[发明专利]用于分析热力发动机中的流体的机载设备和方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过光谱测定法分析流体。本发明尤其但不仅适用于分析热力发动机中的流体，并且尤其适用于分析在此类发动机中用作燃料的烃类(hydrocarbon)。此分析涉及所有热力发动机，无论用于陆地、海上还是航空运输，无论是军用发动机还是固定发动机。

背景技术

环境标准的日趋严格要求不同的热力发动机制造商和用户寻求燃料消耗节省方法并减少发动机排放污染。但是，燃料的某些特性(例如其成分)被证明对热力发动机的性能和正常操作具有直接影响。它进一步表明，其中某些特性对于烃基燃料而言尤其可变，具体取决于燃料的来源。实际上，据估计，诸如烃基燃料成分之类的某些特性可以在15％到40％或更多的范围内变化。但是，知道这些特性使能确定某些发动机设置，以便减少发动机的消耗和排放污染。此外，燃料的定性知识还可以使能标识燃料的污染或异常，因此通常防止对发动机或车辆造成损坏。

因此，需要分析诸如供给热力发动机的燃料的成分之类的特性，并且需要考虑所获得的结果以便调整发动机操作参数。为此，近红外光谱测定法(从700到2,500纳米(nm))适合于分析烃类或烃类混合物。

基于光谱测定法原理的传感器(尤其是基于近红外光谱测定法的传感器)通常包括光谱仪和数据处理计算器，数据处理计算器使得光谱仪的原始输出信号(原始光谱)能够转换为有关待测量产品的定性信息。光谱仪包括：光源，其覆盖必须在其中执行分析的至少一个波长带；测量单元，光源产生的光和待分析产品在所述测量单元中相互作用；以及传感器，其在所述测量单元的输出端处提供光的光谱。光谱仪可以通过对光源发出的光束进行传输、反射或吸收来测量待分析产品的光谱。光谱仪的主要特征在于，其光谱分析范围(所生成光谱的宽度和位置)、其分析细度或构成所生成光谱的测量点数量，以及其测量准确性。

因此，当今通常针对实验室或复杂和昂贵的工业应用设计的光谱仪实际上不适合于热力发动机环境，尤其不适合于机动车辆环境，在机动车辆环境中光谱仪可以遭受强烈的振动和极端的温度。除了高复杂性、高成本、相对大的大小和维护需要之外，这些设备还需要许多光学组件，从而提出严格的校准、处理和存储要求。

因此，需要生产一种光谱仪，其适合于大量生产，其成本适合于汽车组件的成本，并且适合于汽车环境。为此，使用一个或多个发光二极管(LED)作为光源看似尤其适合。