CN109083723B - 流体质量传感器、传感器组件和用于燃烧式发动机的组件 - Google Patents

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Abstract

示出了用于测量流体(2)的质量的流体质量传感器(1)，所述流体特别是燃烧式发动机(4)的排出流体(21)，例如包括尿素的流体(2)，其中所述流体质量传感器(1)包括测量部分(3)，所述测量部分配置为安装到用于所述流体(2)的泵(5)的输出侧(7)。另外，传感器组件(10),包括流体质量传感器(1)和至少一个附加的传感器(11，12)。一种用于燃烧式发动机(4)的组件(100)包括流体质量传感器(1)或传感器组件(10)和泵(5)。

Description

流体质量传感器、传感器组件和用于燃烧式发动机的组件
技术领域
本发明涉及用于测量流体的质量的流体质量传感器，特别是用于测量燃烧式发动机的排出流体，例如包括尿素的流体，比如车用尿素(AdBlue)。
另外，本发明涉及包括流体质量传感器的传感器组件。
此外，本发明涉及包括流体质量传感器的用于燃烧式发动机的组件。
背景技术
这种流体质量传感器例如可以用于监控排出流体的质量，例如汽车或卡车等车辆的柴油排出流体。该流体被注入到柴油燃烧式发动机的排气系统中，以便通过选择性催化还原(SCR)减少污染物的量。
先前的用于供应流体的系统包括位于罐中的流体质量传感器。与该解决方案相关联的问题是，罐通常处于暴露的位置，并受到例如低温和冷冻的影响。因此，这种流体质量传感器不能在SCR系统的任何操作条件下可靠地测量质量。
本发明的目的是提供一种允许更可靠地测量流体质量的解决方案。
发明内容
当流体质量传感器包括配置为安装到用于流体的泵的输出侧的测量部分时，该目的被实现。
根据本发明的传感器组件和/或用于燃烧式发动机的组件包括至少一个流体质量传感器。
该解决方案允许将流体质量传感器定位在用于流体的泵的输出侧处。因此，更好地保护流体质量传感器免受外部影响，因此流体质量传感器更可靠。另外，流体质量传感器正好在流体被注入之前测量该流体，而不是测量位于罐中的部分，从而允许准确得知被注入流体的质量。
本发明的解决方案可以通过以下进一步的改进和有利的实施例来改善，这些改进和有利的实施例本身是有利的，并且可以根据需要任意组合。
如果使用基于压力的泵，则泵的输出侧可以是压力侧，其意味着压力较高的一侧。这样的压力可以是高压，例如4.5至8.5巴的范围内的压力。然而，本发明的解决方案不限于这些特定的压力。
在有利的实施例中，测量部分适于至少部分地位于泵的流体腔中或附近。这允许紧凑的设计。
在另一有利的实施例中，流体质量传感器被引导到泵的流体腔中，以允许测量流体腔中的质量，从而实现紧凑的设计。换句话说，流体质量传感器可以适用于泵的流体腔内的测量。
流体质量传感器可以包括测量区域，在该测量区域中测量质量。因此，测量区域是容积部或区域，当流体位于该容积部或区域中时，在该容积部或区域中测量流体的质量。测量区域可以是瓣状或柱形的。而在其他实施例中，测量区域可以是球形或盘形或具有其他形状。流体质量传感器可以适于或配置为使得该测量区域位于泵的输出侧处，特别是位于泵的流体腔中或泵的流体腔处。
当流体质量传感器包括超声或红外源和/或超声或红外检测器时，实现允许简单测量的流体质量传感器。
为了实现特定的简单测量设置，流体质量传感器可以包括超声波信号的反射器结构。反射器结构可以特别地包括位于距超声波检测器一定距离处的平坦表面。此外，反射器结构可以包括聚焦超声波的元件。
反射器结构可以至少部分地位于流体腔中或凸出到流体腔中，以便将空间需求保持为最小。为了节省材料和空间，反射器结构也可以适于形成流体腔的一部分。例如，它可以形成流体腔的壁，使另一个壁成为多余的。
反射器结构可以固定到流体质量传感器，使得流体质量传感器可用于不同的泵中，特别是不需要计量测量，而如果不同的结构用于在不同的泵中反射超声波则将需要该计量测量。特别地，反射器结构可以配置为使得反射表面总是固定在距离超声波源和/或超声波检测器一定距离处。
在另一个实施例中，反射器结构，特别是反射器或反射表面可以位于泵的一部分上。因为流体质量传感器较小，这样的设计是有利的。
流体质量传感器可以配置为至少部分地，优选完全地安装在泵内，以允许紧凑的设计。它可以包括与泵中的互补部分配合的部分。在组件中，流体质量传感器可以至少部分地，优选完全地位于泵的内部。
在替代实施例中，质量传感器可以配置为安装在泵的外部。在对应的组件中，流体质量传感器位于泵的外部。它特别可以位于泵和排放系统之间，流体要被诸如到该排放系统中。
除了流体质量传感器之外，传感器组件还可以包括至少一个附加的传感器以允许在同一位置同时进行不同的测量。
有利地，传感器组件还包括温度传感器和/或压力传感器。这些值是为了控制发动机或泵的性能而可以使用的除质量值以外的参数。由于所有这些参数都是在同一时间和同一地点进行测量的，因此可以提供用于控制泵的发动机的可靠的数据组合。特别地，与质量相结合的、泵的输出侧的压力对于操作发动机是有价值的信息。
在有利的实施例中，传感器组件包括用于传感器组件的所有的传感器的公共输出。因此，仅需要单个电缆以用于将信息例如传输到ECU(发动机控制单元)以供处理。
对于简化的设计，传感器组件可以包括用于传感器组件的所有的传感器的公共外壳。
为了最小化电子部件的数量，传感器组件中的传感器可以具有公共源，例如公共电压源或公共电源。
在有利的实施例中，流体质量传感器或传感器组件包括用于控制传感器元件的电气和/或电子部件。这样的传感器或传感器组件可以使得在如ECU的另外的中央单元中不再需要使用这种控制电子器件。
在另一有利的实施例中，流体质量传感器或传感器组件包括用于分析和/或处理传感器元件的信号的电气和/或电子部件。这样的传感器或传感器组件因此可以向比如ECU的另外的元件提供原始或经处理的数据。
为了允许紧凑的设计，流体质量传感器的测量部分和/或至少一个附加的传感器至少部分位于泵的流体腔中。
为了实现超声信号的高质量，传输元件可以位于流体质量传感器和流体腔之间。例如，这种传输元件可以是盘状的。传输元件也可以适于密封流体泵的腔，从而提供双重功能。
保护元件可以位于流体质量传感器和流体腔之间，以保护流体质量传感器免受有害流体的损害。保护元件可以同时是传输元件。
用于燃烧式发动机的组件可以包括其他元件，如管道、管路、管线、罐、阀门和喷嘴。
附图说明
在下文中，将参考附图更详细地解释本发明的解决方案。在进一步的发展和有利的实施例中示出的特征可以根据需要进行组合，并且它们本身是有利的。
在附图中：
图1示出了包括流体质量传感器的组件的示意图；
图2示出了附接到泵的流体质量传感器的示意性截面图；
图3以示意性透视分解图示出了图2的流体质量传感器；
图4以透视图示出了图2和图3的组装的流体质量传感器。
具体实施方式
在图1中，示出了用于使用流体质量传感器1的一般设置。
流体质量传感器1是用于燃烧式发动机4的组件100的一部分，燃烧式发动机4产生通过排气系统22排出的排出气体。为了减少气流中的污染物，用喷嘴39将流体2(特别是排出流体21，例如称为AdBlue的尿素水溶液)注入排气系统22中。
组件100包括用于排出流体21的罐35，输入管线38附接到罐35，输入管线38可以将流体2在输入侧8供应到泵5。例如可以是压力泵58的泵5经由附接在输出侧7处的输出管线37将流体2供应到喷嘴39。
在输出侧7，流体质量传感器1附接到泵5以检查流体2的质量。
流体质量传感器1通过电缆101连接到ECU 105。基于由流体质量传感器1提供的数据，ECU 105可以控制通过电缆102、103连接到ECU 105的发动机4或泵5。
流体质量传感器1附接到输出侧7的是有利的，因为准确地测量了将被注入到排气系统22中的流体2的部分。在以前的系统中，只测量了罐35中的流体2的部分，然而，其与要注入的流体2的部分不同。
流体质量传感器1可以是传感器组件10的一部分。传感器组件10可以特别地包括另外的传感器，例如用于测量输出侧7处的压力和温度的温度传感器11和压力传感器12。这些数据也可以根据参数的值提供给ECU105以控制发动机4或泵5。
在图2、3和4中，示出了包括流体质量传感器1的流体质量传感器1和传感器组件10的细节。
在图2中，示出了附接到泵5的流体质量传感器1的截面图。在图3和图4中，在没有泵5的情况下示出传感器组件10。
泵5仅在图2中示意性地示出。泵5具有输入侧8，在输入侧8，附接供给流体2的输入管线38。该侧是低压侧73。泵5是压力泵58。
泵5、58产生用于将流体2从输入侧8泵送到输出管路37所附接的输出侧7的压力。
泵在输出侧7处包括流体腔25。
流体质量传感器1的测量部分3配置为安装到泵5的输出侧7。在图2所示的实施例中，测量部分3实际上位于输出侧7处。测量部分3至少部分地位于泵5的流体腔8中。测量区域30(在该测量区域处测量流体2的质量)位于流体腔25中，流体腔25在这种情况下是其中存在4.5至8.5巴的高压流体腔。
在这种情况下，使用超声波传感器来检查质量。流体质量传感器1因此包括超声波源40和超声波检测器41，其发射和吸收用于测量质量的超声波。为了实现超声波的反射，流体质量传感器1包括反射器结构45，其具有位于反射器结构45的端部内的反射器表面46。
反射器结构45固定到流体质量传感器1，特别是传感器组件10的外壳50。因此，反射器表面46具有距超声波源40和超声波检测器41的预定的距离。因此，流体质量传感器1可以用于多种不同的泵，而不需要进行初始的计量测量。
反射器结构45具有带有若干开口的笼的形状，以允许通过它的流体2充分的流。
传感器组件10包括另外的传感器，特别是用于测量输出侧7处和流体腔25中的压力和温度的压力传感器12和温度传感器11。
传感器组件10具有公共外壳50以实现紧凑的设计。
另外，传感器组件10是用于所有的传感器1、11、12的公共源52中的公共输出51。传感器组件10输出的数据或信号通过电缆101提供给ECU 105。
传感器组件10还包括用于控制传感器组件10(特别是流体质量传感器1)的电子部件55。
另外，传感器组件10还包括用于分析或转换测量数据的电子部件56。
流体质量传感器1还包括用于传送超声波的盘状传输元件81。传输元件80还用作保护传感器组件10免受有害流体2的保护元件82，否则该有害流体2可能损坏流体质量传感器1的部件。
附图标记
1. 流体质量传感器
2 流体
3 测量部分
4 燃烧式发动机
5 泵
7 输出侧
8 输入侧
10 传感器组件
11 温度传感器
12 压力传感器
21 排出流体
22 排气系统
25 流体腔
30 测量区域
35 罐
37 输出管线
38 输入管线
39 喷嘴
40 超声源
41 超声检测器
45 反射器结构
50 外壳
51 输出
52 源
55 用于控制的电子部件
56 用于分析的电子部件
57 电缆
58 压力泵
71 压力侧
72 高压侧
73 低压侧
80 传输元件
81 盘状传输元件
82 保护元件
100 组件
101 电缆
102 电缆
103 电缆
105 ECU
120 插塞
130 密封件

Claims (14)

1.一种流体质量传感器(1)，用于测量流体(2)的质量，其中所述流体质量传感器(1)包括测量部分(3)，所述测量部分配置为安装到用于所述流体(2)的泵(5)的输出侧(7)；
其中所述流体质量传感器(1)包括用于超声波或红外信号的反射器结构(45)，其具有位于反射器结构(45)的端部内的反射器表面(46)且具有带有若干开口的笼的形状，所述反射器表面(46)具有距超声波或红外源(40)和超声波或红外检测器(41)的预定的距离。
2.如权利要求1所述的流体质量传感器(1)，其中所述测量部分(3)适于至少部分地位于所述泵(5)的流体腔(25)中或附近。
3.如权利要求1或2所述的流体质量传感器(1)，其中所述流体质量传感器(1)包括：
超声或红外源(40)；和/或
超声或红外检测器(41)。
4.如权利要求1或2所述的流体质量传感器(1)，其中所述流体质量传感器配置为安装在所述泵(5)的内部。
5.一种传感器组件(10)，所述传感器组件(10)包括如权利要求1至4中的一项所述的流体质量传感器(1)和至少一个附加的传感器(11，12)。
6.如权利要求5所述的传感器组件(10)，其中所述传感器组件(10)包括温度传感器(11)和/或压力传感器(12)。
7.如权利要求5或6所述的传感器组件(10)，其中所述传感器组件(10)包括用于所有的传感器(1，11，12)的公共外壳(50)和/或用于所有的传感器(1，11，12)的公共输出(51)。
8.如权利要求5或6所述的传感器组件(10)，其中所述传感器组件(10)包括用于控制所述传感器(1，11，12)的电气和/或电子部件(55)。
9.如权利要求5或6所述的传感器组件(10)，其中所述传感器组件(10)包括用于分析和/或处理所述传感器(1，11，12)的信号的电气和/或电子部件(56)。
10.一种用于燃烧式发动机(4)的组件(100)，包括如权利要求1至4中的任一项所述的流体质量传感器(1)或如权利要求5至9中的一项所述的传感器组件(10)，所述组件(100)还包括泵(5)。
11.如权利要求10所述的组件(100)，其中所述泵(5)是压力泵(58)，且所述流体质量传感器(1)附接在所述泵(5)的高压侧(72)处。
12.如权利要求10或11所述的组件(100)，其中所述流体质量传感器(1)的测量部分(3)和/或至少一个附加的传感器(11，12)至少部分地位于所述泵(5)的流体腔(25)中。
13.如权利要求10或11所述的组件(100)，其中传输元件(80)位于所述流体质量传感器(1)和所述泵(5)的流体腔(25)之间。
14.如权利要求10或11所述的组件(100)，其中所述流体质量传感器(1)位于所述泵(5)的外部。
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