(57)【要約】還元剤・空気混合物を製造する装置（１０）は、還元剤を吐出するフィードポンプ（１６）を備え、該フィードポンプ（１６）はポンプケーシング（２２，３２）を有している。さらに前記装置（１０）は、前記フィードポンプ（１６）によって吐出される還元剤と空気とを装填可能な混合室（５０）を備え、しかも該混合室（５０）は混合室基体（３６）内に形成されている。該混合室基体（３６）は、前記フィードポンプ（１６）のポンプケーシング（２２，３２）に直結されていて、該ポンプケーシング（２２，３２）の蓋を形成している。前記フィードポンプ（１６）は、該フィードポンプ（１６）のポンプケーシング（２２）内に突入している、吐出エレメント（３０）用の駆動軸（２４）を有しており、前記混合室基体（３６）は、前記駆動軸（２４）に対して少なくともほぼ半径方向で配置されている。本発明の装置（１０）の構成によって構造がコンパクトになり、かつ還元剤が装填された無効体積が僅かになる。
2004510093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
還元剤・空気混合物を製造する装置であって、還元剤を吐出しかつポンプケーシング（２２，３２）を有するフィードポンプ（１６）が設けられており、該フィードポンプ（１６）によって吐出された還元剤と空気とを装填可能な混合室（５０）が設けられており、該混合室（５０）が混合室基体（３６）内に形成されている形式のものにおいて、混合室基体（３６）がフィードポンプ（１６）のポンプケーシング（２２，３２）に結合されていることを特徴とする、還元剤・空気混合物を製造する装置。
【請求項２】
混合室基体（３６）がポンプケーシング（２２，３２）の蓋を形成している、請求項１記載の装置。
【請求項３】
フィードポンプ（１６）が吐出エレメント（３０）用の駆動軸（２４）を有しており、該駆動軸（２４）がフィードポンプ（１６）のポンプケーシング（２２）内に突入しており、混合室基体（３６）が、前記駆動軸（２４）に対して少なくともほぼ半径方向で配置されている、請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
混合室基体（３６）に還元剤供給接続部（３８）が配置されており、該還元剤供給接続部（３８）とフィードポンプ（１６）の作業室（３４）との間に、該作業室（３４）の方に向かって開弁する逆止弁（４０）が配置されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
フィードポンプ（１６）の出口ポート（４６）と混合室（５０）との間に、該混合室（５０）の方に向かって開弁する逆止弁（６０）が配置されている、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
混合室（５０）が混合室基体（３６）の１つの孔（５２）内に形成されており、前記孔（５２）内に、弾性的に緊縮可能なスリーブ（５４）が圧入されており、前記スリーブ（５４）の周壁で前記孔（５２）内に空気供給孔（５６）が開口しており、この場合、前記スリーブ（５４）が、加圧供給される空気によって弾性的に緊縮可能であり、しかもその緊縮時に前記の孔（５２）とスリーブ（５４）との間に形成されるリングギャップ（５５）を通って、空気が前記混合室（５０）内に到達可能である、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
別の逆止弁（６０）が、スリーブ（５４）から内向きに張り出していて互いに気密に接し合うリップ（６２）の形態で前記スリーブ（５４）と一体的に成形されており、前記リップが、フィードポンプ（１６）によって発生された吐出圧の作用を受けて相互に離間運動して１つの通流通路を解放可能である、請求項５および６記載の装置。
【請求項８】
製造された還元剤・空気混合物を混合室（５０）から導出させる接続管片（４２）が、混合室基体（３６）に一体成形されている、請求項１から７までのいずれか１項記載の装置。
【請求項９】
フィードポンプ（１６）が、ステップモータとして構成された電気的な駆動モータ（２０）を有している、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
技術分野：
本発明は、請求項１の上位概念部に記載の形式を有する、還元剤・空気混合物を製造する装置に関する。
【０００２】
背景技術：
前記形式の装置は、非特許文献たる”Ｄｉｅｓｅｌｍｏｔｏｒ−Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ”（Ｖｉｅｗｅｇ出版社、第２版、１９９８年刊、３１頁）に基づいて公知である。当該装置は、内燃機関、特に自発着火式内燃機関の排ガスを後処理するシステムの構成部分である。排ガスに還元剤を添加することによって、排ガス中の酸化窒素を減少させるための還元触媒の効能が改善される。当該装置は、還元剤を吐出しかつポンプケーシングを有するフィードポンプを備えている。さらに当該装置は、還元剤・空気混合物を製造するために、前記フィードポンプによって吐出された還元剤と空気とを装入可能な混合室を備えている。該混合室は、混合室基体内に形成されており、該混合室基体は前記フィードポンプから離隔して配置されている。これに基づいて当該装置は大きな構造サイズを有しており、かつフィードポンプと混合室との間には接続導管が必要になるので、この接続導管によって装置の製作費及び組立費がコスト高になり、かつ該接続導管の接続時に不密性を生ぜしめる恐れがある。さらに公知の当該装置は、還元剤が装填された大きな無効体積を有しており、この無効体積に基づいて、還元剤・空気混合物の必要量が変化した場合に装置の動特性が不利な影響を受けることになる。
【０００３】
発明の開示：
請求項１の特徴部に記載の構成を有する本発明の装置は、従来技術に対比して、構造サイズが小さいという利点を有している。さらに、フィードポンプと混合室との間に長い接続導管を必要としないので、装置の製作及び組立が単純化されている。最後に又、ポンプケーシングに混合室基体を直接配置したことによって、還元剤が装填された装置の無効体積が減少されており、これにより、装置の動特性が改善される。無効体積の減少によって、還元剤の凍結を融かすかもしくは阻止するのに要するエネルギーも少なくなる。
【０００４】
従属請求項には、本発明の装置の有利な構成手段及び改良手段が記載されている。請求項２に記載した構成手段によって、本装置の単純な構成が可能になる。請求項３に記載した構成手段によって、駆動モータの軸の方向での装置の僅かな構造長が得られる。請求項５に記載した構成手段によって、フィードポンプ内への還元剤・空気混合物の逆流が回避される。請求項６に記載した構成手段は、還元剤・空気混合物の均一混合を可能にする。請求項７に記載した構成手段は、逆止弁の特に単純な構成を可能にする。
【０００５】
発明を実施するための最良の形態：
次に図面に基づいて本発明の１実施例を詳説する。
【０００６】
図１及び図２には、還元剤・空気混合物の製造装置１０つまり自発着火式内燃機関の排ガスの後処理システムの構成部分が図示されている。該後処理システムは還元剤用のタンク１１を有しており、前記還元剤は殊に尿素水溶液又はその他のアンモニア含有溶液であってよい。また後処理システムは、圧縮空気蓄圧器１２を有し、該圧縮空気蓄圧器１２内へコンプレッサ１３によって空気が圧送されて、圧力が発生される。圧縮空気蓄圧器１２を起点とする、例えばホース又はその他の形態の導管１４内には、該導管１４を制御するための弁１５が設けられており、前記導管１４を介して圧縮空気が製造装置１０に給送される。製造装置１０は、還元剤をタンク１１から圧送するフィードポンプ１６を有しており、前記還元剤は製造装置１０において、追って詳説するように、供給された圧縮空気に混合され、かつ還元剤・空気混合物が製造され、場合によっては還元剤の壁膜が生じる。製造された還元剤・空気混合物は、導管１７を介して還元触媒１８に供給される。
【０００７】
製造装置１０のフィードポンプ１６は電気的な駆動モータ２０を有し、該駆動モータ２０は有利にはステップモータとして構成されている。駆動モータ２０をステップモータとして使用する場合、該ステップモータの間欠運転される各ステップは、フィードポンプ１６の規定された吐出量に相当するので、ステップモータ２０を所定のステップ数で間欠運転することによって、所定量の還元剤がフィードポンプ１６から吐出される。ステップモータ２０の運転は、図示を省いた制御装置によって制御されるので、フィードポンプ１６によって、内燃機関のその都度の運転状態で必要とされる還元剤量が吐出される。
【０００８】
フィードポンプ１６は、駆動モータ２０に結合したケーシング部分２２を有するポンプケーシングを備えている。駆動モータ２０は、前記ケーシング部分２２内へ突入している軸２４を有し、該軸２４は、偏心軸受２６を介して偏心タペット２７に結合されており、該偏心タペット２７は、軸２４と連動回転するのではなく、回動不能に、しかも軸２４に対して半径方向で可動に、ケーシング部分２２内に配置されている。偏心タペット２７は、軸２４の回転運動毎に１回のストローク運動の割合で偏心軸受２６を介して駆動され、支持体２８を介して、フィードポンプ１６の吐出エレメントとして構成されたダイヤフラム３０に前記ストローク運動を伝達する。ダイヤフラム３０はその縁部に沿って、ケーシング部分２２のフランジ２３の領域と、該ケーシング部分２２に結合されていて同じくポンプケーシングの一部を形成している中間プレート３２との間に締込まれている。ダイヤフラム３０並びにケーシング部分２２のフランジ２３及び中間プレート３２は、例えば円形横断面に形成されている。ダイヤフラム３０と中間プレート３２との間には、フィードポンプ１６の作業室３４が画定されている。中間プレート３２は、駆動はモータ２０の軸２４に対してほぼ半径方向に配置されている。
【０００９】
中間プレート３２には、ポンプケーシングの別の部分として混合室基体３６が接続しており、該混合室基体３６は、中間プレート３２及び／又はケーシング部分２２に結合され、例えばねじ締結されていて、ポンプケーシングの蓋部分を形成している。混合室基体３６は、駆動モータ２０の軸２４に対してほぼ半径方向に配置されており、かつ中間プレート３２に対応して、例えば円形横断面に形成されている。混合室基体３６の外周壁には、タンク１１に通じる導管のための還元剤供給接続部３８が配置されており、該接続部３８は作業室３４に開口している。還元剤供給接続部３８と作業室３４との間には、該作業室３４の方に向かって開弁する逆止弁４０が配置されている。該逆止弁４０は膜弁として構成されており、該膜弁の膜はその縁部に沿って中間プレート３２と混合室基体３６との間に締込まれており、かつ部分的に突切りの施された中央域４１を有しており、該中央域４１は可動弁部材を形成しており、該可動弁部材は、混合室基体３６に弁座として形成された接続管片４２の端面と協働し、該接続管片４２内に還元剤供給接続部３８が開口している。逆止弁４０の閉弁時には、該逆止弁４０の可動弁部材４１が接続管片４２の端面に当接して該接続管片４２を閉鎖するので、ダイヤフラム３０の吐出ストローク時には作業室３４から還元剤が、還元剤供給接続部３８を介してタンク１１内に逆流することはない。ダイヤフラム３０の吸込みストローク時には逆止弁４０は開弁されており、しかも該逆止弁４０の可動弁部材４１が接続管片４２の端面から離間しているので、還元剤は作業室３４内に流入することとができる。中間プレート３２内には、作業室３４内へ流入する還元剤のための入口ポート４４が形成されている。
【００１０】
さらに中間プレート３２内には、ダイヤフラム３０の吐出ストローク時にフィードポンプ１６から押出される還元剤のための出口ポート４６が形成されている。該出口ポート４６は、混合室基体３６内に形成された混合室５０に開口しており、該混合室５０内で、吐出された還元剤が空気に混合される。混合室基体３６は、中間プレート３２の出口ポート４６に対してほぼ共軸に配置された孔５２を有しており、該孔５２は中間プレート３２から、ほぼ円錐形の移行域において減径されており、しかもこの移行域に混合室５０が形成されている。中間プレート３２寄りの増径孔区分内には、弾性的に緊縮可能なスリーブ５４がプレス嵌めされている。該スリーブ５４は、有利にはゴム又は弾性合成樹脂から成っている。緊縮されていない状態でスリーブ５４は、孔５２の周壁に緊密に接している。孔５２の周壁には前記スリーブ５４の領域において圧縮空気供給孔５６が開口しており、該圧縮空気供給孔５６は、混合室基体３６の外周壁に配置された圧縮空気接続部５８に連通されており、該圧縮空気接続部５８には、圧縮空気蓄圧器１２から通じる導管１４が接続されている。
【００１１】
孔５２は、混合室基体３６の減径孔区分において、前記混合室基体３６に一体成形された圧縮空気接続部５８に続いている。混合室５０とフィードポンプ１６の作業室３４との間には、混合室５０の方に向かって開弁する逆止弁６０が配置されており、該逆止弁６０によって、フィードポンプ１６の吸込みストローク時に混合室５０からの吸込みが阻止される。逆止弁６０は、有利にはいわゆる鵞口形弁として構成されており、かつ、スリーブ５４に一体成形されていて該スリーブ５４から内向きに突出している弾性変形可能な２つ以上のリップ６２を有している。前記リップ６２は、中間プレート３２寄りの端部でスリーブ５４に一体成形されていて、前記中間プレート３２から離反して内向きにスリーブ５４内に延びている。前記リップ６２の自由端は互いに密着してスリーブ５４を閉止する。フィードポンプ１６の吐出ストローク時に前記リップ６２は、これに作用する圧力によって半径方向で相互に離間運動させられ、従って該リップ６２は、スリーブ５４を突き抜ける通路を解放し、還元剤が作業室３４からスリーブ５４を通流して混合室５０内に到達することができる。リップ６２が相互に密着する閉止した状態では、混合室５０内の圧力が逆止弁６０を閉弁するので、逆止弁６０は、混合室５０からフィードポンプ１６の作業室３４内に圧縮空気が流入するのを阻止する。スリーブ５４の、孔５２内に位置する区分は、逆止弁を形成しており、該逆止弁に基づいて、圧縮空気の無供給時には圧縮空気供給孔５６が閉止され、従って圧縮空気供給孔５６内への還元剤の侵入が阻止される。スリーブ５４は、中間プレート３２寄りの端部に、中間プレート３２と混合室基体３６との間に固定されている拡径されたフランジ５３を有しており、これによって、スリーブ５４が孔５２内でその縦軸線の方向にシフトすることが防止される。逆止弁６０の複数のリップ６２は、予荷重下で互いに接し合い、これによって液状還元剤の後垂れを防止する。
【００１２】
還元剤・空気混合物を製造するためにフィードポンプ１６は、所要量の還元剤を吐出して混合室５０内に到達させるように駆動モータ２０によって運転される。さらに、圧縮空気供給口を介して圧縮空気が供給され、この場合スリーブ５４が圧縮空気によって弾性的に緊縮されるので、該スリーブ５４と孔５２との間にリングギャップ５５が生じ、このリングギャップ５５を通って圧縮空気は混合室５０内に達することができる。混合室５０内では、還元剤と圧縮空気との可能な限り均一な混和が行われ、製造された還元剤・空気混合物は混合室基体３６の排出接続部５８内へ達する。該排出接続部５８には導管１７が接続されており、該導管１７を介して、製造された還元剤・空気混合物は還元触媒１８に供給される。
【００１３】
本発明の製造装置１０では、フィードポンプ１６の運転の終了後に還元剤が装填されている無効体積は、極く僅かにすぎない。この無効体積は、作業室３４の容積と、中間プレート３２において入口ポート４４及び出口ポート４６で画定された容積と、中間プレート３２と混合室基体３６との間に画定された容積とから成っている。この僅かな無効体積に基づいて本発明の製造装置１０は、還元剤・空気混合物の量を変化させる必要がある場合に、優れた動特性を有している。フィードポンプ１６の運転を終了した後、所定の時間の間さらに混合室５０に圧縮空気を供給するのが有利である。これは、還元剤の残余分がその残留部位で乾燥して、製造装置１０のその他の機能を害なう恐れがあるので、この還元剤の残余分を排除するために他ならない。ポンプケーシングに混合室基体３６を直接配置したことによって、本発明の製造装置１０の構造形態がコンパクトになり、しかも混合室基体３６を半径方向に配置したことによって、駆動モータ２０の軸２４の方向での製造装置１０の構造長が拡大されることはない。製造装置１０は、その組立直後にすでにその機能を検査することができるので、誤機能を早期に検知して除くことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
還元剤・空気混合物の製造装置の縦断面図である。
【図２】
図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った、製造装置の横断面図である。
【符号の説明】
１０　　製造装置、　１１　　還元剤用のタンク、　１２　　圧縮空気蓄圧器、　１３　　コンプレッサ、　１４　　導管、　１５　　弁、　１６　　フィードポンプ、　１７　　導管、　１８　　還元触媒、　２０　　駆動モータ、　２２　　ケーシング部分、　２３　　フランジ、　２４　　軸、　２６　　偏心軸受、　２７　　偏心タペット、　２８　　支持体、　３０　　吐出エレメントとしてのダイヤフラム、　３２　　中間プレート、　３４　　作業室、　３６　　混合室基体、　３８　　還元剤供給接続部、　４０　　逆止弁、　４１　　可動弁部材としての中央域、　４２　　接続管片、　４４　　入口ポート、　４６　　出口ポート、　５０　　混合室、　５２　　孔、　５３　　フランジ、　５４　　スリーブ、　５５　　リングギャップ、　５６　　圧縮空気供給孔、　５８　　圧縮空気接続部、　６０　　逆止弁、　６２　　リップ
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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