DE3913096A1 - Measuring liquid quantity in container, esp. vehicle fuel tank - from periodic press change in gas above liquid which periodically varying its vol with pump - Google Patents

Measuring liquid quantity in container, esp. vehicle fuel tank - from periodic press change in gas above liquid which periodically varying its vol with pump

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Abstract

The quantity of liquid in a container is measured by pneumatically influencing a liquid level dependent gas vol. (4) above the liquid (2) in the container (1). The gas vol. is continuously varied by periodically pumping (7) a relatively small, constant gas vol. in and out. The resulting periodic press. change, which depends on the magnitude of the gas vol., is measured and used as a measure of the liquid quantity. USE - Esp. for measuring quantity of liquid in vehicle fuel tank.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Messen einer Flüssigkeits­ menge in einem Behälter, insbesondere in Kraftstofftanks von Kraftfahrzeugen, durch pneumatische Beeinflussung eines im Behäl­ ter über der Flüssigkeit befindlichen, vom Flüssigkeitsstand abhängigen Gasvolumens. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The invention relates to a method for measuring a liquid amount in a container, especially in fuel tanks from Motor vehicles, by pneumatically influencing one in the container ter above the liquid, from the liquid level dependent gas volume. The invention further relates to a device for performing such a method.

Derartige Verfahren und Vorrichtungen sind beispielsweise aus der DE-OS 30 29 093 oder der DE-PS 7 46 038 bekannt. Die bekann­ ten Verfahren und Vorrichtungen erfordern zur Erreichung einer bestimmten Meßgenauigkeit einen erheblichen apparativen Aufwand.Such methods and devices are, for example, from DE-OS 30 29 093 or DE-PS 7 46 038 known. The got th methods and devices require to achieve a certain measuring accuracy a considerable amount of equipment.

Es ist Aufgabe der Erfindung, das gattungsgemäße Verfahren ohne Einbuße an Meßgenauigkeit zu vereinfachen und den baulichen Auf­ wand für Vorrichtungen zur Durchführung des Verfahrens zu redu­ zieren.It is an object of the invention, the generic method without Simplify loss of measuring accuracy and the construction wall for devices for performing the method to redu adorn.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der ange­ gebenen Art dadurch gelöst, daß man das Gasvolumen durch perio­ disches Zu- und Abpumpen eines relativ kleinen, konstanten Gas­ volumens kontinuierlich verändert, die hierdurch bedingte, von der Größe des Gasvolumens abhängige, periodische Druckänderung mißt, und die Größe dieser Druckänderung als Maß für die Flüs­ sigkeitsmenge benutzt.The object is according to the invention in a method given type in that the gas volume by perio Pumping in and pumping out a relatively small, constant gas volume continuously changed, the resulting, from periodic pressure change dependent on the size of the gas volume  measures, and the magnitude of this change in pressure as a measure of the rivers amount of liquid used.

Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens umfaßt er­ findungsgemäß eine ständig mit dem Gasvolumen des Behälters verbundene, periodisch angetriebene Pumpe mit konstantem Saug- und Druckhub, die das Gasvolumen periodisch um ein relativ klei­ nes, konstantes Gasvolumen verändert, sowie einen Druckmesser zur Bestimmung der hierdurch hervorgerufenen, periodischen Druck­ änderung.It comprises a device for carrying out this method according to the invention with the gas volume of the container constantly connected, periodically driven pump with constant suction and pressure stroke, which the gas volume periodically by a relatively small nes, constant gas volume changed, as well as a pressure meter to determine the periodic pressure caused thereby modification.

Die nachstehende Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung, auf welcher eine einfache Vorrichtung zur Durchführung des er­ findungsgemäßen Verfahrens dargestellt ist, der weiteren Erläu­ terung.The following description of a preferred embodiment the invention serves in connection with the attached drawing, on which a simple device for carrying out the he method according to the invention is shown, the further explanation ture.

Ein Behälter 1 beliebiger Größe und Gestalt, beispielsweise ein Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges, enthält eine bestimmte Menge an Flüssigkeit 2, beispielsweise Benzin oder einen anderen Kraftstoff. Der Spiegel der Flüssigkeit 2 ist mit dem Bezugszei­ chen 3 bezeichnet. Über der Flüssigkeit 2 befindet sich im Be­ hälter 1 ein bestimmtes Gasvolumen 4, dessen Größe von der Standhöhe der Flüssigkeit 2 abhängt. Das Gasvolumen 4 ist umso kleiner, je höher die Flüssigkeit 2 im Behälter 1 steht.A container 1 of any size and shape, for example a fuel tank of a motor vehicle, contains a certain amount of liquid 2 , for example gasoline or another fuel. The level of the liquid 2 is designated with the reference character 3 . Above the liquid 2 there is a certain gas volume 4 in the container 1 , the size of which depends on the height of the liquid 2 . The gas volume 4 is smaller, the higher the liquid 2 in the container 1 .

An einem Stutzen 5 des Behälters 1 ist über eine elastische Muf­ fe 6, beispielsweise einen üblichen Faltenbalg, eine Kolbenpumpe 7 von konstantem Saug- und Druckhub angeschlossen. Der Kolben 8 der Pumpe 7 wird über eine Pleuelstange 9 hin- und hergehend angetrieben. Die Pleuelstange 9 ist mit einer Kurbelscheibe 11 verbunden, die ihrerseits von einem (nicht dargestellten) Motor ständig angetrieben wird. Die Umlaufrichtung der Kurbelscheibe 11 ist durch den Pfeil A, die periodische Hin- und Herbewegung des Kolbens 8 durch den Doppelpfeil B angedeutet. Wenn die Kol­ benpumpe 7 im Betrieb ist, wird das Gasvolumen, dessen Größe man mit V bezeichnen kann, durch periodisches Zu- und Abpumpen eines relativ kleinen, konstanten Gasvolumens Δ V, das dem Hub der Pumpe 7 entspricht, kontinuierlich verändert, d. h. perio­ disch um Δ V vergrößert oder verkleinert. Das Gasvolumen V ist hierdurch durch das Gasvolumen 4 und den Rauminhalt des Stutzens 5, der Muffe 6 und des von der Kolbenstellung abhängigen Raumes im Zylinder der Pumpe 7 bestimmt.At a nozzle 5 of the container 1 is connected via an elastic sleeve 6 , for example a conventional bellows, a piston pump 7 of constant suction and pressure stroke. The piston 8 of the pump 7 is driven back and forth via a connecting rod 9 . The connecting rod 9 is connected to a crank disk 11 which in turn is continuously driven by an engine (not shown). The direction of rotation of the crank disk 11 is indicated by the arrow A , the periodic back and forth movement of the piston 8 by the double arrow B. If the Kol benpumpe 7 is in operation, the gas volume, the size of which can be designated V , is periodically changed, ie periodically, by periodically pumping in and pumping out a relatively small, constant gas volume Δ V , which corresponds to the stroke of the pump 7 Increased or decreased by Δ V. The gas volume V is hereby determined by the gas volume 4 and the volume of the nozzle 5 , the sleeve 6 and the space in the cylinder of the pump 7 which is dependent on the piston position.

Im Innern des Gasvolumens 4 ist in der Nähe der oberen Begren­ zungswand des Behälters 1 ein Drucksensor 12 in Gestalt eines Mikrofons angeordnet, das von einer Spannungsversorgungseinheit 13 gespeist wird. An das Mikrofon ist ein Meßinstrument 14, bei­ spielsweise ein Spannungsmesser, angeschlossen, der die vom Mikrofon 12 empfangenen Druckänderungen anzeigt.Inside the gas volume 4 , a pressure sensor 12 in the form of a microphone is arranged in the vicinity of the upper limit wall of the container 1 , which is fed by a voltage supply unit 13 . A measuring instrument 14 , for example a voltmeter, is connected to the microphone and indicates the pressure changes received by the microphone 12 .

Durch die periodischen, von der Pumpe 7 verursachten Volumenän­ derungen Δ V entstehen im Gasvolumen V entsprechende Druckände­ rungen Δ p, die vom Drucksensor 12 abgefühlt und am Instrument 14 zur Anzeige gebracht werden. Die Druckänderungen sind nach den Gasgesetzen von der Größe des Gasvolumens V abhängig und umso kleiner, je größer dieses Volumen ist. Da die Größe des Gasvolumens andererseits vom Stand der Flüssigkeit 2 im Behäl­ ter 1, also von der Flüssigkeitsmenge im Behälter 1, abhängt, sind die vom Drucksensor 12 abgefühlten Druckänderungen ein Maß für die Standhöhe der Flüssigkeit 2 im Behälter 1 oder für die Flüssigkeitsmenge. Die Druckänderungen sind letzten Endes umso größer, je mehr Flüssigkeit 2 sich im Behälter 1 befindet, je kleiner also das Gasvolumen 4 ist.By the periodic caused by the pump 7 Volumenän changes Δ V occur in the gas volume V corresponding Druckände stanchions Δ p, which are sensed by the pressure sensor 12 and displayed on the instrument fourteenth According to the gas laws, the pressure changes are dependent on the size of the gas volume V and the smaller the larger this volume, the smaller. Since the size of the gas volume on the other hand the state of the liquid 2 in the Behäl ter 1, ie of the amount of liquid in the container 1, depends on the sensed by the pressure sensor 12 changes in pressure are a measure of the level of the liquid 2 in the container 1 or for the quantity of liquid. The pressure changes are ultimately greater, the more liquid 2 is in the container 1 , the smaller the gas volume 4 is.

Es gilt die Beziehung: The relationship applies:  

In dieser Formel bedeuten Δ p die im Gasvolumen 4 erzeugte, perio­ dische Druckänderung, p den absoluten Druck im Gasvolumen 4 des Behälters 1 (gewöhnlich Atmosphärendruck), Δ V die von der Pumpe 7 hervorgerufene, periodische Volumenänderung und V das oben erwähnte Gesamtvolumen des Gases, also das Gasvolumen 4 zuzüglich dem Gasvolumen im Stutzen 5, in der Muffe 6 und im Zylinder der Pumpe 7, wobei das letztere Teilvolumen natürlich von der jewei­ ligen Kolbenstellung abhängt. Wie sich aus obenstehender Bezie­ hung ergibt, ist die Druckänderung Δ p vom absoluten Druck p, also beispielsweise dem Umgebungsdruck (Atmosphärendruck) abhän­ gig. Da Δ p ein Maß für die Flüssigkeitsmenge sein soll, ist letztere in an sich unerwünschter Weise vom Umgebungsdruck ab­ hängig.In this formula, Δ p is the periodic pressure change generated in the gas volume 4 , p is the absolute pressure in the gas volume 4 of the container 1 (usually atmospheric pressure), Δ V is the periodic volume change caused by the pump 7 and V is the total volume of the gas mentioned above , So the gas volume 4 plus the gas volume in the nozzle 5 , in the sleeve 6 and in the cylinder of the pump 7 , the latter partial volume of course depends on the respective piston position. As can be seen from the above relationship, the pressure change Δ p is dependent on the absolute pressure p , for example the ambient pressure (atmospheric pressure). Since Δ p is intended to be a measure of the amount of liquid, the latter is in an undesirable manner dependent on the ambient pressure.

Um dem zu begegnen, kann man den Umgebungsdruck gesondert messen und als Korrekturfaktor in die Messung einführen und letzten Endes eine insoweit korrigierte Flüssigkeitsmenge zur Anzeige bringen.To counter this, you can measure the ambient pressure separately and introduce it into the measurement as a correction factor and ultimately display a corrected amount of liquid.

Eine andere Möglichkeit, den Umgebungsdruck bei der Flüssigkeits­ mengen- oder -standsmessung zu berücksichtigen, besteht darin, in der oben angegebenen Beziehung die Volumenänderung Δ V in Abhän­ gigkeit vom Atmosphärendruck zu verändern, beispielsweise dadurch, daß man den Abstand des Anlenkungspunktes der Pleuelstange 9 vom Mittelpunkt der Kurbelscheibe 11 entsprechend verändert. Hierdurch wird der Ausdruck in der obigen Beziehung p×Δ V zu einer Kon­ stanten und die zur Flüssigkeitsmenge proportionale Größe Δ p ist nur noch vom Gasvolumen 4 abhängig.Another way to take into account the ambient pressure in the liquid quantity or level measurement is to change the volume change Δ V in dependence on the atmospheric pressure in the above relationship, for example by changing the distance of the articulation point of the connecting rod 9 from The center of the crank disc 11 changed accordingly. As a result, the expression in the above relationship p × Δ V becomes a constant and the quantity Δ p proportional to the amount of liquid is only dependent on the gas volume 4 .

Das beschriebene Verfahren und die beschriebene Vorrichtung zum Messen der Flüssigkeitsmenge eignet sich insbesondere für Kraftstoffbehälter in Personenkraftwagen, deren äußere Gestalt im Hinblick auf eine möglichst platz- und raumsparende Unter­ bringung in den letzten Jahren immer komplexer geworden ist, so daß bisher übliche Füllstandsmeßmethoden nicht mehr ausreichen.The described method and the described device for Measuring the amount of liquid is particularly suitable for Fuel tanks in passenger cars, their outer shape  with regard to a space and space-saving sub has become increasingly complex in recent years, so that previously customary level measurement methods are no longer sufficient.

Ein Vorteil der beschriebenen Methode ist, daß die jeweilige Umgebungstemperatur keine Rolle spielt.An advantage of the method described is that the respective Ambient temperature does not matter.

Als Sensoren 12 für die Druckmessung kommen beispielsweise Kera­ mik-Kondensatormikrofone (Elektretmikrofone) in Frage. Bei einem Fassungsvermögen des Behälters 1 von etwa 50 l kann die Kolben­ pumpe 7 beispielsweise einen Hubraum von etwa 6 cm3 haben. Eine geeignete Pumpfrequenz ist beispielsweise 12 Hz. Als Meßinstru­ ment 14, welches den Effektivwert der periodischen Druckänderung anzeigt, eignet sich beispielsweise ein Digitalvoltmeter.As sensors 12 for pressure measurement, for example, ceramic microphones (electret microphones) come into question. With a capacity of the container 1 of about 50 l, the piston pump 7 can have, for example, a cubic capacity of about 6 cm 3 . A suitable pump frequency is, for example, 12 Hz. A digital voltmeter, for example, is suitable as measuring instrument 14 , which indicates the effective value of the periodic pressure change.

Das erfindungsgemäße Meßverfahren wird vorzugsweise mit sinus­ förmiger Volumenänderung Δ V durchgeführt. Es kommen jedoch auch impulsartige Volumenveränderungen anderer Gestalt in Frage.The measuring method according to the invention is preferably carried out with a sinusoidal volume change Δ V. However, pulse-like volume changes of a different shape can also be considered.

Unter Umständen können sich bei der Durchführung des erfindungs­ gemäßen Verfahrens akustische Einwirkungen auf die Messungen auswirken, beispielsweise laute Außengeräusche, die in den Behäl­ terinnenraum übertragen werden, insbesondere auch Schwingungen der Tankwände, die eventuell durch Erschütterungen der Fahrzeug­ karosserie während der Fahrt verursacht werden. Schwankungen der Flüssigkeit im Behälter oder eine Wellenbildung, wie sie beim Durchfahren von Kurven oder bei Fahrten in holprigem Gelände entstehen können, spielen bei der Messung keine Rolle. Störfre­ quenzen durch akustische Einwirkung lassen sich mit verhältnis­ mäßig einfachen Mitteln aussieben, wenn man die Anregungsfre­ quenz der Pumpe 7 genügend niedrig wählt oder den Saug- bzw. Druckimpuls entsprechend weich macht.Under certain circumstances, acoustic effects can affect the measurements when carrying out the method according to the invention, for example loud external noises which are transmitted into the interior of the container, in particular also vibrations of the tank walls which may be caused by vibrations of the vehicle body during the journey. Fluctuations in the liquid in the container or the formation of waves, which can occur when driving through bends or driving in bumpy terrain, do not play a role in the measurement. Störfre frequencies by acoustic influence can be sieved with relatively simple means, if you choose the excitation frequency of the pump 7 sufficiently low or the suction or pressure pulse softens accordingly.

Claims (6)

1. Verfahren zum Messen einer Flüssigkeitsmenge in einem Behälter, insbesondere in Kraftstofftanks von Kraftfahr­ zeugen durch pneumatische Beeinflussung eines im Behäl­ ter über der Flüssigkeit befindlichen, vom Flüssigkeits­ stand abhängigen Gasvolumens, dadurch gekennzeichnet, daß man das Gasvolumen durch periodisches Zu- und Ab­ pumpen eines relativ kleinen, konstanten Gasvolumens kontinuierlich verändert, die hierdurch bedingte, von der Größe des Gasvolumens abhängige, periodische Druck­ änderung mißt, und die Größe dieser Druckänderung als Maß für die Flüssigkeitsmenge benutzt.1. A method for measuring a quantity of liquid in a container, in particular in fuel tanks of motor vehicles testify by pneumatically influencing a liquid volume dependent gas volume in the container above the liquid, characterized in that one pumps the gas volume by periodically pumping in and out a relatively small, constant gas volume changes continuously, which measures the resulting, depending on the size of the gas volume, periodic pressure change, and uses the size of this pressure change as a measure of the amount of liquid. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man zusätzlich den absoluten (Atmosphären-) Druck des Gasvolumens bestimmt und zur Korrektur der gemessenen Flüssigkeitsmenge ausnutzt.2. The method according to claim 1, characterized in that one also the absolute (atmospheric) pressure of the Gas volume determined and to correct the measured The amount of liquid used. 3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1, gekennzeichnet durch eine ständig mit dem Gasvolumen (4) des Behälters (1) verbundene, periodisch angetriebene Pumpe (7) mit konstantem Saug- und Druck­ hub, die das Gasvolumen (4) periodisch um ein relativ kleines, konstantes Gasvolumen (Δ V) verändert, sowie durch einen Drucksensor (12) zur Bestimmung der hier­ durch hervorgerufenen, periodischen Druckänderung (Δ p). 3. Device for performing the method according to claim 1, characterized by a constantly with the gas volume ( 4 ) of the container ( 1 ) connected, periodically driven pump ( 7 ) with constant suction and pressure stroke, which the gas volume ( 4 ) periodically changed by a relatively small, constant gas volume ( Δ V ), and by a pressure sensor ( 12 ) for determining the periodic pressure change ( Δ p ) caused here. 4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (7) eine Kolbenpumpe ist.4. The device according to claim 3, characterized in that the pump ( 7 ) is a piston pump. 5. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucksensor (12) ein Mikrofon mit einem Anzeige­ instrument (14) für die auftretenden Druckänderungen (Δ p) ist.5. The device according to claim 3, characterized in that the pressure sensor ( 12 ) is a microphone with a display instrument ( 14 ) for the pressure changes occurring ( Δ p ). 6. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hub der Pumpe (7) in Abhängigkeit vom absolu­ ten Druck (p) des Gasvolumens (V) einstellbar ist.6. The device according to claim 3, characterized in that the stroke of the pump ( 7 ) depending on the absolute pressure ( p ) of the gas volume ( V ) is adjustable.
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