CN103180158A - 用于向车辆供给燃料的方法、系统和控制单元 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种通过将燃料填充到车辆燃料箱（20）中而向车辆（10）供给燃料的方法，该燃料箱（20）包括用于将燃料填充到燃料箱（20）中的箱口（50），其中，在加燃料模式中，通过将箱口（50）从地平面（GL）以上的第一位置（80）移动到地平面（GL）以上的第二位置（90）来改变所述箱口（50）的位置，以增大燃料箱（20）的吸入容量。

Description

用于向车辆供给燃料的方法、系统和控制单元

技术领域

本发明涉及一种用于通过将燃料填充到车辆燃料箱中来向车辆供给燃料的方法，其中，燃料箱包括用于将燃料填充到燃料箱中的箱口。本发明也涉及一种用于执行该方法的系统、一种用于操作该系统的控制单元和一种包括该系统的车辆。

背景技术

通常，在现有技术中已知必须在燃料液位的上方留有自由容积，以具有用于燃料的热膨胀的足够空间。由于构造要求，所以，该自由容积不能低于特定的大小。特别地，对于类似卡车中的数百升的燃料箱容积，增大燃料箱的吸入容量使巡航范围增大和减少用于给车辆加燃料的时间消耗。

发明中容

本发明的目的是提供一种用于增大能够填充到燃料箱中的燃料的量的方法。

另一个目的是提供一种用于执行该方法的系统和一种用于操作该系统的控制单元。

还有另一个目的是提供一种带有改进的燃料填充容量的车辆。

通过独立权利要求的特征实现该目的。其它的权利要求和说明书公开了本发明的有利的实施例。

提出了一种用于通过将燃料填充到车辆燃料箱中来为车辆供给燃料的方法，燃料箱包括箱口，该箱口用于将燃料填充到箱中，其中，在加燃料模式中，通过使箱口从地平面以上的第一位置移动到地平面以上的第二位置来改变燃料箱口的位置，以增大所述箱的吸入容积。

通常，箱口被布置在燃料箱的上部部分处。这通常造成最大燃料液位的上方的闭死容积，不能以燃料填充该闭死容积且该闭死容积比箱中的燃料的热膨胀所需的容积大得多。通过将箱口从在地平面以上的第一位置移动到允许增大燃料箱的未动容积(intact capacity)的在地平面以上的第二位置，能够使用燃料箱的闭死容积的可用空间，而留下足够的空间以用于燃料的热膨胀。例如，仅需要燃料箱容积的2%至3%以用于热膨胀。通过使燃料箱相对于用于常规驾驶操作模式的水平位置倾斜来实现移动燃料箱口。方便地，使燃料箱绕与箱壳体中的箱口相交的轴线倾斜。开口的第二位置能够取决于车辆的位置，即车辆位于平坦的地面上还是在下坡或上坡或侧向倾斜来调节。

在包括将“常规的”最大燃料液位的上方的另外的自由空间的一些进行填充的加燃料之后，能够返回到用于驾驶操作模式的常规位置。这能够自动地进行。

根据一个有利的实施例，可以调节燃料箱的倾斜以使箱口与地平面相比移动到燃料箱的最上面的区域中。在不带有斜面的平坦的地面上，越多的自由空间是可用的，则箱口能够被移动到地平面的上方越高。可以在车辆的纵向方向上、在车辆的横向方向上或在该两个方向上改变倾斜。

根据一个有利的实施例，车辆可以被倾斜以增大燃料箱的吸入容量。替代地或另外地，燃料箱单独可以被倾斜以增大燃料箱的吸入容量。通过各种方式能够使车辆和∕或燃料倾斜。

根据一个有利的实施例，车辆悬挂系统可以用于使箱口的位置从在地平面以上的第一位置调配到在地平面以上的第二位置。方便地，通过使空气悬挂的空气弹簧(air bellows)充气或放气，能够使安装有燃料箱的车架的倾斜容易变化。

替代地或另外地，可以使车辆的一个或多个轮胎放气和∕或充气以使箱口从在地平面以上的第一位置移动到在地平面以上的第二位置。用于车轮的中央放气和充气系统可以用于该目的。

在另外的选择中，无论是否需要调节所述箱口的在地平面以上的位置，都可以确定和评估车辆的实际倾斜。在车辆位于斜面上已经处于适当的位置以使用用于存储燃料的燃料箱中的闭死容积的情况下，车辆的位置能够被正确地识别。相反，能够确定，箱口必须被在何方向上移动和∕或必须采用燃料箱的何种倾斜。

在又一个有利的实施例中，一旦识别出填充操作或想要执行填充操作和∕或在填充期间，则可以在加燃料之前改变所述箱口的在地平面以上的位置。这能够完全自动地进行或能够由驾驶员手动启动，这是非常节省时间的。因为能够使箱口立即处于期望的位置，所以能够在加燃料停车(tank stop)期间节约时间。

根据本发明的另一个方面，提出了一种用于执行上述方法的系统，该系统包括至少一个传感器单元，该传感器单元用于确定燃料箱的倾斜和/或燃料箱中的燃料液面的倾斜，和∕或确定用于接收燃料的箱口相对于地平面的位置。

通过使箱口从在地平面以上的第一位置移动到在地平面以上的第二位置——例如到比第一位置高的在地平面以上的位置——，能够使用燃料箱的闭死容积的可用空间，而留有用于热膨胀的足够的空间。

优选地，当已知燃料箱的形状、车辆中的位置和箱口的位置时，能够推断出在箱口处于箱口的常规位置的情况下，在常规的最大燃料液位的上方能够添加多少燃料。甚至能够将倾斜操作调节到燃料箱中的实际可用的容积。如果箱具有复杂的形状，则能够使燃料箱的倾斜在填充操作期间变化，以利用所有的可用空间。有利地，即使该填充方法允许构筑具有复杂的形状的燃料箱，也使得能够使用车辆中的可用的构造空间以空间经济的方式构筑燃料箱。

另一个有利的实施例可以提供指示器单元，用于指示何时达到所述箱口在地平面以上的、相对于燃料箱中的燃料液面而言的至少局部最优位置。

术语“局部最优”意味着所述箱口的、在地平面以上的最优位置可以取决于燃料箱中的实际燃料液位和∕或燃料箱的形状。

还有另一个有利的实施例可以包括控制单元，该控制单元用于相对于燃料箱中的可用吸入容量自动调节箱口的在地平面以上的位置。这能够在识别了燃料箱应该被填充时进行，并且也能够在填充操作期间进行。

又一个有利的实施例可以具有至少一个传感器，该传感器用于检测燃料填充操作和/或是否想要执行燃料填充操作，特别是通过检测如下情形中的至少一个来进行：

在燃料箱中的燃料液位处于或低于预定液位的情况下接近燃料填充站；

燃料液位的上升速度等于或高于使燃料液位上升的预定速度极限；

燃料液位的上升已至少达到了预定时间；

从燃料箱的填充箱口上移除盖；

将燃料喷嘴移动到所述箱口中和/或将燃料喷嘴附接到所述箱口；

燃料流入到燃料箱中。

有利的是，系统能够识别何时应该执行该方法。例如，当车轮的放气或充气用于改变箱口的在地平面以上的位置时，能够及早开始该操作，使得能够实现时间经济的加燃料停车。车轮的放气或充气可能花费一些时间。此外，当车辆离开燃料填充站之前或在车辆已离开燃料填充站之后，箱口的位置能够再调节到箱口用于驱动操作模式的常规位置。

根据本发明的另一个方面，提出了一种用于操作所述系统的控制单元，其中，该控制单元连接到车辆的车轮悬挂系统，用于与燃料箱中的燃料液面相关地自动调节所述箱口相对于地平面的位置。这是如下的方便方式，通过燃料箱和∕或车辆的倾斜暂时改变燃料箱口在地平面以上的位置。

有利地，控制单元可以被连接到车辆充气系统，以用于使车辆的轮胎充气和∕或放气。空气能够被容易地供给到卡车中。

另外地或替代地，控制单元可以被连接到悬挂系统，以用于使悬挂系统的空气弹簧放气和∕或充气，所述系统可以包括连接到车辆充气系统的控制单元。空气可以被容易地供给到卡车中。

根据本发明的另一个方面，提出了一种包括上述系统且另外地包括上述控制单元的车辆。

附图说明

尽管本发明与上述和其它的目的和优点一起可以通过实施例（多个实施例）的以下详细描述最佳地理解，但本发明可以不限于该实施例，其中：

图1a、图1b示意地示出包括燃料箱的车辆的示例性实施例，该车辆处于水平位置（图1a）和处于沿纵向轴线的倾斜位置（图1b）以用于通过使车辆的轮胎放气或充气增大根据本发明的燃料箱的吸入容量；

图2示意地示出车辆的示例性实施例，该车辆包括在车架的每一侧处的燃料箱；

图3a、图3b示意地示出燃料箱的示例性实施例和处于水平位置的箱口的位置（图3a），和在燃料箱处于倾斜位置的情况下燃料箱和箱口的位置（图3b），这通过使支撑车辆的车架的空气弹簧充气和∕或放气使得对纵向车辆轴线的倾斜的横向来进行；

图4a、图4b示意地示出根据图3a、图3b的、通过采用悬挂系统的空气弹簧（图4a）和采用使轮胎充气和放气的系统（图4b）而处于倾斜位置的燃料箱。

具体实施方式

在附图中，通过相同的附图标记表示相同的或类似的元件。附图仅是示意图，并不旨在描述本发明的特定的参数。此外，附图旨在仅描述本发明的典型的实施例，且因此不应视作限制本发明的范围。

图1a和图1b示出了商用车辆10诸如卡车的示例性实施例，该商用车辆10处于水平位置（图1a）中和处于沿纵向车辆轴线的倾斜位置（图1b）。车辆10包括安装到车辆10的车架12的燃料箱20。燃料箱20具有箱口50，该箱口50用于将燃料填充到燃料箱20中。箱口50方便地设置在箱壳体30的上部部分22处。在燃料箱的常规位置80中，燃料箱20中的箱口50具有在地平面GL以上的限定的高度H80。由于用于燃料箱20中的燃料的热膨胀所需的缓冲容积，所以在燃料箱20中的最大燃料液位60上方存在闭死容积V60。闭死容积V60大于所需的缓冲体积。

为了在燃料被填充到燃料箱20中时增大燃料箱20的吸入容量，例如可以通过使车辆10的轮胎14a、16a、18a放气或充气而使车辆10倾斜。通过以适当的方式使车辆10倾斜，改变了燃料箱20的倾角，使得箱口50移动到在地平面GL以上的高度H90处的位置90，该位置90高于先前的位置80。由于箱口50的较高高度H90，所以能够填充更多的燃料，并且增大了燃料箱20中的最大燃料液位60且减小了所述闭死容积。因为卡车的燃料箱20具有数百升直至大于1000升的吸入容量，所以，通过以燃料箱20中的已有燃料的一定百分比来增大燃料量的，能够增大驱动范围且减少加燃料停车的次数。当加燃料操作结束时，车辆10能够恢复到其常规位置中。

另一方面，当车辆10位于燃料箱20已经被适当地倾斜（即，增大燃料箱20的吸入容量）的斜面上时，不需要使车辆10倾斜。如果车辆10位于燃料箱20被不适当地倾斜（即，减小燃料箱20的吸入容量）的斜面上时，车辆10能够被倾斜以增大燃料箱20的燃料吸入容量。

控制系统100（仅以简化的方式示出）能够确定车辆10是否位于斜面上还是在平坦地面上和∕或车辆10被侧向倾斜，并且能够确定燃料箱20的箱口50的实际位置80以及希望的位置90。一旦识别出填充操作或想要执行填充操作和∕或在填充期间，就能够通过控制系统100调节该箱口50相对于地平面GL的位置。有利地，提供了传感器140，该传感器140能够检测车辆10的倾斜。例如，在控制中可以包括已经设置在车辆10中以用于其它支撑功能的一个或多个传感器的传感器读数。

控制系统100可以包括控制单元144，该控制单元144用于与箱20的可用吸入容量相关地自动调节箱口50的在地平面GL以上的位置。当然，控制单元144可以是与控制系统100分离的单元。

控制单元144响应于指示器单元142，该指示器单元142指示了何时达到箱口50的在地平面GL以上的、相对于箱20中的燃料液面60而言的至少局部最优位置。例如，高度传感器和∕或倾斜传感器的指示器单元142可以被布置在箱口50的附近或在车辆10的另一个适当的位置处。

控制系统100可以是单独的控制系统或集成在已经存在的用于空气悬架的控制系统中，该后者的控制系统为此目的能够具有另外的功能性。

有利地，能够提供至少一个传感器150，用于检测燃料填充操作和/或是否想要执行燃料填充操作，特别是通过检测如下情形中的至少一个来进行：在燃料箱20中的燃料液位处于或低于预定液位的情况下接近燃料填充站；燃料箱20中的燃料液位60的上升速度等于或高于使燃料液位60上升的预定速度极限；燃料液位60的上升已至少达到了预定时间；从燃料箱20的箱口50上移除盖；将燃料喷嘴移动到箱口50中和/或将燃料喷嘴附接到箱口50；和/或识别出“燃料流入到燃料箱20中”。

特别地，当在燃料箱20中的燃料液位60处于或低于预定液位的情况下接近燃料填充站时，和/或当检测到燃料液位的升高速度等于或高于使燃料液位上升的预定速度极限时；和/或当观察到燃料液位的上升已达到预定时间时；和/或当从燃料箱20的箱口上移除填充盖(fillercap)时；和/或当将燃料喷嘴引入和∕或附接到箱口50中时；和/或当检测出燃料流入到燃料箱20中时，控制系统100能够准备或启动燃料箱20的箱口50的正确定位。当然，箱口50的在地平面GL以上的位置变化能够例如通过驾驶员手动进行。

图2示出了附接到车辆的车架12的梁12a、12b的燃料箱20的布置的示例性实施例。燃料箱20具有带有矩形横截面的壳体30。然而，横截面可以具有任何希望的形状，例如圆形、椭圆形、D形等。车架12被支撑在空气悬架系统120的空气弹簧120a、120b上。轮胎16a、16b被连接到能够使车轮的轮胎放气或充气的中央车辆充气系统。通过使相同的轴线上空气弹簧120a、120b或轮胎16a、16b充气或放气，能够使车辆沿纵向方向倾斜，和∕或通过使车辆的相同侧上的空气弹簧120a或120b或者轮胎16a或16b充气或放气能够使车辆沿横向方向倾斜。

在燃料箱20的内部40中设置了燃料液位60，其中燃料箱20中的口50处于在地平面GL的上方的高度H80处。

图3a和图3b示出了如图2中所示的燃料箱20处于箱口50在车辆的水平位置中的第一位置80中(图3a)和处于燃料箱20在倾斜位置的情况下燃料箱20的位置和箱口50的位置90中(图3b)的示例性实施例。通过使支撑车辆10的车架12的纵梁12a、12b的空气弹簧120a、120b充气和∕或放气，图3b中的燃料箱20被横向地倾斜到纵向车辆轴线（参见图2）。

在表示了燃料喷嘴160使燃料填充到箱壳体30中的开口50中的图3a中的水平位置中的燃料箱20具有在该位置处不能被超过的最大燃料液位60和在该最大燃料液位60的上方的闭死容积V60。如能够观察，当使燃料箱20倾斜以使开口50被从第一位置80移动到在地平面的上方的第二位置90时（图3b），因为燃料箱20的吸入容量已经增大，所以在燃料箱20的内部的新的最大燃料液位60的上方的闭死容积V60减小。为了对比的原因，通过图3b中的虚线表示了图3a中所示的最大燃料液位。

图4a、图4b示出了根据图3a、图3b的处于倾斜位置中的使用悬挂系统120的空气弹簧120a、120b(图4a)和使用用于使轮胎16a、16b充气和放气的系统(图4b)的燃料箱20。尽管仅在车辆的一侧示出燃料箱20，但能够在车辆的每侧处均存在一个燃料箱。

当使用空气弹簧120a、120b时（图4a），框架12被倾斜而轴保持与地平面GL等距，而当使用轮胎16a、16b时（图4b），与地平面GL相比，车轴被倾斜使得车架12保持与车轴等距。

在图4a、图4b的示例性实施例中，当空气弹簧120a或120b和∕或在车架12的一侧处的轮胎16a或16b被放气或充气时，车辆10能够被侧向倾斜，因此将燃料箱20的箱口50从第一位置例如用于常规驾驶移动到用于将燃料填充到燃料箱20中的第二位置90。

本发明优选地适于卡车，尤其适于长距离驾驶和在几乎没有价格便宜的燃料填充站的环境中。本发明也能够为卡车的驾驶员提供改进的操作舒适性，因为加燃料的需求需要较少时间。

有利地，本发明允许对相同的驾驶范围使用较小的燃料箱或对于相同的燃料箱的尺寸提供较大的驾驶范围。较小的燃料箱20允许附加的部件安装到车架。燃料箱20的较高的吸入容量意味着可能较短的车辆或用于货物的较大的空间。燃料喷嘴的长度足够大，使得燃料箱不能被填充得过满，且足够的闭死容积例如3%对于用于燃料的热膨胀所需的缓冲体积仍是可用的。

当在与燃料管连接的车辆上存在两个或多个燃料箱时，能够通过单个箱口50填充所有的燃料箱。

Claims (30)

1.一种通过将燃料填充到车辆燃料箱（20）中而向车辆（10）供给燃料的方法，所述燃料箱（20）包括用于将燃料填充到所述燃料箱（20）中的箱口（50），其中，在加燃料模式中，通过将所述箱口（50）从地平面（GL）以上的第一位置（80）移动到地平面（GL）以上的第二位置（90）来改变所述箱口（50）的位置，以增大所述燃料箱（20）的吸入容量。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，以如下方式来调节所述燃料箱（20）的倾斜：使所述箱口（50）移动到所述燃料箱（20）的、相对于地平面（GL）而言的最上部区域（22）中。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，使所述车辆（10）倾斜以增大所述燃料箱（20）的吸入容量，和/或使所述燃料箱（20）倾斜以增大所述箱（20）的吸入容量。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，使用车辆悬挂系统（120）将所述箱口（50）的位置从地平面（GL）以上的所述第一位置（80）改变为地平面（GL）以上的所述第二位置（90）。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，对所述车辆（10）的一个或多个车轮（130a、130b、130c）放气和/或充气，以将所述箱口（50）从地平面（GL）以上的所述第一位置（80）移动到地平面（GL）以上的所述第二位置（90）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，无论是否需要调节所述箱口（50）的在地平面以上的所述位置（80、90），都确定和评估所述车辆（10）的实际倾斜。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，在识别出加燃料操作或想要执行加燃料操作之前和/或在加燃料期间，自动改变所述箱口（50）的在地平面（GL）以上的所述位置（80、90）。

8.一种用于执行根据任一前述权利要求所述的方法的系统，所述系统包括至少一个传感器单元（140），所述传感器单元（140）用于确定所述箱（20）的倾斜和/或所述箱（20）中的燃料液面（60）的倾斜，和/或确定用于接收燃料的箱口（50）相对于地平面（GL）的位置（80）。

9.根据权利要求8所述的系统，还包括指示器单元（142），所述指示器单元（142）用于指示何时达到所述箱口（50）的在地平面（GL）以上的、相对于所述箱（20）中的燃料液面（60）而言的至少局部最优位置。

10.根据权利要求8或9所述的方法，还包括控制单元（144），所述控制单元（144）用于与所述箱（20）的可用吸入容量相关地自动调节所述箱口（50）的在地平面（GL）以上的所述位置（80、90）。

11.根据权利要求9至10中的任一项所述的系统，还包括至少一个传感器（150），所述传感器（150）用于检测燃料填充操作和/或是否想要执行燃料填充操作，特别是通过检测如下情形中的至少一个来进行：

-在所述燃料箱（20）中的燃料液位处于或低于预定液位的情况下接近燃料填充站；

-所述燃料箱（20）中的燃料液位（60）的上升速度等于或高于使所述燃料液位（60）上升的预定速度极限；

-燃料液位（60）的上升已至少达到了预定时间；

-从所述燃料箱（20）的箱口（50）上移除盖；

-将燃料喷嘴（160）移动到所述箱口（50）中和/或将所述燃料喷嘴（160）附接到所述箱口（50）；

-燃料流入到所述燃料箱（20）中。

12.一种用于操作根据权利要求8至11中的任一项所述的系统的控制单元（100），所述控制单元（100）连接到车辆（10）的车轮悬挂系统（120），用于与所述燃料箱（20）中的燃料液面（60）相关地自动调节所述箱口（50）相对于地平面（GL）的位置（80、90）。

13.根据权利要求12所述的控制单元，其中，所述控制单元（100）连接到车辆充气系统，用于对所述车辆（10）的轮胎（14a、16a、18a）充气和/或放气。

14.根据权利要求12或13所述的控制单元，其中，所述控制单元（100）连接到悬挂系统（120），用于对所述悬挂系统（120）的空气弹簧（120a、120b）充气和/或放气。

15.一种车辆，所述车辆包括根据权利要求8至11中的任一项所述的系统和/或根据权利要求12至14中的任一项所述的控制单元（100）。

16.一种通过将燃料填充到车辆燃料箱中而向车辆供给燃料的方法，所述燃料箱包括用于将燃料填充到所述燃料箱中的箱口，其中，在加燃料模式中，通过将所述箱口从地平面以上的第一位置移动到地平面以上的第二位置来改变所述箱口的位置，以增大所述燃料箱的吸入容量。

17.根据权利要求16所述的方法，其中，以如下方式来调节所述燃料箱的倾斜：使所述箱口移动到所述燃料箱的、相对于地平面而言的最上部区域中。

18.根据权利要求16所述的方法，其中，使所述车辆倾斜以增大所述燃料箱的吸入容量，和/或使所述燃料箱倾斜以增大所述箱的吸入容量。

19.根据权利要求16所述的方法，其中，使用车辆悬挂系统将所述箱口的位置从地平面以上的所述第一位置改变为地平面以上的所述第二位置。

20.根据权利要求16所述的方法，其中，对所述车辆的一个或多个车轮放气和/或充气，以将所述箱口从地平面以上的所述第一位置移动到地平面以上的所述第二位置。

21.根据权利要求16所述的方法，其中，无论是否需要调节所述箱口的在地平面以上的位置，都确定和评估所述车辆的实际倾斜。

22.根据权利要求16所述的方法，其中，在识别出加燃料操作或想要执行加燃料操作之前和/或在加燃料期间，自动改变所述箱口的在地平面以上的所述位置。

23.一种用于执行根据权利要求16所述的方法的系统，所述系统包括至少一个传感器单元，所述传感器单元用于确定所述箱的倾斜和/或所述箱中的燃料液面的倾斜，和/或确定用于接收燃料的箱口相对于地平面的位置。

24.根据权利要求23所述的系统，还包括指示器单元，所述指示器单元用于指示何时达到所述箱口的在地平面以上的、相对于所述箱中的燃料液面而言的至少局部最优位置。

25.根据权利要求23所述的系统，还包括控制单元，所述控制单元用于与所述箱的可用吸入容量相关地自动调节所述箱口的在地平面以上的所述位置。

26.根据权利要求23所述的系统，还包括至少一个传感器，所述传感器用于检测燃料填充操作和/或是否想要执行燃料填充操作，特别是通过检测如下情形中的至少一个来进行：

-在所述燃料箱中的燃料液位处于或低于预定液位的情况下接近燃料填充站；

-所述燃料箱中的燃料液位的上升速度等于或高于使所述燃料液位上升的预定速度极限；

-燃料液位的上升已至少达到了预定时间；

-从所述燃料箱的箱口上移除盖；

-将燃料喷嘴移动到所述箱口中和/或将所述燃料喷嘴附接到所述箱口；

-燃料流入到所述燃料箱中。

27.一种用于操作根据权利要求23所述的系统的控制单元，所述控制单元连接到车辆的车轮悬挂系统，用于与所述燃料箱中的燃料液面相关地自动调节所述箱口相对于地平面的位置。

28.根据权利要求27所述的控制单元，其中，所述控制单元连接到车辆充气系统，用于对所述车辆的轮胎充气和/或放气。

29.根据权利要求27所述的控制单元，其中，所述控制单元连接到悬挂系统，用于对所述悬挂系统的空气弹簧充气和/或放气。

30.一种车辆，所述车辆包括根据权利要求23所述的系统和/或根据权利要求27所述的控制单元。

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