特許 6992216 排ガス後処理システムのための混合装置、排ガス後処理システム、及び、内燃機関

(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】

(24)【登録日】2021-12-13

(45)【発行日】2022-01-13

(54)【発明の名称】排ガス後処理システムのための混合装置、排ガス後処理システム、及び、内燃機関

(51)【国際特許分類】

   F01N 3/24 20060101AFI20220105BHJP

   F01N 1/02 20060101ALI20220105BHJP

   F01N 1/10 20060101ALI20220105BHJP

   F01N 3/08 20060101ALI20220105BHJP

【ＦＩ】

F01N3/24 J

F01N1/02 B

F01N1/10 B

F01N3/24 N

F01N3/08 B

【請求項の数】 15

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2017124935

(22)【出願日】2017-06-27

(65)【公開番号】P2018013121

(43)【公開日】2018-01-25

【審査請求日】2019-12-02

(31)【優先権主張番号】10 2016 113 389.2

(32)【優先日】2016-07-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】521261511

【氏名又は名称】アンドレアス・デーリング

(74)【代理人】

【識別番号】100108453

【弁理士】

【氏名又は名称】村山 靖彦

(74)【代理人】

【識別番号】100110364

【弁理士】

【氏名又は名称】実広 信哉

(74)【代理人】

【識別番号】100133400

【弁理士】

【氏名又は名称】阿部 達彦

(72)【発明者】

【氏名】アンドレアス・デリング

【審査官】稲村 正義

(56)【参考文献】

【文献】欧州特許出願公開第００７７９４１５（ＥＰ，Ａ１）

【文献】特表２００２－５２２７０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０３６０４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５２－５４７１１（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０１Ｎ １／００－１３／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の排ガス後処理システム、特にＳＣＲ排ガス後処理システムのための混合装置、すなわち、還元剤前駆物質、特に尿素等のアンモニア前駆物質と排ガスとを混合するための混合装置であって、触媒コンバータ、特にＳＣＲ触媒コンバータ（９）に至る、前記排ガスを誘導する排ガス供給導管（８）と、前記排ガス供給導管（８）に配設された、前記還元剤前駆物質を前記排ガスに導入するための導入装置（１２）と、前記導入装置（１２）の下流に配置され、前記排ガス供給導管（８）によって設けられた混合及び分解区間（１４）であって、前記排ガスを前記還元剤前駆物質と混合し、前記触媒コンバータの上流において、前記還元剤前駆物質を分解し、還元剤を生成するための混合及び分解区間（１４）と、を有する混合装置において、
前記排ガス供給導管（８）には、前記混合及び分解区間（１４）の領域において、消音器（２１）が配設されており、
前記消音器（２１）が、少なくとも１つの消音チャンバを有しており、前記消音チャンバは、少なくとも１つの開口部を通じて、前記排ガス供給導管（８）に連結され、
少なくとも１つの前記消音チャンバが、少なくとも１つの前記開口部を通じて、前記導入装置（１２）の下流で、前記混合及び分解区間（１４）の領域において、前記排ガス供給導管（８）に連結されており、前記開口部の、前記導入装置（１２）からの距離は、前記導入装置（１２）の領域における、前記排ガス供給導管（８）の直径の最大で１倍又は最小で２倍に相当することを特徴とする混合装置。

【請求項2】

内燃機関の排ガス後処理システム、特にＳＣＲ排ガス後処理システムのための混合装置、すなわち、還元剤前駆物質、特に尿素等のアンモニア前駆物質と排ガスとを混合するための混合装置であって、触媒コンバータ、特にＳＣＲ触媒コンバータ（９）に至る、前記排ガスを誘導する排ガス供給導管（８）と、前記排ガス供給導管（８）に配設された、前記還元剤前駆物質を前記排ガスに導入するための導入装置（１２）と、前記導入装置（１２）の下流に配置され、前記排ガス供給導管（８）によって設けられた混合及び分解区間（１４）であって、前記排ガスを前記還元剤前駆物質と混合し、前記触媒コンバータの上流において、前記還元剤前駆物質を分解し、還元剤を生成するための混合及び分解区間（１４）と、を有する混合装置において、
前記排ガス供給導管（８）には、前記混合及び分解区間（１４）の領域において、消音器（２１）が配設されており、
前記消音器（２１）が、少なくとも１つの消音チャンバを有しており、前記消音チャンバは、少なくとも１つの開口部を通じて、前記排ガス供給導管（８）に連結され、
前記消音器（２１）の少なくとも１つの前記消音チャンバが、少なくとも１つの前記開口部を通じて、前記導入装置（１２）の下流で、前記混合及び分解区間（１４）の領域において、前記排ガス供給導管（８）に連結されており、前記開口部の、前記導入装置（１２）からの距離は、前記導入装置（１２）の領域における、前記排ガス供給導管（８）の直径の最大で１倍又は最小で２倍に相当することを特徴とする混合装置。

【請求項3】

内燃機関の排ガス後処理システム、特にＳＣＲ排ガス後処理システムのための混合装置、すなわち、還元剤前駆物質、特に尿素等のアンモニア前駆物質と排ガスとを混合するための混合装置であって、触媒コンバータ、特にＳＣＲ触媒コンバータ（９）に至る、前記排ガスを誘導する排ガス供給導管（８）と、前記排ガス供給導管（８）に配設された、前記還元剤前駆物質を前記排ガスに導入するための導入装置（１２）と、前記導入装置（１２）の下流に配置され、前記排ガス供給導管（８）によって設けられた混合及び分解区間（１４）であって、前記排ガスを前記還元剤前駆物質と混合し、前記触媒コンバータの上流において、前記還元剤前駆物質を分解し、還元剤を生成するための混合及び分解区間（１４）と、を有する混合装置において、
前記排ガス供給導管（８）には、前記混合及び分解区間（１４）の領域において、消音器（２１）が配設されており、
前記消音器（２１）が、少なくとも１つの消音チャンバを有しており、前記消音チャンバは、少なくとも１つの開口部を通じて、前記排ガス供給導管（８）に連結され、
前記混合及び分解区間（１４）の、前記導入装置（１２）からの距離が、前記導入装置（１２）の領域における前記排ガス供給導管（８）の直径の１倍と、前記導入装置（１２）の前記排ガス供給導管（８）の直径の２倍との間に相当する領域には、前記消音器（２１）の前記消音チャンバを前記排ガス供給導管（８）に連結しているような開口部は形成されていないことを特徴とする混合装置。

【請求項4】

内燃機関の排ガス後処理システム、特にＳＣＲ排ガス後処理システムのための混合装置、すなわち、還元剤前駆物質、特に尿素等のアンモニア前駆物質と排ガスとを混合するための混合装置であって、触媒コンバータ、特にＳＣＲ触媒コンバータ（９）に至る、前記排ガスを誘導する排ガス供給導管（８）と、前記排ガス供給導管（８）に配設された、前記還元剤前駆物質を前記排ガスに導入するための導入装置（１２）と、前記導入装置（１２）の下流に配置され、前記排ガス供給導管（８）によって設けられた混合及び分解区間（１４）であって、前記排ガスを前記還元剤前駆物質と混合し、前記触媒コンバータの上流において、前記還元剤前駆物質を分解し、還元剤を生成するための混合及び分解区間（１４）と、を有する混合装置において、
前記排ガス供給導管（８）には、前記混合及び分解区間（１４）の領域において、消音器（２１）が配設されており、
前記消音器（２１）が、少なくとも１つの消音チャンバを有しており、前記消音チャンバは、少なくとも１つの開口部を通じて、前記排ガス供給導管（８）に連結され、
前記消音器（２１）の少なくとも１つの前記消音チャンバが、少なくとも１つの前記開口部を通じて、前記排ガス供給導管（８）に、前記導入装置（１２）の上流において連結されていることを特徴とする混合装置。

【請求項5】

前記消音器（２１）が、ヘルムホルツ共鳴器、及び／又は、λ／４共鳴器、及び／又は、吸音形消音器を構成していることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の混合装置。

【請求項6】

前記消音器（２１）の少なくとも１つの前記前記消音チャンバが、λ／４共鳴器を構成していることを特徴とする、請求項４に記載の混合装置。

【請求項7】

前記消音器（２１）の少なくとも１つの前記消音チャンバが、ヘルムホルツ共鳴器を構成していることを特徴とする、請求項４又は５に記載の混合装置。

【請求項8】

前記消音器（２１）の少なくとも１つの前記消音チャンバが、吸音形消音器を構成していることを特徴とする、請求項４から６のいずれか一項に記載の混合装置。

【請求項9】

少なくとも１つの、前記排ガス供給導管（８）内部の横断面を急増させるための装置（１８ａ、１８ｂ）が、前記混合装置の領域に配置されていることを特徴とする、請求項４から７のいずれか一項に記載の混合装置。

【請求項10】

少なくとも１つの、前記横断面を急増させるための装置（１８ａ、１８ｂ）が、前記導入装置（１２）の上流又は下流に取り付けられており、前記横断面を急増させるための装置（１８ａ、１８ｂ）が、前記導入装置の下流に取り付けられている場合、前記横断面を急増させるための装置（１８ａ、１８ｂ）の前記導入装置（１２）からの距離は、前記導入装置（１２）の領域における前記排ガス供給導管（８）の直径の最小で２倍に相当することを特徴とする、請求項９に記載の混合装置。

【請求項11】

前記混合及び分解区間（１４）と前記消音器（２１）と、又は、前記排ガス供給導管（８）と前記消音器（２１）とが、共通のアセンブリに統合されていることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の混合装置。

【請求項12】

内燃機関（１）のための排ガス後処理システム（３）、特に重油又は残油で運転される内燃機関のためのＳＣＲ排ガス後処理システムであって、反応チャンバ（１０）内に配置された少なくとも１つの触媒コンバータ（９）、特にＳＣＲ触媒コンバータと、前記反応チャンバ（１０）に至る排ガス供給導管（８）と、前記反応チャンバ（１０）から延在する排ガス排出導管（１１）と、を有する排ガス後処理システムにおいて、
請求項１から８のいずれか一項に記載の混合装置を特徴とする排ガス後処理システム（３）。

【請求項13】

前記混合及び分解区間（１４）並びに前記消音器（２１）と共に、共通のアセンブリに統合されている排ガスマニホールド（７）を特徴とする、請求項１２に記載の排ガス後処理システム。

【請求項14】

前記ＳＣＲ触媒コンバータ（９）又は前記反応チャンバ（１０）から最も離れた、シリンダ側の排ガスマニホールド（７）への排ガス開口位置（１６）と、前記ＳＣＲ触媒コンバータ（９）又は前記反応チャンバ（１０）と、の間の距離が、前記ＳＣＲ触媒コンバータ（９）又は前記反応チャンバ（１０）から最も離れた、シリンダ側の前記排ガスマニホールド（７）への排ガス開口位置（１６）と、前記ＳＣＲ触媒コンバータ（９）又は前記反応チャンバ（１０）に最も近い、シリンダ側の前記排ガスマニホールド（７）への排ガス開口位置（１６）と、の間の距離の、最大で４倍、好ましくは最大で３倍、特に好ましくは最大で２倍に相当するように、共通のアセンブリが構成されていることを特徴とする、請求項１２又は１３に記載の排ガス後処理システム。

【請求項15】

複数のシリンダ（４）と、一群の前記シリンダ（４）に共通の少なくとも１つの排ガスマニホールド（７）と、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の排ガス後処理システム（３）と、を有する内燃機関（１）であって、排ガスが、前記排ガスマニホールド（７）から、前記排ガス後処理システム（３）を通って、及び、前記排ガス後処理システム（３）の下流において、内燃機関（１）の排ガス過給システム（２）の少なくとも１つの排ガスターボチャージャ（５）を通って、誘導され得る内燃機関（１）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、排ガス後処理システムのための混合装置、内燃機関の排ガス後処理システム、及び、排ガス後処理システムを有する内燃機関に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば発電所において用いられるような固定された内燃機関における燃焼プロセス、及び、例えば船舶において用いられるような固定されていない内燃機関における燃焼プロセスでは、窒素酸化物が発生し、これらの窒素酸化物は、典型的には、石炭、瀝青炭、褐炭、石油、重油、又は、ディーゼル燃料のような硫黄を含有する、化石燃料の燃焼に際して発生する。従って、このような内燃機関には、内燃機関から排出される排ガスの浄化、特に脱窒に用いられる排ガス後処理システムが配設されている。

【0003】

排ガス中の窒素酸化物を還元するために、実践から知られた排ガス後処理システムでは、まず、いわゆるＳＣＲ触媒コンバータが使用される。ＳＣＲ触媒コンバータでは、窒素酸化物の選択的接触還元が行われ、窒素酸化物の還元のために、還元剤としてアンモニア（ＮＨ_３）が必要とされる。このために、アンモニア前駆物質である尿素又はカルバミド等は、ＳＣＲ触媒コンバータの上流で、液体の形状において排ガスに導入され、アンモニア前駆物質は、ＳＣＲ触媒コンバータの上流において排ガスと混合され、分解されて還元剤を生成する。このために、実践によると、アンモニア前駆物質の導入装置とＳＣＲ触媒コンバータとの間に、混合及び分解区間が設けられている。

【0004】

ＳＣＲ触媒コンバータを含む、実践から知られた排ガス後処理システムを用いて、排ガス後処理、特に窒素酸化物の還元が、すでに成功裏に実施可能ではあるが、排ガス後処理システムをさらに改善する必要性が存在する。特に、構造を小型化した場合に、低騒音の排ガス後処理を可能にすることが必要である。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

このような必要性を基点にして、本発明の課題は、構造が小型化された場合に、低騒音の排ガス後処理を可能にするような、排ガス後処理システムのための新型の混合装置、排ガス後処理システム、及び、排ガス後処理システムを有する内燃機関を創出することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本課題は、請求項１に記載の混合装置によって解決される。本発明によると、排ガス供給導管には、混合及び分解区間の領域において、消音器が配設されている。小型化された構造において、低騒音の排ガス後処理が可能になる。

【0007】

好ましくは、混合及び分解区間を構成する排ガス供給導管の部分と消音器と、又は、排ガス供給導管と消音器とは、共通のアセンブリに統合されている。特に小型化された構造において、低騒音の排ガス後処理が可能になる。

【0008】

有利なさらなる発展形態によると、消音器は、複数の消音チャンバを有しており、これらの消音チャンバは、それぞれ少なくとも１つの開口部を通じて、排ガス供給導管に連結されている。小型化された構造において、低騒音の排ガス後処理が可能になる。

【0009】

別の有利なさらなる発展形態によると、消音器の第１の消音チャンバは、少なくとも１つの第１の開口部を通じて、及び／又は、消音器の第２の消音チャンバは、少なくとも１つの第２の開口部を通じて、排ガス供給導管に連結されており、導入装置の上流に配置された１つ又はそれぞれの開口部の距離は、導入装置の領域における排ガス供給導管の直径の最大で３倍であり、導入装置の下流に配置された１つ又はそれぞれの開口部の距離は、導入装置の領域における排ガス供給導管の直径の最大で１倍、又は、少なくとも２倍である。混合及び分解区間の領域であって、導入装置からの距離が、導入装置の領域における排ガス供給導管の直径の１倍と導入装置の領域における排ガス供給導管の直径の２倍との間に相当する領域では、消音器の消音チャンバを排ガス供給導管に連結しているような開口部は形成されていない。小型化された構造において、低騒音の排ガス後処理が可能になる。特に、尿素等の、液状の還元剤前駆物質が、消音チャンバを排ガス供給導管に連結する開口部の領域に到達すること、及び、当該開口部を詰まらせる、又は、塞ぐことが防止される。

【0010】

好ましくは、消音器の第３の消音チャンバは、少なくとも１つの第３の開口部を通じて、排ガス供給導管に、導入装置の上流において連結されている。小型化された構造において、低騒音の排ガス後処理が可能になる。混合及び分解区間の端部の導入装置からの距離は、有利には、導入装置の領域における排ガス導管の直径の２倍から６倍の間である。

【0011】

本発明に係る排ガス後処理システムは、請求項１１に規定されている。

【0012】

本発明に係る内燃機関は、請求項１４に規定されている。

【0013】

本発明の好ましいさらなる発展形態は、下位請求項及び以下の説明から明らかになる。図面を用いて、本発明の実施例を詳細に説明するが、それに限定されるものではない。示されているのは以下の図である。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明に係る排ガス後処理システムを有する内燃機関の概略的な斜視図である。

【図2】本発明に係る混合装置の領域における、図１に係る排ガス後処理システムの詳細を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明は、例えば発電所の固定された内燃機関、又は、船舶で用いられる固定されていない内燃機関等の内燃機関の排ガス後処理システムに関する。

【0016】

特に、本発明は、重油又は残油によって運転される、好ましくは２サイクル船舶用ディーゼル内燃機関として構成された船舶用ディーゼル内燃機関のＳＣＲ排ガス後処理システムに関する。

【0017】

図１は、排ガス過給システム２と排ガス後処理システム３とを有する内燃機関１の配置を示している。

【0018】

内燃機関１は、固定されていない、又は、固定された内燃機関、特に固定せずに運転される船舶用内燃機関であり得る。内燃機関１のシリンダ４から排出される排ガスは、排ガス過給システム２において、排ガスの熱エネルギーから、内燃機関１に供給されるべき過給空気を圧縮するための力学的エネルギーを得るために用いられる。

【0019】

図１は、排ガス過給システム２を有する内燃機関１を示しており、当該排ガス過給システムは、少なくとも１つの排ガスターボチャージャ５を含んでいる。内燃機関１のシリンダ４から排出される排ガスは、排ガスターボチャージャ５のタービン６を通って流れ、当該タービン内で膨張し、その際に得られたエネルギーは、過給空気を圧縮するために、排ガスターボチャージャ５の圧縮機（図示せず）内で利用される。内燃機関１は、高圧ターボチャージャと低圧ターボチャージャとを備えた２段排ガス過給システム２を有し得る。

【0020】

排ガス過給システム２に加えて、内燃機関１は、ＳＣＲ排ガス後処理システムを含んでいる。排ガス後処理システム３は、好ましくは、内燃機関１のシリンダ４と排ガス過給システム２との間に接続されているので、内燃機関１のシリンダ４から排出される排ガスは、まず排ガス後処理システム３を通り、その後で初めて、排ガス過給システム２を通るように誘導される。

【0021】

図１は、排ガス供給導管８を示しており、当該排ガス供給導管を通って、排ガスは、内燃機関１のシリンダ４から、反応チャンバ１０内に配置されたＳＣＲ触媒コンバータ９の方向に誘導され得る。さらに、図１は、排ガス排出導管１１を示しており、当該排ガス排出導管は、排ガスをＳＣＲ触媒コンバータ９から、排ガスターボチャージャ５のタービン６の方向に排出するために用いられる。

【0022】

図１の内燃機関１は、全てのシリンダ４に共通の排ガスマニホールド７を有している。内燃機関１のシリンダ４から排出される排ガスは、排ガスマニホールド７から、排ガス供給導管８を通って、排ガス後処理システム３、すなわちそれぞれの反応チャンバ１０及びそれぞれのＳＣＲ触媒コンバータ９の方向に誘導可能であり、排ガス後処理システム３の下流では、排ガス過給システム２の排ガスターボチャージャ５を通るように誘導可能である。

【0023】

反応チャンバ１０ひいては反応チャンバ１０の内部に配置されたＳＣＲ触媒コンバータ９に至るまで延伸している排ガス供給導管８、及び、反応チャンバ１０ひいてはＳＣＲ触媒コンバータ９から離隔するように延伸している排ガス排出導管１１、又は、排ガスマニホールド７及び排ガス排出導管１１は、好ましくは、遮断要素を内蔵するバイパス（図示せず）を介して連結されている。遮断要素が閉じられている場合には、バイパスも閉じられているので、排ガスがバイパスを介して流通することはできない。対照的に、遮断要素が開いている場合には、排ガスはバイパスを介して通過する、すなわち、排ガス供給導管８から排ガス排出導管１１へ、反応チャンバ１０ひいては反応チャンバ１０の内部に配置されたＳＣＲ触媒コンバータ９を迂回して、直接流通することが可能である。

【0024】

排ガス後処理システム３の排ガス供給導管８には、導入装置１２が配設されており、当該導入装置を通じて、排ガス流れに、還元剤前駆物質、すなわち尿素又はカルバミド等のアンモニア前駆物質が導入され得る。還元剤前駆物質は、排ガスと混合され、分解されて、本来の還元剤であるアンモニア（ＮＨ_３）を生成する。当該還元剤は、ＳＣＲ触媒コンバータ９の領域において、排ガスの窒素酸化物を所定の通り変換するために必要とされる。排ガス後処理システム３の導入装置１２は、好ましくは噴射ノズルであり、当該噴射ノズルを通じて、アンモニア前駆物質が、排ガス供給導管８内で排ガス流れに注入される。図２では、円錐１３によって、排ガス供給導管８の領域における排ガス流れへの還元剤前駆物質の注入が示されている。

【0025】

排ガスの流れる方向に見て、導入装置１２の下流及びＳＣＲ触媒コンバータ９の上流に位置している排ガス後処理システム３又は排ガス供給導管８の区間は、混合及び分解区間１４と称される。特に、排ガス供給導管８は、導入装置１２の下流において、混合及び分解区間１４を設けており、当該混合及び分解区間においては、還元剤前駆物質が分解されて還元剤を生成し、排ガスが、ＳＣＲ触媒コンバータ９の上流において、当該還元剤と混合され得る。

【0026】

導入装置１２及び排ガス供給導管８、すなわち、導入装置１２の下流に延在する、混合及び分解区間１４を供給する排ガス供給導管８の部分は、排ガス後処理システム３の混合装置のアセンブリであり、当該アセンブリは、還元剤前駆物質を分解して還元剤を生成し、導入装置１２を通じて排ガスに導入された還元剤と排ガスとを混合するために用いられる。

【0027】

排ガス供給導管８には、混合及び分解区間１４の領域において、消音器２１が配設されている。従って、混合及び分解区間１４と消音器２１とは、空間的に統合されている。それによって、小型化された構造において、低騒音の排ガス後処理が確実化され得る。消音器２１は、好ましくは、複数の消音チャンバ２２、２３及び２４を有している。各消音チャンバ２２、２３及び２４は、それぞれ少なくとも１つの開口部２５、２６、２７を通じて、排ガス供給導管８に連結されている。

【0028】

図２によると、第１の消音チャンバ２２は、少なくとも１つの開口部２５を通じて、導入装置１２の上流に取り付けられている。消音器２１の第２の消音チャンバ２３は、少なくとも１つの別の開口部２６を通じて、排ガス供給導管８に、導入装置１２の下流において、混合及び分解区間１４の領域において連結されている。１つ又は各第１の開口部２６の導入装置１２からの距離Ｘ１は、導入装置１２の領域における排ガス供給導管８の直径ｄの最大で１倍に相当する。

【0029】

さらに、図２によると、消音器２１の第３の消音チャンバ２４は、少なくとも１つの別の開口部２７を通じて、やはり導入装置１２の下流で、混合及び分解区間１４の領域において、排ガス供給導管８に連結されている。１つ又は各第２の開口部２７の導入装置１２からの距離は、導入装置１２の領域における排ガス供給導管８の直径ｄの最小で２倍に相当する。

【0030】

混合及び分解区間１４の領域であって、導入装置１２からの距離が、導入装置１２の領域における排ガス供給導管８の直径ｄの１倍と導入装置１２の領域における排ガス供給導管８の直径ｄの２倍との間に相当する領域では、消音器２１の消音チャンバ２３、２４を、排ガス供給導管８に連結しているような開口部は形成されていない。従って、距離Ｘ１の下流及び距離Ｘ２の上流では、消音器２１の消音チャンバを排ガス供給導管８に連結しているような開口部は形成されていない。

【0031】

上述の、消音器２１の消音チャンバ２２、２３、２４を排ガス供給導管８に連結する開口部２５、２６、２７の位置決めによって、液状の還元剤前駆物質、すなわち液状の尿素が、開口部２５、２６、２７の領域に到達せず、これらの開口部を塞がないことが確実化され得る。

【0032】

距離Ｘ１まで、還元剤前駆物質の液滴が、第１の開口部２６の領域に到達することはできない。遅くとも距離Ｘ２において、還元剤前駆物質、すなわち尿素は、アンモニア（ＮＨ_３）とＣＯ_２とに分解されるので、距離Ｘ２の下流では、液状の還元剤前駆物質が開口部２７を詰まらせる危険は生じない。

【0033】

消音器２１は、ヘルムホルツ共鳴器及び／又はλ／４共鳴器及び／又は吸音形消音器として構成されている。吸音形消音器は、さらに、ガラス繊維又はセラミック繊維等の吸音材料で充填されている。

【0034】

導入装置１２の下流で、開口部２６、２７を通じて、混合及び分解区間１４の領域において、排ガス供給導管８に連結されている消音チャンバ２３、２４は、λ／４共鳴器として構成されており、それに対して、開口部２５を通じて、導入装置１２の上流で、排ガス供給導管８に連結されている消音チャンバ２２は、ヘルムホルツ共鳴器として構成されている、と規定することが可能である。これは好ましいけれども、強制的ではない。全ての消音チャンバを、λ／４共鳴器として、又は、ヘルムホルツ共鳴器として、又は、吸音形共鳴器として構成することも可能である。さらに、導入装置１２の下流で、混合及び分解区間１４の領域において、排ガス供給導管８に連結されている消音チャンバ２３、２４は、ヘルムホルツ共鳴器として、又は、吸音形消音器として構成可能であり、導入装置１２の上流で、開口部２５を通じて、排ガス供給導管８に連結された消音チャンバ２２は、λ／４共鳴器として、又は、吸音形消音器として構成され得る。

【0035】

さらに、排ガス供給導管８に組込物(Einbauten)１８ａ、１８ｂを設けることも有利であると明らかになっており、当該組込物を設けた結果、横断面が急増し、それによって、さらなる騒音放射の削減が可能になる。組込物は、最も単純な場合、平面的な態様（１８ａ）で、しかしまた角度を有する態様（１８ｂ）で配置又は構成され得るプレートであり、加えて、当該プレートは、主要流れ方向に対して様々な角度において位置合わせされ得る。当該組込物は、導入装置１２の上流に、及び／又は、導入装置１２の領域における排ガス供給導管８の直径ｄの少なくとも２倍に相当する距離に配置され得る。

【0036】

消音器２１及び排ガス供給導管８、すなわち図２において、排ガス供給導管８の、少なくとも消音器２１が配置されている部分は、好ましくは共通のアセンブリに統合され、部材に組み込まれている。これは、特に構造の小型化にとって有利である。

【0037】

好ましくは、排ガスマニホールド７も、混合及び分解区間１４又は排ガス供給導管８及び消音器２１と共に、共通のアセンブリに統合されている。その際、図１に示された実施形態によると、混合及び分解区間１４を少なくとも部分的に構成している排ガス排出導管８は、排ガスの流れる方向に見て、排ガスマニホールド７の下流に同軸に配置されているので、排ガスは、排ガスマニホールド７から混合及び分解区間１４へ、方向転換を行わずに供給可能である、ということが規定されている。

【0038】

図１では、排ガスは、シリンダ側の排ガス開口位置１６の領域で排ガスマニホールド７に流入する際、及び、ＳＣＲ触媒コンバータ９の上流で、排ガス供給導管８の下流側端部１５の領域において反応チャンバ１０に流入する際にのみ、方向転換を経験する。これは、低騒音の排ガス後処理を確実化するために有利である。

【0039】

図１及び図２は、矢印１７で、排ガスの流れを示している。図１からは、排ガス７が、シリンダ側の排ガス開口位置１６の領域において、約９０°又は略９０°の方向転換を行い、排ガスマニホールド７に流入することがわかる。排ガスは、排ガスマニホールド７を出発して、方向転換を経ずに、排ガス供給導管８を通り、反応チャンバ１０の領域に開口する排ガス供給導管８の下流側端部１５まで流れる。排ガス供給導管８の当該端部１５の領域において、流れは、約１８０°又は略１８０°の方向転換を行い、排ガスは、この流れの方向転換の後、ＳＣＲ触媒コンバータ９を通るように誘導される。

【0040】

排ガス供給導管８は、下流側端部１５で、反応チャンバ１０に開口している。好ましい態様によると、排ガス供給導管８は、その下流側端部１５の領域において、漏斗状に拡幅し、ディフューザ１８を形成している。それによって、排ガス供給導管８の流れ断面が、下流側端部１５の領域において拡大しており、排ガスの流れる方向に見て、排ガス供給導管８の下流側端部１５のディフューザ１８の上流において、その流れ断面がまず減少することを規定し得る。

【0041】

排ガス供給導管８と排ガス排出導管１１とは、反応チャンバ１０の共通の第１の面１９で接続されている。その際、排ガス供給導管８は、その下流側端部１５が、反応チャンバ１０の第１の面１９に向かい合う反応チャンバ１０の第２の面２０に隣接して位置するように、第１の面１９から反応チャンバ１０内に延在している。排ガス供給導管８は、触媒コンバータ９を貫通する。

【0042】

排ガス排出導管１１は、第１の面１９において、反応チャンバ１０に開口している。排ガス供給導管８を通じて供給された排ガスは、排ガス供給導管８の下流側端部１５に向かい合う反応チャンバ１０の第２の面２０の領域において方向転換した後、ＳＣＲ触媒コンバータ９を通り、引き続いて第１の面１９を通り、排ガス排出導管１１の領域へと流れる。排ガス排出導管１１は、排ガス供給導管８を、反応チャンバ１０の第１の面１９に隣接して、部分的に外側で、好ましくは同心に包囲している。

【0043】

図１の実施例では、排ガスマニホールド７、混合及び分解区間１４、排ガス供給導管８、及び、付加的に消音器２１も供給する共通のアセンブリは、排ガスが、排ガスマニホールド７から、方向転換を経ずにそれぞれの混合及び分解区間１４に供給され得るように構成されている。これは、上述のように好ましいことである。それに対して、排ガスが、排ガスマニホールド７から混合及び分解区間１４の領域へ、ひいては排ガス供給導管８の領域へと流れる際に、単一の方向転換を経る実施例、すなわち、方向転換が、好ましくは最大９０°の角度で行われ、排ガスマニホールド７から排ガス供給導管８へ、従って混合及び分解区間１４の領域へと移行する際に行われる実施例もあり得る。内燃機関における建設空間の理由から、排ガスの複数回の方向転換が必要である場合、本発明によると、排ガスマニホールド７、排ガス供給導管８、混合及び分解区間１４、及び、補償要素２１を供給するアセンブリは、排ガスが、排ガスマニホールド７から、最大で３回の方向転換、又は、排ガスマニホールド７と混合及び分解区間１４との間における排ガスの最大２７０°の方向転換を経て、好ましくは、最大で２回の方向転換、又は、排ガスマニホールド７と混合及び分解区間１４との間における排ガスの最大１８０°の方向転換を経て、混合及び分解区間１４に供給されるように構成されている。しかしながら、排ガスマニホールド７と混合及び分解区間１４との間における排ガスの最大９０°の方向転換が好ましい。

【0044】

排ガスが、排ガスマニホールド７から、混合及び分解区間１４の方向へ、方向転換を経ずに供給されることが最も好ましい。

【0045】

排ガスマニホールド７、混合及び分解区間１４、及び、消音器２１を構成する共通のアセンブリは、好ましくは、ＳＣＲ触媒コンバータ９又は反応チャンバ１０から最も離れた、シリンダ側のそれぞれの排ガスマニホールド７への排ガス開口位置１６と、ＳＣＲ触媒コンバータ９又は反応チャンバ１０との間の距離が、ＳＣＲ触媒コンバータ９又は反応チャンバ１０から最も離れた、シリンダ側の排ガスマニホールド７への排ガス開口位置１６と、ＳＣＲ触媒コンバータ９又は反応チャンバ１０に最も近い、シリンダ側の排ガスマニホールド７への排ガス開口位置１６との間の距離の、最大で４倍、好ましくは最大で３倍、特に好ましくは最大で２倍に相当するように構成されている。

【0046】

図示された実施例では、反応チャンバ１０と、それに伴ってＳＣＲ触媒コンバータ９とは、排ガス流れ側において、排ガスターボチャージャ５の上流に配置されている。反応チャンバ１０と、それに伴ってＳＣＲ触媒コンバータ９とは、排ガス流れ側において、排ガスターボチャージャの下流に配置されていても良い。さらに、反応チャンバ１０と、それに伴ってＳＣＲ触媒コンバータ９とは、排ガス流れ側において、高圧排ガスターボチャージャと低圧排ガスターボチャージャとの間に接続されていても良い。

【0047】

上述した詳細は、特に、残油、重油、又は、天然ガスによっても運転可能な２サイクル内燃機関での適用に適している。しかしながら、本発明は、４サイクル内燃機関でも利用可能である。

【符号の説明】

【0048】

１ 内燃機関
２ 排ガス過給システム
３ 排ガス後処理システム
４ シリンダ
５ 排ガスターボチャージャ
６ タービン
７ 排ガスマニホールド
８ 排ガス供給導管
８ａ 部分
８ｂ 部分
９ ＳＣＲ触媒コンバータ
１０ 反応チャンバ
１１ 排ガス排出導管
１２ 導入装置
１３ 注入円錐
１４ 混合及び分解区間
１５ 端部
１６ 排ガス開口位置
１７ 流れ
１８ ディフューザ
１９ 面
２０ 面
２１ 消音器
２２ 消音チャンバ
２３ 消音チャンバ
２４ 消音チャンバ
２５ 開口部
２６ 開口部
２７ 開口部

【図1】

【図2】