CN114303053A - 光学燃料质量传感器 - Google Patents

Abstract

一种燃料质量传感器可以包括：泵，具有吸入侧和压力侧，用于沿着地下储存器和燃料分配单元的喷嘴之间的燃料流动路径泵送燃料；第一发射器，部署在与燃料流动路径流体连通的旁路增压室的第一侧上的泵的吸入侧处，第一发射器被配置为在旁路增压室中发送第一预定频率的第一光信号；接收器，部署在旁路增压室的第二侧上的泵的吸入侧处，并且被配置为接收所述第一光信号；以及控制单元，电连接到所述第一发射器和所述接收器，并被配置为基于所接收的第一预定频率的第一光信号来确定存在于所述燃料流动路径中的燃料的至少一个参数。

Description

光学燃料质量传感器

相关申请的交叉引用

本申请要求保护于2019年6月19日提交的题为“Fuel Quality Sensor”的美国临时专利申请第62/863，539号的优先权，该美国临时专利申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开涉及燃料质量传感器，并且更特别地，涉及具有近红外传感器以监测燃料质量的燃料分配系统。

背景技术

燃料分配系统是安装在加油站以将诸如汽油、柴油、乙醇燃料、生物燃料等各种燃料泵送到车辆中的系统。现代的燃料分配器在逻辑上可以分为两个主要部分：包含嵌入式计算机的电动头部分，用于控制泵的动作，驱动泵的显示器，并与室内销售系统通信；以及机械部分，其包括电动马达、泵送单元、仪表、脉冲器和阀，用于物理地泵送和控制燃料流。

泵的最重要的功能之一是准确地测量泵送和分配的燃料量。容积式流量计广泛用于测量体积流量。测量体积流量或质量流量的其它技术可以包括角动量计、科里奥利流量计、拖曳力流量传感器、电磁流量传感器、激光多普勒风速计（LDA）、压力梯度技术、热传输传感器、基于涡轮的流量传感器、超声波和涡街流量计。此外，为了测量所分配的燃料的含量和/或特性，诸如含水量、气泡、辛烷等级、密度等，可以使用电容测量、电导率传感器、电磁流量传感器、微波吸收性、近红外（NIR）光谱法、核磁共振、热传输传感器、超声波等。

由于依赖燃料分配器向公众分配燃料，并且燃料是一种危险物质，因此燃料分配器在安全性、准确性和安全性方面受到严格的要求。典型地，大多数司法管辖区要求各个泵在安装后由认证机构认证以用于操作。

发明内容

本公开提供了一种用于燃料分配单元的燃料质量传感器和一种用于测量燃料中的含水量或空气气泡的方法。

根据本公开的实施例，提供了一种用于燃料分配单元的燃料质量传感器，并且该燃料质量传感器可以包括：泵，具有吸入侧和压力侧，用于沿着地下储存器和燃料分配单元的喷嘴之间的燃料流动路径泵送燃料；第一发射器，部署在旁路增压室（bypass plenum）的第一侧上的泵的吸入侧处，旁路增压室与燃料流动路径流体连通并且被定向成平行于燃料流动路径，第一发射器被配置为在旁路增压室中发射第一预定频率的第一光信号；接收器，部署在所述旁路增压室的第二侧上的泵的吸入侧处，与所述第一侧相对，并被配置为接收所述第一光信号；以及控制单元，电连接到所述第一发射器和所述接收器，所述控制单元被配置为基于接收到的所述第一预定频率的所述第一光信号来确定存在于所述燃料流动路径中的燃料的至少一个参数。所确定的至少一个参数可以包括存在于燃料流动路径中的燃料的含水量、存在于燃料流动路径中的燃料中的空气气泡的存在以及存在于燃料流动路径中的燃料的辛烷等级中的至少一个。

以下特征中的一个或多个可以被包括在任何可行的组合中。第一光信号可以是具有第一预定频率的第一激光二极管。控制单元可以连续地确定存在于燃料流动路径中的燃料的至少一个参数。此外，控制单元可以响应于检测到所建立的至少一个参数偏离所述至少一个参数的预定阈值而触发警报和/或使泵停止。

燃料质量传感器可以包括第二发射器，该第二发射器部署在旁路增压室的第一侧上的泵的吸入侧处，并且被配置为在旁路增压室中发射第二预定频率的第二光信号。第二光信号可以是具有第二预定频率的第二激光二极管。控制单元可以进一步基于接收到的第一光信号和接收到的第二光信号之间的比较来建立所述至少一个参数中的差异。控制单元可以将所述至少一个参数中的差异与预定值进行比较，以测量存在于燃料流动路径中的乙醇或柴油的含水量。控制单元可以将所述至少一个参数中的差异与预定值进行比较，以检测存在于燃料流动路径中的燃料中的空气气泡的存在。控制单元可以响应于检测到所述至少一个参数中的差异偏离预定值而触发警报和/或使泵停止。

根据本公开的实施例，用于为车辆添加燃料的燃料分配单元可以包括本文公开的燃料质量传感器。

根据本公开的实施例，提供了一种用于确定存在于燃料分配单元的燃料流动路径中的燃料的至少一个参数的方法，并且该方法可以包括以下步骤：从旁路增压室的第一侧发射第一预定频率的第一光信号，旁路增压室与燃料流动路径流体连通并且被平行于燃料流动路径定向；在旁路增压室的第二侧接收第一光信号，第二侧与第一侧相对；基于所接收的第一预定频率的第一光信号确定存在于燃料流动路径中的燃料的至少一个参数，其中所确定的至少一个参数包括存在于燃料流动路径中的燃料的含水量、存在于燃料流动路径中的燃料中的空气气泡的存在以及存在于燃料流动路径中的燃料的辛烷等级中的至少一个。

以下特征中的一个或多个可以被包括在任何可行的组合中。该方法可以进一步包括以下步骤：从旁路增压室的第一侧发射第二预定频率的第二光信号；在旁路增压室的第二侧处接收第二光信号；以及基于所接收的第一光信号和所接收的第二光信号之间的比较来确定所述至少一个参数中的差异。燃料流动路径中的燃料可以是乙醇或柴油。

根据本公开的实施例，提供了一种用于检测存在于燃料分配单元的燃料流动路径中的燃料的至少一个参数的方法，并且该方法可以包括以下步骤：从停滞增压室的第一侧发射第一预定频率的第一光信号，停滞增压室与燃料流动路径流体连通并且正交地远离燃料流动路径延伸；在停滞增压室的第二侧处接收第一光信号，第二侧与第一侧相对；基于所接收的第一预定频率的第一光信号确定存在于燃料流动路径中的燃料的至少一个参数，其中所确定的至少一个参数包括存在于燃料流动路径中的燃料的含水量、存在于燃料流动路径中的燃料中的空气气泡的存在以及存在于燃料流动路径中的燃料的辛烷等级中的至少一个。

值得注意的是，本公开不限于如上所列元件的组合，并且可以以本文所述的元件的任何组合来组装。本公开的其他方面在下文中公开。

附图说明

提供每个附图的简要描述以更充分地理解在本公开的详细描述中使用的附图。

图1图示了根据本公开的示例性实施例的包括燃料质量传感器的燃料分配单元，所述燃料质量传感器具有NIR；

图2图示了根据本公开的示例性实施例的部署在燃料流动路径中的泵的（一个或多个）吸入侧处的图1的燃料质量传感器的发射器和接收器的示例性配置；

图3示出了根据本公开的示例性实施例的图1的燃料质量传感器的发射器部分的示例性电路图；

图4示出了根据本公开的示例性实施例的图1的燃料质量传感器的接收器部分的示例性电路图；

图5A和5B示出了根据本公开的附加示例性实施例的图1的燃料质量传感器的发射器和接收器的示例性配置，所述发射器和接收器部署在燃料流动路径中的泵的（一个或多个）吸入侧处；

图6示出了根据本公开的示例性实施例的用于使用NIR传感器监测燃料质量的流程图；和

图7示出了根据本公开的附加示例性实施例的用于使用NIR传感器监测燃料质量的流程图。

应当理解，上述附图不一定是成比例的，呈现了说明本公开基本原理的各种特征的某种简化表示。本公开的具体设计特征，包括例如具体的尺寸、定向、位置和形状，将部分地由特定的预期应用和使用环境来确定。

具体实施方式

参考下面详细描述的随附附图和示例性实施例，本公开的优点和特征以及实现所述优点和特征的方法将变得显而易见。然而，本公开不限于本文描述的示例性实施例，并且可以体现为变型和修改。提供示例性实施例仅是为了允许本领域普通技术人员理解本公开的范围，本公开的范围将由权利要求的范围限定。因此，在一些实施例中，将不详细描述过程的众所周知的操作、众所周知的结构和众所周知的技术，以避免模糊对本公开的理解。贯穿于说明书，相同的附图标记指代相同的元素。

本文使用的术语仅出于描述特定的实施例的目的，并且不旨在限制本公开。如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另有明确指示。应当进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但是不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组的存在或添加。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项目中的一个或多个的任何和所有组合。

除非特别说明或从上下文中显而易见，否则如本文所使用的，术语“大约”应当理解为在本领域的正常容差范围内，例如在平均值的2个标准偏差内。“大约”可以理解为在规定值的10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05%或0.01%内。除非从上下文另外明确得知，否则本文提供的所有数值都由术语“大约”修饰。

应当理解，本文所用的术语“车辆”或“车”或其它类似术语通常包括机动车辆，诸如包括运动型多功能车辆（SUV）公共汽车、卡车、各种商用车辆在内的乘用车、包括各种船艇和船舶的船只、飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、燃烧式、插电式混合动力电动车辆、氢动力车辆和其它替代燃料车辆（例如，从石油以外的资源导出的燃料）。

本公开的方面提供了一种用于燃料分配单元的燃料质量传感器和一种用于测量燃料中的含水量或空气气泡的方法。根据本公开，可以准确且可靠地实时测量各种燃料特性。由于对诸如含水量、空气气泡和辛烷值之类的燃料特性的连续测量，燃料泵单元可在燃料特性偏离参考值时触发警报，并且由此确保能够分配具有适当特性的燃料。利用现代光电子组件，根据本公开的燃料泵单元可以以合理的成本在紧凑的封装内提供上述功能和优点，同时具有显著提高的准确性和可靠性。此外，根据本公开的燃料泵单元可以以最小的改动改装到现有的燃料分配系统。

在用于测量燃料质量的各种技术中，近红外（NIR）光谱技术提供了优势，因为它可以实时测量各种燃料特性。光谱学是一门研究物质和光如何相互作用的学科。它可以通过研究物质如何反射或吸收具有不同波长的光来确定物质的含量。根据物质如何吸收或反射光线中的能量，可以得出关于物质含量的结论。在测量燃料特性方面，光谱法可以确定辛烷值、含水量和空气气泡的存在。除了其他之外，它还可以用来预测燃料的粘度和密度等。虽然光谱法可以在任何波长的情况下应用，但是近红外（NIR）场提供燃料特性的特定信息。NIR典型地指代电磁光谱中780 nm至2500 nm的区域。NIR光谱也可以用于标识物质和水量。

辛烷等级是燃料的一种特性，其表明燃料可以承受多少压缩而不会自燃。较高的辛烷值通常意味着较高的汽油燃料质量。低辛烷值燃料可能导致过早或失控的爆震问题（例如，引擎爆震）。燃料的真实辛烷值典型地使用标准化马达测定，并且需要更长的过程时间尺度。另一方面，使用光谱法确定辛烷值可以提供一种更快、更便宜的手段。它可以实时使用，并且具有提高的精度和准确度。可以使用激光二极管探测特定波长，并且例如，可以研究1140 nm至1155 nm的波长，以检测燃料的不同反射率，并且由此确定燃料的辛烷值。此外，为了避免诸如浊度之类的样本相关的变化，可以在感兴趣波长处的一个测量强度与归一化强度（诸如同一样本波长或纯水中的另一个波长）之间进行比较。

在下面的描述中，使用术语频率代替波数，但是这些术语具有等同的含义。波数是波长的倒数。

在下文中，将参考随附附图详细描述根据本公开的示例性实施例的用于燃料分配单元的燃料质量传感器。

参考图1，其图示了根据本公开的示例性实施例的包括燃料质量传感器的燃料分配单元，所述燃料质量传感器具有NIR，根据本公开的示例性实施例的燃料分配单元可以包括泵100、一个或多个发射器200和300、接收器400和控制单元（图1中未示出）。泵100可以包括吸入侧（S）和压力侧（P），用于通过燃料软管600沿着地下储存器和燃料分配单元的喷嘴500之间的燃料流动路径泵送燃料。

图2图示了部署在燃料流动路径700中的泵100的吸入侧处的燃料质量传感器的发射器200和300以及接收器400的示例性配置。参照图2，一个或多个发射器200和300可以部署在燃料流动路径700的第一侧上。第一发射器200可以在燃料流动路径中发射第一预定频率的第一光信号或者发射作为要检测的一个参数的签名的第一频率范围的第一光信号。第二发射器300可以发射第二预定频率的第二光信号或者发射作为要检测的一个参数的签名的第一频率范围的第二光信号。接收器400可以部署在泵100的吸入侧（S）处，以接收从第一发射器200和/或第二发射器300发射的光。因此，接收器400可以跨燃料流动路径700与第一发射器200和第二发射器300基本上相对地部署。

第一发射器200和第二发射器300中的每一个可以是具有相干光束的光源，诸如激光器。然而，第一发射器200和第二发射器300不限于相干光源，并且第一发射器和第二发射器中的每一个可以是具有非相干光束的光源，诸如发光二极管（LED）。用于第一发射器200和第二发射器300的激光器可以基于所需的频率、功率、光束质量、形状因子等来选择。激光器可以被配置为连续波激光器或脉冲激光器，包括例如气体激光器、准分子激光器、固态激光器、光子晶体激光器、半导体激光器、染料激光器等。此外，第一发射器200和第二发射器300中的每一个可以包括透镜和/或反射器，以更有效地将光束引导到特定方向。

在一些实现中，第一发射器200和第二发射器300中的每一个可以包括被提供有激光二极管的光源。图3示出了燃料质量传感器的发射器部分的示例性电路图。时分复用（TDM）方案可以用于允许激光器交替发出具有可选频率的光。为实现TDM方案，可以使用计数器（例如CD4017）通过打开和关闭相应的晶体管来使电流流动通过激光二极管（例如1170nm二极管和1300 nm二极管）。计数器可以操作激光二极管以在激活第一激光二极管、激活第二激光二极管和熄灭模式之间连续循环。熄灭时段可以用于记录暗电流并建立背景水平（例如，基线）。激光二极管可以由恒流源（例如，LM317稳压器）供电。例如，通过将1.25 V电源与15Ω电阻器连接，可以提供83.3 mA的恒定电流。

在一些实现中，接收器400可以包括光电二极管。然而，本公开不限于使用光电二极管。也可以使用诸如光敏电阻器、光电倍增器等之类的任何光度器件。当利用光进行照射时，光电二极管可以产生特定的电流。图4示出了燃料质量传感器的接收器部分的示例性电路图。接收器400可以进一步包括放大器（例如，LM312运算放大器）。放大器可以包括两个或更多个放大步骤。在一些实现中，光电二极管可以是基于InGaAs的光电二极管，其包括在NIR范围（例如，800nm–2600nm）中的响应。光电二极管也可以是硅基光电二极管，其包括高达大约1100 nm的响应范围。InGaAs光电二极管在1310 nm时的灵敏度为0.90 A/W，在1550nm时的灵敏度为0.95 A/W。在放大侧，光电二极管生成的电流可以首先转换为反相电压。随后，可以通过反相放大步骤来转换反相电压。

发光二极管与光电二极管的组合提供了一种紧凑的传感器，该传感器对由于泵送单元的马达而引起的振动不敏感。

因此，在燃料流动路径700的吸入侧（S）处，第一发射器200和第二发射器300能够以它们各自的频率或频率范围发出光。发出的光中的每一个可以在燃料流动路径700内行进通过燃料，并且可以到达接收器400。取决于存在于燃料流动路径700中的燃料的特性，接收器400中接收到的光的强度可以在特定频率下改变。在接收器400中接收和处理的信号可以被发射到控制单元。

控制单元可以电连接到第一发射器200、第二发射器300和接收器400中的至少一个。控制单元可以包括存储存器和可以执行从存储存器提供的程序指令的处理器。控制单元可以基于在接收器400处接收和处理的信号来计算相关参数。在本文中，根据本公开的燃料分配单元检测、监测和/或计算的参数可以包括燃料的辛烷等级、燃料中的含水量、燃料中空气气泡的存在和/或数量。然而，本公开不限于此，并且要检测、监测和/或计算的参数可以基于光源的频率和为数据处理实现的算法而变化。参数可以是组分或化学形态。可以根据要检测的参数或组分选择频率。所选的频率或波数是参数的签名。在该参数存在的情况下，该所选频率的部分光能被该参数中的组分吸收。例如，如果参数是含水量，则使用的波长可以是1450 nm或1930 nm，因为水吸收主要在这两个波长处的光能。如果参数是辛烷，则根据辛烷值选择波长。不同种类的汽油辛烷值不同。用于确定辛烷值的一些有用波长在1000 nm至1600 nm之间。空气气泡实际上是指空气和燃料在气相中的混合。例如，可以检测到在波数为2349 cm-1处的空气中的二氧化碳。，由于燃料的某些燃料组分的光谱签名在处于液相或气相时不同，因此可以检测液体燃料中的气体燃料。

此外，控制单元可以将计算的参数与预定值进行比较，以便得出关于存在于燃料流动路径700中的燃料的结论。特别地，控制单元可以连续地监测参数，并且可以在参数偏离预定值时触发警报。附加于或替代于触发警报，控制单元可以在参数偏离预定值时使泵停止。

在控制单元中，对第一发射器200的第一频率和第二发射器300的第二频率的响应可以被单独地和/或共同地监测。在一些实现中，取决于要测量和监测的燃料特性，第一发射器200的第一频率和第二发射器300的第二频率可以每个提供不同特性的信息。在其他实现中，对第一发射器200的第一频率和第二发射器300的第二频率的响应可以一起被监测，以共同指示单个参数。例如，为了检测辛烷值，可以计算吸收率比。在一些实现中，吸收率比可以在1170nm波长处的第一吸收率和1300nm波长处的第二吸收率之间做出，其中的每一个吸收率分别基于由接收器400接收和放大的第一频率和第二频率中的每一个的测量电压和熄灭电压的差来计算，并且吸收率比可以用于确定辛烷值。这两种波长是辛烷值的光谱签名。

控制单元可以获得一次燃料参数（例如，静态测量）。为了使用根据本发明的燃料分配单元更有效地监测燃料特性，控制单元可以连续地或以预定间隔连续地获得燃料参数（例如，动态测量），并且可以根据时间测量燃料参数。当根据时间测量燃料参数时，燃料特性的任何变化可以被监测和检测，并且当燃料参数偏离预定参考值时，控制单元可以触发警报以通知操作者。警报可以在燃料泵处视觉地显示和/或听觉地呈现，以通知最终用户客户。附加地或可替代地，警报可以视觉地显示和/或听觉地呈现给加油站的管理者（例如，操作人员）。警报可以进一步传输到燃料产品供应商（例如，中间分销商）或分销层级中的更高级别。

燃料分配器包括将燃料储存器连接到泵100的吸入管1。

在一些实施例中，如图5A和5B所示，可以在单独提供的增压室710、720（例如，三通管）处进行测量，以移除或减小由于例如燃料流的湍流或不稳定性而引起的短时间尺度变化。增压室710、720连接到吸入管1并且与吸入管1流体连通。增压室710、720由外壳2a、2b定界，外壳2a、2b可以具有平行六面体形状、圆柱形形状或椭圆形形状。参考图5A，停滞增压室710可以通过从燃料流动路径700分叉作为死端光学腔而形成。停滞增压室710相对于吸入管1垂直延伸，并由外壳2a定界。在停滞增压室710内，燃料流可以是基本上停滞的，并且可以防止测量受到流不稳定性的影响，知道经典的流率可以高达80 l/min。参照图5B，旁路增压室720可以提供平行于燃料流动路径700中的主流的旁路流。旁路增压室720平行于吸入管1延伸，并由外壳2b定界。在旁路增压室720内，可以降低流速，并且可以防止测量受到流不稳定性的影响。此外，在图5B所示的配置中，接收器400可以从第一发射器200和第二发射器300轴向（例如，纵向）部署。轴向布置的构造通常可以允许激光与燃料相互作用的光学路径更长，使得可以提高检测极限和/或信噪比。

在一些实现中，旁路增压室720通过壁3与吸入管1内的燃料流动路径分离。壁3和外壳2b限定了包括入口5和出口6的旁路通道4。壁3可以由吸入管1的一部分形成。

根据可能的实施例，外壳2a、2b是旨在连接到吸入管1的纵向管的一部分。它提供了可以在现场的燃料分配器中进行改装的测量单元。

此外，可以在燃料储存器内的两个或更多个单独位置处进行测量。特别地，测量单元可以部署在燃料储存器的底部处或附近，并且另一个测量单元可以部署在燃料储存器的顶部处或附近。通过比较在两个不同位置（诸如顶部和底部）处进行的测量，可以更有效地标识由于燃料分层引起的燃料特性变化。例如，由于水不会与燃料混合，因此在燃料储存器底部和燃料储存器顶部测量的含水量可能不同。因此，通过在燃料储存器内的两个或更多个位置处测量燃料特性，可以提高测量准确性和可靠性。

本公开的另一方面提供了一种用于确定燃料流动路径的燃料中的含水量或空气气泡的方法。参照图6，用于确定含水量或空气气泡的方法可以包括以下步骤：从燃料流动路径的第一侧发射第一预定频率的第一光信号（步骤S100），在燃料流动路径的第二侧接收第一光信号（步骤S200），以及基于接收到的第一预定频率的第一光信号建立存在于燃料流动路径中的燃料的至少一个参数（步骤S300）。此外，可以将所建立的参数与预定值进行比较，以提供关于存在于燃料流动路径中的燃料的信息（步骤S400）。所建立的参数可以指示燃料中的含水量或燃料中空气气泡的存在或辛烷值。

参照图7，用于确定燃料流动路径的燃料中的含水量、空气气泡和辛烷值的方法可以进一步包括以下步骤：从燃料流动路径的第一侧发射第二预定频率的第二光信号（步骤S500），以及在燃料流动路径的第二侧接收第二光信号（步骤S600）。该方法可以基于接收到的第二预定频率的第二光信号建立存在于燃料流动路径中的燃料的至少一个附加参数。可替代地或附加地，该方法可以基于接收到的第一光信号和接收到的第二光信号之间的比较来确定至少一个参数中的差异（步骤S700）。此外，该方法可以将所述至少一个参数中的差异与预定值进行比较，以便提供关于燃料的信息（步骤S800）。所建立的参数可以指示燃料中的含水量或燃料中空气气泡的存在。

例如，水吸收1450 nm和1930 nm的波长处的光能。第一频率可以是1450 nm，提供含水量的第一参数。将第一参数中的差异与预定值进行比较。第二频率可以是1930 nm，提供含水量的第二参数。为了提高可靠性，将第二参数中的差异与预定值进行比较。

可替代地，第一频率可以是1450 nm，提供含水量的第一参数。将第一参数中的差异与预定值进行比较。第二频率可以是作为乙醇的光谱签名的波长。将第二参数中的差异与预定值进行比较。如果第一参数指示水比率高，则第二参数将指示如果乙醇比率低，则确认乙醇中的水含量高。

作为与辛烷值相关的另一个示例，第一频率可以是提供第一参数的87辛烷值的光谱签名。第二频率可以是提供第二参数的92辛烷值的光谱签名。在燃料混合中比较第一和第二参数以确定最终参数，该最终参数是存在于燃料流动路径中的燃料的辛烷等级。

在本公开的前述示例性实施例中，燃料流动路径的第一侧和第二侧可以基本上彼此相对。光信号可以是具有特定频率的相干激光束。在一些实现中，燃料流动路径可以包括圆形的横截面几何形状。在其它实现中，燃料流动路径的横截面几何形状可以是正方形，以允许发出的光以较少的反射或折射沿着壁-燃料界面进入燃料流动路径。然而，燃料流动路径的横截面几何形状不限于此，并且可以从任何几何形状中选择。此外，发射器和/或接收器可以部署在燃料流动路径的内部或燃料流动路径的外部。当发射器和/或接收器部署在燃料流动路径的外部时，燃料流动路径的壁可以包括光学透明的窗口。光学透明窗口可以由石英玻璃、石英、蓝宝石或透明塑料（诸如聚碳酸酯）形成。在一些实现中，为了增加燃料流动路径内的激光束的光学路径长度，可以包括一个或多个反射器。在光谱法中，光吸收率或反射率可以随着样本内光学路径长度的增加而成比例增加。因此，通过包括反射器，由激光器发出的光可以在燃料流动路径内被多次反射，以在发出的光被接收器接收之前建立增加的光学路径。

在前述示例性实施例中，描述了布置两个发射器和一个接收器的配置。然而，本公开不限于此。可以使用多于两个的具有不同频率的发射器，并且此外，可以包括多于一个的接收器。例如，发射器和接收器可以一对一配对。在一些实现中，可以包括具有可调谐频率的一个或多个激光器。可调谐激光器可以在单个设备内提供更宽的频率能力，因为可以通过调节激光器的操作参数（诸如温度）在频率范围内调谐激光器的频率。

在操作中，由于对燃料特性的连续监测，燃料分配单元可以向客户提供准确的实际辛烷值混合，并且由此可以允许客户基于实际辛烷值的混合付费，而不仅仅是通过泵上列出的标称辛烷值付费。例如，当第一客户分配以第一价格定价的标称辛烷值为87的燃料，并且随后的客户命令分配单元分配以第二价格定价的标称辛烷值为92的燃料时，可以存在辛烷值从大约87逐渐改变到大约92的转变时段。通过在燃料分配的转变期间实时测量实际辛烷值，可以计算所得到的燃料的价格，以对应于混合的87辛烷燃料和92辛烷燃料的实际量。

如上所述，根据本公开的燃料泵单元可以实时提供各种燃料特性的准确和可靠的测量。由于对诸如含水量、空气气泡和辛烷值之类的燃料特性的连续测量，燃料泵单元可以在燃料特性偏离参考值时触发警报，并且由此确保能够分配具有适当特性的燃料。使用基于现代光电子组件的NIR光谱技术，根据本公开的燃料泵单元可以以合理的成本在紧凑的封装内提供上述功能和优点，同时显著提高准确性和可靠性。此外，根据本公开的燃料泵单元可以以最小的改动改装到现有的燃料分配系统。

在上文中，尽管通过诸如具体组件等之类的具体事项、示例性实施例和附图来描述本公开，但是提供它们仅仅是为了帮助对本公开的整体理解。因此，本公开不限于示例性实施例。本公开所属领域的技术人员可以根据该描述进行各种修改和改变。因此，本公开的精神不应限于上述示例性实施例，并且以下权利要求以及与权利要求同等或等同地修改的所有技术精神应当被解释为落入本公开的范围和精神内。

Claims (14)

1.一种用于燃料分配单元的燃料质量传感器，包括：

泵，具有吸入侧和压力侧，用于沿着地下储存器和燃料分配单元的喷嘴之间的燃料流动路径泵送燃料；

第一发射器，部署在旁路增压室的第一侧上的泵的吸入侧处，旁路增压室与燃料流动路径流体连通并且平行于燃料流动路径定向，所述第一发射器被配置为在旁路增压室中发射第一预定频率的第一光信号；

接收器，部署在所述旁路增压室的第二侧上的泵的吸入侧处，与所述第一侧相对，并且被配置为接收所述第一光信号；和

控制单元，电连接到所述第一发射器和所述接收器，所述控制单元被配置为基于所接收的所述第一预定频率的第一光信号来确定存在于所述燃料流动路径中的燃料的至少一个参数，

其中，所确定的至少一个参数包括存在于燃料流动路径中的燃料的含水量、存在于燃料流动路径中的燃料中的空气气泡的存在以及存在于燃料流动路径中的燃料的辛烷等级中的至少一个。

2.根据权利要求1所述的燃料质量传感器，其中，所述第一光信号是具有所述第一预定频率的第一激光二极管。

3.根据权利要求1所述的燃料质量传感器，其中，所述控制单元被配置为连续地确定存在于所述燃料流动路径中的所述燃料的所述至少一个参数。

4.根据权利要求3所述的燃料质量传感器，其中，所述控制单元被进一步配置为响应于检测到所建立的至少一个参数偏离所述至少一个参数的预定阈值而触发警报或使所述泵停止。

5.根据权利要求1所述的燃料质量传感器，进一步包括：

第二发射器，部署在所述旁路增压室的所述第一侧上的所述泵的吸入侧处，并且被配置为在所述旁路增压室中发射第二预定频率的第二光信号。

6.根据权利要求5所述的燃料质量传感器，其中，所述第二光信号是具有所述第二预定频率的第二激光二极管。

7.根据权利要求5所述的燃料质量传感器，其中，所述控制单元被进一步配置为基于所接收的第一光信号和所接收的第二光信号之间的比较来建立所述至少一个参数中的差异。

8.根据权利要求7所述的燃料质量传感器，其中，所述控制单元被配置为将所述至少一个参数中的差异与预定值进行比较，以测量存在于所述燃料流动路径中的乙醇或柴油的含水量。

9.根据权利要求7所述的燃料质量传感器，其中，所述控制单元被配置为将所述至少一个参数中的差异与预定值进行比较，以检测存在于所述燃料流动路径中的燃料中的空气气泡的存在。

10.根据权利要求5所述的燃料质量传感器，其中，所述控制单元被配置为响应于检测到所述至少一个参数中的差异偏离所述预定值而触发警报或使所述泵停止。

11.一种用于确定存在于燃料分配单元的燃料流动路径中的燃料的至少一个参数的方法，包括：

从旁路增压室的第一侧发射第一预定频率的第一光信号，所述旁路增压室与所述燃料流动路径流体连通并且平行于所述燃料流动路径定向；

在旁路增压室的第二侧处接收第一光信号，所述第二侧与所述第一侧相对；

基于所接收的第一预定频率的第一光信号确定存在于燃料流动路径中的燃料的至少一个参数，其中所确定的至少一个参数包括存在于燃料流动路径中的燃料的含水量、存在于燃料流动路径中的燃料中的空气气泡的存在以及存在于燃料流动路径中的燃料的辛烷等级中的至少一个。

12.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：

从旁路增压室的第一侧发射第二预定频率的第二光信号；

在旁路增压室的第二侧处接收第二光信号；

基于所接收的第一光信号和所接收的第二光信号之间的比较来确定所述至少一个参数中的差异。

13.根据权利要求11所述的方法，其中存在于所述燃料流动路径中的燃料是乙醇或柴油。

14.一种用于检测存在于燃料分配单元的燃料流动路径中的燃料的至少一个参数的方法，包括：

从停滞增压室的第一侧发射第一预定频率的第一光信号，所述停滞增压室与所述燃料流动路径流体连通并且正交地远离所述燃料流动路径延伸；

在停滞增压室的第二侧处接收第一光信号，所述第二侧与所述第一侧相对；

基于接收的第一预定频率的第一光信号确定存在于燃料流动路径中的燃料的至少一个参数，其中所确定的至少一个参数包括存在于燃料流动路径中的燃料的含水量、存在于燃料流动路径中的燃料中的空气气泡的存在以及存在于燃料流动路径中的燃料的辛烷等级中的至少一个。

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