(57)【要約】【課題】液体を汲み上げるポンプを提供すること。【解決手段】ポンプは、入口手段（６６）と、出口手段（２６）と、入口手段（６６）から液体を受ける汲み上げチャンバ（１５４）と、第１の位置と第２の位置の間で動作可能であり、汲み上げチャンバ（１５４）から出口手段（２６）内に液体を汲み上げるように配置された作動装置（７０、１０４、１２６、１２８）とを備えており、入口手段（６６）および汲み上げチャンバ（１５４）は、作動装置（７０、１０４、１２６、１２８）が第１の位置にある場合に供給通路（１１２）と流体連通されており、供給通路（１１２）は作動装置（７０、１０４、１２６、１２８）内にまたはその周りに延びており、それによって作動装置（７０、１０４、１２６、１２８）から液体への熱の伝達が可能になる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口手段（６６）と、
出口手段（２６）と、
前記入口手段（６６）から液体を受ける汲み上げチャンバ（１５４）と、
第１の位置と第２の位置の間で動作可能であり、前記汲み上げチャンバ（１５４）から前記出口手段（２６）内に液体を汲み上げるように配置された作動装置（７０、１０４、１２６、１２８）とを備えた液体を汲み上げるポンプであって、
前記入口手段（６６）および前記汲み上げチャンバ（１５４）は、前記作動装置（７０、１０４、１２６、１２８）が前記第１の位置にある場合に供給通路（１１２）と流体連通されており、前記供給通路（１１２）は前記作動装置（７０、１０４、１２６、１２８）内にまたはその周りに延びており、それによって前記作動装置（７０、１０４、１２６、１２８）から液体への熱の伝達が可能になるポンプ。
【請求項２】
前記作動装置（７０、１０４、１２６、１２８）は、実質的に前記入口手段（６６）と前記出口手段（２６）の間に配置される、請求項１に記載のポンプ。
【請求項３】
閉位置と開位置の間で動作可能な送り出し弁（１３２）であって、該送り出し弁（１３２）が前記閉位置にある場合に、前記汲み上げチャンバ（１５４）から前記出口手段（２６）までの液体の流れを制限するように配置された送り出し弁（１３２）をさらに備えた、請求項１または２に記載のポンプ。
【請求項４】
流体連通経路は、１つまたは複数の充填ポート（１５６）によって前記汲み上げチャンバ（１５４）と前記供給通路（１１２）の間に設けられている、請求項１から３のいずれかに記載のポンプ。
【請求項５】
前記作動装置（７０、１０４、１２６、１２８）が前記第２の位置にある場合、前記各充填ポート（１５６）は前記作動装置（７０、１０４、１２６、１２８）によって閉塞される、請求項４に記載のポンプ。
【請求項６】
前記作動装置は、前記第１の位置と前記第２の位置の間の前記作動装置の切換に応じて移動するように配置されたプランジャ（１２６）を備えている、請求項１から５のいずれかに記載のポンプ。
【請求項７】
前記プランジャ（１２６）は、前記作動装置が前記第１の位置と前記第２の位置の間で切り換えられる場合、前記汲み上げチャンバ（１５４）の容量の変化を生じるように配置されている、請求項６に記載のポンプ。
【請求項８】
前記作動装置はさらに、前記プランジャ（１２６）上に担持された停止手段（１２８）を備えている、請求項７に記載のポンプ。
【請求項９】
前記プランジャ（１２６）に対する前記停止手段（１２８）の位置は、前記作動装置が前記第１の位置と前記第２の位置の間で切り換えられる場合に起こる、前記汲み上げチャンバ（１５４）の容量の変化に影響を与えるように調節可能なように配置されている、請求項８に記載のポンプ。
【請求項１０】
さらにリフト止め具を備えたポンプであって、前記停止手段は前記作動装置が前記第１の位置にある場合に前記リフト止め具に当接するように配置されている、請求項８または９に記載のポンプ。
【請求項１１】
前記作動装置（７０、１０４、１２６、１２８）に対する前記リフト止め具の位置は、前記作動装置（７０、１０４、１２６、１２８）が前記第１の位置と前記第２の位置の間で切り換えられる場合に前記プランジャが移動する距離に影響を与えるように調節可能に配置されている、請求項１０に記載のポンプ。
【請求項１２】
前記作動装置は、ソレノイドコイル（１０４）を有する電磁作動装置を備えており、前記供給通路（１１２）は前記ソレノイドコイル（１０４）内にまたはその周りに延びている、請求項１から１１のいずれかに記載のポンプ。
【請求項１３】
前記ソレノイドコイル（１０４）は軸を画定し、前記供給通路（１１２）は、使用中に、前記供給通路（１１２）内の液体の流れの方向は前記ソレノイドコイル（１０４）の前記軸にほぼ平行であるように配置されている、請求項１２に記載のポンプ。
【請求項１４】
さらに極要素（７０）と、前記ソレノイドコイル（１０４）を担持する巻型（１０６）とを備えたポンプであって、前記巻型（１０６）は前記極要素（７０）の少なくとも一部の周りに配置され、前記供給通路（１１２）は前記極要素（７０）の表面によって部分的に、また前記巻型（１０６）の表面によって部分的に画定される、請求項１２または１３に記載のポンプ。
【請求項１５】
前記作動装置（７０、１０４、１２６、１２８）は、使用中に、前記作動装置（７０、１０４、１２６、１２８）の温度が前記作動装置（７０、１０４、１２６、１２８）の付勢の際に上昇して、前記供給通路（１１２）を加熱するように配置されている、請求項１から１４のいずれかに記載のポンプ。
【請求項１６】
前記液体は、選択接触還元用試薬である、請求項１から１５のいずれかに記載のポンプ。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれかに記載のポンプを備えた投与装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の投与装置を備えた排気システム。
【請求項１９】
入口手段（６６）と、汲み上げチャンバ（１５４）と、作動装置（７０、１０４、１２６、１２８）とを備えた、液体をガス流に分配するポンプを冷却する方法であって、
前記入口手段（６６）まで前記液体を供給するステップと、
前記液体を前記作動装置（７０、１０４、１２６、１２８）内にまたはその周りに通過させることによって前記液体を前記汲み上げチャンバ（１５４）に運ぶステップと、
熱を前記作動装置（７０、１０４、１２６、１２８）から離れるように運ぶように、前記汲み上げチャンバ（１５４）から前記出口手段（２６）まで前記液体を汲み上げるステップとを含む方法。
【請求項２０】
前記作動装置（７０、１０４、１２６、１２８）の加熱および凍結された液体の溶解を生じさせるように、前記作動装置（７０、１０４、１２６、１２８）を付勢するステップを含む、請求項１から１６のいずれかに記載のポンプ内で凍結された液体を溶解させる方法。
【請求項２１】
液体を内燃機関の排気ガス流内に分配するのに適したポンプであって、
入口手段（６６）と、
出口手段（２６）と、
作動装置（７０、１０４、１２６、１２８）とを備えたポンプであって、
前記入口手段（６６）、前記出口手段（２６）および前記作動装置（７０、１０４、１２６、１２８）は実質的に共通の軸に沿って配置されており、それによって、使用中、液体は実質的に前記共通の軸と平行な方向に前記ポンプおよび前記作動装置（７０、１０４、１２６、１２８）を通過するポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、大気への有害な物質の放出を減らすために、試薬を含む排気ガスを投与するシステムで使用する装置に関する。より詳細には、本発明は試薬を分配するポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関からの排気ガスが、環境に有害であり公衆衛生に対する脅威をもたらす可能性がある物質を含んでいることはよく知られている。長年にわたって、有害な燃焼生成物の産出を少なくするように燃焼過程自体を変更することによっても、大気内への放出前に排気ガスを処理すること、例えば、触媒を与えて良性の化合物への有害成分の化学分解を誘導することによっても、排気ガス中に担持された有害物質の大気への放出を少なくするための、絶え間ない努力が自動車業界内で行なわれてきた。
【０００３】
有害排気ガス成分の１つの分類としては、Ｎｏｘの一般化学式を有する窒素の酸化物が挙げられ、式中、ｘは普通は０．５から２．５の範囲である。窒素酸化物は、対流圏オゾン、窒化物粒子、および二酸化窒素の生成の要因となり、これらは全て呼吸困難を引き起こす可能性がある。さらに、窒素酸化物は酸性雨の生成につながる可能性があり、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）は特に、温室効果ガスであり、オゾン層の崩壊の要因となる。したがって、大気中への窒素酸化物の放出を減らすことが望ましく、さらに、新規の車両は許容レベルのＮＯｘ放出での非常に厳しい制限に従わなくてはならない。
【０００４】
特定の状況では、ＮＯｘ放出は、例えば白金、パラジウムおよびロジウムの固定化粉末を含む三元触媒中での従来の排気ガス触媒反応によって少なくすることができる。しかし、ディーゼルまたは希薄燃焼ガソリン燃焼機関では、高濃度の酸素が排気ガス中に存在し、この酸素により従来のシステム内での窒素酸化物の触媒反応分解が抑制される。したがって、ＮＯｘ放出を制限するための代替戦略に対する需要が生じた。
【０００５】
選択接触還元すなわちＳＣＲとして知られる１つの戦略は、還元剤、普通は尿素水溶液などの液体アンモニア源を含む試薬を排気ガス流内に案内することを含む。還元剤は、普通はセラミックハニカム構造上に固定された酸化チタン、酸化バナジウム、および酸化タングステンなどの触媒粉末の混合物を含む、ＳＣＲ触媒として知られる排気ガス触媒の上流で排気ガス内に射出される。排気ガス中の窒素酸化物は、ＳＣＲ触媒上でアンモニア源との触媒還元反応が行なわれて、気体窒素および水を形成する。このようなシステムの例は、国際特許出願第ＷＯ２００４／１１１４０１Ａ号に記載されている。
【０００６】
水溶性尿素はＳＣＲシステム用の便利かつ費用効率が高いアンモニア源であるが、使用することができる最大温度はいくらか限られている。尿素結晶は、溶液の温度が約７０℃より高い場合に沈殿する傾向がある。送り出しシステム内、例えば普通は噴霧ノズル内に設けられた小径出口内で閉塞を生じる可能性があるので、沈殿物は望ましくない。加えて、沈殿物の生成により残りの溶液の濃度が変わり、それによって排気流に運ばれたアンモニアの効果的な量は不特定になる。これは、ＮＯｘ放出の際の不十分な触媒反応および不十分な還元につながる可能性がある。
【０００７】
水溶性尿素がＳＣＲにおいて試薬として効果的に使用される場合、試薬を含んだ排出ガスを投与するために設けられたシステムは、尿素溶液の温度は沈殿が起こる温度を超えないことを保証するように理想的に配置されるべきである。しかし、試薬は普通は、試薬が排気ガス流に入る、約４００℃の温度である熱い排気ガスの流れ内に排出されなければならない。試薬はしたがって、固体沈殿物が生成し始める温度を超える温度にほぼ必然的に到達する。
【０００８】
出願人の米国特許出願第ＵＳ２００４／００９３８５６号では、電磁操作試薬投与ポンプが記載されている。このポンプは高い試薬圧力を生成することができるので、出口ノズルを通して沈殿物を噴出させることが可能である。このようにして、試薬の過熱により形成するあらゆる固体粒子は、投与システムから排気ガス流内に押し込むことができ、試薬の流れを遮るのが防がれる。さらに、高圧電磁ポンプの使用により、高周波で少量の試薬の運搬を可能にし、その結果、ＳＣＲ触媒上まで流れる排気ガスおよび試薬の混合物は、より大量の試薬がより低い周波数で運ばれる他のシステムと比較してより均一な温度および組成を有する。これにより、触媒で起こる還元反応の効率が良くなる。というのは、温度およびガス組成は、反応に最適なレベルでより良く維持することができるからである。
【０００９】
電磁ポンプの使用は試薬投与装置に対してかなりの利点を提供するが、１つの潜在的な欠点はソレノイドの感度から温度まで起こる。しばしば、機械的電力出力の電気電力入力に対する比として表現される、ソレノイドの効率は、ソレノイドの温度が上昇すると共に小さくなる。このような効率の減少は、一つには温度と共にコイルの抵抗が増加するためである。試薬投与システムで使用される場合、ソレノイドは、熱い排気システムに対するポンプの近傍により、またコイルの抵抗加熱により加熱する傾向がある。ソレノイドの近傍の温度はまた、比較的高く、これは、その周囲へのソレノイドからの熱の分散が制限されるということである。
【特許文献１】国際特許出願第ＷＯ２００４／１１１４０１Ａ号
【特許文献２】米国特許出願第ＵＳ２００４／００９３８５６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
このような背景に対して、上記問題を克服するまたは緩和する排気ガス投与システムで使用される試薬投与装置を提供することが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様によると、液体を汲み上げるポンプを備えた試薬投与装置が設けられ、ポンプは、入口手段と、出口手段と、入口手段から液体を受ける汲み上げチャンバと、第１の位置と第２の位置の間で動作可能であり、汲み上げチャンバから出口手段内に液体を汲み上げるように配置された作動装置とを備えている。入口手段および汲み上げチャンバは、作動装置が第１の位置にある場合に供給通路と流体連通されており、供給通路は作動装置内にまたはその周りに延びており、それによって作動装置から液体への熱の伝達が可能になる。
【００１２】
熱がポンプを通して液体通路上で液体まで作動装置から伝達されるので、熱は作動装置から、それによって加熱した試薬が出口手段によりポンプから分配された場合にポンプから失われる。このようにして、液体はポンプの作動装置を冷却するように働き、それによって明らかな冷却が起こらないポンプと比較した場合、作動装置が優れた効率で作動することが可能になる。
【００１３】
作動装置は、実質的に入口手段と出口手段の間に配置され、それによって液体は作動装置内にまたはその周りに都合良く通過できることが好ましい。
ポンプはさらに、閉位置と開位置の間で動作可能な送り出し弁であって、この送り出し弁が閉位置にある場合に、汲み上げチャンバから出口手段までの液体の流れを制限するように配置された送り出し弁を備えることができる。送り出し弁を提供することにより、汲み上げチャンバ内の液体の圧力は液体が出口手段内に通過する前に増加することが可能になり、それによって液体の高い圧力が出口手段内で得られる。送り出し弁が閉位置にある場合に、汲み上げチャンバから出口手段までの液体の流れが、実質的に停止するように、送り出し弁を配置することができる。別の方法では、送り出し弁が閉位置にある場合に、汲み上げチャンバから出口手段までの液体の流れが、送り出し弁が開位置にある場合に対して小さい比率で起こることができるように、送り出し弁を配置することができる。
【００１４】
流体連通経路は、１つまたは複数の充填ポートによって汲み上げチャンバと供給通路の間に設けることができる。例えば、充填ポートを作動装置に設けることができる。１つの装置では、作動装置が第２の位置にある場合、流体連通経路は作動装置によって閉塞される。
【００１５】
都合の良いことに、作動装置は、第１の位置と第２の位置の間の作動装置の切換に応じて移動するように配置されたプランジャを備えている。プランジャは、作動装置が第１の位置と第２の位置の間で切り換えられる場合、汲み上げチャンバの容量の変化を生じるように配置することができる。例えば、作動装置が第１の位置から第２の位置まで切り換えられると、プランジャは汲み上げチャンバの容量の減少、したがって汲み上げチャンバからの液体の汲み上げを生じるように、汲み上げチャンバ内の液体圧力の増加を生じさせることができる。
【００１６】
作動装置はさらに、プランジャ上に担持された停止手段を備えることができる。プランジャに対する停止手段の位置は、作動装置が第１の位置と第２の位置の間で切り換えられる場合に起こる、汲み上げチャンバの容量の変化に影響を与えるように調節可能なように配置することができる。したがって、作動装置が第１の位置から第２の位置まで切り換えられた場合に汲み上げチャンバから汲み上げられた液体の量は、例えば、装置の製造中に調節することができる。
【００１７】
同様に、ポンプはさらにリフト止め具を備えることができ、停止手段は作動装置が第１の位置にある場合にリフト止め具に当接するように配置することができる。作動装置に対するリフト止め具の位置は、作動装置が第１の位置と第２の位置の間で切り換えられる場合にプランジャが移動する距離に影響を与えるように調節可能に配置することができる。このようにして、例えば装置の製造中に、出口手段によって液体がポンプから出るときの圧力の変化に影響を与えるように、プランジャの加速度を制御することができる。
【００１８】
作動装置は、ソレノイドコイルを有する電磁作動装置を備えており、供給通路はソレノイドコイル内にまたはその周りに延びていることが好ましい。このような１つの装置では、ソレノイドコイルは軸を画定して、供給通路内の液体の流れの方向は軸にほぼ平行である。ポンプはさらに、極要素と、ソレノイドコイルを担持する巻型とを備えることができ、巻型は極要素の少なくとも一部の周りに配置することができ、それによって供給通路は極要素の表面によって部分的に、また巻型の表面によって部分的に画定することができる。
【００１９】
電磁作動装置が、停止手段を担持するプランジャと共に利用される場合、都合良く停止手段は電磁作動装置の電機子であってもよい。
作動装置は作動装置から液体まで熱を伝達することによって冷却されるので、使用中、本発明で展開される電磁作動装置は、作動装置から液体まで熱が明らかに伝達されなかった場合より低い温度で留まる。その結果、電磁作動装置の効率が最適化される。
【００２０】
電磁作動装置は本出願での使用に特に適しているが、圧電または油圧作動装置などの代替作動装置を本発明で利用することができる。また、作動装置から液体までの熱の伝達によって行なわれる冷却は、作動装置の明らかな冷却が起こらないポンプと比較した場合に、作動装置の効率を良くするように働く。
【００２１】
本発明はまた、第２の態様では、液体をガス流に分配するポンプを冷却する方法が考えられ、このポンプは、入口手段と、汲み上げチャンバと、作動装置とを備えており、この方法は入口手段まで液体を供給するステップと、液体を作動装置内にまたはその周りに通過させることによって液体を汲み上げチャンバに運ぶステップと、熱を作動装置から離れるように運ぶように、汲み上げチャンバから出口手段まで液体を汲み上げるステップとを含んでいる。
【００２２】
本発明のポンプは、液体が選択接触還元（ＳＣＲ）用の試薬である応用例に適していることが理想的である。本発明はしたがって、上記ポンプのいずれかによるポンプを備えた投与装置にまで及ぶ。投与装置は例えば、さらに、液体をガス流内に分配する分配手段を備えることができる。ポンプの出口手段と分配手段の間に流体連通経路を提供する連結手段は、投与装置内に設けることもできる。分配手段は、ノズル、およびディスペンサを通る液体の流れを制御するノズル弁を有するディスペンサを備えることができる。さらに、本発明はまた、前に記載したような投与装置を備えた排気システムにまで及ぶ。
【００２３】
選択接触還元用の液体は、尿素の水溶液であってもよい。尿素溶液の使用の温度の下限は比較的緩やかである。例えば、普通の濃度（３２％）では、尿素溶液は−１１．５℃で凍結し、この温度は多くの国で普通に予測することができる最小大気温度より十分高い。もちろん、溶液は凍結している場合は汲み上げたり噴霧したりすることができない。
【００２４】
作動装置は、使用中に、作動装置の温度が作動装置の付勢の際に高くなって、供給通路を加熱するように配置することができる。このようにして、液体がポンプ内で凍結する場合、熱が供給通路内の凍結された液体に供給されて凍結された液体が溶解し、それによってポンプを作動させることが可能になる。この目的のため、本発明の第３の態様によると、前に説明したようなポンプ内の凍結された液体を溶解する方法が提供され、この方法は、作動装置の加熱および凍結された液体の溶解を引き起こすように、作動装置を付勢するステップを含んでいる。
【００２５】
液体の凍結はしばしば、容量の増加を生じる。例えば、普通の尿素溶液の量が凍結の際に約１０％だけ増加する。ポンプ内のかなりの応力の発達を防ぐように、液体が凍結する場合、供給通路は少なくとも１つの寸法に比較的狭い断面を有することができる。例えば、供給通路は、かなりの径方向応力の発達を防ぐように薄い径方向寸法を備えた環状チャンバであってもよい。
【００２６】
本発明の第４の態様によると、液体を内燃機関の排気ガス流に分配するのに適したポンプが提供され、このポンプは、入口手段と、出口手段と、作動装置とを備えており、入口手段、出口手段および作動装置は実質的に共通の軸に沿って配置されており、それによって、使用中、液体は実質的に共通の軸と平行な方向にポンプおよび作動装置を通過する。
【００２７】
液体が、大きく直線で曲がっていない経路に沿って通過するので、本発明の第４の態様によるポンプは有利である。例えば、これによって液体の流路内の隅部またはねじれ部での乱流による妨害がほとんどまたは全くなく、液体がポンプを通過することが可能になる。エネルギーはこのような妨害を克服する際に消費する必要がなく、それによって、この点におけるポンプの効率は最大化される。さらに、ポンプは小型設計のものであり、液体源からノズルなどのディスペンサまでの液体の流路内に直接取り付けるのに適している。ポンプはまた、製造するのにも都合が良い。例えば、ポンプの構成部品の多くは断面が円形である可能性があり、最終構成部品を作り出すのに追加の一致がほとんど必要なく、旋盤上での機械加工によって製造することができる。このような製造過程により、簡単に自動化できる低コストの製造ルートが提供される。
【００２８】
次に、本発明の好ましい実施形態を、添付の図面を参照して、単に例として説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本明細書では、「下流」および「上流」という用語は、通常使用中に試薬をガス流に分配する間の装置を通る試薬流の方向のことを言う。例えば、「下流」は、図２では左側であり、図３では右側である。
【００３０】
図１を参照すると、投与装置は、ポンプ２０と、連結パイプ２２と、ディスペンサ２４とを備えている。連結パイプ２２は普通半円形であり、ポンプコネクタ２６によりポンプ２０に第１の端部が連結されている。ディスペンサ２４は、連結パイプ２２の第２の端部に配置されている。使用の際、装置は内燃機関（図示せず）の排気パイプ２８に取り付けられている。ディスペンサ２４は、排気パイプ２８内の排気ガスの流れ内に配置され、ポンプ２０は排気パイプ２８の外側に配置されている。
【００３１】
取付ブラケット３０は、ポンプ２０を排気パイプ２８に取り付けるために設けられている。取付ブラケット３０は、第１の部分３２（図１では水平）、および第１の部分３２と垂直な第２の部分３４（図１では垂直）を有するＬ字形プレートを備えている。取付ブラケット３０の第１の部分３２は、例えば、溶接継手によって排気パイプ２８に取り付けられている。取付ブラケット３０の第２の部分３４は開口部３６、および例えば星形座金の形の、開口部の周りに配置されたばねクリップ３８を備えている。ポンプ２０は、開口部３６内に格納され、ばねクリップ３８によって取付ブラケット３０内に維持される。
【００３２】
連結パイプ２２は、試薬が通過することができる孔４２を有する管４０を備えている。管４０は、高圧で試薬を格納することが可能である。管４０は、管４０とジャケット４４の間に区画４６を画定する、連結パイプ２２用ジャケット４４内に受けられる。ジャケット４４は、出口手段またはポンプコネクタ２６の第１のシール４８、およびディスペンサ２４の第２のシール５０で管４０に密封されており、それによって区画４６は密封量を画定する。区画４６は、試薬の過熱を防ぐように、使用中に管４０の孔４２内の試薬への排気パイプ２８内の熱い排気ガスからの熱の伝達を制限するように排出される。
【００３３】
連結パイプ２２は、排気パイプ２８の壁面のポート５２を通して通過する。ポート５２は円筒形であり、排気パイプ２８の外表面上に周辺カラー５４を有する。カラー５４は、平らな取付面５６を画定するような形状をしている。環状フランジ５８は、連結パイプ２２のジャケット４４上に担持される。フランジ５８は、締付リング６０によって取付面５６に向かって押され、密封座金６２は気密シールを形成するように、フランジ５８と取付面５６の間で締め付けられている。ねじ付きスタッド（図示せず）はカラー５４上に担持され、密封座金６２、フランジ５８、および締付リング６０の相補的孔（図示せず）を通過する。締付リング６０は、スタッド上にねじ付けられた内部ねじ付きナット６４により、排気パイプ２８上に保持されている。
【００３４】
図２を参照すると、ポンプ２０は入口コネクタ６６である入口手段と、ケーシング６８と、極要素７０とを備えている。ケーシング６８は、第１の円筒形部７２および第２の円筒形部７４を備えており、第１の部分７２はケーシング６８のショルダ７６を画定するように第２の部分７４より小さな直径を有する。入口コネクタ６６はほぼ管状になっており、下流側部７８および上流側部８０を備えている。下流側部７８は、上流側部８０より大きな直径を有し、外部ねじ山（図示せず）を担持する。ケーシング６８の第１の部分７２は、入口コネクタ６６の外部ねじ山と噛み合うように、相補的な内部ねじ山（図示せず）を担持する。
【００３５】
入口コネクタ６６の上流側部８０は、入口通路８２を画定する孔を備えている。入口コネクタ６６の下流側部７８は、フィルタチャンバ８４を画定するように、入口通路８２より大きな直径を有する孔を備えている。フィルタチャンバ８４は、はめ輪形に形成された細かく織った金属またはプラスチック網目を備えた、試薬フィルタ８６を格納する。試薬フィルタ８６の周面縁部８８は、環状リングまたは座金を備えたリフト止め具９０に取り付けられている。リフト止め具９０は、入口コネクタ６６の下流端部に取り付けられ、入口コネクタ６６の下流側部７８内に部分的に、またケーシング６８の第１の部分７２内に部分的に格納されている。
【００３６】
極要素７０は、ほぼ円筒形の内側極片９２と、外側を向いたフランジ９４と、フランジ９４の下流側に配置された中心管状ランドまたは突起９６とを備えている。フランジ９４の下流側最外縁部９８は面取りされている。
【００３７】
ケーシング６８の第２の部分７４は、ケーシング６８の下流端部の領域を除いてほぼ均一な壁面厚さをしており、ここでケーシング６８の壁面厚さは内部ショルダ１０２によって結合された環状内部溝１００を画定するように小さくなる。極要素７０のフランジ９４は、ケーシング６８の溝１００内に格納される。溝１００に隣接したケーシング６８の下流端部は、例えば、製造中の圧接または押圧によってフランジ９４の面取りされた端部９８の上で屈曲して、ケーシング６８のショルダ１０２に対してフランジ９４を保持する。
【００３８】
ケーシング６８の第２の部分７４は、巻型１０６の上に巻回されたソレノイドコイル１０４を格納する。巻型１０６は、ほぼＵ字形の径方向断面を有するリングである。Ｕ字の第１のアームは、巻型１０６の第１の面１０８を画定し、Ｕ字の第２のアームは巻型１０６の第２の面１１０を画定する。コイル１０４は、巻型１０６の第１および第２の面１０８と１１０の間に配置されている。巻型１０６は、極要素７０の内側極片９２の周りに配置されており、環状チャンバ１１２を備えた供給通路は巻型１０６と内側極片９２の間に画定されている。
【００３９】
巻型１０６の第１の面１０８は環状溝１１４を担持し、その中に第１のＯリング１１６が設けられている。第１のＯリング１１６は、ケーシング６８のショルダ７６と巻型１０６の第１の面１０８の間にシールを作り出すように配置されている。巻型１０６の第２の面１１０はまた、巻型１０６の内側に隣接して環状溝１１８を担持し、その中に第２のＯリング１２０が設けられている。第２のＯリング１２０は、極要素７０のフランジ９４と巻型１０６の第２の面１１０の間にシールを作り出すように配置されている。第１および第２のＯリング１１６、１２０は耐熱ゴムでできており、ポンプ２０の組立て中に弾性変形するように配置されている。
【００４０】
コイル１０４は、供給ケーブル１２２により電源（図示せず）と電気連通している。電源は、コイル１０４の回りに可変磁界を誘導するように、可変電流をコイル１０４に供給することが可能である。ポンプ２０内の構成部品の配置は最初、電流がコイル１０４に供給されない状況で説明されており、それによってコイル１０４の周りに磁界は存在しない。
【００４１】
極要素７０は軸孔１２４を備えている。プランジャ１２６は、孔１２４内に摺動可能に格納される。ディスク形電機子１２８は、プランジャ１２６の上流端部１３０近くへのプランジャ１２６に締まり嵌めによって取り付けられている。電機子１２８は、ケーシング６８の第１の部分７２内のすきま嵌めである。送り出し弁１３２はプランジャ１２６の下流側に設けられている。極要素７０の孔１２４は、プランジャの下流側の大きな直径部を備えている。大きな直径部は、送り出し弁チャンバ１３４、および送り出し弁１３２のショルダまたは着座表面１３６を画定する。ディスクを備えた送り出し弁要素１３８は、送り出し弁チャンバ１３４内に設けられている。小さな直径を有するオリフィス１４０は、送り出し弁要素１３８の厚さを通して設けられている。
【００４２】
ポンプコネクタ２６は、ポンプコネクタ２６から離れた管４０より大きな壁面厚さを有する、連結パイプ２２の管４０の端部領域１４２によって画定される。管４０の端部領域１４２は、第１のシール４８の連結パイプ２２のジャケット４４に合うように大きな外径を有する。ジャケット４４から出ている端部領域１４２の部分は、極要素７０の管状突起９６内に格納されている。ポンプコネクタ２６の孔は、送り出し弁チャンバ１３４に隣接した端部領域１４２の部分で大きな直径をしており、管４０のショルダ１４４および送り出しばねチャンバ１４６を画定する。
【００４３】
圧縮ばねを備えた送り出し弁ばね１４８は、送り出しばねチャンバ１４６内に格納されている。ばね１４８は、送り出し弁要素１３８を極要素７０の着座表面１３６に対して偏倚させて送り出し弁１３２を閉じるように、管４０のショルダ１４４および送り出し弁要素１３８に作用する。連結パイプ２２の管４０の孔４２は、ポンプコネクタ２６の端部に形成された径方向経路１５０により、送り出し弁チャンバ１３４と連通している。
【００４４】
極要素７０の孔１２４、送り出し弁要素１３８、およびプランジャ１２６の下流端部１５２は共に、プランジャ１２６の下流側で汲み上げチャンバ１５４を画定する。汲み上げチャンバ１５４は、極要素７０の内側極片９２内に設けられた径方向通路を備えた充填ポート１５６により、環状チャンバ１１２と連通している。
【００４５】
極要素７０の孔１２４は、孔内のショルダ１５８および戻しばねチャンバ１６０を画定するように、電機子１２８に隣接した領域内で拡大される。圧縮ばねを備えた戻しばね１６２は、戻しばねチャンバ１６０内に配置されている。戻しばね１６２は、電機子１２８をリフト止め具９０に対して偏倚するように孔１２４のショルダ１５８、および電機子１２８に作用し、それによって電機子１２８はプランジャ用停止手段として働く。
【００４６】
図３を参照すると、ディスペンサ２４は、円錐台に形成された連結パイプ２２の管４０の領域によって画定されたノズル１６３を備えている。ノズル１６３の縁部１６４は、第２のシール５０を形成するように、連結パイプ２２のジャケット４４に合う。ノズル１６３は、ディスペンサ２４から離れた管４０の孔４２の直径より小さい直径を有するノズル孔１６６を備えている。
【００４７】
ディスペンサ２４はさらに、ノズル孔１６６内に格納されたノズル弁要素１７０を有するノズル弁１６８を備えている。ノズル弁要素１７０は、ピストン１７２と、ピストン１７２の上流側のシャフト１７４を備えている。ピストン１７２は全体的にノズル孔１６６内の近いすきま嵌めであり、それによってノズル弁要素１７０はノズル孔１６６内で摺動することができる。環状溝１７６は、ピストン１７２とノズル孔１６６の間にノズルチャンバ１８０を画定するように、ノズル１６３の先端１７８に隣接してピストン１７２の下流側部に設けられている。ノズル１６３の先端１７８に隣接したピストン１７２の端部は、ノズル孔１６６より大きな直径を有するピストン１７２の弁表面１８２を画定するように、外側にフレア状になっている。ノズル１６３の先端１７８に隣接したノズル孔１６６は、ピストン１７２の弁表面１８２の形状と相補的にノズル１６３の密封表面１８４を画定するようにフレア状になっている。
【００４８】
ノズル１６３の先端１７８から離れたピストン１７２の端部は、ノズル弁要素１７０のシャフト１７４に取り付けられている。ブッシュ１８６はノズル孔１６６内に設けられており、シャフト１７４は間隙１８７を画定するためのブッシュ１８６内のすきま嵌めである。シャフト１７４は連結パイプ２２の管４０内に延びている。保持カラー１８８は、ピストン１７２から離れてシャフト１７４の端部の近くのシャフト１７４上に担持され固定されている。圧縮ばねを備えたノズルばね１９０は、保持カラー１８８とブッシュ１８６の間に配置されており、ノズル弁１６８を閉じるように、ノズル１６３の密封表面１８４に対してピストン１７２の弁表面１８２を偏倚させる。
【００４９】
螺旋状溝１９２は、ピストン１７２とノズル孔１６６の間に螺旋状経路を画定するように、ピストン１７２の上流側部に設けられている。ノズルチャンバ１８０はしたがって、シャフト１７４とブッシュ１８６の間の螺旋状経路および間隙１８７により、管４０の孔４２と連通している。
【００５０】
使用の際、ポンプ２０は入口コネクタ６６の入口通路８２により試薬供給部（図示せず）に連結されており、ポンプ２０、連結パイプ２２、およびディスペンサ２４内の内部空間または通路は試薬で充填されている。図２に示すように、試薬は試薬流からの沈殿物などの固体粒子を濾過するように働く試薬フィルタ８６を通して入口通路８２から流れることができる。リフト止め具９０は径方向通路１９４を組み込んで、電機子１２８がリフト止め具９０に対して偏倚された場合に、試薬がリフト止め具９０と電機子１２８の間を通過することが可能になる。試薬は、電機子１２８とケーシング６８の間に画定された間隙、内側極片９２と巻型１０６の間に画定された環状チャンバ１１２、および充填ポート１５６によって、汲み上げチャンバ１５４内に流れることができる。
【００５１】
試薬を分配するためには、コイル１０４を付勢し、コイル１０４の周りに磁界を誘導するように、電流がコイル１０４を通して通過される。これにより、図４および５を参照して次に説明するように、試薬はポンプ２０から連結パイプ２２の孔４２内に分配され、ディスペンサ２４から排出される。
【００５２】
図４に示すように、電流がコイル１０４から流れる場合、内側極片９２、電機子１２８、およびケーシング６８を囲む電磁回路が生じ、外側極片として働く。電磁回路内の構成部品は、電磁構造または作動装置を画定し、電機子１２８が戻しばね１６２の偏倚力に対向する磁力を受けるように配置される。磁力が戻しばね１６２の偏倚力を超えるのに十分強い場合、電機子１２８は内側極片９２に向かって移動する。
【００５３】
電機子１２８の移動は、プランジャ１２６を極要素７０の孔１２４内で下流側方向に移動させることによって、プランジャ１２６の汲み上げストロークを駆動する。プランジャ１２６は充填ポート１５６を閉じるように充填ポート１５６を通して移動し、汲み上げチャンバ１５４内への試薬のさらなる通過を実質的に防ぐ。汲み上げチャンバ１５４の量は、プランジャ１２６の移動により減らされ、それによってポンプチャンバ１５４内の試薬の圧力が大きくなる。試薬は、送り出し弁ばね１４８によって送り出し弁要素１５６上に加えられた偏倚力と反対の方向に送り出し弁要素１５６に力を加える。
【００５４】
ポンプチャンバ１５４内の試薬の圧力が閾値を超えると、試薬による送り出し弁要素１５６に作用する力は送り出し弁ばね１４８の偏倚力を超えるのに十分なだけとなり、送り出し弁要素１５６は送り出し弁１３２を開くように、極要素７０の着座表面１３６から離れるように移動する。汲み上げチャンバ１５４内の試薬はその後、ポンプコネクタ２６の径方向経路１５０により、送り出し弁要素１５６周りで、連結パイプ２２の孔４２内に流入することができる。連結パイプ２２の孔４２内の試薬の圧力はしたがって、増加する。
【００５５】
図５を参照すると、連結パイプ２２の孔４２内の試薬の圧力の増加がディスペンサ２４のノズルチャンバ１８０内で起こる。ノズルチャンバ１８０内の試薬の圧力は、ピストン１７２の弁表面１８２に作用して、ノズルばね１９０の偏倚力に対向するノズル弁要素１７０に力を加える。試薬の圧力が閾値を超えると、試薬圧力によるノズル弁要素１７２に作用する力はノズルばね１９０の偏倚力を超えるのに十分となり、ノズル弁要素１７０は、ピストン１７２の弁表面１８２とノズル１６３の着座表面１８４の間に間隙１９６を作り出すように下流方向に開位置に移動し、それによってノズル弁１６８は排気ガス流内へ試薬を分配するように開くようになる。
【００５６】
ノズル弁１６８が開くと、試薬は間隙１９６によりディスペンサ２４から排出される。間隙１９６の寸法、および着座表面１８４および弁表面１８２の形状は、試薬の排出の際に、試薬が細かく噴霧されて、排気パイプ２８内の排気ガス中への試薬の分配および混合を助けるようにすることができる。
【００５７】
次に説明するように、ポンプ２０のプランジャ１２６がその汲み上げストロークの終わりに到達すると、投与装置内で圧力変化が起こり、それによってディスペンサ２４を通した試薬の排出が停止する。電機子１２８が内側極要素９２と合うと、プランジャ１２６はその汲み上げストロークの終わりに到達する。送り出し弁要素１５６は極要素７０の着座表面１３６から離れているので、汲み上げチャンバ１５４内の圧力は試薬が汲み上げチャンバ１５４から流出すると減衰する。汲み上げチャンバ１５４内の試薬により送り出し弁要素１５６に作用する力は、したがって減衰する。試薬によって加えられる力が、送り出し弁ばね１４８によって送り出し弁要素１５６に加えられた対向する力以下になると、送り出し弁要素１５６は極要素７０の着座表面１３６に対して閉じて、送り出し弁１３２を閉じる。
【００５８】
連結パイプ２２の孔４２内の試薬の圧力はまた、試薬がディスペンサ２４を通して排気パイプ２８内に流れると減衰する。したがって、ノズルチャンバ１８０内の試薬の圧力も減衰し、間隙１９６を維持するようにピストン１７２の弁表面１８２に働く力が小さくなる。試薬によるピストン１７２の弁表面１８２に働く力が、ノズルばね１９０によるノズル弁要素１７０に働く復元力以下になると、ノズル１６３の着座表面１８２に対してピストン１７２の弁表面１８２を着座させてノズル弁１６８を閉じるように、ノズル弁要素１７０が閉じる。したがって、ディスペンサ２４からの試薬排出が停止する。
【００５９】
ノズル弁１６８が開く際、試薬はピストン１７２の螺旋状溝１９２によって画定された螺旋状通路を通して流れる。螺旋状通路は、試薬を、試薬の噴霧を向上させる旋回動作でディスペンサ２４から離す。加えて、試薬が螺旋状通路から流れると試薬はピストン１７２にトルクを加え、それによってピストン１７２はディスペンサ２４内で回転する。ノズル弁１６８が閉じると、したがって、弁表面１８２は異なる角度方向でノズル１６３の着座表面１８４に提示される。このような配置により、弁表面１８２および着座表面１８４の不均一な磨耗が防止され、ノズル弁１６８を閉じた場合に、ディスペンサ２４からの試薬の望ましくない漏洩につながる可能性がある。加えて、ピストン１７２の回転は、例えば固定粒子をノズル孔１６６から取り除くことによって、ディスペンサ２４からの固体堆積物の除去を促進して、ディスペンサ２４が固体堆積物によって閉塞される可能性を最小限に抑える。
【００６０】
コイル１０４を通した電流が切られると、コイル１０４の周りの磁界がなくなる。電機子１２８によりプランジャ１２６に作用する磁力はなくなり、戻しばね１６２の偏倚力を超えなくなることができる。電機子１２８上の戻しばね１６２の作用により、プランジャ１２６の戻しストロークが駆動され、そこでプランジャ１２６は電機子１２８がリフト止め具９０に対して静止する初期位置まで戻る。汲み上げチャンバ１５４の量は増加し、充填ポート１５６と汲み上げチャンバ１５４の間の連通が復元される。試薬は、次の汲み上げストロークに備えて、汲み上げチャンバ１５４内の試薬を補充するように、充填ポート１５６を通して汲み上げチャンバ１５４内に流れることができる。
【００６１】
送り出し弁要素１５６内のオリフィス１４０は、汲み上げチャンバ１５４と送り出しばねチャンバ１４６の間に送り出し弁１３２を通る連通手段を提供する。オリフィス１４０は、送り出し弁要素１３８が極要素７０の着座表面１３６上に着座している場合でさえも、送り出し弁要素１３８を通して試薬を流すことができるように開いている。送り出し弁要素１５６が着座表面１３６上でちょうど閉じた場合に、試薬は連結パイプ２２の孔４２から汲み上げチャンバ１５４に流入することができ、それによって連結パイプ２２の孔４２内の試薬の圧力は急速に減衰する。これにより、ノズル弁１６８はオリフィス１４０がない場合よりもより急速に閉じる。さらに、試薬の運搬が必要ない場合、例えばエンジンがオフになっている場合、連結パイプ２２の孔４２内に存在する可能性があるあらゆる残留圧力が、オリフィス１４０を通る試薬の流れによって減衰する。これにより、試薬はディスペンサ２４を通して排気パイプ２８内に望ましくなく浸透しないことが保証される。
【００６２】
ディスペンサ２４、または連結パイプ２２の孔４２内の試薬は、例えば、エンジンが切られた場合に、ディスペンサ２４での温度の上昇により沸騰することがあり、ディスペンサ２４を冷却する傾向があるディスペンサ２４を通る試薬の流れが停止する。排気システム内の余熱は、ディスペンサ２４および連結パイプ２２の温度を上昇させる傾向がある。沸騰が起こった場合、オリフィス１４０は試薬を連結パイプ２２の孔４２からポンプ２０内に戻すように流して、ディスペンサ２４または連結パイプ２２内の圧力の増加を防ぐことが可能である。
【００６３】
実際、ポンプ２０内の構成部品は、コイル１０４の抵抗加熱、および電機子１２８、ケーシング６８、および極要素７０内の渦電流による磁気加熱により加熱する傾向がある。内側極片９２と巻型１０６の間の環状チャンバ１１２を通して流れる試薬は、コイル１０４およびポンプ２０内の他の構成部品を冷却するように働く。というのは、熱は試薬内に伝達され、ポンプ２０から運ばれるからである。内側極片９２および巻型１０６に曝された環状チャンバ１１２の表面積は、ポンプ２０の構成部品から試薬への熱伝達を最大限にするように、都合良く可能な限り大きい。
【００６４】
ポンプ２０の構成部品から試薬に伝達される熱は加えて、試薬が冷たい環境状態で凍結するのを防ぐように働くことができる。この目的のため、コイル１０４に加えられた電流は、試薬の凍結を防ぐために十分な熱が試薬に伝達されるのを保証するように制御することができる。例えば、コイル１０４へ電流を加えることは、プランジャ１２６がその汲み上げストロークの終わりに到達した後に、短期間保持することができ、それによってポンプ２０内の熱生成が長い時間続き、試薬の加熱が長くなる。通常の状態では、試薬が凍結する可能性が低いような大気温度である場合、コイル１０４への電流は、プランジャ１２６の汲み上げストロークの終わりに、またはその直前に切られる。
【００６５】
ポンプ２０が動作していない場合、例えばエンジンが切られた場合、ポンプ２０内の残留試薬の温度は低くなり、次第に大気温度に到達する。試薬がポンプ２０内で凍結する場合、コイル１０４の抵抗加熱を生じさせるように、直流を電源によりコイル１０４に加えることができる。コイル１０４からの熱は、巻型１０６を通した導電により凍結した試薬内に、ポンプ２０の他の構成部品を通して分散され、それによって試薬が溶解する。別の方法では、大きな急速なパルス電流を電源によってコイル１０４に加えることができる。パルスの周波数は十分高く、各パルスの長さはかなり短く、それによって電機子１２８上の得られる磁力はプランジャ１２６を移動させるのには不十分である。しかし、かなりの渦電流がポンプ２０の電磁回路内の構成部品に誘導され、これらの渦電流は構成部品の温度を上昇させ、したがって凍結した試薬の急速な溶解を促進する。いずれの場合でも、ディスペンサ２４および連結パイプ２２の孔４２内のあらゆる凍結した試薬が、排気パイプ２８からの熱により、またはポンプ２０から出て、連結パイプ２２を通して伝導される熱により溶解される。
【００６６】
内側極片９２と巻型１０６の間の環状チャンバ１１２は径方向に小さく、それによって試薬がチャンバ１１２内で凍結する場合に起こる量の変化は大きな径方向応力を生じない。このようにして、ポンプ２０、より詳細にはコイル１０４の構成部品への損傷が防がれる。
【００６７】
電機子１２８の移動は、電機子１２８を囲む液体によって減衰される。例えば、電機子１２８が内側極片９２に近づいた場合、液体は電機子１２８と内側極片９２の間の空間から変位させるまたは絞り出さなくてはならない。変位に対する液体の耐性は、内側極片９２と接触する前に電機子１２８を減速させるように働き、それによって機械的雑音が最小限に抑えられ、電機子１２８および内側極片９２上の磨耗が少なくなる。電機子１２８の減速はまた、コイル１０４の付勢を取り除いた後に、電機子１２８がリフト止め具９０に近づく場合に起こる。
【００６８】
プランジャ１２６の各汲み上げストロークによって運ばれる液体の量は、例えば、ポンプ２０が各ストロークで正確に知られている量の試薬を分配することを保証し、製造許容範囲を補償するように、ポンプ２０の製造中に調節することができる。普通、プランジャ１２６の各汲み上げストロークによって運ばれる液体の量は１から６ｍｍ３の間であり、所与のポンプでは、運ばれる量は約１ｍｍ３まで調節可能である。しかし、より大きなまたは小さな運搬量、または調節範囲を提供することもできる。
【００６９】
各汲み上げストロークで運ばれる液体の量を調節する１つの方法では、プランジャ１２６上の電機子１２８の位置は、内側極片９２の孔１２４内で摺動するのに利用可能なプランジャ１２６の長さを調節するように変えられる。
【００７０】
充填ポート１５６の位置は内側極片９２に対して固定されるので、プランジャ１２６の汲み上げストローク中の汲み上げチャンバ１５４の量の効果的な変化は、電機子１２８が内側極片９２に対して静止している場合に、その汲み上げストロークの限度でプランジャ１２６の位置によって決まる。汲み上げチャンバ１５４の量の変化は、その戻りストロークの終わりのプランジャ１２６の位置にあまり影響されない。充填ポート１５６が開いている場合に、プランジャ１２６の移動を補償するように液体が汲み上げチャンバ１５４から離れるように流れることができるので、このことが起こる。充填ポート１５６が汲み上げチャンバ１５４を隔離するように閉じる場合にのみ、プランジャ１２６は汲み上げチャンバ１５４内の圧力をかなり大きくするように働く。このようにして、電機子１２８に対して下流方向にプランジャ１２６を移動させることにより、各汲み上げストロークで運ばれる液体の量が増加する。
【００７１】
電機子１２８がプランジャ１２６上の締まり嵌めであるので、プランジャ１２６はプランジャ１２６の上流端部１３０への押圧によって、電機子１２８を通して摺動するように押し込むことができる。製造中、入口コネクタ６６、リフト止め具９０、およびフィルタ８０がポンプ２０に嵌合していない場合に、プランジャ１２６の上流端部１３０はアクセス可能である。都合の良いことに、入口コネクタ６６とほぼ同様の本体、および調節固定具の孔内に格納された押し棒を備えた調節固定具（図示せず）は、入口コネクタ６６の変わりにポンプ２０のケーシング６８内にねじ込まれる。押し棒は、電機子１２８に対してプランジャ１２６の位置を調節するように、押し棒に力を加える際にプランジャ１２６の上流端部１３０に対して押すように配置されている。調節固定具は、調節中にポンプ２０を検査するように、ポンプ２０に液体を供給する入口通路を備えている。
【００７２】
必要な調節量は、ある量の試薬を分配するようにポンプ２０のコイル１０４を付勢することによって決まり、試薬の量を測定し、所望の量からの分配量の偏差を判断する。必要に応じて、ねじ付き止まり穴（図示せず）は、押し棒のねじ付き端部と噛み合うようにプランジャ１２６の上流端部１３０内に設けることができ、プランジャ１２６を電機子１２８に対していずれかの方向に調節することが可能になる。
【００７３】
その戻りストロークの終わりのプランジャ１２６の位置は、汲み上げストローク毎に運ばれる試薬の量にあまり影響を与えないが、この位置は充填ポート１５６が閉じる前に、汲み上げストロークのどの部分が起こるかを決める。電機子１２８およびプランジャ１２６は汲み上げストロークの少なくとも第１の部分の間に加速するので、充填ポート１５６が閉じる前に起こるプランジャ移動は、充填ポート１５６が閉じるときのプランジャ１２６の加速度、したがって圧力が汲み上げチャンバ１５４内で上昇する速度に影響を与える。汲み上げチャンバ１５４内の圧力上昇の挙動は、ポンプ２０の投与特徴、例えば出力流速に影響を与える。
【００７４】
したがって、その戻りストロークの終わりにプランジャ１２６によって採用される位置は、最適な圧力上昇が汲み上げチャンバ１５４内で起こることを保証するように、ポンプ２０の製造中に測定および調節することができると考えられる。
【００７５】
その戻りストロークの終わりにプランジャ１２６によって採用される位置を調節する１つの方法では、入口コネクタ６６はケーシング６８内に、またはそこからねじ込まれて、ケーシング６８に対するリフト止め具９０の位置を調節する。リフト止め具９０の位置により、戻りストロークの終わりでの電機子１２８の位置、したがってプランジャ１２６の位置が決まる。
【００７６】
リフト止め具９０、したがって入口コネクタ６６の最適位置は、ポンプ２０のコイル１０４を付勢し、時間の関数としてポンプ２０から出力される液体の圧力を測定することによって決まる。測定した圧力／時間特徴は、所望の圧力／時間特徴を含む基準関数と比較され、入口コネクタ６６の位置は測定した特徴と所望の特徴の間のあらゆる偏差を補償するように調節される。
【００７７】
コイル１０４の電気インダクタンスは、電機子１２８の位置の繊細な関数である。リフト止め具９０の最適な位置を測定する第２の方法では、目標インダクタンス値が計算される、あるいは測定される。目標インダクタンス値は、電機子１２８がリフト止め具９０に当接するときに、電機子１２８がケーシング６８に対して最適に位置決めされる場合に生じるインダクタンスに対応している。コイル１０４の電気インダクタンスが測定され、測定したインダクタンスが目標値と一致するように入口コネクタ６６の位置が調節される。
【００７８】
入口コネクタ６６が適切な位置にあると、例えば、入口コネクタ６６およびケーシング６８のねじ山の間の摩擦によって、または入口コネクタ６６のねじ山をケーシング６８のねじ山に糊付け、ろう付け、または溶接することによって定位置に固定することができる。別の方法では、または加えて、係止ナットを使用して入口コネクタ６６を定位置に係止することができる。
【００７９】
使用の際、投与装置のディスペンサ２４はＳＣＲ触媒の上流の排気ガス流内に配置され、それによって装置によって分配される試薬は排気ガス流内でＳＣＲ触媒まで運ばれ、ここで試薬は排気ガス流内のＮＯｘを化学的に還元するように反応が行なわれる。ＮＯｘ還元反応の効率は、試薬が投与装置から分配される速度、および試薬が分配される方法によって影響を受ける可能性がある。これらの特徴を制御するため、コイル１０４の付勢は次に説明するように調整される。
【００８０】
コイル１０４に加えられる電流は、電源によりエンジン制御装置（図示せず）によって制御される。エンジン制御装置は、プランジャ１２６のストローク毎に分配される試薬の量、および試薬の濃度などのパラメータを記憶し、エンジン速度、大気温度、ＳＣＲ触媒温度、試薬温度、排気酸素含有量などの別のパラメータに対応する信号を監視する。エンジン制御装置は、これらのパラメータに基づき、排気ガス中のＮＯｘの還元の効率を最大限にする方法で試薬を分配するのにどのように電流をコイル１０４に加えるべきかを判断する。普通、ポンプ２０の出力を最適化して所与の時間でエンジンの動作状態を適合させるように可変である各パルスの持続時間、大きさおよびプロファイルで、電流がコイル１０４に供給される。
【００８１】
試薬温度は重要なパラメータである。というのは、試薬の濃度、したがってその容積濃度は温度と共に変化するからである。例えば、試薬が暖かい場合、試薬の濃度、したがってその容積濃度は減少する。一定速度の試薬の追加が必要な場合、電流パルスの周波数は濃度の減少を補償するように大きくすることができる。
【００８２】
試薬温度を測定するためには、エンジン制御装置が配置されて、ポンプ２０のコイル１０４の抵抗を測定する。コイル１０４は試薬によって冷却されるので、コイル１０４の温度は試薬の温度に密接に関連している。例えば、試薬が冷たい場合、コイル１０４から試薬までの熱伝達速度は高く、コイル１０４は試薬が暖かい場合よりより広範囲にわたって冷却される。コイル１０４の抵抗はその温度の関数であり、それによって試薬温度は抵抗測定から計算することができる。
【００８３】
本発明の第２の実施形態を次に、図６を参照して説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態と形態および動作が同様であり、同様の機構は同様の参照番号を共有する。第２の実施形態と第１の実施形態の相違点のみを説明する。
【００８４】
第２の実施形態の試薬投与装置は、ポンプ２０ａと、連結パイプ２２ａと、ディスペンサ２４ａとを備えている。連結パイプ２２ａは直線管４０ａを備えており、それによってディスペンサ２４ａはポンプ２０ａと同軸である。ディスペンサ２４ａのノズルは、外側を向いたノズルフランジ１６３ａに形成された管４０ａの領域と、ノズル弁１６８を格納するノズル孔１６６とを備えている。
【００８５】
極要素７０ａは、内側極片９２ａと、外側極片１９８と、管状突起９６ａと、フランジ９４ａとを備えている。外側極片１９８は、ショルダ２０２を画定するように端部領域２００から離れた壁面厚さより小さい壁面厚さを有する上流端部領域２００を備えている。ケーシング６８ａは、第１の実施形態のケーシングの上流側部と同様の上流側部７２ａと、面取りした縁部２０４を有する外側を向いたフランジ７６ａとを備えている。ケーシング６８ａのフランジ７６ａは、外側極片１９８のショルダ２０２に当接する。外側極片１９８の端部領域２００は、例えば、製造中の圧接または押圧によってフランジ７６ａの面取りした縁部２０４の上で屈曲して、ケーシング６８ａを外側極片１９８のショルダ２０２に対して保持する。
【００８６】
ジャケット４４ａは、連結パイプ２２ａの管４０ａを囲み、ディスペンサ２４ａおよびポンプ２０ａを部分的に囲む。ジャケット４４ａは、ポンプ２０ａの極要素７０ａの上流端部に近接した第１のシール４８ａでポンプの極要素７０ａに対して固定および密封され、ノズルフランジ１６３ａの縁部の第２のシール５０ａでディスペンサ２４ａに対して固定および密封されている。
【００８７】
使用の際、装置は角度付けされたポート２０６を有する排気パイプ２８ａの壁面内に取り付けられている。ポート２０６は、排気パイプ２８ａの内部の第１の部分２０８と、排気パイプ２８ａの外部の第２の部分２１０とを備えている。第１および第２の部分２０８、２１０は管状および同軸であり、ポート２０６の孔２１２内に装置の連結パイプ２２ａおよびディスペンサ２４ａを格納するように配置されている。ポート２０６の軸は、排気パイプ２８ａの軸に対して鋭角にある。
【００８８】
したがって、囲まれた区画４６ａはポンプ２０ａ、管４０ａ、ノズルフランジ１６３ａ、およびジャケット４４ａの間に画定される。使用中に、ポンプ２０ａ、連結パイプ２２ａの孔４２ａ、およびディスペンサ２４ａ内に存在する試薬への排気パイプ２８ａおよびポート２０６からの熱伝達を最小限に抑えるように、区画４６ａは排気される。
【００８９】
ポート２０６はさらに、ポート２０６の第２の部分２１０から径方向に突出する管状経路を有する空気入口２１４を備えている。空気入口２１４の孔２１６は、ポート２０６の孔２１２と連通している。ジャケット４４ａは、ポート２０６の空気入口２１４の下流側の係合領域２１８を除いて、ポート２０６内のすきま嵌めである。係合領域２１８では、ジャケット４４ａの直径はポート２０６内に気密締まり嵌めを形成するように拡大される。ジャケット４４ａとポート２０６の間の間隙は、空隙２２０を画定する。
【００９０】
使用の際、ポート２０６の空気入口２１４は、ターボチャージャの圧縮機ホイールの下流側でエンジンの入口通路から取られた抽気などの空気源（図示せず）に連結されている。したがって、空気は空隙２２０に入り、排気ガス流内に排気する前に空隙２２０内に流れる。空隙２２０内の空気流は、連結パイプ２２ａおよびディスペンサ２４ａを冷却して、熱い排気パイプ２８ａおよび排気ガスによる試薬の加熱を最小限に抑えるように働く。
【００９１】
上記実施形態の多くの変更形態は本発明の範囲内にあることが分かるであろう。特に、ポンプおよびその装置内の構成部品は、前に説明したこれらの構成部品および装置とは異なっていてもよい。
【００９２】
電機子の移動の際に液体の減衰効果を変更または最適化する機構を設けることができる。例えば、内側極片および／またはリフト止め具は、電機子と合うように円錐状またはテーパ状部分を有することができる。同様に、電気子は、内側極片および／またはリフト止め具と合うように円錐状またはテーパ上部分を有することができる電機子、内側極片、および／またはリフト止め具は、電機子の周りの液体流を変えるように穿孔またはスロットを備えることができる。機械的雑音をさらに少なくするため、リフト止め具はポリマーまたはエラストマー材料でできていてもよい。
【００９３】
例えば、ポンプに入る液体が供給システム内で予め濾過される場合、フィルタをポンプ内に設ける必要はない。代替形態として、またはメッシュフィルタに加えて、磁気粒子を液体流から取り除くために、フィルタは磁石、例えば磁気リングまたはディスクを組み込むことができる。特に、ポンプ内でステンレス鋼構成部品の腐食を開始させる可能性がある高い鉄含有量の固体は、ポンプの電磁構造に入る前に磁石によって捕捉され、そうでなければ磁化された構成部品に吸着される可能性がある。
【００９４】
入口コネクタはケーシング内の締まり嵌めまたは押し嵌めであってもよく、この場合、入口コネクタもケーシングの相補的部分もねじ山を担持していない。この場合、その戻りストロークの終わりのリフト止め具の位置、したがってプランジャの位置を調節するように、入口コネクタの位置の調節が、ケーシング内で入口コネクタを摺動させることによって行なわれる。
【００９５】
記載した実施形態では、ポンプコネクタは連結パイプの管と一体的に形成される。ポンプコネクタは代わりに、別個の構成部品として形成することができることが分かるであろう。例えば、ポンプコネクタは連結パイプの管またはジャケット上に担持されたねじ山と係合するねじ山を担持することができる。ポンプコネクタは別の方法では、極要素と一体的に形成することができる。
【００９６】
前に説明したように、試薬の濃度、したがって試薬の容積濃度は、試薬温度の関数である。ポンプは、大気温度の変化を自動的に補償するように配置することができ、それによって、例えば温度が上昇し、試薬濃度が減少すると、各汲み上げストロークで分配される液体の量が増加する。
【００９７】
例えば、プランジャは、内側極片が作られている材料より低い熱膨張係数を有する材料で作ることもできる。ポンプの温度が上昇すると、内側極片およびプランジャは膨張するが、内側極片の寸法はプランジャの寸法より比較的大きく膨張する。その結果、汲み上げチャンバの量は温度での試薬の濃度減少を妨げるように増加する。同様に、ポンプの温度が低下すると、汲み上げチャンバの量は減少する。内側極片が鉄系合金で製造されている場合、プランジャに適切な材料としては、アルミナ、炭化珪素、および窒化珪素などのセラミックが挙げられる。大量の熱補償を達成するため、プランジャの長さは、その汲み上げおよび戻りストロークの際に、プランジャによって移動される距離に対して大きいべきである。
【００９８】
２つ以上の材料でできた複合プランジャが使用され、径方向へのプランジャの少なくとも一部の熱膨張係数が内側極片とほぼ等しく、軸方向への有効熱膨張係数が内側極片よりかなり小さいように配置されていることが好ましい。このようにして、熱補償機能が達成されるが、プランジャを通る試薬の過剰な漏洩を防ぐため、極片の孔内のプランジャの径方向間隙は大きくは変わらない。
【００９９】
尿素溶液などの多くの試薬は、普通に使用される金属合金に対する腐食性が高い。ポンプはしたがって、高い耐腐食性を有するようになっていてもよい。例えば、電磁回路内の材料は高いクロム含有量を有する磁気合金、またはモリブデンなどの他の合金化元素でできていてもよい。適切な材料の一例は、Ｃａｒｐｅｎｔｅｒ  Ｃｈｒｏｍｅ  Ｃｏｒｅ（登録商標）１８−ＦＭ、すなわちＣａｒｐｅｎｔｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎによって提供されるステンレス鋼である。
【０１００】
ポンプの構成部品はまた、耐腐食性を良くするため表面処理してもよい。表面処理はまた、耐摩耗性を良くするのに利用することもできる。例えば、ステンレス鋼構成部品は表面硬化処理を全体的にまたは部分的に行なうことができ、この処理では表面近くに炭化クロムを形成するように炭素が拡散によって構成部品内に案内される。Ｋｏｌｓｔｅｒｉｓｉｎｇ（登録商標）として知られる適切な処理は、Ｂｏｄｙｃｏｔｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  ｐｌｃ．によって商業的に提供されている。炭化クロムは、構成部品の表面の硬さを大きくして、耐摩耗性を良くし、また金属の耐腐食性を良くする。別の方法では、または加えて、表面コーティングをポンプの構成部品に塗布することができる。例えば、窒化チタンまたはダイヤモンド状炭素コーティングを利用して、耐摩耗性および耐腐食性を良くすることができる。パリレンコーティングなどの有機コーティングは、使用の際に、磨耗されない構成部品に適している可能性もある。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】排気パイプに取り付けられた、本発明による投与装置の断面図である。
【図２】図１の投与装置のポンプの拡大断面図である。
【図３】図１の投与装置のディスペンサの拡大断面図である。
【図４】付勢した場合の、図１の投与装置のポンプの拡大断面図である。
【図５】付勢した場合の、図１の投与装置のディスペンサの拡大断面図である。
【図６】排気パイプに取り付けた、本発明の第２の実施形態による投与装置の断面図である。
【符号の説明】
【０１０２】
２０  ポンプ
２０ａ  ポンプ
２２  連結パイプ
２２ａ  連結パイプ
２４  ディスペンサ
２４ａ  ディスペンサ
２６  ポンプコネクタ
２８  排気パイプ
２８ａ  排気パイプ
３０  取付ブラケット
３２  第１の部分
３４  第２の部分
３６  開口部
３８  ばねクリップ
４０  管
４０ａ  管
４２  孔
４４  ジャケット
４４ａ  ジャケット
４６  区画
４６ａ  区画
４８  第１のシール
４８ａ  第１のシール
５０  第２のシール
５０ａ  第２のシール
５２  ポート
５４  周辺カラー
５６  取付面
５８  フランジ
６０  締付リング
６２  密封座金
６４  内部ねじ付きナット
６６  入口コネクタ
６８  ケーシング
７０  極要素
７０ａ  極要素
７２  第１の円筒形部
７２ａ  上流側部
７４  第２の円筒形部
７６  ショルダ
７６ａ  フランジ
７８  下流側部
８０  上流側部
８２  入口通路
８４  フィルタチャンバ
８６  試薬フィルタ
８８  周面縁部
９０  リフト止め具
９２  内側極片
９４  フランジ
９４ａ  フランジ
９６  突起
９６ａ  突起
９８  縁部
１００  内部溝
１０２  内部ショルダ
１０４  電磁コイル
１０６  巻型
１０８  第１の面
１１０  第２の面
１１２  環状チャンバ
１１４  環状溝
１１６  第１のＯリング
１１８  環状溝
１２０  第２のＯリング
１２２  供給ケーブル
１２４  軸方向孔
１２６  プランジャ
１２８  電機子
１３０  上流端部
１３２  送り出し弁
１３４  送り出し弁チャンバ
１３６  ショルダまたは着座表面
１３８  送り出し弁要素
１４０  オリフィス
１４２  端部領域
１４６  送り出しばねチャンバ
１４８  送り出し弁ばね
１５０  径方向経路
１５２  下流端部
１５４  汲み上げチャンバ
１５６  充填ポート
１５８  ショルダ
１６０  戻しばねチャンバ
１６２  戻しばね
１６３  ノズル
１６３ａ  ノズルフランジ
１６４  縁部
１６６  ノズル孔
１６８  ノズル弁
１７０  ノズル弁要素
１７２  ピストン
１７４  シャフト
１７６  環状溝
１７８  先端
１８０  ノズルチャンバ
１８２  弁表面
１８４  密封表面
１８６  ブッシュ
１８７  間隙
１８８  保持カラー
１９０  ノズルばね
１９２  螺旋状溝
１９４  径方向通路
１９６  間隙
１９８  外側極片
２００  端部領域
２０２  ショルダ
２０４  縁部
２０６  ポート
２０８  第１の部分
２１０  第２の部分
２１２  孔
２１４  空気入口
２１６  孔
２１８  係合領域
２２０  空隙
【図１】
2008019866.tif 000003
【図２】
2008019866.tif 000004
【図３】
2008019866.tif 000005
【図４】
2008019866.tif 000006
【図５】
2008019866.tif 000007
【図６】
2008019866.tif 000008
【外国語明細書】
2008019866000001.pdf