[发明专利]燃料系统静电电位差液位传感元件及硬件/软件结构

说明书

技术领域

本发明一般涉及燃料系统中的液位传感器，尤其涉及一种在燃料系统中用于测量燃料的静电电位差液位传感元件。

背景技术

典型的汽车燃料系统包括安装在油箱内的燃料输送系统，该燃料输送系统包括用于通过油箱容纳燃料的储液器。设置在储液器内部的燃料泵从储液器中提取燃料并将其输送至一内燃机。当从储液器中提取出燃料时，燃料检测装置通过传感器测量油箱中剩余的燃料的液位。液位测量机构例如包括浮子臂机构、压力传感器、电容传感器以及超声波传感器。

浮子臂机构需要设置在储液器内部的活动件，需要时间来安装，并且有可能会产生导致错误测量的接触问题。通常，与电路相互作用的浮子被枢转地安装至燃料液位组件，该燃料液位组件与电路相互作用，以根据浮子的上浮位置测量油箱中燃料的液位。

电容传感器采用一个电容器用于测量，并采用另一个电容器用于参考。用于测量的电容器通常超过油箱的整体高度，并且其电容量根据油箱内的燃料的液位而不同。参考电容器长期浸在燃料中，并提供燃料的介电常数的参考值。电子电路确定了油箱内燃料的液位。电容器可以是扁平板或圆柱形板，燃料可以在这些板之间下降和上升，从而影响其电容量。这些传感器也可以采用通过干涉效应相互作用的叉指电极形式存在。

美国专利号5,001,596公开了用于液位传感器的电容器，该液位传感器具有细长的可扩展的电容器极板，这些电容器极板相互间隔安装，以形成用于测量表示容器中液体的数据的电容器。这些电容器极板可不断扩展以适应容器形状的任何变化。

美国公开号2007/0240506公开了一种感应储液器中的液位的传感组件。一励磁电路与第一端口和第二端口电连接，以用于接收电压信号并产生励磁信号。一接收电路设置于邻近励磁电路的位置，并定义了一个随励磁电路可变的电容。该接收电路产生一输出电压，由于液体使电介质发生了改变，因此励磁电路和接收电路之间的电容量改变，借此使该输出电压随着储液器中的液位而变化。

发明内容

本发明涉及一种燃料系统中的传感元件，尤其涉及一种在燃料系统中用于测量燃料液位和燃料类型的静电电位差液位传感元件。传感元件包括两块安装在一介电材料上并固定至一屏蔽板的电极板。该传感元件被挤压形成一个三维传感元件（例如盘旋的线圈），该三维传感元件具有增强的电容检测能力，以测量燃料类型及液位。

在本发明的一个实施例中，存在一种电容传感元件，其包括至少两块相互间隔设置并连接至一介电材料的细长板，以及偶联至该至少两块细长板的电容元件，从而构成一个电容，其中，电容元件测量的介电常数随着液体和空气介质的变化而变化，且该电容传感元件可以扩展和收缩。

在本发明的一个方面中，该至少两块细长板被挤压形成可扩展和可收缩的大致盘旋的形状，从而改变电容传感元件的高度。

在本发明的另一个方面中，该至少两块细长板被挤压至一类似弹簧的材料上，以形成可扩展和可收缩的大致呈螺旋形的形状，从而改变电容传感元件的高度。

在本发明的又另一个方面中，该至少两块细长板交错，以形成一个可扩展和可收缩的元件。

在本发明的又另一个方面中，测得的介电常数对应于液位或液体类型。

在本发明的另一个方面中，该传感元件向专用集成电路（ASIC）输出一个与测得的介电常数对应的电容量，该专用集成电路将电容量转换为电压，然后该电压被输出至单片机，该单片机将改变输出电路的阻抗，并在一显示器上显示结果。

在本发明的又另一个方面中，该液体是用于车辆的燃料，并且该电容传感器适用于扩展和收缩成保存燃料的燃料箱的不同的形状和尺寸。

在本发明的另一个实施例中，存在一种采用电容传感元件测量储液器中液体的方法，其包括：将至少两块细长板相互间隔设置，并连接至一介电材料，然后将一电容元件偶联至该至少两块细长板，从而构成一电容，其中，电容元件测量的介电常数随着液体和空气介质的变化而变化，且该电容传感元件可以扩展和收缩。

在本发明的一个方面中，该方法进一步包括挤压该至少两块细长板以形成可扩展和可收缩的大致盘旋的形状，从而改变电容传感元件的高度。

在本发明的另一个方面中，该方法进一步包括挤压该至少两块细长板至一类似弹簧的材料上，以形成可扩展和可收缩的大致呈螺旋形的形状，从而改变电容传感元件的高度。

在本发明的又另一个方面中，该方法包括使该至少两块细长板交错，以形成一个可扩展和可收缩的元件。

在本发明的又另一个方面中，测得的介电常数对应于液位或液体类型。