DE112014004566B4 - Verringerung belüftungsbedingter Störungen in einem Ultraschallerfassungssystem für ein Fluid - Google Patents

Verringerung belüftungsbedingter Störungen in einem Ultraschallerfassungssystem für ein Fluid Download PDF

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Abstract

Fluidsensor (130) zum Erfassen mindestens einer Eigenschaft eines Fluids, wobei der Fluidsensor (130) aufweist:einen Erfassungsbereich (205, 220);ein zum Erfassen einer Eigenschaft des im Erfassungsbereich (205, 220) befindlichen Fluids ausgestaltetes Erfassungselement (170, 175, 180);ein Gehäuse; undein um den Erfassungsbereich (205) herum angeordnetes Gitter (255), das in das Gehäuse integriert ist, wobei das Gitter (255) ausgestaltet ist, umes einem flüssigen Anteil des Fluids zu erlauben, in den Erfassungsbereich (205, 220) einzutreten und ihn zu verlassen, und einen Gasanteil des Fluids im Wesentlichen daran zu hindern, in den Erfassungsbereich (205, 220) einzutreten, wobei das Gehäuse einen Kamin (270) besitzt, der ausgestaltet ist, um eingeschlossene Luft aus dem Erfassungsbereich (205, 220) abzuführen.

Description

  • HINTERGRUND
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Systeme zum Erfassen eines Fluids. Genauer beziehen sich erfindungsgemäße Ausführungsformen auf Mechanismen und Verfahren zum Verringern von Störungen bei Messungen, die durch Luftblasen (z.B. ein in einer Flüssigkeit eingeschlossenes Gas) in Sensoren für Füllstand und Konzentration eines Fluids verursacht werden.
  • Das Erfassen des Füllstandes und der Konzentration eines Fluids spielt in einer Reihe fahrzeugtechnischer Anwendungen eine wichtige Rolle, zum Beispiel das Erfassen von Diesel Exhaust Fluid (DEF), das in einem System zur Emissionsbegrenzung bei Dieselmotoren unter Anwendung der selektiven katalytischen Reduktion zum Einsatz kommt. Beim Verfahren der selektiven katalytischen Reduktion (SCR) werden im Dieselprozess entstehende Stickoxid (NOx)-Emissionen durch katalytische Reaktion in zweiatomiges, unschädliches Stickstoffgas (N2) und Wasser (H2O) umgewandelt. Bei dem Verfahren wird DEF verwendet. In sauberen Dieselmotoren setzt ein SCR-System nahezu NOx-freie Emissionen frei.
  • DEF ist ein Gemisch aus gereinigtem Wasser und Harnstoff. In einem typischen SCR-System wird DEF in einem Behälter eines Fahrzeugs gespeichert und in einem Verhältnis von etwa 1:50 zum gerade verbrannten Dieselkraftstoff über eine oder mehr Einspritzdüsen in den Abgasstrom eingespritzt. Der eingespritzte Harnstoff (in Form eines Nebels) vermischt sich mit dem Abgas und zerlegt das NOx im Abgas in Stickstoff, Wasser und Kohlendioxid.
  • Wenn Verunreinigungen wie etwa Dieselkraftstoff, Wasser und Ethylenglykol sich mit dem DEF vermischen, wird die Fähigkeit des DEF, das NOx im Abgas zu reduzieren, verringert. Verunreinigtes DEF führt möglicherweise auch zu Schäden am NOx-Reduktionssystem. Außerdem ist es wichtig, dass DEF in ausreichender Menge für die Verwendung im SCR-System bereitsteht. Im Behälter oder in dessen Nähe werden ein oder mehr Sensoren verwendet, um bestimmte Eigenschaften des DEF zu erfassen. Zu den Sensoren gehören beispielsweise: ein Füllstandssensor zum Bestimmen einer DEF-Menge im Behälter; ein Konzentrationssensor zum Bestimmen der Qualität des DEF im Behälter; und ein Temperatursensor. Der Fluidfüllstand ist repräsentativ für die Menge oder Quantität des Fluids, und die Konzentration ist eine für die Qualität des Fluids repräsentative Eigenschaft. JP 2004-317 288 A offenbart einen Fluidsensor mit dem die Schallgeschwindigkeit innerhalb eines Fluids messbar ist, das in einer vorbestimmten Richtung fließt. JP 2005-299441 A betrifft eine Harnstoff-Wasser Speichereinrichtung.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Kürzlich ist beobachtet worden, dass in DEF in einem SCR-System Luft eindringen kann (d.h. es mit Luft so gemischt wird, dass Luftblasen im Fluid mitgerissen werden). Zu einer Belüftung kann es zum Beispiel beim schnellen Füllen oder Nachfüllen eines Tanks oder Behälters für DEF kommen. Zu einer Belüftung kann es auch bei starken Schwingungen kommen, sodass das Fluid im Behälter heftig hin- und herschwappt, oder sie tritt möglicherweise im Rücklaufstrom des DEF auf, falls eine Pumpe des SCR-Systems Luft ansaugt. Zu einer ähnlichen Belüftung kann ebenso in anderen Fluiden, darunter, aber nicht ausschließlich, in Ottokraftstoff, Dieselkraftstoff, Motorenöl, Hydraulikflüssigkeit und Getriebeöl kommen.
  • Allgemein verlangen genaue Fluidmessungen ein homogenes Fluid, bei dem die Schallgeschwindigkeit gemessen werden soll. Wenn das Fluid belüftet ist, wird der Weg der Ultraschallwellen durch die Anwesenheit von Luftblasen gestreut. Diese Störung der Schallwellen verursacht einen Verlust im reflektierten Echo (d.h. keine Messung der Schallgeschwindigkeit) und damit einen Verlust in der Genauigkeit der Fluidmessungen.
  • Die Erfindung sieht in einer Ausführungsform einen Fluidsensor mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 vor. Dabei hindert oder hemmt ein Filter Luftblasen am Eintreten in einen Erfassungsbereich des Fluidsensors. Der Erfassungsbereich enthält das zu erfassende Fluid. Das Fluid kann insbesondere erfasst werden, indem eine Ultraschallimpulswelle durch das im Erfassungsbereich enthaltene Fluid erzeugt wird. Die Laufzeit, in der die Ultraschallimpulswelle vom Erfassungsbereich und zurück zum Aussendepunkt unterwegs ist, kann dann gemessen werden. Sind Luftblasen im Fluid eingeschlossen, so streuen die Blasen das Ultraschallsignal, was zur Folge hätte, dass der Fluidsensor die Echoreflexion nicht empfängt und somit die Laufzeit nicht genau gemessen würde. Diese Änderungen könnten unregelmäßige Messergebnisse verursachen oder keine Messergebnisse liefern.
  • In einer weiteren Ausführungsform sieht die Erfindung einen zum Erfassen einer Eigenschaft eines Fluids betreibbaren Sensor gemäß Anspruch 11 vor. Der Sensor besitzt einen Erfassungsbereich; ein für das Erfassen einer Eigenschaft eines im Erfassungsbereich befindlichen Fluids ausgestaltetes Erfassungselement; und ein um den Erfassungsbereich herum angeordnetes Gitter. Das Gitter ist ausgestaltet, um es einem flüssigen Anteil des Fluids zu erlauben, in den Erfassungsbereich einzutreten und ihn zu verlassen und einen Gasanteil des Fluids im Wesentlichen daran zu hindern, in den Kanal einzutreten, während es einen Ausgang, oder Auslass, bereitstellt, damit eingeschlossenes Gas entweichen kann.
  • In einer weiteren Ausführungsform sieht die Erfindung gemäß Anspruch 7 ein Verfahren zum Verhindern von Gasblasen in einem Erfassungssystem zum Erfassen eines in einem Behälter enthaltenen Fluids vor. Das Erfassungssystem besitzt einen Erfassungsbereich und einen Sensor. In einer weiteren Ausführungsform sieht die Erfindung gemäß Anspruch 21 einen zum Erfassen einer Konzentration eines Diesel Exhaust Fluids (DEF) betreibbaren Sensor vor.
  • Es sollte beachtet werden, dass die Erfindung auf unterschiedliche Fluide anwendbar ist, darunter, aber nicht ausschließlich, Ottokraftstoff, Dieselkraftstoff, Motorenöl, Hydraulikflüssigkeit und Getriebeöl, welche allesamt beim Schwappen und bei heftigen Schwingungen bekanntlich schäumen.
  • Weitere Gesichtspunkte der Erfindung werden durch die Betrachtung der ausführlichen Beschreibung und der begleitenden Zeichnungen ersichtlich.
  • Figurenliste
    • 1 zeigt eine Seitenansicht einer Vorrichtung zum Erfassen und Transportieren eines Fluids.
    • 2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Vorrichtung in 1.
    • 3 zeigt eine Schnittansicht eines in der Vorrichtung in den 1 und 2 verwendeten Erfassungssystems.
    • 4 zeigt eine perspektivische Ansicht des Erfassungssystems in 3.
    • 5 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer Filterabschirmung.
    • 6 zeigt eine perspektivische Ansicht der Filterabschirmung in 5, verbunden mit dem Erfassungssystem in den 3 und 4.
    • 7 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Filterabschirmung in der Draufsicht.
    • 8 zeigt eine Seitenansicht der Filterabschirmung in 7.
    • 9 zeigt eine perspektivische Ansicht der Filterabschirmung in den 7 und 8.
    • 10 zeigt eine perspektivische Ansicht der Filterabschirmung in den 7-9, verbunden mit dem Erfassungssystem in den 3 und 4.
    • 11 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines in der Vorrichtung in 1 verwendeten Erfassungssystems.
    • 12 zeigt eine perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform eines in der Vorrichtung in 1 verwendeten Erfassungssystems.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
  • Bevor Ausführungsformen der Erfindung detailliert beschrieben werden, sei darauf hingewiesen, dass die Erfindung in ihrer Anwendung nicht auf die Details der Ausführung und die Anordnung der Komponenten, die in der folgenden Beschreibung dargelegt oder in den folgenden Zeichnungen illustriert werden, beschränkt ist. Die Erfindung kann weitere Ausführungsformen annehmen und kann auf unterschiedliche Weise hergestellt oder ausgeführt werden.
  • Wenngleich die hier beschriebene Erfindung auf unterschiedliche Fluide, Kraftstoffe und Öle (z.B. Ottokraftstoff, Dieselkraftstoff, Motorenöl, Hydraulikflüssigkeit, Getriebeöl usw.) angewandt oder in Verbindung mit ihnen genutzt werden kann, werden hier beschriebene Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf DEF zur Anwendung in einem SCR-System beschrieben.
  • Die 1 und 2 zeigen eine Vorrichtung 100 zum Erfassen und Erwärmen eines Fluids in einem Behälter 105. Wie angemerkt, ist das Fluid in einigen Ausführungsformen DEF (z.B. eine Harnstofflösung, flüssiger Harnstoff, Harnstoff oder das Fluid Adblue™). Das Fluid hat einen flüssigen Anteil und einen Gasanteil. In einigen Ausführungsformen repräsentiert der Gasanteil in dem Fluid vorhandene Blasen aus Luft oder einem sonstigen Gas.
  • Die Vorrichtung 100 besitzt einen Sammler 110, eine Heizschlange 115, eine Aufnahmeleitung 120, eine Rücklaufleitung 125 und ein Sensorsystem 130. Der Sammler 110 schließt das Fluid innerhalb des Behälters 105 ein. In einigen Ausführungsformen dichtet eine Dichtung 135 den Sammler 110 gegen den Behälter 105 ab. Der Sammler 110 besitzt eine Vielzahl von Armaturen und einen elektrischen Anschluss 140. In einigen Ausführungsformen umfasst die Vielzahl der Armaturen eine Aufnahmearmatur 145, eine Rücklaufarmatur 150, eine Kühlmitteleinlassarmatur 155 und eine Kühlmittelauslassarmatur 160. Die Vielzahl der Armaturen stellt diverse Wege für ein Fluid bereit, das transportiert oder in den Behälter 105, aus diesem und durch diesen geleitet werden soll. Der elektrische Anschluss 140 stellt eine elektrische Verbindung von dem Sensorsystem 130 zu einem externen Rechnersystem (z.B. einem Datenbus des Fahrzeugs) bereit.
  • Die 3 und 4 zeigen das Sensorsystem 130. 3 zeigt eine Schnittansicht des Sensorsystems 130. Das Sensorsystem 130 besitzt eine Leiterplatte (PCB) 165 und eine Vielzahl von Sensoren (d.h. Erfassungselemente). In der illustrierten Ausführungsform besitzt die Vielzahl der Sensoren einen Konzentrationssensor 170, einen Füllstandssensor 175 und einen Temperatursensor 180. In weiteren Ausführungsformen kann das Sensorsystem 130 mehr oder weniger Sensoren besitzen als in der illustrierten Ausführungsform gezeigt. Jeder aus der Vielzahl der Sensoren ist mit dem PCB 165 elektrisch verbunden. In einigen Ausführungsformen besitzt die PCB 165 ein Sensorsteuerungssystem, das unter anderem der Vielzahl der Sensoren Strom liefert; Daten von der Vielzahl der Sensoren analysiert; und die analysierten Daten an andere Komponenten wie etwa einen externen Rechner ausgibt.
  • Der Konzentrationssensor 170 bestimmt eine Konzentration und damit eine Qualität des Fluids im Behälter 105. Der Konzentrationssensor 170 besitzt einen piezoelektrischen Ultraschallwandler (PZT) 200 für Konzentration, einen Messkanal 205 und einen Konzentrationsreflektor 210. Der Konzentrations-PZT 200 ist ein Erfassungselement, das sowohl als Sender als auch als Empfänger wirkend ausgestaltet ist. Der Messkanal 205 wirkt als Erfassungsbereich zum Aufnehmen eines zu erfassenden Fluids. Im Betrieb erzeugt der Konzentrations-PZT 200 ein Schallwellensignal, das sich durch das im Messkanal 205 enthaltene Fluid in Richtung des Konzentrationsreflektors 210 ausbreitet. Das Schallwellensignal prallt am Konzentrationsreflektor 210 ab und wandert in Richtung des Konzentrations-PZT 200 zurück. Die Laufzeit (ToF) des Schallwellensignals für Konzentration wird an das Sensorsteuerungssystem des Sensorsystems 130 ausgegeben. Obwohl in der illustrierten Ausführungsform so gezeigt, besitzen andere Ausführungsformen der Vorrichtung 100 keinen Konzentrationssensor 170.
  • Der Füllstandssensor 175 bestimmt einen Füllstand und damit eine Menge des Fluids im Behälter 105. In der illustrierten Ausführungsform besitzt der Füllstandssensor 175 einen Füllstands-PZT 215 und ein Füllstandserfassungsrohr 220 (z.B. ein Füllstandsfokussierrohr). Der Füllstands-PZT 215 ist ein Erfassungselement, das sowohl als Sender als auch als Empfänger wirkend ausgestaltet ist. Das Füllstandserfassungsrohr 220 wirkt als Erfassungsbereich zum Aufnehmen eines zu erfassenden Fluids. Einige Ausführungsformen besitzen auch einen Schwimmer. In der illustrierten besonderen Ausführungsform besitzt der Füllstandssensor 175 einen im Füllstandserfassungsrohr 220 befindlichen Schwimmer 225. Obwohl in 3 als eine Kugel dargestellt, kann der Schwimmer 225 eine andere Form, darunter, aber nicht ausschließlich die eines Zylinders, haben. Der Schwimmer 225 schwimmt auf der Oberfläche der im Behälter 105 enthaltenen DEF-Lösung. Der Füllstands-PZT 215 erzeugt ein Schallwellensignal, das sich durch das im Füllstandserfassungsrohr 220 enthaltene Fluid ausbreitet. Das Schallwellensignal breitet sich in Richtung des Schwimmers 225 aus. Das Schallwellensignal prallt an dem im Füllstandserfassungsrohr 220 enthaltenen Schwimmer 225 ab und wandert in Richtung des Füllstands-PZT 215 zurück. In einer Ausführungsform, die den Schwimmer 225 nicht aufweist, erzeugt der Füllstands-PZT 215 ein Schallwellensignal, das sich durch das im Füllstandserfassungsrohr 220 enthaltene Fluid in Richtung einer Oberfläche 227 des Fluids ausbreitet. Das Schallwellensignal prallt an der Oberfläche des Fluids ab und wandert in Richtung des Füllstands-PZT 215 zurück. Die Laufzeit des Schallwellensignals wird an das Sensorsteuerungssystem ausgegeben.
  • Der Temperatursensor 180 bestimmt eine Temperatur des Fluids im Behälter. In einer Ausführungsform ist der Temperatursensor 180 ein Thermoelement. In einer weiteren Ausführungsform ist der Temperatursensor 180 ein Thermistor. In einer noch weiteren Ausführungsform ist der Temperatursensor 180 ein Widerstandstemperaturaufnehmer. In einer noch weiteren Ausführungsform ist der Temperatursensor 180 ein Infrarottemperaturaufnehmer. Der Temperatursensor 180 gibt die erfasste Temperatur an das Sensorsteuerungssystem aus. In einigen Ausführungsformen sind der Füllstandssensor 175 und der Temperatursensor 180 zu einem zum Erfassen sowohl eines Füllstandes als auch einer Temperatur fähigen Kombinationssensor vereint. In einigen Ausführungsformen sind der Konzentrationssensor 170 und der Temperatursensor 180 zu einem zum Erfassen sowohl einer Konzentration als auch einer Temperatur des Fluids fähigen Kombinationssensor vereint. In weiteren Ausführungsformen sind der Füllstandssensor 175, der Temperatursensor 180 und der Konzentrationssensor 170 zu einem zum Erfassen aller drei Messgrößen fähigen Kombinationssensor vereint.
  • 5 zeigt einen Filter, oder eine Filterabschirmung, 250 zum Verhindern oder Hemmen des Gasstroms wie etwa, aber nicht ausschließlich, Gasblasen (d.h. in einer Flüssigkeit eingeschlossenes Gas). In einigen Ausführungsformen besitzt der Filter 250 ein Gitter, oder einen oder mehr Gittersiebe, 255 und einen Rahmen 260. In weiteren Ausführungsformen besitzt der Filter 250 nur die Gittersiebe 255. In einigen Ausführungsformen bestehen die Gittersiebe 255 aus einem feinmaschigen Material. In einigen Ausführungsformen bestehen die Gittersiebe 255 aus einem synthetischen Polymer (z.B. Nylon, Polyethylen, Polypropylen usw.). In weiteren Ausführungsformen bestehen die Gittersiebe 255 aus einem metallischen Material.
  • Der Rahmen 260 verbindet den Filter 250 mit dem Sensorsystem 130. Der Rahmen 260 besitzt einen oder mehr Arme 265. In einigen Ausführungsformen sind der Rahmen 260 und die Arme 265 aus einem Kunststoff-, oder einem kunststoffähnlichen, Material hergestellt. In der illustrierten Ausführungsform sind die Arme 265 mit einem Gehäuse des Sensorsystems 130 verbunden. In einigen Ausführungsformen sind die Arme 265 mit einem Gehäuse des Füllstandserfassungsrohrs 220 des Sensorsystems 130 verbunden.
  • In den bestimmten erfindungsgemäßen Ausführungsformen ist die Begleiterscheinung eines Partikels eine im Fluid eingeschlossene Gasblase. Die Gittersiebe 255 haben die Aufgabe zu verhindern, dass Gasblasen in einen Erfassungsbereich (z.B. den Messkanal 205, das Füllstandserfassungsrohr 220 usw.) eintreten, und zugleich zu erlauben, dass Flüssigkeit oder ein flüssiger Anteil in den Erfassungsbereich oder die Erfassungsbereiche eintritt.
  • In einer Ausführungsform sind im Fluid enthaltene Gasblasen, die größer als eine Öffnungsweite der Gittersiebe 255 sind, nicht fähig, frei durch die Gittersiebe 255 zu treten. Ein flüssiger Anteil des Fluids ebenso wie Gasblasen, deren Durchmesser kleiner als die Öffnungsweite der Gittersiebe 255 ist, können jedoch frei durch die Gittersiebe 255 treten. Durch empirische Untersuchung eines DEF-Behältersystems wurde festgestellt, dass eine Öffnungsweite von 100 Micron die Menge der Gasblasen in einem Erfassungsbereich ausreichend verringert, um kontinuierliche Messungen durch den Konzentrationssensor 170 und/oder den Füllstandssensor 175 zu ermöglichen.
  • 6 zeigt den mit dem Sensorsystem 130 verbundenen Filter 250. In der illustrierten Ausführungsform erlaubt der Filter 250 einer Flüssigkeit oder einem flüssigen Anteil des Fluids, durch die Gittersiebe 255 in einen Erfassungsbereich (z.B. den Messkanal 205, das Füllstandserfassungsrohr 220 usw.) zu treten, und hemmt gleichzeitig den Strom von Gasblasen in den Erfassungsbereich oder die Erfassungsbereiche. In der illustrierten Ausführungsform umschließen die Gittersiebe 255 den Messkanal 205 und einen oder mehr Einlässe des Füllstandserfassungsrohrs 220. In der illustrierten Ausführungsform wird das Gittersieb 255 vom Rahmen 260 festgehalten. Der Rahmen 260 ist über die Arme 265 mit dem Gehäuse des Sensorsystems 130 verbunden. In einigen Ausführungsformen ist der Rahmen 260 über die Arme 265 mit dem Gehäuse des Sensorsystems 130 lösbar verbunden.
  • Die 7-10 illustrieren eine weitere Ausführungsform des Filters 250'. Der Filter 250' besitzt ein oder mehr Gittersiebe 255, den Rahmen 260 und die Arme 265. Der Filter 250' besitzt ferner einen Kamin 270. Der Kamin 270 ist ausgestaltet, um Gas oder Luftblasen, das/die im Messkanal 205 eingeschlossen ist/sind, abzuführen. In einigen Ausführungsformen stellt der Kamin 270 einen unversperrten Weg für das Gas oder Luftblasen zu einem Ort außerhalb des Messkanals 205 dar. In weiteren Ausführungsformen besitzt der Kamin 270 eine Komponente, die ausgebildet ist, um einem Fluid das Strömen in eine Richtung aus dem Messkanal 205 zu erlauben. In einigen Ausführungsformen ist die Komponente eine Gummiklappe.
  • In Ausführungsformen mit einem Kamin 270 wirken auf die Gasblasen, die sich im Erfassungsbereich oder in den Erfassungsbereichen sammeln, d.h. diejenigen Blasen, die kleiner als die Öffnungsweite des Filtersiebs sind, die Kräfte der Schwerkraft und der Konvektion, welche bewirken, dass im Fall des Konzentrationssensors 170 die Gasblasen aus dem Messkanal 205 durch den Kamin 270 oder im Fall des Füllstandssensors 175 bis zum Füllstandserfassungsrohr 220 strömen (d.h. das Füllstandserfassungsrohr 220 wirkt als eine Abführung, die den eingeschlossenen Gasblasen das Aufwärts- und Ausströmen erlaubt). Sobald Blasen die Erfassungsbereiche verlassen haben, können sie frei nach oben durch die Flüssigkeit im Behälter zu einer Oberfläche des Fluids entweichen.
  • 11 illustriert eine weitere Ausführungsform eines Füllstandssensors 130'. In der illustrierten Ausführungsform besitzt der Füllstandssensor 130' ein oder mehr Gittersiebe 255'. Die Gittersiebe 255' umschließen die Erfassungsbereiche (z.B. den Messkanal 205, das Füllstandserfassungsrohr 220 usw.). In einer solchen Ausführungsform besitzt der Filter 250 nur die Gittersiebe 255'. In der illustrierten Ausführungsform sind die Gittersiebe 255' in ein Gehäuse des Füllstandssensors 130' integriert (d.h. geformt).
  • 12 illustriert eine weitere Ausführungsform eines Füllstandssensors 130". In der illustrierten Ausführungsform besitzt der Füllstandssensor 130" ein oder mehr, die Erfassungsbereiche (z.B. den Messkanal 205, das Füllstandserfassungsrohr 220 usw.) umschließende Filtersiebe 255" und einen Kamin 270". In der illustrierten Ausführungsform sind die Gittersiebe 255" und der Kamin 270" in ein Gehäuse des Füllstandssensors 130" integriert (d.h. geformt). In einer solchen Ausführungsform arbeitet der Kamin 270", wie oben in Bezug auf den Kamin 270 diskutiert.
  • Somit sieht die Erfindung unter anderem ein Sensorsystem einschließlich eines Filters, der verhindert, dass Gasblasen in das Sensorsystem eintreten, vor. Verschiedene Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in den folgenden Ansprüchen dargelegt.

Claims (21)

  1. Fluidsensor (130) zum Erfassen mindestens einer Eigenschaft eines Fluids, wobei der Fluidsensor (130) aufweist: einen Erfassungsbereich (205, 220); ein zum Erfassen einer Eigenschaft des im Erfassungsbereich (205, 220) befindlichen Fluids ausgestaltetes Erfassungselement (170, 175, 180); ein Gehäuse; und ein um den Erfassungsbereich (205) herum angeordnetes Gitter (255), das in das Gehäuse integriert ist, wobei das Gitter (255) ausgestaltet ist, um es einem flüssigen Anteil des Fluids zu erlauben, in den Erfassungsbereich (205, 220) einzutreten und ihn zu verlassen, und einen Gasanteil des Fluids im Wesentlichen daran zu hindern, in den Erfassungsbereich (205, 220) einzutreten, wobei das Gehäuse einen Kamin (270) besitzt, der ausgestaltet ist, um eingeschlossene Luft aus dem Erfassungsbereich (205, 220) abzuführen.
  2. Fluidsensor nach Anspruch 1, wobei der Erfassungsbereich (205, 220) ein Messkanal (205) oder ein Füllstandserfassungsrohr (220) ist.
  3. Fluidsensor nach Anspruch 1, wobei das im Wesentlichen Hindern des Gasanteils des Fluids am Eintreten in den Erfassungsbereich (205, 220) mindestens das Streuen von zumindest mehreren Gasblasen, um zu bewirken, dass ein homogenes Fluid in einen Fluidkanal (205) eintritt, und das Hindern zumindest mehrerer Gasblasen am Eintreten in den Erfassungsbereich (205, 220) beinhaltet.
  4. Fluidsensor nach Anspruch 1, wobei das Erfassungselement (170, 175, 180) ein Konzentrationserfassungselement (170), ein Füllstandserfassungselement (175) oder ein Temperaturerfassungselement (180) ist.
  5. Fluidsensor nach Anspruch 1, wobei das Fluid eine Harnstofflösung ist.
  6. Fluidsensor nach Anspruch 1, wobei das Gitter (255) über einen Rahmen (260) mit dem Gehäuse verbunden ist, wobei der Rahmen (260) zwei Arme (265) hat, wobei die zwei Arme (265) ausgestaltet sind, um das Gitter (255) und den Rahmen (260) mit dem Gehäuse zu verbinden.
  7. Verfahren zum Verhindern von Gasblasen in einem Erfassungssystem (130) zum Erfassen eines in einem Behälter (105) enthaltenen Fluids, wobei das Erfassungssystem einen Erfassungsbereich (205, 220) und einen Sensor (170, 175, 180) besitzt, wobei das Verfahren beinhaltet das Verbinden eines Filters (250) mit dem Erfassungssystem (130), wobei der Filter (250) den Erfassungsbereich (205, 220) bedeckt; Erlauben, dass ein flüssiger Anteil des Fluids durch den Filter (250) in den Erfassungsbereich (205, 220) eintritt und ihn verlässt; Hindern zumindest mehrerer Blasen in dem Fluids daran, in den Erfassungsbereich (205, 220) einzutreten; Abführen von Blasen in dem Fluid aus dem Erfassungsbereich (205, 220) durch einen Kamin (270); und Erfassen einer Eigenschaft des im Erfassungsbereich (205, 220) enthaltenen Fluids.
  8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei der Erfassungsbereich (205, 220) ein Messkanal (205) oder ein Füllstandserfassungsrohr (220) ist.
  9. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die erfasste Eigenschaft eine Konzentration, ein Füllstand oder eine Temperatur ist.
  10. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Fluid eine Harnstofflösung ist.
  11. Zum Erfassen einer Eigenschaft eines Fluids betreibbarer Sensor (130), wobei der Sensor (130) aufweist: einen zum Aufnehmen des Fluids ausgestalteten Erfassungsbereich (205; 220); einen den Erfassungsbereich (205, 220) bedeckenden Filter (250), der einen Kamin (270) besitzt, der ausgestaltet ist, um eingeschlossene Luft aus dem Erfassungsbereich (205, 220) abzuführen, wobei der Filter (250) ausgestaltet ist, um es einem flüssigen Anteil des Fluids zu erlauben, in den Erfassungsbereich (205, 220) einzutreten, und einen Gasanteil des Fluids im Wesentlichen am Eintreten in den Erfassungsbereich (205, 220) zu hindern; und einen Wandler (200, 215), der betreibbar ist, um einen Schallimpuls durch den flüssigen Anteil des im Erfassungsbereich (205, 220) enthaltenen Fluids abzugeben, den reflektierten Schallimpuls zu empfangen und ein Laufzeit (ToF) Signal auf der Basis des empfangenen Schallimpulses auszugeben.
  12. Sensor nach Anspruch 11, wobei der Erfassungsbereich (205, 220) ein Messkanal (205) oder ein Füllstandserfassungsrohr (220) ist.
  13. Sensor nach Anspruch 11, wobei das im Wesentlichen Hindern des Gasanteils des Fluids am Eintreten in den Erfassungsbereich (205, 220) das Hindern mehrerer Gasblasen am Eintreten in den Erfassungsbereich (205, 220) beinhaltet.
  14. Sensor nach Anspruch 11, wobei das erfasste Laufzeit (ToF) Signal eine Konzentration oder ein Füllstand repräsentiert.
  15. Sensor nach Anspruch 11, wobei das Fluid eine Harnstofflösung ist.
  16. Sensor nach Anspruch 11, wobei der Filter (250) ein Gittersieb (255) besitzt.
  17. Sensor nach Anspruch 11, ferner ein Gehäuse aufweisend, wobei der Filter (250) mit dem Gehäuse eine Einheit bildet.
  18. Sensor nach Anspruch 17, wobei das Gehäuse den Kamin (270) besitzt.
  19. Sensor nach Anspruch 11, ferner ein Gehäuse aufweisend, wobei der Filter (250) mit dem Gehäuse verbunden ist.
  20. Sensor nach Anspruch 19, wobei der Filter (250) einen Rahmen (260) und ein Gittersieb (255) besitzt, wobei der Rahmen (260) zwei Arme (265) hat, wobei die zwei Arme (265) ausgestaltet sind, um den Filter (250) mit dem Gehäuse zu verbinden.
  21. Zum Erfassen einer Konzentration eines Diesel Exhaust Fluids (DEF) betreibbarer Sensor (130), wobei der Sensor (130) aufweist: einen zum Aufnehmen des Fluids ausgestalteten horizontal orientierten Erfassungsbereich (205); eine den Erfassungsbereich (205) bedeckende Filterabschirmung (250), die einen Kamin (270) besitzt, der ausgestaltet ist, um eingeschlossene Luft aus dem Erfassungsbereich (205) abzuführen, wobei die Filterabschirmung (250) ausgestaltet ist, um es einem flüssigen Anteil des DEF zu erlauben, in den Erfassungsbereich (205) einzutreten, und zumindest mehrere Blasen in dem DEF am Eintreten in den Erfassungsbereich (205) zu hindern; und einen Wandler (200), der betreibbar ist, um einen Schallimpuls durch den flüssigen Anteil des im Erfassungsbereich (205) enthaltenen Fluids abzugeben, den reflektierten Schallimpuls zu empfangen und eine Laufzeit (ToF) repräsentierend die Konzentration auf der Basis des empfangenen Schallimpulses auszugeben.
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9841405B2 (en) * 2015-05-01 2017-12-12 Ssi Technologies, Inc. Method of calibrating a concentration sensor
EP3168439B1 (de) * 2015-11-16 2019-03-20 Wema System AS Blasenentfernungshülse für fluidsensoren und sensorsysteme damit
US9804004B1 (en) * 2016-05-13 2017-10-31 Deere & Company Fluid quality sensor and cover assembly
EP3276331A1 (de) * 2016-07-25 2018-01-31 MEAS France Filteranordnung und harnstoffsensorsystem damit
US10422732B2 (en) 2016-08-17 2019-09-24 Ssi Technologies, Inc. Sensing characteristics and a type of fluid using a temperature dependent rate of change of a measurement of the fluid
US10371030B2 (en) 2016-09-30 2019-08-06 Deere & Company Diesel exhaust fluid system
CN106596717B (zh) * 2016-12-27 2023-07-04 广东正扬传感科技股份有限公司 超声波浓度探测器及带超声波浓度探测功能的液位传感器
CN106896155B (zh) * 2017-04-14 2023-09-12 广东正扬传感科技股份有限公司 震荡与除气泡结构及超声波液体浓度测试装置
CN109959429A (zh) * 2017-12-26 2019-07-02 东莞正扬电子机械有限公司 一种超声波探测器及探测设备
US11965768B2 (en) * 2018-04-25 2024-04-23 Shaw Development, Llc Device with aeration mitigation for improved measurement of fluids
CN209244643U (zh) * 2018-06-13 2019-08-13 维玛***公司 具有反流腔的连接头、流体传感器和选择性催化还原***
CN110905633A (zh) * 2018-09-14 2020-03-24 福爱电子(贵州)有限公司 一种尿素液供给模块
US11344826B2 (en) * 2019-04-03 2022-05-31 Caterpillar Inc. Machine fluid system having filter protector for sock filter in manifold tube assembly
EP3771808B1 (de) * 2019-08-01 2022-08-24 TE Connectivity Norge AS Sensorkopf mit rückführungsleitung
US11319852B2 (en) 2019-08-27 2022-05-03 Caterpillar Inc. Systems and methods for fluid level and quality measurement for reductant storage systems
CN112539098B (zh) * 2019-09-20 2024-03-12 福爱电子(贵州)有限公司 一种尿素浓度传感器装置
US11788452B2 (en) * 2020-12-24 2023-10-17 Carraro S.P.A. Tank for a liquid solution
CN113607809B (zh) * 2021-07-28 2024-04-12 东风商用车有限公司 一种防气泡干扰的车用尿素溶液品质检测装置
GB2610228B (en) 2021-08-31 2023-08-23 Perkins Engines Co Ltd A filter arrangement for a selective catalytic reduction system
CN116412018A (zh) * 2022-01-05 2023-07-11 北汽福田汽车股份有限公司 液体浓度传感器总成、车辆尿素箱和车辆

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5586085A (en) 1991-10-31 1996-12-17 Lichte; Leo J. Container and adaptor for use with fluid volume sensor
JP2004317288A (ja) 2003-04-16 2004-11-11 Kyoto Electron Mfg Co Ltd 超音波音速測定装置
JP2005299441A (ja) 2004-04-08 2005-10-27 Hino Motors Ltd 尿素水貯蔵装置
DE102008027969A1 (de) 2008-06-12 2009-12-17 Hella Kgaa Hueck & Co. Vorrichtung zum Erfassen eines Füllstands mit einem Dämpfungsbecher
US20110166802A1 (en) 2010-01-05 2011-07-07 Korea Institute Of Science And Technology Method and apparatus for measuring oil viscosity

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4092850A (en) 1974-03-29 1978-06-06 Erwin Jr Curtis L Fuel measuring and recording systems for combustion devices and method for monitoring fuel flow
JP2604742B2 (ja) 1987-04-07 1997-04-30 オムロン株式会社 超音波溶液濃度測定装置
CA2474359A1 (en) 2002-01-29 2003-08-07 Sicel Technologies, Inc. Implantable sensor housing and fabrication methods
US6770121B1 (en) 2002-09-12 2004-08-03 Harbison-Fischer, Inc. Separator with regions of differing surface tensions
US7118206B1 (en) 2004-03-19 2006-10-10 3D Systems, Inc. Gas bubble removal from ink-jet dispensing devices
DE102010011492A1 (de) 2010-03-16 2012-05-10 Hella Kgaa Hueck & Co. Vorrichtung zur Bestimmung eines Füllstandes

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5586085A (en) 1991-10-31 1996-12-17 Lichte; Leo J. Container and adaptor for use with fluid volume sensor
JP2004317288A (ja) 2003-04-16 2004-11-11 Kyoto Electron Mfg Co Ltd 超音波音速測定装置
JP2005299441A (ja) 2004-04-08 2005-10-27 Hino Motors Ltd 尿素水貯蔵装置
DE102008027969A1 (de) 2008-06-12 2009-12-17 Hella Kgaa Hueck & Co. Vorrichtung zum Erfassen eines Füllstands mit einem Dämpfungsbecher
US20110166802A1 (en) 2010-01-05 2011-07-07 Korea Institute Of Science And Technology Method and apparatus for measuring oil viscosity

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Publication number Publication date
DE112014004566T5 (de) 2016-07-07
US20160018363A1 (en) 2016-01-21
DE202014011396U1 (de) 2020-01-31
US20150089996A1 (en) 2015-04-02
US9535038B2 (en) 2017-01-03
US9377441B2 (en) 2016-06-28
WO2015050722A1 (en) 2015-04-09

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