DE10057939A1 - Measurement of fuel level in a motor vehicle fuel tank using a dual sensor arrangement that allows compensations to be made for variations in fuel tank capacity due to manufacturing tolerances and tank expansion - Google Patents
Measurement of fuel level in a motor vehicle fuel tank using a dual sensor arrangement that allows compensations to be made for variations in fuel tank capacity due to manufacturing tolerances and tank expansionInfo
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Abstract
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen des Füllstands einer Flüssigkeit in einem Behälter nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 sowie eine entsprechende Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 6. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Messen des Tankfüllstands in einem Kraftfahrzeug.The present invention relates to a method for measuring the level of a Liquid in a container according to the preamble of claim 1 and a corresponding device according to the preamble of claim 6. In particular The present invention relates to a method and an apparatus for measuring the Tank level in a motor vehicle.
Zum Messen des Tankfüllstands werden heutzutage in der Regel Sensoren verwendet, welche nach dem sogenannten Hebelgeberprinzip arbeiten.Nowadays, sensors are usually used to measure the tank level, which work on the so-called leverage principle.
In Fig. 4 ist ein Beispiel für einen derartigen Hebelgeber, welcher in einem Kraftstofftank 1 angeordnet ist, dargestellt. Dabei umfasst der Hebelgeber einen Schwimmer 9, einen Hebelarm 10 und eine Winkelerfassungseinrichtung 11. Der Schwimmer 9 schwimmt auf der Kraftstoffoberfläche und ist über den Hebelarm 10 mit der Winkelerfassungseinrichtung 11 verbunden, welche den Auslenkungswinkel ϕ des Hebelarms 10 erfasst und somit eine Aussage über die Schwimmhöhe des Schwimmers 9 bzw. über den Füllstand des Kraftstofftanks 1 erzeugt. Der Hebelgeber 9-11 ist in der Regel mit der ebenfalls in dem Kraftstofftank 1 befindlichen und zum Befördern des Kraftstoffs dienenden Kraftstoffpumpe 2 zu einem Bauteil bzw. zu einer Einheit zusammengefasst. Diese Hebelgeber-Kraftstoffpumpeneinheit ist üblicherweise am Boden des Kraftstofftanks 1 abgestützt.In FIG. 4 is an example of such a lever-type sensor which is arranged in a fuel tank 1, is shown. The lever transmitter comprises a float 9 , a lever arm 10 and an angle detection device 11 . The float 9 floats on the fuel surface and is connected via the lever arm 10 to the angle detection device 11 , which detects the deflection angle ϕ of the lever arm 10 and thus generates a statement about the swimming height of the float 9 or about the fill level of the fuel tank 1 . The lever transmitter 9-11 is generally combined with the fuel pump 2, which is likewise located in the fuel tank 1 and serves to convey the fuel, to form a component or a unit. This lever sensor fuel pump unit is usually supported on the bottom of the fuel tank 1 .
Die Verwendung eines Hebelgebers weist aus heutiger Sicht eine Reihe von Nachteilen auf. So ist der Hebelgeber beispielsweise im Reserve- und Vollbereich des Kraftstofftanks 1 zu ungenau, benötigt einen relativ großen Bauraum und ist für Mehrkammertanks nur bedingt geeignet.From today's perspective, the use of a lever encoder has a number of disadvantages. For example, the lever transmitter in the reserve and full area of the fuel tank 1 is too imprecise, requires a relatively large installation space and is only suitable to a limited extent for multi-chamber tanks.
Ein weiteres mit Hebelgebern verbundenes Problem ist die Tatsache, dass die Messgenauigkeit wie bei allen einfachen Füllstandsmesssystemen abhängig von Tanktoleranzen ist. Der heute übliche und durch Aufblasen gefertigte Kraftstofftank weist im Neuzustand vergleichsweise große Fertigungstoleranzen im Bereich von mehreren Litern (beispielsweise ca. ± 2 Liter) auf und dehnt sich im Laufe des Fahrzeuglebens zusätzlich um bis zu mehrere Liter aus (beispielsweise um bis zu 2 Liter). Dies ist jedoch insofern problematisch, als dass der mit dem Hebelgeber bzw. allgemein mit dem Füllstandssensor erfasste Kraftstofffüllstand unter Verwendung einer vorgegebenen Höhen-Volumen-Kennlinie in das in dem Kraftstofftank befindliche Kraftstoffvolumen umgerechnet wird. Verändert sich mit zunehmender Lebensdauer des Kraftfahrzeugs das Volumen des Kraftstofftanks, führt die zuvor beschriebene Vorgehensweise zu vergleichsweise großen Fehlern.Another problem associated with leverage is the fact that Measurement accuracy as with all simple level measurement systems depends on Tank tolerances is. The fuel tank that is customary today and manufactured by inflation shows Comparatively large manufacturing tolerances in the range of several when new Liters (e.g. approx. ± 2 liters) and expands over the course of the vehicle's life additionally by up to several liters (for example up to 2 liters). However, this is problematic in that the one with the lever encoder or in general with the Level sensor detected fuel level using a predetermined Height-volume characteristic curve in the fuel volume in the fuel tank is converted. Changes with increasing lifespan of the motor vehicle the volume of the fuel tank, leads to the procedure described above comparatively large mistakes.
In Fig. 5 ist beispielhaft der Verlauf der Tankanzeige in Abhängigkeit von der Füllstandshöhe eines Kraftstofftanks (Kennlinie (b)) sowie der Verlauf der Tankanzeige bei einem beispielsweise um 15% in der Höhe gegenüber dem Ursprungszustand ausgedehnten Kraftstofftank (Kennlinie (a)) dargestellt. Ebenso ist der daraus resultierende Tankanzeigenfehler (Kennlinie (c)) dargestellt. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, ergibt sich bei Vollanzeige ein maximaler Fehler von ca. 17,7%, was bei einem Kraftstofftank mit einem Volumen von 67,7 l im Ursprungszustand einem Fehler von 10,2 l entspricht.In FIG. 5, the curve of the fuel gauge depending on the filling level of a fuel tank (curve (b)) and the course is shown of the fuel gauge in an example, 15% extended in the height in relation to the original state fuel tank (curve (a)) by way of example. The resulting fuel gauge error (characteristic (c)) is also shown. As can be seen from FIG. 5, when the display is full, there is a maximum error of approximately 17.7%, which corresponds to an error of 10.2 l in the original state for a fuel tank with a volume of 67.7 l.
Aufgrund der zuvor erwähnten Nachteile wird intensiv nach alternativen Verfahren und Vorrichtungen zum Messen des Tankfüllstands gesucht. So wurde beispielsweise in der DE 198 16 455 A1 ein Füllstandssensor mit einer größeren Anzahl von auf einer Leiterplatte oder einer flexiblen Leiterbahn nebeneinander angeordneten Sensorelementen beschrieben, wobei jedes dieser Sensorelemente einen kapazitiven Niveauschalter bildet, so dass durch Auswertung der Anzahl der in den Kraftstoff eintauchenden kapazitiven Niveauschalter mit Hilfe einer elektronischen Auswertelogik der Füllstand des entsprechenden Kraftstofftanks ermittelt werden kann, wenn die einzelnen Sensorelemente vertikal über die Höhe des Kraftstofftanks verteilt werden.Due to the aforementioned disadvantages, alternative methods and Devices for measuring the tank level sought. For example, in the DE 198 16 455 A1 a level sensor with a larger number of on one Printed circuit board or a flexible conductor track arranged side by side Sensor elements described, each of these sensor elements having a capacitive Level switch forms so that by evaluating the number of in the fuel immersing capacitive level switch with the help of an electronic evaluation logic the level of the corresponding fuel tank can be determined if the individual sensor elements are distributed vertically over the height of the fuel tank.
Auch bei diesem neuartigen Messsystem tritt jedoch das Problem auf, dass eine im Laufe des Fahrzeuglebens auftretende Ausdehnung des Kraftstofftanks zu einem Mess- bzw. Anzeigefehler führt. With this new type of measurement system, however, the problem arises that an im Expansion of the fuel tank to a measuring or display error.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren sowie eine entsprechende Vorrichtung zum Messen des Füllstands einer Flüssigkeit in einem Behälter, insbesondere in einem Kraftstofftank, vorzuschlagen, womit einerseits eine äußerst präzise Füllstandsmessung möglich ist und andererseits Fehler infolge einer Volumenänderung des Behälters bzw. Kraftstofftanks vermieden werden können.The present invention is therefore based on the object of a method and a corresponding device for measuring the level of a liquid in a To propose containers, especially in a fuel tank, which on the one hand extremely precise level measurement is possible and on the other hand errors due to a Volume change of the container or fuel tank can be avoided.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruches 1 bzw. eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruches 6 gelöst. Die Unteransprüche definieren jeweils bevorzugte und vorteilhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung.This object is achieved by a method with the features of Claim 1 and a device with the features of claim 6 solved. The Sub-claims each define preferred and advantageous embodiments of the present invention.
Erfindungsgemäß werden zum Messen des Füllstands mindestens zwei Sensoren verwendet, wobei der erste Sensor derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass er die Entfernung zwischen dem Boden des Behälters bzw. Kraftstofftanks und der Flüssigkeitsoberfläche bzw. Kraftstoffoberfläche erfassen kann. Der zweite Sensor ist derart ausgestaltet und angeordnet, dass er die Entfernung zwischen der Oberseite des Behälters bzw. Kraftstofftanks und der Flüssigkeitsoberfläche bzw. Kraftstoffoberfläche erfassen kann, wobei durch Auswertung der Ausgangssignale der beiden Sensoren. bzw. der von den beiden Sensoren erfassten Entfernungen eine Aussage über den Füllstand der Flüssigkeit bzw. des Kraftstoffs in dem Behälter bzw. Kraftstofftank abgeleitet wird.According to the invention, at least two sensors are used to measure the fill level used, wherein the first sensor is designed and arranged such that it Distance between the bottom of the container or fuel tank and the Can detect liquid surface or fuel surface. The second sensor is designed and arranged such that it covers the distance between the top of the Container or fuel tanks and the liquid surface or fuel surface can record, by evaluating the output signals of the two sensors. respectively. the distances recorded by the two sensors provide information about the fill level the liquid or fuel in the container or fuel tank is derived.
Die beiden Sensoren können insbesondere derart ausgestaltet sein, dass sie jeweils mehrere auf einem gemeinsamen Trägermaterial nebeneinander angeordnete Sensorelemente, beispielsweise kapazitive Sensorelemente, umfassen, welche vertikal über den Behälter bzw. Kraftstofftank verteilt angeordnet sind. Dabei wird der erste Sensor insbesondere am Boden des Behälters bzw. Kraftstofftanks abgestützt, während der zweite Sensor an der Behälter- oder Kraftstoffoberseite angebracht wird. Grundsätzlich können jedoch im Rahmen der vorliegenden Erfindung im Prinzip beliebig ausgestaltete Füllstandsmesseinrichtungen als Sensoren verwendet werden.The two sensors can in particular be configured such that they each several arranged side by side on a common carrier material Sensor elements, for example capacitive sensor elements, which are vertical are arranged distributed over the container or fuel tank. The first one Sensor supported in particular at the bottom of the container or fuel tank while the second sensor is attached to the top of the tank or fuel. In principle, however, can in principle be any within the scope of the present invention configured level measuring devices can be used as sensors.
Mit Hilfe der vorliegenden Erfindung wird somit eine doppelte Füllstandsmessung vorgeschlagen, mit deren Hilfe beispielsweise insbesondere bei Anwendung der vorliegenden Erfindung zum Messen des Füllstands eines Kraftstofftanks Tanktoleranzen und/oder eine Dehnung des Kraftstofftanks, welche z. B. durch Alterung des Kraftstofftanks oder durch Überdruck im Kraftstofftank verursacht werden kann, gemessen und weitgehend kompensiert werden können. Dies führt dazu, dass bei der Berechnung des in dem Kraftstofftank enthaltenen Kraftstoffvolumens auf Grundlage des erfassten Kraftstofffüllstands Fehler durch Tanktoleranzen weitgehend vermieden werden können.With the help of the present invention, a double level measurement is thus possible proposed, with the help, for example, especially when using the Present invention for measuring the level of a fuel tank tank tolerances and / or an expansion of the fuel tank, which, for. B. by aging the Fuel tanks or can be caused by excess pressure in the fuel tank, can be measured and largely compensated. This means that the Calculation of the fuel volume contained in the fuel tank based on the detected fuel level errors due to tank tolerances largely avoided can be.
Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend näher unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels zum Messen des Kraftstofffüllstands in einem Kraftstofftank erläutert. Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung jedoch nicht auf das Messen des Kraftstofffüllstands in einem Kraftstofftank beschränkt, sondern kann allgemein zum Messen des Füllstands beliebiger Flüssigkeiten in beliebig ausgestalteten Behältern eingesetzt werden.The present invention will hereinafter be described in more detail with reference to the accompanying Drawing using a preferred embodiment for measuring the Fuel level in a fuel tank explained. Of course the present one However, the invention is not based on measuring the fuel level in a fuel tank limited, but can generally be used to measure the level of any liquid can be used in containers of any design.
Fig. 1 zeigt den Einsatz einer Messvorrichtung gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Vorliegenden Erfindung in einem Kraftstofftank, Fig. 1 shows the use of a measuring apparatus according to a preferred embodiment of the present invention in a fuel tank,
Fig. 2 zeigt den in Fig. 1 dargestellten Kraftstofftank sowie die erfindungsgemäße Messvorrichtung nach Ausdehnung des Kraftstofftanks, wobei die Höhe des Kraftstofftanks größer als in Fig. 1 ist, Fig. 2 shows, in Fig. 1 illustrated fuel tank and the measuring device according to the invention after expansion of the fuel tank, wherein the height of the fuel tank is greater than in Fig. 1
Fig. 3 zeigt eine Draufsicht sowie eine Seitenansicht einer möglichen Anordnung der in Fig. 1 und Fig. 2 gezeigten Sensoren auf einer gemeinsamen Trägerfolie, Fig. 3 is a plan view and a side view of a possible arrangement of the sensors shown in Fig. 1 and Fig. 2 on a common carrier foil,
Fig. 4 zeigt einen Kraftstofftank mit einem herkömmlichen Hebelgeber zum Messen des Füllstands des Kraftstofftanks, und Fig. 4 shows a fuel tank with a conventional lever transmitter for measuring the level of the fuel tank, and
Fig. 5 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung des Fehlers der Tankanzeige infolge einer höhenmäßigen Ausdehnung des Kraftstofftanks gemäß dem Stand der Technik. FIG. 5 shows an illustration for explaining the error in the tank display as a result of a height expansion of the fuel tank according to the prior art.
In Fig. 1 ist ein Kraftstofftank 1 mit einer Kraftstoffpumpe 2 dargestellt. Zum Messen des Füllstands des Kraftstofftanks 1 wird nicht nur ein Sensor, sondern zwei Sensoren 3, 4 verwendet. Der eine Sensor 3 ist derart ausgestaltet, dass er die Entfernung hu zwischen dem Boden des Kraftstofftanks 1 und der Kraftstoffoberfläche misst, während der andere Sensor 4 derart angeordnet ist, dass er die Entfernung ho zwischen der Oberseite des Kraftstofftanks 1 und der Kraftstoffoberfläche misst. Die von den beiden Sensoren 3 und 4 erzeugten Messsignale werden wie in Fig. 1 gezeigt einer Auswertelogik bzw. Auswerteschaltung 8 zugeführt, welche durch Auswertung der von den beiden Sensoren 3, 4 erzeugten Messsignale auf die Füllhöhe hF bzw. das in dem Kraftstofftank 1 befindliche Kraftstoffvolumen V schließt.In Fig. 1, a fuel tank 1 is shown with a fuel pump 2. To measure the fill level of the fuel tank 1 , not only one sensor, but two sensors 3 , 4 are used. One sensor 3 is designed such that it measures the distance h u between the bottom of the fuel tank 1 and the fuel surface, while the other sensor 4 is arranged such that it measures the distance h o between the top of the fuel tank 1 and the fuel surface , As shown in FIG. 1, the measurement signals generated by the two sensors 3 and 4 are fed to an evaluation logic or evaluation circuit 8 , which evaluates the measurement signals generated by the two sensors 3 , 4 to the fill level h F or that in the fuel tank 1 located fuel volume V closes.
Als Sensoren 3, 4 können prinzipiell alle bekannten Ausführungsarten von Füllstandssensoren verwendet werden. Besonders gut geeignet sind jedoch Sensoren der in der bereits eingangs erwähnten DE 198 16 455 A1 beschriebenen Art, welche jeweils mehrere auf einer Leiterplatte oder einer flexiblen Leiterbahn nebeneinander angeordnete Sensorelemente, insbesondere kapazitive Sensorelemente, umfassen, welche jeweils für sich genommen einen Niveauschalter darstellen. Dabei sind die einzelnen Sensorelemente der beiden Sensoren 3, 4 wie in Fig. 1 gezeigt jeweils in Höhenrichtung des Kraftstofftanks 1, d. h. in vertikaler Richtung, zueinander benachbart angeordnet, wobei sich die Kapazität jedes kapazitiven Sensorelements der beiden Sensoren 3, 4 verändert, wenn es in den Kraftstoff eintaucht. Auf diese Weise kann die Auswertelogik auf die Entfernungen hu und ho schließen, indem die in den Kraftstoff eintauchenden Sensorelemente der beiden Sensoren 3 und 4 erfasst werden.In principle, all known types of fill level sensors can be used as sensors 3 , 4 . However, sensors of the type described in the aforementioned DE 198 16 455 A1 are particularly well suited, each of which comprises a plurality of sensor elements, in particular capacitive sensor elements, arranged next to one another on a circuit board or a flexible conductor track, each of which represents a level switch in itself. The individual sensor elements of the two sensors 3 , 4 are arranged adjacent to one another in the height direction of the fuel tank 1 , ie in the vertical direction, as shown in FIG. 1, the capacitance of each capacitive sensor element of the two sensors 3 , 4 changing when it changes immersed in the fuel. In this way, the evaluation logic can deduce the distances h u and h o by detecting the sensor elements of the two sensors 3 and 4 immersed in the fuel.
Die vorliegende Erfindung kann somit ohne nennenswerten Mehraufwand gegenüber den bereits in Entwicklung befindlichen kapazitiven Füllstandsensoren umgesetzt werden, so dass keine wesentlichen zusätzlichen Herstellungskosten entstehen.The present invention can thus be compared with no significant additional effort the capacitive level sensors already in development are, so that no significant additional manufacturing costs arise.
Insbesondere sind im Prinzip keine zwei separaten Sensoren 3, 4 erforderlich, da bei geeigneter Anordnung der einzelnen Sensorelemente die beiden Sensoren 3, 4 auch auf einer gemeinsamen Trägerfolie oder dergleichen integriert ausgestaltet werden können. Ein entsprechendes Ausführungsbeispiel hierzu ist in Fig. 3 dargestellt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind die beiden Sensoren 3, 4 auf einer gemeinsamen flexiblen Trägerfolie 7 ausgestaltet und über elektrische Verbindungen 6 miteinander verbunden. Am oberen Ende der Trägerfolie 7 sind entsprechende elektrische Anschlüsse 5 vorgesehen. Die elektronische Auswertung der einzelnen kapazitiven Sensorelemente der beiden Sensoren 3, 4 durch die Auswertelogik 8 muss in diesem Fall derart erfolgen, dass eine getrennte Füllstandshöhenermittlung für den oberen Sensor 4 und den unteren Sensor 3 möglich ist. Dies ist jedoch kein grundsätzliches technisches Problem, sondern lediglich eine Frage der Ausführung der Auswertelogik 8. Da die Auswertelogik 8 vorzugsweise in einen einzigen elektronischen Baustein integriert ist, entsteht in diesem Fall in der Fertigung kein Mehraufwand für die hier benötigten Anforderungen.In particular, in principle no two separate sensors 3 , 4 are required, since with a suitable arrangement of the individual sensor elements, the two sensors 3 , 4 can also be designed to be integrated on a common carrier film or the like. A corresponding exemplary embodiment is shown in FIG. 3. As can be seen from FIG. 3, the two sensors 3 , 4 are configured on a common flexible carrier film 7 and connected to one another via electrical connections 6 . Corresponding electrical connections 5 are provided at the upper end of the carrier film 7 . In this case, the electronic evaluation of the individual capacitive sensor elements of the two sensors 3 , 4 by the evaluation logic 8 must take place in such a way that a separate determination of the fill level is possible for the upper sensor 4 and the lower sensor 3 . However, this is not a fundamental technical problem, but only a question of the execution of the evaluation logic 8 . Since the evaluation logic 8 is preferably integrated in a single electronic module, in this case there is no additional effort in production for the requirements required here.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der untere Sensor 3 insbesondere am unteren Teil der Kraftstoffpumpe 3 angebracht und stützt sich mit dieser zusammen am Boden des Kraftstofftanks 1 ab, während der obere Sensor 4 vorzugsweise am Flansch der Kraftstoffpumpe 2 angebracht ist und von oben in den Kraftstoff hineinragt.In the embodiment shown in FIG. 1, the lower sensor 3 is in particular attached to the lower part of the fuel pump 3 and is supported together with it on the bottom of the fuel tank 1 , while the upper sensor 4 is preferably attached to the flange of the fuel pump 2 and from above protrudes into the fuel.
In Fig. 2 ist der in Fig. 1 dargestellte Kraftstofftank 1 nach einer höhenmäßigen Ausdehnung des Kraftstofftanks 1, welche beispielsweise durch Alterung des Kraftstofftanks oder durch Überdruck in dem Kraftstofftank verursacht sein kann, dargestellt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist der Kraftstofftank 1 nunmehr gegenüber der Darstellung von Fig. 1 eine Höhe hT2 auf, welche größer als die Höhe hT1 des in Fig. 1 dargestellten Kraftstofftanks 1 ist. Dies hat zur Folge, dass der am Flansch der Kraftstoffpumpe 2 angebrachte obere Sensor 4 weniger weit in den Kraftstoff eintaucht. Während in Fig. 1 die einzelnen Entfernungen mit dem Index "1" versehen sind, sind die in Fig. 2 dargestellten entsprechenden Entfernungen mit dem Index "2" bezeichnet.In FIG. 2, the fuel tank 1 shown in Fig. 1, according to a heightwise dimension of the fuel tank 1, which may be caused for example by aging of the fuel tank or by excess pressure in the fuel tank is illustrated. As can be seen from FIG. 2, the fuel tank 1 now has a height h T2 compared to the illustration in FIG. 1, which is greater than the height h T1 of the fuel tank 1 shown in FIG. 1. As a result, the upper sensor 4 attached to the flange of the fuel pump 2 is immersed less deeply in the fuel. While in Fig. 1, the individual distances are provided with the subscript "1", the respective distances shown in FIG. 2 are denoted by the index "2".
Nachfolgend soll genauer ein geeignetes Verfahren zur Ermittlung des Füllstands bzw. des Kraftstoffvolumens in dem Kraftstofftank 1 auf Grundlage der von den beiden Sensoren 3, 4 gelieferten Messsignale erläutert werden, wobei jeweils die von dem unteren Sensor 3 erfasste Entfernung zwischen dem Boden des Kraftstofftanks 1 und der Kraftstoffoberfläche mit hu bezeichnet ist, während die von dem oberen Sensor 4 erfasste Entfernung zwischen der Oberseite des Kraftstofftanks 1 und der Kraftstoffoberfläche jeweils mit ho bezeichnet ist. Darüber hinaus ist die wirksame Länge des unteren Sensors 3 mit lu und die wirksame Länge des oberen Sensors 4 mit lo bezeichnet. Die Füllstandshöhe des in dem Kraftstofftank 1 befindlichen Kraftstoffs ist mit hF und die Höhe des Kraftstofftanks 1 mit hT bezeichnet.The following text more specifically, a suitable method for determining the level or volume of fuel in the fuel tank 1 based on the measurement signals supplied by the two sensors 3, 4 will be explained, wherein in each case detected by the lower sensor 3 Distance between the bottom of the fuel tank 1 and of the fuel surface is denoted by h u , while the distance between the top of the fuel tank 1 and the fuel surface detected by the upper sensor 4 is denoted by h o in each case. In addition, the effective length of the lower sensor 3 is denoted by l u and the effective length of the upper sensor 4 by l o . The level of the fuel in the fuel tank 1 is denoted by h F and the height of the fuel tank 1 by h T.
Es gilt der folgende Zusammenhang:
The following relationship applies:
hT = ho + hu (1)h T = h o + h u (1)
D. h. anhand der Messsignale der beiden Sensoren 3, 4 kann auf die augenblickliche
Höhe hT des Kraftstofftanks 1 geschlossen werden. Dabei ist erforderlich, dass die
beiden Sensoren 3, 4 auch bei Ausdehnung des Kraftstofftanks 1 eine Überdeckung
aufweisen, d. h. in einem Teilbereich (vergleiche Fig. 1 und Fig. 2) ragen beide
Sensoren 3, 4 in den Kraftstoff hinein. Es muss somit gelten:
That is, the instantaneous height h T of the fuel tank 1 can be inferred from the measurement signals of the two sensors 3 , 4 . It is necessary that the two sensors 3, 4 have a coverage even with expansion of the fuel tank 1, ie in a sub-region (see Fig. 1 and Fig. 2) 4 project both sensors 3, in the fuel inside. The following must therefore apply:
lu + lo < hT (2)l u + l o <h T (2)
Im unteren Füllstandsbereich, d. h. bei hF < lu, kann der Füllstand hF anhand des unteren
Sensors 3 ermittelt werden. Es gilt somit:
In the lower fill level range, ie when h F <l u , the fill level h F can be determined using the lower sensor 3 . The following therefore applies:
hF = hu für hF < lu (3)h F = h u for h F <l u (3)
Im oberen Füllstandsbereich, d. h. für hF ≧ lu, kann der Füllstand hF mit dem oberen
Sensor 4 ermittelt werden. In diesem Fall gilt:
In the upper fill level range, ie for h F ≧ l u , the fill level h F can be determined with the upper sensor 4 . In this case:
hF = hT - ho für hF ≧ lu (4)h F = h T - h o for h F ≧ l u (4)
Wie bereits erwähnt worden ist, bezeichnet ho die Entfernung zwischen der Oberseite des Kraftstofftanks 1 und der Kraftstoffoberfläche, d. h. den kraftstofffreien Bereich des oberen Sensors 4.As already mentioned, h o denotes the distance between the top of the fuel tank 1 and the fuel surface, ie the fuel-free area of the upper sensor 4 .
Wie ebenfalls bereits zuvor erwähnt worden ist, kann die Höhe hT des Kraftstofftanks 1
im Überschneidungsbereich gemäß obiger Gleichung (1) ermittelt werden. Mit der
Kenntnis der augenblicklichen Höhe des Kraftstofftanks können Fehler durch
Tanktoleranzen oder Tankdehnung weitgehend eliminiert werden, indem die zur
Umrechnung des Füllstands bzw. der Füllhöhe hF des Kraftstofftanks 1 in das in dem
Kraftstofftank befindliche Kraftstoffvolumen V verwendete Höhen-Volumen-Kennlinie mit
der ermittelten Höhe hT linear normiert wird. Im einfachsten Fall gilt dann für einen
rechteckigen Kraftstofftank:
As has also been mentioned previously, the height h T of the fuel tank 1 in the overlap area can be determined in accordance with equation (1) above. With knowledge of the instantaneous height of the fuel tank, errors due to tank tolerances or tank expansion can be largely eliminated by using the height-volume characteristic curve used to convert the fill level or the fill height h F of the fuel tank 1 into the fuel volume V located in the fuel tank Height h T is normalized linearly. In the simplest case, the following applies to a rectangular fuel tank:
V = A.hF.hT/hTN (5)V = Ah F .h T / h TN (5)
Dabei bezeichnet A die Grundfläche und hTN die Nennhöhe, d. h. die Höhe im nicht ausgedehnten Zustand, des Kraftstofftanks 1.A denotes the base area and h TN the nominal height, ie the height in the unexpanded state, of the fuel tank 1 .
Wie bereits erläutert worden ist, ist es zur Ermittlung der Tankhöhe hT erforderlich, dass
sich der augenblickliche Füllstand bzw. die Füllhöhe hF des in dem Kraftstofftank 1
befindlichen Kraftstoffs im Überschneidungsbereich der beiden Sensoren 3, 4 befindet,
d. h. es muss gelten:
As has already been explained, in order to determine the tank height h T, it is necessary for the instantaneous fill level or the fill height h F of the fuel in the fuel tank 1 to be in the overlap region of the two sensors 3 , 4 , ie the following must apply:
hT - lo ≦ hF ≦ lu (6)h T - l o ≦ h F ≦ l u (6)
Der von der Auswertelogik 8 jeweils ermittelte augenblickliche Wert der Höhe hT des Kraftstofftanks 1 kann von der Auswertelogik 8 jeweils zwischengespeichert und anschließend als Korrekturwert zur Ermittlung des entsprechenden Kraftstoffvolumens V herangezogen werden. Wurde im Anfangszustand noch kein Wert für die Höhe hT des Kraftstofftanks 1 ermittelt, wird hT zunächst mit der Nennhöhe des Kraftstofftanks 1 initialisiert, d. h. das zuvor beschriebene Verfahren wird mit hT = hTN gestartet. The respectively determined by the evaluation logic 8 instantaneous value of the height h T of the fuel tank 1 can be respectively latched by the evaluation logic unit 8 and is subsequently used as a correction value for determining the respective fuel volume V. If no value for the height h T of the fuel tank 1 has been determined in the initial state, h T is initially initialized with the nominal height of the fuel tank 1 , ie the method described above is started with h T = h TN .
11
Kraftstofftank
Fuel tank
22
Kraftstoffpumpe
Fuel pump
3, 43, 4
Füllstandssensor
level sensor
55
elektrischer Anschluss
electrical connection
66
Leiterbahn
conductor path
77
Trägerfolie
support film
88th
Auswertelogik
evaluation logic
99
Schwimmer
swimmer
1010
Hebelarm
lever arm
1111
Winkelerfassungseinrichtung
hu Angle detection means
h u
, ho , h o
Messsignal
hF measuring signal
h F
Füllstand
hT level
h T
Tankhöhe
V Kraftstoffvolumen
tank height
V fuel volume
Claims (14)
hT - lo ≦ hF ≦ lu,
wobei hT die Höhe und hF den Füllstand des Behälters (1) bezeichnet.12. Device according to one of claims 7-11, characterized in that for the vertical extension l u of the first sensor ( 3 ) starting from the bottom of the container ( 1 ) and the vertical extension 10 of the second sensor ( 4 ) starting from the Top of the container ( 1 ) the following relationship applies:
h T - l o ≦ h F ≦ l u ,
where h T denotes the height and h F the fill level of the container ( 1 ).
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DE2000157939 DE10057939A1 (en) | 2000-11-22 | 2000-11-22 | Measurement of fuel level in a motor vehicle fuel tank using a dual sensor arrangement that allows compensations to be made for variations in fuel tank capacity due to manufacturing tolerances and tank expansion |
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DE2000157939 DE10057939A1 (en) | 2000-11-22 | 2000-11-22 | Measurement of fuel level in a motor vehicle fuel tank using a dual sensor arrangement that allows compensations to be made for variations in fuel tank capacity due to manufacturing tolerances and tank expansion |
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Family
ID=7664245
Family Applications (1)
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DE2000157939 Withdrawn DE10057939A1 (en) | 2000-11-22 | 2000-11-22 | Measurement of fuel level in a motor vehicle fuel tank using a dual sensor arrangement that allows compensations to be made for variations in fuel tank capacity due to manufacturing tolerances and tank expansion |
Country Status (1)
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10345693A1 (en) * | 2003-10-01 | 2005-04-21 | Volkswagen Ag | Car fuel fluid transport unit has electrodes facing vertical conducting surface of pump to allow measurement of fluid level |
DE102009050460A1 (en) | 2009-10-23 | 2010-06-17 | Daimler Ag | Method for determining level of e.g. petrol in tank of motor vehicle, involves forming characteristic line by stretchings of another characteristic line, and determining level based on former characteristic line and value |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE69013940T2 (en) * | 1989-02-23 | 1995-06-08 | Bror Allan Eriksson | Method and device for testing the content of liquid containers. |
DE4405238C2 (en) * | 1994-02-18 | 1998-07-09 | Endress Hauser Gmbh Co | Arrangement for measuring the level in a container |
DE19816455A1 (en) * | 1998-04-14 | 1999-10-28 | Mannesmann Vdo Ag | Level sensor for fuel tank |
-
2000
- 2000-11-22 DE DE2000157939 patent/DE10057939A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (3)
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