(57)【要約】  本発明は燃焼機関（１）の排気ライン（３）へ媒体を供給するための装置に関する。この装置は、素子（１０ａ‐１０ｄ）の少なくとも第１壁表面（１０ａ′‐１０ｄ′）によって画成される第１排気通路（１２）と、前記第１排気通路へ前記媒体を供給するようにされた投与装置（４，５，６，７，９）とを含む。該装置は、液体媒体が第１排気通路（１２）内に供給されるとき、第１壁表面が媒体の蒸発点より高い温度になるように第１壁表面（１０ａ′‐１０ｄ′）の加熱度を維持するようにされる手段を含む。それ故、第１壁表面（１０ａ′‐１０ｄ′）へ到達する媒体でさえも第１排気通路（１２）内で確実に蒸発することになる。
2008509328.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼機関（１）の排気ライン（３）に媒体を供給するための装置であって、素子（１０ａ‐１０ｄ）の少なくとも第１壁表面（１０ａ′‐１０ｄ′）によって画成される第１排気通路（１２）と、前記媒体を第１排気通路（１２）へ供給するようにされる投与装置（４，５，６，７，９）とを含む装置において、
前記装置は、液体媒体が第１排気通路（１２）内に供給される時、前記第１壁表面が媒体の蒸発点よりも高い温度になるように前記第１壁表面（１０ａ′‐１０ｄ′）の加熱度を維持するようになされた手段を含むことを特徴とする燃焼機関の排気ラインに媒体を供給するための装置。
【請求項２】
前記手段は、第１壁表面（１０ａ′‐１０ｄ′）へ熱を供給する熱源（１３）を含むことを特徴とする請求項１に記載された燃焼機関の排気ラインに媒体を供給するための装置。
【請求項３】
前記熱源は、第１壁表面（１０ａ′‐１０ｄ′）の近くに位置する第２壁表面（１０ａ″‐１０ｄ″）によって境界づけられることを特徴とする請求項２に記載された燃焼機関の排気ラインに媒体を供給するための装置。
【請求項４】
前記素子は、管状（１０ａ，１０ｂ）であり、そして第１排気通路（１２）が管状素子（１０ａ，１０ｂ）内に構成されるようなかつ第２排気通路（１３）が管状素子（１０ａ，１０ｂ）の外側壁表面（１０ａ″、１０ｂ″）と排気ライン（３）の内側壁表面との間に構成されるような位置に、取り付けられることを特徴とする請求項３に記載された燃焼機関の排気ラインに媒体を供給するための装置。
【請求項５】
前記素子は、螺旋状排気ライン（３ｂ）内に適用される壁素子（１０ｄ）であり、そしてそれは排気ライン（３ｂ）の一部を第１排気通路（１２）と、第２排気通路（１３）に分割することを特徴とする請求項３に記載された燃焼機関の排気ラインに媒体を供給するための装置。
【請求項６】
前記素子（１０ｃ）は排気ライン（３）の一体部分を構成し、そして前記手段は、第１壁表面（１０ｃ′）と環境（１４）との間に適用される熱絶縁材料（１６）を含むことを特徴とする請求項１に記載された燃焼機関の排気ラインに媒体を供給するための装置。
【請求項７】
投与装置は噴霧ノズル（９）を含み、このノズルによって、媒体が第１排気通路（１２）内へ噴霧されることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載された燃焼機関の排気ラインに媒体を供給するための装置。
【請求項８】
媒体は尿素溶液とし、排気ライン（３，３ｃ）は触媒（８）を入れていることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された燃焼機関の排気ラインに媒体を供給するための装置。
【請求項９】
素子の内側壁表面（１０ｂ′）は、非平坦の表面（１５）を有する少なくとも１つの領域を含むことを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載された燃焼機関の排気ラインに媒体を供給するための装置。
【請求項１０】
素子の内側壁表面（１０ｂ′）は、少なくとも１つの凹所（１５）を含み、この凹所は、第１排気通路（１２）内の排気ガスの流れ方向に対して実質上直角をなす方向に或る範囲を有することを特徴とする請求項９に記載された燃焼機関の排気ラインに媒体を供給するための装置。
【請求項１１】
前記ノズル（９）は、複数の径方向開口部（２６ａ‐ｈ）を含み、これらの開口部は、第１排気通路（１２）内の排気ガスの流れの主方向に対して実質上直角な方向に第１排気通路（１２）の媒体を導くことを特徴とする請求項７に記載された燃焼機関の排気ラインに媒体を供給するための装置。
【請求項１２】
前記ノズル（９）は、中心軸線（ｃ）を巡って延びる螺旋状排気ライン（３ｂ）の一部内に位置した湾曲した第１排気通路（１２）内に適用され、それによって、ノズル（９）の開口部（２６ａ‐ｈ）の置決めは、媒体を湾曲した第１排気通路（１２）内の前記中心軸線（ｃ）に向かって径方向内方へ主として導く方向（２７ａ‐ｈ）に、媒体が供給されるようなものすることを特徴とする請求項５および請求項１１に記載された燃焼機関の排気ラインに媒体を供給するための装置。
【請求項１３】
第１排気通路（１２）は、互いに或る距離をおいて位置する２つの壁素子（２５，１０ｄ）によって前記中心軸線（ｃ）に関して軸線方向において、かつ外方壁素子（２４ｕ）と内方壁素子（２４ｉ）によって前記中心軸線（ｃ）に関して径方向において境界づけされ、それによって、ノズル（９）は、軸線方向壁素子（２５，１０ｄ）と内方の径方向壁素子（２４ｉ）の各々に向かって少なくとも一方向（２７ａ‐ｈ）に媒体を供給するようにされるが、その供給は外方の径方向壁素子（２４ｕ）に向かう方向ではないことを特徴とする請求項１２に記載された燃焼機関の排気ラインに媒体を供給するための装置。
【請求項１４】
ノズルは、径方向内方の壁素子（２４ｉ）よりも径方向外方の壁素子（２４ｕ）に近い位置で、第１排気通路（１２）に取り付けられていることを特徴とする請求項１３に記載された燃焼機関の排気ラインに媒体を供給するための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段部分に記載されるとおり、内燃機関の排気ラインに媒体を供給するための装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＳＣＲ（選択的触媒還元）として知られた技術は、ディーゼル機関からの、窒素酸化物の排出を減らすために用いられる。この技術は、ディーゼル機関の排気ライン内の排気ガスに指定用量の尿素溶液を添加することを含む。尿素溶液は、微細に分割される態様で排気ライン内に噴霧され、その後、熱排気ガスと接触した尿素溶液が蒸発して、アンモニアが形成される。その後、アンモニアと排気ガスの混合物が触媒を通して導かれ、触媒中で化学反応が起こる。この時、排気ガス中の窒素酸化物の窒素がアンモニアの窒素と反応して、窒素ガスが形成される。窒素酸化物の酸素は、アンモニアの水素と反応して、水が形成される。斯様に、排気ガス中の窒素酸化物は、触媒中で還元されて窒素ガスと水蒸気になる。尿素の正確な投与量は、ディーゼル機関の排出窒素酸化物のかなりの量を減らすことを可能にする。
【０００３】
ディーゼル機関の動作範囲の大部分の間、排気ガスは十分に高い温度であって、尿素溶液が蒸発してアンモニアが形成される。しかし、供給される若干の尿素が非蒸発状態で排気ラインの内壁面と接触することを防ぎ、また、その内壁面に付着することを防ぐのは困難である。通常、車輌の排気ラインは周囲空気と接している。排気ラインは、周囲空気によって、排気ライン内の排気ガス温度よりも低い温度に冷却される。しかしながら多くの場合、排気ラインは十分にな高温度であって、排気ラインの内壁面と接触してくる尿素溶液を蒸発させてアンモニアに変換させる。排気ラインが、尿素溶液を蒸発させてアンモニアに変換させるのには低過ぎる温度であると、尿素溶液が排気ラインの内壁面に蓄積するだろう。この尿素溶液は排気ラインの内側で結晶化するか、または、排気ラインの接続部を経て漏出して排気ラインの外側で結晶化することがある。このことが、機能不全につながる可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、燃焼機関の排気ラインに媒体を供給し、それによって、たとえ液体形態の媒体が排気ラインの内壁面に到達しても、供給された媒体が実質上確実に排気ライン内で完全に蒸発するようにした装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、請求項１の特徴部分に記載された特徴を有する、前提部分で述べた種類の装置によって達成される。燃焼機関の動作範囲の大部分の間、排気ガスは、媒体が排気ガスと混ざる時、供給された媒体を蒸発させることのできる温度にある。媒体を蒸発させるについての問題は、通常は、液体形態の媒体が内壁面に到達しそして内壁面が媒体を直ちに蒸発させるには低すぎる温度にある時に、生じるに過ぎない。排気ラインの低温度は、冷たい周囲温度に起因するか、または排気ガスの温度が比較的低い動作範囲内の燃焼機関の動作に起因することがある。また、媒体の高投与量は排気ラインの最初の壁表面上の温度をかなり下げることがある。というのは、媒体の蒸発は、多量の熱エネルギーを消費するからである。本発明によれば、前記装置は、液体媒体が最初の排気通路内に供給される時に、媒体の蒸発点よりも高い温度になるように、最初の壁表面の加熱度を維持するようになされた手段を含む。かくして、最初の壁表面は、最初の壁表面に到達する液体形態の媒体よりも高い温度になるだろう。こうして、液体媒体はそれが蒸発する温度まで加熱できることが確実になるだろう。
【０００６】
本発明の第１態様によれば、前記手段は、第１壁表面に熱を供給する熱源を含む。それ故、第１壁表面は、少なくとも必要な時に、それが実質上連続的に媒体の蒸発点より高い温度になるように、加熱されることができる。熱源は、電気加熱素子とすることができ、この素子は、後者の普通の温度に従って第１壁表面に熱エネルギーを供給する。しかし、有利には、前記熱源は第１の壁表面に接近して位置する第２の壁表面によって境界づけられる第２の排気通路を含む。通常、排気ガスの温度は媒体の蒸発点よりも確実に高い。それ故、排気ガスの現存する熱エネルギーを熱源として利用するのが有利である。第１通路に近い第２通路を通して排気ガスを導くことは、第２排気通路内の排気ガスから第１壁表面へ熱移転させる簡単な手法である。良好な熱伝達特性を有する材料からなる素子は、第２壁表面から第１壁表面への熱エネルギーの伝達に対する抵抗力を殆ど生じないだろう。従って、第１壁表面は、少なくとも媒体の蒸発点に相当する温度を実質上連続的に維持するだろう。
【０００７】
本発明の好適態様によれば、前記素子は管状であり、そして、第１通路が管状素子の内側に設けられるような排気ライン内側の位置に取り付けられ、そして、第２の排気通路は、管状素子の外側壁表面と、排気ラインの内側壁表面との間に設けられる。かくして、管状素子の内側壁表面は、第１壁表面を構成し、管状素子の外側表面は、第２壁表面を構成する。従って、排気ライン内の排気ガスは管状素子の内側と外側の両方に沿って流れる。管状素子は、ガスによって全体的に包囲されているので、管状素子全体は、排気ライン内の排気ガスと実質上同じ温度になっているだろう。それ故、管状素子の内側壁表面もまた、排気ラインと実質上同じ温度になっているだろう。最も適切な動作状態の間、排気ガスは媒体の蒸発点より確かに高い温度にあるので、液体形態で管状素子の内側壁表面に到達する媒体は、確実に蒸発する。管状素子は、好適には比較的細く、そして良好な熱伝導特性を有する金属材料から造られる。有利には、管状素子は排気ライン内の中心位置に取り付けられる。その結果、管状素子を巡って第２排気通路内に排気ガスの均等な流が生じるだろう。管状素子は、排気ラインの実質上真っ直ぐな部分内に適用されることができるが、管状素子は実質上任意の所望形状の排気ラインセクション内に置かれることができる。
【０００８】
本発明の好適態様によれば、前記素子は、螺旋形排気ライン内に適用されかつ排気ラインの一部を第１排気通路と第２排気通路に分割する壁素子とする。螺旋形排気ラインはコンパクトであり、排気ラインの隣接する径方向部分間の熱伝達は複雑ではない。しかし、螺旋形排気ラインの側壁は通常は、周囲空気と接触している。前記の如き壁素子であるから、第１排気通路は、周囲の排気ガスによって加熱される側壁表面を備えることができる。それ故、第１通路は、周囲の排気ガスによって加熱される内側壁表面によって完全に包囲されるように配置されることができる。
【０００９】
本発明の代替形態によれば、素子は排気ラインの一体部分をなし、そして前記手段は、第１壁表面と環境との間に適用される熱絶縁材料を含む。この場合、素子は、排気ラインに似た形状につくられているが、他の場合には排気ラインよりかなり高い熱絶縁特性を有する材料から作られることができる。代案として、適切な厚さの適当な絶縁材料が素子の外側表面の回りに適用されることができる。かかる熱絶材料を用いれば、内側壁表面上の環境の冷却作用は実質上排除されることができる。素子の内側壁表面はそのとき、第１排気通路を貫流する排気ガスによって加熱されるに過ぎないだろうが、この熱供給は、通常は、内側壁表面に到達する液体形態の媒体を蒸発させるのには全く十分である。というのは、第１壁表面上の環境の冷却作用が排除されているからである。
【００１０】
本発明の別の形態によれば、投与装置は、噴霧ノズルを含み、このノズルによって、媒体が前記第１排気通路内に噴霧される。噴霧ノズルは、管状素子内へ噴霧される液体媒体を非常に微細に分割させる。その結果、媒体が管状素子を貫流する排気ガスと混合するとき、媒体は迅速かつ有効に蒸発することとなる。有利には、媒体は尿素溶液であり、そして排気ラインは触媒を含む。特に、ＳＣＲ（選択的触媒還元）として既知の技術が用いられる時には、尿素溶液はアンモニアを提供するために使用されることができる。アンモニアは、排気ガス中の窒素酸化物が窒素ガスと水蒸気に還元される化学的反応を起こすために、必要な物質である。尿素溶液は、取り扱いと貯蔵が簡単である。というのは、それは比較的無臭で無毒という両性質を持つからである。良好に限定された投与量での尿素溶液の供給は、窒素酸化物のディーゼル機関排出物をかなり減少させることを可能にする。本発明は尿素の最適供給を可能ならしめ、その結果、供給されるすべて尿素溶液が確実に蒸発するようになす。また、本発明では、尿素以外の他の媒体を排気ラインへ供給することを可能にする。
【００１１】
本発明の別の好適形態によれば、素子の内側壁表面は不均一な表面を有する少なくとも１つの範囲を含む。その結果、その領域内に管状素子、均一表面の場合よりも大きな内側壁表面を有することとなる。不均一壁表面は液体尿素溶液を、それが蒸発するまで保留する。素子の内側壁表面は、少なくとも１つの凹所を含ことができ、その凹所は第１排気通路内の排気ガスの流れ方向と実質上直角をなす方向に或る範囲を有する。かくして、液体媒体は、それが蒸発するまで、凹所内に有効に保留される。適当な場所にあるかかる凹所は、素子が減少した長さになることを可能にする。
【００１２】
本発明の別の好適形態によれば、前記ノズルは複数の径方向開口部を含み、これらの開口部は媒体を第１排気通路内の排気ガスの主流れ方向と実質上直角をなす方向に導く。こうして、液体媒体は、媒体の大部分が流れる排気ガスによって連行されてそれが第１排気通路の内側壁表面に到達する前に蒸発するような仕方で、排気ガス流と出会うことになる。前記ノズルは、中心軸線の回りに延びる螺旋形排気ラインの一部内に置かれた湾曲した第１排気通路内に適用されることができ、それによって、ノズル開口部の位置決めは、媒体が湾曲した第１排気ガス通路内で前記中心軸線に向かって径方向内方へ媒体を主として導く方向に供給されるようなものにされる。排気ガスよりも重くかつ湾曲した排気ガス通路内で遠心力によって径方向外方へ投げ飛ばされる液体媒体は、排気ガス通路の径方向外側の壁表面上に集積する比較的大きな割合の供給媒体を適切に生じることがある。このことは、この限定された表面温度が集積された媒体が十分迅速に蒸発しないようなレベルまで下げられるというリスクを必然的に伴う。従って、かかる集積を妨げるために、排気通路の径方向外側の壁表面上への媒体のかかる集積が妨げられるように、媒体は主に径方向内方へノズルによって分配される。
【００１３】
本発明の別の好適形態によれば、第１排気通路は、お互いから距離を置いて位置する２つの壁素子によって前記中心軸線に関して軸線方向において、及び外側壁素子と内側壁素子によって前記中心軸線に関して或る径方向において境界づけられており、それによって、ノズルは、軸線方向壁素子と径方向内方壁素子の各々に向かって少なくとも一方向に、媒体を供給するようにされるのであり、径方向外側壁素子に向かって任意の方向に供給するようにされるのではない。ノズル開口部の適当な分布は、媒体が軸線方向の壁素子と径方向内方の壁素子に対して実質上均等に供給されることを可能ならしめる。また、径方向外方の壁素子は、供給される液体媒体が湾曲した排気通路内で遠心力によって径方向外方へ導かれる時に、媒体の対応する量を受け入れることがある。有利には、ノズルは、径方向内側の壁素子よりも径方向外側の壁素子に近い位置で第１排気通路内に取り付けられる。媒体は螺旋状排気通路内に多少とも径方向内方に供給されるので、それによって、ノズル開口部と、排気通路の内側表面上のそれらの所期の液体接触区域との間の距離は増す。この距離を増すことは、供給される媒体の量の大部分が、それが排気通路の内側表面に到達する前に、排気流によって連行されそして排気流内で蒸発させられることを可能ならしめる。
以下、添付図面を見ながら、本発明の実施例について説明する。
【実施例】
【００１４】
図１はディーゼル機関１の形式の燃焼機関を示す。ディーゼル機関１は、例えば、重車輌に動力供給することを意図することができる。ディーゼル機関１のシリンダから出る排気ガスは排気マニホルド２を経て排気ライン３へ導かれる。この場合、排気ライン３はＳＣＲ（選択的触媒還元）として既知の方法に従って触媒式排気浄化を行なう装置を備えている。この方法は、尿素溶液がディーゼル機関の排気ライン３内の排気ガスに添加されることを必要とする。尿素溶液はタンク４内に蓄えられて、排気ライン３へライン５を経て導かれる。適当なソフトウエアを有するコンピュータユニットとすることができる制御ユニット６が尿素溶液の供給を制御する。この尿素溶液はポンプ７を作動させることによって排気ライン３へ導かれる。制御ユニット６は、排気ガスの窒素酸化物含量の最適還元のために添加される必要のある尿素溶液の量を計算するために、現在の燃料消費及び排気ガスの温度に関する情報を使用することができる。供給される尿素溶液は、それが蒸発してアンモニアに変換するように、排気ライン３内の排気ガスによって加熱されることが意図される。その後、アンモニアと排気ガスの混合物は排気ライン３を通して触媒８へ導かれ、その触媒内で化学反応が起こる。そこで排気ガス内の窒素酸化物の窒素はアンモニア内の窒素と反応し、その結果、窒素ガスが作られる。窒素酸化物の酸素は、アンモニア内の水素と反応し、その結果、水が形成される。こうして、排気ガス内の窒素酸化物は触媒８内で窒素ガスと水蒸気に還元され、これらは周囲空気中へ導き出される。
【００１５】
図２は尿素溶液を排気ライン３へ供給する装置を示す。尿素溶液を運ぶ予定のライン５は、この場合排気ライン３の壁内の開口部を通って延びる。ライン５は湾曲端部をもち、この端部へ噴霧ノズル９が留められている。排気ライン３より細い管状素子１０ａは、排気ライン３内の実質上中心部分に適当な留め手段１１によって取り付けられる。排気ガスは排気ライン３内で矢印方向に流れる。管状素子１０ａは内側壁表面１０ａ′有し、この表面は排気ガスのための第１通路１２を画成する。第１排気通路１２は入口１２′と出口１２″間に延びる。
【００１６】
この場合、尿素溶液は噴霧ノズル９によって第１排気通路１２内へこの通路の入口１２′の近くで噴霧される。こうして、添加された尿素溶液は、第１排気通路１２の実質上全体を通して排気流によって連行されていくだろう。管状素子１０ａは排気ライン３より細いので、第２排気通路１３は、管状素子１０ａの外側近くに径方向に設置される。第２排気通路１３は管状素子１０ａの外側壁表面１０ａ″と排気ライン３の内側壁表面の間に径方向延長部を有する。かくして、排気ライン３内の排気ガスは、第１排気通路１２と第２排気通路１３を通して平行に流れるだろう。
【００１７】
管状素子の外側壁表面１０ａ″はそれ故、第２排気通路１３を通って流れる排気ガスと接触する。かくして、管状素子の外側壁表面１０ａ″は、排気ガスの温度に実質上一致する温度を維持するだろう。管状素子１０ａは、有利には、比較的薄い壁をもち、そして有利には、良熱伝導特性を有する材料から作られる。従って、外側と内側の壁表面間に温度差があるとき、熱は外側壁表面１０ａ″から内側壁表面１０ａ′へ迅速に伝達されることができる。かかる温度差は、尿素溶液が内側壁表面１０ａ′上で蒸発するとき、一時的に生じることがある。というのは、この蒸発プロセスは多量の熱エネルギーを消耗するからである。それにも拘わらず、第２排気通路１３からの熱供給は、内側壁表面１０ａ′を尿素溶液の蒸発点を超える温度に維持する。
【００１８】
排気ガスが排気ガスライン３を通って流れるとき、尿素溶液は、噴霧ノズル９を経て管状素子１０ａ内の第１排気通路１２内へ制御ユニット６によって計算された適用量が噴霧される。尿素溶液は、正常な状態で排気ガスの温度よりも低いが、環境１４の温度よりも高い蒸発点を有する。噴霧ノズル９によって微細に分割された尿素溶液は、第１排気通路１２を貫流する排気ガスと混ざる。熱い排気ガスは、微細に分割された尿素溶液を、それが蒸発してアンモニアを形成するように、加熱する。しかし、若干の液体尿素溶液は、それが内側壁表面１０ａ′に到達する前には、排気ガスによって蒸発させられない。内側壁表面１０ａ′は、尿素溶液の蒸発点より高い温度を維持する。それ故、内側壁表面１０ａ′に到達する尿素溶液は、それが蒸発するまで、加熱させられる。適切に寸法決めされた管状素子１０ａは、第１排気通路１２内に供給された実質上すべての尿素溶液が蒸発しそして第１排気通路１２内でアンモニアを形成できるようにする。管状素子１０ａは、例えば、８０乃至１００ｍｍの直径を有する１００乃至２００ｍｍ長さとすることができるが、その寸法は、また、排気ライン３の寸法に従って適用されなければならない。
【００１９】
図３は、排気ライン３に尿素溶液を供給するための代替装置を示す。この装置は、次の点で、即ち、ここに示された管状素子１０ｂは内側壁表面１０ｂ′をもち、この壁表面は複数の環状凹所１５を含み、これらの凹所は、第１排気通路１２を通る排気ガスの流れ方向と実質上直角をなす方向に延びているという点で、図２の装置とは異なっている。しかし、環状素子１０ｂは平坦な外側壁表面１０ｂ″を有する。内即壁表面１０ｂ′に到達する尿素溶液は、尿素溶液が蒸発するまで、前記凹所１５内に蓄積するだろう。かかる凹所１５は、排気ガスが蒸発する前に尿素溶液が第１排気通路１２を通りかつ出口１２″を通って出る排気ガス流によって連行されるあらゆる確実性を阻止する。この場合、管状素子１０ｂは、平坦な内側壁表面１０ａ″を有する管状素子１０ａと比べて縮小した長さを有することがある。
【００２０】
図４は排気ライン３へ尿素溶液を供給するための別の装置を示す。この場合、排気ライン３の一体部分を構成する管状素子１０ｃが使用される。管状素子１０ｃの形状と寸法は排気ライン３のそれらに一致する。熱絶縁材料１６は、管状素子１０ｃの外側壁表面１０ｃ″の外周に適用される。また、排気ライン３の他の部分は、熱絶縁材料を全体的に又は部分的に備えることができる。熱絶縁材料１６は、管状素子の内側壁表面１０ｃ′が、通常、尿素溶液の蒸発点より確かに低い温度にある周囲空気によって冷やされるのを防止する。絶縁材料１６の適切な選択及び適切な厚さは、管状素子の内側壁表面１０ｃ′上の環境１４の冷却作用が実質上除かれることを可能にする。この場合、管状素子１０ｃは、排気ガスライン３内のすべての排気ガスが貫流するガス通路１２を構成する。排気ガスは管状素子１０ｃの内側壁表面１０ｃ′加熱する。絶縁材料１６は実質上、環境１４への熱損失を排除するので、内側壁表面１０ｃ′は、尿素溶液の蒸発点に少なくとも一致する温度を維持することができる。ディーゼル機関１が作動されるとき、尿素溶液は入口１２′に近い第１排気通路１２内へ噴霧される。排気ガスは微細に分割された尿素溶液を加熱して、その溶液を蒸発させて、アンモニアを形成するようになす。内側壁表面１０ｃ′に到達する尿素溶液は、内側壁表面１０ｃ′によって、それが蒸発するまで、加熱される。管状素子１０ｃの長さは、供給される実質上すべての尿素が管状素子１０ｃ内で蒸発するようなものとなす。
【００２１】
図５は、ディーゼル動力供給される車輌用の排気システムに適用されるようにされた消音器・排気浄化器組合せ体の形をなすコンテナ１７を示す。このコンテナ１７は、実質上丸い円筒形をなす外側ハウジング１８を含む。ハウジング１８は、入口１９と出口２０が排気ガス用に設けられている個所を除いて、閉鎖された外側壁面を構成している。円管２１がハウジング１８内に配置されている。パイプ２１の長ささは、それがハウジングの第１端壁１８ａから、ハウジングの第２端壁１８ｂを含むモジュール２２まで延びるようなものとする。コンテナ装置１７は入口１９から出口２０まで延びている排気ライン３を含む。この排気ラインは、入口１９ａの後ろに第１排気ラインセクション３ａを含み、このセクションはパイプ２１の外側をめぐって、入口１９からモジュール２２まで実質上真っ直ぐな範囲を有する。粒子用フィルタ２３が第１の排気ラインセクション３ａ内に配置されている。排気ガスが粒子用フィルタ２３を通過するとき、排気ガス内の煤煙粒子が粒子用フィルタ２３内に捕捉され、そしてその後、その中で燃やされる。
【００２２】
煤煙粒子を除去した排気ガスは、その後、壁素子２４を含むモジュール２２内へ導かれる。壁素子２４の壁表面は、中心軸線ｃの回りに延びる第２の排気ラインセクション３ｂを画成する。螺旋状の第２排気ラインセクションの横の範囲は、第２端壁１８ｂと、モジュール２２の壁素子２５によって境界づけられている。螺旋状素子２４と壁素子２５は、両側で排気ガスと接触している壁面を有するが、端壁１８ｂの外側壁表面は周囲空気１４と接触している。追加の壁素子１０ｄは螺旋状排気ラインセクション３ｂの一部に配置されている。この追加の壁素子１０ｄは、螺旋状排気ライン３ｂのその部分を第１のガス通路１２と第２ガス通路１３に分割している。第１排気通路１２は、追加の壁素子１０ｄによって横方向に境界づけられている。この追加の壁素子１０ｄは、排気ガスによって両側を取り囲まれている壁表面を有する。第１排気通路１２はそれ故、排気ガスによって両側を取り囲まれている壁表面を有する壁素子２５、１０ｄによって前記中心軸線ｃに関して軸線方向に境界づけされるだろう。第１排気通路１２は、螺旋状壁素子２４ｉの径方向内側部分と螺旋状壁素子２４ｕの径方向外側部分とによって前記中心軸線ｃに関して径方向において境界づけされる。従って、これらの素子もまた、排気ガスによって両側を取り囲まれる（図７を参照）。
【００２３】
尿素溶液は噴霧ノズル９によって、第１排気通路１２内へ、後者の入口１２′の近くで噴霧される（図６参照）。それ故、添加された尿素溶液は、第１排気通路１２内の排気ガスと混合する。第１排気通路１２は壁素子２４ｉ、２４ｕ、２５、１０ｄの内側壁表面２４ｉ′、２４ｕ′、２５′、１０ｄ′によって境界づけされ、これらは周囲の排気ガスによって加熱された外側壁表面２４ｉ″，２４ｕ″，２５″、１０ｄ″を有する。外側壁表面は壁素子２４ｉ、２４ｕ、２５、１０ｄの表面を意味し、これらは、内側壁表面２４ｉ′、２４ｕ′、２５′、１０ｄ′の反対側に位置している。排気ガス流によって第１排気通路１２内へ運ばれる供給された尿素溶液の部分は、排気ガスによって加熱されて、蒸発してアンモニアに変換するようになる。内側壁表面２４ｉ′、２４ｕ′、２５′、１０ｄ′に到達する尿素溶液の一部は、内側壁表面２４ｉ′、２４ｕ′、２５′、１０ｄ′によって加熱され、これらの内側壁表面は周囲の排気ガスから熱を供給される。従って、内側壁表面２４ｉ′、２４ｕ′、２５′、１０ｄ′は、尿素溶液の蒸発点を超える温度を与えられる。内側壁表面２４ｉ′、２４ｕ′、２５′、１０ｄ′に到達する尿素溶液はそれ故、実質上常に蒸発して、アンモニアに変換するだろう。
【００２４】
しかし、螺旋状排気通路１２内へ供給された尿素溶液は、遠心力によって少なくとも部分的に径方向外方へ飛ばされ、その結果、供給された尿素溶液の比較的大きな割合が螺旋状素子の径方向外方部分２４ｕの外側壁表面２４ｕ′に到達することがあるという危険性がある。もし大量の尿素溶液が比較的限定された表面に到達すれば、その表面の温度は、尿素溶液が十分迅速に蒸発しないレベルまで下がることがある。これは結晶形成の危険性を伴う。限定された表面上へこのように尿素溶液が蓄積するのを妨げるために、特別に設計されたノズル９が使用される。このノズル９は、図８乃至１０に別々に示されている。ノズル９は８個の径方向開口部２６ａ‐ｈをもち、これらの開口部は第１排気通路１２内で８個の異なった方向２７ａ‐ｈに尿素溶液を噴霧する。ノズル９は図９に示す第１列の４つの開口部２６ａ‐ｄと、図１０に示す第２列の４つの開口部２６ｅ‐ｈとを有する。２つのノズルの開口部２６ａ，ｅは、尿素溶液が追加の壁素子１０ｄの内側表面１０ｄ′に向かって方向２７ａ，ｅに噴霧されるように、指向される。４つのノズル開口部２６ｂ，ｃ，ｆ，ｇは、尿素溶液が螺旋素子の径方向内方部分の内側表面２４ｉ′に向かって方向２７ｂ，ｃ，ｆ，ｇに噴霧されるように、指向される。２つのノズル開口部２６ｄ，ｈは、尿素溶液が壁素子２５の内側壁表面２５′に向かって方向２７ｄ，ｈに噴霧されるように、指向される。しかし、ノズル開口部２６ａ‐ｈのいずれも、尿素溶液が螺旋素子の径方向外方部分２４ｕ向かって噴霧されるようには、指向されない。方向２７ａ‐ｈは、排気流によって連行されない尿素溶液の一部が、実質上均等に分布して、これらの内側表面２４ｉ′、２５′、１０ｄ′に到達するように、選択される。ノズル９は螺旋素子の径方向外方部分２４ｕに向かって指向される開口部を持たないけれども、供給される若干の尿素溶液は、それにもかかわらず、遠心力の結果としてその内側表面２４ｕ′に到達することがある。
【００２５】
図９、図１０は、上述の２列の開口部２６ａ‐ｈ間の適切な角度間隔の例を示す。開口部２６ａ‐ｈはここでは、１８０°の角度間隔に亘って分布している。かかるノズル９は実質上最適分布で内側壁表面２４ｉ′、２４ｕ′、２５′、１０ｄ′に達する尿素溶液の一部を提示している。それ故、尿素溶液は特定表面内に蓄積することが妨げられ、従って、第１排気通路１２の壁表面に到達する尿素溶液は、比較的迅速に蒸発するだろう。それにもかかわらず、できるだけ小さい割合の供給される尿素溶液が第１排気通路１２の内側壁表面２４ｉ′、２４ｕ′、２５′、１０ｄ′に到達すべきであるというのが望ましい。第１排気通路１２は２つの壁素子１０ｄ、２５間に軸線方向範囲を有する。ノズル９は２つの壁素子１０ｄ、２５間の実質上中途に位置している。壁素子１０ｄに向かうノズル９の噴霧方向２７ａ，ｅと、壁素子２５に向かうノズル９の噴霧方向２７ｄ．ｈは、一致する角度を示す。従って、尿素溶液は壁素子１０ｄ、２５に実質上同様に到達するだろう。第１の排気通路１２は螺旋状素子２４ｉの径方向内方部分と螺旋状素子２４ｕの径方向外方部分の間に径方向範囲を有する。ノズル９は、螺旋状素子２４ｉの径方向内方部分より螺旋状素子２４ｕの径方向外方部分に近い位置にある。従って、ノズル９の複数の開口部と、第１排気ガス通路１２の内側壁表面１０ｄ′、２４ｉ′、２５′上の夫々の液体接触領域との間の距離は増す。この距離の増大は、供給される尿素溶液の量のより大きな割合が排気流によって連行されそしてそれが内側表面１０ｄ′、２４ｉ′、２５′に到達する前に、蒸発させられるようになす。尿素溶液は、指定された方向２７ａ‐ｈに実質上径方向内方へ供給されるに過ぎずそしてノズル９は前述の如く、第１排気通路１２内で径方向外側位置に位置しているので、供給されるすべての尿素溶液は、それが第１排気通路の出口１２″を通って流出する前に、確実に蒸発して、アンモニアに変換するだろう。
【００２６】
従って、第２排気ラインセクション３ｂ内の排気ガスは、この場合第１排気通路１２と第２排気通路１３を平行に通って流れる。この平行な排気は第１排気通路の出口１２″にあるユニットを流れる。排気ガスとアンモニアの混合物は、それがモジュール２２内の中心位置に到達するまで、螺旋状排気ライン３ｂ内で径方向内方へ導かれる。ここで、それはモジュール２２から第３の排気ラインセクション３ｃへ導き出され、このセクションはパイプ２１内に実質上直線の範囲を有する。第３の排気ラインセクション３ｃは触媒８を入れている。アンモニアと排気ガスの混合物が触媒８を通して導かれるとき、排気ガス内の窒素酸化物の窒素がアンモニア内の窒素と反応し、その結果、窒素ガスが形成される。窒素酸化物の酸素はアンモニア中の水素と反応し、その結果、水が形成される。従って、排気ガス内の窒素酸化物は、それらが出口２０を経てコンテナ１７から導き出される前に、触媒８内で窒素ガスと水蒸気に還元される。
本発明は、図示例に限定されることなく、特許請求の範囲の記載内で自由に変更することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】ＳＣＲとして既知の方法に従った触媒型排気浄化装置を含む排気ラインを有するディーゼル機関を示す。
【図２】本発明の第１実施例による装置を示す。
【図３】本発明の第２実施例による装置を示す。
【図４】本発明の第３実施例による装置を示す。
【図５】本発明の第４実施例による装置を示す。
【図６】図５の平面Ａ‐Ａに沿った横断面を示す。
【図７】尿素溶液を供給するノズルを有する排気通路を通した断面を示す。
【図８】図７のノズルを更に詳細に示す。
【図９】平面Ｂ‐Ｂに沿う図８のノズルの横断面を示す。
【図１０】平面Ｃ‐Ｃに沿う図８のノズルの横断面を示す。
【符号の説明】
【００２８】
１  ディーゼル機関
２  排気マニホルド
３  排気ライン
６  制御ユニット
８  触媒
９  噴霧ノズル
１０ａ，  ｂ，  ｃ  管状素子
１２  第１排気通路
１３  第２排気通路
１７  コンテナ
１８  ハウジング
２２  モジュール
２４  螺旋状素子
２４ｉ′、２４ｕ′、２５′、１０ｄ′  内側壁表面
２４ｉ″，２４ｕ″，２５″、１０ｄ″  外側壁表面
【図１】
2008509328.tif 000003
【図２】
2008509328.tif 000004
【図３】
2008509328.tif 000005
【図４】
2008509328.tif 000006
【図５】
2008509328.tif 000007
【図６】
2008509328.tif 000008
【図７】
2008509328.tif 000009
【図８】
2008509328.tif 000010
【図９】
2008509328.tif 000011
【図１０】
2008509328.tif 000012
【国際調査報告】
2008509328.tif 000013
2008509328.tif 000014
2008509328.tif 000015
2008509328.tif 000016
2008509328.tif 000017