WO2006046457A1

WO2006046457A1 - 液位検出方法及び液位検出装置

Info

Publication number: WO2006046457A1
Application number: PCT/JP2005/019278
Authority: WO
Inventors: Toshiaki Kawanishi; Kiyoshi Yamagishi
Original assignee: Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.
Priority date: 2004-10-25
Filing date: 2005-10-20
Publication date: 2006-05-04
Also published as: JP2006119088A; EP1806566A4; US20090056437A1; JP4390066B2; EP1806566A1

Abstract

　圧力センサーを用いて液体の液位を検知するに際して当該液体の密度による補正を行って高い精度で液位を検出する液位検出方法であって、液体に接触するように配置された圧力センサー３により当該圧力センサー３に印加される液圧を検出し、該液圧と前記液体の密度とに基づき液位を算出する。即ち、液圧に基づき液体が所定密度の液体であるとした場合の仮の液位値を算出する工程と、濃度識別センサー部２により前記液体の濃度を識別する工程と、識別された前記液体の濃度と当該液体の濃度及び密度の関係とに基づき前記液体の密度値を得る工程と、前記仮の液位値と前記密度値とに基づき前記液位を算出する工程とを含む液位検出方法である。

Description

明細書

液位検出方法及び液位検出装置

技術分野

[0001] 本発明は、液位検出の方法及び装置に関するものであり、特に圧力センサーを用いて液体の液位を検知するに際して当該液体の密度による補正を行って高い精度で液位を検出することを企図した液位検出方法及び液位検出装置に関するものである。

[0002] 本発明の液位検出方法及び液位検出装置は、例えば自動車の内燃エンジンなど力も排出される排ガスを浄ィ匕するシステムにお、て窒素酸化物 (NOx)の分解のために排ガス浄ィ匕触媒に対し噴霧される尿素水溶液のタンクにおける当該尿素水溶液の液位検出に利用することができる。

背景技術

[0003] 自動車の内燃エンジンではガソリンや軽油などの化石燃料が燃焼される。これに伴つて発生する排ガス中には、水や二酸化炭素などと共に、未燃焼の一酸化炭素 (C O)及び炭化水素 (HC)や、硫黄酸化物（SOx)や、窒素酸化物 (NOx)等の環境汚染物質が含まれる。近年、特に環境保護及び生活環境の汚染防止のため、これら自動車の排ガスを浄ィ匕すべく各種の対策が講じられて、る。

[0004] このような対策の 1つとして、排ガス浄化触媒装置の使用が挙げられる。これは、排気系の途中に排ガス浄化用三元触媒を配置し、ここで、 CO、 HC、 NOx等を酸化還元により分解して、無害化を図るものである。触媒装置での NOxの分解を継続的に維持するために、排気系の触媒装置のすぐ上流側力触媒に対して尿素水溶液が噴霧される。この尿素水溶液は、 NOx分解の効果を高めるためには特定の尿素濃度範囲にあることが必要とされ、特に尿素濃度 32. 5%が最適であるとされている。

[0005] 尿素水溶液は、自動車に搭載される尿素水溶液タンクに収容される。タンク内の尿素水溶液の残量を検知して、残量表示し、或いは設定下限量以下になったときに警告を発するようにしたりすることは、タンク内の尿素水溶液の欠乏による当該尿素水溶液の排ガス浄化触媒への供給切れに基づく触媒機能の低下を防止する上で、極めて好ましいことである。

[0006] 尿素水溶液の残量の測定のためには、液位の検知がなされるのである力この液位検知には、例えば、タンクの内部の底部近傍に圧力センサーを配置し、これにより検知される圧力に基づき、液位を算出するものがある。従来は、このような検知圧力に基づく液位算出に際して、液体の密度が予め設定した一定値 (例えば尿素濃度 3 2. 5%の尿素水溶液の密度)であるとしている。

[0007] し力しながら、尿素水溶液は経時的に濃度変化が生ずることがあり、また、尿素水溶液タンクに収容される尿素水溶液の尿素濃度は必ずしも一定しているとは限らない。従って、このような尿素濃度の変化する尿素水溶液の液位は、従来の方法では十分に高い精度で検出することが困難であった。

[0008] 一方、従来は、尿素水溶液中の尿素濃度の直接的測定はなされていない。また、排気系にお、て、触媒装置の上流側と下流側とにそれぞれ NOxセンサーを配置し、これらセンサーで検知される NOx濃度の差異に基づき NOxの分解が最適に行われた力否かを判別することがなされている。しかし、この手法は、実際に NOxを低減した効果を測定するものであるので、尿素水溶液噴霧の前にはもちろんのこと噴霧当初においても、液体が所定の尿素濃度の尿素水溶液である力否かの識別を行うことはできない。また、このような方法で使用される NOxセンサーは、所定の尿素濃度範囲内の尿素水溶液の噴射を実現するためには感度が十分とは云えな力つた。

[0009] ところで、特開平 11— 153561号公報 (特許文献 1)には、通電により発熱体を発熱させ、この発熱により感温体を加熱し、発熱体から感温体への熱伝達に対し被識別流体により熱的影響を与え、感温体の電気抵抗に対応する電気的出力に基づき、被識別流体の種類を判別する流体識別方法であって、発熱体への通電を周期的に行う方法が開示されている。

[0010] し力しながら、この流体識別方法では、発熱体への通電を周期的に行う（即ち多パルスで行う）ので、識別に時間を要することになり、短時間に流体を識別することは困難である。又、この方法は、たとえば水と空気と油などの性状のかなり異なる物質に対して、代表値によって流体識別を行うことが可能であるが、上記の様な尿素水溶液の尿素濃度の識別に適用して正確で迅速な識別を行うことは困難である。特許文献 1：特開平 11 153561号公報 (特に、段落 [0042]〜 [0049] ) 発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0011] 本発明は、以上のような現状に鑑みて、圧力センサーを用いて液体の液位を検知するに際して当該液体の密度による補正を行って高い精度で液位を検出することを企図した液位検出方法及び液位検出装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0012] 本発明によれば、上記目的を達成するものとして、

液体に接触するように配置された圧力センサーにより当該圧力センサーに印加される液圧を検出し、該液圧と前記液体の密度とに基づき液位を算出する液位検出方法であって、

前記液圧に基づき前記液体が所定密度の液体であるとした場合の仮の液位値を算出する工程と、

前記液体の濃度を識別する工程と、

識別された前記液体の濃度と当該液体の濃度及び密度の関係とに基づき、前記液体の密度値を得る工程と、

前記仮の液位値と前記密度値とに基づき前記液位を算出する工程と、を含むことを特徴とする液位検出方法、

が提供される。

[0013] 本発明の一態様においては、前記液体の濃度識別は、発熱体及び感温体を含んでなる傍熱型濃度検知部の前記発熱体に対して単一パルス電圧を印力 tlして前記発熱体を発熱させ、前記傍熱型濃度検知部の感温体と前記液体の温度を測定する液温検知部とを含んでなる濃度検知回路の出力に基づき行う。本発明の一態様においては、前記液体の濃度識別に際して、前記発熱体の発熱の際の前記感温体の初期温度とピーク温度との差に対応する濃度対応電圧値により前記液体の濃度の算出を行う。本発明の一態様においては、前記感温体の初期温度に対応する電圧値として前記発熱体に対する前記単一パルス印加の開始前の初期電圧を所定回数サンプリングして平均することで得られた平均初期電圧値を用い、前記感温体のピーク温度に対応する電圧値として前記発熱体に対する前記単一パルス印加の終了前のピーク電圧を所定回数サンプリングして平均することで得られた平均ピーク電圧値を用い、前記濃度対応電圧値として前記平均ピーク電圧値と前記平均初期電圧値との差を用いる。本発明の一態様においては、既知の複数の濃度の参照液体について作成され液温に対する濃度対応電圧値の関係を示す検量線を用いて、識別対象の液体につ 1、て得られた液温対応出力値と前記濃度対応電圧値とに基づき、前記液体の濃度を識別する。本発明の一態様においては、前記液体は尿素水溶液である。

[0014] また、本発明によれば、上記目的を達成するものとして、

液体に接触するように配置される圧力センサーにより当該圧力センサーに印加される液圧を検出し、該液圧と前記液体の密度とに基づき液位を算出する液位検出装置であって、

濃度識別センサー部と前記圧力センサーとが取り付けられている支持部を備えており、

前記濃度識別センサー部は発熱体及び感温体を含んでなる傍熱型濃度検知部と前記液体の温度を測定する液温検知部とを有しており、前記傍熱型濃度検知部及び液温検知部はそれぞれ前記液体との熱交換のための濃度検知部用熱伝達部材及び液温検知部用熱伝達部材を備えており、

前記傍熱型濃度検知部の発熱体に対して単一パルス電圧を印加して前記発熱体を発熱させ、前記傍熱型濃度検知部の感温体と前記液温検知部とを含んでなる濃度検知回路の出力に基づき演算部において前記液体の濃度を識別し、識別された前記液体の濃度と当該液体の濃度及び密度の関係とに基づき前記液体の密度値を得、

一方、前記演算部にぉ、て前記液圧に基づき前記液体が所定密度の液体であるとした場合の仮の液位値を算出し、該仮の液位値と前記密度値とに基づき前記液位を算出することを特徴とする液位検出装置、

が提供される。

[0015] 本発明の一態様においては、前記演算部は、前記発熱体の発熱の際の前記感温体の初期温度とピーク温度との差に対応する濃度対応電圧値により前記液体の濃度の識別を行う。本発明の一態様においては、前記感温体の初期温度に対応する電圧値として前記発熱体に対する前記単一パルス印加の開始前の初期電圧を所定回数サンプリングして平均することで得られた平均初期電圧値を用い、前記感温体のピーク温度に対応する電圧値として前記発熱体に対する前記単一パルス印加の終了前のピーク電圧を所定回数サンプリングして平均することで得られた平均ピーク電圧値を用い、前記濃度対応電圧値として前記平均ピーク電圧値と前記平均初期電圧値との差を用いる。本発明の一態様においては、前記演算部には前記液温検知部から前記液体の液温に対応する液温対応出力値が入力され、前記演算部では、既知の複数の濃度の参照液体について作成され液温に対する濃度対応電圧値の関係を示す検量線を用いて、識別対象の液体にっヽて得られた前記液温対応出力値と前記濃度対応電圧値とに基づき、前記液体の識別を行う。本発明の一態様においては、前記液体は尿素水溶液である。

発明の効果

[0016] 本発明によれば、圧力センサーに印加される液圧に基づき前記液体が所定密度の液体であるとした場合の仮の液位値を算出し、前記液体の濃度を識別し、識別された前記液体の濃度と当該液体の濃度及び密度の関係とに基づき前記液体の密度値を得、前記仮の液位値と前記密度値とに基づき前記液位を算出するようにしたので、液体の密度による検出誤差の発生を防止した高精度の液位検出が可能となる。図面の簡単な説明

[0017] [図 1]本発明による液位検出装置の一実施形態を示す分解斜視図である。

[図 2]図 1の液位検出装置の一部省略断面図である。

[図 3]図 1の液位検出装置のタンクへの取り付け状態を示す図である。

[図 4]傍熱型濃度検知部及び液温検知部の部分の拡大図である。

[図 5]図 4の傍熱型濃度検知部の断面図である。

[図 6]傍熱型濃度検知部の薄膜チップの分解斜視図である。

[図 7]濃度識別ための回路の構成図である。

[図 8]発熱体に印加される単一パルス電圧 Pとセンサー出力 Qとの関係を示す図である。 [図 9]第 1の検量線の例を示す図である。

[図 10]第 2の検量線の例を示す図である。

[図 11]液温対応出力値 Tの一例を示す図である。

[図 12]液位検出プロセスを示すフロー図である。

[図 13]水の液圧と液位との関係を示す図である。

[図 14]尿素濃度と密度との関係を示す図である。符号の説明

2 濃度識別センサー部

2a 基体

2b, 2c O—リング

2d カバー部材

21 傍熱型濃度検知部

22 液温検知部

23 モールド榭脂

24 被測定液体導入路

21a 薄膜チップ

21b 接合材

21c, 22c 金属製フィン

2 Id ボンディングワイヤー

21e, 22e 外部電極端子

21al 基板

21a2, 22a2 感温体

21a3 層間絶縁膜

21a4 発熱体

21a5 発熱体電極

21a6 保護膜

21a7 電極パッド

3 圧力センサー 4 支持部

4a 取り付け部

6 回路基板

8 蓋部材

10, 11, 14 配線

12 コネクタ

64, 66 抵抗体

68 ブリッジ回路

70 差動増幅器

71 液温検知増幅器

72 マイコン（マイクロコンピュータ）

74 スィッチ

76 出力バッファ回路

100 尿素水溶液タンク

102 開口部

104 液位検出装置

106 入口配管

108 出口配管

110 尿素水溶液供給ポンプ

us 尿素水溶液

発明を実施するための最良の形態

[0019] 以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。

[0020] 図 1は本発明による液位検出方法の実施に使用される本発明による液位検出装置の一実施形態を示す分解斜視図であり、図 2はその一部省略断面図であり、図 3はそのタンクへの取り付け状態を示す図である。本実施形態では、液体として尿素水溶液が想定されている。

[0021] 図 3に示されているように、たとえば自動車に搭載された排ガス浄ィ匕システムを構成する NOx分解用の尿素水溶液タンク 100の上部には開口部 102が設けられており、該開口部に本発明による液位検出装置 104が取り付けられている。タンク 100には、尿素水溶液が注入される入口配管 106及び尿素水溶液が取り出される出口配管 10 8が設けられている。出口配管 108は、タンク 100の底部に近い高さ位置にてタンクに接続されており、尿素水溶液供給ポンプ 110を介して不図示の尿素水溶液噴霧器に接続されて、る。排気系にお、て排ガス浄ィ匕用触媒装置の直前に配置された上記尿素水溶液噴霧器により触媒装置に対する尿素水溶液の噴霧が行われる。

[0022] 液位検出装置は、識別センサー部 2と圧力センサー 3と支持部 4とを備えている。支持部 4の一方の端部（下端部）に識別センサー部 2が取り付けられており、支持部 4の他方の端部（上端部）にはタンク開口部 102へ取り付けるための取り付け部 4aが設けられている。

[0023] 識別センサー部 2は、発熱体及び感温体を含んでなる傍熱型濃度検知部 21と被測定液体の温度を測定する液温検知部 22とを有する。傍熱型濃度検知部 21と液温検知部 22とは、上下方向に一定距離隔てて配置されている。図 4に傍熱型濃度検知部 21及び液温検知部 22の部分を拡大して示し、図 5にその断面図を示す。

[0024] 図示されているように、これら傍熱型濃度検知部 21と液温検知部 22とは、モールド榭脂 23によって一体ィ匕されている。図 5に示されているように、傍熱型濃度検知部 2 1は、発熱体及び感温体を含んでなる薄膜チップ 21a、該薄膜チップと接合材 21bにより接合された濃度検知部用熱伝達部材としての金属製フィン 21c、及び薄膜チップの発熱体の電極及び感温体の電極とそれぞれボンディングワイヤー 21dにより電気的に接続されている外部電極端子 21eを有する。液温検知部 22も同様な構成を有しており、液温検知部用熱伝達部材としての金属製フィン 22c及び外部電極端子 22 eを有する。

[0025] 図 6に傍熱型濃度検知部 21の薄膜チップ 21aの分解斜視図を示す。薄膜チップ 2 laは、たとえば Al Oからなる基板 21alと、 Ptからなる感温体 21a2と、 SiO力もなる

2 3 2 層間絶縁膜 21a3と、 TaSiO力もなる発熱体 21a4及び N もなる発熱体電極 21a5

2

と、 SiO力もなる保護膜 21a6と、 TiZAuからなる電極パッド 21a7とを、順に適宜積

2

層したものからなる。感温体 21a2は、図示はされていないが蛇行パターン状に形成されている。尚、液温検知部 22の薄膜チップ 22aも同様な構造であるが、発熱体を作用させずに感温体 22a2のみを作用させる。

[0026] 図 1及び図 2に示されているように、識別センサー部 2は支持部 4の下端部に取り付けられる基体 2aを有しており、この基体の取り付けに際しては O—リング 2bが介在せしめられる。基体 2aの側面には O—リング 2cを介して上記傍熱型濃度検知部 21及び液温検知部 22のモールド榭脂 23が取り付けられている。基体 2aには、濃度検知部用フィン 21c及び液温検知部用フィン 22cを囲むようにカバー部材 2dが付設されている。このカバー部材により、濃度検知部用フィン 21c及び液温検知部用フィン 22 cを順次通って上下方向に延びた上下両端開放の被測定液体導入路 24が形成される。尚、カバー部材 2dを基体 2aに取り付けることでモールド榭脂 23のフランジ部が基体 2aの方へと押圧され、これによりモールド榭脂 23が基体 2aに対して固定されている。

[0027] 支持部 4の上端部には、後述する液種検知回路を構成する回路基板 6が配置されており、該回路基板を覆って蓋部材 8が取り付けられている。図 2に示されているように、支持部 4には、識別センサー部 2の傍熱型濃度検知部 21及び液温検知部 22と回路基板 6とを電気的に接続する配線 10が収納されている。回路基板 6には、後述する演算部を構成するマイクロコンピュータ (マイコン）が搭載されている。蓋部材 8に設けられたコネクタ 12を介して、回路基板 6と外部との通信のための配線 14が設けられている。演算部を、回路基板 6上ではなしに、外部に配置することもでき、この場合には配線 14を介して回路基板 6と演算部とが接続される。

[0028] 以上の識別センサー部 2の基体 2a及びカバー部材 2d、支持部 4及び蓋部材 8は、いずれも耐腐食性材料たとえばステンレススチール力もなる。

[0029] 尚、圧力センサー 3は、直接的には識別センサー部 2の基体 2aに取り付けられており、これにより間接的に支持部 4に取り付けられていることになる。支持部 4には、また、圧力センサー 3と回路基板 6とを電気的に接続する配線 11が収納されている。

[0030] 図 7に、本実施形態における液位検出ための回路の構成を示す。上記の傍熱型濃度検知部 21の感温体 21a2、液温検知部 22の感温体 22a2、及び 2つの抵抗体 64 , 66によりブリッジ回路 68が形成されている。このブリッジ回路 68の出力が差動増幅器 70に入力され、該差動増幅器の出力 (濃度検知回路出力またはセンサー出力とも v、う）が不図示の AZD変を介して演算部を構成するマイコン (マイクロコンピュータ） 72に入力される。また、マイコン 72には液温検知部 22の感温体 22a2から液温検知増幅器 71を経て被測定液体の温度に対応する液温対応出力値が入力される。一方、マイコン 72からは傍熱型濃度検知部 21の発熱体 21a4への通電経路に位置するスィッチ 74に対してその開閉を制御するヒーター制御信号が出力される。

[0031] 以下、本実施形態における濃度識別動作につき説明する。

[0032] タンク 100内に被測定液体である尿素水溶液 USが収容されると、識別センサー部 2のカバー部材 2dにより形成される被測定液体導入路である尿素水溶液導入路 24 内にも尿素水溶液 USが満たされる。尿素水溶液導入路 24内を含めてタンク 100内の尿素水溶液 USは実質上流動しな、。

[0033] マイコン 72からスィッチ 74に対して出力されるヒーター制御信号により、該スィッチ 74を所定時間（たとえば 8秒間）閉じることで、発熱体 21a4に対して所定高さ (たとえば 10V)の単一パルス電圧 Pを印加して該発熱体を発熱させる。この時の差動増幅器 70の出力電圧 (センサー出力） Qは、図 8に示されるように、発熱体 21a4への電圧印加中は次第に増加し、発熱体 21a4への電圧印加終了後は次第に減少する。

[0034] マイコン 72では、図 8に示されているように、発熱体 21a4への電圧印加の開始前の所定時間（たとえば 0. 1秒間）センサー出力を所定回数 (たとえば 256回）サンプリングし、その平均値を得る演算を行って平均初期電圧値 VIを得る。この平均初期電圧値 VIは、感温体 21a2の初期温度に対応する。

[0035] また、図 8に示されているように、発熱体への電圧印加の開始から比較的短い時間である第 1の時間（例えば単一パルスの印加時間の 1Z2以下であって 0. 5〜3秒間；図 8では 2秒間）経過時 (具体的には第 1の時間の経過の直前）にセンサー出力を所定回数 (たとえば 256回)サンプリングし、その平均値をとる演算を行って平均第 1 電圧値 V2を得る。この平均第 1電圧値 V2は、感温体 21a2の単一パルス印加開始から第 1の時間経過時の第 1温度に対応する。そして、平均初期電圧値 VIと平均第 1電圧値 V2との差 V01 (=V2— VI)を濃度対応第 1電圧値として得る。

[0036] また、図 8に示されているように、発熱体への電圧印加の開始から比較的長い時間である第 2の時間（例えば単一パルスの印加時間；図 8では 8秒間）経過時 (具体的には第 2の時間の経過の直前）にセンサー出力を所定回数 (たとえば 256回）サンプリングし、その平均値をとる演算を行って平均第 2電圧値 V3を得る。この平均第 2電圧値 V3は、感温体 21a2の単一パルス印加開始力も第 2の時間経過時の第 2温度に対応する。そして、平均初期電圧値 VIと平均第 2電圧値 V3との差 V02 (=V3— VI) を濃度対応第 2電圧値として得る。

[0037] ところで、以上のような単一ノルスの電圧印加に基づき発熱体 21a4で発生した熱の一部は尿素水溶液を介して感温体 21a2へと伝達される。この熱伝達には、パルス印加開始からの時間に依存して異なる主として 2つの形態がある。即ち、パルス印加開始力も比較的短い時間 (例えば 3秒とくに 2秒）内の第 1段階では、熱伝達は主として伝導が支配的である（このため、濃度対応第 1電圧値 V01は主として液体の熱伝導率による影響を受ける)。これに対して、第 1段階後の第 2段階では、熱伝達は主として自然対流が支配的である（このため、濃度対応第 2電圧値 V02は主として液体の動粘度による影響を受ける)。これは、第 2段階では、第 1段階で加熱された被測定液体による自然対流が発生し、これによる熱伝達の比率が高くなるからである。

[0038] 本発明は、以上のように濃度対応第 1電圧値 V01と濃度対応第 2電圧値 V02との関係が溶液の濃度により異なることを利用して、濃度の識別を行うものである。即ち、濃度対応第 1電圧値 V01と濃度対応第 2電圧値 V02とは液体の互いに異なる物性即ち熱伝導率と動粘度との影響を受け、これらの関係は溶液の種類 (尿素水溶液の尿素濃度）により互いに異なるので、以上のような濃度識別が可能となる。

[0039] 即ち、本発明の実施形態では、尿素濃度既知の幾つかの尿素水溶液 (参照尿素水溶液）について、温度と濃度対応第 1電圧値 V01との関係を示す第 1検量線及び温度と濃度対応第 2電圧値 V02との関係を示す第 2検量線を予め得ておき、これらの検量線をマイコン 72の記憶手段に記憶しておく。第 1及び第 2の検量線の例を、それぞれ図 9及び図 10に示す。これらの例では、尿素濃度 cl (例えば 27. 5%)及び c 2 (例えば 37. 5%)の参照尿素水溶液について、検量線が作成されている。

[0040] 図 9及び図 10に示されているように、濃度対応第 1電圧値 V01及び濃度対応第 2 電圧値 V02は温度に依存するので、これらの検量線を用いて被測定液体を識別する際には、液温検知部 22の感温体 22a2から液温検知増幅器 71を介して入力される液温対応出力値 Tをも用いる。液温対応出力値 Τの一例を図 11に示す。このような検量線をもマイコン 72の記憶手段に記憶しておく。

[0041] 濃度対応第 1電圧値 V01の測定に際しては、先ず、測定対象の被測定液体につ Vヽて得た液温対応出力値 Τから図 11の検量線を用いて温度値を得る。得られた温度値を tとして、次に、図 9の第 1の検量線において、温度値 tに対応する各検量線の濃度対応第 1電圧値 V01(cl;t), V01(c2;t)を得る。そして、測定対象の被測定液体について得た濃度対応第 1電圧値 VOl (cx;t)の cxを、各検量線の濃度対応第 1電圧値 V01(cl;t), VOl (c2;t)を用いた比例演算を行って、決定する。即ち、 cx は、 V01(cx;t), V01(cl;t), V01(c2;t)に基づき、以下の式（1)

cx = cl +

(c2-cl) [VOl (cx;t) -VOl (cl； t) ]

/[VOl (c2;t) -VOl (cl； t) ]… · (1)

から求める。

[0042] 同様にして、濃度対応第 2電圧値 V02の測定に際しては、図 10の第 2の検量線にお!、て、以上のようにして被測定液体にっ、て得た温度値 tに対応する各検量線の濃度対応第2電圧値¥02(じ1;1 , V02(c2;t)を得る。そして、被測定液体について得た濃度対応第 2電圧値 V02 (cy;t)の cyを、各検量線の濃度対応第 2電圧値 V02 (cl;t), V02(c2;t)を用いた比例演算を行って、決定する。即ち、 cyは、 V01(cy; t), V01(cl;t), V01(c2;t)に基づき、以下の式（2)

cy = cl +

(c2-cl) [V02(cy;t)-V02(cl;t)]

/[V02(c2;t) -V02(cl;t)]- ··· (2)

から求める。

[0043] 尚、図 9及び図 10の第 1及び第 2の検量線として温度の代わりに液温対応出力値 T を用いたものを採用することで、図 11の検量線の記憶及びこれを用いた換算を省略することちでさる。

[0044] 図 12は、マイコン 72での液位検出プロセスを示すフロー図である。

[0045] 圧力センサー 3により尿素水溶液の液圧 Ρが検出され、その検出液圧値がマイコン 72に入力され、これに基づきマイコン 72では、尿素水溶液が所定密度のもの例えば尿素濃度が零で密度力^の水であるとした場合の仮の液位値 Hを算出する（ST1)。この算出に際しては、予め圧力センサー 3により測定された水の液圧 P[kPa]と液位（仮の液位値) H [cm]との関係（図 13に示す)から得られる以下の関係式（3)

Η = 0. 0041 ·Ρ²+ 10. 181 -Ρ· · · · (3)

を用いることができる。

[0046] 一方、上記のようにして濃度識別センサー部 2を用いて得られる尿素濃度値 Cがマイコン 72に入力される。これに基づきマイコン 72では、当該尿素濃度値 Cの尿素水溶液の密度値 Ρを算出する（ST2)。尿素濃度 C[wt%]の変化に対する尿素水溶液の密度 /0 [g/cm³]の変化の関係は、図 14に示すようなものであり、これから得られる以下の関係式 (4)

p = 7. 450E (-6) -C²+ 2. 482E (— 3) -C

+ 1. 000· · · · (4)

を用いて密度 pを算出することができる。

[0047] 次に、以上のようにして得られた仮の液位値 Hと尿素水溶液の密度 pとから、液位 H' [cm]を、以下の関係式（5)

H' = p ·Η· · · · (5)

を用いて算出する（ST3)。

[0048] 以上のようにして液圧の検出及び濃度の識別並びにこれらに基づく液位の算出を正確に且つ迅速に行うことができる。この濃度識別に基づく液位検出のルーチンは、自動車のエンジン始動時に、或いは定期的に、或いは運転者または自動車 (後述の ECU)側からの要求時に、或いは自動車のキー OFF時等に、適宜実行することができ、所望の様式にて尿素タンク内の尿素水溶液の液位を監視することができる。このようにして得られた濃度及び液位を示す信号が不図示の DZA変換器を介して、図 7 に示される出力バッファ回路 76へと出力され、ここ力もアナログ出力として不図示の自動車のエンジンの燃焼制御などを行うメインコンピュータ (ECU)へと出力される。液温対応のアナログ出力電圧値もメインコンピュータ (ECU)へと出力される。一方、濃度及び液位を示す信号は、必要に応じてデジタル出力として取り出して、表示、警報その他の動作を行う機器へと入力することができる。

[0049] 更に、液温検知部 22から入力される液温対応出力値 Tに基づき、尿素水溶液が凍結する温度（一 13°C程度)の近くまで温度低下したことが検知された場合に警告を発するよう〖こすることがでさる。

[0050] なお、以上の濃度識別は、自然対流を利用しており、尿素水溶液等の被測定液体の動粘度とセンサー出力とが相関関係を有するという原理を利用している。このような濃度識別の精度を高めるためには、濃度検知部用フィン 21c及び液温検知部用フィン 22cの周囲の尿素水溶液等の被測定液体にできるだけ外的要因に基づく強制流動が生じに《するのが好ましぐこの点力もカバー部材 2dとくに上下方向の尿素水溶液導入路等の被測定液体導入路を形成するようにしたものの使用は好ま Uヽ。尚、カバー部材 2dは、異物の接触を防止する保護部材としても機能する。

[0051] 以上の実施形態では流体として尿素水溶液が用いられているが、本発明では、液体としては、濃度により溶液の密度が異なることになる溶質を用いた水溶液その他の液体であってもよい。

Claims

請求の範囲

[1] 液体に接触するように配置された圧力センサーにより当該圧力センサーに印加される液圧を検出し、該液圧と前記液体の密度とに基づき液位を算出する液位検出方法であって、

前記液体の濃度を識別する工程と、

前記仮の液位値と前記密度値とに基づき前記液位を算出する工程と、を含むことを特徴とする液位検出方法。

[2] 前記液体の濃度識別は、発熱体及び感温体を含んでなる傍熱型濃度検知部の前記発熱体に対して単一パルス電圧を印加して前記発熱体を発熱させ、前記傍熱型濃度検知部の感温体と前記液体の温度を測定する液温検知部とを含んでなる濃度検知回路の出力に基づき行うことを特徴とする、請求項 1に記載の液位検出方法。

[3] 前記液体の濃度識別に際して、前記発熱体の発熱の際の前記感温体の初期温度とピーク温度との差に対応する濃度対応電圧値により前記液体の濃度の算出を行うことを特徴とする、請求項 2に記載の液位検出方法。

[4] 前記感温体の初期温度に対応する電圧値として前記発熱体に対する前記単一パルス印加の開始前の初期電圧を所定回数サンプリングして平均することで得られた平均初期電圧値を用い、前記感温体のピーク温度に対応する電圧値として前記発熱体に対する前記単一パルス印加の終了前のピーク電圧を所定回数サンプリングして平均することで得られた平均ピーク電圧値を用い、前記濃度対応電圧値として前記平均ピーク電圧値と前記平均初期電圧値との差を用いることを特徴とする、請求項 3 に記載の液位検出方法。

[5] 既知の複数の濃度の参照液体につ!、て作成され液温に対する濃度対応電圧値の関係を示す検量線を用いて、識別対象の液体にっヽて得られた液温対応出力値と前記濃度対応電圧値とに基づき、前記液体の濃度を識別することを特徴とする、請求項 3に記載の液位検出方法。

[6] 前記液体は尿素水溶液であることを特徴とする、請求項 1に記載の液位検出方法。

[7] 液体に接触するように配置される圧力センサーにより当該圧力センサーに印加される液圧を検出し、該液圧と前記液体の密度とに基づき液位を算出する液位検出装置であって、

一方、前記演算部にぉ、て前記液圧に基づき前記液体が所定密度の液体であるとした場合の仮の液位値を算出し、該仮の液位値と前記密度値とに基づき前記液位を算出することを特徴とする液位検出装置。

[8] 前記演算部は、前記発熱体の発熱の際の前記感温体の初期温度とピーク温度との差に対応する濃度対応電圧値により前記液体の濃度の識別を行うことを特徴とする、請求項 7に記載の液位検出装置。

[9] 前記感温体の初期温度に対応する電圧値として前記発熱体に対する前記単一パルス印加の開始前の初期電圧を所定回数サンプリングして平均することで得られた平均初期電圧値を用い、前記感温体のピーク温度に対応する電圧値として前記発熱体に対する前記単一パルス印加の終了前のピーク電圧を所定回数サンプリングして平均することで得られた平均ピーク電圧値を用い、前記濃度対応電圧値として前記平均ピーク電圧値と前記平均初期電圧値との差を用いることを特徴とする、請求項 8 に記載の液位検出装置。

[10] 前記演算部には前記液温検知部から前記液体の液温に対応する液温対応出力値が入力され、前記演算部では、既知の複数の濃度の参照液体について作成され液温に対する濃度対応電圧値の関係を示す検量線を用いて、識別対象の液体について得られた前記液温対応出力値と前記濃度対応電圧値とに基づき、前記液体の識別を行うことを特徴とする、請求項 8に記載の液位検出装置。

[11] 前記液体は尿素水溶液であることを特徴とする、請求項 7に記載の液位検出装置。