一种基于超声波的模块化尿素品质传感器的制作方法

1.本实用新型涉及国六柴油车尾气处理scr尿素溶液喷射系统，具体是一种基于超声波的模块化尿素品质传感器。


背景技术：

2.授权公告号cn214366317u提供了一种基于超声波的集成式尿素溶液传感器,该方案虽具有通用性强，集成化程度高、体积小、成本低、可靠性高的优点，但也有这些缺点：采集腔内因空箱加注尿素溶液或汽车颠簸振动引起产生的大气泡不能及时排出，线束与集成座及控制板之间仅通过灌胶密封,灌封胶因接触尿素溶液而引起腐蚀，导致密封可靠性相对较低。


技术实现要素：

3.为了解决现有技术存在的缺陷，本实用新型特提供一种基于超声波的模块化尿素品质传感器，不仅保留了现有技术的优点，而且克服了现有技术所存在的缺陷。
4.为此，本实用新型的技术方案是：一种基于超声波的模块化尿素品质传感器，其主体为安装座，安装座固定在尿素箱顶部，安装座下端面上固定有传感器模块，传感器模块包括连接管、防护罩和集成座，其中连接管上端与安装座连接，下端与防护罩连接，并处于尿素箱底部，而防护罩固定于集成座上端面上，并形成采集腔，采集腔内设有浓度传感器；集成座的外形轮廓向下延伸形成集成腔，集成腔内设有液位传感器、温度传感器和控制器，浓度传感器、液位传感器和温度传感器分别与控制器连接，控制器又通过线束与汽车can总线连接，其特征在于：所述防护罩的外侧壁上设有窗口，窗口外侧设有第一卡槽，第一卡槽内装有窗口滤网，使得尿素罐内的尿素溶液通过窗口滤网渗入到采集腔内；
5.第一卡槽外侧设有方孔，窗口滤网对应方扣设有倒扣；
6.窗口滤网采用复合层网布通过注塑工艺制成。
7.采用复合层网布通过注塑工艺制成的窗口滤网不仅能够有效防止采集腔外尿素溶液中的颗粒杂物进入采集腔内，还能有效防止因行车振动、加注尿素溶液或尿素溶液由固态变为液态时采集腔外尿素溶液中产生的微小密集气泡进入采集腔内，同时复合层网布具有吸附并割破微小气泡的作用；第一卡槽对窗口滤网进行限位，而第一卡槽上的方孔与窗口滤网上的倒扣配合使窗口滤网固定在第一卡槽内，这种结构可实现窗口滤网的快速安装和拆卸。
8.进一步的改进在于：所述连接管为双孔位竖直空心管，其中一个空心管为防护管，另一个空心管为液位管，防护管和液位管之间通过加强筋连接，线束穿在防护管内；
9.安装座下端面上对应连接管设有向下延伸的第一凸台，第一凸台内对应防护管设有第一阶梯孔，对应液位管设有第一盲孔，第一盲孔侧壁上远离第一阶梯孔处沿轴向设有豁口；
10.第一阶梯孔和第一盲孔内对应连接管装有橡胶密封块，橡胶密封块对应豁口设有
缺口，橡胶密封块对应线束设有第一通孔；
11.连接管上端的液位管和防护管分别插在第一盲孔和第一阶梯孔中，并抵在橡胶密封块的下端面上；
12.防护罩对应连接管设有向上延伸的第二凸台，第二凸台内对应防护管设有第二阶梯孔，对应液位管设有第三阶梯孔，连接管下端的防护管和液位管分别插在第二阶梯孔和第三阶梯孔中。
13.连接管为通过塑料挤出工艺制成的双孔位竖直空心管，不仅质量相对较轻，而且刚度好；线束穿在防护管内，起到保护线束的作用，可以避免线束直接浸泡在尿素溶液中而被腐蚀；连接管的防护管和液位管分别与安装座上第一凸台内的第一阶梯孔和第一盲孔呈小间隙配合状态；豁口和缺口使液位管内与尿素罐内采集腔外相通，采集腔内的空气或大气泡可沿着液位管通过豁口排到尿素罐内，液位管内液面与尿素箱内液面始终保持等高；橡胶密封块起密封作用，呈压缩变形状态，线束与橡胶密封块的第一通孔呈轴孔过盈配合状态，防止外界雨水及灰尘杂质等通过第一阶梯孔进入尿素罐内或防护管内；连接管下端的防护管和液位管也分别与防护罩上第二凸台内的第二阶梯孔和第三阶梯孔呈小间隙配合状态。
14.进一步的改进在于：所述集成座对应第三阶梯孔设有第三凸台；第三凸台上端对应线束设有第四台阶孔，线束外轴径上对应第四台阶孔设有密封塞，密封塞上端设有导向结构，下端设有防脱锥台；
15.线束一端与控制器连接，另一端向上依次穿过第四台阶孔、防护管、第一通孔、第一阶梯孔后与汽车can总线连接。
16.密封塞通过硫化工艺与线束成为一体；密封塞起密封作用，防止尿素罐内的尿素溶液通过第四台阶孔渗入到集成腔内，也防止集成腔内进行灌胶时灌封胶沿第四台阶孔流出；密封塞上的导向结构装配时起导向作用，防脱锥台起防脱作用。
17.进一步的改进在于：所述集成座上端面上采集腔内第二阶梯孔外围分别设有第一发射腔和第一反射支架，第一发射腔内设有第一换能器，第一换能器与第一反射支架正对设置，使其形成浓度传感器；
18.集成腔内对应液位管的中心孔设有第二发射腔，第二发射腔内设有第二换能器，第二换能器与液位管的中心孔正对设置，使其形成液位传感器；
19.第一换能器和第二换能器呈90
°
夹角布置；
20.集成腔内还设有温敏腔和支撑凸台，温度传感器置于温敏腔内，控制器固定于支撑凸台上；
21.第一发射腔与集成腔相通，第一换能器、第二换能器和温度传感器分别与控制器相连接，且集成腔内第二换能器、温度传感器、控制器和第一换能器周围充满灌封胶；
22.集成座下端面上还设有集成盖板，集成盖板与集成座通过热压焊接或激光焊接成为一体。
23.第一换能器和第一反射支架完全包裹在采集腔内，第二换能器的发射面也在采集腔内，液位管的中心孔与采集腔贯通，使采集腔内的尿素溶液和液位管内部的尿素溶液流通，这样浓度传感器和液位传感器所检测的尿素溶液物理特性完全相同，避免因尿素溶液物理特性误差导致的液位高度准确性降低；第一换能器和第二换能器成90
°
夹角布置，是为
了使第一换能器和第一反射支架同时处于尿素箱最底位置处，当液面处于较低液位并逐渐降低时，浓度传感器依然能够检测出尿素溶液的浓度；温度传感器用于检测尿素罐内尿素溶液的温度；集成盖板可避免集成腔内的灌封胶长期直接接触尿素溶液而被腐蚀。
24.进一步的改进在于：所述液位管内对应第二换能器还设有第二反射支架；
25.第二反射支架为镶有不锈钢片的nbr发泡零件，不锈钢片布置在其下端面上，其整体密度为0.4-0.8g/cm3；
26.防护罩的第二阶梯孔下端孔口处对应第二反射支架设有挡筋。
27.增设第二反射支架是为了使液位传感器更准确地采集所需的数据，特别是当汽车行使于陡坡上或非道路车颠簸引起尿素箱倾斜时尤为明显；第二反射支架的密度小于尿素溶液的密度，因此第二反射支架总是漂浮在液面上；增设挡筋是为了限制第二反射支架的下行位置，当液位过低时，第二反射支架坐落在挡筋上，从而不影响浓度传感器继续检测尿素溶液的浓度。
28.进一步的改进在于：所述安装座下端面上从下往上还插有吸液管，吸液管上端通过安装座连接有吸液接头，另一端向下延伸至尿素箱底部并插有过滤网；
29.过滤网上端设有第二卡槽，第二卡槽内插有卡箍，吸液管对应卡箍设有第一箍筋。
30.吸液管向下延伸至尿素箱底部并插在过滤网中，是为了使吸液管管口处于尿素箱最底部，使吸液管能够最大限度地输出尿素溶液；过滤网起过滤作用，防止尿素罐内尿素溶液中的颗粒杂质进入吸液管内；卡箍和第一箍筋起限位和固定作用，使过滤网相对吸液管轴向位置固定，同时又能够实现快速安装和拆换过滤网；装配时先将过滤网从下往上套在吸液管上，然后将卡箍横向卡进卡槽内；拆卸时先将卡箍反向退出卡槽，然后再反向移动过滤网，使过滤网完全脱离吸液管管口即可。
31.进一步的改进在于：所述安装座下端面上第一凸台周围还设有螺旋加热管，螺旋加热管的进水管口和出水管口从下往上同时插在安装座内，并通过安装座分别与进水管接头和出水管接头连接；
32.螺旋加热管呈螺旋状向下延伸，并沿着集成座和过滤网外形轮廓回转。
33.螺旋加热管下端呈螺旋状向下延伸，并沿着集成座和过滤网外形轮廓回转，是为了使吸液管、浓度传感器和液位传感器周围的固态尿素能够优先被解冻；螺旋加热管的进水管口和出水管口从下往上同时插在安装座内，这样的结构装配更加简单方便，因此装配效率更高。
34.进一步的改进在于：所述安装座上还设有热水电磁阀，进水管接头通过热水电磁阀、安装座、螺旋加热管与出水管接头相连接。
35.可根据尿素罐内溶液状态对热水电磁阀进行通断控制，当尿素溶液为液态时，处于断开状态；当尿素溶液处于结冰状态时，处于打开状态。
36.进一步的改进在于：所述防护罩和集成座通过超声波焊接为一体；
37.第一反射支架为不锈钢冲压件，集成座对应第一反射支架设有第三卡槽，第一反射支架与第三卡槽通过注塑或过盈压配成为一体。
38.防护罩和集成座通过超声波焊接为一体，这样的结构空间体积小，连接可靠且能实现密封要求；第一反射支架与第三卡槽通过注塑或过盈压配成为一体，这样不仅减少了连接装配所必要的标准件，而且降低了连接松动引起的功能失效。
39.进一步的改进在于：所述安装座下端面上还设有金属法兰，金属法兰对应第一凸台设有第二通孔，对应螺旋加热管的进水管口和出水管口设有第三通孔，螺旋加热管通过金属法兰固定在安装座上。
40.总之，本实用新型提供的基于超声波的集成式尿素溶液传感器，不仅可以有效防止密集微小气泡进入采集腔内，而且能够及时排出采集腔及液位管内的空气和大气泡，因此可靠性更高。除此之外，针对不同高度的尿素罐，仅需要改变传感器模块中的连接管的长度并调整螺旋加热管的高度即可，而其他部件皆通用，因此也具有很强的通用性。
附图说明
41.图1为本实用新型实施例的主视图；
42.图2为本实用新型实施例的左视图；
43.图3为本实用新型实施例的俯视图；
44.图4为本实用新型实施例的仰视图；
45.图5为本实用新型实施例的a-a剖视图；
46.图6为本实用新型实施例的b-b剖视图；
47.图7为本实用新型实施例的c-c剖视图
48.图8为本实用新型实施例的立体图。
49.附图标记：
50.1-安装座；11-第一凸台；111-第一阶梯孔；112-第一盲孔；113
‑ꢀ
豁口；
51.12-吸液管；121-第一箍筋；122-吸液接头；123-过滤网；1231
‑ꢀ
第二卡槽；1232-卡箍；
52.13-螺旋加热管；131-进水管口；1311-进水管接头；132-出水管口；1321-出水管接头；14-热水电磁阀；15-金属法兰；151-第二通孔； 152-第三通孔；
53.2-传感器模块；
54.21-连接管；211-防护管；212-液位管；
55.22-防护罩；221-窗口；2211-第一卡槽；2212-窗口滤网；2213
‑ꢀ
方孔；2214-倒扣；
56.222-第二凸台；2221-第二阶梯孔；2222-第三阶梯孔；2223-挡筋；
57.23-集成座；231-第三凸台；232-第四台阶孔；233-集成盖板；234
‑ꢀ
第三卡槽；
58.24-橡胶密封块；241-缺口；242-第一通孔；
59.25-线束；251-密封塞；2511-导向结构；2512-防脱锥台；
60.3-采集腔；31-浓度传感器；311-第一发射腔；312-第一反射支架；313-第一换能器；
61.4-集成腔；41-液位传感器；411-第二发射腔；412-第二换能器； 413-第二反射支架；414-不锈钢片；
62.42-温度传感器；421-温敏腔；43-控制器；431-支撑凸台；
具体实施方式
63.下面结合说明书的附图1-8，通过对本实用新型的具体实施方式作进一步的描述，使本实用新型的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。
64.一种基于超声波的模块化尿素品质传感器，其主体为安装座1，安装座1固定在尿素箱顶部，安装座1下端面上固定有传感器模块 2，传感器模块2包括连接管21、防护罩22和集成座23，其中连接管21上端与安装座1连接，下端与防护罩22连接，并处于尿素箱底部，而防护罩22固定于集成座23上端面上，并形成采集腔3，采集腔3内设有浓度传感器31；集成座23的外形轮廓向下延伸形成集成腔4，集成腔4内设有液位传感器41、温度传感器42和控制器43，浓度传感器31、液位传感器41和温度传感器42分别与控制器43连接，控制器43又通过线束25与汽车 can总线连接，其特征在于：所述防护罩22的外侧壁上设有窗口 221，窗口221外侧设有第一卡槽2211，第一卡槽2211内装有窗口滤网2212，使得尿素罐内的尿素溶液通过窗口滤网2212渗入到采集腔3内。
65.第一卡槽2211外侧设有方孔2213，窗口滤网2212对应方孔 2213设有倒扣2214。
66.窗口滤网2212采用复合层网布通过注塑工艺制成。
67.所述连接管21为双孔位竖直空心管，其中一个空心管为防护管211，另一个空心管为液位管212，防护管211和液位管212之间通过加强筋连接，线束25穿在防护管211内。
68.安装座1下端面上对应连接管21设有向下延伸的第一凸台 11，第一凸台11内对应防护管211设有第一阶梯孔111，对应液位管212设有第一盲孔112，第一盲孔112侧壁上远离第一阶梯孔111处沿轴向设有豁口113。
69.第一阶梯孔111和第一盲孔112内对应连接管21装有橡胶密封块24，橡胶密封块24对应豁口113设有缺口241，橡胶密封块24对应线束25设有第一通孔242。
70.连接管21上端的液位管212和防护管211分别插在第一盲孔112和第一阶梯孔111中，并抵在橡胶密封块24的下端面上。
71.防护罩22对应连接管21设有向上延伸的第二凸台222，第二凸台222内对应防护管211设有第二阶梯孔2221，对应液位管 212设有第三阶梯孔2222，连接管21下端的防护管211和液位管212分别插在第二阶梯孔2221和第三阶梯孔2222中。
72.所述集成座23对应第二阶梯孔2221设有第三凸台231；第三凸台231上端对应线束25设有第四台阶孔232，线束25外轴径上对应第四台阶孔232设有密封塞251，密封塞251上端设有导向结构2511，下端设有防脱锥台2512。
73.线束25一端与控制器43连接，另一端向上依次穿过第四台阶孔232、防护管211、第一通孔242、第一阶梯孔111后与汽车 can总线连接。
74.所述集成座23上端面上采集腔3内第二阶梯孔2221外围分别设有第一发射腔311和第一反射支架312，第一发射腔311内设有第一换能器313，第一换能器313与第一反射支架312正对设置，使其形成浓度传感器31。
75.集成腔4内对应液位管212的中心孔设有第二发射腔411，第二发射腔411内设有第二换能器412，第二换能器412与液位管212的中心孔正对设置，使其形成液位传感器41。
76.第一换能器313和第二换能器412呈90
°
夹角布置。
77.集成腔4内还设有温敏腔421和支撑凸台431，温度传感器 42置于温敏腔421内，控制器43固定于支撑凸台431上。
78.第一发射腔311与集成腔4相贯通，第一换能器313、第二换能器412和温度传感器42分别与控制器43相连接，且集成腔 4内内第二换能器412、温度传感器42、控制器43和第一换能器313周围充满灌封胶。
79.集成座23下端面上还设有集成盖板233，集成盖板233与集成座23通过热压焊接或激光焊接成为一体。
80.所述液位管212内对应第二换能器412还设有第二反射支架 413。
81.第二反射支架413为镶有不锈钢片414的nbr发泡零件，不锈钢片414布置在其下端面上，其整体密度为0.4-0.8g/cm3。
82.防护罩22的第二阶梯孔2221下端孔口处对应第二反射支架 413设有挡筋2223。
83.所述安装座1下端面上从下往上还插有吸液管12，吸液管12 上端通过安装座1连接有吸液接头122，另一端向下延伸至尿素箱底部并插有过滤网123。
84.过滤网123上端设有第二卡槽1231，第二卡槽1231内插有卡箍1232，吸液管12对应卡箍1232设有第一箍筋121。
85.所述安装座1下端面上第一凸台11周围还设有螺旋加热管13，螺旋加热管13的进水管口131和出水管口132从下往上同时插在安装座1内，并通过安装座1分别与进水管接头1311和出水管接头1321连接。
86.螺旋加热管13呈螺旋状向下延伸，并沿着集成座23和过滤网 123外形轮廓回转。
87.所述安装座1上还设有热水电磁阀14，进水管接头1311通过热水电磁阀14、安装座1、螺旋加热管13与出水管接头1321 相连接。
88.所述防护罩22和集成座23通过超声波焊接为一体。
89.第一反射支架312为不锈钢冲压件，集成座23对应第一反射支架312设有第三卡槽234，第一反射支架312与第三卡槽234 通过注塑或过盈压配成为一体。
90.所述安装座1下端面上还设有金属法兰15，金属法兰15对应第一凸台11设有第二通孔151，对应螺旋加热管13的进水管口131和出水管口132设有第三通孔152，螺旋加热管13通过金属法兰15固定在安装座1上。
91.本实施例中，窗口221和第一卡槽2211均有两个，分布在第二凸台222两侧；方孔2213和倒扣2214各有四个；热水电磁阀 14为两位两通常闭电磁阀。