DE4332946A1 - Measuring device for determining the level of a medium and method for controlling the motor - Google Patents

Measuring device for determining the level of a medium and method for controlling the motor

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Abstract

In a measuring device for determining the level of a medium, eg fuel, a recess (14) is formed in the bottom (13) of a tank (10). The volume of this recess (14) is matched to a specified quantity of residual medium. Furthermore, the one end of a level sensor (12) projects into the recess (14). Moreover, a process for controlling the engine of an internal combustion machine is proposed, in which a visual and/or an audible type of alarm device is triggered when a specific residual quantity v is reached. This informs the driver that the medium is only sufficient for a few kilometres. The engine of the internal combustion machine is switched off automatically if a further lower limit is exceeded. This prevents damage to an engine exhaust gas catalyzer if the tank (10) is completely emptied. <IMAGE>

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einer Meßvorrichtung zur Füllstandsbe­ stimmung eines Mediums nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs 1. Bei Kraftfahrzeugen mit einem Katalysator für die Abgase des Mo­ tors ist es notwendig, eine genaue Kraftstoffrestmenge bestimmen zu können. Bei bisher in der Praxis verwendeten Tankstandsensoren ist es zwar möglich, im Endbereich, dem sog. Restbereich, besonders empfindlich zu messen. Eine genaue Definition einer definierten Restmenge ist aber nur schwer möglich. Ferner ist es bekannt, daß bei Kraftfahrzeugen mit Katalysatoren ein völliges Leerfahren des Kraftstofftanks zu vermeiden ist. Nach dem Wiederbetanken und der Inbetriebnahme der Brennkraftstoffmaschine kann der Katalysator be­ schädigt werden. Es ist somit unter allen Umständen zu vermeiden, daß der Kraftstofftank vollständig leergefahren wird. The invention is based on a measuring device for Füllstandsbe mood of a medium according to the genus of the independent claim 1. In motor vehicles with a catalyst for the exhaust gases of the Mo It is necessary to determine an exact remaining fuel quantity can. With tank level sensors used in practice so far it is possible, especially in the end area, the so-called remaining area sensitive to measure. A precise definition of a defined one However, the remaining amount is difficult to obtain. It is also known that in motor vehicles with catalytic converters, a complete empty running of the Avoid fuel tanks. After refueling and the Commissioning of the fuel machine can be the catalyst be damaged. It is therefore to be avoided under all circumstances that the fuel tank is driven completely empty.  

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Die erfindungsgemäße Meßvorrichtung zur Füllstandsbestimmung eines Mediums erlaubt eine sehr genaue Bestimmung einer Restmenge. Durch Kombination mit dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Steuerung des Motors kann ein Leerfahren des Kraftstofftanks und der damit zwangs­ läufig verbundenen Schädigung des Katalysators verhindert werden. Das Verfahren kann zwar prinzipiell in Verbindung mit allen Tank­ standgebern angewandt werden, aber durch die besondere Ausbildung des Bodens des Tanks ist in einfacher Weise eine genau definierte Reststoffmenge zur Durchfürung des Verfahrens festgelegt.The measuring device according to the invention for determining the level of a Medium allows a very precise determination of a residual amount. By Combination with the inventive method for controlling the The engine can cause the fuel tank to run empty, which in turn can force it common damage to the catalyst can be prevented. The method can in principle be used in conjunction with all tanks stand providers, but through special training the bottom of the tank is easily defined Amount of residual material to carry out the procedure.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor­ teilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Meßvor­ richtung möglich.The measures listed in the subclaims provide for partial refinements of the Meßvor specified in the main claim direction possible.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch eine schematisch dargestellte Meßvor­ richtung und Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Durchführung des Ver­ fahrens.Embodiments of the invention are shown in the drawing and explained in more detail in the following description. Fig. 1 shows a section through a schematically illustrated Meßvor direction and Fig. 2 is a block diagram for performing the United method.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In der Fig. 1 ist mit 10 ein geschlossener Tank bezeichnet, der bei Kraftfahrzeugen aller Art Verwendung finden kann. Durch eine Öffnung 11 im Tank 10 ragt ein Füllstandssensor 12. Im Boden des Tanks 10 ist eine Vertiefung 14 ausgebildet, bis zu deren tiefsten Stelle der Füllstandssensor 12 ragt. Ferner führt von der tiefsten Stelle 15 der Vertiefung 14 eine Leitung 16 zum nicht dargestellten Motor der Brennkraftmaschine. Die Größe der Vertiefung 14, d. h. das sich in der Vertiefung 14 des Tanks 10 befindliche Medium ist auf eine not­ wendige Restlaufstrecke des Motors abgestimmt. Wird der Tank bei Personenkraftwagen eingesetzt, so umfaßt die Vertiefung 14 in etwa ein Volumen von 0,5 l. Bei den zur Zeit auf dem Markt befindlichen Personenkraftfahrzeugen ist dadurch eine Restlaufstrecke von etwa 5-10 km möglich. Würde man für die Vertiefung 14 eine Zylinderform wählen, so würde die Vertiefung 14 einen Durchmesser von 10 cm und eine Tiefe von etwa 6,4 cm aufweisen. Wichtig ist aber, daß durch die Vertiefung 14 ein genau definiertes Restvolumen in einfacher Weise eingestellt bzw. festgelegt werden kann.In Fig. 1, 10 denotes a closed tank, which can be used in all types of motor vehicles. A fill level sensor 12 projects through an opening 11 in the tank 10 . A depression 14 is formed in the bottom of the tank 10 , and the fill level sensor 12 extends to its lowest point. Furthermore, a line 16 leads from the deepest point 15 of the depression 14 to the engine of the internal combustion engine, not shown. The size of the recess 14 , that is, the medium located in the recess 14 of the tank 10 is matched to a not agile remaining running distance of the engine. If the tank is used in passenger cars, the recess 14 has a volume of approximately 0.5 l. With the passenger vehicles currently on the market, a remaining running distance of approximately 5-10 km is possible. If a cylindrical shape were chosen for the depression 14 , the depression 14 would have a diameter of 10 cm and a depth of about 6.4 cm. However, it is important that a precisely defined residual volume can be set or defined in a simple manner by the recess 14 .

Der Füllstandssensor 12 weist eine äußere Hülle 20 auf, die mit Hilfe einer Feder 21 gegen die tiefste Stelle 15 der Vertiefung 14 ge­ drückt wird. In der Hülle 20 befindet sich ein Stab 22, z. B. aus Metall, Stahl, etc. der mit Hilfe von Befestigungsteilen 23 an der Hülle 20 befestigt ist. Der Stab 22 ist dabei so justiert, daß sein unteres Ende, d. h. sein in die Vertiefung 14 ragendes Ende, nicht auf dem Boden der Vertiefung 14 aufsitzt, sondern einen definierten Abstand von z. B. 1 mm aufweist und damit frei schwingen kann. Im Kopf 24 des Füllstandssensors 12 ist eine stromdurchflossene Spule 25 angeordnet, mit deren Hilfe der Stab 22 zu Schwingungen angeregt wird. Hierbei handelt es sich um Ultraschallschwingungen deren Re­ sonanzfrequenz sich als Funktion der Höhe des Mediums im Tank 10 verschiebt. Dies bedeutet, daß sich je nach Höhe des Mediums im Tank 10 die Resonanzfrequenz des Stabs 22 verändert. Die Resonanzfrequenz wird als Maß für die Füllstandshöhe des Mediums im Tank in herkömm­ lich bekannter Weise und deshalb hier nicht dargestellt, weiterver­ arbeitet. Die Füllstandshöhe des Mediums im Tank 10 könnte auch mit Hilfe anderer Tankstandsgeber ermittelt werden. Tankstandsgeber, die mit Ultraschallschwingungen arbeiten, ermöglichen aber eine relativ genaue Messung im unteren Bereich, d. h. im Bereich der Vertiefung 14. So könnten z. B. durch unterschiedliche Beschichtung des Stabs 22 oder durch entsprechende Formgebung des Stabs wie z. B. Verdickungen oder Verdünnungen, Bereiche des Stabs 22 mit unterschiedlichen Meßempfindlichkeiten geschaffen werden.The level sensor 12 has an outer shell 20 which is pressed by means of a spring 21 against the deepest point 15 of the recess 14 ge. In the shell 20 there is a rod 22 , for. B. made of metal, steel, etc. which is fastened to the casing 20 with the aid of fastening parts 23 . The rod 22 is adjusted so that its lower end, ie its end projecting into the recess 14 , is not seated on the bottom of the recess 14 , but a defined distance of z. B. 1 mm and can swing freely. In the head 24 of the level sensor 12 , a current-carrying coil 25 is arranged, by means of which the rod 22 is excited to vibrate. These are ultrasonic vibrations whose resonance frequency shifts as a function of the height of the medium in the tank 10 . This means that the resonance frequency of the rod 22 changes depending on the height of the medium in the tank 10 . The resonance frequency is used as a measure of the fill level of the medium in the tank in a conventional manner and is therefore not shown here. The level of the medium in the tank 10 could also be determined with the help of other tank level sensors. Tank level sensors that work with ultrasonic vibrations, however, enable a relatively precise measurement in the lower region, ie in the region of the depression 14 . For example, B. by different coating of the rod 22 or by appropriate shaping of the rod such. B. thickening or thinning, areas of the rod 22 are created with different measuring sensitivities.

Für die Abfrage der Reststoffmenge in der Vertiefung 14 und der da­ mit verbundenen Steuerung des Motors der Brennkraftmaschine wird im Blockschaltbild nach der Fig. 2 ein spezielles Verfahren darge­ stellt. Wichtig ist dabei, daß bei einer möglichst minimalen Rest­ menge des Mediums im Tank 10 der Motor der Brennkraftmaschine abge­ schaltet wird, um eine Beschädigung des Katalysators für die Abgase des Motors bei erneuter Inbetriebnahme zu verhindern. Bei Erreichen einer definierten Menge, die in etwa dem Volumen der Vertiefung 14 entspricht, soll aber der Fahrer der Brennkraftmaschine zuerst ge­ warnt werden und auf die bevorstehende Abschaltung des Motors hinge­ wiesen werden. Dabei wird der vom Füllstandssensor 12 ermittelte Meßwert ständig in einem Microprozessor oder einer elektrischen Schaltung (Rechner) überprüft und mit einem vorgegebenen Sollwert verglichen. Die nachfolgend angegebenen Restmengenwerte sind nur als konkretes Beispiel bezogen auf Personenkraftwagen gedacht. Ent­ spricht die gemessene Füllstandshöhe einer Restmenge v größer als 0,5 l, so kehrt der Rechner in einer Schleife direkt zur ursprüng­ lichen Abfrage zurück und ein neuer, vom Füllstandssensor 12 er­ mittelter Wert, wird eingegeben bzw. abgefragt. Wird hingegen eine Restmenge v erreicht, die im hier verwendeten Beispiel zwischen 0,2 l und 0,5 l liegt, so wird von der elektrischen Schaltung eine Warneinrichtung betätigt. Hierbei kann es sich sowohl um ein optisches als auch um ein akustisches Warnsignal handeln. Es wäre auch denkbar, beide Warnsignale in Kombination miteinander auslösen zu lassen. Falls dieses Warnsignal ertönt, weiß der Fahrer der Brennkraftmaschine, daß nur noch Treibstoff für wenige Kilometer im Tank 10 vorhanden ist und in Kürze der Motor der Brennkraftmaschine automatisch abgeschaltet wird. Die Warneinrichtung kann nun permanent eingeschaltet bleiben, so lange die Restmenge des Mediums im oben angegebenen Bereich liegt. Es wäre aber auch denkbar, wenn zum Beispiel das akustische Warnsignal bei kleiner werdender Restmenge v kontinuierlich lauter werden würde. Der Rechner bleibt nun so lange in dieser Abfrageschleife, wie das Medium im Tank 10 bzw. in der Vertiefung 14 den vorgegebenen Mindestwert, hier im Beispiel von 0,2 l, nicht unterschritten hat. Wird hingegen der Tank 10 noch weiter leergefahren und wird die minimale Restmenge von hier im Beispiel 0,2 l unterschritten, so wird vom Rechner oder der angeschlossenen elektrischen Schaltung automatisch der Motor der Brennkraftmaschine abgeschaltet. Dies kann geschehen, indem zum Beispiel die Zündung unterbrochen wird. Dadurch wird automatisch ein völliges Leerfahren des Tanks und somit eine Zerstörung des Katalysators für die Abgase des Motors verhindert.For the query of the amount of residual material in the recess 14 and the associated control of the engine of the internal combustion engine, a special method is shown in the block diagram in FIG. 2. It is important that at a minimum residual amount of the medium in the tank 10, the engine of the internal combustion engine is switched off to prevent damage to the catalytic converter for the exhaust gases of the engine when restarting. When a defined amount is reached, which corresponds approximately to the volume of the depression 14 , the driver of the internal combustion engine should first be warned and be warned of the impending shutdown of the engine. The measured value determined by the fill level sensor 12 is continuously checked in a microprocessor or an electrical circuit (computer) and compared with a predetermined target value. The residual quantity values given below are only intended as a concrete example related to passenger cars. If the measured level corresponds to a residual quantity v greater than 0.5 l, the computer loops back to the original query and a new value determined by the level sensor 12 is entered or queried. If, on the other hand, a residual quantity v is reached, which in the example used here is between 0.2 l and 0.5 l, a warning device is actuated by the electrical circuit. This can be an optical as well as an acoustic warning signal. It would also be conceivable to have both warning signals triggered in combination with one another. If this warning signal sounds, the driver of the internal combustion engine knows that there is only fuel for a few kilometers in the tank 10 and that the engine of the internal combustion engine will be automatically switched off shortly. The warning device can now remain permanently switched on as long as the remaining amount of the medium is in the range specified above. However, it would also be conceivable if, for example, the acoustic warning signal would become louder as the remaining quantity v became smaller. The computer now remains in this interrogation loop as long as the medium in the tank 10 or in the recess 14 has not fallen below the predetermined minimum value, in this example 0.2 l. If, on the other hand, the tank 10 is emptied further and the minimum remaining quantity falls below 0.2 l in the example, the computer or the connected electrical circuit automatically switches off the engine of the internal combustion engine. This can be done, for example, by interrupting the ignition. This automatically prevents the tank from completely emptying and thus destroys the catalytic converter for the exhaust gases from the engine.

Claims (9)

1. Meßvorrichtung zur Füllstandsbestimmung eines Mediums in einem Tank (10) mit Hilfe eine Sensors (12), dadurch gekennzeichnet, daß im Boden (13) des Tanks (10) eine Ausnehmung (14) zur Aufnahme einer minimalen Restmenge v des zu bestimmenden Mediums vorhanden ist und daß das Ende des Sensors (12) in diese Ausnehmung (14) ragt.1. Measuring device for determining the level of a medium in a tank ( 10 ) with the aid of a sensor ( 12 ), characterized in that in the bottom ( 13 ) of the tank ( 10 ) has a recess ( 14 ) for receiving a minimal residual amount v of the medium to be determined is present and that the end of the sensor ( 12 ) protrudes into this recess ( 14 ). 2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf (16) des Tanks (10) sich im Bereich der Ausnehmung (14) be­ findet.2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the outlet ( 16 ) of the tank ( 10 ) is in the region of the recess ( 14 ) be. 3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensor (12) mindestens zwei unterschiedliche Empfindlich­ keitsbereiche aufweist, wobei der empfindlichere Bereich das Medium in der Ausnehmung (14) erfaßt.3. Measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that the sensor ( 12 ) has at least two different sensitivity areas, the more sensitive area detecting the medium in the recess ( 14 ). 4. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sensor (12) eine äußere Hülle (20) aufweist, die von einer Feder (21) auf den Boden (15) der Ausnehmung (14) gedrückt wird, daß im Inneren der Hülle (20) ein von einer Spule (25) zu Schwingungen angeregter Stab (22) angeordnet ist, der mit Befesti­ gungsteilen (23) an der Hülle (20) befestigt ist. 4. Measuring device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the sensor ( 12 ) has an outer shell ( 20 ) which is pressed by a spring ( 21 ) onto the bottom ( 15 ) of the recess ( 14 ), that in the interior of the sheath ( 20 ) is arranged by a coil ( 25 ) to vibrate rod ( 22 ), the supply parts with fastening ( 23 ) is attached to the sheath ( 20 ). 5. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Stab (22) bei auf dem Boden (15) aufliegender Hülle (20) einen Abstand zum Boden (15) aufweist, so daß der Stab (22) frei schwingen kann.5. Measuring device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the rod ( 22 ) is on the floor ( 15 ) resting on the sleeve ( 20 ) at a distance from the floor ( 15 ), so that the rod ( 22 ) free can swing. 6. Verfahren zur Steuerung des Motors einer Brennkraftmaschine ab­ hängig von der noch im Tank (10) befindlichen Menge des Mediums, wo­ bei das Medium dem Motor zugeführt wird, wenn die im Tank (10) be­ findliche Mediummenge den Wert x übersteigt, wobei im Bereich der Mediummenge von x bis y Warneinrichtungen aktiviert werden und wobei bei Unterschreiten der Mediummenge y der Motor der Brennkraft­ maschine abgeschaltet wird.6. A method of controlling the engine of an internal combustion engine depending on the amount of medium still in the tank ( 10 ), where the medium is supplied to the engine when the amount of medium in the tank ( 10 ) exceeds the value x, in which Range of the medium quantity from x to y warning devices are activated and the engine of the internal combustion engine is switched off when the medium quantity y is undershot. 7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ver­ fahren mit einer Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 be­ stimmt wird.7. The method according to claim 6, characterized in that the Ver drive with a measuring device according to one of claims 1 to 5 be is true. 8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Warneinrichtungen bis zum Unterschreiten der Mediummenge y einge­ schaltet sind.8. The method according to claim 6 or 7, characterized in that the Warning devices are switched on until the medium quantity y is undershot are switched. 9. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Warneinrichtung optischer und/oder akustischer Art ist.9. The method according to any one of claims 6 to 8, characterized records that the warning device of an optical and / or acoustic type is.
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