特許 6031123 排気ガスシステムを備えるエンジンブロック構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6031123

(24)【登録日】2016年10月28日

(45)【発行日】2016年11月24日

(54)【発明の名称】排気ガスシステムを備えるエンジンブロック構造

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/28 20060101AFI20161114BHJP

   F02B 67/00 20060101ALI20161114BHJP

   F01N 3/08 20060101ALI20161114BHJP

   F01N 3/24 20060101ALI20161114BHJP

   F02F 7/00 20060101ALI20161114BHJP

   B60K 13/04 20060101ALI20161114BHJP

【ＦＩ】

   F01N3/28 301V

   F02B67/00 K

   F01N3/08 B

   F01N3/24 E

   F01N3/28 301E

   F01N3/28 M

   F02B67/00 F

   F02F7/00 N

   B60K13/04 A

【請求項の数】14

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2014-551571(P2014-551571)

(86)(22)【出願日】2013年1月11日

(65)【公表番号】特表2015-509160(P2015-509160A)

(43)【公表日】2015年3月26日

(86)【国際出願番号】EP2013000066

(87)【国際公開番号】WO2013104543

(87)【国際公開日】20130718

【審査請求日】2014年9月10日

(31)【優先権主張番号】102012000591.1

(32)【優先日】2012年1月14日

(33)【優先権主張国】DE

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】598051819

【氏名又は名称】ダイムラー・アクチェンゲゼルシャフト

【氏名又は名称原語表記】Ｄａｉｍｌｅｒ ＡＧ

(74)【代理人】

【識別番号】100090583

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 清

(74)【代理人】

【識別番号】100098110

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 みどり

(72)【発明者】

【氏名】クリストフ・ショペンゲル

(72)【発明者】

【氏名】アントニオ・ペペ

(72)【発明者】

【氏名】ペーター・ライトシェーフ

(72)【発明者】

【氏名】ユッタ エリーザベット・ミュラー

(72)【発明者】

【氏名】クレメンス・シューバート

【審査官】 石川 貴志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−０１２５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／１１１２５４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１０−０８３３３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１３３２２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０４５８４７（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０１Ｎ ３／００−３／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

エンジンブロック（２）及び排気ガスシステム（３）を備えるエンジンブロック構造（１）であり、前記排気ガスシステム（３）が、排気ガス流の流れる方向に見て、排気ガスターボチャージャ（５）、酸化触媒コンバータ（７）、尿素水溶液添加装置（９）、微粒子フィルタ（４３）及びＳＣＲ触媒コンバータ（４５）を連続して配置する形で具備しているエンジンブロック構造であって、
前記排気ガスターボチャージャ（５）、前記酸化触媒コンバータ（７）、前記尿素水溶液添加装置（９）、前記微粒子フィルタ（４３）及び前記ＳＣＲ触媒コンバータ（４５）が一緒に、前記エンジンブロック（２）の面に沿って、前記エンジンブロックに配置されており、前記面は、前記エンジンブロック（２）のアウトプット側（１５）に対して垂直に向けられており、前記排気ガスターボチャージャ（５）が、少なくとも実質的に排気マニホールド（２５）の上方に配置されており、
前記排気ガスターボチャージャ（５）、前記酸化触媒コンバータ（７）、前記尿素水溶液添加装置（９）、前記微粒子フィルタ（４３）及び前記ＳＣＲ触媒コンバータ（４５）は、前記排気ガス流が前記排気ガスターボチャージャ（５）の出口から前記ＳＣＲ触媒コンバータ（４５）の出口までに、約１８０°の方向転換を少なくとも１回行うように互いに配置されており、
前記微粒子フィルタ（４３）と前記ＳＣＲ触媒コンバータ（４５）とが実質的に前記エンジンブロック（２）の長手方向に前後に並んで配置されていること、および
前記微粒子フィルタ（４３）と前記ＳＣＲ触媒コンバータ（４５）とが一緒に前記酸化触媒コンバータ（７）のものとは別の１つの容器（１１）内に配置されていることを特徴とする、エンジンブロック構造（１）。

【請求項2】

前記微粒子フィルタ（４３）が、インレットダクト及びアウトレットダクトを有し、少なくとも前記インレットダクトの壁はＳＣＲ触媒層を有していることを特徴とする、請求項１に記載のエンジンブロック構造（１）。

【請求項3】

前記排気ガスターボチャージャ（５）と前記酸化触媒コンバータ（７）とがパイプライン（２９）によって互いに接続されており、前記パイプラインが、実質的に前記エンジンブロック（２）の長手方向に通っており、排気ガスターボチャージャ出口から酸化触媒コンバータ入口までの前記排気ガスの流動長さが３００ｍｍよりも短いことを特徴とする、請求項１又は２に記載のエンジンブロック構造（１）。

【請求項4】

前記酸化触媒コンバータ（７）と前記微粒子フィルタ（４３）とがパイプライン（３１）によって互いに接続されており、前記排気ガス流が、酸化触媒コンバータ出口から微粒子フィルタ入口までに、実質的に９０°の方向転換を１回行うか、又は実質的に１８０°の方向転換を２回行うように互いに配置されていることを特徴とする、請求項１〜３のうちいずれか一項に記載のエンジンブロック構造（１）。

【請求項5】

前記酸化触媒コンバータ（７）と前記微粒子フィルタ（４３）との間のパイプライン（３１）が混合区間（３３）を具備し、前記混合区間に沿って、前記尿素水溶液添加装置（９）が配置されていることを特徴とする、請求項１〜４のうちいずれか一項に記載のエンジンブロック構造（１）。

【請求項6】

前記混合区間（３３）が、混合装置（３５）を有していることを特徴とする、請求項５に記載のエンジンブロック構造（１）。

【請求項7】

前記酸化触媒コンバータ（７）が、実質的に前記排気マニホールド（２５）の上方に配置されていることを特徴とする、請求項１〜６のうちいずれか一項に記載のエンジンブロック構造（１）。

【請求項8】

前記微粒子フィルタ（４３）と前記ＳＣＲ触媒コンバータ（４５）とが、実質的に前記排気マニホールド（２５）の下方に、及び少なくとも実質的にエンジンキャリア（２７）の上方に配置されていることを特徴とする、請求項１〜７のうちいずれか一項に記載のエンジンブロック構造（１）。

【請求項9】

前記微粒子フィルタ（４３）と前記ＳＣＲ触媒コンバータ（４５）とが、前記排気ガスターボチャージャ（５）に対してほぼ中心に配置されていることを特徴とする、請求項８に記載のエンジンブロック構造（１）。

【請求項10】

前記排気ガスターボチャージャ（５）が、前記エンジンブロック（２）の前記アウトプット側（１５）の反対側よりも、前記エンジンブロック（２）の前記アウトプット側（１５）により近く配置されており、前記酸化触媒コンバータ（７）は、前記アウトプット側（１５）よりも前記アウトプット側（１５）の反対側により近く配置されていることを特徴とする、請求項１〜９のうちいずれか一項に記載のエンジンブロック構造（１）。

【請求項11】

前記排気ガスターボチャージャ（５）と前記酸化触媒コンバータ（７）とは、前記排気ガス流が排気ガスターボチャージャ出口から酸化触媒コンバータ入口までに、実質的に９０°の方向転換を１回行うように互いに配置されており、前記酸化触媒コンバータ（７）を通る前記排気ガスは、前記エンジンブロック（２）の長手方向に対して実質的に垂直に向いている方向に流れることを特徴とする、請求項１〜１０のうちいずれか一項に記載のエンジンブロック構造（１）。

【請求項12】

前記排気ガスターボチャージャ（５）が、前記エンジンブロック（２）の前記アウトプット側（１５）よりも、前記アウトプット側（１５）の反対側により近く配置されており、前記酸化触媒コンバータ（７）は、前記エンジンブロック（２）の前記アウトプット側（１５）の反対側よりも前記アウトプット側（１５）により近く配置されていることを特徴とする、請求項１〜７のうちいずれか一項に記載のエンジンブロック構造（１）。

【請求項13】

前記酸化触媒コンバータ（７）は前記混合区間（３３）に対して、及び前記混合区間（３３）は前記微粒子フィルタ（４３）に対して、前記排気ガス流が酸化触媒コンバータ出口から前記混合区間（３３）への入口までに、実質的に１８０°の方向転換を１回行い、前記排気ガス流は、前記混合区間（３３）の出口から前記微粒子フィルタ（４３）の入口までに、実質的に１８０°の方向転換を１回行うように配置されていることを特徴とする、請求項５又は６に記載のエンジンブロック構造（１）。

【請求項14】

前記微粒子フィルタ（４３）と前記ＳＣＲ触媒コンバータ（４５）とが、実質的に前記排気ガスターボチャージャ（５）の下方に、また実質的に前記酸化触媒コンバータ（７）の下方に配置されていることを特徴とする、請求項１〜１３のうちいずれか一項に記載のエンジンブロック構造（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１の前提部分に基づく排気ガスシステムを備えるエンジンブロック構造に関する。

【背景技術】

【0002】

排気ガスシステムのコンポーネントがエンジンブロックの近くに配置されているエンジンブロック構造がすでに知られている。非特許文献１から、排気ガスシステムを備えるエンジンブロック構造が知られており、ここでは内燃機関がディーゼルエンジンである排気ガスシステムは、酸化触媒コンバータ及び微粒子フィルタを具備している。両方のエレメントは、エンジンブロック側のハウジング内に一緒に配置されている。このことは、これらのエレメントが非常に急速に作動温度に到達する、及びエンジンからコンポーネントまでの区間がより長いことによって生じる排気ガスの温度損失を小さく維持できる、という利点を有している。この周知の排気ガスシステムには、エンジン付近に配置されている排気ガス浄化コンポーネントが２つしかない。複雑な排気ガスシステムの場合、詳細には選択的触媒反応のためのそのような補助的触媒コンバータ（ＳＣＲ触媒コンバータ）を備える排気ガスシステムの場合、取付けスペースの理由から、通常、エンジン付近に配置することは不可能である。ＳＣＲ触媒コンバータは、とくにディーゼル型内燃機関の排気ガス中に含まれる窒素酸化物（ＮＯｘ）を軽減するために使用される。このために、混合区間の範囲において、尿素水溶液が排気ガス流の中に送り込まれ、このとき、混合区間は、尿素水溶液と排気ガスとを完全に混合するために用いられるが、他方では反応区間としても用いられ、この区間に沿って尿素と水が反応し、アンモニアと二酸化炭素が発生する。このアンモニアは、次にＳＣＲ触媒コンバータ内で排気ガス流の窒素酸化物と反応するため、その濃度は低下する。混合区間の機能を保証するため、この区間はある程度の長さを有していなければならない。従って、ＳＣＲ触媒コンバータは、通常、車両のアンダフロア部分に配置され、これによって、エンジンブロックからＳＣＲ触媒コンバータまで、十分な長さの距離を排気ガス流のために提供している。このことは、排気ガス流内で温度損失及び圧力損失が生じるという欠点を有している。さらに、尿素水溶液を添加するためのセンサならびにＳＣＲ触媒コンバータを複雑に配置し、車両エレクトロニクスに接続しなければならない。また、車両アンダフロア部分のコンポーネントの配置は車両モデルによって異なっているため、排気ガスシステムの多数のバリエーションが必要であり、このことが物流管理の問題及び高コストの原因となっている。

【0003】

特許文献１から、微粒子フィルタ及びＳＣＲ触媒コンバータのコンパクトな配置が知られており、ここでは、微粒子フィルタとＳＣＲ触媒コンバータとが、実質的にＳ字形に通るパイプによって接続されている。このことにより、コンポーネントを隣り合って並べるコンパクトな配置と同時に、コンポーネント間の混合区間を十分に長くすることが可能となる。それにもかかわらず、このコンパクトな配置も車両のアンダフロア部分に設けられているために、相応の欠点が生じる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】ＥＰ ２ １２３ ８７８ Ａ１

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】ＭＴＺ １０、２０１１年、７６３〜７６８頁

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従って、本発明の課題は上述の欠点をもたない、排気ガスシステムを備えるエンジンブロック構造を提供することである。とくに、排気ガス流内の温度損失及び圧力損失ができるかぎり回避され、センサの接続及び配置が、とりわけＳＣＲ触媒コンバータの部分で単純化され、また車両モデルとは無関係に配置が実現されることになるため、確保しなければならないバリエーションの数が大いに軽減される課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この課題は、請求項１に基づく、エンジンブロック及び排気ガスシステムを備えるエンジンブロック構造を作ることによって解決される。この場合、排気ガスシステムは、排気ガス流の流れる方向に見て、連続して配置された以下のコンポーネントを具備している。すなわち、排気ガスターボチャージャ、尿素水溶液添加装置、微粒子フィルタ及びＳＣＲ触媒コンバータである。エンジンは内燃機関として形成されており、好ましくはディーゼルエンジンである。このエンジンブロック構造は、排気ガスターボチャージャ、酸化触媒コンバータ、尿素水溶液点火装置、微粒子フィルタ及びＳＣＲ触媒コンバータが一緒に、エンジンブロックの面に沿って、同エンジンブロックに取り付けられていることを特徴とする。この場合、排気ガスシステムのコンポーネントが取り付けられている面は、エンジンブロックのアウトプット側に対して垂直に向けられている。アウトプット側という用語は、トランスミションが配置されるエンジンブロックの側に該当する。内燃機関がディーゼルエンジンとして形成されている場合、酸化触媒コンバータは、有利には、ディーゼル酸化触媒コンバータとして形成されている。これと同様に、微粒子フィルタも、有利には、ディーゼル微粒子フィルタとして形成されている。排気ガスシステムのコンポーネントをエンジンブロックの１つの同じ面に一緒に配置することにより、これらのコンポーネントは互いにかなり接近して、かつエンジン付近に配置されているため、これらはエンジンの排熱によって加熱される、つまり、急速にそれらの作動温度に達し、その温度が維持される。さらに、結果的に、とくに配管の長さが少なくなることから、排気ガス流内での温度損失及び圧力損失が大幅に回避される。この配置は、排気ガスシステムがエンジンブロックと、いわば一体となって、アッセンブリとして形成されているため、実際の車両モデルに左右されない。すなわち、排気ガスシステムをこのエンジンブロックと完全に一体にして、車両のエンジンルーム内に収納することができる。排気ガスシステムの上述のコンポーネントのいずれも、車両のアンダフロア部分には収納されない。すべてのコンポーネントをエンジンブロックの１つの面に一緒に配置することにより、排気ガスシステム用のセンサの配置と接続も大幅に単純化される。

【0008】

微粒子フィルタとＳＣＲ触媒コンバータとが１つの容器内に一緒に配置されていることを特徴とするエンジンブロック構造も有利である。この容器はコンビボックスとも呼ばれ、通常は、ハウジング内への排気ガスの供給を行うインテークファネルと、浄化された排気ガスをハウジングから排気するためのエグゾーストファネルとを備えるスチール製ハウジングとして形成されている。共通のハウジング内に密接に隣り合う配置により、とくに、微粒子フィルタとＳＣＲ触媒コンバータとの間の温度損失及び圧力損失が大幅に回避される。

【0009】

さらに、微粒子フィルタがインレットダクト及びアウトレットダクトを有し、インレットダクトの壁が選択的触媒反応層、すなわちＳＣＲ触媒層を有することを特徴とするエンジンブロック構造も有利である。有利には、アウトレットダクトの壁もＳＣＲ触媒層を有している。これにより、すでに微粒子フィルタでも、とくに窒素酸化物還元に関して、選択的触媒作用を発揮することができる。下流に接続されているＳＣＲ触媒コンバータのＮＯｘ低減に追加して行われるこのＮＯｘ低減により、ＮＯｘ排出値をとくに低くすることができる。

【0010】

請求項１に記載の排気ガスシステムのコンポーネントは、排気ガス流が排気ガスターボチャージャの出口からＳＣＲ触媒コンバータの出口までに、約１８０°のメイン排気ガス流動方向の方向転換を少なくとも１回行うように互いに配置されていることを特徴とするエンジンブロック構造が有利である。約１８０°の方向転換が１回設けられている場合、好ましくは、エンジンブロックの長さを２回利用して、排気ガスシステムのコンポーネントが同エンジンブロックに配置される。約１８０°の方向転換が２回設けられている場合、エンジンブロックの長さは、それに対応して３回利用される。同様に、１８０°の方向転換を３回以上設けることも可能である。方向転換の数により、とくに、排気ガスシステムのコンポーネント、すなわち排気ガスターボチャージャ、酸化触媒コンバータ、尿素水溶液添加装置、微粒子フィルタ及びＳＣＲ触媒コンバータの配置を、実際のエンジンブロックに合わせて、とりわけその長さに合わせて調整することが可能となる。従って、より大きな取付け長さを備えるエンジンブロックの場合は、１８０°の方向転換を１回だけ設ければ十分である。僅かな取付け長さしか使用できない場合は、例えば、１８０°の方向転換を２回以上設けることもできる。

【0011】

排気ガスターボチャージャと酸化触媒コンバータとがパイプラインによって互いに接続されており、このパイプラインが、実質的にエンジンブロックの長手方向に通っていることを特徴とするエンジンブロック構造も有利である。この場合、長手方向は、エンジンブロックのアウトプット側からその反対側へ通るエンジンブロックの方向に該当する。エンジンブロックのアウトプット側の反対側は、好ましくはここにバイブレーションダンパが設けられていることから、バイブレーションダンパ側とも呼ばれる。以下の説明でバイブレーションダンパ側という用語が使用されていても、このことを、バイブレーションダンパがこの側に必ず取り付けられているというように、限定的な意味に理解してはならない。そうではなく、この用語は、単にエンジンブロックのアウトプット側の反対側に対して使用される。このエンジンブロック構造では、排気ガスターボチャージャ出口から酸化触媒コンバータ入口までの排気ガスの流動長さが３００ｍｍよりも短い。有利には、この長さは２００ｍｍである。

【0012】

酸化触媒コンバータと微粒子フィルタとがパイプラインによって互いに接続されており、排気ガス流が酸化触媒コンバータ出口から微粒子フィルタ入口までに、実質的に９０°の方向転換を１回行うように互いに配置されていることを特徴とするエンジンブロック構造が有利である。このことは、とくに、比較的大きな取付け長さが排気ガスシステムのコンポーネントのために使用できる場合に設けられている。とりわけ、このことは、エンジンブロックが車両内で長手方向に取り付けられる場合に当てはまる。使用できる取付け長さがこれより小さい場合、このことは、とくにエンジンブロックが横向きに取り付けられているケースであり得るが、好ましくは、排気ガスが酸化触媒コンバータ出口から微粒子フィルタ入口までに、実質的に１８０°の方向転換を２回行うようになっている。すなわち、排気ガス流は、酸化触媒コンバータから出た後で１８０°向きを変え、好ましくはある程度の区間を戻って、最後に２度目の１８０°の方向転換をすることから、排気ガス流は、酸化触媒コンバータの中に流入した方向と実質的に同じ方向で微粒子フィルタの中に流入する。

【0013】

酸化触媒コンバータと微粒子フィルタとの間のパイプラインが混合区間を具備し、この混合区間に沿って、尿素水溶液添加装置及び好ましくはとくに静的な混合装置が配置されていることを特徴とするエンジンブロック構造も有利である。この混合装置は、尿素水溶液と排気ガス流との完全な混合に用いられる。酸化触媒コンバータと微粒子フィルタとの間のパイプラインは、有利には、排気ガス中に送り込まれる尿素の少なくともほぼ完全な熱分解及び／又は加水分解を可能にするのに十分な長さによって形成されている。

【0014】

排気ガスターボチャージャが、実質的に、好ましくは完全に排気マニホールドの上方に配置されていることを特徴とするエンジンブロック構造が有利である。これにより、エンジンブロックに排気ガスシステムを配置するための追加の取付けスペースが得られる。

【0015】

酸化触媒コンバータが、実質的に排気マニホールドの上方に配置されていることを特徴とするエンジンブロック構造も有利である。とくに、この酸化触媒コンバータが、ほぼ排気ガスターボチャージャの高さに配置されている場合、これらのエレメント間の接続を最大限短く保つことができる。

【0016】

微粒子フィルタ及びＳＣＲ触媒コンバータは、実質的に排気マニホールドの下方に、及び実質的に、好ましくは完全にエンジンキャリアの上方に、ならびに好ましくは排気ガスターボチャージャに対してほぼ中心に配置されていることを特徴とするエンジンブロック構造も有利である。従って、有利な実施形態においては、上から見てみると、共通のハウジング内で好ましくは密接に隣り合って配置されている微粒子フィルタ及びＳＣＲ触媒コンバータのコンポーネントに関して、排気ガスターボチャージャがほぼ中央に配置されている。これにより、エンジンブロック面の取付けスペースが最適に利用され、しかもコンポーネントがエンジンキャリアと衝突することはない。

【0017】

排気ガスターボチャージャが、エンジンブロックのバイブレーションダンパ側よりも、エンジンブロックのアウトプット側により近く配置されており、酸化触媒コンバータは、アウトプット側よりもバイブレーションダンパ側により近く配置されていることを特徴とするエンジンブロック構造も有利である。とくに、排気ガス流が１８０°の方向転換を１回だけ行うようになっている場合、このことは、とくにスペースを節約する、適切な排気ガス流のガイドを保証し、それによって適切な排気ガスシステムのコンポーネントの配置を保証している。とりわけ、エンジンブロックが、車両方向に見て、縦向きに取り付けられている場合、ＳＣＲ触媒コンバータの出口が、このケースでは車両後部に向けられている。従って、ＳＣＲ触媒コンバータの下流で、排気ガス流の追加の方向転換を設ける必要はない。

【0018】

排気ガスターボチャージャと酸化触媒コンバータとは、排気ガス流が排気ガスターボチャージャ出口から酸化触媒コンバータ入口までに実質的に９０°の方向転換を１回行うように、互いに配置されていることを特徴とするエンジンブロック構造も有利である。この場合、排気ガスターボチャージャは、好ましくは、エンジンブロックの長手方向に向けられている、すなわち実質的に水平に配置されている。従って、酸化触媒コンバータを通る排気ガスは、好ましくは、エンジンブロックの長手方向に対して実質的に垂直に、好ましくは同エンジンブロックの下面を向いている方向に流れる。酸化触媒コンバータを通る排気ガス流は、有利には、エンジンブロックが取り付けられている車両に関して見た場合にも、上から下へと流れる。

【0019】

排気ガスターボチャージャが、エンジンブロックのアウトプット側よりも、エンジンブロックのバイブレーションダンパ側により近く配置されていることを特徴とするエンジンブロック構造も有利である。従って、酸化触媒コンバータは、バイブレーションダンパ側によりもアウトプット側により近く配置されている。この配置は、とくに、使用できる取付け長さがより少ないため、排気ガス流の１８０°の方向転換が２回必要となり得る場合に有利である。このことは、とくに、エンジンブロックが、車両方向に見て、横向きに取り付けられる場合に考えられる。しかし、とくに使用可能な取付けスペースが少ない場合にも、縦向きの取付けで説明した配置を実施することも可能である。このケースでは、この配置の場合にも排気ガス流が１８０°の方向転換を２回行うことにより、排気ガス流はＳＣＲ触媒コンバータを車両後部に向かって離れるため、それ以上の方向転換は必要ない。

【0020】

酸化触媒コンバータは混合区間に対して、及び混合区間は微粒子フィルタに対して、排気ガス流が酸化触媒コンバータ出口から混合区間への入口までに実質的に１８０°の方向転換を１回行うように配置されていることを特徴とするエンジンブロック構造が有利であり、このとき、排気ガス流は、混合区間の出口から微粒子フィルタへの入口までに実質的に１８０°の方向転換を１回行う。従って、排気ガス流の１８０°の方向転換は２回行われるようになっており、酸化触媒コンバータから微粒子フィルタまでの、混合区間を含む接続が、いわばＳ字形になるように設けられている。従って、この混合区間は、酸化触媒コンバータと微粒子フィルタとの間に、排気ガスがこれらを通り、長手方向に見て、いわば引き返すように配置されており、このとき、酸化触媒コンバータを通る排気ガスも、微粒子フィルタを通る排気ガスも同じ方向に流れ、一方、混合区間では反対方向に流れる。すでに説明したように、排気ガスシステムのコンポーネントのそのような配置は、とくに取付けスペース又は取付け長さが限定されている取付け状況に適している。このことは、通常、エンジンブロックが、車両方向に見て、横向きに取り付けられている場合に考えられる。

【0021】

最後に、微粒子フィルタとＳＣＲ触媒コンバータとが、実質的に排気ガスターボチャージャの下方に、また実質的に酸化触媒コンバータの下方に配置されていることを特徴とするエンジンブロック構造が有利である。このことは、とくに、コンポーネントのコンパクトな配置を意味し、これらのコンポーネントは、有利には、温度損失及び圧力損失を最小化するために互いに近くに配置されている。有利には、これらのコンポーネントがペアになって、すなわち、１つは排気ガスターボチャージャと酸化触媒コンバータが隣り合って、もう１つは微粒子フィルタとＳＣＲ触媒コンバータが隣り合って配置されている。

【0022】

以下に、本発明を図に基づいて詳しく説明する。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】より大きな取付け長さにおける、排気ガスシステムを備えるエンジンブロック構造の実施例の図である。

【図2】より小さな取付け長さにおける、排気ガスシステムの第２の実施例である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

図１は、エンジンブロック２及び排気ガスシステム３を備えるエンジンブロック構造１の第１の実施例の図を示している。この排気ガスシステムは、排気ガス流の流れる方向に見て、エンジンブロック２から排気管（図示されていない）へと連続して配置される形で、排気ガスターボチャージャ５、酸化触媒コンバータ７、尿素水溶液添加装置９、ここではコンビボックスと呼ばれる容器１１の中に一緒に配置されている微粒子フィルタとＳＣＲ触媒コンバータ、ならびにマフラ（図示されていない）及び最終的に排気管に通じるパイプ接続（図示されていない）の接続部との分離箇所１３を具備している。好ましくは、排気ガスが流れる方向に見て、図１に示されている排気ガスシステム３のコンポーネントの下流に配置されている部品を、これらのコンポーネントから振動絶縁するために、分離箇所１３に直接に隣り合って、連結解除エレメント（図示されていない）が設けられている。

【0025】

排気ガスターボチャージャ５、酸化触媒コンバータ７、添加装置９、微粒子フィルタ及びＳＣＲ触媒コンバータは、図１では観察者側を向くエンジンブロック２の面に沿って、同エンジンブロックに一緒に配置されている。この面は、好ましくは、作用可能にトランスミッションと接続することができるアウトプット側１５に対して、実質的に垂直になっている。ここで図示されているエンジンブロック２は、アウトプット側１５の反対側にバイブレーションダンパ１７を有している。従って、アウトプット側１５の反対側は、バイブレーションダンパ側とも呼ばれる。この名称は、このエンジンブロック２が強制的にバイブレーションダンパ１７を具備しなければならいことを意味するものではない。この名称は、いかなる制限もなく、アウトプット側１５の反対側である、エンジンブロック２の側を呼ぶための簡略形としてのみ用いられる。エンジンブロック２の長手方向は、アウトプット側１５からバイブレーションダンパ側１９まで延びている。従って、この排気ガスシステム３も、実質的にエンジンブロック２の長手方向に、このエンジブロックに沿って延びている。このエンジンブロック２を、自動車の方向に見て、この自動車内に縦向きに取り付けることが可能である。このことを、縦向きの取付けと呼ぶ。この場合、エンジンブロック２の長手方向と自動車の長手方向は、互いに平行に方向づけられている。このエンジンブロック２を、自動車の長手方向に見て、この自動車内に横向き取り付けることも可能である。このことを、横向きの取付けと呼ぶ。このケースでは、エンジンブロック２の長手方向が、自動車の長手方向に対して垂直に向けられている。エンジンブロック２は、上面２１及び下面２３を有している。自動車内に取り付ける場合、上面２１は上へ向けられ、下面２３は下へ向けられている。

【0026】

エンジンブロック２が、自動車内に縦向きに取り付けられている場合、通常、アウトプット側１５は車両の後部を向いている。これに対して、横向きに取り付けられている場合、アウトプット側１５は、通常、走行方向に見て左を向き、少なくとも中央ヨーロッパでは、自動車の運転席側を向いている。

【0027】

図１に示されている実施例は、排気ガスターボチャージャ５が完全に排気マニホールド２５の上方に配置されている。その他の実施例では、排気ガスターボチャージャ５が、実質的に排気マニホールド２５の上方に配置されていることも可能である。

【0028】

微粒子フィルタとＳＣＲ触媒コンバータ、従って容器１１は、実質的に排気マニホールド２５の下方、及び実質的にエンジンキャリア２７の上方に配置されており、それによってエンジンブロック２を車両ボディに固定することができる。微粒子フィルタとＳＣＲ触媒コンバータとを、完全に排気マニホールド２５の下方及び／又は完全にエンジンキャリア２７の上方に配置することが可能である。これらは、排気ガスターボチャージャ５に関してほぼ中心に配置されている。このことは、アウトプット側１５からバイブレーションダンパ側１９まで延びている区間において、これらのエレメントが、実質的に同じ位置に配置されていることを意味している。

【0029】

排気ガスターボチャージャ５と酸化触媒コンバータ７とは、パイプライン２９によって互いに接続されている。このパイプラインは、実質的にエンジンブロック２の長手方向に通っている。この場合、排気ガスの流動長さは、排気ガスターボチャージャ５の出口から酸化触媒コンバータ７への入口まで、有利には３００ｍｍより小さく、とくに有利には約２００ｍｍである。排気ガスターボチャージャ５と酸化触媒コンバータ７との間における排気ガス流内の圧力損失及び／又は温度損失を最小化することができる。

【0030】

有利には、酸化触媒コンバータ７の上流に、ここでは図示されていない触媒コンバータ加熱ディスクを接続することができる。これにより、酸化触媒コンバータは、排気ガス流による加熱だけで可能なよりもさらに速くその作動温度まで達することができる。好ましくは、触媒コンバータ加熱ディスク自体が触媒層を具備している、すなわち酸化触媒コンバータ７に加え、上流に取り付けられた触媒として作用する。

【0031】

酸化触媒コンバータ７と微粒子フィルタとは、混合区間３３を具備するパイプライン３１によって互いに接続されている。このパイプラインに沿って、添加装置９が配置されている。好ましくは、この混合区間３３が混合装置３５を具備しており、この装置は、とくに有利には静的な混合装置として形成されている。１つの実施例では、この混合装置がパイプライン３１及び排気ガス流に対して静止している分配エレメント、例えばブレードなどを具備しており、これによって、排気ガス流に渦巻きを発生させ、とくに、添加装置９によって添加される尿素水溶液と排気ガス流とを完全に混合する。動的混合装置３５を設けることも可能であり、この装置は、混合のために、排気ガスパイプ３３に対して動き、排気ガス流に対しても動くエレメントを有している。添加装置９によって添加される尿素水溶液は、ここでは、円錐型インジェクション３７によって図示されている。

【0032】

混合区間３３は、十分な長さを有している場合には、添加された尿素水溶液は、これらが排気ガス流と一緒に微粒子フィルタ及び／又はＳＣＲ触媒コンバータの中に流入する前に反応して、アンモニアと二酸化炭素を発生させることができる。このために、混合区間３３は、有利には１００ｍｍ〜３００ｍｍの長さを有し、この長さは、添加装置９の位置から微粒子フィルタへの入口又はここでは容器１１への入口までが測定される。

【0033】

有利には、添加装置９が、酸化触媒コンバータ７のできるだけ近くに配置されており、とくに有利には、酸化触媒コンバータの出口から５０ｍｍ〜１００ｍｍの距離にある。

【0034】

微粒子フィルタとＳＣＲ触媒コンバータは、有利には、数センチの短い距離に配置されており、有利には２５ｍｍよりも少なく、とくに有利には約１５ｍｍの距離に並んで配置されている。このことにより、排気ガス流内の熱損失を、両方のコンポーネント間で低く維持することができる。これらのコンポーネントが容器１１の中に一緒に配置されている場合は、とくに簡単に近い配置が可能となる。とりわけ有利には、排気ガス流内の圧力損失をできるだけ低く維持するために、微粒子フィルタとＳＣＲコンバータとは同じ直径又は断面寸法を有している。好ましくは、両方のエレメントが７．５インチの直径を有している。酸化触媒コンバータも、有利には実質的に、とくに有利には完全に、微粒子フィルタとＳＣＲ触媒コンバータの直径に相当する直径を有している。酸化触媒コンバータ７は、６．２インチの直径を有することができ、同様に７．５インチの直径を有することもできる。言及したエレメントのためのその他の直径も可能である。

【0035】

微粒子フィルタは、好ましくは、インレットダクト及びアウトレットダクトを有し、このとき、インレットダクトの壁及びとくに有利にはアウトレットダクトの壁もＳＣＲ触媒層を有している。これにより、この微粒子フィルタは、いわゆるＳＤ微粒子フィルタとして形成されている。微粒子フィルタが、ＳＣＲ触媒コンバータの選択的触媒作用を支援することも可能である。

【0036】

図１に示されているように、排気ガスシステム３のコンポーネントは、排気ガス流が排気ガスターボチャージャの出口からＳＣＲ触媒コンバータ又は容器１１の出口までに、約１８０°の方向転換を行うように互いに配置されている。この配置は、比較的長い取付け長さが排気ガスシステム３のために使用できる場合に有利である。従って、この配置は、とくに、エンジンブロック２が、車両内に縦向きに取り付けられている場合に有利である。しかし、使用できる取付け長さが十分である場合は、エンジンブロック２を横向きに取り付けて図１に示されている配置を実現することもできる。

【0037】

排気ガスターボチャージャ５は、図示されている実施例の場合、バイブレーションダンパ側１９よりもアウトプット側１５により近く配置されている。この場合、排気ガスターボチャージャは、排気ガスターボチャージャのタービン側３９がバイブレーションダンパ側１９に向けられ、一方、コンプレッサ側４１はアウトプット側１５に向けられている。すなわち、排気ガスターボチャージャ５を離れた排気ガス流は、まず、バイブレーションダンパ側１９に流れる。

【0038】

酸化触媒コンバータ７は、アウトプット側１５よりもバイブレーションダンパ側１９により近く配置されている。この場合、排気ガスターボチャージャ５と酸化触媒コンバータ７とは、排気ガス流が、排気ガスターボチャージャ５の出口から酸化触媒コンバータ７への入口までに、実質的に９０°の方向転換を１回行うように互いに配置されている。とくに、酸化触媒コンバータ７を通る排気ガスは、エンジンブロック２の長手方向に対して実質的に垂直であり、好ましくはエンジンブロックの下面２３を向いている方向に流れる。好ましくは、この方向転換が、できるだけ酸化触媒コンバータ７の入口近くで行われる。従って、酸化触媒コンバータ７への方向転換は、この酸化触媒コンバータへの入口近くで初めて行われるため、パイプライン２９が、実質的にエンジンブロック２の長手方向を通ることが保証されている。

【0039】

排気ガス流は、排気ガスターボチャージャ５から酸化触媒コンバータ７までに、実質的に９０°の方向転換を２回行うことが可能である。例えば、酸化触媒コンバータ７は、図１において、排気ガスターボチャージャ５よりも観察者の方により近く配置することができる。従って、排気ガス流は、最初の９０°の方向転換で観察者の方へ方向を向け、第２の９０°の方向転換では下方へ方向を向けることができる。もちろん、酸化触媒コンバータ７が、排気ガスターボチャージャ５よりも観察者から遠く離れて配置されていることも同様に可能である。このケースでも、２回の９０°の方向転換は、好ましくは酸化触媒コンバータ７の入口近くで行われるため、パイプライン２９は、実質的にエンジンブロック２の長手方向を通る。

【0040】

排気ガス流が、酸化触媒コンバータ７を実質的に垂直に、下面２３の方に向かって流れる場合、排気ガス流は、酸化触媒コンバータ７の出口から実質的に垂直に流出し、微粒子フィルタへの入口までに、実質的に９０°の方向転換を１回行う。従って、混合区間３３は、好ましくは、エンジンブロック２の長手方向に対して実質的に平行に通る。

【0041】

これに対応して、容器１１、すなわち微粒子フィルタとＳＣＲ触媒コンバータでは、図１に示されている実施例の場合、好ましくは実質的にエンジンブロック２の長手方向に排気ガス流が通過する。

【0042】

分離箇所１３は、好ましくは、排気ガス流が下面２３に対して約４５°の方向転換を１回行うように形成されている。とくに有利には、分離箇所が、エンジンブロック２のアウトプット側１５の近くに、とくに１００ｍｍ以下の間隔で配置されている。とりわけ有利には、分離箇所１３が、自動車のエンジンルームの範囲内に、すなわち、エンジンルームをパッセンジャコンパートメントから分離しているユニットコンパートメントパーティションウォール又はフロントパネルの前に配置されている。

【0043】

図１から、微粒子フィルタとＳＣＲ触媒コンバータ、ここでは容器１１が、実質的に排気ガスターボチャージャ５の下方に、また実質的に酸化触媒コンバータ７の下方に配置されていることは明らかである。図示されている実施例では、容器１１が、完全に排気ガスターボチャージャ５の下方に、また実質的に酸化触媒コンバータ７の下方に配置されている。

【0044】

さらに、図１による実施例に関しては、排気ガス流が、有利には、容器１１又は微粒子フィルタとＳＣＲ触媒コンバータを、排気ガスターボチャージャ５の出口での流動方向に対して約１８０°向きを変えて流れていることも示されている。

【0045】

図２は、エンジンブロック２（ここでは図示されていない）に取り付けられている排気ガスシステム３の配置のための第２の実施例を示している。同一のエレメント及び機能の同じエレメントは、同じ記号が付されているため、その限りにおいて前述の説明が参照される。ここに示されている実施例は、有利には、使用できる取付け長さが図１による配置には十分ではない場合に設けられる。このケースが考えられるのは、とくに、エンジンブロック２が、車両方向に見て、横向きに取り付けられる場合である。

【0046】

つまり、図１による配置の場合、排気ガスシステム３のコンポーネントは、排気ガス流が排気ガスターボチャージャ５の出口からＳＣＲ触媒コンバータの出口までに、約１８０°の方向転換を実質的に１回行うように互いに配置されている。このことは、ＳＣＲ触媒コンバータの出口での排気ガスの流動方向が、排気ガスターボチャージャ５の出口での流動方向に対して約１８０°向きを変えて方向づけられていることを意味している。これに対して、図２による実施例の場合、コンポーネントは、排気ガス流が約１８０°の方向転換を実質的に２回行うように互いに配置されている。従って、ＳＣＲ触媒コンバータの出口での排気ガスの流動方向は、排気ガスターボチャージャ５の出口での流動方向に対して、実質的に平行に方向づけられている。

【0047】

図１による配置では、排気ガスシステム３の配置のためにエンジンブロック２の取付け長さが、いわば２回利用され、一方、図２による実施例では３回利用される。これに応じて、図２の実施例における排気ガスシステム３の配置は全体的により狭くなっている。

【0048】

とくに、図２の実施例における排気ガスターボチャージャ５は、図示されていないエンジンブロック２のアウトプット側１５よりもエンジンブロックのバイブレーションダンパ側１９により近く配置されている。酸化触媒コンバータ７は、バイブレーションダンパ側１９よりもアウトプット側１５により近く配置されている。

【0049】

酸化触媒コンバータ７は、これが排気ガスターボチャージャ５とほぼ同じ高さに位置するように配置されており、このとき、排気ガスターボチャージャ５から酸化触媒コンバータ７までに排気ガス流の方向転換は行われない。そのため、とくに、両方のコンポーネントを互いに非常に接近して配置することが可能である。

【0050】

酸化触媒コンバータ７は、混合区間３３に対して、排気ガス流が、酸化触媒コンバータの出口から混合区間３３の入口までに、実質的に１８０°の方向転換を１回行うように配置されている。同時に、混合区間３３は、ここでは図示されている微粒子フィルタ４３に対して、排気ガス流が、混合区間３３の出口から微粒子フィルタへの入口までに、実質的に１８０°の方向転換を１回行うように配置されている。方向転換においてもさらに混合が行われるため、この方向転換を混合区間３３に割り当てることも可能である。重要なことは、微粒子フィルタ４３の入口に向かう混合区間３３の部分で、実質的に１８０°の方向転換が１回行われることである。

【0051】

これに応じて、図２による配置の場合、酸化触媒コンバータ７と微粒子フィルタ４３とは、排気ガス流が、酸化触媒コンバータ７の出口から微粒子フィルタ４３への入口までに、実質的に１８０°の方向転換を２回行うように互いに配置されていることが分かる。

【0052】

すなわち、排気ガスが、いわゆるバイブレーションダンパ側１９からアウトプット側１５へ延びる方向へ、排気ガスターボチャージャ５の出口から酸化触媒コンバータ７を通過して流れる場合、排気ガスは反対方向へ、つまりアウトプット側１５からバイブレーションダンパ側１９の方へ混合区間３３を通り抜ける。次に、排気ガスは方向転換することから、排気ガスは混合区間３３での流動方向とは反対方向へ、微粒子フィルタ４３及び同様にここでは図示されているＳＣＲ触媒コンバータ４５、従って容器１１を通り抜け、好ましくはバイブレーションダンパ側１９からアウトプット側１５へと方向づけられている。すなわち、全体として、微粒子フィルタ４３とＳＣＲ触媒コンバータ４５を通る流動方向は、酸化触媒コンバータ７を通る流動方向に対して平行に合わせられ、一方、混合区間３３を通る流動方向は、この流動方向とは逆方向に向けられている。

【0053】

好ましくは、エンジンブロックが横向きに取り付けられている場合、排気ガスシステム３は、自動車の中でエンジンブロック２の後部に配置されている。従って、排気ガスシステムは、詳細には、エンジンルームにおいてエンジンブロック２とパッセンジャコンパートメントのユニットコンパートメントパーティションウォールとの間に配置されている。エンジンブロック２が横向きに取り付けられており、アウトプット側１５が、走行方向に見て右を向いている場合、先に説明した流動方向は、好ましくはアウトプット側１５とバイブレーションダンパ側１９に関して見ると、逆になる。しかし、その他の実施例では、エンジンブロック２ばかりではなく、排気ガスシステム３のコンポーネントを逆に配置することも可能であり、そのため、図２による実施例に関して、いわば鏡面反転の配置が生じる。

【0054】

分離箇所１３の部分では、ここにパイプライン４７が設けられており、このパイプラインは、エンジンブロック２が横向きに取り付けられている場合、排気ガス流の流動方向を車両後部の方向に変える。パイプライン４７は、連結解除エレメント４９を具備している。

【0055】

排気ガスシステム３内の熱損失をさらに軽減するため、及び車両取り付けスペースの温度負荷を低下させるため、排気ガスシステム３には、好ましくは固体絶縁が装備されている、あるいはパイプライン２９、３１、４７及び有利には排気ガスシステム３のコンポーネントにも、一貫して、断熱材が、例えば被覆又は空隙絶縁された状態で装備されている。

【0056】

全体として、エンジンブロック構造１は、排気ガスシステム３の全コンポーネントをエンジン近くに配置することを可能にすることが分かり、これにより、とくに排気ガス流の温度損失は生じない。とくに、大きな断面、好ましくは８０ｍｍのパイプライン断面と短い経路、及びさまざまなコンポーネントの入口及び出口箇所の削減により、排気ガス流の圧力損出も低下する。排気ガスセンサについては、とくにエンジンハーネスへの接続に関して、エンジン近くに、最適に配置することが可能である。添加装置９は、簡単に、エンジンクーラント回路によって冷却することができる。全体として、排気ガスシステム３の配置は、もはや車両モデル及び車両仕様（ステアリングバリエーション、ドライブの種類）に影響されないため、排気装置の考えられるバリエーション数が削減される。排気ガスシステム３のコンパクトな配置にもかかわらず、酸化触媒コンバータ７と微粒子フィルタ４３との間には混合区間３３用に、十分に大きな取付け長さが使用可能であるため、尿素水溶液を効率的に添加および配分することができる。

【図1】

【図2】