JP4108681B2 - 尿素濃度識別装置および尿素濃度識別方法ならびにそれを用いた自動車の排気ガスの低減装置および自動車の排気ガスの低減方法 - Google Patents
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Description
【技術分野】
【０００１】
本発明は、尿素溶液の尿素濃度識別装置および尿素溶液の尿素濃度識別方法、ならびにそれを用いた自動車の排気ガスの低減装置および自動車の排気ガスの低減方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車の排気ガスには、未燃焼のハイドロカーボン（ＨＣ）、ＮＯｘガス、ＳＯｘガスなどの汚染物質が含まれているため、これを低減するために、例えば、ＳＯｘではガソリン、軽油中のＳを除去したり、触媒によって未燃焼のＨＣを燃焼することによって低減することが行われている。
【０００３】
すなわち、図１３に示したように、自動車システム１００は、空気をオートマックエレメント（フィルター）１０２で取り入れて、空気流量センサー１０４を介してエンジン１０６に送り込んでいる。また、燃料タンク１０８内の燃料を燃料ポンプ１１０を介して、エンジン１０６に送り込んでいる。
【０００４】
そして、Ａ／Ｆセンサー１１２の検出結果に基づいて、所定の理論空燃比となるように燃料噴射制御装置１１４でエンジン１０６での燃料の噴射が制御されるようになっている。
そして、エンジン１０６からの排気ガスは、排気ガス中のハイドロカーボン（ＨＣ）が触媒装置１１６で燃焼された後、酸素濃度センサー１１８を介して、排気ガスとして排出されるようになっている。
【０００５】
ところで、最近では、排ガス中のＮＯｘが環境に与える影響を考慮して、例えば、ガソリン、軽油などの自動車燃料からの排気ガス中のＮＯｘを低減するために、尿素溶液を触媒装置１１６に供給することによって、ＮＯｘを還元してＮ２ガスとして無害化する方法が提案されている。
【０００６】
すなわち、図１３に示したように、自動車システム１００において、尿素溶液を貯留する尿素溶液タンク１３２と、尿素ポンプ１３４と、尿素ポンプ１３４から送給された尿素溶液を触媒装置１１６の上流側に噴霧する尿素噴霧装置１３６とから構成される尿素溶液供給機構１３０を介して、触媒装置１１６の上流側に尿素溶液を供給するように構成されている。
【０００７】
ところで、このような自動車システムにおいて、尿素溶液が固化せずに、触媒装置１１６の上流側で還元反応が効率良く発生するためには、例えば、尿素３２．５重量％、Ｈ2
Ｏが６７．５重量％とするのが好適である。
【０００８】
このため、従来では、触媒装置１１６の上流側に噴霧される尿素の濃度が一定であるかどうかを判断するために、触媒装置１１６の上流側と下流側にそれぞれ、ＮＯｘセンサー１４０、１４２を配設して、ＮＯｘの濃度を測定することによって行われている。
【０００９】
しかしながら、このＮＯｘセンサー１４０、１４２は、ＮＯｘの低減率の結果によって、尿素濃度を測定するので、事前に尿素溶液タンク１３２内ないし噴霧される尿素の濃度を識別するのは不可能である。また、このＮＯｘセンサー１４０、１４２は、感度があまり良好ではなかった。
【００１０】
ところで、本発明者等は、特開平１１−１５３５６１号公報（特に、段落［００４２］〜段落［００４９］参照）において、既に、通電により発熱体を発熱させ、この発熱により感温体を加熱し、発熱体から感温体への熱伝達に対し被識別流体により熱的影響を与え、感温体の電気抵抗に対応する電気的出力に基づき、被識別流体の種類を判別する流体識別方法であって、発熱体への通電を周期的に行う方法を提案している。
【００１１】
しかしながら、この流体識別方法では、発熱体への通電を周期的に行う（多パルスで行う）必要があるので、識別に時間を要することになり、瞬時に流体を識別することは困難である。また、この方法は、例えば、水と空気と油などの性状のかなり異なる物質に対して、代表値によって流体識別を行うことが可能であるが、上記のような尿素溶液の尿素濃度の識別を正確で迅速に行うことは困難である。
【００１２】
本発明は、このような現状に鑑み、尿素溶液の尿素濃度を正確にしかも迅速に識別することの可能な尿素溶液の尿素濃度識別装置および尿素溶液の尿素濃度識別方法を提供することを目的とする。
【００１３】
また、本発明は、このような尿素溶液の尿素濃度識別装置および尿素溶液の尿素濃度識別方法を用いた、排気ガスを効率的に低減できるとともに、燃費を向上すること可能な自動車の排気ガスの低減装置および自動車の排気ガスの低減装置を提供することを目的とする。
【発明の開示】
【００１４】
本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明なされたものであって、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置は、尿素溶液の尿素濃度を識別する尿素濃度識別装置であって、
尿素濃度識別装置本体内に導入された被識別尿素溶液を一時滞留させる尿素濃度識別室と、
前記尿素濃度識別室内に配設された尿素濃度識別センサーヒーターと、
前記尿素濃度識別センサーヒーターから一定間隔離間して、前記尿素濃度識別室内に配設された液温センサーとを備え、
前記尿素濃度識別センサーヒーターが、ヒーターと、該ヒーターの近傍に配設された識別用液温センサーとを備え、
前記尿素濃度識別センサーヒーターに、パルス電圧を所定時間印加して、前記ヒーターによって、前記尿素濃度識別室内に一時滞留した被識別尿素溶液を加熱し、前記識別用液温センサーの初期温度とピーク温度との間の温度差に対応する電圧出力差Ｖ０によって、尿素濃度を識別するように構成した識別制御部を備え、
前記電圧出力差Ｖ０が、前記パルス電圧を印加する前の初期電圧を所定回数サンプリングした平均初期電圧Ｖ１と、前記パルス電圧を印加した後のピーク電圧を所定回数サンプリングした平均ピーク電圧Ｖ２との間の電圧差、すなわち、
Ｖ０＝Ｖ２−Ｖ１
であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別方法は、尿素溶液の尿素濃度を識別する尿素濃度識別方法であって、
ヒーターと、該ヒーターの近傍に配設された識別用液温センサーとを備えた尿素濃度識別センサーヒーターに、パルス電圧を所定時間印加して、前記ヒーターによって、被識別尿素溶液を加熱し、
前記識別用液温センサーの初期温度に対応する、前記パルス電圧を印加する前の初期電圧を所定回数サンプリングした平均初期電圧Ｖ１と、
前記識別用液温センサーのピーク温度に対応する、前記パルス電圧を印加した後のピー ク電圧を所定回数サンプリングした平均ピーク電圧Ｖ２とを測定し、
前記識別用液温センサーの初期温度とピーク温度との間の温度差に対応する電圧出力差Ｖ０、すなわち、
Ｖ０＝Ｖ２−Ｖ１
によって、尿素濃度を識別することを特徴とする。
【００１６】
このように構成することによって、パルス電圧を所定時間印加するだけで良いので、短時間の加熱で、しかも、正確かつ迅速に尿素溶液の尿素濃度を識別することが可能である。
すなわち、尿素溶液の動粘度とセンサー出力との相関関係を利用し、自然対流を利用しており、しかも、１パルスの印加電圧を利用しているので、正確かつ迅速に尿素溶液の尿素濃度を識別することが可能である。
さらに、１パルスの印加電圧に対して、所定回数のサンプリングの平均値に基づいて、電圧出力差Ｖ０を正確に得ることができるので、正確かつ迅速に尿素溶液の尿素濃度を識別することが可能である。
【００１７】
また、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置は、前記識別制御部が、予め識別制御部に記憶された所定の参照尿素溶液についての、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データーに基づいて、
前記被識別尿素溶液について得られた前記電圧出力差Ｖ０によって、尿素溶液の尿素濃度を識別するように構成されていることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別方法は、予め記憶された所定の参照尿素溶液についての、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データーに基づいて、
前記被識別尿素溶液について得られた前記電圧出力差Ｖ０によって、尿素溶液の尿素濃度を識別することを特徴とする。
【００１９】
このように構成することによって、予め記憶された所定の参照尿素溶液についての、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データーに基づいて、被識別尿素溶液について得られた電圧出力差Ｖ０によって、尿素溶液の尿素濃度を識別するので、より正確で迅速に尿素溶液の尿素濃度を識別することが可能である。
【００２０】
また、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置は、前記識別制御部が、前記被識別尿素溶液の測定温度における電圧出力差Ｖ０についての液種電圧出力Ｖｏｕｔを、
所定の閾値参照尿素溶液についての測定温度における電圧出力差についての出力電圧と相関させて補正するように構成されていることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別方法は、前記被識別尿素溶液の測定温度における電圧出力差Ｖ０についての液種電圧出力Ｖｏｕｔを、
所定の閾値参照尿素溶液についての測定温度における電圧出力差についての出力電圧と相関させて補正することを特徴とする。
【００２２】
このように構成することによって、被識別尿素溶液の測定温度における電圧出力差Ｖ０についての液種電圧出力Ｖｏｕｔを、所定の閾値参照尿素溶液についての測定温度における電圧出力差についての出力電圧と相関させて補正するので、温度による電圧出力差Ｖ０の影響をなくして、液種電圧出力Ｖｏｕｔを尿素溶液の性状とより正確に相関関係を付与することができ、さらに正確で迅速に尿素溶液の尿素濃度を識別することが可能である。
【００２３】
また、本発明は、前記尿素濃度識別センサーヒーターが、ヒーターと、識別用液温センサーとが絶縁層を介して積層された積層状尿素濃度識別センサーヒーターであることを特徴とする。
【００２４】
このように構成することによって、機械的動作を行う機構部分が存在しないので、経時劣化や尿素溶液中の異物などにより動作不良をひきおこすことがなく、正確にかつ迅速に尿素溶液の尿素濃度の識別を行うことができる。
しかも、センサー部を極めて小型に構成できるので、熱応答性が極めて良好で正確な尿素溶液の尿素濃度識別を行うことができる。
【００２５】
また、本発明は、前記尿素濃度識別センサーヒーターのヒーターと識別用液温センサーとが、それぞれ金属フィンを介して、被識別尿素溶液と接触するように構成されていることを特徴とする。
【００２６】
このように構成することによって、尿素濃度識別センサーヒーターのヒーターと識別用液温センサーとが、直接被識別尿素溶液と接触しないので、経時劣化や尿素溶液中の異物などにより動作不良をひきおこすことがなく、正確にかつ迅速に尿素溶液の尿素濃度の識別を行うことができる。
【００２７】
また、本発明は、前記液温センサーが、金属フィンを介して、被識別尿素溶液と接触するように構成されていることを特徴とする。
このように構成することによって、液温センサーが、直接被識別尿素溶液と接触しないので、経時劣化や尿素溶液中の異物などにより動作不良をひきおこすことがなく、正確にかつ迅速に尿素溶液の尿素濃度の識別を行うことができる。
【００２８】
また、本発明の自動車の排気ガスの低減装置は、自動車の排気ガスの低減装置であって、
触媒装置の上流側に尿素溶液を供給する尿素溶液供給機構を備え、
前記尿素溶液供給機構が、尿素溶液を貯留する尿素溶液タンクと、尿素ポンプと、尿素ポンプから送給された尿素溶液を触媒装置の上流側に噴霧する尿素噴霧装置とから構成されるとともに、
前記尿素タンク内または尿素ポンプの上流側または下流側に、前述のいずれかの尿素溶液の尿素濃度識別装置を配設したことを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の自動車の排気ガスの低減方法は、自動車の排気ガスの低減方法であって、
尿素溶液を貯留する尿素溶液タンクと、尿素ポンプと、尿素ポンプから送給された尿素溶液を触媒装置の上流側に噴霧する尿素噴霧装置とから構成される尿素溶液供給機構を介して、触媒装置の上流側に尿素溶液を供給するとともに、
前述のいずれかの尿素溶液の尿素濃度識別方法を用いて、前記尿素タンク内または尿素ポンプの上流側または下流側の尿素溶液の尿素濃度を識別することを特徴とする。
【００３０】
このように構成することによって、尿素溶液が固化せずに、触媒装置１１６の上流側で還元反応が効率良く発生するためには、例えば、尿素３２．５重量％、Ｈ2Ｏが６７．５
重量％であるか否かを正確に迅速に判断できる。
【００３１】
従って、尿素タンク中の尿素溶液の尿素濃度を所定の濃度に保つことができるので、排気ガス中のＮＯｘを還元して極めて低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
図１は、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置の実施例の概略上面図である。
図２は、図１のＡ−Ａ線での断面図である。
図３は、図１の図１の右側面図である。
図４は、図１の左側面図である。
図５は、図２の尿素濃度識別センサー装着状態を示す部分拡大断面図である。
図６は、尿素濃度識別センサーの断面図である。
図７は、尿素濃度識別センサーの薄膜チップ部の積層状態を示す部分拡大分解斜視図である。
図８は、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置の実施例の概略回路構成図である。
図９は、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置を用いた尿素濃度識別方法を示す時間−電圧の関係を示すグラフである。
図１０は、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置を用いた尿素濃度識別方法を示す検量線を示すグラフである。
図１１は、図１０は、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置を用いた尿素濃度識別方法の出力補正方法を示すグラフである。
図１２は、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置１０を、自動車システムに適用した実施例を示す、図１３と同様な概略図である。
図１３は、従来の自動車システムの概略図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。
【００３４】
図１および図２に示したように、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置１０は、尿素濃度識別装置本体１２と、尿素濃度識別装置本体１２の内部に形成された第１の流路１４と、第２の流路１６とを備えている。
【００３５】
図１の矢印で示したように、尿素溶液流入口１８から第１の流路１４に流入した被識別尿素溶液は、中間室５６を通過するようになっている。そして、被識別尿素溶液は、中間室５６を通過した後、第２の流路１６に入り、尿素濃度識別室２０に一時滞留するように構成されている。
【００３６】
この尿素濃度識別室２０には、その上部の略トラック形状の尿素濃度識別センサー用開口部２２が形成されている。
この尿素濃度識別センサー用開口部２２には、図２に示したように、尿素濃度識別センサー２４が装着されている。
【００３７】
図５に示したように、尿素濃度識別センサー２４は、尿素濃度識別センサーヒーター２５と、この尿素濃度識別センサーヒーター２５から一定間隔離間して配置された液温センサー２８とを備えている。そして、これらの尿素濃度識別センサーヒーター２５と、液温センサー２８とが、モールド樹脂３０によって一体的に形成されている。
【００３８】
また、図６に示したように、この尿素濃度識別センサーヒーター２５には、リード電極３２と、薄膜チップ部３４とを備えている。また、尿素濃度識別センサーヒーター２５には、モールド樹脂３０から尿素濃度識別センサー用開口部２２を介して、尿素濃度識別室２０内に突設して、被識別尿素溶液と直接接触する金属製のフィン３６を備えている。そして、これらのリード電極３２と、薄膜チップ部３４と、フィン３６とは、ボンディングワイヤー３８にて相互に電気的に接続されている。
【００３９】
一方、液温センサー２８も、尿素濃度識別センサーヒーター２５と同様な構成となっており、ぞれぞれ、リード電極３２と、薄膜チップ部３４と、フィン３６、ボンディングワイヤー３８を備えている。
【００４０】
図７に示したように、薄膜チップ部３４は、例えば、Ａｌ2Ｏ3からなる基板４０と、ＰＴからなる温度センサー（感温体）４２と、ＳｉＯ2からなる層間絶縁膜４４と、ＴａＳ
ｉＯ2からなるヒーター（発熱体）４６と、Ｎｉからなる発熱体電極４８と、ＳｉＯ2からなる保護膜５０と、Ｔｉ／Ａｕからなる電極パッド５２とを順に積層した薄膜状のチップから構成されている。
【００４１】
なお、液温センサー２８の薄膜チップ部３４も同様な構造であるが、ヒーター（発熱体）４６を作用させずに、温度センサー（感温体）４２のみを作用させるように構成している。
そして、この尿素濃度識別センサー２４で、被識別尿素溶液の液種が識別された後、被識別尿素溶液は、尿素濃度識別室２０から、尿素溶液排出口５４を介して外部に排出されるようになっている。
【００４２】
また、図１および図２では、尿素濃度識別センサー２４に接続される回路基板部材、これを被う蓋部材を省略している。
本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置１０では、図８に示したような回路構成となっている。
【００４３】
図８において、尿素濃度識別センサー２４の尿素濃度識別センサーヒーター２５の識別用液温センサー２６と、液温センサー２８とが、二つの抵抗６４、６６を介して接続されて、ブリッジ回路６８を構成している。そして、このブリッジ回路６８の出力が、増幅器７０の入力に接続されて、この増幅器７０の出力が、識別制御部を構成するコンピュータ７２の入力に接続されている。
【００４４】
また、尿素濃度識別センサーヒーター２５のヒーター７４が、コンピュータ７２の制御によって印加電圧が制御されるようになっている。
このように構成される尿素溶液の尿素濃度識別装置１０では、以下のようにして、尿素溶液の尿素濃度識別が行われる。
【００４５】
先ず、尿素溶液の尿素濃度識別装置１０の第１の流路１４の尿素溶液流入口１８から被識別尿素溶液を流入させて、第２の流路１６の尿素濃度識別室２０内に一時滞留させた状
態とする。
【００４６】
そして、図８および図９に示したように、コンピュータ７２の制御によって、尿素濃度識別センサーヒーター２５のヒーター７４に、パルス電圧Ｐを所定時間、この実施例の場合には、４秒間印加し、センシング部、すなわち、図８に示したように、センサーブリッジ回路６８のアナログ出力の温度変化を測定する。
【００４７】
すなわち、図９に示したように、尿素濃度識別センサーヒーター２５のヒーター７４にパルス電圧Ｐを印加する前のセンサーブリッジ回路６８の電圧差を、１秒間に所定回数、この実施例の場合には、２５６回サンプリングし、その平均値を平均初期電圧Ｖ１とする。この平均初期電圧Ｖ１の値は、識別用液温センサー２６の初期温度に対応する。
【００４８】
そして、図９に示したように、尿素濃度識別センサーヒーター２５のヒーター７４に、所定のパルス電圧Ｐ、この実施例では、１０Ｖの電圧を４秒間印加する。次に、所定時間後、この実施例では、３秒後からの１秒間に所定回数、この実施例では、２５６回ピーク電圧をサンプリングした値を平均ピーク電圧Ｖ２とする。この平均ピーク電圧Ｖ２は、識別用液温センサー２６のピーク温度に対応する。
そして、電平均初期電圧Ｖ１と平均ピーク電圧Ｖ２との間の電圧差、すなわち、
Ｖ０＝Ｖ２−Ｖ１
から電圧出力差Ｖ０を得る。
【００４９】
そして、このような方法で、図１０に示したように、予め所定の参照尿素溶液について、この実施例では、尿素０重量％と、尿素４０重量％、尿素２０重量％について、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データーを得ておき、これを、識別制御部を構成するコンピュータ７２に記憶させておく。
【００５０】
そして、この検量線データーに基づいて、コンピュータ７２において比例計算を行い、被識別尿素溶液について得られた電圧出力差Ｖ０によって、尿素溶液の尿素濃度を識別するように構成されている。
【００５１】
具体的には、図１１に示したように、被識別尿素溶液の測定温度Ｔにおける電圧出力差Ｖ０についての液種電圧出力Ｖｏｕｔを、所定の閾値参照尿素溶液（この実施例では、尿素２０重量％と尿素４０重量％）についての測定温度における電圧出力差についての出力電圧と相関させて補正するようになっている。
【００５２】
すなわち、図１１（Ａ）に示したように、検量線データーに基づいて、温度Ｔにおいて、尿素２０重量％の電圧出力差Ｖ０−２０、尿素４０重量％の電圧出力差Ｖ０−４０、被識別尿素溶液の電圧出力差Ｖ０−Ｓが得られる。
【００５３】
そして、図１１（Ｂ）に示したように、この際の閾値参照尿素溶液の液種出力を、所定の電圧となるように、すなわち、この実施例では、尿素４０重量％の液種出力を３．５Ｖ、尿素２０重量％の液種出力を０．５Ｖとして、被識別尿素溶液の液種電圧出力Ｖｏｕｔを得ることによって、尿素の性状と相関を持たせることができるようになっている。
【００５４】
この被識別尿素溶液の液種電圧出力Ｖｏｕｔを、予め検量線データーに基づいて、コンピュータ７２に記憶されたデータと比較することによって、尿素溶液の尿素濃度識別を正確にかつ迅速に（瞬時に）行うことが可能となる。
【００５５】
なお、以上の尿素溶液の尿素濃度識別方法は、自然対流を利用して、尿素の動粘度とセンサー出力が相関関係を有している原理を利用しているものである。
図１２は、このように構成される尿素溶液の尿素濃度識別装置１０を、自動車システムに適用した実施例を示す、図１３と同様な概略図である。
【００５６】
なお、図１３と同じ構成部材には、同じ参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
この自動車システム１００では、尿素溶液タンク１３２内または尿素ポンプ１３４の上流側に、尿素溶液の尿素濃度識別装置１０を配設している。
【００５７】
この尿素溶液の尿素濃度識別装置１０によって、尿素溶液タンク１３２内または尿素ポンプ１３４の上流側または下流側（なお、この実施例では、説明の便宜上、上流側の場合を示した）の尿素溶液の尿素濃度識別を行って， 触媒装置１１６の上流側に噴霧される尿素の濃度を、尿素溶液が固化せずに、触媒装置１１６の上流側で還元反応が効率良く発生するために、例えば、尿素３２．５重量％、Ｈ2Ｏが６７．５重量％と一定の状態とす
るようになっている。
【００５８】
従って、尿素タンク中の尿素溶液の尿素濃度を所定の濃度に保つことができるので、排気ガス中のＮＯｘを還元して極めて低減することができる。
【００５９】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、パルス電圧Ｐ、サンプリング回数などは適宜変更することができるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【発明の効果】
【００６０】
本発明によれば、パルス電圧を所定時間印加するだけで良いので、短時間の加熱で、しかも、正確かつ迅速に尿素溶液の尿素濃度を識別することが可能である。
すなわち、尿素溶液の動粘度とセンサー出力との相関関係を利用し、自然対流を利用しており、しかも、１パルスの印加電圧を利用しているので、正確かつ迅速に尿素溶液の尿素濃度を識別することが可能である。
【００６１】
また、本発明によれば、１パルスの印加電圧に対して、所定回数のサンプリングの平均値に基づいて、電圧出力差Ｖ０を正確に得ることができるので、正確かつ迅速に尿素溶液の尿素濃度を識別することが可能である。
【００６２】
また、本発明によれば、予め記憶された所定の参照尿素溶液についての、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データーに基づいて、被識別尿素溶液について得られた電圧出力差Ｖ０によって、尿素溶液の尿素濃度を識別するので、より正確で迅速に尿素溶液の尿素濃度を識別することが可能である。
【００６３】
また、本発明によれば、被識別尿素溶液の測定温度における電圧出力差Ｖ０についての液種電圧出力Ｖｏｕｔを、所定の閾値参照尿素溶液についての測定温度における電圧出力差についての出力電圧と相関させて補正するので、温度による電圧出力差Ｖ０の影響をなくして、液種電圧出力Ｖｏｕｔを尿素溶液の性状とより正確に相関関係を付与することができ、さらに正確で迅速に尿素溶液の尿素濃度を識別することが可能である。
【００６４】
また、本発明によれば、機械的動作を行う機構部分が存在しないので、経時劣化や尿素溶液中の異物などにより動作不良をひきおこすことがなく、正確にかつ迅速に尿素溶液の尿素濃度の識別を行うことができる。
【００６５】
しかも、センサー部を極めて小型に構成できるので、熱応答性が極めて良好で正確な尿素溶液の尿素濃度識別を行うことができる。
【００６６】
また、本発明によれば、尿素濃度識別センサーヒーターのヒーターと、識別用液温センサーと、液温センサーとが、直接被識別尿素溶液と接触しないので、経時劣化や尿素溶液中の異物などにより動作不良をひきおこすことがなく、正確にかつ迅速に尿素溶液の尿素濃度の識別を行うことができる。
【００６７】
また、本発明によれば、尿素溶液が固化せずに、触媒装置１１６の上流側で還元反応が効率良く発生するためには、例えば、尿素３２．５重量％、Ｈ2Ｏが６７．５重量％であ
るか否かを正確に迅速に判断できる。
【００６８】
従って、尿素タンク中の尿素溶液の尿素濃度を所定の濃度に保つことができるので、排気ガス中のＮＯｘを還元して極めて低減することができるなどの幾多の顕著で特有な作用効果を奏する極めて優れた発明である。
【０００１】
本発明は、尿素溶液の尿素濃度識別装置および尿素溶液の尿素濃度識別方法、ならびにそれを用いた自動車の排気ガスの低減装置および自動車の排気ガスの低減方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車の排気ガスには、未燃焼のハイドロカーボン（ＨＣ）、ＮＯｘガス、ＳＯｘガスなどの汚染物質が含まれているため、これを低減するために、例えば、ＳＯｘではガソリン、軽油中のＳを除去したり、触媒によって未燃焼のＨＣを燃焼することによって低減することが行われている。
【０００３】
すなわち、図１３に示したように、自動車システム１００は、空気をオートマックエレメント（フィルター）１０２で取り入れて、空気流量センサー１０４を介してエンジン１０６に送り込んでいる。また、燃料タンク１０８内の燃料を燃料ポンプ１１０を介して、エンジン１０６に送り込んでいる。
【０００４】
そして、Ａ／Ｆセンサー１１２の検出結果に基づいて、所定の理論空燃比となるように燃料噴射制御装置１１４でエンジン１０６での燃料の噴射が制御されるようになっている。
そして、エンジン１０６からの排気ガスは、排気ガス中のハイドロカーボン（ＨＣ）が触媒装置１１６で燃焼された後、酸素濃度センサー１１８を介して、排気ガスとして排出されるようになっている。
【０００５】
ところで、最近では、排ガス中のＮＯｘが環境に与える影響を考慮して、例えば、ガソリン、軽油などの自動車燃料からの排気ガス中のＮＯｘを低減するために、尿素溶液を触媒装置１１６に供給することによって、ＮＯｘを還元してＮ２ガスとして無害化する方法が提案されている。
【０００６】
すなわち、図１３に示したように、自動車システム１００において、尿素溶液を貯留する尿素溶液タンク１３２と、尿素ポンプ１３４と、尿素ポンプ１３４から送給された尿素溶液を触媒装置１１６の上流側に噴霧する尿素噴霧装置１３６とから構成される尿素溶液供給機構１３０を介して、触媒装置１１６の上流側に尿素溶液を供給するように構成されている。
【０００７】
ところで、このような自動車システムにおいて、尿素溶液が固化せずに、触媒装置１１６の上流側で還元反応が効率良く発生するためには、例えば、尿素３２．５重量％、Ｈ2
Ｏが６７．５重量％とするのが好適である。
【０００８】
このため、従来では、触媒装置１１６の上流側に噴霧される尿素の濃度が一定であるかどうかを判断するために、触媒装置１１６の上流側と下流側にそれぞれ、ＮＯｘセンサー１４０、１４２を配設して、ＮＯｘの濃度を測定することによって行われている。
【０００９】
しかしながら、このＮＯｘセンサー１４０、１４２は、ＮＯｘの低減率の結果によって、尿素濃度を測定するので、事前に尿素溶液タンク１３２内ないし噴霧される尿素の濃度を識別するのは不可能である。また、このＮＯｘセンサー１４０、１４２は、感度があまり良好ではなかった。
【００１０】
ところで、本発明者等は、特開平１１−１５３５６１号公報（特に、段落［００４２］〜段落［００４９］参照）において、既に、通電により発熱体を発熱させ、この発熱により感温体を加熱し、発熱体から感温体への熱伝達に対し被識別流体により熱的影響を与え、感温体の電気抵抗に対応する電気的出力に基づき、被識別流体の種類を判別する流体識別方法であって、発熱体への通電を周期的に行う方法を提案している。
【００１１】
しかしながら、この流体識別方法では、発熱体への通電を周期的に行う（多パルスで行う）必要があるので、識別に時間を要することになり、瞬時に流体を識別することは困難である。また、この方法は、例えば、水と空気と油などの性状のかなり異なる物質に対して、代表値によって流体識別を行うことが可能であるが、上記のような尿素溶液の尿素濃度の識別を正確で迅速に行うことは困難である。
【００１２】
本発明は、このような現状に鑑み、尿素溶液の尿素濃度を正確にしかも迅速に識別することの可能な尿素溶液の尿素濃度識別装置および尿素溶液の尿素濃度識別方法を提供することを目的とする。
【００１３】
また、本発明は、このような尿素溶液の尿素濃度識別装置および尿素溶液の尿素濃度識別方法を用いた、排気ガスを効率的に低減できるとともに、燃費を向上すること可能な自動車の排気ガスの低減装置および自動車の排気ガスの低減装置を提供することを目的とする。
【発明の開示】
【００１４】
本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明なされたものであって、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置は、尿素溶液の尿素濃度を識別する尿素濃度識別装置であって、
尿素濃度識別装置本体内に導入された被識別尿素溶液を一時滞留させる尿素濃度識別室と、
前記尿素濃度識別室内に配設された尿素濃度識別センサーヒーターと、
前記尿素濃度識別センサーヒーターから一定間隔離間して、前記尿素濃度識別室内に配設された液温センサーとを備え、
前記尿素濃度識別センサーヒーターが、ヒーターと、該ヒーターの近傍に配設された識別用液温センサーとを備え、
前記尿素濃度識別センサーヒーターに、パルス電圧を所定時間印加して、前記ヒーターによって、前記尿素濃度識別室内に一時滞留した被識別尿素溶液を加熱し、前記識別用液温センサーの初期温度とピーク温度との間の温度差に対応する電圧出力差Ｖ０によって、尿素濃度を識別するように構成した識別制御部を備え、
前記電圧出力差Ｖ０が、前記パルス電圧を印加する前の初期電圧を所定回数サンプリングした平均初期電圧Ｖ１と、前記パルス電圧を印加した後のピーク電圧を所定回数サンプリングした平均ピーク電圧Ｖ２との間の電圧差、すなわち、
Ｖ０＝Ｖ２−Ｖ１
であることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別方法は、尿素溶液の尿素濃度を識別する尿素濃度識別方法であって、
ヒーターと、該ヒーターの近傍に配設された識別用液温センサーとを備えた尿素濃度識別センサーヒーターに、パルス電圧を所定時間印加して、前記ヒーターによって、被識別尿素溶液を加熱し、
前記識別用液温センサーの初期温度に対応する、前記パルス電圧を印加する前の初期電圧を所定回数サンプリングした平均初期電圧Ｖ１と、
前記識別用液温センサーのピーク温度に対応する、前記パルス電圧を印加した後のピー ク電圧を所定回数サンプリングした平均ピーク電圧Ｖ２とを測定し、
前記識別用液温センサーの初期温度とピーク温度との間の温度差に対応する電圧出力差Ｖ０、すなわち、
Ｖ０＝Ｖ２−Ｖ１
によって、尿素濃度を識別することを特徴とする。
【００１６】
このように構成することによって、パルス電圧を所定時間印加するだけで良いので、短時間の加熱で、しかも、正確かつ迅速に尿素溶液の尿素濃度を識別することが可能である。
すなわち、尿素溶液の動粘度とセンサー出力との相関関係を利用し、自然対流を利用しており、しかも、１パルスの印加電圧を利用しているので、正確かつ迅速に尿素溶液の尿素濃度を識別することが可能である。
さらに、１パルスの印加電圧に対して、所定回数のサンプリングの平均値に基づいて、電圧出力差Ｖ０を正確に得ることができるので、正確かつ迅速に尿素溶液の尿素濃度を識別することが可能である。
【００１７】
また、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置は、前記識別制御部が、予め識別制御部に記憶された所定の参照尿素溶液についての、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データーに基づいて、
前記被識別尿素溶液について得られた前記電圧出力差Ｖ０によって、尿素溶液の尿素濃度を識別するように構成されていることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別方法は、予め記憶された所定の参照尿素溶液についての、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データーに基づいて、
前記被識別尿素溶液について得られた前記電圧出力差Ｖ０によって、尿素溶液の尿素濃度を識別することを特徴とする。
【００１９】
このように構成することによって、予め記憶された所定の参照尿素溶液についての、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データーに基づいて、被識別尿素溶液について得られた電圧出力差Ｖ０によって、尿素溶液の尿素濃度を識別するので、より正確で迅速に尿素溶液の尿素濃度を識別することが可能である。
【００２０】
また、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置は、前記識別制御部が、前記被識別尿素溶液の測定温度における電圧出力差Ｖ０についての液種電圧出力Ｖｏｕｔを、
所定の閾値参照尿素溶液についての測定温度における電圧出力差についての出力電圧と相関させて補正するように構成されていることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別方法は、前記被識別尿素溶液の測定温度における電圧出力差Ｖ０についての液種電圧出力Ｖｏｕｔを、
所定の閾値参照尿素溶液についての測定温度における電圧出力差についての出力電圧と相関させて補正することを特徴とする。
【００２２】
このように構成することによって、被識別尿素溶液の測定温度における電圧出力差Ｖ０についての液種電圧出力Ｖｏｕｔを、所定の閾値参照尿素溶液についての測定温度における電圧出力差についての出力電圧と相関させて補正するので、温度による電圧出力差Ｖ０の影響をなくして、液種電圧出力Ｖｏｕｔを尿素溶液の性状とより正確に相関関係を付与することができ、さらに正確で迅速に尿素溶液の尿素濃度を識別することが可能である。
【００２３】
また、本発明は、前記尿素濃度識別センサーヒーターが、ヒーターと、識別用液温センサーとが絶縁層を介して積層された積層状尿素濃度識別センサーヒーターであることを特徴とする。
【００２４】
このように構成することによって、機械的動作を行う機構部分が存在しないので、経時劣化や尿素溶液中の異物などにより動作不良をひきおこすことがなく、正確にかつ迅速に尿素溶液の尿素濃度の識別を行うことができる。
しかも、センサー部を極めて小型に構成できるので、熱応答性が極めて良好で正確な尿素溶液の尿素濃度識別を行うことができる。
【００２５】
また、本発明は、前記尿素濃度識別センサーヒーターのヒーターと識別用液温センサーとが、それぞれ金属フィンを介して、被識別尿素溶液と接触するように構成されていることを特徴とする。
【００２６】
このように構成することによって、尿素濃度識別センサーヒーターのヒーターと識別用液温センサーとが、直接被識別尿素溶液と接触しないので、経時劣化や尿素溶液中の異物などにより動作不良をひきおこすことがなく、正確にかつ迅速に尿素溶液の尿素濃度の識別を行うことができる。
【００２７】
また、本発明は、前記液温センサーが、金属フィンを介して、被識別尿素溶液と接触するように構成されていることを特徴とする。
このように構成することによって、液温センサーが、直接被識別尿素溶液と接触しないので、経時劣化や尿素溶液中の異物などにより動作不良をひきおこすことがなく、正確にかつ迅速に尿素溶液の尿素濃度の識別を行うことができる。
【００２８】
また、本発明の自動車の排気ガスの低減装置は、自動車の排気ガスの低減装置であって、
触媒装置の上流側に尿素溶液を供給する尿素溶液供給機構を備え、
前記尿素溶液供給機構が、尿素溶液を貯留する尿素溶液タンクと、尿素ポンプと、尿素ポンプから送給された尿素溶液を触媒装置の上流側に噴霧する尿素噴霧装置とから構成されるとともに、
前記尿素タンク内または尿素ポンプの上流側または下流側に、前述のいずれかの尿素溶液の尿素濃度識別装置を配設したことを特徴とする。
【００２９】
また、本発明の自動車の排気ガスの低減方法は、自動車の排気ガスの低減方法であって、
尿素溶液を貯留する尿素溶液タンクと、尿素ポンプと、尿素ポンプから送給された尿素溶液を触媒装置の上流側に噴霧する尿素噴霧装置とから構成される尿素溶液供給機構を介して、触媒装置の上流側に尿素溶液を供給するとともに、
前述のいずれかの尿素溶液の尿素濃度識別方法を用いて、前記尿素タンク内または尿素ポンプの上流側または下流側の尿素溶液の尿素濃度を識別することを特徴とする。
【００３０】
このように構成することによって、尿素溶液が固化せずに、触媒装置１１６の上流側で還元反応が効率良く発生するためには、例えば、尿素３２．５重量％、Ｈ2Ｏが６７．５
重量％であるか否かを正確に迅速に判断できる。
【００３１】
従って、尿素タンク中の尿素溶液の尿素濃度を所定の濃度に保つことができるので、排気ガス中のＮＯｘを還元して極めて低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
図１は、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置の実施例の概略上面図である。
図２は、図１のＡ−Ａ線での断面図である。
図３は、図１の図１の右側面図である。
図４は、図１の左側面図である。
図５は、図２の尿素濃度識別センサー装着状態を示す部分拡大断面図である。
図６は、尿素濃度識別センサーの断面図である。
図７は、尿素濃度識別センサーの薄膜チップ部の積層状態を示す部分拡大分解斜視図である。
図８は、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置の実施例の概略回路構成図である。
図９は、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置を用いた尿素濃度識別方法を示す時間−電圧の関係を示すグラフである。
図１０は、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置を用いた尿素濃度識別方法を示す検量線を示すグラフである。
図１１は、図１０は、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置を用いた尿素濃度識別方法の出力補正方法を示すグラフである。
図１２は、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置１０を、自動車システムに適用した実施例を示す、図１３と同様な概略図である。
図１３は、従来の自動車システムの概略図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。
【００３４】
図１および図２に示したように、本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置１０は、尿素濃度識別装置本体１２と、尿素濃度識別装置本体１２の内部に形成された第１の流路１４と、第２の流路１６とを備えている。
【００３５】
図１の矢印で示したように、尿素溶液流入口１８から第１の流路１４に流入した被識別尿素溶液は、中間室５６を通過するようになっている。そして、被識別尿素溶液は、中間室５６を通過した後、第２の流路１６に入り、尿素濃度識別室２０に一時滞留するように構成されている。
【００３６】
この尿素濃度識別室２０には、その上部の略トラック形状の尿素濃度識別センサー用開口部２２が形成されている。
この尿素濃度識別センサー用開口部２２には、図２に示したように、尿素濃度識別センサー２４が装着されている。
【００３７】
図５に示したように、尿素濃度識別センサー２４は、尿素濃度識別センサーヒーター２５と、この尿素濃度識別センサーヒーター２５から一定間隔離間して配置された液温センサー２８とを備えている。そして、これらの尿素濃度識別センサーヒーター２５と、液温センサー２８とが、モールド樹脂３０によって一体的に形成されている。
【００３８】
また、図６に示したように、この尿素濃度識別センサーヒーター２５には、リード電極３２と、薄膜チップ部３４とを備えている。また、尿素濃度識別センサーヒーター２５には、モールド樹脂３０から尿素濃度識別センサー用開口部２２を介して、尿素濃度識別室２０内に突設して、被識別尿素溶液と直接接触する金属製のフィン３６を備えている。そして、これらのリード電極３２と、薄膜チップ部３４と、フィン３６とは、ボンディングワイヤー３８にて相互に電気的に接続されている。
【００３９】
一方、液温センサー２８も、尿素濃度識別センサーヒーター２５と同様な構成となっており、ぞれぞれ、リード電極３２と、薄膜チップ部３４と、フィン３６、ボンディングワイヤー３８を備えている。
【００４０】
図７に示したように、薄膜チップ部３４は、例えば、Ａｌ2Ｏ3からなる基板４０と、ＰＴからなる温度センサー（感温体）４２と、ＳｉＯ2からなる層間絶縁膜４４と、ＴａＳ
ｉＯ2からなるヒーター（発熱体）４６と、Ｎｉからなる発熱体電極４８と、ＳｉＯ2からなる保護膜５０と、Ｔｉ／Ａｕからなる電極パッド５２とを順に積層した薄膜状のチップから構成されている。
【００４１】
なお、液温センサー２８の薄膜チップ部３４も同様な構造であるが、ヒーター（発熱体）４６を作用させずに、温度センサー（感温体）４２のみを作用させるように構成している。
そして、この尿素濃度識別センサー２４で、被識別尿素溶液の液種が識別された後、被識別尿素溶液は、尿素濃度識別室２０から、尿素溶液排出口５４を介して外部に排出されるようになっている。
【００４２】
また、図１および図２では、尿素濃度識別センサー２４に接続される回路基板部材、これを被う蓋部材を省略している。
本発明の尿素溶液の尿素濃度識別装置１０では、図８に示したような回路構成となっている。
【００４３】
図８において、尿素濃度識別センサー２４の尿素濃度識別センサーヒーター２５の識別用液温センサー２６と、液温センサー２８とが、二つの抵抗６４、６６を介して接続されて、ブリッジ回路６８を構成している。そして、このブリッジ回路６８の出力が、増幅器７０の入力に接続されて、この増幅器７０の出力が、識別制御部を構成するコンピュータ７２の入力に接続されている。
【００４４】
また、尿素濃度識別センサーヒーター２５のヒーター７４が、コンピュータ７２の制御によって印加電圧が制御されるようになっている。
このように構成される尿素溶液の尿素濃度識別装置１０では、以下のようにして、尿素溶液の尿素濃度識別が行われる。
【００４５】
先ず、尿素溶液の尿素濃度識別装置１０の第１の流路１４の尿素溶液流入口１８から被識別尿素溶液を流入させて、第２の流路１６の尿素濃度識別室２０内に一時滞留させた状
態とする。
【００４６】
そして、図８および図９に示したように、コンピュータ７２の制御によって、尿素濃度識別センサーヒーター２５のヒーター７４に、パルス電圧Ｐを所定時間、この実施例の場合には、４秒間印加し、センシング部、すなわち、図８に示したように、センサーブリッジ回路６８のアナログ出力の温度変化を測定する。
【００４７】
すなわち、図９に示したように、尿素濃度識別センサーヒーター２５のヒーター７４にパルス電圧Ｐを印加する前のセンサーブリッジ回路６８の電圧差を、１秒間に所定回数、この実施例の場合には、２５６回サンプリングし、その平均値を平均初期電圧Ｖ１とする。この平均初期電圧Ｖ１の値は、識別用液温センサー２６の初期温度に対応する。
【００４８】
そして、図９に示したように、尿素濃度識別センサーヒーター２５のヒーター７４に、所定のパルス電圧Ｐ、この実施例では、１０Ｖの電圧を４秒間印加する。次に、所定時間後、この実施例では、３秒後からの１秒間に所定回数、この実施例では、２５６回ピーク電圧をサンプリングした値を平均ピーク電圧Ｖ２とする。この平均ピーク電圧Ｖ２は、識別用液温センサー２６のピーク温度に対応する。
そして、電平均初期電圧Ｖ１と平均ピーク電圧Ｖ２との間の電圧差、すなわち、
Ｖ０＝Ｖ２−Ｖ１
から電圧出力差Ｖ０を得る。
【００４９】
そして、このような方法で、図１０に示したように、予め所定の参照尿素溶液について、この実施例では、尿素０重量％と、尿素４０重量％、尿素２０重量％について、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データーを得ておき、これを、識別制御部を構成するコンピュータ７２に記憶させておく。
【００５０】
そして、この検量線データーに基づいて、コンピュータ７２において比例計算を行い、被識別尿素溶液について得られた電圧出力差Ｖ０によって、尿素溶液の尿素濃度を識別するように構成されている。
【００５１】
具体的には、図１１に示したように、被識別尿素溶液の測定温度Ｔにおける電圧出力差Ｖ０についての液種電圧出力Ｖｏｕｔを、所定の閾値参照尿素溶液（この実施例では、尿素２０重量％と尿素４０重量％）についての測定温度における電圧出力差についての出力電圧と相関させて補正するようになっている。
【００５２】
すなわち、図１１（Ａ）に示したように、検量線データーに基づいて、温度Ｔにおいて、尿素２０重量％の電圧出力差Ｖ０−２０、尿素４０重量％の電圧出力差Ｖ０−４０、被識別尿素溶液の電圧出力差Ｖ０−Ｓが得られる。
【００５３】
そして、図１１（Ｂ）に示したように、この際の閾値参照尿素溶液の液種出力を、所定の電圧となるように、すなわち、この実施例では、尿素４０重量％の液種出力を３．５Ｖ、尿素２０重量％の液種出力を０．５Ｖとして、被識別尿素溶液の液種電圧出力Ｖｏｕｔを得ることによって、尿素の性状と相関を持たせることができるようになっている。
【００５４】
この被識別尿素溶液の液種電圧出力Ｖｏｕｔを、予め検量線データーに基づいて、コンピュータ７２に記憶されたデータと比較することによって、尿素溶液の尿素濃度識別を正確にかつ迅速に（瞬時に）行うことが可能となる。
【００５５】
なお、以上の尿素溶液の尿素濃度識別方法は、自然対流を利用して、尿素の動粘度とセンサー出力が相関関係を有している原理を利用しているものである。
図１２は、このように構成される尿素溶液の尿素濃度識別装置１０を、自動車システムに適用した実施例を示す、図１３と同様な概略図である。
【００５６】
なお、図１３と同じ構成部材には、同じ参照番号を付してその詳細な説明を省略する。
この自動車システム１００では、尿素溶液タンク１３２内または尿素ポンプ１３４の上流側に、尿素溶液の尿素濃度識別装置１０を配設している。
【００５７】
この尿素溶液の尿素濃度識別装置１０によって、尿素溶液タンク１３２内または尿素ポンプ１３４の上流側または下流側（なお、この実施例では、説明の便宜上、上流側の場合を示した）の尿素溶液の尿素濃度識別を行って， 触媒装置１１６の上流側に噴霧される尿素の濃度を、尿素溶液が固化せずに、触媒装置１１６の上流側で還元反応が効率良く発生するために、例えば、尿素３２．５重量％、Ｈ2Ｏが６７．５重量％と一定の状態とす
るようになっている。
【００５８】
従って、尿素タンク中の尿素溶液の尿素濃度を所定の濃度に保つことができるので、排気ガス中のＮＯｘを還元して極めて低減することができる。
【００５９】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、パルス電圧Ｐ、サンプリング回数などは適宜変更することができるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【発明の効果】
【００６０】
本発明によれば、パルス電圧を所定時間印加するだけで良いので、短時間の加熱で、しかも、正確かつ迅速に尿素溶液の尿素濃度を識別することが可能である。
すなわち、尿素溶液の動粘度とセンサー出力との相関関係を利用し、自然対流を利用しており、しかも、１パルスの印加電圧を利用しているので、正確かつ迅速に尿素溶液の尿素濃度を識別することが可能である。
【００６１】
また、本発明によれば、１パルスの印加電圧に対して、所定回数のサンプリングの平均値に基づいて、電圧出力差Ｖ０を正確に得ることができるので、正確かつ迅速に尿素溶液の尿素濃度を識別することが可能である。
【００６２】
また、本発明によれば、予め記憶された所定の参照尿素溶液についての、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データーに基づいて、被識別尿素溶液について得られた電圧出力差Ｖ０によって、尿素溶液の尿素濃度を識別するので、より正確で迅速に尿素溶液の尿素濃度を識別することが可能である。
【００６３】
また、本発明によれば、被識別尿素溶液の測定温度における電圧出力差Ｖ０についての液種電圧出力Ｖｏｕｔを、所定の閾値参照尿素溶液についての測定温度における電圧出力差についての出力電圧と相関させて補正するので、温度による電圧出力差Ｖ０の影響をなくして、液種電圧出力Ｖｏｕｔを尿素溶液の性状とより正確に相関関係を付与することができ、さらに正確で迅速に尿素溶液の尿素濃度を識別することが可能である。
【００６４】
また、本発明によれば、機械的動作を行う機構部分が存在しないので、経時劣化や尿素溶液中の異物などにより動作不良をひきおこすことがなく、正確にかつ迅速に尿素溶液の尿素濃度の識別を行うことができる。
【００６５】
しかも、センサー部を極めて小型に構成できるので、熱応答性が極めて良好で正確な尿素溶液の尿素濃度識別を行うことができる。
【００６６】
また、本発明によれば、尿素濃度識別センサーヒーターのヒーターと、識別用液温センサーと、液温センサーとが、直接被識別尿素溶液と接触しないので、経時劣化や尿素溶液中の異物などにより動作不良をひきおこすことがなく、正確にかつ迅速に尿素溶液の尿素濃度の識別を行うことができる。
【００６７】
また、本発明によれば、尿素溶液が固化せずに、触媒装置１１６の上流側で還元反応が効率良く発生するためには、例えば、尿素３２．５重量％、Ｈ2Ｏが６７．５重量％であ
るか否かを正確に迅速に判断できる。
【００６８】
従って、尿素タンク中の尿素溶液の尿素濃度を所定の濃度に保つことができるので、排気ガス中のＮＯｘを還元して極めて低減することができるなどの幾多の顕著で特有な作用効果を奏する極めて優れた発明である。
Claims (14)
- 尿素溶液の尿素濃度を識別する尿素濃度識別装置であって、
尿素濃度識別装置本体内に導入された被識別尿素溶液を一時滞留させる尿素濃度識別室と、
前記尿素濃度識別室内に配設された尿素濃度識別センサーヒーターと、
前記尿素濃度識別センサーヒーターから一定間隔離間して、前記尿素濃度識別室内に配設された液温センサーとを備え、
前記尿素濃度識別センサーヒーターが、ヒーターと、該ヒーターの近傍に配設された識別用液温センサーとを備え、
前記尿素濃度識別センサーヒーターに、パルス電圧を所定時間印加して、前記ヒーターによって、前記尿素濃度識別室内に一時滞留した被識別尿素溶液を加熱し、前記識別用液温センサーの初期温度とピーク温度との間の温度差に対応する電圧出力差Ｖ０によって、尿素濃度を識別するように構成した識別制御部を備え、
前記電圧出力差Ｖ０が、前記パルス電圧を印加する前の初期電圧を所定回数サンプリングした平均初期電圧Ｖ１と、前記パルス電圧を印加した後のピーク電圧を所定回数サンプリングした平均ピーク電圧Ｖ２との間の電圧差、すなわち、
Ｖ０＝Ｖ２−Ｖ１
であることを特徴とする尿素溶液の尿素濃度識別装置。 - 前記識別制御部が、予め識別制御部に記憶された所定の参照尿素溶液についての、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データーに基づいて、
前記被識別尿素溶液について得られた前記電圧出力差Ｖ０によって、尿素溶液の尿素濃度を識別するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の尿素溶液の尿素濃度識別装置。 - 前記識別制御部が、前記被識別尿素溶液の測定温度における電圧出力差Ｖ０についての液種電圧出力Ｖｏｕｔを、
所定の閾値参照尿素溶液についての測定温度における電圧出力差についての出力電圧と相関させて補正するように構成されていることを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載の尿素溶液の尿素濃度識別装置。 - 前記尿素濃度識別センサーヒーターが、ヒーターと、識別用液温センサーとが絶縁層を介して積層された積層状尿素濃度識別センサーヒーターであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の尿素溶液の尿素濃度識別装置。
- 前記尿素濃度識別センサーヒーターのヒーターと識別用液温センサーとが、それぞれ金属フィンを介して、被識別尿素溶液と接触するように構成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の尿素溶液の尿素濃度識別装置。
- 前記液温センサーが、金属フィンを介して、被識別尿素溶液と接触するように構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の尿素溶液の尿素濃度識別装置。
- 尿素溶液の尿素濃度を識別する尿素濃度識別方法であって、
ヒーターと、該ヒーターの近傍に配設された識別用液温センサーとを備えた尿素濃度識別センサーヒーターに、パルス電圧を所定時間印加して、前記ヒーターによって、被識別尿素溶液を加熱し、
前記識別用液温センサーの初期温度に対応する、前記パルス電圧を印加する前の初期電圧を所定回数サンプリングした平均初期電圧Ｖ１と、
前記識別用液温センサーのピーク温度に対応する、前記パルス電圧を印加した後のピーク電圧を所定回数サンプリングした平均ピーク電圧Ｖ２とを測定し、
前記識別用液温センサーの初期温度とピーク温度との間の温度差に対応する電圧出力差Ｖ０、すなわち、
Ｖ０＝Ｖ２−Ｖ１
によって、尿素濃度を識別することを特徴とする尿素溶液の尿素濃度識別方法。 - 予め記憶された所定の参照尿素溶液についての、温度に対する電圧出力差の相関関係である検量線データーに基づいて、
前記被識別尿素溶液について得られた前記電圧出力差Ｖ０によって、尿素溶液の尿素濃度を識別することを特徴とする請求項７に記載の尿素溶液の尿素濃度識別方法。 - 前記被識別尿素溶液の測定温度における電圧出力差Ｖ０についての液種電圧出力Ｖｏｕｔを、
所定の閾値参照尿素溶液についての測定温度における電圧出力差についての出力電圧と相関させて補正することを特徴とする請求項７から８のいずれかに記載の尿素溶液の尿素濃度識別方法。 - 前記尿素濃度識別センサーヒーターが、ヒーターと、識別用液温センサーとが絶縁層を介して積層された積層状尿素濃度識別センサーヒーターであることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の尿素溶液の尿素濃度識別方法。
- 前記尿素濃度識別センサーヒーターのヒーターと識別用液温センサーとが、それぞれ金属フィンを介して、被識別尿素溶液と接触するように構成されていることを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の尿素溶液の尿素濃度識別方法。
- 前記液温センサーが、金属フィンを介して、被識別尿素溶液と接触するように構成されていることを特徴とする請求項７から１１のいずれかに記載の尿素溶液の尿素濃度識別方法。
- 自動車の排気ガスの低減装置であって、
触媒装置の上流側に尿素溶液を供給する尿素溶液供給機構を備え、
前記尿素溶液供給機構が、尿素溶液を貯留する尿素溶液タンクと、尿素ポンプと、尿素ポンプから送給された尿素溶液を触媒装置の上流側に噴霧する尿素噴霧装置とから構成されるとともに、
前記尿素タンク内または尿素ポンプの上流側または下流側に、請求項１から６のいずれかの尿素溶液の尿素濃度識別装置を配設したことを特徴とする自動車の排気ガスの低減装置。 - 自動車の排気ガスの低減方法であって、
尿素溶液を貯留する尿素溶液タンクと、尿素ポンプと、尿素ポンプから送給された尿素溶液を触媒装置の上流側に噴霧する尿素噴霧装置とから構成される尿素溶液供給機構を介して、触媒装置の上流側に尿素溶液を供給するとともに、
請求項７から１２のいずれかの尿素溶液の尿素濃度識別方法を用いて、前記尿素タンク内または尿素ポンプの上流側または下流側の尿素溶液の尿素濃度を識別することを特徴とする自動車の排気ガスの低減方法。
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