JP2008157218A - Reducing agent pressure pump - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、尿素水やアルコール燃料等、液状の還元剤をその内部に流入して圧送する還元剤圧送ポンプに関し、特に、内燃機関の排気浄化装置における尿素SCRシステムの一部を構成する尿素水圧送ポンプや、同じく内燃機関の排気浄化装置におけるNOx吸蔵還元触媒(NSR触媒)システムの一部を構成する還元剤圧送ポンプに関する。 The present invention relates to a reducing agent pressure feed pump that pumps and feeds a liquid reducing agent such as urea water or alcohol fuel into the inside thereof, and more particularly, urea water pressure constituting a part of a urea SCR system in an exhaust purification device of an internal combustion engine. The present invention relates to a feed pump and a reducing agent pressure feed pump that constitutes a part of a NOx occlusion reduction catalyst (NSR catalyst) system in an exhaust purification device of an internal combustion engine.
近年、発電所、各種工場、及び自動車(特にディーゼルエンジン搭載の自動車)等に適用されて、排気中のNOx(窒素酸化物)を高い浄化率で浄化する排気浄化装置として、尿素SCRシステムの開発が進められており、一部実用化に至っている。この尿素SCRシステムとしては、例えば、特許文献1に該装置(システム)の構成が開示されている。
In recent years, the urea SCR system has been developed as an exhaust purification device that is applied to power plants, various factories, and automobiles (especially automobiles equipped with diesel engines) to purify NOx (nitrogen oxides) in exhaust gas with a high purification rate. Has been promoted, and some have been put to practical use. As this urea SCR system, for example,
なお、SCRとは、Selective Catalytic Reductionの略であり、選択触媒還元脱硝装置と呼ばれる。尿素SCRシステムは、排気ガスに含まれるNOやNO2に尿素水を吹きつけ、SCR触媒にて反応させることにより、NOxをN2とH2Oに分解し放出し排気を浄化するものである。 Note that SCR is an abbreviation for Selective Catalytic Reduction, and is called a selective catalytic reduction denitration apparatus. In the urea SCR system, urea water is blown against NO or NO2 contained in exhaust gas and reacted with an SCR catalyst, whereby NOx is decomposed and released into N2 and H2O to purify exhaust gas.
特許文献1に開示されている尿素SCRシステムは、尿素水を蓄えた尿素タンク1、尿素水を圧送するポンプ部4、ポンプ部4より圧送された尿素水と排気ガスとの混合ガスが供給されて排気ガスを浄化する触媒装置30、および、これら構成部間を流路接続して尿素水を流通させる流路1a、12、25などを有して構成される。
The urea SCR system disclosed in
ポンプ部4は、尿素水を圧送する圧送部であり、この圧送部を駆動する駆動部としてのモータ4aとに区分けて設けられる。ポンプ部4とモータ4aとを併せて尿素水圧送ポンプを構成している。 The pump unit 4 is a pumping unit that pumps urea water, and is provided separately from a motor 4a as a driving unit that drives the pumping unit. The pump unit 4 and the motor 4a are combined to constitute a urea water pressure feed pump.
この構成の尿素水圧送ポンプにおいては、尿素タンク1よりの尿素水は、駆動部としてのモータ4aを経由することなく、ポンプ部4のみを経由して触媒装置30に向け流通させる構成としている。
尿素SCRシステムを流通させる尿素水は、尿素成分と、水成分との混合液である。このことから、水成分が低温度下において凍結する。内燃機関の排気浄化装置における尿素SCRシステムが示される特許文献1に開示のシステム構成においては、以下に示す尿素水の凍結に対する問題を有している。
The urea water which distribute | circulates a urea SCR system is a liquid mixture of a urea component and a water component. For this reason, the water component freezes at a low temperature. The system configuration disclosed in
内燃機関の低温始動時において、低温度の流通可能な液状の尿素水が尿素タンク1内に貯留されている際に、尿素水を排気に混合させる位置までに配送する配送管の経路(流路1a、12、25など)において、尿素水の凍結温度以下である場合が想定される。
When a low temperature startable liquid urea water is stored in the
この状況下において、尿素水圧送ポンプ4、4aを圧送駆動させると、ポンプ部4より送出された尿素水は、この尿素水を排気に混合させる位置までに配送する配送管の経路途中にて、尿素水が凍結してしまう虞がある。尿素水が凍結してしまうと、尿素水を触媒装置30に供給できないことから問題である。
Under this circumstance, when the urea water pressure pumps 4 and 4a are driven to pump, the urea water sent from the pump unit 4 is in the middle of a delivery pipe route for delivering the urea water to a position where the urea water is mixed with the exhaust gas. There is a risk of urea water freezing. If the urea water freezes, it is a problem because the urea water cannot be supplied to the
更に、尿素水は、腐食性、アルカリ性を有する流体である。このことから、尿素水圧送ポンプ内部に尿素水が流通させる際に、尿素水と接する部位が腐食・酸化してしまい、圧送ポンプとしての機能を損なうことから問題である。上述した凍結や腐食に関する問題は、尿素水以外の還元剤についても生じうる。 Furthermore, urea water is a fluid having corrosiveness and alkalinity. For this reason, when urea water is circulated inside the urea water pressure pump, the portion in contact with the urea water is corroded and oxidized, which impairs the function of the pressure pump. The above-mentioned problems relating to freezing and corrosion can also occur with reducing agents other than urea water.
本発明の目的は、低温時に尿素水等の還元剤をその内部に流入して圧送する際において、還元剤を排気に混合させる位置までに配送する配送管の途中にて、還元剤が凍結するのを抑制する還元剤圧送ポンプを提供することにある。 It is an object of the present invention to freeze a reducing agent in the middle of a delivery pipe that delivers the reducing agent to a position where the reducing agent is mixed with exhaust gas when a reducing agent such as urea water flows into the interior at a low temperature and is pumped. It is in providing the reducing agent pressurization pump which suppresses this.
本発明の他の目的は、尿素水等の還元剤をその内部に流入して圧送する際において、還元剤と接する部位が腐食・酸化することなく圧送ポンプとしての機能を維持できる還元剤圧送ポンプを提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a reducing agent pump that can maintain the function as a pump without corroding or oxidizing the portion in contact with the reducing agent when the reducing agent such as urea water flows into the inside and pumps it. Is to provide.
請求項1の発明においては、尿素水等、液状の還元剤を圧送する機構部を有する圧送部と、機構部が還元剤を圧送するように駆動する駆動力を発生させる駆動部と、圧送部より圧送送出される還元剤を、駆動部を経由して流通させる流通路と、を備え、還元剤に晒される流通路の部位は、同還元剤に対する耐腐食性、耐酸化性を有する耐食構成材にて形成されていることを特徴とする。
In the invention of
上記構成によれば、流通路であって還元剤に晒される部位は、耐食構成材にて構成されることから、還元剤(尿素水の尿素成分等)を主として腐食・酸化されることなく、各部位の機能、および、還元剤への熱伝達を安定させることができる。 According to the above configuration, the portion of the flow path that is exposed to the reducing agent is composed of the corrosion-resistant constituent material, so that the reducing agent (urea component of urea water, etc.) is not mainly corroded and oxidized, The function of each part and the heat transfer to the reducing agent can be stabilized.
請求項2、および、請求項25の発明においては、耐食構成材は、還元剤に晒される表面部位において、還元剤に晒されて不働態皮膜を形成し、その内部層に含まれる酸化金属と還元剤とが結合し不働態皮膜を再生する不働態皮膜再生材にて形成されていることを特徴とする。
In the inventions of
上記構成によれば、耐食構成材として不働態皮膜再生材を採用したことから、還元剤に晒される表面部位の不働態皮膜が欠落する事態が生じても、酸化力のある流体としての還元剤により、不働態皮膜を再生することができ、圧送部および駆動部の各部位の耐腐食性、耐酸化性を安定させることができる。 According to the above configuration, since the passive film regeneration material is adopted as the corrosion-resistant constituent material, the reducing agent as a fluid having oxidizing power can be obtained even if the passive film on the surface portion exposed to the reducing agent is lost. Thus, the passive film can be regenerated, and the corrosion resistance and oxidation resistance of each part of the pumping unit and the driving unit can be stabilized.
請求項3の発明においては、圧送部は、還元剤が流入するポンプ室を、その内部に形成するポンプケースと、ポンプ室の内空間との相対位置が規定されてポンプ室内へ配置され、その回転動作により還元剤を圧送する回転圧送体と、を備え、ポンプケースは、不働態皮膜再生材により形成されていることを特徴とする。 In the invention of claim 3, the pressure feeding part is disposed in the pump chamber with a relative position between the pump case in which the reducing agent flows and a pump case forming the inside of the pump chamber and the inner space of the pump chamber being defined. And a rotary pumping body that pumps the reducing agent by a rotating operation, and the pump case is made of a passive film regenerating material.
上記構成によれば、ポンプケースを、不働態皮膜再生材により形成することにより、還元剤に晒されるポンプ室の内空間を安定させ、このポンプ室の内空間と回転圧送体との相対位置を安定させることができる。 According to the above configuration, the pump case is formed of the passive film regenerated material, thereby stabilizing the inner space of the pump chamber exposed to the reducing agent, and the relative position between the inner space of the pump chamber and the rotary pumping body is set. It can be stabilized.
請求項4の発明においては、ポンプケースは、アッパーケースとロアケースとの2部材を接合させ、その接合される合わせ面の内側に、その室を区画する区画面が臨むように配されるポンプ室を備え、アッパーケース、および、ロアケースの双方は、同材質の不働態皮膜再生材にて形成されていることを特徴とする。 In the invention of claim 4, the pump case is a pump chamber in which two members of the upper case and the lower case are joined, and the section screen that divides the chamber faces the inside of the mating surface to be joined. The upper case and the lower case are both formed of a passive film reclaimed material of the same material.
上記構成によれば、アッパーケース、および、ロアケースの双方を、同材質の不働態皮膜再生材にて形成することから、ポンプケースとして同一の線膨張係数が設定される。このことは、冷熱環境下におけるアッパーケースとロアケースとの合わせ面にて形成されるポンプ室の寸法を安定させ、ポンプ性能を安定させることができる。 According to the above configuration, since both the upper case and the lower case are formed of the same passive film reclaimed material, the same linear expansion coefficient is set as the pump case. This stabilizes the dimensions of the pump chamber formed by the mating surfaces of the upper case and the lower case in a cold environment, and can stabilize the pump performance.
請求項5の発明においては、アッパーケース、および、ロアケースの双方は、不働態皮膜再生材として、オーステナイト系のステンレス鋼にて形成されていることを特徴とする。
The invention according to
上記構成によれば、オーステナイト系のステンレス鋼は、耐粒界腐食性に優れながら、冷間加工により高硬度を有するなどの優れた機械的特性を有している。このことから、高精度の加工が要求されるアッパーケース、および、ロアケースの形成を容易とし、還元剤に対する優れた耐腐食性、耐酸化性を発揮することができる。 According to the above configuration, the austenitic stainless steel has excellent mechanical properties such as high hardness by cold working while being excellent in intergranular corrosion resistance. Therefore, it is possible to easily form an upper case and a lower case that require high-precision processing, and to exhibit excellent corrosion resistance and oxidation resistance against a reducing agent.
請求項6の発明においては、圧送部は、還元剤を内部に流入するポンプ室を内部に形成するポンプケースと、ポンプ室内の空間との相対位置が回転軸への固設により規定されてポンプ室内へ配置され、その回転動作により還元剤を圧送する回転圧送体と、回転軸の一方の軸端部が押接されて回転軸の軸方向位置を規定するピン部と、を備え、ピン部は、不働態皮膜再生材により形成されていることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, the pumping unit is configured such that a relative position between a pump case that forms a pump chamber into which the reducing agent flows and a space in the pump chamber is fixed to the rotary shaft. A rotationally-pumped body that is disposed indoors and that pumps the reducing agent by its rotational operation; and a pin portion that is pressed against one end of the rotational shaft to define the axial position of the rotational shaft, Is characterized by being formed of a passive film reclaimed material.
上記構成によれば、不働態皮膜再生材により形成されるピン部は、還元剤に晒されながら回転軸の一方の軸端部が押接される状況下にあって、回転軸とピン部とが押接される面を安定化させる。このことから、回転軸に固設される回転圧送体は、ポンプ室内の空間との相対位置を安定させることができる。 According to the above configuration, the pin portion formed of the passive film regenerated material is in a state where one end of the rotating shaft is pressed against the reducing agent while being exposed to the reducing agent. Stabilizes the surface that is pressed against. From this, the rotary pumping body fixed to the rotating shaft can stabilize the relative position with the space in the pump chamber.
請求項7の発明においては、ピン部は、不働態皮膜再生材として、マルテンサイト系のステンレス鋼にて形成されていることを特徴とする。
The invention of
上記構成によれば、マルテンサイト系のステンレス鋼は、熱処理(焼入れ・焼戻し)により高強度、高硬度などの優れた機械的特性を有している。このことから、回転軸との押接時に対する耐磨耗性、および、還元剤に対する優れた耐腐食性、耐酸化性を発揮するピン部を形成できる。 According to the above configuration, martensitic stainless steel has excellent mechanical properties such as high strength and high hardness by heat treatment (quenching / tempering). From this, it is possible to form a pin portion that exhibits wear resistance when pressed against the rotating shaft and excellent corrosion resistance and oxidation resistance against the reducing agent.
請求項8の発明においては、圧送部は、その回転動作により還元剤を圧送する回転圧送体を備え、駆動部は、回転圧送体と回転軸により連結される回転子に対し、電磁駆動されて回転させながら、還元剤に晒されるステータコアを備え、ステータコアは、不働態皮膜再生材により形成されていることを特徴とする。
In the invention of
上記構成によれば、不働態皮膜再生材により形成されるステータコアは、電磁駆動させて回転させながら、還元剤に晒される状況下にあって、回転子に向かい合うステータコアの面形態を安定させ、回転力を安定させることができる。 According to the above configuration, the stator core formed of the passive film regenerated material is rotated by being driven electromagnetically, while being exposed to the reducing agent, the surface form of the stator core facing the rotor is stabilized and rotated. The power can be stabilized.
請求項9の発明においては、ステータコアは、不働態皮膜再生材として、電磁する特性に優れる電磁ステンレス鋼にて形成されていることを特徴とする。 According to a ninth aspect of the present invention, the stator core is formed of electromagnetic stainless steel having excellent electromagnetic properties as a passive film regenerating material.
上記構成によれば、電磁ステンレス鋼により形成されるステータコアは、電磁する特性に優れるとともに、還元剤に対する優れた耐腐食性、耐酸化性を発揮することができる。 According to the above configuration, the stator core formed of electromagnetic stainless steel has excellent electromagnetic properties and can exhibit excellent corrosion resistance and oxidation resistance against the reducing agent.
請求項10の発明においては、その外郭部の一部を構成して還元剤中にその外郭部が浸されるハウジングを備え、ハウジングは、不働態皮膜再生材により形成されている。 According to a tenth aspect of the present invention, a housing is provided which constitutes a part of the outer shell and in which the outer shell is immersed in a reducing agent, and the housing is formed of a passive film reclaimed material.
上記構成によれば、不働態皮膜再生材により形成されるハウジングは、還元剤中にその外郭部が浸される環境下にあって、優れた耐腐食性、耐酸化性を発揮することができる。 According to the above configuration, the housing formed of the passive film regenerated material is in an environment where the outer portion is immersed in the reducing agent, and can exhibit excellent corrosion resistance and oxidation resistance. .
請求項11の発明においては、ハウジングは、不働態皮膜再生材として、オーステナイト系のステンレス鋼にて形成されていることを特徴とする。
The invention according to
上記構成によれば、オーステナイト系のステンレス鋼は、耐粒界腐食性に優れながら、冷間加工により高硬度を有するなどの優れた機械的特性を有している。このことから、薄板状にて高曲率に加工されるハウジングにあっては、その形成を容易とし、還元剤に対する優れた耐腐食性、耐酸化性を発揮することができる。 According to the above configuration, the austenitic stainless steel has excellent mechanical properties such as high hardness by cold working while being excellent in intergranular corrosion resistance. For this reason, in a housing processed in a thin plate shape and with a high curvature, the housing can be easily formed, and excellent corrosion resistance and oxidation resistance against a reducing agent can be exhibited.
請求項12の発明においては、不働態皮膜再生材は、ステンレス鋼であることを特徴とする。
The invention according to
上記構成によれば、不働態皮膜再生材としてステンレス鋼を用いることにより、還元剤を圧送する還元剤圧送ポンプの使用状態の環境下において、還元剤と接して不働態皮膜を安定して形成できる。 According to the above configuration, by using stainless steel as the passive film regenerating material, the passive film can be stably formed in contact with the reducing agent in an environment where the reducing agent is pumped to pump the reducing agent. .
請求項13の発明においては、その回転動作により還元剤を圧送する回転圧送体の回転中心位置に、軸体として配設される回転軸と、回転軸を軸支しながら還元剤に晒される軸受部と、を備え、軸受部は、耐食構成材により形成されていることを特徴とする。 In a thirteenth aspect of the present invention, a rotary shaft disposed as a shaft body at a rotational center position of a rotary pumping body that pumps the reducing agent by its rotating operation, and a bearing that is exposed to the reducing agent while supporting the rotary shaft. And the bearing portion is formed of a corrosion-resistant constituent material.
上記構成によれば、耐食構成材により形成される軸受部は、回転軸を軸支しながら還元剤に晒される状況下にあって、軸支する性能を安定させることができる。 According to the said structure, the bearing part formed with a corrosion-resistant structural material exists in the condition exposed to a reducing agent, supporting a rotating shaft, and can stabilize the performance to support.
請求項14の発明においては、軸受部を構成する耐食構成材は、還元剤に晒される表面部位において、還元剤に晒されてその表面部位より溶け去ることが無く摺動性を安定させるカーボン材により形成されていることを特徴とする。
In the invention of
上記構成によれば、カーボン材により形成される耐食構成材は、還元剤に晒されてその表面部位より溶け去ることが無く回転を安定させることができる。 According to the said structure, the corrosion-resistant structural material formed with a carbon material can be rotated stably, without being exposed to a reducing agent and melt | dissolving from the surface part.
請求項15の発明においては、耐食構成材は、還元剤に晒される表面部位に同還元剤に対する耐腐食性、耐酸化性を有する樹脂被膜層又は表面処理層が形成されている部材であることを特徴とする。
In the invention of
上記構成によれば、還元剤に晒される部材には、表面に樹脂被膜層又は表面処理層が形成されるため、それら樹脂被膜層又は表面処理層によって耐腐食や耐酸化についての優れた効果を得ることができる。 According to the above configuration, since the resin film layer or the surface treatment layer is formed on the surface of the member exposed to the reducing agent, the resin film layer or the surface treatment layer has an excellent effect on corrosion resistance and oxidation resistance. Obtainable.
請求項16の発明においては、圧送部は、その回転動作により還元剤を圧送する回転圧送体を備え、駆動部は、回転圧送体に回転軸により連結される回転子を、電磁駆動されることにより回転させるステータコアを備え、ステータコアの表層部に、樹脂被膜層又は表面処理層が形成されていることを特徴とする。 In a sixteenth aspect of the present invention, the pumping section includes a rotary pumping body that pumps the reducing agent by its rotating operation, and the driving section electromagnetically drives a rotor connected to the rotary pumping body by a rotating shaft. And a resin film layer or a surface treatment layer is formed on the surface layer portion of the stator core.
上記構成によれば、ステータコアの表層部に樹脂被膜層又は表面処理層が形成されることにより、同ステータコアを構成する磁性鋼板等が還元剤に直接晒されることが抑制できる。したがって、ステータコアについて耐腐食性や耐酸化性を良好なものにすることができる。 According to the said structure, it can suppress that the magnetic steel plate etc. which comprise the stator core are directly exposed to a reducing agent by forming a resin film layer or a surface treatment layer in the surface layer part of a stator core. Therefore, the corrosion resistance and oxidation resistance of the stator core can be improved.
請求項17の発明においては、ステータコアを構成する磁性鋼板が樹脂モールドされていることを特徴とする。すなわち、磁性鋼板が樹脂モールドされることにより、ステータコアの表層部に樹脂被膜層が形成されている。これにより、磁性鋼板を、還元剤から確実に隔離することが可能となる。なおこの場合、磁性鋼板が個別に樹脂モールドされ、それが多数積層されてステータコアが構成されるか、或いは多数の磁性鋼板を積層したものが樹脂モールドされてステータコアが構成されるとよい。
The invention according to
請求項18の発明においては、ステータコアがハウジング部材内に収容されるとともに、ステータコアが円筒状をなしその内周側に流通路が構成される還元剤圧送ポンプであり、ステータコアにおいてその内周側には表層部に樹脂被膜層が形成されるとともに、軸方向端部には樹脂被膜層と一体に樹脂筒部が形成され、同樹脂筒部の外周部に、ハウジング部材との接触面をシールするシール構造が設けられていることを特徴とする。
In the invention of
ステータコアにおいて内周側には樹脂被膜層を設けるが、外周側には樹脂被膜層を設けない構成とすることも考えられ、かかる構成では、ステータコア外周側にシール構造を設けることが望ましい。請求項18によれば、ステータコアの軸方向端部に樹脂被膜層と一体に樹脂筒部が形成され、その樹脂筒部の外周部にシール構造が設けられるため、ステータコア外周側においてハウジング部材との接触面を通じて還元剤が浸入することを抑制できる。これにより、樹脂被膜層を局部的に設ける構成であっても、ステータコア全体で耐腐食性及び耐酸化性を良好なものとすることができる。 In the stator core, a resin coating layer is provided on the inner peripheral side, but a configuration in which the resin coating layer is not provided on the outer peripheral side may be considered. In such a configuration, it is desirable to provide a seal structure on the outer peripheral side of the stator core. According to the eighteenth aspect, the resin cylinder portion is formed integrally with the resin coating layer at the axial end portion of the stator core, and the seal structure is provided on the outer peripheral portion of the resin cylinder portion. It is possible to prevent the reducing agent from entering through the contact surface. Thereby, even if it is the structure which provides a resin film layer locally, corrosion resistance and oxidation resistance can be made favorable in the whole stator core.
請求項19の発明においては、圧送部は、その回転動作により還元剤を圧送する回転圧送体を備え、駆動部は、回転圧送体に回転軸により連結される回転子を、電磁駆動されることにより回転させるステータコアを備え、ステータコアは円筒状をなし、その内周側に流通路が構成される還元剤圧送ポンプであり、ステータコアの内周側に、耐食構成材として、当該ステータコアと流通路とを隔離する筒状隔離部材が配設されていることを特徴とする。 According to a nineteenth aspect of the present invention, the pumping unit includes a rotary pumping body that pumps the reducing agent by its rotating operation, and the driving unit electromagnetically drives a rotor connected to the rotary pumping body by a rotating shaft. The stator core is a reducing agent pressure feed pump having a cylindrical shape and having a flow passage on its inner peripheral side, and the stator core and the flow passage as an anticorrosive component on the inner peripheral side of the stator core. It is characterized in that a cylindrical isolation member for isolating is provided.
上記構成によれば、ステータコアと流通路とを隔離する筒状隔離部材が配設されることにより、同ステータコアを構成する磁性鋼板等が還元剤に直接晒されることが抑制できる。したがって、耐腐食や耐酸化についての優れた効果を得ることができる。 According to the said structure, it can suppress that the magnetic steel plate etc. which comprise the same stator core are directly exposed to a reducing agent by arrange | positioning the cylindrical isolation | separation member which isolates a stator core and a flow path. Accordingly, excellent effects regarding corrosion resistance and oxidation resistance can be obtained.
請求項20の発明においては、駆動部において還元剤に晒され、かつステータコアに対向して設けられる磁石部材を備えた還元剤圧送ポンプであり、磁石部材の表層部に、樹脂被膜層又は表面処理層が形成されていることを特徴とする。
The invention according to
上記構成によれば、磁石部材の表層部に樹脂被膜層又は表面処理層が形成されることにより、同磁石部材が還元剤に直接晒されることが抑制できる。したがって、磁石部材について耐腐食性や耐酸化性を良好なものにすることができる。 According to the said structure, it can suppress that the said magnet member is directly exposed to a reducing agent by forming the resin film layer or the surface treatment layer in the surface layer part of a magnet member. Therefore, the corrosion resistance and oxidation resistance of the magnet member can be improved.
請求項21の発明においては、磁石部材が樹脂モールドされていることを特徴とする。これにより、磁石部材を、還元剤から確実に隔離することが可能となる。
The invention according to
請求項22の発明においては、尿素水等、液状の還元剤を圧送する機構部を有する圧送部と、機構部が還元剤を圧送するように駆動する駆動力を発生させるとともに、この駆動力発生により発熱する駆動部と、圧送部より圧送送出される還元剤を、駆動部を経由して流通させて上記した発熱を還元剤に受熱させる流通路と、を備えることを特徴とする。 In a twenty-second aspect of the present invention, a pumping unit having a mechanism unit for pumping a liquid reducing agent such as urea water, and a driving force for driving the mechanism unit to pump the reducing agent are generated. And a flow passage through which the reducing agent pumped and sent out from the pumping unit is circulated through the driving unit to receive the heat generated by the reducing agent.
上記構成によれば、駆動部が還元剤を圧送するように駆動する駆動力を発生させる還元剤圧送ポンプにおいて、この駆動力発生により発熱する駆動部を備える。駆動部における通電による発熱は、通電エネルギが圧送力として動力変換される際の動力変換ロスの一部として生じる。この駆動部における発熱を、還元剤が流通路を流通することにより還元剤に受熱させることにより、低温時に還元剤を還元剤圧送ポンプの内部に流入して圧送する際であっても、還元剤がその内部にて凍結するのを抑制することができる。 According to the above configuration, the reducing agent pressure pump that generates the driving force for driving the driving unit to pump the reducing agent includes the driving unit that generates heat when the driving force is generated. Heat generation due to energization in the drive unit occurs as a part of power conversion loss when the energized energy is converted into power as a pumping force. Even when the reducing agent flows into the inside of the reducing agent pump at a low temperature by causing the reducing agent to receive heat generated by the reducing agent through the flow path, the reducing agent flows into the inside of the reducing agent pump. Can be prevented from freezing inside.
請求項23の発明においては、駆動部は、通電されて還元剤を圧送する駆動力を発生させるとともに、この通電により発熱するように設けられ、駆動部と還元剤とが接触するように設けられた流通路を備えることを特徴とする。
In the invention of
上記構成によれば、駆動力の発生時に発熱する駆動部と還元剤とが接触するように設けられた流通路を備える。これにより、駆動部よりの発熱を、還元剤が流通路を流通することにより還元剤に受熱させることができる。 According to the said structure, the flow path provided so that the drive part and heat | fever which generate | occur | produce at the time of generation | occurrence | production of a driving force and a reducing agent may be provided. Thereby, the reducing agent can receive heat generated by the driving unit by flowing through the flow path.
請求項24の発明においては、還元剤の流通により還元剤に晒される圧送部および駆動部の各部位は、還元剤に対する耐腐食性、耐酸化性を有する耐食構成材にて形成されている。 According to a twenty-fourth aspect of the present invention, each part of the pumping unit and the driving unit that are exposed to the reducing agent by circulation of the reducing agent is formed of a corrosion-resistant constituent material having corrosion resistance and oxidation resistance against the reducing agent.
上記構成によれば、耐食構成材にて構成される圧送部および駆動部の各部位は、還元剤(尿素水の尿素成分等)を主として腐食・酸化されることなく、各部位の機能、および、還元剤への熱伝達を安定させることができる。 According to the above configuration, each part of the pumping unit and the driving unit made of the corrosion-resistant component is not corroded or oxidized mainly by the reducing agent (urea component of urea water, etc.), , Heat transfer to the reducing agent can be stabilized.
請求項26の発明においては、不働態皮膜再生材は、ステンレス鋼であることを特徴とする。
The invention according to
上記構成によれば、不働態皮膜再生材としてステンレス鋼を用いることにより、還元剤を圧送する還元剤圧送ポンプの使用状態の環境下において、還元剤と接して不働態皮膜を安定して形成できる。 According to the above configuration, by using stainless steel as the passive film regenerating material, the passive film can be stably formed in contact with the reducing agent in an environment where the reducing agent is pumped to pump the reducing agent. .
請求項27の発明においては、還元剤は尿素水であることを特徴とする。ここで、還元剤として尿素水を用いる場合において、良好なる耐腐食性及び耐酸化性を発揮させることができる。
The invention of
請求項28の発明は、還元剤供給システムの還元剤解凍制御装置に関するものであり、還元剤の温度を検出する検出手段と、前記検出手段により検出した還元剤温度が凍結温度に達しているか否かを判定する判定手段と、前記判定手段により還元剤温度が凍結温度に達している旨判定された場合に、還元剤圧送ポンプを還元剤解凍用の高出力状態で運転させるポンプ制御手段と、を備えることを特徴とする。
The invention of
寒冷地等において還元剤の温度が低下する場合、同温度が凍結温度(尿素水の場合は−11℃)に達すると還元剤が凍結する。この点、請求項28の発明によれば、還元剤の温度をモニタし、同温度が凍結温度に達すると、還元剤圧送ポンプが還元剤解凍用の高出力状態で運転されるため、同ポンプにおいて発熱量を増やして還元剤の解凍を促進することができる。したがって、凍結状態の還元剤をいち早く解凍させることができる。例えば、還元剤圧送ポンプの駆動部を、通常よりも高い電流値により駆動させることにより、還元剤圧送ポンプを還元剤解凍用の高出力状態で運転させる。
When the temperature of the reducing agent decreases in a cold region or the like, the reducing agent freezes when the temperature reaches the freezing temperature (−11 ° C. in the case of urea water). In this regard, according to the invention of
以下、実施形態に基づき、本発明の尿素水圧送ポンプにつき図面を参照し詳細に説明する。
〔実施形態〕
(構成)
本発明の実施形態の尿素水圧送ポンプは、尿素水を噴射弁に加圧圧送する装置である。噴射弁は、内燃機関としてディーゼルエンジン(以降、エンジンと呼称する)の排気通路内における排気流れ中に、尿素水を噴射するように配設される。
Hereinafter, based on an embodiment, it explains in detail with reference to drawings about the urea water pressure pump of the present invention.
Embodiment
(Constitution)
The urea water pressure pump according to the embodiment of the present invention is a device that pressurizes and pressure-feeds urea water to an injection valve. The injection valve is arranged to inject urea water into the exhaust flow in the exhaust passage of a diesel engine (hereinafter referred to as an engine) as an internal combustion engine.
図1は、本発明の実施形態における尿素SCRシステムの全体構成を示す全体構成図である。この全体構成図には、自動車(図示略)のエンジンにより排出される排気を浄化対象とした排気浄化装置が示される。排気浄化装置の構成を大別すると、排気系の構成部、尿素水供給系の構成部、および、制御系の構成部に分類される。 FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an overall configuration of a urea SCR system in an embodiment of the present invention. This overall configuration diagram shows an exhaust emission control device for purifying exhaust gas discharged from an engine of an automobile (not shown). The configuration of the exhaust purification device is roughly classified into an exhaust system component, a urea water supply system component, and a control system component.
排気系の構成部は、排気上流側から順に配設される、DPF1(Diesel Particulate Filter)、排気管2(触媒の上流側排気通路)、触媒3、および、排気管4(触媒の下流側排気通路)を備えている。 The constituent parts of the exhaust system are arranged in order from the exhaust upstream side, DPF1 (Diesel Particulate Filter), exhaust pipe 2 (upstream exhaust passage of the catalyst), catalyst 3, and exhaust pipe 4 (downstream exhaust of the catalyst) Passage).
DPF1は、排気中のPM(Particulate Matter、粒子状物質)を捕集する連続再生式のPM除去用フィルタであり、例えばメインの燃料噴射後のポスト噴射等で捕集PMを繰り返し燃焼除去する(PM除去用フィルタの再生処理に相当)ことにより継続的に使用することができる。また、DPF1は、図示しない白金系の酸化触媒を担持しており、PM成分の1つである可溶性有機成分(SOF)と共に、HCやCOを除去することができる。
The
触媒3は、NOxの還元反応を促進し排気を浄化する部位であり、例えば、
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O …(式1)
6NO2+8NH3→7N2+12H2O …(式2)
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O …(式3)
このような反応を促進して排気中のNOxを還元する。そして、これらの反応においてNOxの還元剤となるアンモニア(NH3)を含む水溶液(以降、尿素水と呼称する)は、排気と混合されて触媒3に供給される。具体的には、尿素水は、触媒3の上流側の排気管2を流通する排気に向けて、後述する噴射弁により噴射供給される。
The catalyst 3 is a part that promotes a reduction reaction of NOx and purifies exhaust gas.
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O (Formula 1)
6NO2 + 8NH3 → 7N2 + 12H2O (Formula 2)
NO + NO2 + 2NH3 → 2N2 + 3H2O (Formula 3)
Such a reaction is promoted to reduce NOx in the exhaust. In these reactions, an aqueous solution (hereinafter referred to as urea water) containing ammonia (NH 3) serving as a NOx reducing agent is mixed with exhaust gas and supplied to the catalyst 3. Specifically, urea water is injected and supplied by an injection valve, which will be described later, toward the exhaust gas flowing through the
尿素水供給系の構成部は、尿素水供給部5、噴射弁6、および、配送管7を備えている。尿素水供給部5は、尿素水タンク8、尿素水圧送ポンプ9などを備えており、図2を用いて別途に詳細を説明する。
The component part of the urea water supply system includes a urea
噴射弁6は、尿素水タンク8から尿素水圧送ポンプ9により加圧圧送されて配送管7を通じて供給される尿素水を、霧状化して噴射するように、その先端に噴射口が形成されている。先端に形成される噴射口は、1つの噴射口、あるいは、多数の微噴孔の集合体(群噴孔)によって構成される。
The injection valve 6 has an injection port formed at its tip so as to atomize and inject the urea water that is pressurized and fed from the
制御系の構成部は、ECU10(電子制御ユニット)、排気センサ11、温度センサ12、圧力センサ13などによって構成される。ECU10は、周知のマイクロコンピュータを備え、各種センサ11、12、13の検出値に基づいて、尿素水圧送ポンプ9、および、噴射弁6などの各種アクチュエータの駆動量等を制御する。
The components of the control system include an ECU 10 (electronic control unit), an
排気センサ11は、触媒3の下流側の排気管4に設けられており、NOxセンサと排気温センサとが共に内蔵され、排気中のNOx量(ひいては触媒3によるNOxの浄化率)、及び排気の温度を検出するように構成される。
The
温度センサ12は、尿素水タンク8の外周部に尿素水にセンサが晒されないように設けられ、尿素水タンク8に収容される尿素水の温度を検出するように構成される。圧力センサ13は、配送管7の途中に設けられ、噴射弁6に対する尿素水の供給圧力を検出するように構成される。
The
上記した制御系におけるECU10は、尿素水タンク8内の尿素水の温度が凍結せずに流通可能な状態にあるか否かなどの検知、および、排気管4を流通するNOx量などの検知を行う。この検知した情報に基づいて、尿素水圧送ポンプ9においては、駆動許可判断、および、適切量の駆動などを行うように制御する。また、噴射弁6においては、適切な時期に適正量の尿素水が噴射供給されるように制御する。
The
図2は、図1中に示す尿素水供給部の詳細構成を示す構成図である。この構成図に示される尿素水供給部の構成を大別すると、尿素水タンク8、および、尿素水圧送ユニット14に分類される。
FIG. 2 is a configuration diagram showing a detailed configuration of the urea water supply unit shown in FIG. The configuration of the urea water supply unit shown in this configuration diagram is roughly classified into a
尿素水タンク8は、給液キャップ付きの密閉容器にて構成されており、その内部に所定濃度の尿素水が貯蔵されている。尿素水タンク8内には、尿素水に浸漬した状態として配設した尿素水圧送ポンプ9が設けられる。尿素水圧送ポンプ9は、インタンク式の水圧送ポンプを構成している。
The
尿素水圧送ユニット14は、尿素水圧送ポンプ9、レギュレータ15、フィルタ16、ストレーナ17などによって構成される。尿素水圧送ポンプ9は、ECU10からの駆動信号により回転駆動される電動式ポンプであり、尿素水タンク8内の尿素水を加圧圧送して噴射弁6に供給する。尿素水圧送ポンプ9により加圧圧送される尿素水は、配送管7を流通して噴射弁6に供給される。なお、尿素水圧送ポンプ9の詳細構成については、後述する。
The urea water
レギュレータ15は、噴射弁6に供給する供給圧力を調圧するものであり、この供給圧力が設定値を超えた場合には、同レギュレータ15により、配送管7内の尿素水が尿素水タンク8へ戻される。
The
フィルタ16は、尿素水を濾過するものであり、このフィルタ16により異物が取り除かれた後、尿素水が尿素水圧送ポンプ9の吸入口へ供給される。なお、フィルタは、尿素水圧送ポンプ9の吐出口から圧送される尿素水を濾過し噴射弁6へ供給されるように、前記したフィルタ16に追加して設けられてもよい。
The
ストレーナ17は、尿素水タンク8の底部近傍にその吸込み開口を有して設けられ、大物異物をろ過するとともに、フィルタ16へ尿素水を導く導入路の機能を有して構成される。尿素水圧送ユニット14は、尿素水圧送ポンプ9、レギュレータ15、フィルタ16などをその内部に纏めてコンパクトに収容するユニットケース14aを備え、尿素水に浸漬した状態で設けられる。
The
本実施形態に係る上記した構成の尿素SCRシステムは、エンジン運転時において、尿素水圧送ポンプ9の駆動により尿素水タンク8の尿素水が配送管7を通じて噴射弁6に圧送され、この噴射弁6により排気管2内に尿素水が添加供給される。すると、排気管2内において排気と共に尿素水がSCR触媒3に供給され、SCR触媒3においてNOxの還元反応が行われることによってその排気が浄化されるように構成される。
In the urea SCR system having the above-described configuration according to the present embodiment, the urea water in the
NOxの還元に際しては、例えば、
(NH2)2CO+H2O→2NH3+CO2 …(式4)
このような反応により、尿素水が排気熱で加水分解される。これにより、アンモニア(NH3)が生成され、SCR触媒3にて選択的に吸着された排気中のNOxに対し、このアンモニアが添加される。そして、触媒3上で、そのアンモニアに基づく還元反応(上記反応式(式1)〜(式3))が行われることによって、NOxが還元、浄化されることになる。
When reducing NOx, for example,
(NH2) 2CO + H2O → 2NH3 + CO2 (Formula 4)
By such a reaction, urea water is hydrolyzed by exhaust heat. As a result, ammonia (NH3) is generated, and this ammonia is added to the NOx in the exhaust gas selectively adsorbed by the SCR catalyst 3. Then, a reduction reaction based on the ammonia (the above reaction formulas (Formula 1) to (Formula 3)) is performed on the catalyst 3, whereby NOx is reduced and purified.
還元剤として用いられる尿素水は−11℃で凍結し、その凍結に伴い触媒3の上流側の排気管2に対して尿素水が噴射供給できなくなる。そこで本実施形態では、尿素水が凍結する虞がある低温時であっても、尿素水圧送ポンプ9から配送管7を通じて噴射弁6に圧送される配送管の途中にて、尿素水が凍結するのを抑制できるように、その構成を工夫した尿素水圧送ポンプにつき、図3を用いて以下説明する。図3は、図1中に示す尿素水圧送ポンプ9の詳細構成を示す構成図である。
The urea water used as the reducing agent freezes at −11 ° C., and the urea water cannot be injected and supplied to the
尿素水圧送ポンプ9は、尿素水を圧送する機構部を有する圧送部18と、機構部が尿素水を圧送するように駆動する駆動力を発生させる駆動部19とを備えている。
The urea
圧送部18は、ポンプケース、および、インペラ22からなるタービンポンプである。ポンプケースは、アッパーケース20とロアケース21との2部材を接合させ、その接合される合わせ面の内側に、その室を区画する区画面が臨むように配されるポンプ室としての空間を形成する。この空間との相対位置が規定される回転部材としてのインペラ22を回転自在に収容する。
The
ポンプケース20、21とインペラ22との間には、それぞれC字状のポンプ通路23が形成されている。ロアケース21に設けられた吸入口24から吸入された尿素水は、インペラ22の回転動作によりポンプ通路23で昇圧され、後述する駆動部19に圧送される。尿素水を圧送する機構部は、上記したポンプ室とインペラ22により構成される。
C-shaped
尿素水が流通されて尿素水に晒される圧送部18、および、駆動部19の各部位は、尿素水に対する耐腐食性、耐酸化性を有する耐尿素構成材(耐食構成材)にて形成されている。耐尿素構成材(耐食構成材)は、尿素水に晒される表面部位において、尿素水に晒されて不働態皮膜を形成し、その内部層に含まれる酸化金属と尿素水とが結合し不働態皮膜を再生する不働態皮膜再生材にて形成されている。
Each part of the
アッパーケース20とロアケース21の双方は、不働態皮膜再生材としてのオーステナイト系のステンレス鋼であり、JIS分類されるSUS304を用いて形成されている。インペラ22は、フェノール樹脂にて形成されている。
Both the
駆動部19はブラシレスモータであり、通電されて尿素水を圧送する駆動力を発生するように設けられる。また、この駆動力を発生させるための通電がなされる際に、この通電により発熱するように設けられる。駆動部19における通電による発熱は、通電エネルギが圧送力として動力変換される際の動力変換ロスの一部として生じるものである。この発熱による熱エネルギを、尿素水が駆動部の内部を流通する際に尿素水に受熱されるように設けられる。この受熱部位については、後述する。
The
駆動部19に投与する単位時間当たりの通電エネルギ量と、駆動部19を流通する単位時間当たりの尿素水の通過量との比率は、所望する駆動部19より尿素水への受熱量となるように適宜に適合される。
The ratio between the amount of energized energy per unit time administered to the
本実施形態においては、駆動部19に投与する単位時間当たりの通電エネルギ量は、20Wに設定される。駆動部19を流通する単位時間当たりの尿素水の通過量は、40〜60cc/Minの範囲に設定される。この単位時間当たりの通電エネルギ量と、単位時間当たりの尿素水の通過量との組合せ設定により、周囲環境温度により左右される放熱を算定に入れない場合において、駆動部19を流通する尿素水が5〜7℃の範囲に温度上昇する。
In the present embodiment, the energization energy amount per unit time administered to the
通電エネルギ量、および、尿素水の通過量の設定範囲は、本実施形態に記載した事例に限らず、下記の範囲に設定されることにより、駆動部19から尿素水への受熱を効果的に行わせることができる。
The setting range of the energization energy amount and the passing amount of the urea water is not limited to the example described in the present embodiment, and the heat receiving from the driving
駆動部19に投与する単位時間当たりの通電エネルギ量は、10〜60W(ワット)の範囲に設定され、駆動部19を流通する単位時間当たりの尿素水の通過量は、40〜100cc/Minの範囲に設定されるとよい。
The energization energy amount per unit time administered to the
本発明においては、後述する回転子26を回転させて駆動部19に尿素水を流通させながら、駆動部19の発熱を尿素水に受熱させて尿素水を温度上昇させており、上記したように、送出方向に尿素水が1回のみ駆動部19を流通させることにより温度上昇させている。
In the present invention, the temperature of the urea water is raised by causing the urea water to receive the heat generated by the
なお、送出方向への1回のみの流通だけではなく、送出作動と吸戻作動との反復動作を行わせ、この反復動作回数を調整することにより、駆動部19より尿素水への受熱量を増加させてもよい。
The amount of heat received from the
駆動部19による尿素水への受熱量の増加は、例えば、駆動部19を正転させて尿素水を吐出する方向に送出する送出量を得る送出通電操作と、駆動部19を逆転させて尿素水を吸入方向に吸い戻す吸戻量を得る吸戻通電操作とを、交互に繰り返し行わせる。送出通電操作による送出通電量と、吸戻通電操作による吸戻通電量とを併せた総通電量により、尿素水が駆動部19より受熱する受熱量を増大させるものである。
The increase in the amount of heat received in the urea water by the
所望する尿素水への受熱量となるまでは送出量と吸戻量とを同じに設定し、尿素水の温度上昇に応じて送出量を吸戻量より多くなるように駆動部19への通電を操作してもよい。この送出量と吸戻量との差量が実質の送出量となり、受熱量を増大させた尿素水が送出される。
Until the desired amount of heat received by the urea water is reached, the delivery amount and the suction amount are set to be the same, and the
駆動部19は、ステータコア25、回転子26、回転軸27、ボビン28、およびコイル29を有している。
The
ステータコア25は、不働態皮膜再生材として、電磁する特性に優れる電磁ステンレス鋼にて形成され、6個のコア30を周方向に配置して構成される。
The
電磁ステンレス鋼は、ステンレス鋼として分類されるSUS13Aを用いて形成する。 The electromagnetic stainless steel is formed using SUS13A classified as stainless steel.
ECU10は、回転子26の回転位置に応じてコイル29への通電を制御することにより、回転子26と向き合う各コア30の内周面に形成される磁極を切り換える。
The
回転子26は、回転軸27および永久磁石31を有し、ステータコア25の内周に回転自在に設置されている。回転軸27の一端部は軸受部32により、他端部は軸受部33により回転自在に支持されている。
The
軸受部32、33を構成する耐尿素構成材は、尿素水に晒される表面部位において、尿素水に晒されてその表面部位より溶け去ることが無く摺動性を安定させるカーボン材により形成されている。このカーボン材は、日立化成製のHCB−10Tとして規格分類される炭素黒鉛質のものを採用する。
The urea-resistant constituent material that constitutes the bearing
永久磁石31は、PPS等の熱可塑性樹脂材に磁性粉を練り込んで円筒状に形成されたプラスティックマグネットであり、回転軸27の外周に射出成形等により直接形成されている。永久磁石31は、回転方向に8個の磁極部34を形成している。8個の磁極部75は、ステータコア30と向き合う外周面側に回転方向に交互に異なる磁極を形成するように着磁されている。
The
回転軸27の一端部側の軸端部には、回転軸27が押接されて回転軸27の軸方向位置を規定するピン部35を備える。ピン部35は、不働態皮膜再生材として、マルテンサイト系のステンレス鋼にて形成されている。
A shaft portion on one end side of the
ハウジング36は、圧送部18および駆動部19の両方のハウジングを兼ねている。ハウジング36は、軸方向の両端で、ロアケース21およびエンドカバー37をそれぞれかしめて形成される。ハウジング36は、不働態皮膜再生材として、オーステナイト系のステンレス鋼にて形成されている。
The
アッパーケース20は、ハウジング36の段部36aに軸方向に突き当てられている。これにより、アッパーケース20の軸方向の位置決めがなされている。アッパーケース20の中央部には、圧入により軸受部32が設置されている。ロアケース21は、ハウジング36の一端側でかしめ固定されており、このかしめにより生じる軸力により、アッパーケース20と段部36a、ならびにロアケース21とアッパーケース20とが互いに軸方向に押し付けられる面圧を確保し、尿素水をシールしている。
The
駆動部19側に圧送された尿素水は、ステータコア25と回転子26との間の流通路38、吐出通路39の順に送出され、吐出口40から噴射弁6側に供給される。尿素水が駆動部の内部としての流通路38を流通する際に、流通路38の流路壁を構成するステータコア25と回転子26との対向する各面と、尿素水との間にて熱交換が行われ、尿素水に受熱される。エンドカバー37から外部に開口する吐出通路39の吐出口40は、軸受部33に対して偏心して形成されている。
The urea water pumped to the
図4は、図3中に示す尿素水圧送ポンプ9のI−I線断面図である。各コア30は、ティース41および外周部42を有し、回転軸27の軸方向に積層した電磁ステンレス鋼の鋼板を互いにかしめ固定して一体に構成されている。ティース41は、外周部42の中央部から内側の回転子26に向けて突出している。各コア30には、絶縁樹脂で成形されたボビン28が嵌合している。外周部42は周方向に幅の等しい円弧状に形成されており、6個の外周部42が環状コアを形成している。
4 is a cross-sectional view taken along the line II of the urea
コイル29は、6個のコア30が周方向に設置されステータコア25を構成する前の単体の状態で、ボビン28の外周にコア30毎に巻線を集中巻きして形成されている。各コイル29は、図3に示すエンドカバー37側でターミナル43、44と電気的に接続している。ターミナル43は、コイル29と電気的に接続している箇所からエンドカバー37の外側に取り出されて露出し、コネクタと接続される。ターミナル44は、エンドカバー37から露出せず、コイル29同士を電気的に接続するために使用される。
The
絶縁樹脂材45は、周方向に隣接しているティース41同士の間に充填され、コイル29を覆って樹脂モールドされており、ステータコア25に対して圧送部18と反対側の端部を覆うエンドカバー37を一体成形している。絶縁樹脂材45の材質として、PPS(ポリフェニレンスルフィド)またはPOM(ポリアセタール)が好適である。エンドカバー37は、回転軸27を軸受けする軸受部33と、ターミナル43の支持部と、吐出口40とを、絶縁樹脂材45により一体成形されている。
The insulating
エンドカバー37には、回転軸27を軸受けするための軸受部33が中央部に形成されている。軸受部33は回転軸27を直接軸受けしており、底部が閉塞されている。また、エンドカバー37には、回転軸27から偏心して吐出通路39が形成されている。吐出通路39は直線状にエンドカバー37を軸方向に貫通して形成されており、軸受部33と直接重なって連通している。
The
倒れ防止部材46は中央に貫通孔を有する環状に形成されており、尿素水圧送ポンプ9と反対側のボビン28の端部に係止されている。倒れ防止部材46はターミナル43、44が嵌合する嵌合穴を有している。この嵌合穴にターミナル43、44が嵌合した状態で絶縁樹脂材45を樹脂モールドするので、樹脂モールドするときにターミナル43、44が倒れ、周囲部品と干渉することを防止できるように設けられる。
The
エンドカバー37が形成する吐出口40内には、逆止弁47、ストッパ48およびスプリング49が収容されている。圧送部18で昇圧された尿素水が所定圧以上になると、逆止弁47はスプリング49の荷重に抗してリフトし、吐出口40から尿素水が噴射弁6側に吐出される。また、逆止弁47は、尿素水圧送ポンプ9から吐出される尿素水の逆流を防止するように設けられる。
A
(作用・効果)
内燃機関の低温始動時において、尿素水タンク8からの尿素水が尿素水圧送ポンプ9により、噴射弁に向けて加圧圧送される。具体的には、ECUは、温度センサ12の検出値から尿素水タンク8内の尿素水が流動可能状態であるか否かを判断する。尿素水が流動可能であると判断すると、ECU内に設けた駆動回路より尿素水圧送ポンプを駆動する信号が出力される。
(Action / Effect)
When the internal combustion engine is started at a low temperature, the urea water from the
尿素水圧送ポンプの駆動により、尿素水がストレーナ17より吸い込まれて吸入部24に導かれ、圧送部18のポンプ通路23にて昇圧されたのちに、駆動部19の流通路38に圧送される。このように、尿素水が、圧送部18、および、駆動部19を流通することにより、コイル29へステータコア25を磁化させるように通電された通電エネルギの一部が、熱エネルギに変換されてステータコア25の温度を上昇させる。主要な発熱は、コイル29自体の温度上昇であり、コイル29からステータコア25に熱伝達される。
By driving the urea water pressure pump, urea water is sucked from the
駆動部19における他の発熱としては、ステータコア25を固定側として、ステータコア25と回転子26との間に設けられる隙間流路としての流通路38を、回転子26が高速回転する状況下で流通することにより生じる尿素水の撹拌熱などがある。流通路38を構成するステータコア25とステータコア25と回転子26との相対面に、乱流を生じさせる凹凸突起を設ける構成として、前記した撹拌熱を増長させるように設けてもよい。
Another heat generation in the
流通路38を通過した尿素水は、ストレーナ17より吸い込まれた尿素水よりも温度上昇し、吐出口40、配送管7を経由して噴射弁6に圧送される。この吐出口40、配送管7を流通する際に、吐出口40、および、配送管7が尿素水を凍結させる−11℃以下の温度の状況であっても、温度上昇させた尿素水は凍結することなく噴射弁6に所望の圧力状態にて到達できる。
The urea water that has passed through the
ECU10は、圧力センサ13の検出値が、所望の圧力となるように、駆動回路より尿素水圧送ポンプ9を駆動する信号が調整されて出力される。
The
内部を尿素水が流通することによって尿素水に晒される駆動部19の部位は、尿素水に対する耐腐食性、耐酸化性を有する耐尿素構成材(耐食構成材)にて形成されていることから、尿素水に長時間晒される状況で、尿素水の圧送性能を良好に維持できる。
The portion of the
本発明にて採用した耐尿素構成材(耐食構成材)は、尿素水に晒される表面部位において、尿素水に晒されて不働態皮膜を形成する。表面部位の下部層に、不動態となる金属を含んでいる耐尿素構成材が採用される。 The urea-resistant component (corrosion-resistant component) employed in the present invention is exposed to urea water to form a passive film at the surface portion exposed to urea water. A urea-resistant component containing a passive metal is employed in the lower layer of the surface portion.
不働態皮膜は、その表面部位に形成される緻密な極薄(10オングストローム)の酸化膜である。この極薄の酸化膜が欠損する事態が生じても、尿素水に表面部位が晒されると、即座に酸化膜が再生され耐腐食性、耐酸化性を安定させることができる。ステンレス鋼にあっては、表面部位の下部層のクロムがクロム酸化膜を形成する。不働態皮膜を形成する耐尿素構成材としては、ステンレス鋼の他に、ニッケル、クロム、鉄、コバルト、チタン、タンタル、ニオブや、その合金などがある。 The passive film is a dense ultrathin (10 angstrom) oxide film formed on the surface portion. Even if this extremely thin oxide film is lost, if the surface portion is exposed to urea water, the oxide film is immediately regenerated and the corrosion resistance and oxidation resistance can be stabilized. In stainless steel, chromium in the lower layer on the surface portion forms a chromium oxide film. Examples of the urea-resistant constituent material that forms a passive film include nickel, chromium, iron, cobalt, titanium, tantalum, niobium, and alloys thereof in addition to stainless steel.
アッパーケース20、および、ロアケース21の双方は、同材質の不働態皮膜再生材にて形成されていることから、ポンプケースとして同一の線膨張係数が設定され、冷熱環境下におけるアッパーケース20とロアケース21との合わせ面にて形成されるポンプ室の寸法を安定化する。これにより、ポンプ性能を安定させることができる。
Since both the
アッパーケース20、および、ロアケース21は、オーステナイト系のステンレス鋼にて形成されていることから、これらの形成において高精度の加工を容易とし、かつ、尿素水に対する優れた耐腐食性、耐酸化性を発揮することができる。
Since the
ピン部35は、尿素水に晒されながら回転軸の一方の軸端部が押接される状況下にて用いられるが、マルテンサイト系のステンレス鋼にて形成されていることから、回転軸27との押接時に対する耐磨耗性、および、尿素水に対する優れた耐腐食性、耐酸化性を発揮することができる。
The
ステータコア25は、電磁する特性に優れる電磁ステンレス鋼にて形成されていることから、電磁する特性に優れるとともに、尿素水に対する優れた耐腐食性、耐酸化性を発揮することができる。
Since the
軸受部32、33は、回転軸27を軸支しながら尿素水に晒される状況下にあって、尿素水に晒されてその表面部位より溶け去ることが無く摺動性を安定させるカーボン材により形成されていることから、回転軸27の回転を安定させることができる。
The bearing
現状においては、車載ディーゼルエンジン用の尿素SCRシステムとしての需要を主に実用化が検討されているが、他のエンジン、例えばガソリンエンジン(火花点火式エンジン)用の尿素SCRシステムとしても実用化は可能である。また、尿素水以外の還元剤であって、尿素水と類似の酸化性・腐食性を有する還元剤を用いる排気浄化システムにおいても本発明を同様に適用することが可能である。 At present, the practical application of the urea SCR system for in-vehicle diesel engines is being studied. However, the practical application of the urea SCR system for other engines such as gasoline engines (spark ignition engines) Is possible. Further, the present invention can be similarly applied to an exhaust purification system using a reducing agent other than urea water and having a oxidizing agent and corrosiveness similar to that of urea water.
前述の実施形態においては、圧送ポンプを尿素水タンク8の内部に収容したインタンク式の圧送ポンプとしての尿素水圧送ポンプ9を示したが、圧送ポンプを尿素水タンク8の外部、つまり、噴射弁6に至る配送管7上に配設したインライン式の尿素水圧送ポンプに採用されてもよい。図5は、インライン式の尿素水圧送ポンプに採用した例を示す。図5に示す尿素水圧送ポンプ90は、図2に示す尿素水圧送ポンプ9と同じく、圧送部18、および、駆動部19の各部位に尿素水が流通して尿素水に晒される構成である。
In the above-described embodiment, the urea
(尿素水圧送ポンプの他の構成)
上述した尿素水圧送ポンプ9では、駆動部19を構成するステータコア25を、電磁特性に優れる電磁ステンレス鋼にて形成したが、これを以下のように変更することが可能である。すなわち、同ステータコア25を、ステータ用磁性材として一般に使用されるケイ素鋼板で形成するとともに、同ケイ素鋼板の表面(ステータコア表層部)に、尿素水に対する耐腐食性、耐酸化性を有する樹脂被膜層を形成する。
(Other configuration of urea water pressure pump)
In the urea
その具体的な構成を図6〜図9に基づいて説明する。図6〜図9には、ステータコア表層部に樹脂被膜層を形成する複数の構成を例示しており、各図の(a)にはその外観を示し、(b)にはその内部構造を示している。 The specific configuration will be described with reference to FIGS. 6 to 9 exemplify a plurality of configurations for forming a resin coating layer on the stator core surface layer portion, (a) of each figure shows its appearance, and (b) shows its internal structure. ing.
図6では、ケイ素鋼板25aを個別に樹脂モールドし、それを多数積層してステータコア25を構成している。すなわち、各ケイ素鋼板25aの周囲には、例えばPPS(ポリフェニレンサルファイド)等の熱可塑性樹脂よりなる樹脂被膜層25bが形成され、それらが多数積層されることでステータコア25が構成されている。
In FIG. 6, the
図7では、多数のケイ素鋼板25aを積層した積層体を樹脂モールドしてステータコア25を構成している。すなわち、多数のケイ素鋼板25aからなる積層体の周囲には、例えばPPS等の熱可塑性樹脂よりなる樹脂被膜層25bが形成されている。
In FIG. 7, the
図8では、複数のコアからなるステータコア25に巻線やターミナルを組み付け、その一体物をまとめて樹脂モールドする構成としている。すなわち、多数のケイ素鋼板を積層してなる複数(本実施形態では6個)のコアが環状に配置されるとともに、そのコアに巻線(コイル29)やターミナル43が組み付けられ、さらに同状態でそれら一体物が樹脂モールドされている。これにより、ステータコア25と筒状の樹脂ボディ51とが一体に形成され、樹脂ボディ51によりステータコア25が覆われることとなっている。この場合、ステータコア25の表層部には樹脂ボディ51により樹脂被膜層が形成されている。樹脂ボディ51の中央部には、回転軸27及び永久磁石31からなる回転子26(図3参照)を収容しかつ尿素水流通路を形成するための中空部51aが形成されている。なお、樹脂ボディ51は、例えばPPS等の熱可塑性樹脂により形成されている。
In FIG. 8, it is set as the structure which assemble | attaches the coil | winding and a terminal to the
図9では、複数のコアからなるステータコア25に巻線やターミナルを組み付け、その一体物をまとめて樹脂モールドし、さらに、尿素水吐出部を一体に形成する構成としている。すなわち、多数のケイ素鋼板を積層してなる複数(本実施形態では6個)のコアが環状に配置されるとともに、そのコアに巻線(コイル29)やターミナル43が組み付けられ、さらに同状態でそれら一体物が樹脂モールドされている。これにより、ステータコア25と筒状の樹脂ボディ52とが一体に形成され、樹脂ボディ52によりステータコア25が覆われることとなっている。この場合、ステータコア25の表層部には樹脂ボディ52により樹脂被膜層が形成されている。樹脂ボディ52において、その中央部には、回転軸27及び永久磁石31からなる回転子26(図3参照)を収容しかつ尿素水流通路を形成するための中空部52aが設けられるとともに、軸方向一端側にはエンドカバー37が設けられている。エンドカバー37には吐出通路39及び吐出口40が設けられている。なお、樹脂ボディ52は、例えばPPS等の熱可塑性樹脂により形成されている。
In FIG. 9, windings and terminals are assembled to a
上述した図6〜図9の構成ではいずれも、ステータコア25を構成するケイ素鋼板が樹脂内に完全にモールドされることで、ケイ素鋼板が尿素水に直接晒されることが抑制できる。したがって、ステータコア25について耐腐食性や耐酸化性を良好なものにすることができる。
In any of the configurations of FIGS. 6 to 9 described above, the silicon steel plate constituting the
上述した図6〜図9の構成ではいずれも、ステータコア25を構成するケイ素鋼板を樹脂内に完全にモールドする構成としたが、これを変更し、ケイ素鋼板の一部を樹脂モールドしない構成としてもよい。かかる構成のステータ構造体を図10(a)に示す。
6 to 9 described above, the silicon steel plate constituting the
図10(a)では、上述した図9と同様、複数のコアからなるステータコア25に巻線やターミナルを組み付け、その一体物をまとめて樹脂モールドし、さらに、尿素水吐出部を一体に形成する構成としている。すなわち、多数のケイ素鋼板を積層してなる複数(本実施形態では6個)のコアが環状に配置されるとともに、そのコアに巻線(コイル29)やターミナル43が組み付けられ、さらに同状態でそれら一体物が樹脂モールドされている。これにより、ステータコア25と筒状の樹脂ボディ53とが一体に形成され、樹脂ボディ53によりステータコア25が覆われることとなっている(本構成では外周部以外が覆われる)。この場合、ステータコア25の内周側表層部には樹脂ボディ53により樹脂被膜層が形成されている。樹脂ボディ53において、その中央部には、回転軸27及び永久磁石31からなる回転子26(図3参照)を収容しかつ尿素水流通路を形成するための中空部53aが設けられるとともに、軸方向一端側にはエンドカバー37が設けられている。エンドカバー37には吐出通路39及び吐出口40が設けられている。なお、樹脂ボディ53は、例えばPPS等の熱可塑性樹脂により形成されている。
In FIG. 10 (a), as in FIG. 9 described above, windings and terminals are assembled to the
ここで、図10(a)の構成では、図9の構成との相違点として、ステータコア25の外周側に樹脂被覆層が設けられていない構成となっている。かかる構成では、樹脂被膜層を一部除外して設けることで樹脂材料の削減や、樹脂被膜工程の簡易化が可能となる反面、ステータコア外周側(詳しくは、樹脂ボディとその外周側のハウジングとの境界部分)から浸入してきた尿素水によりステータコア25が浸食されることが懸念される。
Here, the configuration of FIG. 10A is different from the configuration of FIG. 9 in that no resin coating layer is provided on the outer peripheral side of the
そこで、ステータコア25の軸方向端部(図中のターミナル43や吐出口40とは反対側)に、樹脂ボディ53に一体に樹脂筒部54が形成されるとともに、同樹脂筒部54の外周部に、シール構造の一部をなす環状溝54aが形成されている。そして、その環状溝54aにシール材57が配設されるようになっている(詳細は図11で後述する)。
Therefore, a
また、回転子26を構成する永久磁石31についても、その表層部に樹脂被膜層が形成される構成であるのが望ましく、かかる構成を図10(b)に示す。図10(b)では、回転軸27の周りに、外形が円柱状をなしかつ内部に永久磁石31が埋設された磁石本体55が設けられている。磁石本体55は、永久磁石31を内外から挟むようにして設けられる第1樹脂層56a及び第2樹脂層56bを有し、これら各樹脂層56a,56bが樹脂被膜層に相当する。なお、第1樹脂層56a及び第2樹脂層56bのうち、外側の第2樹脂層56bについては、ステータコア25とのギャップを極力小さくするために薄肉とするのが好ましい。
Further, it is desirable that the
かかる場合、回転子26は、次に記す手順にて作製される。まず回転軸27に第1樹脂層56aが一次成形され、次に、第1樹脂層56aの外周に、強磁性体からなる永久磁石31が組み付けられる。そしてその後、第1樹脂層56a及び永久磁石31を完全に包囲するようにして第2樹脂層56bが二次成形される。
In such a case, the
なお、一次成形される第1樹脂層56aの軸側端部に突起状の熱溶着部(図のA部分)を形成しておき、第2樹脂層56bの二次成形時には第1樹脂層56aの熱溶着部を溶かし込んで一体化するとよい。これにより、各樹脂層56a,56bの境界部を通じての尿素水の内部浸入をより確かに防ぐことができる。
A protrusion-like heat-welded portion (A portion in the figure) is formed at the axial end of the
上記のように磁石本体55において永久磁石31が樹脂モールドされる構成とすることにより、永久磁石31を尿素水から確実に隔離することが可能となる。したがって、永久磁石31について耐腐食性や耐酸化性を良好なものにすることができる。
As described above, the
図11には、図10(a)のステータ構造体と図10(b)の回転子26とを用いて構成される尿素水圧送ポンプ60の断面構造を示す。なお、図11の尿素水圧送ポンプ60は、前述した尿素水圧送ポンプ9(図3参照)と基本構造が同じであるため、共通の構成には同一の部材番号を付し、構成の詳細については説明を割愛する。
FIG. 11 shows a cross-sectional structure of a urea water
図11に示すように、円筒状をなすハウジング36内には、図10(a)のステータ構造体が収容され、ステータ構造体における樹脂ボディ53の中空部53aに回転子26が回転可能な状態で収容されている。樹脂ボディ53に一体に設けられる樹脂筒部54の環状溝54aにはOリング等のシール材57が配設されており、このシール材57によって、樹脂筒部54(樹脂ボディ53)とハウジング36との接触面がシールされている。つまり、圧送部18を通過した尿素水がハウジング36の内周面を伝ってステータコア25側に浸入することが抑制されるようになっている。
As shown in FIG. 11, the stator structure shown in FIG. 10A is accommodated in a
上述した各構成(図6〜図11)では、ステータコア25の表層部に、尿素水に対する耐腐食性、耐酸化性を有する樹脂被膜層を形成する構成としたが、これを変更し、同じくステータコア表層部に、尿素水に対する耐腐食性、耐酸化性を有する表面処理層を形成する構成としてもよい。表面処理層として具体的には、例えばニッケルメッキ及び電着塗装の少なくともいずれかが実施される。本構成であっても、前記同様、耐腐食や耐酸化についての優れた効果を得ることができる。
In each of the above-described configurations (FIGS. 6 to 11), a resin coating layer having corrosion resistance and oxidation resistance against urea water is formed on the surface layer portion of the
上述した各構成(図6〜図11)では、ステータコア25の表層部に樹脂被膜層(又は表面処理層)を形成し、それによりステータコア25の耐食性向上を図ったが、これを変更し、ステータコア25に、ステータコア25と尿素水流通路とを隔離する筒状隔離部材を組み付け、それによりステータコア25の耐食性向上を図ることも可能である。
In each of the above-described configurations (FIGS. 6 to 11), a resin coating layer (or surface treatment layer) is formed on the surface layer portion of the
具体的には、図12に示すように、ステータ構造体71は、複数のコアからなるステータコア25に巻線(コイル29)やターミナル43を組み付けるとともに、それに樹脂ボディ72を一体に組み付けたものであり、そのステータ構造体71においてはステータコア25(ケイ素鋼板)が内周側に露出したものとなっている。そして、このステータ構造体71の内周部に、例えばPPS等の熱可塑性樹脂よりなる筒状仕切部材73(筒状隔離部材)が配設されている。
Specifically, as shown in FIG. 12, the
筒状仕切部材73は、筒部74とフランジ部75とを有し、筒部74の外径がステータコア25の内径にほぼ一致することから、筒状仕切部材73がステータコア25の内周面に隙間無く組み付けられるようになっている。筒部74内に回転軸27及び永久磁石31からなる回転子26(図3参照)が収容されるとともに、尿素水流通路が形成されるようになっている。
The
樹脂ボディ72において筒状仕切部材73との接触部には環状溝72aが形成されており、その環状溝72aにOリング等のシール材76が配設されている。また、フランジ部75の外周には環状溝75aが形成されており、その環状溝75aにOリング等のシール材77が配設されている。したがって、シール材76,77によって、ステータ構造体71とフランジ部75の外周との接触面がシールされている。つまり、ステータ構造体71と筒状仕切部材73との隙間を通じて、尿素水がステータコア25側に浸入することが抑制されるようになっている。
An
図12の構成によれば、ステータコア25と尿素水流通路とを隔離する筒状仕切部材73が設けられることにより、同ステータコア25のケイ素鋼板が尿素水に直接晒されることが抑制できる。したがって、ステータコア25について耐腐食性や耐酸化性を良好なものにすることができる。
According to the configuration of FIG. 12, by providing the
また、上記のようにステータコア表層部に樹脂被膜層を設ける構成、又はステータコアに筒状隔離部材を組み付ける構成において、その樹脂被膜層又は筒状隔離部材に発熱体を配設し、その発熱体により、尿素水流通路を流れる尿素水を加熱する構成としてもよい。この場合、ステータコア周りの樹脂被膜層のうち、尿素水流通路側の樹脂被膜層に発熱体を埋設する。又は、筒状隔離部材に発熱体を埋設する。 Further, in the configuration in which the resin coating layer is provided on the stator core surface layer as described above, or in the configuration in which the cylindrical isolation member is assembled to the stator core, a heating element is disposed on the resin coating layer or the cylindrical isolation member. The urea water flowing through the urea water flow passage may be heated. In this case, of the resin coating layer around the stator core, the heating element is embedded in the resin coating layer on the urea water flow path side. Alternatively, a heating element is embedded in the cylindrical isolation member.
(尿素水解凍制御)
次に、尿素水供給システムにおける尿素水解凍制御について説明する。本制御では、尿素水の凍結時において、尿素水圧送ポンプのコイルの発熱により凍結尿素水を解凍させるようにしている。この場合特に、通常使用時よりも高い電流値でコイルを通電し、解凍を促進する。図13は、尿素水解凍制御に関する処理手順を示すフローチャートであり、本処理は、エンジン始動後においてECU10により実行される。なお、以下の処理で用いるセンサ等については図1のシステム構成を参照されたい。
(Urea water thawing control)
Next, urea water thawing control in the urea water supply system will be described. In this control, when the urea water is frozen, the frozen urea water is defrosted by the heat generated by the coil of the urea water pressure pump. In this case, in particular, the coil is energized with a current value higher than that during normal use to promote thawing. FIG. 13 is a flowchart showing a processing procedure related to urea water thawing control, and this processing is executed by the
図13において、ステップS11では、温度センサ12の検出信号に基づいて尿素水の温度を検出し、続くステップS12では、尿素水温が所定の凍結温度(−11℃)以下であるか否かを判定する。尿素水温>凍結温度であれば、ステップS15に進み、尿素水圧送ポンプの通常運転を実行する。すなわち、尿素水が凍結していない場合には、尿素水圧送ポンプの駆動部のコイルに対して通常レベルの電流を流し、これにより同ポンプを通常運転させる。
In FIG. 13, in step S11, the temperature of the urea water is detected based on the detection signal of the
また、尿素水温≦凍結温度であれば、ステップS13に進み、尿素水圧送ポンプの高出力運転を実行する。すなわち、尿素水が凍結している場合には、尿素水圧送ポンプの駆動部のコイルに対して高レベルの電流(通常レベルに比して高電流の尿素水解凍用電流)を流し、これにより同ポンプを高出力運転させる。 If the urea water temperature is equal to or lower than the freezing temperature, the process proceeds to step S13, and the high output operation of the urea water pressure feed pump is executed. That is, when the urea water is frozen, a high-level current (a current for thawing urea water that is higher than the normal level) is supplied to the coil of the urea water pressure pump drive unit. The pump is operated at high power.
ステップS14では、尿素水配送管内の圧力上昇を判定する。具体的には、圧力センサ13の検出信号に基づいて尿素水の供給圧力を検出するとともに、同供給圧力が所定のしきい値以上になったか否かを判定する。そして、尿素水配送管内の圧力が上昇していなければ、尿素水が解凍されていないとみなし、ステップS11に戻って前述の各処理を再度実行する。また、尿素水配送管内の圧力が上昇していれば、尿素水が解凍されたとみなし、ステップS15に進んで尿素水圧送ポンプの通常運転を実行する。
In step S14, a pressure increase in the urea water delivery pipe is determined. Specifically, the supply pressure of the urea water is detected based on the detection signal of the
上記制御によれば、寒冷地等において尿素水が凍結しても、尿素水圧送ポンプが高出力運転されることで同ポンプの発熱量を増やし、尿素水の解凍を促進することができる。これにより、凍結状態の尿素水をいち早く解凍させることができ、ひいては好適なる排気浄化が実現できる。 According to the above control, even if the urea water freezes in a cold district or the like, the urea water pressure pump is operated at a high output, so that the heat generation amount of the pump can be increased and the thawing of the urea water can be promoted. As a result, the frozen urea water can be thawed quickly, and thus suitable exhaust purification can be realized.
(尿素水以外の還元剤を用いることの関する別例)
上述した各実施形態では、液状の還元剤として尿素水を使用した場合の事例について説明したが、同還元剤としては他の還元剤も使用でき、他の還元剤を使用する場合にも本発明が有用である。
(Another example of using reducing agents other than urea water)
In each of the above-described embodiments, the case where urea water is used as the liquid reducing agent has been described. However, other reducing agents can be used as the reducing agent, and the present invention can be used when other reducing agents are used. Is useful.
例えば、排気浄化装置として、排気管にNOx吸蔵還元触媒を備えるシステムでは、同じく排気管に燃料噴射ノズルが設けられ、燃料噴射ノズルからNOx吸蔵還元触媒の上流側に還元剤としての燃料が噴射供給される。そして、燃料噴射ノズルから噴射供給される燃料によって、NOx吸蔵還元触媒の吸蔵NOxが還元浄化される。なお、還元剤として使用される燃料としては、ディーゼルエンジン用燃料として一般に使用される軽油の他、アルコール系燃料(いわゆるバイオディーゼル燃料を含む)がある。 For example, in an exhaust purification system that includes a NOx occlusion reduction catalyst in an exhaust pipe, a fuel injection nozzle is also provided in the exhaust pipe, and fuel as a reducing agent is injected and supplied from the fuel injection nozzle to the upstream side of the NOx occlusion reduction catalyst. Is done. The stored NOx of the NOx storage reduction catalyst is reduced and purified by the fuel injected and supplied from the fuel injection nozzle. In addition, as fuel used as a reducing agent, there are alcohol fuels (including so-called biodiesel fuel) in addition to diesel oil generally used as diesel engine fuel.
上記のように還元剤として燃料を用いるシステムでも、その構成は概ね図1と同様のものとなり、図1において符号3がNOx吸蔵還元触媒、符号6が燃料噴射ノズル、符号8が燃料タンク、符号9が燃料圧送ポンプ(還元剤圧送ポンプ)となる。また、燃料圧送ポンプの構成も、説明済みの構成(図3,図4,図6〜図12)がそのまま流用できる。すなわち、燃料圧送ポンプに本発明を適用することが可能である。
In the system using fuel as the reducing agent as described above, the configuration is substantially the same as that shown in FIG. 1. In FIG. 1, reference numeral 3 is a NOx storage reduction catalyst, reference numeral 6 is a fuel injection nozzle,
9 尿素水圧送ポンプ(還元剤圧送ポンプ)
10 ECU(検出手段、判定手段、ポンプ制御手段)
19 電動駆動部(駆動部)
20 アッパーケース(ポンプケースの一部を構成)
21 ロアケース(ポンプケースの一部を構成)
22 インペラ(回転圧送体であり機構部の一部を構成)
23 ポンプ通路
25 ステータコア(電動駆動部の一部を構成)
25a ケイ素鋼板
25b 樹脂被膜層
26 回転子(電動駆動部の一部を構成)
27 回転軸 ピン部
31 永久磁石
32、33 軸受部
36 ハウジング
38 流通路
51、52、53 樹脂ボディ
54 樹脂筒部
55 磁石本体
56a、56b 樹脂層(樹脂被膜層)
60 尿素水圧送ポンプ(還元剤圧送ポンプ)
73 筒状仕切部材(筒状隔離部材)
76、77 シール材
9 Urea water pressure pump (reducing agent pressure pump)
10 ECU (detection means, determination means, pump control means)
19 Electric drive (drive)
20 Upper case (part of pump case)
21 Lower case (part of pump case)
22 impeller (rotary pumping body, part of the mechanism)
23
25a
27 Rotating
60 Urea water pump (reducing agent pump)
73 Tubular partition member (tubular isolation member)
76, 77 Sealing material
Claims (28)
前記機構部が前記還元剤を圧送するように駆動する駆動力を発生させる駆動部と、
前記圧送部より圧送送出される前記還元剤を、前記駆動部を経由して流通させる流通路と、を備え、
前記還元剤に晒される前記流通路の部位は、同還元剤に対する耐腐食性、耐酸化性を有する耐食構成材にて形成されていることを特徴とする還元剤圧送ポンプ。 A pumping unit having a mechanism unit for pumping a liquid reducing agent;
A driving unit that generates a driving force for driving the mechanism unit to pump the reducing agent;
A flow path through which the reducing agent pumped out from the pumping unit flows through the driving unit,
The reducing agent pressure feed pump characterized in that the portion of the flow passage exposed to the reducing agent is formed of a corrosion-resistant component having corrosion resistance and oxidation resistance to the reducing agent.
前記還元剤が流入するポンプ室を、その内部に形成するポンプケースと、
前記ポンプ室の内空間との相対位置が規定されて前記ポンプ室内へ配置され、その回転動作により前記還元剤を圧送する回転圧送体と、を備え、
前記ポンプケースは、前記不働態皮膜再生材により形成されていることを特徴とする請求項2に記載の還元剤圧送ポンプ。 The pumping unit is
A pump case that forms a pump chamber into which the reducing agent flows; and
A relative position with respect to the inner space of the pump chamber is defined and disposed in the pump chamber, and includes a rotary pumping body that pumps the reducing agent by its rotating operation,
The reducing agent pressure feed pump according to claim 2, wherein the pump case is formed of the passive film regenerated material.
前記アッパーケース、および、前記ロアケースの双方は、同材質の前記不働態皮膜再生材にて形成されていることを特徴とする請求項3に記載の還元剤圧送ポンプ。 The pump case is provided with the pump chamber arranged so that a section screen that divides the chamber faces the inside of the mating surface to be joined, joining the two members of the upper case and the lower case,
4. The reducing agent pump according to claim 3, wherein both the upper case and the lower case are formed of the passive film regeneration material made of the same material. 5.
前記還元剤を内部に流入するポンプ室を内部に形成するポンプケースと、
前記ポンプ室内の空間との相対位置が回転軸への固設により規定されて前記ポンプ室内へ配置され、その回転動作により前記還元剤を圧送する回転圧送体と、
前記回転軸の一方の軸端部が押接されて前記回転軸の軸方向位置を規定するピン部と、を備え、
前記ピン部は、前記不働態皮膜再生材により形成されていることを特徴とする請求項2に記載の還元剤圧送ポンプ。 The pumping unit is
A pump case for forming a pump chamber for flowing the reducing agent therein;
A relative pressure to the space in the pump chamber is defined by being fixed to a rotary shaft and is disposed in the pump chamber, and a rotary pumping body that pumps the reducing agent by its rotational operation;
A pin portion that is pressed against one shaft end of the rotating shaft and defines an axial position of the rotating shaft; and
The reducing agent pressure feed pump according to claim 2, wherein the pin portion is formed of the passive film regenerated material.
前記駆動部は、前記回転圧送体と回転軸により連結される回転子に対し、電磁駆動されて回転させながら、前記還元剤に晒されるステータコアを備え、
前記ステータコアは、前記不働態皮膜再生材により形成されていることを特徴とする請求項2に記載の還元剤圧送ポンプ。 The pumping unit includes a rotary pumping body that pumps the reducing agent by its rotating operation,
The drive unit includes a stator core that is exposed to the reducing agent while being rotated electromagnetically with respect to a rotor coupled by a rotary shaft with the rotary pump.
The reducing agent pressure feed pump according to claim 2, wherein the stator core is formed of the passive film regenerated material.
前記ハウジングは、前記不働態皮膜再生材により形成されていることを特徴とする請求項2に記載の還元剤圧送ポンプ。 Comprising a housing that constitutes a part of the outer shell and in which the outer shell is immersed in the reducing agent;
The reducing agent pressure feed pump according to claim 2, wherein the housing is formed of the passive film regenerated material.
前記回転軸を軸支しながら前記還元剤に晒される軸受部と、を備え、
前記軸受部は、前記耐食構成材により形成されていることを特徴とする請求項1に記載の還元剤圧送ポンプ。 A rotary shaft disposed as a shaft body at a rotation center position of a rotary pumping body that pumps the reducing agent by a rotating operation;
A bearing portion that is exposed to the reducing agent while pivotally supporting the rotating shaft,
The reducing agent pressure feed pump according to claim 1, wherein the bearing portion is formed of the corrosion-resistant constituent material.
前記駆動部は、前記回転圧送体に回転軸により連結される回転子を、電磁駆動されることにより回転させるステータコアを備え、
前記ステータコアの表層部に、前記樹脂被膜層又は前記表面処理層が形成されていることを特徴とする請求項15に記載の還元剤圧送ポンプ。 The pumping unit includes a rotary pumping body that pumps the reducing agent by its rotating operation,
The drive unit includes a stator core that rotates a rotor coupled to the rotary pumping body by a rotary shaft by being electromagnetically driven,
The reducing agent pump according to claim 15, wherein the resin coating layer or the surface treatment layer is formed on a surface layer portion of the stator core.
前記ステータコアにおいてその内周側には表層部に前記樹脂被膜層が形成されるとともに、軸方向端部には前記樹脂被膜層と一体に樹脂筒部が形成され、同樹脂筒部の外周部に、前記ハウジング部材との接触面をシールするシール構造が設けられていることを特徴とする請求項16又は17に記載の還元剤圧送ポンプ。 The stator core is housed in a housing member, the stator core is cylindrical, and the flow path is formed on the inner circumferential side thereof.
In the stator core, the resin coating layer is formed on the inner peripheral side of the stator core, and the resin cylinder portion is formed integrally with the resin coating layer at the axial end portion, and the outer periphery of the resin cylinder portion is formed. The reducing agent pressure feed pump according to claim 16 or 17, further comprising a seal structure for sealing a contact surface with the housing member.
前記駆動部は、前記回転圧送体に回転軸により連結される回転子を、電磁駆動されることにより回転させるステータコアを備え、
前記ステータコアは円筒状をなし、その内周側に前記流通路が構成される還元剤圧送ポンプであり、
前記ステータコアの内周側に、前記耐食構成材として、当該ステータコアと前記流通路とを隔離する筒状隔離部材が配設されていることを特徴とする請求項15に記載の還元剤圧送ポンプ。 The pumping unit includes a rotary pumping body that pumps the reducing agent by its rotating operation,
The drive unit includes a stator core that rotates a rotor coupled to the rotary pumping body by a rotary shaft by being electromagnetically driven,
The stator core has a cylindrical shape, and is a reducing agent pressure feed pump in which the flow passage is configured on the inner peripheral side thereof,
The reducing agent pressure feed pump according to claim 15, wherein a cylindrical isolation member that isolates the stator core and the flow passage is provided as an anticorrosive component on the inner peripheral side of the stator core.
前記磁石部材の表層部に、前記樹脂被膜層又は前記表面処理層が形成されていることを特徴とする請求項16乃至19のいずれかに記載の還元剤圧送ポンプ。 A reducing agent pump that includes a magnet member that is exposed to the reducing agent in the drive unit and is provided to face the stator core;
The reducing agent pump according to any one of claims 16 to 19, wherein the resin coating layer or the surface treatment layer is formed on a surface layer portion of the magnet member.
前記機構部が前記還元剤を圧送するように駆動する駆動力を発生させるとともに、この駆動力発生により発熱する駆動部と、
前記圧送部より圧送送出される前記還元剤を、前記駆動部を経由して流通させて上記発熱を還元剤に受熱させる流通路と、
を備えることを特徴とする還元剤圧送ポンプ。 A pumping unit having a mechanism unit for pumping a liquid reducing agent;
A driving unit that drives the mechanism unit to drive the reducing agent under pressure, and a driving unit that generates heat by generating the driving force;
A flow path through which the reducing agent pumped out from the pumping unit is circulated through the driving unit and the heat generation is received by the reducing agent;
A reducing agent pressure feed pump comprising:
前記駆動部と前記還元剤とが接触するように設けられた前記流通路を備えることを特徴とする請求項22に記載の還元剤圧送ポンプ。 The drive unit is provided to generate a driving force that is energized to pump the reducing agent, and to generate heat due to the energization.
The reducing agent pressure feed pump according to claim 22, further comprising the flow passage provided so that the driving unit and the reducing agent are in contact with each other.
前記還元剤の温度を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出した還元剤温度が凍結温度に達しているか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段により還元剤温度が凍結温度に達している旨判定された場合に、前記還元剤圧送ポンプを還元剤解凍用の高出力状態で運転させるポンプ制御手段と、
を備えることを特徴とする還元剤解凍制御装置。 A reducing agent thawing control device applied to a reducing agent supply system using the reducing agent pressure feed pump according to any one of claims 1 to 27,
Detecting means for detecting the temperature of the reducing agent;
Determination means for determining whether or not the reducing agent temperature detected by the detection means has reached a freezing temperature;
A pump control means for operating the reducing agent pump in a high output state for reducing agent thawing when it is determined by the determining means that the reducing agent temperature has reached the freezing temperature;
A reducing agent thawing control device comprising:
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