УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЦЕНТРАЛИЗОВАННОГО УПРАВЛЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЯМИ И ДАННЫМИ, ОТНОСЯЩИМИСЯ К ПОТОКАМ ЖИДКОСТИ И ГАЗА, НЕОБХОДИМЫМ ДЛЯ РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2012 года по МПК G01N21/31 G01M15/00 

Изобретение относится к устройству для централизованного управления измерениями и данными, относящимися к потокам жидкости и газа, необходимым для правильной работы двигателя внутреннего сгорания и/или транспортного средства.

В двигателях внутреннего сгорания имеется несколько потоков различных жидкостей, в частности поток топлива, моторного масла, охлаждающей жидкости, тормозной жидкости для транспортных средств, жидкостей, участвующих в последующей обработке вредных выбросов (раствор мочевины для нейтрализации окисей азота, например серин для восстановления фильтра частиц примесей).

В результате сгорания воздушно-топливной смеси в двигателе внутреннего сгорания в окружающую среду выбрасывается газ, вызывающий парниковый эффект (углекислый газ) и загрязняющие вещества (несгоревшие углеводороды, окись углерода, окиси азота, частицы, альдегиды).

Постоянное ужесточение требований относительно норм выброса газов, создающих парниковый эффект, а также выбросов загрязняющих веществ ставит перед производителями двигателей все более сложные задачи. Усилия производителей, в частности, направлены на то, чтобы обобщить данные измерений компьютером двигателя характеристик потоков различных жидкостей и/или газов, таких как топливо, входной воздух, выхлопной газ и жидкостей, необходимых для различных этапов последующей обработки, с тем, чтобы оптимизировать двигатели внутреннего сгорания, в частности минимизировать потребление топлива и, таким образом, снизить выбросы выхлопного газа, создающего парниковый эффект, а также выбросы загрязняющих веществ за время всего срока службы двигателя внутреннего сгорания и/или транспортного средства, оснащенного таким двигателем внутреннего сгорания.

Известно, что рабочие характеристики двигателя, потребление топлива, количество выбрасываемых загрязняющих веществ и газов, создающих парниковый эффект, напрямую связаны с качеством топлива.

Еще в 1983 году. A.DOUAUD выявил, что в двигателях внутреннего сгорания с управляемым зажиганием существует связь между качеством бензина, настройками двигателя и явлением детонации. J.C.GUIBET в 1987 году в своем справочнике Carburants et Moteurs показал наличие взаимосвязи между работой двигателя и качеством топлива, а также влияние качества топлива на регулирование сгорания в двигателе и способы регулирования. Позже, в 1997 году, A.GERINI в своей публикации провел анализ чувствительности дизельного двигателя с прямым впрыском, установленного на транспортном средстве к параметрам дизельного топлива. Наконец, в 2003 году N.HOCHART предложил модель, иллюстрирующую выбросы загрязняющих веществ у современных двигателей, использующих бензин и дизельное топливо, для легких транспортных средств или грузовых автомобилей, путем изменения качества топлива и изменения очищающих присадок, использованных в топливных смесях.

Несмотря на то, что состав и качество топлива в Европе регламентированы стандартами и, в частности, стандартами EN 590 и EN 228, эти показатели имеют постоянную тенденцию к изменению. Качество топлива зависит от поставщиков, продавцов, времени года и преобладающих инструкций. Поэтому считается, что физико-химические свойства топлива могут на 15-40% или больше отклоняться от средних значений, определенных стандартами. Поскольку стандарты по защите окружающей среды от загрязнения постоянно ужесточаются, существует потребность в определении качества топлива и в учете этого качества при регулировке таких параметров двигателя, как впрыск, сгорание и характеристики процесса последующей обработки. Особенности измерения качества топлива и использование результатов такого измерения компьютером двигателя более подробно описано в документах WO 9408226, US 2004000275, FR 2542092, US 5126570, US 5262645, US 5239860 и WO 2006100377.

С той же целью ограничения выбросов загрязняющих веществ разработаны способы регулирования управляющих параметров двигателя в зависимости от данных анализа выхлопного газа, проведенного с помощью встроенного компьютера. В качестве примера можно привести способ, описанный в документе WO 02095376. В нем, в частности, описан способ, раскрывающий применение модульного устройства для обнаружения и определения характеристик жидких, твердых частиц и газообразных компонентов выхлопного газа, что может быть использовано для регулировки двигателя и составляющих элементов отработанного газа.

Некоторые способы последующей обработки предусматривают использование жидких реагентов или катализаторов. Существуют системы преобразования окисей азота реакцией с раствором мочевины и способы преобразования частиц с использованием жидких добавок. Такие способы требуют применения дополнительных резервуаров для хранения катализаторов, объем и масса которых увеличивают ограничения, накладываемые на габариты и массу двигателя внутреннего сгорания и/или транспортного средства. Таким образом, задача оптимизации процессов с использованием этих жидкостей сводится к задаче минимизации дополнительного объема и массы. Для обеспечения эффективности таких способов последующей обработки крайне важное значение имеет качество используемых катализаторов и реагентов, поэтому существует потребность в измерении характеристик этих компонентов посредством встроенной компьютерной системы.

Несмотря на регламентирующие нормы или внутренние рекомендации поставщиков топлива и производителей транспортных средств, предполагающие, например, процедуры повышения качества топлива или измерение состава топлива на заправочных станциях, нормы, относящиеся к диаметру распыляющих форсунок и диаметру системы подачи топлива в частности, большинство пользователей вольно или невольно заливают в бензобаки своих транспортных средств некачественное топливо. Увеличивается количество владельцев транспортных средств, использующих не сертифицированные производителями и таможенными службами продукты, которые порой представляют собой обычное кулинарное масло для жарки или неэтерифицированные растительные масла, или местное жидкое топливо, приводящие к серьезным повреждениям двигателей, систем подачи топлива и систем последующей обработки. Повреждения (загрязнение инжекторов, двигателя, бака, забивка фильтров, заклинивание насосов, деактивация катализаторов) могут быть очень существенными и вызывать нарушение работы двигателя и фаз сгорания, а также увеличение регулируемых или нерегулируемых выхлопных газов, что может привести к разрушению двигателя. Аналогично, некоторые виды топлива, такие как вода/дизельное топливо или бензин/спирт, или дизельное топливо/биотопливо, могут быть неустойчивыми, и их качество может ухудшаться с течением времени (устойчивость при хранении, эффект расслоения на бензин и этанол, или дизельное топливо и сложный диэфир с содержанием выше 5%). Все эти различные источники ухудшения качества топлива потенциально влекут за собой увеличение загрязнения двигателя транспортного средства, повреждение транспортного средства или по меньшей мере затраты на ремонт двигателя. Таким образом, существует потребность в разработке решений и способов, нацеленных на обеспечение профилактической защиты элементов силовых агрегатов транспортных средств, оборудованных двигателями внутреннего сгорания, до или во время фазы сгорания топлива, препятствующих ухудшению качества топлива, содержавшегося в бензобаке и системе подачи топлива. Такие решения и системы предполагают измерение качества топлива, в идеальном случае непосредственно в системе подачи топлива.

Например, в документе FR 0607420 описан способ, предусматривающий помимо обнаружения ухудшения качества топлива обеспечение защиты элементов силового агрегата.

Способы последующей обработки, в частности, предусматривающие использование сажевых фильтров в дизельных двигателях, основаны на применении катализаторов, чувствительных, в частности, к соединениям серы.

Соединения серы, фактически, снижают активность катализаторов и эффективность способов последующей обработки загрязняющих выбросов. В современных законодательных нормах величина максимально возможного содержания серы в топливе значительно снижена. В частности, в настоящее время в Европе дизельное топливо должно иметь содержание серы меньше 50 частей на миллион (ррm), и в дальнейшем предполагается снижение такого содержания серы до значения меньше 10 частей на миллион (ррm).

Такие нормы на содержание серы в топливе позволяют продлить срок службы и нормальную работу средств последующей обработки, чувствительных к соединениям серы. Эти нормы также обеспечивают возможность усовершенствования таких средств последующей обработки и использования более передовых катализаторов, которые отличаются повышенной чувствительностью к соединениям серы. Состав моторных масел предусматривает высокое содержание соединений серы. Во время работы двигателя часть соединений серы, присутствующих в моторном масле, участвует в сгорании и таким образом попадает в линию последующей обработки. Таким образом, деактивация катализаторов для последующей обработки вызвана как соединениями серы, изначально присутствовавшими в моторном масле, так и соединениями серы, присутствующими в топливе. Для обеспечения эффективной последующей обработки необходимо следить за качеством масла и за изменением этого качества с течением времени. Следовательно, качество моторного масла должно учитываться компьютером двигателя и при оптимизации последующей обработки.

В документе KR 20020049612 подробно описана система для измерения качества моторного масла с использованием спектроскопических способов.

Стремление к обеспечению повышенных гарантий вынуждает производителей выпускать более надежные двигатели внутреннего сгорания, а также как можно скорее и наилучшим способом информировать пользователей или компании, отвечающие за обслуживание транспортных средств, о необходимости выполнения технического обслуживания двигателей внутреннего сгорания или транспортных средств.

Фактически, для обеспечения таких гарантий изготовитель имеет право удостовериться, что двигатель внутреннего сгорания и/или транспортное средство эксплуатируются должным образом, и что сервисное обслуживание, необходимое для правильной работы двигателя внутреннего сгорания и/или транспортного средства, такое как замена моторного масла, замена тормозной жидкости или замена охлаждающей жидкости, выполняется с периодичностью, рекомендованной изготовителем.

Кроме того, для оказания долгосрочной помощи пользователю двигателя изготовитель все чаще снабжает последнего оперативной информацией о состоянии двигателя и предстоящем техническом обслуживании. Например, для информирования пользователя о количестве километров, оставшихся до следующей замены моторного масла, используют обратный отсчет километража, отображаемый на приборной панели у некоторых транспортных средств. Такой подход также возможен и в отношении предоставления пользователю или сервисной компании, обслуживающей двигатель, другой оперативной информации, касающейся, например, качества тормозной жидкости для транспортного средства и охлаждающей жидкости для двигателя. Таким образом, существует потребность в измерении характеристик таких текучих сред и в наблюдении за изменением их характеристик с течением времени. Традиционные способы основаны на измерении содержания гликоля, присутствующего в охлаждающей жидкости и индекса преломления, что позволяет сделать вывод о качестве тормозной жидкости в системе транспортного средства.

Для измерения и отслеживания качества каждой из текучих сред, необходимых для правильной работы двигателя внутреннего сгорания, в частности топлива, выхлопного газа, моторного масла, охлаждающей жидкости и тормозной жидкости в системах транспортного средства, могут применяться различные способы анализа. В этом отношении могут быть, в частности, упомянуты спектроскопический способ, в частности с использованием лучей инфракрасного, ближнего инфракрасного, ультрафиолетового и видимого диапазонов, способ измерения электропроводности и коэффициента преломления.

Каждая из подобных систем для измерения качества различных текучих сред, обеспечивающих лучшее управление параметрами двигателя, например, непосредственно в транспортном средстве, должна отвечать строгим требованиям, в частности обладать устойчивостью к вибрациям или большим температурным изменениям. Такие системы должны отвечать требованиям работы в тяжелых окружающих условиях (пыль, копоть, дым).

Кроме того, существует потребность в разработке различных технологий физического и интерфейсного соединения с компьютером двигателя, поскольку качественные исследования каждого потока анализируются отдельно.

Также измерение качества некоторых потоков должно осуществляться в различных местах; фактически, измерение качества выхлопного газа может выполняться до или после последующей обработки при обязательном соблюдении правильной работы указанных способов.

Аналогично, измерение качества топлива должно быть выполнено как в заправочной горловине бензобака, так и в топливопроводе, который непосредственно питает двигатель: первое место измерения качества предназначено для отслеживания пригодности топлива при заливке в бензобак с дополнительной целью предупреждения пользователя или защиты силового агрегата; второе место измерения качества главным образом предусматривает оптимизацию управляющих параметров двигателя.

Наконец, имеются существенные ограничения, накладываемые на объем и массу систем, имеющихся в транспортном средстве. Фактически пространство, доступное в туристском транспортном средстве, особенно ограничено, и любое увеличение массы транспортного средства связано с дополнительным потреблением топлива.

Таким образом, применение ряда систем для анализа качества различных текучих сред увеличивает трудность их интеграции в двигателе или транспортном средстве и приводит к увеличению полной массы транспортного средства, оснащенного такими системами.

Настоящее изобретение направлено на решение этих задач посредством обеспечения устройства для централизованного управления измерениями и данными, относящимися к потокам жидкости и/или газа, необходимым для правильной работы двигателя внутреннего сгорания.

С этой целью и согласно первому аспекту настоящее изобретение относится к устройству для централизованного управления измерениями и данными, относящимися к потокам жидкости и/или газа, необходимым для правильной работы двигателя внутреннего сгорания, управляемого компьютером двигателя. Указанное устройство содержит средства анализа по меньшей мере двух потоков жидкости и/или газа, включающие в себя по меньшей мере один источник света, по меньшей мере один детектор оптических сигналов и по меньшей мере одну систему для анализа обнаруженных сигналов. Указанное устройство отличается тем, что по меньшей мере одно из указанных средств анализа выполнено с возможностью анализа двух из указанных потоков.

Таким образом, с целью устранения проблем, связанных с увеличением объема, интеграции и массы объединены несколько функциональных средств, относящихся к каждой системе для качественного анализа текучих сред, необходимых для правильной работы двигателя внутреннего сгорания.

Предпочтительно средства анализа расположены на единой платформе.

Предпочтительно устройство содержит единый интерфейс для связи с компьютером двигателя, причем физическая и/или цифровая технология соединения с компьютером двигателя общая для всех средств анализа. Таким образом, предлагаемое устройство может быть легко установлено и встроено в транспортное средство.

Предпочтительно средства анализа представляют собой спектроскопические средства на основе излучения ультрафиолетового, видимого или ближнего инфракрасного диапазона. Предпочтительно спектроскопический анализ осуществляется непрерывно или периодически и может быть выполнен в пределах диапазона длин волн от 190 нм до 2500 нм.

Технология на основе излучения ближнего инфракрасного диапазона имеет многочисленные преимущества и может быть, в частности, использована для характеристики всех текучих сред, необходимых для правильной работы двигателя внутреннего сгорания в транспортном средстве. Начиная с конца 70-х годов, в различных книгах и публикациях по хемометрии описываются теоретические основы спектроскопии в ближнем инфракрасном диапазоне, а также инструменты и способы, которые могут применяться для анализа корреляции свойств жидкостей и модели прогнозирования на основе спектров излучения ближнего инфракрасного диапазона этих жидкостей, а также на основе их математического и статистического моделирования.

В вышеупомянутых документах WO 9408226, WO 2006100377, WO 02095376 и KR 20020049612 показано, что характеристики топлива, моторного масла и выхлопных газов могут быть получены путем их спектроскопии в ближнем инфракрасном диапазоне. С другой стороны, некоторые характеристики этих текучих сред могут быть получены с использованием спектроскопии в видимой и ультрафиолетовой области.

Содержание серы в углеводородной жидкости в настоящее время измеряют с использованием ультрафиолетовой спектроскопии.

В документе WO 2007006099 описан способ характеристики органических текучих сред с использованием спектроскопии в видимом и ближнем инфракрасном диапазонах.

Согласно работе авторов Hassoun P., Fabre, Bastianelli, Bonnal L, Bocquier F., Utilization of polyethylene glycol 6000 (PEG) as a faecal marker measured with Near Infra Red Spectrometry (NIRS) in sheep, технология спектроскопии в ближнем инфракрасном диапазоне применима к определению содержания гликоля в растворах.

Исследования, выполненные авторами Peter Snoer Jensen, S⌀ren Ladefoged, Jimmy Bak, Stefan Andersson-Engels, Stefan Andersson-Engels, Lennart Friis-Hansen в работе Online monitoring of urea concentration in dialysate with dual-beam Fourier-transform near-infrared spectroscopy, показывают, что метод спектроскопии в ближней инфракрасной области подходит для определения содержания мочевины в растворе.

В общем, справочные работы, относящиеся к ближнему, инфракрасному диапазону, такие как работа L.G.WEYER, опубликованная в 1985, или Handbook of near infrared analysis, опубликованная в 1992, показывают, что технология ближнего инфракрасного диапазона может быть применена для характеристики органических соединений; следовательно, благодаря своему составу текучие среды, необходимые для правильной работы двигателя внутреннего сгорания, могут быть охарактеризованы с использованием указанной технологии ближнего инфракрасного диапазона. Кроме того, преимущество технологии ближнего инфракрасного диапазона состоит в отсутствии этапа растворения пробы, и потому относится к неразрушающим способам анализа.

Наконец, ближний инфракрасный диапазон обеспечивает возможность использования того же волнового диапазона для сбора ближних инфракрасных спектров различных жидких и газовых продуктов; меняется только длина оптического пути (длина образца, прошедшего через световой поток). Фактически, в соответствии с законом Бэра-Ламберта длина оптического пути для определения качества газа будет значительно больше длины оптического пути, используемого для характеристики жидкости.

Технология с использованием ближнего инфракрасного диапазона в комбинации с оптоволоконной технологией предусматривает множество различных возможностей организации оптической схемы.

Предпочтительно средства анализа потока жидкости и/или газа представляют собой средства для анализа топлива, моторного масла, выхлопного газа, входящего воздуха, различных катализаторов и реагентов для последующей обработки, охлаждающей жидкости и тормозной жидкости.

Предпочтительно устройство содержит средства анализа потока одних и тех же жидкостей или газов на различных участках.

При этом, как правило, для проверки правильного хода процесса поток измеряют до и после процесса (например, процесса последующей обработки выхлопного газа).

Предпочтительно устройство снабжено средствами для приема команд управления средствами анализа от компьютера двигателя.

Предпочтительно средства анализа обеспечиваются электропитанием от одного общего источника.

Предпочтительно устройство содержит общую электронную или цифровую систему для приведения в действие средства анализа.

Предпочтительно устройство содержит общую систему для электроснабжения средств анализа.

В соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения средства анализа содержат общий источник света для анализа потоков жидкости и/или газа.

В соответствии со вторым вариантом осуществления настоящего изобретения средства анализа содержат общий детектор для анализа потоков жидкости и/или газа.

В соответствии с третьим вариантом осуществления настоящего изобретения анализ каждого потока может быть выполнен посредством источника света и детектора, которые являются общими для всех потоков. В этом случае устройство содержит переключатель, обеспечивающий возможность последовательно анализировать потоки жидкости и/или газа. Согласно одному варианту осуществления настоящего изобретения переключатель представляет собой мембранный или микрозеркальный переключатель на основе технологии микроэлектромеханических систем МЭМС, с помощью которого можно последовательно направлять световой поток, и который расположен между источником и потоками жидкости и/или газа или между потоками жидкости и/или газа и детектором.

Таким образом, вышеописанные различные варианты осуществления настоящего изобретения, в частности, предусматривают использование одного и того же источника света и/или одного и того же детектора для группировки различных компонентов с целью устранения проблемы увеличения объема, интеграции и массы.

Согласно четвертому варианту реализации настоящего изобретения средства анализа содержат отдельные источники и детекторы для каждого потока жидкости и/или газа.

Согласно второму аспекту изобретение относится к транспортному средству, оснащенному устройством управления по первому аспекту изобретения.

Ниже более подробно описаны другие задачи и преимущества настоящего изобретения со ссылками на соответствующие чертежи.

На фиг.1 показана схема системы, выполняющей анализ различных текучих сред (F, Р, U, В, О, G), необходимых для правильной работы двигателя внутреннего сгорания и транспортного средства с помощью централизованного анализатора (А), соединенного через оптические волокна с различными датчиками. Такой централизованный анализатор (А) позволяет совместно использовать несколько электронных и/или оптических компонентов.

Например, снабжение источника или источников и детектора или детекторов электроэнергией может быть осуществлено от общего источника питания. Также для получения спектров в ультрафиолетовом, видимом и ближнем инфракрасном диапазонах для различных текучих сред может быть использован один и тот же источник света и/или один и тот же детектор.

Корпус, содержащий такую систему анализа, также может быть общим. Технология интерфейса и соединения централизованного анализатора с компьютером, отвечающим за управление (С) двигателем, позволяет передавать информацию об измеренных характеристиках каждой из различных текучих сред.

Электронная или цифровая система, отвечающая за приведение централизованного анализатора в действие и/или за определение качества различных текучих сред на основе их спектров ближнего инфракрасного диапазона, также может быть общей.

Таким образом, преимущество такого находящегося на транспортном средстве устройства для централизации измерений и информации относительно характеристик потоков жидкостей заключается в минимизации объема и дополнительной массы, вызванных добавлением датчиков.

В показанном варианте осуществления настоящего изобретения средства анализа предусматривают возможность анализа топлива (F), моторного масла (О), выхлопного газа (Е2), входящего воздуха (Е1), различных реагентов последующей обработки и катализаторов (U, Р), охлаждающей жидкости (В) и тормозной жидкости (G).

На фиг.2 проиллюстрирован конкретный вариант осуществления оптической схемы согласно настоящему изобретению, предусматривающей использование нескольких источников (L1, L2, L…, Ln) света и нескольких детекторов (D1, D2, D…, Dn). Световой пучок, выходящий из каждого источника (L1, L2, L…, Ln) света, направляют в оптические волокна или в отдельные жилы оптических волокон. Свет, выходящий из каждого оптического волокна или жилы оптического волокна проходит через различные образцы (S1, S2, S…, Sn) текучих сред, необходимых для правильной работы двигателя и/или транспортного средства.

Световой луч, выходящий из каждого из различных образцов текучих сред, направляется на детекторы (D1, D2, D…, Dn), соответствующие каждой анализируемой текучей среде, через оптическое волокно или напрямую.

На фиг.3 показан конкретный вариант осуществления оптической схемы согласно настоящему изобретению, выполненной с возможностью использования общего источника (L) света и нескольких детекторов (D1, D2, D…, Dn).

Свет, выходящий из общего источника (L) света, направляется в оптическое волокно или в общую жилу оптических волокон. Затем световой поток разделяется, и каждая часть направляется к различным системам для исследования различных текучих сред (S1, S2, S…, Sn), необходимых для правильной работы двигателя внутреннего сгорания и/или транспортного средства. Затем свет, прошедший через каждый из образцов различных текучих сред, направляется на детекторы (D1, D2, D…, Dn), соответствующие каждой анализируемой текучей среде, через оптическое волокно или напрямую.

Преимущество указанной схемы перед схемой, представленной на фиг.2, заключается в минимизации объема благодаря сокращению количества источников света, а также в минимизации потенциальных проблем, связанных с геометрическим совмещением источников света с оптическими волокнами или источников с детекторами.

На фиг.4 показан еще один конкретный вариант осуществления оптической схемы, предусматривающий использование нескольких источников (L1, L2, L…, Ln) света и только одного общего детектора (D).

Свет, выходящий из каждого из различных источников (L1, L2, L…, Ln) света, направляется к оптическим волокнам или различным жилам оптических волокон. Свет, излучаемый каждым оптическим волокном или жилой оптических волокон, проходит через различные образцы текучих сред (S1, S2, S, (Sn), необходимых для правильной работы двигателя и/или транспортного средства. Затем свет, прошедший через такой образец текучей среды, направляется на общий детектор (D).

Преимущество данной схемы перед схемой, представленной на фиг.2, заключается в минимизации количества детекторов и, таким образом, минимизации потенциальных проблем, касающихся совмещения детекторов с волокнами.

На фиг.5 показан конкретный вариант осуществления оптической схемы согласно настоящему изобретению, предусматривающий использование общего источника (L) света и общего детектора (D).

Свет, выходящий из общего источника (L) света, направляется в оптическое волокно или общую жилу оптических волокон. Оптическое волокно или жила оптических волокон затем разделяются, и каждая часть направляется к различным системам для анализа различных текучих сред, необходимых для правильной работы двигателя внутреннего сгорания и/или транспортного средства. Поток света направляют на конкретный поток текучей среды посредством переключателя (С), выполненного на основе подвижной мембраны или микрозеркала на основе технологии микроэлектромеханических систем МЭМС (MEMS). Излученный свет проходит через конкретный образец одной из текучих сред (S1, S2, S…, Sn), необходимых для правильной работы двигателя и/или транспортного средства. Затем свет, прошедший через такой образец текучей среды, направляется на общий детектор (D). Путем приведения в действие переключателя (С) можно осуществлять выбор подлежащей анализу текучей среды.

Преимущество данной конкретной схемы перед схемой, представленной на фиг.2, 3 и 4, состоит в минимизации объема в результате минимизации количества детекторов и источников света, а также в минимизации потенциальных проблем, касающихся совмещения источников света или детекторов света с волокнами.

На фиг.6 показан конкретный вариант осуществления оптической структуры, предусматривающий использование общего источника (L) света и общего детектора (D).

Свет, излучаемый общим источником (L) света, направляется в оптическое волокно или общую жилу оптических волокон. Затем поток света разделяется, и каждая часть направляется к различным системам для анализа различных текучих сред (S1, S2, S…, Sn), необходимых для правильной работы двигателя внутреннего сгорания и/или транспортного средства. Затем свет, прошедший через каждый образец текучей среды, направляется к переключателю (С), содержащему подвижную мембрану или микрозеркало на основе систем МЭМС, выполненному с возможностью выбора потока света, подлежащего передаче на общий детектор (D). Приведение в действие переключателя (С) обеспечивает возможность выбора текучей среды, подлежащей анализу.

Данная схема имеет те же самые преимущества, что и схема, описанная в варианте реализации настоящего изобретения, представленном на фиг.5.

Схемы, показанные на фиг.2 и 3, обеспечивают возможность одновременного анализа различных потоков.

Схемы, показанные на фиг.2 и 4, обеспечивают возможность независимого и последовательного анализа каждого потока путем активации (включения/выключения) различных источников света.

Схемы, показанные на фиг.5 и 6, обеспечивают возможность независимого и последовательного анализа каждого потока посредством управления переключателем.

Схемы 2 и 3 отличаются гибкостью, заключающейся в возможности использования или неиспользования оптических волокон между образцами и детекторами.

Система для анализа обнаруженных сигналов содержит компьютерную программу, управляющую спектрометром. Программа является единой и общей для различных потоков. Такая программа обеспечивает правильную работу различных модулей (в частности источников и детекторов) системы, а также получение спектров ультрафиолетового, видимого и ближнего инфракрасных диапазонов для различных потоков.

Программа, обеспечивающая возможность качественной характеристики каждого из потоков на основании полученных спектров ультрафиолетового, видимого и ближнего инфракрасного диапазонов для этих потоков, также предусматривает возможность калибровки и математической или цифровой обработки, соответствующей каждому из анализируемых потоков.

Интерфейс между средствами анализа и компьютером, который управляет двигателем, является централизованным и общим для различных анализируемых текучих сред.

Компьютер, управляющий двигателем, также может управлять выбором конкретного вида анализа, последовательностью анализа или одновременным анализом текучих сред.

Изобретение относится к устройству для централизованного управления измерениями и данными, относящимися к потокам жидкости и/или газа, необходимым для правильной работы двигателя внутреннего сгорания, управляемого компьютером двигателя, и/или транспортного средства. Указанное устройство содержит средства анализа по меньшей мере двух потоков жидкости и/или газа, включающие в себя по меньшей мере один источник света, по меньшей мере один детектор оптических сигналов и по меньшей мере одну систему анализа обнаруженных сигналов. По меньшей мере одно из указанных средств анализа выполнено с возможностью анализа двух указанных потоков. Изобретение позволяет минимизировать объем и дополнительную массу устройства, увеличение которых связано с применением средств, используемых в соответствии со способами анализа различных потоков, а также позволяет упростить управление такой системой. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для централизованного управления измерениями и данными, относящимися к потокам жидкости и/или газа, необходимым для правильной работы двигателя внутреннего сгорания, управляемого компьютером двигателя, содержащее средства анализа по меньшей мере двух потоков жидкости и/или газа, включающие в себя по меньшей мере один источник света, по меньшей мере один детектор оптических сигналов и по меньшей мере одну систему для анализа обнаруженных сигналов, отличающееся тем, что по меньшей мере одно из указанных средств анализа выполнено с возможностью анализа двух из указанных потоков.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что средства анализа расположены на единой платформе.

3. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что оно содержит единый интерфейс для связи с компьютером двигателя, причем технология физического и/или цифрового соединения с указанным компьютером общая для всех средств анализа.

4. Устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что средства анализа представляют собой спектроскопические средства на основе излучения ультрафиолетового, видимого или ближнего инфракрасного диапазона или комбинацию таких спектроскопических средств.

5. Устройство по п.4, отличающееся тем, что спектроскопический анализ излучения ультрафиолетового, видимого и ближнего инфракрасного диапазона является непрерывным или периодическим и выполняется в диапазоне длин волн между 190 и 2500 нм.

6. Устройство по любому из пп.1, 2 и 5, отличающееся тем, что средства анализа потоков жидкости и/или газа являются средствами для анализа топлива, моторного масла, выхлопного газа, входящего воздуха, реагентов и катализаторов, применяемых при последующей обработке, охлаждающей жидкости двигателя и тормозной жидкости.

7. Устройство по любому из пп.1, 2 и 5, отличающееся тем, что оно содержит средства анализа потоков одной и той же жидкости или газа на различных участках.

8. Устройство по любому из пп.1, 2 и 5, отличающееся тем, что в нем предусмотрена возможность последовательного или одновременного анализа различных потоков.

9. Устройство по любому из пп.1, 2 и 5, отличающееся тем, что оно содержит средство для приема от компьютера двигателя команд, управляющих средствами анализа.

10. Устройство по любому из пп.1, 2 и 5, отличающееся тем, что электроснабжение средств анализа осуществляется посредством одного общего источника электропитания.

11. Устройство по любому из пп.1, 2 и 5, отличающееся тем, что оно содержит общую электронную или цифровую систему для приведения в действие средств анализа.

12. Устройство по любому из пп.1, 2 и 5, отличающееся тем, что средства анализа содержат общий источник света для анализа потоков жидкости и/или газа.

13. Устройство по любому из пп.1, 2 и 5, отличающееся тем, что средства анализа содержат общий детектор для анализа потоков жидкости и/или газа.

14. Устройство по п.12, отличающееся тем, что и источник света и детектор являются общими для всех потоков.

15. Устройство по п.14, отличающееся тем, что оно содержит переключатель, обеспечивающий возможность последовательного анализа потоков жидкости и/или газа.

16. Устройство по п.15, отличающееся тем, что переключатель представляет собой мембранный переключатель или переключатель на основе технологии микроэлектромеханических систем МЭМС (MEMS), обеспечивающий возможность последовательного направления светового потока и расположенный между источником и потоками жидкости и/или газа или между потоками жидкости и/или газа и детектором.

17. Устройство по любому из пп.1, 2, 5, 14-16, отличающееся тем, что средства анализа содержат отдельный источник и детектор для каждого потока жидкости и/или газа.

18. Транспортное средство, отличающееся тем, что содержит устройство управления по любому из пп.1-17.