KR101031199B1

KR101031199B1 - 가스 혼합물을 제공하는 방법 및 장치

Info

Publication number: KR101031199B1
Application number: KR1020087030485A
Authority: KR
Inventors: 롤프 브뤼크; 마르크 브루거; 토마스 해리히; 페터 히르트; 울프 클라인
Original assignee: 에미텍 게젤샤프트 퓌어 에미시온스테크놀로기 엠베하
Priority date: 2006-05-16
Filing date: 2007-05-16
Publication date: 2011-04-26
Anticipated expiration: 2027-05-16
Also published as: WO2007131787A1; PL2021102T3; CN101443097B; CN101443097A; RU2008149239A; TW200800371A; EP2021102A1; JP2009537726A; TWI376261B; US20090107125A1; EP2021102B1; DE102006023146A1; KR20090024704A; JP5323686B2; RU2471079C2; US7986870B2

Abstract

본 발명은 a) 적어도 하나의 환원제 및, b) 적어도 하나의 환원제 전구체 중 적어도 하나를 포함하는 가스 혼합물을 제공하기 위한 장치 (1) 에 관한 것이다. 적어도 하나의 환원제 전구체를 포함하는 수용액 (45) 을 위해 저장소 (20) 가 구성된다. 상기 수용액 (45) 은 상기 저장소로부터 전달 라인 (19) 에 의해 적어도 분배 개구 (3) 를 구비하는 공급 라인 (2) 에 전달될 수 있다. 본 발명은, 상기 장치는 공급 라인 (2) 을 가열하는 수단 (4) 을 포함하고, 상기 수단은 물의 끓는점보다 더 높은 임계 온도 이상으로 적어도 하나의 공급 라인 (2) 을 가열할 수 있다는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 장치 (1) 및 방법은 수용액이 유리한 방법으로 완전하게 증발되고 그 후에 암모니아를 포함하는 혼합물로 가수분해되는 요소를 포함할 수 있다. 상기 혼합물은 유리한 방법으로 SCR 촉매 (18) 에 환원제로서 첨가된다. 증발이 배기 시스템의 외측에서 실행되고, 이는 명백하게 더 작은 가수분해 촉매 (17) 를 형성할 수 있게 되어, 본 발명의 장치는 질소의 선택적 촉매 환원을 위한 환원제를 제공하기 위해 사용되는 종래의 장치에 비해 더 컴팩트하고 경제적으로 된다.

Description

가스 혼합물을 제공하는 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR PROVIDING A GASEOUS MIXTURE}

본 발명의 주제는 환원제 및/또는 환원제 전구체를 포함하는 가스 혼합물을 제공하는 방법 및 장치 유닛이다. 본 발명에 따른 방법 및 장치는 유리하게는 특히 내연기관의 배기가스의 산화 질소의 환원을 위한 환원제를 공급하는데 사용될 수 있다.

내연기관의 배기가스는 환경으로의 방출이 바람직하지 않은 물질을 함유한다. 많은 국가에서, 예컨대 산화 질소 (NO_x) 는 내연기관의 배기가스에 단지 어떠한 한계값까지만 함유될 수 있다. 산화질소의 배출은 내연 기관의 적절한 작동점을 선택함으로써 환원될 수 있는 기관-내부 처리법 이외에, 산화 질소 배출을 더 감소시키는 것이 가능한 후처리법이 제공되었다.

산화 질소 배출을 더 감소시키는 하나의 옵션은 소위 선택적 촉매 환원법 (SCR) 이다. 여기서, 환원제를 사용하여 산화 질소를 질소 분자 (N₂) 로 선택적으로 환원시킨다. 가능한 한가지 환원제는 암모니아 (NH₃) 이다. 여기서, 암모니아는 종종 암모니아의 형태로 보관되지 않고, 오히려 요구에 따라 암모니아 로 변환되는 암모니아 전구체로 보관된다. 가능한 암모니아 전구체는, 예컨대 요소 ((NH₂)₂CO), 카르바민산 암모늄, 이소시안산 (HCNO), 시아누르산 등이다. 요소가 특히 보관하기 간단한 것이 증명되었다. 요소는 바람직하게는 요소/물 용액의 형태로 보관된다. 요소 및, 특히 요소/물 용액은 위생적으로 해롭지 않고 분배와 보관이 간단하다. 이러한 종류의 요소/물 용액은 상표명 "AdBlue" 으로 상업적으로 이용가능하다.

DE 199 13 462 A1 은 요소/물 용액이 가수분해 촉매 컨버터의 상류에서 내연기관의 배기가스의 부분적인 유동에 투여되는 방법을 기재한다. 작동 시에, 가수분해 촉매 컨버터에 작용할 때, 요소는 하류에 위치된 SCR 촉매 컨버터에서 환원제로 사용되는 암모니아를 형성하도록 가수분해 및 열분해된다. 여기에 설명된 방법은 가수분해 촉매 컨버터가 요소/물 용액의 증발에 의해 냉각된다는 단점을 갖는다. 특히 다량의 암모니아가 요구될 때, 적어도 가수분해 촉매 컨버터의 구역에서 가수분해 작용이 더이상 발생하지 않거나 또는 더이상 완전히 발생하지 않게되는 강한 냉각이 발생할 수 있다.

이로부터, 본 발명의 목적은 종래 기술로부터 알려진 단점이 적어도 완화될 수 있게 하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은 독립항의 특징을 갖는 장치 및 방법에 의해 달성된다. 유리한 개선이 각 종속항의 주제이다.

본 발명에 따른 장치는

a) 적어도 하나의 환원제, 및

b) 적어도 하나의 환원제 전구체

중 적어도 하나를 포함하는 가스 혼합물을 제공하는데 사용된다. 적어도 하나의 환원제 전구체를 포함하는 수용액을 위한 저장소가 형성되며, 이 저장소로부터 수용액은 전달 수단에 의해 분배 개구가 있는 적어도 하나의 공급 라인에 전달될 수 있다. 물의 끓는 온도보다 더 높은 임계 온도 이상 공급 라인을 가열할 수 있는 공급 라인의 가열 수단이 형성된다.

여기서, 환원제는 산화 질소의 선택적 촉매 환원과 관련하여 사용될 수 있는 환원제로 이해되어야 한다. 환원제는 특히 암모니아이다. 환원제 전구체는 환원제로 분열되거나 또는 환원제가 나오는 동안 다른 물질과 반응하는 물질을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 예컨대 요소와 같은 암모니아 전구체가 예컨대 암모니아로 분열되거나 또는 암모니아가 나오는 동안 반응할 수 있다. 수용액은 물에 있는 환원제 전구체의 용액을 의미하는 것으로 이해되고, 수용액은 다른 물질을 포함하는 것이 가능하다. 분배 개구는 가스 혼합물이 외부로 분배되는 개구를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 임계 온도는 특히 수용액의 완전한 증발이 발생하게 하는 온도이다. '완전하게' 는 여기서 특히 수용액의 적어도 90 중량%, 바람직하게는 적어도 95 중량%, 특히 바람직하게는 적어도 98 중량% 의 증발을 의미한다. 임계 온도는 특히 300℃ 초과, 바람직하게는 350℃ 또는 400℃ 를 초과하여, 특히 대략적으로 420℃ 또는 450℃ 이다. 바람직하게는 비교적 다량의 증기가 요구될 때, 다수의 공급 라인이 예컨대 다용도 차량의 배기 시스템에서 형성되는 것이 가능하다. 공급 라인은 벽에 의해 범위가 정해지는 통과할 수 있는 부피를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 상기 공급 라인은 특히 벽에 의해 범위가 정해지는 관 또는 덕트 종류일 수 있다. 여기서, 덕트는 또한 더 큰 구성 요소에 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 장치는 유리하게는 환원제 전구체의 수용액, 예컨대 요소/물 용액의 증발을 가능하게 한다. 증발 동안, 환원제를 형성하기 위해 환원제 전구체의 증발과, 선택된 온도에 따라 환원제 전구체의 적어도 일부의 열분해 두 가지 모두가 발생한다. 특히 환원제 전구체를 환원제로 변환하는 것을 촉진하는 가수분해 촉매 컨버터가 공급 라인의 하류에 형성된다. 가수분해 촉매 컨버터는 특히 공급 라인과 공통인 본체에 놓인다. 이는 공급 라인에서 가수분해 촉매 컨버터로 열 전달이 발생할 때 또는 그 역일 때 공급 라인 및/또는 가수분해 촉매 컨버터의 온도를 유지하도록 한다. 특히 이러한 공통 본체 및 따라서 공급 라인 및 가수분해 촉매 컨버터는 적어도 하나의 전기 가열 저항기를 포함하는 하나 이상의 가열 소자에 의해 가열할 수 있다. 본 발명에 따른 장치는 특히 유리하게는 내연기관의 배기가스의 산화 질소 성분을 환원시키는 작용을 하는 SCR 촉매 컨버터 시스템의 일부일 수 있다. 본 발명에 따른 장치는 특히 바람직하게는 예컨대 자동차, 이륜차, 수상 차량 및 항공기와 같은 차량의 배기 시스템에 사용된다.

전달 라인이 저장소와 가열할 수 있는 공급 라인 사이에 형성될 수 있고, 이 전달 라인은 가열되지 않거나 또는 그 온도는 임계 온도 아래의 온도로 제어된다. 최대 80℃ 까지 가열되는 상기 종류의 전달 라인이 특히 유리한 것이 증명되었다. 전달 라인 및 공급 라인 그리고 적절하다면 하류에 형성되는가수분해 촉매 컨버터의 온도의 조절은 유리하게는 별개로 또는 공통 조절 루프로 실행될 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 하나의 유리한 실시형태에 따르면, 전달 수단은 펌프를 포함한다.

펌프는 특히 또한 수용액을 투여하는데 사용되며, 즉 공급 라인에 수용액을 비례적으로 공급한다. 투여 펌프는 바람직하게는 여기서 전달 수단으로 형성된다. 여기서, 투여 펌프는 단위 시간 또는 스트로크 당 정의된 부피의 공급을 가능하게 하는 펌프로서 이해되어야 한다. 투여 펌프는 특히 125 ㎖/min 의 최대 투여량을 갖고, 특히 30 ㎖/min 의 투여량을 갖는다. 투여 펌프는 유동의 공칭값 주위 최대 약 5 % 의 연속적인 유량 변동을 가능하게 한다. 투여 펌프는 특히 저장소로 향하는 복귀 전달, 특히 보통 전달 유량과 유사한 유량의 복귀 전달을 가능하게 한다. 투여 펌프는 특히 6 절대 바 (bar absolute) 에 이르는 전달 압력, 특히 2 절대 바에 이르는 전달 압력을 가능하게 한다.

본 발명에 따른 장치의 다른 유리한 실시형태에 따르면, 수용액의 어떠한 양을 투여하는 밸브가 전달 수단과 공급 수단 사이에 형성된다.

상기 종류의 실시형태에서, 두 개의 펌프가 영구적으로 수용액의 압력을 미리 정해진 또는 미리 정할 수 있는 압력으로 유지할 수 있고, 투여는 밸브의 개방 및 밀폐에 의해 발생하는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 장치의 유리한 실시형태에 따르면, 가열 수단은 또한 유리하게는

a) 전기 저항식 히터;

b) 적어도 하나의 다른 구성 요소의 폐열을 이용하는 열 전달 수단;

c) 적어도 하나의 펠티에 소자 (Peltier element) 및

d) 연료를 연소시키는 수단

중 적어도 하나를 포함한다.

여기서 다른 구성 요소는 예컨대 자동차의 부품 및 바람직하게는 임계 온도 이상의 온도를 갖는 구성 요소를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 다른 구성 요소는 예컨대 배기 라인 또는 배기 시스템, 특히 촉매 컨버터 지지체의 일부일 수 있다. 다른 구성 요소는 또한 오일 등과 같은 열 교환 매질에 의해 통과될 수 있는 구성 요소일 수 있다. 전기 저항식 히터는 저항열의 발생을 기본으로하는 종래의 히터를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 특히 전기 저항식 히터는 양의 온도 계수 (positive temperature coefficient) (PTC) 를 갖는 재료로 만들어진 적어도 하나의 가열 소자를 포함할 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 양의 온도 계수를 갖는 재료, 소위 PTC 저항기는 특히 온도의 증가에 따라 그 전기적 저항이 증가하는 전기전도성 재료인 것으로 이해되어야 한다. 이러한 재료는 특히 소위 자동 조절 가열 소자로서 사용되고 특히 세라믹 재료, 특히 티탄산바륨 세라믹으로 만들어진다. 대안적으로, 특히 매연 입자에 의해 도핑된 (doped) 중합 재료로 만들어진 PTC 저항기가 사용될 수 있다.

펠티에 소자는 특히 전류가 이를 지날 때 소위 펠티에 효과를 기본으로하는 온도차를 발생시키는 전기적 구성 요소로서 이해되어야 한다. 펠티에 소자는 바람직하게는 전기적 전도성 재료를 통해 서로 번갈아가며 연결되는 p-도핑 및 n-도핑 반도체 재료로 만들어진 하나 이상의 소자를 포함한다. 온도차의 부호는 전류의 흐름 방향에 달려 있고, 따라서 펠티에 소자에 의해 냉각 및 가열 모두가 제공될 수 있다.

다른 구성 요소의 폐열을 이용하는 조합이 적절하다면 전기 저항식 히터의 사용은 특히 유리한 것으로 증명되었다. 전기 저항식 히터는 분배되는 가스 물질의 양이 매우 동적으로 즉 매우 신속-반응식으로 조절될 수 있는 고 동역학적 조정 회로를 구성하는 것을 특히 유리하게는 가능하게 한다. 특히, 예컨대 저항 히터와 같은 가열 수단은 수용액의 증발 엔탈피 이외에, 이들이 장치의 어떠한 열손실을 동일하게 하는 용량 버퍼 (capacity buffer) 를 갖도록 구성된다. 저항 히터는 예컨대 적어도 하나의 열 전도체의 방식으로 및/또는 바형 가열 소자의 방식으로 형성될 수 있다. 연료는 특히 탄화수소 및/또는 수소를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 연소는 또한 화염 없이 발생할 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 다른 유리한 실시형태에 따르면, 장치는, 작동 시에 공급 라인의 길이에 걸친 온도는 평균 온도보다 최대 25℃ 더 높게 그리고 더 낮게 되도록 구성된다.

이는 특히 공급 라인의 구성에 의해 달성된다. 공급 라인은 특히 요구되는 온도 프로파일의 불변성 (constancy) 이 얻어질 수 있는 방식으로 전기 저항식 히터가 공급 라인과 접촉하도록 전기 저항식 히터의 열 전도체에 연결된다. 이는 예컨대 공급 라인이 열 전도체의 단단히 감겨있는 감김에 의해 둘러싸이거나, 또는 공급 라인 및 열 전도체가, 예컨대 나선을 형성하도록 동시에 감겨 있는 것으로 제공될 수 있다. 재료 접합 연결이 또한 열 전도체와 공급 라인 사이에 바람직하다. 이는 또한 공급 라인으로부터 전달 라인으로의 열손실을 최소화거나 이러한 열손실을 저항 히터에 의해 보상될 수 있는 정도의 적은 양으로 유지하는 연결 유닛에 의해 공급 라인이 전달 라인에 연결되는 것을 보장할 수 있다. 여기서 제 2 저항 히터 회로가 작동 상태에 따라 발생하는 열손실을 부분적으로 보상할 수 있게 하기 위해 전달 라인과 공급 라인 사이의 연결 유닛의 구역에 형성되는 것이 특히 유리하게는 가능하다. 특히 다양한 직경을 갖는 열 전도체가 사용되는 것이 여기서 가능하고, 따라서 공급 라인의 더 먼 구역보다 연결 유닛에 인접한 구역에서 더 높은 열의 소산이 발생한다. 기본 가열이 예컨대 배기 라인과의 접촉에 의해 얻어지는 것이 또한 특히 유리하게는 가능하다. 상기 접촉은 특히 대응하는 장치가 배기 라인에 연결되거나 또는 그에 부착되는 열 전도체 등에 의한 열 전도 접촉으로 구성된다.

본 발명에 따른 장치의 다른 유리한 실시형태에 따르면, 공급 라인은 최대 20 ㎟ 의 통과할 수 있는 단면을 갖는다.

통과할 수 있는 단면은 바람직하게는 공급 라인의 길이에 걸쳐 일정하다. 대안적으로 공급 라인은 원형 단면을 가질 때 1 ~ 3 ㎜ 의 직경을 가질 수 있다. 이러한 통과할 수 있는 단면은 유리하게는 동시에 부산물에 의한 단면을 막는 가능성이 작을 때 비교적 낮은 에너지 입력으로 가능한 한 완전한 증발을 가능하게 한다. 여기서 제안된 최대 단면은 추가적으로 유리하게는 분배된 증기량의 매우 동역학적인 제어를 가능하게 하며, 따라서 상기 종류의 장치가 특히 유리하게는 내연기관의 배기 시스템에 사용되는 것이 적절하다. 통과할 수 있는 단면은 대안적으로 또는 추가적으로 0.2 ㎟ 보다 더 크다. 단면이 상기 최소 단면보다 더 작고, 라인이 작동 시에 발생된 적층물에 의해 막히게 된다면, 공급 라인의 에지에서, 예컨대 요소가 여기 적층될 수 있다. 공급 라인의 상기 막힘은 예컨대 집중된 가열에 의해 다시 용해될 수 있다. 동적 상황에 따라, 이러한 집중 가열은 가능하지 않거나, 그 후에 분배되는 가능한 양으로 인해 분배되는 환원제 양은 너무 적을 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 다른 유리한 실시형태에 따르면, 공급 라인은

a) 구리;

b) 알루미늄;

c) 니켈계 재료;

d) 크롬-니켈 강 및

e) 귀금속 강

중 적어도 하나를 포함하는 재료로 형성된다.

특히 좋은 열 전도를 가능하게 하는 재료가 유리한 것이 증명되었다. 여기서, 귀금속 강, 크롬-니켈 강 및/또는 니켈계 재료 또는 대응하는 합금의 사용이 특히 유리한 것으로 증명되었는데, 이는 이러한 재료는 환원제 전구체 (예컨대 요소) 로 조성된 용액에 대해 그리고 또한 포름산에 대해 큰 내부식성이기 때문이다. 독일 산업 표준에 따른 재료 1.4401, 1.4301, 1.4828, 2.4646, 2.4816 및/또는 2.4633 가 특히 바람직하고, 2.4816 이 특히 바람직하다. 알루미늄 또는 적어도 공급 라인의 내부면을 형성하기 위한 알루미늄을 포함하는 재료의 사용이 특히 유리하다. 표면에 형성되는 산화 알루미늄은 요소를 암모니아로 열분해 및/또는 가수분해하는 것을 촉진하고 따라서 유리하게는 환원제로의 환원제 전구체의 변환율은 가수분해를 위해 촉매적으로 작용하는 코팅이 없더라도 다른 재료와 비교하여 증가된다.

본 발명에 따른 전달 수단은 특히 바람직하게는 대응적으로 구성되는 펌프이다. 공급 라인에서 증발될 수 있는 수용액의 양은 펌프에 의해 영향을 받을 수 있다. 본 발명에 따른 장치를 스위치 오프할 때, 전달 장치는 바람직하게는 예컨대 시스템이 스위치 오프될 때 복귀 전달에 이용될 수 있고, 증발되지 않은 공급 라인 내의 나머지 수용액은 저장소에 다시 전달된다. 이는 특히 유리하게는 대기로의 환원제 전구체의 소산이 효과적으로 방지되는 결과를 갖는다.

발생된 환원제의 양은 바람직하게는 전달 수단의 용량의 조절에 의해 조절된다. 예컨대 도입되는 가열 동력, 공급 라인으로의 수용액의 공급이 제어되는 밸브의 시간 등과 같은 다른 조절 메카니즘이 가능하고 본 발명에 따른다. 가열 동력의 조절과 관련된 전달 장치의 용량의 조절을 위한 특히 유리한 방식으로, 특히 가열 동력이 증가된 전달 용량에 대해 증가하는 방식이 특히 가능하다.

본 발명에 따른 장치의 다른 유리한 실시형태에 따르면, 공급 라인은 0.1 ~ 5 m 의 길이를 갖는다.

공급 라인의 길이는 최대 예상 전달 용량을 기본으로 하여 정해지며, 즉 내연기관의 배기가스의 최대 산화 질소 농도에 따라서 정해진다. 최대 산화 질소 농도가 상승하면, 공급 라인의 길이도 또한 증가한다. 0.2 ~ 0.8 m 의 전달 라인 길이가 바람직하며, 특히 0.5 m 의 길이가 바람직하다.

본 발명에 따른 장치의 다른 유리한 실시형태에 따르면, 공급 라인은 0.1 ~ 0.5 ㎜ 의 벽 두께를 갖는다.

상기 벽 두께는 특히 유리한 것으로 증명되었는데 이는 이들이 양호한 가열을 가능하게 하고 동시에 증발되는 수용액의 양이 집중적으로 상승하는 경우, 공급 라인을 가열하는 수단이 충분히 높은 가열 동력을 출력할 때까지, 증발이 최초에 높은 열용량을 고려하여 발생하는 충분히 큰 열용량을 갖게 하기 때문이다.

본 발명에 따른 장치의 다른 유리한 실시형태에 따르면, 공급 라인은 바람직하게는 적어도 150 J/K 의 열용량을 갖는다.

상기 열용량은 유리하게는 가열 동력의 큰 과도 전류의 경우에 공급 라인을 가열하는 수단의 관성을 보상하는 역할을 한다. 열용량이 적어도 200 J/K 인 실시형태가 특히 바람직하다.

특히 공급 라인은 특히 적어도 90°의 방향 변화를 적어도 한번은 갖는다. 이에 의해 가스의 팽창 부피에 의해 가속되는 액체의 액적은 공급 라인의 벽에 충돌함으로써 분리되고 또한 증발된다. 적어도 두 번의 이러한 방향 변화가 더욱 바람직하다. 공급 라인의 표면 조도 (R_Z) 는 특히 8 ~ 12 미크론이다. 여기서, 표면 조도 (R_Z) 라는 용어는 특히 다섯 개의 측정 궤도 상에서 각 거리의 최대 및 최소값이 측정되고 이러한 각 값의 차이가 얻어지는 기준면으로부터 측정된 표면의 거리의 측정에 의해 수집되는 평균 표면 조도로서 이해되어야 한다. 평균 표면 조도는 이러한 다섯 개의 차이값의 평균값이다. 표면 조도의 표면값은 이들이 열 전달을 촉진하고, 그 결과 증발의 효율을 증가시키기 때문에 특히 유리한 것이 발견되었다. 공급 라인이 만들어지는 재료의 열 전도율은 특히 0℃에서 적어도 200 W/mㆍK (1 미터 및 1 켈빈온도 당 와트) 이다. 공급 라인의 표면의 적어도 일부는 환원제 전구체를 환원제로, 특히 요소를 암모니아로 가수분해하는 것을 촉진하는 알루미늄 산화물, 티타늄 산화물 및/또는 바나듐 산화물을 포함한다.

본 발명에 따른 장치의 다른 유리한 실시형태에 따르면, 공급 라인과 이 공급 라인을 가열하는 수단은, 적어도 하나 이상의 부분적인 구역에서, 서로에 대하여

a) 공급 라인과 이 공급 라인을 가열하는 수단이 적어도 부분적인 구역에서 서로에 대해 동축으로 형성되는 구성;

b) 공급 라인과 이 공급 라인을 가열하는 수단이 적어도 부분적인 구역에서 서로에 대해 동심으로 형성되는 구성;

c) 공급 라인과 이 공급 라인을 가열하는 수단이 적어도 부분적인 구역에서 서로 인접하여 형성되는 구성;

d) 공급 라인이 적어도 부분적인 구역에 형성되고 공급 라인을 가열하는 수단 주위에 감겨있는 구성;

e) 공급 라인을 가열하는 수단이, 적어도 부분적인 구역에서 바형 가열소자로 구성되고, 공급 라인이 상기 바형 가열 소자 주위에 감기도록 형성되는 구성; 및

f) 공급 라인이 바형 가열 소자에서 덕트를 형성하는 구성

중 적어도 하나의 구성을 갖는다.

본 발명에 따른 장치의 다른 유리한 실시형태에 따르면, 공급 라인과 이 공급 라인을 가열하는 수단은 적어도 부분적인 구역에서 재료 접합 방식으로 서로 연결된다.

공급 라인과 이 공급 라인을 가열하는 수단은 특히 납땜 및/또는 용접된다.

본 발명에 따른 장치의 다른 유리한 실시형태에 따르면, 공급 라인에는 적어도 부분적으로 환원제를 형성하기 위해 환원제 전구체의 가수분해에 촉매반응하는 코팅이 제공된다.

따라서 공급 라인의 일부 또는 전체가 환원제 전구체의 가수분해에 사용되는 것이 이미 가능하다.

본 발명에 따른 장치의 다른 유리한 실시형태에 따르면, 상기 장치는 공급 라인의 온도를 결정하는 적어도 하나의 측정 센서를 포함한다.

공급 라인을 가열하는 수단이, 전기 저항식 히터를 포함한다면, 특히 저항을 측정함으로써 의한 온도 측정에 사용될 수 있다. 예컨대 열저항기 형태의 적어도 하나의 측정 센서가 대안적으로 또는 추가적으로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 장치의 다른 유리한 실시형태에 따르면, 측정 센서는 전원에 연결될 수 있다.

측정 센서는 이에 의해 공급 라인이 막힌다면 예컨대 비상 프로그램의 형태로 저항기 히터로서 또한 사용될 수 있다. 상기 비상 프로그램의 내용에는, 공급 라인은 바람직하게는 임계 온도보다 더 높은 온도, 바람직하게는 임계 온도보다 상당히 더 높은 온도로 가열될 수 있다. 여기서, 온도는 바람직하게는 550℃ 이상, 특히 600℃ 이상이다.

본 발명의 다른 양태에 따르면,

a) 적어도 하나의 환원제 및

b) 적어도 하나의 환원제 전구체

중 적어도 하나를 포함하는 가스 혼합물을 제공하기 위한 방법이 제공된다.

적어도 하나의 환원제 전구체의 수용액이 저장소로부터 적어도 하나의 공급 라인으로 전달된다. 적어도 하나의 공급 라인은 수용액이 가스 혼합물을 형성하도록 완전히 증발되는 방식으로 가열된다.

완전한 증발은 특히 수용액 또는 물이 공급 라인을 주로 액적의 형태로 빠져나가지 않는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 완전한 증발은 특히 수용액의 90 중량% 이상, 바람직하게는 95 중량% 이상, 특히 바람직하게는 98 중량% 이상이 증발되는 것을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 환원제가 특히 바람직하게는 암모니아를 포함하고, 바람직한 환원제 전구체는 요소이다. 비교적 다량의 증기가 요구될 때, 다수의 공급 라인이, 예컨대 다용도차량의 배기 시스템에 형성되는 것이 바람직하게는 가능하다.

내연기관의 배기가스의 산화 질소의 선택적 촉매 환원 방법이 또한 특히 바람직하고, 이 방법에서 요소는 수용액으로 존재하고 저장소에서 공급 라인으로 전달되고, 공급 라인은

a) 특히 암모니아와 같은 환원제 및

b) 특히 요소와 같은 적어도 하나의 환원제 전구체

중 적어도 하나를 포함하는 가스 혼합물을 형성하도록 수용액이 실질적으로 완전히 증발되는 방식으로 가열되고, 가스 혼합물은 SCR 촉매 컨버터의 상류인 배기 시스템에 도입된다. 가수분해 촉매 컨버터가 특히 바람직하게는 가스 혼합물의 공급과 SCR 촉매 컨버터 사이에 형성된다.

본 발명의 내용에서, 촉매 컨버터는 대응하는 촉매 코팅을 갖는 지지체로서 이해되어야 한다. 지지체는 특히 바람직하게는 세라믹 또는 금속 재료로 만들어진 허니콤체, 대응적으로 코팅된 튜브, 와이어 메쉬 (wire-mesh) 지지부 등이다. 가수분해 촉매 컨버터는 이에 의해 적어도 하나의 환원제 전구체 및 특히 요소의 가수분해에 촉매반응하는 촉매 컨버터 지지체를 구성하고, 특히 대응적으로 구성되는 코팅을 갖는다. SCR 촉매 컨버터는 이에 의해 산화 질소의 선택적인 촉매 환원에 촉매반응하는 코팅을 갖는 촉매 컨버터 지지체를 구성한다.

여기서, 환원제 전구체가 특히, 빙점을 낮추는 다른 구성물을 포함하는 수용액으로 공급된다면 특히 유리하다. 요소 수용액은 특히 포름산 암모늄, 즉 대응하는 포름산의 염, 및/또는 포름산을 포함할 수 있다. 대응하는 용액이 "Denoxium" 의 상표명으로 구입 가능하다.

본 발명에 따른 방법이 사용되는 배기 시스템의 실시형태에 따라, 특히 공급 라인, 수용액의 실시형태에 따라, 특히 또한 환원제 전구체(들) 및 환원제(들)의 선택에 따라, 공급 라인은 다른 온도로 가열되는 것이 필요할 수 있다. 예컨대 또한 350℃ 이상 및 특히 400 ~ 450℃, 특히 대략 420℃ 의 온도의 "AdBlue" 또는 "Denoxium" 으로 구입 가능한 요소 수용액을 사용할 때 특히 유리한 것으로 증명되었다.

본 발명에 따른 방법의 다른 유리한 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 환원제 전구체

a) 요소 및

b) 포름산 암모늄

이 이하의

A) 혼합물 및

B) 수용액

중 적어도 하나에 포함된다.

따라서 특히 본 발명에 따른 방법은 요소 및 적절하다면 또한 이미 암모니아를 포함하는 혼합물의 형성을 유도하는 것이 가능하다. 혼합물은 특히 바람직하게는 더 가수분해하고 따라서 암모니아를 형성하기 위해 하류에 위치된 가수분해 촉매 컨버터에 공급된다. 이러한 방식으로 얻어지는 환원제로의 실질적으로 완전한 변환은, 특히 90 중량% 이상, 바람직하게는 95 중량% 이상, 특히 바람직하게는 98 중량% 이상이 바람직하다.

본 발명에 따른 방법의 다른 유리한 실시형태에 따르면, 공급 라인의 온도는 380 ~ 450℃ 사이이다.

상기 온도는 특히 유리한 것으로 증명되었는데, 이는 이들이 한편 수용액의 실질적으로 완전한 증발을 유도하고, 다른 한편 공급 라인 내부의 과도한 적층물의 형성을 효과적으로 방지하기 때문이다. 공급 라인의 온도는 바람직하게는 대략 380℃ 이다.

본 발명에 따른 다른 유리한 실시형태에 따르면, 공급 라인의 길이에 따른 온도는 평균 온도보다 최대 25℃ 더 높고 그리고 더 낮다.

이러한 온도 불변성은 특히 유리하게는 적층물의 형성이 효과적으로 방지되는 결과를 갖는다. 대응하는 시도를 통해 놀랍게도 형성되는 적층물을 위해 물질 중 하나의 응축 온도 미만의 온도를 갖는 지점이 존재할 필요가 없음이 나타났다. 이는 사실 공급 라인의 비교적 미세한 온도 변동이라고 하더라도, 공급 라인의 막힘을 유도하거나 또는 공급 라인의 통과할 수 있는 단면의 감소에 의한 전달 용량의 감소를 유도하는, 비교적 차가운 지점에서 발생하는, 특히 요소의 침전의 결과를 갖는다는 것을 나타내었다. 가능한 한 일정한 온도가 공급 라인의 길이에 걸쳐 존재하는 방법이 유리한 것이 나타났는데, 이는 실질적으로 여기서 적층물이 형성되지 않기 때문이다. 이 방법은 특히 대략 50℃, 즉 평균 온도보다 최대 25℃ 더 높고 그리고 더 낮은 온도 변동 범위가 공급 라인의 길이에 걸쳐 초과되지 않도록 선택되어야 한다.

본 발명에 따른 방법의 다른 유리한 실시형태에 따르면, 500 W/s 까지 변하는 가열 동력이 가열 과정 동안 사용된다.

상기 종류의 가열 동력은 유리하게는 공급되는 가스 혼합물의 양이 특히 유리하게는 대응하는 시스템의 요구에 매우 신속하게 적응되는 특히 동역학적인 시스템을 형성하는 것을 가능하게 한다.

본 발명에 따른 방법의 다른 유리한 실시형태에 따르면, 0.5 ㎖/s 의 양의 수용액이 공급 라인에 전달된다.

이러한 양은 가스 혼합물 또는 예컨대 가스 혼합물에 함유된 환원제의 높은 피크 요구라도 처리하기에 충분한 것이 증명되었다.

본 발명에 따른 방법의 다른 유리한 실시형태에 따르면, 공급 라인은 최대 20 평방 밀리미터의 통과할 수 있는 단면을 갖는다.

상기 종류의 최대 단면은 한편 매우 동역학적인 방법을 가능하게 하고, 따라서 다량의 가스 혼합물이 매우 짧은 시간 기간동안 제공될 수 있고, 다른 한편 차량 적용이라도, 예컨대 자동차의 배기 시스템에서와 같이 단지 작은 공간이 요구될 때 사용될 수 있는 소형의 컴팩트한 시스템으로 구성될 수 있다.

본 발명에 따른 방법의 다른 유리한 실시형태에 따르면, 공급 라인은 수용액의 완전한 증발이 발생하는 임계 온도보다 더 높은 제 2 온도로 가열된다.

이는 특히 공급 라인이 막혔을 때, 공급 라인 내의 적층물을 용해하기 위해 및/또는 상기 적층물이 반응하게 하기 위해 실행될 수 있다. 여기서, 제 2 온도는 최대 600℃, 바람직하게는 최대 800℃, 특히 바람직하게는 최대 900℃ 이다. 공급 라인이 알루미늄으로 만들어진다면 제 2 온도는 바람직하게는 500℃ 이다.

본 발명에 따른 방법의 다른 유리한 실시형태에 따르면, 증발의 개시 전에, 공급 라인의 온도는 결정되어 다른 알려진 온도와 함께 정렬된다.

여기서 특히 다른 구성 요소, 예컨대 외부 온도계, 냉각수 온도를 결정하는 온도계 등의 온도를 결정하는 측정 센서의 측정값을 사용하는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 방법의 다른 유리한 실시형태에 따르면, 공급 라인의 가열은 전기 저항식 히터, 바람직하게는 열 전도체에 의해 실행되고, 가열의 개시 전에 상기 저항 히터의 저항은 결정되고, 공급 라인의 가열은 결정된 저항에 따라서 발생한다.

이에 의해 특히 사용자에게 저항 히터의 손상 등을 경고하는 것이 가능하다.

본 발명에 따른 방법의 다른 유리한 실시형태에 따르면, 가열 동력은 공급 라인의 가열 동안 관찰된다.

여기서, 미리 정해질 수 있는 시간 간격에 걸쳐 가열 동력이 증발되는 수용액의 양에 따른 값 미만으로 유지된다면 가열은 바람직하게는 중단된다.

조절이 진행중 이라는 것은 공급라인의 막힘 또는 자유롭게 통과할 수 있는 단면이 줄어든 것을 나타낸다. 이러한 경우, 비상 측정, 예컨대 공급 라인을 제 2, 더 높은 온도 단계로 가열하는 수단의 작동을 시작하는 것이 가능하며, 이에 의해 용해 및/또는 반응에 의해 공급 라인의 적층물이 제거된다.

자동차에서, 공급 라인을 가열하는 수단이 전기 저항식 히터를 포함한다면, 전원은 자동차의 발전기, 예컨대 교류기로부터 취해질 수 있고, 동력은 바람직하게는 교류기의 전압의 조절 전에 인출되는데, 이는 더 높은 전압이 보통 교류기에 존재하기 때문이다.

본 발명에 따른 장치에 대해 기재된 상세한 설명 및 장점은 또한 본 발명에 따른 방법에 이전 및 적용될 수 있다. 본 발명에 따른 방법에 대해 기재된 상세한 설명 및 장점은 또한 본 발명에 따른 장치에 이전 및 적용될 수 있다.

본 발명은 첨부된 도면을 기본으로 하여 이하에 더 상세하게 설명되고, 본 발명은 여기 나타낸 대표적인 실시형태로 제한되지 않는다.

도 1 은 제 1 실시형태에서 가스 혼합물을 제공하는 장치를 사시도로 나타낸다.

도 2 는 가스 혼합물을 제공하는 장치의 제 1 실시형태를 단면도로 나타낸다.

도 3 은 저장소에서 공급 라인으로 수용액을 전달하기 위한 전달 라인을 나타낸다.

도 4 는 내연기관의 배기가스의 산화 질소의 선택적 촉매 환원을 위한 장치를 나타낸다.

도 5 는 증발 유닛의 제 2 대표적인 실시형태를 개략적으로 나타낸다.

도 6 은 환원제를 제공하는 장치를 나타낸다.

도 7 은 증발기 유닛의 대안적인 실시형태를 횡단면으로 개략적으로 나타낸다.

도 8 은 배기 라인으로의 투여 라인의 개관 지점의 상세도를 나타낸다.

도 9 는 가스 혼합물을 제공하는 장치의 대표적인 실시형태를 단면으로 나타낸다.

도 10 은 가스 혼합 물질을 제공하는 장치를 개략적으로 나타낸다.

도 11 은 배기가스에 대한 환원제 혼합물을 공급하기 위한 가능한 공급 유닛의 실시예를 나타낸다.

도 12 는 배기가스에 대한 환원제 혼합물을 공급하기 위한 다른 가능한 공급 유닛의 실시예를 나타낸다.

도 13 은 내연기관의 배기가스를 처리하는 장치의 대표적인 실시형태를 나타낸다.

도 14 는 액적을 적층하기 위한 수단을 나타낸다.

도 15 ~ 도 18 은 증발기 유닛의 대표적인 실시형태를 나타낸다.

도 19 및 도 20 은 가스 혼합물을 제공하는 장치의 다른 대표적인 실시형태를 나타낸다.

도 21 은 배기가스를 처리하는 다른 대표적인 실시형태를 나타낸다.

도 22 는 배기 라인으로의 공급 유닛의 개관 구역의 상세도를 나타낸다.

도 23 및 도 24 는 촉매 컨버터 지지 본체로서의 허니콤체의 실시예를 나타낸다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 가스 혼합물을 제공하는 장치 2 : 공급 라인

3 : 분배 개구 4 : 공급 라인을 가열하는 수단

5 : 측정 센서 6 : 전달 라인

7 : 온도 조절 수단 8 : 펠티에 소자

9 : 냉각체 10 : 전기 단자

11 : 연결 유닛 12 : 증발기 유닛

13 : 배기가스 14 : 배기 라인

15 : 내연기관의 배기가스를 처리하는 장치 16 : 환원제 용액 증발기

17 : 가수분해 촉매 컨버터 18 : SCR 촉매 컨버터

19 : 전달 수단 20 : 저장소

21 : 투여 라인 22 : 투여 개구

23 : 혼합 수단 24 : 증발기 챔버

25 : 제 1 개구 26 : 제 2 개구

27 : 증발기 챔버를 가열하는 수단 28 : 구조물

29 : 증발기 유닛의 케이싱 30 : 열 전도체 단자

31 : 가수분해 촉매 컨버터의 온도 제어 수단

32 : 가수분해 촉매 컨버터의 케이싱 33 : 연결 수단

34 : 안내 판 35 : 환원제 혼합물

36 : 제 3 개구 37 : 안내 구조물

38 : 열 전도체 39 : 제 1 온도 측정 센서

40 : 연결 소자 41 : 제 1 열 전도체 단자

42 : 제 2 열 전도체 단자 43 : 제 2 온도 측정 센서

44 : 제 2 연결 소자 45 : 수용액

46 : 공급 유닛 47 : 제 3 온도 측정 센서

48 : 제 4 온도 측정 센서 49 : 온도 조절 수단

50 : 공급 온도 제어 수단 51 : 제어 유닛

52 : 허니콤체 53 : 혼합 수단

54 : 주 흐름 방향 55 : 컷아웃

56 : 천공부 57 : 길이

58 : 제 1 배기 분기부 59 : 제 2 배기 분기부

60 : 유동 안내 수단 61 : 개관 지점

62 : 노즐 63 : 탄화수소를 연소시키는 수단

64 : 액적을 적층하는 수단 65 : 라인

66 : 충격 판 67 : 편향

68 : 하우징 69 : 바형 가열 소자

70 : 전기 단자 71 : 연결 수단

72 : 단열부 73 : 열 차폐부

74 : 공기 틈 단열 75 : 외부 하우징

76 : 내부 하우징 77 : 밸브

78 : 제어 단자 79 : 개관 구역

80 : 구멍 81 : 온도 센서

82 : 허니콤체 83 : 매끄러운 금속 층

84 : 주름진 금속 층 85 : 케이싱 튜브

86 : 덕트 87 : 환형 허니콤체

88 : 층 89 : 매끄러운 구역

90 : 주름진 구역 91 : 외부 케이싱 튜브

92 : 내부 케이싱 튜브

도 1 은

a) 적어도 하나의 환원제, 및

b) 적어도 하나의 환원제 전구체

중 적어도 하나의 물질을 포함하는 가스 혼합물을 제공하는 장치 (1) 를 개략적으로 나타낸다.

이들은 특히 환원제 암모니아 및 환원제 전구체 요소이다. 장치 (1) 는 분배 개구 (3) 를 갖는 공급 라인 (2) 을 포함한다. 또한, 공급 라인 (2) 을 가열하는 수단 (4) 이 형성되며, 이 수단 (4) 에 의해 공급 라인 (2) 은 물의 끓는 온도보다 더 높은 제 1 임계 온도를 초과하여 가열될 수 있다. 장치 (1) 는 또한 공급 라인 (2) 과 유동 연결될 수 있는 저장소 (도시되지 않음) 를 포함한다. 즉, 특히 적어도 하나의 환원제 전구체를 포함하는 수용액과 같이, 저장소에 보관된 유체가, 작동 시에 공급 라인 (2) 을 통해 분배 개구 (3) 로 흐를 수 있다. 상기 장치 (1) 에 의해, 적어도 하나의 환원제 및/또는 적어도 하나의 환원제 전구체를 함유하는 가스 혼합물이 제공될 수 있다.

본 대표적인 실시형태에 있어서, 공급 라인 (2) 을 가열하는 수단 (4) 은 상기 공급 라인 (2) 과 함께 나선형으로 감겨 있다. 이러한 방식으로, 공급 라인 (2) 을 통해 흐르는 유체가 가열되어 결국 증발된다. 그 결과, 적어도 하나의 환원제 전구체를 함유하는 가스 혼합물이 분배 개구 (3) 를 통해 분배된다. 공급 라인 (2) 을 가열하는 수단 (4) 의 온도의 선택에 따라, 환원제 전구체의 적어도 부분적인 열분해가 공급 라인 (2) 에서 이미 발생할 수 있고, 따라서, 분배 개구를 통해 분배된 가스 혼합물은 예컨대 요소와 같은 환원제 전구체 이외에 이미, 예컨대 암모니아와 같은 환원제를 함유한다.

또한, 가스 혼합물을 제공하는 장치 (1) 는 또한 공급 라인 (2) 의 적어도 한 지점에서의 온도를 측정할 수 있는 측정 센서 (5) 를 포함한다. 측정 센서 (5) 는 예컨대 종래의 열 소자 또는 종래의 열저항기 (thermoresistor) 일 수 있다. 장치 (1) 및/또는 전기 단자를 요구하는 별도의 구성 요소는 바람직하게는 전기 단자를 실현하기 위한 케이블 길이 (cable length) 를 갖는다. 케이블 길이는 특히 적어도 1/2 미터, 바람직하게는 적어도 1 미터 길이의 케이블 연결을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 이는 특히 자동차에서, 물 분사, 돌 충격 등과 같은 환경적 영향에 대해 적은 양만 노출되는 구역에 형성되는 플러그형 접촉을 가능하게 한다.

도 2 는 도 1 의 장치 (1) 를 단면도로 나타낸다. 적어도 하나의 환원제 전구체를 포함하는 수용액이 작동 시에 흐를 수 있는 공급 라인 (2) 과 공급 라인 (2) 을 가열하는 수단 (4) 을 명백히 볼 수 있다. 공급 라인 (2) 은 일정한 단면을 가질 수 있지만, 이는 또한 본 실시예와 같이 가변적일 수 있다. 하지만 여기서, 공급 라인 (2) 의 통과할 수 있는 단면은 바람직하게는 0.75 ㎟ ~ 20 ㎟ 이고, 통과할 수 있는 단면은 바람직하게는 대략 3 ㎟ 구역이다. 한편, 수용액의 신속하고 실질적으로 완전한 증발이 상기 종류의 단면에 의해 가능하고, 또 다른 한편, 단면은 공급 라인 (2) 내부의 적층물의 형성이 실질적으로 회피되기에 충분히 크기 때문에, 상기 통과할 수 있는 단면은 유리한 것으로 증명되었다. 도 2 는 또한 공급 라인 (2) 의 온도를 결정하기 위한 측정 센서 (5) 를 나타낸다.

여기서, 공급 라인 (2) 을 가열하는 수단 (4) 은, 작동 시에 공급 라인 (2) 의 길이에 걸친 온도가 평균 온도보다 최대 5℃ 초과 및 미만이 되도록 작동된다. 평균 온도는 실질적으로 여기서 제 1 임계 온도에 대응한다. 공급 라인 (2) 은 특히 구리 합금으로 형성된다.

도 3 은, 작동 시에 공급 라인 (2) 을 저장소 (도시되지 않음) 에 연결할 수 있는 전달 라인 (6) 을 개략적으로 나타낸다. 전달 라인 (6) 은 온도 제어를 위한 수단 (7) 을 갖는다. 이러한 대표적인 실시형태에 있어서, 온도 제어를 위한 수단 (7) 은 각 경우에 다수의 펠티에 소자 (8) 와 냉각체 (9) 를 포함한다. 펠티에 소자 (8) 에는 각 경우에 전류가 공급될 수 있게 하는 전기 단자 (10) 가 제공된다. 여기서, 전류의 극성에 따라, 펠티에 소자 (8) 는 가열 또는 냉각을 위해 사용되고, 따라서 전달 라인 (6) 의 기본적인 온도 제어가 상기 펠티에 소자 (8) 에 의해 얻어질 수 있다. 냉각체 (9) 는 전달 라인 (6) 이 펠티에 소자 (들) (8) 에 의해 냉각된다면 특히 열 에너지를 발산시키는데 사용된다.

전달 라인 (6) 은 연결 유닛 (11) 에 의해 다른 구성 요소에 연결될 수 있다. 장치의 구성에 따라, 상기 구성 요소는 상기에 이미 언급된 공급 라인 (2) 일 수 있거나, 또는 일반적으로 증발기 유닛 (12) 일 수 있다. 공급 라인 (2) 은 증발기 유닛 (12) 의 일부일 수 있다. 일반적으로, 연결 유닛 (11) 은 적어도 부분적으로는 10 W/mㆍK (1 미터 및 1 켈빈온도 당 와트) 미만의 열 전도율을 갖는 재료로 형성된다. 연결 유닛 (11) 은 특히 세라믹 재료 및/또는 폴리테트라플루오로에틸렌 (polytetrafluoroethylene, PETE) 으로 형성된다. 연결 유닛 (11) 은 특히 40 K/㎜ (켈빈/밀리미터) 이상의 온도 구배가 연결 유닛 (11) 의 길이 (57) 에 걸쳐 유지되도록 구성된다. 이렇게 함으로써 증발기 유닛 (12) 및/또는 공급 라인 (2) 이 전달 라인 (6) 보다 상당히 더 높은 온도를 갖는 방법을 가능하게 한다. 증발기 유닛은 예컨대 300℃ 이상, 400℃ 이상 또는 420℃ 이상의 온도를 가질 수 있고, 따라서 증발기 유닛 (12) 내의 수용액의 실질적으로 완전한 증발을 유도할 수 있는 반면, 전달 라인 (6) 은 전달 라인 (6) 에서 수용액이 증발되지 않는 것을 보장하기 위해 단지 70℃ 이상, 80℃ 이상 또는 90℃ 이상의 온도 수준을 갖는다.

도 4 는 내연기관 (도시되지 않음) 의 배기가스 (13) 를 처리하는 장치 (15) 를 개략적으로 나타낸다. 내연기관의 배기가스 (13) 는 배기 라인 (14) 을 통해 흐른다. 내연기관의 가스 (13) 를 처리하는 장치 (15) 는 환원제 용액 증발기 (16), 가수분해 촉매 컨버터 (17) 및 SCR 촉매 컨버터 (18) 를 포함한다. 환원제 용액 증발기 (16) 에서, 환원제 전구체를 포함하는 수용액이 증발된다. 특히 요소가 환원제 전구체로서 사용된다. 환원제 용액 증발기 (16) 는, 이러한 대표적인 실시형태에서 공급 라인 (2) 을 포함하는 증발기 유닛 (12) 을 포함하고 이 증발기 유닛은 공급 라인 (2) 을 가열하기 위해 수단 (4) 에 의해 가열된다. 상기 공급 라인 (2) 은 연결 유닛 (11) 에 의해 전달 라인 (6) 에 연결된다. 전달 라인 (6) 은 전달 라인 (6) 의 온도를 제어하는 수단 (7) 에 의해 둘러싸여 있고, 수단 (7) 은 예컨대 상기 나타낸 것과 같이 하나 이상의 펠티에 소자 (8) 및/또는 냉각체 (9) 를 포함할 수 있다. 적어도 하나의 환원제 전구체의 수용액은 전달 수단 (19) 에 의해 대응하는 저장소 (20) 로부터 전달 라인 (6) 으로 전달될 수 있다. 증발기 유닛 (12) 에, 예컨대 요소와 같은 적어도 하나의 환원제 전구체 및 적절하다면 또한 요소의 열분해로부터 이미 발생된 암모니아를 포함하는 가스가 제공된다. 상기 가스 혼합물은 환원제 용액 증발기 (16) 의 하류에 형성되는 가수분해 촉매 컨버터 (17) 에 도입된다. 가수분해 촉매 컨버터 (17) 는 특히 요소가 상기 가수분해 촉매 컨버터 (17) 에 적용된 대응하는 촉매적 활성 코팅에 의해 암모니아를 형성하도록 가수분해되도록 구성된다. 일반적으로, 가수분해 촉매 컨버터 (17) 는 환원제를 형성하도록 환원제 전구체의 가수분해에 사용된다. 가수분해 촉매 컨버터 (17) 를 빠져나가며, 환원제를 함유하고 환원제 혼합물로 나타내는 가스는 투여 라인 (21) 을 통해 배기 라인 (14) 으로 공급된다. 투여 라인 (21) 은 SCR 촉매 컨버터 (18) 의 상류에 위치된 투여 개구에서 배기 라인 (14) 으로 개관되어 있다. 안내 판 형태의 혼합 수단 (23) 이 투여 개구 (22) 의 하류와 SCR 촉매 컨버터 (18) 의 상류에 형성되고 이는 환원제 혼합물과 배기가스 (13) 의 혼합물을 야기한다.

따라서 SCR 촉매 컨버터 (18) 에서는 SCR 촉매 컨버터 (18) 의 배기가스 (13) 에 함유된 산화 질소의 환원을 유도하는 환원제와 배기가스의 혼합물을 얻을 수 있다. 여기서, 환원제 혼합물의 양은 바람직하게는 SCR 촉매 컨버터 (18) 에서 가능한 한 완전한 배기가스 (13) 의 산화 질소의 변환이 발생할 수 있도록 제공된다.

도 5 는 증발기 유닛 (12) 의 다른 대표적인 실시형태를 개략적으로 나타낸다. 이 도면은 증발기 유닛 (12) 을 단면으로 나타낸다. 증발기 유닛 (12) 은 실질적으로 밀폐된 부피를 에워싸는 증발기 챔버 (24) 를 포함한다. 이러한 대표적인 실시형태에서, 증발기 챔버 (24) 는 단지 수용액의 전달을 위한 전달 라인 (6) (도시되지 않음) 을 연결하기 위한 제 1 개구 (25), 및 가스 혼합물의 방출을 위한 공급 라인 (2) (도시되지 않음) 을 연결하기 위한 제 2 개구 (26) 를 갖는다. 수용액 (45) 을 증발기 챔버 (24) 에 투여하기 위한 수단으로서의 노즐 (62) 이 제 1 개구 (25) 에 형성된다. 상기 노즐 (62) 은 수용액 (45) 을 증발기 챔버 (24) 에 투여하는데 사용된다. 증발기 유닛 (12) 은 추가적으로 증발기 챔버 (24) 를 가열하는 수단을 갖는다. 본 대표적인 실시형태에서, 상기 수 단은 증발기 챔버 (24) 와 접촉하는 대응하는 열 전도체 (27) 에 의해 형성된다. 여기 나타낸 것과 같이, 상기 열 전도체 (27) 는 비대칭적으로 구성될 수 있고, 즉 단위 면적 당 더 높은 밀도의 열 전도체가 제 1 개구 (25) 의 실질적으로 맞은편에 위치되지 않는 구역보다 제 1 개구 (25) 의 실질적으로 맞은편에 위치된 구역에 형성된다. 또한, 상기 수단은 점증적으로는, 예컨대 버너와 같은, 탄화수소의 연소를 위한 수단 (63) 을 포함한다. 상기 종류의 버너가 또한 탄화수소의 무화염 연소 (flameless combustion) 가 실행될 수 있다.

증발기 챔버 (24) 는 바람직하게는 이하의 물질 : a) 구리; b) 알루미늄; c) 귀금속 강; d) 니켈계 물질 및 e) 크롬-니켈 강 중 적어도 하나를 포함하는 재료로부터 형성된다. 증발기 챔버 (24) 의 부피는 바람직하게는 1.5 ~ 10 ㎤ 이다. 작동 시에, 열 전도체 (27) 는 바람직하게는 적용에 따라 최대 가열 동력이 고정되는, 초당 대략 최대 1 킬로와트의 가열 동력에 의해 작동된다. 승용차에서, 최대 가열 동력은 바람직하게는 대략 500 ~ 700 W/s 이고, 다용도 차량에서, 바람직하게는 대략 1200 ~ 1500 W/s 을 갖는다. 증발기 챔버 (24) 의 열 용량은 바람직하게는 120 J/K 미만, 특히 바람직하게는 100 ~ 110 J/K 이다. 제 1 개구 (25) 및 제 2 개구 (26) 는 바람직하게는 30 ~ 70°의 각을 둘러싼다. 수용액 (45) 은 바람직하게는 최대 150 ㎖/min 으로, 바람직하게는 최대 100 ㎖/min 으로, 특히 바람직하게는 최대 30 ㎖/min 으로 증발기 챔버 (24) 에 전달된다. 제 2 개구 (26) 의 구역에서, 증발기 챔버 (24) 는 바람직하게는 제 2 개구 (26) 로 액적이 스며드는 것을 방지하는 수단을 갖는다. 상기 수단은 특히 액적과 증발기 챔버 (24) 의 벽 사이에 위치된 가스막이 침투될 수 있는 수단이다. 상기 수단은 특히 벽의 돌출부 등이다. 구조물 (28) 이 마찬가지로 이 구역에 형성될 수 있다.

또한, 증발기 챔버 (24) 는 수용액의 증발을 위한 더 큰 표면을 만드는데 사용되는 하나 이상의 구조물 (28) 을 내부에 갖는다. 상기 구조물 (28) 은 본 대표적인 실시형태에서 비교적 크게 도시되었지만, 상기 구조물 (28) 은 또한 예컨대 증발기 챔버 (24) 의 내부면에 대응하는 코팅을 도포함으로써 제공되는 구조화된 표면일 수 있다. 상기 구조물 (28) 은 대안적으로는 또는 추가적으로는 수 밀리미터 이상의 크기를 갖는 거시적 구조물을 또한 포함할 수 있다. 일반적으로, 상기 구조물 (28) 은 증발기 챔버 (24) 의 표면의 습윤 용량을 증가시키기 위한 수단으로서 이해되어야 한다.

도 6 은 배기 라인 (14) 에 연결된 증발기 챔버 (24) 의 제 1 대표적인 실시형태를 개략적으로 나타낸다. 여기서, 증발기 챔버 (24) 에는 케이싱 (casing) (29) 이 제공된다. 상기 케이싱 (29) 은 바람직하게는 주위로의 열 손실을 감소시키는 대응하는 단열재로부터 형성된다. 증발기 챔버 (24) 를 가열하는 수단 (27) 은 열 전도체 단자 (30) 에 의해 전류 공급원 (도시되지 않음) 에 연결될 수 있다.

증발기 유닛 (12) 은 제 2 개구 (26) 에 의해 가수분해 촉매 컨버터 (17) 에 연결된다. 가수분해 촉매 컨버터 (17) 는 가수분해 촉매 컨버터 (17) 의 온도를 제어하는 수단 (31) 을 갖고, 이 수단 (31) 은 가수분해 촉매 컨버터 (17) 주위 에 감겨 있는 본 대표적인 실시형태의 대응하는 가열 와이어로 구성된다. 특히 가능한 한 어떠한 열 손실의 발생을 최소화하기 위해 주위에 대한 가수분해 촉매 컨버터 (17) 의 단열을 이루는 대응하는 케이싱 (32) 이 가수분해 촉매 컨버터 (17) 주위에 형성된다. 본 대표적인 실시형태에서, 가수분해 촉매 컨버터는 배기 라인으로의 돌출에 의하여 배기 라인 (14) 에 직접적으로 연결된다. 가수분해 촉매 컨버터 (17) 또는 그의 케이싱 (32) 이 가능한 한 밀봉된 방법으로 삽입되는 대응하는 구멍이 배기 라인 (14) 에 형성된다. 가수분해 촉매 컨버터 (17) 와 배기 라인 (14) 사이의 가능한 한 밀봉된 연결은 대응하는 연결 수단 (33) 에 의해 생길 수 있다. 수동적 혼합 수단으로서, 가수분해 촉매 컨버터 (17) 를 빠져나가는 환원제 혼합물 (35) 이 배기 라인 (14) 을 흐르는 배기가스와 혼합되게 하는 안내 판 (34) 이 또한 형성된다.

작동 시에, 증발기 유닛 (12) 은 환원제 전구체로서 요소를 함유하는 수용액으로부터 가스 혼합물을 제조하는데 사용된다. 증발기 유닛 (12) 으로부터 발생된 가스 혼합물은 적어도 요소 및 적절하다면 대응하는 요소의 열분해에 의해 발생된 암모니아를 이미 함유한다. 상기 혼합물은 제 2 개구 (26) 를 통해 암모니아를 형성하기 위해 실질적으로 요소의 완전한 가수분해가 발생하는 가수분해 촉매 컨버터 (17) 로 안내된다. 여기서, 암모니아를 포함하는 환원제 혼합물 (35) 이 가수분해 촉매 컨버터에서 발생된다. 98 % 이상의 요소가 결국 암모니아로 변환되는 방법이 특히 바람직하다.

도 7 은 도 5 및 도 6 의 증발기 유닛의 대안적인 실시형태를 개략적으로 나 타낸다. 상기에 나타낸 제 1 대표적인 실시형태와 대조적으로, 이 대안적인 실시형태는 추가적으로 제 3 개구 (36) 를 갖는다. 작동 시에, 배기가스는 상기 제 3 개구 (36) 를 통해 연속 또는 맥동 방식으로 증발기 챔버 (24) 에 도입될 수 있다. 이러한 방법으로 제 1 대표적인 실시형태와 비교하여 발생된 가스 내의 요소의 개선된 분배를 얻을 수 있다. 또한, 물이 제 3 개구 (36) 를 통해 도입되는 내연기관의 배기가스에 의해 증발기 챔버 (24) 로 도입되기 때문에, 상기 종류의 증발기 유닛 (12) 은 고형 요소를 증발하는데 또한 사용될 수 있고, 이 물은 이후에 암모니아를 형성하기 위해 요소를 가수분해하기 위한 가수분해 촉매 컨버터 (17) 에 사용될 수 있다.

도 8 은 대응하는 공급 유닛 (46) 의 일부로서 배기 라인 (14) 으로 투여 라인 (21) 의 개관 지점을 개략적으로 나타낸다. 여기서, 투여 라인 (21) 은 배기 라인 (14) 으로 투여 라인 (21) 의 개관 지점 주위에 또한 형성된 열 전도체 (38) 에 의해 둘러싸인다.

도 9 는, 제 1 교차점에서, 환원제를 포함하는 가스 혼합물을 제공하는 장치 (1) 의 다른 가능성을 개략적으로 나타낸다. 장치 (1) 는 공급 라인 (2) 을 가열하는 대응하는 수단 (4) 이 주위에 감겨있거나, 또는 상기 수단 (4) 과 함께 감겨있는 공급 라인 (2) 을 포함한다. 공급 라인 (2) 및 공급 라인 (2) 을 가열하는 수단 (4) 은 공통 케이싱 (29) 내에 함께 형성된다. 제 1 온도 측정 센서 (39) 가 공급 라인 (2) 을 감은 것 내에 형성된다. 상기 제 1 온도 측정 센서 (39) 는 제 1 연결 소자 (40) 에 의해 대응하는 제어 유닛 (도시되지 않음) 에 연 결될 수 있다. 증발기 유닛 (12) 은 공급 라인 (2) 의 분배 개구 (3) 에 의해 가수분해 촉매 컨버터 (17) 에 연결된다. 가수분해 촉매 컨버터 (17) 는 암모니아를 형성하기 위해 요소를 가수분해하도록 촉매 반응하는 코팅을 갖는다. 가수분해 촉매 컨버터 (17) 는 가수분해 촉매 컨버터의 온도를 제어하기 위해 수단 (31) 에 의해 둘러싸여 있고, 이 수단 (31) 은 대응 형성되는 가열 와이어를 포함한다. 가수분해 촉매 컨버터 (17) 의 온도를 제어하는 상기 수단 (31) 은 대응하는 제 1 열 전도체 단자 (41) 에 의해 전기적 전도성 방법으로 대응하는 전원에 연결될 수 있다. 이는 대응적으로 공급 라인 (2) 을 가열하는 수단 (4) 에 적용되고, 이 수단 (4) 에는 대응하는 제 2 열 전도체 단자 (42) 에 의해 대응하는 전원이 제공될 수 있다. 가수분해 촉매 컨버터 (17) 는 대응하는 제 2 연결 소자 (44) 에 의해 제어 유닛 (도시되지 않음) 에 연결될 수 있는 제 2 온도 측정 센서 (43) 를 갖는다. 가수분해 촉매 컨버터 (17) 내부 또는 상의 온도는 제 2 온도 측정 센서 (43) 에 의해 결정될 수 있다.

작동 시에, 요소 수용액 (45) 이 공급 라인 (2) 으로 전달된다. 공급 라인 (2) 을 가열하는 수단 (4) 은 공급 라인 (2) 을 가열하는데 사용되고 이에 의해 상기 요소 수용액을 증발시키고, 적절하다면, 온도 제어에 따라 암모니아를 형성하기 위해 함유된 요소를 적어도 부분적으로 열분해한다. 대응하는 가스 혼합물은 분배 개구 (3) 를 통해 가수분해 촉매 컨버터 (17) 에 도입되고, 이 가수분해에서, 바람직하게는 암모니아를 형성하기 위해 함유된 요소를 실질적으로 완전하게 가수분해한다. 대응하는 환원제 혼합물 (35) 은 가수분해 촉매 컨버터 (17) 를 빠져나가고, 이 환원제 혼합물 (35) 은 내연기관의 배기 시스템의 배기 라인 (14) 으로 도입될 수 있다. 증발기 유닛 (12) 및/또는 가수분해 촉매 컨버터 (17) 의 온도가 온도 측정 센서 (39, 43) 에 의해 관찰되고 두 가지 구성 요소 (12, 17) 모두가 대응하는 수단 (4, 31) 에 의해 가열될 수 있는 방법이 바람직하다.

도 10 은 적어도 하나의 환원제를 포함하는 가스 혼합물 (35) 을 제공하는 장치 (1) 를 개략적으로 나타낸다. 상기 장치 (1) 는, 순차적으로 수용액을 저장소 (도시되지 않음) 로부터 증발기 유닛 (12) 으로 전달시키는 전달 라인 (6) 을 포함한다. 증발기 유닛 (12) 은 가수분해 촉매 컨버터 (17) 에 의해 연결되고, 가수분해 촉매 컨버터는 대응하는 혼합물을 배기 라인 (14) (도시되지 않음) 으로 공급하는 투여 라인 (21) 에 의해 또는 환원제 혼합물을 배기 라인 (14) 에 대해 공급하는 공급 유닛 (46) 에 의해 연결된다. 증발기 유닛 (12) 은 제 3 온도 측정 센서 (47) 를 갖는다. 전달 라인 (6) 의 온도 또는 내부 온도는 상기 제 3 온도 측정 센서 (47) 에 의해 측정될 수 있다. 투여 라인 (21) 및/또는 공급 유닛 (46) 은 선택적으로 제 4 온도 측정 센서 (48) 를 갖고, 이에 의해 투여 라인 (21) 및/또는 공급 유닛 (46) 의 온도 또는 투여라인 (21) 및/또는 공급 유닛 (46) 내부의 온도가 측정될 수 있다. 증발기 유닛 (12) 은 공급 라인 (2) 을 가열하는 수단 (4) 및/또는 증발기 챔버 (24) 를 가열하는 수단 (27) 을 갖는다. 가수분해 촉매 컨버터 (17) 는 선택적으로, 대안적으로 또는 수단 (4, 27) 이외에, 가수분해 촉매 컨버터 (17) 의 온도를 제어하는 수단 (31) 을 갖는다. 선택적으로, 대안적으로 또는 추가로, 전달 라인 (6) 은 전달 라인 (6) 의 온도를 제어할 수 있는 온도 제어 수단 (49) 을 갖는다. 여기서 하나 이상의 펠티에 소자가 특히 가능하고, 유리하며 진보적이다. 투여 라인 (21) 및/또는 공급 유닛 (46) 은 투여 라인 (21) 및/또는 공급 유닛 (46) 의 온도를 제어할 수 있는 공급 온도 제어 수단 (50) 을 갖는다. 적어도 하나의 펠티에 소자를 사용하는 것이 또한 여기서 유리하다.

형성된 모든 온도 제어 수단 (4, 27, 31, 49, 50) 및 형성된 모든 온도 측정 센서 (39, 43, 47, 48) 는 제어 유닛 (51) 에 연결된다. 상기 제어 유닛 (51) 은 온도 제어를 위해 적어도 하나의 수단 (4, 27, 31, 49, 50) 및 적어도 하나의 온도 측정 센서 (39, 43, 47, 48) 를 포함하는 조절 루프에서 온도 조절을 실행한다. 온도 측정 센서 (39, 43, 47, 48) 의 개수는 바람직하게는 구성 요소 (6, 2, 24, 17, 21, 46) 의 온도를 제어하는 수단 (4, 27, 31, 49, 50) 의 개수보다 더 많다. 제어 유닛 (51) 은 바람직하게는 내연기관의 제어기에 연결되거나 또는 그 안에 통합된다. 내연기관의 제어기의 데이터 및 내연기관의 작동 파라미터는 유리하게는 증발 및/또는 증발기 유닛 (12) 으로의 전달의 제어시 참조될 수 있다.

도 11 은 가스 혼합물을 제공하는 장치의 상세도를 개략적으로 나타낸다. 유체에 의해 통과될 수 있는 덕트를 갖는 허니콤체 (52) 가 SCR 촉매 컨버터 (18) 의 상류인 배기 라인 (14) 에 형성되고, 이 허니콤체 (52) 는 대응하는 혼합 수단 (53) 의 일부이다. 허니콤체 (52) 는 배기가스의 주 유동 방향에 대해 적어도 부분적으로는 어떤 각으로 배기가스에 의해 통과될 수 있도록 구성된다. 여기 서, 주 유동 방향 (54) 은 도 11 에서 대응하는 화살표로 나타내었다. 본 대표적인 실시형태에서, 허니콤체 (52) 는 원뿔형 구성이다. 허니콤체는 특히 덕트로부터 자유로운 비교적 큰 절취부 (55) 를 갖는다. 공급 유닛 (46) 의 일부로서의 투여 라인 (21) 은 상기 절취부 (55) 를 향해 개관되어 있고, 투여 라인 (21) 을 통해 환원제 혼합물 (35) 이 작동 시에 도입된다.

도 12 는 배기 라인 (14) 으로의 환원제 혼합물을 공급하는 투여 라인 (21) 을 갖는 측정 유닛 (46) 의 실시예를 개략적으로 나타낸다. 여기서, 투여 라인 (21) 은 굽어진 상태로 배기 라인 (14) 의 벽을 통과하여 뻗어 있다. 투여 라인 (21) 은 배기 라인 (14) 내에 돌출된 구역에 천공부 (56) 를 갖는다. 여기서, 배기 라인 (14) 으로의 투여 라인의 굴곡 또는 굽어진 입구는 반드시 필요하지 않고, 투여 라인 (21) 은 배기 라인 (14) 안으로 수직으로 또는 직선으로 동일하게 잘 들어갈 수 있다. 여기서 배기 라인 (14) 에서 환원제 혼합물과 배기가스 (13) 의 더 개선된 혼합물을 유도하는 안내 판 (23) 이 추가적으로 형성된다.

도 13 은 내연기관 (도시되지 않음) 의 배기가스를 처리하는 장치 (1) 의 실시형태를 개략적으로 나타낸다. 여기서, 증발기 유닛 (12) 및 가수분해 촉매 컨버터 (17) 는 제 1 배기 분기부 (58) 에 형성된다. 제 1 배기 분기부 (58) 및 제 2 배기가스 분기부 (59) 사이의 배기가스의 분배는 유동 안내를 위한 수단 (60) 을 사용하여 얻어진다. SCR 촉매 컨버터 (18) 는 제 2 배기 분기부 (59) 으로의 제 1 배기 분기부 (58) 의 개관 지점 (61) 의 하류에 형성된다.

증발기 유닛 (12) 은 바람직하게는 액적을 적층시키는 수단 (64) 을 갖고, 이 수단 (64) 은 예컨대 공급 라인 (2) 내에 또는 증발기 챔버 (24) 의 제 2 개구 (26) 내 또는 그 하류에 형성될 수 있다.

도 14 는 액적을 적층시키는 상기 종류의 수단 (64) 의 대표적인 실시형태를 나타낸다. 상기 수단 (64) 은 공급 라인 (2) 또는 일반적으로 증기가 지나는 라인 (65) 에 연결된다. 액적이 증기에 여전히 존재하는 경우, 이들은 본 실시예에서 관성의 작용에 의해 적층된다. 유동이 편향 (67) 을 받도록 하는 하나 이상의 충격 판 (66) 이 수단 (64) 에 형성된다. 수단 (64) 의 충격 판 (66) 및/또는 하우징 (68) 은 가열되어, 적층된 액적은 마찬가지로 증발된다. 여기 나타낸 액적을 적층하는 수단 (64) 대신, 대안적으로 또는 점증적으로 다른 측정을 취하는 것이 또한 가능하며; 예컨대 구역에서 공급 라인 (2) 또는 라인 (65) 이 좁은 단면, 돌출부, 편향부 등을 가질 수 있다.

도 15 는 공급 라인 (2) 이 공급 라인 (2) 을 가열하는 수단 (4) 에 의해 가열될 수 있는 증발기 유닛 (12) 의 다른 대표적인 실시형태를 개략적으로 나타낸다. 여기서, 공급 라인 (2) 을 가열하는 수단 (4) 은 전기 단자 (70) 에 의해 전원에 연결될 수 있는 바형 가열 소자 (69) 를 포함한다. 바형 가열 소자 (69) 와 접촉하여 가열될 수 있는 액적의 적층을 위한 수단 (64) 이 공급 라인 (2) 에 형성된다.

도 16 은 공급 라인 (2) 이 루프의 형태로 바형 가열 소자 (69) 주위를 두 번 감싸고 있는 증발기 유닛 (12) 의 다른 대표적인 실시형태를 개략적으로 나타낸다.

도 17 및 도 18 은 공급 라인 (2) 이 바형 가열 소자 (69) 의 길이방향 축선 주위를 감싸지 않고 바형 가열 소자 (69) 에 대해 루프식으로 고정되어 있는 증발기 유닛 (12) 의 대표적인 실시형태를 나타낸다. 공급 라인 (2) 과 바형 가열 소자 (69) 사이에 기본적으로 재료 접합 연결, 특히 납땜 연결이 바람직하다.

도 19 및 도 20 은 적어도 하나의 이하의 물질 : a) 환원제, 바람직하게는 암모니아, 및 b) 적어도 하나의 환원제 전구체, 특히 요소를 포함하는 가스 혼합체를 제공하는, 가수분해 촉매 컨버터 (17) 를 갖는 장치 (1) 의 다른 대표적인 실시형태를 개략적으로 나타낸다. 장치 (1) 는 바형 가열 소자 (69) 주위를 나선형 방식으로 감싸는 적어도 하나의 공급 라인 (2), 본원의 실시예에서는 4 개의 공급 라인 (2) 을 포함한다. 각 공급 라인 (2) 은 각각의 경우, 작동 시에 환원제를 포함하는 가스 혼합물이 분배되는 하나의 분배 개구 (3) 를 갖는다. 분배 개구 (3) 는 각각의 경우에 원 상에 실질적으로 균일하게 분배되도록 분배된다. 공급 라인 (2) 은 적어도 하나의 환원제 전구체의 수용액 (45) 이 전달 수단 (19) 에 의해 공급 라인 (2) 으로 전달되는 저장소 (20) (도시되지 않음) 에 연결된다. 공급 라인 (2) 및 가열 소자 (69) 는 대응하는 환원제 용액 증발기 (16) 의 일부이다.

마찬가지로 바형 가열 소자 (69) 에 의해 가열될 수 있는 가수분해 촉매 컨버터 (17) 가 분배 개구 (3) 의 하류에 형성된다. 한 유리한 개선에 있어서, 단지 하나의 바형 가열 소자 (69) 가 형성되고, 이 가열 소자 (69) 는 공급 라인 (들) (2) 과 가수분해 촉매 컨버터 (17) 두 가지 모두와 열접촉한다. 본 대표 적인 실시형태에서, 가수분해 촉매 컨버터 (17) 는 환형 허니콤체로 실현된다. 가수분해 촉매 컨버터 (17) 는 투여 라인 (2) 에 의해 하류에 결합되고, 이에 의해 작동 시에, 적어도 하나의 환원제를 포함하는 가스 유동은 배기 라인 (14) 에 도입될 수 있다. 배기 라인 (14) 에 대한 기계적 연결은 연결 수단 (71) 에 의해 생길 수 있다. 가수분해 촉매 컨버터 (17) 가 배기 라인 (14) 으로부터 열적으로 분리되게 하는 단열재 (72) 가 또한 형성된다. 가수분해 촉매 컨버터 (17) 가 방열로부터 보호되게 하는 열 차폐부 (73) 가 또한 형성된다. 또한, 마찬가가지로 열 차폐부의 역할을 하는, 공기 틈 단열부 (74) 가 외부 하우징 (75) 과 내부 하우징 (76) 사이에 제공된다.

도 20 은 바형 가열 소자 (69) 를 에워싸는 것을 볼 수 있는 공급 라인 (2) 의 구역을 지나는 단면을 나타낸다.

도 21 은 배기가스 (13) 를 처리하는 장치 (15) 의 다른 대표적인 실시형태를 개략적으로 나타낸다. 도 4 의 실시형태와 대조적으로, 밸브 (77) 가 전달 라인 (6) 에 형성되고, 이 밸브 (77) 는 수용액 (45) 을 증발기 유닛 (12) 에 투여하는데 사용된다. 밸브 (77) 는 제어 단자 (78) 에 의해 작동될 수 있다.

도 22 는 배기 라인 (14) 으로의 공급 유닛 (46) 의 개관 구역 (79) 을 개략적으로 나타낸다. 여기서, 배기 라인 (14) 및/또는 공급 유닛은, 작동 시에 배기가스 유동의 데드 존 (dead zone) 또는 카밍 존 (claming zone), 및 그 결과 개관 구역 (79) 에서 감소된 압력의 구역을 만드는 구멍 (aperture) (80) 을 갖고, 따라서 배기가스가 투여 유닛 (46) 으로 가압되지 않는 것을 보장한다. 투여 유닛 (46) 은 또한 환형 열저항기를 포함하는 온도 센서 (81) 를 갖는다. 상기 구역에서 적층물이 형성된 경우, 온도 센서 (81) 는 제 2 공칭온도, 예컨대 600℃ 또는 800℃ 로 온도가 증가하도록 전원 (도시되지 않음) 에 연결될 수 있고, 적층물의 환원물의 용해를 야기한다.

도 23 은 가수분해 촉매 컨버터 (17) 와 또한 SCR 촉매 컨버터 (18) 두 가지 모두로 사용될 수 있는 허니콤체 (82) 의 단면을 개략적으로 나타내고, 다른 촉매 반응성 코팅이 도포되는 것이 필요하다. 허니콤체 (82) 는, 이 대표적인 실시형태에서 세 개의 스택 (stack) 을 형성하도록 층을 형성한 후 서로 감겨지는 매끄러운 금속 층 (83) 과 주름진 금속 층 (84) 으로 구성된다. 허니콤체 (82) 는 또한 외측에 대해 허니콤체 (82) 를 밀폐하는 케이싱 튜브 (85) 를 포함한다. 매끄러운 층 (83) 및 주름진 층 (84) 은 배기가스 (13) 가 통과할 수 있는 덕트 (86) 를 형성한다.

도 24 는 환형 구성이고 가수분해 촉매 컨버터 (17) 와 또한 SCR 촉매 컨버터 (18) 두 가지 모두로 사용될 수 있는 허니콤체 (87) 의 다른 실시예를 나타내고, 다른 촉매 반응성 코팅이 도포되는 것이 필요하다. 허니콤체 (87) 는, 매끄러운 구역 (89) 과 주름진 구역 (90) 을 갖고 또한 서로 접혀있으며 배기가스 (13) 가 통과할 수 있는 덕트 (86) 를 형성하는 층 (88) 으로 구성된다. 허니콤체 (87) 는 외부 케이싱 튜브 (91) 와 내부 케이싱 튜브 (92) 에 의해 밀폐된다.

특히 수단 (4, 69) 에 의해 가열되는 공급 라인 (2) 의 경우에, 단일측 가열 이외에 다른 측으로부터의 가열을 제공하는 것이 기본적으로 유리하다. 이는 예컨대 외측으로부터 공급 라인을 감싸는 다른 가열 소자를 형성할 수 있다. 공급 라인 (2) 의 어떠한 단면에서 작동 시에 외주에 걸친 온도가 평균 온도와 최대 +25℃ 또는 -25℃ 정도 상이하다면 기본적으로 유리하다.

가수분해 촉매 컨버터 (17) 는 기본적으로 또한 암모니아를 형성하도록 특히 요소를 가수분해시에 촉매반응하는 코팅이 제공된 튜브이거나, 또는 외주에 대해 내측에 적용되는 적어도 하나의 구조화된 금속 층을 갖는 케이싱 튜브이고 이 금속 층은 바람직하게는 케이싱 튜브의 전체 단면의 적어도 20 % 이며 그 내부에 방사상으로 자유롭게 통과할 수 있다. 상기 실시형태는 바람직하게는 외측으로부터 가열된다.

SCR 촉매 컨버터 (18) 의 상류에 환원제를 제공하기 전에, 공정은 기본적으로 이하와 같다.

- 처음에 온도 제어 및/또는 가열 수단 (4, 27, 31, 49, 50, 63, 69) 에 대해 전류 공급 또는 연료 공급이 보장되는 지가 점검된다.

- 전류 및/또는 연료 공급이 보장되는 것이 결정된다면, 증발기 유닛 (12) 및 적절하다면 가수분해 촉매 컨버터 (17) 는 각 경우에 미리 정해진 공칭 온도로 가열되고, 특히 공급 라인 (2) 이 대략 360 ~ 400℃ 로 가열되고/되거나 증발기 챔버 (24) 가 대략 250 ~ 350℃ 로 가열되고, 수용액 (45) 이 증발기 챔버 (24) 와 나란하게, 특히 연결 유닛 (11) 에 전달되고, 한편 전달 라인 (6) 의 부피에 실질적으로 대응하는 부피의 수용액 (45) 이 전달되는 것이 가능하고, 다른 한편으로는, 예컨대 전도성 측정을 기본으로 하여 작동하는 대응 센서가 연결 유닛 (11) 상 에, 내부에 또는 인접하여 형성되는 것이 가능하다.

- SCR 촉매 컨버터 (18) 의 온도 또는 배기 라인 (14) 의 온도는 결정되고, 특히 엔진 제어기의 데이터로부터 측정 및/또는 계산된다.

SCR 촉매 컨버터 (18) 의 온도가 미리 정해질 수 있는 한계값, 특히 SCR 촉매 컨버터 (18) 의 "라이트-오프" 온도보다 크게 되면 증발기 유닛 (12) 에 수용액 (45) 이 공급된다. 증발기 유닛 (12), 공급 라인 (2) 및/또는 증발기 챔버 (24) 가 여전히 실질적으로 이들의 작동 온도에 있으면, 상기에 명기된 진단 단계는 생략될 수 있다.

작동 시에, 증발기 유닛 (12) 으로의 가열 동력은 수용액 (45) 의 전달량과 서로 관련된다. 이는 특히 각 전달량의 증발에 대해 어떠한 수준의 공칭 가열 동력이 요구되는지를 점검하는 것을 의미한다. 어떠한 시간 간격으로 측정된 실제 가열 동력이 공칭 가열 동력보다 더 낮다면, 사용자에게 경고하게 되는데, 공급 라인 (2) 및/또는 투여 라인 (21) 의 단면의 감소가 존재할 수 있기 때문이다.

존재할 수 있는 어떠한 적층물을 용해하기 위해, 증발기 유닛 (12), 공급 라인 (2), 증발기 챔버 (24), 가수분해 촉매 컨버터 (17), 투여 라인 (21) 및/또는 공급 유닛 (46) 을 정상 작동 온도보다 더 높은 온도로 규칙적으로, 미리 정할 수 있는 시간 간격으로 가열하는 것이 또한 유리하다.

예컨대 내연기관이 스위치 오프 될 때 일어나는 것과 같이, 증발이 종료될 때, 수용액 (45) 은 공급 라인 (2) 으로부터 복귀될 수 있다. 공급 라인 (2) 으로부터의 복귀 전달 전에, 바람직하게는 수용액 (45) 의 전달은 먼저 정지되고, 하지만 증발 유닛 (12), 공급 라인 (2) 및/또는 증발기 챔버 (24) 는 여전히 보통 온도로 가열되어 완전한 증발을 실행하고 증발기 유닛 (12), 공급 라인 (2) 및/또는 증발기 챔버 (24) 내에 존재하는 어떠한 불순물이 복귀 전달 동안 전달 라인 (6) 을 지나는 것을 방지한다. 어떠한 시간의 경과 이후에, 복귀 전달은 전달 수단에 의해 시작될 수 있다. 밸브가 유리하게는 연결 유닛 (11) 상에 또는 인접하게 형성되고, 이 밸브에 의해 공기가 복귀 전달 동안 안으로 흡수될 수 있다. 복귀 전달은 기본적으로 저장소 (20) 안으로 전달 라인 (6) 이 실질적으로 비워질 때까지 발생한다.

예컨대 내연기관의 배기가스의 산화 질소의 농도의 급격한 상승을 유발할 수 있는, 전달되는 수용액 (45) 의 전달량이 크게 변하는 경우에는, 이에 대응하여 가열의 증가가 신속하게 발생할 수 없기 때문에 증발기 유닛 (12) 이 수용액 (45) 의 상당히 많은 양을 즉시 증발시킬수 없는 상황이 발생할 수 있다. 이러한 경우, 단지 완전한 증발이 여전히 가능한 정도로 수용액 (45) 의 전달량을 증가시키는 것이 바람직하다.

분배되는 환원제의 양, 그리고 또한 그 결과 증발되는 수용액 (45) 의 양은 예컨대 적어도 하나의 이하의 조건에 따라서 결정될 수 있다.

a) 배기가스의 산화 질소 농도;

b) 바람직하게는 배기가스가 SCR 촉매 컨버터 (18) 를 지날 때 발생하는 산화 질소 발생의 예측;

c) SCR 촉매 컨버터 (18) 에 의해 직접 변환될 수 있는 환원제의 최대량.

저장소 (20), 전달 라인 (6), 증발기 유닛 (12), 공급 라인 (2), 증발기 챔버 (24) 및/또는 가수분해 촉매 컨버터 (17) 는 예컨대 내연기관의 연료 탱크와 열접촉하도록 형성될 수 있다. 결빙에 대해 보호하기 위해, 상기 연료 탱크는 보통 히터를 갖고, 또한 상기 명시된 구성 요소에 대해 결빙에 대한 보호를 제공할 수 있다.

다른 유리한 본 양태에 따르면, 장치 (1) 가

a) 적어도 하나의 환원제 및

b) 적어도 하나의 환원제 전구체

중 적어도 하나를 포함하는 가스 혼합물을 제공하기 위해 설명된다.

여기서, 적어도 하나의 환원제 전구체를 포함하는 수용액 (45) 을 위한 저장소 (20) 가 형성되고, 이 저장소 (20) 는 증발기 챔버 (24) 와 유동 연결될 수 있다. 또한, 수용액 (45) 을 투여하는 수단이 증발기 챔버 (24) 내에 형성되고, 증발기 챔버 (24) 를 가열하는 수단 (27, 63) 이 형성되고, 이러한 수단 (27, 63) 에 의해 증발기 챔버 (24) 는 수용액이 적어도 부분적으로는 증발되는 임계 온도 이상의 온도로 가열될 수 있다. 상기 장치 (1) 의 하나의 유리한 개선에 따르면, 수용액 (45) 을 투여하는 수단은 적어도 하나의 노즐 (62) 을 포함한다. 증발기 챔버 (24) 는 유리하게는 수용액 (45) 을 위한 전달 라인 (6) 을 연결하는 제 1 개구, 및 가스 혼합물을 배출하는 공급 라인 (2) 을 연결하는 제 2 개구 (26) 만을 갖는 실질적으로 밀폐된 부피를 갖는다. 상기 장치 (1) 의 하나의 유리한 개선에 따르면, 증발기 챔버 (24) 는 수용액을 위한 전달 라인 (6) 을 연결하는 제 1 개구 (25), 가스 혼합물을 배출하기 위해 공급 라인 (2) 을 연결하는 제 2 개구 (26) 및 배기가스 (14) 를 공급하는 제 3 개구 (36) 만을 갖는 실질적으로 밀폐된 부피를 에워싼다.

상기 장치의 다른 유리한 개선이 증발기 챔버 (24) 를 가열하는 수단 (27, 63) 이

a) 전기 저항식 히터 (27) 및

b) 연료를 연소시키는 수단 (63)

중 적어도 하나를 포함하는 것을 제공한다.

증발기 챔버 (24) 가 실질적으로 구형으로 대칭인 것이 또한 유리하다. 여기서, 증발기 챔버 (24) 는 바람직하게는 2 ㎜ ~ 25 ㎜ 의 반경을 갖는다. 증발기 챔버 (24) 가 30 ~ 4000 ㎣ 의 부피를 갖는 것이 또한 유리하다. 증발기 챔버를 가열하는 수단 (27, 63) 은 5 ㎾ 까지의 가열 동력을 낼 수 있다. 수용액 (45) 을 전달하는 전달 라인 (6) 이 또한 유리하게는 형성되고, 이 전달 라인 (6) 은 증발기 챔버 (24) 를 저장소 (20) 에 연결하고 전달 라인 (6) 을 통해 유체가 전달될 수 있는 전달 수단 (19) 이 형성된다. 상기 장치의 다른 유리한 실시형태에 따르면, 증발기 챔버 (24) 는, 작동시에 증발기 챔버 (24) 의 온도가 평균 온도보다 최대 25℃ 만큼 더 높게 및 더 낮게 되도록 구성된다. 증발기 챔버 (24) 는, 적어도 일부 구역에서 표면의 습윤 용량을 증가시키는 수단 (28) 을 갖는 것이 또한 유리하다. 상기 수단 (28) 은 특히 증발기 챔버 (24) 의 내부면 (돌출부 등) 의 구조화를 포함한다. 또한

a) 적어도 하나의 환원제 및

b) 적어도 하나의 환원제 전구체

중 적어도 하나를 포함하는 가스 혼합물을 제공하는 방법이 설명된다.

적어도 하나의 환원제 전구체의 수용액 (45) 이 증발기 챔버 (24) 에 전달되고, 증발기 챔버 (24) 는 수용액 (45) 이 가스 혼합물을 형성하도록 완전히 증발되는 방식으로 가열된다. 상기 방법은 유리하게는 증발기 챔버 (24) 가 수용액 (45) 을 위한 전달 라인 (6) 을 연결하는 제 1 개구 (25), 및 가스 혼합물을 배출하는 공급 라인 (2) 을 연결하는 제 2 개구 (26) 만을 갖는 실질적으로 밀폐된 부피를 갖도록 더 개선될 수 있다.

대안적으로, 증발기 챔버 (24) 는 수용액 (45) 을 위한 전달 라인 (6) 을 연결하는 제 1 개구 (25), 가스 혼합물을 배출하는 공급 라인 (2) 을 연결하는 제 2 개구 (26), 및 배기가스 (14) 를 공급하는 제 3 개구 (36) 만을 갖는 실질적으로 밀폐된 부피를 에워쌀 수 있다.

상기 방법은 유리하게는 가열이 조절되도록 더 개선될 수 있다. 증발기 챔버 (24) 는 특히 250 ~ 300℃ 의 평균 온도로 가열된다. 증발기 챔버 (24) 의 어느 지점에서도 온도가 평균 온도로부터 +25℃ 또는 -25℃ 보다 더 크게 벗어나지 않는 방식으로 증발기 챔버 (24) 가 평균 온도까지 가열되는 것이 또한 유리하다.

내연기관의 배기가스를 처리하는 장치 (15) 가 또한 설명된다. 상기 장치 (15) 는 환원제 용액 증발기 (16), 암모니아를 형성하도록 특히 요소를 가수분 해하기 위해, 환원제 용액 증발기 (16) 에 연결되는 가수분해 촉매 컨버터 (17), 그리고 산화 질소 (NOx) 의 선택적 촉매 환원을 위한 SCR 촉매 컨버터 (18) 를 포함한다. 환원제 용액 증발기 (16) 는

a) 적어도 하나의 환원제 전구체 및

b) 환원제

중 적어도 하나를 포함하는 가스 혼합물을 제공하기 위한 증발기 유닛 (12) 을 포함한다.

적어도 하나의 환원제 전구체를 포함하는 수용액 (45) 이 증발기 유닛 (12) 에 의해 증발될 수 있다. SCR 촉매 컨버터 (18) 는 배기 라인 (14) 에 형성되고, 환원제 용액 증발기 (16) 및 가수분해 촉매 컨버터 (17) 는 외측에 형성되고, 이들은 배기 라인 (14) 에 연결될 수 있다.

상기 장치 (15) 는 유리하게는 증발기 유닛 (12) 을 연결하는 전달 라인 (6) 이 수용액 (45) 을 위한 저장소 (20) 에 연결되도록 개량된다. 여기서, 전달 라인 (6) 과 증발기 유닛 (12) 은 연결 수단 (11) 에 의해 서로 연결된다. 상기 연결 유닛 (11) 은 적어도 부분적으로는 10 W/mㆍK (1 미터 및 1 켈빈온도 당 와트) 미만, 바람직하게는 2 W/mㆍK 미만, 특히 바람직하는 1 W/mㆍK 미만, 특히 0.2 W/mㆍK 의 열전도율을 갖는 재료로 만들어진다. 연결 유닛 (11) 이

a) 세라믹 재료 및

b) 폴리테트라플루오로에틸렌 (PTFE)

중 적어도 하나를 포함하는 적어도 하나의 재료로 구성되는 것이 또한 유리 하다.

연결 유닛 (11) 은 40 K/㎜ (밀리미터 당 켈빈온도) 이상의 온도 구배가 연결 유닛 (11) 의 길이에 걸쳐 유지되도록 구성되는 것이 또한 유리하다. 게다가, 가수분해 촉매 컨버터 (17) 는 최대 60 J/K (1 켈빈온도당 줄) 의 열용량을 갖는다. 가수분해 촉매 컨버터 (17) 의 부피는 100 ㎖ 이하이다.

가수분해 촉매 컨버터는 바람직하게는 케이싱 튜브를 포함하고, 케이싱 튜브는 상기 명시된 열용량의 결정에 관련되지 않는다. 적어도 하나의 적어도 부분적으로는 구조화된 금속 층이 바람직하게는 케이싱 튜브에 형성된다. 어떠한 적어도 부분적으로 구조화된 층이 형성되지 않는 자유 구역이 바람직하게는 내부 구역에 제공되고, 이 자유 구역은 케이싱 튜브의 단면적의 적어도 20 또는 50 % 를 에워싼다.

가수분해 촉매 컨버터 (17) 는 유리하게는 600 cpsi (평방 인치 당 셀) 미만, 바람직하게는 400 cpsi 이하, 특히 바람직하게는 300, 200 또는 100 cpsi 이하의 셀 밀도를 갖는다. 가수분해 촉매 컨버터 (17) 는 바람직하게는 배기 라인 (14) 에 기계적으로 연결된다. 가수분해 촉매 컨버터 (17) 는 바람직하게는 배기 라인 (14) 으로부터 열적으로 분리된다.

상기 장치 (15) 의 다른 유리한 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 바형 가열 소자 (69) 가 형성되고, 이에 의해

a) 가수분해 촉매 컨버터 (17) 및

b) 증발기 챔버 (24) 의 적어도 일부

중 적어도 하나가 가열될 수 있다.

이하의 구성 요소

a) 전달 라인 (6) 의 적어도 일부;

b) 가수분해 촉매 컨버터 (17);

c) 증발기 유닛 (12) 의 적어도 일부;

d) 발생된 암모니아를 배기 시스템에 공급하는 투여 라인 (21); 및

e) 가수분해 촉매 컨버터 (17) 를 배기가스 라인 (14) 에 연결되게 하는 공급 유닛 (46)

중 적어도 하나의 온도가 제어될 수 있는 것이 특히 유리하다.

온도 제어를 위한 수단 (4, 7, 27, 31, 49, 50) 이 형성되는 것이 또한 유리하고, 이 수단은

a) 가열 와이어;

b) 펠티에 소자 (8);

c) 냉각체 (9);

d) 바형 가열 소자 (69) 및

e) 연료를 연소시키는 수단 (63)

중 적어도 하나를 포함한다.

이하의 구성 요소

a) 연결 유닛 (11) 의 적어도 일부;

b) 가스 혼합물을 가수분해 촉매 컨버터 (17) 로 공급하는 공급 라인 (2) 의 적어도 일부;

c) 증발기 유닛 (12) 의 적어도 일부;

d) 발생된 환원제를 배기 시스템으로 공급하는 투여 라인 (21) 의 적어도 일부 및

e) 가수분해 촉매 컨버터 (17) 를 배기 라인 (14) 에 연결되게 하는 공급 라인 (46) 의 적어도 일부

중 적어도 하나는 요소의 가수분해시에 촉매반응하는 코팅을 갖는 것이 또한 유리하다.

가수분해 촉매 컨버터 (17) 를 내연기관의 배기 라인 (14) 에 유동 연결되게 하는 공급 유닛 (46) 이 형성되는 것이 또한 유리하다. 공급 유닛 (46) 은 특히 도입될 수 있는 물질을 배기가스와 혼합시키는 수동적 혼합 수단을 포함한다. 혼합 수단은 바람직하게는

a) 안내 판 (34) 및

b) 배기가스 (13) 가 배기가스의 주 유동 방향 (45) 에 대해 적어도 부분적으로는 어떠한 각으로 통과하여 흐르도록 구성되는 허니콤체 (52)

중 적어도 하나를 포함한다.

허니콤체 (52) 는, 유리하게는 덕트 및 유체가 통과할 수 있고 또한 인접한 덕트를 서로 연결시키는 구멍을 갖는다.

상기 장치 (15) 의 하나의 유리한 개선에서,

a) 공급 유닛 (46) 및

b) 배기 라인 (14)

중 적어도 하나는, 작동 시에 배기 라인 (14) 으로의 공급 유닛 (46) 의 개관 구역이 유동 카밍 존 또는 데드 존을 형성하도록 구성된다.

상기 장치 (15) 의 다른 유리한 실시형태에 따르면, 단열부 (72) 가 가수분해 촉매 컨버터 (17) 의 하류에 형성된다. 상기 단열부 (72) 는 바람직하게는 가수분해 촉매 컨버터 (17) 에 바로 인접하여 형성된다.

상기 장치 (15) 의 다른 유리한 실시형태에 따르면,

a) 공급 유닛 (46);

b) 가수분해 촉매 컨버터 (17);

c) SCR 촉매 컨버터 (18);

d) 증발기 유닛 (12);

e) 공급 라인 (2);

f) 증발기 챔버 (24) 및

g) 발생된 환원제를 배기 라인 (14) 에 공급하는 투여 라인 (21)

중 적어도 하나는 적어도 하나의 온도 센서를 갖는다.

상기 온도 센서는 바람직하게는 전원에 연결될 수 있고, 따라서 이는 대응하는 구성 요소 a) ~ g) 를 가열하는 데 또한 사용될 수 있다.

상기 장치 (15) 의 다른 유리한 실시형태에 따르면, 수용액 (45) 을 저장소로부터 증발기 유닛 (12) 으로 전달시킬 수 있게 하는 전달 수단 (19) 이 형성된다. 전달 수단 (19) 은 바람직하게는 적어도 하나의 펌프, 바람직하게는 전달 펌프를 포함한다. 하나의 유리한 실시형태에 따르면, 펌프는 내연기관의 작동 동안 공급 유닛 (46) 및/또는 투여 라인 (21) 의 가능한 가장 높은 배기가스 압력보다 더 큰 전달 압력을 형성할 수 있다. 장치 (15) 의 다른 유리한 실시형태에 따르면, 수용액 (45) 을 투여하는 적어도 하나의 밸브가 전달 수단 (19) 과 증발기 유닛 (12) 사이에 형성된다.

내연기관의 배기가스를 처리하는 유리한 방법이 여기서 또한 설명된다. 상기 방법은

a) 이하의 물질

a1) 환원제 및

a2) 적어도 하나의 환원제 전구치를 포함하는 가스 혼합물

중 적어도 하나를 제공하는 단계;

b) 적어도 하나의 환원제 전구체를 가수분해하고, 환원제 혼합물 (35) 이 얻어지는 단계;

c) 배기가스에 함유된 산화 질소 (NOx) 의 적어도 부분적인 선택적 촉매 환원을 위해 SCR 촉매 컨버터 (18) 를 환원제 혼합물 (35) 과 배기가스 (14) 에 가하는 단계를 포함한다.

환원제 혼합물 (35) 과 배기가스 (14) 의 적어도 일부와의 혼합이 단계 (b)) 이후에 실시된다.

상기 방법은 유리하게는, 단계 (a) 에서, 적어도 하나의 환원제 전구체를 포함하는 수용액 (45) 의 증발이 증발기 유닛 (12) 에서 실시되도록 개량된다. 단계 (b) 가 적어도 부분적으로는 가수분해 촉매 컨버터 (17) 에서 실시되는 것이 또한 바람직하다.

상기 방법의 다른 유리한 실시형태에 따르면,

a) 증발기 유닛 (12) 의 적어도 일부;

b) 가수분해 촉매 컨버터 (17);

c) 수용액 (45) 을 전달하는 전달 라인 (6);

d) 가스 혼합물을 가수분해 촉매 컨버터 (17) 에 공급하는 공급 라인 (2);

e) 발생된 환원제를 배기 시스템에 공급하는 투여 라인 (21) 및

f) 가수분해 촉매 컨버터 (17) 가 내연기관의 배기가스 라인 (14) 에 유동 연결되게 하는 공급 유닛 (46)

중 적어도 하나의 온도가 조절된다.

여기서, 상기 연결부는 SCR 촉매 컨버터 (18) 의 상류에 형성된다. 이하의 구성 요소

a) 증발기 유닛 (12) 의 적어도 일부;

b) 가수분해 촉매 컨버터 (17);

c) 수용액 (45) 을 증발기 유닛 (12) 에 전달하는 전달 라인 (6);

중 적어도 하나의 온도가 제어되는 것이 또한 유리하다.

상기 방법의 다른 실시형태가 전달 라인 (6) 을 통하여 환원제 용액 증발기 (16) 에 수용액 (45) 을 전달하는 단계를 포함한다. 여기서 수용액 (45) 이 전달 라인 (6) 을 통하여 복귀될 수 있는 것이 유리하다. 상기 방법의 다른 유리한 실시형태에 따르면, 2.5 ㎖ 까지의 수용액 (45) 이 1 초 내에 증발된다.

상기 방법의 다른 유리한 실시형태에 따르면, 이하의 구성 요소

a) 가수분해 촉매 컨버터 (17);

b) 증발기 유닛 (12);

c) 발생된 환원제를 배기 라인 (14) 에 공급하는 투여 라인 (21) 및

d) 가수분해 촉매 컨버터 (17) 가 내연기관의 배기 라인 (14) 에 유동 연결되게 하는 공급 유닛 (46)

중 적어도 하나의 온도는 온도 제어 측정이 시작되기 전에 결정되고, 다른 구성 요소의 적어도 하나의 다른 온도에 의해 조정된다. 상기 방법의 다른 유리한 실시형태에 따르면, 온도 조정으로 정해진 온도 수준과 다른 구성 요소의 온도가 최대 미리 정해질 수 있는 차이값 만큼 상이하게 된다면 수용액 (45) 의 증발이 실시된다.

본 발명에 따른 장치 (1) 와 본 발명에 따른 방법은 유리하게는 요소를 포함하는 수용액의 완전한 증발을 가능하게 하며, 그 후에 암모니아를 포함하는 혼합물을 형성하는 가수분해를 가능하게 한다. 상기 혼합물은 유리하게는 환원제로서 SCR 촉매 컨버터 (18) 에 공급된다. 배기 시스템의 외측에서 증발이 실행되는 사실로 인해 상당히 더 작은 가수분해 촉매 컨버터 (17) 를 형성할 수 있게 하며, 본 발명에 따른 장치는 산화 질소의 선택적 촉매 환원을 위한 환원제를 제공하기 위한 종래의 장치와 비교하여 공간 절약 및 비용 절약하게 된다.

Claims

a) 적어도 하나의 환원제, 및

b) 적어도 하나의 환원제 전구체

중 적어도 하나를 포함하는 가스 혼합물을 제공하는 장치 (1) 로서, 적어도 하나의 환원제 전구체를 포함하는 수용액 (45) 을 위한 저장소 (20) 가 형성되어 있고, 상기 저장소 (20) 로부터 수용액 (45) 은 전달 수단 (19) 에 의해 분배 개구 (3) 를 갖는 적어도 하나의 공급 라인 (2) 으로 전달될 수 있는, 가스 혼합물을 제공하는 장치 (1) 에 있어서,

상기 공급 라인 (2) 을 가열하는 가열 수단 (4) 이 형성되고, 이 가열 수단에 의해 적어도 하나의 공급 라인 (2) 은 물의 끓는 온도보다 더 높은 임계 온도 이상으로 가열될 수 있는 것을 특징으로 하는, 가스 혼합물을 제공하는 장치 (1).
제 1 항에 있어서, 상기 공급 라인 (2) 의 내부면은 8 ~ 12 미크론의 표면 조도 (R_Z) 를 갖는 가스 혼합물을 제공하는 장치 (1).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 공급 라인 (2) 은 적어도 200 W/mㆍK (1 미터 및 1 켈빈온도 당 와트) 의 열전도율을 갖는 재료로 만들어지는 가스 혼합물을 제공하는 장치 (1).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 공급 라인 (2) 은 적어도 90°의 방향 변화를 적어도 한번 갖는 가스 혼합물을 제공하는 장치 (1).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 가열 수단 (4) 은,

a) 전기 저항식 히터,

b) 적어도 하나의 다른 구성 요소의 폐열을 이용하는 열 전달 수단,

c) 적어도 하나의 펠티에 소자, 및

d) 연료를 연소시키는 수단

중 적어도 하나를 포함하는 가스 혼합물을 제공하는 장치 (1).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 장치 (1) 는, 작동 시에, 공급 라인 (2) 의 길이에 걸친 온도가 평균 온도보다 최대 25℃ 더 높게 그리고 더 낮게 되도록 구성되는 가스 혼합물을 제공하는 장치 (1).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 공급 라인 (2) 은 알루미늄을 포함하는 재료로 형성되는 가스 혼합물을 제공하는 장치 (1).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 공급 라인은 적어도 150 J/K (켈빈온도 당 줄 (Joule)) 의 열용량을 갖는 가스 혼합물을 제공하는 장치 (1).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 공급 라인 (2) 에는 환원제를 형성하기 위한 환원제 전구체의 가수분해시에 촉매반응하는 코팅이 적어도 부분적으로 제공되어 있는 가스 혼합물을 제공하는 장치 (1).
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 공급 라인 (2) 및 가수분해 촉매 컨버터 (17) 는 공통의 가열 가능한 본체에 형성되는 가스 혼합물을 제공하는 장치 (1).
a) 적어도 하나의 환원제, 및

b) 적어도 하나의 환원제 전구체

중 적어도 하나를 포함하는 가스 혼합물을 제공하는 방법으로서, 적어도 하나의 환원제 전구체의 수용액 (45) 이 저장소 (20) 로부터 공급 라인 (2) 으로 전달되는, 가스 혼합물을 제공하는 방법에 있어서,

상기 공급 라인 (2) 은 수용액 (45) 이 완전히 증발되어 가스 혼합물을 형성하도록 가열되는 것을 특징으로 하는, 가스 혼합물을 제공하는 방법.
제 11 항에 있어서, 상기 공급 라인 (2) 의 온도는 380℃ ~ 450℃ 의 평균 온도인, 가스 혼합물을 제공하는 방법.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 공급 라인 (2) 의 길이를 따른 온도는 평균 온도보다 최대 25℃ 더 높거나 또는 더 낮은, 가스 혼합물을 제공하는 방법.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 공급 라인은 적어도 90°의 방향 변화를 적어도 한번 갖는, 가스 혼합물을 제공하는 방법.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 공급 라인 (2) 은 수용액 (45) 이 완전한 증발되는 임계 온도보다 더 높은 제 2 온도로 가열되는, 가스 혼합물을 제공하는 방법.
제 11 항 또는 제 12 항에 있어서, 상기 공급 라인 (2) 의 가열은 전기 저항식 히터에 의해 실행되고, 상기 전기 저항식 히터의 저항은 가열 전에 결정되고, 공급 라인 (2) 의 가열은 결정된 저항에 따라서 실시되는, 가스 혼합물을 제공하는 방법.