本發(fā)明涉及汽車油量測量技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電容式油量測量裝置。

背景技術(shù)：

汽車行駛過程中，駕駛員需要對汽車油箱的剩余油量進(jìn)行判斷，才能更好的決定是否需要給汽車加油，現(xiàn)有的汽車油量檢測方法如圖1所示，包括滑動(dòng)變阻器、油量表、油浮子，所述油量表相當(dāng)于電流表，從油量表指針?biāo)傅目潭?，獲取油箱的油量信息。該類油量檢測方法存在以下缺陷：a、油浮子受油面波動(dòng)影響大，導(dǎo)致油表指針大幅度的來回波動(dòng)，測量不準(zhǔn)確；b、滑動(dòng)變阻器測量精度低，靈敏度不高，因此，現(xiàn)有技術(shù)有待進(jìn)一步改進(jìn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種電容式油量測量裝置，通過電容活塞結(jié)構(gòu)和連接所述電容上極板與電容下極板的電容測量單元對油箱內(nèi)油量高度進(jìn)行測量，大大提高了油量測量精度，方便實(shí)時(shí)監(jiān)控油量變化情況。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案為：

本發(fā)明一方面提供一種電容式油量測量裝置，包括由長方體絕緣外殼、電容上極板、軟彈簧、電容下極板構(gòu)成的電容活塞結(jié)構(gòu)和連接所述電容上極板與電容下極板的電容測量單元，所述電容上極板的與汽車行駛方向平行的兩側(cè)面連接所述軟彈簧，所述長方體絕緣外殼的與汽車行駛方向平行的兩個(gè)內(nèi)壁設(shè)有對稱的用于安裝軟彈簧的溝槽，所述溝槽與軟彈簧配合使所述電容上極板與長方體絕緣外殼的內(nèi)壁上下滑動(dòng)連接，電容上極板作為所述電容活塞結(jié)構(gòu)的浮動(dòng)活塞，所述電容下極板與電容上極板對稱并與油箱底部貼合。

進(jìn)一步地，所述長方體絕緣外殼底部設(shè)有對稱的進(jìn)出油口，進(jìn)出油口的單位時(shí)間出油量大于或等于汽車單位時(shí)間的最大耗油量。

進(jìn)一步地，所述長方體絕緣外殼的長度是電容上極板和電容下極板的長度的2倍，長方體絕緣外殼的寬度是電容上極板和電容下極板的寬度的4倍，長方體絕緣外殼的高度與油箱高度相同。

進(jìn)一步地，所述長方體絕緣外殼固定在油箱中部。

進(jìn)一步地，所述軟彈簧長度為所述電容上極板的長度的0.5倍，所述軟彈簧為輕質(zhì)彈簧。

具體地，所述長方體絕緣外殼的長度為4cm，寬度為2cm；所述電容上極板的長度為2cm，寬度為0.5cm；所述軟彈簧的長度為1cm。

具體地，所述進(jìn)出油口的寬度為4cm，高度為4cm。

本發(fā)明提供的一種電容式油量測量裝置，通過由長方體絕緣外殼、電容上極板、軟彈簧、電容下極板構(gòu)成的電容活塞結(jié)構(gòu)和連接所述電容上極板與電容下極板的電容測量單元對油箱內(nèi)油量高度進(jìn)行測量，即使在油箱油面狀況不明的情況下，也可以通過電容上下極板的電容值得到油箱油面的實(shí)際高度，從而得到油箱的實(shí)際剩余油量，解決了傳統(tǒng)油量測量裝置因?yàn)橛透∽邮苡兔娌▌?dòng)影響大導(dǎo)致油表指針大幅度的來回波動(dòng)測量不準(zhǔn)確的問題；也解決了傳統(tǒng)油量測量裝置因滑動(dòng)變阻器測量精度低導(dǎo)致的油量測量靈敏度不高的問題；具有結(jié)構(gòu)簡單，零磁滯，真空兼容，過載能力強(qiáng)，動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性好，對高溫、輻射、強(qiáng)振等惡劣條件的適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，并且具有系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)，側(cè)量精度高的有益效果。

附圖說明

圖1是傳統(tǒng)汽車油量檢測裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明一種電容式油量測量裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明一種電容式油量測量裝置的上極板結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是中汽車油箱油面水平時(shí)電容上下極板狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是中汽車油箱油面傾斜時(shí)電容上下極板狀態(tài)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖具體闡明本發(fā)明的實(shí)施方式，附圖僅供參考和說明使用，不構(gòu)成對本發(fā)明專利保護(hù)范圍的限制。

如圖2所示，本實(shí)施例一方面提供一種電容式油量測量裝置，包括由長方體絕緣外殼1、電容上極板2、軟彈簧3、電容下極板4構(gòu)成的電容活塞結(jié)構(gòu)和連接所述電容上極板2與電容下極板4的電容測量單元(圖中未示出)，所述電容上極板2的與汽車行駛方向平行的兩側(cè)面對稱連接有所述軟彈簧3，所述長方體絕緣外殼1的與汽車行駛方向平行的兩個(gè)內(nèi)壁設(shè)有對稱的用于安裝軟彈簧的溝槽(圖中未示出)，所述溝槽與軟彈簧3配合使所述電容上極板與長方體絕緣外殼的內(nèi)壁上下滑動(dòng)連接，電容上極板2作為所述電容活塞結(jié)構(gòu)的浮動(dòng)活塞，所述電容下極板4與電容上極板2對稱并與油箱6的底部貼合。

優(yōu)選地，所述長方體絕緣外殼底部設(shè)有對稱的進(jìn)出油口5，進(jìn)出油口的單位時(shí)間出油量大于或等于汽車單位時(shí)間的最大耗油量。具體地，所述進(jìn)出油口5的寬度為4cm，高度為4cm。

優(yōu)選地，所述長方體絕緣外殼1的長度是電容上極板和電容下極板的長度的2倍，長方體絕緣外殼1的寬度是電容上極板和電容下極板的寬度的4倍，長方體絕緣外殼1的高度與油箱6的高度相同。

具體地，所述長方體絕緣外殼1的長度為4cm，寬度為2cm；所述電容上極板2的長度為2cm，寬度為0.5cm；所述軟彈簧3的長度為1cm。

優(yōu)選地，所述長方體絕緣外殼1固定在油箱6中部。

優(yōu)選地，所述軟彈簧3的長度為所述電容上極板的長度的0.5倍，所述軟彈簧3為輕質(zhì)彈簧，能夠使得電容上極板2可以浮在油箱6的液面上，軟彈簧3與絕緣塑料外殼1的溝槽光滑連接，有利于減小摩擦；軟彈簧3的數(shù)量可以為4根，也可以為2根。

本發(fā)明的電容式油量測量裝置工作原理如下：

如圖3、圖4、圖5所示，h1為電容上極板與電容下極板之間高度的最小值，h2為電容上極板與電容下極板之間高度的最大值，L、W為電容上下極板的長、寬，ε為介電常數(shù)。需要說明的是，電容上下極板的長與汽車行駛方向垂直，電容上下極板的寬與汽車行駛方向平行。

當(dāng)電容上極板隨油箱液面水平時(shí)，h1＝h2。

當(dāng)電容上極板隨油箱液面傾斜時(shí)，由于有軟彈簧的牽制，θ的范圍為0°≤θ≤90°，因此，h2-h1的范圍為0≤h2-h1≤W。

所述電容上極板與電容下極板間的油面高度計(jì)算公式推導(dǎo)方法如下：

將電容上極板的有效寬度微分為n份，即將電容上極板的有效寬度Wcosθ進(jìn)行微分為n個(gè)△W，則：

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為電容上極板與水平面的夾角，ε為介電常數(shù)，C1、C2、C3……Cn為電容上極板第1份、第2份、第3份……第n份對應(yīng)的電容；

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，總電容：

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

進(jìn)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趨于無窮大，可利用極限將上式化簡為：

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

由此，得到油箱液面傾斜時(shí)油箱油量的實(shí)際高度：

H＝(h1+h2)/2＝WL×ε/C。

以上所揭露的僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，不能以此來限定本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，因此依本發(fā)明申請專利范圍所作的等同變化，仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。