Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer Meßvorrichtung zur Füllstandsbe
stimmung eines Mediums nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs
1. Bei Kraftfahrzeugen mit einem Katalysator für die Abgase des Mo
tors ist es notwendig, eine genaue Kraftstoffrestmenge bestimmen zu
können. Bei bisher in der Praxis verwendeten Tankstandsensoren ist
es zwar möglich, im Endbereich, dem sog. Restbereich, besonders
empfindlich zu messen. Eine genaue Definition einer definierten
Restmenge ist aber nur schwer möglich. Ferner ist es bekannt, daß
bei Kraftfahrzeugen mit Katalysatoren ein völliges Leerfahren des
Kraftstofftanks zu vermeiden ist. Nach dem Wiederbetanken und der
Inbetriebnahme der Brennkraftstoffmaschine kann der Katalysator be
schädigt werden. Es ist somit unter allen Umständen zu vermeiden,
daß der Kraftstofftank vollständig leergefahren wird.
The invention is based on a measuring device for Füllstandsbe
mood of a medium according to the genus of the independent claim
1. In motor vehicles with a catalyst for the exhaust gases of the Mo
It is necessary to determine an exact remaining fuel quantity
can. With tank level sensors used in practice so far
it is possible, especially in the end area, the so-called remaining area
sensitive to measure. A precise definition of a defined one
However, the remaining amount is difficult to obtain. It is also known that
in motor vehicles with catalytic converters, a complete empty running of the
Avoid fuel tanks. After refueling and the
Commissioning of the fuel machine can be the catalyst
be damaged. It is therefore to be avoided under all circumstances
that the fuel tank is driven completely empty.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung zur Füllstandsbestimmung eines
Mediums erlaubt eine sehr genaue Bestimmung einer Restmenge. Durch
Kombination mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung des
Motors kann ein Leerfahren des Kraftstofftanks und der damit zwangs
läufig verbundenen Schädigung des Katalysators verhindert werden.
Das Verfahren kann zwar prinzipiell in Verbindung mit allen Tank
standgebern angewandt werden, aber durch die besondere Ausbildung
des Bodens des Tanks ist in einfacher Weise eine genau definierte
Reststoffmenge zur Durchfürung des Verfahrens festgelegt.The measuring device according to the invention for determining the level of a
Medium allows a very precise determination of a residual amount. By
Combination with the inventive method for controlling the
The engine can cause the fuel tank to run empty, which in turn can force it
common damage to the catalyst can be prevented.
The method can in principle be used in conjunction with all tanks
stand providers, but through special training
the bottom of the tank is easily defined
Amount of residual material to carry out the procedure.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor
teilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Meßvor
richtung möglich.The measures listed in the subclaims provide for
partial refinements of the Meßvor specified in the main claim
direction possible.
Zeichnungdrawing
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt
und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Schnitt durch eine schematisch dargestellte Meßvor
richtung und Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Durchführung des Ver
fahrens.Embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. Fig. 1 shows a section through a schematically illustrated Meßvor direction and Fig. 2 is a block diagram for performing the United method.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
In der Fig. 1 ist mit 10 ein geschlossener Tank bezeichnet, der bei
Kraftfahrzeugen aller Art Verwendung finden kann. Durch eine Öffnung
11 im Tank 10 ragt ein Füllstandssensor 12. Im Boden des Tanks 10
ist eine Vertiefung 14 ausgebildet, bis zu deren tiefsten Stelle der
Füllstandssensor 12 ragt. Ferner führt von der tiefsten Stelle 15
der Vertiefung 14 eine Leitung 16 zum nicht dargestellten Motor der
Brennkraftmaschine. Die Größe der Vertiefung 14, d. h. das sich in
der Vertiefung 14 des Tanks 10 befindliche Medium ist auf eine not
wendige Restlaufstrecke des Motors abgestimmt. Wird der Tank bei
Personenkraftwagen eingesetzt, so umfaßt die Vertiefung 14 in etwa
ein Volumen von 0,5 l. Bei den zur Zeit auf dem Markt befindlichen
Personenkraftfahrzeugen ist dadurch eine Restlaufstrecke von etwa
5-10 km möglich. Würde man für die Vertiefung 14 eine Zylinderform
wählen, so würde die Vertiefung 14 einen Durchmesser von 10 cm und
eine Tiefe von etwa 6,4 cm aufweisen. Wichtig ist aber, daß durch
die Vertiefung 14 ein genau definiertes Restvolumen in einfacher
Weise eingestellt bzw. festgelegt werden kann.In Fig. 1, 10 denotes a closed tank, which can be used in all types of motor vehicles. A fill level sensor 12 projects through an opening 11 in the tank 10 . A depression 14 is formed in the bottom of the tank 10 , and the fill level sensor 12 extends to its lowest point. Furthermore, a line 16 leads from the deepest point 15 of the depression 14 to the engine of the internal combustion engine, not shown. The size of the recess 14 , that is, the medium located in the recess 14 of the tank 10 is matched to a not agile remaining running distance of the engine. If the tank is used in passenger cars, the recess 14 has a volume of approximately 0.5 l. With the passenger vehicles currently on the market, a remaining running distance of approximately 5-10 km is possible. If a cylindrical shape were chosen for the depression 14 , the depression 14 would have a diameter of 10 cm and a depth of about 6.4 cm. However, it is important that a precisely defined residual volume can be set or defined in a simple manner by the recess 14 .
Der Füllstandssensor 12 weist eine äußere Hülle 20 auf, die mit Hilfe
einer Feder 21 gegen die tiefste Stelle 15 der Vertiefung 14 ge
drückt wird. In der Hülle 20 befindet sich ein Stab 22, z. B. aus
Metall, Stahl, etc. der mit Hilfe von Befestigungsteilen 23 an der
Hülle 20 befestigt ist. Der Stab 22 ist dabei so justiert, daß sein
unteres Ende, d. h. sein in die Vertiefung 14 ragendes Ende, nicht
auf dem Boden der Vertiefung 14 aufsitzt, sondern einen definierten
Abstand von z. B. 1 mm aufweist und damit frei schwingen kann. Im
Kopf 24 des Füllstandssensors 12 ist eine stromdurchflossene Spule
25 angeordnet, mit deren Hilfe der Stab 22 zu Schwingungen angeregt
wird. Hierbei handelt es sich um Ultraschallschwingungen deren Re
sonanzfrequenz sich als Funktion der Höhe des Mediums im Tank 10
verschiebt. Dies bedeutet, daß sich je nach Höhe des Mediums im Tank
10 die Resonanzfrequenz des Stabs 22 verändert. Die Resonanzfrequenz
wird als Maß für die Füllstandshöhe des Mediums im Tank in herkömm
lich bekannter Weise und deshalb hier nicht dargestellt, weiterver
arbeitet. Die Füllstandshöhe des Mediums im Tank 10 könnte auch mit
Hilfe anderer Tankstandsgeber ermittelt werden. Tankstandsgeber, die
mit Ultraschallschwingungen arbeiten, ermöglichen aber eine relativ
genaue Messung im unteren Bereich, d. h. im Bereich der Vertiefung
14. So könnten z. B. durch unterschiedliche Beschichtung des Stabs 22
oder durch entsprechende Formgebung des Stabs wie z. B. Verdickungen
oder Verdünnungen, Bereiche des Stabs 22 mit unterschiedlichen
Meßempfindlichkeiten geschaffen werden.The level sensor 12 has an outer shell 20 which is pressed by means of a spring 21 against the deepest point 15 of the recess 14 ge. In the shell 20 there is a rod 22 , for. B. made of metal, steel, etc. which is fastened to the casing 20 with the aid of fastening parts 23 . The rod 22 is adjusted so that its lower end, ie its end projecting into the recess 14 , is not seated on the bottom of the recess 14 , but a defined distance of z. B. 1 mm and can swing freely. In the head 24 of the level sensor 12 , a current-carrying coil 25 is arranged, by means of which the rod 22 is excited to vibrate. These are ultrasonic vibrations whose resonance frequency shifts as a function of the height of the medium in the tank 10 . This means that the resonance frequency of the rod 22 changes depending on the height of the medium in the tank 10 . The resonance frequency is used as a measure of the fill level of the medium in the tank in a conventional manner and is therefore not shown here. The level of the medium in the tank 10 could also be determined with the help of other tank level sensors. Tank level sensors that work with ultrasonic vibrations, however, enable a relatively precise measurement in the lower region, ie in the region of the depression 14 . For example, B. by different coating of the rod 22 or by appropriate shaping of the rod such. B. thickening or thinning, areas of the rod 22 are created with different measuring sensitivities.
Für die Abfrage der Reststoffmenge in der Vertiefung 14 und der da
mit verbundenen Steuerung des Motors der Brennkraftmaschine wird im
Blockschaltbild nach der Fig. 2 ein spezielles Verfahren darge
stellt. Wichtig ist dabei, daß bei einer möglichst minimalen Rest
menge des Mediums im Tank 10 der Motor der Brennkraftmaschine abge
schaltet wird, um eine Beschädigung des Katalysators für die Abgase
des Motors bei erneuter Inbetriebnahme zu verhindern. Bei Erreichen
einer definierten Menge, die in etwa dem Volumen der Vertiefung 14
entspricht, soll aber der Fahrer der Brennkraftmaschine zuerst ge
warnt werden und auf die bevorstehende Abschaltung des Motors hinge
wiesen werden. Dabei wird der vom Füllstandssensor 12 ermittelte
Meßwert ständig in einem Microprozessor oder einer elektrischen
Schaltung (Rechner) überprüft und mit einem vorgegebenen Sollwert
verglichen. Die nachfolgend angegebenen Restmengenwerte sind nur als
konkretes Beispiel bezogen auf Personenkraftwagen gedacht. Ent
spricht die gemessene Füllstandshöhe einer Restmenge v größer als
0,5 l, so kehrt der Rechner in einer Schleife direkt zur ursprüng
lichen Abfrage zurück und ein neuer, vom Füllstandssensor 12 er
mittelter Wert, wird eingegeben bzw. abgefragt. Wird hingegen eine
Restmenge v erreicht, die im hier verwendeten Beispiel zwischen
0,2 l und 0,5 l liegt, so wird von der elektrischen Schaltung eine
Warneinrichtung betätigt. Hierbei kann es sich sowohl um ein
optisches als auch um ein akustisches Warnsignal handeln. Es wäre
auch denkbar, beide Warnsignale in Kombination miteinander auslösen
zu lassen. Falls dieses Warnsignal ertönt, weiß der Fahrer der
Brennkraftmaschine, daß nur noch Treibstoff für wenige Kilometer im
Tank 10 vorhanden ist und in Kürze der Motor der Brennkraftmaschine
automatisch abgeschaltet wird. Die Warneinrichtung kann nun
permanent eingeschaltet bleiben, so lange die Restmenge des Mediums
im oben angegebenen Bereich liegt. Es wäre aber auch denkbar, wenn
zum Beispiel das akustische Warnsignal bei kleiner werdender
Restmenge v kontinuierlich lauter werden würde. Der Rechner bleibt
nun so lange in dieser Abfrageschleife, wie das Medium im Tank 10
bzw. in der Vertiefung 14 den vorgegebenen Mindestwert, hier im
Beispiel von 0,2 l, nicht unterschritten hat. Wird hingegen der Tank
10 noch weiter leergefahren und wird die minimale Restmenge von hier
im Beispiel 0,2 l unterschritten, so wird vom Rechner oder der
angeschlossenen elektrischen Schaltung automatisch der Motor der
Brennkraftmaschine abgeschaltet. Dies kann geschehen, indem zum
Beispiel die Zündung unterbrochen wird. Dadurch wird automatisch ein
völliges Leerfahren des Tanks und somit eine Zerstörung des
Katalysators für die Abgase des Motors verhindert.For the query of the amount of residual material in the recess 14 and the associated control of the engine of the internal combustion engine, a special method is shown in the block diagram in FIG. 2. It is important that at a minimum residual amount of the medium in the tank 10, the engine of the internal combustion engine is switched off to prevent damage to the catalytic converter for the exhaust gases of the engine when restarting. When a defined amount is reached, which corresponds approximately to the volume of the depression 14 , the driver of the internal combustion engine should first be warned and be warned of the impending shutdown of the engine. The measured value determined by the fill level sensor 12 is continuously checked in a microprocessor or an electrical circuit (computer) and compared with a predetermined target value. The residual quantity values given below are only intended as a concrete example related to passenger cars. If the measured level corresponds to a residual quantity v greater than 0.5 l, the computer loops back to the original query and a new value determined by the level sensor 12 is entered or queried. If, on the other hand, a residual quantity v is reached, which in the example used here is between 0.2 l and 0.5 l, a warning device is actuated by the electrical circuit. This can be an optical as well as an acoustic warning signal. It would also be conceivable to have both warning signals triggered in combination with one another. If this warning signal sounds, the driver of the internal combustion engine knows that there is only fuel for a few kilometers in the tank 10 and that the engine of the internal combustion engine will be automatically switched off shortly. The warning device can now remain permanently switched on as long as the remaining amount of the medium is in the range specified above. However, it would also be conceivable if, for example, the acoustic warning signal would become louder as the remaining quantity v became smaller. The computer now remains in this interrogation loop as long as the medium in the tank 10 or in the recess 14 has not fallen below the predetermined minimum value, in this example 0.2 l. If, on the other hand, the tank 10 is emptied further and the minimum remaining quantity falls below 0.2 l in the example, the computer or the connected electrical circuit automatically switches off the engine of the internal combustion engine. This can be done, for example, by interrupting the ignition. This automatically prevents the tank from completely emptying and thus destroys the catalytic converter for the exhaust gases from the engine.