DE102012001580A1 - Method for determining filling volume of usage liquid in storage tank of motor vehicle, involves detecting signal of fluid level sensor arranged in storage tank, where ultrasonic sensor is used as fluid level sensor - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ermittlung eines Füllvolumens einer Verbrauchsflüssigkeit in einem Vorratsbehälter eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a method for determining a filling volume of a consumable liquid in a reservoir of a motor vehicle according to the preamble of
Aus der
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, welches eine möglichst genaue und zuverlässige Ermittlung des Füllvolumens einer Verbrauchsflüssigkeit in einem Vorratsbehälter eines Kraftfahrzeugs ermöglicht. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.The object of the invention is to provide a method which enables the most accurate and reliable determination of the filling volume of a consumable liquid in a reservoir of a motor vehicle. This object is achieved by a method having the features of
Für das Verfahren zur Ermittlung eines Füllvolumens einer Verbrauchsflüssigkeit in einem Vorratsbehälter eines Kraftfahrzeugs, bei welchem ein Signal eines im Vorratsbehälter angeordneten Füllstandssensors erfasst wird, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass eine Schräglage des Kraftfahrzeugs in Bezug auf eine Horizontallage ermittelt wird und ein aus dem erfassten Signal des Füllstandssensors ermitteltes Füllvolumen im Vorratsbehälter in Abhängigkeit von der ermittelten Schräglage einer Schräglagenkorrektur unterzogen wird.For the method for determining a filling volume of a consumable liquid in a reservoir of a motor vehicle, in which a signal of a fill level sensor arranged in the reservoir is detected, it is provided according to the invention that an inclination of the motor vehicle with respect to a horizontal position is determined and one from the detected signal the filling level sensor determined filling volume is subjected in the reservoir in response to the determined skew a skew correction.
Wie sich gezeigt hat, ist insbesondere bei außerhalb eines Mittenbereichs, d. h. in der Nähe einer Seitenwand des Vorratsbehälters angeordnetem Füllstandssensor die Ermittlung des Füllvolumens ungenau bzw. fehlerhaft, wenn das Kraftfahrzeug eine Schräglage in Bezug auf eine waagrechte Ausrichtung aufweist. In einem solchen Fall nimmt die Oberfläche der Verbrauchsflüssigkeit eine waagrechte Stellung ein, der Vorratsbehälter ist jedoch entsprechend der Fahrzeugschräglage gegenüber der Flüssigkeitsoberfläche gekippt. Es kann daher vorkommen, dass am Ort des Füllstandssensors die Füllhöhe höher oder niedriger ist, als dies bei waagrechter Stellung des Fahrzeugs bzw. des in dem Fahrzeug angeordneten Vorratsbehälters der Fall wäre und das Füllvolumen wird deshalb in einem solchen Fall fehlerhaft ermittelt. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Schräglagenkorrektur des zunächst als Rohwert vorliegenden Werts für das Füllvolumen wird dieser Fehler korrigiert und es ist auch bei gegen die Horizontale geneigtem Fahrzeug eine genaue Ermittlung des Füllvolumens ermöglicht. Die Schräglage des Fahrzeugs wird dabei durch geeignete Sensoren erfasst und zur Schräglagenkorrektur des Füllvolumens herangezogen.As has been shown, especially outside of a central region, i. H. in the vicinity of a side wall of the reservoir arranged level sensor, the determination of the filling volume inaccurate or faulty when the motor vehicle has a tilt with respect to a horizontal orientation. In such a case, the surface of the consumable liquid assumes a horizontal position, but the reservoir is tilted in accordance with the vehicle lean against the liquid surface. It may therefore happen that at the location of the level sensor, the filling level is higher or lower than would be the case in the horizontal position of the vehicle or arranged in the vehicle reservoir and the filling volume is therefore determined incorrectly in such a case. By inventively provided tilt correction of the initially present as the raw value value for the filling volume of this error is corrected and it is possible even when tilted against the horizontal vehicle accurate determination of the filling volume. The inclination of the vehicle is detected by suitable sensors and used for tilt correction of the filling volume.
Die erfindungsgemäße Schräglagenkorrektur hat sich besonders nützlich bei der Bestimmung von Füllvolumen von gelegentlich nachzufüllenden Verbrauchsflüssigkeiten erwiesen, welche betriebsrelevant für das Kraftfahrzeug sind und deren Bevorratungsmenge daher möglichst genau bekannt sein sollte. Dies trifft beispielsweise für den zum Antrieb des Kraftfahrzeugs benötigten Flüssigkraftstoff, für Kühlflüssigkeit, Scheibenwischwasser, Schmieröl und Reduktionsmittelflüssigkeiten für die Abgasreinigung zu.The skew correction according to the invention has proven particularly useful in determining fill volumes of occasionally replenished consumable liquids which are relevant to the operation of the motor vehicle and whose storage quantity should therefore be known as accurately as possible. This applies, for example, to the liquid fuel required for driving the motor vehicle, for cooling fluid, windshield wiper fluid, lubricating oil and reducing agent fluids for exhaust gas purification.
In Ausgestaltung der Erfindung sind in einem Datenspeicher des Kraftfahrzeugs einer Vielzahl von unterschiedlichen Schräglagen jeweils zugeordnete Korrekturwerte auslesbar abgespeichert und für die Schräglagenkorrektur wird das aus dem erfassten Signal des Füllstandssensors ermittelte Füllvolumen unter Rückgriff auf einen der ermittelten Schräglage zugeordneten Korrekturwert des Datenspeichers korrigiert. Der Datenspeicher enthält somit vorab ermittelte Korrekturwerte, welche einer jeweiligen Fahrzeugschräglage zugeordnet sind. Bei Ermittlung des Füllvolumens wird die aktuelle Schräglage des Fahrzeugs ermittelt und der zugeordnete Korrekturwert, gegebenenfalls nach Interpolation zwischen zwei oder mehreren abgespeicherten Werten, aus dem Datenspeicher ausgelesen und zur Korrektur des mittels des Füllstandssensors ermittelten Rohwerts für das Füllvolumen herangezogen. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn in weiterer Ausgestaltung der Erfindung die Schräglage des Kraftfahrzeugs in Bezug auf eine Neigung einer Fahrzeuglängsachse und einer Fahrzeugquerachse gegenüber der Horizontallage ermittelt und bei der Schräglagenkorrektur berücksichtigt wird. Bei Rückgriff auf in einem Datenspeicher abgelegte Korrekturwerte sind diese Korrekturwerte sowohl für eine Neigung der Fahrzeuglängsachse als auch der Fahrzeugquerachse vorgehalten. Somit ist eine Füllvolumen-Korrektur für beliebig orientierte Fahrzeugneigungen ermöglicht.In an embodiment of the invention, respectively assigned correction values are stored in a data memory of the motor vehicle a plurality of different inclinations readable and corrected for the skew correction, the determined from the detected signal of the level sensor filling volume is corrected by resorting to the determined skew associated correction value of the data memory. The data memory thus contains previously determined correction values, which are assigned to a respective vehicle slant. When determining the filling volume, the current banking position of the vehicle is determined and the associated correction value, optionally after interpolation between two or more stored values, read from the data memory and used to correct the determined by means of the level sensor raw value for the filling volume. It is particularly advantageous if, in a further embodiment of the invention, the oblique position of the motor vehicle with respect to an inclination of a vehicle longitudinal axis and a vehicle transverse axis with respect to the horizontal position determined and taken into account in the skew correction. When resorting to correction values stored in a data memory, these correction values are stored both for a tilt of the vehicle longitudinal axis and for the vehicle transverse axis. Thus, a filling volume correction for arbitrarily oriented vehicle inclinations is possible.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Schräglagenkorrektur bei stillstehendem Kraftfahrzeug vorgenommen wird. Auf diese Weise können Fehler oder Ungenauigkeiten infolge von durch Fahrzeugbewegungen verursachten Schwapp-Bewegungen der Verbrauchsflüssigkeit vermieden werden. Eine Füllvolumenermittlung bei fahrendem Fahrzeug kann dennoch vorgenommen werden. Wird nach Ermittlung eines schräglagenkorrigierten Füllvolumens bei stillstehendem Fahrzeug das Fahrzeug wieder in Bewegung gesetzt, so ist auf der Basis des vorliegenden korrigierten Füllvolumens und gegebenenfalls durch laufende Ermittlung der Verbrauchsrate und/oder unter zusätzlicher Berücksichtigung des bei bewegtem Fahrzeug ermittelten unkorrigierten Füllvolumens dennoch ein sehr zuverlässiger Schätzwert für das aktuelle Füllvolumen ermittelbar.In a further embodiment of the invention, it is provided that the skew correction is performed when the motor vehicle is stationary. In this way, errors or inaccuracies as a result of vehicle movements caused sloshing movements of the consumption liquid can be avoided. A filling volume determination while the vehicle is moving can still be made. If the vehicle is set in motion again after a tilt-corrected filling volume has been determined when the vehicle is stationary, then a very reliable estimated value is based on the present corrected filling volume and, if appropriate, continuous determination of the consumption rate and / or additional consideration of the uncorrected filling volume determined while the vehicle is moving for the current filling volume can be determined.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird als Füllstandssensor ein Ultraschallsensor eingesetzt. Diese Art von Füllstandssensoren hat sich als besonders gut geeignet zur Ermittlung von Flüssigkeits-Füllstandshöhen erwiesen. Aus dem vom Ultraschallsensor gelieferten, mit der Füllstandshöhe korrelierendem Signal ist unter Berücksichtigung der bekannten Behältergeometrie eine genaue Füllvolumenbestimmung rechnerisch ermöglicht.In a further embodiment of the invention, an ultrasonic sensor is used as a level sensor. This type of level sensor has proven to be particularly well suited for determining liquid level heights. From the signal supplied by the ultrasonic sensor, which correlates with the filling level height, a precise fill volume determination is made possible mathematically taking into account the known container geometry.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird das Füllvolumen von wässriger Harnstofflösung in einem Harnstoff-Vorratsbehälter ermittelt. Da üblicherweise Vorratsbehälter für die zur Abgasreinigung eingesetzte Harnstofflösung in Abständen von mehreren Tausend Kilometern Fahrstrecke nachgefüllt werden müssen, andererseits jedoch nicht jederzeit eine Nachfüllmöglichkeit gegeben ist, ist es besonders vorteilhaft, über das noch zur Verfügung stehende Harnstoff-Füllvolumen eine aktuelle und genaue Information bereitzustellen.In a further embodiment of the invention, the filling volume of aqueous urea solution in a urea reservoir is determined. Since usually reservoir for the urea solution used for the exhaust gas cleaning must be refilled at intervals of several thousand kilometers of travel, on the other hand, however, is not always a refill option, it is particularly advantageous to provide up-to-date and accurate information on the still available urea filling volume.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist der Füllstandssensor in eine Aufwärmeinheit zur Aufwärmung der Verbrauchsflüssigkeit integriert. Damit ist es speziell bei einer wässrigen Verbrauchsflüssigkeit ermöglicht, auch unter Bedingungen, bei welcher die Flüssigkeit ohne Aufwärmung bzw. Beheizung einfrieren würde, das Füllvolumen zu ermitteln.In a further embodiment of the invention, the level sensor is integrated in a warm-up unit for heating the consumption liquid. This makes it possible, especially with an aqueous consumable liquid, to determine the filling volume even under conditions in which the liquid would freeze without heating or heating.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in den Figurenbeschreibungen genannten und/oder in den Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegeben Kombination sondern auch in anderen Kombinationen oder in der Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and combinations of features mentioned above in the description as well as the features and combinations of features mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figure can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or alone, without the scope of To leave invention.
Die einzige Figur zeigt schematisch einen im Wesentlichen rund geformten Bodenbereich
Der Bodenbereich
Ultraschallwellen des Ultraschallsensors werden von diesem über ein senkrecht zum Bodenbereich
Wie oben erläutert, kann der Ultraschallsensor ein mit der Füllhöhe der Harnstofflösung korrelierendes Signal abgeben, wodurch der Ultraschallsensor primär als Sensor zur Füllhöhen-Bestimmung für die Harnstofflösung dient. Mittels der angeschlossenen Auswerteeinheit wird das mit der Füllhöhe korrelierende Signal in ein Füllvolumen umgerechnet. Hierfür greift die Auswerteeinheit auf in einem zugeordneten Datenspeicher abgespeicherte Daten zurück. Die Daten können eine von der Harnstofflösung im Vorratsbehälter eingenommene, füllhöhenabhängige Flüssigkeitsoberfläche betreffen, aus welcher füllhöhenabhängig das Füllvolumen errechenbar ist oder es können direkt füllhöhenabhängige Füllvolumenwerte abgespeichert sein. Diese Daten können beispielsweise über ein dreidimensionales CAD-Modell des Vorratsbehälters vorab ermittelt worden sein.As explained above, the ultrasonic sensor can emit a signal correlated with the filling level of the urea solution, whereby the ultrasonic sensor serves primarily as a sensor for filling level determination for the urea solution. By means of the connected evaluation unit, the signal correlating with the filling level is converted into a filling volume. For this purpose, the evaluation unit accesses in a associated data memory stored data back. The data can relate to a filling level-dependent liquid surface occupied by the urea solution in the storage container, from which filling level the filling volume can be calculated, or filling level-dependent filling volume values can be stored. This data can for example have been determined beforehand via a three-dimensional CAD model of the storage container.
Wie unmittelbar ersichtlich, wird das vom Ultraschallsensor gelieferte, mit der Füllhöhe korrelierend Signal von einer Neigung des Vorratsbehälters gegenüber der Horizontallage beeinflusst. Ist der Vorratsbehälter im Bereich des Ultraschallsensors infolge einer Schräglage des Vorratsbehälters im Vergleich zu anderen Bereichen angehoben, so wird bei vorgegebenem Füllvolumen eine niedrigere Füllhöhe ermittelt als bei waagrechter Orientierung. Umgekehrt wird eine höhere Füllhöhe ermittelt, wenn der Vorratsbehälter im Bereich des Ultraschallsensors abgesenkt ist. Dementsprechend ergibt sich aus der Füllhöhe ein durch die Neigung verfälschtes Füllvolumen. Um diesen Neigungsfehler zu eliminieren, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass bei der Füllvolumenberechnung eine Schräglagenkorrektur vorgenommen wird, welche eine Schräglage des Fahrzeugs berücksichtigt, in welchem der Vorratsbehälter eingebaut ist.As can be seen immediately, the signal supplied by the ultrasonic sensor and correlated with the filling level is influenced by an inclination of the storage container relative to the horizontal position. If the storage container is raised in the region of the ultrasonic sensor as a result of an inclined position of the storage container in comparison to other areas, a lower filling level is determined for a given filling volume than in the case of a horizontal orientation. Conversely, a higher filling level is determined when the reservoir is lowered in the region of the ultrasonic sensor. Accordingly, results from the filling level a falsified by the inclination filling volume. In order to eliminate this tilt error, it is inventively provided that in the filling volume calculation, a banking correction is made, which takes into account an inclination of the vehicle in which the reservoir is installed.
Zur Durchführung der Schräglagenkorrektur wird auf Signale eines im Fahrzeug vorgesehenen Neigungssensors zurückgegriffen. Der Neigungssensor kann prinzipiell an einer beliebigen Stelle im Fahrzeug angeordnet sein. Es können auch mehrere Neigungssensoren vorgesehen sein. Vorteilhafte Einbaulagen sind in der Nähe der Radaufhängungen. Der oder die Neigungssensoren können sich auch an oder im Vorratsbehälter befinden. Der oder die Neigungssensoren sind vorzugsweise so ausgebildet, dass sie eine Neigung des Fahrzeugs und damit des Vorratsbehälters gegenüber der Horizontallage sowohl in Bezug auf eine Neigung in Fahrzeuglängsrichtung als auch in Fahrzeugquerrichtung erfassen können. Die entsprechende Signale werden an die Auswerteeinheit übermittelt und bei der Ermittlung des Füllvolumens im Vorratsbehälter in Form einer Schräglagenkorrektur berücksichtigt. Vorzugsweise sind zur Schräglagenkorrektur ein oder mehrere Datenmatrizen vorgesehen, in denen Füllvolumina in Abhängigkeit von der vom Ultraschallsensor ermittelten Füllhöhe und in Abhängigkeit von einem Fahrzeugneigungswinkel der Fahrzeuglängsachse und der Fahrzeugquerachse abgespeichert sind. Je nach ermitteltem Neigungswinkel werden die entsprechend korrigierten Werte für die Füllvolumina ausgelesen.To carry out the tilt correction, recourse is made to signals of an inclination sensor provided in the vehicle. The inclination sensor can be arranged in principle anywhere in the vehicle. It can also be provided more inclination sensors. Advantageous installation positions are in the vicinity of the wheel suspensions. The tilt sensor or sensors may also be located on or in the storage container. The tilt sensor (s) are preferably designed such that they can detect an inclination of the vehicle and thus of the reservoir relative to the horizontal position, both in relation to an inclination in the vehicle longitudinal direction and in the vehicle transverse direction. The corresponding signals are transmitted to the evaluation unit and taken into account in the determination of the filling volume in the reservoir in the form of a skew correction. Preferably, one or more data matrices are provided for tilt correction, in which filling volumes are stored as a function of the filling height determined by the ultrasonic sensor and as a function of a vehicle inclination angle of the vehicle longitudinal axis and the vehicle transverse axis. Depending on the determined inclination angle, the correspondingly corrected values for the filling volumes are read out.
Es ist besonders bevorzugt, wenn die Schräglagenkorrektur lediglich bei stillstehendem Fahrzeug durchgeführt oder gültig gewertet wird. Durch diese Maßnahme können durch bewegungsbedingtes Schwappen verursachte fehlerhafte Füllvolumenbestimmungen vermieden werden. Bei stillstehendem Fahrzeug bzw. wenigstens annähernd unbewegter Harnstofflösung im Tank lässt sich auch für eine Schräglage des Fahrzeugs gegenüber der Horizontallage ein sehr genauer Wert für das Füllvolumen im Vorratsbehälter ermitteln. Aufgrund der hohen Genauigkeit des ermittelten Füllvolumens kann vorgesehen sein, jeweils schräglagenkorrigierte Füllvolumenwerte zur Diagnose zu verwenden. Beispielsweise kann durch Füllvolumina, welche vor und nach einem Zeitintervall mit Verbrauch von Harnstofflösung ermittelt wurden, die Verbrauchsrate der Harnstofflösung ermittelt und auf Plausibiltät geprüft werden. Dadurch ist eine Diagnose einer Harnstoffdosiereinheit in Bezug auf Unter- oder Überdosierung ermöglicht. Durch Vergleich der Verbrauchsrate mit gemessenen Stickoxidkonzentrationen hinter einer ammoniakumsetzenden Stickoxidverminderungseinheit im Abgasstrang ist auch eine Diagnose eines Wirkungsgrads dieser Stickoxidverminderungseinheit bzw. eine Diagnose der Qualität der Harnstofflösung in Bezug auf deren Harnstoffgehalt ermöglicht.It is particularly preferred if the skew correction is performed only when the vehicle is stationary or valid. By this measure, caused by movement-related sloshing incorrect Füllvolumenbestimmungen can be avoided. When the vehicle is stationary or at least approximately immobile urea solution in the tank, a very accurate value for the filling volume in the storage container can also be determined for an inclined position of the vehicle relative to the horizontal position. Due to the high accuracy of the determined filling volume, it can be provided to use in each case obliquely-corrected filling volume values for diagnosis. For example, by filling volumes, which were determined before and after a time interval with consumption of urea solution, the consumption rate of the urea solution can be determined and checked for plausibility. This allows a diagnosis of a urea dosing unit with regard to under- or overdosing. By comparing the consumption rate with measured nitrogen oxide concentrations downstream of an ammonia-converting nitrogen oxide reduction unit in the exhaust gas line, a diagnosis of an efficiency of this nitrogen oxide reduction unit or a diagnosis of the quality of the urea solution in relation to its urea content is made possible.
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