БЕСПРОВОДНОЙ ДАТЧИК УРОВНЯ ТОПЛИВА ДЛЯ ТОПЛИВНОГО БАКА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА Российский патент 2016 года по МПК G01F23/18 B60K15/03 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к беспроводным датчикам топлива для топливных баков транспортных средств.

Уровень техники

Датчики уровня топлива, такие как датчики уровня топлива плавающего типа, могут быть использованы в сочетании с контроллером и индикатором для информирования водителя о текущем уровне топлива в транспортном средстве. Плавающие датчики обычно включают в себя поплавок, соединенный с потенциометром, имеющим переменный резистор, который распознает уровень топлива при перемещении поплавка в топливном баке вверх и вниз. Контроллер получает сигнал от плавающего датчика через проводное соединение и обеспечивает вывод информации, основанной на сигнале плавающего датчика, на индикатор уровня топлива.

Однако при установке в топливный бак плавающего датчика и других компонентов топливного бака производителю, возможно, придется изготовить несколько отверстий в корпусе топливного бака. Отверстия могут создать пути, через которые топливо (например, пары, жидкость) может просачиваться, тем самым увеличивая выделение паров топлива из транспортного средства. Кроме того, поскольку плавающие датчики могут быть громоздкими, то они могут создать ограничения при компоновке. Более того, многие топливные баки, такие как топливные баки седловидного типа, могут включать в себя две или более внутренних областей, между которыми топливо может не течь свободно под действием силы тяжести. Точное определение уровня топлива в топливном баке седловидного типа может быть затруднительным, если установлен один датчик уровня топлива в топливном баке. В частности, показания уровня топлива могут быть неправильными из-за непрекращающегося перемещения топлива между областями топливного бака. Точность измерений уровня топлива в баке может быть повышена путем добавления в топливный бак дополнительных датчиков уровня топлива. Однако дополнительные датчики могут потребовать дополнительных отверстий для размещения датчиков уровня топлива в топливном баке. Следовательно, при добавлении дополнительных датчиков уровня топлива в топливный бак с целью повышения точности показаний уровня топлива выделение паров топлива из транспортного средства может возрасти.

Раскрытие изобретения

По существу, в документе описаны различные иллюстративные системы и подходы. В одном из примеров приводится топливный бак транспортного средства. Топливный бак транспортного средства содержит корпус, ограничивающий внутреннюю область, датчик уровня топлива, связанный с внутренней областью, датчик уровня топлива, чувствительный к давлению топлива, и устройство радиочастотной идентификации (РЧИД), электронным образом связанное с датчиком уровня топлива, выполненным с возможностью беспроводной передачи сигнала, показывающего уровень топлива в топливном баке.

Таким образом, датчик уровня топлива может быть размещен удаленно в топливном баке и беспроводным способом подключен к внешним компонентам. Удаленно размещенный датчик может предоставить информацию об уровне топлива в тех областях топливного бака, для которых, в противном случае, могло бы потребоваться дополнительное отверстие в топливном баке. При беспроводной передачи информации от удаленно размещенного датчика на контроллер, контроллер может объединять эту информацию с информацией от других датчиков топлива, для более точного определения уровня топлива в топливном баке седловидного типа. Кроме того, использование РЧИД-устройства в топливном баке может упростить изготовление топливного бака, вследствие отсутствия проводов, соединяющих датчик уровня топлива с внешними компонентами, тем самым снижая себестоимость производства. Кроме того, при использовании РЧИД-устройства, количество путей для просачивания топлива из топливного бака может быть также уменьшено, вследствие отсутствия проводов, связывающих датчик уровня топлива с внешними компонентами.

Данное краткое описание приводится для ознакомления в упрощенной форме с отдельными концепциями, которые дополнительно описаны ниже в подробном описании изобретения. Данное краткое описание не предназначено для установления ключевых характеристик или существенных особенностей заявленного предмета обсуждения, а также не предназначено для ограничения объема заявленного предмета обсуждения. Более того, заявленный предмет обсуждения не ограничен вариантами осуществления, которые решают некоторые или все недостатки, упомянутые в какой-либо из частей этого описания.

Краткое описание чертежей

Фиг.1 - схематическое изображение двигателя внутреннего сгорания.

Фиг.2 - схематическое изображение транспортного средства, содержащего двигатель внутреннего сгорания, показанный на Фиг.1.

Фиг.3 - поперечный разрез иллюстративного топливного бака, входящего в конструкцию транспортного средства, показанного на Фиг.2.

Фиг.4 - иллюстративный тензодатчик и устройство радиочастотной идентификации (РЧИД), которое может быть включено в конструкцию топливного бака, показанного на Фиг.3.

Фиг.5-7 - различные проекции топливозаборного устройства, которое может быть включено в конструкцию топливного бака, показанного на Фиг.3.

Фиг.8 - способ отображения уровня топлива в топливном баке транспортного средства.

Фиг.9 - способ изготовления топливного бака.

Осуществление изобретения

В настоящем изобретении описывается топливный бак транспортного средства. Топливный бак транспортного средства содержит корпус, ограничивающий внутреннюю область, и датчик уровня топлива, связанный с внутренней областью, причем датчик уровня топлива является чувствительным к давлению топлива. Также топливный бак транспортного средства содержит устройство радиочастотной идентификации (РЧИД), электронным образом связанное с датчиком уровня топлива, выполненным с возможностью беспроводной передачи электромагнитного сигнала, указывающего уровень топлива в топливном баке. РЧИД-устройство беспроводным способом передает сигнал, указывающий уровень топлива во внутренней области топливного бака, удаленно размещенному приемному устройству. Таким образом, нет необходимости в использовании дополнительных проводов, соединяющих датчик уровня топлива с контроллером. Как таковой, процесс конструирования и изготовления топливного бака может быть упрощен. В некоторых случаях, РЧИД-устройство может являться пассивным РЧИД-устройством, выполненным с возможностью электропитания от электромагнитного поля, созданного при помощи удаленного устройства трансляции поля. Выгоды от использования пассивного устройства включают увеличенный срок службы устройства и исключение или снижение использования батарей и электрических проводов.

Согласно Фиг.1, двигатель внутреннего сгорания 10, содержащий множество цилиндров, один из которых показан на Фиг.1, управляется электронным контроллером работы двигателя 12. Двигатель 10 содержит камеру сгорания 30 и стенки цилиндра 32 с размещенным в них поршнем 36, соединенным с коленчатым валом 40. Камера сгорания 30 показана сообщающейся с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответствующие впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый выпускной и выпускной клапаны могут приводиться в действие впускным кулачком 51 и выпускным кулачком 53. В соответствии с другим вариантом, один или более впускных и выпускных клапанов могут приводиться в действие управляемой электромеханическим способом обмоткой клапана и якорем в сборе. Положение впускного кулачка 51 может быть определено при помощи датчика впускного кулачка 55. Положение выпускного кулачка 53 может быть определено при помощи датчика выпускного кулачка 57.

Впускной коллектор 44 также показан между впускным клапаном 52 и воздухозаборным патрубком 42. Топливо подается на топливную форсунку 66 системой подачи топлива (не показана), содержащей топливный бак, топливный насос и топливный распределитель (не показано). Двигатель 10 на Фиг.1 выполнен таким образом, что топливо впрыскивается непосредственно в цилиндр двигателя, что известно специалистам в данной области как прямой впрыск. Рабочий ток к топливной форсунке 66 подается от привеода 68, который отвечает на команды контроллера 12. Кроме того, впускной коллектор 44 показан сообщающимся с опционным электроприводным дросселем 62 с дроссельной заслонкой 64. В одном случае, может быть использована система прямого впрыска под низким давлением, при которой возможно увеличение давления топлива примерно до 20-30 бар. В соответствии с другим вариантом, для создания более высокого давления топлива может быть использована двухступенчатая топливная система высокого давления.

Система зажигания без распределителя 88 подает искру зажигания в камеру сгорания 30 через свечу зажигания 92, в ответ на команды контроллера 12. Универсальный кислородный датчик (UEGO) 126 показан соединенным с выпускным коллектором 48 перед каталитическим нейтрализатором отработавших газов 70. В соответствии с другим вариантом, датчик UEGO 126 может быть заменен на двухступенчатый кислородный датчик.

В одном случае, нейтрализатор 70 может содержать несколько катализирующих блоков. В другом случае, могут быть использованы несколько устройств контроля эмиссии, каждое из которых содержит несколько катализирующих блоков. В одном случае, нейтрализатор 70 может являться трехкомпонентным нейтрализатором.

Как обычный микрокомпьютер, контроллер 12, показанный на Фиг.1, включает: микропроцессорное устройство 102, порты ввода/вывода 104, постоянное запоминающее устройство 106, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую оперативную память ПО и стандартную шину данных. Контроллер 12 кроме вышеописанных сигналов получает различные сигналы от датчиков, связанных с двигателем 10, включая: температуру охлаждающей жидкости двигателя (ЕСТ) от датчика температуры 112, связанного с рукавом охлаждения 114; сигналы от датчика положения 134, связанного с педалью акселератора 130 для определения приложенной стопой 132 силы; давление на впускном коллекторе двигателя (MAP), измеряемое датчиком давления 122, связанным с впускным коллектором 44; данные о положении коленчатого вала двигателя, основанные на датчике Холла 118, определяющего положение коленчатого вала 40; массу входящего в двигатель воздуха, измеряемую датчиком 120; и данные о положении дроссельной заслонки, определяемые датчиком 58. Атмосферное давление также может измеряться (датчик не показан) для обработки контроллером 12. В предпочтительном варианте настоящего описания, датчик положения коленчатого вала двигателя 118 подает предопределенное число равноотстоящих импульсов за каждый оборот коленчатого вала, из которых может быть определена частота вращения двигателя (об/мин).

Обычно, во время работы каждый цилиндр внутри двигателя 10 проходит через четырехтактный цикл; при этом цикл включает в себя: такт впуска, такт сжатия, рабочий ход и такт выпуска. Во время такта впуска, как правило, выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух вводится в камеру сгорания 30 через впускной коллектор 44, а поршень 36 перемещается в нижнюю часть цилиндра для того, чтобы увеличить объем камеры сгорания 30. Положение, в котором поршень 36 находится вблизи нижней части цилиндра в конце своего хода (т.е. когда объем камеры сгорания 30 достигает своего наибольшего значения), специалисты в данной области обычно называют нижней мертвой точкой (НМТ). Во время такта сжатия впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Для того чтобы сжать воздух внутри камеры сгорания 30, поршень 36 движется к головке цилиндра. Точку, в которой поршень 36 находится в конце своего хода и наиболее близко к головке цилиндра (т.е. когда объем камеры сгорания 30 достигает своего наименьшего значения), специалисты в данной области обычно называют верхней мертвой точкой (ВМТ). В следующем процессе, именуемом впрыском, топливо подается в камеру сгорания. В последующем процессе, именуемом зажиганием, впрыснутое топливо воспламеняется известным средством зажигания, таким как свеча зажигания 92, что приводит к его сгоранию. Во время рабочего хода, расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно в НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует движение поршня в крутящий момент вращающегося вала. Наконец, во время такта выпуска выпускной клапан 54 открывается, чтобы выпустить отработанную воздушно-топливную смесь в выпускной коллектор 48, а поршень возвращается в ВМТ. Следует обратить внимание, что вышеприведенное продемонстрировано просто в качестве примера, а также показывает, что длительность открытия и/или закрытия впускного и выпускного клапанов могут варьироваться для обеспечения положительного или отрицательного перекрытие клапанов, позднего закрытия впускного клапана или других различных вариантов.

На Фиг.2 показано схематическое изображение транспортного средства 200, содержащего системы впуска 202 и выпуска 204, соединенные с двигателем 10. Стрелка 203 показывает поток поступающего в двигатель 10 воздуха и/или других газов. Стрелка 205 показывает поток газов, выходящих из двигателя 10 в систему выпуска. Система впуска может содержать различные компоненты, такие как вышеописанный дроссель. Подобным образом, выпускная система может содержать различные компоненты, такие как устройства контроля выбросов, датчики и т.д., как описано выше.

Транспортное средство может дополнительно содержать систему подачи топлива 206 с топливным баком 208. Подходящее топливо, такое как бензин, дизельное топливо, спирт, биодизель и т.д., хранятся в топливном баке. Стрелка 210 показывает поток топлива, поступающего из системы подачи топлива в двигатель 10. Топливный бак может содержать ряд таких компонентов, как топливный насос, датчик уровня топлива и РЧИД-устройство, более подробно рассмотренное в данном патенте.

На Фиг.3 показан разрез иллюстративного топливного бака 208. Как показано, топливный бак находится на одном уровне с днищем транспортного средства 302, которое, в свою очередь, параллельно поверхности горизонтальной дороги 304. Однако в других вариантах осуществления расположение топливного бака на одном уровне по отношению к днищу транспортного средства и/или поверхности дороги может быть изменено.

Показанная внутренняя часть 306 топливного бака, ограниченная корпусом 308, включает первую внутреннюю область 310, вторую внутреннюю область 312 и третью внутреннюю область 314, которая отделяет первую внутреннюю область от второй и расположена между ними. В данном примере первая и вторая внутренние области глубже, чем третья внутренняя область, что образовывает перемычку 316 ниже третьей внутренней области, третья внутренняя область полностью разделяет первую и вторую внутренние области. Первая внутренняя область топливного бака, как минимум, частично отделена от второй внутренней области топливного бака. Области расположены таким образом, что топливо не может свободно перетекать между областями под действием силы тяжести, когда транспортное средство находится на горизонтальной поверхности. Седловидный топливный бак используют для повышения компактности транспортного средства и дальности пробега. Например, в автомобиле карданный вал может быть установлен под седловидной областью. Однако в других случаях, границы и/или геометрия внутренних областей топливного бака могут быть изменены. Например, в других вариантах осуществления топливный бак может включать одну внутреннюю область.

В изображенном варианте осуществления глубина d₁ первой внутренней области равна глубине второй внутренней области d₂. Однако в других случаях, глубины первой и второй внутренних областей могут быть различными. В частности, дно первой внутренней области может располагаться вертикально над второй внутренней областью или наоборот. При расположении дна первой внутренней области непосредственно над дном второй внутренней области активный перепускной трубопровод может выступать в качестве сифона во время определенных условий работы.

Корпус 308 может быть изготовлен из подходящего полимерного материала, такого как полиэтилен (например, полиэтилен высокой плотности). Преимущества полимерного корпуса включают: сниженную себестоимость (материальных и производственных затрат), сниженный вес, устойчивость к коррозии, увеличенный срок службы и подходящая теплопроводность в сравнении с корпусом, изготовленным из металла. Однако в других случаях, для производства топливного бака могут быть использованы другие подходящие материалы. Более того, корпус может быть изготовлен при помощи литья с раздувом. Литье с раздувом включает впрыск жидкого полимера в полость литейной формы с последующей подачей в форму газа под давлением для расширения полимера и уплотнения его относительно формы. Кроме того, в некоторых случаях, корпус может быть выполнен посредством многокомпонентного формования из подходящего материала.

Топливный бак дополнительно может содержать активный перепускной трубопровод 318. Активный перепускной трубопровод проходит из первой внутренней области 310 во вторую 312 через третью внутреннюю область 314. Следует отметить, что активный перепускной трубопровод 318 содержит оболочку 320, ограничивающую внутренний канал. Первый конец 322 активного перепускного трубопровода, расположенный в первой внутренней области, может содержать топливозаборное устройство 324, выполненное с возможностью втягивания топлива в трубопровод. Следует отметить, что топливозаборное устройство может быть приварено к корпусу топливного бака при помощи индукционной сварки. Второй конец 326 активного перепускного трубопровода, расположенный во второй внутренней области, может быть соединен с источником вакуума 328. Источник вакуума может быть создан топливным насосом 330, расположенным во второй внутренней области 312. В некоторых примерах, для создания вакуума может использоваться контур эжекторного насоса. Следует отметить, что контур эжекторного насоса может быть параллельно подсоединен к трубопроводу под давлением, входящему в состав топливного насоса. В контуре эжекторного насоса может быть расположено сопло. Вход, соединенный с концом активного перепускного трубопровода, располагают ниже по течению от сопла. Сопло может увеличить скорость жидкости, тем самым снижая давление жидкости и создавая источник вакуума. Таким образом, топливо может быть втянуто в топливный насос 330 из активного перепускного трубопровода 318. Как оговорено в настоящем документе, активный перепускной трубопровод можно описать как трубопровод, подсоединенный к механически генерированному источнику давления. В других случаях, источник вакуума может подводиться к активному перепускному трубопроводу через вторичный насос (не показан), такой как поршневой насос или центробежный насос. В некоторых случаях, активный перепускной трубопровод может содержать проточный клапан 332 для регулировки расхода топлива через трубопровод. Клапаном управляют с помощью контроллера 12. Однако в других случаях, активный перепускной трубопровод может не содержать проточный клапан 332.

Топливный насос 330 имеет вход 335, расположенный внутри второй внутренней области 312. Топливный трубопровод 334 может быть соединен с выходом топливного насоса 336 и может выходить за пределы топливного бака, связывая топливный насос с последующими компонентами системы подачи топлива, например топливным распределителем, топливной форсункой и/или насосом высокого давления. В некоторых вариантах осуществления, топливный бак 208 может иметь только одно отверстие для снижения просачивания топлива. Однако в других вариантах осуществления, топливный бак может иметь более одного отверстия.

Расход топлива через насос 330 также может регулироваться с помощью контроллера 12. В некоторых случаях, топливным насосом можно управлять с помощью сигнала широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Более того, подача топливного насоса может контролироваться дискретно через определенное количество подач, или в других случаях, подача топливного насоса может быть непрерывно изменяемой.

Датчик уровня топлива 337, реагирующий на давление топлива в топливном баке, расположен внутри первой внутренней области. В некоторых случаях, датчиком уровня топлива может служить тензодатчик, способный изменять электрическое сопротивление в ответ на давление, оказываемое на поверхность датчика. Например, с увеличением давления в топливном баке сопротивление тензодатчика уменьшается или наоборот. Таким образом, сопротивление в тензодатчике может служить показателем давления в той области топливного бака, в которой тензодатчик установлен.

Датчик уровня топлива 337 электрически связан с РЧИД-устройством 338 (например, РЧИД-меткой), настроенным на беспроводную передачу электромагнитного сигнала, отображающего уровень топлива в первой внутренней области топливного бака. Датчик уровня топлива и/или РЧИД-устройство могут быть приварены индукционной сваркой к корпусу топливного бака 308. Иллюстративный датчик уровня топлива и РЧИД-устройство показаны на Фиг.4. РЧИД-устройство 338 может являться пассивным РЧИД-устройством, способным получать электропитание от электромагнитного поля. Электромагнитное поле может быть создано с помощью удаленного устройства трансляции поля, более подробно рассмотренного в данном описании. Следует отметить, что пассивное РЧИД-устройство может принимать питающее его электромагнитное поле, а в ответ на прием электромагнитного поля - генерировать электромагнитный сигнал. Более того, удаленно создаваемое электромагнитное поле может генерироваться через заданные промежутки времени, с целью экономии энергии. Например, электромагнитное поле может генерироваться при повороте ключа зажигания автомобиля и через установленные промежутки времени (например, каждые две минуты). Следует отметить, что пассивные РЧИД-устройства требуют минимального технического обслуживания или не требуют такового вообще. Таким образом, пассивное РЧИД-устройство имеет более продолжительный срок службы, по сравнению с другими устройствами, такими как активные РЧИД-устройства. Однако в других вариантах осуществления, РЧИД-устройство может быть активным устройством, получающим электропитание по проводам. Например, РЧИД-устройство может иметь батареи, подсоединенные к устройству или встроенные в него. Проводным подводом могут служить провода идущие от топливного насоса 330. Активное РЧИД-устройство 338, может быть сконфигурировано для беспроводной передачи сигнала, указывающего уровень топлива в первой внутренней области топливного бака, через заданные промежутки времени.

Как показано, датчик уровня топлива 337 и/или РЧИД-устройство 338 встроены в топливозаборное устройство 324 для упрощения сборки и конструкции топливного бака. Однако в других случаях, датчик уровня топлива 337 и/или РЧИД-устройства 338 могут соединяться с корпусом топливного бака в первой внутренней области. Таким образом, в топливном баке, датчик уровня топлива расположен в месте, удаленном от топливного насоса 330. В частности, датчик уровня топлива может быть связан с самой низкой вертикальной точкой первой внутренней области 310. Однако в других случаях, датчик уровня топлива может и не быть связанным с самой низкой вертикальной точкой первой внутренней области топливного бака.

Кроме того, второй датчик уровня топлива 340 может быть размещен во второй внутренней области 312. В некоторых случаях, второй датчик уровня топлива может быть в значительной степени идентичным первому датчику уровня топлива. Однако в других случаях, могут использоваться другие подходящие датчики уровня топлива. Второй датчик уровня топлива может быть связан со вторым РЧИД-устройством 342, настроенным на беспроводную передачу электромагнитного сигнала, показывающего уровень топлива в топливном баке. Однако, в других случаях, второй датчик уровня топлива может быть подключен к контроллеру (например, к контроллеру 12) через провода. В частности, второй датчик уровня топлива может быть электрически соединен при помощи механических контактов или лепестковых разъемов спаянных соединений с топливным насосом 330, который электрически связан с контроллером 12. Также, в некоторых случаях, второй датчик уровня топлива подсоединяют к топливному насосу 330, а топливный бак может не содержать второе РЧИД-устройство 342. Следовательно, второй датчик уровня топлива 340 может быть связан с другими компонентами через проводное соединение.

В конструкцию топливного бака транспортного средства может входить приемное устройство 344, способное получать электромагнитный сигнал, генерируемый с помощью первого и/или второго РЧИД-устройства. Как показано, приемное устройство 344 связано с топливным насосом 330. Однако в других случаях, приемное устройство 344 может быть связано с другим подходящим местом внутри топливного бака или вне его, например, с группой электронных компонентов. Приемное устройство может находиться в проводной и/или беспроводной связи с контроллером 12 или любым другим подходящим контроллером, способным определять количество топлива, содержащегося в баке, исходя из сигналов, генерированных РЧИД-устройствами.

При использовании пассивного РЧИД-устройства, в конструкцию топливного бака транспортного средства может также входить удаленное устройство трансляции поля 346. Как показано, удаленное устройство трансляции поля встроено в приемное устройство 344. Однако в других случаях, удаленное устройство трансляции поля может быть размещено в другом подходящем месте рядом с или на расстоянии от приемного устройства. В особенности, в некоторых случаях удаленное устройство трансляции поля может располагаться за пределами топливного бака. Следует отметить, что удаленное устройство трансляции поля может быть настроено на передачу электромагнитного поля через заданные интервалы времени.

Также следует иметь в виду, что первое и второе РЧИД-устройства (338 и 342) могут передавать сигналы, показывающие уровень топлива в первой и второй областях топливного бака, через беспроводное соединение на приемное устройство 344. При использовании пассивных РЧИД-устройств электромагнитное поле (например, сигнал) может быть отправлено от удаленного устройства трансляции поля 346 на первое и/или второе РЧИД-устройство до передачи сигналов, показывающих уровень топлива в первой и второй областях топливного бака. Пассивные РЧИД-устройства получают электропитание от электромагнитного поля, создаваемого с помощью удаленного устройства трансляции поля, а затем генерируют электромагнитные сигналы, модифицированные датчиком уровня топлива, которые показывают уровень топлива в тех областях топливного бака, в которых они размещены.

После получения сигналов, показывающих уровни топлива как в первой, так и во второй области топливного бака, вычислительное устройство, такое как контроллер 12, соединенное с приемным устройством 344, может определить совокупный объем топлива в топливном баке.

Следует отметить, что если топливный бак состоит из одной внутренней области, то сигнал, показывающий уровень топлива в первой области, показывает уровень топлива во всем топливном баке.

В одном случае, контроллер 12 может использовать одну или несколько справочных таблиц для определения количества топлива, содержащегося в топливном баке, исходя из сигналов, генерируемых посредством РЧИД-устройств. Следует иметь в виду, что давление пара в топливном баке и/или состав топлива также принимаются во внимание при определении количества топлива, содержащегося в топливном баке. Далее более подробно рассматривается способ, используемый для определения количества топлива в топливном баке, ссылаясь на Фиг.8. Вычислительное устройство (например, контроллер 12), используемое для определения количества топлива, содержащегося в топливном баке, соединяют с указателем уровня топлива 348, отображающим водителю транспортного средства количество топлива в топливном баке. Несмотря на то что изображен стрелочный индикатор, следует иметь в виду, что могут быть использованы и другие подходящие индикаторы. Для уменьшения резких колебаний показаний индикатора 348, вызванных быстрым движением транспортного средства, могут быть использованы различные приемы. Например, сигнал об уровне топлива может быть пропущен через фильтр нижних частот перед его отображением водителю.

На Фиг.4 показан пример датчика уровня топлива 337 в виде приклеиваемого тензодатчика, электрически связанного с РЧИД-устройством 338. Приклеиваемый тензодатчик может быть встроен в литой способом многокомпонентного формования или сварной пластиковый корпус. Такой пластиковый корпус может быть прикреплен и/или иным образом включен в широкий ряд конструкций топливного бака. Приклеиваемый тензодатчик может содержать сетку из тонкой проволоки или фольги, прикрепленной к основе или подложке. В некоторых случаях, электрическое сопротивление сетки может изменяться линейно в зависимости от деформации (т.е. давления). Тем не менее возможны и другие соотношения между сопротивлением и деформацией проволоки. Следует иметь в виду, что приклеиваемый тензодатчик может быть более компактным, чем плавающий тип датчика уровня топлива, тем самым уменьшая ограничения при компоновке датчика уровня топлива. Таким образом, могут быть разработаны более компактные топливные баки.

Во время эксплуатации топливного бака, изменяющийся уровень топлива создает переменную силу, действующую на тензодатчик (т.е. распределенное давление на поверхность сетки тензодатчика). Поэтому сила, действующая на тензодатчик, определяется путем измерения изменения в сопротивлении тензодатчика. Деформация соответствует давлению, которое, в свою очередь соответствует высоте столба топлива над датчиком. По сравнению с другими датчиками топлива, такими как датчик топлива плавающего типа, существует несколько преимуществ использования приклеиваемых тензодатчиков, в том числе низкая стоимость. Более того, приклеиваемый тензодатчик может быть изготовлен с малой расчетной длиной. Кроме того, показания тензодатчика лишь умеренно зависят от изменений температуры. К тому же, тензодатчик имеет небольшие размеры, малую массу, и высокую чувствительность к деформации.

Как показано, РЧИД-устройство 338 и приклеиваемый тензодатчик образуют контур. Как упомянуто выше, при колебаниях уровня топлива в топливном баке, сопротивление наклеенного тензодатчика колеблется соответственно. Изменение в сопротивлении тензодатчика модифицирует электромагнитный сигнал, генерируемый РЧИД-устройством. Таким образом, электромагнитный сигнал, показывающий уровень топлива в топливном баке может быть передан беспроводным способом через РЧИД-устройство. Тем не менее следует отметить, что и другие типы датчиков уровня топлива могут модифицировать электромагнитный сигнал, создаваемый РЧИД-устройством, с целью генерации сигнала, показывающего уровень топлива в топливном баке.

На Фиг.5-7 показаны виды топливозаборного устройства 324. В частности, на Фиг.4 показан вид сверху, на Фиг.5 показан вид снизу, а на Фиг.6 показан вид сбоку. Следует иметь в виду, что топливозаборное устройство может быть расположено на нижней части второй внутренней области топливного бака, показанного на Фиг.3, как было рассмотрено выше.

Топливозаборное устройство 324 может иметь множество опор 500. Как показано, топливозаборное устройство имеет четыре опоры. Тем не менее альтернативное число опор может быть использовано в других вариантах осуществления. Иллюстративный активный перепускной трубопровод 318 соединен жидкостной связью с топливозаборным устройством. Как было рассмотрено выше, активный перепускной трубопровод может соединяться с топливным насосом 330, показанным на Фиг.3. Конструкция 502, полученная многокомпонентным формованием, может подсоединяться к топливозаборному устройству 324. Следует отметить, что полученная многокомпонентным формованием конструкция 502 может включать в себя датчик уровня топлива 337 и РЧИД-устройство 338, показанное на Фиг.3.

На Фиг.8 показан способ эксплуатации датчика уровня топлива. Следует иметь в виду, что способ 800 может быть реализован с помощью систем и компонентов, описанных выше, или может быть реализован с помощью других подходящих систем и компонентов.

На этапе 802 способ 800 включает изменение сопротивления датчика уровня топлива, соединенного с РЧИД-устройством, основанное на давлении в первой внутренней области топливного бака. Далее, на этапе 804, способ включает беспроводную передачу сигнала, указывающего уровень топлива в первой области топливного бака, на приемное устройство при помощи РЧИД-устройства. В одном случае, сигнал, показывающий уровень топлива, передается в ответ на периодически транслируемый электромагнитный сигнал, который питает РЧИД-устройство. Периодическая трансляция осуществляется в соответствии с заранее определенным хронометражом. Например, электромагнитный сигнал может транслироваться при повороте ключа зажигания транспортного средства и каждые две минуты после этого. Следует иметь в виду, что приемник может быть соединен с, или встроен в контроллер, который определяет количество топлива, содержащегося в топливном баке.

На этапе 806, способ включает прием сигнала, указывающего уровень топлива в первой области топливного бака, при помощи приемного устройства. Далее, на этапе 808 способ включает определение уровня топлива во второй внутренней области топливного бака. Следует отметить, что этап 808 может быть реализован при помощи контроллера, связанного электронным образом с приемным устройством. В частности, в некоторых случаях, приемное устройство может быть встроено в контроллер. Однако в других случаях приемное устройство может находиться на расстоянии от контроллера.

В некоторых случаях на этапе 810, определение уровня топлива во второй внутренней области может включать в себя изменение сопротивления во втором датчике уровня топлива, связанным со вторым РЧИД-устройством, основанное на давлении во второй внутренней области топливного бака. Кроме того, в некоторых случаях, определение уровня топлива во второй внутренней области может включать на этапе 812 передачу сигнала, указывающего уровень топлива во второй области топливного бака, на приемное устройство. Более того, в некоторых случаях на этапе 814, определение уровня топлива во второй внутренней области может включать в себя получение сигнала, показывающего уровень топлива во второй области топливного бака, с помощью приемного устройства. Следует отметить, что для определения количества топлива во второй области топливного бака могут быть использованы другие приемы. Например, второй датчик уровня топлива может быть подключен к контроллеру при помощи проводов.

На этапе 816, способ включает определение совокупного уровня топлива в топливном баке, основанное на уровнях топлива в первой и второй областях топливного бака. Следует иметь в виду, что контроллер может использовать дополнительные входные данные для определения количества топлива, содержащегося в топливном баке, такие как давление паров в топливном баке, температура топливного бака, температура двигателя, давление и/или температура воздуха окружающей среды т.д. Как уже говорилось выше, справочные таблицы могут быть использованы для определения совокупного уровня топлива в топливном баке. Справочная таблица может увеличить скорость расчетов, а также уменьшить количество вычислительных ресурсов, необходимых для обработки запроса. На этапе 818, способ включает отображение совокупного уровня топлива в топливном баке, основанное на сигнале и уровне топлива во второй области топливного бака. Способ 800 позволяет быстро и легко определить уровень топлива в топливном баке.

На Фиг.9 показан способ изготовления 900 полимерного топливного бака. Способ 900 осуществляется с помощью систем и компонентов, описанных в данном документе, или может быть реализован с помощью других подходящих систем и компонентов.

На этапе 902, способ 900 включает перемещение компонента во внутреннюю область топливного бака, ограниченную корпусом, через отверстие при помощи монтажного инструмента; монтажный инструмент, содержащий магнитный элемент, выполнен с возможностью магнитного притяжения компонента. Следует иметь в виду, что компонентом может быть топливозаборное устройство, соединенное с топливным насосом, имеющим встроенный датчик уровня топлива и РЧИД-устройство, встроенное в него. Однако в других случаях компонентом может быть датчик уровня топлива, такой как тензодатчик, связанный с РЧИД-устройством. Следует отметить, что компонент может, по меньшей мере, частично состоять из полимерного материала. В частности, полимерный материал может окружать датчик уровня топлива и РЧИД-устройство. В некоторых случаях полимерный материал (например, полиэтилен высокой плотности) может быть в значительной степени идентичным полимерному материалу, использованному при изготовлении корпуса топливного бака. Кроме того, в некоторых случаях топливный бак может содержать только одно отверстие.

Далее на этапе 904 способ включает размещение компонента в контакте с внутренней поверхностью топливного бака при помощи монтажного инструмента. В некоторых случаях используемая внутренняя поверхность может быть расположена в первой области топливного бака на расстоянии от второй области топливного бака; при этом внутри второй области расположен топливный насос. Далее на этапе 906, способ 900 включает приварку компонента индукционной сваркой к внутренней поверхности топливного бака при помощи индукционной катушки, входящей в состав монтажного инструмента. Таким образом, компонент, такой как датчик уровня топлива, может быть встроен в топливный бак, с использованием одного отверстия. Более того, индукционная сварка позволяет закрепить компонент на корпусе топливного бака без сверления дополнительных отверстий в топливном баке. Таким образом, число путей для просачивания топлива из топливного бака снижается, тем самым уменьшая выделение паров топлива.

Следует иметь в виду, что конфигурации и/или подходы, описанные здесь, являются иллюстративными по своей природе, и что эти конкретные варианты осуществления или примеры не следует рассматривать в ограничивающем смысле, потому что возможны многочисленные вариации. Предмет обсуждения настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные сочетания и субкомбинации различных особенностей, функций, действий и/или свойств, раскрытых здесь, а также любые и все их эквиваленты.

Заявленные изобретения относятся к беспроводным датчикам топлива для топливных баков транспортных средств. Приводится топливный бак транспортного средства, содержащий корпус, ограничивающий внутреннюю область, датчик уровня топлива, соединенный с внутренней областью, устройство радиочастотной идентификации (РЧИД), электронным образом соединенное с датчиком уровня топлива и выполненное с возможностью беспроводной передачи сигнала, указывающего уровень топлива в топливном баке, а также топливный насос, находящийся внутри топливного бака и являющийся частью узла, который обеспечивает электропитание РЧИД - устройства. При этом датчик уровня чувствителен к давлению топлива и является беспроводным устройством, расположенным в месте топливного бака, удаленном от топливного насоса. Другим вариантом изобретения является топливный бак, содержащий корпус с первой и второй внутренними областями, топливный насос, размещенный в первой внутренней области, топливозаборное устройство, размещенное во второй внутренней области и сообщающееся по текучей среде с топливным насосом, беспроводной датчик уровня топлива, размещенный во второй внутренней области. При этом датчик уровня включает в себя тензодатчик, в котором электрическое сопротивление изменяется в ответ на давление уровня топлива. Предложенные изобретения направлены на уменьшение дополнительных отверстий для просачивания топлива из топливных баков, вследствие отсутствия проводов, связывающих датчик уровня топлива с внешними компонентами. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Топливный бак транспортного средства, содержащий:
корпус, ограничивающий внутреннюю область;
датчик уровня топлива, соединенный с внутренней областью, который чувствителен к давлению топлива, является беспроводным устройством и расположен в месте топливного бака, удаленном от топливного насоса, и
устройство радиочастотной идентификации (РЧИД), электронным образом соединенное с датчиком уровня топлива и выполненное с возможностью беспроводной передачи сигнала, указывающего уровень топлива в топливном баке,
причем топливный насос находится внутри топливного бака и является частью узла, который обеспечивает электропитание РЧИД-устройства.

2. Топливный бак транспортного средства по п. 1, отличающийся тем, что датчик уровня топлива включает в себя тензодатчик, причем электрическое сопротивление тензодатчика изменяется в ответ на давление топлива, содержащегося в топливном баке.

3. Топливный бак транспортного средства по п. 2, отличающийся тем, что РЧИД-устройство является пассивным РЧИД-устройством, выполненным с возможностью получать электропитание от электромагнитного поля, генерируемого при помощи удаленного устройства трансляции поля, и причем пассивное РЧИД-устройство беспроводным способом передает сигнал в ответ на изменение электрического сопротивления тензодатчика, при этом сигнал модифицируется изменением в электрическом сопротивлении.

4. Топливный бак транспортного средства по п. 1, отличающийся тем, что РЧИД-устройство является активным РЧИД-устройством, выполненным с возможностью получать электропитание проводным способом.

5. Топливный бак транспортного средства по п. 1, отличающийся тем, что датчик уровня топлива выполнен многокомпонентным формованием из полимерного материала.

6. Топливный бак транспортного средства, содержащий:
корпус топливного бака с первой и второй внутренними областями;
топливный насос, размещенный в первой внутренней области;
топливозаборное устройство, размещенное во второй внутренней области и сообщающееся по текучей среде с топливным насосом;
беспроводной датчик уровня топлива, размещенный во второй внутренней области, который включает в себя тензодатчик, причем электрическое сопротивление тензодатчика изменяется в ответ на давление уровня топлива.

7. Топливный бак транспортного средства по п. 6, отличающийся тем, что топливозаборное устройство является топливозаборным узлом, который соединен с активным перепускным трубопроводом, соединяющим по текучей среде топливозаборное устройство с топливным насосом.

8. Топливный бак транспортного средства по п. 6, отличающийся тем, что беспроводной датчик уровня топлива электрически соединен с устройством радиочастотной идентификации (РЧИД), выполненным с возможностью беспроводным способом передавать сигнал, модифицированный изменением в электрическом сопротивлении тензодатчика.

9. Топливный бак транспортного средства по п. 6, отличающийся тем, что корпус топливного бака изготовлен посредством литья с раздувом.