燃料箱油位傳感器和用來確定剩餘燃料量的裝置的製作方法
2023-06-22 02:41:06
專利名稱：燃料箱油位傳感器和用來確定剩餘燃料量的裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種燃料箱油位傳感器和用來確定剩餘燃料量的裝置，它們用於汽車等的燃料箱中，從而確定燃料箱內的剩餘燃料量。
背景技術：
靠燃料如汽油為能源的汽車配置有用來儲存燃料的燃料箱和用來確定剩餘燃料量的裝置，該裝置設置來把燃料箱內的剩餘燃料量通知給駕駛員。
用來確定剩餘燃料量的傳統裝置包括燃料箱油位傳感器，它設置在燃料箱內；及燃料表，它向駕駛員示出剩餘燃料量。燃料箱油位傳感器包括浮子，它浮在液體燃料的表面上；接觸器，它隨著浮子的垂直運動而垂直地運動；及變阻器，它根據與接觸器的接觸位置而改變電阻值。典型地，接觸器和變阻器在工作時總是處於浸入到液體燃料或者露出到蒸發燃料的狀態中。
傳統地，通過改變變阻器的電阻值(這個隨著接觸器和變阻器之間的接觸位置的改變而發生)，燃料箱油位傳感器確定燃料箱內的剩餘燃料量，其中接觸位置隨著支撐在液體燃料表面上的浮子的垂直運動而改變。
在圖9的曲線圖中示出了變阻器的電阻值和燃料箱內的剩餘燃料量之間的關係。在曲線圖中，變阻器成形成隨著燃料箱內的剩餘燃料量的增加而使它的電阻值線性地減少。
順便說一下，公知的是，燃料如汽油含有硫，該硫隨著時間的過去而以硫化物的形式沉積在接觸器和變阻器上，以致提高了變阻器的電阻值並且加寬了電阻值的變化。
因此，當硫化物沉積時，如
圖10的實線所示一樣，變阻器的電阻值從早期值(圖10中的虛線)處總體提高，並且變化加寬了。更加具體地說，如圖10所示的例子一樣，作為燃料表的剩餘燃料量的指示數(讀出數據)所給出的值變成小於實際剩餘燃料量(真實值)。
圖11示出了這種現象。在圖11中，縱坐標軸表示燃料表的讀出數據，而橫坐標軸表示真實值，該真實值表示燃料箱內的實際剩餘燃料量。在早期值中(如虛線所示)，可以觀察到讀出數據和真實值之間的一致性較好。但是，當硫化物沉積並且電阻值提高(如實線所示)時，這種一致性被破壞了並且讀出數據變成小於真實值。
即使在圖11所示的這種現象發生時，由圖11中的點劃線所表示的充滿油箱的指示範圍是油位的讀出數據範圍，用肉眼能看到燃料表的指示數的人認為這個範圍是充滿的。在圖11中示出了，即使在硫化物沉積之後真實值變成等於充滿時的值，但是讀出數據仍然不能到達充滿油箱的指示範圍。
由上述硫化物沉積所產生的讀出數據和真實值之間的這種不良差距使駕駛員不利地給出了不清楚的、不正確的判斷，該駕駛員在加油站或者類似地方作出充滿的要求。因為，儘管燃料箱實際上已充滿了燃料，但是燃料表提供了表明好像燃料箱沒有被充滿的讀出數據。
本發明是考慮到上述缺點所作出的，並且本發明的示例性目的是提供一種這樣的燃料箱油位傳感器，即使變阻器的電阻值隨著硫化物的沉積而增大，但是該傳感器總是能充分地探測到燃料箱的充滿情況。
本發明的另一個示例性目的是提供一種用來確定剩餘燃料量的裝置，根據在不依賴於變阻器的電阻值的情況下燃料箱油位傳感器所探測到的充滿信息，該裝置可以精確地確定燃料箱內的剩餘燃料量。
本發明的公開內容根據本發明的一個示例性方面的燃料箱油位傳感器是這樣的燃料箱油位傳感器，該傳感器根據電阻值來測量剩餘燃料量，該電阻值通過下面方法來改變使用浮子使變阻器進行運動，該浮子根據燃料箱內的燃料增多和減少而垂直地進行運動，其中變阻器的電阻值變化包括線性範圍，在該範圍內電阻值隨著燃料增多和減少而線性地變化；及非線性範圍，在該範圍內，在燃料箱基本上充滿燃料的充滿油箱的情況下，電阻值不連續地改變。
由於燃料箱油位傳感器具有上述的裝置，因此在早期(在硫化物沉積之前)狀態下的變阻器的電阻值根據燃料量即根據浮子高度屬於兩個不同範圍中的一個。將描述與燃料箱內的燃料量波動相關的這些範圍。首先，在開始於0的、燃料箱內的剩餘燃料量到達充滿油相情況之前，變阻器的電阻值根據浮子的垂直運動(線性範圍)進行線性改變。
接著，當燃料箱充滿有燃料並且浮子升高到頂部時，變阻器的電阻值從線性範圍的端點處進行不連續的改變從而表現為特殊的值(非線性範圍)。
假設變阻器成形成允許電阻值採用線性範圍內的值或者非線性範圍內的值，其中在線性範圍內，變阻器的電阻值線性地減少，而在該非線性範圍內，變阻器的電阻值不連續地降低一個預定值從而成為特殊值。
就具有上述裝置的變阻器而言，下面討論在硫化物沉積的情況下電阻值和燃料表的讀出數據之間的關係。當燃料箱不在充滿油箱情況下(即落入線性範圍內)時的電阻值由於硫化物沉積而變成大於早期時(在硫化物進行沉積之前)的電阻值，因此燃料表的讀出數據所示出的值小於實際剩餘燃料量(真實值)。
但是，在充滿油箱的情況下(非線性狀態)，儘管電阻值變成大於早期值(在硫化物進行沉積之前)，但是充分設定的預定值可以使電阻值小於線性範圍端點處的值。換句話說，就具有因此而成形的上述裝置的變阻器而言，即使硫化物沉積，在充滿油箱的情況下的燃料表的讀出數據可以與真實值相同。
根據本發明的另一個示例性方面的、用來確定剩餘燃料量的裝置是這樣的裝置根據燃料噴射式發動機的燃料消耗信息、上述燃料箱油位傳感器所探測到的充滿信息和燃料箱的充滿油箱的容積，該裝置確定燃料箱內的剩餘燃料量，而該裝置通過從充滿油箱的容積中減去燃料消耗量來計算出燃料箱內的剩餘燃料量，而該燃料消耗量由燃料消耗信息來表示，該燃料消耗量具有在充滿信息表示燃料箱已充滿之後所加起來的值。
具有上述裝置的、用來確定剩餘燃料量的裝置是這樣的裝置通過使用即使在硫化物進行沉積也能確保具有較好探測能力的上述燃料箱油位傳感器，該裝置估計出燃料箱內的剩餘燃料量。
更加具體地說，當燃料箱到達充滿油箱的情況時，燃料箱油位傳感器把充滿信息輸出到用來確定剩餘燃料量的裝置中；然後，用來確定剩餘燃料量的裝置藉助算法工作估計出燃料箱內的剩餘燃料量，在該算法工作中，從充滿油箱的容積中減去發動機所消耗的燃料量，其中充滿油箱的容積是燃料箱可以容納的燃料量。
如上所述，除了充滿信息之外，用來確定剩餘燃料量的本發明裝置不使用燃料箱油位傳感器中的變阻器的電阻值，因此即使燃料箱油位傳感器中所測量出的電阻值由於硫化物沉積而增加了，但也可以沒有錯誤地估計出精確的剩餘燃料量。
參照附圖，優選實施例的下面描述使得本發明的其它目的和另外特徵容易變得顯而易見。
附圖的簡短描述圖1是本發明燃料箱油位傳感器和它與用來確定剩餘燃料量的裝置相連的功能方塊圖。
圖2是曲線圖，它示出了本發明燃料箱油位傳感器的電阻值和燃料箱內的剩餘燃料(汽油)量之間的關係(在早期)。
圖3是曲線圖，它示出了在本發明的燃料箱油位傳感器中、在硫化物沉積之後、在電阻值和燃料箱內的剩餘燃料(汽油)量之間的關係。
圖4示出了燃料表的讀出數據和真實值之間的關係。
圖5是用來確定剩餘燃料量的本發明裝置的第一實施例的功能方塊圖。
圖6是控制過程的流程圖，該控制過程在用來確定剩餘燃料量的本發明裝置的第一實施例中實現。
圖7是用來確定剩餘燃料量的本發明裝置的第二實施例的功能方塊圖。
圖8是控制過程的流程圖，該控制過程在用來確定剩餘燃料量的本發明裝置的第二實施例中實現。
圖9是曲線圖，它示出了在傳統裝置中變阻器的電阻值和燃料箱內的剩餘燃料(汽油)量之間的關係。
圖10是曲線圖，它示出了在傳統裝置中變阻器的電阻值和燃料箱內的剩餘燃料(汽油)量之間的關係(在硫化物沉積之後)。
圖11是曲線圖，它示出了在傳統裝置中燃料表的讀出數據和剩餘燃料量的真實值之間的關係(在硫化物沉積之後)。
實現本發明的模式參照認為合適的附圖來描述本發明的一些實施例。
圖1示意性地示出了本發明的燃料箱油位傳感器及它與用來確定剩餘燃料量的裝置之間的關係。參照圖1，燃料箱油位傳感器1包括變阻器1a和接觸器1b，並且浸在燃料中。接觸器1b與浮子1c相連，而浮子1c浮在液體燃料的表面上。接觸器1b隨著浮子1c的垂直運動而垂直地運動，因此與變阻器1a相接觸的部分進行移動從而改變變阻器1a的電阻值。
用來確定剩餘燃料量的裝置3通過A/D轉換器4與燃料箱油位傳感器1相連，並且接受從燃料箱油位傳感器1中所得到的變阻器1a的電阻值。用來確定剩餘燃料量的裝置3與FIECU(燃料噴射電子控制元件)5相連，並且接受來自FIECU5的燃料噴射式發動機的燃料消耗信息。
在用來確定剩餘燃料量的裝置3中，根據上述所接受到的信息(電阻值、燃料消耗信息等)以後面將描述的方式估計燃料箱2內的剩餘燃料量，並且輸出到燃油表6中。
接下來，詳細描述本發明的燃料箱油位傳感器1。
在硫化物進行沉積之前所具有的本發明燃料箱油位傳感器1的電阻值(早期電阻值)和燃料箱2內的剩餘燃料量之間的關係示意性地示出在圖2中。
變阻器1a的電阻值可以分成線性範圍和非線性範圍，其中在線性範圍內，電阻值隨著燃料箱2內的燃料增加而以一定的傾斜度線性地減少，而在非線性範圍內，電阻值在線性範圍的端點A處不會連續地降低一個預定值Rth，而在該端點上，燃料箱2基本上被充滿了，接著電阻值保持在特殊值上。
接下來，在圖3中示意性地示出在硫化物進行沉積之後所具有的本發明燃料箱油位傳感器1的電阻值和燃料箱2內的剩餘燃料量之間的關係。由於硫化物的沉積，因此變阻器1a的電阻值相對於早期的電阻值在整個範圍內變大了，並且電阻值的變化也加寬了。
就在充滿油箱情況下(處於非線性範圍內)變阻器1a的電阻值的中心而言，它顯示，電阻值隨著變化的加寬而增大，但是與早期值的線性範圍的端點A處的電阻值相比，該電阻值變得更小了。換句話說，本發明的燃料箱油位傳感器1被成形成在充滿油箱的情況下不能連續地減小電阻值，因此即使硫化物沉積並且電阻值增大，但燃油表6在充滿油箱的情況下可以提供合適的讀出數據(充滿油箱指示)。
圖4是示意圖，它示出了在硫化物進行沉積之前和之後的燃油表6所示出的剩餘燃料量(讀出數據)和實際剩餘燃料量(真實值)之間的關係；縱坐標軸表示燃油表6的讀出數據，而橫坐標軸表示真實值，該真實值表示燃料箱2內的實際剩餘燃料量。虛線是這樣的示意圖，它示出了在硫化物沉積之前所給出的讀出數據和真實值之間的關係；它表明，真實值與讀出數據相同。
實線是這樣的圖，它示出了在硫化物沉積之後所給出的讀出數據和真實值之間的關係；它表明，除了在充滿油箱的情況之外，這些讀出數據小於真實值，同時在充滿油箱的情況之外，由於上述原因，這些讀出數據和真實值相互變成是相同的。更加具體地說，燃油表6給出了落入充滿油箱指示範圍內的讀出數據，看燃油表6示數的人可以認為該指示範圍表示油箱已充滿。
因此，即使硫化物沉積並且電阻值增大，但本發明的燃料箱油位傳感器1在充滿油箱的情況下可以向燃油表6提供能夠指示油箱充滿的合適讀出數據。
在本發明中，預定值(閾值)Rth最好設置成即使硫化物沉積在變阻器1a或者其它地方上並且電阻值隨著變化的加寬而增大，但是在充滿油箱情況下(在非線性範圍內)的電阻值不能超過線性範圍端點A處的值。
接下來，詳細描述用來確定剩餘燃料量的本發明裝置3。
參照圖5所示的功能方塊圖來描述用來確定剩餘燃料量的裝置3的第一實施例。
如後面詳細描述的一樣，用來確定剩餘燃料量的裝置3的第一實施例通過使用燃料箱油位傳感器1探測燃料箱2的充滿狀態(如圖1所示)來觸發，從而從充滿油箱的容積QF中減少燃料消耗量c，從而估計出剩餘的燃料量Qnow。
用來確定剩餘燃料量的本發明第一實施例裝置3包括燃料消耗量計算器3a，它接受來自FIECU5的燃料消耗信息c』，從而計算出燃料消耗量c；選擇器3b，它接受來自本發明的燃料箱油位傳感器1的充滿信息；儲存器3d，它保留燃料箱2的充滿油箱的容積QF；減法器3e，它通過充滿信息F、充滿油箱的容積QF和燃料消耗量c來計算出燃料箱2內的目前剩餘燃料量Qnow。把剩餘燃料量Qnow輸出到燃料表6中並且作為讀出數據給出。每個元件以軟體形式來實現，該軟體的每個程序片執行單個工作。
接下來，描述本發明第一實施例的、用來確定剩餘燃料量的裝置3的工作。
從燃料箱油位傳感器1中所輸出的充滿信息F是兩個值0和1中的一個的標識位；例如，如果剩餘燃料量等於充滿油箱情況下的值，那麼輸出F＝1，而在其它情況下，輸出F＝0。
燃料消耗計算器3a把噴射指示值作為燃料消耗信息c』來接受，並且計算出每單位時間(如每分鐘)的燃料噴射量(燃料消耗量c)，其中FIECU5把該噴射指示值輸出到燃料噴射式發動機(未示出)的噴射器(未示出)中。
選擇器3b執行一些工作，而這些工作在充滿信息F的每個值上是不同的。如果F＝1(在充滿油箱的情況下)，那麼選擇器3b執行工作(Qold＝QF)從而把充滿油箱的容積QF設置成工作參數Q0ld。另一方面，如果F＝0(不在充滿油箱的情況下)，那麼選擇器3b執行工作(Qold＝Qnow)從而把燃料箱2內的目前剩餘燃料量Qnow設置成工作參數Qold。
使用開關SW在選擇器3b內選擇一些工作(Qold＝QF或者Qold＝Qnow)，開關SW根據充滿信息F的值來改變接觸器C1和C2之間的接觸位置。更加具體地說，如果充滿信息F是0，那麼開關SW與接觸器C1形成接觸，從而執行工作Qold＝Qnow。另一方面，如果充滿信息F是1，那麼開關SW暫時把接觸點改變到接觸器C2上，從而執行工作Qold＝QF。一旦工作Qold＝QF完成了，那麼開關SW立即把接觸點改變回來，並且保持與接觸器C1進行接觸。
減法器3e執行工作(Qnow＝Qold-c)從而通過燃料消耗量c來得到燃料箱2內目前剩餘的燃料量Qnow，燃料消耗計算器3a通過燃料消耗信息c』和由選擇器3b中所輸入的Qold來計算出該燃料消耗量c。把因此而得到的Qnow輸出到燃料表6中，在該燃料表中表示成讀出數據，並且又輸出返回到選擇器3b中，以便重新計算出Qnow，該Qnow隨著燃料的消耗而每時每刻地發生改變。例如，假設燃料消耗計算器3a計算出每一分鐘的燃料消耗量c，那麼減法器3e也計算出每一分鐘的Qnow＝Qold-c。
接下來，參照圖6所示的流程圖來描述本發明第一實施例的、用來確定剩餘燃料量的裝置3的控制過程。
在步驟S11中，由燃料消耗信息c』來計算出每個預定時間期限(在這種情況下是1分鐘)的燃料消耗量c。
用S12來表示這樣的步驟，在選擇器3b內執行以充滿信息F的值為基礎的條件工作。如果F＝1(分支指令Y)，那麼開關SW與選擇器3b內的接觸器C2產生接觸，從而執行工作Qold＝QF(S13)。在其它情況下，即如果F＝0(分支指令N)，那麼開關SW與選擇器3b內的接觸器C1產生接觸，從而執行工作Qold＝Qnow(S14)。
接下來，在步驟S15中，在減法器3e內執行工作Qold-c＝Qnow，從而計算出燃料箱2內目前剩餘的燃料量Qnow，該燃料量Qnow被輸出到燃料表6中。之後，該過程返回到步驟S11中，並且在一分鐘的每個期間從步驟S11循環到S15中。
如上所述，除了在充滿油箱的情況下(在這種情況下，即使在硫化物沉積時，燃料箱油位傳感器1也可以精確地進行探測)之外，用來確定剩餘燃料量的本發明裝置3估計出剩餘燃料量Qnow，而不需要使用變阻器1 a的電阻值(如圖1所示)，因此可以精確地確定剩餘燃料量Qnow，而與硫化物是否沉積到變阻器1a上無關。
接下來，參照圖7所示的功能方塊圖來描述用來確定剩餘燃料量的裝置3的第二實施例。在圖7中，與圖5的元件相對應的這些元件用相同的標號來表示，並且相同的描述被省去了。
本發明第二實施例的、用來確定剩餘燃料量的裝置3包括燃料消耗加法器3f，它各自接受來自FIECU5的燃料消耗信息c』和來自燃料箱油位傳感器1的充滿信息F；儲存器3d，它儲存燃料箱2的充滿油箱的容積QF；及減法器3g，它通過總的燃料消耗量Csum和充滿油箱的容積QF來計算出燃料箱2內目前剩餘的燃料量Qnow，其中該總的燃料消耗量由燃料消耗加法器3f來得到。把剩餘的燃料量Qnow輸出到燃料表6中並且產生讀出數據。
接下來，描述本發明第二實施例的、用來確定剩餘燃料量的裝置3的工作。
在燃料消耗加法器3f中，如果充滿信息變成1，那麼燃料消耗量的總計工作開始了；通過以預定間隔執行總計工作來計算出總的燃料消耗量Csum，並且把總的燃料消耗量Csum輸出到減法器3g中。更加具體地說，燃料消耗加法器3f通過把標識位設定在充滿信息F的1上來觸發，從而執行工作Csum＝Csum+c，從而得到總的燃料消耗量Csum，即得到從充滿油箱的情況下開始所消耗的燃料總量。假設如第一實施例一樣，每一分鐘計算出燃料消耗量c。
在減法器3g中，從充滿油箱的容積QF中減去總的燃料消耗量Csum從而算出燃料箱2內目前剩餘的燃料量Qnow，把該剩餘燃料量輸出到燃料表6中。
接下來，參照圖8所示的流程圖來描述本發明第二實施例的、用來確定剩餘燃料量的裝置3的控制流程。
用S21來表示這樣的步驟，在燃料消耗加法器3f內執行條件工作。如果F＝1(分支指令Y)，那麼在步驟S22中執行工作Csum＝0，從而預置該Csum，並且該過程到達步驟S23中。如果F＝0(分支指令N)，那麼在步驟S23中通過燃料消耗信息c』計算出每個預定時間周期(在這種情況下是1分鐘)的燃料消耗量c。隨後，在步驟S24中，執行工作Csum＝Csum+c從而計算出總的Csum值。
接下來，在步驟S25中，執行工作Qnow＝QF-Csum，從而計算出燃料箱2內目前剩餘的燃料量Qnow，把該燃料量Qnow輸出到燃料表6中。之後，該過程返回到步驟S21中，並且例如在一分鐘的每個期間從步驟S21循環到S25中。
如上所述，除了在充滿油箱的情況下(在這種情況下，即使在硫化物沉積時，燃料箱油位傳感器1也可以精確地進行探測)之外，用來確定剩餘燃料量的本發明裝置3估計出剩餘燃料量Qnow，而不需要使用變阻器1a的電阻值(如圖1所示)，因此可以精確地確定剩餘燃料量Qnow，而與硫化物是否沉積到變阻器1a上無關。
由噴射指示值來確定精確的燃料消耗量c，燃料噴射式發動機把該指示值輸出到噴射器中；但是，與指示值有關的參數和噴射指示值也可以用來計算出剩餘燃料量Qnow。
儘管硫化物沉積在燃料箱油位傳感器1上(這會使得燃料表6的讀出數據產生波動(如，引起讀出數據升高和降低))在一些情況下可能使駕駛員產生不明確的、不準確的判斷，但是如上所述一樣由燃料消耗量c中所得到的剩餘燃料量Qnow提供了恆定減少的燃料表6的讀出數據，從而防止駕駛員感覺到這種不準確的判斷。
工業實用性本發明的燃料箱油位傳感器提供了變阻器電阻值的非線性範圍，在該非線性範圍內，當燃料箱基本上被充滿時，電阻值不連續地改變，並且具有唯一的值，因此即使在硫化物沉積在燃料箱油位傳感器上並且變阻器的電阻值增大時，燃料箱油位傳感器可以精確地探測到燃料箱的充滿油箱的情況。
除了在充滿油箱的情況下(在這種情況下，即使在硫化物沉積時，燃料箱油位傳感器也可以精確地進行探測)之外，用來確定剩餘燃料量的本發明裝置估計出剩餘燃料量，而不需要使用變阻器的電阻值，因此可以精確地估計出剩餘燃料量，而與硫化物是否沉積到變阻器上無關。
權利要求
1.一種根據電阻值來測量剩餘燃料量的燃料箱油位傳感器，該電阻值通過下面方法來改變使用浮子使變阻器進行運動，該浮子根據燃料箱內的燃料增多和減少而垂直地進行運動，其中變阻器的電阻值變化包括線性範圍，在該範圍內電阻值隨著燃料增多和減少而線性地變化；及非線性範圍，在該範圍內，在燃料箱基本上充滿燃料的充滿油箱的情況下，電阻值不連續地改變。
2.一種用來確定剩餘燃料量的裝置，根據燃料噴射式發動機的燃料消耗信息、權利要求1所述的燃料箱油位傳感器所探測到的充滿信息和燃料箱的充滿油箱的容積，該裝置確定燃料箱內的剩餘燃料量，其特徵在於，該裝置通過從充滿油箱的容積中減去燃料消耗量來計算出燃料箱內的剩餘燃料量，而該燃料消耗量由燃料消耗信息來表示，該燃料消耗量具有在充滿信息表示燃料箱已充滿之後所加起來的值。
全文摘要
在根據電阻值來測量剩餘燃料量的燃料箱油位傳感器1中，該電阻值通過下面方法來改變使用浮子1c使變阻器1a進行運動，該浮子根據燃料箱2內的燃料增多和減少而垂直地進行運動，變阻器1a的電阻值變化包括線性範圍，在該範圍內電阻值隨著燃料增多和減少而線性地變化；及非線性範圍，在該範圍內，在燃料箱基本上充滿燃料的充滿油箱的情況下，電阻值不連續地改變。即使在由於硫化物沉積而導致變阻器1a的電阻值產生不良增大時，傳感器1總是可以精確地探測到燃料箱2被充滿。
文檔編號F02M37/00GK1524176SQ03800028
公開日2004年8月25日 申請日期2003年4月18日 優先權日2002年5月31日
發明者小池誠 申請人:本田技研工業株式會社