EP2156177A2 - Procédé pour un circuit carburant d'un vehicule - Google Patents

Procédé pour un circuit carburant d'un vehicule

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Publication number
EP2156177A2
EP2156177A2 EP08805980A EP08805980A EP2156177A2 EP 2156177 A2 EP2156177 A2 EP 2156177A2 EP 08805980 A EP08805980 A EP 08805980A EP 08805980 A EP08805980 A EP 08805980A EP 2156177 A2 EP2156177 A2 EP 2156177A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel
detection
tank
vehicle
light source
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP08805980A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Michaël HADDAD
Karim Mokaddem
Orsolya Sadik-Rozsnyai
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PSA Automobiles SA
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Peugeot Citroen Automobiles SA filed Critical Peugeot Citroen Automobiles SA
Publication of EP2156177A2 publication Critical patent/EP2156177A2/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/26—Oils; Viscous liquids; Paints; Inks
    • G01N33/28—Oils, i.e. hydrocarbon liquids
    • G01N33/2835—Specific substances contained in the oils or fuels
    • G01N33/2852—Alcohol in fuels
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02D19/0663—Details on the fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02D19/0665—Tanks, e.g. multiple tanks
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D19/082—Premixed fuels, i.e. emulsions or blends
    • F02D19/084—Blends of gasoline and alcohols, e.g. E85
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02D19/085—Control based on the fuel type or composition
    • F02D19/087—Control based on the fuel type or composition with determination of densities, viscosities, composition, concentration or mixture ratios of fuels
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    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/0047—Layout or arrangement of systems for feeding fuel
    • F02M37/0064—Layout or arrangement of systems for feeding fuel for engines being fed with multiple fuels or fuels having special properties, e.g. bio-fuels; varying the fuel composition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/0076—Details of the fuel feeding system related to the fuel tank
    • F02M37/0082—Devices inside the fuel tank other than fuel pumps or filters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Definitions

  • the present invention relates to the identification of the basic characteristics of a motor fuel, in particular the discrimination at the vehicle level between conventional fuels of the "gasoline” type and ethanol fuels, such as for example the so-called E85 fuel, consisting of 85% ethanol and 15% ordinary gasoline.
  • the problem of identifying the fuel remains when the vehicle is equipped with a so-called "FLEXFUEL" engine, that is to say capable of operating with a conventional fuel of petroleum origin or a fuel comprising more or less significant proportions of ethanol, such as E85 fuel marketed especially in Europe and the United States, mainly based on products derived from the agricultural industry. Indeed, if these engines are designed to withstand the corrosive nature of alcohol, the fact remains that many engine parameters must be adapted, which is typically done by choosing a different engine control map, the choice of cartography assuming the identification of the fuel.
  • the same principle is found in the publication WO 9003565 which teaches the determination of the alcohol concentration in a fuel alcohol mixture by means of a pair of sensitive elements which detect the absorption on two bands.
  • the first band corresponds to wavelengths for which the absorption by the alcohol is maximum, while the absorption by the fuel is essentially zero.
  • the second band is chosen such that the fuel and the alcohol then have a substantially identical absorption behavior.
  • the signals representative of the two sensors are rationalized to form a signal representative of the alcohol concentration.
  • the measure is derived from the consideration that even if oxygenated assets are present in the conventional fuel, they are in the form of ethers (ETBE or MTBE type), and therefore the presence of a hydroxyl group -OH associated with a carbon chain is well characteristic of fuels alcoholic (and therefore in particular ethanol fuels).
  • the radical -OH can be identified by spectroscopy by its absorption peaks in the near infrared.
  • the present invention proposes a variant of these techniques based on spectrometric measurements consisting in observing the decrease in the absorption of a blue light when the gasoline is diluted by the addition of an alcohol (or at least one strongly ethanol fuel).
  • blue light it is understood a wavelength between about 350 nm and about 450 nm, preferably between 380 and 420 nm, more preferably about 400 nm.
  • the light source is not necessarily monochromatic and may very well be constituted by a relatively inexpensive source such as a blue light emitting diode (LED), with a broad emission spectrum compared for example with a laser source - and therefore a lot less expensive and more robust.
  • a simple phototransistor may suffice.
  • the ethanol concentration of the mixture is simply proportional to the intensity of light passing through the fuel sample and measured across a phototransistor. The higher the ethanol concentration, the more the mixture becomes transparent to blue light.
  • the fuel identification system is supplemented by means for warning the motorist of the fuel error, for example by triggering an audible alarm inviting him to stop immediately filling the tank and / or means to block the engine start to prevent the destruction of sensitive elements, especially if the alarm was not taken into account in a short time.
  • the information on the nature of the fuel does not need to be relayed to the driver - except possibly through a logbook intended in particular to monitor the evolution of consumption in fuel.
  • this information makes it possible to calculate the exact nature of the mixture knowing on the one hand that the introduced fuel is in a given country either E85 is a gasoline and the volume of fuel introduced is known by comparing the fuel level before and after the pump.
  • the absorption of light can be observed in transmission, for example by placing the light source and the sensor facing each other along a diameter of the duct connecting the fuel door of the vehicle to the tank. It may also be in reflection, in which case source and sensor may be arranged in close proximity to one another.
  • the measurement is essentially by diffusion and absorption, preferred method because compatible with a fluid having a high degree of turbulence, as is often the case with a fuel just out a pump.
  • the technique of the invention is extremely robust and very inexpensive, and perfectly capable of providing information on a fuel error that the motorist can correct simply by continuing to fill the tank with a appropriate fuel or to allow the modification of the engine operating parameters before the vehicle is restarted, thus ensuring good driving pleasure and optimum performance in reducing pollutant emissions.
  • Figure 1 is a diagram of the fuel system of a motor vehicle, from the fuel door to the tank;
  • Figure 2 is a circuit diagram similar to Figure 2, in a transmission mounting
  • Figure 3 is a circuit diagram showing a possible implantation of the sensor, in a mounting in reflection
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the preferred embodiment of the invention, with a measurement according to the diffusion / absorption mode; and [0028]
  • Figure 5 is a block diagram showing how the measurement according to the invention can be used to determine the alcohol concentration of the fuel present in the vehicle tank.
  • the fuel supply circuit essentially comprises a mouth 1, terminated by a cap and / or a hatch, a conduit 2 and a reservoir 3.
  • the reservoir is typically placed under the floor of the vehicle, so that the duct 2 comprises a first portion 4 substantially vertical and a second substantially horizontal portion 5, these two parts being joined by a bend 6.
  • the fuel is identified by measuring the dilution effect of the absorption of a blue light when a gasoline is diluted with alcohol.
  • the absorption of light by gasoline is very strong for any light whose wavelength is between about 300 nm and about 450 nm, which makes it possible to use any light source emitting in the " blue ", especially a light-emitting diode as found for multiple commercial applications and which emit in a more or less wide spectrum.
  • a monochromatic source in particular a laser source, can also be used.
  • the high absorption also makes it possible to use only relatively small thicknesses, typically of the order of 5 to 30 mm, whereas for measurements in the infrared, an optical path of at least 100 mm is necessary.
  • the detection of the light beam can be carried out by any means suitable for detecting unabsorbed light.
  • a phototransistor is sufficient and will preferably be used because of its low cost but other means, in particular a photodiode or a joulemeter may also be used.
  • the light source and the detector may preferably placed in a point of the duct requiring anyway a weld.
  • the blue light is essentially absorbed in the gasoline while it is transmitted substantially unabsorbed in the alcohol.
  • the measurement can be considered as an "all or nothing” measurement, requiring only a basic electronic circuit to transmit for example the "detected gasoline” or “detected E85” information.
  • the power supply circuit of the light source is preferably closed as soon as the fuel door is open. More preferably, the light is emitted in the form of pulses rather than in a continuous manner, which makes it possible to differentiate an almost zero absorption (the conduit contains only air), a very slight absorption (the conduit is filled with gasoline and not a strongly ethanol fuel).
  • the measurement is performed in transmission as shown in Figure 2.
  • the transmitter 10 and the detector 1 1 are vis-à-vis for example diametrically opposed or possibly slightly offset and are separated by a fuel thickness corresponding to the diameter of the fuel pipe.
  • the light passes through the fuel once. This single passage is not very favorable from the point of view of the sensitivity of the device but allows space transmitter and detector.
  • the measurement is carried out in reflection.
  • a reflecting surface 12 facing the light source for example consisting of a metal or dielectric mirror or even more simply a simple white surface.
  • the signal coming from the transmitter 10 is reflected by this reflecting surface and returns to the detector 11 positioned on the same side as the transmitter (the mirror possibly being placed in such a way that the beam light is slightly deviated, especially in the case of a light source emitting a very fine light brush and a detector not superimposed on the source.
  • the dispersion of the light beam is sufficient to allow a slight offset between the emitting source and the detector.
  • the sensitivity is increased but the distance between the transmitter and the reflective wall must not be too great.
  • a third variant of the invention applicable at a point of the duct where the fuel drives a relatively large amount of air, in other words near the fuel filler, just under the fuel pump gun, the combined principle of diffusion and absorption is used. Indeed the continuous air in the fuel will cause a significant diffusion of the signal.
  • this phenomenon can be exploited by placing the detector on the same side as the transmitter, at a distance not exceeding, for example, 90 ° of an arc of a circle, and preferably between about 10 ° and about 60 °. In this case, it is not necessary to provide a reflective surface.
  • the light signal does not reach the detector. From the moment when a fuel jet 12 is introduced, a mixture of air and fuel as at the exit of a fuel gun, the air 13 contained in the fuel causes a significant diffusion of the light signal, a part of which then arrives. to the detector. If the fuel is of the ethanol type this part of the signal is diffused without being absorbed and therefore a high level signal is detected. If the fuel is mainly gasoline based, the signal absorption is very important and therefore only a weak signal is detected.
  • This variant of the invention is particularly suitable for very early detection of the nature of the fuel because it is all the more effective that the fuel has not had time to decant, in other words that the measurement is carried out just at the end of the fuel pump gun, when it is fully inserted into the pipe.
  • This information can be processed in different ways. For example, it may be associated with a buzzer and / or visual (activation of flashing lights of emergency alarm) and a prohibition of starting. Mixed strategies can advantageously be used. For example, if the user reacts immediately to the warning signal and stops filling the tank, then continues it with a suitable fuel, it can be estimated that the amount of "bad" fuel is minimal and not harmful.
  • the restart of the vehicle can be not allowed.
  • the interface with the computer for data processing and the application of the user's warning strategy is facilitated because of the presence of a communication beam for the user. fuel gauge information nearby.
  • FLEXFUEL For FLEXFUEL vehicles, the same system can be envisaged which allows not to differentiate the fuel circuits of "ordinary" vehicles or "FLEXFUEL vehicles". Indeed, for these vehicles, it is useless to look for relatively sophisticated information such as the concentration of ethanol in the fuel dispensed by the pump but simply to discriminate between a gasoline or a fuel rich in ethanol.
  • the commercial offer is indeed a fuel with 85% ethanol.
  • modern vehicles are equipped with devices for measuring the fuel level in the tank, which makes it possible to estimate relatively accurately the amount of fuel available, typically displayed via an interface associated with the dashboard through which are displayed various related information such as the estimated range, the average consumption on the last trips, etc.
  • the only constraint is to know the alcohol concentration of the fuel used by the manufacturer for the very first full of the vehicle.
  • the above formula may be parameterized so as to replace the value of 85%, common in countries regularly exposed to freezing, by a value of for example 1, if "pure” ethanol is marketed in the country concerned, as for example in Brazil.
  • the alcohol concentration of the mixture present in the reservoir thus estimated makes it possible to select an engine control map adapted to the available mixture, emphasizing that most often, an approximation (for example 10 to 10%) is very sufficient for allow a good adaptation of the motor parameters.
  • the detector can be advantageously not located near the fuel filler but rather or at the fuel pump pump gauge module (in the tank) or in the engine fuel system, or by example just at the entrance of the injection rail. Positioning the sensor at the inlet of the injection rail eliminates the need to take into account the fuel present in the line between the tank (usually located in the rear seats of a vehicle) and the engine (usually at the before).

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Abstract

La présente invention a trait à un circuit carburant d'un véhicule automobile comportant une source lumineuse émettant sur une longueur d'onde comprise entre 350 et 450 nm et un détecteur permettant de mesurer la dilution de l'absorption lorsqu'un carburant comportant une fraction alcool supérieure à 10..% est dilué par une essence.

Description

Circuit carburant d'un véhicule et véhicule comportant un tel circuit carburant
[0001] La présente invention revendique la priorité de la demande française 0755734 déposée le 13/06/2007 dont le contenu (description, revendications et dessins) est incorporé ici par référence.
[0002] La présente invention concerne l'identification des caractéristiques de bases d'un carburant automobile, en particulier la discrimination au niveau du véhicule entre les carburants conventionnels de type «essence » et les carburants éthanolés, comme par exemple le carburant dit E85, constitué à 85% d'éthanol et à 15% d'essence ordinaire.
[0003] L'utilisation de carburants alternatifs, en particulier de carburants fortement éthanolés en remplacement des carburants d'origine pétrolière est de nos jours fortement favorisée par les pouvoirs publics. Pour autant, si un moteur est conçu pour fonctionner avec un carburant conventionnel d'origine pétrolière comme par exemple le carburant EuroSuper, alors que le plein est effectué avec un carburant fortement éthanolé, il est observé une forte dégradation de l'agrément de conduite, voire une impossibilité de démarrer, accompagnée d'une forte émission de gaz nocifs à l'échappement. Par ailleurs, l'alcool est fortement corrosif, ce qui entraine un vieillissement prématuré de pièces non adaptées, comme le réservoir et les composants électroniques de celui-ci. Il serait donc utile de disposer de détrompeurs pour éviter des erreurs de carburants.
[0004] Un problème similaire se rencontre bien sûr avec la commercialisation dans les stations service à la fois de gazole (aussi communément appelé diesel) et d'essence, les moteurs diesel modernes étant équipés de systèmes d'injection qui sont fortement dégradés en cas d'utilisation d'un carburant inadapté qui à l'extrême peut même entrainer une casse moteur. Dans ce cas, il est bien connu que la solution de base a consisté à équiper toutes les pompes distributrices de carburant d'un détrompeur mécanique qui interdit le remplissage à la pompe du réservoir d'un moteur essence avec du diesel, avec une section du pistolet de la pompe diesel est trop large pour entrer dans le réservoir d'un moteur essence. Cette normalisation au niveau des pompes distributrices a bien sûr supposé une normalisation correspondante au niveau des véhicules.
[0005] Pour autant, il n'est pas prévu de généraliser cette pratique au niveau des biocarburants, ne serait-ce qu'en raison de son coût qui ne pourrait que nuire à la généralisation de l'offre en carburant éthanolé et d'autre part, de sa relative inefficacité, nombre d'automobilistes démontrant chaque jour qu'avec un peu d'habilité, il est possible de commettre une erreur - erreur qu'il serait donc d'autant plus facile de commettre qu'un diamètre intermédiaire entre l'essence et le diesel serait par exemple choisi pour le carburant éthanolé. Dans ces conditions, il apparaît comme souhaitable de disposer au niveau de véhicules de moyens pour différencier de façon rapide et sure un carburant éthanolé d'un carburant conventionnel.
[0006] Le problème de l'identification du carburant demeure lorsque le véhicule est équipé d'un moteur dit « FLEXFUEL », c'est-à-dire susceptible d'opérer avec un carburant conventionnel d'origine pétrolière ou un carburant comportant des proportions plus ou moins importantes d'éthanol, comme le carburant E85 commercialisé notamment en Europe et aux Etats-Unis, essentiellement à base de produits dérivés de l'industrie agricole. En effet, si ces moteurs sont conçus pour résister au caractère corrosif de l'alcool, il n'en reste pas moins que nombre de paramètres moteurs doivent être adaptés, ce qui s'effectue typiquement en choisissant une cartographie de contrôle moteur différente, le choix de la cartographie supposant au préalable l'identification du carburant. A noter par ailleurs que dans ce cas, il ne s'agit pas seulement d'une information de type oui/non, car non seulement des carburants plus ou moins riches en éthanol peuvent être commercialisés selon les lieux mais de plus et surtout, l'automobiliste opère un remplissage plus ou moins complet d'un réservoir le plus souvent non vide, de sorte que le réservoir contient un carburant dont la fraction éthanolée peut être comprise entre pratiquement toutes les valeurs de 0 à 100%.
[0007] II convient donc de disposer d'un moyen sûr, embarqué sur le véhicule, pour discriminer entre un carburant conventionnel et un carburant éthanolé, pour soit alerter l'automobiliste tant qu'il en est encore temps (tout moteur peut accepter une fraction éthanolée inférieure à 10%. Si l'alerte est suffisamment précoce, dans le cas d'un moteur non conçu pour des carburants fortement éthanolés, l'erreur peut être rendue inoffensive simplement en effectuant un complément de remplissage avec une essence classique. Pour les moteurs FLEXFUEL, la détection permet d'adapter au mieux le contrôle moteur et d'optimiser les performances du moteur.
[0008] Sur les véhicules FLEXFUEL actuellement commercialisés, cette adaptation du contrôle moteur est effectuée à posteriori, à partir de l'information donnée par la sonde à oxygène présente dans la ligne d'échappement, autrement dit par analyse de la combustion. L'inconvénient majeur de cette technologie est que l'information n'est pas disponible au moment du démarrage du moteur (même si des stratégies visant à minimiser cet inconvénient sont employées, à commencer par l'hypothèse que le carburant est identique au carburant présent dans le réservoir avant le dernier arrêt du moteur).
[0009] Du brevet EP 494734, il est connu d'opérer une mesure optique, par exemple au niveau du réservoir, en se basant sur la mesure de l'absorption de la lumière sur au moins deux longueurs d'onde dans l'infrarouge proches, pour lesquelles l'absorption par un composé hydroxylé (éthanol ou méthanol) est maximale, et en comparant la mesure de l'absorbance relative par rapport à un carburant de référence.
[0010] Le même principe se retrouve dans la publication WO 9003565 qui enseigne la détermination de la concentration en alcool dans un mélange alcool carburant au moyen d'un couple d'éléments sensibles qui détectent l'absorption sur deux bandes. La première bande correspond à des longueurs d'onde pour lesquelles l'absorption par l'alcool est maximale, alors que l'absorption par le carburant est essentiellement nulle. La seconde bande est choisie telle que le carburant et l'alcool ont alors un comportement en absorption sensiblement identiques. Les signaux représentatifs des deux capteurs sont rationalisés pour former un signal représentatif de la concentration en alcool.
[0011] Dans les deux cas, la mesure est dérivée de la considération de ce que même si des actifs oxygénés sont présents dans le carburant conventionnel, ils le sont sous forme d'éthers (type ETBE ou MTBE), et que donc la présence d'un groupe hydroxylé -OH associé à une chaine carboné est bien caractéristique des carburants alcoolisés (et donc en particuliers des carburants éthanolés). Le radical -OH peut être identifié en spectroscopie par ses pics d'absorption dans le proche infrarouge.
[0012] L'inconvénient majeur de ces dispositifs est toutefois un relatif manque de robustesse, et le fait qu'ils ne peuvent pas être utilisés comme détrompeurs, c'est-à- dire comme moyens pour détecter une tentative de remplissage du réservoir avec un carburant non adapté. En effet, il n'est pas aisé de faire un diagnostic précis car à ces longueurs d'onde là, la contribution de l'alcool à l'absorption de la lumière est en partie voir même totalement confondue avec les contributions des groupements chimiques caractéristiques des hydrocarbures (-CH- ou -CH2- par exemple) et seul un traitement du signal complexe (régression linéaire au moindre carré par exemple) permet d'isoler la contribution de l'éthanol. De fait, même si ces techniques ont été présentées comme pouvant être implantées dans des véhicules, leur champ d'application est resté depuis près de 20 ans du domaine du laboratoire.
[0013] La présente invention propose une variante de ces techniques basées sur des mesures spectrométriques consistant dans l'observation de la diminution de l'absorption d'une lumière bleue lorsque l'essence est diluée par l'ajout d'un alcool (ou du moins d'un carburant fortement éthanolé).
[0014] Par lumière bleue, il est entendu une longueur d'onde comprise entre environ 350 nm et environ 450 nm, de préférence entre 380 et 420 nm, de préférence encore d'environ 400 nm. Avantageusement, la source lumineuse n'a pas nécessairement monochromatique et peut très bien être constituée par une source relativement bon marché comme une diode électroluminescente (LED) bleue, avec un spectre d'émission large comparé par exemple à une source laser - et donc beaucoup moins onéreuse et plus robuste. Pour l'analyse du signal, un simple phototransistor peut suffire.
[0015] Inverser ainsi le problème permet de n'utiliser qu'un seul capteur et une seule longueur d'onde - ou bande lumineuse. En effet, si l'absorption par l'alcool est très dépendante de la température, telle n'est pas le cas du comportement en absorption de l'essence qui peut, du moins dans la gamme des températures ambiantes susceptibles d'être rencontrées lors du remplissage du réservoir, être considéré comme essentiellement indépendant de la température. [0016] Ainsi, il est donc beaucoup plus pertinent de se placer à l'inverse dans une région du spectre ou c'est l'essence qui absorbe la lumière et non pas l'éthanol. Ceci est beaucoup plus simple puisque nous pouvons constater à l'œil nu que l'éthanol est un liquide transparent. Dans le bleu-ultraviolet entre 350 et 450 nm, les hydrocarbures contenus dans l'essence absorbent fortement la lumière alors que l'éthanol pas du tout. Il devient donc aisé de mesurer l'absorption de la lumière d'une simple LED dans la région autour de 400nm sans nécessité d'inclure un traitement du signal complexe ou la prise de référence (sauf éventuellement pour se prémunir du vieillissement des composants). La concentration en éthanol du mélange est simplement proportionnelle à l'intensité de la lumière traversant l'échantillon de carburant et mesurée aux bornes d'un phototransistor. Plus la concentration en éthanol augmente, plus le mélange devient transparent à la lumière bleue.
[0017] Dans une version simple détrompeur, il importe simplement de détecter si le carburant en sortie du pistolet est du type essence ou E85. L'avantage d'une méthode optique est son caractère instantané, ce qui permet d'alerter le conducteur immédiatement, par exemple lorsqu'un volume de quelques décilitres seulement à été introduit dans le réservoir, sachant que tant que la fraction éthanolée est inférieure à environ 10%, soit au minimum un volume introduit de plus de 5 litres pour un réservoir de 50 litres, l'agrément de conduite n'est pas sensiblement modifié et les risques de dégradation sont minimes.
[0018] Dans cette version « détrompeur », au système d'identification du carburant viennent s'ajouter des moyens pour avertir l'automobiliste de l'erreur du carburant, par exemple par le déclenchement d'une alarme sonore l'invitant à stopper immédiatement le remplissage du réservoir et/ou des moyens pour bloquer le démarrage du moteur afin d'empêcher la destruction des éléments sensibles, notamment si l'alarme n'a pas été prise en compte dans un bref délai.
[0019] Pour une motorisation FLEXFUEL, l'information sur la nature du carburant n'a pas besoin d'être relayée au conducteur - sauf éventuellement par l'intermédiaire d'un journal de bord destiné notamment à surveiller l'évolution de la consommation en carburant. Par contre, cette information permet de calculer la nature exacte du mélange sachant d'une part que le carburant introduit est dans un pays donné soit du E85 soit une essence et que le volume du carburant introduit est connu par la comparaison du niveau de carburant avant et après passage à la pompe.
[0020] L'absorption de la lumière peut être observée en transmission, par exemple en plaçant la source lumineuse et le capteur se faisant face selon un diamètre du conduit raccordant la trappe à carburant du véhicule au réservoir. Elle peut-être également en réflexion, auquel cas source et capteur peuvent être disposés à proximité immédiate l'un de l'autre.
[0021] Dans une variante plus particulièrement préférée de l'invention, la mesure effectuée est essentiellement par diffusion et absorption, méthode préférée car compatible avec un fluide ayant un fort degré de turbulence, comme il est souvent le cas avec un carburant juste au sortir d'une pompe.
[0022] Dans l'ensemble, la technique selon l'invention est extrêmement robuste et très peu onéreuse, et parfaitement apte à fournir une information sur une erreur de carburant que l'automobiliste peut corriger simplement en poursuivant le remplissage de son réservoir avec un carburant approprié ou à autoriser la modification des paramètres de fonctionnement moteur avant le redémarrage du véhicule, assurant ainsi un bon agrément de conduite et des performances optimales au niveau de la réduction des émissions de polluants.
[0023] L'invention sera bien comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexes, parmi lesquels :
[0024] la figure 1 est un schéma de du circuit carburant d'un véhicule automobile, de la trappe carburant au réservoir ;
[0025] la figure 2 est un schéma de montage analogue à la figure 2, dans un montage en transmission ;
[0026] la figure 3 est un schéma de montage montrant une implantation possible du capteur, dans un montage en réflexion ;
[0027] la figure 4 est un schéma illustrant le mode de réalisation préféré de l'invention, avec une mesure selon le mode diffusion/absorption ; et [0028] la figure 5 est un synoptique montrant comment la mesure selon l'invention peut être utilisée pour déterminer la concentration en alcool du carburant présent dans le réservoir du véhicule.
[0029] Comme il est illustré à la figure 1 , le circuit d'arrivée du carburant comporte essentiellement une embouchure 1 , terminée par un bouchon et/ou une trappe, un conduit 2 et un réservoir 3. Sur les véhicules modernes, le réservoir est typiquement placé sous le plancher du véhicule, de sorte que le conduit 2 comporte une première partie 4 essentiellement verticale et une seconde partie 5 essentiellement horizontale, ces deux parties étant jointes par un coude 6.
[0030] Sur cette figure 1 , on a entouré trois points privilégiés d'implantation d'un capteur selon l'invention, encerclés sur cette figure et situés respectivement au niveau du point d'entrée 7 dans le réservoir, au niveau du coude 8 et au niveau de la trappe 9. A noter que ces points sont des zones de soudure ce qui permet d'insérer simplement l'émetteur et le détecteur au moment de la fabrication du conduit. Plus on se rapproche du réservoir, plus le flux de carburant est homogénéisé ce qui est favorable à la mesure. Pour autant, une mesure relativement en aval du circuit carburant s'accomplit alors qu'une quantité non négligeable de carburant a été admise dans le circuit, ce qui n'est pas souhaité dans l'hypothèse d'une simple application détrompeur ; une mesure en amont, juste au niveau de la trappe, permettant d'alerter l'automobiliste au plus vite.
[0031] Selon l'invention, l'identification du carburant s'effectue en mesurant l'effet de dilution de l'absorption d'une lumière bleue lorsqu'une essence est diluée par l'alcool. A noter, que l'absorption de la lumière par l'essence est très forte pour toute lumière dont la longueur d'onde est comprise entre environ 300 nm et environ 450 nm, ce qui permet d'utiliser toute source lumineuse émettant dans le « bleu », notamment une diode électroluminescente comme on en trouve pour de multiples applications commerciales et qui émettent selon un spectre plus ou moins large. Bien évidemment, une source monochromatique, notamment une source laser, peut être également utilisée. La forte absorption permet également de n'utiliser que des épaisseurs relativement petites, typiquement de l'ordre de 5 à 30mm, alors que pour des mesures dans l'infrarouge, un chemin optique d'au moins 100 mm est nécessaire. [0032] La détection du rayon lumineux peut être réalisée par tout moyen propre à détecter une lumière non absorbée. Un phototransistor est suffisant et sera de préférence utilisé en raison de son faible coût mais d'autres moyens, en particulier une photodiode ou un joulemètre peuvent être également utilisés.
[0033] Dans tous les cas, la source lumineuse et le détecteur pourront de préférence placés dans un point du conduit nécessitant de toute façon une soudure.
[0034] Comme indiqué précédemment, la lumière bleue est essentiellement absorbée dans l'essence alors qu'elle est transmise essentiellement non absorbée dans l'alcool. Autrement dit, la mesure peut être considérée comme une mesure du type « tout ou rien », ne nécessitant qu'un circuit électronique élémentaire pour transmettre par exemple l'information « essence détectée » ou « E85 détecté ».
[0035] Le circuit électrique d'alimentation de la source lumineuse est de préférence fermé dès que la trappe carburant est ouverte. De préférence encore, la lumière est émise sous forme d'impulsions plutôt que de façon continue, ce qui permet de différencier une absorption quasi nulle (le conduit ne contient que de l'air), d'une absorption très légère (le conduit est rempli avec une essence et non un carburant fortement éthanolé).
[0036] Dans une première variante de l'invention, la mesure est effectuée en transmission comme illustré à la figure 2. L'émetteur 10 et le détecteur 1 1 sont en vis-à-vis par exemple diamétralement opposés ou éventuellement très légèrement décalés et sont séparés par une épaisseur de carburant correspondant au diamètre du conduit carburant. Dans ce montage, La lumière traverse une seule fois le carburant. Cet unique passage n'est pas très favorable du point de vue de la sensibilité du dispositif mais permet d'espacer émetteur et détecteur.
[0037] Selon une seconde variante de l'invention, illustrée à l'aide de la figure 3, la mesure est effectuée en réflexion. Dans cette variante, il est nécessaire de disposer d'une surface réfléchissante 12 en regard de la source lumineuse, par exemple constituée d'un miroir métallique ou diélectrique ou même plus simplement d'une simple surface blanche. Le signal issu de l'émetteur 10 est réfléchi par cette surface réfléchissante et revient vers le détecteur 11 positionné du même côté que l'émetteur (le miroir pouvant éventuellement être placé de manière telle que le faisceau lumineux soit légèrement dévié, notamment dans l'hypothèse d'une source lumineuse émettant un pinceau lumineux très fin et d'un détecteur non superposé à la source. A noter qu'en cas d'utilisation d'une diode électroluminescente, la dispersion du faisceau lumineux est suffisante pour autoriser un léger décalage entre la source émettrice et le détecteur.
[0038] Comme le signal effectue un trajet aller et retour, dans cette variante, la sensibilité est accrue mais la distance entre l'émetteur et la paroi réfléchissante ne doit pas être trop importante.
[0039] Selon une troisième variante de l'invention, applicable en un point du conduit où le carburant conduit une quantité d'air relativement importante, autrement dit à proximité de la trappe à essence, juste sous le pistolet de la pompe à carburant, on utilise le principe combiné de la diffusion et de l'absorption. En effet l'air continu dans le carburant va provoquer une diffusion importante du signal.
[0040] Comme illustré à l'aide de la figure 4, ce phénomène peut être exploité en plaçant le détecteur du même côté que l'émetteur, à une distance n' excédant pas par exemple 90° d'arc de cercle, et de préférence comprise entre environ 10° et environ 60°. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire de prévoir de surface réfléchissante.
[0041] Tant que le conduit 4 est rempli d'air, le signal lumineux n'atteint pas le détecteur. A partir du moment où un jet 12 de carburant est introduit, mélange d'air et de carburant comme au sortir d'un pistolet de carburant, l'air 13 contenu dans le carburant provoque une diffusion importante du signal lumineux dont une partie arrive alors au détecteur. Si le carburant est du type éthanol cette partie du signal est diffusée sans être absorbée et donc un signal de niveau élevé est détecté. Si le carburant est majoritairement à base d'essence, l'absorption du signal est très importante et donc seul un faible signal est détecté.
[0042] Cette variante de l'invention convient tout particulièrement à une détection très précoce de la nature du carburant car elle est d'autant plus efficace que le carburant n'a pas eu le temps de décanter, autrement dit que la mesure est effectuée juste au niveau de l'extrémité du pistolet de la pompe à carburant, lorsque celui-ci est introduit au maximum dans le conduit. [0043] Cette information peut être traitée de différentes façons. Par exemple, elle peut être associée à un avertisseur sonore et/ou visuel (mise en route des feux clignotants d'avertisseur d'urgence) et à une interdiction de démarrage. Des stratégies mixtes peuvent avantageusement être utilisées. Par exemple, si l'utilisateur réagit immédiatement au signal d'alerte et stoppe le remplissage de son réservoir, puis le poursuit cette fois avec un carburant adapté, il peut être estimé que la quantité de «mauvais » carburant est minime et non nuisible.
[0044] Si par contre, l'utilisateur continue l'opération de remplissage ou s'arrête sans pour autant continuer ultérieurement le remplissage avec un « bon » carburant (selon les informations communiquées par la jauge), alors le redémarrage du véhicule peut être interdit.
[0045] En tout état de cause, l'interface avec le calculateur pour un traitement des données et l'application de la stratégie d'avertissement de l'usager est facilitée du fait de la présence d'un faisceau de communication pour l'information jauge carburant à proximité.
[0046] Pour les véhicules FLEXFUEL, le même système peut être envisagé ce qui permet de ne pas différencier les circuits carburants des véhicules « ordinaires » ou des « véhicules FLEXFUEL ». En effet, pour ces véhicules, il est inutile de rechercher une information relativement sophistiquée comme la concentration d'éthanol dans le carburant distribué par la pompe mais tout simplement de discriminer entre une essence ou un carburant riche en éthanol.
[0047] Dans de nombreux pays, l'offre commerciale est en effet un carburant comportant 85% d'éthanol. Comme les véhicules modernes sont équipés de dispositifs de mesure du niveau de carburant dans le réservoir, ce qui permet d'estimer de façon relativement précise la quantité de carburant disponible, typiquement affichée via une interface associée au tableau de bord grâce à laquelle sont affichées diverses informations connexes comme par exemple l'autonomie estimée, la moyenne des consommations sur les derniers trajets, etc.
[0048] Comme illustré sur le synoptique de la figure 5, si on dispose d'une première estimation de la nature du mélange, définie par exemple par la concentration en alcool Ci, en notant Vi le volume de carburant dans le réservoir avant remplissage et Va le volume après remplissage, si le plein est effectué avec du carburant de type E85, la concentration en alcool après ce plein est donnée par la formule :
_ Fz * Cz + (Fa - Fz) * 0,85 Va
[0049] En d'autres termes, la seule contrainte est de connaître la concentration en alcool du carburant utilisé par le constructeur pour le tout premier plein du véhicule.
[0050] Avantageusement, la formule ci-dessus peut être paramétrée de façon à remplacer la valeur de 85%, courante dans les pays exposés régulièrement au gel, par une valeur de par exemple 1 , si de l'éthanol « pur » est commercialisé dans le pays considéré, comme par exemple au Brésil.
[0051] La concentration en alcool du mélange présent dans le réservoir ainsi estimée permet de sélectionner une cartographie de contrôle moteur adaptée au mélange disponible, en soulignant que le plus souvent, une approximation (par exemple de 10 en 10%) est très suffisante pour permettre une bonne adaptation des paramètres moteurs.
[0052] Pour ces véhicules FLEXFUEL, il est aussi possible d'effectuer une mesure directe, la tension aux bornes du phototransistor étant proportionnelle à la concentration en éthanol du mélange carburant. Cette mesure est alors directement utilisée pour sélectionner une cartographie de commande du moteur adaptée au carburant présent dans le véhicule.
[0053] Dans ce cas, le détecteur peut être avantageusement non plus situé à proximité de la trappe carburant mais plutôt ou au niveau de la pompe à carburant du module jauge pompe (dans le réservoir) ou encore dans le circuit carburant moteur, soit par exemple juste à l'entrée du rail d'injection. Positionner le capteur à l'entrée du rail d'injection permet de ne pas avoir à tenir compte du carburant présent dans la ligne entre le réservoir (généralement situé au niveau des sièges arrière d'un véhicule) et le moteur (généralement à l'avant).

Claims

Revendications
1. Procédé d'identification du carburant présent dans un réservoir d'un véhicule automobile comportant la détection de l'absorption d'un rayon lumineux émis par une source lumineuse dont la longueur d'onde est comprise entre 350 nm et 450 nm due à la dilution d'un carburant de type essence par un carburant comportant une fraction alcool supérieure à 10"%.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la source lumineuse émet sur une longueur d'onde comprise entre environ 380 et environ 420 nm.
3. Procédé selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que ladite détection est fournie sous la forme d'une information binaire discriminant entre une essence ou un carburant fortement éthanolé.
4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il comprend de plus l'évaluation du volume de carburant présent avant et après une opération de remplissage du réservoir, des moyens pour mémoriser la concentration en alcool dans le carburant avant un remplissage et des moyens pour évaluer la concentration en alcool après le carburant en tenant compte de l'information sur la nature du carburant.
5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la détection est obtenue au moyen d'un détecteur du type photodiode, phototransistor ou joulemètre.
6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la source lumineuse est une diode électroluminescente.
7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la source lumineuse émet de façon pulsionnelle.
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la détection est obtenue au moyen d'un détecteur placé en regard de l'émetteur.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la détection est obtenue au moyen d'un détecteur disposé de manière à recevoir un signal lumineux réfléchi par une surface réfléchissante placée en regard de la source lumineuse.
10. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce la détection est obtenue au moyen d'un détecteur, placé dans un point où le carburant est trouble, à une distance angulaire de la source lumineuse comprise entre 10° et 90°, de sorte que le signal diffusé par l'air emprisonné dans le carburant est transmis, en étant plus ou moins absorbé selon la nature du carburant.
1 1. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la détection est effectuée à l'entrée du rail d'injection.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la détection est effectuée à l'entrée de la pompe à carburant du module jauge pompe du réservoir carburant du véhicule.
13. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la détection est effectuée à proximité de la trappe à carburant du véhicule.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes comportant l'émission de signaux d'avertissement sonores ou visuels si le carburant utilisé pour remplir le réservoir n'est pas adapté au moteur du véhicule.
15. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes comportant le blocage du redémarrage du véhicule si le carburant utilisé pour remplir le réservoir n'est pas adapté au moteur du véhicule.
16. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel la détection est effectuée au moyen d'un détecteur du type phototransistor, caractérisé en ce que la mesure de la tension aux bornes du phototransistor est utilisée comme mesure directe de la concentration en éthanol dans le carburant présent dans le réservoir, cette mesure étant utilisée pour sélectionner une cartographie de commande du moteur adaptée au carburant présent dans le véhicule
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