包括超声波传感器的尿素容器制造技术

本发明专利技术涉及一种用于通过使用由传感器(5)发射的声波(15)（超声波）和其回声(16)来确定距离而测量尿素容器(1)的填充水平(17)的装置，所述装置包括尿素容器底部(2)和具有物理高度(9)的底槽(3)，其中底槽(3)与尿素容器底部(2)相邻接并且处于尿素容器底部(2)的水平面(14)的下方，此外，底槽(3)以敞开方式连接于尿素容器(1)并且通过底槽底部(4)形成底部边界。传感器(5)容纳在底槽(3)的区域中，并且带有用于发射声波(15)和用于接收相同声波(15)的回声(16)的声发射表面(6)的传感器(5)安装在尿素容器(1)中使得传感器(5)的声发射表面(6)最多邻接于尿素容器底部(2)的水平面(14)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】包括超声波传感器的尿素容器
本专利技术涉及一种用于通过使用声发射传感器（也称之为超声波传感器）来确定距离而测量尿素容器（也称之为SCR罐）的填充水平的装置。特别是，这种尿素容器作为用于技术上简单地存储用于形成氨的尿素/水溶液的储槽而用于废气处理。
技术介绍
长久以来，废气处理装置用于降低内燃机废气中的污染物。带有还原剂供给源的废气处理装置成为现有技术已经有一段时间了，其用于有效地降低内燃机废气中的污染物。已经发现，特别是在稀燃内燃机的情况中，向废气中加入还原剂是有利的。特别是在稀燃内燃机的情况中，废气中的氮氧化合物(NOx)的比例会增加，并且通过废气处理装置内的还原剂可将其降低。使用了用语选择性催化还原方法（SCR方法）。例如，氨可用作还原剂。氨和废气中的氮氧化合物一起转化成非有害的成分，即氮气和水以及二氧化碳。氨一般不直接存储在机动车中。通常，存储和/或提供的是根据需要转换成实际还原剂的还原剂前体。例如，尿素可用作这种还原剂前体。特别优选地是水状尿素/水溶液。例如可获得这种带有32.5%的尿素含量的水状尿素/水溶液，其商标为还原剂可以液态和/或气态形式提供到内燃机的废气处理装置。通常，还原剂以液态形式存储在机动车中。这种液态存储能够以特别节省空间的方式实现。根据目前的法律规定，根据欧盟五级排放标准，污染物排放降低到2.0g/kWhNOx的最大许可极限值。因此，车辆驾驶员必须总是被告知尿素容器的填充水平。当尿素容器为空并且因此没有还原剂可提供给废气处理装置时，必须降低发动机的功率。为了避免这种情况，对于车辆驾驶员来说重要的是通知其尿素容器的填充水平。由于具有大约9.0的pH值的水状尿素/水溶液呈弱碱性，因此可推荐非接触式的填充水平测量。已经发现，为此目的，通过使用发生声音的传感器确定距离来测量填充水平是特别适合的。在这种情况中，尤其是使用了声音在气体和液体之间的、或在气体和固体之间的、或在液体和固体之间的界面处反射的效果。通过传感器的适当定向，以类似于具有发射的声波和反射的回声和回声探测器的方法，可通过所花费的时间来确定距离。因此，可以间接地确定尿素容器的填充水平。到目前为止，已经提出了多种对空间要求较高的测量结构。由于机动车内的尿素容器构成了额外的部件，而现在在所述机动车中仅有很小的用于新部件的空间，因此希望带有通过声音传感器测量填充水平的尿素罐具有节省空间的结构。特别是，作为系统改造和针对在将来由于更严格的排放标准而进一步增加尿素的消耗，以及因此增加的尿素容器体积，节省空间的设计是非常有利的。
技术实现思路
基于这种现有技术，这里提出的本专利技术的目的是进一步减轻结合现有技术所解释的技术问题。特别是提供了一种装置，其一方面节省了安装空间，同时允许较为简单地安装。此外，确保了在声发射传感器指示填充水平已经到达最小极限值或接近零之后，仍然具有足够的剩余体积尿素以使得机动车能够以最佳的发动机功率和法定的污染物排放而到达加油站，在这里重新填充尿素容器。通过根据权利要求1的特征的装置实现了这些目的。在从属权利要求中说明了装置的其他有利的结构。在权利要求中单独提及的特征可以任何技术上可行的方式彼此结合，并且根据说明书的解释性的事实，特别是结合附图进行了补充，还提供了本专利技术替代性的实施方案。根据本专利技术的用于通过使用由传感器发射的声波及其回声来确定距离以测量尿素容器的填充水平的装置包括尿素容器底部和具有物理高度的底槽，底槽与尿素容器的底部相邻接并且处于尿素容器底部的水平面的下方，并且底槽进一步地以敞开方式连接于尿素容器，并且通过底槽底部形成底部边界。此外，提供有：-容纳在底槽区域内的传感器，和-带有用于发射声波和用于接受相同声波的回声的声发射表面的传感器安装在尿素容器内，使得传感器的声发射表面最多邻接于尿素容器底部的水平面。填充水平的测量特别是基于测量所花费的时间。在这种情况中使用了如下事实：声波以对于各自的传播介质（这里为尿素/水溶液）为已知的有限速度进行传播。当传感器发射声波时，这种波需要特定的时间以到达液态尿素/水溶液和相邻空气之间的界面。大部分的声波在这种界面处被反射，并且以相同的波速运动返回到传感器（或超声波传感器）。后者记录了从发射时刻到接收回声、即反射的声波所花费的时间。这一花费的时间乘以声波已知的传播速度即给出了长度。由于声波必须一次向前运动和一次返回以便由传感器来记录，因此将所测定的长度减半就给出了传感器和界面之间的距离。因此，可从这种确定的距离中推测出尿素容器的填充水平，其中声波应当尽可能垂直地撞击界面。如果声波太倾斜地撞击界面，则反射波将由于延长的距离而破坏测量结果。而且，通过垂直于界面的取向，传播路径为最佳的短，并且因此不但能达到更准确的测量结果，而且能以最佳的短时间来实现。此外，由此最小化了在尿素/水溶液中的衰减效应。为了确定精确的结果，声波的已知传播速度需要适应于尿素/水溶液的温度。这样，也能够确定对于冻结的尿素/水溶液而言由于温度和填充水平而导致的尿素/水溶液的膨胀效应。尿素容器为适合盛放尿素的任意的容器或罐。特别是，其由对于碱性物质为惰性的材料制成。例如，塑料适合于此，特别是热固性塑料，例如环氧树脂。尿素容器的形状大体上决定于待盛放的体积、分配在机动车内的空间、简单的维护以及填充，还决定于用于无摩擦操作的尿素容器的功能单元。所述功能单元例如包括底槽、用于填充水平的测量单元、尿素抽取器件，通常也包括加热器件以抵消尿素/水溶液的冻结，并且抵消对于内燃机的不同操作阶段的蒸汽或废气的产生。用于测量填充水平的传感器具有两个功能。在一方面，其发射声波，以及在另一方面，其适合于接收其回声。为了这种目的，可以使用市售的传感器，其以适当的方式调整而能记录在液体和气体之间的界面。为了避免干扰噪声，传感器应当发射处在听不到的超声波段内的声波。此外，传感器应当以节能的方式操作，这是由于机动车内消耗电能的装置的数量已经非常多，并且预期这种装置的数量将进一步增加。也合理地是给传感器额外地装配温度计，这是由于通过此能够补偿尿素/水溶液因温度所产生的膨胀。因此，能够在高温下推断还原剂的实际量。特别是，能够抑制在低温时如果部分结冰的错误指示。这是由于如果部分结冰的话，通过尿素/水溶液中的冰晶体和冰块形成了多个界面。这样会发生从变化的填充水平显示到发动机减速的所不希望有的错误指示。传感器可仅由产生声音和记录声音的隔膜构成，但是可甚至物理性地包括整个测量器件。为了产生和记录声音，在现有技术中常规地是所谓的压电薄膜。这些部件能够将输入的电压信号直接转化成机械变形，并且因此产生声音。通过AC电压可将机械变形非常精确地转化成稳定的震荡频率，通常为压电薄膜的自然频率。同样地，压电薄膜能够将机械变形转化成电压。因此，压电薄膜的使用不仅代表了声音传感器的技术上非常简单的实施方案，而且也特别合算。尿素容器包括尿素容器底部，尽管这不并构成尿素容器底部的密封边界，而是仅划定了尿素容器的主要体积，并且在尿素容器底部上连接了底槽。在大多数情况中，尿素容器底部是从尿素容器的壁向底槽朝下倾斜，以保证剩余的尿素/水溶液可靠地输送到底槽中。在很多情况中，尿素容器底部仅构成为从底槽到尿素容器主体积的过渡处的小接板。通常地，可本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.20 DE 10201003500871.一种用于通过使用由传感器(5)发射的声波(15)及其回声(16)来确定距离以测量尿素容器(1)的填充水平(17)的装置，包括尿素容器底部(2)和具有物理高度(9)的底槽(3)，其中所述底槽(3)与尿素容器底部(2)邻接并且处于尿素容器底部(2)的水平面(14)的下方，所述底槽(3)以敞开的方式连接于所述尿素容器(1)，并且通过底槽底部(4)形成底部边界，其特征在于：带有用于发射声波(15)和用于接收相同声波(15)的回声(16)的声发射表面(6)的传感器(5)容纳在所述底槽(3)的区域中并安装在所述底槽(3)的外部，使得所述传感器(5)的声发射表面(6)最多邻接于所述尿素容器底部(2)的水平面(14)，其中尿素抽取器件(7)连接于所述底槽(3)并且处于所述尿素容器底部(2)的水平面(14)与底槽底部(4)之间的高度处，其中所述尿素抽取器件(7)安装...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯文·舍佩尔斯，简·霍奇森，
申请(专利权)人：依米泰克排放技术有限公司，
类型：
国别省市：