WO1996038716A1 - Verfahren zum ermitteln des füllstandes eines flüssigkeitstanks, insbesondere eines kraftstofftanks eines kraftfahrzeuges - Google Patents

Verfahren zum ermitteln des füllstandes eines flüssigkeitstanks, insbesondere eines kraftstofftanks eines kraftfahrzeuges Download PDF

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    • B60K2015/03217—Fuel level sensors

Definitions

  • the invention relates to a method for determining the fill level of a liquid tank, in particular a fuel tank of a motor vehicle.
  • Such fill level indicators are necessary in order to obtain reliable information about the fill level of the fuel tank when operating a motor vehicle. In this case, in particular when the fuel tank is almost empty, the fill level indicator is of great importance, since the operator of the motor vehicle must decide on the necessary time for refueling.
  • the level measurement of the fuel tank is usually carried out by means of a float arrangement inserted into the fuel, in which the level of the fuel in the tank is detected by means of a floating body floating on the fuel surface is, the level of the float electromagnetically detected and forwarded to a display device.
  • a level sensor for fuel tanks is known, in which a fuel sensor is used, in which the resistance value of a resistance body changes when a float moves up and down with grounded contact according to the amount of fuel , and an amperemeter receives current to indicate the change in the resistance value.
  • level indicators have the disadvantage that they are relatively imprecise, particularly in the case of complicated shaped tanks.
  • the measuring accuracy of the known level indicator which is based on a float arrangement, is considerably impaired by transverse forces on the vehicle during its operation or a possible inclined position of the vehicle, so that the known level indicator devices no longer meet today's high requirements with regard to an accurate tank level indicator are enough.
  • the method according to the invention for determining the fill level of a liquid tank with the characterizing features of claim 1 has the advantage that the measured value acquisition is independent of acceleration forces and a possible inclined position of the tank.
  • the sensor does not come into direct contact with the liquid to be measured, which has a favorable effect on the durability and thus long-term constancy of the sensor, particularly in the case of aggressive liquids.
  • the degree of filling of the tank is advantageously determined via its current total weight, which, regardless of the position of the tank or a fluctuating liquid level, provides an exact, weight-proportional specification of the degree of filling enables.
  • the tank weight being able to be derived directly from the compressive or tensile forces acting on the elastic element.
  • the determined weight values are subsequently converted into fill level display values in a display device, this conversion preferably taking place via a map stored in an electronic device, in which each determined weight force value is assigned a specific fill level value.
  • other methods of converting the weight measurements into level values are also possible, which can be based, for example, on electromagnetic or mechanical methods.
  • the tank can be movably suspended from the housing or rest on a base, at least one elastic element being provided between the tank and the housing, the weight-proportional deformation of which is detected by a sensor.
  • This sensor is preferably designed as a strain gauge when the tank is suspended and as a piezo pressure sensor when the tank is mounted, the measured value of which is fed to the display device via a signal line.
  • the method according to the invention for determining a fill level in a tank is particularly suitable for use on motor vehicles due to the acceleration forces occurring thereon and the frequent relative inclined position, but can also be used on other liquid tanks. Further advantages and advantageous configurations of the
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the level indicator device for liquid tanks according to the invention
  • FIG. 2 shows a second exemplary embodiment, in which the fuel tank rests on an elastic base.
  • FIG. 1 schematically shows part of a body 1 of a motor vehicle on which a fuel tank 3 is movably suspended.
  • the tank 3 is suspended via at least one elastic fastening element 5, the remaining fastenings then being designed as rotatable or pivotable fasteners 7 (suspensions) in order to pivot the
  • the strain gauge 7 is connected via a signal line 11 to a display device 13 for displaying the fill level in the fuel tank, which preferably comprises an electronic measurement processing device 15 in which the measured values determined from the strain gauge 9 are converted into a fill level value. In the exemplary embodiment, this conversion takes place on the basis of a stored characteristic map, in which certain weight values of the fuel tank 3 are assigned certain fill level values.
  • this characteristic map can be determined experimentally and is based on the basic principle that the mass of the tank content is equal to the difference between the instantaneous weight of the tank 3 and its own weight, the corresponding fill level quantity being determined from the mass of the tank content determined can be derived.
  • other methods of converting the measured weight values into level display values are also possible.
  • the tensile stress is determined on all elements 5 and these measured values are processed in the electronic device 15 to a common weight value, which is then converted into the current level value of the fuel tank 3.
  • the tank 3 is completely suspended from elastic elements 5, its total weight is determined, while with only partial suspension from elastic elements 5 only a partial weight of the tank 3 is determined, which is correspondingly the case when the measurement results are converted by the electronic device 15 is taken into account.
  • the second exemplary embodiment shown in FIG. 2 differs from the first in the mounting of the fuel tank 3, which, with the interposition of at least one elastic support 21, rests movably on a part of the body 1, for example the vehicle floor, of the motor vehicle.
  • the detection of the instantaneous pressure force introduced by the respective fill level of the tank 3 onto the elastic supports 21 takes place by means of pressure sensors 23 arranged thereon, which are preferably designed as piezo sensors.
  • Transmitters are formed and are also connected to the display device 13 via a signal line 11, in the electronic device 15 of which the detected weight values are converted into a current fill level value as described in the first embodiment and displayed on the display device 13.
  • an elastic plate is also possible, via which the fuel tank 3 is then supported elastically on the vehicle floor.

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Abstract

Verfahren zum Ermitteln des Füllstandes eines Flüssigkeitstanks, insbesondere eines Kraftstofftanks (3) eines Kraftfahrzeuges, wobei der Füllstand im Kraftstofftank (3) über dessen momentanes Gesamtgewicht ermittelt wird, das von einem Meßwertverarbeitungsgerät (15) in einen momentanen Füllstandsanzeigewert umgewandelt wird.

Description

Verfahren zum Ermitteln des Füllstandes eines Flüssiσkeits- tanks. insbesondere eines Kraftstofftanks eines Kraftfahr¬ zeuges
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ermitteln des Füll¬ standes eines Flüssigkeitstanks, insbesondere eines Kraftstofftanks eines Kraftfahrzeuges. Derartige Füllstands¬ anzeiger sind notwendig, um beim Betreiben eines Kraftfahr¬ zeuges eine sichere Information über den Füllstand des Kraftstofftankes zu erhalten. Dabei kommt insbesondere bei nahezu entleertem Kraftstofftank der Füllstandsanzeige eine hohe Bedeutung zu, da der Betreiber des Kraftfahrzeuges dar¬ aus über den notwendigen Zeitpunkt des Nachtankens entschei¬ den muß.
Bei heutigen Kraftfahrzeugen erfolgt die Füllstandsmessung des Kraftstofftanks üblicherweise mittels einer in den Kraftstoff ank eingesetzten Schwimmeranordnung, bei der der Pegelstand des Kraftstoffes im Tank mittels eines auf der Kraftstoffoberfläche schwimmenden Schwimmkörpers erfaßt wird, wobei der Stand des Schwimmers elektromagnetisch er¬ faßt und an eine Anzeigevorrichtung weitergeleitet wird. Aus der DE-OS 28 12 722 ist zum Beispiel eine derartige Füllstandsanzergeeinrichtung für Kraftstofftanks bekannt, bei der ein Kraftstoffmeßfühler verwendet wird, bei dem sich der Widerstandswert eines Widerstandskörpers ändert, wenn sich ein Schwimmer mit geerdetem Kontakt entsprechend der Menge des Kraftstoffes auf und ab bewegt, und ein Ampereme¬ ter Strom erhält, um die Änderung des Widerstandswertes an- zuzeigen.
Dabei weisen derartige Füllstandsanzeigeeinrichtungen jedoch den Nachteil auf, daß sie insbesondere bei kompliziert ge¬ formten Tanks relativ ungenau sind. Zudem wird die Meßgenau¬ igkeit der bekannten, auf einer Schwimmeranordnung basieren- den Füllstandsanzeiger durch Querkräfte am Fahrzeug während dessen Betriebs bzw. einer möglichen Schräglage des Fahrzeuges erheblich beeinträchtigt, so daß die bekannten Füllstandsanzeigeeinrichtungen den heutigen hohen Anforde¬ rungen hinsichtlich einer genauen Tankfüllstandsanzeige nicht mehr genügen.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln des Füllstandes eines Flüssigkeitstanks mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Meßwerterfassung unabhängig von Beschleunigungskräften und einer möglichen Schräglage des Tanks ist. Zudem kommt der Meßfühler nicht direkt mit der zu messenden Flüssigkeit in Berührung, was sich insbesondere bei aggressiven Flüssigkei¬ ten günstig auf die Haltbarkeit und somit Langzeitkonstanz des Meßfühlers auswirkt. Dabei wird der Befüllungsgrad des Tanks in vorteilhafter Weise über dessen momentanes Gesamtgewicht ermittelt, das unabhängig von der Lage des Tanks oder einem schwankenden Flüssigkeitspegel eine genaue, gewichtsproportionale Angabe des Befüllungsgrades ermög¬ licht. Dies wird dabei in vorteilhafter Weise mittels einer elastischen Befestigung des Tanks an einem Rahmen, z.B. der Karosserie eires Kraftfahrzeuges erreicht, wobei aus den auf das elastische Element wirkenden Druck- bzw. Zugkräften un¬ mittelbar das Tankgewicht herleitbar ist. Die ermittelten Gewichtswerte werden im Anschluß in einer Anzeigeeinrichtung in Füllstandsanzeigewerte umgewandelt, wobei diese Umwand¬ lung vorzugsweise über ein in einem elektronischen Gerät ge- speichertes Kennfeld erfolgt, in dem jedem ermittelten Ge- wichtskraftwert ein bestimmter Füllstandswert zugeordnet ist. Alternativ sind jedoch auch andere Umwandlungsverfahren der Gewichtsmeßwerte in Füllstandswerte möglich, die z.B. auf elektro-magnetischen oder mechanischen Verfahren beruhen können.
Zur Erfassung des momentanen Tankgewichtes kann der Tank da¬ bei beweglich am Gehäuse aufgehängt sein oder auf einer Un¬ terlage aufliegen, wobei zwischen dem Tank und dem Gehäuse jeweils wenigstens ein elastisches Element vorgesehen ist, dessen gewichtsproportionale Verformung von einem Sensor er¬ faßt wird. Dieser Sensor ist vorzugsweise bei aufgehängtem Tank als Dehnmeßstreifen und bei aufliegendem Tank als Piezo-Druckgeber ausgebildet, deren Meßwert über eine Signalleitung dem Anzeigegerät zugeführt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zum Ermitteln eines Füllstan¬ des in einem Tank ist zur Verwendung an Kraftfahrzeugen auf¬ grund der an diesem auftretenden Beschleunigungskräfte und der häufigen relativen Schräglage besonders geeignet, kann aber auch an anderen Flüssigkeitstanks verwendet werden. Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des
Gegenstandes der Erfindung sind der Zeichnimg, der Beschrei¬ bung und den Patentansprüchen entnehmbar.
Zeichnung Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Füllstands¬ anzeigeeinrichtung für Flüssigkeitstanks sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung n her erläutert. Es zeigen die Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der
Füllstandandsanzeigeeinrichtung, bei dem der Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges an dessen Karosserie beweglich aufgehängt ist und die Figur 2 ein zweites Ausführungsbei- spiel, bei dem der Kraftstofftank auf einer elastischen Un- terlage aufliegt.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In der Figur 1 ist ein Teil einer Karosserie 1 eines Kraftfahrzeuges schematisch dargestellt, an der ein Kraftstofftank 3 beweglich aufgehängt ist.
Die Aufhängung des Tanks 3 erfolgt dabei über wenigstens ein elastisches Befestigungselement 5, wobei die übrigen Befestigungen dann als dreh- bzw. schwenkbare Befestigungen 7 (Aufhängungen) ausgebildet sind um ein Ausschwenken des
Tanks 3 am elastischen Befestigungselement 5 zu ermöglichen. Alternativ ist es auch möglich mehrere oder sämtliche Aufhängungspunkte des Tanks 3 als elastische Befestigungen auszubilden, wobei dann an jeder dieser Befestigungen ein Zugsensor (Dehnmeßstreifen) vorgesehen ist, die alle mit ei¬ ner Anzeigeeinrichtung verbunden sind.
Die Verformung des elastischen Befestigungselementes 5 unter der momentanen, vom Befüllungsgrad des KraftStofftankes 3 abhängigen Belastung des Tankgewichtes erfolgt dabei gewichtsproportional, wobei zum Erfassen der Verformung ein Zugsensor 9 am elastischen Befestigungselement angeordnet ist, der im ersten Ausführungsbeispiel vorzugsweise als Dehnmeßstreifen ausgebildet ist. Der Dehnmeßstreifen 7 ist über eine Signalleitung 11 mit einer Anzeigeeinrichtung 13 zum Anzeigen des Füllstandes im Kraftstofftank verbunden, die vorzugsweise ein elektronisches Meßverarbeitungsgerät 15 umfaßt, in dem die ermittelten Meßwerte des Dehnmeßstreifens 9 in einen Füllstandswert umgewandelt werden. Diese Umwandlung erfolgt beim Ausführungsbeispiel anhand eines ge- speicherten Kennfeldes, bei dem bestimmten Gewichtswerten des Kraftstofftankes 3 bestimmte Füllstandswerte zugeordnet sind. Dieses Kennfeld kann dabei bei komplizierten Tankgeo¬ metrien experimentell ermittelt werden und basiert auf dem Grundprinzip, daß die Masse des Tankinhaltes gleich der Dif- ferenz zwischen Momentangewicht des Tanks 3 und dessen Ei¬ gengewicht ist, wobei aus der ermittelten Masse des Tankinhaltes die entsprechende Füllstandsmenge herleitbar ist. Alternativ sind aber auch andere Umwandlungsverfahren der Gewichtsmeßwerte in Füllstandsanzeigewerte möglich.
Bei der Verwendung mehrerer elastischer Befestigungselemente 5, wird an allen Elementen 5 die Zugspannung ermittelt und diese Meßwerte im elektronischen Gerät 15 zu einem gemeinsa¬ men Gewichtswert verarbeitet, der dann in den momentanen Füllstandswert des Kraftstofftankes 3 umgewandelt wird. Da¬ bei wird beim vollständigen Aufhängen des Tanks 3 an elastischen Elementen 5 dessen Gesamtgewicht ermittelt, wäh¬ rend bei nur teiweisem Aufhängen an elastischen Elementen 5 nur ein Teilgewicht des Tankes 3 ermittelt wird, was bei der Umwandlung der Meßergebnisse durch das elektronische Gerät 15 entsprechend berücksichtigt wird.
Das in der Figur 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich zum ersten in der Lagerung des Kraft¬ stofftanks 3, der unter Zwischenschaltung wenigstens einer elastischen Auflage 21 auf einem Teil der Karosserie 1 , z.B. dem Fahrzeugboden, des Kraftfahrzeuges beweglich aufliegt. Die Erfassung der vom jeweiligen Füllstand des Tanks 3 auf die elastischen Auflagen 21 eingeleiteten momentanen Druckkraft erfolgt dabei mittels an diesen angeordneten Drucksensoren 23, die vorzugsweise als Piezo- Geber ausgebildet sind und die ebenfalls über eine Signal- leitung 11 mit der Anzeigeeinrichtung 13 verbunden sind, in deren elektronischem Gerät 15 die erfaßten Gewichtswerte wie im ersten Ausf-'ihrungsbeispiel beschrieben in einen momenta- nen Füllstandswert umgewandelt und am Anzeigegerät 13 angezeigt werden.
Alternativ zu mehreren punktuell wirkenden elastischen Auf¬ lagen ist auch eine elastische Platte möglich, über die sich der Kraftstofftank 3 dann elastisch am Fahrzeugboden abstützt.
Es ist somit mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Ermitteln eines Füllstandes eines Flüssigkeitstankes möglich, auch bei einem bewegten Flüssigkeitsvolumen exakte Füllstandsmeßwerte zu ermitteln und anzuzeigen.

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zum Ermitteln des Füllstandes eines Flüssig¬ keitstanks, insbesondere eines Kraftstofftanks eines Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, daß der Füllstand im Kraftstofftank (3) über dessen momentanes Gesamtgewicht ermittelt wird, das von einem Meßwertverarbeitungsgerät (15) in einen momentanen Füllstandsanzeigewert umgewandelt wird.
2. Füllstandsanzeigeeinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit wenigstens einem Sensor zum Erfassen des Befüllungsgrades des Kraftstofftanks und einer mit diesem verbundenen Anzeigeeinrichtung, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Kraftstofftank (3) unter Zwischenschaltung wenigstens eines elastischen Befestigungselementes (5, 21) an der Karosserie (1) des Kraftfahrzeuges befestigt ist, an dem ein Druck- oder Zugbelastungssensor (9, 23) vorgesehen ist, der über eine Signalleitung (11) mit der Anzeigeein¬ richtung (13, 15) verbunden ist, in der die Druck- oder Zug¬ meßwerte in Füllstandsanzeigewerte umgewandelt werden.
3. Füllstandsanzeigeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß die Verformung des elastischen Elementes (5, 21) gewichtsproportional erfolgt.
4. Füllstandsanzeigeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (13) ein elektroni- sches Gerät (15) umfaßt, in dem die Umwandlung der Dehn¬ bzw. Druckmeßwerte des elastischen Befestigungselementes (5, 21) in einen momentanen Füllstandsanzeigewert vorzugsweise über ein gespeichertes Kennfeld erfolgt.
5. Füllstandsanzeigeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Kraftstofftank (3) beweglich an der Karosserie (1) des Kraftfahrzeuges aufgehängt ist, wobei we¬ nigstens eine Tankbefestigung durch das elastische Befesti- gungselement (5) gebildet ist.
6. Füllstandsanzeigeeinrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß am elastischen Befestigungselement (5) ein Dehnmeßstreifen (9) vorgesehen ist.
7. Füllstandsanzeigeeinrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß der Kraftstofftank (3) auf wenigstens ei¬ ner elastischen Auflage (21) aufliegt, die andererseits fest an der Karosserie (1) des Kraftfahrzeuges angelenkt ist, wo- bei die elastische Auflage (21) mit das Gewicht des Kraftstofftankes (3) ermittelnden Drucksensoren (23) versehen ist.
8. Füllstandsanzeigeeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge- kennzeichnet, daß die Drucksensoren (23) vorzugsweise als piezoelektrische Geber ausgebildet sind.
PCT/DE1996/000283 1995-05-30 1996-02-23 Verfahren zum ermitteln des füllstandes eines flüssigkeitstanks, insbesondere eines kraftstofftanks eines kraftfahrzeuges WO1996038716A1 (de)

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