(57)【要約】【課題】液体タンクに貯蔵される液体の水位を高精度に測定する。【解決手段】液体タンクに取り付けられた水位計から液体の水位Ｌ0を読み込み（Ｓ１）、その水位Ｌ0に対して１秒より大きな時定数のフィルタを適用したフィルタ値ＦＬＴを演算する（Ｓ２）。また、フィルタ値ＦＬＴが最小値Ｍｉｎより小さいときには、フィルタ値ＦＬＴで最小値Ｍｉｎを逐次更新する（Ｓ３及びＳ４）。そして、最終的な水位Ｌとして、最小値Ｍｉｎを出力する（Ｓ５）。このようにすれば、液面が揺れて水位Ｌ0が変動しても、最終的な水位Ｌとして液面変動の特性を利用した最小値を採用することで、液揺れによる影響を受け難くなり、水位測定精度を向上させることができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体タンクに貯蔵される液体の水位を測定する水位計と、
前記水位計により測定された水位に対して１秒より大きな時定数のフィルタを適用したフィルタ値を演算するフィルタ手段と、
前記フィルタ手段により演算されたフィルタ値の最小値を保持する最小値保持手段と、
前記最小値保持手段により保持された最小値を水位として出力する出力手段と、
を含んで構成されたことを特徴とする水位測定装置。
【請求項２】
前記最小値保持手段は、前記フィルタ手段により演算されたフィルタ値が最小値より小さいときに、該フィルタ値で最小値を逐次更新することを特徴とする請求項１記載の水位測定装置。
【請求項３】
前記液体タンクに液体が補充されたか否かを判定する補充判定手段と、
前記補充判定手段により液体が補充されたと判定されたときに、前記最小値をリセットするリセット手段と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項２記載の水位測定装置。
【請求項４】
前記補充判定手段は、前記水位計により測定された水位に対して１秒より大きな時定数のフィルタを適用したフィルタ値が所定値以上上昇した状態が所定時間以上持続したときに、前記液体タンクに液体が補充されたと判定することを特徴とする請求項３記載の水位測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体タンクに貯蔵される液体に揺れが発生していても、その水位を高精度に測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
液体タンクに貯蔵される液体の水位を測定する水位測定装置として、特開平１１−３１１５６１号公報（特許文献１）に記載されるように、所定間隔を隔てて配設された一対の電極間の静電容量変化から水位を間接的に測定する技術が提案されている。また、他の原理を利用して水位を測定する水位測定装置として、特開２００６−１７０９２７号公報（特許文献２）に記載されるように、液面に浮かぶフロートの位置から水位を直接的に測定する技術が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−３１１５６１号公報
【特許文献２】特開２００６−１７０９２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来提案の水位測定装置においては、液面が安定しているときには水位を正確に測定できるものの、液面が揺れているときには水位が上下に変動してしまい、変動する値のどれを水位として採用すべきか決定することは極めて困難であった。特に、移動車両に搭載される燃料などの液体の水位を測定するときには、液体に多方向の加速度が作用して液面が不規則に揺れるため、この不具合が顕著に現われてしまうおそれがある。
【０００４】
そこで、本発明は以上のような従来の問題点に鑑み、最終的な水位として、水位計により測定した水位に対して１秒より大きな時定数のフィルタを適用したフィルタ値の最小値を採用することで、液面変動の特性を利用して液揺れの影響を受け難くした水位測定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】
【０００５】
このため、請求項１記載の発明では、水位測定装置は、液体タンクに貯蔵される液体の水位を測定する水位計と、前記水位計により測定された水位に対して１秒より大きな時定数のフィルタを適用したフィルタ値を演算するフィルタ手段と、前記フィルタ手段により演算されたフィルタ値の最小値を保持する最小値保持手段と、前記最小値保持手段により保持された最小値を水位として出力する出力手段と、を含んで構成されたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載の発明では、前記最小値保持手段は、前記フィルタ手段により演算されたフィルタ値が最小値より小さいときに、該フィルタ値で最小値を逐次更新することを特徴とする。
請求項３記載の発明では、前記液体タンクに液体が補充されたか否かを判定する補充判定手段と、前記補充判定手段により液体が補充されたと判定されたときに、前記最小値をリセットするリセット手段と、をさらに備えたことを特徴とする。
【０００７】
請求項４記載の発明では、前記補充判定手段は、前記水位計により測定された水位に対して１秒より大きな時定数のフィルタを適用したフィルタ値が所定値以上上昇した状態が所定時間以上持続したときに、前記液体タンクに液体が補充されたと判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の発明によれば、水位計により測定された水位に対して１秒より大きな時定数のフィルタを適用したフィルタ値の最小値が、最終的な水位として出力される。即ち、振動などにより液体が揺れたときには、その液面は、上側に大きく下側に小さく揺れる特性がある。このため、液体タンクに貯蔵される液体の実際の水位は、その消費に伴って徐々に低下することを考慮すると、水位計により測定された水位に対してフィルタを適用したフィルタ値の最小値に近いものとなっている。従って、最終的な水位として最小値を採用することで、液揺れによる影響を受け難くなり、水位測定精度を向上させることができる。
【０００９】
請求項２記載の発明によれば、水位計により時系列的に測定された水位に対してフィルタを適用したフィルタ値により、最小値を逐次更新することができる。
請求項３記載の発明によれば、液体タンクに液体が補充されたときには、フィルタ値の最小値がリセットされるので、液体水位の上昇に起因する補正精度低下を抑制することができる。
【００１０】
請求項４記載の発明によれば、測定水位に対して１秒より大きな時定数のフィルタを適用したフィルタ値が所定値以上上昇した状態が所定時間以上持続したときに、液体タンクに液体が補充されたと判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付された図面を参照して本発明を詳述する。
図１は、本発明を適用した排気浄化装置の全体構成を示す。
エンジン１０の排気マニフォールド１２に接続される排気管１４には、排気流通方向に沿って、一酸化窒素（ＮＯ）を二酸化窒素（ＮＯ2）へと酸化させる窒素酸化触媒１６と、還元剤前駆体としての尿素水溶液を噴射供給する噴射ノズル１８と、尿素水溶液を加水分解して得られるアンモニアを使用して窒素酸化物（ＮＯｘ）を還元浄化するＮＯｘ還元触媒２０と、ＮＯｘ還元触媒２０を通過したアンモニアを酸化させるアンモニア酸化触媒２２と、が夫々配設される。
【００１２】
還元剤タンク２４（液体タンク）に貯蔵される尿素水溶液は、その底部で吸込口が開口すると共に、尿素水溶液を吸い込んで圧送するポンプモジュール２６及び尿素水溶液の噴射流量を制御する添加モジュール２８が介装された供給配管３０を介して、噴射ノズル１８に供給される。また、還元剤タンク２４には、尿素水溶液の水位Ｌ0を測定する水位計３２が取り付けられる。水位計３２は、還元剤タンク２４の天壁から底壁に向けて、横断面が円環形状をなす内側電極及び外側電極が同心に垂下され、両電極間の静電容量変化から水位Ｌ0を間接的に測定する。なお、水位計３２としては、静電容量から水位Ｌ0を測定するものに限らず、例えば、フロート式，光学式などの公知の各種水位計を利用することができる。
【００１３】
一方、窒素酸化触媒１６と噴射ノズル１８との間に位置する排気管１４には、排気温度Ｔeを測定する排気温度センサ３４が取り付けられる。水位計３２及び排気温度センサ３４の各出力信号は、コンピュータを内蔵した還元剤添加コントロールユニット（以下「還元剤添加ＥＣＵ」という）３６に入力される。また、還元剤添加ＥＣＵ３６には、エンジン１０の各種制御を行うエンジンコントロールユニット（以下「エンジンＥＣＵ」という）３８から、ＣＡＮ（Controller Area Network）などのネットワークを介して、エンジン回転速度及び負荷などのエンジン運転状態が入力される。そして、還元剤添加ＥＣＵ３６は、そのＲＯＭ（Read Only Memory）などに記憶された制御プログラムを実行することで、ポンプモジュール２６及び添加モジュール２８を電子制御すると共に、尿素水溶液の水位Ｌを測定するためのフィルタ手段，最小値保持手段，出力手段，補充判定手段及びリセット手段を夫々具現化する。このとき、還元剤添加ＥＣＵ３６は、排気温度Ｔeを含むエンジン運転状態に基づいて、尿素水溶液の噴射流量を表わす制御値を演算する。
【００１４】
かかる排気浄化装置において、エンジン運転状態に応じて噴射ノズル１８から噴射供給された尿素水溶液は、排気熱及び排気中の水蒸気を利用して加水分解され、アンモニアへと転化される。転化されたアンモニアは、ＮＯｘ還元触媒２０において排気中のＮＯｘと還元反応し、水（Ｈ2Ｏ）及び窒素（Ｎ2）へと転化されることは知られたことである。このとき、ＮＯｘ還元触媒２０によるＮＯｘ浄化能力を向上させるべく、窒素酸化触媒１６によりＮＯがＮＯ2へと酸化され、排気中のＮＯとＮＯ2との比率が還元反応に適したものに改善される。一方、ＮＯｘ還元触媒２０を通過したアンモニアは、その排気下流に配設されたアンモニア酸化触媒２２により酸化されるので、アンモニアがそのまま大気中に放出されることが防止される。
【００１５】
図２は、還元剤添加ＥＣＵ３６において所定時間ごとに繰り返し実行される制御プログラムを示す。なお、還元剤タンク２４に尿素水溶液が補充されたときに、変数としての最小値Ｍｉｎが、例えば、タンク容量に応じた最大値に設定（リセット）されるものとする。この場合、尿素水溶液が補充されたか否かは、水位計３２により測定された水位Ｌ0に対して１秒より大きな時定数（例えば数十秒）のフィルタを適用したフィルタ値が所定値以上上昇した状態が所定時間以上持続したか否かによって判定することができる。
【００１６】
ステップ１（図では「Ｓ１」と略記する。以下同様）では、水位計３２から水位Ｌ0を読み込む。
ステップ２では、水位Ｌ0に対して１秒より大きな時定数（例えば数十秒）のフィルタを適用したフィルタ値ＦＬＴを演算する。
ステップ３では、フィルタ値ＦＬＴが最小値Ｍｉｎより小さいか否かを判定する。そして、フィルタ値ＦＬＴが最小値Ｍｉｎより小さければステップ４へと進み（Ｙｅｓ）、フィルタ値ＦＬＴで最小値Ｍｉｎを更新する。一方、フィルタ値ＦＬＴが最小値Ｍｉｎ以上であればステップ５へと進む（Ｎｏ）。
【００１７】
ステップ５では、最終的な水位Ｌとして、最小値Ｍｉｎを出力する。
ステップ６では、前述した判定方法により、尿素水溶液が補充されたか否かを判定する。そして、尿素水溶液が補充されたならばステップ７へと進み（Ｙｅｓ）、最小値Ｍｉｎをリセットする。一方、尿素水溶液が補充されなければ処理を終了する（Ｎｏ）。
かかる水位測定装置によれば、水位計３２により測定された水位Ｌ0に対して１秒より大きなフィルタを適用したフィルタ値が演算される。そして、フィルタ値ＦＬＴが最小値Ｍｉｎより小さければ、フィルタ値ＦＬＴで最小値Ｍｉｎが更新される。その後、最終的な水位Ｌとして、最小値Ｍｉｎが出力される。
【００１８】
即ち、振動などにより尿素水溶液が揺れたときには、その液面は、図３（Ａ）に示すように、上側に大きく下側に小さく揺れる特性がある。このため、還元剤タンク２４に貯蔵される尿素水溶液の実際の水位は、その消費に伴って徐々に低下することを考慮すると、同図（Ｂ）の実線で示すように、水位計３２により測定した水位Ｌ0に対してフィルタを適用したフィルタ値ＦＬＴの最小値Ｍｉｎに近いものとなっている。従って、最終的な水位Ｌとして最小値Ｍｉｎを採用すれば、液揺れによる影響を受け難くなり、水位測定精度を向上させることができる。
【００１９】
なお、本発明は、排気浄化装置に限らず、例えば、燃料タンクに貯蔵される燃料の水位，化学プラントで使用する薬品の水位などを測定することにも適用可能である。この場合には、還元剤添加ＥＣＵ３６に代えて、コンピュータ又はこれを内蔵した各種コントロールユニットにおいて、制御プログラムを実行するようにすればよい。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を適用した排気浄化装置の全体構成図
【図２】制御プログラムの処理内容を示すフローチャート
【図３】最小値の技術的意義を示し、（Ａ）は液面揺れの特性説明図、（Ｂ）は最小値の特定方法の説明図
【符号の説明】
【００２１】
２４  還元剤タンク
３２  水位計
３６  還元剤添加ＥＣＵ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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