CN106461450A - 用于确定储箱中的液位和质量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定包括在车辆中的储箱(1)中的液位的方法，其中所述方法使用用于发射和接收超声波(11)的超声波传感器(4)。基本上，基于测量由超声波传感器发射的超声波(11)的渡越时间来确定液位，其中所述发射的波在被容纳在储箱中的液体的表面(2)反射之前被偏转两次。

Description

用于确定储箱中的液位和质量的方法
技术领域
本发明涉及一种用于确定在用于液体的储箱中的液位(liquid level)和质量的方法。该方法可以特别地用于确定机动车辆的储箱中的液位，所述储箱含有用于废气清洁的液体添加剂。
背景技术
具有废气处理装置的机动车辆被广泛使用，其中添加了用于废气清洁的液体添加剂。在其中执行选择性催化还原(SCR方法，SCR＝选择性催化还原)的方法的废气处理装置特别经常地遇到。使用该方法，在具有氨的废气中的氮氧化物化合物被还原成无害的物质，诸如氮、水和CO2。通常氨本身不存储在机动车辆中，而是作为液体添加剂存储在包括在车辆中的储箱中。用于废气清洁的这种液体添加剂然后在为此目的设置的反应器中的废气外部或在废气处理装置中的废气内部转化为氨。特别经常地，尿素水溶液可用作液体添加剂。具有32.5％重量的尿素百分比的尿素水溶液可以在商标下获得。在下文中，这种液体被称为尿素液体。
经常需要获得关于在用于液体添加剂的储箱中的液位的信息。关于液位的信息可用于确定用于填充储箱的合适时间点。此外，可以防止在操作期间完全排空储箱。
已经提出了用于确定在用于液体添加剂的储箱中的液位的超声波液位传感器。超声波液位传感器通常包括超声波发射单元和超声波接收单元。超声波发射单元发射超声波，该超声波在储箱内的液体表面处反射，并从那里返回到超声波液位传感器，在那里超声波由超声波传感器的超声波接收单元接收。在液体中的超声波的传播速度是已知的或者可以用参考测量来确定。从超声波传感器到液面并返回到超声波传感器的超声波的渡越时间和超声波在液体中的传播速度来计算储箱中的液位。
超声波液位传感器的优点是没有任何可移动部件。此外，采用超声波液位传感器，即使对于不同的储箱高度，也可以采用相同的传感器设计来测量储箱中的液位。关于储箱中的可能液位的差异仅需要存储在评估单元中，采用该评估单元评估由超声波接收单元接收的超声波。源自由超声波发射单元发射并且例如已在液体表面处反射的由超声波接收单元接收的超声波在下面也被称为信号或响应信号，其由超声波接收单元或超声波液位传感器接收。
储箱中的超声波液位传感器的多种布置是已知的。根据已知的布置，超声波从位于液位以上的点向下发射到储箱中的液面。超声波由液体表面反射回到超声波液位传感器。在替代布置中，超声波液位传感器布置在储箱的底部处，以向上发射超声波通过液体到达液体表面，在那里其被反射，从而行进返回到超声波传感器。
如上所述，可以进行参考测量用于确定超声波在液体中的传播速度。基本上已知通过测量由超声波行进已知长度的距离(即参考距离)所需的时间来确定传播速度。
测量距离可以例如采用反射超声波的至少一个反射参考表面来实现。优选地，准确地知道参考表面的位置或两个参考表面之间的距离。
当进行这种参考测量时，测量距离必须完全设置在液体内。这可能随着储箱中液体的液位和填充高度的变化而变得有问题。因此，已知的是，水平布置用于确定传播速度的测量距离，优选地接近储箱的底部。这使得即使对于非常低的液位也能进行参考测量。然而，测量距离的水平布置的缺点需要在储箱的底部处具有相对较大的安装空间。
发明内容
本发明的目的是解决或至少减轻上述技术问题。换句话说，提出了一种用于使用超声波传感器确定储箱中的液位的有利方法。
这至少部分地采用根据权利要求1的方法来实现。该方法的其它有利实施例在从属权利要求中指定。权利要求中单独提到的特征可以以任何技术上有意义的方式彼此组合，并且可以伴随有来自说明书的解释性事实，其中提出了该方法的其它实施例变型。
本发明涉及一种用于使用超声波传感器确定在储箱中的液位的方法，所述超声波传感器能够发射和接收超声波，第一反射器被竖直地布置在超声波传感器的上方用于将从超声波传感器发射的超声波反射回到超声波传感器，以及第二反射器、第三反射器和第四反射器被布置在超声波传感器上方并且布置在第一反射器下方，所述第二反射器被竖直地布置在超声波传感器上方以将由超声波传感器发射的超声波偏转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离处，以及其中第三反射器被布置成将从第二反射器入射的超声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将从第二反射器入射的超声波偏转到液位，其中该方法包括至少以下步骤：
a)确定超声波在超声波传感器和第一反射器之间的第一渡越时间，以及
b)对于从超声波传感器经由第二反射器到第三反射器的距离，确定在液体中超声波的传播速度；以及
c)对于从超声波传感器经由第二和第四反射器到液位的距离，确定超声波的第二渡越时间；以及
d)基于在液体中超声波的所确定的传播速度并基于第二确定的渡越时间来计算液位。
超声波传感器优选地被布置在储箱的底部处或者接近储箱的底部。超声波传感器被布置成使得其能够竖直向上发射超声波并且用于接收从竖直向上方向(即，从布置在超声波传感器上方的位置)入射的超声波。以该方式，超声波传感器被布置成在竖直向上的方向中发射超声波，因此波可以通过储箱的底壁，可以行进通过液体，并且可以由布置在超声波传感器上方的反射器反射并偏转。超声波传感器可以被布置为接收发射的超声波的反射，即超声波传感器用作对于超声波的发射器和接收器，其中反射可以是由超声波传感器发射和由反射器和/或液体表面中的一个反射的超声波。
第一反射器优选地可以被竖直地布置在超声波传感器上方，其中第一反射器被布置成将竖直行进的超声波直接反射到超声波传感器，即反射的超声波从第一反射器向下传播到超声波传感器。
在竖直取向中，第二和第三反射器被布置在超声波传感器和第一反射器之间，即在第一反射器下方和超声波传感器上方。特别地，第二反射器被竖直地布置在超声波传感器上方，以将由超声波传感器发射的波偏转到水平方向并到第三反射器。第三反射器基本上被布置在与第二反射器相同的水平液面上，并且还被布置成瞄准第二反射器，以便将由第二反射器反射的超声波反射回所述第二反射器，该第二反射器转而将反射的超声波偏转到超声波传感器。以这种方式，源自超声波传感器的竖直传播的波可以以90°的角度偏转成水平传播方向，即偏转到第三反射器的方向中，该第三反射器转而将超声波反射180°，即反转行进的方向。然后，所述反射波再次由第二反射器偏转，从而行进返回到超声波传感器。参考距离在超声波传感器和第三参考之间限定。
在第一反射器下方的第二和第三反射器的布置确保由超声波传感器发射的波仅行进通过液体，即不由液体表面偏转和/或反射，只要第一反射器由容纳在储箱中的液体覆盖。因为布置的几何形状对于评估处理装置是已知的，所以从超声波传感器经由第二反射器到第三反射器的行进距离可以用作用于确定超声波在液体中的传播速度的参考距离。
第二反射器此外被布置成将由超声波传感器发射的超声波偏转到第四反射器，即第二反射器不仅使竖直行进的超声波从超声波传感器偏转到第三反射器，而且也偏转到第四反射器。由第二反射器偏转的超声波因此水平地传播到第三和第四反射器。应注意，在一个实施例中，从第二反射器到第三反射器以及从第二反射器到第四反射器的水平距离可以相同。在一个特定实施例中，第三和第四反射器可以被布置成邻接，即彼此非常靠近，并且特别地可以被安装到同一保持件。
根据另一布置，从第二到第三和从第二到第四反射器的距离可以不同，其中两个距离对于系统都是已知的，因此当分别计算传播速度和液位时，可以在评估时考虑两个距离。
第四反射器被布置成将超声波偏转到液位，即第四反射器被布置成将由第二反射器偏转的水平行进的超声波偏转到竖直方向，即向上竖直方向。因此，由第四反射器偏转的超声波竖直向上传播到液位，在那里被反射。在液体表面处的超声波的反射反转超声波的传播方向，即竖直向上行进的超声波的方向被反转成竖直向下的行进方向，因此超声波将返回到第四反射器，在那里它被偏转到朝向第二反射器的水平方向，该第二反射器转而将超声波偏转到朝向超声波传感器的竖直方向。由超声波传感器发射的竖直行进的超声波因此可以首先由第二反射器偏转到水平方向，然后由第四反射器偏转到竖直向上的行进方向，直到它从下面撞击液位，即液体表面，其中液体表面将行进方向反转，因此在端部中的超声波经由第四反射器和第二反射器到达超声波传感器处。
用于确定储箱中的液位的方法可以包括以下步骤：由超声波传感器在基本上竖直向上的方向中向第一反射器发射超声波，该第一反射器基本上被竖直地布置在超声波传感器上方，用于将所述超声波反射回到超声波传感器，即第一反射器反转入射的超声波的传播方向。超声波传感器因此接收如由第一反射器反射的入射超声波，并且测量由超声波从超声波传感器行进到第一反射器并返回所需的时间跨度。可以将测量的时间与预定义的参考时间进行比较。在测量时间在预定义时间窗口的外侧的情况下，该方法中止，因为系统推断发射的超声波没有被第一反射器反射，而是被液体的表面反射。换句话说，如果测量的波的行进时间短于预定义的持续时间，则系统推断液位低于第一反射器。因此，由于不清楚液体是否覆盖第二至第四反射器，所以用于确定确切液位的方法中止。因此，系统可以结束并向连接的处理系统(即控制器)提供相应的信号，即液位低于阈值，即应该重新填充储箱。
在测量的时间跨度在预定义时间窗口之内的情况下，则该方法可以继续。应注意，超声波传感器可以发射一个或多个超声波，用于执行该方法步骤。在一个优选实施例中，系统发射一个超声波，并且随后基于所述单个发射波的反射来执行所有方法步骤。
如上所述，超声波传感器将接收发射的超声波的第二反射，即已经由第二和第三反射器偏转的波。超声波传感器可以测量超声波的发射和第二反射的接收之间的时间跨度，即第二渡越时间。基于第二渡越时间和所述第二反射的行进距离，即从超声波传感器经由第二反射器到第三反射器的距离，系统可以计算超声波在液体中的传播速度，即，在液体中的波的声度。
基于计算的传播速度，可以计算储箱中的尿素液体的浓度，如下面更详细说明的。关于尿素液体的浓度的信息可以用作关于尿素液体的质量的信息。
超声波传感器此外将接收发射波的第三反射，即，经由第二和第四偏转器行进到液体表面的波，在液体表面其被反射，从而经由第四和第二偏转器返回到超声波传感器。类似于第一和第二反射，传感器测量发射超声波和接收第三反射之间的时间间隔，即传感器测量第三渡越时间。基于测量的第三渡越时间和计算的传播速度，系统也可以计算储箱中的液位。
基于测量由超声波传感器发射的超声波的渡越时间来确定液位，其中所述发射的波在由容纳在储箱中的液体的表面反射之前被偏转(至少或确切地)两次。
所描述的方法和布置使得能够可靠地确定储箱中的液位，其中在液位高于第一反射器的情况下可以确定液位的确切值。否则，该方法可以提供液位已经下降到第一反射器下方的信息。该方法能够精确地确定液位，同时所描述的布置需要在储箱的底部处的相对小的空间。由于用于测量超声波的传播速度的参考距离的水平对准，所述参考距离可以相对较长，从而产生准确的测量。
所描述的方法使得能够在使用储箱中的超声波液位传感器的竖直布置时可靠地确定储箱中的低液位。这显著减少了液位传感器在储箱底部处的空间需求。例如，具有参考表面的竖直布置的超声波液位传感器可以被安装在储箱的底板中的小开口中。反过来，具有水平布置的参考表面的超声波液位传感器需要在储箱的底部中的复杂的装配和/或开口，其直径至少与测量距离的长度一样大。
此外，该布置结合了超声波的竖直发射，因此仅需要少量的空间，具有相对长的参考距离，即超声波传感器和第三反射器之间的水平距离。
如果超声波传感器被设置在储箱的外侧并且超声波液位传感器的超声波在进入储箱中的液体之前穿过耦合层，则该方法是特别有利的，其中耦合层包括储箱壁(特别是储箱壁的分段)，并且在耦合层中超声波的渡越时间在计算渡越时间时通过校正因子来考虑。
超声波液位传感器优选被设置在与液体相对的储箱壁的一侧上的储箱内部的外侧。优选地，除了储箱壁之外，耦合层还包括将超声波液位传感器耦合到储箱壁以便传导超声的声学耦合/传输部件。传输部件可以例如包括设置在储箱壁和超声波传感器之间的导电糊剂(paste)或导电焊盘。超声波名义上在耦合层内具有与在储箱中的液体中不同的传播速度。因为耦合层的设计是已知的，所以可以计算耦合层中的超声波的速度并将其考虑为校正因子。优选地，超声波穿过耦合层所需的时间通过实验确定，并以校正因子的形式存储在用于执行所述方法的控制器中。
用于确定渡越时间的方法步骤可以迭代地重复。因此可以进一步处理对渡越时间所确定的值，即这些值可例如在数字信号处理器中进行平均或滤波等。
此外，该布置可以包括用于将测量的渡越时间进行数字化并且向数字信号处理器(其可以是专用集成电路(ASIC)或通用CPU)提供测量的渡越时间的部件，其中在一个特定实施例中，所述数字信号处理器可以是包括在机动车辆中的控制器。
所描述的方法可以(在机动车辆的操作期间)迭代地重复，以便总是能够提供关于储箱中的液位的当前信息。在该方法中使用和确定的参数可以存储在包括在机动车辆中的控制器中。
该方法可以进一步包括在第一渡越时间在预定义时间窗口之外的情况下中止该方法的步骤。
第一、第二、第三和第四反射器优选地被布置在距超声波传感器预定义距离处。第二反射器和第四反射器可将超声波偏转90度。第二反射器可以被布置成将入射的超声波偏转到水平取向。第三反射器可以被布置成将入射的超声波偏转到第二反射器。第四反射器可以被布置成将入射的超声波偏转到竖直向上取向。
方法实施例是优选的，其中测量至少一个渡越时间的步骤在循环中(in a loop)重复，并且其中将测量的渡越时间平均化。
同样优选地，超声波传感器通信地耦合到被配置用于至少控制超声波传感器的数字信号处理器。
根据另一方面，提出了一种包括用于操作液体，特别是尿素液体的储箱的机动车辆。所述机动车辆进一步包括：
-被布置在储箱底部处的超声波液位传感器，
-被竖直地布置在超声波传感器上方的第一反射器，用于将从超声波传感器发射的超声波反射回到超声波传感器，
-被布置在超声波传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，
-所述第二反射器被竖直地布置在超声波传感器上方，以将由超声波传感器发射的超声波偏转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离处，
-其中第三反射器被布置成将从第二反射器入射的超声波反射回到所述第二反射器，
-其中第四反射器被布置成将从所述第二反射器入射的超声波偏转到液位，以及
-至少一个控制器，其被配置用于根据本文提出的用于确定储箱中的液位的方法的液位确定。
附图说明
下面参考附图详细描述本发明和技术环境。附图示出了特别优选的示例性实施例，然而本发明不限于此。特别地，应当指出，附图和在附图中表示的比例仅是示意性的。在附图中：
图1：描绘了包括所描述的布置并容纳液体的储箱的示意图，
图2：描绘了超声波传感器和反射器的布置的示意图，
图3：示出了包括储箱和超声波液位传感器的机动车辆，其可以根据所描述的方法操作。
具体实施方式
应注意，下面描述的图不是按比例的。相反，所示的储箱和装置示出了实施例的基本布置。因此，示出为块的装置将示出相关领域的技术人员已知的功能实体。因此，附图应示出但不限制所描述的方法和布置。此外，明显的是，附图中所示和/或(仅)结合附图解释的技术特征中的至少一些可以单独提取，并且可以与在(一般)说明书和/或权利要求中提及的其它特征组合。
图1描绘了部分地填充有液体2的储箱1的示意图，所述液体2由其表面表示。从储箱的底部到液体表面的距离3表示容纳在储箱中的液体的水平，即液位。超声波传感器4被布置在容纳在储箱中的液体2的外侧，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被布置在储箱内侧。取决于液位，即如果液位没有下降到第一反射器下方，则所有反射器5-8被布置在液体2内部。
超声波传感器4可以是传统的装置。优选地，超声波传感器4经由传统的有线或无线通信连接9通信地耦合到数字信号处理实体，例如，包括在机动车辆中的控制器。在一个实施例中，超声波传感器4可以经由CAN或ICAN或其它总线系统耦合到未在图1中示出的控制器，该控制器被适配并且被配置为控制超声波传感器4并且基于由超声波传感器4提供的信息(即渡越时间)来计算液体的液位和浓度。
在一个实施例中，超声波传感器4可以是包括在泵壳体10中的泵的组成部分。所述泵壳体10可以布置在储箱1的内侧或储箱的外侧(图中未示出)。
控制器可以控制超声波传感器4发射如由虚线所示的超声波11，其中发射的波由反射器5-8偏转和反射，如下面参考图2更详细描述的。
图2描绘了优选布置的示意图，其中超声波传感器4集成在如在图1中所示的(可独立附接的)壳体10(特别地同样包括液体泵)中，其中图2描绘了该布置的截面图。为了使超声波11能够渡越通过壳体10的壁，超声波传感器4可选地可以经由耦合层12耦合到壳体10的壁，以使超声波11能够在向上和向下的方向中渡越，因此使得由超声波传感器4发射的波能够在向上方向中竖直地穿过壳体壁以进入液体，并且允许竖直向下行进的反射超声波11穿过壳体10的壁以(重新)进入超声波传感器4用于由传感器检测。因此，所述耦合层12实现超声波传感器4与壳体10的壁的声耦合。
应注意，耦合层12的厚度(在图中表示为“H3”，包括关于超声波的渡越的其特性，即耦合层12和壳体壁10对超声波传播的影响)在系统中是已知的。因此，在计算(例如计算)中可以考虑该影响。
如图所示，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由液体覆盖，则第二至第四反射器被布置在液体内。
此外，“H1”表示从壳体10(壳体的壁的内表面)到第一反射器5(的表面)的距离。在系统中，即在控制器中该距离是已知的。“H2”表示从壳体10到反射器2(的中心)的距离。应注意，在一个实施例中，第三反射器7和第四反射器8的中心在与第二反射器6相同的水平液位上对准，因此竖直距离H2也表示第三反射器7和第四反射器8的竖直高度。从第二反射器6的(中心)到第三反射器7和第四反射器8(的中心)的距离由“W”表示。应注意，第三反射器7和第四反射器8相应地对准。
在该方法的操作时，控制超声波传感器4以在竖直向上的方向中发射超声或波。发射的波的第一部分13a从超声波传感器4，即从包括在传感器中的振荡压电体行进到第一反射器5，在那里其被反射180°，即行进方向由第一反射器5反转。因此，反射的超声波11竖直向下传播到超声波传感器4(见13b)，在那里被检测。如上所述，超声波传感器4被布置成确定(特别是测量)在发射波和检测其反射之间的时间跨度，即，测量第一渡越时间。然后将测量的第一渡越时间与预定义时间窗口比较。预定义时间窗口表征了液体中超声波的最小和最大行进时间。如果第一渡越时间在时间窗口之外，则该方法推断波没有由第一反射器反射，而是由已经下降到第一反射器下方的液位反射。在该情况下，该方法认为第二至第四反射器未被埋在液体中，因此不能评估超声波的所有反射。因此，该方法可以中止，并且超声波传感器4可以向控制器提供指示液位已经下降到第一参考高度H1下方的信号。
否则，即，如果渡越时间超过预定义时间窗口，则超声波传感器4推断发射的波的第二部分14a将经由第二反射器6行进到第三反射器7，在那里波的传播方向被反转，因此反射波部分14b将在超声波传感器4处被检测到。超声波传感器4测量从波的发射直到反射部分14b的检测的时间，即渡越时间RT2。
第二波部分14a及其相应的反射14b行进通过耦合层12。为了计算由波部分14a、14b行进距离H2+W所需的时间，校正的渡越时间RT2corrected根据如下计算
RT2corrected＝RT2-(2·H3/SOSsandwich)
其中H3表示超声波横越的所谓夹层的厚度，即，超声波传感器4的壳体壁，耦合层12的厚度和壳体10的壁的厚度。SOSsandwich指定在所述层叠夹层中的声速，其中所述值可以被确定为通过塑料的行进速度。
基于校正的渡越时间RT2corrected，可以根据如下来计算尿素液体的浓度
浓度＝(RT2corrected-(a2·T2+b2·T+c2))/(a1·T2+b1·T+c1)
其中T是尿素液体的温度，并且a1、a2、b1、b2、c1和c2是不具有从测试中已知的尺寸的系数。
此外，在液体中(例如在尿素液体中)超声波的传播速度SoSurea可以基于校正的渡越时间RT2corrected并且基于已知距离H2和W根据如下确定：
SoSurea＝2(H2+W)/Rt2corrected。
最后，超声波传感器4接收第三波部分15a的反射。发射的超声波的波部分15a由第二反射器6偏转到水平取向并且到第四反射器8，其转而将波从其水平取向偏转成竖直向上取向。因此，所述偏转的部分朝向其本反射的液体2的表面传播，即传播取向被反转。反射的第三波部分15b经由第四反射器8和第二反射器6从液体2的表面竖直向下行进到超声波传感器4。超声波传感器4因此检测反射的第三波部分15b，并且测量第三波部分15a、15b的发射和检测反射之间的时间跨度，即渡越时间RT3。基于测量的渡越时间RT3、计算的超声波在液体中的传播速度、未校正的渡越时间RT2以及距离H2和W，液位L可以根据如下计算：
L＝(SoSurea·(RT3-RT2)/2)+H2
其中L也可以被看作从底部储箱壁的上表面到液体表面的距离，在图1和图2中给出参考标记3。因此，L的计算依赖于测量的渡越时间RT 3和RT 2的差，其中两个测量值不被校正。因此消除了通过横越夹层H3引入的误差，同时减少了计算量。
如波形线所示，即示出容纳在储箱中的液体2的表面的线，当测量距离“L”时，液体2的表面可能不光滑。然而，当重复测量渡越时间RT3和平均测量值的步骤时，由晃动液体引入的误差平均掉。因此，在一个实施例中，控制器可以在循环中重复测量渡越时间RT3的步骤，并且然后计算测量的RT3的平均值。计算距离L的步骤可以基于RT3的平均值。
应注意，为了减少测量故障，也可以重复用于测量渡越时间RT1和RT2的步骤。
在一个实施例中，可以基于单个超声波发射来测量渡越时间RT1、RT2和RT3，因为反射器的所述布置确保渡越时间RT1低于比RT3更低的RT2，即RT1<RT2<RT3。在所述方法的替代实施例中，RT1的测量可与测量RT2分开，测量RT2可与测量RT3分开。
图3描绘了机动车辆16的示意图，该机动车辆16包括内燃机17和用于清洁由内燃机17排放的废气的废气处理装置18。能够通过使用选择性催化还原的方法来清洁内燃机17的废气的SCR催化器19设置在废气处理装置18中。用于废气清洁的液体添加剂可以借助于喷射器22递送到废气处理装置18。用于废气清洁的液体添加剂经由来自泵单元23的管道20从储箱1提供。超声波传感器4可以包括在泵10中。此外，车辆16可以包括通信地耦合到泵单元10和超声波液位超声波传感器4的控制器21。如上所述的方法步骤可以作为可执行代码存储在数字信号处理器(即包括在机动车辆16中的控制器21实体)中。
参考符号
1 储箱
2 液体
3 距离
4 超声波传感器
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 通信连接
10 壳体
11 超声波
12 耦合层
13 第一波部分
14 第二波部分
15 第三波部分
16 机动车辆
17 内燃机
18 废气处理装置
19 SCR催化剂
20 管道
21 控制器
22 喷射器
23 泵单元
H1 从壳体10到第一反射器5的距离
H2 从壳体10到反射器2的距离
H3 耦合层的厚度
L 液位
W 从第二反射器6到第三反射器7/第四反射器8的距离

Claims (9)

1.一种用于使用超声波传感器(4)来确定在用于液体(2)的储箱(1)中的液位(3)的方法，所述超声波传感器(4)被布置在所述储箱的底部处用于发射和接收超声波，以及
第一反射器(5)，其被竖直地布置在所述超声波传感器(4)的上方，用于将从所述超声波传感器发射的超声波反射回到所述超声波传感器，以及
第二(6)、第三(7)和第四反射器(8)，其被布置在所述超声波传感器(4)上方并且被布置在所述第一反射器(5)下方，
所述第二反射器(6)被竖直地布置在所述超声波传感器(4)上方以将由所述超声波传感器(4)发射的超声波(14a，15a)偏转到所述第三(7)和所述第四反射器(8)，并且所述第三和所述第四反射器(8)被布置在距所述第二反射器(6)的相同距离处，以及
其中所述第三反射器(7)被布置成将从所述第二反射器(6)入射的超声波(14a)反射回到所述第二反射器(6)，以及
其中所述第四反射器(8)被布置成将从所述第二反射器(6)入射的超声波(15a)偏转到所述液位，
所述方法至少包括以下步骤：
a)确定超声波在所述超声波传感器(4)和所述第一反射器(5)之间的第一渡越时间，以及
b)基于从所述超声波传感器(4)经由所述第二反射器(6)到所述第三反射器(7)的距离并基于相应测量的第二渡越时间来确定超声波在所述液体中的传播速度；以及
c)对于从所述超声波传感器(4)经由所述第二(6)和第四反射器(8)到所述液位的距离，确定超声波(15)的第三渡越时间；以及
d)基于在所述液体中超声波的所确定的传播速度并基于所述第二和第三测量的渡越时间来计算液位。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在所述第一渡越时间没有超过预定义时间窗口的情况下中止所述方法的步骤。
3.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述反射器(5-8)被布置在距所述超声波传感器(4)的预定义距离处。
4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述第二和所述第四反射器(6，8)将超声波偏转90度。
5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述第二反射器被布置成将入射的超声波(14a，15a)偏转到水平取向。
6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述第三反射器(7)被布置成将入射的超声波偏转到所述第二反射器(6)，以及其中所述第四反射器(8)被布置成将入射的超声波(15a)偏转到竖直向上取向。
7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中测量至少一个渡越时间的步骤在循环中重复，以及其中将所测量的渡越时间平均化。
8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中所述超声波传感器(4)通信地耦合到被配置用于至少控制超声波传感器(4)的数字信号处理器(21)。
9.一种机动车辆(16)，包括用于操作液体的储箱(1)，进一步包括被布置在所述储箱(1)的底部处的超声波液位传感器(4)，以及
第一反射器(5)，其被竖直地布置在所述超声波传感器(4)的上方，用于将从所述超声波传感器发射的超声波反射回到所述超声波传感器(4)，以及
第二反射器(6)、第三反射器(7)和第四反射器(8)，其被布置在所述超声波传感器(4)上方并且布置在所述第一反射器(5)下方，
所述第二反射器(6)被竖直地布置在所述超声波传感器(4)上方以将由所述超声波传感器(4)发射的超声波(14a，15a)偏转到所述第三反射器(7)和所述第四反射器(8)，并且所述第三反射器(7)和所述第四反射器(8)被布置在距所述第二反射器(6)的相同距离处，以及
其中所述第三反射器(7)被布置成将从所述第二反射器(6)入射的超声波(14a)反射回到所述第二反射器(6)，以及
其中所述第四反射器(8)被布置成将从所述第二反射器(6)入射的超声波(15a)偏转到所述液位，以及
至少一个控制器(21)，其被配置用于根据前述权利要求中的任何一项的液位确定。
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