DE102004007855A1 - Füllstandsmessverfahren - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Füllstandes eines abschließbaren Hohlraumes, welcher mit einem Medium befüll- und entleerbar ist, wobei ein Ventil vorgesehen wird, welches in einer strömungsleitenden Verbindung des Hohlraumes mit einem Ausgleichsraum angeordnet ist, und in welchem sich bei Öffnen desselben eine Strömung mit einer Strömungsgeschwindigkeit aus dem Hohlraum in den Ausgleichsraum oder umgekehrt einstellt. DOLLAR A Durch eine Kalibrierung des Messsystems und die Berücksichtigung einer weiteren vorgegebenen die Strömungsgeschwindigkeit im Ventil beeinflussende Größe kann unabhängig vieler Randbedingungen stets der Füllstand zuverlässig ermittelt werden.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung des Füllstandes eines abschließbaren Hohlraums, welcher mit einem Medium befüll- und entleerbar ist.
  • Das Bestimmen von Füllständen eines abschließbaren und in der Regel nicht einsehbaren Hohlraumes ist häufig erforderlich. Beispielsweise sei ein Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeugs genannt. Hier möchte man den aktuellen Füllstand feststellen, um daraus die noch mögliche Reichweite des Fahrzeugs zu ermitteln. Ein weiterer Anwendungsfall ist die Ermittlung des aktuellen Füllstands eines Vorrats- oder Transportbehälters. Als Beispiel sollen Flüssiggastanks sowie Transportfahrzeuge, insbesondere Lastkraftwagen, Güterwaggons oder Transportschiffe genannt werden.
  • Herkömmlich wird der Füllstand recht praktisch durch Verwendung eines Schwimmers gemessen. Eine andere Möglichkeit ist die Ermittlung des Füllstands anhand einer Ausströmfunktion. Um aus den bekannten Ausströmfunktionen auf den Füllstand zu schließen, wird jedoch die Kenntnis einer Vielzahl von Randparametern verlangt, wie zum Beispiel des Druckes im Tank, des Umgebungsdruckes sowie der Umgebungstemperatur und häufig weiterer Stoffgrößen des Tankinhalts. Die Ausströmfunktion des Volumens über dem Druck ist nicht linear, was stets zu Messungsgenauigkeiten führt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Bestimmung des Füllstands eines abschließbaren Hohlraums anzugeben, welches gegenüber dem Stand der Technik verbessert ist. Insbesondere soll das erfindungsgemäße Verfahren unabhängig von den Zuständen der Umgebung sowie einer Vielzahl von Randbedingungen im Hohlraum selber, wie zum Beispiel dem Druck im Hohlraum, arbeiten und zugleich präzise Messwerte liefern.
  • Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche beschreiben besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Gemäß des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst eine Kalibrierung des Messsystems vorgenommen, das heißt das spezifische Füllstandsverhalten des Hohlraums, dessen Füllstand später bestimmt werden soll, festgestellt. Zur Kalibrierung wird der Hohlraum von einem bekannten ersten Füllstand auf einen zweiten bekannten Füllstand gebracht, oder allgemein beschrieben, zwei voneinander abweichende Füllstände nacheinander eingestellt. Dabei kann der Hohlraum beliebig – wie auch später bei den Messvorgängen – entweder gefüllt oder entleert werden. Ob ein Befüllvorgang oder ein Entleervorgang stattfindet, hängt allein von der beliebigen Druckdifferenz zwischen dem Hohlraum und dem Ausgleichsraum, aus welchem befüllt oder in welchen entleert wird, ab.
  • Die Befüllung oder Entleerung während der Kalibrierung findet in der Regel über ein zusätzlich zu dem Messventil vorgesehenes Strömungsorgan, beispielsweise ein Drossel-, Absperr- oder Regelorgan oder eine Pumpe, statt, welches später auch zur Füllung oder Entleerung des Hohlraumes dient. Das Messventil, welches vorliegend kurz als Ventil bezeichnet wird, ist in einer strömungsleitenden Verbindung zwischen dem Hohlraum und dem Ausgleichsraum angeordnet. Durch Öffnen des Ventils, vollständig oder auf einen vorbestimmten Öffnungsgrad, stellt sich eine Strömung durch das Ventil aus dem Hohlraum in den Ausgleichsraum oder umgekehrt ein. Diese Strömung weist eine bestimmte Strömungsgeschwindigkeit im Ventil auf, welche beispielsweise von dem Druck in dem Hohlraum oder einer anderen vorgegebenen Bezugsgröße abhängig ist. Allgemein bindet das erfindungsgemäße Verfahren eine weitere vorgegeben Bezugsgröße ein, welche von der Strömungsgeschwindigkeit im Ventil abhängig ist, beziehungsweise welche die Strömungsgeschwindigkeit im Ventil beeinflusst.
  • Die Kalibrierung wird zunächst bei dem ersten bekannten Füllstand vorgenommen. Die weitere vorgegebene Bezugsgröße, beispielsweise der Druck im Hohlraum, wird ermittelt oder auf einen vorgegebenen Wert eingestellt. Das Ventil (Messventil) wird dabei geschlossen gehalten. Jetzt wird das Ventil geöffnet, vollständig oder um ein vorgegebenes Ausmaß, so dass sich eine Ausgleichsströmung zwischen dem Hohlraum und dem Ausgleichsraum durch das Ventil einstellt. Durch diesen Ausgleichsvorgang ändert sich die weitere vorgegebene Bezugsgröße, beispielsweise der Druck im Hohlraum. Erreicht die weitere vorgegebene Bezugsgröße einen bestimmten Wert, der um ein vorgegebenes Ausmaß vom Wert beim Öffnen des Ventils abweicht, so wird die bis dahin verstrichene Zeitspanne, beginnend mit dem Öffnen des Ventils, bestimmt.
  • Anschließend wird der zweite vorgegebene Füllstand im Hohlraum eingestellt. Die Randparameter der weiteren vorgegebenen Bezugsgröße werden auf dieselben Werte wie zu Beginn der Kalibrierung bei dem ersten Füllstand eingestellt. Beispielsweise wird derselbe Druck im Hohlraum wie zu Beginn des Öffnens des Ventils beim ersten Füllstand eingestellt. Das Ventil ist zunächst geschlossen. Nun wird das Ventil um dasselbe Öffnungsausmaß wie bei der Kalibrierung mit dem ersten Füllstand geöffnet, solange bis sich die weitere vorgegebene Bezugsgröße wiederum um dasselbe Ausmaß wie bei der Kalibrierung mit dem ersten Füllstand geändert hat, beispielsweise der Druck im Hohlraum um dieselbe Differenz wie zuvor beim ersten Durchgang abgefallen oder angestiegen ist. Wiederum wird die dabei verstrichene Zeitspanne festgehalten.
  • Die beiden erfassten Zeitspannen, das heißt die verstrichene Zeitspanne des Kalibrierschrittes beim ersten Füllstand und die verstrichene Zeitspanne des Kalibrierschrittes beim zweiten Füllstand, welche der Änderung der weiteren vorgegeben Bezugsgröße zugeordnet sind, werden als Funktion einer Geradengleichung den beiden vorgegebenen Füllständen zugeordnet. Somit ergibt sich eine Funktion, in welcher einem beliebigen Füllstand genau eine bestimmte Relaxationszeit oder Ausgleichszeit zugeordnet ist, wobei diese Funktion eine Geradengleichung darstellt. Diese Funktion wird ferner den bei der Kalibrierung eingehaltenen Randbedingungen der weiteren vorgegeben Bezugsgröße, beispielsweise dem Hohlraumdruck beim Öffnen des Ventils und der durchlaufenen Druckdifferenz, zugeordnet und das Ergebnis, d.h. eine Geradengleichungsfunktion für bestimmte Randparameter der weiteren vorgegebenen Bezugsgröße, beispielsweise Druck im Hohlraum beim Öffnen des Ventils und durchlaufener Druckdifferenz, hinterlegt, beispielsweise in einem digitalen Speicher.
  • Diese Kalibrierung bei zwei vorgegebenen Füllständen, welche nicht stets dieselben sein müssen aber dieselben sein können, werden mehrfach wiederholt, wobei die weitere vorgegebene Bezugsgröße für jede Kalibrierungsmessung verändert wird. Entsprechend erhält man eine Vielzahl von Geradengleichungen, welche den einzelnen weiteren Bezugsgrößenwerten beziehungsweise Bezugsgrößenrandparametern zugeordnet sind. Diese Geradengleichungen beziehungsweise die Steigung der Geraden in der Funktion der Ausgleichszeit über dem Füllstand werden als Funktion der weiteren vorgegebenen Bezugsgröße festgehalten beziehungsweise gespeichert. Somit erhält man die Abhängigkeit der Steigung der verschiedenen Geradengleichungen von der weiteren vorgegebenen Bezugsgröße, beispielsweise die Steigung des Entleer- beziehungsweise Füllverlaufs über der Zeit als Funktion des Druckes zu Beginn des Entleer- oder Befüllvorgangs. Diese Funktion wird als Geradensteigungsfunktion bezeichnet.
  • Die Kalibrierung des Systems ist somit abgeschlossen.
  • Zur Bestimmung des Füllstandes beim eigentlichen Messvorgang wird das Ventil, welches unverändert geblieben ist, geöffnet, und zwar bis sich ausgehend von einem ersten Wert der weiteren Bezugsgröße, welcher gerade vorherrscht, ein vorgegebener zweiter, abweichender Wert der weiteren Bezugsgröße eingestellt hat. Auch bei diesem Befüll- beziehungsweise Entleervorgang, je nachdem ob im Hohlraum momentan gegenüber dem Ausgleichsraum ein Überdruck oder ein Unterdruck herrscht, wird die dabei verstreichende Zeit bestimmt. Anhand des ersten Wertes der weiteren Bezugsgröße, d.h. zu Beginn des Öffnens des Ventils, wird aus der Funktion der verschiedenen Geradensteigungen (Geradensteigungsfunktion) in Abhängigkeit der weiteren Bezugsgröße die zugehörige Geradensteigung beziehungsweise die zugehörige Funktion der Geradengleichung (Geradengleichungsfunktion) bestimmt. Aus dieser bestimmten Geradengleichungsfunktion kann dann der tatsächliche Füllstand des abschließbaren Hohlraums direkt ermittelt werden, und zwar unter Einbeziehen der zuvor gemessenen Zeitspanne.
  • Wenn vorliegend die Hinterlegung von unterschiedlichen Funktionen beschrieben wird, beispielsweise einer Vielzahl von Geradengleichungsfunktionen, d.h. der Verlauf der Ausgleichszeit über dem Füllstand bei vorgegebenen Werten der weiteren Bezugsgröße, beispielsweise Druck im Hohlraum und durchlaufene Druckdifferenz, und einer oder mehrerer Geradensteigungsfunktionen, d.h. Verlauf der verschiedenen festgestellten Geradensteigungen über der weiteren vorgegebenen Bezugsgröße, so soll verständlich sein, dass diese unterschiedlichen Funktionen entweder vollständig getrennt voneinander hinterlegt werden können oder auch in Form einer einzigen oder mehreren übergeordneten mehrdimensionalen Funktion integriert werden können. Beispielsweise kann die Geradensteigungsfunktion eine dreidimensionale Funktion mit den Dimensionen Hohlraumdruck zu Beginn des Ausgleichsvorgangs (Öffnen des Ventils), durchlaufene Druckdifferenz und Geradensteigung sein. Ähnlich können auch die Geradengleichungsfunktionen drei Dimensionen aufweisen, beispielsweise Füllungsstand, durchlaufene Druckdifferenz und Ausgleichszeit. Um beispielsweise eine einzige Geradengleichungsfunktion zu erhalten, kann diese beispielsweise vierdimensional sein, wenn zusätzlich die Dimension des Hohlraumdrucks zu Beginn des Ausgleichsvorgangs (Öffnen des Ventils) eingeführt wird. Um entsprechend insgesamt zu einer einzigen Kalibrierungsfunktion zu gelangen, könnte diese gemäß des gerade beschriebenen Beispiels vierdimensional sein, mit den Dimensionen Hohlraumdruck zu Beginn des Ausgleichsvorgangs (Öffnen des Ventils), durchlaufene Druckdifferenz, Ausgleichszeit und Füllungsstand.
  • Sofern stets zur Kalibrierung und zur Messung das Durchlaufen derselben absoluten Druckdifferenz, beispielsweise von 10mbar, herangezogen wird, würde die entsprechende Dimension in den Funktionen wegfallen.
  • Gemäß einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung können konkrete Füllstandsmesspunkte auf mindestens zwei unterschiedlichen Niveaus vorgesehen werden, mittels denen die Messeinrichtung beziehungsweise das Verfahren kalibriert oder nachkalibriert werden kann. Denkbar sind beispielsweise genau zwei Füllstandsmesspunkte auf unterschiedlichen Höhenniveaus, wobei jedesmal wenn der Füllstand das entsprechende Niveau erreicht, die beschriebene Kalibrierung mit dem ersten Füllstand durchgeführt werden kann, und wenn der Füllstand das zweite Niveau erreicht, die entsprechende Kalibrierung mit dem zweiten Füllstand stattfinden kann.
  • Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
  • Es zeigen:
  • 1 schematisch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei einem Kraftfahrzeugtank;
  • 2 ein Beispiel für eine Funktion einer Geradensteigung über dem Tankdruck aus dem Kalibrierungsschritt;
  • 3 eine Geradengleichungsfunktion der Ausgleichszeit über dem Füllstand aus dem Kalibrierungsschritt;
  • 4 eine weitere Geradengleichung als Funktion der Ausgleichszeit über dem Füllstand bei gegenüber der 3 verändertem Tankdruck als weitere vorgegebene Größe aus dem Kalibrierungsschritt;
  • 5 die Unabhängigkeit des Messsignals von der Temperatur als Ergebnis einer experimentellen Untersuchung;
  • 6 die statistische Verteilung der Messdaten als Ergebnis einer experimentellen Untersuchung;
  • 7 den zeitlichen Verlauf einer Tankentleerung;
  • 8 einen Vergleich der Ist-Werte (tatsächlicher Füllzustand) gegenüber den Soll-Werten (gemessener Füllzustand).
  • In der 1 erkennt man den Hohlraum 1, dessen Füllstand gemessen werden soll, sowie das erfindungsgemäß vorgesehene Ventil 2, in welchem sich die Strömungsgeschwindigkeit aus dem Hohlraum 1 in den Ausgleichsraum 3 oder aus dem Ausgleichsraum 3 in den Hohlraum 1 je nach Druckverhältnissen einstellt. Ferner ist ein Drucksensor 6 vorgesehen, mittels welchem der Druck im Hohlraum 1 als weitere, vorgegebene Bezugsgröße ermittelt werden kann. Schließlich sind zwei Messstellen 4 vorgesehen, welche zur Kalibrierung des Systems dienen. Sofern der gezeigte Flüssigkeitspegel, wobei vorliegend der Füllstand der Flüssigkeit gemessen werden soll, an einer der Messstellen 4 anliegt, kann das System kalibriert werden, da der zugehörige Füllstand zu dieser Messstelle bekannt ist.
  • Mit dem Bezugszeichen 5 ist vorliegend eine Pumpe bezeichnet, welche über eine Rohrleitung die Flüssigkeit aus dem Hohlraum 1 hinausfördern kann.
  • Der Ausgleichsbehälter 3 kann entweder die Umgebung sein oder, wie durch die gestrichelten Linien dargestellt, ein weiterer Behälter, welcher um den abschließbaren ersten Hohlraum 1 herum angeordnet ist.
  • Unter abschließbar wird, wie man leicht aus der 1 erkennen kann, vorliegend ein Hohlraum verstanden, welcher durch geeignete Mittel gegenüber der Umgebung oder einem zweiten Hohlraum vollständig abzudichten ist, und aus welchem zugleich ein Medium entleert werden kann beziehungsweise in diesen befüllt werden kann.
  • Das in 1 gezeigte System kann beispielsweise ein Tank eines Kraftfahrzeugs sein, wobei die Pumpe 5 dann eine Benzinpumpe beziehungsweise Kraftstoffpumpe darstellt. Zusätzlich kann, wie durch 7 und 8 angedeutet, eine Leckageprüfeinrichtung vorgesehen sein, wie sie für Fahrzeuge des US-Marktes vorgeschrieben ist. 7 bezeichnet dabei eine Pumpe, mittels welcher ein Überdruck in den Tank 1 gepumpt wird, und 8 ein Überdruckventil, welches bei einem bestimmten Überdruck öffnet. Sofern das Überdrückventil 8 nicht öffnet, weiß man, dass eine Leckagestelle vorhanden sein muss.
  • Zur Kalibrierung des Systems beziehungsweise des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zunächst ein vorgegebener Füllstand im Hohlraum 1, bei einem Fahrzeugtank beispielsweise von 10 Litern Kraftstoff, eingestellt. Jetzt wird als weitere, vorgegebene Bezugsgröße beispielsweise der Druck im Tank gemessen. Dieser könnte, wie in der 3 gezeigt ist, beispielsweise 40 mbar betragen, wobei dieser Wert beispielsweise der Überdruck gegenüber dem Normaldruck von 1,013 bar ist. Anschließend wird das Ventil 2 geöffnet, worauf sich eine Ausströmung von Luft beziehungsweise eines gasförmigen Mediums durch das Ventil 2 zur Umgebung 3 einstellt. Das Ventil 2 wird beispielsweise dann wieder geschlossen, wenn sich ein Druck von 30 mbar im Hohlraum 1, beispielsweise dem Tank, eingestellt hat. Zwischen dem Öffnen des Ventils 2 und dem Schließen des Ventils 2 vergeht eine gewisse Zeitspanne, welche erfasst wird, und gemäß der 3, bei 10 Litern Tankinhalt beispielsweise 7 Sekunden beträgt.
  • Dieser Vorgang des Öffnens und Schließens des Ventils 2 und des Messens der Zeitspanne bei demselben Druck von 40 mbar und derselben Druckdifferenz von 10 mbar, das heißt einem Absinken des Tankdruckes von 40 mbar auf 30 mbar, wird für einen zweiten vorgegebenen Füllstand, beispielsweise von 50 Litern, wiederholt. Wie man aus der 3 sieht, ergibt sich hierbei eine Ausgleichszeit von 16 Sekunden.
  • Zwischen beiden Messpunkten wird nun der Verlauf der Ausgleichszeit in Form einer Geraden aufgetragen, womit man zu einer Geradengleichungsfunktion gelangt.
  • In der 3 erkennt man einerseits die Gerade als durchgezogene Linie zwischen zwei einzelnen vorgegebenen Messpunkten und zusätzlich in Form von Kreisen eine Vielzahl von weiteren Messpunkten, um die Linearität der Funktion zu belegen. Wie man sowohl aus der 3 als auch aus der 4 erkennen kann, wird die Linearität des Messsystems weder durch den absoluten Druck im Tank noch durch ruckartige Bewegungen des Tanks und damit des Inhalts desselben beeinträchtigt.
  • Auf diese Art und Weise können eine Vielzahl von Kalibrierungsgeraden für unterschiedlichste Tankdrücke zu Beginn der Kalibrierungsmessung und sich einstellende Druckanstiege beziehungsweise -abfälle bis zum Ende der Messung erstellt werden. Gemäß einer Ausführung wird dabei für jede Kalibrierungsmessung die Druckdifferenz zwischen dem Öffnen des Ventils 2 und dem Schließen des Ventils 2 konstant gehalten, so dass die Anzahl der Kalibrierungsgeraden auf eine pro kalibriertem Druckniveau beschränkt ist. Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden eine Vielzahl von Kalibrierungsgeraden für jedes einzelne Druckniveau erstellt, wobei dabei unterschiedliche Druckabfälle beziehungsweise -anstiege zwischen dem Öffnen des Ventils 2 und dem Schließen des Ventils 2 berücksichtigt werden.
  • Entsprechend der erzeugten Kalibrierungsgeraden (Geradengleichungsfunktionen) können später beim eigentlichen Messvorgang ausgehend von bestimmten Druckniveaus vorgegebene Druckdifferenzen durchfahren werden.
  • Die ermittelten Steigungen der Geraden für die einzelnen Druckniveaus werden als sogenannte Geradensteigungsfunktion in Abhängigkeit des Tankdruckes aufgetragen beziehungsweise festgehalten oder gespeichert, wie dies in der 2 dargestellt ist. Dabei kann beispielsweise eine solche Geradensteigungsfunktion für einen einzigen bestimmten Druckabfall des Tankdruckes während der Kalibrierung erzeugt werden. Selbstverständlich ist es auch möglich, bei verschiedenen Druckabfällen während der Messungskalibrierung, entsprechende Geradensteigungsfunktionen in Abhängigkeit des Tankdruckes und des gemessenen Druckabfalls zu erzeugen, oder wie oben dargestellt eine dreidimensionale Funktion zu speichern.
  • Nach Durchführung dieser Kalibrierungsmessungen ist das System messbereit. Wenn nun bei einem unbekannten Füllungszustand das Ventil 2 geöffnet wird und dabei ein bestimmter Tankdruck vorherrscht oder eingestellt wird, wird das Ventil, nachdem ein gewisser Ausgleich zwischen dem Hohlraum 1 und dem Ausgleichsraum 3 stattgefunden hat, das Ventil 2 wieder geschlossen, was für die Funktion des erfindungsgemäßen Verfahrens nicht unbedingt erforderlich ist, da es hier nur auf die Bestimmung der verstrichenen Zeitspanne ankommt. Dabei wird die Zeitdifferenz ermittelt, welche sich für einen bestimmten Druckabfall des Tankdruckes ergeben hat. Mit diesem Druckabfall und dem Ausgangstankdruck der Messung kann man aus dem Diagramm in der 2 die zugehörige Geradensteigung ermitteln. Die zugehörige Geradensteigung verweist dann auf das zugehörige Diagramm gemäß der 3 (Geradengleichungsfunktion), aus welchem unmittelbar der Füllstand ablesbar ist.
  • Alle Diagramme beziehungsweise Funktionen können selbstverständlich in digitaler Form in einem Speicher, beispielsweise einem Computerspeicher oder einem Steuergerät, eines Fahrzeugs hinterlegt werden.
  • Die 5 und 6 zeigen die Unabhängigkeit des Messverfahrens von der Temperatur, beispielsweise der Umgebung oder des Hohlraums 1 sowie der gaußschen Verteilung der Messdaten, was die Genauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens belegt.
  • In der 7 ist der zeitliche Verlauf einer Tankentleerung dargestellt. In der 8 sind die Ist- und Soll-Werte der erfindungsgemäßen Messung gegeneinander aufgetragen. Die Ist-Werte stellen dabei den tatsächlichen Füllstand dar, und die Soll-Werte zeigen die Messwerte der erfindungsgemäßen Füllstandsmessung.
  • Das erfindungsgemäße Verfahren wurde vorliegend insbesondere anhand der Füllstandsmessung von Kraftstoff in einem Kraftfahrzeugtank dargestellt. Selbstverständlich kann das erfindungsgemäße Verfahren jedoch auch anderweitig verwendet werden, beispielsweise zur Füllstandsmessung von Vorratstanks, welche beispielsweise mit Flüssiggas gefüllt sind oder zur Füllstandsmessung von Ladevolumen von Transportfahrzeugen, wie Kraftfahrzeugen, Güterwaggons, Flugzeugen oder Schiften.
  • Gemäß einer besonderen Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Füllstand eines flüssigen Mediums gemessen, wie dies durch die 1 angedeutet wird. Es ist jedoch mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ebenfalls möglich, Füllstände von Feststoffen, beispielsweise von Pulver oder auch Füllstände von gasförmigen Medien, zu messen.
  • Ferner ist es nicht unbedingt notwendig, dass ein zusätzliches Ventil, wie dies durch das Ventil 2 gezeigt wird, vorgesehen wird. Vielmehr kann auch ein Ventil, welches auch zur Entleerung oder Befüllung des Mediums, dessen Füllstand bestimmt werden soll, verwendet wird, für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden. Hierbei sind dann jedoch Maßnahmen zu treffen, um zu verhindern, dass sich der Füllstand während der Kalibrierungsmessung oder der Füllstandsmessung ungewünscht ändert. Dies kann beispielsweise durch Umschalten einer internen Verbindungsleitung, einmal in einen Raum oberhalb des Mediumpegels und einmal unterhalb des Mediumpegels erreicht werden. Eine weitere Möglichkeit wäre eine Drehung des Hohlraumes, so dass das Ventil einmal oberhalb des Mediumpegels und einmal unterhalb desselben liegt.
  • Vorliegend wurde als weitere vorgegebene Bezugsgröße der Druck im Hohlraum 1 dargestellt. Es ist jedoch auch möglich, eine andere Bezugsgröße, welche von der Strömungsgeschwindigkeit im Ventil 2 abhängig ist beziehungsweise in Abhängigkeit welcher sich die Strömungsgeschwindigkeit im Ventil 2 einstellt, zu verwenden. Um eine genaue Messung zu erhalten, sollte diese Größe lediglich genau messbar sein. Schließlich kann auch die Strömungsgeschwindigkeit v im Ventil 2 selbst als direkt gemessene weitere vorgegebene Bezugsgröße verwendet werden.

Claims (12)

  1. Verfahren zur Bestimmung des Füllstandes eines abschließbaren Hohlraumes (1), welcher mit einem Medium befüll- und entleerbar ist, wobei ein Ventil (2) vorgesehen wird, welches in einer strömungsleitenden Verbindung des Hohlraumes (1) mit einem Ausgleichsraum (3) angeordnet ist, und in welchem sich bei Öffnen desselben eine Strömung mit einer Strömungsgeschwindigkeit (v) aus dem Hohlraum (1) in den Ausgleichsraum (3) oder umgekehrt einstellt, umfassend die folgenden Schritte: 1.1 zur Kalibrierung der Füllstandsmessung wird der Hohlraum (1) auf einen ersten vorgegebenen Füllstand gebracht und zugleich eine weitere vorgegebene Bezugsgröße, die die Strömungsgeschwindigkeit (v) im Ventil (2) beim Ausgleichsvorgang beeinflusst, bestimmt und/oder eingestellt; anschließend wird das Ventil (2) solange geöffnet, bis sich die weitere Bezugsgröße durch eine Ausgleichsströmung durch das Ventil (2) um ein vorgegebenes Ausmaß geändert hat, und die dabei verstreichende Zeitspanne wird als Ausgleichszeit bestimmt; wobei dieser Vorgang für einen zweiten geänderten Füllstand mit denselben Werten der weiteren vorgegebenen Bezugsgröße wiederholt wird; 1.2 die beiden bestimmten Zeitspannen werden den beiden vorgegebenen Füllständen derart zugeordnet, dass die Ausgleichszeit in Abhängigkeit des Füllstandes als Funktion einer Geradengleichung bei einem vorbestimmten Wert der weiteren vorgegebenen Bezugsgröße zu Beginn der Ausgleichsströmung und einem bestimmten Wert der Änderung der weiteren vorgegebenen Bezugsgröße hinterlegt wird; 1.3 die Schritte 1.1 und 1.2 werden für eine Vielzahl von verschiedenen Werten der weiteren vorgegebenen Bezugsgröße wiederholt und daraus die Abhängigkeit der Steigung der im Schritt 1.2 bestimmten Geradengleichung von der weiteren vorgegebenen Bezugsgröße als Funktion ermittelt; 1.4 zur Bestimmung des Füllstandes wird das Ventil (2) geöffnet, und zwar bis sich die vorgegebene weitere Bezugsgröße von einem ersten Wert um ein vorgegebenes Ausmaß auf einen zweiten Wert geändert hat, und die dabei verstrichene Zeitspanne wird bestimmt; 1.5 aus der unter Schritt 1.3 definierten Funktion wird anhand des Wertes der vorgegebenen weiteren Bezugsgröße zu Beginn des Ausgleichsvorgangs und des Änderungsausmaßes derselben im Schritt 1.4 die zugehörige Geradengleichung der gemäß 1.2 definierten Funktion ermittelt; 1.6 aus der gemäß 1.2 definierten Funktion wird mittels der unter 1.4 bestimmten Zeitspanne der Füllstand ermittelt.
  2. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere vorgegebene Bezugsgröße der Absolutdruck im Hohlraum (1) ist.
  3. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Messvorgang gezielt eine beliebige oder vorgegebene Druckdifferenz zwischen dem Hohlraum (1) und dem Ausgleichsraum (3) erzeugt wird.
  4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgleichsraum (3) ein zweiter abschließbarer Hohlraum vorgesehen wird.
  5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgleichsraum (3) die Umgebung vorgesehen wird.
  6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet dass der Hohlraum (1) ein Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeugs ist und der Füllstand des Kraftstoffs im Kraftstoffbehälter bestimmt wird.
  7. Verfahren gemäß Anspruch 6 und Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung der Druckdifferenz vor dem Messvorgang eine Leckagetestpumpe (7) verwendet wird.
  8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (1) ein Laderaum eines Transportfahrzeugs, insbesondere Lastkraftwagens, Güterwaggons oder Transportschiffes ist.
  9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die weitere vorgegebene Größe die Strömungsgeschwindigkeit (v) im Ventil (2) selbst ist.
  10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die ermittelten Funktionen gemäß der Schritte 1.2 und 1.3 in einem Steuergerät oder Computerspeicher hinterlegt werden.
  11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Änderungsausmaß der vorgegebenen weiteren Bezugsgröße bei der Kalibrierung und der Messung stets denselben Absolutwert aufweist.
  12. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Füllstand einer Flüssigkeit gemessen wird.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103852125A (zh) * 2012-11-30 2014-06-11 深圳市龙澄高科技环保有限公司 一种容积式小流量气体计量装置
CN107860434A (zh) * 2017-10-31 2018-03-30 安徽江淮汽车集团股份有限公司 一种车用燃油箱标定系统及标定方法
CN109311392A (zh) * 2016-06-20 2019-02-05 沃尔沃卡车集团 阀组件

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH224450A (de) * 1940-10-25 1942-11-30 Nordiska Armaturfab Ab Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung des Gasvolumens in einem teilweise mit Flüssigkeit und im übrigen mit Gas gefüllten Behälter.
DE1931583A1 (de) * 1969-06-21 1970-12-23 Vdo Schindling Einrichtung zum kontinuierlichen Messen des Fuellgrades eines Behaelters
US4553431A (en) * 1982-02-20 1985-11-19 Walter Nicolai Determining and indicating the quantity of a stored material
DE3929506A1 (de) * 1989-09-06 1991-03-14 Moto Meter Ag Verfahren und vorrichtung zum messen des fluessigkeitsinhalts von geschlossenen fluessigkeitstanks
DE19750620A1 (de) * 1997-11-14 1999-06-02 Siemens Ag Verfahren zum Bestimmen des Füllstandes einer Flüssigkeitsmenge in einem abgeschlossenen Behälter

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CH224450A (de) * 1940-10-25 1942-11-30 Nordiska Armaturfab Ab Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung des Gasvolumens in einem teilweise mit Flüssigkeit und im übrigen mit Gas gefüllten Behälter.
DE1931583A1 (de) * 1969-06-21 1970-12-23 Vdo Schindling Einrichtung zum kontinuierlichen Messen des Fuellgrades eines Behaelters
US4553431A (en) * 1982-02-20 1985-11-19 Walter Nicolai Determining and indicating the quantity of a stored material
DE3929506A1 (de) * 1989-09-06 1991-03-14 Moto Meter Ag Verfahren und vorrichtung zum messen des fluessigkeitsinhalts von geschlossenen fluessigkeitstanks
DE19750620A1 (de) * 1997-11-14 1999-06-02 Siemens Ag Verfahren zum Bestimmen des Füllstandes einer Flüssigkeitsmenge in einem abgeschlossenen Behälter

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Mozhegov,N.A., Error stabilization in volume mea- surement by the gasdynamic method. Measurement Techniques (Dez.1985) vol.28, no.12, p.1063-1066, Translation of: Izmeritel'naya Tekhnika (Dez.1985) vol.28, no.12, p.19-21. Durckvermerk: 1986 Plenum Publishing Corporation
Mozhegov,N.A., Error stabilization in volume mea- surement by the gasdynamic method. Measurement Techniques (Dez.1985) vol.28, no.12, p.1063-1066, Translation of: Izmeritel'naya Tekhnika (Dez.1985)vol.28, no.12, p.19-21. Durckvermerk: 1986 Plenum Publishing Corporation *

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103852125A (zh) * 2012-11-30 2014-06-11 深圳市龙澄高科技环保有限公司 一种容积式小流量气体计量装置
CN103852125B (zh) * 2012-11-30 2016-12-21 深圳市龙澄高科技环保有限公司 一种容积式小流量气体计量装置
CN109311392A (zh) * 2016-06-20 2019-02-05 沃尔沃卡车集团 阀组件
CN107860434A (zh) * 2017-10-31 2018-03-30 安徽江淮汽车集团股份有限公司 一种车用燃油箱标定系统及标定方法

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