CN101037981B - 具有混合燃料分离器的装置及分离混合燃料的方法 - Google Patents

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Abstract

公开一种在具有内燃发动机、燃料箱，及流体连通地位于所述燃料箱和发动机之间的萃取器的装置中，操作该装置的方法，其中所述方法包括从燃料箱中添加一定容积的混合燃料到萃取器中，其中所述混合燃料包含至少一种基本上非极性的燃料成分及至少一种极性燃料成分，添加一定容积的极性溶剂到萃取器中，从混合燃料中萃取至少一部分极性燃料到极性溶剂中，从而形成具有浓度增加的极性燃料的第一燃料混合物及具有浓度增加的基本上非极性燃料的第二燃料混合物，及以基于发动机操作条件选择的比率向发动机提供第一燃料混合物和第二燃料混合物。该方式利用了现有的汽油/酒精混合物，从而可以允许利用多次喷射和/或多种燃料策略的优点而不会给用户带来不便。此外，在某些将水用作极性溶剂的实施例中，水在第一燃料混合物中的出现可以允许将第一燃料混合物用于进气冷却来帮助防止预点火。

Description

具有混合燃料分离器的装置及分离混合燃料的方法
技术领域
本发明涉及具有混合燃料分离器的装置及分离混合燃料的方法。
背景技术
发动机可以使用各种形式的燃料供给以提供所需量的燃料用于每个汽缸中的燃烧。一种类型的燃料供给对每个汽缸使用进气道喷射器来向相应的汽缸供给燃料。还有另一种类型的燃料供给对每个汽缸使用直接喷射器。
此外，已提出了使用不止一种类型的燃料喷射的发动机。例如，海伍德(Heywood)等人的标题为“使用直接乙醇喷射的高涡轮增压汽油/乙醇发动机中的爆震抑制的计算”(Calculations of Knock Suppression in Highly TurbochargedGasoline/Ethanol Engines Using Direct Ethanol Injection)和“直接喷射乙醇增压的汽油发动机：以有效成本降低油依赖性和CO2排放的生物燃料的杠杆作用”(Direct Injection Ethanol Boosted Gasoline Engine：Biofuel Leveraging forCost Effective Reduction of Oil Dependence and CO2 Emissions)的论文就是一个例子。具体来说，海伍德等人的论文描述了直接喷射乙醇来改进进气冷却效应，同时依赖于进气道喷射的汽油在驱动循环上提供大部分燃烧的燃料。由于和汽油相比具有更高的蒸发热，乙醇提供增加的辛烷值和增加的进气冷却，从而降低增压和/或压缩比的爆震限制。此外，可以用水与乙醇混合和/或作为乙醇的替换。上述方式旨在改进发动机燃料经济并增加对可再生燃料的利用。
然而，发明人在此认识到这样的方式的几个问题。具体来说，要求用户总是提供分离的燃料(如，汽油和乙醇)可能会给操作者造成负担。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种简化发动机对一种以上类型燃料喷射的使用的装置和方法。发明人在此认识到，这样的装置和方法可以通过下述方式更容易地实现：使用具有位于燃料箱和内燃发动机之间的萃取器的装置，及使用一种操作所述装置的方法，所述方法包括从燃料箱中添加一定容积的混合燃料到萃取器中，其中所述混合燃料包含至少一种基本上非极性的燃料成分及至少一种极性燃料成分，添加一定容积的极性溶剂到萃取器中，从混合燃料中萃取至少一部分极性燃料到极性溶剂中，从而形成具有浓度增加的极性燃料的第一燃料混合物及具有浓度减少的极性燃料的第二燃料混合物，及以基于发动机操作条件选择的比率向发动机提供第一燃料混合物和第二燃料混合物。
根据另一个方面，一种装置包括内燃发动机；配置为保存混合燃料的燃料箱，所述混合燃料包括至少一种酒精和至少一种碳氢化合物的混合物；及流体连通地位于所述燃料箱和内燃发动机之间并与所述燃料箱和内燃发动机连通的燃料萃取器，其中所述萃取器包括与所述燃料箱流体连通的燃料入口，与极性溶剂源流体连通的溶剂入口，与所述发动机流体连通的酒精燃料馏分出口，及与所述发动机流体连通的碳氢化合物燃料馏分出口。
根据再一个方面，一种装置包括内燃发动机；配置为保存混合燃料的燃料箱，所述混合燃料包括至少一种酒精和至少一种碳氢化合物的混合物；及流体连通地位于所述燃料箱和内燃发动机之间并与所述燃料箱和内燃发动机连通的燃料萃取器；及控制器，所述控制器具有处理器和存储器，所述存储器存有可由所述处理器执行的指令用于控制从所述燃料箱添加一定容积的混合燃料到所述萃取器，控制添加一定容积的极性溶剂到所述萃取器以从所述混合燃料中萃取至少一部分酒精，以形成酒精燃料馏分和碳氢化合物燃料馏分，及以基于发动机操作条件选择的比率控制向所述发动机提供所述酒精燃料馏分和碳氢化合物燃料馏分。
该方式利用了现有的汽油/酒精混合物，从而可以允许利用多次喷射和/或多种燃料策略的优点而不会给用户带来不便。此外，在某些将水用作极性溶剂的实施例中，水在第一燃料混合物中的出现可以允许将第一燃料混合物用于进气冷却来帮助防止预点火。
附图说明
图1示出一般发动机系统的示意图。
图2示出发动机的示例实施例的部分视图。
图3示出具有燃料分离器的燃料系统的示例实施例。
图4示出操作发动机的方法的示例实施例的流程图。
图5示出具有燃料分离器的燃料系统的第二个示例实施例的框图。
图6示出具有燃料分离器的燃料系统的第三个示例实施例的框图。
图7示出燃料分离器的示例实施例的截面图。
图8示出燃料分离器的第二个示例实施例的截面图。
图9示出燃料分离器的第三个示例实施例的截面图。
图10示出燃料分离器的第四个示例实施例的截面图。
图11示出燃料分离器的第五个示例实施例的截面图。
图12示出具有燃料分离器的燃料系统的第四个示例实施例的框图。
图13示出具有燃料分离器的燃料系统的第五个示例实施例的框图。
图14示出具有燃料分离器的燃料系统的第六个示例实施例的框图。
具体实施方式
图1通过箭头8示出发动机10接收多种物质(1、2、...、N)供给。这些不同的物质可以包括多种不同的燃料混合物，不同的喷射位置，或多种其他替换。在一个示例中，可以向发动机供给具有不同的汽油和/或酒精和/或水和/或其他化合物浓度的多种不同的物质，且可以以混合的状态供给，或分离地供给。此外，不同物质的相对量和/或比率可以是可变的并由控制器6控制以响应操作条件，操作条件可以由传感器4提供。
在一个示例中，不同的物质可以表示具有不同酒精水平的不同燃料，包括一种物质是汽油而另一种物质是乙醇。在另一个示例中，发动机10可以使用汽油作为第一物质，而使用包含酒精的燃料，如乙醇，甲醇，汽油和乙醇的混合物(如，约含85％乙醇和15％汽油的E85)，汽油和甲醇的混合物(如，约含85％甲醇和15％汽油的M85)，酒精和水的混合物，酒精、水和汽油的混合物等作为第二物质。在又一个示例中，第一物质可以是相比作为第二物质的汽油酒精混合物具有更低酒精浓度的汽油酒精混合物。在又一个示例中，第一物质可以是汽油或柴油燃料，而第二物质可以是二甲醚、甲酯、低碳数烷基醇(如，甲醇、乙醇、丙醇，或丁醇)，或其混合物。
在另一个实施例中，可以对不同的物质使用不同的喷射器位置。例如，可以使用单个喷射器(如，直接喷射器)来喷射两种物质的混合物(如，汽油和酒精/水混合物)，其中两种或两种以上燃料量或物质在混合物中的相对量或比率可以例如通过由控制器6经混合阀(未示出)做出的调整在发动机操作期间变化。在又一个示例中，对每个汽缸使用两个不同的喷射器，如进气道和直接喷射器，每个都随着操作条件变化以不同的相对量喷射一种不同的物质。在又一个实施例中，除不同的位置和不同的物质之外，还可以使用不同尺寸的喷射器。在又一个实施例中，可以使用两个具有不同喷射模式和/或指向的进气道喷射器。
通过上述多种系统可以获得多种有利的结果。例如，在使用汽油和包含酒精的燃料(如，乙醇)两者时，可以调整各燃料的相对量以利用酒精燃料的增加的进气冷却(如，通过直接喷射)来降低爆震性(如，响应于爆震或增加的负荷，增加酒精和/或水的相对量)。此现象与增加的压缩比和/或增压和/或发动机尺寸缩减组合，然后可以用于获得较大的燃料经济利益(通过减少对发动机的爆震限制)，同时允许发动机在较轻负荷下用汽油操作，此时不受爆震约束。此现象提供的爆震抑制益处可以明显大于具有不同辛烷值等级的碳氢化合物燃料的双喷射所提供的益处。然而，在燃烧包含酒精的混合物时，预点火的可能性在特定的操作条件下会增加。这样，在一个示例中，通过使用水或将水混合到包含酒精的物质中，可以降低预点火的可能性，同时仍然利用包含酒精的燃料其增加的进气冷却效应及有效性。
发动机、变速器，和/或汽车控制方法的补充细节在本文中以及申请号为11/384,111、标题为“Control for Knock Suppression Fluid Separator in a MotorVehicle(对汽车中的爆震抑制液分离器的控制)”、发明人为托马斯·G·利昂(ThomasG.Leone)、代理人案卷号为81138701、申请日为2006年3月17日的美国专利申请中描述，将该申请的完整内容结合在此作为参考用于所有目的。
现参考图2，它示出了多汽缸发动机中的一个汽缸，以及与该汽缸连接的进气和排气路径。此外，图2示出了至少一个汽缸的每汽缸具有两个燃料喷射器的一个示例燃料系统。在一个实施例中，发动机的每个汽缸都可以具有两个燃料喷射器。这两个喷射器可以配置在不同的位置，如两个进气道喷射器，一个进气道喷射器和一个直接喷射器(如图2所示)，或其它情况。
同样，如在此所述，存在汽缸、燃料喷射器，及排气系统的多种配置，以及燃料蒸气抽取系统和排气氧传感器位置的多种配置。
继续图2，图2示出了多喷射系统，其中发动机10具有直接和进气道燃料喷射两者，以及火花点火。包括多个燃烧室的内燃发动机10由电子发动机控制器12控制。发动机10的燃烧室30如图所示包括燃烧室壁32，活塞36位于其中并连接到曲轴40。起动机电动机(未示出)可以经由飞轮(未示出)连接到曲轴40，或者也可以使用直接发动机起动。
在一个具体示例中，如果需要的话，活塞36可以包括凹陷或槽(未示出)来帮助形成分层的进气和进燃料。然而，在可选实施例中，可以使用平坦的活塞。
燃烧室或汽缸30如图所示经由相应的进气门52a和52b(未示出)及排气门54a和54b(未示出)与进气歧管44和排气歧管48连通。如此，虽然可以使用每汽缸四个气门，在另一示例中，也可以使用每汽缸单个进气门和单个排气门。在又一个示例中，可以使用每汽缸两个进气门和一个排气门。
燃烧室30可以具有压缩比，这是当活塞36位于下止点与位于上止点时的容积比率。在一个示例中，压缩比约为9∶1。然而，在使用不同燃料的某些示例中，压缩比可以增加。例如，它可以在10∶1和11∶1、或11∶1和12∶1之间，或更高。
燃料喷射器66A如图所示直接连接到燃烧室30且与通过电子驱动器68A从控制器12接收的信号脉冲宽度dfpw成比例地直接向其中供给喷射的燃料。虽然图2将喷射器66A表示为侧置喷射器，它也可以位于活塞上方，如靠近火花塞92的位置。由于某些基于酒精的燃料具有更低的挥发性，这样的位置可以改进混合及燃烧。或者，喷射器可以位于上方并靠近进气门来改进混合。
燃料和/或水可以由包括燃料箱、燃料泵，及燃料导管的高压燃料系统(未示出)向燃料喷射器66A供给。或者，燃料和/或水可以由单级燃料泵以较低压力供给，在此情况，直接燃料喷射正时在压缩行程期间会比使用高压燃料系统的情况受到更多限制。此外，虽然未示出，一个或多个燃料箱可以每个都具有向控制器12提供信号的压力传感器。
燃料喷射器66B如图所示连接到进气歧管44，而不是直接连接到汽缸30。燃料喷射器66B与通过电子驱动器68B从控制器12接收的信号脉冲宽度pfpw成比例地供给喷射的燃料。注意，单个驱动器68可用于两个燃料喷射系统，或可以使用多个驱动器。燃料系统164也被示意性地示出向进气歧管44供给蒸气，其中燃料系统164还连接到喷射器66A和66B(虽然未在本图中示出)。可以使用各种燃料系统和燃料蒸气抽取系统。
进气歧管44如图所示经由节气板62与节气门体58连通。在此具体示例中，节气板62连接到电动机94，使得椭圆形的节气板62的位置通过电动机94由控制器12控制。此配置可以称为电子节气门控制(ETC)，这也可以在怠速控制期间使用。在可选实施例中(未示出)，平行于节气板62安排旁通空气通道，以通过定位于空气通道内的怠速控制旁通阀在怠速控制期间控制吸入的空气流。
排气传感器76如图所示连接到催化转化器70上游的排气歧管48(其中传感器76可以对应于各种不同的传感器)。例如，传感器76可以是用于提供排气空燃比的指示的多种已知传感器中的任何一种，如线性氧传感器、UEGO、双态氧传感器、EGO、HEGO，或HC或CO传感器。在此具体示例中，传感器76是向控制器12提供信号EGO的双态氧传感器，控制器12将信号EGO转换为双态信号EGOS。信号EGOS的高电压状态指示排气浓于化学计量，而信号EGOS的低电压状态指示排气稀于化学计量。信号EGOS可在反馈空燃比控制期间有利地使用以在化学计量的均匀操作模式期间将平均空燃比保持在化学计量。空燃比控制的更多细节包括在本文中。
无分电器点火系统88经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花以响应来自控制器12的点火提前信号SA。
控制器12可以通过控制喷射正时、喷射量、喷射模式等等，使燃烧室30以多种燃烧模式运作，包括均匀空燃比模式和/或分层空燃比模式。此外，可以在燃烧室中形成分层和均匀混合气的组合。在一个示例中，可以通过在压缩行程期间操作喷射器66A来形成分层。在另一示例中，可以通过在进气行程期间运行喷射器66A和66B中的一个或两者(可以是开启气门喷射)来形成均匀的混合气。在又一个示例中，可以在进气行程之前运行喷射器66A和66B中的一个或两者(可以是关闭气门喷射)来形成均匀的混合气。在又一个示例中，可以在一个或多个行程期间(如，进气、压缩、排气等)使用来自喷射器66A和66B中的一个或两者的多次喷射。更多的示例可以是在不同的条件下使用不同的喷射正时和混合气形成，如下文所述。
控制器12可以控制由燃料喷射器66A和66B供给的燃料量，这样可以选择燃烧室30中均匀的、分层的、或均匀/分层组合的空燃混合气使其处于化学计量、浓于化学计量值，或稀于化学计量值。
虽然图2对该汽缸示出了两个喷射器，一个是直接喷射器而另一个是进气道喷射器，但在可选实施例中，可以例如对该汽缸使用两个进气道喷射器，同时使用开启气门喷射。
排放控制装置72如图所示位于催化转化器70下游。排放控制装置72可以是三元催化剂或NOx捕集器，或其组合。
控制器12如图所示为微计算机，包括微处理器单元102、输入/输出端口104、用于可执行程序和校准值的电子存储介质，在此具体示例中如图所示为只读存储器芯片106、随机存取存储器108、保活存储器110，及常规数据总线。除了先前讨论的那些信号之外，控制器12如图所示还从连接到发动机10的传感器接收各种信号，包括来自连接到节气门体58的质量空气流量传感器100的吸入质量空气流量(MAF)测量值，来自连接到冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)，来自连接到曲轴40的霍尔效应传感器118的齿面点火传感器信号(PIP)，及来自节气门位置传感器120的节气门位置(TP)，来自传感器122的绝对歧管压力信号(MAP)，来自爆震传感器182的爆震指示，及来自传感器180的绝对或相对环境湿度的指示。发动机转速信号RPM由控制器12通过信号PIP以常规方式生成，而来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP提供进气歧管中的真空或压力的指示。在化学计量的操作期间，此传感器可以给出发动机负荷的指示。此外，此传感器和发动机转速一起可以提供吸入汽缸中的进气(包括空气)的估计。在一个示例中，传感器118也被用作发动机转速传感器，它在曲轴每旋转一周时产生预定数量的等距脉冲。
继续图2，示出了可变凸轮正时系统。具体来说，发动机10的凸轮轴130如图所示与摇臂132和134连接以驱动进气门52a、52b和排气门54a、54b。凸轮轴130直接连接到壳体136。壳体136形成具有多个齿138的齿轮。壳体136以液压方式经由正时链条或皮带(未示出)连接到曲轴40。因此，壳体136和凸轮轴130以基本上等于曲轴的速度旋转。然而，通过如本文稍后将描述的液压连接的处理，凸轮轴130相对曲轴40的位置可以由提前室142和延迟室144中的液压改变。通过允许高压液压液进入提前室142，凸轮轴130和曲轴40之间的相对关系提前。因此，进气门52a、52b和排气门54a、54b相对于曲轴40在早于正常的时间开启和关闭。类似地，通过允许高压液压液进入延迟室144，凸轮轴130和曲轴40之间的相对关系延迟。因此，进气门52a、52b和排气门54a、54b相对于曲轴40在晚于正常的时间开启和关闭。
虽然此示例示出了其中同时控制进气和排气门正时的系统，也可以使用可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双独立可变凸轮正时，或固定凸轮正时。此外，也可以使用可变气门升程。此外，可以使用凸轮轴齿面切换以在不同的操作条件下提供不同的凸轮齿面。再者，气门机构可以是指形从动滚轮、直接作用机械止回阀、机电、电液压，或摇臂的其它选择。
继续可变凸轮正时系统，连接到壳体136和凸轮轴130的齿138允许经由向控制器12提供信号VCT的凸轮正时传感器150测量相对凸轮位置。齿1、2、3和4较佳地用于测量凸轮正时并等距隔开(例如，在V-8双组发动机中，彼此间隔90度)，而齿5较佳地用于汽缸标识，如下文稍后所述。另外，控制器12发送控制信号(LACT、RACT)到常规的电磁阀(未示出)来控制进入提前室142或延迟室144的液压液的流量，或不让液压液进入两者。
可以用多种方式测量相对凸轮正时。总的来说，PIP信号的上升沿与从壳体136上的多个齿138中的一个接收信号之间的时间或旋转角度给出了相对凸轮正时的测量。对V-8发动机的具体示例来说，对两个汽缸组和五齿的齿轮，每一周旋转中四次接收特定组的凸轮正时的测量，及用于汽缸标识的额外信号。
传感器160也可以经由信号162来提供排气中的氧浓度的指示，它向控制器12提供指示O2浓度的电压。例如，传感器160可以是HEGO、UEGO、EGO，或其它类型的排气传感器。还应注意，如上文中参考传感器76所述的那样，传感器160可以对应于各种不同的传感器。
如上所述，图2仅示出了多汽缸发动机中的一个汽缸，且应理解，每个汽缸都具有其自身的一组进气/排气门、燃料喷射器、火花塞等等。
同样，在此处描述的示例实施例中，发动机可以连接到用于起动发动机的起动机电动机(未示出)。例如，可以在驾驶员旋转驾驶杆上的点火开关中的钥匙时，向起动机电动机加电。在发动机起动之后，例如发动机10在预定时间之后达到预定转速时，起动机分离。
继续图2，示出了排气再循环系统。通过与排气歧管48连通的常规EGR管172、EGR阀总成174，及EGR孔176，向进气歧管44提供排气。或者，管172可以是发动机中在排气歧管48和进气歧管44之间连通的内部路由通道。如本文中更详细的描述，EGR管172(或另一个EGR管或EGR管172的分支(未示出))可以配置为协助燃料系统分离混合燃料。
如上所述，发动机10可以用各种模式操作，包括稀混合气操作、浓混合气操作，及“接近化学计量”操作。“接近化学计量”操作可以指在化学计量空燃比周围振荡的操作。通常，此振荡操作通过来自排气氧传感器的反馈来控制。在此接近化学计量操作模式中，发动机可以在约一个化学计量空燃比的范围内操作。
可以使用反馈空燃比控制来提供接近化学计量操作。此外，来自排气氧传感器的反馈可用于在稀混合气和在浓混合气操作期间控制空燃比。特别地，开关类型的加热排气氧传感器(HEGO)可基于来自HEGO传感器的反馈和所需空燃比控制喷射的燃料(或通过节气门或VCT的补充空气)而用于化学计量空燃比控制。此外，UEGO传感器(它相对于排气空燃比提供基本上线性的输出)可用于在稀混合气、浓混合气和化学计量操作期间控制空燃比。在此情况中，燃料喷射(或通过节气门或VCT的补充空气)可以基于所需空燃比和来自传感器的空燃比进行调整。此外，如果需要的话，可以使用单个汽缸空燃比控制。可以取决于各种因素，对喷射器66A、66B或其组合做出调整，来控制发动机空燃比。
还应注意，可以使用多方法来保持所需的扭矩，如调整点火正时、节气门位置、可变凸轮正时位置、排气再循环量，及执行燃烧的汽缸的数量。此外，可以对每个汽缸单独调整这些变量，以在所有的汽缸之间保持汽缸平衡。虽然未在图2中示出，但发动机10可以连接到各种增压装置，如发动机增压器或涡轮增压器。在增压的发动机上，可以通过调整废气阀和/或压缩机旁通阀来保持所需扭矩。
现参考图3，提供具有燃料箱310的示例燃料系统布局，其中燃料箱310包含燃料加注盖312。该系统配置为接收燃料混合物使其通过加注管314并进入箱310，其中混合物可以是汽油/酒精混合物、汽油/酒精/水混合物，或如上所述的各种其他混合物，包括例如E10这样的汽油/乙醇混合物。箱310中的燃料混合物可以通过传送系统传送到分离器系统320，如双箭头316所示。传送系统316可以是单向传送，如将燃料混合物传送到分离器320，或可以实现双向传送，如从分离器或下游燃料系统回到箱310的回管。传送系统316可以包括泵、阀、多根分离管，或各种其他组件，如下文中参考示例系统所述。此外，虽然图3示出传送系统316在箱310的外部，但系统316以及分离器320和/或传送系统322的部分也可以位于或至少部分位于箱310内。
继续图3，其中还示出了位于分离器320和发动机(未示出)之间的下游传送系统322。传送系统322如图所示包括至少两根连接到分离器并取决于操作条件将不同量的物质或具有不同组分的燃料传送到发动机的分离管。如图3所示，在向发动机供给燃料时，传送系统322可以保持不同的燃料相互分离，或可以将燃料混合再一起向发动机供给，如图3所示。此外，像系统316那样，系统322也可以包括泵、阀、多根分离管、回管，或各种其他组件，如下文中参考示例系统所述。
分离器系统320配置为允许存储在箱310中的燃料混合物的两种或两种以上成分分离并分离地提供给发动机10，从而允许使用双喷射或混合喷射策略的优点而不给用户造成不便。
图4示出通过燃料分离/混合喷射策略操作发动机10的方法400的一个示例实施例。首先，方法400包括将混合燃料输入到箱310中，或接收混合燃料进入箱。在图4的实施例中，混合燃料包含碳氢化合物成分(如汽油)及酒精成分(包括但不限于乙醇或甲醇)。然而，应理解，可以使用任何适合的混合燃料，包括但不限于其他极性和/或氧化燃料，如乙醚和酯，及其他非极性和/或碳氢化合物燃料，如柴油。
接下来，方法400包括在404将混合燃料分离为富集碳氢化合物的馏分和富集酒精的馏分。如在本文中所用，术语“富集碳氢化合物”指在分离之后排除了酒精的燃料容积，或从混合燃料中排除的包含碳氢化合物的燃料的容积，这取决于分离器是配置为萃取碳氢化合物还是酒精成分。类似地，术语“富集酒精”指在分离之后排除了碳氢化合物的燃料容积，或从混合燃料中的碳氢化合物部分排除的包含酒精的燃料(或其他氧化或极性燃料)的容积，这取决于所使用的分离机制。应理解，“富集碳氢化合物”或“富集酒精”的馏分中的酒精和碳氢化合物成分的相对浓度可以高于或低于那些馏分中的另一相应成分。此外，术语“馏分”在本文中仅用于表示在分离过程之后的燃料容积，且并不意味着使用任何特定类型的分离过程。
在将混合燃料分离为至少富集酒精和富集碳氢化合物的馏分之后，方法400接下来包括基于发动机操作条件控制向发动机10供应来自富集酒精的馏分的燃料和来自富集碳氢化合物的馏分的燃料。例如，如果检测到发动机爆震，则可以提供更大相对量的来自富集酒精的馏分的燃料来减少爆震。此外，在具有两种以上输入的燃料系统中，可以添加来自第三输入的水来帮助防止预点火。或者，富集酒精的馏分可以包含一定量的水来帮助防止预点火。作为另一个示例，随着发动机负荷增加，可以向发动机提供更大相对量的来自富集碳氢化合物的馏分的燃料，从而向发动机提供更多能量。应理解，这些只是控制向发动机10供应富集酒精的燃料馏分和富集碳氢化合物的燃料馏分的示例方法，且可以基于任何其他适合的发动机操作条件或为任何其他适合的目的调整来自这些馏分的燃料的相对量(或比率)。其他示例包括但不限于，减少排放和/或增加燃料经济。
任何适合的方法和/或结构都可用于分离根据本发明的燃料系统中的混合燃料。例如，在某些实施例中，可以使用水萃取将可溶于水的燃料成分(如，甲醇、乙醇等)从不溶于水的燃料成分中排除。图5总地在500处示出具有用于从碳氢化合物燃料成分中分离酒精(或其他极性燃料成分)的水萃取系统的燃料系统的示例实施例。燃料系统500包括用于接收用户输入的燃料的燃料箱510，及与箱510流体连通并配置为接收来自箱510的混合燃料的萃取箱520。在本文中所用的术语“流体连通”(及其变型)指组件之间存在流体路径，且并不意味着也不排除任何中间结构或组件的存在，也不意味着路径总是对流体流开放或可用。
燃料系统500还包括与萃取箱520流体连通并用于从混合燃料中萃取燃料成分的萃取液源522。萃取液源可以配置为以任何适合的方式向萃取箱520提供任何适合的萃取液。适合的萃取液包括那些与混合燃料中要萃取的一种或多种成分混溶而与混合燃料中不萃取的一种或多种成分不混溶的流体。在混合燃料包含低碳数烷基醇和汽油时，适合的萃取液的一个示例是水。在一个实施例中，萃取液源522包括可以例如由用户或在汽车保养期间将水定期添加到其中的收集槽。或者，萃取液源522可以包括液化空气、排气等中的水蒸气的冷凝器。例如，收集器可以位于空调单元内或连接到空调单元以便收集液化的水。
萃取箱520可以包括混合器或搅拌器(示意性地在524处示出)来确保萃取液和混合燃料很好地混合以用于萃取过程。或者，萃取箱520可以不包括混合器而相反可以依赖于驾驶中的动量改变(例如，撞到障碍物、加速/减速等)来帮助混合萃取液和混合燃料。此外，在可选实施例中，可以通过位于萃取箱上游并通向萃取箱的导管将萃取液添加到混合燃料中。这些流体可以在导管中流动时以及进入萃取箱520后混合。在这些实施例的任一个中，在混合之后，可以允许在萃取箱中分离这些流体。在混合之后，包含富集酒精的馏分的水相沉入萃取箱520的底部，而富集碳氢化合物的馏分上升到富集酒精的馏分的上面。为了分离两种馏分，可以在萃取箱520中在高于富集酒精的馏分与富集碳氢化合物的馏分之间边界的水平的位置提供用于富集酒精的馏分的第一出口来允许排除富集碳氢化合物的馏分，而可以在低于该边界的水平(例如，在萃取箱520底部)提供第二出口来允许排除富集酒精的馏分。
在从萃取箱520中排除之后，富集碳氢化合物的馏分和富集酒精的馏分之一或两者可以在提供给发动机10之前存储在存储箱中(分别在530a和530b处示出)。或者，可以通过喷射器66A、66B或通过进气歧管44直接向发动机提供富集碳氢化合物的馏分和富集酒精的馏分之一或两者，而不将其存储在存储箱中。可以提供与控制器12通信的传感器540来输出与出现在萃取液中的酒精量成比例的信号。通过该信号，控制器12可以确定富集酒精的馏分中每单位容积的卡路里含量，用于控制两种燃料馏分添加到发动机。适合用作传感器540的传感器包括，但不限于，折射率传感器。
作为一个示例，向发动机供给的分离物质的相对量可以根据分离器产生的富集碳氢化合物的馏分和富集酒精的馏分的组成而变化。在此，可以提供一致的爆震减少水平同时还提供所需的发动机扭矩，从而补偿卡路里含量和爆震抑制有效性的变化。
图6总地在600处示出燃料系统和分离器的另一个实施例。燃料系统600包括燃料箱610、分离器620、第一燃料馏分存储箱630a、第二燃料馏分存储箱630b，及冷凝器640。燃料系统600还包括配置为将来自发动机排气歧管48的排气再循环进入分离器620中的排气再循环(EGR)管650。排气再循环管650可以和图2所示的排气再循环管170相同，或可以是分离的管或管170的分支。
分离器620包括分隔第一通道624和第二通道626的阻挡层622。阻挡层622至少部分地由选择性地以比混合燃料中的其他成分更高的速率传送混合燃料中的一种成分，甚至于基本上排除其他成分的一种或多种材料制成。萃取的燃料成分穿越阻挡层622进入第二通道626，而不萃取的燃料成分留在第一通道624中。以此方式，可以在第一通道的出口处收集第一燃料馏分(富集碳氢化合物或富集酒精，这取决于用于阻挡层622的材料是选择性地通过碳氢化合物还是酒精)，且可以在第二通道的出口处收集第二燃料馏分。可以引导由排气再循环管650提供的再循环排气作为混合燃料输入流过阻挡层622的对面一侧，从而传送扩散通过阻挡层622从而离开阻挡层622的燃料成分。这可以提高燃料跨阻挡层传送的速率。此外，再循环排气还可用于加热分离器，这也可以帮助促进萃取的燃料成分的跨膜全蒸发，从而增加跨阻挡层622的燃料传送速率。
冷凝器640可用于在全蒸发过程之后从再循环排气流中液化萃取的燃料成分，以及水蒸气和任何其他可液化的排气成分。液化的萃取燃料然后可以收集在第一燃料馏分存储箱630a中以供发动机10在以后使用。还可以将再循环排气提供给发动机10的进气歧管，如图6所示，或可以作为排气从发动机中排放。应理解，可以引导再循环排气在流过分离器之前或之后通过其他组件。这些其他组件的一个示例是EGR冷却器，它可以位于分离器620的上游或下游。
阻挡层622可以由任何适合的一种或多种材料形成。适合的材料包括选择性地通过混合燃料中的一种类型燃料而排除或基本上排除混合燃料中的一种或多种其他类型燃料的材料、以比其他类型燃料更高的速率通过一种类型燃料的材料，或拥有任何其他属性以允许富集混合燃料中选择的燃料类型的材料。选择性可以基于所需燃料成分之间的物理属性的任何适当差别。其示例包括但不限于，燃料成分的相对极性、燃料成分对选择性材料的表面的化学反应和/或表面吸收特性、燃料成分的分子大小相对于选择性材料的孔大小，及这些属性的组合。
在一个实施例中，阻挡层622包括对混合燃料中选择的燃料成分具有化学或物理亲和性的材料。例如，在混合燃料包括乙醇(或其他低碳数醇)和汽油时，对极性分子具有亲和性的聚合材料可用于选择性地传送乙醇分子，而基本上排除碳氢化合物。对低碳数醇，如甲醇、乙醇和丙醇具有选择性的适合的聚合材料的示例包括但不限于，聚乙烯醇、聚砜、聚醚(醚酮)、聚二甲基硅氧烷，及三乙酸纤维素。这些材料会表现出优先于倾向表现出更加非极性行为的汽油的碳氢化合物成分而选择性传送极性分子。这类材料在选择性地传送可以在混合燃料中使用的其他氧化或极性燃料成分，如乙醚和酯时也很有效。在某些实施例中，可以用陶瓷、金属、或其他刚性支撑来支撑聚合材料，聚合物在陶瓷、金属、或其他刚性支撑上沉积为薄或厚的膜。在其他实施例中，聚合材料可以构成选择性阻挡层的主要部分。
在另一个实施例中，选择性阻挡层622可以包括基于大小选择性优先于碳氢化合物成分选择性地通过混合燃料中的低碳数醇成分的材料。汽油中最小的主要成分可以包括异辛烷和庚烷，及其他被发现处于较低浓度的小成分可以包括带支链和带环的己烷、戊烷，和丁烷。相比之下，乙醇比这些碳氢化合物更小。因此，多孔的材料，如沸石或其他多孔金属氧化物，甚至是多孔金属，都可用于以比更大的碳氢化合物更高的速率传送更小的乙醇分子。可以使用任何适合的多孔材料。在一个具体实施例中，可以使用沸石Y。此外，可以对金属氧化物的孔进行化学改进来改变或增强该材料的选择性传送属性。例如，在多孔材料是沸石时，可以使用离子交换来增加极性和/或改进孔内的酸度来增强酒精通过材料的传送。类似地，如果需要从混合燃料中萃取碳氢化合物而不是酒精，则烷基硅氧烷或包含有机官能团的其他硅氧烷可以和沸石孔内的二氧化硅位点进行化学反应。以此方式，有机硅氧烷的甲硅氢氧基团可以在孔内通过化学键连接到沸石，且有机官能团形成非极性表面，从而允许非极性分子通过材料扩散而禁止传送极性物质。这样的表面改进也可用于减少所传送的保持吸附在孔表面而未通过孔传送的燃料成分的量。类似地，孔可以镀上对混合燃料中的极性或非极性成分具有亲和性的聚合材料涂层。可以增强材料通过酒精而基本排除非极性碳氢化合物的选择性的聚合涂层的示例包括但不限于，聚乙烯醇、聚二甲基硅氧烷、聚醚一氨基嵌段共聚物、聚醚砜，及聚醚醚酮。应理解，这些只是可能的多孔材料的示例及可对多孔材料进行的改进，且可以使用任何其他适合的材料和/或材料改进。
分离器620可以具有用于执行混合燃料分离的任何适合的配置。图7总地在720处示出适合的分离器配置的一个示例实施例。分离器720包括由选择性阻挡层724界定的内部通道722，及由外壁728界定的外部通道726。内部通道722可以配置为接收来自燃料箱的混合燃料流。如图7中的箭头所示，萃取的混合燃料成分从内部通道跨膜传送到外部通道。
内部通道722可以包括节流730或收缩来减缓通过内部通道722的流体流并增大混合燃料对选择性阻挡层724的压力。这可以有助于提高萃取的燃料成分的传送速率和回收率。另外，可以使用泵和/或其他组件提供另外的压力控制来优化混合燃料在分离器中的压力，以促进跨选择性阻挡层传送所需燃料成分。这样的系统可以允许将压力从大气压(环境压力)调整到几千磅每平方英寸。
萃取的燃料成分可以在外部通道728中作为液体回收，或在阻挡层724是全蒸发膜时作为气体回收。在萃取的燃料成分作为气体回收时，可以在冷凝器中将其转化为液相用来存储，如图6所示，或可以用气相提供给喷射器或进气歧管而不进行液化。此外，如图6所示，可以引导再循环排气通过外部通道728来加热分离器720和/或帮助收集萃取的燃料成分，从而增加通过选择性阻挡层724的燃料传送速率。或者，另一种萃取液，如来自储液罐或冷凝器的水，可以流过外部通道728来收集萃取的燃料成分并促进增加传送速率。在这些实施例中，水或其他萃取液可以在通过分离器720之前被加热，或可以通过另一个源(例如，电加热器或在分离器720外围流动的再循环排气)加热分离器720。
再循环排气(或其他萃取液)可以按照与通过内部通道722的混合燃料流相反的方向通过外部通道728，如图7所示，或可以按相同的方向流动。此外，在可选实施例中，可以向外部通道728提供混合燃料，而向内部通道提供再循环排气或其他萃取液。在这些实施例中，外部通道728可以包括节流来减缓混合燃料的流动并增加混合燃料对选择性阻挡层724的压力。节流可以在直径、周长和/或截面面积上进行调整，以允许根据需要调整混合燃料对选择性阻挡层724的压力。
图8总地在820处示出分离器的另一个示例实施例。分离器820包括界定多个内部通道的多个管状的选择性阻挡层822，而不是具有由外壁包围的单个管状的选择性阻挡层。该多个管状阻挡层822包含在界定出单个外部通道的单个管状外壁824内。提供用于使流体流过多个管状阻挡层822的第一输入826，及提供用于使流体流过管状外壁824内部及在多个管状内部阻挡层822外围流动的第二输入828。以此方式，相对于图6的实施例可以增加选择性传送阻挡层的表面积。这种萃取系统的示例包括由新泽西州汤姆斯河的Permapure有限责任公司以商标名PERMAPURE销售的可透水选择性阻挡层。
图9总地在920处示出分离器的另一个示例实施例。分离器920包括选择性阻挡层922和外壁924，外壁924将由其界定的内部划分为第一通道926和第二通道928。选择性阻挡层922采取跨外壁924内部布置的线性膜形式。可以向第一通道926和第二通道928中的一个提供混合燃料，而可以从第一通道926和第二通道928中的另一个中回收萃取的燃料成分。取决于用于选择性阻挡层922的材料，选择性阻挡层922可以包括支撑选择性阻挡层材料的刚性支撑材料(例如，金属或陶瓷材料)。这样的刚性阻挡层材料可以帮助支撑选择性阻挡层材料来承受可能在燃料分离过程中使用的升高的压力。在其他实施例中，选择性阻挡层材料可以十分牢固和坚硬而允许免去支撑。
图10总地在1020处示出分离器的另一个示例实施例。分离器1020类似于上述其他实施例，因为它也包括选择性阻挡层1022和外壁1024，外壁1024将由其界定的内部划分为第一通道1026和第二通道1028。然而，选择性阻挡层1022采取折叠或带有褶皱的阻挡层的形式，而不是线性阻挡层的形式。可以向第一通道1026和第二通道1028中的一个提供混合燃料，而可以从第一通道1026和第二通道1028的另一个中回收萃取的燃料成分。与线性阻挡层相反，使用折叠或带有褶皱的阻挡层可以帮助增加选择性阻挡层的表面积，从而可以帮助增加燃料分离速率。应理解，折叠或带有褶皱的阻挡层也可以结合诸如图7和图8的实施例中所示的那些管状阻挡层结构使用。
图11总地在1120处示出分离器的另一个示例实施例。分离器1120包括选择性阻挡层1122、外壁1124，及由选择性阻挡层分隔的第一通道1126和第二通道1128。分离器1120还包括位于选择性阻挡层1122的相反两侧的第一电极1130和第二电极1132。此外，选择性阻挡层1122可以至少部分地由离子或电传导的聚合或无机材料制成，聚吡咯是导电聚合物的一个示例。使用电压和/或电流源1134可以跨越和/或通过膜分别施加电压和/或电流。在此实施例中，可以使用酒精部分的可极化属性跨膜感应离子流。此外，可以感应氢氧化物官能团在传送期间释放出质子，产生氧阴离子，该氧阴离子可通过在多孔膜材料表面和内部与阳离子官能团进行的极性交互，和/或通过带电的乙氧基阴离子响应于所施加的电场所作的运动而被选择性地传送。在所述实施例中，电极1130和1132分别如所示基本上覆盖选择性阻挡层1122的整个下表面和上表面。然而，应理解，任何适合的配置和/或布置中的电极都可用于以电化学或电泳方式跨选择性膜移动选择的混合燃料种类。
图12总地在1200处示出燃料系统的另一个示例实施例。燃料系统1200包括燃料箱1210、燃料分离器1220，及用于在分离之后并在提供给发动机之前存储富集燃料馏分的第一和第二燃料馏分存储箱(1230a，1230b)。燃料系统1200还包括萃取液存储箱1240及分离器加热器1250。这与其中再循环排气作为萃取液和作为用于加热分离器的热源使用的上述实施例不同。任何适合的流体都可用作萃取液。例如，在某些实施例中，萃取液可以包括由用户定期或不定期地添加到存储箱1240中的水，和/或可以包括配置为液化空气中的水蒸气来收集用作萃取液的水的冷凝器。此外，萃取液存储箱1240可以包括以常规方式在汽车中使用用于存储水溶液的存储箱。例如，在一个实施例中，液体存储箱1240包括挡风玻璃清洗液箱，从其中吸取液体用于清洗汽车挡风玻璃并用于在燃料分离之后萃取/排除从分离器1220传送的燃料成分。
在需要加热分离器的情况下，可以可选地使用加热器1250以便例如提高所需燃料成分跨选择性阻挡层的传送速率，和/或使分离的燃料成分在分离器1220中以气相回收(即，使用全蒸发分离)。任何适合的热源都可以用作加热器1250。其示例包括但不限于，电加热器、来自发动机的辐射加热、再循环排气，和/或这些热源的组合。
图13总地在1300处示出燃料系统的另一个示例实施例。燃料系统1300包括燃料箱1310、燃料分离器1320，及用于加热分离器和/或回收来自分离器的萃取燃料种类的排气再循环系统1340。然而，燃料系统1300只包括单个燃料馏分存储箱1330，而不是包括两个燃料馏分存储箱。相反将另一燃料馏分(例如，由再循环排气携带的全蒸发的燃料馏分)直接提供给发动机10，而不进行液化和存储。可以将该燃料馏分提供给直接喷射器、进气道喷射器，和/或进气歧管。应理解，可以使用各种结构用于控制进入发动机10的气相燃料馏分的流量，包括但不限于燃料泵、燃料导管、用于检测气体混合物中的卡路里含量的传感器，及压力传感器等。
图14总地在1400处示出燃料系统的又一个示例实施例。燃料系统1400包括燃料箱1410、分离器1420，及用于加热分离器和/或回收来自分离器的萃取燃料种类的排气再循环系统1440。然而，燃料系统1440并不包括位于分离器和发动机10之间的燃料馏分存储箱。相反，将两种燃料馏分直接提供给发动机。可以将燃料馏分中的一种或两者提供给任何适合的喷射器和/或在合适的情况下可以作为气体混合物直接提供给进气歧管。
如上所述，在选择性阻挡层使用全蒸发或产生作为萃取产物的燃料蒸气混合物时，燃料蒸气可以直接向气体喷射器供给，或可以作为与空气或空气和再循环排气组合的混合物供给到进气歧管中，从而回到燃烧室中。在这些实施例中，为了通过确定向燃烧室供给的燃料量来帮助提供更好的燃烧控制，可以通用使用如排气氧传感器(例如，如图14中的1460所示)这样的装置，或另一种适合的装置进行空燃比测量，以确定提供给喷射器或进气歧管的气体中的燃料含量。来自该装置的信号可以用在反馈控制环配置中，且可以修正进入燃烧室的气体燃料的流量或测得的进入混合物中的空气量，这在内燃发动机控制中是常规的。
在任何一个上述实施例中，需要控制分离器的操作，以便例如调整分离中的燃料的量来响应发动机操作条件。例如，在某些情况下，可能需要减少从碳氢化合物燃料中萃取的酒精量。在选择性阻挡层配置为选择性地传送酒精时，可以例如通过降低分离器的温度、降低通过分离器的萃取液的流量、降低分离器中的混合燃料压力，或以任何其他适合的方式，来减缓酒精的传送。类似地，可以例如通过增加分离器的温度、增加通过分离器的萃取液的流量、增加分离器中的混合燃料压力，或以任何其他适合的方式，来增加酒精跨阻挡层的传送速率。类似地，在选择性阻挡层配置为选择性地传送碳氢化合物时，可以按类似方式调整碳氢化合物的传送速率。此外，可以提供绕过分离器的旁通管(未示出)用于不需要分离混合燃料的情况。此外，也可以通过提供用于选择性地开启或关闭图6-14的任何实施例中的第二通道的机制(其中从分离器中排除萃取的成分)来控制分离。在通道向它所连接的导管关闭时，萃取的燃料成分的蒸气压力和/或浓度会增加，这会减缓并最终停止萃取的燃料成分跨阻挡层传送。应理解，可以调整分离器的性能来响应任何适合的事件或条件，包括但不限于，变化的发动机负荷、排放条件、不同燃料馏分的不同消耗速率等。
在某些实施例中，可以监视分离器的性能来对分离器提供更大程度的控制。可以按任何适合的方式监视分离器的性能。例如，可以通过诸如分离器温度、混合燃料进入分离器的流速、在分离器内的混合燃料压力、混合燃料的组成，和/或在分离器内的再循环排气(或其他萃取液)的压力和/或流速这样的变量来推断或计算分离速率。此外，也可以通过测量萃取液的卡路里含量(例如，通过UEGO传感器)，和/或在萃取的流体是酒精时通过以光学方式测量液相萃取液中的酒精含量来计算分离速率。应理解，这些只是监视、计算或估计分离器性能的示例方法，且可以使用任何适合的方法。
本发明的主题包括在此公开的各种系统和配置，及其它特征、功能，和/或属性的所有新颖和非显而易见的组合及子组合。下面的权利要求特别指出视为新颖和非显而易见的特定组合及子组合。这些权利要求可能引用“一个”元素或“第一”元素或其等价。这样的权利要求应被理解为包括对一个或一个以上这样的元素的结合，而不是要求或排除两个或两个以上这样的元素。所公开的特征、功能、元素和/或属性的其它组合及子组合可以通过本发明权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中提供新的权利要求来请求保护。这样的权利要求，无论是在范围上比原始权利要求更宽、更窄、等价或不同，都应被视为包括在本发明的主题之内。

Claims (19)

1.在具有内燃发动机、燃料箱，及流体连通地位于所述燃料箱和发动机之间的萃取器的装置中，一种操作所述装置的方法，包括：
从所述燃料箱添加一定容积的混合燃料到所述萃取器中，其中所述混合燃料包含至少一种基本上非极性的燃料成分及至少一种极性燃料成分；
添加一定容积的极性溶剂到所述萃取器中；
从所述混合燃料中萃取至少一部分极性燃料到所述极性溶剂中，从而形成具有浓度增加的极性燃料的第一燃料混合物及具有浓度增加的基本上非极性燃料的的第二燃料混合物；及
以基于发动机操作条件选择的比率向发动机提供所述第一燃料混合物和第二燃料混合物，其中所述第一燃料混合物在提供至所述发动机之前直接提供至所述发动机或存储在存储箱中。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，添加一定容积的极性溶剂包括添加一定容积的水，并且所述第一燃料混合物包含一定量的水来帮助防止预点火。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述混合燃料中萃取至少一部分极性燃料到所述极性溶剂中包括混合所述极性溶剂和所述混合燃料，然后分离所述极性溶剂和所述混合燃料。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述极性燃料成分包括甲醇、乙醇、丙醇，及丁醇中的至少一种。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述极性溶剂是水，还包括从冷凝器中提供用于所述萃取器的水。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述极性溶剂是水，还包括从可再加注存储箱中提供用于所述萃取器的水。
7.一种装置，包括：
内燃发动机；
配置为保存混合燃料的燃料箱，所述混合燃料包括至少一种酒精和至少一种碳氢化合物的混合物；及
流体连通地位于所述燃料箱和内燃发动机之间并与所述燃料箱和内燃发动机连通的燃料萃取器，其中所述萃取器包括与所述燃料箱流体连通的燃料入口，与极性溶剂源流体连通的溶剂入口，与所述发动机流体连通的酒精燃料馏分出口，及与所述发动机流体连通的碳氢化合物燃料馏分出口；及
与所述发动机流体连通的水输入口，以输入水来防止预点火。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述碳氢化合物燃料馏分出口位于所述燃料萃取器上比所述酒精燃料馏分出口更高的位置。
9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述极性溶剂源包括冷凝器。
10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述极性溶剂源包括可再加注存储箱。
11.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述燃料萃取器还包括用于混合所述极性溶剂和所述混合燃料的混合器。
12.如权利要求7所述的装置，其特征在于，还包括流体连通地位于所述酒精燃料馏分出口和所述发动机之间的酒精燃料馏分存储箱。
13.一种装置，包括：
内燃发动机；
配置为保存混合燃料的燃料箱，所述混合燃料包括至少一种酒精和至少一种碳氢化合物的混合物；及
流体连通地位于所述燃料箱和内燃发动机之间并与所述燃料箱和内燃发动机连通的燃料萃取器；及
控制器，所述控制器具有处理器和存储器，所述存储器存有可由所述处理器执行的指令用于控制从所述燃料箱添加一定容积的混合燃料到所述萃取器，控制添加一定容积的极性溶剂到所述萃取器以从所述混合燃料中萃取至少一部分酒精，以形成酒精燃料馏分和碳氢化合物燃料馏分，及以基于发动机操作条件选择的比率控制向所述发动机提供所述酒精燃料馏分和碳氢化合物燃料馏分，其中较大相对量的所述酒精燃料馏分提供至所述发动机以减少爆震。
14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，控制添加一定容积的极性溶剂包括控制添加一定容积的水。
15.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述酒精包括乙醇。
16.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述指令还可执行用于在控制向所述发动机提供所述酒精燃料馏分和碳氢化合物燃料馏分中的至少一个之前，控制所述酒精燃料馏分和碳氢化合物燃料馏分中的至少一个传送到存储箱。
17.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述指令还可执行用于在向所述发动机提供所述第一燃料混合物和第二燃料混合物之前，控制酒精燃料馏分和碳氢化合物馏分传送到分离的存储箱进行存储。
18.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述指令通过相对于所述碳氢化合物燃料馏分向所述发动机提供增加的酒精燃料馏分的量来响应发动机爆震，来执行基于发动机操作条件选择的比率控制向所述发动机提供所述酒精燃料馏分和碳氢化合物馏分。
19.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述指令通过相对于所述酒精燃料馏分向所述发动机提供增加的碳氢化合物燃料馏分的量来响应增加的发动机负荷，来执行基于发动机操作条件选择的比率控制向所述发动机提供所述酒精燃料馏分和碳氢化合物馏分。
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