專(zhuān)利名稱(chēng)：一種尿素液位傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及柴油發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及用于監(jiān)測(cè)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)SCR系統(tǒng)中尿素液位的傳感器。
背景技術(shù)：
壓燃式柴油機(jī)由于柴油及其燃燒方式的特征，排放的HC、CO相對(duì)汽油機(jī)少的多， 但排放的NOx和PM大量并存。因此，柴油機(jī)排放控制的重點(diǎn)應(yīng)該是降低顆粒物和NOx的排放量。為了滿足歐IV及以上排放要求，柴油機(jī)單靠燃燒改進(jìn)等機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)已經(jīng)很難滿足越來(lái)越嚴(yán)格的排放法規(guī)，尾氣必須通過(guò)柴油機(jī)外的排放后處理裝置才能達(dá)標(biāo)，而 SCR(Selective Catalytic Reduction，選擇性催化還原)是實(shí)現(xiàn)歐IV/V最快捷的途徑，也是實(shí)現(xiàn)歐VI的必要手段。同時(shí)，采用SCR技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)可以更有效的降低NOx的排放，并且有明顯的節(jié)能特點(diǎn)。SCR是指安裝在柴油汽車(chē)排氣系統(tǒng)中，將柴油機(jī)排放中的NOx催化還原成N2和仏的催化還原裝置，一般選擇尿素水溶液作為還原劑。當(dāng)發(fā)現(xiàn)排氣管中有氮氧化物時(shí)，尿素罐自動(dòng)噴出尿素水溶液，尿素水溶液和氮氧化物在SCR催化反應(yīng)罐中發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成無(wú)污染的氮?dú)夂退魵馀懦?，它能把發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣中的NOx減少50%以上。在國(guó)家法規(guī)中，要求對(duì)減排效果進(jìn)行監(jiān)控，手段之一就是檢查尿素在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中是否有消耗，當(dāng)剩余尿素液體小于10%時(shí)需要報(bào)警，用完時(shí)限制發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩，同時(shí)司機(jī)也必須在儀表中看到是否需要添加尿素。在ECU(電子控制單元)中，需要感知尿素液位和溫度來(lái)控制尿素的噴射和反應(yīng)量。目前的技術(shù)是通過(guò)壓力傳感器來(lái)獲取液位信號(hào)，由壓力傳感器將壓力轉(zhuǎn)化為電信號(hào)輸出。由于壓力傳感器的抗干擾能力較差，因此液位信號(hào)的精確度較低，容易出現(xiàn)失真現(xiàn)象。此外，壓力傳感器僅能輸出一路液位信號(hào)，此信號(hào)傳輸給發(fā)動(dòng)機(jī)ECU，然后ECU發(fā)送CAN (ControIler Area Network的縮寫(xiě)，是ISO國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的串行通信協(xié)議)報(bào)文，整車(chē)用CAN儀表接收液位信號(hào)。由于CAN儀表的成本比普通儀表高很多，不利于推廣應(yīng)用。因此，如何提高尿素液位傳感器的穩(wěn)定性和適應(yīng)能力，是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種尿素液位傳感器。該傳感器可避免外界因素和壓力的干擾，具有十分可靠的穩(wěn)定性，且可以輸出多路液位信號(hào)，適用于多種儀表。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種尿素液位傳感器，包括用于與尿素箱相連接的連接件以及設(shè)于所述連接件上的導(dǎo)向管，所述導(dǎo)向管的外部套裝有能夠上下移動(dòng)的磁性浮子，所述導(dǎo)向管的內(nèi)部密封有能夠由所述磁性浮子在對(duì)應(yīng)位置導(dǎo)通的測(cè)量電路，所述連接件上設(shè)有與所述測(cè)量電路連接的信號(hào)傳輸線。優(yōu)選地，所述測(cè)量電路包括多組沿所述導(dǎo)向管長(zhǎng)度方向排列的磁控單元，各組磁控單元分別包括串聯(lián)的電阻和非接觸開(kāi)關(guān)，多組磁控單元在電路上并聯(lián)，其并聯(lián)電路的一端為接地端，另一端為信號(hào)輸出端。優(yōu)選地，所述測(cè)量電路設(shè)有至少兩列布局相同的磁控單元，所述至少兩列磁控單元的信號(hào)輸出端相互獨(dú)立。優(yōu)選地，所述至少兩列磁控單元共用同一接地端。優(yōu)選地，所述連接件上設(shè)有吸尿素管和回尿素管以及分別與所述吸尿素管和回尿素管相連通的尿素出液口和尿素回液口。優(yōu)選地，所述吸尿素管的下端設(shè)有由固定支架支撐的過(guò)濾網(wǎng)。優(yōu)選地，所述非接觸開(kāi)關(guān)具體為干簧管。優(yōu)選地，所述連接件具體為連接法蘭，所述導(dǎo)向管固定于所述連接法蘭的底部，所述信號(hào)傳輸線從所述連接法蘭的頂部引出。優(yōu)選地，所述信號(hào)傳輸線帶有插接件。優(yōu)選地，進(jìn)一步包括設(shè)于所述測(cè)量電路下端的熱敏電阻，所述熱敏電阻的兩端連接于信號(hào)傳輸線。本實(shí)用新型針對(duì)現(xiàn)有尿素傳感器性能不夠穩(wěn)定、適應(yīng)能力差的問(wèn)題，采用測(cè)量電路與磁性浮子相結(jié)合的方式來(lái)獲取液位信號(hào)，測(cè)量電路密封于導(dǎo)向管中，由導(dǎo)向管保護(hù)其不受干擾，當(dāng)液位發(fā)生變化時(shí)，磁性浮子在導(dǎo)向管上的位置也隨之改變，通過(guò)磁力會(huì)作用于測(cè)量電路的不同部位，從而產(chǎn)生不同的液位信號(hào)，在測(cè)量過(guò)程中，磁性浮子不與測(cè)量電路進(jìn)行物理接觸，因此不會(huì)受到壓力變化的影響，具有十分可靠的穩(wěn)定性。在一種具體實(shí)施方式
中，所述測(cè)量電路包括多組沿所述導(dǎo)向管長(zhǎng)度方向排列的磁控單元，各組磁控單元分別包括串聯(lián)的電阻和非接觸開(kāi)關(guān)，多組磁控單元在電路上并聯(lián)，其并聯(lián)電路的一端為接地端，另一端為信號(hào)輸出端。當(dāng)磁性浮子上下移動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)位置的非接觸開(kāi)關(guān)同時(shí)接通形成回路。根據(jù)其所在回路電流或電壓的大小，確定浮子位置，發(fā)送到儀表或ECU，測(cè)量尿素液位。若其中一組磁控單元損壞，不會(huì)影響其它磁控單元，即液位不會(huì)全程失真。在另一種具體實(shí)施方式
中，所述測(cè)量電路設(shè)有至少兩列布局相同的磁控單元，所述至少兩列磁控單元的信號(hào)輸出端相互獨(dú)立。這樣，可至少同時(shí)輸出兩路互不干擾的液位信號(hào)，即使加載電壓不同，一路發(fā)生斷路、短路也不會(huì)影響另外一路的信號(hào)質(zhì)量，多路液位信號(hào)可傳輸給ECU以及不同類(lèi)型的儀表，當(dāng)匹配低端車(chē)型時(shí)，可以不使用CAN儀表，從而降低成本。

圖1為本實(shí)用新型所提供尿素液位傳感器的一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示尿素液位傳感器的俯視圖；圖3為圖1所示尿素液位傳感器的液位測(cè)量電路的電路原理圖；圖4為圖1所示尿素液位傳感器的溫度測(cè)量電路的電路原理圖。圖1至圖4中[0028]1.連接法蘭 1-1.凸臺(tái) 2.導(dǎo)向管 3.磁性浮子 4.吸尿素管 4-1.尿素出液口 5.回尿素管 5-1.尿素回液口 6.固定支架 7.過(guò)濾網(wǎng) 8.信號(hào)傳輸線 9.插接件 10.電阻 11.非接觸開(kāi)關(guān) 12.熱敏電阻
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的核心在于提供一種尿素液位傳感器。該傳感器可避免外界因素和壓力的干擾，具有十分可靠的穩(wěn)定性，且可以輸出多路液位信號(hào)，適用于多種儀表。為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本實(shí)用新型方案，
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。本文中的“左、右”等表示方位的用語(yǔ)是基于附圖的位置關(guān)系，不應(yīng)將其理解為對(duì)保護(hù)范圍的絕對(duì)限定。請(qǐng)參考圖1、圖2，圖1為本實(shí)用新型所提供尿素液位傳感器的一種具體實(shí)施方式
的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1所示尿素液位傳感器的俯視圖。如圖所示，在一種具體實(shí)施方式
中，本實(shí)用新型提供的尿素液位傳感器主要由連接法蘭1、導(dǎo)向管2、磁性浮子3、吸尿素管4、回尿素管5等部件構(gòu)成。連接法蘭1用于與尿素箱連接，同時(shí)也是其它各組成部件的安裝基礎(chǔ)，導(dǎo)向管2固定在連接法蘭1底部的中心位置，磁性浮子3套裝在導(dǎo)向管2上，能夠沿導(dǎo)向管2上下移動(dòng)， 磁性浮子3可以是密度小于尿素溶液的漂浮部件與永磁體的組合件。吸尿素管4位于導(dǎo)向管2左側(cè)，從連接法蘭1 一直向下延伸，其下端呈折彎狀，并設(shè)有由固定支架6支撐的過(guò)濾網(wǎng)7，吸尿素管4用于將尿素溶液輸送到尿素泵，過(guò)濾網(wǎng)7可過(guò)濾尿素液體中存在的雜質(zhì)，防止其進(jìn)入尿素泵。回尿素管5位于導(dǎo)向管2的右側(cè)，其尺寸較短，用于將無(wú)法用盡的尿素溶液輸送回尿素箱，連接法蘭1的頂部設(shè)有凸臺(tái)1-1，凸臺(tái)1-1的側(cè)面設(shè)有分別與吸尿素管4和回尿素管5相連通的尿素出液口 4-1和尿素回液口 5-1。由于尿素溶液具有腐蝕性，因此導(dǎo)向管2 和吸尿素管4選材為抗腐蝕的不銹鋼或塑料。導(dǎo)向管2的內(nèi)部密封有受控于磁性浮子的測(cè)量電路，與測(cè)量電路連接的信號(hào)傳輸線8從連接法蘭1的頂部引出，其上帶有插接件9。請(qǐng)參考圖3，圖3為圖1所示尿素液位傳感器的液位測(cè)量電路的電路原理圖。測(cè)量電路上設(shè)有兩列布局相同的磁控單元，其信號(hào)輸出端P1、P2相互獨(dú)立，并共用同一接地端P0，每列的磁控單元數(shù)量為十二組，沿導(dǎo)向管長(zhǎng)度方向均勻排列，各組磁控單元分別包括串聯(lián)的電阻10和非接觸開(kāi)關(guān)11，電阻大小可根據(jù)需要選擇，十二組磁控單元在電路上并聯(lián)，其并聯(lián)電路的一端為接地端P0，另一端為信號(hào)輸出端PI、P2。顯然，磁控單元的數(shù)量并不局限于十二組，視測(cè)量深度的不同可進(jìn)一步增加或減少。例如當(dāng)測(cè)量深度較大時(shí)，導(dǎo)向管和測(cè)量電路的尺寸往往較長(zhǎng)，相應(yīng)的磁控單元數(shù)量也會(huì)隨之增加；相反，當(dāng)測(cè)量深度較小時(shí)，導(dǎo)向管和測(cè)量電路的尺寸往往較短，相應(yīng)的磁控單元數(shù)量也會(huì)隨之減少。當(dāng)磁性浮子上下移動(dòng)時(shí)，對(duì)應(yīng)位置的非接觸開(kāi)關(guān)同時(shí)接通形成回路，電路中電阻值發(fā)生變化，對(duì)應(yīng)測(cè)量點(diǎn)的電壓和電流發(fā)生變化。根據(jù)其電流或電壓的大小，確定浮子位置，即尿素箱此時(shí)液位，發(fā)送到儀表或ECU，測(cè)量尿素液位。[0042]由于設(shè)有兩列磁控單元，因此可同時(shí)輸出兩路互不干擾的液位信號(hào)，即使加載電壓不同，一路發(fā)生斷路、短路也不會(huì)影響另外一路的信號(hào)質(zhì)量，多路液位信號(hào)可傳輸給ECU 以及不同類(lèi)型的儀表，當(dāng)匹配低端車(chē)型時(shí)，可以不使用CAN儀表，從而降低成本。這種測(cè)量方式的另一優(yōu)勢(shì)在于，若其中一組磁控單元損壞，不會(huì)影響其它磁控單元，即液位不會(huì)全程失真。上述非接觸開(kāi)關(guān)11具體可選用干簧管，干簧管是一種磁敏的特殊開(kāi)關(guān)。它的兩個(gè)觸點(diǎn)由特殊材料制成，被封裝在真空的玻璃管里，當(dāng)磁性浮子靠近干簧管時(shí)，其簧片的接點(diǎn)就會(huì)感應(yīng)出極性相反的磁極。由于磁極極性相反而相互吸引，當(dāng)吸引的磁力超過(guò)簧片的抗力時(shí)，分開(kāi)的接點(diǎn)便會(huì)吸合，使電路導(dǎo)通；當(dāng)磁力減小到一定值時(shí)，在簧片抗力的作用下接點(diǎn)又恢復(fù)到初始狀態(tài)，使電路斷開(kāi)。這樣便完成了一個(gè)開(kāi)關(guān)的作用?？梢?jiàn)，本實(shí)用新型提供的尿素液位傳感器的測(cè)量方式為分級(jí)測(cè)量，其測(cè)量精度主要取決于干簧管的間距，干簧管的間距越小，測(cè)量精度越高，因此，盡可能地設(shè)置密集的干簧管，可在一定程度上提高測(cè)量精度。但是，從另一方面來(lái)講，過(guò)于密集的干簧管之間有可能會(huì)相互干擾，因此，干簧管之間的間距不應(yīng)小于相互干擾的臨界值。此外，按照一般的使用習(xí)慣，當(dāng)尿素箱中的尿素溶液充足時(shí)，往往并不要求傳感器具有很高的測(cè)量精度，只有當(dāng)尿素箱中的尿素溶液減少到一定程度時(shí)，才需要傳感器能精確測(cè)量，因此，干簧管在測(cè)量電路上可按照自上而下逐漸密集的方式進(jìn)行排列。當(dāng)然，除了干簧管，還可以選擇其它類(lèi)型的非接觸開(kāi)關(guān)，這里就不再一一舉例說(shuō)明。請(qǐng)參考圖4，圖4為圖1所示尿素液位傳感器的溫度測(cè)量電路的電路原理圖。為了能夠同時(shí)測(cè)量尿素溶液的溫度，在上述測(cè)量電路的基礎(chǔ)上，還可以進(jìn)一步增加溫度測(cè)量功能，其具體方式是在測(cè)量電路的下端設(shè)置熱敏電阻12，熱敏電阻12的兩端 T1、T2連接于信號(hào)傳輸線，從連接法蘭1的頂部向外引出。這樣可保證熱敏電阻12始終處于尿素溶液液面以下的位置，從而獲得準(zhǔn)確的尿素溶液溫度信號(hào)。上述尿素液位傳感器可感知尿素溶液液位和溫度，其信號(hào)包括兩路完全獨(dú)立的液位信號(hào)和一路溫度信號(hào)，兩路液位信號(hào)分別輸送到ECU和儀表來(lái)控制加熱和噴射裝置工作，輸入不同電壓互相不影響，而且測(cè)量電路密封于導(dǎo)向管中，由導(dǎo)向管保護(hù)其不受干擾， 在測(cè)量過(guò)程中，磁性浮子不與測(cè)量電路進(jìn)行物理接觸，因此不會(huì)受到壓力變化的影響，具有十分可靠的穩(wěn)定性。以上對(duì)本實(shí)用新型所提供的尿素液位傳感器進(jìn)行了詳細(xì)介紹。本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的核心思想。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行若干改進(jìn)和修飾，這些改進(jìn)和修飾也落入本實(shí)用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種尿素液位傳感器，其特征在于，包括用于與尿素箱相連接的連接件以及設(shè)于所述連接件上的導(dǎo)向管，所述導(dǎo)向管的外部套裝有能夠上下移動(dòng)的磁性浮子，所述導(dǎo)向管的內(nèi)部密封有能夠由所述磁性浮子在對(duì)應(yīng)位置導(dǎo)通的測(cè)量電路，所述連接件上設(shè)有與所述測(cè)量電路連接的信號(hào)傳輸線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的尿素液位傳感器，其特征在于，所述測(cè)量電路包括多組沿所述導(dǎo)向管長(zhǎng)度方向排列的磁控單元，各組磁控單元分別包括串聯(lián)的電阻和非接觸開(kāi)關(guān)，多組磁控單元在電路上并聯(lián)，其并聯(lián)電路的一端為接地端，另一端為信號(hào)輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的尿素液位傳感器，其特征在于，所述測(cè)量電路設(shè)有至少兩列布局相同的磁控單元，所述至少兩列磁控單元的信號(hào)輸出端相互獨(dú)立。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的尿素液位傳感器，其特征在于，所述至少兩列磁控單元共用同一接地端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的尿素液位傳感器，其特征在于，所述連接件上設(shè)有吸尿素管和回尿素管以及分別與所述吸尿素管和回尿素管相連通的尿素出液口和尿素回液口。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的尿素液位傳感器，其特征在于，所述吸尿素管的下端設(shè)有由固定支架支撐的過(guò)濾網(wǎng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6任一項(xiàng)所述的尿素液位傳感器，其特征在于，所述非接觸開(kāi)關(guān)具體為干簧管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的尿素液位傳感器，其特征在于，所述連接件具體為連接法蘭， 所述導(dǎo)向管固定于所述連接法蘭的底部，所述信號(hào)傳輸線從所述連接法蘭的頂部引出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的尿素液位傳感器，其特征在于，所述信號(hào)傳輸線帶有插接件。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的尿素液位傳感器，其特征在于，進(jìn)一步包括設(shè)于所述測(cè)量電路下端的熱敏電阻，所述熱敏電阻的兩端連接于信號(hào)傳輸線。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種尿素液位傳感器，包括用于與尿素箱相連接的連接件以及設(shè)于所述連接件上的導(dǎo)向管，所述導(dǎo)向管的外部套裝有能夠上下移動(dòng)的磁性浮子，所述導(dǎo)向管的內(nèi)部密封有受控于所述磁性浮子的測(cè)量電路，所述連接件上設(shè)有與所述測(cè)量電路連接的信號(hào)傳輸線；所述測(cè)量電路包括多組沿所述導(dǎo)向管長(zhǎng)度方向排列的磁控單元，各組磁控單元分別包括串聯(lián)的電阻和非接觸開(kāi)關(guān)，多組磁控單元在電路上并聯(lián)，其并聯(lián)電路的一端為接地端，另一端為信號(hào)輸出端。該傳感器可避免外界因素和壓力的干擾，具有十分可靠的穩(wěn)定性，且可以輸出多路液位信號(hào)，適用于多種儀表。
文檔編號(hào)G01F23/72GK202008391SQ201120060610
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月9日
發(fā)明者佟德輝, 孫少軍, 潘鳳文, 鄧玉龍, 黃繼軒 申請(qǐng)人:濰柴動(dòng)力股份有限公司