액체의 분배된 공급을 위한 디바이스를 동작시키는 방법

액체의 분배된 공급을 위한 디바이스를 동작시키는 방법{METHOD FOR OPERATING A DEVICE FOR THE DOSED SUPPLY OF A LIQUID}

본 발명은 액체의 분배된 공급(dosed supply)을 위한 디바이스를 동작시키는 방법에 관한 것이다.

상기 유형의 디바이스는 전달 디바이스 및/또는 분배 디바이스(dosing device)로도 지칭될 수 있다. 상기 유형의 디바이스는 예를 들어 자동차에서 배기 가스를 정화하기 위한 액체 첨가제를 자동차의 배기 가스 처리 디바이스에 공급하는데 사용될 수 있다. 동작하는데 액체 첨가제를 요구하는 배기 가스 처리 디바이스에서, 예를 들어, 선택적 촉매 환원(selective catalytic reduction: SCR) 방법이 구현된다. 상기 방법에서, 내연 엔진의 배기 가스에 있는 산화질소 화합물이 환원제의 도움으로 환원된다. 암모니아는 일반적으로 환원제로 사용된다. 암모니아는 통상적으로 자동차에 직접 저장되지 않고, 탱크에 액체로 저장되고 여기에 설명된 방법에 따라 동작될 수 있는 대응하는 디바이스에 의해 공급되는 환원제 전구체 용액의 형태로 저장된다. 특히 이 상황에서 일반적으로 사용되는 액체는 요소-물 용액(urea-water solution)이고 이 요소-물 용액은, 배기 가스를 정화하기 위해, 32.5%의 요소 함량으로 AdBlue(등록상표)라는 상표명으로 이용가능하다.

배기 가스를 성공적으로 정화하기 위하여, 액체를 배기 가스 처리 디바이스로 정확히 계량하여 분배하는 것이 필요한데, 다시 말해, 계량된 액체의 양은 배기 가스 처리 디바이스에서 요구조건에 가능한 한 정확히 대응하는 것이 필요하다. 나아가, 액체의 분배된 공급을 위한 디바이스는 가능한 한 저렴하게 제조가능하고 동작가능하여야 하고, 설명된 액체는 낮은 온도에서 동결될 수 있으므로 액체가 디바이스 내에서 동결되는 것에 의해 가능한 한 손상되지 않아야 한다. 자동차에서, 낮은 온도는 예를 들어 상대적으로 긴 정지 상태(standstill phase) 동안 발생한다.

이러한 액체를 전달하기 위하여, 탱크로부터 배기 가스 처리 디바이스에 있는 인젝터로 비-분기된 전달 라인을 가지는 디바이스가 특히 유리한 것으로 입증되었다. 공급을 제공하는 이러한 디바이스는 일반적으로 액체가 디바이스를 통해 그리고 다시 탱크로 순환하게 하는 리턴 라인을 구비하지 않는다. 상기 유형의 리턴 라인은 디바이스 내 공기 버블(air bubble)이 상기 리턴 라인을 통해 용이하고 신뢰성 있게 제거될 수 있기 때문에 제공되었다. 그러나, 상기 유형의 리턴 라인은 증가된 비용 지출을 수반한다.

이 디바이스에 의해 액체를 분배하는 것은 바람직하게는 전자적으로 작동되는 방식으로 개폐될 수 있는 인젝터(분배 밸브)의 도움으로 수행된다. 디바이스에 의해 분배되는 액체의 양은 이 경우에 일반적으로 인젝터의 개방 시간에 비례한다. 이 목적을 위해, 미리 한정된 개방 시간 동안 인젝터에 의해 분배되는 액체의 양은 인젝터 내 액체의 압력에 높은 종속성을 나타내기 때문에 인젝터에 나타나는 액체의 압력은 타깃 압력에 가능한 한 정확히 대응하여야 한다.

인젝터의 다수의 개개의 분배 공정들 사이에, 펌프와 인젝터 사이에 압력 라인 구획에 있는 액체의 압력이 실질적으로 일정하게 유지되어서 인젝터에 분배 요구가 있을 때 인젝터가 바로 원하는 방식으로 액체를 분배할 수 있는 것이 바람직하다.

액체를 공급하는 디바이스는 일반적으로 액체를 전달하고 인젝터에서 압력을 유지하는 적어도 하나의 펌프를 구비한다. 그러나, 이러한 디바이스에 사용되는 펌프는 일반적으로 펌프를 통해 액체가 역류(backflow)할 수 있는 단점을 가지고 있다. 상기 역류의 결과, 인젝터 내 압력이 왜곡되어 분배 정확도가 감소될 수 있다.

이러한 사항을 시작 점으로 취하면, 본 발명의 목적은 종래 기술과 관련하여 드러난 기술적인 문제를 해결하거나 적어도 완화하는 것이다. 특히 액체의 분배된 공급을 위한 디바이스를 동작시키는, 특히 액체를 공급하는데 높은 분배 정확도를 달성할 수 있는 특히 유리한 방법을 개시하는 것이 추구된다.

상기 목적은 특허 청구항 1의 특징에 따른 방법에 의해 달성된다. 본 방법의 추가적인 유리한 개선은 종속 특허 청구항에 제시된다. 특허 청구항에 개별적으로 제시된 특징은 임의의 원하는 기술적으로 의미 있는 방식으로 서로 결합될 수 있고, 상세한 설명에 있는 설명 사항에 의해 보충되어, 본 발명의 추가적인 설계 변형이 제시될 수 있다.

따라서, 액체를 전달하는 적어도 하나의 펌프를 적어도 구비하는, 상기 액체의 분배된 공급을 위한 디바이스를 동작시키는 방법으로서, 상기 펌프는 적어도 하나의 입구와 적어도 하나의 출구를 갖는 펌프 하우징을 구비하고, 편심부가 상기 펌프 하우징에 배열되고, 변형가능한 다이어프램이 상기 펌프 하우징과 상기 편심부 사이에 배열되고, 상기 변형가능한 다이어프램과 상기 펌프 하우징은 상기 적어도 하나의 입구로부터 상기 적어도 하나의 출구로 적어도 하나의 전달 경로를 한정하고, 상기 전달 경로의 적어도 하나의 밀봉부를 형성하고, 상기 적어도 하나의 밀봉부는 상기 액체를 전달하기 위하여 상기 편심부의 움직임에 의해 상기 전달 경로를 따라 변위가능한, 상기 방법이 제안된다. 여기서, 상기 방법은 적어도 다음 단계, 즉

a) 액체의 요구되는 분배량을 검출하는 단계;

b) 상기 적어도 하나의 펌프를 활성화(activating)하여 상기 적어도 하나의 펌프에 의해 상기 액체를 전달하는 단계;

c) 상기 액체의 전달된 양이 상기 요구되는 분배량에 대응할 때 상기 적어도 하나의 펌프의 동작 정지를 스케줄링하는 단계; 및

d) 상기 편심부가 미리 한정된 주차 위치(park position)에 위치될 때 상기 적어도 하나의 펌프를 활성화 해제(deactivating)하는 단계를 포함한다.

상기 디바이스는 바람직하게는 상기 적어도 하나의 펌프로부터 상기 액체를 저장한 탱크로 연장되는 흡입 라인을 구비한다. 상기 흡입 라인은 바람직하게는 상기 펌프의 입구에 연결된다. 상기 디바이스는 바람직하게는 상기 펌프로부터 배기 가스 처리 디바이스로 가는 액체를 계량하는 계량 지점으로 연장되는 압력 라인을 더 구비한다. 상기 압력 라인은 상기 펌프의 출구에 연결된다. 다수의 (병렬) 흡입 라인은 (예를 들어 상이한 전달 전력의) 다수의 펌프로 이어지고, 이 펌프는 각 경우에 압력 라인을 통해 개별 인젝터 또는 다수의 인젝터에 (특히 비-분기된 방식으로) 연결되는 것이 기본적으로 더 가능하다. 상기 디바이스의 라인 시스템의 추가적인 분기는 제공되지 않는 것이 바람직하다. 특히, 상기 펌프의 출구를 다시 상기 탱크로 연결하는 것을 형성하는 리턴 라인은 존재하지 않는 것이 바람직하다.

설명된 구성을 갖는 펌프는 궤도 펌프(orbital pump)로 지칭될 수 있다. 상기 전달 경로는 상기 변형가능한 다이어프램과 상기 펌프 하우징 사이의 갭에 의해 형성된다. 상기 변형가능한 다이어프램은 상기 편심부와 상기 펌프 하우징 사이에 배열되어 상기 변형가능한 다이어프램이 상기 적어도 하나의 밀봉부 구역에서 상기 하우징과 상기 편심부 사이에 핀치(pinched)되는 것이 바람직하다. 상기 변형가능한 다이어프램과 상기 펌프 하우징 사이의 갭은 상기 적어도 하나의 밀봉부 구역에서 유체-기밀(fluid-tight) 방식으로 폐쇄된다. 상기 갭 또는 상기 전달 경로는 상기 디바이스의 동작 동안 상기 액체로 충전된다. 상기 전달 경로를 따라, 상기 적어도 하나의 밀봉부는 상기 전달 경로를 분할하여, 적어도 하나의 (폐쇄된) 전달 볼륨이 형성된다. 상기 편심부의 움직임에 의해 상기 밀봉부를 변위시킨 결과, 상기 전달 볼륨은 상기 펌프의 입구로부터 상기 펌프의 출구 쪽으로 진행하는 전달 방향으로 변위된다. 이런 방식으로, 상기 액체의 전달이 수행된다.

상기 펌프의 펌프 하우징은 바람직하게는 상기 편심부가 내부에 (중앙에) 배열된 링 또는 원통형 챔버이다. 상기 펌프 하우징은 상기 펌프의 (외부) 고정자로 고려될 수 있는 반면, 상기 편심부는 (내부) 회전자로 지칭될 수 있다. 그러나, 설명된 펌프의 추가적인 실시예에서, 상기 펌프 하우징은 상기 편심부에 의해 둘러싸인 상기 펌프의 내부 고정자를 형성하는 것이 또한 가능하다. 상기 편심부는 외부 회전자를 형성한다. 상기 입구와 상기 출구는 상기 펌프 하우징에 배열되고, 상기 펌프 하우징으로 그리고 상기 변형가능한 다이어프램과 상기 펌프 하우징 사이 전달 경로로 액체를 유입하고 유출시킬 수 있다.

상기 펌프에서, 상기 출구로부터 상기 입구로 액체가 원치 않게 역류하는 것을 방지하는 적어도 하나의 파티션이 제공되는 것이 또한 바람직하다. 상기 파티션은 예를 들어 펌프 하우징이 함몰된 형태이거나 또는 변형가능한 다이어프램이 두꺼워진 부분의 형태일 수 있다. 상기 파티션은 상기 펌프의 출구와 입구 사이에 (영구적으로 또는 위치적으로 고정된 방식으로) 배열된다. 상기 파티션은 상기 펌프 하우징에 대해 상기 편심부가 움직인 결과 액체가 상기 출구로부터 상기 입구로 직접 연결이 형성되는 것을 언제나 방지한다. 상기 파티션은 상기 변형가능한 다이어프램이 상기 출구와 상기 입구 사이 하우징에 지지(braced)되거나 나사 결합되거나 접착제로 접합되는 것에 의해 보장될 수도 있다.

상기 편심부는 바람직하게는 다수의 부분으로 형성된 형태이다. 상기 편심부는 바람직하게는 편심 회전 움직임을 수행하는 (내부) 편심 구역과, 상기 편심 구역을 둘러싸는 (외부) 베어링 링을 구비한다. 적어도 하나의 베어링이 상기 편심 구역과 상기 베어링 링 사이에 위치되는 것이 바람직하다. 상기 베어링은 볼 베어링 또는 롤러 베어링일 수 있다. 상기 편심부의 편심 구역은 동작 동안 회전축 주위로 회전 움직임을 수행한다. 상기 편심부의 외부 형상은 상기 편심 구역의 표면의 편심 움직임을 야기한다. 상기 편심 움직임은 상기 베어링 링으로 전달된다. 편심 구역과 베어링 링 사이의 베어링은 상기 편심 구역의 회전 움직임이 상기 편심 움직임과 함께 상기 베어링 링으로 전달되는 것을 방지한다. 중간에 베어링이 배열된 편심 구역과 베어링 링의 조합을 통해, 상기 편심 구역의 편심 회전 움직임은 회전 움직임 컴포넌트 없이 베어링 링의 편심 와블 움직임(eccentric wobbling movement)으로 변환될 수 있다. 상기 베어링 링의 움직임은 회전 움직임 컴포넌트를 가지지 않는 것으로 인해 상기 변형가능한 다이어프램에서 전단 응력(shear stress)은 감소될 수 있다. 상기 변형가능한 다이어프램은 상기 편심부에 의해 단순히 휘어지는 것이 바람직하다. 바람직하게는 상기 변형가능한 다이어프램과 상기 편심부의 접촉 표면에는 압력 힘만이 작용하고 실질적으로 마찰 힘이 작용하지 않는데, 이 마찰 힘은 상기 변형가능한 다이어프램과 편심부의 접촉 표면이 또한 회전 움직임의 일부를 나타내는 경우 상기 편심부가 상기 다이어프램과 마찰되는 것으로 인해 발생할 수 있다. 상기 편심부가 내부 고정자를 형성하는 하우징 주위에 배열된 외부 회전자인 경우 상기 편심부를 편심 구역과 베어링 링으로 대응하여 분할하는 것이 또한 가능하다.

여기에 설명된 방법에 따라 상기 디바이스를 동작시키는 동안, 제일 먼저 액체의 요구되는 분배량이 검출된다(단계 a)). 이것은, 예를 들어, 배기 가스 처리 디바이스에서 요구하는 액체의 양을 모니터링하고, 상기 요구에 따라 상기 디바이스에 의해 공급되는 액체의 양을 한정하는 제어 유닛에 의해 수행될 수 있다. 그리고, 단계 b)에서, 상기 적어도 하나의 펌프가 활성화되어 (정확히) 요구되는 분배량만이 상기 액체를 계량하는 계량 지점으로 전달되고 공급되게 한다. 여기서, 상기 펌프는 (전기적) 구동부에 의해 구동되어, 상기 편심부에 움직임을 제공한다.

이후, 단계 c)에서, 상기 적어도 하나의 펌프에 의해 전달되는 액체의 양이 상기 요구되는 분배량에 대응하는 시간이 결정된다. 이것은, 단계 b)의 시작 이후 예를 들어 상기 편심부가 회전된 각도 및/또는 상기 편심부에 의해 수행된 회전의 수를 평가하는 것에 의해 실현될 수 있다. 이것은 특히 상기 회전 각도 또는 회전 수가 전달되는 액체의 양에 비례하는 경우 가능하다. 또한 관통흐름 측정(throughflow measurement)이 적어도 하나의 펌프의 하류쪽에서 (예를 들어 계량 지점에서) 수행되는 것이 가능하고, 이 관통흐름 측정을 통해 상기 배기 가스 처리 디바이스로 이미 전달된 액체의 양이 검출된다. 상기 전달된 양이 상기 요구되는 분배량에 대응하는 것으로 검출되면, 상기 펌프의 동작 정지가 스케줄링된다. 이것은 또한 바람직하게는 제어 유닛에서 수행된다.

그러나, 동작 정지가 스케줄링되면, 상기 펌프의 활성화 해제가 모든 상황에서 즉시 수행되는 것이 아니다. 단계 d)에 따라, 상기 펌프의 활성화 해제는 상기 편심부가 미리 한정된 주차 위치에 위치될 때 수행된다. 미리 한정된 주차 위치는 상기 하우징에 대해 상기 편심부의 특정 각도 위치이다. 그리하여, 동작 정지의 스케줄에 따라, 상기 편심부의 현재 위치가 또한 체크되고 하나 이상의 미리 한정된 (가능하게는 펌프에-특정된) 주차 위치(들)와 비교된다. 따라서, 단계 c) 후, 상기 편심부는 미리 한정된 주차 위치에 도달할 때까지 아직 더 이동될 수 있다. 적어도 하나의 펌프의 "활성화 해제"는 특히 상기 펌프 또는 상기 편심부의 정지를 말하는 것이지만, 필수적으로 (즉시) 동작 준비(readiness)를 제거하는 것을 초래하는 것은 아니다.

상기 설명된 방법은 상기 편심부가 하나의 한정된 주차 위치에서만 정지부로 가는 것이 유리할 수 있다는 것에 기초한다. 이런 방식으로, 상기 하우징에 대해 상기 편심부의 위치를 특히 정확히 모너터링하는 것이 가능하게 된다. 이산 개수의 한정된 주차 위치로 제한하는 것에 의해, 특히 상기 하우징에 대해 편심부의 모든 가능한 위치에 대해 상기 편심부의 위치를 모니터링하는 수단을 제공하는 것이 필요치 않다.

상기 방법은 특히 상기 편심부가 상기 미리 한정된 주차 위치에 있을 때 힘의 평형(force equilibrium)에 있는 경우 유리하다.

힘의 평형은 상기 편심부에 작용하는 힘들이 서로 상쇄되어 작용하는 힘에 의해 상기 편심부가 회전되지 않는 것을 의미한다. 상기 힘의 평형을 유지하기 위해, 특히 추가적인 에너지를 능동적으로 부여하는 것이 필요치 않다. 예를 들어, 상기 힘의 평형을 유지하기 위해 상기 펌프의 구동부에 전기 에너지를 공급할 필요가 없다. 상기 편심부에는, 예를 들어, 상기 펌프와 상기 전달 경로 내 액체의 압력에 의해 가해지는 압력 힘들이 작용한다. 나아가, 상기 펌프의 이동가능한 컴포넌트들 사이에 마찰에 의해 생성된 마찰 힘들이 작용한다. 나아가, 또한 상기 편심부가 회전하는데 내부 저항이 있을 수 있고, 상기 내부 저항은 예를 들어 상기 변형가능한 다이어프램이 변형하는 것에 의해 이루어진다. 미리 한정된 주차 위치에서, 작용하는 모든 힘들은 서로 상쇄되어 상기 편심부의 합성 움직임(resultant movement)이 일어나지 않는다. 일반적으로, 상기 다이어프램이 더 많이 변형되면 될수록 상기 변형가능한 다이어프램에 의해 편심부에 가해지는 힘이 더 커진다. 상기 변형가능한 다이어프램이 특히 더 많이 변형되었다면, 상기 변형가능한 다이어프램에 의해 상기 편심부에 가해지는 힘은 일반적으로 특히 높고, 가능하게는 심지어 상기 액체의 압력에 의해 편심부에 가해지는 힘보다 상당히 더 높다. 그리하여 상기 편심부의 미리 한정된 주차 위치는 바람직하게는 상기 변형가능한 다이어프램이 상대적으로 거의 변형되지 않도록 구성된다.

나아가, 궤도 펌프의 구동부의 내부 힘은 상기 궤도 펌프의 힘의 평형에 영향을 미칠 수도 있다. 상기 구동부의 이러한 내부 힘은 예를 들어 상기 구동부의 전자석에 의해 야기될 수 있다. 특히, 상기 펌프의 구동부가 적어도 하나의 영구 자석을 포함하는 경우, 상기 영구 자석은 (심지어 구동부가 활성화 해제된 경우에도) 상기 편심부에 힘의 평형에 영향을 미칠 수 있는 힘을 편심부에 가하여 상기 편심부에 합성 힘을 미침이 없이 미리 한정된 주차 위치를 상기 적어도 하나의 영구 자석에 의해 변위시킬 수 있다.

상기 설명된 방법은 특히, 상기 미리 한정된 적어도 하나의 주차 위치에서, 상기 적어도 하나의 밀봉부가 상기 펌프의 상기 적어도 하나의 출구를 폐쇄(closes off)하는 경우 유리하다.

여기서, 특히 상기 펌프의 모든 출구가 상기 적어도 하나의 밀봉부에 의해 폐쇄되는 것이 매우 바람직할 수 있다. 그 압력으로 인해 상기 전달 경로 내 액체는, 상기 편심부와 상기 변형가능한 다이어프램에 힘을 가한다. 상기 편심부의 배향에 따라, 상기 힘은 방사방향 및/또는 접선방향으로 작용할 수 있다. 여기서, 방사방향 힘은 상기 편심부의 회전 축 쪽을 향하는 반면, 접선방향 힘은 상기 편심부의 회전축에 대해 접선방향으로 작용한다. 방사방향으로 배향된 힘은 기본적으로 문제를 야기하지 않는 반면, 접선방향 힘은 상기 편심부에 토크를 가할 수 있다. 상기 적어도 하나의 밀봉부가 상기 펌프의 상기 적어도 하나의 출구를 폐쇄하거나 또는 상기 적어도 하나의 출구의 정반대쪽에 위치되도록 상기 미리 한정된 주차 위치가 배향된 경우, 방사방향 압력 힘만이 상기 출구로부터 상기 변형가능한 다이어프램 또는 상기 편심부에 가해질 수 있다. 상기 펌프의 출구에서의 압력이 일반적으로 상기 펌프의 입구에서의 압력을 크게 초과하기 때문에 상기 출구로부터 압력 힘은 편심부에 작용하는 토크를 한정한다. 이에 의해 상기 밀봉부에 의해 펌프의 출구를 폐쇄하는 것은 상기 변형가능한 다이어프램과 상기 편심부에 작용하는 토크를 감소시킨다. 상기 변형가능한 다이어프램과 상기 펌프 하우징 사이의 전체 전달 경로가 상기 펌프의 입구에 연결되어, 상기 편심부가 상기 미리 한정된 주차 위치에 위치될 때 상기 입구와 압력 등화를 가능하게 하는 것이 바람직하다. 상기 전달 덕트에 균일한 압력이 실현될 수 있다. 따라서 상기 압력 힘에 의해 상기 편심부에 가해지는 토크들은 서로 상쇄된다.

주차 위치를 지정하면 상기 펌프의 다수의 분배 공정들 사이의 간격 동안 펌프의 편심부가 원치 않게 회전하는 것을 방지할 수 있다. 여기서, 대기 시간은 단계 d) 및 (단계 a)에서 시작하는) 설명된 방법의 새로운 실행 사이의 시간 기간을 나타낸다. 따라서, 상기 펌프로부터 상기 인젝터로 압력 라인 내 압력은 이를 위해 에너지를 지출함이 없이 유지될 수 있다.

설명된 방법은 특히 상기 미리 한정된 주차 위치에, 상기 적어도 하나의 밀봉부가 상기 전달 방향으로 미리 한정된 각도만큼 펌프의 입구의 하류쪽에 배열되는 경우 유리하다. 여기서, 상기 전달 방향은 상기 입구로부터 상기 출구로 편심부의 회전 방향에 대응하고, 여기서 이 방향으로 상기 편심부가 전달 동안 회전된다. 상기 미리 한정된 각도는 바람직하게는 5° 내지 45°이다.

입구와 출구는 상기 출구로부터 다시 상기 입구로 역류하는 것을 방지하는 적어도 하나의 파티션의 바로 부근에 통상적으로 배열된다. 상기 파티션의 부근이란 상기 파티션의 전방과 후방으로 상기 편심부의 회전 각도 범위를 말한다.

상기 변형가능한 다이어프램은 일반적으로 상기 파티션이 상기 변형가능한 다이어프램에 이용가능한 볼륨을 추가적으로 감소시키기 때문에 구체적으로 파티션의 부근에서 상기 편심부에 의해 특히 많이 변형된다. 그리하여, 추가적인 내부 힘이 특히 (상기 편심부가 상기 파티션 또는 상기 출구 쪽으로 이동될 때에는) 상기 파티션의 전방에서 발생할 수 있고 및/또는 (상기 편심부가 상기 파티션으로부터 멀어지게 또는 상기 출구로부터 멀어지게 이동될 때에는) 상기 파티션의 후방에서 발생할 수 있는데, 여기서 추가적인 내부 힘은 상기 변형가능한 다이어프램에 의해 부여되고 상기 편심부에 힘의 평형에 영향을 미친다. 이 때문에, 상기 편심부가 (제1) 미리 한정된 각도만큼 상기 입구 후방에 또는 상기 파티션 후방에 배열되거나 및/또는 제2 미리 한정된 각도만큼 상기 출구의 전방에 또는 상기 파티션 전방에 배열되도록 상기 미리 한정된 주차 위치가 배열되는 것이 유리하다. 상기 (제1) 미리 한정된 각도는 바람직하게는 적어도 5°이고 최대 45°이다. 상기 제2 미리 한정된 각도는 바람직하게는 최대 45°이고 적어도 5°이다. 또한 (상기 입구의 전방에 그리고 상기 출구의 후방에) 설명된 미리 한정된 주차 위치들이 모두 제공되는 것도 가능하다.

(제1) 미리 한정된 각도만큼 입구의 하류쪽에 제공된 미리 한정된 주차 위치에서, 상기 변형가능한 다이어프램에 의해 부여되고 상기 편심부의 전달 방향으로 작용하고 상기 편심부에 토크를 가하는 힘이 일반적으로 존재한다. 동시에, 상기 액체에 의해 상기 편심부에 가해지는 역방향-선회력이 존재한다. 상기 2개의 힘은 서로 상쇄된다.

나아가 상기 방법은 상기 편심부가 1회전 동안 적어도 한번 상기 미리 한정된 주차 위치를 통과하도록 상기 펌프가 구성되는 경우 유리하다.

이것은 예를 들어 상기 편심부가 정확히 하나의 (단일) 밀봉부를 형성하는 것에 의해, 그리고 상기 밀봉부가 상기 펌프의 하나의 (단일) 출구를 폐쇄하도록 상기 미리 한정된 주차 위치를 구성하는 것에 의해 보장될 수 있다. 상기 편심부가 360°만큼 전방으로 이동될 때, 상기 밀봉부는 상기 출구를 다시 폐쇄하여, 상기 편심부가 상기 미리 한정된 주차 위치에 다시 위치되게 한다.

또한 상기 펌프가 다수의 출구를 구비하거나 또는 상기 편심부가 다수의 밀봉부를 형성하여, 예를 들어, 상기 펌프의 1회전 동안, 2개의 미리 한정된 주차 위치, 또는 예를 들어, 심지어 3개 또는 4개의 미리 한정된 주차 위치를 제공하는 것이 가능하도록 하는 것을 고려할 수 있다. 2개의 미리 한정된 주차 위치가 제공된 경우, 상기 편심부가 다시 180°만큼 회전된 후 상기 편심부가 다시 미리 한정된 주차 위치를 통과하는 것이 바람직하다. 3개의 미리 한정된 주차 위치가 제공되는 경우, 상기 편심부는 하나의 미리 한정된 주차 위치로부터 그 다음 미리 한정된 주차 위치로 통과하기 위해 바람직하게는 정확히 120°만큼 전방으로 회전되어야 한다.

미리 한정된 주차 위치의 개수가 더 많이 제공되면 될수록 그리고 상기 편심부가 하나의 미리 한정된 주차 위치로부터 그 다음 미리 한정된 주차 위치로 통과하기 위해 전방으로 회전되어야 하는 각도가 작으면 더 작을수록, 설명된 방법에 따라 디바이스가 전달하거나 또는 동작할 수 있는 정확도가 더 커진다. 구체적으로, 분배 정확도를 보다 상세히 그리고 보다 정확히 조절하는 것이 가능하다.

나아가 상기 방법은 상기 적어도 하나의 펌프의 적어도 하나의 출구가 상기 액체를 분배하는 인젝터로 이어지는 압력 라인에 인접하고, 상기 액체의 분배량은 상기 압력 라인의 압력과 상기 인젝터의 개방 시간에 의해 조절될 수 있는 경우 유리하다.

여기서, 설명된 디바이스의 펌프를 사용하여 상기 압력 라인에 압력을 형성할 수 있다. 상기 압력 라인에는 바람직하게는 상기 압력 라인 내 압력을 모니터링하는 압력 센서가 배열된다.

상기 압력 라인 내 압력이 실패할 때마다, 상기 펌프가 활성화되어 상기 압력 라인에 압력을 다시 형성한다.

이런 방식으로 설계된 디바이스가 설명된 방법을 실행하는데 사용되는 경우, 상기 편심부가 하나의 미리 한정된 주차 위치로부터 그 다음 미리 한정된 주차 위치로 이동될 때 상기 인젝터에 의해 분배된 액체의 양은 펌프에 의해 전달되는 전달량의 배수에 정확히 대응하는 것이 바람직할 수 있다. 동시에, 설명된 방법의 실행은 상기 액체를 매우 정확히 분배할 수 있게 한다. 특히, 상기 액체의 분배량은 이중으로 모니터링되는데, 구체적으로 제일 먼저 상기 인젝터의 개방 시간을 모니터링하는 것을 통해 모니터링되고, 두 번째로 상기 펌프에 의해 (한정된) 액체의 전달을 통해 모니터링된다.

나아가 상기 설명된 방법은 상기 적어도 하나의 펌프의 적어도 하나의 출구가 축압기(pressure accumulator)와 인젝터에 인접하고, 상기 펌프가 상기 액체를 상기 축압기에 전달하고, 상기 디바이스에 의해 분배되는 액체의 양이 상기 축압기의 압력과 상기 인젝터의 개방 시간에 의해 조절될 수 있는 경우 유리하다.

축압기는 일반적으로 압력이 볼륨에 종속하는 것을 특징으로 한다. 상기 축압기의 볼륨은 상기 축압기의 압력 레벨에 따라 사이즈가 증가되거나 감소된다. 축압기를 구비하는 디바이스는 바람직하게는 예를 들어 5 바 내지 10 바에 있을 수 있는 동작 압력 범위에서 동작될 수 있다. 상기 동작 압력 범위에서, 특정 개방 시간 동안 인젝터에 의해 계량된 액체의 양은 상기 압력에 작은 종속성만을 나타낸다. 그리하여, 상기 축압기의 압력은 상기 인젝터에 의해 액체를 정확히 분배하기 위하여 한정된 압력에 정확히 대응할 필요가 없다. 그러나, 상기 축압기는 분배 공정을 위해 펌프에 의해 전달되는 분배량이 상기 인젝터에서 실제로 분배된 양에 정확히 대응할 필요가 없게 한다. 전달된 액체에서 임의의 초과량은 상기 축압기에 임시 저장될 수 있다. 또한, 상기 축압기는 상기 펌프에 의해 전달되는 액체의 양이 불충분한 것을 보상할 수 있다. 그리하여, 상기 펌프와 상기 인젝터 사이에 축압기를 형성하면 상기 펌프와 상기 인젝터 사이에 축압기를 제공함이 없이 가능한 것보다 상기 인젝터에 의해 실제로 분배되는 액체의 양을 보다 정확히 적응시킬 수 있다.

또한 상기 축압기가 상기 인젝터로부터 상기 펌프로 탄성적인 또는 유연한 압력 라인에 의해 형성되는 것이 가능하다. 상기 유형의 압력 라인은 예를 들어 탄성 플라스틱 호스에 의해 형성될 수 있다.

나아가 상기 방법은 상기 편심부가 하나의 미리 한정된 주차 위치로부터 그 다음 미리 한정된 주차 위치로 전방으로 이동될 때 적어도 하나의 펌프가 상기 적어도 하나의 펌프에 의해 전달되는 최소 전달 볼륨을 지니고, 상기 축압기의 압력이 최소 동작 압력으로부터 최대 동작 압력으로 증가할 때 상기 축압기가 상기 축압기의 볼륨이 변하는 최대 축압기 동작 볼륨을 지니며, 상기 최대 축압기 동작 볼륨은 상기 최소 전달 볼륨과 적어도 동일한 경우 유리하다.

상기 최소 전달 볼륨은 상기 펌프 내 전달 경로의 볼륨과, 360°만큼 상기 편심부가 회전하는 동안 제공된 주차 위치의 개수에 의해 결정된다. 상기 인젝터에 의해 정확한 분배를 수행하는 것이 추구되는 경우 상기 최소 동작 압력과 상기 최대 동작 압력은 각 경우에 상기 디바이스의 인젝터가 동작될 수 있는 압력 한계이다. 상기 최소 동작 압력은 상기 축압기가 정상 동작 동안 발생할 수 있는 최소 축압기 볼륨을 지니는 효과를 제공한다. 상기 최대 동작 압력은 상기 축압기가 상기 디바이스의 정상 동작 동안 발생할 수 있는 최대 축압기 동작 볼륨을 지니는 효과를 제공한다. 상기 최소 동작 압력은 예를 들어 5 바에 대응할 수 있다. 상기 최대 동작 압력은 예를 들어 10 바에 대응할 수 있다. 상기 축압기 동작 볼륨은 정상 동작 동안 상기 축압기의 상기 최대 축압기 볼륨과 상기 최소 축압기 볼륨 사이의 차이이다. 상기 축압기 동작 볼륨이 상기 펌프의 최소 전달 볼륨을 초과하는 경우, 상기 분배를 위해 상기 펌프의 편심부의 위치를 고려함이 없이 임의의 원하는 액체의 양이 인젝터에 의해 분배될 수 있는 것이 보장된다.

또한 내연 엔진, 상기 내연 엔진의 배기 가스를 정화시키는 배기 가스 처리 디바이스, 및 액체를 상기 배기 가스 처리 디바이스에 전달하는 디바이스를 적어도 구비하고, 상기 디바이스는 설명된 방법에 따라 동작되도록 설계되고, 상기 액체는 요소-물 용액인, 자동차가 제안된다.

상기 배기 가스 처리 디바이스에는, 바람직하게는 선택적 촉매 환원 방법을 수행하여, 상기 내연 엔진의 배기 가스에 있는 산화질소 화합물을 액체로 환원시켜 유해하지 않은 물질종을 형성할 수 있는 SCR 촉매 컨버터가 제공된다. 상기 디바이스는 설명된 방법과 함께 여기서 설명된 개선 특징을 모두 구비할 수 있다. 상기 방법 단계는 예를 들어 별개의 제어 유닛 및/또는 상기 내연 엔진의 제어기에 저장될 수 있고, 상기 제어 유닛 및/또는 제어기는 요구 시에 상기 적어도 하나의 펌프의 전기 구동부, 상기 인젝터, 압력 센서, 한계 값을 위한 메모리 소자 등과 상호 작용할 수 있다.

본 발명과 기술 분야는 도면에 기초하여 아래에서 보다 상세히 설명된다. 특히, 도면과 특히 도면에 도시된 비율은 단지 개략적인 것으로 이해된다.
도 1은 펌프의 제1 설계 변형을 도시하는 도면;
도 2는 설명된 방법을 실행할 수 있는 디바이스를 도시하는 도면;
도 3은 펌프의 제2 설계 변형을 도시하는 도면;
도 4는 펌프의 제3 설계 변형을 도시하는 도면;
도 5는 설명된 방법을 실행할 수 있는 디바이스를 구비하는 자동차를 도시하는 도면;
도 6은 설명된 방법을 실행하는 동안 디바이스의 축압기의 압력과 볼륨을 도시하는 다이어그램.

도 1은 입구(4)와 출구(5)를 갖는 펌프 하우징(3)을 구비하는 펌프(2)를 도시한다. 편심부(6)는 펌프 하우징(3) 내에 배열된다. 변형가능한 다이어프램(7)은 편심부(6)와 펌프 하우징(3) 사이에 위치된다. 변형가능한 다이어프램(7)과 펌프 하우징(3) 사이에는 입구(4)로부터 출구(5)로 이어지는 전달 경로(8)가 있다. 전달 경로(8)는 밀봉부(9)에 의해 하나의 지점에서 밀봉(폐쇄)된다. 밀봉부(9)에서 변형가능한 다이어프램(7)은 펌프 하우징(3)을 직접 지지한다. 밀봉부(9)는 편심부(6)의 편심 움직임에 의해 변위될 수 있다. 이것은 입구(4)로부터 출구(5)로 전달 방향(27)으로 액체를 전달한다. 편심부(6)는 내부 편심 구역(22)과 외부 베어링 링으로 분할된다. 내부 편심 구역(22)은 베어링(20)에 의해 외부 베어링 링(21)으로부터 분리된다. 편심 구역(22)은 전달 방향(27)에 대응하는 회전 방향(23)으로 축(24) 주위로 회전될 때, 베어링 링(21)은 설명된 편심 움직임을 수행한다. 입구(4)와 출구(5) 사이에는 이 경우에 변형가능한 다이어프램(7)을 국부적으로 압축하는 캠 형태인 파티션(19)이 제공된다. 상기 파티션(19)은 출구(5)로부터 다시 입구(4)로 액체가 역류하는 것을 방지한다.

동작 동안, 액체는 특정 압력으로 전달 경로(8) 내에 존재한다. 상기 압력은 출구(5)에 연결된 전달 경로(8) 구역에서보다 입구(4)에 연결된 전달 경로(8) 구역에서 상당히 더 낮다. 밀봉부(9)가 출구(5)를 폐쇄하도록 편심부(6)의 주차 위치(10)가 배향되는 것에 의해, 전달 경로(8)의 상당한 부분이 출구(5)에 연결되지 않는 것이 달성된다. 따라서, 편심부(6)에 작용하는 접선방향 힘(25)은 감소될 수 있거나 또는 심지어 상기 접선방향 힘(25)은 서로 상쇄되는 것이 보장될 수 있다. 이후, 출구(5)에서는 방사방향 힘(26)만이 편심부(6)에 작용하지만, 이 방사방향 힘은 편심부(6)에 토크를 가하지 않는다.

도 1은 전달 방향(27) 또는 회전 방향(23)으로 보았을 때 미리 한정된 각도(41)만큼 펌프(2)의 출구(4)에서 상류쪽에 배열된 대안적인 미리 한정된 주차 위치(10)를 또한 도시한다. 도 1에서, 편심부(6)는 상기 대안적으로 제안된 미리 한정된 주차 위치(10)에 위치되지 않는다.

도 2는, 펌프(2)와, 이 펌프(2)의 입구(4)를 탱크(28)에 연결하는 흡입 라인(29), 및 이 펌프(2)의 출구(5)를 인젝터(12)에 연결하는 압력 라인(11)을 구비하는 디바이스(1)를 도시한다.

압력 라인(11)은 가압된 액체를 저장하는 축압기(13)를 형성한다.

도 3은 편심부(6)와 변형가능한 다이어프램(7)이 2개의 밀봉부(9)를 형성하고 이 밀봉부는 펌프 하우징(3)에 대해 편심부(6)의 회전 움직임 결과 전달 경로(8)를 따라 이동된다는 점에서 도 1에 도시된 펌프와는 상이한 설명된 디바이스를 위한 펌프(2)의 제2 설계 변형을 도시한다. 펌프(2)의 이 설계 변형에서는, 2개의 상이한 미리 한정된 주차 위치(10)가 또한 제공되고, 펌프(2)의 출구(5)는 밀봉부(9)에 의해 폐쇄된다. 2개의 미리 한정된 주차 위치(10)는 서로에 대해 180° 각도로 배열된다. 편심부(6)가 180°만큼 전방으로 이동될 때, 하나의 미리 한정된 주차 위치(10)로부터 그 다음 미리 한정된 주차 위치(10)로 편심부(6)가 움직이는 것이 가능하다. 그러나, 이 펌프(2)의 경우에는 편심부(6)는 베어링 링과 편심 구역으로 분할되는 것이 없다. 이 설계 변형에서, 편심부(6)는 회전하며, 편심부(6)와 변형가능한 다이어프램(7) 사이의 접촉 표면(40)에 마찰 힘이 생성되는데, 이 마찰 힘은 접촉 표면(40)에 대응하는 마찰-최소화된 설계를 하는 것에 의해 회피된다.

도 4는 펌프 하우징(3)이 내부에 배열되고 편심부(6)가 펌프 하우징(3) 주위 외부에 배열되어 있는 펌프(2)의 추가적인 설계 변형을 매우 개략적인 형태로 도시한다. 여기서, 또한, 변형가능한 다이어프램(7)은 펌프 하우징(3)과 편심부(6) 사이에 위치된다. 입구(4)와 출구(5)는 펌프 하우징(3)에 배열되고, 출구(5)로부터 입구(4)로 액체의 역류를 방지하기 위해 파티션(19)이 제공된다.

도 5는, 내연 엔진(18)과 이 내연 엔진(18)의 배기 가스를 정화시키는 배기 가스 처리 디바이스(16)를 구비하고, 이 배기 가스 처리 디바이스에 SCR 촉매 컨버터(30)가 배열되어 있는, 자동차(17)를 도시한다.

배기 가스 처리 디바이스(16)는 인젝터(12)에 의해 액체가 공급될 수 있다. 인젝터(12)는 탱크(28)로부터 액체를 추출하고 상기 액체를 펌프(2)에 의해 인젝터(12)로 전달하는 디바이스(1)의 구성 부분이다. 적어도 펌프(2)와 인젝터(12)는 설명된 방법의 실행을 수행할 수 있는 제어 유닛(31)에 연결된다. 설명된 방법은 제어 유닛(31)에서 루틴으로 구현될 수 있다.

도 6은, 예로서, 시간 축(33)에 있는 시간에 대해 수직 축(32)에 각각 도시된 압력 곡선(34)과 볼륨 곡선(35)의 다이어그램을 도시한다. 압력 곡선(34)은 설명된 방법의 실행 동안 설명된 디바이스의 축압기에서 발생한다. 설명된 방법의 실행 동안, 축압기에서 압력은 최소 동작 압력(14)과 최대 동작 압력(15) 사이에서 변동한다. 압력에 따라, 축압기 볼륨은 축압기에서 생성되고, 상기 축압기 볼륨은 볼륨 곡선(35)에 의해 다이어그램에 도시된다. 축압기의 볼륨은 최소 축압기 볼륨(36)과 최대 축압기 볼륨(38) 사이에서 변동한다. 최소 축압기 볼륨(26)과 최대 축압기 볼륨(37) 사이의 차이는 축압기 동작 볼륨(38)을 구성한다. 상기 축압기 동작 볼륨(38)은, 편심부가 하나의 미리 한정된 주차 위치로부터 그 다음 미리 한정된 주차 위치로 전달될 때 전달 동안 펌프에 의해 전달되는 최소 전달 볼륨(39)보다 더 크다.

특히 본 도면에 도시된 기술적인 특징의 조합은 일반적으로 본 발명을 제한하는 것이 아닌 것으로 이해된다. 예를 들어, 하나의 도면에 있는 기술적 특징은 다른 도면 및/또는 일반적인 설명에 있는 다른 기술적 특징과 결합될 수 있다. 이의 유일한 예외는 이 특징의 조합이 여기에 명시적으로 언급된 경우 및/또는 이 기술 분야에 통상의 지식을 가진 자라면 디바이스의 기본 기능이 더 이상 실현될 수 없다는 것을 인식하는 경우이다.

설명된 방법은 특히 액체의 정확한 분배를 하나의 디바이스에 의해 수행될 수 있음과 동시에, 상기 방법은 전달과 분배를 수행하는데 최소 에너지 요구조건을 구현하기 때문에 유리하다.

1: 디바이스 2: 펌프
3: 펌프 하우징 4: 입구
5: 출구 6: 편심부
7: 변형가능한 다이어프램 8: 전달 경로
9: 밀봉부 10: 미리 한정된 주차 위치
11: 압력 라인 12: 인젝터
13: 축압기 14: 최소 동작 압력
15: 최대 동작 압력 16: 배기 가스 처리 디바이스
17: 자동차 18: 내연 엔진
19: 파티션 20: 베어링
21: 베어링 링 22: 편심 구역
23: 회전 방향 24: 축
25: 접선방향 힘 26: 방사방향 힘
27: 전달 방향 28: 탱크
29: 흡입 라인 30: SCR 촉매 컨버터
31: 제어 유닛 32: 수직 축
33: 시간 축 34: 압력 곡선
35: 볼륨 곡선 36: 최소 축압기 볼륨
37: 최대 축압기 볼륨 38: 축압기 동작 볼륨
39: 최소 전달 볼륨 40: 접촉 표면
41: 미리 한정된 각도