Способ регулирования параметров впрыска, сгорания и доочистки двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением, оборудование для реализации указанного способа и двигательная система



Способ регулирования параметров впрыска, сгорания и доочистки двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением, оборудование для реализации указанного способа и двигательная система
Способ регулирования параметров впрыска, сгорания и доочистки двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением, оборудование для реализации указанного способа и двигательная система
Способ регулирования параметров впрыска, сгорания и доочистки двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением, оборудование для реализации указанного способа и двигательная система

 


Владельцы патента RU 2478809:

СП3Х (FR)

Изобретение относится к способу регулирования параметров впрыска, сгорания и доочистки двигателя внутреннего сгорания (ДВС) с самовоспламенением, содержащего биотопливо в горючем. Способ включает этап определения вида и содержания биотоплива, содержащегося в горючем, этап регулировки интенсивности впрыска реагентов и/или присадок, этап регулировки по меньшей мере одного из параметров впрыска и этап регулировки по меньшей мере одного из параметров сгорания в зависимости от содержания и вида биотоплива в горючем, поступающем в ДВС для минимизации загрязняющих выбросов. Содержание и вид биотоплива определяются с помощью спектроскопического датчика. Параметрами впрыска являются: количество впрысков, опережение впрыска, длительность впрыска, интенсивность впрысков, управление режимом наддува - расходом, давлением и температурой поступающего воздуха, изменения сечения направляющего аппарата турбины при работе с турбинами с изменяемой геометрией. Параметрами сгорания являются: интенсивность рециркуляции выхлопных газов, охлаждение рециркулированных выхлопных газов, степень сжатия в двигателях с изменяемой степенью сжатия, и раскрытие, и закрытие клапанов. Раскрыты двигательная система и оборудование, использующие вышеуказанный способ. Технический результат заключается в определении содержания и вида биотоплива в горючем с учетом использования комбинации горючее/загрязняющие выбросы. 3 н. и 12 з.п., ф-лы, 3 ил.

 

Изобретение относится к способу, обеспечивающему возможность снижения выбросов загрязняющих веществ на источнике и оптимизации очистки выхлопных газов двигателя внутреннего сгорания путем изменения параметров впрыска, сгорания и доочистки в соответствии с содержанием биотоплива в горючем.

Добавление соединений сельскохозяйственного происхождения типа сложных эфиров в топливо торгового сорта позволяет свести к минимуму суммарные выбросы парниковых газов, но в то же время оказывает влияние и на выбросы загрязняющих веществ, в частности, оксидов азота (NOx) и частиц. Как показано в многочисленных исследованиях, например, в работе "A Comprehensive Analysis of Biodiesel Impacts on Exhaust Emissions" (Исчерпывающий анализ влияния биодизеля на выбросы выхлопных газов) (United States Environmental Protection Agency, Air and Radiation EPA420-P-02-001 October 2002), добавление в топливо сложного эфира оказывает влияние на выбросы загрязняющих веществ в двигателе с постоянным регулированием. Это объясняется существенными различиями химического порядка между образующими ископаемое горючее углеводородными молекулами и кислородсодержащими соединениями, например, из семейства сложных эфиров.

Во многих странах такие биотоплива вводятся в газойль, причем их процентное содержание меняется в очень широких пределах. Законодательные директивы, касающиеся рекомендованных значений содержания биотоплива в горючем, очень сильно различаются от страны к стране. С другой стороны, имеют место определенные требования по очистке, накладываемые коммерческими заданиями, которые ограничивают степень свободы в вопросах введения биотоплива в зависимости от того, какие рафинирующие основы входят в состав ископаемого горючего.

Существуют множество способов этерификации растительных масел сельскохозяйственного происхождения с целью синтеза продуктов, подлежащих добавлению в топливо. Кроме того, растительные масла можно получать из самых разнообразных источников - рапса, масличной пальмы, сои и других растений. В будущем ожидается разработка способов, которые позволят расширить спектр биотоплив благодаря использованию биомассы и жиров, например, животного происхождения. Следствием разнообразия источников и способов этерификации являются существенные различия в химической структуре, в частности, в углеродном числе углеводородных цепей по обе стороны от эфирной химической группы. Эти специфические химические особенности влекут за собой и существенные различия в выбросах оксидов азота и частиц в процессе их сгорания.

Разнообразие способов этерификации в сочетании с большим числом источников сырья, с требованиями к очистке и качеству, а также с различными правительственными рекомендациями и директивами ведут к тому, что топлива, предназначенные для поставляемых дизельных двигателей, характеризуются все большей изменчивостью, в частности, в отношении содержания и/или вида добавляемого биотоплива.

От современных двигателей требуется, чтобы выброс загрязняющих веществ в процессе их функционирования был ниже действующих норм, причем это требование имеет силу для всего меняющегося ассортимента поставляемых топлив с разным содержанием и видами биотоплива. Для достижения этой цели указанное требование следует учитывать, начиная с этапа конструирования двигателя, причем в рамках контроля работы двигателя принимаются соответствующие защитные меры. Таким образом, разработчики не ставят задачу регулирования двигателя на оптимальный режим применительно ко всем видам горючего, а идут на некоторый компромисс в регулировке впрыска и сгорания, с тем чтобы обеспечить его функционирование вне зависимости от содержания и/или вида биотоплива, добавленного в горючее.

Были также предприняты усилия в области доочистки, в частности, применительно к сажевому фильтру с присадками и к системе переработки оксидов азота (DeNOx).

Для обеспечения надежной работы сажевого фильтра с присадками содержание присадки в горючем регулируют таким образом, чтобы оно было постоянным; при каждой следующей заливке горючего в бак количество подлежащей введению присадки определяют в соответствии с объемом заливаемого горючего. Для того чтобы сажевый фильтр мог работать при любом содержании и виде биотоплива, входящего в состав горючего, при впрыске присадки задается некоторый запас прочности, причем не предусматривается оптимизации этого впрыска в зависимости от указанных содержания и вида биотоплива.

В системах доочистки оксидов азота (NOx) используют реагент и катализатор. На сегодняшний день наиболее часто применяемый способ предусматривает использование в качестве реагента раствора мочевины, обеспечивающего высвобождение гидроксида аммония с превращением моноксида азота в азот в соответствии со следующим уравнением:

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O.

Необходим тщательный контроль реализации этой технологии, с тем чтобы можно было, с одной стороны, ввести достаточное количество реагента для обеспечения превращения оксидов азота, а с другой стороны, предотвратить впрыск чрезмерного количества присадки, что было бы чревато выходом гидроксида аммония в атмосферу с причинением вреда окружающей среде. Для этой цели в рамках указанной технологии DeNOx применяют специальный датчик для измерения концентрации оксида азота за системой доочистки. Этот датчик позволяет выполнить направленное регулирование с контролем на выходе.

Таким образом, в настоящее время изменчивость по содержанию и виду биотоплива в горючем, а также их влияние на выбросы частиц и NOx можно оценить с помощью следующих показателей:

- содержание присадки к дизельному горючему, достаточное для обеспечения надежной работы сажевого фильтра вне зависимости от вида горючего, а также от содержания и вида добавляемого в него биотоплива;

- контроль на выходе на основе использования датчика NOx, устанавливаемого за ступенью доочистки, для впрыска нужного количества реагента с целью обеспечения превращения оксидов азота.

Введение добавок, используемых для доочистки частиц с помощью сажевого фильтра, без оптимизации в зависимости от содержания и вида биотоплива в горючем предполагает необходимость либо увеличения размеров резервуара для присадки, либо его более частого заполнения. Располагаемый объем резервуара для присадки ограничен в силу нехватки места в автомобиле. С другой стороны, конструкторы стремятся к тому, чтобы интервалы пробега между двумя очередными заполнениями были как можно больше и не стесняли водителя. Использование же избыточного количества присадки не отвечает указанным требованиям в отношении наличия достаточного места и интервалов между заполнениями.

Сущность контроля на выходе системы DeNOx, основанного на использовании датчика NOx, помещаемого за ступенью доочистки, состоит в реагировании и коррекции, но не в профилактике. Действительно, регулирование предусматривает увеличение содержания реагента в случае, если датчик обнаруживает NOx в концентрации, превышающей заданное значение, и, наоборот, уменьшение этого содержания, когда оксиды выявлены в концентрации, меньшей, чем заданное значение. На амплитуду колебаний около заданного значения и время, необходимое для регулирования, направленного на достижение этого значения, могут оказывать отрицательное влияние содержание и вид биотоплива в горючем, что влечет за собой увеличение времени действия выбросов загрязняющих веществ.

Сажевый фильтр с присадками становится преобладающим техническим решением проблемы очистки дизельных автомобилей с начала 2000-х годов, при этом с 2004-го года наблюдается все более широкое применение в таких двигателях систем DeNOx с использованием, например, реагента AdBlue.

Стандарты по допустимым загрязнениям становятся все более строгими, так что автопроизводителям постоянно приходится снижать регламентированные уровни таких выбросов в выхлопных газах, как оксиды азота и частицы, в каждом продаваемом автомобиле или двигателе на весь срок его службы, поддерживая при этом на минимальном уровне дополнительные расходы.

Итак, существует потребность в усовершенствовании систем управления впрыском, сгоранием и доочисткой в дизельных двигателях с учетом содержания и/или вида добавляемого в горючее биотоплива.

В документе US 2004000275 рассматривается система впрыска горючего, обеспечивающая для автомобиля возможность оценки горючего в своей топливной системе, что позволяет улучшить характеристики впрыска. Функции этой системы ограничиваются совершенствованием регулировок параметров впрыска и направлены на обработку горючего для двигателей с управляемым зажиганием. Кроме того, в этом документе не раскрыт способ определения качества горючего на борту автомобиля.

В документе WO 94/08226 описан способ определения свойств горючего на борту автомобиля методом спектроскопии в ближнем ИК-диапазоне спектра. Данный способ не предусматривает ни определения содержания биотоплива в горючем для дизельного двигателя, ни принятия каких-либо мер, направленных на сведение к минимуму загрязняющих веществ на источнике, ни на оптимизацию параметров дополнительного контроля двигателя.

В документе "Fluid Condition Monitoring Sensors for Diesel Engine Control" (Датчики контроля состояния жидкости для систем управления работой дизельных двигателей) предложена бортовая система, обеспечивающая возможность оценки содержания продукта "FAME" (Fatty Methyl Ester, жирный сложный метиловый эфир) в дизельном топливе. Применяемый здесь способ предусматривает использование инфракрасного датчика. Инфракрасная технология страдает серьезным недостатком, который состоит в малом сроке службы источника света, который лишь частично отвечает требованиям механической прочности, существующим, например, на автомобильном рынке. Кроме того, для реализации этого способа требуется датчик одноразового применения, позволяющий лишь измерять содержание биотоплива в дизельном горючем или содержание этанола в бензине, что влечет за собой, по сути дела, специфические дополнительные издержки, которые позволили бы справиться со столь необычными проблемами.

В документе WO 02095376 предложен способ контроля режима работы двигателя, исходя из результатов анализа выхлопных газов. Для этого используют помещаемый в линии выхлопа датчик, который должен отвечать требованиям прочности, предъявляемым, например, на автомобильном рынке, причем в особо сложной среде (типа газов с высокой кислотностью), что влечет за собой значительные дополнительные затраты. С другой стороны, контроль параметров двигателя на основе анализа выхлопных газов является по определению контролем реагентов, а это связано в конечном счете с наличием выбросов, в частности, на этапе работы в неустановившемся режиме.

Наконец, в документе WO 2006100377 описан способ оптимизации работы двигателя внутреннего сгорания, предусматривающий определение молекулярной структуры горючего в ближнем ИК-диапазоне.

Целью изобретения является удовлетворение потребности в определении содержания и вида биотоплива в горючем с учетом комбинации горючее/загрязняющие выбросы, для чего предложен способ предварительного задания параметров впрыска, сгорания и доочистки на основе содержания и вида биотоплива в горючем.

Для достижения указанной цели в соответствии с изобретением предлагается регулировать параметры впрыска, сгорания и доочистки для минимизации загрязняющих выбросов на источнике и на выхлопе автомобиля в зависимости от содержания и вида биотоплива в горючем, обеспечивая одновременно более надежную работу с катализаторами, присадками и реагентами для доочистки.

Способ согласно изобретению пригоден для биотоплив любого вида - сложного метилового или этилового эфира рапса, масличной пальмы, подсолнечника и пр., а также биотоплив второго поколения и биотоплив будущего).

Такой способ включает в себя:

- этап определения содержания биотоплива в горючем и

- этап определения вида биотоплива в горючем,

- этап изменения регулировок впрыска, например, опережения впрыска, количества впрысков, длительности впрыска, интенсивность впрыска, управления режимом наддува - расход, давление и температура поступающего воздуха, изменение сечения направляющего аппарата турбины при работе с турбинами с изменяемой геометрией, в зависимости от содержания и вида биотоплива в горючем,

- этап изменения параметров сгорания, например, рециркуляции выхлопных газов (РВГ), охлаждения рециркулированных выхлопных газов, степени сжатия в двигателях с изменяемой степенью сжатия, а также регулировок наддува - расход, давления и температуры поступающего воздуха, в зависимости от содержания и/или вида биотоплива в горючем,

- этап изменения установок доочистки, например, количества впрыскиваемого реагента для обработки DeNOx, количества присадки, впрыскиваемой для обработки частиц с помощью сажевого фильтра с присадками, количества кислорода, добавляемого для дополнительного окисления сажи, в зависимости от содержания и/или вида биотоплива в горючем,

- этап сохранения информации о содержании и/или виде биотоплива в горючем и запись этой информации в память архива.

В предпочтительном варианте последние сохраненные данные повторно используют для предварительного задания параметров впрыска, сгорания и доочистки для минимизации загрязняющих выбросов в процессе пуска транспортного средства.

В другом предпочтительном варианте этап определения содержания и вида биотоплива в горючем, а также предварительное задание и оптимизация параметров впрыска, сгорания и доочистки выполняют периодически и/или по команде электронной или цифровой системы, работающей под управлением системы контроля двигателя, и/или после того, как произведено очередное заполнение резервуара.

В другом предпочтительном варианте содержание и вид биотоплива в горючем определяют с помощью работающего в ближнем ИК-диапазоне датчика, установленного в топливном контуре, который включает в себя систему заполнения резервуара, резервуар, насос, топливный(е) фильтр(ы), магистраль питания двигателя горючим и магистраль возврата к резервуару.

В другом предпочтительном варианте датчик выполнен самоочищающимся.

В другом предпочтительном варианте этап определения содержания и вида биотоплива в горючем включает в себя самодиагностику исправности датчика, причем в случае диагностирования неисправности датчика либо ошибочного определения содержания или вида биотоплива система информирует владельца автомобиля или компанию, занятую его техобслуживанием, о сбое в работе датчика.

В другом предпочтительном варианте информацию, получаемую в результате определения содержания и вида биотоплива в горючем, соотносят и сравнивают с данными от существующих датчиков NOx с целью подтверждения исправной работы всех этих датчиков или же, в случае необходимости, информирования бортовой системы диагностики о сбое в функционировании одного или нескольких из этих датчиков.

В другом предпочтительном варианте в случае обнаружения неисправности одного или нескольких датчиков владелец транспортного средства получает визуальную или звуковую информацию об этом.

В другом предпочтительном варианте в случае обнаружения неисправности одного или нескольких датчиков компанию, отвечающую за техобслуживание транспортного средства, информируют об этом по беспроводной связи.

Данный способ применяется с определенной частотностью и/или при возникновении определенного события. Он применяется, по меньшей мере, при каждой заливке горючего. При этом запуск способа происходит при повышении уровня горючего, считываемого с соответствующего указателя.

Реализация способа предусматривает предварительную разработку правил, параметров и таблиц впрыска, сгорания и доочистки. Благодаря такой разработке удается задать четкую стратегию контроля работы двигателя с целью учета содержания и/или вида биотоплива в горючем.

Учитывая возможность сохранения информации о содержании и/или виде биотоплива в горючем, способ позволяет свести к минимуму загрязняющие выбросы в процессе холодного запуска путем оптимизации параметров впрыска, сгорания и доочистки с учетом свежей сохраненной информации, относящейся к содержанию и/или виду биотоплива в горючем.

Способ позволяет также установить связь между информацией, получаемой в результате определения содержания и вида биотоплива в горючем согласно изобретению с данными от других существующих датчиков (в частности, датчика NOx, находящегося за ступенью доочистки) с целью подтверждения исправной работы указанных датчиков или же, в случае необходимости, информирования бортовой системы диагностики о сбое в функционировании одного или нескольких из этих датчиков.

В соответствии с одним из конкретных вариантов осуществления, работа датчика, обеспечивающего определение содержания и вида биотоплива в горючем, основана на спектроскопическом анализе с использованием технологии ближнего ИК-диапазона спектра. Дело в том, что эта область особенно пригодна для качественной диагностики горючих в том смысле, что здесь мы имеем дело с методикой, обладающей высокой чувствительностью, и что ближний ИК-диапазон можно рассматривать как своего рода «ДНК» продукта. Кроме того, эта область характеризуется исключительно высокой воспроизводимостью.

Далее, технология с использованием ближнего ИК-диапазона обеспечивает возможность применения спектрометра без подвижных частей типа диспергирующей решетки, системы с трансформантой Фурье, светоизлучающих диодов и т.п. При использовании таких технологий появляется возможность миниатюризации. Системы передачи и обнаружения могут быть связаны друг с другом с помощью оптических волокон. Таким образом, технология с использованием ближнего ИК-диапазона обладает теми преимуществами, что дает возможность беспрепятственного монтажа на борту автомобиля и обеспечивает высокую механическую прочность, не требующую больших затрат.

В качестве библиографических источников по работе в ближнем ИК-диапазоне можно назвать, например, опубликованную в 1985 г. работу L.G.WEYER или опубликованное в 1982 г. руководство "Handbook of near infrared analysis", либо более специализированные издания, касающиеся применения спектроскопии в нефтехимии и нефтепереработке, например, статьи Jerome WORKMAN Jr. (1996) или М.VALLEUR (1999).

Информация, содержащаяся в ближнем ИК-диапазоне спектра горючего, извлекается путем математической обработки, позволяющей определить содержание и/или вид биотоплива в горючем. Результаты этого определения учитываются при оптимизации регулировок впрыска, сгорания и доочистки с целью сведения к минимуму загрязняющих выбросов двигателя.

В соответствии с одним из конкретных вариантов осуществления, содержание и/или вид биотоплива в горючем вычисляются на основе определения молекулярной структуры продукта. Дело в том, что знание этой структуры позволяет получить чрезвычайно детальные сведения, дающие возможность точно оценить такие специфические особенности биотоплива, как химические группы или семейства, например, благодаря выявлению эфирной группы путем анализа молекулярной структуры.

Также заявлена двигательная система, содержащая двигатель внутреннего сгорания с самовоспламенением, топливный резервуар, насос, по меньшей мере один топливный фильтр, магистраль питания двигателя горючим и магистраль возврата к резервуару, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит помещаемый в топливный контур спектроскопический датчик для определения содержания биотоплива в горючем.

В другом предпочтительном варианте спектроскопический датчик представляет собой датчик, работающий в ближнем ИК-диапазоне спектра.

Также предложено оборудование для реализации раскрытого выше способа, отличающееся тем, что оно содержит помещаемый в топливный контур спектроскопический датчик, который соединен с электронной или цифровой системой, обеспечивающей возможность использования содержания и вида биотоплива в горючем при управлении параметрами впрыска, сгорания и доочистки.

В предпочтительном варианте спектроскопический датчик представляет собой датчик, работающий в ближнем ИК-диапазоне спектра.

Остальные цели и преимущества изобретения явствуют из нижеследующего детального описания, приводимого со ссылками на приложенные чертежи, где:

фиг.1 представляет собой схематическое изображение топливного контура двигателя, в котором реализован предлагаемый способ, с иллюстрацией одного из примеров выполнения датчика;

фиг.2 - схематическое изображение топливного контура двигателя с указанием возможных мест установки датчика;

фиг.3 - схема, иллюстрирующая различные этапы способа, и в частности, этапы определения содержания и/или вида биотоплива в горючем и этапы регулировки двигателя, направленные на минимизацию загрязняющих выбросов.

С помощью фиг.1 иллюстрируется способ минимизации загрязняющих выбросов транспортного средства, снабженного тепловым двигателем, с учетом содержания и/или вида биотоплива в горючем при регулировках впрыска, сгорания и доочистки.

Питание двигателя горючим осуществляется по топливному контуру 1, имеющему резервуар 2, систему 3 заполнения резервуара и контур 4 питания горючим. Этот контур может включать в себя, например, один или несколько топливных насосов 5, один или несколько топливных фильтров 6 и магистраль 7 возврата в резервуар.

В соответствии с вариантом, представленным на фиг.1, в топливном контуре 1 помещен спектроскопический датчик 8, который соединен с электронной или цифровой системой 13, обеспечивающей возможность использования содержания и/или вида биотоплива в горючем при управлении параметрами впрыска, сгорания и доочистки.

В случае проведения анализа в ближнем ИК-диапазоне в состав датчика входят источник света 9, система разделения света, кювета 10 для отбора проб горючего, фоточувствительная детектирующая система 11 и выделенный компьютер 12. Предусмотрена возможность разнесения системы отбора проб и остальных компонентов спектрометра с помощью оптических волокон. Благодаря выделенному компьютеру 12 можно управлять последовательностями измерений, а также регулировать и контролировать исправную работу датчика 8. В компьютере 12 используются математические модели, обеспечивающие выполнение всех расчетов, связанных с обработкой ближнего ИК-диапазона с целью самодиагностики измерительной системы и определения содержания и вида биотоплива в горючем. Компьютер 12 подключен к электронной или цифровой системе 13, обеспечивающей возможность использования информации о содержании и/или виде биотоплива в горючем в системе контроля работы двигателя применительно к впрыску, сгоранию и доочистке. Эта электронная или цифровая система управляет работой регулировочных исполнительных органов А. Функции компьютера 12 могут выполняться непосредственно электронной или цифровой системой 13.

При работе в ближнем ИК-диапазоне датчик 8 может быть с равным успехом снабжен либо одним источником и одним детектором, либо несколькими источниками света и одним детектором, либо одним источником и несколькими детекторами, либо несколькими источниками света и несколькими детекторами. В этих случаях в нем могут быть применены, в частности, интерференционные фильтры, брэгговская решетка, диспергирующие решетки, жидкие кристаллы, система с трансформантой Фурье или линейная камера для разделения света. Для микроанализатора 8 могут быть предусмотрены как последовательные, так и многоканальные доступы.

Датчик 8 может представлять собой спектрометр, работающий в ближнем ИК-диапазоне, с линейкой из нескольких сотен фотодиодов, каждый из которых регистрирует силу света на данной длине волны. Входящий в состав датчика 8 детектор представляет собой либо полупроводник на основе кремния (Si) или какого-либо сложного сплава (InGaAs, InAs, InSb, PbS, PbSe) с высокой чувствительностью, либо компонент типа CMOS или CCD. Этот детектор может работать с охлаждением или без такового.

Датчик 8 может быть помещен в резервуаре (позиция Р1 на фиг.2), в зоне расположения системы заполнения резервуара (позиция Р2 на фиг.2) и в насосно-измерительном блоке (позиция Р3 на фиг.2), в контуре питания двигателя горючим. В этом последнем случае он может быть установлен между насосом 5 и фильтром 6 (позиция Р4 на фиг.2), в топливном фильтре (позиция Р5 на фиг.2) или за топливным фильтром (позиция Р6 на фиг.2). Его можно также поместить в магистрали возврата горючего (позиция Р7 на фиг.2).

Датчик 8 сконструирован с таким расчетом, чтобы он мог выполнять измерения в спектральных областях в пределах от 780 до 2500 нанометров (от 12820 до 4000 см-1). Можно предусмотреть, например, следующие друг за другом диапазоны измерения 780-1100 нанометров (12820-9090 см-1), 1100-2000 нанометров (9090-5000 см-1) и 2000-2500 нанометров (5000-4000 см-1). Для этого систему отбора проб рассчитывают таким образом, чтобы она имела оптический путь, то есть толщину продукта, через который производится замер, в пределах от 0,5 миллиметра до 100 миллиметров, или, другими словами, оптические пути, соответствующие диапазонам длин волн 50-100 миллиметров в первом случае, 10-20 миллиметров во втором случае и 0,5-5 миллиметров в последнем случае.

Датчик 8 сконструирован с таким расчетом, чтобы он мог определять ближний ИК-диапазон горючего, циркулирующего в топливном контуре двигателя, в режиме отражения, пропускания или поглощения.

Датчик 8 обладает спектральным разрешением (точностью), регулируемым в пределах от 1 до 20 см-1, а предпочтительнее равным 4 см-1.

Входящая в состав датчика 8 система оптики и отбора проб может быть также выполнена самоочищающейся, что позволит обходиться без ее разборки для целей очистки.

Измерения спектров горючего в ближнем ИК-диапазоне осуществляются, например, в режиме поглощения в рассматриваемых зонах длин волн. Значения коэффициентов поглощения, измеренные на каждой отобранной длине волны, вводятся в универсальные математические и статистические модели, которые предварительно откалиброваны в эталонном банке данных, в соответствии с известными правилами хемометрии с целью информирования многовходовой матрицы, что позволяет определять содержание и вид биотоплива в горючем.

Эту качественную информацию вводят в систему контроля работы двигателя, которая изменяет, в зависимости от содержания и вида биотоплива, регулировки (параметры, правила и таблицы) впрыска, сгорания и доочистки таким образом, чтобы добиться оптимизации регулировок с целью сведения к минимуму загрязняющих выбросов двигателя.

Электронная или цифровая система выбирает наилучшие параметры, правила и/или схемы впрыска, сгорания и доочистки двигателя в соответствии с обычной информацией, определяемой различными датчиками и детекторами, но, кроме того, и датчиком 8, который теперь информирует ее о содержании и/или виде биотоплива в горючем.

Параметры, правила и таблицы двигателя могут выбираться таким образом, чтобы минимизировать содержащиеся в выхлопах выбросы, ограничив их уровнями, соответствующими эксплуатационным показателям двигателя согласно iso, или же улучшить эксплуатационные показатели двигателя, доведя их до уровней, соответствующих выбросам согласно iso.

Определение содержания и вида биотоплива в горючем может производиться датчиком 8 с регулярными временными интервалами.

В соответствии с одним из конкретных вариантов осуществления, можно также предусмотреть детектор объема горючего в резервуаре 2. В этом случае управление измерениями, осуществляемыми с помощью датчика 8, ведется таким образом, чтобы они запускались всякий раз, когда резервуар заполняют (когда объем горючего в нем увеличивается).

Предусмотрен также этап сохранения информации о содержании и/или виде биотоплива в горючем, обеспечивающий формирование архива данных по этим параметрам. В процессе запуска двигателя последние сохраненные значения содержания и вида биотоплива используются системой контроля работы двигателя для регулировки параметров, правил и таблиц впрыска, сгорания и доочистки в соответствии с содержанием и видом биотоплива.

Способ согласно изобретению включает в себя использование системы самодиагностики, обеспечивающей проверку исправной работы датчика 8. В случае его неисправности эта система самодиагностики обнаруживает сбой и информирует об этом сбое электронную или цифровую систему, входящую в указанную систему контроля работы двигателя. В этих условиях электронная или цифровая система предпринимает следующие действия:

делает допущение, что содержание и/или вид биотоплива в горючем являются наиболее неблагоприятными и соответственно регулирует параметры, правила и таблицы впрыска, сгорания и доочистки таким образом, чтобы минимизировать загрязняющие выбросы, отрицательно влияющие на эксплуатационные показатели;

информирует бортовую систему диагностики о сбое в работе датчика 8;

информирует владельца автомобиля или компанию, занятую его техобслуживанием, о сбое в работе датчика 8.

На фиг.3 иллюстрируются следующие различные этапы реализации способа:

- этап А: сбор данных о спектре горючего в ближнем ИК-диапазоне;

- этап В: самодиагностика датчика, используемого в ближнем ИК-диапазоне;

- этап С: сообщение о статусе определения содержания и/или вида биотоплива в централизованную (бортовую) систему диагностики;

- этап D: определение содержания и/или вида биотоплива в горючем на основе математической обработки, примененной к ближнему ИК-диапазону спектра;

- этап Е: в случае исправности датчика - перенос информации о содержании и/или виде биотоплива в электронную или цифровую систему, входящую в состав системы контроля работы двигателя;

- этап F: выбор или изменение параметров, правил и/или таблиц, подбираемых электронной или цифровой системой, входящей в состав системы контроля работы двигателя;

- этап G: регулирование работы двигателя в соответствии с подобранными параметрами, правилами и/или таблицами.

1. Способ регулирования параметров впрыска, сгорания и доочистки двигателя внутреннего сгорания с самовоспламенением, отличающийся тем, что он включает в себя этап определения вида и содержания биотоплива, содержащегося в горючем, поступающем в систему впрыска, с помощью спектроскопического датчика и дополнительно содержит этап
регулировки интенсивности впрыска реагентов и/или присадок для доочистки в зависимости от содержания и вида биотоплива в горючем, поступающем в двигатель, и дополнительно содержит этап
регулировки по меньшей мере одного из параметров впрыска, как то:
опережения впрыска, количества впрысков, длительности впрыска, интенсивности впрыска топлива, управления режимом наддува - расходом, давлением и температурой поступающего воздуха, изменения сечения направляющего аппарата турбины при работе с турбинами с изменяемой геометрией, в зависимости от содержания и вида биотоплива в горючем, поступающем в двигатель, и дополнительно содержит этап
регулировки по меньшей мере одного из параметров сгорания, как то: интенсивности рециркуляции выхлопных газов, охлаждения рециркулированных выхлопных газов, степени сжатия в двигателях с изменяемой степенью сжатия и раскрытия и закрытия клапанов в зависимости от содержания и вида биотоплива в горючем, поступающем в дизельный двигатель, для минимизации загрязняющих выбросов на их источнике.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что спектроскопический датчик представляет собой датчик, работающий в ближнем инфракрасном (ИК) диапазоне.

3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что он включает в себя этап сохранения информации, относящейся к содержанию и виду биотоплива в горючем, и записи этих содержания и вида биотоплива в память архива.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что последние сохраненные данные повторно используют для предварительного задания параметров впрыска, сгорания и доочистки для минимизации загрязняющих выбросов в процессе пуска транспортного средства.

5. Способ по п.4, отличающийся тем, что указанный этап определения содержания и вида биотоплива в горючем, а также предварительное задание и оптимизация параметров впрыска, сгорания и доочистки выполняют периодически и/или по команде электронной или цифровой системы (13), работающей под управлением системы контроля двигателя, и/или после того, как произведено очередное заполнение резервуара (2).

6. Способ по п.2, отличающийся тем, что содержание и вид биотоплива в горючем определяют с помощью работающего в ближнем ИК-диапазоне датчика (8), установленного в топливном контуре, который включает в себя систему заполнения резервуара, резервуар (2), насос (5), топливный(е) фильтр(ы) (6), магистраль питания двигателя горючим и магистраль возврата к резервуару.

7. Способ по п.6, отличающийся тем, что датчик (8) выполнен самоочищающимся.

8. Способ по п.7, отличающийся тем, что этап определения содержания и вида биотоплива в горючем включает в себя самодиагностику исправности датчика (8), причем в случае диагностирования неисправности датчика либо ошибочного определения содержания или вида биотоплива система информирует владельца автомобиля или компанию, занятую его техобслуживанием, о сбое в работе датчика (8).

9. Способ по п.1, отличающийся тем, что информацию, получаемую в результате определения содержания и вида биотоплива в горючем, соотносят и сравнивают с данными от существующих датчиков NOx с целью подтверждения исправной работы всех этих датчиков или же в случае необходимости информирования бортовой системы диагностики о сбое в функционировании одного или нескольких из этих датчиков.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что в случае обнаружения неисправности одного или нескольких датчиков владелец транспортного средства получает визуальную или звуковую информацию об этом.

11. Способ по п.9 или 10, отличающийся тем, что в случае обнаружения неисправности одного или нескольких датчиков компанию, отвечающую за техобслуживание транспортного средства, информируют об этом по беспроводной связи.

12. Двигательная система, содержащая двигатель внутреннего сгорания с самовоспламенением, топливный резервуар (2), насос (5), по меньшей мере один топливный фильтр (6), магистраль питания двигателя горючим и магистраль (7) возврата к резервуару, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит помещаемый в топливный контур спектроскопический датчик (8) для определения содержания биотоплива в горючем.

13. Двигательная система по п.12, отличающаяся тем, что спектроскопический датчик представляет собой датчик, работающий в ближнем ИК-диапазоне спектра.

14. Оборудование для реализации способа по меньшей мере по одному из пп.1-9, отличающееся тем, что оно содержит помещаемый в топливный контур спектроскопический датчик (8), который соединен с электронной или цифровой системой (13), обеспечивающей возможность использования содержания и вида биотоплива в горючем при управлении параметрами впрыска, сгорания и доочистки.

15. Оборудование по п.14, отличающееся тем, что спектроскопический датчик представляет собой датчик, работающий в ближнем ИК-диапазоне спектра.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к ракетно-космической технике и может быть использовано при проведении физического моделирования процессов газификации остатков жидкого топлива в баках отделяющихся частей (ОЧ) ступеней ракет-носителей (РН) в условиях малой гравитации с использованием экспериментальных модельных установок в земных условиях, а также и при натурных пусках РН с системами газификации.

Изобретение относится к способу определения чувствительной или нечувствительной природы кристаллического гексогена. .

Изобретение относится к автотракторной технике, в частности к способам контроля качества биотоплива и подготовки топлива к сгоранию. .

Изобретение относится к приготовлению реактивного топлива с заданным содержанием воды для летных сертификационных испытаний на обледенение топливной системы летательных аппаратов.

Изобретение относится к области контроля и анализа с помощью оптических средств мазутов, используемых в котельных установках, и остаточных топлив, используемых в судовых дизелях.

Изобретение относится к области техники взрывных работ и исследования взрывных быстропротекающих процессов, в частности к проведению радиографических исследований физических и механических свойств материалов, подвергаемых воздействию интенсивных динамических нагрузок, создаваемых нагружающими устройствами с использованием взрывчатых веществ (ВВ).

Изобретение относится к исследованию материалов, в частности к оценке изменения показателей качества углеводородных ракетных горючих (далее - горючих), по которым прогнозируют их сроки хранения.

Изобретение относится к оценке эксплуатационных свойств моторных топлив и может быть использовано в нефтехимической, авиационной, автомобильной и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к способу эксплуатации двигателя внутреннего сгорания, в частности двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, согласно ограничительной части пункта 1 формулы изобретения.

Изобретение относится к системам бортовой диагностики утечки воздуха. .

Изобретение относится к устройствам управления двигателя внутреннего сгорания. .

Изобретение относится к способам повышения активной безопасности транспортных средств и может быть использовано в автомобильной технике. .

Изобретение относится к двигателю внутреннего сгорания (ДВС) с несколькими цилиндрами. .

Изобретение относится к блоку управления двигателем (ECU), образующему часть системы многорежимного двигателя, выполненному с возможностью работы во множестве различных режимов.

Изобретение относится к способу и устройству для управления системой впрыска газа в двигатель внутреннего сгорания (ДВС). .

Изобретение относится к способу и устройству для контроля функционирования регулятора частоты вращения, прежде всего при осуществлении функции контроля тяги в системе управления дизельным двигателем.
Изобретение относится к области двигателестроения и может быть использовано при работе карбюраторного двигателя внутреннего сгорания (ДВС) на динамическом режиме самостоятельного холостого хода во время остановок и стоянок автотранспортных средств.

Изобретение относится к двигателям внутреннего сгорания. .
Наверх