CN105556259B - 用于将可冻结液体引入到机动车辆的排气系统中的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将可冻结液体引入到机动车辆的排气系统中的设备。所述设备具有用于接收可冻结液体的箱（1）和用于确定箱中可冻结液体的浓度和/或填充状态的传感器（7）。此外，提供用于保护可存在于箱中的传感器部件（8、9、10、11）的穹顶形冰保护器（2）。冰保护器与传感器基部或箱基部一起设计为一体部件，并且冰保护器的穹顶具有基本上完全打开的上面。通过这种方式，提高了设备的功能可靠性。

Description

用于将可冻结液体引入到机动车辆的排气系统中的设备
技术领域
本发明涉及用于将可冻结液体引入到机动车辆的排气系统中的设备。
背景技术
用于将可冻结液体引入到机动车辆的排气系统中的此类设备是已知的。例如，其中用于NOx还原的含水尿素溶液被计量加入到排气中的设备是已知的。用于这种目的的尿素溶液由去离子水和32.5%尿素组成。这种溶液在-11℃冻结。如果机动车辆关闭并且液体的温度下降低于-11℃，则箱中溶液冻结，其中所述液体在冻结状态下膨胀约11%。
还已知的是，在这种情况下通过传感器监测设备中，特别地箱中可冻结液体的含量。这种传感器用于确定箱中可冻结液体的浓度和/或填充水平并且至少部分地设置在箱中，在其底板上。在这种情况下，传感器可具有连接到箱底板（例如焊接到其上）的单独的底板，或传感器的部件可被直接设置在箱底板上。
具体地，在这种情况下应用超声传感器，所述传感器被具体用于确定上文提及的含水尿素溶液的浓度和/或填充水平。在这种情况下，浓度可从辐射通过液体的特征传播时间（介质中声音的速度）来确定。通常，对应的超声换能器发射声波，其在设置在箱中的一个或多个反射表面处反射并且再次在换能器处转换为电信号且进一步使用，在这里所述换能器充当发射器和接收器。换能器和反射器之间的距离（或者反射器彼此相距的距离）确定测量系统的准确度。
如果箱中的液体、特别地尿素溶液被冻结，形成的冰块可按压在位于箱中的传感器的部件上并且，特别地损坏参考件（反射器）或设置在箱中的传感器的所有部件。在行驶期间箱已半解冻（冰块）的情况下，由于加速和晃动，这些力可进一步增大。为了防止这一点，位于箱中的传感器的部件设置有附接到传感器的底板或箱的底板的穹顶形冰保护器。这种通常半球形装置使得冰在保护器上滑动并且因此不损坏设置在箱中的传感器的部件。可由于保护器捕捉的冰产生的力是可忽略的。
例如，其中发射器/接收器设置在箱底板的下侧上的超声传感器是可市售的。在实际箱的底板上，存在板（凸缘），传感器的其他部件设置在所述板上。这包括用于在水平方向上偏转从发射器竖直发射的声波的镜、两个反射器和声波竖直向上偏转的另一个镜。该传感器的冰保护器附接到传感器的底板，并且在第二镜上具有开口，从而声波可向上发射通过开口到箱中并且可被尿素溶液的表面反射回来。在该实施例中，冰保护器因此基本上是闭合的，除了上文提及的开口。
然而，借助这种传感器且借助这种冰保护器，具体地当补给燃料时或由于溶解于液体（尿素溶液）中的气体（大气氧）的除气时，气泡可在冰保护器的下方形成，所述气泡可在类似于潜水钟的穹顶或盖下方收集空气并且阻止传播时间的测量或暂时“遮掩”传感器直到气泡变得分离或溶解。直到测量的重新就绪时间，在这里范围可在几秒和几小时之间。由于冰保护器也是单独的部件，由于材料成本、制造成本、制作成本、物流成本和组装成本，出现额外的成本。
此外，DE 103 31 566 A1公开了具有外壳部件的流动介质水平传感器，所述外壳部件具有中空圆柱形设计并且具有覆盖传感器的部件的目的。用于确定液体的填充水平和/或浓度的另外测量装置已知于DE 10 2011 013 687 A1、DE 10 2012 205 640 A1和DE10 2011 089 685 A1。
发明内容
本发明是基于使以特定功能可靠方式操作的起初描述类型的设备可用的目的。
根据本发明，利用一种用于将可冻结液体引入到机动车辆的排气系统中的设备来实现这个目的，所述设备具有：用于容纳所述可冻结液体的箱、用于确定所述箱中所述可冻结液体的浓度和/或填充水平的传感器、以及带有圆形侧面的穹顶形冰保护器，所述传感器至少部分地设置在所述箱中、在其底板上，所述圆形侧面在向上方向上行进在一起并且具有保护位于所述箱中的所述传感器的部件的目的，其特征在于，所述冰保护器具体实施为与所述传感器的底板或所述箱底板成单件，并且其特征在于，所述冰保护器的所述穹顶具有完全打开的上侧。
根据本发明具体实施的冰保护器构造成穹顶形，即具有沿向上方向行进在一起的圆形侧面。然而，与现有技术相比，其不具有基本上闭合的上侧，但代替地具有完全打开的上侧。通过这种方式，本发明确保，一方面，冰保护器仍具有必要的刚度和引开力的作用，但另一方面，防止气泡在穹顶顶下方形成。因此不出现影响传感器的测量的泡阱（Blasenfallen）。
由于冰保护器的穹顶的圆形侧壁被保留，还确保在箱中形成的冰在保护器上滑动并且不损坏设置在箱中的传感器的部件，特别是提供的镜和反射器。由冰穿透穹顶的完全打开的上侧引起的力相对于设置在保护器内的传感器的部件，在这里不构成任何大的风险，并且最终被容许。
本发明的第二重要特征为冰保护器被具体实施为与传感器的底板或与箱底板成单件。如果传感器具有设置在箱底板上的单独的底板，底板和冰保护器形成一个单元。如果传感器不具有单独的底板并且如果传感器的对应的部件直接附接到箱底板，冰保护器与箱底板形成一个单元。在两种情况下，避免了必须附接到传感器底板或箱底板的额外的部件。因此，省去各种制造步骤（冰保护器与相应的底板、对应的附接件等的组合）。
在本发明的一种发展形式中，可冻结液体为，特别地含水尿素溶液。传感器优选为超声传感器，其中箱中可冻结液体的浓度和填充水平两者均可用传感器确定。
为了测量浓度，例如测量声音在液体内到设置在距发射器不同距离处的两个反射器的传播时间。在测量填充水平期间，测量到超声被反射的液体表面的传播时间。由于根据本发明提供的冰保护器具有完全打开的上侧，超声波可从其平行于传感器的底板的水平方向偏转垂直向上通过冰保护器的向上打开的上侧。
重要的是根据本发明提供的冰保护器具有足够的刚度以便为设置在箱中的传感器的部件施用对应的保护性功能。为了实现此保护性功能，冰保护器的穹顶优选通过加固翅片被加固。在这种情况下，穹顶，特别地在其外侧上，具有由纵向导向和/或横向导向的加固翅片制成的结构。这些相交的加固翅片确保高程度的刚度而低的材料费用。
根据本发明具体实施的设备的另一优点为传感器、特别地超声传感器的部件，可自冰保护器的穹顶悬挂。在本发明的这种实施例中，对应的传感器的部件因此不附接到传感器底板或箱底板，但替代地由冰保护器的穹顶的上区域支撑。特别地，这可包括所支撑的传感器的参考件（反射器）和/或镜。这里，其中条（对应的传感器部分，特别地参考件结构自其悬挂）延伸在冰保护器的打开上侧上的实施例是优选的。这种悬挂的实施例为其中气泡形成于传感器或箱的底板的区域中、特别地形成在那里提供的反射器或镜处的情况提供特别的优点。依靠这种类型的附接，对应的部件可因此设置在距底板一距离处。
气泡在超声传感器的声音路径中的形成因此由冰保护器的完全打开的上侧阻止，并且另一方面传感器部件（反射器、镜）的具体附接还通过自穹顶的上侧悬挂成为可能。
附图说明
下面将在示例性实施例的基础上结合附图详细解释本发明，在附图中：
图1示出通过带有用于确定液体的浓度和填充水平的传感器的液体箱的示意性竖直剖面；
图2示出由传感器底板和冰保护器组成的单元的空间示意图；以及
图3示出带有用于悬挂传感器参考件的设备的由传感器底板和冰保护器组成的单元的另一实施例。
具体实施方式
图1中以示意性竖直剖面示出的箱1为用于将含水尿素溶液引入到机动车辆的排气系统中的设备的一部分。对应的到箱的进给线和来自箱的排放线未这里示出。位于箱1中的含水尿素溶液的表面由12表示。
为了测量箱1中含水尿素溶液的浓度和填充水平，提供超声传感器，这里示意性示出所述超声传感器的部件。
超声传感器具有超声换能器7，其充当发射器和接收器并且设置在箱1的底板6的下侧上。在箱1的内部，存在由传感器的底板3和穹顶形冰保护器2组成的单元并其被具体实施为单件式并且由适当的塑料制成。冰保护器的穹顶的上侧是完全打开的。这里穹顶具有近似椭圆形上侧开口5。超声传感器的另外的部件，具体地第一声音镜8、具有两个反射器9、10的参考件以及第二声音镜11位于由冰保护器和传感器底板3组成的单元2内。在这里由超声换能器7输出的超声波碰撞在第一声音镜8上并且水平地偏转。所述超声波沿其水平路径碰撞在两个反射器9、10上并且从而被反射回接收器。超声波的另一部分碰撞在第二声音镜11上并且由后者向上偏转。这部分碰撞在尿素溶液的表面12上，从而反射并且沿相同路径返回接收器。可通过对应的传播时间测量来确定尿素溶液的浓度和填充水平。
具体实施为穹顶形并且形成单元2的部分的冰保护器具有圆形侧壁4，其结果为当箱1中尿素溶液冻结时形成的冰在超声传感器的部件上向上引导离开并且不损坏这些部件。冰保护器的椭圆形上侧开口5防止对超声测量具有不利影响的气泡在保护器内收集。
图2以示意图示出由冰保护器和底板3形成的单件式单元。冰保护器的穹顶在向上方向上打开并且那里具有近似椭圆形的上侧开口5。冰保护器的侧壁对应地为圆形的，其结果为形成的冰向上偏转并且不碰撞在传感器部件上。
图3示出由底板3和冰保护器组成的单件式单元2的另一实施例的示意性空间图。该单元2在其上侧上设置有条14，其跨越椭圆形上侧开口5并且从条14处悬挂由反射器9、10组成的参考件（未示出）。结果，参考件被支撑在距底板3一距离处，其结果为在那里收集的气泡不干扰测量。
为了加固单元2的侧壁4，在图2和图3两者的实施例中，由纵向导向和横向导向的加固翅片13组成的结构设置在所述侧壁4的外侧上。

Claims (8)

1.一种用于将可冻结液体引入到机动车辆的排气系统中的设备，所述设备具有：用于容纳所述可冻结液体的箱、用于确定所述箱中所述可冻结液体的浓度和/或填充水平的传感器、以及带有圆形侧面的穹顶形冰保护器，所述传感器至少部分地设置在所述箱中、在箱底板上，所述圆形侧面在向上方向上行进在一起并且具有保护位于所述箱中的所述传感器的部件的目的，其特征在于，所述冰保护器（2）具体实施为与所述传感器的底板（3）或所述箱底板（6）成单件，并且其特征在于，所述冰保护器（2）的所述穹顶具有完全打开的上侧。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述可冻结液体为含水尿素溶液。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述传感器为超声传感器。
4.如权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述冰保护器（2）的所述穹顶具有近似椭圆形上侧开口（5）。
5.如权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述冰保护器（2）的所述穹顶用加固翅片（13）加固。
6.如权利要求5所述的设备，其特征在于，所述穹顶，在其外侧上，具有由纵向导向和/或横向导向的加固翅片（13）制成的结构。
7.如权利要求1至3中任一项所述的设备，其特征在于，所述传感器的部分自所述冰保护器（2）的所述穹顶悬挂。
8.如权利要求7所述的设备，其特征在于，条（14）在所述冰保护器（2）的所述打开的上侧（5）上延伸，所述传感器的所述部分自所述条悬挂。
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