DE3914637A1

DE3914637A1 - Fluessigkeitsbehaelter mit hydrostatischem fuellstandsmesser

Info

Publication number: DE3914637A1
Application number: DE3914637A
Authority: DE
Inventors: Walter Jansche; Erich Dipl Ing Dr Zabler; Anton Dipl Ing Dukart
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1989-05-03
Filing date: 1989-05-03
Publication date: 1990-11-08
Also published as: WO1990013796A1; JPH03505925A; EP0429569A1; US5146783A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Flüssigkeitsbehälter mit hydrostatischem Füllstandsmesser, insbesondere Kraftstofftank mit Tankstandsgeber, der im Oberbegriff des Anspruchs 1 definierten Gattung.

Füllstandsmesser im Kraftfahrzeugbau zur Überwachung des Tankinhalts im Kraftstofftank sind in vielfältigen Ausführungen bekannt. Wegen der immer komplizierter werdenden Formen des Kraftstofftanks verläßt man mehr und mehr die mit einem Schwimmer arbeitenden Füllstandsmesser und geht zu flexibleren, nicht mechanischen Meßsystemen über. So kennt man bereits elektrothermische Tankstandsgeber oder solche nach dem piezoelektrischen, akustischen oder hydrostatischen Prinzip arbeitende Tankstandsgeber bzw. Füllstandsmesser.

Bei hydrostatischen Füllstandsmessern wird der hydrostatische Druck der zu messenden Flüssigkeit gemessen und daraus durch Einbeziehung der Flüssigkeitsdichte auf den Füllstand geschlossen. Um den hydrostatischen Druck der Flüssigkeit im Behälterinnern messen zu können, muß der Differenzdruck zwischen dem Flüssigkeitsdruck am Behälterboden und dem Luftdruck oberhalb des Flüssigkeitsspiegels gemessen werden, wozu im allgemeinen ein Differenzdrucksensor verwendet wird. Ein wesentlicher Nachteil dieser Differenzdruckmethode ist die Temperaturabhängigkeit und die Langzeitinstabilität des Nullpunktes bei käuflichen Differenzdrucksensoren.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Flüssigkeitsbehälter mit hydrostatischem Füllstandsmesser mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß durch den erfindungsgemäßen konstruktiven Aufbau ein Nullabgleich des Differenzdrucksensors ohne weiteres möglich ist und jederzeit durchgeführt werden kann. Dabei werden zum Nullabgleich die beiden Meßeingänge des Differenzdrucksensors dem gleichen Druck ausgesetzt. Das unter diesen Bedingungen vom Differenzdrucksensor ausgegebene elektrische Signal wird gespeichert, und bei der anschließenden Füllstandsmessung wird das Ausgangssignal des Differenzdrucksensors um diesen Speicherwert je nach dessen Vorzeichen nach unten oder oben korrigiert. Aus dem so um die Nullpunktsdrift kompensierten Ausgangssignal wird dann von der Auswerteeinheit der momentane Füllstand im Behälterinnern unter Berücksichtigung der Flüssigkeitsdichte und der Fallbeschleunigung bestimmt. Auf diese Weise wird nicht nur eine hohe Meßgenauigkeit erzielt, sondern auch die Möglichkeit zu Kosteneinsparungen eröffnet, da für den Differenzdrucksensor keine Nullpunkts- und Alterungsstabilität mehr gefordert werden muß und dieser dadurch wesentlich kostengünstiger beschafft werden kann. Wegen des Verzichts auf die Nullpunktstabilität können nunmehr auch preisgünstigere Differenzdrucksensoren in Dickschichttechnik verwendet werden.

Weiterhin wird keine vorbestimmte Anordnung des Differenzdrucksensors am Behälterboden erzwungen, vielmehr kann dieser, ebenso wie die Luftpumpe, auch außerhalb des Behälters angeordnet werden. Als Übertragungsstrecke des hydrostatischen Drucks ist nur ein kleines Röhrchen erforderlich. Die Pumpe kann klein gehalten werden, so daß der technische Aufwand gering ist.

Die Flüssigkeitsfreiheit des entleerten Meßrohrs kann in verschiedener Weise aufrechterhalten werden. Bei einer ersten Ausführungsform der Erfindung wird ein Absperrventil in Reihe zur Luftpumpe vorgesehen, das zum Fluten des Meßrohrs bei abgeschalteter Pumpe geöffnet und nach Entleeren des Meßrohrs bei laufender Pumpe geschlossen wird, wonach die Pumpe wieder abgeschaltet wird. Man kann dabei vor jeder Füllstandsmessung eine Flutung des Meßrohrs durch Öffnen des Absperrventils durchführen, aber auch nur in längeren Zeitabständen, wenn auf Grund veränderter Umweltparameter (Temperatur) eine Nullpunktdrift vermutet werden kann.

Während dieser längeren Zeitabstände würde durch die Komprimierung der Luftsäule im Meßrohr (z.B. durch Beschleunigen der Flüssigkeit oder durch Temperaturschwankungen) Flüssigkeit im Meßrohr aufsteigen und das Meßergebnis verfälschen. Dieser Fehler wird klein gehalten, wenn nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung das untere Ende des Meßrohrs in einem kleinen axialen Endabschnitt so extrem erweitert ist, daß das Volumen der Erweiterung wesentlich größer ist als das Volumen des Meßrohrs.

Bei einer zweiten Ausführungsform der Erfindung erfolgt die Aufrechterhaltung der Entleerung des Meßrohrs dadurch, daß die Pumpe ständig im Betrieb bleibt und den Druck im Meßrohr hält. Dadurch kann das Absperrventil eingespart werden. Da das Meßergebnis durch den von der Pumpenleistung abhängigen Druckabfall im Meßrohr verfälscht würde, wird der zeitliche Druckverlauf im Meßrohr, also das zeitkontinuierliche Ausgangssignal des Differenzdrucksensors, überwacht. Nach einer kurzen Zeit nach Einschalten der Pumpe weist das Ausgangssignal eine etwa zeitkonstante Amplitude auf, d.h. der Druck im Meßrohr ist annähernd konstant. Nunmehr wird die Pumpenleistung soweit zurückgenommen, bis gerade keine Flüssigkeit im Meßrohr aufsteigen kann. Der Druck im Meßrohr sinkt. Da die Pumpenleistung jetzt ein Minimum ist, ist auch der verfälschende Druckabfall im Meßrohr ein Minimum. Aus dem vom Differenzdrucksensor ausgegebenen elektrischen Signal kann nach Nullpunktdriftkorrektur unmittelbar der Füllstand abgeleitet werden.

Der erfindungsgemäße Flüssigkeitsbehälter mit hydrostatischem Füllstandsmesser mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 7 hat die gleichen Vorteile wie eingangs dieses Kapitels beschrieben und ermöglicht darüber hinaus die Einsparung der Luftpumpe und des Absperrventils. Dadurch sinkt der fertigungstechnische Aufwand noch weiter. Allerdings ist diese Erfindungsvariante auf Flüssigkeitsbehälter beschränkt, bei welchen über einen Ablauf und einen Rücklauf eine Flüssigkeitszirkulation stattfindet, so daß sie bevorzugt als Kraftstofftank mit Tankstandsgeber für Kraftfahrzeuge eingesetzt wird, bei welchem Kraftstoff aus dem Kraftstofftank abgesaugt wird und überflüssiger Kraftstoff wieder in den Kraftstofftank zurückfließt.

Bei unterbrochener Flüssigkeitszirkulation, was bei stehendem Fahrzeugmotor der Fall ist, ist das Meßrohr aufgrund der Gesetzes der kommunizierenden Röhren bis in Höhe des momentanen Flüssigkeitsspiegels im Behälterinnern gefüllt. Auf den Differenzdrucksensor wirkt in beiden Meßeingängen der gleiche Druck. Der vom Differenzdrucksensor ausgegebene Meßwert wird als Korrekturwert gespeichert. Bei Flüssigkeitszirkulation, also bei laufendem Fahrzeugmotor, steigt die Flüssigkeitssäule im Meßrohr bis zur Überlauföffnung, da aufgrund des passend gewählten Querschnitts der Ablauföffnung am unteren Ende des Meßrohrs ein größeres Flüssigkeitsvolumen pro Zeiteinheit dem Meßrohr zufließt als aus dem Meßrohr abfließt. Der Differenzdrucksensor mißt den Differenzdruck zwischen dem hydrostatischen Druck am Boden des Meßrohrs und am Boden des Behälters, wobei der Einfluß des Luftdruckes oberhalb des Flüssigkeitsspiegels eliminiert ist, da dieser in gleicher Weise sowohl auf die Flüssigkeit im Meßrohr als auch auf die Flüssigkeit im Behälter wirkt. Aus diesem Differenzdruck läßt sich unter Berücksichtigung der bekannten Höhe der Überlauföffnung über dem Behälterboden, der Flüssigkeitsdichte und der Fallbeschleunigung die momentane Füllstandshöhe ohne weiteres ermitteln.

Will man auf die Unterbrechung der Flüssigkeitszirkulation zwecks Nullpunktabgleich verzichten, so ist gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung an der Ausflußöffnung des Meßrohrs ein Ventil mit steuerbarem Querschnitt vorzusehen. Zum Nullpunktabgleich wird der Querschnitt soweit aufgesteuert, daß das pro Zeiteinheit über den Querschnitt auslaufende Flüssigkeitsvolumen größer ist als das dem Meßrohr zulaufende Flüssigkeitsvolumen. Die Höhe der Flüssigkeitssäule stimmt dann mit dem Flüssigkeitsspiegel im Behälterinnern überein. Wird der Querschnitt dann wieder verengt, so kann die Füllstandsmessung durchgeführt werden, sobald die Flüssigkeit im Meßrohr soweit angestiegen ist, daß sie über die Überlauföffnung austritt.

Auch hier kann der Nullpunktabgleich bei jeder Füllstandsmessung oder zweckmäßigerweise nur in längeren Zeitabständen durchgeführt werden. Zwischen diesen Zeitpunkten ist das um die Nullpunktsdrift kompensierte zeitkontinuierliche Ausgangssignal des Differenzdrucksensors ein unmittelbares Maß für den momentanen Füllstand, so daß eine kontinuierliche Anzeige zur Verfügung steht, die nur vorübergehend durch einen Nullpunktabgleich unterbrochen wird.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipskizze eines Kraftstofftanks mit hydrostatischem Tankstandsgeber,

Fig. 2 ein Zeitdiagramm des Ausgangssignals eines Differenzdrucksensors in einem gegenüber Fig. 1 modifizierten Tankstandsgeber,

Fig. 3 ein Diagramm der Pumpenkennlinie im modifizierten Tankstandsgeber,

Fig. 4 eine Prinzipskizze eines Kraftstofftanks mit hydrostatischem Tankstandsgeber gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Fig. 1 ist ein mit 10 bezeichneter Kraftstofftank mit Tankstandsgeber 11 als Prinzipskizze dargestellt. Er steht als Beispiel für einen allgemeinen Flüssigkeitsbehälter mit hydrostatischem Füllstandsmesser. Der Kraftstofftank 10 weist ein Gehäuse 12 mit Einfüllstutzen 13 und Tankdeckel 14 auf. Der Einfüllstutzen 13 ist mit einem Tankverschluß 15 versehen. Am Tankdeckel 14 ist die Kraftstoffansaugleitung 16 und die Kraftstoffrücklaufleitung 17 angeschlossen. Die Kraftstoffansaugleitung 16 mündet in einem Ansaugstutzen 18, der sich bis unterhalb des Flüssigkeitsspiegels 20 nahe dem Gehäuseboden 121 erstreckt, während die Kraftstoffrücklaufleitung 17 an einem oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 20 mündenden Rücklaufstutzen 19 angeschlossen ist.

Der nach dem hydrostatischen Prinzip arbeitende Tankstandsgeber 11 weist einen Differenzdruckmesser 21 mit zwei Meßeingängen 211 und 212, eine an dem Ausgang 213 des Differenzdrucksensors 21 angeschlossene Steuer- und Auswerteeinheit 22 und eine Anzeigeeinheit 23 auf. Zum Tankstandsgeber 11 gehört ferner ein durchmesserkleines Meßrohr 24, das im Gehäuse 12 vertikal angeordnet ist und von oberhalb des maximalen Flüssigkeitsspiegels 20′, der durch eine strichpunktierte Linie gekennzeichnet ist, bis zum Gehäuseboden 121 reicht. Der Endabschnitt des Meßrohrs 24 ist über eine sehr kleine axiale Länge extrem aufgeweitet, und zwar derart, daß das Volumen der Meßrohraufweitung 25 größer ist als das Volumen des Meßrohrs 24. Am oberen Ende des Meßrohrs 24 ist einerseits der Meßeingang 211 des Differenzdrucksensors 21 und andererseits eine Luftpumpe 26 angeschlossen. In Reihe mit der Luftpumpe 26 liegt ein Absperrventil 27. Die über das Absperrventil 27 freigebbare bzw. verschließbare Ansaugöffnung der Luftpumpe 26 liegt ebenso wie die Luftpumpe 26 selbst und das Absperrventil 27 oberhalb des maximalen Flüssigkeitsspiegels 20′ im Gehäuse 12. Der Meßeingang 212 des Differenzdrucksensors 21 liegt ebenfalls oberhalb des maximalen Flüssigkeitsspiegels 20′, so daß der Differenzdrucksensor 21 einerseits dem gleichen Luftdruck, der auf die Flüssigkeitsoberfläche wirkt und andererseits dem Druck im Meßrohr 24 ausgesetzt ist. Das Öffnen und Schließen des Absperrventils 27 sowie das Ein- und Ausschalten der Luftpumpe 26 wird von der Steuer- und Auswerteeinheit 22 gesteuert.

Die Funktionsweise des Tankstandsgebers 11 ist wie folgt: Zu Beginn der Füllstandsmessung wird zunächst bei abgeschalteter Luftpumpe 26 von der Steuer- und Auswerteeinheit 22 das Absperrventil 27 geöffnet. Damit wird das Meßrohr 24 geflutet, wodurch das Meßrohr 24 sich mit einer Flüssigkeit bis zur Höhe h füllt, die gleich der Höhe h des Flüssigkeitsspiegels im Gehäuse 12 ist. An den Meßeingängen 211 und 212 des Differenzdrucksensors 21 liegt der gleiche Druck p ₀ an, der im nicht mit Kraftstoff gefüllten Teil des Gehäuses 12 herrscht und auf den Flüssigkeitsspiegel 20 des im Gehäuse 12 befindlichen Kraftstoffs 28 wirkt. Das Ausgangssignal U ₀ des Differenzdrucksensors 21, das ein Maß für die Nullpunktverschiebung oder -drift des Differenzdrucksensors 21 ist, wird in der Steuer- und Auswerteeinheit 22 gespeichert.

Nunmehr wird von der Steuer- und Auswerteeinheit 22 bei geöffnetem Absperrventil 27 die Luftpumpe 26 eingeschaltet. Diese pumpt Luft in das Meßrohr 24 und drückt den darin befindlichen Kraftstoff in die Kraftstoffmenge 28 zurück. Nach einer bestimmten Zeit, die so bemessen ist, daß das Meßrohr 24 mit Sicherheit kraftstoffrei ist, wird von der Steuer- und Auswerteeinheit 22 das Absperrventil 27 geschlossen und die Luftpumpe 26 abgeschaltet. Nunmehr wirkt auf den Meßeingang 211 des Differenzdrucksensors 21 der hydrostatische Druck der Kraftstoffmenge 28 am Gehäuseboden 121. Das Ausgangssignal u(t) des Differenzdrucksensors 21 steht fortlaufend an der Steuer- und Auswerteeinheit 22 an. Letztere bestimmt aus der Differenz der Ausgangssignale u(t) und U ₀ des Differenzdrucksensors 21 bei entleertem und geflutetem Meßrohr 24 die Füllstandshöhe h als Funktion der Zeit gemäß

wobei g die Fallbeschleunigung und ρ die Flüssigkeitsdichte des Kraftstoffs ist. Das zeitkontinuierliche Ausgangssignal der Steuer- und Auswerteeinheit 22 wird der Anzeigeeinheit 23 zugeführt, an welcher der Füllstand h(t) über eine beliebige Zeitspanne abgelesen werden kann.

Um die Meßgenauigkeit zu erhalten, muß von Zeit zu Zeit die Füllstandsmessung unterbrochen und ein erneuter Nullpunktabgleich durchgeführt werden, wozu in gleicher Weise durch Öffnen des Absperrventils 27 das Meßrohr 24 geflutet und erneut das Ausgangssignal U ₀ des Differenzdrucksensors 21 bei geflutetem Meßrohr 24 abgespeichert wird. Bei der nach Entleerung des Meßrohrs 24 sich anschließenden Füllstandsmessung wird nunmehr der neue Speicherwert U ₀ zur Korrektur des Ausgangssignals u(t) verwendet.

In dem Füllstandsmesser 11 in Fig. 1 kann das Absperrventil 27 entfallen, wenn für die Dauer der Füllstandsmessung die Luftpumpe 26 eingeschaltet bleibt und somit verhindert, daß Kraftstoff in das Meßrohr 24 eintreten kann. Um den Meßfehler bei laufender Luftpumpe 26 möglichst klein zu halten, wird das Ausgangssignal u(t) des Differenzdrucksensors 21 vom Einschalten der Luftpumpe 26 an überwacht. Der zeitliche Verlauf dieses Ausgangssignals u(t) ist in Fig. 2 dargestellt. Mit Einschalten der Luftpumpe 26 bei geflutetem Meßrohr 24 steigt zunächst der Druck im Meßrohr 24 an, erreicht dann ein Maximum und fällt nach kurzer Zeit auf einen etwa konstanten Wert ab. Ist dieser Wert erreicht, so wird durch die Steuer- und Auswerteeinheit 22 die Pumpenleistung der Luftpumpe 26 soweit gedrosselt, daß gerade kein Kraftstoff in das Meßrohr 24 eindringen kann. Mit Reduzierung der Pumpenleistung reduziert sich auch der Luftdurchfluß durch das Meßrohr 24 und dadurch der am Meßrohr 24 auftretende Druckabfall. Wie in Fig. 2 und 3 ersichtlich, wird zum Zeitpunkt t 1 die Pumpenleistung zurückgenommen, der Druck im Meßrohr 24 und entsprechend die Amplitude des Ausgangssignals u(t) des Differenzdrucksensors 21 verkleinern sich entsprechend. Das Ausgangssignal des Druckdifferenzsensors 21 ist nahezu unverfälscht ein Maß für den Füllstand h im Kraftstofftank. Die Steuer- und Auswerteeinheit 22 errechnet entsprechend Gl.(1) den Füllstand h(t) im Kraftstofftank 10, der in der Anzeigeeinheit 23 angezeigt wird. In Fig. 3 ist die Pumpenkennlinie der Luftpumpe 26, also der Pumpendruck in Abhängigkeit von der geförderten Luftmenge dargestellt. Zum Zeitpunkt t = t 1 wird die Pumpenleistung zurückgenommen, wodurch die Pumpenkennlinie sich parallel zu kleineren Werten verschiebt.

Bei dem Kraftstofftank 10 in Fig. 4 ist der Füllstandsmesser oder Tankstandsgeber 11′ gegenüber dem vorstehend beschriebenen Tankstandsgeber 11 modifiziert. Soweit Bauelemente mit denen in Fig. 1 übereinstimmen, sind sie mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das im Gehäuse 12 angeordnete stirnseitig offene Meßrohr 24 reicht wiederum von oberhalb der maximalen Flüssigkeitshöhe 20′ bis zum Gehäuseboden 121, ist allerdings mit seinem oberen Ende an dem Rücklaufstutzen 19 angeschlossen. Außerdem weist das Meßrohr 24 an seinem oberen Ende eine Überlauföffnung 30 und an seinem dem Gehäuseboden 121 zugekehrten unteren Ende eine Ausflußöffnung 31 auf, in welche eine Drossel 32 integriert ist. Der Drosselquerschnitt ist so ausgebildet, daß die über die Kraftstoffrücklaufleitung 17 dem Meßrohr 24 zulaufende Flüssigkeitsmenge pro Zeiteinheit größer ist als die über den Drosselquerschnitt aus der Ausflußöffnung 31 aus dem Meßrohr 24 ausfließende Flüssigkeitsmenge. Das untere Ende des Meßrohrs 24 ist an dem Meßeingang 212 des Differenzdrucksensors 21 angeschlossen, während der Meßeingang 211 des Differenzdrucksensors 21 dem hydrostatischen Druck am Gehäuseboden 121 ausgesetzt ist. Der Ausgang 213 des Differenzdrucksensors 21 ist wiederum mit der Steuer- und Auswerteeinheit 22 und diese wiederum mit der Anzeigeeinheit 23 verbunden.

Die Wirkungsweise dieses modifizierten Tankstandsgebers 11 ist wie folgt: Bei stillstehendem Kraftfahrzeugmotor findet keine Flüssigkeitszirkulation statt, d.h. es wird kein Kraftstoff über die Kraftstoffansaugleitung 16 aus dem Kraftstofftank 10 abgesaugt und über die Kraftstoffrücklaufleitung 17 dem Kraftstofftank 10 wieder zugeführt. Aufgrund des Gesetzes der kommunizierenden Röhren ist das Meßrohr 24 bis zum Flüssigkeitsspiegel 20 mit Kraftstoff gefüllt. An den beiden Meßeingängen 211 und 212 steht der gleiche hydrostatische Druck der Kraftstoffmenge 28 im Kraftstofftank 10 an. Das für die Nullpunktabweichung charakteristische Ausgangssignal U ₀ des Differenzdrucksensors 21 wird in der Steuer- und Auswerteeinheit 22 gespeichert.

Mit laufendem Fahrzeugmotor findet eine Kraftstoffzirkulation statt, wobei der über die Kraftstoffrücklaufleitung 17 dem Gehäuse 12 wieder zulaufende Kraftstoff zunächst in das Meßrohr 24 fließt. Durch den wie vorstehend beschrieben bemessenen Querschnitt der Drossel 32 steigt das Kraftstoffniveau im Meßrohr 24 an, bis die Überlauföffnung 30 erreicht ist und der Kraftstoff über diese der Kraftstoffmenge 28 zufließt. Das Meßrohr 24 ist also stets bis zur Überlauföffnung 30 mit Kraftstoff gefüllt. Die Überlauföffnung 30 befindet sich in einem festen Abstand l ₀ vom Gehäuseboden 121. Der Differenzdrucksensor 21 ist nunmehr einmal dem hydrostatischen Druck der Flüssigkeitsmenge 28 mit der Füllhöhe h und andererseits dem hydrostatischen Druck der Kraftstoffsäule mit der Höhe l ₀ im Meßrohr 24 ausgesetzt. Sein Ausgangssignal ist damit proportional der Differenz dieser beiden hydrostatischen Drücke. Das Ausgangssignal u(t) des Differenzdrucksensors 21 wird der Steuer- und Auswerteeinheit 22 zugeführt, die daraus das Ausgangssignal h(t) gemäß

berechnet. g ist wiederum die Fallgeschwindigkeit und ρ die Dichte des Kraftstoffs. U ₀ ist der die Nullpunktdrift kennzeichnende abgespeicherte Wert des Ausgangssignals des Differenzdrucksensors 21 bei abgestelltem Fahrzeugmotor. Das Füllstandssignal h(t) der Steuer- und Auswerteeinheit 22 wird in der Anzeigeeinheit 23 dargestellt und kann kontinuierlich abgelesen werden.

Will man den Nullpunktabgleich des Differenzdrucksensors 21 unabhängig vom Abstellen des Fahrzeugmotors und der damit unterbundenen Kraftstoffzirkulation durchführen, so kann anstelle der Drossel 30 ein Ventil vorgesehen werden, dessen Querschnitt veränderbar ist. Die Steuerung des Ventils erfolgt über die Steuer- und Auswerteeinheit 22. Für den Nullpunktabgleich des Differenzdrucksensors 21, d.h. der Speicherung des Ausgangssignals U ₀ des Differenzdrucksensors 21 bei geflutetem Meßrohr 24, wird der Querschnitt des Ventils soweit aufgesteuert, daß die Flüssigkeitsmenge, die über die Ausflußöffnung 31 pro Zeiteinheit aus dem Meßrohr 24 theoretisch abzufließen vermag größer ist als die über den Rücklaufstutzen 19 dem Meßrohr 24 zufließende Flüssigkeitsmenge. Bei dieser Bemessung des Ventilquerschnitts wird das Kraftstoffniveau im Meßrohr sich auf den Flüssigkeitsspiegel 20 einstellen, so daß an beiden Meßeingängen 211, 212 des Differenzdrucksensors 21 der gleiche hydrostatische Druck liegt. Nachdem nunmehr das Ausgangssignal U ₀ des Differenzdrucksensors 21 in der Steuer- und Auswerteeinheit 21 abgespeichert ist, wird das Ventil so angesteuert, daß sein Durchflußquerschnitt wie die Drossel 32 in Fig. 4 bemessen ist, damit pro Zeiteinheit die über den Rücklaufstutzen 19 in das Meßrohr 24 zufließende Kraftstoffmenge größer ist als die über das Ventil in der gleichen Zeiteinheit aus dem Meßrohr 24 ausfließende Kraftstoffmenge.

Claims

1. Flüssigkeitsbehälter mit hydrostatischem Füllstandsmesser, insbesondere Kraftstofftank mit Tankstandsgeber, der einen Differenzdrucksensor und eine aus dessen elektrischen Ausgangssignalen den momentanen Füllstand bestimmende Auswerteeinheit aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Behälterinnern ein stirnseitig offenes, von oberhalb der maximalen Flüssigkeitshöhe (20′) bis zum Behälterboden (121) reichendes, durchmesserkleines Meßrohr (24) angeordnet ist, daß der Differenzdrucksensor (21) mit seinem einen Meßeingang (211) an dem oberen Ende des Meßrohrs (24) angeschlossen und mit seinem anderen Meßeingang (212) dem auf dem Flüssigkeitsspiegel wirkenden Luftdruck (p ₀) ausgesetzt ist, daß an dem oberen Ende des Meßrohrs (24) eine Luftpumpe (26) angeschlossen ist, die zur Füllstandsmessung das bei Meßbeginn geflutete, d.h. bis zum Flüssigkeitsspiegel (20) flüssigkeitsgefüllte, Meßrohr (24) durch Lufteinpumpen entleert, und daß die Füllstandsbestimmung in der Auswerteeinheit (22) aus der Differenz der Ausgangssignale (u(t), U ₀) des Differenzdrucksensors (21) bei entleertem und geflutetem Meßrohr (24) erfolgt.

2. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Luftpumpe (26) ein Absperrventil (27) angeordnet ist, das zum Fluten des Meßrohrs (24) geöffnet und nach Entleeren des Meßrohrs (24) geschlossen wird, und daß das dem entleerten Meßrohr (24) zugeordnete Ausgangssignal (u(t)) des Differenzdrucksensors (21 erst nach Schließen des Absperrventils (27) abgenommen ist.

3. Behälter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßrohr (24) an seinem unteren Ende über eine kleine Axialerstreckung eine Aufweitung (25) aufweist, deren Durchmesser so groß gewählt ist, daß das Volumen der Aufweitung (25) groß gegenüber dem Volumen des Meßrohrs (24) ist.

4. Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteeinheit (22) der zeitliche Verlauf des Ausgangssignals des Differenzdrucksensors (21) überwacht und bei Erkennen einer zeitlich im wesentlichen konstanten Amplitude ein Steuersignal für die Luftpumpe (26) generiert wird, daß eine Steuereinheit (22) zur Steuerung der Pumpenleistung vorgesehen ist, die aufgrund des Steuersignals die Pumpenleistung soweit reduziert, daß Flüssigkeit gerade nicht in das entleerte Meßrohr (24) einzudringen vermag, und daß das dem im entleerten Meßrohr (24) zugeordnete Ausgangssignal (u(t)) des Differenzdrucksensors (21) erst nach Rücknahme der Pumpenleistung abgenommen ist.

5. Behälter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Entleerung des Meßrohrs (24) nur einmal zu Beginn eines längeren Zeitraums nach einmaliger Abnahme und Speicherung des Ausgangssignals (U ₀) des Differenzdrucksensors (21) (Nullabgleichswert) bei geflutetem Meßrohr (24) vorgenommen und der Füllstand (h(t)) kontinuierlich aus dem um den Nullabgleichswert (U ₀) reduzierten zeitkontinuierlichen Ausgangssignal (u(t)) des Differenzdrucksensors (21) abgeleitet wird.

6. Behälter nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß der Differenzdrucksensor (21) und die Luftpumpe (26), einschließlich des ggf. in Reihe liegenden Absperrventils (27), im Behälterinnern oberhalb der maximalen Flüssigkeitshöhe (20′) angeordnet sind.

7. Behälter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, in welchem über einen Flüssigkeitsablauf und einem Flüssigkeitsrücklauf eine Flüssigkeitszirkulation stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß im Behälterinnern ein stirnseitig offenes, von oberhalb der maximalen Flüssigkeitshöhe (20′) bis zum Behälterboden (121) reichendes Meßrohr (24) angeordnet und mit seinem oberen Ende an den Flüssigkeitsrücklauf (17, 19) angeschlossen ist, daß der Differenzdrucksensor (21) mit seinem einen Meßeingang (212) mit dem unteren Ende des Meßrohrs (24) verbunden und mit seinem anderen Meßeingang (211) dem Flüssigkeitsdruck am Behälterboden (121) ausgesetzt ist, daß am unteren Ende des Meßrohrs (24) eine Ausflußöffnung (31), der eine Drossel (32) oder ein Ventil mit steuerbarem Querschnitt zugeordnet ist, und am oberen Ende des Meßrohrs (24) eine Überlauföffnung (30) vorgesehen ist und daß die Füllstandsbestimmung in der Auswerteeinheit (22) aus der Differenz der Ausgangssignale (u(t), U ₀) des Differenzdrucksensors (21) bei bis zur Überlauföffnung (30) flüssigkeitsgefülltem Meßrohr (24) und bei geflutetem, d.h. bis zum Flüssigkeitsspiegel (20) flüssigkeitsgefülltem, Meßrohr (24) erfolgt.

8. Behälter nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsquerschnitt der Drossel (32) bzw. des steuerbaren Ventils so bemessen ist, daß bei Flüssigkeitszirkulation die pro Zeiteinheit über den Flüssigkeitsrücklauf (17, 19) dem Meßrohr (24) zufließende Flüssigkeitsmenge größer ist als die aus der Ausflußöffnung (31) aus dem Meßrohr (24) ausfließende Flüssigkeitsmenge, und daß zur Gewinnung des Ausgangssignals (U ₀) des Differenzdrucksensors (21) bei geflutetem Meßrohr (24) die Flüssigkeitszirkulation vorübergehend unterbunden oder der Querschnitt des steuerbaren Ventils soweit vergrößert wird, daß die Flüssigkeitsmenge, die über die Ausflußöffnung (31) pro Zeiteinheit aus dem Meßrohr (24) theoretisch abzufließen vermag, größer ist als die über den Flüssigkeitsrücklauf (17, 19) dem Meßrohr (24) zufließende Flüssigkeitsmenge.

9. Behälter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterbindung der Flüssigkeitszirkulation bzw. die Aufsteuerung des Ventilquerschnitts nur einmal zu Beginn eines längeren Zeitraums durchgeführt und das Ausgangssignal (U ₀) des Differenzdrucksensors (21) (Nullabgleichswert) abgenommen und gespeichert wird, und daß der Füllstand (h(t)) kontinuierlich bei stattfindender Flüssigkeitszirkulation und wirksamer Drossel (32) bzw. wieder verkleinertem Öffnungsquerschnitt des steuerbaren Ventils aus dem um den Nullabgleichswert (U ₀) reduzierten zeitkontinuierlichen Ausgangssignal (u(t)) des Differenzdrucksensors (21) abgeleitet wird.