JP2013515256A - 品質センサ機器 - Google Patents
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Abstract
Description
現代の燃焼エンジンは、一つ以上の燃焼室における高い燃焼温度で発生する燃焼で有益に動作して、より効率的なエンジン運転を達成している。しかし、高い燃焼温度でのエンジン運転には、煤煙および窒素酸化物排気生成物(NOx)、例として、亜酸化窒素の生成が関連してくる。煤煙および窒素酸化物排気生成物は、環境中に放出されると危険物質となる。排気汚染物質の濃度を、法令、例として、排気の排出に関係する現代の欧州の法令で定義される制限内に低減するために、車両メーカーは、従来、自社の車両に選択的触媒還元(SCR)および/または排気ガス再循環(EGR)を用いている。SCRが亜酸化窒素を吸収するのに効果的であるのに対して、EGRは、排気ガス中に存在する窒素酸化物のより完全な酸化を確実にする。
本発明は、尿素タンク内の尿素溶液の様々な品質をより正確に区別するように動作可能な品質センサ機器の提供を図る。
尿素溶液のある体積中の力学的特性および電気的特性を測定するセンサの構成であって、尿素溶液の力学的特性および電気的特性の測定値が尿素溶液中に存在する成分によって相互に差が生じるように影響される、センサの構成と、
力学的特性および電気的特性の測定を処理して、尿素溶液の品質を表示する出力データを生成するデータ処理機構と、
を含むことを特徴とする。
(a)動作時に機器の少なくとも一部分が尿素溶液中に挿入されるようにする工程と;
(b)尿素溶液の力学的特性および電気的特性の測定値が尿素溶液中に存在する成分によって相互に差が生じるように影響され、機器のセンサの構成を使用して、尿素溶液のある体積中における力学的特性および電気的特性を測定する工程と;
(c)データ処理機構を使用して、力学的特性および電気的特性の測定を処理して、尿素溶液の品質を表示する出力データを生成する工程と、
を含むことを特徴とする。
溶液のある体積中における力学的特性および電気的特性を測定するセンサの構成であって、溶液の力学的特性および電気的特性の測定値が溶液中に存在する成分によって相互に差が生じるように影響される、センサの構成と、
力学的特性および電気的特性の測定を処理して、溶液の品質を表示する出力データを生成するデータ処理機構と、
を含むことを特徴とする。
(a)動作時に機器の少なくとも一部分が溶液中に挿入されるようにする工程と;
(b)溶液の力学的特性および電気的特性の測定値が溶液中に存在する成分によって相互に差が生じるように影響され、機器のセンサの構成を使用して、溶液のある体積中における力学的特性および電気的特性を測定する工程と;
(c)データ処理機構を使用して、力学的特性および電気的特性の測定を処理して、溶液の品質を表示する出力データを生成する工程と、
を含むことを特徴とする。
本発明は、機器アセンブリに組み込まれ空間的に分散したセンサの組み合わせを使用することにより、溶液、例として、貯蔵タンク内に存在する尿素溶液の代表的な空間領域で溶液品質を測定する品質センサ機器を提供することに関し;機器は、広範な体積の溶液中で溶液特性を測定するように動作可能である。そのような機器は、動作時に尿素溶液を含有するタンク内の特定の空間点で測定を実施することによって尿素溶液濃度特性を測定する、公知の装置とは対別される。有益には、尿素溶液品質の測定は、広範な空間体積の溶液中で伝搬する音響放射の速度を判定することによって達成され、最も有利には、反射された音響放射を利用して有効伝搬路長を増大することにより達成される。また、有益には、尿素溶液の電気導電率の測定は、溶液の有意な空間領域を通じて高められた測定精度を提供する、広範な空間構成にある電極の構成を使用して具現化される。任意には、交流電流(a.c.)測定が尿素溶液の品質表示特性の評価を支援する。さらに任意には、溶液中に存在するイオンの双極子モーメントに対応する周波数でそのようなa.c.測定を行い、それによりイオンの特質の判定を可能にし、ひいては溶液中に存在する不純物の種類の表示を可能にする。任意には、直流電流(d.c.)の測定が尿素溶液の品質表示特性の評価を支援する。任意には、a.c.及びd.c.の測定の組み合わせが溶液の品質の測定に使用される。尿素溶液の密度および電気導電率の両方が尿素溶液温度の関数であり、尿素溶液温度もまた品質センサ機器で監視される。尿素溶液の密度および電気導電率の測定値が、任意には温度の関数として、その出力パラメータが尿素溶液の品質を表示するマッピング関数への入力パラメータとして採用されるが;そのような品質の表示は、もう一つの課題である濃度の測定と混同すべきでない。マッピング関数は、有益には、機械可読媒体に保存された一つ以上のソフトウェア製品を使用して具現化され、製品は、マッピング関数を提供するために機器の演算ハードウェア上で実行可能である。また、マッピング関数は、任意で、ルックアップテーブル、補間多項式表現および/または機器で利用される測定プロセスに相当する数式を具体化した数学的モデルとして具現化される。任意には、マッピング関数は、ソフトウェアで具現化されたニューラルネットワーク型の関数として具現化される。
ここで
T=温度;
K=タンク内の溶液の尿素濃度;
q=タンク内に存在する不純物の濃度;
F1=出力として密度を提供する第一の関数;
F2=出力として電気導電率を提供する第二の関数。
ここで
KBおよびGは、それぞれ、尿素溶液のバルク弾性率およびせん断弾性率である;
cp=体積波の速度;
cs=せん断波の速度;
E=ヤング率;
v=ポアソン比。
尿素溶液密度がそれ自体では、他の混入物質、例として、金属塩も存在する場合には、尿素溶液の品質の特性評価をするに充分ではないことが理解される。そのような金属塩は、車両の排気システムから放出されると汚染の危険要因に相当する可能性があり、結果として車両の排気システム内の触媒の作用を阻害させる可能性がある。そのような触媒は、交換に費用がかかる貴金属を含むことがある。それゆえに、車両排気処理システムの触媒成分の作用を阻害することによって損害の危険の可能性がある、グレードの劣ったAdBlue(登録商標)やDEF(商標)が用いられている場合を識別することが重要である。
ここで
K=尿素溶液の濃度;
T=尿素溶液の温度;および
q=タンク内に存在する不純物の濃度。
(a)ルックアップテーブルとして;
(b)係数がデータメモリに記録された一つ以上の多項式関数として;および/または
(c)ニューラルネットワークによるマッピング関数として。
Claims (12)
- 動作時に機器の少なくとも一部分が挿入される尿素溶液の品質を測定する機器(100)であって、
センサ(180、190、200)の構成であって、前記センサ(180、190、200)が空間的に分散した組み合わせで前記機器(100)に組み込まれ、前記尿素溶液の力学的特性および電気的特性の測定値が、前記尿素溶液中に存在し当該尿素溶液の品質に影響する成分によって相互に差が生じるように影響しあい、前記尿素溶液のある体積中における力学的特性および電気的特性を測定するセンサの構成と、
前記力学的特性および電気的特性の測定を処理して、前記尿素溶液の品質を表示する出力データ(120)を生成するデータ処理機構(230)と、
を含むことを特徴とする機器。 - センサ(180、190、200)の構成が力学的特性および電気的特性をそれぞれ測定する音響センサおよび導電率センサ(190、200)を含み、前記センサ(190、200)が空間的に間隔をおいて機器(100)内に配備される、請求項1記載の機器(100)。
- 前記センサ(180、190、200)が、尿素溶液の温度(T)を測定し、前記尿素溶液の品質を演算する際に使用される温度(T)に対応するデータをデータ処理機構(230)に提供するための温度計を含む、請求項1または2記載の機器(100)。
- センサ(180、190、200)の構成が尿素溶液の電気導電率を測定するための電気導電率センサを含み、導電率センサが尿素溶液を受け入れる流体トンネル(700、710)内に配設された電極(720)の構成を含み、流体トンネル(700、710)が空間的に前記トンネル(700、710)の外にある外部の影響から電極の構成を電気的に遮蔽するように動作可能である、請求項1〜3のいずれか一項記載の機器(100)。
- 電極(720)の構成が流体トンネル(700、710)に沿って直線状の配列で設けられた電極を含む、請求項4記載の機器(100)。
- 流体トンネル(700、710)の端近くにある外側の電極セット(P1)が励起されてトンネル(700、710)内に検出電界を生成するように動作可能であり、流体トンネル(700、710)の中央領域近くにある内側の電極セット(P2)がデータ処理機構(230)に伝達するための受信信号を生成するように動作可能である、請求項5記載の機器(100)。
- 電極(P1、P2)の構成がステンレス鋼電極、炭素電極、銀電極:の少なくとも一つを含む、請求項4、5または6記載の機器(100)。
- データ処理機構(230)が、尿素溶液の品質を判定する際に使用される尿素溶液の静的導電率および複素導電率の少なくとも一つを判定するための動作時に、交流(a.c.)信号および静的(d.c.)信号の少なくとも一つを電極(720)の構成に印加するように動作可能である、請求項4、5または6記載の機器(100)。
- センサ(180、190、200)の構成が、対応する音響リフレクタ(510)から間隔をおいた方式で設けられる音響トランスデューサ機構(530)を含む音響センサ(180)を含み、ここで、音響トランスデューサ機構(530)が一つ以上の音響パルスを生成するように動作可能であり、音響パルスが、尿素溶液を通って伝搬し、リフレクタ(510)から反射され、続いてトランスデューサ機構(530)で受けられて、データ処理機構(230)が尿素溶液密度を判定するために処理する受信信号を生成する、請求項1〜8のいずれか一項記載の機器(100)。
- 機器(100)がさらに機器(100)を尿素溶液タンクに取り付けるための取り付け用フランジ(110)、尿素溶液を加熱するための加熱器機構(130、140)および前記機器(100)に対する尿素溶液の表面の高さを検知するための尿素溶液液面検知機構(150、160)を含む、請求項1〜9のいずれか一項記載の機器(100)。
- 機器(100)を使用することにより尿素溶液の品質を測定する方法であって:
(a)動作時に機器の少なくとも一部分が尿素溶液中に挿入されるようにする工程と;
(b)前記機器(100)のセンサ(180、190、200)の構成を使用して測定する工程であって、センサ(180、190、200)が空間的に分散した組み合わせで前記機器(100)に組み込まれ、前記尿素溶液の力学的特性および電気的特性の測定値が前記尿素溶液中に存在する成分によって相互に差が生じるように影響され、前記尿素溶液のある体積中における力学的特性および電気的特性を測定する工程と;
(c)データ処理機構(230)を使用して、前記力学的特性および電気的特性の測定を処理して、前記尿素溶液の品質を表示する出力データ(120)を生成する工程と、
を含むことを特徴とする方法。 - 機械可読媒体に記録されたソフトウェア製品であって、請求項11記載の方法を具現化するために演算ハードウェア上で実行可能である、ソフトウェア製品。
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