(57)【要約】  本発明は、車両のエンジン（３）の排気管路（２）内に反応物質を噴射するべく前記車両に取り付けられるシステム（１）に関する。前記システム（１）はアンモニアの液状前駆物質（６）の供給源（５）と、ガス状アンモニア（８）の供給源（７）と、前記排気管路（２）に取り付けられて前記排気管路（２）内に液状前駆物質（６）及び／又はガス状アンモニア（８）を噴射するように設計された噴射組立であり、前記噴射組立が前記排気管路（２）に取り付けられる単一の噴射器本体（１７）を有し、前記噴射器本体（１７）が前記液状前駆物質（６）のための第１の入口（２１）、前記ガス状アンモニア（８）のための第２の入口（２２）、及び前記排気管路（２）内に噴射するための少なくとも一つの出口（２３）を具備している、噴射組立と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のエンジン（３）の排気管路（２）内に反応物質を噴射するべく前記車両に取り付けられるシステムであって、
−  アンモニアの液状前駆物質（６）の供給源（５）と、
−  ガス状アンモニア（８）の供給源（７）と、
−  前記排気管路（２）に取り付けられて前記排気管路（２）内に液状前駆物質（６）及び／又はガス状アンモニア（８）を噴射するように設計された噴射組立であり、前記噴射組立が前記排気管路（２）に取り付けられる単一の噴射器本体（１７）を有し、前記噴射器本体（１７）が前記液状前駆物質（６）のための第１の入口（２１）、前記ガス状アンモニア（８）のための第２の入口（２２）、及び前記排気管路（２）内に噴射するための少なくとも一つの出口（２３）を具備している、噴射組立と、
を備えるシステム（１）。
【請求項２】
前記噴射器本体（１７）が、前記液状前駆物質（６）及び前記ガス状アンモニア（８）のための１つあるいは複数の共通の出口（２３）を具備しており、前記噴射器本体（１７）の内部の前記液状前駆物質（６）の流路及び前記ガス状アンモニア（８）の流路が少なくとも共通の下流部分を具備している、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１及び第２の入口（２１、２２）が別々であり、前記噴射器本体（１７）が、前記液状前駆物質（６）のための少なくとも一つの第１の出口（２３ａ）及び前記ガス状アンモニア（８）のための少なくとも一つの第２の出口（２３ｂ）を具備しており、前記第１の出口（２３ａ）は前記第２の出口（２３ｂ）とは別々であり、前記噴射器本体（１７）の内部の前記液状前駆物質（６）の流路と前記ガス状アンモニア（８）の流路とが別々である、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記噴射組立により噴射される前記液状前駆物質（６）及び／又はガス状アンモニア（８）の流れを制御するための流れ制御システム（１１）を更に備える、請求項１乃至３のいずれかに記載のシステム。
【請求項５】
前記流れ制御システム（１１）が、前記排気管路（２）内に噴射される前記液状前駆物質（６）及び／又は前記ガス状アンモニア（８）を投与するための少なくとも一つの投与装置（２４）を有している、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
一つの投与装置（２４）が前記噴射器本体（１７）の内側に収納されている、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
一つの投与装置（２４）が前記噴射器本体（１７）の外側かつ上流側に配置されている、請求項５又は６に記載のシステム。
【請求項８】
前記流れ制御システム（１１）は、アンモニアの液状前駆物質（６）の前記供給源（５）から前記噴射器本体（１７）まで延在する液体回路（１３）上に配置された、一つの第１の投与装置（２４ａ）を備える、請求項５乃至７のいずれかに記載のシステム。
【請求項９】
前記流れ制御システム（１１）は、ガス状アンモニア（８）の前記供給源（７）から前記噴射器本体（１７）まで延在するガス回路（１６）上に配置された、一つの第２の投与装置（２４ｂ）を備える、請求項５乃至８のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１及び第２の投与装置（２４ａ、２４ｂ）が別々である、請求項８又は９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１及び第２の投与装置は、全く同一の装置（２４、２４ｃ）であり、かつ前記液体回路（１３）及び前記ガス回路（１６）の共通部分に配置されている、請求項８又は９に記載のシステム。
【請求項１２】
前記投与装置（２４）は、前記液状前駆物質の流れ全部あるいは一部及び／又はガス状アンモニアの流れ全部あるいは一部が前記噴射器本体出口（２３）に向かって流れるようにし又はその流れを遮断することが可能な制御弁を有している、請求項５乃至１１のいずれかに記載のシステム。
【請求項１３】
前記流れ制御システム（１１）が、少なくとも一つの作動パラメータに従って前記投与装置を制御する制御装置（２５）を有している、請求項５乃至１１のいずれかに記載のシステム。
【請求項１４】
前記液状前駆物質（６）の噴射を助けるべく、前記噴射器本体（１７）の入口（２１、２２）に向けて空気（３６）を運ぶための空気配管（３５）を更に備える、請求項１乃至１２のいずれかに記載のシステム。
【請求項１５】
前記空気配管（３５）は、前記ガス状アンモニア（８）の供給源（７）から前記噴射器本体（１７）まで延在するガス回路（１６）に流体的に接続されている、請求項１３に記載のシステム。
【請求項１６】
前記噴射組立は、排気管路（２）に取り付けられて、選択接触還元装置（４）の上流の排気管路（２）の内側に液状前駆物質及び／又はガス状アンモニア（６、８）を噴射できるように設計されており、従って前記システム（１）は、前記排気管路（２）内を流れる排気ガスに含まれている窒素酸化物の処理を可能にしている、請求項１乃至１５のいずれかに記載のシステム。
【請求項１７】
前記ガス状アンモニア（８）の供給源（７）は材料（９）を収容する容器（１４）を含むユニットを有しており、その材料は、作動状態に応じて、それを貯蔵するべくガス状アンモニア（８）を保持することができ、かつ保持しているガス状アンモニア（８）を放出できる、請求項１６に記載のシステム。
【請求項１８】
前記ユニットに含まれている材料（９）は、吸収及び／又は吸着により、及び／又は化学的複合物の形成により、ガス状アンモニア（８）を保持できる、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記ユニットに含まれている材料（９）は、閾値温度を上回ると保持しているガス状アンモニア（８）を放出することができ、
前記ユニットは、前記閾値温度を上回るように前記材料（９）を加熱できるヒーター（１５）を更に備えている、請求項１７又は１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記アンモニアの液状前駆物質（６）が尿素の水溶液から成る、請求項１乃至１９のいずれかに記載のシステム。
【請求項２１】
前記液状前駆物質（６）を貯蔵するためのタンク（１２）及びガス状アンモニア（８）を貯蔵するための容器（１４）を備え、
前記タンク（１２）及び前記容器（１４）が同一の供給ユニット（３８）内に並設されている、請求項１乃至２０のいずれかに記載のシステム。
【請求項２２】
前記流れ制御システム（１１）が制御ボックス（３９）内に完全に収容されている、請求項４乃至２１のいずれかに記載のシステム。
【請求項２３】
請求項１乃至２２のいずれかに記載のシステム（１）を備えた車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの排気管路内に反応物質を噴射するためのシステムに関する。そのシステムは、それには限定されないが特に車両における、エンジンの排気管路内を流れる排出ガスに含まれる窒素酸化物を処理する状況において用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
内燃エンジンにおける燃料の燃焼によって生じる排気ガスは、一部の望ましくない成分、特に窒素酸化物（ＮＯｘ）を含み得る。
【０００３】
好ましくない成分を除去しあるいは減少させる様々な排気後処理システムが公知である。これらのシステムのうちのいくつかは、少なくとも一つの反応物質流体を排気管路内に噴射し、直接的に、あるいは一つあるいは複数の化学的な変換を受けた後に間接的に、及び／又は触媒の助けを借りて、排気ガスと反応させる必要がある。
【０００４】
そのような排気後処理システムの一つの既知の実例は、いわゆる選択接触還元（ＳＣＲ）システムであり、窒素酸化物を処理して大気汚染を低減するために、車両への搭載を含む様々なエンジン構成において永年にわたり実施されてきた。そのようなシステムにおいては、還元剤としてのアンモニアと混合された排気ガスが特定の触媒コンバータにおいて処理され、窒素酸化物は、共に無毒性物質である水及び窒素に変換される。
【０００５】
従来技術の第１の構成において、アンモニアは、そこからアンモニアが加水分解によって得られる尿素水溶液の形態で排気管路に導入することができる。尿素水溶液は、反応物質であり、実際には、窒素酸化物と反応することになる化学種（アンモニア）の前駆物質である。従って、それは、好ましくない成分と直接的に反応することになる化学種の少なくとも一部を本質的に含有している限りにおいて、間接的な反応物質とみなすことができる。尿素水溶液は、通常は、触媒コンバータの上流で排気ガスと混ざるように排気管路内に噴霧される。このため、尿素水溶液の噴射ノズルが、触媒コンバータの上流において排気管路に取り付けられる。尿素水溶液を噴射するために、空気によってアシストされる噴射器を使用することが提案されてきた。空気は、噴霧の質を改善することは支援する。しかし、空気は、それによって窒素酸化物が取り除かれる化学反応の反応物質としては用いられない。
【０００６】
この種の排気ガス処理システムにおける一つの問題は、エンジンのいくつかの運転状態において、特に排気ガスの温度が比較的低いときに、例えば２０．０℃のあたりで尿素及び／又はアンモニアへの変換における中間生成物が、アンモニアに変換する前に結晶化し得ることである。具体的には、尿素水溶液は、排気ガスの流れ方向に対し角度をなし得る方向に従って排気管の内側にノズルで噴霧されると、少なくともある状況下において、排気管路の内側、例えば排気管の壁面上に、例えば噴射位置の向かい側の内部に、固体付着物を形成する傾向がある。その結果の一つは、排気管の断面積が徐々に縮小し得ることであり、それはエンジン効率を低下させ、かつ長期の間にエンジンの作動を深刻に損ない得る。また、これは排気ガスの不適切な処理に結びつき、多くの窒素酸化物を残すことになる。
【０００７】
従来技術の第２の構成において、アンモニアを、ガス状アンモニアの形態で直接的に排気管路内に導入することができる。実際には、単なるアンモニアの加圧タンク、又は好ましくはアンモニアが既に吸収されあるいは吸着されている固体を収容する一つあるいは複数の容器を設けることができる。使用の際に、ガス状アンモニアは、特定の作動状態の下でタンクからあるいは容器から放出され、触媒コンバータより上流の排気管路に導くことができる。この実施態様は、尿素水溶液を噴射するときに発生する結晶化を回避し、従って比較的低い温度において良好な性能をもたらす点において有利である。しかしながら、実際には、固形物に保持されているすべてのアンモニアを放出したときに、窒素酸化物の排出に関する法的要件を満たすべく、顧客は容器を交換する必要がある。従って、この解決策は、容器の頻繁な交換と、これらの容器の取り扱い及び交換に対応する社会基盤とを必要とする限り不都合なものであることが判る。
【０００８】
特許文献１は、ガス状の添加物及び液状の添加物を排気管路に供給する排気ガス浄化装置を記載している。２つの別々の噴射システムが設けられており、それぞれが自身の噴射器を排気管路に有している。そのようなシステムは費用がかかり、特に使用可能な空間がしばしば不足する車両においてその取付けが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１１／０２１９７５４号明細書
【特許文献２】米国特許第６，３８７，３３６号明細書
【特許文献３】国際公開第２００６／０１２９０３号
【特許文献４】米国特許第６，８３７，０４１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、いくつかの観点から、特に排気ガスに含まれている窒素酸化物の処理を考慮すると、エンジンの排気管路に反応物質を噴射するシステムを改良する余地があるように見える。
【００１１】
本発明の目的は、特に排気ガスに含まれている窒素酸化物の処理を考慮しつつ、従来技術の欠点を解決できる、エンジンの排気管路に反応物質を噴射するためのシステムを提供することにある。
【００１２】
より正確には、本発明の目的は、低温においても効果的であり得るとともに、改良された自律性を有し、かつ周囲の要素にあまりに多くの影響を及ぼすことなしに車両上で実現できる、そのようなシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１の態様によると、本発明は、エンジンの排気管路内に反応物質を噴射するために車両に取り付けられるシステムに関し、そのシステムは、
−  アンモニアの液状前駆物質の供給源と、
−  ガス状アンモニアの供給源と、
−  排気管路に取り付けられてその排気管路内に液状前駆物質及び／又はガス状アンモニアを噴射するように設計された噴射組立であり、その噴射組立が排気管路に取り付けられる単一の噴射器本体を有し、その噴射器本体が液状前駆物質のための第１の入口、ガス状アンモニアのための第２の入口、及び排気管路内に噴射するための少なくとも一つの出口を具備している噴射組立と、を備える。
【００１４】
従って、本発明のシステムには、液状あるいはガス状の２つの反応物質の供給源が設けられる。現在の状態に応じて、一方あるいは両方の反応物質を排気管路内に噴射することができる。液状反応物質は液体の形態で噴射することができ、かつガス状反応物質はガスの形態で噴射することができる。その結果、本発明は、２つの供給源の利益を組み合わせて、それらの欠点を限定することができる。
【００１５】
従って、このシステムは、実質的にエンジン構成のあらゆる機能時点において、特に実質的に排気のあらゆる温度において還元剤の効率的な噴射を可能にする。実際に、比較的低い温度状態では、液状の前駆物質をガス状アンモニアに置き換えることができ、それは固体の沈着物の形成を防止する。
【００１６】
更にまた、一方の供給源を使い果たしたときには、他方を使うことができる。これは、車両が、エンジン排気に関する法律を順守しつつ連続して走行することを確実にする。
【００１７】
ガス状アンモニアの供給源に加えて液状前駆物質の供給源を有することは、ガス状アンモニアの供給源を頻繁に交換する必要がないことを確実にする。言い換えると、このことは、自律性の改善に加えて、ガス状アンモニアの供給が欠乏した場合に、ガス状アンモニアの供給源の交換を運転者が余儀なくされることがないことを意味する。実際には、液状前駆物質を通常の還元剤として用いつつ、十分な効率を得ることが必要な特定の機能時点だけにおいてガス状アンモニアを用いることができる。これは、ガス状アンモニアの供給源の節約を可能にする。
【００１８】
反応物質は、エンジンの異なる運転状態において、従って異なる時間に噴射することができる。代わりに、両方の供給源を同時に使用することによって、所与の時点における還元剤の噴射量を増加させることができ、それは各供給源について高容量のシステムを開発する必要がないことを意味し、一方では、窒素酸化物を効率的に取り除くために高流量のアンモニアが必要である特にエンジンの厳しい作動状態において、必要とされる反応物質の量に更に適合する。他方では、２つの供給源の使用の最適化は、一つの供給源、特にガス状アンモニアの供給源の使用の延長とその交換頻度の低下、あるいはその一つの供給源の小型化を可能にする。
【００１９】
本発明の他の利益は、噴射器を単純化できるという事実にある。なぜならいくつかの困難な機能時点における噴霧の品質に対する要求がより少ないからである。実際に、最適でない作動状態の下での液状反応物質の噴射を回避できるので、完全に霧状にスプレーする必要はより少ない。そのうえ、本発明の幾つかの実施形態において、液状前駆物質及びガス状アンモニアを双方共に同時に噴射することは、機能時点において、特にその状態が液状反応物質に関して境界線上にある作動時点において、満足な品質の噴霧を得るために十分なものとすることができる。
【００２０】
更にまた、単一の噴射器本体を設けることにより、本発明は、コンパクト性を改良すると共に、割当てられた小さい空間内へのシステム集積を簡単にする。このことは、更に、システムの全体コストの低減を可能にする。なぜなら噴射器組立の様々な要素の単一の保護パッケージ、特に単一の熱保護パッケージを設けることができるからである。その保護パッケージは、熱い環境から生じる制約により、かなり複雑で高価なものと成り得る。
【００２１】
実際には、一つあるいは複数の第１の入口ばかりでなく、一つあるいは複数の第２の入口を設けることができる。第１の入口及び第２の入口は、別々なものとすることができる。代わりに、液状前駆物質及びガス状アンモニアのために、一つあるいは複数の共通の入口を設けることができる。
【００２２】
一実施形態によると、噴射器本体は、液状前駆物質及びガス状アンモニアのための一つあるいは複数の共通の出口を具備することができる。このような場合には、噴射器本体の内部の液状前駆物質の流路及びガス状アンモニアの流路は、少なくとも共通の下流部分を具備することができる。第１及び第２の入口が共通である場合、液状前駆物質及びガス状アンモニアの流路は、噴射器本体の全長にわたって全く同一の経路とすることができる。
【００２３】
一実施形態によると、第１及び第２の入口は別々であり、噴射器本体は、液状前駆物質のための少なくとも一つの第１の出口、及びガス状アンモニアのための少なくとも一つの第２の出口を具備することができる。そのような場合には、第１の出口と第２の出口は別々であり、噴射器本体の内部の液状前駆物質の流路とガス状アンモニアの流路とは別々である。液状前駆物質の流路は第１の入口から第１の出口まで延在し、ガス状アンモニアの流路は第２の入口から第２の出口まで延在する。この実施形態において、これらの流路は完全に別々であり、それらが噴射器本体の内部で共通の部分を有しないことを意味する。そのような実施形態は、噴射器本体の内部のガス状アンモニア及び液状前駆物質のそれぞれの流路の最適化を可能にする。例えば、出口の数、形状及び／又は方向を、ガス状アンモニア及び液状前駆物質について異ならせて最適化することができる。
【００２４】
このシステムは、液状反応物質及び／又はガス状反応物質の流れ、すなわち噴射組立により噴射される液状前駆物質及び／又はガス状アンモニアの流れを制御するための流れ制御システムを更に備えることができる。この流れ制御システムにより、現在の状態に応じて、液状反応物質あるいはガス状反応物質、又はその両方の排気管路への噴射を決定することができる。
【００２５】
典型的に、流れ制御システムは、排気管路内に噴射する液状前駆物質及び／又はガス状アンモニアを投与するための、少なくとも一つの投与装置を有することができる。
【００２６】
本発明のいくつかの実施によると、以下を組み合わせることができる。
−  一つの投与装置を噴射器本体の内側に収納できる。噴射器は、単純なノズルでなく、むしろ制御される噴射器である。その投与装置は、流れ制御システムの唯一の投与装置とすることができる。代わりに、液体回路あるいはガス回路のいずれか又はその両方について、噴射器本体の外側に更なる投与装置を設けることができ、少なくとも一つの回路が二重の制御装置を備える。噴射器本体の内側に収納されている投与装置は、液体回路及びガス回路の両方について共通とすることができ、あるいはそれらの回路のうちの一つに配置することができる。これに対して、二つの別々の投与装置を設けることができ、それらの二つの経路のうちの一つにそれぞれが配置される。
−  一つの投与装置は、噴射器本体の外側で上流側に配置される。更なる投与装置が噴射器本体の内側に収納されない場合、噴射器は単純なノズルである。
−  流れ制御システムは、アンモニアの液状前駆物質の供給源から噴射器本体まで延在する液体回路上に配置された一つの第１の投与装置を備えることができ、及び／又は、流れ制御システムは、ガス状アンモニアの供給源から噴射器本体まで延在するガス回路上に配置された一つの第２の投与装置を備えることができる。第１及び第２の投与装置は、別々とすることができる。代わりに、第１及び第２の投与装置は、全く同一の装置とすることができ、かつ液体回路及びガス回路の共通部分、例えば液体回路とガス回路との間の接続点に配置できる。
【００２７】
投与装置は、液状前駆物質流の全部あるいは一部及び／又はガス状アンモニア流の全部あるいは一部が噴射器本体出口に向かって流れるようにし又はその流れを遮断することが可能な制御弁を有することができる。
【００２８】
好適ではあるが非限定的な実施形態において、噴射組立は、排気管路に取り付けられて、選択接触還元装置の上流の排気管の内側に液状反応物質及び／又はガス状反応物質を噴射できるように設計される。従って、そのようなシステムは、排気管路内を流れる排気ガスに含まれている窒素酸化物の処理を可能にする。
【００２９】
第２の態様によると、本発明は、前述したようなシステムを備える車両に関する。
【００３０】
これらの及び他の特徴及び利益は、本発明のシステムの実施形態を非限定的な実施例として表す本明細書に添付された図面を考慮しつつ、以下の説明を読むと、直ちに明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
本発明のいくつかの実施形態の以下に示される詳細な記述は、添付の図面を参照して読まれることによってより理解されるが、本発明は開示される特定の実施形態に限定されないことが理解されるところである。
【００３２】
【図１】本発明のシステムの概略図である。
【図２】排気管路に取り付けられるシステムの噴射器の詳細図である。
【図３】本発明のシステムの噴射器のいくつかの実施形態の長手方向断面図である。
【図４】本発明のシステムの噴射器のいくつかの実施形態の長手方向断面図である。
【図５】本発明のシステムの噴射器のいくつかの実施形態の長手方向断面図である。
【図６】本発明のシステムの噴射器のいくつかの実施形態の長手方向断面図である。
【図７】図１のシステムのいくつかの実施形態を示す。
【図８】図１のシステムのいくつかの実施形態を示す。
【図９】図１のシステムのいくつかの実施形態を示す。
【図１０】半一体型の実施形態による、図１のシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、車両のエンジン、特に内燃エンジン３により生じる排気ガスに含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を処理することを特に考慮しつつ、エンジンの排気管路内に反応物質を噴射するシステム１の第１実施形態を図式的に示している。エンジン３は、ディーゼルエンジンとすることができる。
【００３４】
排気管路２は、エンジン３から大気へと排気ガスを移動させる。排気管路２には選択接触還元（ＳＣＲ）装置４が設けられており、窒素酸化物は、還元剤として使用するアンモニアにより、基本的に水及び窒素に変換できる。
【００３５】
システム１は、基本的に二つのアンモニア供給源、すなわちアンモニアの液状前駆物質６の供給源５とガス状アンモニア８の供給源７とを備えており、噴射組立は、排気管路２に取り付けられて排気管路２内に液状前駆物質及び／又はガス状アンモニアを噴射する噴射器１０を有している。
【００３６】
噴射器１０は、好ましくはＳＣＲ装置４の上流の排気管路２に配置される。
【００３７】
このシステムは、噴射器１０により噴射される液状前駆物質及び／又はガス状アンモニアの流れを制御するための流れ制御システム１１を備えることができる。
【００３８】
アンモニアの液状前駆物質６の供給源５はアンモニアの液状前駆物質を貯蔵するための、例えばタンク１２を有しており、その液状前駆物質は、ガス状アンモニアと考えられる他の成分とに化学的に分離可能な物質である。
【００３９】
供給源５から噴射器１０へと延在する液体回路１３は液状前駆物質６を噴射器１０まで移動させ、その噴射器１０は未だ液体の形態の液状前駆物質６を排気管路２の内部に噴射できる。
【００４０】
実際には、アンモニアの前駆物質は、噴射器１０によって排気ガス内に噴霧し得る尿素水溶液６から構成できる。排気管路２においては、排気ガスの高い温度によって尿素水溶液の蒸発及び加水分解が生じ、基本的にガス状アンモニア、二酸化炭素及び水蒸気が生じる結果となり得る。ここで留意されるべきことは、アンモニアの液状前駆物質の化学的性質が、例えばアンモニア水とは異なり得ることである。
【００４１】
ガス状アンモニア８の供給源７は材料９を収容する容器１４を含むユニットを有することができ、その材料９は、作動状態に応じ、それを貯蔵すべくガス状アンモニアを保持すると共に、保持しているガス状アンモニアを放出できる。例えば、その材料９は、吸収及び／又は吸着により、及び／又は化学的複合物の形成により、ガス状アンモニア８を保持できる。
【００４２】
材料９は、固形物とすることができる。それは、粉末、顆粒あるいはペレット、連続気泡発泡体、塊等を含むいくつかの形態を取ることができる。そのようなタイプの供給源７は、ガス状アンモニアを収容する従来の圧力タンクに勝るいくつかの効果がある：
−  圧力レベルが極めて低いので、アンモニアの貯蔵が安全である。
−  圧力を掛けたアンモニアを持たないので、貯蔵できるアンモニアの量は限られた容積において極めて重要である。
−  貯蔵されるガスは基本的に純粋なアンモニアであり、放出して排気管路内に噴射するときに容易に投与できる。
【００４３】
実施の際には、材料９は、閾値温度を上回ると保持しているガス状アンモニアを放出できる。そのユニットは、必要なときにガス状アンモニア８を噴射器１０に供給すべく、閾値温度を上回るように材料９を加熱できるヒーター１５を更に有することができる。ヒーター１５は、エンジン３が発生させる熱により、直接的にあるいは間接的に作動できる。例えば、ヒーター１５は、排気ガス、エンジン冷却用の流体、あるいは潤滑用の流体に含まれる熱を利用できる。ヒーターは、エンジンが発生させる熱から独立したもの、例えば電気ヒーターとすることができる。
【００４４】
材料９がガス状アンモニアを放出する温度範囲は１００℃〜１４０℃、最適には例えば約１２０℃とすることができる。そのような温度は極めて高く、ガス状アンモニア８を材料９に保持できるように、すなわち容器１４内に貯蔵できるようにすべく、低い温度範囲に維持するために、供給源７を冷却するあるいは極端に冷却する必要がないことを意味する。他方、この放出温度は過度に高くはなく、従ってガス状アンモニア８を放出できるようにすべく材料９を極端に加熱する必要はない。
【００４５】
好適な材料の例には、塩化マグネシウム、塩化ストロンチウム、あるいは塩化カルシウムをベースとする材料が含まれるとともに、例えばカルシウムアンミン塩化物Ｃａ（ＮＨ３）８Ｃｌ２あるいはストロンチウムアンミン塩化物Ｃａ（ＮＨ３）８Ｃｌ２といったアンミン錯体を含めることができる。ガス状アンモニアを保持するのに適した材料は、例えば特許文献２及び特許文献３に記載されているが、それらは適切な調製過程の説明について参照することもできる。
【００４６】
ガス状アンモニアの供給源の他の考えられる形態は、特許文献４に記載されている。
【００４７】
また、ガス状アンモニアの供給源は、アンモニアの圧力タンクを含むこともできる。
【００４８】
いずれのケースにおいても、ガス状アンモニアの供給源７により噴射器１０に供給される流体は、ガス状アンモニアに加えて他のガスを含み得る。これらの追加のガスは、ガス状アンモニアと共に噴射器１０によって排気管路２に噴射できる。これらの追加のガスは、ＳＣＲ装置４において発生する化学反応に関して不活性なものとすることができ、又は更なる反応物質あるいは触媒とすることができる。
【００４９】
このガス状アンモニア８の供給源７の実施態様は、還元剤の２つの別々の供給源を本発明がもたらす点において有利であり、それはエンジン及び排気構造のより広範囲な作動状態の下で適切な状態の反応物質を排気管路に供給するべくシステムの能力を高める。
【００５０】
供給源７から噴射器１０まで延在するガス回路１６は、排気管路２内にガス状アンモニア８を噴射できる噴射器１０までガス状アンモニア８を移動させる。
【００５１】
本発明によると、噴射器１０は、排気管路２に取り付けられる単一の噴射器本体１７を有する。
【００５２】
図２に示すように、排気管路２には、噴射器本体１７を挿入する単一の噴射ポート１８を設けることができる。
【００５３】
噴射器本体１７には、以下が設けられている：
−  液状前駆物質６のための少なくとも一つの第１の入口２１、その第１の入口２１に接続する液体回路１３。
−  ガス状アンモニア８のための少なくとも一つの第２の入口２２、その第２の入口２２に接続するガス回路１６。
−  排気管路２に還元剤を噴射するための少なくとも一つの出口２３。
【００５４】
第１及び第２の入口は、ガス状アンモニア及び液状前駆物質の両方のための、一つあるいは複数の共通の入口から構成できる。代わりに、ガス状アンモニア及び液状前駆物質のために少なくとも部分的な別々の流れ経路を噴射器内部に有する可能性を有しつつ、第１及び第２の入口は別々にすることができる。
【００５５】
図２に見えるように、噴射器本体１７は、その本体１７を排気管路２に取り付けるための取付部分を具備できる。この取付部分１０１は、半径方向外側に放射状に延在する鍔１０１の形態とすることができる。噴射器本体１７は、排気管路２と密封的に接触する接触領域１０２を具備することもできる。この接触領域は、噴射器本体１７と排気管路２との間の接触面における、排気管路２からの排気ガスのいかなる排出をも回避するために必要なガスの密封を保証する。接触領域１０２は、取付部分１０１に形成することができ、あるいは別々なものとすることができる。この接触領域１０２は、排気管路の内側に受容され、従って排気ガスと接触し得る噴射器本体１７の内側部分１０３と、排気ガスにさらされない外側部分１０４との境界を定める。第１及び第２の入口２１は、好ましくは噴射器本体１７の外側部分１０４に配置される。少なくとも一つの出口２３は、噴射器本体の内側部分１０３に配置される。噴射器本体１７は、堅固な組立へと一体に組み立てられるいくつかの部品から構成できる。
【００５６】
流れ制御システム１１は、排気管路２に導入するアンモニアの量を適切に投与するために、より一般的には液状前駆物質６及びガス状アンモニア８を適切に投与しかつそれぞれの流れを制御するために設けられる。
【００５７】
流れ制御システム１１は、液体回路１３及び／又はガス回路１６に、一つあるいはいくつかの以下の要素（図示せず）を更に有することができる。ポンプ、圧力調整器、センサ、アクチュエータ、フィルタ等である。
【００５８】
流れ制御システム１１は、排気管路２内に噴射される液状前駆物質６及び／又はガス状アンモニア８を投与するために、少なくとも一つの投与装置２４を有することができる。
【００５９】
有利には、流れ制御システム１１は、例えば現在のエンジン状態、排気ガス中の窒素酸化物の測定されたあるいは推定された現在の量、排気ガスの温度、供給源５の液状前駆物質６の残量及び／又は供給源７のガス状アンモニア８の残量といった、少なくとも一つの作動パラメータに従って投与装置２４を制御する制御装置２５を更に有することができる。制御装置２５は、流れ制御システム１１の他の要素、並びにヒーター１５を更に制御できる。
【００６０】
ここで留意されるべきことは、図１のシステム１の図解は図式的なものであって、限定するものと思われてはならないことである。
【００６１】
例えば、一方では、流れ制御システム１１の他の実施形態を想定できる。従って、流れ制御システム１１が完全に噴射器１０の外側にあるものとして示されているが、例えば少なくとも一つの投与装置２４といった、同システム１１の一部を噴射器１０の内側に含めることができる。また、液体回路１３上の一つとガス回路１６上の一つの、２つの別々の投与装置２４が図示されているが、単一の共通の投与装置２４、あるいは液体回路１３上のあるいはガス回路１６上の一つの投与装置２４だけを設けることができる。
【００６２】
他方では、図解されている噴射器１０が２つの別々の入口２１、２２と単一の出口２３を有しているが、他の実施態様もまた想定できる。例えば、噴射器本体１７には、液状前駆物質６及びガス状アンモニア８の両方について単一の入口を設けることができ、液体回路１３とガス回路１６は噴射器１０の上流で合流する。いくつかの可能な実施については図３〜図６を参照して説明する。
【００６３】
図３に示す実施形態においては、噴射器１０が、液状前駆物質６及びガス状アンモニア８のための一つの共通の出口２３を具備している。その結果、第１の入口２１から出口２３への液状前駆物質６の流路、及び第２の入口２２から出口２３へのガス状アンモニア８の流路は、噴射器本体１７の内側に共通の下流側部分を有している。この図示した実施形態において、噴射器１０は、単一の第１の入口２１及び単一で別々の第２の入口２２を備えているが、他の実施態様も想定できる。また、いくつかの共通の出口を設けることもできる。
【００６４】
この実施形態では、例えば圧力に関する理由のために、ガス状アンモニアを噴射する前に、液体回路１３をパージすることにより、噴射器１０の上流に位置する箇所まで噴射器本体１７を空にすることを必要とし得る。これは、例えば、液体回路１３のポンプによって達成できる。
【００６５】
図４に示す実施形態では、噴射器１０が一つの第１の入口２１と一つの第２の入口２２とを有し、それらは別々である。更に、噴射器１０は液状前駆物質６のための少なくとも一つの第１の出口２３ａ及びガス状アンモニア８のための少なくとも一つの第２の出口２３ｂを具備しており、第１の出口２３ａは第２の出口２３ｂとは別々である。従って、第１の入口２１から第１の出口２３ａへの液状前駆物質６の流路、及び第２の入口２２から第２の出口２３ｂへのガス状アンモニア８の流路は、噴射器本体１７の内側で別々である。言い換えると、第１の入口は第１の出口だけに流体的に接続されて液状前駆物質だけのための流路を形成し、かつ第２の入口は第２の出口だけに流体的に接続されてガス状アンモニアだけのための流路を形成している。
【００６６】
例えば、噴射器本体は、第１の入口２１から第１の出口２３ａまで延在する、実質的に中央のダクト２６を有することができ、液状前駆物質６はその内部を流れることができる。また、ガス状アンモニア８は、ダクト２６と噴射器本体１７の周囲壁の間に形成された環状チャンバ２７に流入し、かつ単一の環状の第２出口２３ｂあるいはいくつかの第２の出口２３ｂ、例えばリングに沿って配列される円形の出口を通って噴射器１０から流出できる。言い換えると、この実施形態においては、第１及び第２の出口が互いに同軸に配置されている。好ましくは、ガス状アンモニアのための第２の出口は、液状前駆物質のための第１の出口の周りに同軸に配置される。それにもかかわらず、第１及び第２の出口は異なって、例えば横方向に並べて配置することもできる。
【００６７】
また、第１及び第２の出口は、それらの流体を排気管路の同一方向に沿って導くように、この実施形態のように配列できる。あるいは、噴射方向は、第１の出口と第２の出口とで異なるものとすることができる。第１の及び／又は第２の出口がいくつかの出口から形成される場合、それらのそれぞれの第１及び第２の出口の各々は、対応する流体をいくつかの方向に噴射するべく配置できる。
【００６８】
図３及び図４に示されている噴射器１０は、いかなる内部投与装置も有しておらず、従って単純なノズルである。
【００６９】
これに反して、噴射器１０は制御噴射器とすることができ、すなわち、噴射器本体１７の内側に収納されている少なくとも一つの投与装置を有することができる。その投与装置は、液状前駆物質の流れ全部あるいは一部及び／又はガス状アンモニアの流れ全部あるいは一部が排気管路２に向かって流れるようにし又はその流れを遮断することが可能な制御弁を具備できる。この制御弁は、プロポーショナルあるいはオン／オフ動作のタイプとすることができる。
【００７０】
図５に描かれている噴射器１０は、図３に描かれているものに類似していて、そのあらゆる変形を包含する。しかし、液状前駆物質及びガス状アンモニアの経路の共通の下流部分に収容された投与装置２４を更に有している。かかる投与装置２４は、出口２３を閉鎖すべくばね２９によって下流側に押動されるニードル２８を具備できる。それは、例えば、噴射器本体１７に設けられているコイル３０と、コイル３０と対向する関係においてニードル２８に設けられている磁石又は電機子３１によって、電磁制御投与装置とすることができる。ニードル２８は、ばね２９が及ぼす力にかかわらず、出口２３を解放するために、流れ制御システム１１の適切な作動に応じて上流に移動できる。従って、噴射器１０は、噴射器本体１７内部の液状前駆物質６及びガス状アンモニア８の全体的な流れを投与できるようにする。液状前駆物質６とガス状アンモニア８を別々に投与することは、噴射器１０の外側及び上流に更なる投与装置を必要とする。代わりに、投与装置は、空気作用により、あるいは液圧で制御できる。
【００７１】
図６に描かれている噴射器１０は、図４に描かれているものあるいはその変形例に類似していて、噴射器本体内部の液状前駆物質及びガス状アンモニアのための完全に別々の流路を有しているが、噴射器本体１７の内側に収納されている一つの投与装置２４を更に有している。この投与装置２４は、ここでは液状前駆物質の流路、すなわちダクト２６の内側に配置されている。従って、それは、ガス状アンモニアの流れではなく、液状前駆物質の流れを投与するために用いることができるだけである。あるいは、投与装置２４は、液状前駆物質の流れではなく、ガス状アンモニアの流れを投与するために、ガス状アンモニアの流路に配置できる。投与装置２４は、図５を参照して説明する投与装置に類似できるが、それは出口２３を閉鎖するべくばね２９によって、下流に押動されるニードル２８、並びに出口２３ａを開放するべくニードル２８を上流に移動させるコイル３０及び磁石あるいは電機子３１を含むことができる。
【００７２】
図５あるいは図６の実施形態の更なる変形例は、いくつかの出口を有する流路内の投与装置を含む。
【００７３】
更なる変形において、噴射器本体は、噴射器本体内部の液状前駆物質及びガス状アンモニアのための完全に別々の流路を有することができ、かつ噴射器はそれらの流路のそれぞれに投与装置を有することができる。
【００７４】
噴射器本体の内側に投与装置を有することは、排気管路に実際に噴射される対応する流体の量の正確な制御をより簡単にする。
【００７５】
本発明のシステム１のいくつかの実施形態が、図７〜図９に示されている。
【００７６】
図７に描かれている第１実施形態によると、流れ制御システム１１は、液体回路１３上に配置された一つの第１の投与装置２４ａと、ガス回路１６に配置された一つの第２の投与装置２４ｂとを有し、それらの第１及び第２の投与装置２４ａ、２４ｂは別々である。実際には、投与装置２４ａ、２４ｂは、対応する流れの全部又は一部を噴射器１０に向けることができるとともに、それらの流れを妨げることができる、２方向弁をそれぞれ具備できる。噴射器１０は、単純なノズル、あるいは流れの更なる制御をもたらすために制御噴射器とすることができる。液状前駆物質及びガス状アンモニアは、噴射器１０の、同じ入口を介して一体に導入することができ、あるいは入口２１、２２を介して別々に導入できる。また、噴射器１０内部の液状前駆物質及びガス状アンモニアの流路は完全に別々とし、あるいは少なくとも一つの共通部分を有することができる。
【００７７】
この実施形態は、供給源５、７がそれ自身の流れ制御構造を有する限り、システム１に最大の柔軟性をもたらす点で有利である。更にそれは、流れ制御システム１１のいくつかの構成要素、例えば電気あるいは電子部品といった、特に壊れやすい構成要素を、より好ましい領域、例えば熱くて振動を受ける排気管路２の環境から離間した領域に組み付けることを可能にする。
【００７８】
図８に描かれている、第２実施形態によると、液体回路１３及びガス回路１６が噴射器１０の上流で合流し、従ってガス状アンモニア及び液状前駆物質の両方のための共通の入口を有している。これらの回路１３、１６の間の接続位置に共通の投与装置２４ｃを配置して、適切な還元剤あるいは両方の還元剤の適切な混合物が、噴射器１０に向かって流れるようにすることができる。投与装置２４ｃは３位置弁から構成できるが、この実施態様は限定的なものではない。流れ制御システム１１の追加の要素を、対応する回路１３、１６に設けることもできる。この実施形態において、噴射器１０は、好ましくは制御噴射器１０である。
【００７９】
この実施形態は、単一の投与装置２４ｃを設けることができる限りにおいて、かなり安価であり得る点で有利である。
【００８０】
図９に描かれている第３実施形態によると、システム１は、液状前駆物質６の噴射を助けるべく、噴射器本体１７の入口に向けて圧縮空気３６を運ぶための空気配管３５を更に備えることができる。噴射器本体は、専用の吸気口を具備できる。
【００８１】
実際には、空気配管３５は、噴射器１０の上流において、ガス回路１６に流体的に接続できる。噴射器１０にガス状アンモニア８あるいは空気３６を導くために、空気配管３５とガス回路１６の接続位置に弁３７を配置できる。空気３６は、車両の空気供給源から持って来ることができるし、あるいは、例えば機械式あるいは電気式の空気ポンプといった外部供給源によって、発生させることができる。
【００８２】
付加的な空気配管３５を備える図９の実施形態は、例えば図４あるいは図６に示されている、又はそれらの変形例のうちのいずれかの噴射器といった、噴射器本体内部の液状前駆物質及びガス状アンモニアのために完全に別々の流路を有する噴射器によって、好ましく実施される。
【００８３】
弁３７の位置に応じて、システム１は少なくとも２つの異なるモードで作動させることができる：
−  システム１の第１の作動モードにおいて、ガス状アンモニア８は、噴射器本体１７内部のガス回路１６及びガス流路を介して排気管路２に噴射できる。
−  システム１の第２の作動モードにおいては、液状前駆物質６及び空気３６の両方が噴射器１０に導かれて排気管路２内に噴射される。空気３６は、液状前駆物質の噴霧の質を改善し、それによって、システム効率を改善する。噴射器１０の内部において、空気３６はガス状アンモニアの流路に沿って流れることができる。
【００８４】
もちろん、このシステム、並びに上記の他のシステムは、液状前駆物質及びガス状アンモニアを同時に噴射するやり方で作動させることができる。
【００８５】
図１０に示すように、このシステムは、半一体型の実施形態に従って配置することもできる。
【００８６】
例えば、液状前駆物質６を格納するタンク１２及びガス状アンモニアを格納する容器１４は、同一の供給ユニット３８内に並設できる。あるいは、ガス状アンモニアを格納する容器１４は、液状前駆物質６を格納するタンク１２の内側に配置できる。それに加えて、あるいはそれに代えて、流れ制御システム１１は、制御ボックス３９すなわち流れ制御システム１１のすべての構成要素を受け入れる箱の内側に完全に収容できる。
【００８７】
そのような半一体型の実施形態は、コンパクト性及び実施の容易さに関して有利である。
【００８８】
本発明は、もちろん、実施例として上述した実施形態には限定されず、記載した手段の技術的な等価物、代替物、並びにそれらの組み合わせの全てを包含する。
【符号の説明】
【００８９】
１      システム
２      排気管路
３      エンジン
４      ＳＣＲ装置
５      供給源
６      液状前駆物質
７      供給源
８      ガス状アンモニア
９      材料
１０    噴射器
１１    流れ制御システム
１２    タンク
１３    液体回路
１４    容器
１５    ヒーター
１６    ガス回路
１７    噴射器本体
１８    噴射ポート
２１    第１の入口
２２    第２の入口
２３    出口
２３ａ  第１の出口
２３ｂ  第２の出口
２４    投与装置
２５    制御装置
２６    ダクト
２７    環状チャンバ
２８    ニードル
２９    ばね
３０    コイル
３１    電機子
３５    空気配管
３６    空気
３７    弁
３８    供給ユニット
３９    制御ボックス
１０１  鍔（取付部分）
１０２  接触領域
１０３  内側部分
１０４  外側部分
【図１】
2016517922.tif 000003
【図２】
2016517922.tif 000004
【図３】
2016517922.tif 000005
【図４】
2016517922.tif 000006
【図５】
2016517922.tif 000007
【図６】
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【図７】
2016517922.tif 000009
【図８】
2016517922.tif 000010
【図９】
2016517922.tif 000011
【図１０】
2016517922.tif 000012
【国際調査報告】
2016517922.tif 000013
2016517922.tif 000014