專(zhuān)利名稱(chēng)：水位測(cè)定裝置及水位測(cè)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種即使儲(chǔ)存在液罐內(nèi)的液體發(fā)生搖晃、也能高精度測(cè)定其水位的技術(shù)。
背景技術(shù)：
作為對(duì)儲(chǔ)存在液罐內(nèi)的液體水位進(jìn)行測(cè)定的水位測(cè)定裝置，如日本專(zhuān)利特開(kāi)平ll一 311561號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)l)所述那樣，提出了一種根據(jù)隔開(kāi)一定間隔配置的一對(duì)電極間的靜 電電容變化而間接測(cè)定水位的技術(shù)。另外，作為利用其它原理來(lái)測(cè)定水位的水位測(cè)定裝置， 如日本專(zhuān)利特開(kāi)2006—170927號(hào)公報(bào)(專(zhuān)利文獻(xiàn)2)所述那樣，提出了一種從浮在液面上的浮 子位置而直接測(cè)定水位的技術(shù)。
專(zhuān)利文獻(xiàn)l:日本專(zhuān)利特開(kāi)平11一311567號(hào)公報(bào)
專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本專(zhuān)利特開(kāi)2006 — 170927號(hào)公報(bào)
但是，在上述以往提出的水位測(cè)定裝置中，雖然液面穩(wěn)定時(shí)能正確測(cè)定水位，但液面搖 晃時(shí)水位就產(chǎn)生上下變動(dòng)，應(yīng)采用變動(dòng)水位中的哪個(gè)數(shù)值定作水位是極其困難的。尤其，在 對(duì)搭載在移動(dòng)車(chē)輛上的燃料等液體水位進(jìn)行測(cè)定時(shí)，因多方向的加速度作用在液體上而使液 面不規(guī)則搖晃，因此有可能明顯出現(xiàn)這種不良情況。

發(fā)明內(nèi)容
所以，鑒于上述以往存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于，提供這樣一種水位測(cè)定裝置及水
位測(cè)定方法(以下稱(chēng)為"水位測(cè)定技術(shù)")作為最終的水位，采用對(duì)水位計(jì)測(cè)定得到的水位 應(yīng)用了時(shí)間常數(shù)大于1秒的濾波器后的濾波值的最小值，由此，利用液面變動(dòng)的特性而不易 受到液面搖晃的影響。
因此，在本發(fā)明的水位測(cè)定技術(shù)中，特征是，電子電路、計(jì)算機(jī)或內(nèi)藏它們的控制單元， 通過(guò)對(duì)來(lái)自測(cè)定儲(chǔ)存在液罐內(nèi)的液體水位的水位計(jì)的水位信號(hào)應(yīng)用時(shí)間常數(shù)大于1秒的濾波 器來(lái)運(yùn)算濾波值的同時(shí)，保持該濾波值的最小值，并將該最小值作為水位輸出。
采用本發(fā)明的水位測(cè)定技術(shù)，對(duì)水位計(jì)測(cè)定得到的水位應(yīng)用了時(shí)間常數(shù)大于1秒的濾波
3器后的濾波值的最小值，作為最終的水位輸出。即，當(dāng)液體因振動(dòng)等而搖晃時(shí)，其液面有朝 上側(cè)搖晃大而朝下側(cè)搖晃小的特性。因此，儲(chǔ)存在液罐內(nèi)的液體的實(shí)際水位，考慮到其隨著 消耗而逐漸下降，就接近對(duì)水位計(jì)測(cè)定得到的水位應(yīng)用了濾波器后的濾波值的最小值。所以， 通過(guò)將最小值用作最終的水位，從而不易受到液面搖晃所帶來(lái)的影響，可提高水位測(cè)定精度。


圖1是表示應(yīng)用了本發(fā)明的廢氣凈化裝置的整體結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示控制程序處理內(nèi)容的流程圖。
圖3是液面搖晃的特性說(shuō)明圖。
圖4是最小值的特定方法說(shuō)明圖。
符號(hào)說(shuō)明
24是還原劑罐
32是水位計(jì)
36是還原劑添加ECU
具體實(shí)施例方式
下面，參照附圖來(lái)詳述本發(fā)明。
圖1表示應(yīng)用了本發(fā)明的廢氣凈化裝置的整體結(jié)構(gòu)。
在連接于發(fā)動(dòng)機(jī)10排氣歧管12的排氣管14上，沿排氣流通方向分別配設(shè)有將一氧化 氮(N0)氧化為二氧化氮(N02)的氮氧化催化劑16;將作為還原劑前身物的尿素水溶液噴射供給 的噴嘴18:使用對(duì)尿素水溶液加水分解所獲得的氨而將氮氧化物(NO,)還原凈化的NO,還原催 化劑20:以及使通過(guò)NO,還原催化劑20的氨氧化的氨氧化催化劑22。
儲(chǔ)存在還原劑罐24(液罐)內(nèi)的尿素水溶液，通過(guò)供給配管30供給到噴嘴18,供給配管 30底部開(kāi)設(shè)有吸入口，并在供給配管30中夾裝有將尿素水溶液吸入進(jìn)行壓送的泵組件26、 及控制尿素水溶液噴射流量的添加組件28。另外，在還原劑罐24上安裝有對(duì)尿素水溶液水 位L。進(jìn)行測(cè)定的水位計(jì)32。水位計(jì)32從還原劑罐24的頂壁朝向底壁，橫截面構(gòu)成圓環(huán)形狀 的內(nèi)側(cè)電極及外側(cè)電極同心狀垂下，從兩電極間的靜電電容變化而間接測(cè)定水位L。。作為水 位計(jì)32，不限于從靜電電容來(lái)測(cè)定水位L。的水位計(jì)，例如可使用浮子式、光學(xué)式等公知的各 種水位計(jì)。
另一方面，在位于氮氧化催化劑16與噴嘴18之間的排氣管14上，安裝有對(duì)排氣溫度Te進(jìn)行測(cè)定的排氣溫度傳感器34。水位計(jì)32及排氣溫度傳感器34的各輸出信號(hào)被輸入于內(nèi)藏 有計(jì)算機(jī)的還原劑添加控制單元(以下稱(chēng)為"還原劑添加ECU" )36。另外，從對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)10進(jìn) 行各種控制的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(以下稱(chēng)為"發(fā)動(dòng)機(jī)ECU" )38，將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速及負(fù)荷等的發(fā)動(dòng) 機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)通過(guò)CAN(控制器區(qū)域網(wǎng))等的網(wǎng)絡(luò)輸入于還原劑添加ECU36。并且，還原劑添加 ECU36通過(guò)執(zhí)行儲(chǔ)存于其R0M(只讀存儲(chǔ)器)等的控制程序，對(duì)泵組件26及添加組件28進(jìn)行電 子控制，并分別實(shí)現(xiàn)測(cè)定尿素水溶液的水位L用的各種功能。此時(shí)，還原劑添加ECU36每規(guī) 定時(shí)間地根據(jù)包含排氣溫度Te在內(nèi)的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而運(yùn)算體現(xiàn)尿素水溶液噴射流量的控 制值。
在這種廢氣凈化裝置中，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)從噴嘴18噴射供給的尿素水溶液，利用排 氣熱量及排氣中的水蒸汽被加水分解，轉(zhuǎn)化為氨。轉(zhuǎn)化后的氨在N(X還原催化劑20中與排氣 中的NO,還原反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為水(H20)及氮?dú)?N2)，這是公知的。此時(shí)，為提高N0、還原催化劑20 中的肌凈化能力，NO被氮氧化催化劑16氧化為N02，被改善為排氣中的NO與船2的比例適 于還原反應(yīng)的程度。另一方面，通過(guò)N0、還原催化劑20的氨，由于被配設(shè)在排氣下游的氨氧 化催化劑22氧化，因此，可阻止氨被原封不動(dòng)地排出到大氣中的情況。
圖2表示在還原劑添加ECU36中每規(guī)定時(shí)間反復(fù)執(zhí)行的控制程序。當(dāng)向還原劑罐24補(bǔ)充 尿素水溶液時(shí)，作為變數(shù)的最小值Min，例如設(shè)定(復(fù)位)成與罐容量對(duì)應(yīng)的最大值。在該場(chǎng) 合，是否補(bǔ)充了尿素水溶液，可根據(jù)對(duì)水位計(jì)32測(cè)定得到的水位L。應(yīng)用了時(shí)間常數(shù)大于1 秒(例如數(shù)十秒)的濾波器后的濾波值上升到規(guī)定值以上的狀態(tài)是否持續(xù)了規(guī)定時(shí)間以上來(lái)判 定。
在步驟l(圖中簡(jiǎn)記為"S1"，以下相同)，從水位計(jì)32讀入水位L。。
在步驟2，運(yùn)算將時(shí)間常數(shù)大于1秒(例如數(shù)十秒)的濾波器應(yīng)用于水位L。后的濾波值FLT。
在步驟3，判定濾波值FLT是否小于最小值Min。若濾波值FLT小于最小值Min(是)，則
進(jìn)入步驟4，用濾波值FLT更新最小值Min。另一方面，若濾波值FLT是最小值Min以上(否)，
則進(jìn)入步驟5。
在步驟5，將最小值Min作為最終的水位L輸出。
在步驟6，利用前述的判定方法，判定是否補(bǔ)充了尿素水溶液。若補(bǔ)充了尿素水溶液(是)， 則進(jìn)入步驟7，將最小值Min復(fù)位。另一方面，若尿素水溶液未被補(bǔ)充(否)，則結(jié)束處理。
采用這種水位測(cè)定裝置，運(yùn)算對(duì)水位計(jì)32測(cè)定得到的水位L。應(yīng)用了大于1秒的濾波器后 的濾波值FLT。若濾波值FLT小于最小值Min,則用濾波值FLT更新最小值Min。然后，最小 值Min作為最終的水位L輸出。艮P，當(dāng)尿素水溶液因振動(dòng)等而搖晃時(shí)，其液面如圖3所示，有朝上側(cè)搖晃大而朝下側(cè)搖 晃小的特性。因此，儲(chǔ)存在液罐24內(nèi)的尿素水溶液的實(shí)際水位考慮到其隨著消耗而逐漸下降， 就如圖4的實(shí)線所示那樣，接近對(duì)水位計(jì)32測(cè)定得到的水位L。應(yīng)用了濾波器后的濾波值FLT 的最小值Min。所以，若將最小值Min用作最終的水位L，則不易受到液面搖晃所帶來(lái)的影響， 可提高水位測(cè)定精度。
本發(fā)明不限于廢氣凈化裝置，例如還可應(yīng)用于對(duì)存儲(chǔ)在燃料箱內(nèi)的燃料液位、化學(xué)廠使 用的藥品水位等進(jìn)行測(cè)定。在該場(chǎng)合，也可在計(jì)算機(jī)或內(nèi)藏它的各種控制單元中執(zhí)行控制程 序，代替還原劑添加ECU36。
另外，運(yùn)算將時(shí)間常數(shù)大于1秒的濾波器應(yīng)用于水位L。的濾波值、并保持該濾波值的最 小值的處理，不限于控制程序的軟件處理，可用由公知的RC電路、RL電路、鎖存電路等構(gòu) 成的電子電路的硬件處理來(lái)進(jìn)行。
權(quán)利要求
1.一種水位測(cè)定裝置，其特征在于，包括對(duì)儲(chǔ)存在液罐內(nèi)的液體水位進(jìn)行測(cè)定的水位計(jì)、以及計(jì)算機(jī)或內(nèi)藏它的控制單元，所述計(jì)算機(jī)或控制單元，通過(guò)對(duì)所述水位計(jì)測(cè)定得到的水位應(yīng)用時(shí)間常數(shù)大于1秒的濾波器來(lái)運(yùn)算濾波值，并保持該濾波值的最小值，將該最小值作為水位輸出。
2. 如權(quán)利要求1所述的水位測(cè)定裝置，其特征在于，當(dāng)所述濾波值小于最小值時(shí)，所述 計(jì)算機(jī)或控制單元用該濾波值逐次更新最小值。
3. 如權(quán)利要求2所述的水位測(cè)定裝置，其特征在于，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)或控制單元判定為液 體被補(bǔ)充到了所述液罐內(nèi)時(shí)，對(duì)所述最小值進(jìn)行復(fù)位。
4. 如權(quán)利要求3所述的水位測(cè)定裝置，其特征在于，當(dāng)對(duì)水位計(jì)測(cè)定得到的水位應(yīng)用了 時(shí)間常數(shù)大于1秒的濾波器后得到的濾波值上升到規(guī)定值以上的狀態(tài)持續(xù)規(guī)定時(shí)間以上時(shí)， 所述計(jì)算機(jī)或控制單元判定為液體被補(bǔ)充到了所述液罐內(nèi)。
5. —種水位測(cè)定裝置，其特征在于，包括對(duì)儲(chǔ)存在液罐內(nèi)的液體水位進(jìn)行測(cè)定的水位 計(jì)；以及電子電路，其通過(guò)對(duì)所述水位計(jì)測(cè)定得到的水位應(yīng)用時(shí)間常數(shù)大于1秒的濾波器來(lái)運(yùn)算 濾波值的同時(shí)，保持該濾波值，并將該最小值作為水位輸出。
6. —種水位測(cè)定方法，其特征在于，電子電路、計(jì)算機(jī)或內(nèi)藏它們的控制單元，通過(guò)對(duì) 來(lái)自測(cè)定儲(chǔ)存在液罐內(nèi)的液體水位的水位計(jì)的水位信號(hào)應(yīng)用時(shí)間常數(shù)大于1秒的濾波器來(lái)運(yùn) 算濾波值的同時(shí)，保持該濾波值的最小值，并將該最小值作為水位輸出。
全文摘要
本發(fā)明的水位測(cè)定裝置及水位測(cè)定方法，從安裝在液罐上的水位計(jì)讀入液體的水位(L₀)，運(yùn)算對(duì)該水位(L₀)應(yīng)用了時(shí)間常數(shù)大于1秒的濾波器后的濾波值(FLT)。當(dāng)濾波值(FLT)小于最小值(Min)時(shí)，用濾波值(FLT)逐次更新最小值(Min)。然后，將最小值(Min)作為最終的水位(L)輸出。采用本發(fā)明，即使液面搖晃、水位(L₀)上下變動(dòng)，作為最終的水位(L)，采用利用了液面變動(dòng)特性的最小值，從而不易受到液面搖晃所帶來(lái)的影響，可提高水位測(cè)定精度。
文檔編號(hào)G01F23/00GK101517380SQ20078003567
公開(kāi)日2009年8月26日 申請(qǐng)日期2007年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月26日
發(fā)明者松永英樹(shù) 申請(qǐng)人:日產(chǎn)柴油機(jī)車(chē)工業(yè)株式會(huì)社