DE10162269A1

DE10162269A1 - Device for determining the level of a liquid in a container

Info

Publication number: DE10162269A1
Application number: DE2001162269
Authority: DE
Inventors: Manfred Weigl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2001-12-18
Filing date: 2001-12-18
Publication date: 2003-07-10
Also published as: WO2003052357A1

Abstract

Der Füllstandssensor, der eine Elektrodenanordnung aus mehreren einzelnen Elektroden (15) und eine den Elektroden (15) gemeinsame Gegenelektrode (17) aufweist, ist außerhalb des Behälters (1) innerhalb einer Schlauchleitung (13) angeordnet, die sich vorzugsweise über die gesamte Höhe des Behälters (1) erstreckt und deren Enden einerseits mit einem Entnahmeanschluss (2) und andererseits mit einem Zufuhranschluss (11) des Behälters (1) in Fließverbindung stehen.The level sensor, which has an electrode arrangement made up of several individual electrodes (15) and a counterelectrode (17) common to the electrodes (15), is arranged outside the container (1) within a hose line (13), which preferably extends over the entire height of the The container (1) extends and the ends of which are in flow connection on the one hand with a removal connection (2) and on the other hand with a supply connection (11) of the container (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen des Füllstands einer Flüssigkeit, insbesondere für ein in einem Behälter gespeichertes und in einem Kraftfahrzeug mitgeführtes Reduktionsmittel zur Abgasnachbehandlung bei einer Brennkraftmaschine. The invention relates to a device for determining the Level of a liquid, especially for one in one Containers stored and in a motor vehicle carried reducing agent for exhaust gas aftertreatment at a Internal combustion engine.

Die Verminderung der Stickoxidemission einer mit Luftüberschuss arbeitenden Brennkraftmaschine, insbesondere einer Diesel-Brennkraftmaschine kann mit Hilfe des SCR-Verfahrens (Selektive katalytische Reduktion) zu Luftstickstoff (N₂) und Wasserdampf (H₂O) erfolgen. Als Reduktionsmittel können beispielsweise gasförmiges Ammoniak (NH₃), Ammoniak in wässeriger Lösung oder Harnstoff in wässeriger Lösung eingesetzt werden. Der Harnstoff dient dabei als Ammoniakträger und wird mit Hilfe eines Dosiersystems vor einem Hydrolysekatalysator in das Auspuffsystem eingespritzt, dort mittels Hydrolyse zu Ammoniak umgewandelt, der dann wiederum in dem eigentlichen SCR-Katalysator, vielfach auch als DeNOx-Katalysator bezeichnet, die Stickoxide reduziert. The nitrogen oxide emission of an internal combustion engine working with excess air, in particular a diesel internal combustion engine, can be reduced to atmospheric nitrogen (N ₂ ) and water vapor (H ₂ O) using the SCR process (selective catalytic reduction). Gaseous ammonia (NH ₃ ), ammonia in aqueous solution or urea in aqueous solution can be used as reducing agents. The urea serves as an ammonia carrier and is injected into the exhaust system with the aid of a dosing system in front of a hydrolysis catalytic converter, where it is converted to ammonia by hydrolysis, which then in turn reduces the nitrogen oxides in the actual SCR catalytic converter, often referred to as DeNOx catalytic converter.

Ein solches, mit flüssigem Reduktionsmittel arbeitendes Abgasnachbehandlungssystem weist als wesentliche Komponenten einen Reduktionsmittelbehälter, eine Pumpe, einen Druckregler, einen Drucksensor, ein Dosierventil und die nötigen Verbindungsleitungen auf. Die Pumpe fördert das in dem Reduktionsmittelbehälter bevorratete Reduktionsmittel zu dem Dosierventil, mittels dessen das Reduktionsmittel in den Abgasstrom stromaufwärts des Hydrolysekatalysators eingespritzt wird. Das Dosierventil wird über Signale einer Steuereinrichtung derart angesteuert, dass abhängig von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine eine bestimmte, aktuell nötige Menge an Reduktionsmittel zugeführt wird (DE 197 43 337 C1). One that works with liquid reducing agent Exhaust aftertreatment system has essential components a reducing agent tank, a pump, a Pressure regulator, a pressure sensor, a metering valve and the necessary Connection lines on. The pump promotes this in the Reductant tank stored reducing agent to the Dosing valve, by means of which the reducing agent in the Exhaust gas stream injected upstream of the hydrolysis catalytic converter becomes. The dosing valve is controlled by signals from a Control device controlled in such a way that it depends on operating parameters the internal combustion engine a certain, currently necessary amount of reducing agent is supplied (DE 197 43 337 C1).

Zur Sicherstellung der kontinuierlichen Verfügbarkeit einer solchen SCR-Abgasnachbehandlungsanlage ist eine zuverlässige Überwachung des Füllstandes im Reduktionsmittelbehälter nötig. Sinkt der Füllstand unter einen vorgegebenen Wert, so soll der Fahrer des Kraftfahrzeuges optisch und/oder akustisch darauf aufmerksam gemacht werden, den Behälter z. B. im Rahmen des nächsten Tankstopps wieder zu füllen. To ensure the continuous availability of a such SCR exhaust gas aftertreatment system is a reliable one Monitoring the level in the reducing agent tank necessary. If the level falls below a predetermined value, then the driver of the motor vehicle should be optical and / or be alerted acoustically, the container z. B. in Refill the frame of the next fuel stop.

Es ist ein Vorteil der in wässerigen Lösungen vorliegenden ammoniakfreisetzenden Substanzen, wie z. B. Harnstoff, dass die Bevorratung, die Handhabung, die Förder- und Dosierbarkeit technisch relativ einfach zu lösen sind. Ein Nachteil dieser wässerigen Lösungen besteht darin, dass in Abhängigkeit der Konzentration der gelösten Substanz die Gefahr des Einfrierens bei bestimmtem Temperaturen besteht. 32%ige Harnstofflösung, wie sie typischerweise in SCR-Systemen als Reduktionsmittel verwendet wird, weist einen Gefrierpunkt von -11° auf. It is an advantage of those present in aqueous solutions ammonia-releasing substances, such as. B. urea that the stocking, handling, funding and Meterability is technically relatively easy to solve. A disadvantage of these aqueous solutions is that in Depending on the concentration of the dissolved substance the risk of There is freezing at certain temperatures. 32% Urea solution, as typically used in SCR systems Reducing agent used has a freezing point of -11 ° on.

An Reduktionsmittelbehälter für solche Harnstoff-SCR-Systeme werden deshalb hohe Anforderungen bezüglich der Frostbeständigkeit gestellt, da die Dichte der wässerigen Harnstofflösung beim Einfrieren um etwa 9% abnimmt, was einer Volumenzunahme in der gleichen Größenordnung entspricht. Durch geeignetes Material und den Anforderungen entsprechende Formgebung lassen sich Reduktionsmittelbehälter realisieren, welche durch Einfrieren und Auftauen des Reduktionsmittels nicht beschädigt werden. Es hat sich aber gezeigt, dass im Reduktionsmittelbehälter eingebaute Komponenten wie z. B. Entnahmerohr, starre Heizelemente und Füllstandssensoren beim Einfrieren des Reduktionsmittels irreversibel verformt und eine ordnungsgemäße Funktion nicht mehr gewährleistet werden kann. Reductant tanks for such urea SCR systems are therefore high requirements regarding the Frost resistance posed because of the density of the watery Urea solution decreases by about 9% when freezing, which one Volume increase corresponds to the same order of magnitude. By suitable material and shape corresponding to the requirements can be realized which reducing agent containers by freezing and thawing the reducing agent to be damaged. However, it has been shown that in Reducing agent tank built-in components such. B. Withdrawal tube, rigid heating elements and level sensors at Freezing the reducing agent irreversibly deformed and one proper function can no longer be guaranteed.

Die im Reduktionsmittelbehälter eingebauten Komponenten können beim Einfrieren beschädigt werden, weil sich im Laufe des Einfrierens eine geschlossenen Eishülle um das noch flüssige Reduktionsmittel bilden kann. Diese Eishülle reißt immer wieder auf, da durch weiteres Einfrieren das eingeschlossene Volumen kontinuierlich zunimmt und so die Eishülle sprengt. Je dicker diese Eishülle wird, um so größere Kräfte werden beim Aufreißen frei. Die Komponenten im Reduktionsmittelbehälter, welche teilweise oder vollständig in diese Eisschichten eingeschlossen sind, können durch diese Kräfte beschädigt werden. Dieses Problem betrifft insbesondere die Füllstandssensorik, da diese prinzipiell sich vom höchsten bis zum tiefsten Punkt des Reduktionsmittelbehälters erstrecken sollte. The components installed in the reducing agent tank can be damaged during freezing because during the course of the Freezing a closed ice cover around the still liquid Can form reducing agents. This ice cover always breaks again, because by further freezing the trapped Volume increases continuously and thus breaks the ice cover. ever the thicker this ice cover becomes, the greater the forces become Tear open freely. The components in the reducing agent tank, which are partially or completely in these ice layers can be damaged by these forces become. This problem affects in particular the Level sensor technology, since these vary in principle from the highest to the lowest point of the reducing agent container should extend.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Bestimmung des Füllstandes einer elektrischen leitenden Flüssigkeit in einem Behälter anzugeben, welche vor einer Beschädigung beim Einfrieren der Flüssigkeit zuverlässig geschützt ist. The invention has for its object a device to determine the level of an electrically conductive Specify liquid in a container that is in front of a Damage when freezing the liquid reliably is protected.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. This object is achieved by the features of claim 1 solved.

Der Erfindung liegt die Idee zugrunde, den Füllstandssensor, der eine Elektrodenanordnung aus mehreren einzelnen Elektroden und eine den Elektroden gemeinsame Gegenelektrode aufweist, außerhalb des Behälters innerhalb einer Schlauchleitung anzuordnen, die in Fließverbindung mit dem Reduktionsmittelbehälter steht. Dadurch wird erreicht, dass der Flüssigkeitspegel in der Schlauchleitung der gleiche ist wie im Behälter. The invention is based on the idea of the level sensor, the one electrode arrangement from several individual Electrodes and a counter electrode common to the electrodes has outside of the container within a Arrange hose line that is in flow connection with the Reducing agent tank is standing. This ensures that the Liquid level in the hose line is the same as in the Container.

Bevorzugter Weise erstreckt sich die Schlauchleitung zumindest über eine Höhe, welche dem maximal zu detektierenden Füllstand im Reduktionsmittelbehälter entspricht. The hose line preferably extends at least over a height which is the maximum to be detected Level in the reducing agent tank corresponds.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Schlauchleitung über die gesamte Höhe des Reduktionsmittelbehälters, so dass auch ein Füllstand detektiert werden kann, der einem voll gefülltem Reduktionsmittel entspricht. According to a further exemplary embodiment, the Hose line over the entire height of the Reducing agent container so that a fill level can also be detected, which corresponds to a fully filled reducing agent.

Die Fließverbindung zwischen Reduktionsmittelbehälter und Schlauchsensor wird in vorteilhafter Weise dadurch hergestellt, indem die Enden der Schlauchleitung einerseits mit einem Entnahmeanschluss und anderseits mit einem Zufuhranschluss des Reduktionsmittelbehälters verbunden wird. Als Entnahmeanschluss kann beispielsweise der Auslassstutzen benutzt werden, an dem eine Leitung zur Reduktionsmittelpumpe angeschlossen ist. Das andere Ende der Schlauchleitung ist zweckmäßigerweise an den Einfüllstutzen des Reduktionsmittelbehälters anzuschließen. The flow connection between the reducing agent tank and Hose sensor is advantageously thereby manufactured by using the ends of the hose line on the one hand a withdrawal connection and on the other hand with a Supply port of the reducing agent container is connected. As The outlet connection can, for example, be used for the removal connection be used on a line to the reducing agent pump connected. The other end of the hose line is expediently to the filler neck of the Connect the reducing agent tank.

Als Elektroden können beispielsweise mit Isolierschläuchen teilweise umhüllte Edelstahldrähte verwendet werden, welche von geeignet geformten Kunststoffteilen geführt werden. Da der Abstand der Elektroden zueinander unwesentlich für die Messgenauigkeit ist, können die Drähte auch frei, ohne zusätzliche Führungen in die Schlauchleitung geschoben werden, es muss aber dann durch die Dicke und Anordnung der Isolierungen sichergestellt werden, dass keine Berührung von nicht isolierten Drahtabschnitten untereinander möglich ist. As electrodes, for example, with insulating tubes partially coated stainless steel wires are used, which of appropriately shaped plastic parts. There the distance between the electrodes is insignificant for the Measurement accuracy, the wires can also be free without additional guides are pushed into the hose line, but then it must be due to the thickness and arrangement of the Insulations ensure that no contact is made by not insulated wire sections with each other is possible.

Durch das kleine, in der Schlauchleitung eingeschlossene Volumen und wegen der Flexibilität der Schlauchwandung treten nicht die großen mechanischen Spannungen im Eis auf wie sie beim Einfrieren des Behältervolumens beobachtet werden. Deshalb und nicht zuletzt wegen der Flexibilität der Sensorelektroden treten beim Einfrieren keine Beschädigungen auf. Through the small, enclosed in the hose line Volume and because of the flexibility of the hose wall not the great mechanical stresses in the ice on like them be observed when the container volume freezes. Therefore and not least because of the flexibility of the No damage occurs to sensor electrodes when freezing.

Ein wichtiger Vorteil dieser Art des Füllstandssensors ist, dass der Sensor unabhängig von der Tankgeometrie ist und deshalb zur Standardisierung des Reduktionsmitteldosiersystems und damit auch zur Kostenreduzierung beiträgt. Die Anpassung der Füllstandsanzeige an die spezifische Tankgeometrie erfolgt durch Kennlinien in der Steuergerätesoftware. An important advantage of this type of level sensor is that the sensor is independent of the tank geometry and therefore for the standardization of the reducing agent metering system and thus also helps to reduce costs. The adaptation the level indicator to the specific tank geometry takes place through characteristic curves in the control unit software.

Die Verlagerung des Füllstandssensors außerhalb des Behälters löst zuverlässig alle Probleme, welche sich aus den mechanischen Spannungen und Geometrieveränderungen des Eises im Reduktionsmitteltank während des Einfrierens ergeben und trägt zusätzlich zur Vereinfachung von Behälterkonstruktion und Sensormechanik und zur Standardisierung von Komponenten bei. The displacement of the level sensor outside the container reliably solves all problems arising from the mechanical stresses and changes in the geometry of the ice in the Sink and carry reducing agent tank during freezing in addition to simplifying container construction and Sensor mechanics and the standardization of components.

Die Funktion der Heizung des Behälters kann abhängig vom Material der Behälterwandung von außen, also ohne im Behälter eingebaute Heizrohre erreicht werden. The function of heating the container can depend on Material of the container wall from the outside, i.e. without in the container built-in heating pipes can be reached.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Further advantageous embodiments of the invention Device are described below with reference to the Drawing explained in more detail. Show it:

Fig. 1 eine Anordnung des Füllstandssensors außerhalb des Reduktionsmittelbehälters, Fig. 1 shows an arrangement of the level sensor outside the reducing agent tank,

Fig. 2 eine erste Ausführungsform des Füllstandssensors, Fig. 2 shows a first embodiment of the level sensor,

Fig. 3 einen Schnitt durch den Füllstandssensor nach der Fig. 2 entlang der Linie III-III, Fig. 3 a section through the level sensor of FIG. 2 III-III along the line,

Fig. 4 eine zweite Ausführungsform des Füllstandssensors, Fig. 4 shows a second embodiment of the level sensor,

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform des Füllstandssensors und Fig. 5 shows a third embodiment of the level sensor and

Fig. 6 einen Schnitt durch den Füllstandssensor nach der Fig. 5 entlang der Linie VI-VI. Fig. 6 shows a section through the level sensor of FIG. 5 along the line VI-VI.

In der Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 1 ein Reduktionsmittelbehälter zum Bevorraten von flüssigem, elektrisch leitfähigem Reduktionsmittel 12, beispielsweise wässerige Harnstofflösung bezeichnet. Dieser weist an seiner Oberseite einen Zufuhranschluss 11 für das Reduktionsmittel 12 in Form eines verschließbaren Einfüllstutzens auf. Der Füllstand des Reduktionsmittels 12 im Reduktionsmittelbehälter 1 ist mit dem Bezugszeichen F bezeichnet. In Fig. 1 is designated by the reference numeral 1, a reducing agent tank for storing liquid, electrically conductive reducing agent 12, for example, aqueous urea solution. This has on its upper side a supply connection 11 for the reducing agent 12 in the form of a closable filler neck. The fill level of the reducing agent 12 in the reducing agent container 1 is designated by the reference symbol F.

An der tiefsten Stelle des Reduktionsmittelbehälters 1 ist ein Entnahmeanschluss 2 für das Reduktionsmittel 12 in Form eines Auslassstutzens vorgesehen, an dem eine Verbindungsleitung 3 angeschlossen ist. Die Verbindungsleitung 3 verbindet den Reduktionsmittelbehälter 1 mit einer Reduktionsmitteldosiereinheit 4. Die Reduktionsmitteldosiereinheit 4 weist eine elektrische Reduktionsmittelpumpe 5 zum Fördern des Reduktionsmittels von dem Reduktionsmittelbehälter 1 zu einem im Abgastrakt stromaufwärts eines Reduktionskatalysators angeordneten Dosierventils (nicht gezeigt) und einen Drucksensor 6 auf. Der Drucksensor 6 erfasst den Druck im Dosiersystem und gibt ein entsprechendes Signal an eine Steuereinrichtung 7 ab, die ebenfalls Bestandteil der Reduktionsmitteldosiereinheit 4 ist. At the lowest point of the reducing agent container 1 there is a removal connection 2 for the reducing agent 12 in the form of an outlet connection, to which a connecting line 3 is connected. The connecting line 3 connects the reducing agent container 1 to a reducing agent metering unit 4 . The reducing agent metering unit 4 has an electric reducing agent pump 5 for conveying the reducing agent from the reducing agent tank 1 to a metering valve (not shown) arranged in the exhaust tract upstream of a reduction catalytic converter and a pressure sensor 6 . The pressure sensor 6 detects the pressure in the metering system and emits a corresponding signal to a control device 7 , which is also part of the reducing agent metering unit 4 .

Die Steuereinrichtung 7 ist zum gegenseitigen Datentransfer über ein Bussystem 8 mit einem Motorsteuergerät 9 verbunden. Über das Bussystem 8 werden die zur Berechnung der zu dosierenden Menge an Reduktionsmittel 12 relevanten Betriebsparameter, wie z. B. Drehzahl der Brennkraftmaschine, angesaugte Luftmasse, eingespritzte Kraftstoffmasse, Regelweg einer Einspritzpumpe, Abgasmassenstrom, Betriebstemperatur, Ladelufttemperatur, Spritzbeginn usw. der Steuereinrichtung 7 übergeben. Ausgehend von diesen Parametern - wobei nicht notwendigerweise alle genannten Eingangsgrößen herangezogen werden müssen - und den erfassten Messwerten für die Abgastemperatur und dem NOx-Gehalt im Abgas berechnet die Steuereinrichtung 7 die einzuspritzende Menge an Reduktionsmittel 12 und gibt ein entsprechendes Signal an das Dosierventil ab. The control device 7 is connected to a motor control device 9 for mutual data transfer via a bus system 8 . Via the bus system 8 , the operating parameters relevant for calculating the amount of reducing agent 12 to be metered, such as, for. B. Speed of the internal combustion engine, intake air mass, injected fuel mass, control path of an injection pump, exhaust gas mass flow, operating temperature, charge air temperature, start of injection, etc. of the control device 7 . Based on these parameters - and not necessarily all the input variables mentioned have to be used - and the measured values for the exhaust gas temperature and the NOx content in the exhaust gas, the control device 7 calculates the amount of reducing agent 12 to be injected and emits a corresponding signal to the metering valve.

An der Verbindungsleitung 3 zwischen Entnahmeanschluss 2 und Reduktionsmitteldosiereinheit 4 ist ein Abzweig 10 in Form eines T-Stückes vorgesehen, an dem ein Ende einer Schlauchleitung 13 angeschlossen ist. Die Schlauchleitung 13 verläuft im wesentlichen parallel zu der Außenwandung des Reduktionsmittelbehälters 1 über die komplette Höhe des Reduktionsmittelbehälters 1 und ist mit seinem anderen Ende an einem Abzweig 14 des Zufuhranschlusses 11 angeschlossen. A branch 10 in the form of a T-piece, to which one end of a hose line 13 is connected, is provided on the connecting line 3 between the removal connection 2 and the reducing agent metering unit 4 . The hose line 13 runs essentially parallel to the outer wall of the reducing agent container 1 over the entire height of the reducing agent container 1 and is connected at its other end to a branch 14 of the supply connection 11 .

Dadurch wird erreicht, dass der Flüssigkeitspegel in der Schlauchleitung 13 der gleiche ist wie in dem Reduktionsmittelbehälter 1. It is thereby achieved that the liquid level in the hose line 13 is the same as in the reducing agent tank 1 .

Zur Bestimmung des Füllstandes in der Schlauchleitung 13 und damit in dem Reduktionsmittelbehälter 1 ist in der Schlauchleitung 13 eine sich in der Schlauchleitung 13 vertikal erstreckende Elektrodenanordnung vorgesehen, die elektrisch mit der Steuereinrichtung 7 verbunden sind. Als Elektroden können dabei zum Beispiel mit Isolierschläuchen umgebene Edelstahldrähte verwendet werden, welche von geeignet geformten Kunststoffteilen geführt werden. Die Elektroden können auch frei, ohne zusätzliche Führungen in die Schlauchleitung 13 geschoben werden, es muss aber dann durch die Dicke und Anordnung der Isolierungen sichergestellt werden, dass keine Berührung von nicht isolierten Elektrodenabschnitten untereinander möglich ist. For the determination of the filling level in the tube 13 and thus in the reducing agent container 1 in the tube 13 is a vertically extending in the hose line 13 electrode arrangement is provided, which are electrically connected to the control device. 7 For example, stainless steel wires surrounded with insulating tubes can be used as electrodes, which are guided by suitably shaped plastic parts. The electrodes can also be pushed freely into the hose line 13 without additional guides, but it must then be ensured by the thickness and arrangement of the insulation that contact between non-insulated electrode sections is not possible.

Da es im allgemeinen ausreicht, den Füllstand im Reduktionsmittelbehälter 1 nicht kontinuierlich zu bestimmen, werden die Elektroden so ausgebildet, dass sich der Messwert sprunghaft ändert, wenn bestimmte Werte des Füllstandes über- oder unterschritten werden. Since it is generally sufficient not to continuously determine the fill level in the reducing agent container 1 , the electrodes are designed in such a way that the measured value changes abruptly when certain values of the fill level are exceeded or fallen below.

Hierzu sind in der Schlauchleitung 13 in dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 1 fünf Elektroden 15 unterschiedlicher Länge vorgesehen, die jeweils mit einer elektrisch nichtleitender Isolierung 16 überzogen sind, welche aber nicht die gesamte Länge der Elektroden 15 einnimmt, sondern jeweils ein Stück des freien Endes der Elektroden 15 freilässt, so dass in diesen Bereichen bei entsprechenden Füllständen ein elektrischer Kontakt zum Reduktionsmittel möglich ist. For this purpose, 1, five electrodes are in the tube 13 in the embodiment according to FIG. 15 of different length are provided which are each coated with an electrically non-conducting insulation 16, but which does not occupy the entire length of the electrodes 15, but in each case a piece of the free end of the electrodes 15 , so that electrical contact to the reducing agent is possible in these areas at corresponding fill levels.

Weiters ist in der Schlauchleitung 13 eine sich über die gesamte Höhe der Schlauchleitung 13 erstreckende, allen Elektroden 15 gemeinsame Gegenelektrode 17 frei von jeweiliger Isolierung vorgesehen. Furthermore, a counter electrode 17, which is common to all electrodes 15 and extends over the entire height of the hose line 13 , is provided in the hose line 13 without any insulation.

Die elektrischen Anschlüsse der Elektroden 15 und der gemeinsamen Gegenelektrode 17 werden über den Abzweig 10 und innerhalb der Verbindungsleitung 3 isoliert voneinander zur Reduktionsmitteldosiereinheit 4 geführt, treten dort durch ein nicht dargestelltes Abdichtelement aus der Verbindungsleitung 3 aus und werden der Steuerungseinrichtung 7 zugeführt. The electrical connections of the electrodes 15 and the common counterelectrode 17 are conducted via the branch 10 and within the connecting line 3 in isolation from one another to the reducing agent metering unit 4 , exit the connecting line 3 there through a sealing element (not shown ) and are supplied to the control device 7 .

Die Steuereinrichtung 7 stellt fest, welche Elektroden 15 über die Leitfähigkeit des Reduktionsmittels 12 elektrisch mit der gemeinsamen Gegenelektrode 17 verbunden sind und ermittelt daraus den Flüssigkeitspegel in der Schlauchleitung 13 und über eine in der Steuerungseinrichtung abgelegte, tankspezifische Kennlinie den Füllstand. Die Anzahl der Elektroden 15 entspricht der Anzahl der Schritte, in welchen der Füllstand gemessen wird. The control device 7 determines which electrodes 15 are electrically connected to the common counterelectrode 17 via the conductivity of the reducing agent 12 and uses this to determine the liquid level in the hose line 13 and the fill level via a tank-specific characteristic curve stored in the control device. The number of electrodes 15 corresponds to the number of steps in which the fill level is measured.

In der Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Elektrodenanordnung gezeigt. Als Elektroden 15 sind Drähte aus korrosionsbeständigem Stahl (Edelstahl) vorgesehen. Zur Isolierung und mechanischen Fixierung werden diese Drähte mit geeignetem Kunststoff, z. B. Polyethylen umspritzt, so dass sie in einem isolierenden Trägerelement 18 eingebettet sind. In geeigneten Abständen werden in dem Trägerelement 18 Aussparungen 19 in Form von sogenannten Fenstern vorgesehen, in welchen die Drähte nicht isoliert sind und somit, je nach Flüssigkeitspegel, Kontakt zur elektrisch leitfähigen Flüssigkeit haben. Einer der Drähte ist als gemeinsame Gegenelektrode 17 vorgesehen und führt durch jede der Aussparungen 19. A further exemplary embodiment of the electrode arrangement is shown in FIG. 2. Wires made of corrosion-resistant steel (stainless steel) are provided as electrodes 15 . For insulation and mechanical fixation, these wires are covered with a suitable plastic, e.g. B. molded polyethylene, so that they are embedded in an insulating support member 18 . At suitable intervals, recesses 19 in the form of so-called windows are provided in the carrier element 18 , in which the wires are not insulated and thus, depending on the liquid level, have contact with the electrically conductive liquid. One of the wires is provided as a common counter electrode 17 and leads through each of the cutouts 19 .

Die Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch die Elektrodenanordnung gemäß Fig. 2 entlang der Schnittlinie III-III. FIG. 3 shows a section through the electrode arrangement according to FIG. 2 along the section line III-III.

Die Steuereinheit 7 detektiert, welche Drähte 15 über das in der Flüssigkeit liegende Fenster 19 elektrisch mit der gemeinsamen Gegenelektrode 17 verbunden sind und bestimmt daraus den Füllstand F im Reduktionsmittelbehälter 1. The control unit 7 detects which wires 15 are electrically connected to the common counterelectrode 17 via the window 19 lying in the liquid and determines the fill level F in the reducing agent container 1 therefrom.

Da die Vorrichtung zum Bestimmen des Füllstandes nicht mittig im Reduktionsmittelbehälters 1, sondern an einer Seite außerhalb desselben angeordnet ist, wird im Fahrbetrieb der Flüssigkeitspegel zwischen den einzelnen Fenstern 19 schwanken. Durch eine geeignete, an sich bekannte Signalauswertung mit Mittelwertbildung in der Steuereinrichtung 7 kann der Füllstand trotz weniger Füllstandselektroden mit guter Auflösung ermittelt werden. Since the device for determining the fill level is not arranged in the center of the reducing agent container 1 but on one side outside the same, the liquid level between the individual windows 19 will fluctuate during driving operation. By means of a suitable, known signal evaluation with averaging in the control device 7 , the fill level can be determined with good resolution despite fewer fill level electrodes.

Je nach Art der Signalaufbereitung kann es vorteilhaft sein, die Fenster in dem isolierenden Trägerelement 18 wie in Fig. 4 dargestellt, auszuführen. Hierbei wird für jede Elektrode nur ein Fenster 19 vorgesehen, in welchem im eingetauchten Zustand eine elektrische Verbindung zur gemeinsamen Gegenelektrode 17 ermöglicht wird. Depending on the type of signal processing, it may be advantageous to design the windows in the insulating carrier element 18 as shown in FIG. 4. In this case, only one window 19 is provided for each electrode, in which an electrical connection to the common counter electrode 17 is made possible in the immersed state.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform der Elektrodenanordnung dargestellt. Als Trägerelement 18 dient dabei eine flexible Leiterplatte auf der die Elektroden 15 und deren Zuleitungen 20 integriert sind. Die gemeinsame Gegenelektrode 17 erstreckt sich in Form eines schmalen Streifens über die komplette Höhe des Trägerelementes 18, dessen Höhe der Höhe des Reduktionsmittelbehälters 1 entspricht. Die Elektroden 15 zur Füllstandsmessung sind ebenfalls als Flächen realisiert und sind vergleichbar zu den Fenstern 19 in Fig. 4 angeordnet. In Fig. 5, a further embodiment of the electrode arrangement is shown. A flexible printed circuit board on which the electrodes 15 and their leads 20 are integrated serves as the carrier element 18 . The common counter electrode 17 extends in the form of a narrow strip over the entire height of the carrier element 18 , the height of which corresponds to the height of the reducing agent container 1 . The electrodes 15 for level measurement are also realized as surfaces and are arranged comparable to the windows 19 in FIG. 4.

Die Fig. 6 zeigt einen Schnitt durch die Elektrodenanordnung gemäß Fig. 5 entlang der Schnittlinie VI-VI, wodurch der Schichtaufbau verdeutlicht wird. FIG. 6 shows a section through the electrode arrangement according to FIG. 5 along the section line VI-VI, as a result of which the layer structure is clarified.

Hierbei ist mit dem Bezugszeichen 18 die als Trägerelement dienende flexible Trägerfolie bezeichnet und die Zuleitungen 20 zu den Elektroden 15 sind mittels einer Isolierfolie 21 abgedeckt. Für die Elektroden 15 und 17 sind Fenster in der Isolierfolie 21 ausgespart, so dass diese Elektroden im eingetauchten Zustand direkten Kontakt zum leitfähigen Reduktionsmittel haben. Die Zuleitungen 20 enden in Kontaktflächen 22, die zur Kontaktierung der Elektrodenanordnung an die Steuereinrichtung 7 dienen. The flexible carrier film serving as the carrier element is designated by the reference symbol 18 , and the leads 20 to the electrodes 15 are covered by an insulating film 21 . Windows for the electrodes 15 and 17 are recessed in the insulating film 21 , so that these electrodes are in direct contact with the conductive reducing agent when immersed. The feed lines 20 end in contact surfaces 22 , which are used to contact the electrode arrangement with the control device 7 .

Als Elektrodenmaterial wird korrosionsbeständiges Material, vorzugsweise Nickel eingesetzt. Um Korrosionsprobleme zuverlässig zu vermeiden, sind auch die Anschlussleitungen 20 aus diesem Material gefertigt. Corrosion-resistant material, preferably nickel, is used as the electrode material. In order to reliably avoid corrosion problems, the connecting lines 20 are also made from this material.

Claims

1. Device for determining the level (F) of an electrically conductive liquid in a container, in particular for a reducing agent ( 12 ) stored in a reducing agent container ( 1 ) and carried in a motor vehicle for exhaust gas aftertreatment in an internal combustion engine with a level sensor that emits an electrode arrangement has a plurality of individual electrodes ( 15 ) and a counter electrode ( 17 ) common to the electrodes ( 15 ), an electrical connection between one or more electrodes ( 15 ) and the counter electrode ( 17 ) depending on the fill level (F) in the container ( 1 ). is produced and the level (F) in the container ( 1 ) is deduced therefrom, characterized in that the electrode arrangement ( 15 , 17 ) is arranged outside the container ( 1 ) within a hose line ( 13 ) which is in flow connection with the Reducing agent tank ( 1 ) is standing.

2. Device according to claim 1, characterized in that the hose line ( 13 ) extends at least over a height which corresponds to the level to be detected in the reducing agent container ( 1 ).

3. Device according to claim 1, characterized in that the hose line ( 13 ) extends over the entire height of the reducing agent container ( 1 ).

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the ends of the hose line ( 13 ) are connected on the one hand to a removal connection ( 2 ) and on the other hand to a supply connection ( 11 ) of the reducing agent container ( 1 ).

5. The device according to claim 1, characterized in that as electrodes ( 15 , 17 ) wires made of corrosion-resistant material are used, which are of different lengths.

6. The device according to claim 5, characterized in that the electrodes ( 15 ) are individually coated with insulation ( 16 ) such that they are insulated from one another and electrical contact with the liquid is only possible in the region of their free ends.

7. The device according to claim 5, characterized in that the counter electrode ( 17 ) extends over the entire height of the hose line ( 13 ) and is free of any insulation.

8. The device according to claim 1, characterized in that the electrodes ( 15 , 17 ) are embedded in a common, electrically insulating carrier element ( 18 ), wherein for the electrodes ( 15 ) recesses ( 19 ) in, from the bottom of the container ( 1 ) seen from different heights are provided in which the electrodes ( 15 ) are not insulated.

9. The device according to claim 1, characterized in that the electrodes ( 15 , 17 ) are integrated on a flexible printed circuit board in the form of surfaces which, viewed from the bottom of the container ( 1 ), are arranged at different heights.

10. The device according to claim 9, characterized in that the counter electrode ( 17 ) extends as a strip over the entire height of the hose line ( 13 ).