本發(fā)明涉及一種用于確定在用于液體的儲(chǔ)箱中的液位的方法。該方法特別是可用于確定在機(jī)動(dòng)車中的儲(chǔ)箱中的液位，在儲(chǔ)箱中儲(chǔ)存有用于排氣凈化的液態(tài)添加劑。

背景技術(shù)：

具有排氣處理裝置的機(jī)動(dòng)車是廣泛已知的，為了凈化排氣，將液態(tài)添加劑添加到排氣處理裝置中。尤其常常見到這樣的排氣處理裝置，在其中進(jìn)行選擇性催化還原方法(SCR方法，SCR＝選擇性催化還原)。在該方法中，利用氨氣將排氣中的氮氧化物化合物還原成無害的物質(zhì)，如氮?dú)狻⑺虲O₂。在機(jī)動(dòng)車中，通常不是直接儲(chǔ)備氨氣，而是以液態(tài)添加劑的形式進(jìn)行儲(chǔ)備，液態(tài)添加劑可儲(chǔ)存在儲(chǔ)箱中。用于排氣凈化的這種液態(tài)添加劑然后在排氣外部在為其設(shè)置的反應(yīng)器中或者在排氣內(nèi)部在排氣處理裝置之內(nèi)轉(zhuǎn)化成氨氣。特別是經(jīng)常使用尿素水溶液作為液態(tài)添加劑?？少?gòu)買到牌的具有按重量計(jì)算為32.5％重量百分比的尿素含量的尿素水溶液。

常常需要獲得關(guān)于在用于液態(tài)添加劑的儲(chǔ)箱中的液位的信息。關(guān)于液位的信息可用于，獲得用于填充儲(chǔ)箱的合適時(shí)刻。此外可防止，在運(yùn)行期間儲(chǔ)箱完全被清空。

為了確定在用于液態(tài)添加劑的儲(chǔ)箱中的液位，已經(jīng)提出了超聲波液位傳感器。超聲波液位傳感器通常具有超聲波發(fā)射單元和超聲波接收單元。超聲波發(fā)射單元發(fā)射出超聲波，超聲波在儲(chǔ)箱內(nèi)的液體表面處被反射并且從該處返回到超聲波液位傳感器，并且被超聲波液位傳感器的超聲波接收單元接收。超聲波在儲(chǔ)箱中的液體中的傳播速度或者已知，或者利用參考測(cè)量來獲得。由超聲波從超聲波液位傳感器到液面并且返回到超聲波液位傳感器的飛行時(shí)間和超聲波在液體中的傳播速度計(jì)算出在儲(chǔ)箱中的液位。

超聲波液位傳感器的優(yōu)點(diǎn)是，其不具有可動(dòng)的部件。此外，利用超聲波液位傳感器能用相同的傳感器結(jié)構(gòu)形式在不同的儲(chǔ)箱高度時(shí)測(cè)量在儲(chǔ)箱中的填充高度。在儲(chǔ)箱中的可能的填充高度方面的區(qū)別僅須儲(chǔ)存在評(píng)估單元中，利用該評(píng)估單元評(píng)估由超聲波接收單元接收的超聲波。起源于由超聲波發(fā)射單元發(fā)射出的超聲波且例如在液體表面上反射了的、由超聲波接收單元接收的超聲波以下也被稱為信號(hào)或響應(yīng)信號(hào)，其由超聲波接收單元或由超聲波液位傳感器接收。

已知超聲波液位傳感器在儲(chǔ)箱中的兩種不同的布置方案。根據(jù)一種已知的布置方案，超聲波從上側(cè)被發(fā)送到儲(chǔ)箱中的液面上并且從該處向上反射回超聲波液位傳感器。在另一已知的布置方案中，超聲波從在儲(chǔ)箱的底部處的超聲波液位傳感器通過液體被發(fā)送到儲(chǔ)箱中的液面處，并且在液面處反射回位于儲(chǔ)箱底部處的超聲波液位傳感器。

以上已經(jīng)解釋了，為了確定超聲波在液體中的傳播速度，可進(jìn)行參考測(cè)量。已知的是，對(duì)于參考測(cè)量，確定超聲波沿著已知的測(cè)量路徑在液體中的飛行時(shí)間。例如，測(cè)量路徑可實(shí)施成具有至少一個(gè)參考面，超聲波在參考面處反射。優(yōu)選地，準(zhǔn)確地已知參考面的位置或在兩個(gè)參考面之間的距離。根據(jù)超聲波到參考面的飛行時(shí)間或者根據(jù)超聲波到多個(gè)(例如兩個(gè))參考面的飛行時(shí)間差，可獲得超聲波在液體中的行進(jìn)速度。

在進(jìn)行這種參考測(cè)量時(shí)的問題是，由至少一個(gè)參考面設(shè)置的測(cè)量路徑必須完全布置在液體之內(nèi)。這特別是在儲(chǔ)箱中的液位和液體填充高度變化時(shí)是成問題的。因此已知的是，如此布置參考面，使得用于確定超聲波行進(jìn)速度的測(cè)量路徑水平地布置，優(yōu)選布置在儲(chǔ)箱底部附近。由此可保證，在液位非常低時(shí)也可進(jìn)行飛行時(shí)間測(cè)量。不利的是，測(cè)量路徑的水平布置方案需要在儲(chǔ)箱底部處相對(duì)多的結(jié)構(gòu)空間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，本發(fā)明的目標(biāo)是，解決或至少減輕所描述的技術(shù)問題。特別是，要提出特別有利的用于利用超聲波傳感器確定在用于液體的儲(chǔ)箱中的液位的方法。

該目標(biāo)通過根據(jù)權(quán)利要求1所述的特征的方法實(shí)現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中給出該方法的其它有利的設(shè)計(jì)方案。在權(quán)利要求書中單個(gè)闡述的特征能以任意技術(shù)上合理的方式相互組合并且可通過說明書中闡釋的事實(shí)進(jìn)行補(bǔ)充，其中，示出方法的其它實(shí)施變型方案。

本發(fā)明涉及一種用于利用超聲波液位傳感器和至少兩個(gè)用于反射由超聲波液位傳感器發(fā)射出的超聲波的參考面來確定儲(chǔ)箱中的液位的方法，其中，第一參考面布置在第二參考面下方，該方法具有以下步驟：

a)確定超聲波在從超聲波液位傳感器到第一參考面的第一測(cè)量路徑上在液體中的第一傳播速度，

b)確定超聲波在從第一參考面到第二參考面的第二測(cè)量路徑上在液體中的第二傳播速度，

c)測(cè)量超聲波從超聲波液位傳感器到在儲(chǔ)箱中的液體的液面的飛行時(shí)間，

d)根據(jù)至少一個(gè)選擇標(biāo)準(zhǔn)選出第一傳播速度或第二傳播速度，以及

e)利用在步驟c)中測(cè)得的飛行時(shí)間和在步驟d)中選出的傳播速度計(jì)算液位。

優(yōu)選地，超聲波傳感器布置在儲(chǔ)箱底部中或儲(chǔ)箱底部附近。超聲波液位傳感器優(yōu)選地垂直向上取向，從而超聲波由超聲波液位傳感器垂直向上發(fā)射出。第一參考面和第二參考面優(yōu)選地垂直地布置在超聲波液位傳感器上方。優(yōu)選地，超聲波液位傳感器具有用于發(fā)射出超聲波的發(fā)射單元和用于接收超聲波的接收單元，其中，接收單元被設(shè)置用于接收由發(fā)射單元發(fā)射出并且在任意結(jié)構(gòu)(參考面、儲(chǔ)箱中的液面等)處被反射的超聲波。

優(yōu)選地至少部分地一起(同時(shí))進(jìn)行方法步驟a)、b)和c)。特別優(yōu)選地，超聲波液位傳感器發(fā)射出超聲波形式的信號(hào)。緊接著，超聲波液位傳感器接收三個(gè)被反射的響應(yīng)信號(hào)，這些響應(yīng)信號(hào)從被發(fā)射出的超聲波中得到。第一信號(hào)被識(shí)別為在第一參考面處的反射。利用該信號(hào)實(shí)施步驟a)。第一測(cè)量路徑的長(zhǎng)度是已知的，并且從在發(fā)射出超聲波和接收第一響應(yīng)信號(hào)之間的時(shí)間間隔中可計(jì)算出第一傳播速度。第二響應(yīng)信號(hào)被識(shí)別為在第二參考面處的反射。第一響應(yīng)信號(hào)和第二響應(yīng)信號(hào)用于在步驟b)中確定第二傳播速度。利用在接收第一響應(yīng)信號(hào)的時(shí)刻與接收第二響應(yīng)信號(hào)的時(shí)刻之間的差以及第二測(cè)量路徑的(已知的)長(zhǎng)度，可計(jì)算出第二傳播速度。第三響應(yīng)信號(hào)用于進(jìn)行步驟c)并且確定超聲波從液位傳感器到在儲(chǔ)箱中的液體的液面的飛行時(shí)間。從在發(fā)射出超聲波和接收第三響應(yīng)信號(hào)之間的時(shí)間間隔中得到該飛行時(shí)間。

如有必要，也可不同地(一起或以其它順序)進(jìn)行方法步驟a)、b)和c)。在此描述的對(duì)方法步驟a)、b)和c)的解釋僅僅是示例性的。

通過在步驟d)中根據(jù)至少一個(gè)選擇標(biāo)準(zhǔn)選出第一傳播速度或第二傳播速度，能夠?qū)崿F(xiàn)，當(dāng)?shù)诙?上部)參考面未設(shè)置在儲(chǔ)箱中的液體之內(nèi)而是儲(chǔ)箱中的液面定位在第一參考面與第二參考面之間時(shí)，也能確定儲(chǔ)箱中的(當(dāng)前)液位。特別是，如此定義選擇標(biāo)準(zhǔn)，即，當(dāng)儲(chǔ)箱中的液面位于第二參考面之下時(shí)，利用第一傳播速度確定液位。在液位更高(在第二參考面之上)時(shí)，選擇第二傳播速度用于確定液位。相對(duì)于第一傳播速度，第二傳播速度具有的優(yōu)點(diǎn)是，第二傳播速度可明顯更準(zhǔn)確地被確定。這是因?yàn)?，與在超聲波液位傳感器與第一參考面之間的距離相比，能準(zhǔn)確得多地確定在第一參考面和第二參考面之間的距離。這特別是由以下條件決定，即，第一參考面和第二參考面布置在(共同的)校準(zhǔn)構(gòu)件上。相對(duì)地，超聲波傳感器是相對(duì)于參考面(獨(dú)立的)構(gòu)件，從而與兩個(gè)參考面之間的距離的公差相比，超聲波液位傳感器與第一參考面之間的距離的公差更不準(zhǔn)確。與第二傳播速度相比，第一傳播速度具有的優(yōu)點(diǎn)是，即便在液位位于第二參考面之下時(shí)第一傳播速度也可被確定。

所描述的方法使得也能可靠地確定儲(chǔ)箱中較低的液位并且同時(shí)保證了超聲波液位傳感器在儲(chǔ)箱中的豎直布置。由此，顯著降低了液位傳感器在儲(chǔ)箱底部處的空間需求。例如，豎直布置的超聲波液位傳感器以及參考面可裝配在儲(chǔ)箱底部處的小的開口中。相對(duì)地，超聲波液位傳感器以及水平布置的參考面需要更為復(fù)雜的裝配和/或在儲(chǔ)箱底部的這樣的開口，即，該開口的直徑至少與測(cè)量路徑的長(zhǎng)度同樣大。

下述這樣的方法是特別有利的，即，超聲波液位傳感器布置在儲(chǔ)箱之外并且超聲波液位傳感器的超聲波在進(jìn)入儲(chǔ)箱中的液體中之前經(jīng)過聯(lián)接層，其中，聯(lián)接層包括儲(chǔ)箱壁(特別是儲(chǔ)箱壁的一部分)，并且在步驟a)中以修正系數(shù)考慮超聲波在聯(lián)接層中的飛行時(shí)間。

優(yōu)選地，超聲波液位傳感器在儲(chǔ)箱內(nèi)腔之外布置在儲(chǔ)箱壁的與液體相對(duì)置的側(cè)上。優(yōu)選地，除了儲(chǔ)箱壁外，聯(lián)接層還包括傳遞件，該傳遞件以可傳導(dǎo)超聲波的方式將超聲波液位傳感器聯(lián)接到儲(chǔ)箱壁上。傳遞件例如可包括傳導(dǎo)膏或傳導(dǎo)填料/傳導(dǎo)墊，其布置在儲(chǔ)箱壁和超聲波傳感器之間。在聯(lián)接層之內(nèi)，超聲波通常具有與在儲(chǔ)箱中的液體中不同的傳播速度。因?yàn)橐阎?lián)接層的結(jié)構(gòu)，所以超聲波在聯(lián)接層中的速度可被計(jì)算出并且在步驟a)中作為修正系數(shù)來考慮。優(yōu)選地，該修正系數(shù)具有時(shí)間量綱。優(yōu)選地，超聲波經(jīng)過聯(lián)接層所需的時(shí)間經(jīng)驗(yàn)地/根據(jù)實(shí)驗(yàn)地確定并且以修正系數(shù)的形式儲(chǔ)存在用于實(shí)施所描述的方法的控制器中。

此外，下述這樣的方法是有利的，即，當(dāng)在步驟d)中選擇傳播速度時(shí)考慮，在之前的方法迭代中選擇了哪個(gè)傳播速度。

所描述的方法通常(在機(jī)動(dòng)車運(yùn)行期間)以迭代的方式重復(fù)，以便總是能提供關(guān)于在儲(chǔ)箱中的液體的液位的最新信息。在該方法中使用和求得的參數(shù)(特別是所選擇的傳播速度)分別被儲(chǔ)存在機(jī)動(dòng)車的控制器中。因此能實(shí)現(xiàn)，在方法迭代時(shí)使用在之前的方法迭代期間求得的參數(shù)。在步驟c)中，除了所述至少一個(gè)選擇標(biāo)準(zhǔn)外，還使用關(guān)于在之前的方法迭代中選擇的傳播速度的信息，以選出傳播速度中的一個(gè)。例如，當(dāng)存在特定的條件時(shí)，可使在步驟d)中改變所選擇的傳播速度的可能性不起作用?！案淖兯x擇的傳播速度”在此指的是，在實(shí)施所述方法期間選擇與在之前的方法迭代中不同的(第一或第二)傳播速度。例如，基本上可防止從選擇第一傳播速度變(回)到選擇第二傳播速度。這意味著，在單次選擇了第一傳播速度的情況下，該方法不可能在下一方法迭代中跳回到第一傳播速度。如果滿足了附加的條件，則可再次實(shí)現(xiàn)變(回)到選擇第二傳播速度。

例如可設(shè)想，在步驟d)中選出第一傳播速度，因?yàn)樵撝辽僖粋€(gè)選擇標(biāo)準(zhǔn)可識(shí)別出：儲(chǔ)箱中的液位下降到第二參考面之下。如果第一次是這種情況，則在儲(chǔ)存器中儲(chǔ)存對(duì)第一傳播速度的選擇。優(yōu)選地，只要沒有再次填充儲(chǔ)箱，就一直保持選擇第一傳播速度。即使該至少一個(gè)選擇標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上已經(jīng)指定了改變回第二傳播速度，也還是保持選擇第一傳播速度。

此外，下述這樣的方法是有利的，即，在步驟e)中作為第一選擇標(biāo)準(zhǔn)使用計(jì)算出的液位，其中，當(dāng)液位位于液位限值之下時(shí)選擇第一傳播速度并且當(dāng)液位位于液位限值之上時(shí)選擇第二傳播速度。

優(yōu)選地，如此設(shè)置液位限值，即，當(dāng)液位位于液位限值之上時(shí)兩個(gè)參考面(一定)布置在液體之內(nèi)，從而能毫無問題地在位于兩個(gè)參考面之間的第二測(cè)量路徑上確定第二傳播速度。相應(yīng)地，優(yōu)選地將液位限值確定在第二參考面的高度上，或者幾乎超過第二參考面。當(dāng)液位位于液位限值之下時(shí)，優(yōu)選地利用第二傳播速度計(jì)算液位，從而液位的繼續(xù)下降不影響液位確定。

此外，下述這樣的方法是有利的，即，在步驟d)中作為第二選擇標(biāo)準(zhǔn)在第一傳播速度和第二傳播速度之間進(jìn)行比較，其中，當(dāng)?shù)谝粋鞑ニ俣群偷诙鞑ニ俣戎g的速度差超過限值時(shí)，選擇第一傳播速度。

以上已經(jīng)闡述了，分別根據(jù)三個(gè)響應(yīng)信號(hào)確定第一傳播速度、第二傳播速度和飛行時(shí)間，這些響應(yīng)信號(hào)分別作為對(duì)同一個(gè)發(fā)射出的超聲波信號(hào)的響應(yīng)先后到達(dá)超聲波液位傳感器的接收單元處。如果液面下降到第二參考面之下，在第二參考面處不再反射超聲波，因?yàn)樗谐暡ㄒ呀?jīng)在液面處被反射。即，對(duì)于超聲波液位傳感器來說第二參考面不可見。代替地，液面被視為第二參考面，因?yàn)樵诘谝粎⒖济嬷笠好娈a(chǎn)生對(duì)發(fā)射出的超聲波的第二響應(yīng)信號(hào)。當(dāng)液位位于第二參考面之下時(shí)，相應(yīng)地，利用液位傳感器確定的、在相應(yīng)于第一參考面的響應(yīng)信號(hào)與被超聲波傳感器理解成屬于第二參考面的第二響應(yīng)信號(hào)之間的飛行時(shí)間縮短。由此，當(dāng)液位位于第二參考面之下時(shí)，在步驟b)中確定的第二傳播速度與在步驟a)中確定的第一傳播速度之間出現(xiàn)偏差。雖然由于在步驟a)和b)中的速度測(cè)量方面的不準(zhǔn)確性，在液位位于第二參考面之上時(shí)在兩個(gè)傳播速度之間也可能出現(xiàn)速度差，但是該速度差相對(duì)較小。優(yōu)選地，如此定義限值，即，僅僅檢測(cè)由于液位下降到第二參考面之下引起的速度差。

如果液面下降到第二參考面之下，則通常對(duì)于步驟c)也需要適配的做法。特別是不再能夠使用對(duì)發(fā)射出的超聲波的第三響應(yīng)信號(hào)來確定飛行時(shí)間。而是應(yīng)該使用第二響應(yīng)信號(hào)來確定到液面的飛行時(shí)間，因?yàn)楫?dāng)液面位于第二參考面之下時(shí)，超聲波在液面處的反射典型地作為第二響應(yīng)信號(hào)被超聲波液位傳感器接收。

第一選擇標(biāo)準(zhǔn)和第二選擇標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)選兩者一起使用，以便從第一傳播速度改變到第二傳播速度。特別優(yōu)選地，兩個(gè)選擇標(biāo)準(zhǔn)必須指定傳播速度的相應(yīng)改變，以便在步驟d)中也實(shí)際上進(jìn)行該改變。

為了從第一傳播速度改變(回)第二傳播速度，優(yōu)選地需要的是，附加地還有另一以下還要解釋的(第三)選擇標(biāo)準(zhǔn)指定相應(yīng)的改變。

下述這樣的方法是特別有利的，即，在步驟d)中作為第三選擇標(biāo)準(zhǔn)檢查在步驟c)中測(cè)得的飛行時(shí)間，其中，當(dāng)所測(cè)得的飛行時(shí)間位于與到第二參考面的雙倍飛行時(shí)間相當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔之外且在前一個(gè)方法迭代中選擇了第一傳播速度時(shí)，不選擇第二傳播速度。

以上已經(jīng)描述了，為了確定第一傳播速度、第二傳播速度和飛行時(shí)間，分別可使用針對(duì)由超聲波液位傳感器發(fā)射出的超聲波的三個(gè)響應(yīng)信號(hào)。已經(jīng)結(jié)合第二選擇標(biāo)準(zhǔn)解釋了，當(dāng)液面位于第二參考面之下時(shí)，第二參考面可能對(duì)于超聲波傳感器來說不可見，這是因?yàn)樵谶@種情況中，液面產(chǎn)生第二響應(yīng)信號(hào)并且完全反射超聲波。盡管如此，在這種情況中也得到第三響應(yīng)信號(hào)，其能以錯(cuò)誤的方式被理解成液面。該第三響應(yīng)信號(hào)通過在儲(chǔ)箱之內(nèi)多次反射超聲波得到。已表明，通過一個(gè)在返回超聲波液位傳感器之前首先在液面處、然后在儲(chǔ)箱底部處并且接著再次在液面處被反射的超聲波，能產(chǎn)生特別強(qiáng)的響應(yīng)信號(hào)。由此，第三響應(yīng)信號(hào)的超聲波恰好四次經(jīng)過從超聲波液位傳感器到液面的路徑，而不是恰好兩次。由此，飛行時(shí)間恰好是(來自第二參考面的)第二響應(yīng)信號(hào)的飛行時(shí)間的兩倍。如此定義時(shí)間間隔，即，該時(shí)間間隔識(shí)別出：到液面的飛行時(shí)間或第三響應(yīng)信號(hào)與到第二參考面的飛行時(shí)間的兩倍相當(dāng)。優(yōu)選地，該時(shí)間間隔以在5％和10％之間的公差覆蓋所述兩倍的飛行時(shí)間，從而也隨之獲得測(cè)量誤差。如果已經(jīng)根據(jù)第二傳播速度計(jì)算了液位，并且同時(shí)將第三響應(yīng)信號(hào)錯(cuò)誤地理解成了到液面的飛行時(shí)間，則步驟e)得到的計(jì)算液位相應(yīng)于在儲(chǔ)箱中實(shí)際液位的兩倍。為了可靠地避免該方法的這種錯(cuò)誤結(jié)果，第三選擇標(biāo)準(zhǔn)攔截相應(yīng)的情況。

僅僅在從第一傳播速度改變成第二傳播速度時(shí)使用第三選擇標(biāo)準(zhǔn)。第三選擇標(biāo)準(zhǔn)由此也可被稱為附加的控制標(biāo)準(zhǔn)。

此外，下述這樣的方法是有利的，即，當(dāng)在步驟e)中計(jì)算液位時(shí)使用以下子步驟：

i)基于所選擇的傳播速度計(jì)算液位；

ii)檢查利用第二傳播速度求得的液位是否相應(yīng)于第二參考面的高度的兩倍；

iii)獲得在一時(shí)間間隔中在超聲波液位傳感器處第二參考面的第二響應(yīng)信號(hào)的波動(dòng)；

iv)檢查第二響應(yīng)信號(hào)的波動(dòng)是否超過規(guī)定的限值；以及

v)當(dāng)滿足步驟ii)和步驟iv)時(shí)，將在步驟i)中計(jì)算出的液位修正為第二參考面(2)的高度。

在步驟iii)中使用的在超聲波液位傳感器處的第二響應(yīng)信號(hào)優(yōu)選地與第二參考面相關(guān)聯(lián)，而第一響應(yīng)信號(hào)與第一參考面相關(guān)聯(lián)，第三響應(yīng)信號(hào)與在儲(chǔ)箱中的液面相關(guān)聯(lián)。

然而，如以上解釋的那樣，當(dāng)液面或液位位于第二參考面的高度上時(shí)，第三響應(yīng)信號(hào)可能相應(yīng)于超聲波在液面處的雙重反射。在子步驟ii)中識(shí)別存在這種情況的可能性。然而，借助子步驟ii)不能將這種情況與以下情況區(qū)分，即，液位實(shí)際上位于第二參考面的兩倍高度上。這一點(diǎn)通過子步驟iii)和iv)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)液位位于第二參考面的高度上時(shí)，在子步驟iii)中第二響應(yīng)信號(hào)的波動(dòng)通過在儲(chǔ)箱中的液體的振動(dòng)和/或晃動(dòng)來觸發(fā)。其原因是，在晃動(dòng)時(shí)，第二參考面也至少短時(shí)間位于液面上方并且由此液面引起第二響應(yīng)信號(hào)。當(dāng)液位相應(yīng)于第二參考面的兩倍高度時(shí)，不可能出現(xiàn)這種情況。第二參考面總是且一定完全被液體覆蓋并且第二響應(yīng)信號(hào)相應(yīng)地恒定。通過觀察第二響應(yīng)信號(hào)在一時(shí)間間隔中的波動(dòng)并且通過比較所觀察到的(且必要時(shí)在時(shí)間上平均的)波動(dòng)，由此可區(qū)分出，液位實(shí)際上相應(yīng)于第二參考面的高度的兩倍還是超聲波在液體表面處雙重反射(子步驟iii)和iv))。

此外，下述這樣的方法是有利地的，即，僅當(dāng)存在靜態(tài)模式時(shí)，才在步驟d)中進(jìn)行從第一傳播速度改變到第二傳播速度。

靜態(tài)模式的特征是，實(shí)施該方法的機(jī)動(dòng)車(在此期間)已經(jīng)是不動(dòng)的了或者不活動(dòng)。靜態(tài)模式的相反情況是動(dòng)態(tài)模式，在動(dòng)態(tài)模式中，(連續(xù)地)已經(jīng)激活了或激活機(jī)動(dòng)車。靜態(tài)模式和動(dòng)態(tài)模式之間的區(qū)分可在模式檢查中進(jìn)行。如果存在的是靜態(tài)模式，則可能已經(jīng)再次填充了儲(chǔ)箱，因?yàn)樵俅翁畛鋬?chǔ)箱通常需要機(jī)動(dòng)車(至少短時(shí)間)不動(dòng)或者說停止。如果存在的是靜態(tài)模式，即(原則上)可能的是：儲(chǔ)箱中的液面升高了。相應(yīng)地，(優(yōu)選地)僅當(dāng)存在靜態(tài)模式或者至少已經(jīng)呈現(xiàn)出靜態(tài)模式時(shí)，才實(shí)現(xiàn)變回到第二傳播速度。在機(jī)動(dòng)車運(yùn)行期間的動(dòng)態(tài)模式中假設(shè)，已經(jīng)通過儲(chǔ)箱中的液體的晃動(dòng)、通過儲(chǔ)箱的位置傾斜或類似者引起了液面提高到第二參考面之上的值。相應(yīng)地，改變回第二傳播速度則是不合理的。

合理的是，特別是結(jié)合步驟e)的子步驟i)至v)區(qū)分靜態(tài)模式和動(dòng)態(tài)模式。可在子步驟iii)和iv)的范圍中評(píng)估的波動(dòng)通常僅在動(dòng)態(tài)模式中出現(xiàn)，因?yàn)樵陟o態(tài)模式中不會(huì)出現(xiàn)用以區(qū)分液位在第二參考面高度上還是在第二參考面的兩倍高度上所需的、足夠的液面晃動(dòng)和/或振動(dòng)。因此，子步驟i)至v)僅可在動(dòng)態(tài)模式中使用并且必須為靜態(tài)模式進(jìn)行調(diào)整。那么在必要時(shí)，在靜態(tài)模式中使用儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的液位信息。

此外下述這樣的方法是有利的，即，在步驟d)中使用的至少一個(gè)選擇標(biāo)準(zhǔn)的輸入信號(hào)用低通濾波器濾波。

該至少一個(gè)選擇標(biāo)準(zhǔn)的輸入信號(hào)例如是在步驟e)中在第一選擇標(biāo)準(zhǔn)下和在第三選擇標(biāo)準(zhǔn)下計(jì)算出的液位或者是在第二選擇標(biāo)準(zhǔn)下的速度差。待濾波的輸入信號(hào)例如也可為超聲波的飛行時(shí)間。低通濾波器具有的性能是，濾掉選擇標(biāo)準(zhǔn)的短期的波動(dòng)的變化。通過低通濾波器例如可防止，儲(chǔ)箱中的液體的晃動(dòng)對(duì)所述至少一個(gè)選擇標(biāo)準(zhǔn)具有影響。

此外下述這樣的方法是有利的，即，在步驟d)中使用的至少一個(gè)選擇標(biāo)準(zhǔn)的輸入信號(hào)利用遲滯器或滯后函數(shù)濾波。

通過利用遲滯器為輸入信號(hào)濾波，可有效地防止快速地改變所選擇的傳播速度。

在此也應(yīng)描述一種具有用于工作液體的儲(chǔ)箱的機(jī)動(dòng)車，其具有用于確定在儲(chǔ)箱中的液位的超聲波液位傳感器和用于反射由超聲波液位傳感器發(fā)射出的超聲波的至少兩個(gè)參考面，其中，第一參考面布置在第二參考面之下，機(jī)動(dòng)車還具有至少一個(gè)控制器，該控制器被設(shè)置用于實(shí)施所描述的方法以確定液位。

結(jié)合所描述的方法闡述的特殊優(yōu)點(diǎn)和設(shè)計(jì)特征能以類似的方式轉(zhuǎn)移到機(jī)動(dòng)車和超聲波液位傳感器(作為裝置)上。

控制器可以是在用于輸送和提供液態(tài)添加劑的裝置中的、配設(shè)給超聲波液位傳感器的控制器?？刂破饕部梢允菣C(jī)動(dòng)車控制器的組成部分，在其中儲(chǔ)存有軟件用于實(shí)施所描述的方法。

附圖說明

以下根據(jù)附圖詳細(xì)闡釋本發(fā)明以及技術(shù)領(lǐng)域。附圖示出了特別優(yōu)選的實(shí)施例，然而本發(fā)明不限制在其上。特別應(yīng)指出的是，附圖和在圖中示出的尺寸比例僅僅是示意性的。其中：

圖1示出了儲(chǔ)箱以及所描述的超聲波液位傳感器，

圖2示出了用于提供參考面的構(gòu)件，

圖3示出了具有參考面的構(gòu)件在超聲波液位傳感器處的布置結(jié)構(gòu)，

圖4示出了由超聲波液位傳感器發(fā)射出的超聲波及其反射的圖，

圖5示出了所描述的方法的流程圖，

圖6示出了所描述的方法的邏輯線路圖，

圖7示出了第一選擇標(biāo)準(zhǔn)，

圖8示出了第二選擇標(biāo)準(zhǔn)，

圖9示出了第三選擇標(biāo)準(zhǔn)，

圖10a至圖10d示出了在不同條件下在超聲波液位傳感器處的響應(yīng)信號(hào)的圖，以及

圖11示出了具有儲(chǔ)箱和可根據(jù)所描述的方法運(yùn)行的超聲波液位傳感器的機(jī)動(dòng)車。

具體實(shí)施方式

圖1示出了儲(chǔ)箱4，其中，在儲(chǔ)箱的箱底部的區(qū)域中，取出單元27集成到儲(chǔ)箱4的儲(chǔ)箱壁15中。利用取出單元27可從儲(chǔ)箱4中取出液體并且例如將其提供給(在此未示出的)排氣處理裝置。取出單元27的殼體至少部分地形成儲(chǔ)箱壁15。在取出單元27中布置有超聲波液位傳感器3。在超聲波液位傳感器3上方設(shè)有第一參考面1和第二參考面2。儲(chǔ)箱中的液體形成液面7，儲(chǔ)箱4中的液體(向上)延伸到該液面處。

圖2示出了校準(zhǔn)構(gòu)件29，其可被集成到儲(chǔ)箱中以用于提供第一參考面1和第二參考面2。校準(zhǔn)構(gòu)件29優(yōu)選地由金屬制成并且因此可在準(zhǔn)確保證第一參考面1和第二參考面2的距離和位置的公差的情況下制造。校準(zhǔn)構(gòu)件29優(yōu)選地具有貼靠面28，其可在超聲波液位傳感器附近貼靠(在儲(chǔ)箱壁15上)并且由此給出校準(zhǔn)構(gòu)件29的準(zhǔn)確定位。優(yōu)選地，校準(zhǔn)構(gòu)件29此外具有彈性區(qū)段30，其負(fù)責(zé)用于使校準(zhǔn)構(gòu)件29利用貼靠面28精確地在預(yù)設(shè)的位置中貼靠在儲(chǔ)箱壁15上。由此，準(zhǔn)確地給出了第一參考面1和第二參考面2相對(duì)于超聲波液位傳感器3的位置和取向。

在圖3中可看出，校準(zhǔn)構(gòu)件29可如何布置在儲(chǔ)箱4的儲(chǔ)箱壁15處。校準(zhǔn)構(gòu)件29優(yōu)選地利用至少一個(gè)螺釘32固定在儲(chǔ)箱壁15上。通過彈性區(qū)段30，校準(zhǔn)構(gòu)件29的貼靠面28被牢固地壓到儲(chǔ)箱壁15的預(yù)設(shè)的部位處。超聲波液位傳感器3與校準(zhǔn)構(gòu)件29相對(duì)置地布置在儲(chǔ)箱壁15上，并且在此例如同樣利用至少一個(gè)螺釘32固定。通過超聲波液位傳感器3和校準(zhǔn)構(gòu)件29的定位，限定了從超聲波液位傳感器到第一參考面1的第一測(cè)量路徑5和從第二參考面2到第一參考面1的第二測(cè)量路徑6。

圖4示出了由超聲波液位傳感器發(fā)射出的且被儲(chǔ)箱中的結(jié)構(gòu)(例如第一參考面1或第二參考面2)反射的超聲波或響應(yīng)信號(hào)的不同飛行時(shí)間8。為了更好的理解，圖4部分地示出了結(jié)構(gòu)特征(例如超聲波液位傳感器3)并且部分地按照?qǐng)D表的形式來構(gòu)造。圖4在左下側(cè)示出了超聲波液位傳感器3。在圖4中還可看出儲(chǔ)箱壁15、第一參考面1、第二參考面2和將超聲波從超聲波液位傳感器3傳遞到儲(chǔ)箱壁15上的傳遞件31。傳遞件31例如可為傳遞膏或傳遞填料并且與儲(chǔ)箱壁15一起形成聯(lián)接層14，超聲波通過該聯(lián)接層14從超聲波液位傳感器3被引入在此未示出的儲(chǔ)箱中。從超聲波液位傳感器3到第一參考面1定義了第一測(cè)量路徑5。從第一參考面1到第二參考面2定義了第二測(cè)量路徑6。在圖4中此外還示出了在此未示出的儲(chǔ)箱中的液面7和由此得出的、儲(chǔ)箱中的液位17?！?i)”表示超聲波從超聲波液位傳感器3到液面7并且返回超聲波液位傳感器3的飛行時(shí)間8，“(ii)”表示由于超聲波在第二參考面2處反射得到的飛行時(shí)間8，“(iii)”表示從第一參考面1得到的飛行時(shí)間8。用“(iii)”表示的飛行時(shí)間8可被分割成飛行時(shí)間(iv)和飛行時(shí)間(v)。這兩個(gè)飛行時(shí)間8共同得到根據(jù)(iii)的飛行時(shí)間8。在此，“(v)”表示通過聯(lián)接層14的飛行時(shí)間8，并且“(iv)”表示經(jīng)過液體從儲(chǔ)箱壁15直到第一參考面1的飛行時(shí)間8?！?vi)”表示從超聲波液位傳感器3到一(假想的)液面的(假想的)飛行時(shí)間8，該(假想的)液面位于第二參考面2的高度的兩倍高度上。“(vi)”表示的飛行時(shí)間8通常不是由在該高度上的液面得到的，而是通過超聲波在液面處和在儲(chǔ)箱底部處的雙重反射得到的。因此，“(vi)”表示假想的、非實(shí)際存在的狀態(tài)，其被識(shí)別為對(duì)由超聲波液位傳感器接收的響應(yīng)信號(hào)的錯(cuò)誤理解。在利用“(vi)”表示的飛行時(shí)間8的區(qū)域中，定義一時(shí)間間隔21，其中，在第三選擇標(biāo)準(zhǔn)的框架中考慮位于該時(shí)間間隔21的區(qū)域中的飛行時(shí)間8，以決定，是否應(yīng)改變回第二傳播速度。

圖5示出了所描述的方法的流程圖。可看到方法步驟a)、b)、c)、d)和e)。在方法步驟a)中，為了確定第一傳播速度，考慮了到第一參考面的飛行時(shí)間8、所描述的用于聯(lián)接層的修正系數(shù)16和第一測(cè)量路徑5。顯然，在此也可考慮其它參數(shù)和/或信號(hào)。在步驟b)中，為了確定第二傳播速度10，考慮了相應(yīng)的飛行時(shí)間8和第二測(cè)量路徑6。在此，也可以考慮其它參數(shù)。在步驟c)中，確定與液面7相關(guān)聯(lián)的飛行時(shí)間8。在步驟d)中，進(jìn)行對(duì)第一傳播速度9或第二傳播速度10的選擇。在步驟e)中，所選擇的傳播速度9/10和到液面7的飛行時(shí)間8一起用于計(jì)算液位17。

圖6示出了邏輯線路圖，其解釋了用于選擇第一傳播速度9或第二傳播速度10的單個(gè)選擇標(biāo)準(zhǔn)11、12和13的結(jié)合律。在選擇模塊38中進(jìn)行對(duì)傳播速度9、10的選擇。為了選擇第一傳播速度9，需要的是，不僅第一選擇標(biāo)準(zhǔn)11而且第二選擇標(biāo)準(zhǔn)12都指示出相應(yīng)的選擇。為此，在第一標(biāo)準(zhǔn)組合器34中通過AND運(yùn)算使這兩個(gè)選擇標(biāo)準(zhǔn)11、12相互結(jié)合。第一標(biāo)準(zhǔn)組合器34的輸出還被積分器36濾波。通過積分器36保證，在選擇模塊38進(jìn)行相應(yīng)的指定之前，第一標(biāo)準(zhǔn)組合器34指定了對(duì)于規(guī)定的最小時(shí)間間隔改變到第一傳播速度9。為了選擇第二傳播速度10，需要的是，第一選擇標(biāo)準(zhǔn)11和第二選擇標(biāo)準(zhǔn)12以及附加的第三選擇標(biāo)準(zhǔn)13都指定選擇第二傳播速度10。為此，三個(gè)選擇標(biāo)準(zhǔn)11、12和13在第二標(biāo)準(zhǔn)組合器35中彼此滿足NAND運(yùn)算的形式。NAND運(yùn)算表示，三個(gè)選擇標(biāo)準(zhǔn)11、12、13中的每一個(gè)都不能指定選擇第一傳播速度9，以便選擇第二傳播速度10。第二標(biāo)準(zhǔn)組合器35的輸出也被積分器36濾波，以保證，指定了至少對(duì)于一最小時(shí)間間隔選擇第二傳播速度10。在到達(dá)選擇模塊38之前，第二標(biāo)準(zhǔn)組合器35的輸出附加地經(jīng)過開關(guān)模塊39。當(dāng)模式檢查33判斷出動(dòng)態(tài)模式23時(shí)，通過開關(guān)模塊39可防止選擇第二傳播速度10。僅當(dāng)出現(xiàn)靜態(tài)模式22時(shí)，開關(guān)模塊39才釋放對(duì)第二傳播速度10的選擇。否則，選擇模塊38的相應(yīng)的輸入與去激活模塊37相連接。

圖7示出了第一選擇標(biāo)準(zhǔn)11的流程圖?？煽闯?，液位17用作輸入信號(hào)。液位17用低通濾波器27和遲滯器25濾波，之后用積分器36處理。通過積分器36可保證，必須對(duì)于規(guī)定的時(shí)間段滿足第一選擇標(biāo)準(zhǔn)，以引起在步驟d)中的在傳播速度之間的轉(zhuǎn)換。緊接著，將用于液位的被濾波的輸入信號(hào)與液位限值相比較。

在圖8中可看到第二選擇標(biāo)準(zhǔn)12。在此，利用速度比較器46比較第一傳播速度9和第二傳播速度10。從中得到的信號(hào)首先由低通濾波器24濾波。緊接著，對(duì)信號(hào)使用模糊邏輯47。通過模糊邏輯47放大了速度之間的小的持續(xù)出現(xiàn)的偏差。由此，模糊邏輯47改善了對(duì)由液面下降引起的速度差的識(shí)別。在模糊邏輯47之后，對(duì)信號(hào)使用遲滯器25。緊接著，還使用積分器36，以獲取僅僅在較長(zhǎng)的時(shí)間段上出現(xiàn)的、在第一傳播速度9和第二傳播速度10之間的偏差。

圖9示出了所描述的方法的第三選擇標(biāo)準(zhǔn)。液位17是該選擇標(biāo)準(zhǔn)的輸入。首先，在液位比較器18中將該液位17與相應(yīng)于第二參考面的液位相比較。緊接著，使用數(shù)字繪圖函數(shù)49，利用該數(shù)字繪圖函數(shù)可看出，液位是否相當(dāng)于第二參考面的雙倍高度。在數(shù)字繪圖函數(shù)49的輸出信號(hào)上使用低通濾波器24和遲滯器25以及積分器36。

圖10a至10d用于解釋當(dāng)儲(chǔ)箱中的液位恰好相應(yīng)于第二參考面的高度或第二參考面的雙倍高度時(shí)出現(xiàn)的問題。在確定的條件下，超聲波液位傳感器不能區(qū)分這兩個(gè)液位。但是，通過確定地分析在超聲波液位傳感器處的響應(yīng)信號(hào)，可能區(qū)分兩個(gè)液位。圖10a至10b分別關(guān)于時(shí)間軸50在信號(hào)軸51上示出第一響應(yīng)信號(hào)54、第二響應(yīng)信號(hào)52和第三響應(yīng)信號(hào)53。以上已經(jīng)解釋了，第一響應(yīng)信號(hào)54通常與第一參考面相關(guān)聯(lián)，而第二相應(yīng)信號(hào)52與第二參考面相關(guān)聯(lián)，并且第三響應(yīng)信號(hào)53與儲(chǔ)箱中的液體表面相關(guān)聯(lián)，其中，液體表面相應(yīng)于液位。

圖10a和圖10b分別示出了當(dāng)液位剛好在第二參考面的高度上時(shí)得到的響應(yīng)信號(hào)54、52、53。圖10a示出了靜態(tài)條件(以上也稱為靜態(tài)模式)，當(dāng)機(jī)動(dòng)車絕對(duì)靜止并且儲(chǔ)箱中的液體沒有振動(dòng)和/或晃動(dòng)時(shí)，得到該靜態(tài)條件。圖10b示出了動(dòng)態(tài)條件(以上也稱為動(dòng)態(tài)模式)，當(dāng)機(jī)動(dòng)車運(yùn)動(dòng)并且在儲(chǔ)箱中出現(xiàn)振動(dòng)和/或晃動(dòng)時(shí)，得到該動(dòng)態(tài)條件。可看出，與第一參考面有關(guān)的第一響應(yīng)信號(hào)54不僅在圖10a中在靜態(tài)條件下而且在圖10b中在動(dòng)態(tài)條件下都是恒定的，并且在動(dòng)態(tài)條件下，如果有的話，僅僅具有最小的波動(dòng)。其原因是，第一參考面與動(dòng)態(tài)模式無關(guān)地始終位于液位之下。然而，第二響應(yīng)信號(hào)52和第三響應(yīng)信號(hào)53在動(dòng)態(tài)模式和靜態(tài)模式之間具有區(qū)別。在靜態(tài)模式(圖10a)中，第二響應(yīng)信號(hào)52基本上是恒定的，并且第三響應(yīng)信號(hào)53具有少量的短時(shí)的偏差。以上已經(jīng)解釋了，當(dāng)液位相應(yīng)于第二參考面的高度時(shí)，第三響應(yīng)信號(hào)53通過超聲波在液面和儲(chǔ)箱底部處的兩次反射得到。在儲(chǔ)箱中存在最小的振動(dòng)和/或晃動(dòng)時(shí)，液面也已經(jīng)短時(shí)間地位于第二參考面之上。于是超聲波在液面處的單次反射被理解成第三響應(yīng)信號(hào)53，并且第三響應(yīng)信號(hào)53短時(shí)下降。但是，在靜態(tài)模式中該效應(yīng)出現(xiàn)得不可靠，因?yàn)椴荒芗僭O(shè)，可靠且均勻地出現(xiàn)最小振動(dòng)和/或晃動(dòng)。在動(dòng)態(tài)模式(圖10b)中，規(guī)則地出現(xiàn)振動(dòng)和/或晃動(dòng)。由此，液面有規(guī)律地位于第二參考面之上和之下。其影響是，不僅第二響應(yīng)信號(hào)52而且第三響應(yīng)信號(hào)53都經(jīng)受強(qiáng)的波動(dòng)。

圖10c和圖10d分別示出了當(dāng)液位剛好位于第二參考面的兩倍高度上時(shí)得到的響應(yīng)信號(hào)54、52、53。在此，圖10c相應(yīng)于圖10a示出靜態(tài)條件，而圖10d相應(yīng)于圖10b示出動(dòng)態(tài)條件?？煽闯觯粌H在靜態(tài)條件下而且在動(dòng)態(tài)條件下第二響應(yīng)信號(hào)52都不出現(xiàn)波動(dòng)。其原因是，第二參考面始終且與振動(dòng)和晃動(dòng)無關(guān)地位于液位之下。在動(dòng)態(tài)條件(圖10d)中，出現(xiàn)第三響應(yīng)信號(hào)(53)的規(guī)則波動(dòng)。

就此而言，可通過第二響應(yīng)信號(hào)52的時(shí)間評(píng)估來區(qū)分，液位相應(yīng)于第二參考面的兩倍高度還是液位相應(yīng)于第二參考面的高度。如果在時(shí)間評(píng)估第二響應(yīng)信號(hào)52時(shí)識(shí)別出第二響應(yīng)信號(hào)的波動(dòng)，則液位相應(yīng)于第二參考面的高度并且第三響應(yīng)信號(hào)53無需作為關(guān)于液位的信息被評(píng)估。如果在時(shí)間評(píng)估時(shí)識(shí)別出第二響應(yīng)信號(hào)52沒有波動(dòng)，則第三響應(yīng)信號(hào)53相應(yīng)于實(shí)際液位并且可相應(yīng)地被評(píng)估。

圖11示出了機(jī)動(dòng)車26，其具有內(nèi)燃機(jī)41和用于凈化內(nèi)燃機(jī)41的排氣的排氣處理裝置43。在排氣處理裝置43中布置有SCR催化器44，利用SCR催化器可借助于選擇性催化還原方法凈化內(nèi)燃機(jī)41的排氣。為此，可通過噴射器42給排氣處理裝置43加入用于排氣凈化的液態(tài)添加劑。通過管路45由取出單元27從儲(chǔ)箱4提供用于排氣凈化的液態(tài)添加劑。取出單元27具有超聲波液位傳感器3，其設(shè)定用于執(zhí)行所描述的方法。相應(yīng)的方法被儲(chǔ)存在控制器40中。