(57)【要約】本発明は、内燃エンジン（２）の排気ガスの浄化のための排気ガス処理装置（１）を含む装置（１７）に関する。排気ガス処理装置は、流体を排気ガス処理装置へ供給する少なくとも１つのインジェクタ（３）を含み、前記インジェクタ（３）を冷却するために、外気が要求に応じてインジェクタ（３）へ送られうる少なくとも１つのファン（４）が備えられる。【選択図】図１
2014505202.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気ガス処理装置（１）へ流体を供給するための少なくとも１つのインジェクタ（３）を有し、内燃エンジン（２）の排気ガスの浄化のための前記排気ガス処理装置（１）を含む装置（１７）であって、前記インジェクタ（３）を冷却するために、前記インジェクタ（３）へ外気を送ることのできる少なくとも１つのブロワー（４）が提供される、装置（１７）。
【請求項２】
前記少なくとも１つのブロワー（４）は、駆動手段（５）を有する請求項１に記載の装置（１７）。
【請求項３】
前記少なくとも１つのインジェクタ（３）に、外気を前記少なくとも１つのインジェクタ（３）へ導入しうる少なくとも１つのフローガイド装置（６）が設けられる、請求項１又は２に記載の装置（１７）。
【請求項４】
要求に応じて前記少なくとも１つのブロワー（４）を起動及び停止するように設定されるコントローラ（７）が設けられる、請求項１から３のいずれか一項に記載の装置（１７）。
【請求項５】
前記排気ガス処理装置（１）に前記インジェクタ（３）の冷却をモニタしうる温度センサ（８）が設けられる、請求項１から４のいずれか一項に記載の装置（１７）。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載の前記内燃エンジン（２）及び前記装置（１７）を有する自動車（９）。
【請求項７】
前記自動車（９）は、前記自動車（９）の速度が閾値速度を超えた場合に、前記少なくとも１つのブロワー（４）を停止し、前記自動車（９）の速度が閾値速度を下回る場合に、前記少なくとも１つのブロワー（４）を起動するように設定されるコントローラ（７）を有する、請求項６に記載の自動車（９）。
【請求項８】
前記少なくとも１つのインジェクタ（３）を冷却するための前記少なくとも１つのブロワー（４）は、前記内燃エンジン（２）の冷却水を冷却する機能も果たす、請求項６又は７に記載の自動車（９）。
【請求項９】
少なくとも１つのインジェクタ（３）を含む装置（１７）を有する自動車（９）を作動する方法であって、前記方法は、
ａ）インジェクタ基準温度を測定するステップと、
ｂ）前記自動車（９）の駆動状態を判定するステップと、
ｃ）条件ｉ）及びｉｉ）
ｉ）前記インジェクタ基準温度がインジェクタ閾値温度よりも高い、
ｉｉ）駆動状態“低負荷”又は“高負荷”が存在する、
の少なくとも１つが満たされる場合に、前記少なくとも１つのインジェクタ（３）のアクティブ冷却を開始するステップと、を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気ガス処理装置へ流体を供給する少なくとも１つのインジェクタを有し、内燃エンジンの排気ガスの浄化のための排気処理装置を有する装置に関する。前記型の装置は、特に陸上自動車に設けられる。
【背景技術】
【０００２】
流体が排気ガスに加えられる排気ガス処理装置は、近年、ますます広く用いられるようになってきている。このような排気ガス処理装置は、例えば、選択的触媒還元法［ＳＣＲ法］を実行する排気ガス浄化装置である。前記方法では、還元剤は、排気ガスに供給され、排気ガス中の窒素酸化物は、効果的な手法で還元されることができる。アンモニアは、しばしば還元剤として用いられる。自動車では、特に、アンモニアは、通常、直接的な形態ではなく、還元剤前駆体の形態で貯蔵され、その後、アンモニアへ変換される。前記変換（熱分解及び／又は加水分解）は、しばしば排気ガス中で行われる。そして、還元剤前駆体は、排気ガスへ直接供給されてもよい。一般的に使用される還元剤前駆体は、尿素水溶液である。還元剤としての３２．５％尿素水溶液は、例えば、商品名ＡｄＢｌｕｅ（登録商標）で入手可能である。還元剤前駆体が排気ガスに供給されるとき、アンモニアは、排気ガスの熱により変換される。“還元剤”及び“還元剤前駆体溶液”の表記は、以下、互いに同意語として本明細書で用いられる。簡素化のために、還元剤前駆体溶液は、還元剤としても示される。
【０００３】
少なくとも１つのインジェクタは、通常、排気ガス処理装置へ還元剤を供給するために用いられる。前記インジェクタは、例えば、排気ラインの部位、特に、いわゆる加水分解触媒コンバーター及び／又はいわゆるＳＣＲ触媒コンバーターに位置付けられてもよい。自動車において、前記構成要素は、床下領域に少なくとも部分的に位置付けられている。
【０００４】
排気ガス処理装置は、炭化水素含有流体（例えば、燃料）がインジェクタを通じて供給されることも知られている。排気ガス処理装置に（不燃焼の）炭化水素を加えることは、通常、排気ガス処理装置内の温度を上昇させるために行われる。前記炭化水素が酸化触媒コンバーターに作用するとき、前記炭化水素は、発熱反応により燃焼する。このような温度の上昇により、特に、適切な場合に、排気ガスの汚染物質の変換を向上することができる、及び／又は堆積された煤が除去できる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
排気ガス処理装置への流体の供給のためにこのようなインジェクタを使用することによる問題は、通常、インジェクタが排気ガス処理装置に直接、又は排気ガス処理装置に少なくとも近接して配置されていることである。高温、特に、冷たい停止状態と動作温度との非常に大きい温度変化が通常実施されている。これは、ａ）後者が損傷し、正確な投与ができなくなるようなインジェクタの熱過負荷、及びｂ）動作の信頼性に影響する流体特性の変化を招く。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
これを開始点として、本発明は、従来技術で明らかにされた課題を解決する又は緩和することを目的とする。特に、インジェクタの熱過負荷及び供給される流体の変化を効果的な手法で防ぐ装置を特定することを試みている。
【０００７】
前記目的は、請求項１の構成に係る装置により実現される。排気ガス処理装置のさらなる有利な改良は、従属請求項で特定される。請求項で個々に特定される構成は、所望の技術的に意義のある手法で互いに組み合わされてもよく、強調された本発明のさらなる設計変更により、本発明に詳細な説明からの説明要因により補われてもよい。
【０００８】
本発明は、気ガス処理装置へ流体を供給するための少なくとも１つのインジェクタを有し、内燃エンジンの排気ガスの浄化のための前記排気ガス処理装置を含む装置に関する。さらに、前記インジェクタを冷却するために、前記インジェクタへ外気を送ることができる少なくとも１つのブロワーが提供される。
【０００９】
排気ガス処理装置は、選択的な触媒還元の方法が行われうる排ガス処理装置であることが好ましい。そして、流体は、ＳＣＲ法の還元剤であることが好ましい。さらに、ＳＣＲ触媒コンバーターは、通常、排気ガス処理装置において、排気ガスの流れ方向にインジェクタの下流に設けられ、ＳＣＲ触媒コンバーターは、排気ガスの窒素酸化化合物が還元剤と共に変換されうる触媒コーティングを有する。さらに、ＳＣＲ触媒コンバーターとインジェクタとの間には、還元剤の変換又は還元剤前駆体の変換を行う加水分解触媒コンバーターが設けられてもよい。還元剤前駆体、つまり、尿素水溶液は、熱及び／又は加水分解触媒コンバーターからの支援により、排気ガス中でアンモニアに変換される。ＳＣＲ触媒コンバーターでは、アンモニアは、排気ガス内の窒素酸化物と反応して、窒素、水及び二酸化炭素のような無害な物質を形成する。
【００１０】
しかしながら、本発明は、ガソリン又はディーゼルのような燃料がインジェクタにより供給される排気ガス処理装置にも用いられる。
【００１１】
排気ガスを流通するラインの一部に少なくとも１つのインジェクタが搭載されることが好ましい。ここで、ラインは、排気ガス流の全体又はその一部（バイパス）のみを導いてもよい。ラインは、通常、インジェクタに対して、例えば、そのノズル部がラインの内部領域へ延びる又はラインの内部領域と少なくとも隣接するようにインジェクタが配置されるように、開口及びインジェクタシートを有する。よって、インジェクタは、特に、インジェクタが主排気ガスラインに位置づけられている場合（適切な場合に、内燃機関にも近接している）に、熱い排気ライン及び／又は熱放射及び／又は変換による接触の結果として、高温にさらされる。
【００１２】
基本的には、ある程度、このようなインジェクタを相対風により冷却することができる。この目的のために、ガイドプレートを自動車、特に、自動車の床の領域に設けることができ、ガイドプレートは、駆動動作時に（パッシブな）冷却効果を奏する。ここで（また）、自動車が、例えば、燃料補給、交通信号、シャットダウン後等のような移動していないときに、制御されたアクティブな冷却を提案する。この目的のために、装置は、少なくとも１つのブロワーを含む。基本的には、複数の（例えば、２つ）ブロワーがインジェクタごとに設けられる、及び／又は複数のインジェクタに１つのブロワーが割り当てられることができる。しかし、正確には、１つの（各）インジェクタに１つのブロワーが割り当てられることが好ましい。ブロワーは、例えば、外気の直接供給を可能にするように、（例えば、自動車の）すぐ隣に設けられてもよいが、（代替的に又は追加で）ブロワーにより生成される外気の流れの供給を、ガイドプレート、ガイドチューブ等を通じて間接的に行うこともできる。
【００１３】
したがって、ブロワーは、アクティブブロワーであることが好ましい。すなわち、これは、また、ブロワーが、駆動動作とは別に、要求に応じて起動及び停止されることを意味する。この目的のために、アクティブブロワーは、適切な場合に、コントローラにより制御される専用の（電動）ドライブを有する。ブロワーは、例えば、ファン、ルーツブロワー又は外気をアクティブに送るための他の装置であってもよい。ブロワーは、外気の配送のために機能する可動部材を含むことが好ましい。適切な場合、前記可動部材は、相対風に接触すると、インジェクタへ補助的な（パッシブな）外気の流れを生成するために、付随して動いてもよい。インジェクタが、特に、ブロワーにより配送される外気による効果的な手法で冷却されるために、インジェクタは、温度交換の目的のためにインジェクタにより外気の向上された相互作用を確実にする熱交換面を有してもよい。
【００１４】
本発明に係る装置は、特に、少なくとも１つのブロワーが駆動手段を有する場合が好ましい。駆動手段は、例えば、電動ドライブ、特に電気モーターであってもよい。しかし、駆動手段を圧縮空気又は排気ガスにより駆動するタービンを駆動することもできる、及び／又は駆動手段を内燃エンジンにより駆動することもできる。駆動手段が内燃エンジンにより形成される場合には、ブロワーは、シャフト、ベアリング、Ｖ−ベルト又は他のモーション及び力変換手段を通じて内燃エンジンの駆動シャフトに接続されることが好ましい。
【００１５】
前記装置は、また、本発明に適合し、少なくとも１つのインジェクタには、外気が少なくとも１つのインジェクタに導入されうるような少なくとも１つのフローガイド装置が設けられる。フローガイド装置は、フローガイド装置がブロワーからインジェクタへ外気を方向転換するように、ブロワーとインジェクタとの間に少なくとも部分的に配置されることが好ましい。フローガイド装置は、例えば、フロー転換装置として設計されてもよい。フローガイド装置は、以下の構成要素の少なくとも１つを含むことが好ましい：少なくとも１つのガイドプレート、少なくとも１つのパイプ部、少なくとも１つのフローダクト、少なくとも１つのノズル、少なくとも１つの調整フラップ。フローガイド装置は、外気の流れ方向から見たときに、ブロワーの上流の少なくとも一部に配置されてもよい。よって、フローガイド装置は、ブロワーへの流れの衝突に特有の利点を確保することができる。少なくとも１つのフローガイド装置は、また、ブロワーが駆動してないときに、インジェクタへ外気（特に相対風）を配送するように、配置されてもよい。
【００１６】
一つの改良では、要求に応じて少なくとも１つのブロワーを起動及び停止するように設定されるコントローラが設けられる。前記コントローラは、また、いわゆる自動車のエンジンコントローラに組み込まれてもよい。このように、コントローラは、特に（記憶された）特性マップ、測定データ等に基づいて、インジェクタの熱過負荷のリスクが現在存在するか、及び／又は特に液体の投与が必要であるかどうかを評価することができ、かつ、その後、所定の時間に再びブロワーを起動かつ停止することができる。特に、コントローラは、また、インジェクタの適切な冷却が、ブロワー無しでも再び確実になる場合、再びブロワーを停止することができる。コントローラによるファンの停止は、特に、例えば自動車の相対風により影響を与えられるフローガイド装置が、インジェクタの適切な冷却を確実にすることが可能な場合に、行われてもよい。インジェクタの適切な冷却が提供されない場合、コントローラは、このような状態を識別し、かつブロワーを再起動するように設定されるべきである。
【００１７】
装置は、また、排気ガス処理装置に、インジェクタの冷却又は温度がモニタされうる温度センサを設けることが有利である。このような温度センサは、インジェクタ及び／又はインジェクタのハウジングに直接配置されることが好ましい。前記タイプの温度センサは、排気ガス及び／又は排気ガス流通ラインに接触するように配置可能であることが明らかであり、ここで、インジェクタの温度は、測定結果から推測されることができる。さらに、前記タイプの温度センサは、ブロワーを停止及び起動するように設定されるコントローラに接続されることが好ましい。ここで、コントローラは、また、例えば、走行速度のような内燃エンジンの現在の動作状態も考慮することが好ましい。
【００１８】
本発明の文脈内で、上述した前記装置は、特に、内燃エンジン及び排気ガス処理装置を有する自動車に用いられる。自動車は、行動を走行する乗用車又はユーティリティモータービークルであることが好ましい。本発明は、また、可動性及び静的な工作機械に用いられてもよい。
【００１９】
前記タイプの自動車は、特に、自動車の速度が閾値速度を越える場合に、少なくとも１つのブロワーを停止し、自動車が閾値速度を下回る場合に、少なくとも１つのブロワーを起動するように設定される自動車がコントローラを有する場合に、有利である。特に、自動車が高い速度で走行している場合には、設けられたブローガイド及び自動車の相対風によって、十分な外気が、ブロワーのアクティブな動作を必要とせずに、既にインジェクタへ送られている状態である。その後、ブロワーのシャットダウンを実現するために、自動車のコントローラは、使用されてもよい。コントローラは、例えば、自動車の走行速度を求めるために、自動車のタコメータに（間接的に）接続されてもよい。
【００２０】
また、少なくとも１つのインジェクタを冷却する少なくとも１つのブロワーが内燃エンジンの冷却水を冷却するためも機能する自動車であることが好ましい。例えば、自動車の前方領域に冷水熱交換器が配置されたファンは、また、インジェクタに冷却フローを生成するように設計されてもよい。
【００２１】
特に、少なくとも１つのインジェクタを含む装置を有する自動車を作動する方法が提案され、前記方法は、以下のステップ：
ａ）インジェクタ基準温度を測定するステップと、
ｂ）前記自動車の駆動状態を判定するステップと、
ｃ）条件ｉ）及びｉｉ）
ｉ）前記インジェクタ基準温度がインジェクタ閾値温度よりも高い、
ｉｉ）駆動状態“低負荷”又は“高負荷”が存在する、
の少なくとも１つが満たされる場合に、前記少なくとも１つのインジェクタのアクティブ冷却を開始するステップと、を含む。
【００２２】
ステップａ）では、インジェクタ基準温度は、インジェクタ、排気ガス及び／又は排気ラインの（測定された又は算出された）現在値であってもよい。ステップｂ）も同様に、（記憶された）特性マップ及び／又はセンサに基づいて測定及び／又は算出されてもよい。予め設定された駆動状態は、例えば、“高負荷”、”通常負荷”、“オーバーラン動作”及び“低負荷”であってもよい。“高負荷”は、例えば、自動車の低速度時における高いエンジン速度／高いトルクに関連し、“低負荷”は、例えば、残りの状態及び／又はアイドリング動作に関連する。前記方法を実行するためには、反復する度にステップａ）及びｂ）の両方を必要とすることはなく、異なるチェックをする時間間隔が予め設定されてもよい。同様に、シーケンスは、反転することが可能である、及び／又はステップａ）及びｂ）を同時に行うことが可能である。
【００２３】
そして、コントローラは、例えば、ステップａ）及びｂ）の結果から評価を行い、（現在及び／又は予測される未来の）熱負荷が高すぎる状態になっている場合に、インジェクタのアクティブ冷却を開始する。これは、（記憶された）インジェクタ閾値温度（条件ｉ）及び／又は“低負荷”又は例えば、相対風の欠如により、熱過負荷の（将来の）兆候がある“高負荷”駆動状態に基づいて行われてもよい。
【００２４】
前記方法は、特に、本明細書に記載された本発明に係る装置及び自動車により実現されてもよい。これについて、前記装置及び自動車と共に説明されかつ与えられた全ての手段及び説明は、同様に本明細書に適用される。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
本発明及び技術分野は、下記の図面を基にしてさらに詳細に説明される。図面は、本発明の特に好ましい例示的な例を示すが、本発明はこれに制限されない。特に、図面及び図視された部位は、単に概念図である。
【図１】図１は、インジェクタ及びブロワーを有する排気ガス処理装置の例示的な実施形態を有する自動車を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、内燃エンジン２を有し、内燃エンジン２の排気ガスの浄化のための排気ガス処理装置１を備える装置１７を有する自動車９を示す。排気ガス処理装置１において、流体を供給するインジェクタ３及び選択的な触媒還元の方法を実行するＳＣＲ触媒コンバーター１０は、排気ガス処理装置１に設けられる。流体は、ライン１６を通じてタンク１１からインジェクタ３へ供給される。流体は、ＳＣＲ法のための還元剤又は還元前駆体（尿素水溶液）であることが好ましい。排気ガス処理装置１には、インジェクタ３へ外気を送るブロワー４が設けられる。外気は、矢印によって示される。さらに、インジェクタ３へ外気を方向転換するフローガイド装置６が排気ガス処理装置１に設けられてもよい。ブロワー４は、駆動手段５により駆動されることが好ましい。駆動手段５は、コントローラ７により制御されうる。コントローラ７は、また、インジェクタ３の温度をモニタするように設計される温度センサ８からのデータを処理することができ、それにより、インジェクタ３の冷却を要求する範囲を実現する。コントローラ７は、その後、温度センサ８の支援によりブロワー４を調節する。インジェクタ３には、排気ガス処理装置１からインジェクタ３への熱の移動を防ぐ又は低減する各種の分離手段１３も設けられてもよい。分離手段１３のような例として本明細書に図示されるものは、排気ガス処理装置１からインジェクタへの熱放射を低減するシールドプレート１４である。また、分離手段１３の例として設けられるものは、インジェクタ３又はインジェクタ３のハウジングの穴１５であり、穴は、インジェクタ３又はインジェクタ３のハウジングの断面の熱伝導を低減する。よって、インジェクタの重大な機能的構成要素へのインジェクタ３又はインジェクタのハウジングを通じた熱伝導は、低減される。このような分離手段１３は、インジェクタ３を冷却するために、ブロワー４及びフローガイド装置６による効果的な手法で相互に作用することができる。
【００２７】
ブロワー４及びフローガイド装置６は、自動車９の床下領域１２に配置されることが好ましく、工作機械の場合には、エンジンフード（ボンネット）に配置されることが好ましい。これは、特に、自動車９が乗用車又はユーティリティモータービークルである場合に適用される。このように、フローガイド装置６は、ブロワー４が駆動手段５により駆動されない場合であっても、インジェクタ３へ外気を送ることができることが確実になる。
【符号の説明】
【００２８】
１  排気ガス処理装置
２  内燃エンジン
３  インジェクタ
４  ブロワー
５  駆動手段
６  フローガイド装置
７  コントローラ
８  温度センサ
９  自動車
１０  ＳＣＲ触媒変換器
１１  タンク
１２  床下領域
１３  分離手段
１４  シールドプレート
１５  穴
１６  ライン
１７  装置
【図１】
2014505202.tif 000003
【国際調査報告】
2014505202.tif 000004
2014505202.tif 000005
2014505202.tif 000006
2014505202.tif 000007