JP2019501367A - 流体中の化学物質の１つの物理化学的パラメータを決定する方法およびそのためのシステム - Google Patents

流体中の化学物質の１つの物理化学的パラメータを決定する方法およびそのためのシステム Download PDF

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Abstract

配管中の投与ユニットの上流に化学物質の加圧流体を提供するステップと、前記流体の投与または前記流体の投与の変化を提供するように、決定可能な時点ｔ０に前記投与ユニットの開放状態を変更するステップと、前記投与ユニットの開放状態を変化させる際の圧力降下から得られる前記配管内の圧力波が、前記投与ユニットから既知の距離ｄで検出される、時点ｔｐを決定するステップと、時間間隔ｔｐ−ｔ０および前記既知の距離ｄから波伝播速度を決定するステップと、前記波伝播速度から前記化学物質の物理化学的パラメータを導出するステップとを含む流体中の化学物質の１つの物理化学的パラメータを決定する方法である。本発明は、本方法により操作する、流体中の化学物質の物理化学的パラメータを決定するシステムにも関する。

Description

本発明は、流体中の化学物質の１つの物理化学的パラメータを決定する方法およびそのためのシステムに関する。特に、本発明は、溶液中の化学物質の濃度を決定する方法に関する。
流体の物理化学的パラメータを検出するための様々なタイプのシステムが、当該技術分野で知られている。
例えば、独国特許出願公開第１９８５０７９９号明細書は、流体の物理的パラメータを検出するためのセンサ配置を開示し、このセンサ配置は、所与の波モードを有する表面音響波を生成し検出する電気音響変換器を有し、流体の物理的特性の測定値、特に、とりわけ流体の粘度が、その伝播挙動から伝播経路に沿って検出可能であり、センサ配置は、そのようなタイプの導体トラック構造が配置された基板上に配置され、粘度と同時に、温度、および少なくとも流体の誘電率もまた検出することができる。このシステムの欠点は、流体の特性を測定するために表面音響波を能動的に生成しなければならないことである。
消費ユニット、例えばＳＣＲシステム、燃料システム、燃料電池などのインジェクタに供給される流体の量の制御を改善するため、流体中の化学物質の物理化学的パラメータを正確に検出する小型かつ効率的なシステムが必要とされている。
独国特許出願公開第１９８５０７９９号明細書
本発明の目的は、特に、必要とされる対応する物理化学的パラメータの測定を可能とする既存のセンサの読み取り値の妥当性チェックの形態の下で、供給すべき物質の量の制御を改善するために、消費ユニット内の流体中の化学物質の１つの物理化学的パラメータを正確に検出するシステムを提供することである。
意外にも、伝播時間が測定され得る正確さにより、油圧配管内の圧力波の伝播速度を使用して、流体中の化学物質の物理化学的パラメータを推定することが可能となる。
例えば、ＳＣＲシステムでは、約３０ｍｓの輸送時間における約１ｍｓの変動が、尿素水溶液濃度の１０重量％から４０重量％の間の変動として観察される。
油圧配管内の圧力波の伝播速度（および音響特性）は、配管の寸法、配管材料のヤング率および配管内の液体の体積弾性率／密度の比に依存する。例えば、ＳＣＲ用途の特定の場合には、配管内に圧力（典型的には５バール）を与えるためのポンプ、排気管内に液体を噴霧するためのインジェクタ、および両方を接続する油圧配管が存在する。この油圧配管はある長さを有する。インジェクタが開いている（閉じている）場合、圧力は局所的に減少する（増加する）。この圧力の変化は、パイプである配管の場合に次の式によって与えられる。
Figure 2019501367
ここで、ｃは、バルブの開口の結果として配管材料内を後方に進む音波の圧力伝播速度、Ｂは液体の体積弾性率、ρは液体の密度、Ｄはパイプの外径、ｅはパイプの厚さ、およびＥはパイプ材料のヤング率である。この式は、２つの機構によって、配管を通る伝播を反映する：（ｉ）配管の変形の伝播、これは配管の直径、壁の厚さおよびヤング率に依存し、これらのパラメータは原則として知られている；および（ｉｉ）液体の局所的圧縮および膨張、これは密度および体積弾性率という２つの特性によって決定される。（ＤＢ）／（ｅＥ）＜＜１の場合、機構（ｉｉ）が支配的機構である。次いで、この圧力波伝播の速度（または、配管の長さが既知であるため、この伝播の時間）を決定することにより、近似された式に従って、密度で割った体積弾性率を決定することができる。
Figure 2019501367
機構（ｉｉ）が支配的機構でない場合、この式は成立せず、修正が行われなければならない。これは部分的にはパイプの直径および壁厚の関数であるが、主に壁材のヤング率によって決まる。
上記から明らかなように、近似された式は、パイプの材料の賢明な選択によって、すなわち鋼（Ｅ＝２００ＧＰａ）など高いヤング率を有するパイプ材料を選択することによって、適用可能にすることができる。
ヤング率の影響は、鋼およびＰＶＣ配管を通る様々な液体の推定される波伝播速度を比較することによって知ることができる。体積弾性率が４．５ＧＰａのグリセロール中の波伝播速度は１８９０ｍ／ｓであり、これは鋼配管（Ｅ＝２００ＧＰａ）内で１４００ｍ／ｓに、およびＰＶＣ配管（Ｅ＝２．４−４．１ＧＰａ）内で３８０ｍ／ｓに減少する。それに対して、体積弾性率が２．２ＧＰａである水中の伝播速度は１４８０ｍ／ｓであり、これは鋼配管では１１００ｍ／ｓに、およびＰＶＣ配管では３００ｍ／ｓに減少する。これらのデータは、基準（ＤＢ）／（ｅＥ）＜＜１が満たされるとき、最大差を有するパイプ材料のヤング率が増加するにつれて、濃度差を識別するために化学物質の濃度を決定するこの方法の能力が増加することを示している。しかし、溶液中の化学薬品の濃度を決定するのに必要である正確性は、妥当性の目的に関しては（すなわち、他のセンサを使用することによって得られた値の妥当性を、誤った測定であるか、または欠陥を有するセンサであるか、チェックすることに関しては）、他の目的に関するものよりも非常に低い。
本発明の第１の態様によれば、流体中の化学物質の１つの物理化学的パラメータを決定する方法が提供され、該方法は、配管中の投与ユニット、例えば注入バルブの上流に前記化学物質の加圧流体を提供するステップと、前記流体の投与または前記流体の投与の変化を提供するように、決定可能な時点ｔ０に前記投与ユニットの開放状態を変更するステップと、前記投与ユニットの開放状態を変化させる際の圧力降下（圧力の開放に起因する）から得られる前記配管内の圧力波が、前記投与ユニットから既知の距離ｄで検出される、時点ｔｐを決定するステップと、時間間隔ｔｐ−ｔ０および前記既知の距離ｄから波伝播速度を決定するステップと、前記波伝播速度から前記化学物質の物理化学的パラメータを導出するステップとを含む。
「化学物質」という用語は、明確な化学組成および特徴的な物理化学的パラメータを有する任意の物質に関して使用される。
化学物質は、任意の流体材料であり得る。それは、液体中、気体中、両者の混合物中に溶解することができる。
化学物質が、液体中、好ましくは溶液中、より好ましくは水溶液中にある実施形態において、化学物質は、非限定的に尿素、アンモニア、アルコールまたはそれらの混合物であってよい。
化学物質が液体である他の実施形態では、化学物質は、非限定的に燃料であり得る。「燃料」は、ガソリンまたはディーゼル燃料などの燃料組成物を配合するために使用される任意の炭化水素または炭化水素の混合物を指す。
化学物質が気体中にある他の実施形態では、化学物質は、非限定的にアンモニア、燃料ガス（すなわち、軽質炭化水素）であってよい。
用語「物理化学的パラメータ」は、化学物質を特徴付ける物理的または化学的特性に関して使用される。１つの物理化学的パラメータは、非限定的に、濃度、粘度、密度、屈折率、体積弾性率、電気特性、光学特性、熱伝導率、リード蒸気圧（ＲＶＰ）、オクタン価、セタン価または最先端の技術者によって知られている任意の他のパラメータの１つであってよい。
「上流」という用語は、投与ユニット（インジェクタ）が作動しているときの流体の流れの通常の方向を基準にして使用される。したがって、「投与ユニットの上流」の位置は、投与ユニットの非注入側を指す。「加圧された」という用語は、投与ユニットの上流の流体の圧力が、投与ユニットが開かれたときに投与ユニット内におよび投与ユニットを通じて流体を流入させるのに十分に高いという事実を指す。特定の実施形態では、流体を３バールまで、好ましくは５バールまで加圧することができる。
一実施形態では、配管は、少なくとも６９ＧＰａ、好ましくは少なくとも１００ＧＰａ、最も好ましくは少なくとも２００ＧＰａのヤング率を有する材料を含む。
一実施形態では、前記化学物質の物理化学的パラメータは、ルックアップテーブルまたは多項式の助けを借りて導出される。
本発明の第２の態様によれば、流体中の化学物質の１つの物理化学的パラメータを決定するためのシステムが提供され、該システムは、前記流体を加圧する手段と、前記加圧する手段と様々な開放状態を有する投与ユニットとの間に配置された配管と、前記投与ユニットからの既知の距離における圧力の変化を検出する手段と、前記投与ユニットの開放状態が変化する時点と、そこから生じる前記流体中の圧力波が圧力の変化を検出するための前記手段によって検出される時点との間の時間差を確定する手段と、前記時間差から前記化学物質の物理化学的パラメータを導出するように構成された処理手段とを含む。
一実施形態では、圧力変化を検出する手段は、例えば圧電変換器（例えば、ピエゾ抵抗センサまたは圧電センサ）、容量性センサ、または電磁気センサなどの圧力センサを含む。他の実施形態では、前記流体を加圧する手段は、電流によって駆動されるポンプを備え、圧力変化を検出する前記手段は、前記ポンプ上に配置された電流センサを備える。
本発明の第３の態様によれば、システムに存在する他のセンサによって決定される流体中の化学物質の１つの物理化学的パラメータの妥当性をチェックするための本発明の第２の態様の使用が提供される。
本発明の第４の態様によれば、本発明の第２の態様のシステムを含む車両用選択的触媒還元アセンブリが提供される。
本発明の第５の態様によれば、本発明の第２の態様のシステムを含む燃料システムアセンブリが提供される。
本発明の第６の態様によれば、本発明の第２の態様のシステムを含む自動車が提供される。
本発明の特定の好ましい態様は、添付の独立請求項および従属請求項に記載されている。従属請求項からの特徴は、適切に、独立請求項の特徴と組み合わせることができ、他の従属請求項の特徴と組み合わせることができ、かつ請求項に単に明記されたものではない場合がある。
この分野におけるデバイスの絶え間ない改善、変化および進化が存在しているが、本発明の概念は、従来の慣行からの逸脱を含む実質的に新規で斬新な改善を示すと思われ、このようなより効率的で安定した信頼性のあるデバイスをもたらす。
本発明の上記および他の特徴、特徴および利点は、例として本発明の原理を示す添付の図面と併せて以下の詳細な説明から明らかになるであろう。この説明は、本発明の範囲を限定することなく、単なる例示のために与えられている。以下に引用される参照数字は、添付図面を参照する。
１０−４０重量％の間で変動する尿素濃度について、インジェクタ側（曲線の下側の組）およびポンプ側（曲線の上側の組）の、初期圧力５バールに関する時間に対する圧力のシミュレーションプロットを示す。 ９９．１２４秒から９９．１３０秒の間の図１の拡大部分を示し、曲線Ａ、Ｂ、ＣおよびＤは、尿素１０重量％、２０重量％、３０重量％および４０重量％の各々の水溶液の特性である。 本発明の特定の実施形態による、溶液中の化学物質の濃度を決定するためのシステムを概略的に示す。 本発明の特定の実施形態による、流体中の燃料の物理化学的パラメータを決定するためのシステムを概略的に示す。
異なる図面において、同じ参照符号は、同じまたは類似の要素を指す。
〔定義〕
本発明の開示に使用される「解放状態」という用語は、完全な開放および完全な開放と完全な閉鎖との間の任意の定義可能な状態を意味する。
本発明の開示に使用される「配管」という用語は、溶液を輸送することができる任意の手段を意味し、円形、楕円形、長方形または正方形の断面を有する物体を含む。
本発明は、ここで、本発明のいくつかの実施形態の詳細な説明によって説明される。本発明の他の実施形態が、本発明の真の精神または技術的教示から逸脱することなく当業者の知識に従って構成することができることは明らかであり、本発明は添付の特許請求の範囲によってのみ限定される。
本発明による装置について、好ましい実施形態、特定の構造および構成、ならびに材料について論じたが、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、形態および詳細における様々な変更または修正を行うことができることを理解されたい。発明のステップは、本発明の範囲内で説明された方法に追加されてよく、または削除されてもよい。
以下、本発明を限られた数の実施例によって説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。以下の説明において、尿素または燃料溶液への言及は例示的なものであり、限定することを意図するものではない。
〔流体中の化学物質の物理化学的パラメータを決定する方法〕
本発明の第１の態様によれば、流体中の化学物質の１つの物理化学的パラメータを決定する方法が提供され、該方法は、配管内の投与ユニットの上流で前記化学物質の加圧された流体を提供するステップと、前記流体の投与または前記流体の投与の変化を提供するように決定可能な時点ｔ０において前記投与ユニットの開放状態を変更するステップと、前記投与ユニットの開放状態を変化させたときの圧力降下から得られる前記配管内の圧力波が、例えば圧力センサによって、前記バルブから既知の距離ｄで検出される時点ｔｐを決定するステップと、時間間隔ｔｐ−ｔ０および前記既知の距離ｄから波伝播速度を決定するステップと、前記波伝播速度から前記化学物質の物理化学的パラメータを導出するステップとを含む。
本発明の第１の態様の好ましい実施形態によれば、バルブが開く時点を正確に確定する手段は、圧力センサ、インジェクタの開放状態を変化させる制御信号、またはインジェクタ開放の指標であるインジェクタ電流パターンであってよい。
本発明の第１の態様の他の好ましい実施形態によれば、圧力降下は、前記配管内の圧力センサによって検出される。
本発明の第１の態様の他の好ましい実施形態によれば、圧力降下は、前記ポンプのモータ電流情報を参照することによって検出される。
本発明の第１の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記化学物質は尿素である。
本発明の第１の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記溶液は、尿素水溶液である。
本発明の第１の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記化学物質はアンモニアである。
本発明の第１の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記溶液はアンモニア水溶液である。
本発明の第１の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記化学物質は、尿素とアンモニアとの混合物である。
本発明の第１の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記溶液は、尿素水溶液とアンモニア水溶液との混合物である。
本発明の第１の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記化学物質はエタノールである。
本発明の第１の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記化学物質はエタノール水溶液である。
本発明の第１の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記化学物質は燃料である。
本発明の第１の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記配管は、少なくとも６９ＧＰａのヤング率を有する材料を含む。
本発明の第１の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記配管は、少なくとも１００ＧＰａのヤング率を有する材料を含む。
本発明の第１の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記配管は、少なくとも２００ＧＰａのヤング率を有する材料を含む。
本発明の第１の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記方法は、前記化学物質の前記溶液を車両の排気配管に注入するステップをさらに含む。
本発明の第１の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記方法は、前記化学物質の前記流体を車両の燃料電池に注入するステップをさらに含む。
本発明の第１の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記方法は、前記化学物質の前記流体を車両の消費ユニットに注入するステップをさらに含む。
本発明の第１の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記配管は、アルミニウム、アラミド、青銅、黄銅、チタン、銅、鋼、モリブデンおよびグラフェンからなる群から選択される材料を含む。
本発明の第１の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記配管は、アラミド、青銅、黄銅、チタン、銅、鋼、モリブデンおよびグラフェンからなる群から選択される材料を含む。
本発明の第１の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記配管は、鋼、モリブデンおよびグラフェンからなる群から選択される材料を含む。
本発明の第１の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記化学物質は、水溶液としての尿素である。
本発明の第１の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記化学物質の前記溶液が所定の温度に維持される。
本発明の第１の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記化学物質は流体中のアンモニアである。
本発明の第１の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記化学物質の前記流体が所定の温度に維持される。
本発明の第１の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記方法は、前記化学物質流体の温度を測定するステップをさらに含み、それによって、測定された温度は、前記流体中の前記化学物質の前記物理化学的パラメータを計算する際に、ルックアップテーブルの助けを借りて、考慮される。
図１は、１０−４０重量％の間で変動する尿素濃度およびインジェクタ側（下側の曲線の組）およびポンプ側（上側の曲線の組）の、ロータリーポンプによって印加される５バールの初期圧力に関する時間に対する圧力のシミュレーションプロットを示す。図２は９９．１２４秒から９９．１３０秒の間の図１の拡大部分を示し、曲線Ａ、Ｂ、ＣおよびＤは、インジェクタのポンプ側での、尿素１０重量％、２０重量％、３０重量％および４０重量％の水溶液の各々の特性である。
ポンプ側の曲線の組は、１０−４０重量％の濃度の間で全波伝播時間約３０．７ｍｓにおいて約１ｍｓの広がりを示す。
１ｍｓの到着時間枠、すなわち尿素濃度１０−４０重量％に関する伝播波到着時間の広がりはかなり小さいが、伝播時間が約３０．７ｍｓであるという観点からみればその約３％であり、時間決定の精度を考慮して正確に測定可能である。これらのシミュレートされたプロットにおける波形からも明らかなことは、ロータリーポンプの作用によりもたらされる正弦波ノイズの存在である。
ノイズは、様々なノイズ源から、例えば圧力を与えるポンプから、注入プロセスによって生成された配管壁の不完全性から、およびシステムから、発生する可能性がある。これらは定義可能であり、したがって除外することができる。
〔システム〕
本発明の第２の態様によれば、流体中の化学物質の濃度などの１つの物理化学的パラメータを決定するためのシステム（１）が提供され、前記システム（１）は、前記流体を加圧する手段（２）と、前記加圧する手段（２）と、様々な開放状態を有する投与ユニット（４）との間に配置された配管（３）と、前記投与ユニット（４）から既知の距離にある圧力変化を検出する手段（５）と、前記投与ユニット（４）の開放状態が変化する時点と、それから生じる前記流体中の圧力波が圧力変化を検出する前記手段（５）によって検出される時点との間の時間差を確定する手段（６）と、前記時間差から前記化学物質の濃度を導出するように構成された処理手段（７）とを含む。
図３は、本発明によるシステム（１）の概略図であり、（２）は流体を加圧する手段を示し、（３）はそこから流体が注入される配管を示し、（４）は投与ユニットを示し、（５）は圧力波検出手段を示し、（６）は時間差ｔｐ−ｔ０を確定する手段を示し、（７）は処理手段を示す。
処理手段は、専用ハードウェア（例えば、ＡＳＩＣ）、構成可能なハードウェア（例えば、ＦＰＧＡ）、プログラム可能な構成要素（例えば、適切なソフトウェアを有するＤＳＰまたは汎用プロセッサ）、またはそれらの任意の組み合わせで実施され得る。同じ構成要素は、他の機能も含むことができ、例えば、車両のＥＣＵの一部を形成することができる。
本発明の第２の態様の好ましい実施形態によれば、前記システムは、前記圧力波の波伝播速度から流体中の化学物質の前記濃度を計算する手段をさらに備える。
流体を加圧する手段としては、ロータリーポンプおよびピストンポンプが挙げられる。本発明の第２の態様の好ましい実施形態によれば、前記加圧手段は、ロータリーポンプを備える。
バルブが開く時点を正確に確定する手段は、圧力センサ、インジェクタの開放状態を変化させる制御信号、またはインジェクタの開放度を示すインジェクタ電流パターンであってよい。
本発明の第２の態様の他の好ましい実施形態によれば、圧力変化を検出する前記手段は圧力センサである。
圧力トランスデューサ、圧力トランスミッタ、圧力センダ、圧力インジケータ、およびピエゾメータとして知られている、当業者に知られている任意の圧力センサを使用することができる。タイプとしては、印加された圧力に起因する歪みを検出するために接合されたまたは形成された歪みゲージを使用する歪みゲージが使用され、圧力が材料を変形させるにつれて抵抗が増加するピエゾ抵抗性；ダイアフラムと圧力キャビティを使用して、印加された圧力に起因する歪みを検出するための可変キャパシタを形成し、圧力によりダイアフラムが変形すると容量が低下する、容量性；インダクタンス（リラクタンス）、ＬＶＤＴ、ホール効果における変化によって、または渦電流原理によってダイアフラムの変位を測定する電磁石；圧力に起因する感知機構のひずみを測定するために、石英などの特定の材料において圧電効果を用いる、圧電性；が含まれる。
本発明の第２の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記流体を加圧する手段は、電流によって駆動されるポンプを備え、前記圧力変化を検出する手段（５）は、前記ポンプ上に配置された電流センサを含む。
本発明の第２の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記配管は、少なくとも６９ＧＰａのヤング率を有する材料を含む。
本発明の第２の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記配管は、少なくとも１００ＧＰａのヤング率を有する材料を含む。
本発明の第２の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記配管は、少なくとも２００ＧＰａのヤング率を有する材料を含む。
本発明の第２の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記配管は、アルミニウム、アラミド、青銅、黄銅、チタン、銅、鋼、モリブデンおよびグラフェンからなる群から選択される材料を含む。
本発明の第２の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記配管は、鋼、モリブデンおよびグラフェンからなる群から選択される材料を含む。
本発明の第２の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記化学物質は、水溶液としての尿素である。
本発明の第２の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記化学物質は、水溶液としてのアンモニアである。
本発明の第２の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記化学物質は、水溶液としてのエタノールである。本実施形態は、燃料電池システムに適用される。
本発明の第２の態様の他の特定の実施形態によれば、前記化学物質は、尿素水溶液と変換尿素水溶液との混合物である。
この特定の実施形態では、尿素水溶液、例えばＡｄＢｌｕｅ（登録商標）溶液（市販の３２．５％尿素水溶液）をタンク（図示せず）に保管する。尿素水溶液は、生物剤として作用するタンパク質成分またはタンパク質配列を含む酵素保持構造を含むことができる分解ユニット（図示せず）においてアンモニア水溶液（すなわち、変換尿素水溶液）に変換される。そのような生物剤は、例えば尿素をアンモニアに分解するように適合された酵素ウレアーゼである。用語「アンモニア水溶液」は、アンモニア、水および二酸化炭素およびアンモニア（水和アンモニア／水酸化アンモニウム）以外の化合物を含む混合物を示す。溶液は、尿素水溶液の残渣（すなわち、分解されていない尿素溶液の一部）を含んでもよい。
この特定の実施形態では、変換された溶液は緩衝液タンク（図示せず）に保存される。溶液は、圧力を加えることによって加圧され（２）、次いで、配管（３）を介して、排気配管または燃料電池（図示せず）などの車両消費ユニットにおいて、投与ユニット（４）（すなわちアンモニア水溶液インジェクタ）に注入される。
この特定の実施形態において、決定する物理化学的パラメータは、変換された溶液中の尿素の残りの濃度であり得る。これは、先に説明したように、前記圧力波の波伝播速度から前記濃度を計算することによって決定される。
このように、この決定から、尿素のアンモニアへの変換率を推測することができる。
この特定の実施形態は、ＳＣＲシステムまたは燃料電池システムにおいて適用することができる。
図４は、本発明によるシステム（１’）の他の実施形態の概略図を示し、（２’）は燃料を加圧する手段を示し、（３’）はそこから燃料が注入される配管を示し、（４’）はインジェクタを示し、（５’）は圧力波検出手段を示し、（６’）はが時間差ｔｐ−ｔ０を確定する手段を示し、（７’）は処理手段を示す。
システム（１’）は、燃料のオクタン価またはセタン価または燃料のリード蒸気圧（ＲＶＰ）などの１つの物理化学的パラメータを決定するために提供される。
処理手段は、専用ハードウェア（例えば、ＡＳＩＣ）、構成可能なハードウェア（例えば、ＦＰＧＡ）、プログラム可能な構成要素（例えば、適切なソフトウェアを有するＤＳＰまたは汎用プロセッサ）、またはそれらの任意の組み合わせで実施され得る。同じ構成要素は、他の機能も含むことができ、例えば、車両のＥＣＵの一部を形成することができる。
本発明の第２の態様の好ましい実施形態によれば、前記システムは、前記圧力波の波伝播速度から燃料の前記物理化学的パラメータを計算する手段をさらに備える。
燃料を加圧する手段として、ロータリーポンプおよびピストンポンプが挙げられる。本発明の第２の態様の好ましい実施形態によれば、前記加圧手段は、ロータリーポンプを備える。
バルブが開く時点を正確に確定する手段は、圧力センサ、インジェクタの開放状態を変化させる制御信号、またはインジェクタの開放度を示すインジェクタ電流パターンであってよい。
本発明の第２の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記圧力変化を検出する手段は圧力センサである。
圧力トランスデューサ、圧力トランスミッタ、圧力センダ、圧力インジケータ、およびピエゾメータとして知られている、当業者に知られている任意の圧力センサを使用することができる。タイプとしては、印加された圧力に起因する歪みを検出するために接合されたまたは形成された歪みゲージを使用する歪みゲージが使用され、圧力が材料を変形させるにつれて抵抗が増加するピエゾ抵抗性；ダイアフラムと圧力キャビティを使用して、印加された圧力に起因する歪みを検出するための可変キャパシタを形成し、圧力によりダイアフラムが変形すると容量が低下する、容量性；インダクタンス（リラクタンス）、ＬＶＤＴ、ホール効果における変化によって、または渦電流原理によってダイアフラムの変位を測定する電磁石；圧力に起因する感知機構のひずみを測定するために、石英などの特定の材料において圧電効果を用いる、圧電性；が含まれる。
本発明の第２の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記燃料を加圧する手段は、電流によって駆動されるポンプを備え、圧力変化を検出する前記手段（５）は、前記ポンプ上に配置された電流センサを含む。
本発明の第２の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記配管は、少なくとも６９ＧＰａのヤング率を有する材料を含む。
本発明の第２の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記配管は、少なくとも１００ＧＰａのヤング率を有する材料を含む。
本発明の第２の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記配管は、少なくとも２００ＧＰａのヤング率を有する材料を含む。
本発明の第２の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記配管は、アルミニウム、アラミド、青銅、黄銅、チタン、銅、鋼、モリブデンおよびグラフェンからなる群から選択される材料を含む。
本発明の第２の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記配管は、鋼、モリブデンおよびグラフェンからなる群から選択される材料を含む。
本発明の第２の態様の他の好ましい実施形態によれば、前記システムは、前記化学物質の流体の温度を所定の温度に維持する手段をさらに備える。
本発明の第２の態様の他の好ましい実施形態によれば、温度センサが前記配管内に存在する。
本発明を、特定の実施形態を参照して説明したが、これは、本発明を明確にするためになされたものであり、本発明を限定するものではない。当業者は、本発明の範囲から逸脱することなく、開示された特徴の様々な変更および異なる組み合わせが可能であることを理解するであろう。特に、方法の実施形態を参照して説明した詳細は、同じ技術的効果を有するシステムの実施形態に、変更すべきところは変更して適用することができ、その逆も同様である。
１ システム
２ 流体を加圧する手段
３ 配管
４ 投与ユニット
５ 圧力波検出手段
６ 時間差ｔｐ−ｔ０を確定する手段
７ 処理手段
１’ システム
２’ 燃料を加圧する手段
３’ 配管
４’ インジェクタ
５’ 圧力波検出手段
６’ 時間差ｔｐ−ｔ０を確定する手段
７’ 処理手段

Claims (13)

  1. 流体中の化学物質の１つの物理化学的パラメータを決定する方法であって、
    配管中の投与ユニットの上流に前記化学物質の加圧流体を提供するステップと、
    前記流体の投与または前記流体の投与の変化を提供するように、決定可能な時点ｔ０に前記投与ユニットの開放状態を変更するステップと、
    前記投与ユニットの開放状態を変化させる際の圧力降下から得られる前記配管内の圧力波が、前記配管中の前記投与ユニットから既知の距離ｄで検出される、時点ｔｐを決定するステップと、
    時間間隔ｔｐ−ｔ０および前記既知の距離ｄから波伝播速度を決定するステップと、
    前記波伝播速度から前記化学物質の物理化学的パラメータを導出するステップとを含む方法。
  2. バルブが開く時点を正確に確定する手段が、圧力センサ、インジェクタの開放状態を変化させる制御信号、またはインジェクタの開放度を示すインジェクタ電流パターンであってよい、請求項１に記載の方法。
  3. 前記化学物質が、尿素である、請求項１または２に記載の方法。
  4. 前記流体が、尿素水溶液である、請求項３に記載の方法。
  5. 前記物理化学的パラメータが、流体中の化学物質の濃度である、請求項１から４の何れか一項に記載の方法。
  6. 前記化学物質の前記流体を車両の排気配管に注入するステップをさらに含む、請求項１から５の何れか一項に記載の方法。
  7. 流体中の化学物質の１つの物理化学的パラメータを決定するためのシステム（１）であって、
    前記流体を加圧する手段（２）と、前記加圧する手段（２）と、様々な開放状態を有する投与ユニット（４）との間に配置された配管（３）と、前記投与ユニット（４）から既知の距離にある圧力変化を検出する手段（５）と、前記投与ユニット（４）の開放状態が変化する時点と、それから生じる前記流体中の圧力波が前記圧力変化を検出する手段（５）によって検出される時点との間の時間差を確定する手段（６）と、前記時間差から前記化学物質の物理化学的パラメータを導出するように構成された処理手段（７）とを含むシステム。
  8. 圧力変化を検出する手段（５）が、圧力センサを含む、請求項７に記載のシステム（１）。
  9. 前記流体を加圧する手段が、電流によって駆動されるポンプを備え、前記圧力変化を検出する手段（５）が、前記ポンプ上に配置された電流センサを備える、請求項７に記載のシステム（１）。
  10. 前記加圧する手段が、ロータリーポンプを備える、請求項７から９の何れか一項に記載のシステム（１）。
  11. 他のセンサによって決定された前記流体中の前記化学物質の前記物理化学的パラメータの妥当性のチェックのための請求項７から１０の何れか一項に記載のシステムの使用。
  12. 請求項７から１０の何れか一項に記載のシステムを含む車両用選択的触媒還元アセンブリ。
  13. 請求項７から１０の何れか一項に記載のシステムを含む自動車。
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