DE102004008036A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Erkennen des Füllstands von Kraftstoff in einem Tank eines Kraftfahrzeuges - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zum Erkennen des Füllstands von Kraftstoff in einem Tank eines Kraftfahrzeuges weist einen auf dem Kraftstoff schwimmenden Geber auf, der ein Signal an eine Auswerteeinheit übermittelt. Um eine genauere Anzeige des Füllstands zu erhalten, ist von der Auswerteeinheit mindestens ein weiterer Parameter, der einen Fahrtzustand des Kraftfahrzeuges beeinflusst, berücksichtigbar. Des Weiteren ist ein entsprechendes Verfahren angegeben.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Erkennen des Füllstands von Kraftstoff in einem Tank eines Kraftfahrzeuges mit einem auf dem Kraftstoff schwimmenden Geber und einer Auswerteeinheit, die ein Signal des Gebers verarbeitet, sowie auf ein entsprechendes Verfahren.
• Aus der Praxis der Kraftfahrzeugtechnik ist es bekannt, den Füllstand von Kraftstoff in einem Tank des Kraftfahrzeuges mit Hilfe eines Schwimmers zu überwachen, der auf der Flüssigkeitsoberfläche des Kraftstoffs schwimmt. Von diesem Geber wird in Abhängigkeit der Füllstandshöhe des Kraftstoffs im Tank ein Spannungswert an eine Auswerteeinheit übermittelt, die wiederum ausgehend von dem Spannungswert, z. B. über einen CAN-Bus, einen Zahlenwert an ein Anzeigeinstrument im Armaturenbrett des Kraftfahrzeuges weiterleitet. In dem Anzeigeinstrument, das üblicherweise ein analoges Zeigerinstrument ist, wird dieser Zahlenwert anhand einer z. B. durch Versuche ermittelten Tankkennlinie in eine analoge Anzeige umgewandelt, um den tatsächlichen Füllstand des Kraftstoffs im Tank des Kraftfahrzeuges durch die Zeigerstellung des analogen Instruments wiederzugeben. Hierbei ist es bekannt, eine Dämpfung vorzusehen, um Bewegungen des Kraftstoffs im Tank, die zu einer Veränderung der Füllstandshöhe führen, bei der Anzeige zu unterdrücken. Diese Bewegungen des Kraftstoffs sind zum einen auf Fahrbahnunebenheiten zurückzu führen, über die das Kraftfahrzeug fährt, und zum anderen auf die Fahrbewegungen bzw. einen Fahrtzustand selbst.
• Bei modernen Kraftfahrzeugen weist der Tank für den Kraftstoff häufig eine stark asymmetrische Form auf, damit er in vorhandene, oftmals eng begrenzte räumliche Gegebenheiten eingepasst werden kann. Dies führt dazu, dass z. B. beim Anfahren oder Bremsen die Flüssigkeit im Tank hin- und herschwappt und durch die asymmetrische Formgebung des Tanks hierdurch starke Änderungen der Füllstandhöhe am Ort des Schwimmers im Tank verursacht werden. Aufgrund der Asymmetrie des Tanks ist häufig der Schwimmer nicht in einer mittigen Position im Tank angeordnet sondern am Rand des Tanks, wodurch weitere Verfälschungen der Tankanzeige entstehen können.
• Die DE 29 32 239 B1 offenbart einen Pegelstandsmesser für den Brennstoffstand im Tank eines Kraftfahrzeuges mit einem auf der Flüssigkeitsoberfläche im Tank angeordneten Schwimmer, der in Abhängigkeit des Füllstands des Kraftstoffs im Tank ein elektrisches Signal an eine Auswerteeinheit übermittelt. Die Auswerteeinheit verfügt über einen Speicher, dessen Zeitkonstante deutlich größer ist als die Periode einer Bewegung der Flüssigkeitsoberfläche im Tank. Damit werden die üblichen Schwankungen des Kraftstoffs im Tank durch die längere Zeitkonstante unterdrückt, um eine sich ständig ändernde Anzeige des Füllstands des Kraftstoffs im Tank zu vermeiden.
• Die WO 93/15382 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Tankfüllstandserkennung, wobei der Tank mit einer entsprechenden Einrichtung unter Druck gesetzt wird. Anhand der sich ändernden Druckkennlinie im Tank wird auf den Füllstand des Kraftstoffs im Tank zurückgeschlossen. Dabei wird berücksichtigt, dass bei einem fast leeren Tank aufgrund des hohen Gasvolumens im Tank dieser einen anderen Druckgradienten aufweist als in einem annähernd vollen Zu stand. Die Vorrichtung und das zugehörige Verfahren erfordern einen erheblichen konstruktiven Aufwand.
• Die bekannten Vorrichtungen und Verfahren zum Erkennen des Füllstands von Kraftstoff in einem Tank sind insofern nachteilig, als u. a. bei einer langen Bergauf- oder Bergabfahrt ein falscher Füllstand im Tank angezeigt wird, da in diesen Fällen aufgrund der Fahrzeugneigung der Schwimmer auf der Flüssigkeitsoberfläche seine Position verändert, ohne dass tatsächlich die Kraftstoffmenge ihr Volumen ändert.
• Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Erkennen des Füllstands von Kraftstoff in einem Tank eines Kraftfahrzeuges der eingangs genannten Art anzugeben, wobei das Schwanken des Flüssigkeitspegels des Kraftstoffs im Tank, das durch die Bewegungen des Kraftfahrzeuges hervorgerufen wird, nicht zu einer Verfälschung der angezeigten Kraftstoffmenge führt.
• Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass von der Auswerteeinheit mindestens ein weiterer Parameter, der einen Fahrtzustand des Kraftfahrzeuges beeinflusst, berücksichtigbar ist.
• Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, dass unterschiedliche Fahrtzustände des Kraftfahrzeuges einen Einfluss auf Bewegungen der Flüssigkeitsoberfläche im Tank haben. Z. B. hat eine Beschleunigung des Kraftfahrzeuges zur Folge, dass in Fahrtrichtung gesehen der flüssige Kraftstoff nach hinten gedrückt wird. Dies hat unmittelbaren Einfluss auf den Schwimmer oder Geber im Tank. Von einer bereits im Kraftfahrzeug vorhandenen Motorsteuerung, die auf elektronischem Wege sämtliche Funktionen des Motors und des Kraftfahrzeuges steuert und überwacht, wird ein entsprechendes Signal über den Fahrtzustand bzw. ein den Fahrtzustand beeinflussender Parameter an die Auswerteeinheit übermittelt, die dieses Signal bei der Ermittlung des tatsächlichen Pegelstands des Kraftstoffs im Tank berücksichtigt. Das bedeutet, dass z. B. bei einer Beschleunigung das vom Geber im Tank übermittelte Signal einen veränderten Kraftstoffstand wiedergeben würde. Dies wird aber durch die Auswerteeinheit anhand des die Beschleunigung anzeigenden Signals der Motorsteuerung ausgeglichen. Ebenso wirkt eine Verzögerung des Kraftfahrzeuges unmittelbar auf den Pegelstand ein.
• Die entsprechenden Korrekturwerte, jeweils bezogen auf den aktuellen Fahrtzustand, die von der Auswerteeinheit bei der Anzeige eines tatsächlichen Pegelstands zu berücksichtigen sind, können vom Fachmann, z. B. mit Hilfe einfacher Reihenversuche, ermittelt werden. Hierfür wird für alle denkbaren Fahrtzustände des Kraftfahrzeuges ein Korrekturwert ermittelt, mit dem ein tatsächlicher Messwert des Gebers von der Auswerteeinheit beaufschlagt wird, um den wahren Tankinhalt auf dem Anzeigeinstrument wiederzugeben bzw. den Messfehler auszugleichen.
• Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass eine exakte Anzeige erhalten wird, die stets den richtigen Füllstand im Kraftstofftank wiedergibt. Hierzu sind keinerlei zusätzliche Einbauten notwendig, da die Motorsteuereinheit und eine Auswerteeinheit zur Kraftstoffanzeige bereits im Kraftfahrzeug vorhanden sind.
• In Ausgestaltung der Erfindung wird u. a. die Fahrzeuggeschwindigkeit, die Motordrehzahl, das vom Motor abgegebene Drehmoment, die Stellung des Gas- und des Bremspedals, die Stellung des Lenkrads bzw. der lenkenden Räder und die aktuell eingelegte oder von einem automatischen Getriebe angewählte Schaltstufe von der Auswerteeinheit bei der Ermittlung des tatsächlichen Füllstands berücksichtigt. Hierzu werden die vorstehend beschriebenen Parameter von geeigneten Sensoren im Kraftfahrzeug erfasst und die entsprechenden Signale von der Motorsteuereinheit an die Auswerteeinheit übermittelt, z. B. mit der in Kraftfahrzeugen üblichen CAN- Busarchitektur. Die Sensoren sind üblicherweise bereits vorhanden, um der Motorsteuereinheit die umfassende Überwachung aller Funktionen des Kraftfahrzeuges zu ermöglichen. In der Auswerteeinheit erfolgt eine Beaufschlagung des vom Geber im Tank erhaltenen Signals mit einem Korrekturwert, der den Einfluss des aktuellen Fahrtzustands auf den Pegelstand im Tank berücksichtigt. Anschließend wird von der Auswerteeinheit ein entsprechendes Signal an ein Anzeigeinstrument im Armaturenbrett in bekannter Weise übermittelt, um mit dem Anzeigeinstrument den tatsächlichen Füllstand des Kraftstoffs im Tank anzuzeigen. Weiterhin wird von der Auswerteeinheit auch die Änderung dieser Parameter berücksichtigt, da z. B. eine sich ändernde Fahrzeuggeschwindigkeit, d. h. ein Bremsen oder Beschleunigen, den Kraftstoff im Tank beeinflusst.
• Befährt das Kraftfahrzeug eine ansteigende oder abfallende Strecke, kann dies von einem Neigungssensor im Kraftfahrzeug erfasst werden, der ein entsprechendes Signal an die Auswerteeinheit übermittelt, da die Neigung des Kraftfahrzeuges den Pegelstand im Tank unmittelbar beeinflusst. Ebenso kann ein Signal eines Dämpfers an der Federung des Kraftfahrzeuges zur Ermittlung einer Fahrzeugneigung herangezogen werden. Es ist auch möglich, aus den Werten des Drehmoments des Motors sowie der aktuellen Geschwindigkeit und der Motordrehzahl von der Auswerteeinheit auf das Befahren einer ansteigenden oder abschüssigen Strecke zu schließen, da z. B. bei einer Bergauffahrt mit konstanter Geschwindigkeit ein höheres Drehmoment erforderlich ist als auf einer horizontalen Strecke. Des Weiteren lässt sich aus den Werten bezüglich des Drehmoments des Motors, der aktuellen Geschwindigkeit und der Motordrehzahl eine gewählte Fahrstufe bestimmen, wobei diese Information bei einem mit einem Automatikgetriebe ausgestatteten Kraftfahrzeug von einem Getriebesteuergerät geliefert werden kann. Auch kann ein Lenkeinschlag berücksichtigt werden, da durch die Zentrifugalbeschleunigung in einer Kurve der Füllstand des Kraftstoffs im Tank verändert wird.
• Vorzugsweise ist die Auswerteeinheit hard- und/oder softwaremäßig in einer zentralen Steuereinheit bzw. einer Motorsteuereinheit integriert. Dadurch fallen keine zusätzlichen Kosten für die Auswerteeinheit an. Eine entsprechende Programmierung der zentralen Steuereinheit ist dem Fachmann möglich. Dabei kann die Auswerteeinheit derart ausgelegt sein, dass entweder aus den zusätzlich berücksichtigten Signalen ein Fahrtzustand ermittelt und ein Signal des Gebers mit einem in einem Speicher abgelegten entsprechenden Korrekturwert beaufschlagt wird, oder dass aus dem ermittelten Fahrtzustand von der Auswerteeinheit in einer Berechnungseinheit ein Korrekturwert für das Gebersignal berechnet wird, um den durch den Fahrtzustand veränderten Pegelstand im Tank auszugleichen. Zusätzlich kann eine Dämpfung vorgesehen sein, um eine sprunghafte Änderung der Füllstandsanzeige zu unterdrücken. Ein relativ hohes positives Drehmoment des Motors sowie eine kleine Fahrstufe bzw. ein kleiner Gang lassen den Rückschluss auf eine verhältnismäßig große Beschleunigung und ein negatives Drehmoment des Motors liegt eine Verzögerung, also Abbremsung, des Kraftfahrzeuges zu, wonach das Signal des Gebers mit dem entsprechenden Korrekturwert beaufschlagt wird. Darüber hinaus erkennt die Motorsteuerung eine Betätigung einer Bremse des Kraftfahrzeuges und die Auswerteeinheit kann diese Information zur Korrektur des Gebersignals verwenden.
• Es versteht sich, dass die vorstehend genannten Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind. Der Rahmen der vorliegenden Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Erkennen des Füllstands von Kraftstoff in einem Tank eines Kraftfahrzeuges mit einem auf dem Kraftstoff schwimmenden Geber und einer Auswerteeinheit, die ein Signal des Gebers verarbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass von der Auswerteeinheit mindestens ein weiterer Parameter, der einen Fahrtzustand des Kraftfahrzeuges beeinflusst, berücksichtigbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die Motordrehzahl und/oder das Drehmoment des Motors und/oder die Gaspedalstellung und/oder die Bremspedalstellung und/oder ein Lenkradeinschlag und/oder eine eingelegte Schaltstufe bzw. die Änderungen der vorstehenden Parameter von der Auswerteeinheit berücksichtigbar sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signal eines Neigungssensors und/oder ein Signal eines Dämpfers der Kraftfahrzeugfederung von der Auswerteeinheit berücksichtigbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit hard- und/oder softwaremäßig in einer zentralen Steuereinheit des Kraftfahrzeuges integriert ist.
5. Verfahren zum Ermitteln des Füllstands von Kraftstoff in einem Tank eines Kraftfahrzeuges, wobei eine Auswerteeinheit ein Signal eines auf dem Kraftstoff schwimmenden Gebers verarbeitet, dadurch gekennzeichnet, dass von der Auswerteeinheit mindestens ein weiterer den Fahrtzustand des Kraftfahrzeuges beeinflussender Parameter berück sichtigt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Fahrzeuggeschwindigkeit und/oder die Motordrehzahl und/oder das Drehmoment des Motors und/oder die Gaspedalstellung und/oder die Bremspedalstellung und/oder ein Lenkradeinschlag und/oder eine eingelegte Schaltstufe bzw. die Änderungen der vorstehenden Parameter von der Auswerteeinheit berücksichtigt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Signal eines Neigungssensors und/oder ein Signal eines Dämpfers der Kraftfahrzeugfederung von der Auswerteeinheit berücksichtigt wird.