СПОСОБ ОЦЕНКИ КОНЦЕНТРАЦИИ КОМПОНЕНТОВ СЕРЫ В БЕНЗИНЕ Российский патент 2021 года по МПК G01N21/17 G01N21/39 G01N33/22 B01J38/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

[0001]

Настоящее изобретение относится к способу оценки концентрации компонентов серы в бензине.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002]

Из предыдущего уровня техники известны способы для измерения разнообразных жидких и газообразных компонентов. Примеры таких способов содержат методы хроматографии и инфракрасной спектроскопии. Известны и другие способы, в которых используют волоконно-оптические датчики для измерения показателей преломления жидкостей или газов, что позволяет оценить целевые вещества.

[0003]

В PTL 1 раскрыт способ для обнаружения газов в бензине, в котором используют волоконно-оптическое устройство с оптическим волокном в качестве датчика газа.

[0004]

Волоконно-оптическое устройство, раскрытое в PTL 1, является волоконно-оптическим устройством, содержащим сенсорный модуль в форме оптического волокна, состоящего из волновода, и оптического волокна А и оптического волокна В, состоящих из сердцевины и оболочки, каждое из которых оптически соединено с одним или другим концом сенсорного модуля и расположено с одной стороны и другой стороны сенсорного модуля, при этом волновод сенсорного модуля изготовлен из того же материала, что и сердечник оптического волокна А и оптического волокна В, размер сенсорного модуля в радиальном направлении больше размера сердечника оптического волокна А и размера сердечника оптического волокна В, и сенсорный модуль имеет, по меньшей мере, одну внешнюю поверхность, полностью покрытую адсорбентом. Согласно той же публикации компоненты целевого вещества могут быть обнаружены на основе величины сдвига Гуса-Хенхена при полном отражении на границе между оптическим волокном и адсорбентом, который должен поглощать целевое вещество, находящееся на внешней периферийной стороне волоконно-оптического датчика.

[СПИСОК ЦИТИРУЕМЫХ МАТЕРИАЛОВ]

[ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА]

[0005]

[PTL 1] Нерассмотренная патентная заявка Японии № 2017-20946

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[ТЕХНИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА]

[0006]

Отработавшие газы, образующиеся при горении топлива, такого как бензин, в двигателе внутреннего сгорания, таком как автомобильный бензиновый двигатель, содержат такие компоненты как окись углерода (CO), углеводород (HC) и окись азота (NO_x). Таким образом, транспортные средства с двигателями внутреннего сгорания обычно оснащены устройствами каталитической очистки отработавших газов для очистки таких компонентов, при помощи которых компоненты по существу разлагаются за счет каталитических нейтрализаторов отработавших газов, установленных в устройствах каталитической очистки отработавших газов.

[0007]

Так как бензин содержит компоненты серы, такие как бензотиофены, отработавшие газы, образующиеся при сжигании бензина, также содержат оксиды серы, такие как SO_x, в дополнение к указанным выше компонентам. Такие оксиды серы прилипают к каталитическому нейтрализатору отработавших газов или сохраняются в нем, снижая таким образом эффективность очистки отработавших газов каталитическим нейтрализатором отработавших газов, т. е. приводя к отравлению катализатора.

[0008]

Авторы настоящего изобретения изучили процедуру восстановления, в которой суммарное количество оксидов серы, выделяемое из двигателя внутреннего сгорания, оценивают на основе концентрации компонентов серы в бензине, и оксид серы удаляют из каталитического нейтрализатора отработавших газов, когда оцененное количество превышает постоянное значение.

[0009]

Авторы настоящего изобретения также изучили способ оценки концентрации компонентов серы в бензине, в котором волоконно-оптическое устройство, такое как раскрытое в PTL 1, используют для измерения показателя преломления бензина, чтобы оценить концентрацию компонентов серы в бензине.

[0010]

Тем не менее, авторы настоящего изобретения обнаружили, что на показатель преломления бензина влияет не только концентрация компонентов серы в бензине, но также и концентрация ароматических компонентов, и что концентрация компонентов серы и ароматических компонентов в бензине значительно различается в зависимости от периода, в котором получают бензин, так что сложно оценить концентрацию компонентов серы в бензине с высокой точностью, просто измерив показатель преломления бензина.

[0011]

Таким образом, целью данного изобретения является создание способа, который позволяет с высокой точностью оценить концентрацию компонентов серы в бензине.

[РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ]

[0012]

Авторы настоящего изобретения обнаружили, что данная цель может быть достигнута нижеуказанными средствами.

<Аспект 1>

Способ оценки концентрации компонентов серы в бензине, который содержит компоненты серы и ароматические компоненты, при этом способ содержит:

(A1) удаление части бензина путем превращения в газ для снижения соотношения концентрации ароматических компонентов относительно концентрации компонентов серы в бензине,

(A2) измерение значений, связанных с показателем преломления бензина, и

(A3) оценку концентрации компонентов серы в бензине на основе значений, связанных с показателем преломления.

<Аспект 2>

Способ согласно аспекту 1, в котором на этапе (А2) волоконно-оптическое устройство, которое:

имеет сенсорный модуль, состоящий из многомодового оптического волокна, проходящего через бензин, и

имеет входящее оптическое волокно и исходящее оптическое волокно, состоящие из одномодовых оптических волокон, оптически соединенных, соответственно, с концом входящего света и концом исходящего света сенсорного модуля, при этом

сенсорный модуль и сердцевины входящего оптического волокна и исходящего оптического волокна изготовлены из одного материала, и

диаметр сенсорного модуля больше, чем диаметры сердцевин входящего оптического волокна и исходящего оптического волокна,

используют для облучения сенсорного модуля лазером со стороны входящего оптического волокна и для измерения длины волны облучающего лазера со стороны исходящего оптического волокна с измерением значений, связанных с показателем преломления, на основе измеренной длины волны.

<Аспект 3>

Способ согласно аспекту 1 или 2, в котором на этапе (А1) бензин нагревают, чтобы превратить в газ часть бензина.

<Аспект 4>

Способ согласно аспекту 2, в котором на этапе (А1) внутреннюю часть сенсорного модуля облучают лазером со стороны входящего оптического волокна для нагревания бензина и превращения в газ части бензина.

<Аспект 5>

Способ по любому из аспектов 1–4, в котором компоненты серы содержат диметилтиофен, дибензотиофен, бензотиофен или любую их комбинацию.

<Аспект 6>

Способ по любому из аспектов 1–5, в котором ароматические компоненты содержат толуол.

<Аспект 7>

Способ для восстановления каталитического нейтрализатора отработавших газов, который очищает отработавшие газы, выбрасываемые двигателем внутреннего сгорания, в котором сжигают бензин, при этом способ содержит:

(A) оценку концентрации компонентов серы в бензине способом по любому из аспектов 1–6,

(B) оценку расчетного суммарного количества оксидов серы в отработавших газах, выбрасываемых двигателем внутреннего сгорания, на основе концентрации компонентов серы, и

(C) восстановление каталитического нейтрализатора отработавших газов от токсинов, производных от оксида серы, когда расчетное суммарное количество выброшенных оксидов серы превышает пороговое значение.

[ПОЛЕЗНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ]

[0013]

Согласно данному изобретению, можно создать способ, который позволяет с высокой точностью оценить концентрацию компонентов серы в бензине.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0014]

Фиг. 1 представляет собой график, иллюстрирующий зависимость между скоростью превращения бензина в газ (об. %) и основным компонентом, концентрациями компонентов серы и ароматических компонентов (об. %) в бензине.

Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение, отражающее пример волоконно-оптического устройства, которое может быть использовано в способе по изобретению.

Фиг. 3 представляет собой график, демонстрирующий результаты измерения с использованием волоконно-оптического устройства для разных образцов бензина в Сравнительном примере 1.

Фиг. 4 представляет собой график, демонстрирующий результаты измерения с использованием волоконно-оптического устройства для разных образцов бензина в Примере 1.

Фиг. 5 представляет собой график, демонстрирующий результаты измерения с использованием волоконно-оптического устройства для разных образцов бензина в Примере 2.

РАСКРЫТИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0015]

Варианты осуществления настоящего изобретения будут детально раскрыты ниже. Настоящее изобретение не ограничивается нижеследующими вариантами осуществления, однако может быть реализовано с различными изменениями, вносимыми в него в рамках сущности изобретения.

[0016]

<Способ оценки концентрации компонентов серы>

Способ оценки, согласно изобретению, является способом оценки концентрации компонентов серы в бензине, который содержит компоненты серы и ароматические компоненты. Способ оценки согласно изобретению содержит следующие этапы с (A1) по (А3):

(A1) удаление части бензина путем превращения в газ для снижения соотношения концентрации ароматических компонентов по отношению к концентрации компонентов серы в бензине,

(A2) измерение значений, связанных с показателем преломления бензина, и

(A3) оценка концентрации компонентов серы в бензине на основе значений, связанных с показателем преломления.

[0017]

Не ограничиваясь каким-либо конкретным принципом, считается, что принцип, согласно которому концентрация компонентов серы в бензине может быть оценена с высокой точностью способом в соответствии с изобретением, нижеследующий.

[0018]

Предположительно на показатель преломления бензина значительно влияет не только концентрация компонентов серы в бензине, но также концентрация ароматических компонентов в бензине.

[0019]

Давление насыщенного пара толуола, который является основным ароматическим компонентом в бензине, составляет 2,93 кПа при 20°C, в то время как давление насыщенного пара бензотиофена, являющегося основным компонентом серы в бензине, очень низкое и составляет 1,33 Па при 20°C. Таким образом, при превращении в газ бензина ароматические компоненты легче превращаются в газ, чем компоненты серы в бензине. Для алкановых компонентов, как основных компонентов бензина, давление насыщенного пара октана, например, составляет 1,33 кПа при 20°C, и, таким образом, когда способ по изобретению применяют к бензину, ароматические компоненты и алкановые компоненты превращаются в газ легче, чем компоненты серы в бензине.

[0020]

Далее это будет подробно раскрыто в отношении бензина. Как показано на Фиг. 1, превращение бензина в газ приводит к превращению в газ ароматических компонентов, снижая таким образом содержание ароматических компонентов бензина. С другой стороны, компоненты серы имеют очень низкое давление насыщенного пара по сравнению с другими компонентами и почти не подвергаются превращению в газ так, что содержание компонентов серы в бензине практически не изменяется.

[0021]

Таким образом, когда бензин превращается в газ, концентрация ароматических компонентов в бензине снижается, и ароматические компоненты вносят меньший вклад в показатель преломления бензина, при этом концентрация компонентов серы в бензине увеличивается, что приводит к внесению большего вклада компонентов серы в показатель преломления бензина.

[0022]

Таким образом, если значения, связанные с показателем преломления, измеряют после снижения соотношения концентрации ароматических компонентов относительно концентрации компонентов серы в бензине за счет превращения в газ части бензина, можно увеличить точность оценки для концентрации компонентов серы в бензине.

[0023]

<Бензин>

Способ оценки по изобретению осуществляется с бензином, содержащим компоненты серы и ароматические компоненты.

[0024]

Компоненты серы в бензине являются соединениями, содержащими атомы серы, примеры которых содержат диметилтиофен, дибензотиофен, бензотиофен и их комбинации, но без конкретных ограничений.

[0025]

Ароматические компоненты в бензине содержат, например, толуол, но могут также содержать другие ароматические соединения.

[0026]

Бензин, который следует использовать в способе оценки по изобретению, является жидкостью. В связи с высоким давлением насыщенного пара компонентов серы ожидается, что концентрация компонентов серы в парах бензина будет значительно отличаться от концентрации компонентов серы в жидком бензине. Таким образом, точность оценки для концентрации компонентов серы в бензине может быть ниже, когда измеряют значения, связанные с показателем преломления паров бензина. Способ оценки по изобретению осуществляют для жидкого бензина, и поэтому он менее подвержен данной проблеме.

[0027]

<Этап A1>

На этапе A1 соотношение концентрации ароматических компонентов по отношению к концентрации компонентов серы в бензине снижают за счет удаления части бензина путем превращения в газ.

[0028]

Бензин, использованный на этапе A1, может быть превращен в газ в концентрации между 1,0 и 25,0 об. %. Бензин также может быть превращен в газ в концентрации 1,0 об. % или более, 2,0 об. % или более, 5,0 об. % или более или 8,0 об. % или более и 25,0 об. % или менее, 20,0 об. % или менее, 15,0 об. % или менее, 10,0 об. % или менее. Так как большая степень превращения бензина в газ позволяет большему количеству ароматических компонентов превратиться в газ, она может увеличить точность оценки концентрации компонентов серы. Однако большая степень превращения бензина в газ приводит к потреблению большего количества бензина для оценки концентрации компонентов серы в бензине, что приводит к большей потере энергии.

[0029]

Способ превращения в газ части бензина может быть любым требуемым способом, способным преобразовать бензин в газ, и, например, превращение бензина в газ возможно при его выдерживании при обычной температуре или за счет нагревания.

[0030]

<Этап A2>

На этапе А2 измеряют значения, связанные с показателем преломления бензина.

[0031]

Указанные здесь значения, связанные с показателем преломления, содержат значение самого показателя преломления, но также могут содержать базовые значения, используемые для расчета показателя преломления. Например, сдвиг длины волны может быть измерен при использовании устройства определенного типа, использованного в способе оценки, раскрытом ниже.

[0032]

На этапе А2 может использоваться любой способ, позволяющий измерить значения, связанные с показателем преломления жидкого топлива. Для значений, связанных с показателем преломления, примеры способов измерения самого показателя преломления содержат способ минимального отклонения, способ предельного угла Аббе или Пульфриха или способ V-образного блока, но не ограничиваются ими. Этап А2 также может быть выполнен с использованием устройства определенного типа, использованного в способе оценки, раскрытом ниже.

[0033]

Измерение значений, связанных с показателем преломления для жидкого бензина, предпочтительно должно осуществляться при температуре для низкой степени превращения жидкого бензина в газ, но оно также может осуществляться при обычной температуре или при температуре выше обычной. Температура жидкого бензина при измерении значений, связанных с показателем преломления для жидкого бензина, может составлять от 0°до 50°C. Температура жидкого бензина при измерении значений, связанных с показателем преломления для жидкого бензина, также может составлять 0°C или более, 10°C или более, 20°C или более и 50°C или менее, 40°C или менее, 30°C или менее.

[0034]

<Этап A3>

На этапе A3 концентрация компонентов серы в бензине оценивается на основе значений, связанных с показателем преломления.

[0035]

Оценка концентрации компонентов серы в бензине может быть оценкой с использованием определенных числовых значений в единицах об. %, масс. % или мол. % или может быть оценкой с использованием взаимосвязи величины и порогового значения на основе тех же единиц.

[0036]

Концентрацию компонентов серы в бензине можно рассчитать при помощи математического выражения, представляющего зависимость между показателем преломления и концентрацией компонентов серы в соответствии с формулой (3) в ссылочном примере, используя концентрацию ароматических компонентов 0 об. % в бензине (при условии постоянной концентрации ароматических компонентов, т. е. при условии по существу превращения ароматических компонентов в газ) и подставляя в измеренный показатель преломления.

[0037]

Концентрация компонентов серы в бензине может быть оценена посредством установления пороговых значений для значений, связанных с показателем преломления, и определения того, превышают ли эти значения пороговые значения и также, находятся ли в пределах пороговых значений, чтобы оценить, превышает ли концентрация предварительно заданную концентрацию или находится в пределах предварительно заданной концентрации. В этом случае пороговые значения могут быть теоретическими значениями или измеренными значениями для значений, связанных с показателем преломления бензина при заданной концентрации компонентов серы. Например, измеренные значения могут быть определены посредством выполнения этапа А1 и этапа А2 для бензина с известной концентрацией компонентов серы.

[0038]

<Конкретный способ оценки по изобретению>

В способе оценки по изобретению этапы А1 и А2 могут быть выполнены посредством следующих этапов А1’ и А2’ соответственно с использованием следующего устройства в качестве примера.

[0039]

< Измерительное устройство >

Примером измерительного устройства, которое может быть использовано в способе оценки по изобретению является волоконно-оптическое устройство, имеющее сенсорный модуль, состоящий из многомодового оптического волокна, проходящего через бензин, и имеющее входящее оптическое волокно и исходящее оптическое волокно, состоящие из одномодового оптического волокна, которые оптически соединены с концом входящего света и концом исходящего света сенсорного модуля соответственно, при этом сенсорный модуль и сердцевины входящего оптического волокна и исходящего оптического волокна изготовлены из одного материала, и диаметр сенсорного модуля больше диаметров сердцевин входящего оптического волокна и исходящего оптического волокна.

[0040]

Волоконно-оптическое устройство может также быть волоконно-оптическим устройством, раскрытым, например, в PTL 1.

[0041]

(Сенсорный модуль)

Сенсорный модуль состоит из многомодового волокна. Многомодовое волокно представляет собой оптическое волокно, обеспечивающее распространение света через оптическое волокно, как отдельное распространение во множестве мод. Многомодовое волокно в сенсорном модуле не имеет оболочки.

[0042]

Материал сенсорного модуля может быть любым требуемым материалом, который может быть использован в качестве материала сердцевины для оптического волокна, или он может быть тем же материалом, что и материал сердцевин входящего оптического волокна и исходящего оптического волокна. В этом случае показатели преломления входящего оптического волокна и сенсорного модуля, сенсорного модуля и исходящего оптического волокна не будут отличаться так, что свет, проходящий через волоконно-оптическое устройство, будет удерживаться внутри сердцевины без рассеивания на границе между входящим оптическим волокном и сенсорным модулем или на границе между сенсорным модулем и исходящим оптическим волокном.

[0043]

Диаметр сенсорного модуля больше диаметров сердцевин входящего оптического волокна и исходящего оптического волокна. Таким образом, в свете, направляемом от входящего оптического волокна на сенсорный модуль, создается сильная дифракция, и рассеянный свет, создаваемый в сенсорном модуле, фокусируется за счет интерференции в сердцевине исходящего оптического волокна, что приводит к высокоэффективному распространению света от сенсорного модуля к исходящему оптическому волокну.

[0044]

Сенсорный модуль проходит через бензин или, другими словами, сенсорный модуль непосредственно контактирует с жидким бензином. При полном отражении на сенсорном модуле изменения в фазе света, известные как сдвиг Гуса-Хенхена, происходят в рассеянном свете, проходящем через сенсорный модуль, и, таким образом, рассеивание света через центральную часть сенсорного модуля подвергается изменению фазы за счет кратности повторения полного отражения, достигая волоконного блока на конце вывода. Так как изменение фазы в свете, связанное со сдвигом Гуса-Хенхена, зависит от показателя преломления сенсорного модуля и показателя преломления бензина, окружающего сенсорный модуль, показатель преломления бензина может быть рассчитан путем измерения длины волны света, при которой фаза точно совпадает на сердцевине исходящего оптического волокна как значение, связанное с показателем преломления.

[0045]

(Входящее оптическое волокно и исходящее оптическое волокно)

Входящее оптическое волокно состоит из одномодового оптического волокна и оптически соединено с концом входящего света сенсорного модуля. Исходящее оптическое волокно аналогично состоит из одномодового оптического волокна и оптически соединено с концом исходящего света сенсорного модуля.

[0046]

Одномодовое волокно представляет собой оптическое волокно, обеспечивающее распространение света через оптическое волокно для распространения в одной моде.

[0047]

Фиг. 2 представляет собой схематическое изображение, отражающее пример волоконно-оптического устройства, которое может быть использовано в способе по изобретению. Волоконно-оптическое устройство, показанное на Фиг. 2, имеет сенсорный модуль 10, состоящий из многомодового волокна, и входящее оптическое волокно 20 и исходящее оптическое волокно 30, состоящие из одномодового оптического волокна, оптически соединенных, соответственно, с концом входящего света и концом исходящего света сенсорного модуля 10. Входящее оптическое волокно 20 имеет сердцевину 23 и оболочку 25. Исходящее оптическое волокно 30 имеет сердцевину 33 и оболочку 35. Жидкий бензин 40 присутствует с внешней стороны сенсорного модуля 10. Диаметр сенсорного модуля 10 больше диаметров сердцевин входящего оптического волокна 20 и исходящего оптического волокна 30.

[0048]

В волоконно-оптическом устройстве, показанном на Фиг. 2, свет, падающий на сенсорный модуль 10 от входящего оптического волокна 20 рассеивается в различных направлениях, подвергаясь полному отражению от боковых стенок сенсорного модуля 10. Фазовый сдвиг согласно сдвигу Гуса-Хенхена при полном отражении зависит от показателя преломления сенсорного модуля 10 и показателя преломления бензина на внешней стороне сенсорного модуля. За счет использования волоконно-оптического устройства, показанного на Фиг. 2, можно рассчитать показатель преломления жидкого топлива 40 посредством измерения длины волны света, при которой фаза точно совпадает на сердцевине 33 исходящего оптического волокна 30 как значение, связанное с показателем преломления.

[0049]

<Этап A1’>

На этапе A1’ соотношение концентрации ароматических компонентов относительно концентрации компонентов серы в бензине снижают за счет удаления части бензина путем превращения в газ. Этап А1’ может быть таким же, что и этап А1, раскрытый выше.

[0050]

<Этап A2’>

На этапе А2’ внутреннюю часть сенсорного модуля облучают лазером со стороны входящего оптического волокна, длину волны, излучаемую лазером, измеряют на стороне исходящего оптического волокна, и значение, связанное с показателем преломления, измеряют на основе измеренной длины волны.

[0051]

Измерение значения, связанного с показателем преломления, на этапе А2’ может осуществляться посредством обращения к способу измерения с использованием волоконно-оптического устройства, раскрытого в PTL 1, за исключением того, что целью измерения является жидкий бензин, использованный на этапе А1’.

[0052]

Лазер, излучаемый в сенсорный модуль со стороны входящего оптического волокна во время измерения значения, связанного с показателем преломления, на этапе А2’ может задействовать лазер с любой требуемой длиной волны, которая позволяет оценить концентрацию компонентов серы в бензине. В частности, может быть использован лазер с длиной волны в диапазоне 1500–1700 нм.

[0053]

<Способ восстановления каталитического нейтрализатора отработавших газов>

Способ для восстановления каталитического нейтрализатора отработавших газов согласно изобретению является способом восстановления каталитического нейтрализатора отработавших газов, который очищает отработавшие газы, выбрасываемые двигателем внутреннего сгорания, в котором сжигают бензин, при этом способ содержит следующие этапы (А)–(C):

(A) оценка концентрации компонентов серы в бензине способом согласно изобретению,

(B) оценку расчетного суммарного количества оксидов серы в отработавших газах, выбрасываемых двигателем внутреннего сгорания, на основе концентрации компонентов серы, и

(C) восстановление каталитического нейтрализатора отработавших газов от токсинов, производных от оксида серы, когда расчетное суммарное количество выброшенных оксидов серы превышает пороговое значение.

[0054]

(Каталитический нейтрализатор отработавших газов)

Каталитический нейтрализатор отработавших газов, который может быть использован для осуществления способа восстановления каталитического нейтрализатора отработавших газов согласно изобретению, может быть любым каталитическим нейтрализатором отработавших газов, который может вызывать отравление катализатора оксидами серы, такими как SO_x в отработавших газах. Такой каталитический нейтрализатор отработавших газов может быть, например, нейтрализатором-накопителем NO_x или трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором, но не ограничивается этим.

[0055]

(Этап A)

Этап А может быть осуществлен посредством способа оценки концентрации компонентов серы в бензине согласно настоящему изобретению.

[0056]

(Этап B)

На этапе B расчетное суммарное количество оксидов серы в отработавших газах, выбрасываемых двигателем внутреннего сгорания, оценивают на основе концентрации компонентов серы. Расчетное суммарное количество оксидов серы в отработавших газах, выброшенных двигателем внутреннего сгорания, может быть оценено, например, по зависимости между концентрацией компонентов серы в бензине, оцененной на этапе А, и количеством бензина, сожженного двигателем внутреннего сгорания. В частности, продукт концентрации компонентов серы в бензине и бензин, сожженный двигателем внутреннего сгорания, могут быть использованы в качестве расчетного суммарного количества оксидов серы. На этапе А, когда пороговое значение используют для оценки концентрации компонентов серы в бензине и оценивается, что концентрация компонентов серы в бензине превышает или находится в пределах порогового значения, можно оценить, превышает ли расчетное суммарное количество значение, соответствующее пороговому значению для концентрации компонентов серы в бензине, или находится в его пределах.

[0057]

(Этап C)

На этапе С, если расчетное суммарное количество выброшенных оксидов серы превышает пороговое значение, осуществляется обработка для восстановления каталитического нейтрализатора отработавших газов от токсинов, производных от оксида серы.

[0058]

Считается, что зависимость между количеством SO_x, выброшенным двигателем внутреннего сгорания, и отравлением катализатора в каталитическом нейтрализаторе отработавших газов из-за SO_x различается в зависимости от типа, структуры и способа использования каталитического нейтрализатора отработавших газов. Таким образом, сначала может быть измерено снижение эффективности очистки отработавших газов каталитического нейтрализатора отработавших газов относительно расчетного суммарного количества оксидов серы, и пороговое значение установлено, как расчетное суммарное количество оксидов серы в точке, где эффективность очистки отработавших газов упала ниже уровня, установленного надлежащим образом специалистом в данной области техники.

[0059]

«Отравление» каталитического нейтрализатора отработавших газов оксидами серы представляет собой снижение эффективности очистки отработавших газов каталитическим нейтрализатором отработавших газов за счет адгезии или абсорбции оксидов серы в каталитическом нейтрализаторе отработавших газов.

[0060]

Обработка для восстановления каталитического нейтрализатора отработавших газов от отравления оксидами серы на этапе С может быть осуществлена любым требуемым способом обработки, позволяющим оксидам серы, прилипающим к каталитическому нейтрализатору отработавших газов или накопленным в нем, быть удаленными из каталитического нейтрализатора отработавших газов. Способ обработки может быть осуществлен, например, посредством нагревания каталитического нейтрализатора отработавших газов до высокой температуры с применением высокого соотношения воздух / топливо в отработавших газах, направляющихся в каталитический нейтрализатор отработавших газов.

ПРИМЕРЫ

[0061]

<Примеры 1 и 2 и Сравнительный пример 1>

Образцы бензина с концентрациями бензотиофена 1 мкг/г, 10 мкг/г, 100 мкг/г, 1000 мкг/г и 10000 мкг/г были подготовлены для оценки концентраций серы в бензине. Для каждого из подготовленных образцов бензина степень летучести образца бензина была изменена, как показано в Таблице 1, для измерения изменения в выводе волоконно-оптического устройства при разных степенях летучести.

[0062]

[Таблица 1]

Таблица 1 Пример Степень летучести образца бензина (масс. %) Сравнительный пример 1 0 Пример 1 10 Пример 2 20

[0063]

Волоконно-оптическое устройство, используемое для измерения, имело такую же конструкцию, что и волоконно-оптическое устройство, подробно раскрытое для способа оценки согласно изобретению. Таким образом, волоконно-оптическое устройство имело сенсорный модуль, состоящий из многомодового оптического волокна, проходящего через образец бензина, и входящее оптическое волокно и исходящее оптическое волокно, состоящие из одномодового оптического волокна, оптически соединенных, соответственно, с концом входящего света и концом исходящего света сенсорного модуля. Сенсорный модуль и сердцевины входящего оптического волокна и исходящего оптического волокна волоконно-оптического устройства были изготовлены из одного материала, и диаметр сенсорного модуля был больше диаметров сердцевин входящего оптического волокна и исходящего оптического волокна.

[0064]

Свет с длиной волны 1520–1620 нм подавался на волоконно-оптическое устройство от источника света ASE, и вывод волоконно-оптического устройства был измерен с использованием оптического спектроанализатора.

[0065]

Волоконно-оптическое устройство было расположено на пластине регулировки температуры, и температура образца бензина поддерживалась на уровне 25°C во время измерений.

[0066]

Результаты измерений представлены на Фиг. 3–5. На Фиг. 3–5 показаны результаты измерения образцов бензина с использованием волоконно-оптического устройства для Сравнительного примера 1, Примера 1 и Примера 2. На Фиг. 3–5 абсцисса представляет концентрацию бензотиофена в образце бензина, а ордината представляет сдвиг длины волны. Сдвиг длины волны основан на результатах измерения образца бензина с концентрацией бензотиофена 1 мкг/г.

[0067]

Когда степень летучести образца бензина составляла 0 масс. %, т. е. когда не происходило превращение образца бензина в газ, как в Сравнительном примере 1, по существу отсутствовала разница с размерами сдвига длины волны около 0,8 нм при концентрациях бензотиофена 10 мкг/г, 100 мкг/г, 1000 мкг/г и 10000 мкг/г, как показано на Фиг. 3.

[0068]

В то же время, когда степень летучести образца бензина составляла 10 масс. %, как в Примере 1, сдвиги длины волны с концентрациями бензотиофена 10 мкг/г, 100 мкг/г, 1000 мкг/г и 10000 мкг/г составляли около 0,8 нм, 1,2 нм, 1,6 нм и 2,4 нм, в порядке, показанном на Фиг. 4, и, таким образом, изменение сдвига длины волны в связи с концентрацией бензотиофена было значительным.

[0069]

Даже при степени летучести образца бензина 20 масс. %, как в Примере 2, изменение сдвига длины волны в связи с концентрацией бензотиофена было также значительным, как показано на Фиг. 5, аналогично Примеру 1.

[0070]

Этот результат предполагает, что, когда образец бензина становится летучим, летучесть ароматических компонентов, вносящих основной вклад в показатель преломления образца бензина, снижает концентрацию ароматических компонентов в образце бензина, увеличивая таким образом влияние содержания бензотиофена на показатель преломления образца бензина.

[0071]

<Контрольные примеры 1–8>

Были подготовлены образцы для Контрольных примеров 1–8 с соотношениями составов, указанными в Таблице 2, и был измерен показатель преломления каждого образца.

[0072]

[Таблица 2]

Таблица 2 Состав образца (см³) Показатель преломления Пример Бензотиофен Толуол Гексен Гексан Контрольный пример 1 0,5 0,0 0,0 99,5 1,3661 Контрольный пример 2 0,5 0,0 40,0 59,5 1,4098
Контрольный пример 3 0,5 40,0 0,0 59,5 1,3707
Контрольный пример 4 0,5 40,0 40,0 19,5 1,4165
Контрольный пример 5 5,0 0,0 0,0 95,0 1,3714
Контрольный пример 6 5,0 0,0 40,0 55,0 1,4153
Контрольный пример 7 5,0 40,0 0,0 55,0 1,3764
Контрольный пример 8 5,0 40,0 40,0 15,0 1,4212

[0073]

Формула множественной регрессии была получена посредством следующей процедуры на основе результатов измерения соотношения каждого компонента и показателя преломления для каждого образца из контрольных примеров. В формуле (1) количество (см³) в каждом образце представлено как x₁ для бензотиофена, x₂ для толуола и x₃ для гексена.

[0074]

n = A × x₁ + B × x₂ + C × x₃ + D (1)

[0075]

Определяя разность между предполагаемым значением n и измеренным значением N для показателя преломления как остаточную погрешность (e), остаточная сумма квадратов Se представлена следующей формулой (2).

[0076]

[Математическая формула 1]

[0077]

Коэффициенты A, B, C и D были заданы таким образом, что Se = 0, и была определена зависимость между показателем преломления бензина и концентрацией ароматических компонентов (об. %) и концентрацией компонентов серы (об. %), как представлено следующей формулой (3). В формуле (3) (a) — это концентрация ароматических компонентов (об. %), и (b) — это концентрация компонентов серы (об. %).

[0078]

N = 0,001 × a + 0,001 × b + 1,371 (3)

[0079]

Как показано в формуле (3), ароматические компоненты и компоненты серы значительно влияют на показатель преломления бензина.

ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ

[0080]

10 Сенсорный модуль

20 Входящее оптическое волокно

23 Сердцевина

25 Оболочка

30 Исходящее оптическое волокно

33 Сердцевина

35 Оболочка

40 Жидкий бензин

Изобретение относится к способу оценки концентрации компонентов серы в бензине. Предложен способ оценки концентрации компонентов серы в бензине, который содержит компоненты серы и ароматические компоненты, при этом способ содержит: (A1) удаление части бензина путем превращения в газ для снижения соотношения концентрации ароматических компонентов относительно концентрации компонентов серы в бензине, причем бензин превращают в газ в концентрации 8,0 об. % или более, (A2) измерение значений, связанных с показателем преломления бензина, и (A3) оценку концентрации компонентов серы в бензине на основе значений, связанных с показателем преломления. Также предложен способ для восстановления каталитического нейтрализатора отработавших газов, который очищает отработавшие газы, выбрасываемые двигателем внутреннего сгорания, в котором сжигают бензин. Технический результат заключается в оценке концентрации компонентов серы в бензине с высокой точностью. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 5 ил., 2 табл., 3 пр.

1. Способ оценки концентрации компонентов серы в бензине, который содержит компоненты серы и ароматические компоненты, при этом способ содержит:

(A1) удаление части бензина путем превращения в газ для снижения соотношения концентрации ароматических компонентов относительно концентрации компонентов серы в бензине, причем бензин превращают в газ в концентрации 8,0 об. % или более,

(A2) измерение значений, связанных с показателем преломления бензина, и

(A3) оценку концентрации компонентов серы в бензине на основе значений, связанных с показателем преломления.

2. Способ по п. 1, в котором на этапе (А2) волоконно-оптическое устройство, которое:

имеет сенсорный модуль, состоящий из многомодового оптического волокна, проходящего через бензин, и

имеет входящее оптическое волокно и исходящее оптическое волокно, состоящие из одномодовых оптических волокон, оптически соединенных, соответственно, с концом входящего света и концом исходящего света сенсорного модуля, при этом

сенсорный модуль и сердцевины входящего оптического волокна и исходящего оптического волокна изготовлены из одного материала, и

диаметр сенсорного модуля больше, чем диаметры сердцевин входящего оптического волокна и исходящего оптического волокна,

используют для облучения сенсорного модуля лазером со стороны входящего оптического волокна и для измерения длины волны облучающего лазера со стороны исходящего оптического волокна с измерением значений, связанных с показателем преломления, на основе измеренной длины волны.

3. Способ по п. 1 или 2, в котором на этапе (А1) бензин нагревают, чтобы превратить в газ часть бензина.

4. Способ по п. 2, в котором на этапе (А1) внутреннюю часть сенсорного модуля облучают лазером со стороны входящего оптического волокна для нагревания бензина и превращения в газ части бензина.

5. Способ по любому из пп. 1–4, в котором компоненты серы содержат диметилтиофен, дибензотиофен, бензотиофен или любую их комбинацию.

6. Способ по любому из пп. 1–5, в котором ароматические компоненты содержат толуол.

7. Способ для восстановления каталитического нейтрализатора отработавших газов, который очищает отработавшие газы, выбрасываемые двигателем внутреннего сгорания, в котором сжигают бензин, при этом способ содержит:

(A) оценку концентрации компонентов серы в бензине способом по любому из пп. 1–6,

(B) оценку расчетного суммарного количества оксидов серы в отработавших газах, выбрасываемых двигателем внутреннего сгорания, на основе концентрации компонентов серы, и

(C) восстановление каталитического нейтрализатора отработавших газов от токсинов, производных от оксида серы, когда расчетное суммарное количество выброшенных оксидов серы превышает пороговое значение.