JP4935518B2 - Liquid level detector - Google Patents
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Description
本発明は、容器内に貯蔵される液体量を検出する液体量検出装置に関するもので、特に、自動車等の燃料タンク内に貯蔵される燃料量の検出用として適用して好適である。 The present invention relates to a liquid amount detection device for detecting the amount of liquid stored in a container, and is particularly suitable for application for detecting the amount of fuel stored in a fuel tank of an automobile or the like.
従来、容器内に貯蔵される液体量の検出は、容器内に配置された液面検出装置を用いて容器内に貯蔵される液体の液面位置を検出し、予め求められている貯蔵液体量と液面位置との関係を参照して行われている。これに用いられる液面検出装置としては、たとえば、液面に浮かぶフロートの上下動がアームを介して伝達されて回転する回転部材内にマグネットを固定し、回転部材を回転自在に保持する固定部材内に磁電変換素子(たとえばホール素子等)を配置した構成のものがある(特許文献1参照)。
上述した、従来の液面検出装置を用いて容器中の液面位置を検出する場合、容器が移動体、たとえば車両等、に搭載されている場合は、容器の姿勢変化に対応して液面が傾斜すると液面検出装置から出力される検出信号の大きさも変動して、液体量を正確に検出することが困難となる。また、容器形状が複雑である場合は、容器内における液面検出装置設置場所が制約を受け、特に液面位置が低いとき、つまり液体量が少ないときには、容器全体としてはまだ液体が残存しているにもかかわらず、液面検出装置の設置場所の制約からフロートがその移動範囲における低液面位置側端で停止してしまうという現象が起こり得る。この場合、液面検出精度が低下して、液体量を正確に検出することが困難となる。 When the liquid level position in the container is detected using the above-described conventional liquid level detection device, the liquid level corresponding to the change in the attitude of the container when the container is mounted on a moving body such as a vehicle. When the angle of the liquid is inclined, the magnitude of the detection signal output from the liquid level detection device also varies, making it difficult to accurately detect the amount of liquid. Also, if the container shape is complex, the location of the liquid level detection device in the container is restricted, especially when the liquid level is low, that is, when the amount of liquid is small, the liquid still remains in the entire container. In spite of this, there may occur a phenomenon that the float stops at the low liquid level position side end in the moving range due to the restriction of the installation location of the liquid level detection device. In this case, the liquid level detection accuracy is lowered, and it is difficult to accurately detect the liquid amount.
本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、その目的は、容器内に貯蔵される液体量を精度良く検出可能な液体量検出装置を提供することである。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a liquid amount detection device capable of accurately detecting the amount of liquid stored in a container.
本発明は、上記目的を達成する為に以下の技術的手段を採用する。 The present invention employs the following technical means to achieve the above object.
本発明の請求項1に記載の液体量検出装置は、液体を貯蔵する容器と、容器の鉛直方向上方に配置されて容器を吊り下げるように保持する構造体と、その両端が構造体の鉛直方向における下面に固定され且つ両端間の部分が容器の外周を取り巻くようにして容器を支持する帯状部材と、容器の鉛直方向下面と帯状部材との間に挟持される第1圧電素子と、鉛直方向において帯状部材と重なり且つ容器の上面と構造体との間に挟持される第2圧電素子と、第1圧電素子への電圧印加および電圧印加により励起される第1圧電素子の振動に起因して第1圧電素子から発せられる第1電気信号の検出と、第2圧電素子への電圧印加および電圧印加により励起される第2圧電素子の振動に起因して第2圧電素子から発せられる第2電気信号の検出とを行う制御装置と、を備え、第1圧電素子および第2圧電素子は電圧印加時の変形方向が帯状部材および容器の積層方向と同一方向となるようにして配置され、第1電気信号および第2電気信号に基づいて容器内の液体量を検出することを特徴としている。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a liquid amount detection device, a container for storing a liquid, a structure that is arranged above the container and holds the container so as to suspend the container, and both ends of the structure are vertical to the structure. A band-shaped member that is fixed to the lower surface in the direction and supports the container so that a portion between both ends surrounds the outer periphery of the container; a first piezoelectric element that is sandwiched between the vertical lower surface of the container and the band-shaped member; Due to the vibration of the second piezoelectric element that overlaps the belt-like member in the direction and is sandwiched between the upper surface of the container and the structure, and the first piezoelectric element excited by the voltage application to the first piezoelectric element. The second piezoelectric element emitted from the second piezoelectric element due to the detection of the first electrical signal emitted from the first piezoelectric element, the application of voltage to the second piezoelectric element and the vibration of the second piezoelectric element excited by the voltage application. Detection of electrical signals Comprising a Cormorant controller, the first piezoelectric element and the second piezoelectric element is disposed so that the direction of deformation when a voltage is applied becomes stacked in the same direction of the belt-shaped member and the vessel, the first electrical signal and the second It is characterized by detecting the amount of liquid in the container based on the electrical signal.
上述の構成において、容器の底面、つまり鉛直方向下側の面と帯状部材の接触状態について考える。容器の底面と帯状部材とが重なる部分には、容器の総重量、すなわち容器の風袋重量と容器内に貯蔵されている液体の重量との総和重量が作用している。さらに、容器を構造体に強固に固定するために、帯状部材が構造体に取り付けられると帯状部材は容器に対して構造体に押付けるような力である押付け力をおよぼしている。したがって、容器の底面と帯状部材とが重なる部分には、容器の総重量に上述の押付け力を加算した力が作用している。一方、容器の鉛直方向上面と構造体との接触部分には、上述した押付け力が作用している。言い換えると、第1圧電素子には、容器の総重量に上述の押付け力を加算した力が作用し、一方、第2圧電素子には、上述の押付け力のみが作用している。 In the above-described configuration, the contact state between the bottom surface of the container, that is, the surface on the lower side in the vertical direction, and the belt-like member is considered. The total weight of the container, that is, the total weight of the container and the weight of the liquid stored in the container acts on the portion where the bottom surface of the container and the belt-like member overlap. Furthermore, in order to firmly fix the container to the structure, when the belt-like member is attached to the structure, the belt-like member exerts a pressing force that is a force that presses the container against the structure. Therefore, a force obtained by adding the above-mentioned pressing force to the total weight of the container acts on the portion where the bottom surface of the container and the belt-like member overlap. On the other hand, the pressing force described above acts on the contact portion between the vertical upper surface of the container and the structure. In other words, a force obtained by adding the above pressing force to the total weight of the container acts on the first piezoelectric element, while only the above pressing force acts on the second piezoelectric element.
ここで、容器が構造体に固定された状態で容器内の液体量が変化すると容器の総重量が変化し、それに連動して、容器の底面と帯状部材とが重なる部分に作用する力の大きさが変化する。これにより、第1圧電素子に作用する力の大きさが変化する。 Here, when the amount of liquid in the container changes while the container is fixed to the structure, the total weight of the container changes, and in conjunction with this, the force acting on the portion where the bottom surface of the container and the belt-like member overlap is large. Changes. Thereby, the magnitude of the force acting on the first piezoelectric element changes.
ところで、容器が構造体に帯状部材を介して固定されている状態で、時間の経過に伴って帯状部材が容器を構造体に対して押付ける押付け力が減少するがある。これは、たとえば、長時間経過による帯状部材の微小な塑性変形、あるいは構造体の帯状部材固定部分の微小な塑性変形等に起因する。このように押付け力の大きさが変化すると、容器と構造体との接触部分に作用している力の大きさが変化する。押付け力は、容器の底面と帯状部材とが重なる部分、および容器と構造体との接触部分の両部位に作用している。これにより、第1圧電素子に作用する力の大きさ、および第2圧電素子に作用する力の大きさが変化する。 By the way, in the state where the container is fixed to the structure via the belt-shaped member, the pressing force by which the belt-shaped member presses the container against the structure may decrease with time. This is caused by, for example, a minute plastic deformation of the belt-shaped member over a long period of time or a small plastic deformation of the belt-shaped member fixing portion of the structure. When the magnitude of the pressing force changes in this way, the magnitude of the force acting on the contact portion between the container and the structure changes. The pressing force acts on both the part where the bottom surface of the container and the belt-like member overlap and the part where the container and the structure are in contact with each other. As a result, the magnitude of the force acting on the first piezoelectric element and the magnitude of the force acting on the second piezoelectric element change.
以上をまとめると、第1圧電素子に作用する力の大きさの変化は、容器内の液体量変化および押付け力の大きさ変化の両方に起因し、第2圧電素子に作用する力の大きさの変化は、押付け力の大きさの変化のみに起因している。したがって、第1圧電素子に作用する力の大きさから第2圧電素子に作用する力の大きさを減じれば、容器内の液体量変化のみに起因する力の大きさ、つまり容器内の液体量変化に対応した力の大きさを求めることができる。したがって、第1圧電素子からの検出信号および第2圧電素子からの検出信号に基づいて、容器内の液体量の変化量あるいは容器内に貯蔵される液体の残存量を高精度で検出する構成によれば、帯状部材が容器を構造体に固定する固定力である押付け力が、時間の経過により変化することがあっても、容器内の液体量の変化量あるいは容器内に貯蔵される液体の残存量を確実且つ正確に検出することができる。 In summary, the change in the magnitude of the force acting on the first piezoelectric element is caused by both the change in the amount of liquid in the container and the magnitude change in the pressing force, and the magnitude of the force acting on the second piezoelectric element. This change is caused only by a change in the magnitude of the pressing force. Therefore, if the magnitude of the force acting on the second piezoelectric element is subtracted from the magnitude of the force acting on the first piezoelectric element, the magnitude of the force caused only by the change in the liquid amount in the container, that is, the liquid in the container The magnitude of the force corresponding to the quantity change can be obtained. Therefore, based on the detection signal from the first piezoelectric element and the detection signal from the second piezoelectric element, the amount of change in the amount of liquid in the container or the remaining amount of liquid stored in the container is detected with high accuracy. Therefore, even if the pressing force, which is a fixing force for fixing the container to the structure by the belt-like member, changes with time, the amount of change in the amount of liquid in the container or the amount of liquid stored in the container The remaining amount can be detected reliably and accurately.
本発明の請求項2に記載の液体量検出装置は、帯状部材は複数条設けられ、帯状部材毎に複数個の第1圧電素子および複数個の第2圧電素子が帯状部材の長手方向に並んで配置されることを特徴としている。
In the liquid amount detection device according to
このような構成によれば、複数の帯状部材により容器が構造体に取り付けられている場合において、帯状部材が容器を構造体に固定する固定力である押付け力が、時間の経過により変化することがあっても、容器内の液体量の変化量あるいは容器内に貯蔵される液体の残存量を確実且つ正確に検出することができる。 According to such a configuration, when the container is attached to the structure by a plurality of band-shaped members, the pressing force, which is a fixing force for the band-shaped member to fix the container to the structure, changes over time. Even if there is, it is possible to reliably and accurately detect the amount of change in the amount of liquid in the container or the remaining amount of liquid stored in the container.
この場合、制御装置における第1圧電素子および第2圧電素子への発振信号印加および圧電素子からの出力信号受信動作は、複数個の第1圧電素子および第2圧電素子に対して、1個ずつ順番に実施すればよい。 In this case, in the control device, the oscillation signal application to the first piezoelectric element and the second piezoelectric element and the output signal reception operation from the piezoelectric element are performed one by one for the plurality of first piezoelectric elements and the second piezoelectric element. What is necessary is just to carry out in order.
本発明の請求項3に記載の液体量検出装置は、容器内に貯蔵される液体量が最大時における液面位置を検出する液面検出手段を備えることを特徴としている。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a liquid level detection device comprising a liquid level detection means for detecting a liquid level position when the amount of liquid stored in the container is maximum.
このような構成によれば、液面検出手段により液体量が最大時における液面位置を検出した時点で容器内に貯蔵されている液体量は、当然、当該容器の最大貯蔵量であり、容器毎に既知である。したがって、液面検出手段が最大液面位置を検出したときに、それまでの液体量検出結果を更新して新たに液体量検出を開始することにより、容器内の液体量を正確に検出することができる。 According to such a configuration, the liquid amount stored in the container at the time when the liquid surface position at the time when the liquid amount is maximum is detected by the liquid surface detection means is, of course, the maximum storage amount of the container. Every known. Therefore, when the liquid level detection means detects the maximum liquid level position, the liquid amount in the container is accurately detected by updating the previous liquid amount detection result and starting a new liquid amount detection. Can do.
本発明の請求項4に記載の液体量検出装置は、容器内に貯蔵される液体の温度を検出する温度センサを備えることを特徴としている。 According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a liquid amount detection device comprising a temperature sensor for detecting the temperature of the liquid stored in the container.
本発明の各請求項に記載に記載の液体量検出装置においては、圧電素子に作用する力の大きさを検出し、それに基づいて液体量を算出している。このため、最初に算出される液体量は液体重量である。 In the liquid amount detection device described in each claim of the present invention, the amount of force acting on the piezoelectric element is detected, and the liquid amount is calculated based on the detected amount. For this reason, the liquid amount calculated first is the liquid weight.
ところで、液体量検出装置が適用される用途によっては、液体量を最終的には体積として検出することが要求される。たとえば、容器が自動車の燃料タンクである場合は、液体量を体積として検出し表示することになる。液体の比重量は温度により変動するので、検出された液体の重量が同一であっても液体温度が異なる環境下では液体の体積は異なっている。したがって、容器内の液体の体積を正確に検出するためには、圧電素子を用いて検出された液体重量を、検出時の液体温度により補正する必要がある。 By the way, depending on the application to which the liquid amount detection device is applied, it is required to finally detect the liquid amount as a volume. For example, when the container is a fuel tank of an automobile, the amount of liquid is detected and displayed as a volume. Since the specific weight of the liquid varies depending on the temperature, the volume of the liquid is different under an environment where the liquid temperature is different even if the detected weight of the liquid is the same. Therefore, in order to accurately detect the volume of the liquid in the container, it is necessary to correct the liquid weight detected using the piezoelectric element based on the liquid temperature at the time of detection.
本発明の請求項4に記載の液体量検出装置によれば、温度センサを備えて液体温度を検出しているので、容器内貯蔵される液体量を体積として正確に検出することができる。 According to the liquid amount detection apparatus of the fourth aspect of the present invention, since the liquid temperature is detected by providing the temperature sensor, the amount of liquid stored in the container can be accurately detected as a volume.
以下、本発明の実施形態による燃料量検出装置を、自動車の燃料タンク内における残存燃料量を検出する残存燃料量検出装置1に適用した場合を例として、図に基づいて説明する。なお、各図において同一構成部分には同一符号を付してある。
Hereinafter, an example in which a fuel amount detection device according to an embodiment of the present invention is applied to a remaining fuel
残存燃料量検出装置1は、大きくは、容器である燃料タンク2、燃料タンク2を構造体であるフロアパネル7に支持固定する帯状部材としてのサポートベルト6、第1圧電素子としての第1PZT素子3、第2圧電素子としての第2PZT素子4および制御装置としてのコントローラ8から構成されている。
The remaining fuel
以下に、残存燃料量検出装置1の構成について詳細に説明する。
Below, the structure of the residual fuel
容器である燃料タンク2は、たとえば鋼板をプレス加工して形成されている。燃料タンク2の鉛直方向上方には、図1に示すように、構造体である自動車の車体の一部、すなわちフロアパネル7が配置されている。燃料タンク2は、フロアパネル7の下面側に吊り下げるようにして保持固定されている。燃料タンク2は、帯状部材であるサポートベルト6を介してフロアパネル7に固定されている。サポートベルト6は、例えば鋼板から帯状に形成されている。本発明の一実施形態による残存燃料量検出装置1では、図2に示すように、燃料タンク2は、2本のサポートベルト6により保持固定されている。サポートベルト6の両端は、図1に示すように、フロアパネル7に図示しないボルト等により固定されている。サポートベルト6は、その両端部の間の部分が、図1に示すように、燃料タンク2の外周を取り巻くようにして保持している。サポートベルト6がフロアパネル7に固定されると、サポートベルト6は、燃料タンク2に対してフロアパネル7へ押付ける方向の力である押付け力F2を作用させている。この押付け力F2により、燃料タンク2は、フロアパネル7へ強固に固定される。これにより、自動車走行時の振動等を受けても、燃料タンク2とフロアパネル7間に相対的変位が生じることがない。
The
燃料タンク2の鉛直方向下側の面である下面2aとサポートベルト6との間には、図1に示すように、第1圧電素子である第1PZT素子3が3個配置されている。本発明の一実施形態による残存燃料量検出装置1においては、サポートベルト6は2条用いられているので、合計6個の第1PZT素子3を備えている。第1PZT素子3と燃料タンク2との間には、図1に示すように、パッド5が挟まれている。パッド5は、ゴム材質あるいは樹脂材質等の或る程度の柔軟性を備える材質から形成されている。パッド5は、燃料タンク2の下面2aと第1PZT素子3との接触部において第1PZT素子3の全面に均一に力を作用させる機能を果たしている。
As shown in FIG. 1, three
燃料タンク2の鉛直方向上側の面である上面2bとフロアパネル7との間には、図1に示すように、第2圧電素子である第2PZT素子4が2個配置されている。2個の第2PZT素子4は、図2に示すように、鉛直方向においてサポートベルト6と重なるような位置に、配置されている。本発明の一実施形態による残存燃料量検出装置1においては、サポートベルト6は2条用いられているので、合計4個の第2PZT素子4を備えている。第2PZT素子4とフロアパネル7との間にも、第1PZT素子3の場合と同様に、図1に示すように、パッド5が挟まれている。パッド5は、フロアパネル7と第2PZT素子4との接触部において第2PZT素子4の全面に均一に力を作用させる機能を果たしている。
As shown in FIG. 1, two
燃料タンク2内には、燃料タンク2内に貯蔵される燃料11の液面位置を検出する液面検出手段である液面センサ9が取り付けられている。液面センサ9は、例えば液面に浮遊可能なフロートに組み込まれた磁石とリードスイッチを組み合わせたもの、あるいは燃料タンク2内に露出した2つの電極を備え電極間の燃料の有無を両電極間の静電容量変化として検出するもの等が用いられている。液面センサ9は、燃料タンク2内における燃料量が満タンであることを検出可能に配置されている。すなわち、液面センサ9からの出力は、燃料11の液面が満タン時液面11aに達する前後で変化するように設定され、取り付けられている。たとえば、液面センサ9として出力信号が高低2段階であるようなセンサを用い、燃料タンク2内の残存燃料量が満タン量未満であるときには、液面センサ9からの出力信号レベルが低レベルであり、燃料タンク2内の残存燃料量が満タン量以上であるときには、液面センサ9からの出力信号レベルが高レベルであるような構成としている。
In the
燃料タンク2内には、燃料11の温度を検出するための温度センサ10が設置されている。温度センサ10は、図1に示すように、燃料タンク2内に配置されたポンプモジュール12に一体的に組み込まれている。ポンプモジュール12は、燃料タンク2内の燃料11を外部、すなわちエンジン(図示せず)へ送出する燃料ポンプ(図示せず)および送出される燃料11中の異物を捕集除去する燃料フィルタ(図示せず)等を一つのモジュールにまとめたものである。温度センサ10は、燃料タンク2内の残存燃料量が少ないときでも燃料温度を検出できるように、図1に示すように、燃料タンク2の底部側に配置されている。
A
次に、本発明の一実施形態による残存燃料量検出装置1における電気回路構成について、図3に基づいて説明する。
Next, an electric circuit configuration in the remaining fuel
本発明の一実施形態による残存燃料量検出装置1においては、制御装置であるコントローラ8により第1PZT素子3および第2PZT素子4に発振信号を印加するとともに、発振信号印加に起因して第1PZT素子3および第2PZT素子4から発せらされる電気信号をコントローラ8により受信し、コントローラ8は、この受信信号と、液面センサ9および温度センサ10からの検出信号に基づいて、残存燃料量を算出している。
In the remaining fuel
コントローラ8は、たとえばマイクロコンピュータや各種IC等から構成され、第1PZT素子3および第2PZT素子4を駆動する発振回路(図示せず)、第1PZT素子3および第2PZT素子4から発せられる電気信号を受信し、演算回路(図示せず)で処理可能なデジタル信号に変換する信号処理回路(図示せず)等を備えている。
The controller 8 is composed of, for example, a microcomputer, various ICs, and the like, and an oscillation circuit (not shown) that drives the
コントローラ8には、図3に示すように、バッテリ14から電力が常時供給されている。また、コントローラ8には、イグニッションスイッチ13が、その作動状態(ONまたはOFF)を検出可能に接続されている。コントローラ10には、図3に示すように、6個の第1PZT素子3、4個の第2PZT素子4、液面センサ9および温度センサ10が電気的に接続されている。
As shown in FIG. 3, the controller 8 is constantly supplied with power from the
コントローラ8には、図3に示すように、表示装置15が接続されている。表示装置15は、たとえば自動車に関する各種情報を運転者に知らせるように表示するコンビネーションメータ(図示せず)に設置されている。コントローラ8は、第1PZT素子3および第2PZT素子4から発せられた電気信号に基づいて、燃料タンク2内の残存燃料量を算出するとともに、算出した残存燃料量を運転者が視認可能に表示装置15が表示するように表示装置1を駆動している。表示装置15は、たとえば、交差コイル式ムーブメントやステッピングモータ等により指針を回動させる機械式指針計器、あるいは、液晶表示器等の画面上に画像として表示する画像式計器として形成されている。
As shown in FIG. 3, a
次に、本発明の一実施形態による残存燃量料検出装置1における、燃料タンク2内の残存燃料量検出動作について説明する。なお、本発明の一実施形態による残存燃量料検出装置1は、燃料タンク2内の残存燃料量を体積量として表示装置15上に表示させている。体積の単位としては、たとえば、リットル、ガロン等が用いられる。
Next, the remaining fuel amount detection operation in the
運転者の操作によりイグニッションスイッチ13がONされると、コントローラ8はそれを検知して、燃料タンク2内の残存燃料量検出制御を開始する。この、残存燃料量検出制御について、図4に示すフローチャートに基づいて説明する。
When the
コントローラ8における残存燃料量検出制御において、先ず、ステップ101にて、燃料タンク2内の残存燃料量が満タン量、すなわち燃料タンク2の最大貯蔵量Vfmaxであるかどうかを判定する。これは、液面センサ9からの検出信号に基づいて行われる。ステップ101における判定の結果、燃料タンク2内の残存燃料量が満タン量である場合は、コントローラ8は、ステップ102において、残存燃料量である燃料体積Vfuel=Vfmaxとし、続いてステップ108へ進んで、表示装置15を駆動してそれを表示させる。ここで、燃料タンク2の満タン量は既知であり、予めコントローラ8内の記憶手段に記憶されている。一方、ステップ101における判定の結果、燃料タンク2内の残存燃料量が満タン量ではない、言い換えると満タン量未満であるときにはである場合は、コントローラ8は、図4においてステップ103以下の各ステップを実行して残存燃料量を検出する。以下に、燃料タンク2内の残存燃料量が満タン量未満のときに行われる残存燃料量検出制御について説明する。
In the remaining fuel amount detection control in the controller 8, first, in step 101, it is determined whether or not the remaining fuel amount in the
ステップ103にて、各第1PZT素子3に作用する力の総和である力P1totalを算出する。これは、図5に示すように、コントローラ8により一つの第1PZT素子3に発振信号を所定時間印加して、その直後に当該第1PZT素子3から出力される電気信号をコントローラ8により受信する。この発振信号の周波数は、第1PZT素子3の固有振動数と同じ周波数である。これにより、第1PZT素子3の振動振幅を大きくして当該第1PZT素子3から出力される電気信号の振幅も大きくできるので、検出精度を高めることができる。当該第1PZT素子3から出力される電気信号は、図5に示すように、発振信号印加終了直後に最大となり以降徐々に振幅が減少し消滅する。図5は、第1PZT素子3から出力される電気信号の出力レベルE(縦軸)と時間t(横軸)との関係を説明するグラフである。コントローラ8は、当該第1PZT素子3から出力される電気信号の最大値Emax、および当該第1PZT素子3から出力される電気信号が最大値Emaxの1/2に減少するまでの時間T0.5をそれぞれ計測する。コントローラ8は、計測した最大値Emaxおよび時間T0.5に基づいて、第1PZT素子3に作用する力P1iを算出する。力P1iの算出は、第1PZT素子3について予め測定して求められ、コントローラ8内の記憶手段に記憶されているデータ、すなわち最大値Emaxと力P1iとの関係、および時間T0.5と力P1iとの関係に基づいて行われる。一つの第1PZT素子3について上述した手順により力P1iを算出した後、別の第1PZT素子3について上述した手順により力P1iを算出する。本発明の一実施形態による残存燃量料検出装置1は、6個の第1PZT素子3を備えている。したがって、6個の第1PZT素子3について順番に力P1iが算出され、最後に算出された6個のP1iを加算して力P1totalが求められる。
In step 103, a force P1total that is the sum of forces acting on each
次に、コントローラ8は、ステップ104にて、各第2PZT素子4に作用する力の総和である力P2totalを算出する。これは、ステップ103で実行されるP1totalの算出と同様のやり方で行われる。すなわち、コントローラ8により一つの第2PZT素子4に発振信号を所定時間印加して、その直後に当該第2PZT素子4から出力される電気信号、つまりEmaxおよびT0.5を計測する。コントローラ8は、計測した最大値Emaxおよび時間T0.5に基づいて、第2PZT素子4に作用する力P2iを算出する。力P2iの算出は、第2PZT素子4について予め測定して求められ、コントローラ8内の記憶手段に記憶されているデータ、すなわち最大値Emaxと力P2iとの関係、および時間T0.5と力P2iとの関係に基づいて行われる。一つの第2PZT素子4について上述した手順により力P2iを算出した後、別の第2PZT素子4について上述した手順により力P2iを算出する。本発明の一実施形態による残存燃量料検出装置1は、4個の第2PZT素子4を備えている。したがって、4個の第2PZT素子4について順番に力P2iが算出され、最後に算出された4個のP2iを加算して力P2totalが求められる。
Next, in Step 104, the controller 8 calculates a force P2total that is the sum of the forces acting on each
次に、コントローラ8は、ステップ105にて、P1totalとP2totalの差を算出する。 Next, in Step 105, the controller 8 calculates the difference between P1total and P2total.
ここで、P1totalおよびP2totalの意味について説明する。燃料タンク2をサポートベルト6によりフロアパネル7に固定する構造において、サポートベルト6は燃料タンク2をフロアパネル7に向けて押付ける力である押付け力Fを発生している。これは、燃料タンク2に自動車走行時等に振動が作用した場合でも燃料タンク2を正規の位置に強固に保持するためである。この構造により、燃料タンク2の下面2aとサポートベルト6との接触部、言い換えると第1PZT素子3には、燃料タンク2の総重量である燃料タンク2の風袋重量と貯蔵される燃料重量との和と、上述した押付け力Fとの合計が作用している。一方、燃料タンク2の上面2bとフロアパネル7との接触部、言い換えると第2PZT素子4には、上述した押付け力Fのみが作用している。したがって、ステップ103で求めたP1totalが燃料タンク2の総重量である燃料タンク2の風袋重量と貯蔵される燃料重量Pfuelとの和と、押付け力Fとの総和に相当し、ステップ104で求めたP2totalが押付け力Fに相当する。したがって、P1totalからP2totalを減じれば、燃料タンク2の風袋重量と燃料重量Pfuelとの和である燃料タンク2総重量Pftotalが求められる。
Here, the meaning of P1total and P2total will be described. In the structure in which the
ところで、押付け力Fは、振動等による力を繰り返し受けることにより、残存燃料量検出装置1の使用過程において、徐々に低下する可能性がある。このような事態が発生した場合であっても、本発明の一実施形態による残存燃料量検出装置1のように、第2PZT素子4を用いて押付け力Fを検出し、上述したように燃料重量Pfuelの算出に利用すれば、残存燃料量検出装置1の使用過程において押付け力Fga変化した場合でも、燃料重量Pfuelを高精度で検出することができる。
By the way, the pressing force F may be gradually reduced in the process of using the remaining fuel
次に、コントローラ8は、ステップ106にて、Pftotalから燃料タンク2の風袋重量Ptを減じて燃料重量Pfuelを算出する。
Next, in Step 106, the controller 8 calculates the fuel weight Pfuel by subtracting the tare weight Pt of the
次に、コントローラ8は、ステップ107にて、ステップ106で算出した燃料重量Pfuelおよび温度センサ10により検出した燃料11の温度に基づいて燃料体積Vfuelを算出する。このVfuelの算出は、予めコントローラ8内の記憶手段に記憶されている燃料11の温度と燃料11の比重量との関係を表すデータに基づいて行われる。
Next, in Step 107, the controller 8 calculates the fuel volume Vfuel based on the fuel weight Pfuel calculated in Step 106 and the temperature of the
次に、コントローラ8は、ステップ108にて、算出した燃料体積Vfuelを表示するように表示装置15を駆動する。
Next, in Step 108, the controller 8 drives the
以上説明した、本発明の一実施形態による残存燃料量検出装置1では、燃料タンク2の下面2aとサポートベルト6との間に挟持された第1PZT素子3、および燃料タンク2の上面2bとフロアパネル7との間に挟持された第2PZT素子4の出力に基づいて、燃料タンク2内の残存燃料量を算出している。言い換えると、燃料タンク2内の残存燃料量を、直接的に検出している。したがって、従来の液面検出装置を用いて液面位置を検出し、それに基づいて液体量を算出する方法、言い換えると間接的検出方法と比べて燃料タンク2内の残存燃料量を精度良く検出することができる。
In the residual fuel
また、残存燃料量の算出に、燃料タンク2の上面2bとフロアパネル7との間に挟持された第2PZT素子4の出力に基づいて、サポートベルト6が燃料タンク2をフロアパネル7へ向けて作用させている押付け力Fを算出し、残存燃料量算出に用いている。これにより、残存燃料量検出装置1が自動車に搭載され使用されている途中で押付け力Fが変化しても、そのことが残存燃料量検出に及ぼす影響をキャンセルして残存燃料量を精度良く検出することができる。
In calculating the remaining fuel amount, the
以上説明した本発明の一実施形態による残存燃料量検出装置1において、第1PZT素子3および第2PZT素子4の電圧印加時における変位方向は、燃料タンク2とサポートベルト6との積層方向と同じ方向である。 In the residual fuel
なお、以上説明した本発明の一実施形態による残存燃料量検出装置1においては、一本のサポートベルト6あたりの第1PZT素子3の個数、および第2PZT素子4の個数をそれぞれ3個、2個としているが、複数であれば幾つであってもよい。またサポートベルト6の本数も燃料タンク2を確実にフロアパネル7に固定可能であれば幾つであってもよい。 In the remaining fuel
また、以上説明した本発明の一実施形態においては、圧電素子としてPZT素子を用いているが、PZT素子に限らずに、他の種類の圧電素子を用いても良い。 In the embodiment of the present invention described above, the PZT element is used as the piezoelectric element. However, the present invention is not limited to the PZT element, and other types of piezoelectric elements may be used.
また、以上説明した本発明の一実施形態においては、液体量検出装置1を自動車用の残存燃料量検出装置1に適用した場合を例に説明したが、その用途は自動車用の残存燃料量検出装置1に限る必要はない。自動車に搭載される他の液体、たとえばブレーキフルード、エンジン冷却水等の容器内の液体量検出用に適用してもよい。さらに、自動車用に限らず、各種民生用機器が備える液体容器内の液体量検出用に適用してもよい。
Further, in the embodiment of the present invention described above, the case where the liquid
1 燃料残量検出装置(液体量検出装置)
2 燃料タンク(容器)
2a 下面
2b 上面
3 第1PZT素子(第1圧電素子)
4 第2PZT素子(第2圧電素子)
5 パッド
6 サポートベルト(帯状部材)
7 フロアパネル(構造体)
8 コントローラ(制御装置)
9 液面センサ(液面検出手段)
10 温度センサ
11 燃料
11a 満タン時液面
12 ポンプモジュール
13 イグニッションスイッチ
14 バッテリ
15 表示装置
1 Fuel level detector (Liquid quantity detector)
2 Fuel tank (container)
4 Second PZT element (second piezoelectric element)
5
7 Floor panel (structure)
8 Controller (control device)
9 Liquid level sensor (Liquid level detection means)
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記容器の鉛直方向上方に配置されて前記容器を吊り下げるように保持する構造体と、
その両端が前記構造体の鉛直方向における下面に固定され且つ前記両端間の部分が前記容器の外周を取り巻くようにして前記容器を支持する帯状部材と、
前記容器の鉛直方向下面と前記帯状部材との間に挟持される第1圧電素子と、
鉛直方向において前記帯状部材と重なり且つ前記容器の上面と前記構造体との間に挟持される第2圧電素子と、
前記第1圧電素子への電圧印加および前記電圧印加により励起される前記第1圧電素子の振動に起因して前記第1圧電素子から発せられる第1電気信号の検出と、前記第2圧電素子への電圧印加および前記電圧印加により励起される前記第2圧電素子の振動に起因して前記第2圧電素子から発せられる第2電気信号の検出とを行う制御装置と、を備え、
前記第1圧電素子および前記第2圧電素子は前記電圧印加時の変形方向が前記帯状部材および前記容器の積層方向と同一方向となるようにして配置され、
前記第1電気信号および前記第2電気信号に基づいて前記容器内の液体量を検出することを特徴とする液体量検出装置。 A container for storing liquid;
A structure that is arranged vertically above the container and holds the container so as to suspend,
A belt-like member that supports the container with its both ends fixed to the lower surface in the vertical direction of the structure and a portion between the both ends surrounding the outer periphery of the container;
A first piezoelectric element sandwiched between a vertical lower surface of the container and the belt-shaped member;
A second piezoelectric element that overlaps the belt-like member in the vertical direction and is sandwiched between the upper surface of the container and the structure;
Detection of a first electrical signal emitted from the first piezoelectric element due to voltage application to the first piezoelectric element and vibration of the first piezoelectric element excited by the voltage application, and to the second piezoelectric element And a controller for detecting a second electric signal emitted from the second piezoelectric element due to vibration of the second piezoelectric element excited by the voltage application, and
The first piezoelectric element and the second piezoelectric element are arranged such that the deformation direction when the voltage is applied is the same direction as the laminating direction of the belt-shaped member and the container,
A liquid amount detection device for detecting a liquid amount in the container based on the first electric signal and the second electric signal.
前記帯状部材毎に複数個の第1圧電素子および複数個の第2圧電素子が前記帯状部材の長手方向に並んで配置されることを特徴とする請求項1に記載の液体量検出装置。 A plurality of strip members are provided,
The liquid amount detection device according to claim 1 , wherein a plurality of first piezoelectric elements and a plurality of second piezoelectric elements are arranged side by side in the longitudinal direction of the band-shaped member for each band-shaped member.
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