СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВОЙСТВА ТОПЛИВА И УСТРОЙСТВО ОПРЕДЕЛЕНИЯ СВОЙСТВА ТОПЛИВА Российский патент 2017 года по МПК G01N33/22 

Область техники, к которой относится изобретение

[0001]

Настоящее изобретение относится к способу определения свойства топлива и устройству определения свойства топлива. Данная заявка притязает на приоритет заявки на патент Японии номер 2010-009369, поданной 19 января 2010 года, содержимое которой включено в данный документ путем ссылки.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002]

Одно из значений, которые представляют свойства топлива, является октановым числом, которое является индексом, который представляет антидетонационную стойкость топлива. Октановое число равно 100 для изооктана, который имеет высокую антидетонационную стойкость, и 0 для н-гептана, который имеет низкую антидетонационную стойкость. Кроме того, октановое число топлива является значением, которое соответствует объему в % изооктана в смешанном топливе (эталонном топливе) из изооктана и н-гептана с идентичной антидетонационной стойкостью. Т.е. в случае если антидетонационная стойкость топлива является идентичной антидетонационной стойкости смешанного топлива, описанного выше, в котором соотношение компонентов горючей смеси изооктана является объемным отношением 50%, октановое число топлива указывается как 50.

[0003]

В связи с этим существует множество типов октановых чисел согласно технологии их определения и т.п. Типичные примеры включают в себя октановое число по исследовательскому способу, которое применяется в качестве индекса в таких странах, как Япония, и октановое число по моторному способу, которое применяется в качестве индекса в таких странах, как Германия.

Кроме того, при определении октанового числа неизвестного топлива, октановое число определяется посредством проведения экспериментов в соответствии с технологиями определения, описанными выше.

[0004]

В частности, в исследовательском способе определения октанового числа и моторном способе определения октанового числа, CFR-двигатель, который специально предназначен для того, чтобы измерять октановое число, приводится в действие посредством топлива, описанного выше. Октановое число затем определяется посредством сравнения характеристик колебания давления камеры сгорания для случая, в котором двигатель приводится в действие посредством неизвестного топлива, со случаем, в котором двигатель приводится в действие посредством эталонного топлива.

Значение давления камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания изменяется за счет детонации. Присутствие детонации, следовательно, измеряется посредством значения измерения давления камеры сгорания. Кроме того, октановое число, описанное выше, определяется посредством сравнения времен измерения и значений измерения топлива, которое является целью измерения, с временами и значениями эталонного топлива.

СПИСОК БИБЛИОГРАФИЧЕСКИХ ССЫЛОК

НЕПАТЕНТНЫЙ ДОКУМЕНТ

[0005]

[NPL 1] JIS (Японские промышленные стандарты) K2280

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА

[0006]

Тем не менее, значение давления камеры сгорания варьируется согласно степени загрязнения в камере сгорания CFR-двигателя. Следовательно, чтобы определять точное октановое число, необходимо проводить предварительный эксперимент для выявления степени загрязнения в камере сгорания до эксперимента для определения октанового числа топлива.

Например, в случае если исследовательский способ определения октанового числа должен быть определен, проводится предварительный эксперимент, в котором CFR-двигатель работает с использованием контрольного топлива на основе толуола, и степень загрязнения в камере сгорания выявляется из рабочего режима.

Кроме того, необходимо проводить эксперимент для определения октанового числа с учетом степени загрязнения в камере сгорания, которая выявляется посредством предварительного эксперимента.

Т.е. при использовании способа определения октанового числа предшествующего уровня техники необходимо выполнять предварительный эксперимент, описанный выше, каждый раз, когда проводится эксперимент, чтобы определять октановое число, что является сложным процессом.

[0007]

Здесь, в предшествующем уровне техники, не ограничиваясь исследовательским способом определения октанового числа или моторным способом определения октанового числа, в случае если октановое число должно быть определено, двигатель внутреннего сгорания фактически управляется с использованием целевого топлива и эталонного топлива, и октановое число определяется из рабочего режима. Следовательно, поскольку значение измерения изменяется согласно состоянию камеры сгорания двигателя внутреннего сгорания и т.п., трудно определять точное октановое число.

[0008]

Дополнительно, при использовании способа определения октанового числа предшествующего уровня техники, в случае если должно быть определено октановое число согласно фактическим условиям эксплуатации двигателя внутреннего сгорания, необходимо определять октановое число посредством фактического воссоздания таких условий каждый раз и проведения в них эксперимента, описанного выше. Например, в случае если должно быть определено октановое число согласно температуре топлива, необходимо проводить эксперимент посредством фактического изменения температуры топлива.

Следовательно, при использовании способа определения октанового числа предшествующего уровня техники, необходимо каждый раз подготавливать двигатель внутреннего сгорания, обеспечивать возможность для формирования условий и выполнять множество крупномасштабных экспериментов. Следовательно, процесс является сложным.

[0009]

Настоящее изобретение задумано с учетом вышеописанных проблем, и его цель заключается в том, чтобы более простым образом определять свойство (октановое число и т.п.) топлива.

РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ

[0010]

Настоящее изобретение принимает конфигурации, описанные ниже, в качестве решения проблемы, описанной выше.

[0011]

Первый вариант осуществления изобретения является способом определения свойства топлива для определения свойства топлива, включающего в себя: процесс анализа механизма реакций для анализа элементарных реакций, которые составляют химические реакции между множеством типов исходных материалов, включающих в себя материалы, которые составляют топливо, и для получения элементарных реакций в качестве элементарных реакций топлива; и процесс определения свойства для вычисления характеристик сгорания топлива посредством выполнения моделирования на основе элементарных реакций топлива и для определения свойства топлива на основе характеристик сгорания топлива.

[0012]

Во втором варианте осуществления изобретения согласно первому варианту осуществления изобретения, описанному выше, свойство топлива может быть октановым числом, и процесс определения свойства может быть процессом определения октанового числа для определения октанового числа топлива.

[0013]

В третьем варианте осуществления изобретения согласно второму варианту осуществления изобретения, описанному выше, процесс анализа механизма реакций может выполнять: процесс вычисления для вычисления данных моделирования с использованием данных элементарных реакций, включающих в себя множество формул элементарных реакций, которые описывают химические реакции, и параметров, которые ассоциированы с формулами элементарных реакций, и данных для вычисления, включающих в себя уравнения, которые являются одномерными во времени в нульмерном пространстве, для вычисления данных моделирования из данных элементарных реакций; процесс определения для определения, могут или нет экспериментальные данные, включающие в себя температурное распределение в одномерном пространстве во время химических реакций, которое получается посредством эксперимента, быть извлечены из данных моделирования; и процесс регулирования параметров для регулирования параметров, которые включаются в данные элементарных реакций, и процесс регулирования параметров и процесс вычисления с использованием отрегулированных параметров могут многократно выполняться до тех пор, пока в процессе определения не определяется, что экспериментальные данные могут быть извлечены из данных моделирования.

[0014]

В четвертом варианте осуществления изобретения согласно второму варианту осуществления изобретения или третьему варианту осуществления изобретения, описанному выше, в процессе определения октанового числа, октановое число может быть определено посредством сравнения характеристик сгорания топлива с характеристиками сгорания эталонного топлива, включающего в себя состав, который регулируется заранее.

[0015]

В пятом варианте осуществления изобретения согласно четвертому варианту осуществления изобретения, описанному выше, в процессе анализа механизма реакций, элементарные реакции, которые составляют химические реакции между множеством типов исходных материалов, включающих в себя материалы, которые составляют эталонное топливо, могут быть проанализированы и получены в качестве элементарных реакций эталонного топлива, и в процессе определения октанового числа, характеристики сгорания эталонного топлива могут быть вычислены посредством выполнения моделирования на основе элементарных реакций эталонного топлива.

[0016]

В шестом варианте осуществления изобретения согласно любому из второго-пятого вариантов осуществления изобретения, описанных выше, октановое число может быть определено на основе, по меньшей мере, одного из теплотворных способностей холодного пламени и горячего пламени, которые образуются, когда топливо сгорает, соотношения теплотворной способности холодного пламени и теплотворной способности горячего пламени, которые образуются, когда топливо сгорает, и температур воспламенения холодного пламени и горячего пламени, которые образуются, когда топливо сгорает, которые являются типами характеристик сгорания топлива.

[0017]

Седьмой вариант осуществления изобретения является устройством определения свойства топлива, которое определяет свойство топлива, включающим в себя: средство анализа механизма реакций, которое анализирует элементарные реакции, которые составляют химические реакции между множеством типов исходных материалов, включающих в себя материалы, которые составляют топливо, и получает элементарные реакции в качестве элементарных реакций топлива; и средство определения свойства, которое вычисляет характеристики сгорания топлива посредством выполнения моделирования на основе элементарных реакций топлива и определяет свойство топлива на основе характеристик сгорания топлива.

[0018]

В восьмом варианте осуществления изобретения согласно седьмому варианту осуществления изобретения, описанному выше, свойство топлива может быть октановым числом, и средство определения свойства может быть средством определения октанового числа, которое определяет октановое число топлива.

[0019]

В девятом варианте осуществления изобретения согласно восьмому варианту осуществления изобретения, описанному выше, средство анализа механизма реакций может включать в себя: средство хранения экспериментальных данных, которое сохраняет, в качестве экспериментальных данных, температурное распределение в одномерном пространстве во время химических реакций, причем температурное распределение в одномерном пространстве получается посредством эксперимента; средство хранения данных элементарных реакций, которое сохраняет, в качестве данных элементарных реакций, множество формул элементарных реакций, которые описывают химические реакции, и параметры, которые ассоциированы с формулами элементарных реакций; средство хранения данных для вычисления, которое сохраняет, в качестве данных для вычисления, уравнения, которые являются одномерными во времени в нульмерном пространстве для вычисления данных моделирования из данных элементарных реакций; средство вычисления, которое вычисляет данные моделирования с использованием данных элементарных реакций и уравнений, которые являются одномерными во времени в нульмерном пространстве; средство определения, которое определяет, могут или нет экспериментальные данные быть извлечены из данных моделирования; средство регулирования параметров, которое регулирует параметры, которые включаются в данные элементарных реакций; и средство управления, которое многократно выполняет регулирование параметров посредством средства регулирования параметров и вычисление данных моделирования с использованием отрегулированных параметров посредством средства вычисления до тех пор, пока средство определения не определяет, что экспериментальные данные могут быть извлечены из данных моделирования.

[0020]

В десятом варианте осуществления изобретения согласно восьмому или девятому варианту осуществления изобретения, описанному выше, определение октанового числа позволяет определять октановое число посредством сравнения характеристик сгорания топлива с характеристиками сгорания эталонного топлива, включающего в себя состав, который регулируется заранее.

[0021]

В одиннадцатом варианте осуществления изобретения согласно десятому варианту осуществления изобретения, описанному выше, средство анализа механизма реакций может анализировать элементарные реакции, которые составляют химические реакции между множеством типов исходных материалов, включающих в себя материалы, которые составляют эталонное топливо, и получает элементарные реакции в качестве элементарных реакций эталонного топлива, и средство определения октанового числа может вычислять характеристики сгорания эталонного топлива посредством выполнения моделирования на основе элементарных реакций эталонного топлива.

[0022]

В двенадцатом варианте осуществления изобретения согласно восьмому-одиннадцатому вариантам осуществления изобретения, описанным выше, средство определения октанового числа может определять октановое число на основе, по меньшей мере, одного из теплотворных способностей холодного пламени и горячего пламени, которые образуются, когда топливо сгорает, соотношения теплотворной способности холодного пламени и теплотворной способности горячего пламени, которые образуются, когда топливо сгорает, и температур воспламенения холодного пламени и горячего пламени, которые образуются, когда топливо сгорает, которые являются типами характеристик сгорания топлива.

ПРЕИМУЩЕСТВА ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0023]

Согласно настоящему изобретению анализируются элементарные реакции, которые составляют химические реакции во время сгорания материалов, которые составляют целевое топливо. Кроме того, характеристики сгорания целевого топлива вычисляются посредством выполнения моделирования на основе результата анализа. Кроме того, свойство (октановое число) определяется на основе характеристик сгорания.

Т.е. согласно настоящему изобретению можно определять свойство (октановое число) без выполнения эксперимента с использованием двигателя внутреннего сгорания, который выполняется в предшествующем уровне техники при определении свойства (октанового числа).

Следовательно, согласно настоящему изобретению свойство (октановое число) топлива может быть определено более простым образом.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0024]

Фиг. 1 является схематичным видом, который иллюстрирует схематичную конфигурацию микропоточного реактора для получения экспериментальных данных, которые используются посредством способа определения свойства топлива и устройства определения свойства топлива согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 2 является графиком для описания того, что в микропоточном реакторе, проиллюстрированном на фиг. 1, пламя стабилизируется, и существует величина расхода, которая не зависит от скорости потока предварительно подготовленной газовой смеси, которая подается.

Фиг. 3 является блок-схемой, которая иллюстрирует аппаратную конфигурацию устройства определения свойства топлива согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 4 является блок-схемой, которая иллюстрирует функциональную конфигурацию устройства определения свойства топлива согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 5 является блок-схемой последовательности операций способа для описания способа определения свойства топлива согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 6 является графиком, который визуализирует результат моделирования с использованием эталонного топлива, которое выполнено во время способа определения свойства топлива настоящего изобретения.

Фиг. 7 является блок-схемой, которая иллюстрирует аппаратную конфигурацию устройства определения свойства топлива согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 8 является блок-схемой, которая иллюстрирует функциональную конфигурацию устройства определения свойства топлива согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Фиг. 9 является блок-схемой последовательности операций способа для описания способа определения свойства топлива согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.

Подробное описание вариантов осуществления

[0025]

Варианты осуществления способа определения свойства топлива и устройства определения свойства топлива согласно настоящему изобретению описываются ниже со ссылкой на чертежи.

[0026]

ПЕРВЫЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Способ определения свойства топлива и устройство определения свойства топлива настоящего варианта осуществления определяют октановое число (свойство) топлива, для которого октановое число является неизвестным (в дальнейшем называемого неизвестным топливом), посредством анализа элементарных реакций реакции сгорания неизвестного топлива и выполнения моделирования на основе элементарных реакций.

Здесь, чтобы точнее определять октановое число, необходимо выполнять точное моделирование на основе фактических явлений. Поэтому необходимо получать данные элементарных реакций для выполнения точного моделирования. Дополнительно, фактически необходимо получать данные элементарных реакций за максимально возможно короткий период времени.

[0027]

Следовательно, чтобы удовлетворять таким требованиям, способ определения свойства топлива и устройство определения свойства топлива настоящего варианта осуществления сравнивают температурное распределение в одномерном пространстве (экспериментальные данные), которое получается с использованием микропоточного реактора (устройства для проведения экспериментов), описанного ниже, с данными моделирования, которые получаются с использованием формул элементарных реакций, параметров, которые ассоциированы с формулами элементарных реакций, и уравнений, которые являются одномерными во времени в нульмерном пространстве. Кроме того, способ определения свойства топлива и устройство определения свойства топлива настоящего варианта осуществления выполняют полный химический анализ реакции сгорания (химических реакций) между неизвестным топливом и кислородом с использованием технологии анализа элементарных реакций для получения решения параметров посредством выполнения вычисления конвергенции при регулировании параметров до тех пор, пока экспериментальные данные не смогут быть извлечены из данных моделирования.

Кроме того, аналогично неизвестному топливу, способ определения свойства топлива и устройство определения свойства топлива настоящего варианта осуществления также выполняют полный химический анализ эталонного топлива (смешанного топлива из изооктана и н-гептана, топлива, сформированного только из изооктана, или топлива, сформированного только из н-гептана).

[0028]

Во-первых, описываются микропоточный реактор настоящего варианта осуществления, который используется для того, чтобы получать экспериментальные данные для выполнения точного моделирования, и способ получения температурного распределения в одномерном пространстве с использованием микропоточного реактора.

[0029]

Фиг. 1 является схематичным видом, который иллюстрирует схематичную конфигурацию микропоточного реактора 100. Как проиллюстрировано на чертеже, микропоточный реактор 100 включает в себя трубку 110, подающее устройство 120, нагреватель 130, устройство 140 измерения температуры и блок 150 обработки измерений.

[0030]

Трубка 110 является цилиндрической прямой трубкой. Кроме того, диаметр внутреннего протока 111 трубки 110 задается меньше расстояния гашения, которое является пороговым значением, при котором пламя, которое образуется во внутреннем протоке 111, гасится без распространения при комнатной температуре. Т.е. внутренний проток 111 трубки 110 задается так, что он имеет меньший диаметр, чем диаметр гашения при комнатной температуре.

[0031]

Подающее устройство 120 является элементом, который подает предварительно подготовленную газовую смесь G, в которой смешиваются топливо (неизвестное топливо или эталонное топливо), которое является исходным материалом, которое должно сгорать, и окислитель (например, кислород или воздух), в трубку 110. Кроме того, подающее устройство 120 подает предварительно подготовленную газовую смесь G в трубку 110 посредством того, что заставляет предварительно подготовленную газовую смесь G протекать во внутренний тракт 111 подачи трубки 110 от одного конца трубки 110.

Подающее устройство 120 может регулировать величину расхода предварительно подготовленной газовой смеси G, которая подается в трубку 110. Следовательно, подающее устройство 120 непрерывно уменьшает величину расхода предварительно подготовленной газовой смеси G, которая подается в трубку 110, так что величина его расхода удовлетворяет таким условиям, что пламя, образованное во внутреннем протоке 111 трубки 110, является стабильным, и что на позицию образования пламени не влияет скорость потока предварительно подготовленной газовой смеси G. Здесь, величина расхода, которая удовлетворяет таким условиям, что пламя, которое образуется во внутреннем протоке 111 трубки 110, является стабильным, и что на позицию образования пламени не влияет скорость потока предварительно подготовленной газовой смеси G, подробно описана ниже.

Дополнительно, подающее устройство 120 электрически соединено с блоком 150 обработки измерений. Следовательно, подающее устройство 120 может регулировать величину расхода, температуру, давление и т.п. предварительно подготовленной газовой смеси G и соотношение топлива и окислителя в предварительно подготовленной газовой смеси G (т.е. исходную концентрацию топлива и окислителя) на основе инструкции из блока 150 обработки измерений.

[0032]

Нагреватель 130 является элементом, который нагревает трубку 110. Кроме того, нагреватель 130 нагревает трубку 110 так, что температура внутреннего протока 111 непрерывно повышается от комнатной температуры в направлении потока предварительно подготовленной газовой смеси G до тех пор, пока температура внутреннего протока 111 в средней части не становится равной или большей допустимой температуры воспламенения предварительно подготовленной газовой смеси G.

[0033]

Устройство 140 измерения температуры является элементом, который измеряет температуру газа во внутреннем протоке 111 трубки 110. Устройство 140 измерения температуры электрически соединено с блоком 150 обработки измерений и вводит результат измерений в блок 150 обработки измерений.

[0034]

Блок 150 обработки измерений является элементом, который получает температурное распределение посредством приведения соответствия результата измерений, который вводится из устройства 140 измерения температуры, с позициями в трубке 110, и сохранения результата измерений. Дополнительно, блок 150 обработки измерений сохраняет условия эксперимента, такие как величина расхода и температура предварительно подготовленной газовой смеси G, которая подается из подающего устройства 120 в трубку 110, типы топлива и окислителя, которые включаются в предварительно подготовленную газовую смесь G, и исходные концентрации топлива и окислителя.

[0035]

Далее описывается способ проведения эксперимента для получения температурного распределения в одномерном пространстве с использованием вышеописанного микропоточного реактора 100 (в дальнейшем называемого основным экспериментом).

[0036]

Предварительно подготовленная газовая смесь G, в которой топливо и окислитель смешиваются в предварительно определенной исходной концентрации, подается из подающего устройства 120 во внутренний проток 111 трубки 110.

Трубка 110 нагревается так, что температура внутреннего протока 111 становится равной или большей температуры воспламенения предварительно подготовленной газовой смеси G. Следовательно, предварительно подготовленная газовая смесь G, которая подается во внутренний проток 111 трубки 110, нагревается от одного конца к другому концу внутреннего протока 111 трубки 110. Кроме того, предварительно подготовленная газовая смесь G воспламеняется в момент, когда предварительно подготовленная газовая смесь G нагревается до температуры, равной или большей температуры воспламенения.

[0037]

Пламя, которое образуется посредством воспламенения предварительно подготовленной газовой смеси G, дрожит в случае, если скорость потока предварительно подготовленной газовой смеси G во внутреннем протоке 111 трубки 110 является большой. Такое явление обусловлено повторным воспламенением и гашением предварительно подготовленной газовой смеси G за короткий период времени.

С другой стороны, в случае если скорость потока предварительно подготовленной газовой смеси G во внутреннем протоке 111 трубки 110 является небольшой, состояние сгорания непрерывно поддерживается, и пламя стабилизируется.

Следовательно, в основном эксперименте, во-первых, предварительно подготовленная газовая смесь G с величиной расхода, которая делает скорость потока во внутреннем протоке 111 трубки 110 достаточно большой, подается в трубку 110. Величина расхода предварительно подготовленной газовой смеси G затем постепенно уменьшается, и величина расхода предварительно подготовленной газовой смеси G уменьшается до тех пор, пока пламя не стабилизируется.

[0038]

Здесь, температура газовой смеси (смесь настоящего изобретения включает в себя смысл как газа, образуемого только из предварительно подготовленной газовой смеси, так и газа, в котором смешиваются предварительно подготовленная газовая смесь и промежуточный продукт) во внутреннем протоке 111 быстро повышается в позиции, в котором образуется пламя. Следовательно, в основном эксперименте позиция, в которой быстро повышается температура газовой смеси во внутреннем протоке 111, анализируется на основе результата измерений, который вводится из устройства 140 измерения температуры. Кроме того, в основном эксперименте пламя стабилизируется посредством уменьшения величины расхода предварительно подготовленной газовой смеси G до тех пор, пока позиция, описанная выше, больше не колеблется.

Дополнительно, трубка 110 может формироваться с использованием материала, в котором внутренняя часть является видимой, и величина расхода предварительно подготовленной газовой смеси G может уменьшаться до тех пор, пока позиция образования пламени не стабилизируется при проверке позиции образования пламени с использованием устройства формирования изображений и т.п.

[0039]

Здесь, когда величина расхода предварительно подготовленной газовой смеси G уменьшается до тех пор, пока пламя не стабилизируется, на позицию образования пламени больше не влияет скорость потока предварительно подготовленной газовой смеси G.

Фиг. 2 является графиком, который иллюстрирует взаимосвязь между скоростью потока предварительно подготовленной газовой смеси G во внутреннем протоке 111 трубки 110 и позицией, в которой пламя стабилизируется, позицией воспламенения и позицией гашения. Здесь, график, проиллюстрированный на фиг. 2, основан на данных, которые получаются посредством подачи предварительно подготовленной газовой смеси G со стехиометрическим отношением метана и воздуха в трубку 110 с диаметром 2 мм.

Как проиллюстрировано на чертеже, можно видеть, что в то время, когда пламя стабилизируется в случае, если скорость потока предварительно подготовленной газовой смеси G является большой (40-100 см/с), на позицию образования пламени влияет скорость потока. Дополнительно, можно видеть, что в случае, если скорость потока предварительно подготовленной газовой смеси G меньше (5-40 см/с) скорости потока, описанной выше, пламя дрожит. Кроме того, можно видеть, что в случае, если скорость потока предварительно подготовленной газовой смеси G еще меньше (0,2-5 см/с) скорости потока, описанной выше, пламя стабилизируется, и на позицию образования пламени не влияет скорость потока. Таким образом, состояние пламени изменяется согласно скорости потока предварительно подготовленной газовой смеси G во внутреннем протоке 111 трубки 110.

Кроме того, в основном эксперименте величина расхода предварительно подготовленной газовой смеси G задается так, что скорость потока предварительно подготовленной газовой смеси G становится скоростью потока, при которой стабилизируется пламя, и на позицию образования пламени не влияет скорость потока.

[0040]

После того как пламя стабилизируется так, что позиция образования не зависит от скорости потока предварительно подготовленной газовой смеси G таким образом, блок 150 обработки измерений получает и выводит температурное распределение.

[0041]

Кроме того, в основном эксперименте реакция сгорания осуществляется во внутреннем протоке 111 трубки 110, которая является чрезвычайно длинной и тонкой прямой трубкой, в которой внутренний проток 111 имеет диаметр, который задается меньше диаметра гашения при комнатной температуре. Следовательно, в отличие от пространства проведения эксперимента, которое расширяется трехмерно, пространство проведения эксперимента в основном эксперименте расширяется только в направлении потока. Следовательно, температурное распределение, которое получается в качестве результата основного эксперимента, может рассматриваться как изменения температуры в одномерном пространстве.

Дополнительно, в основном эксперименте позиция образования пламени не зависит от скорости потока предварительно подготовленной газовой смеси G, и внутренний проток 111 регулируется теплом извне посредством нагрева трубки 110 посредством нагревателя 130. Следовательно, влияние вследствие передачи тепла во внутреннем протоке 111 является очевидным. Кроме того, скорость потока предварительно подготовленной газовой смеси G является низкой, и величина входного тепла является достаточно небольшой по сравнению с теплоемкостью трубки 110. Изменения температуры в трубке 110 вследствие реакции сгорания, следовательно, могут игнорироваться. Следовательно, в основном эксперименте температурное распределение может быть получено посредством исключения влияния неопределенных переменных в среде проведения экспериментов.

Таким образом, в основном эксперименте может быть получено температурное распределение в одномерном пространстве, из которого исключается влияние неопределенных переменных в среде проведения экспериментов.

[0042]

Далее описываются способ определения свойства топлива и устройство определения свойства топлива настоящего варианта осуществления.

Фиг. 3 является блок-схемой, которая иллюстрирует аппаратную конфигурацию устройства определения свойства топлива настоящего варианта осуществления. Устройство A1 определения свойства топлива настоящего варианта осуществления является устройством, которое реализуется посредством компьютера, такого как, например, рабочая станция или суперкомпьютер. Кроме того, как проиллюстрировано на фиг. 3, устройство A1 определения свойства топлива настоящего варианта осуществления включает в себя внешнее устройство 10 хранения данных, внутреннее устройство 20 хранения данных, устройство 30 ввода, устройство 40 вывода и ЦП (центральный процессор) 50.

Здесь, внешнее устройство 10 хранения данных, внутреннее устройство 20 хранения данных, устройство 30 ввода, устройство 40 вывода и ЦП 50 соединяются друг с другом посредством системной шины 60.

[0043]

Внешнее устройство 10 хранения данных является устройством, которое сохраняет различные фрагменты данных, программы и т.п., которые используются в процессе вычисления ЦП 50. В настоящем варианте осуществления внешнее устройство 10 хранения данных сохраняет экспериментальные данные 11, данные 12 элементарных реакций, данные 13 для вычисления и программу 14 для определения октанового числа.

Кроме того, в качестве такого внешнего устройства 10 хранения данных может быть использовано, например, устройство на жестком диске или устройство на съемном носителе. Здесь, экспериментальные данные 11, данные 12 элементарных реакций, данные 13 для вычисления и программа 14 для определения октанового числа заранее сохраняются на съемном носителе, таком как оптический диск или запоминающее устройство. Экспериментальные данные 11, данные 12 элементарных реакций, данные 13 для вычисления и программа 14 для определения октанового числа могут сохраняться во внешнем устройстве 10 хранения данных посредством соединения съемного диска в качестве конфигурации внешнего устройства 10 хранения данных с устройством анализа механизма реакций. Дополнительно, экспериментальные данные 11, данные 12 элементарных реакций, данные 13 для вычисления и программа 14 для определения октанового числа могут сохраняться на жестком диске в качестве конфигурации внешнего устройства 10 хранения данных посредством их загрузки со съемного диска через сеть или ввода через устройство 30 ввода.

[0044]

Экспериментальные данные 11 включают в себя экспериментальные данные и условия эксперимента, которые получаются посредством микропоточного реактора 100, описанного выше. Подробнее, экспериментальные данные 11 включают в себя температурное распределение в одномерном пространстве, из которого исключается влияние неопределенных переменных в среде проведения экспериментов, величину расхода, температуру, давление и т.п. предварительно подготовленной газовой смеси G, которая подается из подающего устройства 120 в трубку 110, типы топлива и окислителя, которые включаются в предварительно подготовленную газовую смесь G, исходную концентрацию топлива и окислителя и т.п.

Кроме того, как проиллюстрировано на фиг. 3, экспериментальные данные 11 включают в себя данные 11a по неизвестному топливу, т.е. данные, которые относятся к неизвестному топливу, и данные 11b по эталонному топливу, т.е. данные, которые относятся к эталонному топливу.

[0045]

Данные 12 элементарных реакций являются базой данных, в которой собираются множество формул элементарных реакций, которые описывают реакцию сгорания между окислителем и топливом (неизвестным топливом или эталонным топливом), механизм реакций которого является целью анализа (т.е. выполнения полного химического анализа) в устройстве A1 определения свойства топлива настоящего варианта осуществления, и параметры (например, частотный коэффициент и энергию активации), которые относятся к формулам элементарных реакций. Здесь, в нижеприведенном описании, база данных упоминается как механизм элементарных реакций.

Механизм элементарных реакций также может использовать существующий механизм. Дополнительно, в случае если нет существующих механизмов элементарных реакций, механизм элементарных реакций может быть получен с использованием способа динамики молекул и т.п.

Дополнительно, как проиллюстрировано на фиг. 3, данные 12 элементарных реакций включают в себя данные 12a по неизвестному топливу, т.е. механизм элементарных реакций, который относится к неизвестному топливу, и данные 12b по эталонному топливу, т.е. механизм элементарных реакций, который относится к эталонному топливу.

[0046]

Данные 13 для вычисления включают в себя формулы 1 и 2 для вычисления посредством ЦП 50 изменений концентрации промежуточных продуктов и изменений температуры газовой смеси на основе данных 12 элементарных реакций и параметров, которые вводятся из устройства 30 ввода.

Дополнительно, газовая смесь, упоминаемая в данном документе, является газом, в котором смешиваются непрореагировавшая предварительно подготовленная газовая смесь и промежуточные продукты, которые образуются в течение реакции сгорания.

[0047]

[формула 1]

Y_k - массовая доля химических групп k (промежуточный продукт)

ν - удельный объем

t - время

ω_k - скорость образования в молях химических групп k (промежуточный продукт)

W_k - молекулярный вес химических групп k (промежуточный продукт)

[0048]

[формула 2]

c_p - удельная теплоемкость при постоянном давлении

T - температура смешанного газа

K - число химических групп (промежуточные продукты)

h_k - удельная энтальпия химических групп (промежуточный продукт)

λ - удельная теплопроводность смешанного газа

Nu - число Нуссельта

Tw - температура поверхности стенок

[0049]

Формула 1 предназначена для сохранения массы в сгорании при одномерном во времени постоянном давлении в обычном нульмерном пространстве. Дополнительно, формула 2 является формулой для сохранения энергии, в которой первый элемент слева является элементом, который представляет внутреннюю энергию газовой смеси, второй элемент слева является элементом, который представляет энергию, которая перемещается посредством элементарных реакций, и третий элемент слева является элементом, который представляет энергию, которая перемещается посредством теплопередачи между газовой смесью и внешней средой (т.е. энергию, которая перемещается посредством теплопередачи между газовой смесью и поверхностью стенки микропоточного реактора 100 (внутренней поверхностью трубки 110)).

Изменения концентрации промежуточных продуктов и изменения температуры газовой смеси вычисляются посредством системы уравнений формул 1 и 2. Здесь, формулы 1 и 2 являются одномерными во времени уравнениями в нульмерном пространстве, в которых независимая переменная является временем, зависимые переменные являются концентрацией и температурой, и позиции не включаются в параметры. Кроме того, изменения концентрации промежуточных продуктов и изменения температуры газовой смеси вычисляются посредством уравнений, которые являются одномерными во времени в нульмерном пространстве, в котором понятие пространства не учитывается, как описано выше.

[0050]

Дополнительно, данные 13 для вычисления включают в себя формулы 3 и 4 для задания одномерности в пространстве изменений температуры газовой смеси, которые вычисляются с использованием формул 1 и 2, описанных выше.

Здесь, теплоемкость трубки 110 в микропоточном реакторе 100 существенно превышает теплотворную способность предварительно подготовленной газовой смеси с низким расходом. Изменения температурного распределения на стенках трубки вследствие пламени, следовательно, могут игнорироваться. Следовательно, температурное распределение на стенках трубки задается в качестве функции от позиции в трубке 110. Соответственно, изменения температуры газовой смеси, которые вычисляются с использованием формул 1 и 2, описанных выше, могут становиться одномерными в пространстве посредством формул 3 и 4.

[0051]

[формула 3]

U - скорость перемещения (изменение плотности газовой смеси)

U₀ - скорость подачи предварительно подготовленной газовой смеси

T₀ - начальная температура предварительно подготовленной газовой смеси

[0052]

[формула 4]

x - позиция

[0053]

Здесь, данные 13 для вычисления включают в себя различные условия вычисления, которые необходимы для моделирования, которое вычисляет характеристики сгорания.

[0054]

Программа 14 для определения октанового числа является программой для того, чтобы заставить устройство A1 определения свойства топлива настоящего варианта осуществления функционировать в качестве каждой из функциональных конфигураций, проиллюстрированных на фиг. 4, описанных ниже.

Здесь, программа 14 для определения октанового числа подробно описывается вместе с описанием функциональной конфигурации устройства A1 определения свойства топлива ниже со ссылкой на фиг. 4.

[0055]

Внутреннее устройство 20 хранения данных является устройством, которое сохраняет управляющую программу ЦП 50 и временно сохраняет различные фрагменты данных и программы, которые сохраняются во внешнем устройстве 10 хранения данных, и временно сохраняет результат вычисления ЦП 50 под управлением ЦП 50. RAM (оперативное запоминающее устройство), ROM (постоянное запоминающее устройство) и т.п. используется в качестве внутреннего устройства 20 хранения данных.

[0056]

Устройство 30 ввода является устройством для внешнего ввода данных в устройство A1 определения свойства топлива настоящего варианта осуществления, и, например, используются клавиатура и мышь. Тем не менее, в случае если ввод данных в устройство A1 определения свойства топлива настоящего варианта осуществления выполняется через тракт связи, устройство связи, которое является интерфейсом с трактом связи, может быть использовано в качестве устройства 30 ввода.

[0057]

Устройство 40 вывода является устройством, которое выводит данные, которые сохраняются во внешнем устройстве 10 хранения данных или внутреннем устройстве 20 хранения данных, под управлением ЦП 50, и, например, используется дисплей или принтер для визуализации данных. Тем не менее, в случае если вывод данных из устройства A1 определения свойства топлива настоящего варианта осуществления выполняется через тракт связи, устройство связи, которое является интерфейсом с трактом связи, может быть использовано в качестве устройства 40 вывода.

[0058]

ЦП 50 является устройством, которое управляет общей работой устройства A1 определения свойства топлива настоящего варианта осуществления. Кроме того, ЦП 50 в устройстве A1 определения свойства топлива настоящего варианта осуществления выполняет, на основе программы 14 для определения октанового числа, вычисление изменений концентрации промежуточных продуктов и изменений температуры газовой смеси, сравнение и определение данных моделирования с экспериментальными данными, регулирование параметров в механизме элементарных реакций, моделирование с использованием механизма элементарных реакций, определение октанового числа неизвестного топлива и т.п.

[0059]

Фиг. 4 является блок-схемой, которая иллюстрирует функциональную конфигурацию устройства A1 определения свойства топлива настоящего варианта осуществления. Как проиллюстрировано на чертеже, согласно программе 14 для определения октанового числа, устройство A1 определения свойства топлива настоящего варианта осуществления включает в себя функции модуля 1 хранения экспериментальных данных (средства хранения экспериментальных данных), модуля 2 хранения данных элементарных реакций (средства хранения данных элементарных реакций), модуля 3 хранения данных для вычисления (средства хранения данных для вычисления), модуля 4 вычисления (средства вычисления), модуля 5 определения (средства определения), модуля 6 регулирования параметров (средства регулирования параметров), модуля 7 управления (средства управления) и модуля 8 определения октанового числа (средства определения октанового числа).

Здесь, в настоящем варианте осуществления средство анализа механизма реакций настоящего изобретения конфигурируется посредством модуля 1 хранения экспериментальных данных, модуля 2 хранения данных элементарных реакций, модуля 3 хранения данных для вычисления, модуля 4 вычисления, модуля 5 определения, модуля 6 регулирования параметров и модуля 7 управления.

[0060]

Модуль 1 хранения экспериментальных данных сохраняет экспериментальные данные 11. Дополнительно, модуль 2 хранения данных элементарных реакций сохраняет данные 12 элементарных реакций. Дополнительно, модуль 3 хранения данных для вычисления сохраняет данные 13 для вычисления.

Кроме того, программа 14 для определения октанового числа заставляет внешнее устройство 10 хранения данных, которое сохраняет экспериментальные данные 11, данные 12 элементарных реакций и данные 13 для вычисления, или внутреннее устройство 20 хранения данных, на которое перемещаются экспериментальные данные 11, данные 12 элементарных реакций и данные 13 для вычисления, функционировать в качестве модуля 1 хранения экспериментальных данных, модуля 2 хранения данных элементарных реакций и модуля 3 хранения данных для вычисления.

[0061]

Модуль 4 вычисления вычисляет изменения концентрации промежуточных продуктов и изменения температуры газовой смеси с использованием формул 1 и 2, которые являются уравнениями, которые являются одномерными во времени в нульмерном пространстве и которые сохраняются в качестве данных 13 для вычисления в модуле 3 хранения данных для вычисления, условий эксперимента, которые включаются в экспериментальные данные 11, которые сохраняются в модуле 1 хранения экспериментальных данных, и данных 12 элементарных реакций, которые сохраняются в модуле 2 хранения данных элементарных реакций.

Кроме того, программа 14 для определения октанового числа заставляет устройство A1 определения свойства топлива функционировать в качестве модуля 4 вычисления посредством того, что ЦП 50 заставляют вычислять изменения концентрации промежуточных продуктов и изменения температуры газовой смеси на основе экспериментальных данных 11, данных 12 элементарных реакций и данных 13 для вычисления, которые сохраняются во внешнем устройстве 10 хранения данных или внутреннем устройстве 20 хранения данных.

[0062]

Модуль 5 определения сравнивает изменения температуры газовой смеси (данные моделирования), которые вычисляются посредством модуля 4 вычисления, с экспериментальными данными 11. Кроме того, модуль 5 определения выполняет определение того, может или нет температурное распределение, которое включается в экспериментальные данные 11 (температурное распределение газа во внутреннем протоке 111), быть извлечены из изменений температуры газовой смеси, которые вычисляются посредством модуля 4 вычисления.

В частности, модуль 5 определения вычисляет температурное распределение при моделировании посредством задания одномерности в пространстве изменений температуры газовой смеси, которые вычисляются посредством модуля 4 вычисления с использованием формул 3 и 4, которые сохраняются в качестве данных 13 для вычисления в модуле 3 хранения данных для вычисления. Кроме того, модуль 5 определения сравнивает температурное распределение при моделировании с температурным распределением, которое включается в экспериментальные данные 11 в модуле 1 хранения экспериментальных данных. В случае если в качестве результата сравнения температурное распределение при моделировании совпадает или находится в разрешенном диапазоне колебаний температурного распределения, которое включается в экспериментальные данные 11, модуль 5 определения определяет, что температурное распределение, которое включается в экспериментальные данные 11, может быть извлечено из изменений температуры газовой смеси, которые вычисляются посредством модуля 4 вычисления. Кроме того, в случае если температурное распределение при моделировании не находится в разрешенном диапазоне колебаний температурного распределения, которое включается в экспериментальные данные 11, модуль 5 определения определяет, что температурное распределение, которое включается в экспериментальные данные, не может быть извлечено из изменений температуры газовой смеси (т.е. данных моделирования), которые вычисляются посредством модуля 4 вычисления.

Кроме того, программа 14 для определения октанового числа заставляет ЦП 50 вычислять температурное распределение при моделировании на основе данных 13 для вычисления, которые сохраняются во внешнем устройстве 10 хранения данных или внутреннем устройстве 20 хранения данных, и вычисленных изменений температуры газовой смеси. Кроме того, программа 14 для определения октанового числа заставляет ЦП 50 сравнивать температурное распределение, которое включается в экспериментальные данные 11, которые сохраняются во внешнем устройстве 10 хранения данных или внутреннем устройстве 20 хранения данных, с температурным распределением при моделировании. Кроме того, программа 14 для определения октанового числа заставляет устройство A1 определения свойства топлива функционировать в качестве модуля 5 определения посредством того, что заставляет устройство A1 определения свойства топлива определять, может или нет температурное распределение, которое включается в экспериментальные данные, быть извлечено из вычисленных изменений температуры газовой смеси.

[0063]

Модуль 6 регулирования параметров регулирует параметры (частотный коэффициент и энергию активации), которые включаются в данные 12 элементарных реакций, которые сохраняются в модуле 2 хранения данных элементарных реакций.

В частности, модуль 6 регулирования параметров регулирует параметры, которые включаются в данные 12 элементарных реакций, посредством увеличения или снижения на предварительно определенные значения параметров, которые ассоциированы с формулами элементарных реакций, которые включаются в данные элементарных реакций в предварительно определенном порядке.

Кроме того, программа 14 для определения октанового числа заставляет устройство A1 определения свойства топлива функционировать в качестве модуля 6 регулирования параметров посредством того, что заставляет ЦП 50 регулировать параметры, которые включаются в данные 12 элементарных реакций, которые сохраняются во внешнем устройстве 10 хранения данных или внутреннем устройстве 20 хранения данных.

[0064]

Модуль 7 управления осуществляет управление последовательностью операций и т.п. модуля 1 хранения экспериментальных данных, модуля 2 хранения данных элементарных реакций, модуля 3 хранения данных для вычисления, модуля 4 вычисления, модуля 5 определения и модуля 6 регулирования параметров.

Кроме того, в случае если модуль 5 определения определяет, что температурное распределение, которое включается в экспериментальные данные 11, может быть извлечено из изменений температуры газовой смеси, которые вычисляются посредством модуля 4 вычисления, модуль 7 управления устройства A1 определения свойства топлива настоящего варианта осуществления определяет, что полный химический анализ закончен. Кроме того, в этот момент, модуль 7 управления вводит, в устройство 40 вывода, самые последние изменения концентрации промежуточных продуктов, изменения температуры газовой смеси и параметры, которые включаются в данные 12 элементарных реакций, в качестве результатов анализа, которые сохраняются во внешнем устройстве 10 хранения данных или внутреннем устройстве 20 хранения данных.

С другой стороны, в случае если модуль 5 определения определяет, что температурное распределение, которое включается в экспериментальные данные, не может быть извлечено из изменений температуры газовой смеси, которые вычисляются посредством модуля 4 вычисления, модуль 7 управления заставляет модуль 6 регулирования параметров регулировать параметры, которые включаются в данные 12 элементарных реакций. Кроме того, модуль 7 управления заставляет модуль 4 вычисления вычислять изменения концентрации промежуточных продуктов и изменения температуры газовой смеси еще раз и заставляет модуль 5 определения определять, может или нет температурное распределение на стенках трубки, которое включается в экспериментальные данные 11, быть извлечено из вычисленных изменений температуры газовой смеси.

Кроме того, программа 14 для определения октанового числа заставляет ЦП 50 функционировать в качестве модуля 7 управления.

[0065]

Модуль 8 определения октанового числа вычисляет характеристики сгорания топлива посредством выполнения моделирования (например, CFD-анализа) на основе данных элементарных реакций с отрегулированными параметрами, которые получаются посредством выполнения полного химического анализа. Кроме того, модуль 8 определения октанового числа определяет октановое число на основе характеристик сгорания топлива.

Дополнительно, модуль 8 определения октанового числа устройства A1 определения свойства топлива настоящего варианта осуществления выполняет моделирование, при котором состояния образования холодного пламени и горячего пламени в случае, если сгорает предварительно подготовленная газовая смесь из топлива и окислителя, вычисляются как характеристики сгорания топлива.

Здесь, модуль 8 определения октанового числа устройства A1 определения свойства топлива настоящего варианта осуществления использует трубку с диаметром, который меньше диаметра гашения, которая является аналогичной трубке 110, которая используется в микропоточном реакторе, описанном выше. Кроме того, модуль 8 определения октанового числа выполняет моделирование посредством предоставления температурного градиента для продольного направления относительно трубки, и при условии, что предварительно подготовленная газовая смесь G, величина расхода которой задается так, чтобы иметь скорость потока, при которой на позицию образования пламени не влияет скорость потока, подается в трубку. Модуль 8 определения октанового числа затем вычисляет теплотворные способности холодного пламени и горячего пламени, соотношения теплотворных способностей холодного пламени и горячего пламени и температуры воспламенения холодного пламени и горячего пламени в качестве характеристик сгорания топлива.

[0066]

Кроме того, модуль 8 определения октанового числа определяет октановое число неизвестного топлива посредством сравнения характеристик сгорания, которые получаются посредством моделирования в случае, если используется неизвестное топливо, и характеристик сгорания, которые получаются посредством моделирования в случае, если используется эталонное топливо.

В частности, модуль 8 определения октанового числа выполняет моделирование в случае, если используется множество эталонных топлив с различными соотношениями компонентов горючей смеси изооктана и н-гептана, и вычисляет характеристики сгорания каждого из них. Дополнительно, модуль 8 определения октанового числа вычисляет характеристики сгорания неизвестного топлива посредством выполнения моделирования в случае, если используется неизвестное топливо. Кроме того, модуль 8 определения октанового числа указывает эталонное топливо с характеристиками сгорания, которые совпадают с неизвестным топливом. Модуль 8 определения октанового числа затем определяет значение, указываемое посредством объемного отношения изооктана, который включается в указанное эталонное топливо, в качестве октанового числа неизвестного топлива.

[0067]

Кроме того, программа 14 для определения октанового числа выполняет вычисление с использованием ЦП 50. Дополнительно, программа 14 для определения октанового числа определяет октановое число на основе характеристик сгорания топлива посредством того, что внешнее устройство 10 хранения данных или внутреннее устройство 20 хранения данных заставили сохранять временный результат вычисления. Т.е. программа 14 для определения октанового числа является программой для того, чтобы заставлять ЦП 50, внешнее устройство 10 хранения данных и внутреннее устройство 20 хранения данных функционировать в качестве модуля 8 определения октанового числа.

[0068]

Здесь, в случае если октановое число неизвестного топлива определяется посредством модуля 8 определения октанового числа, модуль 7 управления вводит октановое число в устройство 40 вывода. В это время кроме октанового числа модуль 7 управления также может вводить результат вычисления, который получается посредством моделирования, которое выполняется посредством модуля 8 определения октанового числа, в устройство 40 вывода.

[0069]

Далее описывается способ определения свойства топлива с использованием устройства A1 определения свойства топлива, описанного выше, со ссылкой на блок-схему последовательности операций способа по фиг. 5.

Здесь, в способе определения свойства топлива настоящего варианта осуществления экспериментальные данные 11, данные 12 элементарных реакций и данные 13 для вычисления уже сохранены в модуле 1 хранения экспериментальных данных, модуле 2 хранения данных элементарных реакций и модуле 3 хранения данных для вычисления (внешнем устройстве 10 хранения данных или внутреннем устройстве 20 хранения данных).

[0070]

Во-первых, под управлением модуля 7 управления выполняется процесс анализа механизма реакций (этап S1) для пояснения механизма элементарных реакций, который представляет реакцию сгорания неизвестного топлива, и механизма элементарных реакций, который представляет реакцию сгорания эталонного топлива.

Кроме того, в процессе анализа механизма реакций (этап S1) анализируется механизм элементарных реакций, который составляет химические реакции между множеством типов исходных материалов, включающих в себя материалы, которые составляют неизвестное топливо и окислитель. Кроме того, в процессе анализа механизма реакций (этап S1), результат анализа получается в качестве механизма элементарных реакций неизвестного топлива (элементарных реакций топлива в настоящем изобретении).

Дополнительно, в процессе анализа механизма реакций (этап S1) анализируется механизм элементарных реакций, который составляет химические реакции между множеством типов исходных материалов, включающих в себя материалы, которые составляют эталонное топливо и окислитель. Кроме того, в процессе анализа механизма реакций (этап S1), результат анализа получается в качестве механизма элементарных реакций эталонного топлива (элементарных реакций эталонного топлива в настоящем изобретении). Здесь, в настоящем варианте осуществления два случая, а именно, случай, в котором показана реакция сгорания эталонного топлива с 100%-ым изооктаном, и случай, в котором показана реакция сгорания эталонного топлива с 100%-ым н-гептаном, получаются в качестве механизма элементарных реакций эталонного топлива.

[0071]

Кроме того, в частности, механизм элементарных реакций каждого топлива анализируется и получается посредством выполнения процесса предварительных вычислений (этап S11), процесса определения (этап S12) и процесса регулирования параметров (этап S13), проиллюстрированных на фиг. 5, для каждого топлива.

Если подробнее, во-первых, вычисляются изменения концентрации промежуточных продуктов и изменения температуры газовой смеси (газовой смеси, в которой промежуточные продукты смешиваются с несгораемыми топливами и т.п. Как описано выше) в реакции сгорания посредством модуля 4 вычисления (процесс S11 предварительных вычислений).

В это время модуль 4 вычисления вычисляет изменения концентрации промежуточных продуктов и изменения температуры газовой смеси с использованием формул 1 и 2, которые являются уравнениями, которые являются одномерными во времени в нульмерном пространстве, которые сохраняются в качестве данных 13 для вычисления в модуле 3 хранения данных для вычисления, условий эксперимента, которые включаются в экспериментальные данные 11, которые сохраняются в модуле 1 хранения экспериментальных данных, и данных 12 элементарных реакций, которые сохраняются в модуле 2 хранения данных элементарных реакций.

Здесь, в частности, изменения концентрации промежуточных продуктов и изменения температуры газовой смеси вычисляются посредством одновременного решения посредством ЦП 50 формул 1 и 2 относительно изменений концентрации и изменений температуры посредством использования условий эксперимента, которые включаются в экспериментальные данные 11, которые сохраняются во внешнем устройстве 10 хранения данных или внутреннем устройстве 20 хранения данных, параметров, которые включаются в данные 12 элементарных реакций, и формул 1 и 2, которые включаются в данные 13 для вычисления, которые сохраняются во внешнем устройстве 10 хранения данных или внутреннем устройстве 20 хранения данных.

[0072]

Затем под управлением модуля 7 управления определение того, может или нет температурное распределение, которое включается в экспериментальные данные 11, быть извлечено из изменений температуры газовой смеси, которые вычисляются посредством модуля 4 вычисления, выполняется посредством модуля 5 определения (процесс определения S12).

В это время модуль 5 определения вычисляет температурное распределение при моделировании посредством задания одномерности в пространстве изменений температуры газовой смеси, которые вычисляются посредством модуля 4 вычисления с использованием формул 3 и 4, которые сохраняются в качестве данных 13 для вычисления в модуле 3 хранения данных для вычисления. Кроме того, модуль 5 определения сравнивает температурное распределение при моделировании с температурным распределением, которое включается в экспериментальные данные 11, которые сохраняются в модуле 1 хранения экспериментальных данных. В случае если в качестве результата сравнения температурное распределение при моделировании совпадает или находится в разрешенном диапазоне колебаний температурного распределения, которое включается в экспериментальные данные 11, модуль 5 определения определяет, что температурное распределение, которое включается в экспериментальные данные 11, может быть извлечено из изменений температуры газовой смеси, которые вычисляются посредством модуля 4 вычисления. Дополнительно, в случае если в качестве результата сравнения, температурное распределение при моделировании не находится в разрешенном диапазоне колебаний температурного распределения, которое включается в экспериментальные данные 11, модуль 5 определения определяет, что температурное распределение, которое включается в экспериментальные данные 11, не может быть извлечено из изменений температуры газовой смеси, которые вычисляются посредством модуля 4 вычисления.

В частности, температурное распределение при моделировании вычисляется посредством задания посредством ЦП 50 одномерности в пространстве вычисленных изменений температуры газовой смеси с использованием формул 3 и 4, которые включаются в данные 13 для вычисления, которые сохраняются во внешнем устройстве 10 хранения данных или внутреннем устройстве 20 хранения данных. Кроме того, ЦП 50 сравнивает температурное распределение при моделировании с температурным распределением, которое включается в экспериментальные данные 11, которые сохраняются во внешнем устройстве 10 хранения данных или внутреннем устройстве 20 хранения данных. Затем ЦП 50 определяет, может или нет температурное распределение, которое включается в экспериментальные данные 11, быть извлечено из вычисленных изменений температуры газовой смеси.

[0073]

В случае если в процессе определения S12 определяется, что температурное распределение, которое включается в экспериментальные данные 11, не может быть извлечено из изменений температуры газовой смеси, которые вычисляются в процессе S11 вычисления, параметры, которые включаются в данные 12 элементарных реакций, которые сохраняются в модуле 2 хранения данных элементарных реакций, регулируются посредством модуля 6 регулирования параметров под управлением модуля 7 управления (процесс S13 регулирования параметров).

В частности, ЦП 50 регулирует параметры, которые включаются в данные 12 элементарных реакций, которые сохраняются во внешнем устройстве 10 хранения данных или внутреннем устройстве 20 хранения данных.

Кроме того, когда процесс S13 регулирования параметров закончен, процесс S11 вычисления выполняется еще раз.

[0074]

Посредством повторения процесса предварительных вычислений (этап S11), процесса определения (этап S12) и процесса регулирования параметров (этап S13), в процессе определения S12 определяется, что температурное распределение, которое включается в экспериментальные данные 11, может быть извлечено из изменений температуры газовой смеси, которые вычисляются в процессе S11 вычисления.

В случае если в процессе определения S12 определяется, что температурное распределение, которое включается в экспериментальные данные 11, может быть извлечено из изменений температуры газовой смеси, которые вычисляются в процессе S11 вычисления, модуль 7 управления (ЦП 50) определяет, что полный химический анализ закончен. Затем выполняется процесс определения октанового числа (этап S2), как проиллюстрировано на фиг. 5. Здесь, процесс определения октанового числа соответствует процессу определения свойства согласно настоящему изобретению.

Здесь, как описано выше, поскольку процесс предварительных вычислений (этап S11), процесс определения (этап S12) и процесс регулирования параметров (этап S13) выполняются для каждого топлива, когда выполняется процесс определения октанового числа (этап S2), все механизмы элементарных реакций неизвестного топлива и механизмы элементарных реакций эталонного топлива уже получены. Кроме того, такие механизмы элементарных реакций неизвестного топлива и механизмы элементарных реакций эталонного топлива сохраняются во внешнем устройстве 10 хранения данных или внутреннем устройстве 20 хранения данных.

[0075]

Затем процесс определения октанового числа (этап S2) является процессом вычисления характеристик сгорания топлива посредством выполнения моделирования на основе механизма элементарных реакций. Кроме того, процесс определения октанового числа (этап S2) является процессом определения октанового числа неизвестного топлива на основе характеристик сгорания топлива.

[0076]

В частности, в процессе определения октанового числа (этап S2), октановое число определяется посредством выполнения процесса основных вычислений (этап S21), процесса определения (этап S22) и процесса вывода (этап S23), как проиллюстрировано на фиг. 5, и определенное значение выводится.

[0077]

Если подробнее, характеристики сгорания топлива вычисляются через моделирование посредством модуля 8 определения октанового числа с использованием механизма элементарных реакций (процесс S21 основных вычислений).

Например, модуль 8 определения октанового числа вычисляет теплотворные способности холодного пламени и горячего пламени, соотношения теплотворных способностей холодного пламени и горячего пламени и температуры воспламенения холодного пламени и горячего пламени в качестве характеристик сгорания топлива посредством использования механизма элементарных реакций эталонного топлива.

[0078]

Фиг. 6 является схемой, в которой модуль 8 определения октанового числа выполняет моделирование реакции сгорания эталонного топлива, и результат моделирования, который получен в качестве результата, визуализируется. Здесь, характеристики сгорания эталонного топлива с октановым числом 0 (PRF 0), характеристики сгорания эталонного топлива с октановым числом 20 (PRF 20), характеристики сгорания эталонного топлива с октановым числом 40 (PRF 40), характеристики сгорания эталонного топлива с октановым числом 60 (PRF 60), характеристики сгорания эталонного топлива с октановым числом 80 (PRF 80) и характеристики сгорания эталонного топлива с октановым числом 100 (PRF 100) проиллюстрированы на фиг. 6. Дополнительно, на фиг. 6, Tw представляет температуру на стенках трубки для трубки, которая используется при моделировании (т.е. температуру газа в трубке). Дополнительно, горизонтальная ось по фиг. 6 представляет позицию в продольном направлении трубки.

Кроме того, теплотворная способность холодного пламени, которое образуется, когда эталонное топливо подвергается реакции сгорания, проиллюстрирована посредством каждой из областей, ограниченных посредством графиков, которые группируются в левой стороне на фиг. 6. Дополнительно, теплотворная способность горячего пламени проиллюстрирована посредством каждой из областей, ограниченных посредством графиков, которые группируются в правой стороне на фиг. 6. Т.е., например, теплотворная способность холодного пламени, которое образуется, когда эталонное топливо с октановым числом 0 подвергается реакции сгорания, проиллюстрирована посредством области, ограниченной посредством графика, указываемого посредством PRF 0 в левой стороне на фиг. 6.

Дополнительно, температура воспламенения холодного пламени, которое образуется, когда эталонное топливо подвергается реакции сгорания, представляется посредством позиций повышения графиков, которые группируются в левой стороне на фиг. 6. Дополнительно, температура воспламенения горячего пламени представляется посредством позиций повышения графиков, которые группируются в правой стороне на фиг. 6.

[0079]

Здесь, среда, в которой фактически используется неизвестное топливо, обычно является средой высокого давления. Тем не менее, поскольку моделирование для получения фиг. 6 является моделированием, которое выполняется для описания характеристик сгорания, вычисление выполнено с условием давления, заданным как атмосферное давление. Следовательно, холодное пламя не образуется для эталонных топлив с октановыми числами 40-100.

Тем не менее, в случае если моделирование выполняется при условии давления, идентичного давлению среды, в которой фактически используется неизвестное топливо, холодное пламя образуется в ходе реакции сгорания для эталонных топлив с октановыми числами 40-100, и вычисляются характеристики сгорания (теплотворные способности холодного пламени и горячего пламени, соотношения теплотворных способностей холодного пламени и горячего пламени и температуры воспламенения холодного пламени и горячего пламени).

[0080]

Кроме того, на фиг. 6, температурный градиент, представленный посредством Tw, задается так, что он является идентичным температурному градиенту, который предусмотрен для трубки 110 микропоточного реактора 100, описанного выше. Следовательно, Tw не является прямой линией.

Тем не менее, при моделировании, которое выполняется посредством модуля 8 определения октанового числа, нет необходимости для температурного градиента Tw удовлетворять микропоточному реактору, и температурный градиент Tw может задаваться свободно. Результат моделирования согласно заданному температурному градиенту, следовательно, получается.

Таким образом, с помощью устройства A1 определения свойства топлива и способа определения свойства топлива настоящего варианта осуществления, при условии что механизм элементарных реакций может быть проанализирован, параметры, отличные от механизма элементарных реакций, могут задаваться произвольно при моделировании модуля 8 определения октанового числа.

Следовательно, устройство A1 определения свойства топлива и способ определения свойства топлива настоящего варианта осуществления могут выполнять моделирование посредством простого изменения среды давления или температуры топлива, т.е. устройство A1 определения свойства топлива и способ определения свойства топлива настоящего варианта осуществления могут легко вычислять результат моделирования, который подходит для фактических условий использования неизвестного топлива.

[0081]

Возвращаясь к фиг. 5, в процессе основных вычислений (этап S21), модуль 8 определения октанового числа вычисляет теплотворные способности холодного пламени и горячего пламени, которые образуются, когда неизвестное топливо подвергается реакции сгорания, соотношение теплотворных способностей холодного пламени и горячего пламени и температур воспламенения холодного пламени и горячего пламени в качестве характеристик сгорания топлива с использованием механизма элементарных реакций неизвестного топлива.

[0082]

Здесь, в частности, ЦП 50 вычисляет характеристики сгорания топлива на основе программы для определения октанового числа с использованием механизмов элементарных реакций, которые сохраняются во внешнем устройстве 10 хранения данных или внутреннем устройстве 20 хранения данных.

[0083]

Затем октановое число неизвестного топлива определяется (процесс S22 определения) посредством сравнения посредством модуля 8 определения октанового числа характеристик сгорания неизвестного топлива с характеристиками сгорания эталонного топлива, которые вычисляются в процессе S21 основных вычислений, под управлением модуля 7 управления.

В это время модуль 8 определения октанового числа сравнивает, по меньшей мере, любое из теплотворных способностей холодного пламени и горячего пламени, соотношения теплотворных способностей холодного пламени и горячего пламени и температур воспламенения холодного пламени и горячего пламени между неизвестным топливом и эталонным топливом. Кроме того, модуль 8 определения октанового числа указывает эталонное топливо с характеристиками сгорания, которые совпадают с неизвестным топливом, и определяет значение, которое представляет объемное отношение изооктана, который включается в указанное эталонное топливо, в качестве октанового числа неизвестного топлива.

Здесь, в частности, октановое число неизвестного топлива определяется посредством сравнения посредством ЦП 50 характеристик сгорания, которые сохраняются во внешнем устройстве 10 хранения данных или внутреннем устройстве 20 хранения данных.

[0084]

В завершение, октановое число неизвестного топлива, которое определяется в процессе S22 определения посредством модуля 8 определения октанового числа, выводится под управлением модуля 7 управления (процесс S23 вывода).

В частности, посредством ввода посредством ЦП 50 октанового числа неизвестного топлива в устройство 40 вывода, октановое число неизвестного топлива визуализируется и выводится в устройстве 40 вывода.

[0085]

Согласно устройству A1 определения свойства топлива, способу определения свойства топлива и программе определения свойства топлива настоящего варианта осуществления, описанным выше, анализируются элементарные реакции, которые составляют химические реакции, когда материалы, которые составляют неизвестное топливо, сгорают. Кроме того, характеристики сгорания неизвестного топлива вычисляются посредством моделирования, выполняемого на основе результата анализа. Октановое число затем определяется на основе характеристик сгорания.

Т.е. согласно устройству A1 определения свойства топлива, способу определения свойства топлива и программе определения свойства топлива настоящего варианта осуществления октановое число может быть определено без выполнения эксперимента с использованием двигателя внутреннего сгорания, который выполняется в предшествующем уровне техники при определении октанового числа.

Следовательно, согласно устройству A1 определения свойства топлива, способу определения свойства топлива и программе определения свойства топлива настоящего варианта осуществления октановое число топлива может быть определено более простым образом.

[0086]

Дополнительно, согласно устройству A1 определения свойства топлива, способу определения свойства топлива и программе определения свойства топлива согласно настоящему варианту осуществления во время полного химического анализа, данные моделирования вычисляются на основе уравнений, которые являются одномерными во времени в нульмерном пространстве. Следовательно, объем вычислений может быть уменьшен.

Дополнительно, согласно устройству A1 определения свойства топлива, способу определения свойства топлива и программе определения свойства топлива настоящего варианта осуществления регулирование параметров, которые включаются в данные 12 элементарных реакций, выполняется так, чтобы соответствовать температурному распределению в одномерном пространстве, на которое не влияют неопределенные переменные в среде проведения экспериментов, которая получается посредством микропоточного реактора. Следовательно, можно получать решение параметров, которые могут точно прогнозировать фактические реакции сгорания, без влияния от неопределенных переменных в среде проведения экспериментов. Следовательно, может быть выполнен точный полный химический анализ.

Таким образом, согласно устройству A1 определения свойства топлива, способу определения свойства топлива и программе определения свойства топлива настоящего варианта осуществления может быть выполнен полный химический анализ с незначительной вычислительной нагрузкой, который также является точным.

[0087]

Дополнительно, согласно устройству A1 определения свойства топлива, способу определения свойства топлива и программе определения свойства топлива согласно настоящему варианту осуществления аналогично способу определения октанового числа предшествующего уровня техники, октановое число определяется посредством сравнения характеристик сгорания неизвестного топлива с характеристиками сгорания эталонного топлива с использованием состава, который регулируется заранее. Следовательно, определенное октановое число может обрабатываться аналогично октановому числу, полученному с помощью технологии предшествующего уровня техники.

[0088]

Дополнительно, согласно устройству A1 определения свойства топлива, способу определения свойства топлива и программе определения свойства топлива настоящего варианта осуществления выполняется полный химический анализ не только элементарных реакций, которые составляют реакции сгорания неизвестного топлива (механизм элементарных реакций неизвестного топлива), но также и элементарных реакций, которые составляют реакции сгорания эталонного топлива (механизм элементарных реакций эталонного топлива).

Следовательно, можно точнее вычислять моделирование при определении октанового числа, и октановое число неизвестного топлива может быть определено точнее.

Тем не менее, поскольку состав эталонного топлива уже известен, может возникать случай, когда уже предоставляется механизм элементарных реакций с достаточно высокой точностью. В таком случае полный химический анализ для эталонного топлива может опускаться за счет использования механизма элементарных реакций. В таком случае эксперименты посредством микропоточного реактора 100 с использованием эталонного топлива также могут не выполняться.

[0089]

Согласно устройству A1 определения свойства топлива, способу определения свойства топлива и программе определения свойства топлива настоящего варианта осуществления при сравнении характеристик сгорания неизвестного топлива с характеристиками сгорания эталонного топлива, чтобы определять октановое число неизвестного топлива, по меньшей мере, любое из теплотворных способностей холодного пламени и горячего пламени, соотношения теплотворных способностей холодного пламени и горячего пламени и температур воспламенения холодного пламени и горячего пламени для неизвестного топлива сравнивается с теплотворными способностями, соотношением и температурами для эталонного топлива.

Теплотворные способности холодного пламени и горячего пламени, соотношения теплотворных способностей холодного пламени и горячего пламени и температуры воспламенения холодного пламени и горячего пламени относятся к холодному пламени, которое является основной причиной детонации. Поэтому посредством сравнения, по меньшей мере, любого из теплотворных способностей холодного пламени и горячего пламени, соотношения теплотворных способностей холодного пламени и горячего пламени и температур воспламенения холодного пламени и горячего пламени для неизвестного топлива с теплотворными способностями, соотношением и температурами для эталонного топлива, октановое число может быть получено с высокой надежностью.

[0090]

ВТОРОЙ ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Далее поясняется второй вариант осуществления настоящего изобретения. Здесь, в описании второго варианта осуществления описание частей, которые являются аналогичными первому варианту осуществления, опускается или упрощается.

[0091]

Как проиллюстрировано на фиг. 7, устройство A2 определения свойства топлива настоящего варианта осуществления имеет условия 15 анализа для моделирования, которое выполняется посредством модуля 8 определения октанового числа, которые сохраняются во внешнем устройстве 10 хранения данных. Здесь, условия анализа, упоминаемые в данном документе, включают в себя такую информацию, как объем вычислений, который разрешен при моделировании (CFD-анализе и т.п.), которое выполняется посредством модуля 8 определения октанового числа, и типы промежуточных продуктов, которые должны быть проанализированы посредством моделирования.

[0092]

Кроме того, как проиллюстрировано на фиг. 8, программа 14 для определения октанового числа заставляет устройство A2 определения свойства топлива настоящего варианта осуществления функционировать в качестве модуля 9a хранения условий анализа и модуля 9b выбора.

[0093]

Модуль 9a хранения условий анализа сохраняет условия 15 анализа.

Кроме того, программа 14 для определения октанового числа заставляет внешнее устройство 10 хранения данных, которое сохраняет условия 15 анализа, или внутреннему устройству 20 хранения данных, на которое перемещаются условия 15 анализа, функционировать в качестве модуля 9a хранения условий анализа.

[0094]

Модуль 9b выбора является элементом, который выбирает множество формул элементарных реакций, которые описывают химические реакции на основе условий 15 анализа, и регулирует параметры, которые ассоциированы с выбранными формулами элементарных реакций.

В частности, модуль 9b выбора приоритезирует и выбирает формулу элементарной реакции, которая должна быть выбрана, на основе условий 15 анализа, которые сохраняются в модуле 9a хранения условий анализа (формулу элементарной реакции, которая включает в себя промежуточные продукты, которые должны быть проанализированы посредством моделирования посредством модуля 8 определения октанового числа). Кроме того, модуль 9b выбора определяет число формул элементарных реакций, которые должны выбраны, с тем чтобы удовлетворять вычислительной нагрузке, которая разрешена при выполнении моделирования посредством модуля 8 определения октанового числа, и выполняет выбор формул элементарных реакций на их основе.

Дополнительно, модуль 9b выбора вычисляет температурное распределение при моделировании еще раз с использованием только выбранных формул элементарных реакций и сравнивает температурное распределение при моделировании с температурным распределением, которое включается в экспериментальные данные 11. Кроме того, в случае если температурное распределение при моделировании не находится в разрешенном диапазоне температурного распределения, которое включается в экспериментальные данные 11, модуль 9b выбора регулирует параметры, связанные с многократно выбранными формулами элементарных реакций, и повторяет вычисление, описанное выше, до тех пор пока температурное распределение при моделировании не совпадает или находится в разрешенном диапазоне температурного распределения, которое включается в экспериментальные данные 11.

Кроме того, программа 14 для определения октанового числа заставляет устройство A2 определения свойства топлива настоящего варианта осуществления функционировать в качестве модуля 9b выбора с использованием внешнего устройства 10 хранения данных или внутреннего устройства 20 хранения данных и ЦП 50.

[0095]

Кроме того, в устройстве A2 определения свойства топлива настоящего варианта осуществления, в случае если определяется посредством модуля 5 определения, что температурное распределение, которое включается в экспериментальные данные 11, может быть извлечено из температурного распределения при моделировании, модуль 7 управления вызывает выполнение выбора формул элементарных реакций и регулирования параметров посредством модуля 9b выбора.

Т.е. в способе анализа механизма реакций настоящего варианта осуществления, как проиллюстрировано на фиг. 9, процесс S3 выбора для выбора формул элементарных реакций и выполнения регулирования параметров, которые ассоциированы с выбранными формулами элементарных реакций, выполняется между процессом S1 анализа механизма реакций и процессом S2 определения октанового числа.

[0096]

Согласно устройству A2 определения свойства топлива, способу определения свойства топлива и программе определения свойства топлива настоящего варианта осуществления формулы элементарных реакций, которые получаются посредством точного полного химического анализа, могут быть оптимизированы для условий анализа моделирования, которое выполняется на основе проанализированных элементарных реакций.

[0097]

Хотя предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения описаны выше со ссылкой на прилагаемые чертежи, разумеется, настоящее изобретение не ограничено вариантами осуществления, описанными выше. Различные формы, комбинации и т.п. каждого составляющего элемента, проиллюстрированного в вариантах осуществления, описанных выше, являются только примерами, и различные модификации на основе конструктивных требований и т.п. являются возможными без отступления от сущности настоящего изобретения.

[0098]

Например, в вариантах осуществления, описанных выше, выполняется анализ элементарных реакций, которые составляют реакцию сгорания между топливом и окислителем.

Тем не менее, настоящее изобретение не ограничено этим, и свойство топлива может быть определено посредством анализа элементарных реакций, которые составляют химические реакции между топливом и другим материалом, отличным от окислителя.

[0099]

Дополнительно, в вариантах осуществления, описанных выше, температурное распределение, которое включается в экспериментальные данные 11, получается посредством микропоточного реактора 100.

Тем не менее, настоящее изобретение не ограничено этим, и температурное распределение в одномерном пространстве может быть получено посредством другого устройства для проведения экспериментов при условии, что устройство может получать точное температурное распределение в одномерном пространстве в ходе реакции сгорания.

[0100]

Дополнительно, в вариантах осуществления, описанных выше, температурное распределение газа, который протекает через внутренний проток 111, использовано в качестве температурного распределения в одномерном пространстве.

Тем не менее, настоящее изобретение не ограничено этим, и, например, в случае если позиция образования пламени удовлетворяет условию не нахождения под влиянием скорости потока предварительно подготовленной газовой смеси G, поскольку температура является приблизительно идентичной для газа, который протекает через внутренний проток 111 и стенку трубки для трубки 110, температурное распределение на поверхности стенок трубки 110 (температурное распределение на стенках трубки) может быть использовано в качестве температурного распределения в одномерном пространстве.

Дополнительно, тогда как позиция образования пламени дрожит в случае, если скорость потока предварительно подготовленной газовой смеси G является большой, результат эксперимента в таком случае может быть включен в экспериментальные данные 11 и результат эксперимента может быть использован при регулировании параметров, которые включаются в данные 12 элементарных реакций.

[0101]

Дополнительно, в вариантах осуществления, описанных выше, температурное распределение при моделировании вычислено посредством задания одномерности изменений температуры газовой смеси, которые вычислены с использованием уравнений, которые являются одномерными во времени в нульмерном пространстве, и определение выполнено посредством сравнения температурного распределения при моделировании с температурным распределением, которое получено посредством эксперимента.

Тем не менее, настоящее изобретение не ограничено этим, и, например, определение может быть выполнено посредством сравнения температурного распределения, которое получается посредством эксперимента посредством задания одномерности во времени температурного распределения в нульмерном пространстве, с изменениями в температуре газовой смеси, которые вычисляются с использованием уравнений, которые являются одномерными во времени в нульмерном пространстве.

[0102]

Дополнительно, в вариантах осуществления, описанных выше, изменения концентрации промежуточных продуктов, изменения температуры газовой смеси и параметров, которые включаются в данные элементарных реакций, выводятся в качестве результата анализа после того, как анализ наконец завершен.

Тем не менее, настоящее изобретение не ограничено этим, и могут выводиться различные фрагменты данных до того, как анализ наконец завершен (например, параметры, которые определяются как бесполезные в процессе определения, и изменения концентрации промежуточных продуктов, изменения температуры газовой смеси и т.п., которые основаны на таких параметрах).

[0103]

Дополнительно, в вариантах осуществления, описанных выше, температурное распределение при моделировании газовой смеси вычислено из изменений температуры газовой смеси во внутреннем протоке 111 трубки 110 и температурное распределение газовой смеси во внутреннем протоке 111 трубки 110 получено в качестве экспериментальных данных. Кроме того, температурное распределение при моделировании и температурное распределение в качестве экспериментальных данных сравниваются, и определяется, могут или нет экспериментальные данные быть извлечены из данных моделирования.

Тем не менее, настоящее изобретение не ограничено этим, и могут или нет экспериментальные данные быть извлечены из данных моделирования, может определяться посредством вычисления распределения концентраций в качестве данных моделирования на основе изменений концентрации промежуточных продуктов во внутреннем протоке 111 трубки 110, получения распределения концентраций промежуточных продуктов во внутреннем протоке 111 трубки 110 в качестве экспериментальных данных и сравнения распределения концентраций, которые вычисляются как данные моделирования, с распределением концентраций в качестве экспериментальных данных.

Здесь, концентрация промежуточных продуктов может быть получена в качестве экспериментальных данных посредством выборки газовой смеси во внутреннем протоке 111 трубки 110 или посредством выполнения измерения посредством лазерного измерения. Дополнительно, измерение концентрации может быть выполнено в любой позиции в трубке 110. Следовательно, например, в случае если образуются холодное пламя и горячее пламя, концентрация промежуточных продуктов только из холодного пламени может измеряться посредством выполнения измерения концентрации в средней точке между холодным пламенем и горячим пламенем.

[0104]

Дополнительно, в вариантах осуществления, описанных выше, экспериментальные данные получены посредством выполнения экспериментов с микропоточным реактором 100, помещенным в среду с комнатной температурой и атмосферным давлением.

Тем не менее, настоящее изобретение не ограничено этим, и эксперименты могут проводиться с микропоточным реактором 100, помещенным в среду, приближенную к среде, в которой используется неизвестное топливо. Как результат, октановое число неизвестного топлива в фактических условиях использования может быть определено точнее.

[0105]

Дополнительно, в вариантах осуществления, описанных выше, полный химический анализ реакции сгорания эталонного топлива выполнен только для случая 100%-ого изооктана и 100%-ого н-гептана.

Тем не менее, настоящее изобретение не ограничено этим, и полный химический анализ может быть выполнен для реакции сгорания эталонного топлива, в которой смешиваются изооктан и н-гептан.

Тем не менее, в таком случае необходимо проводить эксперимент в микропоточном реакторе 100 с использованием эталонного топлива, которое является целью полного химического анализа.

[0106]

Дополнительно, в вариантах осуществления, описанных выше, вычисление выполнено с использованием одномерных во времени уравнений в нульмерном пространстве, чтобы уменьшать вычислительную нагрузку.

Тем не менее, настоящее изобретение не ограничено этим, и при условии, что допустимо необходимое время вычисления, вычисления могут быть выполнены с использованием других уравнений. Например, вычисление может быть выполнено с использованием одномерных во времени уравнений в трехмерном пространстве.

[0107]

Дополнительно, в вариантах осуществления, описанных выше, октановое число определено в качестве свойства неизвестного топлива.

Тем не менее, настоящее изобретение не ограничено этим и может применяться в случае, если цетановое число определяется в качестве свойства неизвестного топлива. Такой случай может быть реализован посредством замены октанового числа в вариантах осуществления, описанных выше, на цетановое число.

[0108]

Дополнительно, в вариантах осуществления, описанных выше, экспериментальные данные получены в состоянии, в котором пламя является стабильным без дрожания в микропоточном реакторе. Кроме того, вычисление также выполняется с таким заданным условием, что пламя не дрожит при моделировании.

Тем не менее, можно определять свойство неизвестного топлива посредством выполнения экспериментов и моделирований с идентичными условиями. Следовательно, в настоящем изобретении, экспериментальные данные не обязательно должны получаться в состоянии, в котором пламя является стабильным без дрожания в микропоточном реакторе. Кроме того, в настоящем изобретении, также необязательно выполнять вычисления посредством задания такого условия, что пламя не дрожит при моделировании.

Т.е. в настоящем изобретении экспериментальные данные могут быть получены в состоянии, в котором пламя дрожит в микропоточном реакторе. Кроме того, в настоящем изобретении вычисления также могут быть выполнены с таким заданным условием, что пламя дрожит при моделированиях.

ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ

[0109]

Согласно настоящему изобретению свойство (октановое число) топлива может быть определено более простым образом.

СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

[0110]

A1, A2 - устройство анализа свойства топлива

1 - модуль хранения экспериментальных данных (средство хранения экспериментальных данных)

2 - модуль хранения данных элементарных реакций (средство хранения данных элементарных реакций)

3 - модуль хранения данных для вычисления (средство хранения данных для вычисления)

4 - модуль вычисления (средство вычисления)

5 - модуль определения (средство определения)

6 - модуль регулирования параметров (средство регулирования параметров)

7 - модуль управления (средство управления)

8 - модуль определения октанового числа (средство определения свойства)

14 - программа для определения октанового числа

Группа изобретений относится к определению свойства топлива. Способ определения свойства топлива для определения свойства топлива включает: процесс получения температурного распределения в одномерном пространстве с использованием микропоточного реактора; процесс анализа механизма реакций, в котором анализируют элементарные реакции, которые составляют химические реакции между множеством типов исходных материалов, включающих в себя материалы, которые составляют топливо, и получают элементарные реакции в качестве элементарных реакций топлива; и процесс определения свойства, в котором вычисляют характеристики сгорания топлива посредством выполнения моделирования на основе элементарных реакций топлива и определяют свойство топлива на основе характеристик сгорания топлива, причем микропоточный реактор содержит трубку, подающее устройство, нагреватель, устройство измерения температуры и блок обработки измерений и внутренний проток трубки задан так, чтобы иметь меньший диаметр, чем диаметр гашения при комнатной температуре. Также представлено устройство для определения свойства топлива. Достигается упрощение и повышение точности определения. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 9 ил.

1. Способ определения свойства топлива для определения свойства топлива, содержащий:

процесс получения температурного распределения в одномерном пространстве с использованием микропоточного реактора;

процесс анализа механизма реакций, в котором анализируют элементарные реакции, которые составляют химические реакции между множеством типов исходных материалов, включающих в себя материалы, которые составляют топливо, и получают элементарные реакции в качестве элементарных реакций топлива; и

процесс определения свойства, в котором вычисляют характеристики сгорания топлива посредством выполнения моделирования на основе элементарных реакций топлива и определяют свойство топлива на основе характеристик сгорания топлива,

причем микропоточный реактор содержит трубку, подающее устройство, нагреватель, устройство измерения температуры и блок обработки измерений и внутренний проток трубки задан так, чтобы иметь меньший диаметр, чем диаметр гашения при комнатной температуре.

2. Способ определения свойства топлива по п. 1,

в котором свойство топлива является октановым числом и процесс определения свойства является процессом определения октанового числа, в котором определяют октановое число топлива.

3. Способ определения свойства топлива по п. 2,

в котором процесс анализа механизма реакций выполняет:

процесс вычисления, в котором вычисляют данные моделирования с использованием данных элементарных реакций, включающих в себя множество формул элементарных реакций, которые описывают химические реакции, и параметры, которые ассоциированы с формулами элементарных реакций, и данных для вычисления, включающих в себя уравнения, которые являются одномерными во времени в нульмерном пространстве, для вычисления данных моделирования из данных элементарных реакций;

процесс определения, в котором определяют, могут ли или нет экспериментальные данные, включающие в себя температурное распределение в одномерном пространстве во время химических реакций, которое получают посредством эксперимента, быть извлечены из данных моделирования; и

процесс регулирования параметров, в котором регулируют параметры, которые включают в данные элементарных реакций, и

процесс регулирования параметров и процесс вычисления с использованием отрегулированных параметров многократно выполняют до тех пор, пока в процессе определения не определяется то, что экспериментальные данные могут быть извлечены из данных моделирования.

4. Способ определения свойства топлива по п. 2,

в котором в процессе определения октанового числа, октановое число определяют посредством сравнения характеристик сгорания топлива с характеристиками сгорания эталонного топлива, включающего в себя состав, который регулируется заранее.

5. Способ определения свойства топлива по п. 4,

в котором в процессе анализа механизма реакций элементарные реакции, которые составляют химические реакции между множеством типов исходных материалов, включающих в себя материалы, которые составляют эталонное топливо, анализируют и получают в качестве элементарных реакций эталонного топлива, и

в процессе определения октанового числа характеристики сгорания эталонного топлива вычисляют посредством выполнения моделирования на основе элементарных реакций эталонного топлива.

6. Способ определения свойства топлива по п. 2,

в котором в процессе определения октанового числа октановое число определяют на основе, по меньшей мере, одного из теплотворных способностей холодного пламени и горячего пламени, которые образуются, когда топливо сгорает, соотношения теплотворной способности холодного пламени и теплотворной способности горячего пламени, которые образуются, когда топливо сгорает, и температур воспламенения холодного пламени и горячего пламени, которые образуются, когда топливо сгорает, которые являются типами характеристик сгорания топлива.

7. Устройство определения свойства топлива, которое определяет свойство топлива, содержащее:

средство получения температурного распределения в одномерном пространстве с использованием микропоточного реактора;

средство анализа механизма реакций, которое анализирует элементарные реакции, которые составляют химические реакции между множеством типов исходных материалов, включающих в себя материалы, которые составляют топливо, и получает элементарные реакции в качестве элементарных реакций топлива; и

средство определения свойства, которое вычисляет характеристики сгорания топлива посредством выполнения моделирования на основе элементарных реакций топлива и определяет свойство топлива на основе характеристик сгорания топлива,

причем микропоточный реактор содержит трубку, подающее устройство, нагреватель, устройство измерения температуры и блок обработки измерений и внутренний проток трубки задан так, чтобы иметь меньший диаметр, чем диаметр гашения при комнатной температуре.

8. Устройство определения свойства топлива по п. 7,

в котором свойство топлива является октановым числом и средство определения свойства является средством определения октанового числа, которое определяет октановое число топлива.

9. Устройство определения свойства топлива по п. 7,

в котором средство анализа механизма реакций включает в себя:

средство хранения экспериментальных данных, которое сохраняет, в качестве экспериментальных данных, температурное распределение в одномерном пространстве во время химических реакций, причем температурное распределение в одномерном пространстве получено посредством эксперимента;

средство хранения данных элементарных реакций, которое сохраняет, в качестве данных элементарных реакций, множество формул элементарных реакций, которые описывают химические реакции, и параметры, которые ассоциированы с формулами элементарных реакций;

средство хранения данных для вычисления, которое сохраняет, в качестве данных для вычисления, уравнения, которые являются одномерными во времени в нульмерном пространстве для вычисления данных моделирования из данных элементарных реакций;

средство вычисления, которое вычисляет данные моделирования с использованием данных элементарных реакций и уравнений, которые являются одномерными во времени в нульмерном пространстве;

средство определения, которое определяет, могут ли или нет экспериментальные данные быть извлечены из данных моделирования;

средство регулирования параметров, которое регулирует параметры, которые включаются в данные элементарных реакций; и

средство управления, которое многократно выполняет регулирование параметров посредством средства регулирования параметров и вычисление данных моделирования с использованием отрегулированных параметров посредством средства вычисления до тех пор, пока средство определения не определит то, что экспериментальные данные могут быть извлечены из данных моделирования.

10. Устройство определения свойства топлива по п. 8,

в котором средство определения октанового числа определяет октановое число посредством сравнения характеристик сгорания топлива с характеристиками сгорания эталонного топлива, включающего в себя состав, который регулируется заранее.

11. Устройство определения свойства топлива по п. 10,

в котором средство анализа механизма реакций анализирует элементарные реакции, которые составляют химические реакции между множеством типов исходных материалов, включающих в себя материалы, которые составляют эталонное топливо, и получает элементарные реакции в качестве элементарных реакций эталонного топлива, и

средство определения октанового числа вычисляет характеристики сгорания эталонного топлива посредством выполнения моделирования на основе элементарных реакций эталонного топлива.

12. Устройство определения свойства топлива по п. 8,

в котором средство определения октанового числа определяет октановое число на основе, по меньшей мере, одного из теплотворных способностей холодного пламени и горячего пламени, которые образуются, когда топливо сгорает, соотношения теплотворной способности холодного пламени и теплотворной способности горячего пламени, которые образуются, когда топливо сгорает, и температур воспламенения холодного пламени и горячего пламени, которые образуются, когда топливо сгорает, которые являются типами характеристик сгорания топлива.