DE10014887A1 - Vorrichtung zur Bestimmung der Füllstandshöhe eines Füllmediums in einem Tank, insbesondere einem Tank eines Kraftfahrzeugs - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Füllstandshöhe eines Füllmediums in einem Tank, insbesondere einem Tank eines Kraftfahrzeugs, welche eine erste Füllstandsmeßeinrichtung (10) mit mindestens einem diskreten Füllstandsmeßelement (11a-11j) zur Erfassung eines diskreten Füllstandsniveaus des Füllmediums aufweist, wobei das Signal (D) der ersten Füllstandsmeßeinrichtung (10) zu einer Auswerteinrichtung (30) leitbar ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß die Vorrichtung (1) mindestens eine zweite Füllstandsmeßeinrichtung (20) mit mindestens einem kontinuierlich arbeitenden Füllstandsmeßelement (21) aufweist, daß ein Signal (C) der zweiten Füllstandsmeßeinrichtung (20) zu der Auswerteeinrichtung (30) leitbar ist, und daß durch die Auswerteeinrichtung (30) aus dem Signal (D) der ersten Füllstandsmeßeinrichtung (10) und dem die Relativhöhe des Füllstands des Füllmediums zu dem zugehörigen diskreten Füllstandsniveau charakterisierenden Signal (C) der zweiten Füllstandsmeßeinrichtung (20) ein die Füllstandshöhe des Füllmediums im Tank charakterisierendes Füllstandshöhensignal (F) erzeugbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung der Füllstandshöhe eines Füllmediums in einem Tank, insbesondere einem Tank eines Kraftfahrzeugs, welche eine erste Füllstandsmeßeinrichtung mit mindestens einem diskreten Füllstandsmeßelement zur Erfassung jeweils eines diskreten Füllstandsniveaus des Füllmediums aufweist, wobei das Signal der ersten Füllstandsmeßeinrichtung zu einer Auswerteeinrichtung leitbar ist.

Eine derartige Vorrichtung ist bekannt. Nachteilig daran ist, daß es die diskreten Füllstandsmeßelemente, die als Niveauschalter fungieren, lediglich erkennen lassen, ob das betreffende diskrete Füllstandsmeßelement in das Füllmedium, insbesondere in Kraftstoff, eingetaucht ist oder nicht. Werden mehrere derartiger Niveauschalter an bestimmten Füllstandshöhen angeordnet, ist somit mit der bekannten Vorrichtung eine diskrete Füllstandsbestimmung möglich, indem durch einfaches Abzählen der in das Füllmedium eingetauchten diskreten Füllstandsmeßelemente der Füllstand des Füllmediums grob ermittelt wird. Die Genauigkeit dieser Messung ist hierdurch durch den Abstand zweier benachbarter diskreter Füllstandsmeßelemente gegeben. Der bei der Messung auftretende Meßfehler entspricht somit im wesentlichen diesem Abstand, so daß auf der Höhe der einzelnen diskreten Füllstandsmeßelemente der Fehler lediglich nur noch von der Genauigkeit dieser Füllstandsmeßelemente selbst abhängig ist.

Es ist des weiteren bekannt, zur Erhöhung der Genauigkeit der Füllstandsmessung des Füllmediums in einem Tank eine Interpolation von Zwischenwerten eines Füllmediums- Verbrauchssignals, insbesondere eines Kraftstoff-Verbrauchssignals bei einem Kraftfahrzeug, heranzuziehen, um auf diese Art und Weise zwischen zwei von den diskreten Füllstandsmeßelementen gelieferten diskreten Füllstandsmeßwerten interpolieren zu können. Nachteilig an dieser Vorgangsweise ist, daß der aus dem Füllmediumsverbrauch interpolierte Füllstandswert gespeichert werden muß, um z. B. bei einem Neustart des Fahrzeugs den aktuellen Füllstand anzeigen zu können. Diese Zwischenspeicherung des aktuellen Füllstands bringt in nachteiliger Art und Weise mit sich, daß z. B. nach einem Ausbau der Batterie der gespeicherte Füllstandsmeßwert verloren geht oder bei einem Nachtanken geringer Kraftstoffmengen unter Umständen der exakte Füllstand nicht mehr angegeben werden kann.

Des weiteren ist es bekannt, die Füllhöhe des Füllmediums im Tank durch eine kontinuierlich arbeitende Füllstandsmeßeinrichtung zu ermitteln. Eine derartige Vorgangsweise hat den Nachteil, daß derartig kontinuierlich arbeitende Füllstandsmeßeinrichtungen relativ ungenau sind.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß ohne Hinzuziehung eines Füllstands- Verbrauchssignals, insbesondere eines Kraftstoff-Verbrauchssignals, eine erhöhte Meßgenauigkeit erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vorrichtung mindestens eine zweite Füllstandsmeßeinrichtung mit mindestens einem kontinuierlich arbeitenden Füllstandsmeßelement aufweist, daß ein Signal der zweiten Füllstandsmeßeinrichtung zu der Auswerteeinrichtung leitbar ist, und daß durch die Auswerteeinrichtung aus dem Signal der ersten Füllstandsmeßeinrichtung und dem die Relativhöhe des Füllstands des Füllmediums zu dem jeweils zugehörigen diskreten Füllstandsniveau charakterisierenden Signal der zweiten Füllstandsmeßeinrichtung ein die Füllstandshöhe des Füllmediums im Tank charakterisierendes Füllstandshöhensignal erzeugbar ist.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen besitzen den Vorteil, daß auf das Verbrauchssignal des Füllmediums, insbesondere des Kraftstoffes, verzichtet werden kann, da die Interpolation der Zwischenwerte zwischen zwei diskreten Füllstandsniveaus in vorteilhafter Art und Weise mit dem von der zweiten Füllstandsmeßeinrichtung erzeugten kontinuierlichen Füllstandsmeßsignal erfolgt.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß eine Übertragbarkeit des derart ermittelten, die Füllhöhe des Füllmediums im Tank charakterisierenden Füllstandshöhensignals auf andere Fahrzeuge oder Tanks erleichtert wird, da eine verbrauchsspezifische Information nicht benötigt wird. Dies ist insbesondere bei Kraftfahrzeugen von Vorteil, da hier die verbrauchsspezifische und somit motorspezifische Information "Kraftstoffverbrauch" nicht in die Ermittlung der Füllhöhe des Kraftstoffs im Tank benötigt wird. Außerdem ist es bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung nicht mehr erforderlich, Zwischenwerte des Füllstands zu speichern, so daß bei einem Kraftfahrzeug auch die Batterie ausgebaut oder nachgetankt werden kann, ohne die Funktionsfähigkeit der Vorrichtung des Kraftfahrzeugs zu gefährden. Da in die Ermittlung der "absoluten" Füllhöhe des Füllmediums lediglich die relative Füllhöhe in bezug auf diskrete Füllstandsniveaus, die durch in der Regel sehr genau arbeitende diskrete Füllstandsmeßelemente ermittelt werden, eingeht, besitzt die erfindungsgemäße Vorrichtung in vorteilhafter Art und Weise eine relativ hohe Anzeigegenauigkeit.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die kontinuierlich arbeitende zweite Füllstandsmeßeinrichtung der Vorrichtung ein im wesentlichen den gesamten Meßbereich der diskret arbeitenden, ersten Füllstandsmeßeinrichtung abdeckendes, kontinuierliches Füllstandsmeßelement aufweist. Eine derartige Maßnahme besitzt den Vorteil, daß hierdurch ein besonders kostengünstiger Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung gegeben ist.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die kontinuierlich arbeitende, zweite Füllstandsmeßeinrichtung mehrere, jeweils einen Teilbereich der diskret arbeitenden, ersten Füllstandsmeßeinrichtung abdeckende, kontinuierlich arbeitende Füllstandsmeßelemente aufweist. Eine derartige Maßnahme besitzt den Vorteil, daß hierdurch der Meßbereich der einzelnen kontinuierlich arbeitenden Füllstandsmeßelemente kleiner ist als bei einem einzigen kontinuierlich arbeitenden Füllstandsmeßelement. Hierdurch wird in vorteilhafter Art und Weise erreicht, daß eine erhöhte Genauigkeit und ein einfacher Abgleich zwischen den diskreten Füllstandswerten und den kontinuierlichen Füllstandswerten ermöglicht wird.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Auswerteeinrichtung eine Kalibriereinheit aufweist, durch die das Signal der kontinuierlich arbeitenden, zweiten Füllstandsmeßeinrichtung auf das Signal der diskret arbeitenden ersten Füllstandsmeßeinrichtung abgestimmt werden kann.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung sind dem Ausführungsbeispiel zu entnehmen, das im folgenden anhand der Figuren beschrieben wird. Es zeigen

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung (teilweise im Schnitt), und

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie II-II der Fig. 1.

In Fig. 1 ist nun ein allgemein mit 1 bezeichnetes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Erfassung der Füllstandshöhe eines Füllmediums in einem Tank T dargestellt, welches eine diskret arbeitende erste Füllstandsmeßeinrichtung 10 und eine kontinuierlich arbeitende zweite Füllstandsmeßeinrichtung 20 aufweist. Die erste Füllstandsmeßeinrichtung 10 weist eine Anzahl von n - im hier gezeigten Fall von n = 10 - diskreten Füllstandsmeßelementen 11a-11j auf, durch die jeweils ein bestimmtes, diskretes Füllstandsniveau erfaßbar ist. Eine derartige diskrete Füllstandsmeßeinrichtung 10 ist an und für sich bekannt und muß daher ebenfalls nicht mehr näher beschrieben und erläutert werden. Ein Ausgangssignal D der diskret arbeitenden, ersten Füllstandsmeßeinrichtung 10 wird zu einer Auswerteeinrichtung 30 geleitet und dort in an und für sich bekannter Art und Weise ausgewertet, so daß durch die Auswerteeinrichtung 30 diskrete Füllstandshöhen ermittelbar sind.

Die kontinuierlich arbeitende, zweite Füllstandsmeßeinrichtung 20 besitzt in dem hier dargestellten Fall ein einziges, kontinuierlich arbeitendes Füllstandsmeßelement 21, welches im wesentlichen den gesamten Meßbereich der Vorrichtung 1, der im wesentlichen durch das in Meßrichtung zuunterst angeordnete erste Füllstandsmeßelement 11a und das in Meßrichtung zuoberst angeordnete zehnte Füllstandsmeßelement 11j der ersten Füllstandsmeßeinrichtung 10 festgelegt wird, abdeckt. Ein Ausgangssignal C der kontinuierlich arbeitenden zweiten Füllstandsmeßeinrichtung 20 wird nun ebenfalls zu der Auswerteeinrichtung 30 geleitet, welche nun die beiden Signale D und C kombiniert und derart ein die "absolute" Füllstandshöhe des Füllmediums im Tank charakterisierendes Füllstandshöhensignal F erzeugt. Dies geschieht derart, daß zur Grobbestimmung der Füllstandshöhe des Füllmediums im Tank das Signal D der relativ genau arbeitenden diskreten Füllstandsmeßelemente 11a-11j der ersten Füllstandsmeßeinrichtung 10 herangezogen wird, und daß zur Interpolation der Füllstandshöhe zwischen zwei diskreten Füllstandsmeßelementen, z. B. zwischen den beiden Füllstandsmeßelementen 11c und 11d, zur Feinbestimmung der Füllstandshöhe die durch das kontinuierliche Signal C repräsentierte Relativhöhe des Füllstands über bzw. unter dem Füllstandsniveau des entsprechenden diskreten Füllstandsmeßelements 11a-11j, in diesem Beispiel 11c, herangezogen wird.

Um nun besonders einfach die Meßwerte der kontinuierlich arbeitenden zweiten Füllstandsmeßeinrichtung 20 auf die als Basis für die Bestimmung der relativen Füllhöhe herangezogenen Meßwerte der diskreten Füllstandsmeßelemente 11a-11j abstimmen zu können, weist die Auswerteeinrichtung 30 in vorteilhafter Art und Weise eine Kalibrierungseinheit 31 auf, welche beim Erreichen eines diskreten Füllstandsniveaus den aktuellen Wert des kontinuierlichen Füllstandsmeßsignals G abfragt und den aktuell vorliegenden Wert dieses kontinuierlichen Meßsignals C als Nullpunkt der Relativbestimmung der Füllhöhe ansetzt.

Es ist aber auch möglich, zur Verbesserung der Meßgenauigkeit vorzusehen, daß in einem der eigentlichen Messung vorangehenden Kalibrierungslauf oder bei den ersten Messungen oder fortlaufend derart vorgegangen wird, daß für jedes von den diskreten Füllstandsmeßelementen 11a-11j gemessene diskrete Füllstandsniveau nicht nur der gleichzeitig auftretende Meßwert des kontinuierlichen Füllstandsmeßsignals G zur Festlegung des Nullpunkts der zur Interpolation des Füllstandsniveaus herangezogenen relativen Füllhöhe verwendet wird, sondern daß für eine Skalierung des Meßsignals C der zweiten Füllstandsmeßeinrichtung 20 in einem Meßintervall des von der Vorrichtung 1 abgedeckten Meßbereichs, also in der Regel zwischen zwei benachbarten diskreten Füllstandsmeßelementen 11a-11j, nicht nur das die untere Grenze dieses Meßintervalls festlegende Füllstandsniveau, sondern auch das die obere Grenze dieses Meßintervalls festlegende Füllstandsniveau herangezogen wird, um die diesen beiden diskreten Füllstandsniveaus entsprechenden aktuellen Meßwerte des kontinuierlichen Füllstandsmeßsignals 10 zu ermitteln und die Differenz zwischen diesen Meßwerten entsprechend dem Abstand der beiden diskreten Füllstandselemente 11a-11j zu skalieren.

In der obigen Beschreibung wurde davon ausgegangen, daß die kontinuierlich arbeitende zweite Füllstandsmeßeinrichtung 20 ein einziges, im wesentlichen den gesamten Meßbereich der Vorrichtung 1 abdeckendes, kontinuierlich arbeitendes Füllstandsmeßelement 21 aufweist. Es ist aber auch möglich, anstelle dieses einzigen Füllstandsmeßelements 21 mehrere aneinander anschließende Füllstandsmeßelemente zu verwenden, die dann jeweils einer bestimmten Gruppe von diskreten Füllstandsmeßelementen 11a-11j zugeordnet sind. Bei einer eine besonders hohe Meßgenauigkeit gewährleistenden Ausgestaltung dieses Konstruktionsprinzips ist dann für jeden durch zwei benachbarte, diskrete Füllstandsmeßelemente 11a-11j begrenzten Meßintervall ein separates, kontinuierlich arbeitendes Füllstandsmeßelement vorgesehen.

Wie am besten aus Fig. 2 ersichtlich ist, wird bevorzugt, daß die beiden Meßeinrichtungen 10, 20 auf einer gemeinsamen Trägerplatte 2 angeordnet sind, auf der vorzugsweise dann auch die Auswerteeinrichtung 30 angeordnet ist.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß die beschriebene Vorrichtung 1 es in vorteilhafter Art und Weise erlaubt, den Füllstand eines Füllmediums in einem Tank mit hoher Genauigkeit und ohne Hinzuziehung eines Füllmedium- bzw. Kraftstoff- Verbrauchssignals zu messen.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Füllstandshöhe eines Füllmediums in einem Tank, insbesondere einem Tank eines Kraftfahrzeugs, welche eine erste Füllstandsmeßeinrichtung (10) mit mindestens einem diskreten Füllstandsmeßelement (11a-11j) zur Erfassung jeweils eines diskreten Füllstandsniveaus des Füllmediums aufweist, wobei das Signal (D) der ersten Füllstandsmeßeinrichtung (10) zu einer Auswerteeinrichtung (30) leitbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung (1) mindestens eine zweite Füllstandsmeßeinrichtung (20) mit mindestens einem kontinuierlich arbeitenden Füllstandsmeßelement (21) aufweist, daß ein Signal (C) der zweiten Füllstandsmeßeinrichtung (20) zu der Auswerteeinrichtung (30) leitbar ist, und daß durch die Auswerteeinrichtung (30) aus dem Signal (D) der ersten Füllstandsmeßeinrichtung (10) und dem eine Relativhöhe des Füllstands des Füllmediums zu dem jeweils zugehörigen diskreten Füllstandsniveau charakterisierenden Signal (C) der zweiten Füllstandsmeßeinrichtung (20) ein die Füllstandshöhe des Füllmediums im Tank charakterisierendes Füllstandshöhensignal (F) erzeugbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Füllstandsmeßeinrichtung (10) mehrere in einem definierten Abstand angeordnete diskrete Füllstandsmeßelemente (11a-11j) aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Füllstandsmeßeinrichtung (20) ein kontinuierlich arbeitendes Füllstandsmeßelement (21) aufweist, welches im wesentlichen den gesamten Meßbereich der Vorrichtung (1) abdeckt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Füllstandsmeßeinrichtung (20) mindestens zwei jeweils einen Teilbereich des Meßbereichs der Vorrichtung (1) abdeckende, kontinuierlich arbeitende Füllstandsmeßelemente (21) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (30) der Vorrichtung (1) eine Kalibriereinheit (31) aufweist, durch die das Signal (C) der zweiten Füllstandsmeßeinrichtung (20) mit mindestens einem ein diskretes Füllstandsniveau charakterisierenden Signal (D) der ersten Füllstandsmeßeinrichtung (10) abgleichbar ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Kalibrierung des Signals (C) der zweiten Füllstandsmeßeinrichtung (20) zum Abgleich mindestens ein ein diskretes Füllstandsniveau charakterisierendes Meßsignal (D) der ersten Füllstandsmeßeinrichtung (10) verwendbar ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Kalibrierungseinheit (31) der Auswerteeinrichtung (30) zur Skalierung des kontinuierlichen Signals (C) der zweiten Füllstandsmeßeinrichtung (20) mindestens zwei diskrete Füllstandsniveaus charakterisierende Meßsignale (D) der ersten Füllstandsmeßeinrichtung (10) verwendbar sind.

8. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch die zweite Füllstandsmeßeinrichtung (20) die Relativhöhe des Füllstands über einem unterhalb des Füllstands des Füllmediums liegenden diskreten Füllstandsmeßelement (11a-11j) der ersten Füllstandsmeßeinrichtung (10) erfaßbar ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß durch die zweite Füllstandsmeßeinrichtung (20) die Relativhöhe des Füllstands unter einem überhalb des Füllstands des Füllmediums liegenden diskreten Füllstandsmeßelement (11a-11j) der ersten Füllstandsmeßeinrichtung (10) erfaßbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Füllstandsmeßeinrichtung (10) und die zweite Füllstandsmeßeinrichtung (20) auf einer Trägerplatte (2) angeordnet sind.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (2) der Vorrichtung (1) die Auswerteeinrichtung (30) trägt.