與用于聲學質(zhì)檢和液位感測的感應室關聯(lián)的車輛尿素儲箱的制作方法
【專利說明】與用于聲學質(zhì)檢和液位感測的感應室關聯(lián)的車輛尿素儲箱
[0001] 本發(fā)明涉及車輛排放氣體的污染的減少，還涉及為此而使用的尿素儲箱以及其 它。
[0002] 車輛和卡車排放的法規(guī)要求減少將氮氧化物N〇x釋放到大氣中。一種已知的用于 實現(xiàn)該目的的方式在于使用SCR( "Selective Catalytic Reduction"，選擇性催化還原)方 法，該SCR方法允許通過將還原劑(一般為氨)注入排放管線中來還原氮氧化物。使用尿素溶 液來產(chǎn)生氨并且在車輛上將其存儲在儲箱中。
[0003]必須檢查該儲箱中尿素溶液的液位和品質(zhì)。實際上，測量尿素的濃度允許確定是 否存在任何污染物。所要求的濃度測量范圍為0 %到40 %的尿素與水的比例。標稱濃度為 32.5%。而且，應該對常見車輛流體進行辨別，以確定是否發(fā)生不良充裝。通常高于總可用 體積的5%的污染必須被檢測到。故意篡改系統(tǒng)以回避使用經(jīng)認證的尿素流體也必須被檢 測到。
[0004] 已經(jīng)研發(fā)了例如基于尿素液體中的超聲速度(聲學共振裝置)的品質(zhì)傳感器(參見 例如US 2008/0280371)。實際上，由于聲音在尿素溶液中的速度隨著溶液分子量的改變而 改變，因此該速度能夠被用于測量濃度。該分子量的改變按比例地影響聲速。
[0005] 超聲流體品質(zhì)傳感器的主要缺點在于傳感器的傳感部件和用于反射傳感器的超 聲波的參考靶之間的間距必須填充有流體。通常如果使用獨立傳感部件，該間距必須至少 為25mm。如果單個傳感部件在測量儲箱液位和流體品質(zhì)（參考測量），該距離必須延長到至 少50_，以獲得準確的測量并區(qū)分多個被返回的聲波。
[0006] 理想地，應一直進行濃度測量至儲箱中的流體完全清空。然而，對于某些應用，允 許在儲箱底部存在10至15mm的不可測量區(qū)域，這是由于現(xiàn)有技術(shù)需要該區(qū)域以允許品質(zhì)測 量。這意味著在流體液位下降到參考革E(25至50mm)以下時無法對流體品質(zhì)進行豎直測量， 因此導致在儲箱底部的不可測量的流體體積非常大。因此，大部分供應商選擇的解決方案 在于在儲箱底部水平地進行參考測量。但這對于系統(tǒng)成本、復雜性和集成性而言并不理想。
[0007] 由此，本發(fā)明的一個目的在于改善溶液品質(zhì)的測量。特別地，一個目的在于：即使 在溶液在儲箱中的液位低時，也能不改變系統(tǒng)成本、復雜性和集成性地測量溶液的品質(zhì)。
[0008] 為此，本發(fā)明提供一種用于測量車輛尿素儲箱的尿素溶液或來自于該儲箱的尿素 溶液的品質(zhì)的設備，該設備具有：
[0009] -室；
[0010] -至少一個超聲收發(fā)器，被布置為用于在室中豎直地發(fā)出超聲波，以及
[0011] -在室中在收發(fā)器上方延伸的偏向器，
[0012] 其中該室具有入口，該入口用于給室充裝尿素溶液以使得溶液在室中的液位至少 達到該偏向器。
[0013] 由此，即使在儲箱中的溶液的量少時，也能夠用溶液將室充裝至偏向器的位置。更 確切地說，測量能夠一直繼續(xù)，直至儲箱中有足夠的溶液將室充裝到偏向器的位置。這在儲 箱完全清空時無法繼續(xù)進行，因為沒有溶液可用于充裝室。此外，該豎直測量在成本、復雜 性和集成性方面是優(yōu)選的。
[0014] 優(yōu)選地，入口延伸到比偏向器更低處。
[0015] 優(yōu)選地，室在室的頂部處是打開的。
[0016] 由此，位于室中的溶液能夠自由地流出室，例如流入儲箱中以重新充裝儲箱。并且 例如，如果儲箱中有足夠的溶液，儲箱的溶液就能夠流入室中。
[0017] 在一個實施例中，設備具有壁，室形成于壁的凹進去的凹處中。
[0018] 由此，室使得不需要增大儲箱的體積或減小其容量。
[0019] 在一個實施例中，收發(fā)器被布置為用于測量溶液的液位和除液位以外還測量溶液 的品質(zhì)。
[0020] 由此，僅使用一個收發(fā)器進行了兩種測量。
[0021] 在另一實施例中，設備包括被布置為測量溶液的液位的第二超聲收發(fā)器。
[0022]優(yōu)選地，設備具有如下所述的裝置:該裝置被布置為用于給室充裝尿素溶液以使 得室中的溶液的液位至少達到偏向器。
[0023] 有利地，設備包括供給管線和返回管線，該供給管線用于傳送來自設備的尿素溶 液，該返回管線用于將該溶液從供給管線傳送到室。
[0024] 有利地，設備包括止回閥，該止回閥位于溶液到入口的路徑上并被布置為用于僅 允許溶液流入室。
[0025] 由此，室的溶液不通過入口流出，尤其是在儲箱或供給管線的栗在反向模式下工 作時。
[0026] 設備可以包括以下部件中的至少一個:加熱器、栗、過濾器、閥門以及溫度探測器。
[0027] 本發(fā)明還提供了一種車輛尿素儲箱與根據(jù)本發(fā)明的設備的組合，其中該設備被布 置為與該儲箱流體連通。
[0028]優(yōu)選地，室在儲箱內(nèi)延伸。
[0029] 但在其他實施例中，室可以在儲箱外延伸。
[0030] 有利地，室在室的底部是打開的，以允許溶液從室流到設備或儲箱。
[0031] 由此，用于測量的溶液能夠回流到儲箱中，以被用于處理排放氣體。該開口例如可 以由僅允許流速較低的溶液的口徑經(jīng)測定的開孔構(gòu)成。
[0032] 優(yōu)選地，室具有內(nèi)底面，該內(nèi)底面的最低點比儲箱或設備的主室的內(nèi)底面的最低 點延伸得更高。
[0033]由此，在室中使用的大部分溶液可以回到例如儲箱。
[0034] 在一個實施例中，設備包括用于將尿素溶液從儲箱傳送到位于儲箱外的供給管線 的裝置。
[0035] 由此，設備可以位于儲箱內(nèi)，并且是將溶液傳送到供給管線的模塊的一部分。
[0036] 在另一實施例中，儲箱包括位于設備外的用于將尿素溶液從儲箱傳送到位于儲箱 外的供給管線的裝置。
[0037] 由此，設備仍然可以位于儲箱內(nèi)，但不是將溶液傳送到供給管線的儲箱模塊的一 部分。
[0038] 在又一實施例中，該組合還可以包括被布置在儲箱外的用于接收來自于儲箱的尿 素溶液的管線，其中設備位于儲箱外并被布置為用于測量該管線的尿素溶液的品質(zhì)。
[0039]這次，設備位于儲箱外，并且在比如供給管線的管線上進行測量。
[0040] 本發(fā)明還提供一種車輛尿素儲箱，該儲箱具有：
[0041] -主室；
[0042] -第二室，其被布置為使得該第二室中的尿素溶液的液位能夠高于主室中的溶液 的液位；
[0043] -至少一個超聲收發(fā)器，被布置為用于在第二室中豎直地發(fā)出超聲波；以及
[0044] -在第二室中在收發(fā)器上方延伸的偏向器，
[0045] 其中第二室具有入口，該入口用于給第二室充裝尿素溶液以使得第二室中的溶液 的液位至少達到偏向器。
[0046] 優(yōu)選地，儲箱具有如下所述的裝置:該裝置被布置為用于給第二室充裝尿素溶液 以使得第二室中的溶液的液位至少達到偏向器。
[0047]有利地，儲箱具有供給管線和返回管線，該供給管線用于傳送來自儲箱的尿素溶 液，該返回管線用于將該溶液從供給管線傳送到第二室。
[0048] 本發(fā)明還提供了一種用于測量車輛尿素儲箱中的尿素溶液或者來自該儲箱的溶 液的品質(zhì)的方法，其包括以下步驟：
[0049] -通過室的入口給室充裝來自于儲箱的尿素溶液，使得室中的溶液的液位至少達 到在室中延伸的偏向器，以及
[0050] -由超聲收發(fā)器在室中豎直地發(fā)送超聲波直至偏向器，以測量品質(zhì)。
[0051] 優(yōu)選地，供給管線將尿素溶液從儲箱傳送到排放氣體管線，并且該充裝步驟包括 通過返回管線將溶液從供給管線傳送到室。
[0052] 現(xiàn)在將參照附圖來描述作為非限制性示例的本發(fā)