CN101517408A - 在燃料变坏后确保车辆发动机组部件安全性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种方法，所述方法用于当发动机燃料箱(2)和燃料供应系统中的燃料品质变坏后，在发动机启动之前或者启动过程中，确保装配有热力发动机的车辆发动机组的部件的安全性。所述方法包括：诊断燃料品质变坏的类型和程度的步骤，所述步骤以对电磁辐射和构成燃料的分子之间的相互作用的测量为基础，所述测量由分析系统实施；和启动系统(13)的步骤，用于根据分析步骤的结果确保发动机组部件的安全性。

Description

在燃料变坏后确保车辆发动机组部件安全性的方法
技术领域
本发明涉及一种预防方法，该方法用于当发动机燃料箱和燃料供应系统中的燃料品质改变(变坏、污染)后，在发动机启动之前或者启动过程中，确保装配有热力发动机的车辆的发动机组部件的安全性。
背景技术
尽管燃料经销商和车辆制造商制定了规定或内部条款，例如精炼者和经销商的质量监督程序、加油站的燃料品质(更具体地，燃料泵分配嘴的直径和燃料箱注入系统的直径)，许多用户有意或无意地给他们的车辆注入了不合适的燃料。越来越多的车辆使用了未得到制造商和海关部门认证的产品，例如，使用导致发动机组及其燃料供应系统和后处理系统严重损坏的食用油、非酯化植物油、民用燃料油，这些损坏(注射器、发动机、燃料箱堵塞，过滤器阻塞、泵卡住、催化剂不起作用)可能很严重并对发动机的注入和燃烧阶段产生大的影响，并且增加规定的或未规定的污染排放，并可能导致发动机破裂。类似地，诸如水/柴油或汽油/酒精或柴油/生物燃料的某些燃料可能不稳定，而且其品质可能随着时间的流逝而变坏(存储稳定性，汽油和乙醇之间或者柴油和二脂(diester)之间的分层现象高于5％)。燃料品质变坏的诸多来源导致了车辆污染增加的可能性，并且导致了对车辆的损害或至少导致了对重要的正确操作的损害。
发明内容
本发明旨在满足一种预防性需求，当发动机燃料箱和燃料供应系统中的燃料品质变坏后，在发动机启动之前或者启动过程中，能确保装配有热力发动机的车辆的发动机组部件的安全性。变坏的类型和程度由微量分析仪类型的系统测量，该微量分析仪类型的系统以对电磁辐射和构成燃料的分子(例如碳、氢、氧)之间的相互作用的测量为基础。该系统与主动或被动系统连接，旨在以可视的或者语音的方式通知用户，和/或自动地确保发动机组的部件的安全性。
本发明能够解决程度日益增加的已知且重复出现的问题，因为本发明能够通知用户并/或预防性地停止车辆的启动过程，以便限制车辆的供应系统并且仅限制燃料品质变坏的影响。排空燃料箱并且进行简单的清洗将足以恢复车辆的运行条件。
为此，本发明涉及一种方法，该方法用于在发动机启动之前或者启动过程中，当发动机燃料箱和燃料供应系统中的燃料品质变坏后，确保装配有热力发动机的车辆的发动机组部件的安全性。所述方法的特征在于，其包括：燃料品质变坏的类型和程度的诊断步骤，所述诊断步骤以对电磁辐射和构成燃料的分子之间的相互作用的测量为基础，所述测量由分析系统实施；以及启动系统的步骤，以根据分析步骤的结果确保发动机组部件的安全性。
分析系统由至少一个设置在燃料回路中的微量分析仪构成，该燃料回路包括注入系统、燃料箱、泵、燃料过滤器、发动机供应回路和返回油箱的回路。
下面的实施例示出了旨在确保发动机组部件安全性的一些操作。这些操作在确保发动机组部件安全性的系统的启动步骤中实施：
-用语音或可视警报装置给用户发出警告；
-自动启动防止车辆启动的系统；
-自动启动一个或多个燃料过滤器的清洗系统；
-自动启动使排放后处理过滤器旁通的系统。
下面的实施例示出了燃料变坏或污染的某些可能来源：
-将汽油注入柴油动力车的油箱内；
-将柴油注入汽油动力车的油箱内；
-将民用燃料油注入汽油动力车或柴油动力车的油箱内；
-将其它产品注入汽油动力车或柴油动力车的油箱内，更具体地：
ο含硫量高的产品，
ο自由水分子含量高的产品，
-品质降低了的水/柴油乳剂，
-用过的或者未用过的食用油，
-非酯化植物油(色拉油)，
-汽油/乙醇的分层(分离)，
-柴油/EMHV的分层。
根据一个具体的实施例，分析系统对电磁辐射和构成燃料的分子之间的相互作用进行的测量包括构成燃料的碳氢化合物的光谱分析的步骤。光谱分析包括燃料的近红外分析。
事实上，近红外分析特别适用于诊断燃料品质的变坏，因为近红外分析是非常灵敏的方法，而且近红外光谱可看作产品的“DNA”。此外，近红外分析特别容易重复实施。
可能提及关于近红外线的参考文献，如1985年出版的L.G.WEYER的文献或者1992年出版的“Handbook of near infraredanalysis”，或者诸如Jerome WORKMAN Jr.在1996年或者M.VALLEUR在1999年的论文中提到的在石油化学和精炼中的光谱应用的更专业的出版物。
附图说明
在参照附图阅读下面描述的过程中，本发明的其它目的和优点将会显现出来：
图1是发动机的燃料供应回路的示意图，其中，通过分析系统的微量分析仪的第一实施例实施了根据本发明的方法；
图2是类似于图1的示意图，其中，通过分析系统的微量分析仪的第二实施例实施了根据本发明的方法；
图3是发动机的燃料供应回路的示意图，其中示出了用于定位根据本发明的方法的分析系统的各种可行性；
图4是示出了所述方法主要步骤的示意图；
图5示出了用于显示燃料变坏的两种方法。
具体实施方式
参照图1，其描述了一种方法，该方法能确保装配有热力发动机的车辆的发动机组的部件在发动机启动前或者启动过程中的安全性，该方法使用一种包括微量分析仪8的分析系统，用于诊断容纳在燃料箱和发动机的燃料供应系统中的燃料的品质变坏。
发动机由燃料回路1供应燃料，燃料回路包括燃料箱2、燃料供应系统3和燃料供应回路4。燃料供应回路例如包括一个或若干燃料泵5、一个或若干燃料过滤器6以及返回燃料箱的回路7。根据本发明的方法适于符合具有添加剂或者无添加剂的燃料和生物燃料标准的任何燃料(煤气、液化气、汽油、煤油、柴油、水/柴油乳剂、燃油、生物燃料)，所述燃料的主要成分是碳、氢和氧。
燃料箱和发动机的燃料供应系统中的燃料品质变坏的诊断包括燃料的近红外分析。其也可以包括红外线分析，或者包括气相或液相色谱分析，或者包括RMN分析，或者包括紫外线分析，或者包括根据相同原理同时作出的若干研究分析。
根据图1中示出的一个实施例，光谱微量分析仪8设置在燃料回路1中，并连接至用于以主动或被动的方式(A)确保发动机组部件安全性的电子或数字系统13。该确保安全性的系统13是用于通知发动机计算器(engine calculator)的主动或被动系统。
在近红外分析的情况下，微量分析仪8由光源9、光分离系统、燃料采样单元10、光敏检测系统11和专用计算器12组成。专用计算器12能够控制测量顺序，并且能够调整和控制微量分析仪8的正确操作。计算器12包括能够执行所有与处理近红外线光谱有关的计算的模式。计算器12与电子或数字系统连接，该系统用于以主动或被动的方式确保发动机组部件的安全性。
在近红外分析的情况下，微量分析仪8可以只包括一个光源和一个探测器，或者包括多个光源和一个探测器，或者包括一个光源和多个探测器，或者包括多个光源和多个探测器。在非分散近红外的情况下，可使用干涉滤波器或晶体滤波器或者傅立叶转换系统。微量分析仪8可以是多路存取型或者顺序存取型。
根据图2中示出的另一个实施例，可以使用光纤15和合适的浸渍探针(sonde plongeante)14，以使该采样系统相对于微量分析仪8的其他部件移动。
微量分析仪8可以是包括多个光电二极管的板带近红外光谱仪(spectromètre proche infrarouge àbarrette)，每个二极管发出给定波长的光强度。探测器11是高灵敏度硅基或复合合金(InGaAs、InAs、InSb、PbS、PbSe)基半导体。可以将探测器11冷却或者不冷却。
如图3所示，微量分析仪8可以设置在：燃料箱内(位置P 1)、燃料箱的注入系统处(位置P2)、发动机的燃料供应回路4中。在最后一种情况下，微量分析仪8可以设置在泵内(位置P3)、设置在泵5和过滤器6之间(位置P4)、设置在过滤器6内(位置P5)或者设置在过滤器6后面(位置P6)。微量分析仪也可以设置在回流到燃料箱的回路7内(位置P7)。
如此设置微量分析仪以便在700纳米至2500纳米(12820cm-1至4000cm-1)的光谱范围内进行测量。连续的测量范围例如可以设置在780纳米至1100纳米(12820cm-1至9090cm-1)之间、1100纳米至2000纳米(9090cm-1至5000cm-1)之间以及2000纳米至2500纳米(5000cm-1至4000cm-1)之间。为此，设置采样系统以便显示光程，即，用作测量的测量单元的厚度在0.5毫米至100毫米之间，即，在第一种情况下光程对应的波长范围从50毫米至100毫米，在第二种情况下光程对应的波长范围从10毫米至20毫米，而在最后的情况下光程对应的波长范围从0.5毫米至5毫米。
设置微量分析仪8以便测量发动机的燃料供应回路1中循环的燃料的近红外光谱的反射率、透射率、吸收率或扩散性。
微量分析仪8的光谱分辨率(精确度)可在1cm-1至20cm-1之间调节，优选为4cm-1。
微量分析仪8的光学和采样系统也可以是自洁式的，这避免了必须将其拆卸才能清洗。
图4示出了该方法的各个步骤：
-B：近红外光谱的收集；
-C：能够示出燃料品质的变坏类型和程度的数学方法；
-D：将微量分析仪8的计算器12做出的表格传送给以主动或被动的方式确保发动机组部件的安全性的系统13；
-A：以主动或被动的方式确保发动机组部件的安全性。
图5示出了用于确定燃料品质变坏的数学方法。诸如在所考虑的波长范围内检测燃料的近红外光谱的吸收率。将在对应于每个选定波长所测量到的吸收率的值与一个或多个光谱包络线(ER)(5.1和5.2)或者参考点(PR)(5.3和5.4)对比，以便确定燃料品质变坏的存在，更准确地，确定这种变坏的类型和程度(等级)。在5.1和5.3的情况下，对应每个选定波长所测量到的燃料吸收率的值都包括在光谱包络线(ER)或者参考点(PR)内，这能够推导燃料的显著变坏的存在。在5.2和5.4的情况下，对应每个选定波长所测量到的燃料吸收率的值不包括在光谱包络线(ER)或参考点(PR)内，这能够推导燃料的显著变坏的存在；通过研究波长，该波长的吸收率在光谱包络线或参考点以外时，可以确定变坏的类型；对应每个选定波长所测量到的吸收率与光谱包络线或参考点之间的偏差能够确定这种变坏的程度(等级)。该系统还包括自诊断装置，其能够自动验证该结果或者这些结果，并自动显示系统的运行故障。该自诊断装置能够确保系统的良好运行或者如果有必要可通知用户、EOBD和发动机控制。该结果或者这些结果传送给以主动或被动方式确保发动机组部件的安全性的该系统或这些系统13。
下面的表格中示出了由微量分析仪8的计算器12给出的表格的例子(图3【X】)，该表格传送给以主动或被动的方式确保发动机组部件的安全性的系统13。获得的该表格是由于注入水而导致燃料品质变坏的表格。
  变坏   变坏类型   变坏程度   自诊断状态
  是的   水   3   正常
在检测到燃料品质变坏的情况下，数字或电子系统13能自动确保发动机组部件的安全性，或者通过可视警报装置或者语音警报装置通知用户，以防止损坏发动机组。
使用燃料品质变坏的类型和程度的存储步骤，以对这些变坏进行精确记录。
确保安全性的主动系统13能够直接或间接地作用于燃料回路参数、燃料注入参数、燃烧参数、后处理参数以及/或车辆启动参数。

Claims (28)

1.一种用于当发动机燃料箱(2)和燃料供应系统中的燃料品质变坏后，在发动机启动之前或者启动过程中，确保装配有热力发动机的车辆的发动机组部件的安全性的方法，所述方法包括：诊断所述燃料品质变坏的类型和程度的步骤，所述步骤以对电磁辐射与所述燃料的构成分子之间的相互作用的测量为基础，所述测量由分析系统实施；以及启动系统(13)的步骤，用于根据分析步骤的结果确保所述发动机组部件的安全性。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于确保安全性的所述系统是用户可视报警系统或者语音报警系统。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于确保安全性的所述系统是用于通知发动机计算器的主动或被动系统。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，用于确保安全性的所述主动系统直接或间接地作用于所述车辆的燃料回路参数、燃料注入参数、燃烧参数、后处理参数和/或启动参数。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于确保安全性的系统的启动步骤包括自动启动防止所述车辆启动的系统。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于确保安全性的系统的启动步骤包括自动启动一个或多个燃料过滤器的清洗系统。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，用于确保安全性的系统的自动启动步骤包括启动允许排放后处理过滤器旁通的系统。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，用于确保安全性的所述系统包括自诊断装置，所述自诊断装置用于确保所述系统的正确运行或者需要时用于通知用户、EOBD和发动机控制装置。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述燃料品质变坏的诊断步骤包括做出至少一个表格的步骤，所述表格包括代表所述燃料品质的标准值、所述燃料品质变坏的类型和程度，并用于确保安全性的所述系统。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，电磁辐射与所述燃料的构成分子之间的相互作用的测量包括(近、中和远)红外线光谱分析和/或紫外线光谱分析和/或RMN光谱分析。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，所述分析系统包括至少一个微量分析仪(8)，所述微量分析仪能够测量所述电磁辐射与所述燃料的构成分子之间的相互作用，所述微量分析仪设置在燃料回路(1)中，所述燃料回路包括注入系统(3)、燃料箱(2)、泵(5)、燃料过滤器(6)、发动机供应回路(4)、以及返回所述燃料箱的回路(7)。
12.根据权利要求11所述的方法，当其从属于权利要求10时，其特征在于，所述方法使用光谱微量分析仪(8)。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述光谱微量分析仪(8)是近红外微量分析仪。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，设置所述近红外微量分析仪以便在780nm至2500nm的光谱范围内实施测量。
15.根据权利要求13和14所述的方法，其特征在于，设置所述微量分析仪(8)以便提供光程，即，测量单元的厚度在0.5mm至100mm之间。
16.根据权利要求13至15中任一项所述的方法，其特征在于，设置所述微量分析仪(8)以便所述微量分析仪的光谱分辨率，即测量精确度在1cm-1至20cm-1之间。
17.根据权利要求11至16中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法使用一种微量分析仪(8)，所述微量分析仪由光源(9)、采样单元(10)、光的光学处理系统(选择、衰减、放大)、探测器(11)和计算器(12)组成。
18.根据权利要求11至16中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法使用一种包括浸渍探针(14)和光纤(15)的微量分析仪(8)。
19.根据权利要求11至16中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法使用一种由包括多个谱带红外线发射二极管的装置实现的微量分析仪(8)。
20.根据权利要求11至16中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法使用一种由包括探测器的装置实现的微量分析仪(8)，所述探测器由高灵敏度光敏二极管组成。
21.根据权利要求11至16中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法使用一种由包括多色频红外光源的装置实现的微量分析仪(8)。
22.根据权利要求11至16中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法使用一种由包括波长选择系统的装置实现的微量分析仪(8)。
23.根据权利要求11至16中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法使用一种由至少一个傅立叶转换装置实现的微量分析仪(8)。
24.根据权利要求11至23中任一项所述的方法，其特征在于，所述微量分析仪(8)是自洁式的。
25.根据权利要求11至24中任一项所述的方法，其特征在于，所述微量分析仪(8)设置在(P1)所述燃料箱(2)中、(P2)所述燃料箱注入系统中、(P4)所述燃料泵(5)与所述燃料过滤器(6)之间、(P5)所述燃料过滤器(6)内、(P6)所述燃料过滤器(6)的下游、或者(P7)所述返回燃料箱的回路(7)内。
26.根据权利要求10至25中任一项所述的方法，其特征在于，在所考虑的波长范围内测量所述燃料的所述近红外线光谱的吸光率、反射率、透射率或扩散性。
27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，将在每个选定波长所测量的吸光率、反射率、透射率或扩散性的值与一个或多个光谱包络线或参考点比较，以确定所述燃料品质变坏是否存在，并且更具体地确定这种变坏的类型和程度(等级)。
28.根据权利要求1至27中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括存储所述燃料品质变坏的类型和程度的信息的步骤，以形成历史记录。
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