KR20110132451A - 산업용 차량용 연료 레벨 계기 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 압력 신호를 생성하기 위해 연료의 압력을 측정하고 온도 신호를 생성하기 위해 연료의 온도를 측정하는 것을 포함하는 차량 상에 사용된 연료 탱크 내의 압축 액체 연료 레벨을 측정하기 위한 방법을 개시한다. 연료 레벨 신호는 압력 신호 및 온도 신호로부터 결정되고, 연료 레벨 신호의 변화는 시간 경과에 따라 결정된다. 탱크의 비워짐에 접근을 지시하는 연료 레벨 신호의 제 1 점은 연료 레벨 신호의 변화가 소정의 값을 초과할 때 식별되고, 탱크의 비워짐의 접근이 제 1 점의 식별에 응답하여 차량의 조작자에게 신호화된다. 적어도 3개의 광원 중 최저측 광원이 제 1 컬러인 일반적으로 수직 칼럼 내에 배열된 일련의 적어도 3개의 광원과 제 2 컬러인 적어도 3개의 광원 중 최저측 광원 위의 광원을 포함하는 디스플레이를 포함하는 연료 레벨 계기 시스템이 또한 개시된다.

Description

산업용 차량용 연료 레벨 계기{FUEL LEVEL METER FOR INDUSTRIAL VEHICLES}
본 발명은 차량의 연료 탱크 내에 수납된 액체 연료로부터 작동되는 포크리프트(forklift) 트럭 등을 포함하는 산업용 차량에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 이러한 차량에 사용된 연료 탱크 내의 압축 액체 연료 레벨을 측정하고, 탱크가 비었음(empty)에 근접할 때 그리고 대략적으로 얼마나 많은 작동 시간이 남아 있는지를 차량의 조작자에게 지시하는 것에 관한 것이다. 통상의 액체 연료는 다수의 포크리프트 트럭에 동력 공급하는데 사용되는 액체 프로판(LP)이다. 따라서, 본 발명은 연료로서 LP를 사용하는 포크리프트 트럭을 참조하여 설명될 것이다. 그러나, 본 발명은 예를 들어 천연 가스(NG)를 포함하는 LP 이외의 액체 연료 및 액체 연료들을 사용하는 다른 산업용 차량에 동등하게 적용 가능하다는 것이 주목된다. 용이한 설명을 위해, "프로판", "LP" 또는 "연료"는 모든 현재 이용 가능한 액체 연료 및 미래에 이용 가능해질 수 있는 액체 연료를 칭하기 위해 본 명세서에 사용될 것이다.
에너지 공급이 거의 고갈될 때 및 잔여 대응 작동 시간을 인지하는 것은, 차량이 연료가 보충될 수 있는 영역으로부터 상당히 이격되어 작동될 수도 있기 때문에 중요하다.
통상적으로, 이들의 연료 공급부가 고갈되는 산업용 차량은 불가능하지 않으면 그리고 연료 보급 영역 부근에 또는 연료 보급 영역에 있지 않으면 이동이 어렵고, 이들에 연료 보급하는 것은 어렵고 시간 소모적일 수 있다. 따라서, 잔여 연료 및 운전 시간이 신참의 경험이 적은 조작자에게 특히 중요한 정보이다.
본 출원은 압력 신호를 생성하기 위해 연료의 압력을 측정하고 온도 신호를 생성하기 위해 연료의 온도를 측정하는 것을 포함하는 차량 상에 사용된 연료 탱크 내의 압축 액체 연료 레벨을 측정하기 위한 방법을 개시한다. 연료 레벨 신호는 예를 들어 프로세서를 사용하여 압력 신호 및 온도 신호에 기초하여 결정되고, 시간 경과에 따른 연료 레벨 신호의 변화가 모니터링된다(예를 들어, 프로세서에 의해). 탱크의 비워짐에 접근을 지시하는 연료 레벨 신호의 제 1 점은 연료 레벨 신호가 소정의 값을 초과할 때 식별되고 탱크의 비워짐의 접근은 제 1 점의 식별에 응답하여 차량의 조작자에 신호화된다. 임의의 적합한 시각적 및/또는 청취 가능 신호가 사용될 수 있다. 적합하게는, 신호는 청취 가능한 경보의 선택적 추가를 갖는 광원이다.
차량은 리프트 트럭과 같은 산업용 차량(예를 들어, 재료 취급 차량)일 수 있다.
연료 레벨의 하나 이상의 추가의 점이 또한 검출되고 신호화될 수 있다. 일 적합한 실시예에서, 본 발명은 연료 레벨 신호가 제 1 점에 도달한 후에 연료 레벨 신호를 모니터링하는 단계, 상기 제 1 점을 넘는 상기 연료 레벨 신호의 적어도 하나의 추가의 점을 식별하는 단계를 포함하고, 적어도 하나의 추가의 점은 탱크의 비워짐에 접근의 진행을 지시한다. 일 이러한 추가의 점은 온도 및 대응 압력 신호가 제 1 점의 대략 절반의 연료 레벨을 지시하는 점일 수 있다. 달리 말하면, 연료 레벨 신호의 말단부의 중간점에서, 비어 있는 탱크에 대응하는 상기 연료 레벨 신호의 종료점과 제 1 점 사이로 연장한다. 이는 제 2 점이라 적합하게 명명될 수 있다. 적합하게는, 제 2 점은 온도 및 압력 신호가 서로 실질적으로 동일한 점이다.
다른 설정점이 또한 규정될 수 있다. 예를 들어, 제 3 점은 상기 제 1 점과 상기 제 2 점 사이에서 대략 등간격으로 규정될 수 있다. 더욱이, 제 4 점은 연료 레벨 신호가 제 2 점과 비어 있는 연료 탱크에 대응하는 종료점 사이에 있는 점으로 규정될 수 있다. 유리하게는, 제 4 점은 연료 레벨 신호의 제 2 점과 종료점 사이의 연료 레벨 신호의 값의 사전 결정된 비율에 더한 제 2 점과 종료점 사이의 대략 중간점이다.
일 특히 적합한 실시예에서, 제 1 점을 넘는 연료 레벨 신호의 적어도 하나의 추가의 점을 식별하는 방법은 상기 제 1 점을 넘어 상기 연료 레벨 신호의 3개의 추가의 점을 식별하는 단계를 포함하고, 3개의 추가의 점은 탱크의 비워짐에 접근의 점진적인 진행을 지시하고, 탱크의 비워짐의 접근을 신호화하는 단계는 연료 레벨 신호의 3개의 추가의 점을 신호화하는 단계를 추가로 포함한다.
연료 온도 및 압력은 규칙적인 간격으로 결정(예를 들어, 측정)될 수 있다. 예를 들어, 결정은 매초, 매 100 ms 또는 적합하게는 매 20 ms와 같은 2초 이하의 간격으로 이루어질 수 있다. 연료 레벨 신호는 임의의 적합한 계산 또는 알고리즘을 사용하여 압력 및 온도 신호로부터 결정될 수 있다. 예를 들어, 연료 레벨은 압력 신호로부터 온도 신호를 감산함으로써 결정될 수 있다. 대안 실시예에서, 연료 레벨 신호는 온도 신호로부터 압력 신호를 감산함으로써 결정된다. 다른 실시예에서, 연료 레벨 신호는 압력 신호에 의해 온도 신호를 나눔으로써 결정된다. 또 다른 실시예에서, 연료 레벨 신호는 온도 신호로 압력 신호를 나눔으로써 결정될 수 있다. 예로서, 압력 신호가 아날로그-디지털 컨버터로부터의 카운트를 포함하고 온도 신호가 아날로그-디지털 컨버터로부터의 카운트를 포함할 때, 압력 신호로부터 온도 신호를 감산하는 것은 서로로부터의 카운트를 감산하는 것을 포함한다.
유리하게는, 본 발명의 방법은 시간 경과에 따른 연료 레벨 신호의 변화를 모니터링하는 단계를 포함한다. 연료 레벨의 변화는 미리 설정 시간 기간에 연료 레벨 신호와 결정된 연료 레벨(예를 들어, 현재 연료 레벨 신호)을 비교함으로써 모니터링될 수 있다. 설정 시간 기간은 120초 이하, 예를 들어 60초 또는 30초와 같은 임의의 적절한 간격일 수 있다. 일 적합한 실시예에서, 시간 기간은 20초이다. 20초 간격에서, 연료 레벨의 변화는 "제 1 점"을 트리거링하기 위해 -9 내지 -13 A/D 유닛/20 sec일 수 있다. 유리하게는, 제 1 점은 차이 곡선(또는 연료 레벨 신호)의 변화 또는 차이 곡선의 기울기가 20초 시간 기간 이내에 -11 A/D 유닛에 도달하는 점에 의해 규정된다.
본 출원은 또한 일련의 적어도 3개의 광원을 포함하는 디스플레이를 포함하는 연료 레벨 계기 시스템을 개시하고 있고, 광원들 중 적어도 하나(예를 들어, 최저 검출된 연료 레벨에 대응하는 것)는 다른 광원에 대해 상이한 컬러이다. 유리한 실시예에서, 적어도 3개의 광원은 적어도 3개의 광원 중 최저측 광원이 제 1 컬러이고 적어도 3개의 광원 중 최저측 광원 위의 광원이 제 2 컬러인 상태로 일반적으로 수직 칼럼으로 배열된다. 적합하게는, 적어도 3개의 광원은 4개의 광원을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 제 1 컬러는 황색이고, 제 2 컬러는 녹색이다. 임의의 적합한 광원이 사용될 수 있다. 적합한 실시예에서, 광원은 발광 다이오드(LED)이다. 유리하게는, 적어도 하나의 센서는 연료의 온도 및 압력의 모두를 검출하기 위한 하나의 센서를 포함한다.
본 발명의 이 양태의 일 실시예에서, 연료 레벨 계기 시스템은 압력 신호를 생성하기 위해 연료의 압력을 측정하고 온도 신호를 생성하기 위해 연료의 온도를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서를 추가로 포함한다. 연료 레벨 계기 프로세서는 압력 및 온도 신호를 수신하고 그로부터 연료 레벨 신호를 결정하기 위해 제공된다. 프로세서는 시간 경과에 따른 연료 레벨 신호의 변화를 검출하고, 연료 레벨 신호의 변화가 소정의 값을 초과할 때 탱크의 비워짐의 접근을 지시하는 것으로서 연료 레벨 신호의 제 1 점을 또한 식별한다. 본 발명의 연료 레벨 계기 시스템은 제 1 점의 식별에 응답하여 차량의 조작자에게 탱크의 비워짐의 접근을 신호화하기 위한 수단을 추가로 포함할 수 있다. 신호화는 적합하게는 프로세서에 의해 수행되거나 제어될 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명의 연료 레벨 계기 시스템을 갖는 차량을 포함한다.
본 발명의 임의의 양태에서, 탱크 내의 남아 있는 연료 레벨의 지시는 추가적으로 또는 대안적으로, 연료 탱크가 비워지기 전에 남아 있는 시간의 시각적 또는 청취 가능한 지시를 포함할 수 있다.
도 1은 액체 연료에 의해 동력 공급되는 리프트 트럭의 사시도.
도 2는 본 출원에 개시된 연료 레벨 계기를 사용할 수 있는 연료 시스템의 블록 다이어그램.
도 3은 액체 연료 탱크 내의 액체 연료의 측정된 압력 신호, 액체 연료 탱크 내의 액체 연료의 측정된 온도 및 온도와 압력 신호의 차이를 취함으로써 생성된 차이 신호의 그래프.
도 4는 액체 연료 탱크 내의 액체 연료의 측정된 압력 신호, 액체 연료 탱크 내의 액체 연료의 측정된 온도, 온도와 압력 신호의 차이를 취함으로써 생성된 차이 신호 및 차이 신호의 기울기의 그래프.
도 5는 본 출원에 개시된 연료 레벨 계기 시스템을 위한 개량된 연료 레벨 디스플레이를 도시하는 도면.
도 6은 본 출원에 개시된 연료 레벨 계기를 위한 차이 신호 곡선 및 연료 레벨 디스플레이의 합성을 나타내는 다양한 디스플레이 레벨을 요약하는 도면.
도 7은 본 출원에 개시된 연료 레벨 계기 시스템의 작동을 위한 실시예의 흐름도.
도 8a 및 도 8b는 본 출원에 개시된 연료 레벨 계기 시스템의 작동을 위한 탱크 변화 테스트의 실시예의 흐름도를 함께 형성하는 도면.
도 9는 본 출원에 개시된 연료 레벨 계기 시스템의 작동을 위한 탱크 레벨 검사의 실시예의 흐름도.
도 10은 제 2 더 충만된 연료 탱크로 제 1 연료 탱크를 교체할 때 어떻게 압력, 온도 및 차이 신호값이 변화하는지를 도시하는 그래프.
도 11은 제 2 더 충만된 연료 탱크로 제 1 연료 탱크를 교체하고 이어서 제 2 연료 탱크를 제 2 연료 탱크로 변경할 때 어떻게 압력, 온도 및 차이 신호값이 변화하는지를 도시하는 그래프.
도 1에 도시된 리프트 트럭(102)과 같은 차량에 사용되는 연료 탱크(100) 내부의 액체 연료, 통상적으로 액체 프로판(LP)의 온도 및 압력은 본 출원의 연료 레벨 계기 시스템에서 모니터링된다. 본 출원의 연료 레벨 계기 시스템은 천연 가스(NG)를 포함하는 다른 액체 연료에 동등하게 적용 가능하지만, 용이한 설명을 위해, 프로판, LP 또는 연료가 임의의 및 모든 적절한 액체 연료를 칭하기 위해 본 명세서에서 사용될 것이다. 연료 온도 및 압력 모니터링은 센서를 사용하여 수행될 수 있다. 적합하게는, 센서(104)(도 2 참조)는 미국 코네티컷주 플레인빌 소재의 젬스 센서스 앤드 콘트롤즈(Gems Sensors & Controls)로부터 상업적으로 입수 가능한 GEMS 3202H200PG028000 센서와 같은 이중 감지(즉, 압력 및 온도) 센서이지만, 임의의 적합한 온도 센서, 압력 센서 및 조합된 온도 및 압력 센서가 본 출원의 연료 레벨 계기 시스템에 사용을 위해 고려된다.
예를 들어 탱크 조건을 표현하는 측정된 압력 신호(108)와 측정된 온도 신호(106) 사이의 차이, 즉 압력 - 온도(P - T) 또는 온도 - 압력(T - P)을 취함으로써 연료 레벨 계기 프로세서(103)에 의해 발생된 연료 레벨 신호가 연료 레벨 계량을 위해 사용된다(예를 들어, 도 3 참조). 대안적으로, 온도 신호 및 압력 신호는 연료 레벨 신호를 발생하기 위해 서로 나누어질 수 있다, 즉 P/T 또는 T/P. 프로세서(103)는 전용 연료 레벨 계기 프로세서 또는 리프트 트럭(102) 상에 제공되는 다른 프로세서일 수 있다. 구성 요소의 위치가 시스템 내에서 이동될 수 있는데, 예를 들어 연료 필터가 센서(104) 또는 구성 요소가 이동될 수 있고 서로 조합되기 전에, 예를 들어 연료 필터가 매니폴드 블록과 조합될 수 있기 전에 배치될 수 있기 때문에, 본 출원은 도 2에 도시된 바와 같이 연료 시스템 블록 다이어그램에 의해 제한되는 것은 아니다.
가스의 특성에 기인하여[가스 법칙: PV = nRT, 여기서 P = 가스의 절대 압력, V = 가스의 체적, n = 가스의 몰 수, R = 유니버설 가스 상수(LP에 대해 189 J/kg K), T = 절대 온도], 탱크(100) 내에 충분한 프로판이 존재하면, 표준화된 온도 신호(106) 및 표준화된 압력 신호(108)가 도 3에 도시된 바와 같이 서로 고도로 상관된다. 도시된 실시예에서, 표준화는 아날로그 온도 신호 및 아날로그 압력 신호를 표현하는 아날로그 대 디지털(A/D) 컨버터로부터 원래 데이터를 사용함으로써 수행되고, 표준화된 값은 연료 레벨 신호를 생성하는데 사용된다. 온도 신호(106), 압력 신호(108) 및 연료 레벨 신호(110) 사이의 관계는 신호 및 곡선이 여기서 상호 교환 가능하게 사용될 수 있도록 신호를 표현하는 곡선을 발생하기 위해 이들 신호 대 시간을 그래프로 나타냄으로써 예시될 수 있다.
도 3에서, 도시된 연료 레벨 신호(110)는 차이 신호(P - T)이고, 이 실시예는 T - P, P/T, T/P와 같은 다른 관계가 본 출원의 교시에 따라 또한 사용될 수 있는 것의 이해를 갖고 본 명세서에 설명될 것이다. 본 출원의 발명자들은 도식적으로 예시될 때, 결과적인 압력 곡선(108)은 탱크 내의 프로판의 양이 충만된 탱크의 약 9% 내지 12% 초과이기만 하면 온도 곡선(106)에 밀접하게 유사하다. 압력 및 온도 곡선(108, 106)이 들쭉날쭉하게 나타날 수 있지만, 본 명세서에서 차이 신호 또는 차이 곡선이라 칭할 수 있는 연료 레벨 신호(110)는 압력 곡선(108) 또는 온도 곡선(106)보다 훨씬 평활하고 비교적 평탄하고, 분위기 온도 편차에 기인하여 압력 곡선(108)에 발생할 수 있는 변동은 도시된 바와 같이 차이 곡선으로부터 실질적으로 제거된다. 대부분의 시간 중에, 탱크는 비워지고, 연료 레벨 신호(110)는 실질적으로 변화하지 않는다(110A 참조). 탱크 내의 연료가 연료 탱크의 최종 9% 내지 12%에 도달한 후에만 연료 레벨 신호가 변화하기 시작한다(110B 참조). 이 시간에, 탱크로부터 연료의 최종 부분의 비워짐을 지시하는 차이 곡선 내의 점(110C)이 검출될 수 있다.
이 탱크 비워짐의 스테이지 중에, 즉 충만점의 9% 내지 12% 미만에, 탱크 내에 남아 있는 가스의 양의 변화 또는 감소(전술된 가스 법칙식에서 가스의 몰수인 n의 변화)가 압력 및 온도 신호(108, 106)에 주목할만한 효과를 갖는다. 압력 및 온도 신호(108, 106)는 상관되지 않고, 차이 곡선, 연료 레벨 신호(110)는 급격하게 강하하기 시작한다. 이 때, 압력 곡선(108)이 강하하고 온도 곡선(106)이 상승하기 때문에, 차이 곡선의 강하, 연료 레벨 신호(110)가 강조된다.
30 파운드(13.6 kg) 용량을 갖는 LP 탱크는 산업 표준이고, 이러한 표준 탱크를 위한 9% 내지 12% 충만점은 리프트 트럭(102)을 위한 약 16분의 정상 운전 시간에 동일하다. 다양한 다른 탱크 크기가 이용 가능하지만, 이들은 산업에서 드물게 사용된다. 30 파운드(13.6 kg) 용량 이외의 탱크 크기가 사용되면, 본 출원의 연료 레벨 계기 시스템은 여전히 작동하지만, 최종 타이밍 또는 잔여 트럭 운전 시간이 변경할 것이다. 즉, 더 소형의 탱크는 탱크가 연료가 고갈되기 시작한 후에 더 적은 운전 시간을 초래할 것이고, 더 대형의 탱크는 탱크가 연료가 고갈되기 시작한 후에 더 많은 운전 시간을 초래할 것이다. 또한, 연료의 최종 부분을 위한 정상 운전 시간은 소정의 차량 모델의 차량에 대해 대략 동일할 것이고, 정상 운전 시간은 상이한 차량 모델의 차량에 대해 다양할 수 있어 정상 운전 시간이 각각의 차량 모델에 대해 결정될 필요가 있을 수 있다.
그 기울기 및 크기와 같은 차이 곡선, 즉 연료 레벨 신호(110)의 변화는 얼마나 많은 연료가 탱크 내에 남아 있는지를 판정하기 위해 모니터링된다, 시간에 대한 차이 곡선, 즉 연료 레벨 신호(110)의 기울기를 도시하는 도 4의 기울기 곡선(112)을 참조하라. 차이 곡선, 즉 연료 레벨 신호(110)에는 제 1 점이 있는데, 여기서 시간 경과에 따라 사전 규정된 양의 변화가 차이 곡선이 하강하기 시작할 때 발생한다. 이 제 1 점은 차이 곡선, 즉 연료 레벨 신호(110) 내에 심한 굴곡부(114)를 형성한다. 도시된 실시예에서, 심한 굴곡부(114)는 차이 곡선, 즉 연료 레벨 신호(110)의 변화 또는 차이 곡선의 기울기가 20초 시간 기간 이내에 -11 A/D 유닛에 도달하는 점으로서 정의된다. 심한 굴곡부(114)는 압력 및 온도 신호(108, 106)가 상관되지 않고 차이 곡선, 즉 연료 레벨 신호(110)가 급격하게 하강하기 시작할 때 발생하기 때문에 검출될 수 있다. 전술된 바와 같이, 이들 변화는 탱크 내의 연료의 감소된 양에 기인한다.
도시된 실시예에서, 차이 곡선, 즉 연료 레벨 신호(110)는 샘플이 매 2초마다 평균화되는 상태로 매 20 밀리초마다 샘플링된다. 최종값은 연료 레벨 신호(110)의 변화 또는 차이 곡선의 기울기를 결정하기 전에 20초에 결정된 값에 비교된다. 대안 실시예에서, 심한 굴곡부는 시스템 요건 및 선호도에 따라, 조기에 또는 이후에, 즉 -11 A/D 유닛/20 sec(예를 들어, -9 내지 -11 A/D 유닛/20 sec) 미만의 기울기 또는 -11 A/D 유닛/20 sec(예를 들어, -11 내지 -13 A/D 유닛/20 sec) 초과의 기울기에서 형성될 수 있다는 것이 주목되어야 한다.
차이 곡선, 즉 연료 레벨 신호(110)를 따른 제 2 점은 제로점(116), 즉 압력 곡선(108)이 도시된 실시예에서 A/D 유닛에서 온도 곡선(106)을 교차하는 지점에 있다. 본 출원의 발명자들은 제로점(116)이 일반적으로 차이 곡선의 심한 굴곡부(114)와 종료점 또는 탱크 비워짐 점(118) 사이로 연장하는 연료 레벨 신호(110) 즉, 하향 경사 차이 곡선의 부분의 대략 중간점에 있다는 것을 관찰하였다. 제로점(116)은 또한 차이 곡선, 즉 연료 레벨 신호(110)가 얼마나 멀리 심한 굴곡부(114)를 넘어 연장할 수 있는지, 즉 차이 곡선이 일반적으로 차이 곡선이 심한 굴곡부(114)로부터 제로점(116)에 도달하도록 연장함에 따라 탱크 비워짐 점(118)에 도달하도록 제로점(116)을 넘어서 다수의 A/D 유닛으로서 연장되는지를 예측하기 위한 기준점으로서 기능한다.
연료 레벨 계기 또는 디스플레이에 의해 나타내는 연료 레벨 상태는 차이 곡선, 즉 연료 레벨 신호(110)의 하향 경사부를 따른 설정점을 계산하기 위해 심한 굴곡부(114), 제로점(116) 및 탱크 비워짐 점(118)을 사용하여 결정된다. 설정점은 디스플레이가 더 높거나 더 낮은 연료 레벨 지시로 스위치되는 차이 곡선을 따른 트립 위치를 규정한다. 현재 사용된 연료 레벨 디스플레이에서, 발광 다이오드(LED)와 같은 2개의 광원이 연료 레벨을 지시하는데 사용된다. 녹색 LED는 압력 스위치 모니터링 탱크 압력이 예를 들어 60 제곱 인치당 파운드(psi)(대략 414 kPa)의 소정의 압력 미만으로 강하될 때까지 조명된다. 정상 분위기 온도 하에서, 60 psi(대략 414 kPa)의 탱크 압력은 충분한 연료가 약 2 내지 3분의 트럭 작동을 위해 탱크 내에 남아 있는 것을 지시한다. 탱크 압력이 소정의 압력 미만으로 강하될 때, 녹색 LED는 소등되고 황색 LED는 조명된다. 불행하게도, 트럭이 상승된 온도에서 작동할 때 2 내지 3분의 잔여 작동 시간이 감소될 수 있고, 트럭이 저하된 온도에서 작동할 때는 증가될 수 있다. 따라서, 분위기 온도에 따라, 트럭은 예측되기 전에 연료가 고갈되거나 또는 연료를 재충전할 필요가 있기 전에, 잠재적으로는 연료 재충전이 필요하기 충분히 전, 즉 15분 이상에 트럭이 재충전된다.
본 출원의 연료 레벨 계기는 조작자가 탱크 비워짐까지 남아 있는 작동 시간을 더 정확하게 더 긴 기간에 걸쳐 경보할 수 있게 한다. 라이트, 아날로그 계기, 디지털 계기, LCD 디스플레이 등을 사용하는 거의 무한의 경고 체계가 고려될 수 있지만, 신규한 연료 레벨 디스플레이(200)가 연료 레벨 계기 프로세서(103)에 접속되고 도 5에 더 상세히 도시된 것으로서 도 2에 도시되어 있다. 연료 레벨 디스플레이(200)는 적합하게는 LED인 4개의 광원을 갖지만, 다른 광원이 사용될 수 있다. 도시된 실시예에서, 4개의 광원은 3개의 녹색 LED(202, 204, 206) 및 하나의 황색 LED(208)를 포함한다. 도시된 바와 같이, LED는 황색 LED가 4개의 LED 중 최저측 하나인 상태로 칼럼 내에 수직으로 배열된다. 그러나, 수평 배열과 같은 라이트의 임의의 배열이 사용될 수 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 유사하게, 차량의 조작자가 어느 연료 레벨이 신호화되고 있는지를 이해할 수 있으면 상이한 컬러의 라이트가 사용될 수 있다. 도시된 실시예에서, 차이 곡선, 즉 연료 레벨 신호(110)의 심한 굴곡부(114)에 도달하기 전에, 모든 4개의 LED(202 내지 208)는 충분한 연료가 연장된 시간 기간 동안 트럭 작동을 허용하기 위해 탱크(100) 내에 있다는 것을 지시하기 위해 조명된다. 도시된 바와 같이, 이 레벨 4 디스플레이는 약 16분 초과의 트럭 작동 시간이 남아 있다는 것을 지시한다. 차이 곡선, 즉 연료 레벨 신호(110)의 심한 굴곡부(114)에 도달할 때, 상부 LED(202)[3개의 녹색 LED(202, 204, 206) 중 상부의 것]는 소등되고, 남아 있는 3개의 LED(204 내지 208), 2개의 녹색 LED 및 하나의 황색 LED는 조명된체로 유지된다. 이 레벨 3 디스플레이는 약 16분의 트럭 작동 시간이 남아 있다는 것을 지시한다.
전술된 바와 같이, 차이 곡선, 즉 연료 레벨 신호(110) 상의 제 2 점은 차이 곡선이 제로, 즉 제로점(116)에 도달할 때 규정된다. 제 2 점이 연료 레벨 디스플레이(200)를 위한 다음 변화로서 사용될 수 있지만, 남아 있는 운전 시간의 디스플레이의 더 많은 증분을 제공하기 위해, 4개의 레벨이 도시된 실시예에서 사용된다. 이로 인해, 제 3 점(120)이 차이 곡선(110) 상에 규정된다. 제 3 점(120)은 심한 굴곡부(114), 즉 차이 곡선의 제 1 점과 차이 곡선의 중간점 또는 제로점(116), 즉 차이 곡선의 제 2 점 사이의 대략 중간에 위치된다. 차이 곡선, 즉 연료 레벨 신호(110)가 제 3 점(120)에 도달할 때, 상부 녹색 LED(204) 다음의 것이 또한 소등되고, 2개의 저부 LED(206, 208), 최저측 녹색 LED 및 황색 LED가 조명된체로 유지된다. 이 레벨 2 디스플레이는 약 12분의 트럭 작동 시간이 남아 있다는 것을 지시한다.
제 2 점, 즉 차이 곡선의 중간점 또는 제로점(116)에 도달할 때, 최저측 녹색 LED(206)는 소등되고, 단일의 저부 LED(208), 즉 황색 LED가 조명된체로 유지된다. 이 레벨 1 디스플레이는 약 8분의 트럭 작동 시간이 남아 있다는 것을 지시한다. 차이 곡선의 비어 있는 점(118)과 중간점 또는 제로점(116) 사이에 위치된 제 4 점(122)에 도달할 때, 저부 황색 LED가 점멸되고, 선택적인 청취 가능한 경보가 활성화되고, "연료 고갈"이 조합 수치/텍스트 디스플레이(210) 상에 스크롤될 수 있다. 이 레벨 0 디스플레이는 약 4분의 트럭 작동 시간이 남아 있다는 것을 지시한다. 제 4 점(122)은 제 2 점(120)과 종료점(118) 사이의 대략 중간이 되도록 선택된다. 유리하게는, 제 4 점(122)은 차이 곡선, 즉 연료 레벨 신호(110)를 따른 설정점의 시간의 균일한 간격을 유지하기 위해 사전 결정된 오프셋 미만으로 제 2 점(120)과 종료점(118) 사이의 대략 중간이 되도록 선택된다. 작동 실시예에서, 25개의 A/D 유닛의 오프셋이 사용되어 제 4 점(122)이 제 2 점(120)과 종료점(118) -25개의 유닛 사이의 중간에서 이격된다. 이들 레벨 및 디스플레이는 도 6에 요약된다.
본 출원의 연료 레벨 계기의 예시된 실시예의 작동이 이제 도 7에 도시된 연료 레벨 계기 흐름도를 참조하여 설명될 것이다. 리프트 트럭(102)의 키온(key-on)시에, 연료 레벨 계기 동작이 300에서 시작한다. 302에서, 트럭(102)이 마지막으로 작동된 이후로 연료 탱크(100)가 변화되었는지 여부의 판정이 이루어져서 연료 레벨의 정확한 표현이 연료 레벨 디스플레이(200)의 작동에 의해 조작자에게 제공될 수 있게 된다(도 8a의 400 참조). 키오프(key-off) 직전에 저장된 최종 데이터가 비휘발성 메모리로부터 검색되고, 연료 탱크 압력이 최종 저장된 연료 탱크 압력보다 적어도 35 psi(대략 241 kPa) 초과하면, 충만한 연료 탱크가 트럭(102)에 설치되어 있다고 결정되고, 차이 곡선, 즉 연료 레벨 신호(110)를 따르는 설정점이 충만한 탱크에 대해 판정되고, 연료 레벨 디스플레이(200)가 레벨 4로 설정되고, 탱크 변화 테스트가 종료된다(402, 404, 406, 407 참조).
탱크 압력이 최종 저장된 압력보다 35 psi(대략 241 kPa) 초과가 아니면, 온도 및 압력 데이터가 취해져서 2초 동안 평균화되고, 초기 연료 레벨 신호(110)(도시된 바와 같이 차이 신호 레벨값)가 계산되고, 연료 레벨 신호(110) 델타(차이값 델타)가 초기 연료 레벨 신호(110)(차이값)로부터 종료 연료 레벨 신호(110)(비휘발성 메모리로부터 검색된 종료 차이값)를 감산함으로써 계산된다(408, 410, 412).
탱크 변화에 기인하는 압력 및 온도 동역학이 연료 탱크로의 변화에 대해 도 10에 도시되어 있고, 도 11은 원래 탱크로부터 연료 탱크로 및 이어서 원래 탱크로의 변화 에 대한 압력 및 온도 동역학을 도시한다. 연료 레벨 신호(110) 델타(차이값 델타)가 10 비트 A/D 컨버터 카운트의 ±20 A/D 카운트보다 크면, 추정된 연료 레벨 신호 회복(차이값 회복)이 결정되고, 연료 레벨 신호(110)(차이값)는 초기 연료 레벨 신호(110)(초기 차이 신호) 더하기 추정된 초기 연료 레벨 신호(110) 회복(차이값 회복)에 동일하게 설정되고, 최종 연료 레벨 신호(110)(최종 차이값) 및 새로운 설정점이 결정된다(416, 418, 420). 추정된 연료 레벨 신호 회복은 실험적으로 결정되고 이어서 연료 레벨 신호(110) 델타(차이값 델타)에 기초하여 액세스될 수 있는 룩업 테이블에 배치될 것이다. 차이값 회복은 새로운 연료가 탱크(100)로부터 센서(104)로 이동함에 따라 차이 곡선의 예측된 변화를 고려한다. 전이 시간은 연료 수요에 따라 80 내지 100초이고, 비어 있음으로부터 충만함까지의 탱크 변화는 30 파운드(13.6 kg) 탱크로의 이 전이 기간에 걸쳐 최대 70의 차이 곡선 증가를 초래할 수 있다.
최종 연료 레벨 신호(110)(최종 차이값)가 제 4 점(122)(레벨 제로 설정점) 미만이면, 연료 레벨 디스플레이(200)가 레벨 제로로 설정된다(422, 424). 그렇지 않지만, 최종 연료 레벨 신호(110)(최종 차이값)는 제 2 점(116) 미만이면(레벨 1 설정점), 연료 레벨 디스플레이(200)는 레벨 1로 설정된다(426, 428). 그렇지 않지만, 최종 연료 레벨 신호(110)(최종 차이값)는 제 3 점(120) 미만이면(레벨 2 설정점), 연료 레벨 디스플레이(200)는 레벨 2로 설정된다(430, 432). 그렇지 않지만 최종 연료 레벨 신호(110)(최종 차이값)가 제 1 점(114) 미만이면(레벨 3 설정점), 연료 레벨 디스플레이(200)는 레벨 3으로 설정된다. 그렇지 않으면, 연료 레벨 디스플레이는 레벨 4로 설정된다(406).
연료 레벨 신호(110) 델타(차이값 델타)가 10 비트 A/D 컨버터 카운트의 ±20 A/D 카운트보다 크지 않으면, 어떠한 탱크 변화도 이루어지지 않았다고 결정되고, 이전의 설정점이 사용되고, 탱크 변화 테스트가 종료된다(438, 440, 407).
탱크 변화 테스트 시퀀스가 완료된 후에(407 참조), 연료 레벨 계기 동작이 2초 동안 압력 및 온도 신호를 평균화하고, 예시된 실시예에서 A/D 유닛(304, 306) 내의 압력 신호로부터 A/D 유닛 내의 온도 신호를 감산함으로써 연료 레벨 신호(110)(차이값)를 결정함으로써 계속된다. 탱크 변화 후에, 탱크 밸브가 개방되지 않는 것이 가능하다. 이러한 것이 발생되었는지 여부를 판정하기 위해, 검사가 308에서 탱크 밸브 폐쇄에 대해 이루어진다.
탱크 밸브 검사 루틴의 예시된 실시예가 도 9의 도면 부호 500에서 시작된다. 탱크 밸브 폐쇄 루틴에 진입시에 거짓인 탱크 밸브 폐쇄 플래그는 플래그가 502에서 참으로 설정되어 있는지를 확인하기 위해 검사된다. 탱크 밸브 폐쇄 플래그가 거짓이고 탱크 밸브 검사 루틴 내의 경과 시간을 지시하는 타이머가 만료되지 않았으면, 탱크 내의 압력이 506에서 시작 압력보다 23 psi 초과만큼 강하되었는지를 확인하기 위해 검사가 이루어진다. 만일 그러하면, 탱크 밸브 폐쇄 플래그는 참으로 설정되고, 조작자는 예를 들어 연료 레벨 디스플레이(200, 508, 510)의 조합 수치/텍스트 디스플레이(210) 상에 "탱크 밸브 폐쇄"를 스크롤함으로써 탱크 밸브가 폐쇄된 것을 통지받는다. 선택적 청취 가능한 경보가 또한 사용될 수 있다. 탱크 밸브 검사 루틴은 이어서 512에서 종료된다. 탱크 밸브 폐쇄 플래그가 거짓이고, 탱크 밸브 검사 루틴 내의 경과 시간을 지시하는 타이머가 만료되어 있지 않고, 탱크 내의 압력이 506에서 시작 압력보다 23 psi(대략 159 kPa) 초과만큼 강하되어 있지 않으면, 탱크 밸브 체크 루틴은 512에서 종료된다.
탱크 밸브 폐쇄 플래그가 참이어서 탱크 밸브가 폐쇄된 것을 지시하면, 탱크 내의 연료 압력은 시작 압력보다 12 psi(대략 83 kPa) 초과만큼 회복되었는지를 확인하기 위해 검사된다(502, 514). 연료 압력이 시작 압력으로부터 12 psi(대략 83 kPa) 초과만큼 회복되어 있지 않으면, 탱크 밸브 검사 루틴이 512에서 종료된다. 연료 압력이 시작 압력으로부터 12 psi(대략 83 kPa) 초과만큼 회복되어 있으면, 연료 레벨 디스플레이(200)는 레벨 2로 설정되고, 선택적 청취 가능 경보가 불능화되고, "탱크 밸브 폐쇄" 메시지가 중단되고, 탱크 밸브 폐쇄 플래그는 거짓으로 설정되고 탱크 밸브 검사 루틴은 종료된다(516, 518, 520, 522, 512).
탱크 밸브 검사 루틴이 밸브가 폐쇄된 것의 지시로 종료될 때(512), 연료 레벨 디스플레이(100)는 모든 4개의 LED(202, 204, 206, 208)가 점멸되는 레벨 5 경보를 표시하도록 작동되고, 청취 가능 경보는 제공되는 경우 소리를 내고 "탱크 밸브 폐쇄"가 조합 수치/텍스트 디스플레이(210, 310) 상에 스크롤되고, 연료 레벨 계기 동작이 304로 복귀된다.
탱크 밸브 폐쇄 플래그가 거짓이어서 탱크 밸브가 개방된 것을 지시하면, 연료 레벨 신호(110)(차이값)가 예를 들어 도 7에 도면 부호 312로 도시된 바와 같이 연료 레벨 디스플레이(200)를 어떻게 제어하는지를 결정하는데 사용된다. 도면 부호 312로 도시된 디스플레이 제어는 전술된 바와 같이 도 8에서 이루어진 디스플레이 판정에 상당한다.
본 출원의 발명이 상세하게 그 실시예를 참조하여 설명되었지만, 수정 및 변형이 첨부된 청구범위에 규정된 발명의 범주로부터 벗어나지 않고 가능하다는 것이 명백할 것이다.
100: 연료 탱크 102: 리프트 트럭
104: 센서 106: 온도 신호
108: 압력 신호 110: 연료 레벨 신호
114: 심한 굴곡부 116: 제로점
118: 탱크 비워짐 점 202, 204, 206, 208: LED

Claims (20)

  1. 차량 상에 사용된 연료 탱크 내의 압축 액체 연료 레벨을 측정하기 위한 방법으로서,
    압력 신호를 생성하기 위해 연료의 압력을 측정하는 단계와,
    온도 신호를 생성하기 위해 연료의 온도를 측정하는 단계와,
    상기 압력 신호 및 상기 온도 신호로부터 연료 레벨 신호를 결정하는 단계와,
    시간 경과에 따라 상기 연료 레벨 신호의 변화들을 검출하는 단계와,
    상기 연료 레벨 신호의 변화들이 소정값을 초과할 때 상기 탱크의 비워짐에 접근하는 것을 지시하는 상기 연료 레벨 신호의 제 1 점을 식별하는 단계와,
    상기 제 1 점을 식별하는 것에 응답하여 상기 차량의 조작자에게 상기 탱크의 비워짐에 접근하는 것을 신호화하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 연료 레벨 신호가 상기 제 1 점에 도달한 후에 상기 연료 레벨 신호를 모니터링하는 단계,
    상기 제 1 점을 넘는 상기 연료 레벨 신호의 적어도 하나의 추가의 점을 식별하는 단계로서, 상기 적어도 하나의 추가의 점은 상기 탱크의 비워짐에 접근의 진행을 지시하는 단계를 추가로 포함하고,
    상기 탱크의 비워짐에 접근을 신호화하는 단계는 상기 차량의 조작자에 상기 적어도 하나의 추가의 점을 신호화하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 온도 신호 및 상기 압력 신호가 상기 제 1 점에서 상기 연료 레벨 신호의 대략 절반의 연료 레벨 신호를 지시하도록 상기 제 1 점을 넘는 상기 연료 레벨 신호의 상기 적어도 하나의 추가의 점을 선택하고, 상기 연료 레벨 신호의 제 2 점으로서 상기 점을 규정하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 온도 신호 및 상기 압력 신호가 실질적으로 서로 동일하도록 상기 제 1 점을 넘는 상기 연료 레벨 신호의 상기 적어도 하나의 추가의 점을 선택하고, 상기 연료 레벨 신호의 제 2 점으로서 상기 점을 규정하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 비어있는 탱크에 대응하는 상기 연료 레벨 신호의 종료점과 상기 제 1 점 사이로 연장하는 상기 연료 레벨 신호의 말단부의 중간점으로서 상기 연료 레벨 신호의 상기 제 2 점을 설정하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탱크의 비워짐에 접근의 진행을 지시하는 상기 제 1 점과 상기 제 2 점 사이의 상기 연료 레벨 신호의 적어도 하나의 추가의 점을 선택하는 단계를 추가로 포함하고,
    상기 탱크의 비워짐에 접근을 신호화하는 단계는 상기 제 1 점과 상기 제 2 점 사이의 상기 적어도 하나의 추가의 점을 신호화하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 점과 상기 제 2 점 사이의 상기 연료 레벨 신호의 적어도 하나의 추가의 점을 선택하는 단계는 상기 제 1 점과 상기 제 2 점 사이의 대략 중간점에 있는 제 3 점을 선택하는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제 3 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 탱크의 비워짐에 접근의 진행을 지시하는 상기 제 2 점과 상기 종료점 사이의 상기 연료 레벨 신호의 적어도 하나의 추가의 점을 선택하는 단계를 추가로 포함하고,
    상기 탱크의 비워짐에 접근을 신호화하는 단계는 상기 제 2 점과 상기 종료점 사이의 상기 연료 레벨 신호의 상기 적어도 하나의 추가의 점을 신호화하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 연료 레벨 신호의 상기 제 2 점과 상기 종료점 사이의 상기 연료 레벨 신호의 적어도 하나의 추가의 점을 선택하는 단계는 상기 연료 레벨 신호의 상기 제 2 점과 상기 종료점 사이의 상기 연료 레벨 신호의 값의 소정의 비율에 더한 상기 제 2 점과 상기 종료점 사이의 대략 중간에 있는 제 4 점을 선택하는 단계를 포함하는 방법.
  10. 제 2 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 점을 넘어 상기 연료 레벨 신호의 적어도 하나의 추가의 점을 식별하는 단계는,
    상기 제 1 점을 넘는 상기 연료 레벨 신호의 3개의 추가의 점들을 식별하는 단계로서, 상기 3개의 추가의 점들은 상기 탱크의 비워짐에 접근의 점진적인 진행을 지시하는 단계를 포함하고,
    상기 탱크의 비워짐의 접근을 신호화하는 단계는 상기 연료 레벨 신호의 3개의 추가의 점들을 신호화하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력 신호 및 상기 온도 신호로부터 연료 레벨 신호를 결정하는 단계는 상기 압력 신호로부터 상기 온도 신호를 감산하는 단계를 포함하는 방법.
  12. 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 압력 신호 및 상기 온도 신호로부터 연료 레벨 신호를 결정하는 단계는 상기 압력 신호로부터 상기 온도 신호를 감산하고, 상기 온도 신호로부터 상기 압력 신호를 감산하고, 상기 압력 신호로 상기 온도 신호를 나누고, 상기 온도 신호로 상기 압력 신호를 나누는 것 중 임의의 하나를 포함하는 방법.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 압력 신호는 아날로그-디지털 컨버터로부터의 카운트를 포함하고, 상기 온도 신호는 아날로그-디지털 컨버터로부터의 카운트를 포함하고, 상기 압력 신호로부터 상기 온도 신호를 감산하는 것은 서로로부터의 카운트를 감산하는 것을 포함하는 방법.
  14. 디스플레이를 포함하고,
    상기 디스플레이는,
    일반적으로 수직 칼럼으로 배열된 일련의 적어도 3개의 광원들, 및
    제 1 컬러인 상기 적어도 3개의 광원 중 최저측의 광원들 및 제 2 컬러인 상기 적어도 3개의 광원들 중 상기 최저측 광원 위의 광원들을 포함하는 연료 레벨 계기 시스템.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 일련의 적어도 3개의 광원들은 4개의 광원들을 포함하는 연료 레벨 계기 시스템.
  16. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 상기 제 1 컬러는 황색이고, 상기 제 2 컬러는 녹색인 연료 레벨 계기 시스템.
  17. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 광원들은 발광 다이오드들(LED)인 연료 레벨 계기 시스템.
  18. 제 14 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서,
    압력 신호를 생성하기 위해 연료의 압력을 측정하고 온도 신호를 생성하기 위해 연료의 온도를 측정하기 위한 적어도 하나의 센서,
    상기 압력 및 온도 신호들을 수신하고 그로부터 연료 레벨 신호를 결정하는 연료 레벨 계기 프로세서를 추가로 포함하고,
    상기 프로세서는 시간 경과에 따른 상기 연료 레벨 신호의 변화들을 검출하고,
    상기 프로세서는 상기 연료 레벨 신호의 변화들이 소정의 값을 초과할 때 상기 탱크의 비워짐의 접근을 지시하는 상기 연료 레벨 신호의 제 1 점을 식별하고,
    상기 프로세서는 상기 제 1 점의 식별에 응답하여 상기 차량의 조작자에게 상기 탱크의 상기 비워짐에 접근을 신호화하는 연료 레벨 계기 시스템.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 센서는 하나의 센서를 포함하는 연료 레벨 계기 시스템.
  20. 제 14 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 따른 연료 레벨 계기 시스템을 갖는 차량.
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