包括超聲波傳感器的尿素容器制造技術

本發明專利技術涉及一種用于通過使用由傳感器(5)發射的聲波(15)（超聲波）和其回聲(16)來確定距離而測量尿素容器(1)的填充水平(17)的裝置，所述裝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)與尿素容器底部(2)相鄰接并且處于尿素容器底部(2)的水平面(14)的下方，此外，底槽(3)以敞開方式連接于尿素容器(1)并且通過底槽底部(4)形成底部邊界。傳感器(5)容納在底槽(3)的區域中，并且帶有用于發射聲波(15)和用于接收相同聲波(15)的回聲(16)的聲發射表面(6)的傳感器(5)安裝在尿素容器(1)中使得傳感器(5)的聲發射表面(6)最多鄰接于尿素容器底部(2)的水平面(14)。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】包括超聲波傳感器的尿素容器
本專利技術涉及一種用于通過使用聲發射傳感器（也稱之為超聲波傳感器）來確定距離而測量尿素容器（也稱之為SCR罐）的填充水平的裝置。特別是，這種尿素容器作為用于技術上簡單地存儲用于形成氨的尿素/水溶液的儲槽而用于廢氣處理。
技術介紹
長久以來，廢氣處理裝置用于降低內燃機廢氣中的污染物。帶有還原劑供給源的廢氣處理裝置成為現有技術已經有一段時間了，其用于有效地降低內燃機廢氣中的污染物。已經發現，特別是在稀燃內燃機的情況中，向廢氣中加入還原劑是有利的。特別是在稀燃內燃機的情況中，廢氣中的氮氧化合物(NOx)的比例會增加，并且通過廢氣處理裝置內的還原劑可將其降低。使用了用語選擇性催化還原方法（SCR方法）。例如，氨可用作還原劑。氨和廢氣中的氮氧化合物一起轉化成非有害的成分，即氮氣和水以及二氧化碳。氨一般不直接存儲在機動車中。通常，存儲和/或提供的是根據需要轉換成實際還原劑的還原劑前體。例如，尿素可用作這種還原劑前體。特別優選地是水狀尿素/水溶液。例如可獲得這種帶有32.5%的尿素含量的水狀尿素/水溶液，其商標為還原劑可以液態和/或氣態形式提供到內燃機的廢氣處理裝置。通常，還原劑以液態形式存儲在機動車中。這種液態存儲能夠以特別節省空間的方式實現。根據目前的法律規定，根據歐盟五級排放標準，污染物排放降低到2.0g/kWhNOx的最大許可極限值。因此，車輛駕駛員必須總是被告知尿素容器的填充水平。當尿素容器為空并且因此沒有還原劑可提供給廢氣處理裝置時，必須降低發動機的功率。為了避免這種情況，對于車輛駕駛員來說重要的是通知其尿素容器的填充水平。由于具有大約9.0的pH值的水狀尿素/水溶液呈弱堿性，因此可推薦非接觸式的填充水平測量。已經發現，為此目的，通過使用發生聲音的傳感器確定距離來測量填充水平是特別適合的。在這種情況中，尤其是使用了聲音在氣體和液體之間的、或在氣體和固體之間的、或在液體和固體之間的界面處反射的效果。通過傳感器的適當定向，以類似于具有發射的聲波和反射的回聲和回聲探測器的方法，可通過所花費的時間來確定距離。因此，可以間接地確定尿素容器的填充水平。到目前為止，已經提出了多種對空間要求較高的測量結構。由于機動車內的尿素容器構成了額外的部件，而現在在所述機動車中僅有很小的用于新部件的空間，因此希望帶有通過聲音傳感器測量填充水平的尿素罐具有節省空間的結構。特別是，作為系統改造和針對在將來由于更嚴格的排放標準而進一步增加尿素的消耗，以及因此增加的尿素容器體積，節省空間的設計是非常有利的。
技術實現思路
基于這種現有技術，這里提出的本專利技術的目的是進一步減輕結合現有技術所解釋的技術問題。特別是提供了一種裝置，其一方面節省了安裝空間，同時允許較為簡單地安裝。此外，確保了在聲發射傳感器指示填充水平已經到達最小極限值或接近零之后，仍然具有足夠的剩余體積尿素以使得機動車能夠以最佳的發動機功率和法定的污染物排放而到達加油站，在這里重新填充尿素容器。通過根據權利要求1的特征的裝置實現了這些目的。在從屬權利要求中說明了裝置的其他有利的結構。在權利要求中單獨提及的特征可以任何技術上可行的方式彼此結合，并且根據說明書的解釋性的事實，特別是結合附圖進行了補充，還提供了本專利技術替代性的實施方案。根據本專利技術的用于通過使用由傳感器發射的聲波及其回聲來確定距離以測量尿素容器的填充水平的裝置包括尿素容器底部和具有物理高度的底槽，底槽與尿素容器的底部相鄰接并且處于尿素容器底部的水平面的下方，并且底槽進一步地以敞開方式連接于尿素容器，并且通過底槽底部形成底部邊界。此外，提供有：-容納在底槽區域內的傳感器，和-帶有用于發射聲波和用于接受相同聲波的回聲的聲發射表面的傳感器安裝在尿素容器內，使得傳感器的聲發射表面最多鄰接于尿素容器底部的水平面。填充水平的測量特別是基于測量所花費的時間。在這種情況中使用了如下事實：聲波以對于各自的傳播介質（這里為尿素/水溶液）為已知的有限速度進行傳播。當傳感器發射聲波時，這種波需要特定的時間以到達液態尿素/水溶液和相鄰空氣之間的界面。大部分的聲波在這種界面處被反射，并且以相同的波速運動返回到傳感器（或超聲波傳感器）。后者記錄了從發射時刻到接收回聲、即反射的聲波所花費的時間。這一花費的時間乘以聲波已知的傳播速度即給出了長度。由于聲波必須一次向前運動和一次返回以便由傳感器來記錄，因此將所測定的長度減半就給出了傳感器和界面之間的距離。因此，可從這種確定的距離中推測出尿素容器的填充水平，其中聲波應當盡可能垂直地撞擊界面。如果聲波太傾斜地撞擊界面，則反射波將由于延長的距離而破壞測量結果。而且，通過垂直于界面的取向，傳播路徑為最佳的短，并且因此不但能達到更準確的測量結果，而且能以最佳的短時間來實現。此外，由此最小化了在尿素/水溶液中的衰減效應。為了確定精確的結果，聲波的已知傳播速度需要適應于尿素/水溶液的溫度。這樣，也能夠確定對于凍結的尿素/水溶液而言由于溫度和填充水平而導致的尿素/水溶液的膨脹效應。尿素容器為適合盛放尿素的任意的容器或罐。特別是，其由對于堿性物質為惰性的材料制成。例如，塑料適合于此，特別是熱固性塑料，例如環氧樹脂。尿素容器的形狀大體上決定于待盛放的體積、分配在機動車內的空間、簡單的維護以及填充，還決定于用于無摩擦操作的尿素容器的功能單元。所述功能單元例如包括底槽、用于填充水平的測量單元、尿素抽取器件，通常也包括加熱器件以抵消尿素/水溶液的凍結，并且抵消對于內燃機的不同操作階段的蒸汽或廢氣的產生。用于測量填充水平的傳感器具有兩個功能。在一方面，其發射聲波，以及在另一方面，其適合于接收其回聲。為了這種目的，可以使用市售的傳感器，其以適當的方式調整而能記錄在液體和氣體之間的界面。為了避免干擾噪聲，傳感器應當發射處在聽不到的超聲波段內的聲波。此外，傳感器應當以節能的方式操作，這是由于機動車內消耗電能的裝置的數量已經非常多，并且預期這種裝置的數量將進一步增加。也合理地是給傳感器額外地裝配溫度計，這是由于通過此能夠補償尿素/水溶液因溫度所產生的膨脹。因此，能夠在高溫下推斷還原劑的實際量。特別是，能夠抑制在低溫時如果部分結冰的錯誤指示。這是由于如果部分結冰的話，通過尿素/水溶液中的冰晶體和冰塊形成了多個界面。這樣會發生從變化的填充水平顯示到發動機減速的所不希望有的錯誤指示。傳感器可僅由產生聲音和記錄聲音的隔膜構成，但是可甚至物理性地包括整個測量器件。為了產生和記錄聲音，在現有技術中常規地是所謂的壓電薄膜。這些部件能夠將輸入的電壓信號直接轉化成機械變形，并且因此產生聲音。通過AC電壓可將機械變形非常精確地轉化成穩定的震蕩頻率，通常為壓電薄膜的自然頻率。同樣地，壓電薄膜能夠將機械變形轉化成電壓。因此，壓電薄膜的使用不僅代表了聲音傳感器的技術上非常簡單的實施方案，而且也特別合算。尿素容器包括尿素容器底部，盡管這不并構成尿素容器底部的密封邊界，而是僅劃定了尿素容器的主要體積，并且在尿素容器底部上連接了底槽。在大多數情況中，尿素容器底部是從尿素容器的壁向底槽朝下傾斜，以保證剩余的尿素/水溶液可靠地輸送到底槽中。在很多情況中，尿素容器底部僅構成為從底槽到尿素容器主體積的過渡處的小接板。通常地，可本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.08.20 DE 10201003500871.一種用于通過使用由傳感器(5)發射的聲波(15)及其回聲(16)來確定距離以測量尿素容器(1)的填充水平(17)的裝置，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)與尿素容器底部(2)鄰接并且處于尿素容器底部(2)的水平面(14)的下方，所述底槽(3)以敞開的方式連接于所述尿素容器(1)，并且通過底槽底部(4)形成底部邊界，其特征在于：帶有用于發射聲波(15)和用于接收相同聲波(15)的回聲(16)的聲發射表面(6)的傳感器(5)容納在所述底槽(3)的區域中并安裝在所述底槽(3)的外部，使得所述傳感器(5)的聲發射表面(6)最多鄰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)連接于所述底槽(3)并且處于所述尿素容器底部(2)的水平面(14)與底槽底部(4)之間的高度處，其中所述尿素抽取器件(7)安裝...

【專利技術屬性】
技術研發人員：斯文·舍佩爾斯，簡·霍奇森，
申請(專利權)人：依米泰克排放技術有限公司，
類型：
國別省市：