CN104279034B - 用于间歇式超声波水平传感器的滤波方法 - Google Patents

用于间歇式超声波水平传感器的滤波方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于间歇式超声波水平传感器的滤波方法。提供了方法，所述方法用于基于信号，和来自设置在车辆的排气流体容器中排气流体水平传感器的信号的质量来确定排气流体储存容器中的排气流体水平。

Description

用于间歇式超声波水平传感器的滤波方法
技术领域
本申请涉及用于通过利用超声波水平传感器估计排气流体储存容器中的排气流体的水平的方法。
背景技术
为了调节来自车辆的排气系统的排放物，在发动机的排气通道中采用排气处理系统。在一些示例中，排气处理系统可以包括选择性催化还原(SCR)系统，以减少来自排气的氮氧化物(NOx)排放。配备有SCR系统的车辆将还原剂，例如尿素((NH2)2CO)的水溶液，喷射到SCR催化剂上游的排气通道中。尿素的水溶液在排气通道中热分解时形成氨(NH3)，然后氨被吸附到催化剂表面上。例如，排气通道中的NOx气体与吸附的氨发生反应以形成氮气(N2)和水(H2O)。
尿素水溶液可以储存在车载车辆上的排气流体储存容器中并且可以被监控，因此如果不足够的溶液被保存或不适当的稀释剂被添加则能够采取适当的默认动作。容器水平传感器可以用来检测保存在容器中的尿素的量以便帮助监控SCR系统。当尿素溶液的水平低时，可以对驾驶员指示警告。同样，水平的变化可以用来与其他数据结合以检测溶液的量。但是，在某些车辆工况期间，当排气流体容器经受加速和/或减速时，水平传感器可以指示不正确的液体水平测量。
用于解决通过水平传感器的不正确的水平测量的一种示例性的方法在Minezawa等人的美国专利申请US2013/0055700中被提供。其中，尿素水平传感器的输出经过具有基于发动机速度的时间常数的低通滤波器。但是，发明人在此已经认识到利用这种方法的潜在问题。例如，Minezawa的方法假定水平传感器测量的失真与由速度引起的振动有关，而不考虑由于排气流体储存容器的倾斜或表面波纹引起的信号损失，其可以在车辆的行驶时和车辆静止时发生。例如，即便容器中的液体的总量没有变化，引起容器晃动和倾斜的某些车辆工况也可以增加或降低传感器上的液体的高度。这种晃动和/或波动不只是引起测量误差，而且当利用超声波传感器结构时还会实际上引起信号的缺少。即便利用低通滤波器滤波，信号的损失也能够大大地影响估计。而且，这种信号损失情况几乎与发动机速度不相关。
发明内容
在一个示例中，可以通过诸如用于排气选择性催化还原系统的方法的方法至少部分地解决上面的问题。该方法可以包括在车辆的排气流体容器中产生超声波信号，并且基于超声波信号的滤波的反射指示液体水平，该滤波的反射基于所接收的反射的强度或其他质量(quality)。例如，由于尿素表面的倾斜，反射的信号的强度可以低于阈值。因此，反射的信号可以具有较低的质量，其能够用来区分由不正确的反射引起的传感器输出的大变化与由液体水平的本身的大变化引起的传感器输出的大变化。以这种方式，基于根据反射的信号的质量以及基于水平测量的本身，通过过滤来自传感器的水平测量，能够获得更精确的水平测量。
应当明白，提供上面的概述是为了以简单的形式引进选择的构思，这种构思在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着视为所要求保护主题的关键的或基本的特征，所要求保护主题的范围由具体实施方式之后的权利要求唯一地限定。而且，所要求的主题不限于解决上述或在本公开中的任何部分提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
从参考附图并阅读非限制性实施例的如下详细描述中将更好地理解本公开的主题。
图1示出包括具有一个排气流体储存容器的排气处理系统的车辆系统的示意图。
图2A-2E示出举例说明用于基于排气流体储存容器中的流体水平通知车辆操作者车辆运行参数的程序的流程图。
图3示出举例说明用于在估计排气流体储存容器中的流体水平之前初始化低通滤波器的程序的流程图。
图4A和图4B示出举例说明用于估计排气流体储存容器中的流体水平的程序的流程图。正如所说明的，图2-4A，例如与图1所描述的系统可以一起用在实施例中。同样地，图2、图3和图4B，例如与图1所描述的系统可以一起用在实施例中。
图5示出示例性流体水平测量，包括流体水平的瞬时测量的第一信号，和与滤波的输出信号一起的第二信号的质量。
图6示出示例性流体水平测量，包括流体水平的瞬时测量的第一信号，和第二信号的质量以及与滤波的输出信号一起的瞬时测量的变化。
图7示出示例性水平传感器信号，例如第一信号(Δt)和第二信号(p)。
具体实施方式
提供一种用于估计联接至包含在车辆系统(例如，图1的车辆系统)中的排气处理系统中的排气通道的排气流体储存容器中的排气流体水平的方法和系统。控制器可以执行程序(诸如图3处的程序)以初始化用于排气流体水平测量的滤波器。该控制器然后可以执行程序(诸如图4处的程序)，以估计排气流体储存容器中的排气流体的水平。在本文中，排气流体水平可以基于由设置在排气流体容器内的超声波传感器所接收的反射的信号的质量来测量。因此获得的排气流体水平测量可以用来确定如图2A-2E所示的车辆运行参数。在图5处示出排气流体水平测量的示例。
图1示出车辆系统100的示意图。车辆系统100包括可以包含在车辆的推进系统中的发动机102。发动机102可以由包括控制器106的控制系统和由经由输入装置(未示出)来自车辆操作者的输入至少部分地控制。进气空气经由进气通道108被引进到发动机102中，来自发动机102中的燃烧产生的排气经由排气通道110被排出引导到排气尾管(未示出)，该排气尾管最终将排气路由到大气中。
如图所示，包括排气处理装置112的排气处理系统101被示出沿着排气通道110设置。在图1的示例性实施例中，排气处理系统101是选择性催化还原系统，并且排气处理装置112是选择性催化还原(SCR)催化剂。该SCR催化系统可以包括至少一个SCR催化剂、排气流体储存容器116、排气流体通道136和排气流体喷射器138。在其他示例中，排气处理系统可以附加地或可替代地包括三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其他的排放控制装置或其组合。而且，如图所示，排气流体喷射器138被布置在排气处理装置112的上游。排气流体喷射器138响应来自控制106接收的信号将排气流体喷射到排气流里，以与排气处理装置112中的NOx发生反应。排气流体可以是还原剂，例如，诸如尿素或氨。
排气流体喷射器138经由排气流体通道136被供给来自排气流体储存容器116的排气流体118。例如，排气流体储存容器116可以是适合于保持整个温度范围的排气流体的容器。如图1所示，排气流体储存容器116包括排气流体水平传感器104。例如，排气流体水平传感器104可以向控制器106提供离散的排气流体水平读数。但是，通过从接近空的排气流体水平到接近满的排气流体水平的范围提供比较大量的离散读数，排气流体水平传感器104可以有效地是连续的水平传感器。以这种方式，当排气流体水平在排气流体水平传感器的接近空的到接近满的范围内时，排气流体水平传感器104可以向控制器106提供排气流体水平的瞬时指示。
在一个示例中，排气流体水平传感器可以是超声波传感器。超声波传感器产生可以反射离开液体表面的声波114。其后，反射的波120可以被发射传感器(emittingtransducer)接收。瞬时流体水平可以基于发射的脉冲与反射的脉冲之间的时间，以及声音的速度，例如利用超声波的传播速度，来确定。超声波传感器可以周期性地致动，以在规则的时间间隔下提供水平测量。而且，来自超声波传感器的峰值电压幅值输出可以被用来确定反射的信号的质量。应当指出，接收的信号的峰值电压幅值是单个的并且不同于时间差的测量、或频率偏移或波从波发射器被反射回到接收器(两者可以安放在传感器104中)的水平(例如位置)的其他测量/指示。基于来自排气流体水平传感器的瞬时水平测量和反射的信号的质量，可以确定排气流体储存容器中的排气流体的水平。如参考图2A-2E如下将更详细地描述的，基于排气流体水平测量可以确定各种参数(例如车辆运行范围)和应当被添加到排气流体储存容器中的排气流体的量。
排气处理系统还包括设置在排气处理装置112下游的排气传感器140。在所描述的实施例中，排气传感器可以是用于测量后-SCR NOx的量的NOx传感器。在一些示例中，SCR系统的效率可以基于排气传感器140，并且进一步基于设置在SCR系统上游的排气传感器142来确定。在一些其他的示例中，NOx传感器可以用于估计在排气流体储存容器中再填充的排气流体的质量。
控制器106可以是包括在图1中未示出的下述部件的微型计算机：微处理器单元、输入/输出端口、用于可执行的程序和校准值的电子存储介质(例如，只读存储器芯片)、随机存取储存器、保活存储器、电子可擦可编程的只读存储器(EEPROM)和数据总线。存储介质只读存储器可以用计算机可读数据以及参与但未具体列出的其他变量编程，该计算机可读数据表示用于进行下面描述的方法由微处理器可执行的指令。例如，控制器可以接收来自各种传感器的通信(例如，输入数据)、处理输入数据，并且基于对应于一个或更多个程序的编程在其中的指令或编码，响应处理的输入数据触发致动器。在本文中将参考图2-4描述示例性程序。在一个示例中，控制器可以接收来自水平传感器104的输入数据。输入数据可以包括瞬时水平测量132和由传感器104接收的反射的信号134的质量的指示。基于反射的信号的质量，控制器可以估计排气流体容器中的液体水平。
控制器106发送信号至通信系统122，例如无线网络或控制器区域网络(CAN)。例如，在处理来自排气流体水平传感器104的数据并估计诸如车辆运行范围的参数之后，控制器106发送信息至通信系统122，以指示该参数。通信系统122然后可以经由显示器通知车辆的操作者。在一个示例中，参数可以显示在诸如仪表板或其他车辆显示器的车辆显示器124上。在另一个示例中，例如，通信系统122可以以文本信息的形式将关于参数的信息发送到操作者的移动装置126，或以电子邮件的形式发送给个人计算机128。作为又一个示例，通信系统122可以附加地或可替代地将信息发送给第三方130，例如车辆的销售商或另一个服务中心。
因此，车辆系统包括排气处理系统，该排气处理系统包括具有排气流体传感器的排气流体储存容器。通过基于来自排气流体传感器的瞬时水平测量，和反射的信号的质量来确定排气流体水平，能够获得更精确的排气流体水平测量。而且，如将在下面所描述的，控制器可以基于排气流体水平传感器读数估计参数并且通知车辆操作者该参数。
图2A-2E示出举例说明各种程序的流程图，该程序基于水平传感器，例如在上面参考图1所描述的布置在排气流体储存容器116中的排气流体水平传感器104，用于确定各种车辆运行参数，并且用于通知车辆操作者关于排气流体储存容器116中的排气流体的各种信息。例如，可以通知操作者车辆的运行范围、再填充的排气流体的质量、添加给排气流体储存容器以填充容器的排气流体的量、排气流体的使用速率和到排气流体储存容器变空为止时估计的时间。在下面参考图2A-2E所描述的示例性程序中，尿素被用作示例性的排气流体。但是，应当理解，这些程序可以用于任何其他合适的排气流体。
现在转向图2A，图2A示出用于向车辆操作者显示车辆运行范围的示例性程序200a。
在程序200a的204处，可以确定排气流体储存容器中的尿素的水平。尿素水平可以基于由排气流体水平传感器(例如参考图1所描述的超声波水平传感器)测量的水平测量来确定。尿素水平还可以基于由超声波传感器接收的反射的信号的质量。确定容器中的尿素水平的细节将在图4处被进一步详细说明。
然后，在206处，当测量排气流体储存容器中的尿素水平时，可以确定尿素水平是否大于或等于阈值水平。例如，阈值水平可以是必需存在于排气流体储存容器中的尿素的最小水平，以确保车辆在容许的排放水平内运行。在206处，当确认在存储容器中的尿素水平大于或等于阈值时，于是在208处控制器可以估计车辆运行范围。例如，车辆运行范围可以指示车辆可以行进而容器中的尿素水平没有消耗到低于阈值水平的距离。车辆运行范围可以基于排气流体储存容器中的尿素的水平和运行下的车辆的平均燃油经济性。然后，在210处，控制器可以通知操作者车辆运行范围。
返回到206，如果测量的尿素水平低于阈值水平，控制器可以设置车辆运行范围为零英里，以指示车辆在不消耗储存容器中的尿素的情况下可以不行进。随后，在214处，可以通知车辆操作者车辆运行范围并且可以显示指示容器中低尿素水平的警告。
例如，车辆运行范围和/或低尿素水平警告可以显示在车辆仪表板上。在一些示例中，可以经由诸如WIFI、蓝牙或SYNC等的通信系统通知操作者。例如，控制器可以经由通信系统将信息发送给操作者。该信息可以显示在仪表板上的或车辆其他位置的车辆显示器上，(例如，经由文本信息)发送到操作者的移动装置，发电子邮件到操作者等。
在其他的示例中，控制器可以经由通信系统附加地或可替代地发送信息，通知第三方车辆运行范围和/或低尿素水平警告。例如，第三方可以是操作者向其购买车辆和/或操作者从其获得车辆维修的车辆销售商，或第三方可以是另一个车辆服务中心。
以这种方式，车辆运行范围可以基于排气流体储存容器中的尿素水平来确定。当确定车辆运行范围时，可以由控制器经由车辆中的显示器直接地通知车辆操作者车辆运行范围，或将信息发送给诸如移动装置或个人计算机的合适的计算装置。也可以经由诸如车辆销售商的第三方通知使用者车辆运行范围。
转向图2B，图2B示出举例说明用于在尿素再填充事件之后进行尿素质量检查，并且通知车辆操作者尿素的质量的示例性流程200b的流程图。例如，基于尿素质量检查，可以通知车辆操作者尿素质量变差或合格的尿素质量。
在222处，可以确定排气流体储存容器中的尿素水平。尿素水平可以基于由排气流体水平传感器(例如，参考图1所描述的超声波水平传感器)测量的水平测量来确定。尿素水平可以进一步基于由超声波传感器接收的反射的信号的质量。确定容器中的尿素水平的细节将在图4处被进一步详细说明。
然后，在224处，可以确定是否检测到尿素溶液的再填充。如果是，该程序可以进行到226，在226处可以进行尿素质量检查以确定在再填充的排气流体储存容器中的尿素的质量。例如，某些车辆操作者可以用水代替尿素填充排气流体储存容器。在这种状况期间，由于尿素溶液用水稀释，可能不能得到足够的尿素用于热分解成氨气。因此，排气催化剂可以被还原剂消耗，并且排气中的有毒的NOx气体可能不被充分地减少。因此，NOx排放水平可能超过由排放标准设定的极限。为了防止过量的NOx排放，可以在已经检测到排气容器再填充事件之后进行尿素质量检查。进行尿素质量检查可以包括确定NOx排放水平。NOx排放水平可以基于位于排气催化剂上游和下游的NOx传感器(参考图1所描述的)来确定。
当在228处确定NOx排放水平时，程序可以检查NOx排放水平是否已经超过阈值极限。如果是，于是在230处，可以通知操作者差的尿素质量，从而迫使车辆操作者采取适当的动作以防止车辆过量的NOx排放。如果在230处，NOx排放水平不高于阈值，则可以确定在气流体储存容器中存在合格质量的尿素，并且在232处，可以通知操作者尿素质量合格。例如，关于尿素质量的通知可以显示在车辆仪表板上。在一些示例中，可以经由诸如WIFI、蓝牙或SYNC等的通信系统通知操作者容器中的尿素质量。例如控制器可以经由通信系统将信息发送给操作者。该信息可以显示在仪表板上的或车辆的其他位置的车辆显示器上，(例如，经由文本信息)发送到操作者的移动装置，发电子邮件到操作者等。
在其他示例中，控制器可以经由通信系统附加地或可替代地发送信息，通知第三方在排气流体储存容器中再填充的尿素质量。例如，第三方可以是操作者向其购买车辆和/或操作者从其获得车辆维修的车辆销售商，或第三方可以是另一个车辆服务中心。
返回到224，如果没有检测到尿素溶液再充填，于是在234处，控制器可以中止尿素质量检查。
以这种方式，尿素溶液再充填可以基于排气流体储存容器中的尿素水平来检测。当检测到再充填时，可以进行尿素质量检查，并且在再充填事件之后可以通知车辆操作者容器中的尿素的质量。通过在每次再充填事件之后进行尿素质量检查，可以监控催化剂性能，并且可以控制NOx排放水平。
图2C示出举例说明用于向车辆的操作者显示尿素储存容器的填充量的程序200c的流程图。
在程序200c的238处，测量尿素水平。例如，尿素水平可以基于来自尿素水平传感器(例如在上面参考图1所描述的超声波水平传感器)的水平测量来确定。尿素水平还可以基于由水平传感器接收的反射的信号的质量。尿素水平测量的细节将在图4处被详细说明。在一个示例中，控制器可以要求来自尿素水平传感器的尿素水平的指示。在另一个示例中，尿素水平传感器可以以预定的间隔向控制器发送指示尿素水平的信号，并且控制器可以利用来自最近的尿素水平传感器读数的尿素水平。
一旦测量尿素水平后，程序200c进行到240，在240处确定填充尿素储存容器到最大水平所需要的尿素的量。作为一个示例，控制器可以已经储存排气流体储存容器的最大填充水平。基于在238处确定的尿素水平，控制器可以计算添加到尿素储存容器中以填充尿素储存容器到最大填充水平的尿素的量。换句话说，控制器可以确定尿素的最大填充量。
在242处，可以通知车辆操作者添加到尿素储存容器的尿素的量。例如，尿素的最大填充量可以经由指示灯显示在车辆的仪表板上。在一些示例中，可以经由诸如WIFI、蓝牙或SYNC等的通信系统通知操作者最大填充量。例如，控制器可以经由通信系统将信息发送到操作者。该信息可以显示在仪表板上的或车辆的其他位置的车辆显示器上，(例如，经由文本信息)发送到操作者的移动装置，发电子邮件到操作者等。
在一个示例中，控制器可以经由通信系统附加地或可替代地发送信息，通知第三方添加到尿素储存容器的尿素的量。例如，第三方可以是操作者向其购买车辆和/或操作者从其获得车辆维修的车辆销售商，或第三方可以是另一个车辆服务中心。在这样的示例中，第三方可以利用最大的填充量以添加正确的尿素量到尿素储存容器而不过多填充尿素储存容器。
在一些示例中，车辆操作者(和/或第三方)可以用不具有自动的流体流动切断的瓶子填充尿素储存容器。在一些实施例中，车辆操作者可以经由交互式显示器等输入瓶子的体积。例如，车辆操作者可以输入包含1升尿素的瓶子。然后，控制器基于由尿素水平传感器指示的尿素水平计算填充尿素储存容器所需要的尿素的量。作为一个示例，控制器可以确定1/2升尿素应当被添加到尿素储存容器中以填充容器，并且被填充的量可以显示给车辆操作者。显示器可以进一步指示填充尿素储存容器所需要的尿素量是瓶子的一半。
因此，添加到尿素储存容器的尿素的量可以基于尿素水平传感器来确定并且可以将该量通知车辆操作者或第三方。以这种方式，尿素储存容器可以用尿素填充而不过多填充尿素储存容器并泄露尿素。例如，通过知道添加到尿素储存容器中的尿素的最大量，尿素储存容器可以用不具有自动切断流体流的瓶子来填充。
接着，图2D示出举例说明用于为车辆的操作者显示尿素的消耗速率，或使用速率的程序200d的流程图。
在程序200d的246处，尿素水平可以在持续时间上被测量。基于水平传感器(在图1处所描述的)确定尿素水平测量的细节将在图4处被详细说明。在一个示例中，尿素水平传感器可以在整个持续时间以预定的时间间隔向控制器发送指示尿素水平的信号。例如，尿素水平传感器可以在每次车辆启动时、在每次车辆停止时、在车辆运行每10分钟、15分钟、20分钟、30分钟或其他希望数目的分钟等之后向控制器发送指示尿素水平的信号。而且，例如，持续时间可以是若干天、若干周或若干月。
基于在整个持续时间确定的尿素水平，在248处控制器确定尿素消耗速率。例如，尿素消耗速率可以是平均消耗速率。作为一个示例，尿素消耗速率可以是每单位时间所用的尿素体积。例如，消耗速率可以是每天的毫升数、每月的升数等。在一些示例中，车辆操作者可以选择计算或向操作者传达的消耗速率的单位。
在确定尿素消耗速率之后，通知车辆的操作者该消耗速率。例如，消耗速率可以经由指示灯显示在车辆的仪表板上。在一些示例中，可以经由诸如WIFI、蓝牙或SYNC等的通信系统通知操作者尿素消耗速率。例如，控制器可以经由通信系统将信息发送给操作者。该信息可以显示在仪表板上的或车辆另一个位置上的车辆显示器上，(例如，经由文本信息)发送到操作者的移动装置，发电子邮件到操作者等。
在其他的示例中，控制器可以经由通信系统附加地或可替代地发送信息，通知第三方尿素消耗速率。例如，第三方可以是操作者向其购买车辆和/或操作者从其获得车辆维修的车辆销售商，或第三方可以是另一个车辆服务中心。例如，第三方可以保持车辆的尿素消耗速率的记录。
以这种方式，尿素消耗速率可以根据尿素水平传感器来估计。在控制器确定尿素消耗速率之后，可以经由车辆中的显示器由控制器直接通知车辆操作者尿素消耗速率，或将信息发送给诸如移动装置或个人计算机的合适的计算装置。也可以经由诸如车辆销售商的第三方通知使用者该消耗速率。
图2E示出举例说明用于向车辆的操作者显示到尿素储存容器变空为止的时间的程序的流程图。
在254处，尿素水平可以在持续时间上被确定。如在上面所描述的，例如，尿素水平确定可以基于尿素水平传感器测量，这将在图4处进一步被描述。在一个示例中，尿素水平传感器可以在整个持续时间以预定的时间间隔向控制器发送指示尿素水平的信号。例如，尿素水平传感器可以在每次车辆启动时、在每次车辆停止时、在车辆运行每10分钟、15分钟、20分钟、30分钟或其他希望数目的分钟等之后，向控制器发送指示尿素水平的信号。而且，例如，持续时间可以是若干天、若干周或若干月。
在确定尿素水平时，在256处可以确定平均尿素消耗速率。作为示例，尿素消耗速率可以是每单位时间所用的尿素的体积。例如，消耗速率可以是每天的毫升数、每月的升数等。在一些示例中，车辆操作者可以选择计算或向操作者传达的消耗速率的单位。平均尿素消耗速率可以是和在图2D的程序200d中估计的并向车辆操作者显示的尿素消耗速率相同的消耗速率。
在程序200e的258处，可以确定当前的尿素水平。基于当前的尿素水平和在256处确定的平均消耗速率，在260处确定到尿素储存容器变空为止的时间或范围。作为一个示例，到尿素储存容器变空为止的时间可以用天、月、年等来估计。
在确定当前的排气流体量变空的时间之后，程序200e进行到262，在262处，通知车辆的操作者到变空为止的时间。例如，到变空为止的时间可以经由上面关于图2A-2D所描述的模式显示。然后，可以经由车辆上的显示器通知车辆操作者到尿素储存容器变空为止的时间，或将信息发送给诸如移动装置或个人计算机的合适的计算装置。也可以经由诸如车辆销售商的第三方通知使用者到尿素储存容器变空为止的时间。
以这种方式，基于确定的尿素水平，可以计算平均尿素消耗速率并且可以确定到尿素储存容器变空为止的估计的时间或范围并且传达给车辆操作者。
现在转向图3，示出在测量排气流体储存容器中的尿素水平之前在选择的钥匙接通(ON)条件期间用于初始化低通滤波器的示例性程序300。在一个示例中，低通滤波器可以用来滤波来自超声波水平传感器的瞬时水平测量信号，以提供更精确的尿素水平测量。低通滤波器可以构造成使得(基于由超声波水平传感器接收的反射的信号确定的)瞬时水平测量只有当反射的信号的质量高于第一可校准的阈值C1时才可以通过低通滤波器。而且，低通滤波器的输出可以基于低通滤波器的时间常数K1和K2，并且滤波器的实现可以基于第二可校准的阈值C2。可以用来确定排气流体水平测量的低通滤波器结构的细节将在图4处更详细地描述。应当指出，在下面将参考图3和图4描述的示例性程序，尿素被用作示例性排气流体。但是，应当理解，该程序也可以应用于任何其他合适的排气流体。
在302处，可以确定在车辆停止事件之后钥匙接通事件是否已经发生。应当明白，车辆停止条件可以基于车辆系统的结构变化。例如，对于混合动力驱动操作的车辆系统、非混合动力驱动操作的车辆系统、以及按钮式发动机启动操作的车辆系统，车辆停止条件的实施例可以变化。但是，应当明白，本文中涉及的车辆停止条件是一对一等效的发动机关闭条件。
作为第一个示例，在具有激活/有源钥匙的车辆中，车辆停止条件可以包括钥匙断开条件。因此，在基于激活钥匙的车辆结构中，激活钥匙可以被插入钥匙孔中，以在对应于车辆停止条件的第一位置、对应于车辆启动条件的第二位置和对应于起动机启动条件的第三位置之间移动钥匙孔狭槽的位置。为了开始起动转动车辆发动机，该钥匙被插入钥匙孔中并且该狭槽从第一位置经由第二位置移动到第三位置。当激活钥匙被用来使狭槽从第三位置返回到第一位置，继而从该狭槽取出钥匙时，发生车辆停止事件。响应狭槽被返回到第一位置并且激活钥匙被取出，指示发动机停止以及车辆停止条件。
作为第二个示例，在配置有启动/停止按钮的车辆中，车辆停止条件可以包括停止按钮致动条件。在这样的实施例中，车辆可以包括插入狭槽中的钥匙，以及可以在启动位置和停止位置之间交替的附加的按钮。为了开始起动转动发动机，车辆钥匙被插入钥匙孔中以将狭槽移动到“接通”位置并且附加地启动/停止按钮被推动(或致动)到启动位置以开始运转发动机起动机。在本文中，当启动/停止按钮被致动到停止位置时，指示车辆停止条件。
作为第三个示例，在具有被动/无源钥匙的车辆中，车辆停止条件可以包括被动钥匙在车辆的阈值距离之外。该被动钥匙可以包括诸如RFID标志的ID标志，或具有专用的加密码的无线通信装置。在这样的实施例中，代替发动机钥匙孔，被动钥匙被用来指示车辆中车辆操作者的存在。可以提供能够在启动位置和停止位置之间交替的附加的启动/停止按钮，因此启动或停止车辆发动机。为了开始运转发动机，被动钥匙必需存在车辆里面，或车辆的阈值距离之内，并且按钮需要被推到(致动)到启动位置以开始运转发动机起动机。通过被动钥匙存在车辆外面或车辆的阈值距离之外来指示车辆停止(并且发动机也停止)条件。
返回到302，当确定在车辆停止条件之后钥匙接通事件已经发生时，可以基于来自在先的行驶周期的值初始化低通滤波器，以便提供在钥匙接通的信号。例如，低通滤波器输出，两个低通滤波事件常数K1和K2和可校准的阈值C1和C2，可以基于来自在先的行驶周期的值而被初始化。来自车辆的行驶周期的值可以储存在EEPROM中并且因此用于初始化低通滤波器的值可以从EEPROM检索。
在初始化低通滤波器时，程序300可以返回到在图4中所描述的步骤402，以估计排气流体储存容器中的尿素水平。
如果在302处钥匙接通条件未被满足，该程序可以返回到图4A的步骤402或到图4B的步骤416。
以这种方式，在选择的钥匙接通事件期间，低通滤波器可以基于来自在先的行驶周期的最近的值而被初始化。
图4A和图4B示出用于确定排气流体储存容器中的尿素水平的示例性程序400a和400b。在本文中，尿素水平可以基于来自设置在排气流体储存容器中的超声波水平传感器的瞬时水平测量，和由该超声波水平传感器所接收的反射信号的质量的指示来确定。
转向图4A，在402处，该程序可以包括下述步骤：(ⅰ)确定来自超声波传感器的瞬时尿素水平读数u(t)，(ⅱ)确定由传感器所接收的反射信号的质量的指示v(t)，以及(ⅲ)确定低通滤波器的输出y(t)。当感测反射的声波时反射信号的质量v(t)可以作为由传感器输出的峰值电压幅值来测量。正如本文所指出的，来自超声波传感器的瞬时尿素水平读数u(t)可以基于从传感器104发送的超声波信号和从传感器104接收的超声波信号之间的时间差。该时间差可以指示离开流体表面位于其上的传感器的距离，并且因此能够指示流体水平(较短的时间差指示较低的水平，反之亦然)。信号u(t)基于时间差，并且不基于所接收的信号的电压水平。例如，即使反射回来的信号很弱，只要它高于最小阈值电压水平，它就提供用于确定时间差的有效的测量。同样，如果反射回来的信号很强，但是指示与很弱的反射信号相同的时间差，该相同的时间差，并且这样的水平被指示并用作u(t)。但是，如本文所描述的，于是在离散差分滤波器中反射信号的强度被用作过滤参数，以忽略(例如对强度可能成比例的更大或更小的程度)某些过滤的弱信号读数、或平均的传感器读数。而且，当一旦信号u(t)的示例基于时间差时，可以利用各种波传播方式，例如频率偏移或时间差、频率差、波长差等的各种其他组合。
然后，在410处，程序可以判断反射信号v(t)的质量(如强度)是否高于第一可校准的电压阈值C1。第一可校准的电压阈值C1可以是这样的阈值：高于它反射信号的质量可以被认为高，并且低于其反射信号的质量可以被认为低。如果在410处，反射信号的质量不大于阈值C1，程序可以进行到414。在414处，瞬时水平测量u(t)可以不通过低通滤波器，并且在控制器中滤波器输出y(t)可以不被更新成新的，而是在先确定的值，例如在t-Ts，其中Ts是可以被保持并输出的采样时间。例如，如果程序确定反射信号的质量不大于C1，该反射信号可以被认为是不可靠的。当尿素表面不平行于超声波传感器(即，尿素表面可以相对于超声波传感器成一定角度)时，可以产生低质量信号，并且因此可以产生不可靠的信号，例如，在大加速或容器倾斜变化的时间期间。因此，质量条件v(t)>C1防止当信号质量不可靠时对滤波器输出的任何更新，并且滤波器可以基于前面的水平指示继续产生输出。
返回到410，如果信号质量大于C1，该程序可以进行到412。例如，如果反射信号的质量大于C1，程序可以确定信号质量是高的并且因此，该信号可以被认为是可靠的。因此，如下面所描述的，当确定信号是可靠时，瞬时测量读数可以被低通滤波。
在412处，当确认反射信号的高质量时，控制器可以基于低通滤波器时间常数Kf和瞬时水平测量u(t)确定低通滤波器输出y(t)，因此，y(t)＝f(u(t),Kf)。低通滤波器时间常数Kf可以基于反射信号v(t)的质量和在最近的N个采样时间期间瞬时水平测量的变化(N是采样数目)。该变化可以包括测量一组反射信号的采样伸长多远。在一个示例中，假定数据随机分布，该变化可以基于概率密度函数来确定。
在一个示例中，低通滤波器时间常数可以被定义为Kf＝f(v(t),var(u(t-NTs:t)))。时间常数Kf可以被校准使得当瞬时水平测量具有较高的质量和较低的变化时，函数f(v(t),var(u(t-NTs:t)))规定相对较短的时间常数，并且使得当瞬时水平测量具有较低的质量和/或较高的变化时，函数f(v(t),var(u(t-NTs:t)))定义相对较长的时间常数。例如，在引起容器倾斜的条件期间，瞬时水平测量的质量可以较低，并且在晃动条件期间(例如，在大加速周期期间，或车辆运转在粗糙的地面期间)该变化可以较高。在这样的较低的信号质量和/或较高的变化的条件期间，可以实施用于低通滤波器的较长的时间常数。通过使低通滤波器的时间常数更长，可以降低滤波器对误差水平测量的灵敏度。换句话说，当瞬时水平测量的质量较低和/或当变化较高时，滤波器可以不快速响应水平测量不希望的变化(在晃动、倾斜等期间)。
但是，滤波器输出对容器再填充或泄露事件会是敏感的。例如，当容器再填充或泄露发生时，初始的瞬时水平测量可以突然地增加或减小，并且随后的瞬时水平测量可以不表现出大变化(与表现出瞬时水平测量的大变化的晃动条件相反)。因此，信号的质量可以比较高并且变化可以比较低。因此，滤波器输出可以基于较短的滤波器时间常数。因此，由于较短的滤波器时间常数，滤波器可以更较快地响应由于再填充或泄露引起的变化，并且与诸如在倾斜或晃动当条件期间利用较长的时间常数相比可以以较快的时间尺度检测再填充或泄露事件。
以这种方式，通过利用上面所述的低通滤波器，可以测量排气流体储存容器中的尿素的水平。通过基于反射信号的质量和在预定数目的采样期间的瞬时水平测量的变化来构造低通滤波器的时间常数，例如，可以减少诸如容器倾斜、振动和/或晃动等对水平测量的各种影响，并且因此能够获得更精确的水平测量。而且，上面所述的滤波器能够实现较快的容器再填充和泄露的检测。
在一个示例中，在下面图4B处所描述的，低通滤波器可以基于瞬时水平测量和过滤的输出之间的差采用较快的或较慢的时间常数。
图4B举例说明用于确定排气流体水平测量的示例性程序400b。
在416处，控制器可以基于来自排气流体水平传感器(例如，超声波水平传感器)的瞬时读数确定瞬时尿素水平u(t)。控制器还可以基于反射信号的幅度和来自低通滤波器的输出确定反射信号的质量v(t)。如本文中在前面所讨论的，瞬时水平测量u(t)可以基于由传感器发送的超声波信号和由传感器所接收的反射波之间的时间差。
在424处，程序可以确定反射信号的质量是否大于第一可校准的阈值C1。如果是，在426处，当确认反射信号的质量大于阈值C1时，则可以确定瞬时测量和过滤的输出之间的差是否小于第二可校准的阈值C2(即，是否|y(t-Ts)-u(t)|<C2，其中Ts是采样时间)。如果是，程序可以进行到428，在428处控制器可以基于瞬时水平测量u(t)和较小的低通滤波器时间常数K1确定滤波器输出。例如，如果水平测量的变化低于阈值，则可以用较小的低通滤波器时间常数。以这种方式，可以较快地捕捉到水平测量的变化而不需要过滤掉大信号变化。
但是，如果瞬时水平测量和过滤的输出之间的差大于第二可校准的阈值C2，则程序可以进行到430。在430处，控制器可以利用滤波器的较大的时间常数K2，并且因此滤波器输出y(t)可以基于瞬时水平测量和较大的低通滤波器时间常数K2。当瞬时水平测量远离过滤的输出时，通过利用较大的低通滤波器时间常数可以减少离群值(outlier)水平测量的影响。低通滤波器时间常数K1和K2可以被定义为车辆加速的函数。
返回到424，如果反射信号的质量不大于阈值C1，即，当信号是不可靠时，可以不更新滤波器输出。而是，可以用当信号质量可靠时得到的最近的在先的滤波器输出(即，在时间t-Ts，其中Ts是采样时间)。
以这种方式，通过利用基于由排气传感器所接收的信号的质量构造的低通滤波器，可以减小由于排气流体储存容器的振动、倾斜和/或晃动所引起的水平测量的误差。而且，通过基于车辆加速构造低通滤波器时间常数，可以降低由于车辆加速引起的信号变化的影响，并且可以更快更有效地捕捉到尿素水平的变化。在一些示例中，较高或较低参数(例如，K1，K2)的选择也可以基于信号质量，使得除了基于信号质量的选择性的输入之外，较大的时间常数可以应用于较低的信号质量，并且反之亦然。在又一个示例中，与由传感器发送的波的幅度相比，信号质量可以基于反射波的有关幅度，例如反射信号的幅度。例如，当所接收的与发送的信号之间的有关幅度减小时，可以指示成比例较低的质量，并且然后用于如本文中所描述的过滤。
因此，在一个示例中，瞬时传感器输出可以不通过滤波器，并且当反射信号不太可靠时可以不更新控制器中的水平测量值。只有当反射信号的质量大于阈值时，瞬时传感器输出可以通过低通滤波器，并且可以更新控制器中的滤波器输出的值(即，水平测量)。当不更新时，保持前面的滤波器输出以便可以得到水平估计而不管滤波器更新。
转向图5，示出在排气流体储存容器倾斜的不同条件期间指示排气流体水平测量的示例性滤波器输出。具体地，曲线图500a在曲线502处示出来自超声波水平传感器的瞬时水平测量，在504处示出在通过超声波传感器的滤波器之后的水平测量，并且在曲线506处示出在通过本文所描述的滤波器(在图4B)之后的水平测量。曲线图用沿着Y轴线的水平(以毫米为单位)和沿着X轴线的时间(以秒为单位)绘制。曲线图500b示出当确定瞬时水平测量时由超声波传感器所接收的反射信号在各时间点相对于阈值510的质量(曲线508)。曲线图500b用沿着Y轴线的信号质量和沿着X轴线的时间(以秒为单位)绘制。
在t1处，例如，由于车辆倾斜，容器可以朝着水平传感器倾斜。而且，在t1和t2之间，容器可以继续朝着水平传感器倾斜。由于容器朝着水平传感器倾斜，会增加在水平传感器上面的流体水平。而且，由于容器的倾斜，排气流体表面可以不平行于水平传感器。因此，瞬时水平测量可以指示高和低测量(曲线502)。在容器倾斜期间的这些高和低测量大部分对应于低信号质量(即，信号质量低于阈值510)，如在曲线图500b中的曲线508所指示的。本文的图4B处所描述的滤波器考虑到反射信号的质量，并且滤波器输出(曲线506)可以基于信号质量被调节。例如，瞬时测量通过低通滤波器并且只有当信号的质量高于阈值510时滤波器的输出在控制器中才被更新。另一方面，水平传感器滤波器不基于信号质量来调节其输出(曲线504)。
在t2处，由于车辆运转的变化，容器可以返回到水平位置(即，该容器可以不朝着传感器或背离传感器倾斜)。因此，排气流体的表面可以平行于超声波传感器。因此，在t2和t3之间，由于排气流体容器与排气流体传感器处在水平位置，信号质量可以高于阈值510(曲线508)，并且因此，瞬时水平测量(曲线502)可以是一致的(没有大变化)，并且来自水平传感器滤波器的(曲线504)和在图4B处所描述的滤波器的(曲线506)输出可以是一致的。
然后，在t3处，由于车辆工况的另一种变化，容器可以背离传感器倾斜并且可以继续保持背离传感器的倾斜直到t4。由于在t3和t4之间容器倾斜，排气流体表面可以不平行于水平传感器。因此，瞬时水平测量被示出高和低测量(曲线502)，并且相应地，信号质量(曲线508)可以下降到低于阈值510。而且，由于容器倾斜，即便容器中的排气流体的总量没有变化，在传感器上面的排气流体的水平也可以减少。由于水平传感器的滤波器不考虑信号质量，来自水平传感器的滤波器的输出(曲线504)可以指示比预期的值明显低的排气流体测量。但是，本文所述的滤波器，通过考虑到反射信号的质量，产生比较接近预期的值的比较精确的输出(曲线506)并且对于水平测量的大变化是鲁棒的。
最后，在t4处，容器可以不倾斜并且排气流体表面可以平行于水平传感器。因此，信号质量(曲线508)可以高于阈值510，并且滤波器输出(曲线504和506)可以与预期的值一致。
以这种方式，通过利用信号质量作为过滤瞬时输出的基础，例如，可以减少由于容器倾斜、车辆振动和/或晃动引起的排气流体水平测量的误差。
图6示出通过利用具有基于信号质量构造的时间常数的低通滤波器，在诸如容器倾斜、抖动等的条件期间示例性的排气流体水平确定，和瞬时水平测量变化，其中低通滤波器可以实施为图4A处所描述的低通滤波器。
具体地，在曲线600a处，由排气流体水平传感器输出的瞬时水平测量在曲线602处被示出，并且基于根据信号质量构造的低通滤波器的滤波的输出和瞬时水平变化在曲线604处被示出。曲线图600a用沿着y轴线的水平测量(以毫米为单位)和沿着X轴线的时间绘制。然后，在曲线图600b处，在曲线606处示出反射信号的质量(即，由流体水平传感器所接收的反射信号的幅度)，并且低于它信号质量被认为不可靠的可校准的质量阈值在曲线608处示出。曲线图600b用沿着Y轴线由排气流体传感器所接收的反射信号的幅度和沿着X轴线的时间绘制。曲线图600c在曲线610处示出瞬时水平测量的变化(基于参数N＝5，其中N是采样数目)。曲线图600c用沿着Y轴线的水平变化(以毫米2为单位)和沿着X轴线的时间绘制。
在t1之前，容器可以不倾斜。换句话说，排气流体的表面可以平行于排气流体储存容器的上表面和下表面。因此，反射信号的幅度(曲线606)可以高于阈值608，并且瞬时水平测量的变化可以是低的(曲线610)。由于反射信号的高质量和低变化，可以实施较短的滤波器时间常数。滤波器的输出(604)和瞬时水平测量(602)可以相一致而没有大的变化。
然后在t1处，容器可以背离传感器倾斜，并且随后，在t1和t2之间，容器可以继续背离传感器倾斜。由于容器倾斜，信号幅度减小(606)并且在倾斜期间的一些时间点处，信号幅度可以减小低于阈值608。在这些时间点期间当信号幅度下降到低于阈值时，在控制器中可以不更新滤波水平。当信号幅度低于阈值时，信号幅度数据从曲线图中被移除并且可以看作信号幅度曲线606的间隙。当信号幅度不低于阈值时，在倾斜期间的其他时间点处，由于较高的变化(曲线610)和较低信号质量(曲线606)，可以实施较长的时间常数。因此，滤波器可以花较长的时间响应大的变化，并且因此，可以看到滤波水平(604)的逐渐下降。当在倾斜、晃动和/或振动等的时间期间进行水平测量时较长的时间常数是有利的，因为它过滤掉大的变化并减缓滤波输出，由此提供比较精确的水平测量。而且，可以调节可校准的阈值608使得低信号幅度可以不适度地被消除，以便在适度的倾斜下能够检测容器再填充或泄露。
然后，在t2处，容器可以返回到水平位置并且在t2和t3之间可以继续处在水平位置(即，不倾斜)。因此，信号幅度(曲线606)可以高于阈值608(因此，是可靠的信号)，并且变化可以是低的(曲线610)。由于较高的信号质量和较小的变化，可以实施较短的低通时间常数。因此，滤波器可以更快地响应瞬时水平测量，并且瞬时水平测量(602)和滤波器输出(604)可以是一致的。
在t3处，由于车辆工况变化，容器会朝着传感器倾斜。在t3和t4之间容器可以继续保持在倾斜位置。由于倾斜，可以有大的瞬时水平测量的变化(曲线602)并且因此变化可以比较高(曲线610)。而且，信号质量(曲线606)可以是低的(有时低于阈值608)。因此，由于较高的变化和较低的信号质量，可以实施较长的低通滤波器时间常数，并且滤波输出(曲线604)可以指示水平测量的缓慢增加。但是，由于被滤掉的大变化和滤波器的缓慢响应，过滤的水平测量(曲线604)可以保持接近于实际水平。
然后，在t4与t5之间、在t6与t7之间、在t8处和t8之后的时间点，容器的倾斜可以被移除并且容器可以是水平的。如上面所讨论的，当容器不倾斜时，基于较高的信号质量(曲线606)和瞬时水平测量的较低的变化(曲线610)，可以实施较短的低通滤波器时间常数。因此，滤波器可以较快地响应并且瞬时水平测量(602)和滤波输出(604)可以是一致的。
在t5处，和在t5与t6之间，容器会倾斜。在这种情况下，信号质量可以是低的(曲线606)并且瞬时水平测量的变化可以是低的(曲线610)。由于反射信号的低质量(曲线606)，可以实施较长的滤波器时间常数并且如在上面所讨论的，滤波输出(曲线604)与实际的流体水平可以没有大的变化。
然后，在t7处，和在t7与t8之间启动，容器会经受晃动。因此，瞬时水平测量表现出在曲线602处和在曲线610处所示的大的变化，并且反射信号的质量可以是低的(具有低于阈值的一些信号幅度)。类似于倾斜状态，在晃动期间由于瞬时水平测量的高变化和反射信号的低质量，可以实施较长的滤波器时间常数，以滤掉大的变化并且使滤波器响应变慢。因此，已过滤的输出(曲线604)可以不在很大的程度上受大的变化的影响，并且可以指示水平测量接近于容器中的实际的排气流体水平。
以这种方式，通过使来自水平传感器的瞬时水平测量通过低通滤波器，可以得到排气流体水平测量。通过基于反射信号的质量和瞬时水平测量的变化构造低通滤波器的时间常数，可以得到比较精确的水平测量。
图7示出示例性的信号，该信号表示由水平传感器产生的样本波形，包括在上部曲线中的从传感器朝着流体表面发送的波形，和在下部曲线中被反射回来的所接收的波形。而且，采样时间差(Δt)被示出具有不同的峰值幅度(p)。如图所示，如由于容器的波动和/或倾斜，由传感器产生的相同波形根据条件可以具有不同的反射。例如，在采样1、2和3处，容器/车辆可以是水平的；而在采样n、n+1等处，容器/车辆可以是向前倾斜的；而在采样m、m+1等处，容器/车辆可以是向后或朝着侧面倾斜的。因此，曲线示出不同参数Δt和p的不同性质。
应注意，本文包含的示例控制程序可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文描述的具体程序可以代表一个或更多个任何数量的处理策略，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。因此，所描述的各种动作、操作或功能可以以顺序执行、并行执行、或在某些省略的情况下执行。同样地，处理的顺序不是实现本文描述的示例的特征和优势所必须需要的，其是为了便于说明和描述而被提供。一个或更多个所示动作或功能可以重复执行，这取决于所使用的具体策略。另外，所述的动作可以图形化地表示即将被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质中的代码。
应当理解，本文公开的配置和程序在本质上是示例性的，并且这些具体示例不以限制性意义考虑，因为许多变化是可能的。例如，上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。此外，各种系统配置中的一个或更多个可以与所描述的诊断程序中的一个或更多个组合被使用。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置，及其他特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
下面的权利要求具体指出认为新颖的和非显而易见的一些组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一种”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应当理解为包括一个或更多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合或子组合可以通过修改本权利要求或在本申请和相关申请中提出新权利要求来要求保护。这些权利要求，比原权利要求在范围上无论是更宽、更窄、相等或不同都被认为包含在本公开的主题内。

Claims (19)

1.一种用于车辆系统的方法，其包括：
在车辆的排气流体容器中产生超声波信号；
响应于所述超声波信号的接收的反射的强度大于阈值，基于所述超声波信号的过滤的反射指示流体水平，所述过滤的反射基于所述接收的反射的变化，所述变化是在最近的N个采样期间的瞬时水平测量的变化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述流体水平基于所述反射的超声波信号的时间偏移。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述强度基于在接收器处的所述反射的超声波信号的电压幅度，其中利用具有基于所述强度的参数的差分滤波器过滤所述反射。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述差分滤波器还基于所述反射的变化。
5.根据权利要求3所述的方法，其中所述排气流体包括尿素。
6.根据权利要求3所述的方法，其中所述排气流体包括氨。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括基于所述指示的流体水平指示劣化。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括基于所述指示的流体水平限制发动机输出。
9.一种用于车辆系统的方法，其包括：
经由自排气流体的表面反射的声波信号的时间差，产生在排气流体储存容器中的所述排气流体水平指示；以及
只有当所述反射的声波信号的峰值电压幅度大于阈值时利用所述水平指示作为低通滤波器的输入，但是当所述反射的声波信号的所述峰值电压幅度不大于阈值时，基于先前的水平指示继续产生滤波器输出，其中所述低通滤波器的低通滤波器时间常数基于所述水平指示的变化，其中所述变化是所述水平指示距预定数量的先前水平指示的伸长的测量。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述低通滤波器的低通滤波器时间常数基于所述反射的声波信号的峰值电压幅度和所述水平指示的变化。
11.根据权利要求9所述的方法，其中所述排气流体包尿素。
12.根据权利要求9所述的方法，其中所述排气流体包括氨。
13.根据权利要求9所述的方法，还包括基于所述指示的流体水平指示劣化。
14.根据权利要求9所述的方法，还包括根据所述指示的流体水平限制发动机输出。
15.一种用于车辆系统的方法，其包括：
在控制器处，接收来自指示流体水平的排气流体超声波传感器的第一信号，接收来自指示超声波反射的强度的所述传感器的第二信号，并且只有当所述第二信号大于阈值时通过滤波所述第一信号产生过滤的水平，否则保持先前的过滤的水平，所述滤波包括对于所述流体水平的较小变化实施用于低通滤波的较短时间常数，以及对于所述流体水平的较大变化实施用于所述低通滤波的较长时间常数。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述控制器设置在车辆中，并且其中所述传感器设置在联接至SCR排放控制装置上游的发动机排气中的喷射器的容器中。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述强度基于所述第二信号的峰值幅度，所述第二信号不同于所述第一信号并且在所述控制器处与所述第二信号同时接收。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述超声波以选择的频率产生。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述第一信号基于当所述传感器产生所述超声波时和当所述传感器接收所述超声波的反射时之间的时间差。
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Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2516655A (en) * 2013-07-29 2015-02-04 Gm Global Tech Operations Inc Control apparatus for detecting a variation of a fluid level in a tank
US10184415B2 (en) 2013-10-16 2019-01-22 Cummins Filtration Ip, Inc. Electronic filter detection feature for liquid filtration systems
JP6225638B2 (ja) * 2013-10-25 2017-11-08 いすゞ自動車株式会社 Ｓｃｒシステム、ｓｃｒセンサ、およびレベルセンサ
DE102014109843A1 (de) * 2014-07-14 2016-01-14 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Bestimmung des Füllstands in einem Tank
US10161782B2 (en) 2014-07-25 2018-12-25 Trago, Inc. Liquid consumption tracker
JP6228159B2 (ja) * 2015-05-27 2017-11-08 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の尿素水供給装置
DE102015217613A1 (de) * 2015-09-15 2017-03-16 Kautex Textron Gmbh & Co. Kg Betriebsflüssigkeitsbehältersystem für Kraftfahrzeuge mit verbessertem Fehlbetankungsschutz
US10559138B2 (en) 2015-12-18 2020-02-11 Ge Global Sourcing Llc Sensor signal processing system and method
US10119886B2 (en) 2015-12-22 2018-11-06 Cummins Filtration Ip, Inc. Filtration monitoring systems
DE102016000828A1 (de) * 2016-01-27 2017-07-27 Paragon Ag Sensor zur Erfassung von Umweltparametern und Verfahren zur Kalibrierung derartiger Sensoren
DE102016219834B4 (de) * 2016-10-12 2019-01-10 Continental Automotive Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung des Tankinhalts eines Vorratstanks eines Abgasnachbehandlungssystems
DE102016223260A1 (de) * 2016-11-24 2018-05-24 Robert Bosch Gmbh Verfahren zum Betreiben eines Reagenzmittel-Dosiersystems, Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, Steuergerät-Programm sowie Steuergerät-Programmprodukt
US10538237B2 (en) * 2016-11-28 2020-01-21 Cummins Inc. Fuel and reagent degradation reduction in hybrid electrical vehicle systems
US10684196B2 (en) * 2017-03-14 2020-06-16 International Engine Intellectual Property Company, Llc. Virtual diesel exhaust fluid (DEF) quality monitor
JP6933026B2 (ja) * 2017-07-20 2021-09-08 いすゞ自動車株式会社 尿素水残量表示装置
US11209300B2 (en) * 2018-03-29 2021-12-28 William Arthur Johnson Fluid monitoring system and methods of use
DE102018216467A1 (de) * 2018-09-26 2020-03-26 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Manipulationserkennung und zur Manipulationsüberwachung eines SCR-Katalysatorsystems
CN111830932B (zh) * 2020-07-16 2023-07-07 江铃汽车股份有限公司 一种传感器软件的控制方法
US11598241B2 (en) * 2021-05-10 2023-03-07 Caterpillar Inc. Fluid level wake-up functionality
CN113779494B (zh) * 2021-09-22 2023-10-20 潍柴动力股份有限公司 Scr故障诊断方法和装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6345683B1 (en) * 2000-04-06 2002-02-12 Nortek Usa, Llc System and method for an improved device for measuring water levels
JP2006125247A (ja) * 2004-10-27 2006-05-18 Hitachi Ltd エンジンの排気ガス浄化方法及び排気ガス浄化装置
JP4687709B2 (ja) 2007-04-25 2011-05-25 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の排気浄化装置
DE102008001919B4 (de) * 2008-05-21 2017-08-03 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Plausibilisierung eines Temperatursensors
US20100115925A1 (en) 2008-11-13 2010-05-13 International Truck Intellectual Property Company Llc Urea Monitoring And Replenishment Scheduling of Vehicles
US8240136B2 (en) 2009-07-29 2012-08-14 Ford Global Technologies, Llc SCR catalyst heating control
DE102009055738A1 (de) * 2009-11-26 2011-06-09 Continental Automotive Gmbh Verfahren zur Bestimmung des Zustandes eines Reduktionsmittels in einem Reduktionsmitteltank
JP5585125B2 (ja) 2010-02-26 2014-09-10 いすゞ自動車株式会社 尿素品質診断システム
JP5617348B2 (ja) 2010-05-17 2014-11-05 いすゞ自動車株式会社 Ｓｃｒシステム
US9273576B2 (en) 2010-08-17 2016-03-01 Ford Global Technologies, Llc Method for reducing urea deposits in an aftertreatment system
DE102010035008A1 (de) * 2010-08-20 2012-02-23 Emitec Gesellschaft Für Emissionstechnologie Mbh Harnstoffbehälter mit Ultraschallsensor
EP3346105B1 (en) 2011-04-05 2020-06-10 Cummins Emission Solutions, Inc. System, method, and apparatus for aftertreatment system monitoring
US9243755B2 (en) 2011-11-18 2016-01-26 Ford Global Technologies, Llc Methods for an exhaust fluid level sensor
US8505371B2 (en) 2011-11-30 2013-08-13 Ford Global Technologies, Llc Methods for an exhaust fluid sensor

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