用于直接测量燃料的量的方法及系统技术方案

本公开涉及用于直接测量燃料的量的方法及系统。该方法可包括当燃料流出燃料箱时执行的以下步骤：(a)改变在时间区间内燃料箱中的气体的体积(通过注入或排出气体)；(b)测量在时间区间内燃料箱中的气体的体积的变化率；(c)测量在时间区间内液体燃料流出燃料箱的速率；(d)测量在时间区间的起始点处燃料箱中的气体的第一压力和第一温度；(e)测量在时间区间的结束点处燃料箱中的气体的第二压力和第二温度；(f)基于从步骤(c)到(f)所获得的测量数据来计算燃料箱中的液体燃料的量。由处理单元执行步骤(f)。

【技术实现步骤摘要】

本公开内容总体上涉及用于测量燃料箱(诸如贮藏箱或其它容器)中的液体燃料的量的方法和系统。更具体地，本公开内容涉及通过在燃料箱中不需要引入电组件的方式来测量在燃料箱中的液体燃料的量的方法和系统。
技术介绍
在许多商业和军事应用中，需要连续测量燃料箱中的液体燃料的量。例如，液位传感器通常被用在飞机、汽车和卡车的燃料箱中。液位传感器还被用于监测用于分配燃料的贮藏箱内的液位。许多用于测量液位的传感器都是利用电力。这种传感器的电力输出响应于待测量的液位中的变化而变化，并通常以电阻、电容、电流、磁场、频率等形式变化。这种类型的传感器可包括可变电容器或电阻器、光学组件、霍尔效应传感器、应变仪、超声波设备等。当前在飞机上的大多燃料传感器使用电力。例如，现有的电力电容传感器需要在箱内部的电线，其依次需要复杂的安装以及保护措施以防止在特定电力故障的状态下的安全问题。这种电线需要仔细的屏蔽、压焊以及接地，以减小杂散电容，并且还需要定期维护以确保电接触的完整性。在商用和军用飞行的情况下，对于机组成员来说，在每次飞行之前知晓装载有足够用于任务的燃料是非常重要的。对于机组成员来说同样重要的是，在飞行期间知晓在箱中剩余足够的燃料以安全完成每次飞行。需要简单并准确的燃料的量的度量系统。对于典型的远距离运输机，它需要四分之一磅到半磅的燃料来运输一磅的重量。额外的燃料是固定负载(deadweight)并且需要额外重量的燃料来对其进行传输。如果可以在不引入电流到燃料箱以及在不使用光学技术的情况下测量燃料箱中的液体燃料的量将是有利的。
技术实现思路
以下详细公开的主题涉及用于在不需要准确定位整个燃料箱中的燃料高度的情况下，使用多个燃料测量探头直接测量燃料箱中的液体燃料的量的测量燃料的量的方法和系统。该方法可包括当燃料流出燃料箱时执行的以下步骤：(a)改变在时间区间内在燃料箱中的气体的体积(通过注入或排出气体)；(b)测量在时间区间内燃料箱中的气体的体积的变化率；(c)测量在时间区间内燃料流出燃料箱的速率；(d)测量在时间区间的起始点处燃料箱中的气体的第一压力和第一温度；(e)测量在时间区间的结束点处燃料箱中的气体的第二压力和第二温度；(f)基于从步骤(c)到(f)所获得的测量数据来计算燃料箱中的燃料的量。由处理单元执行步骤(f)。该计算很简单并且不需要计算瞬时燃料体积的拓扑结构。计算能力的要求也是最低的。与电气和电子探头不同，燃料箱中不需要电流。为了满足航行需要，需要两组完全独立的燃料测量器。典型的飞机可以具有用于飞行的多点电子系统，以及能够在燃料加载过程中地面工作人员所使用的磁性系统或机械系统。本文中所提出的系统可以用作主系统或辅助系统。它也可以与当前的电子系统一起使用，使得机组人员可以使用两个独立的飞行实用系统。本文中所公开的方法并不限于飞机应用，而是也可用于陆地和海洋交通工具以及固定液体燃料箱。在以下详细公开的主题的一个方面是用于测量燃料箱(例如，飞机上的燃料箱)中的液体燃料的量的系统，包括：第一计量器测量通过与所述燃料箱流体连通的气体管道的气体的流动速率；第二计量器，测量经由燃料管道流出所述燃料箱的所述液体燃料的速率；第一测量器，测量燃料箱的气隙中的气隙温度；第二测量器，测量燃料箱的气隙中的气隙压力；以及处理单元，被编程为基于来自第一计量器与第二计量器以及来自第一测量器与第二测量器的测量数据计算燃料箱中的液体燃料的量。该系统可进一步包括燃料测量器，被连接以接收并显示表示燃料的量的符号(symbology)。根据一些实施方式，处理单元被编程部分地基于由所述第一测量器与第二测量器在第一时间和第二时间所测量的相应的气隙温度和气隙压力，来计算在所述第一时间之后的所述第二时间时所述燃料箱中的所述液体燃料的量。根据其它实施方式，处理单元被编程为：通过在从第一时间到第二时间的时间区间上对第一计量器的输出进行积分来计算燃料箱中的气体的质量的变化；通过在时间区间上对第二计量器的输出进行积分来计算燃料箱中的液体燃料的体积的变化；并且基于所计算出的在时间区间内燃料箱中的气体的质量和液体燃料的体积的变化以及通过第一测量器和第二测量器在第一时间和第二时间测量出的相应的气隙温度和气隙压力，来计算在第二时间时燃料箱中的液体燃料的量。在以下详细公开的主题的一个方面是用于当燃料流出燃料箱时测量燃料箱中的液体燃料的量的方法，包括以下步骤：(a)在开始于第一时间并结束于第二时间的时间区间内改变燃料箱中的气体的体积；(b)测量在时间区间内燃料箱中的气体的体积的变化率；(c)测量时间区间内燃料流出燃料箱的速率；(d)测量在第一时间时燃料箱中的气体的第一压力；(e)测量在第一时间时燃料箱中的气体的第一温度；(f)测量在第二时间时燃料箱中的气体的第二压力；(g)测量在第二时间时燃料箱中的气体的第二温度；并且(h)基于从步骤(b)到(g)所获得的测量数据来计算燃料箱中的燃料的量，其中，由处理单元执行步骤(h)。该方法可进一步包括在步骤(a)之前关闭与气隙流体连通的排放口，其中，步骤(a)包括当阀门被关闭时，在时间区间内经由气体管道将气体注入燃料箱中，并且步骤(b)包括：测量经由气体管道流入燃料箱的气体的速率。在可替代实施方式中，该方法可进一步包括：在步骤(a)之前打开与气隙流体连通的排放口，其中，步骤(a)包括在时间区间内经由打开的排放口排出所述气隙中的气体，并且步骤(b)包括测量气隙中的气体经由打开的排放口流出的速率。该方法可进一步包括显示表示燃料的量的符号。在一个实施方案中，执行步骤(a)到(h)是在飞机上执行的。另一个方面是用于测量在飞行过程中机载的燃料箱中的液体燃料的量的方法，包括以下步骤：(a)在开始于第一时间并结束于第二时间的时间区间内改变燃料箱中的气体的体积；(b)测量在时间区间内燃料箱中的气体的体积的变化率；(c)测量在时间区间内燃料流出燃料箱的速率；(d)测量在第一时间时燃料箱中的气体的第一压力和第一温度；(e)测量在第二时间时燃料箱中的气体的第二压力和第二温度；(f)计算在时间区间内燃料箱中的气体的质量的变化；(g)计算在时间区间内燃料箱中的燃料的体积的变化；(h)基于所计算的在时间区间内燃料箱中的气体的质量和燃料的体积的变化、第一和第二温度以及第一压力和第二压力来计算在第二时间时燃料箱中的燃料的量；以及(i)显示表示燃料的量的符号，其中，由处理单元执行步骤(f)到步骤(h)。在以下公开了用于测量燃料箱中的燃料的量的方法和系统的其它方面。附图说明图1是示出用于将液体燃料转换成动力的机载系统的主要组件的框图。图2是示出含有液体燃料和气隙气体的燃料箱以及用于测量在开始注入气体(由标示为“气体ΔM”的虚线箭头表示)时的气隙气体的压力和温度的测量器的框图。图3是示出在注入等于ΔM的量的气体(由标示为“气体ΔM”的实线箭头表示)之后与在图2中所示相同的组件的框图。图4是示出根据一个实施方式的当气体被注入到燃料箱时用于直接测量燃料箱中的液体燃料的量的方法的步骤的流程图。图5是示出根据另一个实施方式的当气体排出燃料箱时用于直接测量燃料箱中的液体燃料的量的方法的步骤的流程图。图6是标识根据某些实施方式的用于测量燃料箱中的液体燃料的液位的系统的组件的框图。在下文中将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量燃料箱(4)中的液体燃料(10)的量的系统，包括：第一计量器(50)，测量通过与所述燃料箱(4)流体连通的气体管道的气体的流动速率；第二计量器(48)，测量经由燃料管道流出所述燃料箱(4)的所述液体燃料(10)的速率；第一测量器(14)，测量所述燃料箱(4)的气隙(8)中的气隙温度；第二测量器(12)，测量所述燃料箱(4)的所述气隙(8)中的气隙压力；以及处理单元(44)，被编程为基于来自所述第一计量器(50)与所述第二计量器(48)以及来自所述第一测量器(14)与所述第二测量器(12)的测量数据计算所述燃料箱(4)中的所述液体燃料(10)的量。

【技术特征摘要】
2015.08.05 US 14/818,7011.一种用于测量燃料箱(4)中的液体燃料(10)的量的系统，包括：第一计量器(50)，测量通过与所述燃料箱(4)流体连通的气体管道的气体的流动速率；第二计量器(48)，测量经由燃料管道流出所述燃料箱(4)的所述液体燃料(10)的速率；第一测量器(14)，测量所述燃料箱(4)的气隙(8)中的气隙温度；第二测量器(12)，测量所述燃料箱(4)的所述气隙(8)中的气隙压力；以及处理单元(44)，被编程为基于来自所述第一计量器(50)与所述第二计量器(48)以及来自所述第一测量器(14)与所述第二测量器(12)的测量数据计算所述燃料箱(4)中的所述液体燃料(10)的量。2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理单元(44)被编程为部分地基于由所述第一测量器(14)与所述第二测量器(12)在第一时间和第二时间所测量的相应的气隙温度和气隙压力，来计算在所述第一时间之后的所述第二时间时所述燃料箱(4)中的所述液体燃料(10)的量。3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理单元(44)被编程为：通过在从第一时间到第二时间的时间区间上对所述第一计量器(50)的输出进行积分来计算所述燃料箱(4)中的气体的质量的变化；通过在所述时间区间上对所述第二计量器(48)的输出进行积分来计算所述燃料箱(4)中的所述液体燃料(10)的体积的变化；并且基于所计算出的在所述时间区间内所述燃料箱(4)中的气体的质量的变化和所述液体燃料(10)的体积的变化以及通过所述第一测量器(14)和所述第二测量器(12)在所述第一时间和所述第二时间测量出的相应的气隙温度和气隙压力，来计算在所述第二时间时所述燃料箱(4)中的所述液体燃料(10)的量。4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述处理单元(44)被进一步编程为响应于气隙压力等于预设的最大压力而关闭所述气体管道。5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述气体管道连接至机载的惰性气体生成系统。6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述燃料箱(4)是飞机的一部分。7.一种用于测量在液体燃料(10)流出燃料箱(4)时...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑·H·恩固因，大卫·W·夸克，大卫·M·史密斯，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US