CN211819599U - 一种尿素浓度传感器装置及其应用模块 - Google Patents

Abstract

一种尿素浓度传感器装置及其应用模块，包括一个传感器封装，其特征在于，包括过滤网罩，所述过滤网罩包括一个内部腔体、网布以及骨架，所述传感器封装伸入至内部腔体，检测经网布过滤后的尿素溶液，以排除杂质对信号的影响。

Description

一种尿素浓度传感器装置及其应用模块

技术领域

本发明属于发动机排气后处理技术领域，具体涉及发动机排气后处理的NOx选择催化还原(SCR)系统及其控制技术。

背景技术

随着环境保护意识的不断提高，发动机及车辆排放标准也日益严苛，目前，采用能够在富氧环境下进行催化还原处理的NOx选择催化还原 (SCR＝Selective CatalyticReduction)技术是针对NOx污染物处理的主流技术路线。

SCR技术需要将例如32.5％重量浓度的尿素水溶液(也叫柴油排气处理液 DEF＝Diesel Exhaust Fluid，或者添蓝液AdBlue)定量喷射进柴油机排气中，通过排气高温分解成氨气，与排气混合后进入SCR催化转换器，在催化剂的作用下，氨气就会与发动机排气中的NOx等发生催化还原反应，使NOx分解为无害的N2、H2O。如果DEF喷射量与排气中的NOx含量不相匹配或者尿素溶液品质不能达到要求，那么要么NOx不能够被充分还原分解，排放量增加，要么剩余不少氨气排到大气中，造成二次污染。

然而，作为重要反应剂的尿素水溶液其品质往往只在出厂或者检验时进行品质管控，大多后处理系统也未设置可以检测尿素溶液浓度的装置。现下，不少车辆用户为减少使用成本，使用劣质尿素溶液或者在尿素溶液中添加水溶剂，导致尿素溶液品质参差不齐，严重影响尾气NOx的处理效果。所以，在装置中设置可以检测尿素浓度的传感器是十分必要的。

现有尿素浓度传感器主要分为光学式和超声波式，传感器探头需要浸入尿素溶液中，为避免工作过程中受杂质以及气泡干扰，装置一般在浓度传感器外增加封装，但是外设封装必须确保装置进液顺畅，且进液通道不易堆积脏物或者被脏物堵塞，因而浓度传感器封装普遍存在结构复杂，制作成本高等弊端。

发明内容

本发明针对上述问题，之目的在于提供一种结构简单，适应性好，成本低，的尿素浓度传感器装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案，即，一种尿素浓度传感器装置包括一个传感器探头本体，一个带内部腔体的过滤网罩，所述传感器探头本体伸入至内部腔体。

上述尿素浓度传感器装置应用于一种SCR模块，包括一个带尿素出液接嘴的塑料盖，一个支架，一个储液罐，一个尿素泵，一个连接尿素泵和尿素出液接嘴的尿素液输送管以及固定于支架上的各传感器，包括尿素浓度传感器，温度传感器和液位传感器。

所述过滤网罩的一种可供选择的设计方案为，过滤网罩属于一个置于尿素溶液中的一级滤网。所述一级滤网深入至尿素箱内部，所述过滤网罩还包括一个与腔体连通的排气泡接嘴，排气泡接嘴位于滤网上部位置，使得内部气泡顺利排出。

所述排气泡接嘴包括一个延长段，所述延长段之出口通向液面上部之气体空间。所述延长段也可以是一个外部排气泡管，所述外部排气泡管之一端与排气泡接嘴相接，其另一端出口通向至液面以上空间，使得过滤网罩中气体可以顺利排出。

上述排气泡管之出口包括一段折弯，或者一个滤网盖，已防止脏物从口端进入。

进一步，所述过滤网罩之截面可以呈圆环形，或者是其他有利于脏物掉落的斜面。

上述SCR模块之支架为一个不锈钢材料的连接架，尿素泵可以通过支架垂直或者水平放置，并布置于支架一端，塑料盖安装于支架的另一端，支架通过塑料盖与储液罐相对固定，尿素泵装置通过支架深入至储液罐底部附近位置。所述一级滤网可以选择布置于尿素泵之进液口位置，经过滤网罩过滤的尿素液体通过尿素泵形成高压喷射溶液通过尿素液输送管及塑料盖之尿素出液接嘴输出，所述尿素液输送管由金属或者高分子材料制成，可以是定型的刚性管，也可以是可弯曲的柔性管，以便于安装布置且保证高压液体的稳定输送。

上述，支架为可以一个由加热管构成的回路，加热管中通过的融冰液体为发动机冷却液，其进、出液口设置在塑料盖上。液位传感器的电路和温度传感器被封装在同一个导管内，所述导管可以为一个塑料管，导管沿加热管回路上下布置。尿素溶度传感器装置以及其他出液罐内各工作部件均以有利于融冰的方式固定于支架上。在环境温度低于-11℃时，尿素溶液就会结冰，这时需要在发动机启动后，向加热管通入冷却液，随着冷却液温度上升，在尿素泵内置情况下，当判断液态DEF达到一定量时，尿素泵可以以安全电流工作，进行自我加热。尿素浓度传感器装置与尿素泵同侧布置，位于储液罐底部，其融冰得益于加热管和尿素泵做功。

所述尿素泵为一个脉冲驱动泵，包括一个螺线管装置和一个由螺线管装置驱动的柱塞泵，所述柱塞泵包括一个进液口和一个出液口，上述尿素泵的控制通过控制单元实现，控制单元包括单片机，脉冲泵驱动电路，传感器信号处理电路，CAN总线数据收发器，控制单元可选择布置于塑料盖之上，置于储液罐外侧。控制单元通过接收车辆对喷射量的需求信息，并根据预存的尿素泵的特性参数，得出相应驱动脉冲数，同时，控制单元根据储液罐内温度、液位以及尿素溶液浓度的信息判断是否当前状态满足喷射条件，若条件不满足控制单元通过CAN总线发出相应报警信息，若条件满足则向螺线管驱动装置发送驱动信号，并通过CAN总线发出关于尿素泵状态的信息。其中，所述传感器信号处理电路包括将模拟信号转换成数字信号并发送到CAN总线的相关逻辑。

所述过滤网罩的另一种可供选择的设计方案为，包括一个二级滤网，过滤网罩属于所述二级滤网，二级滤网布置于与塑料盖上尿素输送管中。

本发明所述各部件体积小，集成度高，不需要增设其他装置，布置方便，并且成本低，易于推广应用。

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细描述。

附图说明

图1为本发明所提供的尿素浓度传感器装置之结构示意图之一。

图2为本发明所提供的尿素浓度传感器装置结构示意图之一之截面图。

图3为本发明所提供的尿素浓度传感器装置之应用例结构示意图之一。

图4为本发明所提供的尿素浓度传感器装置之结构示意图之二。

图5为本发明所提供的尿素浓度传感器装置之应用例结构示意图之二。

具体实施方式

本发明所提供的尿素浓度传感器装置之结构示意图如图1所示，所述尿素浓度传感器装置1包括一个传感器探头本体103，一个探头引线102，一个带内部腔体100a的过滤网罩100，探头本体103包括用于液体进入的开口103b和用于内部气体排出的开口103a，所述用于液体进入的开口103b一般设置于底部，有利于脏物沉淀，防止信号干扰，用于气体排出的开口103a 设置于顶部，顶部开口设置大于等于下部开口，更有利于气泡排出。所述探头本体103从过滤网罩100开口一端104装入内部腔体100a。尿素浓度传感器探头本体103生成的检测信息由探头引线102输出，所述过滤网罩100还包括一个与内部腔体100a连通的排气泡接嘴101，所述排气泡接嘴101位于过滤网罩100上部位置，使得内部气泡顺利排出。

所述尿素浓度传感器装置大致为一个柱状体，装置之横截面示意图如图 2所示，包括支撑网布的骨架150和滤网面151。所述滤网面倾斜布置，有利于脏物掉落，保证表面网孔不被堵塞。

如图3所示，为本发明所提供尿素浓度传感器装置之应用例结构示意图之一，一个塑料盖200，一个支架201，一个储液罐203，一个尿素泵202，一个布置于进液口202a的一级滤网100a，一个连接尿素泵202和塑料盖200 的尿素液输送管204以及固定于支架201上的各传感器，包括尿素浓度传感器装置1，温度传感器206和液位传感器207。上述支架201为一个不锈钢材料的连接架，尿素泵202可以通过支架201垂直或者水平放置，并布置于支架201一端，塑料盖200固定于支架201的另一端，尿素泵202通过支架201 深入至储液罐203底部，并通过塑料盖200安装于储液罐203上。

所述尿素浓度传感器装置如图4所述，所述一级滤网100a与过滤网罩 100集成，其后端部包括一个带安装口251的延伸块250，所述延伸块250 与内部腔体100a连通。尿素泵202之进液口202a固定于延伸块250之安装口251，并通过配合密封。经一级滤网100a过滤的尿素液体从过滤网罩100 之延伸块250进入尿素泵202，并形成高压喷射溶液通过尿素液输送管204 及塑料盖200输出，所述尿素液输送管204由金属或者高分子材料制成，可以是定型的刚性管，也可以是可弯曲的柔性管，以便于安装布置且保证高压液体的稳定输送。上述尿素浓度传感器装置1通过卡箍205固定于支架201 之上。

所述过滤网罩100之排气泡接嘴101包括一个外部排气泡管101a，所述外部排气泡管101a之一端与排气泡接嘴101相接，其另一端出口101b通向至液面以上空间，使得过滤网罩100中气体可以顺利排出。排气泡管101a 固定于支架201，管道出口101b包括一段不影响排气泡的折弯(图中未示出)，或者一个滤网盖208，已防止脏物从口端101b进入。所述排气泡管101a和排气泡接嘴101也可以是一个整体，其出口通向液面上部之气体空间。

上述，支架201可以是一个由加热管构成的回路，加热管中通过的融冰液体为发动机冷却液，其进、出液口209设置在塑料盖200上。液位传感器 207的电路和温度传感器206被封装在同一个导管206a内，所述导管206a 可以为一个塑料管，导管沿加热管回路201上下布置。尿素浓度传感器装置 1之引线102同样延加热管路201布置。尿素溶度传感器装置1以及其他储液罐203内工作部件均以有利于融冰的方式布置于支架201周围。在环境温度低于-11℃时，尿素溶液就会结冰，这时需要在发动机(图中未示出)启动后，向加热管通入冷却液，随着冷却液温度上升，在尿素泵202内置情况下，当判断液态DEF达到一定量时，尿素泵202可以以安全电流工作，进行自我加热。尿素浓度传感器装置1与尿素泵202布置于储液罐203底部附近，其融冰得益于加热管201和尿素泵202做功。

所述尿素泵202为一个脉冲驱动泵，由控制单元210控制，控制单元210 可选择布置于塑料盖之上，置于储液罐203外侧。控制单元210通过接收车辆对喷射量的需求信息，并根据预存的尿素泵的特性参数，得出相应驱动脉冲数。同时，控制单元210根据储液罐内温度、液位以及尿素溶液浓度的信息判断是否当前状态满足喷射条件，若条件不满足控制单元通过CAN总线发出相应报警信息，若条件满足则向尿素泵202发送驱动信号，并通过CAN总线发出关于尿素泵202状态的信息。

图5为本发明所提供的尿素浓度传感器装置之应用例结构示意图之二，与本发明所提供的尿素浓度传感器装置之应用例结构示意图之一之区别在于：包括一个布置于塑料盖200上的二级滤网301，所述二级滤网301位于尿素出液接嘴302上游，包括一个带螺纹盖303的腔体304，一个布置于腔体304 内部的内部滤芯305。所述腔体304与内部尿素液输送管204连通，尿素液经滤芯305过滤后输出。滤芯305可定期更换，其过滤精度高于所述初级过滤网32，以保证下游计量喷嘴11的正常工作，提高系统使用寿命。所述尿素浓度传感器装置之过滤网罩306与二级滤网301设置为一体，所述传感器探头本体103布置于内部滤芯305中，探头本体103测试尿素液输送管204 中尿素液体，尿素溶液经两级滤网(100a、301)过滤后进一步较少尿素浓度传感器探头本体103之感应器(图中未示出)的影响因素，从而提高测试结果准确性。

上述实施例仅用于说明本发明的实质，但并不限制本发明。在未背离本发明原理的情况下，所作的任何修改，简化等替换方式，都包括在本发明的保护范围之内。

本发明未涉及部分与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种尿素浓度传感器装置，包括一个传感器封装，其特征在于，包括过滤网罩，所述过滤网罩包括一个内部腔体、网布以及骨架，所述传感器封装伸入至内部腔体，检测经网布过滤后的尿素溶液，以排除杂质对信号的影响。

2.如权利要求1所述尿素浓度传感器装置，其特征在于，包括一个一级滤网，所述过滤网罩为一级滤网之网罩。

3.如权利要求2所述尿素浓度传感器装置，其特征在于，包括一个与过滤网罩之内部腔体连通的排气泡接嘴，所述排气泡接嘴布置于过滤网罩顶部。

4.如权利要求3所述尿素浓度传感器装置，其特征在于，所述排气泡接嘴包括一个延长段，所述延长段之出口通向液面上部之气体空间。

5.如权利要求1所述尿素浓度传感器装置，其特征在于，包括一个二级滤网，所述过滤网罩为二级滤网之网罩。

6.一种SCR模块，使用如权利要求2或者5所述的尿素浓度传感器装置，其特征在于，所述SCR模块包括一个储液灌，一个尿素泵，一个用于融冰的支架，一个带尿素出液接嘴的塑料盖，一个控制单元，所述支架固定于储液罐，内部循环流动发动机冷却液以实现装置融冰，塑料盖和尿素泵分别布置于支架两端，尿素泵通过支架深入至储液罐底部。

7.如权利要求6所述的SCR模块，其特征在于，所述尿素浓度传感器装置布置于一级滤网之过滤网罩内，并随支架深入至储液灌底部附近，以有利于融冰的方式固定于支架。

8.如权利要求7所述的SCR模块，其特征在于，所述一级滤网布置于尿素泵之进液口。

9.如权利要求6所述的SCR模块，其特征在于，所述尿素浓度传感器装置布置于二级滤网之过滤网罩内，并布置于塑料盖上，以有利于融冰的方式固定于支架。

10.如权利要求9所述的SCR模块，其特征在于，包括一个尿素液输送管，所述尿素液通道连通尿素泵之出液口和尿素出液接嘴，二级滤网布置于塑料盖一端尿素液输送管道中。

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