少なくとも１つのヒーティングエレメントによって完全にまたは部分的に加熱可能に形成されている。この少なくとも１つのヒーティングエレメントは、たとえば電子制御装置によって制御することができる。この場合、この制御装置には、たとえば相応な温度センサが備え付けられていてよい。このようにして特に、低い運転温度における調量システムの凍結を回避することができる。凍結した調量システムでは、温度センサはさらに解凍過程の制御のために使用され得る。
【００１９】
さらに、調量システムは付加的に少なくとも１つの通気弁を有していてよい。この通気弁は、空気および／または保護ガスが、少なくとも１つの調量ポンプおよび／または少なくとも１つの自己開放式のノズルに流入することを制御することができる。調量ポンプは、空気および／または保護ガス自体を吸い込むことができ、ひいては調量弁を空にすることもできるか、または既に圧力下にある保護ガスおよび／または空気が供給され得るので、調量ポンプと調量弁とは吹き付けられる。この構成により、特に調量システムの凍結耐性が高められる。
【００２０】
少なくとも１つのポンプと少なくとも１つの自己開放式のノズルとは、有利には氷圧耐性があるように設計されている。このことが不可能である場合、または別の理由から極低温での運転が必要な場合、たとえば少なくとも１つのポンプの手前に配置することができる少なくとも１つの通気弁を介して、自動車エンジンの停止時に空気を少なくとも１つのポンプおよび／または少なくとも１つの自己開放式のノズルに圧送するという可能性がある。この場合、ポンプおよび／またはノズル内の流体の僅かな残量を、たとえば排ガスシステム内に送り空にすることができる。この場合、予想される量は、問題ないと判断され、たとえば制御装置により検知されて、一時的に記憶され、自動車エンジンの新たなスタート時に、流体の調量したい量の新たな計算に加えられ得る。この場合、特に少なくとも１つの調量ポンプが、自己開放式のノズルに対する圧力を、媒体である空気または保護ガスでも形成できるように設計されていることが望ましい。
【００２１】
調量システムは、特に有利には、少なくとも１つの電子制御装置を有しているように形成されている。この制御装置は、特に少なくとも１つの調量ポンプおよび／または少なくとも１つの通気弁および／または少なくとも１つのヒーティングエレメントを制御することができる。この電子制御装置は、たとえばほぼ全ての自動車に取り付けられているエンジン制御装置（エンジンコントロールユニット、ＥＣＵ）のような既存の制御装置であると理想的である。しかし、特別な調量制御装置が自由選択的に考慮可能である。
【００２２】
特に、調量システムは、この調量システムにおける１つまたは複数の個所で、有害物質を減少させる少なくとも１つの流動性の媒体の温度および／または圧力が、１つまたは複数のセンサを使って検知されるように形成されている。この情報は、たとえば少なくとも１つの調量ポンプ、または少なくとも１つの通気弁、または少なくとも１つのヒーティングエレメントの制御を最適化するために、少なくとも１つの制御装置により利用され得る。
【００２３】
図面
以下に本発明を図面につき説明する。しかし、本発明は図示の実施例に制限されるものではない。この場合、同じ構成部材もしくは機能的に互いに相応な構成部材は同じ符号で示す。
【００２４】
実施例
図１には、たとえば特に商用車において有利な、選択還元触媒（ＳＣＲ）のためのシステムが例示的に示してある。
【００２５】
この構成では、内燃機関の排ガス１１０は２段式の触媒１１２に供給される。この２段式の触媒１１２は前触媒１１４と主触媒１１６とを有している。主触媒１１６はやはり還元触媒１１８と、加水分解触媒１２０と、酸化触媒１２２とを有している。還元剤１２４が、たとえば空気支援されて還元触媒１１８の前で排ガスシステムに供給される。この水性のエーロゾル１２４は熱分解およびそれに続く触媒された加水分解により分解され、実際の還元剤であるアンモニアを生成する。この還元剤であるアンモニアはやはりエンジン排ガス１１０の窒素酸化物に反応し、エンジン排ガス１１０を窒素酸化物が減じられた排ガス１２６に変える。しかしＳＣＲ方法の使用は、図１に示した触媒型に制限されるものではなく、触媒の別の実施例を使用することもできる。したがってたとえば触媒１１４，１２０，１２２は必ずしも必要ではない。
【００２６】
図２には、有害物質を減少させる流動性の媒体を調量ポンプ２１６とノズルユニット２１８とによって調量するための、本発明による調量システムが示してある。本例では尿素水溶液（ＡｄＢｌｕｅ）が使用され、この尿素水溶液は相応なリザーブタンク２１０に貯蔵されている。このリザーブタンク２１０は、フィルタ２１２と管路システム２１４とを介して調量ポンプ２１６に結合されている。フィルタ２１２は特に、リザーブタンク２１０から出る粒子の、調量ポンプ２１６および／またはノズルユニット２１８への侵入を防ぐために働く。
【００２７】
自己開放式のノズルユニット２１８が、調量ポンプ２１６に直接組み込まれている。ノズルユニット２１８は規定の圧力において開放し、圧送された尿素量が噴射個所２１９において排ガスシステム２２０内に噴霧される。図２に示したように、この実施例では排ガスシステム２２０は、排ガス管２２１と、スタティック式のミキサ２２２と、触媒２２４とを有している。
【００２８】
この噴霧は噴霧像と液滴サイズとに関して、噴霧が最適に噴射個所２１９に適合されているように最適化される。択一的には、１つまたは複数の紐状の噴流によるヴァリエーションを考えることもできる。このヴァリエーションでは、排ガスシステム２２０における少なくとも１つの紐状の噴流が、（図２には示していない）衝突プレートまたは衝突体に方向付けられていて、これにより適切に分散される。
【００２９】
調量ポンプ２１６の直ぐ手前には、通気弁２２６が管路システム２１４内に埋め込まれている。通気弁２２６を介して、調量ポンプ２１６とノズルユニット２１８とは、空気管路システム２２８と空気フィルタ２３０とにより空気によって満たすことができる。これは特にエンジンの停止時の周辺温度が低い場合には、調量システムにおける凍結損壊に対する有効な防護である。
【００３０】
付加的には、管路システム２１４と、通気弁２２６と、調量ポンプ２１６と、ノズルユニット２１８とは加熱可能に設計されている。管路システム２１４における尿素溶液の温度は、場合によっては１つまたは複数の温度センサ２２３により監視される。このことは、たとえば質量流の計算上の正確さ、ひいては温度に基づく密度変動の補償に使うことができる。温度センサ２２３は、システム内の種々異なる個所に配置することができる。さらに、システムの種々異なる個所、特にリザーブタンク２１０、フィルタ２１２、通気弁２２６、調量ポンプ２１６、調量弁２１８、およびその間の管路システム２１４内の種々異なる個所に、選択的に種々異なるヒーティングエレメント２３３（図２に概略的に示す）が配置されている。これらのヒーティングエレメント２３３は、低い周辺温度時に温度の調整およびシステムの融解のために使用することができる。
【００３１】
さらに、管路システム２１４と調量ポンプ２１６とには異なる圧力センサが配置されている。これらの圧力センサは、完全にまたは部分的に電子的に設計され、監視され得る。したがって、圧力センサを、特に調量ポンプ２１６とノズルユニット２１８との間に配置することができ、圧力センサの測定データは、質量流算定の改善およびシステムの監視に寄与することができる。
【００３２】
図示の調量システムは、内燃機関の運転時には常時、エンジン制御装置２３４によって監視され制御される。したがって、エンジン制御装置２３４は常時、全ての圧力・温度信号を評価し、調量ポンプ２１６のポンプ出力を制御し、通気弁２２６の操作を制御する。加熱システム（図２には示さず）が使用されてもよく、エンジン制御装置２３４によって制御されてよい。これによって、たとえば低い運転温度時には管路システム２１４の凍結は防がれる。
【００３３】
図２に示した調量システムは、従来のシステムに対して多くの決定的な利点を有している。したがって、たとえばダイヤフラムポンプと調量弁との代わりに、廉価な構成部材である調量ポンプ２１６とノズルユニット２１８とが使用されるので、調量システムを廉価に製造することができる。
【００３４】
さらに、記載の調量システムは僅かな構成サイズで製造可能である。この調量システムは、特に乗用車への取付けも可能になる。これまで慣用であったシステムはこれに対して、その高い構成サイズに基づき、たいていトラックにのみ使用可能である。圧縮空気供給部も必要ではなく、このことはシステムの構成サイズをさらに縮小する。
【００３５】
さらに、記載の調量システムは従来のシステムに比べて、特に低い温度時においても、著しく故障しにくくなっている。これは、特に通気弁２２６による通気の可能性と調量システムの加熱の可能性とにより保証される。
【００３６】
図３には、組み込まれたノズルユニット２１８が詳細に示してある。ノズルユニット２１８はノズルボディ３１０を有していて、このノズルボディ３１０は、尿素溶液のための供給開口３１２と、ノズル開口３１４と放圧開口３１６とを備えている。ノズルボディ３１０の内部は、ニードル室３１８とばね室３２０とに分割されている。
【００３７】
ニードル室３１８にはノズルニードル３２２が鉛直に可動に支承されている。このノズルニードル３２２は、設定された領域の内側で上下に運動することができる。ノズルニードル３２２の上下運動のこの範囲は、下方に向かってノズルニードル３２２の円錐形の尖端部３３０と円錐形の当接部３２４とにより制限され、上方に向かって当接ポンチ３２８と当接部３２６とにより制限されている。ノズルニードル３２２はノズル室３１８内でガイドエレメント３２９，３３１によりガイドされる。これらのガイドエレメント３２９，３３１は、ニードル室３１８の内面３３３に沿って、遊びなしまたは軽い機械的な遊びを伴って滑走することができる。ノズルニードル３２２の下側の端部には、円錐形の尖端部３３０が備え付けられている。この尖端部３３０は、ノズルニードル３２２の（図３に示した）下側の位置で、ノズル開口３１４を気密に閉鎖する。
【００３８】
ばね室３２０には、圧力をノズルニードル３２２に加える渦巻きばね３３２が鉛直に支承されているので、（流体による圧力負荷なしで）ノズルニードル３２２は下側の当接部３２４に押圧され、これによりノズル開口３１４は閉鎖される。ノズルニードル３２２の当接ポンチ３２８は、環状の溝３３４を有している。この溝３３４に円環状のエラストマダイヤフラム３３６が挿入されている。このエラストマダイヤフラム３３６は、ノズルニードル３２２を弾性的にノズルボディ３１０に結合していて、かつニードル室３１８をばね室３２０に対して気密に閉じている。
【００３９】
環状のエラストマダイヤフラム３３６は、尿素溶液がニードル室３１８からばね室３２０に侵入するようなこと（漏洩流）を防ぐ。したがってノズル２１８には、漏洩量を戻さなくてはならない戻り管路は必要ない。さらに、環状のエラストマダイヤフラム３３６により、ニードル室３１８とばね室３２０との間に圧力差（ｐ１−ｐ２）を構成することができる。放圧開口３１６により、ばね室３２０内は常に大気圧に支配されているということが保証されている。
【００４０】
択一的には、放圧開口３１６も、たとえば管を介して排ガス圧で負荷され得る。この場合、排ガス圧とは特に、噴射個所２１９近辺の排ガスシステム２２０における圧力のことである。この改良形は改善された持続的な調量という利点を提供する。
【００４１】
噴射過程において、調量ポンプ２１６は尿素溶液を供給開口３１２を通ってニードル室３１８に圧送する。これにより圧力ｐ１がニードル室３１８に形成され得る。渦巻きばね３３２のばね力とばね室３２０の圧力ｐ２とにより規定されている設定された開口圧が達成され上回るやいなや、ノズルニードル３２２は開放する、つまりノズルニードル３２２は、図３に示した下側の位置から上方に、当接ポンチ３２８が上側の当接面３２６に到達するまで運動する。この行程は、ノズルニードル３２２と噴射開口３１４との間の必要な貫流横断面の解放には十分であるので、尿素溶液が排ガスシステム２２０内に噴射される。
【００４２】
噴射過程の最後には、エンジン制御装置２３４による調量ポンプ２１６の相応な制御の結果、圧力ｐ１は相応に再び開口圧力下に下がる。ノズルニードル３２２は再びその下側の位置に運動し、この場合、ノズルニードル３２２はノズル開口３１４を再び気密に閉鎖する。
【００４３】
図４〜図６にはそれぞれ、組み込まれた自己開放式のノズルユニット２１８の、図３に示した平面Ａ−Ａの横断面図が示してある。この場合、下側のガイドエレメント３３１の種々異なる構成が示してある。これらの構成により尿素溶液の、供給開口３１２からノズル開口３１４への損失なしの流れが可能になる。
【００４４】
図４に示した変化実施例では、下側のガイドエレメント３３１は円環状ディスクを有していて、この円環状ディスクの周面には等間隔に分配された４つの扁平部３３８がフライス切削されている。これらの扁平部３３８において尿素溶液が下方に向かってノズル開口３１４へと流れることができる。ノズルニードル３２２のガイドの機能は、残っている扁平化されていないガイドセグメント３４０により担われる。
【００４５】
図５に示した別の変化実施例では、ガイドエレメント３３１は同様に円環状ディスクを有していているものの、この円環状ディスクはこの事例では扁平部３３８の代わりに均等に分配された軸方向の４つの溝３４２を有している。これらの溝３４２は図示の実施例では丸み付けされた横断面を有している。尿素溶液はこれらの溝３４２を抜けてノズル開口３１４へと流れることができる。溝３４２の間にはやはり、ノズルニードル３２２をガイドする４つのガイドセグメント３４０が配置されている。
【００４６】
図６にはさらに別の変化実施例が示してある。この変化実施例ではやはり円環状ディスクを有するガイドエレメント３３１は４つの円形の孔３４４を有している。尿素溶液はこれらの４つの孔３４４を抜けてノズル開口３１４へと流れることができる。ノズルニードル３２２のガイドは、本実施例では円環状ディスクの全周に沿って行われる。
【００４７】
図４〜図６に示した変化実施例は、可能な構成の例にしかすぎない。構成に関してさらに別の可能性が当業者には自明である。しかし全ての事例において、尿素溶液が供給開口３１２から相応な流路を抜けてノズル開口３１４に到達することができる、ということが重要である。
【００４８】
記載の組み込まれた自己開放式のノズルユニット２１８は、従来のシステムと比較して多数の利点を提供する。したがって特に、自己開放式のノズルユニット２１８において流動体の媒体の漏洩を防ぐ環状のエラストマダイヤフラム３３６は、流動媒体のリザーブタンク２１０への戻り管路を省略することができるという利点を提供する。この戻り管路が必要であるということは、たとえば内燃機関の燃焼室へのディーゼル噴射の際に使用されるような従来のノズルシステムにおいては大きな欠点である。
【００４９】
渦巻きばね３３２を介してプリロードをかけられている可動なノズルニードル３２２の使用は、ノズルニードル３２２とノズル開口３１４との間の必要な貫流横断面の解放のために十分に大きな行程を保証する。調量過程の終了後、つまり調量ポンプ２１６が、流動性の媒体を規定された最低圧力で供給することをやめるやいなや、自己開放式のノズルユニット２１８は再び自動的に閉じ、圧送された流動媒体の不都合な流出または晶出を防ぐ。さらに、自己開放式のノズルユニット２１８は特に、高い体積流量の場合にも別の冷却手段なしで実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】商用車における選択還元触媒（ＳＣＲ）のためのシステムの１例を示す図である。
【図２】調量ポンプと自己開放式のノズルを備えた本発明による調量システムを示す図である。
【図３】排ガスシステムにおける流動性の有害物質を減少させる媒体を噴射するための本発明による自己開放式のノズルを示す図である。
【図４】図３の横断面平面Ａ−Ａに沿って切断した、図３の自己開放式のノズルの第１変化実施例の横断面図である。
【図５】図３の横断面平面Ａ−Ａに沿って切断した、図３の自己開放式のノズルの第２変化実施例の横断面図である。
【図６】図３の横断面平面Ａ−Ａに沿って切断した、図３の自己開放式のノズルの第３変化実施例の横断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１１０  内燃機関の排ガス、  １１２  ２段式の触媒、  １１４  前触媒、  １１６  主触媒、  １１８  還元触媒、  １２０  加水分解触媒、  １２２  酸化触媒、  １２４  尿素−空気−エーロゾル、  １２６  窒素酸化物低減排ガス、  ２１０  リザーブタンク、  ２１２  フィルタ、  ２１４  管路システム、  ２１６  調量ポンプ、  ２１８  組み込まれた自己開放式のノズルユニット、  ２２０  排ガスシステム、  ２２１  排ガス管、  ２２２  スタティスティック式のミキサ、  ２２４  触媒、  ２２６  通気弁、  ２２８  エア管路システム、  ２３０  空気フィルタ、  ２３２  温度センサ、  ２３３  ヒーティングエレメント、  ２３４  エンジン制御装置（エンジンコントロールユニット、ＥＣＵ）、  ３１０  ノズルボディ、  ３１２  供給開口、  ３１４  ノズル開口、  ３１６  放圧開口、  ３１８  ニードル室、  ３２０  ばね室、  ３２２  ノズルニードル、  ３２４  下側の当接面、  ３２６  上側の当接面、  ３２８  当接ポンチ、  ３２９  上側のガイドエレメント、  ３３０  ノズルニードルの円錐尖端部、  ３３１  下側のガイドエレメント、  ３３２  渦巻きばね、  ３３３  ニードル室３１８の内面、  ３３４  当接ポンチ３２８の環状の溝、  ３３６  環状のエラストマダイヤフラム、  ３３８  扁平部、  ３４０  ガイドセグメント、  ３４２  溝、  ３４４  孔
【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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【国際調査報告】
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