尾气处理液浑浊度检测装置和柴油机尾气处理系统的制作方法

本实用新型涉及柴油机尾气处理系统的尾气处理液浑浊度的检测，尤其涉及一种尾气处理液浑浊度检测装置以及包括这种尾气处理液浑浊度检测装置的柴油机尾气处理系统。

背景技术：

柴油发动机在燃烧后会产生具有较高含量的氮氧化物的尾气，这种尾气不能直接排放到空气中，而是需要通过尾气处理系统进行处理之后才能排放到大气中。对柴油发动机排放的尾气进行处理的一种有效技术是采用选择性催化还原(SCR)方法来降低柴油发动机排放的尾气中氮氧化物的含量。选择性催化还原方法通过在尾气处理系统中使用尿素水溶液来对柴油发动机排放的尾气进行处理，使尾气中有害的氮氧化物转化为无害的氮气和水蒸气，以减少柴油发动机有害气体排放。

诸如尿素水溶液的尾气处理液通常是无色透明的，在尾气处理系统中被储存在单独的专用储罐内。当尾气处理系统运行时，输送装置中的泵通过吸液管路从储罐抽取尿素水溶液，并通过压力管路以一定压力将尿素水溶液输送到喷射装置。随后，喷射装置将尿素水溶液雾化，并定量地喷射到排气管中。在车辆停驶或系统出现故障需要倒抽时，输送装置完成对尾气处理系统内尿素水溶液的清空工作并使尿素水溶液通过回流管路返回储罐。

柴油机的作业环境通常十分恶劣，并且充满灰尘、纤维等，在打开储罐更换尿素水溶液时，可能由于操作不当而将灰尘、纤维或其它杂质引入到储罐中。此外，尿素水溶液在从输送装置被倒抽至储罐时也可能携带灰尘、纤维或其它杂质。因此，当柴油机尾气处理系统运行时，在尿素水溶液被泵抽吸到输送装置之前，需要使其经过设置在泵上游的过滤器来进行过滤，以防止尿素水溶液中的灰尘、纤维或其它杂质进入喷嘴。在现有的尾气处理系统中，经常由于无法检测储罐内的尿素水溶液的浑浊度的变化，导致未能及时更换尿素水溶液和清洁储罐，造成尿素水溶液中的灰尘、纤维或其它杂质堵塞过滤器和喷嘴，使得尿素水溶液的供给不畅，进而降低雾化效果，导致发动机动力下降、熄火或启动困难及尾气超标。

因而，迫切需要对现有的柴油机尾气处理系统的尿素水溶液的浑浊度进行检测。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的在于提供一种用于柴油机尾气处理系统的尾气处理液浑浊度检测装置，这种尾气处理液浑浊度检测装置能够对柴油机尾气处理系统中的尾气处理液浑浊度进行检测，从而确保尾气处理系统的可靠运行。

根据本实用新型的一方面，提供一种用于柴油机尾气处理系统的尾气处理液浑浊度检测装置，其特征在于，所述尾气处理液浑浊度检测装置包括：

用于发射光的光发射器，所述光发射器是平行光源；以及

用于接收从所述光发射器发射的光并产生基于其所接收的光的强度的信号的多个光接收器；

所述光发射器和所述多个光接收器设置在尾气处理液的储罐内并且浸没在所述尾气处理液中。

优选地，所述光发射器和所述多个光接收器邻近所述柴油机尾气处理系统的输送装置的吸液管路的入口设置。

优选地，所述多个光接收器包括：

用于接收从所述光发射器发射并沿直线传播的光的第一光接收器；以及

用于接收从所述光发射器发射并被散射的光的至少一个第二光接收器。

优选地，所述第一光接收器与所述光发射器彼此相对地设置。

优选地，所述光发射器设置在所述储罐的内部侧壁上，所述第一光接收器设置在从所述储罐的内部底壁竖起的板上。

优选地，所述至少一个第二光接收器设置在所述光发射器设置于其上的所述内部侧壁上，设置在所述第一光接收器设置于其上的所述板上与所述第一光接收器位于同一侧，设置在所述光发射器和所述第一光接收器之间的内部底壁上，和/或设置在所述光发射器和所述第一光接收器之间的内部侧壁上。

优选地，所述光发射器和多个光接收器直接由车辆的电子控制单元控制，所述电子控制单元能够操作以激活光发射器并且接收来自所述多个光接收器的所述信号并根据所述信号确定尾气处理液的浑浊度，当所确定的尾气处理液的浑浊度超过阈值时，所述电子控制单元向驾驶员发送表示所述储罐内的尾气处理液的浑浊度超过所述阈值的警报，以提醒驾驶员更换尾气处理液并清洁所述储罐。

优选地，所述尾气处理液浑浊度检测装置还包括用于激活光发射器并且接收来自所述多个光接收器的所述信号并根据所述信号确定尾气处理液的浑浊度的控制器，当所确定的尾气处理液的浑浊度超过阈值时，所述控制器向驾驶员发送表示所述储罐内的尾气处理液的浑浊度超过所述阈值的警报，以提醒驾驶员更换尾气处理液并清洁所述储罐。

优选地，所述尾气处理液是尿素水溶液。

根据本实用新型的另一方面，一种使用尾气处理液的柴油机尾气处理系统，其特征在于，所述柴油机尾气处理系统包括上述尾气处理液浑浊度检测装置。

根据本实用新型，由于在柴油机尾气处理系统中的尾气处理液储罐内设置有尾气处理液浑浊度检测装置，能够检测储罐内的尾气处理液的浑浊度。通过这种方式，驾驶员能够及时掌握储罐内的尾气处理液的浑浊度的变化，从而防止过滤器和喷嘴被尾气处理液中的灰尘、纤维或其它杂质堵塞，进而保证尾气处理系统的可靠运行。

附图说明

图1示意性示出了包括根据本实用新型的尾气处理液浑浊度检测装置的柴油机尾气处理系统的一部分；

图2A示意性地示出了处于尾气处理液的浑浊度低的情况下的尾气处理液浑浊度检测装置，以及图2B示意性地示出了处于尾气处理液的浑浊度高的情况下的尾气处理液浑浊度检测装置，其中，一个第二光接收器被示出为设置在光发射器和第一光接收器之间的内部侧壁上；以及

图3示出了尾气处理液浑浊度检测装置作业的示意性逻辑图。

具体实施方式

下面结合示例详细描述本实用新型的优选实施例。本领域技术人员应理解的是，这些示例性实施例并不意味着对本实用新型形成任何限制。

图1示意性示出了包括根据本实用新型的尾气处理液浑浊度检测装置的柴油机尾气处理系统的一部分。如图1所示，柴油机尾气处理系统1通常包括用于储存诸如尿素水溶液3的尾气处理液的专用储罐5、用于喷射尿素水溶液3的喷射装置13以及连接在储罐5和喷射装置13之间的用于输送尿素水溶液3的输送装置7。如图1所示，在柴油机尾气处理系统1中，尿素水溶液3被储存在储罐5内，当柴油机尾气处理系统1运行时，输送装置7中的泵(未示出)通过吸液管路9从储罐5抽取尿素水溶液3，并通过压力管路11以一定压力将尿素水溶液3输送到喷射装置13。随后，喷射装置13将尿素水溶液3雾化，并定量地喷射到排气管(未示出)中。在车辆停驶或柴油机尾气处理系统1出现故障需要倒抽时，输送装置7完成对柴油机尾气处理系统1内的尿素水溶液3的清空作业并使尿素水溶液3通过回流管10返回至储罐5。与现有技术中的柴油机尾气处理系统不同，在根据本实用新型的柴油机尾气处理系统1中，还包括尾气处理液浑浊度检测装置15，其包括用于发射光的光发射器17、以及用于接收从光发射器17 发射的光并产生基于其所接收的光的强度的信号的多个光接收器19a、19b。光发射器17是诸如激光二极管的平行光源，其被构造成产生预定直径(或宽度)的平行光。光发射器17和多个光接收器19a、19b被设置在储罐5 内并且浸没在尿素水溶液3中，以便对储罐5内的尿素水溶液3的浑浊度进行检测。

在图1的优选实施例中，光发射器17和多个光接收器19a、19b被示出为邻近输送装置7的吸液管路9的入口21设置，这是由于输送装置7的吸液管路9的入口21附近的尿素水溶液3的浑浊度可以有代表性地反映储罐5内的尿素水溶液3的浑浊度水平。应理解的是，光发射器17和多个光接收器19a、19b也可以根据需要设置在储罐5内的其它位置处。

诸如光敏二极管、光敏电阻的多个光接收器19a、19b可以接收从光发射器17发射的光，并且可以产生基于其所接收的光的强度的信号，诸如电压信号或电流信号。多个光接收器19a、19b包括用于接收从光发射器17 发射并沿直线传播的光(平行光)的第一光接收器19a、以及用于接收从光发射器17发射并被散射的光(散射光)的至少一个第二光接收器19b。

如图1所示，光发射器17设置在储罐5的内部侧壁23上，距离储罐5 的底部一定距离。第一光接收器19a与光发射器17彼此相对地设置在从储罐5的内部底壁25竖起的板27上，以接收从光发射器17发射并沿直线传播的平行光。第二光接收器19b沿着不直接接收从所述光发射器17发射的光的方向设置。也就是说，至少一个第二光接收器19b可以设置在适于接收从光发射器17发射并被散射的散射光的任何位置。例如，至少一个第二光接收器19b可以设置在光发射器17设置于其上的内部侧壁23上，设置在第一光接收器19a设置于其上的板27上与第一光接收器19a位于同一侧，设置在光发射器17和第一光接收器19a之间的内部底壁25上，和/或设置在光发射器17和第一光接收器19a之间的内部侧壁23上。

图2A示意性地示出了处于尾气处理液的浑浊度低的情况下的尾气处理液浑浊度检测装置，以及图2B示意性地示出了处于尾气处理液的浑浊度高的情况下的尾气处理液浑浊度检测装置，其中，一个第二光接收器19b被示出为设置在光发射器17和第一光接收器19a之间的内部侧壁23上。在图2A和图2B中，箭头的方向代表由光发射器17发射的光在尿素水溶液3 中的传播方向，并且箭头的粗细代表光的强度，而黑点29代表尿素水溶液 3中的悬浮物，诸如灰尘、纤维或其它不溶性杂质。当尾气处理液浑浊度检测装置15启动时，光发射器17发射平行光并且从光发射器17发射的平行光沿直线传播。如图2A所示。当储罐5内的尿素水溶液3清澈或者浑浊度较低时，尿素水溶液3中几乎没有或只有少量悬浮物29，从光发射器17发射的平行光沿直线传播并且几乎全部被第一光接收器19a接收，而不发生散射。当储罐5内的尿素水溶液3的浑浊度增大，即尿素水溶液3中存在较大量的悬浮物29时，从光发射器17发射的平行光中的一部分被第一光接收器19a接收，另一部分则被尿素水溶液3中的悬浮物29散射，散射光中的一部分被至少一个第二光接收器19b接收。第一光接收器19a和至少一个第二光接收器19b能够产生基于其所接收的光的强度的信号，诸如电压信号和电流信号。由于尿素水溶液3中的悬浮物29对从光发射器17发射的光的散射，由第一光接收器19a产生的信号随着尿素水溶液3的浑浊度的增大而变弱，由至少一个第二光接收器19b产生的信号随着尿素水溶液3的浑浊度的增大而变强。

车辆的电子控制单元(ECU)可以直接控制尾气处理液浑浊度检测装置 15。例如，光发射器17和多个光接收器19a、19b可以电联接至ECU。ECU 能够操作以激活光发射器17以及接收来自所述多个光接收器19a，19b的所述信号并根据所述信号确定尿素水溶液3的浑浊度。当所确定的尿素水溶液3的浑浊度超过阈值时，ECU向驾驶员发送表示所述储罐5内的尿素水溶液3的浑浊度超过所述阈值的警报，以提醒驾驶员更换尿素水溶液3并清洁所述储罐5。例如，当至少一个第二光接收器19b产生的基于其所接收的光的强度的信号(诸如电流信号或电压信号)超过阈值时，ECU向驾驶员发送表示储罐5中的尿素水溶液3的浑浊度超过阈值的警报。应理解的是， ECU也可以利用其它合适的方法确定尿素水溶液3的浑浊度。例如，ECU可以通过将第一光接收器19a产生的基于其所接收的光的强度的信号与至少一个第二光接收器19b中的一个或多个第二光接收器产生的基于其所接收的光的强度的信号进行比较来确定尿素水溶液3的浑浊度。

可选地，尾气处理液浑浊度检测装置15还可以包括控制器(未示出)。该控制器可以与光发射器17电联接，以根据需要激活光发射器17。控制器还可以与多个光接收器19a、19b电联接，以接收多个光接收器19a、19b 产生的基于其所接收的光的强度的信号，并根据所述信号确定储罐5内的尿素水溶液3的浑浊度。控制器还可以例如与车辆的ECU、人机交互界面等通信，以向驾驶员提供储罐5内的尿素水溶液3的浑浊度的表示，并且在尿素水溶液3的浑浊度超过阈值时，向驾驶员发送警报以提醒驾驶员更换尿素水溶液3并清洁储罐5。应理解的是，尾气处理液浑浊度检测装置15 的控制器也可以通过与电子控制单元类似的方法确定尿素水溶液3的浑浊度。

图3示出了尾气处理液浑浊度检测装置作业的示意性逻辑图。在步骤 31，尾气处理液浑浊度检测装置15接收来自驾驶员或车辆电控单元的命令而启动。在步骤33，尾气处理液浑浊度检测装置15的光发射器17被激活以发射平行光。在步骤35，尾气处理液浑浊度检测装置15的控制器接收来自光接收器19a、19b产生的基于其所接收的光的强度的信号，并根据所述信号确定储罐5内的尿素水溶液3的浑浊度。如果所确定的浑浊度没有超过阈值，则尾气处理液浑浊度检测装置15向驾驶员或车辆电控单元发送表示尿素水溶液的浑浊度没有超过阈值的信号并退出作业(步骤37)。如果所确定的浑浊度超过阈值，则尾气处理液浑浊度检测装置15向驾驶员或车辆电控单元发送表示储罐中的尿素水溶液的浑浊度超过阈值的警报并退出作业(步骤39)，以提醒驾驶员更换尿素水溶液3并清洁储罐5。

虽然在附图中尾气处理液浑浊度检测装置15由多个部分组成，应理解的是，尾气处理液浑浊度检测装置15也可以形成为一个整体。并且，虽然在附图中示出了多个第二光接收器19b，但应理解的是，可以仅设置一个第二光接收器19b。另外，虽然尾气处理液浑浊度检测装置被描述为完成检测后退出作业，应理解的是，如果所确定的浑浊度没有超过阈值，尾气处理液浑浊度检测装置也可以持续执行检测或者以一定时间间隔执行检测，以对储罐内的尿素水溶液的浑浊度进行持续检测。

以上结合具体实施例对本实用新型进行了详细描述。显然，以上描述以及在附图中示出的实施例均应被理解为是示例性的，而不构成对本实用新型的限制。对于本领域技术人员而言，可以在不脱离本实用新型的精神的情况下对其进行各种变型或修改，这些变型或修改均不脱离本实用新型的范围。