CN217206625U - 尿素浓度检测装置和尿素品质传感器 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种尿素浓度检测装置，其包括：发射接收部分，其包括外部收发表面，发射接收部分用于从外部收发表面发射及接收超声波信号；以及反射部分，其包括反射表面，反射部分用于通过反射表面将从外部收发表面发射的超声波信号反射到外部收发表面以由发射接收部分接收，外部收发表面和反射表面构造为使得气泡能够从其上自动脱离或难以附着在其上的表面。本公开还涉及一种包括该尿素浓度检测装置的尿素品质传感器。通过该尿素浓度检测装置，提高了对尿素溶液浓度的测量的准确性和稳定性。

Description

尿素浓度检测装置和尿素品质传感器

技术领域

本公开涉及尾气后处理技术领域。具体地，涉及尿素浓度检测装置和包括该尿素浓度检测装置的尿素品质传感器。

背景技术

通常，在柴油发动机车辆的选择性催化还原(Selective Catalytic Reduction，简称SCR)系统中，使用尿素浓度检测装置来对尿素箱内的尿素溶液的浓度进行检测。

作为尿素品质传感器的重要组件之一，尿素浓度检测装置主要以浸泡方式工作于尿素箱内，其基于超声波原理，根据超声波信号在检测溶液即尿素溶液中的传播速度来检测尿素溶液的浓度。

然而，在进行尿素溶液加注、放液或车辆在颠簸不平、陡坡的路面行驶的情况下，尿素溶液会发生晃动，导致其内部产生大量气泡。当尿素浓度检测装置的用于收发超声波信号的外部收发表面和用于反射超声波信号的反射表面被气泡附着时，超声波信号的传输会因附着的气泡而受到干扰或隔离，致使测量的浓度出现大的偏差或异常，甚至出现错误报警。

目前，为防止出现错误报警，采用在尿素浓度检测装置外部包裹橡胶套来减少气泡。但随着车辆长时间的工作和晃动，在橡胶套内部产生的细小气泡仍会附着在外部收发表面和反射表面上，并在短时间内不会消失，从而会继续出现错误报警。

实用新型内容

本部分提供了本公开的总体概要，而不是对本公开的全部范围或所有特征的全面公开。

本公开的一个目的在于提供一种能够降低气泡对超声波测量的影响从而提高测量的准确性和稳定性的尿素浓度测量装置。

本公开的另一目的在于提供一种能够优化整体结构并降低制造成本和装配难度的尿素测量装置。

为了实现上述目的中的一个或多个，根据本公开的一方面，提供了一种尿素浓度检测装置，包括：

发射接收部分，其包括外部收发表面，发射接收部分用于从外部收发表面发射及接收超声波信号；以及

反射部分，其包括反射表面，反射部分用于通过反射表面将从外部收发表面发射的超声波信号反射到外部收发表面以由发射接收部分接收，

外部收发表面和反射表面可以构造为使得气泡能够从其上自动脱离或难以附着在其上的表面。

在上述尿素浓度检测装置中，该表面可以为镜面。

在上述尿素浓度检测装置中，该镜面可以是通过对外部收发表面和反射表面进行研磨、抛光、涂覆或电镀而实现的。

在上述尿素浓度检测装置中，该镜面可以由不锈钢或非金属材料制成。

在上述尿素浓度检测装置中，该镜面可以由不锈钢制成且该镜面可以为6k以上的镜面。

在上述尿素浓度检测装置中，该镜面的表面粗糙度可以小于或等于Ra0.3μm。

在上述尿素浓度检测装置中，还可以包括支撑部分，支撑部分连接在发射接收部分与反射部分之间以限定外部收发表面与反射表面之间的距离。

在上述尿素浓度检测装置中，该表面可以是平面的、凸形的或凹形的。

在上述尿素浓度检测装置中，该表面可以呈圆形或多边形。

根据本公开的另一方面，提供了一种用于选择性催化还原系统的尿素品质传感器，该尿素品质传感器可以包括根据上述各段中的任一段所述的尿素浓度检测装置。

根据本公开，通过将尿素浓度检测装置的发射接收部分的外部收发表面和反射部分的反射表面构造为使得气泡能够从其上自动脱离或难以附着在其上的表面，使得超声波信号的传递可以始终在尿素溶液中进行，从而提高了对尿素溶液浓度的测量的准确性和稳定性，并且由于未设置外部包裹的橡胶套，避免了留置的气泡对测量准确性和稳定性的反复影响，并使尿素浓度检测装置的整体结构得到优化，并进而降低了制造成本和装配难度。

通过以下结合附图对本公开的示例性实施方式的详细说明，本公开的上述特征和优点以及其他特征和优点将更加清楚。

附图说明

图1为现有技术的尿素浓度检测装置的示意性平面图；

图2为根据本公开的实施方式的尿素浓度检测装置的示意性平面图；

图3通过图表以示例性方式示出了在外部收发表面和反射表面为镜面时所测得的尿素溶液浓度受气泡影响的情况；以及

图4通过图表以示例性方式示出了在外部收发表面和反射表面为普通平面时所测得的尿素溶液浓度受气泡影响的情况。

具体实施方式

下面参照附图、借助于示例性实施方式对本公开进行详细描述。要注意的是，对本公开的以下详细描述仅仅是出于说明目的，而绝不是对本公开的限制。此外，在各个附图中采用相同的附图标记来表示相同的部件。

在现有的尿素浓度检测装置中，如图1中所示，为避免因尿素溶液晃动而产生的大量气泡附着在用于发射及接收超声波信号的发射接收部分12的外部收发表面121上和用于对超声波信号进行反射的反射部分13的反射表面131上，在尿素浓度检测装置11的外部包裹设置了橡胶套14，橡胶套14构造成将外部收发表面121和反射表面131均包裹在其内部中，并且在橡胶套14的例如顶部开设有孔口以允许尿素溶液进入橡胶套14内部从而对其浓度进行检测。橡胶套14可以阻挡相当多的气泡进入，从而减少附着在外部收发表面121和反射表面131上的气泡数量，由此使对尿素溶液的浓度的测量更加准确。

然而，随着车辆长时间的工作和晃动，橡胶套14内会出现越来越多的气泡并且这些气泡会附着在外部收发表面和反射表面上，并且短时间内不会消失。

对此，在本公开中，通过将改进聚焦于发射接收部分的外部收发表面和反射部分的反射表面的表面工艺以使尿素溶液中产生的气泡无法附着于表面上来减少气泡在这两个表面上的附着量，由此提高对尿素溶液浓度的测量的准确性和稳定性，并降低尿素浓度检测装置失效或错误报警的风险。

下面，参照图2对根据本公开的实施方式的尿素浓度检测装置进行详细描述。

根据本公开的实施方式，提出了一种尿素浓度检测装置1，其包括：

发射接收部分2，其包括外部收发表面21，该发射接收部分2用于从外部收发表面21发射及接收超声波信号；以及

反射部分3，其包括反射表面31，该反射部分3用于通过反射表面31将从外部收发表面21发射的超声波信号反射到外部收发表面21以由发射接收部分2接收。

具体地，例如，发射接收部分2可以在其内部设置有包括例如压电陶瓷的浓度测量组件，该浓度测量组件用于发射及接收超声波信号，使得发射接收部分2作为整体可以视为能够从其外部收发表面21发射及接收超声波信号。

可以理解的是，外部收发表面21指的是发射接收部分2的外表面的能够进行超声波信号发射及接收的部分，也就是说，由发射接收部分2例如更具体地由浓度测量组件产生的超声波信号从该部分发射到发射接收部分2的外部，并且超声波信号被发射接收部分2从该部分开始进行接收。

可以设想的是，发射接收部分2也可以是其他形式的能够发射及接收超声波信号的部分，并且在这种情况下，外部收发表面21仍适用上述含义。

同样可以理解的是，反射部分3的反射表面31指的是反射部分3的外表面的能够对超声波信号进行反射的部分。

当使用尿素浓度检测装置1来检测尿素溶液的浓度时，发射接收部分2从其外部收发表面21发射超声波信号，该超声波信号经过一规定距离传递到反射部分3的反射表面31，经过反射表面31反射后，该超声波信号又被传递经过该规定距离而重新回到外部收发表面21以由发射接收部分2接收，基于该规定距离和超声波信号在发射接收部分2与反射部分3之间的往返传递时间，可以获得超声波信号在该尿素溶液中的传递速率或说传播速率，并由此可以获得该尿素溶液的浓度。

发射接收部分2与反射部分3可以设置成使得外部收发表面21与反射表面31彼此相对，以有助于超声波信号可以完整地在外部收发表面21与反射表面31之间传递。

尿素浓度检测装置1还可以包括支撑部分4，支撑部分4连接在发射接收部分2与反射部分3之间以限定外部收发表面21与反射表面31之间的距离，即限定两者之间的上述规定距离。

如图2中所示，支撑部分4可以由两个平行布置的部分构成。这两个部分以平行的方式连接在发射接收部分2与反射部分3之间以提供与发射接收部分2和反射部分3的更稳定的连接。可以理解的是，支撑部分4具有固定长度，以便实现外部收发表面21与反射表面之间的上述规定距离。

替代该支撑部分4，也可以采用其他方式来保持发射接收部分2与反射部分3之间的固定距离。例如，发射接收部分2和反射部分3也可以固定地设置在位于尿素箱内的液位传感器的固定部分处。

另外，尿素浓度检测装置1还可以包括发射接收部分连接部分5，其用于与发射接收部分2连接以将例如压电陶瓷的浓度测量组件密封地封装在发射接收部分2内。

在本公开中，外部收发表面21和反射表面31可以构造为使得气泡能够从其上自动脱离或难以附着在其上的表面。

具体地，当因尿素溶液晃动而导致在发射接收部分2的外部收发表面21和反射部分3的反射表面31上产生气泡时，外部收发表面21和反射表面31会使得这些气泡能够从其上自动脱离；或者，当因尿素溶液晃动而导致在尿素溶液中产生气泡时，外部收发表面21和反射表面31会使得这些气泡难以附着从其上。

通过这种方式，可以始终保证外部收发表面21和反射表面31上没有气泡附着，使得超声波信号的传递可以始终在尿素溶液中进行，而不是还要经历气泡中的空气，从而提高了对尿素溶液浓度的测量的准确性和稳定性。

而且，相比于在尿素浓度检测装置外部包裹橡胶套，在根据本公开的实施方式的尿素浓度检测装置中，在尿素溶液中产生的气泡在从外部收发表面21和反射表面31上脱离后或者在没有附着在这两个表面上时，能够自由地移动离开尿素浓度检测装置，而不是有可能被橡胶套的内壁阻挡，从而不会造成对测量准确性和稳定性的反复影响。

另一方面，对于根据本公开的实施方式的尿素浓度检测装置，由于没有设置包裹在外部的橡胶套，因此可以减少所使用的零部件，从而使整体结构得到优化，并进而降低了制造成本和装配难度。

根据本公开的实施方式，该表面可以为镜面。

可以理解的是，镜面具有相对较高的平整度和光滑度，使得气泡能够很容易从其上自动脱离，或者根本难以附着在其上，由此可以减少构造为镜面的外部收发表面21和反射表面31上的气泡附着时间和气泡附着量，从而提高测量的准确性和稳定性。

下面，参照图3和图4，以示例的方式说明在镜面和普通平面的情况下关于所测得的尿素溶液浓度受气泡影响程度的差异。

当尿素浓度检测装置被放置在尿素溶液中时，可以输入一定气压的压缩空气，使得从尿素浓度检测装置的底部吹气形成大量气泡，待尿素溶液形成乳白色状后停止吹气，以在尿素溶液中建立示例性的气泡环境。此时，尿素浓度检测装置会由于大量气泡的产生及附着，导致探测浓度检测失效。例如，可以在图3和图4中观察到，失效时的浓度检测数据为62.75％。

当尿素浓度检测装置的外部收发表面和反射表面为镜面时，如图3中所示，附着在外部收发表面和反射表面上的气泡会在较短时间内脱离，使得实际测得的尿素浓度恢复至真实的尿素浓度，例如正常的尿素浓度，即浓度检测数据为32.5％。相比较而言，当尿素浓度检测装置的外部收发表面和反射表面为普通平面时，如图4中所示，附着在外部收发表面和反射表面上的气泡在较长时间后仍没有脱离，导致实际测得的尿素浓度仍为失效时的浓度检测数据，即为62.75％。

因此，相比于普通平面，在镜面情况下，气泡附着时间和附着量均更小，从而能够提高浓度测量的准确性和稳定性。

可以设想的是，外部收发表面21和反射表面31也可以是其他类型或形式的表面，只要该表面能够使气泡能从其上自动脱离或难以附着在其上即可。

根据本公开的实施方式，该镜面可以是通过对外部收发表面21和反射表面31进行研磨、抛光、涂覆或电镀而实现的。可以理解的是，该镜面也可以通过其他工艺方式来实现。

具体地，可以对外部收发表面21和反射表面31进行研磨或抛光以使其具有镜面效果，或者可以在外部收发表面21和反射表面31上涂覆某些材料如薄的金属氧化物涂层比如氧化钛涂层等来实现镜面效果，或者可以在外部收发表面21和反射表面31上加镀一层抛光性能好的材料如化学镀镍层来实现镜面效果。

根据本公开的实施方式，该镜面可以由不锈钢或非金属材料制成。在这种情况下，该镜面的表面粗糙度可以小于或等于Ra0.3μm。另一方面，在镜面由不锈钢制成的情况下，该镜面可以为6k以上的镜面。

通过这种镜面标准设定，可以获得更好的镜面效果。换句话说，这种更好的镜面效果可以使在尿素溶液中产生的气泡更容易从外部收发表面21和反射表面31上自动脱离，或者更加难以附着在外部收发表面21和反射表面31上，由此，可以进一步提高测量的准确性和稳定性。

可以理解的是，不仅是外部收发表面21和反射表面31，也可以是发射接收部分2和反射部分3整体或说其整个外部壳体由不锈钢或非金属材料制成。

对于非金属材料，可以设想采用塑料材料或者陶瓷材料。可以理解的是，也可以采用能够实现镜面效果的其他非金属材料。

根据本公开的实施方式，外部收发表面21和反射表面31可以是平面的、凸形的或凹形的，并且外部收发表面21和反射表面31可以呈圆形、多边形或其他任意形状。需要注意的是，这里的圆形指的是任何近似圆形的形状，包括但不限于正圆形、椭圆形等。

以上所述，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本公开的保护范围之内。因此，本公开的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种尿素浓度检测装置，包括：

发射接收部分，其包括外部收发表面，所述发射接收部分用于从所述外部收发表面发射及接收超声波信号；以及

反射部分，其包括反射表面，所述反射部分用于通过所述反射表面将从所述外部收发表面发射的所述超声波信号反射到所述外部收发表面以由所述发射接收部分接收，

所述外部收发表面和所述反射表面构造为使得气泡能够从其上自动脱离或难以附着在其上的表面。

2.根据权利要求1所述的尿素浓度检测装置，其特征在于，所述表面为镜面。

3.根据权利要求2所述的尿素浓度检测装置，其特征在于，所述镜面是通过对所述外部收发表面和所述反射表面进行研磨、抛光、涂覆或电镀而实现的。

4.根据权利要求2或3所述的尿素浓度检测装置，其特征在于，所述镜面由不锈钢或非金属材料制成。

5.根据权利要求2或3所述的尿素浓度检测装置，其特征在于，所述镜面由不锈钢制成且所述镜面为6k以上的镜面。

6.根据权利要求4所述的尿素浓度检测装置，其特征在于，所述镜面的表面粗糙度小于或等于Ra0.3μm。

7.根据权利要求1至3中的任一项所述的尿素浓度检测装置，其特征在于，还包括支撑部分，所述支撑部分连接在所述发射接收部分与所述反射部分之间以限定所述外部收发表面与所述反射表面之间的距离。

8.根据权利要求1至3中的任一项所述的尿素浓度检测装置，其特征在于，所述表面是平面的、凸形的或凹形的。

9.根据权利要求1至3中的任一项所述的尿素浓度检测装置，其特征在于，所述表面呈圆形或多边形。

10.一种用于选择性催化还原系统的尿素品质传感器，所述尿素品质传感器包括根据权利要求1至9中的任一项所述的尿素浓度检测装置。

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