(57)【要約】  重質燃料エンジンの燃料中の液体添加剤のための供給ポンプであって、このポンプは、ピストン（３）、シリンダ（１）及びピストン（３）をシリンダ（１）内で軸方向に動かすアクチュエータ（７）を有し、このアクチュエータ（７）は、高分解能リニアアクチュエータである。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重質燃料エンジン燃料の液体添加剤の供給ポンプであって、
前記ポンプは、ピストン（３）と、シリンダ（１）と、ピストン（３）をシリンダ（１）内で軸線方向に動かすアクチュエータ（７）とを備えた供給ポンプにおいて、
前記アクチュエータ（７）が、高分解能リニアアクチュエータである、
ことを特徴とする供給ポンプ。
【請求項２】
前記ポンプは、少なくとも１つの入口逆止弁（２）と、少なくとも１つの出口逆止弁（２′）とを備えたマニホルド（６）を有し、前記逆止弁は、受動式の一方弁である、
請求項１に記載の供給ポンプ。
【請求項３】
前記供給ポンプは、前記ピストン（３）が各供給サイクルの終わりに固体面に接触するシリンジポンプである、
請求項１又は２に記載の供給ポンプ。
【請求項４】
前記リニアアクチュエータ（７）は、減速歯車装置を介して回転電気モータにより駆動される、
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の供給ポンプ。
【請求項５】
前記供給ポンプは、前記添加剤の所要量が常に前記ポンプの１サイクルだけで小出しされるのに必要な最大供給分量に等しい容量を有する、
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の供給ポンプ。
【請求項６】
前記供給ポンプは、前記添加剤の前記所要量が１または２以上のポンプサイクルにより小出しされるよう前記最大供給分量よりも少ない容量を有する、
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の供給ポンプ。
【請求項７】
前記供給ポンプは、前記ピストン（３）と前記シリンダ（１）との間の密封状態を保証するシール（４）を備えている、
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の供給ポンプ。
【請求項８】
前記シール（４）は、前記ピストン（３）のヘッドに半径方向に配置され、前記ピストン（３）と一緒に前記シリンダ（１）内を摺動する摺動シール、および、少なくとも、前記ピストン（３）に取り付けられている部分（Ｆ）が、前記ピストンと一緒に動く低摩擦皿形シールのいずれかである、
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の供給ポンプ。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の液体燃料添加剤用供給ポンプを有する燃料システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のエンジンに、このエンジンの排気ガス中に、又は重質燃料（即ち、１０個以上の炭素原子を有する燃料、典型的には、ディーゼル油）を用いるエンジンでは、この燃料中に直接、好ましくは燃料タンク内に供給される液体添加物（場合によっては、非常に濃縮されている）のための供給ポンプに関する。
【０００２】
尿素、液体アンモニア及びカーボネートのような添加物の目的は、エンジンによるＮＯｘ及びＣＯのような汚染物の放出を低減することであり、その一方で、重質燃料エンジンの排気系統のフィルタに付着保持された粒子の燃焼温度を下げるために金属塩（炭化水素溶剤中に溶けている鉄（Ｆｅ）又はセリウム（Ｃｅ）の塩のような金属塩）が一般に用いられている。
【背景技術】
【０００３】
既存のシステムは、添加剤としての液体を注入しなければならない場所（かかる場所は、大抵の場合、エンジン内、排気ガス中、燃料タンク内、エンジンの燃料供給管又は燃料戻り管内であり、これを本願では「エンジン回路」と総称する）にかかる液体添加剤を供給するための従来型ピストンポンプを用いる。このピストンポンプは、定容積ポンプであり、この場合、ポンプは、１行程当たり一定のあらかじめ設定された量を供給する（一般に、ピストンが動くシリンダの容積で決まる）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
米国特許出願第２００３／０１３６３５５号明細書は、燃料取出しモジュール内に組み込まれた計量ポンプによって燃料タンク内部に燃料添加剤を供給するシステムを開示している。この計量ポンプは、一定量の添加剤を各ポンプサイクルで送り出す容量形ポンプ（ピストンポンプ）である。必要な全供給分量は、ポンプを所要回数のサイクル、作動させることによって送り出される。欠点は次の通りである。
【０００５】
最適結果を得るために、正確な供給量が必要であるにもかかわらず、ピストン容積と関連した誤差が、行程の回数にわたり蓄積されること。
過剰供給の恐れがある（シリンダ容積分を部分的に送りだすことができないため）ことであり、これは、添加剤の価格を考慮すると費用が高くつく。
作動に用いられるソレノイド弁は、一般に騒音が大きいことである。
【０００６】
本発明の目的は、これら欠点のうちの少なくとも幾つかを解決することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、主として、上述の定容積ポンプに代えて可変容積ポンプ、即ち、必ずしもあらかじめ設定されているわけではない量を送り出すことができるポンプを用いることにある。
【０００８】
したがって、本発明は、重質燃料エンジンの燃料中の液体添加剤のための供給ポンプであって、前記ポンプは、ピストン、シリンダ及びピストンをシリンダ内で軸方向に動かすアクチュエータを有し、前記アクチュエータは、高分解能リニアアクチュエータである、供給ポンプに関する。
【０００９】
かかるアクチュエータの利用により、本発明のポンプは、所要量を送り出すことができ且つセルフプライミング式の可変容積ポンプである。
【００１０】
本発明のポンプは一般に、ピストンの他に、シリンダ（ハウジング）及びアクチュエータ、並びに添加剤をそれぞれ吸入し、排出する少なくとも１つの入口逆止弁及び少なくとも１つの出口逆止弁を備えたマニホルドを有する。かかる弁は、任意形式のものであってよく、これら弁は、受動式の弁（即ち、自動的に機能を発揮する弁、即ち、これら弁を通る液体の流れ以外のどの手段によっても作動されることはない弁）であって一方弁（即ち、かかる弁を通る液体の１つの流れ方向のみを可能にする弁）であるのが好ましい。
【００１１】
本発明の可変容積ポンプは、シリンジポンプ、即ち、ピストンが各供給サイクルの終わりに固体面（これは、ポンプのシリンダボアの端部又はマニホルドの内面であるのがよい）に接触するポンプであるのが好ましい。「供給サイクル」という用語は、ポンプの２回の連続した吸入段階の間における動作のシーケンス全体を意味している。したがって、各サイクルの終わりに、シリンジは、端停止部に戻り、高い再現性を保証する。さらに、各サイクル後においてポンプ本体内に残っている添加剤の量は、最小限に抑えられ、それにより、温度変化中に生じる場合のある添加剤からのガス又は上記の漏れの潜在的な恐れが最小限に抑えられる。
【００１２】
本発明の「高分解能リニアアクチュエータ」は、実際に、直線位置を高い分解能に合わせて制御できるアクチュエータを意味している。「高分解能」という用語は、精度が１ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以下、より好ましくは５０μｍ以下のものでなければならないことを意味する。本発明に用いられるリニアアクチュエータは好ましくは、ピストンを非常に僅かな増分で動かして１回のステップにつき非常に高い精度を達成し、コントローラによって制御される電気ステップモータを含む。かかるアクチュエータの利点は、例えば、ソレノイドポンプと比較して、そのサイズが小さいこと（コンパクトであること）、その電力消費量が少ないことである。
【００１３】
最も好ましくは、リニアアクチュエータは、減速歯車装置を介して回転電気モータにより駆動される。利点は次のとおりである。
【００１４】
減速歯車装置は、高い精度の添加剤の量的供給に対応した高い精度の直線位置をもたらし、また、騒音が大きくないこと。
減速歯車装置は、回転電気モータが付勢されていないときにピストン移動への高い耐性をもたらし、ピストンがシールを入口孔及び出口孔に密着維持するようにすること。
【００１５】
アクチュエータの直線位置を高分解能に合わせて制御する上で考えられる他の手段は、次の通りである。
【００１６】
（Ａ）クランクであって、クランク端部（ピストン）の直線位置を高い精度に合わせて制御できる（そして、サイクル中の任意の点で逆転させることができる）よう減速歯車装置により駆動されるクランク。
（Ｂ）直線電気モータ、例えば圧電モータにより駆動されるリニアアクチュエータ。
クランク（実施形態Ａ）の場合、長尺のクランクを用いてピストンの大きな直線運動を生じさせるのがよい。
【００１７】
一実施形態によれば、本発明のポンプは、所要最大供給分量（関与する燃料の量を考慮して）に等しい容量を有し、最大供給分量までの量を送り出し又は小出しする。これは、所要添加剤量がポンプの１サイクルだけで送り出されることを意味し、これは、非常に静音設計の解決策であるが、幾分サイズの大きなものである。
【００１８】
別の好ましい実施形態によれば、本発明のポンプは、車両のより多くの場所に設置するようにするために容量の減少したものである（即ち、最大供給分量よりも少ない）。ポンプは、１回以上の注入により（即ち、１回以上のポンプサイクルにより）所要量の添加剤を小出しする。
【００１９】
この実施形態では、ピストンは、マニホルドに正確に嵌合して全ての添加剤が繰り返し絞り出されるようになる。これは、ポンプが吸入時に正確でありさえすればよいことを意味する。
【００２０】
本発明のポンプは一般に、ピストンとシリンダとの間の密封状態を保証するシールを有する。このシールは、シールは、ピストンのヘッドに半径方向に配置され、ピストンと一緒にシリンダ内を摺動する摺動シールであってもよい。しかしながら、好ましくは、このシールは、少なくとも一部がピストンに取り付けられ、ピストンと一緒に動く低摩擦皿形又はダイヤフラムシールである。かかるシールの利点は、次の通りである。
【００２１】
ピストンを重要な非使用期間後に最初に動かしたとき、モータに加わる力が非常に低く、モータのスリップが無く、ポンプの精度が確保されること。
添加剤の層がシリンジの内面上に残って乾き、そして剥落することが無く、潜在的な電気的短絡が生じたり、機構がつかえて動かなくなるようなことが無いこと。
漏れが決して生じず、その結果、精度が保たれること。
【００２２】
ダイヤフラムシールの別の利点は、このダイヤフラムシールが、半径方向の運動に順応することができ、固定クランク式リニアアクチュエータ（上述の実施形態Ａ）との適合性が極めて高いことである。
【００２３】
その点に関し、本発明の主目的が高分解能リニアアクチュエータにより駆動されるポンプを提供することにあるが、上述のダイヤフラムシールの全ての利点も又、かかるアクチュエータが設けられていないポンプの場合にも存在するということに注目することは、価値がある。かかるポンプは米国特許第４，８７４，２９９号明細書で知られているが、この米国特許明細書に記載されたポンプは、往復動ポンプであり、即ち、定容積ポンプであって、可変容積ポンプではない。したがって、リニアアクチュエータが設けられていることを除き、上述したようなダイヤフラム付き可変容量ポンプは、本発明のもう１つの特徴である。ただし、ディーゼル添加物を供給するためにはリニアアクチュエータを選択することが好ましい。
【００２４】
本発明のポンプの構成材料は、供給される添加剤に対する耐性があるよう選択される。一般に、ピストン及びシリンダは、プラスチック（例えば、ＰＢＴ（ポリブチレン）のようなプラスチック）であり、シールは、エラストマー、最も好ましくは、弗素化シリコーンエラストマーである。皿形シールの場合、その形状及び材料は、ポンプが「吸入」するときにシールの延伸を阻止する上で非常に重要である。シールのプロフィールは好ましくは、力（及びそれ故シールの延伸）が吸入中最小限に抑えられるよう設計される。他の手段としては、シールの材料補強をおこなうこと及び延伸を阻止する（そして、材料の適合性を高める）ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレンであり、一般に「テフロン」と呼ばれている）ような材料でシールを覆うことが挙げられる。
【００２５】
皿形シールを用いた供給ポンプでは、供給される量は、ピストンの運動と正比例関係又は線形関係にあるわけではない。しかしながら、シールの形状は、その現象を最小限に抑えるようになっており、残っている非線形性は、（モータを駆動するコントローラによって）電気的に除かれる。
【００２６】
本発明の供給ポンプは、重質燃料エンジンの燃料系統又は燃料システムの一部であるのが好ましい。したがって、別の特徴によれば、本発明は、上述した供給ポンプを装備した燃料系統に関する。燃料系統という用語は、燃料の取扱い（ディーゼル油の場合、貯蔵、供給及び戻し）に用いられる全ての要素／装置を意味している。かかるシステムは一般に、少なくとも、燃料タンク、供給管、ガス抜きライン及び燃料供給／戻りライン並びに本発明のフレーム内の添加剤リザーバを有する。
【００２７】
この実施形態によれば、ポンプは好ましくは、燃料系統内の以下の場所のうちの１つに配置される。
【００２８】
ａ．特に、もしフランス国特許出願第０３．１３０７３号明細書に記載されているように添加剤リザーバがここに設けられているなら、供給管領域内。
ｂ．添加剤リザーバと燃料タンクとの間。
ｃ．燃料タンク、燃料タンクの上方又は下方（特に、フランス国特許出願第０４．００８５６号明細書に記載されているように添加剤リザーバが燃料タンクに一体化されている場合（この場合、ポンプは好ましくは、燃料タンクに固定された燃料引き出しモジュールに近接して位置する）。
ｄ．上述の米国特許明細書に記載されている燃料取出しモジュール内。
ｅ．燃料戻しライン（これは、高温燃料をエンジンの注入レールから燃料タンクに戻すライン）の近く又は燃料戻しライン上。
【００２９】
したがって、共通のポンプ本体の設計を上述したような特注の流体マニホルドを用いることにより多種多様な形態のシステムに組み込むことができる。
【００３０】
本発明の供給ポンプのコントローラには、供給すべき添加剤の量又は好ましくは追加した燃料の量を知らせることができる（したがって、プロセッサは、所要供給分量を計算することができるようになっており、即ち、コントローラが使用中、添加剤の濃度及び種類を知ることが必要なだけである）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明は、図１〜図４に非限定的に示されており、これらの図は、事実、本発明の２つの好ましい実施形態を示している。これらの図において、同一の符号は、同一／類似の要素を示している。
【００３２】
〔図１及び図２の説明：実施形態１〕
これら図は、容量が約８ｍｌの摺動シール付きシリンジポンプを示している。
【００３３】
シリンジは、計算された供給分量での比例動作を１回だけ行うピストン（３）によって、マニホルド（６）内に設けられた入口穴（Ｉ）と、シール（５）と、一方弁（２）とを通して液体添加剤を吸入する。
【００３４】
ピストン（３）は、アクチュエータ（７）の一部であるステップモータ及び減速歯車装置によって動く。ピストン（３）とシリンダ（１）との間には摺動シール（４）が設けられている。
【００３５】
液体吸入後、シリンジは、ピストン（３）により、支持体（６）に設けられた出口穴（Ｏ）と、シール（５′）と、一方弁（２′）とを通って液体添加剤をディーゼル燃料タンクに送り込む。
【００３６】
〔図３及び図４の説明：実施形態２〕
これらの図は、容量が約０．５ｍｌの皿形シール付きメンブレン−シリンジポンプを示している。
【００３７】
その貯蔵／リセット位置が図３に示されている。ピストンは、シール（４）を上方に押してマニホルド（６）、即ち、その端停止部に押し付ける。シール（４）は、その周囲のところでシリンダ（１）とマニホルド（６）との間に固定され（添加剤を通さないシールを形成する）、その平らな頂部（Ｆ）を介してピストン（３）に取り付けられている。ピストン（３）が動くと、シールの頂部（Ｆ）は、ピストンと一緒に動き、マニホルド（６）とシール（４）との間にボイドが作られる。
【００３８】
シリンジは、最大、計算された供給分量まで多数回の行程を実施するピストン（３）によって、マニホルド（６）に設けられた入口穴及び一方弁（２）を通って添加剤としての液体を吸入する。
【００３９】
ピストン（３）は、アクチュエータ（７）の一部であるステップモータ及び減速歯車装置によって動き、このアクチュエータは、この場合、シリンダ（１）と一体に作られている。
【００４０】
以下のシーケンスが、ポンプの一サイクルを構成する。
【００４１】
モータが設定された数のステップについて回転するように、モータをコントローラによって駆動する。ステップの数は、所定の直線移動距離と等価である。
ピストン（３）が動くと、入口弁のクラッキング圧力よりも高くなり、添加剤がマニホルド（６）とシール（４）との間に作られたボイドに流入する。
ピストン（３）は、モータがコントローラにより命令されたステップ数、回転すると停止する。すると、ピストンは方向を変え、出口逆止弁（図示せず）及びディーゼル油タンク逆止弁は、これらの相互クラッキング圧力をいったん超えると、開く。添加剤は、ボイドからディーゼル油タンク内へ流入し、遂にはピストン（３）は、底がマニホルド（６）に突き当たるようになる。
【００４２】
供給した添加剤の量は、マニホルド（６）とシール（４）との間に形成されたボイドの容積で決まる。この量は、ピストン（３）を押し退けたときにシール（４）により形成される回旋部によって決定される。供給は、各サイクル相互間で１または２以上のサイクルで構成され、モータは、リニアアクチュエータをその貯蔵／リセット位置に駆動する。
【００４３】
１ステップのポンプ分解後、寸法及び精度は、ステップモータの分解能の関数であり、これは一定であって送られる量とは無関係である。
【００４４】
シリンジ−メンブレンポンプは、短時間でポンプ容量全体を送り出す。
【００４５】
〔実施形態１（図１及び図２）及び実施形態２（図３及び図４）の共通の特徴〕
両方のポンプは、ディーゼル燃料（５リットル〜１２０リットル）の追加のために、非常に濃縮された添加剤燃料（例えば、金属濃縮率が１０％）の供給を行うことができる。
【００４６】
ピストン（３）の最小直線ステップは、非常に短く、１０〜５０μｍである。
【００４７】
電力消費量は、非常に少ない（例えば、１２ボルトで５ワット）である。
【００４８】
２つの単純な受動的な値が用いられ、システムは、広範な供給分量レベルについて融通性がある。
【００４９】
本発明の技術的思想は、ソレノイド値ではなく受動的値を用いているので、騒音が大きくない。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】摺動シール付きのシリンジポンプの図である。
【図２】摺動シール付きのシリンジポンプの図である。
【図３】シリンジ−メンブレンポンプの図である。
【図４】シリンジ−メンブレンポンプの図である。
【図１】
2007504392.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
2007504392.tif 000007
2007504392.tif 000008
2007504392.tif 000009