KR100865597B1 - Method and device for determining the level of a liquid in a container - Google Patents
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Abstract
본 발명은 용기 내부의 충전 레벨을 측정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명의 목적은 임계적 액체 레벨에 대한 확실한 표시를 제공하기 위해, 용기(10) 내부의 액체 레벨을 전체 영역에 걸쳐 연속적으로 측정할 필요가 없도록 하는 것이다. 액체 레벨 측정을 위한 전극(141, 142, 143)은, 액체 레벨의 정해진 한계값이 초과되거나 미달될 경우에 측정값이 급격하게 변하는 방식으로 형성된다. 이러한 측정값의 급격한 변화는 측정에 대한 높은 정확도에 대한 요구없이도 확실히 검출될 수 있다. 이러한 한계값으로는 "가득찬 용기"(FS2), "용기 내부의 최소 충전 레벨"(FS3), 그리고 "빈 용기"(FS4)와 같은 상태가 정해진다. The present invention relates to a method and apparatus for measuring the filling level inside a container. It is an object of the present invention to avoid the need to continuously measure the liquid level inside the container 10 over the entire area in order to provide a clear indication of the critical liquid level. The electrodes 141, 142, 143 for liquid level measurement are formed in such a way that the measured value changes abruptly when a predetermined limit value of the liquid level is exceeded or falls short. Such abrupt changes in the measurement can be reliably detected without the need for high accuracy in the measurement. These thresholds are defined as "full container" (FS2), "minimum fill level inside container" (FS3), and "empty container" (FS4).
Description
본 발명은 액체, 특히 용기 내에 저장되어 내연기관 배기가스 후처리를 위해 자동차에서 함께 이송되는 환원제의 레벨을 측정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and an apparatus for measuring the level of a reducing agent stored in a liquid, in particular a container, and conveyed together in an automobile for exhaust gas aftertreatment of an internal combustion engine.
대기 질소(N2) 및 수증기(H2O)의 형성을 위한 SCR(Selective Catalytic Reduction) 기법을 이용하여, 과잉 공기로 작동하는 내연기관, 특히 디젤-내연기관의 질소 산화물 방출량을 감소시킬 수 있다. 환원제로는 예컨대 가스상 암모니아(NH3), 암모니아 수용액 또는 요소 수용액이 사용될 수 있다. 이 경우 요소는 암모니아를 위한 캐리어로서 사용되고, 계량 시스템을 이용하여 가수 분해 촉매 컨버터 앞에서 배출 시스템 내부로 분사되어, 상기 배출 시스템 내에서 가수 분해에 의해 암모니아로 변환되며, 이어서 상기 암모니아는 종종 NOx 제거 촉매 컨버터라고 지칭되기도 하는 고유의 SCR-촉매 컨버터 내에서 다시 질소 산화물을 환원시킨다.Selective Catalytic Reduction (SCR) techniques for the formation of atmospheric nitrogen (N 2 ) and water vapor (H 2 O) can be used to reduce nitrogen oxide emissions from internal combustion engines operating in excess air, especially diesel-internal combustion engines. . As the reducing agent, for example, gaseous ammonia (NH 3 ), an aqueous ammonia solution or an aqueous urea solution may be used. In this case urea is used as a carrier for ammonia and is injected into the exhaust system in front of the hydrolysis catalytic converter using a metering system, which is converted into ammonia by hydrolysis in the exhaust system, which is then often a NOx removal catalyst Nitrogen oxides are reduced again in a native SCR-catalyst converter, also referred to as a converter.
액체 환원제로 작동되는 상기와 같은 배기가스 후처리 시스템은 주요 구성 부품으로서 환원제 용기, 펌프, 압력 조절기, 압력 센서, 계량 밸브 및 필수 연결 라인을 포함한다. 상기 펌프는 환원제 용기 내에 저장된 환원제를 계량 밸브로 이송하며, 상기 계량 밸브에 의해 상기 환원제가 가수 분해 촉매 컨버터 상류에서 배기가스 흐름 내부로 분사된다. 상기 계량 밸브는, 내연기관의 작동 파라미터에 따라 현재 필요한 소정량의 환원제가 공급되는 방식으로, 제어 장치의 신호에 의해서 가동된다는 사실이 DE 197 43 337 C1에 공지되어 있다.Such exhaust aftertreatment systems, operated with liquid reducing agents, comprise, as main components, a reducing agent vessel, a pump, a pressure regulator, a pressure sensor, a metering valve and an essential connection line. The pump transfers the reducing agent stored in the reducing agent container to the metering valve, by which the reducing agent is injected into the exhaust stream upstream of the hydrolysis catalytic converter. It is known from DE 197 43 337 C1 that the metering valve is actuated by a signal from the control device in such a way that the required amount of reducing agent is supplied according to the operating parameters of the internal combustion engine.
이러한 SCR 배기가스 후처리 시스템의 연속적인 이용가능성을 보장하기 위해 환원제 용기 내부의 액체 레벨을 확실히 모니터링할 필요가 있다. 상기 액체 레벨이 미리 주어진 값 보다 낮을 경우, 예컨대 다음 급유소에서 용기를 재충전해야 한다는 사실이 시각적 및/또는 청각적으로 자동차 운전자에게 주지되어야 한다. 다양한 적용예에 있어서, SCR 방법의 개선된 제어 또는 관련 계량 시스템의 점검을 달성하기 위해 액체 레벨의 변동으로부터 환원제의 소비량을 추론할 수도 있어야 한다. There is a need to reliably monitor the liquid level inside the reducing agent vessel to ensure the continuous availability of this SCR exhaust aftertreatment system. If the liquid level is lower than a predetermined value, it should be visually and / or audibly informed to the motorist that, for example, the container must be refilled at the next refueling station. In various applications, it should also be possible to infer the consumption of reducing agent from variations in liquid level to achieve improved control of the SCR method or check of the associated metering system.
연료 탱크에서 통상적으로 사용되는 플로트(float) 및 전위차계를 포함하는 종래의 액체 레벨 센서용 시스템은, 완전 고갈(dry up)시 액체 전도성, 부식성 및 결정화(crystallization) 때문에 요소 수용액에 사용되기에는 문제가 있다. Conventional liquid level sensors systems, including floats and potentiometers commonly used in fuel tanks, are not well suited for use in aqueous urea solutions due to liquid conductivity, corrosiveness, and crystallization upon complete depletion. have.
지금까지 존재하는 시스템에서는 두 개의 양도체 전극(특수강 로드) 간의 전기 저항의 측정을 통해 액체 레벨이 측정된다. 상기 전기 저항은 환원제 용액의 제한된 전극간 전도성으로부터 발생한다. 따라서, 상기 전기 저항은 대개 전극의 함침 깊이에 반비례한다. 환원제 용액의 전도율은 농도, 온도 및 화학적 조성(요소 수용액의 사용시 용액 내에 함유된 자유 암모니아의 양)에 따라 좌우되기 때문에, 상기 전도율은 기준 전극의 측정값과 액체 레벨 전극의 측정값의 비로부터 탱크 충전 레벨을 산출하기 위해서, 충전 레벨과 무관한 기준 전극에 의해 부가적으로 측정된다. 상기 전도율의 비교적 큰 변화 범위는 전자 평가 장치에서의 큰 측정 범위를 요구하기 때문에, 측정 해상도 및 측정 정확도가 제한된다는 사실이 DE 198 41 770 A1에 공지되어 있다. In existing systems, liquid levels are measured by measuring the electrical resistance between two good conductor electrodes (special steel rods). The electrical resistance results from the limited interelectrode conductivity of the reducing agent solution. Thus, the electrical resistance is usually inversely proportional to the depth of impregnation of the electrode. Since the conductivity of the reducing agent solution depends on the concentration, temperature and chemical composition (the amount of free ammonia contained in the solution when using the urea aqueous solution), the conductivity is determined from the ratio of the measured value of the reference electrode to that of the liquid level electrode. In order to calculate the charge level, it is additionally measured by a reference electrode independent of the charge level. It is known from DE 198 41 770 A1 that the relatively large change range of the conductivity requires a large measuring range in the electronic evaluation device, so that the measurement resolution and the measurement accuracy are limited.
본 발명의 목적은 용기 내부의 전도성 액체의 레벨을 용이하게 검출할 수 있도록 하는 방법 및 장치를 제공하는데 있다. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus that facilitates the detection of the level of a conductive liquid inside a container.
상기 목적은 방법에 있어서는 청구항 1항의 특징부에 의해, 장치에 있어서는 청구항 10항의 특징부에 의해 달성된다. 바람직한 개선예는 종속항에 제시된다. This object is achieved by the features of
종래의 센서 원리의 제한된 정확도에도 불구하고 임계적인 충전 레벨 지점을 확실히 표시할 수 있기 위해서, 용기 내부의 액체 레벨을 전 범위에 걸쳐 연속적으로 측정할 필요는 없다. 오히려, 레벨 측정을 위한 전극은, 액체 레벨의 정해진 한계값을 초과하거나 거기에 미달할 경우에 측정값이 급격하게 변화되도록 형성된다. 이러한 측정값의 급격한 변화를 검출하는데 있어 측정 정확도는 그리 높지 않아도 된다. 이러한 한계값으로는 "가득찬 용기", "최소 충전 레벨" 및 "빈 용기" 와 같은 상태들이 적절하게 정해진다. Despite the limited accuracy of the conventional sensor principle, it is not necessary to continuously measure the liquid level inside the vessel over the full range in order to be able to reliably mark critical filling level points. Rather, the electrode for level measurement is formed so that the measured value changes abruptly when it exceeds or falls short of a predetermined limit value of the liquid level. The accuracy of the measurement does not have to be so high to detect such sudden changes in the measured value. These limits include conditions such as "full container", "minimum fill level" and "empty container" as appropriate.
이로써 센서 전극의 간단한 설계로도 충분하고 전극 표면에 대한 높은 정확도가 요구될 필요가 없다는 장점이 얻어진다. 정해진 지점에서의 높은 측정 정확도에 의해, 환원제의 계량된 양이 자동 보정될 수 있다. This gives the advantage that a simple design of the sensor electrode is sufficient and that high accuracy on the electrode surface does not need to be required. Due to the high measurement accuracy at a given point, the metered amount of reducing agent can be automatically calibrated.
환원제의 재충전시 액체 레벨이 한계값인 "가득찬 용기"의 상태에 도달하는 것이 보장될 수 있을 경우에는, 심지어 지금까지 공지되어 있는 시스템에 의한 연속 측정에 의한 것 보다 더 높은 정확도를 갖는 연속적인 레벨 표시가 달성될 수 있다. If it is possible to ensure that the liquid level at the refill of the reducing agent reaches the state of the "full vessel", which is the limit value, even continuous with higher accuracy than by continuous measurement by systems known to date. Level indication can be achieved.
기술한 방안은 한계값 스위치의 정확도에 있어서의 장점과 연속 레벨 표시의 장점을 결합한다. 이를 위해, 기계적으로 간단한 전도율 측정 원리가 계량 제어기 내부의 제어 컴퓨터에 의해 제공되는 가능성들과 결합됨으로써 정확하고 연속적인 레벨 표시가 가능해지고, 또한 절대적으로 안정적인 한계값 검출로 인해 환원제 계량의 자동 보정이 달성될 수 있다. The approach described combines the advantages of the accuracy of limit switches with the advantages of continuous level indication. For this purpose, a mechanically simple conductivity measurement principle is combined with the possibilities provided by the control computer inside the weighing controller, allowing accurate and continuous level display, and also the automatic calibration of the reducing agent metering due to the absolutely stable limit value detection. Can be achieved.
본 발명은 하기에서 도면을 참고로 더 자세히 설명된다. The invention is explained in more detail below with reference to the drawings.
도 1은 액체 레벨을 측정하기 위한 장치 및 방법이 사용되는 배기가스 후처리 시스템을 구비한 내연기관의 블록선도. 1 is a block diagram of an internal combustion engine with an exhaust gas aftertreatment system in which an apparatus and method for measuring liquid levels are used.
도 2는 본 발명에 따른 장치를 갖는 용기의 개략도. 2 is a schematic view of a container having a device according to the invention.
도 1에는 배기가스 후처리 시스템을 구비하며 과잉 공기에 의해 작동되는 내연기관의 블록선도가 매우 간단하게 도시되어 있다. 본 도면에는 본 발명의 이해를 위해 필요한 부분들만 도시하였다. 특히 연료 회로가 생략되어 있다. 이 실시예에서는 내연기관으로서 디젤 내연기관이 도시되었고, 배기가스의 후처리를 위한 환원제로서 요소 수용액이 사용된다. 1 shows a very simple block diagram of an internal combustion engine having an exhaust gas aftertreatment system and operated by excess air. In this drawing, only parts necessary for understanding the present invention are shown. In particular, the fuel circuit is omitted. In this embodiment, a diesel internal combustion engine is shown as an internal combustion engine, and an aqueous urea solution is used as a reducing agent for post-treatment of exhaust gas.
내연기관(1)은 흡입 라인(2)을 통해 연소에 필요한 공기를 공급받는다. 예컨대 연료(KST)를 내연기관(1)의 실린더 내로 직접 분사하는 분사 밸브들을 구비한 고압 분사 장치(Common Rail)로서 형성될 수 있는 분사 시스템이 도면 부호 3으로 표시되어 있다. 상기 내연기관(1)의 배기가스는 배기가스 라인(4)을 통해 배기가스 후처리 시스템(3) 쪽으로 흘러서, 상기 배기가스 후처리 시스템(3)으로부터 머플러(도시되지 않음)를 통해 대기 중으로 방출된다. The
상기 내연기관(1)의 제어 및 조절을 위해서 이미 공지된 엔진 제어 장치(6)가 데이터 라인 및 제어 라인(7)(여기서는 개략적으로만 도시됨)을 통해 상기 내연기관(1)과 연결된다. 상기 데이터 라인 및 제어 라인(7)을 통해 상기 내연기관(1)과 엔진 제어 장치(6) 사이에 센서들(예컨대 흡입 공기, 충전 공기, 냉각제용 온도 센서, 부하 센서, 속도 센서)의 신호 및 엑추에이터(예컨대 분사 밸브, 작동 부재)용 신호가 전송된다. For control and regulation of the
배기가스 후처리 시스템(5)은 직렬로 연결된 다수의 촉매 컨버터 유닛(자세히 도시되지 않음)을 포함하는 환원 촉매 컨버터(8)를 갖는다. 상기 환원 촉매 컨버터(8)의 상류 및/또는 하류에 부가적으로 각각 하나의 산화 촉매 컨버터(도시되지 않음)가 배치될 수 있다. 또한, 환원제의 공급을 위해, 전기 구동식 환원제 펌프(11)를 구비한 환원제 저장 용기(앞으로는 간단하게 용기(10)로 표기됨)에 할당된 계량 제어기(9)가 제공된다. 상기 환원제 펌프(11)는 용기(10) 내부에도 배치될 수 있다. The
이 실시예에서는 용기(10) 내부에 저장된 요소 수용액이 환원제로서 사용된다. 상기 용기(10)는 전기 가열 장치(12) 및 센서(13, 14)를 가지며, 상기 센서(13, 14)는 요소 용액의 온도 및 용기(10) 내부의 액체 레벨을 검출한다. 또한, 환원 촉매 컨버터(8)의 상류에 배치된 온도 센서 및 환원 촉매 컨버터(8)의 하류에 배치된 배기가스 측정 센서, 예컨대 NOX 센서(도시되지 않음)의 신호들이 계량 제어기(9)로 송신된다. In this embodiment, an aqueous solution of urea stored inside the
상기 계량 제어기(9)는 전자기 계량 밸브(15)를 가동시키며, 상기 전자기 계량 밸브(15)에는 필요시에 요소 수용액이 환원제 펌프(11)를 이용하여 용기(10)로부터 공급 라인(16)을 통해 공급된다. 상기 공급 라인(16) 내에 압력 센서(18)가 삽입되며, 상기 압력 센서(18)는 계량 시스템 내부의 압력을 검출하고 이에 상응하는 신호를 상기 계량 제어기(9)로 송출한다. 상기 계량 밸브(15)에 의해 요소 수용액이 환원 촉매 컨버터(8)의 상류에서 배기가스 라인(4) 내로 분사된다. The
내연기관(1)의 작동시 배기가스가 도시된 화살표 방향으로 배기가스 라인(4)를 통해 흐른다. In operation of the
상기 계량 제어기(9)는 데이터의 상호 전송을 위해 전기 버스 시스템(17)을 통해 엔진 제어 장치(6)와 연결된다. 요소 용액의 계량될 양을 계산하기 위해 관련된 파라미터, 예컨대 엔진 회전 속도, 공기량, 연료량, 분사 펌프의 제어 경로, 배기가스 측정 흐름, 작동 온도, 부하 공기 온도, 분사 시작 정보 등이 상기 버스 시스템(17)을 통해 계량 제어기(9)로 전송된다. The
상기 계량 제어기(9)는 이러한 파라미터, 그리고 배기가스 온도 및 NOX 함량에 대한 측정값으로부터 요소 용액의 분사될 양을 계산하고 전기 연결 라인(자세히 도시되지 않음)을 통해 상응하는 전기 신호를 계량 밸브(15)로 송출한다. 요소는 배기가스 라인(4) 내로 분사됨으로써 가수분해되고 혼합된다. 촉매 컨버터 유닛에서 배기가스 내에 함유된 NOX가 N2 및 H2O로 촉매 환원될 수 있다. The
요소 용액을 배기가스 라인(4) 내로 주입하기 위한 계량 밸브(15)는 전반적으로 통상의 저압 벤진 분사 밸브와 유사하며, 상기 밸브는 예컨대 배기가스 라인(4)의 벽과 영구적으로 연결된 밸브 고정 장치 내에 분리가능하게 고정된다. The
도 2에는 예컨대 요소 용액과 같은 환원제 수용액(19)의 저장을 위한 용기(10)를 개략적으로 도시한 것으로, 여기에는 액체 레벨을 측정하는데 필요한 부품들만 도시하였다. 특히 환원제(19)용 공급구 및 배출구, 환원제 공급을 위해 사용된 환원제 펌프, 필터 및 관련 연결 라인들은 도시하지 않았다. 2 schematically shows a
용기(10)는 예컨대 플라스틱과 같이 주로 전도성이 좋지 않은 재료 또는 비전도성 재료로 제조되고, 자동차 내부에 운전자의 자유로운 접근이 가능하도록 설치되거나, 아니면 상기 용기(10)의 충전구에만 운전자가 접근할 수 있도록 설치된다. 상기 용기(10)가 자동차 내에서 적어도 하나의 측벽을 볼 수 있는 지점에 설치될 경우, 추가로 액체 레벨의 시각적인 모니터링이 가능하도록 용기(10) 재료를 투명한 재료로 선택하는 것이 바람직하다. The
또한 상기 용기(10)를 금속, 예컨대 알루미늄으로 제조할 수도 있다. 그러나, 이러한 경우에는 상기 용기(10)의 벽이 추가의 접지 전위로서 액체 레벨 측정에 너무 큰 영향을 미치지 않는 것이 보장되어야만 한다. The
상기 용기(10)의 상부면에는 캐리어 부(101)가 배치되며, 상기 캐리어 부(101)는 특히 상기 용기(10)에 분리가능하게 고정되고 액체 레벨 측정을 위해 사용된 전극들의 고정 및 상호 절연을 위해 사용된다. 상기 전극들은 각각 액체 레벨 전극(141), 기준 전극(142) 및 공통 기준 전극(143)이다. A
상기 전극(141, 142, 143)은, 전도성이 충분히 높고 환원제에 대한 저항성을 갖는 동일한 재료, 예컨대 특수강 또는 전도성 플라스틱 재료로 제조된다. 다만 상기 전극(141, 142, 143)의 전기 저항이 측정을 위해 사용된 두 개의 전극 사이에서의 환원제의 전기 저항보다 훨씬 더 낮도록 보장되어야만 한다. The
또한 상기 전극(141, 142, 143)은 각각 동일 횡단면의 막대형 형상을 가지지만, 용기(10) 내부에서는 상이한 길이를 갖는다. 상기 전극(141, 142, 143)은 캐리어 부(101)로부터 시작해서, 용기(10) 내부에서 각각 서로에 대해 평행하게 뻗는다. The
액체 레벨 전극(141)은 길이의 대부분에 걸쳐서 전기 절연 재료(1411)로 피복된다. 캐리어 부(101) 쪽으로 향해있는 상부 영역(1412) 및 용기 바닥 쪽으로 향해있는 단부 영역(1413)에는 상기와 같은 절연 재료(1411)가 제공되지 않기 때문에, 상기 영역(1412, 1413) 내에서는 상응하는 액체 레벨에서 환원제와의 전기 접촉이 이루어질 수 있다. The
상기 기준 전극(142)은 캐리어 부(101)로부터 시작해서 마찬가지로 전기 절연 재료(1411)로 피복되고, 전기 절연 분리 부재(144)가 배치된 용기(10) 바닥에 가까운 지점에 이를때까지 절연된 상태로 뻗는 반면, 상기 분리 부재(144)의 하부로 돌출하는, 기준 전극(142)의 자유 단부는 절연성을 지니지 않기 때문에, 충전 레벨(FS4)이 이에 상응하는 낮은 레벨 아래로 떨어질 때까지 환원제(19)와의 전기 접촉이 가능하다. The
충전 레벨 전극(141) 및 기준 전극(142)을 위한 전기 절연 재료(1411)는 예컨대 절연 호스, 절연관으로서 형성될 수 있거나, 또는 상기 전극(141, 142)이 적절한 재료로 코팅되거나 사출 성형을 통해 피복될 수 있다. 또한 상기 두 개의 전극(141, 142)은 소위 관 형태의 중공 전극으로서 형성될 수도 있으며, 상기 중공 전극은 예컨대 DE 198 42 484 A1에 공지되어 있는 환원제용 공급 라인과 배출 라인의 기능을 동시에 수행한다. The electrically insulating
상기 분리 부재(144)는 용기(10)의 전체 공간을 두 개의 부분 공간으로 분할하며, 이때 용기 바닥, 용기 측벽 및 분리 부재(144) 사이에 형성되며 기준 측정이 이루어지는 공간은 분리벽(144), 용기 측벽 및 용기 상부면 사이에 형성된 공간 보다 훨씬 더 작다. 상기 분리 부재(144)는 도 2에 도시된 바와 같이 플레이트 또는 디스크로 형성될 수 있으며, 상기 플레이트 또는 디스크는 액체 레벨 전극(141)과 기준 전극(142)의 상호 영향이 방지될 수 있도록 바닥 영역에 있는 용기(10)의 구조에 각각 매칭된다. 상기 분리 부재(144)가 도 2에 도시된 바와 같이 광범위하게 형성될 경우에는, 리세스나 관통구 등을 통해 충분한 환원제가 분리벽(144) 하부의 공간 내에 이를 수 있는 것이 보장되어야만 한다. 이와 같이 광범위하게 분리된 공간 내에는 바람직하게 환원제 펌프 및 상기 환원제 펌프의 상류에 연결된 필터 또는 스크린이 배치될 수도 있다. The separating
액체 레벨 전극(141)과 기준 전극(142) 사이에는 공통 기준 전극(143)(접지 전극)이 배치되며, 상기 공통 기준 전극(143)은 상기 액체 레벨 전극(141)과 기준 전극(142)에 대한 공통의 대응 전극이다. 상기 공통 기준 전극(143)은 전체 길이에 걸쳐 전기 절연 재료를 전혀 포함하지 않으며, 분리 부재(144)를 관통하여 용기(10) 바닥에 이르기까지 돌출한다. 이러한 공통 기준 전극(143)은 특히 단자에 의해 계량 제어기(9)의 접지 전위에 놓인다. 액체 레벨 전극(141) 및 기준 전극(142)의 단자(자세히 도시되지 않음)는 상기 계량 제어기(9)의 입력부와 연결된다. A common reference electrode 143 (ground electrode) is disposed between the
액체 레벨 측정을 위해서는 한편으로는 액체 레벨 전극(141)과 공통 기준 전극(143) 간의 전기 저항, 그리고 다른 한편으로는 기준 전극(142)과 공통 기준 전극(143) 간의 전기 저항이 측정되고 이러한 값들 간의 관계가 표시된다. For the liquid level measurement, the electrical resistance between the
환원제(19)에서의 전해 공정을 생략하기 위해, 이러한 측정은 직류 성분이 없는 교류를 사용하여 실행된다. 측정에 관한 하기 기술에서는, 공통 기준 전극(143)과 충전 레벨 전극(141) 간의 전기 저항(하기에서는 측정 저항(Rmess)으로 표기됨)과 공통 기준 전극(143)과 기준 전극(142) 간의 저항(하기에서는 기준 저항(Rref)으로 표기됨)이 각각 동일하다는 것이 전제된다. 이는 세 개의 전극(141, 142, 143) 모두의 횡단면이 동일할 때 절연체를 갖지 않는 상부 영역(1412), 액체 레벨 전극(141)의 하부 단부 영역(1413), 그리고 기준 전극(142)의 하부 영역이 각각 동일한 길이를 가짐으로써 달성될 수 있다. 그 결과, 양 표면에 대하여 동일한 값이 나타나고 액체 레벨에 관련하여 하기의 상태들이 구별될 수 있다:In order to omit the electrolytic process in the reducing
용기(10)가 환원제(19)로 가득 채워진 상태, 즉 액체 레벨 "FS2"에서는 액체 레벨 전극(141)의 상부 영역(1412) 및 액체 레벨 전극(141)의 하부 영역(1413)이 모두 환원제(19) 내로 함침된다. 이로써 상기 환원제(19) 내로 함침되는 전극 영역(1412, 1413)의 선택된 구조적 형상에 따라 두 개의 동일한 전기 저항이 병렬 연결되고, 용기(10)가 완전히 채워지면 기준 전극(142)의 하부 영역(1421)도 환원제(19) 내로 함침되기 때문에, 측정 저항(Rmess)의 값은 기준 저항(Rref)의 값의 절반이 된다. In the state where the
용기(10) 내에서 액체 레벨 "FS1"이 액체 레벨 전극(141)의 상부 영역(1412)보다는 아래에 위치하지만, 아직 액체 레벨 전극(141)의 하부 영역(1413)보다는 위에 있을 경우, 두 개의 측정값(Rmess 및 Rref)은 동일하다. 용기(10) 내부의 환원제가 액체 레벨 전극(141)의 영역(1413) 아래로 하강할 경우, 즉 두 개의 영역(1412, 1413)이 환원제로 적셔지지 않을 경우, 측정되는 전기 저항은 절연 저항(이상적인 경우 무한히 큰 저항)과 같을 정도로 매우 높다. 이러한 충전 레벨을 최소 충전 레벨(FS3)이라고 칭한다.If the liquid level "FS1" in the
최소 충전 레벨(FS3)의 값, 그리고 영역(1413)의 하부 단부와 용기(10)의 바닥 간의 간격은, 용기(10) 내부의 최소 충전 레벨(FS3)에 도달시 연료를 더 충전해야 하는 다음번의 재급유시까지, 비록 최소 충전 레벨(FS3)에 미달되기 직전에서야 자동차에 연료가 채워지는 경우에도, 자동차가 배기가스 후처리 시스템에 의해 작동될 수 있을 정도의 양의 환원제(19)가 용기(10) 내부에 존재하도록 정해진다.The value of the minimum fill level FS3, and the distance between the bottom end of the
환원제(19)가 재충전되지 않을 경우, 환원제(19)의 계량으로 인해 용기(10) 내부의 레벨은 정해진 시점에 기준 전극(142)의 하부 영역(1421)이 더 이상 환원제(19) 내로 함침되지 않을때까지(액체 레벨 FS4) 계속 떨어진다. 이러한 상태도 용이하게 검출될 수 있는데, 그 이유는 이러한 경우에 충전 레벨 전극(141)에서의 전기 저항(Rmess)뿐만 아니라 기준 전극(142)에서의 전기 저항(Rref)도 매우 높은 값(절연 저항, 이상적인 경우에는 무한히 큰 전기 저항)을 취하게 되기 때문이다. If the reducing
경우에 따라 전극에 잔존하는 액체막 또는 액체 방울은 측정에 나쁜 영향을 미치지 않는다. 왜냐하면, 환원제 내에 함침되는 상태와 비교해 볼 때 전극의 해당 영역 내 표면에 형성된 얇은 막이나 액체 방울은 실질적으로 전도율에 기여하지 않기 때문이다. In some cases, the liquid film or liquid droplets remaining on the electrode do not adversely affect the measurement. This is because a thin film or liquid droplet formed on the surface in the region of the electrode substantially does not contribute to the conductivity as compared to the state impregnated in the reducing agent.
값 Rmess와 Rref의 비교 및 평가는 계량 제어기(9)에서 공지된 방식으로 이루어진다. 자동차 운전자에게 중요한 세 개의 액체 레벨인 FS2(가득찬 용기), FS3(최소 충전 레벨 보다 낮은 상태), 그리고 FS4(빈 용기)가 계기판에 특히 시각적으로 표시된다. The comparison and evaluation of the values R mess and R ref is made in a manner known in the weighing
차량에 용기(10) 내에 저장된 액체 환원제(19)에 대한 연속적인 액체 레벨 표시 기능이 제공될 경우, 액체 레벨 측정을 위해 상기 장치가 바람직하게 보완하는 형태로 사용된다. 연속적인 액체 레벨 표시는 예컨대 계량 제어기(9)의 계산값을 기초로 이루어질 수 있다. 각 계량 펄스당 정해진 양의 환원제(19)가 가수분해 촉매 컨버터 내로 분사되기 때문에, 공급된 환원제의 공지된 출발량에 계량 펄스의 수를 더함으로써 용기(10) 내부의 현재 액체 레벨을 추론할 수 있다. 그로므로 현재 액체 레벨의 계산 시작시 용기(10)가 환원제로 완전히 충전된 상태인 것이 보장되어야 한다. If the vehicle is provided with a continuous liquid level indication function for the
이러한 연속적인 액체 레벨 표시와 기술한 3-포인트 액체 레벨 측정이 결합됨으로써 하기의 절차들이 허용된다:The following procedures are allowed by combining this continuous liquid level indication with the described three-point liquid level measurement:
용기(10)가 자동차 내에서 접근 불가능한 지점에 설치되어, 상기 용기의 충전이 펌프를 통해 이루어질 경우, 액체 레벨 "FS2"에 도달된 다음 계량 제어기(9)가 펌프를 차단함으로써 용기(10)가 완전히 충전되어서 충전이 중단될때까지 환원제(19)가 용기(10) 내로 흘러들어간다. 이제 연속 액체 레벨 디스플레이는 100% 또는 최대 충전량을 예컨대 리터로 표시될 것이다. 자동차의 운행 동안 계량 제어기(9)는 연속적으로 환원제의 계량된 양을 합산하고 이로부터 현재의 액체 레벨을 계산한다. 현재 액체 레벨이 한계값인 "최소 충전 레벨"(액체 레벨 FS3)에 도달할 경우, 자동차 운전자에게 다음 급유소에서 환원제도 재충전해야 한다는 경고 장치가 작동함으로써 신호가 송출된다. 또한, 상기 계량 제어기(9)는 자신의 계산값을 실제 액체 레벨과 비교하고 경우에 따라서는 계량 밸브(15)의 처리량에 대해 사용된 데이터를 보정할 수 있다. 다음번 급유시에 환원제(19)가 재충전되지 않거나 특별한 상황으로 인해 그 이전에 이미 한계값인 "빈 용기"(액체 레벨 FS4)에 도달할 경우, 계량 시스템의 공운전(dry running)을 막기 위해 계량 펌프의 작동이 중단됨으로써 환원제의 계량이 중단된다. If the
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