DE19519712A1 - Verfahren zum Ermitteln des Füllstandes eines Flüssigkeitstanks, insbesondere eines Kraftstofftanks eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln des Füll­ standes eines Flüssigkeitstanks, insbesondere eines Kraftstofftanks eines Kraftfahrzeuges. Derartige Füllstands­ anzeiger sind notwendig, um beim Betreiben eines Kraftfahr­ zeuges eine sichere Information über den Füllstand des Kraftstofftankes zu erhalten. Dabei kommt insbesondere bei nahezu entleertem Kraftstofftank der Füllstandsanzeige eine hohe Bedeutung zu, da der Betreiber des Kraftfahrzeuges dar­ aus über den notwendigen Zeitpunkt des Nachtankens entschei­ den muß.

Bei heutigen Kraftfahrzeugen erfolgt die Füllstandsmessung des Kraftstofftanks üblicherweise mittels einer in den Kraftstofftank eingesetzten Schwimmeranordnung, bei der der Pegelstand des Kraftstoffes im Tank mittels eines auf der Kraftstoffoberfläche schwimmenden Schwimmkörpers erfaßt wird, wobei der Stand des Schwimmers elektromagnetisch er­ faßt und an eine Anzeigevorrichtung weitergeleitet wird.

Aus der DE-OS 28 12 722 ist zum Beispiel eine derartige Füllstandsanzeigeeinrichtung für Kraftstofftanks bekannt, bei der ein Kraftstoffmeßfühler verwendet wird, bei dem sich der Widerstandswert eines Widerstandskörpers ändert, wenn sich ein Schwimmer mit geerdetem Kontakt entsprechend der Menge des Kraftstoffes auf und ab bewegt, und ein Ampereme­ ter Strom erhält, um die Änderung des Widerstandswertes an­ zuzeigen.

Dabei weisen derartige Füllstandsanzeigeeinrichtungen jedoch den Nachteil auf, daß sie insbesondere bei kompliziert ge­ formten Tanks relativ ungenau sind. Zudem wird die Meßgenau­ igkeit der bekannten, auf einer Schwimmeranordnung basieren­ den Füllstandsanzeiger durch Querkräfte am Fahrzeug während dessen Betriebs bzw. einer möglichen Schräglage des Fahrzeuges erheblich beeinträchtigt, so daß die bekannten Füllstandsanzeigeeinrichtungen den heutigen hohen Anforde­ rungen hinsichtlich einer genauen Tankfüllstandsanzeige nicht mehr genügen.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln des Füllstandes eines Flüssigkeitstanks mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Meßwerterfassung unabhängig von Beschleunigungskräften und einer möglichen Schräglage des Tanks ist. Zudem kommt der Meßfühler nicht direkt mit der zu messenden Flüssigkeit in Berührung, was sich insbesondere bei aggressiven Flüssigkei­ ten günstig auf die Haltbarkeit und somit Langzeitkonstanz des Meßfühlers auswirkt. Dabei wird der Befüllungsgrad des Tanks in vorteilhafter Weise über dessen momentanes Gesamtgewicht ermittelt, das unabhängig von der Lage des Tanks oder einem schwankenden Flüssigkeitspegel eine genaue, gewichtsproportionale Angabe des Befüllungsgrades ermög­ licht. Dies wird dabei in vorteilhafter Weise mittels einer elastischen Befestigung des Tanks an einem Rahmen, z. B. der Karosserie eines Kraftfahrzeuges erreicht, wobei aus den auf das elastische Element wirkenden Druck- bzw. Zugkräften un­ mittelbar das Tankgewicht herleitbar ist. Die ermittelten Gewichtswerte werden im Anschluß in einer Anzeigeeinrichtung in Füllstandsanzeigewerte umgewandelt, wobei diese Umwand­ lung vorzugsweise über ein in einem elektronischen Gerät ge­ speichertes Kennfeld erfolgt, in dem jedem ermittelten Ge­ wichtskraftwert ein bestimmter Füllstandswert zugeordnet ist. Alternativ sind jedoch auch andere Umwandlungsverfahren der Gewichtsmeßwerte in Füllstandswerte möglich, die z. B. auf elektro-magnetischen oder mechanischen Verfahren beruhen können.

Zur Erfassung des momentanen Tankgewichtes kann der Tank da­ bei beweglich am Gehäuse aufgehängt sein oder auf einer Un­ terlage aufliegen, wobei zwischen dem Tank und dem Gehäuse jeweils wenigstens ein elastisches Element vorgesehen ist, dessen gewichtsproportionale Verformung von einem Sensor er­ faßt wird. Dieser Sensor ist vorzugsweise bei aufgehängtem Tank als Dehnmeßstreifen und bei aufliegendem Tank als Piezo-Druckgeber ausgebildet, deren Meßwert über eine Signalleitung dem Anzeigegerät zugeführt wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln eines Füllstan­ des in einem Tank ist zur Verwendung an Kraftfahrzeugen auf­ grund der an diesem auftretenden Beschleunigungskräfte und der häufigen relativen Schräglage besonders geeignet, kann aber auch an anderen Flüssigkeitstanks verwendet werden. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Zeichnung, der Beschrei­ bung und den Patentansprüchen entnehmbar.

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Füllstands­ anzeigeeinrichtung für Flüssigkeitstanks sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigen die Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Füllstandsanzeigeeinrichtung, bei dem der Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges an dessen Karosserie beweglich aufgehängt ist und die Fig. 2 ein zweites Ausführungsbei­ spiel, bei dem der Kraftstofftank auf einer elastischen Un­ terlage aufliegt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In der Fig. 1 ist ein Teil einer Karosserie 1 eines Kraftfahrzeuges schematisch dargestellt, an der ein Kraftstofftank 3 beweglich aufgehängt ist.

Die Aufhängung des Tanks 3 erfolgt dabei über wenigstens ein elastisches Befestigungselement 5, wobei die übrigen Befestigungen dann als dreh- bzw. schwenkbare Befestigungen 7 (Aufhängungen) ausgebildet sind um ein Ausschwenken des Tanks 3 am elastischen Befestigungselement 5 zu ermöglichen. Alternativ ist es auch möglich mehrere oder sämtliche Aufhängungspunkte des Tanks 3 als elastische Befestigungen auszubilden, wobei dann an jeder dieser Befestigungen ein Zugsensor (Dehnmeßstreifen) vorgesehen ist, die alle mit ei­ ner Anzeigeeinrichtung verbunden sind.

Die Verformung des elastischen Befestigungselementes 5 unter der momentanen, vom Befüllungsgrad des Kraftstofftankes 3 abhängigen Belastung des Tankgewichtes erfolgt dabei gewichtsproportional, wobei zum Erfassen der Verformung ein Zugsensor 9 am elastischen Befestigungselement angeordnet ist, der im ersten Ausführungsbeispiel vorzugsweise als Dehnmeßstreifen ausgebildet ist. Der Dehnmeßstreifen 7 ist über eine Signalleitung 11 mit einer Anzeigeeinrichtung 13 zum Anzeigen des Füllstandes im Kraftstofftank verbunden, die vorzugsweise ein elektronisches Meßverarbeitungsgerät 15 umfaßt, in dem die ermittelten Meßwerte des Dehnmeßstreifens 9 in einen Füllstandswert umgewandelt werden. Diese Umwandlung erfolgt beim Ausführungsbeispiel anhand eines ge­ speicherten Kennfeldes, bei dem bestimmten Gewichtswerten des Kraftstofftankes 3 bestimmte Füllstandswerte zugeordnet sind. Dieses Kennfeld kann dabei bei komplizierten Tankgeo­ metrien experimentell ermittelt werden und basiert auf dem Grundprinzip, daß die Masse des Tankinhaltes gleich der Dif­ ferenz zwischen Momentangewicht des Tanks 3 und dessen Ei­ gengewicht ist, wobei aus der ermittelten Masse des Tankinhaltes die entsprechende Füllstandsmenge herleitbar ist.

Alternativ sind aber auch andere Umwandlungsverfahren der Gewichtsmeßwerte in Füllstandsanzeigewerte möglich. Bei der Verwendung mehrerer elastischer Befestigungselemente 5, wird an allen Elementen 5 die Zugspannung ermittelt und diese Meßwerte im elektronischen Gerät 15 zu einem gemeinsa­ men Gewichtswert verarbeitet, der dann in den momentanen Füllstandswert des Kraftstofftankes 3 umgewandelt wird. Da­ bei wird beim vollständigen Aufhängen des Tanks 3 an elastischen Elementen 5 dessen Gesamtgewicht ermittelt, wäh­ rend bei nur teilweisem Aufhängen an elastischen Elementen 5 nur ein Teilgewicht des Tankes 3 ermittelt wird, was bei der Umwandlung der Meßergebnisse durch das elektronische Gerät 15 entsprechend berücksichtigt wird.

Das in der Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich zum ersten in der Lagerung des Kraft­ stofftanks 3, der unter Zwischenschaltung wenigstens einer elastischen Auflage 21 auf einem Teil der Karosserie 1, z. B. dem Fahrzeugboden, des Kraftfahrzeuges beweglich aufliegt. Die Erfassung der vom jeweiligen Füllstand des Tanks 3 auf die elastischen Auflagen 21 eingeleiteten momentanen Druckkraft erfolgt dabei mittels an diesen angeordneten Drucksensoren 23, die vorzugsweise als Piezo- Geber ausgebildet sind und die ebenfalls über eine Signal­ leitung 11 mit der Anzeigeeinrichtung 13 verbunden sind, in deren elektronischem Gerät 15 die erfaßten Gewichtswerte wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben in einen momenta­ nen Füllstandswert umgewandelt und am Anzeigegerät 13 angezeigt werden.

Alternativ zu mehreren punktuell wirkenden elastischen Auf­ lagen ist auch eine elastische Platte möglich, über die sich der Kraftstofftank 3 dann elastisch am Fahrzeugboden abstützt.

Es ist somit mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln eines Füllstandes eines Flüssigkeitstankes möglich, auch bei einem bewegten Flüssigkeitsvolumen exakte Füllstandsmeßwerte zu ermitteln und anzuzeigen.

Claims (8)

1. Verfahren zum Ermitteln des Füllstandes eines Flüssig­ keitstanks, insbesondere eines Kraftstofftanks eines Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstand im Kraftstofftank (3) über dessen momentanes Gesamtgewicht ermittelt wird, das von einem Meßwertverarbeitungsgerät (15) in einen momentanen Füllstandsanzeigewert umgewandelt wird.

2. Füllstandsanzeigeeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit wenigstens einem Sensor zum Erfassen des Befüllungsgrades des Kraftstofftanks und einer mit diesem verbundenen Anzeigeeinrichtung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kraftstofftank (3) unter Zwischenschaltung wenigstens eines elastischen Befestigungselementes (5, 21) an der Karosserie (1) des Kraftfahrzeuges befestigt ist, an dem ein Druck- oder Zugbelastungssensor (9, 23) vorgesehen ist, der über eine Signalleitung (11) mit der Anzeigeein­ richtung (13, 15) verbunden ist, in der die Druck- oder Zug­ meßwerte in Füllstandsanzeigewerte umgewandelt werden.

3. Füllstandsanzeigeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verformung des elastischen Elementes (5, 21) gewichtsproportional erfolgt.

4. Füllstandsanzeigeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (13) ein elektroni­ sches Gerät (15) umfaßt, in dem die Umwandlung der Dehn­ bzw. Druckmeßwerte des elastischen Befestigungselementes (5, 21) in einen momentanen Füllstandsanzeigewert vorzugsweise über ein gespeichertes Kennfeld erfolgt.

5. Füllstandsanzeigeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kraftstofftank (3) beweglich an der Karosserie (1) des Kraftfahrzeuges aufgehängt ist, wobei we­ nigstens eine Tankbefestigung durch das elastische Befesti­ gungselement (5) gebildet ist.

6. Füllstandsanzeigeeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß am elastischen Befestigungselement (5) ein Dehnmeßstreifen (9) vorgesehen ist.

7. Füllstandsanzeigeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Kraftstofftank (3) auf wenigstens ei­ ner elastischen Auflage (21) aufliegt, die andererseits fest an der Karosserie (1) des Kraftfahrzeuges angelenkt ist, wo­ bei die elastische Auflage (21) mit das Gewicht des Kraftstofftankes (3) ermittelnden Drucksensoren (23) versehen ist.

8. Füllstandsanzeigeeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Drucksensoren (23) vorzugsweise als piezoelektrische Geber ausgebildet sind.