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Die vorliegende Erfindung betrifft generell Strömungsmittelniveausensoren, genauer gesagt Strömungsmittelniveausensoren zur Verwendung in Kraftstofftanks von Fahrzeugen.
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Es ist bekannt, einen Strömungsmittelniveausensor im Boden eines Strömungsmittelbehälters zu montieren, um das Strömungsmittelniveau zu messen. Sensoren dieses Typs besitzen oft einen Sende-Empfänger, der Ultraschallimpulse vom Boden des Behälters nach oben durch das Strömungsmittel bis zur Strömungsmitteloberfläche sendet. An der Strömungsmitteloberfläche wird ein Teil der Ultraschallimpulse nach unten zum Sende-Empfänger zurück reflektiert. Der Sende-Empfänger empfängt die reflektierten Impulse und sendet in Abhängigkeit davon ein entsprechendes Signal an eine elektronische Steuereinheit. Die Steuereinheit ist in der Lage, die Tiefe des Strömungsmittels zu berechnen, da sie die Umlaufechozeit des Ultraschallsignales und die ungefähre Geschwindigkeit des Ultraschallsignales in diesem speziellen Strömungsmittel kennt. Die Geschwindigkeit von Ultraschallsignalen in Strömungsmitteln kann jedoch durch eine Reihe von veränderlichen Größen, einschließlich der Zusammensetzung und Temperatur des Strömungsmittels, beeinflußt werden.
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Es ist ferner bekannt, daß die Genauigkeit des vorstehend beschriebenen Sensors erhöht werden kann, indem ein Referenzreflektor in einem bekannten Abstand vom Sende-Empfänger angeordnet wird. Bei dieser Anordnung werden einige der Ultraschallsignale gezielt auf den Reflektor anstelle der Strömungsmitteloberfläche gerichtet, so daß sie vom Reflektor reflektiert und zum Sende-Empfänger zurückgesendet werden. Der Sensor sendet wiederum ein Signal zur elektronischen Steuereinheit, das die Umlaufechozeit dieser reflektierten Signale wiedergibt. Da der Abstand zum Referenzreflektor genau bekannt ist, ist die elektronische Steuereinheit in der Lage, einen genauen Signalgeschwindigkeitswert für das Ultraschallsignal zu ermitteln. Dieser kalibrierte Geschwindigkeitswert kann dann zusammen mit der Umlaufzeit der von der Strömungsmitteloberfläche reflektierten Ultraschallsignale verwendet werden, um einen genaueren Strömungsmittelniveauwert zu ermitteln. Alternativ dazu kompensieren einige Vorrichtungen Signalgeschwindigkeitsschwankungen durch den Einbau von einem oder mehreren Temperatursensoren, die innerhalb des Strömungsmittelbehälters angeordnet sind. Diese Temperatursensoren ermitteln die Strömungsmitteltemperatur und senden entsprechende Signale an die Steuereinheit, so daß diese entsprechende Änderungen der Geschwindigkeit auf der Basis von bekannten Temperatur-Geschwindigkeits-Abhängigkeiten dieses Strömungsmittels kompensieren kann.
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Ein Beispiel eines derartigen Strömungsmittelniveausensors ist in der
US-PS 5 226 320 beschrieben. Diese Veröffentlichung betrifft einen am Boden montierten Strömungsmittelniveausensor, der einen Hauptschallimpulssende-Empfänger (S1) aufweist, der Ultraschallsignale in einem Wellenleiter so überträgt, daß sich die Signale vom Boden des Tanks bis zur Strömungsmitteloberfläche bewegen. Der Schallimpulssende-Empfänger S1 sendet ferner elektrische Signale an eine Steuereinheit, wobei diese Signale den Umlaufechozeiten der Ultraschallsignale entsprechen. Ferner finden beim Strömungsmittelniveausensor dieser Veröffentlichung ein erster und ein zweiter Referenzschallimpulssende-Empfänger (S2, S3) Verwendung, um einen genauen Signalgeschwindigkeitswert zu erhalten und den Abstand zum Boden des Tanks zu messen. Der erste Referenzschallimpulssende-Empfänger S2 sendet ein Ultraschallreferenzsignal entlang einer Referenzbahn einer bekannten Länge derart, daß dieses Signal von einer festen Reflexionsfläche zurück zum Sende-Empfänger reflektiert wird. Der Sende-Empfänger S2 sendet dann ein Signal an die elektronische Steuereinheit, das die Umlaufechozeit der von der festen Referenzfläche reflektierten Signale anzeigt, so daß ein genauer Signalgeschwindigkeitswert ermittelt werden kann. Der Sende-Empfänger S3 reflektiert Ultraschallsignale vom Boden des Behälters, um das Niveau der Sumpfgrenze zu ermitteln, d. h. das Niveau von Verunreinigungen, wie Wasser und Schmutz, die sich am Boden des Tanks abgesetzt haben. Der Strömungsmittelniveausensor besitzt ferner diverse Temperatursensoren, die auf verschiedenen Höhen über dem Behälter angeordnet sind und eine mittlere Strömungsmitteltemperatur ermitteln. Die elektronische Steuereinheit ist so programmiert, daß sie eine temperaturkorrigierte Schallgeschwindigkeit auf der Basis von Signalen vom Referenzsende-Empfänger und den Temperatursensoren berechnet und hiervon eine temperaturkorrigierte Strömungsmittelhöhenmessung ableitet. Ein gemäß dieser Veröffentlichung konstruierter Strömungsmittelniveausensor kann jedoch sowohl für die Referenzsignale als auch für die Meßsignale unter Verwendung eines einzigen Sende-Empfängers keine Sende- und Empfangsfunktionen übernehmen.
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WO 00/45 137 A1 beschreibt einen Strömungsmittelniveausensor mit einer piezoelektrischen Zelle sowie einem Referenzreflektor, die voneinander beabstandet angeordnet sind. In Richtung der Oberfläche des Kraftstoffs werden von den piezoelektrischen Elementen Ultraschallwellen ausgesendet.
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DE 694 22 592 T2 beschreibt ebenfalls einen Füllstandsensor, bei dem der Füllstand durch Ultraschall ermittelt wird.
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Obwohl die in den vorstehend erwähnten Veröffentlichungen offenbarten Strömungsmittelniveausensoren oft in der Lage sind, ausreichende Strömungsmittelniveauwerte zu liefern, ist noch Raum für Verbesserungen vorhanden. Einige der Bereiche, die fortwährende Herausforderungen darstellen, sind beispielsweise eine Verringerung der Größe und Kosten der Sensoren sowie eine Erhöhung von deren Genauigkeit, insbesondere in Fällen, bei denen sich der Kraftstoff auf einem sehr niedrigen Niveau befindet, bei denen der Kraftstoff hin und her schwappt oder bei denen schwierige Meßbedingungen vorliegen.
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Die vorstehend genannten Nachteile der Strömungsmittelniveausensoren des Standes der Technik werden mit dem Strömungsmittelniveausensor der vorliegenden Erfindung überwunden, der gemäß einer Ausführungsform einen einzigen Ultraschallsende-Empfänger und eine Gehäusekomponente besitzt. Der Ultraschallsende-Empfänger besitzt einen Meßabschnitt und einen Referenzabschnitt, die durch einen isolierenden Abschnitt voneinander getrennt sind, und die Gehäusekomponente besitzt ein Referenzelement und eine Öffnung, welche an einem axialen Ende angeordnet sind. Der Meßabschnitt sendet Ultraschallmeßsignale, die die Öffnung durchdringen und von einer Strömungsmitteloberfläche reflektiert werden, und der Referenzabschnitt sendet Ultraschallreferenzsignale, die vom Referenzelement reflektiert werden.
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Gemäß einer anderen Ausführungsform umfaßt der Strömungsmittelniveausensor der vorliegenden Erfindung generell einen Ultraschallsende-Empfänger, eine Impedanzschicht und ein Gehäuse. Der Ultraschallsende-Empfänger besitzt einen generell scheibenförmigen Meßabschnitt und einen generell ringförmigen Referenzabschnitt. Die Impedanzschicht ist so benachbart zum Ultraschallsende-Empfänger angeordnet, daß Ultraschallsignale die Impedanzschicht durchdringen. Die Gehäusekomponente besitzt sowohl ein Referenzelement als auch eine Öffnung, die an einem axialen Ende angeordnet sind, und der Meßabschnitt sendet Ultraschallmeßsignale, die die Impedanzschicht und die Öffnung so durchdringen, daß sie von einer Strömungsmitteloberfläche reflektiert werden, während der Referenzabschnitt Ultraschallreferenzsignale sendet, die die Impendanzschicht so durchdringen, daß sie vom Referenzelement reflektiert werden.
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Gemäß noch einer anderen Ausführungsform wird ein Verfahren zum Messen des Kraftstoffniveaus in einem Fahrzeugkraftstofftank zur Verfügung gestellt, das die folgenden Schritte umfaßt: Vorsehen eines Kraftstoffniveausensors mit Ultraschallmeß- und Referenzabschnitten, Vorsehen eines Referenzelementes, Bewirken, daß der Ultraschallreferenzabschnitt Ultraschallreferenzsignale emittiert, die vom Referenzelement reflektiert werden, Bestimmen der Umlaufechozeit der Ultraschallreferenzsignale, Bewirken, daß der Ultraschallmeßabschnitt Ultraschallmeßsignale emittiert, die von einer Oberfläche des Kraftstoffes reflektiert werden, Bestimmen der Umlaufechozeit der Ultraschallmeßsignale, Feststellen, ob sich die Oberfläche des Kraftstoffes auf einem Niveau befindet, das am oder unter dem Referenzelement liegt, und, wenn die Oberfläche des Kraftstoffes über dem Referenzelement liegt, Bestimmen einer Kraftstoffniveaumessung auf der Basis der Umlaufechozeiten des Ultraschallreferenzsignales und des Meßsignales, und, wenn die Oberfläche des Kraftstoffes beim Referenzelement oder unterhalb desselben liegt, Bestimmen einer Kraftstoffniveaumessung auf der Basis der Umlaufechozeit des Ultraschallmeßsignales und einer Standardultraschallsignalgeschwindigkeit.
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Gemäß noch einer anderen Ausführungsform wird ein Strömungsmittelniveauabtastsystem zur Verwendung mit einem Strömungsbehälter, der sowohl einen Strömungsmittelniveausensor als auch eine elektronische Steuereinheit aufweist, geschaffen.
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Die Ziele, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung betreffen die Schaffung eines Strömungsmittelniveausensors zur Verwendung in einem Strömungsmittelbehälter, der eine verbesserte Konstruktion und Funktionsweise aufweist, insbesondere in Fahrzeugkraftstofftanks, die niedrige Kraftstoffniveaus aufweisen oder mit einem beträchtlichen Hin- und Herschwappen verbunden sind, und der in der Lage ist, unabhängig von der Strömungsmitteltemperatur oder der Strömungsmittelzusammensetzung Strömungsmittelniveaumessungen zu liefern, und der ferner relativ einfach und wirtschaftlich hergestellt werden kann sowie eine wesentlich erhöhte nutzbare Lebensdauer besitzt.
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Die vorstehend genannten Ziele werden durch einen Kraftstoffniveausensor gemäß den Patentansprüchen erreicht.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:
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1 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer Ausführungsform des Strömungsmittelniveausensors der vorliegenden Erfindung;
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2 eine abgeschnittene perspektivische Ansicht des Strömungsmittelniveausensors der 1;
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3 eine perspektivische Ansicht der Unterseite eines Ultraschallsende-Empfängers des Strömungsmittelniveausensors der 1;
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4 eine abgschnittene Ansicht des Strömungsmittelniveausensors der 1, wobei der Sensor in Betrieb dargestellt ist; und
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5 ein Ablaufdiagramm, das die generelle Funktionsweise des Strömungsmittelniveausensors der vorliegenden Erfindung zeigt.
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Die 1 und 2 zeigen zwei unterschiedliche Ansichten einer ersten Ausführungsform des Strömungsmittelniveausensors 10 der vorliegenden Erfindung. In typischer Weise ist der Strömungsmittelniveausensor 10 in Richtung auf den Boden eines Strömungsmittelbehälters, vorzugsweise eines Fahrzeugkraftstofftanks, angeordnet und besitzt einen Sende-Empfänger, der Ultraschallsignale nach oben in das umgebende Strömungsmittel sendet. Einige der emittierten Signale, die als Meßsignale bezeichnet werden, werden von der Strömungsmitteloberfläche reflektiert und bewegen sich zurück zum Sende-Empfänger, so daß die Umlaufechozeit der Signale zum Messen des Strömungsmittelniveaus verwendet werden können. Um die Genauigkeit des Sensors weiter zu erhöhen, werden einige der emittierten Ultraschallsignale, die als Referenzsignale bezeichnet werden, gezielt an ein Referenzelement gesendet und von diesem reflektiert, wobei dieses Referenzelement in einem bekannten Abstand vom Sende-Empfänger angeordnet ist. Da die Distanz und die Umlaufechozeit der Referenzsignale bekannt sind, kann ein genauer Signalgeschwindigkeitswert berechnet werden. Dieser Geschwindigkeitswert kann zusammen mit den Meßsignalen verwendet werden, um die Genauigkeit der Strömungsmittelniveaumessung weiter zu erhöhen.
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Der Strömungsmittelniveausensor 10 der vorliegenden Erfindung besitzt generell einen Ultraschallsende-Empfänger 14, eine Impedanzschicht 16 und eine Gehäusekomponente 18 und kann über einen becherförmigen Montagearm 20 innerhalb eines Strömungsmittelbehälters befestigt werden. Der Ultraschallsende-Empfänger 14 ist eine generell scheibenförmige Komponente, die vorzugsweise aus einem piezo-keramischen Material, wie Bleizirconattitanat (PZT), besteht. Dieses piezokeramische Material weist das Phänomen auf, daß es beim Anlegen einer Spannung über das Element ein Ultraschallsignal in das Strömungsmittel, in das es eingetaucht ist, emittieren kann. Wenn ein Ultraschallsignal, das sich durch das Strömungsmittel bewegt, auf das piezo-keramische Element trifft, kann es eine Spannung über das Element erzeugen. Somit kann ein einziges piezo-keramisches Element sowohl als Sender als auch als Empfänger von Ultraschallsignalen (Sende-Empfänger) verwendet werden, wie dies bekannt ist. Der Sende-Empfänger 14, obwohl er vorzugsweise aus einem einzigen piezo-keramischen Wafer geformt ist, besitzt zwei verschiedene Abschnitte: einen scheibenförmigen Meßabschnitt 30 und einen ringförmigen Referenzabschnitt 32, wobei die beiden Abschnitte durch einen Isolationsring 34 voneinander getrennt sind. Der Isolationsring 34 bewirkt eine elektrische Isolierung des Meßabschnittes 30 vom Referenzabschnitt 32, so daß die Abschnitte unabhängig und getrennt voneinander erregt werden können.
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Sowohl die obere als auch die untere Fläche des Sende-Empfängers sind metallisiert, d. h. mit einer dünnen Schicht eines elektrisch leitenden Metalles, wie Silber oder Nickel, die mit einer oder mehreren elektrischen Leitungen in Kontakt steht, versehen. Die gesamte Unterseite des Sende-Empfängers, die in 3 dargestellt ist, ist mit einer einzigen ununterbrochenen metallisierten Schicht 36 versehen, so daß sich eine gemeinsame Erdleitung 38 unterhalb des Sende-Empfängers erstrecken und in elektrischer Verbindung mit sämtlichen Bereichen des Sende-Empfängers, einschließlich des Meßabschnittes und Referenzabschnittes, stehen kann. Die Oberseite des Sende-Empfängers umfaßt zwei metallisierte Schichten: eine innere scheibenförmige metallisierte Schicht 44, die dem Meßabschnitt 30 entspricht und mit einer positiven elektrischen Leitung 40 in Kontakt steht, und eine äußere ringförmige metallisierte Schicht 46, die dem Referenzabschnitt 32 entspricht und mit einer positiven elektrischen Leitung 42 in Kontakt steht. Diese beiden metallisierten Schichten sind durch den schmalen nichtmetallisierten Isolationsring 34 elektrisch voneinander isoliert. Bei der bevorzugten Ausführungsform ist der Isolationsring 34 einfach ein ringförmiger Abschnitt des Sende-Empfängers, der keine metallisierte Schicht aufweist. Es ist jedoch auch möglich, die Oberfläche des Isolationsringes 34 tatsächlich mit einem nichtleitenden Material zu beschichten, um den Meßabschnitt und den Referenzabschnitt weiter voneinander zu isolieren. Vorzugsweise sind die metallisierten Schichten 44, 46 und der Isolationsring 34 koaxial oder konzentrisch angeordnet. Die positiven Leitungen 40 und 42 sind durch eine Kerbe, die im Außenumfang des Sende-Empfängers ausgebildet ist, an die innere und äußere metallisierte Schicht angeschlossen und erstrecken sich von diesen. Die Erregung des piezo-keramischen Materiales durch die elektrische Leitung 40 oder 42 bewirkt, daß der Sende-Empfänger ein Ultraschallsignal nach oben abgibt, so daß dieses die Impedanzschicht 16 passiert.
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Bei der Impedanzschicht 16 handelt es sich um eine dünne scheibenförmige Komponente, die zwischen dem Sende-Empfänger und dem umgebenden Strömungsmittel angeordnet ist und als Impedanzanpassungsschicht für eine verbesserte Ultraschallwellenübertragung wirkt. Je größer der Unterschied der Ultraschallsignalgeschwindigkeit zwischen zwei Medien ist, desto größer ist der Betrag der Signalreflexion an der Grenze zwischen diesen Medien. Wenn daher der Sende-Empfänger 14 direkt Ultraschallsignale in das umgebende Strömungsmittel abgibt, kann infolge der signifikanten Differenz der Signalgeschwindigkeitseigenschaften dieser Medien eine beträchtliche Reflexion an dieser Grenzfläche auftreten. Dies ist offensichtlich eine unerwünschte Situation. Um daher die Ultraschallsignale vom Sende-Empfänger zum Strömungsmittel mit so wenig Reflexion wie möglich erfolgreich zu koppeln, ist die Impedanzschicht 16 dazwischen angeordnet. Die Impedanzschicht leitet Ultraschallsignale mit einer Geschwindigkeit, die zwischen der Geschwindigkeit des Sende-Empfängers und der Geschwindigkeit des Strömungsmittels liegt, so daß eine graduellere Änderung der Geschwindigkeit der Ultraschallsignale an der Sende-Empfänger/Impedanz-Grenzfläche und der Impedanz-Strömungsmittel-Grenzfläche auftritt als wenn die Signale direkt vom Sende-Empfänger auf das Strömungsmittel übertragen werden. Die Unterseite der Impedanzschicht 16 ist mit der metallisierten Oberseite des Sende-Empfängers 14 mit Hilfe eines Klebers, beispielsweise eines EC A316-Klebers, der zur Ausbildung einer dünnen Verbindungsschicht 48 verwendet wird, verbunden. Vorzugsweise besitzt die Impedanzschicht 16 eine Dicke, die etwa 1/4 der Ultraschallwellenlänge entspricht, wobei jedoch auch andere Impedanzanpassungsmaterialien und Dicken verwendet werden können.
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Bei der Gehäusekomponente 18 handelt es sich um eine hohlzylindrische Komponente, die generell an beiden oberen und unteren axialen Ende 60, 62 offen ist und einen zylindrischen Hauptkörper 64, Befestigungsmerkmale 66 und ein ringförmiges Referenzelement 68 aufweist. Vorzugsweise besteht die Gehäusekomponente aus Polyphenylensulfid (PPS) und besitzt etwa 20 mm dicke Wände. Bei anderen Ausführungsformen kann sie jedoch auch aus anderen Materialien bestehen und eine andere Dicke aufweisen. Das untere axiale Ende 62 ist vollständig offen, so daß die Gehäusekomponente über die Oberseite des Sende-Empfängers 14 und die Impedanzschicht 16 gleiten kann und auf diese Weise diesen Komponenten Schutz bietet und für eine Signalisolation sorgt. Das obere axiale Ende 60 trägt jedoch das ringförmige Referenzelement 68 und ist daher nur teilweise offen. Das Referenzelement 68 umgibt eine kreisförmige Öffnung in diesem oberen axialen Ende 60 und ist so ausgebildet, daß es die vom Referenzabschnitt 32 des Sende-Empfängers emittierten Signale reflektiert. Genauer gesagt, das Referenzelement 68 hat Ringform, die der des Referenzabschnittes 32 entspricht (obwohl dieses Referenzelement 68 geringfügig größer sein kann als der Referenzabschnitt 32), und ist vertikal über dem Referenzabschnitt 32 angeordnet. Somit trifft der größte Teil der vom Referenzabschnitt 32 emittierten Ultraschallsignale auf die Unterseite des Referenzelementes 68 und wird zum Referenzabschnitt zurückreflektiert. Die genaue Geometrie, Größe und die genauen Oberflächenkonturen des Referenzelementes 68 können natürlich auch von der hier beschriebenen bevorzugten Ausführungsform abweichen. Wie in der Zeichnung gezeigt, besitzt der zylindrische Hauptkörper 64 diverse Befestigungsmerkmale 66, die in unterschiedlichen Umfangspositionen um den Hauptkörper herum angeordnet sind. Jedes Befestigungsmerkmal besitzt eine widerhakenförmige Komponente, die so vorgespannt ist, daß sie mit einer komplementär ausgebildeten Öffnung im Montagearm 20 in Verbindung treten kann. Solche Befestigungsmerkmale sind allgemein bekannt. Ferner besitzt das Befestigungsmerkmal 66 einen Ausschnitt oder eine Öffnung im Hauptkörper 64, die den elektrischen Leitungen 38–42 Zugang bietet. Im montierten Zustand bildet der Strömungsmittelniveausensor 10 eine kleine kompakte Einheit, die leicht im Strömungsmittelbehälter installiert werden kann. Der Sensor 10 kann mit dem Montagearm 20 am Behälter befestigt werden.
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Der Montagearm 20 nimmt den Strömungsmittelniveausensor 10 sicher auf und befestigt diesen Sensor an einer Innenwand des Strömungsmittelbehälters oder irgendeiner anderen inneren Komponente, wie beispielsweise einer Kraftstoffsendereinheit. Der Montagearm ist vorzugsweise aus einer Acetalverbindung geformt und umfaßt generell ein becherförmiges Halteelement 80, eine Gestängekomponente 82 und ein Befestigungsmerkmal 84. Wie am besten in 2 gezeigt, ist der Außendurchmesser der Gehäusekomponente 18 nur geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des becherförmigen Halteelementes 80, so daß die Gehäusekomponente vom Halteelement fest aufgenommen wird. Wenn der Strömungsmittelniveausensor in das Halteelement 80 eingesetzt wird, existiert ein schmaler Spalt zwischen der metallisierten Schicht 36 der Unterseite des Ultraschallsende-Empfängers und einer Bodenplatte oder dem geschlossenen unteren axialen Ende des Halteelementes 80. Dieser Spalt ist vorzugsweise mit einem Nitrilschaumdämpfungskissen 86 gefüllt, das die Unterseite des Ultraschallsende-Empfängers vom Strömungsmittel entkoppelt. Hierdurch wird die Signalübertragung von der Oberseite des Sende-Empfängers verbessert und jedes Echo verringert, das sonst von der metallisierten Schicht 36 der Unterseite nach unten übertragen werden kann. Das Halteelement 80 ist einstückig mit der Gestängekomponente 82 ausgebildet, die vorzugsweise aus einem Satz von Lagerarmen geformt ist, welche in der Form eines Parallelogrammes angeordnet sind. Die Gestängekomponente ist so ausgebildet, daß sie den Strömungsmittelniveausensor 10, genauer gesagt, den Ultraschallsende-Empfänger 14, in einer Anordnung lagert, die parallel zur Strömungsmitteloberfläche (unter der Annahme, daß die Strömungsmitteloberfläche nicht geneigt ist) und im Abstand von der Oberfläche des Behälters angeordnet ist. Ferner ist die Gestängekomponente 82 vorzugsweise nach unten vorgespannt, so daß sie die Unterseite des becherförmigen Halteelementes 80 gegen die Unteseite des Strömungsmittelbehälters hält. Bei dieser speziellen Ausführungsform wird die nach unten gerichtete Vorspannung durch eine Gestängekomponente 82 aus Kunststoff erreicht. Bei anderen Ausführungsformen kann das Gestänge jedoch auch aus Metall bestehen und eine separate Feder oder ein anderes Vorspannelement aufweisen. Bei noch anderen Ausführungsformen kann der Strömungsmittelniveausensor 10 und/oder der Montagearm 20 so ausgebildet sein, daß er durch Schweißen oder andere bekannte Mittel direkt an der Unterseite des Strömungsmittelbehälters befestigt ist.
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In Verbindung mit 4 wird nunmehr die generelle Funktionsweise des Strömungsmittelniveausensors 10 beschrieben. Eine elektronische Steuereinheit 50 steuert den Sende-Empfänger 14 an, damit dieser Ultraschallsignale in das umgebende Strömungsmittel sendet, so daß einige dieser Signale von der Strömungsmitteloberfläche reflektiert werden (Meßsignale 90) und einige dieser Signale von der Unterseite des Referenzelementes 68 reflektiert werden (Referenzsignale 92). Der Strömungsmittelniveausensor 10 führt Signale der Steuereinheit 50 zu, die dieser ermöglichen, die Umlaufechozeiten der Meß- und Referenzsignale zu verwenden, um eine signalgeschwindigkeitskalibrierte Strömungsmittelniveaumessung durchzuführen. Zuerst erregt die Steuereinheit entweder den Meßabschnitt 30 oder den Referenzabschnitt 32 des Sende-Empfängers. Vorzugsweise werden diese Sektionen nicht gleichzeitig erregt, sondern nacheinander. Wenn der Referenzabschnitt zuerst erregt wird, wird die positive Leitung 42 mit einem Spannungssignal beaufschlagt, das hiernach als ”Referenzübertragungssignal” bezeichnet und der ringförmigen metallisierten Schicht 46 zugeführt wird. Dieses Referenzübertragungssignal ist das elektronische Signal von der Steuereinheit zum Strömungsmittelniveausensor, genauer zum Ultraschallempfänger 14, das eine Erregung des Referenzabschnittes und die Emission von Ultraschallsignalen 92 bewirkt. Das Referenzübertragungssignal verursacht, daß der Referenzabschnitt 32 nach oben Ultraschallsignale 92 in das Strömungsmittel sendet, so daß diese die Verbindungs- und Impedanzschichten 48, 16 durchdringen und etwa die gesamte Länge der Gehäusekomponente 18 durchlaufen. Am Ende hiervon werden sie von der Unterseite des Referenzelementes 68 reflektiert. Durch diese Reflexion werden die Signale 92 durch die Verbindungs- und Impedanzschicht 48, 16 zurück zum Referenzabschnitt 32 gesandt, so daß sie auf diesen Abschnitt treffen und auf diese Weise bewirken, daß der Sende-Empfänger ein elektronisches Signal erzeugt, das hiernach als ”Referenzempfangssignal” bezeichnet wird. Dieses Referenzempfangssignal ist das elektronische Signal vom Strömungsmittelniveausensor, genauer gesagt dem Ultraschallsende-Empfänger 14, zur Steuereinheit, das über die Leitung 42 übertragen wird und anzeigt, wenn ein reflektiertes Ultraschallsignal 92 auf den Referenzabschnitt 32 getroffen ist. Wie nachfolgend in größeren Einzelheiten erläutert wird, ist die Steuereinheit in der Lage, die Umlaufechozeit des Referenzsignales 92, bei der es sich einfach um die Zeit zwischen der Abgabe des Referenzübertragungssignales und dem Empfang des Referenzempfangssignales handelt, sowie die bekannte axiale Distanz vom Referenzabschnitt 32 zur Unterseite des Referenzelementes 68 zu verwenden, um die genaue Geschwindigkeit der Ultraschallsignale in diesem speziellen Strömungsmittel zu bestimmen.
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Unter der Annahme, daß der Meßabschnitt 30 zuerst erregt wird, wird die positive Leitung 40 mit einem Spannungssignal beaufschlagt, das hiernach als ”Meßübertragungssignal” bezeichnet wird und der scheibenförmigen metallisierten Schicht 44 zugeführt wird. Dieses Meßübertragungssignal ist das elektronische Signal von der Steuereinheit zum Strömungsmittelniveausensor, genauer gesagt zum Ultraschallsende-Empfänger 14, das bewirkt, daß der Meßabschnitt erregt wird und Ultraschallsignale 90 emittiert. Wie vorstehend erwähnt, bewirkt die Erregung des Referenzabschnittes oder Meßabschnittes keine entsprechende Erregung des anderen Abschnittes, da diese über den Isolationsring 34 voneinander isoliert sind. Dies ermöglicht eine unabhängige Erregung des Meß- und Referenzabschnittes 30, 32. Das Meßübertragungssignal bewirkt, daß der Meßabschnitt 30 Ultraschallsignale 90 nach oben durch die Verbindungs- und Impedanzschicht 48, 16 in das Strömungsmittel emittiert, so daß diese Signale etwa die axiale Länge der Gehäusekomponente 18 durchlaufen und am Ende den Strömungsmittelniveausensor über die Öffnung im oberen axialen Ende 60 verlassen. Die Meßsignale 90 bewegen sich weiterhin nach oben, bis sie die Strömungsmittelniveauoberfläche erreichen, die im Falle eines Fahrzeugkraftstofftanks die Grenze zwischen dem Kraftstoff und den im Tank über dem flüssigen Kraftstoff befindlichen Dämpfen ist. Diese Grenze bewirkt eine Reflexion des größten Teiles der Ultraschallsignale 90, so daß diese zurück nach unten zum Strömungsmittelniveausensor reflektiert werden. Mindestens einige der reflektierten Ultraschallsignale 90 dringen wiederum durch die Öffnung im oberen axialen Ende 60 sowie durch die Impedanz- und Verbindungsschicht 16, 48, so daß sie auf den Meßabschnitt 30 treffen und dadurch bewirken, daß der Sende-Empfänger ein elektronisches Signal erzeugt, das hiernach als ”Meßempfangssignal” bezeichnet wird. Dieses Meßempfangssignal ist das elektronische Signal, das vom Strömungsmittelniveausensor, genauer gesagt vom Ultraschallsende-Empfänger 14, an die Steuereinheit abgegeben wird und anzeigt, wenn ein von der Strömungsmitteloberfläche reflektiertes Ultraschallsignal auf den Meßabschnitt 30 getroffen ist. Das Meßempfangssignal wird vom Sensor über einen Leiter, wie beispielsweise die Leitung 40, der Steuereinheit zugeführt. Wie nachfolgend in größeren Einzelheiten beschrieben, ist die Steuereinheit 50 in der Lage, die Umlaufechozeit des Meßsignales 90, bei der es sich um die Zeit zwischen der Abgabe des Meßübertragungssignales und dem Empfang des Meßübertragungssignales handelt, sowie die aus dem Referenzsignal 92 berechnete Ultraschallsignalgeschwindigkeit und die bekannte Distanz bis zum Referenzelement 68 zu verwenden, um das genaue Strömungsmittelniveau in diesem Behälter zu bestimmen.
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Die vorhergehende Beschreibung des Strömungsmittelniveausensors der vorliegenden Erfindung war lediglich eine Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform, und es existieren ebenfalls zahlreiche alternative Ausführungsformen. Beispielsweise kann die Impedanzschicht 16 einstückig mit der Gehäusekomponente 18 ausgebildet sein, so daß eine einzige Komponente vorhanden ist. Bei einer derartigen Anordnung bestehen sowohl die Impedanzschicht als auch die Gehäusekomponente aus dem gleichen Material und sind an einer Innenfläche der Gehäusekomponente einstückig miteinander verbunden. Bei einer anderen alternativen Ausführungsform können der scheibenförmige Meßabschnitt 30 und der ringförmige Referenzabschnitt 32 aus separaten Sende-Empfängerkomponenten geformt sein. Mit anderen Worten, der Meßabschnitt und der Referenzabschnitt können so ausgebildet sein, daß es sich hierbei nicht nur einfach um zwei Abschnitte eines einzigen piezo-keramischen Materiales handelt, sondern daß sie zusammen aus zwei getrennten und unabhängigen piezo-keramischen Elementen geformt sind. Gemäß noch einer anderen Ausführungsform können die Gehäusekomponente 18 und/oder das Halteelement 80 eine quadratische oder rechteckige Querschnittsform anstelle der zylindrischen Form besitzen. Bei noch einer anderen Ausführungsform, die die Funktionsweise des Strömungsmittelniveausensors 10 betrifft, kann der Meßabschnitt 30 zuerst erregt werden, bevor der Referenzabschnitt 32 erregt wird. Dies sind nur einige Beispiele von alternativen Ausführungsformen in bezug auf die vorstehend beschriebene bevorzugte Ausführungsform. In Verbindung mit 5 erfolgt nunmehr eine umfassendere Erläuterung der von der elektronischen Steuereinheit 50 durchgeführten Signalverarbeitung.
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Die elektronische Steuereinheit besitzt eine Schaltung, die das Strömungsmittelniveau in einem Strömungsmittelbehälter, beispielsweise einem Fahrzeugkraftstofftank, auf der Basis der Umlaufechozeiten der Ultraschallmeßsignale und Referenzsignale berechnet und auf diese Weise Faktoren kompensiert, die die Signalgeschwindigkeit beeinflussen, wie beispielsweise die Strömungsmitteltemperatur und die Strömungsmittelzusammensetzung. Die elektronische Steuereinheit 50 besitzt generell eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), die Steuerlogik- und Treiberkomponenten in Schnittstelle mit einem generischen Mikrocontroller, beispielsweise einem Mikrochip 16F873-Modell, aufweist. Bei einer derartigen Anordnung kann die elektronische Steuereinheit 50 in einfacher Weise an eine vorhandene Steuereinheit angeschlossen werden, die Teil eines größeren Gesamtsystems sein kann. 5 zeigt einen generellen Überblick über eine bevorzugte Schrittsequenz, über die zusammen ein einziger ”gültiger” Strömungsmittelniveauwert berechnet wird. Oft benötigen Strömungsmittelniveausensoren, wie bei der vorliegenden Erfindung, daß bis zu 40% der Strömungsmittelniveauwerte gültig sind, um auf dauerhafte Weise genaue Resultate zu liefern. Somit wird die bevorzugte Schrittsequenz der 5 zahlreiche Male mit einer speziellen Samplingrate, wie 50 Male/sec, wiederholt.
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Die bevorzugte Sequenz beginnt mit Schritt 100, in dem die Umlaufechozeit der Referenzsignale 92 bestimmt wird. Als erstes sendet die elektronische Steuereinheit das Referenzübertragungssignal, wie vorstehend beschrieben, zum Referenzabschnitt 32 des Ultraschallsende-Empfängers über die Leitung 42. Hierdurch wird bewirkt, daß der Referenzabschnitt 32 das Ultraschallreferenzsignal 92 nach oben in das umgebende Strömungsmittel abgibt. Wenn das Referenzsignal 92 einmal von der Unterseite des Referenzelementes 68 reflektiert worden ist, kehrt es zum Referenzabschnitt 32 zurück und trifft auf diesen, wodurch dieser Abschnitt ein Referenzempfangssignal der Steuereinheit zuführt, wie vorstehend erläutert. Die Steuereinheit ist in der Lage, die Umlaufechozeit (treference) für das Referenzsignal abzuleiten, indem sie die Zeitdauer bestimmt, die zwischen der Abgabe des Referenzübertragungssignales und dem Empfang des Referenzempfangssignales abgelaufen ist. In entsprechender Weise führt die Steuereinheit Schritt 102 durch, mit dem die Umlaufechozeit der Meßsignale 90 bestimmt wird. Die elektronische Steuereinheit sendet das Meßübertragungssignal über die Leitung 40 an den Meßabschnitt 30 des Ultraschallsende-Empfängers, wodurch bewirkt wird, daß dieser Abschnitt das Ultraschallmeßsignal 90 nach oben in das umgebende Strömungsmittel abgibt. Das Ultraschallmeßsignal wird von der Strömungsmittelniveaufläche reflektiert und bewegt sich zum Meßabschnitt 30 zurück, wobei bei seiner Rückkehr der Meßabschnitt ein Meßempfangssignal an die Steuereinheit abgibt. Die Steuereinheit berechnet die Umlaufechozeit (tmeasurement) der Meßsignale 90, indem sie die Zeitdauer bestimmt, die zwischen der Abgabe des Meßübertragungssignales und dem Empfang des Meßempfangssignales abgelaufen ist. Durch sequentielles und nicht gleichzeitiges Initiieren des Ultraschallreferenzsignales und Ultraschallmeßsignales werden die Möglichkeiten verringert, daß die Ultraschallsignale von einem Sende-Empfängerabschnitt den anderen Abschnitt störend beeinflussen. Es ist jedoch darauf hinzuweisen, daß die spezielle Reihenfolge der Schritte 100 und 102 auch umgekehrt werden kann, so daß die Umlaufechozeit (tmeasurement) der Ultraschallmeßsignale zuerst bestimmt wird. Wenn diese Echozeiten einmal ermittelt worden sind, erfolgt in Schritt 104 eine Überprüfung, um sicherzustellen, daß es sich bei treference um einen gültigen Wert handelt.
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Schritt 104 dient dazu, Fälle zu identifizieren, bei denen das Strömungsmittelniveau sich auf der Höhe des Referenzelementes 68 befindet oder unter dieses gefallen ist. In diesem Fall könnte die Berechnung einer Signalgeschwindigkeit (vsignal) aus treference ungültige Ergebnisse hervorbringen. Dies ist deswegen der Fall, weil die Ultraschallreferenzsignale 92 von der niedrigen Strömungsmitteloberfläche reflektiert werden und nicht vom Referenzelement 68, das mit einem bekannten Abstand vom Sende-Empfänger angeordnet ist. Zuerst wird in Schritt 104 bestimmt, ob treference größer oder gleich tmeasurement ist oder nicht. Während Situationen mit geringem Strömungsmittelinhalt, bei denen das Strömungsmittelniveau in der Gehäusekomponente 18 unter dem Referenzelement 68 liegt, sind treference und tmeasurement etwa gleich. Wenn die Antwort auf Schritt 104 ”ja” bedeutet, ist das Strömungsmittelniveau zu niedrig, um treference zu verwenden, und es wird in Schritt 106 eine Standardsignalgeschwindigkeit zur Verfügung gestellt. Diese Standardsignalgeschwindigkeit kann entweder irgendein vorgegebener Standardwert, beispielsweise die Geschwindigkeit von Ultraschallsignalen im Kraftstoff bei einer üblichen Kraftstofftankströmungsmitteltemperatur, oder der zuletzt gültige berechnete Geschwindigkeitswert sein. Dies sind natürlich nur zwei Beispiele von Quellen für vsignal-Standardwerte, da auch andere Möglichkeiten vorhanden sind. Wenn die Antwort auf Schritt 104 ”nein” ist, liegt das Strömungsmittelniveau in ausreichender Weise über dem Referenzelement 68, so daß vsignal in Schritt 108 berechnet werden kann. In bekannter Weise kann die Ultraschallsignalgeschwindigkeit mit der folgenden Gleichung berechnet werden: Vsignal = dreference/treference wobei dreference die gesamte bekannte Distanz zwischen dem Referenzabschnitt 32 des Sende-Empfängers und dem Referenzelement 68 und zurück und treference die Umlaufechozeit des Ultraschallreferenzsignales 92 sind. Da die Distanz vom Referenzabschnitt 32 zum Referenzelement 68 fest und bekannt ist, kann die Steuereinheit das Ausmaß ermitteln und berücksichtigen, mit dem veränderliche Größen, wie die Strömungsmitteltemperatur und die Strömungsmittelzusammensetzung, die Geschwindigkeit der Ultraschallsignale im Strömungsmittel beeinflussen. Wenn die elektronische Steuereinheit einmal einen Wert für vsignal hat, und zwar unabhängig davon, ob dieser Wert aus Schritt 106 oder Schritt 108 hergeleitet wurde, ist sie in der Lage, das Strömungsmittelniveau oder die Höhe im Behälter zu bestimmen.
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In Schritt 110 wird das Strömungsmittelniveau oder die Höhe im Behälter unter Verwendung der Werte vsignal und tmeasurement berechnet. Diese Berechnung kann wie folgt durchgeführt werden: h = (vsignal·tmeasurement)/2 worin (h) das Strömungsmittelniveau oder die Höhe im Strömungsmittelbehälter ist. Typischerweise gibt die Steuereinheit 50 die Strömungsmittelniveauwerte an eine Anzeige weiter. Bei Anwendungsfällen in Kraftfahrzeugen ist die Anzeige normalerweise im Fahrzeuginnenraum angeordnet, beispielsweise am Armaturenbrett. Die Steuereinheit gibt jedoch keinen Strömungsmittelniveauwert weiter, der außerhalb eines vorgegebenen Fensters von akzeptablen Werten liegt. Ein solcher Wert wird als ”ungültiger” Wert eingestuft.
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In Schritt 112 wird sichergestellt, daß das berechnete Strömungsmittelniveau in einem akzeptablen Bereich für diesen speziellen Strömungsmittelbehälter liegt, und es werden daher nur ”gültige” Werte weitergegeben. Ein ”gültiger” Wert fällt in einen vorgegebenen Bereich von sämtlichen möglichen Werten für diesen Behälter. Wenn beispielsweise der Strömungsmittelniveausensor 10 in einem Tank mit einer Größe von 200 mm montiert ist, gibt die Steuereinheit keine Strömungsmittelniveaumessung (h) weiter, die beinhaltet, daß das momentane Strömungsmittelniveau 250 mm oberhalb des Ultraschallsende-Empfängers liegt. Wenn die Steuereinheit ungültige Werte empfängt, ignoriert sie diese einfach und kehrt zu Schritt 100 zurück, was den Effekt hat, daß der neueste gültige Wert aufrechterhalten wird. Die Steuereinheit setzt daher die Weitergabe des letzten gültigen Wertes fort, bis ein neuer gültiger Wert empfangen wird. Natürlich kann auch zu Schritt 102 anstelle von Schritt 100 zurückgekehrt werden, wenn man vermeiden will, den Referenzsignalwert wiederum zu nehmen.
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Um ein Hin- und Herschwappen und irgendeine andere Bewegung des Strömungsmittels zu kompensieren, erlaubt Schritt 114 nur, daß sich das weitergegebene Strömungsmittelniveau (h) mit einer bestimmten Rate verändert, wodurch eine graduellere und kontinuierlichere Änderung der Strömungsmittelniveauwerte bewirkt wird. Die Steuereinheit bewerkstelligt diese Art Filterung, indem sie den neu berechneten oder momentanen Strömungsmittelniveauwert mit gespeicherten Werten des Strömungsmittelniveauwertes vergleicht. Wenn der momentane Wert den gespeicherten Wert übersteigt, wird in Schritt 116 das weitergegebene Strömungsmittelniveau um einen vorgegebenen Stufenwert erhöht. Wenn der momentane Wert dem gespeicherten Wert entspricht, bleibt der weitergegebene Strömungsmittelniveauwert gleich, und wenn der momentane Wert geringer ist als der gespeicherte Wert, wird in Schritt 120 der weitergegebene Strömungsmittelniveauwert um einen vorgegebenen Schrittwert erniedrigt. Natürlich muß der vorgegebene Schrittwert zum Erhöhen und Erniedrigen nicht gleich sein. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn beispielsweise ein Strömungsmitteltank von einer Person (Erhöhungsschrittwert) schneller gefüllt als während des Betriebes geleert (Erniedrigungsschrittwert) werden kann. Ferner können die in den Schritten 114–120 verwendeten spezifischen Parameter so eingestellt werden, daß sie den speziellen Bedürfnissen des Anwendungsfalles, in dem der Strömungsmittelniveausensor 10 verwendet wird, gerecht werden.
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5 zeigt eine bevorzugte Schrittsequenz, wobei von der Reihenfolge und den Details der gezeigten Schritte abgewichen werden kann. Darüber hinaus können zusätzliche Schritte, mit denen zusätzliche Merkmale verwirklicht werden, in einfacher Weise Verwendung finden. Beispielsweise kann die Steuereinheit die berechnete Signalgeschwindigkeit vsignal und gespeicherte Tabellen zur Einsicht verwenden, wie solche, die Informationen in bezug auf Signalgeschwindigkeiten in Strömungsmitteln bei unterschiedlichen Temperaturen enthalten, um sich der tatsächlichen Temperatur des Strömungsmittels anzunähern. Diese Annäherung erfordert eine Annahme des Typs des zu messenden Strömungsmittels. Im Falle des Kraftstofftanks eines Kraftfahrzeuges ist die Steuereinheit so programmiert, daß sie von unverbleitem Benzin in einem mit Benzin betriebenen Fahrzeug und von Diesel in einem mit Diesel betriebenen Fahrzeug ausgeht.
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Auch können zusätzliche Vorkehrungen getroffen werden, um eine Leistungssteigerung, einen Leistungsabfall sowie unvorhergesehene Situationen zu berücksichtigen. Beispielsweise kann die Steuereinheit so ausgebildet sein, daß sie den letzten gültigen Strömungsmittelniveauwert kontinuierlich speichert. Wenn dann während des ersten Durchganges durch die Schrittsequenz der 5 nach einer anfänglichen Leistungssteigerung der Sensor 10 nicht in der Lage ist, einen gültigen Strömungsmittelniveauwert zu liefern, kann die Steuereinheit den zuletzt gespeicherten gültigen Wert verwenden. Ein nichtflüchtiger RAM (NVRAM) kann als Speichervorrichtung verwendet werden, um dies zu erreichen. Irgendein Verfahren aus einer Reihe von unterschiedlichen alternativen Verfahren kann Verwendung finden, um diese Meßinformation zu speichern, einschließlich der drei nachfolgenden Verfahren, die dazu beitragen, die Zahl der Schreibzyklen für den NVRAM zu reduzieren: i) Speichern von Zahlen mit reduzierter Genauigkeit, ii) Speichern von momentanen Daten nur dann, wenn die Leistung unter einen speziellen Wert fällt, und iii) Speichern von Daten an getrennten Stellen im NVRAM.
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Das erste Verfahren umfaßt das Speichern eines neuen Strömungsmittelniveauwertes nur dann, wenn der Momentanwert mindestens um einen vorgegebenen Betrag vom zuletzt gespeicherten Wert abweicht. Durch diese Technik wird die Zahl der Einschreibungen in den NVRAM begrenzt, was Bedeutung haben kann, wenn die NVRAM-Komponenten eine begrenzte Einschreiblebensdauer besitzen. Bei dem zweiten Verfahren speichert die Steuereinheit den letzten Strömungsmittelniveauwert mit voller Genauigkeit unmittelbar vor dem Ausschalten des Fahrzeuges. Damit dieses Verfahren arbeiten kann, muß der Ultraschallsende-Empfänger genug örtlich gespeicherte Energie aufweisen, um erfolgreich einen Wert aufzugreifen und diesen Wert im NVRAM zu speichern, nachdem das Fahrzeug abgeschaltet worden ist. Bei dem dritten Verfahren werden Strömungsmittelniveauwerte an getrennten Stellen im NVRAM unter Verwendung eines Paritätsbits gespeichert. Informationen werden weiterhin an den zwei Stellen eingeschrieben, bis festgestellt wird, daß eine schlecht ist. Wenn festgestellt wird, daß eine der Stellen schlecht ist, wird diese Adresse als schlecht markiert und nicht länger verwendet. Statt dessen wird eine andere Stelle des NVRAM benutzt, um den nächsten Datensatz zu speichern. Auf diese Weise kann der komplette NVRAM seriell stufenweise durch seine maximalen Speicherzyklen durchlaufen werden. Da typische NVRAM-Vorrichtungen 64+ Stellen aufweisen, kann mit diesem Verfahren die Schreibzyklusgrenze einer individuellen Stelle um etwa das 60fache erweitert werden.
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Die vorliegende Beschreibung dient dazu, bestimmte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu erläutern und die Erfindung nicht zu beschränken. So ist es möglich, von den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen Modifikationen durchzuführen. Beispielsweise kann Schritt 104 so modifiziert werden, daß ein Standardsignalgeschwindigkeitswert verwendet wird, wenn die Umlaufechozeit des Referenzsignales innerhalb einer bestimmten Zeitdauer der Umlaufechozeit des Meßsignales liegt anstatt größer als diese sein oder dieser entsprechen zu müssen. Dies wäre für geringe Ungenauigkeiten in den Ultraschallsende-Empfängerabschnitten verantwortlich. Auch ist es möglich, den Strömungsmittelniveausensor der vorliegenden Erfindung über dem Strömungsmittel zu montieren, so daß er Ultraschallmeßsignale und Referenzsignale nach unten zur Strömungsmitteloberfläche hin abgibt. In einem solchen Fall messen die Ultraschallreferenzsignale die Geschwindigkeit der Ultraschallsignale, wenn diese das oberhalb des Strömungsmittels angeordnete Medium durchdringen, bei dem es sich typischerweise um irgendein Dampfgemisch handelt. Wenn man daher die Gesamthöhe des Strömungsmittelbehälters und die kalibrierte Distanz bis zur Oberseite der Strömungsmitteloberfläche kennt, ist es möglich, die Höhe des Strömungsmittels im Behälter zu ermitteln. Natürlich können dieser Ausführungsform weitere Merkmale hinzugefügt werden, um Situationen zu berücksichtigen, bei denen das Strömungsmittel bis zu einer Höhe gefüllt worden ist, die über dem Referenzelement liegt, etc. Diverse Änderungen und Modifikationen sind daher für den Fachmann offensichtlich. Alle diese Änderungen und Modifikationen fallen unter den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung.
