本發(fā)明涉及一種用于確定在用于液體的儲箱中的液位(liquid level)和質(zhì)量的方法。該方法可以特別地用于確定機(jī)動車輛的儲箱中的液位，所述儲箱含有用于廢氣清潔的液體添加劑。

背景技術(shù)：

具有廢氣處理裝置的機(jī)動車輛被廣泛使用，其中添加了用于廢氣清潔的液體添加劑。在其中執(zhí)行選擇性催化還原(SCR方法，SCR＝選擇性催化還原)的方法的廢氣處理裝置特別經(jīng)常地遇到。使用該方法，在具有氨的廢氣中的氮氧化物化合物被還原成無害的物質(zhì)，諸如氮、水和CO₂。通常氨本身不存儲在機(jī)動車輛中，而是作為液體添加劑存儲在包括在車輛中的儲箱中。用于廢氣清潔的這種液體添加劑然后在為此目的設(shè)置的反應(yīng)器中的廢氣外部或在廢氣處理裝置中的廢氣內(nèi)部轉(zhuǎn)化為氨。特別經(jīng)常地，尿素水溶液可用作液體添加劑。具有32.5％重量的尿素百分比的尿素水溶液可以在商標(biāo)下獲得。在下文中，這種液體被稱為尿素液體。

經(jīng)常需要獲得關(guān)于在用于液體添加劑的儲箱中的液位的信息。關(guān)于液位的信息可用于確定用于填充儲箱的合適時間點。此外，可以防止在操作期間完全排空儲箱。

已經(jīng)提出了用于確定在用于液體添加劑的儲箱中的液位的超聲波液位傳感器。超聲波液位傳感器通常包括超聲波發(fā)射單元和超聲波接收單元。超聲波發(fā)射單元發(fā)射超聲波，該超聲波在儲箱內(nèi)的液體表面處反射，并從那里返回到超聲波液位傳感器，在那里超聲波由超聲波傳感器的超聲波接收單元接收。在液體中的超聲波的傳播速度是已知的或者可以用參考測量來確定。從超聲波傳感器到液面并返回到超聲波傳感器的超聲波的渡越時間和超聲波在液體中的傳播速度來計算儲箱中的液位。

超聲波液位傳感器的優(yōu)點是沒有任何可移動部件。此外，采用超聲波液位傳感器，即使對于不同的儲箱高度，也可以采用相同的傳感器設(shè)計來測量儲箱中的液位。關(guān)于儲箱中的可能液位的差異僅需要存儲在評估單元中，采用該評估單元評估由超聲波接收單元接收的超聲波。源自由超聲波發(fā)射單元發(fā)射并且例如已在液體表面處反射的由超聲波接收單元接收的超聲波在下面也被稱為信號或響應(yīng)信號，其由超聲波接收單元或超聲波液位傳感器接收。

儲箱中的超聲波液位傳感器的多種布置是已知的。根據(jù)已知的布置，超聲波從位于液位以上的點向下發(fā)射到儲箱中的液面。超聲波由液體表面反射回到超聲波液位傳感器。在替代布置中，超聲波液位傳感器布置在儲箱的底部處，以向上發(fā)射超聲波通過液體到達(dá)液體表面，在那里其被反射，從而行進(jìn)返回到超聲波傳感器。

如上所述，可以進(jìn)行參考測量用于確定超聲波在液體中的傳播速度。基本上已知通過測量由超聲波行進(jìn)已知長度的距離(即參考距離)所需的時間來確定傳播速度。

測量距離可以例如采用反射超聲波的至少一個反射參考表面來實現(xiàn)。優(yōu)選地，準(zhǔn)確地知道參考表面的位置或兩個參考表面之間的距離。

當(dāng)進(jìn)行這種參考測量時，測量距離必須完全設(shè)置在液體內(nèi)。這可能隨著儲箱中液體的液位和填充高度的變化而變得有問題。因此，已知的是，水平布置用于確定傳播速度的測量距離，優(yōu)選地接近儲箱的底部。這使得即使對于非常低的液位也能進(jìn)行參考測量。然而，測量距離的水平布置的缺點需要在儲箱的底部處具有相對較大的安裝空間。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是解決或至少減輕上述技術(shù)問題。換句話說，提出了一種用于使用超聲波傳感器確定儲箱中的液位的有利方法。

這至少部分地采用根據(jù)權(quán)利要求1的方法來實現(xiàn)。該方法的其它有利實施例在從屬權(quán)利要求中指定。權(quán)利要求中單獨提到的特征可以以任何技術(shù)上有意義的方式彼此組合，并且可以伴隨有來自說明書的解釋性事實，其中提出了該方法的其它實施例變型。

本發(fā)明涉及一種用于使用超聲波傳感器確定在儲箱中的液位的方法，所述超聲波傳感器能夠發(fā)射和接收超聲波，第一反射器被豎直地布置在超聲波傳感器的上方用于將從超聲波傳感器發(fā)射的超聲波反射回到超聲波傳感器，以及第二反射器、第三反射器和第四反射器被布置在超聲波傳感器上方并且布置在第一反射器下方，所述第二反射器被豎直地布置在超聲波傳感器上方以將由超聲波傳感器發(fā)射的超聲波偏轉(zhuǎn)到所述第三和所述第四反射器，所述第三和所述第四反射器被布置在距所述第二反射器的相同距離處，以及其中第三反射器被布置成將從第二反射器入射的超聲波反射回到所述第二反射器，以及其中第四反射器被布置成將從第二反射器入射的超聲波偏轉(zhuǎn)到液位，其中該方法包括至少以下步驟：

a)確定超聲波在超聲波傳感器和第一反射器之間的第一渡越時間，以及

b)對于從超聲波傳感器經(jīng)由第二反射器到第三反射器的距離，確定在液體中超聲波的傳播速度；以及

c)對于從超聲波傳感器經(jīng)由第二和第四反射器到液位的距離，確定超聲波的第二渡越時間；以及

d)基于在液體中超聲波的所確定的傳播速度并基于第二確定的渡越時間來計算液位。

超聲波傳感器優(yōu)選地被布置在儲箱的底部處或者接近儲箱的底部。超聲波傳感器被布置成使得其能夠豎直向上發(fā)射超聲波并且用于接收從豎直向上方向(即，從布置在超聲波傳感器上方的位置)入射的超聲波。以該方式，超聲波傳感器被布置成在豎直向上的方向中發(fā)射超聲波，因此波可以通過儲箱的底壁，可以行進(jìn)通過液體，并且可以由布置在超聲波傳感器上方的反射器反射并偏轉(zhuǎn)。超聲波傳感器可以被布置為接收發(fā)射的超聲波的反射，即超聲波傳感器用作對于超聲波的發(fā)射器和接收器，其中反射可以是由超聲波傳感器發(fā)射和由反射器和/或液體表面中的一個反射的超聲波。

第一反射器優(yōu)選地可以被豎直地布置在超聲波傳感器上方，其中第一反射器被布置成將豎直行進(jìn)的超聲波直接反射到超聲波傳感器，即反射的超聲波從第一反射器向下傳播到超聲波傳感器。

在豎直取向中，第二和第三反射器被布置在超聲波傳感器和第一反射器之間，即在第一反射器下方和超聲波傳感器上方。特別地，第二反射器被豎直地布置在超聲波傳感器上方，以將由超聲波傳感器發(fā)射的波偏轉(zhuǎn)到水平方向并到第三反射器。第三反射器基本上被布置在與第二反射器相同的水平液面上，并且還被布置成瞄準(zhǔn)第二反射器，以便將由第二反射器反射的超聲波反射回所述第二反射器，該第二反射器轉(zhuǎn)而將反射的超聲波偏轉(zhuǎn)到超聲波傳感器。以這種方式，源自超聲波傳感器的豎直傳播的波可以以90°的角度偏轉(zhuǎn)成水平傳播方向，即偏轉(zhuǎn)到第三反射器的方向中，該第三反射器轉(zhuǎn)而將超聲波反射180°，即反轉(zhuǎn)行進(jìn)的方向。然后，所述反射波再次由第二反射器偏轉(zhuǎn)，從而行進(jìn)返回到超聲波傳感器。參考距離在超聲波傳感器和第三參考之間限定。

在第一反射器下方的第二和第三反射器的布置確保由超聲波傳感器發(fā)射的波僅行進(jìn)通過液體，即不由液體表面偏轉(zhuǎn)和/或反射，只要第一反射器由容納在儲箱中的液體覆蓋。因為布置的幾何形狀對于評估處理裝置是已知的，所以從超聲波傳感器經(jīng)由第二反射器到第三反射器的行進(jìn)距離可以用作用于確定超聲波在液體中的傳播速度的參考距離。

第二反射器此外被布置成將由超聲波傳感器發(fā)射的超聲波偏轉(zhuǎn)到第四反射器，即第二反射器不僅使豎直行進(jìn)的超聲波從超聲波傳感器偏轉(zhuǎn)到第三反射器，而且也偏轉(zhuǎn)到第四反射器。由第二反射器偏轉(zhuǎn)的超聲波因此水平地傳播到第三和第四反射器。應(yīng)注意，在一個實施例中，從第二反射器到第三反射器以及從第二反射器到第四反射器的水平距離可以相同。在一個特定實施例中，第三和第四反射器可以被布置成鄰接，即彼此非常靠近，并且特別地可以被安裝到同一保持件。

根據(jù)另一布置，從第二到第三和從第二到第四反射器的距離可以不同，其中兩個距離對于系統(tǒng)都是已知的，因此當(dāng)分別計算傳播速度和液位時，可以在評估時考慮兩個距離。

第四反射器被布置成將超聲波偏轉(zhuǎn)到液位，即第四反射器被布置成將由第二反射器偏轉(zhuǎn)的水平行進(jìn)的超聲波偏轉(zhuǎn)到豎直方向，即向上豎直方向。因此，由第四反射器偏轉(zhuǎn)的超聲波豎直向上傳播到液位，在那里被反射。在液體表面處的超聲波的反射反轉(zhuǎn)超聲波的傳播方向，即豎直向上行進(jìn)的超聲波的方向被反轉(zhuǎn)成豎直向下的行進(jìn)方向，因此超聲波將返回到第四反射器，在那里它被偏轉(zhuǎn)到朝向第二反射器的水平方向，該第二反射器轉(zhuǎn)而將超聲波偏轉(zhuǎn)到朝向超聲波傳感器的豎直方向。由超聲波傳感器發(fā)射的豎直行進(jìn)的超聲波因此可以首先由第二反射器偏轉(zhuǎn)到水平方向，然后由第四反射器偏轉(zhuǎn)到豎直向上的行進(jìn)方向，直到它從下面撞擊液位，即液體表面，其中液體表面將行進(jìn)方向反轉(zhuǎn)，因此在端部中的超聲波經(jīng)由第四反射器和第二反射器到達(dá)超聲波傳感器處。

用于確定儲箱中的液位的方法可以包括以下步驟：由超聲波傳感器在基本上豎直向上的方向中向第一反射器發(fā)射超聲波，該第一反射器基本上被豎直地布置在超聲波傳感器上方，用于將所述超聲波反射回到超聲波傳感器，即第一反射器反轉(zhuǎn)入射的超聲波的傳播方向。超聲波傳感器因此接收如由第一反射器反射的入射超聲波，并且測量由超聲波從超聲波傳感器行進(jìn)到第一反射器并返回所需的時間跨度。可以將測量的時間與預(yù)定義的參考時間進(jìn)行比較。在測量時間在預(yù)定義時間窗口的外側(cè)的情況下，該方法中止，因為系統(tǒng)推斷發(fā)射的超聲波沒有被第一反射器反射，而是被液體的表面反射。換句話說，如果測量的波的行進(jìn)時間短于預(yù)定義的持續(xù)時間，則系統(tǒng)推斷液位低于第一反射器。因此，由于不清楚液體是否覆蓋第二至第四反射器，所以用于確定確切液位的方法中止。因此，系統(tǒng)可以結(jié)束并向連接的處理系統(tǒng)(即控制器)提供相應(yīng)的信號，即液位低于閾值，即應(yīng)該重新填充儲箱。

在測量的時間跨度在預(yù)定義時間窗口之內(nèi)的情況下，則該方法可以繼續(xù)。應(yīng)注意，超聲波傳感器可以發(fā)射一個或多個超聲波，用于執(zhí)行該方法步驟。在一個優(yōu)選實施例中，系統(tǒng)發(fā)射一個超聲波，并且隨后基于所述單個發(fā)射波的反射來執(zhí)行所有方法步驟。

如上所述，超聲波傳感器將接收發(fā)射的超聲波的第二反射，即已經(jīng)由第二和第三反射器偏轉(zhuǎn)的波。超聲波傳感器可以測量超聲波的發(fā)射和第二反射的接收之間的時間跨度，即第二渡越時間?；诘诙稍綍r間和所述第二反射的行進(jìn)距離，即從超聲波傳感器經(jīng)由第二反射器到第三反射器的距離，系統(tǒng)可以計算超聲波在液體中的傳播速度，即，在液體中的波的聲度。

基于計算的傳播速度，可以計算儲箱中的尿素液體的濃度，如下面更詳細(xì)說明的。關(guān)于尿素液體的濃度的信息可以用作關(guān)于尿素液體的質(zhì)量的信息。

超聲波傳感器此外將接收發(fā)射波的第三反射，即，經(jīng)由第二和第四偏轉(zhuǎn)器行進(jìn)到液體表面的波，在液體表面其被反射，從而經(jīng)由第四和第二偏轉(zhuǎn)器返回到超聲波傳感器。類似于第一和第二反射，傳感器測量發(fā)射超聲波和接收第三反射之間的時間間隔，即傳感器測量第三渡越時間?；跍y量的第三渡越時間和計算的傳播速度，系統(tǒng)也可以計算儲箱中的液位。

基于測量由超聲波傳感器發(fā)射的超聲波的渡越時間來確定液位，其中所述發(fā)射的波在由容納在儲箱中的液體的表面反射之前被偏轉(zhuǎn)(至少或確切地)兩次。

所描述的方法和布置使得能夠可靠地確定儲箱中的液位，其中在液位高于第一反射器的情況下可以確定液位的確切值。否則，該方法可以提供液位已經(jīng)下降到第一反射器下方的信息。該方法能夠精確地確定液位，同時所描述的布置需要在儲箱的底部處的相對小的空間。由于用于測量超聲波的傳播速度的參考距離的水平對準(zhǔn)，所述參考距離可以相對較長，從而產(chǎn)生準(zhǔn)確的測量。

所描述的方法使得能夠在使用儲箱中的超聲波液位傳感器的豎直布置時可靠地確定儲箱中的低液位。這顯著減少了液位傳感器在儲箱底部處的空間需求。例如，具有參考表面的豎直布置的超聲波液位傳感器可以被安裝在儲箱的底板中的小開口中。反過來，具有水平布置的參考表面的超聲波液位傳感器需要在儲箱的底部中的復(fù)雜的裝配和/或開口，其直徑至少與測量距離的長度一樣大。

此外，該布置結(jié)合了超聲波的豎直發(fā)射，因此僅需要少量的空間，具有相對長的參考距離，即超聲波傳感器和第三反射器之間的水平距離。

如果超聲波傳感器被設(shè)置在儲箱的外側(cè)并且超聲波液位傳感器的超聲波在進(jìn)入儲箱中的液體之前穿過耦合層，則該方法是特別有利的，其中耦合層包括儲箱壁(特別是儲箱壁的分段)，并且在耦合層中超聲波的渡越時間在計算渡越時間時通過校正因子來考慮。

超聲波液位傳感器優(yōu)選被設(shè)置在與液體相對的儲箱壁的一側(cè)上的儲箱內(nèi)部的外側(cè)。優(yōu)選地，除了儲箱壁之外，耦合層還包括將超聲波液位傳感器耦合到儲箱壁以便傳導(dǎo)超聲的聲學(xué)耦合/傳輸部件。傳輸部件可以例如包括設(shè)置在儲箱壁和超聲波傳感器之間的導(dǎo)電糊劑(paste)或?qū)щ姾副P。超聲波名義上在耦合層內(nèi)具有與在儲箱中的液體中不同的傳播速度。因為耦合層的設(shè)計是已知的，所以可以計算耦合層中的超聲波的速度并將其考慮為校正因子。優(yōu)選地，超聲波穿過耦合層所需的時間通過實驗確定，并以校正因子的形式存儲在用于執(zhí)行所述方法的控制器中。

用于確定渡越時間的方法步驟可以迭代地重復(fù)。因此可以進(jìn)一步處理對渡越時間所確定的值，即這些值可例如在數(shù)字信號處理器中進(jìn)行平均或濾波等。

此外，該布置可以包括用于將測量的渡越時間進(jìn)行數(shù)字化并且向數(shù)字信號處理器(其可以是專用集成電路(ASIC)或通用CPU)提供測量的渡越時間的部件，其中在一個特定實施例中，所述數(shù)字信號處理器可以是包括在機(jī)動車輛中的控制器。

所描述的方法可以(在機(jī)動車輛的操作期間)迭代地重復(fù)，以便總是能夠提供關(guān)于儲箱中的液位的當(dāng)前信息。在該方法中使用和確定的參數(shù)可以存儲在包括在機(jī)動車輛中的控制器中。

該方法可以進(jìn)一步包括在第一渡越時間在預(yù)定義時間窗口之外的情況下中止該方法的步驟。

第一、第二、第三和第四反射器優(yōu)選地被布置在距超聲波傳感器預(yù)定義距離處。第二反射器和第四反射器可將超聲波偏轉(zhuǎn)90度。第二反射器可以被布置成將入射的超聲波偏轉(zhuǎn)到水平取向。第三反射器可以被布置成將入射的超聲波偏轉(zhuǎn)到第二反射器。第四反射器可以被布置成將入射的超聲波偏轉(zhuǎn)到豎直向上取向。

方法實施例是優(yōu)選的，其中測量至少一個渡越時間的步驟在循環(huán)中(in a loop)重復(fù)，并且其中將測量的渡越時間平均化。

同樣優(yōu)選地，超聲波傳感器通信地耦合到被配置用于至少控制超聲波傳感器的數(shù)字信號處理器。

根據(jù)另一方面，提出了一種包括用于操作液體，特別是尿素液體的儲箱的機(jī)動車輛。所述機(jī)動車輛進(jìn)一步包括：

-被布置在儲箱底部處的超聲波液位傳感器，

-被豎直地布置在超聲波傳感器上方的第一反射器，用于將從超聲波傳感器發(fā)射的超聲波反射回到超聲波傳感器，

-被布置在超聲波傳感器上方并且被布置在第一反射器下方的第二反射器、第三反射器和第四反射器，

-所述第二反射器被豎直地布置在超聲波傳感器上方，以將由超聲波傳感器發(fā)射的超聲波偏轉(zhuǎn)到所述第三反射器和所述第四反射器，并且所述第三反射器和所述第四反射器被布置在距所述第二反射器相同的距離處，

-其中第三反射器被布置成將從第二反射器入射的超聲波反射回到所述第二反射器，

-其中第四反射器被布置成將從所述第二反射器入射的超聲波偏轉(zhuǎn)到液位，以及

-至少一個控制器，其被配置用于根據(jù)本文提出的用于確定儲箱中的液位的方法的液位確定。

附圖說明

下面參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明和技術(shù)環(huán)境。附圖示出了特別優(yōu)選的示例性實施例，然而本發(fā)明不限于此。特別地，應(yīng)當(dāng)指出，附圖和在附圖中表示的比例僅是示意性的。在附圖中：

圖1：描繪了包括所描述的布置并容納液體的儲箱的示意圖，

圖2：描繪了超聲波傳感器和反射器的布置的示意圖，

圖3：示出了包括儲箱和超聲波液位傳感器的機(jī)動車輛，其可以根據(jù)所描述的方法操作。

具體實施方式

應(yīng)注意，下面描述的圖不是按比例的。相反，所示的儲箱和裝置示出了實施例的基本布置。因此，示出為塊的裝置將示出相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的功能實體。因此，附圖應(yīng)示出但不限制所描述的方法和布置。此外，明顯的是，附圖中所示和/或(僅)結(jié)合附圖解釋的技術(shù)特征中的至少一些可以單獨提取，并且可以與在(一般)說明書和/或權(quán)利要求中提及的其它特征組合。

圖1描繪了部分地填充有液體2的儲箱1的示意圖，所述液體2由其表面表示。從儲箱的底部到液體表面的距離3表示容納在儲箱中的液體的水平，即液位。超聲波傳感器4被布置在容納在儲箱中的液體2的外側(cè)，其中第一反射器5、第二反射器6、第三反射器7和第四反射器8被布置在儲箱內(nèi)側(cè)。取決于液位，即如果液位沒有下降到第一反射器下方，則所有反射器5-8被布置在液體2內(nèi)部。

超聲波傳感器4可以是傳統(tǒng)的裝置。優(yōu)選地，超聲波傳感器4經(jīng)由傳統(tǒng)的有線或無線通信連接9通信地耦合到數(shù)字信號處理實體，例如，包括在機(jī)動車輛中的控制器。在一個實施例中，超聲波傳感器4可以經(jīng)由CAN或ICAN或其它總線系統(tǒng)耦合到未在圖1中示出的控制器，該控制器被適配并且被配置為控制超聲波傳感器4并且基于由超聲波傳感器4提供的信息(即渡越時間)來計算液體的液位和濃度。

在一個實施例中，超聲波傳感器4可以是包括在泵殼體10中的泵的組成部分。所述泵殼體10可以布置在儲箱1的內(nèi)側(cè)或儲箱的外側(cè)(圖中未示出)。

控制器可以控制超聲波傳感器4發(fā)射如由虛線所示的超聲波11，其中發(fā)射的波由反射器5-8偏轉(zhuǎn)和反射，如下面參考圖2更詳細(xì)描述的。

圖2描繪了優(yōu)選布置的示意圖，其中超聲波傳感器4集成在如在圖1中所示的(可獨立附接的)殼體10(特別地同樣包括液體泵)中，其中圖2描繪了該布置的截面圖。為了使超聲波11能夠渡越通過殼體10的壁，超聲波傳感器4可選地可以經(jīng)由耦合層12耦合到殼體10的壁，以使超聲波11能夠在向上和向下的方向中渡越，因此使得由超聲波傳感器4發(fā)射的波能夠在向上方向中豎直地穿過殼體壁以進(jìn)入液體，并且允許豎直向下行進(jìn)的反射超聲波11穿過殼體10的壁以(重新)進(jìn)入超聲波傳感器4用于由傳感器檢測。因此，所述耦合層12實現(xiàn)超聲波傳感器4與殼體10的壁的聲耦合。

應(yīng)注意，耦合層12的厚度(在圖中表示為“H3”，包括關(guān)于超聲波的渡越的其特性，即耦合層12和殼體壁10對超聲波傳播的影響)在系統(tǒng)中是已知的。因此，在計算(例如計算)中可以考慮該影響。

如圖所示，第二反射器6、第三反射器7和第四反射器8被布置在第一反射器5下方。因此，如果第一反射器5由液體覆蓋，則第二至第四反射器被布置在液體內(nèi)。

此外，“H1”表示從殼體10(殼體的壁的內(nèi)表面)到第一反射器5(的表面)的距離。在系統(tǒng)中，即在控制器中該距離是已知的?！癏2”表示從殼體10到反射器2(的中心)的距離。應(yīng)注意，在一個實施例中，第三反射器7和第四反射器8的中心在與第二反射器6相同的水平液位上對準(zhǔn)，因此豎直距離H2也表示第三反射器7和第四反射器8的豎直高度。從第二反射器6的(中心)到第三反射器7和第四反射器8(的中心)的距離由“W”表示。應(yīng)注意，第三反射器7和第四反射器8相應(yīng)地對準(zhǔn)。

在該方法的操作時，控制超聲波傳感器4以在豎直向上的方向中發(fā)射超聲或波。發(fā)射的波的第一部分13a從超聲波傳感器4，即從包括在傳感器中的振蕩壓電體行進(jìn)到第一反射器5，在那里其被反射180°，即行進(jìn)方向由第一反射器5反轉(zhuǎn)。因此，反射的超聲波11豎直向下傳播到超聲波傳感器4(見13b)，在那里被檢測。如上所述，超聲波傳感器4被布置成確定(特別是測量)在發(fā)射波和檢測其反射之間的時間跨度，即，測量第一渡越時間。然后將測量的第一渡越時間與預(yù)定義時間窗口比較。預(yù)定義時間窗口表征了液體中超聲波的最小和最大行進(jìn)時間。如果第一渡越時間在時間窗口之外，則該方法推斷波沒有由第一反射器反射，而是由已經(jīng)下降到第一反射器下方的液位反射。在該情況下，該方法認(rèn)為第二至第四反射器未被埋在液體中，因此不能評估超聲波的所有反射。因此，該方法可以中止，并且超聲波傳感器4可以向控制器提供指示液位已經(jīng)下降到第一參考高度H1下方的信號。

否則，即，如果渡越時間超過預(yù)定義時間窗口，則超聲波傳感器4推斷發(fā)射的波的第二部分14a將經(jīng)由第二反射器6行進(jìn)到第三反射器7，在那里波的傳播方向被反轉(zhuǎn)，因此反射波部分14b將在超聲波傳感器4處被檢測到。超聲波傳感器4測量從波的發(fā)射直到反射部分14b的檢測的時間，即渡越時間RT2。

第二波部分14a及其相應(yīng)的反射14b行進(jìn)通過耦合層12。為了計算由波部分14a、14b行進(jìn)距離H2+W所需的時間，校正的渡越時間RT2corrected根據(jù)如下計算

RT2corrected＝RT2-(2·H3/SOSsandwich)

其中H3表示超聲波橫越的所謂夾層的厚度，即，超聲波傳感器4的殼體壁，耦合層12的厚度和殼體10的壁的厚度。SOSsandwich指定在所述層疊夾層中的聲速，其中所述值可以被確定為通過塑料的行進(jìn)速度。

基于校正的渡越時間RT2corrected，可以根據(jù)如下來計算尿素液體的濃度

濃度＝(RT2corrected-(a2·T²+b2·T+c2))/(a1·T²+b1·T+c1)

其中T是尿素液體的溫度，并且a1、a2、b1、b2、c1和c2是不具有從測試中已知的尺寸的系數(shù)。

此外，在液體中(例如在尿素液體中)超聲波的傳播速度SoSurea可以基于校正的渡越時間RT2corrected并且基于已知距離H2和W根據(jù)如下確定：

SoSurea＝2(H2+W)/Rt2corrected。

最后，超聲波傳感器4接收第三波部分15a的反射。發(fā)射的超聲波的波部分15a由第二反射器6偏轉(zhuǎn)到水平取向并且到第四反射器8，其轉(zhuǎn)而將波從其水平取向偏轉(zhuǎn)成豎直向上取向。因此，所述偏轉(zhuǎn)的部分朝向其本反射的液體2的表面?zhèn)鞑ィ磦鞑ト∠虮环崔D(zhuǎn)。反射的第三波部分15b經(jīng)由第四反射器8和第二反射器6從液體2的表面豎直向下行進(jìn)到超聲波傳感器4。超聲波傳感器4因此檢測反射的第三波部分15b，并且測量第三波部分15a、15b的發(fā)射和檢測反射之間的時間跨度，即渡越時間RT3?；跍y量的渡越時間RT3、計算的超聲波在液體中的傳播速度、未校正的渡越時間RT2以及距離H2和W，液位L可以根據(jù)如下計算：

L＝(SoSurea·(RT3-RT2)/2)+H2

其中L也可以被看作從底部儲箱壁的上表面到液體表面的距離，在圖1和圖2中給出參考標(biāo)記3。因此，L的計算依賴于測量的渡越時間RT 3和RT 2的差，其中兩個測量值不被校正。因此消除了通過橫越夾層H3引入的誤差，同時減少了計算量。

如波形線所示，即示出容納在儲箱中的液體2的表面的線，當(dāng)測量距離“L”時，液體2的表面可能不光滑。然而，當(dāng)重復(fù)測量渡越時間RT3和平均測量值的步驟時，由晃動液體引入的誤差平均掉。因此，在一個實施例中，控制器可以在循環(huán)中重復(fù)測量渡越時間RT3的步驟，并且然后計算測量的RT3的平均值。計算距離L的步驟可以基于RT3的平均值。

應(yīng)注意，為了減少測量故障，也可以重復(fù)用于測量渡越時間RT1和RT2的步驟。

在一個實施例中，可以基于單個超聲波發(fā)射來測量渡越時間RT1、RT2和RT3，因為反射器的所述布置確保渡越時間RT1低于比RT3更低的RT2，即RT1<RT2<RT3。在所述方法的替代實施例中，RT1的測量可與測量RT2分開，測量RT2可與測量RT3分開。

圖3描繪了機(jī)動車輛16的示意圖，該機(jī)動車輛16包括內(nèi)燃機(jī)17和用于清潔由內(nèi)燃機(jī)17排放的廢氣的廢氣處理裝置18。能夠通過使用選擇性催化還原的方法來清潔內(nèi)燃機(jī)17的廢氣的SCR催化器19設(shè)置在廢氣處理裝置18中。用于廢氣清潔的液體添加劑可以借助于噴射器22遞送到廢氣處理裝置18。用于廢氣清潔的液體添加劑經(jīng)由來自泵單元23的管道20從儲箱1提供。超聲波傳感器4可以包括在泵10中。此外，車輛16可以包括通信地耦合到泵單元10和超聲波液位超聲波傳感器4的控制器21。如上所述的方法步驟可以作為可執(zhí)行代碼存儲在數(shù)字信號處理器(即包括在機(jī)動車輛16中的控制器21實體)中。

參考符號

1 儲箱

2 液體

3 距離

4 超聲波傳感器

5 第一反射器

6 第二反射器

7 第三反射器

8 第四反射器

9 通信連接

10 殼體

11 超聲波

12 耦合層

13 第一波部分

14 第二波部分

15 第三波部分

16 機(jī)動車輛

17 內(nèi)燃機(jī)

18 廢氣處理裝置

19 SCR催化劑

20 管道

21 控制器

22 噴射器

23 泵單元

H1 從殼體10到第一反射器5的距離

H2 從殼體10到反射器2的距離

H3 耦合層的厚度

L 液位

W 從第二反射器6到第三反射器7/第四反射器8的距離