(57)【要約】制御可能な弁によって助剤が液状の形で高い圧力下で排気管内に搬入される、排ガスを後処理するための装置および方法が提案される。高い圧力は、後処理のための助剤と、内燃機関から到来する排ガスとの効果的な混合を助成している。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排ガスを後処理するための装置であって、排ガスを通流させたい後処理装置と、後処理のための助剤を排ガス流内に内燃機関の下流側で、調量して搬入するための弁とが設けられている形式のものにおいて、弁に燃料が、高圧装置（１０）から供給されるようになっており、該高圧装置（１０）が、助剤を液状の形でかつ１００〜２０００ｂａｒの範囲内の液体圧下で提供するようになっていることを特徴とする、排ガスを後処理するための装置。
【請求項２】
助剤が、内燃機関で使用される燃料であり、高圧装置が、内燃機関のコモンレールシステム（１０）によって形成されている、請求項１記載の装置。
【請求項３】
高圧装置（１０）と弁（５１）との間に絞り（４１）が配置されている、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
高圧装置（１０）と弁（５１）との間に、補助液体容器（７）に通じる戻し管路（４６）に接続された調圧器（４５）が配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
弁（５１）が、電気的に制御可能な弁、特に電磁弁である、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
弁（５１）と後処理装置（６０）との間にノズル装置（５２）が位置している、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
弁（５１）とノズル装置（５２）とが、特にコモンレールレールインジェクタの形の噴射装置（５０）内に組み込まれている、請求項５または６記載の装置。
【請求項８】
後処理装置が、排ガス内に含まれている窒素酸化物を還元するための触媒装置および／または供給された排ガス流から煤粒子を除去するためのフィルタ装置を有している、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
後処理装置が、吸蔵触媒（６５）と、該吸蔵触媒（６５）の下流側に配置された酸化装置（６６）とを備えた触媒装置（６０）を有している、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
酸化装置が酸化触媒である、請求項９記載の装置。
【請求項１１】
触媒装置が、吸蔵触媒の前置された別の酸化触媒（６４）を有している、請求項９または１０記載の装置。
【請求項１２】
触媒装置（６０）が、消音器（６７）を有している、請求項９から１１までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１３】
内燃機関の下流側で後処理のための助剤を、調量して排ガス流に供給して、内燃機関の排ガスを後処理するための方法において、助剤の供給を液状の形で１００〜２０００ｂａｒ、特に１００〜６００ｂａｒの圧力下で行うことを特徴とする、排ガスを後処理するための方法。
【請求項１４】
助剤が燃料であり、圧力を内燃機関のコモンレールシステム（１０）から提供する、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
後処理が、排ガス内に含まれている窒素酸化物の触媒還元および／または煤粒子の除去および／またはパティキュレートフィルタの再生を有している、請求項１３または１４記載の方法。
【請求項１６】
助剤を排ガスの加熱のために使用する、請求項１３から１５までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
背景技術
本発明は、独立請求項の上位概念部に記載した形式の、内燃機関の排ガスを後処理するための装置および方法から出発する。このような形式の装置もしくはこのような形式の方法はすでにドイツ連邦共和国特許出願第４４３６４１５．６号明細書に基づき公知である。しかし、この公知の装置もしくは方法では、後処理のために使用される助剤が、気化された形で排気管に供給される。このために使用される気化ユニットは、制限された加熱出力しか提供することができないので、内燃機関の回転数が高い場合には、十分な量の助剤の提供が困難となり得る。
【０００２】
発明の利点
独立請求項の特徴部に記載の特徴を備えた本発明による装置もしくは本発明による方法は従来のものに比べて、各運転状態において、排ガスを後処理するための助剤の十分な混入が保証されているという利点を有している。液状の形での助剤の混入と、適宜な予圧による噴霧とは、助剤と排ガスとの効果的な混合を保証している。助剤の、微細に分配された発生した液滴は、周囲の排ガスの熱の影響によって気化する。噴射動作により一層強化される排ガス内の乱流によって、燃料蒸気と排ガスとが良好に混合される。
【０００３】
従属請求項に記載した手段によって、独立請求項に記載した装置もしくは方法の有利な構成および実施態様が可能となる。助剤を燃料の形で内燃機関のコモンレールシステムを介して提供することは特に有利である。このコモンレールシステムは、すでに燃料を燃焼室内に噴射するために使用される。特にコモンレール噴射技術を伴ったディーゼルエンジンでは、効果的な噴霧のために必要となる圧力をコモンレールシステムの分配条片からあらゆる時点で取り出すことができる。
【０００４】
さらに、噴射装置として、すでに公知の構成群であるコモンレールインジェクタが使用されると有利である。このコモンレールインジェクタは、調量された燃料噴射のためにエンジンブロックでも使用される。
【０００５】
助剤が、たとえば排ガス内に存在する窒素酸化物を還元するために働く吸蔵触媒の、周期的に行われる再生のために使用されると有利である。択一的にまたは還元のための使用と組み合わせて、有利には、噴射を煤粒子の燃焼を助成するために行うこともできる。噴射は、有利には、触媒バーナによる触媒材料における燃料の酸化によって排ガスを加熱することができる。
【０００６】
実施例の説明
以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。
【０００７】
図１には、コモンレールシステム１０として形成された高圧装置が示してある。燃料容器７は燃料フィルタ１２とプレフィードポンプ１３とを介して高圧ポンプ１４に接続されている。この高圧ポンプ１４は分配条片１１に通じている。この分配条片１１に取り付けられた圧力センサ２０は電気的な線路を介して制御装置３０に接続されている。この制御装置３０は高圧ポンプ１４を制御するために働く。燃料管路４０は絞り４１を介して、電気的に制御可能な電磁弁５１に通じている。燃料管路４０は調圧器４５を介して戻し管路４６によって燃料容器７に接続されている。電磁弁５１は噴射装置５０の一部である。この噴射装置５０は、電磁弁５１に後置されたノズル装置５２を有している。このノズル装置５２はそのノズル開口で触媒装置６０の入口領域６３に突入している。この入口領域６３に通じる供給管路６１を介して排ガス６２をエンジンから触媒内に搬入することができる。触媒装置６０は入口領域６３の後方に酸化触媒６４と、続いて吸蔵触媒６５と、別の酸化触媒６６とを有している。酸化触媒６６には消音器６７が接続されている。符号７０によって、触媒装置６０から逃出する浄化された排ガスがシンボリックに示してある。
【０００８】
分配条片１１を備えたコモンレール噴射システムの原理的な構造は自体すでに公知である。燃料容器７から、この燃料容器７の近くに位置するプレフィードポンプ１３を介して燃料が高圧ポンプ１４に供給される。この高圧ポンプ１４は自動車のエンジンルーム内に配置されている。高圧ポンプ１４は、１００ｂａｒ〜２０００ｂａｒ、有利には３００ｂａｒ〜２０００ｂａｒ、特に１３５０ｂａｒ〜１６５０ｂａｒの範囲内の、必要となる高い圧力を提供する。したがって、分配条片１１は燃料の高圧リザーバを成している。この高圧リザーバに接続された、燃料をエンジンブロックの燃焼室内に噴射するコモンレールインジェクタは操作され得る。コモンレールインジェクタは図示していないが、このようなコモンレールインジェクタに通じる５つの燃料管路でのみ付加的に図示してある。これらの燃料管路を介して燃料は分配条片１１からコモンレールインジェクタに案内される。燃料をエンジンブロック内に供給するためにコモンレールインジェクタを使用することは公知であり、たとえばドイツ連邦共和国特許出願公開第１９５３５１６２号明細書に記載されている。圧力センサ２０は分配条片１１内の燃料圧を監視し、この燃料圧を制御装置３０に報知する。この制御装置３０は高圧ポンプ１４を、分配条片１１内の規定された圧力を確保するために適宜に制御する。制御装置３０は圧力センサ２０の電気的な信号のほかに、別のセンサ（図示せず）、たとえば温度センサ、圧力センサ、煤センサ、ＮＯｘセンサ、燃料センサおよび／またはＮＨ３センサの信号を処理する。エンジンブロックに取り付けられたコモンレールインジェクタに通じる燃料管路のほかに、本発明によれば、別の取出し管路４０が設けられている。この取出し管路４０は絞り４１と電磁弁５１とを介して触媒装置６０に通じている。これによって、排ガスの濃度増加の目的で排気管内に液状の燃料を噴射するために、分配条片１１の、コンスタントに高い圧力が使用される。絞り４１は通流量を制限している。調圧器４５は管路４０内の圧力を調整するために働き、圧力値が過剰に高められている場合に燃料を戻し管路４６を介して燃料容器７に戻し案内することができる。電磁弁５１は高圧ポンプ１４と同様に制御装置３０によって制御され、したがって、規定された形式でノズル装置５２を介して液状の燃料を微細な噴霧の状態で触媒装置６０の入口領域６３に噴射することができる。この場合、排ガス流内への燃料の供給は１００〜２０００ｂａｒ、特に１００〜６００ｂａｒの圧力下で行われる。この１００〜６００ｂａｒの圧力範囲は、コモンレールシステムとエンジン噴射とに対する噴射装置５０の著しい反作用を回避するために、より大きな値に比べて優遇され得る。電磁弁５１は排ガス後処理のための本発明による装置内での調量機能を引き受けている。燃料は、流入した排ガス６２と混合され、酸化触媒６４に到達し、次いで、吸蔵触媒６５に到達する。この吸蔵触媒６５では排ガスの窒素酸化物が還元される。後続の酸化触媒６６と消音器６７とを介して、浄化された排ガスが排気管を介して外部に到達する。
【０００９】
択一的な構成では、制御可能な電磁弁５１とノズル装置５２とが、コモンレールインジェクタとして形成された噴射装置５０内に組み込まれていてよい。この噴射装置５０は、通常、燃料をエンジンブロック内に噴射するためにコモンレールインジェクタで使用される。この事例では、すでに調圧器がコモンレールインジェクタ内に組み込まれているので、燃料管路４６は、コモンレールインジェクタの、対応する出口に直接接続されている。この場合、流入絞り４１も同じく省略されていてよい。なぜならば、この流入絞り４１は、市販のコモンレールインジェクタにすでに組み込まれており、これによって、コモンレールインジェクタとして形成された噴射装置５０が、エンジンブロックに取り付けられたコモンレールインジェクタと同様に分配条片１１に接続されているからである。別の択一的な構成では、圧力変動を減衰するための装置が設けられていてよい。この装置は、分配条片１１と絞り４１との間のまたは絞り４１と電磁弁５１との間の管路４０内に配置される。制御装置３０による制御に対して択一的には、電磁弁５１もしくは噴射装置５０が、排ガス後処理のためにしか働かない別個の制御装置によって運転されてもよい。高圧装置、特にコモンレールシステム１０に接続された噴射装置５０は類似の形式で別の触媒、特にアクティブなＤｅｎｏｘ触媒もしくはＳＣＲ触媒（ＳＣＲ＝Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ　Ｃａｔａｌｙｔｉｃ　Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）でも液状の燃料を噴射するために使用することができる。
【００１０】
別の択一的な構成では、触媒装置にさらに煤フィルタが後置されていてよい。この煤フィルタは、コモンレールシステムから燃料供給されたコモンレールインジェクタの使用下で選択的に別個に液状の助剤によって負荷することができる。
【００１１】
択一的には、本発明による装置もしくは本発明による方法が煤粒子を除去するためにのみ使用されてもよい。この場合、触媒装置は不要となり、助剤の噴射は、このために触媒装置の代わりに設けられた煤フィルタもしくはパティキュレートフィルタでしか直接的に行われない。
【００１２】
説明した触媒装置の代わりに、助剤を供給したい、排ガス後処理のための別のユニットが、高圧装置から燃料供給された弁に接続されてもよい。たとえば酸化触媒も、高圧下にある助剤で負荷することができる。この場合、酸化触媒は高圧噴射装置と相俟って触媒バーナとして作用する。この触媒バーナによって排ガスを、たとえばパティキュレートフィルタ再生または脱硫手段のために加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
噴射装置を介して触媒装置に接続された高圧装置を示す図である。
【符号の説明】
７　燃料容器、　１０　コモンレールシステム、　１１　分配条片、　１２　燃料フィルタ、　１３　プレフィードポンプ、　１４　高圧ポンプ、　２０　圧力センサ、　３０　制御装置、　４０　燃料管路、　４１　絞り、　４５　調圧器、　４６　戻し管路、　５０　噴射装置、　５１　電磁弁、　５２　ノズル装置、　６０　触媒装置、　６１　供給管路、　６２　排ガス、　６３　入口領域、　６４　酸化触媒、　６５　吸蔵触媒、　６６　酸化触媒、　６７　消音器、　７０　排ガス
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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