(57)【要約】本発明は、酸素を含む排気ガス、特に触媒内で選択−触媒的に後処理される内燃機関の排気ガス中の窒素酸化物を還元するためのガス状還元剤を発生するための方法に関する。この方法は、固体の還元剤を液体の熱媒体に接触させることと、この熱媒体が還元剤の蒸発温度の範囲内の加熱温度に加熱されることを特徴とする。【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸素を含む排気ガス、特に触媒内で選択−触媒的に後処理される内燃機関の排気ガス中の窒素酸化物を還元するためのガス状還元剤を発生するための方法において、固体の還元剤を液体の熱媒体に接触させることと、この熱媒体が還元剤の蒸発温度の範囲内の加熱温度に加熱されることを特徴とする方法。
【請求項２】
蒸発温度が還元剤の蒸発のために必要な加熱温度よりも高い熱媒体が使用されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
還元剤が場合によっては少しだけ溶けることができる熱媒体が使用されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
還元剤がプレス体として使用され、このプレス体の表面の少なくとも一部が高温の熱媒体のための接触面としての働きをすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
高温の熱媒体が接触面の周りを流れることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
高温の熱媒体が噴流として接触面に供給されて接触面を被覆することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
高温の熱媒体が中実噴流として接触面に供給されて接触面を被覆することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
高温の熱媒体が噴霧噴流として接触面に供給されて接触面を被覆することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の方法。
【請求項９】
発生したガス状の還元剤がガス捕集室内に保持され、このガス捕集室から配量されて処理すべき排気ガス流に供給されることを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１０】
熱媒体がポンプによって、加熱装置、接触面および受け室を経て循環させられることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１１】
ポンプの吐出出力およびまたは加熱装置の加熱出力およびまたは排気ガスに配量供給すべき還元剤量が制御装置によって制御可能であることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１２】
酸素を含む排気ガス、特に選択−触媒的に後処理される内燃機関の排気ガス中の窒素酸化物を還元するためのガス状還元剤を発生するため装置、特に請求項１〜１１記載の方法を実施するための装置において、圧力を漏らさぬように閉鎖可能である、固体の還元剤のための収容容器（５）と、吸込み側（７）と吐出側（９）が収容容器（５）に接続され、液状の熱媒体を循環させるポンプ（８）と、ポンプ（８）に付設された、熱媒体用加熱装置（１０）と、高温の熱媒体を還元剤（６）に接触させる手段（６）と、発生したガス状還元剤を排気ガス流に供給するための制御可能な配量供給弁（１３）とを備えていることを特徴とする装置。
【請求項１３】
ポンプ（８）およびまたは加熱装置（１０）およびまたは配量供給弁（１３）が、その都度のエンジン出力に依存して制御するための制御装置（１４）に接続されていることを特徴とする請求項１２記載の装置。
【請求項１４】
プレス体表面の少なくとも一部が熱媒体内に浸漬可能に配置されていることを特徴とする請求項１２または１３記載の装置。
【請求項１５】
ポンプ（８）の吐出側が吐出管（９）を介して収容容器（５）に接続され、この収容容器の出口（１８）がプレス体表面の方に向けられ、ノズルとして形成されていることを特徴とする請求項１２〜１４のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１６】
ポンプ（８）の吸込み側が吸込み管（７．２）を介して、収容容器に付設された熱媒体用受け室（１１．２）に接続されていることを特徴とする請求項１２〜１５のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１７】
固体粒子を捕捉するための手段（７．１）が受け室内の吸込み管（７．１）の開口に付設されていることを特徴とする請求項１２〜１６のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１８】
熱媒体が通過可能な支持手段（１７）が、プレス体（６）の熱媒体用接触表面に付設されていることを特徴とする請求項１２〜１７のいずれか一つに記載の装置。
【請求項１９】
配量供給弁（１３）が加熱可能に形成されていることを特徴とする請求項１２〜１８のいずれか一つに記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、酸素を含む排気ガス中の窒素酸化物を還元するためのガス状還元剤を固体の還元剤から発生するための方法に関する。
【０００２】
ＮＯｘ エミッションを減らすための、内燃機関の酸素を含む排気ガスの触媒的な後処理は、いわゆる選択触媒的な還元を必要とする。この還元は、窒素酸化物、すなわち、ＮＯとＮＯ２ を有する排気ガス内に、分子の窒素（Ｎ２ ）、二酸化炭素（ＣＯ２ ）および水を形成することを可能にし、しかもディーゼルエンジンでも燃料直接噴射式オットーエンジンでも可能にする。これは還元剤を供給することによって行われる。しかし、この還元剤は、きわめてダイナミックに運転される内燃機関において窒素酸化物放出が変化する走行使用時に、要求されるように少量を配量供給することは困難である。
【０００３】
独国特許出願公開第１９８４５９４４号明細書により、固体としての還元剤を、熱の作用によってそのガス形態に変換し、そして運転要求に依存してガスを反応室に配量供給し、他の熱の作用によってその還元製品に分解し、この還元製品を、触媒の手前で還元すべき排気ガスに混合することが知られている。この方法は、固体の還元剤が第１のステップで熱の作用によって物理的に変換“固体をガスに”されるだけであるので、凝縮によって冷却する際にガス状の還元剤が再び固体になるという利点がある。配量供給される、運転に従って必要な量の還元剤は続いて、その還元成分に熱的に分解される。そして、この成分は触媒による還元の際に作用することができる。
【０００４】
しかし、第２のステップで行われる、ガス形態の還元成分と反応成分へのガス状還元剤の分解は、冷却時にもはや後戻りすることができないので、凝縮後、新たな加熱は蒸発を生じるがしかし、重合プロセスに基づいて反応性が実際には失われることになる。この公知の方法は特に、シアヌール酸およびまたはメラミンおよびまたは尿素およびまたはビウレットおよびまたはトリウレットおよびまたは窒素を含む他の還元剤の個々についてあるいは混合物について適している。この還元剤は“固体”から“気体”に完全に移相した後で、更にエネルギーを供給すると還元製品に分解可能である。
【０００５】
蒸発中に還元成分または反応成分に直接分解される窒素を含む固体の還元剤を使用する場合、蒸発のための必要エネルギーが少ないので、この使用目的のために重要である。この成分は、特にアンモニア（ＮＨ３ ）であるが、しかし炭酸アンモニウム、ギ酸アンモニウムまたは酢酸アンモニウムおよびプロピオン酸アンモニウムのようなカルバミン酸アンモニウム、アンモニウム塩でもよい。
【０００６】
この固体の還元剤を蒸発させる際の問題は特に、加熱装置から蒸発すべき固体への熱エネルギーの供給を蒸発温度の高さに関連して行うことが困難であることにある。特に、蒸発温度を比較的に正確に調節しなければならないという問題を考慮すべきである。なぜなら、ここで考慮される、還元剤として適した固体の場合、蒸発温度を少しだけ超えると、固体内で重合プロセスが行われるので、重合されたこの固体成分は、後続のガスへの変換の際に、その反応性を実質的に失うからである。
【０００７】
固体の熱伝達面との接触によって還元固体を加熱する際に、異なる温度の２個の物体の間の隙間内での不可避の温度ピークのほかに、加熱面と加熱すべき還元固体の間の接触面に生じる反応ガスの“断熱”特性が付加的に生じる。この断熱特性は加熱接触面の上昇した温度を必要とする。それによって、少なくとも一連の使用可能な還元剤の場合に、“過熱”の危険が生じる。すなわち、蒸発のために守るべき最高温度を上回る。従って、上記の重合プロセスが生じる。これは蒸発され、続いて上記が更にエネルギーを供給することによって反応成分に変換される還元剤にとっても、例えばアンモニアのような、温めることによって直接還元する成分が、固体の還元剤を分解することによって遊離する固体の還元剤にも当てはまる。
【０００８】
本発明の根底をなす課題は、非常に正確な温度管理、ひいては固体の還元剤を加熱する際の還元成分のきわめて良好な収容を可能にする方法を提供する。
【０００９】
酸素を含む排気ガス、特に触媒内で選択−触媒的に後処理される内燃機関の排気ガス中の窒素酸化物を還元するためのガス状還元剤を発生するための方法において、本発明に従い、固体の還元剤を液体の熱媒体に接触させることと、この熱媒体が還元剤の蒸発温度の範囲内の加熱温度に加熱される。
【００１０】
本発明に従って行われる、高温の液体熱媒体と蒸発すべき固体の還元剤との接触は、加熱媒体と固体の加熱すべき接触面とがきわめて良好に接触し、それに伴い熱が固体の還元剤に集中的に伝達されるので、きわめて正確な温度管理が可能であるという利点を有する。他の利点は、液状熱媒体により、ガス状成分が接触面から非常に迅速および簡単に除去されるので、液状熱媒体と固体の還元剤の接触面との間に生じるガスの“断熱”作用が大幅に低下することにある。本発明による方法の他の利点は、液状熱媒体の使用の際、高温の熱媒体と気化すべき固体の還元剤との接触を実際に“切換え”可能であることにある。というのは、蒸発プロセスが熱媒体と固体の還元剤の接触の開始によってほぼ開始され、接触の終了時に停止されるからである。これに対して、固体の加熱面の使用は非常に緩慢である。というのは、一方では加熱面自体を加熱しなければならず、他方では固体の加熱面の材料の不可避の貯蔵作用のために、加熱エネルギー、例えば加熱電流の停止後、或る時間にわたって蒸発が継続するからである。これは、適当な装置手段による加熱エネルギーの供給開始および停止のほかに、プレス体の形をした還元剤が加熱エネルギーの供給開始時にその都度加熱面に押し付けられ、加熱エネルギーの停止時に加熱面から引き離される場合である。このような手段のための装置コストが高くつくため、加熱面を取外した後で継続する放射熱を完全に阻止することはできない。
【００１１】
本発明に従い、蒸発温度が還元剤の蒸発のために必要な加熱温度よりも高い熱媒体が使用される。それによって、熱媒体は常に液状である。この場合、蒸発または気化すべき還元剤が場合によっては少しだけ溶けることができる熱媒体が使用されることが重要である。そのために必要な還元剤と熱媒体の対は実質的に、蒸発すべき還元剤に従って決定される。
【００１２】
基本的には、さらさらした還元剤によって、還元剤と熱媒体の間の接触を生じることができるが、本発明の好ましい実施形では、還元剤がプレス体として使用され、このプレス体の表面の少なくとも一部が高温の熱媒体のための接触面としての働きをする。それによって、方法が大幅に簡単化される。というのは、発生すべき還元ガスの配量供給が、プレス体としての還元剤の設定された接触面と熱媒体の接触面との間で接触時間にわたって可能であり、しかも単位時間あたりに供給される、設定温度まで加熱される熱媒体の量を測定することによって可能であるからである。単位時間あたりに供給される熱エネルギーを設定可能であることにより、上記の熱媒体の量の測定が可能である。
【００１３】
本発明の実施形では、高温の熱媒体がプレス体の接触面の周りを流れる。これは例えば接触面のオーバーフローまたは適当な浴内への接触面の浸漬によって行うことができる。
【００１４】
本発明の他の実施形では、高温の熱媒体が噴流として接触面に供給されて接触面を被覆する。この構造は、接触面に分配される高温の熱媒体の噴流が比較的に薄いフィルムを接触面上に直接形成し、このフィルムが一方ではその熱エネルギーを還元剤に伝達し、他方では発生する気泡または蒸気泡を直ちに通過するので、高温の熱媒体と接触面の間に、連続する蒸気層が形成されないという利点がある。そのために、流れによって生じる、接触面上の高温の熱媒体の渦が、熱媒体に含まれる熱エネルギーのほぼ全部を接触面に伝達する。
【００１５】
前述のような中実噴流による被覆の代わりに、高温の熱媒体が噴霧噴流として接触面に供給されて接触面を被覆する。接触面、しかも変化する衝突個所での高温の熱媒体の滴状の衝突によって、発生するガスまたは蒸気の同時排出が保証される。
【００１６】
本発明の好ましい実施形では、発生したガス状の還元剤がガス捕集室内に保持され、このガス捕集室から配量されて処理すべき排気ガス流に供給される。ガス捕集室を設けることによって更に、停止時に凝縮され、まだ反応が不充分な固体を分離し、プロセスから遠ざけることができる。これは特に、ガス捕集室の壁が蒸発プロセスのために熱媒体で湿っているときに簡単に可能である。ガス捕集室の壁に沈積した熱媒体フィルムは、凝縮した固体の付着を防止する。
【００１７】
本発明の実施形では、熱媒体がポンプによって、加熱装置、接触面および受け室を経て循環させられる。循環案内は、少量の熱媒体によって作動可能であるという利点がある。この場合、循環案内が熱媒体と固体の還元剤の間の接触範囲においてバイパスすると合目的である。それによって、ガス状の反応性還元剤が必要でなく、システムを運転準備状態に保たなければならないときにも、熱媒体は加熱状態で循環案内される。従って、システムにとって短い応答時間で良好な制御が可能である。というのは、バイパスの接続および分離によってその都度固体の還元剤との接触が可能であるかまたは防止されるからである。少量の熱媒体だけを循環することにより、このような運転準備時間の間の熱エネルギーの消費が少ない。
【００１８】
本発明による方法の他の実施形では、ポンプの吐出出力およびまたは加熱装置の加熱出力およびまたは浄化される排気ガスに配量供給すべき還元剤ガス量が制御装置によって調整可能である。好ましくはエンジン制御装置に一体化されたこのような制御装置はにより、ガス状還元剤の発生および配量を、負荷や運転に依存して、少量のガスについても制御することができる。例えばポンプの吐出出力の範囲におけるいろいろな介入によって、必要なガス量について、熱媒体の所定の温度レベルで、熱エネルギーの供給制御を行うことができる。加熱装置の加熱出力を適当に変更することにより、一方では、蒸発プロセス時に減少する熱エネルギーを再び供給することができ、他方では運転準備時間において、システムの回避不可能な熱損失だけを補償するように、加熱出力を調節することができる。適当な配量供給装置、特にガス捕集室の弁を制御することにより、浄化される排気ガスに供給されるガス状の還元剤量を配量することができる。一方では弁の開放時間によって、他方ではガス捕集室内のガス圧力の検出によって、非常に正確な配量が可能である。全体的に複雑なシステムであるので、個々の調整パラメータおよび制御パラメータが制御装置内で互いに結合されると合目的である。それによって、異なる制御介入を重ね合わせることにより、最適な配量が可能である。最適化は、制御装置に格納された特性マップを介して行うことができる。
【００１９】
本発明による方法を実施するために、本発明の実施形では更に、酸素を含む排気ガス、特に選択−触媒的に後処理される内燃機関の排気ガス中の窒素酸化物を還元するためのガス状還元剤を発生するため装置は、圧力を漏らさぬように閉鎖可能である、固体の還元剤のための収容容器と、吸込み側と吐出側が収容容器に接続され、液状の熱媒体を循環させるポンプと、ポンプに付設された、熱媒体用加熱装置と、高温の熱媒体を固体の還元剤に接触させる手段と、発生したガス状還元剤を排気ガス流に供給するための制御可能な配量供給弁とを備えている。固体の還元剤はさらさらした形態でもよい。しかし、プレス体（圧縮体）の使用が特に合目的である。
【００２０】
本発明に従って、ポンプおよびまたは加熱装置およびまたは配量供給弁が、その都度のエンジン出力に依存してその都度の出力を制御するための制御装置に接続されていると合目的である。
【００２１】
本発明の実施形では、プレス体表面の少なくとも一部が熱媒体内に浸漬可能に配置されている。この配置構造は、熱媒体の浴を収容容器内に設けることを可能にする。この熱媒体の浴には、固体の還元剤が多少浸漬されるので、その都度熱媒体が周りを流れる、接触面としての働きをする還元剤の表面を介して、ガス状還元剤の発生を変更することができる。熱媒体がポンプによって循環させられて加熱装置を経て浴に案内されるので、使用される還元剤の蒸発のために必要な加熱温度が維持され、還元剤の蒸発時に消費される熱エネルギーを加熱装置を経て再び浴に供給することができる。
【００２２】
本発明の他の有利な実施形では、ポンプの吐出側が吐出管を介して収容容器に接続され、この収容容器の流出口がプレス体表面の方に向けられ、ノズルとして形成されている。ノズルの形成に応じて、熱媒体の中実噴流または噴霧噴流をプレス体表面に供給することができる。
【００２３】
本発明の好ましい実施形では更に、ポンプの吸込み側が吸込み管を介して、収容容器に付設された別個の熱媒体用受け室に接続されている。この手段は液状熱媒体と発生したガス状還元剤を簡単に分離することができる。この場合、適当な組み込みによって、ガス状還元剤を介して熱媒体を滴が収容室から排出されることを防止することができる。
【００２４】
次の概略的な図示と、実施の形態の関連する説明から、本発明の他の特徴が明らかになる。
【００２５】
図１において、触媒装置３を備えた、酸素を含有する排気ガスのための排気管２が、燃料噴射装置を備えたピストン式内燃機関１、例えばディーゼルエンジンまたはオットーエンジンに接続されている。触媒装置３は選択触媒還元の原理に従って、排気ガスに含まれる窒素酸化物、すなわちＮＯとＮＯ２ を、分子の窒素（Ｎ２ ）、二酸化炭素および水（Ｈ２ Ｏ）に変換し、しかも窒素を含む還元剤を供給することによって変換する。この還元剤からアンモニア（ＮＨ３ ）が発生させられる。しかし、この還元のために、触媒３内で少量しか必要としないので、きわめてダイナミックに運転されるピストン式内燃機関の場合、負荷要求が大きく変動し、それに伴い窒素酸化物の放出が大きく変動する走行使用において、配量を迅速を調節できるようにしなければならない。
【００２６】
図１に示した実施の形態の場合、固体の還元剤からガス状還元剤を発生するための装置４が設けられている。この装置は圧力を漏らさぬように閉鎖された収容容器５を備えている。この収容容器内には、固体の還元剤のプレス体（圧縮体）６が配置されている。収容容器５は吸込み管７を介してポンプ８に接続されている。このポンプの吐出管９は加熱装置１０としての熱交換器を経て収容容器５に戻される。熱交換器１０は電気的におよびまたはエンジン廃熱、例えば排気ガス熱によって加熱可能である。
【００２７】
液状の熱媒体はポンプ８によって循環させられる。熱媒体は熱交換器１０によって加熱され、還元剤によって形成された、接触面としてのプレス体６の表面の一部に接触する。ここでは浸漬が概略的に示してある。接触表面の傾斜位置は、発生したガスの流出を促進する。
【００２８】
熱媒体の種類は使用される還元剤に合わせられる。この場合の基本的な前提条件は、熱媒体の蒸発温度（気化温度）が使用される還元剤の蒸発温度よりも明確に高いことである。熱媒体は更に、使用される還元剤がその中に溶けないように選択しなければならない。このような“対”の場合、熱媒体の温度が還元剤の必要な蒸発温度よりも少しだけ高くなるように、熱媒体を加熱することができ、これに応じて良好な熱伝達のために、調節すべき温度の狭い許容域内で蒸発を行うことができ、例えば重合のような高すぎる温度での還元剤の化学的または化学物理的反応を阻止することができる。
【００２９】
接触面で蒸発する還元剤は液面の上方で収容容器５のガス捕集室１１内に集まり、そこから供給管１２を経て排気管２に配量供給可能である。
【００３０】
配量供給は制御可能な配量供給弁を介して行われる。この配量供給弁はエンジン制御装置１４の一部を形成する制御機器によって制御可能である。
【００３１】
吸込み管７の手前に受け手段７．１が接続配置されている。この受けめ手段によって、溶解する固体粒子を保持することができる。
【００３２】
ポンプ８として例えば歯車ポンプまたはダイヤフラムポンプを使用することができる。ダイヤフラムポンプは搬送すべき液体内の固体粒子に対して敏感に働かない。
【００３３】
収容室１１内の圧力は圧力センサ１５を介して検出され、液状熱媒体の温度は温度センサ１６を介して検出される。この圧力と温度が制御装置１４に供給されるので、加熱装置１０は温度を考慮して制御可能であり、そして配量供給弁１３は予圧を考慮して制御可能である。従って、ガス状還元剤の必要な量を排気管２に供給することができる。ポンプ８は吐出出力を一定することができるようにあるいは調整することができるように設計可能である。それによって、加熱装置１０の温度管理に加えて、ポンプ８の吐出出力を介して熱量ひいては発生するガス量の調整が可能である。
【００３４】
プレス体６は篩状または格子状の支持要素１７によって保持されている。それによって、液状熱媒体との直接的な接触が保証される。プレス体６は接触面で蒸発した量に応じて重力の作用を受けて下降する。更に、図示していないバイパス管と中間容器によって、収容容器５内で熱媒体のレベルを低下させることができる。それによって、プレス体６の接触面は短時間で熱媒体との接触を解除することができるので、熱媒体を引続き高温にして、ガス状還元剤の発生を終了し、必要時に再び“接触”させることができる。しかし、適当な機構を介してプレス体６を持上げ、熱媒体との接触を中断することもできる。
【００３５】
プレス体６は好ましくは独立した収容容器６．１内に配置されている。この収容容器は断熱材を備えている。これは、例えばカルバミン酸アンモニウムをアンモニアと二酸化炭素に分解する際に発生するような可逆反応時に、停止相中での固体のカルバミン酸アンモニウムへのガス状還元剤成分の逆反応が達成可能であるという利点がある。容器自体が加熱されないので、容器は収容容器５に嵌込みまたはボルト止めすることによって収容容器に固定可能である急速交換カートリッジとして形成可能である。それによって、カートリッジ貯蔵器の形をした多量のストックを設けることができ、それに伴い運転時間をできるだけ長くすることができ、個々のカートリッジの重量を低減することができる。
【００３６】
図１に示した、圧力センサ１５と制御装置１４を介して設定される圧力制御回路は、ガス捕集室１１内の所定の正圧を補正することができる。ガス状還元剤の配量流入を可能にし、同時に熱媒体の流量を適当に制御することにより、収容室内の予圧を、適当なガス発生によって維持するためには、排気管２内の圧力よりも例えば３００〜５００ｍｂａｒ高い圧力で充分である。
【００３７】
図１の実施の形態の場合還元剤と熱媒体との接触が周囲の流れまたは浸漬によって行われるが、図２には、収容容器５．１の変形実施の形態が示してある。この実施の形態の場合、プレス体６は篩等の形をした液体を通す支持要素１７上に保持されている。篩の下方には、ポンプ８の吐出管９．１が開口している。この吐出管は吸込み管７．２を介して収容室１１．１の液体捕集室１１．２に接続されている。図示した実施の形態の場合、加熱装置１０はポンプ８の吸込み側に設けられている。液体捕集室１１．１はポンプサンプとして形成されている。還元剤粒子は底に沈み、蒸発可能であるがしかし、吸い出されはしない。
【００３８】
吐出側の供給管９．１はノズル１８を経て収容室１１．１に開口している。液状の熱媒体がノズル１８から扇状の噴流でまたは中実噴流で、支持要素１７に載り接触面としての働きをするプレス体６の表面に噴霧される。発生するガスは供給管１２とその手前に接続配置された配量供給弁１３を経て配量されて排出され、内燃機関の排気管３に供給される。
【００３９】
この実施の形態の場合、加熱装置１０がポンプの吸込み側に配置されているので、例えば一緒に移動する還元剤粒子はポンプ８に達する前に蒸発し、従ってポンプは損傷しない。
【００４０】
図１に示すように、プレス体６の接触面を熱媒体に浸漬するかまたはプレス体の周りに熱媒体を流す際あるいは図２に示すように、中実噴流または噴霧噴流によってプレス体６の接触面に熱媒体を被覆形成する際に、熱媒体とプレス体６の接触面の間に密な接触が生じる。従って、許容温度上限を上回らずに、きわめて良好な熱伝達、ひいては還元剤の申し分のない加熱および蒸発を生じることができる。この場合、ここで使用される還元剤からなるプレス体の熱伝導性が悪く、それによって接触面を絶えず加熱するにもかかわらず、プレス体の接触面に対して少ししか離れていなくても有害な反応はもはや発生しない。
【００４１】
プレス体の形をした還元剤の使用は、特に自動車で使用するために所望されるように装置をコンパクトに形成することを可能にする。しかし、固体の還元剤と液体の熱媒体の間の密な接触は、顆粒または粉末の形をした微細な還元剤を熱媒体浴に供給することを可能にする。そして、この熱媒体浴内で蒸発が行われる。このような装置は勿論、微細な還元剤のための配量供給装置を必要とする。
【００４２】
上記両ケースの場合更に、熱が実際に“場所毎に”供され、蒸発が接触面での熱媒体と還元剤の直接的な接触によってのみ生じるという利点がある。還元剤容器自体を加熱する必要はない。ガス状の還元剤は収容容器内のガス捕集室内に集めることができる。この場合、特別なガス受け容器は不要である。“場所毎の”熱供給により、ガス捕集室内には高い蒸気圧が生じる。この蒸気圧は更に、液状熱媒体の量の制御によって調節可能である。
【００４３】
ピストン式内燃機関の排気ガスの窒素酸化物を低減するための用途の場合の還元剤としては、例えば尿素、シアヌール酸、メラミンのような窒素を含む物質が使用される。上記還元剤の蒸発温度が非常に高いので（シアヌール酸は３２７°Ｃ、メラミンは３５４°Ｃ、尿素は１３４°Ｃ）、熱媒体としては、溶融温度が低い金属、例えばビスマスも使用可能である。このビスマスは２７０°Ｃの溶融温度を有する。金属が冷えるときに固化するので、上記の浸漬を行うことができる。その際、ポンプは不要であり、加熱可能な浴だけしか必要としない。この加熱可能な浴内にプレス体が浸漬されるかまたはさらさらの還元剤が加えられる。
【００４４】
しかし、低い蒸発温度で蒸発中に既にアンモニア（ＮＨ３ ）のような還元成分に直接分解されるような窒素を含む固体の還元剤が有利である。これは例えばアンモニウム塩、炭酸アンモニウム、ギ酸アンモニウム、酢酸アンモニウムおよびプロピオン酸アンモニウムのようなカルバミン酸アンモニウムで与えられる。カルバミン酸アンモニウムは例えばたったの６０°Ｃの蒸発温度または分解温度を有する。このようなアンモニウム塩を使用する際、熱媒体としていわゆる伝熱オイルを使用すると有利である。このような伝熱オイルの場合の蒸発温度は６０°Ｃの必要な蒸発温度よりもはるかに高いので、伝熱オイルの設定温度では、熱媒体自体は蒸発しない。
【００４５】
アンモニウム塩を蒸発させるために、伝熱オイルはベンジントルオール、ジベンジルトルオールをベースとして個々にまたは混合して使用可能である。この伝熱オイルは１８０°Ｃ以上に加熱する際に初めて蒸発する。この伝熱オイルは冷やしたときにもポンプで搬送可能である。図２に示した、噴霧噴流によるプレス体６への熱媒体の供給の際、収容室１１．１への供給管１２の開口の手前に、篩等の形をした滴分離器２０が設けられていると有利である。この滴分離器によって、供給管１２からの熱媒体滴の排出が回避される。それにもかかわらず、望ましくない方法で、例えば分離器２０の故障に基づいて、熱媒体滴が一緒に運ばれると、炭化水素によって固着した熱媒体は、触媒で水と炭化水素に変換され、周囲に達しない。
【００４６】
触媒３の背後において排気管２に設けられた適当なセンサ２１によって、ガス状還元剤の供給を監視することができる。ここで検出された量はできるだけ“零”であるべきである。これは例えばアンモニアセンサによって検出可能である。更に、触媒３の手前において排気管２に設けられた窒素酸化物センサ２２によって、供給すべきガス状還元剤の量が窒素酸化物含有量に依存して、ひいてはピストン式内燃機関１の負荷状態に依存して制御可能である。供給管１２と配量供給管１３は好ましくは断熱材を備え、ガス状還元剤の凝縮を防止するために、好ましくは加熱可能である。供給管１２のために熱伝導性の良好な材料を使用すると、特別な加熱装置を省略することができる。なぜなら、凝縮を回避するために、運転中の排気装置の廃熱で充分であるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
選択式触媒還元の原理に従って排気ガスを浄化するピストン式内燃機関の配管配線図である。
【図２】
噴流を加えることによって蒸発させるための実施の形態を示す図である。
【国際公開パンフレット】
2004517257.tif 000002
2004517257.tif 000003
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2004517257.tif 000011
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【国際調査報告】
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