专利名称：可以提供道路坡度测量数据和燃油体积测量数据的机动车燃油箱系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种机动车燃油箱测量装置，配合计算机系统能够较准确的指示机动车所在道路的倾斜情况(坡度)。能较准确的指示燃油箱内燃油储量，并且能较准确的显示加油的油量和百公里耗油量等数据。
背景技术：
目前，尚未见到安装指示道路坡道仪表的机动车。
目前，常见的机动车燃油箱油量指示是由滑动电阻器(或电位器)、浮子、杠杆、电磁表头(或磁电表头)用导线连接而成。当燃油箱内注入燃油时，浮子从燃油箱的底部漂起在燃油的上表面上，通过杠杆带动电阻器的滑动触头，使接入电路的电阻值发生变化，从而使流过表头的电流变化，表头的指针偏转，在表头的刻度盘上标出相应的燃油油量(升)数值，人们通过表头指针指出的数值就可以知道油箱内燃油的多少。但是，由于滑动电位器与杠杆配合的方案，难以做到较高的指示精确要求。原因主要有两方面，一、燃油箱的形状不是规范的几何形状，无法将表头的指示与燃油的多少建立起准确的对应关系。；二、滑动电阻器和浮子杠杆机构的机械误差较大，磁电表头(或电磁表头)的精确度不高。
发明内容
众所周知，燃油箱内燃油的上表面呈现水平面，这是一个非常好的参考平面。只要在燃油箱内安装三个传感器，就可以把这个燃油油面的参考平面确定下来。机动车相对于油面的倾斜情况和燃油的储量都可以计算或测量出来的。
(一)测量汽车倾斜度(道路坡度)的原理在汽车静止时，燃油箱内的燃油的上表面应该呈现水平面。我们知道三点决定一个平面，因此，我们用不在一条直线上的三个液面传感器A、B、C，(例如附图2附图3所示的情况)，就可以测量出油面的位置。
我们可以把三个传感器A、B、C的各个测量值的不同组合所对应的道路坡度测量出来。例如，传感器A，液面指示是57，传感器B，液面指使是62，传感器C，液面指示是75，这时液面(57，62，75)就确定了，与这个液面相关联的Y坡度和X坡度都是唯一确定的，是可以实际测量出来的(例如实际测量得到Y＝10度，X＝3度)。我们把每一次得到的三个传感器的数值的组合情况都进行这样的坡度实际测量，就可以做出“ABC-Y坡度”和“ABC-X坡度”数据库。
在使用时，我们把三个传感器的测量数据与我们事先做好的坡度数据库里的数据进行比对，就很容易和准确的把纵向坡度和横向坡度显示出来了。
在燃油箱中使用“开关量液位传感器”可以方便的得到上述液面数据，该传感器的详细介绍见下面第(四)条。
由于机动车轮胎气压不同或者各个减震弹簧压缩量的差异造成汽车油箱的倾斜会在测量坡度的时候产生误差。在实际驾驶过程中，这种原因造成的倾斜角度与道路的坡度相比经常可以忽略，在大多数情况下特别是在山路上，使用本系统可以满足驾驶员的需要。机动车颠簸油面不平也会造成测量误差，但即使是这种情况，本系统测量的结果仍然有参考价值。
(二)测量燃油箱内油量的原理上面介绍了用A、B、C三个传感器测量汽车静止或者匀速行驶时燃油液面相对于燃油箱的位置的方法。其实，每一个油面位置都对应一个确定的燃油储量值。例如，传感器A，液面指示是57，传感器B，液面指使是62，传感器C，液面指示是75，这时液面(57，62，75)就确定了，对于确定的燃油箱，无论它是怎样倾斜造成这种情况，与这个液面相关联的燃油体积却是唯一确定的。经过实际测量其体积，我们就得到三个传感器的这一组合数值所对应的燃油体积(例如V＝30升)。我们把三个传感器的每一个传感器数值的组合情况都进行这样的油量体积测量，就可以作出“ABC-V油量”数据库。
在使用时，我们把三个组合传感器的测量数据与我们事先作好的“ABC-V油量”数据库里的数据进行比对，就很容易和准确的把油量显示出来了。这种测量方法用计算机软件容易实现每一次加油数量的测量和每一百公里消耗油量的测量。
(三)传感器的数量根据使用传感器的数量多少可以将本发明分为以下3种类型(1)基本型使用三个传感器。可以在任何坡度的情况下测量出燃油箱内燃油的数量；可以测量机动车行驶方向道路的坡度(纵向坡度)，可以测量机动车车轴方向道路的坡度(横向坡度)。
(2)精密型或者变通型使用超过三个传感器。
(3)简化型只用二个传感器就可以在某一维上(例如在机动车的纵向)测量道路的坡度。当燃油箱几何形状有面对称的特点时，使用二个传感器放置燃油箱的对称面上，也可以得出油量数值。
(四)开关量液位传感器对模拟量的测量有两个较难解决的技术问题零点漂移问题和传感器的线性不良的问题。本发明采用“开关量液位传感器”来解决以上问题。本文所谓的“开关量液位传感器”是指用一组同类型的、小的传感器，按照一定的规律排列组成。每一个小的传感器只传送“有”和“无”的开关量信息。例如，可以让液体表面以下的每一个小传感器都传送“有”液体的信息，在液面以上的每一个小传感器都传送“无”液体的信息。一组这样的小传感器就可以对连续变化的物理量进行不连续的测量，当小传感器的数量足够多时，可以对连续变化的物理量得出足够精确的测量结果。采用本文介绍的组合传感器，只要制作时保证机械加工的精度，使用中基本上不存在线形不良的问题。同时，对于零点漂移的问题，采用现在通用的电路模块就可以满足一般情况下正常工作的要求，如果有必要，也很容易实现微电脑自动校止零点的功能。
下面对“开关量液位传感器”给予介绍，当然采用同样设计思路作出的开关量液位传感器绝对不止这两种。
1、例子一，电容式开关量液位传感器(1)在相互靠近的两个长绝缘体上，在每一条绝缘体上等间距的做出许多个(例如100个)特定形状的金属片，两个长绝缘体上面对面对应的一对金属片形成一个以空气为介质的电容器。这样，两个长绝缘体上就做出了许多个容量相等的空气小电容。该两个带有许多小电容器的长绝缘体装置就是分段式电容液位传感器。
(2)将该传感器竖立的放置在燃油箱中，当燃油箱中有燃油时，传感器下面的一部分小电容器就会浸泡在燃油中，小电容器的电介质从空气变成了燃油，由于燃油的介电常数数倍于空气，小电容器的电容量会变大数倍，测量每一个小电容器的电容是否发生这种变化，就可以知道有多少个小电容器被燃油浸泡，从而知道燃油油面的高度。
2、例子二，触点式开关量液位传感器(1)分别在二个长条形的覆铜板上等间距的做出许多个(例如100个)相互绝缘的，带有一定弹性的金属电触点，将这二个覆铜板竖直地固定在燃油箱中，使二个覆铜板的电触点面对面但不接触。
(2)在这二个覆铜板之间放一个能浮在燃油表面上的轻的浮子小球，在小球的表面电镀一层导电的金属层，当燃油箱中有燃油时，小球浮在燃油表面，接通二个覆铜板的一对有弹性的电触点。这个接通信号就是燃油油面的测量结果。
例子一中，采用分段开关式而非连续电容量的测量，是因为分段开关式测量不需要对小电容器的电容量进行精密测量，只需要对电容量的数倍的变化进行识别，然后触发开关电路。这样做减轻了对测量电路精度的要求，减轻了对测量电路产品一致性的要求，采用现在通用的电路模块就可以满足一般情况下对于零点漂移的需要，也很容易实现微电脑自动校正参考点的功能。例子二是采用多个“电键”组成的开关量液位传感器。
开关量液位传感器是由许多小传感器组成，可能多达100个小传感器。这么多传感器的连接导线都引出到主机在实际设计中是非常不合理的。一般要在传感器上用芯片进行预先处理，将多达100个小传感器的信号处理为串行的数字信号，用工业通用的标准总线与计算机进行连接，有人将这种带有处理芯片的传感器叫做智能传感器。
分段式传感器测量的结果必然是跳跃式的，这样给测量的精度带来限制。考虑到汽车燃油箱燃油量测量的实际需要，例如当50升的燃油箱使用分段数为50段的传感器时，测量分辨率可以达到1升，这比目前大多数汽车使用的燃油储量表要精确得多。如果使用分段数为100段的传感器，测量分辨率能达到0.5升。
本发明的有益效果是，配合计算机系统可以测量汽车所在道路的坡度；可以测量燃油箱内的燃油的数量(分辨率可达0.5升)；可以测量加油的数量(分辨率可达0.5升)；可以测量每一百公里消耗燃油的数量(需要与数字里程表配合)。由于采用了开关量液位传感器，使本发明的产品一致性很容易实现，保证了工业生产的可行性，保证了产品有较低的生产成本。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明使用两个传感器的示意图。
图2、图3是本发明使用三个传感器的示意图。
图中A，B，C表示传感器。图中用长方体油箱为例子，来说明传感器A，B，C的安装位置的一些情况。
图中A，B，C表示的传感器用圆柱体表示，实际使用的传感器可以是其他外形。
具体实施例方式
在图1所示的实施例中，使用两个传感器放在长方体燃油箱的中心线上，配合计算机系统可以测量车辆所在地的纵向坡度，可以在横向坡度不大的情况下测量燃油箱内的油量多少。
图2和图3所示的实施例中，使用三个传感器放在长方体燃油箱内(三个传感器不在同一条直线上)，配合计算机系统可以在任何坡度情况下测量车辆所在地的纵向坡度和横向坡度，可以在任何坡度情况下测量燃油箱内油量的多少，结合计算机技术可以方便的测量每一次加燃油的数量和每百公里消耗燃油的情况。
权利要求
1.一种能提供道路坡度测量数据和较准确测量燃油数量的燃油箱系统通过测量油面相对于燃油箱的位置，经计算机系统处理，得出对应的道路坡度和燃油箱内燃油数量，在显示屏上显示出来。其特征是在机动车燃油箱内安装多于一个的液位传感器，多个传感器输出的油位信号经计算机系统处理，在显示屏上显示出相应的信息。
2.根据权利要求1所述的燃油箱系统，其特征是在燃油箱内安装二个液位传感器；或者在燃油箱内安装三个液位传感器；或者在燃油箱内安装更多数量的液位传感器。
3.根据权利要求1所述的燃油箱系统，其特征是权利要求1中所述的液位传感器，可以是传统使用的液位传感器，可以是带有数据处理芯片的智能传感器，可以是本文介绍过的“开关量液位传感器”，也可以是其他传感器。
4.根据权利要求1所述的燃油箱系统，其特征是权利要求1中所述的机动车燃油箱可以是各种形状的燃油箱。
全文摘要
可以提供道路坡度测量数据和燃油体积测量数据的机动车燃油箱系统，由于使用两个以上的油位传感器(通常使用三个油位传感器)，这种油箱能够较准确的测量机动车油箱内燃油面相对于油箱的位置，通过多个油面传感器的在油面下的高度不同的情况，可以向微电脑系统提供燃油箱的倾斜情况的数据和燃油数量的数据，经过微电脑系统处理后将汽车所在道路的坡度指示出来(严格说是将燃油箱的倾斜度指示出来)，将燃油箱内燃油的数量较准确的指示出来，同时可以较准确的测量每一次加油的数量，经过与电子式里程表配合使用，可以测量出每一百公里耗油量。本发明说明书中提到“开关量液位传感器”的概念和实例，保证了本发明测量数据的重现精度。
文档编号G01F23/00GK1763484SQ200410085809
公开日2006年4月26日 申请日期2004年10月21日 优先权日2004年10月21日
发明者胡嘉刚 申请人:胡嘉刚, 胡立惠