DE102004021094A1

DE102004021094A1 - Verfahren zur Füllstandsmessung in einem Kraftstofftank

Info

Publication number: DE102004021094A1
Application number: DE102004021094A
Authority: DE
Inventors: Bernd Griemsmann
Original assignee: Adam Opel GmbH
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2004-04-29
Filing date: 2004-04-29
Publication date: 2005-11-24

Abstract

Bei einem Verfahren zum Auswerten eines Sensorsignals einer Füllstandsmessvorrichtung in einem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges wird zur Erhöhung der Zuverlässigkeit des Verfahrens ein Fahrtzustand des Kraftfahrzeuges daraufhin überprüft, ob das momentane Sensorsignal einen korrekten Füllstand wiedergibt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Auswerten eines Sensorsignals einer Füllstandsmessvorrichtung in einem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges.
Kraftfahrzeuge mit Verbrennungskraftmaschinen als Antriebsmotoren weisen einen Kraftstofftank auf, in dem Super- oder Normalbenzin, Diesel, Flüssiggas oder sonstige flüssige oder gasförmige Medien, die zum Betrieb der Verbrennungskraftmaschine notwendig sind, mitgeführt werden. Um ein unabsichtliches Leerfahren des Kraftstofftanks zu vermeiden wird der Füllstand des Kraftstoffs im Kraftstofftank mit einer Füllstandsmessvorrichtung überwacht und beim Unterschreiten einer Restmenge des Kraftstoffs dieses dem Nutzer des Kraftfahrzeuges durch ein optisches und/oder akustisches Warnsignal angezeigt. Die Füllstandsmessvorrichtung ist beispielsweise in Form eines Schwimmers ausgeführt, der an einem freien Ende eines Hebels angeordnet ist und auf der Flüssigkeitsoberfläche im Kraftstofftank schwimmt. Der Hebel ist an seinem anderen Ende verschwenkbar in oder an einer Wandung des Kraftstofftanks gelagert und der Verschwenkwinkel des Hebels um seine Verschwenkachse ist u. a. mit einem Schleifwiderstand elektrisch erfassbar. Das Ausgangssignal des Schleifwiderstands oder einer sonstigen Sensoreinrichtung wird an ein Anzeigeinstrument, wie ein analoges Zeigerinstrument, im Armaturenbrett des Kraftfahrzeuges geleitet, um dem Nutzer den Pegelstand im Kraftstofftank anzuzeigen. Die Füllstandsmessvorrichtung kann auch mit anderen dem Fachmann be kannten optischen und/oder elektrischen Messprinzipien betrieben werden.
Aufgrund der konstruktiv vorgegebenen Einbaumaße des Kraftstofftanks sowie der häufig beengten Platzverhältnisse weisen die Kraftstofftanks in Kraftfahrzeugen oftmals eine verwinkelte Geometrie auf. Zudem wirken auf den Kraftstoff im Kraftstofftank fahrdynamische Einflüsse des Kraftfahrzeuges ein. Beispielsweise wird bei einer Beschleunigung, einem Abbremsen, einem Befahren eines geneigten Streckenabschnitts oder bei einer Kurvenfahrt die Oberfläche des Kraftstoffs durch die auf sie einwirkenden Beschleunigungskräfte aus der Horizontalen geneigt. Hierdurch wird der Pegelstand des Kraftstoffs im Kraftstofftank am Ort des Schwimmers verändert, wodurch ein falsches Messergebnis bzw. ein unkorrekter Füllstand am Anzeigeinstrument wiedergegeben wird. Dies tritt insbesondere bei einem fast leeren Kraftstofftank auf. Darüberhinaus ist die Erfassung des korrekten Füllstandes des Kraftstoffs im Kraftstofftank auch für eine exakte Reichweitenberechnung erforderlich.
Weiterhin ist es bekannt, dass der momentane Kraftstoffverbrauch mit einem z. B. der Einspritzanlage des Motors zugeordneten Verbrauchssensor überwacht und vorzugsweise auf einem Display eines Bordcomputers dem Nutzer angezeigt wird. Die verschiedenen Sensoren und Anzeigeinstrumente stehen alle untereinander sowie mit einem zentralen Steuergerät zur Steuerung aller Funktionen im Kraftfahrzeug über dem Fachmann bekannte Datenbus-Architekturen in Verbindung.

Die EP 1 241 452 A2 offenbart ein Verfahren für eine Tank-Füllstandsbestimmung bei Kraftfahrzeugen, wobei in einem iterativen Verfahren sowohl ein erster mit einer beliebigen Füllstandsmessvorrichtung gemessener Füllstandswert als auch ein Verbrauchswert des Kraftfahrzeugmotors berücksichtigt wird. Nachteilig hierbei ist, dass nach wie vor kurz nach dem Starten des Kraftfahrzeuges ein korrekter Füllstand im Kraftstofftank nur mit Hilfe weiterer Neigungs- und Lagesensoren wiedergebbar ist und das Verfahren eines erheblichen messtechnischen Aufwands sowie einer aufwändigen Datenverarbeitung bedarf.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren der eingangs genannten Art anzugeben, bei dem der Füllstand des Kraftstoffs im Kraftstofftank unabhängig von äußeren Einflüssen korrekt wiedergegeben wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass ein Fahrtzustand des Kraftfahrzeuges daraufhin überprüft wird, ob das momentane Sensorsignal einen korrekten Füllstand wiedergibt.

Der Kerngedanke der Erfindung besteht darin, dass ein Sensorsignal einer beliebig ausgestalteten Füllstandsmessvorrichtung zur Überwachung des Pegelstands des Kraftstoffs in einem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges daraufhin überprüft wird, ob es einen korrekten Pegel- oder Füllstand wiedergibt. Hierfür werden weitere Sensorsignale von Sensoren, die bereits im Kraftfahrzeug vorhanden sind, verwendet, um festzustellen, ob der aktuelle Fahrtzustand des Kraftfahrzeuges eine zuverlässige Füllstandsmessung im Kraftstofftank zulässt. Beispielsweise kann über Lagesensoren festgestellt werden, ob das Kraftfahrzeug in der Ebene oder bergauf bzw. bergab fährt. Wird eine Fahrt auf einem geneigten Streckenabschnitt festgestellt, die dazu führt, dass die Flüssigkeitsoberfläche im Kraftstofftank gegen die Horizontale geneigt ist, wird in diesem Fahrtzustand das momentan gemessene Sensorsignal nicht dem Nutzer über ein Anzeigeinstrument wiedergegeben, da es einen falschen Pegelstand anzeigen würde. Ebenso kann das Sensorsignal der Füllstandsmessvorrichtung bei einer starken Beschleunigung, einem starken Abbremsen oder bei einer Kurvenfahrt unterdrückt werden. Vorzugsweise wird das Sensorsignal erst dann nicht mehr berücksichtigt, wenn beispielsweise die Beschleunigung einen Min destwert überschreitet, so dass die Flüssigkeit im Kraftstofftank stark hin und her schwappt. In bevorzugter Weise ist die Füllstandsmessvorrichtung ein an einem verschwenkbaren Hebel angeordneter Schwimmer, wobei die Verschwenkstellung des Hebels u. a. mit einer Widerstandsmessung an einem Schleifkontakt erfassbar ist.

Somit ist die Zuverlässigkeit der Anzeige der noch im Kraftstofftank vorhandenen Restmenge an Kraftstoff erhöht, da falsche oder durch fahrdynamische Einflüsse verfälschte Messergebnisse dem Nutzer nicht angezeigt werden. Die Auswertung der verschiedenen Sensorsignale im Kraftfahrzeug daraufhin, ob ein bestimmter fahrdynamischer Zustand eine zuverlässige Pegelmessung im Kraftstofftank zulässt, ist vorzugsweise in einem Steuergerät des Kraftfahrzeuges hard- und/oder softwaremäßig implementiert. Mit dem Verfahren können Füllstände beliebiger flüssiger oder gasförmiger Medien in ihren jeweiligen Behältern überwacht werden, die äußeren Einflüssen ausgesetzt sind.

Der Vorteil der Erfindung liegt darin, dass die Zuverlässigkeit der Tankanzeige erhöht ist. Das Verfahren kann ohne konstruktiven Mehraufwand in einem Kraftfahrzeug ausgeführt werden, da lediglich bereits vorhandene Sensoren bzw. deren Messsignale verwendet werden.

Um einem Nutzer dennoch bei jeder Fahrtsituation den korrekten Tankinhalt anzeigen zu können, wird im Falle, dass aufgrund eines fahrdynamischen Einflusses der momentane Pegelstand im Kraftstofftank nicht korrekt gemessen wird, von dem letzten als gültig von der Steuereinrichtung erkannten Messwert kontinuierlich der jeweilige Kraftstoffverbrauch des Motors des Kraftfahrzeuges abgezogen und die daraus ermittelte verbleibende Restmenge im Kraftstofftank an dem Anzeigeinstrument angezeigt. Es ist für den Fachmann ersichtlich, dass das Abspeichern des letzten als gültig eingeordneten Messwerts ebenfalls in der Steuereinrichtung ausgeführt werden kann, wobei dieser Messwert vorzugsweise kontinuierlich mit den als gültig eingestuften Sensorsignalen der Füllstandmessvorrichtung überschrieben wird.

Zur Verbesserung der Zuverlässigkeit der Tankanzeige kann das Verfahren als selbstlernender Prozess ausgestaltet werden. Hierfür wird, beispielsweise beim erstmaligen Betanken des Kraftfahrzeuges, ein maximal möglicher Füllstandswert im Kraftstofftank ermittelt und diesem Maximalwert das entsprechende Sensorsignal der Füllstandsmessvorrichtung zugeordnet. In gleicher Weise kann ein minimaler Füllstandswert, beispielsweise vor dem erstmaligen Betanken, mit einem entsprechenden Sensorsignal der Füllstandsmessvorrichtung ermittelt werden. Im nachfolgenden Betrieb, bei dem der Kraftstofftank immer wieder aufgefüllt und entleert wird, können sich die Messwerte oder Sensorsignale der Füllstandsmessvorrichtung stets nur zwischen diesen beiden Extremwerten bewegen. Falls z. B. aufgrund eines fahrdynamischen Einflusses dennoch ein außerhalb dieses Wertebereichs liegender Messwert von der Füllstandsmessvorrichtung erfasst werden sollte, kann dies vom Steuergerät als falscher Messwert erkannt werden, der dem Nutzer nicht angezeigt wird.

In gleicher Weise kann die Geometrie des Kraftstofftanks bei der Beurteilung, ob ein Sensorsignal der Füllstandsmessvorrichtung korrekt ist, herangezogen werden. Beispielsweise kann bei einem fast leeren Kraftstofftank, bei dem der Kraftstoff stark hin und her schwappt, die Formgebung des Kraftstofftanks berücksichtigt werden, um die Schwankungen des Sensorsignals auszugleichen. Hierfür wird im Steuergerät eine Wertetabelle erzeugt, bei der jedem Pegelstand im Kraftstofftank ein für diesen Pegelstand als zutreffender Messwert eingestuftes Sensorsignal zugeordnet ist, so dass von einem nachfolgend gemessenen Sensorsignal auf den Pegelstand zurückgeschlossen werden kann. Diese Wertetabelle kann bei geeigneter Formgebung des Kraftstofftanks auch linearisiert werden. Bei unregelmäßig geformten Kraftstofftanks kön nen auch andere Funktionen zur Extrapolation verwendet werden.

In weiterer Ausgestaltung wird das Verfahren in dem Steuergerät unter Verwendung der dem Fachmann bekannten "Fuzzy-Logic" ausgeführt. Mit Hilfe der Fuzzy-Logic werden fehlerhafte Sensorsignale selbsttätig als solche erkannt und dem Nutzer nicht angezeigt. Die Fuzzy-Logic ist in einfacher Weise im Steuergerät implementierbar.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden 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.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung näher erläutert. Die einzige Fig. der Zeichnung zeigt ein Flussdiagramm des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Bei dem Flussdiagramm wird beispielsweise nach dem Einschalten der Zündung des Kraftfahrzeuges von einer beliebig ausgestalteten Füllstandsmessvorrichtung der Pegelstand im Kraftstofftank erfasst und als Sensorsignal beispielsweise über ein Steuergerät im Kraftfahrzeug an eine Anzeigevorrichtung, wie ein analoges Zeigerinstrument, weitergeleitet, um dem Nutzer den Tankinhalt anzuzeigen.
Hierbei können Schwankungen der Bordspannung, die üblicherweise 12 Volt beträgt, ausgeglichen werden. Insbesondere bei erstmaliger Inbetriebnahme erfolgt die Erfassung des Minimalwerts und des Maximalwerts des Pegels im Kraftstofftank mit der Füllstandsmessvorrichtung, um im späteren Betrieb außerhalb dieses Wertebereichs liegende Messwerte ausschließen zu können.
Vorzugsweise wird zwischen diesen Extremwerten eine Linearisierung des Sensorsignals vorgenommen, um aus den späteren Messwerten in einfacher Weise den Pegelstand ableiten zu können. Hierbei kann auch die Geometrie des Kraftstofftanks, die zu einer Abweichung von der Linearisierung führen kann, berücksichtigt werden.
Von beliebigen Sensoren im Kraftfahrzeug, beispielsweise Lagesensoren oder Beschleunigungssensoren, oder mittels eines Motorsteuergerätes, das motorische Parameter, wie eine Einspritzdauer von Kraftstoff in einen Zylinder eines Motors, erfasst bzw. beeinflusst, wird der momentane Fahrtzustand, beispielsweise eine Bergauf- oder Bergabfahrt, eine Kurvenfahrt, ein Bremsen oder ein Beschleunigen, ermittelt. Sobald von dem Steuergerät festgestellt wird, dass der derzeitige Fahrtzustand aufgrund seines Einflusses auf die Flüssigkeitsoberfläche des Kraftstoffs im Kraftstofftank eine zuverlässige Messung des Pegelstands mit der Füllstandsmessvorrichtung nicht mehr erlaubt, wird das Sensorsignal der Füllstandsmessvorrichtung unterdrückt bzw. dem Nutzer nicht mehr zur Anzeige gebracht.
Der momentane Kraftstoffverbrauch des Motors des Kraftfahrzeuges wird mit einem bekannten Verbrauchssensor kontinuierlich überwacht sowie gespeichert und der Messwert beispielsweise auf einem Display eines Bordcomputers digital angezeigt. Die Ermittlung des momentanen Kraftstoffverbrauchs des Motors des Kraftfahrzeuges kann auch durch das Motorsteuergerät vorgenommen werden, da die Einspritzzeit von Kraftstoff in den Zylinder des Motors eine Kraftstoffverbrauchsberechnung ermöglicht.
Im Steuergerät wird eine Überprüfung daraufhin vorgenommen, ob der derzeitige Fahrtzustand eine Auswertung des Sensorsignals der Füllstandsmessvorrichtung erlaubt. Dabei werden die Sensorsignale daraufhin überprüft, ob Beschleunigungskräfte auf das Kraftfahrzeug einwirken, die dazu führen, dass die Flüssigkeitsoberfläche im Kraftstofftank gegen die Horizontale geneigt wird. Hierfür kann ein Grenzwert für ein Mindestmaß, beispielsweise der Fliehkräfte bei einer Kurvenfahrt. vorgesehen sein, ab dem das Sensorsignal der Füllstandsmessvorrichtung als fehlerhaft eingestuft wird. Ein korrektes Sensorsignal wird über eine beliebig ausgestaltete Anzeigevorrichtung dem Nutzer zur Anzeige gebracht. Ist dies nicht der Fall, so wird vom letzten als richtig von dem Steuergerät eingestuften Messwert, der vorzugsweise im Steuergerät gespeichert ist, der seitherige Kraftstoffverbrauch abgezogen, um zu einem errechneten Wert des derzeitigen Füllstands des Kraftstoffs im Kraftstofftank zu gelangen. Dieser Wert wird dann dem Nutzer angezeigt.
Sobald von dem Steuergerät festgestellt wird, dass der Fahrtzustand wieder eine korrekte Erfassung des Pegelstands durch die Füllstandsmessvorrichtung zulässt wird dieses Signal wiederum zur Anzeige gebracht.

Claims

Verfahren zum Auswerten eines Sensorsignals einer Füllstandsmessvorrichtung in einem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fahrtzustand des Kraftfahrzeuges daraufhin überprüft wird, ob das momentane Sensorsignal einen korrekten Füllstand wiedergibt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, falls ein unzulässiges Sensorsignal festgestellt wird, ein vorhergehendes Sensorsignal zugrunde gelegt und davon ein Kraftstoffverbrauch abgezogen wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein maximal und ein minimal möglicher Füllstand des Kraftstofftanks ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Geometrie des Kraftstofftanks bei der Auswertung des Sensorsignals berücksichtigt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren mit einer Fuzzy-Logic ausgeführt wird.