专利名称：一种尿素液位传感器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及柴油发动机技术领域，特别是涉及用于监测柴油发动机SCR系统中尿素液位的传感器。
背景技术：
压燃式柴油机由于柴油及其燃烧方式的特征，排放的HC、CO相对汽油机少的多， 但排放的NOx和PM大量并存。因此，柴油机排放控制的重点应该是降低颗粒物和NOx的排放量。为了满足欧IV及以上排放要求，柴油机单靠燃烧改进等机内净化技术已经很难满足越来越严格的排放法规，尾气必须通过柴油机外的排放后处理装置才能达标，而 SCR(Selective Catalytic Reduction，选择性催化还原)是实现欧IV/V最快捷的途径，也是实现欧VI的必要手段。同时，采用SCR技术的发动机可以更有效的降低NOx的排放，并且有明显的节能特点。SCR是指安装在柴油汽车排气系统中，将柴油机排放中的NOx催化还原成N2和仏的催化还原装置，一般选择尿素水溶液作为还原剂。当发现排气管中有氮氧化物时，尿素罐自动喷出尿素水溶液，尿素水溶液和氮氧化物在SCR催化反应罐中发生氧化还原反应，生成无污染的氮气和水蒸气排出，它能把发动机尾气中的NOx减少50%以上。在国家法规中，要求对减排效果进行监控，手段之一就是检查尿素在发动机运行过程中是否有消耗，当剩余尿素液体小于10%时需要报警，用完时限制发动机扭矩，同时司机也必须在仪表中看到是否需要添加尿素。在ECU(电子控制单元)中，需要感知尿素液位和温度来控制尿素的喷射和反应量。目前的技术是通过压力传感器来获取液位信号，由压力传感器将压力转化为电信号输出。由于压力传感器的抗干扰能力较差，因此液位信号的精确度较低，容易出现失真现象。此外，压力传感器仅能输出一路液位信号，此信号传输给发动机ECU，然后ECU发送CAN (ControIler Area Network的缩写，是ISO国际标准化的串行通信协议)报文，整车用CAN仪表接收液位信号。由于CAN仪表的成本比普通仪表高很多，不利于推广应用。因此，如何提高尿素液位传感器的稳定性和适应能力，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种尿素液位传感器。该传感器可避免外界因素和压力的干扰，具有十分可靠的稳定性，且可以输出多路液位信号，适用于多种仪表。为了实现上述目的，本实用新型提供了一种尿素液位传感器，包括用于与尿素箱相连接的连接件以及设于所述连接件上的导向管，所述导向管的外部套装有能够上下移动的磁性浮子，所述导向管的内部密封有能够由所述磁性浮子在对应位置导通的测量电路，所述连接件上设有与所述测量电路连接的信号传输线。优选地，所述测量电路包括多组沿所述导向管长度方向排列的磁控单元，各组磁控单元分别包括串联的电阻和非接触开关，多组磁控单元在电路上并联，其并联电路的一端为接地端，另一端为信号输出端。优选地，所述测量电路设有至少两列布局相同的磁控单元，所述至少两列磁控单元的信号输出端相互独立。优选地，所述至少两列磁控单元共用同一接地端。优选地，所述连接件上设有吸尿素管和回尿素管以及分别与所述吸尿素管和回尿素管相连通的尿素出液口和尿素回液口。优选地，所述吸尿素管的下端设有由固定支架支撑的过滤网。优选地，所述非接触开关具体为干簧管。优选地，所述连接件具体为连接法兰，所述导向管固定于所述连接法兰的底部，所述信号传输线从所述连接法兰的顶部引出。优选地，所述信号传输线带有插接件。优选地，进一步包括设于所述测量电路下端的热敏电阻，所述热敏电阻的两端连接于信号传输线。本实用新型针对现有尿素传感器性能不够稳定、适应能力差的问题，采用测量电路与磁性浮子相结合的方式来获取液位信号，测量电路密封于导向管中，由导向管保护其不受干扰，当液位发生变化时，磁性浮子在导向管上的位置也随之改变，通过磁力会作用于测量电路的不同部位，从而产生不同的液位信号，在测量过程中，磁性浮子不与测量电路进行物理接触，因此不会受到压力变化的影响，具有十分可靠的稳定性。在一种具体实施方式
中，所述测量电路包括多组沿所述导向管长度方向排列的磁控单元，各组磁控单元分别包括串联的电阻和非接触开关，多组磁控单元在电路上并联，其并联电路的一端为接地端，另一端为信号输出端。当磁性浮子上下移动时，对应位置的非接触开关同时接通形成回路。根据其所在回路电流或电压的大小，确定浮子位置，发送到仪表或ECU，测量尿素液位。若其中一组磁控单元损坏，不会影响其它磁控单元，即液位不会全程失真。在另一种具体实施方式
中，所述测量电路设有至少两列布局相同的磁控单元，所述至少两列磁控单元的信号输出端相互独立。这样，可至少同时输出两路互不干扰的液位信号，即使加载电压不同，一路发生断路、短路也不会影响另外一路的信号质量，多路液位信号可传输给ECU以及不同类型的仪表，当匹配低端车型时，可以不使用CAN仪表，从而降低成本。
图1为本实用新型所提供尿素液位传感器的一种具体实施方式
的结构示意图；图2为图1所示尿素液位传感器的俯视图；图3为图1所示尿素液位传感器的液位测量电路的电路原理图；图4为图1所示尿素液位传感器的温度测量电路的电路原理图。图1至图4中[0028]1.连接法兰 1-1.凸台 2.导向管 3.磁性浮子 4.吸尿素管 4-1.尿素出液口 5.回尿素管 5-1.尿素回液口 6.固定支架 7.过滤网 8.信号传输线 9.插接件 10.电阻 11.非接触开关 12.热敏电阻
具体实施方式
本实用新型的核心在于提供一种尿素液位传感器。该传感器可避免外界因素和压力的干扰，具有十分可靠的稳定性，且可以输出多路液位信号，适用于多种仪表。为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的详细说明。本文中的“左、右”等表示方位的用语是基于附图的位置关系，不应将其理解为对保护范围的绝对限定。请参考图1、图2，图1为本实用新型所提供尿素液位传感器的一种具体实施方式
的结构示意图；图2为图1所示尿素液位传感器的俯视图。如图所示，在一种具体实施方式
中，本实用新型提供的尿素液位传感器主要由连接法兰1、导向管2、磁性浮子3、吸尿素管4、回尿素管5等部件构成。连接法兰1用于与尿素箱连接，同时也是其它各组成部件的安装基础，导向管2固定在连接法兰1底部的中心位置，磁性浮子3套装在导向管2上，能够沿导向管2上下移动， 磁性浮子3可以是密度小于尿素溶液的漂浮部件与永磁体的组合件。吸尿素管4位于导向管2左侧，从连接法兰1 一直向下延伸，其下端呈折弯状，并设有由固定支架6支撑的过滤网7，吸尿素管4用于将尿素溶液输送到尿素泵，过滤网7可过滤尿素液体中存在的杂质，防止其进入尿素泵。回尿素管5位于导向管2的右侧，其尺寸较短，用于将无法用尽的尿素溶液输送回尿素箱，连接法兰1的顶部设有凸台1-1，凸台1-1的侧面设有分别与吸尿素管4和回尿素管5相连通的尿素出液口 4-1和尿素回液口 5-1。由于尿素溶液具有腐蚀性，因此导向管2 和吸尿素管4选材为抗腐蚀的不锈钢或塑料。导向管2的内部密封有受控于磁性浮子的测量电路，与测量电路连接的信号传输线8从连接法兰1的顶部引出，其上带有插接件9。请参考图3，图3为图1所示尿素液位传感器的液位测量电路的电路原理图。测量电路上设有两列布局相同的磁控单元，其信号输出端P1、P2相互独立，并共用同一接地端P0，每列的磁控单元数量为十二组，沿导向管长度方向均勻排列，各组磁控单元分别包括串联的电阻10和非接触开关11，电阻大小可根据需要选择，十二组磁控单元在电路上并联，其并联电路的一端为接地端P0，另一端为信号输出端PI、P2。显然，磁控单元的数量并不局限于十二组，视测量深度的不同可进一步增加或减少。例如当测量深度较大时，导向管和测量电路的尺寸往往较长，相应的磁控单元数量也会随之增加；相反，当测量深度较小时，导向管和测量电路的尺寸往往较短，相应的磁控单元数量也会随之减少。当磁性浮子上下移动时，对应位置的非接触开关同时接通形成回路，电路中电阻值发生变化，对应测量点的电压和电流发生变化。根据其电流或电压的大小，确定浮子位置，即尿素箱此时液位，发送到仪表或ECU，测量尿素液位。[0042]由于设有两列磁控单元，因此可同时输出两路互不干扰的液位信号，即使加载电压不同，一路发生断路、短路也不会影响另外一路的信号质量，多路液位信号可传输给ECU 以及不同类型的仪表，当匹配低端车型时，可以不使用CAN仪表，从而降低成本。这种测量方式的另一优势在于，若其中一组磁控单元损坏，不会影响其它磁控单元，即液位不会全程失真。上述非接触开关11具体可选用干簧管，干簧管是一种磁敏的特殊开关。它的两个触点由特殊材料制成，被封装在真空的玻璃管里，当磁性浮子靠近干簧管时，其簧片的接点就会感应出极性相反的磁极。由于磁极极性相反而相互吸引，当吸引的磁力超过簧片的抗力时，分开的接点便会吸合，使电路导通；当磁力减小到一定值时，在簧片抗力的作用下接点又恢复到初始状态，使电路断开。这样便完成了一个开关的作用。可见，本实用新型提供的尿素液位传感器的测量方式为分级测量，其测量精度主要取决于干簧管的间距，干簧管的间距越小，测量精度越高，因此，尽可能地设置密集的干簧管，可在一定程度上提高测量精度。但是，从另一方面来讲，过于密集的干簧管之间有可能会相互干扰，因此，干簧管之间的间距不应小于相互干扰的临界值。此外，按照一般的使用习惯，当尿素箱中的尿素溶液充足时，往往并不要求传感器具有很高的测量精度，只有当尿素箱中的尿素溶液减少到一定程度时，才需要传感器能精确测量，因此，干簧管在测量电路上可按照自上而下逐渐密集的方式进行排列。当然，除了干簧管，还可以选择其它类型的非接触开关，这里就不再一一举例说明。请参考图4，图4为图1所示尿素液位传感器的温度测量电路的电路原理图。为了能够同时测量尿素溶液的温度，在上述测量电路的基础上，还可以进一步增加温度测量功能，其具体方式是在测量电路的下端设置热敏电阻12，热敏电阻12的两端 T1、T2连接于信号传输线，从连接法兰1的顶部向外引出。这样可保证热敏电阻12始终处于尿素溶液液面以下的位置，从而获得准确的尿素溶液温度信号。上述尿素液位传感器可感知尿素溶液液位和温度，其信号包括两路完全独立的液位信号和一路温度信号，两路液位信号分别输送到ECU和仪表来控制加热和喷射装置工作，输入不同电压互相不影响，而且测量电路密封于导向管中，由导向管保护其不受干扰， 在测量过程中，磁性浮子不与测量电路进行物理接触，因此不会受到压力变化的影响，具有十分可靠的稳定性。以上对本实用新型所提供的尿素液位传感器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以对本实用新型进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本实用新型权利要求的保护范围内。
权利要求1.一种尿素液位传感器，其特征在于，包括用于与尿素箱相连接的连接件以及设于所述连接件上的导向管，所述导向管的外部套装有能够上下移动的磁性浮子，所述导向管的内部密封有能够由所述磁性浮子在对应位置导通的测量电路，所述连接件上设有与所述测量电路连接的信号传输线。
2.根据权利要求1所述的尿素液位传感器，其特征在于，所述测量电路包括多组沿所述导向管长度方向排列的磁控单元，各组磁控单元分别包括串联的电阻和非接触开关，多组磁控单元在电路上并联，其并联电路的一端为接地端，另一端为信号输出端。
3.根据权利要求2所述的尿素液位传感器，其特征在于，所述测量电路设有至少两列布局相同的磁控单元，所述至少两列磁控单元的信号输出端相互独立。
4.根据权利要求3所述的尿素液位传感器，其特征在于，所述至少两列磁控单元共用同一接地端。
5.根据权利要求4所述的尿素液位传感器，其特征在于，所述连接件上设有吸尿素管和回尿素管以及分别与所述吸尿素管和回尿素管相连通的尿素出液口和尿素回液口。
6.根据权利要求5所述的尿素液位传感器，其特征在于，所述吸尿素管的下端设有由固定支架支撑的过滤网。
7.根据权利要求2至6任一项所述的尿素液位传感器，其特征在于，所述非接触开关具体为干簧管。
8.根据权利要求7所述的尿素液位传感器，其特征在于，所述连接件具体为连接法兰， 所述导向管固定于所述连接法兰的底部，所述信号传输线从所述连接法兰的顶部引出。
9.根据权利要求8所述的尿素液位传感器，其特征在于，所述信号传输线带有插接件。
10.根据权利要求9所述的尿素液位传感器，其特征在于，进一步包括设于所述测量电路下端的热敏电阻，所述热敏电阻的两端连接于信号传输线。
专利摘要本实用新型公开了一种尿素液位传感器，包括用于与尿素箱相连接的连接件以及设于所述连接件上的导向管，所述导向管的外部套装有能够上下移动的磁性浮子，所述导向管的内部密封有受控于所述磁性浮子的测量电路，所述连接件上设有与所述测量电路连接的信号传输线；所述测量电路包括多组沿所述导向管长度方向排列的磁控单元，各组磁控单元分别包括串联的电阻和非接触开关，多组磁控单元在电路上并联，其并联电路的一端为接地端，另一端为信号输出端。该传感器可避免外界因素和压力的干扰，具有十分可靠的稳定性，且可以输出多路液位信号，适用于多种仪表。
文档编号G01F23/72GK202008391SQ201120060610
公开日2011年10月12日 申请日期2011年3月9日 优先权日2011年3月9日
发明者佟德辉, 孙少军, 潘凤文, 邓玉龙, 黄继轩 申请人:潍柴动力股份有限公司