DE4112559A1

DE4112559A1 - Fluessigkeitsbehaelter mit hydrostatischem fuellstandsmesser

Info

Publication number: DE4112559A1
Application number: DE19914112559
Authority: DE
Inventors: Hermann Nusser; Ingo Dr Richter; Dietrich Dipl Ing Trachte
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1991-04-17
Filing date: 1991-04-17
Publication date: 1992-10-22

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Flüssigkeitsbehälter mit hydrostatischem Füllstandsmesser, insbesondere einem Kraftstofftank mit Tankstandsgeber, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Bei einem bekannten Flüssigkeitsbehälter mit hydrostatischem Füllstandsmesser dieser Art (DE 39 14 637 A1) wird als Entleerungsvorrichtung für das Meßrohr eine am oberen Meßrohrende angeschlossene Luftpumpe verwendet, die bei geöffnetem Absperrventil eingeschaltet wird und solange eingeschaltet bleibt, bis die Flüssigkeit vollständig aus dem Meßrohr herausgedrückt ist. Dann wird das Absperrventil geschlossen und die Luftpumpe abgeschaltet. Die Auswerteeinheit bestimmt aus der Differenz des bei geflutetem Meßrohr erhaltenen Ausgangssignals U_o des Druckdifferenzsensors und des bei entleertem Meßrohr, geschlossenem Absperrventil und abgeschalteter Luftpumpe erhaltenen Ausgangssignals u(t) des Druckdifferenzsensors die Füllstandshöhe gemäß

wobei g die Fallbeschleunigung und ρ die Flüssigkeitsdichte des Kraftstoffs ist.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Flüssigkeitsbehälter mit hydrostatischem Füllstandsmesser mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß zur Entleerung des Meßrohrs eine einfache Saugpumpe verwendet wird, die konstruktiv äußerst einfach ist und keine zusätzliche Antriebsenergie benötigt, da für ihren Antrieb der Flüssigkeits-Rücklaufstrom in den Flüssigkeitsbehälter ausgenutzt wird. Im Gegensatz zu der bei dem bekannten Flüssigkeitsbehälter erforderlichen, benzinfesten Miniluftpumpe mit Elektromotor, die derzeit nicht auf dem Markt erhältlich ist und speziell angefertigt werden muß, können beim Gegenstand der Erfindung handelsübliche Strahlpumpen verwendet werden, die aus Kunststoff sehr billig hergestellt werden können.

Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Flüssigkeitsbehälters möglich.

Die kurzzeitige Aktivierung der Strahlpumpe läßt sich mit geringstem Aufwand durch Vorsehen eines einfachen Schaltventils realisieren.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird dabei ein 3/2-Wegeventil verwendet, von dessen drei gesteuerten Ventilanschlüssen der erste an dem Rücklaufstutzen und der zweite an der Strahlpumpe liegt und der dritte im Behälterinnern frei mündet. Das vorzugsweise als Magnetventil ausgebildete 3/2-Wegeventil ist dabei konstruktiv so ausgebildet, daß der erste Ventilanschluß in der Ventilgrundstellung mit dem dritten Ventilanschluß und in der Ventilumschaltstellung mit dem zweiten Ventilanschluß verbunden ist. Im ersten Fall fließt damit die rückströmende Flüssigkeit unmittelbar in den Flüssigkeitsbehälter ein, während im zweiten Fall die rückströmende Flüssigkeit über die Strahlpumpe geleitet wird und hier einen Saugdruck zur Entleerung des Meßrohrs erzeugt.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird als Schaltventil ein 2/2-Wegeventil vorgesehen, von dessen zwei gesteuerten Ventilanschlüssen einer an dem Rücklaufstutzen stromaufwärts einer den Rücklaufstutzen abschließenden Drossel und der andere an der Strahlpumpe angeschlossen ist. In der Ventilgrundstellung strömt die rücklaufende Flüssigkeit über die Drossel in das Behälterinnere ab. In der Ventilumschaltstellung fließt ein Teilstrom durch die Strahlpumpe. Bei entsprechender Bemessung des Widerstandes der Drossel erfolgt eine Aufteilung der Rücklaufmenge, so daß von der Strahlpumpe ein ausreichender Saugdruck zur Entleerung des Meßrohrs erzeugt wird.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 und 2 jeweils eine Prinzipskizze eines Kraftstofftanks mit hydrostatischem Tankstandsgeber gemäß zweier Ausführungsbeispiele.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist ein mit 10 bezeichneter Kraftstofftank mit Tankstandsgeber 11 als Prinzipskizze dargestellt. Er steht als Beispiel für einen allgemeinen Flüssigkeitsbehälter mit hydrostatischem Füllstandsmesser. Der Kraftstofftank 10 weist ein Gehäuse 12 mit Einfüllstutzen 13 und Tankdeckel 14 auf. Der Einfüllstutzen 13 ist mit einem Tankverschluß 15 versehen. Am Tankdeckel 14 ist die Kraftstoffansaugleitung 16 und die Kraftstoffrücklaufleitung 17 angeschlossen. Die an einer Förderpumpe angeschlossene Kraftstoffansaugleitung 16 mündet in einem Ansaugstutzen 18, der sich bis unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 20 nahe dem Gehäuseboden 121 erstreckt, während die Kraftstoffrücklaufleitung 17 an einem oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 20 mündenden Rücklaufstutzen 19 angeschlossen ist.

Der nach hydrostatischem Prinzip arbeitende Tankstandsgeber 11 weist einen Differenzdrucksensor 21 mit zwei Meßeingängen 211 und 212 und einem Meßausgang 213 auf, an dem eine hier nicht dargestellte Auswerteeinheit mit Anzeigevorrichtung angeschlossen ist. Zum Tankstandsgeber 11 gehört ferner ein durchmesserkleines Meßrohr 24, das im Gehäuse 12 vertikal angeordnet ist und von oberhalb des maximalen Flüssigkeitsspiegels 20′, der in Fig. 1 durch eine strichpunktierte Linie gekennzeichnet ist, bis zum Gehäuseboden 121 reicht. Am oberen Ende des Meßrohrs 24, ist einerseits der Meßeingang 211 des Differenzdrucksensors 21 und andererseits der eine Ventilanschluß eines Absperrventils 22 angeschlossen, dessen anderer Ventilanschluß oberhalb des maximalen Flüssigkeitsspiegels 20′ im Gehäuse 10 frei mündet. Das Absperrventil 22 ist als 2/2-Magnetventil mit Federrückstellung ausgebildet. Der zweite Meßeingang 212 des Differenzdrucksensors 21 liegt ebenfalls oberhalb des maximalen Flüssigkeitsspiegels 20′, so daß der Differenzdrucksensor 21 einerseits dem Luftdruck, der auf die Flüssigkeitsoberfläche wirkt, und andererseits dem Druck im Meßrohr 24 ausgesetzt ist.

Das untere Ende des Meßrohrs 24 ist an einer nach dem Venturiprinzip arbeitenden Strahlpumpe 23 angeschlossen, die im Meßrohr 24 einen Saugdruck zu erzeugen vermag. Die Strahlpumpe 23 ist über ein 3/2-Wegemagnetventil 25 mit Federrückstellung an dem Rücklaufstutzen 19 angeschlossen, wobei von den drei gesteuerten Ventilanschlüssen 251, 252, 253 der erste Ventilanschluß 251 an dem Rücklaufstutzen 19 und der zweite Ventilanschluß 252 an der Strahlpumpe 23 liegt und der dritte Ventilanschluß 253 oberhalb des maximalen Flüssigkeitsspiegels 20′ im Gehäuse 12 frei mündet. Das 3/2- Wegemagnetventil 25 ist dabei so ausgebildet, daß der erste Ventilanschluß 251 in der unerregten Ventilgrundstellung (in Fig. 1 dargestellt) mit dem dritten Ventilanschluß 253 und in der erregten Ventilumschaltstellung mit dem zweiten Ventilanschluß 252 verbunden ist. Das Absperrventil 22 und das 3/2-Wegemagnetventil 25 werden von einer nicht dargestellten Steuereinheit angesteuert.

Zu Beginn der Füllstandsmessung wird zunächst das Absperrventil 22 in seine Offenstellung umgesteuert. Damit wird das Meßrohr 24 geflutet, wodurch das Meßrohr 24 sich mit einer Flüssigkeit bis zur Höhe h füllt, die gleich der Höhe h des Flüssigkeitsspiegels 20 im Gehäuse 12 ist. An den Meßeingängen 211 und 212 des Differenzdrucksensors 21 liegt der gleiche Druck p_o an, der in dem nicht mit Kraftstoff gefüllten Teil des Gehäuses 12 herrscht und auf den Flüssigkeitsspiegel 20 des Kraftstoffs 26 wirkt. Das Ausgangssignal U_o des Differenzdrucksensors 21, das ein Maß für die Nullpunktverschiebung in dem Nullpunkttrift des Differenzdrucksensors 21 ist, wird in der Auswerteeinheit gespeichert.

Nunmehr wird von der Steuereinheit das 3/2-Wegemagnetventil 25 umgeschaltet, so daß die Strahlpumpe 23 an dem Rücklaufstutzen 19 angeschlossen ist. Die gesamte Kraftstoffrücklaufmenge wird durch das Venturirohr am unteren Ende des Meßrohrs 24 geleitet, und der dadurch entstehende Unterdruck saugt das Meßrohr 24 leer. Danach wird sowohl das 3/2-Wegemagnetventil 25 als auch das Absperrventil 22 entregt, und beide Ventile 25, 22 gehen in ihre Grundstellung zurück. Die Strahlpumpe 23 ist abgeschaltet und der Meßeingang 211 des Differenzdrucksensors 21 liegt ausschließlich am Meßrohr 24. Damit wirkt auf diesen Meßeingang 211 der hydrostatische Druck der Kraftstoffmenge 26 am Gehäuseboden 121. Das Ausgangssignal u(t) des Differenzdrucksensors 21 steht fortlaufend an der Auswerteeinheit an, und letztere bestimmt aus der Differenz der Ausgangssignale u(t) und U_o des Differenzdrucksensors 21 die Füllstandshöhe h als Funktion der Zeit gemäß

wobei g die Fallbeschleunigung und ρ die Flüssigkeitsdichte des Kraftstoffs ist. Das zeitkontinuierliche Ausgangssignal der Auswerteeinheit kann an der Anzeigevorrichtung als Füllstand h(t) über eine beliebige Zeitspanne abgelesen werden.

Der in Fig. 2 dargestellte modifizierte Kraftstofftank 10 mit Tankstandsgeber 11 unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen nur dadurch, daß anstelle des 3/2- Wegemagnetventil 25 ein billigeres 2/2-Wegemagnetventil 27 mit Federrückstellung verwendet wird. Zusätzlich ist der Rücklaufstutzen 19 mit einer Drossel 28 abgeschlossen. Der eine Ventilanschluß 271 des 2/2-Wegemagnetventils 27 ist an einer stromaufwärts der Drossel 28 liegenden Anzapfstelle 29 am Rücklaufstutzen 19 und der andere Ventilanschluß 272 an der Strahlpumpe 23 angeschlossen. Das 2/2-Wegemagnetventil 27 ist so ausgebildet, daß es in seiner unerregten Grundstellung sperrt und in seiner erregten Umschaltstellung die Verbindung zur Strahlpumpe 23 herstellt.

Die Wirkungsweise des Tankstandsgebers 11 in der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist die gleiche wie vorstehend beschrieben. Zum Leersaugen des Meßrohrs 24 wird das 2/2- Wegemagnetventil 27 wiederum von der Steuereinheit umgeschaltet. Durch den Widerstand der Drossel 28 erfolgt eine Aufteilung der Kraftstoffrücklaufmenge in der Weise, daß durch das Venturirohr der Strahlpumpe 23 eine solche Flüssigkeitsmenge geleitet wird, die ausreichend ist, im Meßrohr 24 einen Saugdruck zum Entleeren des Meßrohrs 24 zu erzeugen.

Claims

1. Flüssigkeitsbehälter mit hydrostatischem Füllstandsmesser, insbesondere Kraftstofftank mit Tankstandsgeber, mit einem im Behälterinnern mündenden Rücklaufstutzen, mit einem von oberhalb der maximalen Flüssigkeitshöhe bis zum Behälterboden reichenden durchmesserkleinen Meßrohr, mit einem Druckdifferenzsensor, der mit seinem einen Meßeingang an dem oberen Ende des Meßrohrs angeschlossen und mit seinem anderen Meßeingang dem auf den Flüssigkeitsspiegel wirkenden Luftdruck ausgesetzt ist, mit einem Absperrventil, das das obere Meßrohrende wechselweise dem auf den Flüssigkeitsspiegel wirkenden Druck aussetzt und absperrt, mit einer Vorrichtung zum Entleeren des gefluteten Meßrohrs und mit einer Auswerteeinheit, die aus der Differenz der elektrischen Ausgangssignale des Druckdifferenzsensors bei geflutetem und entleertem Meßrohr den momentanen Füllstand bestimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Entleeren des Meßrohrs (21) eine am unteren Ende des Meßrohrs (24) angeordnete, nach dem Venturiprinzip arbeitende Strahlpumpe (23) zum Erzeugen eines Saugdrucks im Meßrohr (24) aufweist, die willkürlich an den Rücklaufstutzen (19) anschließbar ist.

2. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein 3/2-Wegeventil (25) vorgesehen ist, von dessen drei gesteuerten Ventilanschlüssen (251, 252, 253) der erste (251) an dem Rücklaufstutzen (19) und der zweite (252) an der Strahlpumpe (23) liegt und der dritte (253) im Behälterinnern frei mündet und das so ausgebildet ist, daß der erste Ventilanschluß (251) in der Ventilgrundstellung mit dem dritten Ventilanschluß (253) und in der Ventilumschaltstellung mit dem zweiten Ventilanschluß (252) verbunden ist.

3. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rücklaufstutzen (19) von einer Drossel (28) abgeschlossen und ein 2/2-Wegeventil (27) vorgesehen ist, von dessen beiden gesteuerten Ventilanschlüssen (271, 272) der eine (271) an dem Rücklaufstutzen (19) stromaufwärts der Drossel (28) und der andere (272) an der Strahlpumpe (23) angeschlossen ist und das so ausgebildet ist, daß die Verbindung zur Strahlpumpe (23) in seiner Ventilgrundstellung gesperrt und in seiner Ventilumschaltstellung freigegeben ist.

4. Flüssigkeitsbehälter nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zum Fluten des Meßrohrs (24) das Absperrventil (22) bei in Grundstellung sich befindlichem Wegeventil (25; 27) geöffnet und zum Entleeren des Meßrohrs (24) das Wegeventil (25; 27) bei geöffnetem Absperrventil (22) in seine Umschaltstellung überführt wird und daß vor dem Abnehmen des Ausgangssignals vom Druckdifferenzsensor (21) bei entleertem Meßrohr (24) das Absperrventil (22) geschlossen und das Wegeventil (25; 27) in seine Grundstellung zurückgesetzt wird.

5. Flüssigkeitsbehälter nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrventil (22) als 2/2-Wegeventil ausgebildet.

6. Flüssigkeitsbehälter nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Wegeventile (22, 25; 27) als Magnetventile mit Federrückstellung ausgebildet sind.