JP2008534838A - 燃焼機関の作動パラメータ最適化方法 - Google Patents
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Abstract
Description
しかしながら、今までのところ周知の電子又はデジタルシステムは、エンジンの作動を向上させる必須パラメータ、即ちエンジンに使用される燃料の固有品質を考慮していない。
1983年から、A.デュアウド(DOUAUD)は、積極イグニションエンジンにおけるガス品質、エンジン設定値及びピンキング現象発生の関係について強調している。1987年に、J.C.ギベット(GUIBET)は、参考書Carburants et
Moteurs(燃料及びエンジン)において、燃料の品質及びエンジンの相互作用、及びエンジン燃焼のパラメータ化並びに設定モデルへの影響について強調している。更に最近では、1997年に、出版物において、A.ゲリーニ(GERINI)は、車両直接噴射ディーゼルエンジンのガス‐オイルパラメータに対する感度を分析している。最後に、2003年に、N.ホチャート(HOCHART)は、混合物に使用される改質ベースを変更することにより、燃料品質を変化させて、軽量車又は重量トラック用の現在のガスエンジン及びディーゼルエンジンによる汚染物質の放出をモデル化している。
―ガスエンジンの調査オクタン価及びエンジンオクタン価
―ディーゼルエンジンのセタン価
―蒸留曲線
―ガスエンジンの蒸気圧又は張力
―ディーゼルエンジンの引火点
―ディーゼルエンジンの冷却抵抗(曇り点、流動点、及びろ過限界温度)
―密度
―酸素化合物含有量
全てのエンジン製造業者は、このような値がエンジンの精密な設定に十分ではないという事実に合意している。なぜならば、このような値は燃料品質を表すが、「燃料‐エンジン」妥当性を考慮していないからである。例えば、調査及びエンジンオクタン価は、「ピンキング」問題の解決に関係ないといえる。実際のところ、このような価は、50年以上も前に開発された規格エンジンで測定されるものであり、もはや、21世紀のエンジンに必要とされる情報を伝えるように完全に適用されていない。
―使用燃料
―車両エンジン
―実験条件、例えばエンジン速度)。
この変動を考慮にいれ、また現在利用可能な品質情報の不適切さを補償するために、製造業者は、車両を破損させることなく、また可能な限り低消費を有する一方で、排出ガス規定に従うように、電子又はデジタルシステム開発の過程において、多くの譲歩をしなければならない。
性と区別されるべきである。
はデジタルシステムが、測定結果に基づいて、実時間でまた最適な、その上エンジンの噴射、燃焼及び後処理のパラメータ、規則、及びマッピングを設定することを可能にする。
実際のところ、近赤外線が極めて反応的な方法であり、また近赤外線スペクトルが製品DNAとみなされ得る点において、近赤外線は分子構造の分析に特に良好に適している。このスペクトルを介して抽出された分子構造は、エンジン設定に極めて価値がある。その上、近赤外線はとりわけ簡単に繰り返され得る。
燃焼機関には、燃料タンク2、タンク充填システム4及び燃料回路4を含む燃料回路1によって燃料が供給される。回路は、例えば1個又はそれ以上の燃料ポンプ5と、1個又はそれ以上の燃料フィルタ6と、燃料タンク11への戻り回路を含む。本発明に係る方法は、付加的であっても、またそうでなくても、燃料及びバイオ燃料の規格に合ったあらゆる種類の燃料(ガス、液化ガス、ガソリン、灯油、軽油、重油)に適用され、それらの主要構成成分は炭素、水素及び酸素である。
赤外線分光分析、及び/又はNMR分析、及び/又は紫外線分光分析、又は同様の原理に基づき同時に実行される幾つかの分析からなってもよい。
分光センサ7は燃料回路1に配置されると共に、エンジンの電子又はデジタルシステムに接続される。近赤外線分析の場合には、センサ7は光源8と、分光システムと、燃料サンプリングセル9と、感光性検出システム10と、専用コンピュータ20からなる。専用コンピュータ20によれば、測定順序を設定し、センサ7の正しい作動を調整及び設定することができる。コンピュータ20は、近赤外線スペクトルの処理に関連する全ての計算を実行することを可能にするモデルを含み得る。近赤外線の場合には、センサ7は等しく1個のみの源及び1個のみの検出器、又は幾つかの光源及び1個のみの検出器を含んでよい。分散性又は非分散性近赤外線の場合には、センサ7は多色赤外線光源又は赤外線発光ダイード、干渉又は結晶メインフィルタ又はフーリエ変換システムを含む機器を使用し得る。センサ7は複数又は連続アクセスセンサであってよい。モデルは、1個又はそれ以上の既存の又は専用のコンピュータに収容され得る。
センサ7は1cm−1から20cm−1、好適には4cm−1に調整可能な分光分解能(精度)を有する。
エンジンコンピュータによって、エンジン作動を管理する電子又はデジタルシステム12を形成する電子ボックスに入れられたテーブルは、燃料の純炭化水素群の存在に関連する燃料分子構造の特定の指示マーカを、エンジン噴射、燃焼及び後処理のパラメータ、規則及びマッピングと結びつける複数の入力マトリックスである。
飽和炭化水素(線形又は分枝炭素開鎖又は閉鎖アルカン);
―不飽和炭化水素(1個又はそれ以上の二重結合を含む開鎖又は閉鎖オレフィン)
―芳香族炭化水素(ベンゼン鎖を伴う1個又はそれ以上の不飽和サイクル);酸素富化有機製品:少なくとも1アトムの酸素を含む分子(アルコール、アルデヒド、ケトン、エステル、エーテル、酸・・・)
例えば、燃料近赤外線スペクトルの吸収率は、考慮された波長を有する領域において測定される。各選択波長について測定された吸収率の値は、二重入力マトリックスへ情報を供給して、分子構造を計算するために、周知の計量化学ルールに従って、参照データベースで既に補正されている数学的且つ統計的普遍モデルに導入される。
分枝マーカは、「燃料―エンジン」結合適正における飽和炭化水素群の存在に関連する影響に対応する。
循環マーカは、「燃料―エンジン」結合適正における炭素閉鎖飽和炭化水素群の存在に関連する影響に対応する。
酸素マーカは、「燃料―エンジン」結合適正における酸素有機物の存在に関連する影響に対応する。
軽量列は、炭素数が5から6アトムの間の炭化水素を一群にする。
重量列は、炭素数が9以上の炭化水素を一群にする。
それ故、列n及び行iの交差部分における指数によって、燃料の分子構造が精確に分かる。この情報は、エンジンタイミングの間に既に組み入れられると共に、電子又はデジタルシステムはこの情報を利用し、且つこの情報をエンジン噴射、燃焼及び後処理のためのパラメータ、規則及びマッピングにおいて最適化できるように適応される。
エンジン噴射、燃焼及び後処理のパラメータ、規則、及び/又はマッピングの初期設定モデルは、燃料分子構造の履歴から作成される。
―工程A:測定作用の開始;
―工程B:測定作用に基づく分析工程;
―工程C:得られたテーブルの参照テーブルとの比較
―工程D:適当なパラメータ、規則、及び/又はマッピングの選択又は変更;
―工程E:適当なパラメータ、規則、及び/又はマッピングに関するエンジン設定。
Claims (25)
- エンジンの噴射、燃焼又は後処理のための少なくとも1個のパラメータ又は1個の規則又は1個のマッピングを組み入れた電子又はデジタルシステム(12)によって駆動される熱機関の作動を最適化する方法であって、本方法は、充填システム(3)、燃料タンク(2)、ポンプ(5)、燃料フィルタ(6)、及びエンジン燃料システム(4)を含むエンジン燃料回路(1)と、燃料タンクへの戻り回路に配置される少なくとも1個のセンサ(7)から、燃料組成を分析する工程と、該分析結果に基づいて、前記噴射、燃焼又は後処理のための前記パラメータ、規則、又はマッピングを選択又は変更する工程を含み、前記燃料組成分析工程は、該燃料を構成する炭化水素の分子構造の分光分析工程を含むことを特徴とする方法。
- 前記分子構造分析工程は、電磁放射線及び燃料を構成する材料の間の相互作用の測定工程を含むことを特徴とする請求項1に係る方法。
- 前記測定工程は、前記燃料の分子構造を示す基準値を含む少なくとも1個のテーブルを、前記エンジン噴射、燃焼及び後処理のパラメータ、規則及びマッピングを設定する電子又はデジタルシステム(12)に入れる工程を含むことを特徴とする請求項1又は2に係る方法。
- 前記テーブルは、前記燃料における純炭化水素群の存在に関連する燃料分子構造の特定指示マーカを、エンジン噴射、燃焼及び後処理のパラメータ、規則及びマッピングと結びつける単一又は複数エントリマトリックスであることを特徴とする請求項3に係る方法。
- 前記測定電磁相互作用は、近、中、及び/又は遠赤外線分光分析、及び/又は紫外線分光分析、及び/又はNMR分光分析からなることを特徴とする請求項1乃至4に係る方法。
- 分光センサ(7)の使用を規定することを特徴とする請求項5に係る方法。
- 前記分光センサ(7)は、近赤外線センサであることを特徴とする請求項6に係る方法。
- 前記近赤外線センサ(7)は、780nmから2,500nmの間のスペクトル範囲に措置を講じるように構成されることを特徴とする請求項7に係る方法。
- 前記センサ(7)は、0.5nmから100nmの間の光路、即ち測定セル厚を有するように構成されることを特徴とする請求項7又は8に係る方法。
- 前記センサ(7)は、1cm−1から20cm−1の分光分解能、即ち測定精度を有するように構成されることを特徴とする請求項7乃至9のいずれか一項に係る方法。
- 光源(8)、サンプリングセル(9)、光学的光処理システム、検出器(10)及びコンピュータ(20)からなるセンサの使用を規定することを特徴とする請求項7乃至10のいずれか一項に係る方法。
- 光学的センタリングプローブ(14)及び光ファイバ(13)からなるセンサ(7)の使用を規定することを特徴とする請求項7乃至10のいずれか一項に係る方法。
- 複数帯域赤外線放射ダイオードを含む機器からなるセンサ(7)の使用を規定することを特徴とする請求項7乃至10のいずれか一項に係る方法。
- 光高感度ダイードからなる検出器を含む機器からなるセンサ(7)の使用を規定することを特徴とする請求項7乃至10のいずれか一項に係る方法。
- 多色赤外線光源を含む機器からなるセンサ(7)の使用を規定することを特徴とする請求項7乃至10のいずれか一項に係る方法。
- 波長選択システムを含む機器からなるセンサ(7)の使用を規定することを特徴とする請求項7乃至10のいずれか一項に係る方法。
- フーリエ変換機器からなるセンサ(7)の使用を規定することを特徴とする請求項7乃至10のいずれか一項に係る方法。
- 前記センサ(7)は自己洗浄式であることを特徴とする請求項7乃至17のいずれか一項に係る方法。
- 前記センサ(7)は、前記燃料フィルタ(6)の上又は後ろに配置されることを特徴とする請求項7乃至18のいずれか一項に係る方法。
- 前記センサ(7)は、前記燃料タンク充填システム(3)内に配置されることを特徴とする請求項7乃至18のいずれか一項に係る方法。
- 前記センサ(7)は、前記燃料タンク(2)内に配置されることを特徴とする請求項7乃至18のいずれか一項に係る方法。
- 前記センサ(7)は、前記戻り回路(11)内に配置されることを特徴とする請求項7乃至18のいずれか一項に係る方法。
- 前記組成の履歴を有するために、前記燃料分子構造のデータを記憶する工程を含むことを特徴とする請求項1乃至22のいずれか一項に係る方法。
- 前記エンジン噴射、燃焼及び後処理のマッピング、パラメータ、及び規則の初期モデルは、前記燃料分子構造の履歴から作られることを特徴とする請求項23に係る方法。
- 前記エンジン噴射、燃焼及び後処理のパラメータ、規則及びマッピングの設定値は、燃費を最適化し、且つ排気ガス放出をエンジン等性能に制限するように、或いはエンジン性能を等燃費及び放出まで増加させるように選択されることを特徴とする請求項1乃至23のいずれか一項に係る方法。
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