JP2001511258A - 自動車の燃料タンクのための充填レベル測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 充填レベル測定装置（１２）が、燃料タンク（１０）内に配置された測定管（１４）を有しており、この測定管（１４）が、燃料タンク（１０）内に配置された供給装置（４０）によって自動車の内燃機関（４６）の噴射装置（４４）に送られる燃料の部分流によって満たされる。差圧センサ（２４）の一方の測定入力部（２６）が、液体静力学的な圧力によって測定管（１４）の下側の端部（３０）で負荷されていて、差圧センサ（２４）の他方の測定入力部（２８）が、液体静力学的な圧力によって燃料タンク（１０）の底部（１６）で負荷されている。供給装置（４０）の運転時には、測定管（１４）内に公知の高さ（ｌｏ）の燃料柱が生ぜしめられるので、差圧センサ（２４）の出力信号（ｕ）によって、評価装置（３２）において燃料タンク（１０）の現時点の充填レベル（ｈ（ｔ））を検出することができる。測定管（１４）が、その下側の端部（３０）付近に開口（５６）を有しており、この開口（５６）によって供給装置（４０）の停止時に、測定管（１４）内に燃料タンク（１０）内と同じ充填レベルを生ぜしめ、差圧センサ（２４）のオフセットを検出することができる範囲内で測定管（１４）を空にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 自動車の燃料タンクのための充填レベル測定装置 背景技術 本発明は請求項１記載の上位概念に記載の、自動車の燃料タンクのための充填 レベル測定装置に関するものである。 このような形式の充填レベル測定装置は、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３ ９１４６３７号明細書に基づき公知である。この公知の充填レベル測定装置は燃 料タンク内に配置された測定管を有しており、この測定管は、燃料タンクの底部 を起点として少なくとも燃料タンクの、最高充填レベルにまで延びており、この 測定管内へ燃料が送られる。さらに充填レベル測定装置は差圧センサを有してお り、この差圧センサの一方の測定入力部は、測定管の下側の端部に接続されてい て、この差圧センサの他方の測定入力部は、燃料タンクの底部で液圧によって負 荷されている。測定管はオーバフロー開口を有しており、このオーバフロー開口 は少なくとも燃料タンクの最高充填レベルの位置に配置されている。測定管を、 燃料タンクの底部付近に配置された開口、もしくは弁によって燃料タンクの現時 点の充填レベルの高さにまで空にすることができる。測定管がオーバフロー開口 まで燃料で満たされた時と 、測定管が燃料タンクの、現時点の充填レベルまで空にされた時との差圧センサ の出力信号の差により評価装置で充填レベル測定を行うことができる。測定管内 への燃料の供給は戻し管路を介して行うことができ、この戻し管路を通って、自 動車の内燃機関によって消費されなかった燃料が、燃料タンク内へ戻し案内され る。戻し管路を通流する燃料は、状況によって熱せられているので、測定管内に ある燃料と、燃料タンク内にある燃料との間には温度差が生じ、この温度差は同 様に測定管内の燃料の密度と、燃料タンク内の燃料の密度との間にも結果的に差 を生ぜしめ、このために差圧センサの出力信号には誤差が生じてしまう。さらに 燃料供給システムも公知であり、この公知の燃料供給システムにおいては内燃機 関から燃料タンクへの戻し管路が設けられていないので、公知の充填レベル測定 装置は使用不可能である。 発明の利点 公知の充填レベル測定装置に対して本発明による、自動車の燃料タンクのため の充填レベル測定装置は、測定管内に送られる燃料が暖められないという利点、 および戻し管路のない燃料供給システムにおいても使用可能であるという利点を 有している。 本発明による充填レベル測定装置の、有利な形態と変化実施例とが請求項２以 下に記載されている。 図面 本発明による充填レベル測定装置の２つの実施例が、図面に示されていて、以 下に詳しく説明されている。図１は、自動車の燃料タンク内に配置された充填レ ベル測定装置の測定管が、燃料で満たされている状態の第１実施例を示す図であ り、図２は、燃料タンク内に配置された測定管が、燃料タンク内の燃料の現時点 の高さまで空にされた状態を示す図であり、図３は、充填レベル測定装置を有す る燃料タンクの第２実施例を示す図である。 実施例の説明 図１〜図３にはそれぞれ１つの、自動車の燃料タンク１０が図示されていて、 この燃料タンク１０は金属またはプラスチックから成っていてよい。燃料タンク １０内には充填レベル測定装置１２が配置されていて、この充填レベル測定装置 １２は燃料タンク１０の充填レベルを検出するために働き、この充填レベルは、 公知の形式で車両運転者の視界領域内に配置された表示器３４上に表示される。 充填レベル測定装置１２は、燃料タンク１０内に配置された、鉛直方向に延びる １つの測定管１４を有しており、この測定管１４の横断面は燃料タンク１０の横 断面に比べて著しく小さい。測定管１４は、たとえばプラスチックまたは金属か ら成っていてよく、燃料タンク１０の底部１６を起点として、この燃料タンク１ ０の天井部１８付近にまで延びている。測定管１４は、その上側の端部２０付近 に、燃料タンク１０内へ開口しているオーバフロー開口２２を有している。 さらに充填レベル測定装置１２は、燃料タンク１０に配置された差圧センサ２ ４を有している。この差圧センサ２４は２つの測定入力部２６，２８を有してお り、この場合に一方の測定入力部２６は、測定管１４の下側の端部３０に接続さ れていて、これにより測定管１４内の液圧柱の流体静力学的な圧力によって負荷 されている。差圧センサ２４の他方の測定入力部２８は、燃料タンク１０の底部 １６に接続されていて、これにより燃料タンク１０内の液圧柱の流体静力学的な 圧力によって負荷されている。差圧センサ２４の信号出力部は評価装置３２に接 続されていて、この評価装置３２によって表示器３４は再び制御される。差圧セ ンサ２４として、特に廉価であるマイクロマシンの圧力センサが使用されると有 利である。 燃料タンク１０内には供給装置４０が配置されていて、この供給装置４０によ って燃料は、燃料タンク１０から自動車の内燃機関４６の噴射装置４４に送られ る。供給装置４０はポンプ部分４１および駆動部分４２を有しており、この駆動 部分４２は電動モータとして構成されていると有利である。供給装置４０は、詳 しく図示されていない形式で燃料タンク１０内に保持されていて、この場合に燃 料タンク１０内にポット４８を設けることができ、このポット４８から供給装置 ４０は燃料を吸い上げている。このポット４８によって供給装置４０は、燃料タ ンク１０の充填レベルが低い場合でも十分に燃料を送ることができるということ が保証される。ジェットポンプまたは別のポンプによって、燃料を燃料タンク１ ０からポット４８内へ送ることができる。 供給装置４０は、内燃機関４６の運転時に常に一様の供給出力で運転されるの ではなく、供給装置４０の運転は、現時点の運転状態において内燃機関４６によ って消費される燃料量が、この供給装置４０によって供給されるように制御また は調節されることができる。このために供給装置４０の駆動部分４２に供給され る電力もしくはこの駆動部分４２に印加される電圧が変えられうる。供給装置４ ０の、必要量に関連して制御されるこの運転によって、内燃機関４６によって消 費されなかった燃料を燃料タンク１０内へ戻す必要はなくなる。供給装置４０の 、必要量に関連して制御されるこの運転に対して選択的に、燃料タンク１０内に 調圧器４５を配置することもでき、この調圧器４５は、供給装置４０の圧力側に 接続されている入口と、内燃機関４６の噴射装置４４に接続されている出口と、 燃料タンク１０内へ開口している戻し管４７とを有している。調圧器４５によっ て、少なくともほぼコンスタントな燃料圧が噴射装置４４内で調整される。この 構成においても、内燃機関４６から燃料タンク１０へ の戻し管路は必要ではない。調圧器４５を、たとえば供給装置４０と一緒に燃料 タンク１０内に保持することができ、または図１に図示されているように、燃料 タンク１０の開口３６を閉鎖している蓋３８に保持することもできる。 供給装置４０の圧力側からは燃料管路５０が、噴射装置４４と接続するために 導出している。燃料管路５０から、または供給装置４０の圧力側、たとえば供給 装置４０の接続管片５２から直接別の燃料管路５４が分岐しており、この別の燃 料管路５４は、充填レベル測定装置１２の測定管１４の下側の端部３０付近でこ の測定管１４内へ開口している。測定管１４内へ開口している燃料管路５４は、 噴射装置４４に通じている燃料管路５０よりも極めて小さい横断面を有している 。このために測定管１４内へ開口している燃料管路５４は、噴射装置４４へ通じ ている燃料管路５０に比べて絞られているので、供給装置４０からは、測定管１ ４内へよりも極めて多量の燃料量が噴射装置４４に送られる。供給装置４０が運 転される際には、この供給装置４０によって燃料が燃料管路５０を介して噴射装 置４４に送られ、かつ燃料が燃料管路５４を介して測定管１４内へ送られる。こ の場合に測定管１４は、燃料で満たされ、この過程は、図１に図示されているよ うに、燃料がオーバフロー開口２２の高さｌｏに達するまで続く。測定管１４内 へさらに燃料が供給される 場合には、燃料はオーバフロー開口２２を介して再び燃料タンク１０内へ流出す る。このために供給装置４０の運転時には測定管１４内に、規定された高さｌｏ を有する燃料柱が生じ、この燃料柱は、規定された流体静力学的な圧力を差圧セ ンサ２４の第１の測定入力部２６に生ぜしめる。差圧センサ２４の第２の測定入 力部２８は、燃料タンク１０内の燃料の高さｈを有する燃料柱によって生ぜしめ られた流体静力学的な圧力によって負荷されている。燃料タンク１０内の燃料柱 の現時点の高さｈが、燃料タンク１０の充填レベルである。したがって差圧セン サ２４の出力信号ｕ（ｔ）は、測定管１４内の流体静力学的な圧力と、燃料タン ク１０内の流体静力学的な圧力との差に比例している。差圧センサ２４の出力信 号ｕ（ｔ）は評価装置３２に送られ、これによってこの評価装置３２は、以下の 方程式に示されている出力信号ｈ（ｔ）を検出する： この場合にｇは重力加速度であり、ρは燃料の密度であり、ｋは差圧センサの伝 達係数（感度）である。ｕｏは、測定管１４内の液圧柱の高さが燃料タンク１０ 内の燃料の高さｈと等しい状態に対する差圧センサの出力信号である。供給装置 ４０が運転されない場合に、この状態が生じる。この場合に測定管１４は、高さ ｌｏにおけるオーバフロー開口２２までの燃料の状態から、図２に図示されてい るように、燃料タンク１０ 内の燃料の現時点の高さｈまで空になる。 図１および図２には充填レベル測定装置１２が、第１実施例に基づいて図示さ れており、この第１実施例においては供給装置４０が停止された際に燃料は、測 定管１４から燃料管路５４と供給装置４０とを通って燃料タンク１０内に流出す ることができる。選択的には、測定管１４はその下側の端部３０付近に、または 燃料管路５４は小さい開口５６を有することもでき、この開口５６を通って燃料 は、測定管１４から燃料タンク１０内へ流出することができる。この場合に開口 ５６は、ある所定の時間内において、供給装置４０の運転時にこの供給装置４０ によって測定管１４内へ送られる燃料量よりも少ない燃料しか、この開口５６を 通って流出できないように寸法設定されている。測定管１４を開口５６または供 給装置４０を介して燃料タンク１０と接続することによって、測定管１４内には 連通管の原理により、燃料タンク１０内と同じ高さｈを有する燃料が生ぜしめら れる。差圧センサ２４の、この状態で与えられる出力信号ｕｏは、この出力信号 ｕｏのオフセットを生ぜしめる。このオフセットは、差圧センサ２４の耐用年数 の間、充填レベル測定の精度を損なう様な、ある程度のドリフトを受ける。この オフセットは、前述の方程式に基づいて評価装置３２で考慮されるので、充填レ ベルを測定する場合に誤差を生ぜしめることはない。差圧センサ２４の出力信号 ｕｏを、供給装置４０の停止後その都度検出することができ、また評価装置３２ に記憶することができる。これによって供給装置４０の停止後その都度、出力信 号ｕｏのために記憶された数値を更新することができる。評価装置３２によって 検出された充填レベル信号ｈ（ｔ）は、図示されていない表示装置に連続的に示 される。 図３には第２実施例による充填レベル測定装置１２が図示されていて、この場 合に基本的な構造は第１実施例と同じである。第１実施例とは異なって、供給装 置４０と測定管１４との間の燃料管路５４に弁６０が配置されている。この弁６ ０は、図３において実線で示された第１の位置と、図３において鎖線で示された 第２の位置との間で切り換え可能であり、第１の位置でこの弁６０は測定管１４ を燃料管路５４を介して供給装置４０に接続しており、第２の位置でこの弁６０ は燃料管路５４を開放し、測定管１４を燃料タンク１０に接続している。弁６０ は、電気的に切り換え可能である電磁弁として形成されていてもよい。弁６０の 両方の位置間の切り換えを、評価装置３２によって制御することができる。通常 の形式では供給装置４０の運転時に弁６０は、測定管１４が供給装置４０に接続 されていて、これによって燃料で高さｌｏまで満たされる第１の位置にあるので 、差圧センサ２４と評価装置３２とによって燃料タンク１０の、現時点の充填レ ベルを検出することができる。所定の時間間隔で弁６０は、測定管１４を燃料タ ンク１０に接続し、差圧センサ２４の出力信号ｕｏの検出を可能にし、およびこ れによってゼロドリフトを補償するために、第２の位置に切り換えられる。弁６ ０のこの切り換えは、供給装置４０の停止時における内燃機関４６の静止状態時 だけでなく、供給装置４０の運転中にも行うことができる。 選択的に弁６０は、この弁６０によって一方の位置で燃料管路５４が開放され 、他方の位置で燃料管路５４が遮断されるように形成されていてもよい。この場 合に第１実施例におけるように、弁６０と測定管１４との間の燃料管路５４内に 、または測定管１４の下側の端部３０の領域に、この測定管１４を空にすること を可能にするために開口５６が設けられている。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 （２４）のオフセットを検出することができる範囲内で 測定管（１４）を空にすることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．自動車の燃料タンクのための充填レベル測定装置であって、燃料タンク（１ ０）内に測定管（１４）が配置されており、この測定管（１４）が燃料タンク（ １０）の底部（１６）を起点として少なくとも燃料タンク（１０）の、最高充填 レベルにまで延びており、また差圧センサ（２４）が設けられており、この差圧 センサ（２４）の一方の測定入力部（２６）が、測定管（１４）の下側の端部（ ３０）に接続されていて、他方の測定入力部（２８）が、測定管（１４）の外側 における燃料タンク（１０）の底部（１６）で液圧によって負荷されていて、測 定管（１４）内に燃料が送られ、測定管（１４）が、少なくとも燃料タンク（１ ０）の最高充填レベルの位置に配置されたオーバフロー開口（２２）を有してお り、測定管（１４）を燃料タンク（１０）の現時点の充填レベルにまで空にする ことができ、充填レベル測定を、測定管（１４）がオーバフロー開口（２２）ま で燃料で満たされた時と、測定管（１４）が燃料タンク（１０）の現時点の充填 レベルまで空にされた時との差圧センサ（２４）の出力信号の差により、評価装 置（３２）で行うことができる形式のものにおいて、 燃料タンク（１０）内に供給装置（４０）が配置 されていて、この供給装置（４０）によって燃料が、燃料タンク（１０）から自 動車の内燃機関（４６）の噴射装置（４４）に送られ、また測定管（１４）が、 供給装置（４０）によって送られた燃料の部分流によって満たされることを特徴 とする、自動車の燃料タンクのための充填レベル測定装置。 ２．供給装置（４０）が、噴射装置（４４）へのこの供給装置（４０）の管路（ ５０）に比べて絞られた接続部（５４）を介して、燃料を測定管（１４）内へ送 っている、請求項１記載の充填レベル測定装置。 ３．供給装置（４０）によって燃料が、測定管（１４）の下側の端部（３０）付 近でこの測定管（１４）内へ送られる、請求項１または２記載の充填レベル測定 装置。 ４．燃料が、測定管（１４）から供給装置（４０）を通って燃料タンク（１０） 内へ流出することによって、測定管（１４）を燃料タンク（１０）の現時点の充 填レベルまで空にすることができる、請求項１から３までのいずれか１項記載の 充填レベル測定装置。 ５．供給装置（４０）と測定管（１４）との間の接続部（５４）に弁（６０）が 配置されていて、この弁（６０）が、測定管（１４）が接続部（５４）を介して 供給装置（４０）に接続されている位置と、測 定管（１４）が燃料タンク（１０）に接続されている位置との間で切り換え可能 である、請求項１から３までのいずれか１項記載の充填レベル測定装置。 ６．供給装置（４０）と測定管（１４）との間の接続部（５４）に弁（６０）が 配置されていて、この弁（６０）が、測定管（１４）が接続部（５４）を介して 供給装置（４０）に接続されている位置と、接続部（５４）が遮断されている位 置との間で切り換え可能である、請求項１から３までのいずれか１項記載の充填 レベル測定装置。 ７．供給装置（４０）によって送られる燃料量が、自動車の内燃機関（４６）の 現時点の燃料必要量に関連して可変である、請求項１から６までのいずれか１項 記載の充填レベル測定装置。 ８．燃料タンク（１０）内に調圧器（４５）が配置されていて、この調圧器（４ ５）が、供給装置（４０）の圧力側に接続されている入口と、自動車の内燃機関 （４６）の噴射装置（４４）に接続されている出口と、燃料タンク（１０）内に 開口している戻し管（４７）とを有している、請求項１から６までのいずれか１ 項記載の充填レベル測定装置。