(57)【要約】液体（４）の充填状態レベルの検出のための充填状態センサ（１）のセンサ信号（ｓ（ｔ））から時間的な充填状態信号（ｈ（ｔ））を計算するための方法において、時間的な充填状態信号（ｈ（ｔ））をセンサ信号（ｓ（ｔ））と、充填状態センサ（１）における液体（４）のモデル化された経過特性との関数として計算する。
2005502894.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体（４）の充填状態レベルの検出のための充填状態センサ（１）のセンサ信号（ｓ（ｔ））から時間的な充填状態信号（ｈ（ｔ））を計算するための方法において、
時間的な充填状態信号（ｈ（ｔ））をセンサ信号（ｓ（ｔ））と、充填状態センサ（１）における液体（４）のモデル化された経過特性との関数として計算することを特徴とする方法。
【請求項２】
経過特性を、パラメータ、液体の粘度（η）、液体の濃度（ρ）、液体センサの表面特性および／または液体の温度（Ｔｅｍｐ）に依存してモデル化する
請求項１記載の方法。
【請求項３】
時間的な充填状態信号（ｈ（ｔ））を計算するための関数は更に、充填状態センサ（１）における液体の膜がセンサ信号（ｓ（ｔ））に及ぼすモデル化された作用効果に依存している
請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
【外１】2005502894.tif 000010
請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
【外２】2005502894.tif 000011
請求項４記載の方法。
【請求項６】
【外３】2005502894.tif 000012
請求項４または５記載の方法。
【請求項７】
内燃機関のエンジンオイルの時間的な充填状態信号（ｈ（ｔ））を計算するための方法であって、
内燃機関において循環しているエンジンオイル量を求められた充填状態信号（ｈ（ｔ））に加算し、ここで循環している量は内燃機関の回転数と、エンジンオイルの温度との関数として特定される
請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
液体（４）の充填状態レベルの検出のための少なくとも１つの充填状態センサ（１）と、該少なくとも１つの充填状態センサ（１）のセンサ信号（ｓ（ｔ））から時間的な充填状態信号（ｈ（ｔ））を計算するための計算ユニット（２）とを備えている充填状態測定システムにおいて、
該充填状態測定システムは、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法を実施するように構成されている
ことを特徴とする充填状態測定システム。
【請求項９】
充填状態測定システムは、液体の温度（Ｔｅｍｐ）を求めかつ時間的な充填状態信号（ｈ（ｔ））を温度（Ｔｅｍｐ）の関数として突き止めるための温度センサ（６）に接続可能である
請求項８記載の充填状態測定システム。
【請求項１０】
内燃機関のエンジンオイルの時間的な充填状態信号（ｈ（ｔ））を計算するための充填状態測定システムであって、
該充填状態測定システムは、内燃機関の回転数を求めかつ時間的なエンジンオイルの充填状態信号を該回転数の関数として突き止めるための回転数測定装置に接続可能である
請求項８または９記載の充填状態測定システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、液体の充填状態レベルの検出のための充填状態センサのセンサ信号から時間的な充填状態信号を計算するための方法に関する。
【０００２】
本発明は更に、本発明の方法を実施するための、液体の充填状態レベルの検出のための少なくとも１つの充填状態センサと、該少なくとも１つの充填状態センサのセンサ信号から時間的な充填状態信号を計算するための計算ユニットとを備えている充填状態測定システムに関する。
【０００３】
液体に浸かっている充填状態センサを備えた充填状態測定システムは殊に自動車において使用されかつよく知られている。液体の充填状態の検出は例えば容量的な充填状態センサによって行われ、その際センサ構造体の容量は液体のレベルによって並びに液体の誘電特性によって影響を受ける。
【０００４】
しかし時間的な充填状態信号を突き止める際、例えば自動車が移動している場合充填状態が著しく辺津するという問題がしばしば生じる。
【０００５】
それ故に通例は、結果的に生じた充填状態信号の時間的な算出が行われて、例えばエンジンオイルまたは燃料量のような存在している燃料量が推定される。
【０００６】
充填状態センサは、検出すべき充填状態レベル領域に沿ってセンサ構造体を備えている細長いセンサとして実現されている。粘度の高い液体の場合には殊に、液体の状態が変動すると、短時間濡らされたセンサ表面に液体の膜が形成されるという問題が生じる。この液体の膜が原因で、例えばアナログ式の容量または熱的充填状態センサでは正のエラー信号が生じる。その場合瞬時的な充填状態レベルを計算するためのセンサ信号は液体の膜が残っていることに基づいて著しく大きい。
【０００７】
暫くするとこの液体の膜は、濃度および粘度のような液体特性に依存して再びなくなる。これによりエラー信号は消失する。しかし充填状態レベルが変動すると、この液体の膜は規則的に新たに作られるので、平均される時間的な充填状態信号は正のエラーを有している。
【０００８】
それ故に本発明の課題は、充填状態を著しく正確に突き止めることができる、充填状態センサのセンサ信号から時間的な充填状態信号を計算するための改良された、冒頭に述べた形式の方法を提供することである。
【０００９】
この課題は本発明によれば、時間的な充填状態信号をセンサ信号と、充填状態センサにおける液体の経過特性との関数として計算することによって解決される。
【００１０】
変動する液体量の充填状態計算の際に充填状態信号をそのまま時間的に平均化するという従来の方法とは異なって、本発明によれば、形成される液体の膜が原因で生じるエラーが考慮される。このために、充填状態センサの表面の液体の経過特性がモデル化されかつセンサ信号と一緒に、時間的な充填状態信号を計算するための関数として使用される。
【００１１】
充填状態センサにおける液体の経過特性に対するモデルは実質的に、例えば粘度および濃度のような液体の材料特性、充填状態センサの材料特性、殊に表面特性、液体の温度のような外部の影響にも依存するようにしている。これらパラメータは予め設定しておくこともできるが、別のセンサによって突き止めることもできる。
【００１２】
本発明の方法の有利な形態において、時間的な充填状態信号を計算するための関数は更に、充填状態センサにおける液体の膜の、センサ信号に対するモデル化された作用効果に依存している。この関数は例えば液体の膜の不均質性を考慮することができる。
【００１３】
システム特性は通例は非線形であるので、計算は有利には相応の近似によって行われる。すなわち、時間的に測定された充填状態信号から補正信号を減算すると特別に有利である。この場合補正信号は充填状態レベルの時間的な変動の関数である。従って補正信号は充填状態の最後に観測された変動に依存している。これらの変動は例えば、連続する時間的なばらつきσ（ｓ）によって特徴付けることができるので、補正信号は連続する時間的なばらつきの関数とすることができる。
【００１４】
上で既に説明したように、補正信号は液体の粘度、液体の濃度および／または液体の温度などの関数とすることができる。
【００１５】
内燃機関におけるエンジンオイルの時間的な充填状態信号を計算するために、内燃機関において循環するエンジンオイルの量を求められた充填状態信号に加算することが提案される。この場合循環する量は内燃機関の回転数およびエンジンオイルの温度の関数として突き止めることができる。
【００１６】
この課題は更に、上述した方法を実施するように構成されている充填状態測定システムによって解決される。
【００１７】
次に本発明を添付図面に基づいて詳細に説明する。その際：
図１は、本発明の方法を実施するための充填状態測定システムの略図であり、
図２は、充填状態に跳躍的な変化があった場合の時間的な充填状態の経過を示す波形図であり、
図３は、図２の跳躍的な充填状態変化の場合の充填状態信号の時間的な変化の経過を示す波形図である。
【００１８】
図１には、実質的に充填状態センサ１と、該充填状態センサ１のセンサ信号ｓ（ｔ）から時間的な充填状態信号ｈ（ｔ）を計算するための計算ユニット２とを有している充填状態測定システムの概略が分かるようになっている。時間的な充填状態信号ｈ（ｔ）は指示ユニット３に表示される。
【００１９】
充填状態センサ１は公知のように細長いフィーラとして実現されている。それは容器５内の液体４に浸漬している。フィーラは検出すべき充填状態レベル領域にセンサ構造を有している。図示の例では充填状態センサ１はコム形式に噛み合っている構造を有する容量式センサとして実現されている。
【００２０】
液体４は例えば容器５または容器５が組み込まれている自動車が動くと変動する。このために充填状態センサ信号ｓ（ｔ）の時間的な経過も同様に変動することになる。
【００２１】
従来は、変動する充填状態センサ信号ｓ（ｔ）の時間的な平均化が行われて、容器５における液体４の実際の充填状態が突き止められる。
【００２２】
【外４】
2005502894.tif 000003
【００２３】
充填状態信号ｈ（ｔ）を計算するための方法はここでは、液体センサ１における液体４の経過特性に対するモデルに基づいているアルゴリズムを使用している。このモデルはとりわけ、粘度および濃度のような液体４の材料特性、液体センサ１の材料特性、殊に表面特性、並びに例えば液体４の温度のような外部の影響にも依存している。液体４の温度は例えば、液体４に浸漬している温度センサ６を用いて突き止めることができる。温度センサ６はここでは計算ユニット２に接続されている。粘度ηおよび濃度ρはセンサ信号として計算ユニット２に供給されるかまたは前以て与えられている値である。
【００２４】
計算ユニット２は例えば適当なプログラミングによって、時間的な充填状態信号ｈ（ｔ）がセンサ信号ｓ（ｔ）と、充填状態センサ１における液体４のモデル化された経過特性との関数として計算されるように構成されている。更に、時間的な充填状態信号ｈ（ｔ）を計算するための関数は、充填状態センサ１に付着している液体の膜がセンサ信号ｓ（ｔ）に及ぼすモデル化された作用効果にも依存している。
【００２５】
この機能関係を以下に例に基づいて理論的に更に説明する。
【００２６】
図２には、時間的に跳躍的に変化する理想化された充填状態信号ｈ（ｔ）の波形が時間ｔについて示されている。
【００２７】
図３には、充填状態センサ１によってピックアップされる、充填状態信号ｈ（ｔ）に属しているセンサ信号ｓ（ｔ）の波形が示されている。
【００２８】
一定の充填状態ｈ１が非常に長く続いていると仮定して、所属の「スタチックな」センサ信号ｓ１が生じる。時点ｔ２で充填状態は突然値ｈ２に跳躍的に変化する。細長い充填状態センサ１の表面において徐々に変化する液体の膜に基づいて、センサ信号ｓ（ｔ）は充填状態レベルの突然の低下に追従するが僅かに遅れを持っているので、所属のスタチックなセンサ信号ｓ２は相応する時間後に漸く例えば漸近的に生じる。
【００２９】
引き続く経過において、時点ｔｂで充填状態信号ｈ（ｔ）が突然充填状態レベルｈ３に高められる例が破線で示されている。充填状態センサ１は直ちに濡らされるので、センサ信号ｓ（ｔ）は充填状態レベルのこの跳躍的な上昇に非常に迅速に追従する。図示の例では充填状態レベルｈ３は充填状態レベルｈ１より下方にあるので、充填状態レベルｈ３に属しているスタチックな値ｓ３を上回るセンサ信号ｓ（ｔ）の「過剰化」が生じる。というのは、充填状態センサ１は充填状態レベル領域ｈ３ないしｈ１においてまだ、時点ｔａの濡れによる液体の膜の残りによって被覆されているからである。
【００３０】
【外５】
2005502894.tif 000004
【００３１】
【外６】
2005502894.tif 000005
【００３２】
その際時間ｔは平均をとる際に考察される時間間隔に相応している。
【００３３】
【外７】
2005502894.tif 000006
【００３４】
経過特性は更に、例えば表面特性のような充填状態センサ１の材料特性によって、および液体の温度Ｔｅｍｐのような外部の影響によって規定される。
【００３５】
これら２つのモデルに基づいて、充填状態信号ｈ（ｔ）を有する与えられている充填状態経過から充填状態センサ１のセンサ信号ｓ（ｔ）を推定することができる。形式的に解析するとこの関係は次式によって記述することができる：
【００３６】
【数１】
2005502894.tif 000007
【００３７】
ここでＦは汎関数でありかつｈ（τ）は変動に依存している充填状態信号である。
【００３８】
【外８】
2005502894.tif 000008
【００３９】
【外９】
2005502894.tif 000009
【００４０】
この方法は殊に、内燃機関におけるエンジンオイルの充填状態を突き止めるために適している。というのは、エンジンオイルの液体の膜は充填状態センサ１の表面で緩慢にしか経過しないからである。このようなおよび相応する適用分野において付加的に、内燃機関の作動時にはいつも、所定のエンジンオイルが循環状態にあるという問題が生じる。それ故に付加的に、充填状態信号ｈ（ｔ）またはセンサ信号ｓ（ｔ）に、循環しているエンジンオイル量を表している値を付加的に計算に組み込むことが提案される。この値は殊に、内縁機関の回転数およびエンジンオイルの温度Ｔｅｍｐの関数として特定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の方法を実施するための充填状態測定システムの略図である。
【図２】
充填状態に跳躍的な変化があった場合の時間的な充填状態の経過を示す波形図である。
【図３】
図２の跳躍的な充填状態変化の場合の充填状態信号の時間的な変化の経過を示す波形図である。
【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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