(57)【要約】【課題】本発明は、排ガス流に液体還元剤を添加する計量ポンプユニットに関する。【解決手段】計量ポンプユニットは、還元剤を搬送する計量ポンプ（２）と、該計量ポンプ（２）により搬送される還元剤を圧縮ガスと混合する混合部を含んで構成される予混合装置（３９）と、セントラルプレート（４０）を含んで構成されるポンプヘッドと、を含んで構成され、該セントラルプレート（４０）には、少なくとも計量ポンプ（２）と予混合装置（３９）とが配置されることを特徴とする。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元剤を搬送する計量ポンプ（２）と、該計量ポンプ（２）により搬送される還元剤を圧縮ガスと混合する混合部を含んで構成される予混合装置（３９）と、を含んで構成される、排ガス流に液体還元剤を添加する計量ポンプユニットであって、
セントラルプレート（４０）を含んで構成されるポンプヘッドを含んで構成され、前記セントラルプレート（４０）には、少なくとも前記計量ポンプ（２）と前記予混合装置（３９）とが配置されることを特徴とする計量ポンプユニット。
【請求項２】
前記計量ポンプ（２）から前記予混合装置（３９）への圧力流路（１６）の少なくとも一部分が、前記セントラルプレート（４０）内及び前記セントラルプレートに接する位置の少なくとも一方に配置されていることを特徴とする請求項１記載の計量ポンプユニット。
【請求項３】
前記セントラルプレート（４０）の第１表面が、前記計量ポンプユニットの駆動装置ハウジングのフロントプレート（８０）接触面に密着し、その際に、該フロントプレート（８０）は、前記セントラルプレート（４０）とは反対側で前記計量ポンプ（２）の駆動装置を支持することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の計量ポンプユニット。
【請求項４】
前記計量ポンプ（２）の駆動装置が位置する側と反対側の前記セントラルプレート（４０）の第２表面には、エンドプレート（４２）が密着することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の計量ポンプユニット。
【請求項５】
前記セントラルプレート（４０）の第１表面と前記フロントプレート（８０）との間、及び、前記セントラルプレート（４０）の第２表面と前記エンドプレート（４２）との間の少なくとも一方には、前記還元剤及び圧縮ガスの少なくとも一方を導くための流体流路（１４２、１４６、１５２、１５４）が配置されていることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の計量ポンプユニット。
【請求項６】
前記エンドプレート（４２）には、流体接続部（１２２、１２４、１２６、１２８）と、前記圧縮ガス、前記還元剤及び前記還元剤と圧縮ガスの混合物の少なくとも１つに必要な流体接続部とが、少なくとも配置されていることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の計量ポンプユニット。
【請求項７】
前記計量ポンプ（２）は、ダイヤフラムポンプとして形成されており、前記セントラルプレート（４０）は、前記第１表面に前記ポンプ室を決定する中空部（１４０）を含んで構成され、該中空部は、前記第１表面において、前記ポンプダイヤフラムによって閉じられることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の計量ポンプユニット。
【請求項８】
前記セントラルプレート（４０）の前記中空部（１４０）領域には、該中空部（１４０）が設けられたセントラルプレート表面とは反対側の前記第２表面まで延びる少なくとも１つの貫通口が形成されていることを特徴とする請求項７記載の計量ポンプユニット。
【請求項９】
前記貫通口（１３４、１３６）には、逆止弁（６）が配置されていることを特徴とする請求項８記載の計量ポンプユニット。
【請求項１０】
前記中空部（１４０）領域から前記第２表面まで延びる貫通口（１３４）は、出口側で前記計量ポンプ（２）につながる圧力流路（１６）を形成し、該圧力流路は、前記予混合装置（３９）と、前記セントラルプレート（４０）に配置される遮断弁（１２）と、に接続されていることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の計量ポンプユニット。
【請求項１１】
前記遮断弁（１２）は、圧縮ガスで作動され、前記セントラルプレート（４０）内及び前記セントラルプレート（４０）の少なくとも１つの表面の少なくとも一方に形成された流路（１６２、１６４）を経由して、圧縮ガス入口（１２８）に接続されることを特徴とする請求項１０記載の計量ポンプユニット。
【請求項１２】
前記遮断弁（１２）は、前記セントラルプレート（４０）の第１表面に形成された中空部（７８）に挿入され、ダイヤフラムポンプとして形成されることを特徴とする請求項１１記載の計量ポンプユニット。
【請求項１３】
前記予混合装置（３９）は、前記セントラルプレート（４０）内及び前記セントラルプレート（４０）の少なくとも１つの表面の少なくとも一方に形成された流路を経由して、圧縮ガス入口（１２８）に接続されることを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の計量ポンプユニット。
【請求項１４】
前記セントラルプレート（４０）に密着又は前記セントラルプレート（４０）の一方の表面に密着するプレート（４２、８０）には、圧縮ガス入口（１２８）が形成され、該圧縮ガス入口は、該圧縮ガス入口（１２８）を開閉する調節弁（２５）に接続されていることを特徴とする請求項１〜請求項１３のいずれか１項に記載の計量ポンプユニット。
【請求項１５】
前記圧力流路（１６）は、前記セントラルプレート（４０）に配置された圧力センサー（１４）に接続され、該圧力センサーの接続配管は、前記セントラルプレート（４０）の駆動装置ハウジング側表面から離れる方向へ延びることを特徴とする請求項２〜請求項１４のいずれか１項に記載の計量ポンプユニット。
【請求項１６】
前記セントラルプレート（４０）の駆動装置ハウジング側表面には、加熱要素を収容する中空部（１６８）が形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項１５のいずれか１項に記載の計量ポンプユニット。
【請求項１７】
前記セントラルプレート（４０）内に配置される全ての可動バルブ要素（８６、６４、７０）の運動方向は、互い平行であり、ポンプダイヤフラムの運動方向と平行であることを特徴とする請求項１〜請求項１６のいずれか１項に記載の計量ポンプユニット。
【請求項１８】
前記予混合装置（３９）は、混合チャンバ（１８）を決定するハウジング（４４）を含んで構成され、該ハウジングは、前記計量ポンプ（２）の駆動装置が位置する側とは反対側の前記セントラルプレート（４０）の表面に設けられた中空部（１３８）に挿入されることを特徴とする請求項１〜請求項１７のいずれか１項に記載の計量ポンプユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排ガス流に液体還元剤を混合する計量ポンプユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
自己着火型内燃機関は、多くの運転状態において過剰酸素下で運転され窒素酸化物を発生する。これは、特に、直接噴射する際に主燃焼室で生じるディーゼルエンジンに典型的な現象である。この窒素酸化物の排出を削減するために、排ガス流を還元触媒コンバータに供給する方法が公知である。この場合の還元剤としては、通常、尿素水溶液が用いられ、これを触媒コンバーターの入口前で、精密に計量して排ガスに供給する。この場合、添加される尿素量は、内燃機関のプロセスに対して可能な限り正確に適合させなければならない。これは、触媒コンバーター内で可能な限り完全な還元を得るためであり、そして、尿素添加が過剰になることを避けるためである。
【０００３】
還元剤を計量供給して排ガス流に添加するためには、欧州特許第１４３５４５８Ａ１号（EP1435458A1）に開示されているような特殊な計量ポンプユニットが公知である。この計量ポンプユニットは、供給する還元剤を、計量ポンプユニット内で且つ排ガス流供給管より上流側で、圧縮空気と混合するか、又は添加する。この公知の計量ポンプユニットは、外部に対して４つの接続部を持つ。即ち、吸い込み管に対する接続部、戻り管に対する接続部、圧縮空気供給管に対する接続部、及び排気系における噴射ノズルへの配管に対する接続部である。還元剤に圧縮空気を混合するため、計量ポンプと予混合装置を運転するに重要なすべてのコンポーネントは、この計量ポンプユニットに組み込まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、液圧系コンポーネント、及び、このような計量ポンプユニットの液圧系回路として、可能な限り組み立て容易且つ構造の単純な配置物を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、請求項１に開示した特徴を有する計量ポンプユニットによって解決される。好ましい態様を、従属請求項、下記の説明、及び図面に開示する。
【０００６】
本発明に係る計量ポンプユニットは、主要コンポーネントとして、還元剤を計量して搬送する計量ポンプを含んで構成される。この計量ポンプを制御することにより、排ガス流に添加される還元剤の搬送量を調節する。計量ポンプは、例えば、ピストンポンプ又はダイヤフラムポンプとして形成することができ、この場合、特定の時間間隔におけるポンプストローク数及びストローク速度の少なくとも一方を変化させることにより、還元剤の搬送量を正確に調節又は計量することができる。さらに、計量ポンプユニットは、予混合装置を含んで構成される。この予混合装置の混合部は、搬送される還元剤に圧縮ガス、特に、圧縮空気を加えて混合する。この場合、圧縮ガス流中において還元剤を精密に配分した混合を得る必要はない。むしろ圧縮ガス流中の還元剤、例えば、比較的大きな液滴形状のものを、排気ガス流中の噴射ノズルまで搬送できれば十分である。即ち、排ガス流に噴射する際に、還元剤の精密な配分が生じていればよい。本発明は、計量ポンプユニットの単純化構造を次のように達成する。即ち、計量ポンプユニットに１つのポンプヘッドを設け、このポンプヘッドに液圧回路のコンポーネントを配置する。この場合、ポンプヘッドは、セントラルプレートを含んで構成される。このセントラルプレートには、少なくとも計量ポンプと予混合装置とが配置される。このようにして計量ポンプ、例えば、ダイヤフラムポンプ型の計量ポンプと、予混合装置とが、１つの構成要素、即ち、セントラルプレート内に組み込まれる。これにより、取り付けに要する個々の構成要素数を減少させることができ、取り付けが容易になる。例えば、ポンプピストンを、セントラルプレートの中空部内に通し、或いはダイヤフラムポンプのダイヤフラムを、セントラルプレートに取り付けることができる。
【０００７】
計量ポンプから予混合装置までの圧力流路又は圧力管の少なくとも一部分は、セントラルプレート内及びセントラルプレートに接する位置の少なくとも一方に配置されるとよい。このようにすれば、計量ポンプと予混合装置との接続が、セントラルプレート内で一体化されたものとして得られる。その結果、配管接合部を別個に組み込む必要がなくなる。この圧力流路は、セントラルプレートにおいて、一方の表面から反対側の表面に延びる貫通口及び一方若しくは両方の表面に沿った流路の少なくとも一方として形成することができる。表面に形成された流路は、隣接するプレート要素によって、外部から密閉されている。
【０００８】
セントラルプレートの第１表面は、計量ポンプユニットの駆動装置ハウジングのフロントプレート接触面に密着するとよい。また、このフロントプレートは、セントラルプレートとは反対側で計量ポンプの駆動装置を支持するとよい。計量ポンプユニットの駆動装置ハウジング内には、ダイヤフラムポンプのポンプダイヤフラムを駆動するため、駆動モーターと、例えば、クランクシャフトドライブと、が配置されるとよい。さらに、必要な制御電子系を、駆動装置ハウジング内に配置することができる。駆動装置全体は、フロントプレートのセントラルプレートとは反対側に取り付けるとよい。その結果、駆動装置をフロントプレートに取り付けた後、駆動装置全体を駆動装置ハウジングに挿入することができ、その後、この駆動装置ハウジングを、フロントプレートを通して外部から密閉することができる。この場合、駆動装置ハウジング内で、駆動装置又駆動装置のコンポーネントをさらに固定する必要がなくなる。電気系及び液圧系の全接続をも、このフロントプレートに設けるとよい。このようにすれば、その他の駆動装置ハウジングを、単純なキャップとして形成することができる。このキャップの開いている側が、フロントプレートに結合される。セントラルプレートの第１表面は、駆動装置ハウジングのフロントプレートに、面で密着する。これにより、セントラルプレートの第１表面は、溝として形成された流路を、フロントプレートにより密閉することができる。こうしてフロントプレートとセントラルプレートの第１表面との間に、閉じられた配管接続を形成することができる。シール要素は、フロントプレートとセントラルプレートの第１表面との間に配置される。セントラルプレートの第１表面における流路が、還元剤を導くために用いられる場合、これらの流路は、フロントプレートとセントラルプレートとの間に挿入されたシール要素によって、フロントプレートに対して、特に、好ましくは全てに対して閉じられ、又はカバーされる。その結果、フロントプレート自体が、還元剤と接触することがなくなる。これによりフロントプレートを、還元剤に対して耐性のある材質で形成する必要がなくなるという利点がある。
【０００９】
セントラルプレートの第２表面、即ち、計量ポンプの駆動装置が位置する側とは反対側の表面には、エンドプレートが密着するとよい。このエンドプレートは、セントラルプレートの第２表面をカバーする。その際に、エンドプレートは、第２表面に溝として形成された流路を密閉する。その結果、エンドプレートとセントラルプレートの第２表面との間に、配管結合を形成することができる。エンドプレートとセントラルプレートの第１表面との間と同様に、セントラルプレートの第２表面とエンドプレートとの間にも、そこに形成される流路を密封するシール要素を配置するとよい。特に、セントラルプレートを、駆動装置ハウジングのフロントプレートとエンドプレートとの間に配置する。即ち、セントラルプレートの第１表面は、駆動装置ハウジングのフロントプレートに密着し、これとは反対側のセントラルプレート第２表面は、エンドプレートによって覆われる。また、ボルトを設けるとよい。即ち、このボルトは、エンドプレートを駆動装置ハウジングのフロントプレートに固定し、その際に、セントラルプレートをエンドプレートとフロントプレートとの間に挟み込む。その結果、エンドプレート、セントラルプレート、及び駆動装置ハウジングのフロントプレートは、シールされて密着状態で保持される。
【００１０】
セントラルプレートの第１表面とフロントプレートとの間、及び、セントラルプレートの第２表面とエンドプレートとの間の少なくとも一方には、還元剤及び圧縮ガスの少なくとも一方を導くための流体流路が形成されているとよい。この場合、第１表面及び第２表面における各流路間の追加的な接続を、セントラルプレートを通る貫通口として形成することができる。この配置によって、計量ポンプ及び予混合装置の接続の全てと、還元剤タンク、圧縮ガス供給、及び排気系の噴射ノズルの少なくとも１つへの各接続部とを、セントラルプレートの内部又は同プレートの表面に形成することが可能となる。このようにすれば、配管の各接続部を別々に取り付ける必要がなくなる。むしろ、液圧系回路の主要コンポーネントの全てを、セントラルプレート内又はセントラルプレートに接する位置に配置することができる。そして、必要な接続流路を、セントラルプレートに接する位置又はセントラルプレート内に組み込んで形成することができる。このセントラルプレートは、金属部品、又は、好ましくはプラスチックによる射出成形部品として、製造することができる。
【００１１】
エンドプレートには、還元剤を供給する接続部、即ち、計量ポンプの吸い込み管、還元剤タンクへの戻り管、圧縮空気を供給する配管、及び、排気系の噴射ノズルへの配管の少なくとも１つに対する接続部を形成するとよい。エンドプレートにおけるこれらの接続部は、セントラルプレートに対するエンドプレートのインタフェースであり、セントラルプレートに形成された流体流路又は圧縮ガス流路に接続されている。この場合、エンドプレートを取り付けると、計量ポンプユニットの全接続部を、同時に、セントラルプレートにおける液圧系システム又は気圧系システムに接続することができる。これにより、計量ポンプユニットを容易に組み立てることができるようになる。
【００１２】
計量ポンプは、ダイヤフラムポンプとして形成されており、セントラルプレートは、第１表面にポンプ室を決定する中空部を含んで構成されるとよい。この中空部は、第１表面において、ポンプダイヤフラムによって密閉されるとよい。即ち、このダイヤフラムは、セントラルプレートの第１表面に設けられた中空部に挿入される。この表面は、計量ポンプユニットの駆動装置ハウジング方向を向いている。また、このダイヤフラムは、セントラルプレートとは反対側において、駆動装置、即ち、例えば、カムシャフトドライブ又はクランクシャフトドライブと結合されて駆動される。これらのドライブは、ダイヤフラムを、セントラルプレート方向に及び同プレートから離れる方向に駆動させる。これにより、ポンプ室が拡大、縮小して、還元剤が搬送される。
【００１３】
ダイヤフラムポンプは、次のように形成するとよい。即ち、セントラルプレートの中空部領域に少なくとも１つの貫通口を形成し、この貫通口が、該中空部が設けられたセントラルプレート表面とは反対側の第２表面まで延びるように形成する。この貫通口は、ポンプ室につながる吸い込み管又は圧力管を形成する。特に、貫通口を２つ設け、一方は吸い込み管を形成し、他方は圧力管又は圧力流路を形成するとよい。このような配置は、例えば、ピストンポンプにも用いることができる。
【００１４】
第２表面から第１表面の中空部へつながる１つ又は複数の貫通口には、逆止弁がそれぞれ配置されるとよい。ピストンポンプ又はダイヤフラムポンプの場合、ポンプ動作を得るためには、逆止弁が必要である。この場合、上記２つの逆止弁を配置するには、これら逆止弁が同一の流れ方向、即ち、計量ポンプの搬送方向に開くようにする。計量ポンプの運転に必要なこれら２つの逆止弁は、セントラルプレートの貫通口にそれぞれ配置されるとよい。第１逆止弁は、ポンプストロークの間、吸い込み管を閉じ、第２逆止弁は、吸い込みの際に圧力管を閉じる。従って、搬送される還元剤は、圧力管からポンプ室に還流することはない。これら逆止弁を貫通口内に配置することにより、これら逆止弁は、セントラルプレート内に組み込まれる。これにより構造がコンパクトになり、組み立てが容易になる。
【００１５】
中空部領域から第２表面まで延びる貫通口は、出口側で計量ポンプにつながる圧力流路を形成するとよい。そして、この圧力流路が、予混合装置と、かつセントラルプレートに配置される還流（遮断）弁と、に接続されるとよい。計量ポンプから搬送された還元剤は、この圧力流路又は圧力管を経由して予混合装置に達する。予混合装置は、同様にセントラルプレートに組み込まれ、還元剤を圧縮空気と混合する。また、この圧力流路は、遮断弁とも接続される。遮断弁は、戻り管又は還流路を、選択的に開閉する。この還流路は、セントラルプレートにおいて、遮断弁と還元剤タンクとを結ぶ接続部に接続されている。従って、計量ポンプから搬送される還元剤は、還流路を経由して還元剤タンクに還流する。計量ポンプユニットの運転を停止する際には、この遮断弁を開くことにより、計量ポンプと、計量ポンプにつながる圧力流路とに、還元剤を充填することができる。また、遮断弁も、セントラルプレートに組み込まれているので、さらに構造が簡易なものとなる。
【００１６】
遮断弁は、圧縮ガスによって作動され、セントラルプレート内に形成された流路及びセントラルプレートの少なくとも一方の表面に形成された流路の少なくとも一方を経由して、圧縮ガス入口に接続されているとよい。このような方法により、遮断弁を作動させる電気的作動手段を省略することができる。即ち、遮断弁を、セントラルプレート内の液圧回路又は気圧回路だけで作動させることができる。このため、遮断弁に圧力を加える作動管の全ては、セントラルプレート内又はこれに接して貫通口として実現され、又は、表面に形成された溝として実現される。
【００１７】
遮断弁は、セントラルプレートの第１表面、即ち、駆動装置ハウジングが位置する側の表面に形成される中空部に挿入され、ダイヤフラムバルブとして形成されるとよい。即ち、圧縮空気又は圧縮ガスを加えることにより、貫流口、例えば、セントラルプレートの開口部を開閉させることによって駆動するダイヤフラムを設けることができる。このようにして、還元剤タンクへの還流路を開閉する。
【００１８】
合目的な方法として、予混合装置は、流路を経由して、圧縮ガス入口に接続されるとよい。この場合、流路は、セントラルプレート内及びセントラルプレートの少なくとも１つの表面の少なくとも一方に形成されるとよい。このようにして、予混合装置への圧縮ガス供給管も、セントラルプレートに組み込まれる。
【００１９】
セントラルプレートに密着又はセントラルプレートの一方の表面に密着するプレート、即ち、例えば、エンドプレート又は駆動装置ハウジングのフロントプレートには、圧縮ガス入口を設けるとよい。ここで、この圧縮ガス入口は、圧縮ガス入口を開閉する調節弁に接続されているとよい。この調節弁も、セントラルプレートに組み込むことができ、或いはセントラルプレートに密着するプレート内に又はこれに接して、形成することができる。圧縮ガス入口は、中央に位置する圧縮ガス入口を形成するので、計量ポンプユニットのための圧縮ガス供給管全体を、調節弁によって開放又は遮断することができる。特に、この中央の圧縮ガス入口に、予混合装置も、圧縮ガス作動式の還流弁も接続されているので、調節弁を作動させれば、予混合装置への圧縮ガス供給管を開放することも、遮断弁を作動させることもできる。
【００２０】
圧力流路は、セントラルプレートに配置された圧力センサに接続されるとよい。この圧力センサは、電気、液圧、気圧、又は機械的に作動させることができ、圧力流路中の流体圧力を検出する。圧力センサの出力信号に応じて、還元剤タンクへの還元剤還流において、圧縮空気供給のための調節弁及び遮断弁の少なくとも一方が作動する。計量ポンプユニットの調整／制御電子系は、駆動装置ハウジング内部で保護され配置されるとよい。従って、圧力センサは、セントラルプレート内で、次のように配置される。即ち、駆動装置ハウジング側表面にある圧力センサの電気的接続配線を、セントラルプレートから引き出して、駆動装置ハウジング内部に直接導くことができるように配置する。この場合、駆動装置ハウジングのフロントプレートに中空部を形成するとよい。この中空部を通して、圧力センサを、フロントプレートの駆動装置ハウジング側から、フロントプレート内に、そしてフロントプレートに載せられたセントラルプレート内に、挿入することができる。従って、圧力センサも、駆動装置ハウジングのフロントプレートだけに取り付ければよく、その他のハウジング部品への取り付けは不要となる。
【００２１】
セントラルプレートは、加熱要素のための中空部を、駆動装置ハウジング側表面に備えるとよい。このようにすれば、セントラルプレート内部の液圧系コンポーネントを加熱することができるので、低温が原因で、計量ポンプユニット内で還元剤が凍結することを防止することができる。セントラルプレートを金属製として、加熱要素から生じた熱を、計量ポンプユニットの液圧系の全構成要素に良好に導くことができるようにする。加熱要素の電気接続も、セントラルプレートから、直接に駆動装置ハウジングのフロントプレートを通って、駆動装置ハウジング内部へ導くようにする。このようにして、これら接続を、電気接続要素又は計量ポンプユニットの制御装置と、駆動装置ハウジング内部で接続することができる。
【００２２】
ここで説明した配置物の場合、セントラルプレートに配置される全ての可動バルブ要素の運動方向は、互いに平行であり、ポンプダイヤフラムの運動方向と平行に設定するとよい。これらバルブ要素とは、例えば、計量ポンプより上流側又は下流側に設けられた逆止弁、予混合装置より上流側の圧力管内に設けられた逆止弁、予混合装置へ圧縮空気を供給する圧縮ガス供給管に設けられた逆止弁、及び、遮断弁の少なくとも１つである。運動方向は、セントラルプレートの第１表面及び第２表面を横切る方向である。従って、バルブ要素は、これら運動方向に、セントラルプレートの中空部内に挿入することができる。これにより、簡易な組み立てを達成することができ、バルブ要素が配置されたセントラルプレートのコンパクト構造が可能になる。
【００２３】
予混合装置は、混合チャンバを決定するハウジングを含んで構成されるとよい。このハウジングは、計量ポンプの駆動装置が位置する側とは反対側のセントラルプレートの表面に設けられた中空部に挿入されるとよい。この挿入は、エンドプレート側から行う。エンドプレート内には、計量ポンプユニットを接続するための接続部が形成される。このようにして排気系につながる配管、即ち、還元剤／圧縮ガス混合物を計量ポンプユニットから送出する配管を、予混合装置に直接向けることができる。
【００２４】
以上では、流体流路、特に、還元剤及び圧縮ガスの流体流路が、セントラルプレート表面に形成されている場合を説明したが、これは、流路が、特に、セントラルプレート表面と隣接するプレート要素との間に形成されている、という意味である。従って、流路を決定する溝の全体又はその一部を、セントラルプレートに密着するプレート要素の中に形成することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付の図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。
まず、本発明に係る計量ポンプユニットの一実施形態について、その基本機能を、図１の回路図を用いて説明する。
【００２６】
この計量ポンプユニットの核心は計量ポンプ２である。このポンプは、ダイヤフラムポンプとして形成され、付属の駆動装置を備える。駆動装置を制御することによって、特に、ポンプストローク数を制御することによって、計量ポンプ２から輸送される還元剤の量を調整することができる。これは、ある時点において、エンジンで進行している燃焼プロセスに基づき、還元剤の必要量を正確に適合させるためである。還元剤としては、尿素水溶液を用いるのが好ましい。この還元剤は、還元剤タンク４に貯留され、このタンクから吸い込み管５を経由して、計量ポンプ２に吸引される。ここに示す一例では、計量ポンプ２の前後に、ダイヤフラムポンプの重要な構成要素の１つである逆止弁６が、それぞれ１つずつ公知の方法により配置されている。還元剤の流れ方向から見て、ポンプより上流側に設けられた第１逆止弁６は、ポンプストロークの際に、還元剤が還元剤タンク４に逆流することを防止する。一方、還元剤の流れ方向から見て、計量ポンプ２より下流側に設けられた第２逆止弁６は、その反対に吸い込みの際に、還元剤タンク４から吸い込んだ還元剤が圧力管から戻らないようにする。
【００２７】
計量ポンプ２及び第２逆止弁６より下流側には、分岐点８が設けられており、この分岐点８から戻り管１０が分岐している。この戻り管は、分岐点８から還元剤タンク４へ接続され、計量ポンプ２の運転開始時に、システムの排気ダクトとして用いられる。
【００２８】
戻り管１０には、遮断弁１２が配置されている。この弁は、戻り管１０を閉じることができ、還元剤が戻り管１０を通って還元剤タンク４に還流できないようにする。遮断弁１２は、図示の休止状態にあるとき、戻り管１０を開放する開位置にある。戻り管１０には、還元剤の流れ方向から見て遮断弁１２より上流側で且つ分岐点８より下流側に、圧力センサ１４が配置されている。このセンサは、遮断弁１２より上流側の流体圧力、即ち、計量ポンプ２より下流側の圧力管１６における流体圧力を検出する。
【００２９】
圧力管１６は、計量ポンプ２から、分岐点８を経由して、予混合装置の混合部又は混合チャンバ１８に接続されている。予混合装置は、還元剤に圧縮ガス、本実施形態では還元剤に圧縮空気を加え、又は混合する。混合部１８より上流側では圧力管１６、即ち圧力管１６の末端に、逆止弁２０が配置されている。この逆止弁は、図示の休止位置では、プリロード、例えば、スプリングのプリロードによって、閉位置に保持されている。そして還元剤と、特に、圧縮ガスとが、混合部１８から圧力管１６へ逆流することを防止する。流れ方向から見て混合部１８より下流側には配管２２が接続されている。この配管は、自動車の排気系における噴射ノズルに接続されている。
【００３０】
図示の一例では、圧縮ガスとして圧縮空気を用いる。この圧縮空気は、自動車の圧縮空気供給装置２４から供給される。この種の圧縮空気供給システムは、貨物自動車には一般的に設けられているものであり、特に、ブレーキの作動に用いられる。この中央の圧縮空気供給装置２４に、図示の計量ポンプユニットが接続されている。この場合、計量ポンプユニットは、その入口側にソレノイドバルブ又は電磁弁２６を備える。この弁は、選択によって、混合部１８につながる圧縮空気配管２８を、圧縮空気供給装置２４へ接続したり、或いは大気３０に開放したりする。電気的に作動される電磁弁２６は、プリロードがかけられることによって、休止位置として図示の位置に保持される。この位置は、圧縮空気配管２８を大気３０に開放している。
【００３１】
圧縮空気配管２８には、流れ方向から見て電磁弁２６より下流側に圧力調整器３２が設置されており、この圧力調整器より下流側にバタフライ弁３４が配置されている。
【００３２】
混合チャンバ又は混合部１８に接する箇所に、圧縮空気配管の末端となる逆止弁３６が設置されている。この逆止弁は、プリロードがかけられることによって、図示の休止位置では閉であるが、圧縮配管２８内に働く圧力によって、そのプリロードに抗って開となる。このようにして、圧縮空気が圧縮空気配管２８から混合チャンバ１８に流れないときは、常に、逆止弁３６は閉じている。このため、還元剤は、混合部１８から圧縮空気配管２８に侵入できないようになっている。
【００３３】
戻り管１０の遮断弁１２は、作動管３８を介して圧縮空気配管２８に接続されており、圧縮空気で作動される。作動管３８は、圧縮空気配管２８において、圧力調整器３２とバタフライ弁３４との間に接続されている。作動管３８は、次のように機能する。まず、圧縮空気配管２８と圧縮空気供給装置２４とが接続するように電磁弁２６が切り替えられると、作動管３８にも圧力が作用する。すると、遮断弁１２が、作動管３８に加わる空気圧によって、プリロードに抗って切り替えられ、その結果、戻り管１０が閉じられるようになる。
【００３４】
上述した各構成要素、即ち、図１に点線Ｄで示した境界内にある各構成要素、特に、計量ポンプ２、遮断弁１２、電磁弁２６、混合点１８、複数の逆止弁、及びこれら構成要素を接続する配管は、全て計量ポンプユニットに組み込まれている。従って、この計量ポンプユニットは、電気的接続を別にすれば、外部に対する流体系の接続を４つ備える構成である。即ち、圧縮空気供給装置２４との接続、噴射ノズルに接続された配管２２との接続、還元剤タンク４に接続された吸い込み管５との接続、還元剤タンク４と戻り管１０との接続の４つである。
【００３５】
システムの運転を開始する際、電磁弁２６は、まず、閉状態の休止位置（図示の位置）にある。この位置は、圧縮空気配管２８が圧縮空気供給装置２４から分離している。最初に運転が開始されるのは、計量ポンプ２である。このポンプは、吸い込み管５を経由して還元剤タンク４から還元剤を吸い込む。図示の休止位置において、逆止弁２０には、次のようなプリロードがかけられる。即ち、戻り管１０が開放されているとき、圧力管１６の圧力だけでは逆止弁を開放できないようにプリロードがかけられる。
【００３６】
また、システムの運転を開始する際、圧縮空気配管２８には圧力がかかっていない。従って、作動管３８にも圧力はかかっていない。このため、遮断弁１２は、休止位置では開状態のままであり、戻り管１０は開放されている。このような状態で、計量ポンプ２は、まず、還元剤を、還元剤タンク４から搬送し、分岐点８を経由させて戻り管１０に導入させ、還元剤タンク４へ還流させる。これは、システムの運転開始時に、システムを排気するために行われる。即ち、還元剤を、圧力管１６に完全に充填するために行われる。
【００３７】
圧力管１６と戻り管１０とが、完全に還元剤で充填されると、圧力管１６及び戻り管１０の遮断弁１２より上流側の流体圧力が、所定の限界値に達する。この値は、圧力センサ１４によって検出される。限界値が圧力センサ１４によって検出されると、制御装置が電磁弁２６を切り替え、圧縮空気を、貨物自動車の圧力供給装置２４から圧縮空気配管２８へ供給する。これにより、作動管３８にも圧力が加えられ、遮断弁１２がスプリングプリロードに抗って切り替えられ、戻り管１０が閉じられる。ここで、圧力管１６は、戻り管１０を経由した還元剤タンク４に対する経路が開かれていないので、計量ポンプ２がさらに作動すると、圧力管１６内の流体圧力が上昇する。そして、この圧力は、逆止弁２０がスプリングプリロードに抗って開くために十分な圧力となる。その結果、還元剤が混合部１８に導入され、ここで、圧縮空気配管２８から導入される圧縮空気が加えられる。次に、圧縮空気と還元剤とが、配管２２を通り、貨物自動車の排気系の噴射ノズルへ導入される。
【００３８】
計量ポンプのポンプストローク数によって、供給される還元剤の量を運転中に調節することができる。この場合、圧縮空気配管２８から混合部１８への圧縮空気流は、一定とする。
【００３９】
システムの運転を停止するとき、特に、自動車を停車するときは、まず、計量ポンプ２をスイッチオフにし、還元剤が還元剤タンク４から搬出されないようにする。これにより圧力管１６内の圧力が減少するので、逆止弁２０は、そのプリロードによって閉じられ、還元剤が混合部１８に導入することを防止する。そして、電磁弁２６が開放されることにより、圧縮空気が、逆止弁３６を通って、混合部１８に流入し、そこに未だ存在する残留還元剤を配管２２へパージする。
【００４０】
その後、電磁弁２６を電源供給のスイッチオフによって閉じると、圧縮空気配管２８及び逆止弁３６を通る圧縮空気の流れも止まり、システム全体の運転が停止する。また、この状態で、遮断弁１２は、再び休止位置に戻る。即ち、戻り管１０が開く。
【００４１】
逆止弁２０を配置することにより、いかなる空気も、混合チャンバ又は混合部１８から、圧力管１６に進入できないようにすることができる。これにより、圧力管１６における還元剤の結晶化を防止することができる。また、混合部は、計量ポンプ２をスイッチオフにした後、混合部１８内に導入される一定の圧縮空気流によって、自動的にパージされるので、混合部１８及び閉じている配管２２における還元剤の結晶化も防止することができる。
【００４２】
圧力センサ１４は、電気信号を出力する。このセンサは、圧力管１６が完全に排気されたことを検出するほか、その他の望ましくない運転状態を検知するために用いられる。従って、この圧力センサ１４によって、戻り管１０の詰まりをも検知することもできる。この場合、遮断弁１２が開いているにも関わらず、所定の限界値を超える圧力が検出される。この所定の限界値は、戻り管１０が開いている場合に、通常であれば、生じ得ない値とする。さらに、この圧力センサ１４は、自動車の排気系の噴射ノズルの詰まりも検出することができる。この場合、圧力管１６の圧力は、電磁弁２６が開いているときに、所定の限界値を超えて上昇する。この所定の限界値は、噴射ノズルが正常に動作する場合に、通常であれば、生じ得ない値とする。さらにまた、この圧力センサ１４によれば、還元剤タンク４が空であることも検出できる。即ち、この場合、運転中に圧力管１６の圧力が、所定の限界値以下に下降する。この所定の限界値は、正常運転時に戻り管１０を閉じた場合に、通常であれば生じ得ない値とする。
【００４３】
図２〜図５を参照して、予混合装置の一実施形態の構造を説明する。この予混合装置は、主として、混合部１８と、逆止弁２０及び逆止弁３６とを含んで構成される。
【００４４】
図２は、予混合装置３９をポンプヘッドに組み込んだ状態の断面図を示す。このポンプヘッドは、主として、セントラルプレート４０と、このセントラルプレートに密着するエンドプレート４２と、を含んで構成されている。セントラルプレート４０とエンドプレート４２との間には、複数の流路が形成されており、予混合装置３９が配設されている。
【００４５】
エンドプレート４２には、自動車の排気系の噴射ノズルにつながる流管を接続するための接続部として、配管２２が形成されている。セントラルプレート４０には、流路として、圧力管１６と圧縮空気配管２８とが設けられており、そして、これらの管につながる貫通口が形成されている。
【００４６】
この予混合装置は、中心部品として、円筒形の外壁４６を備える円筒形スリーブ４４を含んで構成される。スリーブ４４の内部には、くびれ部４８が形成されている。このくびれ部は、スリーブ４６の内部スペースを、２つの領域に区画する。内部スペースの第１領域は、くびれ部４８からスリーブ４４の第１正面５０に向かって漏斗形状に広がる。この領域は、予混合装置３９の本来の混合部１８又は混合チャンバ１８である。混合部１８の円周壁には、開口部又は貫通口５２が、円周上均一に形成されている。この開口部又は貫通口は、圧縮空気の入口開口部として用いられる。また、スリーブ４４の内部でくびれ部４８が設けられた付近の開口部は、還元剤を混合部１８に導入するための入口開口部として用いられる。この領域は、ピストン５４の円周溝に挿入されたＯリング５６で密閉されている。このＯリング５６は、図３及び図４に示すように、スリーブ４４の内部で、混合部１８の漏斗形状内壁をシールするために密着する。
【００４７】
ピストン５４は、そのピストンロッド５５がくびれ部４８を貫通し、スリーブ４４内部の第２領域に延びて、第１正面５０の反対側にある第２正面５８に達する。スリーブ４４の内部スペースにおける第２領域には、一方の端部がくびれ部４８に支持された圧縮スプリングが配置されている。圧縮スプリング６０は、コイルバネとして形成されており、一方の端部とは反対側の端部が、ピストンロッド５５を囲む案内スリーブ６２の取付部に密着している。この取付部は、くびれ部４８に対向している。案内スリーブ６２は、ピストンロッド及びピストン５４を、スリーブ４４の内部へ案内する。また、案内スリーブは、スリーブ４４の内壁に密着する。案内スリーブ６２は、ピストンロッド５５において、ピストン５４とは反対側の長手方向末端にスプリングワッシャ６４を介して支持されている。このように、圧縮スプリング６０は、ピストンロッド５５を、スリーブ４４の第２正面５８方向に向けて押圧する。その結果、ピストン５４は、Ｏリング５６と共に、混合部１８の漏斗形状又は円錐台形状の内壁に押し付けられる。このようにして、図１の逆止弁２０を形成するピストン５４は、休止位置の閉状態に保持される。この様子を図３及び図４に示す。
【００４８】
案内スリーブは、外周に長手溝６６を備える（図３〜図５では図示略）。圧力管１６を辿る還元剤は、この長手溝を通じてスリーブ４４の内部へ流れ込み、そして、くびれ部４８まで充填されることができる。この場合、スリーブ４４を外側から囲むＯリング６８は、還元剤がスリーブ４４の外側を通過することを防止する。Ｏリング６８は、挿入状態にあるときには、スリーブ４４の外壁を中空部の内壁に対してシールする。スリーブ４４は、セントラルプレート４０内の中空部に配置されている。
【００４９】
圧力管１６の流体圧力は、スリーブ４４の内部において、ピストン５４に対しピストンロッド５５の長手軸方向に働く。圧力管１６内の流体圧力が十分に高くなると、ピストン５４に働く力が、圧縮バネ６０のスプリング力を超える。その結果、ピストン５４は、ピストンロッド５５と共に、スリーブ４４の第１正面５０に向かってスライドされる。そしてピストン５４は、Ｏリング５６と共に、混合部１８の円錐台形状の内壁から持ち上げられる。この様子を図２〜図５に示す。このようにして、ピストン５４又はＯリング５６と、これを取り囲むスリーブ４４又は混合部１８の内壁との間に、リング状の空隙が生じる。還元剤は、この空隙を通って混合部１８に流入する。
【００５０】
予混合装置３９の第２逆止弁３６は、リング状の弾性パッキング７０で形成される。このパッキングは、セントラルプレート４０とエンドプレート４２との間に、挟み込まれている。この場合、特に、パッキング７０の外周にある肉厚領域が、セントラルプレート４０にも、エンドプレート４２にも密着する。その結果、圧縮空気配管２８から導入される圧縮空気は、パッキング７０の外周を通過できず流れることができない。
【００５１】
パッキング７０は、その内周が、スリーブ４４の正面５０に向かって、軸方向にスリーブ状に延びたカラー７２を形成している。このカラー７２は、スリーブ４４の外壁４６に対して、僅かに円錐台形状に傾斜して延びている。また、カラーの伸縮可能な正面末端が、スリーブ外壁と密着する。この場合、パッキング７０又はカラー７２は、弾性体で形成されているので、パッキングは、その休止位置にあるときに、スリーブ４４の外壁４６をシールしながら保持される。その様子を図２及び図３に示す。
【００５２】
圧縮空気が圧縮空気配管２８に導かれるとき、その圧縮空気は、セントラルプレート４０内で、まず、外周４６に沿って、スリーブ４４の全周を流れる。これは、スリーブ４４を配設しているセントラルプレート４０内の中空部が、その圧力管１６から連続する領域において、スリーブ４４の外径よりも大きく形成されているからである。次に、圧縮空気は、パッキング７０のカラー７２とスリーブ４４の外壁４６との間の領域に流入する。この際、カラー７２は、空気圧によって、スリーブの外壁４６から押し離される。その結果、外壁４６とパッキング７０又はカラー７２の内周との間に、リング状の空隙７４が生じる。圧縮空気は、この空隙を通って、中空部７６に流入する。スリーブ４４は、エンドプレート４２内で、この中空部に配置されている。そして、圧縮空気が、中空部７６から開口部又は貫通口５２を通って混合部１８に流入し、供給された還元剤と共に、混合部から配管又は接続部２２を通って、自動車の排気系の噴射ノズルへ流れる。
【００５３】
圧縮空気配管２８への圧縮空気の供給がスイッチオフにされると、カラー７２を備えるパッキング７０は、弾性を備えるため、スリーブ４４の外壁４６をシールしながら密着する。パッキング７０のカラー７２が中空部７６の中に突出しているため、さらには中空部７６内の圧力が高くなることによって、パッキング７０のスリーブ状延設部又はカラー７２は、外壁４６に向かってさらに強く押し付けられる。これにより、逆止弁３６として、確実に閉じることになる。
【００５４】
開口部又は貫通口５２は、スリーブ４４の長手方向に、ピストン５４の外面まで延びる形状である。さらに、開口部５２は、スリーブ４４の内部に向かって、即ち、混合部１８に向かって次第に小さくなる形状である。これにより、開口部５２を通って混合部１８に流入する圧縮空気は、混合部１８全体をその内壁に沿って、そして、特に、ピストン５４の外壁をも、完全に洗い流すことが可能となる。その結果、還元剤の残滓を混合部１８から完全にパージすることが可能となる。
【００５５】
図６及び図７を参照して、遮断弁１２の構造を下記に詳述する。遮断弁１２は、セントラルプレート４０の中空部７８に配置される。中空部７８は、セントラルプレート４０において、エンドプレート４２が位置する側とは反対側の表面に形成され、計量ポンプユニットの駆動装置ハウジングのフロントプレート８０により閉じられる。セントラルプレート４０は、このフロントプレートに面で密着している。
【００５６】
中空部７８は、その底部が円筒形状に形成されており、フロントプレート８０に向かって漏斗形状で開いている。円筒形状部分の中央には、ソケット８２が、中空部７８において、中空部７８の底部からフロントプレート８０側に突設している。ソケット８２内に、即ち、ソケットと同心円状に、分岐点８から分岐した戻り管１０が延設されている。戻り管は、ソケット８２の末端で開いている。従って、中空部７８の底部と、これとは反対側のソケット８２の末端とが、弁座８４を形成する。この弁座は、図６に示した閉状態のとき、ダイヤフラム状に形成されたバルブ要素８６が密着することによりシールされる。バルブ要素８６は、円形のダイヤフラムとして形成される。ダイヤフラムの外周８８は、セントラルプレート４０とフロントプレート８０とのそれぞれが隣接する面の間で保持される。バルブダイヤフラム８６の中央領域は、外周８８に対して、ソケット８２の突設方向へ移動されることができる。これは、ダイヤフラムが弾性体を含んで構成されているからである。
【００５７】
バルブダイヤフラム又はバルブ要素８６は、支持体９０を含んで構成されている。支持体は、弾性材料９２で囲まれるか又はコーティングされている。この材料は、弁座８４と密着するシール面９４をも決定する。
【００５８】
案内スリーブ９６は、シール面９４を取り囲み、ソケット８２と同心円状でバルブ要素８６から突設されている。案内スリーブの外周壁には、貫通口９８が設けられている。案内スリーブ９６は、弾性材料９２と、及び、この弾性材料を介してバルブ要素８６の支持体９０と、一体に連結されている。好ましくは、支持体９０と案内スリーブ９６とは、弾性材料９２でコーティングされ、互いに嵌合しているとよい。
【００５９】
案内スリーブ９６の内部には、コイルバネが圧縮バネ１００として配置又は案内されている。従って、圧縮バネ１００は、ソケット８２の外周と案内スリーブ９６の内周との間で、ソケット８２の長手軸と平行に延びて設けられている。圧縮バネ１００は、一方の長手方向末端が中空部７８の底部に支持されており、他方の末端がバルブ要素８６のシール面９４の外周に支持されている。圧縮バネ１００の形状は、圧縮バネが、バルブ要素８６を開位置へ、即ち、バルブ要素８６と弁座８４とが間隔を持つ位置へと押し上げるような形状となっている。開位置を図７に示す。図７に示す遮断弁１２の位置において、計量ポンプから戻り管１０に搬送される還元剤は、ソケット８２を通り、シール面９４とバルブ８４との間のリング状空隙を通って、案内スリーブ９６の内部に流れる。その後、還元剤は、バルブ要素８６における開いた末端や、案内スリーブ９６の貫通口９８を通って、中空部７８に流入することができる。そして、還元剤は、中空部７８から、中空部７８の外周で開口する流路１０２を経由し、計量ポンプユニットの接続管、さらに、この接続管から戻り管を通って、還元剤タンク４へ流れる。
【００６０】
遮断弁１２を閉じるには、作動管３８を経由した圧縮空気管２８からの圧縮空気を、ソケット８２とは反対側からダイヤフラム状のバルブ要素８６に加える。このバルブ要素８６の表面１０４に作用する空気圧によって、バルブ要素８６は、圧縮バネ１００のスプリング力に抗って、ソケット８２の長手軸方向へソケットに向かって移動させられる。その結果、バルブ要素８６のシール面９４は、弁座８４をシールしながら密着する。これを示した図６の状態のとき、還元剤は、ソケット８２から中空部７８内部へ流れることはない。従って、戻り管１０は、遮断弁１２によって閉鎖又は中断される。
【００６１】
圧縮空気は、作動管３８を流れて表面１０４に加えられる。作動管は、セントラルプレート４０内部の流路として形成される。この流路は、セントラルプレート４０とフロントプレート８０との間において、バルブ要素８６の表面１０４へつながる。図示の例では、フロントプレート８０に、バルブ要素８６側で開くリング状流路１０６が形成されている。このリング状流路は、圧縮空気を分配することができる。これにより、圧縮空気は、表面１０４全体に均一に作用する。さらに、表面１０４は、外周領域８８に半径方向内側から連続するリング状の領域において、セントラルプレート４０表面の平面から間隔を開けた曲線形状である。
【００６２】
シール面９４とは反対面に設けられた表面１０４の中央領域１０８は、ストッパ面として形成されている。ストッパ面は、遮断弁１２が開状態のとき（図７参照）、フロントプレート８０の表面に密着して、開位置におけるバルブ要素８６の動作を制限する。中央領域１０８は中央に突起を有する。この突起は、フロントプレート８０の表面に設けられた穴と噛み合って、バルブ要素を案内する。
【００６３】
図８の分解図に示すように、上述の計量ポンプユニットのポンプヘッドは、主として３つのプレート状構成要素を含んで構成される。即ち、セントラルプレート４０、このセントラルプレートの第１表面に密着する駆動装置ハウジングのフロントプレート８０、セントラルプレートの第１表面とは反対側の第２表面に密着するエンドプレート４２である。
【００６４】
駆動装置ハウジングのフロントプレート８０は、駆動装置ハウジング全体の支持要素である。駆動装置ハウジングは、その前面、即ち、セントラルプレート４０側に、中空部１１０を有する。この中空部は、セントラルプレート４０の外側輪郭と同一形状になっており、ここに、セントラルプレート４０が挿入される。フロントプレート８０は、セントラルプレート４０が位置する側とは反対側の駆動装置ハウジング側に、固定装置１１２を備える。固定装置は、ダイヤフラムポンプの駆動要素を固定する。即ち、モーター、ギヤユニット、特に、カムシャフトドライブ又はクランクシャフトドライブを固定する。さらに、駆動装置ハウジング内に配置される計量ポンプユニットのその他の全部品（構成要素）は、フロントプレート８０の内側に固定される。これは、特に、電気系のｐｃボード、即ち、駆動装置と接続する電気的要素及び計量ポンプユニットの制御装置が配置されるｐｃボードが含まれる。フロントプレートは、開口部１１４を備えている。開口部には、接続プラグが集中して差し込まれる。プラグは、駆動装置ハウジングの内部に配置された電気系コンポーネント又は計量ポンプユニットの電子制御装置と、電源供給装置や外部の制御要素、例えば、貨物自動車のエンジン制御ユニットと、を接続する。フロントプレート８０のコーナーにある穴を介して、フロントプレートをカップ状の駆動装置ハウジングに結合する。そして、このハウジングを、フロントプレートの内側に取り付けられた要素の上にかぶせる。
【００６５】
セントラルプレート４０は、エンドプレート４２を介した固定ボルト１１６により、フロントプレート８０の中空部１１０に固定される。これによりセントラルプレート４０は、フロントプレート８０とエンドプレート４２との間に挟み込まれる。
【００６６】
フロントプレート８０とセントラルプレート４０との間には、シール要素１１８が配置されており、セントラルプレート４０とエンドプレート４２との間には、シール要素１２０が配置されている。シール要素１１８及びシール要素１２０は、セントラルプレート４０と、フロントプレート８０又はエンドプレート４２との間に形成された流路及び開口部を、互いに隣接するプレート間の空隙から密封する。この場合、シール要素１１８及びシール要素１２０は、セントラルプレート４０表面に設けられた種々の流路、開口部及び領域を、それぞれ分離又は密封するものとして形成される。
【００６７】
エンドプレートには、３つの接続開口部１２２、１２４、１２６が形成されている。軽量ポンプは、これら開口部を経由して、外部の接続配管と接続される。接続開口部１２２には、還元剤タンク４につながる吸い込み管が接続される。計量ポンプ２は、この吸い込み管を経由して還元剤を吸い込む。接続部１２４には、還元剤タンク４に還流する戻り管１０が接続される。計量ポンプユニットの液圧システムの排気又は充填の際には、還元剤は、この戻り管を通って還元剤タンク４に還流される。接続開口部１２６には、排気系又は排気ガス流中の噴射ノズルにつながる配管２２が接続される。還元剤／圧縮ガス混合物は、この配管を通って、計量ポンプユニットから噴射ノズルに搬送される。
【００６８】
また、エンドプレート４２には、その中空部に接続開口部１２８が形成されている。この接続開口部には、エンドプレート４２の前面、即ち、セントラルプレート４０が位置する側とは反対側に電磁弁２６が取り付けられる。電磁弁は、圧縮空気入口を形成する。電磁弁２６は、圧縮空気供給部２４と結合するための圧縮空気入口１３０を備える。その他、図示の電磁弁２６は、電気的接続プラグ１３２を備える。電気的接続プラグ１３２と結合される接続配線は、ケーブルハーネスの一部であるとよい。ケーブルハーネスは、開口部１１４に差し込まれた接続プラグに接続される。
【００６９】
接続開口部１２２、１２４、１２６、１２８は、エンドプレート４２を貫通する貫通口とし設けられている。従って、セントラルプレート４０方向にも開いている。
【００７０】
セントラルプレート４０は、２つの貫通口１３４及び貫通口１３６を備える。貫通口１３６は、吸い込み側を形成し、貫通口１３４は、計量ポンプ２の出口側で圧力管又は圧力流路１６の開始部分を形成する。また、セントラルプレート４０は、逆止弁６がエンドプレート４２側から貫通口１３４及び貫通口１３６に挿入されている。貫通口１３６は、逆止弁６を経由して、エンドプレート４２の接続開口部１２２と結合されている。
【００７１】
セントラルプレート４０のエンドプレート４２側の表面には、さらに、中空部１３８が形成されている。この中空部には、スリーブ４４やパッキング７０を含んで構成される予混合装置３９が挿入される。エンドプレート４２には、中空部１３８と向かい合うところに、接続開口部１２６が形成されている。この接続開口部は、排気ガス流中の噴射ノズルにつながる配管２２又は配管２２の接続部を形成する。
【００７２】
セントラルプレート４０のフロントプレート８０側には、中空部７８が形成されている。この中空部には、還流弁又は遮断弁１２としてのバルブ要素８６が挿入される。
【００７３】
セントラルプレート内部の詳細な流体流路を、図９〜図１２に示されたセントラルプレート４０の詳細図を用いて、下記に詳しく説明する。
【００７４】
図９は、フロントプレート８０側から見たセントラルプレート４０表面の正面図である。この表面には中空部１４０が形成されている。この中空部は、ダイヤフラムポンプのポンプ室を決定する。中空部１４０は、ポンプダイヤフラムによって閉じられる。このポンプダイヤフラムの外周は、中空部１４０の周縁に密着している。中空部１４０の底部には、貫通口１３４及び貫通口１３６が開口している。これら貫通口は、セントラルプレート４０を横方向に、セントラルプレートのフロントプレート８０側からエンドプレート４２側まで貫通している。このエンドプレート４２側では、貫通口１３４及び貫通口１３６は、その幅が拡張されており、逆止弁６の取り付け部を形成する。これら逆止弁は、貫通口１３４及び貫通口１３６に挿入される。これまで説明したように、貫通口１３６は、計量ポンプ２の吸い込み管を形成する。ポンプ動作の際には、還元剤は、この吸い込み管を通って吸い込まれる。貫通口１３４は、圧力管１６又は圧力流路１６の開始部分を形成する。計量ポンプによって搬送される還元剤は、この開始部分を通って、予混合装置３９に流れる。
【００７５】
貫通口１３４の末端は、駆動装置ハウジングが位置する側とは反対側、即ち、セントラルプレート４０のエンドプレート４２側表面において、エンドプレート４０表面に溝として形成される流路１４２（図１１の正面図に示す）内に含まれるように設けられている。さらに、貫通口１４４が、流路１４２表面からセントラルプレート４０のフロントプレート８０側表面まで、即ち、図９に示す表面まで斜めに延設されている。貫通口１４４の末端は、フロントプレート８０側表面の流路１４６に設けられている。この流路は、セントラルプレート４０の表面において、溝又はくぼみとして形成されている。流路１４６からは、さらに、２つの貫通口１４８及び貫通口１５０が、セントラルプレート４０のフロントプレート８０側表面とは反対側に延びる。この場合、貫通口１５０は、中空部１３８へ延びている。この中空部には、予混合装置３９が挿入される。この状態を、図２〜図５に示す。このように、貫通口１３４、流路１４２、貫通口１４４、流路１４６、貫通口１５０は、圧力管１６を形成する。この圧力管は、計量ポンプ２から予混合装置３９につながる。
【００７６】
貫通口１４８は、流路１４６からセントラルプレート４０の反対側表面（図１１参照）に形成された流路１５２まで延設されている。この流路も、セントラルプレート４０の表面における溝として形成される。
【００７７】
流路１５２からは、流路１５２の両端にそれぞれ設けられた２つの貫通口１５４及び貫通口１５６が、セントラルプレート４０の反対側表面まで、即ち、駆動装置ハウジング又はフロントプレート８０側表面まで延設されている。貫通口１５６は、この表面に設けられた中空部１５８まで貫通している。この中空部は、圧力センサ１４の取り付け部が形成されている。圧力センサ１４は、フロントプレート８０を貫通して、駆動装置ハウジング内部からセントラルプレート４０に挿入される。
【００７８】
貫通口１５４は、位置をずらしながら延びており、セントラルプレート４０のフロントプレート８０側表面に設けられた中空部７８に達する。中空部７８には、図６及び図７に示した遮断弁１２が挿入される。この場合、貫通口１５４は、弁座８４を決定するソケット８２につながる。このように、貫通口１４８の開始部分は、流路１４６に分岐点８を形成し、この分岐点から戻り管１０が延びる構成である。この場合、戻り管１０は、貫通口１４８、流路１５２、貫通口１５４によって形成される。これらに遮断弁１２がバルブ要素８６としてつながる。
【００７９】
中空部７８には、外周から外に延びる流路１０２が形成されている。この流路は、遮断弁１２より下流側の戻り管１０の延長部分を形成する。流路１０２は、さらに貫通口１６０が開口している。この貫通口は、再びセントラルプレート４０を貫通して、反対側のエンドプレート４２側表面まで延びる。貫通口１６０は、エンドプレート４２の接続開口部１２４と向かい合う。この接続開口部には、還元剤タンク４につながる戻り管１０が接続される。
【００８０】
エンドプレート４２の接続開口部１２８は、セントラルプレート４０に形成された貫通口１６２と向かい合う。貫通口１６２は、エンドプレート４２側表面からセントラルプレート４０を貫通して、中空部１６４まで延びる。この中空部は、セントラルプレート４０のフロントプレート８０側表面において、遮断弁１２が挿入される中空部７８を囲んでいる。中空部１６４は、バルブ要素４６の外周８８（図７参照）を囲むので、中空部７８は、挿入されたバルブ要素８６により中空部１６４から分離される。中空部１６４と、フロントプレート８０のリング状流路１０６とを経由して、遮断弁１２のバルブ要素８６に、圧縮空気が加えられる。このように、電磁弁２６が開状態で圧縮空気が貫通口１６２に流入すると、これにより、遮断弁１２は閉じられる。
【００８１】
中空部１６４からは、他の貫通口１６６が分岐しており、セントラルプレート４０の反対側表面につながる。貫通口１６６は、非常に狭い形状なので、圧縮空気配管２８にバタフライ弁１３４を形成する。圧縮空気は、図２〜図５に示すように、貫通口１６６を通って予混合装置３９に流れる。従って、圧縮空気配管２８は、セントラルプレート４０において、貫通口１６２、中空部１６４及び貫通口１６６によって形成される。作動管２８は、中空部１６４によって決定される。
【００８２】
さらに、セントラルプレート４０のフロントプレート８０側表面には、中空部１６８が形成されている。この中空部には、加熱要素が挿入される。この加熱要素は、セントラルプレート４０を加熱して、各流路における還元剤の凍結を防止する。
【００８３】
セントラルプレート４０のフロントプレート８０側表面に密着するシール要素１１８は、一体型のシール要素として形成されることができる。このシール要素は、中空部１６４及び中空部１５８のそれぞれの外周を取り囲み、これら中空部を、この表面に形成された他の流路及び外部から密封する。流路１４６も同様にシール要素１１８に囲まれる。このシール要素は、流路１４６を塞ぐ形状であるので、流路１４６の外側に向かって開く表面、即ち、フロントプレート８０方向を向く表面は、シール要素１１８によって覆われる。これにより、還元剤がフロントプレート８０と接触することがなくなる。その結果、フロントプレート８０は、還元剤に対して耐性のある材質で形成する必要がなくなる。
【００８４】
従って、セントラルプレート４０とエンドプレート４２との間に挿入されるシール要素１２０は、一体型部品として形成されるとよい。この部品は、流路１４２及び流路１５２を囲み、外部から密封され、同時に貫通口１６０、１６２、１３６の開口部の外周を囲む。これは、これら貫通口を外部から、即ち、セントラルプレート４０とエンドプレート４２との間の空隙を密封するためである。中空部１３８は、別個のシール要素によっては囲まれない。この中空部は、外周が予混合装置３９のパッキング７０によって密封されるからである。この状態が図２に示されている。
【００８５】
エンドプレート４０の外周領域には、さらに６つの貫通口１７０が形成されている。これら貫通口は、エンドプレート４０の各表面の間を延びており、固定ボルト１１６が通される。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の一実施形態に係る計量ポンプユニットの液圧コンポーネントの回路図
【図２】図１の計量ポンプユニットに係る予混合装置の断面図
【図３】逆止弁を閉じた際の図２の予混合装置の断面図
【図４】図３の予混合装置であり、圧縮ガス供給により逆止弁が開状態である予混合装置の断面図
【図５】図３及び図４の予混合装置であり、圧縮ガス供給により逆止弁が開状態であり、還元剤供給により逆止弁が開状態である予混合装置の断面図
【図６】戻り管に設けた遮断弁の閉状態における断面図
【図７】図６の遮断弁の開状態における断面図
【図８】図１〜図６に示したポンプユニットにおけるポンプヘッドの分解図
【図９】セントラルプレートの駆動装置ハウジング側表面から見た正面図
【図１０】図９のセントラルプレートのＸ−Ｘ線断面図
【図１１】セントラルプレートの駆動装置ハウジング側表面とは反対側の表面から見た正面図
【図１２】図１１のセントラルプレートのＸＩＩ−ＸＩＩ線断面図
【符号の説明】
【００８７】
２  計量供給ポンプ
４  還元剤タンク
５  吸い込み管
６  逆止弁
８  分岐点
１０  戻り管
１２  遮断弁
１４  圧力センサ
１６  圧力管
１８  混合部
２０  逆止弁
２２  配管
２４  圧縮空気供給装置
２６  電磁弁
２８  圧縮空気配管
３０  大気
３２  圧力調整器
３４  バタフライ弁
３６  逆止弁
３８  作動管
３９  予混合装置
４０  セントラルプレート
４２  エンドプレート
４４  スリーブ
４６  外壁
４８  くびれ部
５０  正面
５２  開口部
５４  ピストン
５５  ピストンロッド
５６  Ｏリング
５８  正面
６０  圧縮バネ
６２  案内スリーブ
６４  スプリングリング
６６  長手溝
６８  Ｏリング
７０  パッキング
７２  カラー
７４  空隙
７６  中空部
７８  中空部
８０  フロントプレート
８２  ソケット
８４  弁座
８６  バルブ要素
８８  バルブ要素の外周
９０  支持体
９２  弾性材料
９４  シール面
９６  案内スリーブ
９８  貫通口
１００  圧縮バネ
１０２  流路
１０４  表面
１０６  リング状流路
１０８  中央領域
１１０  中空部
１１２  固定装置
１１４  開口部
１１６  固定ボルト
１１８、１２０  シール要素
１２２、１２４、１２６、１２８  接続開口部
１３０  圧縮空気配管
１３２  電気系接続プラグ
１３４、１３６  貫通口
１３８、１４０  中空部
１４２  流路
１４４  貫通口
１４６  流路
１４８、１５０  貫通口
１５２  流路
１５４、１５６  貫通口
１５８  中空部
１６０、１６２  貫通口
１６４  中空部
１６６  貫通口
１６８  中空部
１７０  貫通口
Ｄ  計量供給ポンプユニットの境界
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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