[发明专利]用于车载按需十六烷和按需辛烷的基于吸附的燃料系统

说明书

本发明公开了一种车辆推进系统、一种车辆燃料系统以及一种操作内燃机的方法。构成所述燃料系统的一部分的分离单元包含一个或多个基于吸附剂的室，使得所述分离单元可以选择性地接收车载燃料的至少一部分并将其分离成辛烷增强的组分和十六烷增强的组分。吸附质的再生是通过与现有系统基础设施之间的热交换关系进行的。可以使用控制器来确定所述内燃机的特定操作状况，使得能够将所述车载燃料传送到所述内燃机内的一个或多个燃烧室，而无需首先通过所述分离单元，或者在所述内燃机可能需要富辛烷或富十六烷混合物的情况下改为传送到所述分离单元，其中从所述分离单元中获取的被吸附部分和剩余部分可以存储在单独的箱中，以便稍后在所述燃烧室内混合和使用。

相关申请的交叉引用

本申请要求2018年1月31日提交的美国申请序列号15/885,095的优先权，所述美国申请的全部公开内容特此通过引用并入。

背景技术

本公开总体上涉及一种用于将车载燃料选择性地分离成富辛烷组分和富十六烷组分的车辆燃料系统，并且更具体地涉及以减小与此类燃料分离活动相关联的大小、重量和复杂性的方式促进热平衡作为此类车载燃料分离的一部分的此类系统。

发明内容

在用于车辆推进的内燃机(ICE)的领域中，四循环变体(具有其进气、压缩、燃烧和排气冲程)是最常用的，其中燃烧通常是通过火花点火(SI)或压缩点火(CI)操作模式实现的。在基于SI的模式下，将空气和燃料(通常是富辛烷汽油)的混合物引入到燃烧室中，以进行压缩并随后通过火花塞点火。在基于CI的发动机中，将燃料(通常是富十六烷柴油燃料)引入到燃烧室中，在所述燃烧室中，空气已经以高度压缩的形式存在，使得所述室内的伴随压力增加而升高的温度使燃料自动点火。在这两种模式下，CI模式倾向于以较高的效率操作，而SI模式倾向于以较低的排放操作。

各种发动机概念或配置可以模仿SI操作模式的相对低的排放，同时满足CI操作模式的高效率操作。此类概念有不同的名称，并包含汽油直接喷射压缩点火(GDCI)、均质充量压缩点火(HCCI)、反应性控制压缩点火(RCCI)以及其它。在一种形式中，可以使用单一燃料，而在其它形式中，可以引入通常呈选择性辛烷富集或十六烷富集的形式的具有不同反应性的多种燃料。尽管可能执行按需辛烷(OOD)或按需十六烷(COD)作为为对这些发动机加燃料的方式，但此类活动可能充满问题。例如，使相应辛烷富集的或十六烷富集的部分呈预分离形式涉及并行使用至少两个车载存储箱和相关联的递送导管。另外，在此情况下与车辆补充燃料活动相关联的时间和复杂性致使操作者失误的可能性变得显著。同样地，单一市场燃料被车载时的OOD或COD生成可能需要蒸馏或基于膜的渗透蒸发(permeation-evaporation/pervaporation)活动，所述蒸馏或基于膜的渗透蒸发活动伴随着车载燃料改革基础设施的大小、重量和整体复杂性方面的显著增加。这些困难特别严重，因为其涉及实现与基础燃料富集活动相关联的热平衡。如此，一种将此类基础设施集成到车载燃料分离系统中的简化方法是有保证的。

根据本公开的一个实施例，公开了一种车辆推进系统。所述推进系统包含具有燃烧室的ICE，以及用于将车载燃料转化成富辛烷组分和富十六烷组分的燃料系统。所述燃料系统包含用于容纳车载燃料的供应箱、与所述供应箱进行流体连通的燃料导管、分离单元、热交换器以及第一和第二产物箱。所述分离单元包含一个或多个基于吸附剂的室，使得分离单元可以选择性地接收车载燃料的至少一部分并将其分离成吸附质和剩余物。所述热交换器与分离单元协作，以将由ICE的操作产生的残余热能选择性地递送到至少一个基于吸附剂的室，以加热并随后汽化(即解吸)至少一些吸附质。在一种形式中，第一产物箱可用于容纳解吸物，而第二产物箱可容纳剩余物。控制器可用以确定ICE的操作状况，如是处于第一操作状况，则所述控制器将车载燃料的一部分的流引导到燃烧室，而无需首先通过分离单元，或如是处于第二操作状况，则将车载燃料的一部分的流引导到分离单元。