CN105277257A - 用于确定流体的填充水平的装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定流体的填充水平的装置，尤其用于确定流体在容器、尤其机动车的油箱中的填充水平，其中，该装置构造为容器的封闭件并且具有至少一个传感器元件和至少一个控制装置，根据本发明，该装置具有至少一个能量源和用于无线地传输测量数据的至少一个发射装置，至少一个能量源是热发生器、尤其热元件，该装置具有至少一个能量储存装置，热发生器构造用于测量时间上的温度梯度，热发生器具有至控制装置的传导信号的连接并且控制装置构造用于将该装置置入节省能量的状态中和准备好测量的状态中。

Description

用于确定流体的填充水平的装置

技术领域

本发明涉及一种用于确定流体在容器、尤其机动车的油箱中的填充水平的装置，其中，该装置构造为容器的封闭件(Verschlussmittel)并且具有至少一个传感器元件和至少一个控制单元。

背景技术

例如由文件DE102005056895A1已知一种用于确定流体的填充水平的装置。在此，借助于利用超声波信号的水中行进时间方法来确定填充水平。在此应实现改善的衰减特性和干扰谐振的减少，在其中固定元件和相应的配合元件设计为一件式的固定单元。

此外由文件DE4011112C2已知一种开头所提及的类型的装置。在此说明了一种用于确定在内燃机的具有放油螺栓(Oelablassschraube)的油底壳中的油位的测量装置。通过静压力来测定油位，其中，电气的压力测量单元布置在油底壳的底部处。测量装置尤其被集成到放油螺栓中。为了示出测量结果，测量装置与电气的显示装置相连接。

由于与缆线相结合的能量供给和数据传输使测量装置的装配困难。未提供测量装置的简单的且快速的安装和拆卸。此外由于接线而需要附加的结构空间并且传感器的接线由于空间问题有时可能复杂并且因此浪费时间和成本。

发明内容

本发明目的在于提供一种用于确定流体的填充水平的装置，在其中可省去装置的所有接线并且在其中实现特别简单的安装和拆卸。

该目的的解决方案通过一种具有权利要求1的特征的装置、一种具有权利要求7的特征的方法和一种具有权利要求14的特征的车辆来实现。

在相应的从属权利要求中说明了改进方案和有利的设计方案。

在一种用于确定流体在容器、尤其机动车的油箱中的填充水平的装置中，其中，该装置构造为容器的封闭件并且具有至少一个传感器元件和至少一个控制单元，对于本发明重要地设置成，该装置具有至少一个能量源和用于无线地传输测量数据的至少一个发射装置，至少一个能量源是热发生器(Thermogenerator)、尤其热元件，该装置具有至少一个能量储存装置，热发生器构造用于测量温度梯度，热发生器具有至控制装置的传导信号的连接，并且控制装置构造用于将该装置置入节省能量的状态中和准备好测量的状态中。

该装置所构造为的封闭件例如可布置在机动车的油箱的底部中。因为该装置具有自己的能量源，其独立于与缆线相结合的供电。在此即可取消复杂的接线。由此在装配传感装置时提供显著的时间节省并且因此还有成本节省，因为封闭件仅须被装配在油箱的相应的部位处。此外由于省去与缆线相结合的能量供给，例如在应用在机动车中时减小了车辆的总重量，由此可有助于机动车的能量更高效的运行。为了确保该装置的完全无线的功能，也须无线地来传输由传感器接收的测量数据。对此，该装置具有发射装置。通过发射装置可将测量数据、即例如填充水平数据无线地传输到中央的数据节点处。在此，可使用不同的数据传输标准、例如蓝牙或其它无线电标准。为了接收数据及其评估，可使用在车辆中已存在的例如用于评估胎压测量数据或无线电控制的进入钥匙的数据节点。能量源可以是热发生器、尤其是热元件。热发生器构建成使得通过塞贝克效应来充分利用在流体、例如在油底壳中的发动机油与环境温度之间的温差以产生电压。热元件例如可由两个不同的、相互连接的能导电的材料构成。通过在这两个导电材料的接触部位处的不同温度来建立电压。通过塞贝克效应建立的电压可被用于以电能供应该装置。由此不需要例如通过接线的外部的能量供给。同样可能使用电池、优选地长效电池，其相应地须以一定的时间间隔被更换。电池例如可布置在封闭件中的支撑部中。在能量储存装置中可储存由热发生器产生的能量。在此，例如电容器或蓄电池可用作能量储存装置。当需要能量用于测量时，可通过能量储存装置来提供所储存的能量。通过热发生器的热元件可确定待测量的流体、尤其发动机油的温度梯度。在车辆运行期间，发动机油处于运动中并且加热。在运动中，由于发动机油的运动和变化的表面，不能精确测量油位。在发动机停止时，发动机油冷却。通过温度确定、即由热元件确定发动机油的时间上的温度梯度，可来检测发动机的运行状态、尤其发动机停止。关于相应的温度梯度的信息可通过热发生器由控制装置来检测，从而可将该装置从节省能量的状态置入准备好运行的状态中。由于发动机被关断且油因此处于静止，实现油位的精确测量。在完成测量之后，测量数据例如可通过无线连接来传输并且接着又可将该装置置入节省能量的模式中。在装置的节省能量的状态期间，热发生器此外可产生能量，其可被储存在能量储存装置中。在能量储存装置中准备好被需要以在准备好测量的状态中执行测量的能量。

在本发明的另一实施形式中，该装置具有用于无线数据传输的接收装置。除了发射装置之外，该装置可具有用于无线数据传输的接收装置，以便例如由中央的控制单元接收控制数据。由此例如可通过在机动车中的控制单元来起动装置的测量并且当需要这些测量数据时通过该装置的发射装置相应地来调取。

在本发明的优选的实施形式中，封闭件构造为放油螺栓。通过该装置构造为例如机动车的油箱的放油螺栓，实现该装置的特别简单的安装和拆卸。也提供该装置的简单的可改装性，因为例如在换油时可将原来安装的放油螺栓简单地更换成根据本发明的放油螺栓。此外，通过放油螺栓布置在油箱的下部区域中，例如通过超声波变换器(Ultraschallwandler)来提供油的填充水平的精确测量。如通常的放油螺栓那样，根据本发明的放油螺栓具有拧入螺纹，从而不需要另外的装配元件。此外通过无线的数据传输和该装置的自身的能量源，不需要在油箱中的例如用于穿引缆线的另外的孔。该装置完全被容纳在封闭件、尤其放油螺栓上。由此，该装置无导线并且没有至在封闭件之外的区域的其它实体连接。

在本发明的另一实施形式中，传感器元件是超声波变换器。在此，超声波变换器可以是压电的超声波发生器，通过其实现基于超声波的填充水平测量。

在本发明的另一实施形式中，该装置具有伸入容器中的管式的突起，其周缘围绕传感器元件。例如，该装置可构造为放油螺栓并且可从下面被引入油箱、例如机动车的油箱中。传感器单元、例如压电的超声波发生器在此优选地齐平地布置在与油箱的内部的底部相同的高度中。为了确保尽可能精确地确定油箱中的填充水平，油应尽可能处于静止。为了帮助这，该装置可具有管式的突起，其伸入油箱中。管式的突起在此可布置成使得其与放油螺栓的外棱边齐平地伸入容器中。优选地，在此传感器元件在管式的突起的优选地环形的横截面中布置在中间。管式的突起可在它的面向容器的端侧处敞开并且可在它的侧向的壁部中具有用于在容器容积与突起的内部之间的介质交换的孔。通过这些侧向的孔和上部的孔，油可到达管式的突起中并且在那里被突起的壁部平静。侧向的孔优选地彼此错位地布置在不同的高度中。在此，多个孔可分别彼此上下布置。优选地，侧向孔的尺寸是面向容器的上部的孔的尺寸的15-25%。由此可实现油的特别好的平静，而不由于管式的突起发生测量结果失真。管式的突起即如稳定管(Beruhigungsrohr)那样起作用。这样的稳定管或其它稳定元件的存在对于该装置的功能不是强制必需的、然而是有利的。

在本发明的一结构改进方案中，至少管式的突起的区段在横截面形状和尺寸上与封闭件的横截面的形状和尺寸相匹配。优选地，在此管式的突起与封闭件的外壁相匹配并且被固定在封闭件上。由此，通过孔、例如油箱中的放油孔来提供突起到容器中的简单引入。

此外，本发明涉及一种用于利用上述装置确定流体在容器中的填充水平的方法。在此，对于本发明重要地设置成，如果能量储存装置具有足够用于装置的运行的电量且满足至少一个附加条件，将装置从节省能量的状态中置入准备好测量的状态中，并且在准备好测量的状态中通过该装置来测量流体的填充水平。该装置可置入节省能量的状态中。由此由于能量节省可确保利用长效电池或其它由热发生器充电的能量储存装置的更长时间的运行。例如，如果在机动车中在其油箱中应确定液位高度，发动机被起动，可将该装置置入节省能量的状态中。在处于运动中的机动车中难以精确测量油位，因为油体积不处于静止中。仅当能量储存装置具有足够的电量或者热发生器产生足够高的能量以能够供应该装置时，将该装置置入准备好测量的状态中才是有意义的。为了将该装置置入准备好测量的状态中须满足的附加条件例如在应用在机动车中时可以是关断的发动机。

在该方法的一改进方案中，附加条件是流体的规定的与时间相关的温度梯度。例如，通过例如发动机油的与时间相关的温度梯度可来探测发动机油的冷却。发动机油的冷却是对车辆停止且由此能够更精确地测量油的填充水平的另一提示。在检测相应的温度梯度时为了测量将该装置置入准备好测量的状态中。如果仅在发动机关断时确定液位高度，仅以较大的时间间隔来执行测量，由此提供进一步的能量节省。由于在发动机关断时测量，此外可省去例如通过减振杯遮盖传感装置，但是使用例如稳定管是有利的。

在该方法的一改进方案中，确定发动机油的与时间相关的温度梯度，并且当发动机油温度的走向从较高的温度走向较低的温度时推断出发动机的停止并且将该装置从节省能量的状态置入准备好测量的状态中。发动机油的冷却是对车辆的发动机被关断且由此车辆停止的良好指示器。油温的测量可利用设置在该装置中的热元件实现，从而不需要附加的传感器元件。车辆的停止因此可独立于其它传感器系统由该装置来检测。通过检测车辆的停止，可来检测油位的精确测量的时刻。

在该方法的一改进方案中，确定发动机的运行状态并且关断的发动机是用于将该装置从节省能量的状态置入准备好测量的状态中的另一附加条件。通过另一外部的传感装置可来检测发动机的运行状态。通过外部的传感装置或者例如其它可检测发动机的运行状态的装置，可将发动机处于停止中的信息发送到该装置处。通过该信息可保证实现例如油位的精确测量。此外通过由外部传感装置检测发动机的运行状态还实现在车辆运行期间未加热的流体、例如燃料中的传感器运行。

在该方法的另一设计方案中，由热发生器在该装置的节省能量的模式中所转换的能量被储存在至少一个能量储存装置中。在车辆运行期间，该装置优选地处于节省能量的模式中，因为通过车辆的运动难以精确测量。在车辆运行期间，待检查的流体、例如发动机油可加热，从而在该装置的热发生器处存在温差。由于塞贝克效应，因此可将热能转换成电能，其又可被储存在能量储存装置中。在准备好测量的状态中可通过能量储存装置将所储存的能量提供给该装置使用。由此提供塞贝克效应的特别有效的利用，从而保证了独立于外部能量源的该装置的运行。

在该方法的一改进方案中，附加条件是发动机的点火信号的接收，在接收点火信号的情况下将该装置置入准备好测量的状态中并且确定流体的填充水平。用于起动发动机的车辆的点火可配备有信号发生器，一旦点火被操纵、即应起动发动机，信号发生器就发出信号。如果该信号被该装置的控制装置接收，可将该装置置入准备好测量的状态中并且可来执行流体填充高度的测量。在点火被操纵且发出信号的时刻，发动机和发动机油还未处于运动中，从而实现发动机油的液位高度的精确测量。在此，点火信号例如可通过无线电传输来传送。

在该方法的一改进方案中，通过无线电传输将测量数据发送到评估装置处并且在发送测量数据之后将该装置置入节省能量的状态中。通过由无线电传输将测量数据传输到评估装置处，可省去传感装置的所有接线。例如，测量数据可被发送到在机动车中的控制器处，其是车辆的现有的无线通讯网络中的部件。这样的无线通讯网络例如已可存在于车辆中用于检测胎压或者还用于无线电进入钥匙的认证。在数据传输之后将传感装置置入节省能量的状态中以提高系统的能量效率。

本发明的另一方面涉及一种车辆、尤其机动车，其具有上述装置。所说明的类型的传感装置特别适合于应用在机动车中。在许多机动车中已大批存在无线通讯网络，其可被用于传输传感装置的数据。除了将传感装置简单地装配到油底壳的排出孔中不需要另外的装配步骤。

附图说明

接下来根据在附图中示出的实施例来进一步阐述本发明。其中：

图1示出了装配在油箱中的构造为放油螺栓的根据本发明的装置的剖视图。

具体实施方式

在图1中示出了根据本发明的装置，其构造为用于装配到机动车的油底壳中的放油螺栓1。该装置被装配到油底壳的底部2的放油孔中。为了使放油螺栓1相对油底壳2的底部密封，放油螺栓1具有密封元件3、例如圆形密封件。该装置具有带有布置在其上的电路5的电路板4。电路板4与构造为压电的超声波发生器的传感器元件6相连接。通过发射和接收装置7实现将测量数据无线地传输到机动车中的控制器处。为了能量供给，该装置具有热元件8。通过存在于热元件的面向油底壳的侧面处和面向环境的侧面处的不同的温度，由于塞贝克效应在热元件中产生电压。所产生的电压可以以电能的形式被储存在该装置的能量储存装置中并且可供传感装置运行使用。放油螺栓具有管式的突起9，其伸入油底壳中。管式的突起的壁部具有侧向的孔10和在面向容器的端侧处的上部的孔11，油通过其可到达管式的突起的内部中。侧向的孔彼此错位地布置在不同的高度中并且具有上部的孔11的尺寸的15%至25%的尺寸。管式的突起9因此用作用于待测量的油的稳定管，以实现填充水平的更精确的测量。

所有在上面的说明中和在权利要求中所提及的特征可以以任意的选择与独立权利要求的特征组合。本发明的公开因此不限于所说明的或要求保护的特征组合，而是所有在本发明的范围中有意义的特征组合可被视为公开。

Claims (14)

1.一种用于确定流体在容器、尤其机动车的油箱中的填充水平的装置，其中，所述装置构造为所述容器的封闭件并且具有至少一个传感器元件(6)和至少一个控制装置，

其特征在于，

所述装置具有至少一个能量源和用于无线地传输测量数据的至少一个发射装置(7)，

至少一个能量源是热发生器、尤其热元件(8)，

所述装置具有至少一个能量储存装置，

所述热发生器构造用于测量时间上的温度梯度，

所述热发生器具有至所述控制装置的传导信号的连接并且

所述控制装置构造用于将所述装置置入节省能量的状态中和准备好测量的状态中。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置具有至少一个用于无线数据传输的接收装置(7)。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的装置，其特征在于，所述封闭件构造为放油螺栓(1)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，其特征在于，所述传感器元件(6)为超声波变换器。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的装置，其特征在于，所述装置具有伸入所述容器中的管式的至少一个突起(9)，其周缘围绕所述传感器元件。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，至少管式的所述突起(9)的区段在横截面的形状和尺寸上与所述封闭件(1)的横截面的形状和尺寸相匹配。

7.一种用于借助于根据权利要求1至6中任一项所述的装置确定流体在容器中的填充水平的方法，其特征在于，

当能量储存装置具有足够用于所述装置的运行的电量并且满足至少一个附加条件时，将所述装置从节省能量的状态置入准备好测量的状态中，并且

在准备好测量的状态中通过所述装置来确定流体的填充水平。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述附加条件是所述流体的规定的与时间相关的温度梯度。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，确定发动机油的与时间相关的温度梯度，并且当所述发动机油的温度梯度从较高的温度走向较低的温度时推断出发动机的停止并且将所述装置从节省能量的状态置入准备好测量的状态中。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，确定发动机的运行状态，并且被关断的发动机是用于将所述装置从节省能量的状态置入准备好测量的状态中的另外的附加条件。

11.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述附加条件是接收发动机的点火信号，在接收点火信号的情况下将所述装置置入准备好测量的状态中并且确定所述流体的填充水平。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的方法，其特征在于，由热发生器在静止模式中转换的能量被储存在至少一个能量储存装置中。

13.根据权利要求7至12中任一项所述的方法，其特征在于，测量数据通过无线电传输被发送到评估装置处，并且在所述测量数据发送之后将所述装置置入节省能量的状态中。

14.一种车辆、尤其机动车，其具有根据权利要求1至6中任一项所述的装置。