一种电容式油量测量装置的制作方法

本发明涉及汽车油量测量技术领域，尤其涉及一种电容式油量测量装置。

背景技术：

汽车行驶过程中，驾驶员需要对汽车油箱的剩余油量进行判断，才能更好的决定是否需要给汽车加油，现有的汽车油量检测方法如图1所示，包括滑动变阻器、油量表、油浮子，所述油量表相当于电流表，从油量表指针所指的刻度，获取油箱的油量信息。该类油量检测方法存在以下缺陷：a、油浮子受油面波动影响大，导致油表指针大幅度的来回波动，测量不准确；b、滑动变阻器测量精度低，灵敏度不高，因此，现有技术有待进一步改进。

技术实现要素：

本发明提供一种电容式油量测量装置，通过电容活塞结构和连接所述电容上极板与电容下极板的电容测量单元对油箱内油量高度进行测量，大大提高了油量测量精度，方便实时监控油量变化情况。

为了解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：

本发明一方面提供一种电容式油量测量装置，包括由长方体绝缘外壳、电容上极板、软弹簧、电容下极板构成的电容活塞结构和连接所述电容上极板与电容下极板的电容测量单元，所述电容上极板的与汽车行驶方向平行的两侧面连接所述软弹簧，所述长方体绝缘外壳的与汽车行驶方向平行的两个内壁设有对称的用于安装软弹簧的沟槽，所述沟槽与软弹簧配合使所述电容上极板与长方体绝缘外壳的内壁上下滑动连接，电容上极板作为所述电容活塞结构的浮动活塞，所述电容下极板与电容上极板对称并与油箱底部贴合。

进一步地，所述长方体绝缘外壳底部设有对称的进出油口，进出油口的单位时间出油量大于或等于汽车单位时间的最大耗油量。

进一步地，所述长方体绝缘外壳的长度是电容上极板和电容下极板的长度的2倍，长方体绝缘外壳的宽度是电容上极板和电容下极板的宽度的4倍，长方体绝缘外壳的高度与油箱高度相同。

进一步地，所述长方体绝缘外壳固定在油箱中部。

进一步地，所述软弹簧长度为所述电容上极板的长度的0.5倍，所述软弹簧为轻质弹簧。

具体地，所述长方体绝缘外壳的长度为4cm，宽度为2cm；所述电容上极板的长度为2cm，宽度为0.5cm；所述软弹簧的长度为1cm。

具体地，所述进出油口的宽度为4cm，高度为4cm。

本发明提供的一种电容式油量测量装置，通过由长方体绝缘外壳、电容上极板、软弹簧、电容下极板构成的电容活塞结构和连接所述电容上极板与电容下极板的电容测量单元对油箱内油量高度进行测量，即使在油箱油面状况不明的情况下，也可以通过电容上下极板的电容值得到油箱油面的实际高度，从而得到油箱的实际剩余油量，解决了传统油量测量装置因为油浮子受油面波动影响大导致油表指针大幅度的来回波动测量不准确的问题；也解决了传统油量测量装置因滑动变阻器测量精度低导致的油量测量灵敏度不高的问题；具有结构简单，零磁滞，真空兼容，过载能力强，动态响应特性好，对高温、辐射、强振等恶劣条件的适应性强的特点，并且具有系统稳定性强，侧量精度高的有益效果。

附图说明

图1是传统汽车油量检测装置结构示意图；

图2是本发明一种电容式油量测量装置结构示意图；

图3是本发明一种电容式油量测量装置的上极板结构示意图；

图4是中汽车油箱油面水平时电容上下极板状态结构示意图；

图5是中汽车油箱油面倾斜时电容上下极板状态结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本发明的实施方式，附图仅供参考和说明使用，不构成对本发明专利保护范围的限制。

如图2所示，本实施例一方面提供一种电容式油量测量装置，包括由长方体绝缘外壳1、电容上极板2、软弹簧3、电容下极板4构成的电容活塞结构和连接所述电容上极板2与电容下极板4的电容测量单元(图中未示出)，所述电容上极板2的与汽车行驶方向平行的两侧面对称连接有所述软弹簧3，所述长方体绝缘外壳1的与汽车行驶方向平行的两个内壁设有对称的用于安装软弹簧的沟槽(图中未示出)，所述沟槽与软弹簧3配合使所述电容上极板与长方体绝缘外壳的内壁上下滑动连接，电容上极板2作为所述电容活塞结构的浮动活塞，所述电容下极板4与电容上极板2对称并与油箱6的底部贴合。

优选地，所述长方体绝缘外壳底部设有对称的进出油口5，进出油口的单位时间出油量大于或等于汽车单位时间的最大耗油量。具体地，所述进出油口5的宽度为4cm，高度为4cm。

优选地，所述长方体绝缘外壳1的长度是电容上极板和电容下极板的长度的2倍，长方体绝缘外壳1的宽度是电容上极板和电容下极板的宽度的4倍，长方体绝缘外壳1的高度与油箱6的高度相同。

具体地，所述长方体绝缘外壳1的长度为4cm，宽度为2cm；所述电容上极板2的长度为2cm，宽度为0.5cm；所述软弹簧3的长度为1cm。

优选地，所述长方体绝缘外壳1固定在油箱6中部。

优选地，所述软弹簧3的长度为所述电容上极板的长度的0.5倍，所述软弹簧3为轻质弹簧，能够使得电容上极板2可以浮在油箱6的液面上，软弹簧3与绝缘塑料外壳1的沟槽光滑连接，有利于减小摩擦；软弹簧3的数量可以为4根，也可以为2根。

本发明的电容式油量测量装置工作原理如下：

如图3、图4、图5所示，h1为电容上极板与电容下极板之间高度的最小值，h2为电容上极板与电容下极板之间高度的最大值，L、W为电容上下极板的长、宽，ε为介电常数。需要说明的是，电容上下极板的长与汽车行驶方向垂直，电容上下极板的宽与汽车行驶方向平行。

当电容上极板随油箱液面水平时，h1＝h2。

当电容上极板随油箱液面倾斜时，由于有软弹簧的牵制，θ的范围为0°≤θ≤90°，因此，h2-h1的范围为0≤h2-h1≤W。

所述电容上极板与电容下极板间的油面高度计算公式推导方法如下：

将电容上极板的有效宽度微分为n份，即将电容上极板的有效宽度Wcosθ进行微分为n个△W，则：

C1＝εL*△W/h1；

C2＝εL*△W/(h1+△Wtanθ)；

C3＝εL*△W/(h1+2△Wtanθ)

……

Cn＝εL*△W/(h1+(n-1)△Wtanθ)

其中，θ为电容上极板与水平面的夹角，ε为介电常数，C1、C2、C3……Cn为电容上极板第1份、第2份、第3份……第n份对应的电容；

由于h2–h1＝Wsinθ，△W＝Wcosθ/n，

可得：

C1＝εL*Wcosθ/nh1；

C2＝εL*Wcosθ/[(n-1)h1+h2]；

C3＝εL*Wcosθ/[(n-2)h1+2h2]；

……

Cn＝εL*Wcosθ/[h1+(n-1)h2]。

因此，总电容：

C＝C1+C2+C3+…+Cn

＝εL*Wcosθ*{1/nh1+1/[(n-1)h1+h2]+1/[(n-2)h1+2h2]+…+1/[h1+(n-1)h2]}。

又由于

进一步得：

$C=\mathrm{\ϵ}L(\frac{\sqrt{W^2-{(h2-h1)}^2}}{nh1}+\frac{\sqrt{W^2-{(h2-h1)}^2}}{(n-1)h1+h2}+\frac{\sqrt{W^2-{(h2-h1)}^2}}{(n-2)h1+2h2}\mathrm{....}+\frac{\sqrt{W^2-{(h2-h1)}^2}}{h1+(n-1)h2}).$

由于0≤h2-h1≤W，n趋于无穷大，可利用极限将上式化简为：

$C=\mathrm{\ϵ}\frac{WL}{\frac{h1+h2}{2}};$

由此，得到油箱液面倾斜时油箱油量的实际高度：

H＝(h1+h2)/2＝WL×ε/C。

以上所揭露的仅为本发明的较佳实施例，不能以此来限定本发明的权利保护范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。