KR101263198B1 - 디젤 자동차용 ｓｃｒ 시스템의 환원제 농도 측정장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 디젤엔진에서 배출되는 NOx 저감을 위한 디젤 자동차용 SCR 시스템의 환원제 농도 측정장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 디젤 자동차용 SCR 시스템의 환원제 농도를 측정하고, 상기 환원제 농도를 기준 환원제 농도와 비교하여 상기 환원제가 정상인지 판단하는 디젤 자동차용 SCR 시스템의 환원제 농도 측정장치에 관한 것이다.

Description

디젤 자동차용 ＳＣＲ 시스템의 환원제 농도 측정장치{A device for measuring a reducing agent for SCR Applications in diesel automobile}

본 발명은 디젤엔진에서 배출되는 NOx 저감을 위한 SCR 시스템의 환원제 농도를 측정하기 위한 것으로, 보다 구체적으로는 주입되어 있는 환원제의 농도를 측정하여, 환원제 이외의 이물질이 유입되는 지의 여부를 판별할 수 있도록 하는 디젤 자동차용 SCR시스템의 환원제 농도 측정장치에 관한 것이다.

일반적으로, 디젤엔진에서 배출되는 배기가스에는 NOx가 포함되어 있으며, 이는 심각한 대기오염을 유발하는 원인이 되어 왔다. 따라서, 이러한 NOx를 제거하기 위한 방법으로 촉매적 환원방법이 사용되고 있던 것이다. 특히, SCR(Selective Catalytic Reduction) 시스템은 요소수(UREA, CO(NH2)2)를 환원제로 사용하여 SCR 촉매에 공급하도록 하는 것으로, NOx가 효과적으로 저감되는 것으로 알려져 있다.

이러한, SCR 시스템은 통상적으로 디젤엔진, SCR 촉매, 환원제 분사장치, 환원제 압송펨프, 환원제 보관탱크, 보관탱크 내부의 환원제 수위를 감지하는 수위 센서 및 각종 센서가 구비된 제어장치, 엔진제어장치와 같은 장치들로 구성되어 있었다.

다만, 종래의 SCR 시스템이 환원제인 요소수를 연료와는 별도로 구입한 후 주입하여 주어야 하는 번거로움이 있기 때문에, 액체 환원제가 소진된 상태로 주행을 하거나, 불량 요소수를 주입하거나, 물과 같은 이물질을 주입한 상태로 주행하게 되는 사례가 빈번하게 발생되었던 것이다.

특히, 통상적인 SCR 시스템에 환원제인 요소수가 사용되지 않고, 물과 같은 이물질이나, 불순물 등이 섞인 불량 요소수를 환원제로 사용하는 경우 SCR 시스템이 NOx를 정화시킬 수 없게 되어, 결과적으로 대기오염에 심각한 영향을 주게 되는 것이다.

그러나, 종래의 SCR 시스템은 내부의 환원제 보관탱크에 주입되어 있는 환원제의 수위만을 감지하여, 환원제의 잔량만을 알려주도록 구성되어 있으므로 통상적인 사용자에 의해 물이 주입된다든가, 불량 요소수가 주입되더라도 이를 감지하지 못하는 문제점이 있던 것이다.

또한, 주입된 환원제가 적절하지 못한 농도를 가지고 있거나, 물과 같은 이물질이 주입된 경우에 자동차의 엔진 출력을 제한하도록 환경부 고시 제 2008-108호에 규정하고 있으나, 이를 효과적으로 실시할 수 있는 시스템은 전무한 실정이었다.

상기한 바와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 안출된 본 발명은, 디젤 자동차용 SCR 시스템에 주입된 환원제의 농도가 측정될 수 있는 디젤 자동차용 SCR 시스템의 환원제 농도 측정장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 다양한 환경조건에서도 측정된 결과값이 높은 신뢰성을 가질 수 있는 디젤 자동차용 SCR 시스템의 환원제 농도 측정장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 간단한 구성으로 환원제의 농도가 측정되게 하되, 정밀한 결과값이 도출될 수 있는 디젤 자동차용 SCR 시스템의 환원제 농도 측정장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 저렴한 제작비용으로 대량생산에 적합한 디젤 자동차용 SCR 시스템의 환원제 농도 측정장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 일체형 구조를 가지도록 하여 장착을 용이하게 함으로써, 사용자의 사용성이 보다 향상될 수 있는 디젤 자동차용 SCR 시스템의 환원제 농도 측정장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 디젤 자동차용 SCR 시스템의 환경변화를 감지할 수 있는 디젤 자동차용 SCR 시스템의 환원제 농도 측정장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 디젤 자동차용 SCR 시스템의 환원제 농도 측정장치는, 디젤 자동차용 SCR 시스템의 환원제 농도를 측정하고, 상기 환원제 농도를 기준 환원제 농도와 비교하여 상기 환원제가 정상인지 판단하게 구성된다.

상기 기준 환원제 농도는 상기 환원제의 온도에 따라 가변함에 따라, 상기 환원제 농도 측정장치는, 상기 환원제의 온도를 측정하여 측정된 온도에 대응하는 기준 환원제 농도와 상기 환원제 농도를 비교하여 상기 환원제가 정상인지 판단하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 환원제 농도 측정장치는, 상기 환원제에 침수되어, 상기 환원제의 전기 전도도를 측정하는 전극과, 상기 전극에 전원을 공급하고, 상기 환원제의 농도에 따라 상기 전극에서 출력되는 전원을 입력받아, 상기 전극에서 출력되는 전원의 크기와 상기 기준 환원제 농도에 대응하는 전원의 크기를 서로 비교하여, 상기 환원제가 정상인지 여부를 판단하는 본체를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 전극은, 은 또는 동재질로 형성된 기재의 외부표면에 백금이 도금된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 본체는, 차량에서 전원을 공급받아, 이를 교류전력으로 변환하는 인버터와, 상기 인버터에서 입력되는 교류전원을 상기 전극에 공급하는 회로부와, 상기 환원제의 전기 전도도에 따라 상기 회로부에 출력된 전원을 직류전원으로 변환하는 컨버터 및 상기 직류전원의 크기와 상기 기준 환원제 농도에 대응하는 전원의 크기를 서로 비교하여 상기 환원제가 정상인지 판단하는 제어부가 일체로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 환원제 농도 측정장치는, 상기 환원제의 온도를 감지하여 온도정보를 상기 본체로 전송하는 온도센서를 더 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같은 본 발명은, 디젤 자동차용 SCR 시스템에 주입된 환원제의 농도가 측정되게 함으로써, 디젤 자동차용 SCR 시스템에 적합한 환원제가 주입되었는지의 여부를 쉽게 판별 가능한 효과가 있는 것이다.

또한, 본 발명은 차량의 주행 시 온도변화나, 계절에 따른 온도변화 등의 다양한 환경조건에서 정밀한 측정값이 제공될 수 있는 효과가 있는 것이다.

또한, 본 발명은 간단한 구성으로 정밀한 결과값이 도출될 수 있게 함으로써, 디젤 자동차용 SCR 시스템이 신뢰성이 향상되는 효과도 있는 것이다.

또한, 본 발명은 저렴한 제작비용으로 제작되게 함으로써, 대량으로 생산되는 차량에 보다 용이하게 적용될 수 있는 효과가 있는 것이다.

또한, 본 발명은 일체형 구조로 장착을 용이하게 함으로써, 제작이 번거롭지 않고 수월하게 설치가 가능한 효과가 있는 것이다.

또한, 본 발명은 디젤 자동차용 SCR 시스템의 환경변화를 감지할 수 있게 함으로써, 별도의 장치를 설치하지 않더라도 디젤 자동차용 SCR 시스템의 온도변화에 대응하여 동작되는 효과가 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 환원제 농도 측정장치를 개략적으로 나타내는 블럭도.
도 2는 본 발명의 본체와 측정장치를 개략적으로 구체화한 회로도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 환원제 농도에 따른 전원 출력측정값을 나타내는 그래프.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 환원제 농도 측정장치의 전극을 사용하여 환원제의 전위차가 시간에 따른 변화를 측정한 그래프.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 환원제 농도 측정장치의 전극을 사용하여 환원제의 농도 변화에 따른 전위차를 측정한 그래프.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 환원제 농도 측정장치의 전극의 길이를 변경하며 환원제에서 전위차의 변화를 측정한 그래프.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 환원제 농도 측정장치의 전극의 직경을 변동하며 환원제의 농도에 따른 전위차를 측정한 그래프.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 환원제 농도 측정장치를 이용하여 환원제의 농도에 따른 전위차의 변화를 장시간 측정한 그래프.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 환원제 농도 측정장치가 환원제 농도 변화에 따른 비저항을 측정한 그래프.

이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 보다 상세하게 설명한다.

그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.

도 1은 본 발명의 환원제 농도 측정장치를 개략적으로 나타내는 블럭도이다.

도시된 바와 같이 본 발명의 환원제 농도 측정장치(1)는 전극(10)과 본체(20)로 이루어진다. 이때, 도시된 ECU(100)는 통상적으로 차량에 구비되는 전자제어 장치이며, 이에 관한 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

상기 환원제 농도 측정장치(1)는 디젤 자동차용 SCR 시스템의 환원제 보관용 탱크(미도시) 내부에 형성되는 것으로, 주입된 환원제의 전기 전도도를 측정하여 측정된 결과값에서 환원제의 농도를 산출하기 위한 것이다. 이때, 기준 환원제의 농도에 따라 일정한 전원값을 설정하고, 측정된 환원제 농도의 전원값과 기준 환원제 농도의 전원값을 서로 비교하여 상기 환원제가 정상인지 판단하게 된다. 물론, 측정된 결과값은 차량의 ECU(100)로 전송되어 사용자에게 출력되거나, 엔진의 출력을 감소시키는 등의 다양한 방법으로 활용될 수 있다.

더불어, 환원제가 통상적으로 보관되는 환원제 보관용 탱크의 온도가 비교적 가변적임에 따라, 상기 환원제의 온도를 측정하여 측정된 온도에 대응하는 기준 환원제 농도와 상기 환원제 농도를 비교하여 상기 환원제가 정상인지 판단하게 되는 것이다.

이를 위한, 본 발명의 전극(10)은 상기 본체(20)에 연결되며, 환원제에 침수되게 형성된 것으로, 특정용액의 농도에 따라 전기 전도도가 변하게 되는 성질을 이용하여 환원제의 농도를 측정하도록 한 것이다.

본 발명의 본체(20)는 내부에 휘트스톤 브릿지 형태로 회로가 구성되어 있어, 전원이 인가된 후 출력되는 전원의 변동값을 측정하는 구조로 형성된다. 이때, 전원의 측정값은 환원제의 전기 전도도에 의해 변동되게 되는 것이다. 한편, 상기 본체(20)는 상기 ECU(100)로부터 전원을 인가받아 구동되게 형성되는 것이 바람직하다.

도 2는 본 발명의 환원제 농도 측정장치를 개략적으로 구체화한 회로도이다.

도시된 바와 같이 상기 전극(10)과 상기 본체(20) 및 온도센서(30)가 형성되며, 상기 본체(20)는, 인버터(21)와, 회로부(22)와, 컨버터(23) 및 제어부(24)를 포함하여 형성된다.

상기 전극(10)는 은 또는 동재질로 형성된 기재의 외부표면에 백금이 도금된 것으로, 전극(10)간에 소정간격 이격되게 형성되며 환원제에 침수된 상태로 설치된다. 이때, 상기 전극(10)은 전기 전도도가 우수하면서, 통상적인 백금전극에 비해 생산비용 또한 절감할 수 있게 은재질의 표면에 백금이 도금된 것이다. 물론, 상기 전극(10)은 봉의 형태이거나, 삼각 기둥, 사각 기둥 등의 다양한 형태로 실시될 수 있다.

또한, 상기 전극(10)은 전기전도도가 우수한 은재질로 구비하는 것이 가장 바람직하다.

이때, 상기 전극의 길이가 길어지면 환원제와 접촉하는 면적이 증가하여 저항은 작아지고 전원값인 전위차가 높게 측정되고, 상기 전극의 길이가 짧아 환원제와 접촉하는 면적이 적은 경우에는 전위차는 상대적으로 낮게 측정되며, 측정시간이 경과하더라도 전위차의 변화량이 적어 측정 오차범위가 낮아지게 된다.

즉, 측정 오차를 낮추기 위해서는 전극의 길이가 환원제와의 접촉면적이 적을수록 유리하므로 상기 전극을 2 내지 5mm의 길이로 구비하는 것이 바람직하며, 특히, 가장 바람직하게는 3mm로 구비할 수 있다.

상기 인버터(21)는, 통상적으로 차량의 ECU(100)에 직류전원이 사용됨에 따라 이를 교류전원으로 변환하기 위한 것이다. 이는, 상기 전극(10)이 금속의 재질로 형성됨에 따라, 전원이 인가되어 상기 전극(10)이 전기분해되는 것을 미연에 방지하고자 함이다.

상기 회로부(22)는, 상기 인버터(21)를 통해 인가되는 교류전원이 흐를 수 있는 휘트스톤 브릿지 회로가 구성된 것으로, 각각 같은 저항값을 가지도록 4개의 저항(221)(222)(223)(224)을 포함한다. 상기 회로부(22)에는 상기 전극(10)이 직렬로 연결되어, 상기 인버터(21)에서 입력된 교류전원이 상기 전극(10)에 공급되게 형성된다. 한편, 상기 회로부(22)의 저항(223)과 저항(224)간에 상기 전극(10)이 연결됨으로써, 상기 회로부(22)에서 측정되는 전원값이 환원제의 전기 전도도에 의해 변동되는 측정값을 가지게 형성된다. 따라서, 상기 회로부(22)에서 상기 제어부(24)로 출력되는 전원값이 환원제의 농도에 따라 변동되어 출력된다.

상기 컨버터(23)는, 상기 회로부(22)에서 상기 제어부(24)로 출력되는 교류전원이 상기 ECU(100)에서 보다 쉽게 처리될 수 있도록, 직류전원으로 변환되게 한다. 이때, 상기 환원제의 전기 전도도에 따라 상기 회로부(22)에 출력된 전원값이 변동되어 출력되게 된다.

상기 제어부(24)는 상기 회로부(22)에서 출력된 전원값으로부터 환원제의 농도값을 산출하게 된다. 이때, 상기 제어부(24)는 상기 회로부에서 출력된 직류전원을 상기 기준 환원제 농도에 대응하는 전원값과 비교하여 상기 환원제가 정상인지 판단하게 되는 것이다.

이때, 환원제의 농도에 따른 전원값은 별도의 데이터베이스를 구축하여 저장하여 사용되게 형성하는 것이 바람직하다.

한편, 기준 환원제의 농도가 온도에 따라 가변적이므로, 환원제의 온도를 감지할 수 있는 온도센서(30)가 구비되게 된다. 이때, 상기 온도센서(30)는 환원제에 침수되게 형성되는 것이 바람직하며, 상기 제어부(24)와 전기적으로 연결되게 형성된다.

상기 온도센서(30)에 의해 감지된 환원제의 온도정보는 상기 제어부(24)에 전송되며, 상기 제어부(24)는 상기 온도센서(30)에 의해 측정된 온도에 대응하는 기준 환원제 농도와 상기 환원제 농도를 비교하게 되는 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 작동상태를 설명한다.

차량의 ECU(100)로부터 전원이 인가되는 경우 본 발명의 환원제 농도 측정장치(1)가 동작되게 되는데, 상기 ECU(100)로부터 인가된 전원은 상기 인버터(21)로 입력된다. 상기 인버터(21)는 상기 ECU(100)로부터 입력받은 직류전원을 교류전원으로 변환하고, 변환된 교류전원을 상기 회로부(22)로 출력하게 되는 것이다.

상기 인버터(21)로부터 출력된 교류전원은 상기 회로부(22)의 각각의 저항(221)(222)(223)(224)과, 상기 회로부(22)에 연결된 전극(10)으로 입력된다.

이때, 상기 전극(10)이 환원제에 침수되게 설치됨에 따라, 상기 전극(10)간에 환원제의 농도에 따라서 전기 전도도가 변하게 되는 것이다.

상기 회로부(22)에서 상기 전극(10)으로 입력된 전원은 상기 컨버터(23)로 출력되게 된다. 이때, 상기 컨버터(23)에 출력되는 전원값은 환원제의 농도에 따라서 다른 값을 가지게 되는 것이다.

상기 컨버터(23)에서 출력된 전원값은 상기 제어부(24)로 입력되게 되며, 이때, 상기 컨버터(23)에 의해 교류전원이 직류전원으로 변환되어 상기 제어부(24)로 출력되게 되는 것이다.

상기 제어부(24)는 상기 컨버터(23)로부터 출력된 전원값에서 환원제의 농도를 산출하게 된다. 이때, 환원제의 농도를 산출하는 방법으로는 첨부된 아래의 수학식을 참조하면 다음과 같은 방적식으로 나타낼 수 있다.

이때, V₀ 는 상기 회로부(22)에 입력되는 전압값이며, R₀는 상기 회로부(22)를 형성하는 하나의 저항값이고, V_b는 상기 회로부(22)에서 출력되어 상기 제어부(24)에 입력되는 전압값을 나타낸다. 상기 제어부(24)는 입력되는 전원값에서 상기와 같은 산출방법을 통해 환원제의 농도를 산출하게 된다. 또한, 상기 제어부(24)는 상기 온도센서(30)로부터 환원제의 온도정보를 입력받아 기준 환원제의 농도에 따른 전원값과 환원제의 농도에 따른 전원값을 비교하게 되는 것이다.

한편, 상기 제어부(24)는 산출된 환원제의 농도를 차량의 ECU(100)로 출력하게 된다. 물론, 차량의 ECU(100)로 출력된 환원제의 농도는 차량에 구비된 통상적인 디스플레이 수단(미도시)에 출력되게 형성하는 것이 바람직하다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 환원제 농도에 따른 전원 출력측정값을 나타내는 그래프이다. 측정 조건으로는 은 재질에 백금이 도금된 전극이 사용되었으며, 전극의 직경은 2 mm, 전극의 길이는 약 10 mm로 형성하였다. 이때 전극과 전극간에는 약 10 mm의 이격간격을 가지도록 형성하였다. 또한, 환원제는 각각 다른 농도를 가지도록 형성하고, 전원을 인가한 후 시간에 따른 전압값을 측정한 것이다.

도시된 바와 같이 환원제의 농도에 따라서 전압값이 선형적인 상태로 출력되는 것을 확인할 수 있다. 이때, 안정적으로 전압값이 도출되는 시간은 개략적으로 3초 이내이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 환원제 농도 측정장치의 전극을 사용하여 환원제의 전위차가 시간에 따른 변화를 측정한 그래프이다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 환원제 농도 측정장치(1)의 전극(10)을 사용하여 환원제 내에서의 전원값인 전위차를 측정하되, 은재질로 형성된 봉 형상 기재의 외부표면에 백금이 도금한 제 1전극의 전위차(A), 은재질로 형성된 판재 형상 기재의 외부표면에 백금이 도금한 제 2전극의 전위차(B), 구리재질로 형성된 봉 형상의 기재 외부표면에 백금이 도금한 제 3전극의 전위차(C), 구리재질로 형성된 판재 형상의 기재 외부표면에 백금이 도금한 제 4전극의 전위차(D) 및 구리재질로 형성된 제 5전극의 전위차(E)를 각각 측정하였다.

또한, 상기 제 1전극 및 상기 제 3전극이 비교적 높은 전위차를 가지며 시간이 경과하더라도 전위차의 변동폭이 적은 것을 알 수 있으며, 상기 제 3전극의 경우에는 시간이 흐름에 따라 전위차가 소폭 감소한다.

또한, 기재의 형상을 판재로 형성한 제 2전극 및 제 4전극의 경우 상기 제 1전극 및 상기 제 3전극에 비해 상대적은 낮은 전위차를 가지며, 제 2전극은 시간이 흐름에 따라 전위차가 소폭 증가한다. 또한, 제 5전극의 경우 전위차도 낮고 시간의 흐름에 따라 전위차의 변동폭이 크다.

즉, 환원제의 농도 측정 시 높은 전위차를 가지며, 전위차의 변동폭이 적은 제 1전극이 환원제의 농도를 보다 정확하게 측정할 수 있으므로 가장 바람직하다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 환원제 농도 측정장치의 전극을 사용하여 환원제의 농도 변화에 따른 전위차를 측정한 그래프이다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 환원제 농도 측정장치(1)의 전극(10)을 직경 2mm, 길이는 10mm로 구비하고, 각 전극(10) 간의 거리는 10mm로 구비하였으며, 10V의 교유전원을 공급하여 환원제의 농도 변화에 따라 측정되는 전원값인 전위차를 측정한 것이며,

이때, 환원제의 농도가 증가하면 상기 전극(10)의 전위차도 증가하는 것을 알 수 있다.

또한, 환원제의 농도 변화에 따른 상기 전극(10)의 전위차는 아래와 같이 3차함수를 이용한 [수학식 2]로 나타난다.

여기서, y는 전위차를 나타내며, x는 환원제의 농도를 나타낸다.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 환원제 농도 측정장치(1)를 이용하여 환원제의 전위차를 측정하여, 환원제의 농도 변화를 용이하게 측정할 수 있음을 알 수 있다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 환원제 농도 측정장치의 전극의 길이를 변경하며 환원제에서 전위차의 변화를 측정한 그래프이다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 환원제 농도 측정장치(1)의 전극(10)을 직경 2mm 및 각 전극 간의 거리를 10mm로 구비하고, 전극(10)의 길이를 변동시킨 것으로, 각 전극의 길이를 10mm, 8mm, 5mm 및 3mm으로 구비하여 환원제의 농도 변화에 따른 전원값인 전위차를 측정하였다.

또한, 전극(10)의 길이가 길어지면 환원제와 접촉되는 면적의 증가하여 저항이 작아지므로 전위차가 높게 나타나며, 저농도의 환원제에서 측정된 전위차와 고농도의 환원제에서 측정된 전위차 간의 차이는 작아진다. 또한, 전극의 길이가 짧아지면 저농도와 고농도의 환원제의 각 전위차 간의 차이가 커지는 것을 알 수 있다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 환원제 농도 측정장치의 전극의 직경을 변동하며 환원제의 농도에 따른 전위차를 측정한 그래프이다.

도 7을 참조하면, 발명의 일실시예에 따른 환원제 농도 측정장치(1)의 전극(10)의 직경을 2mm, 3mm, 5mm 및 6mm으로 구비하여 환원제의 농도에 따른 전원값인 전위차를 측정한 것으로, 환원제의 농도 변화에 따른 전위차의 변화도 유사하게 나타나는 것을 알 수 있다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 환원제 농도 측정장치를 이용하여 환원제의 농도에 따른 전위차의 변화를 장시간 측정한 그래프이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 환원제 농도 측정장치(1)를 이용하며 서로 농도가 다른 환원제에서의 전원값인 전위차를 20시간, 40시간, 60시간, 80시간 및 100시간을 측정한 것으로, 환원제의 농도는 10wt%, 20wt% 및 32.5wt%으로 구비하였다.

또한, 환원제의 농도가 10wt%인 경우 평균 4.06V의 전위차가 나타나며, 환원제의 농도가 20wt%의 경우 평균 4.57V로 나타나며, 환원제의 농도가 32.5wt%의 경우 5.00V로 나타나고, 표준편차는 0.06이며, 표준오차는 0.0001로 나타났다.

즉, 본 발명의 일실시예에 따른 환원제 농도 측정장치(1)를 이용하여 장시간 환원제의 농도를 측정하더라도 일정한 전위차를 측정할 수 있으며, 오차 범위도 최소화할 수 있는 것이다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 환원제 농도 측정장치가 환원제 농도 변화에 따른 비저항을 측정한 그래프이다.

도 9를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 환원제 농도 측정장치(1)의 전극(10)을 은재질로 형성된 기재의 외부표면에 백금이 도금하여 3mm의 직경으로 구비하고, 각 전극(10)간 거리는 10mm로 구비하여 환원제의 농도 변화에 따른 비저항(a)을 측정하였으며, 이와 비교할 수 있도록 백금판을 사용하는 전기전도도계의 환원제의 농도 변화에 따른 비저항(b)를 더 측정하였다.

또한, 상기 환원제 농도 측정장치(1)의 비저항 및 상기 전기전도도계의 비저항 간의 일부 차이가 있으나, 환원제의 농도가 증가할수록 각 비저항이 동일한 형태로 감소하는 것을 알 수 있다.

즉, 상기 환원제 농도 측정장치의 비저항과, 상기 전기전도도계의 비저항 간의 차이는 있으나, 환원제 농도 변화에 따른 비저항의 감소되는 형태가 동일하므로, 고가의 백금 전극판을 이용하지 않고도 은재질로 형성된 기재의 외부표면에 백금이 도금한 전극을 사용하여 환원제의 농도를 효율적으로 측정할 수 있음을 알 수 있다.

본 발명에서 사용되는 용어는 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭이 아닌 발명의 상세한 설명 부분에 기재되거나 사용된 의미를 고려하여 그 의미가 파악되어야 할 것이다.

1 : 환원제 농도 측정장치 10 : 전극
20 : 본체 21 : 인버터
22 : 회로부 23 : 컨버터
24 : 제어부 30 : 온도센서
100 : ECU 221, 222, 223, 224 : 저항

Claims (6)

1. 환원제 농도 측정장치(1)에 있어서,
   상기 환원제 농도 측정장치(1)는, 디젤 자동차용 SCR 시스템의 환원제 농도를 측정하고, 상기 환원제 농도를 기준 환원제 농도와 비교하여 상기 환원제가 정상인지 판단하되,
   상기 환원제 농도 측정장치(1)는, 디젤 자동차용 SCR 시스템의 환원제 농도를 측정하고, 상기 환원제 농도를 기준 환원제 농도와 비교하여 상기 환원제가 정상인지 판단하도록 상기 환원제에 침수되어, 상기 환원제의 전기 전도도를 측정하는 전극(10)과; 상기 전극(10)에 전원을 공급하고, 상기 환원제의 농도에 따라 상기 전극(10)에서 출력되는 전원을 입력받아, 상기 전극(10)에서 출력되는 전원의 크기와 상기 기준 환원제 농도에 대응하는 전원의 크기를 서로 비교하여, 상기 환원제가 정상인지 여부를 판단하는 본체(20);를 포함하여 형성되고,
   상기 전극(10)은, 은 또는 동재질로 형성된 기재의 외부표면에 백금이 도금된 것을 특징으로 하는 디젤 자동차용 SCR 시스템의 환원제 농도 측정장치.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 기준 환원제 농도는 상기 환원제의 온도에 따라 가변하고,
   상기 환원제 농도 측정장치(1)는, 상기 환원제의 온도를 측정하여 측정된 온도에 대응하는 기준 환원제 농도와 상기 환원제 농도를 비교하여 상기 환원제가 정상인지 판단하되,
   상기 환원제 농도 측정장치(1)는, 상기 환원제의 온도를 감지하여 온도정보를 상기 본체(20)로 전송하는 온도센서(30);를 더 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 디젤 자동차용 SCR 시스템의 환원제 농도 측정장치.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 본체(20)는,
   차량에서 전원을 공급받아, 이를 교류전력으로 변환하는 인버터(21)와;
   상기 인버터(21)에서 입력되는 교류전원을 상기 전극(10)에 공급하는 회로부(22)와;
   상기 환원제의 전기 전도도에 따라 상기 회로부(22)에 출력된 전원을 직류전원으로 변환하는 컨버터(23) 및;
   상기 직류전원의 크기와 상기 기준 환원제 농도에 대응하는 전원의 크기를 서로 비교하여 상기 환원제가 정상인지 판단하는 제어부(24);가 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는 디젤 자동차용 SCR 시스템의 환원제 농도 측정장치.
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