(57)【要約】本発明は、少なくとも１つの補償要素（１）を有するＳＣＲシステム（１１）に関し、ＳＣＲシステム（１１）は、還元剤（６）を供給及び導入する少なくとも１つの還元剤タンク（２）、フィルタ（３）、輸送装置（４）及び還元剤ライン（５）を備え、補償要素（１）は、それを介して還元剤（６）が流通する体積（７）を有し、補償要素（１）は、還元剤圧力（８）に応じて体積（７）を変化させるように適合する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元剤（６）を輸送及び導入する少なくとも１つの補償要素（１）を有するＳＣＲシステム（１１）であって、前記ＳＣＲシステム（１１）は、少なくとも１つの還元剤タンク（２）と、フィルタ（３）と、輸送装置（４）と、還元剤ライン（５）と、を有し、前記補償要素（１）は、それを介して前記還元剤（６）が流通する体積（７）を有し、前記補償要素（１）は、還元剤圧力（８）に応じて前記体積（７）を変化させるように適合し、前記補償要素（１）は、ワンピース、かつ金属で形成される、ＳＣＲシステム（１１）。
【請求項２】
前記補償要素（１）は、ベローズ（９）形状で設計される、請求項１に記載のＳＣＲシステム（１１）。
【請求項３】
前記補償要素（１）は、予荷重下での少なくとも１つの表面部（１０）を有し、前記表面部（１０）が特定の還元剤圧力（８）において前記予荷重に反して可動して、流路を流通する前記補償要素（１）の前記体積（７）が増加する、請求項１に記載のＳＣＲシステム（１１）。
【請求項４】
前記補償要素（１）は、少なくとも５バール、好ましくは少なくとも１０バールの還元剤圧力（８）に至るまで剛性を有して機能し、前記補償要素（１）の前記体積（７）は、さらに増加した圧力で非常に増加する、請求項１から３のいずれか一項に記載のＳＣＲシステム（１１）。
【請求項５】
前記補償要素（１）は、還元剤タンク（２）、フィルタ（３）、輸送装置（４）、還元剤ライン（５）及び測定ユニット（１６）の群からのＳＣＲシステム（１１）の少なくとも１つの構成要素にスクリュー連結部（１５）によって連結される、請求項１から４のいずれか一項に記載のＳＣＲシステム（１１）。
【請求項６】
少なくとも１つの前記補償要素（１）の体積（７）は、前記還元剤が凍結したときに、ＳＣＲシステム（１１）の還元剤の体積における全体の増加に適応しうるように構成される、請求項１から５のいずれか一項に記載のＳＣＲシステム（１１）。
【請求項７】
前記ＳＣＲシステム（１１）は、前記少なくとも１つの補償要素（１）により拡張体積（１９）まで増加されうるシステム体積（１８）を有し、前記拡張体積（１９）が前記システム体積（１８）の２％から１５％の間となる、請求項１から６のいずれか一項に記載のＳＣＲシステム（１１）。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか一項に記載のＳＣＲシステム（１１）を有する自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、補償要素を有するＳＣＲシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃エンジンの放出ガスに対して現在施行されている、及び近い将来より厳格になるであろう放出制限値に関しては、次第に、排気ガス汚染に対する実用車及び自動車でのＳＣＲシステムが使用されるようになってきている。ここで、様々な型の還元剤が用いられ、特に、通常、水溶液の形態で存在する還元剤前駆体（Ｄｅｎｏｘｉｕｍ，ＡｄＢｌｕｅ）の形態で用いられる。そのため、ＳＣＲ技術を用いるとき、低温環境、又は対流を通じた冷却効果の結果により還元剤の凍結が起こりうることは確実である。還元剤の相転移による体積の増加の結果、例えば、輸送装置、フィルタ、還元剤ライン及びバルブ等のＳＣＲシステムの構成要素は、損傷しうる。
【０００３】
ここで、凍結した還元剤又は還元剤前駆体の氷圧によって還元剤ラインの体積が増加するため、柔軟な還元剤ライン、又は体積補償要素を有する還元剤ラインが知られている。圧力アキュムレータは、例えば、特許文献１の装置にみられるように、流路を流れる体積を増加又は減少できる、例えば、バネ荷重によるダイヤフラムが知られている。しかしながら、ここで、乗用車又は実用車にＳＣＲシステムを用いるとき、このようなシステムは、調整せずに実質的に動作されなければならない長い動作期間が存在することを留意すべきである。このような背景に対して、特に、複数箇所の圧力アキュムレータは、製造費が高く、故障しやすく、維持費がかかることを留意する必要がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】欧州特許出願公開第０９５３７３９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、従来技術に関して明らかにされた課題を少なくとも部分的に解決するための本発明の目的は、特に、装着なしでのＳＣＲシステムのための補償要素を提供することであり、これにより、調整が可能となり、内燃エンジンのためのＳＣＲシステムにおける補償要素の機能が低下することなく長期間にわたって使用することができる。また、補償要素は、可能な限りいくつかの構成要素を有するべきであり、モジュール的に使用できるべきであり、製造コストを安くするべきである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記目的は、請求項１の特徴によるＳＣＲシステムによって達成される。従属請求項は、本発明のさらに有益な実施形態を特定する。なお、従属請求項における特徴は、所望の技術的に有意義な手法で互いに組み合わせられてもよく、本発明の他の実施形態を規定してもよいことを留意すべきである。また、特許請求の範囲で特定された特徴は、明細書において、より明確に示され、かつ説明され、本発明のさらに好ましい実施形態が示される。
【０００７】
本件では、前記目的は、還元剤を輸送及び導入するＳＣＲシステムにより達成され、ＳＣＲシステムは、少なくとも１つの還元剤タンク、フィルタ、輸送装置及び還元剤ラインを有する。ここで、ＳＣＲシステムは、還元剤が流通する体積を有する少なくとも１つの補償要素を有し、補償要素は、還元剤圧力に応じて体積を変化させるように適合し、補償要素は、ワンピース、かつ金属で形成される。
【０００８】
ここで、ワンピース補償要素は、特に、ＳＣＲシステムに集積できる単一の構成要素である。本明細書での「ワンピース」とは、補償要素が互いに密着して（ドイツ語のｓｔｏｆｆｓｃｈｌｕｓｓｉｇ）結合された複数の個別のパーツで構成されうること、又は特に、単一のパーツから製造されうることをいう。よって、「ワンピース」とは、互いに相対的に動作可能であり、不確実（ドイツ語のｋｒａｆｔｓｃｈｌｕｓｓｉｇ）にのみ、又は確実にロックした（ドイツ語のｆｏｒｍｓｃｈｌｕｓｓｉｇ）形態のみで互いに結合された複数の個別のパーツを構成するアセンブリをいうものではない。金属及び合金、特に、アルミニウム及びアルミニウム合金は、補償要素の材料として好ましい。
【０００９】
補償要素は、特に、例えば、タンク、フィルタ、輸送装置、還元剤ライン及び／又は測定ユニット等のようなＳＣＲシステムの他の構成要素に固定して結合される、又は集積される。ここで、本発明中の補償要素に配されていない、他の（特にシール）要素を含むことが適切な場合に、提供された構成要素と結合させることが好ましい。
【００１０】
補償要素は、特に凍結又は他の相転移の結果としての還元剤の体積の変化に適応することが特に好ましく、ＳＣＲシステムの他の構成要素への損傷を防ぐことができる程度に、補償要素自体で、又は他の補償要素と相互作用して、全体又は少なくとも部分的に、還元剤の体積の変化に適応する。
【００１１】
本発明の改良において、ベローズの形態で設計される補償要素が提案される。ここで、補償要素は、折れ曲がった結果として補償要素の体積が変化する間に実質的に一定なままである、例えば、円形、楕円形、四角形又は多角形断面を有してもよい。ここで、ベローズの実施形態は、折られた箇所が、補償要素を通る還元剤の流れ方向に並んで配置されて、補償要素が伸び、それにより補償要素の体積が増加することが好ましい。
【００１２】
他の実施形態において、予荷重下での少なくとも１つの表面部を有する補償要素が提供され、表面部が特定の還元剤圧力において予荷重に反して可動して、流路を流通する補償要素の体積が増加する。ここで、特に、予荷重がかかる補償要素の一部の表面部だけでなく、予荷重がかかる補償要素の全周表面は、特定の内部圧力以上で、その周面が、いわゆるクリッカーと同様の予荷重で反転することができ、特に特定の圧力点で急激にサイズを増加させることができる。これは、特に、上述したベローズのような補償要素と対照的に、特定の圧力点で体積が急激に変化する補償要素が、特定の還元剤圧力以上で特にその体積を連続して増加又は減少させる。ここで、内部圧力点は、好ましくはＳＣＲシステムの作動圧力以上の状態である。
【００１３】
また、補償要素が、少なくとも５バール（ｂａｒ）、好ましくは少なくとも１０バール（ｂａｒ）の還元剤圧力に至るまで剛性を有して（ｒｉｇｉｄｌｙ）機能することが有益であり、補償要素の体積が、さらに増加する圧力で大幅に増加することが有益である。ここで、剛性（ｒｉｇｉｄ）とは、補償要素の体積が、定められた還元剤圧力まで約１％のみ変化することをいう。補償要素は、体積の少なくとも５％、好ましくは少なくとも１０％、特に好ましくは少なくとも２０％増加することが適切である。これは、また、実質的に設計に依存する。ベローズの形態の補償要素は、体積が少なくとも５０％、特に少なくとも７０％増加する性能を有しているが、可動表面部を有する補償要素は、表面部の大きさに依存するため、少なくとも５％、特に少なくとも１０％のみ増加しうる。ここで、補償要素が金属の場合の実施形態は、特に有益であり、これは、補償要素の剛性を十分に確保して、補償要素の体積の増加が、還元剤の動作圧力により生じうることにより、ＳＣＲシステムの体積を実質的に変化させない。ＳＣＲシステムにおいて、動作圧力は、通常、約８バール（ｂａｒ）で生じる。ＳＣＲシステムの体積の変化は、ほとんどなく、上記で特定された最大作動圧力まで行われるべきである。これは、測定ユニット及びバルブを介して、還元剤ラインの体積及び輸送ユニットへ流入する還元剤の正確な調整を可能にする。したがって、提案された型の補償要素により、ＳＣＲシステムにおける還元剤圧力に関するＳＣＲシステムの精度、及び排気ガス流への還元剤の注入は、大幅に増加される。補償要素は、フィルタ及び測定ユニットの間に配置されることが特に好ましい。
【００１４】
本発明の他の改良において、補償要素は、還元剤タンク、フィルタ、輸送装置、還元剤ライン及び測定ユニットの群からのＳＣＲシステムの少なくとも１つの構成要素にスクリュー連結部によって連結される。測定ユニットは、特に排気ラインへ輸送される還元剤によるＳＣＲシステムの構成要素を示す。ここで、補償要素は、また、特に、要求されうる場合の追加のシール測定が不要となるように、個々の構成要素と密着して（ドイツ語のｓｔｏｆｆｓｃｈｌｕｓｓｉｇ）結合されてもよい。これは、特に、補償要素がＳＣＲシステムの構成要素（輸送装置又はフィルタのような）に集積される場合に有利となる。ここで、この補償要素が実質的にメンテナンスフリーであるということにより、それぞれの構成要素の交換は、故障による補償要素の交換よりも、より要求されやすいことを特に留意すべきである。
【００１５】
したがって、ＳＣＲシステムの構成要素において、少なくとも１つの補償要素が提供されることが特に有益であり、可能性のある構成要素は、特に、還元剤タンク、フィルタ、輸送装置、還元剤ライン又は測定ユニットである。
【００１６】
本発明に係るＳＣＲシステムは、また、還元剤が凍結したときに、ＳＣＲシステムの還元剤の体積の全体の増加に適応しうるように補償要素の体積が寸法決めされる場合、特に有利である。このように補償要素の体積が寸法決めされると、ＳＣＲシステムにおける還元剤が凍結したときに、体積変化を補償するための能力を実質的に有していない、ＳＣＲシステムの他の還元剤で充填された構成要素、例えば、輸送装置、フィルタ、還元剤ライン又はバルブであっても、ＳＣＲシステムへの損傷が起こらない。
【００１７】
このように寸法決めされた補償要素は、ＳＣＲシステムにおいて、好ましくは輸送装置と測定ユニットとの間の高圧領域に配置されるべきである。還元剤は、動作中、その高圧領域下において、圧力を加えており、体積の増加の補償が、ここで最も重要となる。さらに、輸送装置は、輸送装置と測定ユニットとの間に、凍結中に拡張が行われる閉じた一部のセクションが存在するように、多くの場合、バルブを有する。特に、補償要素は、輸送装置に近接して配置されるべきあり、これは、凍結が、ポンプへ向かい、かつＳＣＲシステム内に入るラインを介して、測定ユニットから発生して、還元剤が完全に凍結するまでさらに補償要素が拡張する。
【００１８】
本発明に係るＳＣＲシステムにおいて、拡張不可能な（剛性があり、実質的に圧縮不可能な）構成要素の使用は、動作中に拡張不可能な構成要素が本発明に係るＳＣＲシステムの体積の増加を防ぐため、とりわけ有利である。このように、動作中に還元剤で充填される必要があるさらなる体積がないため、動作圧力を発生させるために要求されるエネルギー消費量は、低減される。さらに、本発明に係るＳＣＲシステムの制御性が向上し、前記型の拡張不可能な構成要素は、多くの場合、より安価になる。拡張不可能な構成要素は、また、一部で還元剤に対して、より抵抗性がある。
【００１９】
本発明に係るＳＣＲシステムは、また、ＳＣＲシステムが、補償要素により拡張体積まで増加されうるシステム体積を有する場合に特に有利であり、拡張体積が、システム体積の２％から１５％の間、特に３％から１０％の間となる。ここで、システム体積とは、動作時（通常状態下、特に室温下）に還元剤で充填されるＳＣＲシステムの全体の体積をいう。これは、また、存在する必要があり、設計上の理由のために存在している、拡張不可能な補償要素の体積を含む。例えば、ベローズとして設計された補償要素は、拡張不可能な状態であっても、システム体積の一部として見なすべきであり、かつ流体で充填された体積を有する。拡張体積とは、拡張時に補償要素が増加することによる体積をいう。拡張体積は、システム体積の２％から１５％の間であり、特に３％から１０％の間であり、特に還元剤が凍結したときにＳＣＲシステムにおける還元剤の体積拡張に適応することが好ましい。
【００２０】
本発明に係るＳＣＲシステムのラインの全長に応じて、拡張体積は、２ｍｌから５ｍｌの間であることが特に有利である。
【００２１】
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。なお、図面は、本発明の特に好ましい変形例を示すが、本発明はこれに制限されない。図面はいずれも概念図である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、ＳＣＲシステムを有する自動車を示す図である。
【図２】図２は、ベローズ形状での補償要素を示す図である。
【図３】図３は、図２に係る増加した体積を有する補償要素を示す図である。
【図４】図４は、可動表面部を有するさらなる補償要素を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、排気ライン１３と、ＳＣＲシステム１１とを有する自動車１２を示す概念図であり、可能であるが唯一ではないＳＣＲシステム１１における補償要素１の実装位置が示される。ＳＣＲシステム１１は、少なくとも１つの還元剤タンク２と、還元剤ライン５と、フィルタ３と、還元剤輸送装置４と、を有し、還元剤６は、測定ユニット１６へ供給され、還元剤６は、測定ユニット１６を介して排気ガスライン１３中の排気ガス流１４へ供給される。図示された、フィルタ３内、又は輸送装置４内の補償要素１は、補償要素１が、フィルタ３及び輸送装置４の構造ユニットに組み込まれうることを示すことを意図している。ここで、補償要素１は、ハウジングの外部のフィルタ３、又はハウジングの外部の輸送装置４の結合部、或いは他の付加的な個別の構成要素のハウジング内において、直接的に設けられてもよい。ＳＣＲシステム１１全体は、動作中に還元剤で充填されるシステム体積１８を有する。
【００２４】
図２は、ベローズ９としての補償要素１のデザインを概念的に示す図であり、ベローズ９が補償要素１の長手方向に延びており、かつベローズ９が補償要素１を介して還元剤６の通過流方向１７に平行である。また、スクリュー連結部１５は、補償要素１の端部にそれぞれ設けられており、補償要素１は、スクリュー連結部１５により特に還元剤ライン５に連結される。
【００２５】
図３は、ベローズ９を有する図２による補償要素１を概念的に示す図であり、ここで、ベローズ９の体積７は、増加した還元剤圧力８の結果として拡張体積１９まで増加する。ここで、補償要素１は、還元剤圧力８の結果として還元剤６の通過流方向１７の方向に伸長される。
【００２６】
図４は、補償要素１を概念的に示す図であり、ここで、補償要素１の側壁は、増加した還元剤圧力８の結果として補償要素１の半径方向に膨張しうる表面部１０に設けられており、還元剤６は、拡張体積１９に（のみ）膨張しうる。補償要素１内の還元剤圧力８が再度低下すると、体積７の増加は、逆転して、表面部１０の復帰動作が再度行われると、補償要素１の体積が減少する。ここで、また、スクリュー連結部１５は、補償要素１の端部にそれぞれ設けられており、補償要素１は、スクリュー連結部１５により特に還元剤ライン５に連結される。
【００２７】
ここで、表面部１０は、所望の構成で補償要素１に沿って延びてもよい。特に、補償要素１全体は、体積内での最大増加が達成されるように、表面部１０の形態で設計される。
【００２８】
補償要素１の個々の実施形態は、特に、それらの拡張方向及び型に関しては選択されてもよい。ここで、可動表面１０を有する補償要素１は、特に、他の構成要素２，３，４，５，１６及び自動車１２の要素が、補償要素１の体積７内での目的とされた増加を妨げるために実装空間が制限されるときに有益である。
【符号の説明】
【００２９】
１  補償要素
２  還元剤タンク
３  フィルタ
４  輸送装置
５  還元剤ライン
６  還元剤
７  体積
８  還元剤圧力
９  ベローズ
１０  表面部
１１  ＳＣＲシステム
１２  自動車
１３  排気ライン
１４  排気ガス流
１５  スクリュー連結部
１６  測定ユニット
１７  通過流方向
１８  システム体積
１９  拡張体積
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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