CN107923328B - 用于感测并控制燃料气体成分水平的系统 - Google Patents

用于感测并控制燃料气体成分水平的系统 Download PDF

Info

Publication number
CN107923328B
CN107923328B CN201680043149.5A CN201680043149A CN107923328B CN 107923328 B CN107923328 B CN 107923328B CN 201680043149 A CN201680043149 A CN 201680043149A CN 107923328 B CN107923328 B CN 107923328B
Authority
CN
China
Prior art keywords
gaseous fuel
fuel mixture
micro
engine
sensors
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201680043149.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107923328A (zh
Inventor
D·A·罗宾斯凯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Caterpillar Inc
Original Assignee
Caterpillar Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Caterpillar Inc filed Critical Caterpillar Inc
Publication of CN107923328A publication Critical patent/CN107923328A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107923328B publication Critical patent/CN107923328B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1493—Details
    • F02D41/1494—Control of sensor heater
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/02—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with gaseous fuels
    • F02D19/026—Measuring or estimating parameters related to the fuel supply system
    • F02D19/029—Determining density, viscosity, concentration or composition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0626—Measuring or estimating parameters related to the fuel supply system
    • F02D19/0634—Determining a density, viscosity, composition or concentration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D19/00—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D19/06—Controlling engines characterised by their use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures peculiar to engines working with pluralities of fuels, e.g. alternatively with light and heavy fuel oil, other than engines indifferent to the fuel consumed
    • F02D19/0663—Details on the fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02D19/0668—Treating or cleaning means; Fuel filters
    • F02D19/0671—Means to generate or modify a fuel, e.g. reformers, electrolytic cells or membranes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0027—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures the fuel being gaseous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1446—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being exhaust temperatures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0203—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels characterised by the type of gaseous fuel
    • F02M21/0206—Non-hydrocarbon fuels, e.g. hydrogen, ammonia or carbon monoxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0203—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels characterised by the type of gaseous fuel
    • F02M21/0215—Mixtures of gaseous fuels; Natural gas; Biogas; Mine gas; Landfill gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M21/00—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form
    • F02M21/02—Apparatus for supplying engines with non-liquid fuels, e.g. gaseous fuels stored in liquid form for gaseous fuels
    • F02M21/0218—Details on the gaseous fuel supply system, e.g. tanks, valves, pipes, pumps, rails, injectors or mixers
    • F02M21/0227—Means to treat or clean gaseous fuels or fuel systems, e.g. removal of tar, cracking, reforming or enriching
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N25/00—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means
    • G01N25/20—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity
    • G01N25/22—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures
    • G01N25/28—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures the rise in temperature of the gases resulting from combustion being measured directly
    • G01N25/34—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures the rise in temperature of the gases resulting from combustion being measured directly using mechanical temperature-responsive elements, e.g. bimetallic
    • G01N25/36—Investigating or analyzing materials by the use of thermal means by investigating the development of heat, i.e. calorimetry, e.g. by measuring specific heat, by measuring thermal conductivity on combustion or catalytic oxidation, e.g. of components of gas mixtures the rise in temperature of the gases resulting from combustion being measured directly using mechanical temperature-responsive elements, e.g. bimetallic for investigating the composition of gas mixtures
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
    • G01N27/14—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature
    • G01N27/18—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance of an electrically-heated body in dependence upon change of temperature caused by changes in the thermal conductivity of a surrounding material to be tested
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/22—Fuels; Explosives
    • G01N33/225—Gaseous fuels, e.g. natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0203—Variable control of intake and exhaust valves
    • F02D13/0215—Variable control of intake and exhaust valves changing the valve timing only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0611—Fuel type, fuel composition or fuel quality
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30—Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

一种用于感测和控制燃料气体组成的系统可包括安装在单个腔室(250)中的多个微型传感器(251)，其中每个微型传感器(251)被配置为感测被引入腔室(250)中的气态燃料混合物的特性。该系统还可包括多个加热元件，其中每个加热元件与多个微型传感器(251)中的一者相关联，且多个加热元件被配置为将多个微型传感器(251)中的每一者处的气态燃料混合物的温度同时提高至每个微型传感器(251)处的不同温度水平。该系统还可包括微处理器(254)，其被配置为根据由每个微型传感器感测的特性来确定在每个微型传感器(251)处的不同温度水平下的气态燃料混合物的热力学性质、将热力学性质与气态燃料混合物的燃料气体组成相关，并且根据由相关性确定的燃料气体组成来控制气态燃料混合物中的至少一种成分的量。

Description

用于感测并控制燃料气体成分水平的系统
技术领域
本发明总体涉及一种用于感测燃料气体成分水平的系统，并且更具体地涉及一种用于感测和控制被供应至发动机的气态燃料混合物中的燃料气体成分水平的系统。
背景技术
气态燃料动力发动机可使用一系列不同的燃料混合物来操作。不同的燃料混合物可能导致不同量的污染物，诸如在燃烧期间产生的氮氧化物和二氧化氮(统称为NOx)。各种环境法规已经导致需要在不限制发动机性能的情况下显著地降低污染物水平，诸如通过最大制动平均有效压力(BMEP)测量。化学计量燃烧可在一些内燃机中与排气后处理系统中的特殊催化剂一起使用，以降低燃烧过程中产生的NOx的水平。然而，这可能导致高燃烧温度和增加的爆震倾向，这限制了发动机的BMEP。因此，降低燃烧期间产生的诸如NOx等污染物的水平的各种替代方法可包括诸如通过控制燃料中H2的量来准确地控制燃料中的各种成分的量。燃料组成和发动机的操作特性的精确感测和控制能够提高性能并减少污染物的产生。催化部分氧化重整(CPOx)是可在发动机操作期间使用以改变在燃烧期间被提供给空气-燃料混合物的H2的水平由此提高热效率和燃烧稳定性的一种方法。
传统上，通过气态燃料的温度和/或压力控制或通过组成分析(诸如使用气相色谱法执行而不控制温度或压力)来实现用于对内燃机提供动力的气体燃料的物理性质的确定。用于测量气态燃料质量和组成的方法使得能够确定从特定的气态燃料混合物可获得的热值。使用具有确定质量和热值的特定气态燃料混合物的发动机可通过例如控制点火和燃料喷射来操作，以维持或改善功率输出并减少污染物的产生。在发动机操作期间，用于连续分析气态燃料流的一些现有技术使用昂贵的测量设备，其需要持续的维护并且在恶劣的现场操作条件下缺乏可靠性。
在1994年5月10日授予Bonne的美国专利5,311,44('447专利)中公开了解决上述问题的一种尝试。特定地，'447专利公开了一种用于测量被供给气体消耗装置的燃料的质量的非燃烧过程。该方法包括将燃料的一部分分流通过传感器腔室，并且测量腔室中的第一传感器处的燃料的粘度。该方法还包括在两个不同的温度水平下使用腔室中的第二传感器来测量燃料的热导率。然后基于燃料的温度和压力来校正粘度和热导率值，且使用被确定为根据经校正的粘度和热导率值确定的经验公式来确定对应的热值。然后取决于特定应用所需的信息，将热值存储、显示或作为控制脉冲发出。用于计算燃料热值的经验公式是通过使用市售的回归分析程序来确定的。
虽然在'447专利中描述的方法在一些应用中可能是足够的，但是可能不是最佳的。例如，该方法依赖于确定至少两种不同的燃料气体性质(诸如粘度和热导率)，并且然后使用这两种确定的性质推导燃料气体的特性(诸如热含量)。结果，相关系统需要至少两种不同类型的传感器，这增加了费用，并且可能具有相对较慢的响应时间，这取决于不同燃料特性的测量。系统的速度可能妨碍其用于高度瞬态应用(例如在内燃机应用中)。
所公开的系统旨在克服上述一个或多个问题和/或与用于确定气体组成的现有系统相关联的其它问题。
发明内容
在一个方面中，本发明涉及一种用于感测和控制燃料气体组成的系统。该系统可包括安装在单个腔室中的多个微型传感器，其中每个微型传感器被配置为感测被引入至腔室中的气态燃料混合物的特性。该系统还可包括多个加热元件，其中每个加热元件与多个微型传感器中的一者相关联，且多个加热元件被配置为在每个微型传感器处实施不同的温度水平。该系统仍然可进一步包括微处理器，其被配置为根据由每个微型传感器感测的特性来确定在每个微型传感器处的不同温度水平下的气态燃料混合物的热力学性质、将热力学性质与气态燃料混合物的燃料气体组成相关，并且根据由相关性确定的燃料气体组成来控制气态燃料混合物中的至少一种成分的量。
在另一个方面中，本发明涉及一种与发动机一起使用的控制系统。控制系统可包括多个微型传感器和多个电阻加热元件，该微型传感器安装在单个微室中并且被配置为感测被引入至微型腔室中的气态燃料混合物的特性，该多个电阻加热元件与多个微型传感器中的每一者相关联并且被配置为在多个微型传感器中的每一者处实施不同的温度水平。该系统还可包括微处理器，其被配置为根据由每个微型传感器感测的特性来确定在每个微型传感器处的不同温度水平下的气态燃料混合物的热力学性质、将热力学性质与气态燃料混合物的燃料气体组成相关，并且根据由相关性确定的燃料气体组成来控制气态燃料混合物中的至少一种成分的量和发动机的操作参数。
在另一个方面中，本发明涉及一种控制发动机的方法。该方法可包括将被供应至发动机的气态燃料混合物的连续部分分流至微型腔室中，其中连续部分各自暂时保持在基本上静止的状态。该方法可进一步包括在微型腔室内的多个不同间隔位置处同时将多个微型传感器中的每一者加热至不同的温度水平，以及确定气态燃料混合物的每个连续部分的总热导率。该方法可进一步包括基于热导率来选择性地调整存在于气态燃料混合物中的成分的水平和发动机的控制参数中的至少一者。
附图说明
图1是示例性公开的系统的示意图；
图2是示例性公开的发动机控制系统的示意图；且
图3是描绘可由图1的系统执行的示例性公开的方法的流程图。
具体实施方式
图1说明了用于感测和控制被供应至发动机的气态燃料混合物中的一种或多种成分的量的示例性系统100。通过提供对气态燃料混合物中各种成分的量的准确实时测量，系统100能够精确控制燃烧过程以维持或提高性能，同时减少污染物的产生。内燃机可以是例如由发动机控制模块(ECM)170控制的四冲程气态燃料发动机。然而，本领域技术人员将认识到，如果需要，发动机可替代地为二冲程发动机。发动机可包括至少部分地限定一个或多个汽缸的发动机缸体。活塞可滑动地设置在每个汽缸内以在上止点(TDC)位置与下止点(BDC)位置之间往复运动，且汽缸盖可与每个汽缸相关联。汽缸、活塞和汽缸盖可一起限定燃烧室。发动机可包括以“直列式”配置、“V型”配置、相对活塞配置或任何其它合适配置设置的任意数量的燃烧室。
被提供给发动机中的每个燃烧室的气态燃料混合物可在以空气-燃料混合器被喷射至每个汽缸中之前首先进行压缩，然后诸如通过冷却器130进行冷却。系统100可被配置为将冷却的气态燃料混合物的连续部分从冷却器130分流至微型腔室150中，微型腔室150可包含多个微型传感器，每个微型传感器被配置为感测气态燃料混合物的特性。气态燃料混合物的特性可被输出至处理器并且用于确定气态燃料混合物的热力学性质。例如，处理器可将热力学性质与气态燃料混合物160的组成中的成分水平(诸如O2、H2、N2、NO2、CO、CO2和/或CH4的摩尔百分比)相关。在一个示例性实施例中，微型腔室150可包含4个间隔开的微型传感器，其中电阻加热器与每个微型传感器相关联。每个电阻加热器和微型传感器可以是由尺寸在1微米至1000微米之间的部件构成的微机电系统(MEMS)。如本文使用的术语“微型传感器”还可包括小型装置，诸如微型换能器，其尺寸不一定落在1微米至1000微米的范围内，但是可使用微制造技术制造的微型装置和结构的尺寸不一定落在1微米至1000微米的范围内。
微型腔室150中的每个微型传感器可包括可变电阻器，其电阻随其温度的变化而变化。用于每个微型传感器的可变电阻器可以是紧靠半导体基底上的相关微型传感器的微型加热器。半导体基底可由硅或氮化硅芯片形成，并且可定位在微型腔室150内以被来自引入至微型腔室150中的冷却的气态燃料混合物的每个连续部分的气体至少部分地包围。微型加热器可在悬挂腿上被支撑在基底上方，或作为薄膜电阻器被施加在连接至基底的薄膜上。可变电阻器的一些示例可包括纳米热量计、热导率传感器、微型热敏电阻器、MEMS元件、微型测辐射热计平台、微型线、微型线圈或被结合至或以其它方式连接至膜或通过其它手段被支撑在基底的近侧的任何可变电阻器装置。可使用标准互补金属氧化物半导体(CMOS)制造工艺或MEMS制造工艺来在基底上制造电阻装置。基底可由包括CMOS电读取电路或任何CMOS集成装置的硅或氮化硅膜构成。基底和微型传感器装置可部分地或全部地封闭在气压环境中，该气压环境包括从冷却器130接收至微型腔室150中的冷却的气态燃料混合物的连续部分。包括每个微型传感器的环境可填充有气态燃料混合物的连续的、相对静止的体积，其在包括可变电阻器的顶部和底部表面的环境中的任何地方均匀地施加压力。气态燃料混合物可包括诸如O2、H2、N2、NO2、CO、CO2、CH4和任何其它微量气体或污染气体等成分。
在图2中所示的示例性实施例中，微型腔室250可包含在微型腔室250内间隔开并且各自被设置有来自电功率系统282的电功率的4个微型传感器251。压电微型阀247可设置在微型腔室250的入口和出口处以控制由燃料系统220供应进出微型腔室250的气态燃料混合物的连续体积的流量。压电微型阀247也可由可从编程直流电源280提供的直流电力来致动。4个微型传感器251可被并联激活，且4个微型传感器251中的每一者的每个可变电阻器可接收不同的电压(V加热器)和电流((I加热器)，使得基本上同时在微型腔室250中的4个间隔开的位置处引起4种不同温度。对“基本上同时”的引用意味着在气态燃料混合物的每个连续体积已经被引入至微型腔室250中之后在250毫秒(ms)内4个不同的微型传感器全部在不同温度下达到热平衡。每个微型传感器251的可变电阻器可接收足够的电压和电流，使得每个电阻器的温度比来自冷却器130(图1)或来自燃料系统220(图2)的气态燃料混合物的温度高至少10％。被引入至微型腔室中的气态燃料混合物与每个电阻器的加热温度之间的该最小温度差足以驱动足够的热传递通过气体环境，以准确地指示系统的热导率。与每个微型传感器相关联的每个微型加热器可具有足够小的散热面积，使得它可被认为是热点源。每个微型加热器周围的气体体积也可足够小，使得在将气态燃料混合物的每个连续部分引入微型腔室之后的250ms内可实现热平衡状态。因此，气态混合物的热传递系数基本上与气态混合物的热导率成比例。
本领域一般技术人员将认识到，可采用用于将气态燃料混合物的连续体积引入至微型腔室150中用于测试并且然后从微型腔室清除每个连续体积的替代方法。诸如图2中所示的布置的一个优点在于，微型阀247的致动非常迅速，并且可允许大约每250ms就完全改变微型腔室250中的气体体积(大约4次/秒)。使用布置在微型腔室250内并且基本上同时暴露于4种不同温度的4个不同的微型传感器251还允许快速确定气态燃料混合物的每个连续体积的热力学性质上的4个数据点。来自4个不同微型传感器251的输入和输出电压可用于使用偏最小二乘法(PLS)方法来构建最佳拟合线性回归模型以估计气态燃料混合物的各种参数。来自每个微型传感器251的输出信号可由动态度量模块(DMM)252处理，且微控制器254可使用该信息来发送适当的控制信号给可编程直流电源280。当由DMM 252分析气态燃料混合物的连续体积时，可编程直流电源280可控制每个微型阀247的打开和关闭以清除每个连续体积并且将另一体积的气态燃料混合物引入微型腔室250。
每个可变电阻器的温度可以是所施加的电功率以及流向基底和流向微型腔室250内的每个可变电阻器周围的气体环境的热传递作用。电压和/或电流源可连接至微型传感器251的每个可变电阻器以电激励每个电阻器。由于与每个微型传感器251相关联的每个可变电阻器装置是电阻性的，所以该电激励通过焦耳效应使每个电阻器根据所施加的电功率加热至特定温度。平衡时每个可变电阻器的温度是所施加的电功率、流向微型传感器的基板的热传递以及经由多个热传递机制(诸如传导、对流和辐射)流向每个微型传感器周围的环境的作用。例如，可通过热电堆、一个或多个热电偶或安装在基底上的其它温度检测装置的电压输出来测量每个微型传感器的基底处的温度。气态燃料混合物和相关微型传感器的膜的系统热导率(G)可由G＝QΔT计算，其中Q＝P(加热功率)。P＝V加热器I加热器。热电堆或其它温度检测装置的温差ΔT＝V输出/S，其中S是热电堆或其它温度检测装置的灵敏度。ΔT是温度检测装置的温度差。加热器的温度可根据其电阻和加热器校准的温度-电阻响应来估计。气态燃料混合物的动态测量的热力学性质可与气态燃料混合物的组成直接相关。
在一个实施例中，利用多个可变电阻器装置和微型传感器感测气体组成的方法可基于利用经调制的电激励探测被引入至微型腔室250中的气态燃料混合物的每个连续体积的热响应。热响应可由每个微型传感器周围的环境中的气体的热容量和热导率来确定。在热域中，可变电阻器可具有低通特性，且每个电阻器的相位延迟可由周围气体的热力学特性准确地确定。气体的热力学特性可与气体组成和压力直接相关。因此，对于被引入至微型腔室250中的气态燃料混合物的每个连续体积，在热域中的每个电阻器的相位延迟的测量将因此提供关于气体组成和压力的信息。焦耳加热来自周期性调制的电激励，其中电激励被周期性电信号及时地调制。周期性电信号可以是正弦信号、方形信号、二进制信号、脉冲信号或任何有界的周期性信号。气体感测方法可包括测量可变电阻器的热响应与调制的电激励之间的相位延迟(或时间延迟)。相位延迟(或时间延迟)提供周围气体的热容量和热导率的实时测量。热容量和热导率两者均可与气体组成和压力相关，并且随着每个连续体积的气态燃料混合物被引入至微型腔室250中而不断更新。
如图1和图2中所示，ECM 170、270可被配置为使用气态燃料混合物中的一种或多种成分的确定百分比来向如图1中所示的燃料混合阀180或如图2中所示的燃料系统220提供控制信号。燃料混合阀180可与用于一种或多种成分的来源一起操作，以便在发动机的操作期间对一种或多种成分的水平进行实时调整。如图1中所示，对气态燃料混合物中的成分水平的实时调整的一个示例可包括用于生产重整气体的催化部分氧化(CPOx)工艺120。CPOx工艺120可在发动机与燃料混合阀180结合的操作期间实施，以便在气态燃料混合物中提供附加量的H2。向气态燃料混合物添加H2可提高气态燃料混合物的热效率和燃烧稳定性。
CPOx工艺可通过与系统100相关联的燃料重整器中的合适催化剂来执行，并且被配置为将烃燃料重整为主要包括CO、H2、CO2和H2O的富氢气体。然后可使用燃料混合阀180将由CPOx工艺产生的富H2气体添加至气态燃料混合物中，该气体的量由ECM 170控制并且取决于在每个连续体积的气态燃料混合物中通过微型腔室150中的微型传感器检测到H2的水平。
附加的发动机操作控制可由ECM 170、270基于气态燃料混合物中的各种成分的确定水平来执行。如本领域中所已知的，内燃机可包括可旋转地设置在发动机缸体内的曲轴。连杆可将每个活塞连接至曲轴弯程，使得活塞在TDC位置与BDC位置之间在每个相应汽缸内的滑动运动导致曲轴旋转。类似地，曲轴的旋转可导致每个活塞在TDC位置与BDC位置之间的滑动运动。在四冲程发动机中，活塞可通过进气冲程、压缩冲程、燃烧或动力冲程和排气冲程在TDC位置与BDC位置之间往复运动。在二冲程发动机中，完整循环可包括压缩/排气冲程(BDC至TDC)和动力/排气/进气冲程(TDC至BDC)。汽缸盖可限定进气通路和排气通路。进气通路可将来自进气歧管的压缩空气或空气和燃料混合物引导通过进气开口并引导进入每个燃烧室。排气通路可类似地将废气从燃烧室引导通过排气开口并引导进入排气歧管。进气阀可设置在进气开口内并且被配置为选择性地接合对应的座椅。每个进气阀可在第一位置与第二位置之间移动，在第一位置处，进气阀接合座椅并且阻止流体相对于进气开口的流动，在第二位置处，进气阀从座椅移除以允许流体流动。排气阀可类似地设置在排气开口内并且被配置为选择性地接合对应的座椅。每个排气阀可在第一位置与第二位置之间移动，在第一位置处，排气阀接合座椅并且阻止流体相对于排气开口的流动，在第二位置处，排气阀从座椅移除以允许流体流动。
一系列阀致动组件(未示出)可与发动机可操作地相关联，以在期望正时相对于曲轴的旋转和/或每个活塞的位置在第一位置与第二位置之间移动进气阀和排气阀。每个汽缸盖可包括多个进气开口和多个排气开口。每个这样的开口可与进气阀或排气阀相关联。发动机可包括用于每个汽缸盖的阀致动组件，其被配置为致动该汽缸盖的所有进气阀或所有排气阀。如果需要，单个阀致动组件可致动与多个汽缸盖相关联的进气阀或排气阀。阀致动组件可各自实施例如凸轮/推杆/摇臂布置、螺线管致动器、液压致动器和/或本领域中已知用于致动的任何其它装置。进气阀和/或排气阀打开和/或关闭的正时可对发动机操作有影响(例如，对汽缸压力、温度、效率、爆震正时等有影响)，并且在一些实施例中根据在微型腔室150、250内分析的每个连续体积的气态燃料混合物中检测到的一种或多种成分的水平来进行控制。
图2中所示的燃料系统220可实施例如定位成与进气通路连通的燃料混合阀、燃料入口阀、燃料喷射器、化油器等。根据需要，燃料系统220可以电子、液压、机械和/或气动方式供电，以将加压燃料直接传递至每个燃烧室中或经由进气通路或燃料轨道系统间接传递。燃料可包括压缩气态燃料，诸如(例如)天然气、丙烷、生物气体、填埋气体、氢气和/或另一种燃料的混合物。
允许进入进气通路的燃料的量和/或由燃料系统220允许燃料进入进气通路的正时可与被引入至每个燃烧中的空燃比(A/F)相关联。具体地，如果期望将空气和燃料的贫混合物(即，具有与空气量相比相对较低的燃料量的混合物)引入至燃烧室中，那么燃料系统220可使燃料被引导至进气通道(和/或燃烧室)中持续较短的时间段(或以其它方式被控制为每个给定循环喷射更少的燃料)，该时间段小于期望空气和燃料的浓混合物(即，具有与空气量相比相对较大的燃料量的混合物)的情况。同样地，如果期望空气和燃料的浓混合物，那么燃料系统220可使燃料被引导至进气通道(和/或燃烧室)中较长的时间段(或被控制为每个给定循环喷射更多的燃料)，该时间段长于期望贫混合物的情况。ECM 270可使用气态燃料混合物中的各种成分水平的确定作为输入以辅助调节发动机的操作(例如，控制进气阀、排气阀、燃料系统220、由发动机驱动的负载等)。
DMM 252和微控制器254可被配置为大约每250ms接收由微型腔室250内的每个微型传感器251产生的信号，并且基于这些信号来计算气态燃料混合物的一个或多个热力学特性。本领域一般技术人员将认识到，DMM 252和微控制器254可接收由微型传感器251产生的信号的频率可取决于可向微型腔室250供应和从其中除去每个连续体积的气态燃料混合物有多快而改变。可接收信号的频率也可在很大程度上变化，这取决于在激活与每个微型传感器相关联的微型加热器之后每个体积的气态燃料达到热平衡需要多长时间。在所公开的实施例中，热力学特性可以是气态燃料混合物的系统热导率(G)。其它特性可包括空燃比(A/F)、低热值(LHV)、沃泊指数(WI)、比重(Sg)、甲烷值(MN)和比热容比(γ)。微控制器254可使用存储在存储器中的一个或多个经验公式来计算热力学特性。
微控制器254和ECM 270可各自实施包括用于控制发动机系统的操作的装置的单个处理器或多个处理器。许多市售处理器可执行微控制器254和ECM 270的功能。ECM 270还可包括用于存储数据的存储器或与该存储器相关联，所述数据诸如(例如)是操作状态、设计限制、发动机系统的性能特性或规格、操作指令以及对应的燃料质量参数。各种其它已知的电路可与ECM 270相关联，包括电源电路、信号调节电路、螺线管驱动电路、通信电路和其它适当的电路。另外，ECM 270可能能够经由有线或无线传输与发动机系统的其它部件(例如，与阀致动组件、燃料系统220、燃料混合阀180，由发动机驱动的负载等)通信，并且因而，ECM 270可连接至远离发动机的位置或替代地设置在其中。
ECM 270可被配置为基于由微控制器254计算的燃料质量参数和气态燃料混合物组成来调整发动机的操作。例如，ECM 270可能能够使得进气阀和/或排气阀相对于活塞的移动更早地打开，保持打开更长时间，和/或打开不同的升程量。阀正时的这种改变可能对允许进入燃烧室的空气量和/或燃料的量以及由此产生的压力、温度、效率和/或排放有影响。同样地，ECM 270可能能够使燃料系统220在任何期望正时将更多或更少燃料输送至进气通道(和/或燃烧室)中，由此改变发动机的空燃比并且影响所产生的速度输出、功率输出、效率、排放等。ECM 270还可能能够例如通过增加或减小负载来改变发动机上的负载。ECM 270也可以其它方式影响发动机操作。
ECM 270还可基于气态燃料混合物的热力学特性和组成来调整发动机操作，以改进在给定的一组条件下的操作。即，基于气态燃料混合物特性，ECM 270可改变发动机操作以便避免损坏情况(例如，发动机爆震、超压、超温等)、提高效率和/或功率输出和/或完成其它用户指定的目标。图3示出了描绘基于燃料的热力学特性来感测和控制燃料气体成分水平的方法的流程图。图3将在下面的部分中更详细地讨论以进一步说明所公开的概念。
工业实用性
所公开的系统在涉及不同的燃料供应或具有未知组成的气态燃料混合物的情况下可具有工业实用性，其中期望高水平的性能和降低的污染物水平的相关发动机的持续操作。所公开的系统可通过基于改变系统检测到的燃料质量参数来选择性地实施发动机保护调整来帮助确保继续操作。所公开的发动机系统还可通过选择性地实施对被供应至发动机的气态燃料混合物中的一种或多种成分的量的调整以帮助确保高水平的发动机性能，以实现期望的发动机操作参数。在图3中示出了用于感测和控制气态燃料混合物中的成分的量的一个示例性过程。
如图3中所示，第一步骤(步骤310)可包括使燃料气体样品流入传感器腔室(微型腔室250)，并将微型腔室250中的燃料气体样品在一定时间段内基本上保持零速度。如上面所讨论的，微型腔室250的小体积可允许快速(诸如在250ms或更短时间内)达到热平衡，由此使得系统能够实现用于确定特定热力学特性和气体组成的气体样品的快速连续性。
第二步骤(步骤320)可包括将不同电流((I加热器)和/或电压(V加热器)施加至与微型腔室250中的每个特定微型传感器251相关联的微型加热器，以便在每个微型加热器251处产生不同的加热器温度。在每个微型加热器和周围气体达到热平衡之后，第三步骤(步骤330)可包括根据加热器电阻(R加热器)以及在每个微型传感器的基底处的热电堆电压输出(V输出)来确定系统热导率(G)。如上文讨论的，系统热导率G＝(SV加热器I加热器)/V输出。S是热电堆或其它温度检测装置的灵敏度。温度可通过热电堆、一个或多个热电偶或其它温度检测装置来测量。
在确定系统热导率G之后，第四步骤(步骤340)可包括将系统热导率G、加热器温度T以及在不同的加热器电压(V加热器)和电流(I加热器)下测量的热电堆输出电压V输出与燃料气体参数和成分相关。然后，在第五步骤(步骤350)处，动态度量模块(DMM)252、微控制器254和发动机控制模块270可使用相关的燃料气体特性来通过使用催化部分氧化(CPOx)重整工艺控制被供应给燃料气体混合物的H2的产生。向气态燃料混合物添加H2可提高气态燃料混合物的热效率和燃烧稳定性，由此在减少排放的同时保持或改进发动机的性能。
所公开的系统可提供几个好处。首先，所公开的系统可相对简单，只具有一种类型的微型传感器，例如能够感测气体热导率的微型传感器。这种简单性可帮助降低系统100的成本。另外，通过同时确定在微型腔室150、250内的多个位置处的气态燃料混合物的热力学性质，可提高测量的准确度。特定地，已经计算了在微型腔室250内采用4个微型传感器251的系统的理论精度，其中电功率被提供给4个微型传感器251的4个微型加热器中的每一者以导致每个微型传感器的温度为98℃、158℃、218℃和278℃。已经确定了使用理想气体定律的这种系统的模拟能力，以使得能够按照小于满量程的±1％的精度计算H2、CO、CO2、CH4和N2的摩尔百分比(其中满量程精度(FS)使用偏最小二乘方PLS线性回归方法最佳拟合至直线)。另外，因为只需要单个热力学性质来确定对应的气态燃料混合物组成，所以该系统可以是响应的，允许在瞬态系统中广泛应用。
对于本领域技术人员显而易见的是，可对本发明的系统进行各种修改和变化。考虑到本文公开的说明书和实践，该系统的其它实施例对于本领域技术人员将是显而易见的。希望本说明书和示例仅被认为是示例性的，其中本发明的真实范围由所附权利要求及其等同物指示。

Claims (10)

1.一种用于感测和控制燃料气体组成的系统(100)，所述系统包括：
安装在单个腔室(250)中的多个微型传感器(251)，所述腔室被构造成将气体燃料混合物的每个连续部分在一定时间段内保持在基本零速度，每个所述微型传感器(251)被配置为感测被引入所述腔室(250)中的气态燃料混合物的特性；
多个加热元件，每个所述加热元件与所述多个微型传感器(251)中的一者相关联，且所述多个加热元件被配置为将所述多个微型传感器(251)中的每一者处的所述气态燃料混合物的温度同时提高至每个所述微型传感器处的不同温度水平；以及
微处理器(254)，其被配置为：
根据由每个微型传感器感测的所述特性来确定在每个所述微型传感器(251)处的所述不同温度水平下的所述气态燃料混合物的热力学性质；
将所述热力学性质与所述气态燃料混合物的燃料气体组成相关；且
根据由所述相关性确定的所述燃料气体组成来控制所述气态燃料的混合物中的至少一种成分的量。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述热力学性质是所述气态燃料混合物的热导率。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述微处理器(254)被配置为根据被施加至与每个所述微型传感器(251)相关联的每个所述加热元件的电压和电流中的至少一者来确定所述热力学性质。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述微处理器被配置为根据被供应给所述多个加热元件中的每一者的电功率以及在每个所述相关微型传感器(251)处感测的温度来确定所述热力学性质。
5.根据权利要求4所述的系统，其中所述微处理器(254)被配置为在向所述多个加热元件中的每一者供应所述电功率后每个所述微型传感器(251)处的所述气态燃料混合物已经达到热平衡之后接收指示由位于每个所述微型传感器(251)的基底上的热电偶感测的温度的电压信号。
6.根据权利要求1所述的系统，其中所述微处理器被配置为控制所述气态燃料混合物中的H2的量。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述微处理器被配置为：
通过控制由重整器执行以产生H2的催化部分氧化工艺来控制所述H2的量的产生；且
控制由所述重整器产生的所述H2至所述气态燃料混合物的添加。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述微处理器进一步被配置为至少部分地基于所述气态燃料混合物中的所述至少一种成分的量来控制发动机的操作参数，所述发动机被配置为燃烧所述气态燃料混合物。
9.根据权利要求8所述的系统，其中所述发动机操作参数是空燃比、点火正时、燃料喷射正时、燃料喷射量或发动机负载中的至少一者。
10.一种控制发动机的方法，包括：
将被供应至所述发动机的气态燃料混合物的连续部分分流至微型腔室(250)；
将每个所述连续部分暂时保持在所述微型腔室(250)内处于基本上静止的状态；
在所述微型腔室(250)内的多个不同间隔位置处同时将所述气态燃料混合物的每个所述连续部分加热至多个不同的温度水平；
确定每个连续部分的总体热导率；以及
基于所述热导率来选择性地调整存在于所述气态燃料混合物中的成分的水平和所述发动机的控制参数中的至少一者。
CN201680043149.5A 2015-07-23 2016-06-22 用于感测并控制燃料气体成分水平的系统 Active CN107923328B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/807205 2015-07-23
US14/807,205 US9790883B2 (en) 2015-07-23 2015-07-23 System for sensing and controlling fuel gas constituent levels
PCT/US2016/038710 WO2017014898A1 (en) 2015-07-23 2016-06-22 System for sensing and controlling fuel gas constituent levels

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107923328A CN107923328A (zh) 2018-04-17
CN107923328B true CN107923328B (zh) 2021-05-07

Family

ID=56464284

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201680043149.5A Active CN107923328B (zh) 2015-07-23 2016-06-22 用于感测并控制燃料气体成分水平的系统

Country Status (4)

Country Link
US (1) US9790883B2 (zh)
CN (1) CN107923328B (zh)
DE (1) DE112016002812T5 (zh)
WO (1) WO2017014898A1 (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9945800B2 (en) * 2015-07-23 2018-04-17 Caterpillar Inc. Fuel gas composition sensing system
WO2022256810A1 (en) * 2021-06-04 2022-12-08 Cummins Inc. Adjusting an internal combustion engine
US11891962B1 (en) 2022-08-25 2024-02-06 Caterpillar Inc. Gaseous fuel engine system operating strategy including hydrogen fueling amount based on performance target
WO2024086908A1 (pt) * 2022-10-26 2024-05-02 Robert Bosch Limitada Sistema e método de identificação de fluidos

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5333591A (en) * 1992-03-18 1994-08-02 Ruhrgas Aktiengesellschaft Device to control a gas-fired appliance
JPH07294467A (ja) * 1994-04-21 1995-11-10 Tokyo Gas Co Ltd 成分が既知の混合ガスの組成連続測定方法、組成連続測定用測定管及び組成連続測定装置
CN1357107A (zh) * 1999-04-22 2002-07-03 拉蒂斯知识产权有限公司 流体浓度的测量
CN1755089A (zh) * 2004-10-01 2006-04-05 通用电气公司 减少内燃机排放的系统和方法
ES2284296A1 (es) * 2004-03-16 2007-11-01 Naturcorp Multiservicios, S.A. Metodo para la determinacion del numero de metano de gases combustibles.
CN101852752A (zh) * 2010-06-10 2010-10-06 上海理工大学 一种测定不良导热材料热导率的装置及方法

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58113545A (ja) 1981-12-28 1983-07-06 Nissan Motor Co Ltd アルコ−ル改質ガスエンジンの混合気制御装置
US5177696A (en) 1989-12-28 1993-01-05 Honeywell Inc. Method of determination of gas properties at reference conditions
AU3055992A (en) 1991-10-23 1993-05-21 Niagara Mohawk Power Corporation On-line combustionless measurement of gaseous fuels fed to gas consumption devices
AU710622B2 (en) * 1995-11-13 1999-09-23 Gas Research Institute, Inc. Flame ionization control apparatus and method
GB9715448D0 (en) * 1997-07-22 1997-09-24 British Gas Plc Measuring relative density of a gas
DE19908885A1 (de) 1999-03-02 2000-09-07 Fev Motorentech Gmbh Verfahren zum Betrieb eines mit Brenngasen wechselnder Zusammensetzungen versorgten Energieumsetzers
US6849239B2 (en) 2000-10-16 2005-02-01 E. I. Du Pont De Nemours And Company Method and apparatus for analyzing mixtures of gases
ES2212739B1 (es) 2003-01-02 2005-04-01 Sociedad Española De Carburos Metalicos, S.A. Sistema analizador para la deteccion de gases reductores y oxidantes en un gas portador y sensor de gases basado en oxidos metalicos de tipo semiconductor.
US20070013013A1 (en) 2005-07-14 2007-01-18 Caterpillar Inc. Semiconductor chemical sensor
US8080427B2 (en) * 2007-07-31 2011-12-20 Caterpillar Inc. Particle sensor
JP5759780B2 (ja) 2011-05-09 2015-08-05 アズビル株式会社 発熱量測定システム及び発熱量の測定方法
US9354220B2 (en) * 2013-09-27 2016-05-31 Caterpillar Inc. Engine system having fuel quality sensor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5333591A (en) * 1992-03-18 1994-08-02 Ruhrgas Aktiengesellschaft Device to control a gas-fired appliance
JPH07294467A (ja) * 1994-04-21 1995-11-10 Tokyo Gas Co Ltd 成分が既知の混合ガスの組成連続測定方法、組成連続測定用測定管及び組成連続測定装置
CN1357107A (zh) * 1999-04-22 2002-07-03 拉蒂斯知识产权有限公司 流体浓度的测量
ES2284296A1 (es) * 2004-03-16 2007-11-01 Naturcorp Multiservicios, S.A. Metodo para la determinacion del numero de metano de gases combustibles.
CN1755089A (zh) * 2004-10-01 2006-04-05 通用电气公司 减少内燃机排放的系统和方法
CN101852752A (zh) * 2010-06-10 2010-10-06 上海理工大学 一种测定不良导热材料热导率的装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107923328A (zh) 2018-04-17
US20170022919A1 (en) 2017-01-26
WO2017014898A1 (en) 2017-01-26
DE112016002812T5 (de) 2018-03-08
US9790883B2 (en) 2017-10-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9945800B2 (en) Fuel gas composition sensing system
CN107923328B (zh) 用于感测并控制燃料气体成分水平的系统
JP4972415B2 (ja) 内燃エンジンの作動方法
US9354220B2 (en) Engine system having fuel quality sensor
CA2887730C (en) Operating a gaseous fuel injector
Michl et al. Derivation and validation of a heat transfer model in a hydrogen combustion engine
EP1864107B1 (en) Gas viscosity sensor
Ford et al. Measurement of residual gas fraction using a fast response NO sensor
JP6261840B1 (ja) 内燃機関の温度予測装置および温度予測方法
US4869094A (en) Gas sampling valve
US8874350B2 (en) Method for determining a concentration of alcohol in a fuel mixture
JP2008303860A (ja) 燃料性状補正装置
Cowart et al. Throttle Movement Rate Effects on Transient Fuel Compensation. in a Port-Fuel-lnjected SI Engine
Prucka An Experimental Characterization of a High Degree of Freedom Spark-Ignition Engine to Achieve Optimized Ignition Timing Control.
US7124017B2 (en) Method of operating an internal combustion engine
Lee et al. Estimation of air fuel ratio of a si engine from exhaust gas temperature at cold start condition
Heinrich et al. Novel thermal method for determining properties of compressed natural gas
Guibert et al. Development of a local continuous sampling probe for the equivalence air–fuel ratio measurement. Application to spark ignition engine
Fosaaen Characterization of the Performance of a Novel Low-Cost, Low-Power Narrow-Band Oxygen Sensor for Small Engine Applications Using a Propane Burner Test Stand (2 of 3)
Broekaert et al. Local heat flux measurement technique for internal combustion engines
WO2003095947A1 (en) Hot wire mass flow measurement device for a high temperature gas
Guibert et al. Development of an instantaneous local fuel-concentration measurement probe: an engine application
Collet Calibration of TFG sensor for heat flux measurements
De Cuyper et al. Heat flux measurements using thin film gauges in a production engine
Demuynck et al. Evaluation of heat transfer models with measurements in a hydrogen-fuelled spark ignition engine

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant