DE3324742C2

DE3324742C2 -

Info

Publication number: DE3324742C2
Application number: DE3324742A
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Yokohama Jp Kobayashi
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1982-07-12
Filing date: 1983-07-08
Publication date: 1988-06-23
Also published as: GB2124774B; DE3324742A1; GB2124774A; JPS5910019U; US4562734A; GB8318680D0; JPH0233137Y2

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsniveau-Meßanord nung zum Messen der Flüssigkeitsmenge in einem Tank mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Das offengelegte JP-GM 51-80 158 offenbart ein Beispiel für eine solche Flüssigkeitsniveau-Meßanordnung. Bei dieser Anordnung sind zwei Niveaufaufnehmer auf einer Diagonalen eines Tanks mit Abstand voneinander angeordnet. Die Aus gangssignale dieser Niveauaufnehmer werden addiert, um eine Anzeige der Restflüssigkeitsmenge im Tank zu ver mitteln. Diese Meßanordnung ist für einen Tank von recht eckiger Parallelepipedform oder von einer anderen sym metrischen Gestalt geeignet. Jedoch ist die bekannte Meß anordnung nicht zufriedenstellend, wenn die Gestalt des Tanks unsymmetrisch bzw. komplex ist.

Bei einer Meßanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 (DE-OS 26 49 580) weist ein zu einer vertikalen Mittel ebene symmetrischer Tank eine mittige Vertiefung und in den Tankräumen beidseitig dieser Vertiefung in gleichem Abstand von der vertikalen Mittelebene je einen Niveauauf nehmer auf. Durch Summenbildung der von den beiden Niveau aufnehmer abgegebenen Meßsignale wird dabei eine Neigung des Tankes um eine horizontale Achse kompensiert. Hinsicht lich einer horizontalen Schnittebene ist der Tank asym metrisch.

Es ist eine Flüssigkeitsniveau-Meßanordnung in einem Tank bekannt, welche im Betrieb Neigungen erfährt (DE-OS 26 28 601, DE-OS 26 34 919). Zur Kompensation solcher Neigungen ist ein einziger Niveauaufnehmer in einem solchen Tankbereich angeordnet, in welchem die Niveauände rung am geringsten ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flüssigkeits niveau-Meßanordnung zu schaffen, die zum Messen der Flüssig keitsmenge in einem unsymmetrischen Tank mit komplexer Gestalt, wie in einem Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges, geeignet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einer Flüssigkeitsniveau- Meßanordnung der genannten Art die kennzeichnenden Merk male des Anspruchs 1 vorgesehen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt.

Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Tanks zur Darstellung einer Ausführung der Erfindung;

Fig. 2 ein Schaltbild, welches die Zusammen schaltung der in Fig. 1 dargestellten Niveauaufnehmer darstellt;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht des Tanks nach Fig. 1 in Richtung der Pfeile III-III gesehen zum Darstellen der durch Schwenken des Tanks um eine horizontale Achse senkrecht zum Quer schnitt bei veränderten Flüssigkeitsmengen erhaltenen Flüssigkeitsspiegel;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht des Tanks in Richtung der Pfeile IV-IV gesehen in Fig. 1 zum Darstellen der Flüssigkeitsspiegel, welche durch Schwenken des Tanks um eine Achse senkrecht zum Querschnitt nach Fig. 4 bei veränderten Flüssigkeitsmengen erhalten werden;

Fig. 5 eine graphische Darstellung, welche die bei Verwenden der Anordnung nach Fig. 1 und 2 im Falle der Fig. 3 erhaltenen an gezeigten Werte über dem Neigungswinkel angibt, und

Fig. 6 eine graphische Darstellung, welche die bei Verwenden der Anordnung nach Fig. 1 und 2 im Falle der Fig. 4 erhaltenen ange zeigten Werte über dem Neigungswinkel an gibt.

Eine Ausführung der Erfindung ist in den Fig. 1 bis 6 gezeigt. Ein Tank 1 gemäß Fig. 1 enthält eine Flüssig keit E. Im Tank 1 sind mindestens zwei Niveauaufnehmer 2 A und 2 B aufgenommen, von denen jeder ein Ausgangs signal erzeugt, dessen Amplitude proportional zur Niveauhöhe des Flüssigkeitsspiegels ist. Die Niveau aufnehmer 2 A und 2 B können von der Schwimmerbauart, der kapazitiven Bauart, der optischen Bauart oder einer anderen bekannten Bauart sein. Die Niveauaufnehmer 2 A und 2 B sind in Reihe geschaltet, so daß die Summe der Ausgangssignale der beiden Niveauaufnehmer 2 A und 2 B gebildet wird. Eine Anzeigevorrichtung 3 ist mit den Niveauaufnehmern 2 A und 2 B so zusammengeschaltet, daß sie die Summe der Ausgangssignale der Niveauaufnehmer 2 A und 2 B angeben kann. Die Niveauaufnehmer 2 A und 2 B sind mit einer Batterie 5 über die Anzeigevorrichtung 3 und einen Stromregler 4 verbunden.

Im Querschnitt nach Fig. 3 bezeichnet eine horizontale Linie H eine Flüssigkeitslinie, die den Schnitt zwischen dem Querschnitt nach Fig. 3 und dem Flüssig keitsspiegel darstellt, welcher von einer vorgegebenen Flüssigkeitsmenge im Tank 1 gebildet wird, wenn der Tank 1 sich in normaler horizontaler Lage befindet.

Der Tank 1 hat eine erste, zum Querschnitt nach Fig. 3 parallele und horizontale Achse, sofern der Tank 1 sich in der normalen Horizontallage befindet. Die erste Achse des Tanks erstreckt sich von dem in Fig. 3 linken Tankende zu dem in Fig. 3 rechten Tankende. Eine Gerade E ₁ bezeichnet eine Flüssigkeitslinie, welche durch die vorgegebene Flüssigkeitsmenge dann gebildet wird, wenn der Tank 1 so geneigt ist, daß die erste horizontale Achse um einen vorbestimmten Winkel, z. B. 10°, gegen über der Horizontalen von dem linken Ende zum rechten Ende abfallend geneigt ist. Eine Gerade E ₂ bezeichnet eine Flüssigkeitslinie, welche durch Schneiden des gezeichneten Querschnitts mit dem Flüssigkeitsspiegel entsteht, der durch die gegebene Flüssigkeitsmenge im Tank 1 erzeugt wird, wenn der Tank 1 so geneigt wird, daß die erste horizontale Achse um den gleichen vor bestimmten Winkel zur Horizontalen vom rechten Ende zum linken Ende abfallend geneigt wird. Die Gerade E ₁ schneidet die horizontale Flüssigkeitslinie H, welche zur gleichen Flüssigkeitsmenge gehört, an einem Punkt P ₁ gleichen Niveaus. Die Flüssigkeitsgerade E ₂ schneidet die horizontale Flüssigkeitslinie H, welche zur gleichen Flüssigkeitsmenge gehört, an einem Punkt P ₂ gleichen Niveaus. In Fig. 3 sind zahlreiche unter schiedliche Gruppen von Flüssigkeitslinien oder -geraden H, E ₁ und E ₂ sowie von jeweils zugehörigen Punkten P ₁ und P ₂ gleichen Niveaus eingezeichnet, wobei diese Gruppen durch Verändern der Flüssigkeits menge erhalten sind. Ein Kurvenzug L ₁ wird durch Ver binden der zu verschiedenen Flüssigkeitsmengen ge hörenden Punkten P ₁ gleichen Niveaus erhalten. Ein Kurvenzug L ₂ wird durch entsprechendes Verbinden der verschiedenen Punkte P ₂ gleichen Niveaus erhalten. Der Kurvenzug L ₁ schneidet den Kurvenzug L ₂ an einem ersten Referenzpunkt M ₁. Eine senkrecht zum Querschnitt nach Fig. 3 stehende Ebene T ₁ und eine dazu parallele T ₂ sind symmetrisch bezüglich des ersten Referenzpunktes M ₁ angeordnet. Die Ebenen T ₁, T ₂ verlaufen quer zu einer ersten Schnittebene (z. B. der Zeichenebene in Fig. 3) des Tankes, in welcher dieser asymmetrisch ist. Der eine der beiden Niveauaufnehmer 2 A und 2 B ist in der Ebene T ₁ und der andere in der Ebene T ₂ angeordnet.

In dem Querschnitt nach Fig. 4, der in Richtung der Pfeile IV-IV in Fig. 1 zu betrachten ist, bedeutet eine horizontale Gerade H eine Flüssigkeitslinie oder -gerade, welche den Schnitt zwischen dem Querschnitt nach Fig. 4 und demjenigen Flüssigkeitsspiegel dar stellt, welcher durch eine vorgegebene Menge einer im Tank 1 enthaltenen Flüssigkeit bei normaler horizontaler Lage des Tanks gebildet wird. Der Tank 1 hat eine zweite Achse, welche parallel zum Querschnitt nach Fig. 4 und horizontal steht, wenn der Tank 1 sich in normaler horizontaler Lage befindet. Die zweite Achse des Tanks 1 erstreckt sich von einer in Fig. 4 rechten Frontseite des Tanks zu einer in Fig. 4 linken Rückseite des Tanks 1. Eine Gerade E ₃ stellt einen Flüssigkeitsspiegel dar, welcher durch die vorgegebene Menge der im Tank 1 enthaltenen Flüssigkeit gebildet wird, wenn der Tank 1 so geneigt ist, daß die Achse des Tanks um einen vorbestimmten Winkel, z. B. 10°, bezüglich der Horizontalen von der Rückseite zur Frontseite abfallend geneigt wird. Eine Gerade E ₄ stellt einen Flüssigkeitsspiegel dar, welcher von der vorgegebenen Flüssigkeitsmenge im Tank 1 ge bildet wird, wenn der Tank 1 so geneigt wird, daß seine zweite Achse um den vorbestimmten Winkel be züglich der Horizontalen von der Frontseite zur Rück seite abfallend geneigt wird. Die Gerade E ₃ schneidet die horizontale Gerade H, welche zur gleichen Flüssig keitsmenge gehört, an einem Punkt P ₃ gleichen Niveaus. Die Gerade E ₄ schneidet die horizontale Gerade H, welche zur gleichen Flüssigkeitsmenge gehört, an einem Punkt P ₄ gleichen Niveaus. In Fig. 4 sind mehrere Gruppen von Geraden H, E ₃ und E ₄ sowie die dazugehörigen Punkte P ₃ und P ₄ gleichen Niveaus eingezeichnet, wobei diese Gruppen mit veränderten Flüssigkeitsmengen erhalten sind. Ein Kurvenzug L ₃ verbindet nacheinander die Punkte P ₃ gleichen Niveaus, welche jeweils ver schiedenen Flüssigkeitsmengen entsprechen. Ein Kurven zug L ₄ verbindet nacheinander jeweils Punkte P ₄ gleichen Niveaus in ähnlicher Weise. Der Kurvenzug L ₃ schneidet den Kurvenzug L ₄ an einem zweiten Referenzpunkt M ₂. Eine senkrecht zum Querschnitt nach Fig. 4 stehende Ebene T ₃ verläuft durch den zweiten Referenzpunkt M ₂. Die Ebene T ₃ verläuft quer zu einer zweiten Schnittebene, welche in dem gezeigten Ausführungsbeispiel quer zur ersten Schnittebene verläuft (Gemäß Fig. 4 steht die Ebene T ₃ senkrecht auf der Zeichen ebene). Der Tank ist bei dieser Ausführung hinsichtlich des Quer schnitts nach Fig. 4 nicht sehr kompliziert. Demge mäß sind die Niveauaufnehmer 2 A und 2 B gemeinsam in der Ebene T ₃ angeordnet. Mit anderen Worten ist der Niveauaufnehmer 2 A auf der Schnittgeraden der Ebene T ₃ mit der Ebene T ₁ angeordnet, um das Flüssigkeits niveau bzw. den Flüssigkeitsstand längs dieser Schnitt gerade zu messen. Der Niveauaufnehmer 2 B ist auf der Schnittgeraden zwischen den Ebenen T ₂ und T ₃ angeordnet, um das Flüssigkeitsniveau längs dieser Schnittgeraden zu messen.

Die Genauigkeit des Flüssigkeitsmengenmessers kann durch Einsetzen von vier Niveauaufnehmern verbessert werden. In diesem Fall wird jeder der vier Niveau aufnehmer an einer von vier Schnitten angeordnet, welche durch die beiden vertikalen Ebenen T₁ und T₂ sowie zwei weiteren vertikalen Ebenen T ₃ und T ₄ gebildet werden, welche senkrecht zum Querschnitt nach Fig. 4 symmetrisch bezüglich dem zweiten Referenzpunkt M ₂ angeordnet sind, so daß an jeder Schnittstelle ein Niveauaufnehmer vor gesehen ist.

Mit der Meßanordnung nach der gezeigten Ausführung mit zwei Niveauaufnehmer erzielte Resultate sind in den Fig. 5 und 6 dargestellt, worin die an der Anzeigevor richtung 3 angezeigten Meßwerte auf einer willkürlichen Skala aufgetragen sind. Im Falle der Fig. 5 wird der Tank 1 um eine Achse senkrecht zum Querschnitt nach Fig. 3 geschwenkt. Im Falle der Fig. 6 wird der Tank um eine Achse senkrecht zum Querschnitt nach Fig. 4 geschwenkt. Sowohl in Fig. 5 als auch in Fig. 6 werden Kurven Q ₁, Q ₂ und Q ₃ durch jeweiliges Konstanthalten der Flüssigkeitsmenge im Tank erhalten. Eine zum Er halten der Kurve Q ₂ benötigte Flüssigkeitsmenge ist größer als die zur Kurve Q ₁ gehörende Flüssigkeitsmenge, und eine zur Kurve Q ₃ gehörende Flüssigkeitsmenge ist größer als eine zur Kurve Q ₂ gehörende Flüssigkeits menge. Wie aus den Fig. 5 und 6 evident ist, ver laufen alle Kurven Q ₁, Q ₂ und Q ₃ sehr flach, und zwar unabhängig von Neigungswinkel und Flüssigkeits menge. Der angezeigte Meßwert ist mit anderen Worten unabhängig vom Neigungswinkel und von der im Tank enthaltenen Flüssigkeitsmenge nahezu konstant. Die Kurven q ₁, q ₂ und q ₃ in Fig. 5 zeigen die angezeigten Meßwerte bei Verwendung nur eines Niveauaufnehmers im Tank 1. Jede Kurve q ₁, q ₂ und q ₃ weicht mehr und mehr von dem in normaler Horizontallage des Tanks ge wonnenen Meßwert ab, wenn der Neigungswinkel anwächst. Diese Abweichung nimmt zu, wenn die Flüssigkeits menge kleiner wird.

Gemäß der Erfindung kann die Flüssigkeitsmenge oder das Haupt-Flüssigkeitsniveau im Tank mit guter An näherung genau unabhängig von der Neigung des Tanks und der Änderung der im Tank enthaltenen Flüssigkeits menge gemessen werden, ohne daß die Herstellkosten des Tanks und der Aufwand für die Niveauaufnehmer erhöht wird.

Claims

1. Flüssigkeitsniveau-Meßanordnung für die Messung des Flüssigkeitsniveaus in einem Tank, der normalerweise in horizontaler Lage gehalten ist, mit einem ersten und mit einem zweiten Niveauaufnehmer und einer Anzeige vorrichtung, welche die Summe aus den Ausgangssignalen der beiden Niveauaufnehmer anzeigt, wobei die Niveau aufnehmer horizontal zueinander versetzt so in dem Tank angeordnet sind, daß ein etwa gleichbleibendes Niveau bei einer Neigung des Flüssigkeitsspiegels im Tank ange zeigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Niveauaufnehmer (2 A, 2B) in parallelen, bei Normallage des Tankes vertikalen Ebenen (T ₁, T ₂) ange ordnet sind, die gleich weit von einer zu ihnen paralle len Mittelebene entfernt sind, bezüglich welcher der Tank nicht symmetrisch ist und in welcher ein erster Referenzpunkt (M ₁) liegt, der einen Schnittpunkt eines ersten (L ₁) und eines zweiten Kurvenzuges (L ₂) darstellt, auf denen jeweils Punkte (P ₁, P ₂) gleichen Niveaus bei horizontalen und geneigten Flüssigkeits spiegeln und unterschiedlichen Flüssigkeitsständen lie gen, wobei der erste Kurvenzug (L ₁) für Neigungen des Flüssigkeitsspiegels um eine horizontale, zu den genann ten Ebenen parallele Achse in der einen Richtung und der zweite Kurvenzug (L₂) für eine gleichgroße Neigung des Flüssigkeitsspiegels um die gleiche Achse in der entgegengesetzten Richtung gilt.

2. Flüssigkeitsniveau-Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Niveauauf nehmer (2 A, 2 B) in einer gemeinsamen, vertikalen Ebene (T ₃) angeordnet sind, die quer zu den genannten Ebenen (T ₁, T ₂) verläuft und einen zweiten Referenzpunkt (M ₂) enthält, welcher einen Schnittpunkt eines dritten und eines vierten Kurvenzuges (L ₃, L ₄) darstellt, auf denen jeweils Punkte (P ₃, P ₄) gleichen Niveaus bei horizontalen und geneigten Flüssigkeitsspiegeln und unterschiedlichen Flüssigkeitsständen liegen, wobei der dritte Kurvenzug (L ₃) für Neigungen des Flüssigkeitsspiegels um eine horizontale, normal zu den genannten Ebenen (T ₁, T ₂) stehende Achse in der einen Richtung und der vierte Kurvenzug (L ₄) für eine gleichgroße Neigung des Flüssig keitsspiegels um die gleiche Achse in der ent gegengesetzten Richtung gilt.

3. Flüssigkeitsniveau-Meßanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter und ein vierter Niveaufaufnehmer in parallelen, vertikalen Ebenen (T ₃, T ₄) angeordnet sind, die gleich weit von einer zu ihnen parallelen Mittelebene entfernt sind, bezüglich welcher der Tank nicht symmetrisch ist und in welcher ein zweiter Referenzpunkt (M ₂) liegt, welcher einen Schnittpunkt eines dritten (L ₃) und eines vierten Kurven zuges (L ₄) darstellt, auf denen jeweils Punkte (P ₃, P ₄) gleichen Niveaus bei horizontalen und geneigten Flüssig keitsspiegeln und unterschiedlichen Flüssigkeitsständen liegen, wobei der dritte Kurvenzug (L ₃) für Neigungen des Flüssigkeitsspiegels um eine horizontale, normal zu den genannten Ebenen (T ₁, T ₂) stehende Achse in der einen Richtung und der vierte Kurvenzug (L ₄) für eine gleichgroße Neigung des Flüssigkeitsspiegels um die gleiche Achse in der entgegengesetzten Richtung gilt.

4. Flüssigkeitsniveau-Meßanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste, zweite, dritte und vierte Niveauaufnehmer je auf einer der vier durch die genannten vertikalen Ebenen gebildeten Schnitt geraden des Tanks angeordnet sind, so daß ausschließ lich ein Niveauaufnehmer jeweils auf einer der vier Schnittgeraden angeordnet ist.