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Urea-Sensor macht Dieselantriebe sauberer

08.02.2016 - Continental startet die Produktion von Urea-Sensoren für noch effizientere Abgasnachbehandlung bei Dieselmotoren.

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Der innovative Urea-Sensor nutzt Piezoelemente, ein NTC (negativer Temperaturkoeffizient)-Thermometer und einen ASIC, die Continental bereits erfolgreich für die Ölstandsbestimmung einsetzt. © Continental

Seit 2011 entwickelt Continental die Selective Catalytic Reduction-Technologie (SCR) weiter. Viele Personenwagen und Nutzfahrzeuge mit Dieselmotor verfügen bereits über ein SCR-System. Durch Reaktion mit einer wässrigen Harnstofflösung ("AdBlue" bzw. Urea-Lösung) werden im Abgasstrang chemisch Stickoxide zu Stickstoff (N2) und Wasser verwandelt ("reduziert").

 

Dieses Verfahren funktioniert umso besser, je genauer die Menge der eingespritzten Harnstofflösung dosiert wird. Dafür ist es erforderlich, die Konzentration des Harnstoffs zu bestimmen. Für diese neue Regelaufgabe geht jetzt erstmals ein Urea-Sensor des Automobilzulieferers Continental in Produktion. Mit diesem Sensor lässt sich die SCR weiter optimieren und ihre Wirksamkeit dokumentieren. Der Urea-Sensor kann sowohl Qualität, als auch Füllstand und Temperatur der Urea-Lösung im Tank messen. Gleich mehrere Fahrzeughersteller wollen ihn einsetzen.

 

Der innovative Urea-Sensor nutzt Piezoelemente, ein NTC (negativer Temperaturkoeffizient)-Thermometer und einen ASIC, die Continental bereits erfolgreich für die Ölstandsbestimmung einsetzt. Ultraschallsignale messen sowohl den Harnstoffanteil im Wasser, als auch den Füllstand im Tank. Dazu kann der Urea-Sensor wahlweise in den Tank oder in die Dosiereinheit eingeschweißt werden.

 

Die Einspritzmenge der Urea-Lösung muss bedarfsgerecht, also je nach Motorlast, berechnet werden. Für die Berechnung der korrekten Einspritzmenge spielt der tatsächliche Harnstoffgehalt in der AdBlue-Lösung (ihre Qualität) eine Rolle. Außerdem darf die Urea-Lösung nicht zu kalt sein. Deshalb muss auch die Temperatur im Urea-Tank gemessen werden, um eine ständige Verfügbarkeit des Systems durch Aktivieren einer Heizung zu sichern. Und letztlich muss natürlich ausreichend AdBlue im Tank vorhanden sein.

 

Dank der Ultraschallmesstechnik ist es möglich, die Flüssigkeit von außen zu messen, was nicht nur einen großen Beitrag zur Frostsicherheit des Systems leistet, sondern auch einer möglichen Korrosion des Sensorelements oder der Elektronik vorbeugt. Der innovative Urea-Sensor kann alle diese Daten als Eingangsgröße für die AdBlue-Zumessung liefern.

 

Für Anwendungen, bei denen alle Größen erfasst werden sollen, besteht die Messzelle des Urea-Sensors aus zwei Piezoelementen, die beide ein Ultraschallsignal aussenden und empfangen. Durch Bestimmung der vertikalen Laufzeit bis zur Flüssigkeitsoberfläche sowie der horizontalen Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Ultraschallwellen in der Lösung lassen sich Füllstand und Qualität der Lösung bestimmen. Die Qualitätsmessung nutzt den Effekt, dass sich Ultraschall mit steigendem Urea-Anteil schneller in der Lösung ausbreitet.Um auch bei einer Neigung des Fahrzeugs den korrekten Füllstand bestimmen zu können, liefert ein zweiter Füllstandsmesspfad auch in Schräglagen zuverlässig ein Signal.

 

Entwicklungszentren für den Urea-Sensor befinden sich in Nürnberg und in dem 2014 in Betrieb gegangenen neuen Kompetenzzentrum Ostrava (Tschechien). Gefertigt wird die Komponente am Standort Frenstat (Tschechien).



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