DE19720125A1 - Füllstandsmeßvorrichtung - Google Patents

Füllstandsmeßvorrichtung

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Description

Die Erfindung betrifft eine Füllstandsmeßvorrichtung für den Flüs­ sigkeitsinhalt eines Tanks (Tankanzeige), mit einem Füllstandssen­ sor zum Erzeugen eines der Höhe eines Punktes des Flüssigkeits­ spiegels proportionalen Signals, einem zusätzlichen Volumenstrom­ sensor zum Erzeugen eines dem Zufluß oder Abfluß proportionalen Signals und einem Anzeigeelement.
In den zahlreichen Gebieten der Technik besteht die Notwendigkeit, den Flüssigkeitsinhalt eines Tanks zu bestimmen. Während bei klei­ neren Tanks eine Bestimmung des Gewichtes möglich ist, wird bei größeren Tanks im allgemeinen eine Pegelstandsmessung vorgenommen. Hierzu werden Füllstandssensoren verwendet, die ein der Höhe eines Punktes des Flüssigkeitsspiegels proportionales Signal erzeugen. Solche Füllstandssensoren für eine Pegelstandsmessung sind übli­ cherweise Hebelschwimmersensoren, bei denen ein Schwimmer über einen Hebel mit einem Potentiometer verbunden ist, oder aber Kon­ densatoren, die beispielsweise rohrförmig ausgebildet sind, und eine kapazitive Füllstandsmessung ermöglichen, indem die zu mes­ sende Flüssigkeit als Dielektrikum wirkt.
Bei zahlreichen Anwendungsfällen wird jedoch die Flüssigkeitsober­ fläche der Flüssigkeit im Tank hochfrequenten oder niederfrequen­ ten Anregungen ausgesetzt, so daß eine Bestimmung des Flüssig­ keitsinhalts mit der für verschiedene Anwendungsfälle zu fordern­ den Genauigkeit mit Füllstandssensoren unmöglich wird. Dies gilt insbesondere für die Bestimmung der Kraftstoffvorratsmenge über eine Pegelstandsmessung des Kraftstoffes im Tank eines Fahrzeuges. Hierzu gehören von Brennkraftmaschinen angetriebene Landfahrzeuge ebenso wie Flugzeuge oder Schiffe. Bei allen Fahrzeugen ist das Niveau der Kraftstoffflüssigkeit in Vorratsbehälter aufgrund auf von Lage- und Beschleunigungsänderungen ständigen Schwankungen unterworfen. Eine ungedämpft auf das jeweilige Niveau ausgerichte­ te Anzeige schwankt damit ebenfalls erheblich und führt insbeson­ dere dort zu Problemen, wo eine Überschätzung der noch vorhandenen Kraftstoffmenge zu gefährlichen Situationen führen kann, wie bei­ spielsweise bei Motorflugzeugen.
Da der Kraftstofftank in den meisten Fällen fest in das jeweilige Fahrzeug, beispielsweise in ein Flugzeug eingebaut ist, wirken sich die Beschleunigungen und Lageänderungen des jeweiligen Fahr­ zeuges, insbesondere Flugzeuges, und somit auch die des Tankes unmittelbar als Eingangsgrößen auf die Fluidbewegung aus. Speziell bei Flugzeugen sind hochfrequente Störungen der Flüssigkeitsober­ fläche zu beobachten, die auf Luftturbulenzen zurückzuführen sind, wie auch niederfrequente Störungen, die beispielsweise durch lang andauernde Lageänderungen des Flugzeuges, beispielsweise im Steig­ flug o. ä., verursacht werden.
Beispielhaft zeigt Fig. 7 die Füllstandssensorspannung eines ty­ pischen Schwimmerhebelsensors eines Kleinflugzeuges während eines Horizontalfluges von etwa 15 Sekunden. Aus der Abbildung sind deutlich erkennbar hochfrequente Störungen mit einer Frequenz von zirka 1 Hz, die durch Luftturbulenzen angeregt werden. Der Füll­ standssensor-Spannungsverlauf weist Amplituden bis zu ± 125 mV auf, was bei dem untersuchten Flugzeugtyp einer Schwankung von ± 1,3 l entspricht. Bei Flügen in turbulenten Wetterlagen wurden Schwankungen in der Tankuhranzeige von ± 10 l bis ± 15 l beobach­ tet, bei einem Gesamtkraftstoffvolumen des beobachteten Kleinflug­ zeuges von zirka 75 l.
Fig. 8 zeigt typische stationäre Abweichungen, die sich aus sehr lang andauernden, extrem niederfrequenten Fluglageänderungen (z. B. stationäre Steig-, Sink- oder Langsamflüge) ergeben. Die Ausbil­ dung solcher Abweichungen hängen in erster Linie von der Tankgeo­ metrie, dem Einbauort des Füllstandssensors, dem momentanen Kraft­ stoffvolumen und dem Neigungswinkels des Tanks ab. In Fig. 8 ist die absolute Abweichung der Abtasthöhe in Abhängigkeit von dem Längslagewinkel des Flugzeuges und dem Tankinhalt dargestellt. Man erkennt beispielsweise, daß bei einem Längslagewinkel des Flugzeu­ ges von 16° und einem momentanen Tankvolumen bei diesem Tank von zirka 39 l ein Fehler der Schwimmerauslenkung von 30 mm auftritt, bei der Geometrie dieses speziellen Tankes gleichbedeutend mit einem Fehlervolumen von zirka 11 l. Die Kraftstoffmenge wird daher um zirka 27% zu groß angezeigt. Dies kann zu einer bedeutenden Fehleinschätzung durch den Piloten hinsichtlich der ihm zur Ver­ fügung stehenden Reichweite des Flugzeuges führen. Ähnliche syste­ matische Fehler ergeben sich beispielsweise bei Kraftfahrzeugen bei der Berg- und Talfahrt.
Aus der DE 38 25 630 C2 ist eine Füllstandsanzeige bekannt, bei der der konventionelle Füllstandsmeßsensor, dort bezeichnet als statischer Geber, ergänzt wird durch eine Verbrauchsmeßeinrich­ tung, die den momentanen Kraftstoffverbrauch auf der Grundlage von Einspritzsignalen eines Kraftstoff-Einspritzsystemes bestimmt. Dabei wird die Tankanzeige im wesentlichen gesteuert durch den auf integrierten Volumenstrom, der von einer zu bestimmten Zeit­ punkten von dem statischen Geber bestimmten Vorratsmenge des Kraftstoffes subtrahiert wird. Es wird anstelle der Verwendung der Einspritzsignale zur Bestimmung des Kraftstoffverbrauches auch allgemein ein Durchflußmesser vorgeschlagen, mithin ein Volumen­ stromsensor in der Diktion dieser Patentanmeldung.
An der gemäß dem Stand der Technik in Form der 38 25 630 C2 vor­ geschlagenen Füllstandsmeßvorrichtung ist sehr nachteilig, daß der Volumenstromsensor von hoher Güte sein muß, um verwertbare Ergeb­ nisse zu liefern. Da Linearitätsfehler des Volumenstromsensors auf integriert werden, und damit mit zunehmender Zeitdauer zu sehr hohen absoluten Abweichungen der Tankanzeige führen, können nur Volumenstromsensoren akzeptiert werden, deren Linearitätsfehler im unteren einstelligen Prozentbereich liegt. Solche Volumenstromsen­ soren sind sehr teuer und scheiden damit für die Verwendung in Kraftfahrzeugen und Kleinflugzeugen, Motorbooten etc. aus.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Füllstands­ meßvorrichtung der gattungsgemäßen Art so zu verbessern, daß als Füllstandssensoren und Volumenstromsensor vergleichsweise billige Bauteile mit vergleichsweise hohen gerätespezifischen Abweichungen verwendet werden können, und trotzdem eine genaue Tankanzeige er­ möglicht wird. Dabei sollen weiter hochfrequente Störungen elimi­ niert werden, so daß eine ruhige Tankanzeige gewährleistet ist. Weiterhin sollen niederfrequente Störungen, wie beispielsweise langfristig angelegte Lageänderungen des Flugzeuges mit geringer Kreisfrequenz (Steigflug/Sinkflug) hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf das Meßergebnis stark gedämpft werden, ohne daß ein Schlepp­ fehler wegen der starken Dämpfung generiert wird.
Die Lösung der Aufgabe ist bei einer gattungsgemäßen Füllstands­ meßvorrichtung dadurch gekennzeichnet, daß das Signal des Füll­ standsensors durch ein Tiefpaßfilter und das Signal des Volumen­ stromsensors durch ein Hochpaßfilter geleitet wird, und daß beide Signale vor dem Anzeigeinstrument addiert werden. Dabei ist eine bevorzugte und vorteilhafte Dimensionierung, daß die Eckfrequenz (Zeitkonstante) des Tiefpaßfilters im wesentlichen gleich der Eck­ frequenz (Zeitkonstante) des Hochpaßfilters ist. Mit einer solchen Dimensionierung läßt sich erreichen, daß niederfrequente Störungen durch entsprechende Auslegung des Tiefpaßfilters eliminiert wer­ den, wobei bei der extremen Dimensionierung des Tiefpaßfilters entstehende Schleppfehler durch den nach dem Hochpaßfilter gelie­ ferten Signalanteil kompensiert werden.
Die bei typischen Anwendungen sich ergebenden Zeitkonstanten sind so groß, daß herkömmliche analoge Bauteile, insbesondere Kondensa­ toren, nicht zu akzeptierende Größen und Gewichte erreichen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist daher vorgesehen, daß die Filter digital aufgebaut sind. Dabei ist bevorzugt insbesondere vorgesehen, daß bei Verwendung der erfindungsgemäßen Füllstands­ meßvorrichtung für Anzeigevorrichtungen in Flugzeugen die Zeitkon­ stanten der Filter in bezug auf ein typisches Flugverhalten hin optimierbar sind. So kann beispielsweise ein Schulungsflugzeug, das häufig Platzrunden und Start/Landeübungen fliegt, hinsichtlich seiner Füllstandsmeßvorrichtung anders optimiert werden, als ein für längeren Reiseflug vorgesehenes Flugzeug.
Durch die starke Dämpfung des Tiefpasses kommt es nach Einschalten der erfindungsgemäßen Füllstandsmeßvorrichtung zu starken Verzöge­ rungen. Es kann daher vorgesehen sein, daß das Tiefpaßfilter zur Einschaltkompensation kurzzeitig überbrückbar ist, um dem Piloten oder sonstigen Benutzer eines Fahrzeuges schnell eine erste Anzei­ ge zu liefern.
Die vorgesehene Komplementärfilterung (Tiefpaßfilterung für das Signal des Füllstandssensors/Hochpaßfilterung für das Signal des Volumenstromsensors) kann indirekt auch dadurch erreicht werden, daß das Signal des Füllstandssensors als Stützgröße für ein Schätzfilter verwendet wird, das einen Integrator aufweist, an dessen Eingang die Differenz aus dem von dem Volumenstromsensor generierten Signal und einem rückgeführten Korrektursignal an­ liegt, wobei letzteres proportional zu der Differenz zwischen dem momentanen Signal des Füllstandssensors als Stützgröße und dem Ausgang des Integrators als Schätzgröße ist.
Ein solches Schätzfilter führt ebenfalls zu einer Tiefpaßfilterung des Signals des Füllstandssensors mit tiefer Eckfrequenz (hoher Zeitkonstante), wobei ein systematisch sich ergebender Schleppfeh­ ler durch Stützung des Filters mit dem Volumenstromsensorsignal kompensiert wird. Dabei bewirkt die Stützung eine hochpaßartige Filterung des Volumenstromsensorsignals.
Vorteilhaft ist inbesondere, als Füllstandssensor ein an sich be­ kannten Sensor zu verwenden, der einen an einem Hebel befestigten Schwimmer und einen Potentiometer aufweist.
Der Volumenstromsensor kann insbesondere ein billiger Turbinenrad­ zähler oder ein Hitzdrahtanemometer sein.
Weitere bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung können den Un­ teransprüchen entnommen werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der im folgen­ den beschriebenen Zeichnung. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Füllstandsmeßvorrichtung mit einem Komplementärfilter,
Fig. 2 eine schematische Darstellung einer digitalen Rea­ lisierung,
Fig. 3 eine graphische Darstellung der sich ergebenden Fehler bei einem erfindungsgemäße Komplementärfil­ ter gemäß Fig. 1,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht eines Kleinflugzeuges mit eingebauter erfindungsgemäßer Füllstandsmeßvor­ richtung,
Fig. 5 eine alternative Ausführungsform einer erfindungs­ gemäßen Füllstandsmeßvorrichtung gemäß Fig. 1 mit einem Schätzfilter,
Fig. 6 eine graphische Darstellung der sich ergebenden Fehler bei einer Ausführungsform gemäß Fig. 5,
Fig. 7 eine bereits in der Beschreibungseinleitung disku­ tierte Darstellung hochfrequenter Störungen an ei­ nem Hebelschwimmersensor, und
Fig. 8 eine bereits in der Beschreibungseinleitung disku­ tierte Darstellung von sich ergebenden systemati­ schen Fehlern einer Tankanzeige eines Kleinflugzeu­ ges bei Lageänderungen um die Querachse (Variation des Längswinkels).
Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Füllstandsmeßvorrichtung mit einem an sich bekannten Füllstandssensor 10. Der Füllstandssensor erzeugt ein der höhe eines Punktes des Flüssigkeitsspiegels im Tank proportionales Signal, aus dem bei gekannter Geometrie des Tankes ein gemessenes Volumen VSchwimmer abgeleitet wird. Dieses Si­ gnal wird über ein Tiefpaßfilter 12 mit großer Zeitkonstante TT geleitet.
Parallel dazu ist ein Turbinenradzähler 14 vorgesehen, der ein Volumenstromsignal generiert. Der Volumenstrom wird in einem Integrator 16 zu einem Signal VTurbine auf integriert. Dieses Signal wird über ein Hochpaßfilter 18 geleitet, dessen Zeitkonstante TH im wesentlichen gleich der Zeitkonstante TT des Tiefpaßfilters ist.
Beide Signale werden an einem Knotenpunkt 20 addiert und an einem nicht dargestellten Anzeigeinstrument zur Anzeige gebracht.
Die Konstanten TT und TH sind so groß, daß eine Realisierung mit analogen Bauteilen, wie insbesondere Kondensatoren, zu großen, voluminösen und schweren Geräten führen würde.
Fig. 2 zeigt daher, daß bevorzugt vorgesehen ist, die Filterung mittels einer Recheneinheit 22 digital durchzuführen. Dabei kann ein Ausgang 24 vorgesehen sein, an den die generierten digitalen Werte unmittelbar weiter verarbeitet werden und beispielsweise in einem sogenannten Primary Flight Display dargestellt werden, wobei abgeleitete Größen, wie beispielsweise die maximale Reichweite des Flugzeuges o.a., generiert werden können.
Alternativ kann vorgesehen sein, mittels eines Digital/Analog-Um­ setzers 26 ein analoges Signal zu generieren, das in einer her­ kömmlichen Anzeige 28, beispielsweise einem Kreuzspulinstrument, dargestellt wird.
Analog/Digital-Umsetzer 30 und 32 sind vorgesehen, um die vom Füllstandssensor und Turbinenradzähler 14 gelieferten Signale zu digitalisieren.
Fig. 1 zeigt weiterhin einen als "Einschaltkompensation" bezeich­ neten Überbrückungszweig 34, mittels dessen sich das Tiefpaßfilter 12 überbrücken läßt. Dies ist vorgesehen, um dem Fahrer, Piloten o.a. nach Einschalten des Armaturenbrettes, der Avionik o. ä. das Gefühl zu nehmen, daß die Anzeige kaputt ist. Ohne eine solche Einschaltkompensation würde es wegen der großen Zeitkonstante TT vergleichsweise lange dauern, bis eine Anzeige 28 (Fig. 2) einen realistischen Wert anzeigen würde.
Um falscher Startwerte der Anzeige aufgrund eines schräg stehenden Fahrzeuges oder Flugzeuges zu verhindern, kann vorgesehen sein, eine verzögerte Mittelwertbildung vorzunehmen, die gegebenenfalls durch andere lot- (Pendel) oder lageerfassende Sensoren (künstli­ cher Horizont) gesteuert werden kann.
Fig. 3 zeigt die systematischen Fehler und ihre Kompensation an­ hand eines Ausgangsvolumens, das kontinuierlich verringert wird. Zu erkennen ist, daß das einer Tiefpaßfilterung mit niedriger Eck­ frequenz unterworfene Signal einen Schleppfehler aufweist. Dieser wird durch die vom Hochpaßfilter 18 gelieferten hochfrequenten Anteile bei geeigneter Dimensionierung von Tiefpaßfilter 12 und Hochpaßfilter 18 gerade kompensiert.
Fig. 4 zeigt eine Einbaumöglichkeit in ein Kleinflugzeug. Das als Hochdecker ausgeführte Flugzeug weist zwei in den Tragflächen an­ geordnete Tanks 40 und 42 auf, die über eine Ausgleichsleitung 44 miteinander verbunden sind. Aus den Tanks 40 und 42 wird der Kraftstoff über Kraftstoffleitungen 46 zu einem nicht dargestell­ ten Triebwerk gefördert, das einen Propeller 48 antreibt. Serien­ mäßige Füllstandssensoren 50 entsprechen den Füllstandssensoren 10 in Fig. 1. Ergänzend sind zwei Turbinenradzähler 52 als Volumen­ stromsensoren in die Kraftstoffleitungen 46 eingefügt. Die Turbi­ nenradzähler 52 entsprechen den Turbinenradzählern 14 gemäß Fig. 1. Um Kraftstoffflüsse über die Ausgleichsleitungen 44 erfassen zu können, ist ein zusätzlicher Volumenstromsensor 54 vorgesehen, der beispielsweise ein Hitzdrahtanemometer sein kann. Mittels eines Kraftstoffwahlhebels 56 kann der Pilot des Flugzeuges wahlweise den Backbordtank 42, den Steuerbordtank 40 oder beide leeren.
Fig. 5 zeigt eine erfindungsgemäße Füllstandsmeßvorrichtung, bei der das vom Füllstandssensor gelieferte Signal VSchwimmer und das vom Turbinenradzähler gelieferte Signal T mittels eines Schätzfilters verarbeitet und so im Ergebnis ähnlich gefiltert werden, wie mit­ tels eines Komplementärfilters, wie er in Fig. 1 dargestellt ist.
Bei dem Prozeß "Kraftstoffverbrauch" besteht das Filtermodell aus einem Integrator 16, der das vom Volumenstromsensor/Turbinenrad­ zähler 14 gelieferte Signal T zum verbrauchten Volumen auf inte­ griert. Geht man von einem leckagefreien Zustand des Kraftstoffsy­ stems aus und vernachlässigt die Kraftstoffverluste durch Verdun­ stung, so verhalten sich die beiden Meßgrößenvolumen und Volumen­ strom untereinander regressiv. Die Linearitätsabweichungen des Turbinenradzählers 14 machen sich in einer driftbehafteten Abwei­ chung im auf integrierten Volumen bemerkbar, wie in Fig. 6 darge­ stellt. Die Größe am Ausgang des Integrators wird als Schätzwert bezeichnet. Der Schätzwert wird an einem Knotenpunkt 58 vom zur Verfügung stehenden Meßwert des Füllstandssensors 10 VSchwimmer sub­ trahiert, und die daraus resultierende Abweichung ΔV wird über eine Rückführverstärkung 60 auf den Eingang des Filters (Integra­ tor) zurückgeführt. Genau wie bei der in Fig. 1 dargestellten komplementären Filterung setzt sich das vom Füllstandssensor ge­ messene Signal VSchwimmer aus dem tatsächlichen Volumen V und einem Rauschanteil VRausch zusammen und das vom Turbinenradzähler auf inte­ grierte Volumen VT aus dem tatsächlichen Volumen V und dem bereits erwähnten Driftanteil VDrift.
Eine Einschaltkompensation 34 erfüllt eine ähnliche Aufgabe wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Komplementärfilter. Weiterhin ist eine zweite Einschaltkompensation 62 dargestellt, mit der sich der Verstärkungsfaktor K der Rückführverstärkung 60 verändern lassen kann. Um auch die sehr niederfrequenten Störanteile im Füllstands­ sensorsignal unterdrücken zu können, muß die Rückführverstärkung sehr klein gewählt werden. Daraus resultiert ein extremes Tiefpaß­ verhalten des gesamten Filters, das nach dem Einschalten zu sehr langen Wartezeiten führt, bis die Anzeigenadel einer Anzeigevor­ richtung (beispielsweise 28 in Fig. 2) ihren statischen Endwert erreicht hat. Durch die Kompensationsschaltung wird dieser Vorgang beschleunigt, so daß die Anzeigenadel bereits zirka drei bis vier Sekunden nach dem Einschalten der Anlage das aktuelle Kraftstoff­ volumen anzeigt.
Fig. 6 zeigt, daß der Anteil VDrift, d. h. der Fehler nach dem Inte­ grator 16 anliegenden Signals mit der Zeit anwächst, da der Fehler des Turbinenradzählers 14 auf integriert wird.
Mit dem in Fig. 5 gezeigten Schätzfilter wird VDrift zu einer kon­ stanten Abweichung ΔV minimiert.
Die erfindungsgemäße Gestaltung einer Füllstandsmeßvorrichtung erlaubt erstmalig die Verwendung von billigen Komponenten, die entsprechend mit hohen Fehlern behaftet sind, für Füllstandssensor und Volumenstromsensor, insbesondere in Form eines Turbinenradzäh­ lers, ohne ein unakzeptabel ungenaues Meßergebnis zu liefern. Wei­ terhin werden sowohl hochfrequente wie niederfrequente Störungen befriedigend ausgefiltert, so daß eine verläßliche Tankanzeige, insbesondere für Fahrzeuge, die starken Beschleunigungs- oder La­ geänderungen ausgesetzt sind, zur Verfügung steht.
Bezugszeichenliste
10
Füllstandssensor
12
Tiefpaßfilter
14
Volumenstromsensor, Turbinenradzähler
16
Integrator
18
Hochpaßfilter
20
Knotenpunkt
22
Rechnereinheit
24
Ausgang (von
22
)
26
Digital/Analog-Umsetzer
28
Anzeigeinstrument
30
Analog/Digital-Umsetzer
32
Analog/Digital-Umsetzer
34
Einschaltkompensation
36
Steuerbord-Tragfläche
38
Backbord-Tragfläche
40
Steuerbordtank
42
Backbordtank
44
Überflußleitung
46
Kraftstoffleitungen
48
Propeller
50
Füllstandssensoren
52
Volumenstromsensoren
54
Volumenstromsensor
56
Kraftstoffwahlhebel
58
Knotenpunkt
60
Rückführverstärker
62
Einschaltkompensation

Claims (15)

1. Füllstandsmeßvorrichtung für den Flüssigkeitsinhalt eines Tanks (40/42) (Tankanzeige), mit einem Füllstandssensor (10/50) zum Erzeugen eines der Höhe eines Punktes des Flüs­ sigkeitsspiegels proportionalen Signals, einem zusätzlichen Volumenstromsensor (14/52/56) zum Erzeugen eines dem Zufluß oder Abfluß proportionales Signals und einem Anzeigeinstru­ ment (28), dadurch gekennzeichnet, daß das Signal des Füll­ standsensors (10) durch ein Tiefpaßfilter (12) und das Signal des Volumenstromsensors (14) nach Integration durch ein Hoch­ paßfilter (18) geleitet wird, und daß beide Signale vor dem Anzeigeinstrument addiert werden.
2. Füllstandsmeßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zeitkonstante (TT) des Tiefpaßfilters (12) im wesentlichen gleich der Zeitkonstante (TH) des Hochpaßfil­ ters (18) ist.
3. Füllstandsmeßvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Tiefpaßfilter (12) überbrückbar ist.
4. Füllstandsmeßvorrichtung für den Flüssigkeitsinhalt eines Tanks (40/42) (Tankanzeige), mit einem Füllstandssensor (10/50) zum Erzeugen eines der Höhe eines Punktes des Flüs­ sigkeitsspiegels proportionalen Signals, einem zusätzlichen Volumenstromsensor (14/52/56) zum Erzeugen eines dem Zufluß oder Abfluß proportionales Signals und einem Anzeigeinstru­ ment (28), dadurch gekennzeichnet, daß das Signal des Füll­ standsensors (10) als Stützgröße für ein Schätzfilter (Kal­ manfilter) verwendet wird, das einen Integrator (16) auf­ weist, an dessen Eingang die Differenz aus dem von dem Volu­ menstromsensor (10) generierten Signal und einem rückgeführ­ ten Korrektursignal anliegt, das proportional zu der Diffe­ renz zwischen dem momentanen Füllstandssensorsignal und dem Ausgang des Integrators (16) als Schätzwert ist.
5. Füllstandsmeßvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstandssensor (10) einen an einem Hebel befestigten Schwimmer und ein Po­ tentiometer aufweist.
6. Füllstandsmeßvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenstromsensor (14) ein Turbinenradzähler ist.
7. Füllstandsmeßvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Turbinenradzähler (14) einem Linearitäts­ fehler zwischen 5% und 30% aufweist.
8. Füllstandsmeßvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenstrom­ sensor (14) ein Hitzdrahtanemometer ist.
9. Füllstandsmeßvorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprü­ che 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Volumenstromsen­ sor durch einen Lagesensor für ein Leistungsstellglied für ein die Flüssigkeit verbrauchendes Aggregat, insbesondere eine Verbrennungskraftmaschine, ersetzt ist.
10. Füllstandsmeßvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Tanks (40, 42) miteinander verbunden sind, und daß in jeder Zu-, Ausgleichs- oder Ablaufleitung (44, 46) ein Volumenstromsensor (52, 54) angeordnet ist, deren Signale miteinander zu einem Summen­ signal verknüpft werden.
11. Füllstandsmeßvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Filter (22) digital aufgebaut sind.
12. Füllstandsmeßvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Tankanzeige den Kraftstoffinhalt eines Flugzeugtanks anzeigt und daß die Zeitkonstanten der Filter in bezug auf ein typisches Flugverhalten hin optimierbar sind.
13. Füllstandsmeßvorrichtung nach den Ansprüchen 3, 11 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (34) vorgesehen sind, um vor dem Start das Tiefpaßfilter zu überbrücken und eine Mit­ telwertbildung des von dem Füllstandsensors gelieferten Signals vorzunehmen.
14. Füllstandsmeßvorrichtung nach den Ansprüchen 4 und 12, da­ durch gekennzeichnet, daß der Rückführzweig (K) des Schätz­ filters auf unterschiedliche Verstärkungsfaktoren eingestellt werden kann.
15. Füllstandsmeßvorrichtung nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der ermittelte Tankin­ halt und der gemessene Volumenstrom zur Berechnung einer Reichweite verwendet werden.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1058098A1 (de) * 1999-06-03 2000-12-06 Peugeot Citroen Automobiles SA System zur Abschätzung der in einem Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges enthaltene Kraftstoffmenge
WO2008044017A2 (en) * 2006-10-10 2008-04-17 Halliburton Energy Services,Inc. Process control architecture with hydrodynamic correction

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6597998B1 (en) * 2002-01-09 2003-07-22 Brunswick Corporation Method for determining the amount of liquid in a reservoir as a function of depth of the liquid
DE10300760A1 (de) * 2002-01-23 2003-08-14 Siemens Vdo Automotive Corp Verfahren zum Erkennen eines fehlerhaft arbeitenden Tankfüllstandsmeldesystems
FR2858400B1 (fr) * 2003-07-29 2005-11-25 Peugeot Citroen Automobiles Sa Jauge de carburant pour reservoir de vehicule automobile
US7958063B2 (en) * 2004-11-11 2011-06-07 Trustees Of Columbia University In The City Of New York Methods and systems for identifying and localizing objects based on features of the objects that are mapped to a vector
US7024317B1 (en) * 2004-11-22 2006-04-04 Anthony George Apparatus and method for fuel measurement and accountability
US7356427B2 (en) * 2005-01-04 2008-04-08 Halliburton Energy Services, Inc. Methods and systems for estimating a nominal height or quantity of a fluid in a mixing tank while reducing noise
US7353874B2 (en) * 2005-04-14 2008-04-08 Halliburton Energy Services, Inc. Method for servicing a well bore using a mixing control system
US7494263B2 (en) * 2005-04-14 2009-02-24 Halliburton Energy Services, Inc. Control system design for a mixing system with multiple inputs
US7308379B2 (en) * 2005-04-14 2007-12-11 Halliburton Energy Services, Inc. Methods and systems for estimating density of a material in a mixing process
US7533703B2 (en) * 2005-08-17 2009-05-19 Elster Electricity, Llc Determining fuel usage
DE102006054247A1 (de) * 2006-11-17 2008-05-21 GM Global Technology Operations, Inc., Detroit System zum Bestimmen der in einem Kraftstoffbehälter vorhandenen Kraftstoffmenge
US8177411B2 (en) * 2009-01-08 2012-05-15 Halliburton Energy Services Inc. Mixer system controlled based on density inferred from sensed mixing tub weight
US9604237B2 (en) * 2014-09-12 2017-03-28 Deere & Company Pitch-based control for sprayers and sprayer operations
DE102014226137A1 (de) * 2014-12-16 2016-06-16 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bestimmung eines Füllstands eines Flüssigkeitstanks in einem Kraftfahrzeug
US11175171B2 (en) * 2018-10-02 2021-11-16 GM Global Technology Operations LLC Fuel level display filter algorithm adjust to prevent fuel run out with fuel displayed on gauge

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3326719C2 (de) * 1982-07-26 1992-01-23 Fa. Jaeger, Levallois-Perret, Hauts-De-Seine, Fr
DE3825630C2 (de) * 1988-07-28 1993-06-03 Bayerische Motoren Werke Ag, 8000 Muenchen, De
DE19634813A1 (de) * 1995-08-30 1997-03-06 Sagem Verfahren zum Filtern eines Signals, das den Flüssigkeitsstand eines Tanks darstellt

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3739635A (en) * 1971-05-12 1973-06-19 Simmonds Precision Products Fuel management system
DE2608953C3 (de) * 1976-03-01 1981-08-06 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Volumenmeßgerät
US4290305A (en) * 1979-05-29 1981-09-22 A. C. Company Drilling fluid circulating and monitoring system and method
US4499876A (en) * 1981-10-30 1985-02-19 Nippondenso Co., Ltd. Fuel injection control for internal combustion engines
US4838295A (en) * 1986-08-21 1989-06-13 Airsensors, Inc. System for controlling mass flow rates of two gases
US5272918A (en) * 1993-06-30 1993-12-28 Ford Motor Company Pivotal liquid level sensor assembly
DE19648688B4 (de) * 1996-11-25 2006-11-09 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Erfassung der Füllstandsmenge eines Tanksystems

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3326719C2 (de) * 1982-07-26 1992-01-23 Fa. Jaeger, Levallois-Perret, Hauts-De-Seine, Fr
DE3825630C2 (de) * 1988-07-28 1993-06-03 Bayerische Motoren Werke Ag, 8000 Muenchen, De
DE19634813A1 (de) * 1995-08-30 1997-03-06 Sagem Verfahren zum Filtern eines Signals, das den Flüssigkeitsstand eines Tanks darstellt

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1058098A1 (de) * 1999-06-03 2000-12-06 Peugeot Citroen Automobiles SA System zur Abschätzung der in einem Kraftstoffbehälter eines Kraftfahrzeuges enthaltene Kraftstoffmenge
FR2794526A1 (fr) * 1999-06-03 2000-12-08 Peugeot Citroen Automobiles Sa Systeme d'estimation de la quantite de carburant restant dans le reservoir d'un vehicule automobile
WO2008044017A2 (en) * 2006-10-10 2008-04-17 Halliburton Energy Services,Inc. Process control architecture with hydrodynamic correction
WO2008044017A3 (en) * 2006-10-10 2009-06-04 Halliburton Energy Serv Inc Process control architecture with hydrodynamic correction

Also Published As

Publication number Publication date
DE19720125C2 (de) 1999-02-25
US6253607B1 (en) 2001-07-03

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