DE10109058A1 - Determination of fuel level in a fuel tank, uses strain gauges that are deformed according to the mass and volume of fuel within the tank, so that the remaining range of a motor vehicle can be accurately calculated - Google Patents
Determination of fuel level in a fuel tank, uses strain gauges that are deformed according to the mass and volume of fuel within the tank, so that the remaining range of a motor vehicle can be accurately calculatedInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Ermittlung des Füllstandes eines Kraft stofftanks zur Feststellung der Rest-Reichweite des Kraftfahrzeuges.The invention relates to a method and Device for determining the level of a force fabric tanks to determine the remaining range of the Motor vehicle.
Üblicherweise können auf Grund des verwendeten Materials und durch Fertigungstoleranzen die Kraftstoff tanks nicht mit konstanter Wandstärke hergestellt werden. Weiterhin erschwert die zunehmende Zerklüftung der Kraft stofftanks durch ungleichmäßige geometrische Formgebungen eine zuverlässige Ermittlung des Füllstandes. In der Re gel weisen Kraftstofftanks Füllstands-Sensoren auf, die auf Schwimmerbasis arbeiten. Solche Füllstand-Sensoren können den Füllstand bei derartig zerklüfteten, geomet risch unregelmäßigen Abmessungen des Kraftstofftanks nicht mehr mit zuverlässiger Genauigkeit ermitteln. Als besonders schwierig erweist sich beispielsweise eine Ab stimmung der errechneten und angezeigten Rest-Reichweite und der tatsächlichen Restmenge des Treibstoffes im Kraftstofftank. Dies führt zwangsläufig zu Reklamationen durch die Fahrzeughalter. Usually, due to the used Materials and manufacturing tolerances the fuel tanks are not manufactured with a constant wall thickness. Furthermore, the increasing fissuring of the force complicates fabric tanks due to uneven geometric shapes a reliable determination of the level. In the Re gel, fuel tanks have level sensors that work on a float basis. Such level sensors can fill level in such a jagged, geomet irregular dimensions of the fuel tank no longer determine with reliable accuracy. As For example, an Ab proves to be particularly difficult the calculated and displayed remaining range and the actual remaining amount of fuel in the Fuel tank. This inevitably leads to complaints by the vehicle owner.
Füllstands-Sensoren auf Schwimmerbasis haben weiterhin den Nachteil, dass sie vergleichsweise großvo lumig sind und im Inneren des Kraftstofftanks angebracht werden müssen. Die Füllstands-Sensoren messen darüber hinaus eine Strecke bzw. einen Weg, d. h. eine Kraftstoff- Niveauschwankung im Kraftstofftank. Dadurch wird das ef fektive Tankvolumen reduziert und die maximale Reichweite vermindert. Des weiteren muss die Füllstands- Sensoreinheit vom umgebenden Treibstoff isoliert werden. Da die Füllstands-Sensoreinheit im Inneren des Kraft stofftanks untergebracht ist, kann diese nur unter er schwerten Bedingungen oder gar nicht ausgetauscht werden. Herstellungsbedingte Schwankungen im Tankvolumen durch unterschiedliche Wandstärken des Kraftstofftanks können nicht erfasst und damit auch nicht kompensiert werden.Have level sensors based on floats furthermore the disadvantage that they are comparatively large are lumpy and attached inside the fuel tank Need to become. The level sensors measure above it a route or a path d. H. a fuel Level fluctuation in the fuel tank. This will make the ef effective tank volume reduced and the maximum range reduced. Furthermore, the level Sensor unit can be isolated from the surrounding fuel. Because the level sensor unit inside the force cloth tanks is housed, this can only be under it difficult conditions or not exchanged at all. Manufacturing-related fluctuations in the tank volume different wall thicknesses of the fuel tank can not recorded and therefore not compensated for.
Eine Lösung dieses Problems bietet sich durch eine berührungslose, von außen zugängliche Messanordnung zur Ermittlung des Kraftstoffvolumens bzw. des Luftvolu mens im Kraftstofftank an. Hierzu sind verschiedene Ver fahren bekannt. Die DE 41 27 233 A1 beschreibt ein Ver fahren, das auf einer kontrollierten Kompression des Gas volumens basiert. Dabei werden die resultierenden Druck veränderungen im Kraftstofftank ausgewertet, um einen Rückschluss auf das Volumenverhältnis zwischen Gas und Treibstoff zu ziehen. Nachteilig bei diesem Verfahren sind die aufwändige Sensorik und der erforderlichen Betä tigungselemente, die zwingend erforderliche Gasdichtig keit des Kraftstofftanks sowie die notwendige Isolierung der Sensoren und Betätigungselemente vom Tankinnenraum.This problem can be solved by a non-contact measurement arrangement accessible from the outside to determine the fuel volume or air volume mens in the fuel tank. Various ver drive known. DE 41 27 233 A1 describes a ver drive that on a controlled compression of the gas volume based. Doing so will result in pressure Changes in the fuel tank evaluated to one Conclusion on the volume ratio between gas and To pull fuel. A disadvantage of this method are the complex sensors and the required actuation Tightening elements, the mandatory gas-tight fuel tank and the necessary insulation of the sensors and actuators from the tank interior.
Das Erfordernis der Gasdichtigkeit wird vermie den, wenn mit Hilfe von Ultraschallimpulsen gemäß der DE 299 12 072 A1 und der DE 40 25 326 A1 das Füllstandsni veau ermittelt wird. Nachteile dieser Verfahren sind e benfalls die aufwändige Sensor-Messtechnik in Verbindung mit den dazu erforderlichen Betätigungselementen und de ren Isolierung, wobei wiederum wie bei den Füllstands- Sensoren auf Schwimmerbasis eine Strecke aus der Kraft stoff-Niveauschwankung gemessen wird. Dabei kann das schwankende Tankvolumen nicht in ausreichendem Maße er fasst werden.The requirement of gas tightness is avoided the when using ultrasonic pulses according to DE 299 12 072 A1 and DE 40 25 326 A1 the fill level veau is determined. Disadvantages of these methods are e if necessary, the complex sensor measurement technology in connection with the necessary actuators and de insulation, again like the level Float-based sensors cover a stretch of strength material level fluctuation is measured. It can fluctuating tank volume is not sufficient be caught.
Ferner ist aus der EP 0 522 989 B1 eine Vor richtung zur optoelektronischen Bestimmung der Flüssig keitsmenge in einem Behälter bekannt, bei der ein als biegsame Membran ausgebildetes Messglied vorgesehen ist, welches einen Aufnehmer für Druck oder Druckschwankungen bildet, bei dem die Verformung der Membran ein Messsignal bildet. Ein aus Emitter und Empfänger bestehendes opti sches Übertragungssystem misst die Veränderung des als Membran ausgebildeten Messgliedes und bewirkt eine Verän derung der Übertragung des Lichtflusses. Eine Steuerein heit wertet die Parameter der Übertragung des Lichtflus ses aus und erzeugt einen darzustellenden Messwert. Diese optoelektronische Vorrichtung ist aufwändig und störan fällig und ist daher unzuverlässig.Furthermore, EP 0 522 989 B1 describes a front direction for optoelectronic determination of the liquid quantity known in a container, in which a as flexible membrane-shaped measuring element is provided, which is a transducer for pressure or pressure fluctuations forms, in which the deformation of the membrane a measurement signal forms. An opti consisting of emitter and receiver cal transmission system measures the change of the as Diaphragm trained measuring element and causes a change change in the transmission of light flux. A tax unit evaluates the parameters of the transmission of the light flow ses and generates a measured value to be displayed. This optoelectronic device is complex and troublesome due and is therefore unreliable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der auf zuverlässige Weise der Treib stofffüllstand in einem Kraftstofftank und daraus die Rest-Reichweite eines Kraftfahrzeuges ermittelt werden kann.The invention is based on the object Method and device of the type mentioned at the beginning to create with the propellant in a reliable manner fuel level in a fuel tank and from it the Residual range of a motor vehicle can be determined can.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge löst, dass eine durch die Masse und das Volumen des Kraftstoffes erzeugte Verformung des Kraftstofftanks auf mindesten einen Dehnungsmessstreifen übertragen und durch eine mit diesem verbundene Steuereinrichtung aus der Än derung der Charakteristik des Dehnungsmessstreifens das Volumen des Kraftstoffes und die Rest-Reichweite des Kraftstoffes ermittelt wird.The object is thereby ge solves that one by the mass and volume of the Fuel generated deformation of the fuel tank transfer and carry through at least one strain gauge a control device connected to this from the Än change in the characteristics of the strain gauge Volume of fuel and the remaining range of the Fuel is determined.
Das erfindungsgemäße Verfahren basiert sonach auf der messtechnischen Auswertung der Verformung der Au ßenwand des Kraftstofftanks, die durch das Gewicht des Treibstoffes hervorgerufen wird. Die Verformung der Tank wand wird demgemäß mindestens eines auf der Außenhaut des Kraftstofftanks angebrachten Dehnungsmessstreifens er fasst. Dabei steht die Gewichtskraft des Kraftstoffes auf den Boden bzw. die Seitenwände des Kraftstofftanks im Verhältnis zur Masse und zum Volumen des Treibstoffes.The method according to the invention is therefore based on the metrological evaluation of the deformation of the Au outer wall of the fuel tank by the weight of the Fuel is caused. The deformation of the tank wall is accordingly at least one on the outer skin of the Strain gauge attached to fuel tanks summarizes. The weight of the fuel stands up the bottom or the side walls of the fuel tank in the Ratio to the mass and volume of the fuel.
Nach einer weiteren Ausgestaltung des Verfah rens erfolgt vor der Ermittlung des Kraftstoffvolumens ein Druckausgleich zwischen dem Gasvolumen im Kraftstoff tank und der umgebenden Atmosphäre. Der Druckausgleich erfolgt hierbei durch ein ohnehin am Kraftstofftank ange brachtes Be- bzw. Entlüftungsventil. Die Auswertung der Durchbiegung der Kraftstofftankflächen erfolgt somit nur, wenn im Gasvolumen des Kraftstofftanks annähernd der gleiche wie außerhalb des Tanks herrscht. Besonders vor teilhaft ist hierzu die synchrone Aktivierung des Be- bzw. Entlüftungsventils.After a further design of the procedure rens takes place before the fuel volume is determined a pressure equalization between the gas volume in the fuel tank and the surrounding atmosphere. The pressure equalization is done by a anyway on the fuel tank Brought ventilation valve. The evaluation of the Deflection of the fuel tank surfaces only takes place if in the gas volume of the fuel tank approximately the same as outside of the tank. Especially before Part of this is the synchronous activation of the loading or vent valve.
Ferner erfolgt vor der Ermittlung des Kraft stoffvolumens eine messtechnische Temperaturkompensation zwischen dem Innenraum des Kraftstofftanks und der umge benden Atmosphäre.Furthermore, before the force is determined volume a measurement-technical temperature compensation between the interior of the fuel tank and the reverse atmosphere.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch dadurch ge löst, dass am Kraftstofftank mindestens ein Dehnungsmess streifen zur Erfassung dessen Verformung angebracht ist, der mit einer Steuereinrichtung messtechnisch verbunden ist. Durch diese Einrichtung kann über die ermittelte Durchbiegung der Bodenwand und/oder der Seitenwände des Kraftstofftanks zwischen mindestens zwei Bezugspunkten, zweckmäßigerweise zwischen zwei Aufhängungspunkten des Kraftstofftanks, ein Rückschluss auf das Volumen des im Kraftstofftank befindlichen Kraftstoffes gezogen werden. Die vom Dehnungsmessstreifen gewonnenen Messdaten werden von der Steuereinrichtung aufbereitet und über einen Da tenbus anderen Anwendungen im Kraftfahrzeug zugänglich gemacht.The object of the invention is also ge triggers that at least one strain gauge on the fuel tank strips to detect the deformation of which is appropriate, which is connected to a control device by measurement is. Through this facility can be determined on the Deflection of the bottom wall and / or the side walls of the Fuel tanks between at least two reference points, expediently between two suspension points of the Fuel tanks, a conclusion on the volume of the im Fuel tank located fuel are pulled. The measurement data obtained from the strain gauge are prepared by the control device and via a Da tenbus accessible to other applications in the motor vehicle made.
Durch die erfindungsgemäße Einrichtung können fehleranfällige Füllstands-Sensoren auf Schwimmerbasis entfallen ferner wird das effektive Tankvolumen vergrö ßert. Ein weiterer Vorteil der Einrichtung besteht darin, dass das Fahrzeuggewicht um das Gewicht der Schwimmersen soren reduziert werden kann. Die Sensorik in Form des mindestens einen Dehnungsmessstreifens sowie die Steuer einrichtung sind von außen zugänglich und können im Be darfsfall gewartet oder ausgetauscht werden. Darüber hin aus können die Sensorik und die Steuereinrichtung in alle Typen von Kraftfahrzeugen unabhängig von der Form des Kraftstofftanks eingesetzt werden.By means of the device according to the invention Fault-prone float-based level sensors the effective tank volume is also increased ßert. Another advantage of the facility is that the vehicle weight is the weight of the swimmers sensors can be reduced. The sensors in the form of the at least one strain gauge and the tax furnishings are accessible from the outside and can be may be serviced or replaced. Beyond that from the sensors and the control device in all Types of motor vehicles regardless of the shape of the Fuel tanks are used.
Weiterhin ist der mindestens eine Dehnungsmess streifen vorzugsweise am Boden des Kraftstofftanks ange ordnet. Der Boden das Kraftstofftanks bildet in der Regel den Bereich, der die größte Fläche aufweist. Gegebenen falls kann zusätzlich mindestens ein Dehnungsmessstreifen zusätzlich an einer oder mehreren Seitenwänden des Kraft stofftanks angebracht werden.Furthermore, the at least one strain gauge rub against the bottom of the fuel tank assigns. The bottom of the fuel tank usually forms the area with the largest area. given if at least one additional strain gauge can be used additionally on one or more side walls of the force cloth tanks are attached.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Einrichtung ist der mindestens eine Dehnungsmessstreifen an der Außenseite und/oder Innensei te des Kraftstofftanks angeordnet und/oder in der Kraft stofftankwand vom Kraftstofftankmaterial umspritzt. Die Anbringung des mindestens einen Dehnungsmessstreifens erfolgt bevorzugt an der Außenseite des Kraftstofftanks, da die Außenseite im Falle einer Beschädigung oder eines er forderlichen Austausches eines Dehnungsmessstreifens am besten zugänglich ist.According to a further preferred embodiment the device according to the invention is at least one Strain gauges on the outside and / or inside egg te of the fuel tank arranged and / or in the force The fuel tank wall is overmolded by the fuel tank material. The The at least one strain gauge is attached preferably on the outside of the fuel tank, because the outside in the event of damage or he required replacement of a strain gauge on best accessible.
Die Befestigung des mindestens eines Dehnungs messstreifens ist auf unterschiedliche Art möglich, ist jedoch in der Regel davon abhängig, aus welchem Material der Dehnungsmessstreifen besteht. So ist der mindestens eine Dehnungsmessstreifen vorzugsweise durch eine Verkle bung am Kraftstofftank befestigt.Fixing the at least one stretch measuring strip is possible in different ways however, usually depends on what material the strain gauge is there. At least that's how it is a strain gauge preferably by an adhesive Exercise attached to the fuel tank.
Zur Gewährleistung einer einfachen Reparatur und Wartung sind der mindestens eine Dehnungsmessstreifen und die Steuereinrichtung separat austauschbar.To ensure easy repair and maintenance are the at least one strain gauge and the control device can be replaced separately.
Der der Erfindung zu Grunde liegende Gedanke wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand eines Aus führungsbeispieles, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher beschrieben. Die Zeichnung zeigt eine erfindungsge mäße Einrichtung zur Ermittlung des Füllstandes eines Kraftstofftanks eines Kraftfahrzeuges.The idea on which the invention is based is in the following description based on an off management example, which is shown in the drawing, described in more detail. The drawing shows a fiction appropriate device for determining the level of a Fuel tanks of a motor vehicle.
Die Einrichtung 1 umfasst einen im wesentlichen zylinderförmigen Kraftstofftank 2, der prinzipiell auch eine beliebig andere regelmäßige oder unregelmäßige geo metrische Form aufweisen kann. An der Oberseite 3 des Kraftstofftanks 2 ist ein Be- bzw. Entlüftungsventil 4 vorgesehen. In den unteren Eckbereichen befinden sich zwei Aufhängungspunkte 5 und 6, die schematisch die Be festigungsstellen des Kraftstofftanks 2 an einer Karosse riebasis 7 markieren. Der Kraftstofftank 2 ist bis zu ei ner bestimmten Ebene 8 mit Kraftstoff 9 gefüllt. Oberhalb der Niveauebene 8 des Kraftstoffes 9 befindet sich die Gaszone 10. The device 1 comprises a substantially cylindrical fuel tank 2 , which in principle can also have any other regular or irregular geometric shape. A ventilation valve 4 is provided on the top 3 of the fuel tank 2 . In the lower corner areas there are two suspension points 5 and 6 , which schematically mark the attachment points of the fuel tank 2 on a chassis base 7 . The fuel tank 2 is filled with fuel 9 up to a certain level 8 . The gas zone 10 is located above the level 8 of the fuel 9 .
Das Gewicht des Kraftstoffes 9 bewirkt eine Verformung durch Wölbung der Seitenwände 11 und der Bo denwand 12 des Kraftstofftanks 2. An der Außenseite 13 der Bodenwand 12 ist ein Dehnungsmessstreifen 14 befes tigt, der über Leitungen 15 messtechnisch mit einer Steu ereinrichtung 16 verbunden ist.The weight of the fuel 9 causes deformation by curvature of the side walls 11 and the Bo denwand 12 of the fuel tank 2nd On the outside 13 of the bottom wall 12 , a strain gauge 14 is fastened, which is connected to a control device 16 via lines 15 .
Durch den Dehnungsmessstreifen 14 wird die Durchbiegung der Bodenwand 12 um den Betrag 5 gemessen und der gemessene Wert zur Steuereinrichtung 16 übertra gen. Gegebenenfalls erfolgt vor der Messung ein Druckaus gleich zwischen dem Innenraum des Kraftstofftanks 2 und der umgebenden Atmosphäre durch das Be- bzw. Entlüftungs ventil 4, das durch die Steuereinrichtung 16 oder eine andere, nicht gezeigte Steuereinheit betätigt wird. Die Steuereinrichtung 16 wertet die übertragenen Messdaten aus und ermittelt somit den Füllstand des Kraftstoffes im Kraftstofftank 2 und stellt die Rest-Reichweite fest, die durch das Kraftfahrzeug bis zur nächsten notwendigen Fül lung des Kraftstofftanks 2 zurückgelegt werden kann. der momentane Füllstand und/oder die Rest-Reichweite können in einem nicht dargestellten Display dem Fahrer optisch angezeigt werden. By the strain gauge 14, the deflection of the bottom wall 12 is measured by the amount of 5 and the measured value to the control device 16 übertra gene. If appropriate, before the measurement, a Druckaus equal between the interior of the fuel tank 2 and the surrounding atmosphere through the loading and venting valve 4 , which is actuated by the control device 16 or another control unit, not shown. The control device 16 evaluates the transmitted measurement data and thus determines the fill level of the fuel in the fuel tank 2 and determines the remaining range that can be covered by the motor vehicle until the next necessary filling of the fuel tank 2 . The current level and / or the remaining range can be visually shown to the driver in a display, not shown.
11
Einrichtung
Facility
22
Kraftstofftank
Fuel tank
33
Oberseite
top
44
Be- bzw. Entlüftungsventil
Ventilation valve
55
Aufhängungspunkt
suspension point
66
Aufhängungspunkt
suspension point
77
Karosseriebasis
body base
88th
Kraftstoffebene
Fuel level
99
Kraftstoff
fuel
1010
Gaszone
gas zone
1111
Seitenwände
side walls
1212
Bodenwand
bottom wall
1313
Außenseite
outside
1414
Dehnungsmessstreifen
Strain gauges
1515
Leitungen
cables
1616
Steuereinrichtung
control device
Claims (8)
Priority Applications (1)
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| DE2001109058 DE10109058A1 (en) | 2001-02-24 | 2001-02-24 | Determination of fuel level in a fuel tank, uses strain gauges that are deformed according to the mass and volume of fuel within the tank, so that the remaining range of a motor vehicle can be accurately calculated |
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| DE2001109058 DE10109058A1 (en) | 2001-02-24 | 2001-02-24 | Determination of fuel level in a fuel tank, uses strain gauges that are deformed according to the mass and volume of fuel within the tank, so that the remaining range of a motor vehicle can be accurately calculated |
Publications (1)
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|---|---|
| DE10109058A1 true DE10109058A1 (en) | 2002-09-05 |
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