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FR2917496A1 - FUEL SYSTEM OF A VEHICLE AND VEHICLE INCLUDING SUCH A FUEL SYSTEM - Google Patents

FUEL SYSTEM OF A VEHICLE AND VEHICLE INCLUDING SUCH A FUEL SYSTEM Download PDF

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FR2917496A1
FR2917496A1 FR0755734A FR0755734A FR2917496A1 FR 2917496 A1 FR2917496 A1 FR 2917496A1 FR 0755734 A FR0755734 A FR 0755734A FR 0755734 A FR0755734 A FR 0755734A FR 2917496 A1 FR2917496 A1 FR 2917496A1
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vehicle
detector
tank
light source
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Michael Haddad
Karim Mokaddem
Rozsnyai Orsolya Sadik
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PSA Automobiles SA
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Peugeot Citroen Automobiles SA
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Abstract

La présente invention a trait à un circuit carburant d'un véhicule automobile comportant une source lumineuse émettant sur une longueur d'onde comprise entre 350 et 450 nm et un détecteur permettant de mesurer la dilution de l'absorption lorsqu'un carburant comportant une fraction alcool supérieure à 10<->% est dilué par une essenceThe present invention relates to a fuel circuit of a motor vehicle comprising a light source emitting on a wavelength of between 350 and 450 nm and a detector making it possible to measure the dilution of the absorption when a fuel comprising a fraction alcohol greater than 10 <->% is diluted with gasoline

Description

Circuit carburant d'un véhicule et véhicule comportant un tel circuitFuel circuit of a vehicle and vehicle comprising such a circuit

carburantfuel

[000l] La présente invention concerne l'identification des caractéristiques de bases d'un carburant automobile, en particulier la discrimination au niveau du véhicule entre les carburants conventionnels de type essence et les carburants éthanolés, comme par exemple le carburant dit E85, constitué à 85% d'éthanol et à 15% d'essence ordinaire. . [0002] L'utilisation de carburants alternatifs, en particulier de carburants fortement éthanolés en remplacement des carburants d'origine pétrolière est de nos jours fortement favorisée par les pouvoirs publics. Pour autant, si un moteur est conçu pour fonctionner avec un carburant conventionnel d'origine pétrolière comme par exemple le carburant EuroSuper, alors que le plein est effectué avec un carburant fortement éthanolé, il est observé une forte dégradation de l'agrément de conduite, voire une impossibilité de démarrer, accompagnée d'une forte émission de gaz nocifs à l'échappement. Par ailleurs, l'alcool est fortement corrosif, ce qui entraine un vieillissement prématuré de pièces non adaptées, comme le réservoir et les composants électroniques de celui-ci. II serait donc utile de disposer de détrompeurs pour éviter des erreurs de carburants. [0003] Un problème similaire se rencontre bien sûr avec la commercialisation dans les stations service à la fois de gazole (aussi communément appelé diesel) et d'essence, les moteurs diesel modernes étant équipés de systèmes d'injection qui sont fortement dégradés en cas d'utilisation d'un carburant inadapté qui à l'extrême peut même entrainer une casse moteur. Dans ce cas, il est bien connu que la solution de base a consisté à équiper toutes les pompes distributrices de carburant d'un détrompeur mécanique qui interdit le remplissage à la pompe du réservoir d'un moteur essence avec du diesel, avec une section du pistolet de la pompe diesel est trop large pour entrer dans le réservoir d'un moteur essence. Cette normalisation au niveau des pompes distributrices a bien sûr supposé une normalisation correspondante au niveau des véhicules. 2917496 -2 [0004] Pour autant, il n'est pas prévu de généraliser cette pratique au niveau des biocarburants, ne serait-ce qu'en raison de son coût qui ne pourrait que nuire à la généralisation de l'offre en carburant éthanolé et d'autre part, de sa relative inefficacité, nombre d'automobilistes démontrant chaque jour qu'avec un peu d'habilité, il est possible de commettre une erreur û erreur qu'il serait donc d'autant plus facile de commettre qu'un diamètre intermédiaire entre l'essence et le diesel serait par exemple choisi pour le carburant éthanolé. Dans ces conditions, il apparaît comme souhaitable de disposer au niveau de véhicules de moyens pour différencier de façon rapide et sure un carburant éthanolé d'un carburant conventionnel. [0005] Le problème de l'identification du carburant demeure lorsque le véhicule est équipé d'un moteur dit FLEXFUEL , c'est-à-dire susceptible d'opérer avec un carburant conventionnel d'origine pétrolière ou un carburant comportant des proportions plus ou moins importantes d'éthanol, comme le carburant E85 commercialisé notamment en Europe et aux Etats-Unis, essentiellement à base de produits dérivés de l'industrie agricole. En effet, si ces moteurs sont conçus pour résister au caractère corrosif de l'alcool, il n'en reste pas moins que nombre de paramètres moteurs doivent être adaptés, ce qui s'effectue typiquement en choisissant une cartographie de contrôle moteur différente, le choix de la cartographie supposant au préalable l'identification du carburant. A noter par ailleurs que dans ce cas, il ne s'agit pas seulement d'une information de type oui/non, car non seulement des carburants plus ou moins riches en éthanol peuvent être commercialisés selon les lieux mais de plus et surtout, l'automobiliste opère un remplissage plus ou moins complet d'un réservoir le plus souvent non vide, de sorte que le réservoir contient un carburant dont la fraction éthanolée peut être comprise entre pratiquement toutes les valeurs de 0 à 100%. [0006j II convient donc de disposer d'un moyen sûr, embarqué sur le véhicule, pour discriminer entre un carburant conventionnel et un carburant éthanolé, pour soit alerter l'automobiliste tant qu'il en est encore temps (tout moteur peut accepter une fraction éthanolée inférieure à 10%. Si l'alerte est suffisamment précoce, dans le cas d'un moteur non conçu pour des carburants fortement éthanolés, l'erreur peut être rendue inoffensive simplement en effectuant un complément de remplissage avec une essence classique. Pour les moteurs FLEXFUEL, la détection permet d'adapter au mieux le contrôle moteur et d'optimiser les performances du moteur. 2917496 -3 [0007] Sur les véhicules FLEXFUEL actuellement commercialisés, cette adaptation du contrôle moteur est effectuée à postériori, à partir de l'information donnée par la sonde à oxygène présente dans la ligne d'échappement, autrement dit par analyse de la combustion. L'inconvénient majeur de cette technologie est que l'information n'est pas disponible au moment du démarrage du moteur (même si des stratégies visant à minimiser cet inconvénient sont employées, à commencer par l'hypothèse que le carburant est identique au carburant présent dans le réservoir avant le dernier arrêt du moteur). [0008] Du brevet EP 494734, il est connu d'opérer une mesure optique, par exemple au niveau du réservoir, en se basant sur la mesure de l'absorption de la lumière sur au moins deux longueurs d'onde dans l'infrarouge proches, pour lesquelles l'absorption par un composé hydroxylé (éthanol ou méthanol) est maximale, et en comparant la mesure de l'absorbance relative par rapport à un carburant de référence. [0009] Le même principe se retrouve dans la publication WO 9003565 qui enseigne la détermination de la concentration en alcool dans un mélange alcool carburant au moyen d'un couple d'éléments sensibles qui détectent l'absorption sur deux bandes. La première bande correspond à des longueurs d'onde pour lesquelles l'absorption par l'alcool est maximale, alors que l'absorption par le carburant est essentiellement nulle. La seconde bande est choisie telle que le carburant et l'alcool ont alors un comportement en absorption sensiblement identiques. Les signaux représentatifs des deux capteurs sont rationalisés pour former un signal représentatif de la concentration en alcool. [0010] Dans les deux cas, la mesure est dérivée de la considération de ce que même si des actifs oxygénés sont présents dans le carburant conventionnel, ils le sont sous forme d'éthers (type ETBE ou MTBE), et que donc la présence d'un groupe hydroxyle ûOH associé à une chaine carboné est bien caractéristique des carburants alcoolisés (et donc en particuliers des carburants éthanolés). Le radical ûOH peut être identifié en spectroscopie par ses pics d'absorption dans le proche infrarouge. [0011] L'inconvénient majeur de ces dispositifs est toutefois un relatif manque de robustesse, et le fait qu'ils ne peuvent pas être utilisés comme détrompeurs, c'est-à--4 dire comme moyens pour détecter une tentative de remplissage du réservoir avec un carburant non adapté. En effet, il n'est pas aisé de faire un diagnostic précis car à ces longueurs d'onde là, la contribution de l'alcool à l'absorption de la lumière est en partie voir même totalement confondue avec les contributions des groupements chimiques caractéristiques des hydrocarbures (-CH- ou -CH2- par exemple) et seul un traitement du signal complexe (régression linéaire au moindre carré par exemple) permet d'isoler la contribution de l'éthanol. De fait, même si ces techniques ont été présentées comme pouvant être implantées dans des véhicules, leur champ d'application est resté depuis près de 20 ans du domaine du laboratoire. [0012] La présente invention propose une variante de ces techniques basées sur des mesures spectrométriques consistant dans l'observation de la diminution de l'absorption d'une lumière bleue lorsque l'essence est diluée par l'ajout d'un alcool (ou du moins d'un carburant fortement éthanolé). [0013] Par lumière bleue, il est entendu une longueur d'onde comprise entre environ 350 nm et environ 450 nm, de préférence entre 380 et 420 nm, de préférence encore d'environ 400 nm. Avantageusement, la source lumineuse n'a pas nécessairement monochromatique et peut très bien être constituée par une source relativement bon marché comme une diode électroluminescente (LED) bleue, avec un spectre d'émission large comparé par exemple à une source laser û et donc beaucoup moins onéreuse et plus robuste. Pour l'analyse du signal, un simple phototransistor peut suffire. [0014] Inverser ainsi le problème permet de n'utiliser qu'un seul capteur et une seule longueur d'onde û ou bande lumineuse. En effet, si l'absorption par l'alcool est très dépendante de la température, telle n'est pas le cas du comportement en absorption de l'essence qui peut, du moins dans la gamme des températures ambiantes susceptibles d'être rencontrées lors du remplissage du réservoir, être considéré comme essentiellement indépendant de la température. [0015] Ainsi, il est donc beaucoup plus pertinent de se placer à l'inverse dans une région du spectre ou c'est l'essence qui absorbe la lumière et non pas l'éthanol. Ceci est beaucoup plus simple puisque nous pouvons constater à l'oeil nu que l'éthanol est un liquide transparent. Dans le bleu-ultraviolet entre 350 et 450 nm, les -5 hydrocarbures contenus dans l'essence absorbent fortement la lumière alors que l'éthanol pas du tout. II devient donc aisé de mesurer l'absorption de la lumière d'une simple LED dans la région autour de 400nm sans nécessité d'inclure un traitement du signal complexe ou la prise de référence (sauf éventuellement pour se prémunir du vieillissement des composants). La concentration en éthanol du mélange est simplement proportionnelle à l'intensité de la lumière traversant l'échantillon de carburant et mesurée aux bornes d'un phototransistor. Plus la concentration en éthanol augmente, plus le mélange devient transparent à la lumière bleue. [0016] Dans une version simple détrompeur, il importe simplement de détecter si le carburant en sortie du pistolet est du type essence ou E85. L'avantage d'une méthode optique est son caractère instantané, ce qui permet d'alerter le conducteur immédiatement, par exemple lorsqu'un volume de quelques décilitres seulement à été introduit dans le réservoir, sachant que tant que la fraction éthanolée est inférieure à environ 10%, soit au minimum un volume introduit de plus de 5 litres pour un réservoir de 50 litres, l'agrément de conduite n'est pas sensiblement modifié et les risques de dégradation sont minimes. [ooi 7] Dans cette version détrompeur , au système d'identification du carburant viennent s'ajouter des moyens pour avertir l'automobiliste de l'erreur du carburant, par exemple par le déclenchement d'une alarme sonore l'invitant à stopper immédiatement le remplissage du réservoir et/ou des moyens pour bloquer le démarrage du moteur afin d'empêcher la destruction des éléments sensibles, notamment si l'alarme n'a pas été prise en compte dans un bref délai. [0018] Pour une motorisation FLEXFUEL, l'information sur la nature du carburant n'a pas besoin d'être relayée au conducteur ù sauf éventuellement par l'intermédiaire d'un journal de bord destiné notamment à surveiller l'évolution de la consommation en carburant. Par contre, cette information permet de calculer la nature exacte du mélange sachant d'une part que le carburant introduit est dans un pays donné soit du E85 soit une essence et que le volume du carburant introduit est connu par la comparaison du niveau de carburant avant et après passage à la pompe. [0019] L'absorption de la lumière peut être observée en transmission, par exemple en plaçant la source lumineuse et le capteur se faisant face selon un diamètre du -6 conduit raccordant la trappe à carburant du véhicule au réservoir. Elle peut-être également en réflexion, auquel cas source et capteur peuvent être disposés à proximité immédiate l'un de l'autre. [0020] Dans une variante plus particulièrement préférée de l'invention, la mesure effectuée est essentiellement par diffusion et absorption, méthode préférée car compatible avec un fluide ayant un fort degré de turbulence, comme il est souvent le cas avec un carburant juste au sortir d'une pompe. [0021] Dans l'ensemble, la technique selon l'invention est extrêmement robuste et très peu onéreuse, et parfaitement apte à fournir une information sur une erreur de carburant que l'automobiliste peut corriger simplement en poursuivant le remplissage de son réservoir avec un carburant approprié ou à autoriser la modification des paramètres de fonctionnement moteur avant le redémarrage du véhicule, assurant ainsi un bon agrément de conduite et des performances optimales au niveau de la réduction des émissions de polluants. [0022] L'invention sera bien comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexes, parmi lesquels : [0023] la figure 1 est un schéma de du circuit carburant d'un véhicule automobile, de la trappe carburant au réservoir ; [0024] la figure 2 est un schéma de montage analogue à la figure 2, dans un montage en transmission ; [0025] la figure 3 est un schéma de montage montrant une implantation possible du capteur, dans un montage en réflexion ; [0026] la figure 4 est un schéma illustrant le mode de réalisation préféré de l'invention, avec une mesure selon le mode diffusion/absorption ; et [0027] la figure 5 est un synoptique montrant comment la mesure selon l'invention peut être utilisée pour déterminer la concentration en alcool du carburant présent dans le réservoir du véhicule. 2917496 -7 [0028] Comme il est illustré à la figure 1, le circuit d'arrivée du carburant comporte essentiellement une embouchure 1, terminée par un bouchon et/ou une trappe, un conduit 2 et un réservoir 3. Sur les véhicules modernes, le réservoir est typiquement placé sous le plancher du véhicule, de sorte que le conduit 2 comporte une première partie 4 essentiellement verticale et une seconde partie 5 essentiellement horizontale, ces deux parties étant jointes par un coude 6. [0029] Sur cette figure 1, on a entouré trois points privilégiés d'implantation d'un capteur selon l'invention, encerclés sur cette figure et situés respectivement au niveau du point d'entrée 7 dans le réservoir, au niveau du coude 8 et au niveau de la trappe 9. A noter que ces points sont des zones de soudure ce qui permet d'insérer simplement l'émetteur et le détecteur au moment de la fabrication du conduit. Plus on se rapproche du réservoir, plus le flux de carburant est homogénéisé ce qui est favorable à la mesure. Pour autant, une mesure relativement en aval du circuit carburant s'accomplit alors qu'une quantité non négligeable de carburant a été admise dans le circuit, ce qui n'est pas souhaité dans l'hypothèse d'une simple application détrompeur ; une mesure en amont, juste au niveau de la trappe, permettant d'alerter l'automobiliste au plus vite. [0030] Selon l'invention, l'identification du carburant s'effectue en mesurant l'effet de dilution de l'absorption d'une lumière bleue lorsqu'une essence est diluée par l'alcool. A noter, que l'absorption de la lumière par l'essence est très forte pour toute lumière dont la longueur d'onde est comprise entre environ 300 nm et environ 450 nm, ce qui permet d'utiliser toute source lumineuse émettant dans le bleu , notamment une diode électroluminescente comme on en trouve pour de multiples applications commerciales et qui émettent selon un spectre plus ou moins large. Bien évidemment, une source monochromatique, notamment une source laser, peut être également utilisée. La forte absorption permet également de n'utiliser que des épaisseurs relativement petites, typiquement de l'ordre de 5 à 30mm, alors que pour des mesures dans l'infrarouge, un chemin optique d'au moins 100 mm est nécessaire. [0031] La détection du rayon lumineux peut être réalisée par tout moyen propre à détecter une lumière non absorbée. Un phototransistor est suffisant et sera de -8 préférence utilisé en raison de son faible coût mais d'autres moyens, en particulier une photodiode ou un joulemètre peuvent être également utilisés. [0032] Dans tous les cas, la source lumineuse et le détecteur pourront de préférence placés dans un point du conduit nécessitant de toute façon une soudure. [0033] Comme indiqué précédemment, la lumière bleue est essentiellement absorbée dans l'essence alors qu'elle est transmise essentiellement non absorbée dans l'alcool. Autrement dit, la mesure peut être considérée comme une mesure du type tout ou rien , ne nécessitant qu'un circuit électronique élémentaire pour transmettre par exemple l'information essence détectée ou E85 détecté . [0034] Le circuit électrique d'alimentation de la source lumineuse est de préférence fermé dès que la trappe carburant est ouverte. De préférence encore, la lumière est émise sous forme d'impulsions plutôt que de façon continue, ce qui permet de différencier une absorption quasi nulle (le conduit ne contient que de l'air), d'une absorption très légère (le conduit est rempli avec une essence et non un carburant fortement éthanolé). [0035] Dans une première variante de l'invention, la mesure est effectuée en transmission comme illustré à la figure 2. L'émetteur 10 et le détecteur 11 sont en vis-à-vis par exemple diamétralement opposés ou éventuellement très légèrement décalés et sont séparés par une épaisseur de carburant correspondant au diamètre du conduit carburant. Dans ce montage, La lumière traverse une seule fois le carburant. Cet unique passage n'est pas très favorable du point de vue de la sensibilité du dispositif mais permet d'espacer émetteur et détecteur. [0036] Selon une seconde variante de l'invention, illustrée à l'aide de la figure 3, la mesure est effectuée en réflexion. Dans cette variante, il est nécessaire de disposer d'une surface réfléchissante 12 en regard de la source lumineuse, par exemple constituée d'un miroir métallique ou diélectrique ou même plus simplement d'une simple surface blanche. Le signal issu de l'émetteur 10 est réfléchi par cette surface réfléchissante et revient vers le détecteur 11 positionné du même côté que l'émetteur (le miroir pouvant éventuellement être placé de manière telle que le faisceau lumineux soit légèrement dévié, notamment dans l'hypothèse d'une source lumineuse émettant un pinceau lumineux très fin et d'un détecteur non superposé à -9 la source. A noter qu'en cas d'utilisation d'une diode électroluminescente, la dispersion du faisceau lumineux est suffisante pour autoriser un léger décalage entre la source émettrice et le détecteur. [0037] Comme le signal effectue un trajet aller et retour, dans cette variante, la sensibilité est accrue mais la distance entre l'émetteur et la paroi réfléchissante ne doit pas être trop importante. [0038] Selon une troisième variante de l'invention, applicable en un point du conduit où le carburant conduit une quantité d'air relativement importante, autrement dit à proximité de la trappe à essence, juste sous le pistolet de la pompe à carburant, on utilise le principe combiné de la diffusion et de l'absorption. En effet l'air continu dans le carburant va provoquer une diffusion importante du signal. [0039] Comme illustré à l'aide de la figure 4, ce phénomène peut être exploité en plaçant le détecteur du même côté que l'émetteur, à une distance n' excédant pas par exemple 90 d'arc de cercle, et de préférence comprise entre environ 10 et environ 60 . Dans ce cas, il n'est pas nécessaire de prévoir de surface réfléchissante. [0040] Tant que le conduit 4 est rempli d'air, le signal lumineux n'atteint pas le détecteur. A partir du moment où un jet 12 de carburant est introduit, mélange d'air et de carburant comme au sortir d'un pistolet de carburant, l'air 13 contenu dans le carburant provoque une diffusion importante du signal lumineux dont une partie arrive alors au détecteur. Si le carburant est du type éthanol cette partie du signal est diffusée sans être absorbée et donc un signal de niveau élevé est détecté. Si le carburant est majoritairement à base d'essence, l'absorption du signal est très importante et donc seul un faible signal est détecté. [0041 Cette variante de l'invention convient tout particulièrement à une détection très précoce de la nature du carburant car elle est d'autant plus efficace que le carburant n'a pas eu le temps de décanter, autrement dit que la mesure est effectuée juste au niveau de l'extrémité du pistolet de la pompe à carburant, lorsque celui-ci est introduit au maximum dans le conduit. - [0042] Cette information peut être traitée de différentes façons. Par exemple, elle peut être associée à un avertisseur sonore et/ou visuel (mise en route des feux clignotants d'avertisseur d'urgence) et à une interdiction de démarrage. Des stratégies mixtes peuvent avantageusement être utilisées. Par exemple, si l'utilisateur réagit immédiatement au signal d'alerte et stoppe le remplissage de son réservoir, puis le poursuit cette fois avec un carburant adapté, il peut être estimé que la quantité de mauvais carburant est minime et non nuisible. [0043] Si par contre, l'utilisateur continue l'opération de remplissage ou s'arrête sans pour autant continuer ultérieurement le remplissage avec un bon carburant (selon les informations communiquées par la jauge), alors le redémarrage du véhicule peut être interdit. [0044] En tout état de cause, l'interface avec le calculateur pour un traitement des données et l'application de la stratégie d'avertissement de l'usager est facilitée du fait de la présence d'un faisceau de communication pour l'information jauge carburant à proximité. [0045] Pour les véhicules FLEXFUEL, le même système peut être envisagé ce qui permet de ne pas différencier les circuits carburants des véhicules ordinaires ou des véhicules FLEXFUEL . En effet, pour ces véhicules, il est inutile de rechercher une information relativement sophistiquée comme la concentration d'éthanol dans le carburant distribué par la pompe mais tout simplement de discriminer entre une essence ou un carburant riche en éthanol. [0046] Dans de nombreux pays, l'offre commerciale est en effet un carburant comportant 85% d'éthanol. Comme les véhicules modernes sont équipés de dispositifs de mesure du niveau de carburant dans le réservoir, ce qui permet d'estimer de façon relativement précise la quantité de carburant disponible, typiquement affichée via une interface associée au tableau de bord grâce à laquelle sont affichées diverses informations connexes comme par exemple l'autonomie estimée, la moyenne des consommations sur les derniers trajets, etc. [0047] Comme illustré sur le synoptique de la figure 5, si on dispose d'une première estimation de la nature du mélange, définie par exemple par la concentration en alcool Ci, en notant Vi le volume de carburant dans le réservoir avant remplissage et -11- Va le volume après remplissage, si le plein est effectué avec du carburant de type E85, la concentration en alcool après ce plein est donnée par la formule : Ca-Vi*Ci+(Va-Vi)*0,85 Va [0048] En d'autres termes, la seule contrainte est de connaître la concentration en alcool du carburant utilisé par le constructeur pour le tout premier plein du véhicule. [0049] Avantageusement, la formule ci-dessus peut être paramétrée de façon à remplacer la valeur de 85%, courante dans les pays exposés régulièrement au gel, par une valeur de par exemple 1, si de l'éthanol pur est commercialisé dans le pays considéré, comme par exemple au Brésil. [0050] La concentration en alcool du mélange présent dans le réservoir ainsi estimée permet de sélectionner une cartographie de contrôle moteur adaptée au mélange disponible, en soulignant que le plus souvent, une approximation (par exemple de 10 en 10%) est très suffisante pour permettre une bonne adaptation des paramètres moteurs. [0051] Pour ces véhicules FLEXFUEL, il est aussi possible d'effectuer une mesure directe, la tension aux bornes du phototransistor étant proportionnelle à la concentration en éthanol du mélange carburant. Cette mesure est alors directement utilisée pour sélectionner une cartographie de commande du moteur adaptée au carburant présent dans le véhicule. [0052] Dans ce cas, le détecteur peut être avantageusement non plus situé à proximité de la trappe carburant mais plutôt ou au niveau de la pompe à carburant du module jauge pompe (dans le réservoir) ou encore dans le circuit carburant moteur, soit par exemple juste à l'entrée du rail d'injection. Positionner le capteur à l'entrée du rail d'injection permet de ne pas avoir à tenir compte du carburant présent dans la ligne entre le réservoir (généralement situé au niveau des sièges arrière d'un véhicule) et le moteur (généralement à l'avant). The present invention relates to the identification of the basic characteristics of an automotive fuel, in particular the discrimination at the level of the vehicle between conventional fuels of gasoline type and ethanolic fuels, such as for example the so-called E85 fuel, made up of 85% ethanol and 15% regular gasoline. . [0002] The use of alternative fuels, in particular of highly ethanol-containing fuels as a replacement for fuels of petroleum origin, is nowadays strongly favored by the public authorities. However, if an engine is designed to operate with conventional petroleum-based fuel such as EuroSuper fuel, for example, while the filling is carried out with highly ethanol fuel, a significant deterioration in driveability is observed, or even an inability to start, accompanied by a strong emission of harmful gases at the exhaust. In addition, alcohol is highly corrosive, which causes premature aging of unsuitable parts, such as the reservoir and its electronic components. It would therefore be useful to have polarizers available to avoid fuel errors. A similar problem is encountered of course with the marketing in service stations of both diesel fuel (also commonly called diesel) and gasoline, modern diesel engines being equipped with injection systems which are greatly degraded in the event of use of unsuitable fuel which in the extreme can even lead to engine failure. In this case, it is well known that the basic solution consisted in equipping all the fuel dispensing pumps with a mechanical actuator which prevents the pump from filling the tank of a gasoline engine with diesel, with a section of the gasoline engine. diesel pump gun is too wide to fit into the tank of a gasoline engine. This standardization at the level of the dispensing pumps naturally assumed a corresponding standardization at the level of the vehicles. 2917496 -2 [0004] However, it is not planned to generalize this practice at the level of biofuels, if only because of its cost which could only harm the generalization of the ethanol fuel supply. and on the other hand, from its relative inefficiency, a number of motorists demonstrating every day that with a little skill, it is possible to make a mistake, which would therefore be all the easier to make. an intermediate diameter between gasoline and diesel would for example be chosen for ethanol fuel. Under these conditions, it appears desirable to have means available at vehicle level for quickly and reliably differentiating an ethanol fuel from a conventional fuel. [0005] The problem of identifying the fuel remains when the vehicle is equipped with a so-called FLEXFUEL engine, that is to say capable of operating with a conventional fuel of petroleum origin or a fuel comprising more proportions. or less significant ethanol, such as E85 fuel sold in particular in Europe and the United States, essentially based on products derived from the agricultural industry. Indeed, if these engines are designed to withstand the corrosive nature of alcohol, the fact remains that a number of engine parameters must be adapted, which is typically done by choosing a different engine control map, the choice of mapping assuming prior identification of the fuel. It should also be noted that in this case, it is not only a question of a yes / no type of information, because not only fuels more or less rich in ethanol can be marketed depending on the location but also and above all, the The motorist performs a more or less complete filling of a tank which is most often not empty, so that the tank contains a fuel whose ethanol fraction can be between practically all values from 0 to 100%. [0006j It is therefore necessary to have a safe means, on board the vehicle, to discriminate between a conventional fuel and an ethanol fuel, to either alert the motorist while there is still time (any engine can accept a fraction ethanol less than 10%. If the warning is early enough, in the case of an engine not designed for highly ethanol-containing fuels, the error can be rendered harmless simply by carrying out top-up with conventional gasoline. FLEXFUEL engines, the detection makes it possible to adapt the engine control as well as possible and to optimize the performance of the engine 2917496 -3 [0007] On the FLEXFUEL vehicles currently on the market, this adaptation of the engine control is carried out a posteriori, from the information given by the oxygen sensor present in the exhaust line, in other words by combustion analysis. The major drawback of this technology is that the information is not available. available when starting the engine (although strategies to minimize this inconvenience are employed, starting with the assumption that the fuel is identical to the fuel in the tank before the last engine shutdown). From patent EP 494734, it is known to operate an optical measurement, for example at the level of the reservoir, based on the measurement of the absorption of light on at least two wavelengths in the infrared close, for which the absorption by a hydroxyl compound (ethanol or methanol) is maximum, and by comparing the measurement of the relative absorbance with respect to a reference fuel. The same principle is found in publication WO 9003565 which teaches the determination of the alcohol concentration in an alcohol fuel mixture by means of a pair of sensitive elements which detect the absorption on two bands. The first band corresponds to wavelengths for which absorption by alcohol is maximum, while absorption by fuel is essentially zero. The second band is chosen such that the fuel and the alcohol then have substantially identical absorption behavior. The signals representative of the two sensors are rationalized to form a signal representative of the alcohol concentration. In both cases, the measurement is derived from the consideration that even if oxygenated active ingredients are present in conventional fuel, they are in the form of ethers (ETBE or MTBE type), and that therefore the presence of an OH hydroxyl group associated with a carbon chain is very characteristic of alcoholic fuels (and therefore in particular of ethanolic fuels). The OH radical can be identified in spectroscopy by its absorption peaks in the near infrared. The major drawback of these devices, however, is a relative lack of robustness, and the fact that they cannot be used as foolproofing devices, that is to say as means for detecting an attempt to fill the tank. tank with unsuitable fuel. Indeed, it is not easy to make a precise diagnosis because at these wavelengths, the contribution of alcohol to the absorption of light is partly or even totally confused with the contributions of characteristic chemical groups. hydrocarbons (-CH- or -CH2- for example) and only complex signal processing (linear least-square regression for example) makes it possible to isolate the contribution of ethanol. In fact, even if these techniques have been presented as being able to be implemented in vehicles, their field of application has remained for almost 20 years in the field of the laboratory. The present invention proposes a variant of these techniques based on spectrometric measurements consisting in the observation of the decrease in the absorption of a blue light when the gasoline is diluted by the addition of an alcohol (or at least a strongly ethanol fuel). By blue light is meant a wavelength of between approximately 350 nm and approximately 450 nm, preferably between 380 and 420 nm, more preferably approximately 400 nm. Advantageously, the light source is not necessarily monochromatic and may very well consist of a relatively inexpensive source such as a blue light-emitting diode (LED), with a wide emission spectrum compared for example to a laser source û and therefore a lot. less expensive and more robust. For signal analysis, a simple phototransistor may suffice. [0014] Thus reversing the problem makes it possible to use only a single sensor and a single wavelength û or light band. Indeed, if the absorption by alcohol is very dependent on temperature, this is not the case with the absorption behavior of gasoline which can, at least in the range of ambient temperatures likely to be encountered during filling the tank, be considered to be essentially independent of temperature. [0015] Thus, it is therefore much more relevant to place the reverse in a region of the spectrum where it is the gasoline which absorbs the light and not the ethanol. This is much simpler since we can see with the naked eye that ethanol is a transparent liquid. In the blue-ultraviolet between 350 and 450 nm, the -5 hydrocarbons contained in gasoline strongly absorb light while ethanol not at all. It therefore becomes easy to measure the light absorption of a single LED in the region around 400 nm without the need to include complex signal processing or the reference point (except possibly to guard against aging of the components). The concentration of ethanol in the mixture is simply proportional to the intensity of the light passing through the fuel sample and measured across a phototransistor. The more the ethanol concentration increases, the more transparent the mixture becomes to blue light. In a simple polarizing version, it is simply important to detect whether the fuel leaving the gun is of the gasoline or E85 type. The advantage of an optical method is its instantaneous nature, which makes it possible to alert the driver immediately, for example when a volume of only a few deciliters has been introduced into the tank, knowing that as long as the ethanol fraction is less than approximately 10%, ie at least a volume introduced of more than 5 liters for a 50-liter tank, the driving pleasure is not appreciably modified and the risks of degradation are minimal. [ooi 7] In this foolproof version, to the fuel identification system are added means to warn the motorist of the fuel error, for example by triggering an audible alarm inviting him to stop immediately filling the tank and / or means for blocking the starting of the engine in order to prevent the destruction of sensitive elements, in particular if the alarm has not been taken into account within a short time. For a FLEXFUEL engine, the information on the nature of the fuel does not need to be relayed to the driver, except possibly through a logbook intended in particular to monitor the evolution of consumption. in fuel. On the other hand, this information makes it possible to calculate the exact nature of the mixture knowing on the one hand that the fuel introduced in a given country is either E85 or gasoline and that the volume of fuel introduced is known by comparing the fuel level before and after going to the pump. [0019] The absorption of light can be observed in transmission, for example by placing the light source and the sensor facing each other along a diameter of the -6 duct connecting the fuel door of the vehicle to the tank. It may also be in reflection, in which case the source and the sensor can be placed in close proximity to one another. In a more particularly preferred variant of the invention, the measurement carried out is essentially by diffusion and absorption, a preferred method because it is compatible with a fluid having a high degree of turbulence, as is often the case with a fuel just on leaving of a pump. Overall, the technique according to the invention is extremely robust and very inexpensive, and perfectly capable of providing information on a fuel error that the motorist can correct simply by continuing to fill his tank with a appropriate fuel or to authorize the modification of the engine operating parameters before restarting the vehicle, thus ensuring good driving pleasure and optimum performance in terms of reducing pollutant emissions. The invention will be clearly understood on reading the description which follows, given only by way of example and made with reference to the accompanying drawings, among which: [0023] FIG. 1 is a diagram of the circuit fuel for a motor vehicle, from the fuel flap to the tank; Figure 2 is an assembly diagram similar to Figure 2, in a transmission assembly; [0025] FIG. 3 is an assembly diagram showing a possible implantation of the sensor, in a reflection assembly; FIG. 4 is a diagram illustrating the preferred embodiment of the invention, with a measurement according to the diffusion / absorption mode; and [0027] FIG. 5 is a block diagram showing how the measurement according to the invention can be used to determine the alcohol concentration of the fuel present in the vehicle tank. As illustrated in Figure 1, the fuel supply circuit essentially comprises a mouth 1, terminated by a cap and / or a hatch, a pipe 2 and a tank 3. On modern vehicles , the tank is typically placed under the floor of the vehicle, so that the duct 2 comprises a first part 4 which is essentially vertical and a second part 5 which is essentially horizontal, these two parts being joined by an elbow 6. In this figure 1 , three privileged points of implantation of a sensor according to the invention have been circled, circled in this figure and situated respectively at the level of the entry point 7 into the tank, at the level of the elbow 8 and at the level of the hatch 9 Note that these points are weld areas which allows the transmitter and detector to be simply inserted when the duct is manufactured. The closer we get to the tank, the more the fuel flow is homogenized, which is favorable for the measurement. However, a measurement relatively downstream of the fuel circuit is accomplished while a not insignificant quantity of fuel has been admitted into the circuit, which is not desired in the event of a simple foolproof application; an upstream measurement, just at the level of the hatch, allowing the motorist to be alerted as quickly as possible. According to the invention, the identification of the fuel is carried out by measuring the effect of dilution of the absorption of a blue light when a gasoline is diluted with alcohol. Note that the absorption of light by gasoline is very strong for any light whose wavelength is between about 300 nm and about 450 nm, which allows to use any light source emitting in the blue , in particular a light-emitting diode such as is found for many commercial applications and which emit according to a more or less broad spectrum. Obviously, a monochromatic source, in particular a laser source, can also be used. The strong absorption also makes it possible to use only relatively small thicknesses, typically of the order of 5 to 30 mm, whereas for measurements in the infrared, an optical path of at least 100 mm is necessary. The detection of the light ray can be carried out by any means suitable for detecting unabsorbed light. A phototransistor is sufficient and will preferably be used because of its low cost, but other means, in particular a photodiode or a joulemeter can also be used. In all cases, the light source and the detector can preferably be placed in a point of the duct requiring welding anyway. As indicated above, blue light is essentially absorbed in gasoline while it is transmitted essentially not absorbed in alcohol. In other words, the measurement can be considered as an all-or-nothing type measurement, requiring only an elementary electronic circuit to transmit, for example, the information on gasoline detected or E85 detected. The electric power supply circuit of the light source is preferably closed as soon as the fuel door is open. More preferably, the light is emitted in the form of pulses rather than continuously, which makes it possible to differentiate an almost zero absorption (the duct only contains air), from a very light absorption (the duct is filled with gasoline and not highly ethanol fuel). In a first variant of the invention, the measurement is carried out in transmission as illustrated in Figure 2. The transmitter 10 and the detector 11 are facing each other, for example diametrically opposed or possibly very slightly offset and are separated by a fuel thickness corresponding to the diameter of the fuel pipe. In this assembly, the light passes through the fuel only once. This single passage is not very favorable from the point of view of the sensitivity of the device but makes it possible to space the emitter and detector. According to a second variant of the invention, illustrated with the aid of FIG. 3, the measurement is carried out in reflection. In this variant, it is necessary to have a reflecting surface 12 facing the light source, for example consisting of a metallic or dielectric mirror or even more simply of a simple white surface. The signal from the emitter 10 is reflected by this reflecting surface and returns to the detector 11 positioned on the same side as the emitter (the mirror possibly being placed in such a way that the light beam is slightly deflected, in particular in the hypothesis of a light source emitting a very fine light brush and of a detector not superimposed on the source. Note that if a light emitting diode is used, the dispersion of the light beam is sufficient to allow a slight offset between the emitting source and the detector. [0037] As the signal travels there and back, in this variant, the sensitivity is increased but the distance between the emitter and the reflecting wall should not be too great. 0038] According to a third variant of the invention, applicable at a point of the duct where the fuel conducts a relatively large quantity of air, in other words near the fuel flap, just under s the fuel pump gun, the combined principle of diffusion and absorption is used. In fact, the continuous air in the fuel will cause a significant diffusion of the signal. As illustrated with the aid of Figure 4, this phenomenon can be exploited by placing the detector on the same side as the transmitter, at a distance not exceeding for example 90 of a circular arc, and preferably between about 10 and about 60. In this case, it is not necessary to provide a reflecting surface. As long as the duct 4 is filled with air, the light signal does not reach the detector. From the moment a jet 12 of fuel is introduced, a mixture of air and fuel as coming out of a fuel gun, the air 13 contained in the fuel causes a significant diffusion of the light signal, part of which then arrives. to the detector. If the fuel is of the ethanol type, this part of the signal is diffused without being absorbed and therefore a high level signal is detected. If the fuel is mainly gasoline-based, the signal absorption is very high and therefore only a weak signal is detected. This variant of the invention is particularly suitable for a very early detection of the nature of the fuel because it is all the more effective when the fuel has not had time to settle, in other words when the measurement is carried out correctly. at the end of the fuel pump gun, when it is fully inserted into the pipe. - [0042] This information can be processed in different ways. For example, it can be associated with an audible and / or visual warning (activation of flashing emergency warning lights) and with a start prohibition. Mixed strategies can advantageously be used. For example, if the user reacts immediately to the warning signal and stops filling his tank, then continues it this time with a suitable fuel, it can be judged that the quantity of bad fuel is minimal and not harmful. If on the other hand, the user continues the filling operation or stops without subsequently continuing the filling with good fuel (according to the information communicated by the gauge), then restarting the vehicle may be prohibited. In any event, the interface with the computer for data processing and the application of the user's warning strategy is facilitated due to the presence of a communication beam for the fuel gauge information nearby. For FLEXFUEL vehicles, the same system can be envisaged, which makes it possible not to differentiate the fuel circuits of ordinary vehicles or of FLEXFUEL vehicles. Indeed, for these vehicles, it is unnecessary to seek relatively sophisticated information such as the concentration of ethanol in the fuel distributed by the pump, but quite simply to discriminate between gasoline or fuel rich in ethanol. In many countries, the commercial offer is indeed a fuel comprising 85% ethanol. As modern vehicles are equipped with devices for measuring the level of fuel in the tank, which makes it possible to estimate in a relatively precise manner the quantity of fuel available, typically displayed via an interface associated with the dashboard thanks to which various related information such as for example the estimated range, the average consumption over the last trips, etc. As illustrated in the block diagram of Figure 5, if we have a first estimate of the nature of the mixture, defined for example by the alcohol concentration Ci, noting Vi the volume of fuel in the tank before filling and -11- Va the volume after filling, if the filling is carried out with fuel of type E85, the alcohol concentration after this filling is given by the formula: Ca-Vi * Ci + (Va-Vi) * 0.85 Va [ In other words, the only constraint is to know the alcohol concentration of the fuel used by the manufacturer for the very first filling of the vehicle. Advantageously, the above formula can be configured so as to replace the value of 85%, common in countries regularly exposed to frost, by a value of for example 1, if pure ethanol is marketed in the market. country considered, such as Brazil. The alcohol concentration of the mixture present in the tank thus estimated makes it possible to select an engine control map adapted to the available mixture, emphasizing that most often, an approximation (for example of 10 in 10%) is very sufficient for allow a good adaptation of the engine parameters. For these FLEXFUEL vehicles, it is also possible to perform a direct measurement, the voltage across the phototransistor being proportional to the ethanol concentration in the fuel mixture. This measurement is then directly used to select an engine control map adapted to the fuel present in the vehicle. In this case, the detector can advantageously no longer be located near the fuel flap but rather or at the level of the fuel pump of the pump gauge module (in the tank) or even in the engine fuel circuit, either by example just at the entrance of the injection rail. Positioning the sensor at the inlet of the injection rail eliminates the need to take into account the fuel present in the line between the tank (generally located at the rear seats of a vehicle) and the engine (generally at the rear). before).

Claims (16)

RevendicationsClaims 1. Circuit carburant d'un véhicule automobile comportant une source lumineuse émettant sur une longueur d'onde comprise entre 350 et 450 nm et un détecteur permettant de mesurer la diminution de l'absorption lorsqu'un carburant de type essence est dilué par un carburant comportant une fraction alcool supérieure à 10"%. 1. Fuel system of a motor vehicle comprising a light source emitting on a wavelength of between 350 and 450 nm and a detector making it possible to measure the reduction in absorption when a gasoline-type fuel is diluted by a fuel comprising an alcohol fraction greater than 10 "%. 2. Circuit carburant selon la revendication 1, caractérisé en ce que la source lumineuse émet sur une longueur d'onde comprise entre environ 380 et environ 420 nm. 2. Fuel system according to claim 1, characterized in that the light source emits on a wavelength between approximately 380 and approximately 420 nm. 3. Circuit carburant selon la revendication 1 ou la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens sont aptes à fournir une information binaire discriminant entre une essence ou un carburant fortement éthanolé. 3. Fuel system according to claim 1 or claim 2, characterized in that said means are able to provide binary information discriminating between a gasoline or a strongly ethanol fuel. 4. Circuit carburant selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'il est associé à des moyens pour évaluer le volume de carburant présent avant et après une opération de remplissage du réservoir, des moyens pour mémoriser la concentration en alcool dans le carburant avant un remplissage et des moyens pour évaluer la concentration en alcool après le carburant en tenant compte de l'information sur la nature du carburant. 4. Fuel system according to claim 3, characterized in that it is associated with means for evaluating the volume of fuel present before and after a tank filling operation, means for storing the alcohol concentration in the fuel before a filling and means for evaluating the alcohol concentration after the fuel taking into account information on the nature of the fuel. 5. Circuit carburant selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le détecteur est choisi parmi les moyens suivants : photodiode, phototransistor et joulemètre. 5. Fuel circuit according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the detector is chosen from the following means: photodiode, phototransistor and joulemeter. 6. Circuit carburant selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la source lumineuse est une diode électroluminescente. 6. Fuel circuit according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the light source is a light emitting diode. 7. Circuit carburant selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la source lumineuse émet de façon pulsionnelle. 7. Fuel circuit according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the light source emits in a pulsating manner. 8. Circuit carburant selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le détecteur est placé en regard de l'émetteur.- 13 - 8. Fuel system according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the detector is placed opposite the transmitter. 9. Circuit carburant selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le détecteur est disposé de manière à recevoir un signal lumineux réfléchi par une surface réfléchissante placée en regard de la source lumineuse. 9. Fuel circuit according to any one of claims 1 to 7, characterized in that the detector is arranged so as to receive a light signal reflected by a reflecting surface placed opposite the light source. 10. Circuit carburant selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte un détecteur, placé dans un point où le carburant est trouble, à une distance angulaire de la source lumineuse comprise entre 10 et 90 , de sorte que le signal diffusé par l'air emprisonné dans le carburant est transmis, en étant plus ou moins absorbé selon la nature du carburant. 10. Fuel system according to any one of claims 1 to 9, characterized in that it comprises a detector, placed in a point where the fuel is cloudy, at an angular distance from the light source of between 10 and 90, of so that the signal diffused by the air trapped in the fuel is transmitted, being more or less absorbed depending on the nature of the fuel. 11. Circuit carburant selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le détecteur est disposé à l'entrée du rail d'injection. 11. Fuel circuit according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the detector is arranged at the inlet of the injection rail. 12. Circuit carburant selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le détecteur est disposé à l'entrée de la pompe à carburant du module jauge pompe du réservoir carburant du véhicule. 12. Fuel circuit according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the detector is arranged at the inlet of the fuel pump of the fuel tank pump gauge module of the vehicle. 13. Circuit carburant selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que le détecteur est disposé à proximité de la trappe à carburant du véhicule. 13. Fuel system according to any one of claims 1 to 10, characterized in that the detector is arranged near the fuel filler flap of the vehicle. 14. Circuit carburant selon l'une quelconque des revendications précédentes, associé à des moyens d'avertissement sonores ou visuels si le carburant utilisé pour remplir le réservoir n'est pas adapté au moteur du véhicule. 14. Fuel system according to any one of the preceding claims, associated with audible or visual warning means if the fuel used to fill the tank is not suitable for the engine of the vehicle. 15. Circuit carburant selon l'une quelconque des revendications précédentes associé à des moyens pour bloquer le redémarrage du véhicule si le carburant utilisé pour remplir le réservoir n'est pas adapté au moteur du véhicule. 15. Fuel system according to any one of the preceding claims associated with means for blocking the restart of the vehicle if the fuel used to fill the tank is not suitable for the engine of the vehicle. 16. Véhicule équipé d'un moteur FLEXFUEL et d'un circuit carburant selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 du type comportant un détecteur du type phototransistor caractérisé en ce que la mesure de la tension aux bornes du phototransistor est utilisée comme mesure directe de la concentration en éthanol dans le carburant présent dans le réservoir, cette mesure étant utilisée pour sélectionner une cartographie de commande du moteur adaptée au carburant présent dans le véhicule. 16. Vehicle equipped with a FLEXFUEL engine and a fuel circuit according to any one of claims 1 to 12 of the type comprising a detector of the phototransistor type characterized in that the measurement of the voltage at the terminals of the phototransistor is used as a measurement. of the ethanol concentration in the fuel present in the tank, this measurement being used to select an engine control map adapted to the fuel present in the vehicle.
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Citations (6)

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