[发明专利]感测燃料箱中液体的液位和组成的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于感测储存在燃料箱和其他容器中的液体的液位和电学性质的系统和方法。更特别地，本发明涉及通过将电磁波传播到液体容器中感测液体液位和性质。

背景技术

[0002]机动车辆操作员依赖于燃料表提供关于燃料箱中剩余燃料量的准确信息。测量机动车辆燃料箱中剩余燃料量的最常见方法是将机械浮体和杠杆放置在燃料箱中。当燃料箱中的燃料液位改变时，浮体引起杠杆转动。当杠杆响应改变燃料液位而转动时，电气信号相称地产生和/或改变。电气信号的该变化传送至燃料箱外部的燃料表或车辆数据总线。这种电动机械燃料测量系统不是特别地准确，当然，需要燃料箱中机械装置的安装。内部燃料液位测量机械装置的修理、更换或调节是成问题的。

[0003]许多机动车辆，特别是灵活燃料车辆中的引擎控制系统也具有知道燃料箱内燃料的类型和/或组成的需求。常规燃料组成传感器是复杂且昂贵的，并且也不能测量燃料液位。

发明内容

[0004]本发明提供使用可以安装在燃料箱外部或内部的机械装置测量燃料箱中的液体液位和性质的可靠、便宜且准确的系统和方法。

[0005]在本发明的液体液位感测系统和方法的一种实施方案中，具有恒定频率的基本上正弦射频(RF)信号产生并耦合到串联谐振电感、电容、电阻(LCR)电路。谐振电路的线圈(电感器)放置在塑料燃料箱附近或内部，使得电磁辐射传播到燃料空间中。结果，燃料箱内的液体燃料以与燃料箱中剩余燃料体积成比例的方式用作串联谐振电路的电气负载。燃料的负载作用可以引起电路的谐振频率的偏移和/或谐振电路的电感Q的变化。燃料的负载作用通过监控与受激谐振电路相关联的一个或多个电气参数的变化而确定。例如，可以监控跨越串联谐振电路中电阻器的电压。系统控制器检测并分析该电压的变化，其结果用来输出指示燃料液位的信号。该输出可以是数字或模拟电气信号的形式。

[0006]在本发明的一种实施方案中，串联谐振LCR电路的电阻组件由电感器的内阻，而不是由分立电阻器提供。在该实施方案中，可以跨越电感器或其一部分进行谐振电路中电压变化的测量。

[0007]依赖于系统线圈的位置和方向，和/或接地层和其他RF定向器件的使用，测量的电气参数可以表示整个容器中液体的体积或者容器的仅一部分中液体的体积。

[0008]该系统和方法可以感测和测量包括油箱和水箱的其他容器中的液体液位，而不局限于该描述中使用的实例。该系统可以在众多科学、消耗装置、工业和医疗环境中使用。

[0009]优选地，该系统包括使得系统能够自动确定最佳系统工作频率的自动校准硬件和软件。在系统的一种实施方案中，最佳系统工作频率选择为高于或低于串联LCR电路的谐振频率的频率。高于谐振频率的该工作频率的选择允许相对于液体体积变化的电压降的更大变化。优选地，调谐系统以较低和较高值之间的频率工作。

[0010]在一种实施方案中，提供自动补偿使得测量的电气参数提供燃料箱中液体液位的准确指示，而与工作条件例如环境温度的变化无关。在另一种实施方案中，系统可以测量液体自身的电学性质，并且对于其校准。

[0011]该系统可以包括物理或无线数据接口以便于补偿后的测量从系统到燃料表或者到车辆中的中央控制器的外部传送。在一些实施方案中，系统可以将原始数据发送到连接到中央控制器的接收器，并且在中央控制器中执行原始数据的补偿。数据可以周期性地、响应变化、根据来自中央控制器的请求，或者根据来自外部设备例如诊断设备的请求而发送。

附图说明

[0012]图1是以幻像显示的具有燃料系统组件的机动车辆的透视图。

[0013]图2是本发明的液体感测系统的一种实施方案的框图。

[0014]图3是本发明的液体感测系统的一种实施方案的电示意图。

[0015]图4是本发明的液体感测系统的第二实施方案的电示意图。

[0016]图5是如在本发明中使用的天线线圈的放大侧视图，进一步显示它相对于接地层元件的位置。

[0017]图6是使用本发明的系统测量燃料液位的车辆燃料箱的顶视图。

[0018]图7是系统的电子组件安装并互连的印制电路板(系统板)的一种实施方案的平面图。

[0019]图8(a)是示意地说明如在本发明一种说明实施方案中使用的液体箱、外部放置的天线线圈以及接地层之间的物理关系的侧视图。