CN206903721U - 尿素液位传感器、尿素罐和车辆 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种尿素液位传感器、尿素罐和车辆，该尿素液位传感器包括固定座，以及穿过并密封安装到固定座上的透气管，透气管的第一端与外界空气连通，与第一端相对的第二端用于与尿素罐的内部连通，透气管上还设置有防溢流阀，尿素罐的液面具有低于透气管的第二端的最高位置和低于该最高位置的加注位置，在加注位置，防溢流阀使得透气管保持导通，在最高位置，防溢流阀使得透气管保持截止。在保持尿素罐在加注位置能够透气的同时，当尿素罐内的加注量达到一定水平后，液位处于最高位置，此时防溢流阀使得透气管保持截止，这样尿素罐内就形成有封闭的气压，从而能够限制尿素的继续加注，避免尿素罐内的尿素通过透气管溢流到外界造成的加注浪费。

Description

尿素液位传感器、尿素罐和车辆

技术领域

本公开涉及传感器领域，具体地，涉及一种尿素液位传感器、尿素罐和车辆。

背景技术

随着排放升级需要，柴油机特别是重型车辆柴油机，通过使用选择性催化还原(SCR)技术，利用尿素喷射系统将尿素水溶液喷入排气系统，在废气流中分解为氨气并在催化剂的作用下与氮氧化物发生反应，使之转化为无害的氮气和水，从而达到相应的排放要求。在采用SCR系统的车辆上，尿素需要从尿素罐中吸取，且由于日常使用中，尿素会不断的消耗，因此会经常加注尿素，而尿素罐作为尿素溶液存储容器显得比较突出，相关性能和要求也比较特殊。

目前，加注尿素的尿素罐受空间边界布置影响可分为两种，一种是不带尿素加注管路，直接卸掉尿素罐上的密封盖进行直接加注，此类产品一般用于卡车类；另一种是带有尿素加注管路，尿素在加注口通过加注管路的传输到尿素罐内，此类产品一般用于乘用车类。在具有加注管路的系统中，由于加注口往往高于尿素罐的上平面，且由于透气孔一般直接连通大气和尿素罐内部，当加注到透气管插入尿素罐内的液面高度时，继续加注时尿素溶液就会从尿素罐内溢流而出，从而造成加注的浪费，而且在使用加注枪进行加注时，由于透气管的管径设计不恰当，会造成过早跳枪现象。

实用新型内容

本公开的一个目的是提供一种尿素液位传感器，该尿素液位传感器能够保持尿素罐透气的同时，避免尿素罐加注时尿素溢流。

本公开的另一个目的是提供一种尿素罐，该尿素罐使用本公开提供的尿素液位传感器。

本公开的再一个目的是提供一种车辆，该车辆使用本公开提供的尿素罐。

根据本公开的第一方面，提供一种尿素液位传感器，包括固定座，以及穿过并密封安装到所述固定座上的透气管，所述透气管的第一端与外界空气连通，与第一端相对的第二端用于与尿素罐的内部连通，所述透气管上还设置有防溢流阀，所述尿素罐的液面具有低于所述透气管的第二端的最高位置和低于该最高位置的加注位置，在所述加注位置，所述防溢流阀使得所述透气管保持导通，在所述最高位置，所述防溢流阀使得所述透气管保持截止。

可选地，所述防溢流阀设置在所述透气管的第二端上，并包括可随所述尿素罐的液面升降的浮子，在所述最高位置，所述浮子用于封堵所述透气管的第二端，在所述加注位置，所述浮子用于使得所述透气管的第二端保持导通。

可选地，所述防溢流阀包括分别与所述透气管的第二端和所述尿素罐的内部相连通的阀体，所述浮子可上下运动地设置在所述阀体内，所述阀体的上端形成有与所述浮子相配合且与所述透气管的第二端相连通的阀口，在所述最高位置，所述浮子能够封堵所述阀口，在所述加注位置，所述浮子能够脱离所述阀口。

可选地，所述阀体包括底壁，以及粘接在该底壁的周缘上的套筒，所述底壁和/或所述套筒上形成有用于连通所述尿素罐的内部和所述阀体的通孔，所述阀口形成在所述套筒上。

可选地，所述套筒包括一体成型且从上至下顺次布设的第一圆筒段、圆台段和第二圆筒段，所述第二圆筒段与所述底壁相连，且所述第二圆筒段的筒径大于所述第一圆筒段的筒径，所述圆台段的内筒壁限定所述阀口，所述底壁和/或所述第二圆筒段上形成有所述通孔。

可选地，所述浮子形成为与所述圆台段相配合的空心球体或者圆台结构。

可选地，所述阀体为塑料件，所述防溢流阀还包括嵌设在所述圆台段上的金属套筒，该金属套筒具有与所述圆台段相匹配的圆台套筒段，所述圆台套筒段具有光滑的内筒壁。

可选地，所述固定座上还安装有尿素温度传感器、尿素加热管、尿素滤网、尿素吸取管和尿素回流管。

根据本公开的第二方面，提供一种尿素罐，包括罐体和密封安装到所述罐体上的液位传感器，所述液位传感器为本公开提供的尿素液位传感器。

可选地，在所述最高位置时，所述尿素罐内的尿素体积和所述尿素罐的容积之比为80％至95％。

根据本公开的第三方面，提供一种车辆，该车辆使用本公开提供的尿素罐。

通过上述技术方案，通过在透气管上设置防溢流阀，在保持尿素罐在加注位置能够透气的同时，当尿素罐内的加注量达到一定水平后，液位处于最高位置，此时防溢流阀使得透气管保持截止，这样尿素罐内就形成有封闭的气压，从而能够限制尿素的继续加注，避免尿素罐内的尿素通过透气管溢流到外界造成的加注浪费，有效地解决人工加注过满造成的尿素溢流问题。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是根据本公开的一示例性实施方式提供的尿素液位传感器的立体示意图；

图2是根据本公开的一示例性实施方式提供的尿素罐的立体示意图；

图3是根据本公开的一示例性实施方式提供的防溢流阀的立体示意图；

图4是根据本公开的一示例性实施方式提供的防溢流阀的正视图；

图5是沿图4中的剖面线A-A所剖得的剖面示意图。

附图标记说明

10 固定座 20 透气管 30 防溢流阀

31 浮子 32 阀体 320 底壁

321 套筒 321a 第一圆筒段 321b 圆台段

321c 第二圆筒段 322 通孔 323 金属套筒

323a 圆台套筒段 323b 圆环段 33 阀口

40 尿素罐 50 尿素加热管 61 尿素吸取管

62 尿素回流管

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、底、顶”通常是相对于尿素罐正常使用时的状态而言的，具体地，尿素罐的上下方向与图1中图面上下方向是相一致的，另外，本公开中的“高、低”也是相对于尿素罐正常使用时的状态而言的，具体地，图1中的图面上方对应于尿素罐的高端，图1中的图面下方对应于尿素罐的低端，“内、外”是指相应部件轮廓的内和外。

如图1至图5所示，本公开提供一种尿素液位传感器和尿素罐，该尿素罐包括罐体和密封安装到该罐体上的液位传感器，其中该液位传感器为本公开提供的尿素液位传感器。具体地，该尿素液位传感器可以包括固定座10，以及穿过并密封安装到固定座10上的透气管20，透气管20的第一端与外界空气连通，与第一端相对的第二端用于与尿素罐40的内部连通，透气管20上还设置有防溢流阀30，尿素罐40的液面具有低于透气管20的第二端的最高位置和低于该最高位置的加注位置，在加注位置，防溢流阀30使得透气管20保持导通，在最高位置，防溢流阀30使得透气管20保持截止。

这样，通过在透气管20上设置防溢流阀30，在保持尿素罐40在加注位置能够透气的同时，当尿素罐40内的加注量达到一定水平后，液位处于最高位置，此时防溢流阀30使得透气管20保持截止，这样尿素罐40内就形成有封闭的气压，从而能够限制尿素的继续加注，避免尿素罐40内的尿素通过透气管20溢流到外界造成的加注浪费，有效地解决人工加注过满造成的尿素溢流问题。

当尿素罐40内的尿素加注过多时，冬季尿素结晶体积膨胀容易损坏尿素罐40，为避免尿素罐受到尿素结晶的挤压力，延长该尿素罐的使用寿命，在最高位置时，尿素罐40内的尿素体积和尿素罐40的容积之比为80％至95％。这样，当尿素加注到最高位置后，透气管保持截止状态，尿素便无法再加注到尿素罐内，此时尿素罐内的尿素体积由于小于尿素罐的容积，从而预留了用于尿素膨胀的缓冲空间，避免尿素罐受到尿素结晶膨胀时产生的作用力，达到保护尿素罐的目的，此外还能够保证尿素罐单次的加注量最大化。

当尿素加注到最高位置后，由于透气管保持截止状态，尿素罐的内部压力发生突变，从而使得加注枪自动跳枪，自动停止对尿素的继续加注。但是当尿素罐的容积和透气管的管内径设置不合理时，在液面尚未到达最高位置时，例如由于透气管的管内径相对于尿素罐的容积设置过小时，当加注枪对尿素罐内加注尿素时，使得尿素罐内的压强短时间内急剧增大，从而使得加注枪过早自动跳枪。另外，当透气管的内径开设过大时，也浪费材料，且占用空间。为避免加注枪提前自动跳枪，且提高空间利用率，在本公开的各示例性的实施方式中，透气管的管内径和尿素罐的容积之比为0.1‰～0.5‰。以此方式，通过设置合理的透气管内径，不仅可以避免加注枪提前错误跳枪，保证加注枪在最高位置才自动跳枪，从而方便加注操作，而且还能够减少成本，方便空间布置。

进一步地，为提高尿素液位传感器的功能集成度，如图1和图2所示，固定座10上还安装有尿素温度传感器、尿素加热管50、尿素滤网、尿素吸取管61和尿素回流管62。其中，该尿素温度传感器、尿素加热管50、尿素滤网、尿素吸取管61和尿素回流管62的具体结构和相对应的功能为本领域技术人员所熟知，本公开对此不再赘述。

在本公开中，防溢流阀30可以通过多种实现方式，在一种示例性的实施方式中，可以通过电控方式来实现。具体地，本公开还可以提供一种尿素罐控制系统中，该尿素罐控制系统可以包括本公开提供的尿素罐和控制装置。其中，尿素液位传感器用于采集尿素罐内的液位信号；如上介绍地，防溢流阀30用于控制透气管20在加注位置保持导通并且在最高位置保持截止，具体地，溢流阀30可以形成为电控开关阀，更进一步地，该电控开关阀可以为电磁阀；控制装置可以分别与该电控开关阀和该尿素液位传感器电连接，用于根据该尿素液位传感器采集的液位信号控制该电控开关阀的关闭或开启。

以此方式，通过尿素液位传感器实时监测尿素罐内的液位变化，当尿素罐的液位达到最高位置时，尿素液位传感器将该液位信号传送给控制装置，由控制装置控制电控开关阀关闭，从而使得透气管保持截止。当尿素罐的液位尚未达到最高位置，即处于加注位置时，尿素液位传感器将该液位信号传送给控制装置，由控制装置控制电控开关阀开启，从而使得透气管保持导通。即控制装置通过控制电控开关阀的开启或关闭来实现透气管的导通或截止状态的切换。具体地，该控制装置可以集成在整车的ECU(Electronic ControlUnit，电子控制单元)中，也可以为独立于整车的ECU的控制芯片，本公开对此不作限制。其中，为利于空间布置，该电控开关阀可以安装到尿素罐的罐体上，在其他的变形方式中，电控开关阀也可以安装到整车的合适位置上。

为节约成本，该防溢流阀30可以采用机械的方式来实现。具体地，如图1至图5所示，防溢流阀30可以设置在透气管20的第二端上，并包括可随尿素罐40的液面升降的浮子31，在最高位置，浮子31用于封堵透气管20，在加注位置，浮子31用于使得透气管20的第二端保持导通。换言之，浮子31在尿素罐内的高度变化与尿素罐内的液面变化保持同步。当尿素罐内的液位位于加注位置时，浮子31没有到达透气管20的第二端所在的高度，因此浮子31无法和透气管20的第二端建立封闭关系，从而保持透气管的第二端处于导通状态。当尿素罐内的液位升高到最高位置时，浮子31能够上升到透气管20的第二端所在的高度，并且在浮力的作用下浮子31可以稳定地封堵透气管20的第二端，从而使得透气管20的第二端处于截止状态。

进一步地，为方便限定浮子31的浮动轨迹，如图3至图5所示，防溢流阀30还包括分别与透气管20的第二端和尿素罐40的内部相连通的阀体32，浮子31可上下运动地设置在阀体32内，阀体32的上端形成有与浮子31相配合且与透气管20的第二端相连通的阀口33，在最高位置，浮子31能够封堵阀口33，在加注位置，浮子31能够脱离阀口33。即，一方面该阀体32用于限制浮子31的运动轨迹，使得浮子31在预设的行程范围内进行浮动，从而提高防溢流阀的关闭和开启功能的稳定性，另一方面该阀体32用于与尿素罐的内部相连通，即使得浮子31通过阀体32间接感应尿素罐40的液位变化，并使得浮子31的高度变化和尿素罐40内的液位变化保持同步。另外，阀体32还与透气管20的第二端相连通，从而使得阀体32的一部分可以作为与浮子相配合的阀口，以此方式通过浮子31和阀口33之间形成密封接触，从而使得浮子可靠地封堵该透气管20的第二端；相应地，当液位下降使得浮子脱离该阀口时，透气管20的第二端可以保持导通。

为方便加工，如图3至图5所示，阀体32包括底壁320，以及粘接在该底壁320的周缘上的套筒321，底壁320和/或套筒321上形成有用于连通尿素罐40的内部和阀体32的通孔322，阀口33形成在套筒321上。换言之，通孔322可以仅形成于套筒321上，或者仅形成于底壁320上，或者同时形成于套筒321和底壁320上，以实现阀体32的内部和尿素罐的内部之间的连通。以此方式，通过分别制造结构简单的底壁320和套筒321，然后再将浮子31、底壁320和套筒321组装于一体，可以在实现防溢流功能的同时，简化加工，降低制造成本。

另外除了通过粘接方式实现阀体和浮子的组装之外，还可以通过卡接的方式来实现。具体地，为方便防溢流阀的装配，且简化防溢流阀的整体结构，阀体包括相互卡接的上阀体和下阀体，上阀体和下阀体的一者上形成有卡槽，另一者上形成有卡爪，该卡爪卡接到卡槽中，阀体32和尿素罐40还通过卡槽相连通，阀口33形成在上阀体上。即，装配时首先将浮子防止例如下阀体内，然后将上阀体和下阀体通过卡爪和卡槽的相互配合实现装配，从而保证浮子能够容纳在上阀体和下阀体共同围成的空腔中，限定浮子的运动轨迹。另外该卡槽除了作为上阀体和下阀体的安装结构之外，还可以用于阀体连通尿素罐的通孔，实现了一物两用，提高了功能集成度，从而简化了防溢流阀的整体结构。当然在其他变形方式中，还可以在阀体上额外开设连通阀体和尿素罐的通孔。

进一步地，为方便浮子在阀体32内顺畅地上下浮动的同时，浮子能够可靠地封堵阀口，如图3至图5所示，套筒321包括一体成型且从上至下顺次布设的第一圆筒段321a、圆台段321b和第二圆筒段321c，第二圆筒段321c与底壁320相连，且第二圆筒段321c的筒径大于第一圆筒段321a的筒径。即，第二圆筒段321c的内径大于第一圆筒段321a的内径，第二圆筒段321c的外径大于第一圆筒段321a的内径。圆台段321b的内筒壁限定阀口33，由于圆台段321b位于第一圆筒段321a和第二圆筒段321c之间，因此圆台段321b的筒径从上至下逐渐增大，这样浮子随着液面从下至上上升的过程中，浮子可以在第二圆筒段321c内上下自由浮动，同时浮子能够堵塞于圆台段321b的缩口处。为避免形成于套筒321上的上述通孔322影响浮子和阀口33之间的密封性，底壁320和/或第二圆筒段321c上形成有通孔322。即该通孔322位于阀口的下方，从而使得在最高位置时，浮子和阀口之间形成可靠的密封关系，保证透气管处于截止状态。

在其他的变形方式中，该阀体还可以形成为管状结构，该管状结构的下端延伸到尿素罐的罐体的底部，该管状结构的上端与该透气管的第二端连通，且管状结构与尿素罐的内部例如经由通孔相连通，该浮子限定于该管状结构内部。

另外，阀体和透气管的第二端之间可以通过多种方式实现密封连通，在一种实施方式中，透气管的第二端和阀体之间螺纹连接，例如透气管的第二端可以形成有外螺纹，第一圆筒段321a可以形成有与该外螺纹相配合的内螺纹。在其他的变形方式中，阀体和透气管的第二端还可以通过插接结构来实现，具体地，透气管的第二端可以通过快接插头与阀体相连通。

进一步地，浮子和圆台段之间可以为线密封，如图5所示，此时浮子31可以形成为与圆台段321b相配合的空心球体。即，二者的密封线形成为圆形，该圆形的圆心位于圆台段的轴线上。或者浮子和圆台段之间可以为面密封，此时浮子31可以形成为与圆台段321b相配合的圆台结构，即二者的密封面形成为与该圆台段共轴线的圆台面。

进一步地，为减少成本，该阀体32可以为塑料件。然而塑料件的内表面比较粗糙，尿素极容易结晶并附着于该阀体的粗糙内表面上，当尿素罐的液面由最高位置开始下降时，浮子因粘接于结晶的尿素上，容易滞留于阀口而位置不动，为提高浮子的反应灵敏度，如图5所示，防溢流阀30还包括嵌设在圆台段321b上的金属套筒323，该金属套筒323具有与圆台段321b相匹配的圆台套筒段323a，圆台套筒段323a具有光滑的内筒壁。由于金属件的表面粗糙度相比于塑料件更易于控制，因此能够便于将金属套筒设计为具有光滑的用于和浮子相接触的内筒壁，从而避免浮子滞留在阀口上，提高浮子的灵敏度。

更进一步地，为方便稳定嵌装该金属套筒，如图5所示，金属套筒还同时嵌设在该第二圆筒段321c上，该金属套筒还包括与该第二圆筒段321c相匹配的圆环段323b，该圆台套筒段323a位于该圆环段323b的上端。因此，通过金属套筒同时嵌设在圆台段321b和第二圆筒段321c的过渡处，能够提高金属套筒安装的可靠性。

本公开还提供一种车辆，该车辆包括上文详细介绍的尿素罐。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (11)

1.一种尿素液位传感器，其特征在于，包括固定座(10)，以及穿过并密封安装到所述固定座(10)上的透气管(20)，所述透气管(20)的第一端与外界空气连通，与第一端相对的第二端用于与尿素罐(40)的内部连通，所述透气管(20)上还设置有防溢流阀(30)，所述尿素罐(40)的液面具有低于所述透气管(20)的第二端的最高位置和低于该最高位置的加注位置，在所述加注位置，所述防溢流阀(30)使得所述透气管(20)保持导通，在所述最高位置，所述防溢流阀(30)使得所述透气管(20)保持截止。

2.根据权利要求1所述的尿素液位传感器，其特征在于，所述防溢流阀(30)设置在所述透气管(20)的第二端上，并包括可随所述尿素罐(40)的液面升降的浮子(31)，在所述最高位置，所述浮子(31)用于封堵所述透气管(20)的第二端，在所述加注位置，所述浮子(31)用于使得所述透气管(20)的第二端保持导通。

3.根据权利要求2所述的尿素液位传感器，其特征在于，所述防溢流阀(30)包括分别与所述透气管(20)的第二端和所述尿素罐(40)的内部相连通的阀体(32)，所述浮子(31)可上下运动地设置在所述阀体(32)内，所述阀体(32)的上端形成有与所述浮子(31)相配合且与所述透气管(20)的第二端相连通的阀口(33)，在所述最高位置，所述浮子(31)能够封堵所述阀口(33)，在所述加注位置，所述浮子(31)能够脱离所述阀口(33)。

4.根据权利要求3所述的尿素液位传感器，其特征在于，所述阀体(32)包括底壁(320)，以及粘接在该底壁(320)的周缘上的套筒(321)，所述底壁(320)和/或所述套筒(321)上形成有用于连通所述尿素罐(40)的内部和所述阀体(32)的通孔(322)，所述阀口(33)形成在所述套筒(321)上。

5.根据权利要求4所述的尿素液位传感器，其特征在于，所述套筒(321)包括一体成型且从上至下顺次布设的第一圆筒段(321a)、圆台段(321b)和第二圆筒段(321c)，所述第二圆筒段(321c)与所述底壁(320)相连，且所述第二圆筒段(321c)的筒径大于所述第一圆筒段(321a)的筒径，所述圆台段(321b)的内筒壁限定所述阀口(33)，所述底壁(320)和/或所述第二圆筒段(321c)上形成有所述通孔(322)。

6.根据权利要求5所述的尿素液位传感器，其特征在于，所述浮子(31)形成为与所述圆台段(321b)相配合的空心球体或者圆台结构。

7.根据权利要求5所述的尿素液位传感器，其特征在于，所述阀体(32)为塑料件，所述防溢流阀(30)还包括嵌设在所述圆台段(321b)上的金属套筒(323)，该金属套筒(323)具有与所述圆台段(321b)相匹配的圆台套筒段(323a)，所述圆台套筒段(323a)具有光滑的内筒壁。

8.根据权利要求1所述的尿素液位传感器，其特征在于，所述固定座(10)上还安装有尿素温度传感器、尿素加热管(50)、尿素滤网、尿素吸取管(61)和尿素回流管(62)。

9.一种尿素罐，包括罐体和密封安装到所述罐体上的液位传感器，所述液位传感器为根据权利要求1至8中任一项所述的尿素液位传感器。

10.根据权利要求9所述的尿素罐，其特征在于，在所述最高位置时，所述尿素罐(40)内的尿素体积和所述尿素罐(40)的容积之比为80％至95％。

11.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括根据权利要求9或10所述的尿素罐(40)。