DE3929344A1 - Fuellstandsanzeige - Google Patents

Description

Die Aufgabe den Füllstand eines Brennstoffbehälters insbesondere bei Fahr­ zeugen fern anzuzeigen, wird bisher fast ausschließlich durch einen Schwimmer gelöst, der in den meisten Fällen über einen variablen Wider­ stand ein Meßinstrument beaufschlagt.

Die dazu erforderlichen mechanischen Aufbauten und Einrichtungen sind verhältnismäßig kompliziert, und daher auch störungsanfällig. Eine elektronische Messung des hydrostatischen Druckes, die den heutigen An­ sprüchen an Zuverlässigkeit und Einfachheit gerecht würde, ist nicht ohne weiteres durchführbar, weil die Druckverhältnisse im Tank, z. B. eines Kraftfahrzeuges, dauernd wechseln.

Die Benzinpumpe verursacht beim Entnehmen des Treibstoffes einen Unter­ druck im Behälter, so daß eine eingebaute Druckmeßsonde, z. B. im Boden des Behälters unter Umständen "leer" melden würde, selbst wenn der Be­ hälter voll wäre.

Andererseits führen hohe Umgebungstemperaturen, z. B. im Sommer, dazu, daß im Treibstoffbehälter ein Überdruck entsteht, der selbst bei leerem Tank einen vollen Zustnd vortäuschen könnte.

Um diese Druckunterschiede auszugleichen, so daß man mit einer direkten Messung des hydrostatischen Druckes den Füllstand erkennen kann, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen als Meßwertgeber eine Differenzdruck- Meßsonde im Boden oder im unteren Bereich des Brennstoffbehälters anzu­ ordnen, und den Referenzdruckanschluß mit dem Brennstoffbehälter ober­ halb des Brennstoffniveaus zu verbinden.

Durch diese Maßnahme ist es möglich, tatsächlich den Füllstand als Meßwert zu erfassen, und einer Anzeigeeinrichtung, z. B. einem Anzeigeinstrument zuzuführen. Besondere Bedeutung kommt einer erfindungs­ gemäßen Füllstandsanzeige zu, bei Brennstoffbehältern, die durch eine Luftblase in einem Flüssigkeitsbereich und in einem Luftbereich getrennt sind, entsprechend Patentanmeldung P 39 00 499.6. In diesem Fall wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, den Referenzdruckanschluß mit dem Innen­ raum der Luftblase zu verbinden.

Eine erfindungsgemäße Füllstandsanzeige mit Differenzdruckmeßsonde be­ hindert nicht den Einbau einer Luftblase im Tank.

Es ist sogar möglich, einen solchen Tank als Drucktank auszubilden, der das Entstehen von Benzindämpfen weitgehend vermindert, ohne daß durch den im Tank herrschenden Überdruck die Füllstandsanzeige­ werte beeinflußt werden.

Besonders einfach wird die Anordnung einer erfindungsgemäßen Füllstands­ anzeige bei einem Brennstoffbehälter mit Luftblase, die dauernd mit dem atmosphärischen Umweltdruck in Verbindung steht, da in einem solchen Fall der Referenzdruckanschluß ebenfalls mit dem atmosphärischen Umgebungs­ druck in Verbindung stehen kann. In diesem Fall kann der Referenzdruck­ anschluß sogar verschlossen werden, um Verschmutzungen oder Beeinflussungen von außen zu vermeiden.

Durch die Verwendung einer Differenzdruck-Meßsonde, vor allem in Kombination mit einem Brennstoffbehälter mit Luftblase wird es tatsächlich möglich mit einer Messung des hydrostatischen Druckes den Füllstand festzustellen, diese Werte analog oder digital umzusetzen und auf der Anzeigeeinrichtung als Füllstand anzuzeigen. Dabei ist es unerheblich, ob die Anzeige auf einer Skala, auf einem Display oder über Symbole, oder in anderer Art erfolgt.

Da die meisten Brennstoffbehälter im Boden eine Tankentleerungseinrichtung besitzen, wird erfindungsgemäß empfohlen, die Meßsonde bzw. den Anschluß der Meßsonde mit dieser Tankentleerungseinrichtung zu integrieren.

Gleichermaßen ist es vorteilhaft, die Meßsonde oder ihren Anschluß mit einem im Boden befindlichen Benzinentnahmeanschluß zu kombinieren. Damit vermeidet man zusätzliche Durchbrüche im Boden des Brennstoffbehälters und erreicht eine einfachere Montage.

Neuerdings besteht die Tendenz im Boden von Brennstoffbehältern keinerlei Durchbrüche vorzusehen, sondern alle Bauelemente möglicht von oben einzu­ setzen. Eine extrem vorteilhafte erfindungsgemäße Ausführung besteht darin, die Druckmeßsonde ebenfalls von oben in den Brennstoffbehälter einsetzbar auszuführen, wobei die Meßsonde am unteren Ende einer Halterung befestigt ist, die durch den Referenzdruckanschluß oberhalb des Brennstoffniveaus auf­ weist. Die Halterung kann z. B. ein Rohr sein, welches nicht nur die elek­ trischen Leitungen aufnimmt, sondern im oberen Bereich eine Öffnung als Referenzdruckanschluß enthält.

Für die Ausführung eines Meßwertgebers mit Differenzdruckmeßsonde kommen verschiedene Meßverfahren in Frage.

Erfindungsgemäß wird besonders die Verwendung eines Membransystems vorge­ schlagen, dessen Verformung magnetisch gemessen und ausgewertet wird.

Eine andere Art der Messung der Verformung des Membransystems ist erfindungsgemäß mittels eines Hallgenerators und entsprechender Auswertung.

Erfindungsgemäß kommen auch Verfahren in Frage, die die Verformung mittels einer elektronischen Brückenschaltung erfassen und auswerten.

Fig. 1 zeigt als Beispiel schematisch die Anordnung einer erfindungs­ gemäßen Füllstandsanzeige in einem normalen Brennstoffbehälter (1).

Der Brennstoff (4) wird nach Abnahme des Deckels (10) durch den Füll­ stutzen (2) getankt, und über die Brennstoffleitung (6) dem Motor zuge­ führt. Das Anzeigeinstrument (22) soll die jeweilige Höhe des Niveaus (8) des Brennstoffes anzeigen.

Die Druckmeßsonde (21) mit ihrem Meßwertgeber (26) ist entweder direkt oder über eine Verbindungsleitung (7) mit dem Boden (19) des Brennstoffbehälters (1) verbunden. Der Referenzdruck wird von der Leitung (17) oberhalb des Brenn­ stoffniveaus am Behälter (1) angeschlossen. Die Stromversorgung erfolgt wie bei Kraftfahrzeugen üblich, über eine Batterie (20), die meist einseitig an Masse (18) angeschlossen ist. Die Leitung (12) versorgt die Druckmeßsonde mit Spannung und die Verbindung (23) gibt die ausgewerteten Daten an das Anzeigeinstrument (22), das üblicherweise auch 1polig an Masse (18) liegt.

Je nachdem, welches Meßverfahren für den Meßwertgeber verwendet wird, und abhängig von räumlichen Gegebenheiten können diese Verbindungs­ leitungen mehrpolig zu Kabelbäumen zusammengefaßt sein.

Bei modernen Bordnetzen kann es sogar zweckmäßig sein, die Datenaus­ wertung durch einen zentralen Bordcomputer vorzusehen.

In Fig. 1 ist auch die Zusammenfassung der Leitung (7) und der Brenn­ stoffleitung (6) in einem gemeinsamen Bauelement (11), welches z. B. bereits als Tankentleerungseinrichtung vorhanden ist, dargestellt.

Fig. 2 zeigt die entsprechende Anordnung eines erfindungsgemäßen Meß­ wertgebers mit Differenzdruckmeßsonde bei einem Sicherheitstank mit Luftblase, gemäß Patentanmeldung P 39 00 499.6.

In diesem Beispiel befindet sich im Brennstoffbehälter (1) ein Luftbe­ hälter (5) in Form einer Luftblase, der sich je nach Füllzustand mehr oder weniger aufbläht, das heißt sich "entfaltet".

Dieser Vorgang ist schematisch durch die Falten (9) angedeutet. Der Luftbehälter (5) schwimmt sozusagen auf der Oberfläche (8) des Brennstoffes (4), und ist über den Belüftungsanschluß (3) be­ lüftet. Da solche Brennstoffbehälter in einfacher Weise auch als "Überdruckbehälter" betrieben werden können, ist die Druckmeßsonde (21) über die Leitung (17) mit dem Innenraum des Luftbehälters (5) verbunden. Die Abdichtung der Leitung (17) und des Belüftungsanschlusses (3) erfolgen durch einen Verschluß (15) im Wulst (14) des Luftbehälters (5).

Eine besonders einfache Ausführung ist bei einem derartigen Brennstoff­ behälter mit Luftblase dann möglich, wenn der Belüftungsanschluß (3) direkt mit der Außenluft in Verbindung steht, so daß innerhalb des Luft­ behälters immer atmosphärischer Druck herrscht. In einem solchen Fall kann die Leitung (17) überhaupt entfallen und es kann als Referenzdruck der atmosphärische Druck benutzt werden.

In diesem Fall ist es sogar möglich und zu empfehlen, den Referenzdruck­ anschluß zu verschließen, um unerwünschte Verschmutzungen zu vermeiden.

Im übrigen gelten alle Anmerkungen, wie sie zur Fig. 1 gegeben wurden.

In Fig. 3 und 4 sind schematisch 2 Ausführungsbeispiele eines Meßwert­ gebers (26) mit Differenzdrucksonde (21) dargestellt. Die Meßwertsonde (21) besteht im Beispiel Fig. 3 aus einem Gehäuse (28), welches durch eine flexible Membrane (16) geteilt wird in die eigentliche Meßkammer (29) mit ihrem Anschluß (31) und die Referenzdruckkammer (30) mit ihrem Anschluß (32).

Der statische Flüssigkeitsdruck wirkt in der Meßkammer (29) auf die Mem­ brane (16) und verformt sie je nach Füllstand mehr oder weniger. Die Ver­ formung der Membrane (16) wird durch den Meßwertgeber (26) abgetastet und in elektrische Informationen umgesetzt. Der Druck in der Referenzdruckkammer (30) sorgt dafür, daß bei einem Über- oder Unterdruck im Brennstoffbehälter oberhalb der Flüssigkeit dieser Unterschied ausgeglichen wird.

Fig. 4 zeigt einen entsprechenden Aufbau mit einer Doppelmembrane (17), deren Innenraum (33) als Meßkammer dient. Der Anschluß (31) ist direkt mit dem Innenraum (33) verbunden. Als Referenzdruckkammer (30) dient in diesem Falle der gesamte Innenraum des Gehäuses (28). Der Referenzdruckanschluß (32) entspricht Fig. 3.

Der Vorteil einer erfindungsgemäßen Anordnung entsprechend Fig. 4 besteht darin, daß die Doppelmembrane (17) bei sonst gleichen Abmessungen und Di­ mensionen doppelt so große Verformungen aufweist, als eine einfache Membrane (16).

Besonders vorteilhaft ist eine solche Ausführung bei Meßsonden, bei denen der atmosphärische Druck als Referenzdruck dienen kann, weil in einem solchen Fall nur die Doppelmembrane (17) druckdicht sein muß.

Da als Referenzdruck der umgebende atmosphärische Druck dient, kann der Anschluß (32) offenbleiben, oder man kann das Gehäuse (28) dicht verschlie­ ßen, so daß als Referenzdruck immer der konstante Innendruck in der Kammer (30) vorhanden ist.

Fig. 5 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Füllstandsanzeige (21), welche gemeinsam mit der Brennstoffentnahmeleitung (6) in einer Bodenverschraubung (11) zusammengefaßt ist.

Solche Bodenverschraubungen (11), welche im Boden (19) des Brennstoffbehälters sehr häufig vorhanden sind, können zur Unterbringung der Füllstandsanzeige dank ihrer kleinen Abmessungen benützt werden, ohne eine zusätzliche Öffnung im Boden (19) des Brennstoffbehälters (1) anbringen zu müssen. Die Boden­ verschraubung (11) wird normalerweise mit einer Mutter (27) unter Beilage einer Dichtung (25) im Boden (19) befestigt. Der innenliegende Anschluß (31) nimmt den hydrostatischen Druck des Brennstoffes auf, der Referenzdruck wird dem Anschluß (32) zugeführt. Das Sieb (24) verhindert, daß in die Brennstoffleitung (6) Schmutz gelangen kann.

Fig. 6 stellt eine besonders vorteilhafte Ausführung einer erfindungsgemäßen Füllstandsanzeige dar, bei der ein Durchbruch in Boden (19) des Brennstoff­ behälters (1) vermieden werden kann.

Die Füllstandsanzeige (21) ist an einem Rohr (34) befestigt, welches in einem Deckel (35) gelagert ist. Der Anschluß (31) zur Meßkammer ist in diesem Falle seitlich dargestellt, und das Rohr (34) mit dem Anschluß (32) nimmt den Referenzdruck oberhalb des Niveaus (8) des Brennstoffes (4) auf. In dem Rohr (34) können auch die elektrischen Leitungen (23/12) herausgeführt werden, die selbstverständlich am oberen Ende des Rohres (34) dicht eingegossen wer­ den müssen.

Das Beispiel Fig. 6 zeigt deutlich, wie flexibel die Anbringung und Gestaltung einer erfindungsgemäßen Füllstandsanzeige ist.

Bei Brennstoffbehältern mit Luftblase kann auch ohne weiteres an Stelle des Rohres (34) ein flexibler Schlauch verwendet werden, welcher sich an die Innen­ wand des Brennstoffbehälters anlegt, es muß nur beachtet werden, daß der An­ schluß (32) für den Referenzdruck immer oberhalb des Niveaus (8) des Brenn­ stoffes (4) bleibt. Dies ist ohne weiteres möglich, indem diese Öffnung nahe dem Deckel (35) vorgesehen wird.

Die schematisch dargestellten Beispiele können die erfindungsgemäßen Möglichkeiten nicht erschöpfend beschreiben, sie dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindungsidee. Selbstverständlich können auch alle anderen Methoden zur Druckmessung oder zur elektronischen Datenverarbeitung heran­ gezogen werden, soweit sie der Aufgabenstellung der Erfindung genügen.

Insbesondere Fig. 2 gibt konstruktive Anregungen bei der Kombination eines Brennstofftanks mit Luftblase und einem erfindungsgemäßen Füllstandsanzeiger. Die Zeichnungen sind aber in keiner Art beschränkend aufzufassen.

Die technischen Vorteile einer elektronischen Füllstandsanzeige bestehen nicht nur in einer zuverlässigen und preiswerten Lösung der Aufgabe, son­ dern bringen auch weitere Verbesserungen.

So ist es z. B. möglich, die Anzeige durch eine zeitliche Mittelwertbildung so auszulegen, daß Einflüsse auf das System beim Durchfahren von Kurven oder Steigungen unterdrückt werden.

Claims (10)

1. Füllstandsanzeige, insbesondere für Brennstoffbehälter von Fahrzeugen, bestehend aus einem elektrischen Meßwertgeber im Bereich des Brenn­ stoffbehälters und einer Anzeigeeinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Meßwertgeber mit Differenzdruck-Meßsonde zur Messung des hydro­ statischen Druckes des Brennstoffes im Boden oder im unteren Bereich des Brennstoffbehälters angeordnet ist, und der Referenzdruckanschluß der Meßsonde mit dem Brennstoffbehälter oberhalb des Brennstoff­ niveaus verbunden ist.

2. Füllstandsanzeige nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Brenn­ stoffbehälter ein Luftbehälter vorhanden ist, welche den Flüssigbereich vom Luftbereich trennt und der Referenzdruckanschluß der Differenzdruck- Meßsonde mit dem Luftbereich verbunden ist.

3. Füllstandsanzeige nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Luftbereich des Brennstoffbehälters dauernd zum atmosphärischen Um­ gebungsdruck offen ist und der Referenzdruckanschluß der Differenzdruck- Meßsonde ebenfalls zum atmosphärischen Umgebungsdruck offen ist.

4. Füllstandsanzeige nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Re­ ferenzdruckanschluß verschlossen ist.

5. Füllstandsanzeige nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde oder ihr Anschluß mit der Tanktentleerungseinrichtung integriert ist.

6. Füllstandsanzeige nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde oder ihr Anschluß mit dem Benzinentnahme-Anschluß kombiniert ist.

7. Füllstandsanzeige nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsonde von oben in den Brennstoff­ behälter einsetzbar, und am unteren Ende einer Halterung befe­ stigt ist, die auch den Referenzdruckanschluß oberhalb des Brennstoff­ niveaus enthält.

8. Füllstandsanzeige nach einem oder mehreren Ansprüchen, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Meßsonde ein Membransystem vorhanden ist, dessen Ver­ formung mittels eines magnetischen Meßwertgebers gemessen und ausgewertet wird.

9. Füllstandsanzeige nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung des Membransystems mittels eines Hallgenerators als Meßwertgeber gemessen und ausgewertet wird.

10. Füllstandsanzeige nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verformung mittels einer elektronischen Brückenschaltung als Meßwertgeber gemessen und ausgewertet wird.