JP6866759B2

JP6866759B2 - Liquid level detector

Info

Publication number: JP6866759B2
Application number: JP2017097598A
Authority: JP
Inventors: 篤史本田; 宮川　功; 功宮川
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2017-05-16
Filing date: 2017-05-16
Publication date: 2021-04-28
Anticipated expiration: 2037-05-16
Also published as: JP2018194406A

Description

本発明は、超音波センサを用いてタンク内の液体の液面の位置を検出する液面検出装置に関するものである。 The present invention relates to a liquid level detection device that detects the position of the liquid level of a liquid in a tank using an ultrasonic sensor.

従来の液面検出装置として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１の液面検出装置は、液体を貯蔵するタンクと、タンク内の底部に配置される超音波センサ（超音波発振素子）と、超音波センサが発射した超音波を超音波センサに向けて反射させる第１反射壁と、超音波センサが発射した超音波を液体の液面に反射させる第２反射壁と、液面位置を算出する制御回路と、を備えている。 As a conventional liquid level detecting device, for example, the one described in Patent Document 1 is known. The liquid level detection device of Patent Document 1 directs a tank for storing liquid, an ultrasonic sensor (ultrasonic oscillation element) arranged at the bottom of the tank, and ultrasonic waves emitted by the ultrasonic sensor toward the ultrasonic sensor. It is provided with a first reflecting wall for reflecting the ultrasonic waves emitted by the ultrasonic sensor, a second reflecting wall for reflecting the ultrasonic waves emitted by the ultrasonic sensor on the liquid surface of the liquid, and a control circuit for calculating the position of the liquid surface.

制御回路は、超音波センサから第１反射壁までの距離および第１反射壁によって反射した第１反射波の受信時間と、第２反射壁を介して液面で反射した第２反射波の受信時間とに基づいて、液面の位置（液面高さ）を算出するようになっている。 The control circuit receives the distance from the ultrasonic sensor to the first reflecting wall, the reception time of the first reflected wave reflected by the first reflecting wall, and the reception of the second reflected wave reflected by the liquid surface through the second reflecting wall. The position of the liquid level (liquid level height) is calculated based on the time.

特開２００５−１２７９１９号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-127919

しかしながら、特許文献１の液面検出装置においては、例えば、第１反射壁、あるいは第２反射壁の汚損等があると反射波が減衰する、あるいは超音波センサ自身に不具合があると反射波の適切な受信ができなくなるため、総じて正確な液面位置の算出ができなくなる。特許文献１の液面検出装置では、上記のような場合における故障を判定する機能を有していないので、ユーザにとっては、算出された液面位置が本当に正しいものかどうか、判断できない。 However, in the liquid level detection device of Patent Document 1, for example, if the first reflection wall or the second reflection wall is soiled, the reflected wave is attenuated, or if the ultrasonic sensor itself is defective, the reflected wave is generated. Since proper reception cannot be performed, it becomes impossible to calculate the liquid level position accurately as a whole. Since the liquid level detection device of Patent Document 1 does not have a function of determining a failure in the above case, the user cannot determine whether the calculated liquid level position is really correct.

本発明の目的は、上記問題に鑑み、液面位置の算出において、故障判定を可能とする液面検出装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a liquid level detecting device capable of determining a failure in calculating a liquid level position in view of the above problems.

本発明は、上記目的を達成するため、以下の技術的手段を採用する。 The present invention employs the following technical means in order to achieve the above object.

本発明では、液体（１１）を貯蔵するタンク（１０）内の底部（１３）に配置されて、超音波を発射すると共に、反射波を受信する超音波センサ（１１０）と、
超音波センサに対して、超音波を発射させるための駆動信号（Ｖ）を与える駆動回路部（１４１）と、
超音波センサから所定距離（Ｌ０）離れた位置に設けられて、発射された超音波を超音波センサに反射させる第１反射壁（１３１ａ）と、
超音波センサから発射された超音波を液体の液面（１２）に反射させる第２反射壁（１３１ｂ）と、
超音波センサで受信された反射波信号のうち、第１反射壁で反射された第１反射波信号と、第２反射壁を介して前記液面で反射された第２反射波信号とを検出する受信回路部（１４２）と、
所定距離、受信回路部の第１反射波信号、および第２反射波信号を用いて、液面の位置を演算する演算回路部（１４３）と、を備える液面検出装置において、
駆動信号に対する第１反射波信号の強度比である第１強度比（Ａｒ）、および駆動信号に対する第２反射波信号の強度比である第２強度比（Ｂｒ）を算出すると共に、予め定めた第１所定値（Ａ０）と第１強度比との比較、および予め定めた第２所定値（Ｂ０）と第２強度比との比較を行うことで、第１反射壁、第２反射壁、および超音波センサの少なくとも１つの故障の有無を判定する故障判定回路部（１４４）を備えることを特徴としている。 In the present invention, an ultrasonic sensor (110) is arranged at the bottom (13) in a tank (10) for storing a liquid (11), emits ultrasonic waves, and receives reflected waves.
A drive circuit unit (141) that gives a drive signal (V) for emitting ultrasonic waves to the ultrasonic sensor, and
A first reflective wall (131a) provided at a predetermined distance (L0) away from the ultrasonic sensor and reflecting the emitted ultrasonic wave to the ultrasonic sensor, and
A second reflective wall (131b) that reflects the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic sensor onto the liquid surface (12) of the liquid, and
Among the reflected wave signals received by the ultrasonic sensor, the first reflected wave signal reflected by the first reflecting wall and the second reflected wave signal reflected by the liquid surface through the second reflecting wall are detected. Receiving circuit unit (142) and
In a liquid level detection device including a predetermined distance, a first reflected wave signal of the receiving circuit unit, and an arithmetic circuit unit (143) for calculating the position of the liquid surface using the second reflected wave signal.
The first intensity ratio (Ar), which is the intensity ratio of the first reflected wave signal to the drive signal, and the second intensity ratio (Br), which is the intensity ratio of the second reflected wave signal to the drive signal, are calculated and determined in advance. By comparing the first predetermined value (A0) with the first intensity ratio and the predetermined second predetermined value (B0) with the second intensity ratio, the first reflective wall, the second reflective wall, It is characterized by including a failure determination circuit unit (144) for determining the presence or absence of at least one failure of the ultrasonic sensor.

この発明によれば、第１強度比（Ａｒ）と第１所定値（Ａ０）との比較において、第１強度比（Ａｒ）が第１所定値（Ａ０）よりも小さいと、第１反射波信号は減衰していると判定することができる。また、同様に、第２強度比（Ｂｒ）と第２所定値（Ｂ０）との比較において、第２強度比（Ｂｒ）が第２所定値（Ｂ０）よりも小さいと、第２反射波信号は減衰していると判定することができる。第１反射波信号の減衰においては、第１反射壁（１３１ａ）の不具合、あるいは超音波センサ（１１０）の発振受信機能の不具合が考えられる。また、第２反射波信号の減衰においては、第２反射壁（１３１ｂ）の不具合、あるいは超音波センサ（１１０）の発振受信機能の不具合が考えられる。 According to the present invention, when the first intensity ratio (Ar) is smaller than the first predetermined value (A0) in the comparison between the first intensity ratio (Ar) and the first predetermined value (A0), the first reflected wave It can be determined that the signal is attenuated. Similarly, in the comparison between the second intensity ratio (Br) and the second predetermined value (B0), if the second intensity ratio (Br) is smaller than the second predetermined value (B0), the second reflected wave signal Can be determined to be attenuated. In the attenuation of the first reflected wave signal, a defect of the first reflection wall (131a) or a defect of the oscillation reception function of the ultrasonic sensor (110) is considered. Further, in the attenuation of the second reflected wave signal, a defect of the second reflection wall (131b) or a defect of the oscillation reception function of the ultrasonic sensor (110) is considered.

よって、故障判定回路部（１４４）は、第１所定値（Ａ０）と第１強度比（Ａｒ）との比較、および第２所定値（Ｂ０）と第２強度比（Ｂｒ）との比較を行うことで、第１反射壁（１３１ａ）、第２反射壁（１３１ｂ）、および超音波センサ（１１０）の少なくとも１つの故障の有無を判定することが可能となる。 Therefore, the failure determination circuit unit (144) compares the first predetermined value (A0) with the first intensity ratio (Ar) and the second predetermined value (B0) with the second intensity ratio (Br). By doing so, it becomes possible to determine the presence or absence of at least one failure of the first reflective wall (131a), the second reflective wall (131b), and the ultrasonic sensor (110).

尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。 The reference numerals in parentheses of each of the above means indicate the correspondence with the specific means described in the embodiment described later.

第１実施形態における液面検出装置の全体構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the whole structure of the liquid level detection apparatus in 1st Embodiment. 駆動信号、および反射波信号を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the drive signal and the reflected wave signal. 第１実施形態における制御内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control content in 1st Embodiment. 第２実施形態における液面検出装置の全体構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the whole structure of the liquid level detection apparatus in 2nd Embodiment. 第２実施形態における制御内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control content in 2nd Embodiment. 第３実施形態における液面検出装置の全体構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the whole structure of the liquid level detection apparatus in 3rd Embodiment. 第３実施形態における制御内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control content in 3rd Embodiment.

以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。 Hereinafter, a plurality of embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In each form, the same reference numerals may be attached to the parts corresponding to the items described in the preceding forms, and duplicate explanations may be omitted. When only a part of the configuration is described in each form, the other forms described above can be applied to the other parts of the configuration. Not only the combination of the parts that clearly indicate that the combination is possible in each embodiment, but also the combination of the embodiments even if it is not specified if there is no particular problem in the combination. It is also possible.

（第１実施形態）
第１実施形態の液面検出装置１００Ａについて、図１〜図３を用いて説明する。液面検出装置１００Ａは、例えば車両用の燃料タンク１０内に貯蔵されたガソリン等の燃料１１の液面１２の位置を検出する装置である。燃料タンク１０は本発明のタンクに対応し、また、燃料１１は本発明の液体に対応する。図１に示すように、液面検出装置１００Ａは、超音波センサ１１０、ケース１２０、伝送管１３０、および制御回路１４０等を備えている。超音波センサ１１０、ケース１２０、伝送管１３０等は、燃料タンク１０内の底面１３に設けられている。底面１３は、本発明の底部に対応する。 (First Embodiment)
The liquid level detection device 100A of the first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3. The liquid level detection device 100A is a device that detects the position of the liquid level 12 of the fuel 11 such as gasoline stored in the fuel tank 10 for a vehicle, for example. The fuel tank 10 corresponds to the tank of the present invention, and the fuel 11 corresponds to the liquid of the present invention. As shown in FIG. 1, the liquid level detection device 100A includes an ultrasonic sensor 110, a case 120, a transmission pipe 130, a control circuit 140, and the like. The ultrasonic sensor 110, the case 120, the transmission pipe 130, and the like are provided on the bottom surface 13 in the fuel tank 10. The bottom surface 13 corresponds to the bottom portion of the present invention.

超音波センサ１１０は、水平経路１３１の第１反射壁１３１ａ、および燃料タンク１０内の燃料１１の液面１２に対して超音波を発射すると共に、反射波を受信する超音波振動子である。超音波センサ１１０は、ピエゾ効果（電圧が印加されると体積が変化する一方、外部から力を受けると電圧を発生する特性）を有する物質、たとえばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等により円盤状に形成されている。そして、超音波センサ１１０は、ケース１２０および蓋部１２１によって形成される空間内に収容されている。 The ultrasonic sensor 110 is an ultrasonic transducer that emits ultrasonic waves to the first reflection wall 131a of the horizontal path 131 and the liquid level 12 of the fuel 11 in the fuel tank 10 and receives the reflected waves. The ultrasonic sensor 110 has a disc shape due to a substance having a piezo effect (a characteristic that the volume changes when a voltage is applied and a voltage is generated when a force is received from the outside), for example, PZT (lead zirconate titanate). Is formed in. The ultrasonic sensor 110 is housed in the space formed by the case 120 and the lid 121.

ケース１２０は、樹脂製で有底筒状を成す容器体であり、筒軸が水平方向を向くように配置されている。蓋部１２１は、樹脂製の板状の部材であり、ケース１２０の開口側を閉塞するように設けられている。蓋部１２１には、貫通孔１２１ａが２つ設けられている。超音波センサ１１０は、一方の端面がケース１２０の底部１２０ａに当接するように配置されている。 The case 120 is a container body made of resin and having a bottomed tubular shape, and is arranged so that the tubular axis faces the horizontal direction. The lid portion 121 is a resin plate-shaped member, and is provided so as to close the opening side of the case 120. The lid portion 121 is provided with two through holes 121a. The ultrasonic sensor 110 is arranged so that one end surface is in contact with the bottom portion 120a of the case 120.

超音波センサ１１０の表面および裏面（図１中の左右両端面）には、それぞれ外部と電気的に接続される電極１１１が印刷成形によって形成されている。各電極１１１は、それぞれ超音波センサ１１０の表面のほぼ全面、および裏面のほぼ全面にわたって形成されている。 Electrodes 111 electrically connected to the outside are formed on the front surface and the back surface (both left and right end surfaces in FIG. 1) of the ultrasonic sensor 110 by printing and molding. Each electrode 111 is formed over substantially the entire surface of the ultrasonic sensor 110 and substantially the entire back surface of the ultrasonic sensor 110, respectively.

各電極１１１には、リード線１１２の一端側がそれぞれ半田付けあるいは圧接等により接続されている。各リード線１１２の他端側は、蓋部１２１の貫通孔１２１ａを貫通するように延設されている。リード線１１２の他端側は、後述する制御回路１４０の駆動回路部１４１、および受信回路部１４２に接続されている。 One end side of the lead wire 112 is connected to each electrode 111 by soldering, pressure welding, or the like. The other end side of each lead wire 112 extends so as to penetrate the through hole 121a of the lid portion 121. The other end of the lead wire 112 is connected to the drive circuit unit 141 and the reception circuit unit 142 of the control circuit 140, which will be described later.

超音波センサ１１０は、両電極１１１間に電圧が印加されると、上記したピエゾ効果により板厚方向である軸方向（図１中の左右方向）に振動して超音波を発射するようになっている。超音波センサ１１０から発射される超音波は、主に、後述する伝送管１３０の水平経路１３１内の燃料１１へ向けて進行するようになっている。 When a voltage is applied between both electrodes 111, the ultrasonic sensor 110 vibrates in the axial direction (left-right direction in FIG. 1), which is the plate thickness direction, due to the above-mentioned piezo effect, and emits ultrasonic waves. ing. The ultrasonic waves emitted from the ultrasonic sensor 110 mainly travel toward the fuel 11 in the horizontal path 131 of the transmission pipe 130, which will be described later.

伝送管１３０は、超音波センサ１１０から発射される超音波を燃料１１の液面１２に向けて伝播させると共に、第１反射壁１３１ａ、および液面１２で反射した超音波を再び超音波センサ１１０に伝播させる経路（伝播経路）を形成するものである。伝送管１３０は、水平経路１３１、および垂直経路１３２を有しており、両経路１３１、１３２が組付けされて、全体形状がＬ字状に形成されている。 The transmission pipe 130 propagates the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic sensor 110 toward the liquid surface 12 of the fuel 11, and again transmits the ultrasonic waves reflected by the first reflection wall 131a and the liquid surface 12 to the ultrasonic sensor 110. It forms a path (propagation path) to propagate to. The transmission tube 130 has a horizontal path 131 and a vertical path 132, and both paths 131 and 132 are assembled to form an L-shape as a whole.

水平経路１３１は、断面形状が円形状を成す筒状部材であり、金属材、例えば、鋼材（鋼板の絞り加工）等により形成されている。尚、水平経路１３１は、樹脂材によって形成されたものとしてよい。 The horizontal path 131 is a tubular member having a circular cross-sectional shape, and is formed of a metal material, for example, a steel material (drawing of a steel plate) or the like. The horizontal path 131 may be formed of a resin material.

水平経路１３１は、燃料タンク１０の底面１３に沿って水平に延びる水平部分と、一端側において９０度曲げられて液面１２に向けて開口する開口部分とを有している。水平部分は、燃料タンク１０の底面に固定されている。そして、水平部分の他端側には、ケース１２０（超音波センサ１１０）が固定されている。ケース１２０の底部１２０ａは、水平部分の他端側において、軸方向の内側に入り込むように配置されている。水平経路１３１内には、下側（底面１３側）に設けられた開口部から燃料１１が浸入するようになっている。 The horizontal path 131 has a horizontal portion extending horizontally along the bottom surface 13 of the fuel tank 10 and an opening portion bent 90 degrees on one end side and opening toward the liquid level 12. The horizontal portion is fixed to the bottom surface of the fuel tank 10. A case 120 (ultrasonic sensor 110) is fixed to the other end of the horizontal portion. The bottom portion 120a of the case 120 is arranged so as to enter inside in the axial direction on the other end side of the horizontal portion. The fuel 11 enters the horizontal path 131 through an opening provided on the lower side (bottom surface 13 side).

水平経路１３１の内径は、超音波センサ１１０側が内径ｄ１、開口部分側が内径ｄ１よりも小さく設定された内径ｄ２となっており、段状に形成されている。内径ｄ１と内径ｄ２との段部は、リング状を成して超音波センサ１１０側に対向する第１反射壁１３１ａとなっている。超音波センサ１１０から第１反射壁１３１ａまでの距離は、予め定めた所定の基準距離Ｌ０となっている。基準距離Ｌ０は、本発明の所定距離に対応する。 The inner diameter of the horizontal path 131 is an inner diameter d1 set on the ultrasonic sensor 110 side and an inner diameter d2 set smaller than the inner diameter d1 on the opening portion side, and is formed in a stepped manner. The stepped portion of the inner diameter d1 and the inner diameter d2 forms a ring shape and is a first reflective wall 131a facing the ultrasonic sensor 110 side. The distance from the ultrasonic sensor 110 to the first reflection wall 131a is a predetermined reference distance L0. The reference distance L0 corresponds to the predetermined distance of the present invention.

第１反射壁１３１ａは、超音波センサ１１０から発射された超音波を、再び超音波センサ１１０に向けて反射させる壁となっている。第１反射壁１３１ａで反射した超音波は、超音波センサ１１０に入射するようになっている。第１反射壁１３１ａで反射して超音波センサ１１０で受信された反射波を以下、基準波（基準波信号）と呼ぶ。基準波信号は、本発明の第１反射波信号に対応する。 The first reflective wall 131a is a wall that reflects the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic sensor 110 toward the ultrasonic sensor 110 again. The ultrasonic waves reflected by the first reflection wall 131a are incident on the ultrasonic sensor 110. The reflected wave reflected by the first reflecting wall 131a and received by the ultrasonic sensor 110 is hereinafter referred to as a reference wave (reference wave signal). The reference wave signal corresponds to the first reflected wave signal of the present invention.

また、水平経路１３１の一端側において、９０度曲げられて液面１２と対向する面は、底面１３に対して４５度程度の傾斜を持つ第２反射壁１３１ｂとなっている。超音波センサ１１０から第２反射壁１３１ｂ（中心点）までの距離は、基準距離Ｌ０よりも長いＬ１（以下、距離Ｌ１）となっている。 Further, on one end side of the horizontal path 131, the surface that is bent 90 degrees and faces the liquid surface 12 is a second reflective wall 131b that has an inclination of about 45 degrees with respect to the bottom surface 13. The distance from the ultrasonic sensor 110 to the second reflection wall 131b (center point) is L1 (hereinafter, distance L1) longer than the reference distance L0.

第２反射壁１３１ｂは、超音波センサ１１０から発射された超音波を、後述する垂直経路１３２を介して液面１２に向けて反射させる壁となっている。液面１２に向かう超音波は、液面１２で反射され、第２反射壁１３１ｂで再び反射され、更に、水平経路１３１を介して超音波センサ１１０に入射するようになっている。液面１２で反射して超音波センサ１１０で受信された反射波を以下、液面波（液面波信号）と呼ぶ。液面波信号は、本発明の第２反射波信号に対応する。 The second reflective wall 131b is a wall that reflects the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic sensor 110 toward the liquid surface 12 via the vertical path 132 described later. The ultrasonic waves directed to the liquid surface 12 are reflected by the liquid surface 12, reflected again by the second reflection wall 131b, and further incident on the ultrasonic sensor 110 via the horizontal path 131. The reflected wave reflected by the liquid surface 12 and received by the ultrasonic sensor 110 is hereinafter referred to as a liquid surface wave (liquid surface wave signal). The liquid surface wave signal corresponds to the second reflected wave signal of the present invention.

垂直経路１３２は、断面形状が円形状で、一端側が水平経路１３１の開口部分に接続された筒状部材となっており、水平経路１３１と同様に金属材、例えば、鋼材（鋼管）等により形成されている。尚、垂直経路１３２は、樹脂材によって形成されたものとしてよい。 The vertical path 132 has a circular cross section, and one end side is a tubular member connected to the opening portion of the horizontal path 131. Like the horizontal path 131, the vertical path 132 is formed of a metal material such as a steel material (steel pipe). Has been done. The vertical path 132 may be formed of a resin material.

垂直経路１３２は、水平経路１３１に対してほぼ直交している。つまり、垂直経路１３２は、燃料タンク１０の底面１３に対して垂直に立上っている。垂直経路１３２の他端側は、燃料１１の満タン時の液面１２よりも所定長さだけ上方に突き出すように設定されている。垂直経路１３２の内径寸法は、水平経路１３１の内径ｄ２と同等に設定されている。 The vertical path 132 is substantially orthogonal to the horizontal path 131. That is, the vertical path 132 rises perpendicularly to the bottom surface 13 of the fuel tank 10. The other end side of the vertical path 132 is set so as to protrude upward by a predetermined length from the liquid level 12 when the fuel 11 is full. The inner diameter dimension of the vertical path 132 is set to be the same as the inner diameter d2 of the horizontal path 131.

垂直経路１３２内には、水平経路１３１から連続して、燃料１１が浸入するようになっている。垂直経路１３２における燃料１１の上側位置は、燃料タンク１０内の液面１２と同じ位置となる。 The fuel 11 enters the vertical path 132 continuously from the horizontal path 131. The upper position of the fuel 11 in the vertical path 132 is the same position as the liquid level 12 in the fuel tank 10.

燃料タンク１０の底面１３から第２反射壁１３１ｂ（中心点）までの距離は、Ｌ２（以下、距離Ｌ２）となっている。また、伝送管１３０において、超音波センサ１１０から液面１２までの距離は、液面反射距離Ｌｘとなっており、底面１３から液面１２まで距離は、液面高さＬとなる。よって、
液面反射距離Ｌｘ＝Ｌ１＋（Ｌ−Ｌ２）、
液面高さＬ＝Ｌｘ−Ｌ１＋Ｌ２、と表すことができる。 The distance from the bottom surface 13 of the fuel tank 10 to the second reflective wall 131b (center point) is L2 (hereinafter, distance L2). Further, in the transmission tube 130, the distance from the ultrasonic sensor 110 to the liquid level 12 is the liquid level reflection distance Lx, and the distance from the bottom surface 13 to the liquid level 12 is the liquid level height L. Therefore,
Liquid surface reflection distance Lx = L1 + (L-L2),
The liquid level height L = Lx-L1 + L2.

制御回路１４０は、液面高さＬを演算すると共に、液面検出装置１００Ａ内におけるいずれかの部位に故障があるか否かを判定する回路となっており、駆動回路部１４１、受信回路部１４２、演算回路部１４３、および故障判定回路部１４４等を有している。 The control circuit 140 is a circuit that calculates the liquid level height L and determines whether or not any part of the liquid level detection device 100A has a failure. The drive circuit unit 141 and the reception circuit unit 141. It has 142, an arithmetic circuit unit 143, a failure determination circuit unit 144, and the like.

駆動回路部１４１は、送信回路を形成し、超音波センサ１１０に対して、超音波を発射させるための駆動電圧Ｖ（図２）を与える回路部となっている。駆動電圧は、本発明の駆動信号に対応する。駆動回路部１４１は、例えば、所定の周波数で発振する高周波発信器およびその発振信号を増幅する増幅回路から構成され、駆動電圧Ｖを超音波センサ１１０に対して出力して、超音波センサ１１０を駆動し、超音波を発射させるようになっている。 The drive circuit unit 141 is a circuit unit that forms a transmission circuit and applies a drive voltage V (FIG. 2) for emitting ultrasonic waves to the ultrasonic sensor 110. The drive voltage corresponds to the drive signal of the present invention. The drive circuit unit 141 is composed of, for example, a high-frequency transmitter that oscillates at a predetermined frequency and an amplifier circuit that amplifies the oscillation signal, outputs a drive voltage V to the ultrasonic sensor 110, and outputs the ultrasonic sensor 110 to the ultrasonic sensor 110. It is designed to drive and emit ultrasonic waves.

受信回路部１４２は、超音波センサ１１０で受信される反射波信号のうち、水平経路１３１の第１反射壁１３１ａから反射される基準波信号、および液面１２から反射される液面波信号を検出する回路部となっている。受信回路部１４２は、検出した基準波信号、および液面反射波信号を演算回路部１４３、および故障判定回路部１４４に出力するようになっている。 Among the reflected wave signals received by the ultrasonic sensor 110, the receiving circuit unit 142 receives the reference wave signal reflected from the first reflection wall 131a of the horizontal path 131 and the liquid surface wave signal reflected from the liquid surface 12. It is a circuit part to detect. The receiving circuit unit 142 outputs the detected reference wave signal and the liquid level reflected wave signal to the arithmetic circuit unit 143 and the failure determination circuit unit 144.

演算回路部１４３は、基準距離Ｌ０、受信回路部１４２からの基準波信号、および液面波信号を用いて、液面高さＬ（液面１２の位置）を演算する回路部となっている（詳細後述）。 The calculation circuit unit 143 is a circuit unit that calculates the liquid level height L (position of the liquid level 12) using the reference distance L0, the reference wave signal from the reception circuit unit 142, and the liquid level wave signal. (Details will be described later).

故障判定回路部１４４は、駆動電圧Ｖに対する基準波信号の強度比である基準波強度比Ａｒ（第１強度比）、および駆動電圧Ｖに対する液面波信号の強度比である液面波強度比Ｂｒ（第２強度比）を算出する回路部となっている。加えて、故障判定回路部１４４は、予め定めた要求基準波強度比Ａ０（第１所定値）と基準波強度比Ａｒとの比較、および予め定めた要求液面波強度比Ｂ０（第２所定値）と液面波強度比Ｂｒとの比較を行う。そして、故障判定回路部１４４は、第１反射壁１３１ａ、第２反射壁１３１ｂ、および超音波センサ１１０の少なくとも１つの故障の有無を判定する回路部となっている（詳細後述）。 The failure determination circuit unit 144 has a reference wave intensity ratio Ar (first intensity ratio), which is the intensity ratio of the reference wave signal to the drive voltage V, and a liquid surface wave intensity ratio, which is the intensity ratio of the liquid surface wave signal to the drive voltage V. It is a circuit unit that calculates Br (second intensity ratio). In addition, the failure determination circuit unit 144 compares a predetermined required reference wave intensity ratio A0 (first predetermined value) with the reference wave intensity ratio Ar, and a predetermined required liquid surface wave intensity ratio B0 (second predetermined value). Value) and the liquid surface wave intensity ratio Br are compared. The failure determination circuit unit 144 is a circuit unit that determines the presence or absence of at least one failure of the first reflection wall 131a, the second reflection wall 131b, and the ultrasonic sensor 110 (details will be described later).

液面検出装置１００Ａは、以上のように構成されており、以下、図２、図３を加えて、その作動および作用効果について説明する。 The liquid level detection device 100A is configured as described above, and the operation and effect thereof will be described below with reference to FIGS. 2 and 3.

１．液面高さＬの算出
まず、制御回路１４０において、駆動回路部１４１は、所定の周期毎（例えば、１００ｍｓ毎）に超音波センサ１１０に対して駆動信号Ｖを出力する。尚、所定の周期は、基準波信号と、液面波信号との受信が可能となる時間としており、１００ｍｓに限定されるものではない。また、駆動信号Ｖは、例えば、所定の正電位（例えば＋５Ｖ程度）の矩形波を基本としたものとしている。 1. 1. Calculation of Liquid Level Height L First, in the control circuit 140, the drive circuit unit 141 outputs a drive signal V to the ultrasonic sensor 110 at predetermined intervals (for example, every 100 ms). The predetermined period is a time during which the reference wave signal and the liquid surface wave signal can be received, and is not limited to 100 ms. Further, the drive signal V is based on, for example, a rectangular wave having a predetermined positive potential (for example, about + 5 V).

超音波センサ１１０は、駆動回路部１４１からの駆動電圧Ｖに基づき、超音波を発射する。駆動信号Ｖが大きくなる程、発射される超音波は強くなる。発射された超音波は、伝送管１３０内を伝播する。 The ultrasonic sensor 110 emits ultrasonic waves based on the drive voltage V from the drive circuit unit 141. The larger the drive signal V, the stronger the emitted ultrasonic waves. The emitted ultrasonic waves propagate in the transmission tube 130.

伝送管１３０内で伝播される超音波のうち、一部の超音波は、水平経路１３１における第１反射壁１３１ａで反射され、超音波センサ１１０は、基準波として受信する。超音波の発射から基準波の受信までの時間が、基準時間Ｔ０として把握される。 Of the ultrasonic waves propagated in the transmission tube 130, some ultrasonic waves are reflected by the first reflection wall 131a in the horizontal path 131, and the ultrasonic sensor 110 receives them as a reference wave. The time from the emission of the ultrasonic wave to the reception of the reference wave is grasped as the reference time T0.

また、伝送管１３０内で伝播される超音波のうち、他の超音波は、水平経路１３１、第２反射壁１３１ｂ、垂直経路１３２を伝播し、液面１２で反射され、更に上記とは逆方向に伝播して、超音波センサ１１０は、液面波として受信する。超音波の発射から液面波の受信までの時間が、液面反射時間Ｔｘとして把握される。 Further, among the ultrasonic waves propagated in the transmission tube 130, other ultrasonic waves propagate through the horizontal path 131, the second reflection wall 131b, and the vertical path 132, are reflected at the liquid surface 12, and are the opposite of the above. Propagating in the direction, the ultrasonic sensor 110 receives it as a liquid surface wave. The time from the emission of ultrasonic waves to the reception of liquid surface waves is grasped as the liquid surface reflection time Tx.

受信回路部１４２は、超音波センサ１１０からの基準波、液面波、基準時間Ｔ０、および液面反射時間Ｔｘを検出し、演算回路部１４３に出力する。 The receiving circuit unit 142 detects the reference wave, the liquid surface wave, the reference time T0, and the liquid surface reflection time Tx from the ultrasonic sensor 110 and outputs them to the arithmetic circuit unit 143.

演算回路部１４３は、基準距離Ｌ０と、基準時間Ｔ０とから、そのときの温度に基づく超音波の基準速度ｖ（＝２Ｌ０／Ｔ０）を算出（把握）する。更に、演算回路部１４３は、算出した超音波の基準速度ｖ（＝２Ｌ０／Ｔ０）と、液面反射時間Ｔｘとから、超音波センサ１１０から液面１２までの距離（液面反射距離Ｌｘ）を算出する。 The arithmetic circuit unit 143 calculates (grasps) the reference velocity v (= 2L0 / T0) of the ultrasonic wave based on the temperature at that time from the reference distance L0 and the reference time T0. Further, the arithmetic circuit unit 143 uses the calculated reference velocity v (= 2L0 / T0) of the ultrasonic wave and the liquid level reflection time Tx to determine the distance from the ultrasonic sensor 110 to the liquid level 12 (liquid level reflection distance Lx). Is calculated.

液面反射距離Ｌｘは、基準速度ｖと、液面反射時間Ｔｘとから算出される。即ち、
Ｌｘ＝ｖ・（Ｔｘ／２）＝（２Ｌ０／Ｔ０）・（Ｔｘ／２）＝（Ｌ０／Ｔ０）・Ｔｘ
となる。 The liquid surface reflection distance Lx is calculated from the reference velocity v and the liquid surface reflection time Tx. That is,
Lx = v · (Tx / 2) = (2L0 / T0) · (Tx / 2) = (L0 / T0) · Tx
Will be.

一方、液面反射距離Ｌｘは、上記のように（図１）、Ｌｘ＝Ｌ１＋（Ｌ−Ｌ２）である。 On the other hand, the liquid surface reflection distance Lx is Lx = L1 + (L−L2) as described above (FIG. 1).

よって、演算回路部１４３は、液面高さＬを
Ｌ＝Ｌｘ−Ｌ１＋Ｌ２＝（Ｌ０／Ｔ０）・Ｔｘ−Ｌ１＋Ｌ２
として算出する。 Therefore, the arithmetic circuit unit 143 sets the liquid level height L to L = Lx-L1 + L2 = (L0 / T0) · Tx-L1 + L2.
Calculate as.

そして、演算回路部１４３は、算出した液面高さＬのデータを、例えば車両の液面位置表示装置（例えば、コンビネーションメータの燃料残量表示部）に送信する。車両の液面位置表示装置は、繰り返し制御の中で、液面の位置データを所定回数分（例えば３２回分）取込むと、その平均値を算出して、平均値を液面位置として表示する。 Then, the arithmetic circuit unit 143 transmits the calculated liquid level height L data to, for example, a vehicle liquid level position display device (for example, a fuel level display unit of a combination meter). The liquid level position display device of the vehicle takes in the liquid level position data for a predetermined number of times (for example, 32 times) in the repetitive control, calculates the average value, and displays the average value as the liquid level position. ..

２．故障有無の判定
上記液面高さＬが算出される中で、故障判定回路部１４４によって、図３に示すフローチャートに基づいて故障有無の判定が実行される。 2. Determining the presence or absence of failure While the liquid level height L is calculated, the failure determination circuit unit 144 executes the determination of the presence or absence of failure based on the flowchart shown in FIG.

まず、故障判定回路部１４４は、ステップＳ１００で、基準波強度比Ａｒと、液面波強度比Ｂｒとを算出する。図２に示すように、基準波信号の大きさ（正側の最大振幅）を波高Ａ、液面波信号の大きさ（正側の最大振幅）を波高Ｂで表わしたとき、基準波強度比Ａｒは、Ａ／Ｖとして算出され、液面波強度比Ｂｒは、Ｂ／Ｖとして算出される。 First, the failure determination circuit unit 144 calculates the reference wave intensity ratio Ar and the liquid surface wave intensity ratio Br in step S100. As shown in FIG. 2, when the magnitude of the reference wave signal (maximum amplitude on the positive side) is represented by the wave height A and the magnitude of the liquid surface wave signal (maximum amplitude on the positive side) is represented by the wave height B, the reference wave intensity ratio. Ar is calculated as A / V, and the liquid surface wave intensity ratio Br is calculated as B / V.

次に、故障判定回路部１４４は、ステップＳ１１０で、要求基準波強度比Ａ０と基準波強度比Ａｒとの比較、および要求液面波強度比Ｂ０と液面波強度比Ｂｒとの比較を行う。要求基準波強度比Ａ０は、基準波が減衰なく正常に超音波センサ１１０で受信されたときの基準波強度比Ａｒに相当する値として予め設定されたものである。同様に、要求液面波強度比Ｂ０は、液面波が減衰なく正常に超音波センサ１１０で受信されたときの液面波強度比Ｂｒに相当する値として予め設定されたものである。 Next, in step S110, the failure determination circuit unit 144 compares the required reference wave intensity ratio A0 with the reference wave intensity ratio Ar, and compares the required liquid surface wave intensity ratio B0 with the liquid surface wave intensity ratio Br. .. The required reference wave intensity ratio A0 is preset as a value corresponding to the reference wave intensity ratio Ar when the reference wave is normally received by the ultrasonic sensor 110 without attenuation. Similarly, the required liquid surface wave intensity ratio B0 is preset as a value corresponding to the liquid surface wave intensity ratio Br when the liquid surface wave is normally received by the ultrasonic sensor 110 without attenuation.

そして、故障判定回路部１４４は、ステップＳ１２１で、基準波強度比Ａｒ＜要求基準波強度比Ａ０であり、且つ、液面波強度比Ｂｒ≧要求液面波強度比Ｂ０であると判定すると、ステップＳ１３１に進む。上記の条件を満たす場合は、反射に伴う基準波が減衰しており、一方、反射に伴う液面波およびそれを受信する超音波センサ１１０は正常であることを意味する。尚、故障判定回路部１４４は、ステップＳ１２１で否と判定すると、本制御を終了する。 Then, in step S121, the failure determination circuit unit 144 determines that the reference wave intensity ratio Ar <required reference wave intensity ratio A0 and the liquid surface wave intensity ratio Br ≧ required liquid surface wave intensity ratio B0. The process proceeds to step S131. When the above conditions are satisfied, it means that the reference wave due to the reflection is attenuated, while the liquid surface wave due to the reflection and the ultrasonic sensor 110 receiving the liquid surface wave are normal. If the failure determination circuit unit 144 determines in step S121 to be negative, the failure determination circuit unit 144 ends this control.

よって、故障判定回路部１４４は、ステップＳ１３１において、基準波の減衰に影響する第１反射壁１３１ａに汚損等の不具合があると判定する。このような不具合の判定をすると、故障判定回路部１４４は、例えば、液面検出装置１００Ａの不具合を示すウォーニングランプ等を点灯させる指示を出力して、ユーザにいち早く知らせるようにする。 Therefore, in step S131, the failure determination circuit unit 144 determines that the first reflection wall 131a, which affects the attenuation of the reference wave, has a defect such as contamination. When such a defect is determined, the failure determination circuit unit 144 outputs, for example, an instruction to turn on a warning lamp or the like indicating a defect of the liquid level detection device 100A so as to promptly notify the user.

以上のように、本実施形態では、基準波強度比Ａｒと要求基準波強度比Ａ０との比較において、基準波強度比Ａｒが要求基準波強度比Ａ０よりも小さいと、基準波は減衰していると判定することができる。また、同様に、液面波強度比Ｂｒと要求液面波強度比Ｂ０との比較において、液面波強度比Ｂｒが要求液面波強度比Ｂ０よりも小さいと、液面波は減衰していると判定することができる。基準波の減衰においては、第１反射壁１３１ａの不具合、あるいは超音波センサ１１０の発振受信機能の不具合が考えられる。また、液面波の減衰においては、第２反射壁１３１ｂの不具合、あるいは超音波センサ１１０の発振受信機能の不具合が考えられる。 As described above, in the present embodiment, when the reference wave intensity ratio Ar is smaller than the required reference wave intensity ratio A0 in the comparison between the reference wave intensity ratio Ar and the required reference wave intensity ratio A0, the reference wave is attenuated. It can be determined that there is. Similarly, in the comparison between the liquid surface wave intensity ratio Br and the required liquid surface wave intensity ratio B0, if the liquid surface wave intensity ratio Br is smaller than the required liquid surface wave intensity ratio B0, the liquid surface wave is attenuated. It can be determined that there is. In the attenuation of the reference wave, a defect of the first reflection wall 131a or a defect of the oscillation reception function of the ultrasonic sensor 110 is considered. Further, in the attenuation of the liquid surface wave, a defect of the second reflection wall 131b or a defect of the oscillation reception function of the ultrasonic sensor 110 is considered.

よって、故障判定回路部１４４は、要求基準波強度比Ａ０と基準波強度比Ａｒとの比較、および要求液面波強度比Ｂ０と液面波強度比Ｂｒとの比較を行うことで、第１反射壁１３１ａ、第２反射壁１３１ｂ、および超音波センサ１１０の少なくとも１つの故障の有無を判定することが可能となるのである。 Therefore, the failure determination circuit unit 144 first compares the required reference wave intensity ratio A0 and the reference wave intensity ratio Ar, and the required liquid surface wave intensity ratio B0 and the liquid surface wave intensity ratio Br. It is possible to determine the presence or absence of at least one failure of the reflection wall 131a, the second reflection wall 131b, and the ultrasonic sensor 110.

本実施形態の具体的な制御内容では、上記のステップＳ１２１、Ｓ１３１のように、基準波強度比Ａｒが要求基準波強度比Ａ０よりも小さいことから、第１反射壁１３１ａの不具合有りと判定することができるのである。尚、液面波強度比Ｂｒが要求液面波強度比Ｂ０以上であることから、第２反射壁１３１ｂ、および超音波センサ１１０には不具合は無いと判定することができる。 In the specific control content of the present embodiment, since the reference wave intensity ratio Ar is smaller than the required reference wave intensity ratio A0 as in steps S121 and S131 above, it is determined that there is a defect in the first reflection wall 131a. You can do it. Since the liquid surface wave intensity ratio Br is the required liquid surface wave intensity ratio B0 or more, it can be determined that there is no problem with the second reflection wall 131b and the ultrasonic sensor 110.

（第２実施形態）
第２実施形態の液面検出装置１００Ｂを図４、図５に示す。第２実施形態の液面検出装置１００Ｂは、上記第１実施形態の液面検出装置１００Ａに対して、燃料温度センサ１５０を追加すると共に、燃料１１の温度を加味して故障有無の判定を行うようにしたものである。 (Second Embodiment)
The liquid level detection device 100B of the second embodiment is shown in FIGS. 4 and 5. The liquid level detection device 100B of the second embodiment adds the fuel temperature sensor 150 to the liquid level detection device 100A of the first embodiment, and determines the presence or absence of failure in consideration of the temperature of the fuel 11. It is something like that.

燃料温度センサ１５０は、燃料１１の温度を検知するセンサ（温度検知部）である。燃料温度センサ１５０は、本発明の温度センサに対応する。燃料温度センサ１５０は、例えば、燃料タンク１０の底面１３の近傍で、ケース１２０に隣接するように設けられており、燃料１１に直接的に接触して、燃料１１の温度を検知するようになっている。図４に示すように、燃料温度センサ１５０は、故障判定回路部１４４に接続されている。燃料温度センサ１５０は、検知した温度信号を故障判定回路部１４４に出力するようになっている。 The fuel temperature sensor 150 is a sensor (temperature detection unit) that detects the temperature of the fuel 11. The fuel temperature sensor 150 corresponds to the temperature sensor of the present invention. The fuel temperature sensor 150 is provided, for example, in the vicinity of the bottom surface 13 of the fuel tank 10 so as to be adjacent to the case 120, and comes into direct contact with the fuel 11 to detect the temperature of the fuel 11. ing. As shown in FIG. 4, the fuel temperature sensor 150 is connected to the failure determination circuit unit 144. The fuel temperature sensor 150 outputs the detected temperature signal to the failure determination circuit unit 144.

以下、本実施形態における故障有無判定の制御内容について、図５に示すフローチャート基づいて説明する。 Hereinafter, the control content of the failure presence / absence determination in the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG.

まず、故障判定回路部１４４は、上記第１実施形態（図３）と同様に、ステップＳ１００で、基準波強度比Ａｒと、液面波強度比Ｂｒとを算出すると共に、ステップＳ１１０で、要求基準波強度比Ａ０と基準波強度比Ａｒとの比較、および要求液面波強度比Ｂ０と液面波強度比Ｂｒとの比較を行う。 First, the failure determination circuit unit 144 calculates the reference wave intensity ratio Ar and the liquid surface wave intensity ratio Br in step S100, and requests it in step S110, as in the first embodiment (FIG. 3). The reference wave intensity ratio A0 and the reference wave intensity ratio Ar are compared, and the required liquid surface wave intensity ratio B0 and the liquid surface wave intensity ratio Br are compared.

そして、故障判定回路部１４４は、ステップＳ１２２で、基準波強度比Ａｒ＜要求基準波強度比Ａ０であり、且つ、液面波強度比Ｂｒ＜要求液面波強度比Ｂ０であると判定すると、ステップＳ１２２１に進む。上記の条件を満たす場合は、基準波、および液面波が共に減衰していることを意味する。尚、故障判定回路部１４４は、ステップＳ１２２で否と判定すると、本制御を終了する。 Then, in step S122, the failure determination circuit unit 144 determines that the reference wave intensity ratio Ar <required reference wave intensity ratio A0 and the liquid surface wave intensity ratio Br <required liquid surface wave intensity ratio B0. The process proceeds to step S1221. When the above conditions are satisfied, it means that both the reference wave and the liquid surface wave are attenuated. If the failure determination circuit unit 144 determines in step S122 to be negative, the failure determination circuit unit 144 ends this control.

ステップＳ１２２１では、故障判定回路部１４４は、燃料温度センサ１５０による温度信号を参照する。 In step S1221, the failure determination circuit unit 144 refers to the temperature signal from the fuel temperature sensor 150.

そして、故障判定回路部１４４は、ステップＳ１２２２で、燃料温度が予め定めた所定温度以下であるか否かを判定する。所定温度とは、燃料温度の低下に伴って燃料１１の粘度が大きくなって、超音波の伝播に影響が発生する場合の境界温度として、予め定めたものである。燃料１１の場合、所定温度は、例えば、０℃程度の値である。 Then, in step S1222, the failure determination circuit unit 144 determines whether or not the fuel temperature is equal to or lower than a predetermined temperature. The predetermined temperature is predetermined as a boundary temperature when the viscosity of the fuel 11 increases as the fuel temperature decreases and the propagation of ultrasonic waves is affected. In the case of the fuel 11, the predetermined temperature is, for example, a value of about 0 ° C.

故障判定回路部１４４は、ステップＳ１２２２で、肯定判定すると本制御を終了し、一方、否定判定すると、ステップＳ１３２へ進む。ステップＳ１３２では、故障判定回路部１４４は、第１反射壁１３１ａ、第２反射壁１３１ｂ、および超音波センサ１１０の少なくとも１つに故障有りと判定する。 In step S1222, the failure determination circuit unit 144 terminates this control if it determines affirmatively, and proceeds to step S132 if it determines negatively. In step S132, the failure determination circuit unit 144 determines that at least one of the first reflection wall 131a, the second reflection wall 131b, and the ultrasonic sensor 110 has a failure.

即ち、一般的に、燃料１１の温度が低下すると燃料１１の粘度が大きくなって、燃料１１中を伝播する超音波は減衰する。よって、燃料温度センサ１５０によって検知された燃料１１の温度が、所定温度より高いときであると、液体粘度の増大はなく、温度に伴う超音波の減衰は発生しにくい。 That is, in general, when the temperature of the fuel 11 decreases, the viscosity of the fuel 11 increases, and the ultrasonic waves propagating in the fuel 11 are attenuated. Therefore, when the temperature of the fuel 11 detected by the fuel temperature sensor 150 is higher than the predetermined temperature, the liquid viscosity does not increase and the ultrasonic wave is less likely to be attenuated due to the temperature.

このような条件下においては、故障判定回路部１４４は、基準波強度比Ａｒが要求基準波強度比Ａ０より小さく、且つ、液面波強度比Ｂｒが要求液面波強度比Ｂ０より小さいと、温度による減衰の要因がないのにもかかわらず、超音波は減衰していると見ることができる。そして、故障判定回路部１４４は、第１反射壁１３１ａ、第２反射壁１３１ｂ、および超音波センサ１１０の少なくとも１つに故障が有ると判定することが可能となる。 Under such conditions, the failure determination circuit unit 144 states that the reference wave intensity ratio Ar is smaller than the required reference wave intensity ratio A0 and the liquid surface wave intensity ratio Br is smaller than the required liquid surface wave intensity ratio B0. Ultrasound can be seen as attenuated, even though there are no factors for temperature attenuation. Then, the failure determination circuit unit 144 can determine that at least one of the first reflection wall 131a, the second reflection wall 131b, and the ultrasonic sensor 110 has a failure.

よって、故障判定回路部１４４は、ステップＳ１３２において、故障有りの判定をすると、上記第１実施形態と同様に、例えば、液面検出装置１００Ｂの不具合を示すウォーニングランプ等を点灯させる指示を出力して、ユーザにいち早く知らせるようにする。 Therefore, when the failure determination circuit unit 144 determines in step S132 that there is a failure, the failure determination circuit unit 144 outputs, for example, an instruction to turn on a warning lamp or the like indicating a failure of the liquid level detection device 100B, as in the first embodiment. And let the user know as soon as possible.

逆に、燃料１１の温度が所定温度以下であると（ステップＳ１２２２でＹｅｓ）、燃料１１中を伝播する超音波は燃料１１の粘度増大に伴う減衰を受けるので、正常な減衰と捉えて、第１反射壁１３１ａ、第２反射壁１３１ｂ、および超音波センサ１１０には特に故障は無いと判定することができる。 On the contrary, when the temperature of the fuel 11 is equal to or lower than the predetermined temperature (Yes in step S1222), the ultrasonic waves propagating in the fuel 11 are attenuated as the viscosity of the fuel 11 increases. It can be determined that there is no particular failure in the first reflective wall 131a, the second reflective wall 131b, and the ultrasonic sensor 110.

本実施形態では、温度検知部としての燃料温度センサ１５０を燃料タンク１０の内部に設けるものとして説明したが、これに限定されることなく、燃料タンク１０の外部、例えば、燃料配管表面等に設けて、燃料１１の温度を間接的に検知するものとしてもよい。 In the present embodiment, the fuel temperature sensor 150 as the temperature detection unit has been described as being provided inside the fuel tank 10, but the present invention is not limited to this, and the fuel temperature sensor 150 is provided outside the fuel tank 10, for example, on the surface of the fuel pipe. Therefore, the temperature of the fuel 11 may be indirectly detected.

（第３実施形態）
第３実施形態の液面検出装置１００Ｃを図６、図７に示す。第３実施形態の液面検出装置１００Ｃは、上記第１実施形態の液面検出装置１００Ａに対して、傾斜センサ１６０を追加すると共に、液面１２の傾斜を加味して故障有無の判定を行うようにしたものである。 (Third Embodiment)
The liquid level detection device 100C of the third embodiment is shown in FIGS. 6 and 7. The liquid level detection device 100C of the third embodiment adds a tilt sensor 160 to the liquid level detection device 100A of the first embodiment, and determines the presence or absence of a failure in consideration of the tilt of the liquid level 12. It is something like that.

傾斜センサ１６０は、液面１２に向けて超音波センサ１１０から発射された超音波の方向に直交する仮想面に対する相対的な液面１２の傾斜を検知するセンサである。傾斜センサ１６０は、本発明の傾斜検知部に対応する。傾斜センサ１６０は、例えば、燃料タンク１０の底面１３の近傍で、ケース１２０に隣接するように設けられている。図６に示すように、傾斜センサ１６０は、故障判定回路部１４４に接続されている。 The tilt sensor 160 is a sensor that detects the tilt of the liquid level 12 relative to the virtual surface orthogonal to the direction of the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic sensor 110 toward the liquid level 12. The tilt sensor 160 corresponds to the tilt detection unit of the present invention. The tilt sensor 160 is provided, for example, in the vicinity of the bottom surface 13 of the fuel tank 10 and adjacent to the case 120. As shown in FIG. 6, the tilt sensor 160 is connected to the failure determination circuit unit 144.

例えば、坂道等で車両が水平面に対して傾斜した場合、燃料タンク１０の底面１３もそれに応じて傾斜し、これに伴って、垂直経路１３２も垂直方向に対して傾斜する形となる。よって、液面１２に向けて発射される超音波の方向（垂直経路１３２の方向）に直交する仮想面に対して、実際の液面１２は、相対的に傾斜する形となる。傾斜センサ１６０は、このときの液面１２の傾斜に相当する傾斜信号を、故障判定回路部１４４に出力するようになっている。 For example, when the vehicle is inclined with respect to the horizontal plane on a slope or the like, the bottom surface 13 of the fuel tank 10 is also inclined accordingly, and the vertical path 132 is also inclined with respect to the vertical direction. Therefore, the actual liquid level 12 is relatively inclined with respect to the virtual surface orthogonal to the direction of the ultrasonic waves emitted toward the liquid level 12 (the direction of the vertical path 132). The tilt sensor 160 outputs a tilt signal corresponding to the tilt of the liquid level 12 at this time to the failure determination circuit unit 144.

以下、本実施形態における故障有無判定の制御内容について、図７に示すフローチャート基づいて説明する。 Hereinafter, the control content of the failure presence / absence determination in the present embodiment will be described with reference to the flowchart shown in FIG. 7.

そして、故障判定回路部１４４は、ステップＳ１２３で、基準波強度比Ａｒ≧要求基準波強度比Ａ０であり、且つ、液面波強度比Ｂｒ＜要求液面波強度比Ｂ０であると判定すると、ステップＳ１２３１に進む。上記の条件を満たす場合は、基準波は減衰しておらず、液面波は減衰していることを意味する。尚、故障判定回路部１４４は、ステップＳ１２３で否と判定すると、本制御を終了する。 Then, when the failure determination circuit unit 144 determines in step S123 that the reference wave intensity ratio Ar ≥ the required reference wave intensity ratio A0 and the liquid surface wave intensity ratio Br <required liquid surface wave intensity ratio B0. The process proceeds to step S1231. When the above conditions are satisfied, it means that the reference wave is not attenuated and the liquid surface wave is attenuated. If the failure determination circuit unit 144 determines in step S123 to be negative, the failure determination circuit unit 144 ends this control.

ステップＳ１２３１では、故障判定回路部１４４は、傾斜センサ１６０による液面１２の傾斜信号を参照する。 In step S1231, the failure determination circuit unit 144 refers to the tilt signal of the liquid level 12 by the tilt sensor 160.

そして、故障判定回路部１４４は、ステップＳ１２３２で、液面１２の傾斜が予め定めた所定傾斜以上であるか否かを判定する。所定傾斜とは、液面１２の傾斜に伴って、液面１２で反射して、垂直経路１３２（第２反射壁１３１ｂ）に帰るべき超音波が、垂直経路１３２の内壁に当たって減衰してしまい、超音波の伝播に影響が発生する場合の境界傾斜として、予め定めたものである。 Then, in step S1232, the failure determination circuit unit 144 determines whether or not the inclination of the liquid level 12 is equal to or greater than a predetermined inclination. The predetermined inclination means that the ultrasonic waves that are reflected by the liquid surface 12 and return to the vertical path 132 (second reflection wall 131b) are attenuated by hitting the inner wall of the vertical path 132 as the liquid level 12 is inclined. The boundary inclination when the propagation of ultrasonic waves is affected is predetermined.

故障判定回路部１４４は、ステップＳ１２３２で、肯定判定すると、本制御を終了し、一方、否定判定すると、ステップＳ１３３へ進む。ステップＳ１３３では、故障判定回路部１４４は、第２反射壁１３１ｂ、および垂直経路１３２の少なくとも１つに故障有りと判定する。 If the failure determination circuit unit 144 determines affirmatively in step S1232, the failure determination circuit unit 144 ends this control, while if it determines negatively, the process proceeds to step S133. In step S133, the failure determination circuit unit 144 determines that at least one of the second reflection wall 131b and the vertical path 132 has a failure.

即ち、燃料１１の液面１２が仮想面に対して傾斜すると、超音波は、傾斜に伴う入射角と同等の反射角をもって、液面１２で反射してしまうため、超音波センサ１１０へ帰る超音波は減衰する。よって、傾斜センサ１６０によって検出された液面１２の傾斜が、所定傾斜より小さいときであると、液面１２の傾斜に伴う超音波の減衰は発生しにくい。 That is, when the liquid level 12 of the fuel 11 is tilted with respect to the virtual surface, the ultrasonic waves are reflected by the liquid level 12 with a reflection angle equivalent to the incident angle accompanying the tilt, so that the ultrasonic waves return to the ultrasonic sensor 110. The sound wave is attenuated. Therefore, when the inclination of the liquid level 12 detected by the inclination sensor 160 is smaller than the predetermined inclination, the ultrasonic wave is less likely to be attenuated due to the inclination of the liquid level 12.

このような条件下においては、故障判定回路部１４４は、第１強度比Ａｒが第１所定値Ａ０より大きく、且つ、第２強度比Ｂｒが第２所定値Ｂ０より小さいと、液面１２の傾斜による減衰の要因がないのにもかかわらず、液面波は減衰していると見ることができる。そして、故障判定回路部１４４は、第２反射壁１３１ｂ、および垂直経路１３２の少なくとも１つに故障が有ると判定することが可能となる。 Under such conditions, when the first intensity ratio Ar is larger than the first predetermined value A0 and the second intensity ratio Br is smaller than the second predetermined value B0, the failure determination circuit unit 144 of the liquid level 12 It can be seen that the liquid surface wave is damped even though there is no factor of damping due to the inclination. Then, the failure determination circuit unit 144 can determine that at least one of the second reflection wall 131b and the vertical path 132 has a failure.

よって、故障判定回路部１４４は、ステップＳ１３３において、故障有りの判定をすると、上記第１実施形態と同様に、例えば、液面検出装置１００Ｃの不具合を示すウォーニングランプ等を点灯させる指示を出力して、ユーザにいち早く知らせるようにする。 Therefore, when the failure determination circuit unit 144 determines in step S133 that there is a failure, the failure determination circuit unit 144 outputs, for example, an instruction to turn on a warning lamp or the like indicating a failure of the liquid level detection device 100C, as in the first embodiment. And let the user know as soon as possible.

逆に、液面１２の傾斜が所定傾斜よりも大きいときであると（ステップＳ１２３２でＹｅｓ）、超音波は液面１２での反射に伴う減衰を受けるので、正常な減衰と捉えて、第２反射壁１３１ｂ、あるいは垂直経路１３２には特に故障は無いと判定することができる。 On the contrary, when the inclination of the liquid level 12 is larger than the predetermined inclination (Yes in step S1232), the ultrasonic wave is attenuated due to the reflection at the liquid level 12, so that it is regarded as normal attenuation and the second It can be determined that there is no particular failure in the reflection wall 131b or the vertical path 132.

本実施形態では、傾斜検知部としての傾斜センサ１６０を燃料タンク１０の内部に設けるものとして説明したが、これに限定されることなく、燃料タンク１０の外部、あるいは車両の所定部位等の他の部位に設けるようにしてもよい。 In the present embodiment, the tilt sensor 160 as the tilt detection unit has been described as being provided inside the fuel tank 10, but the present invention is not limited to this, and the outside of the fuel tank 10 or other predetermined parts of the vehicle or the like is not limited to this. It may be provided at the site.

また、本実施形態では、傾斜検知部として、傾斜センサ１６０を用いるものとしたが、これに限定されるものではない。 Further, in the present embodiment, the tilt sensor 160 is used as the tilt detection unit, but the present invention is not limited to this.

例えば、傾斜検知部として振動センサ（Ｇセンサ）を用いて、車両走行時の振動の方向、大きさに対して、予め燃料タンク１０内の液面１２の変化の様子を把握しておくことで、液面１２の傾斜を検知することが可能となる。 For example, by using a vibration sensor (G sensor) as an inclination detection unit, it is possible to grasp in advance the state of change of the liquid level 12 in the fuel tank 10 with respect to the direction and magnitude of vibration when the vehicle is running. , It becomes possible to detect the inclination of the liquid level 12.

また、傾斜検知部として、車速センサ、および操舵角センサを用いて、予め車両走行時の急発進、急停車、および右左折時の燃料タンク１０内の液面１２の変化の様子を把握しておくことで、液面１２の傾斜を検知することが可能となる。 Further, as the inclination detection unit, the vehicle speed sensor and the steering angle sensor are used to grasp in advance the state of the change of the liquid level 12 in the fuel tank 10 at the time of sudden start, sudden stop, and right / left turn when the vehicle is running. This makes it possible to detect the inclination of the liquid level 12.

更に、ナビゲーションシステムを搭載している車両であれば、地図データにおける走行路の勾配データをもとに、車両の傾斜を把握することで、液面１２の傾斜を検知することが可能となる。 Further, if the vehicle is equipped with a navigation system, it is possible to detect the inclination of the liquid level 12 by grasping the inclination of the vehicle based on the inclination data of the traveling path in the map data.

（その他の実施形態）
上記各実施形態では、液面検出装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃとして、燃料タンク１０内の燃料１１の液面１２の位置を検出するものとして説明したが、燃料１１に限らず、その他、ウォシャ液、冷却液、ブレーキオイル、あるいはＡＴフルード等の液面位置を検出するものとしても広く使用することができる。 (Other embodiments)
In each of the above embodiments, the liquid level detection devices 100A, 100B, and 100C have been described as detecting the position of the liquid level 12 of the fuel 11 in the fuel tank 10. It can also be widely used to detect the liquid level position of coolant, brake oil, AT fluid, or the like.

１０燃料タンク（タンク）
１１燃料（液体）
１２液面
１３底面（底部）
１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ液面検出装置
１１０超音波センサ
１３１ａ第１反射壁
１３１ｂ第２反射壁
１４１駆動回路部
１４２受信回路部
１４３演算回路部
１４４故障判定回路部
１５０燃料温度センサ（温度センサ）
１６０傾斜センサ（傾斜検知部）
Ｖ駆動電圧（駆動信号）
Ａｒ基準波強度比（第１強度比）
Ｂｒ液面波強度比（第２強度比）
Ａ０要求基準波強度比（第１所定値）
Ｂ０要求液面波強度比（第２所定値）
Ｌ０基準距離（所定距離） 10 Fuel tank (tank)
11 Fuel (liquid)
12 Liquid level 13 Bottom (bottom)
100A, 100B, 100C Liquid level detector 110 Ultrasonic sensor 131a 1st reflection wall 131b 2nd reflection wall 141 Drive circuit unit 142 Reception circuit unit 143 Calculation circuit unit 144 Failure judgment circuit unit 150 Fuel temperature sensor (temperature sensor)
160 Tilt sensor (tilt detector)
V drive voltage (drive signal)
Ar reference wave intensity ratio (first intensity ratio)
Br liquid surface wave intensity ratio (second intensity ratio)
A0 Budget request reference wave intensity ratio (first predetermined value)
B0 Required liquid surface wave intensity ratio (second predetermined value)
L0 reference distance (predetermined distance)

Claims

An ultrasonic sensor (110), which is arranged at the bottom (13) in the tank (10) for storing the liquid (11), emits ultrasonic waves, and receives reflected waves.
A drive circuit unit (141) that gives a drive signal (V) for emitting the ultrasonic waves to the ultrasonic sensor, and
A first reflective wall (131a) provided at a position separated from the ultrasonic sensor by a predetermined distance (L0) and reflecting the emitted ultrasonic wave to the ultrasonic sensor.
A second reflective wall (131b) that reflects the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic sensor onto the liquid surface (12) of the liquid, and
Of the reflected wave signals received by the ultrasonic sensor, the first reflected wave signal reflected by the first reflecting wall and the second reflected wave signal reflected by the liquid surface through the second reflecting wall. The receiving circuit unit (142) that detects and
In a liquid level detection device including the predetermined distance, the first reflected wave signal of the receiving circuit unit, and the arithmetic circuit unit (143) for calculating the position of the liquid level using the second reflected wave signal. ,
The first intensity ratio (Ar), which is the intensity ratio of the first reflected wave signal to the drive signal, and the second intensity ratio (Br), which is the intensity ratio of the second reflected wave signal to the drive signal, are calculated. By comparing the predetermined first predetermined value (A0) with the first intensity ratio and the predetermined second predetermined value (B0) with the second intensity ratio, the first reflection A liquid level detection device including a wall, the second reflective wall, and a failure determination circuit unit (144) for determining the presence or absence of at least one failure of the ultrasonic sensor.

A temperature sensor (150) for detecting the temperature of the liquid is provided.
In the failure determination circuit unit, the first intensity ratio is smaller than the first predetermined value, the second intensity ratio is smaller than the second predetermined value, and the temperature of the liquid detected by the temperature sensor is The liquid level detecting device according to claim 1, wherein it is determined that at least one of the first reflecting wall, the second reflecting wall, and the ultrasonic sensor has a failure when the temperature is higher than a predetermined temperature.

An inclination detection unit (160) for detecting an inclination of the liquid surface relative to a virtual surface orthogonal to the direction of the ultrasonic waves emitted from the ultrasonic sensor toward the liquid surface is provided.
In the failure determination circuit unit, the first intensity ratio is larger than the first predetermined value, the second intensity ratio is smaller than the second predetermined value, and the liquid level detected by the inclination detection unit. The liquid level detection device according to claim 1, wherein it is determined that the second reflective wall has a failure when the inclination is smaller than a predetermined inclination.