与用于声学质检和液位感测的感应室关联的车辆尿素储箱的制作方法
【专利说明】与用于声学质检和液位感测的感应室关联的车辆尿素储箱
[0001] 本发明涉及车辆排放气体的污染的减少，还涉及为此而使用的尿素储箱以及其 它。
[0002] 车辆和卡车排放的法规要求减少将氮氧化物N〇x释放到大气中。一种已知的用于 实现该目的的方式在于使用SCR( "Selective Catalytic Reduction"，选择性催化还原)方 法，该SCR方法允许通过将还原剂(一般为氨)注入排放管线中来还原氮氧化物。使用尿素溶 液来产生氨并且在车辆上将其存储在储箱中。
[0003]必须检查该储箱中尿素溶液的液位和品质。实际上，测量尿素的浓度允许确定是 否存在任何污染物。所要求的浓度测量范围为0 %到40 %的尿素与水的比例。标称浓度为 32.5%。而且，应该对常见车辆流体进行辨别，以确定是否发生不良充装。通常高于总可用 体积的5%的污染必须被检测到。故意篡改系统以回避使用经认证的尿素流体也必须被检 测到。
[0004] 已经研发了例如基于尿素液体中的超声速度(声学共振装置)的品质传感器(参见 例如US 2008/0280371)。实际上，由于声音在尿素溶液中的速度随着溶液分子量的改变而 改变，因此该速度能够被用于测量浓度。该分子量的改变按比例地影响声速。
[0005] 超声流体品质传感器的主要缺点在于传感器的传感部件和用于反射传感器的超 声波的参考靶之间的间距必须填充有流体。通常如果使用独立传感部件，该间距必须至少 为25mm。如果单个传感部件在测量储箱液位和流体品质（参考测量），该距离必须延长到至 少50_，以获得准确的测量并区分多个被返回的声波。
[0006] 理想地，应一直进行浓度测量至储箱中的流体完全清空。然而，对于某些应用，允 许在储箱底部存在10至15mm的不可测量区域，这是由于现有技术需要该区域以允许品质测 量。这意味着在流体液位下降到参考革E(25至50mm)以下时无法对流体品质进行竖直测量， 因此导致在储箱底部的不可测量的流体体积非常大。因此，大部分供应商选择的解决方案 在于在储箱底部水平地进行参考测量。但这对于系统成本、复杂性和集成性而言并不理想。
[0007] 由此，本发明的一个目的在于改善溶液品质的测量。特别地，一个目的在于：即使 在溶液在储箱中的液位低时，也能不改变系统成本、复杂性和集成性地测量溶液的品质。
[0008] 为此，本发明提供一种用于测量车辆尿素储箱的尿素溶液或来自于该储箱的尿素 溶液的品质的设备，该设备具有：
[0009] -室；
[0010] -至少一个超声收发器，被布置为用于在室中竖直地发出超声波，以及
[0011] -在室中在收发器上方延伸的偏向器，
[0012] 其中该室具有入口，该入口用于给室充装尿素溶液以使得溶液在室中的液位至少 达到该偏向器。
[0013] 由此，即使在储箱中的溶液的量少时，也能够用溶液将室充装至偏向器的位置。更 确切地说，测量能够一直继续，直至储箱中有足够的溶液将室充装到偏向器的位置。这在储 箱完全清空时无法继续进行，因为没有溶液可用于充装室。此外，该竖直测量在成本、复杂 性和集成性方面是优选的。
[0014] 优选地，入口延伸到比偏向器更低处。
[0015] 优选地，室在室的顶部处是打开的。
[0016] 由此，位于室中的溶液能够自由地流出室，例如流入储箱中以重新充装储箱。并且 例如，如果储箱中有足够的溶液，储箱的溶液就能够流入室中。
[0017] 在一个实施例中，设备具有壁，室形成于壁的凹进去的凹处中。
[0018] 由此，室使得不需要增大储箱的体积或减小其容量。
[0019] 在一个实施例中，收发器被布置为用于测量溶液的液位和除液位以外还测量溶液 的品质。
[0020] 由此，仅使用一个收发器进行了两种测量。
[0021] 在另一实施例中，设备包括被布置为测量溶液的液位的第二超声收发器。
[0022]优选地，设备具有如下所述的装置:该装置被布置为用于给室充装尿素溶液以使 得室中的溶液的液位至少达到偏向器。
[0023] 有利地，设备包括供给管线和返回管线，该供给管线用于传送来自设备的尿素溶 液，该返回管线用于将该溶液从供给管线传送到室。
[0024] 有利地，设备包括止回阀，该止回阀位于溶液到入口的路径上并被布置为用于仅 允许溶液流入室。
[0025] 由此，室的溶液不通过入口流出，尤其是在储箱或供给管线的栗在反向模式下工 作时。
[0026] 设备可以包括以下部件中的至少一个:加热器、栗、过滤器、阀门以及温度探测器。
[0027] 本发明还提供了一种车辆尿素储箱与根据本发明的设备的组合，其中该设备被布 置为与该储箱流体连通。
[0028]优选地，室在储箱内延伸。
[0029] 但在其他实施例中，室可以在储箱外延伸。
[0030] 有利地，室在室的底部是打开的，以允许溶液从室流到设备或储箱。
[0031] 由此，用于测量的溶液能够回流到储箱中，以被用于处理排放气体。该开口例如可 以由仅允许流速较低的溶液的口径经测定的开孔构成。
[0032] 优选地，室具有内底面，该内底面的最低点比储箱或设备的主室的内底面的最低 点延伸得更高。
[0033]由此，在室中使用的大部分溶液可以回到例如储箱。
[0034] 在一个实施例中，设备包括用于将尿素溶液从储箱传送到位于储箱外的供给管线 的装置。
[0035] 由此，设备可以位于储箱内，并且是将溶液传送到供给管线的模块的一部分。
[0036] 在另一实施例中，储箱包括位于设备外的用于将尿素溶液从储箱传送到位于储箱 外的供给管线的装置。
[0037] 由此，设备仍然可以位于储箱内，但不是将溶液传送到供给管线的储箱模块的一 部分。
[0038] 在又一实施例中，该组合还可以包括被布置在储箱外的用于接收来自于储箱的尿 素溶液的管线，其中设备位于储箱外并被布置为用于测量该管线的尿素溶液的品质。
[0039]这次，设备位于储箱外，并且在比如供给管线的管线上进行测量。
[0040] 本发明还提供一种车辆尿素储箱，该储箱具有：
[0041] -主室；
[0042] -第二室，其被布置为使得该第二室中的尿素溶液的液位能够高于主室中的溶液 的液位；
[0043] -至少一个超声收发器，被布置为用于在第二室中竖直地发出超声波；以及
[0044] -在第二室中在收发器上方延伸的偏向器，
[0045] 其中第二室具有入口，该入口用于给第二室充装尿素溶液以使得第二室中的溶液 的液位至少达到偏向器。
[0046] 优选地，储箱具有如下所述的装置:该装置被布置为用于给第二室充装尿素溶液 以使得第二室中的溶液的液位至少达到偏向器。
[0047]有利地，储箱具有供给管线和返回管线，该供给管线用于传送来自储箱的尿素溶 液，该返回管线用于将该溶液从供给管线传送到第二室。
[0048] 本发明还提供了一种用于测量车辆尿素储箱中的尿素溶液或者来自该储箱的溶 液的品质的方法，其包括以下步骤：
[0049] -通过室的入口给室充装来自于储箱的尿素溶液，使得室中的溶液的液位至少达 到在室中延伸的偏向器，以及
[0050] -由超声收发器在室中竖直地发送超声波直至偏向器，以测量品质。
[0051] 优选地，供给管线将尿素溶液从储箱传送到排放气体管线，并且该充装步骤包括 通过返回管线将溶液从供给管线传送到室。
[0052] 现在将参照附图来描述作为非限制性示例的本发