WO2011145571A1 - Ｓｃｒセンサ - Google Patents

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WO2011145571A1
WO2011145571A1 PCT/JP2011/061209 JP2011061209W WO2011145571A1 WO 2011145571 A1 WO2011145571 A1 WO 2011145571A1 JP 2011061209 W JP2011061209 W JP 2011061209W WO 2011145571 A1 WO2011145571 A1 WO 2011145571A1
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urea
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urea tank
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朝幸 伊藤
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いすゞ自動車株式会社
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to an SCR sensor attached to a urea tank that stores urea water for purifying engine exhaust gas, and relates to an SCR sensor in which the measurement accuracy of a quality sensor does not decrease even when the remaining amount of the urea tank decreases.
  • An SCR system using an SCR (Selective Catalytic Reduction) device has been developed as an exhaust gas purification system for purifying NOx in exhaust gas of a diesel engine.
  • This SCR system supplies urea water upstream of the exhaust gas of the SCR device, generates ammonia by the heat of the exhaust gas, and reduces and purifies NOx on the SCR catalyst by this ammonia (for example, patents) Reference 1).
  • the vehicle In order for the vehicle to travel while purifying exhaust gas, it is necessary to store a sufficient amount of urea water. Therefore, the vehicle is equipped with a urea tank, so that the lack of urea water can be grasped in advance.
  • a level sensor for detecting the remaining amount of urea water In the urea tank, a level sensor for detecting the remaining amount of urea water is installed.
  • a quality sensor for measuring the quality of urea water is installed in the urea tank. Wiring is also provided to transmit the quality sensor signal out of the urea tank.
  • the vehicle is equipped with a supply module for sucking urea water in the urea tank and sending it to the consumer.
  • the supply module circulates by increasing the pressure of the urea water so that the necessary amount of urea water can be injected into the exhaust pipe when necessary, and the urea water that has been circulated is collected in the urea tank.
  • the urea tank is provided with a discharge pipe for discharging urea water and a dropping pipe for returning the recovered urea water into the urea tank.
  • a plurality of sensors and a plurality of wirings / pipings are installed in the urea tank.
  • a sensor is provided on the urea tank side.
  • An assembly in which a plurality of sensors and a plurality of pipes installed in the urea tank are integrated is called an SCR sensor.
  • the sensors and pipes constituting the SCR sensor have different shapes and desirable installation positions according to their respective needs.
  • a support for guiding the float for detecting the liquid level is installed from the bottom of the urea tank to the ceiling so that the remaining amount of urea water can be detected from full to empty.
  • the quality sensor is installed between the minimum remaining liquid level determined to be deficient in urea water and the bottom of the urea tank so that measurement can be performed even when the remaining amount of urea water is small.
  • the discharge pipe is installed from the bottom of the urea tank to the ceiling so that the remaining amount of urea water can be discharged from a full tank to a shortage.
  • the dripping pipe is preferably formed to be short in order to save material, and is installed from the ceiling portion of the urea tank to the upper space, and is configured to drop the recovered urea water into the urea tank.
  • an attachment hole 161 for inserting and attaching the SCR sensor to the ceiling portion 105 a of the urea tank 105 is formed.
  • the SCR sensor 171 is provided with a top panel 172 that covers the mounting hole 161 of the urea tank 105.
  • An upper pedestal 173 facing the inside of the urea tank 105 is formed on the lower surface of the top panel 172, and a support column 174 of the level sensor 120 is attached to the upper pedestal 173, and a discharge pipe 175 and a dropping pipe 176 are inserted therethrough.
  • the dropping pipe 176 protrudes shortly from the upper base 173, and the dropping port 177 is located in the upper part in the urea tank 105.
  • the support column 174 and the discharge pipe 175 are extended long until just before reaching the bottom 105b of the urea tank 105.
  • the stabilization plate 178 is a pedestal that holds a suction port (not shown) of the discharge pipe 175 and also serves as an attachment pedestal for the quality sensor 122.
  • the quality sensor 122 is attached to one end of one side surface of the stabilization plate 178 with the sensitive surface 122a (see FIG. 8) facing the outside of the stabilization plate 178. Although it depends on the sensitivity and directivity of the quality sensor 122, the sensitive area F (see FIG. 8) for the quality sensor 122 to measure the quality of the urea water almost extends around the sensitive surface 122a.
  • the float 179 of the level sensor 120 is allowed to move only in the axial direction with respect to the support column 174.
  • a plurality of proximity sensors (not shown) for detecting the approach of the float 179 are arranged side by side in the axial direction.
  • the support column 174 is a skeleton member of the SCR sensor 171, and the quality sensor 122 at the bottom of the urea tank 105 and the upper dropping tube 176 are integrated via the support column 174.
  • a temperature sensor is also attached to the SCR sensor 171, but is not shown. Further, although not shown, the wiring of the quality sensor 122 and the temperature sensor is fixed to the payout pipe 175 with a binding tool or the like.
  • FIG. 8 is a view of the SCR sensor 171 as viewed from the side surface (the side opposite to FIG. 7).
  • the sensitive surface 122a of the quality sensor 122 faces the front side of the paper, and the dropping pipe 176 is located in the back of the discharge pipe 175.
  • FIG. 9 is a view of the SCR sensor 171 as viewed from the back.
  • FIG. 10 is a top view of the SCR sensor 171 viewed with the minimum remaining liquid level S.
  • FIG. A dripping port 177a of the dripping tube 176 is projected to show a virtual dripping port 177a. That is, when the remaining amount of urea water in the urea tank 105 is in the vicinity of the minimum remaining liquid level S, the urea water from the dropping pipe 176 is dripped into the virtual dripping port 177a.
  • the SCR sensor 171 is disposed at each of the upper and lower positions where all members perform their respective functions, and the spread in the two horizontal directions is minimized, so that handling is facilitated. It is possible to attach the urea tank 105 to the urea tank 105 with a minimum work man-hour of almost one touch only by inserting it into the mounting hole 161.
  • FIG. 8 shows a foam diffusion region B where the foam diffuses. It can be seen that the foam diffusion area B overlaps the sensitive area F.
  • an object of the present invention is to solve the above-described problems and provide an SCR sensor in which the measurement accuracy of the quality sensor does not decrease even when the remaining amount of the urea tank decreases.
  • a quality sensor that measures the quality of a liquid between a minimum remaining liquid level and a bottom of a liquid tank and a drip pipe having a dripping port above the space of the liquid tank include the liquid. It is an SCR sensor characterized in that it is integrated through a support as an assembly that is inserted into a tank and attached, and a foam diffusion area due to liquid dripping from the dripping pipe is outside the sensitive area of the quality sensor.
  • a discharge pipe for discharging liquid from the liquid tank is installed along the support column, the quality sensor is arranged on one side of the discharge pipe, and the dropping port of the dropping pipe is the quality of the discharge pipe You may arrange
  • the present invention provides an SCR sensor attached to a urea tank for storing urea water for purifying engine exhaust gas, wherein the quality sensor for measuring the quality of the urea water in the urea tank is a minimum residual liquid in the urea tank.
  • a dropping pipe that is installed between the surface and the bottom, is dispensed from the urea tank and temporarily stored outside the urea tank, and then drops the recovered urea water into the urea tank. From the bottom of the urea tank to the ceiling, and the quality sensor and the dripping pipe are integrated via the support.
  • the SCR sensor is characterized in that a foam diffusion region due to dropping of urea water from the dropping tube is outside a sensitive region of the quality sensor.
  • a payout pipe for paying out urea water from the urea tank is installed along the support column, the quality sensor is arranged on one side of the payout pipe, and a dropping port of the dripping pipe is connected to the discharge pipe. You may arrange
  • An assembly is formed by integrating the quality sensor and the dripping pipe through the support column, and the assembly is inserted into a mounting hole formed in a ceiling portion of the urea tank so as to be attached to the urea tank. It may be attached.
  • the present invention exhibits the following excellent effects.
  • an SCR system 100 in which the SCR sensor of the present invention is used includes an SCR device 103 provided in an exhaust pipe 102 of an engine E, and an upstream side of the SCR device 103 (upstream side of exhaust gas).
  • Dosing valve (urea injector, dosing module) 104 for injecting urea water, urea tank 105 for storing urea water, supply module 106 for supplying urea water stored in urea tank 105 to dosing valve 104, and dosing It mainly includes a DCU (Dosing Control Unit) 126 that controls the valve 104, the supply module 106, and the like.
  • DCU Dosing Control Unit
  • a DOC (Diesel Oxidation Catalyst) 107, a DPF (Diesel Particulate Filter) 108, and an SCR device 103 are sequentially arranged from the upstream side to the downstream side of the exhaust gas.
  • the DOC 107 is for oxidizing NO in the exhaust gas exhausted from the engine E into NO 2 and controlling the ratio of NO and NO 2 in the exhaust gas to increase the denitration efficiency in the SCR device 103.
  • the DPF 108 is for collecting PM (Particulate Matter) in the exhaust gas.
  • a dosing valve 104 is provided in the exhaust pipe 102 on the upstream side of the SCR device 103.
  • the dosing valve 104 has a structure in which an injection hole is provided in a cylinder filled with high-pressure urea water, and a valve body that closes the injection hole is attached to the plunger, and the valve is pulled up by energizing the coil to raise the plunger. The body is separated from the nozzle and the urea water is injected. When energization of the coil is stopped, the plunger is pulled down by the internal spring force and the valve body closes the injection port, so that the urea water injection is stopped.
  • the exhaust pipe 102 on the upstream side of the dosing valve 104 is provided with an exhaust temperature sensor 109 that measures the temperature of the exhaust gas at the inlet of the SCR device 103 (SCR inlet temperature).
  • An upstream NOx sensor 110 that detects the NOx concentration on the upstream side of the SCR device 103 is provided upstream of the SCR device 103 (here, upstream of the exhaust temperature sensor 109), and downstream of the SCR device 103.
  • the supply module 106 includes an SM pump 112 that pumps urea water, an SM temperature sensor 113 that measures the temperature of the supply module 106 (temperature of urea water flowing through the supply module 106), and the pressure of urea water in the supply module 106 (
  • the urea water pressure sensor 114 for measuring the discharge pressure of the SM pump 112 and the urea water flow path are switched to supply urea water from the urea tank 105 to the dosing valve 104 or within the dosing valve 104.
  • a reverting valve 115 for switching whether to return the urea water to the urea tank 105.
  • the reverting valve 115 when the reverting valve 115 is ON, the urea water from the urea tank 105 is supplied to the dosing valve 104, and when the reverting valve 115 is OFF, the urea water in the dosing valve 104 is supplied to the urea tank 105. I tried to return it.
  • the supply module 106 uses the SM pump 112 to supply the urea water in the urea tank 105 to a liquid supply line (suction line) 116. And the excess urea water is returned to the urea tank 105 through a recovery line (back line) 118.
  • the urea tank 105 is provided with the SCR sensor 119.
  • the SCR sensor 119 includes a level sensor 120 that measures the level (level) of urea water in the urea tank 105, a temperature sensor 121 that measures the temperature of urea water in the urea tank 105, and a sensor in the urea tank 105. And a quality sensor 122 for measuring the quality of the urea water.
  • the quality sensor 122 detects the quality of the urea water in the urea tank 105 by detecting, for example, the concentration of urea water and whether or not a different mixture is mixed in the urea water from the propagation speed and electrical conductivity of the ultrasonic waves. To do.
  • a cooling line 123 for circulating cooling water for cooling the engine E is connected to the urea tank 105 and the supply module 106.
  • the cooling line 123 is configured to exchange heat between the cooling water passing through the urea tank 105 and flowing through the cooling line 123 and the urea water in the urea tank 105.
  • the cooling line 123 passes through the supply module 106 and exchanges heat between the cooling water flowing through the cooling line 123 and the urea water in the supply module 106.
  • the cooling line 123 is provided with a tank heater valve (coolant valve) 124 for switching whether or not to supply cooling water to the urea tank 105 and the supply module 106. Although the cooling line 123 is also connected to the dosing valve 104, the dosing valve 104 is configured to be supplied with cooling water regardless of whether the tank heater valve 124 is opened or closed. 1, the cooling line 123 is disposed along the liquid feeding line 116, the pressure feeding line 117, and the recovery line 118 through which the urea water passes.
  • FIG. 2 shows an input / output configuration diagram of the DCU 126.
  • the DCU 126 includes an upstream NOx sensor 110, a downstream NOx sensor 111, an SCR sensor 119 (level sensor 120, temperature sensor 121, quality sensor 122), exhaust temperature sensor 109, and SM of the supply module 106.
  • An input signal line from the temperature sensor 113, the urea water pressure sensor 114, and an ECM (Engine Control Module) 125 that controls the engine E is connected. From the ECM 125, an engine parameter (engine speed, etc.) signal is input.
  • the DCU 126 includes a tank heater valve 124, an SM pump 112 and a reverting valve 115 of the supply module 106, a dosing valve 104, a heater of the upstream NOx sensor 110, a heater of the downstream NOx sensor 111, and a remaining amount indicator 2.
  • Output signal lines are connected.
  • the input / output of signals between the DCU 126 and each member may be either input / output via individual signal lines or input / output via CAN (Controller Area Network).
  • the DCU 126 estimates the amount of NOx in the exhaust gas based on the engine parameter signal from the ECM 125 and the exhaust gas temperature from the exhaust temperature sensor 109, and based on the estimated amount of NOx in the exhaust gas.
  • the dosing valve 104 is controlled based on the detected value of the upstream NOx sensor 110, The amount of urea water injected from the dosing valve 104 is adjusted.
  • the quality sensor 122 that measures the quality of the urea water in the urea tank 105 has a minimum remaining liquid level S and a bottom portion 105b of the urea tank 105 (see FIG. 7). ).
  • the dropping tube 131 is for dropping the recovered urea water into the urea tank 105 after being discharged from the urea tank 105 and temporarily stored outside the urea tank 105.
  • the dripping pipe 131 is installed from the ceiling portion 105 a (see FIG. 7) of the urea tank 105 to the upper space in the urea tank 105.
  • a support column 174 for guiding the float 177 for detecting the liquid level is installed from the bottom of the urea tank 105 to the ceiling. Similar to the SCR sensor 171 described with reference to FIG. 7, the SCR sensor 119 is a unit in which the quality sensor 122 and the dropping pipe 131 are integrated via a support column 174, and also for discharging urea water from the urea tank 105.
  • the payout pipe 175 is installed along the support column 174.
  • a remarkable feature of the SCR sensor 119 according to the present invention is that the foam diffusion area B due to the urea water dropping from the dropping pipe 131 is outside the sensitive area F of the quality sensor 122.
  • the dropping tube 131 when viewed in a side view as shown in FIG. 3, the dropping tube 131 is inserted into the upper base 173 at the same position as the dropping tube 176 of the SCR sensor 119 shown in FIG. In the urea tank 105 below that, it is bent toward the support column 174.
  • the dropping pipe 131 is inserted into the upper base 173 at the same position as the dropping pipe 176 of the SCR sensor 119 shown in FIG. In the urea tank 105, it is bent toward the discharge pipe 175.
  • a virtual dripping port 132a is shown by projecting the dripping port 132 of the dripping tube 131 on the top view layout.
  • the quality sensor 122 is located on one side of the dispensing pipe 175, while the virtual dripping port 132a is located on the opposite side of the dispensing pipe 175 from the quality sensor 122. From this, it can be seen that the quality sensor 122 is disposed on one side of the dispensing pipe 175 and the dripping port 132 of the dropping pipe 131 is disposed on the opposite side of the quality sensor 122 of the dispensing pipe 175.
  • the SCR sensor 119 exhibits the following operational effects.
  • the foam generated by the urea water dropped from the dropping pipe 176 diffuses into the foam diffusion region B.
  • the foam diffusion area B due to the dropping of urea water from the dropping pipe 131 is outside the sensitive area F of the quality sensor 122, and the foam does not diffuse into the sensitive area F of the quality sensor 122. Therefore, the quality sensor 122 functions normally and the measurement accuracy does not decrease.
  • the dropping port 132 of the dropping tube 131 is arranged on the side opposite to the quality sensor 122 of the discharge tube 175, the urea water dropped from the dropping port 132 is, as shown in FIG. It reaches the liquid level of the urea water at the position 132a.
  • the foam generated below the liquid level is blocked by the discharge pipe 175, and the quality sensor Difficult to diffuse in the direction 122. For this reason, the foam does not diffuse into the sensitive area F of the quality sensor 122.
  • the foam diffusion area B due to the dropping of urea water from the dropping pipe 131 is outside the sensitive area F of the quality sensor 122, the foam is the sensitive area of the quality sensor 122. It does not diffuse into F. Therefore, even if the remaining amount of the urea tank 105 decreases, the quality sensor 122 functions normally and the measurement accuracy does not decrease.
  • the dropping tube 131 is disposed at the same position as the dropping tube 176 of the SCR sensor 119 with respect to the upper base 173, and the dropping tube 131 is placed so that the dropping port 132 is located at a position shifted from it. Bent.
  • the present invention is not limited to this, and the foam diffusion region B may be outside the sensitive region F of the quality sensor 122 by changing the top view position of the dropping tube 131 with respect to the upper base 173.

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Abstract

　尿素タンクの残量が少なくなっても品質センサの測定精度が低下しないＳＣＲセンサを提供する。　品質センサ１２２が尿素タンク１０５の最小残量液面Ｓと底部１０５ｂの間に設置され、滴下管１３１は、尿素タンク１０５の天井部から尿素タンク１０５内の空間上部までにわたり設置され、支柱１７４が尿素タンク１０５の底部から天井部までにわたり設置され、品質センサ１２２と滴下管１３１とが支柱１７４を介して一体化され、滴下管１３１からの尿素水滴下による泡沫拡散域Ｂが品質センサ１２２の感応域Ｆ外である。

Description

ＳＣＲセンサ
　本発明は、エンジンの排気ガス浄化用の尿素水を貯留する尿素タンクに取り付けられるＳＣＲセンサに係り、尿素タンクの残量が少なくなっても品質センサの測定精度が低下しないＳＣＲセンサに関する。
　ディーゼルエンジンの排気ガス中のＮＯｘを浄化するための排ガス浄化システムとして、ＳＣＲ（Selective Catalytic Reduction）装置を用いたＳＣＲシステムが開発されている。
　このＳＣＲシステムは、尿素水をＳＣＲ装置の排気ガス上流に供給し、排気ガスの熱でアンモニアを生成し、このアンモニアによって、ＳＣＲ触媒上でＮＯｘを還元して浄化するものである（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００－３０３８２６号公報
　車両が排ガス浄化を継続しながら走行するには、十分な量の尿素水を貯留しておく必要があるため、車両には尿素タンクが搭載されると共に、尿素水の欠乏を事前に把握できるよう、尿素タンク内には尿素水残量を検出するレベルセンサが設置される。また、良好な浄化性能を安定に維持するには尿素水の品質を管理する必要があるため、尿素タンク内には、尿素水の品質を測定する品質センサが設置される。品質センサの信号を尿素タンク外に伝えるための配線も設けられる。
　一方、車両には、尿素タンク内の尿素水を吸い上げて消費先へ送るためのサプライモジュールが搭載される。サプライモジュールは、必要なときに必要な量の尿素水が排気管に噴射できるように、尿素水の圧力を上げて循環し、循環し終えた尿素水を尿素タンクに回収させる。このため、尿素タンクには、尿素水を払い出すための払い出し管と、回収された尿素水を尿素タンク内に戻す滴下管とが設置される。
　以上のように、尿素タンク内には、複数のセンサや複数の配線・配管が設置されるが、これらの部材を尿素タンク内に組み付ける作業を簡素化するために、および尿素タンクの側にセンサごとの台座や配管ごとの穴を形成したり配線を取り付けたりする必要をなくすために、全てのセンサや配線・配管を一体のアセンブリにしておくのが望ましい。このように尿素タンク内に設置する複数のセンサや複数の配管を一体化したアセンブリをＳＣＲセンサと呼ぶ。
　しかし、ＳＣＲセンサを構成するセンサや配管は、形状や望ましい設置位置がそれぞれの必要に応じて異なる。レベルセンサは、尿素水残量が満タンから欠乏（エンプティ）まで検出できるよう、液面検出用のフロートを案内する支柱が尿素タンクの底部から天井部までにわたり設置されてなる。品質センサは、尿素水の残量が少なくても測定が可能なように、尿素水が欠乏と判定される最小残量液面と尿素タンクの底部の間に設置される。払い出し管は、尿素水残量が満タンから欠乏まで払い出し可能なように、尿素タンクの底部から天井部までにわたり設置される。滴下管は、材料節減のために短く形成するのが望ましく、尿素タンクの天井部から上部空間までにわたり設置され、回収された尿素水を尿素タンク内に滴下するように構成される。
　このように形状や望ましい設置位置が異なる複数の部材を一体化したＳＣＲセンサを尿素タンク内に組み付ける作業をいっそう簡素化するためには、全ての部材を尿素タンクの上面視中央部に集約配置するのが望ましい。
　そこで、ＳＣＲセンサ及び尿素タンクとして、図６、図７のものが考えられる。
　図６に示されるように、尿素タンク１０５の天井部１０５ａにＳＣＲセンサを挿入して取り付けるための取り付け穴１６１が形成される。
　図７に示されるように、ＳＣＲセンサ１７１には、尿素タンク１０５の取り付け穴１６１を覆う天パネル１７２が設けられる。天パネル１７２の下面には、尿素タンク１０５内に臨む上部台座１７３が形成され、上部台座１７３にはレベルセンサ１２０の支柱１７４が取り付けられると共に、払い出し管１７５と滴下管１７６が挿通される。滴下管１７６は、上部台座１７３から真下に短く突き出され、滴下口１７７が尿素タンク１０５内の上部に位置する。支柱１７４と払い出し管１７５は、尿素タンク１０５の底部１０５ｂに届く直前まで長く延ばされる。支柱１７４と払い出し管１７５の下端には、支柱１７４と払い出し管１７５を相互に固定すると共に、ＳＣＲセンサ１７１を浮力に対して安定化させるための扁平な安定板１７８が設けられる。安定板１７８は、払い出し管１７５の吸い込み口（図示せず）を保持する台座であって、品質センサ１２２の取り付け台座ともなる。
　品質センサ１２２は、安定板１７８の一側面の一端部に、感応面１２２ａ（図８参照）を安定板１７８の外方に向けて取り付けられる。品質センサ１２２の感度や指向性にもよるが、品質センサ１２２が尿素水の品質を測定するための感応域Ｆ（図８参照）は、ほぼ感応面１２２ａの周辺に拡がる。
　レベルセンサ１２０のフロート１７９は、支柱１７４に対して軸方向のみに移動が許容されている。支柱１７４の内部には、フロート１７９の接近を検出する複数の近接センサ（図示せず）が軸方向に並べて配置される。支柱１７４は、ＳＣＲセンサ１７１の骨格部材をなしており、尿素タンク１０５の底部の品質センサ１２２と上部の滴下管１７６とが支柱１７４を介して一体化されていることになる。なお、ＳＣＲセンサ１７１にはこの他に温度センサも取り付けられるが、図示省略してある。また、品質センサ１２２や温度センサの配線は、図示しなかったが払い出し管１７５に結束具などにより固定される。
　図８は、ＳＣＲセンサ１７１を側面（図７とは反対側）から見た図である。品質センサ１２２の感応面１２２ａが紙面手前を向いており、滴下管１７６は払い出し管１７５の奥に位置する。図９は、ＳＣＲセンサ１７１を背面から見た図である。図１０は、ＳＣＲセンサ１７１を最小残量液面Ｓで切って見た上面図である。滴下管１７６の滴下口１７７を投影して仮想滴下口１７７ａを示してある。つまり、尿素タンク１０５内の尿素水の残量が最小残量液面Ｓ近傍のとき、滴下管１７６からの尿素水が仮想滴下口１７７ａに滴下される。
　以上の構成により、ＳＣＲセンサ１７１は、全ての部材がそれぞれの機能を果たす上下の各位置に配置されると共に、水平方２向の広がりが最小限となって取り扱いが容易になり、尿素タンク１０５の取り付け穴１６１に差し込むだけのほぼワンタッチの最小作業工数で尿素タンク１０５に装着することが可能となる。
　ところが、前述のように、全ての部材を尿素タンク１０５の上面視中央部に集約配置しているため、品質センサ１２２と滴下管１７６の上面視位置は接近している。このため、尿素水が最小残量液面Ｓの近くまで減った状態では、滴下管１７６から滴下された尿素水によって生じた泡沫が品質センサ１２２の感応域Ｆ内にまで拡散する。品質センサ１２２の感応域Ｆ内に泡沫が存在すると、品質センサ１２２が正常に機能できなくなり、測定精度が低下する。図８に泡沫が拡散する泡沫拡散域Ｂを示す。泡沫拡散域Ｂが感応域Ｆに重なっていることが分かる。
　そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、尿素タンクの残量が少なくなっても品質センサの測定精度が低下しないＳＣＲセンサを提供することにある。
　上記目的を達成するために本発明は、液体タンクの最小残量液面と底部の間で液体の品質を測定する品質センサと前記液体タンクの空間上部に滴下口を有する滴下管とが前記液体タンクに挿入されて取り付けられるアセンブリとして支柱を介して一体化され、前記滴下管からの液体滴下による泡沫拡散域が前記品質センサの感応域外であることを特徴とするＳＣＲセンサである。
　前記液体タンクから液体を払い出すための払い出し管が前記支柱に沿わせて設置され、前記品質センサは、前記払い出し管の片側に配置され、前記滴下管の滴下口は、前記払い出し管の前記品質センサとは反対側に配置されてもよい。
　また、本発明は、エンジンの排気ガス浄化用の尿素水を貯留する尿素タンクに取り付けられるＳＣＲセンサにおいて、前記尿素タンク内の尿素水の品質を測定する品質センサが前記尿素タンクの最小残量液面と底部の間に設置され、前記尿素タンクから払い出されて前記尿素タンク外に一時貯留された後、回収された尿素水を前記尿素タンク内に滴下する滴下管が前記尿素タンクの天井部から空間上部までにわたり設置され、液面検出用のフロートを案内する支柱が前記尿素タンクの底部から天井部までにわたり設置され、前記品質センサと前記滴下管とが前記支柱を介して一体化され、前記滴下管からの尿素水滴下による泡沫拡散域が前記品質センサの感応域外であることを特徴とするＳＣＲセンサである。
　前記尿素タンクから尿素水を払い出すための払い出し管が前記支柱に沿わせて設置され、前記品質センサは、前記払い出し管の片側に配置され、前記滴下管の滴下口は、前記払い出し管の前記品質センサとは反対側に配置されてもよい。
　前記品質センサと前記滴下管とが前記支柱を介して一体化されることでアセンブリが形成され、前記アセンブリが前記尿素タンクの天井部に形成された取り付け穴に挿入されることで前記尿素タンクに装着されてもよい。
　本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
　（１）尿素タンクの残量が少なくなっても品質センサの測定精度が低下しない。
本発明のＳＣＲセンサの使用用途であるＳＣＲシステムの構成図である。 図１のＳＣＲシステムの入出力構成図である。 本発明のＳＣＲセンサの側面要部拡大図である。 本発明のＳＣＲセンサの背面要部拡大図である。 本発明のＳＣＲセンサの上面視配置図である。 ＳＣＲセンサが取り付けられる尿素タンクの斜視透視図である。 本発明の基礎となるＳＣＲセンサの反対側面図である。 本発明の基礎となるＳＣＲセンサの側面要部拡大図である。 本発明の基礎となるＳＣＲセンサの背面要部拡大図である。 本発明の基礎となるＳＣＲセンサの上面視配置図である。
　以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
　図１に示されるように、本発明のＳＣＲセンサが用いられるＳＣＲシステム１００は、エンジンＥの排気管１０２に設けられたＳＣＲ装置１０３と、ＳＣＲ装置１０３の上流側（排気ガスの上流側）で尿素水を噴射するドージングバルブ（尿素噴射装置、ドージングモジュール）１０４と、尿素水を貯留する尿素タンク１０５と、尿素タンク１０５に貯留された尿素水をドージングバルブ１０４に供給するサプライモジュール１０６と、ドージングバルブ１０４やサプライモジュール１０６等を制御するＤＣＵ（Dosing Control Unit）１２６とを主に備える。
　エンジンＥの排気管１０２には、排気ガスの上流側から下流側にかけて、ＤＯＣ（Diesel Oxidation Catalyst）１０７、ＤＰＦ（Diesel Particulate Filter）１０８、ＳＣＲ装置１０３が順次配置される。ＤＯＣ１０７は、エンジンＥから排気される排気ガス中のＮＯを酸化してＮＯ2とし、排気ガス中のＮＯとＮＯ2の比率を制御してＳＣＲ装置１０３における脱硝効率を高めるためのものである。また、ＤＰＦ１０８は、排気ガス中のＰＭ（Particulate Matter）を捕集するためのものである。
　ＳＣＲ装置１０３の上流側の排気管１０２には、ドージングバルブ１０４が設けられる。ドージングバルブ１０４は、高圧の尿素水が満たされたシリンダに噴口が設けられ、その噴口を塞ぐ弁体がプランジャに取り付けられた構造となっており、コイルに通電することによりプランジャを引き上げることで弁体を噴口から離間させて尿素水を噴射するようになっている。コイルへの通電を止めると、内部のバネ力によりプランジャが引き下げられて弁体が噴口を塞ぐので尿素水の噴射が停止される。
　ドージングバルブ１０４の上流側の排気管１０２には、ＳＣＲ装置１０３の入口における排気ガスの温度（ＳＣＲ入口温度）を測定する排気温度センサ１０９が設けられる。また、ＳＣＲ装置１０３の上流側（ここでは排気温度センサ１０９の上流側）には、ＳＣＲ装置１０３の上流側でのＮＯｘ濃度を検出する上流側ＮＯｘセンサ１１０が設けられ、ＳＣＲ装置１０３の下流側には、ＳＣＲ装置１０３の下流側でのＮＯｘ濃度を検出する下流側ＮＯｘセンサ１１１が設けられる。
　サプライモジュール１０６は、尿素水を圧送するＳＭポンプ１１２と、サプライモジュール１０６の温度（サプライモジュール１０６を流れる尿素水の温度）を測定するＳＭ温度センサ１１３と、サプライモジュール１０６内における尿素水の圧力（ＳＭポンプ１１２の吐出側の圧力）を測定する尿素水圧力センサ１１４と、尿素水の流路を切り替えることにより、尿素タンク１０５からの尿素水をドージングバルブ１０４に供給するか、あるいはドージングバルブ１０４内の尿素水を尿素タンク１０５に戻すかを切り替えるリバーティングバルブ１１５とを備えている。ここでは、リバーティングバルブ１１５がＯＮのとき、尿素タンク１０５からの尿素水をドージングバルブ１０４に供給するようにし、リバーティングバルブ１１５がＯＦＦのとき、ドージングバルブ１０４内の尿素水を尿素タンク１０５に戻すようにした。
　リバーティングバルブ１１５が尿素水をドージングバルブ１０４に供給するように切り替えられている場合、サプライモジュール１０６は、そのＳＭポンプ１１２にて、尿素タンク１０５内の尿素水を送液ライン（サクションライン）１１６を通して吸い上げ、圧送ライン（プレッシャーライン）１１７を通してドージングバルブ１０４に供給するようにされ、余剰の尿素水を、回収ライン（バックライン）１１８を通して尿素タンク１０５に戻すようにされる。
　既に述べたように、尿素タンク１０５には、ＳＣＲセンサ１１９が設けられる。ＳＣＲセンサ１１９は、尿素タンク１０５内の尿素水の液面高さ（レベル）を測定するレベルセンサ１２０と、尿素タンク１０５内の尿素水の温度を測定する温度センサ１２１と、尿素タンク１０５内の尿素水の品質を測定する品質センサ１２２とを備えている。品質センサ１２２は、例えば、超音波の伝播速度や電気伝導度から、尿素水の濃度や尿素水に異種混合物が混合されているか否かを検出し、尿素タンク１０５内の尿素水の品質を検出するものである。
　尿素タンク１０５とサプライモジュール１０６には、エンジンＥを冷却するための冷却水を循環する冷却ライン１２３が接続される。冷却ライン１２３は、尿素タンク１０５内を通り、冷却ライン１２３を流れる冷却水と尿素タンク１０５内の尿素水との間で熱交換するようにされる。同様に、冷却ライン１２３は、サプライモジュール１０６内を通り、冷却ライン１２３を流れる冷却水とサプライモジュール１０６内の尿素水との間で熱交換するようにされる。
　冷却ライン１２３には、尿素タンク１０５とサプライモジュール１０６に冷却水を供給するか否かを切り替えるタンクヒーターバルブ（クーラントバルブ）１２４が設けられる。なお、ドージングバルブ１０４にも冷却ライン１２３が接続されるが、ドージングバルブ１０４には、タンクヒーターバルブ１２４の開閉に拘わらず、冷却水が供給されるように構成されている。なお、図１では図を簡略化しており示されていないが、冷却ライン１２３は、尿素水が通る送液ライン１１６、圧送ライン１１７、回収ライン１１８に沿って配設される。
　図２に、ＤＣＵ１２６の入出力構成図を示す。
　図２に示すように、ＤＣＵ１２６には、上流側ＮＯｘセンサ１１０、下流側ＮＯｘセンサ１１１、ＳＣＲセンサ１１９（レベルセンサ１２０、温度センサ１２１、品質センサ１２２）、排気温度センサ１０９、サプライモジュール１０６のＳＭ温度センサ１１３と尿素水圧力センサ１１４、およびエンジンＥを制御するＥＣＭ（Engine Control Module）１２５からの入力信号線が接続されている。ＥＣＭ１２５からは、エンジンパラメータ（エンジン回転数など）の信号が入力される。
　また、ＤＣＵ１２６には、タンクヒーターバルブ１２４、サプライモジュール１０６のＳＭポンプ１１２とリバーティングバルブ１１５、ドージングバルブ１０４、上流側ＮＯｘセンサ１１０のヒータ、下流側ＮＯｘセンサ１１１のヒータ、残量表示器２への出力信号線が接続される。なお、ＤＣＵ１２６と各部材との信号の入出力に関しては、個別の信号線を介した入出力、ＣＡＮ（Controller Area Network）を介した入出力のどちらであってもよい。
　ＤＣＵ１２６は、ＥＣＭ１２５からのエンジンパラメータの信号と、排気温度センサ１０９からの排気ガス温度とを基に、排気ガス中のＮＯｘの量を推定すると共に、推定した排気ガス中のＮＯｘの量を基にドージングバルブ１０４から噴射する尿素水量を決定するようにされ、さらに、ドージングバルブ１０４にて決定した尿素水量で噴射したとき、上流側ＮＯｘセンサ１１０の検出値に基づいてドージングバルブ１０４を制御して、ドージングバルブ１０４から噴射する尿素水量を調整するようにされる。
　図３に示されるように、本発明に係るＳＣＲセンサ１１９は、尿素タンク１０５内の尿素水の品質を測定する品質センサ１２２が尿素タンク１０５の最小残量液面Ｓと底部１０５ｂ（図７参照）の間に設置される。滴下管１３１は、尿素タンク１０５から払い出されて尿素タンク１０５外に一時貯留された後、回収された尿素水を尿素タンク１０５内に滴下するものである。滴下管１３１は、尿素タンク１０５の天井部１０５ａ（図７参照）から尿素タンク１０５内の空間上部までにわたり設置される。ＳＣＲセンサ１１９には、レベルセンサ１２０として、液面検出用のフロート１７７を案内する支柱１７４が尿素タンク１０５の底部から天井部までにわたり設置される。ＳＣＲセンサ１１９は、図７で説明したＳＣＲセンサ１７１と同様、品質センサ１２２と滴下管１３１とが支柱１７４を介して一体化されたものであり、また、尿素タンク１０５から尿素水を払い出すための払い出し管１７５が支柱１７４に沿わせて設置される。
　本発明に係るＳＣＲセンサ１１９の顕著な特徴は、滴下管１３１からの尿素水滴下による泡沫拡散域Ｂが品質センサ１２２の感応域Ｆ外であることである。具体的には、図３のように側面図で見ると、滴下管１３１は、上部台座１７３に対して、図８に示したＳＣＲセンサ１１９の滴下管１７６と同じ位置に挿通されているが、それより下の尿素タンク１０５内では支柱１７４のほうに曲げられている。また、図４のように背面から見ると、滴下管１３１は、上部台座１７３に対して、図９に示したＳＣＲセンサ１１９の滴下管１７６と同じ位置に挿通されているが、それより下の尿素タンク１０５内では払い出し管１７５のほうに曲げられている。
　図５のように上面視配置図に、滴下管１３１の滴下口１３２を投影して仮想滴下口１３２ａを示す。品質センサ１２２が払い出し管１７５の片側に位置するのに対し、仮想滴下口１３２ａは、払い出し管１７５の品質センサ１２２とは反対側に位置する。これより、品質センサ１２２は、払い出し管１７５の片側に配置され、滴下管１３１の滴下口１３２は、払い出し管１７５の品質センサ１２２とは反対側に配置されていることが分かる。
　以上の構成により、本発明に係るＳＣＲセンサ１１９は、次のような作用効果を発揮する。
　図３に示されるように、尿素タンク１０５の尿素水が最小残量液面Ｓ近くまで減った状態において、滴下管１７６から滴下された尿素水によって生じた泡沫が泡沫拡散域Ｂに拡散する。しかし、滴下管１３１からの尿素水滴下による泡沫拡散域Ｂは、品質センサ１２２の感応域Ｆ外であり、泡沫が品質センサ１２２の感応域Ｆ内にまで拡散することがない。よって、品質センサ１２２は正常に機能し、測定精度が低下しない。
　また、滴下管１３１の滴下口１３２が払い出し管１７５の品質センサ１２２とは反対側に配置されているため、滴下口１３２から滴下された尿素水は、図５に示されるように、仮想滴下口１３２ａの位置で尿素水の液面に達する。このように、滴下された尿素水が液面に達する位置が払い出し管１７５を挟んで品質センサ１２２とは反対側になるので、液面下に生じた泡沫が払い出し管１７５に遮られ、品質センサ１２２の方向には拡散しにくい。このため、泡沫が品質センサ１２２の感応域Ｆ内にまで拡散することがない。
　以上説明したように、本発明のＳＣＲセンサ１１９によれば、滴下管１３１からの尿素水滴下による泡沫拡散域Ｂを品質センサ１２２の感応域Ｆ外としたので、泡沫が品質センサ１２２の感応域Ｆ内にまで拡散することがない。よって、尿素タンク１０５の残量が少なくなっても品質センサ１２２は正常に機能し、測定精度が低下しない。
　なお、本実施形態では、滴下管１３１を上部台座１７３に対して、ＳＣＲセンサ１１９の滴下管１７６と上面視同じ位置に配置し、それよりずれた位置に滴下口１３２がくるよう滴下管１３１を曲げた。しかし、これに限らず、滴下管１３１の上部台座１７３に対する上面視位置を変更することで、泡沫拡散域Ｂを品質センサ１２２の感応域Ｆ外としてもよい。
　１００　ＳＣＲシステム
　１０５　尿素タンク
　１１９　ＳＣＲセンサ
　１２０　レベルセンサ　
　１２２　品質センサ
　１３１　滴下管
　１３２　滴下口
　１７４　支柱
　１７５　払い出し管

Claims (5)

  1. 　液体タンクの最小残量液面と底部の間で液体の品質を測定する品質センサと前記液体タンクの空間上部に滴下口を有する滴下管とが前記液体タンクに挿入されて取り付けられるアセンブリとして支柱を介して一体化され、
    　前記滴下管からの液体滴下による泡沫拡散域が前記品質センサの感応域外であることを特徴とするＳＣＲセンサ。
  2. 　前記液体タンクから液体を払い出すための払い出し管が前記支柱に沿わせて設置され、
    　前記品質センサは、前記払い出し管の片側に配置され、
    　前記滴下管の滴下口は、前記払い出し管の前記品質センサとは反対側に配置されたことを特徴とする請求項１記載のＳＣＲセンサ。
  3. 　エンジンの排気ガス浄化用の尿素水を貯留する尿素タンクに取り付けられるＳＣＲセンサにおいて、
    　前記尿素タンク内の尿素水の品質を測定する品質センサが前記尿素タンクの最小残量液面と底部の間に設置され、
    　前記尿素タンクから払い出されて前記尿素タンク外に一時貯留された後、回収された尿素水を前記尿素タンク内に滴下する滴下管が前記尿素タンクの天井部から空間上部までにわたり設置され、
    　液面検出用のフロートを案内する支柱が前記尿素タンクの底部から天井部までにわたり設置され、
    　前記品質センサと前記滴下管とが前記支柱を介して一体化され、
    　前記滴下管からの尿素水滴下による泡沫拡散域が前記品質センサの感応域外であることを特徴とするＳＣＲセンサ。
  4. 　前記尿素タンクから尿素水を払い出すための払い出し管が前記支柱に沿わせて設置され、
    　前記品質センサは、前記払い出し管の片側に配置され、
    　前記滴下管の滴下口は、前記払い出し管の前記品質センサとは反対側に配置されたことを特徴とする請求項３記載のＳＣＲセンサ。
  5. 　前記品質センサと前記滴下管とが前記支柱を介して一体化されることでアセンブリが形成され、前記アセンブリが前記尿素タンクの天井部に形成された取り付け穴に挿入されることで前記尿素タンクに装着されることを特徴とする請求項３又は４記載のＳＣＲセンサ。
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