DE102016201194A1

DE102016201194A1 - Vorrichtung zur Messung eines Füllstandes in einem Kraftstofftank

Info

Publication number: DE102016201194A1
Application number: DE102016201194.4A
Authority: DE
Inventors: Heiko Jausel; Christoph Förster
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2016-01-27
Filing date: 2016-01-27
Publication date: 2017-07-27

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (9) zur Messung eines Füllstandes in einem Kraftstofftank (1), mit einer Sendeeinheit (2, 3) zur Aussendung eines Signals, mit einer Empfangseinheit (2, 3) zum Empfang eines reflektierten Signals und mit einer Auswerteeinheit (5) zur Ermittlung des Füllstandes auf Grundlage des empfangenen reflektierten Signals, wobei die Sendeeinheit (2, 3) und die Empfangseinheit (2, 3) im Inneren des Kraftstofftanks (1) angeordnet sind und die Auswerteeinheit (5) außerhalb des Kraftstofftanks (1) angeordnet ist, wobei die Empfangseinheit (2, 3) und/oder die Sendeeinheit (2, 3) mit der Auswerteeinheit (5) über eine Kabelverbindung (4) verbunden ist. Außerdem betrifft die Erfindung einen Kraftstofftank mit einer Vorrichtung zur Messung eines Füllstandes.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung eines Füllstandes in einem Kraftstofftank, mit einer Sendeeinheit zur Aussendung eines Signals, mit einer Empfangseinheit zum Empfang eines reflektierten Signals und mit einer Auswerteeinheit zur Ermittlung des Füllstandes auf Grundlage des empfangenen reflektierten Signals. Außerdem betrifft die Erfindung einen Kraftstofftank mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung des Füllstandes des Kraftstoffs.
Stand der Technik
In verbrennungsmotorisch angetriebenen Kraftfahrzeugen ist zur Bevorratung des Kraftstoffes ein Kraftstofftank installiert. Um jederzeit eine genaue Aussage über den Füllstand des Kraftstoffes im Kraftstofftank machen zu können, sind unterschiedliche Vorrichtungen bekannt.
Eine aus dem Stand der Technik bekannte Vorrichtung sieht einen sogenannten Hebelgeber mit Schwimmer vor, wobei hier ein Schwimmkörper an der Oberfläche des Kraftstoffes schwimmt und über ein Hebelgestänge mit einem Positionsgeber verbunden ist. Das Ansteigen des Schwimmers beim Betanken beziehungsweise das Absinken beim Verbrauchen des Kraftstoffes wird über einen variablen Ohmschen Widerstand in ein Signal übersetzt, dass den aktuellen Füllstand widerspiegelt.
Weiterhin sind Vorrichtungen bekannt, die Radarsenoren oder Ultraschallsensoren zur Überwachung des Füllstandes vorsehen. Hierbei wird von einer Erregereinheit ein entsprechendes Signal erzeugt und durch den Kraftstoff und/oder den mit Luft ausgefüllten Raum im Kraftstofftank ausgesendet. Das Signal wird an einer Grenzfläche und/oder einem Reflektionskörper reflektiert. Das reflektierte Signal wird aufgefangen, beispielsweise durch eine Empfängereinheit. In einer Auswerteeinheit wird dann die Laufzeit des Signals ermittelt und daraus der aktuelle Füllstand ermittelt.
Nachteilig an den Vorrichtungen mit einem Hebelgeber ist, dass es sich um ein komplexes mechanisches System handelt, dass empfindlich gegenüber mechanischen Störeinflüssen ist.
Nachteilig an Vorrichtungen mit Ultraschallsensoren oder Radarsenoren ist, dass die Sensoren sehr kostenintensiv sind und außerdem sehr anfällig für störende Einflüsse, weswegen die Messungen oft fehlerbehaftet sind. Außerdem müssen die Sensoren und die zugehörige Elektronik im Inneren des Tanks gegenüber dem Kraftstoff isoliert werden, was zusätzliche Kosten verursacht und eine zusätzliche Quelle für Funktionsstörungen darstellt.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
Daher ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Erfassung des Füllstandes in einem Kraftstofftank zu schaffen, welche keine mechanischen Komponenten aufweist und hinsichtlich der Isolation der zu den Sensoren gehörenden Elektronik gegenüber dem Kraftstoff eine besonders einfache und störungsresistente Lösung aufweist. Außerdem ist es die Aufgabe der Erfindung, einen Kraftstofftank mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung des Füllstandes des Kraftstoffs zu schaffen.
Die Aufgabe hinsichtlich der Vorrichtung wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung eines Füllstandes in einem Kraftstofftank, mit einer Sendeeinheit zur Aussendung eines Signals, mit einer Empfangseinheit zum Empfang eines reflektierten Signals und mit einer Auswerteeinheit zur Ermittlung des Füllstandes auf Grundlage des empfangenen reflektierten Signals, wobei die Sendeeinheit und die Empfangseinheit im Inneren des Kraftstofftanks angeordnet sind und die Auswerteeinheit außerhalb des Kraftstofftanks angeordnet ist, wobei die Empfangseinheit und/oder die Sendeeinheit mit der Auswerteeinheit über eine Kabelverbindung verbunden ist.
Die Vorrichtung nutz besonders bevorzugt Radarsignale oder Ultraschallsignale zur Ermittlung des Füllstandes. Bei bekannter Lage der Sendeeinheit und der Empfangseinheit kann aufgrund der ermittelten Laufzeit des Signals auf die vorhandene Kraftstoffmenge rückgeschlossen werden. Das Signal kann am Phasenübergang zwischen Kraftstoff und Luft reflektiert werden oder an einem Reflektionskörper.
Die Auswerteeinheit ist derart gestaltet, dass sie aus dem empfangenen Signal den Füllstand des Kraftstoffs ermitteln kann. Da die Auswerteeinheit außerhalb des Kraftstofftanks angeordnet ist, müssen keine Maßnahmen zur Abdichtung beziehungsweise Isolation der Auswerteeinheit gegenüber dem Kraftstoff ergriffen werden. Dadurch kann die Auswerteeinheit besonders kostengünstig hergestellt werden.
Lediglich die Sendeeinheit und die Empfangseinheit sind im Inneren des Kraftstofftanks angeordnet und kommen somit mit dem Kraftstoff in Kontakt. Die Verbindung zwischen den im Kraftstofftank angeordneten Komponenten und der Auswerteeinheit außerhalb des Kraftstofftanks ist bevorzugt durch ein Kabel erzeugt, welches beispielsweise durch abgedichtete Durchführungen am Kraftstofftank geführt ist.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Kabel zur Verbindung der Auswerteeinheit und der Empfangseinheit und/oder der Sendeeinheit eine Isolation aufweist, welche resistent gegenüber den chemischen Eigenschaften von Kraftstoff ist.
Eine kraftstoffresistente Isolation ist vorteilhaft, um sicherzustellen, dass das Kabel nicht durch den Kraftstoff beschädigt wird und eine möglichst hohe Dauerhaltbarkeit erreicht wird. Dabei ist der Sensor insbesondere fluiddicht von dem ihn umgebenden Kraftstoff isoliert.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Kabelverbindung zwischen der Auswerteeinheit und der Sendeeinheit und/oder der Empfangseinheit zumindest teilweise durch den mit Kraftstoff gefüllten Innenraum des Kraftstofftanks geführt ist. Dies bringt insbesondere zum Ausdruck, dass die im Kraftstofftank angeordneten Komponenten und die Auswerteeinheit außerhalb des Kraftstofftanks räumlich voneinander beabstandet angeordnet sind und durch eine durch den Kraftstofftank führende Kabelverbindung miteinander verbunden sind. Das Kabel kann frei im Kraftstofftank geführt sein oder beispielsweise an einer inneren Wandung des Kraftstofftanks geführt sein. Erfindungsgemäß ist zumindest ein Teilbereich des Kabels, insbesondere der Bereich zwischen der Durchführung von der Auswerteeinheit in den Tank hinein bis hin zur Empfangseinheit, von dem Kraftstoff umspülbar.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit und die Empfangseinheit in einer gemeinsamen Baugruppe realisiert sind. Abhängig von den verwendeten Sensoren können die Sendeeinheit und die Empfangseinheit einteilig als Baugruppe ausgebildet sein. In einer alternativen Ausführung kann auch eine von der Empfangseinheit getrennte Sendeeinheit ausgebildet sein. In diesem Fall führt das Kabeln von der Auswerteeinheit bevorzugt sowohl zur Sendeeinheit als auch zur Empfangseinheit, um auch zwischen diesen beiden Einheiten einen Datenaustausch zu ermöglichen.
Auch ist es zu bevorzugen, wenn die Sendeeinheit und/oder die Empfangseinheit gegenüber dem Kraftstoff fluiddicht abgedichtet sind. Dies ist vorteilhaft, um eine Beschädigung der Einheiten durch die chemischen Eigenschaften des Kraftstoffs zu vermeiden und somit Fehlfunktionen vorzubeugen.
Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn die Auswerteeinheit am Flanschbereich einer Kraftstofffördereinheit angeordnet ist, wobei durch den Flanschbereich der Kraftstofffördereinheit eine Öffnung im Kraftstofftank verschließbar ist. Eine solche Anordnung ist vorteilhaft, da in einem Kraftstofftank gewöhnlich zumindest eine Kraftstofffördereinheit angeordnet ist. Diese Kraftstofffördereinheit weist selbst regelmäßig elektronische Komponenten auf, die beispielsweise zur Ansteuerung der Kraftstoffförderpumpe benötigt werden. Die Auswerteeinheit kann besonders bevorzugt direkt mit diesen elektronischen Komponenten am Flansch der Kraftstofffördereinheit angeordnet sein. In einer vorteilhaften Ausführung kann die Auswerteeinheit beispielsweise auch als Softwarekomponente in die elektronischen Komponenten der Kraftstofffördereinheit integriert sein.
Die Aufgabe hinsichtlich eines Kraftstofftanks mit einer Vorrichtung zur Messung des Füllstandes in dem Kraftstofftank wird durch einen Kraftstofftank mit den Merkmalen von Anspruch 7 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft einen Kraftstofftank mit einer Kraftstofffördereinheit und mit einer Vorrichtung zur Messung des Füllstandes in dem Kraftstofftank, wobei die Kraftstofffördereinheit eine Kraftstoffförderpumpe aufweist die in einem Schwalltopf angeordnet ist, wobei im montierten Zustand der Schwalltopf und die Kraftstoffförderpumpe durch eine Öffnung in das Innere des Kraftstofftanks hineinragen, wobei die Öffnung durch den Flanschbereich der Kraftstofffördereinheit verschlossen ist.
Der Kraftstofftank weist eine Öffnung auf, durch welche die Kraftstofffördereinheit in das Innere des Kraftstofftanks geführt werden kann. Eine solche Öffnung weisen praktisch alle im Kraftfahrzeugbereich verwendeten Kraftstofftanks auf. Die Kraftstofffördereinheit weist einen Flansch auf, mittels welchem die Kraftstofffördereinheit mit dem Kraftstofftank verbunden werden kann. Ein Teil der Kraftstofffördereinheit, insbesondere ein Teil des Flanschbereichs, ist somit im montierten Zustand außerhalb des Kraftstofftanks angeordnet. An diesem Bereich der Kraftstofffördereinheit kann vorteilhaft die Auswerteeinheit angeordnet werden. Dadurch wird automatisch verhindert, dass die Auswerteeinheit mit dem Kraftstoff im Inneren des Kraftstofftanks in Kontakt kommen kann.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Auswerteeinheit auf der von dem Kraftstoff nicht umspülten Außenseite des Kraftstofftanks beziehungsweise der Kraftstofffördereinheit angeordnet ist, wobei die Sendeeinheit und/oder die Empfängereinheit im Inneren des Kraftstofftanks angeordnet sind und von Kraftstoff umspülbar sind.
Die Kapselung beziehungsweise die Isolation der Sendeeinheit und/oder der Empfangseinheit im Inneren des Kraftstofftanks ist sehr einfacher zu erzeugen, da die Komponenten einerseits sehr klein sind und andererseits keine komplexen aufwändigen elektronischen Elemente aufweisen, wie sie beispielsweise die Auswerteeinheit aufweist. Dadurch kann die Baueinheit des Kraftstofftanks mit der Kraftstofffördereinheit und der Vorrichtung zur Messung des Füllstandes einfacher und kostengünstiger hergestellt werden. Auch das Risiko einer Funktionsstörung durch eine Undichtigkeit an der Auswerteeinheit kann so deutlich reduziert werden, wodurch insgesamt eine höhere Dauerhaltbarkeit erzeugt werden kann.
Vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung sind in den Unteransprüchen und in der nachfolgenden Figurenbeschreibung beschrieben.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnung detailliert erläutert. In der Zeichnung zeigt:
1 eine schematische Darstellung der Anordnung einer Auswerteeinheit außerhalb des Kraftstofftanks und die Anordnung der Sendeeinheit und der Empfangseinheit im Inneren des Kraftstofftanks.
Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Die 1 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung 9 zur Messung des Füllstandes in einem Kraftstofftank 1. Der Kraftstofftank 1 weist in seinem Inneren zwei einzelnen Sensoren 2 und 3 auf, die jeweils als Sendeeinheit und Empfangseinheit dienen können. Ein solcher Aufbau ist insbesondere in sogenannten Satteltanks zu finden, die dadurch gekennzeichnet sind, dass es zwei Kammern im Kraftstofftank gibt, aus denen jeweils Kraftstoff gefördert werden kann. Abweichend zur Ausführung der 1 kann auch nur ein Sensor im Inneren des Kraftstofftanks angeordnet sein.
In 1 nicht dargestellt ist die Kraftstofffördereinheit, die zur Förderung des Kraftstoffs aus dem Kraftstofftank 1 heraus genutzt wird.
Die Sensoren 2, 3 sind über ein Kabel 4 mit der Auswerteeinheit 5 verbunden. Innerhalb der Auswerteeinheit 5 sind mehrere Komponenten 6, 7 und 8 angedeutet, die beispielsweise Prozessoren oder andere elektronische Bauteile darstellen können. Mit den Pfeilen innerhalb der Auswerteeinheit 5 ist angedeutet, dass zwischen den einzelnen elektronischen Komponenten 6, 7 und 8 Informationen ausgetauscht werden können.
Zwischen der Auswerteeinheit 5 und den Sensoren 2 und 3 können mittels des Kabels 4 Informationen ausgetauscht werden. Wie in 1 zu erkennen ist, kann ein Teilabschnitt des Kabels 4 im Inneren des Kraftstofftanks 1 mit dem Kraftstoff umspült werden, während die gesamte Auswerteeinheit 5 außerhalb des Kraftstofftanks 1 angeordnet ist.
Durch die Trennung der Auswerteeinheit 5 und den Sensoren 2 und 3 voneinander und die Verbindung der Komponenten mittels des Kabels 4 kann eine räumlich vollständig entkoppelte Anordnung der Komponenten voneinander erreicht werden, wodurch sich insbesondere Vorteile für die Bauraumausnutzung ergeben.
Das Ausführungsbeispiel der 1 weist insbesondere keinen beschränkenden Charakter auf und dient primär der Verdeutlichung des Erfindungsgedankens.
Bezugszeichenliste

01: Kraftstofftank
02: Sensor (Sendeeinheit und/oder Empfangseinheit)
03: Sensor (Sendeeinheit und/oder Empfangseinheit)
04: Kabel
05: Auswerteeinheit
06: elektronische Komponente
07: elektronische Komponente
08: elektronische Komponente
09: Vorrichtung zur Messung des Füllstandes des Kraftstoffs

Claims

Vorrichtung (9) zur Messung eines Füllstandes in einem Kraftstofftank (1), mit einer Sendeeinheit (2, 3) zur Aussendung eines Signals, mit einer Empfangseinheit (2, 3) zum Empfang eines reflektierten Signals und mit einer Auswerteeinheit (5) zur Ermittlung des Füllstandes auf Grundlage des empfangenen reflektierten Signals, d adurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (2, 3) und die Empfangseinheit (2, 3) im Inneren des Kraftstofftanks (1) angeordnet sind und die Auswerteeinheit (5) außerhalb des Kraftstofftanks (1) angeordnet ist, wobei die Empfangseinheit (2, 3) und/oder die Sendeeinheit (2, 3) mit der Auswerteeinheit (5) über eine Kabelverbindung (4) verbunden ist.
Vorrichtung (9) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kabel (4) zur Verbindung der Auswerteeinheit (5) und der Empfangseinheit (2, 3) und/oder der Sendeeinheit (2, 3) eine Isolation aufweist, welche resistent gegenüber den chemischen Eigenschaften von Kraftstoff ist.
Vorrichtung (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kabelverbindung (4) zwischen der Auswerteeinheit (5) und der Sendeeinheit (2, 3) und/oder der Empfangseinheit (2, 3) zumindest teilweise durch den mit Kraftstoff gefüllten Innenraum des Kraftstofftanks (1) geführt ist.
Vorrichtung (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (2, 3) und die Empfangseinheit (2, 3) in einer gemeinsamen Baugruppe realisiert sind.
Vorrichtung (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (2, 3) und/oder die Empfangseinheit (2, 3) gegenüber dem Kraftstoff fluiddicht abgedichtet sind.
Vorrichtung (9) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (5) am Flanschbereich einer Kraftstofffördereinheit angeordnet ist, wobei durch den Flanschbereich der Kraftstofffördereinheit eine Öffnung im Kraftstofftank (1) verschließbar ist.
Kraftstofftank (1) mit einer Kraftstofffördereinheit und mit einer Vorrichtung (9) zur Messung des Füllstandes in dem Kraftstofftank nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftstofffördereinheit eine Kraftstoffförderpumpe aufweist die in einem Schwalltopf angeordnet ist, wobei im montierten Zustand der Schwalltopf und die Kraftstoffförderpumpe durch eine Öffnung in das Innere des Kraftstofftanks (1) hineinragen, wobei die Öffnung durch den Flanschbereich der Kraftstofffördereinheit verschlossen ist.
Kraftstofftank (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (5) auf der von dem Kraftstoff nicht umspülten Außenseite des Kraftstofftanks (1) beziehungsweise der Kraftstofffördereinheit angeordnet ist, wobei die Sendeeinheit (2, 3) und/oder die Empfängereinheit (2, 3) im Inneren des Kraftstofftanks (1) angeordnet sind und von Kraftstoff umspülbar sind.