FR2885217A1 - Gaseous fuel quantity measuring gauge for tank of vehicle, has sensors measuring pressure and temperature of fuel in tank, and calculation unit to calculate quantity based on preset tank volume from measured pressure and temperature values - Google Patents

Abstract

The gauge has pressure and temperature sensors (3a, 3b) measuring respectively pressure and temperature of a gaseous fuel inside a tank (2), where the sensor (3a) is arranged close to a gaseous fuel outlet. A calculation unit (4) calculates the fuel quantity contained in the tank based on a preset volume of the tank from the measured pressure and temperature values. The tank has a closure valve (6) connected to a pressure regulator (9) arranged one meter from the sensor (3b), where the sensors are integrated in the valve and electrically supplied by an electrical power source (7) of 5 volts. An independent claim is also included for a method for measuring quantity of gaseous fuel contained in a tank.

Description

SYSTEME DE MESURE D'UNE QUANTITE DE CARBURANTSYSTEM FOR MEASURING A QUANTITY OF FUEL

La présente invention concerne, de façon générale, le domaine des jauges de carburant dans des réservoirs de 5 volume prédéterminé.  The present invention relates generally to the field of fuel gauges in tanks of predetermined volume.

Plus particulièrement, l'invention concerne un système de mesure d'une quantité d'un carburant contenu dans un réservoir de véhicule ayant un volume V prédéterminé et sensiblement constant, le système de 1.0 mesure comprenant un capteur de pression, un capteur de température, et un moyen de calcul.  More particularly, the invention relates to a system for measuring a quantity of a fuel contained in a vehicle tank having a predetermined and substantially constant volume V, the measurement system comprising a pressure sensor, a temperature sensor, and calculating means.

Des fabricants de systèmes de mesure ont développé diverses solutions pour mesurer aussi précisément que possible la quantité de carburant contenue dans un réservoir.  Manufacturers of measuring systems have developed various solutions to measure as accurately as possible the amount of fuel contained in a tank.

Un système du type précédemment défini, permettant une telle mesure est par exemple décrit dans le document brevet FR 2 625 313.  A system of the previously defined type, allowing such a measurement is for example described in patent document FR 2,625,313.

Ce document décrit un système de mesure de quantité de carburant en suspendant au bout d'un filin une sonde pouvant réaliser des mesures de pression et de température dans un réservoir. La longueur du filin est mesurée et lorsque la sonde rencontre une interface gaz/liquide à l'intérieur du réservoir, alors on déduit la quantité de carburant liquide dans le réservoir en fonction de la longueur de filin déroulée.  This document describes a fuel quantity measuring system by suspending at the end of a rope a probe that can perform pressure and temperature measurements in a tank. The length of the rope is measured and when the probe encounters a gas / liquid interface inside the tank, then the quantity of liquid fuel in the tank is deduced as a function of the unwound length of rope.

Dans ce contexte, la présente invention a pour but de proposer une autre solution permettant une mesure précise d'une quantité de carburant dans un réservoir de volume prédéterminé.  In this context, the purpose of the present invention is to propose another solution allowing an accurate measurement of a quantity of fuel in a tank of predetermined volume.

A cette fin, le système de mesure de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule défini précédemment, est essentiellement caractérisée en ce que le carburant est un carburant gazeux et en ce que le capteur de température est fixement disposé de manière à mesurer la température dudit carburant gazeux à l'intérieur du réservoir et le capteur de pression est fixement disposé pour mesurer la pression gazeuse à l'intérieur du réservoir, le moyen de calcul étant relié audits capteurs et étant adapté pour calculer la quantité de carburant l0 gazeux contenu dans le réservoir en fonction du volume V prédéterminé du réservoir, de la valeur de pression P mesurée et de la température T mesurée.  To this end, the measurement system of the invention, which moreover conforms to the generic definition given in the preamble defined above, is essentially characterized in that the fuel is a gaseous fuel and in that the temperature sensor is fixedly arranged to measure the temperature of said gaseous fuel inside the tank and the pressure sensor is fixedly arranged to measure the gas pressure inside the tank, the calculation means being connected to said sensors and being adapted to calculate the quantity of gaseous fuel 10 contained in the reservoir as a function of the predetermined volume V of the reservoir, the measured pressure value P and the measured temperature T.

A cette même fin, il est également proposé un procédé de mesure de quantité d'un carburant gazeux contenu dans un réservoir ayant un volume V prédéterminé sensiblement constant, caractérisé en ce qu'on mesure une pression P et une température T du carburant gazeux à l'intérieur dudit réservoir et on transmet ces mesures à un moyen de calcul qui calcule une quantité N de moles de carburant gazeux contenues dans le réservoir en appliquant la formule N = (P*V)/(R*T) où R est une valeur constante prédéterminée.  For this same purpose, it is also proposed a method for measuring the quantity of a gaseous fuel contained in a tank having a predetermined substantially constant volume V, characterized in that a pressure P and a temperature T of the gaseous fuel are measured. the interior of said tank and transmit these measurements to a calculation means which calculates a quantity N of moles of gaseous fuel contained in the tank by applying the formula N = (P * V) / (R * T) where R is a predetermined constant value.

Grâce au système de l'invention il est possible de mesurer la quantité de carburant gazeux dans un réservoir de volume prédéterminé ne contenant que du carburant gazeux et cela par une simple mesure de pression et de température.  Thanks to the system of the invention it is possible to measure the amount of gaseous fuel in a predetermined volume tank containing only gaseous fuel and this by a simple pressure and temperature measurement.

La quantité de carburant calculée par le moyen de calcul est un nombre N de moles de carburant gazeux dans le réservoir. Cette quantité peut être également donnée en masse de carburant gazeux en multipliant la quantité N de carburant gazeux par la masse molaire de ce carburant gazeux. La disposition fixe des capteurs par rapport au réservoir est avantageuse car elle permet une meilleure reproductibilité des mesures.  The amount of fuel calculated by the calculation means is a number N of moles of gaseous fuel in the tank. This quantity can also be given as a mass of gaseous fuel by multiplying the quantity N of gaseous fuel by the molar mass of this gaseous fuel. The fixed arrangement of the sensors relative to the tank is advantageous because it allows a better reproducibility of the measurements.

Préférentiellement, ce système est intégré à un véhicule ayant un moteur fonctionnant au gaz naturel pour mesurer la quantité de carburant gazeux dans le réservoir de ce véhicule.  Preferably, this system is integrated with a vehicle having a natural gas engine to measure the amount of gaseous fuel in the tank of the vehicle.

On peut par exemple faire en sorte que le capteur de pression P soit disposé à proximité d'une sortie du carburant gazeux. Grâce à ce positionnement la fabrication du système est simplifiée car il est plus aisé de mesurer la pression interne à proximité de la sortie de carburant gazeux qu'à un autre endroit du réservoir.  For example, the pressure sensor P may be arranged near an outlet of the gaseous fuel. Thanks to this positioning, the manufacture of the system is simplified because it is easier to measure the internal pressure near the gaseous fuel outlet than at another location in the tank.

On peut également faire en sorte que le capteur de température T et le capteur de pression P soient intégrés dans une vanne d'obturation dudit réservoir.  It can also be arranged that the temperature sensor T and the pressure sensor P are integrated in a shutter valve of said tank.

Ce mode de réalisation permet de simplifier la fabrication du système de l'invention puisque les capteurs peuvent être assemblés avec le réservoir en même temps que l'on assemble la vanne d'obturation dudit réservoir.  This embodiment simplifies the manufacture of the system of the invention since the sensors can be assembled with the tank at the same time as the shutter valve of said tank is assembled.

Pour éviter de fausser les mesures de température du gaz lorsque le capteur est disposé sur la vanne on dispose préférentiellement un détendeur de gaz en aval du capteur de température, ce détendeur devant être éloigné suffisamment pour que son refroidissement lors de la détente des gaz n'influe pas sur la mesure de température.  In order to avoid distorting the gas temperature measurements when the sensor is placed on the valve, it is preferable to have a gas expander downstream of the temperature sensor, this expander having to be moved far enough apart so that its cooling during the expansion of the gases does not occur. does not affect the temperature measurement.

Pour cela, le détendeur est préférentiellement disposé à au moins un mètre du capteur de température et en aval de celui-ci par rapport au sens d'écoulement du carburant gazeux.  For this, the expander is preferably disposed at least one meter from the temperature sensor and downstream thereof with respect to the flow direction of the gaseous fuel.

Le capteur de température peut être disposé à l'intérieur du réservoir, dans une zone éloignée de la sortie de carburant afin d'éviter que la circulation de carburant par cette sortie n'influe trop sur la mesure de température (il y a un risque de variation de température par frottement des gaz au niveau d'un rétrécissement de la sortie). Dans ce cas, le capteur de pression et/ou le capteur de température peuvent être montés sur un ou des supports reliés à la vanne, ces capteurs étant alors disposés sur ce ou ces supports de manière à plonger dans le réservoir tout en étant éloignés de la sortie de carburant sur laquelle est assemblée la vanne.  The temperature sensor can be placed inside the tank, in a zone remote from the fuel outlet, in order to avoid that the fuel circulation through this outlet has an excessive influence on the temperature measurement (there is a risk temperature variation by friction of the gas at a narrowing of the outlet). In this case, the pressure sensor and / or the temperature sensor may be mounted on one or more supports connected to the valve, these sensors then being arranged on this or these supports so as to plunge into the reservoir while being away from the fuel outlet on which the valve is assembled.

On peut également faire en sorte que les capteurs soient alimentés électriquement par une source d'alimentation électrique d'au plus 5 volts.  It is also possible to ensure that the sensors are powered electrically by a power source of not more than 5 volts.

Grâce à cette caractéristique on réduit le risque de créer une étincelle ou un point chaud par court 20 circuit ou mauvais fonctionnement d'un capteur.  This feature reduces the risk of creating a spark or hot spot by short circuit or malfunction of a sensor.

On peut également faire en sorte que selon le procédé de l'invention, la constante R soit égale à 8,3145 Litres * Atmosphère * mol-1 avec le volume V exprimé en litres, la pression P exprimée en atmosphères et la température T exprimée en degrés Kelvins.  It can also be ensured that, according to the process of the invention, the constant R is equal to 8.3145 liters * Atmosphere * mol-1 with the volume V expressed in liters, the pressure P expressed in atmospheres and the temperature T expressed in Kelvins degrees.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence à la figure 1 annexée qui représente un réservoir équipé du système de l'invention.  Other features and advantages of the invention will emerge clearly from the description which is given below, by way of indication and in no way limiting, with reference to the appended FIG. 1 which represents a reservoir equipped with the system of the invention.

Comme annoncé précédemment, l'invention concerne un système de mesure 1 d'une quantité N d'un carburant contenu dans un réservoir 2 d'un véhicule.  As previously announced, the invention relates to a system 1 for measuring an amount N of a fuel contained in a tank 2 of a vehicle.

Ce système 1 est utilisé pour mesurer la quantité de carburant gazeux contenue dans un réservoir dont on connaît le volume V total pouvant être occupé par le carburant gazeux.  This system 1 is used to measure the amount of gaseous fuel contained in a tank, the total volume V of which can be occupied by the gaseous fuel.

Le réservoir possède une sortie de carburant 5 sur laquelle est reliée une vanne d'obturation 6.  The tank has a fuel outlet 5 to which is connected a shut-off valve 6.

Cette vanne d'obturation 6 permet de contrôler le flux de carburant provenant du réservoir et allant en direction du moteur du véhicule.  This shutter valve 6 makes it possible to control the flow of fuel coming from the tank and going towards the engine of the vehicle.

Une conduite 8a relie la vanne 6 à un détendeur 9 situé en aval de la vanne 6. Le détendeur 9 à pour fonction de réguler la pression de carburant gazeux en aval du détendeur 9. Le carburant gazeux à pression régulée par le détendeur 9 est acheminé vers le moteur du véhicule par une conduite 8b reliée au moteur.  A line 8a connects the valve 6 to a pressure reducer 9 located downstream of the valve 6. The regulator 9 serves to regulate the gaseous fuel pressure downstream of the regulator 9. The gaseous fuel at pressure regulated by the regulator 9 is conveyed to the vehicle engine via a line 8b connected to the engine.

L'ouverture et la fermeture de la vanne est commandée électroniquement par une unité de commande électronique (non représentée) reliée à la vanne 6. Des capteurs de pression de carburant gazeux 3a et de température 3b sont intégrés à la vanne 6.  The opening and closing of the valve is controlled electronically by an electronic control unit (not shown) connected to the valve 6. Gaseous fuel pressure sensors 3a and temperature sensors 3b are integrated in the valve 6.

Ces capteurs sont disposés de manière à permettre la mesure de paramètres de pression P et de température T dans le réservoir ou au niveau de la sortie du réservoir 2.  These sensors are arranged to allow the measurement of pressure parameters P and temperature T in the tank or at the outlet of the tank 2.

Un moyen de calcul 4 est également intégré à la vanne et relié aux capteurs 3a, 3b pour analyser les mesures de pression P et de température T. Ces mesures sont transmises des capteurs au moyen de calcul 4 sous forme de signaux électriques compris entre 0.5 et au plus 5 volts.  A calculation means 4 is also integrated in the valve and connected to the sensors 3a, 3b to analyze the pressure measurements P and temperature T. These measurements are transmitted from the sensors to the calculation means 4 in the form of electrical signals between 0.5 and at most 5 volts.

Le fait que le moyen de calcul 4, et les capteurs soient tous intégrés à la vanne permet de faciliter 5 l'assemblage du système.  The fact that the calculating means 4 and the sensors are all integrated into the valve makes it easier to assemble the system.

En effet, l'assemblage de la vanne avec le réservoir (par exemple par vissage de la vanne sur la sortie de carburant gazeux 5), permet de disposer fixement et de façon simultanée le moyen de calcul 4, les capteurs de pression/température sur le réservoir.  Indeed, the assembly of the valve with the reservoir (for example by screwing the valve on the gaseous fuel outlet 5), makes it possible to have fixedly and simultaneously the calculation means 4, the pressure / temperature sensors on The reservoir.

Ceci évite de réaliser une opération de montage spécifique pour chaque capteur et une opération de montage spécifique pour la vanne. De plus grâce à l'intégration des capteurs sur la vanne 4, le positionnement des capteurs par rapport au réservoir est réalisé en même temps que celui de la vanne 4.  This avoids performing a specific mounting operation for each sensor and a specific mounting operation for the valve. Moreover thanks to the integration of the sensors on the valve 4, the positioning of the sensors with respect to the tank is realized at the same time as that of the valve 4.

Les capteurs sont reliés électriquement à une source d'alimentation électrique 7 d'au plus 5 volts. Aucun courant du système ne dépasse les 5 volts pour éviter des risques d'étincelles pouvant déclencher la combustion du carburant.  The sensors are electrically connected to a power source 7 at most 5 volts. No system current exceeds 5 volts to avoid the risk of sparks that can ignite fuel combustion.

Dans un mode de réalisation particulier, les capteurs sont disposés à une extrémité de la vanne conformée de façon qu'une fois la vanne assemblée sur le réservoir, les capteurs se retrouvent à l'intérieur du réservoir, légèrement éloignés de la sortie 5 de carburant.  In a particular embodiment, the sensors are arranged at one end of the shaped valve so that once the valve is assembled on the tank, the sensors are found inside the tank, slightly away from the fuel outlet. .

Ainsi, les paramètres P et T mesurés ne sont pratiquement pas influencés par des phénomènes de thermodynamiques locaux liés à l'écoulement des gaz par la sortie 5. De tels phénomènes peuvent être, par exemple, un échauffement local des gaz par frottement contre les parois jouxtant la sortie 5.  Thus, the parameters P and T measured are practically not influenced by local thermodynamic phenomena related to the flow of gases through the outlet 5. Such phenomena can be, for example, a local heating of the gases by friction against the walls. adjoining exit 5.

Pour éviter des phénomènes de refroidissement local liés à la détente du carburant gazeux, le détendeur 9 est éloigné d'au moins un mètre, par rapport à la vanne et aux capteurs.  To avoid local cooling phenomena related to the expansion of the gaseous fuel, the expander 9 is at least one meter away from the valve and the sensors.

Le calcul de la quantité N (en nombre de moles de carburant gazeux) est obtenu par le moyen de calcul avec la formule N = (P * V) / (R * T).  The calculation of the quantity N (in number of moles of gaseous fuel) is obtained by the calculation means with the formula N = (P * V) / (R * T).

R est une constante dite des gaz parfaits et égale à 8,3145 Litres par Atmosphère par mol-1.  R is a constant called perfect gas and equal to 8.3145 liters per atmosphere per mol-1.

Dans un mode de réalisation particulier on peut implanter un troisième capteur ayant pour fonction de mesurer un éventuel volume de carburant liquide à l'intérieur du réservoir. Ce mode de réalisation particulier est utile si l'on veut pouvoir mesurer la quantité N de carburant gazeux contenue dans le réservoir de volume V alors que celui-ci contient également une quantité N1 de carburant liquide.  In a particular embodiment, it is possible to implant a third sensor whose function is to measure a possible volume of liquid fuel inside the tank. This particular embodiment is useful if one wants to be able to measure the quantity N of gaseous fuel contained in the tank volume V while it also contains a quantity N1 of liquid fuel.

Un tel capteur peut par exemple être un capteur mesurant la pression en partie inférieure du réservoir. Dans ce cas, en faisant la différence entre la pression P de carburant gazeux mesurée par le capteur de pression et la pression Pl mesurée par le troisième capteur disposé dans le carburant liquide, au fond du réservoir, alors on peut en déduire la hauteur de carburant liquide située au-dessus du capteur et donc le volume Vl de carburant liquide occupant le réservoir.  Such a sensor may for example be a sensor measuring the pressure in the lower part of the tank. In this case, by differentiating between the gas fuel pressure P measured by the pressure sensor and the pressure P1 measured by the third sensor disposed in the liquid fuel, at the bottom of the tank, then it is possible to deduce the fuel height. liquid located above the sensor and therefore the volume Vl of liquid fuel occupying the tank.

Dans ce cas, on calculera la quantité N de 30 carburant gazeux en appliquant la formule N = P (V - Vl) / (R * T).  In this case, the quantity N of gaseous fuel will be calculated by applying the formula N = P (V - VI) / (R * T).

V1 étant ici le volume de carburant liquide calculé en fonction de la hauteur de liquide dans le réservoir.  Here V1 is the volume of liquid fuel calculated as a function of the height of the liquid in the tank.

La quantité N1 de carburant liquide contenue dans le réservoir est déduite en fonction du volume V1 et de la température T mesurée par le capteur de température 3b. Ainsi en additionnant la quantité N1 de carburant liquide et la quantité N de carburant gazeux, on en déduit la quantité totale de carburant dans le réservoir.  The quantity N1 of liquid fuel contained in the tank is deduced according to the volume V1 and the temperature T measured by the temperature sensor 3b. Thus, by adding the quantity N1 of liquid fuel and the quantity N of gaseous fuel, the total amount of fuel in the tank is deduced therefrom.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1 Système de mesure (1) d'une quantité d'un carburant contenu dans un réservoir (2) de véhicule ayant un volume V prédéterminé et sensiblement constant, le système de mesure (1) comprenant un capteur de pression (3a), un capteur de température (3b), et un moyen de calcul (4), caractérisé en ce que le carburant est un carburant gazeux et en ce que le capteur de température (3b) est fixement disposé de manière à mesurer la température dudit carburant gazeux à l'intérieur du réservoir (2) et le capteur de pression (3a) est fixement disposé pour mesurer la pression gazeuse à l'intérieur du réservoir (2), le moyen de calcul (4) étant relié audits capteurs (3a, 3b) et étant adapté pour calculer la quantité de carburant gazeux contenu dans le réservoir en fonction du volume V prédéterminé du réservoir, de la valeur de pression P mesurée et de la température T mesurée.  1 Measuring system (1) for a quantity of a fuel contained in a vehicle tank (2) having a predetermined and substantially constant volume V, the measuring system (1) comprising a pressure sensor (3a), a temperature sensor (3b), and calculating means (4), characterized in that the fuel is a gaseous fuel and in that the temperature sensor (3b) is fixedly arranged to measure the temperature of said gaseous fuel at the inside of the tank (2) and the pressure sensor (3a) is fixedly arranged to measure the gas pressure inside the tank (2), the calculation means (4) being connected to said sensors (3a, 3b) and being adapted to calculate the amount of gaseous fuel contained in the tank as a function of the predetermined volume V of the tank, the measured pressure value P and the measured temperature T. 2 Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capteur (3a) de pression P est disposé à proximité d'une sortie du carburant gazeux.  2 System according to claim 1, characterized in that the pressure sensor (3a) P is disposed near an outlet of the gaseous fuel. 3 Système selon la revendication 2, caractérisé en ce que le capteur de température T et le capteur de pression P sont intégrés dans une vanne d'obturation (6) dudit réservoir (2).  3 System according to claim 2, characterized in that the temperature sensor T and the pressure sensor P are integrated in a shutter valve (6) of said tank (2). 4 Système selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les capteurs (3a, 3b) sont alimentés électriquement par une source d'alimentation électrique (7) d'au plus 5 volts.  4 System according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the sensors (3a, 3b) are electrically powered by a power source (7) of at most 5 volts. Procédé de mesure de quantité d'un carburant gazeux contenu dans un réservoir (2) ayant un volume V prédéterminé sensiblement constant, caractérisé en ce qu'on mesure une pression P et une température T du carburant gazeux à l'intérieur dudit réservoir (2) et on transmet ces mesures à un moyen de calcul (4) qui calcule une quantité N de moles de carburant gazeux contenues dans le réservoir (2) en appliquant la formule N = (P*V)/(R*T) où R est une valeur constante prédéterminée.  A method for measuring the quantity of a gaseous fuel contained in a tank (2) having a predetermined substantially constant volume V, characterized in that a pressure P and a temperature T of the gaseous fuel are measured inside said tank (2 ) and these measurements are transmitted to a calculation means (4) which calculates a quantity N of moles of gaseous fuel contained in the tank (2) by applying the formula N = (P * V) / (R * T) where R is a predetermined constant value. 6 Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que la constante R est égale à 8,3145 Litre * Atmosphère * mol-1 avec le volume V exprimé en litre, la pression P exprimée en atmosphère et la température T exprimée en Kelvin.  6 Process according to claim 5, characterized in that the constant R is equal to 8.3145 Litre * Atmosphere * mol-1 with the volume V expressed in liters, the pressure P expressed in atmosphere and the temperature T expressed in Kelvin.