DE102010043928A1

DE102010043928A1 - Method for monitoring discrete tank level sensor in e.g. fuel tank for detecting fuel level in e.g. diesel engine vehicle, involves determining sloshing range limitations, and evaluating level signal adapted to range limitations

Info

Publication number: DE102010043928A1
Application number: DE102010043928A
Authority: DE
Inventors: Marc Chaineux; Wilhelm Dueck
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-11-15
Filing date: 2010-11-15
Publication date: 2012-05-16

Abstract

The method involves determining sloshing events, and enclosing a number of sloshing events on a filling level at a transmitter position in a tank (100) e.g. fuel tank, and from an operability of a tank level transmitter. Accelerations of the tank are subjected, characterizing data is detected, and sloshing range limitations are determined based on acceleration data. Evaluation of a level signal adapted to the sloshing range limitations is enabled, and acceleration characterizing data is detected and averaged over a predetermined period of time or filtered using a low pass filter. Independent claims are also included for the following: (1) a computer program including a program code comprising a set of instructions to perform a method for monitoring a discrete tank level sensor in a vehicle (2) a computer program product comprising a set of instructions for performing a method to monitor a discrete tank level sensor in a vehicle.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Überwachung eines diskreten Tankfüllstandsgebers in einem Bewegungen unterworfenen Tank, wobei Schwappereignisse ermittelt werden und aus der Anzahl der Schwappereignisse auf die Füllhöhe um die Geberposition in dem Tank und hieraus auf die Funktionsfähigkeit des Tankfüllstandsgebers geschlossen wird. Gegenstände der vorliegenden Erfindung sind auch ein Computerprogramm sowie ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist, zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for monitoring a discrete tank level sensor in a subject subject tank, wherein Schwappereignisse be determined and is closed from the number of slosh events on the level of the donor position in the tank and from this to the operability of the tank level sensor. Objects of the present invention are also a computer program and a computer program product with a program code, which is stored on a machine-readable carrier, for carrying out the method.

Stand der TechnikState of the art

Füllstände von Flüssigkeiten, zum Beispiel Tankfüllstände in Fahrzeugen, werden beispielsweise durch Tankfüllstandsmesser erfasst. Dabei werden Tankfüllstandsmesser, die eine kontinuierliche, gewissermaßen „analoge” Erfassung des Füllstands ermöglichen, und Füllstandsmesser, welche lediglich erfassen, ob Flüssigkeit an einer Geberposition vorhanden ist oder nicht, sogenannte „diskrete” Füllstandsgeber, unterschieden. Erstere sind beispielsweise in Kraftstofftanks von Fahrzeugen im Einsatz, letztere werden bevorzugt in beispielsweise Zusatztanks, beispielsweise von SCR-Systemen, eingesetzt.Liquid levels, for example tank levels in vehicles, are detected by tank level gauges, for example. This tank level gauge, which allow a continuous, somewhat "analog" detection of the level, and level meter, which only detect whether liquid is present at a donor position or not, so-called "discrete" level sensor, distinguished. The former are for example in fuel tanks of vehicles in use, the latter are preferably used in, for example, additional tanks, such as SCR systems.

Bestehende und zukünftige Vorschriften schreiben nun immer strengere Überwachungen abgasrelevanter Komponenten vor. So müssen beispielsweise bei abgasrelevanten Sensoren, also auch Füllstandssensoren, Plausibilitätstests durchgeführt werden, aufgrund derer entschieden werden kann, ob der betreffende Sensor funktionsfähig ist oder nicht. Bei diskreten Sensoren wird zur Überwachung bei sicherheitskritischen Komponenten oft ein zweiter Sensor verbaut.Existing and future regulations now require ever stricter monitoring of components relevant to emissions. For example, plausibility tests must be carried out in the case of exhaust gas-relevant sensors, including fill level sensors, on the basis of which it can be decided whether the relevant sensor is functional or not. With discrete sensors, a second sensor is often used to monitor safety-critical components.

Bei modernen Dieselfahrzeugen kommt nun die sogenannte SCR-Technologie zum Einsatz. Hierunter wird die selektive katalytische Reduktion von Stickoxiden in Abgasen von Brennkraftmaschinen wie auch im Übrigen von Feuerungsanlagen verstanden. Die chemische Reaktion der Reduktion ist hierbei selektiv. Das bedeutet, dass nicht alle Abgaskomponenten reduziert werden, sondern nur die Stickoxide (NO, NO₂). Zum Ablauf der Reaktion wird Ammoniak benötigt, der dem Abgas zugemischt wird. Die Produkte der Reaktion sind Wasser und Stickstoff.Modern diesel vehicles now use the so-called SCR technology. This is understood to mean the selective catalytic reduction of nitrogen oxides in exhaust gases of internal combustion engines as well as, moreover, of combustion plants. The chemical reaction of the reduction is selective. This means that not all exhaust gas components are reduced, only the nitrogen oxides (NO, NO ₂ ). The reaction requires ammonia, which is added to the exhaust gas. The products of the reaction are water and nitrogen.

Bei Fahrzeugen wird der benötigte Ammoniak nicht mehr in reiner Form verwendet, sondern in Form einer wässrigen Harnstofflösung. Die Lösung wird stromaufwärts des SCR-Katalysators in den Abgasstrang, zum Beispiel mittels einer Dosierpumpe oder eines Injektors, eingespritzt. Aus der Harnstoff-Wasser-Lösung entstehen durch eine Hydrolyse-Reaktion Ammoniak und Wasser. Der so erzeugte Ammoniak kann in einem speziellen SCR-Katalysator bei entsprechender Temperatur mit den Stickoxiden im Abgas reagieren. Die Menge des eingespritzten Harnstoffs ist von der (motorischen) Stickoxidemission und damit von der momentanen Drehzahl und dem Drehmoment des Motors abhängig. Der Verbrauch der Harnstoff-Wasser-Lösung beträgt abhängig von der Rohemission des Motors etwa 2–8% des verbrauchten Dieselkraftstoffs. Aus diesem Grund muss ein Tank mit Harnstoff-Wasser-Lösung in dem Fahrzeug verbaut sein und es muss der Füllstand in diesem Tank erfasst werden. Hierzu werden die oben erwähnten diskreten Levelsensoren unter anderem eingesetzt. Die Signale solcher diskreter Levelsensoren in einem flüssigkeitsgefüllten Vorratsbehälter in einem Fahrzeug stehen unter starkem Einfluss von fahrdynamischen Faktoren, beispielsweise Beschleunigungs- oder Verzögerungsvorgängen, Querbeschleunigungen in Kurven und Steigungen und Gefällen der Fahrbahn.In vehicles, the required ammonia is no longer used in pure form, but in the form of an aqueous urea solution. The solution is injected into the exhaust line upstream of the SCR catalyst, for example by means of a metering pump or an injector. From the urea-water solution formed by a hydrolysis reaction ammonia and water. The ammonia thus produced can react in a special SCR catalyst at the appropriate temperature with the nitrogen oxides in the exhaust gas. The amount of injected urea depends on the (engine) nitrogen oxide emission and thus on the instantaneous engine speed and torque. The consumption of the urea-water solution depends on the raw emissions of the engine about 2-8% of the consumed diesel fuel. For this reason, a tank with urea-water solution must be installed in the vehicle and the level in this tank must be recorded. For this purpose, the above-mentioned discrete level sensors are used inter alia. The signals of such discrete level sensors in a liquid-filled reservoir in a vehicle are under strong influence of driving dynamics factors, such as acceleration or deceleration processes, lateral accelerations in bends and gradients and slopes of the roadway.

Aus der nicht vorveröffentlichten Anmeldung DE 10 2010 029 775.5 geht ein Verfahren zur Plausibilisierung der Signale eines Tankrückstandssensors hervor, bei dem die Signale durch die Erfassung der Fahrbahnneigung beurteilt werden.From the not previously published application DE 10 2010 029 775.5 is a method for plausibility of the signals of a tank residue sensor, in which the signals are assessed by the detection of the road inclination.

Aus der DE 31 48 534 A1 geht ein Verfahren hervor, welches die Entfernung der Einflüsse von Fahrdynamik und Streckenprofil aus einem kontinuierlichen Füllstandssignal und so eine präzise Bestimmung des Füllstands ermöglicht.From the DE 31 48 534 A1 is a method that allows the removal of the influences of vehicle dynamics and track profile from a continuous level signal and thus a precise determination of the level.

Die Erfassung des Füllstands wird wesentlich beeinflusst von den Beschleunigungen des Fahrzeugs und damit den Beschleunigungen des Tanks, der sich in dem Fahrzeug befindet. In diesem Falle entsteht nämlich ein Schwappen der in dem Tank bevorrateten Flüssigkeit.The detection of the level is significantly influenced by the accelerations of the vehicle and thus the accelerations of the tank, which is located in the vehicle. In this case, namely creates a sloshing of the stored in the tank liquid.

Aus der DE 10 2008 009 154 A1 ist ein Verfahren bekannt geworden, bei dem die Häufigkeit von Schwappereignissen zur Überwachung eines diskreten Füllstandsgebers in einem Bewegungen unterworfenen Tank, insbesondere in einem Tank einer Harnstoff-Wasserlösung für SCR-Systeme, herangezogen wird, um eine Verbesserung der Signalqualität zu erhalten.From the DE 10 2008 009 154 A1 For example, a method has been known in which the frequency of slosh events is used to monitor a discrete level sensor in a moving tank, in particular in a tank of a urea-water solution for SCR systems, in order to obtain an improvement in signal quality.

Auf Schwapp-Ereignisse übt auch der Fahrer und sein Fahrstil einen wesentlichen Einfluss aus. Bei einem ruhig und weitschauend fahrenden Fahrer werden die Beschleunigungen, die den Tankinhalt zur Bewegung anregen, relativ klein sein. Hieraus resultiert ein mäßiges Schwappen um die Messstellen des Sensors. Das vom Schwappbereich umfasste Volumen ist relativ gering. Bei einem sehr dynamisch fahrenden Fahrer hingegen ist die Fahrweise durch starke Beschleunigungs- und Bremsvorgänge, also Verzögerungsvorgänge gekennzeichnet, in Kurven herrschen starke Fliehkräfte. Hieraus resultiert ein sehr starkes Schwappen um die Messstellen des Sensors. Das vom Schwappbereich des Sensors umfasste Volumen ist sehr groß.On slosh events also the driver and his driving style exerts a significant influence. In a quiet and far-seeing driver, the accelerations that stimulate the tank contents to move, be relatively small. This results in a moderate sloshing around the measuring points of the sensor. The volume covered by the slosh area is relatively low. For a very dynamic driver, however, is the Driving style characterized by strong acceleration and braking processes, ie decelerations, in curves strong centrifugal forces prevail. This results in a very strong sloshing around the measuring points of the sensor. The volume covered by the slosh area of the sensor is very large.

Liegt beispielsweise der Füllstand noch weit oberhalb eines Pins des diskreten Sensors, wird dieser Pin auch während des Schwappens fast immer benetzt bleiben. Je näher der Füllstand allerdings in den Bereich des Pins kommt, werden die Zeitanteile, in denen der Pin nicht benetzt ist, ansteigen. In diesem Bereich wird das mittels eines beispielsweise PT1-Filters gefilterte Füllstandssignal „steiler”, und zwar je größer das Verhältnis von „nicht benetzt” zu „benetzt” wird. Nachdem der Flüssigkeitsstand die Levelhöhe des Pins unterschritten hat, wird sich das gefilterte Signal dem ungefilterten, von dem Sensor ausgegebenen Rohsignal immer mehr annähern, das gefilterte Signal wird „flacher”.For example, if the level is still far above a pin of the discrete sensor, this pin will remain almost always wet during slosh. However, the closer the level gets to the area of the pin, the time portions in which the pin is not wetted will increase. In this area, the fill level signal filtered by means of, for example, a PT1 filter becomes steeper, the greater the ratio of "not wetted" to "wetted". After the liquid level has dropped below the level level of the pin, the filtered signal will approach the unfiltered raw signal output from the sensor, the filtered signal will become "flatter".

Generell kann gesagt werden, dass bei einem Schwappen der Flüssigkeit im Tank nur bedingt Aussagen über die Füllstände getroffen werden können. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Überwachung eines diskreten Füllstandsgebers dahingehend zu verbessern, dass auch Aussagen in Bereichen, in denen ein Schwappen der Flüssigkeiten im Tank aufgrund von Beschleunigungen des Tanks vorliegt, getroffen werden können.In general, it can be said that with a sloshing of the liquid in the tank only limited statements can be made about the levels. It is therefore an object of the invention to improve a method for monitoring a discrete level sensor to the effect that statements in areas where there is a sloshing of the liquids in the tank due to accelerations of the tank, can be made.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Diese Aufgabe wird durch das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Grundidee der Erfindung ist es, Daten, die Beschleunigungen, denen der Tank unterworfen ist, charakterisieren, zu erfassen und abhängig von den Beschleunigungsdaten Schwappbereichsgrenzen zu bestimmen und eine Filterung des Füllstandssignals angepasst an diese Schwappbereichsgrenzen vorzunehmen. Auf diese Weise wird die Bestimmung des Füllstandes durch Berücksichtigung der Schwappereignisse verbessert.This object is achieved by the method according to the invention with the features of claim 1. The basic idea of the invention is to characterize data which characterize accelerations to which the tank is subjected and to determine slosh range limits as a function of the acceleration data and to carry out a filtering of the level signal adapted to these slosh range limits. In this way, the determination of the level is improved by taking into account the Schwappereignisse.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Verfahrens sind Gegenstand der auf Anspruch 1 rückbezogenen Unteransprüche.Advantageous embodiments and further developments of the method are the subject of the dependent claims on claim 1.

So ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass die die Beschleunigungen charakterisierenden Daten erfasst und über einen vorgebbaren Zeitpunkt gemittelt oder mithilfe eines Tiefpasses gefiltert werden. Das Ergebnis ist in diesem Falle ein durchschnittlicher Beschleunigungswert, der beispielsweise bei einer zunehmend dynamischen Fahrweise immer größer wird. Basierend auf diesem Wert kann eine Signalfilterung, beispielsweise mittels eines PT1-Filters, an die entsprechenden Schwappbereichsgrenzen angepasst werden, sodass das gefilterte Signal möglichst immer in Bereichen mit hohem Schwappanteil durchgeführt wird und so genügend Filterereignisse für eine genaue Messung vorliegen. Bevorzugt werden die Schwappbereichsgrenzen so festgelegt, dass Beginn und Ende der Schwappbereichsgrenzen mit dem Beginn und dem Ende eines sich über die Zeit ändernden und gefilterten Signals und/oder abhängig von der Größe der zeitlichen Änderung eines gefilterten Signals festgelegt werden.Thus, it is advantageously provided that the data characterizing the accelerations are detected and averaged over a predeterminable time or filtered by means of a low-pass filter. The result in this case is an average acceleration value which, for example, becomes increasingly larger as the driving style becomes increasingly dynamic. Based on this value, signal filtering, for example by means of a PT1 filter, can be adapted to the corresponding slosh-range limits, so that the filtered signal is always carried out in areas with a high slosh ratio and thus sufficient filter events are present for an accurate measurement. Preferably, the slosh area limits are set such that the beginning and end of the slosh area boundaries are set with the beginning and end of a time varying and filtered signal and / or depending on the magnitude of the temporal change of a filtered signal.

Als Beschleunigung versteht die vorliegende Erfindung sowohl Längs- als auch Querbeschleunigungen. Darüber hinaus sind unter Beschleunigungen auch Verzögerungen, also negative Beschleunigungen, zu verstehen.As acceleration, the present invention understands both longitudinal and lateral accelerations. In addition, accelerations are to be understood as delays, ie negative accelerations.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, die die Beschleunigungen charakterisierenden Daten aus der Geschwindigkeit eines den Tank enthaltenden Fahrzeugs und/oder aus der Beschleunigung eines den Tank enthaltenden Fahrzeugs zu bestimmen.An advantageous embodiment proposes to determine the data characterizing the accelerations from the speed of a vehicle containing the tank and / or from the acceleration of a vehicle containing the tank.

Vorteilhafterweise wird ein Fahrprofil des den Tank enthaltenden Fahrzeugs aus den die Beschleunigung charakterisierenden Daten ermittelt und die Schwappbereichsgrenzen in Abhängigkeit von dem Fahrprofil in einer oder mehreren Kennlinie(n) hinterlegt. Der Vorteil hierbei ist, dass die Messung und Filterung des Füllstandssignals an unterschiedliche Fahrer und deren Fahrprofil angepasst werden können. Die Eingrenzung der Messung auf fahrdynamikabhängige Schwappbereiche ermöglicht eine genauere Messung. Eine solche genaue Messung ist aufgrund gesetzlicher Vorschriften erforderlich, da Fehlermeldungen und Einträge in einem Fehlerspeicher vorgenommen werden müssen, wenn ein Fahrer mit einem leeren Tankstoffbehälter fährt. In diesem Falle werden Meldungen ausgegeben, die auf ein Nachfüllen des Reduktionsmittels hinweisen und bei einer Ignorierung dieser Mitteilung wird das Fahrzeug gewissermaßen dadurch „stillgelegt”, dass bei einem späteren Startvorgang ein Neustart nicht mehr möglich ist. Aufgrund des vorbeschriebenen Verfahrens, welches eine wesentlich genauere Messung des Füllstands ermöglicht, können derartige Meldungen später ausgegeben werden. Bei entsprechender Auslegung der Harnstoffbehälter und der entsprechenden Levelsensoren können demnach kleinere Toleranzen für die Füllstandsmessung herangezogen werden. Im günstigsten Falle können auf diese Weise sogar kleinere Bauräume oder größere Netto-Reichweiten realisiert werden.Advantageously, a driving profile of the vehicle containing the tank is determined from the data characterizing the acceleration, and the slosh range limits are stored in one or more characteristic curves as a function of the driving profile. The advantage here is that the measurement and filtering of the level signal can be adapted to different drivers and their driving profile. The limitation of the measurement to driving dynamics-dependent slosh areas enables a more accurate measurement. Such accurate measurement is required by regulatory requirements because error messages and entries must be made in a fault memory when a driver is driving with an empty tank container. In this case, messages are issued that indicate a refilling of the reducing agent and in ignoring this message, the vehicle is so to speak, "shut down" that a restart is no longer possible at a later startup. Due to the above-described method, which allows a much more accurate measurement of the level, such messages can be issued later. With appropriate design of the urea container and the corresponding level sensors can therefore be used smaller tolerances for level measurement. In the best case even smaller installation spaces or larger net ranges can be realized in this way.

Das Verfahren kann sehr vorteilhaft als Computerprogramm implementiert werden und auf einem Computer, beispielsweise einem Steuergerät, ablaufen. Dabei kann ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode vorgesehen sein, der auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert ist. Dies ermöglicht es, das Programm auch in bestehende Steuergeräte gewissermaßen „einzuspielen” und insoweit entsprechende Erweiterungen bei bestehenden SCR-Systemen vorzusehen.The method can very advantageously be implemented as a computer program and stored on a computer, for example a control unit, expire. In this case, a computer program product with program code that is stored on a machine-readable carrier can be provided. This makes it possible to "play in" the program in existing control devices as it were and to provide appropriate extensions to existing SCR systems.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Embodiments of the invention are illustrated in the drawings and explained in more detail in the following description.

Es zeigen:Show it:

1 schematisch einen diskreten Füllstandssensor, bei dem das erfindungsgemäße Verfahren zum Einsatz kommt; 1 schematically a discrete level sensor, in which the inventive method is used;

2 schematisch das Sensorsignal eines diskreten Levelsensors über der Zeit; 2 schematically the sensor signal of a discrete level sensor over time;

3 eine Detailansicht des in 1 dargestellten Levelsensorsignals; 3 a detailed view of the in 1 level sensor signal shown;

4 das Sensorsignal über der Zeit und den Füllstand über der Zeit bei einem mit einer kleinen durchschnittlichen Beschleunigung bewegten Fahrzeug und 4 the sensor signal over time and the level over time at a moving with a small average acceleration vehicle and

5 das Levelsensorsignal über der Zeit und den Füllstand über der Zeit bei einem mit einer großen durchschnittlichen Beschleunigung beschleunigten Fahrzeug. 5 the level sensor signal over time and the level over time at a vehicle accelerated with a large average acceleration.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In einem Tank, beispielsweise einem Tank einer Harnstoff-Wasser-Lösung, wie er in SCR-Systemen von Fahrzeugen eingesetzt wird, wird der Füllstand der Harnstoff-Wasser-Lösung mittels diskreter Füllstandssensoren erfasst, welche in vorgebbaren höhenversetzten Bereichen Sensorelemente zur Erfassung des Vorhandenseins der Harnstoff-Wasser-Lösung aufweisen. Ein solcher diskreter Füllstandssensor und seine Anordnung in einem Tank 100 ist schematisch in 1 dargestellt. In dem Tank 100 sind insgesamt drei Pins, Pin 1, Pin 2, Pin 3, angeordnet, deren Platzierungen nicht ädiquistant sein muss. In der Regel wird ein Pin weit oben (Pin 3), die beiden anderen Pins werden relativ weit unten (Pin 1, Pin 2) positioniert. In 2 und 3 ist das Rohsignal des Levelsensors mit Bezugszeichen 210 bezeichnet. Das gefilterte Signal ist mit Bezugszeichen 220 bezeichnet. Der Füllstand nimmt über der Zeit t ab. Dabei entstehen im Bereich der drei Pins, also im Bereich 202 um den obersten Pin 3, im Bereich 204 um den mittleren Pin 2 und im Bereich 206 um den untersten Pin 1 erhebliche Änderungen des Rohsignals. Dies ist in 3 im Detail dargestellt. In 3 ist mit B der Bereich bezeichnet, innerhalb dessen eine direkte Abhängigkeit zwischen dem gefilterten Signal 220 und dem Füllstand hergestellt werden kann. Dies ist der steile Bereich der Signalkurve. In 3 ist der Verlauf der Filterantwort (das gefilterte Signal 220) in der Nähe eines Pins dargestellt, während der Flüssigkeitsstand den Pin übersteigt und unterschreitet. Aufgrund der Schwappereignisse, die sich im ungefilterten Signal 210 über der Zeit durch Oszillationen widerspiegeln, die durch ein Benetzen des Pins und ein Nichtbenetzen des Pins hervorgerufen werden, ändert sich der Signalverlauf des gefilterten Signals. Je mehr sich der Flüssigkeitsstand dem Pin annähert, umso steiler wird das mittels des PT1-Filters gefilterte Ausgangssignal. Je weiter sich der Flüssigkeitsstand vom Pin entfernt, verflacht die Filterantwort. In dem steilen Bereich kann eine relativ genaue, direkte Abhängigkeit zwischen Füllstand und gefiltertem Signal hergestellt werden. Dieser Bereich ist der in 3 mit B bezeichnete Bereich. Ist das Fahrzeug, in dem ein solcher Tank verbaut ist, Beschleunigungen unterworfen, schwappt die Flüssigkeit in dem Tank. Aus diesem Grunde sind bereits aus dem Stand der Technik, wie eingangs beschrieben, Verfahren bekannt geworden, welche die Einflüsse der Fahrdynamik und des Streckenprofils bei kontinuierlichen Füllstandssensoren erfassen. Darüber hinaus offenbart die DE 10 2008 009 154 A1 ein Verfahren, bei dem die Häufigkeit von Schwappereignissen zur Überwachung eines diskreten Füllstandsgebers in einem Bewegungen unterworfenen Tank, insbesondere in einem Tank einer Harnstoff-Wasser-Lösung für SCR-Systeme, herangezogen werden. Dies ermöglicht zwar wesentliche Verbesserungen der Signalauswertung, dennoch bleibt ein nicht zu vernachlässigender Einfluss des Fahrers und seines Fahrstils auf die Sensorsignale unberücksichtigt. Ein ruhig und weitschauend fahrender Fahrer vermeidet Beschleunigungen und Verzögerungen weitgehend. In diesem Falle ist daher das Schwappen in dem Tank um die Messstellen des diskreten Sensors nur gering und das vom Schwappbereich erfasste Volumen ist ebenfalls relativ klein. Ein dynamischer Fahrer zeichnet sich durch starke Beschleunigungs- und Bremsvorgänge aus, in Kurven herrschen starke Fliehkräfte. Hieraus ergibt sich ein sehr starkes Schwappen um die Messstellen des diskreten Sensors und das vom Schwappbereich des Sensors umfasste Volumen ist sehr groß.In a tank, for example a tank of a urea-water solution, as used in SCR systems of vehicles, the level of the urea-water solution is detected by means of discrete level sensors, which in predetermined height offset areas sensor elements for detecting the presence of Have urea-water solution. Such a discrete level sensor and its arrangement in a tank 100 is schematic in 1 shown. In the tank 100 are arranged a total of three pins, pin 1, pin 2, pin 3, whose placements must not be ädiquistant. As a rule, one pin is positioned high up (pin 3), the other two pins are positioned relatively far down (pin 1, pin 2). In 2 and 3 is the raw signal of the level sensor with reference numerals 210 designated. The filtered signal is denoted by reference numbers 220 designated. The level decreases over time t. In the region of the three pins, that is to say in the region 202 around the uppermost pin 3, in the region 204 around the middle pin 2 and in the region 206 around the lowermost pin 1, considerable changes in the raw signal occur. This is in 3 shown in detail. In 3 is denoted by B the range within which there is a direct dependence between the filtered signal 220 and the level can be produced. This is the steep area of the signal curve. In 3 is the history of the filter response (the filtered signal 220 ) near a pin while the liquid level exceeds and falls below the pin. Due to the slosh events resulting in the unfiltered signal 210 Over time, due to oscillations caused by wetting of the pin and non-wetting of the pin, the signal waveform of the filtered signal changes. The more the liquid level approaches the pin, the steeper the output filtered by the PT1 filter becomes. The farther the liquid level from the pin, the filter response flattens. In the steep area, a relatively accurate, direct dependence between level and filtered signal can be established. This area is the one in 3 Area indicated by B. If the vehicle in which such a tank is installed, subject to accelerations, spills the liquid in the tank. For this reason, methods are already known from the prior art, as described above, which detect the influences of driving dynamics and the route profile in continuous level sensors. In addition, the reveals DE 10 2008 009 154 A1 a method in which the frequency of slosh events for monitoring a discrete level sensor in a moving subject tank, especially in a tank of urea-water solution for SCR systems, are used. Although this allows significant improvements in the signal evaluation, nonetheless a not negligible influence of the driver and his driving style on the sensor signals is disregarded. A calm and far-seeing driver largely avoids accelerations and decelerations. In this case, therefore, the sloshing in the tank around the measuring points of the discrete sensor is only small and the volume detected by the sloshing area is also relatively small. A dynamic driver is characterized by strong acceleration and braking, in curves prevail strong centrifugal forces. This results in a very strong sloshing around the measuring points of the discrete sensor and the volume covered by the slosh area of the sensor is very large.

In den 2 und 3 ist schematisch jeweils ein Rohsignal (ungefiltertes Signal 210) und ein gefiltertes Signal 220 eines diskreten Füllstandssensors während der Abnahme des Flüssigkeitspegels im Tank 100 dargestellt. Um möglichst nur im steilen Bereich (Bereich B) der Signalkurve zu messen, in der starkes Schwappen vorliegt, sollte die Filterung auf den Schwappbereich abgestimmt werden. Hierzu werden abhängig vom Fahrprofil des Fahrers die wirkenden Beschleunigungen gemessen oder anderweitig erfasst und über einen längeren Zeitpunkt gemittelt oder mittels eines Tiefpasses gefiltert. Als Resultat ergibt sich ein durchschnittlicher Beschleunigungswert, der bei dynamischen Fahrern anwächst. Basierend auf diesem Bereich erfolgt die Bestimmung des Füllstands in direkter Abhängigkeit vom gefilterten Signal. Im Bereich höherer Beschleunigung tritt ein Schwappen der Flüssigkeit auf und es kann der Bereich B festgelegt werden, in dem die Signalkurve steil in dem obigen Sinne verläuft und eine Füllstandsbestimmung möglich ist. Der „steile” Bereich ist abhängig von den Schwappereignissen rund um die Pins. Bei dynamischer Fahrweise beginnt das Schwappen bereits viel früher als bei einem ruhigen Fahrprofil. Dies bedeutet, dass der „steile” Bereich bei hoher Dynamik viel breiter wird als bei geringer Dynamik. Dabei bezieht sich „breit” auf den Füllstand, oder bei einer zeitlichen Betrachtung auf die Dauer des steilen Bereichs der Filterantwort. Die Steilheit bei einem schmalen Übergangsbereich gegenüber einem breiten Bereich ist natürlich nicht identisch, was bei dem vorliegenden Verfahren allerdings keine Rolle spielt. Generell gilt, dass bei stärkerem Schwappen der „steile” Bereich bereits bei einem höheren Füllstand beginnt und bei einem niedrigeren Füllstand endet als bei geringem Schwappen. Demzufolge kann der Füllstand basierend auf dem gefilterten Antwortsignal bereits früher bestimmt, beispielsweise berechnet werden, als bei einer geringeren Dynamik, bei der der auszuwertende Schwappbereich schmäler ist. Dies wird nachfolgend in Verbindung mit den 4 und 5 erläutert. In 4 sind das ungefilterte Levelsensorsignal 210 sowie das gefilterte Levelsensorsignal 220 über der Zeit sowie der Füllstand F über der Zeit dargestellt. Wie oben erläutert, sind auf Höhe der drei Pins, d. h. bei Pin 3, Pin 2, Pin 1, jeweils hohe Signaländerungen aufgrund Schwappens im ungefilterten Signal festzustellen, wohingegen das gefilterte Signal in diesem Bereich „steil” verläuft. Aufgrund dieser steilen Verläufe können Schwappbereiche 330, 320, 310, die jeweils Pin 3, Pin 2 und Pin 1 zugeordnet sind, bestimmt werden. In 4 ist der Signalverlauf bei einer Bewegung des Tanks mit einer geringen durchschnittlichen Beschleunigung und damit geringem Schwappen dargestellt. Die Schwappbereiche sind verhältnismäßig schmal. Die Darstellung in 5 entspricht derjenigen in 4, wobei hier allerdings eine größere mittlere (durchschnittliche) Beschleunigung des Fahrzeugs und damit des Tanks zugrunde gelegt ist. Aufgrund der hohen Beschleunigung tritt ein wesentlich längeres Schwappen auf, was anhand des ungefilterten Signals 210 über der Zeit schematisch dargestellt ist. Der „steile” Verlauf verläuft hier etwas flacher als bei dem in 4 dargestellten Signalverlauf, dem eine kleinere mittlere Beschleunigung zugrunde liegt. Aufgrund dieses flacheren Verlaufs des gefilterten Signals 220 ergeben sich jeweils für Pin 3, Pin 2 und Pin 1 breitere Schwappbereiche 330', 320' und 310'. Diese Schwappbereiche werden gewissermaßen durch Projektion des auswertbaren Bereichs B auf die Füllstandskurve, das heißt den abnehmenden Füllstand F über der Zeit ermittelt.In the 2 and 3 is schematically a raw signal (unfiltered signal 210 ) and a filtered signal 220 a discrete level sensor during the decrease of the liquid level in the tank 100 shown. In order to measure only as possible in the steep area (area B) of the signal curve in which there is strong sloshing, the filtering should be adjusted to the slosh area. For this purpose, depending on the driving profile of the driver acting accelerations or otherwise detected and averaged over a longer time or filtered by means of a low-pass filter. The result is an average acceleration value that increases with dynamic drivers. Based on this range, the level is determined in direct dependence on the filtered signal. In the region of higher acceleration, a sloshing of the liquid occurs and it is possible to determine the region B in which the signal curve runs steeply in the above sense and a fill level determination is possible. The "steep" area depends on the slosh events around the pins. In dynamic driving the sloshing starts much earlier than a quiet driving profile. This means that the "steep" range becomes much wider at high dynamics than at low dynamics. In this case, "broad" refers to the level or, in the case of time consideration, to the duration of the steep area of the filter response. Of course, the steepness in a narrow transition region over a wide region is not identical, which, however, does not matter in the present process. In general, with stronger sloshing, the "steep" area starts at a higher level and ends at a lower level than at low slosh. Consequently, the level can be determined earlier based on the filtered response signal, for example calculated, than at a lower dynamic range, in which the slosh area to be evaluated is narrower. This will be described below in connection with the 4 and 5 explained. In 4 are the unfiltered level sensor signal 210 and the filtered level sensor signal 220 over time as well as the level F over time. As explained above, at the level of the three pins, ie at pin 3, pin 2, pin 1, high signal changes due to sloshing in the unfiltered signal are detected, whereas the filtered signal in this range is "steep". Because of these steep gradients, slosh areas can 330 . 320 . 310 , which are respectively assigned to pin 3, pin 2 and pin 1, are determined. In 4 the waveform is shown with a movement of the tank with a low average acceleration and thus low slosh. The slosh areas are relatively narrow. The representation in 5 corresponds to that in 4 , but here a greater average (average) acceleration of the vehicle and thus the tank is based. Due to the high acceleration occurs a much longer sloshing, which is based on the unfiltered signal 210 is shown schematically over time. The "steep" course runs here a bit flatter than in the 4 shown waveform, which is based on a smaller average acceleration. Because of this flatter gradient of the filtered signal 220 arise in each case for Pin 3, Pin 2 and Pin 1 wider slosh areas 330 ' . 320 ' and 310 ' , These slosh areas are determined to a certain extent by projection of the evaluable area B on the level curve, that is, the decreasing level F over time.

Im Ergebnis wird die Füllstandsbestimmung abhängig von Beschleunigungswerten des Tank und damit des Fahrzeugs, in dem dieser verbaut ist, vorgenommen. Dabei werden durchschnittliche Beschleunigungswerte zugrunde gelegt. Die Auswertung des Füllstandssensorsignals erfolgt basierend auf diesen gemittelten Beschleunigungswerten durch Festlegung der Schwappbereiche wie oben erläutert.As a result, the level determination is made as a function of acceleration values of the tank and thus of the vehicle in which it is installed. This is based on average acceleration values. The evaluation of the fill level sensor signal is based on these averaged acceleration values by defining the slosh ranges as explained above.

Die Filterung wird hierbei auf an sich bekannte Weise in einem Steuergerät mithilfe einer entsprechenden Software, das heißt eines Computerprogramms, vorgenommen. Hierbei ist es auch möglich, die Schwappbereichsgrenzen einzustellen. Mittels der Daten der Längs- oder Querbeschleunigungen, die in modernen Fahrzeugen vorliegen und beispielsweise mittels eines CAN-Busses von Beschleunigungssensoren beispielsweise eines elektronischen Stabilitätssystems (ESP) des Fahrzeugs übermittelt werden oder die beispielsweise aus Änderungen der Fahrgeschwindigkeit abgeleitet werden, kann ein Durchschnittswert bestimmt werden, anhand dessen die Schwappbereichsgrenzen passend zum Fahrprofil aus einer oder mehreren Kennlinien herausgelesen werden. Das Signal wird mit anderen Worten an die Schwappbereichsgrenzen angepasst und hierdurch entsteht eine wesentliche Verbesserung der Genauigkeit der Signalwerte des Füllstandssensors. Aufgrund dieser Verbesserung kann der Füllstand genauer gemessen werden, was wiederum zu einer präzisen Ausgabe von Warnmeldungen bei niedrigem Füllstand und zu einer im Ganzen verbesserten Handhabbarkeit führt.The filtering is done in a known per se manner in a control unit using appropriate software, that is, a computer program. It is also possible to set the Schwappbereichsgrenzen. By means of the data of the longitudinal or lateral accelerations, which are present in modern vehicles and are transmitted, for example, by means of a CAN bus from acceleration sensors of, for example, an electronic stability system (ESP) of the vehicle or which are derived, for example, from changes in the driving speed, an average value can be determined. on the basis of which the slosh area limits are read out from one or more characteristic curves in accordance with the driving profile. In other words, the signal is matched to the slosh range limits and this results in a significant improvement in the accuracy of the signal values of the level sensor. This improvement allows the level to be measured more accurately, which in turn results in accurate delivery of low level warning messages and overall improved handleability.

Die vorstehenden Verfahrensschritte sind – wie bereits erwähnt – bevorzugt als Computerprogramm ausgeführt, welches in einem Rechengerät, insbesondere dem Steuergerät einer Brennkraftmaschine des Fahrzeuges, implementiert ist und dort abläuft. Die Verfahrensschritte können in Form eines Programms auf einem Datenträger gespeichert werden, das heißt auf einem Computerprogrammprodukt. Auf diese Weise ist auch ein nachträgliches Einlesen des Verfahrens in bestehende Steuergeräte möglich. Hierdurch ist ohne zusätzlichen Hardwareaufwand auch eine Nachrüstung bestehender Fahrzeuge möglich.The above method steps are - as already mentioned - preferably designed as a computer program, which is implemented in a computing device, in particular the control unit of an internal combustion engine of the vehicle, and runs there. The method steps can be stored in the form of a program on a data carrier, that is on a computer program product. In this way, a subsequent reading of the method in existing control units is possible. As a result, retrofitting existing vehicles is possible without additional hardware.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102010029775 [0006]
DE 3148534 A1 [0007]
DE 102008009154 A1 [0009, 0027]

Claims

A method for monitoring a discrete tank level sensor in a subject subject tank, wherein sloshing events are determined and is closed from the number of Schwappereignisse to the level around the donor position in the tank and from this to the operability of the tank level sensor, characterized in that accelerations, which the tank is subjected to characterizing data and dependent on the acceleration data Schwappbereichsgrenzen ( 310 . 320 . 330 ; 310 ' . 320 ' . 330 ' ) and an evaluation of a fill level signal adjusted to the slosh range limits is made.

A method according to claim 1, characterized in that the accelerations characterizing data is detected and averaged over a predetermined period of time or filtered using a low-pass filter.

A method according to claim 1, characterized in that the level signal is filtered by means of a PT1 filter

A method according to claim 1, characterized in that a level characterizing the signal is determined only within the Schwappbereichsgrenzen.

A method according to claim 1, characterized in that the slosh area boundaries are set so that the beginning and end of the slosh area boundaries coincide with the beginning and end of a time-varying unfiltered signal ( 210 ) and / or depending on the magnitude of the temporal change of a filtered signal ( 220 ) be determined.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that longitudinal and / or transverse accelerations are detected.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the data characterizing the accelerations are determined from the speed of a vehicle containing the tank and / or from the acceleration of a vehicle containing the tank.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a driving profile of the vehicle containing the tank is determined from the data characterizing the accelerations and the slosh range limits ( 310 . 320 . 330 ; 310 ' . 320 ' . 330 ' ) are stored in one or more characteristic curves as a function of the driving profile.

Computer program that performs all the steps of a method according to one of claims 1 to 8, when it runs on a computing device, in particular the control unit of a vehicle.

A computer program product with program code stored on a machine-readable carrier for carrying out the method according to one of claims 1 to 8, when the program is executed on a computer or a control unit of a vehicle.