DE3737658C2 - Einrichtung zur Tankinhaltsmessung eines Kraftstofftanks eines Fahrzeugs - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Patentanspruch 1.

Aus der GB 2 142 732 A ist eine Vorrichtung zur Messung des Inhaltes eines Wassertankes bekannt, die im wesentlichen als einarmige Balkenwaage aufgebaut ist, d. h. die Funktion des Meßgewichtbalkens wird von einer Feder übernommen. Bei Unterschreitung einer gewissen Füllmenge wird eine Signaleinrichtung aktiviert. Da mit dieser Vorrichtung nur eine Füllstandsminimumabfrage erfolgt, kann der Aufbau sehr einfach gehalten sein. Verhältnismäßig genaue quantitative Angaben über die Füllmenge sind bei dieser Meßvorrichtung nur mit symmetrischen, beispielsweise zylindrischen Behältern möglich.

Eine sehr ähnliche Füllstandsmeßvorrichtung ist aus der DE 30 09 554 A1 bekannt. Auch hier sitzt der zu wiegende Flüssigkeitsbehälter auf einer Einarmbalkenwaage, deren füllstandsabhängiger Neigungswinkel zur Bestimmung des Füllgrades des Behälters herangezogen wird.

Aus der GB 2 020 045 A ist eine weitere Behälterwiegevorrichtung bekannt, die auf dem Balkenwaagenprinzip beruht. Hier wird der zu wiegende Behälter außermittig auf den Drehpunkt der Balkenwaage gesetzt, wodurch der Kraftaufnehmer für die Meßwertbestimmung weniger belastet ist. Die Balkenwaage ist federbelastet, so daß die Dehnung der Feder unmittelbar als Füllstandsmaß für den Behälter abgenommen werden kann. Auch hier werden verhältnismäßig genaue Ergebnisse nur mit symmetrischen Behältern erreicht.

Eine Meßvorrichtung, die auch das Wiegen unsymmetrischer Behälter erlaubt, ist aus der DE 34 36 287 A1 bekannt. Hier wird der gesamte Flüssigkeitsbehälter auf einen Dehnmeßstreifen gestellt, dessen Belastung als kraftproportionale elektrische Größe abgenommen wird. Prinzipiell sind solche Dehnmeßstreifen auch bei den oben genannten Waagen einsetzbar, wodurch der Kippwinkel der Waage verringert wird. Die Übernahme eines solchen Dehnmeßstreifens beseitigt jedoch nicht die Problematik, daß genaue Meßwerte nur bei symmetrischen Behältern möglich sind.

Betrachtet man den Einsatzfall der Erfindung, nämlich zur Ermittlung des restlichen Kraftstoffinhalts in einem Kraftstofftank, so nehmen übliche Einrichtungen eine Füllstandsmessung unter Verwendung eines Schwimmers vor. Die Meßgenauigkeit derartiger Einrichtungen ist jedoch abhängig von der jeweiligen Tankform; sie ist um so kleiner, je flacher der Tank ist. Insbesondere bei modernen Kunststofftanks, die den Vorteil der Herstellbarkeit sehr komplizierter, die speziellen Platzverhältnisse im Fahrzeug optimal nutzender Tankformen durch Blasen bieten, ist eine hinreichend genaue Messung mit den herkömmlichen Einrich­ tungen kaum noch möglich. Hinzu kommen Nachteile wie die Verwendung elektrischer Schleifkontakte, Maßnahmen an und im Tank (z. B. Geberöffnungen), Fehlmessungen durch "Atmen" des Tanks bei Temperatur- und Füllungsänderungen sowie in der Regel zusätzliche elektromechanische Instrumente, so daß Bedarf besteht nach einer Einrichtung zur Tankinhaltsmessung, die mit einfachen Mitteln unabhängig von der jeweiligen Tankform eine hinreichend genaue Ermittlung des jeweiligen Tankinhalts gestattet.

Diesen Bedarf zu befriedigen ist Aufgabe der Erfindung.

Die erfindungsgemäße Lösung der Aufgabe besteht in den Merkmalen des Patentanspruchs 1, vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.

Dadurch daß die Erfindung nicht unmittelbar den jeweiligen Füllstand, d. h. die Höhe des Flüssigkeitsspiegels im Tank, als Maß für den Tankinhalt heranzieht, sondern das vom Gewicht des Tanks einschließlich seiner jeweiligen Füllung um eine Schwenkachse ausgeübte Moment erfaßt, ist die Anzeigegenauigkeit unabhängig von der jeweiligen Tankform; insbesondere kann diese, wie bei modernen Kraftstoff­ tanks, sehr flach und gegebenenfalls "zerklüftet" ausgeführt sein. Zwecks Erzielung einer linearen Anzeige werden die durch diese ungleichmäßige Gestaltung des Tanks hervorgerufenen füllungsabhängigen Schwerpunktverlagerungen desselben durch eine Linearisierungsschaltung berücksichtigt, in der also gleichsam die jeweilige Tankform gespeichert ist.

Auch der Einfluß von Schaukelbewegungen des Tankinhalts läßt sich leicht elimi­ nieren bzw. in erträglichen Größen halten, wenn gemäß Patentanspruch 4 im Zuge der Meßvorrichtung eine beispielsweise durch einen Tiefpaß gewonnene Dämpfungs­ schaltung liegt. Da einerseits bei stehendem Fahrzeug das Problem des Schaukelns des Tankinhalts nicht auftritt und man andererseits beim Starten der Antriebsma­ schine des Fahrzeugs daran interessiert ist, möglichst schnell eine eindeutige Aussage beispielsweise über den noch zur Verfügung stehenden Kraftstoffvorrat zu haben, sieht Patentanspruch 5 eine Möglichkeit zur Überbrückung der Dämpfungs­ schaltung vor.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß sie handelsübliche, erprobte Bauteile insbesondere auch im Rahmen der Meßvorrichtung verwenden kann. Zur Erfassung des vom jeweiligen Gewicht des gefüllten Tanks ausgeübten Drehmoments können Dehnungsmeßstreifen, gegebenenfalls in einer an sich bekannten und daher hier nicht zu beschreibenden Brückenschaltung, Einsatz finden; und auch die weiteren Bausteine zur Signalverarbeitung einschließlich der analogen oder digi­ talen Anzeige sind für sich bekannt.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung für die Ermittlung des jeweiligen Inhalts eines Kraftstofftanks erläutert.

Der Tank 1, der, wie unmittelbar aus der Figur ersichtlich, relativ flach ist und einen in horizontaler Richtung komplizierten Verlauf besitzt, ist auf dem Rahmen 2 fest gelagert; der Rahmen 2 ist bei 3 über eine senkrecht zur Zeichen­ ebene und damit horizontal verlaufende Schwenkachse 4 schwenkbar gelagert, während sein in der Figur rechtes Ende mittels eines Zugorgans 5 gegen die Wirkung des vom Gewicht des gefüllten Tanks um die Schwenkachse 4 ausgeübten Drehmoments aufgehängt ist. Statt einer Aufhängung kann hier auch eine Abstützung vorgesehen sein. Mit 8 ist ein fahrzeugfester Teil bezeichnet.

Die Schwenkachse kann auch durch Spannbänder gebildet sein, die zugleich eine Momentenaufhängung darstellen.

Das die Aufhängung 5 bildende Zugorgan trägt zumindest einen Dehnungsmeßstreifen 7, dessen Ausgang (vorzugsweise über eine Brückenschaltung) elektrisch mit dem Verstärker 8 üblicher Bauart verbunden ist. Zwischen diesem und der Digitalan­ zeige 9 erkennt man die beiden elektrischen Baugruppen 10 und 11. Die Baugruppe 10 stellt ein RC-Tiefpaßfilter zur Dämpfung dar, das die Aufgabe hat, bei Schaukel­ bewegungen des Tankinhalts auftretende Schwankungen des vom Dehnungsmeßstreifen 7 abgegebenen elektrischen Signals eine Anzeige zu verzögern, bis die Schaukelbewe­ gungen abgeklungen sind. Damit der Fahrer des Fahrzeugs bereits beim Starten der Maschine, also bei stehendem Fahrzeug und Fehlen von Schaukelbewegungen des Tankinhalts, eine rasche Anzeige des Tankinhalts erhält, liegt parallel zu dem eigentlichen Filter der Kontakt 12 des im übrigen nicht dargestellten Zündschalters der Maschine, so daß nur beim Einschalten der Zündung des Fahrzeug­ motors die Dämpfung überbrückt und demgemäß sofort eine Anzeige im Blick 9 hervor­ gerufen wird.

Der Schaltungsbaustein 11 dient zur Linearisierung der elektrischen Meßgröße, d. h. zur Herstellung einer Proportionalität zwischen der Eingangsspannung U des Bausteins einerseits und dem in 1 gemessenen Tankinhalt andererseits. Betrach­ tet man nochmals den Tank 1, so ergibt sich bei einem ersten, relativ niedrigen Flüssigkeitsspiegel 13 beispielsweise der Schwerpunkt S1 mit einem ersten Hebelarm bezüglich der Schwenkachse 4, während bei fast gefülltem Tank (Spiegel 14) der dann vorliegende Schwerpunkt S2 einen erheblich größeren Hebelarm bezüglich der Schwenkachse 4 besitzt. Demgemäß ist das Ausgangssignal des Dehnungsmeßstrei­ fens 7 nicht nur in gewünschter Weise abhängig vom jeweiligen Kraftstoffgewicht, sondern auch von der individuellen Form des Tanks 1. Dies berücksichtigt die Linearisierungsstufe 11, d. h. sie eliminiert gleichsam die Abhängigkeit des Ausgangssignals des Sensors 7 von der individuellen Tankform, so daß bei 9 eine von der Tankform unabhängige Anzeige der jeweils im Tank 1 noch zur Verfügung stehenden Kraftstoffmenge erfolgt.

Zur Anzeige kann die bei modernen Kraftfahrzeugen ohnehin vorhandene Multifunk­ tionsanzeige ausgenutzt werden; individuelle elektromechanische Instrumente fallen fort.

Mit der Erfindung ist demgemäß eine auch bei "skurrilen" Tankformen einsetzbare Einrichtung zur Tankinhaltsmessung geschaffen, die in vorteilhafter Weise mit erprobten mechanischen und elektrischen Bauteilen auskommt.

Claims (5)

1. Einrichtung zur Tankinhaltsmessung eines Kraftstofftanks eines Fahrzeugs, mit den Merkmalen, daß der Tank (1) um eine bei allen Füllzuständen auf derselben Seite des Tankschwer­ punkts (S1, S2) verlaufende, im wesentlichen horizontale Achse (4) schwenkbar gelagert und mit ihm eine Meßvorrichtung (7-12) zur Erfassung des von ihm um diese Schwenkachse (4) ausgeübten Moments als Maß für den jeweiligen Tankinhalt verbunden ist, daß der Tank (1) fest auf einem Rahmen (2) liegt, an dem einerseits eine die Schwenkachse (4) definierende fahrzeugfeste Gelenkanordnung (3) und andererseits eine fahrzeugfeste Momentenaufnahme (5) angreifen, daß der Tank flach ist und einen in horizontaler Richtung komplizierten, an die Platzverhältnisse im Fahrzeug angepaßten Verlauf besitzt, und daß die elektrische Meßvorrichtung (7-12) eine füllungsabhängige Schwerpunktverlagerungen des Tanks (1) berücksichtigende Linearisierungs­ schaltung (11) enthält.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßvorrichtung (7-12) zumindest ein Kraftmeßglied (7) in der Momentenaufnahme (5) auf der der Schwenkachse (4) bei allen Füllzuständen bezüglich des Schwerpunkts (S1, S2) abgekehrten Seite enthält.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kraftmeßglied ein Dehnungsmeßstreifen (7) auf einem als Aufhängung (5) dienenden Zugorgan ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrische Meßvorrichtung (7-12) eine Dämpfungsschaltung (10) enthält.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Dämp­ fungsschaltung (10) ein nur beim Einschalten der Zündung des Fahrzeugmotors geschlossener Kontakt (12) liegt.