CN101351635A - 用于发动机动力车辆的燃料系统的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于内燃机(M)的燃料系统的装置，其中确定单元(V)连接至燃料储存器(D)和所述内燃机(M)之间的供应油路(L)，其特征在于，该装置包括：用于记录所述内燃机(M)的燃料消耗的装置(DR1)；数据存储介质(S)；用于对流向所述内燃机(M)的燃料取样的装置(DR2)；和用于分析典型燃料特征的装置(A)。本发明还描述了，根据CO2、NOX和CO以及固体微粒类型的燃烧产物的定义排放量水平控制向内燃机(M)的燃料的供给。

Description

用于发动机动力车辆的燃料系统的装置
技术领域
本发明涉及用于发动机动力车辆的燃料系统的装置，更具体地，涉及确定单元，所述确定单元以这样的方式与燃料供给装置和内燃机(combustionengine)连接，所述方式为，向发动机供应的燃料的至少一部分将必须经过这个确定单元，从而基于流过确定单元的燃料的连续或间断测试，如果燃料不满足特定需求，则采用已定义的行为，例如(A)切断供应，(B)减少供应，(C)以某种其它方式降低发动机的性能，(D)容许受限驱动，和/或(E)测量所使用的在已定义的可接收规范以外的燃料的量，用于向驱动器或该信息的外部用户报告，(F)当没有使用已定义类型的，优选地环境友好的生物燃料时，根据所分配的排放物定额扣除来自车辆的一个或多个已定义燃烧产物的计算排放量。
背景技术
对于在大气中CO2和其它燃烧产物(例如NOX、CO和固体微粒)的排放物的增加受到越来越多的关注，这种情况的结果导致全球变暖。因此，几个国家的权威人士对没有引起大气中例如CO2的净排放物增加的车辆引入关于车辆的税费激励和减免措施。由此，产生了这样的事实，在某些国家，对电动汽车(称为EV)和用氢运行的汽车免除了加在新车销售价上的所有非经常性费用。还可以看到这样的实际情况，即对于EV免除了VAT(增值税)、在公共停车场的停车费、公路收费和年费。在某些地区，还允许在公共汽车线路上驾驶EV。这些减免措施提供了从通用的、污染的车辆向EV转变的很大经济激励。一般的观点是，具有零排放量的所有汽车应具有与EV相同的有益效果。这适用于氢驱动车辆以及可以用其他燃料中的生物燃料运行的车辆等。
然而，事实是，用氢和生物燃料运行的车辆也可以用常用的矿物燃料(例如汽油或柴油)来运行。基于纯技术的观点，正是汽车用户能够利用矿物燃料这样的事实，矿物燃料因此存在这样的真实风险，即从税收减免中获益的环境汽车毕竟不能对环境提供任何益处，而通常用矿物燃料驾驶对客户是更加友好的。对车流中车辆的执行检查以检查燃料箱(tank)中的含有物是耗费成本和需要资源的。当所揭示的误用风险很小时，很容易导致使用对环境不友好的燃料。
根据GB 1245312已知一种用于车辆的燃料供给系统，该车辆能够利用各种类型的燃料，并且仅在特定环境下(例如当车辆静态/停止时)允许使用某些免税类型的燃料，通过使用制动系统启动燃料选择器以从普通燃料向替代燃料切换，这些燃料分别容纳在单独的燃料箱中。
JP 8144807公开一种发动机控制单元，已知的是，对于其中的燃料属性进行分析。其描述了用于测量有问题燃料的蒸汽压力的检测箱，然后利用该信息调节发动机的燃料供应系统。
US 5229946公开一种优化发动机性能的方法，该方法通过在其它情况下分析燃料来实施。多个定义的发动机策略对应图包含期望的发动机性能特征。通过模糊逻辑技术来选择对应图，以评估所选发动机的传感器信号，当向燃料箱中填充新燃料并且传感器记录了偏离定义的、标称数值(nominalvalues)某一偏差时，实质上进行这种选择，某一偏差表示了向发动机供应了不同燃料的混合物。
发明内容
本发明的目的在于克服或减少现有技术中的至少一个缺陷。
通过以下的说明书和后附的权利要求书中指定的特征实现所述目的。
本发明涉及确定单元，所述确定单元以这样的方式与燃料供给装置和内燃机连接，所述方式为，向发动机供应的燃料的至少一部分将必须经过这个确定单元，以便基于流过确定单元的燃料的连续或间断测试，如果燃料不满足特定需求，则采用已定义的行为，例如(A)切断供应，(B)减少供应，(C)以某种其它方式降低发动机的性能，(D)容许受限驱动，和/或(E)测量所使用的在已定义的可接收规范以外的燃料的量，用于向驱动器或该信息的外部用户报告，(F)当没有使用已定义类型的，优选地环境友好的生物燃料时，根据所分配的排放物定额扣除来自车辆的一个或多个已定义燃烧产物的计算排放量。
在上述最后的情况(F)中，可以假设，购买的车辆具有给定的每单位行驶距离的排放量定额(例如，g/km)。如果使用的燃料的排放少于该定额，则定额数增加，而矿物燃料的使用导致预算的结余减少。车辆可设置这样的装置，用于表示受未来排放量支配或使用普通矿物燃料行驶多远距离，该未来排放对应例如最后定义的时间/行驶距离/储于存储器中燃料等当前平均排放量。在可用生物燃料的地区，行驶时通常使用生物燃料，从而增加排放物数量的结余。如果例如由于没有生物燃料可用而填充普通矿物燃料，那么排放物数量的结余将被减少。
根据本发明的装置运行建立排放量定额和维护排放量帐目的长线模型。例如，可以综合考虑帐目模型，在由于气候原因(温度)不可能使用生物燃料的地方或由于分配装置等而限制供应的地方，给出限定时间或更大排放量的地理限制可能性。那么可以假设，通过GPS技术或相应的手段可确定车辆的位置。
如随后所述，根据本发明的装置旨在安装在燃料储存器和发动机之间的燃料软管(fuel hose)上。优选地，确定单元安装在与发动机的燃料入口尽可能近的位置，从而对于控制机构容易检测确定单元没有断开。螺丝密封和软管连接也是可能的。确定单元也可以设计为发动机本身的集成部分，例如，与燃料泵连接。正确安装之后，确定单元将连续地或间断地检验所使用的燃料在如环境友好的生物燃料所计算的规范内。
生物燃料具有与基于石油的燃料不同的物理和化学“标签”。某些特征可获得经验性分析，而其它容易识别。
现今，有三组主要的生物制作的燃料：
(1)(植物和动物油制造的)生物柴油。
(2)(通过发酵和蒸馏工艺制造的)生物乙醇；和
(3)例如通过对合成气的气化和使用费托(Fischer-Tropsch)反应器制造的合成柴油。
对于所有共同的是，可通过碳14测试法(C14)展现生物燃料。这是一种相对复杂、成本高和耗时的方法，其不适用于在现在的基于车辆装置中使用。但是完全可能的是，C14测试法将变得不昂贵，并且可以在未来的某个时间容易可用。然而，存在对于生物燃料唯一的几个其它参数。合成柴油的出现由于在很大程度上与化石柴油的属性符合的化学属性。此外，合成柴油具有将其与普通柴油完全区别的属性，合成柴油清澈，几乎像水一样，因此可以通过策略光传播在其它事物中识别出来。
生物柴油主要由植物和动物油制造。其具有在EN 14214中描述的几个参数。
由矿物燃料不容易模仿的参数是：
酯的含量。需求最小是：96.5％。根据EN 1403通过色析法分析测试。
密度。需求是860-900kg/m3。根据EN ISO 3675用比重计测试，或根据EN ISO 12185通过“振荡式U管”方法测试。
燃点。需求是最小120℃。根据EN ISO 3679通过“快速平衡停止”方法测试。与汽油相比，柴油具有更低的燃点，典型地＜59℃。
氧含量。在EN 14214中不需要。生物柴油包含更多的氧含量(8-12％)，其具有副作用，例如实际容易降解性。此外，更高的氧含量提供了清洁的燃烧，导致更低的CO含量。
大体上，生物乙醇是通过发酵工艺用生物含糖或含淀粉的农产品制造。通过蒸馏增加乙醇的浓度。在欧洲，生物乙醇调节在prEN 15376：2006。在新的和修改版本的EN 228中，在正常汽油(E5)中允许多达5％的生物乙醇。从某些“绿色”泵，还销售包括高达85％乙醇和15％化石汽油的E85。
对于混合物，所混合的乙醇需要符合其他物质的这些限制值：
最小乙醇含量。98.7％，包括其它更高含量的酒精。根据EC/2870/2000-附录2、Verfahren B测试。
最大其它更高含量的酒精。2％，根据EC/2870/2000-方法III、EN 13132或EN 1601测试。
最大甲醇含量。1％，根据EC/2870/2000-方法III、EN 13132或EN 1601测试。
此外，还有用于水含量(最大0.3％)、氯含量等的某些限制值。对于生物乙醇，这些不是唯一的。
如果使用合成产物E85，则乙醇含量的需要因此降低为最小83.895％，其它高含量酒精为最大1.7％，以及甲醇含量最大0.85％。
合成柴油：
在提交本申请时，还没有对于合成柴油的特定测试参数，但是可以使用碳14测试法(C14)和光传播测量。对于光传播测量，特定着色剂的使用将提供合成柴油典型特征。
根据本发明的装置分析燃料的标签，以提供例如可使用的发动机控制参数，如果燃料参数(例如，燃点)降低到定义限制以外，则停止发动机或降低发动机性能。可选择地，可使用矿物燃料，但是该系统测量所消耗的量，并提供用于平衡排放量定额和排放量费用的可能支付的基础。
在第一方面中，本发明更具体地涉及一种用于内燃机的燃料系统的装置，其中确定单元连接至燃料储存器和所述内燃机之间的供应油路(supplyline)，其特征在于，该装置包括：
用于记录所述内燃机的燃料消耗的装置；
数据存储介质；
用于对流向所述内燃机的燃料取样的装置；和
用于分析典型燃料特征的装置。
优选地，该装置还包括：用于调节向所述内燃机的燃料供给的装置。
优选地，配置所述用于分析典型燃料特征的装置进行连续分析。或者，配置它们进行间断分析。
优选地，配置用于调节向所述内燃机的燃料供给的装置，以停止或限制燃料供给。
与所述确定单元连接的有以下单元中的一个或多个，包括：
时间记录单元；
周围和/或燃料温度记录单元；
地理位置记录单元；和
英里数记录单元。
有利地，所述确定单元还包括：
指定典型燃料特征的多个参数设置；和/或
多个排放物定额数据设置，其涉及气候和/或地理条件。
有利地，所述多个排放物定额数据设置包括：对于气体CO2、NOX和CO以及固体微粒中一个或多个的排放量的数据。
在第二方面中，本发明涉及一种依据所分配排放物定额从内燃机扣除燃烧产物的排放量的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
将确定单元连接至燃料储存器和所述内燃机之间的供应油路；
始终记录所述内燃机的当前燃料消耗；
通过连续或间断分析确定与一个或多个燃烧产物的排放量相关的燃料典型特征；和
根据可用的排放量定额从所述内燃机扣除所述排放量。
优选地，所述燃烧产物取自包含以下内容的组，包括：气体CO2、NOX和CO以及固体微粒。
优选地，连续地或分步骤地将时间单元定义的附加定额增加至所述可用的排放量定额。
优选地，该方法包括以下步骤：
将关于所述排放量定额结余的信息传输至外部寄存器。
优选地，所述可用的排放量定额取决于所述内燃机的周围温度和/或地理位置，与所述确定单元连接的有周围和/或燃料温度记录单元和/或地理位置记录单元。
在第三方面中，本发明涉及一种控制向内燃机的燃料供给的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
将确定单元连接至燃料储存器和所述内燃机之间的供应油路；
始终记录所述内燃机的当前燃料消耗；
通过连续或间断分析确定与一个或多个燃烧产物的排放量相关的燃料典型特征；
将特定时期内所述内燃机的燃烧产物的当前排放量与预定允许最大排放量相比较；和
当超过排放量限制时，控制对所述内燃机的燃料供应，所述控制包括：限制或停止所述燃料供应，调节所述内燃机的输出，限制所述内燃机的运行时间，和/或限制车辆的行驶距离。
预先允许的燃烧产物的最大排放量与所述内燃机的周围温度和/或地理位置相关，与所述确定单元连接的有周围和/或燃料温度记录单元和/或地理位置记录单元。
尽管在上文中，部分地引用了在车辆中的内燃机，但是本发明的目的还可应用于例如在传播或稳定式的其它内燃机，并且与行驶距离相关的参数可以也与密封距离、发动机运行时间等相关。
附图说明
以下描述了在附图中可见的游戏实施例的实例，其中：
图1示意性示出包括根据本发明的车辆以及用于专用车辆和燃料参数的临时连接的外部寄存器的装置；和
图2示意性示出图1的对应，但是其中还临时连接了CO2定额寄存器。
具体实施方式
尽管这里描述的是涉及CO2排放物的装置和方法，但是对于本领域普通技术人员，其等效物可应用于来自内燃机的任意燃烧产物的排放物是显而易见的。
首先参照图1，其中车辆K包括燃料储存器(reservoir)D，其本身以已知的方式经由供应油路L和燃料定量系统F连接至内燃机M。
设置确定单元V与供应油路L和燃料定量系统F连接。确定单元V包括：用于记录内燃机M的燃料消耗的装置DR1；用于对流向内燃机M的燃料取样的装置DR2；和用于调节提供内燃机M的燃料供给的装置DR3。
此外，确定单元V还包括：数据存储介质S、用于分析典型燃料特征的装置A、时间记录单元U和用于指定对于车辆K和内燃机M的相关组合的典型燃料特征的多个参数设置P。典型地，通过临时连接(例如，通过公知的移动电话技术手段的无线连接)从中央寄存器K检索参数设置P。
此外，确定单元V连接至英里数记录单元KM、周围温度记录单元T和地理位置记录单元G，例如，所谓的GPS(全球定位系统)单元。
然后，参照图2，其中确定单元包括：取代多个参数设置P的多个CO2排放物定额数据设置E，其涉及气候和/或地理条件，并且通过临时连接从中央寄存器K提取。设置确定单元V，用于临时连接到外部寄存器R，传送关于CO2排放物的数据，以用于例如费用的计算。
在根据图1的配置中，存储与用于车辆K或发动机M的特定CO2排放量相关的必要数据P，该数据涉及例如发动机M的海关放行(customeclearance)、其中使用发动机的车辆K、或者可能涉及包括内燃机M的容器(vessel)或其它装置，其中内燃机M是受限于CO2排放物相关的财政预算的。典型地，通过财政权威机构提供所述数据P。如果政府财政指出，由于缺少生物燃料的分布，所以允许的CO2排放量取决于气候条件，典型地，周围温度和/或地理位置，则通过记录单元T记录周围温度和/或通过记录单元G记录地理位置，并且选择对应的数据设置P。通过为此设置的装置DR1计算特定燃料消耗，例如，每千米或每小时消耗，以及通过DR2分析相关属性的燃料。如果分析结果显示CO2排放量超过在参数设置P中定义的排放量，该定义的排放量形成车辆等的财政预算的基础，则采取以下行为：用于调节内燃机M的燃料供应的DR3与发动机M的燃料定量系统F一起限制或停止燃料供应，调节内燃机的输出、限制内燃机M的运行时间和/或限制在其它情况下的车辆K的行驶距离，所述燃料定量系统F可以是例如已知的喷射系统。
在根据图2的配置中，以与上述数据P相同的方式，存储与用于特定车辆K或发动机M的CO2最大允许排放量相关的必要数据E。同样，典型地，通过财政权威机构提供所述数据E。典型地，政府财政部门可定义每驱动距离、每时间单元或类似等等的CO2定额，这是在特定发动机的数据设置E中定义的。当使用发动机M时，确定单元V计算CO2排放量，从所构建的定额中扣除该CO2排放量。关于排放物，当选择有益燃料时，会记录CO2排放量导致配额结余平衡或增加，而使用给出不适宜CO2结余的燃料时会导致定额结余的扣除。当通过临时连接寄存器R，存在记录为负的定额结余时，形成用于支付所产生的排放物附加费用的基础，该排放量是超过形成非经常性费用等的计算的基础的排放量，所述非经常性用费用是根据海关放行预定义的，或通过车辆K/容器/发动机M登记确定的。
还可以假设，如根据图1所述的结构。当已经建立了某个否定量级的定额结余时，后者配置是与向内燃机M燃料供应的干涉相结合的。

Claims (15)

1.一种用于内燃机(M)的燃料系统的装置，其中确定单元(V)连接至位于燃料储存器(D)和所述内燃机(M)之间的供应油路(L)，其特征在于，该装置包括：
用于记录所述内燃机(M)的燃料消耗的装置(DR1)；
数据存储介质(S)；
用于对流向所述内燃机(M)的燃料取样的装置(DR2)；以及
用于分析典型燃料特征的装置(A)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括：
用于调节所述内燃机(M)的燃料供给的装置(DR3)。
3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述用于分析典型燃料特征的该装置(A)被配置用于连续分析。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述用于分析典型燃料特征的装置(A)被配置用于间断分析。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述用于调节所述内燃机(M)的燃料供给的装置(DR3)被配置用于停止或限制燃料供给。
6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，与所述确定单元(V)连接的有以下单元中的一个或多个，包括：
时间记录单元(U)；
周围和/或燃料温度记录单元(T)；
地理位置记录单元(G)；以及
英里数记录单元(KM)。
7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，该装置还包括：
指定典型燃料特征的多个参数设置(P)；和/或
多个排放物定额数据设置(E)，其涉及气候和/或地理条件。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述多个排放物定额数据设置(E)包括：气体CO2、NOX和CO以及固体微粒中一种或多种排放量的数据。
9.一种依据所分配排放物定额从内燃机(M)扣除燃烧产物的排放量的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
将确定单元(V)连接至燃料储存器(D)和所述内燃机(M)之间的供应油路(L)；
在所有时刻记录所述内燃机(M)的当前燃料消耗；
通过连续或间断分析确定与一个或多个燃烧产物的排放量相关的燃料典型特征；以及
根据可用的排放量定额从所述内燃机(M)扣除所述排放量。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述燃烧产物取自包括气体CO2、NOX和CO以及固体微粒的组。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，连续地或分步骤地将时间单元定义的附加定额增加至所述可用的排放量定额。
12.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，该方法还包括以下步骤：
将关于所述排放量定额结余的信息传输至外部寄存器(R)。
13.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述可用的排放量定额取决于所述内燃机(M)的周围温度和/或地理位置，与所述确定单元(V)连接的有周围和/或燃料温度记录单元(T)和/或地理位置记录单元(G)。
14.一种控制内燃机(M)的燃料供给的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
将确定单元(V)连接至燃料储存器(D)和所述内燃机(M)之间的供应油路(L)；
在所有时刻记录所述内燃机(M)的当前燃料消耗；
通过连续或间断分析确定与燃烧产物的排放量相关的燃料典型特征；
将特定时期内所述内燃机(M)的燃烧产物的当前排放量与预定允许最大排放量(E)相比较；以及
当超过排放量限制时，阻碍对所述内燃机(M)的燃料供应，所述阻碍包括：限制或停止所述燃料供应，调节所述内燃机(M)的输出，限制所述内燃机(M)的运行时间，和/或限制车辆(K)的行驶距离。
15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，预先允许的燃烧产物的最大排放量(E)与所述内燃机(M)的周围温度和/或地理位置相关，与所述确定单元(V)连接的有周围和/或燃料温度记录单元(T)和/或地理位置记录单元(G)。
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