DE3706453A1

DE3706453A1 - Fuellstandsgeber fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE3706453A1
Application number: DE19873706453
Authority: DE
Inventors: Walter Weishaupt; Hans Lamberty
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1987-02-27
Filing date: 1987-02-27
Publication date: 1988-09-08

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Füllstandsgeber nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Füllstandsgeber sind im Prinzip aus der DE-OS 34 40 513, der DE-OS 34 05 080 und der DE-OS 24 33 133 bekannt. Das Meßsignal ist vorzugsweise ein Ultraschallsignal. Es kann aber auch ein sichtbares oder unsichtbares Lichtsignal Anwendung finden. Mit Hilfe der Laufzeit wird die Laufstrecke bestimmt. Maßgeblich hierfür ist der lineare Zusammenhang zwischen beiden größen. Der zugehörige Proportionalitätsfaktor ist die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Meßsignals in dem jeweiligen Medium. Diese ist jedoch von verschiedenen Einflußgrößen abhängig. Hierzu zählt die Dichte und insbesondere die Temperatur des Mediums. Um einen derartigen Einfluß zu elimieren, ist bereits vorgeschlagen worden, die Temperatur des Mediums mit Hilfe eines separaten Temperaturgebers zu bestimmten (vgl. Siemens-Kundenschrift "Füllstandsanzeige mit Ultraschall von 7/86"). Ein derartiger Füllstandsgeber ist jedoch besonders aufwendig und besitzt darüber hinaus den Nachteil, daß Änderungen hinsichtlich der charakteristik des Temperaturgebers einen unvorhergesehenen negativen Einfluß auf das Meßergebnis besitzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Füllstandsgeber der eingangs genannten Art zu schaffen, der auf konstruktiv einfache Weise eine präzise Aussage über die zu bestimmende Laufzeit und damit über den Füllstand liefert.

Die Erfindung löst die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1.

Durch die Erfindung wird die Bestimmung der Laufzeit des Meßsignals mit der des Referenzsignals in Beziehung gesetzt. Dieser in der Regel als Quotient vorliegende Bezug ist identish mit der Beziehung zwischen der Laufstrecke des Meßsignals und der des Referenzsignals. Die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Meßsignals ist dabei ohne Belang. Damit entfällt auch der Einfluß jeglicher Störgrößen auf diese Aufbreitungsgeschwindigkeit. Wesentlich ist lediglich, daß Meß- und Referenzsignal, zumindest soweit es für die genannte Beziehung von Bedeutung ist, in ein und demselben Medium verlaufen.

Die Referenzlaufstrecke kann auf unterschiedliche Weise ausgebildet sein. Auf konstruktiv besonders einfache Weise kann diese mit Hilfe eines Reflektors im Wege des Meßsignals definiert sein. Dieser Reflektor kann die Referenzlaufstrecke gegenüber der Laufstrecke des Meßsignals verkürzen. Alternativ dazu kann er auch in Verbindung mit mindestens einem weiteren Reflektor diese Laufstrecke auch ausdehnen.

Es kann dabei insbesondere eine Faltung der Referenzlaufstrecke erzielt werden. Damit ergibt sich die Möglichkeit, die Referenzlaufstrecke hinsichtlich ihrer Länge entsprechend den jeweiligen konstruktiven Gegebenheitnen, beispielsweise des Flüssigkeitsbehälters, einzustellen. Die damit erzielbare optimale Länge kann beispielsweise hinsichtlich des Meßfehlers eingestellt werden. Hierbei kann es besonders vorteilhaft sen, die Referenzlaufstrecke gleich der mittleren Laufstrecke des Meßsignals einzurichten. Der daraus resultierende minimale Meßfehler ist dadurch bedingt, daß Ein- und Ausschwingvorgänge für den Sender und den Empfänger des Meßsignals weitgehend ohne Einfluß auf das Ergebnis bleiben.

In der Zeichnung ist ein Auführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 schematisch einen Füllstandsgeber gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eine Alternative zum Füllstandsgeber von Fig. 1.

Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 1 befindet sich in einem Flüssigkeitsbehälter, beispielsweise einem Kraftstofftank 1 ein Füllstandsgeber 2, der einen Ultraschallsender/-empfänger 3 sowie ein als akustischer Wellenleiter dienendes Schutzrohr 4 umfaßt. Ferner it als Teil des Füllstandsgebers 2 innerhalb des Schutzrohrs 4 ein als Reflektor dienender Vorsprung 5 ausgebildet, der sich in einem definierten Abstand 1 vom Teil 3 befindet.

Ein vom Ultraschallsender/-empfänger 3 ausgesandtes Ultraschall-Meßsignal wird einerseits am Vorsprung 5 und andererseits an der Oberfläche 6 der Flüssigkeit (hier: Kraftstoff) 7 reflektiert. Das an der Oberfläche 6 reflektierte Meßsignal gelangt nach einer von der Höhe h der Oberfläche abhängigen Laufzeit zum Ultraschallempfänger 3 zurück. Seine Laufzeit ergibt sich als der Quotient aus der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Meßsignals in der jeweiligen Flüssigkeit und der zweifachen Höhe h. Entsprechendes gilt für den Teil des Meßsignals, der am Vorsprung 5 reflektiert und mit dem Ultraschallempfänger 3 aufgenommen wird. Dessen Laufzeit ist der Quotient aus der Ausbreitungsgeschwindigkeit und dem zweifachen Wert der Entfernung l. Damit aber ergibt sich, daß der Quotient aus den beiden Laufzeiten unabhängig von der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Meßsignals in der jeweiligen Flüssigkeit und lediglich durch das Verhältnis der Entfernungen hk und l bestimmt ist. Da l konstant und bekannt ist, läßt sich damit die Höheh und damit der Füllstand innerhalbdes Flüssigkeitsbehälters 1 ohne weiteres bestimmen. Das Ergebnis ist unabhängig von der Ausbreitungsgeschwindigkeit und damit auch unabhängig von den Einflußgrößen, wie beispielsweise die Temperatur der Flüssigkeit.

Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 2 ist innerhalb der Laufstrecke des Meßsignals zwischen dem Ultraschallsender/-empfänger 3 und der Oberfläche 6 ein Reflektor 8 angeordnet, der einen Teil des Meßsignals um 90° umlenkt und parallel zur Oberfläche 6 verlaufen läßt. Dieser Teil durchquert die Flüssigkeit und wird an einer gegenüberliegenden Wand 1′ reflektiert. Auf dem umgekehrten Weg gelangt dieser Teil des Meßsignals zum Ultraschallsender/-empfänger 3 zurück.

Die für den Teil des Meßsignals maßgebliche Referenzlaufstrecke 9, der durch den Reflektor 8 gestreut wird, ist gegenüber Fig. 1 wesentlich vergrößert. Damit aber wird der Meßfehler deutlich verringert. Dieser ist im wesentlichen bestimmt durch Ein- und Ausschwingvorgänge des Ultraschallsenders/-empfängers 3.

Beim Ausführungsbeispiel von Fig. 2 fehlt ein akustischer Wellenleiter entsprechend dem Schutzrohr 4 von Fig. 1. Dieses ist auch beim Ausführungsbeispiel von Fig. 1 entbehrlich. Bei seinem Fehlen ergibt sich der Vorteil, daß nur dann ein an der Oberfläche 6 reflektiertes Meßsignal in den Ultraschallempfänger 3 gelangt, wenn sich die Oberfläche zumindest annähernd in einer waagrechten Lage befindet. Das Auftreten eines reflektierten Meßsignals während aufeinanderfolgender Meßtakte bietet dadurch die Gewähr dafür, daß die Oberfläche 6 waagrecht verläuft und dieser Zustand für die durch die Meßtakte definierte Meßzeit vorliegt. Damit aber ergibt sich, daß das Meßergebnis exakt ist und nicht durch Veränderungen des Flüssigkeitsspiegels infolge von Beschleunigungen beeinflußt ist.

Claims

1. Füllstandsgeber für Kraftfahrzeuge auf der Basis einer Laufzeitmessung eines an der Flüssigkeitsoberfläche reflektierten Meßsignals, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Meßsignals eine Referenzlaufstrecke (1, 9) definierter Länge in demselben Medium wie das Meßsignal durchläuft und seine Laufzeit in Beziehung zu der des Meßsignals gesetzt ist.

2. Füllstandsgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzlaufstrecke (1, 9) mittels eines reflektors (5, 8) im Wege des Meßsignals gebildet ist.

3. Füllstandgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzlaufstrecke (9) gefaltet ist.

4. Füllstandsgeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzlaufstrecke (9) etwa gleich der mittleren Laufstrecke des Meßsignals ist.