[发明专利]用于测量液位的液位传感器和用于确定液体液位的方法

说明书

用于测量容器内的液体液位的、尤其用于测量车辆油箱中的燃料液位的液位传感器具有多个沿测量行程彼此重叠布置的电容传感器，所述电容传感器的电介质常数随着液位的改变而变化，在所述液位传感器中，应在尽可能简单的结构下实现尽可能准确的测量。这通过下述方式实现：所述电容传感器沿测量行程的高度大小不同，其中一组沿测量行程的高度相对较大的电容传感器用于估测液位，并且第二组沿测量行程的高度相对较小的电容传感器用于参考测量。

技术领域

本发明涉及一种用于测量容器内的液体、特别是车辆油箱内的燃料的液位的液位传感器，所述液位传感器具有多个沿着测量行程彼此重叠布置的电容传感器，所述电容传感器的电介质和进而电介质常数随着液位的改变而变化。

背景技术

在本发明中所述类型的液位传感器特别是应用在例如机动车和摩托车、公共汽车或其它车辆的燃料箱内。目前液位传感器典型地具有一带杠杆机构和电位计的浮子。由于对新燃料、例如带生物乙醇成分的燃料或质量较差、含硫量高的燃料提出了新要求，所以必须改良在目前所用的液位传感器中使用的价格低廉的材料或者为其施加涂层。具有附加能量载体、例如乙醇或其它酒精的燃料的不同构成同样要求适当控制发动机工作点，因此更清楚地了解燃料构成非常有利。

因此已提出了，借助于电容传感器测量液位。EP 1 204 848 B1公开了这种类型的液位传感器。其中沿着竖直的测量行程布置多个电容传感器，其一方面由相对较短的单电极构成，另一方面与较长的电极对置。由于液位增高，电极之间的介质或电介质以及进而各个电容传感器或电容器的电介质常数因此也发生变化。然后可以从中推导出各个电容传感器中的哪一个已经或仍由液体、特别是燃料包围。US 7 258 005 B2公开了另一种电容液位传感器。在此在印刷电路板之上安装多数常用的结构，其中所述电容传感器由两个被构成为不同几何形状的电极构成，在相应相同的形状下，所述电极基本上相对彼此错开地布置。

专利US 6,502,460 B1、US 6,497,144 B1和US 6,498,566 B1公开了另一种液位传感器，其发明人是同一人。在这些文献描述中，液位传感器具有液位管和接收管，其一起构成一电容器。所述电容器的阻抗因此也取决于管的几何形状和管之间介质的物理特性。因此通过这种电容传感器的测量可以算出液位。

发明内容

本发明的目的是提供一种开头所述类型的方法以及液位传感器，所述液位传感器在简单的结构下实现了尽可能准确的液位测量。

所述目的可以通过按照本发明的液位传感器来实现。关于方法，所述目的可以通过按照本发明的方法来实现。本发明描述了有利的设计方案。

用于测量容器内的液体液位的、特别是用于测量车辆油箱内的燃料液位的液位传感器具有多个沿测量行程、特别是竖直的测量行程彼此重叠布置的电容传感器，所述电容传感器的电介质常数随着液位的改变而变化，根据本发明的本质，该液位传感器的特征在于：所述电容传感器沿测量行程的高度大小不同；一组沿测量行程的高度相对较大的电容传感器用于估测液位；以及第二组沿测量行程的高度相对较小的电容传感器用于参考测量。两组传感器的相对高度是指这两组彼此间的比较。高度较大的一组用于真正的液位测量。高度比用于液位测量的电容传感器小的第二组电容传感器用于参考测量。借助于该第二组电容传感器可以在特定的高度位置中进行局部参考测量以通过电介质常数ε_r来识别介质。因此当使用多个电容传感器进行参考测量时，也可以识别出介质和/或膜层。如果第二组电容传感器只由一个传感器构成，则只能借助于电介质常数通常地识别燃料。在所述第二组电容传感器中，沿测量行程的绝对高度优选相对较小，优选小于2 mm、特别优选地小于1 mm，从而在液位上升的情况下，这个区域尽可能快速地被电介质完全填满，并且还可以通过电介质常数推测出燃料或其质量或成分。

在本发明的一种优选设计方案中，在沿测量行程的至少两个位置处设置了高度相对较小的电容传感器。它们优选被布置为彼此相隔一定的间距，从而能够沿测量行程以特定间距说明可能的不同的燃料或燃料内部的膜层。