KR101083908B1 - Ｅｍｆ 파의 전파를 이용하는 연료 조성 감지 시스템 및 방법 - Google Patents

Ｅｍｆ 파의 전파를 이용하는 연료 조성 감지 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

플렉스 연료 센서는 연료 운송 라인과 함께 (예컨대 플라스틱 연료 라인 근처에) 배치되거나 또는 연료 탱크의 바닥/측면에 배치된다. 일정한 주파수의 RF 신호는 공진 회로에 걸쳐 발생될 수 있고, 이 공진 회로는 인덕터 및 PCB 트레이스 캐패시터, 캐패시터 플레이트, 반원통형 캐패시터 플레이트 등을 포함한다. 전자기 방사가 이송 파이프 내의 연료를 통과하여 전파된다. 연료의 도전율 및 유전체 특성들은 트레이스 캐패시터/캐패시터 플레이트들의 전기용량을 변화시킨다. 이러한 변화들은 연료의 에탄올/알코올 함유량에 비례하고, 바람직하게 마이크로제어기 등에 의해 검출된 다음, 플렉스 연료 차량 엔진 관리 시스템에 전송된다.

Description

ＥＭＦ 파의 전파를 이용하는 연료 조성 감지 시스템 및 방법{FUEL COMPOSITION SENSING SYSTEMS AND METHODS USING EMF WAVE PROPAGATION}
관련 출원 상호 참조
본 출원은 2006년 12월 18일 출원된 미국 가출원 제60/875,439호(발명의 명칭: Fuel Composition Sensing Systems and Methods Using EMF Wave Propagation)를 우선권 주장하며, 이는 참조문헌으로서 본 명세서에 포함된다. 본 출원은 또한, 2006년 5월 10일 출원된 미국 특허 출원 제11/431,912호(발명의 명칭: System and Method for Sensing Liquid Levels Using EMF Wave Propagation) 및 2007년 5월 8일 출원된 미국 특허 출원 제11/800,965호(발명의 명칭: Liquid Level and Composition Sensing Systems and Methods Using EMF Wave Propagation)에 관련되며, 이들 모두 참조문헌으로서 본 명세서에 추가로 포함된다.
발명의 분야
본 발명은 일반적으로 라인을 통과하거나 또는 연료 탱크 및 다른 컨테이너에 저장되어 있는 액체의 종류를 감지하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 더 상세하게, 본 발명은 전자기파를 액체 컨테이너 또는 연료 라인 내로 전파시킴으로써 플렉스 연료 차량(FFV, Flexible Fuel Vehicle)의 연료의 성분을 감지하는 것에 관한 것이다. 본 발명의 특정 실시예들은 플렉스 연료 차량의 연료 라인 내의 연료 조성 및 알코올 함유량(content)을 검출한다.
플렉스 연료 차량(FFV)은 차량의 연료의 중요한 성분으로서 알코올을 이용할 수 있는 자동차이다. 알코올 기반의 연료는 바이오 물질(bio-material)로부터 만들어져, 잠재적으로 석유 기반의 연료에 대한 의존도를 감소시키는, 대체 타입의 재생 가능한 운송(transportation) 연료이다. 알코올 기반의 연료가 통상적으로 고급 휘발유(premium gasoline)보다 높은 옥탄값(octane rating)을 갖기 때문에, 자동차 운전자는 더 나은 엔진 성능을 위해 증가된 마력을 이롭게 획득할 수 있다. 알코올 기반의 연료는 "E85"를 포함하는데, 여기서 용어 E85는, 85%의 에탄올과 15%의 휘발유가 혼합된 자동차 연료를 말한다. E85는 미국 에너지국에 의해 정의된 대체 연료이며, FFV에 사용하도록 의도된 연료이다. 에탄올 및 다른 알코올은 휘발유보다 깨끗이(cleaner) 연소되며, 재생 가능한 내수의 환경 친화적 연료이다. FFV는 통상적으로, 0%의 에탄올과 100%의 휘발유에서부터 최대 85%의 에탄올과 15%의 휘발유(E85)에 이르는 에탄올과 휘발유의 임의의 혼합으로 연료를 얻을 수 있다.
FFV의 엔진 관리 시스템(EMS, Engine Management System)이 차량의 성능을 최적화하기 위한 특정한 차량 파라미터들, 구체적으로 연료 소비, 배기 제어, 및 엔진 동력을 조절할 수 있도록, FFV의 EMS가 연료 조성에 대한 정보를 갖는 것은 중요하다.
자동차 오퍼레이터는 일반적으로 FFV의 연료 탱크에 있는 알코올의 양을 판정하는 간접적인 방법에 의존한다. 자동차에 남아있는 연료의 알코올 함유량을 입 증하는 가장 흔한 방법은, 차량의 몸체 제어기 모듈(Body Controller Module) 또는 EMS에서 구현되는 소프트웨어 알고리즘을 이용하는 것이다. 연료의 알코올 함유량은, 계속하여 E85 연료 또는 종래의 휘발유를 사용하라는 요구가 없기 때문에 연료 탱크를 채울 때마다 운전자에 의해 변경될 수 있다. 알고리즘 기반의 시스템은 연료 조성의 변화에 대해 느리게 반응할 것이고, 통상적으로 알코올 함유량에 대한 정확도는 오직 ±10%이다. 또한, 이와 같은 시스템은, 연료가 균일하게 혼합될 수 없거나 또는 차량이 구동되어 시간이 지남에 따라 연료 혼합이 바뀔 수 있는 안장형(saddle) 연료 탱크 또는 유사한 연료 저장 장치를 가진 자동차에서 이용되는 경우에 훨씬 더 비효과적이다.
직접적인 측정 시스템이 존재하지만, 연료 라인 내부의 메커니즘의 설치 또는 연료 라인과의 인라인(in-line) 설치가 요구된다. 이와 같은 내부 또는 인라인 연료 조성 측정 메커니즘의 수리, 교체, 또는 조정은 문제가 있다.
종래 기술은 연료 라인, 연료 탱크 등의 외부에 설치될 수 있는 시스템을 이용하여 자동차의 연료의 조성을 측정하는, 신뢰성 있는 저비용의 정확한 시스템 및 방법을 제공하는데 실패했다.
본 발명은 자동차의 연료의 조성, 더 자세하게는 자동차의 연료의 알코올 함유량, 특히 에탄올을 비침입적인(non-intrusive) 연료 조성 센서에 의해 정확하게 측정하는 시스템 및 방법을 안내한다.
특히, 연료의 에탄올 함유량의 퍼센티지를 검출하기 위해 본 발명의 실시예들이 FFV에서 사용될 수 있다. 이러한 정보는 FFV의 EMS 또는 몸체 제어 모듈에 지속적으로 기록되어, 이에 따라 EMS가 반응하도록 허용함으로써, 성능, 효율성 등을 증진시킨다. 이롭게, 본 발명은 연료와의 임의의 직접적인 접촉없이 즉각적이고 정확한 에탄올 함유량 정보를 제공하여, 배기, 연료 누수의 위험, 자동차 주요 파손 고장의 위험 등을 최소화한다.
본 발명의 다양한 실시예들에 따라, 플렉스 연료 센서가 연료 탱크의 바닥 또는 측면에 연료 이송 라인과 함께 배치되거나(예컨대, 플라스틱 연료 라인 주위에 배치되거나), 또는 그렇지 않다면 연료에 근접하게 배치될 수 있다.
본 발명의 방법에 따라, 공진 회로는 공진 주파수에서 공진하고, 공진 회로의 인덕터는 소정의 공간 내의 액체에 근접하게 배치되며, 공진 회로의 캐패시터는 그 공간 내의 액체에 근접하게 배치된다. 그 액체의 적어도 하나의 특성의 변동에 의해 야기되는, 공진 회로와 연관된 전기적 파라미터의 변화가 측정된다.
따라서, 본 발명의 플렉스 연료 센서는 공진 회로를 포함할 수 있고, 이 공진 회로의 캐패시터는 연료 공간에 인접하게 배치된 플레이트(plate) 및 연료 공간에 인접하게 배치된 인덕터를 포함하여, 연료는 연료의 성분에 비례하는 방식으로 캐패시터의 유전체로서 역할한다.
상기 공간은 상술한 바와 같이 액체 전송 라인, 저장 탱크 등일 수 있다. 액체 전송 라인의 경우, 공진 회로의 캐패시터는 액체 전송 라인의 양측에 배치된 복수의 플레이트들 또는 액체 전송 라인 주변에 이격되어 배치된 반원통형의 전도성 플레이트들을 포함할 수 있다.
공진 회로의 인턱터를 상기 공간에 근접하게 배치하는 것은, 전자기 방사(electromagnetic radiation)가 그 공간 내의 액체로 전파하게 하여, 액체는 액체의 성분에 비례하는 방식으로 공진 회로에 대한 전기 부하로서 역할한다.
본 발명의 몇몇 실시예들에 따라, 일정한 주파수의 신호가 공진 회로에 걸쳐 발생될 수 있으며, 이 공진 회로는 인덕터, PCB 트레이스 캐패시터, 캐패시터 플레이트 등을 포함한다. 전자기 방사는, 연료를 연료 이송 파이프에 전달하는 것과 같이 연료 내로 전파될 수 있다. 연료의 도전율(conductivity) 및 유전체 특성들은 전자기장에 영향을 줄 수 있으며, 캐패시터, 트레이스 캐패시터, 캐패시터 플레이트, 또는 공진 회로를 포함하는 다른 이와 같은 전기용량 장치 또는 장치들의 전기용량을 변화시킬 수 있다. 이와 같은 변화는 연료의 성분에 비례할 수 있고, 예컨대, 연료의 알코올/에탄올 함유량을 나타낼 수 있다. 이와 같은 변화는 마이크로제어기 등에 의해 검출될 수 있고, 제2 마이크로제어기, EMS, 플렉스 연료 센서의 외부 장치, 및/또는 다른 장치에 전달될 수 있다. 이와 같은 전달은 외부 장치와 비동기화되거나 또는 동기화될 수 있고, 외부 장치로부터의 신호 등에 의해 트리거될 수 있다. 본 발명은, 원래의 장비 애플리케이션뿐만 아니라 최신 장치(up-fit) 또는 갱신된 장치(retro-fit) 등에도 적합한, 비침투적이고(non-invasive) 비용 효율적인 해결책을 제공한다. 본 시스템 및 방법은 매우 반응적이고 EMS 또는 유사 장치에 즉각적인 정보를 제공하여, 차량 성능의 향상 및/또는 유지를 용이하게 할 수 있는 빠르고 정확한 조절이 행해지는 것을 허용한다.
본 발명의 실시예들에 따라, 일정한 주파수의 실질적으로 사인파인 RF 신호가 발생되고 공진 LCR(인덕턴스-전기용량-저항) 회로에 결합될 수 있다. 대안으로서 또는 추가로, 병렬 공진 회로가 이용될 수 있다. 예를 들어 공진 회로의 코일과 같은 인덕터가 연료 라인, 연료 탱크 등에 근접하게 배치되어, 전자기 방사가 공간 연료 내로 전파되게 한다. 대안으로서 또는 추가로, 공진 회로의 캐패시터가 연료 라인, 연료 탱크 등의 주변에, 또는 인접하게, 또는 그렇지 않다면, 근접하게 배치되어, 전자기 방사가 공간 연료 내로 전파되게 한다. 결과적으로, 라인 또는 탱크 내의 액체 연료는, 연료의 성분에 비례하는 방식으로 공진 회로에 대한 전기 부하로서 역할한다. 연료의 부하 효과(loading effect)는 회로의 공진 주파수의 이동 및/또는 공진 회로의 Q(품질인자)의 변화를 야기할 수 있다. 연료의 부하 효과는, 여기된 공진 회로와 연관된 하나 이상의 전기적 파라미터들의 변화를 모니터링함으로써 판정된다. 예를 들어, 공진 회로의 저항기에 걸린 전압이 모니터링될 수 있다. 이러한 전압의 변화는 시스템 제어기에 의해 검출되고 분석되며, 그 결과를 이용하여 연료 조성의 신호 표시를 출력한다. 대안으로서 또는 추가로, 연료의 부하효과 및/또는 전자기장에 의해 영향을 받는 공진 회로를 포함하는 캐패시터/캐패시터들 및/또는 인덕터/인덕터들로부터 측정이 행해질 수 있다. 이와 같은 영향은, 예컨대 공진 회로의 주파수 신호의 진폭 변화, 공진 회로의 공진 주파수의 변화 등을 측정함으로써 검출될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 측정치들은 디지털 및/또는 아날로그, 전기, 및/또는 자기 신호의 형태를 취할 수 있다.
본 시스템 및 방법은, 다른 전달 라인 및/또는 컨테이너 내의 액체의 조성을 감지하고 측정할 수 있고, 본 설명에서 사용되는 예들로 한정되지 않는다. 시스템은 여기서 논의되는 바와 같이, 차량에서 뿐만 아니라, 광범위한 과학, 소비자, 산업 및 의학 환경에서 사용될 수 있다.
본 시스템 및 방법은 본 발명의 플렉스 연료 센서가 최적의 시스템 동작 주파수를 판정하는 것을 가능하게 하는 자동 교정(auto-calibration) 하드웨어 및 소프트웨어를 이용할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 공진 LCR 회로의 공진 주파수보다 큰 주파수 또는 그보다 작은 주파수가 최적의 시스템 동작 주파수로 선택된다. 공진 주파수보다 큰 이러한 동작 주파수의 선택은 액체 조성의 변화에 의해 영향을 받을 때 전압 강하의 큰 변화를 허용할 수 있다. 바람직하게, 이와 같은 실시예들의 시스템은 낮은 값과 높은 값 사이의 주파수에서 동작하도록 미세 조정된다.
본 발명의 몇몇 실시예들에서, 주변 온도, 습도, 압력 등의 변동과 같은 동작 조건의 변동에 상관없이, 측정된 전기적 파라미터는 연료 라인, 연료 탱크, 연료 컨테이너 등에 있는 액체의 조성의 정확한 표시를 제공한다는 것을 보증하는 것을 돕기 위해 자동 교정이 제공된다.
연료 조성을 인라인으로 측정함으로써, 본 시스템 및 방법들은 이용된 연료 저장 시스템 및 안장형 탱크 또는 유사한 저장 장치 내의 연료의 진행중인 혼합에 상관없이, EMS 또는 다른 엔진 제어 장치에 동적이고 정확한 연료 조성 정보를 제공할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 플렉스 연료 센서로부터의 로 데이터(raw data) 측정치, 인코딩된 측정치, 보상된 측정치 등을 차량의 중앙 제어기로 외부 전달 또는 전송하는 것을 용이하게 하기 위한 물리적 또는 무선의 데이터 인터페이스를 포함할 수 있다. 이와 같은 정보는 변화에 응답하여, 중앙 제어기로부터의 요청에 의해, 진단(diagnostic) 장치와 같은 외부 장치로부터의 요청에 의해, 및/또는 다른 방식으로 주기적으로 전달될 수 있다.
후속하는 본 발명의 상세한 설명을 더욱 잘 이해할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 특징 및 기술적 이점들이 다소 광범위하게 개략적으로 전술되었다. 본 발명의 청구항들의 주제를 형성하는 본 발명의 추가 특징 및 이점들이 이후부터 기술될 것이다. 개시된 개념 및 특정 실시예는 본 발명의 목적과 동일한 목적들을 수행하기 위한 다른 구조물들을 수정 또는 설계하기 위한 기초로서 용이하게 이용될 수 있다는 것을 당업자들은 이해해야 한다. 이와 같은 등가의 구조들은 첨부된 청구항들에 기술되는 바와 같은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않는다는 것을 당업자들은 또한 인식해야 한다. 추가 목적 및 이점들과 함께 본 발명의 동작 방법 및 구성 모두에 관하여 본 발명의 특징인 것으로 간주되는 새로운 특징들은, 첨부한 도면과 함께 이해될 때 후속 설명으로부터 더욱 잘 이해될 것이다. 그러나, 도면 각각은 오직 예시 및 기술의 목적으로 제공된 것이며, 본 발명에 대한 제한의 정의로서 의도되어서는 안된다는 것이 명백히 이해될 것이다.
명세서에 포함되고 명세서의 일부를 형성하는 첨부한 도면들―도면들 내에서 유사한 참조번호는 유사한 부분들을 나타냄―은 설명과 함께 본 발명의 실시예들을 예시하며, 본 발명의 원리들을 설명하기 위해 제공된다.
도 1은 연료 라인과 함께 배치된 본 발명의 플렉스 연료 센서의 일 실시예의 사시도이다.
도 2는 도 1의 플렉스 연료 센서의 분해 사시도이다.
도 3은 도 1의 플렉스 연료 세서의 PCB 및 캐패시터 플레이트의 (도 1 및 도 2의 사시도에 대해) 후 측면의 사시도이다.
도 4는 PCB 및 반원통형 캐패시터를 보여주는, 본 발명의 플렉스 연료 센서의 다른 실시예의 분해 사시도이다.
도 1 및 도 2는 연료 라인(102)을 둘러싸도록 플렉스 연료 센서 하우징(115)을 베이스 플레이트(117)에 장착하는 것과 같이, 연료 라인(102)과 함께 배치된 본 발명의 플렉스 연료 센서(100)의 일 실시예를 보여준다. 대안적인 실시예들은 본 발명의 플렉스 연료 센서를 연료 탱크의 측면 또는 바닥에 장착시킬 것을 요구한다. 일반적으로, 연료 라인(102) 또는 상술한 연료 탱크는 플라스틱과 같은 비전도성 물질로 이루어져 있다.
도 3은 플렉스 연료 센서(100)의 PCB(105) 및 캐패시터 플레이트(110 및 112)의 일 실시예를 도시한다. 플렉스 연료 센서(100)의 실시예들은 하우징(115) 내에 PCB(105)를 하우징한다. PCB(105)는 RF 발생기 및 아날로그-디지털 변환기(ADC)를 포함하는 제어기를 장착 및/또는 정의할 수 있다. PCB(105)는 또한, 출력 단자 및 입력 단자를 갖고 RF 발생기에 결합되어 있는 안테나 드라이버, 및 상기 안테나 구동장치에 결합되어 있고 컨테이너 또는 연료 전송 라인(102) 내의 액체에 근접하게 배치된 인덕터를 갖는 공진 회로를 포함할 수 있다.
본 발명의 플렉스 연료 센서는 공진 회로를 포함할 수 있는데, 이 공진 회로의 캐패시터가 연료 공간에 인접하게 배치된 플레이트 및 연료 공간에 인접하게 배치된 인덕터를 포함함으로써, 연료는 연료 성분에 비례하는 방식으로 캐패시터의 유전체로서 역할한다.
도 1 내지 도 3의 실시예에서, LCR 회로의 캐패시터는 복수의 캐패시터 플레이트(110, 112)의 형태를 취한다. 공진 회로의 인덕터를 연료 라인에 근접하게 배치함으로써, 전자기 방사는 라인 내의 정의된 연료 공간 내로 전파될 수 있다. 이로써, 라인 내의 연료는 라인 내의 연료의 성분에 비례하는 방식으로 공진 회로로에 대한 전기 부하로서 역할한다. 연료의 도전율 및 유전체 특성들은 트레이스 캐패시터/캐패시터 플레이트(110 및/또는 112)의 전기용량을 변화시킨다.
도 4의 도시된 실시예(400)에서, LCR 회로의 캐패시터는 플렉스 연료 센서(100)의 복수의 반원통형 형상의 캐피시터(410, 420, 및 430)의 형태를 취한다. 본 발명의 이러한 실시예는, 전기용량 효과를 주는 2개의 반원통형 캐패시터를 이용하거나, 또는 대안으로서 공진 회로의 전기용량을 증가시키기 위해 도시된 것과 같은 추가 캐패시터들을 가질 수 있다. 이와 같은 반원통형 형상의 캐피시터들은, 성형된(molded) 하우징(440) 내에 끼워 맞춰질 수 있고, 플렉스 연료 센서(100)와 연료 라인(102) 사이에 오염물 및/또는 공기의 발생을 적절하게 예방하기 위하여 예컨대 열가소성 탄성중합체 봉인 또는 다른 적합한 봉인 물질과 같은 봉인 물질을 이용하여 연료 라인 주위에 고정될 수 있다.
본 발명은 엔진 연료와 같은 액체의 특성들을 측정한다. 이러한 특성들은 바 람직하게 전기적 특성들이며, 액체의 전기적 파라미터의 측정된 변화는 액체의 전기적 특성의 변동의 함수이다. 액체가 연료인 경우, 전기적 특성의 변동은 연료 조성의 함수일 수 있다. 전기적 특성들의 측정은, 공진 회로에서의 전압의 변화를 측정하고 및/또는 공진 회로의 공진 주파수의 변화를 측정하는 것을 포함할 수 있다.
따라서, 본 발명의 방법에 따라, 공진 회로는 공진 주파수에서 공진하고, 공진 회로의 인덕터는 소정의 공간 내의 액체에 근접하게 배치되며, 공진 회로의 캐패시터는 그 공간 내의 액체에 근접하게 배치된다. 액체의 적어도 하나의 특성의 변동에 의해 야기된 공진 회로와 연관된 전기적 파라미터의 변화가 측정된다.
본 발명의 다양한 실시예들에서, 상기 언급한 RF 발생기는 공진 회로의 동작 주파수에서 RF 신호를 발생시키고 안테나 회로는 RF 발생기에 전기적으로 결합된다. 공진 회로는 바람직하게 공진 주파수 부근에서 집중되는(centered) 주파수 응답 곡선을 갖는다. 제어기는 RF 발생기 및 안테나 회로에 동작 가능하도록 접속될 수 있고, 그리고 제어기는 RF 발생기의 동작 주파수가 공진 회로의 공진 주파수와 근사한 주파수가 되게 하고, 예컨대 연료 라인(102)을 통과하거나 또는 연료 탱크 또는 연료 컨테이너에 저장되어 있는 액체의 알코올 농도의 변화에 의해 영향을 받을 수 있는, 공진 회로와 연관된 전기적 파라미터의 변화를 측정하도록 기능할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 예컨대 연료의 성분의 변화로부터 야기될 수 있는, 연료의 유전체 특성, 연료의 도전율 등의 변화와 같은 연료의 특성의 변화는 공진 주파수 및/또는 공진 회로의 특성들의 변화로서 나타날 수 있다. 이와 같은 변화는, 공진 회로의 새로운 공진 주파수를 검출하기 위해, 제1 주파수와 제2 주파수 사이를 스위핑(sweeping)함으로써 검출될 수 있다. 대안으로서 또는 추가로, 연료의 특성의 변화는 공진 회로의 공진 주파수 신호의 진폭에 대한 변화로서 나타날 수 있다.
센서(100)의 제어기 또는 유사 회로는, 센서 전기 커넥터(130)의 컨덕터(125)를 통해서와 같이, 전기적 파라미터의 측정된 변화를 모니터링 및/또는 전달하도록 바람직하게 기능할 수 있다. 특히, 제어기는 전기적 파라미터의 측정된 변화를 알코올 농도 신호로 변환하고 이 알코올 농도 신호를 플렉스 연료 차량 엔진 측정 시스템(EMS), 외부 수신 장치 등에 전달하도록 또한 기능할 수 있다.
바람직하게, 본 발명은 각각의 연료 라인 또는 컨테이너의 물리적 및/또는 전기적 특성들을 보상하기 위해 RF 신호의 동작 주파수를 교정하는 것을 허용한다. 이러한 교정은 자동으로 수행될 수 있다. 이와 같은 교정은, 알코올 농도 감지 윈도우가 공진 회로의 공진 주파수에 근접하는 주파수 응답 곡선의 실질적으로 선형인 부분 상에 정의되도록, RF 신호의 동작 주파수를 조정하는 것을 포함할 수 있다. 공진 회로는 직렬 공진 회로일 수 있고, 제어기는 RF 발생기의 동작 주파수가 공진 주파수 위에 있는 주파수 응답 곡선의 실질적으로 선형인 부분 상에 있게 만드는 교정 모듈일 수 있다. 대안으로서 또는 추가로, 동작 주파수를 교정하는 것은, 제1 주파수와 제2 주파수 사이의 범위로 RF 신호의 동작 주파수를 스위핑하고, RF 신호의 주파수가 스위핑될 때 공진 회로의 파라미터를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 이와 같은 실시예들에 따라, 제어기는 주변 온도의 변화에 대해 알코올 농도 신호를 조절하도록 기능하는 보상 모듈을 포함할 수 있다.
따라서, 공진 회로의 전압의 변화 및/또는 공진 회로의 공진 주파수의 이동이 측정될 수 있다. 공진 회로의 공진 주파수를 식별하기 위해 제1 주파수와 제2 주파수 사이를 스위핑함으로써 측정이 수행될 수 있다. 또한, 공진 회로의 공진 주파수는 공간을 정의하는 각각의 연료 라인 또는 컨테이너의 물리적 및/또는 전기적 특성들을 보상할 수 있다. 이러한 교정은 자동으로 행해질 수 있다. 예를 들어, 공간에 의해서만 영향을 받는 공진 회로의 공진 주파수를 식별하기 위해 한 쌍의 주파수들 사이를 스위핑함으로써 교정이 수행될 수 있다. 그 다음, 공간 내의 액체에 의해 변화되는 공진 회로의 공진 주파수를 식별하기 위해, 상이하거나 또는 동일한 한 쌍의 주파수들 사이를 스위핑함으로써 측정이 행해질 수 있다.
본 발명 및 본 발명의 이점들이 상세히 기술되었지만, 첨부한 청구항들에 의해 정의되는 바와 같은 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고, 다양한 변화, 대체, 및 변경이 본 개시에서 행해질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 또한, 본 출원의 범위는 본 명세서에 기술된 프로세스, 기계, 제조품, 재료의 조성, 수단, 방법, 및 단계들의 특정 실시예들로 한정되는 것으로 의도된 것이 아니다. 당업자가 본 발명의 개시물로부터 용이하게 이해할 수 있는 것과 같이, 본 명세서에 기술된 대응하는 실시예들과 실질적으로 동일한 기능을 수행하거나 또는 실질적으로 동일한 결과를 달성하도록 후에 개발되거나 또는 현재 존재하는 프로세스, 기계, 제조품, 재료의 조성, 수단, 방법, 또는 단계들은 본 발명에 따라 이용될 수 있다. 이에 따라, 첨부한 청구항들은 그들의 범위 내에 이와 같은 프로세스, 기계, 제조품, 재료의 조성, 수단, 방법, 또는 단계들을 포함하도록 의도되었다.

Claims (25)

  1. 방법에 있어서,
    연료 컨테이너의 물리적 특성 및 전기적 특성 중 적어도 하나의 특성을 보상하기 위해 RF 발생기의 동작 주파수를 조정하고;
    상기 동작 주파수에서 상기 RF 발생기로부터 RF 신호를 발생시키고;
    상기 RF 신호를 공진 회로에 결합(coupling)하고;
    상기 공진 회로를 공진 주파수에서 공진시키고;
    상기 공진 회로의 인덕터를 상기 연료 컨테이너 내의 액체에 근접하게 위치시키고;
    상기 공진 회로의 캐패시터를 상기 연료 컨테이너 내의 상기 액체에 근접하게 위치시키고;
    상기 액체의 적어도 하나의 특성의 변동에 의해 야기되는 상기 공진 회로와 연관된 전기적 파라미터의 변화를 측정하는 것을 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연료 컨테이너는 액체 전송 라인이고, 상기 공진 회로의 상기 캐패시터는 상기 액체 전송 라인의 양측에 배치된 복수의 플레이트(plate)들을 포함하는 것인, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 연료 컨테이너는 액체 전송 라인이고, 상기 공진 회로의 상기 캐패시터는 상기 액체 전송 라인 주위에 이격되어 배치된 반원통형 전도성 플레이트들을 포함하는 것인, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 연료 컨테이너는 저장 탱크인 것인, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 공진 회로의 상기 인덕터를 상기 연료 컨테이너에 근접하게 배치하는 것은, 전자기 방사가 상기 연료 컨테이너 내의 상기 액체 내로 전파하게 하여, 상기 액체가 상기 액체의 성분(constituent)에 비례하는 방식으로 상기 공진 회로에 대한 전기 부하로서 역할하도록 하는 것인, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 액체는 연료이고, 상기 변동은 연료 조성(composition)의 함수인 것인, 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 액체는 휘발유이고, 상기 변동은 상기 휘발유의 알코올 함유량(content)의 함수인 것인, 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 측정하는 것은, 상기 공진 회로의 공진 주파수를 식별하기 위해 제1 주파수와 제2 주파수 사이를 스위핑(sweeping)하는 것을 포함하는 것인, 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 연료 컨테이너에 의해 영향을 받은 상기 공진 회로의 공진 주파수를 식별하기 위해 한 쌍의 주파수들 사이를 스위핑함으로써 교정하는 것을 더 포함하고, 상기 측정하는 것은, 상기 연료 컨테이너 내의 상기 액체에 의해 변화한 상기 공진 회로의 공진 주파수를 식별하기 위해 상이하거나 또는 동일한 한 쌍의 주파수들 사이를 스위핑하는 것을 포함하는 것인, 방법.
  10. 연료 컨테이너의 외부에 있는 플렉스 연료(flex fuel) 센서에 있어서,
    상기 연료 컨테이너에 인접하게 위치한, 인덕터, 및 플레이트들을 구비하는 캐패시터를 포함하는 공진 회로로서, 상기 연료 컨테이너 내의 연료가 이 연료의 성분에 비례하는 방식으로 상기 캐패시터의 유전체로서 역할을 하도록 하는 것인 상기 공진 회로;
    상기 공진 회로에 결합(coupling)되는 RF 신호를 발생시키는 RF 발생기;
    상기 RF 발생기의 동작 주파수가 상기 공진 회로의 공진 주파수에 근접하게 하고, 상기 연료의 적어도 하나의 특성의 변동에 의해 야기되는 상기 공진 회로와 연관된 전기적 파라미터의 변화를 측정하도록 구성되는 제어기; 및
    상기 연료 컨테이너의 물리적 특성 및 전기적 특성 중 적어도 하나의 특성을 보상하기 위해 상기 RF 발생기의 상기 동작 주파수를 조정하도록 구성되는 보상 모듈을 포함하는 플렉스 연료 센서.
  11. 제10항에 있어서, 상기 플레이트들은 상기 연료 컨테이너의 양측에 각각 배치되는 한 쌍의 전도성 플레이트들을 포함하는 것인, 플렉스 연료 센서.
  12. 제10항에 있어서, 상기 연료 컨테이너는 연료 전송 라인이고, 상기 플레이트들은 상기 연료 전송 라인 주위에 배치되고 상기 연료 전송 라인을 따라 이격되어 있는 복수의 반원통형 전도성 플레이트들을 포함하는 것인, 플렉스 연료 센서.
  13. 제10항에 있어서, 상기 연료는 휘발유이고, 전기적 특성의 변동은 상기 휘발유의 알코올 함유량의 함수인 것인, 플렉스 연료 센서.
  14. 제10항에 있어서, 상기 공진 회로의 공진 주파수는 제1 주파수와 제2 주파수 사이를 스위핑함으로써 식별되는 것인, 플렉스 연료 센서.
  15. 제10항에 있어서, 상기 센서는 상기 연료 컨테이너에 의해서만 영향을 받는 상기 공진 회로의 공진 주파수를 식별하기 위해 한 쌍의 주파수들 사이를 스위핑함으로써 교정되고, 상기 연료 컨테이너 내의 상기 액체에 의해 야기되는 상기 공진 주파수의 변화는 동일하거나 또는 상이한 한 쌍의 주파수들 사이를 스위핑함으로써 측정되는 것인, 플렉스 연료 센서.
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