DE102004021096A1

DE102004021096A1 - Verfahren zum Ermitteln des Füllstands in einem Kraftstofftank und Kraftstofftank dazu

Info

Publication number: DE102004021096A1
Application number: DE102004021096A
Authority: DE
Inventors: Christof Egenolf
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2004-04-29
Filing date: 2004-04-29
Publication date: 2005-12-01

Abstract

Bei einem Verfahren zum Ermitteln des Füllstands von Kraftstoff (2) in einem Kraftstofftank (1) eines Kraftfahrzeuges wird die verbrauchte Kraftstoffmenge mit einem Verbrauchssensor (6) erfasst. Zur Erhöhung der Messgenauigkeit wird eine nachgetaktete Kraftstoffmenge erfasst und in einem Steuergerät (7) im Kraftfahrzeug eine Differenz aus der gesamten und der verbrauchten Kraftstoffmenge gebildet und einem Nutzer des Kraftfahrzeuges angezeigt. Des Weiteren ist ein entsprechender Kraftstofftank (1) angegeben.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ermitteln des Füllstands von Kraftstoff in einem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges wobei die verbrauchte Kraftstoffmenge mit einem Verbrauchssensor erfasst wird, und einen entsprechenden Kraftstofftank.
Kraftfahrzeuge mit Verbrennungskraftmaschinen als Antriebsmotoren weisen einen Kraftstofftank auf, in dem der zum Betrieb des Motors notwendige Kraftstoff, wie Super-, Normalbenzin oder Diesel mitgeführt. wird. Der Kraftstofftank ist über einen Einfüllstutzen an einer Zapfeinrichtung einer Tankstelle befüllbar. Der Kraftstoff wird dem Motor aus dem Kraftstofftank über eine Kraftstoffleitung zugeführt. Zur Anzeige der im Kraftstofftank vorhandenen Restmenge des Kraftstoffs dienen üblicherweise mechanische Schwimmer, die auf der Flüssigkeitsoberfläche schwimmen und entsprechend ihrer Lage im Kraftstofftank über einen Hebelgeber und einen vom Hebelgeber angesteuerten Spannungsteiler ein der Füllstandshöhe des Kraftstoffs entsprechendes Signal liefern. Dieses Signal wird an ein analoges Zeigerinstrument weitergeleitet, das in der Regel über eine Dämpfungseinrichtung verfügt, um kurzfristige Pegelschwankungen im Kraftstofftank auszugleichen. Ebenso kann das Signal an ein zentrales Steuergerät zur Steuerung aller Funktionen im Kraftfahr zeug übertragen werden, um beispielsweise auf einem Display dem Nutzer die verbleibende Kraftstoffmenge anzuzeigen.
Des Weiteren ist es bekannt, den momentanen Kraftstoffverbrauch mit einem Verbrauchssensor zu erfassen und dieses Signal ebenfalls dem Steuergerät zuzuleiten, wodurch der momentane Kraftstoffverbrauch oder ein durchschnittlicher Kraftstoffverbrauch während der gesamten Fahrt angezeigt werden kann. Der Verbrauchssensor kann als ein in der Kraftstoffleitung angeordneter Durchflussmesser ausgebildet sein.
Als nachteilig hierbei ist anzusehen, dass der Kraftstoff im Kraftstofftank durch die dynamischen Fahrbewegungen des Kraftfahrzeuges, beispielsweise das Befahren eines geneigten Streckenabschnitts, eine schnelle Kurvenfahrt oder starkes Abbremsen und Beschleunigen, hin und her schwappt, so dass vom mechanischen Schwimmer teilweise falsche Messergebnisse wiedergegeben werden. Aufgrund der häufig verwinkelten Geometrien des Kraftstofftanks und insbesondere bei fast leerem Kraftstofftank mit nur noch geringer Restmenge führt dies zu großen Ungenauigkeiten und Schwankungen in der Anzeige und ein unbeabsichtigtes Leerfahren des Kraftstofftanks kann nicht ausgeschlossen werden. Ferner ist die Mechanik des Schwimmers sowie die elektrische Abnahme der Position des Schwimmers störanfällig und liefert, z. B. bei wechselnden Umgebungstemperaturen oder aufgrundvon Toleranzen, verfälschte Messergebnisse.

Die DE 28 35 036 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Überwachung des Inhalts eines Behälters, insbesondere eines unterirdischen Kraftstofftanks. Hierbei wird mit einem Temperatursensor die Temperatur des Tankinhalts und damit dessen Volumenänderung erfasst und der aktuelle Füllungsgrad mit einer an sich bekannten Füllstandssonde überwacht. Zusätzlich wird eine Einfüllmenge mit einem Volumenzähler gemessen. Dies ist insofern nachteilig, als nach wie vor eine Füllstandssonde zur Überwachung des Tankinhalts notwendig ist.

Die DE 299 15 686 U1 zeigt eine digitale Füllstandsanzeige für einen Kraftstofftank, wobei eine Verbrauchsmenge mittels eines Durchflussmessers erfasst und von einem vorher manuell in einem Datenspeicher abgelegten Vorgabewert zur Ermittlung der Restmenge abgezogen wird. Hierfür ist jedoch die gesonderte Abspeicherung des Anfangswerts durch den Nutzer notwendig.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Ermitteln des Füllstands von Kraftstoff in einem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem eine Wiedergabe der im Kraftstofftank verbleibenden Kraftstoffmenge mit erhöhter Messgenauigkeit möglich ist, ohne dass das Messergebnis durch äußere Einflüsse beeinträchtigt wird. Darüber hinaus soll ein entsprechender Kraftstofftank geschaffen werden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei dem Verfahren dadurch gelöst, dass eine nachgetankte Kraftstoffmenge erfasst und in einem Steuergerät im Kraftfahrzeug eine Differenz aus der gesamten und der verbrauchten Kraftstoffmenge gebildet und einem Nutzer des Kraftfahrzeuges angezeigt wird.

Die Aufgabe wird bei dem Kraftstofftank erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass dem Kraftstofftank ein Zuflussmesser zugeordnet ist, dessen Signal einem Steuergerät im Kraftfahrzeug zur Bildung einer Differenz aus der gesamten und der verbrauchten Kraftstoffmenge zuleit bar und die Differenz einem Nutzer des Kraftfahrzeuges anzeigbar ist.

Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, dass sowohl die in einem Motor des Kraftfahrzeuges verbrauchte Kraftstoffmenge mit einem an sich bekannten Verbrauchssensor erfasst und dieser Messwert einem Steuergerät zugeleitet wird als auch die bei jedem Tankvorgang jeweils nachgetankte Kraftstoffmenge erfasst wird. Somit kann in einem Steuergerät des Kraftfahrzeuges die Differenz aus der Gesamtmenge des Kraftstoffs im Kraftstofftank nach dem Beenden des Tankvorgangs sowie der vom Motor verbrauchten Kraftstoffmenge gebildet und die verbleibende Restkraftstoffmenge dem Nutzer über eine geeignete Anzeigevorrichtung angezeigt werden.

Dem Fachmann bekannte Verbrauchssensoren, die beispielsweise einer Einspritzanlage des Motors zugeordnet sind, erfassen die tatsächlich verbrauchte Kraftstoffmenge mit einem Fehler, der kleiner als drei Prozent ist und zwar unabhängig von äußeren Einflüssen, wie Temperaturschwankungen oder unterschiedlichen Fahrtzuständen des Kraftfahrzeuges. Dieses Signal wird dem Steuergerät bzw. einem Motorsteuergerät im Kraftfahrzeug zugeleitet. Des Weiteren ist dem Kraftstofftank ein Zuflussmesser zugeordnet, mit dem die bei jedem Tankvorgang nachgetankte Menge an Kraftstoff erfassbar und ein entsprechendes Signal an das Steuergerät weiterleitbar ist. Im Steuergerät wird aus diesen Signalen die tatsächlich im Kraftstofftank verbleibende Restmenge ermittelt und über eine bekannte Analoganzeige mit einem Zeiger oder in digitaler Form auf einem Display dem Nutzer des Kraftfahrzeuges angezeigt. Die entsprechenden Funktionen können in dem Steuergerät hard- und/oder softwaremäßig implementiert sein.

Ein mit einem Zuflussmesser versehener Kraftstofftank bzw. das vorstehend beschriebene Verfahren kann sowohl in einem Kraftfahrzeug als auch in Flugzeugen verwendet werden. Ebenso können die Füllstände beliebiger Kraftstofftanks mobiler oder stationärer Verbrennungskraftmaschinen, wie Motorsägen oder Generatoren, überwacht werden. Weiterhin ist es möglich, auch den Füllstand von Flüssiggas oder sonstiger gasförmiger Kraftstoffe, wie Erdgas, in einem entsprechenden Kraftstofftank zu erfassen ist.

Selbstverständlich kann bei Unterschreiten einer Mindestmenge im Kraftstofftank dem Nutzer ein optisches und/oder akustisches Warnsignal gegeben werden, um ein Leerfahren des Kraftstofftanks zu vermeiden. Es können für unterschiedliche Restmengen auch unterschiedliche Signale ausgegeben werden.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass sämtliche mechanischen Sensoren entfallen und daher die Erfassung der Kraftstoffmenge weniger störanfällig ist. Die verbleibende Kraftstoffmenge wird unabhängig von äußeren Einflüssen, wie fahrdynamischen Einflüssen, und Toleranzen korrekt wiedergegeben, da der Pegel des Kraftstoffs im Kraftstofftank nicht mehr zur Messung verwendet wird. Die jeweiligen Sensoren bzw. Verbrauchsmesser können über dem Fachmann bekannte und bereits vorhandene Datenbus-Architekturen im Kraftfahrzeug mit dem Steuergerät bzw. untereinander in Verbindung stehen. Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass bei der erstmaligen Betankung des Kraftstofftanks, wenn dieser voll aufgefüllt wird, dies beispielsweise über eine Taste am Armaturenbrett dem Steuergerät mitgeteilt werden kann, um diesem einen ersten korrekten Ausgangswert der maximal möglichen Kraftstoffmenge zur Verfügung zu stellen. Das Verfahren bzw. der Kraftstofftank erfordert praktisch keinen zusätzli chen konstruktiven Aufwand, wodurch diese Erfassung der Kraftstoffmenge wirtschaftlich vorteilhaft ist, wobei bei der Herstellung des Kraftfahrzeuges kaum zusätzlicher Montageaufwand anfällt.

In einfacher Weise wird die nachgetankte Kraftstoffmenge mit einem Durchflussmesser in einem Einfüllstutzen des Kraftstofftanks erfasst. Dies bietet den Vorteil, dass sämtliche Komponenten zur Überwachung der Kraftstoffmenge im Kraftstofftank im Kraftfahrzeug angeordnet sind und das Verfahren unabhängig von einer Zapfeinrichtung ausführbar ist. Mit dem Durchflussmesser wird die durch den Einfüllstutzen beim Tanken in den Kraftstofftank eingefüllte Kraftstoffmenge erfasst und zu der noch im Kraftstofftank vorhandenen Restmenge als neuer Ausgangswert vom Steuergerät hinzuaddiert, um von diesem neuen Ausgangswert wiederum den verbrauchten Kraftstoff abzuziehen. Der Durchflussmesser kann in beliebiger Weise ausgeführt sein, z. B. in Form eines sich im Einfüllstutzen drehenden Impellers oder mit Hilfe optischer und/oder elektrischer Messprinzipien.

In einer alternativen Ausgestaltung wird die von einer Zapfeinrichtung nachgetankte Kraftstoffmenge in der Zapfeinrichtung erfasst und ein entsprechender Wert an das Steuergerät übertragen. Dies ist insofern vorteilhaft, als die als Zapfeinrichtungen dienenden Zapfsäulen, die sowieso geeicht sein müssen, einen exakten Messwert der jeweils nachgetankten Kraftstoffmenge an das Steuergerät übertragen. Diese Übertragung kann über ein zusätzliches Datenübertragungskabel erfolgen oder vorzugsweise drahtlos über Mobilfunk oder über die dem Fachmann bekannte so genannte Bluetooth-Technik, wobei das Kraftfahrzeug mit entsprechenden Empfangseinrichtungen ausgestattet ist. Besonders die Bluetooth-Technik ist von Vor teil, da sich diese zur Datenübertragung über kurze Distanzen, wie an einer Zapfsäule, eignet.

Um den Ausgangswert der Kraftstoffmenge im Kraftstofftank zu justieren bzw. um die Anzeige zu eichen, kann dieser Wert beispielsweise über eine Zifferneingabe an einer Tastatur oder über eine menügesteuerte Displayeingabe vom Nutzer in gewünschter Weise eingestellt werden. Somit kann beim erstmaligen Betanken des Kraftstofftanks die maximal mögliche Füllmenge des Kraftstofftanks eingestellt werden, um dem Steuergerät einen ersten korrekten Ausgangswert zu liefern. Geringfügige Abweichungen im Betrieb können dann wieder beim erneuten Volltanken des Kraftstofftanks ausgeglichen werden.

Weiterhin kann zweckmäßigerweise eine vom Nutzer beispielsweise mit einem Reservekanister nachgefüllte Kraftstoffmenge über die vorstehend beschriebene Tastatur oder eine sonstige Eingabevorrichtung in das Steuergerät eingegeben werden. Demzufolge kann ein Nachtanken unabhängig von einer Zapfsäule bei der Anzeige der korrekten Kraftstoffmenge berücksichtigt werden, falls im Einfüllstutzen des Kraftstofftanks kein Durchflussmesser vorhanden ist. Die Füllmenge des Reservekanisters ist hierbei dem Nutzer bekannt.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind. Der Rahmen der vorliegenden Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung näher erläutert. Die einzige Fig. der Zeichnung zeigt eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kraftstofftanks mit zugeordneten Komponenten.
Bei dem Kraftstofftank 1 für einen flüssigen oder gasförmigen Kraftstoff 2 ist dieser durch die gewellte Flüssigkeitsoberfläche angedeutet. Der Kraftstoff 2 wird durch einen Einfüllstutzen 3 von einer Zapfeinrichtung, wie einer bekannten Zapfsäule einer Tankstelle, in den Kraftstofftank 1 eingefüllt. Die bei jedem Tankvorgang eingefüllte Kraftstoffmenge wird mit einem Durchflussmesser 4 im Einfüllstutzen 3 erfasst, wobei der Durchflussmesser 4 in beliebiger Weise ausgestaltet sein kann. Über eine Kraftstoffleitung 5 wird der Kraftstoff 2 einer Verbrennungskraftmaschine im Kraftfahrzeug zugeleitet, wobei die tatsächlich verbrauchte Kraftstoffmenge in einem Verbrauchssensor 6 beispielsweise in einer Einspritzanlage der Verbrennungskraftmaschine erfasst wird.
Der Durchflussmesser 4 und der Verbrauchssensor 6 stehen über dem Fachmann bekannte Datenbusse 9 mit einem zentralen Steuergerät 7 zur Steuerung aller Funktionen des Kraftfahrzeuges in Verbindung. In dem Steuergerät 7 wird die jeweils nachgetankte Kraftstoffmenge registriert und zu der noch im Kraftstofftank 1 vorhandenen Restmenge zu einem neuen Ausgangswert hinzuaddiert. Während des Betriebs des Kraftfahrzeuges wird von diesem Ausgangswert der Verbrauch an Kraftstoff 2, der vom Verbrauchssensor 6 erfasst wird, abgezogen und über eine Anzeige 8, beispielsweise auf einem LCD-Display im Armaturenbrett des Kraftfahrzeuges, dem Nutzer angezeigt. Der Absolutwert der Kraftstoffmenge im Kraftstofftank 1 kann vorzugsweise beim oder nach dem Volltanken auf den maximalen Füllstand des Kraftstofftanks 1 manuell am Steuergerät 7 eingestellt werden. Es versteht sich, dass jeweils die aktuelle Kraftstoffmenge im Steuergerät 7 auch bei ausgeschalteter Zündung des Kraftfahrzeuges gespeichert wird.
Somit sind mechanische Sensoren bei der Überwachung der im Tank verbleibenden Kraftstoffmenge überflüssig. Weiterhin kann bei Unterschreiten einer Mindestmenge an Kraftstoff 2 im Kraftstofftank 1 ein optisches und/oder akustisches Warnsignal an den Nutzer ausgegeben werden.

1.: Kraftstofftank
2.: Kraftstoff
3.: Einfüllstutzen
4.: Durchflussmesser
5.: Kraftstoffleitung
6.: Verbrauchssensor
7.: Steuergerät
8.: Anzeige
9.: Datenbus

Claims

Verfahren zum Ermitteln des Füllstands von Kraftstoff (2) in einen Kraftstofftank (1) eines Kraftfahrzeuges, wobei die verbrauchte Kraftstoffmenge mit einem Verbrauchssensor (6) erfasst wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine nachgetankte Kraftstoffmenge erfasst und in einem Steuergerät (7) im Kraftfahrzeug eine Differenz aus der gesamten und der verbrauchten Kraftstoffmenge gebildet und einem Nutzer des Kraftfahrzeuges angezeigt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nachgetankte Kraftstoffmenge in einem Einfüllstutzen (3) des Kraftstofftanks (1) erfasst wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die nachgetankte Kraftstoffmenge in einer Zapfeinrichtung erfasst und an das Steuergerät (7), insbesondere drahtlos, übertragen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgangswert für die Kraftstoffmenge im Kraftstofftank (1) im Steuergerät (7) eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine nachgetankte Kraftstoffmenge manuell in das Steuergerät (7) eingegeben wird.
Kraftstofftank in einem Kraftfahrzeug mit einem Verbrauchssensor (6) zur Erfassung der verbrauchten Kraftstoffmenge, dadurch gekennzeichnet, dass dem Kraftstofftank (1) ein Zuflussmesser zugeordnet ist, dessen Signal einem Steuergerät (7) im Kraftfahrzeug zur Bildung einer Differenz aus der gesamten und der verbrauchten Kraftstoffmenge zuleitbar und die Differenz einem Nutzer des Kraftfahrzeuges anzeigbar ist.
Kraftstofftank nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuflussmesser ein einem Einfüllstutzen (3) des Kraftstofftanks (1) zugeordneter Durchflussmesser (4) ist.
Kraftstofftank nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuflussmesser einer Zapfeinrichtung zugeordnet ist, wobei eine nachgetankte Kraftstoffmenge, insbesondere drahtlos, an das Steuergerät (7) übertragbar ist.
Kraftstofftank nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgangswert für die Kraftstoffmenge im Kraftstofftank (1) im Steuergerät (7) einstellbar ist.
Kraftstofftank nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine nachgetankte Kraftstoffmenge manuell in das Steuergerät (7) eingebbar ist.