(57)【要約】  ＣＮＧガスが充填された自動車の燃料タンクのガス混合気の組成を求める方法および装置。本発明で提案されるのは、ＣＮＧ混合ガスが充填された自動車の燃料タンク（２）においてこの混合ガスの組成を求めることである。このために圧力センサ（４）および温度センサ（５）が必要であり、これらはふつうガスで作動される公知の車両において設けられている。測定したこれらの値から上記の混合ガスに含まれている少なくとも１つのガス、例えばエタン、プロパンおよび／またはブタンに対して蒸気圧（ｐｄ）を求める。上記の燃料タンク（２）内のＣＮＧガスの複数の構成成分のうちの１構成成分の蒸気圧を下回った場合、この混合ガスの目下の相応する組成を決定する。これによって、内燃機関（１）において、所要のエネルギー値を有する十分な量のガスをつねに噴射することができるという利点が得られる。ここでこの所要のエネルギー値は、あらかじめ設定される空燃比（λ値）および動作条件に基づいて必要とされる。これにより、最小の排気ガスで最適な燃焼を達成することができる。
2009531683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＣＮＧ混合ガスが充填された自動車の燃料タンク（２）のガス組成を求める方法であって、
当該の自動車の燃料タンク（２）のガス圧およびガス温度を持続的に測定する形式の方法において、
−  アルゴリズムを用いて、前記の燃料タンク（２）の測定したガス圧および測定した温度から、ＣＮＧ混合ガスの少なくとも１つの構成成分の目下の蒸気圧を、例えばメタン、エタン、プロパンおよび／またはブタンに対して求め、
−  前記の燃料タンク（２）内のＣＮＧ混合ガスの複数の構成成分のうちの１構成成分の蒸気圧を下回った際に、当該の混合ガスの目下の相応する組成を決定することを特徴とする、
ＣＮＧ混合ガスが充填された自動車の燃料タンクのガス組成を求める方法。
【請求項２】
前記のＣＮＧガスの１構成成分の目下の蒸気圧を、記憶されているテーブルまたは圧力曲線から読み取る、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ガスのパケットを引き続き取り出す際、前記の記憶されている圧力曲線の水平な圧力経過から、前記のＣＮＧガスの複数の構成成分のうちの１構成成分の気化の開始を読み取る、
請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記の気体のメタン量（ｍMethan）の計算をエタンの気化の直前に式
ｍMethan ＝ ｐd＊Ｖ／（ＲMethan＊Ｔ）
にしたがって行い、
ここでｐdは蒸気圧、Ｖはガス体積、ＲMethanはガス定数、またＴは燃料タンク（２）におけるガス温度である、
請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記の蒸気圧ｐdを式
ｐdEthan  ＝  ρEthan＊ＲEthan＊Ｔ
にしたがって計算し、
ここでＴは燃料タンクにおけるガス温度、Ｒはガス定数、またρはガス密度である、
請求項１に記載の方法。
【請求項６】
引き続いて取り出されるメタンおよびエタンのガスのパケットに対して、混合ガス定数
ＲMix ＝ （ｍMethan ＊ ＲMethan ＋ ｍEthan ＊ ＲEthan）／（mMethan + mEthan）
を計算する、
請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記の燃料タンク（２）におけるガス体積Ｖを式
Ｖ  ＝  （ΔｍMethan＊ＲMethan）／（Ｐ1／Ｔ1−Ｐ２／Ｔ２）
にしたがって計算する、
請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記の測定した蒸気圧と、計算した目標値とを比較する、
請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
前記の目下のガス組成に依存して、自動車の内燃機関に対して噴射すべきガス量を適合させる、
請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
前記の燃料タンク（２）における目下のガス組成および／または当該のガス組成のエネルギー値を考慮して、内燃機関（１）のモデル化された吸込特性について、当該の内燃機関（１）に噴射すべき前記のガス量を当該適合させる、
請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
前記の噴射時間および／または点火角を適合させる、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記の点火角を内燃機関の目下の動作条件に、例えば始動フェーズにてウォームアップ中および／またはリーン動作モード時に適合させる、
請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１３】
容積管理計算を行い、
既知のメタンガス量を取り出した際に前記の燃料タンク（２）における圧力低下を測定し、
当該圧力低下から所定のタンク容量を推定する、
請求項１から１２までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
車両を停止させた際、周囲条件が変化した場合、例えば燃料タンク（２）における温度および／またはガス圧が変化した場合、前記の混合ガスの新たな組成を計算し、
エンジンを新たに始動する際に当該の混合ガスの新たな組成を相応に考慮する、
請求項１から１３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
CNG混合ガスが充填された燃料タンク（２）の混合ガスの組成を求める装置において、
当該装置（６）は、プログラム制御の計算ユニットを有しており、
当該計算ユニット（６）を構成して、アルゴリズムが用いられまた前記の燃料タンク（２）におけるガス圧（ｐ）および測定した温度（Ｔ）が使用されてガス組成が決定されるようにした、
請求項１から１４までのいずれか１項に記載の方法にしたがい、CNG混合ガスが充填された燃料タンク（２）の混合ガスの組成を求める装置。
【請求項１６】
前記の計算ユニット（６）は、自動車に設けられているエンジン制御装置の一部である、
請求項１５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１および１５の上位概念に記載された、CNG混合ガスが充填された自動車の燃料タンクのガス組成を求める方法ないしは装置に関する。ガソリン機関を備える自動車をいわゆるCNGガス（天然ガス）によって作動できることはすでに公知である（CNG  Compresed Natural Gas）。このCNG混合ガスは、天然ガスとしても知られている。このようなCNG車両は、相応に改造すれば、天然ガスによってだけ動作させるか（一価動作）、またはバイフューエル形として選択的にガソリンまたは天然ガスによって動作させることができる。上記の天然ガスは、約２００バーの高圧で大きく圧縮され、自動車の１つまたは複数の耐圧性燃料タンクに入れられて持ち運ばれる。天然ガスの主成分は、８５〜９８％のメタン（ＣＨ4）である。しかしながらこの天然ガスはさらにエタン（Ｃ2Ｈ6），プロパン（Ｃ3Ｈ8）およびブタン（Ｃ4Ｈ10）などのような一層大きな炭化水素が比較的多くの成分比で含まれている。この場合に湿った天然ガス（nasse Erdgas）という言い方をする。その理由は、エタン、プロパンおよびブタンの構成成分の蒸気圧が比較的低く、圧力が加わるとすぐに液化するためである。蒸気圧は、２０℃においてエタンでは約３８バー、プロパンでは８．５バー、ブタンでは２．０バーである。天然ガスの主成分であるメタンは、マイナス１５７℃以下の温度においてはじめて１．４７バーの蒸気圧を有する。
【０００２】
上記の燃料タンクに高圧でＣＮＧ混合ガスを充填する場合、実質的にメタンはガス状であるが、エタン、プロパンおよびブタンの構成成分はほとんど液相である。この液体の構成成分は、燃料タンクの底に溜まり、この燃料タンクにおけるガス圧がエタン、プロパンまたはブタンの蒸気圧よりも高い間は使用されない。これに対して燃料タンクにおけるガス圧がエタンの蒸気圧の値に達すると、液体のエタン成分が最初に気化する。エタンの蒸気圧は２０℃において約３８バーである。この燃料タンクにおけるガス圧がさらに低下すると、８．５バーでプロパン成分が気化し、最後に２バーでブタン成分が気化する。このような物理特性により、内燃機関に混合ガスを噴射する際、吸気に伴ってこの混合ガスの化学組成が連続的に変化することになる。燃料タンクがフルの場合、純粋なメタン−空気混合ガスが噴射ないしは燃焼され、この燃料タンクにおけるガス圧（ライン圧力）は連続的に低下する。約３８バーでエタンの蒸気圧に達すると、エタンが気化しはじめ、メタンとエタンとからなる混合ガスが発生する。ライン圧力は、燃料タンクにおけるエタン成分が気化し終わるまで一定のままである。つぎにライン圧力はさらに低下する。ライン圧力がプロパンの蒸気圧閾値である約８．５バーに達すると、液体のプロパン成分が気化する。これ以降、メタン、エタンおよびプロパンからなる燃料混合物が燃料するのである。
【０００３】
最終的にはこのタンクがさらに空にされると約２バーでブタン成分も気化する。しかしながら実際にはこの最終状態になることはない。それは、内燃機関のシリンダにおける噴射圧力はふつう２バー以上にされて、ブタン成分は液体のままであり、燃料タンクに引き続き溜まっているからである。
【０００４】
ＣＮＧガスの種々異なる構成成分は、異なるエネルギー量（Energieinhalt）を有するため、内燃機関の動作特性に対し、シリンダ充填効率、混合ガス形成、燃料インジェクション時間および燃料について大きな影響が発生する。例えばこれによって排ガス放出も影響を受け得るのである。
【０００５】
本発明の課題は、燃料タンクにおけるＣＮＧガスの目下のガス組成を考慮して、内燃機関の燃焼室へのガス噴射を改善することであるこの課題は、請求項１および１５の特徴部分に記載された特徴的構成によって解決される。
【０００６】
請求項１および請求項１５の特徴部分に記載された特徴的構成を有する本発明のガス組成を求める方法ないしは装置によって得られる利点は、燃料タンクにおけるガス圧（ライン圧力）には依存しないで、目下の機関要求において、設定される目標値に相応する混合ガスがつねに得られることである。これによってこの内燃機関に出力曲線が改善されるだけでなく、例えば排ガス放出も最適化される。これは例えば、アルゴリズムを用いて、ＣＮＧ混合ガスの少なくとも１つの構成成分の目下の蒸気圧を、例えばエタン、プロパンおよび／またはブタンに対して求めることによって達成される。ここでは上記の複数の構成成分のうちの１構成成分の蒸気圧を下回った際に、この混合ガスの相応する目下の組成が決定されるのである。
【０００７】
従属請求項に記載した手段により、請求項１に記載した方法の有利な発展形態および改善が得られる。殊に有利であると思われるのは、ＣＮＧガスの構成成分の目下の圧力を、あらかじめ記憶されているテーブルまたは圧力曲線から極めて簡単に取り出せることである。燃料タンクにおいて連続的に温度およびガス圧が測定されるため、引き続いて連続してガスを取り出した際に、上記の記憶されている圧力曲線の水平に経過する曲線部分から、例えばエタンの目下の蒸気圧を読み取ることができる。
【０００８】
またエタンが気化する直前に取り出される気体のメタンの量を極めて簡単な式で計算できることは有利である。
【０００９】
上記の蒸気圧の計算は、燃料タンクにおけるガス温度、ガス定数およびガス密度が既知である場合、別の式によって行うことができる。
【００１０】
重要な量は、燃料タンクにおけるガス体積についての知識である。また極めて簡単な式により、この体積に対する監視のための計算を行うことができる。それは既知のメタン燃料量を取り出した際にこの燃料タンクに圧力低下が生じるからである。
【００１１】
測定および計算を検証するため、上記の測定した蒸気圧（実際値）と、計算した目標値とを比較する。これによって極めて簡単にエラーを確認することができる。
【００１２】
本発明の重要な利点はまた、自動車の内燃機関に対して噴射すべきガス量が、目下のガス組成に依存して適合されることである。これにより、例えばガス構成成分のエネルギーの相違を調整することができる。また殊に有利であると思われるのは、噴射すべきガス量のエネルギー量を考慮し、この内燃機関のモデル化した吸込特性（Schluckverhalten）に関連して、上記の噴射すべきガス量を適合させることである。この適合化は、例えば、点火角の調整によって、および／または択一的には噴射時間を変化させひいては噴射量を変化させることによって行うことできる。殊にこの適合化は、例えば始動フェーズにおいて、ウォームアップ中および／またはリーン動作モード時に行うことができる。
【００１３】
別の極めて有利な解決手段はまた、車両を停止させる際、例えば周囲条件が、殊に燃料タンクにおけるガス圧および／または温度が変化した場合にガス組成を新たに計算することである。新たに求めたこのガス組成はつぎにエンジンを新たに始動する際に相応に考慮される。
【００１４】
最後に上記のガス組成を求める装置が、プログラム制御の計算ユニットを有することも有利であると思われる。このような計算ユニットがあれば、アルゴリズムを用いてまた燃料タンクにおけるガス圧および測定した温度を使用し、極めて簡単かつ多くの計算コストをかけなくてもガス組成を決定することができる。ここで殊に有利であることが判明したのは、自動車にすでに設けられているエンジン制御装置に上記の計算ユニットを組み込むことである。上記のすでに設けられているエンジン制御装置に必要なのは、本発明の課題を解決することのできる相応のソフトウェアプログラムだけである。
【００１５】
本発明の実施例を図面に示し、以下の説明において詳述する。
【００１６】
図１は、ガス組成を求める本発明の装置のブロック図を示しており、
図２は、圧力曲線を有する第１の線図を示しており、
図３は、第２の線図を示しており、また
図４は、本発明の装置に対する流れ図を示している。
【００１７】
図１のブロック図には本発明の１実施例が示されており、ここでは内燃機関１と、噴射システム３とが接続されている。内燃機関１はガソリンエンジンとして構成されている。このガソリンエンジンは、ＣＮＧガスを燃料させるための一価で構成するか、ないしはガソリン噴射またはガス噴射に切り換える二価モードで構成することができる。ガス噴射は噴射システム３によって行われる。噴射システム３は、ハイドロリックライン７を介して燃料タンク２に接続されており、この燃料タンクにＣＮＧ混合ガスが入れられている。燃料タンク２は高耐圧に構成されているため、この燃料タンクは、２００バーまでの通常の充填圧力に耐える。ガス圧が高いため、ＣＮＧ混合ガスの一部は液状に蓄積される。上記のＣＮＧ混合ガスは主成分として８５〜９８％のメタンを含んでおり、このメタンは、その蒸気圧に起因してガス状である。エタン、プロパンおよびブタンの構成成分は、格段に低い蒸気圧を有するため、これらの成分は液状で燃料タンク２に蓄えられている。
【００１８】
上記のタンク内またはこのタンクにはさらに圧力センサ４ならびに温度センサ５が配置されている。これらのセンサ４，５により、連続して燃料タンク２のガス圧（ライン圧力）Ｐならびに温度Ｔが測定される。これらの測定値は、相応する電気線路を介して計算ユニット６に転送される。受信したデータに基づき、計算ユニット６は、以下でさらに詳しく説明する相応のアルゴリズムを用いて、燃料タンク２ないしはガスシステム内の目下のガス組成を計算する。計算ユニット６は実質的に制御プログラムを有しており、この制御プログラムによって相異なるパラメタが、例えばＣＮＧ混合ガスの構成成分の蒸気圧、タンク容量、ガス組成などが計算される。
【００１９】
択一的な実施形態では計算ユニット６は、内燃機関を制御するためにいずれにせよ設けられているエンジン制御ユニットに組み込まれる。
【００２０】
この装置の動作の仕方を図２の第１線図に基づいて詳しく説明する。この線図には圧力曲線が示されており、ここではＹ軸に燃料タンクにおけるガス圧ｐがプロットされている。これは例えば圧力センサ４によって測定される。Ｘ軸には圧力センサ４で測定したガス圧ｐの時間経過がプロットされている。ここでこの燃料タンクは、ＣＮＧ混合ガスで満たされており、このＣＮＧ混合ガスには、メタンの他に、例えば、エタン、プロパンおよびブタンの構成成分も含まれている。ここで仮定したのは、この燃料タンクが２００バーのガス圧で充填されていることである。図２に示した圧力曲線には、メタン、エタンおよびプロパンの構成成分間の関係が例示されている。ブタン成分に対し、圧力曲線は類似に経過する。
【００２１】
設けられている圧力および温度センサにより、この燃料タンクにおいて連続的にガス温度およびガス圧が測定される。同時に計算ユニットにおいてエタンの蒸気圧が計算される。これとは択一的にエタンの蒸気圧の計算を図２に示した圧力曲線から行うことも可能である。それは、エタン成分の気化開始時点は、約３８バーの蒸気圧値到達時であると読み取れるからである。この部分は、水平に経過する曲線部分２に相応する。これに対し、圧力値２００バーと３８バーとの間で経過し下降する曲線部分１は、この圧力領域においてメタンガスだけが存在することを示している。それは、この混合ガスの他の構成成分が、３８バー以下では液相にあるからである。３８バーのガス圧に達すると、メタンは蒸発しはじめるため、さらにガスを取り出しているのに拘わらず、燃料タンクにおけるガス圧はさらに低下しないしまた上昇もしない。このことは水平の曲線経過２によって識別できる。燃料タンクにおける圧力低下はふつう極めて緩慢に経過するため、蒸気圧がついてわかっていれば、曲線部分２のこの点は簡単かつ精確に決定することができる。他方では逆に上記の曲線経過から求めた蒸気圧値と、計算した値とを比較して、例えば、測定精度をチェックして場合によっては発生するエラーを発見することも可能である。これによって有利にもシステムの信頼性を高めることができる。
【００２２】
上記の蒸気圧は、つぎの式
ｐd ＝  ρ＊Ｒ＊Ｔ
は決定され、ここでｐdは蒸気圧、ρはガス密度、Ｒはガス定数、Ｔはガス温度である。
【００２３】
上記の燃料タンクがさらに空にされて、エタンの蒸気圧ｐd＝３８を下回った場合、上記の計算ユニットないしはエンジン制御装置が応動する。この時点においてこのタンクの内容は、残りの気体のメタンの集合と、前に溜まっていた液体のメタンの集合とからなる。ｐd ≒３８のこの蒸気圧においてエタンが気化するため、エンジンは、いまやメタン、エタンおよび空気からなる混合ガスを燃焼し、この混合ガスのエネルギー量は、純粋にメタンが燃焼する際のエネルギー量とは異なる。シリンダに入れるべきガス量を目下の混合ガス品質に相応して適合させて、燃料の変化した化学組成（Ｘ％メタン、Ｙ％エタン）に適合しかつ定めた空燃比が維持されるようにしなければならない。この混合ガスの組成は連続的に変化し、ひいてはエンジン制御部によって調整すべき噴射量が連続的に変化する。この変化は、エタン成分が完全に蒸発し終わるまで行われる。
噴射量の適合の他、例えば、この内燃機関の始動時、ウォームアップ中および殊にリーン動作モード時にさらなる適合化を行う。
例えば、点火角を調整する、および／または混合ガスの発熱量ないしはエネルギー量に相応して噴射時間を適合することができる。さらに上記のエンジンのモデル化した吸込特性を混合ガスの目下の組成に応じて補正することができる。
【００２４】
エタンが気化している間、上記のシステムは平衡状態にあり、タンク圧力も一定のままである。このことは図２の曲線部分２にからわかる通りである。すべてのエタン成分が気化してはじめて、タンク圧力は曲線部分３に相応して低下し続けるのである。
【００２５】
メタンおよびエタンが気体の状態である時間に対して混合ガスの組成を計算することについては、後でさらに詳しく説明する。
【００２６】
図２からさらにわかるように、プロパンに対するガス成分の気化は、上にエタンに対して説明したのと同様に行われる。タンク圧力が約８．５バーまで低下すると、液体状のプロパン成分は気化するため、曲線部分４に相応して燃料タンクの圧力が一定になる。プロパン成分がすべて気化し、また引き続いてガスが取り出されてはじめて、燃料タンクのガス圧は、曲線５に相応してさらに低下する。
【００２７】
この自動車が停止されて停止時間中に周囲条件が、例えば、燃料タンクにおける圧力比および温度が変化する場合にも特別な状況が発生し得る。温度変化によって、例えば、燃料タンクにおけるガス圧が、ガス成分の蒸気圧よりも大きくなることがある。温度が低下すると、ガス圧は蒸気圧に対して低下するかまたは一定になる。これらの特別なケースに対して、蒸気状のエタン量ないしはプロパン量を新たに計算する。新たにエンジンを始動させる際には混合ガスのこの新たな組成を基礎にする。
【００２８】
図３の別の線図ではＹ軸にメタンとエタンとの比が示されている。Ｘ軸には取り出されるガス量がKgでプロットされている。このメタン／エタン曲線の下降する弧からわかるのは、ガス圧が高くかつ取り出されたガス量が少ない場合、混合ガスにおけるメタン成分が、エタン成分よりも最大２２倍大きいことである。混合ガスを約０．５ｋｇだけ取り出した際には、メタン成分はエタン成分よりもわずかに約３倍だけ大きい。メタン成分はさらに小さくなり、約３kgのガス質量を取り出した際にはメタン／エタンの比は約１：１である。この曲線経過によって明らかであるのは、燃料タンクにおける目下のガス組成に、内燃機関に対する噴射条件を連続して適合させなければならないことである。
【００２９】
以下ではメタンおよびエタンの例で、燃料タンクにおける目下の混合ガス組成の計算を詳しく説明する。エタンが気化する直前の時点、すなわち水平の曲線部２（図２）のはじめにおける燃料タンク内のメタン量の計算は、式
ｍMethan ＝ ｐd＊Ｖ／（ＲMethan＊Ｔ）
にしたがって行われる。
【００３０】
ここで作動行程においてガス量Δｍが取り出されると仮定する。取り出されるガス量Δｍは既知であるとする。例えば、Δｍは、吸引される空気質量と相応するλ値とから決定される。燃料タンクからの最初のうちのガス取り出しでは、まだ純粋なメタンガスが取り出される。連続的にガスを取り出すことにより、タンク圧は最終的にエタンの蒸気圧（約３８バー）以下に低下する。これにより、再びこの蒸気圧に達する分だけのエタンが気化する。
【００３１】
最初に気化するメタン量を計算するための式は、
ｍEthan ＝ Δｍ＊ＲMethan／ＲEthan
である。
【００３２】
引き続いて取り出されるガスのパケットにはメタンもエタンも共に含まれる。したがってこの混合ガスの組成に相応する混合ガス定数ＲMixを使用する。この混合ガス定数ＲMixは、作動行程毎につぎの式にしたがって新たに計算される。すなわち、
ＲMix ＝ （ｍMethan ＊ ＲMethan ＋ ｍEthan ＊ ＲEthan）／（mMethan + mEthan）
である。
【００３３】
引き続いて気化する各エタン量は式
ｍEthan ＝ Δｍ ＊ ＲMix ／ ＲEthan
にしたがって計算される。
【００３４】
目下のエタンの分圧ｐは式
ＰEthan ＝ ｍEthan ＊ ＲEthan * Ｔ ／ Ｖ
にしたがって計算され、ここでＶは目下のタンク容量である。
【００３５】
メタンの目下の分圧pは、式
ｐMethan ＝ ｐd − ｐEthan
にしたがって計算される。
【００３６】
さらに目下のメタン量は、式
ｍEthan ＝ (ｐEthan ＊ Ｖ) / (ＲEthan ＊ Ｔ)
にしたがって計算される。
【００３７】
つぎに取り出されるガスのパケットΔｍは、メタンおよびエタンからなる。ここではガスの理想的な完全混合を仮定しているため、ガスのパケットΔｍはつぎのように計算することができる。すなわち
Δｍ ＝ ΔｍMethan ＋ ΔｍEthan
ΔｍMethan ＝ Δｍ ＊ S ／（1＋S）
ΔｍEthan ＝ Δｍ ＊ （１−Ｓ／（１＋Ｓ））
である。
【００３８】
したがって上記のパラメタ値を使用することにより、式
【数１】
2009531683.tif 000003
にしたがって目下のガス組成Sが得られる。
【００３９】
上記の混合ガス組成の計算は繰り返し実行され、また混合ガスが取り出され所定のエタン成分が気化する作業工程毎に毎回新たに計算される。
【００４０】
液体のエタンが気化することによってタンク容量はわずかに増大し、しかもエタンが液体になった割合だけ増大する。係数ρは液体のエタンの密度（0.54kg／ｌ）である。ここから容量変化ΔＶ
ΔＶ ＝ ΔｍEthan・ρEthan
が得られる。
【００４１】
目下のタンク容量Ｖはここでも作業工程毎に計算される。ここでは
Ｖ ＝ Ｖalt＋ΔＶ
が得られる。
【００４２】
以下では択一的な計算方法を説明する。この択一的な計算方法は、物理学的には上で述べた計算方法と同等である。しかしながら、この計算方法により、上記の計算ユニットを構造的に一層簡単にすることができるという利点が得られる。この択一的な計算方法では、目下の蒸気状のメタンの成分ｍMethanおよびエタン成分ｍEthanは別個に管理される。ここでは全蒸気量に対する各成分の比Ｘが形成される。すなわち、
【数２】
2009531683.tif 000004
である。
【００４３】
つぎに作業工程毎に送り込まれるガス量Δｍはつぎようにまとめられる。すなわち、
ΔｍMethan ＝ ＸMethan ・ Δｍ
ΔｍEthan ＝ ＸEthan ・ Δｍ
である。
【００４４】
つぎに各成分ΔｍMethanおよびΔｍEthanが、それぞれ最後に求めたｍMethanおよびｍEthanから減算される。ここからメタンおよびエタンに対してつぎの目下の量が得られる。すなわち、
ｍMethan,aktuell  ＝  ｍMethan,alt−ΔｍMethan
ｍEthan,aktuell  ＝  ｍEthan,alt−ΔｍEthan＋ΔｍEthan,verdampft
である。
【００４５】
作業工程毎に気化するメタン量は、上で説明したのと同様に求められる。
【００４６】
燃料タンクにおけるガス圧がプロパンの蒸気圧以下になると、プロパンは気化して、メタン、エタンおよびプロパンからなる燃料混合ガスが、図２について上で説明したように発生する（曲線部分４および５）。このようなケースに対して上記の式を同様に適用することができる。ここではまず、エタンに対するメタンの一定の質量比に対し、固定のRMixを計算しなければならないという違いだけである。残りの計算に対して、メタンの値の代わりにメタン／エタンの混合ガスの値を、またエタンに対する値の代わりにプロパンの値を使用しなければならない。
【００４７】
特別に考慮しなければならないのは、車両が停止されて外部の条件が、例えば、周囲温度が変化し、ひいてはタンクにおける状況が変化する場合に発生する特別なケースである。ここではつぎのケースを区別する。
【００４８】
ケース１
上記の温度が上昇して、すでに気化したエタン（ないしはプロパン）が再び液化する。この場合、ガス圧ｐは蒸気圧ｐdよりも高い。
【００４９】
このケースでは純粋なメタンがガス状態で存在する。メタン成分はゼロである。この計算は上で説明したのと同様に行われる。
【００５０】
ケース２
温度が低下して、すべてのエタン成分が気化する。この場合、ガス圧ｐは蒸気圧ｐdよりも低い。この場合、エタン成分はつぎのように決定される。すなわち、
【数３】
2009531683.tif 000005
である。
【００５１】
ケース3
温度が上昇ないしは低下して、ちょうど蒸気圧になる（p ＝ ｐd）。これは単にケース２の特殊なケースであり、このケース２と同様に処理される。
【００５２】
以下ではタンク容量の決定を説明する。
【００５３】
上で説明した式においてタンク容量は重要な量である。ガス成分に対して液体の割合がどの程度高いかに応じてこの値は変化する。この容量はつぎのように求められる。メタンだけが気体で存在する相では、決まった量ΔｍMethanが燃焼する。量ΔｍMethanは、上記の計算ユニットに既知であり、例えば吸引した空気量およびλ数から計算することができる。この燃料量を取り出すことにより、タンクに圧力低下Δｐ ＝ ｐ1−ｐ2が生じる。ここからタンク容量を計算することができる。燃料取り出し中にガス温度が変化する場合、この変化もつぎのように式にしたがって考慮する。すなわち、
【数４】
2009531683.tif 000006
である。
【００５４】
図４の流れ図には、タンク内容をモデルリングするための流れ図が示されている。最初にポジション１０および１１では、組み込まれたセンサを用いて燃料タンク内のガス圧ないしは燃料タンク内の温度を求める。つぎにポジション１２および１３においてこのガス圧ないしはガス温度が得られて一時的に記憶される。引き続いてポジション１４において上で説明した式
ｐd ＝ ρ＊Ｒ＊Ｔ
にしたがって蒸気圧を計算する。
【００５５】
ポジション１５では、燃料タンクにおける目下のガス圧が、１つのガス要素の蒸気圧を下回っているか否かをチェックする。下回っていない場合、このプログラムはジャンプしてポジション１２に戻り、上記のサイクルを繰り返す。そうでない場合、すなわち、燃料タンクにおけるガス圧が蒸気圧よりも低い場合、ポジション１６において混合ガスの組成を計算する。さらにポジション１７において目下の燃料消費を計算して、この値を混合ガスの組成を計算する際に考慮する。引き続いてポジション１８において上記の混合ガスの目下の組成に依存して、噴射を相応に補正する。
【００５６】
この補正は、例えば、点火の調整、殊に点火角の調整によって、噴射時間の変更によって、吸気管モデル計算および／または類似のものによって行うことができる。この補正の後、このプログラムはジャンプして再びポジション１２に戻り、新たに上記のサイクルを繰り返す。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】ガス組成を求める本発明の装置のブロック図である。
【図２】圧力曲線を有する第１の線図である。
【図３】第２の線図である。
【図４】本発明の装置に対する流れ図である。
【符号の説明】
【００５８】
１  内燃機関、  ２  燃料タンク、  ３  噴射システム、  ４  圧力センサ、  ５  温度センサ、  ６  計算ユニット／装置、  ７  ハイドロリックライン、  １０〜１８  流れ図におけるポジション、  ｍ  ガス量（質量）、  ｐ  ガス圧、  ｐd  蒸気圧、  Ｔ  （燃料タンクにおける）ガス温度、  ｔ  時間軸
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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