(57)【要約】本発明は、第１の電気接触部６および第２の電気接触部７を有するセンサ５を備える、還元剤特に尿素水溶液のためのタンク１を稼動する方法に関する。この方法によれば、液体還元剤１４のためのコンダクタンス値、凍結した還元剤１５のためのコンダクタンス値、および空気１６のためのコンダクタンス値は、最初に決定される（ステップ（ａ．１）〜（ａ．３））。次いで、第１の電気接触部６と第２の電気接触部７との間に電圧が印加される（ステップｂ）。次いで、第１の電気接触部６と第２の電気接触部７との間のコンダクタンス値は、決定される（ステップｃ））。ステップｃで決定されたコンダクタンス値は、次いでステップ（ａ．１）〜（ａ．３）で決定されたコンダクタンス値と比較され、そして、液体還元剤１４、凍結した還元剤１５または空気１６があるかどうか判定される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電気接触部（６）および第２の電気接触部（７）を有するセンサ（５）を有するタンク（１）を稼動するための方法であって：
（ａ．１）液体還元剤（１４）のコンダクタンス値を規定するステップ；
（ａ．２）凍結した還元剤（１５）のコンダクタンス値を規定するステップ；
（ａ．３）気体（１６）のコンダクタンス値を規定するステップ；
（ｂ）前記第１の電気接触部（６）と前記第２の電気接触部（７）との間に電圧を印加するステップ；
（ｃ）前記第１の電気接触部（６）と前記第２の電気接触部（７）との間のコンダクタンス値を検出するステップ；
（ｄ）ステップ（ｃ）で検出されたコンダクタンス値と、ステップ（ａ．１）〜（ａ．３）において規定されたコンダクタンス値とを比較するステップ、ならびに、液体還元剤（１４）、凍結した還元剤（１５）または気体（１６）のいずれが存在するかどうかを決定するステップ；
を少なくとも含む方法。
【請求項２】
前記タンク（１）に温度センサ（１３）が設けられ、前記温度センサ（１３）によって測定される温度もまた、ステップ（ｄ）において考慮される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
方法ステップ（ａ．１）〜（ａ．３）は、前もって実施され、液体還元剤（１４）、凍結した還元剤（１５）および空気（１６）のコンダクタンス値は、メモリ（４１）に保存され、ステップ（ｄ）のために、液体還元剤（１４）、凍結した還元剤（１５）および空気（１６）の前記コンダクタンス値は、前記メモリ（４１）から読み出される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
ステップ（ｂ）において、正の電圧値と負の電圧値との間を行き来する交流電圧は、前記第１の電気接触部（６）におよび第２の電気接触部（７）に印加される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記タンク（１）はヒータ（１１）を有し、前記方法は、以下のステップ：
（ｅ．１）ステップ（ｄ）において、前記凍結した還元剤が存在すると決定された場合に、前記ヒータを起動するステップ；
（ｅ．２）ステップ（ｄ）において、前記気体が存在すると決定された場合に、前記ヒータを停止するステップ；
を含むように拡張される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
還元剤のための投与装置（２）を有する排ガス処理装置（１９）を有する内燃機関（１８）を有する車両（１７）であって、前記投与装置（２）はコントローラ（３１）を有し、前記コントローラ（３１）は、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法を実施するために準備される、車両（１７）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、尿素水溶液のような（液体）還元剤が保存されるタンク内の充填レベルを決定する方法に関し、特に自動車分野における移動性用途のための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
排ガス浄化装置は、車両内の移動式内燃機関について特に公知であり、この装置には、特定の排ガス構成物質を低減させるための還元剤が供給される。例えば、排ガス中の窒素酸化化合物（ＮＯｘ）は、アンモニアが排ガス中に還元剤として供給される場合、特に効果的な仕方で除去可能である。例えばアンモニアのような一般的な還元剤は、有害物質であり、したがって車両に直接に保存されるべきではない。したがって、還元剤は一般に、車両内の追加の作動液として別個のタンク内に還元剤前駆体の形で保存される。一般的な還元剤前駆体は、例えば尿素である。これは例えば、３２．５％の尿素水溶液の形で車両内に保存される。この種の尿素水溶液は、「ＡｄＢｌｕｅ」という商品名で市販されている。
【０００３】
この種の尿素水溶液は、通常−１１℃の温度で凍結する。液体の還元剤を送給（ｄｅｌｉｖｅｒｉｎｇ）および／または投与（ｄｏｓｉｎｇ）するための装置は、その結果、尿素水溶液を送給することがもはやできない。長い停止期間の結果として、このような低温が特に車両内で生じ得る。液体の還元剤または凍結した還元剤のどちらが還元剤のタンク内に存在しているのかを確実に決定することができることは、所望され得る。記載を網羅するためだけではあるが、本明細書では、「還元剤」という表現はまた、還元剤前駆体（例えば、特に尿素水溶液）を含むものとして理解されるべきであることが指摘される。
【０００４】
さらに、還元剤の消費は一般的に低い。還元剤の消費は、通常、内燃機関の燃料消費の約０．５％〜１０％である。したがって、充填レベル決定のために、簡素で安価なセンサ配置構成を提供することが模索される。複雑で継続的な充填レベル決定方法が常に必要とされるわけではない。しかし同時に、排ガス処理システムの所望される浄化作用を常に保証するために、貯留充填レベルの決定についての高度な要求が特になされている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このことを出発点として、本発明の課題は、従来技術に関連して強調された技術的問題点を少なくとも部分的に解決することである。特に、充填レベル決定手段を有する還元剤タンクの稼動方法を記載することが模索される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この課題は、請求項１の特徴を有する方法により達成される。さらなる有利な実施形態および方法の利用は、従属請求項において特定される。特許請求の範囲において個々に挙げられた特徴は、任意に所望される、技術的に好都合な仕方で互いに組み合わされることができ、その結果、本発明のさらなる実施形態を強調することに留意されるべきである。本記載、特に、図面に関連した記載は、さらに特に好ましい実施形態を特定する。
【０００７】
本発明は、第１の電気接触部および第２の電気接触部を有するセンサを有するタンクを稼動するための方法に関し、この方法は、以下のステップを少なくとも含む：
（ａ．１）液体還元剤のコンダクタンス値を規定するステップ；
（ａ．２）凍結した還元剤のコンダクタンス値を規定するステップ；
（ａ．３）気体のコンダクタンス値を規定するステップ；
（ｂ）第１の電気接触部と第２の電気接触部との間に電圧を印加するステップ；
（ｃ）第１の電気接触部と第２の電気接触部との間のコンダクタンス値を検出するステップ；
（ｄ）ステップ（ｃ）で検出されたコンダクタンス値と、ステップ（ａ．１）〜（ａ．３）において規定されたコンダクタンス値とを比較するステップ、ならびに、液体還元剤、凍結した還元剤または気体のいずれが存在するかどうかを決定するステップ。
【０００８】
本発明による方法は、還元剤のためのタンクの各種実施形態に関連してもまた部分的に例示される。前記タンクは、したがって、本発明による方法を実施するために特に適していて、したがって、例示の目的のために最初に記載される。前記タンクは、タンク壁と、タンク壁によって少なくとも部分的に画定された内部とを有する。タンク壁上には、第１の電気接触部および第２の電気接触部を有するセンサが配置される。第１の電気接触部および上記第２の電気接触部は、上記内部に導電する仕方で接続され、上記内部からタンク壁の外側へタンク壁を通って延び、互いに５ｃｍ（センチメートル）未満の第１の間隔を有して配置される。第１の電気接触部および第２の電気接触部は、３ｃｍ未満、特に好ましくは２ｃｍ未満の第１の間隔を有して互いに配置されることが好ましい。第１の電気接触部および第２の電気接触部がタンク壁を通って延びことは、第１の電気接触部および第２の電気接触部が、タンクの内側からタンクの外側への電気接続をなすということを意味する。
【０００９】
少なくとも第１の電気接触部および／または第２の電気接触部は、タンク内に配置される金属ポットによって形成されてよい。このようなポットは、例えば、タンクから還元剤を送給するために役立つ投与装置のための筐体であってよい。少なくとも第１の電気接触部および／または第２の電気接触部は、さらに、抽出ライン、リターンライン、抽出ポイント、または投与ユニットのための排出ラインによって形成されてよい。抽出ライン、リターンライン、抽出ポイント、および排出ラインは様々なラインであり、これらによって、還元剤を送給するための投与装置がタンクの内側に接続される。タンクの機能のために、タンク内の還元剤の電気的属性が決定可能となるように、第１の電気接触部は、第２の電気接触部に対して電気的に絶縁されている必要がある。
【００１０】
タンクは、好ましくはプラスチックで作られる。一緒になってセンサを形成する電気接触部は、好ましくはタンク壁に鋳造（キャスト）される。必要であれば、少なくとも１つのシール要素がタンク壁に一緒にキャストされることもまたさらに可能であり、このシール要素は、タンク壁に対して電気接触がなされないようにする。電気接触部は、好ましくは金属ピンの形をとる。この金属ピンは、必要であれば、金属ピンに対してタンク壁のシーリングを促進する表面構造を有してよい。また、必要に応じて、溝が金属ピンに形成されることも可能であり、この溝に、例えばＯリングのシールなどのシール要素をはめ込む。必要であれば、金属ピンはまた、隆起した（ｂｕｌｇｅｄ）部分を有してよく、これにより、タンク壁内のピンの改善された密封が達成される。
【００１１】
電気接触部は、各々個々にタンク壁を介して延びることがまず可能である。しかしながら、金属ピンが共通の密封要素において配置され、この密封要素が全体としてタンク壁に埋め込まれているかまたはタンク壁を介して延びていることも可能である。
【００１２】
複数のそのようなセンサが提供されることは、基本的に可能であるが、単一のセンサのみがこの種のタンクに提供されることは、好ましい。例えば、低い充填レベルの場合および／またはタンクが傾いた位置にある場合に、センサのうち少なくとも１つにおいて、測定を確実に実行できるように、複数のそのようなセンサがタンク内に提供されてもよい。低い充填レベルの場合、タンクが水平方向の並びにある場合であって、所定の還元剤量がタンク内に保存されている場合に、タンクの傾いた位置は、還元剤が実際にはセンサにまだ存在しているにもかかわらず、センサに還元剤が存在しないという結果を有する場合がある。充填レベル測定の誤り率は、結果として、このようにして低減可能である。
【００１３】
「電気接触部（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｃｏｎｔａｃｔ）」が本明細書において参照される場合、これは第１の電気接触部および第２の電気接触部を意味し、この用語は、第１の電気接触部および第２の電気接触部が常に同じ設計である必要があることを表現することを意図しておらず、実際には、接触部の少なくとも１つはこのように設計される場合があることを意図している。このことは、それに応じて他の一般化形態、例えばピン、シール等に当てはまる。
【００１４】
タンクの特に好ましい実施形態は、センサがタンク底に配置される場合に提供される。タンク内の充填レベルは、上述で説明されたセンサによって決定可能である。特に、別個の充填レベル決定が、２つの電気接触部間の測定により可能であるので、貯留充填レベルを決定することができる。この目的のために、電圧が電気接触部に印加され、電気接触部間の電気抵抗（あるいはコンダクタンス値＝抵抗の逆数）が決定される。この測定の関数として、還元剤が、センサの２つの電気接触部間の第１の間隔に存在するかどうかおよび／またはどの程度の還元剤が存在するのか、ならびに／または、どのような状態の集合（例えば液状または凍結した状態）で還元剤が中にあるのかの結論は、引き出されることができる。
【００１５】
タンク内の貯留充填レベルは、タンク底の近傍において好ましくは決定される。なぜならば、タンク底の近傍において、２つの電気接触部が同じレベルにて配置されてもよい。さらに、タンク底の近傍における配置構成により、残量の特に有利な決定が可能となる。特に、残量は一般に、タンク底の部分的領域（ａｒｅａｌ  ｃｏｖｅｒａｇｅ）のみを占める。また、タンク底に配置されたセンサはタンク底の中心に配置されてもよい。このように、センサは、タンク内での跳ねる動き（液体が中でバシャバシャとなる動き）に対して、および／または、タンクのあり得る傾斜位置に対して感受性が低くされている。なぜならば、跳ねる動きおよび／または傾斜した位置は、特に中心から遠い、すなわち、タンクの側壁に近い端部において、充填レベルの（特に目立った）変化を生じさせるからである。さらに、車両内のタンクは、必要であれば、下方からのみタンクにアクセスできるように設置される。センサは、したがって、タンク底に配置される場合、例えばメンテナンス作業のために特に容易にアクセス可能である。電気接触部は、最大で５ｃｍ（センチメートル）、好ましくは０．２ｃｍ〜２ｃｍ、特に好ましくは０．５ｃｍ〜１ｃｍの第１の長さを有して、上記タンク底からタンクの内部へと突出することが特に好ましい。第１の長さの領域において、電気接触部は、好ましくはブランク、すなわち、特に、電気的に絶縁されていないことが好ましい。その結果、電流は、第１の長さ全体を介して、電気接触部から通過して還元剤へと流れることができる。
【００１６】
さらなる有利な実施形態において、センサはまた、タンク壁上に配置されてもよい。複数のセンサ、例えば２〜１０個のセンサが所定のレベルにおいてタンクの周辺に亘って分散されることもまた、特に可能である。したがって、複数のセンサを用いることによって、タンクの監視を実行することが可能であり、傾斜した位置の場合、およびタンク内の跳ねる動きの場合においてさえも、センサの少なくとも１つは代表的な測定に適している。
【００１７】
個々のセンサによって決定された充填レベル信号は、修正充填レベル信号を得るために、適切なコントローラにおいて評価されてもよい。例えば、モニタリングされる貯留レベルが目標とするレベルに到達しているかどうかを決定するために、個々の充填レベル信号から平均値が形成されてもよい。さらなる設計変更例において、貯留レベルが目標のレベルに届いているかどうかの決定はまた、還元剤が存在するセンサの数と提供されたセンサの総数との比を決定することによってなされてもよい。例えば、貯留レベルが目標のレベルに到達していないというセンサ信号の半分以上である場合、貯留レベルは目標のレベルに到達していないと決定できる。例えば主成分分析などにより、複数のセンサの充填レベル信号の統計評価もまた可能である。
【００１８】
さらなる有利な実施形態において、ある貯留の高さ（ｒｅｓｅｒｖｅ  ｈｅｉｇｈｔ）を有する肩部は、電気接触部の領域内に配置される。この肩部は、その貯留レベルまで電気接触を絶縁する。このようにして、電気接触部がタンク底に配置された場合、貯留レベル充填量は正確に規定される。
【００１９】
タンクがヒータを有し、かつセンサに対して５０ｃｍ（センチメートル）未満の間隔を有して配置される場合、このタンクはさらに有利である。第２の間隔は好ましくは２０ｃｍ未満であり、特に好ましくは１０ｃｍ未満である。この目的のために、ヒータはタンク底の近傍に特に配置される。このヒータは、特に、調節可能な電気ヒータ（例えば、電熱線、加熱ホイル、ＰＴＣエレメント、冷却水加熱装置を含む群から少なくとも１つの要素を有する）である。冷却水加熱装置の場合、加熱コイルがタンクを介して導かれていることが好ましく、この加熱コイルを介して、内燃機関によって加熱された冷却水は流れ、タンク内で熱エネルギーを還元剤に消散させる。
【００２０】
タンク内の還元剤が完全に凍結している場合、凍結した還元剤内の空洞（いわゆる「氷の空洞」）が、ヒータの稼動中にタンク底近傍に形成され、この空洞の中で（部分的な）液状の還元剤が存在する。ヒータに対しての所定の第２の間隔を有して配置され、かつ２つの電気接触部を有するセンサによって、この氷の空洞のサイズは決定可能である。まず、２つの電気接触部からなるセンサは、コンダクタンス値（ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ  ｖａｌｕｅ）の測定によって、液状の還元剤または凍結した還元剤のどちらかがセンサに存在するかどうかを決定することができる。さらに、このことから、タンク内の温度分布の結論を引き出すことができる。タンク内の温度分布を決定するために、ヒータによってタンク内へ導入されるエネルギーを考慮に入れることもまたさらに可能である。
【００２１】
さらに、温度センサは、タンク壁の外側にある１つの電気接触部に少なくとも取り付けられることが提案される。導電性の接触部、それらの元々の導電性により、概して首尾良い熱伝導性を有する。対照的に、好ましくはプラスチックから作られるタンク壁は低い熱伝導性を有する。電気接触部は、タンク壁を介した熱の逃げ道（ブリッジ）を構成する。これは、温度センサをタンク壁の外側に取り付け、かつ、２つの電気接触部の１つを介してこの温度センサを用いることによって、タンク壁の内側の温度またはタンク壁の内部の温度を決定するために用いられることができる。タンク内の温度分布を決定するための実現性は、この種のセンサによって改善される。
【００２２】
本発明による方法に関連して、電気的変数がここで常に参照されること（コンダクタンス値、電圧、接触、抵抗）がまず指摘される。さらに、ステップ（ａ．１）、（ａ．２）、および／または（ａ．３）は、充填レベルの決定および／または集合体の状態の決定が行われるたびに行われる必要はなく、むしろ必要に応じて１度のみ実行されることが必要である。対応するコンダクタンス値は次いで、ガイド値として、または許容誤差範囲として（恒久的に）保存されていてもよく、かつ、ステップ（ｃ）において目下測定されたコンダクタンス値について、ステップ（ｄ）での基準として考慮されてもよい。結果として、ステップ（ａ．１）、（ａ．２）、および（ａ．３）からのコンダクタンス値はまた、基準コンダクタンス値として参照されてもよい。液状の還元剤および凍結した還元剤のコンダクタンス値は、概して異なり、その結果、コンダクタンス値の決定の結果として、液状の還元剤または凍結した還元剤のいずれが存在しているのかどうかを推測可能である。気体は、還元剤との関連で高度に効果的な電気絶縁体であり、その結果、２つの電気接触部間のコンダクタンス値の決定に基づいて、気体もまた識別可能である。凍結した還元剤のコンダクタンス値と、気体のコンダクタンス値とは、類似している。特に、凍結した還元剤のコンダクタンス値と空気のコンダクタンス値との違いが、空気のコンダクタンス値と液体還元剤のコンダクタンス値との間の、そして、凍結した還元剤のコンダクタンス値と液体還元剤のコンダクタンス値との間の違いよりもかなり小さいことは、確認されることができる。
【００２３】
タンクに温度センサが設けられて、前記温度センサによって測定される温度もまたステップ（ｄ）において考慮される場合、この方法は特に有利である。すでに説明されたように、凍結した還元剤のコンダクタンス値と空気のコンダクタンス値との相互間の違いは、凍結した還元剤のコンダクタンス値と液体還元剤のコンダクタンス値との違いよりも小さい。このために、空気または凍結した還元剤のいずれが存在するかどうかに関して識別するために、測定した温度がステップ（ｄ）において共同で考慮される場合、それは有利でもよい。温度が例えば−１０℃を上回る、または好ましくは−５℃を上回る、そして特に好ましくは０℃を上回る閾値温度よりも上にある場合、凍結した還元剤はもはや存在することはありえない。そうすると、コンダクタンス値に基づいて、識別は、空気と液体還元剤との間になされなければならないだけである。
【００２４】
さらに、方法の先の反復において測定される値は、ステップ（ｄ）において共同で考慮されてよい。さらに、ステップ（ｄ）において、方法の実行の前の時間間隔においてヒータが作動されたかどうかおよび／またはどの範囲には、考慮されてよい。例えば、凍結した還元剤が方法の先の反復において検出されて、そしてさらに、ステップ（ｄ）において、ヒータが還元剤を溶解するために作動された場合、空気が検出される前に、液体還元剤が検出されることが予期され得る。通常空気の特徴であるコンダクタンス値は、したがって、その間に液体還元剤を検出することが可能でなかった場合に、凍結した還元剤が存在することを意味するためにステップ（ｄ）において評価され得る。
【００２５】
本発明による方法はさらに、方法ステップ（ａ．１）〜（ａ．３）が前もって実施され、そして液体還元剤、凍結した還元剤および空気のコンダクタンス値が第１のメモリに保存され、次いでステップ（ｄ）のために液体還元剤、凍結した還元剤および空気のコンダクタンス値が第１のメモリから読み出される場合、特に有利である。前記第１のメモリは、コントロールユニット（例えば車両のエンジンコントローラ）において設けられてよい。
【００２６】
液状の還元剤のコンダクタンス値の参照として、より早い時点にて測定されたコンダクタンス値が利用されてもよい。タンクはその時点にて、液状の還元剤を確実に保存するべきである。こうした場合であるかどうかは、温度センサによって決定可能である。規定された閾値温度以上の温度が、タンク上またはタンク内、あるいは、還元剤のための投与ユニット上または投与ユニット内に位置された温度センサによって測定された場合、液状の還元剤がタンク内に存在していることが確実であると見込むことができる。さらに、テスト準備において前もってステップ（ａ．１）〜（ａ．３）が実施されることも可能である。前記コンダクタンス値は、それらがステップ（ｄ）の実行のために後での動作中に読み出される第１のメモリに、同様に保存されてよい。メモリは、この場合、非リライタブルである読取り専用メモリでもよい。
【００２７】
還元剤の品質および組成は、必ずしも正確に一定ではない。すでに述べられたように、還元剤は通常、３２．５パーセントの尿素水溶液である。第１に、尿素含有量は、この種の溶液においてわずかに変化してよい。第２に、溶液には不純物があってよい。コンダクタンス値（特に、液体還元剤および凍結した還元剤のコンダクタンス値）がわずかに変化することは、したがって可能である。方法ステップ（ａ．１）〜（ａ．３）は、したがって、少なくとも還元剤の特性が（認識可能に）変化できるときに、実施されなければならない。これは、タンクが還元剤によって補充されたあと、特に実行されなければならない。なぜなら、タンクに補充される還元剤は、異なる特性を有してよいからである。
【００２８】
本発明による方法の有利な実施形態では、ステップ（ｂ）において、正の電圧値と負の電圧値との間を行き来する交流電圧は、第１の電気接触部におよび第２の電気接触部に印加される。交流電圧は、好ましくは矩形である。交流電圧は、対称であることがさらに好ましい。これは、負の電圧の要素と正の電圧の要素が形および強さにおいて対応することを意味する。したがって、電気分解の結果として、２つの接触部の１つに沈着物が形成しないようにすることができる。
【００２９】
タンクがヒータを有して、方法が以下のステップを含むように拡張される場合、本発明はさらに有利である：
（ｅ．１）ステップ（ｄ）において、凍結した還元剤が存在していると決定された場合に、ヒータを起動するステップ；
（ｅ．２）ステップ（ｄ）において、気体が存在すると決定された場合に、ヒータを停止するステップ。
【００３０】
凍結した還元剤内の氷の空洞がタンク内のヒータ周囲に形成された場合、ヒータからの熱が残っている凍結した還元剤に輸送可能であるように、この氷の空洞内に液状の還元剤が存在すべきである。対照的に、氷の空洞内の空気は熱絶縁体を構成する。ヒータと氷の空洞内の残りの凍結した還元剤との間に液状の還元剤の連結が存在しない場合、ヒータのさらなる稼動は概して都合の良いものではない。なぜなら、ヒータによる熱エネルギー出力はもはや効果的に凍結した還元剤に移動することができないからである。ＰＴＣヒータ（ＰＴＣ：正の温度係数）の場合、このような状況は、ヒータの電流消費を監視することによって識別可能である。ヒータが起動直後に既に電流消費の低減を示す場合、氷の空洞が存在する。抵抗ヒータの場合、このような状況は、電流消費とヒータ電圧との比を決定することによって識別可能である。この比が著しく低減する場合、氷の空洞が存在する。このため、絶縁性の気体の層が氷の空洞内に検出された場合には、ヒータが停止されることが好都合である。さらなる方法の実施において、気体がタンク内に存在する場合、ヒータはまた、低減されたパワーで稼動されてよい。
【００３１】
凍結した還元剤がセンサでまだ存在する場合、タンクの対応する実施形態の場合において、還元剤で充填された、または気体で充填された氷の空洞がヒータの直接近傍に存在するかどうかはここでは重要ではない。なぜなら、ヒータとセンサとの間の第２の間隔は、可能な限りセンサとヒータとの間に存在する氷の空洞が非常に小さく、その結果、（二次元の）ヒータから凍結した還元剤への十分な熱輸送が氷の空洞にもかかわらず可能であるように、選択されるからである。特に、非常に小さい氷の空洞の場合、ヒータからの熱を凍結した還元剤へ輸送する気体の力は十分であり、その結果ヒータは起動したままであることができる。
【００３２】
タンクに関して強調された特別な利点および実施形態は、本発明による方法に適用可能でありかつ移転可能である。
【００３３】
本発明は、還元剤のための投与装置を有する排ガス処理装置を持つ内燃機関を有する車両において特に好ましく用いられる。上記投与装置は、本明細書に記載されるタンクおよびコントローラを有する。そして、コントローラは、本発明による方法を実行するために準備される。
【００３４】
本発明およびその技術分野は、図面を基にして以下で詳細に説明される。図面は、特に好ましい例示的な実施形態を示すが、本発明はこれに限定されない。特に、図面および特に図示された比率は、単に概略的なものであることに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は、還元剤のためのタンクを示す。
【図２】図２は、電気接触部のための第１の設計変更例を示す。
【図３】図３は、電気接触部のための第２の設計変更例を示す。
【図４】図４は、電気接触部のための第３の設計変更例を示す。
【図５】図５は、電気接触部のための第４の設計変更例を示す。
【図６】図６は、温度センサを有するタンクを示す。
【図７】図７は、タンクを有する車両を示す。
【図８】図８は、本発明による方法のフロー線図を示す、
【図９】図９は、電気接触部のための第５の設計変更例を有するタンクを示す。
【図１０】図１０は、電気接触部のための第６の設計変更例を有するタンクを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図１は、タンク１を示す。タンク１は、内部４を画定するタンク壁３を有する。凍結した還元剤１５は、タンク１内にあり、凍結した還元剤の中に、氷の空洞３３が形成される。氷の空洞３３は、部分的に空気１６で充填され、かつ、部分的に液体の還元剤１４（この場合、特に尿素水溶液）で充填される。氷の空洞３３は、ヒータ１１の周囲に形成される（電気的に制御可能、二次元）。ヒータ１１は、タンク底１０の領域内のタンク壁３上に配置されている。センサ５は、ヒータ１１に対して第２の間隔１２を置いて置かれている。ここでセンサ５は、タンク壁３内、特にタンク底１０内に同様に配置されている。センサ５は、第１の電気接触部６および第２の電気接触部７を有する。第１の電気接触部６および第２の電気接触部７は、互いに第１の間隔９を置いて配置され、シール２０を有して、タンク１のタンク壁３を貫通している。温度センサ１３は、第１の電気接触部６に固定され、このセンサにより、タンク１の内部４の温度または還元剤の温度がタンク１の外側８から検出可能である。
【００３７】
図２は、電気接触部がタンク壁３を通って延びることができる方法の例を示す。タンク壁３は、ネジ式のチューブ３４が挿入されている、内側に突出した部分２３を有する。第１の電気接触部６は、シール２０を有して、ネジ式のチューブ３４内に配置される。例えば凍結した還元剤１５で充填されたタンクの内部４は、シール２０で外側８に対して密封される。
【００３８】
図３は、第１の電気接触部６および第２の電気接触部７がタンク壁３を通って延びることができる方法のさらなる例を示す。ここでタンク壁３は、タンク底１０の領域内へと突出している。第１の電気接触部６および第２の電気接触部７は、シール２０によって、タンク壁３に埋め込まれている。タンク１の内部４は、還元剤１５で充填されて、外側８に対して密封される。タンク壁３の外側８上に保護フレーム２８が取り付けられ、このフレームにより、第１の電気接触部６および第２の電気接触部７は、保護される。この保護フレーム２８は、タンク１の製造中に一緒に設けられてもよい。保護フレーム２８は、例えばタンク１上に、一体的に射出成形されてもよく、または一体的に鋳造（キャスト）されてもよい。保護フレーム２８は、プラグソケットを形成してもよい。対応する接続プラグを有するケーブルは、次いで第１の電気接点６に、および第２の電気接点７に直接接続してよい。保護フレーム２８は、次いでタンク１と接続プラグとの間の接続に機械的安定度を提供する。内部４において、第１の電気接触部６および第２の電気接触部７のための各々１つの肩部２１は、第１の電気接触部６および第２の電気接触部７の領域においてタンク壁３上に提供される。肩部２１は、タンク内の貯蔵レベル２２を規定する役割を果たす（貯蔵レベルとは、液体還元剤の貯蔵量のみが存在している場合のタンク内の充填レベルである）。第１の電気接触部６および第２の電気接触部７の各々は、肩部２１から第１の長さ３２を置いて、突出する。内部４内にある還元剤と、第１の電気接触部６および第２の電気接触部７との間の確実な導電接触は、このようにして保証される。図３のような配置構成は、特に、タンク底１０にセンサが配置される場合に適切である。
【００３９】
図４は、電気接触部がタンク壁３を通って延びることができる方法のさらなる例を示す。ここで、第１の電気接触部６は、リベット２５の形態をしており、リベット２５は、タンク壁３に対して、シール２０としてのゴムブッシング２９を固定する。
【００４０】
図５は、タンク壁３の横の領域（タンクの側壁）に挿入される第１の電気接触部６を示す。ここでもまた、第１の電気接触部６は、一例として示される。この第１の電気接触部６は、同様にリベット２５の形態をしており、これは、タンク壁３の内側突出部分２３に、シール２０により挿入されている。貯蔵レベル２２は、ここで、タンク壁３にある第１の電気接触部６の配置によって決定され、肩部２１の高さによってではない。第１の電気接触部６またはタンク壁３上の電気接触部がタンク底からより遠くに位置すればするほど、貯蔵レベル２２はより高い。
【００４１】
図４および図５はさらに、第１の電気接触部６の特により好ましい形状を示す。これらの形状は、還元剤および／または還元剤残滓の沈着および／または蓄積が第１の電気接触部６内またはその上に生じないように、あるいは、そのような沈着および／または蓄積が最大限可能な範囲で避けられるように選択される。そのような沈着は、第１の電気接触部６とタンク壁３との間の短絡、および／または第１の電気接触部６と第２の電気接触部７との間の短絡を導く場合がある。特に、第１の電気接触部６の端部は、ここでは、それに対応して適切な設計であってよい。図４は、例えば、第１の電気接触部６の端部のためのレンズ形状３７を示す。図５は、その端部上において、好ましくは環状の先端面取り部３８を有する第１の電気接触部６を有する。第１の電気接触部６の厚み４０はまた、適切に選択されてよい。厚み４０は、好ましくは少なくとも０．５ｍｍ（ミリメートル）、好ましくは少なくとも１ｍｍ、および特に好ましくは少なくとも２ｍｍである。
【００４２】
さらに、沈着および／または蓄積の結果としての短絡を防ぐために、タンク壁３に対して、および第２の電気接触部７に対しての第１の電気接触部６の絶縁は、十分な幅３９となっていることが重要である。幅３９は、好ましくは、タンク壁３から第１の電気接触部６への絶縁部の表面上の最短距離を意味する。図４および図５において、絶縁はシール２０によって形成される。幅３９は、好ましくは少なくとも０．５ｍｍ（ミリメートル）であり、特に好ましくは少なくとも１ｍｍである。
【００４３】
第１の電気接触部６について提案されたこれらの特別の実施形態は、第２の電気接触部７に類似的に適用可能であるが、しかし第２の電気接触部７は、平易さを目的として図４および図５において別個に図示されない。
【００４４】
図６は、第１の電気接触部６および第２の電気接触部７を有して形成されたセンサ５を有する、本発明に係るさらなるタンク１を示す。タンク１は、金属ポット２７を有し、この中に、還元剤を輸送および／または投与するための送給ユニット２６が配置されている。送給ユニット２６により、液体還元剤１４は、抽出ポイント３５を介して、タンク１の内部から放出可能である。送給ユニット２６は、構成部品として、例えばフィルタ、ポンプ、バルブ、輸送ライン等を含んでよく、これらのパーツは金属ポット２７内に一体化されている。送給ユニット２６から、液体の還元剤が、排出ライン３６を経由して、例えば、排気システムの分配ポイントまたは投与ポイント（ここでは図示されず）へと（必要な場合には上昇された圧力にて）供給される。
【００４５】
図７は、内燃機関１８および排ガス処理装置１９を有する車両１７を示す。排ガス処理装置１９内には、タンク１を有する投与装置２が提供されている。タンク１内に保存された液体還元剤は、排ガス処理装置１９の送給ユニット（好ましくはタンクに一体化される）により、噴射器（インジェクタ）３０を介して、所定の量で投与可能である。
【００４６】
図８は、本発明による方法のフロー線図を示す。方法ステップ（ａ．１）〜（ａ．３）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）および（ｅ．１）、（ｅ．２）が示される。方法は、ループの形の反復的な仕方で繰り返される（複数回）ように実施されることができ、そこにおいて、方法ステップ（ａ．１）〜（ａ．３）は、方法のすべての反復の間実施される必要があるわけではないということを知ることもできる。さらに、方法ステップ（ａ．１）〜（ａ．３）で決定したコンダクタンス値が一時的に保存され得る第１のメモリ４１は、図示される。第１のメモリ４１に保存されるコンダクタンス値は、ステップ（ｄ）において考慮されてよい。これは、図８の対応する信号矢によって示される。さらにまた、方法のステップ（ｃ）の反復に先行して測定されて、第２のメモリ４２に保存されるコンダクタンス値は、ステップ（ｄ）において考慮されてよい。コンダクタンス値を保存することは、ステップ（ｃ）から第２のメモリ４２への信号矢によって示される。ステップ（ｄ）に保存されたコンダクタンス価値の考慮は、第２のメモリ４２からステップ（ｄ）への信号矢によって示される。温度信号４３および、先行する時間間隔中のヒータの動作に関する第２のメモリ４２に保存される情報は、ステップ（ｄ）において考慮されてもよい。これは、また、対応する信号矢によっていずれの場合も示される。第１のメモリおよび／または第２のメモリは、車両のコントロールユニットにおいて設けられてよい。ヒータの動作に関する情報は、例えば方法ステップ（ｅ．１）、（ｅ．２）から得られてよい。ヒータの起動プロセスおよび停止プロセスに基づいて、ヒータがいつ作動されたかは、識別されることができる。ヒータの動作に関する情報は、しかしながらヒータ自体のコントローラから得られてもよい。
【００４７】
図９は、センサ５を有するタンク１のための第１の電気接触部６および第２の電気接触部７の第５の設計変更例を示す。金属ポット２７は、タンク１に挿入されている。還元剤を送給するための送給ユニット２６は、金属ポット２７内に配置される。金属ポット２７は、センサ５の第１の電気接触部６を形成する。第２の電気接触部７は、さらに提供される。図９の設計変更例において、第２の電気接触部７は、金属ポット２７を介して延び、ここで第２の電気接触部は、密封要素により金属ポット２７に対して密封される。密封要素は、本例において、ゴムブッシング２９の形態である。しかしながら、密封要素の他の設計変形例もまたあり得る。ある修正された設計変更例においては、第２の電気接触部７はまた、金属ポット２７から別個にタンク壁３を介して延びていてもよい。例えば、第２の電気接触部７は、金属ポット２７に隣接するタンク壁に配置されてよい。金属ポット２７の形をした第１の電気接触部６、および第２の電気接触部７は、タンク１に関して互いに５ｃｍ（センチメートル）未満の第１の間隔９を有することが好ましい。
【００４８】
図１０は、センサ５を有する、本発明に係るタンク１のための、第１の電気接触部６のためのおよび第２の電気接触部７のための第６の設計変更例を示す。送給ユニット２６を有する金属ポット２７は、ここで示されるように同様にタンク１に挿入されている。ここでもまた金属ポット２７は、第１の電気接触部６を形成する。金属ポット２７の周囲には、フィルタ４４が配置されている。還元剤のための抽出ポイント３５が金属ポット２７に配置され、この抽出ポイントを介して、還元剤は、タンク１から送給ユニット２６へと輸送される。タンク１から抽出ポイント３５へと通る還元剤は、フィルタ４４によって濾過される。第２の電気接触部７は、フィルタ４４と共に金属ポット２７に隣接して配置される。ここでもまた、第１の電気接触部６と第２の電気接触部７との間に５ｃｍ未満の間隔は、存在する。フィルタ４４は、第１の電気接触部６と第２の電気接触部７との間に配置される。しかしながら、第１の電気接触部６と第２の電気接触部７との間の還元剤の電気的特性の測定には、不都合でない。
【００４９】
充填レベル決定手段を有する還元剤タンクを稼動するための特に有利な方法は、本明細書において特定されている。
【符号の説明】
【００５０】
１…タンク
２…投与装置
３…タンク壁
４…内部
５…センサ
６…第１の電気接触部
７…第２の電気接触部
８…外側
９…第１の間隔
１０…タンク底
１１…ヒータ
１２…第２の間隔
１３…温度センサ
１４…液体還元剤
１５…凍結した還元剤
１６…気体
１７…車両
１８…内燃機関
１９…排ガス処理装置
２０…シール
２１…肩部
２２…貯蔵レベル
２３…内側突出部分
２４…ネジ式スリーブ
２５…リベット
２６…送給ユニット
２７…金属ポット
２８…保護フレーム
２９…ゴムブッシング
３０…噴射器
３１…コントローラ
３２…第１の長さ
３３…氷の空洞
３４…ネジ式のチューブ
３５…抽出ポイント
３６…排出ライン
３７…レンズ形状
３８…ベベル
３９…幅
４０…厚み
４１…第１のメモリ
４２…第２のメモリ
４３…温度信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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