CN1514212A - 使用传送线的车辆燃料量测定装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种使用传送线的车辆燃料量测定装置。根据本发明的车辆燃料量测定装置，其特征在于包含：测定单元3，用于在2条传送线上发生高频，并对随着燃料深度而变化的反射波或电容电压进行测定；以及传送线2，用于把测定结果传送到燃料箱100的内部。

Description

使用传送线的车辆燃料量测定装置

技术领域

本发明涉及一种使用传送线的车辆燃料量测定装置，更详细地说，涉及一种不使用空气浮力且无需使用可变电阻之类的元件的新型车辆电子式燃料量测定装置。

背景技术

燃料量测定装置通常由于对挥发性强的挥发油等的燃料进行测定，因而很可能会给有电流流动的传感器或电灯、电气装置的直接使用在安全上造成重大危险。

在常规型车辆燃料量测定装置中，采用使浮子在燃料箱内浮动来测定燃料量的方式。该方式利用空气比燃料轻的原理，由于设置在燃料箱内的浮子随燃料量而浮动，因而这是使用根据安装在浮子尖端的电阻值的变化来把握燃料量的方法。

然而，该方法具有以下问题。

第一，如果浮子上附着异物，则对浮力产生妨碍，因而发生误差，或者容易发生故障。

第二，由于使用电阻值随着浮子的浮力而变化的可变电阻，因而由于可变电阻的接点部的腐蚀引起的误差或故障频繁发生。

因此，需要一种不使用空气浮力且无需使用可变电阻之类的元件的新型测定装置，而且，由于测定装置的对象是爆炸性强的挥发油等的燃料，因而需要开发一种具有不直接使用有电流流动的传感器或电灯、电子装置的传感装置的燃料量测定装置。

发明内容

本发明是为解决常规技术问题而提出的，本发明的目的是提供一种电子式燃料量测定装置，该测定装置由于不使用空气浮力且不使用可变电阻之类的元件，而且不直接使用有电流流动的传感器或电灯、电气装置，因而可防止发生由于机械缺陷或装置腐蚀引起的测定装置的缺陷或故障。

本发明的另一目的是提供一种燃料量测定装置，该测定装置由于不直接使用有电流流动的传感器或电灯、电气装置等，因而也能安全地安装到爆炸性强的挥发油等的燃料箱上。

为了达到上述本发明的目的，根据本发明的用于对贮存在车辆燃料箱内的燃料量进行测定的测定装置包含：(1)传送线，其设置在燃料箱的内部；以及(2)测定单元，用于在传送线上发生高频，并对随着燃料深度而变化的反射波或电容电压进行测定。

优选的是，上述测定单元包含作了防水处理的测定单元壳体，以及设置在测定单元壳体内的电路基板；并且，在传送线和测定单元的连接部设有密封塞。

然后，上述测定单元可包含：(1)高频发生部，用于生成要施加给传送线的信号；(2)反射波感知和电容电压感知部，用于对把在上述高频发生部生成的信号施加给传送线之后反射来的信号进行检测，把高频发生部的输入信号和反射信号进行比较来计算反射系数，根据计算出的反射系数来计算燃料箱的燃料高度值；(3)放大部，用于使从上述反射波感知和电容电压感知部输出的信号放大；以及(4)连接器，用于把在上述放大部放大的信号传送到车辆仪表盘。

然后，优选的是，在上述传送线的终端部设有负荷电阻，并且，优选的是，传送线配设在下端部开放的非导体管内，并且燃料箱内的燃料填充在所述管内。

上述传送线和负荷电阻用非导体材质作防水处理为好。

优选的是，上述传送线是2条传送线路、带状共面波导、共面带、同轴线等的高频率传送线中的任何一种。

根据本发明的构成，由于提供了一种不使用空气浮力等的机构体来对贮存在车辆燃料箱内的燃料量进行测定，而是使用基于传送线理论的高频线路的反射量或电容电压来测量燃料量的方法，因而可获得防止发生在使用机构体进行测定时的各种问题的效果。

并且，根据本发明的燃料量测定装置由于不是浮子等之类的机械测定装置，而是以电子式体现的测定装置，因而具有几乎不会发生由于机械缺陷引起的测定装置的故障或测定装置的误动作的这种优点。

而且，由于使用对与基于传送线理论的波长对应的电波常数以及与由深度引起的反射波或电容的变化对应的电容电压的发生进行感知的原理，因而也可对达到数mm深的燃料充满状态进行高精度测定，从而具有正确性非常优良的优点。

再者，在利用非常细微的高频进行测定的系统方面，以及在传送线和负荷电阻等作了完全防水处理方面，具有远比常规燃料量测定装置更安全的优点。

附图说明

图1是用于对2条传送线路进行说明的图。

图2是示出根据本发明的使用传送线的车辆燃料量测定装置的一实施例的构成图。

图3是针对图2的2条传送线路的详细概念图。

图4是测定单元的详细概念图。

图5是测定单元的方框图。

符号说明

1：燃料量测定装置

2：传送线路

3：测定单元

4：管部件

5：负荷电阻

6：电路基板

7：外壳

8：密封部件

10：连接器

11：电压感知部

100：燃料箱

具体实施方式

图1是用于对2条传送线路的原理进行说明的图，图2是示出根据本发明的使用传送线的车辆燃料量测定装置1设置在燃料箱100内时的概念的图，图3是图2的燃料量测定装置1的一部分概念图。

图2示出了包含由2条线路2a、2b组成的传送线路2的燃料量测定装置1。在2条传送线路2上，电容随着燃料深度而变化，同时反射系数随着特性阻抗的变化而变化。因此，如果对反射波或电容电压进行测定，则可以知道用燃料箱内的燃料深度表示的燃料量，对从传送线反射来的反射波或电容电压进行测定，使其放大并把其作为当前燃料量显示在驾驶员席的前方的测定装置上。

以下对使用来自2条传送线路的反射波来测定燃料量的原理进行说明。

如图1所示，在2条传送线2的终端设有负荷电阻Z_L。此时，尽管线路间存在燃料，然而把此时的特性阻抗设定为Z₀₁。

线路的特性阻抗是由线路2a、2b间的物质的比介电常数和线路2a、2b的粗细和线路宽度来决定的。如果把自底部起的燃料高度设定为L₁，则燃料表面的阻抗Z_i，由以下公式1求出。

[公式1]

$Z_{i^{\′}}=Z_{01}\frac{Z_L+{\mathrm{jZ}}_{01}\tan \left({\mathrm{\β}}_{g1}{L}_1\right)}{Z_{01}+{\mathrm{jZ}}_L\tan \left({\mathrm{\β}}_{g1}{L}_1\right)}$

上述式中，β_g1是传送线路2a、2b的电波常数。

如果把线路间填充有空气的线路的特性阻抗设定为Z₀₁，把距燃料的高度设定为L₂，以及把此时的电波常数设定为β_g2，则安装有电路的燃料箱的外部分的输入阻抗Z_i由以下公式2求出。

[公式2]

$Z_i=Z_0\frac{Z_{i^{\′}}+{\mathrm{jZ}}_0\tan \left({\mathrm{\β}}_{g2}{L}_2\right)}{Z_0+{\mathrm{jZ}}_{i^{\′}}\left({\mathrm{\β}}_{g2}{L}_2\right)}$

此时，反射系数ρ由以下公式3求出。

[公式3]

$\mathrm{\ρ}=\frac{Z_{i^{\′}}-Z_0}{Z_{i^{\′}}+Z_0}$

因此，有一种方法可以知道，反射来的反射波的大小随着贮存在燃料箱100内的燃料高度而变化，并且根据该反射波的大小可以知道燃料量。换言之，如果把燃料深度设定为L₁，则根据燃料，传送线路的特性阻抗为Z₀₁，燃料表面的阻抗由上述公式1求出。如果利用这一点，可使用上述公式3来获得反射系数。

根据该原理，由于反射系数随着燃料深度而变化，因而如果测定反射波，则可以知道贮存在燃料箱100内的燃料深度L₁。也就是说，通过使燃料填充在传送线2的线路2a、2b间，使得传送线路的特性阻抗发生变化，并且通过使传送线路2的终端开放或与负荷电阻5连接，使得燃料表面的阻抗发生变化。

并且，线路间的电容C由以下公式4求出。

[公式4]

C＝C₁+C₂

上述式中，C₁是有燃料的部分的电容，C₂是无燃料的部分的电容。

也就是说，线路2a、2b间的电容为有燃料的部分的电容C₁和无燃料的部分的电容C₂之和，电容随着贮存在燃料箱100内的燃料量而变化。此时，如果向线路2a、2b的两端施加高频，则电压被感应，由于该电压随着电容而变化，因而通过测定感应电压，可测定燃料量。

参照图2和图3，对本发明的构成进行详细说明。

燃料箱100的内部设有传送线2，其尖端部安装有测定单元3，用于向传送线2提供高频并测定反射波。如图2所示，传送线2配设在下端部开放的非导体管部件4，例如，塑料或玻璃管内，并在传送线2间填充燃料，从而对由于车辆移动引起的急剧燃料高度变化进行抑制。

在传送线2的终端安装有片状负荷电阻5。优选的是，传送线2和负荷电阻5使用氨基甲酸乙酯树脂或乙烯树脂等的非导体作完全防水处理。

图4是更详细示出测定单元3的概念图，图5是测定单元3的方框图。如图4所示，测定单元3包含：外壳7，电路基板6，以及密封部件8。优选的是，外壳7使用橡胶等作防水处理，以使燃料或异物不会浸透到其内部，并且电路基板6与传送线路2a、2b连接。密封部件8执行使燃料等不会浸透到测定单元3的内部的功能。

如图5所示，测定单元3的测定部包含：高频发生部9，连接器10，反射波感知部或电容电压感知部11，以及放大部12。

传送线路2中的一条线路2a通过输入端a与高频发生部9连接，另一条线路2b通过输入端b与反射波感知部11连接。

由反射波感知部或电容电压感知部11测定的反射波或电容电压通过放大部12和连接器10在仪表盘(未作图示)上显示成燃料量，燃料量的相对量用燃料箱100内的燃料深度来表示。

对于根据本发明的反射波的发生，可以不使用2条传送线，而使用带、共面波导(CPW：Coplanar Waveguide)、共面带、同轴线的这种高频传送线等之类的其他传送线路来发生。然而，2条传送线在构造上最简单，具有容易制作的优点。

另一方面，在本发明的详细说明中，尽管对具体实施例作了说明，然而本领域普通技术人员可在不背离本发明的保护范围的限度内进行设计变更，并且当然，这种设计变更也属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种车辆燃料量测定装置，用于对贮存在车辆燃料箱内的燃料量进行测定，其特征在于，该测定装置包含：

传送线，其设置在燃料箱的内部；以及

测定单元，用于在上述传送线上发生高频，并对随着上述燃料深度而变化的反射波或电容电压进行测定。

2.根据权利要求1所述的车辆燃料量测定装置，其特征在于，

上述测定单元包含作了防水处理的外壳，以及配设在外壳内并设有测定电路部的电路基板；并且

在传送线和上述测定单元的连接部设有密封部件。

3.根据权利要求1所述的车辆燃料量测定装置，其特征在于，上述测定单元的测定电路部包含：

高频发生部，用于生成要施加给传送线的信号；

反射波感知和电容电压感知部，用于对把在上述高频发生部生成的信号施加给传送线之后反射来的信号进行检测，把高频发生部的输入信号和所述反射信号进行比较来计算反射系数，根据该计算出的反射系数来计算燃料箱的燃料高度值；

放大部，用于使从上述反射波感知和电容电压感知部输出的信号放大；以及

连接器，用于把在上述放大部放大的信号传送到车辆仪表盘。

4.根据权利要求3所述的车辆燃料量测定装置，其特征在于，在上述传送线的终端部设有负荷电阻；并且

上述传送线配设在下端部开放的非导体管内，并且燃料箱内的燃料填充在所述管内。

5.根据权利要求4所述的车辆燃料量测定装置，其特征在于，上述传送线和负荷电阻使用非导体材质作防水处理。

6.根据权利要求1所述的车辆燃料量测定装置，其特征在于，传送线是一对传送线路、带状共面波导、共面带、同轴线等的高频传送线中的任何一种。

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