[发明专利]辛烷分离系统和操作方法

说明书

本发明涉及一种发动机方法，其包括向第一燃料箱输送具有高于阈值的辛烷值水平的燃料和向第二燃料箱输送具有低于阈值的辛烷值水平的燃料；监测第一燃料箱和第二燃料箱内的燃料的老化；响应于第一燃料箱的燃料的老化，向发动机输送具有高于阈值的辛烷值水平的燃料；以及响应于第二燃料箱的燃料的老化，向发动机输送具有低于阈值的辛烷值水平的燃料。

技术领域

本申请涉及辛烷分离系统和操作方法。

背景技术

在发动机燃烧中使用的汽油包含大量化合物，其通常包括数十或数百种烃类加乙醇。这些化合物中的每一种可以具有其化学成分和结构所固有的不同的能量密度和爆震性或“辛烷值”。

燃料的辛烷值使燃料易于自动点火。在可变压力或温度条件下，燃料的辛烷值可以按照其点火趋势分类。辛烷值是用于量化燃料在没有外部点火的情况下自动点火的条件的标准过程。具有较高辛烷值的化合物可以经受得住燃烧室内的较高温度而不自动点火。通过增加进入燃烧室中的气流，可以满足高转矩需求，因此在高转矩操作期间，燃烧室可以具有高压和高温。如果燃烧室条件达到位于其中的空气燃料混合物的自动点火条件，则预点火或发动机爆震可能发生。

具有高辛烷值的烃类化合物往往具有低能量密度。通常，一定量的高辛烷值燃料的燃烧将比相同量的低辛烷值燃料的燃烧产生更少的能量。因此，对于给定的能量需求，比低辛烷值燃料多的高辛烷值燃料被喷射到燃烧室中。因此，高辛烷值燃料组分的保护效益与来自非能量密集燃料的燃烧的燃料效率损失平衡。

已建议将汽油分离作为解决以上问题的手段。现有途径已将乙醇从混合燃料混合物中移除以用于选择性喷射。然而，乙醇仅仅是许多高辛烷值汽油组分中的一种。进一步地，该方法不允许可变辛烷分离阈值。

进一步的途径已将外部填充燃料箱中的汽油分成分开储存在高辛烷值燃料箱和低辛烷值燃料箱中的低辛烷值部分和高辛烷值部分。然而，许多车辆具有有限的可用空间，并且因此不能容纳三个燃料箱和三个燃料泵配置。进一步地，该方法对车辆添加了附加重量，从而造成了燃料效率损失，并且该方法的成本也高。

发明内容

本发明人在此发现，通过按照辛烷值水平分离燃料，期望的辛烷分离阈值可以被设定为许多值，以实现精确的燃烧控制。进一步地，通过将燃料分成高辛烷值部分与低辛烷值部分并且将低辛烷值部分返回到外部填充燃料箱(或反之亦然)，可以实现燃料分离的优点而无需添加第三燃料泵和燃料箱，从而减小分离系统所占用的重量和空间，并且降低系统成本。燃料分离器可以具有较高的低辛烷值输出或较高的高辛烷值输出。因此，分离箱可以小于外部填充燃料箱，并且可以储存具有对应于较低分离器输出的辛烷值的燃料，以进一步最小化由分离系统占用的体积和系统重量，并且将外部填充燃料箱有效地转换成高辛烷值燃料箱或低辛烷值燃料箱。

示例性实施例可以从外部填充燃料箱向分离器输送燃料，在该分离器中，燃料可以被分成低辛烷值部分和高辛烷值部分。高辛烷值部分可以被输送到高辛烷值存储箱，并且低辛烷值部分可以返回到外部填充燃料箱。外部填充燃料箱内的辛烷值水平在整个燃料分离期间可以连续降低，并且因此可以连续监测辛烷值水平。如果外部填充燃料箱的燃料水平降到阈值以下，或外部填充燃料箱变空，或如果较小的高辛烷值燃料箱是满的，则操作方法可以终止燃料分离。如果在外部填充燃料箱中的辛烷值水平降到阈值以下，则进一步的实施例可以终止分离。