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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstands des Kraftstoffs in einem Kraftstoff-Vorratsbehälter, der einen Boden und eine Oberseite aufweist, wobei ein Sensor vorgesehen ist, der mit einer Auswerteeinheit verbunden ist.
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Bei der Bestimmung des Füllstands von Kraftstoff in Kraftstoff-Vorratsbehältern bei Fahrzeugen treten aufgrund der nicht gleichmäßigen Bewegung der Fahrzeuge Probleme bei der genauen Bestimmung des Füllstands auf. Diese ergeben sich aus den Wankbewegungen des Fahrzeugs, welche zu starken Bewegungen des Kraftstoffs im Kraftstoffbehälter führen. Dadurch ist die genaue Bestimmung des Füllstands erschwert.
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Zur Bestimmung des Füllstands des Kraftstoffs in Kraftstoff-Vorratsbehältern sind verschiedene Methoden bekannt. Man unterscheidet dabei zwischen Punkt-Messgeräten und kontinuierlich arbeitenden Messgeräten. Zu den Punkt-Messgeräten zählt die Anordnung eines Schwimmers, welcher auf der Oberfläche des Kraftstoffs schwimmt. Über die Position des Schwimmers erfolgt eine Ermittlung des Füllstands. Diese Art der Messung ist jedoch sehr ungenau, da der Schwimmer die Bewegungen des Kraftstoffs im Tank vollständig nachvollzieht und somit eine große Schwankungsbreite anzeigt. Außerdem ist aufgrund des an dem Schwimmer vorgesehenen beweglichen Mechanismus diese Art der Messung relativ hohem Verschleiß ausgesetzt. Hinzu kommen Schwierigkeiten bei der Montage der Schwimmer, da die zur Verfügung stehenden Öffnungen in den Kraftstoff-Vorratsbehältern relativ klein sind.
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Die kontinuierlich arbeitenden Messeinrichtungen arbeiten nach verschiedenen Prinzipien. So ist beispielsweise die Messung der Kraftstoffmenge per Ultraschall möglich. Hierbei werden Schallwellen auf die Oberfläche des Kraftstoffs im Vorratsbehälter gerichtet. Die Schallwellen werden von der Oberfläche reflektiert und von einem Sensor empfangen. Aus der Dauer, die die Schallwellen von Sender bis zum Empfänger benötigen, wird dann der Füllstand des Kraftstoffs errechnet. Darüber hinaus sind kapazitive Sensoren zur Kraftstoffmengenermittlung bekannt, die sich die unterschiedliche Leitfähigkeit der verschiedenen Medien zu Nutze macht. Bei der Kraftstoffmengenermittlung sind dies die unterschiedliche Leitfähigkeit des Kraftstoffs einerseits und die Leitfähigkeit der im Vorratsbehälter befindlichen Luft andererseits. Die kapazitiven Messeinrichtungen ermöglichen eine genaue Ermittlung der Kraftstoffmenge; sie sind jedoch relativ teuer.
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Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstands des Kraftstoffs in einem Kraftstoff-Vorratsbehälter zu schaffen, der einerseits ein genaues Messergebnis bereitstellt, andererseits in der Herstellung und Installation preiswert ist. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass an der Oberseite des Kraftstoff-Vorratsbehälters eine Welle angeordnet ist, die in Richtung des Bodens gerichtet ist und in unmittelbarer Nähe des Bodens endet, und dass die Welle eine Längsbohrung aufweist, die die Welle durchsetzt und an deren dem Boden des Kraftstoff-Vorratsbehälters abgewandten Ende der Sensor angeordnet ist, bei dem es sich um einen Drucksensor handelt.
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Mit der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstands des Kraftstoffs in einem Kraftstoff-Vorratsbehälter geschaffen, die eine genaue Ermittlung des Füllstands ermöglicht. Dies ist durch die konstruktiven Merkmale der Vorrichtung erreicht. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine Änderung des Luftdrucks innerhalb der Längsbohrung der Welle ermittelt. Da die Welle der Vorrichtung bis in unmittelbare Nähe des Bodens des Kraftstoff-Vorratsbehälters reicht, steigt beim Einfließen von Kraftstoff in den Vorratsbehälter auch in der die Welle durchsetzenden Längsbohrung das Niveau des Kraftstoffs. Dadurch wird die in der Längsbohrung vorhandene Luft komprimiert. Diese Druckänderung der Luft wird von dem Drucksensor ermittelt und über die Auswerteeinheit in das Verhältnis zu dem Luftdruck gesetzt, der im Vorratsbehälter herrscht, wenn kein Kraftstoff eingefüllt ist. Durch die Bohrung in der Welle sind die Schwankungen des Kraftstoffs innerhalb der Bohrung selbst bei Wankbewegungen des Fahrzeugs oder bei steilen Bergauf- bzw. Bergabfahrten sehr gering, so dass eine Verfälschung des Messergebnisses nahezu ausgeschlossen ist. Hinzu kommt bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung, dass diese einfach in dem Kraftstoff-Vorratsbehälter zu montieren ist. Die Welle kann so ausgebildet sein, dass ihr Durchmesser kleiner als derjenige der Befüll-Öffnung des Kraftfahrzeugtanks, so dass die Vorrichtung nach Fertigstellung des Vorratsbehälters in diesen einsetzbar ist.
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Andere Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den übrigen Unteransprüchen angegeben. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird nachfolgend im Einzelnen beschrieben. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt den Schnitt durch eine schematische Darstellung der Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstands des Kraftstoffs in einem Kraftstoff-Vorratsbehälter.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstands des Kraftstoffs in einem Kraftstoff-Vorratsbehälter 1 ist mit einem Sensor 2 versehen, der mit einer Auswerteeinheit 3 verbunden ist. Der Kraftstoff-Vorratsbehälter 1 weist einen Boden 4 und eine Oberseite 5 sowie zwei Stirnseiten 6, 7 auf.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung des Füllstands des Kraftstoffs umfasst eine Welle 10, die an der Oberseite 5 des Kraftstoff-Vorratsbehälters 1 angeordnet ist. Die Welle 10 ist im Ausführungsbeispiel aus Aluminium hergestellt. Sie ist von der Oberseite 5 in Richtung des Bodens 4 gerichtet. Die Länge der Welle 10 entspricht nahezu der Höhe des Kraftstoff-Vorratsbehälters 1, so dass die Welle 10 in montiertem Zustand im Kraftstoff-Vorratsbehälter 1 in unmittelbarer Nähe des Bodens 4 endet.
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Die Welle 10 weist eine Längsbohrung 11 auf, die die Welle 10 durchsetzt. Die Längsbohrung 11 weist einen geringen Durchmesser auf. Im Ausführungsbeispiel beträgt der Durchmesser der Längsbohrung 11 lediglich 2 mm. Die Welle 10 selbst hat im Ausführungsbeispiel einen Durchmesser von 32 mm. Andere Durchmesser sind selbstverständlich möglich.
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An dem den Boden 4 des Kraftstoff-Vorratsbehälters 1 abgewandten Ende der Längsbohrung 11 ist der Sensor 2 angeordnet, bei dem es sich um einen Drucksensor handelt. Der Sensor 2 ist in einer Aufnahme 13 befestigt, die dem dem Boden 4 abgewandten Ende der Welle 10 angebracht ist. Die Aufnahme 13 weist – nicht dargestellte – Möglichkeiten zur Befestigung der Vorrichtung an der Oberseite 5 des Kraftstoff-Vorratsbehälters 1 auf.
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Die Aufnahme 13 ist mit einer Bohrung 15 versehen. In der Bohrung 15 ist eine Druckmembran 16 angeordnet. Die Druckmembran 16 ist mit der Auswerteeinheit 3 verbunden. Mit Hilfe der Druckmembran 16 wird der Luftdruck außerhalb des Kraftstoff-Vorratsbehälters 1 gemessen.
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In dem Kraftstoff-Vorratsbehälter 1 ist ein Temperaturfühler 17 angeordnet. Mit dem Temperaturfühler 17 wird die Temperatur des Kraftstoffs im Kraftstoff-Vorratsbehälter 1 ermittelt. Der Temperaturfühler 17 ist ebenfalls mit der Auswerteeinheit 3 verbunden.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Bestimmung des Prüfstands des Kraftstoffs in Kraftstoff-Vorratsbehältern macht sich die Änderung des Luftdrucks innerhalb der Längsbohrung 11 bei Ansteigen oder Absinken des Niveaus des Kraftstoffs innerhalb des Vorratsbehälters 1 und damit innerhalb der Längsbohrung 11 zu Nutze. Beim Einfüllen von Kraftstoff in den Vorratsbehälter 1 steigt das Niveau des Kraftstoffs an. Infolge dessen steigt auch das Niveau des Kraftstoffs in der Längsbohrung 11 an. Da die Längsbohrung 11 luftdicht nach außen abgeschlossen ist, führt ein Anstieg des Kraftstoffs innerhalb der Längsbohrung 11 zu einer Kompression der in der Längsbohrung 11 befindlichen Luft. Dieser Druckanstieg wird von dem Sensor 2 ermittelt. Die gemessenen Druck-Daten leitet der Sensor 2 an die Auswerteeinheit 3 weiter, welche aus den ermittelten Druckwerten den Füllstand des Kraftstoffs innerhalb des Vorratsbehälters 1 ermittelt. Dies erfolgt durch einen Vergleich der ermittelten Daten mit den gespeicherten Druckdaten, die an dem Sensor anliegen, wenn sich im Vorratsbehälter 1 kein Kraftstoff befindet. Aufgrund des geringen Durchmessers der Längsbohrung 11 ist der in der Längsbohrung 11 befindliche Kraftstoff gegen Wankbewegungen des jeweiligen Fahrzeugs unempfindlich, so dass sich hieraus keine Verfälschungen des Messergebnisses ergeben.
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Durch die zusätzlich vorgesehene Ermittlung des das Fahrzeug umgebenden Luftdrucks mit Hilfe der Luftmembran 16 ist ein Abgleich der ermittelten Drücke möglich, so dass über die Auswerteeinheit 3 eine Verfälschung des vom Sensor 2 ermittelten Ergebnisses ausgeschlossen ist. So können beispielsweise Verfälschungen für den Fall, dass sich das jeweilige Fahrzeug in sehr hohen Höhen bewegt ausgeglichen werden, weil durch die Ermittlung des Umgebungsdrucks die vom Sensor 2 in der Längsbohrung 11 ermittelten Druckwerte in das Verhältnis zum Umgebungsdruck gesetzt werden können. Ebenso können mit Hilfe des Temperaturfühlers 17 Verfälschungen des von Sensor 2 ermittelten Drucks durch starke Temperaturschwankungen des Kraftstoffs ausgeglichen werden.
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Mit der Erfindung ist eine Vorrichtung zur Bestimmung des Fühlstands des Kraftstoffs in Kraftstoff-Vorratsbehältern geschaffen, welche ein sehr zuverlässiges Messergebnis liefert, das unabhängig von Wankbewegungen des Fahrzeugs ist. Dies ist durch den geringen Durchmesser der Längsbohrung 11 hervorgerufen. Zudem ist aufgrund des geringen Durchmessers der Längsbohrung 11 auch eine lediglich geringfügige Druckänderung der in der Längsbohrung 11 stehenden Luftsäule mit Hilfe des Sensors 2 ermittelbar, so dass eine außerordentlich genaue Kraftstoffmengenmessung erfolgt. Darüber hinaus ist die Vorrichtung sehr einfach aufgebaut, was einerseits die Kosten senkt, andererseits eine einfache Montage in den Kraftstoff-Vorratsbehältern ermöglicht. Die Montage der Vorrichtung lässt sich somit einfach in bestehende Produktionsabläufe integrieren.
