BRPI0805364A2

BRPI0805364A2 - apparatus for use in detecting one or more properties of a fuel, and a fuel sensor

Info

Publication number: BRPI0805364A2
Authority: BR
Inventors: Norberto Hernandez; Jesus Carmona; Esau Aguinaga; Manuel S Sanchez
Original assignee: Delphi Tech Inc
Priority date: 2008-12-11
Filing date: 2008-12-11
Publication date: 2010-08-17

Abstract

descrito um aparelho de detecção para determinar uma propriedade de um combustível tal como uma mistura de gasolina e etanol, conhecido como combustível flex, que inclui um tubo de plástico acetal com uma entrada, uma saída e uma passagem de combustível entre elas. Uma propriedade é uma constante dielétrica. Um par de placas de detecção de forma semicircular é colocado em tomo do tubo em relação concêntrica com ele, deixando a passagem de combustível desobstruida. IJm circuito de processamento em uma placa de circuito impresso (PCB) fica localizado próximo às placas de detecção e conectado a elas, O circuito aplica um sinal de excitação, detecta uma capacitância e gera um sinal de saída indicativo de uma propriedade do combustível. Uma proteção para reduzir EMI envolve e encerra as placas de detecção e a PCB. A capacitáncia detectada aumentará com o aumento da concentração de etanol no combustível que escoa através da passagem. Um conector de interface permite que o apareIho de detecção produza um sinal indicativo para o controlador do motor. Detecting apparatus for determining a property of a fuel such as a gasoline and ethanol mixture, known as flex fuel, is described which includes an acetal plastic tube with an inlet, an outlet and a fuel passageway therebetween. A property is a dielectric constant. A pair of semicircular shape detection plates are placed around the tube in concentric relationship with it, leaving the fuel passage unobstructed. A processing circuit on a printed circuit board (PCB) is located near and connected to the sensing boards. The circuit applies an excitation signal, senses a capacitance, and generates an output signal indicative of a fuel property. A protection to reduce EMI surrounds and terminates the detection boards and the PCB. The capacitance detected will increase with increasing concentration of ethanol in the fuel that flows through the passage. An interface connector allows the detection device to produce an indicative signal to the motor controller.

Description

"APARELHO PARA USO NA DETECÇÃO DE UMA OU MAISPROPRIEDADES DE UM COMBUSTÍVEL, E, SENSOR DECOMBUSTÍVEL""APPARATUS FOR USE IN DETECTION OF ONE OR MORE PROPERTIES OF A FUEL, AND DECOMBUSIBLE SENSOR"

Campo TécnicoTechnical Field

A presente invenção diz respeito no geral a sensores e, maisparticularmente, a um sensor de combustível que tem placas de detecção quenão obstruem a passagem de combustível.The present invention relates generally to sensors and, more particularly, to a fuel sensor having detection plates that do not obstruct the passage of fuel.

Fundamentos da InvençãoBackground of the Invention

Pelo fato de que etanol é um combustível renovável, eigualmente por outros motivos, o uso de etanol e misturas de etanol (isto é,etanol e gasolina) continua crescer. Por exemplo, veículos com combustívelflexível são conhecidos, os quais são projetados para funcionar com gasolinacomo um combustível ou uma mistura de até 85 % de etanol (E85). Aspropriedades de tais combustíveis, tais como sua condutividade ou constantedielétrica, podem ser usadas para determinar a concentração de etanol namistura gasolina/etanol, e podem também ser usadas para determinar aquantidade de água misturada com o combustível. Dados experimentaismostram que a constante dielétrica do combustível é diretamente proporcionalà concentração de etanol, mas relativamente insensível a contaminação deágua, desde que a concentração de água fique abaixo de cerca de 1 %, umavez que a constante dielétrica da água é cerca de 80 a 25 0C (isto é,pesquisadores mostram que a concentração de água na maioria das bombas decombustível flex nos Estados Unidos é abaixo de 1 %). Por outro lado, acondutividade do combustível é muito sensível a concentração de água. Porexemplo, etanol tem uma constante dielétrica de cerca de 24 a 25 grausCelsius, ao passo que a gasolina tem uma constante dielétrica em torno de 2na mesma temperatura. A determinação das propriedades de tais combustíveisé importante para operação de um veículo motorizado, uma vez que ocontrolador do motor ou similares pode usar a informação relativa àcomposição, qualidade, temperatura e outras propriedades do combustívelpara ajustar a relação ar/combustível, sincronismo de ignição e sincronismode injeção, entre outras coisas. Adicionalmente, exigências de conformidadede emissões cada vez mais rigorosas têm somente reforçado ainda mais anecessidade de um sensor de combustível flexível preciso.Because ethanol is a renewable fuel, and also for other reasons, the use of ethanol and ethanol blends (ie ethanol and gasoline) continues to grow. For example, vehicles with flexible fuel are known which are designed to run on gasoline as a fuel or a mixture of up to 85% ethanol (E85). The properties of such fuels, such as their conductivity or constantedielectric, may be used to determine the ethanol concentration in the gasoline / ethanol mixture, and may also be used to determine the amount of water mixed with the fuel. Experimental data show that the fuel dielectric constant is directly proportional to the ethanol concentration, but relatively insensitive to water contamination, provided that the water concentration is below about 1%, since the water dielectric constant is about 80 to 25 ° C. (ie, researchers show that the concentration of water in most United States flex fuel pumps is below 1%). On the other hand, fuel conductivity is very sensitive to water concentration. For example, ethanol has a dielectric constant of about 24 to 25 degrees Celsius, while gasoline has a dielectric constant around 2 at the same temperature. Determining the properties of such fuels is important for operating a motor vehicle, as the engine controller or the like may use information regarding fuel composition, quality, temperature and other properties to adjust air / fuel ratio, ignition timing and timing. injection, among other things. In addition, increasingly stringent emissions compliance requirements have only further reinforced the need for an accurate flexible fuel sensor.

Como um pano de fundo a mais, a maioria das tecnologias desensores para detectar propriedades de combustível exige componenteseletrônicos de processamento de sinal in situ para converter os sinais dedetecção relativamente pequenos em um sinal elétrico convenientemente forteque pode ser usado por um circuito externo, tal como um controlador demotor, para definir a propriedade do combustível medida de interesse. Apenasa título de exemplo, um sensor capacitivo, que é configurado para aplicar umsinal de excitação em placas de detecção separadas, induz um sinal deresposta relativamente pequeno, exigindo assim componentes eletrônicoslocais para preservar a relação sinal para ruído.As an added backdrop, most step-down technologies for detecting fuel properties require in situ signal processing electronic components to convert relatively small sensing signals into a suitably strong electrical signal that can be used by an external circuit such as a demotor controller, to define the ownership of the measured fuel of interest. By way of example only, a capacitive sensor, which is configured to apply an excitation signal to separate detection plates, induces a relatively small response signal, thus requiring local electronic components to preserve the signal to noise ratio.

Sabe-se também que a maioria dos sensores in situ (porexemplo, tecnologias capacitiva, indutiva ou magnética) não exige contato ouexposição direta ao combustível a fim de avaliar as propriedades docombustível relevante. No entanto, esses sensores em geral se beneficiam doisolamento físico do combustível, uma vez que o contato com o combustívelpode em geral degradar o desempenho do sensor. Embora seja deconhecimento usar revestimentos para isolar vários componentes dos sensoresdo contato com o combustível, tais revestimentos podem induzir tensões e/oudegradar a relação sinal para ruído da abordagem de detecção.It is also known that most in situ sensors (eg capacitive, inductive or magnetic technologies) do not require direct contact or exposure to fuel in order to assess the relevant fuel properties. However, these sensors generally benefit from physical fuel isolation since contact with fuel can generally degrade sensor performance. While it is well known to use coatings to isolate various components of fuel contact sensors, such coatings can induce stress and / or degrade the signal to noise ratio of the detection approach.

A obstrução da passagem de combustível é um outroinconveniente de sensores de combustível convencionais, particularmenteabordagens a base de capacitância. Mais especificamente, para medir acapacitância do combustível, é de conhecimento que sensores convencionaisusam placas com diferentes formas, mas em todas tais aplicações essas placassão dentro da linha de combustível (isto é, na passagem de combustível). Istotorna a construção de tais sensores mais complexa e apresenta um potencialpara obstruir o fluxo de combustível. Adicionalmente, esta abordagem impõeexigências mais rigorosas para proteger as placas de corrosão pelo etanol, talcomo descrito anteriormente.Fuel flow obstruction is another drawback of conventional fuel sensors, particularly capacitance-based approaches. More specifically, to measure fuel capacity, it is well known that conventional sensors use plates with different shapes, but in all such applications these placards are within the fuel line (ie, in the fuel passage). This makes the construction of such sensors more complex and has the potential to obstruct the flow of fuel. Additionally, this approach imposes stricter requirements to protect the plates from corrosion by ethanol as described above.

Portanto, existe uma necessidade de um sensor de combustívelque minimiza ou elimina um ou mais dos problemas aqui apresentados.Therefore, there is a need for a fuel sensor that minimizes or eliminates one or more of the problems presented herein.

Sumário da InvençãoSummary of the Invention

A invenção está voltada para um aparelho de detecção decombustível onde as placas de detecção são colocadas fora da passagem decombustível de forma que não é produzida nenhuma obstrução ao fluxo decombustível. Adicionalmente, as placas de detecção e componenteseletrônicos de processamento de sinal ficam localizadas sem nenhum contatocom o combustível, reduzindo assim o risco de degradação por causa decorrosão, sem o uso de nenhum revestimento ou similares, que simplifica oprojeto.The invention is directed to a fuel sensing apparatus where the sensing plates are placed outside the fuel passageway so that no obstruction to the fuel flow is produced. Additionally, detection boards and electronic signal processing components are located without any contact with the fuel, thus reducing the risk of corrosion degradation without the use of any coating or the like, which simplifies the design.

É provido um aparelho para uso na detecção de uma ou maispropriedades de um combustível. O aparelho inclui um tubo e primeira esegunda placas de detecção. O tubo estende-se ao longo de um eixogeométrico longitudinal e tem um interior oco que define uma passagem decombustível entre a entrada de combustível e a saída de combustível do tubo.An apparatus is provided for use in detecting one or more properties of a fuel. The apparatus includes a tube and first second detection plates. The pipe extends along a longitudinal eixogeometric and has a hollow interior that defines a combustible passageway between the fuel inlet and the fuel outlet of the pipe.

As placas de detecção ficam dispostas radialmente para fora do tubo no seutubo da superfície externa, deixando a passagem de combustível desobstruídaentre a entrada e a saída, e também isolando as placas do contato com ocombustível. O tubo e as placas de detecção estão preferivelmente em umrelacionamento concêntrico, com o tubo preferivelmente compreendendomaterial termoplástico de acetal.The detection plates are arranged radially out of the tube on your outer surface tube, leaving unobstructed fuel passage between the inlet and outlet as well as isolating the plates from fuel contact. The tube and the detection plates are preferably in a concentric relationship, with the tube preferably comprising thermoplastic acetal material.

Em uma modalidade preferida, as placas de detecção incluemuma pluralidade de aberturas configurada para cooperar com uma pluralidadecorrespondente de protuberâncias que projeta-se a partir do tubo para alinhare reter as placas de detecção no tubo. Um par de rodas espaçadoras, ampliadasno diâmetro em relação ao tubo, estende-se radialmente para fora do tubo nasextremidades axialmente opostas. Uma proteção oca no geral cilíndrica ficalocalizada radialmente para fora do tubo e é dimensionada para encaixar eajustar nas rodas espaçadores, onde a proteção e as rodas espaçadorascooperam para formar uma cavidade. A cavidade encerra as placas dedetecção e é configurada em tamanho e forma de maneira a poder alojar umcircuito de processamento em uma placa de circuito impresso (PCB). Ocircuito de processamento é portanto localizado próximo das placas dedetecção, e eletricamente acoplado nelas, e arranjado para determinar umacaracterística (por exemplo, capacitância) da estrutura entre as placas, que ébasicamente, em uma modalidade preferida, determinada pela concentraçãode etanol no combustível que escoa através da passagem. O circuito deprocessamento é configurado para gerar um sinal de saída indicativo de umadas propriedades do combustível (por exemplo, constante dielétrica).In a preferred embodiment, the detection plates include a plurality of apertures configured to cooperate with a corresponding plurality of protrusions protruding from the tube to align with retaining the detection plates in the tube. A pair of spacer wheels, enlarged in diameter from the tube, extends radially out of the tube at axially opposite ends. A generally cylindrical hollow shield located radially out of the tube and is sized to fit and fit into the spacer wheels, where the shield and spacer wheels cooperate to form a cavity. The cavity encloses the sensing plates and is configured in size and shape so that it can accommodate a processing circuit on a printed circuit board (PCB). The processing circuit is therefore located near, and electrically coupled to, the detection plates and arranged to determine a characteristic (eg capacitance) of the structure between the plates, which is basically in a preferred embodiment determined by the concentration of ethanol in the fuel flowing through. of the passage. The processing circuit is configured to generate an output signal indicative of one of the fuel properties (e.g. dielectric constant).

Outros recursos, aspectos e vantagens são apresentados.Other features, aspects and advantages are presented.

Descrição Resumida dos DesenhosBrief Description of the Drawings

A presente invenção será agora descrita a título de exemplocom referência aos desenhos anexos:The present invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings:

A figura 1 é uma vista em perspectiva de topo de umamodalidade de um aparelho de detecção de combustível flexível em linha semobstruções de acordo com a invenção.Figure 1 is a top perspective view of one embodiment of an unobstructed inline flexible fuel detection apparatus according to the invention.

A figura 2 é uma vista explodida do aparelho de detecção decombustível da figura 1.Figure 2 is an exploded view of the fuel detecting apparatus of Figure 1.

A figura 3 é uma perspectiva de uma parte do tubo do aparelhode detecção de combustível da figura 1 vista na direção da linha 3-3 da figura 2.Figure 3 is a perspective view of a portion of the fuel sensing apparatus tube of Figure 1 seen in the direction of line 3-3 of Figure 2.

A figura 4 é uma vista em perspectiva de uma parte doconector do aparelho de detecção de combustível da figura 2.Figure 4 is a perspective view of a connector portion of the fuel sensing apparatus of Figure 2.

A figura 5 é uma vista seccional transversal de um tuboconcêntrico e conjunto de placa de detecção feitas substancialmente ao longoda linha 5-5 da figura 2.Figure 5 is a cross-sectional view of a tubing and sensing plate assembly taken substantially along line 5-5 of Figure 2.

A figura 6 é um diagrama esquemático simplificado mostrandoas contribuições capacitivas fixas e variáveis providas pelo tubo, ecombustível com concentração de etanol variável, respectivamente.Figure 6 is a simplified schematic diagram showing the fixed and variable capacitive contributions provided by the tube, and fuel with variable ethanol concentration, respectively.

A figura 7 é um diagrama que mostra como a capacitância deum combustível que escoa através do aparelho de detecção de combustível dafigura 1 varia com a concentração de etanol.Figure 7 is a diagram showing how the capacitance of a fuel flowing through the fuel sensing apparatus of Figure 1 varies with the ethanol concentration.

Descrição Detalhada da Modalidade PreferidaDetailed Description of Preferred Embodiment

Referindo-se agora aos desenhos, em que números dereferência iguais são usados para identificar componentes idênticos nas váriasvistas, a figura 1 é uma vista em perspectiva de um aparelho 10 para detectaruma ou mais propriedades de um combustível, tal como uma constantedielétrica de uma mistura gasolina/etanol. O aparelho de detecção 10,mostrado, é um aparelho de detecção de combustível tipo em linha que éacoplado entre uma fonte de combustível, tal como um tanque de combustível12, e um destino, tais como vários aparelhos de distribuição de combustível14 associados com um motor de combustão interna de veículo automotivo(não mostrado). O aparelho de detecção 10, em geral, inclui um par de placasde detecção envolvendo o tubo interno, de uma maneira concêntrica, que éconectado em um circuito elétrico localizado próximo com capacidade deprocessamento de sinal de maneira a gerar um sinal de saída 16. As placas dedetecção em torno do tubo interno formarão um capacitor. O material entre asplacas inclui uma parte fixa, a saber, as paredes do tubo, que têm umaconstante dielétrica fixa. Entretanto, a constante dielétrica do combustível queescoa através da linha de combustível irá variar, dependendo da composiçãodo próprio combustível. A capacitância efetiva total será principalmenteacionada pela parte variável. O circuito medirá a capacitância com propósitosde gerar o sinal 16. O sinal de saída 16 é indicativo de uma ou maispropriedades físicas detectadas do combustível, tal como constante dielétricaou condutividade. O sinal de saída 16 pode então ser provido, apenas a títulode exemplo, a um controlador do motor elétrico 18 ou similares para uso,como é de conhecimento na tecnologia, e descrito nos fundamentos dainvenção, em controle de distribuição de combustível.Referring now to the drawings, in which like reference numbers are used to identify identical components in the various views, Figure 1 is a perspective view of an apparatus 10 for detecting one or more properties of a fuel, such as a gasoline constant constant. /ethanol. Detection apparatus 10, shown, is an inline-type fuel detection apparatus that is coupled between a fuel source, such as a fuel tank12, and a destination, such as various fuel distribution apparatus14 associated with a fuel engine. internal combustion of automotive vehicle (not shown). The sensing apparatus 10 generally includes a pair of sensing plates surrounding the inner tube in a concentric manner which is connected to a nearby electrical circuit capable of signal processing to generate an output signal 16. The plates Detection sensors around the inner tube will form a capacitor. The material between the plates includes a fixed part, namely the tube walls, which have a fixed dielectric constant. However, the dielectric constant of the fuel flowing through the fuel line will vary, depending on the composition of the fuel itself. Total effective capacitance will be mainly driven by the variable part. The circuit will measure capacitance for the purpose of generating signal 16. Output signal 16 is indicative of one or more detected physical properties of the fuel, such as dielectric constant or conductivity. The output signal 16 may then be provided, by way of example only, to an electric motor controller 18 or the like for use, as is known in the art, and described in the fundamentals of the invention, in fuel distribution control.

A figura 2 é uma vista explodida mostrando com mais detalheso aparelho de detecção IOe suas partes constituintes descritas de forma geralanteriormente. O aparelho de detecção 10 inclui um tubo 20, uma primeiraplaca de detecção 22, uma segunda placa de detecção 24, uma proteção 26,um circuito de processamento elétrico 28 em uma placa de circuito impresso(PCB) 30 e um conector elétrico 32. O conjunto empilhado, conforme serádescrito, é no geral concêntrico, começando com o tubo 20 como ocomponente mais interno, em seguida as placas 22, 24 e em seguida aproteção 26.Figure 2 is an exploded view showing in more detail the detection apparatus 10 and its constituent parts described generally above. The sensing apparatus 10 includes a tube 20, a first sensing plate 22, a second sensing plate 24, a shield 26, an electrical processing circuit 28 on a printed circuit board (PCB) 30, and an electrical connector 32. The stacked assembly, as will be described, is generally concentric, starting with tube 20 as the innermost component, then plates 22, 24 and then protection 26.

A figura 3 é uma vista em perspectiva ampliada mostrando umtubo 20 com mais detalhes. O tubo 20 estende-se ao longo de um eixogeométrico longitudinal principal rotulado "A". O tubo 20 é de construçãopreferivelmente unitária (isto é, peça única), sólido e contínuo, e compreendeplástico ou outro material que é resistente à degradação na presença de várioscombustíveis, incluindo misturas de gasolina/etanol. Em uma modalidade, otubo 20 é formado usando um plástico de engenharia, tal como um materialtermoplástico conhecido como acetal (ou algumas vezes poliacetal). Materialde acetal apresenta propriedades de resistência química desejadas com relaçãoao combustível que é contemplado escoar no aparelho de detecção 10.Figure 3 is an enlarged perspective view showing a tube 20 in more detail. The tube 20 extends along a major longitudinal eixogeometric labeled "A". Tube 20 is preferably unitary (i.e. one-piece) solid and continuous in construction and comprises plastic or other material that is resistant to degradation in the presence of various fuels including gasoline / ethanol blends. In one embodiment, the tube 20 is formed using an engineering plastic such as a thermoplastic material known as acetal (or sometimes polyacetal). Acetal material exhibits desired chemical resistance properties with respect to the fuel that is contemplated to flow into the sensing apparatus 10.

Conforme mostrado, o tubo 20 inclui uma entrada 34, umasaída 36 e uma passagem de combustível 38 (também mostrada na figura 5)formada entre elas. Deve-se perceber que as designações entrada e saída aquisão arbitrárias, a principal operação sendo aplicável a fluxos de combustívelem qualquer direção na passagem de combustível 38. A entrada 34 e a saída36 incluem cada qual uma respectiva interface que é adequada para conexão auma mangueira ou tubo de combustível ou outro mecanismo, como para asexigências de qualquer aplicação particular. Apenas a título de exemplo,conforme ilustrado, a entrada 34 e a saída 36 incluem cada qual respectivasvedações de anel-O 40, 42. Certamente, outras variações são possíveis.Significativamente, a passagem de combustível 38 é desobstruída entre aentrada 34 e a saída 36. As placas de detecção 22 e 24 ficam localizadas forado tubo 20 e, conseqüentemente, fora da passagem de combustível 38, que édiferente da construção de sensores de combustível convencionais.As shown, tube 20 includes an inlet 34, an outlet 36 and a fuel passageway 38 (also shown in figure 5) formed therebetween. It should be understood that arbitrary inlet and outlet designations, the main operation being applicable to fuel flows in any direction in fuel passage 38. Inlet 34 and outlet 36 each include a respective interface that is suitable for connection to a hose or fuel pipe or other mechanism, as per the requirements of any particular application. By way of example only, as illustrated, inlet 34 and outlet 36 each include respective O-ring seals 40, 42. Of course, other variations are possible. Significantly, fuel passage 38 is unobstructed between inlet 34 and outlet 36. The detection plates 22 and 24 are located in the tube 20 and, consequently, outside the fuel passage 38, which is different from the construction of conventional fuel sensors.

O tubo 20 inclui adicionalmente uma superfície externa 44espaçada da passagem de combustível 38 (isto é, pela espessura de parede dotubo). O tubo 20 é substancialmente circular na seção transversal radial (maisbem mostrada na figura 5). O tubo 20 também inclui uma pluralidade deprotuberâncias 46 configurada para cooperar com uma pluralidadecorrespondente de aberturas 48 (figura 2) nas placas de detecção 22 e 24configurada para alinhar e reter as placas de detecção 22, 24 com relação aotubo 20. As protuberâncias 46 podem ser estacas de encaixe por pressão oupor calor, ou outras abordagens convencionais para formar projeções.The tube 20 further includes a spaced outer surface 44 of the fuel passage 38 (i.e., by the wall thickness dot). The tube 20 is substantially circular in radial cross section (as shown in figure 5). Tube 20 also includes a plurality of protrusions 46 configured to cooperate with a corresponding plurality of apertures 48 (FIG. 2) in the detection plates 22 and 24 configured to align and retain the detection plates 22, 24 with respect to tube 20. The protuberances 46 may be snap-on or heat-driven piles, or other conventional approaches to forming projections.

O tubo 20 também inclui um par de rodas espaçadoras 50dispostas em extremidades axialmente opostas 52 e 54 do tubo 20. Cada rodaespaçadora 50 tem um primeiro diâmetro externo 56 que é maior que odiâmetro externo 58 do tubo 20. As rodas espaçadoras 50 no geral sãoconfiguradas para acomodar a proteção 26 e formar um aparelho de detecçãocompletamente encerrado 10. É preferível que o tubo 20 seja inclusivo nasrodas espaçadoras 50 sejam unitárias (moldados em peça única). As rodasespaçadoras 50 podem ser formadas com uma camisa radialmente maisexterna, que, se uma borda externa for enrugada, pode ser usada para reter aproteção 26 no lugar.Tube 20 also includes a pair of spacer wheels 50 disposed at axially opposite ends 52 and 54 of tube 20. Each spacer wheel 50 has a first outer diameter 56 which is larger than outer diameter 58 of tube 20. Spacer wheels 50 are generally configured to accommodate shield 26 and form a fully enclosed sensing apparatus 10. It is preferable that tube 20 be inclusive of spacer wheels 50 being unitary (one-piece molded). The spacer wheels 50 may be formed with a radially outermost liner which, if an outer edge is wrinkled, may be used to hold the shield 26 in place.

Referindo-se novamente à figura 2, as placas de detecção 22 e24 são no geral de forma semicircular e dimensionadas para encaixarconfortavelmente de forma radialmente diretamente para fora no tubo 20. Asplacas de detecção 22 e 24 são preferivelmente formadas de um materialeletricamente condutor no qual um arame de cobre ou outro condutor pode sereletricamente conectado (por exemplo, soldado), tais como vários metais eligas estanhadas conhecidas na tecnologia para construção de placas dedetecção. Por exemplo, modalidades típicas da presente invenção podem usaruma liga a base de cobre (por exemplo, latão) para as placas de detecção. Asaberturas 48 nas placas 22, 24 são dimensionadas e localizadas emcorrespondência com as protuberâncias 46 de maneira a facilitar a montagemdas placas no tubo 20. Mediante montagem, as placas de detecção 22 e 24encaixam a superfície externa 44 do tubo 20, em que as placas de detecção 22e 24 e o tubo 20 estão em um relacionamento concêntrico um com o outro.Referring again to Figure 2, the detection plates 22 and 24 are generally semicircular in shape and sized to fit radially outwardly directly into the tube 20. The detection plates 22 and 24 are preferably formed of an electrically conductive material in which a Copper wire or other conductor may be electrically connected (e.g. welded), such as various tinned and bonded metals known in the technology of building detection plates. For example, typical embodiments of the present invention may use a copper base alloy (e.g. brass) for the detection plates. The openings 48 in the plates 22, 24 are sized and located corresponding to the protrusions 46 so as to facilitate the mounting of the plates in the tube 20. Upon mounting, the detection plates 22 and 24 fit the outer surface 44 of the tube 20, wherein the mounting plates. detection 22e 24 and tube 20 are in a concentric relationship with each other.

Isto está mais bem mostrado na figura 5.This is best shown in figure 5.

A proteção 26 é configurada para reduzir a interferênciaeletromagnética (EMI). Mais especificamente, uma função desempenhadapela proteção 26 é minimizar ou eliminar o efeito que interferênciaeletromagnética de fuga ou externa pode de outra forma ter nas placas dedetecção 22 e 24. Uma segunda função desempenhada pela proteção 26 éminimizar ou eliminar qualquer emissão eletromagnética produzida pelaexcitação das placas de detecção 22 e 24 de propagar para fora do aparelho dedetecção 10. Como construção, a proteção 26 pode compreender materialeletricamente condutor tais como vários metais e ser acoplada em um terminalterra do conector de interface 32, tanto diretamente por meio de condutoresinternos, quanto indiretamente por meio de uma conexão no PCB 30. Namodalidade ilustrada, a proteção 26 fica no geral disposta radialmente parafora do tubo 20, circunferencialmente contínua, e tem um comprimento axialsuficiente para cobrir as rodas espaçadoras 50. A proteção 26 é oca e tem umasuperfície interior configurada para encaixar e ajustar no diâmetro externo dasrodas espaçadoras 50. A proteção 26 e as rodas espaçadoras 50 cooperam paraencerrar as placas de detecção 22 e 24. Além do mais, a proteção 26 e asrodas espaçadoras 50 cooperam para formar uma cavidade fechada 60 (isto é,o espaço que estende-se radialmente para fora entre as placas dedetecção/tubo, por um lado, e a superfície interior da proteção 26, por outro lado.Protection 26 is configured to reduce electromagnetic interference (EMI). More specifically, a function performed by shield 26 is to minimize or eliminate the effect that leakage or external electromagnetic interference may otherwise have on the detection plates 22 and 24. A second function performed by shield 26 is to minimize or eliminate any electromagnetic emission produced by the excitation of the shields. detection 22 and 24 propagating out of the sensing apparatus 10. As a construction, the shield 26 may comprise electrically conductive material such as various metals and may be coupled to an earth terminal of the interface connector 32, either directly via internal conductors or indirectly via PCB 30. In the illustrated embodiment, the shield 26 is generally radially disposed outside the circumferentially continuous tube 20 and is of sufficient axial length to cover the spacer wheels 50. The shield 26 is hollow and has an interior surface configured to engage and I adjust outside diameter of spacer wheels 50. Shield 26 and spacer wheels 50 cooperate to close sensing plates 22 and 24. In addition, shield 26 and spacer wheels 50 cooperate to form a closed cavity 60 (i.e., space which extends radially outwardly between the detection / tube plates on the one hand and the inner surface of the shield 26 on the other.

A figura 5 é uma vista seccional transversal do aparelho dedetecção 10 feita substancialmente ao longo da linha 5-5 na figura 2.Conforme mostrado, o circuito 28 na PCB é eletricamente acoplado nasplacas de detecção 22 e 24. Uma conexão como esta pode ser feita usando,convencionalmente, tanto fios separados quanto extensões configuradasconvenientemente das próprias placas de detecção que terminariamdiretamente na PCB. A PCB 30 fica preferivelmente localizada próxima dasplacas de detecção 22 e 24 e, na modalidade preferida, a PCB 30 fica dispostadentro da cavidade 60 do aparelho de detecção 10. A cavidade 60 é assimconfigurada em tamanho e forma para pelo menos alojar a placa de circuitoimpresso (PCB) 30. Embora isto venha ser descrito com mais detalhes aseguir, no geral, para desempenhar sua função, o circuito de processamento desinal 28 é configurado para aplicar sinais de excitação adequados nas placasde detecção 22 e 24 e detectar e processar os sinais induzidos resultantes paradesenvolver o sinal de saída 16 indicativo de uma propriedade física docombustível. A proximidade imediata do circuito 28 com as placas dedetecção melhora a relação sinal para ruído do sinal induzido detectado.Figure 5 is a cross-sectional view of the sensing apparatus 10 taken substantially along line 5-5 in Figure 2. As shown, circuit 28 on the PCB is electrically coupled to detection plates 22 and 24. A connection such as this may be made. conventionally using both separate wires and conveniently configured extensions of the detection boards themselves that would terminate directly on the PCB. PCB 30 is preferably located near sensing plates 22 and 24 and, in the preferred embodiment, PCB 30 is disposed within cavity 60 of sensing apparatus 10. Cavity 60 is thus configured in size and shape to at least accommodate the printed circuit board. (PCB) 30. Although this will be described in more detail below to generally perform its function, the signal processing circuit 28 is configured to apply suitable excitation signals to detection plates 22 and 24 and to detect and process the induced signals. result in developing the output signal 16 indicative of a physical fuel property. The immediate proximity of circuit 28 to the sensing plates improves the signal to noise ratio of the detected induced signal.

Referindo-se agora às figuras 2 e 4, o conector de interface 32pode compreender abordagens e materiais de construção convencionais, epode incluir uma pluralidade de terminais elétricos. Em uma modalidade, oconector 32 pode incluir terminais elétricos de energia, terra e de saída desinal designados pelos números de referência 62, 64 e 66, respectivamente(figura 4). Condutores desses terminais 62, 64 e 66 são eletricamenteconectados no circuito 28 na PCB 30. Na modalidade onde a PCB 30 situa-sena cavidade 60, os condutores 62, 64 e 66 do conector 32 podem passar poruma série de aberturas que estende-se axialmente 68 localizada em umaparede principal de uma das rodas espaçadoras 50, mostrado na figura 3encerrada em uma caixa de linha tracejada. Os condutores podem então serconectados na PCB 30 usando meios convencionais (por exemplo, solda).Referring now to Figures 2 and 4, the interface connector 32 may comprise conventional approaches and construction materials, and may include a plurality of electrical terminals. In one embodiment, connector 32 may include power, ground, and signal output terminals designated by reference numerals 62, 64, and 66, respectively (Figure 4). Leads of these terminals 62, 64, and 66 are electrically connected to circuit 28 in PCB 30. In the embodiment where PCB 30 is in cavity 60, conductors 62, 64, and 66 of connector 32 may pass through a series of axially extending openings. 68 located on a main wall of one of the spacer wheels 50, shown in Fig. 3 closed in a dashed line box. The conductors can then be connected to PCB 30 using conventional means (eg soldering).

A figura 6 é um diagrama esquemático simplificado mostrandoum circuito equivalente simplificado 70 representando o aparelho de detecção10. Deve-se entender que, na presente revelação, um par de placas dedetecção 22 e 24, com combustível escoando na passagem de combustível 38,aparecerá para os componentes eletrônicos na PCB 30 como uma cargacomplexa (por exemplo, uma combinação paralela de um resistor e umcapacitor). Mais especificamente, o tubo 20 e as duas placas de detecçãoformam um capacitor de valor relativamente pequeno, que é designado por Clna figura 5. De forma geral, o valor de Cl é fixo. Quando combustível escoaatravés da passagem de combustível 38, uma capacitância adicional éincorporada na carga complexa, que é variável e depende das propriedadesparticulares do combustível. Esta capacitância variável é designada por C2 nafigura 5. Conforme descrito, quanto maior a concentração de etanol, tantomaior é a constante dielétrica composta da mistura de combustível. Uma vezque a capacitância é determinada geralmente com base na geometria da placa,o espaçamento (que é fixo) e a constante dielétrica do material entre as placas(que pode variar aqui), pode-se ver que a capacitância detectada C2 aumentacom maiores concentrações de etanol em uma mistura gasolina/etanol. Existeum componente resistivo adicional, que é também variável, e é designado porR na figura 5. A impedância complexa compreende uma parte componentereal (resistiva) e uma parte componente imaginária (capacitiva), que podemser decompostas e correlacionadas com uma condutividade e uma constantedielétrica, propriedades físicas usuais do combustível. Em particular, aconstante dielétrica pode ser derivada da capacitância detectada usandorelacionamentos conhecidos. A tecnologia é repleta de tais abordagens paramedir a impedância complexa, ou seus componentes, com propósitos decertificar uma ou mais propriedades físicas do combustível, por exemplo,visto pela referência ao pedido U.S. número de série 10/199.651, depositadoem 19 de julho de 2002, agora patente U.S. 6.693.444 B2, intituladaCIRCUIT DESIGN FOR LIQUID PROPERTY SENSOR, concedida em 17de fevereiro de 2004 a Lin et al., de propriedade do mesmo requerente dapresente invenção, e por meio desta incorporado pela referência na suaíntegra.Figure 6 is a simplified schematic diagram showing a simplified equivalent circuit 70 representing detection apparatus 10. It will be understood that in the present disclosure, a pair of sensing plates 22 and 24, with fuel flowing into the fuel passageway 38, will appear for the electronics in PCB 30 as a complex charge (for example, a parallel combination of a resistor and acapacitor). More specifically, the tube 20 and the two detection plates form a relatively small value capacitor, which is referred to as Clna in figure 5. In general, the value of Cl is fixed. When fuel flows through the fuel passage 38, an additional capacitance is incorporated into the complex charge, which is variable and depends on the particular properties of the fuel. This variable capacitance is referred to as C2 in Figure 5. As described, the higher the ethanol concentration, the greater the compound dielectric constant of the fuel mixture. Since capacitance is generally determined based on the plate geometry, the spacing (which is fixed) and the dielectric constant of the material between the plates (which may vary here), it can be seen that the detected capacitance C2 increases with higher concentrations of ethanol in a gasoline / ethanol mixture. There is an additional resistive component, which is also variable, and is called R in Figure 5. The complex impedance comprises a componentereal (resistive) part and an imaginary (capacitive) component part, which can be decomposed and correlated with a conductivity and a constantedielectric, properties. usual physical fuel conditions. In particular, the dielectric constant may be derived from the capacitance detected using known relationships. The technology is replete with such approaches to measure complex impedance, or its components, for the purpose of certifying one or more physical properties of the fuel, for example, seen by reference to US serial number 10 / 199,651, filed July 19, 2002, U.S. Patent No. 6,693,444 B2, entitled Circuit Design for Liquid Property Sensor, issued February 17, 2004 to Lin et al. owned by the same applicant as the present invention and hereby incorporated by reference in its entirety.

A figura 7 é um gráfico que mostra o aumento na capacitânciadetectada com maiores concentrações de etanol em uma misturagasolina/etanol (por exemplo, um combustível flex). Conforme mostrado, otraço 72 representa um relacionamento de ajuste da curva entre pontoscolocados em gráfico medidos particulares. Deve-se entender que umaconfiguração adequada do circuito de processamento de sinal 28 pode serempregada para obter um relacionamento desejado do sinal de saída 16 e ocombustível de concentração variável. Alternativamente, o controlador 18pode ser convenientemente configurado para processar um sinal bruto 16 paraobter ou extrair a informação desejada das propriedades do combustível.Figure 7 is a graph showing the increase in capacitance detected at higher ethanol concentrations in a ethanol / ethanol blend (eg, a flex fuel). As shown, plot 72 represents a curve fitting relationship between particular measured plotted points. It should be understood that proper configuration of signal processing circuit 28 may be employed to obtain a desired relationship of output signal 16 and variable concentration fuel. Alternatively, the controller 18 may be conveniently configured to process a raw signal 16 to obtain or extract the desired information from the fuel properties.

Embora a invenção tenha sido descrita com relação ao que éatualmente considerado a modalidade mais prática e preferida, deve-seentender que a invenção não deve ser limitada às modalidades reveladas, mas,pelo contrário, pretende-se que cubra várias modificações e arranjosequivalentes incluídos no espírito e escopo das reivindicações anexas, cujoescopo deve ser acordado pela interpretação abrangente de maneira, a englobartodas tais modificações e estruturas equivalentes permitidas Sob a lei.Although the invention has been described with regard to what is currently considered the most practical and preferred embodiment, it should be understood that the invention should not be limited to the disclosed embodiments, but rather is intended to cover various spirit-related modifications and arrangements. and scope of the appended claims, the scope of which is to be agreed upon by the comprehensive interpretation in a manner encompassing all such modifications and equivalent structures permitted Under the law.

Claims

Apparatus for use in detecting one or more properties of a fuel, characterized in that it comprises: a tube extending along a longitudinal geometrical axis, said tube having a hollow interior defining a combustible passageway between a fuel inlet. fuel and a fuel outlet; and first and second detection plates which are radially arranged out of said tube on an outer surface thereof so as to leave said fuel passage unobstructed.

Apparatus according to claim 1, characterized in that said body comprises electrically insulating thermoplastic material.

Apparatus according to claim 2, characterized in that said thermoplastic material comprises acetal material.

Apparatus according to claim 1, characterized in that said detection plates comprise electrically conductive material.

Apparatus according to claim 4, characterized in that said tube is substantially circular in radial cross-section, said detection plates comprising electrically conductive material and being semicircular in shape, said detection plates and dithotube being in concentric relation. .

Apparatus according to claim 5, characterized in that said tube comprises a plurality of protrusions configured to cooperate with a corresponding plurality of openings in said detection plates configured to align and retain said detecting plates in said tube.

Apparatus according to claim 5, characterized in that it further includes a pair of spacer wheels disposed at axially opposite ends of said tube, a first outer diameter of said spacer wheels being larger than the second outer diameter of said tube.

Apparatus according to claim 7, characterized in that it further includes a radially outward protection of said tube, said protection being hollow and having an interior surface configured to fit and fit into said spacer wheels, said protection and cooperating spacer wheels for enclosing said sensing plates and forming a closed cavity.

Apparatus according to claim 8, characterized in that said protection comprises electrically conductive material configured to reduce electromagnetic interference (EMI).

Apparatus according to claim 9, characterized in that said protection is grounded.

Apparatus according to claim 8, characterized in that it further includes an electrical circuit configured on a printed circuit board (PCB), said circuit being electrically coupled to said detection plates and generally an output signal indicative of one or more properties of said fuel.

Apparatus according to claim 1, characterized in that said PCB is located in said closed cavity.

Apparatus according to claim 12, characterized in that said properties comprise a fuel dielectric constant that flows through said fuel passage.

Apparatus according to claim 1, characterized in that it further includes a connector comprising electrical terminals.

15. Fuel sensor, characterized in that it comprises: a tube comprising thermoplastic material extending along a longitudinal geometrical axis, said tube having an interior defining a fuel passageway between a fuel inlet and a fuel outlet; said tube being substantially circular in the radial cross section; a plurality of protrusions protruding from said tube; first and second detection plates disposed radially out of said tube on an outer surface thereof so as to allow unobstructed fuel passage; said detecting plates including a plurality of apertures configured to cooperate with said protrusions to align and retain said detecting plates in the ditotube, said semicircular shaped plates, said plates and said tube being in concentric relationship; a pair of spacer wheels arranged at axially opposite ends of said tube, a first outer diameter of said spacer wheels being greater than a second outer diameter of said tube, a radially outwardly guarding said tube, said protection being hollow and having an inner surface configured to fit in said spacer wheels, said protection and said spacer wheels cooperating to form a cavity enclosing said detection plates; an electrical circuit in a printed circuit board (PCB) disposed in said cavity, said circuit being electrically coupled to said detection plates and configured to generate an output signal indicative of one or more properties of said fuel; and an interface connector comprising an electrical terminal coupled to said circuit for receiving said output signal.

A sensor according to claim 15, characterized in that said circuit is configured to drive said sensing elements and detect the resulting induced signals, wherein one of said properties is a dielectric constant.

Sensor according to claim 15, characterized in that said thermoplastic material comprises acetal material.