DE102007047885A1

DE102007047885A1 - Reduktionsmitteldruckförderpumpe

Info

Publication number: DE102007047885A1
Application number: DE102007047885A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Kariya Okajima; Masao Kariya Sawamura
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-11-29
Filing date: 2007-11-28
Publication date: 2008-06-05

Abstract

Es ist eine Reduktionsmitteldruckförderpumpe (9) offenbart. Ein Druckförderabschnitt hat einen Pumpenweg, in dem während des Betriebs der Reduktionsmitteldruckförderpumpe (9) der Druck eines Reduktionsmittels erhöht wird, wonach das Reduktionsmittel zu einem Durchflussweg eines Antriebsabschnitts druckgefördert wird. Ein Teil einer elektrischen Energiebeaufschlagungsenergie, die zum Magnetisieren eines Statorkerns an eine Spule angelegt wird, wird in Wärmeenergie umgewandelt, wodurch sich die Temperatur des Statorkerns erhöht. Das durch den Durchflussweg fließende Reduktionsmittel nimmt die Wärme auf, so dass sich seine Temparatur erhöht und es, ohne dass es zum Gefrieren kommt, bei einer gewünschten Druckbeaufschlagungsbedingung zu einem Einspritzventil (6) druckgefördert wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf Reduktionsmitteldruckförderpumpen, in denen innen ein flüssigkeitsartiges Reduktionsmittel wie eine wässrige Harnstofflösung und Alkoholkraftstoff oder dergleichen fließt, und insbesondere auf eine Harnstofflösungsdruckförderpumpe, die einen Teil eines mit wässriger Harnstofflösung arbeitenden SCR-Systems (SCR: selektive katalytische Reduktion) einer Abgasreinigungsanlage eines Verbrennungsmotors bildet, oder eine Reduktionsmitteldruckförderpumpe, die einen Teil eines okkludiertes NOx reduzierenden Katalysators (NSR-Katalysator) der Abgasreinigungsanlage des Verbrennungsmotors bildet.
2. Beschreibung des Stands der Technik
In den letzten Jahren sind Versuche unternommen worden, als Abgasreinigungsanlagen die Entwicklung von mit wässriger Harnstofflösung arbeitenden SCR-Systemen voranzutreiben, die bei Stromerzeugungskraftwerken, verschiedenen Fabriken und Motorfahrzeugen (insbesondere Kraftfahrzeugen, in denen jeweils ein Dieselmotor eingebaut ist) oder dergleichen eingesetzt werden, um NOx (Stickoxide) in Abgasen mit einer hohen Reinigungsrate zu reinigen, wobei einige dieser Anlagen bereits in den praktischen Einsatz überführt wurden. Als eines dieser mit wässriger Harnstofflösung arbeitenden SCR-Systeme offenbart beispielsweise die japanische Offenlegungsschrift (JP-A) 2004-509276 ein relevantes System.
Des Weiteren ist der hier verwendete Ausdruck "SCR" eine Abkürzung für eine selektive katalytische Reduktion, die sich auf eine mit selektiver katalytischer Reduktion arbeitende Denitrierungsanlage bezieht. Das mit wässriger Harnstofflösung arbeitende SCR-System nimmt die Form eines Aufbaus an, bei dem eine wässrige Harnstofflösung auf NO oder NO₂ gesprüht wird, das in Abgasen enthalten ist, um auf einem SCR-Katalysator eine Reaktion herbeizuführen, damit NOx in N₂ und H₂O zerlegt wird, um dadurch Abgase zu reinigen.
Das in der obigen Offenlegungsschrift offenbarte, mit wässriger Harnstofflösung arbeitende SCR-System enthält einen Harnstofftank, um darin eine wässrige Harnstofflösung zu speichern, einen Pumpenabschnitt, der die wässrige Harnstofflösung druckfördert, eine Katalysatorvorrichtung, die mit einem Gemisch der wässrigen Harnstofflösung, die vom Pumpenabschnitt druckgefördert wird, und Abgasen versorgt wird, um Abgase zu reinigen, und Durchflusswege, die die zugehörigen Einzelteile miteinander in Fluid verbindung setzen, damit ein Strom der wässrigen Harnstofflösung fließt.
Der Pumpenabschnitt, der als ein Druckförderabschnitt zum Druckfördern der wässrigen Harnstofflösung tätig ist, enthält einen Motor, der als ein Antriebsabschnitt zum Antreiben des Druckförderabschnitts dient. Der Pumpenabschnitt und der Motor agieren in Kombination, wodurch eine Harnstofflösungsdruckförderpumpe gebildet wird.
Die Harnstofflösungsdruckförderpumpe dieses Aufbaus nimmt die Form eines Aufbaus ein, bei dem die vom Harnstofftank zugeführte wässrige Harnstofflösung nur durch den Pumpenabschnitt fließt, ohne durch den als Antriebsabschnitt tätigen Motor zu gehen, um der Katalysatorvorrichtung zugeführt zu werden.
Die wässrige Harnstofflösung, die durch das mit wässriger Harnstofflösung arbeitende SCR-System fließt, beinhaltet eine Mischflüssigkeit, die einen Harnstoffbestandteil und einen Wasserbestandteil enthält. Der Wasserbestandteil gefriert daher in einer Umgebung bei tiefen Temperaturen. Bei dem in der obigen Offenlegungsschrift offenbarten mit wässriger Harnstofflösung arbeitenden SCR-System dieses Systemaufbaus, das für die Abgasreinigungsanlage des Verbrennungsmotors genutzt wird, sind aus Gründen, die mit dem Gefrieren der wässrigen Harnstofflösung im Zusammenhang stehen, verschiedene Probleme aufgetreten.
Während der Inbetriebnahme des Verbrennungsmotors bei kalter Temperatur wird davon ausgegangen, dass die im Harnstofftank angesammelte, flüssigkeitsartige wässrige Harnstofflösung, die bereitsteht, bei der tiefen Temperatur zu fließen, dazu neigt, in einem Weg zurückzubleiben, der durch ein Zuführungsrohr läuft, das zu einer Stelle führt, an der die wässrige Harnstofflösung mit Abgasen gemischt wird, und das bei einer Temperatur liegt, die niedriger als ein Gefrierpunkt der wässrigen Harnstofflösung ist.
Falls die Harnstofflösungsdruckförderpumpen unter einer solchen Bedingung angetrieben wird, damit die wässrige Harnstofflösung druckgefördert wird, besteht die Gefahr eines Vorfalls, bei dem die von einem der Pumpenabschnitte zugeführte wässrige Harnstofflösung im Verlauf des Wegs des Zuführungsrohrs, das zu der Stelle läuft, an der die wässrige Harnstofflösung mit Abgasen gemischt wird, gefriert. Wenn die wässrige Harnstofflösung gefriert, entsteht das Problem, dass es zu Schwierigkeiten beim Zuführen der wässrigen Harnstofflösung zur Katalysatorvorrichtung kommt.
Des Weiteren ist die wässrige Harnstofflösung ein korrosives Fluid mit Baseneigenschaft. Mit dieser Eigenschaft tritt beim Durchfluss der wässrigen Harnstofflösung durch einen innen liegenden Teil der Harnstofflösungspumpe an dem innen liegenden Teil in einem der wässrigen Harnstofflösung ausgesetzten Bereich das Problem des Auftretens von Korrosion und Oxidation auf, was zu einer Schädigung der Funktion der Druckförderpumpe führt. Ein anderes Reduktionsmittel als die wässrige Harnstofflösung führt in Bezug auf die Korrosion und Oxidation zu einem ähnlichen Problem.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung erfolgte unter Berücksichtigung dessen und hat die Aufgabe, eine Reduktionsmitteldruckförderpumpe zur Verfügung zu stellen, die im Betrieb ein Reduktionsmittel wie eine wässrige Harnstofflösung oder dergleichen bei kalter Temperatur innen durchlässt und druckfördert, während sie das Reduktionsmittel auf dem Weg eines Zuführungsrohrs am Gefrieren hindert, damit das Reduktionsmittel einer Stelle zugeführt werden kann, an der es sich mit Abgasen mischt.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Reduktionsmitteldruckförderpumpe zur Verfügung zu stellen, die die Funktion einer Druckförderpumpe aufrechterhalten kann, die im Betrieb ein Reduktionsmittel wie eine wässrige Harnstofflösung oder dergleichen innen durchlässt und druckfördert, ohne dass es in der Druckförderpumpe an einem dem Reduktionsmittel ausgesetzten Bereich zu irgendeiner Korrosion oder Oxidation kommt.
Um die obige Aufgabe zu lösen, sieht eine Ausgestaltung der Erfindung eine Reduktionsmitteldruckförderpumpe vor, die gekennzeichnet ist durch: einen Druckförderabschnitt, der einen mechanischen Abschnitt hat, durch den ein flüssigkeitsartiges Reduktionsmittel druckgefördert wird; einen Antriebsabschnitt, der eine Antriebskraft zum Antreiben des mechanischen Abschnitts erzeugt, um das Reduktionsmittel druckzufördern; und einen Durchflussweg, durch den das vom Druckförderabschnitt druckgeförderte Reduktionsmittel durch den Antriebsabschnitt fließt, wobei der Durchflussweg einen dem Reduktionsmittel ausgesetzten Bereich hat, der aus einem korrosionsbeständig gestalteten Material besteht, das gegenüber dem Reduktionsmittel Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit hat.
Bei der Reduktionsmitteldruckförderpumpe dieses Aufbaus besteht der dem Reduktionsmittel ausgesetzte Bereich des Durchflusswegs aus einem korrosionsbeständig gestalteten Material. Somit tritt in dem Durchflussweg keine Korrosion oder Oxidation eines solchen Bereichs durch das Reduktionsmittel (wie etwa durch eine einen Harnstoffbestandteil enthaltende wässrige Harnstofflösung oder dergleichen) auf, was es verschiedenen zugehörigen Einzelteilen ermöglicht, ihre jeweilige Funktion zu erfüllen, während auf stabile Weise eine Wärmeübertragung auf das Reduktionsmittel erreicht wird.
Bei der Reduktionsmitteldruckförderpumpe dieses Ausführungsbeispiels kann das korrosionsbeständig gestaltete Material vorzugsweise ein einen Passivierungsfilm erneuerndes Material einschließen, das, wenn es dem Reduktionsmittel ausgesetzt ist, auf einem dem Reduktionsmittel ausgesetzten Oberflächenbereich einen Passivierungsfilm bildet, in dem sich ein in einer innen liegenden Schicht des Passivierungsfilms enthaltenes oxidierendes Metall und das Reduktionsmittel verbinden, um den Passivierungsfilm zu erneuern.
Bei diesem Aufbau wird als das korrosionsbeständig gestaltete Material das den Passivierungsfilm erneuernde Material eingesetzt. Somit wird auch dann, wenn die Situation auftritt, dass der Passivierungsfilm von dem dem Reduktionsmittel ausgesetzten Oberflächenbereich verloren geht, das Reduktionsmittel, das als ein Fluid mit oxidativer Eigenschaft dient, mit diesem Oberflächenbereich in Kontakt gebracht, so dass der Passivierungsfilm erneuert wird. Dies erlaubt es verschiedenen Teilen des Druckförderabschnitts und des Antriebsabschnitts, jeweils eine stabile Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit zu haben.
Bei der Reduktionsmitteldruckförderpumpe dieses Ausführungsbeispiels kann der Druckförderabschnitt vorzugsweise ein Pumpengehäuse, das innen mit einer Pumpenkammer ausgebildet ist, durch die das Reduktionsmittel fließt, und einen rotierenden Druckförderkörper umfassen, der innerhalb der Pumpenkammer an einer bezüglich eines Innenraums der Pumpenkammer vorgegebenen Relativposition angeordnet ist, um eine Rotationsbewegung zu vollführen, damit das Reduktionsmittel druckgefördert wird, wobei das Pumpengehäuse aus dem den Passivierungsfilm erneuernden Material besteht.
Bei diesem Aufbau besteht das Pumpengehäuse aus dem den Passivierungsfilm erneuernden Material. Dies erlaubt es einem Innenraum der Pumpenkammer, an einem dem Reduktionsmittel ausgesetzten Bereich eine stabile Qualität aufzuweisen. Dies ermöglicht es, eine Relativposition zwischen dem Innenraum der Pumpenkammer und dem rotierenden Druckförderkörper zu stabilisieren.
Bei der Reduktionsmitteldruckförderpumpe dieses Ausführungsbeispiels kann das Pumpengehäuse vorzugsweise ein oberes Gehäuse und ein unteres Gehäuse umfassen, die miteinander an Paarungsflächen gepaart sind, die innen die Pumpenkammer definieren, um so Kammerflächen einer Kammer frei liegen zu lassen, wobei sowohl das obere Gehäuse als auch das untere Gehäuse aus dem den Passivierungsfilm erneuernden Material mit der gleichen Qualität bestehen.
Bei diesem Aufbau bestehen sowohl das obere Gehäuse als auch das untere Gehäuse aus dem den Passivierungsfilm erneuernden Material mit der gleichen Qualität, was es ermöglicht, dass das obere Gehäuse und das untere Gehäuse für das Pumpengehäuse die gleichen linearen Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Dies führt zu der zwischen den Paarungsflächen des oberen und unteren Gehäuses definierten Pumpenkammer, die in einer Umgebung bei kalter Temperatur eine stabile Abmessung hat, was es der Pumpe ermöglicht, eine höhere Leistungsstabilität zu haben.
Bei der Reduktionsmitteldruckförderpumpe dieses Ausführungsbeispiels können sowohl das obere Gehäuse als auch das untere Gehäuse aus rostfreiem Austenitstahl bestehen, der als das den Passivierungsfilm erneuernde Material dient.
Bei diesem Aufbau hat rostfreier Austenitstahl eine hervorragende Korngrenzenkorrosionsbeständigkeit, während er bessere mechanische Eigenschaften mit zunehmender Härte hat, wenn er einer Kaltverformung unterzogen wird. Dadurch wird es möglich, das obere und untere Gehäuse leicht mit der verlangten hohen Präzision auszubilden, während diesen Einzelteilen ermöglicht wird, gegenüber dem Reduktionsmittel eine erhöhte Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit zu haben.
Bei der Reduktionsmitteldruckförderpumpe dieses Ausführungsbeispiels kann der Druckförderabschnitt vorzugsweise ein Pumpengehäuse, das innen mit einer Pumpenkammer ausgebildet ist, durch die das Reduktionsmittel fließt, einen rotierenden Druckförderkörper, der innerhalb der Pumpenkammer angeordnet ist und fest an einer Rotationswelle mit einer bezüglich eines Innenraums der Pumpenkammer vorgegebenen Relativposition angebracht ist, um eine Rotationsbewegung zu vollführen, damit das Reduktionsmittel druckgefördert wird, und einen Stiftabschnitt, mit dem eines der Axialenden der Rotationswelle in Presskontakt gehalten wird, um eine Axialposition der Rotationswelle zu definieren, umfassen, wobei der Stiftabschnitt aus dem den Passivierungsfilm erneuernden Material besteht.
Bei diesem Aufbau wird der Stiftabschnitt, der aus dem den Passivierungsfilm erneuernden Material besteht, auf stabile Weise mit einem Axialende der Rotationswelle in einem dem Reduktionsmittel ausgesetzten Zustand in Presskontakt gehalten. Dies ermöglicht es dem fest auf der Rotationswelle montierten rotierenden Druckförderkörper, bezüglich des Raums innerhalb der Pumpenkammer eine stabile Relativposition aufzuweisen.
Bei der Reduktionsmitteldruckförderpumpe dieses Ausführungsbeispiels kann der Stiftabschnitt vorzugsweise aus rostfreiem Martensitstahl bestehen, der als das den Passivierungsfilm erneuernde Material dient.
Bei diesem Aufbau hat der rostfreie Martensitstahl hervorragende mechanische Eigenschaften wie eine hohe Festigkeit und eine hohe Härte, wenn er einer Wärmebehandlung (wie einem Abschrecken und Glühen) unterzogen wird. Dies ermöglicht es dem Stiftabschnitt, Abriebfestigkeit für den Presskontakt mit der Rotationswelle zu haben, während er gegenüber dem Reduktionsmittel eine höhere Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit hat.
Bei der Reduktionsmitteldruckförderpumpe dieses Ausführungsbeispiels kann der Druckförderabschnitt vorzugsweise einen rotierenden Druckförderkörper enthalten, der eine Rotationsbewegung vollführt, damit das Reduktionsmittel druckgefördert wird, und der Antriebsabschnitt kann einen Statorkern enthalten, der im Betrieb elektromagnetisch einen mit dem rotierenden Druckförderkörper über eine Rotationswelle verbundenen Rotor antreibt, um eine Drehung von ihm zu veranlassen, und der dem Reduktionsmittel ausgesetzt ist, wobei der Statorkern aus dem den Passivierungsfilm erneuernden Material besteht.
Bei diesem Aufbau ist der aus dem den Passivierungsfilm erneuernden Material bestehende Statorkern dem Rotor mit einem stabilen Flächenverhältnis zugewandt, um die Rotationskraft unter einer Bedingung, unter der der Statorkern elektromagnetisch angetrieben wird, zu stabilisieren, um den Rotor in einem dem Reduktionsmittel ausgesetzten Zustand zu drehen.
Bei der Reduktionsmitteldruckförderpumpe dieses Ausführungsbeispiels kann der Statorkern vorzugsweise aus rostfreiem elektromagnetischem Stahl bestehen, der als das den Passivierungsfilm erneuernde Material dient und erhöhte elektromagnetische Eigenschaften hat.
Bei diesem Aufbau hat der aus dem rostfreien elektromagnetischen Stahl bestehende Statorkern hervorragende elektromagnetische Eigenschaften, um magnetisiert zu werden, während er gegenüber dem Reduktionsmittel eine höhere Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit zeigt.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Reduktionsmitteldruckförderpumpe außerdem vorzugsweise durch ein einen Teil eines Konturabschnitts der Druckförderpumpe bildendes Gehäuse gekennzeichnet sein, das in dem Reduktionsmittel eingetaucht ist, wobei das Gehäuse aus dem den Passivierungsfilm erneuernden Material besteht.
Bei diesem Aufbau befindet sich das aus dem den Passivierungsfilm erneuernden Material bestehende Gehäuse in einer Umgebung, in der der Konturabschnitt der Druckförderpumpe in dem Reduktionsmittel eingetaucht ist, was ihm ermöglicht, eine höhere Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit zu haben.
Bei der Reduktionsmitteldruckförderpumpe dieses Ausführungsbeispiels kann das Gehäuse vorzugsweise aus rostfreiem Austenitstahl bestehen, der als das den Passivierungsfilm erneuernde Material dient.
Bei diesem Aufbau hat der rostfreie Austenitstahl eine hervorragende Korngrenzenkorrosionsbeständigkeit, während er bessere mechanische Eigenschaften mit zunehmender Härte hat, wenn er einer Kaltverformung unterzogen wird. Dies macht es möglich, das Gehäuse unter Verwendung einer dünnen Blechplatte leicht mit einer hohen Krümmung auszubilden, während diesem Einzelteil ermöglicht wird, gegenüber dem Reduktionsmittel eine höhere Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit zu haben.
Bei der Reduktionsmitteldruckförderpumpe dieses Ausführungsbeispiels kann das den Passivierungsfilm erneuernde Material vorzugsweise rostfreien Stahl einschließen.
Bei diesem Aufbau ermöglicht die Verwendung des rostfreien Stahls als das den Passivierungsfilm erneuernde Material es Einzelteilen der Reduktionsmitteldruckförderpumpe, mit dem Reduktionsmittel in Kontakt gebracht zu werden, um in einer Umgebung, die in einem Zustand zum Druckfördern des Reduktionsmittels verwendet wird, stabil die Passivierungsfilme zu bilden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Reduktionsmitteldruckförderpumpe außerdem vorzugsweise durch eine Rotationswelle, die als ein Wellenkörper dient, der durch einen rotierenden Druckförderkörper an einer Rotationsmittenposition von ihm läuft, um das Reduktionsmittel bei einer Rotationsbewegung des rotierenden Druckförderkörpers druckzufördern, und Lagerabschnitte gekennzeichnet sein, die die Rotationswelle unter Zuständen, unter denen sie dem Reduktionsmittel ausgesetzt sind, tragen, wobei die Lager abschnitte aus dem korrosionsbeständig gestalteten Material bestehen.
Bei diesem Aufbau sorgen die Lagerabschnitte, die aus dem korrosionsbeständig gestalteten Material bestehen, unter einem Zustand, unter dem sie dem Reduktionsmittel ausgesetzt sind, für eine stabile Lagerfunktion, während sie die Rotationswelle lagern.
Bei der Reduktionsmitteldruckförderpumpe dieses Ausführungsbeispiels kann das korrosionsbeständig gestaltete Material, das die Lagerabschnitte bildet, vorzugsweise ein Kohlenstoffmaterial einschließen, das sich von den Lagerabschnitten in Oberflächenbereichen, die dem Reduktionsmittel ausgesetzt sind, kaum auflöst, um für ein stabiles Gleitvermögen zu sorgen.
Bei diesem Aufbau wird das korrosionsbeständig gestaltete Material, das aus Kohlenstoffmaterial gebildet ist, nicht von dem Oberflächenbereich der Reduktionsmitteldruckförderpumpe gelöst, was es dem Rotor ermöglicht, auf stabile Weise zu rotieren.
Bei der Reduktionsmitteldruckförderpumpe dieses Ausführungsbeispiels kann das korrosionsbeständig gestaltete Material vorzugsweise ein Bauteil mit einem dem Reduktionsmittel ausgesetzten Oberflächenbereich einschließen, das mit einer Harzfilmschicht und/oder einer oberflächenbehandelten Schicht ausgebildet ist, die gegenüber dem Reduktionsmittel Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit hat/haben.
Bei diesem Aufbau ist das dem Reduktionsmittel ausgesetzte Bauteil mit der Harzfilmschicht und/oder der oberflächenbehandelten Schicht ausgebildet. Somit kann das Bauteil hervorragende vorteilhafte Wirkungen bei der Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit gegenüber dem Reduktionsmittel haben.
Bei der Reduktionsmitteldruckförderpumpe dieses Ausführungsbeispiels kann der Druckförderabschnitt vorzugsweise einen rotierenden Druckförderkörper enthalten, der im Betrieb eine Rotationsbewegung vollführt, damit das Reduktionsmittel druckgefördert wird, und der Antriebsabschnitt kann vorzugsweise einen Statorkern enthalten, der im Betrieb elektromagnetisch angetrieben wird, um einen mit dem rotierenden Druckförderkörper über eine Rotationswelle verbundenen Rotor zu drehen, wobei der Statorkern einen Oberflächenbereich hat, der mit der Harzfilmschicht und/oder der oberflächenbehandelten Schicht ausgebildet ist.
Bei diesem Aufbau verhindert der Statorkern, der einen mit der Harzfilmschicht und/oder der oberflächenbehandelten Schicht ausgebildeten Oberflächenbereich hat, dass Magnetstahlplatten oder dergleichen, die den Statorkern bilden, dem Reduktionsmittel direkt ausgesetzt sind. Der Statorkern kann somit eine günstige Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit haben.
Bei der Reduktionsmitteldruckförderpumpe dieses Ausführungsbeispiels kann der Statorkern vorzugsweise Magnetstahlplatten enthalten, die harzumformt sind. Dies macht es möglich, die Magnetstahlplatten zuverlässig von dem Reduktionsmittel zu trennen. In diesem Fall können die Magnetstahlplatten einzeln harzumformt sein, und eine große Anzahl dieser harzumformten Magnetstahlplatten kann aufeinander geschichtet sein, um den Statorkern zu bilden. Alternativ kann eine große Anzahl Magnetstahlplatten zu einem Einheitsaufbau aufeinander geschichtet sein, der harzumformt sein kann, um den Statorkern zu bilden.
Bei der Reduktionsmitteldruckförderpumpe dieses Ausführungsbeispiels kann die Reduktionsmitteldruckförderpumpe vorzugsweise eine Reduktionsmitteldruckförderpumpe einschließen, bei der der Statorkern in einem Gehäusebauteil untergebracht ist und zu einer Zylinderform geformt ist, die eine mit dem Durchflussweg ausgebildeten Innenumfangsfläche hat, wobei der Statorkern die Innenumfangsfläche, deren Oberflächenbereich mit der Harzfilmschicht ausgebildet ist, und ein Axialende aufweist, das einen mit der Harzfilmschicht als eine Einheit ausgebildeten zylinderförmigen Harzabschnitt hat, der einen mit einem Dichtungsaufbau ausgebildeten Außenumfangsabschnitt hat, um eine Kontaktfläche mit dem Gehäusebauteil abzudichten.
Es ist so gedacht, dass der Statorkern eine Innenumfangsfläche hat, die mit einer Harzfilmschicht ausgebildet ist, während eine Außenumfangsfläche des Statorkerns keine Harzfilmschicht hat. Bei diesem Aufbau kann die Außenumfangsfläche des Statorkerns vorzugsweise einen Dichtungsaufbau enthalten. Bei dem oben angegebenen Ausführungsbeispiel hat der Statorkern ein Axialende, das mit einem mit der Harzfilmschicht als eine Einheit ausgebildeten zylinderförmigen Harzabschnitt ausgebildet ist, der einen mit dem Dichtungsaufbau ausgebildeten Außenumfangsabschnitt hat. Dies erlaubt es der Außenumfangsfläche des Statorkerns, über den Dichtungsaufbau mit dem Gehäusebauteil in Kontakt gehalten zu werden, um so den Eintritt des Reduktionsmittels zu verhindern. Somit kann der Statorkern auch dann, wenn der Stator die Form eines Aufbaus annimmt, der lokal mit der Harzfilmschicht ausgebildet ist, als Ganzes Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit haben.
Bei der Reduktionsmitteldruckförderpumpe dieses Ausführungsbeispiels kann die Reduktionsmitteldruckförderpumpe vorzugsweise eine Reduktionsmitteldruckförderpumpe einschließen, bei der der Druckförderabschnitt einen rotierenden Druckförderkörper enthält, der im Betrieb eine Rotationsbewegung vollführt, damit das Reduktionsmittel druckgefördert wird, und der Antriebsabschnitt kann einen Statorkern enthalten, der im Betrieb elektromagnetisch angetrieben wird, um einen mit dem rotierenden Druckförderkörper über eine Rotationswelle verbundenen Rotor zu drehen, wobei der Statorkern zu einer Zylinderform ausgebildet ist, die eine Innenumfangsfläche hat, auf der der Durchflussweg ausgebildet ist, und wobei der Statorkern einen Innenumfang hat, der mit einem zylinderförmigen Trennbauteil als das korrosionsbeständig gestaltete Bauteil versehen ist, um den Statorkern und den Durchflussweg voneinander zu trennen.
Bei diesem Aufbau ist das zylinderförmige Trennbauteil dafür vorgesehen, den Statorkern und den Durchflussweg voneinander zu trennen, um dadurch zu verhindern, dass die Magnetstahlplatten oder dergleichen des Statorkerns dem Reduktionsmittel direkt ausgesetzt sind. Dementsprechend kann der Statorkern erhöhte Wirkungen wie Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit haben.
Bei der Reduktionsmitteldruckförderpumpe dieses Ausführungsbeispiels kann die Reduktionsmitteldruckförderpumpe vorzugsweise eine Reduktionsmitteldruckförderpumpe einschließen, die den Antriebsabschnitt mit einem dem Reduktionsmittel ausgesetzten Magnetbauteil enthält, das in einer dem Statorkern zugewandten Position angeordnet ist, wobei das Magnetbauteil einen Oberflächenbereich hat, der mit der Harzfilmschicht und/oder der oberflächenbehandelten Schicht ausgebildet ist.
Bei diesem Aufbau hat das Magnetbauteil einen Oberflächenbereich, der mit der Harzfilmschicht und/oder der oberflächenbehandelten Schicht ausgebildet ist, wodurch verhindert wird, dass das Magnetbauteil dem Reduktionsmittel ausgesetzt ist. Dementsprechend kann das Magnetbauteil eine günstige Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit haben.
Bei der Reduktionsmitteldruckförderpumpe dieses Ausführungsbeispiels kann das Magnetbauteil vorzugsweise harzumformt sein. Dies ermöglicht es dem Magnetbauteil, zuverlässig von dem Reduktionsmittel getrennt zu sein.
Bei diesem Ausführungsbeispiel kann die Reduktionsmitteldruckförderpumpe außerdem vorzugsweise dadurch gekennzeichnet sein, dass der Antriebsabschnitt beim Erzeugen der Antriebskraft Wärme erzeugt und der Durchflussweg es dem vom Druckförderabschnitt druckgeförderten Reduktionsmittel erlaubt, derart durch den Antriebsabschnitt zu fließen, dass das Reduktionsmittel die Wärme vom Antriebsabschnitt aufnimmt.
Bei der Reduktionsmitteldruckförderpumpe dieses Aufbaus arbeitet der Antriebsabschnitt so, dass er die Antriebskraft zum Druckfördern des Reduktionsmittels erzeugt, während der Antriebsabschnitt beim Erzeugen der Antriebskraft Wärme entwickelt. Die Wärme, die von der an den Antriebsabschnitt angelegten elektrischen Energie stammt, wird als Teil eines Verlusts bei der Energieumwandlung erzeugt, wenn elektrische Energie als Druckbeaufschlagungskraft in Antriebsenergie umgewandelt wird.
Das durch den Durchflussweg gehende Reduktionsmittel nimmt die Wärme vom Antriebsabschnitt auf. Somit steigt die Temperatur des Reduktionsmittels, und im innen liegenden Teil der Druckförderpumpe kommt es selbst dann, wenn das Reduktionsmittel innen bei kalter Temperatur hindurchgeht und druckgefördert wird, zu keinem Gefrieren des Reduktionsmittels.
Bei der Reduktionsmitteldruckförderpumpe dieses Ausführungsbeispiels kann vorzugsweise der Antriebsabschnitt bei Energiebeaufschlagung die Antriebskraft erzeugen, damit das Reduktionsmittels druckgefördert wird, während er bei Energiebeaufschlagung die Wärme erzeugt, und den Durchflussweg enthalten, der so vorgesehen ist, dass er dem Antriebsabschnitt erlaubt, mit dem Reduktionsmittel in Kontakt zu kommen.
Bei diesem Aufbau enthält der Antriebsabschnitt den Durchflussweg, der so vorgesehen ist, dass er dem Antriebsabschnitt, der beim Erzeugen der Antriebskraft die Wärme erzeugt, erlaubt, mit dem Reduktionsmittel in Kontakt zu kommen. Dies ermöglicht es dem Reduktionsmittel, durch den Durchflussweg zu fließen, um die Wärme vom Antriebsabschnitt aufzunehmen.
Bei der Reduktionsmitteldruckförderpumpe dieses Ausführungsbeispiels können der Druckförderabschnitt und der Antriebsabschnitt vorzugsweise jeweilige Oberflächenbereiche haben, die dem Reduktionsmittel während seines Durchflusses ausgesetzt sind und die aus einem Korrosionsbeständigkeit ergebenden Material ausgebildet sind, das gegenüber dem Reduktionsmittel Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit hat.
Bei diesem Aufbau kommt es in den verschiedenen Teilen des Druckförderabschnitts und des Antriebsabschnitts, die aus dem Korrosionsbeständigkeit ergebenden Material bestehen, zu keiner hauptsächlich durch das Reduktionsmittel bedingten Korrosion oder Oxidation (etwa durch eine einen Harnstoffbestandteil enthaltende wässrige Harnstofflösung oder dergleichen). Dies ermöglicht es den verschiedenen Teilen, eine stabile Funktionsweise aufweisen, während zwischen dem Antriebsabschnitt und dem Reduktionsmittel eine stabile Wärmeübertragung ermöglicht wird.
Bei der Reduktionsmitteldruckförderpumpe dieses Ausführungsbeispiels kann das Korrosionsbeständigkeit ergebende Material vorzugsweise rostfreien Stahl einschließen.
Bei diesem Aufbau ermöglicht die Verwendung des rostfreien Stahls als das den Passivierungsfilm erneuernde Material es, dass der rostfreie Stahl in einer Umgebung, in der die Reduktionsmitteldruckförderpumpe zum Druckfördern des Reduktionsmittels verwendet wird, im Kontakt mit dem Reduktionsmittel stabil die Passivierungsfilmschicht bildet.
Bei der Reduktionsmitteldruckförderpumpe dieses Ausführungsbeispiels kann das Reduktionsmittel vorzugsweise eine wässrige Harnstofflösung einschließen. Wenn die wässrige Harnstofflösung als das Reduktionsmittel verwendet wird, kann die Reduktionsmitteldruckförderpumpe eine günstige Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit zeigen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung bezieht sich auf eine Reduktionsmittel-Auftausteuerungsvorrichtung, die bei einem Reduktionsmittelversorgungssystem zum Einsatz kommen, das die oben beschriebene Reduktionsmitteldruckförderpumpe einsetzt, und die durch eine Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Temperatur des Reduktionsmittels, eine Feststellungseinrichtung zum Feststellen, ob eine von der Erfassungseinrichtung erfasste Reduktionsmitteltemperatur eine Gefriertemperatur erreicht oder nicht, und eine Pumpeneinrichtung gekennzeichnet ist, die die Reduktionsmitteldruckförderpumpe im Betrieb unter einer Hochleistungsbedingung antreibt, um das Reduktionsmittel aufzutauen, wenn die Feststellungseinrichtung feststellt, dass die Reduktionsmitteltemperatur die Gefriertemperatur erreicht.
Unter einer Bedingung, unter der die Temperatur des Reduktionsmittels in einen kalten Bereich oder dergleichen fällt, gefriert das Reduktionsmittel, wenn die Temperatur des Reduktionsmittels einen Gefrierpunkt (bei einer Temperatur von –11°C im Fall der wässrigen Harnstofflösung) erreicht. Bei der erfindungsgemäßen Reduktionsmittel-Auftausteuerungsvorrichtung wird die Temperatur des Reduktionsmittels überwacht und wird die Reduktionsmitteldruckförderpumpe dann, wenn die relevante Temperatur den Gefrierpunkt erreicht, unter der Hochleistungsbedingung betrieben, um das Reduktionsmittel aufzutauen. Dies erlaubt es der Pumpe, für eine höhere Wärmeentwicklung zu sorgen, wodurch das Auftauen des Reduktionsmittels vorangetrieben wird. Dementsprechend kann das gefrorene Reduktionsmittel umgehend aufgetaut werden. Der Antriebsabschnitt der Reduktionsmitteldruckförderpumpe wird beispielsweise mit einem höheren Strom angetrieben, als im Normalzustand fließt, was es der Reduktionsmitteldruckförderpumpe ermöglicht, unter der Hochleistungsbedingung zum Auftauen des Reduktionsmittels zu arbeiten.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Gesamtaufbauansicht, die einen Gesamtaufbau eines mit wässriger Harnstofflösung arbeitenden SCR-Systems eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels zeigt.
2 ist eine Aufbauansicht, die einen genauen Aufbau eines Harnstofflösungsversorgungsabschnitts zeigt, der einen Teil des in 1 gezeigten Systems bildet.
3 ist eine Schnittansicht, die einen genauen Aufbau einer mit Harnstofflösungsdruckförderpumpe zeigt, die einen Teil des in 1 gezeigten Systems bildet.
4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie I-I von 3.
5 ist eine Gesamtaufbauansicht, die einen Gesamtaufbau eines leitungsgebundenen, mit wässriger Harnstofflösung arbeitenden SCR-Systems gemäß einer abgewandelten Form des in 1 gezeigten Ausführungsbeispiels zeigt.
Die 6A und 6B sind Perspektivansichten, die einen exemplarischen Aufbau eines Statorkerns der in 3 gezeigten Pumpe zeigen.
Die 7A und 7B sind Perspektivansichten, die einen anderen exemplarischen Aufbau des Statorkerns der in 3 gezeigten Pumpe zeigen.
Die 8A und 8B sind Perspektivansichten, die einen anderen exemplarischen Aufbau des Statorkerns der in 3 gezeigten Pumpe zeigen.
Die 9A und 9B sind Perspektivansichten, die einen anderen exemplarischen Aufbau des Statorkerns der in 3 gezeigten Pumpe zeigen.
10A ist eine Schnittansicht eines Statoraufbaukörpers für die Verwendung in der in 3 gezeigten Pumpe.
10B ist eine Schnittansicht eines Rotors für die Verwendung in dem in 10A gezeigten Statoraufbaukörper.
11 ist eine Schnittansicht, die einen genauen Aufbau einer Harnstofflösungsdruckförderpumpe mit einem abgewandelten Aufbau zeigt.
Die 12A und 12B sind Ansichten, die einen anderen exemplarischen Aufbau des Statoraufbaukörpers zur Verwendung in der in 3 gezeigten Pumpe zeigen.
13 ist ein Ablaufdiagramm, das eine grundlegende Abfolge von Vorgängen zeigt, die von einer in 1 gezeigten ECU ausgeführt werden, um eine Harnstofflösungsauftausteuerung durchzuführen.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Es wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich ein mit wässriger Harnstofflösung arbeitendes SCR-System eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels beschrieben. Allerdings ist die Erfindung nicht auf das unten beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt und kann das technische Konzept der Erfindung zusammen mit anderen bekannten Technologien oder einer anderen Technologie mit gleichwertiger Funktionsweise wie diese bekannten Technologien umgesetzt werden.
In der folgenden Beschreibung bezeichnen in den verschiedenen Ansichten gleiche Bezugszeichen gleiche oder sich entsprechende Teile. Darüber hinaus wird darauf hingewiesen, dass in der folgenden Beschreibung Ausdrücke wie "Fußende", "vorderes Ende", "innere(r, s)", "äußere(r, s)", "untere(r, s)", "obere(r, s)", "innen", "außen", "zu ... hin", "axiale(r, s)", "axial", "stromaufwärts", "stromabwärts" und dergleichen der Einfachheit halber verwendet werden und nicht als beschränkende Ausdrücke verstanden werden sollten.
Es wird nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen eine Harnstofflösungsdruckpumpe eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels beschrieben.
Ausführungsbeispiel
– Gesamtaufbau –
Die Harnstofflösungsdruckpumpe dieses Ausführungsbeispiels ist als eine Vorrichtung tätig, in der eine wässrige Harnstofflösung mit Druck beaufschlagt wird, um selbige zu einem Einspritzventil zu drängen. Das Einspritzventil ist an einem Abgasströmungsweg eines als Verbrennungsmotor dienenden Dieselmotors (nachstehend als "Motor" bezeichnet) montiert und ist einem Abgasstrom ausgesetzt, um darin die wässrige Harnstofflösung einzuspritzen.
1 ist eine Gesamtansicht, die den Gesamtaufbau eines mit Harnstoff arbeitenden SCR-Systems 100 des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels zeigt. In dieser Gesamtansicht ist eine Abgasreinigungsvorrichtung gezeigt, die zum Reinigen von Abgasen ausgelegt ist, die von dem (nicht gezeigten) Motor eines Motorfahrzeugs abgegeben werden. Die Abgasreinigungsvorrichtung lässt sich grob in einen Abgas systemaufbauabschnitt P1, einen Harnstofflösungsversorgungssystemaufbauabschnitt P2 und einen Steuerungssystemaufbauabschnitt P3 unterteilen.
Der Abgassystemaufbauabschnitt P1 enthält einen DPF (Dieselpartikelfilter) 1, ein Auspuffrohr 2, das ein vom Motor ausgehendes Fußende 2a hat und den DPF 1 trägt, einen SCR-Katalysator 3, der einen mit einem vorderen Ende 2b des Auspuffrohrs 2 verbundenen Einlass 3a hat, und ein Auspuffrohr 4, das an einer Stelle stromabwärts von dem SCR-Katalysator 3 mit einem Auslass 3b des SCR-Katalysators 3 verbunden ist, um gereinigte Abgase an die Atmosphäre abzugeben.
Der DPF 1 besteht aus einem Partikel entfernenden Filter einer sich kontinuierlich regenerierenden Bauart, der im Betrieb Partikel (PM) in Abgasen einfängt, um selbige für einen kontinuierlichen Einsatz durch Verbrennen zu entfernen. Zu diesem Zweck wird in dem Motor eine Kraftstoffhaupteinspritzung ausgelöst, wonach eine Kraftstoffnacheinspritzung ausgelöst wird. Dies erlaubt es dem DPF 1 (in einem Schritt, der dem regenerativen Betrieb des Partikelentfernungsfilters entspricht), die eingefangenen Partikel wiederholt durch Verbrennen zu entfernen. Dies hat zur Folge, dass der DPF 1 kontinuierlich eingesetzt werden kann. Daneben trägt der DPF 1 einen (nicht gezeigten) Oxidationskatalysator der Platinfamilie, der die Fähigkeit hat, einen löslichen organischen Anteil (SOF), der einen der Partikelbestandteile darstellt, zu entfernen, während die Entfernung von HC und CO ermöglicht wird.
Der SCR-Katalysator 3, der als ein Element zur Forcierung einer Reduktionsreaktion von NOx zum Reinigen von Abgasen dient, vollzieht die Reduktionsreaktion von NOx zum Reduzieren von NOx auf die durch die folgenden Formeln ausgedrückte Weise: 4NO + 4NH₃ + O₂ → 4N₂ + 6H₂O (Formel 1) 6NO₂ + 8NH₃ → 7N₂ + 12H₂O (Formel 2) NO + NO₂ + 2NH₃ → 2N₂ + 3H₂O (Formel 3)
Diese Reaktionen werden vorangetrieben, um NOx in den Abgasen zu reduzieren. Beim Durchführen dieser Reaktionen wird dem Auspuffrohr 2 an einer Stelle stromaufwärts vom SCR-Katalysator 3 eine (nachstehend als "wässrige Harnstofflösung" bezeichnete) wässrige Lösung zugeführt, die Ammoniak (NH₃) enthält, das als ein Reduktionsmittel für NOx dienen soll, um sich mit den Abgasen zu mischen, damit zu dem SCR-Katalysator 3 ein Gemisch aus dem Reduktionsmittel und den Abgasen gelassen wird. Und zwar wird die wässrige Harnstofflösung durch ein Einspritzventil 6, das unten ausführlich beschrieben wird, an einer Stelle stromaufwärts vom SCR-Katalysator 3 in einen durch das Auspuffrohr 2 gehenden Abgasstrom eingespritzt.
Der Harnstofflösungsversorgungssystemaufbauabschnitt P2 enthält den Harnstofflösungsversorgungsabschnitt 5, das Einspritzventil 6, das an dem Auspuffrohr 2 an einer Stelle stromaufwärts vom SCR-Katalysator 3 montiert ist, und ein von dem Harnstofflösungsversorgungsabschnitt 5 ausgehendes Zuführungsrohr 7, um dem Einspritzventil 6 eine wässrige Harnstofflösung zuzuführen. Der Harnstofflösungsversorgungsabschnitt 5 enthält einen Harnstofflösungstank 8 und eine Harnstofflösungsdruckförderpumpe 9, die allesamt ausführlich unter Bezugnahme auf 2 beschrieben werden.
Das Einspritzventil 6 hat ein vorderes Ende, das mit einer Einspritzdüse 6a ausgebildet ist, die sich zum Auspuffrohr 2 öffnet, um die wässrige Harnstofflösung, die beim Betrieb der Harnstofflösungsdruckförderpumpe 9 über das Zuführungsrohr 7 vom Harnstofflösungstank 8 zugeführt wird, als zerstäubte Teilchen in das Auspuffrohr 2 einzuspritzen. Die Einspritzdüse 6a kann eine einzelne Einspritzdüse oder eine Ansammlung einer großen Anzahl an Einspritzdüsen (gruppierte Einspritzdüsen) aufweisen.
Der Steuerungssystemaufbauabschnitt P3 enthält eine ECU (elektronische Steuerungseinheit) 10, einen Abgassensor 11, einen Temperatursensor 12 und einen Drucksensor 13 etc. Die ECU 10 enthält einen bekannten Mikrocomputer, der ein Steuerungsprogramm zur Steuerung von Ansteuerungsvariablen verschiedener Stellglieder wie der Harnstofflösungsdruckförderpumpe 9 und des Einspritzventils 6 im Ansprechen auf erfasste Werte der verschiedenen Sensoren 11 bis 13 enthält.
Der Abgassensor 11, der an dem Auspuffrohr 4 an einer Stelle stromabwärts vom SCR-Katalysator 3 montiert ist, schließt sowohl einen NOx-Sensor als auch einen Abgastemperatursensor ein, die so aufgebaut sind, dass sie eine NOx-Menge in den Abgasen (und entsprechend eine NOx-Reinigungsrate des SCR-Katalysators 3) und eine Temperatur der Abgase erfassen.
Der Temperatursensor 12, der so an einer Außenumfangsfläche des Harnstofflösungstanks 8 montiert ist, dass er einem Messfühler erlaubt, zu der im Harnstofflösungstank 8 gespeicherten wässrigen Harnstofflösung frei zu liegen, hat einen Aufbau, der die Temperatur der wässrigen Harnstofflösung erfasst. Der Drucksensor 13 ist an dem Zuführungsrohr 7 montiert und hat einen Aufbau, der den Druck der wässrigen Harnstofflösung erfasst, die dem Einspritzventil 6 zugeführt wird.
Die oben angegebene ECU 10 des Steuerungssystems erfasst, ob die Temperatur der wässrigen Harnstofflösung in dem Harnstofflösungstank 8 bei einem Wert in einem nicht gefrorenen Zustand bleibt oder nicht, so dass sie bereitsteht, durch das Zuführungsrohr 7 zu fließen, während sie die Menge an NOx erfasst, das in dem durch das Auspuffrohr 4 gehenden Abgasen enthalten ist. Abhängig von den auf diese Weise erfassten Informationen steuert die ECU 10 die Harnstofflösungsdruckförderpumpe 9, wobei ein Unterschied gemacht wird, ob ihre Ansteuerung zugelassen wird, während selbige mit einem richtigen Ansteuerungsgrad gesteuert wird. Daneben steuert die ECU 10 das Einspritzventil 6 so, dass die wässrige Harnstofflösung dazu gebracht wird, mit einer passenden Durchflussmenge und einer passenden Zeitgebung in das Auspuffrohr 2 eingespritzt zu werden.
2 ist eine vergrößerte Aufbauansicht, die den genauen Aufbau des in 1 gezeigten Harnstofflösungsversorgungsabschnitts 5 zeigt. Wie in 2 gezeigt ist, lässt sich der Harnstofflösungsversorgungsabschnitt 5 grob in den Harnstofflösungstank und eine Harnstofflösungsdruckfördereinheit 14 unterteilen.
Der Harnstofflösungstank 8, der aus einem geschlossenen Behälter mit einer Flüssigkeitseinspeisekappe besteht, ist in seinem Inneren mit der wässrigen Harnstofflösung gegebener Konzentration gefüllt. Innerhalb der Harnstofflösungsdruckfördereinheit 14 ist die Harnstofflösungsdruckförderpumpe 9 in einem in die wässrige Harnstofflösung eingetauchten Zustand montiert. Die Harnstofflösungsdruckförderpumpe 9 nimmt die Form eines Aufbaus einer tankgebundenen Wasserdruckförderpumpe ein.
Die Harnstofflösungsdruckfördereinheit 14 enthält die Harnstofflösungsdruckförderpumpe 9, ein Regelventil 15, einen Filter 16 und einen Schmutzfänger 17. Die Harnstofflösungsdruckförderpumpe 9, die aus einer elektrischen Pumpe besteht, die im Betrieb im Ansprechen auf ein von der ECU 10 geliefertes Antriebssignal angetrieben wird, zwingt die wässrige Harnstofflösung aus dem Harnstofflösungstank 8 zum Einspritzventil 6. Die mit der Harnstofflösungsdruckförderpumpe 9 druckgeförderte wässrige Harnstofflösung wird durch das Zuführungsrohr 7 gefördert und zur Einspritzung in das Auspuffrohr 2 dem Einspritzventil 6 zugeführt. Der genaue Aufbau der Harnstofflösungsdruckförderpumpe 9 wird ebenfalls unten beschrieben.
Das Regelventil 15 regelt den Druck der dem Einspritzventil 6 zugeführten wässrigen Harnstofflösung. Falls der Förderdruck einen voreingestellten Wert überschreitet, dann erlaubt das Regelventil 15 der wässrigen Harnstofflösung in dem Zuführungsrohr 7, zum Harnstofflösungstank 8 zurückzukehren.
Der Filter 16, der als eine Einrichtung zum Filtern der wässrigen Harnstofflösung dient, hat die Funktion, Fremdstoffe aus der wässrigen Harnstofflösung zu entfernen, wonach die wässrige Harnstofflösung einer Einlassöffnung 24 der Harnstofflösungsdruckförderpumpe 9 zugeführt wird. Neben dem Filter 16 kann die Harnstofflösungsdruckfördereinheit 14 außerdem einen zusätzlichen Filter enthalten, der an einem Auslass der Harnstofflösungsdruckförderpumpe 9 vorgesehen ist, um die daraus ausgestoßene wässrige Harnstofflösung zur Zufuhr zum Einspritzventil 6 weiter zu filtern.
Der Schmutzfänger 17 nimmt die Form eines Aufbaus mit einer Ansaugöffnung 17a ein, die vor einer Bodenwand 8a des Harnstofflösungstanks 8 in deren Nähe platziert ist, um große Fremdstoffe herauszufiltern, während er die Funktion eines Führungswegs zum Einleiten der wässrigen Harnstofflösung in den Filter 16 hat. Die Harnstofflösungsdruckfördereinheit 14 enthält ein Einheitsgehäuse 14a, in dem die Harnstofflösungsdruckförderpumpe 9, das Regelventil 15 und der Filter 16 etc. in einem Stück als eine kompakte Anordnung untergebracht sind, die in die wässrige Harnstofflösung getaucht ist.
Bei dem mit Harnstoff arbeitenden SCR-System 100 dieses Ausführungsbeispiels strömen während des Betriebs des Motors, wie durch den Pfeil F1 in 1 angegeben ist, Abgase durch die Auspuffrohre 2 und 4. Während dieses Betriebs wird die Harnstofflösungsdruckförderpumpe 9 angetrieben, um die wässrige Harnstofflösung aus dem Harnstofflösungstank 8 über das Zuführungsrohr 7 in das Einspritzventil 6 druckzufördern. Dann spritzt die Einspritzdüse 6a des Einspritzventils 6 die wässrige Harnstofflösung als zerstäubte Teilchen in das Auspuffrohr 2 ein, damit sie sich mit einem dadurch gehenden Abgasstrom mischen. Dann wird ein Gemisch aus Abgasen und den zerstäubten Teilchen der wässrigen Harnstofflösung über das Auspuffrohr 2 dem SCR-Katalysator 3 zugeführt. Dabei kommt es in dem SCR-Katalysator 3 zu einer Abgas reinigenden Reduktionsreaktion von NOx.
Die Reduktionsreaktion von NOx erfolgt beispielsweise gemäß der folgenden Formel: (NH₂)2CO + H₂O → 2NH₃ + CO₂ (Formel 4)
Bei dieser Reaktion wird die wässrige Harnstofflösung durch Abgaswärme hydrolysiert. Dies führt zur Bildung von Ammoniak (NH₃), das dem NOx in den Abgasen, das selektiv am SCR-Katalysator 3 adsorbiert wird, beigemengt wird. Somit kommt es aufgrund des Vorhandenseins von Ammoniak in den durch die beschriebenen Formeln (1) bis (4) ausgedrückten Schritten zu der Reduktionsreaktion auf dem Katalysator 3, was eine Reduktion von NOx herbeiführt, die die aus dem Auspuffrohr 4 abgegebenen Abgase reinigt.
Die wässrige Harnstofflösung, die als das Reduktionsmittel verwendet wird, gefriert bei einer Temperatur von –11°C, wobei es zu Schwierigkeiten beim Einspritzen und Zuführen der wässrigen Harnstofflösung zum Auspuffrohr 2 in einem Bereich stromaufwärts vom Katalysator 3 kommt. Um diesem Problem zu begegnen, enthält das mit Harnstoff arbeitende SCR-System 100 dieses Ausführungsbeispiels die Harnstofflösungsdruckförderpumpe 9. Die Harnstofflösungsdruckförderpumpe 9 ist so aufgebaut, dass sie das Auftreten des Gefrierens der wässrigen Harnstofflösung unterdrückt. Und zwar besteht unter einer Bedingung, unter der ein Fahrzeug in einer kalten Umgebung fährt, während des Flusses der wässrigen Harnstofflösung durch das Zuführungsrohr 7 aufgrund des Betriebs der Harnstofflösungsdruckförderpumpe 9 die Gefahr, dass die wässrige Harnstofflösung gefriert. Die Harnstofflösungsdruckförderpumpe 9 arbeitet in Anbetracht dessen, diese Gefahr zu unterdrücken, auf eine Weise, wie sie unten ausführlich unter Bezugnahme auf 3 beschrieben wird. 3 ist eine Schnittansicht, die den genauen Aufbau der in den 1 und 2 gezeigten Harnstofflösungsdruckförderpumpe 9 zeigt.
Wie in 3 gezeigt ist, enthält die Harnstofflösungsdruckförderpumpe 9 einen Druckförderabschnitt 18 mit einem mechanischen Teil, der die wässrige Harnstofflösung druckfördert, und einen Antriebsabschnitt 19, der mechanisch mit dem Druckförderabschnitt 18 gekoppelt ist, um eine Antriebskraft zu erzeugen, die den mechanischen Teil zum Druckfördern der wässrigen Harnstofflösung antreibt.
Der Druckförderabschnitt 18 besteht aus einer Turbinenpumpe, die sich aus einem Pumpengehäuse PC und einem Flügelrad 22 zusammensetzt, das sich betriebsbereit im Pumpengehäuse PC befindet. Das Pumpengehäuse PC umfasst ein oberes Gehäuse 20 und ein unteres Gehäuse 21, die miteinander an Paarungsflächen verbunden sind, in denen ein Luftraum als eine Pumpenkammer 18a definiert ist, um darin drehbar das Flügelrad 22 als ein Rotationsbauteil aufzunehmen, um eine Relativposition zwischen dem Luftraum und dem Flügelrad 22 zu definieren.
Das untere Gehäuse 21 hat eine Oberseite 21a, die mit einem C-förmigen Pumpenweg 23 ausgebildet ist, der gegenüber einer Unterseite des Flügelrads 22 platziert ist. Entsprechend hat das obere Gehäuse 20 eine Unterseite 20a, die mit einem C-förmigen Pumpenweg 23 ausgebildet ist, der in diametraler Ausrichtung mit dem C-förmigen Pumpenweg 23 gegenüber einer Oberseite des Flügelrads 22 platziert ist. Das untere Gehäuse 21 hat eine Einlassöffnung 24, die über den Filter 16 und den Schmutzfänger 17 mit dem Harnstofflösungstank 8 in Fluidverbindung gehalten wird und durch die die wässrige Harnstofflösung aufgrund einer Rotationsbewegung des Flügelrads 22 gesaugt wird. Dabei geht die wässrige Harnstofflösung für die Zufuhr zum Antriebsabschnitt 19 unter einem erhöhten Druck auf die unten beschriebene Weise durch den Pumpenweg 23 hindurch. Der mechanische Teil des Druckförderabschnitts 18 setzt sich aus der Pumpenkammer PC und dem Flügelrad 22 zusammen.
Der Druckförderabschnitt 18 und der Antriebsabschnitt 19 haben verschiedene der dort hindurch fließenden wässrigen Harnstofflösung ausgesetzte Einzelteile, die aus harnstoffbeständigen Einzelteilen (korrosionsbeständigen Bauteilen) mit korrosionsbeständigen und oxidationsbeständigen Eigen schaften bestehen. Die harnstoffbeständigen Einzelteile (korrosionsbeständigen Bauteile) haben der wässrigen Harnstofflösung ausgesetzte Flächenwände, die Oberflächenbereiche aufweisen, die mit der wässrigen Harnstofflösung in Kontakt gehalten werden und aus einem einen Passivierungsfilm erneuernden Material ausgebildet sind, um auf den Flächenwänden Passivierungsfilme zu bilden, von denen jeder eine innen liegende Schicht enthält, die oxidiertes Metall enthält, das mit der wässrigen Harnstofflösung eine Bindung eingeht, um einen Passivierungsfilm zu erneuern.
Sowohl das obere als auch das untere Gehäuse 20, 21 bestehen aus einem als einen Passivierungsfilm erneuernden Material dienenden rostfreien Austenitstahl, der unter der JIS-Klassifikation als SUS304 standardisiert ist. Das Flügelrad 22 besteht aus Phenolharz.
Der aus einem bürstenlosen Motor bestehende Antriebsabschnitt 19 soll bei Energiebeaufschlagung eine Antriebskraft zu erzeugen, die die wässrige Harnstofflösung unter Druck setzt. Des Weiteren dient der Antriebsabschnitt 19 dazu, Wärme zu entwickeln, wenn er unter Erzeugung der Antriebskraft mit Energie beaufschlagt wird. Die Wärme, die sich bei der Energiebeaufschlagung am Antriebsabschnitt 19 entwickelt, entwickelt sich als ein Teil eines Verlustes beim Umwandeln von Energiebeaufschlagungsenergie in als Druckförderkraft dienende mechanische Energie. Der Antriebsabschnitt 19 ist so aufgebaut, dass er der wässrigen Harnstofflösung erlaubt, während des Wegs der wässrigen Harnstofflösung durch das Innere des Antriebsabschnitts 19 von der Wärmeentwicklung stammende Wärmeenergie aufzunehmen. Ein Wärmeaufnahmebereich wird später ausführlich erläutert.
Das Verhältnis zwischen der an den Antriebsabschnitt 19 angelegten Menge an Energiebeaufschlagungsenergie pro Zeiteinheit und der durch den Antriebsabschnitt 19 gehenden Durchgangsmenge der wässrigen Harnstofflösung pro Zeiteinheit wird passend eingestellt, damit sich eine gewünschte Wärmemenge ergibt, die von der wässrigen Harnstofflösung vom Antriebsabschnitt 19 aufgenommen wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die an den Antriebsabschnitt 19 angelegte Menge an Energiebeaufschlagungsenergie pro Zeiteinheit auf einen Wert von 20 W eingestellt. Die durch den Antriebsabschnitt 19 fließende Durchgangsmenge der wässrigen Harnstofflösung pro Zeiteinheit wird auf einen Wert eingestellt, der von 40 bis 60 cm³/min reicht. Werden die Menge an Energiebeaufschlagungsenergie pro Zeiteinheit und die Durchgangsmenge der wässrigen Harnstofflösung pro Zeiteinheit in Kombination voreingestellt, erfährt die durch den Antriebsabschnitt 19 fließende wässrige Harnstofflösung einen Temperaturanstieg in einem Wertebereich von 5 bis 7°C, vorausgesetzt, dass mit keiner durch die Umgebungstemperatur beeinflussten Wärmeabgabe gerechnet wird.
Die Einstellbereiche für die Menge an Energiebeaufschlagungsenergie und die Durchgangsmenge der wässrigen Harnstofflösung können nicht nur auf den für dieses Ausführungsbeispiel festgelegten exemplarischen Wert eingestellt werden, sondern auch auf den unten beschriebenen Bereich, was dazu führt, dass die wässrige Harnstofflösung wirksam Wärme vom Antriebsabschnitt 19 aufnimmt.
Die an den Antriebsabschnitt 19 pro Zeiteinheit angelegte Menge an Energiebeaufschlagungsenergie wird auf einen Wert eingestellt, der von 10 bis 60 W (Watt) reicht, und die durch den Antriebsabschnitt 19 fließende Durchgangsmenge der wässrigen Harnstofflösung wird auf einen Wert eingestellt, der von 40 bis 100 cm³/min reicht.
Bei diesem Ausführungsbeispiel enthält der Antriebsabschnitt 19 einen später ausführlich beschriebenen Rotor 26, der sich dreht, um der wässrigen Harnstofflösung zu erlauben, derart durch den Antriebsabschnitt 19 zu fließen, dass sich die Temperatur der wässrigen Harnstofflösung bei Aufnahme der im Antriebsabschnitt 19 entstandenen Wärme erhöht. Die wässrige Harnstofflösung fließt dabei nur einmal in einer Zuführungsrichtung durch den Antriebsabschnitt 19, damit sie die erhöhte Temperatur aufweist.
Des Weiteren kann die wässrige Harnstofflösung dazu gebracht werden, nicht nur einmal, sondern mehrmals durch den Antriebsabschnitt 19 zu fließen, wobei die wässrige Harnstofflösung in einer sich wiederholenden Bewegung, zu der ein Ausstoßbetrieb und ein Ansaugbetrieb gehören, zugeführt wird. In diesem Fall kann die Anzahl an sich wiederholenden Bewegungen so eingestellt werden, dass sich die Wärmemenge erhöht, die von der wässrigen Harnstofflösung vom Antriebsabschnitt 19 aufgenommen wird.
Beim Erhöhen der von der wässrigen Harnstofflösung vom Antriebsabschnitt 19 aufgenommenen Wärmemenge wird der Antriebsabschnitt 19 beispielsweise wechselweise in einem Ausstoßeinschaltbetrieb zum Drehen des Antriebabschnitts 19 im Uhrzeigersinn, um die wässrige Harnstofflösung in einer normalen Zuführungsrichtung zuzuführen, und in einem Ansaugeinschaltbetrieb zum Drehen des Antriebsabschnitts 19 im Gegenuhrzeigersinn, um die wässrige Harnstofflösung in Ansaugrichtung zurück zur Einlassöffnung 24 zu ziehen, betrieben. Das Einstellen der dem Antriebsabschnitt 19 zugeteilten Gesamtmenge an elektrischer Energie, zu der die für den Ausstoßeinschaltbetrieb erforderliche Menge an elektrischer Energie und die für den Ansaugeinschaltbetrieb erforderliche Menge an elektrischer Energie gehören, ermöglicht eine Erhöhung der Wärmemenge, die von der wässrigen Harnstofflösung vom Antriebsabschnitt 19 aufgenommen wird.
Die dem Antriebsabschnitt 19 zugeführte elektrische Energie kann so eingestellt werden, dass dem Druckförderabschnitt 18 erlaubt wird, die wässrige Harnstofflösung bei der Zufuhr und Rückkehr der wässrigen Harnstofflösung mit der gleichen Fließgeschwindigkeit zu fördern, bis sie einen gewünschten Heizwert aufgenommen hat, wonach die wässrige Harnstofflösung abhängig vom Anstieg der Temperatur der wässrigen Harnstofflösung mit einer größeren Fließgeschwindigkeit als die der zurückkehrenden wässrigen Harnstofflösung zugeführt wird. Die Differenz zwischen der Zufuhrfließgeschwindigkeit der wässrigen Harnstofflösung und der Rückkehrfließgeschwindigkeit der wässrigen Harnstofflösung führt zu einer Substanzförderrate der wässrigen Harnstofflösung, die der wässrigen Harnstofflösung ermöglicht, mit einem erhöhten Wärmewert zugeführt zu werden.
Wie der erneute Blick auf 3 zeigt, enthält der Antriebsabschnitt 19 neben dem Rotor 26 einen Statorkern 25, in dem der Rotor 26 drehbar angeordnet ist, eine den Rotor 26 tragende Rotationswelle 27, einen Spulenkörper 28 und eine Spule 29.
Der Statorkern 25 nimmt die Form eines Aufbaus an, zu dem sechs in Umfangsrichtung um den Statorkern 25 angeordnete Kerne 30 gehören, von denen jeder aus rostfreiem elektromagnetischem Stahl mit hervorragenden elektromagnetischen Eigenschaften besteht, der als ein einen Passivierungsfilm erneuerndes Material dient.
Für den rostfreien elektromagnetischen Stahl wird von SUS13A Gebrauch gemacht, der als rostfreier Stahl klassifiziert ist.
Wie ein erneuter Blick auf 1 zeigt, ist die ECU 10 so programmiert, dass sie die an die Spule 29 angelegte elektrische Energie abhängig von einer Rotationsposition des Rotors 26 steuert, um dadurch einen Magnetpol zu schalten, der an einer Innenumfangsfläche jedes dem Rotor 26 zugewandten Kerns 30 definiert ist.
Der Rotor 26, der sich aus der Rotationswelle 27 und einem Permanentmagnet 31 zusammensetzt, ist drehbar innerhalb des Statorkerns 25 angeordnet. Die Rotationswelle 27 hat ein Ende, das drehbar von einem Lagerabschnitt 32 getragen wird, und ein anderes Ende, das drehbar von einem Lagerabschnitt 33 getragen wird.
Die Lagerabschnitte 32, 33 haben der wässrigen Harnstofflösung ausgesetzte Oberflächenbereiche, die aus einem Kohlenstoffmaterial bestehen, das als ein harnstoffbeständiges Bauteilmaterial dient, bei dem auch dann kein Auflösen der Oberflächenbereiche stattfindet, wenn es der wässrigen Harnstofflösung ausgesetzt sind, um für stabile Gleiteigenschaften zu sorgen. Für dieses Kohlenstoffmaterial wird Kohlenstoffgraphit eingesetzt, der unter HCB-10T standardisiert und klassifiziert ist, das von Hitachi Chemicals hergestellt und verkauft wird.
Wie in 3 gezeigt ist, umfasst der Permanentmagnet 31 einen zylinderförmigen Körper, der aus einem Kunststoffmagnet besteht, der sich aus einem thermoplastischen Material wie PPS oder dergleichen zusammensetzt, in das Magnetpulver eingeknetet ist, und der direkt durch Spritzgießen auf der Rotationswelle 27 ausgebildet wird. Der Permanentmagnet 31 enthält acht Magnetpolabschnitte 34, die in Rotationsrichtung in Umfangsrichtung angeordnet sind. Die acht Magnetpolabschnitte 34 sind in der Rotationsrichtung wechselweise magnetisiert, um auf dem Rotor 26 an einer Außenumfangsfläche von ihm verschiedene Magnetpole zu bilden, die dem Statorkern 30 zugewandt sind.
In dem unteren Gehäuse 21 ist ein Stiftabschnitt 35 teileingebettet, wobei er gegen eine Endfläche eines Endes der Rotationswelle 27 stößt, um eine Axialposition der Rotationswelle 27 festzulegen. Der Stiftabschnitt 35 besteht aus rostfreiem Martensitstahl, der als ein einen Passivierungsfilm erneuerndes Material dient.
Ein Gehäuse 36 dient als ein Gehäusebauteil für sowohl den Druckförderabschnitt 18 als auch den Antriebsabschnitt 19. Das Gehäuse 36 hat Axialenden 36a, 36b, die durch Verstemmen jeweils fest mit dem unteren Gehäuse 21 und einer Endabdeckung 37 verbunden sind. Das Gehäuse 36 besteht aus rostfreiem Austenitstahl, der als ein einen Passivierungsfilm erneuerndes Material dient.
Das obere Gehäuse 20 hat eine radial verlaufende Oberfläche 20a und eine axial orientierte Ringschulter 20c, die in Stoßkontakt mit einer Ringschulter 36c des Gehäuses 36 gehalten wird. Dies erlaubt es, das obere Gehäuse 20 in Axialrichtung zu positionieren. Das obere Gehäuse 20 hat einen Mittenbereich, der mit einer Mittelbohrung 20b ausgebildet ist, in die der Lagerabschnitt 32 eingepresst ist. Das untere Gehäuse 21 ist durch Verstemmen fest mit dem Axialende 36a des Gehäuses 36 verbunden. Dieses Verstemmen führt zu einer Axialkraft, die auf den Aufbau zwischen dem oberen Gehäuse 20 und der Ringschulter 36c und den Aufbau zwischen dem unteren Gehäuse 21 und dem oberen Gehäuse 20 wirkt, wodurch die entsprechenden Einzelteile miteinander in Axialrichtung mit einem passenden Flächendruck im Presskontakt gehalten werden, um die wässrige Harnstofflösung abzudichten.
Die durch den Antriebsabschnitt 19 druckgeförderte wässrige Harnstofflösung fließt durch einen Durchflussweg 38 zwischen dem Statorkern 25 und dem Rotor 26 in einen Ausstoßweg 39, woraufhin die wässrige Harnstofflösung über eine Auslassöffnung 40 dem Einspritzventil 6 zugeführt wird. Während des Betriebs des Antriebsabschnitts 19 fließt die wässrige Harnstofflösung durch den Durchflussweg 38 zwischen dem Statorkern 25 und dem Rotor 26 in Kontakt mit Durchflusswegwänden, die durch jeweilige Oberflächen des Statorkerns 25 und des Rotors 26 definiert werden. Dabei kommt es zu einem Wärmetausch zwischen der wässrigen Harnstofflösung und den jeweiligen Oberflächen des Statorkerns 25 und des Rotors 26, wodurch die wässrige Harnstofflösung die Wärme aufnimmt. Derweil ist die Auslassöffnung 40 des Ausstoßwegs 39, die sich zur Außenseite der Endabdeckung 37 öffnet, bezüglich des Lagerabschnitts 33 an einer dezentralen Stelle ausgebildet.
4 ist eine Schnittansicht der Druckförderpumpe 9 entlang der Linie I-I von 3. Der Statorkern 25 weist die Kerne 30 auf, von denen jeder einen Zahn 41 und einen Außenumfangsegmentabschnitt 42 hat, von dem der Zahn 41 radial nach innen läuft. Jeder Kern 30 setzt sich aus mehreren, jeweils aus rostfreiem elektromagnetischem Stahl bestehenden dünnen Platten zusammen, die entlang der Axialrichtung der Rotationswelle 27 aufeinander geschichtet sind und zu einem Einheitsaufbau verstemmt sind. Der Zahn 41 jedes Kerns 30 ragt radial von einem zentralen, nach innen gerichteten Bereich des Außenumfangsegmentabschnitts 42 nach innen zu einem Außenumfang des Rotors 26 hin. Jeder der aus Isolierharz bestehenden Spulenkörper 28 befindet sich zwischen zwei nebeneinander liegenden Kernen 30. Die Außenumfangssegmentabschnitte 42 sind jeweils bei gleicher Umfangsbreite in Kreisbogenform ausgebildet, wobei die sechs Außenumfangssegmentabschnitte 42 einen Ringkern des Statorkerns 25 bilden.
In einem einfachen Zustand, bevor die sechs Kerne 30 in Umfangsrichtung angeordnet werden, um den Statorkern 25 zu bilden, umfassen die Spulen 29 konzentrierte Wicklungen, die auf einer Außenumfangsfläche jedes Spulenkörpers 28 aufgewickelt sind. Jede Spule 29 hat Enden, die jeweils, wie in 3 gezeigt ist, elektrisch mit Anschlüssen 43, 44 auf der Endabdeckung 37 verbunden sind. Der Anschluss 43 hat ein Ende, das mit jeder Spule 29 elektrisch verbunden ist, und ein anderes Ende, das für eine Verbindung mit einem Stecker aus der Endabdeckung 37 zu deren Außenseite herausgezogen ist. Der Anschluss 44 liegt nicht nach außen frei und ist für elektrischen Verbindung mit der Spule 29 innerhalb der Endabdeckung 37 eingebettet.
Innerhalb des Gehäuses 36 ist an einer an das obere Gehäuse 20 angrenzenden Stelle ein Isolierharzbauteil 45 untergebracht, das zwischen in der Umfangsrichtung nebeneinander liegenden Zähnen 41 eingefüllt und harzgeformt ist, um die Spulen 29 zu bedecken. Der Druckförderabschnitt 18 und die das entgegengesetzte Ende abdeckende Endabdeckung 37 sind mit dem Statorkern 25 zu einem Einheitsaufbau ausgebildet. Das Isolierharzbauteil 45 besteht aus einem Material, das vorzugsweise aus PPS (Polyphenylensulfid) oder POM (Polyacetal) besteht. Die Endabdeckung 37 enthält einen Zentralbereich 37a, der fest den Lagerabschnitt 33, einen die Anschlüsse 43 tragenden Fußabschnitt 37b und den Auslass abschnitt 40 trägt, die in einem Stück als Einheit ausgebildet sind.
Die Endabdeckung 37 weist den mit dem Lagerabschnitt 33 ausgebildeten Zentralbereich 37a auf, der darauf den Lagerabschnitt 33 trägt, um die Rotationswelle 27 drehbar abzustützen. Der die Rotationswelle 27 direkt tragende Lagerabschnitt 33 hat ein mit Boden versehenes Ende. Daneben ist die Endabdeckung 37 an einem von der Rotationswelle 27 versetzten dezentralen Bereich mit dem Ausstoßweg 39 ausgebildet. Der Ausstoßweg 39 verläuft linear und axial in einer überlappenden Beziehung mit dem Lagerabschnitt 33 durch die Endabdeckung 37 hindurch.
Ein Fallverhinderungsbauteil 46 hat einen ringförmig ausgebildeten und eine Durchgangsbohrung aufweisenden Zentralbereich, der an einer Stelle entgegengesetzt zu der Harnstofflösungsdruckförderpumpe 9 in ein Ende 28a des Spulenkörpers 28 eingepasst ist. Das Fallverhinderungsbauteil 46 hat Eingriffsbohrungen 46a, 46b, in die jeweils die Anschlüsse 43, 44 eingreifen. Bei jeweils mit den Eingriffbohrungen 46a, 46b in Eingriff befindlichen Anschlüssen 43, 44 wird das Isolierharzbauteil 45 harzgeformt. Das Fallverhinderungsbauteil 46 verhindert somit, dass die Anschlüsse 43, 44 während des Harzformens fallen, so dass sie die anderen umgebenden Einzelteile stören.
Innerhalb der in der Endabdeckung 37 ausgebildeten Auslassöffnung 40 sind ein Rückschlagventil 47, ein Anschlag 48 und eine Feder 49 untergebracht. Wenn der Druck der durch den Druckförderabschnitt 18 mit Druck beaufschlagten wässrigen Harnstofflösung über ein gegebenes Niveau hinaus ansteigt, wird das Rückschlagventil 47 dazu gebracht, sich entgegen der Last der Feder 49 zu heben. Dies erlaubt es der wässrigen Harnstofflösung, durch die Auslassöffnung 40 zum Einspritzventil 6 ausgestoßen zu werden. Darüber hinaus dient das Rückschlagventil 47 dazu zu vermeiden, dass die aus der Harnstofflösungsdruckförderpumpe 9 ausgestoßene wässrige Harnstofflösung in umgekehrter Richtung fließt.
– Betrieb und vorteilhafte Wirkungen –
Während des Inbetriebnahmevorgangs des Verbrennungsmotors bei kalter Temperatur beaufschlagt die Harnstofflösungsdruckförderpumpe 9 die vom Harnstofflösungstank 8 zugeführte wässrige Harnstofflösung für die Zufuhr zum Einspritzventil 6 mit Druck. Und zwar trifft die ECU 10 während dieses Vorgangs basierend auf einem Erfassungswert des Temperatursensors 12 die Feststellung, ob die wässrige Harnstofflösung bereitsteht, um aus dem Harnstofflösungstank 8 zu fließen, oder nicht. Falls die Feststellung, dass die wässrige Harnstofflösung zum Fließen bereitsteht, positiv ist, dann gibt die Ansteuerungsschaltung der ECU 10 ein Antriebssignal zur Harnstofflösungsdruckförderpumpe 9 aus, um selbige zu betätigen.
Beim Betrieb der Harnstofflösungsdruckförderpumpe 9 wird die wässrige Harnstofflösung vom Schmutzfänger 17 in die Einlassöffnung 24 gesaugt, wonach die wässrige Harnstofflösung im Pumpenweg 23 mit dem Druckförderabschnitt 18 unter Druck gesetzt wird. Die wässrige Harnstofflösung wird somit zum Durchflussweg 38 des Antriebabschnitts 19 druckgefördert. Während des Betriebs des Antriebsabschnitts 19 fließt die wässrige Harnstofflösung durch den Druckförderabschnitt 18 und den damit in Kontakt befindlichen Antriebsabschnitt 19. Dabei wird ein Teil der elektrischen Energie, die zum Magnetisieren des Statorkerns 25 an die Spule 29 angelegt wird, in Wärmeenergie umgewandelt. Dies führt zu einer Erhöhung der Temperatur des Statorkerns 25. In der Spule 29 kommt es an sich zu einer stärkeren Wärme entwicklung mit erhöhter Temperatur. Die sich ergebende Wärme wird dann thermisch von der Spule 29 auf den Statorkern 25 übertragen.
Eine andere, sich im Antriebsabschnitt 19 entwickelnde Wärmekomponente schließt Wärme ein, die auftritt, wenn die wässrige Harnstofflösung durch den Durchflussweg 38 fließt, der als ein zwischen dem Statorkern 25 und dem Rotor 26 definierter Freiraumdurchflussweg definiert ist, während der Rotor 26 bei einer hohen Rotationsgeschwindigkeit arbeitet, was zu einem Umrühren der wässrigen Harnstofflösung führt. Der Durchflussweg 38 kann eine zwischen dem den Durchflussweg 38 bildenden Statorkern 25 und dem Rotor 26 definierte Relativoberfläche haben, die mit konkaven und konvexen Vorsprüngen ausgebildet ist, um für einen gestörten Fluss der wässrigen Harnstofflösung zu sorgen, damit die Entstehung der Rührwärme unterstützt wird.
Die durch den Durchflussweg 38 gehende wässrige Harnstofflösung hat eine erhöhte Temperatur, die höher als die der aus dem Schmutzfänger 17 gesaugten wässrigen Harnstofflösung ist, und wird durch die Auslassöffnung 40 und das Zuführungsrohr 7 zum Einspritzventil 6 druckgefördert. Während dieses Flusses der wässrigen Harnstofflösung durch die Auslassöffnung 40 und das Zuführungsrohr 7 kommt es in der wässrigen Harnstofflösung mit der erhöhten Temperatur auch dann zu keinem Gefrieren, wenn die Auslassöffnung 40 und das Zuführungsrohr 7 bei Temperaturen von weniger als –11°C bleiben. Die wässrige Harnstofflösung kann dem Einspritzventil 6 somit unter einem gewünschten Druck zugeführt werden.
Die ECU 10 erlaubt es der Ansteuerungsschaltung, das eingestellte Antriebssignal derart an die Harnstofflösungs druckförderpumpe 9 auszugeben, dass der Erfassungswert des Drucksensors 13 bei einem bestimmten Druck liegt.
In dem Antriebsabschnitt 19 schließen die verschiedenen Bereichen, die der wässrigen Harnstofflösung während ihres Durchflusses ausgesetzt sind, harnstoffbeständige Bauteile (korrosionsbeständige Bauteile) ein, die gegenüber der wässrigen Harnstofflösung Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit haben. Dies macht es möglich, dass der Antriebsabschnitt 19 eine bessere Druckförderleistung für die wässrige Harnstofflösung hat, die mit den verschiedenen Teilen zu fördern ist, die der wässrigen Harnstofflösung für eine lange Zeitdauer ausgesetzt sind.
Die harnstoffbeständigen Bauteile (korrosionsbeständigen Bauteile), die im Antriebsabschnitt 19 dieses Ausführungsbeispiels eingesetzt werden, haben Oberflächenbereiche, die der Bildung von Passivierungsfilmen zugänglich sind, wenn sie der wässrigen Harnstofflösung ausgesetzt werden. Beispiele für die harnstoffbeständigen Bauteile sind Bauteile, die Oberflächenbereiche haben, in denen untere Schichten ein Metall enthalten, das in Kontakt mit der wässrigen Harnstofflösung passiviert werden kann.
Zu den Passivierungsfilmen gehören dichte und äußerst dünne Oxidationsfilme (in der Größenordnung von 10 Angström), die sich auf den Oberflächenbereichen der harnstoffbeständigen Bauteile bilden. Auch wenn ein solcher äußerst dünner Oxidationsfilm beschädigt wird, wird der Oxidationsfilm sofort erneuert, so dass er stabil Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit zeigt. Bei aus rostfreiem Stahl bestehenden Einzelteilen hat die aus rostfreiem Stahl bestehende Platte einen Oberflächenbereich mit einer chromhaltigen unteren Schicht, die der Bildung eines Chromoxidfilms zugänglich ist. Beispiele für das einen solchen Passivierungsfilm bildende harnstoffbeständige Bauteilmaterial sind neben rostfreiem Stahl Nickel, Chrom, Eisen, Cobalt, Titan, Tantal, Niob und Legierungen dieser Elemente.
Bei dem oberen Gehäuse 20 und unteren Gehäuse 21, die aus demselben Material wie etwa einem einen Passivierungsfilm erneuernden Material bestehen, können die Pumpengehäuse so eingestellt sein, dass sie den gleichen linearen Ausdehnungskoeffizienten haben. Dies erlaubt es der mit den Paarungsflächen des oberen Gehäuses 20 und des unteren Gehäuses 21 definierten Pumpenkammer, in Umgebungen mit kalter Temperatur eine stabile Abmessung aufzuweisen. Dies führt zu einer Stabilisierung der Pumpenleistung.
Mit dem aus rostfreiem Austenitstahl bestehenden oberen Gehäuse 20 und unteren Gehäuse 21 können die Einzelteile leicht mit hoher Präzision ausgebildet werden, während sie gegenüber der wässrigen Harnstofflösung eine überragende Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit zeigen.
Der Stiftabschnitt 35 wird zwar unter einer Bedingung verwendet, unter der eines der Axialenden der Rotationswelle 27 mit der Oberfläche des Stiftabschnitts 35 in Presskontakt gehalten wird, während er der wässrigen Harnstofflösung ausgesetzt ist, doch besteht der Stiftabschnitt 35 aus rostfreiem Austenitstahl. Daher kann der Stiftabschnitt 35 auch dann Verschleißbeständigkeit aufweisen, wenn er im Presskontakt mit der Rotationswelle 27 gehalten wird, während er gegenüber der wässrigen Harnstofflösung eine überragende Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit zeigt.
Mit dem aus rostfreiem elektromagnetischem Stahl mit hervorragenden elektromagnetischen Eigenschaften bestehen den Statorkern 25 kann der Statorkern 25 elektromagnetische Eigenschaften aufweisen, während er gegenüber der wässrigen Harnstofflösung eine überragende Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit zeigt.
Mit den aus Kohlenstoffmaterial bestehenden Lagerabschnitten 32, 33 kommt es unter einer Bedingung, unter der die Lager 32, 33 die Rotationswelle 27 tragen, während sie der wässrigen Harnstofflösung ausgesetzt sind, zu keinem Auflösen des Materials von den Oberflächenbereichen der Lagerabschnitte 32, 33, wodurch ein stabiles Gleitvermögen erzielt wird. Dies erlaubt es der Rotationswelle 27, sich stabil zu drehen.
Unter diesem Satz an Bedingungen ist zwar bereits der Versuch unternommen worden, die praktische Realisierbarkeit eines mit Harnstoff arbeitenden SCR-Systems unter der Vorgabe eines fahrzeuggebundenen Dieselmotors zu untersuchen, doch kann das mit Harnstoff arbeitende SCR-System auch für andere Motoren, etwa beispielsweise einen Benzinmotor (einen Funkentladungsmotor), in den praktischen Einsatz überführt werden. Darüber hinaus kann die Erfindung auf ähnliche Weise auch bei einem Abgasreinigungssystem Anwendung finden, das ein anderes Reduktionsmittel als die wässrige Harnstofflösung einsetzt und die gleiche Oxidationsbeständigkeit und Korrosionsbeständigkeit wie bei der wässrigen Harnstofflösung hat.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist die Harnstofflösungsdruckförderpumpe 9 unter Bezugnahme auf eine tankgebundene Druckförderpumpe gezeigt worden, die die innerhalb des Harnstofflösungstanks 8 untergebrachte Druckförderpumpe umfasst. Alternativ ist es möglich, eine leitungsgebundene Harnstofflösungsdruckförderpumpe einzusetzen, die eine Druckförderpumpe hat, die sich in einem Bereich außerhalb des Harnstofflösungstanks 8, d.h. an dem mit dem Einspritzventil 6 verbundenen Zuführungsrohr 7 befindet.
5 ist eine Gesamtaufbauansicht, die einen solchen exemplarischen Aufbau zeigt, der eine leitungsgebundene Harnstofflösungsdruckförderpumpe 90 einsetzt. Die leitungsgebundene Harnstofflösungsdruckförderpumpe 90, die in 5 gezeigt ist, hat den gleichen Aufbau wie die in 2 gezeigte Harnstofflösungsdruckförderpumpe 9, bei der die wässrige Harnstofflösung durch den Druckförderabschnitt 18 und den damit in Kontakt befindlichen Antriebsabschnitt 19 fließt.
– Abgewandelter Harnstofflösungsdruckförderpumpenaufbau –
Bei der Harnstofflösungsdruckförderpumpe 9 besteht zwar der den Antriebsabschnitt 19 bildende Statorkern 25 aus rostfreiem elektromagnetischem Stahl mit hervorragenden elektromagnetischen Eigenschaften, doch kann dieser auf die unten beschriebene Weise abgewandelt werden. Und zwar kann der Statorkern 25 aus einem Stapel allgemein als Magnetmaterial für einen Stator verwendeter Siliziumstahlplatten bestehen, der eine Außenfläche (auf einer Oberflächenschicht des Statorkerns) hat, die mit einer Harzüberzugsfilmschicht bedeckt ist, die gegenüber der wässrigen Harnstofflösung Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit hat.
Die Einzelheiten eines solchen Aufbaus werden unten ausführlich unter Bezugnahme auf die 6A und 6B bis 9A und 9B beschrieben. Die 6A und 6B bis 9A und 9B zeigen den exemplarischen Aufbau von Statorkernen mit Oberflächenbereichen, die jeweils mit Harzüberzugsschichten ausgebildet sind. Die 6A bis 9A zeigen jeweils das äußere Erscheinungsbild der Statorkerne, und die 6B bis 9B zeigen jeweils den zugehörigen Innenaufbau im Querschnitt.
Bei dem in den 6A und 6B gezeigten Aufbau umfasst ein Statorkern 25A eine große Anzahl von Siliziumstahlplatten 25Aa, die einzeln harzumformt werden und dann zu einem Einheitsaufbau aufgeschichtet werden, wodurch der Statorkern 25A gebildet wird. Das heißt, dass jede Siliziumstahlplatte 25Aa einen Umgebungsbereich hat, der mit einer Harzfilmschicht 25Ab ausgebildet ist, die sich aus einem thermoplastischen Harz wie beispielsweise PPS (Polyphenylensulfid) oder dergleichen zusammensetzt. Das Aufeinanderschichten einer großen Anzahl dieser Siliziumstahlplatten 25Aa führt zur Bildung des Statorkerns 25A.
Bei dem in den 7A und 7B gezeigten Aufbau umfasst ein Statorkern 25B eine große Anzahl Siliziumstahlplatten 25Ba, die zu einem Stapelkörper aufeinander geschichtet sind. Der Stapelkörper hat einen Umgebungsbereich, der mit einer Harzfilmschicht 25Bb ausgebildet ist, die sich aus einem thermoplastischen Harz wie beispielsweise PPS (Polyphenylensulfid) oder dergleichen zusammensetzt.
Bei dem in den 8A und 8B gezeigten Aufbau sind die Spule 29 und die Anschlüsse 43 zu einem Statorkern 25C zusammengebaut, der sich aus mehreren Kernen zusammensetzt, um einen Einheitsaufbau zu bilden, der harzumformt ist. Und zwar wird eine Vielzahl von Kernen (sechs Kerne in diesem Ausführungsbeispiel), die sich jeweils aus mehreren Siliziumstahlplatten zusammensetzen, zu einem Einheitsringaufbau aufeinander gestapelt, und anschließend werden mit den mehreren Kernen jeweils Wicklungen und Anschlüsse zusammengebaut. Bei diesem Einheitsringaufbau werden sämtliche Einzelteile harzumformt. Dies erlaubt es, dass der Statorkern 25C und ein zylinderförmiger Harzkörper 51 einheitlich zu einem Aufbau geformt werden, bei dem der Statorkern 25C mit dem Harzkörper 51 bedeckt ist. In diesem Fall hat der Statorkern 25C einen mit einer Harzfilmschicht 51a ausgebildeten Oberflächenbereich. Der Harzkörper 51 hat einen mit einem zylinderförmigen Hohlabschnitt 51b ausgebildeten Zentralbereich, um darin den Rotor 26 (siehe 3) aufzunehmen, der sich aus der Rotationswelle 27 und dem Permanentmagnet 31 zusammensetzt, während er einen Teil des Harnstofflösungsdurchflusswegs 38 definiert. Daneben besteht der Harzkörper 51 aus einem thermoplastischen Material, wie PPS oder dergleichen.
Bei dem in den 9A und 9B gezeigten Aufbau sind die Spule 29 und die Anschlüsse 43 mit einem sich aus mehreren Kernen zusammensetzenden Statorkern 25D zu einem Einheitsaufbau zusammengebaut, der harzumformt ist, während er einen den Auslassabschnitt 40 (siehe 3) definierenden Harnstofflösungsausstoßabschnitt bildet. Und zwar wird eine Vielzahl von Kernen (sechs Kerne in diesem Ausführungsbeispiel), die sich jeweils aus mehreren Siliziumstahlplatten zusammensetzen, zu einem Einheitsringaufbau aufeinander geschichtet, und anschließend werden mit den mehreren Kernen jeweils Wicklungen (der Spule 29) und die Anschlüsse 43 zusammengebaut. Bei diesem Einheitsringaufbau werden sämtliche Einzelteile harzumformt. Dies erlaubt es, dass der Statorkern 25D und ein zylinderförmiger Harzkörper 52 einheitlich zu einem Aufbau geformt werden, bei dem der Statorkern 25D mit dem Harzkörper 52 bedeckt ist. In diesem Fall hat der Statorkern 25D einen mit einer Harzfilmschicht 52a ausgebildeten Oberflächenbereich. Der Harzkörper 52 hat einen mit einem zylinderförmigen Hohlabschnitt 52b ausgebildeten Zentralbereich, um darin den Rotor 26 (siehe 3) aufzunehmen, der sich aus der Rotationswelle 27 und dem Permanentmagnet 31 zusammensetzt, während er einen Teil des Harnstofflösungsdurchflusswegs 38 definiert. Daneben hat der Harzkörper 52 ein mit der Endabdeckung 37 ausgebildetes Axialende 52c. Die Endabdeckung 37 hat einen inneren Bereich, der mit dem Ausstoßweg 39 und der Auslassöffnung 40 ausgebildet ist. Darüber hinaus besteht der Harzkörper 52 aus einem thermoplastischen Material wie PPS oder dergleichen.
Bei jedem der Statorkerne 25A bis 25D mit dem in den 6A und 6B bis 9A und 9B gezeigten Aufbau sind die gesamten Umgebungsbereiche der Siliziumstahlplatten jedes Statorkerns 25A bis 25D komplett mit Harz umformt, was es den Siliziumstahlplatten ermöglicht, der wässrigen Harnstofflösung direkt ausgesetzt zu werden. Dementsprechend kann der Statorkern eine höhere Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit haben.
Die Statorkerne 25A bis 25D mit dem in den 6A und 6B bis 9A und 9B gezeigten Aufbau sind zwar unter Bezugnahme auf einen exemplarischen Aufbau beschrieben worden, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Siliziumstahlplatten jedes Statorkerns 25A bis 25D vollständig harzumformt sind, doch ist die Erfindung nicht auf diesen besonderen Aufbau beschränkt, und sie kann im Aufbau derart abgewandelt werden, dass der Statorkern Siliziumstahlplatten enthält, von denen ein Teil nicht harzumformt ist. Ein Statoraufbaukörper mit einem solchen Aufbau wird unten ausführlich unter Bezugnahme auf die 10A und 10B beschrieben.
Bei dem in den 10A und 10B gezeigten Aufbau sind die Spule 29 und die Anschlüsse 43 mit einem sich aus mehreren Kernen zusammensetzenden Statorkern 25E zu einem Einheitsaufbau zusammengebaut, der harzumformt ist, während er einen den Auslassabschnitt 40 definierenden Harnstoff lösungsausstoßabschnitt bildet. Und zwar wird eine Vielzahl von Kernen (sechs Kerne in diesem Ausführungsbeispiel), die sich jeweils aus mehreren Siliziumstahlplatten zusammensetzen, zu einem Einheitsringaufbau aufeinander gestapelt, mit dem Wicklungen (der Spule 29) und die Anschlüsse 43 zusammengebaut werden. Bei diesem Einheitsringaufbau werden sämtliche Einzelteile harzumformt. Dies erlaubt es, dass der Statorkern 25E und ein zylinderförmiger Harzkörper 53 im Aufbau einheitlich ausgebildet werden. Bei diesem Aufbau bedeckt der Harzkörper 53 den Statorkern 25E in allen seinen Bereichen mit Ausnahme einer Außenumfangsfläche. In diesem Fall hat der Harzkörper 53 eine Harzfilmschicht 53a, die einen Innenumfangsflächenabschnitt des Statorkerns 25E bedeckt. Der Harzkörper 53 hat einen Zentralbereich, der mit einem zylinderförmigen Hohlabschnitt 53b in konzentrischer Ausrichtung mit der Harzfilmschicht 53a ausgebildet ist, um den Rotor 26 (siehe 3) aufzunehmen, der sich aus der Rotationswelle 27 und dem Permanentmagnet 31 zusammensetzt, während er einen Teil des Harnstofflösungsdurchflusswegs 38 definiert. Daneben hat der Harzkörper 53 ein mit der Endabdeckung 37 ausgebildetes Axialende 53c. Die Endabdeckung 37 hat einen mit dem Ausstoßweg 39 und der Auslassöffnung 40 ausgebildeten inneren Bereich. Daneben besteht der Harzkörper 53 aus einem thermoplastischen Material wie PPS oder dergleichen.
Der Einheitsaufbaukörper von 10A unterscheidet sich von dem in den 9A und 9B insofern, als der Statorkern 25E eine Außenumfangsfläche ohne eine darauf ausgebildete Harzfilmschicht hat. Bei diesem Aufbau führt das Ausbilden der Harzfilmschicht auf der Teiloberfläche zu einer Verringerung der Menge an Harzmaterial, während es möglich wird, einen Harzfilmbildungsschritt einfach durchzuführen. Andererseits besteht die Gefahr, dass der Statorkern 25E mit der wässrigen Harnstofflösung, die von der Außenumfangsfläche des Statorkerns (insbesondere durch einen Grenzabschnitt zwischen dem Harzkörper und dem in einem Bereich außerhalb des Harzkörpers liegenden Gehäuse) eindringt, erodiert.
Um dieser Gefahr zu begegnen, hat der zylinderförmige Harzkörper 53 (an einer Stelle entgegengesetzt zu den Anschlüssen 43 und der Auslassöffnung 40) ein Axialende, das mit einem zylinderförmigen Harzabschnitt 54 zu einem Einheitsaufbau ausgebildet ist, um als ein Teil eines Dichtungsaufbaus tätig zu sein. Der zylinderförmige Harzabschnitt 54 hat eine mit einer Ringvertiefung 54a ausgebildete Außenumfangswand, um darin ein Dichtungsbauteil 57 aufzunehmen, das unten ausführlich unter Bezugnahme auf 11 beschrieben wird.
Des Weiteren kann der den Rotor 26 bildende Permanentmagnet 31 die Form eines Aufbaus annehmen, der einen mit einer Harzfilmschicht bedeckten Oberflächenbereich hat. Der Rotor 26 dieses Aufbaus ist in 10B gezeigt.
Bei dem in 10B gezeigten Aufbau des Rotors 26 enthält der Rotor 26 einen ein zylindersäulenförmiges Außenprofil aufweisenden und innen einen Permanentmagnet 31 enthaltenden Magnethauptkörper 55, der um die Rotationswelle 27 herum platziert ist. Der Magnethauptkörper 55 enthält erste und zweite Harzschichten 56a, 56b. Die erste Harzschicht 56a hat einen inneren Hülsenabschnitt 56a1, der als Schicht auf einer Innenumfangswand des Magnethauptkörpers 55 ausgebildet ist, und einen ringförmigen Flanschabschnitt 56a2, der ein axiales Ende des Magnethauptkörpers 55 bedeckt. Entsprechend hat die zweite Harzschicht 56b einen äußeren Zylinderwandabschnitt 56b1, der als Schicht auf der Außenumfangswand des Magnethauptkörpers 55 ausgebildet ist, und einen ringförmigen Flanschabschnitt 56b2, der das andere axiale Ende des Magnethauptkörpers 55 bedeckt. Bei der ersten und zweiten Harzschicht 56a, 56b kann der äußere Zylinderwandabschnitt 56b1 der zweiten Harzschicht 56b eine Schicht haben, die so dünn wie möglich ist, um bezüglich des Statorkerns 25 für einen Luftspalt zu sorgen.
Bei diesem Aufbau wird der Rotor 26 in der unten beschriebenen Abfolge angefertigt. Zunächst erfolgt ein erstes Formen, um die erste Harzschicht 56a auf der Rotationswelle 27 auszubilden, und anschließend wird der aus einem ferromagnetischen Material bestehende Permanentmagnet 31 mit einer Außenumfangsfläche der ersten Harzschicht 56a zusammengebaut. Danach wird die zweite Harzschicht 56b auf der ersten Harzschicht 56a ausgebildet und erfolgt ein zweites Formen, um die erste Harzschicht 56a und den Permanentmagnet 31 vollständig zu bedecken.
Des Weiteren wird der ringförmige Flanschabschnitt 56a2 der ersten Harzschicht 56a mit einem Thermoverbindungsabschnitt (der in 10B an der mit dem Kreis A gekennzeichneten Stelle ausgebildet ist) ausgebildet, der während des zweiten Formens mit der zweiten Harzschicht 56b zu einem Einheitsaufbau verschmolzen wird. Dies ermöglicht es der ersten und zweiten Harzschicht, miteinander an hermetisch abgedichteten Grenzabschnitten zusammengefügt zu werden, so dass das Eindringen der wässrigen Harnstofflösung in einen innen liegenden Teil des Rotors 26 verhindert wird.
Bei dem oben dargestellten Magnethauptkörper 55 nimmt der Permanentmagnet 31 die Form eines Aufbaus an, der harzumformt ist, was es möglich macht, den Permanentmagnet 31 sicher von der wässrigen Harnstofflösung zu trennen. Dementsprechend kann der Permanentmagnet 31 eine höhere Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit haben.
11 ist eine Schnittansicht, die eine Harnstofflösungsdruckförderpumpe 60 zeigt, die den in 10A gezeigten Statoraufbaukörper und den in 10B gezeigten Rotor 26 enthält. Außerdem hat die Harnstofflösungsdruckförderpumpe 60 den gleichen grundsätzlichen Aufbau wie die Harnstofflösungsdruckförderpumpe 9 des oben genannten ersten Ausführungsbeispiels (siehe 3), wobei die gleichen Einzelteile wie beim ersten Ausführungsbeispiel die gleichen Bezugszeichen tragen, um auf eine Beschreibung des gleichen Aufbaus verzichten zu können.
Wie in 11 gezeigt ist, hat die Harnstofflösungsdruckförderpumpe 60 ein zylinderförmiges Gehäuse 36, in dem der in 10A gezeigte Statoraufbaukörper untergebracht ist. Der Statoraufbaukörper weist den mit dem zylinderförmigen Hohlabschnitt 53b ausgebildeten zylinderförmigen Harzkörper 53 auf, in dem der Rotor 26 drehbar untergebracht ist. Der mit dem zylinderförmigen Harzkörper 53 als eine Einheit ausgebildete zylinderförmige Harzabschnitt 54 weist die Ringvertiefung 54a auf, die das Dichtungsbauteil 57, etwa einen O-Ring oder dergleichen, aufnimmt. Das Dichtungsbauteil 57 wird mit einer an einer Innenumfangsfläche des Gehäuses 36 ausgebildeten zylinderförmigen Dichtungswand 36d in Presskontakt gehalten, wodurch zwischen Kontaktflächen zwischen dem zylinderförmigen Harzabschnitt 54 (des Harzkörpers 53) und dem Gehäuse 36 eine wasserundurchlässige Dichtungswirkung erreicht wird. Und zwar hindert dies die durch den Druckförderabschnitt 18 gehende wässrige Harnstofflösung daran, entlang der Innenumfangsfläche des Gehäuses 36 in einen Bereich in der Nähe des Statorkerns 25 einzudringen.
Bei den oben angegebenen Aufbauformen, die in den 6A und 6B bis 11 gezeigt sind, nehmen die Statorkerne 25A bis 25E zwar die Form eines Aufbaus an, der dadurch gekennzeichnet ist, dass die Oberflächenschichtabschnitte mit den Harzfilmschichten ausgebildet sind, die gegenüber der wässrigen Harnstofflösung Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit haben, doch ist die Erfindung nicht auf diesen besonderen Aufbau beschränkt. Und zwar können die Statorkerne 25A bis 25E alternativ so abgewandelt werden, dass sie jeweils mit oberflächenbehandelten Schichten ausgebildete Oberflächenschichtabschnitte enthalten, die gegenüber der wässrigen Harnstofflösung Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit haben. Jede der oberflächenbehandelten Schichten kann insbesondere durch einen Nickelüberzug und/oder eine elektrolytisch abgeschiedene Beschichtung ausgebildet werden. Mit solchen oberflächenbehandelten Schichten können die Statorkerne 25A bis 25E gegenüber der wässrigen Harnstofflösung eine überragende Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit haben.
Bei den oben angegebenen Aufbauformen, die in den 6A und 6B bis 11 gezeigt sind, haben die Statorkerne 25A bis 25E zwar mit den Harzfilmschichten (oder oberflächenbehandelten Schichten) ausgebildete Oberflächenschichtabschnitte, um Verbesserungen bei der Korrosionsbeständigkeit der jeweiligen Statorkerne zu erreichen, doch ist die Erfindung nicht auf einen solchen besonderen Aufbau beschränkt. Und zwar können alternativ jeweils zylinderförmige Trennbauteile mit den Statorkernen 25A bis 25E zusammengebaut werden, um jeden Statorkern und den Harnstofflösungsdurchflussweg voneinander zu trennen. Dadurch wird ebenfalls eine Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit jedes Statorkerns erreicht.
Genauer gesagt enthält, wie in den 12A und 12B gezeigt ist, ein Statoraufbaukörper 71 einen sich aus mehreren Kernen zusammensetzenden Statorkern 25, mit dem eine Wicklung (eine Spule 29) und Anschlüsse 43 zusammengebaut werden, woraufhin der Zusammenbau mit einem Harzkörper 72 erfolgt. Bei dem Statoraufbaukörper 71 hat der Statorkern 25 eine große Anzahl Siliziumstahlplatten, deren Innenumfangsflächen zu radial innen gelegenen Bereichen freiliegen. Daher befindet sich auf einer Innenumfangsfläche des Statoraufbaukörpers 71 als zylinderförmiges Trennbauteil ein aus einem thermoplastischen Harz wie beispielsweise PPS oder dergleichen bestehendes zylinderförmiges Trennbauteil 73.
Das zylinderförmige Trennbauteil 73 weist einen Zylinderabschnitt 74 und einen Flanschabschnitt 75 auf, der radial von einem unteren Ende des Zylinderabschnitts 74 nach außen läuft. Der Zylinderabschnitt 74 hat einen Außendurchmesser, der ungefähr gleich dem Innendurchmesser des Statorkerns 25 ist, so dass sich das zylinderförmige Trennbauteil 73 mit dem Statorkern 75 auf einer Innenumfangsfläche von ihm ohne Zwischenraum zusammenbauen lässt. Dies erlaubt es dem Zylinderabschnitt 74, den Rotor 26 (siehe 3) aufzunehmen, der sich aus der Rotationswelle 27 und dem Permanentmagnet 31 zusammensetzt, während er den Harnstofflösungsdurchflussweg bildet.
Wie in 12B gezeigt ist, hat der Harzkörper 72 eine mit dem zylinderförmigen Trennbauteil 73 in Kontakt gehaltene Innenumfangsfläche, die mit einer radial nach innen gewandten Ringvertiefung 72a ausgebildet ist, um darin ein Dichtungsbauteil 76 wie beispielsweise einen O-Ring oder dergleichen aufzunehmen. Das Vorhandensein der Dichtungsbauteile 76, 77 erlaubt demnach dem Statoraufbaukörper 71 und einer Außenumfangsfläche des Flanschabschnitts 75, miteinander mit wasserundurchlässiger Dichtungswirkung in Kontakt gebracht zu werden. Dies sorgt also für einen Aufbau, bei dem keine wässrige Harnstofflösung durch einen Zwischenraum zwischen dem Statoraufbaukörper 71 und dem zylinderförmigen Trennbauteil 73 hindurch in einen Bereich in unmittelbarer Nachbarschaft zum Statorkern 25 eindringt.
Bei dem in den 12A und 12B gezeigten Aufbau verhindert das Vorhandensein des zylinderförmigen Trennbauteils 73, das den Statorkern 75 und den Harnstofflösungsdurchgangsweg voneinander trennt, dass die Siliziumstahlplatten des Statorkerns 25 der wässrigen Harnstofflösung direkt ausgesetzt sind.
Des Weiteren kann bei dem Aufbau, bei dem der Statorkern den mit der Harzfilmschicht ausgebildeten Oberflächenschichtabschnitt hat, oder bei dem Aufbau, bei dem das Trennbauteil mit dem Statorkern zusammengebaut ist, die Harzfilmschicht oder das zylinderförmige Trennbauteil mit einem Heizelement versehen sein, um die durch den Harnstofflösungsdurchflussweg gehende wässrige Harnstofflösung zu erhitzen. In diesem Fall kann unter allen Bereichen der um den Statorkern herum ausgebildeten Harzfilmschicht ein Heizelement in der Harzfilmschicht eingeschlossen sein, die in einem dem Harnstoffdurchflussweg zugewandten Bereich ausgebildet ist. Alternativ kann das Heizelement in dem zylinderförmigen Trennbauteil eingeschlossen sein.
Als Nächstes folgt eine Beschreibung einer Harnstofflösungsdruckentlastungssteuerung des Harnstofflösungsversorgungssystems. Wird in einem gefrorenen Zustand der wässrigen Harnstofflösung die Steuerung durchgeführt, entwickelt die Spule der Harnstofflösungsdruckförderpumpe Wärme, mit der die gefrorene wässrige Harnstofflösung aufgetaut wird. Und zwar wird die Spule dabei mit einem höheren elektrischen Strom beaufschlagt, als während eines normalen Betriebsmodus durch die Spule fließt, wodurch das Auftauen der wässrigen Harnstofflösung vorangetrieben wird. 13 ist ein Ablaufdiagramm, das eine grundlegende Abfolge von Vorgängen zeigt, die die Harnstofflösungsauftausteuerung für die wässrige Harnstofflösung betrifft, die von der ECU 10 bei der Inbetriebnahme des Motors ausgeführt wird. Bei den in 10 gezeigten Vorgängen erfasst die ECU 10 im Schritt S11 die Temperatur der wässrigen Harnstofflösung im Ansprechen auf ein Erfassungssignal, das vom Temperatursensor 12 zugeführt wird. Im anschließenden Schritt S12 stellt die ECU 10 fest, ob die Temperatur der wässrigen Harnstofflösung geringer als eine vorbestimmte Gefriertemperatur (von –11°C) ist oder nicht. Falls die Temperatur der wässrigen Harnstofflösung höher als die vorbestimmte Gefriertemperatur ist, dann fährt der Betrieb mit Schritt S15 fort, um einen Normalbetrieb für die Harnstofflösungsdruckförderpumpe auszuführen. Und zwar lässt die ECU 10, wenn keine wässrige Harnstofflösung gefroren ist, einen elektrischen Strom mit einem normalen Niveau durch die Spule des Antriebsabschnitts der Harnstofflösungsdruckförderpumpe fließen, was die Pumpe veranlasst, auf normale Weise zu arbeiten.
Wenn die Temperatur der wässrigen Harnstofflösung dagegen geringer als die vorbestimmte Gefriertemperatur ist, dann fährt der Betrieb mit Schritt S13 fort, um einen Hochleistungsbetrieb der Harnstofflösungsdruckförderpumpe auszuführen. Und zwar lässt die ECU 10, wenn die wässrige Harnstofflösung gefroren ist, einen elektrischen Strom mit einem erhöhten Niveau durch die Spule des Antriebsabschnitts der Harnstofflösungsdruckförderpumpe fließen, was die Pumpe bei einer hohen Ausgangsleistung arbeiten lässt.
Im folgenden Schritt S14 stellt die ECU 10 fest, ob der Druck in der durch den Harnstofflösungsdurchflussweg fließenden wässrigen Harnstofflösung zunimmt oder nicht. Genauer gesagt erfasst die ECU 10 einen Versorgungsdruck der wässrigen Harnstofflösung im Ansprechen auf ein Erfassungssignal vom Drucksensor 13, während sie feststellt, ob der Versorgungsdruck der wässrigen Harnstofflösung über einen vorgegebenen Schwellwert hinausgeht oder nicht. Falls der Druck innerhalb des Harnstofflösungsdurchflusswegs nicht ansteigt, dann stellt die ECU 10 fest, dass keine wässrige Harnstofflösung aufgetaut ist. In diesem Fall kehrt der Betrieb zu Schritt S11 zurück, wodurch die oben genannten Schritte wiederholt ausgeführt werden. Falls der Druck innerhalb des Harnstofflösungsdurchflusswegs ansteigt, dann stellt die ECU 10 fest, dass die wässrige Harnstofflösung aufgetaut ist. In diesem Fall fährt der Betrieb mit Schritt S15 fort, wodurch der Betrieb der Harnstofflösungsdruckförderpumpe im Normalbetrieb ausgeführt wird.
Mit der oben genannten Steuerung führt der Betrieb der Harnstofflösungsdruckförderpumpe bei hoher Ausgangsleistung auch dann, wenn die wässrige Harnstofflösung in einem Bereich kalter Temperaturen gefroren ist, zu einem Anstieg des Heizwerts der Pumpe, wodurch die Forcierung des Auftauens der wässrigen Harnstofflösung ermöglicht wird. Dies ermöglicht die Realisierung eines wünschenswerten Abgasreinigungsbetriebs.
– Verwendung eines anderen Reduktionsmittels –
Die oben genannten Ausführungsbeispiele sind zwar unter Bezugnahme auf exemplarische Fälle beschrieben worden, in denen die wässrige Harnstofflösung als flüssigkeitsartiges Reduktionsmittel verwendet wird, doch ist die Erfindung nicht auf ein solches Reduktionsmittel beschränkt. Alternativ können als Reduktionsmittel andere Reduktions mittel mit ähnlichen Wirkungen wie bei der Erfindung eingesetzt werden.
So kann beispielsweise bei einem System, das an einem Auspuffrohr eines Verbrennungsmotors montiert ist und einen NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator als Abgasreinigungsvorrichtung enthält, das Auspuffrohr mit einem Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff versehen sein, der stromaufwärts vom NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator als Reduktionsmittel zugeführt wird. Das Vorhandensein des vom Kraftstoffeinspritzventil eingespritzten und zugeführten Kraftstoffs erlaubt es dem NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator, okkludiertes NOx zu reduzieren und zu reinigen. Darüber hinaus schließen Beispiele für den Kraftstoff, der als das Reduktionsmittel eingesetzt wird, neben Dieselöl, das im Allgemeinen als Kraftstoff für einen Dieselmotor verwendet wird, Kraftstoffe der Alkoholfamilie (sogenannte Biodiesel-Kraftstoffe) ein.
Auch bei einem solchen System, das als Reduktionsmittel Kraftstoff einsetzt, kann bei Verwendung des gleichen Aufbaus, wie er in 1 gezeigt ist, eine ähnliche Wirkung erzielt werden. Dies kann erreicht werden, indem der Aufbau des in 1 gezeigten, mit Harnstoff arbeitenden SCR-Systems durch Ersetzen des Katalysators 3, der Einspritzdüse 6, des Harnstofflösungstanks 8 und der Harnstofflösungsdruckförderpumpe (der Reduktionsmitteldruckförderpumpe) 9 mit jeweils einem NOx okkludierenden und reduzierenden Katalysator, einem Kraftstoffeinspritzventil, einem Kraftstofftank und einer Kraftstoffdruckförderpumpe abgewandelt wird. Des Weiteren kann die Druckförderpumpe die Form mit dem gleichen Aufbau annehmen, wie er in 3 bis 12 gezeigt ist. Das heißt, dass die Erfindung bei einer Kraftstoffdruckförderpumpe zum Einsatz kommen kann.
Es wurden oben zwar ausführlich bestimmte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben, doch wird der Fachmann erkennen, das im Licht der Gesamtlehre dieser Offenbarung verschiedene Abwandlungen und Alternativen zu den dargestellten Einzelheiten entwickelt werden können. Dementsprechend ist die offenbarte besondere Anordnung nur als Veranschaulichung gedacht und soll nicht den Schutzumfang der Erfindung beschränken.
Es ist eine Reduktionsmitteldruckförderpumpe offenbart. Ein Druckförderabschnitt hat einen Pumpenweg, in dem während des Betriebs einer Harnstofflösungsdruckförderpumpe der Druck der wässrigen Harnstofflösung erhöht wird, wonach die wässrige Harnstofflösung zu einem Durchflussweg des Antriebsabschnitts druckgefördert wird. Mit der durch den Druckförderabschnitt zu dem Antriebsabschnitt fließenden wässrigen Harnstofflösung wird ein Teil einer elektrischen Energiebeaufschlagungsenergie, die zum Magnetisieren eines Statorkerns an eine Spule angelegt wird, in Wärmeenergie umgewandelt, wodurch die Temperatur des Statorkerns erhöht wird. Die durch den Durchflussweg fließende wässrige Harnstofflösung nimmt die Wärme auf, so dass sich ihre Temperatur erhöht und sie, ohne dass es zum Gefrieren kommt, bei einer gewünschten Druckbeaufschlagungsbedingung zu einem Einspritzventil druckgefördert wird.

Claims

Reduktionsmitteldruckförderpumpe (9; 60; 90), gekennzeichnet durch: einen Druckförderabschnitt (18), der einen mechanischen Abschnitt hat, durch den ein flüssigkeitsartiges Reduktionsmittel druckgefördert wird; einen Antriebsabschnitt (19), der eine Antriebskraft zum Antreiben des mechanischen Abschnitts erzeugt, um das Reduktionsmittel druckzufördern; und einen Durchflussweg (38), durch den das vom Druckförderabschnitt (18) druckgeförderte Reduktionsmittel durch den Antriebsabschnitt fließt, wobei der Durchflussweg (38) einen dem Reduktionsmittel ausgesetzten Bereich hat, der aus einem korrosionsbeständig gestalteten Material besteht, das gegenüber dem Reduktionsmittel Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit hat.
Reduktionsmitteldruckförderpumpe (9; 60; 90) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das korrosions beständig gestaltete Material ein einen Passivierungsfilm erneuerndes Material einschließt, das, wenn es dem Reduktionsmittel ausgesetzt ist, auf einem dem Reduktionsmittel ausgesetzten Oberflächenbereich einen Passivierungsfilm bildet, in dem sich ein in einer innen liegenden Schicht des Passivierungsfilms enthaltenes oxidierendes Metall und das Reduktionsmittel verbinden, um den Passivierungsfilm zu erneuern.
Reduktionsmitteldruckförderpumpe (9; 60; 90) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckförderabschnitt (18) Folgendes umfasst: ein Pumpengehäuse (20, 21), das innen mit einer Pumpenkammer (18a) ausgebildet ist, durch die das Reduktionsmittel fließt; und einen rotierenden Druckförderkörper (22), der innerhalb der Pumpenkammer (18a) an einer bezüglich eines Innenraums der Pumpenkammer vorgegebenen Relativposition angeordnet ist, um eine Rotationsbewegung zu vollführen, damit das Reduktionsmittel druckgefördert wird, wobei das Pumpengehäuse (20, 21) aus dem den Passivierungsfilm erneuernden Material besteht.
Reduktionsmitteldruckförderpumpe (9; 60; 90) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (20, 21) ein oberes Gehäuse (20) und ein unteres Gehäuse (21) umfasst, die miteinander an Paarungsflächen zusammengefügt sind, die innen die Pumpenkammer (18a) definieren, um so Kammerflächen einer Kammer frei liegen zu lassen, wobei sowohl das obere Gehäuse (20) als auch das untere Gehäuse (21) aus dem den Passivierungsfilm erneuernden Material mit der gleichen Qualität bestehen.
Reduktionsmitteldruckförderpumpe (9; 60; 90) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl das obere Gehäuse (20) als auch das untere Gehäuse (21) aus rostfreiem Austenitstahl bestehen, der als das den Passivierungsfilm erneuernde Material dient.
Reduktionsmitteldruckförderpumpe (9; 60; 90) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckförderabschnitt (18) Folgendes umfasst: ein Pumpengehäuse (20, 21), das innen mit einer Pumpenkammer (18a) ausgebildet ist, durch die das Reduktionsmittel fließt; einen rotierenden Druckförderkörper (22), der innerhalb der Pumpenkammer (18a) angeordnet ist und fest an einer Rotationswelle (27) mit einer bezüglich eines Innenraums der Pumpenkammer vorgegebenen Relativposition angebracht ist, um eine Rotationsbewegung zu vollführen, damit das Reduktionsmittel druckgefördert wird; und einen Stiftabschnitt (35), mit dem eines der Axialenden der Rotationswelle im Presskontakt gehalten wird, um eine Axialposition der Rotationswelle zu definieren, wobei der Stiftabschnitt (35) aus dem den Passivierungsfilm erneuernden Material besteht.
Reduktionsmitteldruckförderpumpe (9; 60; 90) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Stiftabschnitt (35) aus rostfreiem Martensitstahl besteht, der als das den Passivierungsfilm erneuernde Material dient.
Reduktionsmitteldruckförderpumpe (9; 60; 90) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckförderabschnitt (18) einen rotierenden Druckförderkörper (22) enthält, der eine Rotationsbewegung vollführt, damit das Reduktionsmittel druckgefördert wird; und der Antriebsabschnitt (19) einen Statorkern (25) enthält, der im Betrieb einen mit dem rotierenden Druckförderkörper über eine Rotationswelle (27) verbundenen Rotor (26) antreibt, um eine Drehung von ihm herbeizuführen, und der dem Reduktionsmittel ausgesetzt ist, wobei der Statorkern (25) aus dem den Passivierungsfilm erneuernden Material besteht.
Reduktionsmitteldruckförderpumpe (9; 60; 90) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Statorkern (25) aus rostfreiem elektromagnetischem Stahl besteht, der als das den Passivierungsfilm erneuernde Material dient und erhöhte elektromagnetische Eigenschaften hat.
Reduktionsmitteldruckförderpumpe (9; 60; 90) nach Anspruch 2, außerdem gekennzeichnet durch: ein einen Teil eines Konturabschnitts der Druckförderpumpe bildendes Gehäuse (36), das in dem Reduktionsmittel eingetaucht ist, wobei das Gehäuse aus dem den Passivierungsfilm erneuernden Material besteht.
Reduktionsmitteldruckförderpumpe (9; 60; 90) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (36) aus rostfreiem Austenitstahl besteht, der als das den Passivierungsfilm erneuernde Material dient.
Reduktionsmitteldruckförderpumpe (9; 60; 90) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das den Passivierungsfilm erneuernde Material rostfreien Stahl einschließt.
Reduktionsmitteldruckförderpumpe (9; 60; 90) nach Anspruch 2, des Weiteren gekennzeichnet durch: eine Rotationswelle (27), die als ein Wellenkörper dient, der durch einen rotierenden Druckförderkörper (22) an einer Rotationsmittenposition von ihm läuft, um das Reduktionsmittel bei einer Rotationsbewegung des rotierenden Druckförderkörpers druckzufördern; und Lagerabschnitte (32, 33), die die Rotationswelle unter Zuständen, unter denen sie dem Reduktionsmittel ausgesetzt sind, tragen, wobei die Lagerabschnitte (32, 33) aus dem korrosionsbeständig gestalteten Material bestehen.
Reduktionsmitteldruckförderpumpe (9; 60; 90) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das korrosionsbeständig gestaltete Material, das die Lagerabschnitte bildet, ein Kohlenstoffmaterial einschließt, das sich von den Lagerabschnitten in Oberflächenbereichen, die dem Reduktionsmittel ausgesetzt sind, kaum auflöst, um für ein stabiles Gleitvermögen zu sorgen.
Reduktionsmitteldruckförderpumpe (9; 60; 90) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das korrosionsbeständig gestaltete Material ein Bauteil mit einem dem Reduktionsmittel ausgesetzten Oberflächenbereich einschließt, der mit einer Harzfilmschicht und/oder einer oberflächenbehandelten Schicht ausgebildet ist, die gegenüber dem Reduktionsmittel Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit hat/haben.
Reduktionsmitteldruckförderpumpe (9; 60; 90) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckförderabschnitt (18) einen rotierenden Druckförderkörper (22) enthält, der im Betrieb eine Rotationsbewegung vollführt, damit das Reduktionsmittel druckgefördert wird; der Antriebsabschnitt (19) einen Statorkern enthält, der im Betrieb elektromagnetisch angetrieben wird, um einen mit dem rotierenden Druckförderkörper (22) über eine Rotationswelle (27) verbundenen Rotor (26) zu drehen, wobei der Statorkern (25) einen Oberflächenbereich hat, der mit der Harzfilmschicht und/oder der oberflächenbehandelten Schicht ausgebildet ist.
Reduktionsmitteldruckförderpumpe (9; 60; 90) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Statorkern (25) Magnetstahlplatten enthält, die harzumformt sind.
Reduktionsmitteldruckförderpumpe (60) nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktionsmitteldruckförderpumpe eine Reduktionsmitteldruckförderpumpe (60) einschließt, bei der der Statorkern (25E) in einem Gehäusebauteil (36) untergebracht ist und zu einer Zylinderform geformt ist, die eine mit dem Durchflussweg ausgebildete Innenumfangsfläche hat, wobei der Statorkern (25E) die Innenumfangsfläche, deren Oberflächenbereich mit der Harzfilmschicht (53a) ausgebildet ist, und ein Axialende aufweist, das einen mit der Harzfilmschicht als eine Einheit ausgebildeten zylinderförmigen Harzabschnitt (54) hat, der einen mit einem Dichtungsaufbau (54a, 57) ausgebildeten Außenumfangsabschnitt hat, um eine Kontaktfläche mit dem Gehäusebauteil abzudichten.
Reduktionsmitteldruckförderpumpe (9; 60; 90) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktionsmitteldruckförderpumpe eine Reduktionsmitteldruckförderpumpe einschließt, bei der: der Druckförderabschnitt (18) einen rotierenden Druckförderkörper (22) enthält, der im Betrieb eine Rotationsbewegung vollführt, damit das Reduktionsmittel druckgefördert wird; und der Antriebsabschnitt (19) einen Statorkern (25; 25C; 25D; 25E) enthält, der im Betrieb elektromagnetisch angetrieben wird, um einen mit dem rotierenden Druckförderkörper (22) über eine Rotationswelle verbundenen Rotor (26) zu drehen, wobei der Statorkern (25; 25C; 25D; 25E) in einer Zylinderform ausgebildet ist, die eine Innenumfangsfläche hat, auf der der Durchflussweg ausgebildet ist; und wobei der Statorkern (25; 25C; 25D; 25E) einen Innenumfang hat, der mit einem zylinderförmigen Trennbauteil (51b; 52b; 53a; 74) als das korrosionsbeständige gestaltete Bauteil versehen ist, um den Statorkern und den Durchflussweg voneinander zu trennen.
Reduktionsmitteldruckförderpumpe (9; 60; 90) nach einem der vorstehenden Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Reduktionsmitteldruckförderpumpe eine Reduktionsmitteldruckförderpumpe einschließt, die den Antriebsabschnitt (19) mit einem dem Reduktionsmittel ausgesetztem Magnetbauteil (31) enthält, das in einer dem Statorkern (25E) zugewandten Position angeordnet ist, wobei das Magnetbauteil (31) einen Oberflächenbereich hat, der mit der Harzfilmschicht und/oder der oberflächenbehandelten Schicht ausgebildet ist.
Reduktionsmitteldruckförderpumpe (9; 60; 90) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetbauteil (31) harzumformt ist.
Reduktionsmitteldruckförderpumpe (9; 60; 90) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsabschnitt (19) beim Erzeugen der Antriebskraft Wärme erzeugt; und der Durchflussweg (38) es dem vom Druckförderabschnitt (18) druckgeförderten Reduktionsmittel erlaubt, derart durch den Antriebsabschnitt (19) zu fließen, dass das Reduktionsmittel die Wärme vom Antriebsabschnitt (19) aufnimmt.
Reduktionsmitteldruckförderpumpe (9; 60; 90) nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsabschnitt (19) bei Energiebeaufschlagung die Antriebskraft erzeugt, damit das Reduktionsmittel druckgefördert wird, während er bei Energiebeaufschlagung die Wärme erzeugt, und den Durchflussweg enthält, der so vorgesehen ist, dass er dem Antriebsabschnitt erlaubt, mit dem Reduktionsmittel in Kontakt zu kommen.
Reduktionsmitteldruckförderpumpe (9; 60; 90) nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckförderabschnitt (18) und der Antriebsabschnitt (19) jeweilige Oberflächenbereiche haben, die dem Reduktionsmittel während seines Durchflusses ausgesetzt sind und die aus einem Korrosionsbeständigkeit ergebenden Material ausgebildet sind, das gegenüber dem Reduktionsmittel Korrosionsbeständigkeit und Oxidationsbeständigkeit hat.
Reduktionsmitteldruckförderpumpe (9; 60; 90) nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Korrosionsbeständigkeit ergebende Material aus einem einen Passivierungsfilm erneuernden Material besteht, das im Betrieb, wenn es dem Reduktionsmittel ausgesetzt ist, auf einem dem Reduktionsmittel ausgesetzten Oberflächenbereich eine Passivierungsfilmschicht bildet, um oxidierendem Metall, das in einer innen liegenden Schicht der Passivierungsfilmschicht enthalten ist, zu erlauben, sich mit dem Reduktionsmittel zu verbinden, um die Passivierungsfilmschicht zu erneuern.
Reduktionsmitteldruckförderpumpe (9; 60; 90) nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass das die Korrosionsbeständigkeit ergebende Material rostfreien Stahl einschließt.
Reduktionsmitteldruckförderpumpe (9; 60; 90) nach einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Reduktionsmittel eine wässrige Harnstofflösung ist.
Reduktionsmittel-Auftausteuerungsvorrichtung, die bei einem Reduktionsmittelversorgungssystem zum Einsatz kommt, das die Reduktionsmitteldruckförderpumpe gemäß einem der vorstehenden Ansprüche 1 bis 27 einsetzt, gekennzeichnet durch: eine Erfassungseinrichtung (11, 13) zum Erfassen einer Temperatur des Reduktionsmittels; eine Feststellungseinrichtung (10) zum Feststellen, ob eine von der Erfassungseinrichtung erfasste Reduktionsmitteltemperatur eine Gefriertemperatur erreicht oder nicht; und eine Pumpeneinrichtung (9), die die Reduktionsmitteldruckförderpumpe im Betrieb unter einer Hochleistungsbedingung antreibt, um das Reduktionsmittel aufzutauen, wenn die Feststellungseinrichtung feststellt, dass die Reduktionsmitteltemperatur die Gefriertemperatur erreicht.