辛烷分离系统和操作方法技术方案

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
辛院分罔系统和操作方法
技术介绍
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。 【
技术实现思路
】 本专利技术人在此发现，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。 在速度-载荷的有限范围内扩展操作之后，现有燃料分离途径经历燃料老化(fuel staleness)。例如,这可以由用于重型牵引的车辆或在比低功率更加频繁的高功率下操作的车辆引起，因此低辛烷值燃料使用的频率比高辛烷值燃料使用的频率低。可替代地，车辆可以几乎专门在空转和轻载荷下操作，因此几乎从不使用高辛烷值燃料。因此一段时间之后，在未充分使用的箱内的燃料可能发生老化。所公开的实施例通过独立监测在分离箱内导致燃料老化的条件来减少或消除燃料老化。如果确定燃料老化，则可以将来自未充分使用的箱中的燃料输送到发动机以供燃烧。燃料老化的确定对于独立储存和使用两种燃料的任何发动机系统可能是期望的。例如，可能期望双重燃料汽油+CNG发动机、汽油PFI+E85DI发动机、使用来自汽油-乙醇混合物中的乙醇的机载分离的系统等。 所公开的系统特别好地适合于装备有用于催化剂快速点燃和减排的二次空气喷射的系统。富含一定量低辛烷值燃料的排气比富含高辛烷值燃料的排气更易于燃烧。因此，当期望二次空气喷射时，低辛烷值燃料可以用于增加的二次燃烧效率。 在示例性实施例中，一种系统可以具有高辛烷值燃料箱和低辛烷值燃料箱，并且可以装备有二次空气喷射以供排气燃烧。当期望二次空气喷射时，输送到发动机的一定量低辛烷值燃料可以增加。类似地，如果很大数量的低辛烷值燃料被用于燃烧，则可以启动二次空气喷射。在发动机冷起动期间，类似的操作也可以用来增加效率并减少排放。 应该理解，提供以上
技术实现思路
是为了以简化形式引入所选概念，其将在具体实施例中进一步描述。这并非意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，其范围由随附权利要求唯一限定。此外，所要求的主题不限于解决以上或本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。 【附图说明】 图1描绘内燃发动机的示例性实施例。 图2描绘具有燃料分离器的三箱燃料系统的示例性实施例。 图3描绘具有燃料分离器的两箱燃料系统的示例性实施例。 图4描绘具有燃料分离器和二次空气喷射的两箱燃料系统的附加示例性实施例。 图5至图12描绘用于具有燃料分离的燃料系统的示例性操作方法。 图13至图15描绘用于具有燃料分离和二次空气喷射的燃料系统的示例性操作方法。 【具体实施方式】 汽油包含大量用于燃烧的烃类化合物。诸如异辛烷(C8H18)、丁烷(C4Hltl)、均三甲苯(C9H12)和辛烷增强剂甲基叔丁基醚(C5H12O)的化合物在汽油中是常见的，每种都具有各自的辛烷值和能量密度。乙醇(C2H6O)在混合汽油中也是常见的，并且与未混合汽油相比具有更高的辛烷值和更低的能量密度。 辛烷值和同义的辛烷值水平指的是在未点火的情况下燃料-空气混合物可经得住的条件。较高辛烷值燃料可以比较低辛烷值燃料经得住燃烧室内更高的压力和温度而不自动点火。 在正常应用的点火条件下，在上止点之前，在10度和40度的曲轴角之间，经由火花在包含空气燃料混合物的燃烧室中启动燃烧。这允许燃烧过程形成峰值压力，同时允许从膨胀气体中最大限度地恢复做功。起源于火花位置的火焰前锋加速穿过空气燃料混合物，从而迅速增加燃料-空气混合物内的压力和温度。然后当活塞下落时，压力就下降，并且压力能量转化为机械做功并最终转化为发动机转矩。 在活塞循环的高压部分期间，汽缸内的压力和温度可能超过腔室内的燃料-空气混合物的点火阈值。这可能在火焰前锋外面的空气/燃料袋区内引起爆炸，其被称为发动机爆震。发动机爆震可能引起令人讨厌的噪音，并且严重的或长期的爆震引起发动机的热机械损坏以及燃料效率的损失。通过降低燃烧热量或发动机汽缸内的压力，可以减小发动机爆震的倾向，然而，这却限制了可用转矩。当发动机汽缸内的温度或压力使空气燃料混合物在点火应用之前点火时，预点火发生。 由于较高辛烷值燃料具有提高的爆炸阈值，其不太可能引起发动机爆震或预点火。因此，在有利于发动机爆震的条件下，如高发动机温度或高充气压力，对至发动机汽缸的喷射而言高辛烷值燃料是所期望的。 能量密度指的是在燃烧期间燃料释放的能量数量。在燃烧期间，来自燃料的热能可以转化成活塞做功。具有较高能量密度的燃料可以比较低能量密度的燃料排出更多的每单位质量或每单位体积的能量。因此，对于给定的转矩输出，可能消耗比高能量密度燃料更多本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发动机方法，其包括：在一些条件下，从第一燃料箱向发动机输送燃料，并且在其它条件下，从第二燃料箱向所述发动机输送燃料；监测所述第一燃料箱和所述第二燃料箱内的燃料的老化；响应于所述第一燃料箱的燃料的老化，从所述第一燃料箱向发动机输送燃料；以及响应于所述第二燃料箱的燃料的老化，从所述第二燃料箱向所述发动机输送燃料。

【技术特征摘要】
2013.08.22 US 13/973,8791.一种发动机方法，其包括: 在一些条件下，从第一燃料箱向发动机输送燃料，并且在其它条件下，从第二燃料箱向所述发动机输送燃料； 监测所述第一燃料箱和所述第二燃料箱内的燃料的老化； 响应于所述第一燃料箱的燃料的老化，从所述第一燃料箱向发动机输送燃料；以及 响应于所述第二燃料箱的燃料的老化，从所述第二燃料箱向所述发动机输送燃料。2.根据权利要求1所述的发动机方法，其中老化包括冷凝老化、蒸发老化、季节性老化、氧化老化、燃料管线的排出或其某种组合。3.根据权利要求1所述的发动机方法，其中所述老化基于从燃料经由燃料补充事件或燃料分离已经添加到燃料箱之后流逝的时间量。4.根据权利要求1所述的发动机方法，其中所述老化基于燃料管线内的气泡。5.根据权利要求1所述的发动机方法，其还包括，紧接发动机补给燃料事件或发动机起动事件之后，从所述第一燃料箱和所述第二燃料箱向所述发动机输送一定量的燃料，以及随后响应于工况，从第一燃料箱和第二燃料箱输送燃料。6.根据权利要求1所述的方法，其还包括响应于所述发动机或燃料系统内的温度、环境湿度、从燃料添加到所述燃料箱之后所经过的昼夜循环的数量、燃料内的氧气密度、燃料的挥发性、燃料系统所经历的振动量、从燃料添加到所述燃料箱之后所驾驶的距离或者其某种组合来推断老化。7.根据权利要求1所述的发动机方法，其还包括，当未发现燃料老化时，响应于发动机温度高于阈值、发动机载荷高于阈值、发动机速度低于阈值、发动机振动指示、发动机爆震指示、发动机转矩需求高于阈值、发动机功率需求高于阈值、进气歧管压力高于阈值或其某种组合，增加从所述第一燃料箱向发动机输送的燃料数量，并且减少从所述第二燃料箱向发动机输送的燃料数量。8.根据权利要求7所述的发动机方法，其还包括，当燃料未老化时，响应于发动机温度低于阈值、发动机载荷低于阈值、发动机速度高于阈值、发动机振动终止、发动机爆震终止、发动机转矩需求低于阈值、发动机功率需求低于阈值、进气歧管压力低于阈值或其某种组合，减少从第一箱向发动机输送的燃料数量，并且增加从第二箱向发动机输送的燃料量。9.一种发动机系统，其包括: 分离器，用于基于辛烷值水平分离燃料； 耦连到所述分离器的高辛烷值燃料箱，在其中存在一定量的高辛烷值燃料...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·G·里昂，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国;US