탱크 내의 액체의 레벨을 검출하기 위한 방법 및 장치 {METHOD AND APPARATUS FOR DETECTING THE LEVEL OF FLUID IN A TANK}
본 발명은 탱크, 특히 자동차의 연료 탱크 내의 액체의 레벨을 검출하기 위한 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 탱크, 특히 자동차의 연료 탱크 내의 액체의 레벨을 검출하기 위한 장치에 관한 것이다. 탱크 내의 레벨을 검출하기 위해 대개 플롯트를 갖는 레버 트랜스미터가 사용된다. 상기 플롯트는 탱크 내의 액체의 레벨을 따르고 레벨에 따라 전위차계에 연결된 레버를 진동시킨다. 이어서, 상기 전위차계의 신호들은 전기 신호들로 변환되어, 레벨 및 탱크 내에 존재하는 액체의 부피가 환산된다. 여기서, 레버가 탱크 내에서 매우 큰 치수를 필요로 한다는 단점이 있다. 특히, 오늘날의 자동차 연료 탱크는 매우 복잡하게 형성된 탱크이며, 상기 탱크 내에 상기 방식의 레버가 배치된다는 것은 매우 어렵다.
본 발명의 목적은 거의 탱크의 구조와 상관없이 레벨을 검출하기 위해 적용될 수 있는 서두에 언급된 방식의 방법을 제조하는데 있다. 또한 거의 임의로 형성된 탱크 내의 레벨을 검출할 수 있는 서두에 언급된 방식의 장치를 제조하는데 있다.
도 1은 탱크 내의 레벨을 검출하기 위한 본 발명에 따른 장치의 개략도. 도 2a, 2b는 탱크 내의 레벨을 검출하기 위한, 두 단계로 이루어진 본 발명에 따른 방법의 개략도, 도 3은 본 발명에 따른 장치의 추가 도면. *도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* 1: 탱크 2: 운송 장치 3: 어큐뮬레이터 4: 플로우 파이프 5: 스위칭 밸브 6, 15: 라인 7: 측량 챔버 8, 18: 개구 9: 플롯트 10: 스위치 11: 측정 장치 12: 제어 장치 13: 평가 장치 14: 메모리 16: 온도 센서 19: 펌프
상기 목적은 본 발명에 따라 연료 탱크의 측정될 최대 높이에 걸쳐 뻗으면서, 연료 탱크에 연결되는 측량 챔버가 공지된 압력 차이에서 비워지거나 또는 완전히 채워지며, 상기 측량 챔버를 채우거나 또는 비우는데 필요한 시간이 검출되고 검출된 시간으로 탱크 내의 레벨이 환산됨으로써 달성된다. 이러한 방법에 의해 탱크 내의 액체의 레벨은 측량 챔버를 비우거나 또는 채우는 속도에 의해 검출된다. 상기 측량 챔버는 연료 탱크에 연결되기 때문에, 본 발명에 따른 방법의 출발점에서 연료 탱크 내의 레벨에 상응하는 측량 챔버 내의 레벨이 존재한다. 따라서, 상기 측량 챔버를 완전히 채우거나 비우는데 필요한 시간은 탱크 내의 레벨에 대한 척도이다. 상기 측량 챔버 및 연료 탱크의 구조는 본 발명에 따른 방법을 갖는 레벨의 검출시 거의 어떠한 영향도 미치지 않는다. 따라서, 상기 측량 챔버는 예컨대 대각선으로 배치되거나 휘어질 수 있다. 본 발명의 바람직한 개선예에 따르면, 측량 챔버를 채우기 위해 검출된 시간이 미리 검출된 부피/충전 높이 특성 곡선과 비교될 경우, 탱크 내의 레벨을 검출하는 것은 특히 적은 계산 비용을 필요로 한다. 또한 이를 통해 상기 측량 챔버는 상이한 횡단면을 가질 수 있다. 두 번째 언급된 목적, 즉 거의 임의로 형성된 탱크 내의 레벨을 검출할 수 있는 서두에 언급된 방식의 장치의 제조는 상기 탱크에 연결되어, 검출될 최대 높이에 걸쳐 뻗는 측량 챔버가 제어가능한 액체 컨베이어에 연결되고, 및 상기 측량 챔버를 채우거나 또는 비우기 위해 필요한 시간을 검출하기 위한 측정 장치 및 검출된 시간으로부터 탱크 내의 레벨을 계산하기 위한 평가 장치가 형성됨으로써 달성된다. 이러한 디자인에 의해 본 발명에 따른 운송 장치는 돌출해 있는 형태의 레버 트랜스미터를 필요로 하지 않는다. 상기 측량 챔버는 탱크와 연결되어 있기 때문에, 측량 챔버 및 탱크 내에서 기본 상태에 있는 액체는 각각 동일한 충전 높이를 갖는다. 공지된 운송 속도에서 측량 챔버를 채우거나 또는 비우기 위해 필요한 시간은 연료 탱크 내의 레벨에 대한 척도이다. 상기 측량 챔버 및 연료 탱크의 구조는 본 발명에 따른 장치에 의한 레벨의 검출시 거의 어떠한 영향도 미치지 않는다. 따라서, 상기 측량 챔버는 예컨대 대각선으로 배치되거나 휘어질 수 있다. 이어서, 상기 측정 장치는 레벨로부터 탱크 내의 액체 부피를 계산할 수 있다. 본 발명의 바람직한 개선예에 따르면, 상기 측량 챔버는 관형으로 디자인될 경우 특히 구조상으로 간단하게 형성된다. 상기 측량 챔버의 비우거나 또는 최대로 채우는 것은 예컨대 액체 컨베이어를 구동시키는 전기 모터의 전력 수용에 의해 달성될 수 있다. 본 발명에 따른 장치는 본 발명의 다른 바람직한 개선예에 따르면, 측량 챔버의 상한선에 플롯트에 의해 작동가능한 스위치가 배치될 경우 거의 임의의 액체 컨베이어에 의해 작동될 수 있다. 본 발명의 다른 바람직한 개선예에 따르면, 액체의 레벨을 검출하는 것은 상기 측량 챔버가 그 상부 및 하부 영역에서 각각 개구를 통해 탱크에 연결되고, 및 상기 측량 챔버를 채우거나 비울때 하부 개구가 폐쇄될 수 있을 경우에 특히 신속하게 이루어진다. 본 발명의 다른 바람직한 개선예에 따르면, 탱크 내의 레벨은 상기 측량 챔버가 상이한 높이에서 배치된 다수의 개구를 통해 탱크에 연결될 경우 특히 정확하게 검출될 수 있다. 이를 통해, 예컨대 측량 챔버가 채워질 때 액체가 개구를 통해 탱크 내로 배출된다. 이에 따라, 측량 챔버를 완전히 채울때까지는 비교적 큰 시간이 필요하기 때문에, 측정의 시작 및 끝의 검출시 측정 오류가 검출된 레벨에 적은 영향을 끼칠 수 있다. 본 발명의 다른 바람직한 개선예에 따르면, 검출된 레벨의 정확성을 추가로 높이기 위해 액체 컨베이어가 어큐뮬레이터를 갖는 것이 바람직하다. 이를 통해, 본 발명에 따른 장치는 고유의 운송 펌프를 필요로 하지 않는다. 자동차의 연료 탱크를 위해 제공된 본 발명에 따른 장치에 있어서, 탱크의 비움은 액체 컨베이어의 제어에 의해 제공된 시간 간격으로 간단히 검출될 수 있다. 본 발명에 따른 다른 바람직한 개선예에 따르면, 평가 장치는 채우거나 또는 비우기 위해 검출된 부피/충전 높이 특성 곡선을 위한, 및/또는 레벨의 최후로 검출된 값을 위한 메모리를 가질 경우에 특히 구조적으로 간단하게 형성된다. 이를 통해, 탱크 내의 레벨은 측량 챔버가 상이한 횡단면을 가질 경우에 매우 정확하게 검출될 수 있다. 큰 횡단면을 갖는 측량 챔버의 단면에 의해 충전 높이는 이 영역에서 특히 정확하게 검출될 수 있다. 연료 탱크 내의 레벨을 측정하기 위해 제공된 장치에서, 본 발명에 의해 적은 잔류량이 특히 정확하게 검출될 수 있다. 본 발명의 다른 바람직한 개선예에 따르면, 평가 장치가 탱크 내에 배치된 온도 센서에 연결될 경우 탱크 내의 액체 점도에 끼치는 온도의 영향이 간단히 제거될 수 있다. 이에 따라, 특히 연료 탱크 내의 레벨을 검출하기 위해 제공되는 장치에서 레벨의 특히 정확한 검출이 이루어진다. 왜냐하면, 연료는 대부분 강한 온도 변동하에 놓여있기 때문이다. 측량 챔버를 채우는 액체의 압력 변동에 의해 검출된 값이 변조되며, 이때 상기 압력 변동은 작동 조건에 따라 예컨대 운송 장치, 별도의 펌프 또는 어큐뮬레이터의 액체 컨베이어에 의해 발생한다. 따라서, 추가의 바람직한 디자인에 있어서, 압력 센서가 액체 컨베이어의 배출구 또는 측량 챔버로 안내되는 라인 내에 배치되고 평가 장치에 연결됨으로써 변조되는 것을 막을 수 있다. 본 발명에 따른 장치는 자동차의 연료 탱크 내에 삽입되어, 전기로 작동되는 운송 장치가 액체 컨베이어로서 형성될 경우 특히 저렴한 비용으로 제조된다. 본 발명은 수많은 실시예를 갖는다. 본 발명의 기본 원칙을 더 구체화하기 위해 그 중 하나가 도면에 도시되고 하기에 기술된다. 도 1은 탱크(1) 내의 연료 레벨을 검출하기 위한 장치를 갖는 자동차의 연료 탱크로서 형성된 탱크(1)를 도시한다. 상기 탱크(1) 내에 운송 장치(2)가 배치되며, 상기 운송 장치(2)는 탱크(1)로부터 나온 연료를 어큐뮬레이터(3)로 운송한다. 연료는 상기 어큐뮬레이터(3)로부터 플로우 파이프(4)를 통해 자동차의 도시되지 않은 내연 기관으로 이른다. 스위칭 밸브(5)에 의해 차단가능한 라인(6)이 상기 플로우 파이프(4)로부터 관형 측량 챔버(7)의 바닥 영역으로 안내된다. 상기 측량 챔버(7)는 그 벽에서 다수의 개구(8)를 가지며, 상기 개구(8)를 통해 연료가 통과될 수 있다. 상기 측량 챔버(7)는 그 상부 영역에서 플롯트(9)에 의해 작동가능한 스위치(10)를 갖는다. 여기서, 상기 플롯트(9)는 상기 스위치(10)에 고정된다. 상기 스위치(10)는 측정 장치(11)에 접속된다. 상기 측량 챔버(7)와 플로우 파이프(4) 사이의 라인(6) 내에 배치된 스위칭 밸브(5)는 제어 장치(12)에 의해 스위칭될 수 있다. 상기 제어 장치(12)는 상기 측정 장치(11)에 연결되고, 상기 측정 장치(11)는 평가 장치(13)에 연결된다. 상기 평가 장치(13)는 전자 메모리(14)를 가지며 도시되지 않은 디스플레이 장치로 안내된 라인(15)에 연결된다. 또한, 상기 평가 장치(13)는 탱크(1) 내에 배치된 온도 센서(16)에 연결된다. 도면을 더 구체화하기 위해 상기 측량 챔버(7)는 직선으로 도시된다. 또한 상기 측량 챔버(7)는 휘어질 수도 있고 상이한 횡단면을 가질 수 있다. 도 2a는 도 1의 탱크(1) 내의 연료 레벨을 측정하기 바로 직전의 측량 챔버(7)를 매우 확대하여 도시한 것이다. 측량 챔버(7)를 어큐뮬레이터(3)에 연결시키는 라인(6) 내에 배치된 스위칭 밸브(5)는 폐쇄된다. 상기 측량 챔버(7)의 벽 내에 있는 개구(8)를 통해 연료는 상기 측량 챔버(7) 내로 유입되거나 배출될 수 있다. 따라서, 상기 측량 챔버(7) 내의 레벨은 탱크(1) 내의 레벨에 상응한다. 상기 탱크(1) 내의 레벨을 검출하기 위해 스위칭 밸브(5)는 개방된다. 이를 통해, 연료는 측량 챔버가 완전히 채워질 때까지 측량 챔버(7) 내로 유입된다. 이러한 상태는 도 2b 에 도시되어 있다. 여기서, 연료 레벨은 플롯트(9)를 상부로 누르고 스위치(10)를 폐쇄시킨다. 연료 레벨에 의한 스위칭 밸브(5)의 개방과 스위치(10)의 작동 사이의 시간은 도 1에 도시된 측정 장치(11)에 의해 검출되고 평가 장치(13)로 제공된다. 상기 평가 장치(13)는 상기 시간을 실험에서 미리 검출되어, 메모리(14)에 저장된 부피/충전 높이 특성 곡선과 비교한다. 이로부터, 상기 탱크(1)에 존재하는 레벨, 및 공지된 탱크 구조에서 탱크(1)에 존재하는 연료의 부피가 계산될 수 있다. 연료의 점도가 온도에 좌우되기 때문에, 상기 메모리(14)에 상이한 온도에 대한 다수의 특성 곡선이 저장될 수 있으며 온도 센서(16)의 값에 상응하여 상응하는 특성 곡선이 선택될 수 있다. 상기 측량 챔버(7)의 벽 내에 있는 개구(8)는 상기 측량 챔버(7)를 채우는데 필요한 시간을 어큐뮬레이터(3)와 탱크(1) 내의 내부 압력 간의 고정시켜놓은 압력 차이에서 제공된 치수로 증대시키는데 사용된다. 도 3은 본 발명에 따른 장치의 추가 실시예를 도시한다. 상기 장치는 측량 챔버(7)가 상부로 개방되고 상기 측량 챔버(7)의 바닥 영역에서 스위칭 밸브(17)에 의해 폐쇄가능한 몇몇 개구(18)를 가짐으로써 도 1과는 구별된다. 또한 상기 측량 챔버(7)는 별도의 제어가능한 펌프(19)에 의해 채워질 수 있다. 탱크(1) 내의 레벨을 측정하기 전에 스위칭 밸브(17)가 열림으로써, 도면에 도시된 바와 같이 상기 탱크(1) 및 측량 챔버(7) 내에서는 각각 동일한 레벨이 존재한다. 레벨의 측정 스타트 시에 우선 스위칭 밸브(17)는 폐쇄되고 펌프(19)가 스타트된다. 이어서, 상기 측량 챔버(7)는 도 1에 따른 장치에서 측량 챔버(7) 내의 액체의 레벨이 스위치(10)를 작동시킬때까지 액체로 채워진다. 상기 측량 챔버를 채우기 위한 시간의 평가는 도 1 및 2에 다른 장치에서와 같이 이루어진다. 상기 측량 챔버(7)는 가변되는 횡단면을 가진다. 큰 횡단면의 영역에서 액체의 레벨은 작은 횡단면의 영역에서 보다 더 느리게 증가한다. 따라서, 큰 횡단면의 영역에서 검출된 레벨은 작은 횡단면의 영역에서 검출된 레벨 보다 더 정확하다. 물론, 액체는 레벨을 측정하기 위한 측량 챔버(7)로부터 흡인될 수 있다. 그러므로, 스위치(10)는 상기 측량 챔버(7)의 바닥에 배치되어야만 한다.
본 발명에 의해 거의 레벨을 검출하기 위한 탱크의 구조와 상관없이 적용될 수 있는 서두에 언급된 방식의 방법을 제조된다. 또한 거의 임의로 형성된 탱크 내의 레벨을 검출할 수 있는 서두에 언급된 방식의 장치가 제조된다. |
