WO2019105774A1 - Ultrasonic sensor, in-tank unit having an ultrasonic sensor - Google Patents

Ultrasonic sensor, in-tank unit having an ultrasonic sensor Download PDF

Info

Publication number
WO2019105774A1
WO2019105774A1 PCT/EP2018/081666 EP2018081666W WO2019105774A1 WO 2019105774 A1 WO2019105774 A1 WO 2019105774A1 EP 2018081666 W EP2018081666 W EP 2018081666W WO 2019105774 A1 WO2019105774 A1 WO 2019105774A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
ultrasonic sensor
reflector
sensor
housing part
unit
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/081666
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Ewgenij Landes
Steffen Schott
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2019105774A1 publication Critical patent/WO2019105774A1/en

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F23/00—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm
    • G01F23/22—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water
    • G01F23/28—Indicating or measuring liquid level or level of fluent solid material, e.g. indicating in terms of volume or indicating by means of an alarm by measuring physical variables, other than linear dimensions, pressure or weight, dependent on the level to be measured, e.g. by difference of heat transfer of steam or water by measuring the variations of parameters of electromagnetic or acoustic waves applied directly to the liquid or fluent solid material
    • G01F23/296—Acoustic waves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/18—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control
    • F01N3/20—Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by methods of operation; Control specially adapted for catalytic conversion ; Methods of operation or control of catalytic converters
    • F01N3/2066—Selective catalytic reduction [SCR]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/02—Analysing fluids
    • G01N29/024—Analysing fluids by measuring propagation velocity or propagation time of acoustic waves
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N29/00—Investigating or analysing materials by the use of ultrasonic, sonic or infrasonic waves; Visualisation of the interior of objects by transmitting ultrasonic or sonic waves through the object
    • G01N29/22—Details, e.g. general constructional or apparatus details
    • G01N29/32—Arrangements for suppressing undesired influences, e.g. temperature or pressure variations, compensating for signal noise
    • G01N29/326—Arrangements for suppressing undesired influences, e.g. temperature or pressure variations, compensating for signal noise compensating for temperature variations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/12—Other sensor principles, e.g. using electro conductivity of substrate or radio frequency
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00—Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/20—Sensor having heating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/1406—Storage means for substances, e.g. tanks or reservoirs
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01N—GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2610/00—Adding substances to exhaust gases
    • F01N2610/14—Arrangements for the supply of substances, e.g. conduits
    • F01N2610/148—Arrangement of sensors
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/022—Liquids
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/02—Indexing codes associated with the analysed material
    • G01N2291/025—Change of phase or condition
    • G01N2291/0258—Structural degradation, e.g. fatigue of composites, ageing of oils
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N2291/00—Indexing codes associated with group G01N29/00
    • G01N2291/04—Wave modes and trajectories
    • G01N2291/045—External reflections, e.g. on reflectors
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • Ultrasonic sensor tank installation unit with an ultrasonic sensor
  • the invention relates to an ultrasonic sensor having the features of the Oberbe handle of claim 1.
  • the ultrasonic sensor is used to measure a signal transit time in a liquid for determining the quality of the liquid.
  • the invention further relates to a tank-mounting unit with a Ult ultrahigh-speed sensor according to the invention.
  • liquid whose quality is to be determined it may be in particular an aqueous urea solution for the aftertreatment of exhaust gases of an internal combustion engine.
  • the aqueous urea solution causes in the exhaust gas, the formation of ammonia, which reacts with the nitrogen oxides contained in the exhaust gas in a downstream cata- gate to harmless nitrogen and water G, selective catalytic Redukti on ").
  • the nitrogen oxide emissions of the internal combustion engine can be significantly reduced Lich.
  • the prerequisite is that the quality of the aqueous urea solution, in particular the urea content in the urea solution is correct. The quality or the urea content are therefore usually monitored.
  • the ultrasonic sensor according to the invention hen to se.
  • DE 10 2013 217 927 A1 discloses a tank installation unit for a tank for storing an operating / auxiliary substance, in particular an aqueous urea solution, which can be connected to the tank via an intermediate platform.
  • the intermediate platform may comprise a quality sensor, for example in the form of an ultrasonic sensor. This can either be directly linked to a corresponding attached cutting interface with an electrical contact, for example, welded, glued, screwed, latched or pressed, or be integrated directly into the material of the intermediate platform.
  • an ultrasonic sensor used as a quality sensor usually has a sensor unit with an ultrasonic generator and an ultrasonic receiver and at least one reflector.
  • the object of the reflector is to throw back a signal generated by the ultrasound generator onto the ultrasound receiver, the transit time of the signal being measured through the excipient or the aqueous urea solution. The measurement then allows conclusions on the density of the aqueous urea solution and thus on the urea content. If necessary, the dosage can be adjusted or - in the case of an impermissible quantity of urea - an error message can be displayed. In this way, a constant nitrogen oxide reduction or in the event of a fault, a timely error message is ensured.
  • the signal propagation time must be measured with a constant measuring distance.
  • this is not always guaranteed, since in particular temperature-induced changes in length can affect the measuring path.
  • mechanical stresses in the long run can lead to deformations, displacements, twists and / or twists, which change the distance and / or the orientation of the reflector with respect to the ultrasonic generator or the ultrasonic receiver.
  • an ultrasonic sensor for transit time measurement in a liquid, in particular in an aqueous urea solution which comprises a transmitter / receiver and a first and second reflector to increase the accuracy of measurement.
  • the arrangement of the two reflectors is at different distances to the transmitter / receiver, so that different Liche terms result, the difference can serve as a reference.
  • the two reflectors are also each formed in the shape of a cylinder and arranged preferably before standing, so that the angular orientation of the reflectors no longer affect the measurement, since the geometric reflection region from each angle of the illumination is identical.
  • the shape and orientation of the reflectors also reduces the risk that dirt particles and / or air bubbles accumulate and impair the measurement accuracy.
  • the vorlie lowing object of the invention is to provide an ultrasonic sensor for measuring a signal propagation time in a liquid, in particular in an aqueous urea material solution to determine the quality of the liquid against thermal and / or mechanical Loads is particularly robust. In this way, an ultrasonic sensor is to be created, which has a high accuracy over life.
  • the proposed ultrasonic sensor for measuring a signal propagation time in a liquid, in particular in an aqueous urea solution, for determining the quality of the liquid comprises a sensor unit with an ultrasonic generator and an ultrasonic receiver. Furthermore, the ultrasonic sensor comprises a reflector arranged at a distance to the sensor unit, which together with the sensor unit defines a measuring path. According to the invention, the reflector has at least one support arm for connection to the sensor unit and / or to a housing part in which the sensor unit is fixed in position taken.
  • the support arm allows a connection of the reflector directly to or at least in the immediate vicinity of the sensor unit, while the reflector itself is arranged at a significantly greater distance from the sensor unit to define the measuring section.
  • the support arm for connection of the reflector preferably extends in We sentlichen parallel to the measuring section. Thermally induced changes in length of the support arm thus do not affect the orientation of the reflector with respect to the sensor unit.
  • the support arm is arranged outside the measuring section is. In this way, the risk can be reduced that the fürzu leading measurement of the signal propagation time is falsified by unwanted reflections of the ultrasonic waves on the support arm.
  • the support arm is integrally formed with the reflector, so that Rela tivschulen of the reflector relative to the support arm can be excluded. Because could also lead to a change in the test section and thus influence the measurement result.
  • the support arm is formed of the same material as the reflector gate, so that the material of the support arm and the reflector have the same coefficient of thermal expansion.
  • the material may in particular be a special metal such as steel or stainless steel, or a ceramic. These materials do not change their behavior under thermal and / or me chanischer load in the long term or only very slightly, so that their behavior remains predictable to make any corrections. Thus, a high measurement accuracy of the ultrasonic sensor over its entire lifetime is achieved.
  • the reflector is designed circular and has a plurality of support arms, which are preferably arranged in sliding angle to each other and radially outward with respect to the reflector. In this way, an optimal support of the reflector can be effected, so that the mechanical load capacity of the ultrasonic sensor increases. If the ultrasonic sensor is to be used to determine the urea content of an aqueous urea solution in a tank on board a motor vehicle, In this way, the ice pressure resistance of the ultrasonic sensor can be further increased. Because at temperatures below -11 ° C, the aqueous urea solution freezes.
  • the reflector has a shape deviating from the circular shape, for example the shape of an ellipse or a polygon, in the case of a plurality of support arms, these likewise preferably are each arranged on the outside of the reflector. In this way, two support arms can be opposite to the reflector to optimally support this.
  • the reflector is preferably held exclusively on the one support arm or the plurality of support arms, so that thermally induced changes in length of the support arm or the support arms are zwhackungslitis possible. As a result, it is ensured that the orientation of the reflector with respect to the sensor unit remains largely unchanged.
  • the reflector has a flat, spherical or parabolic reflector surface.
  • the newly executed Re reflector surface has the advantage that it is comparatively easy and cost to manufacture cheap.
  • the proposed curved shapes allow an enlargement of the reflector surface with the same outer diameter or with the same outer dimensions. This is in particular of part before, if not all the ultrasonic waves thrown back through the reflector who should, but a part of the ultrasonic waves to pass the reflector laterally, for example, to carry out a further measurement, in particular a level measurement.
  • a further function can be integrated in this way, which eliminates the need for a further sensor, in particular a separate filling level sensor.
  • the reflector has an opening which allows a part of the ultrasonic waves generated by the sensor unit to carry out a further measurement, in particular a filling level measurement.
  • the opening may for example be arranged centrally, so that this part of the ultrasonic waves has a defined orientation for imple tion of further measurement.
  • the housing unit receiving the sensor unit is a housing part of the ultrasonic sensor or a housing part of a tank installation unit. If it is a housing part of the ultrasonic sensor, this has its own housing or forms an independent module.
  • the ultrasonic sensor does not need its own housing, so that the space requirement can be reduced. All necessary connections can also be integrated in the housing part of the tank installation unit, so that only the sensor unit and the reflector must be mounted.
  • the integration of the ultrasonic sensor in the tank installation unit is particularly suitable for the application in which is to be determined by means of the ultrasonic sensor, the urea content of a pre-fermented in a tank aqueous urea solution. Because the Tankeinbauein unit can be used in this case at the same time as a carrier for other components of a Do siersystems for dosing the aqueous urea solution. These further components may in particular be a pump, a filter and / or a heating device.
  • the ultrasonic sensor is connected to the housing part and the housing part - regardless of whether this is a housing part of the ultrasonic sensor or a tank installation unit - an interface for connection to a tank for the liquid or having the aqueous urea solution.
  • the interface ver simplifies the installation of the ultrasonic sensor or the tank installation unit.
  • a tempera ture sensor is integrated in the sensor unit or in the housing part. Since the speed of the ultrasonic waves depends on the temperature of the liquid, changes in temperature can be detected by means of the temperature sensor and on the basis of which an adjustment of the correction values can be made. As a result, the measurement accuracy can be further increased.
  • the reflector preferably forms a heating device or a heat conducting body connected to a heating device. In this way, a freezing of the liquid in the region of the reflector counteracted the who or already frozen liquid can be thawed. If the reflector itself forms a heater, for example, the heat can be effected by means of Inuction.
  • the sensor unit can serve as a heat source and / or comprise heat sources.
  • the reflector and / or the support arm is or are surrounded by a protective wall at least in certain areas.
  • the protective wall may in particular extend arcuately around the reflector and / or the support arm.
  • a plurality of protective walls may be arranged around the reflector and / or the support arm.
  • the at least one protective wall effects a protection of the ultrasonic sensor from mechanical damage during assembly and / or during operation. For example, damage can be prevented by the protective wall due to ice pressure or by floating ice blocks on the components relevant to the measurement ver.
  • the at least one protective wall can be formed by a separate component which is fastened to the housing part of the ultrasonic sensor or the tank installation unit.
  • the protective wall may be formed integrally with the housing part.
  • the one-piece design has the advantage that the assembly costs decreases and a permanent positional fixation of the protective wall is ensured.
  • the protective wall is preferably tubular, so that it encloses the reflector and / or the at least one support arm completely or at least over an angular range of more than 180 °.
  • the protective wall can also be designed as a tube which is open over its entire length. Over the open area can or can be used in a simple way, the reflector and / or the support arm.
  • liquid can flow into the pipe via the opening, so that it is ensured that a sufficient amount of the liquid is in the region of the measuring path.
  • the sensor unit of the ultrasonic sensor comprises an ultrasonic generator and an ultrasonic receiver. These can be formed by a construction part or executed as separate components.
  • the one-piece design reduces the installation effort and the space requirement of the finished sensor.
  • the separate version allows an optimization of the Ult ULS sensor in terms of sensitivity, accuracy and / or resolution.
  • a piezoelectric crystal or a piezoelectric ceramic for.
  • PZT lead zirconate titanate
  • the ceramic has a particularly high piezoelectric Koeffizien th.
  • a printed circuit board and / or electrical connection elements are or are integrated into the housing part for contacting the sensor unit.
  • the electrical connection elements can be out of the housing part ge leads out to realize the required electrical connection.
  • the electrical connection elements in a plug part can the en, which can be connected in a simple manner with another plug part of a power cable.
  • the electrical connection elements allow a data connection of the ultrasonic sensor to motor or other control devices.
  • the electrical connection elements can example, be formed by Flachsteckerstromschienen.
  • the circuit board and / or the electrical connection elements to be fixed in position by means of casting resin in the housing part or are.
  • About the casting resin can be achieved at the same time a seal against the liquid and there with an insulation of the electrical components.
  • a seal can be effected by means of a welded-on lid.
  • the recorded in the housing part Sensorein unit is embedded in casting resin and / or separated by a membrane from the liquid.
  • a seal of the sensor unit is achieved ge compared to the liquid.
  • a seal by means of a membrane is preferred, which is designed such that it is fluid-tight, but forwards ultrasonic signals.
  • the air gaps between the sensor unit and the membrane should be avoided.
  • the sensor unit can rest on a damping element. As a damping element can beispielswei se serve a simple show mstoffpad.
  • the sensor unit and the Dämp tion element are inserted into the housing part and preferably subsequently shed rizd with casting resin.
  • the proposed ultrasonic sensor allows the measurement of a signal transit time in a liquid, wherein a change in transit time, taking into account the temperature to close a density change. If the liquid is an aqueous urea solution, it is possible to deduce from the density variation to a changed urea concentration, so that the quality of the aqueous urea solution can be determined by means of the ultrasonic sensor. Accordingly, the ultrasonic sensor can also be referred to simply as a quality sensor.
  • the negative effects of thermally induced changes in length can be reduced to the measurement accuracy.
  • the connection of the reflector by means of at least one support arm un indirectly on or in the immediate vicinity of the sensor unit so that essentially only the change in length of the reflector including the support arm is taken into account. Since the at least one support arm and the reflector un unhindered, in particular constraint-free, can expand, the Ausrich direction of the reflector with respect to the sensor unit remains substantially the same.
  • correction values for the length changes can be calculated and included in the measured values. For example, the length changes can already be taken into account when programming the sensor characteristic and thus make a significant contribution to sensor accuracy.
  • the membrane, the sensor unit and / or the housing part are subject to thermally induced changes in length. However, these are due to smaller dimensions - especially pronounced in signal transmission and signal reception direction - less pronounced. Furthermore, these can also be considered in the Kennlinienpro programming.
  • the proposed ultrasonic sensor is preferably installed together with wide Ren components in a tank for storing the liquid. In order to simplify assembly and increase cost-effectiveness, the Ultraplan sensor can be integrated with the other components in a tank installation unit.
  • a Tankein is also proposed building unit with an ultrasonic sensor according to the invention.
  • the ultrasonic sensor is preferably arranged together with a pump, a filter and / or a heating device on a platform of the tank installation unit.
  • the platform enables a compact space-saving arrangement of the various components.
  • the platform is mounted during assembly from below to an opening in the tank bottom, so that the components arranged on the platform are in the tank.
  • the tank installation unit has an interface for connection, preferably for welding, with the tank, so that at the same time a seal from Ab is achieved.
  • the ultrasonic sensor is preferably arranged on the platform or integrated into the tank installation unit such that the measurement path runs essentially parallel to the platform of the tank installation unit. This ensures that the ultrasonic sensor is always covered by liquid even at low levels.
  • the liquid can be conveyed from the tank to a metering module.
  • the aqueous urea solution can be metered into an exhaust gas line with the aid of the metering module.
  • the filter provided so far, prevents unwanted particles from being discharged with the who. With the help of the heater, a freezing of the liquid or the aqueous urea solution can be prevented or already frozen liquid or ge frozen aqueous urea solution can be thawed again.
  • the tank installation unit may include further components, in particular further sensors, such as, for example, a fill level sensor, a temperature sensor. tursensor and / or include a pressure sensor.
  • the tank installation unit may have electrical and / or hydraulic connections.
  • heat-conducting elements are present in order to achieve an optimum distribution of the heat of the heating device in the tank. The list of possible further components is not exhaustive.
  • FIG. 1 is a sectional view of an ultrasonic sensor according to the invention according to a first preferred embodiment
  • FIG. 2 is a perspective view of the ultrasonic sensor of FIG. 1, but without protective wall,
  • FIG. 3 is a perspective view of an ultrasonic sensor according to the invention according to a second preferred embodiment
  • FIG. 5 is a perspective view of the ultrasonic sensor of Fig. 4,
  • FIG. 6 is a perspective view of a tank installation unit according to the invention.
  • Fig. 7 is a sectional view of the tank installation unit of Fig. 6 and
  • FIG. 8 is an enlarged sectional view of the tank installation unit of FIG. 6.
  • the illustrated in Fig. 1 inventive ultrasonic sensor 1 comprises a housing part 6, with a bottom-side opening into which a sensor unit 2 is set with an ultrasonic generator and an ultrasonic receiver in such a way is that they come to rest on a membrane 17.
  • a membrane About the membrane ran 17 the mitels the sensor unit 2 generated ultrasonic signals are forwarded to the outside in the direction of a reflector 3, which is arranged at a distance from the sensor unit 2 and fastened by means of a support arm 5 on the housing part 6 be.
  • the support arm 5 has at its end facing away from the reflector 3, an annular connecting element 23 which engages behind the membrane 17.
  • connection of the support arm 5 and thus of the reflector 3 to the housing part 6 is thus in the immediate vicinity of the sensor unit 2.
  • the influence of thermally induced changes in length can be significantly reduced to the mitels of the ultrasonic sensor 1 measurements.
  • the reflector 3 and the support arm 5 are surrounded by an arcuately extending protective wall 12, which is formed by the housing part 6.
  • the housing part 6 Essentially concentric with the protective wall 12, the housing part 6 has a cutting point 10 formed on a circumferential collar for connection to a tank (not shown) for the liquid.
  • a tank (not shown) for the liquid.
  • Over the interface 10 of the ultrasonic sensor 1 can be welded to the tank.
  • the ultrasonic sensor 1 is for this purpose introduced through a bottom opening of the tank in the tank until the interface au Shen comes to rest on the tank and can be welded to it. At the same time a seal is achieved via the welded connection.
  • the housing part 6 and the tank are made of materials which can be welded together.
  • both the housing part 6 and the tank made of plastic.
  • a plug part 22 is further formed, which - as in the present case - can be made of a different plastic than the housing part 6.
  • a capillary lock 28 is also arranged, in order to protect at a leak to the inside of the tank connected to the ultrasonic sensor 1 STEU er réelle (not shown) from damage.
  • the loan terplate 13 is arranged below the sensor unit 2, that is, it was after the sensor unit 2 in the bottom opening of the housing part 6 is set.
  • a damping element 24 was first inserted in the dargestell th ultrasonic sensor 1, which is to cause a signal attenuation down.
  • Sensor unit 2 and Dämpfungsele element 24 were then potted with a first resin 16. In order to avoid air inclusions, a small amount of cast resin has already been poured into the opening of the housing part 6 before mounting the sensor unit 2.
  • the Sen sorritt 2, the damping element 24 and / or the circuit board 13 may also be mounted before and used as a preassembled unit in the housing part 6 and cast on closing.
  • the potting can be done by holes provided or recesses in the circuit board 13 or laterally on the circuit board 13 before.
  • the ultrasonic sensor 1 is shown without the protective wall 12 to show the membrane 17.
  • the reflector 3 is held over the support arm 5, which runs parallel to the measuring section 4 (see also Fig. 1) and the membrane 17 engages by means of an annular connecting element 23 back.
  • the connecting element 23 can be inserted both during the injection process with, as well as then mounted and secured.
  • the Memb ran 17 facing surface of the reflector 3 is about the same size as that of the membrane 17, so that the generated by means of the sensor unit 2 and passed through the membrane 17 ultrasonic signals are almost completely reflected.
  • the ultrasonic signals serve a further purpose, for example, be used for level measurement
  • the surface of the reflector 3 and smaller than those of the membrane 17 or the underlying Sen sorloch 2 are selected so that a part of the ultrasonic signals tor the reflector 3 can pass laterally and possibly only at the boundary layer between the liquid and the air present in the tank is reflected , In this way, the level in the tank can be detected. A separate level sensor is then unnecessary.
  • the ser instead of reducing the surface of the reflector 3, but the ser also have an opening 8, as shown by way of example in Fig. 3, so that a part of the ultrasonic signals can pass through the reflector 3 therethrough.
  • FIG. 4 shows a further preferred embodiment of an inventive ultrasonic sensor 1.
  • the support arms 5 are arranged on opposite sides of the reflector 3, so that it is optimally supported. This ensures that the orientation of the reflector 3 with respect to the membrane 17 or the sensor unit 2 remains essentially unchanged over the lifetime.
  • the reflector 3 also has an opening 8, so that the ultrasonic sensor 1 can be used both as a quality sensor and as a level sensor. However, the opening 8 is not mandatory if the function of the level measurement is not desired.
  • the same ultrasonic sensor 1 without opening 8 is shown in FIG. 5.
  • the opposing support arms 5 themselves already form a kind of protective wall, in the embodiments of Figures 4 and 5, the actual protective wall 12 is limited to two slightly curved protective walls 12, which rule between the support arms 5 are arranged. Distances between the protective walls 12 and the support arms 5 ensure that the liquid stored in the tank reaches the area of the measuring section 4.
  • the ultrasonic sensors 1 illustrated in FIGS. 1 to 5 each represent stand-alone solutions.
  • the ultrasonic sensor 1 according to the invention into a tank installation unit 9.
  • the ultrasonic sensor 1 in this case has no separate housing part 6, but is accommodated in a housing part 7 of the tank installation unit 9.
  • the plug part 22 can be omitted and the electrical contact can be made via an integrated into the tank installation unit 9 electrical interface, which is sealed after assembly due to the United welding.
  • the housing part 7 of the tank unit 9 can form a platform 21 on which the ultrasonic sensor 1 is arranged together with further components.
  • the housing part 7 (not shown) can be used in the region of a bottom opening of the tank to the tank bottom, that all components come to rest in the tank and the housing part 7 via an interface 10 to the tank verbun the, in particular welded, can be.
  • a pump 18, a filter 19 and a 20 Schuvorrich device 20 are arranged on the platform 21 together with the ultrasonic sensor.
  • a plug part 22 which is integrally formed on the housing part 7, the required electrical connection of the ultrasonic sensor 1 can be produced.
  • the pump 18 has its own plug part 22.
  • the ultrasonic sensor 1 is aligned in such a way that the measuring section 4 runs parallel to the platform 21 ver.
  • the reflector 3 via a paral lel to the platform 21 extending support arm 5 to the housing part 7 of the Tankein building unit 9 connected.
  • the support arm 5 has for this purpose a dacasele element 23 which is firmly anchored in the housing part 7 (see also Fig. 8).
  • the anchoring Ver via the connecting element 23 is the only fixation of the support arm 5 and the reflector 3, so that it prevents in the longitudinal direction unge, in particular constraint-free, can expand.
  • a guide is effected via lateral floating bearing 26.
  • two spring elements 27 are vorgese hen, which are arranged under the support arm 5 and serve the support. In this way signal-influencing movements, in particular Vibra tions, the reflector 3 is prevented or at least reduced.
  • the Federelemen te 27 are presently formed by two sealing rings (O-rings).
  • At least one heat-conducting body 25 can be integrally formed on the support arm 5 min. This can be connected to the heating device 20 or to another heat source (not shown). so that the heat-conducting body 25 gives off heat to the surrounding liquid. This prevents the liquid from freezing. Alternatively, already frozen liquid can be thawed again.
  • the reflector 3 itself can also serve as a heat-conducting body at the same time.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Ultrasonic Waves (AREA)
  • Measurement Of Levels Of Liquids Or Fluent Solid Materials (AREA)

Abstract

The invention relates to an ultrasonic sensor (1) for measuring a signal propagation time in a liquid, in particular in an aqueous urea solution, for the purpose of determining the quality of the liquid, comprising a sensor unit (2) with an ultrasonic generator and an ultrasonic receiver, and also comprising a reflector (3) which is arranged at a distance from the sensor unit (2) and, together with the sensor unit (2), defines a measuring section (4). According to the invention, the reflector (3) has at least one supporting arm (5) for connection to the sensor unit (2) and/or to a housing part (6, 7) in which the sensor unit is accommodated in a fixed position. The invention also relates to an in-tank unit (9) having an ultrasonic sensor (1) according to the invention.

Description

Beschreibung  description
Titel: Title:
Ultraschallsensor, Tankeinbaueinheit mit einem Ultraschallsensor  Ultrasonic sensor, tank installation unit with an ultrasonic sensor
Die Erfindung betrifft einen Ultraschallsensor mit den Merkmalen des Oberbe griffs des Anspruchs 1. Der Ultraschallsensor dient der Messung einer Signal laufzeit in einer Flüssigkeit zur Bestimmung der Qualität der Flüssigkeit. Die Er findung betrifft ferner eine Tankeinbaueinheit mit einem erfindungsgemäßen Ult raschallsensor. The invention relates to an ultrasonic sensor having the features of the Oberbe handle of claim 1. The ultrasonic sensor is used to measure a signal transit time in a liquid for determining the quality of the liquid. The invention further relates to a tank-mounting unit with a Ult ultrahigh-speed sensor according to the invention.
Bei der Flüssigkeit, deren Qualität es zu bestimmen gilt, kann es sich insbeson dere um eine wässrige Harnstofflösung zur Nachbehandlung von Abgasen einer Brennkraftmaschine handeln. In the liquid whose quality is to be determined, it may be in particular an aqueous urea solution for the aftertreatment of exhaust gases of an internal combustion engine.
Die wässrige Harnstofflösung bewirkt im Abgas die Bildung von Ammoniak, der mit den im Abgas enthaltenen Stickoxiden in einem nachgeschalteten Katalysa tor zu harmlosem Stickstoff und Wasser reagiert G, selektive katalytische Redukti on“). Auf diese Weise kann der Stickoxidausstoß der Brennkraftmaschine deut lich gesenkt werden. Voraussetzung ist, dass die Qualität der wässrigen Harn stofflösung, insbesondere der Harnstoffgehalt in der Harnstofflösung stimmt. Die Qualität bzw. der Harnstoffgehalt werden daher in der Regel überwacht. Hierin ist die bevorzugte Anwendung des erfindungsgemäßen Ultraschallsensors zu se hen. The aqueous urea solution causes in the exhaust gas, the formation of ammonia, which reacts with the nitrogen oxides contained in the exhaust gas in a downstream cata- gate to harmless nitrogen and water G, selective catalytic Redukti on "). In this way, the nitrogen oxide emissions of the internal combustion engine can be significantly reduced Lich. The prerequisite is that the quality of the aqueous urea solution, in particular the urea content in the urea solution is correct. The quality or the urea content are therefore usually monitored. Herein is the preferred application of the ultrasonic sensor according to the invention hen to se.
Stand der Technik State of the art
Aus der DE 10 2013 217 927 Al ist eine Tankeinbaueinheit für einen Tank zur Bevorratung eines Betriebs- /Hilfsstoffs, insbesondere einer wässrigen Harnstoff lösung, bekannt, die über eine Zwischen- Plattform mit dem Tank verbindbar ist. Die Zwischen- Plattform kann einen Qualitätssensor, beispielsweise in Form ei nes Ultraschallsensors, umfassen. Dieser kann entweder direkt auf eine entspre- chende Schnitstelle mit einer elektrischen Kontaktierung aufgebracht, so zum Beispiel geschweißt, geklebt, geschraubt, verrastet oder eingepresst, oder direkt in das Material der Zwischen- Plattform integriert werden. DE 10 2013 217 927 A1 discloses a tank installation unit for a tank for storing an operating / auxiliary substance, in particular an aqueous urea solution, which can be connected to the tank via an intermediate platform. The intermediate platform may comprise a quality sensor, for example in the form of an ultrasonic sensor. This can either be directly linked to a corresponding attached cutting interface with an electrical contact, for example, welded, glued, screwed, latched or pressed, or be integrated directly into the material of the intermediate platform.
Wird ein Ultraschallsensor als Qualitätssensor verwendet, weist dieser üblicher weise eine Sensoreinheit mit einem Ultraschallerzeuger und einem Ultraschall empfänger sowie mit mindestens einem Reflektor auf. Aufgabe des Reflektors ist es, ein vom Ultraschallerzeuger erzeugtes Signal auf den Ultraschallempfänger zurückzuwerfen, wobei die Laufzeit des Signals durch den Betriebs-/Hilfsstoff bzw. die wässrige Harnstofflösung hindurch gemessen wird. Die Messung lässt dann Rückschlüsse auf die Dichte der wässrigen Harnstofflösung und damit auf den Harnstoffgehalt zu. Bei Bedarf kann die Dosierung angepasst oder - im Fall einer unzulässigen Harnstoffmenge - eine Fehlermeldung angezeigt werden. Auf diese Weise ist eine gleichbleibende Stickoxid- Reduktion bzw. im Fehlerfall eine rechtzeitige Fehlermeldung sichergestellt. If an ultrasonic sensor used as a quality sensor, this usually has a sensor unit with an ultrasonic generator and an ultrasonic receiver and at least one reflector. The object of the reflector is to throw back a signal generated by the ultrasound generator onto the ultrasound receiver, the transit time of the signal being measured through the excipient or the aqueous urea solution. The measurement then allows conclusions on the density of the aqueous urea solution and thus on the urea content. If necessary, the dosage can be adjusted or - in the case of an impermissible quantity of urea - an error message can be displayed. In this way, a constant nitrogen oxide reduction or in the event of a fault, a timely error message is ensured.
Um eine hohe Messgenauigkeit zu erzielen, muss die Signallaufzeit bei gleich bleibender Messstrecke gemessen werden. Diese ist jedoch nicht immer gewähr leistet, da insbesondere temperaturbedingte Längenänderungen die Messtrecke beeinflussen können. Weiterhin können mechanische Belastungen auf Dauer zu Verformungen, Verschiebungen, Verdrehungen und/oder Verwindungen führen, die den Abstand und/oder die Ausrichtung des Reflektors in Bezug auf den Ultra schallerzeuger bzw. den Ultraschallempfänger verändern. In order to achieve a high measuring accuracy, the signal propagation time must be measured with a constant measuring distance. However, this is not always guaranteed, since in particular temperature-induced changes in length can affect the measuring path. Furthermore, mechanical stresses in the long run can lead to deformations, displacements, twists and / or twists, which change the distance and / or the orientation of the reflector with respect to the ultrasonic generator or the ultrasonic receiver.
Aus der DE 10 2013 219 643 Al ist ein Ultraschallsensor zur Laufzeitmessung in einer Flüssigkeit, insbesondere in einer wässrigen Harnstofflösung, bekannt, der zur Erhöhung der Messgenauigkeit einen Sender/Empfänger sowie einen ersten und zweiten Reflektor umfasst. Die Anordnung der beiden Reflektoren erfolgt in unterschiedlichen Abständen zum Sender/Empfänger, so dass sich unterschied liche Laufzeiten ergeben, deren Differenz als Referenz dienen kann. Die beiden Reflektoren sind zudem jeweils in der Form eines Zylinders ausgebildet und vor zugsweise stehend angeordnet, so dass die Winkelausrichtung der Reflektoren keinen Einfluss mehr auf die Messung, da der geometrische Reflektionsbereich aus jedem Winkel der Anstrahlung identisch ist. Durch die Form und Ausrichtung der Reflektoren sinkt zudem die Gefahr, dass sich Schmutzpartikel und/oder Luftblasen anlagern und die Messgenauigkeit beeinträchtigen. Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorlie genden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Ultraschallsensor zur Messung einer Signallaufzeit in einer Flüssigkeit, insbesondere in einer wässrigen Harn stofflösung, zur Bestimmung der Qualität der Flüssigkeit anzugeben, der gegen über thermischen und/oder mechanischen Belastungen besonders robust ist. Auf diese Weise soll ein Ultraschallsensor geschaffen werden, der über Lebensdauer eine hohe Messgenauigkeit besitzt. From DE 10 2013 219 643 Al an ultrasonic sensor for transit time measurement in a liquid, in particular in an aqueous urea solution, is known, which comprises a transmitter / receiver and a first and second reflector to increase the accuracy of measurement. The arrangement of the two reflectors is at different distances to the transmitter / receiver, so that different Liche terms result, the difference can serve as a reference. The two reflectors are also each formed in the shape of a cylinder and arranged preferably before standing, so that the angular orientation of the reflectors no longer affect the measurement, since the geometric reflection region from each angle of the illumination is identical. The shape and orientation of the reflectors also reduces the risk that dirt particles and / or air bubbles accumulate and impair the measurement accuracy. Based on the above-mentioned prior art, the vorlie lowing object of the invention is to provide an ultrasonic sensor for measuring a signal propagation time in a liquid, in particular in an aqueous urea material solution to determine the quality of the liquid against thermal and / or mechanical Loads is particularly robust. In this way, an ultrasonic sensor is to be created, which has a high accuracy over life.
Zur Lösung der Aufgabe werden der Ultraschallsensor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie die Tankeinbaueinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 14 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen. To solve the problem of the ultrasonic sensor with the features of claim 1 and the tank installation unit with the features of claim 14 are proposed. Advantageous developments of the invention can be found in the respective subclaims.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Der vorgeschlagene Ultraschallsensor zur Messung einer Signallaufzeit in einer Flüssigkeit, insbesondere in einer wässrigen Harnstofflösung, zur Bestimmung der Qualität der Flüssigkeit, umfasst eine Sensoreinheit mit einem Ultraschaller zeuger und einem Ultraschallempfänger. Ferner umfasst der Ultraschallsensor einen in einem Abstand zur Sensoreinheit angeordneten Reflektor, der gemein sam mit der Sensoreinheit eine Messstrecke definiert. Erfindungsgemäß weist der Reflektor mindestens einen Tragarm zur Verbindung mit der Sensoreinheit und/oder mit einem Gehäuseteil auf, in dem die Sensoreinheit lagefest aufge nommen ist. The proposed ultrasonic sensor for measuring a signal propagation time in a liquid, in particular in an aqueous urea solution, for determining the quality of the liquid, comprises a sensor unit with an ultrasonic generator and an ultrasonic receiver. Furthermore, the ultrasonic sensor comprises a reflector arranged at a distance to the sensor unit, which together with the sensor unit defines a measuring path. According to the invention, the reflector has at least one support arm for connection to the sensor unit and / or to a housing part in which the sensor unit is fixed in position taken.
Der Tragarm ermöglicht eine Anbindung des Reflektors unmittelbar an oder zu mindest in unmittelbarer Nähe zur Sensoreinheit, während der Reflektor selbst in einem deutlich größeren Abstand zur Sensoreinheit angeordnet ist, um die Messstrecke zu definieren. Durch die Verlagerung der Reflektoranbindung näher an die Sensoreinheit, verringert sich der Einfluss thermisch bedingter Längenän derungen auf den Abstand des Reflektors zur Sensoreinheit und damit auf die Messstrecke. Folglich steigt die Messgenauigkeit des Ultraschallsensors. Zwar unterliegt auch der Tragarm thermisch bedingten Längenänderungen, diese sind jedoch vorrangig linear und daher bestimmbar bzw. bekannt. Der Messwert kann demnach entsprechend korrigiert werden. The support arm allows a connection of the reflector directly to or at least in the immediate vicinity of the sensor unit, while the reflector itself is arranged at a significantly greater distance from the sensor unit to define the measuring section. By shifting the reflector connection closer to the sensor unit, the influence of thermally induced Längenän changes to the distance of the reflector to the sensor unit and thus reduces to the measuring section. Consequently, the measurement accuracy of the ultrasonic sensor increases. Although the support arm is subject to thermally induced changes in length, these are primarily linear and therefore determinable or known. The measured value can therefore be corrected accordingly.
Der Tragarm zur Anbindung des Reflektors erstreckt sich vorzugsweise im We sentlichen parallel zur Messstrecke. Thermisch bedingte Längenänderungen des Tragarms wirken sich somit nicht auf die Ausrichtung des Reflektors in Bezug auf die Sensoreinheit aus. The support arm for connection of the reflector preferably extends in We sentlichen parallel to the measuring section. Thermally induced changes in length of the support arm thus do not affect the orientation of the reflector with respect to the sensor unit.
Ferner wird vorgeschlagen, dass der Tragarm außerhalb der Messstrecke ange ordnet ist. Auf diese Weise kann die Gefahr verringert werden, dass die durchzu führende Messung der Signallaufzeit durch unerwünschte Reflexionen der Ultra schallwellen am Tragarm verfälscht wird. It is also proposed that the support arm is arranged outside the measuring section is. In this way, the risk can be reduced that the durchzu leading measurement of the signal propagation time is falsified by unwanted reflections of the ultrasonic waves on the support arm.
Bevorzugt ist der Tragarm einteilig mit dem Reflektor ausgebildet, so dass Rela tivbewegungen des Reflektors gegenüber dem Tragarm ausgeschlossen werden können. Denn könnten ebenfalls zu einer Veränderung der Messstrecke führen und damit das Messergebnis beeinflussen. Preferably, the support arm is integrally formed with the reflector, so that Rela tivbewegungen of the reflector relative to the support arm can be excluded. Because could also lead to a change in the test section and thus influence the measurement result.
Weiterhin bevorzugt ist der Tragarm aus dem gleichen Werkstoff wie der Reflek tor ausgebildet, so dass der Werkstoff des Tragarms und der des Reflektors den gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten aufweisen. Der Werkstoff kann insbe sondere ein Metall, wie beispielsweise Stahl oder Edelstahl, oder eine Keramik sein. Diese Werkstoffe verändern ihr Verhalten unter thermischer und/oder me chanischer Belastung auch auf Dauer nicht oder nur sehr gering, so dass ihr Verhalten berechenbar bleibt, um etwaige Korrekturen vorzunehmen. Somit wird eine hohe Messgenauigkeit des Ultraschallsensors über seine gesamte Lebens dauer erreicht. Further preferably, the support arm is formed of the same material as the reflector gate, so that the material of the support arm and the reflector have the same coefficient of thermal expansion. The material may in particular be a special metal such as steel or stainless steel, or a ceramic. These materials do not change their behavior under thermal and / or me chanischer load in the long term or only very slightly, so that their behavior remains predictable to make any corrections. Thus, a high measurement accuracy of the ultrasonic sensor over its entire lifetime is achieved.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Reflektor kreis förmig ausgeführt und weist mehrere Tragarme auf, die vorzugsweise in glei chem Winkelabstand zueinander und radial außen in Bezug auf den Reflektor angeordnet sind. Auf diese Weise kann eine optimale Abstützung des Reflektors bewirkt werden, so dass die mechanische Belastbarkeit des Ultraschallsensors steigt. Soll der Ultraschallsensor der Bestimmung des Harnstoffgehalts einer wässrigen Harnstofflösung in einem Tank an Bord eines Kraftfahrzeugs dienen, kann auf diese Weise ferner die Eisdruckfestigkeit des Ultraschallsensors gestei gert werden. Denn bei Temperaturen unter -11°C gefriert die wässrige Harnstoff lösung. According to a preferred embodiment of the invention, the reflector is designed circular and has a plurality of support arms, which are preferably arranged in sliding angle to each other and radially outward with respect to the reflector. In this way, an optimal support of the reflector can be effected, so that the mechanical load capacity of the ultrasonic sensor increases. If the ultrasonic sensor is to be used to determine the urea content of an aqueous urea solution in a tank on board a motor vehicle, In this way, the ice pressure resistance of the ultrasonic sensor can be further increased. Because at temperatures below -11 ° C, the aqueous urea solution freezes.
Weist der Reflektor eine von der Kreisform abweichende Form auf, beispielswei se die Form einer Ellipse oder eines Mehrecks auf, werden im Fall mehrerer Tragarme diese ebenfalls bevorzugt jeweils außenseitig am Reflektor angeord net. Auf diese Weise können sich zwei Tragarme am Reflektor gegenüberliegen, um diesen optimal zu stützen. If the reflector has a shape deviating from the circular shape, for example the shape of an ellipse or a polygon, in the case of a plurality of support arms, these likewise preferably are each arranged on the outside of the reflector. In this way, two support arms can be opposite to the reflector to optimally support this.
Der Reflektor ist vorzugsweise ausschließlich über den einen Tragarm bzw. die mehreren Tragarme gehalten, so dass thermisch bedingte Längenänderungen des Tragarms bzw. der Tragarme zwängungsfrei möglich sind. Dadurch ist si chergestellt, dass die Ausrichtung des Reflektors in Bezug auf die Sensoreinheit weitgehend unverändert bleibt. The reflector is preferably held exclusively on the one support arm or the plurality of support arms, so that thermally induced changes in length of the support arm or the support arms are zwängungsfrei possible. As a result, it is ensured that the orientation of the reflector with respect to the sensor unit remains largely unchanged.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass der Reflektor eine eben, sphärisch oder parabolisch geformte Reflektorfläche aufweist. Die eben ausgeführte Re flektorfläche besitzt den Vorteil, dass sie vergleichsweise einfach und kosten günstig zu fertigen ist. Die vorgeschlagenen gekrümmten Formen ermöglichen eine Vergrößerung der Reflektorfläche bei gleichbleibendem Außendurchmesser bzw. bei gleich bleibenden Außenabmessungen. Dies ist insbesondere von Vor teil, wenn nicht alle Ultraschallwellen durch den Reflektor zurückgeworfen wer den sollen, sondern ein Teil der Ultraschallwellen den Reflektor seitlich passieren sollen, um beispielsweise eine weitere Messung, insbesondere eine Füllstands messung, durchzuführen. In den einen Ultraschallsensor kann auf diese Weise eine weitere Funktion integriert werden, die einen weiteren Sensor, insbesondere einen separaten Füllstandssensor, entbehrlich macht. In addition, it is proposed that the reflector has a flat, spherical or parabolic reflector surface. The newly executed Re reflector surface has the advantage that it is comparatively easy and cost to manufacture cheap. The proposed curved shapes allow an enlargement of the reflector surface with the same outer diameter or with the same outer dimensions. This is in particular of part before, if not all the ultrasonic waves thrown back through the reflector who should, but a part of the ultrasonic waves to pass the reflector laterally, for example, to carry out a further measurement, in particular a level measurement. In the one ultrasonic sensor, a further function can be integrated in this way, which eliminates the need for a further sensor, in particular a separate filling level sensor.
Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass der Reflektor eine Öffnung aufweist, die einen Teil der von der Sensoreinheit erzeugten Ultraschallwellen zur Durchführung einer weiteren Messung, insbesondere einer Füllstandsmes sung, hindurch lässt. Die Öffnung kann beispielsweise mittig angeordnet sein, so dass dieser Teil der Ultraschallwellen eine definierte Ausrichtung zur Durchfüh rung der weiteren Messung besitzt. Bevorzugt ist das die Sensoreinheit aufnehmende Gehäuseteil ein Gehäuseteil des Ultraschallsensors oder ein Gehäuseteil einer Tankeinbaueinheit. Sofern es sich um ein Gehäuseteil des Ultraschallsensors handelt, weist dieser ein eigenes Gehäuse auf bzw. bildet eine eigenständige Baugruppe aus. Der Ultra Alternatively or additionally, it is proposed that the reflector has an opening which allows a part of the ultrasonic waves generated by the sensor unit to carry out a further measurement, in particular a filling level measurement. The opening may for example be arranged centrally, so that this part of the ultrasonic waves has a defined orientation for imple tion of further measurement. Preferably, the housing unit receiving the sensor unit is a housing part of the ultrasonic sensor or a housing part of a tank installation unit. If it is a housing part of the ultrasonic sensor, this has its own housing or forms an independent module. The Ultra
schallsensor ist in diesem Fall besonders vielseitig einsetzbar. Handelt es sich bei dem Gehäuseteil um ein Gehäuseteil einer Tankeinbaueinheit, benötigt der Ultraschallsensor kein eigenes Gehäuse, so dass der Bauraumbedarf gesenkt werden kann. Alle erforderlichen Anschlüsse können zudem in das Gehäuseteil der Tankeinbaueinheit integriert werden, so dass nur noch die Sensoreinheit und der Reflektor montiert werden müssen. Die Integration des Ultraschallsensors in die Tankeinbaueinheit bietet sich insbesondere für den Anwendungsfall an, in der mit Hilfe des Ultraschallsensors der Harnstoffgehalt einer in einem Tank bevorra teten wässrigen Harnstofflösung bestimmt werden soll. Denn die Tankeinbauein heit kann in diesem Fall zugleich als Träger für weitere Komponenten eines Do siersystems zum Eindosieren der wässrigen Harnstofflösung genutzt werden. Bei diesen weiteren Komponenten kann es sich insbesondere um eine Pumpe, einen Filter und/oder eine Heizvorrichtung handeln. sound sensor is particularly versatile in this case. If the housing part is a housing part of a tank installation unit, the ultrasonic sensor does not need its own housing, so that the space requirement can be reduced. All necessary connections can also be integrated in the housing part of the tank installation unit, so that only the sensor unit and the reflector must be mounted. The integration of the ultrasonic sensor in the tank installation unit is particularly suitable for the application in which is to be determined by means of the ultrasonic sensor, the urea content of a pre-fermented in a tank aqueous urea solution. Because the Tankeinbauein unit can be used in this case at the same time as a carrier for other components of a Do siersystems for dosing the aqueous urea solution. These further components may in particular be a pump, a filter and / or a heating device.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Ultraschallsensor mit dem Gehäuseteil verbunden ist und das Gehäuseteil - und zwar unabhängig davon, ob es sich hierbei um ein Gehäuseteil des Ultraschallsensors oder einer Tankeinbaueinheit handelt - eine Schnittstelle zur Verbindung mit einem Tank für die Flüssigkeit bzw. die wässrige Harnstofflösung aufweist. Die Schnittstelle ver einfacht die Montage des Ultraschallsensors bzw. der Tankeinbaueinheit. Vor zugsweise ist das Gehäuseteil im Bereich der Schnittstelle mit dem Tank ver schweißbar, so dass über die Schweißverbindung zugleich eine Abdichtung be wirkt wird. In a further development of the invention it is proposed that the ultrasonic sensor is connected to the housing part and the housing part - regardless of whether this is a housing part of the ultrasonic sensor or a tank installation unit - an interface for connection to a tank for the liquid or having the aqueous urea solution. The interface ver simplifies the installation of the ultrasonic sensor or the tank installation unit. Before preferably the housing part in the region of the interface with the tank ver weldable, so that on the weld at the same time a seal be acting.
Vorteilhafterweise ist in die Sensoreinheit oder in das Gehäuseteil ein Tempera tursensor integriert. Da die Geschwindigkeit der Ultraschallwellen von der Tem peratur der Flüssigkeit abhängt, können Temperaturveränderungen mittels des Temperatursensors erfasst und auf deren Grundlage eine Anpassung der Kor rekturwerte vorgenommen werden. Dadurch kann die Messgenauigkeit weiter erhöht werden. Des Weiteren bevorzugt bildet der Reflektor eine Heizeinrichtung oder einen mit einer Heizeinrichtung verbundenen Wärmeleitkörper aus. Auf diese Weise kann einem Gefrieren der Flüssigkeit im Bereich des Reflektors entgegengewirkt wer den oder bereits gefrorene Flüssigkeit aufgetaut werden. Sofern der Reflektor selbst eine Heizeinrichtung ausbildet, kann beispielsweise die Wärme mittels In duktion bewirkt werden. Alternativ oder ergänzend kann die Sensoreinheit als Wärmequelle dienen und/oder Wärmequellen umfassen. Advantageously, a tempera ture sensor is integrated in the sensor unit or in the housing part. Since the speed of the ultrasonic waves depends on the temperature of the liquid, changes in temperature can be detected by means of the temperature sensor and on the basis of which an adjustment of the correction values can be made. As a result, the measurement accuracy can be further increased. Furthermore, the reflector preferably forms a heating device or a heat conducting body connected to a heating device. In this way, a freezing of the liquid in the region of the reflector counteracted the who or already frozen liquid can be thawed. If the reflector itself forms a heater, for example, the heat can be effected by means of Inuction. Alternatively or additionally, the sensor unit can serve as a heat source and / or comprise heat sources.
Als weiterbildende Maßnahme wird vorgeschlagen, dass der Reflektor und/oder der Tragarm zumindest bereichsweise von einer Schutzwand umgeben ist bzw. sind. Die Schutzwand kann sich insbesondere bogenförmig um den Reflektor und/oder den Tragarm herum erstrecken. Ferner können mehrere Schutzwände um den Reflektor und/oder den Tragarm herum angeordnet sein. Die mindestens eine Schutzwand bewirkt einen Schutz des Ultraschallsensors vor mechanischen Beeinträchtigungen während der Montage und/oder während des Betriebs. Bei spielsweise können durch die Schutzwand Schäden aufgrund Eisdruck oder durch schwimmende Eisblöcke an den für die Messung relevanten Bauteile ver hindert werden. As a further development measure, it is proposed that the reflector and / or the support arm is or are surrounded by a protective wall at least in certain areas. The protective wall may in particular extend arcuately around the reflector and / or the support arm. Furthermore, a plurality of protective walls may be arranged around the reflector and / or the support arm. The at least one protective wall effects a protection of the ultrasonic sensor from mechanical damage during assembly and / or during operation. For example, damage can be prevented by the protective wall due to ice pressure or by floating ice blocks on the components relevant to the measurement ver.
Die mindestens eine Schutzwand kann durch ein separates Bauteil ausgebildet werden, das am Gehäuseteil des Ultraschallsensors oder der Tankeinbaueinheit befestigt ist. Alternativ kann die Schutzwand einteilig mit dem Gehäuseteil aus gebildet sein. Die einteilige Ausführung besitzt den Vorteil, dass der Montage aufwand sinkt und eine dauerhafte Lagefixierung der Schutzwand gewährleistet ist. The at least one protective wall can be formed by a separate component which is fastened to the housing part of the ultrasonic sensor or the tank installation unit. Alternatively, the protective wall may be formed integrally with the housing part. The one-piece design has the advantage that the assembly costs decreases and a permanent positional fixation of the protective wall is ensured.
Ist nur eine Schutzwand vorgesehen, ist diese bevorzugt rohrförmig, so dass sie den Reflektor und/oder den mindestens einen Tragarm ganz oder zumindest über einen Winkelbereich von mehr als 180° umschließt. Das heißt, dass die Schutzwand auch als ein Rohr ausgeführt sein kann, das über seine gesamte Länge offen ist. Über den geöffneten Bereich kann bzw. können in einfacher Weise der Reflektor und/oder der Tragarm eingesetzt werden. Darüber hinaus kann über die Öffnung Flüssigkeit in das Rohr einströmen, so dass sichergestellt ist, dass sich eine ausreichende Menge der Flüssigkeit im Bereich der Messstre cke befindet. Wie bereits erwähnt umfasst die Sensoreinheit des Ultraschallsensors einen Ult raschallerzeuger und einen Ultraschallempfänger. Diese können durch ein Bau teil ausgebildet werden oder als getrennte Bauteile ausgeführt werden. Die ein teilige Ausführung verringert den Montageaufwand und den Bauraumbedarf des fertigen Sensors. Die getrennte Ausführung ermöglicht eine Optimierung des Ult raschallsensors im Hinblick auf Empfindlichkeit, Messgenauigkeit und/oder Auf lösung. Als Ultraschallerzeuger/-empfänger kann ein piezoelektrischer Kristall oder eine piezoelektrische Keramik, z. B. Blei-Zirkonat-Titanat (PZT) verwendet werden, wobei die Keramik einen besonders hohen piezoelektrischen Koeffizien ten aufweist. If only one protective wall is provided, it is preferably tubular, so that it encloses the reflector and / or the at least one support arm completely or at least over an angular range of more than 180 °. This means that the protective wall can also be designed as a tube which is open over its entire length. Over the open area can or can be used in a simple way, the reflector and / or the support arm. In addition, liquid can flow into the pipe via the opening, so that it is ensured that a sufficient amount of the liquid is in the region of the measuring path. As already mentioned, the sensor unit of the ultrasonic sensor comprises an ultrasonic generator and an ultrasonic receiver. These can be formed by a construction part or executed as separate components. The one-piece design reduces the installation effort and the space requirement of the finished sensor. The separate version allows an optimization of the Ult ULS sensor in terms of sensitivity, accuracy and / or resolution. As the ultrasonic generator / receiver, a piezoelectric crystal or a piezoelectric ceramic, for. As lead zirconate titanate (PZT) can be used, wherein the ceramic has a particularly high piezoelectric Koeffizien th.
Vorzugsweise ist bzw. sind zur Kontaktierung der Sensoreinheit eine Leiterplatte und/oder elektrische Anschlusselemente in das Gehäuseteil integriert. Die elektrischen Anschlusselemente können aus dem Gehäuseteil nach außen ge führt werden, um den erforderlichen elektrischen Anschluss zu realisieren. Bei spielsweise können die elektrischen Anschlusselemente in einem Steckerteil en den, der in einfacher Weise mit einem weiteren Steckerteil eines Stromkabels verbindbar ist. Neben der Stromversorgung ermöglichen die elektrischen An schlusselemente eine Datenverbindung des Ultraschallsensors zu Motor- oder anderen Steuergeräten. Die elektrischen Anschlusselemente können beispiels weise durch Flachsteckerstromschienen gebildet werden. Preferably, a printed circuit board and / or electrical connection elements are or are integrated into the housing part for contacting the sensor unit. The electrical connection elements can be out of the housing part ge leads out to realize the required electrical connection. In example, the electrical connection elements in a plug part can the en, which can be connected in a simple manner with another plug part of a power cable. In addition to the power supply, the electrical connection elements allow a data connection of the ultrasonic sensor to motor or other control devices. The electrical connection elements can example, be formed by Flachsteckerstromschienen.
Um eine dauerhafte Befestigung der elektrischen Bauteile im Gehäuseteil zu be wirken, wird vorgeschlagen, dass die Leiterplatte und/oder die elektrischen An schlusselemente mittels Gießharz im Gehäuseteil lagefixiert ist bzw. sind. Über das Gießharz kann zugleich eine Abdichtung gegenüber der Flüssigkeit und da mit eine Isolierung der elektrischen Bauteile erreicht werden. Alternativ oder er gänzend zum Gießharz kann eine Abdichtung mittels eines aufgeschweißten De ckels bewirkt werden. To a permanent attachment of the electrical components in the housing part to be, it is proposed that the circuit board and / or the electrical connection elements to be fixed in position by means of casting resin in the housing part or are. About the casting resin can be achieved at the same time a seal against the liquid and there with an insulation of the electrical components. Alternatively or in addition to the casting resin, a seal can be effected by means of a welded-on lid.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die im Gehäuseteil aufgenommene Sensorein heit in Gießharz eingebettet ist und/oder durch eine Membran von der Flüssigkeit getrennt ist. Auf diese Weise wird auch eine Abdichtung der Sensoreinheit ge genüber der Flüssigkeit erreicht. In Richtung des Reflektors wird eine Abdichtung mittels einer Membran bevorzugt, die derart ausgebildet ist, dass sie zwar fluid dicht ist, aber Ultraschallsignale weiterleitet. Zur Optimierung der Signalübertra- gung sollten Luftspalte zwischen der Sensoreinheit und der Membran vermieden werden. Zur Signaldämpfung in die andere Richtung kann die Sensoreinheit auf einem Dämpfungselement aufliegen. Als Dämpfungselement kann beispielswei se ein einfaches Schau mstoffpad dienen. Die Sensoreinheit und das Dämp fungselement werden in das Gehäuseteil eingesetzt und vorzugsweise anschlie ßend mit Gießharz vergossen. It is also proposed that the recorded in the housing part Sensorein unit is embedded in casting resin and / or separated by a membrane from the liquid. In this way, a seal of the sensor unit is achieved ge compared to the liquid. In the direction of the reflector, a seal by means of a membrane is preferred, which is designed such that it is fluid-tight, but forwards ultrasonic signals. To optimize the signal transmission The air gaps between the sensor unit and the membrane should be avoided. For signal attenuation in the other direction, the sensor unit can rest on a damping element. As a damping element can beispielswei se serve a simple show mstoffpad. The sensor unit and the Dämp tion element are inserted into the housing part and preferably subsequently shed ßend with casting resin.
Der vorgeschlagene Ultraschallsensor ermöglicht die Messung einer Signallauf zeit in einer Flüssigkeit, wobei eine Laufzeitveränderung unter Berücksichtigung der Temperatur auf eine Dichteveränderung schließen lässt. Handelt es sich bei der Flüssigkeit um eine wässrige Harnstofflösung, kann aus der Dichteverände rung auf eine veränderte Harnstoffkonzentration geschlossen werden, so dass sich mittels des Ultraschallsensors die Qualität der wässrigen Harnstofflösung ermitteln lässt. Der Ultraschallsensor kann demnach vereinfacht auch als Quali tätssensor bezeichnet werden. The proposed ultrasonic sensor allows the measurement of a signal transit time in a liquid, wherein a change in transit time, taking into account the temperature to close a density change. If the liquid is an aqueous urea solution, it is possible to deduce from the density variation to a changed urea concentration, so that the quality of the aqueous urea solution can be determined by means of the ultrasonic sensor. Accordingly, the ultrasonic sensor can also be referred to simply as a quality sensor.
Durch die feste Anbindung des Reflektors des Ultraschallsensors über den min destens einen Tragarm an die Sensoreinheit bzw. das die Sensoreinheit auf nehmende Gehäuseteil können die negativen Auswirkungen thermisch bedingter Längenänderungen auf die Messgenauigkeit reduziert werden. Denn zum einen kann die Anbindung des Reflektors mittels des mindestens einen Tragarms un mittelbar am oder in unmittelbarer Nähe zur Sensoreinheit erfolgen, so dass im Wesentlichen nur die Längenänderung des Reflektors einschließlich Tragarm zu berücksichtigen ist. Da sich der mindestens eine Tragarm und der Reflektor un gehindert, insbesondere zwängungsfrei, ausdehnen können, bleibt die Ausrich tung des Reflektors in Bezug auf die Sensoreinheit im Wesentlichen gleich. Fer ner können Korrekturwerte für die Längenänderungen berechnet und in die Messwerte mit einfließen. Beispielsweise können die Längenänderungen bereits bei der Programmierung der Sensorkennlinie berücksichtigt werden und so einen großen Beitrag zur Sensorgenauigkeit beisteuern. Due to the fixed connection of the reflector of the ultrasonic sensor over the min least one support arm to the sensor unit or the sensor unit to receiving housing part, the negative effects of thermally induced changes in length can be reduced to the measurement accuracy. For one thing, the connection of the reflector by means of at least one support arm un indirectly on or in the immediate vicinity of the sensor unit, so that essentially only the change in length of the reflector including the support arm is taken into account. Since the at least one support arm and the reflector un unhindered, in particular constraint-free, can expand, the Ausrich direction of the reflector with respect to the sensor unit remains substantially the same. In addition, correction values for the length changes can be calculated and included in the measured values. For example, the length changes can already be taken into account when programming the sensor characteristic and thus make a significant contribution to sensor accuracy.
Auch die Membran, die Sensoreinheit und/oder das Gehäuseteil unterliegen thermisch bedingten Längenänderungen. Diese sind jedoch aufgrund geringerer Abmessungen - insbesondere in Signalsende- und Signalempfangsrichtung - weniger stark ausgeprägt. Ferner lassen auch diese sich bei der Kennlinienpro grammierung berücksichtigen. Der vorgeschlagene Ultraschallsensor wird vorzugsweise zusammen mit weite ren Komponenten in einen Tank zur Bevorratung der Flüssigkeit eingebaut. Um die Montage zu vereinfachen und die Wirtschaftlichkeit zu erhöhen, kann der Ult raschallsensor zusammen mit den weiteren Komponenten in eine Tankeinbau einheit integriert werden. The membrane, the sensor unit and / or the housing part are subject to thermally induced changes in length. However, these are due to smaller dimensions - especially pronounced in signal transmission and signal reception direction - less pronounced. Furthermore, these can also be considered in the Kennlinienpro programming. The proposed ultrasonic sensor is preferably installed together with wide Ren components in a tank for storing the liquid. In order to simplify assembly and increase cost-effectiveness, the Ultraplan sensor can be integrated with the other components in a tank installation unit.
Zur Lösung der eingangs genannten Aufgabe wird daher ferner eine Tankein baueinheit mit einem erfindungsgemäßen Ultraschallsensor vorgeschlagen. Bei dieser Tankeinbaueinheit ist vorzugsweise der Ultraschallsensor gemeinsam mit einer Pumpe, einem Filter und/oder einer Heizvorrichtung auf einer Plattform der Tankeinbaueinheit angeordnet. Die Plattform ermöglicht eine kompakte platzspa rende Anordnung der verschiedenen Komponenten. Idealerweise wird die Platt form bei der Montage von unten an eine Öffnung im Tankboden angesetzt, so dass die auf der Plattform angeordneten Komponenten im Tank zu liegen kom men. Bevorzugt weist die Tankeinbaueinheit eine Schnittstelle zur Verbindung, vorzugsweise zur Verschweißung, mit dem Tank auf, so dass zugleich eine Ab dichtung erzielt wird. To solve the above object, therefore, a Tankein is also proposed building unit with an ultrasonic sensor according to the invention. In this tank installation unit, the ultrasonic sensor is preferably arranged together with a pump, a filter and / or a heating device on a platform of the tank installation unit. The platform enables a compact space-saving arrangement of the various components. Ideally, the platform is mounted during assembly from below to an opening in the tank bottom, so that the components arranged on the platform are in the tank. Preferably, the tank installation unit has an interface for connection, preferably for welding, with the tank, so that at the same time a seal from Ab is achieved.
Der Ultraschallsensor wird vorzugsweise derart auf der Plattform angeordnet bzw. in die Tankeinbaueinheit integriert, dass die Messtrecke im Wesentlichen parallel zur Plattform der Tankeinbaueinheit verläuft. Dadurch ist sichergestellt, dass der Ultraschallsensor auch bei niedrigem Füllstand stets von Flüssigkeit bedeckt ist. The ultrasonic sensor is preferably arranged on the platform or integrated into the tank installation unit such that the measurement path runs essentially parallel to the platform of the tank installation unit. This ensures that the ultrasonic sensor is always covered by liquid even at low levels.
Mittels der vorzugsweise ferner vorgesehenen Pumpe kann die Flüssigkeit aus dem Tank zu einem Dosiermodul gefördert werden. Handelt es sich bei der Flüs sigkeit um eine wässrige Harnstofflösung, kann mit Hilfe des Dosiermoduls die wässrige Harnstofflösung in einen Abgasstrang eindosiert werden. Der Filter, so fern vorgesehen, verhindert, dass unerwünschte Partikel mit ausgetragen wer den. Mit Hilfe der Heizvorrichtung kann ein Gefrieren der Flüssigkeit bzw. der wässrigen Harnstofflösung verhindert oder bereits gefrorene Flüssigkeit bzw. ge frorene wässrige Harnstofflösung wieder aufgetaut werden. By means of the preferably further provided pump, the liquid can be conveyed from the tank to a metering module. If the liquid is an aqueous urea solution, the aqueous urea solution can be metered into an exhaust gas line with the aid of the metering module. The filter, provided so far, prevents unwanted particles from being discharged with the who. With the help of the heater, a freezing of the liquid or the aqueous urea solution can be prevented or already frozen liquid or ge frozen aqueous urea solution can be thawed again.
Darüber hinaus kann die Tankeinbaueinheit weitere Komponenten, insbesondere weitere Sensoren, wie beispielsweise einen Füllstandssensor, einen Tempera- tursensor und/oder einen Drucksensor umfassen. Ferner kann die Tankeinbau einheit elektrische und/oder hydraulische Anschlüsse aufweisen. Bevorzugt sind Wärmeleitelemente vorhanden, um eine optimale Verteilung der Wärme der Heizvorrichtung im Tank zu erzielen. Die Aufzählung der möglichen weiteren Komponenten ist nicht abschließend. In addition, the tank installation unit may include further components, in particular further sensors, such as, for example, a fill level sensor, a temperature sensor. tursensor and / or include a pressure sensor. Furthermore, the tank installation unit may have electrical and / or hydraulic connections. Preferably, heat-conducting elements are present in order to achieve an optimum distribution of the heat of the heating device in the tank. The list of possible further components is not exhaustive.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Diese zeigen: Preferred embodiments of the invention are described below with reference to the drawings. These show:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Ultraschallsensors gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform, 1 is a sectional view of an ultrasonic sensor according to the invention according to a first preferred embodiment,
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Ultraschallsensors der Fig. 1, je doch ohne Schutzwand, 2 is a perspective view of the ultrasonic sensor of FIG. 1, but without protective wall,
Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ultra schallsensors gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform, 3 is a perspective view of an ultrasonic sensor according to the invention according to a second preferred embodiment,
Fig. 4 eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Ultraschallsensors gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform, 4 shows a sectional view of an ultrasonic sensor according to the invention according to a third preferred embodiment,
Fig. 5 eine perspektivische Darstellung des Ultraschallsensors der Fig. 4, 5 is a perspective view of the ultrasonic sensor of Fig. 4,
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Tankeinbau einheit, 6 is a perspective view of a tank installation unit according to the invention,
Fig. 7 eine Schnittansicht der Tankeinbaueinheit der Fig. 6 und Fig. 7 is a sectional view of the tank installation unit of Fig. 6 and
Fig. 8 eine vergrößerte Schnittansicht der Tankeinbaueinheit der Fig. 6. 8 is an enlarged sectional view of the tank installation unit of FIG. 6.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen Detailed description of the drawings
Der in der Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Ultraschallsensor 1 umfasst ein Gehäuseteil 6, mit einer bodenseitigen Öffnung, in die eine Sensoreinheit 2 mit einem Ultraschallerzeuger und einem Ultraschallempfänger in der Weise einge setzt ist, dass diese an einer Membran 17 zu liegen kommen. Über die Memb- ran 17 werden die mitels der Sensoreinheit 2 erzeugten Ultraschallsignale nach außen in Richtung eines Reflektors 3 weitergeleitet, der in einem Abstand zur Sensoreinheit 2 angeordnet und mitels eines Tragarms 5 am Gehäuseteil 6 be festigt ist. Der Tragarm 5 weist an seinem dem Reflektor 3 abgewandten Ende ein ringförmiges Verbindungselement 23 auf, das die Membran 17 hintergreift.The illustrated in Fig. 1 inventive ultrasonic sensor 1 comprises a housing part 6, with a bottom-side opening into which a sensor unit 2 is set with an ultrasonic generator and an ultrasonic receiver in such a way is that they come to rest on a membrane 17. About the membrane ran 17 the mitels the sensor unit 2 generated ultrasonic signals are forwarded to the outside in the direction of a reflector 3, which is arranged at a distance from the sensor unit 2 and fastened by means of a support arm 5 on the housing part 6 be. The support arm 5 has at its end facing away from the reflector 3, an annular connecting element 23 which engages behind the membrane 17.
Die Anbindung des Tragarms 5 und damit des Reflektors 3 an das Gehäuseteil 6 erfolgt somit in unmitelbarer Nähe zur Sensoreinheit 2. Auf diese Weise kann der Einfluss thermisch bedingter Längenänderungen auf die mitels des Ultra schallsensors 1 durchgeführten Messungen deutlich reduziert werden. Das heißt, dass eine durch den Abstand des Reflektors 3 zur Sensoreinheit 2 vorgegebene Messstrecke 4 nur eine geringe Veränderung erfährt, so dass die Messung der Signallaufzeit eine höhere Genauigkeit aufweist. The connection of the support arm 5 and thus of the reflector 3 to the housing part 6 is thus in the immediate vicinity of the sensor unit 2. In this way, the influence of thermally induced changes in length can be significantly reduced to the mitels of the ultrasonic sensor 1 measurements. This means that a predetermined by the distance of the reflector 3 to the sensor unit 2 measuring section 4 experiences only a small change, so that the measurement of the signal propagation time has a higher accuracy.
Zum Schutz vor mechanischen Beeinträchtigungen sind der Reflektor 3 und der Tragarm 5 von einer bogenförmig verlaufenden Schutzwand 12 umgeben, die durch das Gehäuseteil 6 ausgebildet wird. Im Wesentlichen konzentrisch zur Schutzwand 12 weist das Gehäuseteil 6 eine an einem umlaufenden Kragen ausgebildete Schnitstelle 10 zur Verbindung mit einem Tank (nicht dargestellt) für die Flüssigkeit auf. Über die Schnitstelle 10 kann der Ultraschallsensor 1 mit dem Tank verschweißt werden. Der Ultraschallsensor 1 wird hierzu durch eine bodenseitige Öffnung des Tanks in den Tank eingeführt bis die Schnitstelle au ßen zur Anlage am Tank gelangt und mit diesem verschweißt werden kann. Über die Schweißverbindung wird zugleich eine Abdichtung erreicht. Dies setzt jedoch voraus, dass das Gehäuseteil 6 und der Tank aus miteinander verschweißbaren Werkstoffen gefertigt sind. Vorzugsweise bestehen sowohl das Gehäuseteil 6 und der Tank aus Kunststoff. To protect against mechanical damage, the reflector 3 and the support arm 5 are surrounded by an arcuately extending protective wall 12, which is formed by the housing part 6. Essentially concentric with the protective wall 12, the housing part 6 has a cutting point 10 formed on a circumferential collar for connection to a tank (not shown) for the liquid. Over the interface 10 of the ultrasonic sensor 1 can be welded to the tank. The ultrasonic sensor 1 is for this purpose introduced through a bottom opening of the tank in the tank until the interface au Shen comes to rest on the tank and can be welded to it. At the same time a seal is achieved via the welded connection. However, this requires that the housing part 6 and the tank are made of materials which can be welded together. Preferably, both the housing part 6 and the tank made of plastic.
An das Gehäuseteil 6 des Ultraschallsensors 1 der Fig. 1 ist ferner ein Stecker teil 22 angeformt, das - wie im vorliegenden Fall - aus einem anderen Kunststoff als das Gehäuseteil 6 gefertigt sein kann. Zwischen dem Steckerteil 22 und dem Gehäuseteil 6 ist zudem eine Kapillarsperre 28 angeordnet, um bei einer Undich tigkeit zum Tankinneren ein an den Ultraschallsensor 1 angeschlossenes Steu ergerät (nicht dargestellt) vor Beschädigungen zu schützen. On the housing part 6 of the ultrasonic sensor 1 of FIG. 1, a plug part 22 is further formed, which - as in the present case - can be made of a different plastic than the housing part 6. Between the plug part 22 and the housing part 6, a capillary lock 28 is also arranged, in order to protect at a leak to the inside of the tank connected to the ultrasonic sensor 1 STEU ergerät (not shown) from damage.
In das Steckerteil 22 ragen elektrische Anschlusselemente 14 hinein, die am an deren Ende mit einer Leiterplate 13 elektrisch leitend verbunden sind. Die Lei- terplate 13 ist unterhalb der Sensoreinheit 2 angeordnet, das heißt, dass sie nach der Sensoreinheit 2 in die bodenseitige Öffnung des Gehäuseteils 6 einge setzt wurde. Nach dem Einsetzen der Sensoreinheit 2 wurde bei dem dargestell ten Ultraschallsensor 1 zunächst ein Dämpfungselement 24 eingelegt, das eine Signaldämpfung nach unten bewirken soll. Sensoreinheit 2 und Dämpfungsele ment 24 wurden anschließend mit einem ersten Gießharz 16 vergossen. Um Luf teinschlüsse zu vermeiden, wurde vor der Montage der Sensoreinheit 2 bereits eine kleine Gießharzmenge in die Öffnung des Gehäuseteils 6 eingegossen. Da nach wurde die Leiterplatte 13 einschließlich der elektrischen Anschlusselemen te 14 in das Gehäuseteil 6 eingesetzt und mit einem zweiten Gießharz 15 ver gossen. Auf diese Weise sind sämtliche elektrischen bzw. elektronischen Bautei le gegenüber der äußeren Umgebung abgedichtet und zudem im Gehäuseteil 6 lagefixiert aufgenommen. Dies gilt auch in Bezug auf einen Temperatur sensor 11, der in das Gehäuseteil 6 integriert ist und ebenfalls mit vergossen wird. Eine Abdichtung zum Tankinneren wird über das Gehäuseteil 6 und/oder die Membran 17 erreicht. Dadurch ist sichergestellt, dass das Gießharz nicht in Kontakt mit der wässrigen Harnstofflösung gelangt. In the plug part 22 protrude electrical connection elements 14, which are electrically connected at the end with a printed circuit board 13. The loan terplate 13 is arranged below the sensor unit 2, that is, it was after the sensor unit 2 in the bottom opening of the housing part 6 is set. After inserting the sensor unit 2, a damping element 24 was first inserted in the dargestell th ultrasonic sensor 1, which is to cause a signal attenuation down. Sensor unit 2 and Dämpfungsele element 24 were then potted with a first resin 16. In order to avoid air inclusions, a small amount of cast resin has already been poured into the opening of the housing part 6 before mounting the sensor unit 2. Since after the printed circuit board 13 including the electrical Anschlußelemen te 14 was inserted into the housing part 6 and cast ver with a second casting resin 15. In this way, all electrical or electronic compo le are sealed from the outside environment and also recorded fixed in position in the housing part 6. This also applies with respect to a temperature sensor 11 which is integrated in the housing part 6 and is also shed with. A seal to the tank interior is achieved via the housing part 6 and / or the membrane 17. This ensures that the casting resin does not come into contact with the aqueous urea solution.
Alternativ zu den vorstehend beschriebenen Montageschritten können die Sen soreinheit 2, das Dämpfungselement 24 und/oder die Leiterplatte 13 auch vor montiert und als vormontierte Einheit in das Gehäuseteil 6 eingesetzt und an schließend vergossen werden. Das Vergießen kann durch vorgesehene Löcher oder Aussparungen in der Leiterplatte 13 oder seitlich an der Leiterplatte 13 vor bei erfolgen. As an alternative to the assembly steps described above, the Sen soreinheit 2, the damping element 24 and / or the circuit board 13 may also be mounted before and used as a preassembled unit in the housing part 6 and cast on closing. The potting can be done by holes provided or recesses in the circuit board 13 or laterally on the circuit board 13 before.
In der Fig. 2 ist der Ultraschallsensor 1 ohne Schutzwand 12 dargestellt, um die Membran 17 zu zeigen. Im Abstand zur Membran 17 wird der Reflektor 3 über den Tragarm 5 gehalten, der parallel zur Messstrecke 4 verläuft (siehe auch Fig. 1) und die Membran 17 mittels eines ringförmigen Verbindungselements 23 hin tergreift. Das Verbindungselement 23 kann sowohl beim Spritzprozess mit einge legt werden, als auch danach montiert und befestigt werden. Die der Memb ran 17 zugewandte Fläche des Reflektors 3 ist etwa gleich groß wie die der Membran 17, so dass die mittels der Sensoreinheit 2 erzeugten und über die Membran 17 weitergeleiteten Ultraschallsignale fast vollständig zurückgeworfen werden. Sollen die Ultraschallsignale einem weiteren Zweck dienen, beispiels weise zur Füllstandsmessung eingesetzt werden, kann die Fläche des Reflek- tors 3 auch kleiner als die der Membran 17 bzw. der dahinterliegenden Sen soreinheit 2 gewählt werden, so dass ein Teil der Ultraschallsignale den Reflek tor 3 seitlich passieren kann und ggf. erst an der Grenzschicht zwischen der Flüssigkeit und der im Tank vorhandenen Luft reflektiert wird. Auf diese Weise kann der Füllstand im Tank detektiert werden. Ein separater Füllstandssensor ist dann entbehrlich. Anstelle die Fläche des Reflektors 3 zu verkleinern, kann die ser aber auch eine Öffnung 8 aufweisen, wie beispielhaft in der Fig. 3 dargestellt, so dass ein Teil der Ultraschallsignale durch den Reflektor 3 hindurch gelangen kann. 2, the ultrasonic sensor 1 is shown without the protective wall 12 to show the membrane 17. In FIG. At a distance from the membrane 17, the reflector 3 is held over the support arm 5, which runs parallel to the measuring section 4 (see also Fig. 1) and the membrane 17 engages by means of an annular connecting element 23 back. The connecting element 23 can be inserted both during the injection process with, as well as then mounted and secured. The Memb ran 17 facing surface of the reflector 3 is about the same size as that of the membrane 17, so that the generated by means of the sensor unit 2 and passed through the membrane 17 ultrasonic signals are almost completely reflected. If the ultrasonic signals serve a further purpose, for example, be used for level measurement, the surface of the reflector 3 and smaller than those of the membrane 17 or the underlying Sen soreinheit 2 are selected so that a part of the ultrasonic signals tor the reflector 3 can pass laterally and possibly only at the boundary layer between the liquid and the air present in the tank is reflected , In this way, the level in the tank can be detected. A separate level sensor is then unnecessary. Instead of reducing the surface of the reflector 3, but the ser also have an opening 8, as shown by way of example in Fig. 3, so that a part of the ultrasonic signals can pass through the reflector 3 therethrough.
Der Fig. 4 ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemä ßen Ultraschallsensors 1 zu entnehmen. Zur Optimierung der mechanischen Be lastbarkeit ist der Reflektor 3 über zwei Tragarme 5 in einem Abstand zur Memb ran 17 bzw. zur Sensoreinheit 2 gehalten. Die Tragarme 5 sind auf gegenüber liegenden Seiten des Reflektors 3 angeordnet, so dass dieser optimal abgestützt ist. Dadurch ist sichergestellt, dass die Ausrichtung des Reflektors 3 in Bezug auf die Membran 17 bzw. die Sensoreinheit 2 über die Lebensdauer im Wesentlichen unverändert bleibt. Der Reflektor 3 weist zudem eine Öffnung 8 auf, so dass der Ultraschallsensor 1 sowohl als Qualitätssensor als auch als Füllstandssensor einsetzbar ist. Die Öffnung 8 ist jedoch nicht zwingend erforderlich, wenn die Funktion der Füllstandsmessung nicht erwünscht ist. Der gleiche Ultra schallsensor 1 ohne Öffnung 8 ist in der Fig. 5 dargestellt. FIG. 4 shows a further preferred embodiment of an inventive ultrasonic sensor 1. To optimize the mechanical Be loading the reflector 3 via two support arms 5 at a distance to Memb ran 17 and the sensor unit 2 is held. The support arms 5 are arranged on opposite sides of the reflector 3, so that it is optimally supported. This ensures that the orientation of the reflector 3 with respect to the membrane 17 or the sensor unit 2 remains essentially unchanged over the lifetime. The reflector 3 also has an opening 8, so that the ultrasonic sensor 1 can be used both as a quality sensor and as a level sensor. However, the opening 8 is not mandatory if the function of the level measurement is not desired. The same ultrasonic sensor 1 without opening 8 is shown in FIG. 5.
Da die sich gegenüberliegenden Tragarme 5 selbst bereits eine Art Schutzwand ausbilden, ist in den Ausführungsbeispielen der Figuren 4 und 5 die eigentliche Schutzwand 12 auf zwei leicht gebogene Schutzwände 12 beschränkt, die zwi schen den Tragarmen 5 angeordnet sind. Abstände zwischen den Schutzwän den 12 und den Tragarmen 5 stellen sicher, dass die im Tank bevorratetet Flüs sigkeit in den Bereich der Messstrecke 4 gelangt. Since the opposing support arms 5 themselves already form a kind of protective wall, in the embodiments of Figures 4 and 5, the actual protective wall 12 is limited to two slightly curved protective walls 12, which rule between the support arms 5 are arranged. Distances between the protective walls 12 and the support arms 5 ensure that the liquid stored in the tank reaches the area of the measuring section 4.
Die in den Figuren 1 bis 5 dargestellten Ultraschallsensoren 1 stellen jeweils Stand-Alone-Lösungen dar. Darüber hinaus ist es möglich den erfindungsgemä ßen Ultraschallsensor 1 in eine Tankeinbaueinheit 9 zu integrieren. Der Ultra schallsensor 1 weist in diesem Fall kein eigenes Gehäuseteil 6 auf, sondern ist in einem Gehäuseteil 7 der Tankeinbaueinheit 9 aufgenommen. Die Integration ei nes Stand-Alone-Sensors in die Tankeinbaueinheit 9 kann beispielsweise durch Verschweißen erfolgen. In diesem Fall kann das Steckerteil 22 entfallen und die elektrische Kontaktierung kann über eine in die Tankeinbaueinheit 9 integrierte elektrische Schnittstelle erfolgen, welche nach der Montage aufgrund der Ver schweißung abgedichtet ist. The ultrasonic sensors 1 illustrated in FIGS. 1 to 5 each represent stand-alone solutions. In addition, it is possible to integrate the ultrasonic sensor 1 according to the invention into a tank installation unit 9. The ultrasonic sensor 1 in this case has no separate housing part 6, but is accommodated in a housing part 7 of the tank installation unit 9. The integration ei nes stand-alone sensor in the tank installation unit 9, for example, by Welding done. In this case, the plug part 22 can be omitted and the electrical contact can be made via an integrated into the tank installation unit 9 electrical interface, which is sealed after assembly due to the United welding.
Wie beispielhaft in der Fig. 6 dargestellt, kann das Gehäuseteil 7 der Tankein baueinheit 9 eine Plattform 21 ausbilden, auf welcher der Ultraschallsensor 1 gemeinsam mit weiteren Komponenten angeordnet ist. Das Gehäuseteil 7 kann im Bereich einer bodenseitigen Öffnung des Tanks (nicht dargestellt) derart an den Tankboden eingesetzt werden, dass alle Komponenten im Tank zu liegen kommen und das Gehäuseteil 7 über eine Schnittstelle 10 mit dem Tank verbun den, insbesondere verschweißt, werden kann. Vorliegend sind gemeinsam mit dem Ultraschallsensor 1 eine Pumpe 18, ein Filter 19 und eine Heizvorrich tung 20 auf der Plattform 21 angeordnet. Über ein Steckerteil 22, das seitlich an das Gehäuseteil 7 angeformt ist, ist der erforderliche elektrische Anschluss des Ultraschallsensors 1 herstellbar. Die Pumpe 18 weist ein eigenes Steckerteil 22 auf. As shown by way of example in FIG. 6, the housing part 7 of the tank unit 9 can form a platform 21 on which the ultrasonic sensor 1 is arranged together with further components. The housing part 7 (not shown) can be used in the region of a bottom opening of the tank to the tank bottom, that all components come to rest in the tank and the housing part 7 via an interface 10 to the tank verbun the, in particular welded, can be. In the present case, a pump 18, a filter 19 and a 20 Heizvorrich device 20 are arranged on the platform 21 together with the ultrasonic sensor. About a plug part 22 which is integrally formed on the housing part 7, the required electrical connection of the ultrasonic sensor 1 can be produced. The pump 18 has its own plug part 22.
Bei der in der Fig. 6 dargestellten Tankeinbaueinheit 9 ist der Ultraschallsensor 1 in der Weise ausgerichtet, dass die Messstrecke 4 parallel zur Plattform 21 ver läuft. Wie ferner der Fig. 7 zu entnehmen ist, ist der Reflektor 3 über einen paral lel zur Plattform 21 verlaufenden Tragarm 5 an das Gehäuseteil 7 der Tankein baueinheit 9 angebunden. Der Tragarm 5 weist hierzu ein Verbindungsele ment 23 auf, das fest im Gehäuseteil 7 verankert ist (siehe auch Fig. 8). Die Ver ankerung über das Verbindungselement 23 stellt die einzige Fixierung des Tragarms 5 und des Reflektors 3 dar, so dass sich diese in Längsrichtung unge hindert, insbesondere zwängungsfrei, ausdehnen können. Eine Führung wird über seitliche Loslager 26 bewirkt. Zudem sind zwei Federelemente 27 vorgese hen, welche unter dem Tragarm 5 angeordnet sind und der Abstützung dienen. Auf diese Weise werden signalbeeinflussende Bewegungen, insbesondere Vibra tionen, des Reflektors 3 verhindert oder zumindest reduziert. Die Federelemen te 27 werden vorliegend durch zwei Dichtringe (O- Ringe) gebildet. In the tank installation unit 9 shown in FIG. 6, the ultrasonic sensor 1 is aligned in such a way that the measuring section 4 runs parallel to the platform 21 ver. As further shown in Fig. 7 it can be seen, the reflector 3 via a paral lel to the platform 21 extending support arm 5 to the housing part 7 of the Tankein building unit 9 connected. The support arm 5 has for this purpose a Verbindungsele element 23 which is firmly anchored in the housing part 7 (see also Fig. 8). The anchoring Ver via the connecting element 23 is the only fixation of the support arm 5 and the reflector 3, so that it prevents in the longitudinal direction unge, in particular constraint-free, can expand. A guide is effected via lateral floating bearing 26. In addition, two spring elements 27 are vorgese hen, which are arranged under the support arm 5 and serve the support. In this way signal-influencing movements, in particular Vibra tions, the reflector 3 is prevented or at least reduced. The Federelemen te 27 are presently formed by two sealing rings (O-rings).
Wie beispielhaft in den Figuren 6 bis 8 dargestellt, kann an den Tragarm 5 min destens ein Wärmeleitkörper 25 angeformt sein. Dieser kann mit der Heizvorrich tung 20 oder mit einer anderen Wärmequelle (nicht dargestellt) verbunden wer- den, so dass der Wärmeleitkörper 25 Wärme an die umgebende Flüssigkeit ab gibt. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Flüssigkeit gefriert. Alternativ kann hierüber bereits gefrorene Flüssigkeit wieder aufgetaut werden. Der Reflek tor 3 selbst kann ebenfalls zugleich als Wärmeleitkörper dienen. As shown by way of example in FIGS. 6 to 8, it is possible for at least one heat-conducting body 25 to be integrally formed on the support arm 5 min. This can be connected to the heating device 20 or to another heat source (not shown). so that the heat-conducting body 25 gives off heat to the surrounding liquid. This prevents the liquid from freezing. Alternatively, already frozen liquid can be thawed again. The reflector 3 itself can also serve as a heat-conducting body at the same time.

Claims

Ansprüche claims
1. Ultraschallsensor (1) zur Messung einer Signallaufzeit in einer Flüssigkeit, insbesondere in einer wässrigen Harnstofflösung, zur Bestimmung der Qualität der Flüssigkeit, umfassend eine Sensoreinheit (2) mit einem Ultraschallerzeuger und einem Ultraschallempfänger, ferner umfassend einen in einem Abstand zur Sensoreinheit (2) angeordneten Reflektor (3), der gemeinsam mit der Sensorein heit (2) eine Messstrecke (4) definiert, 1. Ultrasonic sensor (1) for measuring a signal propagation time in a liquid, in particular in an aqueous urea solution, for determining the quality of the liquid, comprising a sensor unit (2) with an ultrasound generator and an ultrasound receiver, further comprising a spaced apart from the sensor unit (2 ) arranged reflector (3), which together with the Sensorein unit (2) defines a measuring section (4),
dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (3) mindestens einen Tragarm (5) zur Verbindung mit der Sensoreinheit (2) und/oder mit einem Gehäuseteil (6, 7) aufweist, in dem die Sensoreinheit lagefest aufgenommen ist. characterized in that the reflector (3) at least one support arm (5) for connection to the sensor unit (2) and / or with a housing part (6, 7), in which the sensor unit is received fixed position.
2. Ultraschallsensor (1) nach Anspruch 1, 2. Ultrasonic sensor (1) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass sich der Tragarm (5) im Wesentlichen parallel zur Messstrecke (4) erstreckt und/oder außerhalb der Messstrecke (4) angeord net ist. characterized in that the support arm (5) extends substantially parallel to the measuring section (4) and / or outside the measuring section (4) is angeord net.
3. Ultraschallsensor (1) nach Anspruch 1 oder 2, 3. ultrasonic sensor (1) according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Tragarm (5) einteilig mit dem Reflektor (3) und/oder aus dem gleichen Werkstoff wie der Reflektor (3) ausgebildet ist, wobei der Werkstoff insbesondere ein Metall, wie beispielsweise Stahl oder Edelstahl, oder eine Keramik ist. characterized in that the support arm (5) is formed integrally with the reflector (3) and / or of the same material as the reflector (3), wherein the material is in particular a metal, such as steel or stainless steel, or a ceramic.
4. Ultraschallsensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 4. Ultrasonic sensor (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (3) kreisförmig ausgeführt ist und mehrere Tragarme (5) aufweist, die vorzugsweise in gleichem Winkelabstand zueinander und radial außen in Bezug auf den Reflektor (3) angeordnet sind. characterized in that the reflector (3) is circular and has a plurality of support arms (5), which are preferably arranged at the same angular distance from one another and radially outside with respect to the reflector (3).
5. Ultraschallsensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 5. Ultrasonic sensor (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (3) eine eben, sphärisch oder pa rabolisch geformte Reflektorfläche aufweist. characterized in that the reflector (3) has a planar, spherical or pa rabolic shaped reflector surface.
6. Ultraschalsensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 6. Ultrasonic sensor (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (3) eine Öffnung (8) aufweist, die einen Teil der von der Sensoreinheit (2) erzeugten Ultraschallwellen zur Durch führung einer weiteren Messung, insbesondere einer Füllstandsmessung, hin durch lässt. characterized in that the reflector (3) has an opening (8) which allows part of the ultrasonic waves generated by the sensor unit (2) to carry out a further measurement, in particular a fill level measurement, through.
7. Ultraschallsensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 7. Ultrasonic sensor (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass das die Sensoreinheit (2) aufnehmende Gehäu seteil (6, 7) ein Gehäuseteil (6) des Ultraschallsensors (1) oder ein Gehäuse teil (7) einer Tankeinbaueinheit (9) ist. characterized in that the sensor unit (2) receiving housin seteil (6, 7) a housing part (6) of the ultrasonic sensor (1) or a housing part (7) of a tank installation unit (9).
8. Ultraschallsensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 8. ultrasonic sensor (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (6, 7) eine Schnittstelle (10) zur Verbindung mit einem Tank für die Flüssigkeit aufweist, wobei vorzugsweise im Bereich der Schnittstelle (10) das Gehäuseteil (6, 7) mit dem Tank ver schweißbar ist. characterized in that the housing part (6, 7) has an interface (10) for connection to a tank for the liquid, wherein preferably in the region of the interface (10) the housing part (6, 7) with the tank ver weldable.
9. Ultraschallsensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 9. ultrasonic sensor (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass in die Sensoreinheit (2) oder in das Gehäuse teil (6, 7) ein Temperatursensor (11) integriert ist. characterized in that in the sensor unit (2) or in the housing part (6, 7), a temperature sensor (11) is integrated.
10. Ultraschallsensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 10. Ultrasonic sensor (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (3) eine Heizeinrichtung oder ei nen mit einer Heizeinrichtung verbundenen Wärmeleitkörper ausbildet. characterized in that the reflector (3) forms a heating device or egg NEN connected to a heating heat-conducting body.
11. Ultraschallsensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 11. Ultrasonic sensor (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass der Reflektor (3) und/oder der Tragarm (5) zu mindest bereichsweise von einer Schutzwand (12) umgeben ist bzw. sind, wobei vorzugsweise die Schutzwand (12) einteilig mit dem Gehäuseteil (6, 7) ausgebil det ist und/oder rohrförmig ist. characterized in that the reflector (3) and / or the support arm (5) is at least partially surrounded by a protective wall (12) or are, preferably the protective wall (12) integrally with the housing part (6, 7) ausgebil det is and / or tubular.
12. Ultraschallsensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 12. Ultrasonic sensor (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass in das Gehäuseteil (6, 7) eine Leiterplatte (13) und/oder elektrische Anschlusselemente (14) integriert ist bzw. sind, wobei vor zugsweise die Leiterplatte (13) und/oder die elektrischen Anschlusselemente (14) mittels Gießharz (15) im Gehäuseteil (6, 7) lagefixiert ist bzw. sind. characterized in that in the housing part (6, 7) a printed circuit board (13) and / or electrical connection elements (14) is integrated or are, preferably before the circuit board (13) and / or the electrical connection elements (14) by means of casting resin (15) in the housing part (6, 7) is fixed in position or are.
13. Ultraschallsensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, 13. Ultrasonic sensor (1) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass die im Gehäuseteil (6, 7) aufgenommene Sen soreinheit (2) in Gießharz (16) eingebettet ist und/oder durch eine Membran (17) von der Flüssigkeit getrennt ist. characterized in that in the housing part (6, 7) recorded Sen soreinheit (2) in casting resin (16) is embedded and / or by a membrane (17) is separated from the liquid.
14. Tankeinbaueinheit (9) mit einem Ultraschallsensor (1) nach einem der vor hergehenden Ansprüche, wobei vorzugsweise der Ultraschallsensor (1) gemein sam mit einer Pumpe (18), einem Filter (19) und/oder einer Heizvorrichtung (20) auf einer Plattform (21) der Tankeinbaueinheit (9) angeordnet ist. 14. Tank installation unit (9) with an ultrasonic sensor (1) according to one of the foregoing claims, wherein preferably the ultrasonic sensor (1) together with a pump (18), a filter (19) and / or a heater (20) on a Platform (21) of the tank installation unit (9) is arranged.
15. Tankeinbaueinheit (9) nach Anspruch 14, 15. tank installation unit (9) according to claim 14,
dadurch gekennzeichnet, dass die Messtrecke (4) im Wesentlichen parallel zur Plattform (21) der Tankeinbaueinheit (9) verläuft. characterized in that the measuring section (4) extends substantially parallel to the platform (21) of the tank installation unit (9).
PCT/EP2018/081666 2017-11-28 2018-11-19 Ultrasonic sensor, in-tank unit having an ultrasonic sensor WO2019105774A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102017221261.6A DE102017221261A1 (en) 2017-11-28 2017-11-28 Ultrasonic sensor, tank installation unit with an ultrasonic sensor
DE102017221261.6 2017-11-28

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019105774A1 true WO2019105774A1 (en) 2019-06-06

Family

ID=64362554

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2018/081666 WO2019105774A1 (en) 2017-11-28 2018-11-19 Ultrasonic sensor, in-tank unit having an ultrasonic sensor

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102017221261A1 (en)
WO (1) WO2019105774A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110596237A (en) * 2019-09-27 2019-12-20 湖北晟正汽车零部件有限公司 Urea solution concentration detection device
CN112114035A (en) * 2020-09-11 2020-12-22 东莞正扬电子机械有限公司 Ultrasonic sensor and preparation method and application thereof

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102018218179A1 (en) 2018-10-24 2020-04-30 Robert Bosch Gmbh Sensor unit for determining the quality of a fluid
DE102018218947A1 (en) * 2018-11-07 2020-05-07 Robert Bosch Gmbh Device for determining the quality of a liquid, tank device
DE102022200918B3 (en) * 2022-01-27 2023-04-27 Vitesco Technologies Germany Gmbh Method of manufacturing an ultrasonic sensor and ultrasonic sensor

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1995570A1 (en) * 2007-05-25 2008-11-26 Kamstrup A/S An ultrasound flow meter
WO2011064050A1 (en) * 2009-11-26 2011-06-03 Continental Automotive Gmbh Method for determining the state of a reducing agent in a reducing agent tank
DE102011013687A1 (en) * 2011-03-11 2012-09-13 Continental Automotive Gmbh Method for calibrating a level sensor
US20140196536A1 (en) * 2013-01-15 2014-07-17 Ssi Technologies, Inc. Three-mode sensor for determining temperature, level, and concentration of a fluid
WO2014202374A1 (en) * 2013-06-18 2014-12-24 Inergy Automotive Systems Research (Société Anonyme) A vehicle urea tank associated with a sensing chamber for acoustic quality and level sensing
DE102013217927A1 (en) 2013-09-09 2015-03-12 Robert Bosch Gmbh Intermediate platform for receiving a tank installation unit on a tank
DE102013219643A1 (en) 2013-09-27 2015-04-02 Continental Automotive Gmbh ultrasonic sensor
DE102014109843A1 (en) * 2014-07-14 2016-01-14 Continental Automotive Gmbh Method for determining the level in a tank

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1995570A1 (en) * 2007-05-25 2008-11-26 Kamstrup A/S An ultrasound flow meter
WO2011064050A1 (en) * 2009-11-26 2011-06-03 Continental Automotive Gmbh Method for determining the state of a reducing agent in a reducing agent tank
DE102011013687A1 (en) * 2011-03-11 2012-09-13 Continental Automotive Gmbh Method for calibrating a level sensor
US20140196536A1 (en) * 2013-01-15 2014-07-17 Ssi Technologies, Inc. Three-mode sensor for determining temperature, level, and concentration of a fluid
WO2014202374A1 (en) * 2013-06-18 2014-12-24 Inergy Automotive Systems Research (Société Anonyme) A vehicle urea tank associated with a sensing chamber for acoustic quality and level sensing
DE102013217927A1 (en) 2013-09-09 2015-03-12 Robert Bosch Gmbh Intermediate platform for receiving a tank installation unit on a tank
DE102013219643A1 (en) 2013-09-27 2015-04-02 Continental Automotive Gmbh ultrasonic sensor
DE102014109843A1 (en) * 2014-07-14 2016-01-14 Continental Automotive Gmbh Method for determining the level in a tank

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110596237A (en) * 2019-09-27 2019-12-20 湖北晟正汽车零部件有限公司 Urea solution concentration detection device
CN112114035A (en) * 2020-09-11 2020-12-22 东莞正扬电子机械有限公司 Ultrasonic sensor and preparation method and application thereof

Also Published As

Publication number Publication date
DE102017221261A1 (en) 2019-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019105774A1 (en) Ultrasonic sensor, in-tank unit having an ultrasonic sensor
EP2646664B1 (en) Device for supplying a reducing agent to an exhaust-gas aftertreatment system
EP2386015B1 (en) Tank arrangement
DE102008026611B4 (en) Pressure sensor assembly
WO2011029780A1 (en) Feeding device for a reducing agent
WO2011032709A1 (en) Heating arrangement
EP2145083B1 (en) Scr device for the selective, catalytic reduction of the exhaust gas of an internal combustion engine
DE102008046630A1 (en) Modular tank system for a liquid reducing agent with a sump element
EP2863215A1 (en) Sensor device for measuring characteristics of fluid media
DE202016004870U1 (en) Sensor arrangement for installation in a fluid tank of an exhaust aftertreatment system
EP3652529B1 (en) Device for measuring the concentration of a reductant
DE102011119673A1 (en) Acoustic waveguide sensor for determining properties of liquid, has transmitter arranged in housing having housing wall having non-rotationally symmetrical cross-sectional shape whose diameters in radial directions are different
DE102017218755A1 (en) Measuring device for determining the quality of a liquid reducing agent
WO2009003764A1 (en) Ultrasonic measuring device
DE202017100663U1 (en) Sensor device for detecting properties of fluid media
WO2020083598A1 (en) Sensor unit for determining the quality of a fluid
EP3755976B1 (en) Sound conducting unit and tank for storing fluid reducing agent
WO2019223934A1 (en) Gas sensor having a deflection surface on the base housing side for throttling the fluid flow
WO2019137710A1 (en) Ultrasonic reflector, ultrasonic sensor, and fluid tank comprising an ultrasonic sensor
DE202007014129U1 (en) Sensor for urea solution to be injected into exhaust gases of internal combustion engines
EP1754001B1 (en) Glow plug with a gas channel for combustion pressure measurement
WO2020094315A1 (en) Device for determining the quality of a liquid, tank device
EP3631180B1 (en) Exhaust pipe arrangement for a combustion engine
WO2021013426A1 (en) Sensor device and tank device for motor vehicles
WO2014108148A1 (en) Device for determining function-relevant characterstics of fluids

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 18804611

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 18804611

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1