DE1473180B - Vorrichtung zum automatischen und kontinuierlichen Mischen eines Motorkraftstoffes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum automatischen und kontinuierlichen Mischen eines Motorkraftstoffes aus einer Mehrzahl von Kraftstoffkomporienten, mit einem Detektor zum Messen einer der Charakteristiken des gemischten Kraftstoffes, und mit einer Rückkopplungseinrichtung, um die Verhältnisse der Komponente bei Ansprechen auf die gemessene. Charakteristik mittels einer Einrichtung zu steuern, um ein Fehlersignal zu erzeugen, das eine Abweichung der bemessenen Charakteristik von einem gewünschten Wert darstellt.

In einer Raffinerie, wo verschiedene Ausgangsmaterialien oder Kraftstoffkomponenten kontinuierlich erzeugt und vermischt werden, ist es notwendig, das Mischen dieser Komponenten von Zeit zu Zeit abzuwandeln. Bei den typischen Mischverfahren werden die Ausgangsmaterialien in Lagerbehälter geleitet; aus denen sie später wieder entnommen werden, um sie in einem satzweisen Mischverfahren in einem größen Lagertank zu vermischen, oder sie werden direkt in einer Rohrleitung vermischt, die unmittelbar zu einer Verteilungs- oder Abgabeeinrichtung führtt In beiden Fällen wird der Kraftstoff auf eine Formel gemischt, und es werden wiederholt Proben gezogen und untersucht, um festzustellen, ob die Mischung den Spezifikationen genügt.

Die herkömmlichen Mischmethoden umfassen gering wirksame oder unwirtschaftliche Maßnahmen. Beispielsweise handelt es sich bei den zur Bestimmung der Eigenschaften des Gemisches angewendeten Probenahme- und Untersuchungsmethoden um Arbeitsgänge, die gewöhnlich von Hand durchgeführt werden. Da diese Stufen von Hand ausgeführt werden, besteht eine beträchtliche Verzögerung zwischen der Zeit, zu der für einen Kraft- oder Brennstoff eine Abweichung von der Spezifikation festgestellt wird, und der Zeit, zu der eine hieraus folgende Korrektur vorgenommen wird.

Die gegenseitige Abhängigkeit der Veränderlichen, die bei der Kraftstoffvermischung eine Rolle spielen, führt zu einer weiteren Erschwerung der Regelung eines Mischverfahrens. Als Beispiel sei die Benzinvermischung angeführt: Wenn die Menge einer bestimmten Mischungskomponente geändert wird, um beispielsweise eine Abweichung der Flüchtigkeit von der Spezifikation auszugleichen, wird diese Änderung auch die Oktanzahl der Mischung sowie andere Gemischeigenschaften beeinflussen.

In der USA.-Patentschrift 3 000 812 ist ein Verfahren zum Steuern von Neuformungen beschrieben, bei dem die Verdichtungen in jeder Stufe des Verfahrens durch die Qualität des Produktes von jeder solchen Stufe gesteuert sind. Demgemäß wird dort ein Verfahrens-, steuersystem beschrieben, das Informationsrückkopplung verwendet. Jedoch wird bei der bekannten Ausführung die Einstellung aufeinanderfolgend durchgeführt durch Messen einer Charakteristik bzw. Variablen des Produktes zu einem Zeitpunkt. Somit ist es nicht möglich, Kraftstoffmischung gemäß der Lehre der USA.-Patentschrift 3 000 812 auszuführen, weil es zu schwierig, wenn nicht überhaupt unmöglich ist, die Spezifikation des Produktes für jeden Mischschritt aufzustellen, weil alle Komponenten des Gemisches geändert werden können, um die gewünschten Spezifikationen zu erhalten.

In der USA.-Patentschrift 2 903 417 ist ein System zum Steuern eines Neuformungsverfahrens bei Ansprechen auf die Oktanzahl des Produktes beschrieben. Die Oktanzahl wird dabei durch einen dielektrischen Konstantmesser bestimmt, d. h. durch ein Verfahren, das für Mischen nur unzureichende Genauigkeit hat. Es wird ebenfalls eine Rückkopplungsschleife verwendet, jedoch wird wiederum nur eine Variable, die Oktanzahl, gemessen. Es ist daher unerwünscht, dieses Steuersystem in Verbindung mit einem Mischvorgang zu verwenden, da, selbst wenn das Mischen zum Korrigieren der Oktanzahl eingestellt ist, es bei dem bekannten System nicht möglich sein würde, die Flüchtigkeitscharakteristiken innerhalb der bestimm- * ten Grenzen zu halten. ..:

In »Automatic Blending Lives up to Goal« wird ein Mischverfahren beschrieben, bei dem die Benzinkomponenten kontinuierlich gemischt werden. Die :, Mengen der einzelnen Komponenten werden von einer Steuertafel aus gesteuert, an der die Anteile der ver- ■:'■':: schiederiea Bestandteile eingestellt sind. Die Anteile I;..- werden offensichtlich von Hand eingestellt, und zwar ', : in Übereinstimmung ;_s;: .,:; . :

1. mit der gewünschten Mischung und {-:.'■'-■''-^

2. der Kenntnis der Charakteristiken der einzelnen Komponenten. Qualitätskontrolle wird dadurch

.·',:■■ ' , aufrechterhalten,, daß das Gemisch in Abständen von einigen Stunden geprüft wird.

Hier besteht der Nachteil, daß die Charakteristiken des gemischten Benzins sich zufolge Änderungen der Charakteristiken der einzelnen Komponenten (beispielsweise der Qualität des Reformats) ändern kön-

nen, wobei dann vergleichsweise große Benzinmengen in den Speichertank geflossen sein können, bevor der Fehler festgestellt wird, weil Analysen des endgültigen Gemisches lediglich in Abständen von mehreren Stunden im Laboratorium gemacht werden. Es ist offensichtlich, daß es unmöglich ist, das System auf diese Weise kontinuierlich zu steuern.

In dem Artikel »Automation for Gas Blending« ist ein halbkontinuierliches Partienmischverfahren beschrieben, bei dem eine vollständige Steuerung des Mischens nicht erreicht wird. Das Tetraäthylblei wird zugegeben, nachdem die anderen Komponenten gemischt sind, und es besteht keine Möglichkeit, die Mischung zu ändern, beispielsweise den Butangehalt zu ändern. Hier kann beispielsweise die Mischung so schlecht sein, daß es notwendig ist, unwirtschaftlich große Mengen an Tetraäthylblei zuzugeben. . Aufgabe der Erfindung ist es, verschiedene Kraftstoffkomponenten derart zu mischen, daß die gewünschte Oktanzahl und die gewünschten Flüchtigkeitscharakteristiken des Kraftstoffes erhalten werden. Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Vorrichtung der einleitend genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor eine Klopfprüfmaschine ist und.daß ein zweiter Detektor vorgesehen ist, der eine Flüchtigkeitscharakteristik des zu mischenden Kraftstoffes mißt, und eine Rückkopplungseinrichtung vorgesehen ist, um die Verhältnisse der Komponente bei Ansprechen auf eine Einrichtung zum Erzeugen eines zweiten Fehlersignals zu steuern, das die Abweichung der gemessenen Flüchtigkeitscharakteristik von dem gewünschten Wert darstellt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen unter Schutz gestellt.

Durch die Erfindung ist es möglich, richtiges Mischen auch unter Berücksichtigung, daß eine Abweichung einer Charakteristik von der Spezifikation auch zu einer Abweichung einer anderen Charakteristik von der Spezifikation führt, kontinuierlich durchzuführen, wobei Abweichungen unmittelbar festgestellt und schnell korrigiert werden, so daß keine großen Kraftstoffmengen mit unrichtigen Charakteristiken erzeugt werden, κ -ci/nr'j :V: ■■.■:-.;■ . ■.:■:/.. ■■: ·,, ■■·'

Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. ' ■■·.■■:■■■-.

F i g. 1 ist ein Blockdiagramm einer Brennstoffmischanordnung gemäß der Erfindung; ;: F i g. 2 ist ein Blockdiagramm eines Teiles einer Brennstoffmischanordnung gemäß der Erfindung, der das Mischen des Brennstoffes in Übereinstimmung mit der Oktanzahl des fertigen Gemisches regelt; die ϊ . F i g. 3, 4, 5 und 6 bilden, wenn sie gemäß der Darstellung in· F i g. 7 angeordnet werden, ein: einziges Blockdiagrämm von einem Teil einer erfindungsgemäß ausgebildeten Anordnung, der. die Vermischung des ; Brennstoffes gemäß dem Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis, dem Destillationspunkt; und dem Reid-Dampfdruck des fertigen Gemisches regelt;:^: ;. λ -I - F i g. 8A ist ein Blockdiagramm eines Bezugssignalgenerators, der. in der Anordnung gemäß den F i g. 2 '.. bis 6 brauchbar ist^i^ss-^i^-v.-."ij::,:-- .·.·■ :A^j :; F i g: 8 B zeigt im einzelnen einen Stromkreis eines kennzeichnenden Teils:; des-Bezugssignalgenerators ./gemäß F'i g. 8A;yr^is?df.S'k-AV:-_: ;ϊ^:·^: :^-η--Ά: ;:fe-"-

Fig. 9A ist ein Blockdiagramm eines zeitgesteuerten Impulsgenerators, der bei der Anordnung gemäß den F i g. 2 bis 6 brauchbar ist;

Fig. 9B ist ein.Impulswellenformdiagramm, das die Zeiten des Auftretens der Impulse zeigt, die von dem zeitgesteuerten Impulsgenerator gemäß Fig. 9A erzeugt werden;

Fig. 10 ist eine ins einzelne gehende, schematische

Darstellung des Zeitimpulsgenerators gemäß F i g. 9 A; Fig. 11 ist eine ins einzelne gehende schematische

Darstellung einer beispielsweisen Ausführungsform eines Begrenzers, wie er in den Kreisen der F i g. 2 bis 6 einschließlich verwendet wird;

ίο F i g. 12 ist eine typische Antiklopfmittel-Empfindlichkeitskurve, in der Darstellung ist die Oktanzahl eines gemischten Brennstoffes gegen die Konzentration des Antiklopfmittels aufgetragen; .

Fig. 13 ist ein Blockdiagramm einer anderen An-Ordnung gemäß der Erfindung, und die

■ . F i g. 14 und 15 zeigen Blockdiagrarnme von Kreisen, die in der Anordnung gemäß-Fig. 13 brauchbar

Sind. ' ■ yy ■:.'::<■:■ ,■ .. , ; ■ ,·'■ Vy

': Allgemeine Mischanordnung

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Die Fig. 1 zeigt eine Anordnung zum Mischen eines fertigen Brennstoffproduktes aus einer Mehrzahl von Brennstoffproduktkomponenten. Der. gemischte Brennstoff in typischer Weise aus fünf verschiedenen Produktkomponenten gebildet, diese umfassen Alkylat aus einer Zuführungsquelle 20, leichtes »Thermofor-Catalytic« gekracktes (TCC) Benzin aus einer Zuführungsquelle 21, Reformat aus einer Zuführungsquelle 22, Butan aus einer Zuführungsquelle 24 und ein Antiklopfmittel, wie beispielsweise ,Tetraäthylblei (TEL), aus einer Zuführungsquelle 25. yvy

Die Alkylatzüführung 20 ist über ein einstellbares Ventil 26 und ein Meßinstrument 27 mit einer Mischleitung 29 verbunden. In gleicher Weise ist;die Quelle 21 für leichtes TCC-Benzin über ein-zugeordnetes Regelventil 30 und ein; Meßinstrument 31 mit der Mischleitung 29 gekoppelt. Die j restlichen Komponenten sind in ähnlicher Weise mit der Mischleitung 29 gekoppelt; die Reformatquelle 22 ist über ein Ventil 32

40, und ein Meßinstrument 34 mit der .Mischleitung 29 verbunden, die Butanquelle 24 ist überfein «Ventil 35 und ein Meßinstrument 36 mit der Mischleitung verbunden, und die Quelle 25 für das Antiklopfmittel ist über ein Ventil 37 und ein Meßinstrument .39 mit der Mischleitung verbunden. Bei deniverstellbaren Regelventilen 26, 30, 32, 35 und 37? kann es sich um herkömmliche Solenoidventile handeln,, die. selektiv in der nachstehend beschriebenen Weise betrieben werden, y ,

7 Innerhalb der Mischleitung 29 werden die vorstehend angegebenen Produktkomponenten in Mengenverhältnissen vermischt oder .vermengt,;, die von den Einstellungen der Ventile 26, 30,32,35 und 37 abhängen,und es wird ein gemischteshBrennstoffprodukt gebildet, das durch ein Zweiweg-Solenoidventil 40 geeigneter herkömmlicher Form zu einer Rohrleitung 41 gepumpt wird. Wenn der;gemischte'Brennstoff deutlich aus der Spezifikation herausfällt,; wird er durch das Zweiwegventil 40 zu einem Lagerbehälter 42 abgeleitet.

.;G An; einer Stelle in der Mischleitung 29 stromabwärts von dem Abschnitt, in dem die Brennstoffkomponenten gemischt werden, führt eine Abzweigleitung 44 einen Teil des gemischten■; Brennstoffes zu einem Oktanzahlüberwachüngsgerät 45^ einem Dampf/Flüssigkeits - Verhältnis - Überwachungsgerät 46, einem Destillationspunktüberwachungsgerät 47 und einem Reid-Dampfdruck-Überwachungsgerät 49.

Das Oktanzahlüberwachungsgerät 45 kann die Standard-ASTM-CRF-Klopfprüfmaschine enthalten, die ein Signal schafft, welches für ein Klopfen in der Maschine und somit für die Oktanzahl des geprüften Brennstoffes kennzeichnend ist.

Vorzugsweise umfaßt jedoch das Überwachungsgerät 45 eine Vorrichtung, wie sie Gegenstand des Patents ist.

Das überwachungsgerät 46 für das Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis erzeugt ein Signal, das für das Dampf/ Flüssigkeits-Verhältnis des fertigen Brennstoffgemisches kennzeichnend ist.

Das Destillationspunktüberwachungsgerät 47 kann so ausgebildet sein, wie das beispielsweise in den USA.-Patentschriften 2 339 026, 2 499 105 und 2 594 683 gezeigt ist; es erzeugt ein Signal, das für einen besonderen Destillationspunkt des fertigen Brennstoffgemisches kennzeichnend ist.

Das überwachungsgerät 49 für den Reid-Dampfdruck kann so ausgebildet sein, wie das in der USA.- * Patentschrift 2 722 826 beschrieben ist, und es erzeugt ein Signal, das für den Reid-Dampfdruck des fertigen Benzingemisches kennzeichnend ist. Der Reid-Dampfdruck, wie er in der ASTM-Methode D 323 definiert "\ ist, ist der Dampfdruck des fertigen Brennstoffgemisches bei 38° C.

In dieser Weise wird das Brennstoffgemisch kontinuierlich überwacht, um seine Oktanzahl, sein Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis, seinen Destillationspunkt und seinen Reid-Dampfdruck zu bestimmen. Signale für die Oktanzahl usw. werden von den Überwachungsgeräten 45,46,47 und 49 einer Rechenanlage (Computer) 50 zugeführt. Der Rechner wird auch mit Signalen von den Meßinstrumenten 27, 31, 34,36 und 39 gespeist, die für den Fluß der Brennstoffkomporienten in die Mischleitung 29 kennzeichnend sind, sowie mit anderen Signalen, die über ein vieladriges Signalkabel 51 zugeführt werden. Die Signale in dem Kabel 51 beziehen sich auf Raffineriedaten und andere Werte, z.B. Verfügbarkeit und Kosten und Eigenschaften der Komponenten.

In dem Rechner 50 werden Signale erzeugt, die an die Ventile 26, 30, 32, 35 und 37 zur Regelung des Flusses der Brennstoffkomponenten in die Mischrohrleitung 29 angelegt werden.

Jedes der Überwachungsgeräte 45, 46, 47 und 49 ist weiterhin mit einem zugeordneten Feststellgerät oder Detektor 52, 54, 55 bzw. 56 von irgendeiner geeigneten herkömmlichen Bauart gekuppelt. So ist das Öktanzahlüberwächungsgerät 45 mit einem Maximum- und Minimumdetektor 52 gekoppelt, der ein Signal erzeugt, wenn die Oktanzahl der fertigen Brennstoffmischung einen vorherbestimmten Höchstwert überschreitet oder unter einen vorherbestimmten Tiefstwert fällt. . - ,

Wenn der Detektor 52 ein Ausgangssignal erzeugt, wird eine Signaleinrichtung 57 betätigt, die einen Alarm erzeugt.

Außerdem wird das Signal von : dem Maximum- und Minimumdetektor 52 an ein Odertor 59 angelegt, das mit dem Zweiwegventil 40 gekop-. pelt ist, um das Ventil derart zu schalten, daß die Mischleitung 29,nicht länger mit der Rohrleitung 41 verbunden ist, sondern vielmehr auf den Vorratstank 42 geschaltet wird. Wenn das Brennstoffgemisch von seinen vorgeschriebenen Grenzen hinsichtlich der Oktanzahl abweicht, kann in dieser Weise der aus der Spezifikation herausfallende Brennstoff angesammelt werden, bis die Mischung dieser Spezifikation wieder genügt.

Der Maximumdetektor 54 erzeugt ein Ausgangssignal, wenn das Eingangssignal vom Uberwachungsgerät 46 einen vorherbestimmten Maximalwert überschreitet. In diesem Falle wird eine Signaleinrichtung 60 betätigt, und das Zweiwegventil 40 wird so geschaltet, daß der aus der Spezifikation herausfallende Brennstoff in den Lagertank 42 fließt. In ähnlicher Weise wie der Detektor 54 ist der Maximumdetektor 55 mit dem Destillationspunktüberwachungsgerät 47 gekoppelt und erzeugt ein Signal zur Betätigung einer zugeordneten Signaleinrichtung 61 und des Zweiwegventiles 40 nur dann, wenn der Destillationspunkt einen vorherbestimmten Höchstwert überschreitet. Schließlich ist der Maximum- und Minimumdetektor 56, in ähnlicher Weise wie der Detektor 52, mit dem überwachungsgerät 49 für den Reid-Dampfdruck gekoppelt, und er erzeugt nur dann ein Signal, wenn der Reid-Dampfdruck einen vorherbestimmten Höchstwert überschreitet oder unter einen vorherbestimmten Tiefstwert fällt. In diesem Falle werden eine Signaleinrichtung 62 betätigt und das Zweiwegventil 40 geschaltet.

Mischregelung — Ausführungsform I

Der Mischvorgang wird erforderlichenfalls geändert, um eine Abweichung in der Oktanzahl des: fertigen Gemisches von der Spezifikation auszugleichen.

Die bewirkte Änderung wird dabei vorsätzlich begrenzt, so daß nur eine Teilkorrektur erfolgt, wodurch weite Schwankungen bei dem Vermischen verhindert werden und eine Abweichung in aufeinanderfolgenden Stufen ausgeglichen wird. Danach und zu der Zeit, zu der die vorausgehende Änderung oder Teilkorrektur bewirkt worden ist und sich in den! fertigen Brennstoffgemisch widerspiegelt, wird der Mischvorgang erforderlichenfalls weiter geändert, um eine Teilkorrektur für eine Abweichung des Dampf/Flüssigkeits-Verhältnisses der Mischung,von der Spezifikation herbeizuführen. Danach und nach Ablauf einer hinreichenden Zeit, nach der sich die unmittelbar vorausgehende Änderung in dem neuen Gemisch widerspiegelt, wird erforderlichenfalls noch eine weitere Änderung vorgenommen, um eine Abweichung des Destillationspunktes der Mischung von der Spezifikation teilweise zu korrigieren. Daran anschließend und nach Ablauf einer hinreichenden Zeit, nach der sich die unmittelbar vorausgehende Änderung in dem neuen Gemisch < widerspiegelt, wird der Mischvorgang erforderlichenfalls wiederum geändert, um eine Teilkorrektur für eine Abweichung des Reid-Dampfdrucks von der Spezifikation herbeizuführen. Danach wiederholt sich der-Kreislauf, beginnend mit der Oktanzahl: In dieser Weise erkennt und kompensiert die Vorrichtung die gegenseitige Abhängigkeit der angegebenen, für die . Brennstoffqualität bestimmenden Veränderlichen.

In der nachstehenden Beschreibung wird auf lineare Gleichungen Bezug genommen, die Anwendung finden können, um Eigenschaften von Gemischen aus Eigenschaften von einzelnen Komponenten zu berechnen. Die Meßskalen und -einheiten, die bei Analysen von Komponenteneigenschaften benutzt werden, können nicht immer in linearen Mischberechnungen benutzt werden,; sofern nicht eine gewisse Ungenauigkeit geduldet werden kann. Der Fehler wird für einige Qualitätsberechnungen größer sein als für andere. Die Abhilfe für diese Schwierigkeit besteht darin,

Werte von Komponenteneigenschaften in Vermischungsfaktoren umzuwandeln, die in linearen Vermischungsgleichungen der in der nachstehenden Beschreibung enthaltenen Art verwendet werden können.

Oktanzahlgemischregelung

Die F i g. 2 zeigt im einzelnen den Teil der Vorrichtung, der das Mischverfahren in Übereinstimmung mit der Oktanzahl regelt.

Für ein beliebiges Mischverfahren kann die Oktanzahl eines gemischten Brennstoffes durch die folgende Beziehung ausgedrückt werden: -

O = O°_aX_a + O°_CX_C + O°_rX_r + O°_bX_b + a + bL + cL² + dtf + eÜ ;

(1)

hierin ist O die Oktanzahl des gemischten Brennstoffes; 0°_o, 0°, 0° und 0°_b sind die Oktanzahlen der Alkyiatkomponente bzw. der leichten TCC-Benzinkomponente bzw. der Reformatkomponente bzw. der Butankomponente des Gemisches ohne Anwesenheit eines Antiklopfmittels, X_a, X_c, X_r und X_b sind die Volumenanteile der Alkyiatkomponente bzw. der leichten TCC-Be'nzinkomponente bzw. der Reformatkomponente bzw. der Butankomponente, L ist die Menge des Antiklopfmittels, in typischer Weise ausgedrückt in Kubikzentimeter je Liter und a, b, c, d und e sind vorherbestimmte Konstanten.

In der Beziehung (1) ist angenommen, daß sich die Alkylat-, leichte TCC-Benzin-, Reformat- und Butankomponenten volumetrisch vermischen und daß die Wirkung des Antiklopfmittels auf die Oktanzahl durch eine vielgliedrige Reihe mit festen Koeffizienten ausgedrückt werden kann. Diese Annahmen sind im Rahmen der vorliegenden Anordnung zulässig, da es sich hier um eine Anordnung handelt, die sich in ständiger Anpassung oder Nachstellung befindet und dabei die Neigung hat, Qualitätsabweichungen von vorherbestimmten Spezifikationen auf Null zu verringern. Wenn auf Grund der Annahmen irgendein Fehler eingeführt wird, hat er. die Neigung, keinen Einfluß auszuüben, da sich das System kontinuierlich selbst anpaßt, um den Spezifikationen zu genügen, es besteht nur ein Einfluß auf die Ansprecheigenschaft und die Art, in der eine besondere Abweichung korrigiert wird.

Wenn angenommen wird, daß die Volumenanteile an Alkylat, leichtem TCC-Benzin, Reformat und Butan konstant bleiben und nur die Menge des Antiklopfmittels geändert wird, um die Oktanzahl eines gemischten Brennstoffes zu ändern, kann die Gleichung (1) differenziert werden und ergibt die nachstehende Gleichung, die die Beziehung zwischen einer Änderung der Antiklopfmittelkonzentration und einer entsprechenden Änderung der Oktanzahl ausdrückt:

~ O = b + Ich + 3dL² +4 el?. (2fc*-

■^; dL ■'" ·■.·.·■■

Als Näherung kann dann die Änderung der Antiklopfmittelkonzentration, die zur Herbeiführung einer gegebenen Änderung der Octanzahl des gemischten Brennstoffs erforderlich ist, durch die folgende Beziehung ausgedrückt werden:

Hierin ist Δ L die Änderung der Antiklopfkonzentration und zlO ist die Änderung der Oktanzahl.

Wenn demgemäß von einem Gemisch festgestellt wird, daß es hinsichtlieh der Oktanzahl um einen Betrag /JO von der Spezifikation abweicht, gibt die Gleichung (3) den Betrag an, um den die Antiklopfmittelkonzentration geändert werden muß, um das Gemisch in Übereinstimmung mit der Spezifikation zu bringen. Wenn L₀₁, die Menge an Antiklopfmittel bezeichnet, die gegenwärtig dem Gemisch zugefügt wird, und L„_eu die neue Konzentration bezeichnet, die zur Wirkung kommt, nachdem die Konzentration um den Betrag AL geändert worden ist, gilt somit:

AL =

AO

b + 2cL + 3dL² + 4eÜ

L„eu =

AL.

(4)

Durch Einsetzen des Ausdrucks für AL aus der Gleichung (3) in die Gleichung (4) ergibt sich:

_I/t + 3dL² _ol, + 4eL\_lt

Die Gleichung (5) kann auch wie folgt geschrieben werden:

0*.-0"

b + 2 cL_olI+,SdLl₁, +AeLl₁,

■; (6a)

hierin ist O* die gewünschte Oktanzahl des Gemisches, und 0^m ist die gemessene oder gegenwärtige Oktanzahl des Gemisches.

Die Gleichung (6 a) setzt somit eine neue Konzentration an Antiklopfmittel, die erforderlich ist, um die gewünschte Oktanzahl zu erzeugen, mit der alten oder gegenwärtigen Konzentration und der Oktanzahlabweichung von der gewünschten Höhe in Beziehung. Es ist jedoch wünschenswert, eine neue Konzentration an Antiklopfmittel durch einen Betrag zu definieren, der notwendig ist, um eine besondere Oktanzahlabweichung von der Spezifikation zunächst teilweise zu korrigieren. Die Gleichung (6 a) kann daher wie folgt umgeschrieben werden:

!-•neu —

₁If + T₁

O* -O"

2cL

_ttl,

3dL² _al,

■alt

; (6b)

hierin ist T₁ ein Dämpfungsfaktor, zwischen 0 und 1, und L_neu entspricht der obigen Definition mit der Ausnahme, daß es nicht die Konzentration an Antiklopfmittel wiedergibt, die notwendig ist, um eine gegebene Abweichung der. Oktanzahl vollständig zu korrigieren. .

Die Vorrichtung gemäß Fig. 2 führt eine Reihe von Berechnungen zur Auswertung der vorstehenden Gleichung (6 b) aus. Im einzelnen werden Signale von dem Oktanzahlüberwachungsgerät 45, die den Wert 0^m in der Gleichung (6 b) darstellen, d. h. die gemessene Oktanzahl, als ein Eingangswert an einen Subtrahierer 64 angelegt. Als der andere Eingangswert wird ein Signal O* in den Subtrahierer 64 ein- geführt, das, wie mit Bezug auf die Gleichung (6 b) erläutert wurde, die in dem Gemisch gewünschte Oktanzahl kennzeichnet.

Das den Wert O* darstellende Signal stammt von einem in Fig. 8A gezeigten Bezugssignalgenerator 65, der aus einer Batterie 66, einem Potentiometer 67 besteht. Ein durch Verstellen des Potentiometers Veränderliche für 0* kennzeichnendes Ausgangssignal wird an eine Ausgangsklemme 68 erzeugt.

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Gemäß F i g. 2 ist der Ausgang des Subtrahierers 64, der gleich O* — 0'" ist, kennzeichnend für die Abweichung der Oktanzahl des Gemisches von dem gewünschten Wert. Dieses Signal wird als ein Eingangswert an einen Dividierer 69 angelegt, dessen anderer Eingangswert von einem Signal gebildet wird, das für den Ausdruck

kennzeichnend ist.

Das für den Ausdruck (7) kennzeichnende Signal wird durch das in F i g. 2 dargestellte Gerät entwickelt.

Das Signal von dem Meßgerät 39 in der Antiklopfmittelleitung kann genommen werden, um die Menge L_aU in dem Ausdruck (7) darzustellen. Wenngleich L_a/( die Dimension eines Volumens an Antiklopfmittel je Volumen Benzin hat, ist es nicht nötig, das Signal von dem Meßinstrument 39 durch ein * Signal zu teilen, das für den Volumenfiuß an Benzin kennzeichnend ist, da der Volumenfluß an Benzin konstant bleibt, wie das nachstehend erläutert wird, und für den Zweck der vorliegenden Berechnung "\ gleich 1 gesetzt werden kann.

Das Gerät besteht aus einem mit Speicher 71 verbundenen Tor 70, Multiplizierer 72, 75, 77 und 79, Quadrierer 74 und Addierer 76.

Eingangssignale, die die festen Mengen 2e, 3d, Ae und Ab darstellen, werden an die entsprechenden Geräte von Generator 65 (Fig. 8A) zugeführt. Das Gerät erzeugt ein Ausdruck 7 kennzeichnendes Signal, das an Dividierer 69 in bekannter Weise zugeführt wird.

Das Signal von dem Dividierer 69, das für das Bruchglied der Gleichung (6 a) kennzeichnend ist, d. h. für die berechnete Änderung der Antiklopfmittelkonzentration, die nötig ist, um das Gemisch mit der Oktanzahlspezifikation in Übereinstimmung . zu bringen, wird einem Signaldämpfer 73 zugeführt, z. B. einem Potentiometer. Das Signal aus dem Dämpfer 73 stellt somit - T₁ J L dar, wobei T₁ . der Dämpfungsfaktor aus der Gleichung (6 b) ist. -

Das Signal von dem Dämpfer 73 wird als ein Eingahg an einem Addierer ^l angelegt. Als der andere Eingang in den Addierer wird ein Signal von dem Speicher 71 zugeführt, das für die Menge L_ali kennzeichnend ist. Demgemäß ist das Signal von dem Addierer 81 für L„_eu in der Gleichung (6 b) kennzeichnend. Aufeinanderfolgende Kreisläufe führen demgemäß wirksam zur Erzeugung eines der Spezifikation genügenden Produktes. Durch Streuung der erforderlichen Korrektur über eine Anzahl von Kreisläufen wird die Anordnung in die Lage versetzt, andere Änderungen zur Korrektur von Abweichungen bezüglich anderer Parameter vorzunehmen; hierdurch wird der gegenseitigen Abhängigkeit der verschiedenen Spezifikationen Rechnung getragen, und außerdem werden weite Schwankungen um die Spezifikationen verhindert.'···;■■■'■■'■'■-■.-··■'■■' ■'■■''- '^: "■'■'■--■-"■ - "~ /"·<·;■ -^;"--'

Das Signal von dem Addierer 81 wird einem linearen Tor 82 und von dort durch einen Begrenzer 84 einem Speicher 85 zugeführt, in dem es gespeichert wird. Bei dem Begrenzer kann es sich um einen herkömmlichen Amplitudenabschneider handeln, wie er beispielsweise in der Fig. 11 gezeigt ist, der mit Klemme 87 verbundene Diode 86 umfaßt. Wenn das an eine Klemme 88 angelegte Eingangssignal zu dem Amplitudenabschneider diesen Maximalwert überschreitet; leitet die Diode 86 ab und hält das Signal an der Ausgangsklemme 89 bei dieser Maximalgröße.
Gemäß F i g. 2 erhält der Begrenzer 84 ein Signal L_max zugeführt, das aus dem Bezugssignalgenerator 65 gemäß Fig. 8A stammt und das die höchste Antiklopfmittelkonzentration kennzeichnet (normalerweise 0,8 cm³ Bleitetraäthyl je. Liter). Das Signal aus dem Speicher 85 wird an das

ίο Ventil 37 in der Antiklopfmittelleitung angelegt, und es regelt so die Menge des Antiklopfmittels, die in die Mischung eingeführt wird.

Eine Reihe von Impulssignalen aus einem zeitgesteuerten Impulsgenerator 90 gemäß Fig. 9A wird für Steuerungs- oder Durchlaßzwecke in der Schaltung gemäß F i g. 2 verwendet. Die Impulsleiter P₁, P₂, P₃ und P₄ aus dem Zeitimpulsgenerator 90 sind dieselben wie die gleich nummerierten Leiter in F i g. 2. Impulse, die an diesen Leitungen erschei-

nen, sind in dem Impulswellenformdiagramm der Fig. 9B dargestellt. Es ist ersichtlich, daß die Impulse P₁ bis P₄ zeitlich nacheinander auftreten. Eine Schaltung zur Erzeugung dieser Impulse kann die in . Fig. 10 dargestellte Form haben.

Gemäß Fig. 10 wird an einen Zeitgeber91.ein Potential von einer Batterie 92 angelegt, die sowohl mit einem Paar verhältnismäßig langsam umlaufender Kontaktarme 94 und 95 als auch mit einem verhältnismäßig rasch umlaufenden Kontaktarm 96 verbunden ist. Wenn der Kontaktarm 94 mit einem Kontakt 97 in Eingriff tritt, wird das Potential von der Batterie 92 an jedes von vier Undtoren 99, 100, 101 und 102 angelegtrDie Zeit, während der der Kontaktarm 94 den Kontakt 97 berührt, wird so gewählt, daß sie der Zeit äquivalent ist, die der Kontaktarm 96 zur Vollendung eines Umlaufes braucht.

Wenn der Kontaktarm 96 einen ersten Kontakt 104 berührt, wird das Potential von der Batterie 92 durch diesen Kontakt an das Undtor 99 angelegt, wodurch das Tor mit Energie gespeist und das erste Impulssignal P₁ gemäß Fig. 9B erzeugt wird. Wenn der Kontaktarm 96 einen zweiten Kontakt 105 am Zeitgeber 91 berührt, wird das Batteriepotential von diesem Kontakt an das Undtor 100 angelegt, wodurch der Impuls P₂ erzeugt wird, der dem Impuls P₁ folgt. In ähnlicher Weise wird, wenn der Kontaktarm 96 einen dritten Kontakt 106 an dem Zeitgeber 91 berührt, das Undtor 101 gespeist, was den Impuls P₃ hervorbringt. Wenn schließlich der Kontaktarm 96 * einen vierten Kontakt 107 berührt, wird das Undtor 102 erregt und der Impuls P₄ erzeugt. In dieser Weise werden die vier aufeinanderfolgenden Impulse P₁ bis P₄ in den jeweiligen'Leitern P₁ bis P₄ erzeugt, und diese werden für Steuerurtgs- oder Durchlaßzwecke in der Schaltung der F i g: 2 benutzt.

Gemäß Fi g. 2 löst der erste Impuls P₁ den Speicher 71 aus und löscht darin jegliches vorausgehend darin gespeichertes Signal., Der zweite Impuls P₂ öffnet das Tor 70, so daß das Signal von dem Meß-

6b instrument 39 in der Antiklopfmittelleitung zu dem Speicher 71 durchgelassen werden kann, um darin gespeichert zu werden. Dieses Signal ist, wie das vorausgehend erläutert wurde; für die augenblickliche Konzentration an Antiklopfmittel, die zu der Zeit in das Gemisch eingeführt wird, kennzeichnend. Daran anschließend löst der Impuls P₃ den Speicher 85 aus und befreit ihn hierdurch von dem vorausgehend darin gespeicherten Signal. Schließlich öffnet der

Impuls P₄ das Tor 82, wodurch das Signal von dem Addierer 81, d h. das Signal L_neu, durch den Begrenzer 84 in den Speicher 85 eingeführt wird, in dem es gespeichert wird. Der Speicher 85 enthält nunmehr ein Signal, das für die neue Konzentration an Antiklopfmittel kennzeichnend ist, die dem gemischten Brennstoff zugeführt werden muß, um ihn teilweise oder vollständig auf die Oktanspezifikation zu bringen, je nach der Dämpfung des Dämpfers 73, und das Signal aus diesem Speicher wird demgemäß angelegt, um das solenoidbetätigte Ventil 37 in der Antiklopfmittelleitung in herkömmlicher Weise zu steuern.

Regelung des Dampf/Flüssigkeits-Verhältnisses

Das Mischen des Brennstoffes nach Maßgabe des Dampf/Flüssigkeits-Verhältnisses wird durch die in den Fig. 3 bis 6 dargestellte Anordnung bewirkt.

Für einen Brennstoff, der aus den in F i g. 1 angegebenen. Komponenten gemischt wird, drückt die nachstehende Beziehung die Beiträge der einzelnen Komponenten des Gemisches zu dem Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis des fertigen Brennstoffgemisches aus: ·. ■ ;■·

V/L = ^{V/L)"^X° + (^F/^L)'*c +. '(YfL)X + (Y/L)_bX_b . X_a + X_c + X_r + X_b , .g. '

hierin ist VjL der Dampf/Flüssigkeits-Mischfaktor des fertigen Gemisches; (V(L),,, (V/L)_n (V/L\ und {V/L)_b sind die Dampf/Flüssigkeit-Mischfaktoren der Alkylatkomponente bzw. leichten TCC-Benzinkomponente bzw. der Reformatkomponente bzw. der Butankomponente; una X_a, X_c, X_r und X₆ sind die Volumenanteile der Alkylat-, leichten TCC-Benzin-, Reformat- bzw. Butankomponenten.

Irgendein mit der Beziehung (8) verbundener geringer Fehler ist zulässig, da sich die Anlage in einer ständigen Nachstellung und Anpassung befindet, die danach strebt, irgendwelche Abweichungen von der Spezifikation auf Null zu verringern. Weiterhin hat die Gegenwart des Antiklopfmittels keine Wirkung auf das Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis des Gemisches, da der Volumenanteil des Antiklopfmittels in bezug auf die anderen Komponenten des Gemisches zu vernachlässigen ist, und aus diesem Grund ist das Antiklopfmittel als Faktor in der Gleichung (8) und den nachstehend angegebenen Beziehungen fortgelassen worden. Demgemäß drückt die nachstehende Gleichung die volumetrische Beziehung zwischen der Alkylatkomponente, der leichten TCC-Benzinkomponente, der Reformatkomponente und der Butankomponente aus: i:/: :

Die Entwicklung einer verallgemeinerten Beziehung kann vereinfacht werden," wenn man das folgende volumetrische Mittel berechnet: v.

(10)

V/L = (V/L)_cX_c + (V/L)_minLa^_b(X_a + X_r + X_b); (11)

diese kann vereinfacht werden, indem man die Beziehung (9) für X_a + X_r + X_b löst und dies in Gleichung (11) einführt:

V/L = (V/L)_CX_C + (V/L)_mittLa^_b (1 - X_c). (12)

Eine Lösung der Gleichung (12) für X_c führt zu der nachstehenden Beziehung:

V/L-(V/L)_mi„_La,_r,_b

X_c =

(V/L)_c-(V/L)_mUtLa,_r,_b·

(13)

Die Gleichung (13) kann benutzt werden, um den Volumanteil an leichtem TCC-Benzin für eine ideale oder erwünschte Mischung festzulegen. In diesem Falle wird die Beziehung (13) wie folgt geschrieben:

■ ■" (YfL)* -'(y/L)*,_ttl._e,_r,_b .;..·..:;

Alle Faktoren in der Gleichung haben die vorstehend definierten Bedeutungen, wobei der Stern die Größe des Faktors für eine ideale oder erwünschte Mischung kennzeichnet.

Die Beziehung (13).kann auch benutzt werden; um den Volumenanteil an leichtem TCG-Behzin für eine Mischung zu definieren, wie sie tatsächlich zusammengemischt wird. In diesem Falle wird die Gleichung (13) in der folgenden Weise geschrieben: ·;

_■ (VILT-(V/L)2_iul._a,_r,_b

α. r. b

Die Faktoren in der Gleichung haben die vorstehend definierte Bedeutung, wobei der Kennwert »m« die tatsächliche Größe des Faktors, wie sie gemessen wird, kennzeichnet. , :i .ν .-,·,■■ .■■:.:: Unter der Annahme, daß (F/Lft,,, _{a ril}/ gleich (VfL)*_ittLatrtb und (V/Lt gleich (F/L)*. sind,,was in Ordnung geht, da sich die Volumenanteilmittelwerte und das Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis der leichten TCC-Benzinkomponente bei irgendeinem praktischen Mischverfahren nicht stark ändern, ergibt-Gleichung

(14) minus Gleichung (15) die nachstehende-Beziehung: ■ , ■.■"'■■:■':'■ -.: :'■■'■■■.'.-. ':<ί:γ··:,.~χ";;;r;V■ r:i.

■x* - x? =

(16)

ui. a,r,b :.,i / :I Vi., ;

_ (v/L)_ax_a + (viL)_rx_r '■+ (y/L)_bx_b ■■■■

hierin bedeutet (F/L)_mi„,._e-rji> einen volumetrischen Mittelwert für die Alkylat-, Reformat- und Butankomponenten der Mischung.

Die Beziehungen (8), (9) und (10) führen zu der folgenden Beziehung:

Die Annahmen sind auch bei der vorliegenden Anordnung zulässig, da sie nur den. Grad.irgendeiner Korrektur beeinflussen, die als Folge einer bestimmten Spezifikationsabweichung vorgenommen wird.

Da sich die Anordnung in ständiger Anpassung befindet, werden alle Abweichungen schließlich auf Null zurückgeführt." :--■■-· -·. ·· ■ ■· -■-■ y /::-:ά.^^^:ϊ ^biik^i:-^:.-¹ Da die Gleichung (16) eine Änderung des VoIumetfähteils der leichten TCC-Benzinkompbnente in Einheiten der Differenz zwischen einem gewünschten Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis für die Mischung und einem tatsächlichen oder gemessenen Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis ausdrückt, stellt sie den Betrag dar, um den sich der Volumenanteil der leichten TCC-Benzinkomponente ändern muß, um das Dampf/ Flüssigkeits-Verhältnis des Gemisches so zu korrigieren, daß es mit dem gewünschten Verhältnis übereinstimmt. Demgemäß kann die nachstehende Be-

ziehung entwickelt werden, um einen neuen Volumenanteil fur die leichte TCC-Benzinkomponente auszudrücken, wenn eine Änderung des Volumenanteils, wie sie durch die Gleichung (16) gegeben ist, zur Erzeugung eines gewünschten Dampf/Flüssigkeits-Verhältnisses vorgenommen wird:

(X) -(X) ι (V/L)* - (VfLr . _(lla)

\Aclneu — \Ac)alt 1 /t/ij \* 7WJfT* ' ⁽ >

\^v /^Jc ~ \^v /J-'Jmiul. a,r,b

hierin bedeutet (X_c)„_eu den neuen Volumenanteil der leichten TCC-Benzinkomponente und (X_c)_au bedeutet den vorherigen Volumenanteil der leichten TCC-Benzinkomponente zur Zeit der Messung.

Es ist jedoch wünschenswert, einen neuen Volumenanteil für die leichte TCC-Benzinkomponente als den Betrag zu definieren, der erforderlich ist, um eine besondere Abweichung des Dampf/Flüssigkeits-Verhältnisses von der Spezifikation nur teilweise zu korrigieren. Die Beziehung (17 a) kann daher in der folgenden Weise umgeschrieben werden:

(Xclneu ⁼ (XJalt

(X_r)neu —

(Xb)neu —

(XL·,

(X _a + X_r + X_h)_al, (X„)_au

(1 X einen

(20)

(X _a

X_b)_a„

(1 - X_c)_neu (21)

20

t-

[VfL)* - (V/L)

L)^m 1

inl. a,r,b J

(17b)

hierin istiJ^ein Dämpfungsfaktor zwischen 0 und 1 und der* Wert {X_c)„_eu entspricht der vorstehenden Definition, jedoch mit der Ausnahme, daß er nicht den Anteil an leichter TCC-Benzinkomponente wiedergibt, der in dem Gemisch benötigt wird, um eine gegebene Abweichung des Dampf/Flüssigkeits-Verhältnisses vollständig zu korrigieren.

Die Gleichung (17 b) stellt somit eine Beziehung her zwischen einem neuen Anteil an leichtem TCC-Benzin und dem alten oder gegenwärtigen Anteil plus der Abweichung des Dampf/Flüssigkeits-Verhältnisses von der Spezifikation.

Da der Volumenfluß des gesamten .Brennstoffgemisches konstant bleiben sollte, d. h., da die Gleichung (9) zu allen Zeiten erfüllt sein soll, muß jegliche Änderung des Volumerianteils von einer der vier Grundkomponenten durch eine Änderung des Volumenanteils von mindestens einer der restlichen drei Komponenten kompensiert werden. Wenn jede der restlichen drei Komponenten so geändert wird, daß ihr Volumenanteil nach der Änderung das gleiche Verhältnis zu den beiden anderen restlichen Kompo^ nenten aufweist wie vor der Änderung, drückt die nachstehende Beziehung den neuen Volumenanteil, beispielsweise für die Alkylatkomponente, aus:

+ 'X'r + Xb)

b)mu ■>

in der Gleichung haben die Faktoren die oben angegebene Bedeutung, wobei die Indizes »neu« und »alt« die Größe der Faktoren nach bzw. vor einer Änderung kennzeichnen.

Die Gleichung (18) kann durch Einführung der in Gleichung (9) gegebenen Beziehung wie folgt umgeschrieben werden: :

(Xa

X_b)_al,

(i-

(19)

In ähnlicher Weise können die neuen Volumanteile für die Reformatkomponente bzw. die Butankomponente wie folgt ausgedrückt werden: :

65 Die Gleichungen (19), (20) und (21) setzen nunmehr die neuen Volumenanteile der Alkylatkomponente bzw. der Reformatkomponente bzw. der Butankomponente des Gemisches zu den zu irgendeiner besonderen Zeit in dem Mischverfahren vorliegenden Volumenanteilen und den für die leichte TCC-Benzinkomponente festgesetzten neuen Volumenanteil in Beziehung. Diese Beziehungen sowie die Beziehung (17b) werden von der in den Fig. 3 bis 6 dargestellten Anordnung verarbeitet.

Der Teil der Anordnung der F i g. 3 bis 6, der die Beziehungen (17b), (19), (20) und (21) verarbeitet, benutzt Impulsdurchlaßmethoden, die den bei der Anordnung gemäß F i g. 2 benutzten ähnlich sind. So werden fünf Impulse P₅, P₆, P₁, P₈ und P₉ von dem zeitgesteuerten Impulsgenerator 90 für Steuerungsoder Durchlaßzwecke bei der Regelung des Dampf/ Flüssigkeits-Verhältnisses benutzt.

Wie in Verbindung mit der Anordnung gemäß Fig. 2 kann der in der Fig. 10 dargestellte Zeitgeber benutzt werden, um die Impulse P₅ bis P₉ zu erzeugen. Wenn gemäß Fig. 10 der verhältnismäßig langsam umlaufende Kontaktarm 94 einen Kontakt 110 berührt, wird das Potential der Batterie 92 durch den Kontakt an eine Reihe von Undtoren 111, 112, 114 und 115 angelegt. Während dieser Zeit berührt der verhältnismäßig rasch umlaufende Kontaktarm 96 nacheinander die Kontakte 104, 105, 106 und 107, wodurch die Undtore 111, 112, 114 und 115 nacheinander betätigt werden. Das Signal von dem Undtor 111 wird durch ein Odertor 116 geleitet, um den ersten Impuls P₅ zu erzeugen. Die nachfolgenden Signale von den-Undtoren 112 und 114 erzeugen die Impulssignale P₆ bzw. P₇. Das Signal von dem Undtor 115 geht durch ein Odertor 117, um den Impuls P₈ zu erzeugen. Nachdem der verhältnismäßig rasch umlaufende Kontaktarm 96 den Kontakt 107 passiert hat und der Kontaktarm 94 aus der Berührung mit dem Kontakt 110 gleitet, d.h. nach dem Impuls P₈, tritt der Kontaktarm 95, der mit dem Kontaktarm 94 umläuft, mit einem gekrümmten Kontakt 118 in Berührung. So wird das Potential der Batterie 92 durch den Kontakt 118 geführt, um den verhältnis- _φ mäßig langdauernden Impuls P₉ zu erzeugen.

Gernäß Fig. 4 löst der Impuls P₅ (Oberende der Figur) die Speicher 119 und 120 sowie die Speicher 121 und 122 gemäß Fig. 3 durch die Leitungen 300 bzw. 301, die Speicher 124, 125, 126 und 127 der F i g. 5 durch die Leitung 302, und den Speicher 161 der Fig. 5 durch die Leitung308 aus und löscht hierdurch in den Speichern irgendwelche Signale, die vorausgehend darin gespeichert wurden.

Der Impuls P₆ (F i g. 3) dient zur gleichzeitigen öffnung der linearen Tore 129, 130, 131 und 132. Die öffnung des Tores 129 durch den Impuls P₆ leitet ein Signal von dem Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis-Überwachungsgerät 46, das die Größe (V/Lf in der Gleichung (17 b) kennzeichnet, zu einem Subtrahierer 134. Die öffnung des Tores 130 leitet ein Signal von dem Bezugssignalgenerator 65 der Fig. 8 A, das für den Faktor (VfL)* in Gleichung (17 b) kennzeichnend ist, zu dem Subtrahierer 134. Demgemäß ist

das Ausgangssignal aus dem Subtrahierer 134 für den Zähler des Bruchbestandteils der Beziehung (17 b) kennzeichnend, d. h. die Differenz zwischen den für den gemischten Brennstoff gewünschten Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis und dem tatsächlich vorliegenden Verhältnis, wie es durch das Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis-Uberwachungsgerät 46 gemessen wird. Dieses Signal wird in dem Speicher 121 gespeichert.

Wenngleich das Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis-Überwachungsgerät 46 das Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis des fertigen Brennstoffgemisches kontinuierlich überwacht, wird das Signal daraus nur über einen verhältnismäßig kurzen Zeitraum durch das Tor 129 durchgelassen, wenn der Impuls P₆ eintritt.

Wenn das Tor 131 durch das Impulssignal P₆ geöffnet wird, wird ein Signal aus dem Bezugssignalgenerator 65 der F i g. 8A, das für den Faktor (V/L)f in der Gleichung (17 b) kennzeichnend ist, d.h. für das Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis der leichten TCC-Benzinkomponente, durch das Tor hindurchgelassen und an einen Subtrahierer 135 angelegt. Wenn das Tor 132 geöffnet ist, wird in ähnlicher Weise ein Signal von dem Bezugssignalgenerator 65, das den Faktor (F/L)*_iII(„ _r<b aus Gleichung (17b) kennzeichnet^ ebenfalls an'den Subtrahierer 135 angelegt. Das Ausgangssignal aus dem Subtrahierer ist daher für den Nenner des Bruchbestandteils der Beziehung (17b) kennzeichnend, und dieses Signal wird an den Speicher 122 angelegt, in dem es gespeichert wird.

Die Signale von den Speichern 121 und 122 werden durch Leitungen 298 bzw. 299 an einen Dividierer 136 (Fig. 4) angelegt, dessen Ausgangssignal den Bruchbestandteil der Beziehung (17 a) kennzeichnet. Das Ausgangssignal aus dem Dividierer 136 wird an einen Dämpfer 133 angelegt, der beispielsweise ein Potentiometer umfassen kann, welches das Signal um den Faktor T₂ in Gleichung (17 b) abwandelt. Das Signal aus dem Dämpfer 133 ist daher für die ganz rechts stehende Größe der Gleichung (17b) kennzeichnend.

Das Signal von dem Dämpfer 133 wird an einen Addierer 137 angelegt, dem außerdem ein Signal von dem Speicher 119, das für den Faktor (XXu ^m Gleichung (17 b) kennzeichnend-^ist, zugeführt wird. Das für diesen Faktor kennzeichnende Signal wird in der folgenden Weise entwickelt:

Das Impulssignal P₇ (unterer Teil der F i g. 4) wird als ein Torsteuerungssignal zur öffnung eines linearen Tores 139 angelegt. Bei öffnung läßt das Tor 139 ein Signal von dem Meßinstrument 31 in der leichten TCC-Benzinleitung durch. Da das Meßgerätsignal den gegenwärtigen Fluß von leichtem TCC-Benzin zu der Mischleitung 29 der Fig. 1 kennzeichnet, ist das durch das Tor 139 hindurchgelassene Signal für den Faktor (X X_u der Beziehung (17b) kennzeichnend. Wenngleich (XXu ein Volumenanteil ist, ist es nicht notwendig, das Signal von dem Meßinstrument 31 durch ein Signal zu teilen, das für das Gesamtvolumen des Benzinfiusses kennzeichnend ist, da der Volumenfluß an Benzin konstant bleibt und gleich der Einheit ist, wie das aus der Gleichung (9) hervorgeht. Das Signal von dem Meßinstrument 31 wird an den zuvor ausgelösten Speicher 119 angelegt und darin gespeichert und dem Addierer 137 zugeführt.

Das Signal von dem Addierer 137 ist demgemäß für die rechte Seite der Gleichung (17b) kennzeichnend, d. h. für den neuen Anteil an leichtem TCC-Benzin, der in dem Gemisch vorgesehen werden muß, um, je nach der Größe der vorstehenden Dämpfung, die gesamte oder einen Teil der Korrektur herbeizuführen, die erforderlich ist, um das Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis auf die Spezifikation zu bringen.

Das Signal von dem Addierer 137 wird an ein lineares Tor 140 angelegt, das durch den Impuls P₈ geöffnet wird, um das Signal von dem Addierer 137 hindurchzuführen und zu dem Speicher 120 zu leiten, damit es dort gespeichert wird. Das Signal von dem Speicher 120 wird an ein Lineartor 142 angelegt, das durch den Impuls P₉ geöffnet wird, um das Signal von dem Speicher an einen Begrenzer 144 anzulegen. Der Begrenzer 144 erhält ein Signal von dem Bezugssignalgenerator 65 der Fig. 8 A angelegt, das für die Größe (X_c)_max kennzeichnend ist und die Größe des Signals von dem Speicher 120 begrenzt, das dort hindurchgeht, so daß es diesen Maximalwert nicht überschreitet.

Das Signal von dem Begrenzer 144, das für die neue Menge an leichtem TCC-Benzin kennzeichnend ist, die nunmehr zum Vermischen zu verwenden ist, wird an das Ventil 30 in; der Leitung für leichtes TCC-Benzin angelegt; hierdurch wird der Fluß dieser

25: Komponente zu der Mischleitung 29 festgesetzt. Das Signal wird an das Ventil 30 so lange angelegt, wie das Tor 142 durch das Impulssignal P₉ geöffnet ist. Das Ventil 30 ist ein verhältnismäßig langsam wirkendes Ventil, und es behält die am Ende des Impulssignals P₉ eingerichtete Regelstellung über einen Zeitraum bei, der hinreicht, um die Regelung bis zur Einleitung der nächsten Steuerfolge aufrechtzuerhalten. Wie aus dem Impulswellenformdiagramm der Fig. 9B ersichtlich ist, wird der Impuls P₉ erzeugt, bis die nächste Serie von Impulsen P₁₀, P₁₁, P₁₂, Pi₃ und P₁₄ auftritt. Diese letztgenannten fünf Impulse werden für Durchlaßzwecke während der Regelung des Mischvorganges in Übereinstimmung mit dem Destillationsprodukt des fertigen Gemisches benutzt.

Wenngleich die Impulszyklen P₁ bis P₉ und P₁₀ bis P₁₄ in Beziehung zueinander gesetzt worden sind, müssen sie nicht so aufeinander bezogen werden und jede Serie kann unabhängig von der anderen in ihrem eigenen Zyklus ablaufen, unter Berücksichtigung nur der Fließgeschwindigkeit des Gemisches; so daß eine Änderung für das Gemisch nicht berechnet wird, bis die vorausgehende Änderung vorgenommen worden ist und sich in dem überwachten Produkt wiederspiegelt. ■ Λ ""

Wie in Verbindung mit den Gleichungen (19), (20) und (21) dargelegt worden ist, müssen die Mengen der Alkylatkomponente, Reformatkomponente und Butankomponente, die miteinander vermischt werden, einhergehend mit der Änderung der leichten TCC-Benzinkomponente geändert werden. Diese Änderungen werden gleichzeitig mit der Änderung der leichten TCC-Benzinkomponente in der folgenden Weise bewirkt: Der Impuls P₇ (unterer Teil der F i g. 4) wird an ein Odertor 148 angelegt, um durch eine Leitung 303 jedes aus einer Reihe von Lineartoren 150, 151, 152 und 154 (Fig. 5) zu öffnen. An das Tor 150 ist durch eine Leitung 304 ein Signal von dem Meßinstrument 31 in der leichten TCC-Benzinleitung angelegt, das in dem vorausgehend ausgelösten Speicher 124 gespeichert wird. In ähnlicher Weise liegt an dem Tor 151 ein Signal von dem Meßinstrument 34 in der Reformatleitung durch einen Leiter 305 an, das durch das Tor dem Spei-

209 530/329

eher 125-zugeführt und darin gespeichert wird. Das Tor 152 leitet ein Signal von dem Meßinstrument 36 in der Butanleitung über einen Leiter 306 zu dem Speicher 126, während das Tor 154 ein Signal über einen Leiter 350 von dem Meßinstrument 27 in der Alkylatleitung zu dem Speicher 127 leitet.

Das Signal aus dem Speicher 124 wird sowohl an einen Addierer 155 als auch an einen weiteren Addierer 156 angelegt. Das Signal von dem Speicher

125 wird an den Addierer 156 sowie an einen anderen to Addierer 157 angelegt. Das Signal von dem Speicher

126 wird an die Addierer 155 und 157 angelegt, während das Signal von dem Speicher 127 den Addierern 155 und 156 zugeführt wird.

Das Ausgangssignal aus dem Addierer 157 ist für die Größe kennzeichnend, die in jedem der Nenner der Bruchglieder der Gleichungen (19), (20) und (21) ausgedrückt ist. Dieses Signal· wird an ein Lineartor 159 angelegt, das durch das Impulssignal P₇ nach einer kurzen, durch eine Verzögerungseinheit 160 * (F i g. 4) in einem Leiter 311 bewirkten Verzögerung geöffnet wird. Das Signal aus dem Tor 159 wird in einem Speicher 161 gespeichert, dessen Ausgang durch einen Leiter 321 einer Reihe von Dividierern 162, 164, 165 und 166 (Fig. 6) zugeführt wird.

An den Dividierer 164 ist durch einen Leiter 322 das Signal (X_r)„i_t aus dem Speicher 125 angelegt, und das Ausgangssignal aus dem Dividierer ist für das Bruchglied der Gleichung (20) kennzeichnend. In ähnlicher Weise ist an den Dividierer 165 durch eine Leitung 323 das Signal {X_b)_att aus dem Speicher 126 angelegt, und das Ausgangssignal aus. dem Dividierer ist für das Bruchglied der Gleichung (21) kennzeichnend. In gleicher Weise ist an den Dividierer 166 durch eine Leitung 324 das Signal (XJ₀,, aus dem Speicher 127 angelegt,. und das Ausgangssignal aus dem Dividierer ist für das Bruchglied der Gleichung (19) kennzeichnend. In dieser besonderen Steuerfolge stellt das Signal aus dem Dividierer 162 eine bedeutungslose Information dar, und es wird bei den vorliegenden Berechnungen nicht verwendet, wie das aus den nachstehenden Erläuterungen hervorgeht. ■■.■■■::■:.:■■: ;·'". - :;'.'. . ..:--r:r :■-■■ .■ - '-■:':■. ::'■■-

Die Ausgangssignale aus den Dividierern 162, 164, 165 und 166 werden an eine Gruppe von Multiplizierern 170,171,172 bzw. 174 angelegt. An die Multiplizierer 170 bis 174 wird außerdem ein Signal von einem Subtrahierer 175 angelegt, das für die Größe (1-X_c)„_eu in den Gleichungen (19), (20) und (21) kennzeichnend ist. Das Signal wird_: in der folgenden Weise erzeugt: Das Signal von dem: Begrenzer 144 gemäß F i g. 4, d, h. das Signal, das an das\Ventil 30 in der leichten TCC-Benzinleituhg angelegt wird, für (X_c)„_eu kennzeichnend ist und so beschränkt ist, daß es {Xjmax nicht überschreitet,.wird..-.durch eine Diode 177 und einen Leiter 325 dem Subtrahierer 175 zugeführt. Außerdem wird an den Subtrahierer ein Einheitssignal· aus dem Bezugssignalgenerator 65 der F i g: 8A; angelegt. ,Demgemäß ; ist -das Ausgangssignal ; aus dem= Subtrahierer 1751 für die Größe {l-X'Xiu in den Gleichungen (19), (20) und (21) kennzeichnend.

Das Signal aus dem Multiplizierer 171 der F i g. 6 ist für die rechte Seite der Beziehung (20) kennzeich- '/-. nend, d. h. für die Größe (X₁.)^. Dieses Signal wird durch "ein lineares: Tor I79 geführt, das durch das Impulssignal P₉ gesteuert wird, das durch einen Leiter 326 und eine Diode 180 fließt. Das Signal aus dem Tor 179 wird durch eine Leitung 327 an einen Begrenzer 181 (Fig..4) angelegt, dessen Ausgangssignal dem Ventil 32 in der Reformatleitung zugeführt wird, um die Menge an Reformat zu regeln, die in die Mischleitung 29 eingeführt wird. An den Begrenzer ist ein Signal {X_r)_max- aus dem Bezugssignalgenerator 65 der Fig. 8A angelegt, das die Maximalgröße des Signals aus dem Begrenzer, beispielsweise nach Maßgabe von Kosten- und Zuführungswerten in bezug auf die Reformatkomponente, regelt. In dieser Weise wird ein unabhängiger Zwangswert für die Menge des dem Gemisch zugeführten Reformats festgesetzt.

In ähnlicher Weise ist das Ausgangssignal aus dem Multiplizierer 172 für die rechte Seite der Gleichung (21) kennzeichnend, d. h. für die Größe {X_b)„_eu. Dieses Signal wird an ein lineares Tor 182 angelegt, das ebenfalls durch das Impulssignal P₉ durch die Leitung 326 und eine Diode 184 geöffnet wird. Das Signal aus dem Tor 182 wird durch einen Leiter 328 an einen Begrenzer 185 (Fig. 4) angelegt, dessen Ausgangssignal dem Ventil 35 in der Butanleitung zugeführt wird, um die Zugabe von Butan zu dem Gemisch zu regeln. An den Begrenzer 185 ist ein Signal {X_b)_max von dem Bezugssignalgenerator 65. der Fig. 8A angelegt, das die Maximalgröße des Signals aus dem Begrenzer auf diesen Wert beschränkt. Dieser Zwangswert kann von irgendeinem oder mehreren aus einer Gruppe von Faktoren abhängen, die die Verwendung der Butankomponente beeinflussen.

Schließlich wird das Signal aus dem Multiplizierer 174, das für die rechte Seite der Gleichung (19) kennzeichnend ist, d.h. für die Größe (X_a)„_eu, an ein lineares Tor 186 angelegt, das durch das Impulssignal P₉ durch den Leiter 326 und eine Diode 187 geöffnet wird. Das Signal aus dem Tor 186 wird durch einen Begrenzer 189 dem Ventil in der Alkylatleitung zugeführt, um. die Zugabe dieser Komponente zu dem Brennstoffgemisch zu regeln. An den Begrenzer 189 ist ein Signal {X_a)_max von den Bezugssignalgenerator 65 der Fig. 8A angelegt, das verhindert, daß das Signal aus dem Begrenzer diesen Maximalwert überschreitet und das in Übereinstimmung mit irgendeinem vorherbestimmten Zwangswert festgesetzt werden kann. ..■-:■ : ■■■■-..■:■·■-. ; ;.·■.-· .-·:-■,:»

Es ist zu beachten, daß der Multiplizierer 170 zwar ein Ausgangssignal erzeugt, welches für eine bei der vorliegenden Berechnung bedeutungslose Information kennzeichnend ist, daß dieses Signal aber durch ein zugeordnetes Tor 190 blockiert wird, dessen Torsteuerungseingang nicht gespeist wird. .:::

Bei Betätigung durch die Impulse P₅ bis P₉ regeln die Kreise gemäß den Fig. 3 bis 6 in dieser Weise das Mischverfahren nach Maßgabe des Dampf/Flüssigkeits-Verhältnisses des fertigen Brennstoffgemisches sowie in Übereinstimmung mit anderen für das Mischverfahren wesentlichen Zwangsgrößen.

Destillationspunktregelung^

Die Ausdrücke, die die Beziehungen zwischen den Brennstoffkomponenten imHinblick auf: einen vorherbestimmten Destillationspunkt für jede \ Komponente, definieren, werden in ähnlicher Weise wie die Gleichungen (8) bis (21) entwickelt, die zur Definition der Beziehungen zwischen den Komponenten in bezug auf ihre. Dampf/Flüssigkeits-Verhältnisse hergeleitet wurden; Insbesondere wird angenommen,. daß sich die Komponenten hinsichtlich des Destillationspunkr

tes volumetrisch mischen und daß die tatsächlichen nichtlinearen Mischbeziehungen durch lineare Näherungen ausgedrückt werden können. Ferner wird angenommen, daß die Gleichung (9) weiterhin gilt und daß die Gegenwart des Antiklopfmittels keinen Einfluß auf den Destillationspunkt des Gemisches hat. Für einen Brennstoff, der aus den in F i g. 1 angegebenen Komponenten gemischt wird, drückt demgemäß die nachstehend angegebene Beziehung den Destillationspunkt des gemischten Brennstoffes auf der Grundlage der Destillationspunkte der einzelnen Komponenten des Gemisches aus:

(22)

hierin ist D der Destillationspunkt des fertigen Gemisches; D_a, D_c, D_r und D₆ sind die Destillationspunkte der Alkylatkomponente, leichten TCC-Benzinkomponente, Reformatkomponente bzw. Butankomponente, und X_a, X_c, X_r und X_b sind die Volumenanteile der Alkylatkomponente, leichten TCC-Benzinkomponente, Reformatkomponente bzw. Butankomponente.

lh ähnlicher Weise, wie die Gleichung (10) entwickelt wurde, kann das folgende volumetrische Mittel berechnet werden:

mini, a, c, b

(23)

hierin bedeutet D_mUüarj, einen volumetrischen Mittelwert für die Alkylat-, leichte TCC-Benzin-' und Butankomponenten der Mischung.

Durch Behandlung der Gleichungen (22) und (23) in im wesentlichen der gleichen Weise, wie die Gleichungen (8), (9) und (10) vorstehend in den Gleichungen (11) bis (16) gehandhabt wurden, kann die folgende Beziehung aus den Gleichungen (22) und (23) entwickelt werden:

hierin bedeutet {X_r)_neu den neuen Volumenanteil der Reformatkomponente, und {X_r)_alt bedeutet den vorhergehenden Volumenanteil der Reformatkomponente zur Zeit der Messung.

Es ist jedoch wünschenswert, einen neuen Volumenanteil für die Reformatkomponente durch den Betrag zu definieren, der erforderlich ist, um eine besondere Abweichung des Destillationspunktes von der Spezifikation nur partiell zu korrigieren. Die

Gleichung (25 a) kann daher wie folgt umgeschrieben werden:

['T)* T)"' ~I -nS—n* μ (^{25b) υ}τ ~..*^Jmittl. a,c,bJ

hierin ist T₃ ein Dämpfungsfaktor zwischen 0 und 1, und {X_r)„_eu entspricht der vorstehenden Definition, jedoch mit der Ausnahme, daß diese Größe nicht den Anteil der Reformatkomponente wiedergibt, der in dem Gemisch benötigt wird, um eine gegebene Abweichung des Destillationspunktes vollständig auszugleichen. :

Die Gleichung (25 b) setzt also einen neuen Anteil an Reformat zu der,Summe aus dem alten oder gegenwärtigen Anteil und- der^Destillationspunkt-

abweichung von der Spezifikation in Beziehung.

Um den Volumenfluß des gesamten Brennstoffgemisches konstant zu-halten, d. h. um die Gleichung (9) zu erfüllen, definieren die nachstehend angegebenen Gleichungen (26), (27) und (28) die

neuen Volumenanteile an Alkylatkomponente, leichter TCC-Benzinkomponente bzw. Butankomponente. Diese drei Gleichungen sind den Gleichungen (19) bis (21) ähnlich und stellen sicher, daß jede der drei Komponenten so ausgeführt wird, daß ihr Volumenanteil nach der Änderung im gleichen Mengenverhältnis zu den beiden anderen restlichen Komponenten steht wie vor der Änderung: - ' ■'-.-·■■

(XJaIt

(1-J>g_n

(26)

4O

m-Dlu,l.a,c._b

(24) (XJneu —

die Faktoren in der Gleichung haben· die oben definierte Bedeutung, wobei der Stern die Größe des Faktors für eine ideale oder gewünschte Mischung bezeichnet und die Kenngröße »m« die tatsächliche Größe des Faktors bezeichnet, wie sie gemessen wird. Die Gleichung (24) drückt somit eine Änderung des: Volumenanteils der Reformatkomponente durch die Differenz zwischen einem für das Gemisch gewünschten Destillationspunkt und einem tatsächlichen oder gemessenen Destillationspunkt aus. Die Änderung des Volumenanteils der. Reformatkomponente; in: Gleichung (24) bedeutet; demgemäß den Betrag, um den sich der Volumenanteil dieser Komponente ändern muß, um den Destillationspunkt des Gemisches so zu korrigieren, daß er mit dem gewünschten De^fillätionspünkt übereinstimmt. So kann die nachstehende Beziehung entwickelt werden, um einen neuen Volumenähteil für die Reformatkomponente auszudrücken; wenn eine Änderung desVoIumenänteils, wie sie durch die Gleichung (24) gegeben ist, vorgenommen wird; um einen gewünschten Destillationspunkt für das Gemisch zu erzeugen: i ■;Mbivi¹; 65' (Xb)neu —

(X_a + X_c .+ X_b)ait

(Xb) alt /ι

-t- Λ,. +. Ji_b)_aU

^jQi; (28);;

· n* _ nm ■

die Faktoren in den Gleichungen entsprechen den vorstehenden Definitionen, wobei die Indizes »neü<< und »alt« die Größen der Faktoren nach bzw. vor einer Änderung bezeichnen. "·" ^ ' ;

Die Gleichungen (26), (27) und (28) setzen die neuen VolumenfraktionenderAlkylatkomponentebzw. der leichten TCC-Benzinkomponente bzw. der Butankompohente des Gemisches mit den zu irgendeiner besonderen Zeit in dem Mischverfahren vorliegenden Volumenfraktionen und der für die Reformatkomponente festgesetzten neuen Volumenfraktion in Beziehung. Diese Gleichungen sowie die Gleichung (25b):werden durch die in den Fig. 3 bis 6 dargestellteAiiordnungigehandhabt. - ί _: ^;-.'_:

'-. In dem Teil-der Anordnung gemäß den F ig. 3 bis 6, in dem die Gleichungen (25 b), (26), (27) und (28) behandelt"werden; kommen ähnliche' Impulssteuermethoden zur Anwendung, wie sie in den vorausgehend beschriebenen Anordnungen zur Regelung der Oktanzahl und des Dampf/Flüssigkeits-Verhältnisses benutzt wurden. So werden fünf Impulse P₁₀,

Λΐι Pu, ί*ΐ3 ^und Λ4 ^aus dem zeitgesteuerten Impulsgenerator 90 der Fig. 8A, wie sie in zeitlicher Darstellung in der Fig. 9B wiedergegeben sind, für Steuer- oder Durchlaßzwecke bei der Des.tillationspunktregelung benutzt.

Der Zeitgeber gemäß Fig. 10 kann verwendet werden, um die Impulse P₁₀ bis P₁₄ zu erzeugen. Wenn der verhältnismäßig langsam umlaufende Kontaktarm 94 einen Kontakt 192 berührt, wird das Potential der Batterie 92 durch den Kontakt an eine Reihe von Undtoren 194, 195, 196 und 197 angelegt. Wenn der verhältnismäßig rasch umlaufende Kontaktarm 96 nacheinander mit den Kontakten 104, 105, 106 und 107 in Berührung tritt, werden die Undtore 194, 195, 196 und 197 nacheinander betätigt, wodurch die Impulse Pi₀, Pn, f 12 ^und Pi₃ erzeugt werden. Nachdem der Impuls P₁₃ erzeugt worden ist, kommt der verhältnismäßig langsam umlaufende Kontaktarm 95, der sich mit dem Kontaktarm 94 bewegt, mit einem gekrümmten Kontakt 199 in Berührung, um so den· Impuls P₁₄ von verhältnismäßig langer Dauer zu erzeugen.

Gemäß Fig. 4 löst der Impuls P₁₀ (Oberende der Figur) die Speicher 119 und 120 sowie durch die Leitungen 300 und 301 die Speicher 121 und 122 der F i g. 3, durch die Leitung 302 die Speicher 124, 125, 126 und 127 der Fig. 5 und durch die Leitung308 den Speicher! 161 der Fig. 5 aus und löscht hierdurch in den Speichern jegliche Signale, die vorausgehend darin gespeichert worden sind.

Der Impuls P₁₁ (F i g. 3) öffnet die Lineartore 201, 202, 204 und 205. Das Tor 201 läßt ein Signal von dem Destillationspunktüberwachungsgerät 47, das für die Größe D^m in der Gleichung (25 b) kennzeichnend ist, hindurch und legt das Signal an einen Subtrahierer 134 an. Das Tor 202 leitet von dem Bezugssignalgenerator 65 der Fig. 8 A ein Signal zu dem Subtrahierer. 134, das für die Größe D* in der Gleichung (25 b) kennzeichnend ist. Demgemäß ist das Ausgangssignal aus dem Subtrahierer 134 für den Zähler des Bruchgliedes der Gleichung (25 b) kennzeichnend, d. h. für die Differenz zwischen dem in dem gemischten Brennstoff gewünschten Destillationspunkt und dem tatsächlich vorliegenden, von dem Destillationspunktüberwachungsgerät 47 gemessenen Destillationspunkt. Dieses Signal wird in dem Speicher 121 gespeichert.

Das Tor 204 leitet von dem Bezugssignalgenerator 65 der Fig. 8A ein Signal zu dem Subtrahierer 135, das für die Größe D* in Gleichung (25 b) kennzeichnend ist. In ähnlicher Weise leitet das Tor 205 ein Signal, das für die Größe D*_iuLatrb in der Gleichung (25 b) kennzeichnend ist, aus dem Bezugssignalgenerator 65 zu dem Subtrahierer 135. Das Ausgangssignal aus dem Subtrahierer 135 ist demgemäß für den Nenner des Bruchgliedes der Gleichung (25 b) kennzeichnend, und dieses Signal wird dem Speicher 122 zugeführt, in dem es gespeichert Wird. ■:, ■-■.·.· .. .·... ·-. : · . . «**" . ■.. .. ' :

Die Signale aus den Speichern 121 und 122 werden durch die Leitungen 298 bzw. 299 an den Dividierer 136 (Fig. 4) angelegt, dessen Ausgangssignal demgemäß das Bruchglied der Gleichung (25 a) repräsentiert. Das Ausgangssignal aus dem Dividierer 136 wird an den Dämpfer 133 angelegt, der das Signal um den Faktor T₃ der Gleichung (25 b) abwandelt. In diesem Falle ist die Größe T₃ gleich der Größe T₂ von Gleichung (17b), da der Dämpfer 133 für die Berechnun gen sowohl in Verbindung mit dem Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis als auch mit dem Destillationspunkt benutzt wird. Das Signal aus dem Dämpfer 133 ist demgemäß für die Größe des ganz rechts stehenden Gliedes der Gleichung (25 b) kennzeichnend, und infolge der Dämpfung ist ein sicherer Schutz gegen weite Schwankungen um die Spezifikation herum geschaffen.

Das Ausgangssignal aus dem Dämpfer 133 wird dem Addierer 137 zugeführt, an den außerdem ein Signal aus dem Speicher 119 angelegt wird, das für den Faktor (X_r)_a(r in der Gleichung (25 b) kennzeichnend ist. Dieses letztgenannte Signal wird in der folgenden Weise entwickelt:

Das Impulssignal P₁₂ (unterer Teil der F i g. 4) wird als ein Steuersignal angelegt, um ein lineares Tor 207 zu öffnen. Bei öffnung läßt das Tor 207 ein Signal von dem Meßinstrument 34 in der Reformatleitung, das für den gegenwärtigen Fluß an Reformat zur Mischleitung 29 der F i g. 1 kennzeichnend ist, hindurch. Dieses Signal wird an den zuvor ausgelösten Speicher 119 angelegt und darin gespeichert und dem Addierer 137 zugeführt. Wenngleich das Verlöschen des Impulses P₉ vor dem Eintritt der Impulse P₁₀ bis P₁₄ die Komponentenregelventile 26, 30, 32, 35 und 37 (Fig. 1) ohne Steuersignale läßt, treten diese Impulse P₁₀ bis P₁₄ so rasch danach ein, daß die Ventile im wesentlichen in ihren letzten Regelstellungen geöffnet bleiben, wie das mit Bezug auf das Ventil 30 erläutert wurde, und die Meßinstrumente 27, 31, 34, 36 und 39 registrieren die vorausgehenden Komponentenflüsse, wenn der Impuls P₁₂ auftritt.

Das Signal aus dem Addierer 137 ist für die rechte Seite der Gleichung (25) kennzeichnend, d. h. für den neuen Anteil an Reformat, der in dem Gemisch eingerichtet werden muß, um, je nach der Größe der vorausgehenden Dämpfung, die gesamte oder einen Teil der Korrektur herbeizuführen, welche erforderlich ist, um den Destillationspunkt mit der Spezifikation in Übereinstimmung zu bringen.

Ein Signal von dem Addierer 137 wird dem linearen Tor zugeführt, das durch den Impuls P₁₃ geöffnet wird, um das Signal aus dem Addierer dem Speicher 120 zuzuleiten, damit es dort gespeichert wird.

Das Signal aus dem Begrenzer 181, das für die beim Mischvorgang zu verwendende neue Menge an Reformat kennzeichnend ist, wird so lange zur Regelung des Ventils 32 in der Reformatleitung angelegt, wie das Tor 209 durch das Impulssignal P₁₄ * geöffnet ist. Wie aus dem Impulswellenformdiagramm der Fig. 9B hervorgeht, wird der Impuls P₁₄ erzeugt, bis die nächste Gruppe von Impulsen P₁₅, P₁₆, P₁₇, P₁₈ und P₁₉ eintritt. Diese letztgenannten fünf Impulse werden während der Regelung des Mischvorganges in Übereinstimmung mit dem Reid-Dampfdruck des fertigen Gemisches für Steuer- oder Durchlaßzwecke . benutzt. Wenngleich die Impulsgruppen P₁₀ bis P₁₄ und P₁₅ bis P₁₉ in Beziehung zueinander gesetzt worden sind, brauchen sie nicht so aufeinander bezogen⁵ zu sein, und jede Gruppe kann unabhängig von der anderen in ihrem eigenen Zyklus ablaufen,, unter Berücksichtigung nur der Fließgeschwindigkeit des Gemisches, so daß eine neue Änderung nicht berechnet wird, bevor eine vorausgehende Änderung vollendet worden ist.

Wie in bezug auf das Mischen des Brennstoffs nach Maßgabe des Dampf/Flüssigkeits-Verhältnisses dargelegt worden ist, müssen die Mengen der Alkylat-,

leichten TCC-Benzin- und Butankomponenten, die miteinander vermischt werden, einhergehend mit der Änderung der Reformatkomponente geändert werden. Um dies zu erreichen, geht der Impuls P₁₂ (unterer Teil der F i g. 4) durch das Odertor 148 und öffnet die Tore 150, 151, 152 und 154(Fi g. 5) über die Leitung 303, so daß Signale, die die Größen (X_c)_al„ (X_r)_al„ (Xb)ait bzw. (X_a)ait kennzeichnen, durch die Leitungen 304,305,306 und 350 in die Speicher 124,125,126 bzw. 127 geführt werden. Wie zu ersehen ist, werden die Signale aus den Speichern 124, 126 und 127 in dem Addierer 155 addiert, um die Summe in jedem der Nenner der Bruchglieder der Gleichungen (26), (27) und (28) zu erzeugen. Das Signal aus dem Addierer 155 wird an ein Lineartor 210 angelegt, das durch den Impuls P₁₂, nach dessen Durchgang durch einen geeigneten Verzögerer 211 (Fig. 4) in einem Leiter 312, geöffnet wird. Das Signal aus dem Tor 210 wird, an den Speicher 161 angelegt, in dem es gespeichert wird, und danach durch die Leitung 321 den Dividierern 162, 164, 165 und 166 (Fig. 6) zugeführt.

Der Dividierer 162, der auch ein Signal aus dem Speicher 124 durch die Leitung 320 empfängt, erzeugt ein Ausgangssignal, das für das Bruchglied der Gleichung (27) kennzeichnend ist. In ähnlicher Weise ist, wie das in Verbindung mit der Regelung des Dampf/ Flüssigkeits-Verhältnisses im einzelnen beschrieben wurde, das Ausgangssignal aus dem Dividierer 165 für den Bruchbestandteil der Gleichung (28) kennzeichnend, das Ausgangssignal aus dem Dividierer 166 ist für den Bruchbestandteil der Gleichung (26) kennzeichnend und das Ausgangssignal aus dem Dividierer 165 ist bedeutungslos. Die Signale aus den Dividierern 162,165 und 166 werden an die Multiplizierer 170,172 bzw. 174 angelegt, die jeder mit einem Signal versorgt werden, das für die Größe (1 - X_r)„_eu in den Gleichungen (26) bis (28) kennzeichnend ist. Dieses letztgenannte Signal wird in der folgenden Weise erzeugt:

Gemäß F i g. 4 wird das Signal aus dem Begrenzer 181, das für die Größe (X_r)„_eu kennzeichnend ist und (-2Qm₀* nicht überschreitet, durch die Diode 212 und den Leiter325 an den Subtrahierer 175 der Fig.. 6 angelegt. Der Subtrahierer, der auch mit einem Einheitssignal _ aus dem Bezugssignalgenerator der F i g. 8 A gespeist wird, erzeugt ein Signal, das für die Größe (1 — X_r)„_eu kennzeichnend ist.

Das Signal aus dem Multiplizierer 170, das für die rechte Seite der Gleichung (27) kennzeichnend ist, d. h. für die Größe (X_c)_neu, wird durch das Tor 190 und einen Leiter 329 an den Begrenzer 144 (Fig. 4) angelegt, um das Ventil 30 in der leichten TCC-Benzinleitung zu regeln. Das Steuersignal ist auf die Größe (Xc)max beschränkt. Das Tor 100 wird durch das Impulssignal P₁₄, welches durch einen Leiter 330. und eine Diode 214 angelegt wird, geöffnet. -55

In ähnlicher Weise geht das Signal aus dem Multiplizierer 172, das für die Größe {X_b)^_u in der Gleichung (28) kennzeichnend ist, durch das Tor 182 und den Leiter 328 zu dem Begrenzer 185(Fi g. 4), um die Einstellung des Ventils 35 in der Butanleitung zu regeln. Das Tor 182 wird ebenfalls durch den Impuls P₁₄, der durch den Leiter 330 und eine Diode 215 geht, geöffnet. ..·'-...

Schließlich wird das Signal aus dem Multiplizierer 174, das die Größe [X_a)_neu in der Gleichung (26) kennzeichnet, durch das Tor 186 an den Begrenzer 189 angelegt und regelt in dieser Weise die Einstellung des Ventils 26 in der Alkylatleitung. Das Tor 186 wird ebenfalls durch den Impuls P₁₄, der durch die Leitung 330 und eine Diode 216 geht, geöffnet.

Das Signal aus dem Multiplizierer 171, das eine für den Zweck dieser Berechnung bedeutungslose Information darstellt, wird durch das zu dieser Zeit nicht betätigte Tor 179 blockiert.

In dieser Weise wird das Mischverfahren in Übereinstimmung mit dem Destillationspunkt des fertigen Gemisches sowie nach Maßgabe von Zwangsgrößen, die für die einzelnen Komponenten des Gemisches festgesetzt sind, geregelt.

Regelung des Reid-Dampfdrucks

Die Ausdrücke, die die Beziehungen zwischen den Brennstoffkomponenten bezüglich des Reid-Dampfdrucks für jede Komponente definieren, werden in ähnlicher Weise entwickelt, wie die Gleichungen (8) bis (21) und (22) bis (28) zur Definition der Beziehungen zwischen den Komponenten hinsichtlich ihrer Dampf/ Flüssigkeits-Verhältnisse bzw. ihrer Destillationspunkte entwickelt wurden. So wird angenommen, daß sich die Komponenten in bezug auf den Reid-Dampfdruck volumetrisch vermischen und daß die tatsächlichen nichtlinearen Mischungsbeziehungen durch lineare Näherungen ausgedrückt werden können. Ferner wird angenommen, daß die Gleichung (9) weiterhin gilt und daß die Gegenwart des Antiklopfmittels keine Wirkung auf den Reid-Dampfdruck des Gemisches hat. .

Für den Brennstoff, der aus den in Fig. 1 angegebenen Komponenten gemischt wird, drückt demgemäß die nachstehend angegebene Beziehung den Reid-Dampfdruck des gemischten Brennstoffes durch die Reid-Dampfdrücke der einzelnen Komponenten des Gemisches aus:

R =

R_aX_a + R_CX_C + R_rX_r + R_bX_b .

(29)

hierin ist R der Reid-Dampfdruck des fertigen Gemisches; R_a, R_c, R_r und R_b sind die Reid-Dampfdrücke der Alkylatkomponente, leichten TCC-Benzinkomponente, Reformatkomponente bzw. Butankomponente, und X_a, X_c, X_r und X₆ sind die Volumenanteile der Alkylatkomponente, · leichten TCC-Benzinkomppnente, Reformatkomponente bzw. Butankomponente. In ähnlicher Weise, wie die Gleichungen (23) bis (28) entwickelt wurden, können die nachstehenden Gleichungen berechnet werden: . ■.·■■·. .

γ* _ ym _

n#

Ή -Ή — p* _ D* - '

η* Di

> ,(32a)

{Xb)neu ⁼. (Xb)alt + . p* p* ~~~>

·· -¹Mi ~ ^Λιηϊη1. a, c, r

tp# DIM ^: —I ■ ■ ;(3

^Λ1> ~ ^mitll. a, c, rJ

(Xjneu —

/γ ι γ· ι γ\ jneu ⁼ Ty j ν" J^ V ·\

(32b)

.(1 ~~ Xb)neu> P3)

209 530/329

{Χα

(35)

Iah

Bei diesen Gleichungen haben die Symbole die übliche Bedeutung (R = Reid-Dampfdruck).

Die Gleichungen (33), (34) und (35) setzen die neuen Volumenanteile der Alkylat-, leichten TCC-Benzin- bzw. Reformatkomponente des Gemisches mit den zu irgendeiner besonderen Zeit in dem Mischverfahren vorliegenden Volumenanteilen und dem für die Butankomponente eingerichteten neuen Volumenanteil in Beziehung. Diese Gleichungen sowie die Gleichung (32 b) werden durch die in den F i g. 3 bis 6 dargestellte Anordnung gehandhabt.

In dem Teil der Anordnung der Fig. 3 bis 6, in dem die Gleichungen (32b), (33), (34) und (35) behandelt werden, finden Impulssteuermethoden Anwendung, die den bei den vorausgehend beschriebenen Anordnungen zur Regelung der Oktanzahl, des Dampf/ Flüssigkeits-Verhältnisses und des Destillationspunktes benutzten Methoden ähnlich sind. So werden fünf Impulse F₁₅, P₁₆, P₁₇, P₁₈ und P₁₉ aus dem zeitgesteuerten Impulsgenerator 90 der F i g. 9A, wie sie in zeitlicher Darstellung in der Fig. 9B wiedergegeben sind, für Steuerungs- oder Durchlaßzwecke bei der Regelung des Reid-Dampfdrucks benutzt.

Der Zeitgeber gemäß F i g. 10 kann zur Erzeugung der Impulse P₁₅ bis P₁₉ Anwendung finden. So werden mit Verbrauch der Kontakte 220, 104, 105, 106, 107 und Undtore 221, 222, 224 und 225, um Impulse P₁₅, P₁₆, P₁₇ und P₁₈ zu erzeugen, berührt. Nachdem der Impuls P₁₈ erzeugt worden ist, wird ein langer Impuls P₁₉ durch Verbrauch des Kontaktes 226 erzeugt.

Wie aus der F i g. 10 ersichtlich ist, befindet sich in dem Stromkreis zur Erzeugung des Impulses P₁₉ ein Schalter 227, der bestimmungsgemäß nach dem ersten Einfall des Impulses P₉ geschlossen ist. Dies verhindert eine Erzeugung des Impulses P₁₉ während der anfänglichen Impulsgruppe P₁ bis P₄., wie das aus der F i g. 9 B hervorgeht. Der Impuls P₁₉ würde andernfalls erzeugt werden, wenn der Schalter 227 zu allen Zeiten geschlossen wäre. Dies stellt sicher, daß die Komponentenströme der Alkylatkömponente, der leichten TCC-Benzinkomponente, der-^ Reformatkomponente und der Butankompohente während der Anfangsperiode bei der ersten Inbetriebnahme der Anordnung unverändert bleiben, d. h: zu der Zeit, zu der eine Oktanzahlregelung durch Änderung der Konzentration an Antiklopfmittel im Gemisch bewirkt wird und die Speicher 120, 124, 125, 126, 127 und 161 keine Signale oder Signale aus einem anderen, unterschiedlichen Mischverfahren in sich gespeichert enthalten.

Gemäß^: F i g. 4 löst der Impuls P₁₅ (Oberende der Figur) die Speicher 119 und 120 sowie durch die Leiter 300- bzw! 301 die Speicher 121 und 122 der. F i g. 3, durch den Leiter 302 die Speicher 124,125,126 und 127 der in Fig: 5 und durch den Leiter 308 den Speicher 161 der Fig. 5 aus und löscht hierdurch in den Speichern irgendwelche Signale, die vorausgehend darin gespeichert worden sind. ■.·.. ' - :.·,.-^:ϊ^

Der Impuls P₁₆ (F i g.\3) öffnet Lineartore 229, 230; 231 und- 232. Das Tor 229 läßt ein Signal von dem Reid-Dampfdrucküberwachungsgerät 49, das für die Größe R^m in der Gleichung (32 b) kennzeichnend ist, hindurch und legt das Signal an den Subtrahierer 134 an. Das Tor 230 leitet aus dem Bezugssignalgenerator 65 der Fig. 8A ein Signal zu dem Subtrahierer 134, das für die Größe R* in der Gleichung (32 b) kennzeichnend ist. Das Ausgangssignal aus dem Subtrahierer 134 ist daher für den Zähler des Bruchgliedes der Gleichung (32 b) kennzeichnend, d.h. für die Differenz zwischen dem für den gemischten Kraftstoff gewünschten Reid-Dampfdruck und dem tatsächlich vorliegenden Reid-Dampfdruck, wie er von dem Reid-Dampdrucküberwachungsgerät 49 gemessen wird. Dieses Signal wird in dem Speicher 121 gespeichert.

Das Tor 231 leitet aus dem Bezugssignalgenerator 65 der F i g. 8A ein Signal zu dem Subtrahierer 135, das für die Größe Rf in Gleichung (32 b) kennzeichnend ist. In ähnlicher Weise leitet das Tor 232 ein Signal, das für die Größe Rmini.a.cr ^m der Gleichung (32b) kennzeichnend ist, von dem'Bezugssignalgenerator 65 zu dem Subtrahierer 135. Das Ausgangssignal aus dem Subtrahierer 135 ist daher für den Nenner des Bruchgliedes der Gleichung (32 b) kennzeichnend, und dieses Signal wird dem Speicher 122 zugeführt, in dem es gespeichert wird.

Die Signale aus den Speichern 121 und 122 werden über die Leiter 298 bzw. 299 an den Dividierer 136 (Fig. 4) angelegt, dessen Ausgangssignal demgemäß das Bruchglied der Gleichung (32 a) kennzeichnet. Das Ausgangssignal aus dem Dividierer 136 wird an den Dämpfer 133 angelegt, der das Signal um den Faktor T₄ in Gleichung (32 b) abwandelt. Der Faktor T₄ ist gleich den Faktoren T₃ und T₂, da derselbe Dämpfer 133 für alle Berechnungen verwendet wird.

Das Signal aus dem Dämpfer 133 wird dem Addierer 137 zugeführt, an den außerdem ein Signal aus dem Speicher 119 angelegt wird, das für den Faktor (X_b)_ait in der Gleichung (32 b) kennzeichnend ist. Dieses letztgenannte Signal wird in der folgenden Weise entwickelt: . ■ :

Das Impulssignal P₁₇ (unterer Teil der F i g. 4) wird als ein Steuerungs- oder Durchlaßsignal angelegt, um ein lineares Tor 234 zu öffnen. In geöffnetem Zustand läßt das Tor 234 ein Signal aus dem Meßinstrument 36 in der Butanleitung, das für den gegenwärtigen Fluß an Butan zu der Mischleitung 29 gemäß Fig. 1 kennzeichnend ist, hindurch. Dieses Signal wird an den zuvor ausgelösten Speicher 119 angelegt und darin gespeichert und dem Addierer 137 zugeführt.

Das Signal aus dem Addierer 137 ist für die rechte Seite der Beziehung (32 b) ^ kennzeichnend und wird an das lineare Tor 140 angelegt, das durch den Impuls P₁₈ geöffnet wird, um das Signal aus dem Addierer zu dem Speicher 120 durchzulassen, damit * es dort gespeichert wird. Das Signal-aus dem Speicher 120 wird an ein lineares; Tor 236 angelegt, das durch den Impuls P₁₉ geöffnet wird; um das Signal aus dem Speicher dem Begrenzer 185 zuzuführen.

Das Signal aus dem Begrenzer 185, das für die zum Vermischen zu verwendende neue Butanmenge kennzeichnend ist, wird so lange zur Steuerung des Ventils 35 in der Butanleitung angelegt; wie das Tor 236 durch das Impulssignal P₁₉ geöffnet istf Wie aus dem Impulswellenformdiagräinm der fri gi 9B hervorgeht, wird der Impuls P₁₉I über die nachfolgende Impulsgruppe P₁ bis* P₄: hinweg erzeugt,?'und er^ endet kurz⁷ vor dem Auftreten der Impulse P₅ bis P₉. In dieser Weise wird der Fluß der anderen Komponenten, d.h. der von dem Antiklopfmittel verschiedenen Komponenten, zu der Mischleitung 29 der F i g. 1 durch den Impuls konstant und kontinuierlich gemacht, und zwar während des gesamten Zeitraums, der dem Zeitraum vorausgeht und folgt, in dem die Oktanzahlregelung

durch Änderung des Flusses an Antiklopfmittel zu der Mischleitung bewirkt wird. Es ist jedoch zu beachten, daß die Impulssignale Pi₅ bis P₁₉ unabhängig von den anderen Impulsgruppen ablaufen können, um die zyklische Kontrolle des Brennstoffmischvorganges in Übereinstimmung mit dem Reid-Dampfdruck in irgendeinem vorherbestimmten Kreislauf vorzunehmen, der eingerichtet werden soll.

Ähnlich wie bei dem Mischen des Brennstoffes nach Maßgabe des Dampf/Flüssigkeits-Verhältnisses und des Destillationspunktes des Gemisches müssen die Mengen der Alkylatkomponente, der leichten TCC-Benzinkomponente und der Reformatkomponente, die miteinander vermischt werden, einhergehend mit der Änderung der Butankomponente geändert werden. Hierzu wird der Impuls P₁J (unterer Teil der F i g. 4) durch das Odertor 148 und durch den Leiter 303 geleitet, um die Tore 150, 151, 152 und 154(Fi g. 5) zu öffnen, so daß Signale, die die Größen (X_c.)_a/„ (XXit> (Xb)ait ^DZW· (X_a)_aU kennzeichnen, von den Leitem 304, 305,-306 und 350 durch die Tore in die Speicher 124, 125, 126 und 127 geleitet werden. Die Signale aus den Speichern 124,125 und 127 werden in dem Addierer 156 miteinander addiert, um die Summe in jedem der Nenner der Bruchglieder der Gleichungen (33), (34) und (35) zu erzeugen. Das Signal aus dem Addierer 156 wird an ein lineares Tor 239 angelegt, das durch den Impuls P₁₇ aus dem Leiter 342 nach dessen Durchgang durch eine geeignete Verzögerungseinheit 240 (F i g. 4) geöffnet wird. Das Signalaus dem Tor 239 wird an' den Speicher 161 angelegt, in dem es gespeichert wird, und danach über den Leiter 321 den Dividierern 162, 164, 165 und 166 (Fig. 6) zugeführt.

Der Dividierer 162, der auch ein Signal über den Leiter 320 aus dem Speicher 124 empfängt, erzeugt ein Ausgangssignal, das für den Bruchbestandteil der Gleichung (34) kennzeichnend ist. In ähnlicher Weise ist das Ausgangssignal aus dem Dividierer 164 für das Bruchglied der Gleichung (35) kennzeichnend, und das Ausgangssignal aus dem Dividierer 166 ist für das Bruchglied der Gleichung (33) kennzeichnend. Die Signale aus den Dividierern 162,164 und 166 werden an die Multiplizierer 170, 171 bzw. 174 angelegt, die sämtlich mit einem Signal gespeist werden, das für die Größe (1-X₆)„_e„ in den· Gleichungen (33) bis (35) kennzeichnend ist. Dieses letztgenannte Signal wird in der folgenden Weise erhalten:

Gemäß F i g. .4 wird das Signal aus dem Begrenzer 185, das für die (X_b)_max nicht überschreitende Größe (X_b)_neu kennzeichnend ist, durch eine Diode 241 und die Leitung 325 an den Subtrahierer 175 der F i g. 6 angelegt. Der Subtrahierer,· der auch mit einem Einheitssignal aus dem Bezügssignalgenerator 65 der Fig. 8A gespeist wird/;erzeugt somitvein Signal, das ■ für die Größe (1-— X₆)^_n kennzeichnend ist; -;-■ c^ ;r

Das Signal aus dem Multiplizierer 170, das für die rechte Seite; der Gleichung (34) kennzeichnend ist, d. h. für die Größe (^näfwird durch das Tor 190 und d6n Leiter 329 an den Begrenzer 144 (F ig. 4) angelegt, um das Ventil 30 in der leichten TCC-Benzinleitung zu regeln; Das Steuersignal ist auf die Größe (X_c)„ejc begrenzt. Das Tor 190 wird durch das über den Leiter 340 und eine Diode 242 zugeführte Impulssignal· P₁₉ geöffnet.-=--- '~[;^:'-^'φΑ ,y'i.-al:-::.: .■;.-■■■■"■ \;^:.·'; -;■:.

In ähnlicher Weise fließt das Signal aus dem Multiplizierer 171, das für die Größe (X_r)_neu in der Gleichung (35) kennzeichnend ist, durch das Tor 179 und den Leiter 327 zu dem Begrenzer 181 (F i g. 4), um die Einstellung des Ventils 32 in der Reformatleitung zu regeln. Das Tor 179 wird ebenfalls durch den über den Leiter 340 und eine Diode 244 fließenden Impuls P₁₉ geöffnet.

Schließlich wird das Signal aus dem Multiplizierer 174, das die Größe {X_a)_neu in der Gleichung (33) kennzeichnet, durch das Tor 186 an den Begrenzer 189 angelegt und regelt in dieser Weise die Einstellung des Ventils 26 in der Alkylatleitung. Das Tor 186 wird ebenfalls durch den durch die Leitung 340 und eine Diode 245 fließenden Impuls P₁₉ geöffnet.

Das Signal aus dem Multiplizierer 172, das eine für den Zweck dieser Berechnung bedeutungslose Information darstellt, wird durch das zu dieser Zeit nicht betätigte Tor 182 blockiert.

In dieser Weise wird das Mischverfahren in Übereinstimmung mit dem Reid-Dampfdruck des fertigen Gemisches sowie in Übereinstimmung mit den für die einzelnen Komponenten des Gemisches festgesetzten Zwangsgrößen geregelt.

Mischregelung — Eingangs- und
Ausgangsüberwachung

In den vorausgehend beschriebenen drei Regelanordnungen, d. h. der Regelung des Dampf/Flüssigkeits-Verhältnisses, der Destillationspunktregelung und der Regelung des Reid-Dampfdrucks, sind die von der Anordnung behandelten primären Beziehungen durch die Gleichungen (17b), (25b) bzw! (32b) gegeben. Jede dieser Beziehungen enthält wichtige Annahmen. In Verbindung mit der Regelung des Dämpf/ Flüssigkeits-Verhältnisses wurde insbesondere mit Bezug auf die Gleichung (16) angenommen^ daß (F/L)™ gleich einer Konstante (VJL)* ist und daß (VIL)Z_ittLa^_b gleich (V/L)*_miuLa^_b ist, wobei die letztgenannte Größe für den Zweck der Berechnung als eine Konstante genommen würde. In ähnlicher Weise wurde in Verbindung mit der Destillationspunktregelung angenommen, daß D™ gleich einer Konstante Df ist und daß D™;,,,.„;,.,,, gleich D*_irii:^;_fcist, wobei die letztgenannte Größe als eine weitere Konstante genommen wurde. Schließlich wurde in Verbindung mit der Regelung des Reid-Dampfdrucks^; angenommen/ daß R_b gleich einer Konstante R£ ist und daß Rmiut._a,c,r gleich J?*₁₍,_/OiCr ist, wobei die letztgenannte Größe als noch eine weitere Konstante genommen wurde.'·

Nimmt man die Regelung des Dampf/Flüssigkeits-Verhältnisses als Beispiel, so ist die Annahme, daß (K/L)? gleicher einer Konstante (V/L)* sei, nicht länger gültig, wenn sich das Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis der leichten TCC-Benzinkompönente merklich ändert.^ Wie aus der Gleichung (10) hervorgeht, macht weiterhin eine solche Änderung, genau so, wie eine merkliche Änderung des Dampf/Flüssigkeits-Verhältnisses i von irgendeiner oder mehreren der anderen in "wesentlicher Menge zugefühf ten' »Hauptkomponenteü« die Annahme j ungültige daß (F/£fiini/e,r'.i^: gleicht (V/L)*,^^j '■■ ist und daßf diejfctztgenannte Größe eine Konstante sei; Weiter wird diese Annahme auchi ungültig, wenn sich die anteilmäßigen Beiträge der Hauptkompbnenten zu dem Gesamtgemisch auch merklich ändern, wie ebenfalls aus der Gleichung (10) zu entnehmen" ist; Es kann daher vorzuziehen sein, bei der Entwicklung der Gleichung (16) aus den Gleichungen (14) und (15) diese Annahmen nicht zu machen. Wenn diese Annahmen nicht gemacht werden, läutet die endgültige Gleichung (17b) wie folgt:

ν"- ctneu Kr*- ctalt

^{+ Ύτ} L (VfL)* -

(V/L)*,_iu,.a;r,_b

(17c)

I. a, r, b

hierin entsprechen alle Faktoren den vorstehenden Definitionen.

Die Gleichung (17 c) legt nunmehr einen neuen Volumenanteil an leichter TCC-Benzinkomponente fest, der einzurichten ist, um die gesamte oder einen Teil der besonderen Abweichung von der Spezifikation, je nach der Größe des Dämpfungsfaktors T₂, auszugleichen. Signale, die für die Faktoren (X_c)_att und (VfLf kennzeichnend sind, werden durch das Meßgerät 31 der pig. 1 bzw. das Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis-Überwachungsgerät 46 der F i g. 1 erzeugt. Signale, die für die Faktoren (VfL)* und (VfL)* * kennzeichnend sind, die festliegen und die idealen Dampf/Flüssigkeits-Verhältnisse des Gemisches bzw. der leichten TCC-Benzinkomponente darstellen, können durch den Bezugssignalgenerator 65 der F i g. 8 A "\ erzeugt werden. Bezüglich des Faktors-(VfL)?, der das tatsächliche Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis der leichten TCC-Benzinkomponente darstellt, kann ein für diese Größe kennzeichnendes Signal durch ein dem Überwachungsgerät 46 ähnliches Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis-Überwachungsgerät erzeugt werden. Dieses überwachungsgerät wird an die leichte TCC-Benzinleitung angeschlossen, z. B. benachbart zu dem Ventil 30, um die Komponente, wie sie der Mischrohrleitung 29 zugeführt wird, zu überwachen.

Bezüglich des Ausdrucks (VfL)*_iuLa^_b sind Signale, die für die Komponentenanteile X₀, X_r und X_b kennzeichnend sind, in dem Ausdruck enthalten, wie aus der Beziehung (10) hervorgeht. Diese Signale werden durch die Meßinstrumente 27, 34 bzw. 36 erzeugt. Die Faktoren.(K/L)*, (VfL)* und (VfL)* sind in diesem Falle alle konstant und stellen die idealen Dampf/ Flüssigkeits-Verhältnisse der Alkylat-, Reformat- bzw. Butankomponente dar. Signale, die für diese Faktofen kennzeichnend sind, können durch den Bezugssignalgenerator 65 der Fig. 8A erzeugt werden, und sie werden nur von Zeit zu Zeit geändert, wenn eine Mischformel abgewandelt wird, z. B. zur Einverleibung von Komponenten mit anderen idealen Eigenschaften. ·■.;■■' '■'.-.;; .-.;..: ·.-...:■;.·■;:■..■;; .; ... -.;,-v;.·;.·.;:. ;-j :A7

Wie aus der Gleichung (10) ersichtlich ist, erfordert der Faktor (V/L)Z_M._aJ._b Signale, die für die Komponentenanteile X_aiX_r und X_b kennzeichnend sind und die in der vorstehend beschriebenen Weise erzeugt werden. Die Faktoren (VfL)Z, (VfL)T und (VfL)Z sind die tatsächlichen ' Dampf/Flüssigkeits-Verhältniseigenschaften der Alkylat- bzw. Reformat- bzw. Butankomponente. Signale, die für diese Faktoren kennzeichnend sind, können durch Dampf/Flüssigkeits-Verhältnisüberwachungsgeräte, die dem überwachungsgerät 46 der F i g. 1 ähnlich sind, erzeugt werden. Jedes dieser Überwachungsgeräte ist an eine andere der Leitungen von den Komponentenquellen 20, 22 und 24, die zu der Mischrohrleitung 29 führen, angeschlossen. Beispielsweise kann jeweils ein Überwachungsgerät mit jeweils einer der verschiedenen Leitungen in Nachbarschaft zu den Ventilen 26, 32 und 35 gekoppelt werden.

Die in der Gleichung (10) angegebenen Multipli-.

(32 c)

tP* _ P* " ^iKmittl. a, c, r

. ..,·. *^mittl. a, c, r I ι

- ' ■ ' - pm ■ pm I"

Mischregelung'—Ausführungsform II

Die im einzelnen in den pig. 2 bis 10 dargestellte Anordnung bildet nur eines der möglichen Mischanordnungen gemäß der Erfindung. In der nachstehenden Tabelle ist eine Proben- oder Musterdatenmatrix für.. eine andere Brennstoffmischanordnung dargestellt, die das Mischen eines Brennstoffproduktes aus einer Mehrzahl von Produktkomponenten nach¹' Maßgabe einer . Mehrzahl von Eigenschaften der Produkte sowie anderen beschränkenden Zwangsgrößen, die als Regelfaktoren eingeführt sind, bewirkt. Die Anordnung arbeitet derart, daß sie gleichzeitig Produktabweichungen von einer Mehrzahl von Spezifikationen oder Vorschriften korrigiert und zugleich ein optimales Ergebnis herbeiführt, d. h. ein gemischtes Brennstoffprodukt bei geringstmöglichen Kosten erzeugt.

kationen, Additionen und Divisionen, die zur Erzeugung der Signale (K/L)*,,,,.^ und (VfL)Z₁₁,._a,_r,t, aus den für die einzelnen Faktoren derselben kennzeichnenden Signalen erforderlich sind, können durch Anwendung von herkömmlichen Multiplizierern, Addierern und Dividierern durchgeführt werden, die den bereits in den Zeichnungen erläuterten und vorstehend beschriebenen Bestandteilen ähnlich sind. Weiterhin können herkömmliche derartige Schaltungsbestandteile benutzt werden, um die in der Gleichung (17c) angegebenen Signale zu vereinigen und ein Ausgangssignal zu erzeugen, das für die Größe (X_c)„_eu kennzeichnend ist. Im einzelnen legt gemäß Fig. 4 der Speicher 119 ein Signal, das für den Faktor (X_c)_alt kennzeichnend ist, an den Addierer 137 an, während ! das Signal aus dem Dämpfer 133 gleich dem ein- ! geklammerten Ausdruck auf der rechten Seite der j Gleichung (17 c) mal dem Dämpfungsfaktor T₂ ist. | In diesem Falle werden der Dividierer 136 und die ; Schaltung der Fig. 3 durch die vorstehend ange- i gebenen herkömmlichen Multiplizierer, Addierer und j Dividierer ersetzt, um die angegebenen mathemati- | sehen Manipulationen durchzuführen und den ein- j geklammerten Ausdruck von der rechten Seite der · j Gleichung (17 c) zu erzeugen.

In dieser Weise werden sowohl das gemischte Brennstoffprodukt als auch die Brennstoffproduktkomponenten sämtlich überwacht, um eine Mischregelung in Übereinstimmung mit den Dampf/Flüssigkeits-Verhältnissen von allen diesen Produkten zu bewirken und darin auftretende Änderungen zu korrigieren.

Ähnliches gilt hinsichtlich der Destillationspunktregelung und Reid-Dampfdruckregelung. Die folgenden Gleichungen können hierfür aufgestellt werden: (25c) ^ur ~ ^uminl. a, c, b

^! tv — n^m ~\

" "mittl. a, c, b I .

■ Π»" _ nm '

: -■·..!··.■ .'rmiul.a.c.b-l

31 32

Datenmatrix zur Berechnung einer optimalen Gemischzusammensetzung

Zwangsgrößen	Xa	Komponentenanteile	Xr	Xt	Antiklopfmittelkurve Segmente	X2	X3	Spezifikationswerte
	0°	Xc	O0	o°„	X1	+ 1	+ 1
Oktanzahl	v a	0°			+ 1			>OLC+Tx{O*-Om)
		^ C						^Olc+T^-O^ + K
Antiklopfmittel	Ka		Kr	Kb
Segment (1) Grenze		Kc			+ 1
Antiklopfmittel	K'a		K'r	K'b		+ 1
Segment (2) Grenze		K						^* P'
Antiklopfmittel	K		K'	K'b'			+ 1
Segment (3) Grenze		K'c'						< P"
Dampf/Flüssigkeits-	(VIL)		(WL)r	(V/L),.
Verhältnis	\ r I Ja D0	(VIL)1.	v' / /r	\ I /O Db				^ (V/L)LC
Destillationspunkt ...	Ra		Rr	Rt				+ T2 f(l^/JL)*-(K/ZL)m] <DLC+ T3 (D*-Dm)
Reid-Dampfdruck ....		Rc						■^*" Ϊ? 1 HH (D φ p Ttl\ ■ 7*~" ■**■/.£ "T" ■*Λ.\-**· ™λ\ j
Optimalisierkriterien	G/Ba		Gßr	G/Bb		G/X2	G/X3
• (z. B. Kosten)	+ 1	GIBc,	+ 1	+ 1	GIX1			so klein wie möglich
. Produktionserfordernis	+ 1			= 1

In der Tabelle ist, nur zum Zweck der Veranschaulichung, angenommen, daß die in der F i g. 1 angegebenen Brennstoffkomponenten zu vermischen sind. Für diesen Fall soll dann der gemischte Brennstoff ein Hochleistungsbenzin sein, das aus vier in Menge zugeführten Hauptkomponenten, nämlich Alkylat, leichtem TCC-Benzin, Reformat und Butan, sowie einem nicht in Menge zugeführten Antiklopfmittel, z. B. Bleitetraäthyl, gebildet ist. Weiterhin und wieder ausschließlich zum Zweck der Erläuterung ist angenommen, daß der Brennstoff derart zu mischen ist, daß er Spezifikationen bezüglich Oktanzahl, Dampf/ Flüssigkeits-Verhältnis, Destillationspunkt und Reid-Dampfdruck erfüllt. Weiterhin bewirkt die Anordnung ein Vermischen nach Maßgabe der gerade genannten Faktoren und wählt gleichzeitig ein Gemisch aus, das die Kosten auf einen Geringstwert herabdrückt.

In der Tabelle bedeuten X_n; X_c, X; und X_b die Fraktionen oder Anteile des Gesamtgemisches, die auf die Alkylat-, leichte TCC-Benzin-, Reformat- bzw. Butankomponenten entfallen. Die Größen X₁, X₂ und X₃ bedeuten Teile von Projektionen von geradlinigen Segmenten oder Abschnitten, die die Kurve annähern, die graphisch die Oktanzahl eines Benzingemisches in Abhängigkeit von der Konzentration an Antiklopfmittel in dem Gemisch definiert. Eine derartige Kurve ist in der Fig. 12 dargestellt, und sie wird von drei geradlinigen Abschnitten oder Segmenten S₁, S₂ und S₃ angenähert, die Projektionen X_1(max), X₂(max) u^Qd %3 (max) auf der Oktanzahlachse haben. Diese Methode vereinfacht die auftretenden Berechnungen in Vergleich zu denen, die erforderlich sind, wenn der Aus druck ^:-'■■· ■ ■■ ''*■'■■■^: ■·■. : ■■ ^: ■■ ■ .■'.

■■■■: α + bL + cL² + dL³ + eÜ

in' Gleichung (1) zur Definition der Wirkung der Antiklopfmittelkonzentration auf die Oktanzahl benutzt wird; diese Methode ist im einzelnen in einem Artikel mit dem Titel »Applications of Linear Programming in the Oil Industry« von W. W. G a r ν i η, H.W. Crandall, J. B. John und R.A. Spellm a η (3 Management Science No. 4, S. 407 bis 430,

Juli 1957), beschrieben. Natürlich kann irgendeine Anzahl an linearen Segmenten oder Abschnitten gewählt werden, um die wirkliche Kurve anzunähern. Die Oktanzahl (0) des fertigen Brennstoffgemisches wird demgemäß durch die nachstehende Gleichung zum Ausdruck gebracht:

O = O₀ ¹X₀ + O°_CX_C +
+ X₁ +X₂+ X₃;

O°_bX_b

(36)

hierin sind 0°_a, 0°_c, 0° und 0°_b die Oktanzahlen der Alkylat-, leichten TCC-Benzin-, Reformat- bzw. Butankomponenten ohne irgendeinen Antiklopfmittelzusatz, und X₁Vx₂ und X₃ entsprechen der vorstehenden Definition. Die Dimensionen der Ausdrücke sind sämtlich Oktananteile oder -fraktionen und in dieser Hinsieht ist die Größe (X₀ + X_c+.X;+ X₆) als ein Multiplikator auf der linken Seite der Gleichung (36) und auf der rechten Seite in bezug auf X₁, X₂ und X₃ fortgelassen, da sie gemäß Gleichung (9) gleich 1 ist.

Für einen gegebenen Satz von Werten X₀, X„'X_r und X₆ in der Gleichung (36) ist die Empfindlichkeit oder das Ansprechen des Gemisches auf Antiklopfmittel graphisch in der Fig. 12 gezeigt, wo die Ausgangs- oder Grundhöhe 0° der Oktanzahlachse gleich dem Ausdruck 0°X_a-¥ O°_CX_C + 0°_rX_r + OgX₆ in Gleichung (36) ist. Für dieses Benzingemisch, das mit einer besonderen Konzentration an Antiklopfmittel, die durch einen Punkt auf der Kurve der F ig. 12 dargestellt wird, gebildet ist, wird die entsprechende Oktanzahlzugabe aus der Projektion des Punktes auf die Oktanzahlachse bestimmt. Wenn der Punkt auf dem Kurvensegment S₁ liegt, hat X; einen Wert zwischen Null und (X₁)^_x, und X₂ und X₃ sind gleich Null. Wenn der Punkt auf dem Segment S₂ liegt, ist X₁ gleich (Xi L«, X₂ hat einen Wert zwischen Null und (X₂)_mox, und X₃ ist gleich Null. Wenn der Punkt auf dem Segment S₃ liegt, ist X₁ gleich (X₁)^_x, X₂ gleich (X₂)^_x,
Null und (X₃U

und I₁ hat einen Wert zwischen

209530/329

Die Gleichung (36) kann auch wie folgt ausgedrückt werden:

0°_aX_a + 0°_cX_c + 0°_rX_r + 0°_bX_b + + X³ > 0_LC + T₁(O*- 0^m);

X₂ (37a)

hierin ist 0_LC die zuletzt für das Gemisch berechnete Oktanzahl, O* ist die für das Gemisch gewünschte Oktanzahl, 0'" ist die für das Gemisch tatsächlich gemessene Oktanzahl, und T₁ ist ein Dämpfungsfaktor zwischen 0 und 1.

Der Faktor (O* -, 0^m) stellt die Abweichung der Oktanzahl des fertigen Brennstoffgemisches von der für das Gemisch gewünschten Oktanzahl dar. Demgemäß gibt die Gleichung (37a) an, daß die Oktanzahl des fertigen Gemisches gleich oder größer sein muß als die Summe aus der Oktanzahl, die für das Gemisch bei Herbeiführung der vorausgehenden Änderung der Oktanzahl berechnet wurde, und der gegenwärtigen Oktanabweichung mal dem Dämpfungsfaktor T₁.

Unter Berücksichtigung der Gleichung (37 a) kann die nachstehende Beziehung aufgestellt werden:

0°_aX_a + O°_CX_C + 0°_rXr + 0°_bX_b + X₁

(37b) :.,... . + X₂ + X₃ < 0^+T₁(O* -Ο?¹).+ K;

hierin ist K eine vorherbestimmte Konstante.

Die Gleichung (37 b) gibt an, daß die Oktanzahl des fertigen Gemisches die untere Grenze der neuerdings berechneten Oktanzahl des Gemisches, wie sie durch die rechte Seite der Gleichung (37 a) ausgedrückt wird, nicht um mehr als eine vorherbestimmte Konstante K überschreiten soll; letztere kennzeichnet die »Hergäbe« an Qualität, die geduldet werden kann.

In der Tabelle sind die in den Gleichungen (37 a) und (37 b) auftretenden Faktoren in der Zeile aufgeführt, die. mit OKTANZAHL bezeichnet ist.

Gemäß Fig. 13 werden Signale, die für die Größen 0°, 0°, 0° und Og kennzeichnend_: sind, von einem Signalgenerator 350 einem Rechner 352 zugeführt.· .·' V.. ; .· ,.·' ;■ .. ...;·,·^;i ··- ■' ■.:■ :-...;■;

iDiese Signale, die die-Oktanzahleigenschaften der Gemischkomponenten ohne Zugabe irgendeines Antiklopfmittels kennzeichnen, können durch ein dem Bezugssignalgenerator der Fig. 8A ähnliches Gerät erzeugt werden, wenn angenommen wird, daß sie im wesentlichen unverändert bleiben. Um andererseits Schwankungen der Komponenteneigenschaften in Rechnung zu ziehen, können die Signale durch Oktanzahlüberwachungsgeräte erzeugt werden, die dem Überwachungsgerät45 gemäß Fig. 1 ähnlich sind und von denen jedes an eine verschiedene Komponentenleitung angeschlossen wird. Beispielsweise können die .Überwachungsgeräte mit den Leitungen in Nachbarschaft zu den Ventilen 26, 30,. 32 und 35 gekoppelt; werden. Möglicherweise kann ein Analogzu-Digitäl-Umwandler (nicht dargestellt) vor irgend- · einer geeigneten herkömmlichen Art benötigt werden, um die/Signale in eine Form umzuwandeln^ die zur Handhabung durch den Rechner 352 ί geeignet_; ist, sofern es- sich bei diesem um einen - Digitalrechner handelt;;; ; ;■ ;/..; ·';'■:: "■ ■'■■■'^i; ^vvr.

Signale, die für die Faktoren

Olc + Ά (0* - O^m) und O_LC + T₁ (0* - 0^m) + K aus der Tabelle kennzeichnend sind, werden ebenfalls aus der Quelle 350 an den Rechner 352 angelegt. Diese letztgenannten Signale, die die Oktanzahl-Spezifikationswerte für den Rechner darstellen, können durch eine Schaltung erzeugt werden, die der in F i g. 14 dargestellten ähnlich ist. Gemäß dieser Figur übermittelt das Oktanzahlüberwachungsgerät 45 ein für die Größe O^m kennzeichnendes Signal an einen Subtrahierer 356, an den außerdem ein Signal,, das für die Größe 0* kennzeichnend ist, aus dem Bezugssignalgenerator 65 der Fig. 8A angelegt wird. Das Ausgangssignal aus dem Subtrahierer 356, das für die Größe 0* — 0^m kennzeichnend ist, wird durch einen Dämpfer 357, der das Signal um den Faktor T₁ abwandelt, an einen Addierer 358 angelegt, dem außerdem ein Signal in analoger Form aus dem Rechner 352, das für den Faktor 0_LC aus der Tabelle kennzeichnend ist, zugeführt wird. Dieses letztgenannte Signal wird in dem Rechner 352 gespeichert und ist für die für die vorausgehende Gemischänderung berechnete Oktanzahl kennzeichnend. Das Ausgangssignal aus dem Addierer 358 ist dann für den Ausdruck auf der rechten Seite der Gleichung (37a) kennzeichnend, d.h. für Olc + Ά (O* - O^m), und definiert eine untere Grenze für die neuerdings berechnete Oktanzahl des Gemisches. Dieses Signal wird an den Rechner 352 angelegt, nachdem es durch einen Analog-zu-Digital-Umwandler 359 gegangen ist, um ein zur Behandlung durch den Rechner geeignetes Signal zu schaffen, sofern dies ein Digitalrechner ist.

Das Signal aus dem Addierer 358 wird auch an einen Addierer 360 angelegt, der mit einem Signal gespeist wird, das für die Größe K aus der Tabelle kennzeichnend ist und durch den Bezugssignalgenerator 65 der Fi g. 8 A erzeugt werden kann. Demgemäß ist das Ausgangssignal aus dem Addierer 360 für den Ausdruck auf der rechten Seite der Gleichung (37 b) kennzeichnend, d. h.

O_LC +T₁(O*-0^m) + K,

und es kennzeichnet eine obere Grenze für die neuerdings berechnete Oktanzahl des fertigen Gemisches. Dieses Signal wird erforderlichenfalls an einen Analogzu-Digital-Umwandler 361 und von dort an den Rechner 352 angelegt.

Die Tabelle umfaßt Daten bezüglich einer Begrenzung der Länge von jedem der drei linearen Antiklopfmittelkurvensegmente_:S₁, S₂ und S₃ der Fig. 12. In der Tabelle sind diese Werte als eine Begrenzung der* Maximalgröße von jedem der Werte X₁, X₂ und X₃, d· h: (Χι)™*, (X₂L,* bzw, (X₃L_0x, eingeschlossen; dies sind, wie vorstehend erläutert wurde, Projektionen der linearen Segmente S₁, S₂ bzw. S₃ auf die Oktanachse. Bezüglich X₁ kann die nachstehende Beziehung aufgestellt werden: .'.Γ ;> ■ ■ ■'■; .; .:·....v'.

K_aX_a + K_CX_C,+

(38)

hierin sind K_a, K_c, K/tätid K_b /vorherbestimmte Konstanten, die die Gemischzusammensetzung, die aus besonderen 'Mengen der Alkylatkomponente (X₀), der leichten TCC-Benzinkompönente (X_c), der Reformatkomppnente (X_r) bzw. der Butankomponente (X_b) gebildet ist, mit der maximalen Oktanverbesserung in Beziehung setzen, die als Ergebnis einer Zugabe yon Antiklopfmittel in dem durch das erste Segment S₁ der Fig. 12 gezeigten Ausmaß erzielt werden kann. Die X₁ in dieser Weise auferlegte Grenze ist durch P

gegeben, dies ist eine empirisch bestimmte Konstante in der linearen Beziehung zwischen der Gemischempfindlichkeit für Antiklopfmittel und der maximal zulässigen Länge von dem als X₁ auf die Oktanachse projizierten Segment S₁. Die Konstante P kann entweder einen positiven oder einen negativen Wert haben.

Die Faktoren der Gleichung (38) sind in der Tabelle in der Zeile mit der Bezeichnung »Antiklopfmittel Segment (1)_; Grenze« enthalten. Gemäß Fig. 13 werden Signale, die alle diese Faktoren kennzeichnen, von einer Signalquelle 362 an den Rechner 352 angelegt. Da diese Signale sämtlich vorherbestimmte Konstanten sind, können sie durch ein dem Bezugssignalgenerator 65 der F i g. 8A ähnliches Gerät erzeugt werden, erforderlichenfalls nach Durchgang durch einen geeigneten Analog-zu-Digital-Umwandler (nicht dargestellt). .

Ähnlich gilt bezüglich X₂:

K'_aX_a ^%+ K'_CX_C + K'_rX_r + K'_bX_b + X₂ < P'; (39)

hierin sind K'_a, K'_c, K'_r und K'_b vorherbestimmte Konstanten, welche die Gemischzusammensetzung, die aus den vorherbestimmten Mengen an Alkylatkomponente, leichter TCC-Benzinkomponente, Reformatkomponente bzw. Butankomponente gebildet ist, in der Berechnung bezüglich der Segmente-Grenze mit der maximalen Oktanverbesserung in Beziehung setzen, die als Ergebnis einer Zugabe von Antiklopfmittel in dem Ausmaß, das durch das zweite Segment S₂ der Fig. 12 gezeigt ist, erhalten werden kann. P' kennzeichnet die in dieser Weise, dem Wert X₂. auferlegte Grenze. . . ,

Das Segment S₂ steht dabei zu S₁ in folgender Beziehung: Wenn die X₁ auferlegte Grenze P nicht ausreicht, eine vorherbestimmte Oktanzahl herbeizuführen, und eine höhere Oktanzahl durch Zugabe von Antiklopfmittel erzielt wird, wird das Mittel entsprechend der Steigung des zweiten Segmentes S₂ zugegeben. Wie zu ersehen ist, muß in dem zweiten Segment zur Erzielung einer Verbesserung um eine Oktanzahl mehr Antiklopfmittel verwendet werden, als hierzu in dem ersten Segment, erforderlich ist.

Die Faktoren der Gleichung (39) sind in der Tabelle in der Zeile mit der Bezeichnung »Antiklopfmittel, Segment (2) Grenze« enthalten. Gemäß Fig. 13 erzeugt eine Signalquelle 363 Signale, die für diese Faktoren kennzeichnend sind, und führt sie. dem Rechner 352 zu. Da die Faktoren in der Gleichung sämtlich Konstanten sind, können die dafür kennzeichnenden Signale beispielsweise auf ähnliche Weise erzeugt werden wie die Signale aus der Quelle 362. -

Schließlich gilt bezüglichJ₃ ·: ; ■ . .·;,,.;. -.-■■;·. .

Das Segment S₃ ist dabei in der folgenden Weise auf die Segmente S₁ und S₂ bezogen: Wenn die den Größen X₁ bzw. X₂ auferlegten Grenzen P bzw. P' zur Schaffung einer vorherbestimmten Oktanzahl nicht ausreichen und eine höhere Oktanzahl durch Zugabe von Antiklopfmittel erzielt wird, wird das Mittel entsprechend der Steigung des dritten Segmentes S₃ zugegeben. Wie ersichtlich ist, muß zur Erzielung einer Verbesserung um eine Oktanzahl in dem dritten Segment S₃ mehr Antiklopfmittel benutzt werden, als dafür entweder in dem ersten Segment S₁ oder in dem zweiten Segment S₂ erforderlich ist. Die Faktoren der Gleichung (40) sind in der Tabelle in der Zeile mit der Bezeichnung »Antiklopfmittel, Segment (3) Grenze« enthalten. Gemäß Fig. 13 werden Signale, die für sämtliche dieser Faktoren kennzeichnend sind, aus einer den Quellen 362 und 363 ähnlichen Signal· quelle 364 dem Rechner 352 zugeführt.

Bezüglich des Dampf/Flüssigkeits-Verhältnisses des gemischten Brennstoffes wird angenommen, daß dieses von der vorstehenden Gleichung (8) geregelt wird, und die Daten aus dieser Gleichung . sind - in der Tabelle in der Zeile mit. der Bezeichnung »Dampf/ Flüssigkeits-Verhältnis« enthalten. Für den Zweck der vorliegenden Berechnung kann jedoch die vorstehende Gleichung (8) in die folgende Form gebracht werden:

K¹JX. +

Ki¹X, ■+ Ki'X_b + X₃ < P"; (40)

aifeVi:Ki': vorherbestimmte Konstanten, welche · die Gemischzusammensetzung, die aus denLvorherbesüiimiten Mengen an Alkylat;-komponente, leichter TCC-Benzinkomponente, Reformatkomponente bzw. Butankomponente gebildet ist, in den Berechnungen bezüglich der Grenzen der Segmente; S₁;: und S₂ mit der maximalen Oktan_r verbesserung uv Beziehung setzen, die als Ergebnis einer Zugabe von Antiklopfmittel in dem durch das dritte Segment S₃ der Fig. 12 dargestellten Ausmaß erhalten werden kann. P" kennzeichnet die so der Größe X₃ auferlegte Grenze.

+ (V/L)_bX_b
+ T₂I(VIL)*

(41).

hierin ist {V/L)_LC das zuletzt für das Gemisch berechnete Dampf/Flüssigkeits-Verhiütnis, .(V/L)*■ ist das für das Gemisch? gewünschte Dampf/Elüssigkeits-Verhältnis, (V/L)^m ist das für das Gemisch tatsächlich gemessene Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis, und T₂ ist ein Dämpfungsfaktor wie T₁ in den Gleichungen (37 a) und (37 b), der einen Wert zwischen Null und 1 hat.

Der Faktor (V/L)* — (V/L)^m kennzeichnet die Abweichung des Dampf/Flüssigkeits-Verhältnisses; des fertigen Brennstoffgemisches von dem gewünschten Verhältnis. Die Gleichung (41) gibt daher an, daß das Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis des fertigen Gemisches gleich oder kleiner sein muß als die Summe aus dem Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis, das zuletzt für das Gemisch bei der Herbeiführung der vorausgehenden Änderung des Dampf/Flüssigkeits-Verhältnisses berechnet wurde, und der Abweichung ,des Dampf/Flüssigkeits-Verhältnisses mal dem. Dämp-

fungsfaktor T₂. ,■';■,■■ _; ;·: :,:,■;■: ^;; ·/:

. Gemäß, F i g. 13 legt eine Signalquelle 368 Signale an den Rechner 352 an, die für die in der Gleichung (41) enthaltenen Faktoren kennzeichnend sind., Signale, die für die Faktoren {V/L)_a, (V/L)_c, (V/L)_r und (V/L)„ kennzeichnend sind, können beispielsweise durch den Bezugssignalgenerator 65 der Fi g. 8A erzeugt: werden, erforderlichenfalls nach Durchgang durch einen geeigneten Analog-zurDigital-Umwandler (nicht/darr gestellt), wenn man annimmt; daß diese^Faktoren im

wesentlichen unverändert bleiben. Uni andererseits Änderungen der Komponenteneigenschaften in Rechnung zu ziehen, können die Signale auch durch Dampf/ Flüssigkeits-Verhältnis-Uberwachungsgeräte erzeugt werden, die dem. überwachungsgerät.46 der: Fig. 1 ähnlich sind und von denen jedes an eine verschiedene Leitung für eine in Menge zugeführte Brennstoffkomponente angeschlossen ist. Beispielsweise können die Überwachungsgeräte an die Leitungen für die Haupt-

brennstoffkomponenten in Nachbarschaft der Ventile 26, 30, 32 und 35 gekoppelt sein.

Ein Signal, das für den Ausdruck auf der rechten Seite der Gleichung (41) kennzeichnend ist, kann durch die in der Fig. 15 dargestellte Anordnung erzeugt werden, Signale aus dem Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis-Uberwachungsgerät 46, welche den Faktor (V/L)^m kennzeichnen, werden an einen Subtrahierer 370 angelegt. Der Subtrahierer 370 wird außerdem mit einem Signal gespeist, das für den Faktor (V/L)* kennzeichnend ist, beispielsweise aus dem Bezugssignalgenerator 65 der Fig. 8A. Das Signal aus dem Subtrahierer kennzeichnet demgemäß die Abweichung des tatsächlich gemessenen Dampf/Flüssigkeits-Verhältnisses der Mischung von dem gewünschten Verhältnis, und dieses Signal wird durch einen Dämpfer 371, der das Signal um den Faktor T₂ abwandelt, an einen Addierer 372 angelegt. Der Addierer 372 erhält außerdem ein Signal von dem Rechner 352 in Analogform, das den Faktor (V/L)_LC kennzeichnet, d. h; das Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis, wie es für die vorausgehende Gemischänderung berechnet wurde. Demgemäß ist das Signal aus dem Addierer 372 für die rechte Seite der Gleichung (41) kennzeichnend, *■ und dieses Signal wird, erforderlichenfalls nach Durchgang durch einen geeigneten Analog-zu-Digitalumwandler 373, an den Rechner 352 der Fig. 13 angelegt.

In ähnlicher Weise wird angenommen, daß der Destillationspunkt des Gemisches durch die vorstehende Beziehung (22) definiert ist, und die Daten aus dieser Beziehung sind in die Tabelle in der Zeile mit der Bezeichnung »Destillationspunkt« eingesetzt. Für den Zweck der vorliegenden Berechnung kann jeddclli^die Gleichung (22) wie folgt umgeschrieben werden;

D_aX_a + D_CX_C + ϋ,Χ, + D_bX_b < D_LC + T₃ (D* - £T);

(42)

hier ist D_LC der zuletzt für das Gemisch berechnete Destillätionspunkt, D* ist der für das Gemisch gewünschte Destillationspunkt, D^m ist der für das Gemisch tatsächlich gemessene Destillätionspunkt, und T₃ ist ein Dämpfungsfaktor zwischen 0 und 1, ähnlich der vorstehend beschriebenen Größe T₂.

Der Faktor (D* — D^m) kennzeichnet die Abweichung des Destillationspunktes des fertigen Brennstoffgemisches von dem gewünschten. Demgemäß zeigt die Gleichung (42) an, daß der Destillätionspunkt des fertigen Gemisches gleich oder kleiner sein muß als die Summe aus dem zuletzt berechneten Destillätionspunkt und der Destillationspunktabweichung mal dem Dämpfungsfaktor T₃.

Gemäß Fig. 13 werden Signale, die die in der Gleichung (42) auftretenden Faktoren kennzeichnen, durch eine Signalquelle 374 erzeugt und an den Rechner 352 angelegt. Signale, die für die Faktoren D_a, D_c, D_r und D_b kennzeichnend sind, können beispielsweise durch den Bezugssignalgenerator 65 der Fig. 8A erzeugt werden, oder die Signale können durch Destillationspunktüberwachungsgeräte erzeugt werden, die dem überwachungsgerät 47 der F i g. 1 ähnlich sind und von denen jedes mit einer verschiedenen Hauptbrennstoffkomponentenleitung gekoppelt ist.

Das Signal, das die rechte Seite der Gleichung (42) kennzeichnet, kann durch eine ähnliche Schaltung wie die der Fig. 15 erzeugt werden, wobei das Destillationspunktüberwachungsgerät 47 an die Stelle des Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis-Uberwachungsgerütes 46 tritt und ein für den Faktor D* kennzeichnendes Signal an den Subtrahierer 370 angelegt wird. Weiterhin wandelt der Dämpfer 371 das daran angelegte Signal um den Faktor T₃ ab, und der Addierer 372 wird mit einem Signal in Analogform aus dem Rechner 352 gespeist, das für den Faktor D_LC kennzeichnend ist, d. h. für den Destillationspunkt, der zuletzt für die vorausgehende Gemischänderung berechnet wurde.

Schließlich wird für den Reid-Dampfdruck des gemischten Brennstoffes angenommen, daß dieser durch die vorstehende Beziehung (29) bestimmt ist, und die einschlägigen Informationen aus dieser Beziehung sind in der Tabelle in der Zeile mit der Bezeichnung »Reid-Dampfdruck« enthalten. Die vorliegende Berechnung kann jedoch vereinfacht werden, wenn die Beziehung (29) in der folgenden Form geschrieben wird:

+ R_cXc + R-r^-r +

+ T₄. (R* - R^m);

(43)

hierin ist R_LC der für das Gemisch zuletzt berechnete Reid-Dampfdruck, R* ist der für das Gemisch gewünschte Reid-Dampfdruck, R^m ist der für das Gemisch tatsächlich gemessene Reid-Dampfdruck, und T₄. ist ein Dämpfungsfaktor zwischen 0 und 1.

Der Faktor (R* ~ R^m) kennzeichnet die Ab weichung des Reid-Dampfdrucks des fertigen Brennstoffgemisches von dem gewünschten. Demgemäß gibt die Gleichung (43) an, daß der Reid-Dampfdruck des fertigen Gemisches gleich oder kleiner sein muß als die Summe aus dem zuletzt berechneten Reid-Dampfdruck und. der Reid-Dampfdruckabweichung mal dem DämpfungsfaktorT₄. .·-.·

Gemäß Fig. 13 werden Signale, die für die in der Gleichung (43) auftretenden Faktoren kennzeichnend sind, aus einer Signalquelle 376 an den Rechner 352 angelegt. Die Signale R_a, R_n R_r und R_b können beispielsweise durch den' Bezugssignalgenerator der Fig. 8A erzeugt werden, oder die Signale können durch Reid-Dampfdruck-Uberwachungsgeräte erzeugt werden, die dem überwachungsgerät 49 der F i g. 1 ähnlich sind und von denen jedes mit einer verschiedenen Hauptbrennstoffkomponentenleitung gekoppelt ist.
Das für die rechte Seite der Gleichung (43) kenn* zeichnende Signal kann durch eine ähnliche Anordnung wie die der Fig. 15 erzeugt werden. In diesem Falle wird jedoch das Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis-Überwachungsgerät 46 durch das Reid-Dampfdrucküberwachungsgerät 49 ersetzt, und der Subtrahierer 370 wird mit einem Signal aus dem Bezugssignalgenerator 65 der F i g. 8 A gespeist, das für den Fak-. tor R* kennzeichnend ist. Weiterhin wandelt der Dämpfer 371 das daran angelegte Signal um den Faktor T₄ ab, und der Addierer 371 wird mit ein^m Signal in Analogform aus dem Rechner 352 gespeist, das für den FaktorR_LC kennzeichnend ist, d.h. für den Reid-Dampfdruck, der zuletzt für die vorausgehende Gemischänderung berechnet wurde.
Die Tabelle enthält weiterhin Daten bezüglich Kriterien für eine optimale Ausbildung des Mischvorganges (optimizing criteria), ζ. B. Kosten, die bei den Mischverfahren so gering wie möglich zu halten sind, und zwar gleichzeitig mit der Vornahme von Ände-

rungen, um das Produkt in Übereinstimmung mit den Spezifikationen zu halten. Die Ausdrücke GIB₁₁, GfB_n GjB_r und G/B_b bedeuten die Kosten, z. B. ausgedrückt in Geldeinheit je Volumeneinheit, wie DM/m³ oder Dollar/Barrel, der Alkylatkomponente, leichten TCC- S Benzinkomponente, Reformatkomponente bzw. Butankomponente. In ähnlicher Weise sind die Kosten des Antiklopfmittels durch dessen lineare Kurvensegmente ausgedrückt, wobei die Ausdrücke GfX₁, GfX₂ und GfX₃ die Kosten, z. B. in DM/Oktan-Kubikmeter oder Dollar je Oktan-Barrel, der durch X₁, X₂ bzw. X₃ gekennzeichneten Kurvensegmente darstellen. Die Tabelle gibt in der Spalte mit der Bezeichnung »Spezifikationswerte« an, daß die Kosten so gering wie möglich zu machen sind. '5

Gemäß Fig. 13 werden Signale, die für die in der Kostenzwangsgröße auftretenden Faktoren kennzeichnend sind, von einer Signalquelle 378 an den Rechner 352 angelegt. Diese Signale können durch den Bezugssignalgenerator 65 der Fig. 8A erzeugt werden, erfbrderlichenfalls nach Durchgang durch einen geeigneten Analog-zu-Digitalumwandler (nicht dargestellt).

Schließlich enthält die Tabelle eine Zwangsgröße mit der Bezeichnung »Produktionserfordernis«. Diese drückt die vorstehende Beziehung (9) aus, d. h., daß die Summe der berechneten Volumenanteile X„, X_n X_r und X_b zusammen 1 beträgt. In der Anordnung gemäß Fig. 13 wird diese Zwangsgröße direkt in den Rechner 352 programmiert.

Der programmierte Rechner verarbeitet die Informationen der Tabelle und erzeugt eine Reihe von Ausgangssignalen, die für die in dem Gemisch einzurichtenden Anteile an jeder der Komponenten, d. h. Alkylat-, leichter TCC-Benzin-, Reformat- und Butankomponente, sowie die Konzentration an Antiklopfmittel kennzeichnend sind, um sämtliche Größen gleichzeitig für die Abweichungen hinsichtlich Oktanzahl, Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis, Destillationspunkt und Reid-Dampfdruck zu korrigieren und die Mischung bei einem Geringstaufwand an Kosten herzustellen. Die Signale aus dem Rechner kennzeichnen die Größen X₀, X_n X_n X,„ X₁, X₂ und X₃, wie das in dem Ausgangsblock 380 der Fig. 13 angegeben ist. Bezüglich X₁, X₂ und X₃ wandelt der Rechner die für diese Faktoren kennzeichnenden Signale, die die Dimensionen von Oktananteilen oder Oktanfraktionen haben, in ein einziges Signal um, das für die Summe

C₁X₁ + C₂X₂ + C₃X₃ = L

(44)

kennzeichnend ist; hierin sind C₁, C₂ und C₃ vorherbestimmte Konstanten, die X₁, X₂ bzw. X₃ mit der zu dem Gemisch zuzusetzenden Menge an Antiklopfmittel (L), z. B. in cm³/m³ oder cm³/Gallone, in Beziehung setzen. Im einzelnen ist gemäß Fig. 12 C₁(X₁)^_x die Projektion des linearen Segmentes S₁ auf der Antiklopfmittelachse, und C₁ kann aus den bekannten Beziehungen für das von (Xi) _max, S₁ und C₁(X₁)^_x gebildete rechtwinklige Dreieck berechnet werden. Entsprechend sind C₂(X₂) _max und C₃(X₃)_max die Projektionen der linearen Segmented bzw. S₃ auf der Antiklopfmittelachse.

Das für L in der Gleichung (44) kennzeichnende einzige Signal sowie die für X_n, X_n X_r und X_b kennzeichnenden Signale werden an die in F i g. 1 gezeigten Ventile 37,26,30,32 bzw. 35 angelegt, um das Mischen des fertigen Brennstoffproduktes zu regeln. Die Berechnungen werden mit irgendeiner gewünschten Häufigkeit oder Frequenz wiederholt, und das Gemisch wird hinsichtlich Oktanzahl, Dampf/Flüssigkeits-Verhältnis, Destillationspunkt und Reid-Dampfdruck kontinuierlich überwacht, um eine Mischregelung bei einem Gemisch geringster Kosten zu bewirken.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen 209 530/329

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum automatischen und kontinuierlichen Mischen eines Motorkraftstoffes aus einer Mehrzahl von Kraftstoffkomponenten, mit einem Detektor zum Messen einer der Charakteristiken des gemischten Kraftstoffes, und mit einer Rückkopplungseinrichtung, um die Verhältnisse der Komponente bei Ansprechen auf die gemessene Charakteristik mittels einer Einrichtung zu steuern, um ein Fehlersignal zu erzeugen, das eine Abweichung der bemessenen Charakteristik von einem gewünschten Wert darstellt, dadurchgekennze ich η et, daß der Detektor eine Klopfprüfmaschine (45) ist und daß ein zweiter Detektor (46, 47, 49) vorgesehen ist, der eine Flüchtigkeitscharakteristik des zu mischenden Kraftstoffes mißt, und eine Rückkopplungseinrichtung (54, 55, 56, 50) vorgesehen ist, um die Verhältnisse der Komponente bei Ansprechen auf eine Einrichtung (134) zu.m Erzeugen eines zweiten Fehlersignals zu steuern, das die Abweichung der gemessenen Flüchtigkeitscharakteristik von dem gewünschten Wert darstellt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Zeitsteuereinrichtung (91), die die beiden Fehlersignale in einer Folge erzeugt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Dämpfungseinrichtung (73, 357,371), um das Fehlersignal derart zu schwächen, daß das Verhältnis der Komponente nicht genügend geändert wird, um das Fehlersignal zu beseitigen.