JP2016534336A - 還元剤の品質を測定する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、還元剤の品質を測定する方法に関する。この方法ではまず、還元剤の前処理を実行する。引き続いて前処理した還元剤の温度を測定する。つぎにこの前処理した還元剤の導電率を測定し、続いてこの導電率および温度を用いて還元剤の品質を計算する。

Description

本発明は、（液体の）還元剤、特に尿素水溶液の品質を測定する方法と、タンクに貯蔵された還元剤を調量する調量装置とに関しており、ここではこの調量装置を用いて上記方法を実行することが可能である。上記の方法および調量装置は、特に自動車部門における自動車用途に好適である。

特に、原動機付き車両における自走用内燃機関に対し、排気ガス浄化装置が公知であり、この排気ガス浄化装置には、特定の排気ガス成分を化学的に還元するために還元剤が供給される。例えば、排気ガスに還元剤としてアンモニアを供給すれば、排気ガス内の窒素化合物（ＮＯ_x）を特に有効に除去することができる。例えばアンモニアのような一般的な還元剤は有害物質であり、したがって原動機付き車両内に直接貯蔵しない。その代わりに還元剤は、還元剤前駆体の形態で、原動機付き車両の付加的な作動液として独立したタンクに貯蔵されることが多い。一般的な還元剤前駆体は、例えば尿素である。尿素は、原動機付き車両において、例えば３２．５％の尿素水溶液の形で貯蔵される。このタイプの尿素水溶液は、例えば、商標名「AdBlue(登録商標)」で入手可能である。この関連において単に完璧さを期すために指摘したいのは、以下で「還元剤」という表現には、還元剤前駆体および（特に尿素水のような）その溶液が含まれると理解すべきことである。

内燃機関の燃料消費に比べて還元剤消費は少ない。還元剤消費は一般的に、原動機付き車両の内燃機関の燃料消費の約０．５％から１０％である。排気ガス内に導入される還元剤の量は、とりわけ還元剤の品質に依存する。還元剤の品質とは実質的に、還元剤における尿素の濃度のことである。これは特に、反応を触媒的に促進させるのに必要なアンモニアが尿素から形成されるという事実によるものであり、またこれは還元剤における尿素濃度が所定の限度内にある場合にのみ、特に高い信頼性かつ残留物なしに可能になるのである。

このことを目的として原動機付き車両に設けられているタンクに補給のために還元剤を添加する場合、補給のために加えられる還元剤の品質は、タンク内にある還元剤の品質とは異なり得る。さらにタンク内の還元剤の品質は、時間と共に変化し得る。特にここでは還元剤の経年変化が発生し得るのであり、還元剤内の尿素が化学変化してとりわけアンモニアが形成される。さまざまな不純物も還元剤の品質に影響を及ぼす。

還元剤の品質を測定するため、これまでさまざまなアプローチが取られている。例えば、超音波伝搬時間測定を用いることによって還元剤の品質を測定する試みがなされている。

上記のことを出発点とすると、本発明の課題は、従来技術に関連して明示した上記の技術的課題の少なくとも一部分を解決することである。本発明では特に、還元剤の品質を測定する特に有利な方法と、この方法を実行することができる調量装置とを示そうとしている。

この課題は、独立請求項の特徴的構成を有する方法および装置によって解決される。別の有利な実施形態ならびに上記の方法および装置の使用は、従属請求項に記載されている。請求項に個別に挙げられている特徴は、任意の望ましい技術的に適切な仕方で互いに組み合わせることができ、したがって本発明の別の複数の実施形態を明示していることに注意されたい。特に複数の図面に関連した以下の説明により、特に好適な別の実施形態が得られる。

上記のことを目的として、ここでは還元剤の品質を測定する方法が提案され、この方法には少なくとも以下の複数のステップが含まれている。すなわち、この方法には、
ｉ） 還元剤の前処理を実行するステップと、
ii） 前処理した還元剤の温度を測定するステップと、
iii） 前処理した還元剤の導電率を測定するステップと、
iv） 導電率および温度を用いて還元剤の品質を計算するステップとが含まれているのである。

この方法は特に、自動車部門における自動車用途において還元剤の品質を測定するために提供される。

ここで「品質」という表現は実質的に、還元剤における成分の濃度のことをいう。このことは特に還元剤の品質が、この還元剤の一成分の濃度に対応することも意味する。このようなケースでは一般的に、極めて高い（最大の）品質は、一成分の濃度が所定の相当値になっている状況に対応する。この相当値から偏差することは、品質の低下を意味する。特にこの品質は、尿素水溶液における尿素濃度に対応する。ここでは、尿素水溶液における３２．５％の相当値が、極めて高い（最大）品質に対応する場合が好適であるのに対し、上方または下方への偏差は品質の低下に対応する。好ましくは「品質」という表現には付加的に、還元剤におけるアンモニア含有量についての情報項目も含まれている。特に還元剤としての尿素水溶液の場合、還元剤の経年変化によってアンモニアが形成される。このプロセスでは、還元剤内の尿素は、放散されてアンモニアに転換される。

還元剤の品質に関する方法によって求めた上記情報は特に、排気ガス成分を完全に還元するため、排気系統に導入しなければならない還元剤の量を正確に求めるために利用可能であり、ここでは特に、完全な還元に必要である以上の還元剤が供給されないことも保証される。還元剤の要求量は特に、排気ガス組成についての結果を導き出すことができる、内燃機関の複数の動作パラメタに基づいて決定することができる。還元剤の要求量を求めるため、排気ガスセンサを用いて排気ガスの組成または触媒コンバータ基体の負荷を直接測定することも可能であり、この際には品質に関連する上記の情報を使用して上記のような要求を正確に満たすことができる。

前の方ですでに説明したように還元剤の品質は実質的に、この還元剤における尿素濃度についての情報項目である。したがって特に、還元剤における尿素濃度が低い場合に比べて尿素濃度が比較的高い場合には、排気系統に導入しなければならない還元剤の量は少なくてすむ。

上で説明した方法において、還元剤の品質はステップiv）で計算され、ここではステップiii）で測定した還元剤の導電率が、品質を計算するためのパラメタとして使用される。相互作用として還元剤の温度を考慮する場合、還元剤の品質についての上記情報が、導電率から計算できることも判明している。このため、還元剤の温度が、ステップii）で求められ（特に測定され）、ステップiv）における計算において（相互作用として）考慮される。

本発明では、前処理される還元剤の品質を特に考慮する。このことは特に、タンクに貯蔵されて残っている還元剤ではなく、（直後に）排気系統に送出される還元剤の品質を考慮することを意味する。還元剤を前処理することにより、品質に対する（温度を除いた）別の相互作用の少なくとも一部分を低減、抑止または除去することができる。したがってステップiv）では、別の相互作用の考慮を省略することができる。これにより、温度の測定および導電率の測定の前に還元剤を前処理することによって、品質の決定を格段に容易にすることができる。特に還元剤を前処理することにより、未知の複数の作用パラメタが、導電率測定および／または還元剤の品質に与える複数の横断的な作用を除去することもできる。処理された還元剤とは特に、フィルタリングされ、浄化され、および／または、加熱される還元剤のことである。還元剤の前処理の上記方法への取り込みは特に、上で説明した方法により、還元剤の品質が、還元剤を貯蔵するためのタンクにおいてではなく、還元剤を供給するための送出ユニットまたは調量ユニット内で行われるという事実によって可能になる。これによって特に、それぞれ（タンク容積に対して少ない）限られた量の還元剤だけを前処理すればよいという状況が可能になる。還元剤の前処理用の好適な手段を以下により詳しく説明する。

ステップiii）における還元剤の導電率が、還元剤に電気的に接続されている第１電気コンタクトおよび第２電気コンタクトを有するセンサによって測定されると、さらに好適である。

ここで指摘したいのは、導電率の測定に関連して、複数の誘電体パラメタを個別にまたは互いに組み合わせて考慮することがつねに可能になることであり、ここでこれらの誘電体パラメタは、所定の条件下で、導電率と所定の相互依存性を有し得る（特にコンダクタンス、電圧、電流強度、抵抗など）。

導電率の測定中、第１電気コンタクトおよび第２電気コンタクトは、還元剤によって完全に取り囲まれるため、第１電気コンタクトと第２電気コンタクトとの間の還元剤の電気抵抗を測定することできる。管路内で第１電気コンタクトと第２電気コンタクトとの間の空間が還元剤によって完全に充填されると有利である。還元剤のコンダクタンスは、このように測定した電気抵抗の逆数から求められる。

ステップiii）において、第１電気コンタクトと第２電気コンタクトとの間、および、第１電気コンタクトと第３電気コンタクトとの間にそれぞれ電圧を印加すると有利であると考えられ、ここでは電気抵抗は、少なくとも第１電気コンタクトと第２電気コンタクトとの間、および、第１電気コンタクトと第３電気コンタクトとの間で測定され、ステップｃ）において、測定した２つの電気抵抗からコンダクタンスを求められる。このようにして特に、測定した複数の抵抗に基づいて、平均コンダクタンスを求めることができる。複数の電気コンタクトのうちの１つが別の材料から形成される場合、測定値が変化するため、還元剤のそれぞれの導電率をまず測定し、つぎに必要な場合にのみ平均値によって求める。これにより実際の導電率をより正確に求めることができる。求めた２つの抵抗値の間の差分の測定を行って、特に正確にコンダクタンスを求めることも可能である。特に電気コンタクトと還元剤との境界抵抗の影響を取り除くことができる。このためには、複数の電気コンタクトを互いに異なる間隔で配置して、例えば第１電気コンタクトと第２電気コンタクトとの間の間隔が、第１電気コンタクトと第３電気コンタクトとの間の間隔よりも小さくなるようにするのが特に有利である。この場合に第１コンタクトと第２コンタクトとの間の抵抗値を第１コンタクトと第３コンタクトとの間の抵抗値から減算して、コンダクタンスを計算するための１つの抵抗値を得る。

この方法の有利な一実施形態では、ステップiii）において、特に正電圧と負電圧との間で交番する交流電圧を第１電気コンタクトおよび第２電気コンタクトに印加する。この交番電圧は有利には矩形波である。さらにこの交番電圧が対称であると有利である。このことが意味するのは、負電圧成分と正電圧成分とが形状および大きさにおいてそれぞれ対応することである。このような交流電圧を用いれば、電気分解により、２つのコンタクトのうちの１つにおいて堆積物が形成されることを防止することできる。

上記の方法は、ステップｉ）において、還元剤を前処理するために以下の複数の手段のうちの少なくとも１つが実現されるとさらに有利である。すなわち、
・ 還元剤のフィルタリング手段、
・ 還元剤の電気化学処理手段、
・ 還元剤の熱処理手段、および、
・ 還元剤から少なくとも１つの成分の少なくとも一部分を分離除去する手段のうちの少なくとも１つが実現されると有利である。

還元剤を前処理するための上記の手段はすべて、還元剤が送出される管路内で実行することができる。したがってこれらの手段はそれぞれ、ステップii）およびステップiii）において温度測定および導電率測定が実行される、還元剤の限定された量だけに対して実現される。

還元剤のフィルタリングは、フィルタによって行うことができ、このフィルタは、例えば、（フィルタ表面に粒子を堆積させる）表面フィルタまたは（フィルタ内に粒子を堆積させる）デプスフィルタとすることが可能である。

還元剤の電気化学処理により、所定の物質を還元剤から解放する、かつ／または、分離除去することが可能である。この電気化学処理のため、還元剤には電圧または電流が印加されて、液体還元剤の一成分が溶解する、かつ／または、この液体還元剤から一成分が分離除去される。電気化学処理は、導電率測定に使用される電気コンタクトによって行うことも可能である。例えば、これらの電気コンタクトは、まず（ステップｉ）において）還元剤の前処理に使用され、引き続いて（ステップiii）において）還元剤の導電率を改善するために使用される。この場合には特に、ステップiii）で使用される電流および電圧よりもはるかに高い電圧および大きな電流がステップｉ）に使用される。

還元剤の熱処理は特に加熱器によって行われる。この熱処理が、還元剤の冷却も含むこともあり得る。還元剤の所定の成分が、熱処理によって溶解する、かつ／または、分離除去されることもあり得る。熱処理により、還元剤の温度が、特定の温度値に調整されるかまたはステップiii）における導電率測定が行われる特定の温度範囲に設定されるようにすることも可能である。

還元剤からの一成分の分離除去は、セパレータによって行うことができる。セパレータは、例えば、分離除去しようとする還元剤の特定の成分に対して高い付着性を有する表面タイプのセパレータとすることができる。例えば、セパレータは、アンモニアに対して高い付着性を有しており、これによってアンモニアが還元剤から分離除去される。セパレータはまた、管路内で還元剤を案内する適切な流れ案内部によって実現することも可能であり、これによって還元剤内の粒子は、例えば（質量）慣性によって還元剤からフィルタリング除去される。これは、特に有利には、還元剤からの一成分の、純粋に受動的な分離であり、この分離は、管路の構造的な特徴によって、または、所定の複数の成分に対して付着性の高い適切な表面タイプのセパレータによってだけ行われ、分離のために還元剤にエネルギが導入されることはない。これに対し、還元剤の電気化学的な処理の場合には能動的な分離が実行され、ここでは還元剤から少なくとも１つの成分を分離するため、この還元剤に電気エネルギが導入される。

上記の方法の別の有利な一実施形態では、ステップiv）において、妥当性検査が行われる。この妥当性検査では、ステップiii）で測定した導電率が、前の時点に測定した導電率によって比較される。ここでは特に、現在検出した導電率と、前の時点で測定した導電率との間の偏差が求められ、有利にはこの導電率の変化速度も求められる。有利には、この偏差および／または変化速度が、あらかじめ定めた閾値を上回る場合、エラー信号が出力される。この場合、閾値の超過を生じさせた特定のイベントが発生したことが考えられる。例えば、還元剤を貯蔵するタンクが、特に高い温度に曝されたなどであり、これによって還元剤としての尿素水溶液の一部がアンモニアに転化し得る。アンモニアは一般的に、還元剤の導電率に極めて大きな影響を及ぼして、導電率が急峻に増大し、このことは、大きな偏差として、また、高い変化速度として考慮することができる。上記方法による品質測定の結果はこの場合に廃棄することができ、また可能であれば、対応するエラー信号を原動機付き車両の制御ユニットおよび／またはユーザに出力することができる。上記の偏差および／または変化速度に対するあらかじめ設定した閾値を上回ったことに基づいて識別することができる別のイベントは、還元剤とは異なる導電率を有する液体がタンクに加えられる誤った充填イベントである。誤った充填イベントは、上記の偏差および／または変化速度に基づいて識別することもでき、対応するエラー信号を原動機付き車両の制御ユニットおよび／またはユーザに出力することができる。

品質測定中に考慮される尿素水溶液の濃度は、タンクにおいて実質的に２つの作用によって変化し得る。第１の作用は、上の方ですでに説明したように、タンクにおけるアンモニアの形成である。第２の作用は、尿素の（結晶状の）堆積物の形成である。このような堆積物に含まれる尿素は、尿素水溶液から分離され、したがって尿素濃度が低減される。第１の作用は、一時的でありかつ極めて高速な作用であり、したがって導電率が急峻に変化するのに対し、第２の作用は比較的に緩慢であり、したがって上記の方法を用いて、品質測定中に極めて有効に監視することができる。

本発明の別の様相によれば、還元剤用の調量装置が提案される。この調量装置は、タンク壁と、このタンク壁によって少なくとも一部分が画定されている内室とを備えたタンクを有しており、還元剤の導電率を測定するためのセンサを有しており、また、内室から還元剤が抽出される少なくとも１つの管路を有している。この少なくとも１つの管路は、流れに関して内室に接続されているため、内室から排気系統に還元剤を案内することができ、上記センサは、管路に配置されており、還元剤を前処理するための前処理ユニットも管路に設けられている。

したがってこの調量装置は、還元剤を貯蔵するタンクと、タンクから排気系統に至る少なくとも１つの管路とを有する。この調量装置は有利には付加的に、送出装置を有しており、この送出装置は特に、少なくとも１つの管路を介して還元剤をタンクから送出するポンプを有する。特に還元剤の導電率を測定するためのセンサは、殊にタンクの内室に配置されるのではなく、管路に配置されるため、排気系統に（直後に）送出される還元剤の品質が測定される。センサが配置されている管路の部分は、送出装置の一構成部分とすることも可能である。こうすることの利点は、タンク内の還元剤の品質ではなく、実際に調量される還元剤の品質が求められることである。なぜならばタンクでは還元剤の品質がところどころで変化し得るからである。さらに流れ方向で見たセンサの上流には少なくとも１つの前処理装置が配置されており、この前処理装置により、品質測定の準備時に還元剤を前処理することができる。この前処理ユニットは有利には、タンクから排気系統に至る還元剤の流れ方向に見て、センサの上流および／またはセンサに配置される。

上記センサが、管路内の還元剤に電気的に接続されている第１電気コンタクトおよび第２電気コンタクトを有することは特に好適である。

したがって第１電気コンタクトおよび第２電気コンタクトは特に調量装置に配置され、これによって動作中に、前処理ユニットの下流の送出装置または少なくとも１つの管路において、第１電気コンタクトと第２電気コンタクトとの間で還元剤の電気抵抗を測定することができる。このため、これらの電気コンタクトは有利には、送出装置および／または管路のハウジングまたはケーシングを通して電気的に絶縁されて案内される。したがって、還元剤を貯蔵するタンクの連続した、分割されていない内室内にない、調量装置の複数の領域は特に、送出装置および／または少なくとも１つの管路に属すると考えることできる。

ここで「電気コンタクト」と称される場合、これが指しているのは、第１電気コンタクトおよび第２電気コンタクトである。ここでは、この用語により、第１電気コンタクトおよび第２電気コンタクトがつねに同じ設計でなければならないことを示すことは意図しておらず、実際に、これらのコンタクトのうちの少なくとも１つが上記のように設計され得ることを表すことを意図している。

一緒にセンサを形成する複数の電気コンタクトは有利には送出装置のハウジングまたは管路内にはめられる。可能ならば付加的に、少なくとも１つのシーリング部材をハウジングにはめて接合することができ、このシーリング部材は、ハウジングに対して電気コンタクトを密封する。電気コンタクトは有利には金属ピンの形態を有する。この金属ピンは、可能であれば表面構造を有しており、この表面構造により、金属ピンの箇所においてハウジング壁または管路の形成が促進される。可能であればこの金属ピンに溝を形成することができ、この溝に（例えばＯリングのような）シーリング部材がはめられる。

その一方、本発明では電気コンタクトがそれぞれ個別的に、送出装置のハウジングを通して、またはラインのケーシングを通して延在することが可能である。しかしながら電気コンタクトを形成する金属ピンが、共通の１つのシーリング部材に配置され、このシーリング部材が全体としてハウジングに埋め込まれるかまたはこのハウジングを通して延在することが可能である。

調量装置のこのように実施形態によって保証されるのは、排気系統に（直後に）送出され、したがって例えば内室に存在する不純物の作用にもはや曝されることのない還元剤の品質が求められることである。

センサの電気コンタクトは有利には、送出装置のハウジングを通して、または、管路の壁を通して案内され、これによって還元剤または還元剤の添加物が、この引き込み部を通して調量装置から染み出すことはない。

少なくとも第１電気コンタクトまたは第２電気コンタクトがキャピラリバリアによってラインに液密に密閉されると特に有利であり、ここでこのキャピラリバリアは、第１電気コンタクトまたは第２電気コンタクトと、管路の少なくとも１つの結合部との間の接着接合によって形成される。

このタイプのキャピラリバリアは特に、少なくとも１つの電気コンタクトと結合部との間の接着接合によって形成される。この結合部は特に、送出装置のハウジングおよび／または管路の壁である。しかしながらさらにこの結合部は、上述のハウジングまたは壁のうちの１つに配置されるシール領域も有し得る。上記のタイプの接着接合は、溶接、ろう付け、接着剤によって実現可能である。

接着接合は特に、分子レベルの接合であり、ここでは電気コンタクトと管路の材料との間に分子間力が存在する。電気コンタクトが有利には金属材料からなるのに対し、管路はプラスチック材料から形成される。この場合に上記の接着接合は、電気コンタクトの金属材料ともプラスチック材料とも接着接合し得る接着剤によって形成されるか、または、管路のプラスチック材料および電気コンタクトの金属材料が選択されて、プラスチック材料と金属材料との間に直接の接着接合が形成できるかのいずれかである。これは、例えば、金属材料、特殊鋼、銅またはアルミニウムと、プラスチックポリオキシメチレン（ＰＯＭ：polyoxymethylene）、ポリアミド（ＰＡ：polyamide）、特にＰＡ６．６（ナイロン）、ポリフタラミド（ＰＰＡ：polyphthalamide）またはポリフェニレンスルファイド（ＰＰＳ：polyphenylene sulphide）とによって可能になる。

別の設計変形形態では、電極は電導性プラスチックから構成される。このタイプのプラスチックは、適切な（有利には金属製の）挿入物によって導電性にすることができる。このタイプのプラスチックが本来的に導電性であることもあり得る。電導性プラスチックは、例えばポリピロール（ＰＰｙ：polypyrrole）である。

少なくとも第１電気コンタクトまたは第２電気コンタクトが、キャピラリバリアによって管路上で液密に密封されるとさらに有利であり、このキャピラリバリアは、第１電気コンタクトまたは第２電気コンタクトと、管路の少なくとも１つの結合部との間の形状結合によって実現される。

このような形状結合は、例えば、タンク壁、送出装置のハウジング、および／または管路の壁との間のラビリンスシールによって形成することができる。ラビリンスシールの場合、電気コンタクトは隆起部を有しており、この突起部により、ハウジングにおけるピンの密封が改善される。特に有利であるのは、電気コンタクトが結合部を通して案内される領域において、この電気コンタクトが複数の突起部を有することである。

上記のセンサおよび調量装置が共通の１つのハウジングを有することも有利であると考えられる。このタイプのハウジングは特に一体型である。一体型ハウジングは、ハウジングの射出成形中にはめ込まれるＵ字形の電気コンタクトによって形成することができ、Ｕ字形コンタクトの直線状の脚部の接続部分は、製造プロセス後に取り除かれる。しかしながらこのセンサはさらに、共通の１つの、特にタンクおよび／または送出装置を有する一体型ハウジングを共有することができる。これにより、センサは調量装置に容易に組み込むことができる。

調量装置のさらに有利な設計変形形態では、少なくとも１つの第１電気コンタクトまたは第２電気コンタクトは、腐食防止手段を有する。このタイプの腐食防止手段は、例えば、電気コンタクトの対応するコーティングによって実現可能である。以下の材料を有する、電気コンタクトのコーティングが特に好適である。アルミニウムから形成される電極は、例えば、アルミニウム酸化物ポリマ合成コーティングを有することができ、これは表面においてアルミニウムを化学変化させることによって形成され、ここではアルミニウム酸化物が形成されて少なくとも１つのポリマ材料と接合される。このようなアルミニウム酸化ポリマ合成コーティングは、例えばCompCoat（登録商標）法によって電極に塗布することができ、特に耐食性のレベルの高いという特徴を有する。

腐食防止手段は択一的には、犠牲アノードを取り付けることによって実現することができる。犠牲アノードは、電気コンタクトの材料よりもより卑な材料によってコーティングすることによって実現される。電気コンタクトの耐用寿命は腐食防止手段によって延びる。

センサが第３電気コンタクトを有することも有利であると考えられる。

第３電気コンタクトを用いると、還元剤のコンダクタンスを少なくとも２つの間隔について求めることができるため、一層高い精度でコンダクタンスを求めることができる。特にこの実施形態では、これらの３つのうちの少なくとも２つが異なる材料から構成される。個別の電気コンタクト間の間隔が好適には異なるようにする。例えば、第１電気コンタクトおよび第２電気コンタクトが互いに第１の間隔を有し、かつ、第１電気コンタクトおよび第２電気コンタクトが互いに第２の間隔を有し、かつ、第１の間隔が第２の間隔よりも小さくなるようにすると有利である。この場合には、（第３）電気コンタクトを用いて差分測定を行うことができる。差分測定により、電気コンタクト上に腐食が発生していた場合であっても還元剤のコンダクタンスを求めることできる。なぜならば差分測定により、電気コンタクト上の腐食の境界抵抗の影響を取り除くことができるからである。しかしながらこれに対する要件は、電気コンタクト上の腐食が均一であることである。調量装置が温度センサを有することも有利であると考えられる。

温度センサは有利にはセンサの直ぐ近くに形成され、これによって還元剤の温度をセンサの近傍で測定することができる。この温度センサは有利には、センサに対して最大で１０ｃｍの第２の間隔で配置される。

またこの温度センサが電気コンタクトに取り付けられるようにする。この温度センサは有利には、送出装置または管路の外部で電気コンタクトに取り付けられる。導電性のコンタクトは一般的に、その内在的な導電性に起因して良好な熱伝導率も有している。したがってこの電気コンタクトは、送出装置のハウジングを通るまたは管路を通る熱橋を構成するのである。このことは、２つの電気コンタクトのうちの１つを介して確認することにより、送出装置の内部または管路の内部において温度を測定するために利用することができる。

調量装置の有利な一実施形態において、第１コンタクトおよび第２コンタクトは最大で５ｃｍの、有利には最大２ｃｍの第１の間隔を互いに有する。このような比較的短い第１の間隔によって保証されるのは、コンダクタンスの測定が他の影響に依存しないことである。ここで第１の間隔は特に、２つのコンタクト間の電流路に沿って測定される。

調量装置のさらに別の実施形態によれば、コンタクトはグラファイト、特殊鋼または白金から形成される。

この関連において１つ以上のセンサを設けるのが有利であり、異なるセンサの電気コンタクトは、異なる材料からなるコンタクトによって形成される。したがって好適であるのは特に、１つのセンサがグラファイトからなる電気コンタクトを有し、かつ、別のセンサが特殊鋼または白金からなる電気コンタクトを有することである。異なるセンサに異なる材料を使用することにより、求められるコンダクタンスの精度が、２つのセンサによって測定されたコンダクタンスを平均化することによって、または、１つのセンサのコンダクタンスだけを考慮することによって高められ、ここで考慮されるこのセンサは、求められるコンダクタンスの大きさのオーダに依存する。これにより、還元剤の品質を一層高い精度で測定することができる。

前処理ユニットが以下の複数のコンポーネントのうちの少なくとも１つを有すると特に有利である。すなわち、
・ 管路を流れる還元剤を浄化する少なくとも１つのフィルタ、
・ 少なくとも１つの電気コンタクトであって、還元剤の電気化学処理を実行するように設計されて電気コンタクト、
・ 還元剤を熱処理するための少なくとも１つの加熱器、および、
・ 還元剤から少なくとも１つの成分の少なくとも一部分を分離除去することができる少なくとも１つのセパレータ、
のうちの少なくとも１つのコンポーネントを有すると特に有利である。

フィルタがあれば、前処理を目的として還元剤をフィルタリングすることができる。このフィルタは特に表面タイプフィルタとすることができ、この表面タイプフィルタを用いれば、フィルタの表面上で還元剤から（固形の）成分を分離除去することができる。表面タイプフィルタは、例えば、還元剤内の所定の大きさ以上の粒子を保持することができるスクリーンである。

少なくとも１つの電気コンタクトを用いて還元剤の電気化学処理を行う可能性については、前の方ですでに説明した。この少なくとも１つの電気コンタクトは、導電率測定用のセンサの電気コンタクトと同じ特徴を有し得る。前処理ユニットとしても導電率測定用のセンサとしても使用される少なくとも２つの電気コンタクトを設けるのが特に好適である。

加熱器を用いて還元剤を処理する可能性についてもすでに前の方で説明した。加熱器は特に、管路内の還元剤が均一の（一定の）温度に調整されるように設計されたＰＴＣ加熱素子を有することができる。加熱器に加えて冷却器を設けることも可能であり、この冷却器により、必要な場合に還元剤の温度を下げることができる。

一成分を分離除去するためのセパレータは好適に表面タイプセパレータであり、この表面タイプセパレータには、還元剤の所定の成分を付着によって堆積させることができる。択一的にはセパレータは、少なくとも１つの分流部を備えた管路の一領域によって実現することもでき、ここでは還元剤の成分が、分流によって分離除去される。

調量装置の別の一実施形態において、この調量装置は、本発明による方法にしたがって調量装置を動作させるように構成されかつ設定されたコントローラに接続されている。特にこのコントローラは、センサおよび温度センサに接続されており、かつ、還元剤の品質を求めて表示することができる。ここで説明した方法について示した利点および設計上の特徴は、調量装置にも転用可能である。同じことは、調量装置について示した利点および設計上の特徴にも当てはまり、これらは上記の方法に転用可能である。

本発明は特に好適には、排気ガス処理装置を備えた内燃機械を有する原動機付き車両に使用され、この原動機付き車両は、本発明による調量装置および排気系統を有する。

以下では図面に基づき、本発明およびその技術分野を説明する。図には特に有利な複数の実施形態が示されているが、本発明はこれらに限定されない。特にこれらの図および特に図示された大きさの比は単に概略的なのものである。

調量装置を有する原動機付き車両を示す図である。 調量装置の第１設計変形形態を示す図である。 調量装置の第２設計変形形態を示す図である。 調量装置の第３設計変形形態を示す図である。 調量装置の管路を示す図である。 調量装置の別の管路を示す図である。 調量装置の結合部を示す図である。 調量装置の結合部の平面図である。

図１には、原動機付き車両１６が示されており、この車両は、内燃機関１７を有し、かつ、排気系統１０を備えた排気ガス処理装置１８を有する。排気ガス処理装置１８には調量装置１が設けられている。この調量装置は、タンク２と、送出装置８と、インジェクタ１９とを有する。タンク２は、タンク壁３によって画定されている内室４を有している。タンク２に貯蔵されている液体還元剤は、送出装置８により、インジェクタ１９に送出され、排気系統１０に所定量で噴射され得る。調量装置１は、調量装置１を制御するコントローラ１２をさらに有する。

図２には調量装置１が示されている。この調量装置１はタンク２を有する。センサ５が配置されている管路９が、タンク２から延びている。センサ５は、第１電気コンタクト６および第２電気コンタクト７を有する。第１電気コンタクト６および第２電気コンタクト７は互いに間隔１１で配置されており、シール２０を有する、タンク２の結合部２７を貫通して案内されている。温度センサ１５が第１コンタクト６に結合されており、この温度センサによって、管路９における温度または管路９内の還元剤の温度を検出することができる。さらに管路９には、タンク２から排気系統１０に向かう流れ方向２１に見て、センサ５の上流に前処理ユニット２９が設けられており、この前処理ユニットにより、還元剤を前処理することができる。ここでは前処理ユニットはフィルタ１４であり、このフィルタでは粒子が表面に付着するため、このフィルタは表面タイプフィルタ２３と称することができる。表面タイプフィルタ２３の一般的な例はスクリーンである。

図３にはタンク２の外部の管路９にセンサ５を有する別の調量装置１が示されており、このセンサは、第１電気コンタクト６および第２電気コンタクト７によって形成されている。ここでは、前処理ユニット２９としてセパレータ３０が設けられており、このセパレータは、管路９内の還元剤の流れを分流させる分流部２２によって形成されている。

図４には、センサを有する調量装置１の別の例示的な実施形態が示されており、この実施形態は、図３の例示的な実施形態に対応する。ここでは前処理ユニット２９としてフィルタ１４が設けられており、このフィルタでは、不純物はフィルタ内で分離除去される。したがってフィルタ１４は、デプスフィルタ２４と称することができる。還元剤を前処理するための加熱器３１が管路９に付加的に配置されている。

図５には、液体還元剤を送出する管路９が示されている。第１電気コンタクト６および第２電気コンタクト７を有するセンサ５が管路９に組み込まれている。電気コンタクト６，７は、シール２０により、管路９の壁を通して管路９の内室に導かれている。第１電気コンタクト６および第２電気コンタクト７は互いに間隔１１で配置されており、これによって還元剤の電気抵抗をこれらの間で測定することができる。第１電気コンタクト６の外側には温度センサ１５が取り付けられており、この温度センサにより、管路９内の還元剤の温度を測定することができる。さらに電気コンタクト６，７はそれぞれ腐食防止手段２８を有する。この腐食防止手段２８は、電気コンタクトの材料よりも卑な金属によって形成される犠牲アノードによって実現される。

図６には管路９の別の実施形態が示されている。ここではセンサ５は、第１電気コンタクト６としての電気ピンと、第２電気コンタクト７としての管路９の壁によって形成されている。第１電気コンタクト６は、シール２０を通して電気的に絶縁されて管路９の内室に導入されている。第１電気コンタクト６として電気ピンと、第２電気コンタクト７としての管路９の壁との間で電気抵抗を測定することができる。第１電気コンタクト６にはさらに液体還元剤の温度を測定するための温度センサ１５が取り付けられている。

図７には、センサ５を有する結合部２７が示されている。この結合部は、タンク壁３、送出装置８のケーシング、管路９の壁とすることができ、また可能ならばシール２０とすることもできる。センサ５は、温度センサ１５が取り付けられた第１電気コンタクト６と、第２電気コンタクト７とを有する。

第１電気コンタクト６および第２電気コンタクト７は、キャピラリバリア２６によって結合部２７に結合されている。ここでキャピラリバリア２６は、結合部２７と電気コンタクト６，７との間に形状結合を形成するラビリンスシールによって実現されている。

図８には、図７のような結合部２７の平面図が示されており、図８には図７において矢印Ａによって示した方向から見た結合部２７の図が示されている。この結合部は、タンク壁３，送出装置８のハウジング、管路の壁とすることができ、また可能ならばシール２０とすることも可能である。第１電気コンタクト６と、第２電気コンタクト７と、第３電気コンタクト２５とを有するセンサ５が、結合部２７に組み込まれている。３つの電気コンタクト６，７，２５の内の２つの電気コンタクト間にそれぞれ電圧を加えることができ、これにより、還元剤を通る３つまでの距離にわたって電気抵抗を測定することができる。電気コンタクト６，７，２５は、互いに異なる間隔で配置されている。第１電気コンタクト６と第２電気コンタクト７との間には間隔１１があり、第１電気コンタクト６および第３電気コンタクト２５は互いに、基準間隔１３を有する。結果的に得られる３つまでの電気抵抗から、還元剤のコンダクタンスを極めて正確に求めることができる。

本発明によれば、還元剤の品質を測定することができ、これによって還元剤の量をこの還元剤の品質に適合させて送出することができるため、還元剤の消費量が少なくなるかまたはそれぞれの状況において適切に、十分な尿素が排気系統に送出される。

１ 調量装置、 ２ タンク、 ３ タンク壁、 ４ 内室、 ５ センサ、 ６ 第１コンタクト、 ７ 第２コンタクト、 ８ 送出装置、 ９ 管路、 １０ 排気系統、 １１ 間隔、 １２ コントローラ、 １３ 基準間隔、 １４ フィルタ、 １５ 温度センサ、 １６ 原動機付き車両、 １７ 内燃機関、 １８ 排気ガス処理装置、 １９ インジェクタ、 ２０ シール、 ２１ 流れ方向、 ２２ 分流部、 ２３ 表面タイプフィルタ、 ２４ デプスフィルタ、 ２５ 第３コンタクト、 ２６ キャピラリバリア、 ２７ 結合部、 ２８ 腐食防止手段、 ２９ 前処理ユニット、 ３０ セパレータ、 ３１ 加熱器

Claims (14)

1. 還元剤の品質を測定する方法において、
   少なくとも以下のステップ、すなわち、
   ｉ） 前記還元剤の前処理を実行するステップと、
   ii） 前処理した前記還元剤の温度を測定するステップと、
   iii） 前処理した前記還元剤の導電率を測定するステップと、
   iv） 前記導電率および前記温度を用いて前記還元剤の品質を計算するステップとを有する、
   ことを特徴とする方法。
2. ステップiii）における前記還元剤の前記導電率の前記測定は、当該還元剤に電気的に接続されている第１電気コンタクト（６）および第２電気コンタクト（７）を有するセンサ（５）によって行われる、
   請求項１に記載の方法。
3. ステップiii）では、少なくとも、前記第１電気コンタクト（６）と、前記第２電気コンタクト（７）との間、前記第１電気コンタクト（６）と、第３電気コンタクト（２５）との間にそれぞれ電圧を印加して、前記第１電気コンタクト（６）と前記第２電気コンタクト（７）との間の電気抵抗、および、前記第１電気コンタクト（６）と前記第３電気コンタクト（２５）との間の電気抵抗を測定し、ステップｃ）において、測定した２つの前記電気抵抗からコンダクタンスを求める、
   請求項２に記載の方法。
4. 前記ステップiii）において交流電圧を印加する、
   請求項２または３に記載の方法。
5. ステップｉ）において、前記還元剤の前記前処理のために以下の複数の手段のうちの少なくとも１つが実現されている、すなわち、
   ・ 前記還元剤のフィルタリング手段、
   ・ 前記還元剤の電気化学処理手段、
   ・ 前記還元剤の熱処理手段、および、
   ・ 前記還元剤から少なくとも１つの成分の少なくとも一部分を分離除去する手段
   のうちの少なくとも１つが実現されている、
   請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
6. 還元剤用の調量装置（１）であって、
   タンク壁（３）と、当該タンク壁（３）によって少なくとも一部分が画定されている内室（４）とを備えたタンク（２）を有しており、
   前記還元剤の導電率を測定するためのセンサ（５）を有しており、
   前記内室（４）から還元剤を抽出する少なくとも１つの管路（９）を有する、調量装置（１）において、
   前記少なくとも１つの管路（９）は、流れに関して前記内室（４）に接続されており、これによって当該管路（９）を通して前記内室（４）から排気系統（１０）に前記還元剤を案内することができ、
   前記センサ（５）は、前記管路（９）に配置されており、
   前記還元剤を前処理するための前処理ユニット（２９）も前記管路（９）に配置されている、
   ことを特徴とする還元剤用の調量装置（１）
7. 前記センサ（５）は、前記還元剤に電気的に接続されている第１電気コンタクト（６）および第２電気コンタクト（７）を有する、
   請求項６に記載の調量装置（１）。
8. 少なくとも前記第１電気コンタクト（６）または前記第２電気コンタクト（７）は、キャピラリバリア（２６）により、前記管路（９）上で液密に密閉されており、
   前記キャピラリバリア（２６）は、少なくとも前記第１コンタクト（６）または前記第２電気コンタクト（７）と、前記管路（９）の少なくとも１つの結合部（２７）との間の接着接合によって形成されている、
   請求項７に記載の調量装置（１）。
9. 少なくとも前記第１電気コンタクト（６）または前記第２電気コンタクト（７）は、キャピラリバリア（２６）により、前記管路（９）上で液密に密閉されており、
   前記キャピラリバリア（２６）は、少なくとも前記第１電気コンタクト（６）または前記第２電気コンタクト（７）と、前記管路（９）の少なくとも１つの結合部（２７）との間の形状結合によって実現されている、
   請求項７に記載の調量装置（１）。
10. 前記センサ（５）は、第３電気コンタクト（２５）を有する、
    請求項６から９までのいずれか１項に記載の調量装置（１）。
11. 温度センサ（１５）をさらに有する、
    請求項６から１０までのいずれか１項に記載の調量装置（１）。
12. 前記コンタクト（６，７）は、以下の複数の材料のうちの少なくとも１つから形成されている、すなわち、
    ・ グラファイト、
    ・ 特殊鋼、および、
    ・ 白金
    のうちの少なくとも１つから形成されている、
    請求項６から１１までのいずれか１項に記載の調量装置（１）。
13. 前記前処理ユニット（２９）には、以下の少なくとも１つのコンポーネントが含まれている、すなわち、
    ・ 前記管路（９）を流れる前記還元剤を浄化する少なくとも１つのフィルタ（１４）、
    ・ 少なくとも１つの電気コンタクト（６，７，２５）であって、前記還元剤の電気化学処理を実行するように設計された電気コンタクト（６，７，２５）、
    ・ 前記還元剤を熱処理するための少なくとも１つの加熱器（３１）、および、
    ・ 前記還元剤から少なくとも１つの成分の少なくとも一部分を分離除去することができる少なくとも１つのセパレータ（３０）、
    のうちの少なくとも１つのコンポーネントが含まれている、
    請求項６から１２までのいずれか１項に記載の調量装置（１）。
14. 排気系統（１０）と、請求項６から１３までのいずれかに記載の調量装置（１）とを有している排気ガス処理装置（１８）を備えた内燃機関（１７）を有することを特徴とする、原動機付き車両（１６）。

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