CN103245401A - 用于测量液体液位的装置和油润滑的发动机 - Google Patents

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Abstract

一种用于测量液体液位的装置和油润滑的发动机。一种用于测量容器内液体液位的装置，其中，该装置具有阻尼杯和设置在阻尼杯的下部区域中的超声波传感器，该装置具有可在阻尼杯内竖直移动的反射元件和与反射元件连接的浮子。由此，即使装置的安装位置不准确和/或液面倾斜也能测量液体的液位。

Description

用于测量液体液位的装置和油润滑的发动机
技术领域
本发明涉及一种用于测量容器内的液体液位的装置，其中，该装置具有阻尼杯和设置在阻尼杯底部区域中的超声波传感器。
背景技术
所述类型的装置例如由DE 10 2010 011 490 A1和DE 10 2009 036 888 A1所公知。这些装置特别是用作尤其是汽车中的发动机的油位测量装置。基本原理为，在机油箱特别是机油盘的下部区域中设置有向上朝向的发射超声波的超声波传感器，超声波在位于其上方的油面处发生反射，反射的超声波然后又被超声波传感器接收。然后使用电子分析机构由信号历经时间计算出油位高度。为了在汽车摇摆或运动时测得平静的均匀的液面高度，需在所谓的阻尼杯内完成测量。该阻尼杯是一种相当狭窄的杯状结构，其具有上部的和下部的入口，从而由周围液位预先规定阻尼杯内的液位高度，但在晃动时液位高度会较慢地发生改变。
当液面水平时，能够特别好地探测到在液体表面处的反射。因此，用于测量液位的装置必须尽可能竖直地安装。这里只允许较小的公差。特别是当待测量的液位高于阻尼杯时，在倾斜的液体表面处的反射导致反射无法再到达阻尼杯，因而也不能在阻尼杯内通过反射来引导，进而甚至无法得到当前结果。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种开头部分所述类型的装置，使用该装置，即使未保持装置的安装位置和/或必须在倾斜的液面处进行测量，也能够测量液体的液位。
可使用具有权利要求1的特征的装置来实现该目的。在从属权利中描述了本发明的有利的改进。
一种用于测量容器内液体液位的装置，其中，该装置具有阻尼杯和设置在阻尼杯的下部区域中的超声波传感器，对此，发明主要规定，该装置具有可在阻尼杯内竖直移动的反射元件；该装置具有与反射元件连接的浮子。对于浮子和反射元件之间的距离(d)来说适宜的是，该距离优选大于阻尼杯高度的50％，特别优选地也大于阻尼杯高度的75％或80％，而小于阻尼杯高度。如果(h)为阻尼杯高度，那么这可用如下公式来表示：
1/2h＜d＜h。
阻尼杯内反射元件的竖直移动意为，该移动至少具有一个竖直的分量。在一定情况下，可附加水平的移动分量。通过这种方式，即使待测量的液体的表面倾斜，也可以明显扩大测量范围。如果液位低于阻尼杯的上端部，则在阻尼杯内部完成反射。即使斜度较大并由此导致反射倾斜，信号仍将到达超声波传感器，因为在这里必要时在阻尼杯内部完成反射。可通过对变化的信号形式或者多个反射脉冲的分析来考虑由此产生的较长的历经时间。如果液位上升超过阻尼杯，以致在倾斜表面发生反射时超声波信号被反射到阻尼杯以外的区域中，然而浮子也随液位上升，浮子将与其相连的反射元件以保持恒定的距离向上拉升。于是，借助反射元件，即使阻尼杯本身或者液面方向倾斜，也可以在阻尼杯内部进行测量。结果，在测量历经时间时，该反射元件保持在阻尼杯内部，进而即使反射的表面倾斜乃至倾斜度更高，都能够进行测量。由此，即使液体表面相对于阻尼杯的安装位置倾斜，测量范围也可以几乎加倍。
在本发明一个优选设计中，阻尼杯在上端部具有超声相关的标记。如果超声波传感器接收到在该超声相关标记处反射的信号，所属电子控制机构就能够识别出液位是到达超声相关的标记高度还是高于阻尼杯。该超声相关的标记优选地作为水平的级位(Stufe)内嵌到盖罩上，其中盖罩向上封闭阻尼杯，特别是保护该阻尼杯以防油泡沫渗入。
该装置优选具有电子控制机构，其分为两种运行模式，即第一运行模式和第二运行模式，按照第一运行模式，该装置在液位低于阻尼杯上边缘的时段内受控；如果液位高于阻尼杯，则采用第二运行模式。这些运行模式的区别优选尤其在于，超声波传感器在两种运行模式中以不同的频率工作。特别是在第二运行模式中，超声波频率取决于在该装置中所使用的反射元件。
在本发明的另一优选设计中，浮子在静止状态下位于阻尼杯的上端部。浮子优选地通过一种绳、纱线或者钢丝，也可能通过一种杆，与反射元件相连。概念“静止状态”意为，浮子在该静止状态下并不位于一定的液位上或者由其承载，而是指浮子在它不悬浮时所处的位置。
在本发明的另一优选实施方式中，可移动的反射元件在阻尼杯内部的沟槽中引导。该沟槽在上端和下端开口，以便液体可以从下端到达超声波传感器和反射元件之间，并且完全可以在反射元件上完成反射。恰恰对于该相对较小的沟槽来说，才能在即使倾斜度较大情况下也可实现在沟槽内较好地传导反射的超声波信号。
优选地，把待测液体即油收集在容器特别是机油盘内，其中，通过该装置来测量在机油盘内的液位或者油位。
因此，本发明特别是涉及一种油润滑的发动机，其中，该发动机具有用于测量机油箱特别是机油盘中的油位的装置。本发明的另一方面涉及带有这种油润滑的发动机的汽车。
附图说明
下面借助附图中所示实施例进一步说明本发明。在这些示意图中：
图1示出作为油位测量装置的一部分的阻尼杯；
图2a为依据本发明的装置在液位低于阻尼杯时的示意性的横剖面图；和
图2b为依据本发明的装置在液位高于阻尼杯时的示意性的横剖面图。
具体实施方式
图1中示出作为油位测量装置的一部分的阻尼杯1。该阻尼杯在此被设计为两部分，并具有位于下部的真正的阻尼杯1和套在其上的盖罩5。盖罩5和阻尼杯1可被设计为两部分，或者也可以相互一体地设计。盖罩5向上封闭阻尼杯1。阻尼杯1以其下端部安装于法兰组2上。在法兰组2上设置有带电子控制机构的超声波传感器4，该超声波传感器测量液位。整个油位测量装置安装在且位于机油盘底面上，并通过机油盘上的开口直接接触发动机油。轴向的橡胶密封垫3油密封地向外封闭整个系统。在阻尼杯1的下部区域中开设有开口，这些开孔能实现油的流入和流出。为了在任意程度上实现此点，阻尼杯具有排气开口6。
图2a和图2b中所示为依据本发明的装置的示意性的横剖面图。图2a中用波浪线标示液位10，并且液位位于阻尼杯1的上端部的下方。在图2b中，液位10位于阻尼杯1上方。在图2a和图2b中用1标示阻尼杯，该阻尼杯在上部区域中用盖罩5封闭。盖罩具有级位7，级位为超声相关的标记。在阻尼杯1的底部设置有超声波传感器4，利用该超声波传感器，要么在阻尼杯主体内向上发射超声波15，要么如在图2b中在沟槽12内向上发射超声波16。沟槽12为阻尼杯1的一部分，并用于容纳和引导反射元件11，该反射元件特别是在其底面上具有反射面。反射元件11通过线、钢丝或者杆(在任何情况下都是一种有最大长度的连接部件13)与浮子8连接，该浮子位于沟槽12的上端部。沟槽12的上端部与阻尼杯1的上端部相应。连接部件13的长度，也就是反射元件11与浮子8之间的距离，大于阻尼杯1的高度的一半，优选大于阻尼杯1的高度的75％，甚至80％，但当然小于阻尼杯的高度。在图2a中，依据本发明的装置处于第一运行模式，其中，超声波传感器4以一定频率向上发射超声波15。超声波在液体表面发生反射，并发射回来。如果液位10上升至阻尼杯1的上端区域，并且到达带有超声相关标记7的盖罩5，电子控制机构20则会识别出到达该液位。接着，超声波传感器4切换至第二运行模式，并以另一超声波频率发射出超声波16。该超声波频率根据发射元件11及其相关反射面来设计。
当液位10升至高于阻尼杯1时，浮子8也上升，与此相应地，浮子与连接部件13将沟槽12中的反射元件11向上拉升。高度的测量由反射元件11实现。结果，由此可测量接近阻尼杯1两倍高度的液位10，其中测量分别在阻尼杯1内部完成。在此，通过阻尼杯1内部的可能的反射或沟槽12内部的反射，可以补偿30°或者更大的倾角。总之，由此大幅度提高了测量结果的可用性。即使在汽车处于倾斜状态时，例如在山坡或者例如由于加速导致液体表面倾斜时，仍可以测量液位。
反射元件11的反射面由于其已知高度在图2a所示运行模式1中还用作标准区间，从而可以借助该标准面确定超声波的特定于温度和液体的传播速度。在运行模式2中，级位7作为已知标准距离用于确定超声波在相应介质中与温度和液体有关的传播速度。

Claims (8)

1.一种用于测量容器内液体的液位(10)的装置，其中，该装置具有阻尼杯(1)和设置在阻尼杯(1)的下部区域中的超声波传感器(4)，其特征在于，
该装置具有可在阻尼杯(1)内竖直移动的反射元件(11)；
该装置具有与反射元件(11)连接的浮子(8)；
对于反射元件(11)和浮子(8)之间的距离(d)来说，与阻尼杯(1)的高度(h)相比：
1/2h＜d＜h。
2.依据权利要求1所述的装置，其特征在于，阻尼杯(1)在上端具有超声相关的标记(7)。
3.依据权利要求1或2中任一项所述的装置，其特征在于，该装置具有电子控制机构(20)，该电子控制机构分为两种运行模式，即第一运行模式和第二运行模式，按照第一运行模式，液位(10)位于阻尼杯(1)的上端以下，而按照第二运行模式，液位(10)位于阻尼杯(1)的上方。
4.依据权利要求3所述的装置，其特征在于，该超声波传感器(4)在两种运行模式中以不同的超声波频率工作。
5.依据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，浮子(8)在静止状态下位于阻尼杯(1)的上端。
6.依据上述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，可移动的反射元件(11)在阻尼杯(1)内部的沟槽(12)中引导。
7.一种油润滑的发动机，其特征在于，该发动机具有用于测量机油箱内油位的装置，其特征在于，该发动机具有依据权利要求1到6中任一项所述的装置。
8.一种汽车，具有依据权利要求7所述的油润滑的发动机。
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