CN103097867B - 包括超声波传感器的尿素容器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于通过使用由传感器(5)发射的声波(15)（超声波）和其回声(16)来确定距离而测量尿素容器(1)的填充水平(17)的装置，所述装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)与尿素容器底部(2)相邻接并且处于尿素容器底部(2)的水平面(14)的下方，此外，底槽(3)以敞开方式连接于尿素容器(1)并且通过底槽底部(4)形成底部边界。传感器(5)容纳在底槽(3)的区域中，并且带有用于发射声波(15)和用于接收相同声波(15)的回声(16)的声发射表面(6)的传感器(5)安装在尿素容器(1)中使得传感器(5)的声发射表面(6)最多邻接于尿素容器底部(2)的水平面(14)。

Description

包括超声波传感器的尿素容器
技术领域
本发明涉及一种用于通过使用声发射传感器（也称之为超声波传感器）来确定距离而测量尿素容器（也称之为SCR罐）的填充水平的装置。特别是，这种尿素容器作为用于技术上简单地存储用于形成氨的尿素/水溶液的储槽而用于废气处理。
背景技术
长久以来，废气处理装置用于降低内燃机废气中的污染物。带有还原剂供给源的废气处理装置成为现有技术已经有一段时间了，其用于有效地降低内燃机废气中的污染物。已经发现，特别是在稀燃内燃机的情况中，向废气中加入还原剂是有利的。特别是在稀燃内燃机的情况中，废气中的氮氧化合物(NOx)的比例会增加，并且通过废气处理装置内的还原剂可将其降低。使用了用语选择性催化还原方法（SCR方法）。
例如，氨可用作还原剂。氨和废气中的氮氧化合物一起转化成非有害的成分，即氮气和水以及二氧化碳。氨一般不直接存储在机动车中。通常，存储和/或提供的是根据需要转换成实际还原剂的还原剂前体。例如，尿素可用作这种还原剂前体。特别优选地是水状尿素/水溶液。例如可获得这种带有32.5%的尿素含量的水状尿素/水溶液，其商标为
还原剂可以液态和/或气态形式提供到内燃机的废气处理装置。通常，还原剂以液态形式存储在机动车中。这种液态存储能够以特别节省空间的方式实现。根据目前的法律规定，根据欧盟五级排放标准，污染物排放降低到2.0g/kWh NOx的最大许可极限值。因此，车辆驾驶员必须总是被告知尿素容器的填充水平。当尿素容器为空并且因此没有还原剂可提供给废气处理装置时，必须降低发动机的功率。为了避免这种情况，对于车辆驾驶员来说重要的是通知其尿素容器的填充水平。由于具有大约9.0的pH值的水状尿素/水溶液呈弱碱性，因此可推荐非接触式的填充水平测量。已经发现，为此目的，通过使用发生声音的传感器确定距离来测量填充水平是特别适合的。在这种情况中，尤其是使用了声音在气体和液体之间的、或在气体和固体之间的、或在液体和固体之间的界面处反射的效果。通过传感器的适当定向，以类似于具有发射的声波和反射的回声和回声探测器的方法，可通过所花费的时间来确定距离。因此，可以间接地确定尿素容器的填充水平。
到目前为止，已经提出了多种对空间要求较高的测量结构。由于机动车内的尿素容器构成了额外的部件，而现在在所述机动车中仅有很小的用于新部件的空间，因此希望带有通过声音传感器测量填充水平的尿素罐具有节省空间的结构。特别是，作为系统改造和针对在将来由于更严格的排放标准而进一步增加尿素的消耗，以及因此增加的尿素容器体积，节省空间的设计是非常有利的。
发明内容
基于这种现有技术，这里提出的本发明的目的是进一步减轻结合现有技术所解释的技术问题。特别是提供了一种装置，其一方面节省了安装空间，同时允许较为简单地安装。此外，确保了在声发射传感器指示填充水平已经到达最小极限值或接近零之后，仍然具有足够的剩余体积尿素以使得机动车能够以最佳的发动机功率和法定的污染物排放而到达加油站，在这里重新填充尿素容器。
通过根据权利要求1的特征的装置实现了这些目的。在从属权利要求中说明了装置的其他有利的结构。在权利要求中单独提及的特征可以任何技术上可行的方式彼此结合，并且根据说明书的解释性的事实，特别是结合附图进行了补充，还提供了本发明替代性的实施方案。
根据本发明的用于通过使用由传感器发射的声波及其回声来确定距离以测量尿素容器的填充水平的装置包括尿素容器底部和具有物理高度的底槽，底槽与尿素容器的底部相邻接并且处于尿素容器底部的水平面的下方，并且底槽进一步地以敞开方式连接于尿素容器，并且通过底槽底部形成底部边界。此外，提供有：
-容纳在底槽区域内的传感器，和
-带有用于发射声波和用于接受相同声波的回声的声发射表面的传感器安装在尿素容器内，使得传感器的声发射表面最多邻接于尿素容器底部的水平面。
填充水平的测量特别是基于测量所花费的时间。在这种情况中使用了如下事实：声波以对于各自的传播介质（这里为尿素/水溶液）为已知的有限速度进行传播。当传感器发射声波时，这种波需要特定的时间以到达液态尿素/水溶液和相邻空气之间的界面。大部分的声波在这种界面处被反射，并且以相同的波速运动返回到传感器（或超声波传感器）。后者记录了从发射时刻到接收回声、即反射的声波所花费的时间。这一花费的时间乘以声波已知的传播速度即给出了长度。由于声波必须一次向前运动和一次返回以便由传感器来记录，因此将所测定的长度减半就给出了传感器和界面之间的距离。因此，可从这种确定的距离中推测出尿素容器的填充水平，其中声波应当尽可能垂直地撞击界面。如果声波太倾斜地撞击界面，则反射波将由于延长的距离而破坏测量结果。而且，通过垂直于界面的取向，传播路径为最佳的短，并且因此不但能达到更准确的测量结果，而且能以最佳的短时间来实现。此外，由此最小化了在尿素/水溶液中的衰减效应。为了确定精确的结果，声波的已知传播速度需要适应于尿素/水溶液的温度。这样，也能够确定对于冻结的尿素/水溶液而言由于温度和填充水平而导致的尿素/水溶液的膨胀效应。
尿素容器为适合盛放尿素的任意的容器或罐。特别是，其由对于碱性物质为惰性的材料制成。例如，塑料适合于此，特别是热固性塑料，例如环氧树脂。尿素容器的形状大体上决定于待盛放的体积、分配在机动车内的空间、简单的维护以及填充，还决定于用于无摩擦操作的尿素容器的功能单元。所述功能单元例如包括底槽、用于填充水平的测量单元、尿素抽取器件，通常也包括加热器件以抵消尿素/水溶液的冻结，并且抵消对于内燃机的不同操作阶段的蒸汽或废气的产生。
用于测量填充水平的传感器具有两个功能。在一方面，其发射声波，以及在另一方面，其适合于接收其回声。为了这种目的，可以使用市售的传感器，其以适当的方式调整而能记录在液体和气体之间的界面。为了避免干扰噪声，传感器应当发射处在听不到的超声波段内的声波。此外，传感器应当以节能的方式操作，这是由于机动车内消耗电能的装置的数量已经非常多，并且预期这种装置的数量将进一步增加。也合理地是给传感器额外地装配温度计，这是由于通过此能够补偿尿素/水溶液因温度所产生的膨胀。因此，能够在高温下推断还原剂的实际量。特别是，能够抑制在低温时如果部分结冰的错误指示。这是由于如果部分结冰的话，通过尿素/水溶液中的冰晶体和冰块形成了多个界面。这样会发生从变化的填充水平显示到发动机减速的所不希望有的错误指示。传感器可仅由产生声音和记录声音的隔膜构成，但是可甚至物理性地包括整个测量器件。为了产生和记录声音，在现有技术中常规地是所谓的压电薄膜。这些部件能够将输入的电压信号直接转化成机械变形，并且因此产生声音。通过AC电压可将机械变形非常精确地转化成稳定的震荡频率，通常为压电薄膜的自然频率。同样地，压电薄膜能够将机械变形转化成电压。因此，压电薄膜的使用不仅代表了声音传感器的技术上非常简单的实施方案，而且也特别合算。
尿素容器包括尿素容器底部，尽管这不并构成尿素容器底部的密封边界，而是仅划定了尿素容器的主要体积，并且在尿素容器底部上连接了底槽。在大多数情况中，尿素容器底部是从尿素容器的壁向底槽朝下倾斜，以保证剩余的尿素/水溶液可靠地输送到底槽中。在很多情况中，尿素容器底部仅构成为从底槽到尿素容器主体积的过渡处的小接板。通常地，可为该尿素容器配给尿素容器盖子（在顶部）以及在侧面上的多个尿素容器侧壁。
尿素容器的底槽主要用于保持剩余体积的尿素/水溶液，使得该剩余的体积可以技术上简单的方式继续使用。因此很清楚，与主尿素容器相比，底槽通常具有显著减小的周长，或显著较小的体积。因此，与等体积的主尿素容器相比，在底槽内也存在显著增加的填充水平。因此，剩余体积可由尿素抽取器件更加容易地抽出。此外，底槽适合于接收在底部区域中的沉淀物形式的杂质，从而使其不会被尿素抽取器件吸入。底槽通过底槽底部而形成底部边界，因此所述底槽底部构成了尿素容器的最深的底部边界。因此，底槽例如是尿素容器底部中的局部凹陷。更优选地是，仅存在单个底槽，和/或底槽相对于尿素容器底部居中地布置或处在中间。
底槽相邻于尿素容器底部，并且优选地完全处于尿素容器底部的水平面的下方。由于在很少的情况中尿素容器底部仅构成为平表面，因此仅在很少的情况中该水平面与适合于尿素容器底部表面的平表面等同。更确切地说，该水平面意味着与从尿素容器底部到底槽垂直壁的过渡部分相交的平表面。甚至从尿素容器的垂直壁到倾斜的尿素容器底部的过渡部分也能够理解为这种水平面。在各种情况中，当机动车静止时，该水平面理解为垂直于重力方向。
用于发射声波和用于接收相同声波的回声的传感器的声发射表面可为上文已经提及的压电薄膜。但是在大多数情况中，这种薄膜与震荡隔膜相邻，所述震荡隔膜例如会放大声音发射，或将其转化成适当的频率。在大多数情况中，也将存在又处于上方的隔膜，所述隔膜以小的衰减推进声波，但是作为交换其构成了隔膜或压电薄膜的额外的机械和化学保护。根据传感器结构和尿素容器的设计，可将震荡隔膜和/或保护性隔膜集成在一个膜中。同样地，对于各自的实施方案，独立于其他性质之外的这些特征中的一个可为非必要的。
此外，传感器的声发射表面尽可能地相邻于尿素容器底部的水平面。在这种情况中，该水平面和声发射表面可为平行的，尽管声发射表面也可相对于尿素容器底部的水平面而倾斜。特别是，声发射表面可处于尿素容器底部的水平面的下方。在任何情况下声发射表面都不会伸出过尿素容器底部的水平面（显然即大于针对这种目的的通常制造公差）。如已经提及的那样，声发射表面的垂线相对于尿素容器底部的水平面的向上指向的垂线可彼此倾斜。在这种情况中，相对于彼此的适当角度特别地为45°、90°和135°。然而，相反的取向，即两条垂线相对于彼此为180°也是可能的。
声波大体上向上（朝向尿素容器盖子）发射。显然，声波以弧形或圆形的形状传播。然而，对于声波路径的距离/时间确定来说，重要地是声波大体上垂直地撞击界面，并且因此反射回到传感器。相对于垂直轴为±30°、或甚至±20°、也甚至±10°的小偏离会显著地改变测量结果，但是可通过适当结构的测量器件来补偿。
传感器优选地完全容纳在底槽的区域内。特别是，“完全”意味着传感器的物理单元，例如市售的传感器容纳在底槽的区域内，即其不伸入到尿素容器的其他内部区域中。在这种情况中，传感器的物理单元可仅由上述的声发射表面构成，或也可包括必要的测量器件，例如除测量回路之外的温度计。在许多情况中，传感器的相关布线视为部件的一部分，并且因此在这种情况中容纳在底槽区域中。
通过其底槽底部、侧壁和到尿素容器底部的过渡，底槽构成了空间。但是，在很多情况中，这种空间不仅填充有尿素/水溶液，也能够容纳整个尿素容器的不同物理单元。这些物理单元可或者构建在底槽中，或者被引导穿过底槽底部或底槽壁中的凹陷和缺口。在这种情况中，带有可以或必须与尿素/水溶液接触的功能单元的物理单元可形成为使得它们通向容器体积。换句话说，在某种程度上，当传感器也部分地延伸到尿素容器之外时，传感器完全容纳在底槽区域中。
特别地，用于测量填充水平的传感器构造为两部分，在这种情况中，单独的部分可分开地设置。在这种情况中，声发射表面（发射器）与回声的接收器分开地设置。在这种情况中，关于传感器设置的说明可用于发射器和接收器。
在另一个有利的实施方案中，尿素抽取器件连接于底槽上，并且处于在尿素容器底部的水平面和底槽底部之间的高度处。有利地是，尿素抽取器件可距离底槽底部为一定距离地安装，从而沉降颗粒不会被尿素抽取器件吸入。特别地，在底槽中提供了用于污垢和沉积物的相应的体积。此外，尿素抽取器件可有利地安装在尿素容器底部的水平面的下方，从而可使用底槽的收集功能。换句话说，这意味着特别是仅用于供给底槽中的尿素的抽取开口优选地位于底槽的侧壁上。任选地一起形成尿素抽取器件的过滤器、泵、控制阀和加料单元中的至少一个可连接于此。
在一个特别优选的结构中，在这种情况中至少一些上述的部件本质上位于底槽的体积中，例如在分开的壳体中。在另一个有利的结构中，尿素抽取器件安装在传感器的声发射表面的下方。通过此达到的效果是，在传感器已经建立了尿素容器为空的之后，仍存在剩余体积的尿素以保证足够的时间，在所述时间中机动车例如可以最佳的操作和最佳的污染物排放而到达可再次填充尿素容器的填充站。特别应当保证地是，尿素的剩余体积对于可由半罐到满罐内燃机燃料走完的驾驶距离是充足的。在这种情况中，特别地，声发射表面和尿素抽取器件的分开构造成能够保证进一步驾驶约50km、特别是约200km到400km的距离。
在另一有利的实施方案中，传感器安装在底槽的外部上的凹陷内。这种例如设置在底槽的侧壁和/或底部中的凹陷以传感器容易安装且完全容纳在其中的方式而构成。因此，凹陷可包括螺纹和/或为锥形的。也可使用其他安装方式。特别地，凹陷可适合于容易且可靠地调整传感器，以保证精确的填充水平测量结果。在这种情况中，可有利地是以在安装到机动车之前可固定地安装传感器的方式来设置凹陷（伸入到底槽中）。此外，凹陷可允许移除传感器，而不必移除整个尿素容器或尿素容器的一部分，也不必将尿素容器排空。在另一个有利的实施方案中，传感器通过额外的部件、例如盖子保持在底槽上或尿素容器上。凹陷的保持构件和例如盖子的组合也是可能的。
在另一有利的实施方案中，传感器至少部分地伸入到底槽中。这尤其意味着传感器的声发射表面与尿素/水溶液直接接触。这允许使用市售的声传感器，而不需要在底槽上的额外的构造措施。为了进一步节约和简化传感器在底槽上的安装，可在底槽内仅提供开口，例如孔。可引导传感器穿过这种孔，并且通过进一步的保持构件例如盖子进行固定和调整。如上文所描述的凹陷也可以构造成使得传感器的一部分被引导穿过凹陷，同时带有声发射表面的一部分伸入到尿素/水溶液中。为了系统的密封性，提供了相应的密封件。
在另一有利的实施方案中，底槽的物理高度相应于传感器的安装高度。传感器的安装高度决定于如上文所描述的传感器的物理单元，这与安装传感器的方法一样。在这种情况中，由于外部保持构件的原因，传感器的安装高度与传感器的高度不同。安装高度也可解释为额外容纳传感器的线缆。当尿素容器在这里“立式地”设置时，底槽的物理高度例如从底槽底部延伸到尿素容器底部的水平面。在这种实施方案中，特别地传感器的声发射表面平行于尿素容器底部的水平面，或者倾斜90°。这样，大体实现了特别节省空间的设计。
在另一个有利的变体中，传感器的声发射表面的垂线与大体上的声音方向成一定角度，并且声折射构件使声波大体上折射向上方。在这种情况中，在0和约180°之间的任何角度是适当的。但是，特别地，45°、90°和135°是适当的。声折射构件可为任何适于反射声波的表面。由于声波同样地在液体和固体之间的界面处反射，因此所有的固体材料一般适合于此。但是，特别地推荐由底槽或尿素容器的壁区域来形成这种声折射构件。因此，声折射构件构成了固体材料的倾斜表面，所述倾斜表面以使声音大体上折射向上方的方式与声发射表面的垂线成相应角度而构造在适当的位置。如果例如垂线与大体上的声音方向成90°角度，则折射构件的表面倾斜45°角度。但是，声折射构件也可由多个倾斜的表面构成，所述倾斜的表面以声波在由多个表面多次折射之后实际上大体折射向上方的适当方式而构造。同样地，所发射的声波的回声由声折射构件沿相同的路径在相反方向中折射回到传感器。尽管这不利地增加了测量路径，但是其允许更加灵活地适应机动车内有限的安装空间，特别是对于系统的改造而言。在这种情况中，特别更优选地是，对于传感器则设置为（横向）“平放”并且对于声折射构件则定位在底槽区域中，从而以近似水平方向到达的声音被折射到朝向尿素容器盖子（或尿素表面）的方向中。
特别地，传感器也可与其他的测量数值转换器一起使用，从而可记录尿素/水溶液的多个物理特征。特别是，额外地提供了可建立尿素/水溶液的导电性的电导率传感器。这样，例如可检测尿素/水溶液与盐水的混合，并且可给出相应的指示。
还提供了一种方法，其在使用这里所提出的声发射传感器时可以特别有利的方式使用。该方法通过使用发射声波来确定距离的传感器的装置来实施，以测量尿素容器的填充水平。特别地，该方法使用了根据本发明的装置。该方法包括在关闭装置之前，即例如由于关闭内燃机而中断装置的电能之前至少存储尿素容器的填充水平。这种针对于至少填充水平的存储值意在当重启装置时、即当恢复电能时，提供给控制器或开关器件。特别地，也可存储其他数值，例如尿素/水溶液的品质（电导率、密度等）。
提供填充水平的数值是有利的，特别是在已经将装置关闭之后当至少一些尿素/水溶液在尿素容器中冻结时。在这种情况中，在特定环境下不能通过声发射传感器来实施填充水平的测量，或者将不能产生可信赖的数值。在传感器周围内的尿素/水溶液融化后仍可测量尿素/水溶液的量，但是为了确定实际填充水平，需要尿素/水溶液的完全融化。通过提供至少对于填充水平的存储数值，通过控制器或开关器件可在任何时间（甚至在紧接于再次打开装置或投入操作之后）实施确定车辆使用可获得的尿素/水溶液所能到达的范围。通过提供另外的存储数值（密度、电导率等），甚至在紧接于再次打开装置后可获得的关于尿素/水溶液的量的信息，即使由于冻结的尿素/水溶液而使得所使用的传感器和测量数值转换器不能产生可信赖的数值。
根据本发明的机动车包括内燃机和至少一个废气处理装置，以及尿素容器，所述尿素容器具有用于通过使用声波来测量距离以测量尿素容器填充水平的声发射传感器，根据本发明，传感器容纳于尿素容器的底槽中。特别地，机动车构造为可实施根据本发明的方法。
机动车可为任何具有内燃机的机动车。这不仅意味着由这种内燃机驱动或推进的机动车。例如，也可设想使用内燃机仅作为发电单元的混合动力车。同样，也可设想又由内燃机（间接）驱动的具有辅助装置如起重机和掘沟机的机动车。
内燃机通常构成了基于闭环或开环循环过程的能量转化机器。因此，内燃机适合任何使用燃料的内燃机，所述内燃机在燃烧以将化学能转化成机械能期间产生排放物，其因适合于净化的还原剂而导致减少所不希望的排放物的程度。这些内燃机通常为往复式活塞发动机和柱塞发动机，以及转动活塞和特别是汪克尔发动机。适当的燃料尤其是柴油燃料和汽油燃料，也可为例如天然气和液化气。可通过来自用于测量尿素容器的填充水平的声发射传感器的信号来降低内燃机速度，以在如果指示为空时减少排放物。
至少一个废气处理装置通常插入到从内燃机到排气管的废气管路中。这里（上游，即前部中的）尿素/水溶液或已经气化的氨被吸入到废气中。废气处理装置大体上由排放物测量结果而控制，尽管其还可由如果指示为空时来自用于测量尿素容器填充水平的声发射传感器的信号而间接关闭。
包括带有声发射传感器的尿素容器的装置在其设计和其功能方面相应于在前面段落中所描述的类型。
附图说明
下面将借助于附图更详细地解释本发明和技术领域。附图显示了特别优选的示例性的实施方案，但是本发明不限于此。附图是示意性的，并且使用相同的标记来表示相同的部件。
图1：显示了包括完全容纳了声发射传感器的底槽的尿素容器的第一替代性的实施方案，
图2：显示了具有完全容纳了传感器的底槽的尿素容器的第二替代性的实施方案，其中传感器部分地伸入到底槽中，
图3：显示了具有底槽的尿素容器的第三替代性的实施方案，其中传感器完全容纳在底槽的凹陷中，
图4：显示了具有底槽的尿素容器的第四替代性的实施方案，其中传感器的声发射表面的垂线定向成与大体上的声方向成一定角度，
图5：显示了包括废气处理装置和根据本发明的装置所构造的尿素容器的机动车，和
图6：显示了具有底槽的尿素容器的另一替代性的实施方案，其中底槽底部和尿素抽取器件以及传感器形成了一个物理单元。
在各幅图中的标记通常指示相同的部件或元件，甚至当在下文中没有明确详细地对其进行讨论时也是如此。从这种意义上来说，标记可额外地用于其它图中的相应的公开部分。
具体实施方式
图1显示了填充尿素/水溶液31到填充水平17的尿素容器1。在尿素容器底部2上，具有物理高度9和底槽底部4的底槽3构建在尿素容器底部2的水平面14的下方。在底槽3中，声发射传感器5从水平面14延伸到底槽底部4。声发射表面6精确地相邻于尿素容器底部2的水平面14。尿素抽取器件7安装在底槽3的物理高度9的区域中以抽取尿素。尿素整体填充水平是填充水平17和底槽3的物理高度9的高度的总和。传感器5通过确定声波15和声波15的回声16的距离/时间来记录填充水平17（在底槽3上方）。在这种情况中，传感器5的声发射表面6的垂线10与大体上的声音方向12相一致。如果填充水平17下降到尿素容器底部2的水平面14，则传感器5指示尿素容器1是空的。然而，在底槽3内留有剩余的可抽取的尿素体积，其在尿素容器底部2的水平面14和尿素抽取器件7的抽取高度之间。
图2显示了类似于图1所示的尿素容器1。与图1相比，传感器5处于底槽3的凹陷8中，所述传感器5在底槽3的区域中从底槽底部4中伸出。传感器5还构造为两个部分，其中声发射表面6和接收器28直接设置为彼此相邻，这里也在传感器5的共同壳体30中。此外，传感器5的（和接收器28的）声发射表面6伸入到底槽3中。另外，传感器5的（和接收器28的）声发射表面6位于尿素容器底部2的水平面14的下方。这样，传感器能测量从尿素/水溶液的界面（尿素/水溶液的表面）越过尿素容器底部2的水平面14而延伸到传感器5的声发射表面6的填充水平17。但是，在这里尿素抽取器件7同样安装在传感器5的声发射表面6的下方。因此同样的是，在传感器5表示填充水平17为“零”之后，存在着能抽取的剩余体积的尿素/水溶液31。
此外，在这种情况中，在底槽3内设置了测量数值转换器29，通过所述测量数值转换器例如可确定尿素/水溶液31的电导率。
图3显示了类似于图1所示的尿素容器1。在这种情况中，传感器5完全安装在底槽4区域中的凹陷8中。这里，从底槽3的底槽底部4开始的凹陷延伸到尿素容器底部2的水平面14处。传感器的声发射表面6直接相邻于与尿素容器底部2的水平面14对齐的凹陷8的区域。如图2一样，这里底槽3的物理高度9同样大于传感器5的安装高度。
图4显示了尿素容器1，其中传感器5和图1中一样完全容纳在底槽3中。与前述附图相比，声发射表面6的垂线10与大体上的声音方向12形成了角度11。由声发射表面6发射的声波15首先大体沿声发射表面6的垂线10传播。通过集成在底槽3内的声折射构件13，声波15被折射到大体上的声音方向12的方向中。回声16首先沿大体上的声音方向12在相反的方向中反射到声折射构件13，这里回声16又被折射而沿垂线10回到声发射表面6。在这种情况中，填充水平测量以倾斜的声发射表面6的最上端为边界。如果尿素/水溶液的填充水平下降到这点以下，则会形成干扰通过声音测量的界面。传感器5或传感器5的测量器件可调整以适应于这一下限。
图5显示了具有内燃机19和废气处理装置20的机动车18，其中还原剂（这里为液态尿素）通过加料嘴喷21从尿素容器1或从底槽3中引入到废气处理装置20（例如水解催化转化器和/或SCR催化转化器）。净化后的废气经废气管路23而供入，并且经排气管24离开废气处理装置20。尿素容器1或底槽3中的传感器5通过连接于开关器件22的信号线路25指示填充水平。开关器件22构造成使得其可通过发动机减速信号线路26来使内燃机19减速。开关器件22通过加料喷嘴关闭信号线路27来切断加料嘴喷21。在传感器5通过连接于关闭器件22的信号线路25指示尿素容器1为空的之后的一段间接时间之后，通过关闭器件22进行切断或减速。
图6示意性地显示了具有底槽3的尿素容器1的另一替代性的实施方案，其中底槽底部4和尿素抽取器件7以及传感器5一起形成一个物理单元。如所示，尿素抽取器件7（例如带有过滤器、泵、供给管路、用于压力和/或温度的传感器、回流管路、阀门）和传感器5可预安装在单独的底槽底部4上，并且最终密封式地安装到底槽3中。在这种情况中，底槽底部4以（稳固的，例如金属的）模块板的形式构造，其中不应当直接接触尿素的部件可（通过壳体）封装起来。因此，这里所提及的根据本发明的装置的其他变体也可通过密封式安装到尿素容器1的开口中的预安装的物理单元而形成。
因此，已经进一步减轻了在背景技术部分中结合现有技术解释的技术问题。特别是已经提供了一种装置，所述装置在一方面节省了安装空间，并且同时允许较简单地安装。此外，确保了在声发射传感器指示填充水平已经到达最小极限值或接近零之后，仍然具有足够的剩余体积尿素以使得机动车能够以最佳的发动机功率和法定的污染物排放而到达加油站，并且在这里重新填充尿素容器。
附图标记列表
1 尿素容器
2 尿素容器底部
3 底槽
4 底槽底部
5 传感器
6 声发射表面
7 尿素抽取器件
8 凹陷
9 物理高度
10 垂线
11 角度
12 大体上的声音方向
13 声折射构件
14 水平面
15 声波
16 回声
17 填充水平
18 机动车
19 内燃机
20 废气处理装置
21 加料喷嘴
22 开关器件
23 废气管路
24 排气管
25 信号线路
26 发动机减速信号线路
27 加料喷嘴关闭信号线路
28 接收器
29 测量数值转换器
30 壳体
31 尿素/水溶液

Claims (6)

1.一种用于通过使用由传感器(5)发射的声波(15)及其回声(16)来确定距离以测量尿素容器(1)的填充水平(17)的装置，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)与尿素容器底部(2)邻接并且处于尿素容器底部(2)的水平面(14)的下方，所述底槽(3)以敞开的方式连接于所述尿素容器(1)，并且通过底槽底部(4)形成底部边界，其特征在于：
带有用于发射声波(15)和用于接收相同声波(15)的回声(16)的声发射表面(6)的传感器(5)容纳在所述底槽(3)的区域中并安装在所述底槽(3)的外部，使得所述传感器(5)的声发射表面(6)最多邻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)连接于所述底槽(3)并且处于所述尿素容器底部(2)的水平面(14)与底槽底部(4)之间的高度处，其中所述尿素抽取器件(7)安装在所述传感器(5)的声发射表面的下方。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器(5)安装在所述底槽(3)的外部上的凹陷(8)内。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述传感器(5)至少部分地伸入到所述底槽(3)中。
4.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述底槽(3)的物理高度(9)与传感器(5)的安装高度相一致。
5.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，传感器(5)的声发射表面(6)的垂线(10)设置成与大体上的声音方向(12)形成角度(11)，并且声折射构件(13)将声波(15)大体上折射向上方。
6.一种包括内燃机(19)和至少一个废气处理装置(20)的机动车(18)，包括尿素容器(1)，所述尿素容器具有用于通过使用声波(15,16)来确定距离以测量尿素容器(1)的填充水平(17)的声发射传感器(5)，其中带有如上述权利要求中任一项所述的装置的传感器(5)容纳于尿素容器(1)的底槽(3)的区域中并安装在所述底槽(3)的外部。
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