Urea vessel equipped with an ultrasonic sensor

本発明は、音発生センサ（超音波センサとも呼ばれる）を用いる距離の決定により尿素容器（ＳＣＲタンクとも呼ばれる）の充填レベルを測定するための装置に関する。 特に、この種の尿素容器は、アンモニアを形成するための尿素／水溶液の技術的に簡単な保存のための貯留部として、排ガス処理用に必要とされる。

排ガス処理装置は、内燃機関の排ガス中の汚染物質の減少のために長く用いられた。 内燃機関の排ガス中の汚染物質を効果的に減少するために、還元剤の供給をともなう排ガス処理装置は、しばらくの間慣習的だった。 特に燃費がよい内燃機関の場合、還元剤を排ガスに添加することが有利でありえることが分かった。 特に、排ガス中の酸化窒素合成物（ＮＯｘ）の比率は、燃費がよい内燃機関の場合に増加して、排ガス処理装置の還元剤と関連して減少可能である。 用語「選択接触還元法（ＳＣＲ法）」は、用いられる。

例えば、アンモニアは、還元剤として用いられてよい。 アンモニアは、排ガス中の酸化窒素合成物と共に、危険のない成分（すなわち、窒素と水と二酸化炭素）に変換される。 アンモニアは、通常、自動車に直接保存されない。 通常、還元剤前駆体（要求あり次第、実際の還元剤に変換される）は、保存されておよび／または供給される。 例えば、尿素は、この種の還元剤前駆体として用いられてよい。 水性の尿素／水溶液は、特に好ましい。 ３２．５％の尿素量を有するこの種の水性の尿素／水溶液は、例えば、ＡｄＢｌｕｅ（登録商標）という商品名で利用可能である。

還元剤は、液体および／または気体の形で内燃機関の排ガス処理装置に供給されてよい。 通常、還元剤は、自動車において液体状態で保存される。 この種の液体保存は、特に省スペースの方法で可能である。 現在の法的仕様によれば、ユーロＶ排出基準によれば、汚染物質の排出は、ＮＯｘの最大許容限界値２．０ｇ／キロワット時に減少する。 自動車の運転者にとって、尿素容器の充填レベルについて常に知ることは、したがって、必要である。 尿素容器が空で、したがって還元剤が排ガス処理装置に供給されることができないとき、エンジン出力は抑えられなければならない。 これを回避するために、自動車の運転者にとって、尿素容器の充填レベルについて知ることは、重要である。 約９．０のｐＨを有する水性の尿素／水溶液はわずかにアルカリ性であるので、非接触の充填レベルの測定は、推薦される。 このために、音発生センサを用いる距離の決定による充填レベルの測定は、特に適切であることが分かった。 この場合、特に、音が気体と液体との間の、または気体と固体との間の、でなければ液体と固体との間の接合部分で反射されるという効果が用いられる。 センサの適切な方向については、距離は、音響測深器と類似の方法において、発生された音波および反射されたエコーを有する伝搬時間によって決定されることができる。 尿素容器の充填レベルは、したがって、間接的に決定されることができる。

現在まで、高いスペース要求のある測定構造は、提案された。 自動車の尿素容器が追加のコンポーネント（新たなコンポーネントのためのわずかな空間さえほとんどない）を構成するので、音センサによる充填レベルの測定を有する尿素タンクの省スペース構成は、望ましい。 特に改造システムとして、そして、より厳しい排出基準のせいで将来さらに増加する尿素消費量のために、したがって増加する尿素容器の容量のために、省スペース設計は、非常に好都合である。

この先行技術に基づいて、先行技術と関連して説明される技術的課題をさらに軽減することは、ここで提示される本発明の目的である。 特に、一方で設置スペースを節約して、同時により単純な実装を許容する装置は、提供される。 さらに、充填レベルが最小限の限界値に届いたかまたはゼロに近づいていることを音発生センサが示した後、それにもかかわらず、最適なエンジン出力および法的に定められた汚染物質の排出をともなって自動車と共に充填所（給油所）に到達することができ、かつそこで尿素容器を再充填することができるために、尿素の充分な残余の量がまだあることが、確実にされる。

これらの目的は、請求項１の特徴に係る装置によって達成される。 装置のさらに有利な構成は、従属請求項において特定される。 請求項において個々に言及される特徴は、いかなる技術的に意味のある方法でも互いに組み合わされてよく、そして、特に図と関連して、本発明のさらなる別の実施形態が示される記載からの説明的な事実をともない補充されてよい。

センサにより発生する音波およびそれらのエコーを用いる距離の決定によって尿素容器の充填レベルを測定する本発明による装置は、尿素容器の底部および物理的高さを有する液溜めを備え、液溜めは、尿素容器の底部に隣接して、かつ、尿素容器の底部のレベルの下に位置し、さらに液溜めは、尿素容器に対して開放して接続され、かつ、液溜め底部により下部を境界づけられる。 さらに、下記は、提供される：
センサは、液溜めの領域内に収容され、および、
センサは、音波を発生するための、そして、同じ音波のエコーを受信するための音発生面を有し、センサは、センサの音発生面が尿素容器の底部のレベルに最も隣接するように尿素容器に取り付けられる。

充填レベルの測定は、特に、伝搬時間型の測定に基づく。 この場合、音波がそれぞれの伝搬媒質（ここでは尿素／水溶液）で知られている有限速度によって伝搬するという事実が用いられる。 センサが音波を発生するとき、この波は、液体尿素／水溶液と隣接する空気との間の接合部分に到達するために特定の時間を必要とする。 音波の大部分は、この接合部分で反射されて、同じ波の速度でセンサ（または超音波センサ）まで戻る。 後者は、エコー（すなわち反射音波）の発生の瞬間から受信までの伝搬時間を記録する。 この伝搬時間は、音波の周知の伝搬速度により乗算されて、長さを与える。 音波がセンサにより記録されるために前方へ１回および後方へ１回進行しなければならないので、決定した長さの半分は、センサと接合部分との間の距離を与える。 尿素容器の充填レベルがこの決定した距離から推定されることができるように、音波は、できるだけ垂直に接合部分を打たなければならない。 音波があまりに斜めに接合部分を打つ場合、反射波は、拡大した距離のせいで測定結果をそこなう。 また、接合部分に対して垂直な方向については、伝搬路は最適に短い。 したがって、より正確な測定結果が達成されるだけでなく、最適に短時間において達成される。 さらに、尿素／水溶液の減衰効果は、これにより最小化される。 正確な結果を決定するために、音波の周知の伝搬速度を尿素／水溶液の温度に適応させることは、必要である。 このようにして、温度のせいでの尿素／水溶液の膨張効果、および冷凍の尿素／水溶液のための充填レベルを決定することも、可能である。

尿素容器は、尿素を保持するために適する任意の容器またはタンクである。 特に、それは、アルカリ物質に無反応な材料でできている。 例えば、プラスチック、特に熱硬化系（例えばエポキシ樹脂）は、これに適している。 尿素容器の形状は、保持される容積、自動車に割り当てられるスペース、単純な保守および充填により、しかしまた摩擦のない動作のための尿素容器の機能ユニットによっても、基本的に決定される。 機能ユニットは、なかでも、液溜め、充填レベル用の測定ユニット、尿素抽出装置、および、尿素／水溶液の凍結に対抗するための、そして内燃機関のさまざまな作動状態のための蒸気または排ガスの発生に対抗するための加熱装置もしばしば、を含む。

充填レベルを測定するためのセンサは、二重の機能を有する。 一方でそれは、音波を発生する。 他方でそれは、それらのエコーを受信するのに適している。 この目的のために、液体と気体との間の接合部分を記録するために適切な方法で構成される市販の利用できるセンサを使用することは、可能である。 ノイズを妨げることを回避するために、センサは、非可聴の超音波範囲の音波を発生しなければならない。 さらに、センサは、省エネルギーの方法で作動しなければならない。 なぜなら、自動車において電気を消費する器具の数はすでに非常に多くて、この種の器具の数はさらに増加すると思われるからである。 センサに加えて、温度計を備えることも賢明である。 これについては、温度の関数として尿素／水溶液の膨張を補償することは、可能であるからである。 還元剤の実際量の推定は、したがって、高温で可能である。 特に低温で、部分的な氷結の場合に、疑似的な指示を抑制することは、可能である。 これは、部分的な氷結の場合には、多数の接合部分が尿素／水溶液中の氷晶および氷塊によって形成されるからである。 このようにして、変動する充填レベルの表示からエンジンの絞りまで、望まれない疑似的な指示は、発生することができる。 センサは、おそらく単に音を発生しておよび音を記録するダイアフラムから成るものでよいが、全ての測定装置を物理的に備えてもよい。 音を発生しておよび記録するために、いわゆるピエゾフィルムは、先行技術において従来通りである。 これらは、入力電圧信号を機械的変形に直接変換することができ、これにより音を発生することができる。 機械的変形は、交流電圧によって、安定した振動数（一般にピエゾフィルムの固有周波数）に非常に正確に変換されることができる。 同様に、ピエゾフィルムは、機械的変形を電圧に変換することができる。 ピエゾフィルムの使用は、したがって、音センサの技術的に非常に単純な実施形態を表すだけでなく、特に経済的でもある。

尿素容器は、尿素容器の底部を備える。 尿素容器の底部は、尿素容器の下部の封止境界線を構成しないけれども、尿素容器の主たる容積を単に区切るだけである。 そして、尿素容器の底部には、液溜めが接続している。 ほとんどの場合、液溜めへの尿素／水溶液の残量の信頼性が高い送給を確実にするために、尿素容器の底部は、尿素容器の壁から液溜めまで下方へ傾けられる。 多くの場合、尿素容器の底部は、液溜めから主たる尿素容器の容積への移行段階で単に小さい棚を構成するだけである。 従来は、尿素容器のカバーおよび尿素容器の横への多数の側壁は、この種の尿素容器に（上部で）割り当てられてよい。

尿素容器の液溜めは、主に尿素／水溶液の残余の量を保持するために用いる。 その結果、この残余の量は、技術的に直接の方法で使用され続けることができる。 したがって、主たる尿素容器と比較して、液溜めが一般に著しく減少した周囲または著しくより少ない容積を有することは、明らかである。 したがって、主たる尿素容器の等しい容積と比較して、著しく増加した充填レベルが液溜めにもある。 残余の量は、したがって、尿素抽出装置によってより容易に抽出されることができる。 さらに、液溜めは、底の領域に沈殿物の形で不純物を受けることに適している。 その結果、それらは尿素抽出装置によって取り入れられない。 液溜めは、液溜め底部によって下部の境界がなされる。 そしてそれは、したがって、尿素容器の最も深い底部境界線を構成する。 液溜めは、したがって、例えば、尿素容器の底部の局部的凹所である。 ただ１つの液溜めがあること、および／または液溜めが尿素容器の底部に関して中心にまたは中央に位置することは、さらに好ましい。

液溜めは、尿素容器の底部に隣接して、好ましくは尿素容器の底部のレベルよりも完全に下に位置する。 まれな場合に尿素容器の底部が平面を構成するだけであるので、レベルが尿素容器の底部の面と一致する平面と同等視されることは、まれな場合だけてある。 むしろ、レベルは、尿素容器の底部から液溜めの直立壁への移行を横切る平面を意味することを意図する。 おそらく、尿素容器の直立壁から尿素容器の傾斜した底部への移行さえも、このレベルとして理解される。 いずれの場合も、レベルは、自動車が停止するときに重力方向に対する直交軸として理解される。

音波を発生するための、そして同じ音波のエコーを受信するためのセンサの音発生面は、すでに前述したピエゾフィルムでよい。 ほとんどの場合、しかしながら、このフィルムは、例えば、音の発生を増幅するかまたは他にそれらを適切な周波数に変換する振動ダイアフラムに隣接する。 ほとんどの場合、ダイアフラムも上記に位置する。 そしてそれは、軽微な減衰をともなって音波を進めるが、代わりにダイアフラムまたはピエゾフィルムのための追加な機械的および化学的保護を構成する。 センサ構造および尿素容器の設計に応じて、振動ダイアフラムおよび／または保護ダイアフラムは、１枚のフィルムに組み込まれてよい。 同様に、特性のうちの１つは、それぞれの実施形態のための他の特性とは無関係に不要でもよい。

センサの音発生面は、さらに、尿素容器の底部のレベルにできるだけ隣接することが可能である。 この場合、レベルおよび音発生面は、平行でもよい。 但し、音発生面は、尿素容器の底部のレベルに関して傾けられてもよい。 特に、音発生面は、尿素容器の底部のレベル以下に位置してよい。 決して、音発生面は、尿素容器の底部のレベルを（著しく、すなわちこの目的のための通常の製造公差より以上に）越えて突出しない。 すでに述べたように、尿素容器の底部のレベルに対して上方へ向けられる垂直線に関して音発生面と直角をなすものは、互いに関して傾けられてよい。 互いに関して適切な角度は、この場合、特に４５°、９０°および１３５°である。 にもかかわらず、逆の方向（すなわち互いに関して１８０°の２つの垂直線）も、可能である。

音波は、基本的に上向きに発生される（尿素容器のカバーに向けて）。 音波が円弧状に、または円形に広がることは、明らかである。 にもかかわらず、音波の経路の距離／時間決定のために、音波が基本的に垂直に接合部分を打ち、したがってセンサまで反射されることは、重要である。 垂直軸に関して±３０°のまたは±２０°でさえの、おそらくまた±１０°でさえの軽微な偏差は、測定結果を非常に変えるが、測定装置の適切な構成によって補償されることができる。

センサは、液溜めの領域において、好ましくは完全に収容される。 特に、「完全に」は、（例えば市販の利用可能な）センサの物理的装置が液溜めの領域において収容されることを、すなわち、それは尿素容器の他の内部領域に突出しないことを意味するために意図する。 この場合、センサの物理的装置は、上述した音発生面だけから成ってよく、または、（例えば、測定回路の他に温度計のような）必要な測定装置を含んでもよい。 多くの場合、センサの付随する配線は、構成要素の一部として重要であり、したがって、そのような場合、液溜めの領域に収容される。

液溜め底部、側壁および尿素容器の底部への移行については、液溜めは、容積を構成する。 多くの場合、しかしながら、この容積は、尿素／水溶液で満たされるだけでなく、おそらくまた、尿素容器全体の異なる物理的装置も収容する。 これらの物理的装置は、液溜めに組み込まれてよく、さもなければ、凹所およびインデンテーションによって液溜め底部にまたは液溜め壁に導入されてよい。 この場合、機能ユニット（尿素／水溶液と接触してよいかまたはしなければならない）を有する物理的装置は、それらが容器の容積に対して開かれるように形成されてよい。 この点で、換言すれば、センサも尿素容器の外側に部分的に延びるときに、センサが液溜めの領域内に完全に収容されることが提供されることもできる。

特に、充填レベルを測定するためのセンサは、２つの部品で構成される。 その場合、個々の部品は、別々に配置されてよい。 音発生面（送信器）は、この場合、エコーのレシーバとは別に配置される。 センサの配置に関するコメントは、この場合、送信器およびレシーバの両方に適用されてよい。

他の有利な実施形態において、尿素抽出装置は、液溜めに接続されて、尿素容器の底部のレベルと液溜め底部との間の高さに位置する。 都合のよいことに、尿素抽出装置は、液溜め底部から少し離れて取り付けられてよい。 その結果、沈降粒子は、尿素抽出装置によって取り入れられない。 特に、液溜めにおけるゴミおよび沈殿物のための対応する容積は、設けられる。 さらに、尿素抽出装置は、尿素容器の底部のレベル以下で都合よく取り付けられてよい。 その結果、液溜めの収集動作は、利用可能である。 換言すれば、これは、液溜めの尿素を薬注するための唯一の抽出開口が液溜めの側壁に好ましくは位置されることを特に意味する。 任意に尿素抽出装置を一緒に形成する少なくとも１つのフィルタ、ポンプ、コントロールバルブおよび薬注装置は、それから、それに対して接続されてよい。

特に好適な構成において、上述した構成要素のうちの少なくともいくつかは、それ自体、この場合、例えば別々のハウジングにおいて、液溜めの容積内に位置する。 他の有利な構成において、尿素抽出装置は、センサの音発生面より下に取り付けられる。 これによって達成される効果は、尿素容器が空であることがセンサによって確認された後、自動車が例えば、最適な作動および最適な汚染物質の排出をともなって、尿素容器が再充填されることのできる充填所（給油所）に到達することができる充分な時間を確保するために、尿素の残余の量がまだあるということである。 特に、尿素の残余の量が内燃機関の燃料のタンク全量の半分をカバーできる走行距離に充分であることが保証されなければならない。 この場合、特に、音発生面と尿素抽出装置との分離は、約５０ｋｍの、特に約２００ｋｍの、最大４００ｋｍのさらなる走行距離が確保されるというような方法で構成される。

他の有利な実施形態において、センサは、凹所において液溜めに外部的に取り付けられる。 例えば液溜めの側壁および／または底部に配置されるこの凹所は、センサが容易に搭載されて、そこに完全に収容されるように構成される。 凹所は、したがって、ねじ山を備えるかまたは円錐であってよい。 他の固定手段は、用いられてもよい。 特に、凹所は、正確な充填レベルの測定を確実にするために、容易にかつ確実にセンサを調整するために適していてよい。 この場合、自動車に組み込まれる前にセンサが動かないで搭載されることができるというような方法で凹所（液溜めに突出する）を配置することは、有利でもよい。 さらに、凹所は、取り外されなければならない尿素容器全体または尿素容器の部分なしに、そして空にされなければならない尿素容器もなしに、センサの取り外しを許容してよい。 他の有利な実施形態において、センサは、液溜め上のまたは尿素容器（例えばカバー）上の追加部品によって保持される。 凹所の保持手段と例えばカバーとの結合も、可能である。

他の有利な実施形態において、センサは、液溜めに少なくとも部分的に突出する。 これは、特に、センサの音発生面が尿素／水溶液と直接接触していることを意味することを意図する。 これは、液溜め上の追加的な構造処置なしに市販の利用可能な音センサの使用を許容する。 液溜め上のセンサのさらに経済的なかつ単純な実装のために、単に開口（例えば孔）は、液溜めにおいて設けられてよい。 センサは、この孔を通って導入されてよく、固定されてよく、さらなる保持手段（例えばカバー）によって調整されてよい。 上記のような凹所は、センサの一部が凹所を通って案内されて、音発生面を有する一部が尿素／水溶液に突出するというような方法で、構成されてもよい。 システムの防漏性のために、対応するシールは、設けられる。

他の有利な実施形態において、液溜めの物理的高さは、センサの取付け高さに対応する。 センサの取付け高さは、センサが搭載されるように、上記の通りにセンサの物理的装置に依存する。 この場合、センサの取付け高さは、外部保持手段のせいでセンサの高さと異なってよい。 取付け高さは、センサの配線の付加的な適応と解釈されてもよい。 液溜めの物理的高さは、尿素容器の底部がそこに「立って」配置されるとき、例えば、液溜め底部から尿素容器の底部のレベルまで延びる。 本実施形態において、センサの音発生面は、特に、尿素容器の底部のレベルと平行であるかまたはそれに対して９０°傾いている。 このようにして、特に省スペースの設計は、通常、達成される。

他の有利な変形例において、センサの音発生面に対する垂直線は、音の基本的方向に対してある角度の方向に位置し、音偏向手段は、音波を基本的に上方へ偏向させる。 この場合、０°〜１８０°のいかなる角度も、適切である。 しかしながら、特に、４５°、９０°および１３５°。 音偏向手段は、音波を偏向させるために適したいかなる表面でもよい。 音波が液体と固体との間の接合部分で同様に反射されるので、すべての固体材料は、通常、これに適している。 しかしながら、特に、この音偏向手段を液溜めのまたは尿素容器の壁領域から形成することは、推薦できる。 音偏向手段は、したがって、固体材料の斜面を構成する。 そしてそれは、音が基本的に上方へ偏向するというような方法で、音発生面に対する垂直線に対して対応する角度で適切な位置に構成される。 例えば、垂直線が音の基本的方向に関して９０°で方向づけられる場合、偏向手段の表面は、４５°傾けられる。 音偏向手段は、しかしながら、複数の斜面から成ってもよい。 そしてそれは、音波が複数の表面による複数の偏向の後、実は基本的に上方へ偏向するように、適切な方法で構成される。 同様に、発生された音波のエコーは、音偏向手段によって同じ経路上を逆方向に偏向されてセンサまで戻る。 これが不利に測定経路を増加させるにもかかわらず、それは、特に改造システムのための自動車の制限された設置スペースへのより柔軟な適応を許容する。 この場合、ほぼ水平方向に到達する音が尿素容器のカバー（または尿素面）に向けて偏向されるように、センサが（横に）「横たわって」配置されて、音偏向手段が液溜めの領域内に位置することは、特により好ましい。

特に、センサは、尿素／水溶液の複数の物理的特性が記録されることができるように、他の測定値トランスジューサと共に用いられてもよい。 特に、電導センサ（ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ ｓｅｎｓｏｒ）は、加えて設けられる。 そしてそれは、尿素／水溶液の導電性を確認することができる。 このようにして、例えば、尿素／水溶液と塩水との混合は、検出されることができて、対応する指示は、得ることができる。

方法は、さらに提供される。 そしてそれは、ここで提案する音発生センサを用いるとき、特に有利なように使用されてよい。 方法は、尿素容器の充填レベルを測定するために、距離の決定のための音波を発生するセンサを用いる装置において実施される。 特に、方法は、本発明による装置で使用される。 例えば内燃機関がスイッチオフされることで、装置がスイッチオフされる前に、すなわち装置の給電が中断される前に、方法は、少なくとも尿素容器の充填レベルを保存することが必要である。 装置が再起動されるとき、すなわち給電が回復するとき、少なくとも充填レベルのためのこの保存された値は、コントローラまたはスイッチ素子に提供されることを意図する。 特に、他の値（例えば、尿素／水溶液の品質（電導度、密度、その他））は、保存されてもよい。

装置がスイッチオフされた後、尿素／水溶液の少なくとも一部が尿素容器内で凍結するとき、充填レベルのための値のこの提供は、特に有利である。 この場合、特定の状況の下で、充填レベルの測定は、音発生センサによって実行されることができないか、または信頼性の高い値を生み出さない。 尿素／水溶液の品質は、センサの近くで尿素／水溶液の解凍後にすでに測定されることができる。 しかし、実際の充填レベルを決定するために、尿素／水溶液の完全な解凍は、必要である。 少なくとも充填レベルのための保存された値を提供することによって、利用できる尿素／水溶液によって車両が到達することのできる範囲の決定は、コントローラまたはスイッチ素子によっていつでも（装置が再びスイッチオンされるか、または作動された直後にさえ）実行されることができる。 センサおよび使用する測定値トランスジューサが凍結した尿素／水溶液のせいで信頼性の高い値をまだ生み出すことができない場合であっても、（密度、電導度、その他のための）さらなる保存された値を提供することによって、装置が再びスイッチオンされた直後に、尿素／水溶液の品質に関する情報さえ得ることができる。

本発明による自動車は、内燃機関および少なくとも１つの排ガス処理装置、同じく音波を用いる距離の決定によって尿素容器の充填レベルを測定するための音発生センサを有する尿素容器を備え、本発明によるセンサは、尿素容器の液溜めによって収容される。 特に、自動車は、本発明による方法を実施するために構成される。

自動車は、内燃機関を有するいかなる自動車でもありえる。 これは、この内燃機関によって駆動されてまたは推進される自動車だけを意味しない。 例えば、単に発電装置としてのみ内燃機関を使用するハイブリッド車は、想像されてもよい。 クレーンおよび袋詰め機のような内燃機関によって（間接的に）駆動される補助装置を有する自動車は、同様に想像されてよい。

内燃機関は、一般に、閉または開サイクルプロセスに基づくエネルギー変換機械を構成する。 適切な内燃機関は、したがって、化学エネルギーを機械エネルギーに変換する燃焼の間、浄化に適した還元剤のせいでこれが望まれない排出の減少に導く程度まで排出を発生する燃料を使用する任意のものである。 これらは、通常、往復ピストンエンジン、プランジャピストンエンジン、ロータリーピストンおよび、特にバンケルエンジンである。 適切な燃料は、なかでも、ディーゼル燃料およびガソリン燃料であり、しかし、例えば天然ガスおよび液化ガス等の燃料でもある。 内燃機関は、空の指示の場合に排出を減らすために、尿素容器の充填レベルを測定するための音発生センサからの信号によって速度を落してもよい。

少なくとも１つの排ガス処理装置は、通常、内燃機関からテールパイプへの排ガスラインにおいて配置される。 ここでは（上流、すなわち前方において）、尿素／水溶液またはすでに気体状のアンモニアは、排ガスに注入される。 排ガス処理装置は、音発生測定によって基本的に制御される。 但しそれは、空の指示の場合、尿素容器の充填レベルを測定するための音発生センサからの信号によって間接的にさらにスイッチオフされてよい。

音発生センサを有する尿素容器を備える装置は、その設計およびその機能において、上記されたタイプに対応する。

本発明および技術的文脈は、図を用いて以下でさらに詳細に説明される。 図は、特に好適な例示的実施形態を示す。 しかしながら、本発明はそれに制限されない。 図は概略図であり、同一のコンポーネントは同一の参照番号によって示される。

図１は、音発生センサを完全に収容する液溜めを備える尿素容器の第１の実施形態を示す。

図２は、液溜めに部分的に突出するセンサを完全に収容する液溜めを有する尿素容器の第２の実施形態を示す。

図３は、液溜めの凹所内に完全に収容されたセンサを有する尿素容器の第３の実施形態を示す。

図４は、センサの音発生面に対する垂直線が音の基本的方向に対してある角度で方向づけられる液溜めを有する尿素容器の第４の実施形態を示す。

図５は、排ガス処理装置および本発明による装置により構成される尿素容器を備える自動車を示す。

図６は、液溜めと、物理的装置を形成する尿素抽出装置およびセンサを有する液溜め底部と、を有する尿素容器のさらに別の実施形態を示す。

これが以下に詳細に明確に述べられないときでも、個々の図の参照符号は、常に同一のコンポーネントまたは構成要素を意味する。 この点で、参照符号は、加えて、他の図の対応する開示になされてよい。

図１は、充填レベル１７まで尿素／水溶液３１で満たされる尿素容器１を示す。 尿素容器の底部２に、物理的高さ９および液溜め底部４を有する液溜め３は、尿素容器の底部２のレベル１４以下に設けられる。 液溜め３において、音発生センサ５は、レベル１４から液溜め底部４まで延びる。 音発生面６は、尿素容器の底部２のレベル１４に正確に隣接する。 尿素抽出装置７は、尿素を抽出するために、液溜め３の物理的高さ９の領域に取り付けられる。 尿素の全充填レベルは、充填レベル１７の高さおよび液溜め３の物理的高さ９の合計である。 センサ５は、音波１５の、および音波１５のエコー１６の距離／時間決定によって、（液溜め３より上の）充填レベル１７を記録する。 この場合、センサ５の音発生面６に対する垂直線１０と、音の基本的方向１２とは、一致する。 充填レベル１７が尿素容器の底部２のレベル１４まで減少する場合、次いで、センサ５は、尿素容器１が空であることを示す。 にもかかわらず、残余の抽出可能な尿素量は、尿素容器の底部２のレベル１４と尿素抽出装置７による抽出高さとの間の液溜め３に残っている。

図２は、図１に表されたものと類似の尿素容器１を示す。 図１とは対照的に、センサ５は、液溜め３の凹所８内にある。 そしてそれは、液溜め３の領域内の液溜め底部４から突出する。 センサ５は、ここでもセンサ５の共通ハウジング３０において互いに直接隣り合って配置される音発生面６およびレシーバ２８の２つの部品にさらに構成される。 加えて、センサ５の（およびレシーバ２８の）音発生面６は、液溜め３へと突出する。 さらに、センサ５の音発生面６（およびレシーバ２８）は、尿素容器の底部２のレベル１４以下に位置する。 このようにして、センサは、尿素／水溶液の接合部分（尿素／水溶液の表面）から尿素容器の底部２のレベル１４を越えてセンサ５の音発生面６まで延びる充填レベル１７を測定する。 ここで再び、しかしながら、尿素抽出装置７は、センサ５の音発生面６の下に取り付けられる。 再び、センサ５が充填レベル１７「ゼロ」であることを示した後、尿素／水溶液３１の抽出可能な残余の量は、したがって、存在する。 さらに、例えば尿素／水溶液３１の電導度が決定されることのできる測定値トランスジューサ２９は、この場合、液溜め３内に配置される。

図３は、図１に表されたものと類似の尿素容器１を示す。 この場合、センサ５は、液溜め４の領域の凹所８に、完全に挿入される。 ここで、液溜め３の液溜め底部４から導入される凹所は、尿素容器の底部２のレベル１４まで延びる。 センサの音発生面６は、尿素容器の底部２のレベル１４と一致する凹所８の領域に直接隣接する。 図２のように、ここで再び、液溜め３の物理的高さ９は、センサ５の取付け高さよりも大きい。

図４は、センサ５が図１のように液溜め３内に完全に収容される尿素容器１を示す。 以前の図とは対照的に、音発生面６に対する垂直線１０は、音の基本的方向１２に関して角度１１を有する。 音発生面６により発生される音波１５は、最初に、音発生面６に対する垂直線１０に沿って基本的に広がる。 液溜め３に統合される音偏向手段１３によって、音波１５は、音の基本的方向１２に向けて偏向される。 エコー１６は、最初に、音偏向手段１３まで音の基本的方向１２に沿って逆方向に反射される。 そして、エコー１６は、垂直線１０に沿って音発生面６へと戻り偏向される。 充填レベルの測定は、この場合、傾斜した音発生面６の最上端によって、下部境界をなす。 尿素／水溶液の充填レベルがこの位置を下回る場合、音による測定を妨げる接合部分は、形成される。 センサ５またはセンサ５の測定装置は、この下限に調整される。

図５は、内燃機関１９および排ガス処理装置２０を有する自動車１８を示す。 還元剤（ここでは液体の尿素）は、尿素容器１からまたは液溜め３から薬注ノズル２１を介して排ガス処理装置２０（例えば、加水分解触媒コンバータおよび／またはＳＣＲ触媒コンバータ）へと導入される。 浄化される排ガスは、排ガスライン２３を通って供給されて、テールパイプ２４を通って排ガス処理装置２０を出て行く。 尿素容器１内のまたは液溜め３内のセンサ５は、信号ライン２５を介してスイッチ素子２２に充填レベルを示す。 スイッチ素子２２は、それがエンジンスロットル信号ライン２６を介して内燃機関１９の速度を落すというような方法で、構成される。 スイッチ素子２２は、薬注ノズル閉鎖信号ライン２７によって、薬注ノズル２１をスイッチオフする。 尿素容器１が空であることがセンサ５により信号ライン２５を介してスイッチ素子２２に示された後、間接的な期間後、スイッチ素子２２によって、スイッチオフまたは絞りは、起こる。

図６は、液溜め３を有する尿素容器１の他の実施形態を図式的に表す。 尿素抽出装置７およびセンサ５を有する液溜め底部４は、物理的装置を形成する。 上記のように、尿素抽出装置７（例えば、フィルタ、ポンプ、供給ライン、圧力および／または温度センサ、戻りライン、バルブ）およびセンサ５は、別の液溜め底部４上に予め搭載されてよく、最後に液溜め３に防漏的に取り付けられてよい。 液溜め底部４は、この場合、（安定な、例えば金属的な）モジュラープレートの方法で構成される。 その場合に、尿素と直接接触してはならない部品は、（ハウジングで）カプセル化されてよい。 対応して、ここで述べられる本発明による装置の他の変形例は、予め搭載された物理的装置を有して形成されてもよく、そしてそれは、尿素容器１の開口部に防漏的に取り付けられてもよい。

先行技術と関連してはじめに説明された技術的課題は、したがって、さらに軽減された。 特に、一方では設置スペースを節約して、同時により単純な実装を許容する装置は、提供された。 さらに、充填レベルが最小限の限界値に届いたかまたはゼロに近づいていることを音発生センサが示した後、それにもかかわらず、最適なエンジン出力および法的に定められた汚染物質の排出をともなって自動車と共に充填所（給油所）に到達することができ、かつそこで尿素容器を再充填することができるために、尿素の充分な残余の量がまだあることが、したがって確実にされる。

１…尿素容器 ２…尿素容器の底部 ３…液溜め ４…液溜め底部 ５…センサ ６…音発生面 ７…尿素抽出装置 ８…凹所 ９…物理的高さ １０…垂直線 １１…角度 １２…音の基本的方向 １３…音偏向手段 １４…レベル １５…音波 １６…エコー １７…充填レベル １８…自動車 １９…内燃機関 ２０…排ガス処理装置 ２１…薬注ノズル ２２…スイッチ素子 ２３…排ガスライン ２４…テールパイプ ２５…信号ライン ２６…エンジンスロットル信号ライン ２７…薬注ノズル閉鎖信号ライン ２８…レシーバ ２９…測定値トランスジューサ ３０…ハウジング ３１…尿素／水溶液