CN102435261B - 用于确定燃料箱中的液位的测量装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定车辆燃料箱(10)中的液位(14)的测量装置(12)。在此，浮体(18)相对于可固定在燃料箱(10)上的信号发生单元(22)的位置可转换为一信号，所述信号与未变形的燃料箱(10)的料位(14)相关联。修正装置(48、54、56)设计用于检测燃料箱(10)的变形并修正所述信号。此外，本发明还涉及一种用于确定车辆燃料箱(10)中的液位(14)的方法。

Description

用于确定燃料箱中的液位的测量装置和方法
技术领域
本发明涉及一种用于确定车辆燃料箱中的液位的测量装置。该测量装置包括浮体和可固定在燃料箱上的信号发生单元。在此，浮体相对于信号发生单元的位置可转换为信号，该信号与未变形的燃料箱的料位相关联。此外，本发明还涉及一种用于确定燃料箱中的液位的方法。
背景技术
DE 44 26 686 A1描述了一种用于机动车燃料箱的料位测量装置，其中在燃料箱上固定有用于电位计/分压计的保持件。电位计的电阻轨道布置在杠杆臂上，该杠杆臂以可围绕一摆动轴摆动的方式固定在用于电位计的保持件上。浮体和与电阻轨道接触的滑动触头布置在电位计的浮子臂上。在浮子臂和杠杆臂之间的角度发生变化时，通过滑动触头在电阻轨道上量取的电阻值会发生变化，该电阻值被调用，以在指示器上示出燃料箱的料位。浮子臂同样以可围绕一摆动轴摆动的方式固定在杠杆臂上，其中杠杆臂的摆动轴和浮子臂的摆动轴彼此平行。因此当保持件倾斜时，杠杆臂和浮子臂关于保持件的相对位置都发生改变。因此，燃料箱中液位的变化引起了浮子臂和杠杆臂之间的角度变化。在此，由于在下坡路段上的行驶或由于燃料箱的变形而引起的保持件的倾斜必须不导致错误的料位指示。
DE 39 26 552 C2同样描述了一种按照电位计的方式工作的料位传感器。在此，料位传感器固定在燃料箱凸缘上，其中传感器单元通过成直角相交的接片在存在间隙的情况下在料位传感器的壳体中被引导。支承杆穿过所述壳体下部的开口穿出，该壳体被弹簧加载地支承在燃料箱的底部上。该支承杆同样可在存在间隙的情况下在开口中移动。当燃料箱凸缘在与其标准位置存在角度偏差的情况下固定在燃料箱上时，该角度偏差可以通过接片和支承杆相对于料位传感器壳体的相对运动来补偿。凸缘在燃料箱上的未按照标准位置进行的安装因此不会对料位传感器的测量精度产生影响。
然而，在由现有技术已知的测量装置中，由于燃料箱的变形或由于测量装置部件的倾侧造成的、浮体相对于信号发生单元的特别不利的相对位置仍然会导致错误的料位指示。
此外，对其中浮体未与固定在燃料箱上的信号发生单元机械联接的测量装置来说，会出现燃料箱的变形，该变形导致了对燃料箱中液位的不准确的指示。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供前述类型的测量装置及相应的方法，该测量装置或方法改进了对燃料箱中液位的确定。
该目的通过具有权利要求1的特征的测量装置和具有权利要求11的特征的方法来实现。在从属权利要求中给出有利的设计方案连同合理的改进方案。
根据本发明的测量装置包括一用于修正信号的修正装置，其中所述修正装置设计用于检测燃料箱的变形。本发明以这样的认知为基础，即由信号发生单元产生的、与未变形的燃料箱的料位相关联的信号会由于燃料箱的变形而导致严重偏离实际料位的料位指示。当燃料箱设计为压力箱、即密闭的、不通过(通常配备有活性碳过滤器的)常开的(offene)通风管道与周围环境连通的箱时，情况尤其如此。
然而，即便是对于通过这种配备有活性碳过滤器的管道与周围环境连接的燃料箱的情况，也会由于温度变化而在燃料箱的内部出现相对于环境压力的微小程度的负压或过压。
然而，对于密闭的压力箱，伴随负压或过压而来的燃料箱的变形特别重要，因此这里可以尤其有利地借助于修正装置检测燃料箱的变形并修正信号。
根据本发明的测量装置能够在考虑燃料箱变形的情况下改进地确定燃料箱中的液位--例如通过使用一信号发生单元，其中浮体与该信号发生单元机械联接。然而，该测量装置也可以用在这样的系统中，即在该系统中浮体以无接触的方式与位置固定地保持在燃料箱上的信号发生单元相互作用。这种信号发生单元尤其可以是具有簧片开关的测量用电路板(Messplatine)或通过浮体的运动检测电容变化的电极。
现在，通过修正信号发生单元的信号，可以放弃如从现有技术中已知的那些花费昂贵的、用于以补偿变形的方式支承信号发生单元部件的布置措施。
基于所测得的燃料箱的变形对信号所做的修正可靠地阻止了对液位的错误指示。如果所述燃料箱布置在车辆中，则可以有利地阻止，车辆因为实际存在的燃料仅够用于比根据料位指示器得到的假象要短的行驶距离而停住。
在本发明的一种有利的设计方案中，修正装置设计用于对所述变形的程度或一确定该(变形)程度的量进行测量。这样能够特别精确地对由信号发生单元产生的信号的由于燃料箱的变形造成的失真进行补偿。
测量装置可以包括一用于控制一指示器的控制装置，其中在该控制装置中存储有至少一条特征曲线，该特征曲线给出至少一个取决于燃料箱变形大小的修正值用以修正信号发生单元的信号。控制装置可以调用该特征曲线用以对信号发生单元的、由于燃料箱的变形而未标示出实际的液位的信号进行修正。在这种测量装置中，不需要对信号发生单元作任何改变，因此提供了简单地对现有的测量装置改装翻新的可能性。
在本发明的另一有利的设计方案中，修正装置包括至少一个压力传感器用以检测燃料箱中的蒸汽压力。通过燃料箱中的蒸汽压力可以推断出燃料箱的基于压力的变形的大小。压力传感器尤其可以用在这样的燃料箱中，即在该燃料箱中，从标准压力的偏离导致了燃料箱的显著变形，例如在由塑料/合成材料制成的燃料箱中。然而，即使在由金属、尤其是钢制成的燃料箱中，通过检测燃料箱中的蒸汽压力也可以得到与燃料箱的基于压力的变形有关的信息。所述基于压力的变形可以具体针对各燃料箱的类型、亦即根据材料、额定体积和形状而获得。
已显示有利的是，所述至少一个压力传感器布置在燃料箱中且与控制装置相联接。在控制装置中对由信号发生单元产生的且由于燃料箱的变形而未标示出实际的液位的信号以及对由压力传感器提供的信号进行处理。尤其当本来就设有压力传感器以监控燃料箱中的压力时，可以尤其简单地调用由压力传感器提供的信号来修正由信号发生单元提供的信号。为此，只需在控制装置中存储具体针对燃料箱类型的特征曲线以及把控制装置设计用于处理所述两种信号。
补充地或可选地，所述至少一个压力传感器可以集成到信号发生单元中或浮体中--或也可以集成到联接信号发生单元与浮体的联接元件中。在此，可以借助于信号发生单元通过信号发生单元的信号路径把经修正的信号传递至控制装置。于是不需要在控制装置中存储设计用于修正信号的特征曲线，这是因为由信号发生单元直接将已借助于压力传感器修正的信号传递给控制装置。这种压力传感器可以包括--例如布置在浮体上或信号发生单元上的--膜，该膜的基于压力的偏移提供了一修正由信号发生单元产生的信号的测量值。在此，控制装置不需要对两种信号进行分析处理，而是可以直接转换被提供的信号，以对用于指示液位的指示器进行控制。在本发明的这种设计方案中，不需要为了确保对指示器的正确控制而对仅设计用于处理信号发生单元的信号的控制装置进行任何变化。
有利地，修正装置可以包括至少一个用于检测燃料箱的温度的温度传感器。由此可以将由温度引起的材料膨胀和收缩纳入考虑。当燃料箱由塑料/合成材料制成而具有比钢制燃料箱更大的膨胀系数时，这是尤其有利的。
在除了修正装置的压力传感器外还使用温度传感器的情况中，存储在控制装置中的特征曲线在给出用于修正信号发生单元的信号的修正值时可以将两个值、即压力和温度纳入考虑。
当修正装置包括至少一个位移传感器以检测长度变化时，则可以特别好地将燃料箱的实际变形纳入考虑。在此，变形是否由压力和/或温度引起是无关紧要的。这里，一存储在控制装置中的特征曲线在给出用于修正信号发生单元的信号的修正值时也可考虑长度变化。也可以除了修正装置的压力传感器和/或温度传感器外还设置至少一个位移传感器。
当至少一个位移传感器一方面与信号发生单元、另一方面与燃料箱的壁部联接时，也可以检测到信号发生单元在燃料箱中的与标准位置不同的实际位置，并在修正信号发生单元的信号时将该实际位置纳入考虑。在此，所测得的实际位置是否依赖于燃料箱是否受到压力负荷和/或温度负荷是无关紧要的。相反地，也可以检测并处理测量装置部件的倾侧或基于机械载荷的变形。
最后已表明有利的是，当由于过压和/或负压而引起燃料箱的变形时，修正装置设计用于修正所述信号。因此，可以考虑到燃料箱在负压时会出现与过压时不同的变形的情况。在负压时，燃料箱中的压力可以比环境压力低高达100mbar，在过压时，燃料箱中的压力可以高于环境压力高达300mbar。
在根据本发明的用于确定车辆燃料箱中的液位的方法中，信号发生单元发出一指示液位的信号。在此，对燃料箱的变形进行检测并基于所测得的变形修正该信号。因此可以确保，不会因为燃料箱的变形而使实际指示出的液位失真。尤其可以通过修正装置来检测并修正燃料箱的变形。
针对根据本发明的测量装置所描述的优点和优选实施形式也适用于根据本发明的用于确定液位的方法。
在前面的说明中提及的特征和特征组合以及随后在对附图的描述中提及的和/或仅在附图中示出的特征和特征组合不仅能以分别给出的组合使用，而且也能以其它组合使用或单独使用，而不脱离本发明的框架。
附图说明
由权利要求、下面对优选实施方式的描述以及借助附图得到本发明的其它优点、特征和细节。附图示出：
图1示意性示出具有料位计的未变形的车辆燃料箱，其中燃料箱的浮子通过一臂与信号发生器联接；
图2示意性示出燃料箱的由负压引起的变形，其中所述臂相对于信号发生器的角位置由于变形而发生变化；
图3示意性示出所述臂的角位置的变化，该变化由基于燃料箱中的过压的变形引起；
图4示出所述臂的角位置的变化，其中由于燃料箱中压力的变化，该燃料箱发生变形，且因此信号发生器的位置从其标准位置偏离；以及
图5示出高度-体积特征曲线，该高度-体积特征曲线给出由信号发生器给出的填充/装料高度与燃料箱中现有的燃料体积的对应关系，其中如此修正实际曲线，使得该实际曲线与理论曲线相称。
具体实施方式
图1示意性地示出燃料箱10以及用于确定燃料箱10中燃料16的料位14的测量装置12。燃料箱10设计为车辆的压力箱、即密闭的箱，该箱不通过常开的通风管道与燃料箱10的周围环境相连接。这种压力箱尤其可以使用在混合动力车中。在混合动力车中，当机动车内燃机较长时间不工作且因此燃料蒸汽不能通过其在内燃机中的燃烧而被去除时，还应该阻止气态燃料选出至环境中。这种压力箱可以尤其有利地由塑料/合成材料制成。
测量装置12包括浮起在燃料16上的浮体18，该浮体18通过一臂20与信号发生器22联接。臂20相对于信号发生器22的随着燃料箱10中料位14的变化而变化的角位置被转换为电信号、例如电阻值。对于未变形的燃料箱10的情况，该电阻值指示出燃料箱10中有多少燃料16。
一用于未变形的燃料箱10的相应的特征曲线在图5中被作为理论曲线24在坐标系中给出，其中在纵坐标26上给出填充高度，而在横坐标28上给出燃料16在燃料箱10中的实际填充/装料体积。填充高度用于在车辆的燃料箱指示器上显示出(绝对或相对的)指示体积或作用距离。
为此，信号发生器22通过信号路径30把电信号传递至控制器32，如在图1中通过箭头34说明的那样，该控制器继而又控制机动车的组合仪表中的(未示出的)燃料箱指示器。
信号发生器22布置在输送单元36上，该输送单元通过一(未示出的)支承件以弹簧加载的方式支承在燃料箱10的底部38上。管道40从输送单元36经燃料箱凸缘42从燃料箱10出来并通至车辆(未示出的)内燃机。
图2示出燃料箱10中为负压、燃料箱10由于该负压而变形的情况。燃料箱10的壁部44的变形导致，臂20相对于信号发生器22的角位置与未变形的燃料箱10中的情况不同。因此，在燃料箱10由负压引起变形时，根据第一实施形式，信号发生器22将一对应于比在未变形的燃料箱10时的大的填充高度的信号传递给控制器32。所示出的填充高度和实际的填充体积的这种关系在图5中通过实际曲线46来示出。
在此，压力传感器48测得燃料箱10中的蒸汽压力并将其传递至控制器32。控制器32对由信号发生器22发出的信号和由压力传感器48发出的信号进行处理，其中在控制器32中存有特征曲线，该特征曲线给出与燃料箱10的变形的大小有关的修正值。在图5中通过箭头50示例性地示出这种修正值的几个例子。实际曲线46上的值被修正了相应的修正值，因此实际曲线46的走向与理论曲线24相称(angleichen)。
对于由负压引起变形的燃料箱10(参见图2)，视燃料箱10的形状以及必要时视信号发生器22的安装位置而定，由信号发生器22产生的信号可能给出比实际填充高度低的填充高度。在图5中示例性地给出相应的实际曲线52。在此，对应于箭头50的修正值也使得实际曲线52与理论曲线24相称。
图3说明了燃料箱10中的过压造成燃料箱变形的情况。这又导致臂20相对于信号发生器22的角位置被信号发生器22转换为比实际上存在于燃料箱10中的填充高度低的填充高度。同样地，在图5示出的实际曲线52可用作这种所示出的填充高度与相应的填充体积之间的相互关系的例子。
对于这种由于过压引起的变形的情况，由压力传感器48提供的修正值负责使控制器32准确地控制燃料箱指示器。借助于由压力传感器48提供给控制器32的信号即可以根据相应的、存储在控制器32中的特征曲线对实际曲线52上的值修正相应的修正值，并因此使实际曲线52与理论曲线24相称。
最后，图4说明了燃料箱10的由压力引起的变形导致输送单元36、进而固定在输送单元36上的信号发生器22相对于臂20倾侧的情况。这里也实现了压力传感器48对由信号发生器22发送至控制器的信号的修正并进而实现了料位的经修正的指示。
在一可选实施形式中，压力传感器可以布置在浮体18上或信号发生器22上。有利地，这种压力传感器通过信号路径30与控制器32联接。这样就实现了：由信号发生器22发送至控制器32的电信号在到达控制器32之前已经被修正。也可以既设有布置在燃料箱中的压力传感器48又设有通过信号路径30与控制器32联接的压力传感器。
此外，优选设有温度传感器54，其同样与控制器32联接。这里于是由通过压力传感器48传送的压力信号和由通过温度传感器54测得的温度信号来确定对各实际曲线46、52进行修正的修正值。在可选的实施形式中，温度传感器54也可以布置在浮体18中或信号发生器22上或臂20上，并负责经由信号路径30传送经修正的信号至控制器32。
附加地或可选地，可设有位移传感器56，该位移传感器获取燃料箱10的壁部44的长度变化并将相应的测量值传递至控制器32。然后，控制器32把所述测量值转换为使得实际曲线46、52的值与理论曲线24相称的相应修正值。能够根据箭头50对实际曲线46、52进行修正的相应的特征曲线给出与变形有关的修正值，该修正值为各种类型的燃料箱10而确定。在控制器32中存储该特征曲线。
当根据另一实施形式这种位移传感器56一方面与燃料箱的壁部44联接、另一方面与信号发生器22或输送单元36联接时，在通过控制器32控制燃料箱指示器时也能将输送单元36的倾侧纳入考虑(参见图4)，即使该倾侧不是由燃料箱10中的压力波动或温度波动造成的。

Claims (7)

1.一种用于确定车辆燃料箱(10)中的液位(14)的测量装置，所述测量装置具有浮体(18)和能固定在所述燃料箱(10)上的信号发生单元(22)，其中所述浮体(18)的相对于所述信号发生单元(22)的位置能转换为一信号，所述信号与未变形的燃料箱(10)的料位(14)相关联，其中，设有用于修正所述信号的修正装置(48、54、56)，所述修正装置设计用于检测所述燃料箱(10)的变形，
其特征在于，
所述修正装置(48、54、56)设计用于对所述变形的程度或一确定该变形程度的量进行检测，并包括至少一个压力传感器(48)以用于检测所述燃料箱(10)中的蒸汽压力、至少一个温度传感器(54)以用于检测所述燃料箱(10)的温度、以及至少一个位移传感器(56)以用于检测长度变化。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，设有用于控制一指示器的控制装置(32)，其中所述控制装置(32)中存有至少一条特征曲线，所述特征曲线给出至少一个与所述燃料箱(10)的变形大小有关的修正值以用于修正所述信号发生单元(22)的所述信号。
3.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述至少一个压力传感器(48)布置在所述燃料箱(10)中且与所述控制装置(32)联接。
4.根据权利要求2所述的测量装置，其特征在于，所述至少一个压力传感器(48)集成在所述信号发生单元(22)中或所述浮体(18)中，其中借助于所述信号发生单元(22)能通过所述信号发生单元(22)的信号路径把经修正的信号传输至所述控制装置(32)。
5.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，至少一个位移传感器(56)一方面与所述信号发生单元(22)、另一方面与所述燃料箱(10)的壁部(44)相联接。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的测量装置，其特征在于，所述修正装置(48、54、56)设计用于当所述燃料箱(10)由于过压和/或负压而发生变形时对所述信号进行修正。
7.一种用于确定车辆燃料箱(10)中的液位(14)的方法，其中信号发生单元(22)发出一指示所述液位(14)的信号，其中，通过修正装置(48、54、56)对所述燃料箱(10)的变形进行检测并基于测得的变形修正所述信号，
其特征在于，
所述修正装置(48、54、56)设计用于对所述变形的程度或一确定该变形程度的量进行检测，并包括至少一个压力传感器(48)以用于检测所述燃料箱(10)中的蒸汽压力、至少一个温度传感器(54)以用于检测所述燃料箱(10)的温度、以及至少一个位移传感器(56)以用于检测长度变化。
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