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技术领域

本申请涉及用于推断冷却剂溢出容器(或脱气瓶)中的流体液位， 并且基于竖直中空竖管(standpipe)中估计的流体液位调整发动机操作 的方法和系统，该竖直中空竖管流体联接到溢出容器。

背景技术

车辆可包括冷却系统，该冷却系统经配置以通过将热传递到周围 空气来减少发动机的过热。其中，冷却剂循环通过发动机汽缸体以将 热从发动机去除，然后，加热的冷却剂循环通过散热器以散热。冷却 系统可包括各种部件，诸如联接到系统的冷却剂储存器，用于给冷却 剂脱气并储存冷却剂。也用于将夹带的空气从冷却剂分离的加压储存 器通常被称为脱气瓶。当系统中任何地方的冷却剂温度升高时，由于 滞留空气体积减小，所以冷却剂的热膨胀引起脱气瓶中的压力升高。 使空气通过通常安装在注液盖中的阀门从脱气瓶释放能够实现卸压。 然后，当脱气瓶中的冷却剂的温度和压力下降到大气压力以下时，空 气可通过经常安装在注液盖中的另一个阀门被抽回瓶中。

如果瓶中的冷却剂液位过低，空气体积将太大以至于不能建立足 够的压力来防止沸腾和水泵进口处的气穴现象。在低流体液位下，脱 气瓶将不再能够将空气从冷却剂分离，并且空气能够被抽入冷却系统， 再次导致差的冷却性能。如果采用溢出系统而不是有效的脱气系统， 则当流体液位低时能够实现类似的冷却系统性能损失。

可使用各种方法来估计储存器中的流体液位。Murphy在美国专利 No.8,583,387中描述的一种示例方法使用安装在储存器底部处的超声 波流体液位传感器来估计储存器的流体液位。然而，发明人在此已经 认识到，在此冷却系统中，冷却剂储存器的尺寸可基于储存器中所包 含的冷却剂的温度而变化。因此，估计的冷却剂液位可存在不一致性。 另外，由于传感器位于容器的底部处，所以在低冷却剂液位下，可能 不清楚储存器中的流体液位是低还是空。更进一步地，由于传感器劣 化，所以可能难以将实际的低冷却剂液位与不正确的冷却剂液位估计 区别开来。在Gordon等人在US20130103284中描述的另一个示例方 法中，传感器联接到冷却剂储存器软管。使用此方法的一个问题在于， 传感器仅能够检测回路中的该位置处的冷却剂的存在。尽管冷却剂存 在于冷却剂储存器软管中的其中一个，但动力传动系统的关键部件可 能未接收冷却剂，特别是如果该软管通过阀门与冷却系统隔开(例如， 发动机恒温器软管)。进一步地，虽然接收到低冷却剂液位的指示， 但由于冷却剂储存器基本上排空，发动机温度控制可能已经被劣化。

发明内容

在一个示例中，以上问题的一些可通过一种发动机冷却剂系统得到 解决，该发动机冷却剂系统包括：冷却剂溢出容器，其具有内部凹槽以 保存流体；竖直中空管，其定位在容器的外部并且包括内部凹槽以保存 流体，凹槽的最底层被竖直定位在容器的内部凹槽的最底层下方；以及 传感器，其联接到管的内部凹槽的最底层。以此方式，可基于竖直管的 流体液位更可靠地推断冷却剂储存器流体液位，从而减少发动机过热的 可能性。

作为示例，发动机冷却系统可包括用于将夹带的空气从冷却剂分 离并且调节系统压力的脱气瓶。该脱气瓶可经由顶部软管和底部软管 流体联接到竖直竖管，其中顶部软管将竖管的最高层联接到脱气瓶的 顶部，而底部软管将竖管的最底层联接到脱气瓶的最底层。竖直管的 底部可定位在脱气瓶的底部的下方，使得滞留在竖直管中的流体的下 阈值液位可指示几乎空的脱气瓶，该下阈值液位由冷却剂液位传感器 可测量。竖直管可包括抵抗热膨胀的材料，使得管的尺寸不会随着冷 却剂温度而变化。在车辆运动期间，流体可在脱气瓶与竖管之间传递。 超声波传感器可在竖管的最底层处的内部凹槽内联接在竖管中。传感 器可包括用于处理由所述传感器局部生成的输出的处理器，该处理器 进一步与发动机控制器通信该输出。传感器可经配置以预定频率和能 量输出向竖管的最高层间歇性地传输一系列超声波脉冲。另外，传感 器可经配置在脉冲从液位的上表面反射之后接收传输脉冲的回波。基 于在传输脉冲与检测脉冲之间消逝的持续时间，局部处理器可估计竖 管中的流体的高度。由于在最高和最底部位置处流体联接到脱气瓶的 竖管的独特构造，流体液位可在竖管与脱气瓶之间平衡。因此，除使 用传感器输出估计竖管液位以外，还可基于竖管中的流体液位推断脱 气瓶中的整体冷却剂液位。发动机控制器可将推断的整体冷却剂液位 与一个或多个阈值进行比较以估计冷却剂液位的状态，并且相应调整 发动机操作。

以此方式，能够增加确定冷却剂溢出储存器的冷却剂液位的准确性 和可靠性。通过基于联接到储存器的竖管的估计冷却剂液位推断储存器 的冷却剂液位，由于热波动期间的罐内传感器输出的失真造成的冷却剂 液位估计的不准确性降低。通过依赖超声波传感器和局部处理器基于回 波时间来估计竖管的冷却剂液位，冷却剂液位估计能够被加快，并且更 好地补偿由于冷却剂晃动造成的流体液位的变化。总之，由于不准确的 冷却剂液位估计造成的发动机过热能够被减少。

应该理解，提供上述发明内容是为了以简化形式引入所选概念， 其将在具体实施方式中被进一步描述。这并非意味着确定所要求保护 的主题的关键或基本特征，所要求保护的主题的范围由随附于具体实 施方式的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决 以上的或本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出包括发动机冷却系统的发动机系统。

图2示出发动机冷却系统的方框图。

图3示出示例冷却系统的一部分，包括流体联接到竖管的冷却剂 储存器，竖管固定到车辆框架。

图4示出图3中的冷却系统的一部分的可替代视图，其突出竖管 的流体联接和固定的特征。

图5示出图3中的冷却系统的一部分的第二可替代视图。

图6示出图3中的冷却系统的一部分的第三可替代视图，其突出 竖管到车辆框架的固定。

图7示出图3中的冷却系统的一部分的第四可替代视图，其突出 在竖管内的超声波液位传感器和竖管到车辆框架的固定。

图8示出经配置配合在竖直竖管的顶部上的盖子。

图9示出用于估计冷却剂储存器中的流体的液位的高级流程图。

图10描绘用于调整供给到在冷却系统的竖直竖管中的超声波液位 传感器的功率量的示例方法。

图11描绘用于基于来自超声波液位传感器的信息估计竖直竖管中 的流体液位的示例方法。

图12描绘用于基于回波时间和流体成分估计来估计竖直竖管中的 流体液位的示例方法。

图13A至图13C示出基于车辆姿态的在竖直竖管和冷却剂储存器 中的流体液位的发散。

图14描绘用于确定晃动(slosh)项并且基于该晃动项调整竖管流 体液位估计的示例方法。

图15描绘用于基于累积的晃动项检测超声波液位传感器劣化的示 例方法。

图16描绘用于确定晃动项并且基于该晃动项调整整体冷却剂液位 估计的示例控制系统。

图17示出与晃动的预测量相比的在竖管内的晃动的四个实例。

图18描绘用于基于将整体冷却剂液位估计与各种阈值进行比较确 定冷却剂液位的示例方法。

图19描绘基于冷却剂液位和冷却剂状态的历史确定冷却剂状态。

具体实施方式

以下描述涉及用于控制车辆的发动机的系统和方法，该发动机具 有冷却系统，诸如图1至图2的冷却系统。冷却系统可包括冷却剂溢 出储存器，在此也被称为脱气瓶，其流体连接到窄的竖直竖管，如在 图3至图8处所讨论。竖直竖管可包括液位传感器，该液位传感器将 信息广播到发动机控制器用于确定竖管内的冷却剂的量，如在图9至 图12处所详述。基于竖管内的冷却剂的量(在此也被称为局部冷却剂 液位)和各种运动参数，控制器还可估计脱气瓶内的冷却剂的量(在 此也被称为整体冷却剂液位)，如在图13至图17处所描述。基于冷 却剂的估计，控制器可指示冷却剂状态，而基于冷却剂状态，可在发 动机操作参数上设置约束，如在图18至图19处所讨论。以此方式， 即使在晃动事件期间仍可更准确地推断整体冷却剂液位。另外，可更 可靠地检测低冷却剂液位，并且可因此约束发动机操作参数以防止发 动机过热。

图1示出车辆系统100的示例实施例，该车辆系统100包括在机 动车辆102中的车辆冷却系统101。车辆102具有驱动车轮106、乘客 舱104(在此也被称为客舱)和发动机罩下舱103。发动机罩下舱103 可容纳在机动车辆102的发动机罩(未示出)下面的各种发动机罩下 部件。例如，发动机罩下舱103可容纳内燃发动机10。内燃发动机10 具有燃烧室，燃烧室可经由进气通道44接收进气空气，并且可经由排 气通道48排出燃烧气体。在此所示和所描述的发动机10可以被包括 在诸如路面汽车的车辆，以及其他类型的车辆中。尽管发动机10的示 例应用将关于车辆进行描述，但应该认识到可使用各种类型的发动机 和车辆推进系统，包括乘用车、卡车等。

发动机罩下舱103可进一步包括冷却系统101，冷却系统101使冷 却剂循环通过内燃发动机10以吸收废热，并且经由冷却剂管路(或环 路)82和84将加热的冷却剂分别分配到散热器80和/或加热器芯90。 在一个示例中，如图所描绘，冷却系统101可联接到发动机10，并且 可经由发动机驱动的水泵86将发动机冷却剂从发动机10循环到散热 器80，并且经由冷却剂管路82循环回到发动机10。发动机驱动的水 泵86可经由前端附件驱动件(FEAD)36联接到发动机，并且经由皮 带、链条等与发动机转速成比例地转动。具体地，发动机驱动的泵86 可使冷却剂循环通过发动机汽缸体、发动机汽缸盖等中的通道，以吸 收发动机热，然后经由散热器80将发动机热传递到周围空气。在一个 示例中，其中泵86为离心泵，由泵所生成的压力(和所产生的流动) 可随着曲轴转速的增加而增加，在图1的示例中，曲轴转速可直接与 发动机转速相关。在一些示例中，发动机驱动的泵86可操作以使冷却 剂循环通过冷却剂管路82和84两者。

冷却剂的温度可通过恒温器38来调节。恒温器38可包括位于冷 却管路82、85和84的结点处的温度感测元件238。进一步地，恒温器 38可包括位于冷却管路82中的恒温器阀240。如在图2处进一步详述， 恒温器阀保持闭合直到冷却剂达到阈值温度，从而限制通过散热器的 冷却剂流直到达到阈值温度。

冷却剂可流过冷却剂管路84到加热器芯90，热可在加热器芯90 处传递到乘客舱104。然后，冷却剂通过阀门122流回发动机10。具 体地，被配置为水对空气热交换器的加热器芯90可与循环的冷却剂交 换热，并且基于操作者加热需求将热传递到车辆乘客舱104。由此，加 热器芯还可联接到车辆HVAC系统(或加热、通风和空调系统)，HVAC 系统包括其他部件，诸如加热器风扇和空气调节器(未示出)。

基于接收自操作者的客舱加热/冷却请求，HVAC系统可在加热器 芯处使用加热的冷却剂使客舱空气变暖，以升高客舱温度并提供客舱 加热。冷却系统101可包括一个或多个鼓风机(未示出)和冷却风扇， 以提供气流辅助并且增加通过发动机罩下舱的冷却气流。例如，联接 到散热器80的冷却风扇92可被操作以提供通过散热器80的冷却气流 辅助。冷却风扇92可通过车辆102前端中的开口(例如，通过格栅百 叶窗系统112)将冷却气流抽入发动机罩下舱103。然后，散热器80 和其他发动机罩下部件(例如，燃料系统部件、电池等)可利用此冷 却气流来保持发动机和/或传动装置冷却。进一步地，气流可用于将热 从车辆空气调节系统排出。更进一步地，气流可用于改善装备有中间 冷却器的涡轮增压发动机/机械增压发动机的性能，该中间冷却器降低 进入进气歧管/发动机的空气的温度。在一个示例中，格栅百叶窗系统 112可配置有多个散热孔(或翅片、叶片或百叶窗)，其中控制器可调 整散热孔的位置以控制通过格栅百叶窗系统的气流。

冷却风扇92可经由交流发电机72和系统电池74联接到发动机10 并且由发动机10驱动。冷却风扇92还可经由任选的离合器(未示出) 机械联接到发动机10。在发动机操作期间，发动机生成的扭矩可沿着 驱动轴(未示出)传输到交流发电机72。交流发动机72可使用生成的 扭矩生成电力，电力可储存在电能存储设备(诸如系统电池74)中。 然后，电池74可用于操作电动冷却风扇马达94。

车辆系统可进一步包括用于将在发动机10处生成的动力传输到车 辆车轮106的变速器40。包括各种齿轮和离合器的变速器40可经配置 将高的发动机转动速度减小到较低的车轮转动速度，同时在过程中增 加扭矩。为实现各种变速器部件的温度调节，冷却系统101还可通信 地联接到变速器冷却系统45。变速器冷却系统45包括变速器冷油器 (TOC)125(或油对水变速器热交换器)，其在变速器转动元件下方 和/或偏离变速器转动元件的位置位于变速器40内部或与其成为一体， 例如在变速器的油底壳区域中。变速器冷油器125可具有多个板或翅 片构件用于最大热传递的目的。来自冷却剂管路84的冷却剂可经由管 道46与变速器冷油器125连通。作为比较，来自冷却剂管路82和散 热器80的冷却剂可经由管道48与变速器冷油器125连通。

图1进一步示出控制系统14。控制系统14可通信地联接到发动机 10的各种部件，以执行在此所述的控制例程和动作。例如，如图1所 示，控制系统14可包括电子数字控制器12。控制器12可以为微型计 算机，其包括微处理器单元、输入/输出端口、用于可执行程序和校准 值的电子存储介质、随机存取存储器、保活存储器和数据总线。如图 所描绘，控制器12可接收来自多个传感器16的输入，传感器16可包 括用户输入传感器(诸如变速器档位位置、油门踏板输入、制动器输 入、变速器选择器位置、车辆速度、车辆加速度、车辆姿态、发动机 转速、通过发动机的质量空气流量、周围温度、进气空气温度等)、 冷却系统传感器(诸如冷却剂温度、冷却剂液位、冷却剂液位传感器 电路板温度、汽缸热温度、风扇速度、乘客舱温度、周围湿度、恒温 器输出等)以及其他传感器。进一步地，控制器12可与各种致动器18 通信，致动器18可包括发动机致动器(诸如，燃料喷射器、电子控制 的进气空气节流板、火花塞等)、冷却系统致动器(诸如冷却系统的 各种阀门)，以及其他致动器。在一些示例中，储存介质可使用计算 机可读数据进行编程，该计算机可读数据表示由处理器可执行的指令， 用于执行下述方法以及期望但未具体列出的其他变式。

现在转向图2，其示出图1的冷却系统的示例实施例200，该冷却 系统具有各种阀门、环路和热交换器。

冷却剂可从各种环路在恒温器38处循环。由此，恒温器38被配 置有温度感测元件238，用于估计在恒温器处循环的冷却剂的温度，同 时通信联接到温度感测元件的恒温器阀240经配置以仅当温度高于阈 值时才打开。在一个示例中，恒温器阀240可以为机械致动阀，诸如 用于致动力/位移的蜡塞，当在温度感测元件(蜡)感测到的冷却剂的 温度高于阈值温度时打开该机械致动阀。

冷却剂可沿着第一旁通环路220从发动机10朝向恒温器38循环。 从第一旁通环路220，冷却剂可通过泵86被泵回到发动机。冷却剂也 可沿着第二加热器环路222经由加热器芯90和发动机冷油器(EOC) 225从发动机10朝向恒温器38循环。从第二加热器环路222，冷却剂 可通过泵86被泵回到发动机。基于恒温器阀240的状态，冷却剂还可 经由第三环路224从发动机10通过散热器80循环到恒温器38。具体 地，当恒温器阀240打开时，冷却剂可循环通过散热器80，并且然后 通过恒温器阀240。冷却剂通过散热器的流动可允许热通过散热器风扇 从循环的热冷却剂散发到周围空气。在流过恒温器阀之后，冷却剂可 通过泵86被泵回发动机。冷却剂可沿着第四冷却剂环路226从散热器 80和出水口204中的其中一个通过变速器冷油器125并且然后到发动 机冷油器225循环。

冷却剂可从出水口204和散热器80朝向脱气瓶208流动，脱气瓶 208可用作冷却系统200内的冷却剂储存器。脱气瓶208可经由上部液 位传感器软管214和下部液位传感器软管216流体连接到竖直定向的 竖管210，如参照图3至图7进一步描述。上部液位传感器软管可将脱 气瓶208的顶部连接到竖直竖管210的顶部，并且可经配置以允许空 气在它们之间流动。下部液位传感器软管216可经由脱气瓶出口软管 216连接到脱气瓶208，并且可经配置以允许冷却剂在脱气瓶208与竖 直竖管210之间流动。竖直竖管210可包括电子连接到控制器12的压 电式冷却剂液位传感器(PZT)212。

当冷却系统中的流体变热时，流体膨胀，从而致使压力积聚。对 于具有溢出瓶的冷却系统，散热器盖可以是这种压力能够漏出的唯一 地方。由此，在散热器盖上设定弹簧确定了冷却系统中的最大压力。 例如，当压力达到15磅/平方英寸(psi)时，压力推动散热器盖的阀 门打开，从而允许加压的冷却剂从冷却系统漏出。该冷却剂通过散热 器的溢出管流入溢出瓶。因此，这种布置保持空气在冷却剂系统之外。 当散热器冷却下来时，在冷却系统中产生拉开弹簧加载阀的真空，从 而将冷却剂从溢出瓶的底部抽吸回散热器中。

尽管溢出系统通过允许冷却剂穿过阀门进行交换来控制压力，但 有效的脱气系统通过允许空气穿过阀门进行交换来控制压力。在脱气 系统中，冷却剂热膨胀使流体流入脱气瓶，从而增加脱气瓶内的空气 压力。当瓶内的空气压力超过上阈值压力(例如21psi)时，压力打开 阀门从而允许空气漏出。在一个示例中，该阀门可位于储存器的注液 盖(例如，在图3处的脱气瓶盖304)中。如果空气已经从系统中被释 放，则下次系统冷却回到周围温度时，脱气瓶中的压力将低于大气压 力。在这种情况下，位于注液盖中的另一个阀门将打开以允许周围空 气重新进入脱气瓶。脱气瓶是由于其将夹带在冷却剂中的空气分离的 事实而得名。来自冷却系统中的各个局部高点的一些冷却剂被允许通 过通风管流回脱气瓶。

冷却系统200可进一步包括涡轮增压器206。冷却剂可经由涡轮出 口软管218从出水口204通过涡轮增压器206并且朝向脱气瓶出口软 管219循环。涡轮出口软管218可在下部液位传感器软管216与脱气 瓶出口软管219之间的连接的下游连接到脱气瓶出口软管219。以此方 式，涡轮出口软管218运载的高温冷却剂和/或蒸汽就可不影响脱气瓶 208与竖直竖管210之间的流体转移。

一个或多个温度传感器可在发动机热水出口处联接到冷却系统以 估计冷却剂温度。例如，可通过被定位成与加热的冷却剂接触的发动 机冷却剂温度(ECT)传感器来估计冷却剂温度。可替代地，可通过 汽缸盖温度(CHT)传感器来估计冷却剂温度，该汽缸盖温度传感器 被定位在发动机汽缸体上，例如，被定位在距汽缸盖中的流动发动机 冷却剂几毫米铝远的地方。还可在竖直竖管210内估计冷却剂温度， 并且可在冷却剂液位传感器212的电路板内估计电路板温度，如参照 图7进一步描述。

如在此详述，竖直竖管可流体联接到冷却剂溢出储存器，使得储 存器中的冷却剂液位与竖直竖管中的冷却剂液位平衡。因此，控制器 可经配置以基于竖直竖管中的冷却剂液位推断脱气瓶中的冷却剂液 位。这实现准确的冷却剂液位估计而不引发与脱气瓶中的液位传感器 的使用相关的问题。进一步地，竖直竖管中的冷却剂液位可用于调整 发动机操作，以便减少由脱气瓶中的低冷却剂液位造成的发动机过热。

图3提供竖直竖管相对于脱气瓶和车辆框架的定位的一个视图。 一般在310处所指示的竖直竖管经由竖管安装支承320内的若干部件 固定到框架302，如参照图4、图5、图6和图7进一步详细描述。竖 直竖管310可经由下部竖管安装支承312a和321b进一步固定到框架 302。竖直竖管310在发动机罩下环境内的位置基于若干准则，所述准 则包括但不限于，确保用于在竖直竖管310与脱气瓶308之间对上部 液位传感器软管314和下部液位传感器软管316进行布线的空间，并 且将竖管安装到牢固且刚性的支承以避免破坏性振动。另外，最小化 竖管与脱气瓶之间的距离，以减少车辆加速度和姿态对竖管流体液位 和脱气瓶流体液位的差异的影响。在该优选的实施例中，竖管与脱气 瓶的横向中心线对齐，从而最小化横向加速度和侧坡(side-hill)姿态 对竖管与脱气瓶之间的流体液位的差异的影响。如图3中所描绘，横 向方向在页面的内外。此外，脱气瓶与竖直竖管之间的纵向距离(在 图3中从左至右)可使得纵向加速度和上坡/下坡姿态提供竖直竖管流 体液位的波动，从而提供确认连续的传感器功能的能力。

竖直竖管安装支承320、321可作为竖管壁382的一部分被包括。 可替代地，竖管可经由螺栓、焊接等中的一个或多个被附接到竖管壁 382。竖直竖管310经固定使得当车辆在水准面上静止时竖直竖管310 的主轴线与重力对齐。竖直竖管310和脱气瓶308具有固定的相对定 位。竖直竖管310的定向经配置使得竖直竖管的主轴线平行于脱气瓶 的竖直轴线。换言之，竖直竖管310和脱气瓶308可经配置以在它们 的顶部表面处具有共同的水准面。然而，竖直竖管的底部表面可被布 置成低于脱气瓶的底部表面进行定位。这种特定构造可确保即使当脱 气瓶中的冷却剂液位接近于空时，最小阈值液位的冷却剂仍存在于竖 管中。由于超声波液位传感器不能测量低于最小液位的液位，所以可 利用此构造。如果传感器经放置使得其最小液位低于脱气瓶出口，则 脱气瓶中的任何冷却剂将在传感器的测量范围内。由此，脱气瓶用空 并且引起发动机过热的风险得以减少。以此方式，当车辆在水准面上 静止时，冷却剂液位可通过穿越脱气瓶308和竖直竖管310两者的共 同水平面进行限定(如参照图4进一步描述)。

竖直竖管310可包括竖管盖312、用于测量冷却剂液位的超声波液 位传感器(未示出)和传感器外壳360。竖直竖管310可经由上部液位 传感器软管314和下部液位传感器软管316流体联接到脱气瓶308。具 体地，上部液位传感器软管314经定位以允许空气在竖直竖管310的 顶部与脱气瓶308的顶部之间流动，而下部液位传感器软管316经定 位以允许冷却剂在竖直竖管310的底部与脱气瓶308的底部之间流动。 以此方式，当车辆静止时，在竖直竖管310与脱气瓶308之间的流体 液位可达到平衡水平，从而有助于竖直竖管内的冷却剂液位和脱气瓶 中的冷却剂液位的比较。

除上部液位传感器软管314以外，脱气瓶308还包括脱气瓶盖304、 脱气进口软管306和脱气出口软管319。脱气瓶308可包括上件311和 下件313。在可替代的实施例中，脱气瓶308可包括单件或多于两件。 脱气瓶308可以脱气瓶308可基本上水平的方式固定到任何合适的高 且刚性的结构。处于基本上水平包括处于其中顶部表面沿着基本上垂 直于重力方向的平面延伸的姿态，例如，在沿着延伸的每个轴线的垂 直的5度以内。作为一个示例，脱气瓶308可经由脱气瓶安装支承309 固定到内挡泥板。在一个示例中，脱气瓶安装支承309可作为下部脱 气瓶件313的一部分被包括。在另一些示例中，脱气瓶安装支承309 可经由紧固机构被附接到下部脱气瓶件313。在进一步的示例中，脱气 瓶安装支承309可替代地附接到上部脱气瓶件311或作为上部脱气瓶 件311的一部分被包括。当固定到脱气瓶308时，脱气瓶盖304可防 止冷却剂储存器中的冷却剂蒸发并逸入大气中。当脱气瓶盖304从脱 气瓶308去除时，用于向系统供应更多冷却剂的脱气瓶308顶部上的 开口可被暴露。冷却剂还可经由脱气瓶进口软管306从其他冷却系统 部件被引入脱气瓶308。例如，进口软管可将冷却剂从散热器引导至脱 气瓶中。在一些示例中，脱气瓶盖304可包括阀门，诸如卸压阀或弹 簧激活阀。当散热器中的流体诸如由于大量的发动机加热而变热时， 冷却剂膨胀，从而致使冷却剂系统中的压力增加。冷却系统压力可经 由脱气瓶注液盖340漏出。具体地，脱气瓶中的最大压力可经由脱气 瓶注液盖304中的弹簧加载阀来确定。当压力达到阈值(诸如21psi) 时，压力推开脱气瓶注液盖304中的阀门，从而允许加压空气从脱气 瓶漏出到发动机罩下环境。当系统冷却下来时，产生真空，真空经由 脱气瓶注液盖304中的另一个阀门从发动机罩下环境将空气抽回。

图4提供冷却系统的一部分的可替代视图，并且进一步详细说明 脱气瓶308与竖直竖管310之间的流体联接。传感器340可固定到脱 气瓶308的底部以直接测量脱气瓶中的流体液位。传感器340可定位 在传感器外壳342内。传感器340可连接到电子控制系统，并且能够 经由控制器局域网络(未示出)与控制器12通信。

下部液位传感器软管316经由T形接头332联接到脱气瓶出口软 管319。T形接头332经定向使得来自出口软管319的90度分支向下， 使得软管319中的任何夹带气泡均趋向旁通软管316。进一步地，当脱 气瓶308和脱气瓶出口软管319中无冷却剂时，冷却剂的体积可保持 “滞留”在下部液位传感器软管314和竖直竖管310中。该滞留的冷 却剂体积可通过超声波液位传感器263测量。另外，在T形接头332 下游，可在涡轮出口软管(图2处的218)与脱气瓶出口软管319之间 做出连接(在图4处被竖直竖管310遮住)。可通过第二T形接头334 做出该连接，第二T形接头334经定向使得来自脱气瓶出口软管319 的90度分支向上、反平行于T形接头332的分支。以此方式，由来自 涡轮出口软管218的回流(该回流根据发动机转速变化)生成的热冷 却剂和/或蒸发的冷却剂可不影响脱气瓶308与竖直竖管310之间的冷 却剂液位的差异。下部液位传感器软管316可在低于与超声波液位传 感器362关联的消隐距离的液位处被进一步联接到竖直竖管310的侧 面(如以下参照图7和图11进一步讨论)。

竖直竖管310经定位使得竖管310的底部低于脱气瓶308的底部 并且低于T形接头332。因此，如果脱气瓶308中的冷却剂液位接近瓶 的底部或降到瓶的底部以下，竖管310中的相应局部冷却剂液位可保 持在基本上高于超声波液位传感器(ULS)362的规定液位处。该规定 液位可基于从T形接头332的顶部延伸的水平面的液位。以此方式， 如果估计竖管中的局部冷却剂液位为零，则可指示冷却剂系统的劣化， 诸如断开的软管，并且如果估计竖管中的局部冷却剂液位在规定液位 的阈值距离内，则可指示空的脱气瓶。

如图4中所示，竖直竖管310以竖直竖管的顶部与脱气瓶308的 顶部占据相同水平面的方式被固定到框架302。竖直竖管310的深度大 于脱气瓶308，并且因此竖直竖管310的底部低于脱气瓶308的底部。 由此，当脱气瓶308为空时，冷却剂液位可保持在竖直竖管310中， 从而提供来自ULS362的超声波脉冲可从中反射的介质界面。在流体 平衡时，对应空脱气瓶的竖直竖管310中的局部冷却剂液位可由延伸T 形接头332顶部的水平面限定，如由图4处的冷却剂液位线333所描 绘。以此方式，竖直竖管310中的规定液位测量可与脱气瓶308中的 空的整体冷却剂液位关联，从而允许将空的整体冷却剂液位测量与诸 如断开的软管的情况区别开来，软管断开会引起竖直竖管310中空的 局部冷却剂液位。

竖直竖管310可装备有竖管盖312。竖管盖312可经配置以配合在 竖直竖管310的顶部中，使得竖管盖312的主轴线平行于竖直竖管312 的主轴线。竖管盖312可具有光滑表面380，其可帮助诸如超声波液位 传感器362发射的那些声波的反射。在一个示例中，竖管盖312可经 由旋转焊接技术制造。竖直竖管310可以为具有充分小的水平横截面 的圆柱状壳体，以便用作超声波声波的波导。作为非限制性示例，竖 直竖管310的水平横截面的直径可以为大约17.25毫米，并且稍大于超 声波液位传感器的感测元件。竖直竖管壁382可由光滑的刚性塑料(例 如具有30％玻璃填充的PA66材料)组成。

超声波液位传感器(ULS)362可以为能够发送并且接收超声波脉 冲信号的压电式转换器元件。ULS362可在传感器外壳360内稳固地 固定到竖直竖管310的底部，并且经配置发射向上通过管腔的声音脉 冲。ULS362可电子连接到ULS电路板364。ULS电路板364可物理 延伸超过ULS362的范围，并且与发动机控制器(例如，图1至图2 的控制器12)电子通信。在非限制性示例中，传感器340也可以为经 配置做出脱气瓶308中的冷却剂液位的直接估计的超声波液位传感器。 传感器外壳360可使用O形环密封到上部竖管壁382并且使用金属弹 簧夹336保持，以允许两半竖管壁的快速装配。与上部竖管382的制 成的材料热膨胀系数相比，传感器外壳360可由热膨胀系数更接近ULS 362的材料制成，该材料例如PPSGF30。下部竖管封盖368可附接到 传感器外壳360的底部，从而保护任何传感器部件免受环境影响。围 绕电路板364和ULS362的腔室可充满柔性灌封化合物以进一步增强 环境隔离。

在图5处继续，提供了描绘脱气瓶308、竖直竖管310和框架302 的相对定位的鸟瞰图。在此示为附接到下部脱气瓶件313的脱气瓶安 装支承可包括具有若干齿的孔，以允许用于装配的充分顺应性同时在 装配后维持过盈配合。所示上部液位传感器软管314在上部脱气瓶件 311与竖直竖管310的顶部之间水平延伸。

如图所示，竖直竖管310可包括在框架320上方水平延伸的上部 安装支承320，和在框架302下方水平延伸的一个或多个下部安装支承 (未示出)，而竖直竖管固定在框架302的竖直面旁边。所示竖管安 装紧固件322从上部安装支承320内竖直延伸并且通过框架302，从而 约束竖直竖管310的运动。竖管安装紧固件322可在框架302的上方 延伸通过金属负荷限制器324，从而避免可由于上部安装支承320的蠕 变而随时间发生的接头夹具负荷减小。

位于竖直竖管310上部的弹簧固定夹336可经配置以提供稳健的 保持并且允许两半竖直竖管310的快速装配。所示下部竖管封盖368 固定到竖直竖管310的底部，并且可防护ULS362和ULS电路板364 不受环境影响。如在此所描述，下部液位传感器软管316在弹簧保持 夹336下方并且在下部竖管封盖368上方联接到竖直竖管310。

现在转向图6，详细描述竖直竖管310到框架302的安装。框架 302在框架的上面和下面之间包括若干十字形支承结构303。在十字形 支承结构303中的其中一个的腔室内，安装楔326可被插入以帮助竖 直竖管310安装到框架302。安装楔326可经构造以配合在十字形支承 结构的内部格子内。例如，其中内部格子具有基本上三角形的形状， 安装楔也可经配置具有匹配的三角形形状，使得滑动配合得以实现。 安装楔326的顶部可与框架302的上面的底部直接接触。竖管安装紧 固件322可通过金属负荷限制器324、通过竖管安装支承320、通过框 架302中的腔室并且通过安装楔326中的腔室从框架302上方竖直延 伸。竖管安装紧固件322可经由J形夹328联接到安装楔368。以此方 式，通过将竖管安装支承320联接到容纳在十字形支承结构303内的 安装楔326，竖直竖管310关于框架302定位的稳定性可得以改善。

如图所示，竖直竖管310可基本上在其固定到其上的框架302的 区段下方延伸。传感器外壳360可在框架302之下从竖直竖管310水 平延伸。传感器外壳360可包括腔室以接纳下部液位传感器软管316， 并且可包括到控制器12的电子连接。

图7提供竖直竖管310、ULS362和传感器外壳360的构造，以及 包括安装支承320和安装紧固件322的上部安装结构的构造的横截面 视图。竖直竖管310经配置以邻近竖管盖312沿着竖管壁382联接到 上部液位传感器软管314。竖直竖管310经进一步配置以仅正好在ULS 电路板364上方耦合到下部液位传感器软管316。

如图所示，安装支承320可作为竖直竖管壁382的一部分被包括。 安装紧固件322可垂直于安装支承320的底面和安装楔326的顶面被 定向。安装紧固件322可以为合适的紧固机构，诸如螺栓或螺钉。

转向竖直竖管310的下部区段，所示ULS电路板364电子连接到 ULS362、冷却剂温度传感器367(图4中所示)和电路板温度传感器 369。冷却剂温度传感器367可定位在ULS电路板364上方，而ULS 电路板温度传感器369可定位在ULS电路板364下方。温度传感器367 和369可经配置以分别周期性地或连续地估计竖直竖管310内的冷却 剂的温度和ULS电路板364的温度。在一个示例中，ULS电路板温度 传感器369可以为固定到ULS电路板364的表面的表面安装的热敏电 阻。

超声波液位传感器362经配置以周期性产生声波，用于开发可用 的传感器数据。在一些实施例中，ULS362可经配置以产生一组多个 超声波脉冲(例如，5个脉冲)，多个超声波脉冲间隔足够远，脉冲具 有足够的时间来行进竖管的长度并且在发射另一个脉冲之前(例如， 在脉冲之间5毫秒至8毫秒)返回传感器(基于声音在流体中的长度 和速度)，并且产生一组周期性的每个总时间的脉冲秒(例如，每100 毫秒)。在点火状态处于发动机运行模式的状况期间，ULS362可连 续产生这些声音信号。ULS362为发送/接收设备，并且因此经配置以 接收声波。当ULS362放置在竖直竖管310中并且流体存在于竖管中 时，ULS362产生的脉冲将被流体空气界面反射或被竖直竖管盖312 反射并且行进回到ULS362。如果返回脉冲的能量高于下阈值能量， 则返回脉冲将传输其能量的一部分，并且这部分能量可由ULS362接 收。术语“一阶回波”在此也可被用于指该返回脉冲。进一步地，术 语“回波”在此指的是该返回脉冲，除非另外特定说明。在一些传感 器中，返回脉冲将反射在流体腔室的底部上并且行进到流体空气界面 并反射第二次。然后，这些波将向下行进到ULS362。在此也被称为 二阶回波的这种二次谐波返回也可被检测并且能够用于信号检验和更 复杂的操作。

超声波液位传感器电路板364可包括具有指令的存储器，以基于 与ULS362接收的超声波脉冲信号关联的能量调整供应给ULS362的 功率水平。例如，如参照图10进一步详细描述，当与一组超声波脉冲 信号关联的能量大于上阈值，或当与一组脉冲关联的二阶回波的数目 大于阈值数目时，可(例如，通过图1处的发动机控制器12)控制ULS 电路板364以减少供应给ULS362的用于发射超声波脉冲的功率。作 为另一个示例，当与一组超声波脉冲信号关联的能量小于下阈值时， 可(例如，通过图1处的发动机控制器12)控制ULS电路板364以增 加供给ULS362的用于发射超声波脉冲的功率。脉冲能量小于下阈值 可包括当预期要检测到脉冲时无超声波脉冲被检测到。ULS电路板364 经配置以测量时间，并且可包括在存储器中的被配置以捕捉由ULS362 接收的超声波脉冲的时间戳的程序。ULS电路板364经进一步配置以 分别经由温度传感器367和369(例如，经由来自传感器367和369的 热敏电阻电压测量)估计组件和流体的温度。以此方式，基于超声波 脉冲时间和温度估计，ULS电路板364可产生改善的竖管冷却剂液位 的估计。ULS电路板364可经配置以经由CAN总线向控制器12传输 数据，包括但不限于来自传感器367和369的温度估计、超声波脉冲 时间戳、超声波脉冲能量水平和传感器处理的竖管冷却剂液位估计(如 参照图11进一步描述)。

ULS362可经进一步配置以经由控制器局域网向发动机控制器(诸 如图1的控制器12)广播信息，如所指示。在一个示例中，ULS362 可以为CAN上的单向设备或仅广播设备。

图8描绘竖管盖312的详细视图。竖管盖312可经由旋转焊接制 造。竖管盖312可以为圆柱形，并且包括经配置接纳并靠在竖直竖管 壁382顶部上的圆周槽384。竖管盖表面380可在圆周槽384包围的区 域内。竖管盖表面380可被构成是光滑、平坦的，并且平行于ULS362 的发射表面。以此方式，竖管盖表面380可在竖管的底部处有效反射 从ULS发射的声波。通过改善声音反射的效率，当竖管充满流体时， 增加竖直竖管中的流体液位估计的准确性。如果盖表面380粗糙并且 关于ULS362成角度，则反射的声音可从ULS362发射开，使得竖管 可显现为空。由此，这改善脱气瓶中的冷却剂液位估计的可靠性。

图9提供用于基于在流体联接的竖直竖管(竖直竖管310)中的液 位传感器读数确定脱气瓶(诸如脱气瓶308)中的整体冷却剂液位的高 级例程900。该例程进一步描绘基于整体冷却剂液位的发动机参数的调 整。例程900可在整个发动机操作中连续执行以确保在冷却剂系统中 有足够的冷却剂液位，从而防止任何发动机部件的过热。例程900的 每次重复在此可被称为测量周期。该例程包括：基于来自超声波液位 传感器的数据估计竖直竖管中的冷却剂液位；基于晃动参数(诸如车 辆加速度、车辆姿态和先前的冷却剂液位)调整竖直竖管中的冷却剂 液位的估计以确定脱气瓶中的当前冷却剂液位；基于脱气瓶中的当前 液位的估计调整长期的整体冷却剂液位；以及基于长期的整体冷却剂 液位调整发动机操作参数。

例程900在902处开始，其中超声波液位传感器可从竖直竖管的 底部向上周期性发射一组超声波脉冲。例如，如上所述，ULS可发射 一组5个具有特定能量的连续超声波脉冲，每个脉冲间隔开5毫秒至8 毫秒。所发射的脉冲的能量可基于若干因素来确定，该因素包括来自 先前接收的脉冲的能量的反馈。具体地，如果先前的返回脉冲低于能 量的阈值量或未被检测到，则脉冲的能量可增加，而如果检测到多于 阈值次数的二阶谐波回波和/或三阶谐波回波，则脉冲的能量可减小。 每个脉冲设定之间的时间间隔可基于声音的流体速度的预期值和待测 量的竖管的总长度来确定，使得在其中间的时间至少长于管/流体的第 一谐波的周期。例如，ULS可每隔100毫秒发射一组脉冲。

当超声波脉冲从ULS发射出时，其可向上行进通过竖管中的冷却 剂直到到达介质界面，诸如冷却剂-空气界面，或如果竖管中无冷却剂 则到达空气-固体界面。与超声波脉冲关联的能量中的一些可在界面处 被反射，从而产生回波脉冲，并且与超声波脉冲关联的其他能量可传 输或折射通过界面，或以一些其他方式散发。回波脉冲可行进回到超 声波液位传感器，并且在904处，可被超声波传感器检测到。该回波 可被称为一阶回波。在一些示例中，回波脉冲可处于或低于下阈值能 量，并且由此可不被传感器检测到。在进一步的示例中，超声波液位 传感器接收到的回波可以为与发射的脉冲关联的第二回波。检测到的 每个回波可被分配时间戳，如以下进一步详细描述。

当多个相继回波带着足够的能量返回时，对于初次回波、二阶回 波和三阶回波，可彼此相比并且与初级回波的倍数相比来比较关联的 时间戳。这些回波与预期的谐波响应相关联。这些时间戳具有足够的 时间分辨率用于适当的信号分析，并且指示在所述回波的发射和接收 之间消逝的时间的量。这种时间戳在此也可被称为回波时间。在一些 示例中，时间戳仅可被分配给具有处于或高于下阈值的能量的脉冲。 如果信号ULS经配置发送和接收竖管内的信号，则在发射的激励停止 之后传感器可经配置忽略接收到的脉冲达阈值持续时间。该阈值持续 时间在此可被称为“消隐时间”，其与可在流体界面的底部处发生的 潜在反射相互关联并且给出低流体液位的错误指示。消隐时间可基于 各种因素(诸如所使用的传感器外壳材料，帮助从换能器传输到外壳 的联接材料，和存在于竖管中的其他几何特征)来确定。ULS的内部 计算机或处理器还可将回波命名为一阶回波或更高阶回波(诸如二阶 回波)。

在906处，ULS的内部计算机可确定每个接收到的脉冲的回波时间。 基于这些回波时间，ULS计算机还可确定竖管中的局部冷却剂液位的内 部估计。内部冷却剂高度估计可基于声音在冷却剂中的估计速度，包括 温度补偿系数和回波时间。在测量周期中可估计每个接收到的一阶回波 的冷却剂液位。可确定给定测量周期中的冷却剂液位的平均值以达到竖 直竖管中的最终的传感器处理的冷却剂液位。在这些信号之间做出比较 以确保信号为流体液位的真实检测。在其中过度的流体搅动或脉冲内流 体-空气运动可与不太正确的读数混淆的状况期间，比算术平均数更复杂 的统计确定对于分析一阶回波的时间戳可以是有必要的。因此，确定平 均值可包括：确定平均数、众数、中位数、加权平均数、其他统计函数 和标准差中的一个或多个，并且然后基于数据样本异常值使用合适的平 均数或中位数处理冷却剂液位。例如，当一组脉冲内的初次回波时间均 在彼此的1微秒内时，可指示高品质的信号。然而，当一个初次回波时 间明显不同于其他回波时间时，可指示较低的置信水平。

在908处，可基于针对当前测量周期的能量和第一回波时间脉冲与 第二回波时间脉冲的数目中的一种或多种调整供应给ULS的用于脉冲发 射的功率量。在一个示例中，可执行例程1000(在图10处)来调整功率 供应。调整供应给ULS的用于功率发射的功率可包括，当第一阈值数目 的接收脉冲低于下阈值能量时，选择性地增加功率，而当在测量周期中 接收第二阈值数目的较高阶回波时，选择性地减小功率。接收脉冲的阈 值数目可基于任何初次回波数据的存在(例如，阈值数目可以为脉冲集 合的大小)，而较高阶回波的阈值数目可基于可用的二阶回波时间。以 下参照图10进一步描述调整供应给ULS的功率。

在910处，ULS可将与当前测量周期的发射和接收脉冲关联的信息 广播到发动机控制器(诸如控制器12)。例如，ULS可广播高于下阈值 能量的许多接收到的回波、传感器处理的局部冷却剂液位估计、在测量 周期中用于每个发射脉冲的一阶回波和二阶回波的时间戳，以及传感器 电路和竖管冷却剂温度估计。ULS电路板温度和竖管冷却剂温度估计可 分别经由传感器367和369来确定。然后，发动机控制器可基于该信息 确定竖直管中的冷却剂液位。竖直管中的冷却剂液位在此可被称为局部 冷却剂液位或局部液位。确定局部冷却剂液位可包括应用传感器处理的 局部冷却剂液位估计作为局部冷却剂液位估计，或可替代地包括基于回 波时间、消隐距离和竖管的物理范围计算液位。参照图11进一步详细描 述确定局部冷却剂液位。

竖管中的冷却剂液位可不直接对应脱气瓶中的冷却剂液位，脱气瓶 中的冷却剂液位在此也被称为整体冷却剂液位或整体液位。例如，如果 车辆正在加速或减速，或处于一姿态，则局部冷却剂液位可由于晃动从 整体冷却剂液位偏离。为适应整体液位由于晃动从局部液位的偏离，可 通过发动机控制器计算补偿项。在914处，该补偿项可用于例如经由图 14处的例程1400将局部冷却剂液位估计调整到整体冷却剂液位估计。补 偿项可基于车辆的运动参数，例如基于纵向姿态和加速度、横向姿态和 加速度中的一个或多个。参照图14进一步描述将补偿应用到局部冷却剂 液位估计以调整晃动。

在914处已经确定针对测量周期的调整的局部冷却剂液位之后，例 程900继续进行到916，在916处可基于调整的局部冷却剂液位估计来调 整整体冷却剂液位估计。调整整体冷却剂液位估计可涉及将调整的局部 冷却剂液位估计过滤成整体冷却剂液位估计。以下参照图14和图16进 一步详细描述调整整体冷却剂液位估计。在未确定局部冷却剂液位估计 的测量周期期间，可不调整整体冷却剂液位估计。整体冷却剂液位估计 可与一个或多个整体冷却剂状态对应，整体冷却剂状态由一个或多个液 位阈值限定。

然后，例程900继续进行到918，在918处可基于整体冷却剂液位估 计调整车辆的冷却剂状态。车辆可具有固定数目的可能冷却剂状态，例 如，空、低、正常、故障和未知/劣化。冷却剂状态可直接对应整体冷却 剂液位，或可指示硬件部件(诸如超声波液位传感器)的劣化。在一些 情况下，仅在冷却剂液位指示新冷却剂状态已经持续达阈值持续时间时 才发生调整冷却剂状态。

基于冷却剂状态，可在920处调整发动机操作参数。例如，当冷却 剂液位低于下阈值达超出阈值持续时间并且车辆操作参数建议能够检测 到适当的冷却剂液位时，可假设低冷却剂状态。这可导致限制性操作， 其中发动机负荷可被约束成低于上阈值以确保发动机部件将维持预定的 操作。在另一个示例中，如果冷却剂状态为低，则控制器可向发动机操 作者显示指示低冷却剂液位的消息。参照图18进一步详细描述调整冷却 剂状态。在一些情况下，可在922处基于冷却剂状态执行系统诊断，例 如，可基于冷却剂状态和冷却剂状态在车辆操作的持续时间内的变化确 定传感器劣化。然后，例程900终止。

图10描绘用于基于来自接收脉冲的能量的反馈调整供应给超声波液 位传感器的用于脉冲发射的功率的例程1000。供应给超声波液位传感器 的用于脉冲发射的功率在此还可被称为传输能量。例程1000可在已经接 收到一组脉冲之后在每个测量周期期间被执行，并且可增加超声波液位 传感器的能量效率。

例程1000在1002处开始，在1002处确定测量集合内的具有高于下 阈值的能量的一阶回波的数目，并且将该数目与阈值数目比较。下能量 阈值可基于固定最小值确定。该最小阈值数目可基于在最稳态工况下提 供足够的功能来确定。例如，如果针对测量周期发射5个脉冲，则阈值 数目可以为5个脉冲中的具有高于下阈值的能量的4个脉冲。如果具有 足够能量的回波的数目大于阈值，则可确定传感器的能量输出足够高。 另外，可以确定能量输出的进一步优化是可能的。具体地，如果能量输 出足够高，则传感器的能量输出可减小而不引发具有足够能量的回波数 目的明显下降。通过在不影响回波效率的情况下减小能量输出，能够实 现功率减小的益处。另外，当使用高脉冲发射能量进行操作时，由于不 当反射的能量可检测到意料之外的额外的脉冲，不当反射的能量导致错 误数据被提供给测量系统。因此，每当情况允许时就提供减少的超声波 能量是有益的。

在一个示例中，响应于接收到足够低数目的有效第一谐波回波(例 如，0或1)，可增加能量输出水平以试图快速得到足够的能量从而重新 获得足够的第一阶/二阶返回(例如，10％-20％的增加)。在另一个示例 中，当所有的一阶谐波均存在并且多于高数目的二阶谐波有效返回(例 如，多于4个或5个第二谐波)时，广播的脉冲能量被减少达小的减少 量(例如，1％的减少)。在另一些示例中，一些状况可指示，当所有的 传输脉冲正在提供清楚的第一回波时间和第二回波时间时维持当前的传 输能量。

因此，如果具有高于下能量阈值的能量的回波的数目处于或高于阈 值数目，则例程1000进行到1004，在1004处可减少供应给ULS的用于 发射脉冲的能量。否则，如果具有高于下阈值的能量的回波的数目低于 阈值数目，例程1000进行到1006，在1006处可增加供应给ULS的用于 发射脉冲的能量。在此，基于具有足够能量的回波的数目小于阈值，可 确定传感器的能量输出不够高。另外，可确定能量输出的进一步优化是 必要的。因此，为改善具有足够能量的回波的数目，增加ULS的能量输 出。

在1004处减少传输能量可包括，在第一组状况下以第一速率减少传 输能量，以及在第二组状况下以第二速率减少传输能量，第二速率不如 第一速率快。例如，第一组状况可包括接收高于下能量阈值的阈值数目 的一阶回波，同时还接收高于上阈值数目的许多较高阶脉冲。在该示例 中，传输能量可以第一慢速率减少，该速率旨在确保返回信号的连续性 并且具有受控的功率减少。过度的减少速率可在交替周期中导致足够数 据和不足数据的抖动。然后，这种抖动行为可被错误地检测到，适当信 号功能的丢失导致不必要的车辆响应状况。第二组状况可包括测量周期 中的每个一阶回波高于下阈值能量，并且较高阶脉冲的数目低于上阈值 数目。在该示例中，传输能量可以第二慢速率减少，第二速率慢于第一 速率。在另一个示例中，第一组状况可包括传输能量处于物理最大水平， 并且高于下阈值能量的一阶回波的数目高于阈值数目。比较之下，第二 组状况可包括传输能量处于物理最大水平，并且高于下阈值能量的一阶 回波的数目低于阈值数目。

在1006处增加传输能量可包括，在第一组状况下以第一速率增加传 输能量，在第二组状况下以第二速率增加传输能量，第二速率不如第一 速率快。在一些示例中，在第三组状况下，传输能量可跳转到物理最大 水平并且维持在物理最大水平直到不再检测到这些状况。例如，第一组 状况可包括具有高于下能量阈值的能量的一阶回波的数目低于下数目阈 值但是非零。在该示例中，传输能量可以更快的速率增加，该速率基于 有效的一阶脉冲返回的数目小于阈值(例如，阈值可以为3个脉冲)来 确定。第二组状况可包括具有低数目的二阶谐波脉冲返回(例如，小于3)， 在这种状况下，传输能量可以较低速率增加，该速率基于有效的第一和 第二谐波脉冲返回的平衡而被确定。第三组状况可包括具有高于下能量 阈值的能量的一阶回波的数目为零。在该示例中，传输能量可增加到最 大水平。在一些示例中，如果检测到第一组状况或第二组状况中的其中 一个，但传输能量处于上阈值，上阈值低于最大水平，则可维持传输能 量并且传输能量不增加。在另一个示例中，当检测到第一组状况或第二 组状况中的其中一个但传输能量高于上阈值且低于最大水平时，可维持 传输能量。

图11提供用于基于来自超声波液位传感器的信息和发动机工况估计 竖管中的局部冷却剂液位并且使用补偿项调整该估计的示例例程1100。 在第一组状况期间，可基于传感器处理的液位估计计算局部冷却剂液位 估计，并且在第二组状况期间，控制器可基于一阶回波时间戳、冷却剂 和ULS电路温度的估计、估计的冷却剂混合物、车辆加速度和姿态测量 以及竖管的物理参数中的一个或多个来计算液位估计。可在每个测量周 期期间执行例程1100。

在1102处，除了接收传感器处理的冷却剂液位估计1108外，控制 器还从超声波液位传感器接收原始数据，包括但不限于在1104处的高于 下阈值能量的回波数目、针对一阶回波和较高阶回波两者的回波时间戳 1106以及冷却剂温度和ULS电路板温度估计1110。在1112处，发动机 可确定发动机状况是否是静态的，且如果发动机状况是静态的，则发动 机可在1114处将传感器处理的冷却剂液位估计1108应用为竖管中的原 始流体液位。确定发动机状况是否是静态的可包括确定车辆的动态加速 度、车辆的坡度/俯仰角和/或发动机转速中的一个或多个是否变化达多于 阈值量。这些参数可基于来自车辆加速计的信息(例如，来自侧倾稳定 性或气囊模块)以及来自动力传动系统/发动机控制模块的发动机操作参 数来确定。

如果在1112处确定发动机状况不是静态的，则控制器可进行基于回 波时间1106和温度1110计算局部冷却剂液位。在1116处，控制器检查 接收到的一阶回波的数目处于能量的阈值量或高于能量的阈值量。在一 些状况下，能量的阈值量可以为信号能够区别于噪声的能量水平。如果 处于或高于能量的阈值量的一阶回波的数目高于回波的阈值数目，则例 程1100进行到1124以基于这些一阶回波时间计算冷却剂液位。回波的 阈值数目可基于针对平地状况、怠速状况、静止状况中观察到的有效一 次谐波回波的基准部分收集的数据来确定。例如，如果测量周期包括5 个发射脉冲，则阈值可以为4。

在一些示例中，一阶回波可能已经被ULS电路板的内部处理器错识 别成较高阶回波。因此，在1118处，控制器可检查较高阶回波时间戳并 且确定一个或多个一阶回波是否已经被传感器错识别为较高阶回波。确 定一阶回波是否已经被错识别可基于将报告的一阶回波的返回时间戳与 可能发生的计算出的二阶时间或三阶时间(基于声音速度和4个竖管长 度(二阶)或6个竖管长度(3阶)计算的)进行比较。如果一阶回波未 被错识别，则一阶回波的数目仍低于阈值数目。在这种状况下，控制器 可在1128处标记测量周期的无效读数，因为没有足够的数据点对竖管中 的冷却剂液位做出可靠估计。标记无效测量周期还包括，在1130处并不 基于来自当前测量周期的数据更新整体冷却剂液位，并且在1132处使用 来自最近的有效测量周期的整体液位数据。

如果在1118处确定一个或多个一阶回波被错识别为较高阶回波，则 这些回波可在1120处被重新指派为一阶回波。然后，控制器可再次检查 处于或高于能量的阈值量的一阶回波的数目是否高于回波的阈值数目。 如果该数目仍低于阈值数目，则例程1100可进行到1128、1130、1132， 如上所述。如果该数目处于或高于阈值数目，则例程1100进行到1124， 在1124处可经由例如图12处的例程1200确定局部冷却剂液位估计。

暂时转向图12，例程1200提供用于基于回波时间和多个温度估计计 算局部冷却剂液位估计的示例例程。该计算基于以下假设：超声波脉冲 在由其各自时间戳指示的时间内从传感器朝向冷却剂-空气介质界面行 进，并且返回到超声波液位传感器。超声波脉冲行进的距离的估计基于 回波时间和声音在冷却剂中的速度的估计来计算。

例程1200在1202处开始，在1202处控制器接收原始的一阶回波时 间和冷却剂温度。在1204处，可基于声音速度的估计(基于平地上的平 均局部竖管液位进行估计)与当前测量的声音速度的比较来估计冷却剂 混合物成分。然后，可在1206处基于估计的冷却剂和ULS电路温度以 及估计的冷却剂混合物确定声音在冷却剂中的速度的估计。使用估计的 声音速度和时间戳，可在1208处基于以下公式计算每个脉冲行进的距离：

距离＝0.5*v_声音*t_0,

其中，v_声音为估计的声音速度，t_0为一阶回波时间，并且将v_声音和 t_0的乘积乘以二分之一以解释脉冲必须行进冷却剂液位长度的两倍以 返回传感器的事实。可估计在高于下阈值能量的集合中的每个一阶回波 的距离。

返回到图11，在1126处，可将例程1200的竖管冷却剂液位估计与 竖管的物理范围进行比较。例如，控制器的存储器可包含针对基于在ULS 传感器与竖直传感器的顶部之间的距离的冷却剂液位的最大液位的上阈 值，并且可包含针对基于ULS传感器与下液位传感器软管(图3中的316) 之间的距离的冷却剂最小液位的下阈值。在另一些示例中，下阈值可基 于传感器的消隐距离。然后，竖管的物理范围可以为上物理阈值与下物 理阈值之间的任何液位。如果局部液位估计不在竖管的物理范围内，则 例程1100进行到1128。在一些示例中，处于竖管的物理范围内可包括处 于低于下物理阈值的阈值容限内或处于高于上物理阈值的上阈值容限 内。在这些示例中，阈值容限可基于预期的最坏情况下的零件容差，并 且进一步基于下物理阈值和上物理阈值本身来确定。

然而，如果估计的竖管液位在竖管的物理范围内，则例程1100继续 到1134，在1134处基于估计的