DE3939450A1 - Level measurement unit for motor vehicle fuel tank - measures stresses or strains at container attachment points or sprung container suspension - Google Patents
Level measurement unit for motor vehicle fuel tank - measures stresses or strains at container attachment points or sprung container suspensionInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung ist eine Füllstandsmeßvorrichtung, mit der der Füll stand eines flüssigkeitsbefüllten Behälters in Fahrzeugen gemessen werden kann.The invention is a fill level measuring device with which the fill level of a liquid-filled container measured in vehicles can be.
Füllstandsmeßvorrichtungen mit einem auf dem Flüssigkeitsspiegel schwimmenden Meßfühler arbeiten sehr zuverlässig, wenn die Form des Behälters derart geschaffen ist, daß die horizontale Quer schnittsflächen über alle Höhen genügend groß sind, so daß auch kleine Mengendifferenzen als Höhendifferenzen im Flüssigkeits spiegel gut meßbar sind.Level measuring devices with one on the liquid level Floating sensors work very reliably when the shape of the container is created so that the horizontal cross cutting surfaces are sufficiently large over all heights, so that too small quantity differences as height differences in the liquid mirrors are easy to measure.
In modernen Kraftfahrzeugen wird jedoch der Kaftstofftank an die konstruktiven Ausbildungen des Fahrzeugs angepaßt und weist daher Formen auf, die eine herkömmliche Inhaltsbestimmung sehr erschweren. Der obere Teil ist oft bei kleiner Grundfläche sehr hochgezogen und der untere bei sehr geringer Höhe flächig ausge dehnt; manchmal sind auch Stufen im Tankboden vorhanden. Auch andere Flüssigkeitsbehälter werden den Fahrzeugformen angepaßt, so daß aufgrund der zerklüfteten Behälterformen die herkömmliche Art der Inhaltsbestimmung mit einem schwimmenden Meßfühler im Bereich kleiner Restinhalte sehr erschwert ist.In modern motor vehicles, however, the fuel tank is connected to the adapted structural training of the vehicle and therefore points Forms that a conventional content determination very much complicate. The upper part is often very small with a small footprint pulled up and the lower one out at a very low height stretches; sometimes there are steps in the bottom of the tank. Also other liquid containers are adapted to the vehicle shapes, so that due to the jagged container shapes the conventional type the content determination with a floating sensor in the area small residual content is very difficult.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Füllstands meßeinrichtung für Flüssigkeitsbehälter insbesondere in Kraftfahr zeugen zu schaffen, die unabhängig von der Behälterform eine zuverlässige Inhaltsbestimmung erlaubt.The invention is therefore based on the object of a fill level Measuring device for liquid containers, especially in motor vehicles create witnesses, regardless of the shape of the container reliable content determination allowed.
Diese Aufgabe ist in einer ersten Ausführungsform für nicht allzu unregelmäßig ausgeformte Behälter durch eine Druckmeßvorrichtung gelöst, die den durch das Gewicht des gefüllten Flüssigkeitsbe hälters auf darunterliegend angeordnete Druckmeßfühler ausgeübten Druck mißt. Der Druck ist ein Maß für das Gewicht des befüllten Behälters, dessen Leergewicht bekannt ist; der Füllstand kann daher bei der Druck- und Gewichtsmessung nach Abzug des Behälter eigengewichtes abgelesen werden. Je nach Ausbildung des Behälters sind verschiedene Ausführungsbeispiele einer solchen Druck- und Gewichtsmeßvorrichtung vorgesehen, die im folgenden näher er läutert werden sollen.In a first embodiment, this task is not too bad irregularly shaped containers by a pressure measuring device solved by the weight of the filled liquid container exerted on pressure sensors arranged underneath Pressure measures. The pressure is a measure of the weight of the filled Container whose empty weight is known; the level can therefore when measuring pressure and weight after subtracting the container own weight can be read. Depending on the design of the container are different embodiments of such a print and Weight measuring device provided, the following he closer are to be refined.
In einem ersten Ausführungsbeispiel weist die erfindungsgemäße Druck- und Gewichtsmeßvorrichtung druckempfindliche Meßfühler in Form elektromechanischer Wandler auf, die an allen Befestigungs-, Aufhängungs- und Auflagepunkten eingebaut sind. Hierzu ist der Behälter entweder federnd in einer senkrechten Füh rung aufgehängt, wobei ein elektromechanischer Wandler den durch das Behältergewicht ausgeübten Zug an der Aufhängung mißt; oder der Behälter ist außer an den Befestigungspunkten an allen Stellen, an denen der Behälter aufliegt oder an denen ein Fahr zeugteil auf dem Behälter aufliegt, mit den elektromechanischen Wandlern der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestattet. Das Be hältergewicht ergibt sich dann aus einer Differenzdruckmessung, bei der von der Summe der von den Druckmeßfühlern an allen Aufhän gungs- und Auflagepunkten gemessenen Druckwerten diejenigen Druck meßwerte subtrahiert werden, die von den Druckmeßfühlern an den Stellen gemessen werden, auf denen andere Fahrzeugteile auf dem Behälter aufliegen.In a first embodiment, the invention Pressure and weight measuring device Form of electromechanical transducers, which are attached to all Suspension and support points are installed. For this purpose, the container is either resilient in a vertical guide tion suspended, with an electromechanical transducer through the measures the weight of the container on the suspension; or the container is on all but the attachment points Places where the container rests or where there is a drive tool part rests on the container with the electromechanical Converters of the device according to the invention equipped. The Be container weight then results from a differential pressure measurement, where the sum of the pressure sensors on all hangers pressure and measured points measured pressure values those pressure measured values are subtracted from the pressure sensors to the Places are measured on which other vehicle parts on the Place the container on top.
In einer verbesserten Ausführung hierzu ist der Behälter an allen Stellen, an denen er seitlichen Kontakt zu Fahrzeugteilen hat, wobei die beim Kontakt auftretende Reibung den Meßwert verfälscht, mit Abstandhaltern versehen, die beispielsweise in Form von Kugel lagern oder Kugelrollen ein reibungsfreies Einhalten von seit lichen Abständen ermöglichen.In an improved version of this, the container is on all Places where he has lateral contact with vehicle parts, the friction occurring during contact falsifies the measured value, provided with spacers, for example in the form of a ball store or ball rollers a frictionless adherence from allow intervals.
Um die Schwierigkeit der Meßwertverfälschung durch seitliche Rei bung zu vermeiden, ist der Behälter in einer anderen Ausführungs form in einem formstabilen, umgebenden Käfig oder Gehäuse ge lagert, so daß der Behälter selbst keinen seitlichen Kontakt zu umgebenden Fahrzeugteilen hat. Der Behälter liegt daher, ohne selbst belastet zu werden, auf den am Käfigboden befestigten Druckmeßfühlern der erfindungsgemäßen Gewichtsmeßvorrichtung auf, wobei das Gewicht von Behälter und Inhalt am Käfigboden und an den Befestigungspunkten, beispielsweise am Tankeinfüllstutzen, gemes sen wird und das konstante Gewicht des leeren Behälters, wie in allen anderen Messungen auch, vom Meßwert abgezogen werden muß, um den Füllstand zu ermitteln. The difficulty of falsifying the measured values due to lateral tearing To avoid exercise, the container is of a different design shape in a stable, surrounding cage or housing stores, so that the container itself no lateral contact surrounding vehicle parts. The container is therefore without to be burdened yourself on the attached to the cage bottom Pressure sensors of the weight measuring device according to the invention, the weight of the container and contents on the bottom of the cage and on the Fastening points, for example on the tank filler neck, measured and the constant weight of the empty container, as in all other measurements must also be deducted from the measured value in order to to determine the level.
Weil ein sehr zerklüfteter Tank jedoch sehr viele Auflagepunkte haben kann, sind in einer weiteren Ausführungsform wenigstens zwei kissen- oder schlauchförmige, gas- und/oder flüssigkeitsbefüllte Meßbehälter vorgesehen, von denen einer oberhalb und einer unter halb des Behälters zwischen Behälter und auf- oder unterliegendem Fahrzeugteil eingebaut werden und so alle Auflagepunkte bedecken. Den durch das Gewicht des Behälters oder des darauf aufliegenden Fahrzeugteiles ausgeübte Druck wird als Druck in dem gas- und/ oder flüssigkeitsbefüllten Meßvolumen auf den hieran angeschlos senen Druckmeßfühler übertragen. Das Gewicht des Behälters und der darauf gelagerten Fahrzeugteile erzeugt im unteren Schlauch oder Kissen einen Druck, der von einem ersten Druckmeßfühler gemessen werden kann; das Gewicht der auf dem Behälter gelagerten Fahrzeug teile wird von dem zweiten Druckmeßfühler im oberhalb des Be hälters gelagerten Meßbehälter gemessen und bei der Differenzmes sung von dem ersten Meßwert subtrahiert. Das Gewicht ergibt sich aus dem Differenzwert zuzüglich der an den Aufhängungspunkten ge messenen Druckwerte; nach Abzug des Behälter-Leergewichtes ergibt sich das Gewicht und damit die Menge der enthaltenen Flüssigkeit.Because a very jagged tank has a lot of support points in a further embodiment are at least two pillow or tube, gas and / or liquid filled Measuring container provided, one above and one below half of the container between the container and the top or bottom Vehicle part are installed and so cover all support points. By the weight of the container or the one resting on it Pressure exerted on the vehicle part is expressed as pressure in the gas and / or liquid-filled measuring volume connected to this transmit its pressure sensor. The weight of the container and the Vehicle parts stored on it are generated in the lower hose or Cushions a pressure measured by a first pressure sensor can be; the weight of the vehicle stored on the container parts is from the second pressure sensor in the above the loading measured storage container and at the difference measurement solution subtracted from the first measured value. The weight results from the difference plus the ge at the suspension points measured pressure values; after deducting the empty container weight the weight and thus the amount of liquid contained.
An allzu zerklüfteten Behältern, die nach allen Seiten fest einge baut werden müssen, ist diese Art der Füllstandsmessung durch Gewichtsbestimmung jedoch nicht ohne weiteres und einfach durchzu führen. Insbesondere für Kraftstofftanks wird daher im folgenden eine zweite Ausführung einer erfindungsgemäßen Füllstandsmeßein richtung beschrieben. On overly jagged containers that are firmly inserted on all sides must be built, this type of level measurement is complete Weight determination, however, is not easy and easy to do to lead. For fuel tanks in particular, therefore, is described below a second embodiment of a level measurement according to the invention direction described.
In dieser zweiten Ausführung wird der Füllstand in einem sehr zer klüfteten Kraftstofftank nicht im Tank selbst gemessen; die erfin dungsgemäße Füllstandsmeßvorrichtung weist vielmehr ein Meßröhr chen oder einen Schlauch auf, der am Boden des Kraftstofftankes mit diesem verbunden ist. Der hydrostatische Druck des im Tank befindlichen Kraftstoffes baut im Meßröhrchen eine Flüssigkeits säule auf, deren oberes Niveau mit der Höhe des Flüssigkeits spiegels im Tank übereinstimmt. Durch Messung der Höhe der Flüs sigkeitssäule im Meßröhrchen wird der Tankinhalt bestimmt.In this second version, the level is very low fissured fuel tank not measured in the tank itself; the invent Rather, the level measuring device according to the invention has a measuring tube chen or a hose on the bottom of the fuel tank connected to it. The hydrostatic pressure of the in the tank fuel builds up a liquid in the measuring tube column, its upper level with the height of the liquid level in the tank. By measuring the height of the rivers liquid column in the measuring tube, the tank content is determined.
Ein sehr ungleichförmig ausgebildeter Tank ist jedoch meist gerade im unteren Bereich, wo der verbleibende Kraftstoffrest möglichst genau bestimmt werden soll, sehr weitläufig. Das bedeutet, daß gerade in diesem Bereich sehr starke Inhaltsunterschiede nur kleine Höhendifferenzen bewirken. Um diesen Nachteil auszu gleichen, wird erfindungsgemäß der Meßschlauch nicht senkrecht, sondern inbesondere im unteren Bereich in einem möglichst großen Winkel zwischen 0 und 90 Grad zur Vertikalen angeordnet, der vari ieren kann. Dadurch wird erreicht, daß eine geringe Höhendifferenz der Flüssigkeitssäule in der Vertikalen trotzdem eine deutlich meßbare Längendifferenz im geneigten Meßröhrchen bewirkt, so daß auch im kritischen unteren Füllstandsbereich kleinste Mengendiffe renzen im hier sehr stark geneigten Meßröhrchen große Längenunter schiede zwischen den Pegelständen bewirken.A very non-uniform tank is usually straight in the lower area where the remaining fuel residue is as possible to be determined exactly, very extensive. It means that only in this area very strong differences in content only cause small differences in height. To overcome this disadvantage same, according to the invention the measuring tube is not vertical, but especially in the lower area in the largest possible Angle between 0 and 90 degrees to the vertical, the vari can. This ensures that a small height difference the liquid column in the vertical one clearly measurable difference in length in the inclined measuring tube so that Smallest quantity differences even in the critical lower fill level range limit large lengths in the measuring tube, which is very inclined here cause differences between the water levels.
In einem ersten Ausführungsbeispiel hierzu ist der Meßschlauch der erfindungsgemäßen Füllstandsmeßvorrichtung mit dem unteren Ende am Kraftstofftankboden so angebracht, daß eine offene Verbindung besteht. Der Schlauch ist mit einem möglichst großen Neigungs winkel am Tank befestigt und gegen Beschädigung mit einer Schutz manschette versehen.In a first embodiment, the measuring hose is the Level measuring device according to the invention with the lower end on Fuel tank bottom attached so that an open connection consists. The hose has the greatest possible slope bracket attached to the tank and protected against damage with a protection cuff.
Im Meßröhrchen befindet sich ein auf- und absteigender Schwimmer in Form einer Kugel. Die schwimmende Kugel weist einen metal lischen oder magnetischen Kern auf. Der Schlauch ist durch zahl reiche, ringförmige Induktionsschleifen zentral hindurch geführt. Die Induktionsschleifen oder Spulen sind als Meßfühler in kleinen, bekannten Abständen am Schlauch angeordnet, der durch die Induktionsschleifen hindurchgeführt ist.There is an ascending and descending float in the measuring tube in the form of a ball. The floating ball has a metal or magnetic core. The hose is numbered rich, ring-shaped induction loops routed centrally. The induction loops or coils are used as sensors in small, Known distances arranged on the hose by the Induction loops is passed.
Die auf dem oberen Ende der Kraftstoffsäule im Schlauch schwim mende Kugel weist einen metallischen oder magnetischen Kern auf, der bei Durchtritt durch einen Meßfühler einen meßbaren Impuls induziert. Jedem Meßfühlerort kann durch Eichung ein bestimmter Füllstand zugewiesen werden, so daß eine sehr genaue Füllstandsmes sung möglich ist.The one floating on the top of the fuel column in the hose ball has a metallic or magnetic core, a measurable pulse when passing through a sensor induced. Each sensor location can be calibrated by a specific one Level can be assigned, so that a very accurate level measurement solution is possible.
Mit einem spindel- oder zylinderförmigen Schwimmer und einem langen oder mehreren kleinen metallischen Kernen darin kann ein größerer Bereich im Meßschlauch abgedeckt werden. Wenn die Länge des Kernes oder des kerntragenden Abschnittes des Schwimmers wenigstens so groß ist wie der größte Abstand zwischen zwei Meß fühlern, so kann der Schwimmer jederzeit im Schlauch geortet werden, weil er stets im Bereich von wenigstens einem Meßfühler ist. With a spindle or cylindrical float and one long or several small metallic cores in it can larger area in the measuring hose must be covered. If the length of the core or core-bearing portion of the float is at least as large as the greatest distance between two measuring the float can be located in the hose at any time be because it is always in the range of at least one sensor is.
Statt der induktiven Messung der Schwimmerhöhe ist in einem weiteren Ausführungsbeispiel eine elektrooptische Messung mit ent lang dem Schlauch angebrachten Lichtschranken als Meßfühler vorge sehen. Der Lichtstrahl jeder Lichtschranke tritt quer zur Schlauchseele durch den Schlauch hindurch, so daß der Meßfühler der Lichtschranke durch den hindurchtretenden Schwimmer ausgelöst wird.Instead of the inductive measurement of the float height is in one Another embodiment, an electro-optical measurement with ent long the hose attached light barriers as a sensor see. The light beam of each light barrier crosses Hose core through the hose so that the sensor the light barrier is triggered by the swimmer passing through it becomes.
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