SE452800B - Brenslemetare for fordon - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 452 800 sig i allmänhet nödsakad att ha en liten reservtank lös i baga- geutrymmet för att undvika bensinstopp. - Ett annat exempel som är vanligt förekommande är att seriekopp- la en glödlampa och ett NTC-motstånd till batteriet, varvid NTC-motståndet monteras i tanken nära dess botten. När mot- ståndet blottas genom att nivån sjunker, blir dess kylning för- sämrad, motståndet blir varmare och resistansen sjunker, vari- genom strömmen blir tillräcklig för att lampan skall tändas och varna föraren. Härigenom erhålles emellertid bara ett slags rent kvalitativ_indikering att någon ej allt för välbestämd mi- niminivâ underskridits.

Man har även föreslagit konstruktioner med automatisk skalväx- ling då bränslenivån blir lägre än ett förutbestämd värde.

Exempel härpå visas i patentskrifterna US 2.533.091 respektive 4.157.038. Vid den förra skriften finns det två olika reostat- motstånd med var sin rörlig kontakt kopplad till en flottör, varav det ena bara täcker en del av flottörens rörlighets- intervall men där uppvisar samma motstândsintervall som det andra motståndet har för hela flottörintervallet, varvid genom en tredje rörlig kontakt ombesörjes en växling av reostaternas koppling till mätinstrumentet. Vid den lägre nivån övergår därför instrumentets utslag från att verka med en skala t.ex. 0 - 100 l till 0 - 10 l. Den senare skriften till flottören kopplade motståndsanordningen två i varandras förlängning lagda motstånd med likstora resistanser, och glid- uppvisar i den kontakten, som är jordad, kan glida över det övre motståndet för t.ex. intervallet 10 - 50 l, varvid detta motstånds övre anslutning ger motståndet mot jord varierande från hela mot- stândsvärdet till noll, och för intervallet 0 - 10 l över det andra, nedre motståndet, vars övre anslutning är hopkopplad med det övres övre anslutning, varigenom vid glidkontakters övergång från det ena motståndet till det andra det av mätaren avkända motståndet går från högsta värde till noll.

Dessa kända lösningar har flera nackdelar, varav osäkerheten i 10 15 20 25 30 35 452 800 nollpunktsvisningen är den svåraste, beroende av att vad som mätes är strömmen genom ett motstånd, som varierar. Strömmen genom bränslemätaren varierar därmed. Om man då vill uppnå ett oberoende av batterispänningen genom att insätta en spännings- reglerare, måste denna ges stor kapacitet.

En annan nackdel är att de nämnda anordningarna, såsom automa- tiskt områdesväxlande, vid intervallgränsen kommer att slå fram och tillbaka på grund av bränslets skvalpning i tanken.

Visserligen kan man montera skvalpskott i bränsletankar, men detta är ej tillräckligt för att eliminera denna i praktiken mycket störande nackdel.

Uppgiften för uppfinningen är att åstadkomma en bränslemätare med en inkopplingsbar finskaleanordning, som uppvisar större noggrannhet än vad som tidigare varit vanligt och där de nämnda nackdelarna är väsentligen eliminerade.

Detta och andra fördelar uppnås enligt uppfinningen genom en bränslemätare, som företer de i patentkrav 1 angivna känne- tecknen.

En utgångspunkt för uppfinningen är insikten att man i stället för en reostatkoppling av nivâsensorns motstånd bör utnyttja en potentiometerkoppling, varvid under intervallet för mät- ningen strömmen genom hela motstândet är hela tiden lika men där den rörliga kontakten avkänner en av läget beroende spän- ning, som ledes till ett instrument, som kan vara ett vrid- spoleinstrument med relativt högt inre motstånd.

Ehuru man för närvarande föredrar ett vridspoleinstrument, är det tydligt att man utan att frångå uppfinningen även kan arbeta med någon annan typ av spänningsmätare. En särskild fördel uppnås genom potentiometerkopplingen, i det att linea- riteten är lätt att garantera. Om bränsletanken har konstant storlek på nivåytan, kan motståndet i potentiometern vara lin- järt. Där så ej är fallet kan'motståndet anpassas så att man över hela intervallet har ett konstant förhållande uttryckt i 10 15 20 30 35 452 800 ohm per liter. Om t.ex. tanken avsmalnar mot botten. skall således motståndet där variera långsammare än högre upp där tanken är bredare.

Genom den goda linearitet som kan uppnås är det möjligt att direkt använda spänningsvärdet från potentiometern som ett rättvisande mått på tankens kvarstående innehåll. Emellertid blir ju utslaget allt mindre på instrumentskalan. när mängden går mot noll. Enligt uppfinningen kan man då genom att minska motståndet i mätkretsen. genom shuntning av ett förkopplings- motstånd. skala upp utslaget. så att man t.ex. får fullt ut- slag för 10 l och därmed med lätthet kan kontrollera hur långt man kan köra utan att riskera bränslestopp. Denna omkoppling utför föraren lämpligen för hand. t.ex. genom att trycka in en knapp. Med hänsyn till att en dylik knapp kan komma att in- tryckas även då tanken är full. t.ex. av ett barn. är det nödvändigt att avsäkra instrumentet mot dylika olyckshändel- ser, varför en spänningsbegränsare måste insättas som skydd.

Denna kan bestå av ett lämpligt antal framspända dioder. vil- ket ger god säkerhet. Emellertid bör de dimensioneras så att de leder vid en spänning motsvarande mindre än fullt skalut- slag.'varför de bör vara bortkopplade vid normalläge.

I enlighet med en särskild utföringsform. där tanken är upp- delad i flera partier med var sin flottör. kan man seriekoppla de olika motståndsanordningarna på så sätt. att motståndet i den understa tanken, som alltså töms sist, är potentiometer- kopplat. under det att den eller de högre liggande tankarnas motstånd reostatkopplas och kopplas i serie med det förstnämn- da motståndet. Den nedre tankens rörliga kontakta utspänning användes då hela tiden som analogt värde för bränslemängden.

Som kommer att förklaras nedan, är det då lämpligt att i den eller de högre liggande tankarna låta motståndet variera något snabbare. räknat i ohm per liter. än i den lägre tanken. vari- genom en god linearitet för hela systemet kan uppnås.

Uppfinningen kommer nu att närmare förklaras med utgångspunkt från icke-begränsande och i ritningarna visade utförings- ' ' exempel. i 10 35 20 30 35 452 800 Pig. l visar schematiskt ett variabelt motstånd av den typ som förekommer i flottörstyrda bränslemätare. Pig. 2 visar schema- tiskt ett treflottörsystem. Fig. 3 visar ett kopplingsschema över ett utföringsexempel av uppfinningen. Fig. 4a visar ett tvåflottörsystem med insatta motstândssymboler. Pig. Ab visar motståndsvariationen. Pig. 4c visar hur denna kan lineariseras.

Fig. l visar principen för en potentiometerkopplad bränslemät- givares spänningsutgäng. Ett motstånd. som kan ha ett värde om t.ex. 300 ohm. kommer att vid pâläggning av en spänning om 10 volt leda en ström om 33,3 mA. En rörlig kontakt. som endast drar försumbar ström. kommer att uppvisa en spänning som år entydigt beroende av den rörliga kontaktens läge. Motståndet kan göras olinjärt och anpassat till en bränsletanks form så att en rörlig flottör. kopplad till den rörliga kontakten. bestämmer motståndet mellan den rörliga kontakten och den ena fasta anslutningen på motståndet. Med S ohm ändring per liter erhålles då en variabel spänning, som i nämnda exempel medför cirka 0.17 V ändring per liter bränsle. Denna spänning är alltså en linjär funktion av bränslemängden. om strömavled- ningen genom den rörliga kontakten försummas. om man nu belas- tar den rörliga kontakten med ett mätinstrument med det ändli- ga inre motstândet Rí och hela potentiometerns motstånd an- tages vara Ro. erhålles största avvikelsen från linearitet vid mitten. samt har där det positiva relativvärdet Ro/4 Rí.-Vid glidkontaktens läge vid l0 8 av potentio- meterns motständsvärde blir motsvarande positiva relativfel o.oé Ro/Rí.

I enlighet med uppfinningen vill man nu ge möjlighet till mät- ning med ínstrumentet dels vid en inställning. där full tank ger fullt utslag. dels vid en inställning där t.ex. fullt ut- slag motsvarar 10 % av full tank. Därvid skall det senare er- o hållas vid urkoppling av ett förkopplingsmotstånd 1 mätkretsen. om man då uppställer kravet att det elektriskt betingade felet vid den uppskalade mätningen skall understiga 0.1 l. och tan- 10 15 20 25 30 35 452 800 ken rymmer 60 1. måste alltså med Ro för potentiometermot- ståndet ni vara minst 1620 ohm. Eftersom utslaget för full tank skall motsvara en spänning som är 10 gånger högre. måste instrumentet med förkopplingsmotstánd i så fall ge 10 gånger större motstånd. dvs. 16.2 kohm. vilket ger ett maximalfel på grund av glidkontaktens belastande ström uppgående till 1.8 % eller 1.1 1. - I det senare fallet är alltså felet olinjärt. i det att korrektionen är en ekvation av andra graden. När det gäller utslaget för den uppskalade visningen är olíneariteten mindre besvärlig. eftersom avvikelsen från linjär felprogres- síon är mindre och man därför genom en rent linjär skalföränd- ring (eller en motsvarande ökning av motståndet med en eller annan procent) kan kraftigt förbättra precisionen med låg kostnad.

Det intressanta i dessa överväganden ligger i det faktum att visarinstrument. t.ex. av vridspoletyp. som har lågt inre mot- stånd men därmed drar mera ström, är både billigare och oöm- mare. Man vill därför kunna använda ett visarinstrument som har så lågt inre motstånd som möjligt. utan att för den skull tappa i linearitet och precision.

I enlighet med en aspekt av uppfinningen vill man även i ett enda mätinstrument kunna sammanfatta utslaget frân två tankav- kännare. som är anordnade den ena över den andra. så att den övre töms först. Man anordnar därvid den undre avkännaren med l potentiometerkopplíng och den övre med reostatkoppling. enligt fig. 2 eller 4a. där vid övre tankens tömning leder till att motståndet R 2 tages från det nedre motståndets glidkontakt. Tydligtvis kom- blir gradvis inkopplat. Mätspänningen U ut- mer nu spänningen V1 att minska. men detta sker ej linjärt ¿ med Rl utan i enlighet med ekvationen É 10 15 20 25 30 35 452 800- u Denna funktion har uppritats i diagram i fig. db. Om R2 är litet i förhållande till Rl, kommer kurvan att kunna approx- imeras med linjen A. innebärande att om R2 varierar med lika många ohm per liter som Rl. inget fel uppstår. Om däremot R2 är någorlunda stort, uppträder ett olinjärt mätfel. upp- gående i relativmått till (R2/R1)2: Maximifelet uppstår vid intervallets ena ände och varierar som den streckpunkte- rade kurvan F i fig. db. Inverkan av detta fel kan lämpligen minskas.genom att man låter den övre avkännarens motstånd variera något snabbare med volymen. varigenom en förbättrad linearitet kan uppnås. Detta åskådliggöres schematiskt i fig. 4c. För det lägre intervallet. som bestämmas av det potentío- meterkopplade motståndet R1. kan full linearitet antas råda.

För ett i serie därmed reostatkopplat motstånd R2 erhålles den krökta kurvan B'. som till en början till sin lutning an- sluter sig till kurvans linjära parti. om justeringen i ohm per liter är lika för Rl och R2. Man ville ju helst att utspänningen våt skulle följa kurvan A' i stället för kurvan B'. En förbättring erhålles då. om man låter R2 ha något högre motstånd per liter. varigenom man får kurvan C'. som bättre ansluter sig till kurvan A'. Hur mycket skillnaden i motstånd per liter skall vara kan uträknas med ledning av de respektive motståndsintervallen.

I figur 3 visas inkopplingen av ett instrument av galvano- metertyp till en tankgivare, som är potentiometerkopplad.

Genom förkopplingsmotstånd kommer. med ett inre motstånd i galvanometern om 700 ohm. belastningen på givaren att erhålla en impedans av storleksordningen 10 kohm. När förkopplings- motståndet bortshuntas. erhålles ett förstorat skalutslag.

Detta åstadkommes genom en handmanövrerad kontakt i ett relä- aktiveringssystem. Samtidigt kommer då. som framgår av figu- ren. den tidigare spänningen till instrumentet att lagras i en kondensator. så att en återgång genom tryckknappens upp- släppning sker utan problem. Vidare inkopplas av reläet tre seriekopplade. framspända dioder. vilka skyddar instrumentet mot överspänning. 10 15 20 452 som Reläets drivkrets är fördröjd vid frånslag av en RC-krets. med i det visade exemplet c:a 8 sekunder.

Man kan i schemat särskilt lägga märke till att den värdehâl- lande kondensatorns jordade pol vid omkopplingen blir fri. varigenom en dubbel säkerhet uppnås mot att kondensatorn blir inkopplad utan att förkopplingsmotstândet är inkopplat.

Kondensatorn i kretsen har förutom den nämnda minnesfunktionen även funktionen att ge dämpning av instrumentet. dels mot in- verkan av skvalpning i tanken. dels mot mekanisk svängning i själva instrumentet. Vid omkoppling till det känsligare mätom- rådet kommer kretsens motstånd att gå ned till ett värde. där elektrisk dämpning erhålles i alla fall.

Genom uppfinningen erhålles en förbättrad mätning av bränsle- nivån. vilket gäller både vid det ordinarie mätområdet och dess uppskalning. I motsats till vad som gällt tidigare er- hålles sålunda en väldefinierad nollnivå. sä att man erhåller ett väsentligt mycket bättre begrepp om hur mycket bränsle som finns kvar. För den händelse man också vill ha en indikerings- lampa för låg bränslenívå. kan detta åstadkommas utan extra avkännare i själva tanken. i och med att nollniväindikeringeni är pålitlig. Potentiometerkontakten kan dä enkelt kopplas till en tröskelkrets som styr en lysdiod till att tändas då nivån i bränsletanken sjunker under ett förutbestämt värde.

Claims (4)

10 15 20 25 30 35 452 sno 1985-01-25 Patentkrav

1. Bränslemätare för fordon, vari ingår en spänningskälla. ett motstånd med tvâ fasta anslutningar och en mellan två änd- lägen rörlig kontakt. som är kopplad för rörelse tillsammans med en i en bränsletank anordnad flottör. varigenom den rörli- ga kontaktens läge på motståndet är beroende av en bränslenivå i bränsletanken, samt ett elektriskt mätinstrument. som i en mätkrets är kopplat till motståndet och spänningskällan, var- vid motståndet är potentiometerkopplat. och en av den rörliga kontaktens läge väsentligen oberoende strömstyrka är anord- ningsbar genom motståndet. att den rörliga kontakten är kopp- lad via ett bortkopplingsbart förkopplingsmotständ till det elektriska mätinstrumentet. att ett överspänningsskydd är an- ordnat för det elektriska mätinstrumentet för hindrande av överspänning vid förkopplinqsmotständets bortkoppling. och att en kondensator är anordnad i kretsen för att dämpa mätinstru- k ä n n e t e c k n a d av att ett relä är anordnat att i ett första läge inkoppla förkopplingsmot- mentets utslag. ståndet i serie med det elektriska mätinstrumentet samt den ena polen till en kondensator, vars andra pol är kopplad till en konstant spänning. till en anslutning på mätinstrumentet. och att i ett andra läge bortshunta förkopplingsmotståndet och urkoppla kondensatorn från nätinstrumentet samt parallellkopp- la överspänningsskyddet med mätinstrumentet.

2. Bränslenätare enligt krav l. k a n n e t e c k n a d av att reläet har en strömspole. vars matning är aktiverbar medelst en handmanövrerad strömställare. k ä n n e t e c k n a d av att överspänningsskyddet utgöres av minst en tramspänd

3. Bränslemätare enligt krav 1, halvledardiod, som är inkopplad vid reläets andra läge.

4. Bränslenâtare enligt något av föregående krav, k ä n - n e t e c k n a d av att tvâ eller flera flottörer är an- ordnade att styra kontaktläget i var sitt motstånd, varvid 452 800 10 flottörernas rörelseíntervall är anordnade att motsvara suc- cessíva intervall för bränslenivån. varvid den rörliga kontak- ten för det motstånd som svarar emot det lägsta bränslenivåín- tervallet är kopplat till instrumentet. under det att påföl- jande motstând står i seríekoppling mellan det nyssnämnda mot- ståndet och spänníngskällan samt däri ingående rörliga kontakt är kopplad till den ände därav som motsvarar dess mätínter- valls lägsta bränslenívâ.