WO2016142062A1 - Capteur d'analyse spectrometrique d'un carburant gazeux a pression variable pour vehicule automobile - Google Patents

Capteur d'analyse spectrometrique d'un carburant gazeux a pression variable pour vehicule automobile Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to the field of electronic sensors used in motor vehicles and more particularly concerns a sensor for spectrometric analysis of a gaseous fuel with variable pressure for a motor vehicle and a motor vehicle comprising such a sensor.
  • sensors for spectrometric analysis of liquid fuel such as, for example, gasoline or diesel fuel
  • sensors for spectrometric analysis of gaseous fuel with variable pressure under pressure such as, for example, methane or dihydrogen.
  • Such sensors are mounted in the fuel delivery circuit connecting the fuel tank to the engine and comprise in known manner a tube through which the fuel flows.
  • This tube comprises two transparent or translucent portions called windows arranged facing each other so as to allow the passage of an optical flow through the fuel flowing in the tube.
  • the optical flux is received by a receiver which in known manner performs the spectrometric analysis to determine the fuel composition.
  • This analysis of the fuel composition can be used by an electronic control unit of the vehicle, for example to optimize the injection of fuel into the engine.
  • the distance separating the two passage windows of the optical flow depends on the pressure of the gas to be measured.
  • the value of the optical path must be large, for example 10 mm, whereas for high pressure gases, the value of the optical path must be low, for example 2 mm.
  • the optical path when the optical path is not adapted to the pressure of the gas, the signal generated by the sensor may be noisy, that is to say inaccurate. This can result in an erroneous spectrometric analysis, which presents a major drawback.
  • the optical path is not necessarily adapted to the different pressure values of the gas flowing in the sensor.
  • the object of the invention is to overcome this disadvantage by proposing a gas spectrometric analysis solution at various pressures, both low and high, which is at the same time simple, reliable and effective.
  • the invention relates to a sensor for spectrometric analysis of a gaseous fuel with variable pressure for a motor vehicle, said sensor comprising:
  • a body comprising a gaseous fuel circulation duct with variable pressure
  • a sliding guide tube of said optical flow comprising a proximal end coupled to the emitter and a distal end comprising a first window opening into the circulation duct and configured to allow the passage of the optical flow
  • a second window arranged facing the first window so as to allow the optical flow to pass through the circulation duct
  • a receiver of said optical stream configured to receive and analyze the optical stream received through the second window
  • a gaseous fuel sampling channel with variable pressure in the circulation duct A gaseous fuel sampling channel with variable pressure in the circulation duct
  • optical flux is meant a flow of light waves making it possible to perform the spectrometric analysis of a gaseous fuel with variable pressure.
  • the sensor ⁇ according to the invention is intended to be mounted in the fuel conveying circuit connecting a fuel tank to the vehicle engine or directly into a fuel tank of the vehicle.
  • the sensor according to the invention therefore advantageously makes it possible to adapt the optical path as a function of the variations in pressure of the gaseous fuel with variable pressure.
  • the sensor thus generates a low signal-to-noise ratio regardless of the pressure value of the gaseous fuel at variable pressure, which significantly improves the accuracy of the spectrometric analysis.
  • the distal end of the sliding guide tube comprises a first ring and the first window is mounted in the center of said first ring.
  • the first window and the second window are transparent and / or translucent so as to allow the passage of the optical flow.
  • the first window and the second window are each in the form of a cup, for example glass or plastic material, easy to achieve.
  • the displacement means of the sliding guide tube comprise a compression spring mounted around the sliding guide tube and a driving member of said spring.
  • the drive element comprises a second ring integral with the sliding guide tube extending radially from the outer wall of the sliding guide tube.
  • This second ring defines, on one side, a gaseous fuel receiving space with variable pressure and, on the opposite side, a decompression space in which the compression spring extends.
  • the second ring is configured to receive pressure exerted by the variable pressure gaseous fuel.
  • the sliding guide tube comprises a wall for holding the cylindrical compression spring extending from the second ring into the decompression space.
  • variable pressure gaseous gas sampling channel opens into the reception space.
  • the body of the sensor comprises an air passage channel connecting the decompression space to the space outside the sensor.
  • the sliding guide tube extends along a longitudinal axis orthogonal to the longitudinal axis of the circulation duct.
  • the senor comprises a plurality of seals, for example of the O-ring type, arranged between the body and the sliding guide tube in order in particular to guarantee the seal, on the one hand, between the reception space and the space outside the sensor and, on the other hand, between the decompression space and the circulation duct.
  • the invention also relates to a vehicle comprising at least one gaseous fuel tank with variable pressure, at least one gaseous fuel engine with variable pressure, a gaseous fuel delivery circuit with variable pressure of said tank to said engine and a pressure sensor.
  • spectrometric analysis as presented previously arranged in said routing circuit or in the tank to determine the composition of the gaseous fuel at variable pressure flowing in the conveyance circuit or stored in said tank.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an embodiment of the sensor according to the invention in the rest position.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an embodiment of the sensor according to the invention in a position of use.
  • FIG. 3 is a perspective view of the embodiment illustrated in FIG.
  • FIG. 4 is a perspective view of the embodiment illustrated in FIG. 2.
  • the sensor described hereinafter with reference to FIGS. 1 to 4 is intended to be mounted in a circuit (not shown) for supplying gaseous fuel with variable pressure between a gaseous fuel tank with variable pressure and a motor of a vehicle. automobile.
  • the sensor according to the invention could be mounted directly in a fuel tank of the vehicle.
  • the purpose of the sensor according to the invention is to perform the spectrometric analysis of gaseous fuel at variable pressure.
  • the senor 1 firstly comprises a cylindrical body 2 and a conduit 4 for circulating a flow F1 of gaseous fuel with variable pressure (with reference to FIG. 4).
  • the cylindrical body 2 extends along a longitudinal axis X-X and comprises a first end 2A and a second end 2B.
  • the duct 4 for circulating a flow F1 of gaseous fuel with variable pressure extends from said body 2 along a longitudinal axis YY orthogonal to the longitudinal axis XX of the body 2. It will be noted that this circulation duct 4 can be mounted on the body 2 or be derived directly from the material of the body 2. In this preferred example, the circulation duct 4 is mounted at the second end 2B of the body 2 without this being limiting to the scope of the present invention.
  • the sensor 1 also comprises an emitter 6 of an optical flux F 2 (i.e. a light flux) with reference to FIGS. 3 and 4, a sliding guide tube 8 of said optical flux F 2 and a receiver 10 of said optical flux F 2.
  • the optical flux F2 is emitted by the transmitter 6 through the sliding guide tube 8.
  • Such a transmitter 6 is known to those skilled in the art and will not be further detailed.
  • the longitudinal axis YY of the body 2 and the longitudinal axis of the sliding guide tube 8 are merged.
  • the sliding guide tube 8 and the body 2 are coaxial along the longitudinal axis YY.
  • the sliding guide tube 8 defines an inner diameter d1 and an outer diameter d2.
  • the sliding guide tube 8 comprises a proximal end 8A, coupled to said emitter 6 and being able to extend outside the body 2 as illustrated in FIGS. 1 and 3, and a distal end 8B that can extend into the circulation duct 4 and comprising a first ring 11 in the middle of which is mounted a first window 12.
  • the coupling of the transmitter 6 with the sliding guide tube 8, known to those skilled in the art, has not been shown in the figures.
  • the emitter 6 can be connected to the proximal end 8A of the sliding guide tube 8, for example by means of an optical fiber, or mounted on or in the end 8A proximal of the sliding guide tube 8.
  • the first window 12 is in the form of a cylindrical cup of small thickness, for example 1 or 2 mm, of diameter d3, for example of the order of 6 mm, made of a transparent or translucent material, for example a plastic material or glass, and whose axis of revolution coincides with the longitudinal axis YY.
  • This first window 12 is configured to allow the passage of the optical flux F2 while preventing the entry of the gaseous fuel with variable pressure into the sliding guide tube 8.
  • the sensor 1 comprises, at the second end 2B of the body 2 on which the circulation duct 4 is mounted, a circular support frame 13 at the center of which is mounted a second window 14 arranged facing the first window 12, by report the longitudinal axis YY of the circulation duct 4, so that the optical flux F2 emitted by the emitter 6 in the sliding guide tube 8 successively passes through the first window 12 and then the circulation duct 4 and the second front window 14 to reach the receiver 10.
  • this second window 14 is in the form of a cylindrical cup of small thickness, for example 1 or 2 mm, of diameter d3, for example of the order 6 mm, made in one. transparent or translucent material, for example a plastic material or glass, and whose axis of revolution coincides with the longitudinal axis YY.
  • This second window 14 is configured to allow the passage of the optical flow while prohibiting the output of the gaseous fuel with variable pressure of the circulation duct 4.
  • the receiver 10 is configured to receive the optical flux F2 emitted by the emitter 6 into the sliding guide tube 8 and having passed successively through the first window 12, the circulation duct 4 and the second window 14.
  • the receiver 10 is also configured to perform a spectrometric analysis of the received optical flux F 2 in order to determine the composition of the flow F1 of gaseous fuel with variable pressure flowing in the circulation duct 4.
  • the spectrometric analysis could be performed by an entity external to the receiver 10 but connected thereto. Such a spectrometric analysis is known to those skilled in the art and will therefore not be further detailed.
  • the sliding guide tube 8 is slidably mounted in the body 2 in a guide duct 15 formed in said body 2.
  • the sliding guide tube 8 is configured to slide between a rest position illustrated in FIGS. 1 and 3, characterized by the absence of fuel circulation in the circulation duct 4, and a plurality of positions of use of the sensor, an example of a position is shown in Figures 2 and 4, characterized by the passage of a gaseous fuel pressure variable pressure.
  • the senor 1 comprises means for moving the sliding guide tube 8.
  • These moving means comprise a compression spring 16 mounted around the sliding guide tube e and a driving element 18 of said spring 16.
  • this drive element 18 comprises a second ring gear 20 secured to the sliding guide tube 8 extending radially from the outer wall of the sliding guide tube 8 and whose axis of revolution is coaxial with the longitudinal axis YY of the sliding guide tube 8.
  • This second ring 20, of external diameter d4 defines on one side a receiving space 22 of gaseous fuel with variable pressure and on the other side a decompression space 24 in which the compression spring 16 extends.
  • the sliding guide tube 8 comprises a holding wall 26 of cylindrical shape, of external diameter slightly less than d4 to see moving in the decompression space 24, extending from the second ring 20 against the walls of the decompression space 24 towards the circulation duct 4, parallel to the longitudinal axis YY of the sliding guide tube 8.
  • the second ring 20 is configured to receive a pressure exerted by the gaseous fuel at variable pressure to drive the sliding guide tube 8 in translation.
  • the senor 1 comprises a sampling duct 28 of gaseous fuel with variable pressure in the circulation duct 4, opening into the receiving space 22, and an air passage channel 30 connecting the decompression space 24 to the outer space 32 to the sensor 1.
  • the senor 1 comprises a plurality of seals 34, for example of the O-ring type, disposed between the body 2 and the sliding guide tube 8, in particular to guarantee the seal, on the one hand, between the receiving space 22 and the outer space 32 to the sensor 1 and, on the other hand, between the decompression space 24 and the circulation duct 4.
  • seals 34 for example of the O-ring type
  • the emitter 6 emits an optical flux F2 into the sliding guide tube 8 so that this optical flux F2 passes through said sliding guide tube 8 from its proximal end 8A at its end. distal 8B where it passes through the first window 12 and then transversely, the circulation duct 4 and the second window 14 until reaching the receiver 10.
  • the sliding guide tube 8 is in its rest position, the proximal end 8A of the sliding guide tube 8 extends to the outside 32 of the body 2 at the from its first end 2B, the spring 18 is not compressed and the distance C1 between the first window 12 and the second window 14 is maximum.
  • the pressure of the gaseous fuel with variable pressure is such that the spring 16 is compressed to the maximum, which corresponds to a minimum distance C2 between the first window 12 and the second window 14.
  • This sliding of the sliding guide tube 8 in the guide duct 15 is notably made possible by the evacuation, in the form of a flow F4, of the air located in the decompression space 24 towards the outside 32 of the sensor 1 through the passage channel 30.
  • the higher the pressure of the gaseous fuel with variable pressure the more the distance between the first window 12 and the second window 14 is reduced in the compression limit of the spring 16.
  • the contact surface of the second ring 20 in the receiving space 22 and the compression ratio of the spring 16 must thus be chosen so as to adapt the distance between the first window 12 and the second window 14 to the value necessary to achieve reliable spectrometric analysis.
  • the displacement means of the sliding guide tube 8 can be dimensioned in the following manner.
  • the zero pressure or a minimum threshold value of the pressure P min of the gaseous fuel with variable pressure may correspond to the maximum distance C1 between the first window 12 and the second window 14 (maximum optical path).
  • the maximum pressure P max (or a maximum threshold value of the pressure) of the variable pressure gaseous fuel may correspond to the minimum distance C2 between the first window 12 and the second window 14 (minimal optical path).
  • P is the pressure of the gaseous fuel with variable pressure flowing from the circulation duct 4 and into the sampling channel 28,
  • the preload or preload F rl of the spring 16 (force of the spring 16 in the rest position of the sliding guide tube 4) must be greater than or equal to the axial component of the friction resistance of the set of dynamic seals.
  • the maximum pressure P max of the gaseous fuel is considered, when the force F r exerted by the compression spring 6 is equal to the maximum force F r2 of the compressed spring 16, the spring 16 is compressed, and the guide tube 8 is in the position where the distance between the first window 12 and the second window 14 is minimal, equal to C2.
  • o u Pmax is the maximum pressure (threshold) value of the gaseous fuel at variable pressure.
  • the method according to the invention therefore advantageously makes it possible to adapt the distance between the first window 12 and the second window 14, that is to say, to adapt the size of the optical path as a function of the pressure of the variable pressure gaseous fuel. in order to allow a reliable spectrometric analysis of the gaseous fuel with variable pressure flowing in the circulation duct 4.
  • the present invention is not limited to the examples described above and is capable of numerous variants accessible to those skilled in the art.

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Abstract

La présente invention a pour objet un capteur (1) d'analyse spectrométrique d'un carburant gazeux à pression variable pour véhicule automobile destiné à être monté dans le circuit d'acheminement dudit carburant reliant le réservoir de carburant au moteur dudit véhicule. Selon l'invention, le capteur (1) comprend un conduit de circulation (4) du carburant gazeux à pression variable, un tube de guidage coulissant (8) d'un flux optique et des moyens de déplacement (16, 18) du tube de guidage coulissant (8), à partir de carburant gazeux à pression variable prélevé dans le conduit de circulation (4), afin d'adapter la distance (C1) séparant la première fenêtre (12) de la deuxième fenêtre (14) en fonction de la variation de pression du carburant gazeux à pression variable circulant dans le conduit de circulation (4).

Description

Capteur d'analyse spectrométrique d'un carburant gazeux
à pression variable pour véhicule automobile
L'invention se rapporte au domaine des capteurs électroniques utilisés dans les véhicules automobiles et concerne plus particulièrement un capteur d'analyse spectrométrique d'un carburant gazeux à pression variable pour véhicule automobile ainsi qu'un véhicule automobile comprenant un tel capteur.
Dans un véhicule automobile, il est connu d'utiliser un capteur d'analyse spectrométrique du carburant du véhicule. On connaît ainsi des capteurs d'analyse spectrométrique de carburant liquide tel que, par exemple, de l'essence ou du gazole, et des capteurs d'analyse spectrométrique de carburant gazeux à pression variable sous pression tel que, par exemple, du méthane ou du dihydrogène.
De tels capteurs sont montés dans le circuit d'acheminement du carburant reliant le réservoir de carburant au moteur et comprennent de manière connue un tube à travers lequel circule le carburant. Ce tube comprend deux portions transparentes ou translucides appelées fenêtres disposées en regard l'une de l'autre de manière à permettre le passage d'un flux optique à travers le carburant circulant dans le tube.
Une fois qu'il a traversé le tube et donc le carburant circulant dans le tube, le flux optique est reçu par un récepteur qui en réalise de manière connue l'analyse spectrométrique afin de déterminer la composition du carburant. Cette analyse de la composition du carburant peut être utilisée par une unité électronique de contrôle du véhicule, par exemple pour optimiser l'injection du carburant dans le moteur.
Dans un capteur d'analyse spectrométrique de carburant gazeux à pression variable, la distance séparant les deux fenêtres de passage du flux optique, appelée chemin optique, dépend de la pression du gaz à mesurer. Ainsi, par exemple, pour des gaz à faible pression, la valeur du chemin optique doit être importante, par exemple 10 mm, tandis que pour des gaz à haute pression, la valeur du chemin optique doit être faible, par exemple 2 mm.
Ainsi, lorsque le chemin optique n'est pas adapté à la pression du gaz, le signal généré par le capteur peut être bruité, c'est-à-dire imprécis. Il peut ainsi en résulter une analyse spectrométrique erronée, ce qui présente un inconvénient majeur. De ce fait, lorsque la pression des gaz varie avec le temps, le chemin optique n'est pas nécessairement adapté aux différentes valeurs de pressions du gaz circulant dans le capteur.
L'invention a pour but de résoudre cet inconvénient en proposant une solution d'analyse spectrométrique de gaz à différentes pressions, aussi bien faibles qu'élevées, qui soit à la fois simple, fiable et efficace. A cette fin, l'invention concerne un capteur d'analyse spectrométrique d'un carburant gazeux à pression variable pour véhicule automobile, ledit capteur comprenant :
• un corps comprenant un conduit de circulation du carburant gazeux à pression variable,
« un émetteur d'un flux optique,
• un tube de guidage coulissant dudit flux optique comprenant une extrémité proximale couplée avec l'émetteur et une extrémité distale comprenant une première fenêtre débouchant dans le conduit de circulation et configurée pour permettre le passage du flux optique,
· une deuxième fenêtre disposée en regard de la première fenêtre de manière à permettre au flux optique de traverser le conduit de circulation,
• un récepteur dudit flux optique configuré pour recevoir et analyser le flux optique reçu à travers la deuxième fenêtre,
• un canal de prélèvement de carburant gazeux à pression variable dans le conduit de circulation, et
• des moyens de déplacement du tube de guidage coulissant à partir de carburant gazeux à pression variable prélevé dans le conduit de circulation via le canal de prélèvement afin d'adapter la distance séparant la première fenêtre de la deuxième fenêtre en fonction de la variation de pression du carburant gazeux à pression variable circulant dans le conduit de circulation.
Par les termes « flux optique », on entend un flux d'ondes lumineuses permettant de réaliser l'analyse spectrométrique d'un carburant gazeux à pression variable.
Le capteur · selon l'invention est destiné à être monté dans le circuit d'acheminement du carburant reliant un réservoir de carburant au moteur du véhicule ou bien directement dans un réservoir de carburant du véhicule.
Le capteur selon l'invention permet donc avantageusement d'adapter le chemin optique en fonction des variations de pression du carburant gazeux à pression variable. Le capteur génère ainsi un faible rapport signal sur bruit quelle que soit la valeur de pression du carburant gazeux à pression variable, ce qui améliore significativement la précision de l'analyse spectrométrique.
Avantageusement, l'extrémité distale du tube de guidage coulissant comprend une première couronne et la première fenêtre est montée au centre de ladite première couronne.
Selon un aspect de l'invention, la première fenêtre et la deuxième fenêtre sont transparentes et/ou translucides de manière à autoriser le passage du flux optique. De préférence, la première fenêtre et la deuxième fenêtre se présentent chacune sous la forme d'une coupelle, par exemple en verre ou en matériau plastique, aisée à réaliser.
De préférence encore, les moyens de déplacement du tube de guidage coulissant comprennent un ressort de compression monté autour du tube de guidage coulissant et un élément d'entrainement dudit ressort.
Selon un aspect de l'invention, l'élément d'entrainement comprend une deuxième couronne solidaire du tube de guidage coulissant s'étendant radialement de la paroi externe du tube de guidage coulissant.
Cette deuxième couronne délimite, d'un côté, un espace de réception de carburant gazeux à pression variable et, du côté opposé, un espace de décompression dans lequel s'étend le ressort de compression.
La deuxième couronne est configurée pour recevoir une pression exercée par le carburant gazeux à pression variable.
De manière avantageuse, le tube de guidage coulissant comprend une paroi de maintien du ressort de compression de forme cylindrique s'étendant depuis la deuxième couronne dans l'espace de décompression.
Selon une caractéristique de l'invention, le canal de prélèvement de carburant gazeux à pression variable débouche dans l'espace de réception.
Avantageusement, le corps du capteur comprend un canal de passage d'air reliant l'espace de décompression à l'espace extérieur au capteur.
De préférence encore, le tube de guidage coulissant s'étend selon un axe longitudinal orthogonal à l'axe longitudinal du conduit de circulation.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le capteur comprend une pluralité de joints d'étanchéité, par exemple de type joints toriques, disposés entre le corps et le tube de guidage coulissant afin notamment de garantir l'étanchéité, d'une part, entre l'espace de réception et l'espace extérieur au capteur et, d'autre part, entre l'espace de décompression et le conduit de circulation.
L'invention concerne aussi un véhicule comprenant au moins un réservoir de carburant gazeux à pression variable, au moins un moteur alimenté en carburant gazeux à pression variable, un circuit d'acheminement de carburant gazeux à pression variable dudit réservoir audit moteur et un capteur d'analyse spectrométrique tel que présenté précédemment disposé dans ledit circuit d'acheminement ou dans le réservoir afin de déterminer la composition du carburant gazeux à pression variable circulant dans le circuit d'acheminement ou stocké dans ledit réservoir.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront lors de la description qui suit faite en regard des figures annexées données à titre d'exemples non limitatifs et dans lesquelles des références identiques sont données à des objets semblables.
- La figure 1 est une vue en coupe longitudinale d'une forme de réalisation du capteur selon l'invention en position de repos.
- La figure 2 est une vue en coupe longitudinale d'une forme de réalisation du capteur selon l'invention dans une position d'utilisation.
- La figure 3 est une vue en perspective de la forme de réalisation illustrée à la figure 1.
- La figure 4 est une vue en perspective de la forme de réalisation illustrée à la figure 2.
Le capteur décrit ci-après en référence aux figures 1 à 4 est destiné à être monté dans un circuit (non représenté) d'alimentation en carburant gazeux à pression variable entre un réservoir de carburant gazeux à pression variable et un moteur d'un véhicule automobile. On notera toutefois qu'en variante le capteur selon l'invention pourrait être monté directement dans un réservoir de carburant du véhicule.
Le capteur selon l'invention a pour but de réaliser l'analyse spectrométrique de carburant gazeux à pression variable.
En référence aux figures 1 à 4, le capteur 1 comprend tout d'abord un corps 2 cylindrique et un conduit 4 de circulation d'un flux F1 de carburant gazeux à pression variable (en référence à la figure 4).
Le corps 2 cylindrique s'étend selon un axe longitudinal X-X et comprend une première extrémité 2A et une deuxième extrémité 2B.
Le conduit 4 de circulation d'un flux F1 de carburant gazeux à pression variable s'étend dudit corps 2 selon un axe longitudinal Y-Y orthogonal à l'axe longitudinal X-X du corps 2. On notera que ce conduit de circulation 4 peut être monté sur le corps 2 ou bien être directement issu de matière du corps 2. Dans cet exemple préféré, le conduit de circulation 4 est monté au niveau de la deuxième extrémité 2B du corps 2 sans que cela ne soit limitatif de la portée de la présente invention.
Le capteur 1 comprend également un émetteur 6 d'un flux optique F2 (i.e. un flux de lumière) en référence aux figures 3 et 4, un tube de guidage coulissant 8 dudit flux optique F2 et un récepteur 10 dudit flux optique F2. Le flux optique F2 est émis par l'émetteur 6 à travers le tube de guidage coulissant 8. Un tel émetteur 6 est connu de l'homme du métier et ne sera pas davantage détaillé.
Dans cet exemple, toujours en référence aux figures 1 à 4, l'axe longitudinal Y-Y du corps 2 et l'axe longitudinal du tube de guidage coulissant 8 sont confondus. En d'autres termes, le tube de guidage coulissant 8 et le corps 2 sont coaxiaux selon l'axe longitudinal Y-Y. En référence à la figure 2, le tube de guidage coulissant 8 définit un diamètre interne d1 et un diamètre externe d2.
Le tube de guidage coulissant 8 comprend une extrémité proximale 8A, couplée audit émetteur 6 et pouvant s'étendre en dehors du corps 2 comme illustré sur les figures 1 et 3, et une extrémité distale 8B pouvant s'étendre dans le conduit de circulation 4 et comprenant une première couronne 11 au milieu de laquelle est montée une première fenêtre 12.
A des fins de clarté, le couplage de l'émetteur 6 avec le tube de guidage coulissant 8, connue de l'homme du métier, n'a pas été représenté sur les figures. A titre d'exemple, on mentionnera que l'émetteur 6 peut être connecté à l'extrémité proximale 8A du tube de guidage coulissant 8, par exemple par l'intermédiaire d'une fibre optique, ou bien monté sur ou dans l'extrémité proximale 8A du tube de guidage coulissant 8.
La première fenêtre 12 se présente sous la forme d'une coupelle cylindrique de faible épaisseur, par exemple 1 ou 2 mm, de diamètre d3, par exemple de l'ordre de 6 mm, réalisé en une matière transparente ou translucide, par exemple un matériau plastique ou du verre, et dont l'axe de révolution est confondu avec l'axe longitudinal Y-Y.
Cette première fenêtre 12 est configurée pour autoriser le passage du flux optique F2 tout en interdisant l'entrée du carburant gazeux à pression variable dans le tube de guidage coulissant 8.
Le capteur 1 comprend, au niveau de la deuxième extrémité 2B du corps 2 sur laquelle est monté le conduit de circulation 4, un cadre de support 13 circulaire au centre duquel est montée une deuxième fenêtre 14 disposée en regard de la première fenêtre 12, par rapport l'axe longitudinal Y-Y du conduit de circulation 4, de sorte que le flux optique F2 émis par l'émetteur 6 dans le tube de guidage coulissant 8 traverse successivement la première fenêtre 12 puis le conduit de circulation 4 puis la deuxième fenêtre 14 avant d'atteindre le récepteur 10.
De manière similaire à la première fenêtre 12, cette deuxième fenêtre 14 se présente sous la forme d'une coupelle cylindrique de faible épaisseur, par exemple 1 ou 2 mm, de diamètre d3, par exemple de l'ordre 6 mm, réalisé en une matière transparente ou translucide, par exemple un matériau plastique ou du verre, et dont l'axe de révolution est confondu avec l'axe longitudinal Y-Y.
Cette deuxième fenêtre 14 est configurée pour autoriser le passage du flux optique tout en interdisant la sortie du carburant gazeux à pression variable du conduit de circulation 4.
Le récepteur 10 est configuré pour recevoir le flux optique F2 émis par l'émetteur 6 dans le tube de guidage coulissant 8 et ayant traversé successivement la première fenêtre 12, le conduit de circulation 4 et la deuxième fenêtre 14. Dans cet exemple, le récepteur 10 est aussi configuré pour réaliser une analyse spectrométrique du flux optique F2 reçu afin de déterminer la composition du flux F1 de carburant gazeux à pression variable circulant dans le conduit de circulation 4.
Dans une autre forme de réalisation, on notera que l'analyse spectrométrique pourrait être réalisée par une entité externe au récepteur 10 mais connectée avec celui-ci. Une telle analyse spectrométrique est connue de l'homme du métier et ne sera donc pas davantage détaillée.
Selon l'invention, le tube de guidage coulissant 8 est monté de manière coulissante dans le corps 2 dans un conduit de guidage 15 formé dans ledit corps 2.
Plus précisément, le tube de guidage coulissant 8 est configuré pour coulisser entre une position de repos illustrée aux figures 1 et 3, caractérisée par l'absence de circulation de carburant dans le conduit de circulation 4, et une pluralité de positions d'utilisation du capteur, dont un exemple de position est illustré aux figures 2 et 4, caractérisées par le passage d'un carburant gazeux à pression variable sous pression.
A cette fin, le capteur 1 comprend des moyens de déplacement du tube de guidage coulissant 8. Ces moyens de déplacement comprennent un ressort de compression 16 monté autour du tube de guidage coulissant e et un élément d'entraînement 18 dudit ressort 16.
Dans la forme de réalisation illustrée sur les figures 1 à 4, cet élément d'entrainement 18 comprend une deuxième couronne 20 solidaire du tube de guidage coulissant 8 s'étendant radialement de la paroi externe du tube de guidage coulissant 8 et dont l'axe de révolution est coaxial à l'axe longitudinal Y-Y du tube de guidage coulissant 8.
Cette deuxième couronne 20, de diamètre externe d4, délimite d'un côté un espace de réception 22 de carburant gazeux à pression variable et de l'autre côté un espace de décompression 24 dans lequel s'étend le ressort de compression 16.
Afin notamment de maintenir et comprimer le ressort de compression 16, le tube de guidage coulissant 8 comprend une paroi de maintien 26 de forme cylindrique, de diamètre externe légèrement inférieur à d4 pour voir se déplacer dans l'espace de décompression 24, s'étendant depuis la deuxième couronne 20 contre les parois de l'espace de décompression 24 en direction du conduit de circulation 4, parallèlement à l'axe longitudinal Y-Y du tube de guidage coulissant 8.
La deuxième couronne 20 est configurée pour recevoir une pression exercée par le carburant gazeux à pression variable afin d'entraîner le tube de guidage coulissant 8 en translation.
A cette fin, le capteur 1 selon l'invention comprend un canal de prélèvement 28 de carburant gazeux à pression variable dans le conduit de circulation 4, débouchant dans l'espace de réception 22, et un canal de passage 30 d'air reliant l'espace de décompression 24 à l'espace extérieur 32 au capteur 1.
Enfin, le capteur 1 comprend une pluralité de joints d'étanchéité 34, par exemple de type joints toriques, disposés entre le corps 2 et le tube de guidage coulissant 8 afin notamment de garantir l'étanchéité, d'une part, entre l'espace de réception 22 et l'espace extérieur 32 au capteur 1 et, d'autre part, entre l'espace de décompression 24 et le conduit de circulation 4.
L'invention va maintenant être décrite dans sa mise en uvre.
En fonctionnement du capteur, en référence aux figures 3 et 4, l'émetteur 6 émet un flux optique F2 dans le tube de guidage coulissant 8 afin que ce flux optique F2 traverse ledit tube de guidage coulissant 8 de son extrémité proximale 8A à son extrémité distale 8B où il traverse la première fenêtre 12 puis, transversalement, le conduit de circulation 4 puis la deuxième fenêtre 14 jusqu'à atteindre le récepteur 10.
En l'absence de carburant gazeux à pression variable dans le conduit de circulation 4, c'est à dire en l'absence de flux F1 de circulation de gaz dans le conduit de circulation 4, aucun carburant gazeux à pression variable ne circule dans le canal de prélèvement 28 de sorte qu'aucune pression ne s'exerce sur la deuxième couronne 20.
Dans ce cas, comme illustré sur les figures 1 et 3, le tube de guidage coulissant 8 est dans sa position de repos, l'extrémité proximale 8A du tube de guidage coulissant 8 s'étend à l'extérieur 32 du corps 2 au niveau de sa première extrémité 2B, le ressort 18 n'est pas comprimé et la distance C1 entre la première fenêtre 12 et la deuxième fenêtre 14 est maximale.
Lorsque du carburant gazeux à pression variable sous pression circule dans le conduit de circulation 4, une fraction de ce carburant gazeux à pression variable est prélevée sous la forme d'un flux F3 par le canal de prélèvement 28 puis est acheminée jusqu'à l'espace de réception 22.
En référence aux figures 2 et 4, sous la pression de cette fraction de carburant gazeux à pression variable sur la deuxième couronne 20 en appui sur le ressort de compression 16, le ressort 16 est comprimé de manière à entraîner le coulissement du tube de guidage coulissant 8 dans le conduit de guidage 15 vers l'intérieur du conduit de circulation 4 et réduire ainsi la distance entre la première fenêtre 12 et la deuxième fenêtre 14.
Dans l'exemple illustré sur les figures 2 et 4, la pression du carburant gazeux à pression variable est telle que le ressort 16 est comprimé au maximum, ce qui correspond à une distance minimale C2 entre la première fenêtre 12 et la deuxième fenêtre 14. Ce coulissement du tube de guidage coulissant 8 dans le conduit de guidage 15 est notamment rendu possible par l'évacuation, sous forme d'un flux F4, de l'air situé dans l'espace de décompression 24 vers l'extérieur 32 du capteur 1 à travers le canal de passage 30.
Ainsi, avec le capteur selon l'invention, plus la pression du carburant gazeux à pression variable est élevée, plus la distance entre la première fenêtre 12 et la deuxième fenêtre 14 se réduit dans la limite de compression du ressort 16.
La surface de contact de la deuxième couronne 20 dans l'espace de réception 22 et le taux de compression du ressort 16 doivent ainsi être choisi de manière à adapter la distance entre la première fenêtre 12 et la deuxième fenêtre 14 à la valeur nécessaire pour réaliser une analyse spectrométrique fiable.
Ainsi, à titre d'exemple, on peut dimensionner les moyens de déplacement du tube de guidage coulissant 8 de la façon suivante.
La pression nulle ou une valeur seuil minimale de la pression Pmin du carburant gazeux à pression variable peut correspondre à la distance maximale C1 entre la première fenêtre 12 et la deuxième fenêtre 14 (chemin optique maximal).
La pression maximale Pmax (ou une valeur seuil maximale de la pression) du carburant gazeux à pression variable peut correspondre à la distance minimale C2 entre la première fenêtre 12 et la deuxième fenêtre 14 (chemin optique minimal).
L'équilibre mécanique des moyens de déplacement du tube de guidage coulissant 8 est régit par l'équation suivante :
P x S2 = (P x 5X) + Fr
où :
P est la pression du carburant gazeux à pression variable circulant de la conduit de circulation 4 et dans le canal de prélèvement 28,
51 est la surface de contact de la première couronne 1 1 du tube de guidage coulissant 8, dont le diamètre est égal au diamètre externe d2 du tube de guidage coulissant 8 avec le gaz contenu dans le conduit de circulation 4,
52 est la surface de contact de la deuxième couronne 20 avec le gaz contenu dans l'espace de réception 22 et Fr est la force exercée par le ressort de compression 16.
La précontrainte ou pré-charge Frl du ressort 16 (force du ressort 16 en position de repos du tube de guidage coulissant 4) doit être supérieure ou égale à la composante axiale de la résistance de frottement de l'ensemble des étanchéités dynamiques.
On considère la pression minimale Pmin du carburant gazeux, lorsque la force Fr exercée par le ressort de compression 16 est égale à la précontrainte Frl du ressort 16, le ressort 16 est dans son état précontraint, pas comprimé, et le tube de guidage 8 est dans la position où la distance entre la première fenêtre 12 et la deuxième fenêtre 14 est maximale, égale à C1.
En utilisant l'équation d'équilibre, à P=Pmin, on a : Soit :
Figure imgf000011_0001
Avec
d2 : diamètre externe du tube de guidage coulissant
π : constante égale à 3,14
On considère la pression maximale Pmax du carburant gazeux, lorsque la force Fr exercée par le ressort de compression 6 est égale à la force maximale Fr2 du ressort 16 comprimé, le ressort 16 est comprimé, et le tube de guidage 8 est dans la position où la distance entre la première fenêtre 12 et la deuxième fenêtre 14 est minimale, égale à C2.
En utilisant l'équation d'équilibre, on a :
Pmax x■¾ = (Pmax x $ι) + Pr2
Pr2 = Pmax * (¾ " * *
ou Pmax est la valeur (seuil) maximale de pression du carburant gazeux à pression variable.
Avec
d2 : diamètre externe du tube de guidage coulissant
π : constante égale à 3,14
La raideur Rr du ressort 16 est alors définit selon l'équation suivante :
^ _ fr2-Fri
r "~ C1-C2
Avec :
C1 : distance maximale entre la première fenêtre 12 et la deuxième fenêtre 14 C2 : distance minimale entre la première fenêtre 12 et la deuxième fenêtre 14. Lorsque la pression du carburant gazeux à pression variable diminue, la pression exercée sur la deuxième couronne 20 diminue également de sorte que la compression du ressort 16 se réduise, augmentant ainsi à nouveau la distance entre la première fenêtre 12 et la deuxième fenêtre 14. Ceci est de nouveau rendu possible par l'existence du canal de passage 30 qui permet dans ce cas l'aspiration de l'air extérieur dans l'espace de décompression 24.
Lorsque la circulation du carburant gazeux à pression variable dans le conduit de circulation cesse ou que celui-ci n'est pas sous pression (i.e. sa pression correspondant à la pression atmosphérique), le ressort 16 revient dans sa position de décompression maximale et le tube de guidage coulissant se retrouve alors dans sa position de repos comme illustré aux figures 1 et 3.
Le procédé selon l'invention permet donc avantageusement d'adapter la distance entre la première fenêtre 12 et la deuxième fenêtre 14, c'est-à-dire adapter la taille du chemin optique en fonction de la pression du carburant gazeux à pression variable de manière à permettre une analyse spectrométrique fiable du carburant gazeux à pression variable circulant dans le conduit de circulation 4.
Il est à noter enfin que la présente invention n'est pas limitée aux exemples décrits ci-dessus et est susceptible de nombreuses variantes accessibles à l'homme de l'art. Notamment, la forme et les dimensions du corps 2, du conduit de circulation 4, du tube de guidage coulissant 8 et des moyens de déplacement du tube de guidage coulissant 8 tels que représentés sur les figures de façon à illustrer un exemple de réalisation de l'invention, ne sauraient être interprétés comme limitatifs.

Claims

REVENDICATIONS
1. Capteur (1) d'analyse spectrométrique d'un carburant gazeux à pression variable pour véhicule automobile, ledit capteur (1 ) comprenant :
• un corps (2) comprenant un conduit de circulation (4) du carburant gazeux à pression variable,
« un émetteur (6) d'un flux optique (F2),
• un tube de guidage coulissant (8) dudit flux optique (F2) comprenant une extrémité proximale (8A) couplée avec l'émetteur (6) et une extrémité distale (8B) comprenant une première fenêtre (12) débouchant dans le conduit de circulation (4) et configurée pour permettre le passage du flux optique (F2),
· une deuxième fenêtre (14) disposée en regard de la première fenêtre (12) de manière à permettre au flux optique (F2) de traverser le conduit de circulation (4),
• un récepteur (10) dudit flux optique (F2) configuré pour recevoir et analyser le flux optique (F2) reçu à travers la deuxième fenêtre (14), un canal de prélèvement (28) de carburant gazeux à pression variable dans le conduit de circulation (4), et des moyens de déplacement (16, 18) du tube de guidage coulissant (8) à partir de carburant gazeux à pression variable prélevé dans le conduit de circulation (4) via le canal de prélèvement (28) afin d'adapter la distance (C1 , C2) séparant la première fenêtre (12) de la deuxième fenêtre (14) en fonction d'une variation de pression du carburant gazeux à pression variable circulant dans le conduit de circulation (4), lesdits moyens de déplacement du tube de guidage coulissant comprennent un ressort de compression (16) monté autour du tube de guidage coulissant (8) et un élément d'entraînement (18) dudit ressort (16) , l'élément d'entraînement (18) comprenant une deuxième couronne (20) solidaire du tube de guidage coulissant (8) s'étendant radialement de la paroi externe du tube de guidage coulissant (8).
ledit capteur étant caractérisé en ce que la deuxième couronne (20) délimite, d'un côté, un espace de réception (22) de carburant gazeux à pression variable et, du côté opposé, un espace de décompression (24) dans lequel s'étend le ressort de compression (16).
2. Capteur selon la revendication 1 , dans lequel l'extrémité distale (8B) du tube de guidage coulissant (8) comprend une première couronne (11 ), la première fenêtre (12) étant montée au centre de ladite première couronne (12).
3. Capteur selon la revendication 1 , dans lequel le tube de guidage coulissant (8) comprend une paroi de maintien (26) du ressort de compression (16) de forme cylindrique s'étendant depuis la deuxième couronne (20) dans l'espace de décompression (24).
4. Capteur selon l'une des revendications 1 et 3, dans lequel le canal de prélèvement (28) de carburant gazeux à pression variable débouche dans l'espace de réception (22).
5. Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel le corps (2) du capteur (1 ) comprend un canal de passage d'air (30) reliant l'espace de décompression (24) à l'espace extérieur (32) au capteur (1 ).
6 Capteur selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, ledit capteur comprenant une pluralité de joints d'étanchéité (34) disposés entre le corps (2) et le tube de guidage coulissant (8).
7 Véhicule comprenant au moins un réservoir de carburant gazeux à pression variable, au moins un moteur alimenté en carburant gazeux à pression variable, un circuit d'acheminement de carburant gazeux à pression variable dudit réservoir audit moteur et un capteur (1 ) d'analyse spectrométrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 disposé dans ledit circuit d'acheminement ou dans le réservoir afin de déterminer la composition du carburant gazeux à pression variable circulant dans le circuit d'acheminement ou stocké dans ledit réservoir.
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