车载按需辛烷和按需十六烷的吸附剂循环制造技术

本发明专利技术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可以选择性地接收并分离车载燃料的至少一部分和可流动的吸附剂，以便将所述燃料分离成辛烷增强和十六烷增强的燃料组分。控制器可用于确定所述内燃机的特定操作状况，使得能够在一个操作状况下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，或者在另一个操作状况下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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】车载按需辛烷和按需十六烷的吸附剂循环相关申请的交叉引用本申请要求2018年3月29日提交的美国申请序列号15/939,930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。
技术介绍
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，并且更具体地涉及使用流体循环吸附剂以促进此类燃料分离活动的此类系统。
技术实现思路
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的模式下，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燃料组分和富十六烷燃料组分的燃料系统。所述燃料系统包含呈燃料供应箱(也被称为车载燃料箱、主箱等)形式的车载市场燃料源，以及呈顶箱形式的可流动吸附剂源，所述顶箱与其它流体连接的容器一起接受和递送可流动形式的吸附剂。这些源与分离单元进行流体联接，使得市场燃料和吸附剂都可以通过合适的导管单独地引入到分离单元中。燃料系统的操作方式是，在从各自的相应车载源接收到至少一部分燃料和吸附剂时，分离单元将吸附质、剩余物和任何残余市场燃料中的一种或多种输送到构成车载吸附剂源的顶箱。在这种情况下，吸附质和剩余物之一处于辛烷增强(即富辛烷)状态，而剩余物和吸附质中的另一种则处于十六烷增强(即富十六烷)状态，使得产生辛烷富集或十六烷富集燃料中的第一种。此外，热交换器用于将热选择性地递送到从构成吸附剂源的顶箱输送的饱和吸附质，以便解吸至少一部分此类饱和吸附质，使得可以产生十六烷富集或辛烷富集燃料组分中的第二种并将其存储在第二箱中。控制器和一个或多个传感器与燃料系统的一个或多个其它组件协作，以便获取与内燃机和燃料系统相关联的操作参数或其它标记。以此方式，控制器与导管协作，使得其可以确定从至少一个传感器接收的信号指示吸附剂处于饱和状态。在这种情况下，控制器和导管可以选择性地将至少一些饱和状态的吸附剂从顶箱输送到热交换器，以产生解吸物和再生的吸附剂。另外，控制器和导管可以选择性地将至少一部分解吸物输送到燃烧室和第二箱中的至少一个，以及选择性地输送至少一部分市场燃料以与解吸物进行混合、掺合或以其它方式组合，以产生可以被输送到燃烧室的第二富集燃料。因此，在操作中，控制器和导管可以协作以选择性地将市场燃料、第一富集燃料和第二富集燃料中的至少一种输送到燃烧室。根据本公开的另一个实施例，公开了一种用于将市场燃料转换成富辛烷组分和富十六烷组分的车辆燃料系统。所述燃料系统包含可以以与先前实施例类似的方式相对于彼此布置的燃料源、吸附剂源、分离单元和热交换器。另外，包含导管，所述导管被配置成在ICE的燃料源、吸附剂源、分离单元、热交换器和燃烧室中的至少一个之间递送市场燃料以及第一和第二富集燃料中的至少一种。根据本公开的又一个实施例，公开了一种通过包括车载燃料供应箱、吸附剂顶箱、底箱、分离单元、热交换器、多个传感器、控制器和导管的燃料系统将车载生成的富辛烷燃料和车载生成的富十六烷燃料中的至少一种递送到ICE的方法，所述导管被配置成至少选择性地将车载燃料供应箱、顶箱、底箱、分离单元和热交换器进行流体联接。所述方法包含：使车载燃料供应箱和顶箱与分离单元进行选择性流体连通；布置分离单元，使得在从车载燃料供应箱接收到一定量的市场燃料和从顶箱接收到一定量的吸附剂时，分离单元生成吸附质和剩余物，这两者的至少一部分在分离单元和顶箱之间与任何残余量的市场燃料一起被输送，其中剩余物限定第一富集燃料，所述第一富集燃料具有相对于市场燃料增加的辛烷值燃料和增加的十六烷值燃料中的一种；使底箱与分离单元和顶箱中的至少一个进行选择性流体连通；使热交换器与内燃机进行热连通；由多个传感器中的至少一个接收存在于顶箱内的吸附剂是处于饱和状态还是处于不饱和状态的标记；确定从至少一个传感器接收到的信号是否指示吸附剂处于饱和状态；向导管发送指令以将至少一部分饱和状态的吸附剂从顶箱输送到热交换器，以产生解吸物和再生的吸附剂；将至少一部分解吸物输送到燃烧室和底箱中的至少一个；通过在底箱中将至少一部分市场燃料和解吸物组合，产生相对于市场燃料增加的CN燃料和增加的RON燃料中的另一种；以及将市场燃料、增加的RON燃料和增加的CN燃料中的至少一种输送到ICE。附图说明当结合以下附图阅读时，可以最佳地理解以下对本公开的具体实施例的详细描述，在附图中，相似的结构用相似的附图标记表示，并且在附图中：图1展示了根据所示出或所描述的一个或多个实施例的车辆以及发动机的局部剖视图；图2展示了根据所示出或所描述的一个或多个实施例的图1的发动机的气缸连同控制器的简化剖视图；图3展示了根据所示出或所描述的一个或多个实施例的燃料分离系统的简化视图；图4展示了高芳香族燃料化合物对可以用于图3的燃料分离系统中的特定吸附剂官能团的吸附速率；图5展示了根据所示出或所描述的一个或多个实施例在三个单独时间段下的示例性吸附质流速；并且图6A和6B展示了根据所示出或所描述的一个或多个实施例可以使用的热交换机制的两种示例性形式。具体实施方式在本公开中，可以使用基于吸附的分离系统以通过利用以下两种特定机制之一将车载市场燃料分成OOD流或COD流：(1)采用吸引存在于车载本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种车辆推进系统，其包括：/n内燃机；以及/n与所述内燃机协作以将燃料递送到构成所述内燃机一部分的燃烧室的燃料系统，所述燃料系统包括：/n车载燃料供应箱，其被配置成容纳市场燃料；/n顶箱，其被配置成容纳至少一部分可流动的吸附剂；/n分离单元，其被配置成使得在从所述车载燃料供应箱接收到一定量的所述市场燃料和从所述顶箱接收到一定量的所述吸附剂时，所述分离单元生成吸附质和剩余物，这两者的至少一部分从所述分离单元输送到所述顶箱，其中所述剩余物限定第一富集燃料；/n热交换器，其被配置成选择性地将残余热能递送到所述吸附质，以便通过形成限定第二富集燃料的解吸物来再生至少一部分所述吸附剂；/n底箱，其被配置成容纳至少一部分所述第二富集燃料；/n导管，其被配置成至少选择性地将所述车载燃料供应箱、顶箱、底箱、分离单元和热交换器进行流体联接；/n控制器，其与所述导管协作，以选择性地将所述市场燃料、所述第一富集燃料和所述第二富集燃料中的至少一种输送到所述燃烧室。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180329 US 15/939,9301.一种车辆推进系统，其包括：
内燃机；以及
与所述内燃机协作以将燃料递送到构成所述内燃机一部分的燃烧室的燃料系统，所述燃料系统包括：
车载燃料供应箱，其被配置成容纳市场燃料；
顶箱，其被配置成容纳至少一部分可流动的吸附剂；
分离单元，其被配置成使得在从所述车载燃料供应箱接收到一定量的所述市场燃料和从所述顶箱接收到一定量的所述吸附剂时，所述分离单元生成吸附质和剩余物，这两者的至少一部分从所述分离单元输送到所述顶箱，其中所述剩余物限定第一富集燃料；
热交换器，其被配置成选择性地将残余热能递送到所述吸附质，以便通过形成限定第二富集燃料的解吸物来再生至少一部分所述吸附剂；
底箱，其被配置成容纳至少一部分所述第二富集燃料；
导管，其被配置成至少选择性地将所述车载燃料供应箱、顶箱、底箱、分离单元和热交换器进行流体联接；
控制器，其与所述导管协作，以选择性地将所述市场燃料、所述第一富集燃料和所述第二富集燃料中的至少一种输送到所述燃烧室。


2.根据权利要求1所述的系统，其中所述吸附质包括富辛烷燃料组分，而所述剩余物包括富十六烷燃料组分。


3.根据权利要求1所述的系统，其中所述吸附质包括富十六烷燃料组分，而所述剩余物包括富辛烷燃料组分。


4.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器被进一步配置成确定所述内燃机是处于旁路状况还是处于吸附状况，使得当所述控制器确定所述内燃机处于所述旁路状况时，所述控制器被配置成将所述市场燃料引导到所述燃烧室，而无需首先通过所述分离单元，并且当所述控制器确定所述内燃机处于所述吸附状况时，所述控制器被配置成将至少一部分所述市场燃料引导到所述分离单元。


5.根据权利要求1所述的系统，其中所述导管的一部分包括用于所述吸附剂的再循环回路。


6.根据权利要求1所述的系统，其中所述顶箱和底箱中的至少一个限定了基本上锥形的轮廓，使得所述部分对应于固-液分离器，其中液体部分与轮廓底部紧邻，而固体部分与轮廓顶点紧邻。


7.根据权利要求1所述的系统，其中由所述燃料系统产生的所述第一和第二富集燃料中的每一种的至少绝大部分被容纳在所述顶箱和底箱中的相应的一个中。


8.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括多个传感器，所述多个传感器与所述控制器协作，使得在确定从所述多个传感器中的至少一个接收到的信号指示存在于所述顶箱内的所述吸附剂处于饱和状态时，所述控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊萨姆·扎基·哈马德，伊曼·阿卜杜勒哈基姆·A·M·托拉，艾默尔·A·阿米尔，庄俊锡，
申请(专利权)人：沙特阿拉伯石油公司，
类型：发明
国别省市：沙特阿拉伯;SA