CN105452821A - 制造带有校准的传感器的储罐的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种制造用于储存液体添加剂(15)的用于机动车(3)的储罐(1)的方法，所述储罐带有用于确定储罐(1)中的液体添加剂(15)的至少一个参数的校准的传感器(2)。在步骤a)中，将传感器(2)安装在储罐(1)中。在步骤b)中，以预定量的试验液至少部分地充填储罐(1)。在步骤c)中，确定传感器(2)的信号，而在步骤d)中，使用该信号校准传感器(2)。

Description

制造带有校准的传感器的储罐的方法

技术领域

本发明涉及一种制造带有校准的传感器的储罐的方法，所述储罐例如可以用在机动车中以储存用于净化排气的液体添加剂(例如，特别是尿素-水溶液)。

背景技术

为了净化内燃发动机的排气，已知其中实施SCR(＝选择性催化还原)法的排气处理装置，在所述SCR法中利用还原剂来还原排气中的氮氧化物化合物。特别地，使用氨作为还原剂。氨通常不是直接储存在机动车中，而是代之以呈前驱体溶液的形式，所述前驱体溶液可关于排气在内部(在排气处理装置中)和/或关于排气在外部(在出于此目的关于排气设置在外部的反应器中)转化为氨。特别频繁地被用作用于净化排气的液体添加剂的还原剂前驱体溶液是可利用具有商品名的32.5％的尿素含量获得的尿素-水溶液。

用于液体添加剂的储罐应当具有用于监视液体添加剂的可用量的充填液位传感器。这种充填液位传感器应当尽可能节省成本且同时尽可能可靠和精确。当测量储罐中的充填液位时，液体添加剂的(当前或实际)化学性质未被清楚地了解并且在某些情况下还可能会变化是特别有问题的。因此，充填液位传感器应当即使在这些条件下也能够精确地测量储罐中的充填液位。

此外，问题可能在于液体(特别是含水的)添加剂在低温下会冻结。当发生冻结时，液体添加剂的物理性质改变且特别是发生体积的增大。这会引起充填液位测量的差错。以上指出的尿素-水溶液例如在约-11℃下冻结。这种低温在冬季可能会发生在机动车中，特别是在机动车的长期停用期间。因此，当机动车运转时，迄今为止一般不得不允许由于冻结的液体添加剂而引起的充填液位测量的差错。

此外，在用于液体添加剂的储罐中，问题在于它们通常呈非常复杂的形状以便适合机动车中可用的安装空间。因此，这种储罐通常具有很像锯齿的形状。这使得充填液位的测量在此类罐中明显更困难。

此外，一般有利的是可利用传感器获取与储罐中的液体添加剂的化学和/或物理性质有关的信息。这种信息例如有利于检测给送到排气处理装置的液体添加剂的量。

发明内容

以上文为基础，本发明的目的是解决或至少缓和所述技术问题。目的特别是提出一种特别有利的制造带有校准传感器的储罐的方法，其中传感器的校准可以特别精确和特别容易地实施。

利用根据权利要求1的特征的方法实现这些目的。该方法的更多有利细化方案在从属权利要求中指出。权利要求中个别地公开的特征可采用任意所需的技术上适合的方式互相组合并且可通过说明书的说明内容、特别是还通过附图说明来补充。

本发明涉及一种制造用于储存液体添加剂的用于机动车的储罐的方法，所述储罐带有用于确定储罐中的液体添加剂的至少一个参数的至少一个校准的传感器，所述方法包括以下步骤：

a)将传感器安装在储罐中，

b)以一定量的试验液至少部分地充填储罐，

c)确定传感器的信号，和

d)利用所述信号校准传感器。

所述方法特别是在所述至少一个参数是储罐中的液体添加剂的充填液位且所述至少一个传感器是充填液位传感器的情况下适用。下文还说明该方法可适用的更多传感器类型。

优选地，传感器设置在储罐底部附近或储罐底部上。如果传感器是充填液位传感器，则它优选地构造成跨越储罐的全部高度测量储罐中的充填液位。液体添加剂可被用作试验液。然而，等效液体也可被用作试验液，其在充填液位传感器处产生充填液位信号，该充填液位信号与将由对应量的液体添加剂引起的信号对应。

优选地，传感器设置在于步骤a)中插入到储罐中的进给模块上。例如，这种进给模块可设置在储罐的底部区域中以从储罐提取液体添加剂。这种进给模块通常具有进液点和供给口(位于储罐外部)，液体添加剂在所述进液点从储罐被摄入，进给模块在所述供给口处供给液体添加剂。优选地，进液点和供给口通过进给管道互相连接。优选地，将液体添加剂从进液点沿进给管道进给至供给口的泵在进给模块内部设置在进给管道上或其中。进给模块也可包含更多构件。例如，这些构件是温度传感器、压力传感器、用于加热液体添加剂的加热器和/或用于控制进给的阀。此外，在进给模块中还可设置有电子元件。例如，进给模块可包含可用以评估传感器的信号的评估电子元件。

在步骤b)中的储罐的部分充填期间，优选地预定量的试验液被充填到储罐中，其中预定量特别是指精确地规定的量的试验液。例如，该量可介于2到20升之间，例如刚好10升。无论如何，该预定量应当被精确地了解并遵守。

在步骤c)中确定的信号是当该液体量被充填到储罐中时传感器输出的信号。例如，该信号可以是由传感器输出的电子信号。该信号可以是代表储罐中的液体添加剂的特定参数的电脉冲序列或个别的电流脉冲。电信号也可以更复杂。例如，该信号可以是光和/或声传感器的变换为电流的回声。

优选地，步骤d)中的传感器的校准在控制电子元件中实施。这些控制电子元件可以是机动车的控制装置的一部分。这些控制电子元件也可以被包含在进给模块中。下面以充填液位传感器为例说明传感器的校准。借助于校准步骤，特别是将实际由充填移位传感器产生的信号与根据被容纳在储罐中的预定量的液体预期的基准信号(事先已知)进行比较。如果基准信号与实际由充填液位传感器产生的信号之间不存在相关性，则可借助于控制电子元件以修正值调节实际由充填液位传感器产生的信号，结果充填液位传感器的信号与基准信号对应。如果确定了真实的充填液位，则这样确定的该修正值于是始终被用于进一步的操作。下面针对更多传感器类型给出可如何实施校准的说明。

此外，如果在储罐已被安装在机动车中之后在机动车的制造期间实施该方法，则该方法是有利的。

如果传感器是充填液位传感器，则在储罐已被安装在机动车中之后执行该方法特别有利。在某些情况下，储罐由于安装在机动车中而变形。由于在已安装储罐之后的时点校准充填液位传感器，所以也可以考虑校准期间的这种变形。因此，充填液位传感器的校准变得特别精确。例如，该方法可在机动车在生产线上装配时实施。该方法也可以在机动车已(刚好)离开生产线时实施。例如，然后可在机动车的初始校准的范围内实施该方法。例如，该方法可以在用于液体添加剂的储罐首先被充填时实施。在首次充填期间，精确地知道充填到储罐中的液体添加剂的量。与该量有关的信息然后可用于校准充填液位传感器。

方法步骤a)不必刚好在步骤b)、c)和d)的执行的时间前后不久的时间实施。传感器也可以在步骤b)、c)和d)的执行很久之前安装在储罐中(步骤a))，例如在储罐的预装配期间，而步骤b)、c)和d)仅例如稍后于安装储罐的机动车的装配的结束执行。

此外，如果试验液为水，则该方法是有利的。如果在校准之后再次清空储罐以便随后将液体添加剂(例如尿素-水溶液)充填到储罐中，则适合将水用于校准。一方面，水的腐蚀作用低于所述的液体添加剂。因此，水可避免损坏机动车的更多构件。此外，水是经济的且不会对健康有不利影响。储罐可在校准之后清空而不必回收试验液。

此外，如果传感器包括超声波传感器，则该方法是有利的。

超声波传感器特别适合作为充填液位传感器。根据一种优选的设计，超声波传感器具有超声波发射器和超声波接收器。超声波发射器发射被反射并在超声波接收器处返回的超声波信号。优选地，超声波信号在储罐中的液体的表面处反射。因此，可以针对从超声波传感器到液体的距离来测量超声波信号的传输时间并且该测量可以用于计算特定距离且因此还测量充填液位。如果合适的话，则还可设置设定所需的射束轮廓的反射器或偏转表面。

此外，该方法在以下情况下是有利的：储罐具有至少一个基准面，该基准面以使得第一测量区段在储罐的底部区域中位于超声波传感器与该至少一个基准面之间的方式设置，结果即使在储罐中的低充填液位的情况下，也可测量超声波信号经第一测量区段从超声波传感器到基准面并返回的传输时间。

优选地，该第一测量区段是从超声波传感器到液面的第二测量区段的一部分。然后可以连同传输时间的测量一起实施传输到基准面的时间的测量以确定充填液位。

超声波传感器可水平地设置。于是，优选地沿第二测量区段存在至少一个偏转表面，该至少一个偏转表面使超声波信号沿竖直方向偏转到储罐中的液面。超声波传感器也可竖直地布置。于是，优选地沿第二测量区段存在两个偏转表面，使得超声波信号首先定向沿水平方向且随后再次沿竖直方向朝液面定向。

优选地，基准面和第一测量区段设置在储罐的底部区域中。储罐的底部区域的特征在于它与储罐的底部仅相距有限的距离。这容许第一测量区段即使在储罐中存在少量液体时也完全被液体覆盖。限定出底部区域的离储罐的底部的距离例如小于10cm[厘米]，特别优选小于5cm且更加特别优选小于2cm。例如，该基准面和第一测量区段可设置在储罐的集槽或涌流盆(surgepot)中。

特别优选的是设置了两个基准面。然后可确定超声波信号关于两个不同的基准面的传输时间差。这容许独立于超声波传感器的周围环境中的局部特殊性执行基准测量。因此，例如可以补偿超声波传感器和/或超声波信号通过的超声波传感器的壳体的制造公差。

此外，如果储罐是利用注塑成型法制作的，则该方法是有利的。

利用注塑成型法制作的储罐例如由塑料制成且相对柔韧。由此，在此类储罐中，当储罐安装在机动车辆中时，储罐的明显变形特别频繁地发生。由此，该方法在此类储罐中的充填液位传感器中是特别有利的。

根据又一实施例变型，在多个步骤中实施该方法。该方法变型在传感器是充填液位传感器时特别有利。特别地，这里定期重复步骤b)至d)。在各步骤b)中，充填到储罐中的试验液的量以规定值增加并实施试验测量(步骤c))。因此，可以产生精确地映射充填液位传感器的信号与实际充填液位之间的关系的特征图(例如对充填液位标绘的修正值)。如果在步骤c)中利用该方法测量仅一个试验值，则该试验值可用于在步骤d)的范围内调节代表充填液位传感器的信号与实际存在的充填液位之间的关系的公式的参数。在线性公式的特别简单的情况下，例如可由已知的试验液的量和充填液位信号计算公式的比例常数。

此外，如果至少一个传感器配置成确定液体添加剂的以下性质中的至少一个性质，则可适用该方法：

-液体添加剂中的至少一种成分的浓度，

-液体添加剂的至少一种化学性质，和

-液体添加剂的至少一种物理性质。

例如，液体添加剂中被测量浓度的成分可以是尿素。例如，可以利用传感器监视溶液中的尿素含量按重量计是否偏离32.5％和/或偏离的程度。例如，可被测量浓度的又一种成分是溶解在液体添加剂中的氨。

例如，可利用传感器测量的液体添加剂的化学性质是液体添加剂的化学组分、液体添加剂的腐蚀作用和/或液体添加剂与其它材料的反应性。例如，利用传感器测量的液体添加剂的物理性质是密度、导电率、导热率和/或粘度。化学和物理性质的枚举在此均仅为示例性的。根据传感器的构型，还可以确定适合本领域的技术人员和/或可由这些人合意地监视的液体添加剂的更多化学或物理性质。

特别地，用于确定液体的所述性质的传感器同时可以是充填液位传感器。例如，上文进一步描述的超声波传感器能够利用基准反射表面测量液体添加剂中的超声波传感信号的速度。该速度可用于计算指定性质，这是因为该速度与液体添加剂的相应性质之间存在(已知的)相关性，其中在合适的情况下，考虑交叉影响。特别地，这些交叉影响是液体添加剂的不同于要计算的相应性质的性质。

该至少一个传感器还可包括任意所需的其它传感器。例如，这里枚举可使用的各种传感器类型：

-温度传感器，

-用于确定液体添加剂的导电率的传感器，

-压力传感器，

-用于检测化合物的化学传感器，和

-光学传感器。

特别地，如果至少一个传感器包括多个传感器类型，则可利用特征图由各个传感器的信号确定液体添加剂的性质。如果使用仅一个(单个)传感器来精确地确定一种(单一)性质，则这种特征图通常是不必要的。然而，在某些情况下，于是需要具有特定常数的(数学)公式，可利用该公式由传感器的信号计算液体添加剂的性质。可在该方法的校准步骤d)中调节特征图、公式和常数。

此外，提出了一种用于储存液体添加剂的储罐，其中该储罐是利用如上所述的方法制造的。

针对该方法描述的特定优点和细化特征可适用于并且类似地转移至该储罐。

此外，这里提出了一种机动车，该机动车至少包括内燃发动机、用于净化内燃发动机的排气的排气处理装置、带有传感器的如上所述的储罐和用于将液体添加剂从储罐供给至排气处理装置的进给模块。优选地，在排气处理装置中设置有SCR催化转化器，可在该SCR催化转化器中利用液体添加剂还原内燃发动机的排气中的氮氧化物化合物。传感器可设置在进给模块上，所述进给模块设置在储罐中或储罐上。

附图说明

下面参照附图更详细地说明本发明和技术领域。附图示出了优选的示例性实施例，但本发明并不限于这些实施例。特别应该指出的是，附图且尤其是附图中图示的尺寸比仅仅是示意性的。在附图中：

图1：示出带有传感器的如上所述的储罐，

图2：示出所述方法的流程图，和

图3：示出具有带有传感器的如上所述的储罐的机动车。

具体实施方式

图1示出储罐1，其中进给模块11插入在底部区域6中。进给模块11具有进液点17，可在进液点17处从储罐1提取液体添加剂15。利用泵19将液体添加剂15从进液点17沿进给管道16进给至供给口18。

在进给模块11上还设置有包括超声波传感器4的传感器2。根据图1，传感器2是充填液位传感器。进给模块11还具有两个基准面5。超声波传感器4包括用于发射超声波信号的发射器23和用于接收这些发射的超声波信号的接收器24。从超声波传感器4开始，第二测量区段25延伸到储罐1中的液体添加剂15的液面22。第二测量区段25的一部分构成其中设置有基准面5的第一测量区段7。此外，进给模块11具有由此沿第二测量区段25或沿第一测量区段7偏转来自超声波传感器4的超声波信号的两个偏转表面8。偏转表面8使得第一测量区段7可以水平地设置并且完全定位在储罐1的底部区域6中。储罐1的底部区域6由离储罐底部26的最大距离20限定。优选地，离储罐底部26的该距离20小于10cm。优选地，距离20是从储罐1的最低点测得的。优选地，进给模块11还包括连接到传感器2并且还可包括用于实施上述方法的例程(数据处理方法)的控制电子元件21。

例如，图2示出包括方法步骤a)、b)、c)和d)的所述方法的流程图。显然，这些方法步骤被相继实施。如果适合的话，方法步骤b)、c)和d)可以在该方法的范围内反复实施以产生传感器的特征图。

图3示出具有内燃发动机9和用于净化内燃发动机9的排气的排气处理装置10的机动车3。在排气处理装置10中设置有用于实施选择性催化还原法的SCR催化转化器14。用于净化排气的液体添加剂(尿素-水溶液)可利用输送装置13进给到排气处理装置10中。输送装置13经由管路12被供给以来自储罐1的液体添加剂。进给模块11用于这一目的。在储罐1上还设置有传感器2。

为预防起见，还应指出的是，附图中示出的技术特征的组合一般不是强制性的。因此，一个图的技术特征可以与另一附图和/或一般描述的不同技术特征组合。否则这里仅已清楚地指出了特征的组合和/或本领域的技术人员了解否则装置或方法的基本功能无法再实现。

附图标记清单

1储罐

2传感器

3机动车

4超声波传感器

5基准面

6底部区域

7第一测量区段

8偏转表面

9内燃发动机

10排气处理装置

11进给模块

12管路

13输送装置

14SCR催化转化器

15液体添加剂

16进给管道

17进液点

18供给口

19泵

20距离

21控制电子元件

22液面

23发射器

24接收器

25第二测量区段

26储罐底部

Claims (10)

1.一种制造用于储存液体添加剂(15)的用于机动车(3)的储罐(1)的方法，所述储罐具有用于确定所述储罐(1)中的液体添加剂的至少一个参数的至少一个校准的传感器(2)，所述方法包括以下步骤：

a)将所述传感器(2)安装在所述储罐(1)中，

b)以一定量的试验液至少部分地充填所述储罐(1)，

c)确定所述传感器(2)的信号，和

d)利用所述信号校准所述传感器(2)。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少一个参数是所述储罐中的液体添加剂的充填液位，并且所述传感器(2)是充填液位传感器。

3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述方法在所述机动车(3)的制造期间、在所述储罐已被安装在所述机动车(3)中之后实施。

4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述试验液为水。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述传感器(2)包括超声波传感器(4)。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述储罐(1)具有至少一个基准面(5)，所述基准面以使得测量区段(7)在所述储罐(1)的底部区域(6)中位于所述超声波传感器(4)与所述至少一个基准面(5)之间的方式设置，使得即使在所述储罐(1)中的低充填液位的情况下，也能测量超声波信号经所述测量区段(7)从所述超声波传感器(4)到所述基准面(5)并返回的传输时间。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述储罐(1)是利用注塑成型法制作的。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，至少一个所述传感器(2)配置成确定所述液体添加剂(15)的以下性质中的至少一者：

-所述液体添加剂(15)中的成分的至少一个浓度，

-所述液体添加剂(15)的至少一种化学性质，和

-所述液体添加剂(15)的至少一种物理性质。

9.一种用于储存液体添加剂(15)的储罐(1)，包括至少一个传感器(2)，其中，所述储罐(1)是利用根据前述权利要求中任一项所述的方法制造的。

10.一种机动车(8)，至少包括内燃发动机(9)、用于净化所述内燃发动机(9)的排气的排气处理装置(10)、根据权利要求9所述的包括传感器(2)的储罐(1)和用于将液体添加剂(15)从所述储罐(1)供给至所述排气处理装置(10)的进给模块(11)。