CN108367671B - 用于确定填充水平的系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定位于燃料箱中的燃料的填充水平的系统。为了指定用于确定位于燃料箱中的燃料的填充水平的成本低的系统，该系统具有电动驱动的空气泵、至少一个阀门、压力传感器、控制单元和计时元件，其中控制单元致动阀门以使得燃料箱以密闭的方式封闭，并且该控制单元致动空气泵以使得燃料箱中的压力增加，直到达到上阈值，并且计时元件确定直到压力已经达到上阈值的时间，并且位于燃料箱中的燃料的填充水平从达到上阈值所花费的时间来确定。

Description

用于确定填充水平的系统

技术领域

本发明涉及用于确定位于燃料箱中的燃料的填充水平的系统。

背景技术

为了降低来源于机动车辆的污染物排放，近几十年中已经引入了许多措施。这些措施中的一种措施在于使用燃料箱系统，其中燃料箱连接到用于临时储存碳氢化合物的蓄电池元件。在用燃料对机动车辆加油期间，发生碳氢化合物从燃料呈气体逸出（Ausgasen），其中意图是使碳氢化合物不进入到大气中。在存在高温的情况下或当在不平坦的地面上行驶时，也会发生碳氢化合物从燃料呈气体逸出的增加，其中，必须有效地确保所述碳氢化合物不会逸出到大气中。特别是在混合动力车辆的其中内燃机长大行驶距离上完全停机的情况中，必须以有效的方式临时储存呈气体逸出的碳氢化合物，以便在内燃机重新启动之后的稍后的时间点燃烧。为此目的，已经建立了这样的燃料箱系统，其包括燃料箱和用于临时储存碳氢化合物的蓄电池元件，其中燃料箱和蓄电池元件彼此连接，以使得从位于燃料箱中的燃料呈气体逸出的碳氢化合物被储存在蓄电池元件中，其中蓄电池元件连接到第一管线，新鲜空气可通过该第一管线传送到蓄电池元件，并且蓄电池元件连接到第二管线，该第二管线将蓄电池元件连接到进气管线，并且富含碳氢化合物的新鲜空气可以通过该第二管线从蓄电池元件传送到进气管线。以这种方式，可以循环地用新鲜空气吹扫蓄电池元件，并且所储存的碳氢化合物可以被供给到进气管线，该进气管线将内燃机连接到空气过滤器并且将用于燃烧的空气供应到内燃机。因此有可能的是，从燃料箱呈气体逸出的碳氢化合物在内燃机中燃烧，并可靠地防止碳氢化合物逸出到大气中。为确保燃料箱系统无故障地运行，有必要定期检查整个燃料箱系统的密封性。这种密封性检查不能被限制在当机动车辆在车间逗留时；而是，必须在车辆中（也就是说在车上）执行密封性检查，作为机动车辆的整体驾驶操作的部分。为此目的，在机动车辆中安装有包括气泵、压力传感器和阀门的系统，该系统可以在车上执行燃料箱系统的密封性的检查。

用于确定位于箱中的液体的填充水平的系统已经很长时间以来是已知的。通常，使用漂浮在液体上的漂浮物（该液体在箱中的填充水平待确定），并且该漂浮物连接到传感器装置，该传感器装置检测漂浮物的位置，由此确定液体在箱中的填充水平。这些系统包括许多部件，这些部件需要成本、可能出现故障并且将额外的重量引入箱或箱系统中。

发明内容

因此，本发明的目的是，指定一种用于确定位于燃料箱中的燃料的填充水平的成本低的系统。

所述目的借助于根据独立装置权利要求的燃料箱系统以及借助于根据本发明的方法来实现。

由于如下事实，即系统具有电动驱动的空气泵、至少一个阀门、压力传感器、控制单元和计时元件，其中控制单元致动阀门以使得燃料箱以密闭的方式封闭，并且控制单元致动空气泵以使得燃料箱中的压力增加直到达到上阈值，并且计时元件确定直到压力已经达到上阈值的时间，并且位于燃料箱中的燃料的填充水平从达到上阈值所花费的时间来确定，因此，诸如例如漂浮物或位置传感器的其他部件对于检测填充水平来说不是必要的。因此用于确定填充水平的系统可以成本低地实现。同样的优点适用于根据本发明的方法，其中用于确定填充水平的系统具有电动驱动的空气泵、至少一个阀门、压力传感器、控制单元和计时元件，其中，控制单元致动阀门以使得燃料箱以密闭的方式封闭，随后控制单元致动空气泵以使得燃料箱中的压力增加，直到达到上阈值，并且计时元件确定直到压力已经达到上阈值的时间，并且位于燃料箱中的燃料的填充水平从达到上阈值所花费的时间来确定。

在一个改进方案中，当燃料箱中的压力已经超过下阈值时，计时元件开始计时。因此，限定了用于时间测量的精确限定的起始点，这带来非常准确的测量结果。

在本发明的一个改进方案中，对于每次确定填充水平，控制单元在相同的操作点处致动空气泵。这种测量带来确定填充水平的非常好的重复性并且带来准确的测量结果。

在本发明的一个改进方案中，该系统具有温度传感器，借助于该温度传感器的测量值，通过温度系数来校正填充水平确定。可以在此利用在气体压力、气体温度和气体体积之间的已知物理关系，以便基于计时值，在温度变化的情况下，进行关于气体体积的部分、以及因此燃料的填充水平的准确陈述。

在另一改进方案中，系统具有环境压力传感器，借助于该环境压力传感器的测量值，通过环境压力系数来校正填充水平确定。环境压力也可以影响填充水平确定的准确性，并且这可以借助于对应的校正来补偿。

附图说明

将基于附图来描述本发明的有利实施例。

图1示出了具有燃料箱系统的内燃机，

图2示出了压力-时间图，

图3示出了压力增加时间。

具体实施方式

图1示出了内燃机1。内燃机1经由进气管线16被供给新鲜空气20。，新鲜空气20从新鲜空气侧19行进经由空气过滤器22被引导到进气管线16中，并且可能借助于排气涡轮增压器2或增压器而被压缩，并随后被供应到内燃机1的燃烧室。此外，内燃机1经由燃料管线23而被供应有来自燃料箱4的燃料17。图1此外示出了具有燃料箱4和用于临时储存碳氢化合物的蓄电池元件5的燃料箱系统26。燃料箱4和蓄电池元件5彼此连接，使得从位于燃料箱4中的燃料17呈气体逸出的碳氢化合物可以储存在蓄电池元件5中。蓄电池元件5可以例如被形成为活性碳蓄电池。活性碳蓄电池是封闭的罐（Kanister），其中布置有碳使得待储存的碳氢化合物在碳上积聚。然而，蓄电池元件5具有有限的储存容量，使得蓄电池元件5必须借助于被吸入的新鲜空气20来定期清空，所述新鲜空气20例如经由吹扫空气过滤器（Spülluftfilter）10被吸入，并借助于空气泵7被迫使经由第一管线6进入到蓄电池元件5中。新鲜空气20流动通过蓄电池元件5中的活性炭并且在该过程中吸收碳氢化合物，在此之后富含碳氢化合物的新鲜空气20沿着第二管线12被传送到进气空气管线16中。在进气空气管线16中，富含碳氢化合物的新鲜空气20与经由空气过滤器22被吸入的新鲜空气20混合。碳氢化合物24从而可被供应到内燃机1，其中碳氢化合物在内燃机1的燃烧室中燃烧。由于燃料箱系统26包含高挥发性碳氢化合物，因此有必要定期检查燃料箱系统26的密封性。

为了检查密封性的目的，图1所图示的燃料箱系统26具有第一阀门9，该第一阀门被布置在沿新鲜空气流动的方向在蓄电池元件6上游的第一管线6中。在第一阀门9和蓄电池元件5之间布置有空气泵7，并且第二阀门13布置在第二管线12中位于蓄电池元件5和进气管线16之间。为了检查燃料箱系统26的密封性，有可能例如使布置在第一管线6中的第一阀门9打开，并且可以关闭第二阀门13。在此示出的第四阀门15必须打开，而可选地设置的第三阀门14必须关闭。然后，借助于空气泵7，在燃料箱4中建立正压力，该正压力可以借助于压力传感器8而被观察到。在此，压力传感器8例如可以布置在燃料箱4中、在第一管线6中和/或在第二管线12中。在已经达到预定的正压力之后，第一阀门9也可以关闭，并且可以借助于压力传感器8来跟踪在燃料箱4中的正压力随时间推移的发展。为此目的，在控制单元18中形成计时元件25。如果燃料箱4中的正压力迅速下降，则可以推断燃料箱系统26中存在泄漏。压降的梯度提供关于泄漏量的信息。控制单元18借助于电气线路而被连接到第一阀门9的驱动器、第二阀门13的驱动器、第三阀门14的驱动器和第四阀门15的驱动器，并且连接到压力传感器8、连接到空气泵7 、连接到环境压力传感器11以及连接到温度传感器3。

此外，利用图1所图示的系统，可以执行位于燃料箱4中的燃料17的填充水平的确定。为此目的，第二阀门13和可选地设置的第三阀门14关闭，以便以密闭的方式封闭燃料箱4。相比而言，第一阀门9和第四阀门15打开，以便可以借助于空气泵7迫使新鲜空气进入到燃料箱4中。控制单元18致动空气泵7，使得燃料箱4中的压力增加，直到达到上阈值24。计时元件25确定直到压力已经达到上阈值24的时间，并且控制单元18可以从达到上阈值25所花费的时间来确定位于燃料箱4中的燃料17的填充水平。计时元件25有利地当燃料箱4中的压力已经超过下阈值21时开始计时。为了能够更好地评估计时，对于每次确定填充水平，控制单元18在相同的操作点处致动空气泵。例如，如果使用电动驱动的径向泵，则操作点将是精确限定的旋转速度，每次在该旋转速度处操作空气泵7以用于每次确定填充水平。电动驱动的径向泵可达到每分钟60,000转的旋转速度。有利的操作点将是例如每分钟25,000转的旋转速度。在该示例的情况下，对于每次确定填充水平，呈电动驱动的径向泵形式的空气泵7以每分钟25,000转的旋转速度被驱动。以这种方式，产生了精确限定的边界条件，这对于填充水平的可重复且无误的确定是有利的。

在图1中还示出了温度传感器，可以借助于所述温度传感器的测量值，通过温度系数来校正填充水平的确定。在这种情况下，可以将气体压力、气体温度和气体体积之间的众所周知的关系纳入考虑，以用于确定位于燃料箱4中的燃料17的填充水平，因为燃料箱4的一部分填充有气体体积，并且燃油箱的另一部分填充有燃料体积。此外，该系统具有环境压力传感器11，可以借助于环境压力传感器11的测量值，通过环境压力系数来校正填充水平确定。

图2示出了压力P - 时间T图。压力P以hPa示出，并且时间T以s指示。在压力P-时间T图中，存在第一压力曲线31、第二压力曲线32、第三压力曲线33、第四压力曲线34、第五压力曲线35、第六压力曲线36、第七压力曲线37和第八压力曲线38。压力曲线31至38以不同的速率上升，并且各自代表箱的不同填充水平。测量达到预设的上压力阈值24所需的时间。在此，对于空气泵7而言针对于每次测量总是在同一个操作点处操作是有利的。为了设定尽可能最相似的起动条件，可以有利地当燃料箱4中已经超过预定的下压力阈值21时开始计时。在第一压力曲线31的情况下，可以看到直到压力已经从下压力阈值21上升到上压力阈值24时经过了最长的时间。因此必须填充燃料箱4中的最大气体体积，并因此第一压力曲线31代表在燃料箱4中的最低燃料填充水平。相比而言，在第八压力曲线38的情况下，可以看到直到压力已经从下压力阈值21上升到上压力阈值24时经过了最短的时间。因此必须填充燃料箱4中的最小气体体积，并因此第八压力曲线31代表在燃料箱4中的最大燃料填充水平。

图3示出对于从图3中已知的八条压力曲线的压力增加时间。

第一压力曲线31需要3.69秒的第一压力增加时间41，其对应于燃料箱中仅5升燃料的填充水平。

第二压力曲线32需要3.31秒的第二压力增加时间42，其对应于燃料箱中15升燃料的填充水平。

第三压力曲线33需要2.65秒的第三压力增加时间43，其对应于燃料箱中的25升燃料的填充水平。

第四压力曲线34需要2.39秒的第四压力增加时间44，其对应于燃料箱中的30升燃料的填充水平。

第五压力曲线35需要2.21秒的第五压力增加时间45，其对应于燃料箱中的35升燃料的填充水平。

第六压力曲线36需要2.01秒的第六压力增加时间46，其对应于燃料箱中的40升燃料的填充水平。

第七压力曲线37需要1.84秒的第七压力增加时间47，其对应于燃料箱中的45升燃料的填充水平。

第八压力曲线38需要1.6秒的第八压力增加时间48，其对应于燃料箱中50升燃料的填充水平。

因此有可能的是，在燃料箱4中建立预定压力所需要的所测量的时间唯一地分配到燃料箱中所存在的填充水平。

Claims (8)

1.一种用于确定位于燃料箱中的燃料的填充水平的系统，其特征在于，所述系统具有电动驱动的空气泵、至少一个阀门、压力传感器、控制单元和计时元件，其中，控制单元致动所述阀门以使得所述燃料箱以密闭的方式封闭，并且所述控制单元致动所述空气泵以使得所述燃料箱中的压力增加直到达到上阈值，并且所述计时元件确定直到所述压力已经达到所述上阈值的时间，并且位于所述燃料箱中的所述燃料的所述填充水平从达到所述上阈值所花费的时间来确定；

其中，对于每次确定所述填充水平，所述控制单元在相同的操作点处致动所述空气泵。

2.根据权利要求1所述的用于确定位于燃料箱中的燃料的填充水平的系统，其特征在于，所述计时元件在所述燃料箱中的所述压力已经超过下阈值时开始计时。

3.根据权利要求1或2所述的用于确定位于燃料箱中的燃料的填充水平的系统，其特征在于，所述系统具有温度传感器，借助于所述温度传感器的测量值，通过温度系数来校正所述填充水平的确定。

4.根据权利要求1或2所述的用于确定位于燃料箱中的燃料的填充水平的系统，其特征在于，所述系统具有环境压力传感器，借助于所述环境压力传感器的测量值，通过环境压力系数来校正所述填充水平的确定。

5.一种用于确定位于燃料箱中的燃料的填充水平的方法，其特征在于，所述用于确定所述填充水平的系统具有电动驱动的空气泵、至少一个阀门、压力传感器、控制单元和计时元件，其中，控制单元致动所述阀门以使得所述燃料箱以密闭的方式封闭，随后所述控制单元致动所述空气泵以使得所述燃料箱中的压力增加直到达到上阈值，并且所述计时元件确定直到所述压力已经达到所述上阈值的时间，并且位于所述燃料箱中的所述燃料的所述填充水平从达到所述上阈值所花费的时间来确定；

对于每次确定所述填充水平，所述控制单元在相同的操作点处致动所述空气泵。

6.根据权利要求5所述的用于确定位于燃料箱中的燃料的填充水平的方法，其特征在于，所述计时元件在所述燃料箱中的所述压力已经超过下阈值时开始计时。

7.根据权利要求5或6所述的用于确定位于燃料箱中的燃料的填充水平的方法，其特征在于，所述系统具有温度传感器，借助于所述温度传感器的测量值，通过温度系数来校正所述填充水平的确定。

8.根据权利要求5或6所述的用于确定位于燃料箱中的燃料的填充水平的方法，其特征在于，所述系统具有环境压力传感器，借助于所述环境压力传感器的测量值，通过环境压力系数来校正所述填充水平的确定。

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