JP2005146973A - 車載型燃料分離システム - Google Patents

Abstract

【課題】 原料燃料タンクの他に、低、高オクタン価用燃料タンクを備える車載型燃料分離システムにおいて、各燃料タンクの燃料残量が少なくなった場合に不都合が発生しないようにすることを目的とする。
【解決手段】 原料燃料タンク（３）の残量が所定値以下になったら原料燃料ポンプ（３１）を停止する。原料燃料タンクの残量が所定値以上で低オクタン価燃料タンク（５）の残量が所定値以下になったら制御弁（５５）の開度を増大する。原料燃料タンクの残量が所定値以上で高オクタン価燃料タンク（７）の残量が所定値以下になったら高オクタン価燃料タンクの残量が所定値以上になるまで高オクタン価燃料ポンプ（７１）を停止し、低オクタン価燃料で内燃機関（２）を稼動せしめる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、原料燃料を、燃料分離装置で、相対的にオクタン価が高い高オクタン価燃料と相対的にオクタン価が低い低オクタン価燃料に分離してなる燃料分離システム、特には車載型燃料分離システムに関する。

なお、燃料分離装置とは、原料燃料を相対的にオクタン価が高い高オクタン価燃料と相対的にオクタン価が低い低オクタン価燃料に分離できるものであればよく、分離膜等で原料燃料を分離して高オクタン価燃料と低オクタン価燃料に分離するものの他、例えば、燃料を改質して原料燃料を高オクタン価燃料と低オクタン価燃料に分離するものを含む。

原料燃料を貯留する原料燃料タンクと、原料燃料タンクから原料燃料ポンプで供給される原料燃料を相対的にオクタン価が高い高オクタン価燃料と相対的にオクタン価が低い低オクタン価燃料に分離する燃料分離装置と、燃料分離装置で分離された高オクタン価燃料を貯留する高オクタン価燃料タンクと、燃料分離装置で分離された低オクタン価燃料を貯留する低オクタン価燃料タンクと、高オクタン価燃料ポンプで高オクタン価燃料タンクから送出される高オクタン価燃料と低オクタン価燃料ポンプで低オクタン価燃料タンクから送出される低オクタン価燃料の一方が選択的に、あるいは、両方が所定の比率で同時に噴射される内燃機関とを、車両に搭載して成る車載型燃料分離システムが公知である。

例えば、特許文献１に記載の装置である。この装置では、原料燃料を車載された燃料分離装置で高オクタン価燃料と低オクタン価燃料に分離し、分離された燃料を、高オクタン価燃料タンクと低オクタン価燃料に貯留し、そこから、高オクタン価燃料と低オクタン価燃料を運転条件に適するように燃料噴射弁で混合して内燃機関の燃焼室に供給するようにされている。

そして、上記装置においては、燃料残量を監視した上で、分離された燃料を最後まで残りなく使い切るように燃料噴射弁から噴射される高オクタン価燃料と低オクタン価燃料の混合比率を変更する燃料マネジメントを実施している。しかしながら、このような燃料マネジメントを実施しても各燃料タンクの燃料残量が少なくなった場合、そのまま放置すると燃料ポンプ破損やエンスト等の不都合が発生する虞がある。

特開２００１−０５００７０号公報

本発明は上記問題に鑑み、原料燃料タンクの他に、燃料分離装置で分離された複数の燃料のための燃料タンクをそれぞれ別途備える車載型燃料分離システムにおいて、各燃料タンクの燃料残量が少なくなった場合に不都合が発生しないようにすることを目的とする。

請求項１の発明によれば、原料燃料を貯留する原料燃料タンクと、原料燃料タンクから原料燃料ポンプで供給される原料燃料を相対的にオクタン価が高い高オクタン価燃料と相対的にオクタン価が低い低オクタン価燃料に分離する燃料分離装置と、燃料分離装置で生成された高オクタン価燃料を貯留する高オクタン価燃料タンクと、燃料分離装置で分離された低オクタン価燃料を貯留する低オクタン価燃料タンクと、高オクタン価燃料ポンプで高オクタン価燃料タンクから送出される高オクタン価燃料と低オクタン価燃料ポンプで低オクタン価燃料タンクから送出される低オクタン価燃料の、一方が選択的に、あるいは、両方が所定の比率で同時に噴射される内燃機関とを、車両に搭載して成る車載型燃料分離システムにおいて、
原料燃料タンクの残量が所定値以下になった場合に、原料燃料タンクから燃料分離装置に燃料を供給する原料燃料ポンプを停止する、ようにした車載型燃料分離システムが提供される。

このように構成される車載型燃料分離システムでは、原料燃料タンクの残量が所定値以下になった場合には、原料燃料タンクから燃料分離装置に燃料を供給する原料燃料ポンプが停止される。この結果、燃料が無くなった状態で原料燃料ポンプが作動して原料燃料ポンプが焼き付いたり、燃料分離装置に気泡が混入することが防止される。

請求項２の発明によれば、請求項１に記載の車載型燃料分離システムにおいて、さらに低オクタン価燃料タンクの残量が所定値以下で、高オクタン価燃料の残量は所定量以上である場合には、
原料燃料ポンプの停止に加えて、低オクタン価燃料ポンプの停止し、高オクタン価燃料で内燃機関を稼動せしめる、ようにした車載型燃料分離システムが提供される。

このように構成される車載型燃料分離システムでは、原料燃料ポンプの焼き付き防止、燃料分離装置への気泡混入の防止に加えて、低オクタン価燃料タンクの残量が所定値以下になった場合には、低オクタン価燃料ポンプが停止され、高オクタン価燃料で内燃機関が稼動されるので、低オクタン価燃料ポンプの焼き付きが防止され、また、低オクタン価燃料用の燃料噴射系への気泡混入によるドライバビリティの悪化、あるいは、エンストも防止できる。

請求項３の発明によれば、請求項１に記載の車載形燃料分離システムにおいて、さらに高オクタン価燃料タンクの残量が所定値以下で、低オクタン価燃料の残量は所定量以上である場合には、
原料燃料ポンプの停止に加えて、高オクタン価燃料ポンプを停止し、高オクタン価燃料タンクの残量が所定値以上になるまでの間は低オクタン価燃料で内燃機関を稼動せしめる、ようにした車載型燃料分離システムが提供される。

このように構成される車載型燃料分離システムでは、原料燃料ポンプの焼き付き防止、燃料分離装置への気泡混入の防止に加えて、高オクタン価燃料タンクの残量が所定値以下になった場合には、高オクタン価燃料ポンプが停止され、高オクタン価燃料タンクの残量が所定値以上になるまでの間は低オクタン価燃料で内燃機関が稼動されるので、高オクタン価燃料ポンプの焼き付きが防止され、また、高オクタン価燃料用の燃料噴射系への気泡混入によるドライバビリティの悪化、あるいは、エンストも防止できる。

請求項４の発明によれば、請求項１に記載の車載型燃料分離システムにおいて、
高オクタン価燃料タンクから高オクタン価燃料を内燃機関に送給する高オクタン価燃料ポンプと、低オクタン価燃料タンクから低オクタン価燃料を内燃機関に送給する低オクタン価燃料ポンプとが、内燃機関が停止すると自動的に停止するようにされていて、
さらに、高オクタン価燃料タンクの残量と低オクタン価燃料タンクの残量が、共に、所定値以下になった場合に、
原料燃料ポンプの停止に加えて、さらに燃料分離装置で分離された低オクタン価燃料の低オクタン価燃料タンクへの送給速度を増大する、ようにした車載型燃料分離システムが提供される。

このように構成される車載型燃料分離システムでは、原料燃料ポンプの焼き付き防止、燃料分離装置への気泡混入の防止に加えて、低オクタン価燃料の低オクタン価燃料タンクへの送給速度を増大することによって、迅速に低オクタン価燃料タンクへ燃料が送給され低オクタン価燃料タンク内の低オクタン価燃料の枯渇が防止されエンストまでの内燃機関の稼動時間を稼ぐことができる。

請求項５の発明によれば、原料燃料を貯留する原料燃料タンクと、原料燃料タンクから原料燃料ポンプで供給される原料燃料を相対的にオクタン価が高い高オクタン価燃料と相対的にオクタン価が低い低オクタン価燃料に分離する燃料分離装置と、燃料分離装置で分離された高オクタン価燃料を貯留する高オクタン価燃料タンクと、燃料分離装置で分離された低オクタン価燃料を貯留する低オクタン価燃料タンクと、高オクタン価燃料ポンプで高オクタン価燃料タンクから送出される高オクタン価燃料と低オクタン価燃料ポンプで低オクタン価燃料タンクから送出される低オクタン価燃料の、一方が選択的に、あるいは、両方が所定の比率で同時に噴射される内燃機関とを、車両に搭載して成る車載型燃料分離システムにおいて、
原料燃料タンクの残量が所定値以上で、低オクタン価燃料タンクの残量が所定値以下になった場合には、
燃料分離装置で分離された低オクタン価燃料の低オクタン価燃料タンクへの送給速度を増大する、ようにした車載型燃料分離システムが提供される。

このように構成される車載型燃料分離システムでは、原料燃料タンクの残量が所定値以上で、低オクタン価燃料タンクの残量が所定値以下になった場合に低オクタン価燃料送給速度が増大されるので、迅速に低オクタン価燃料タンクへ燃料が送給され低オクタン価燃料タンクの枯渇が防止され低オクタン価燃料の内燃機関への供給が途絶せず低オクタン価燃料ポンプの焼き付きが防止され、また、燃料噴射系への気泡混入によるドライバビリティの悪化、あるいは、エンストも防止できる。なお、燃料が十分に分離できないまま燃料分離装置から低オクタン価燃料タンクへ送給され低オクタン価燃料タンク内の燃料のオクタン価は上昇するがエンストの防止を優先する。

請求項６の発明によれば、原料燃料を貯留する原料燃料タンクと、原料燃料タンクから原料燃料ポンプで供給される原料燃料を相対的にオクタン価が高い高オクタン価燃料と相対的にオクタン価が低い低オクタン価燃料に分離する燃料分離装置と、燃料分離装置で分離された高オクタン価燃料を貯留する高オクタン価燃料タンクと、燃料分離装置で分離された低オクタン価燃料を貯留する低オクタン価燃料タンクと、高オクタン価燃料ポンプで高オクタン価燃料タンクから送出される高オクタン価燃料と低オクタン価燃料ポンプで低オクタン価燃料タンクから送出される低オクタン価燃料の、一方が選択的に、あるいは、両方が所定の比率で同時に噴射される内燃機関とを、車両に搭載して成る車載型燃料分離システムにおいて、
原料燃料タンクの残量が所定値以上で、高オクタン価燃料タンクの残量が所定値以下になった場合には、
内燃機関への高オクタン価燃料ポンプを停止し、高オクタン価燃料タンクの残量が所定値以上になるまでの間は低オクタン価燃料で内燃機関を稼動せしめる、ようにした車載型燃料分離システムが提供される。

このように構成される車載型燃料分離システムでは、高オクタン価燃料タンクの残量が所定値以下になった場合には、高オクタン価燃料ポンプが停止され、高オクタン価燃料タンクの残量が所定値以上になるまでの間は低オクタン価燃料で内燃機関が稼動されるので、高オクタン価燃料ポンプの焼き付きが防止され、また、高オクタン価燃料用の燃料噴射系への気泡混入によるドライバビリティの悪化、あるいは、エンストも防止できる。

請求項１、２、３、４の発明によれば、原料燃料タンクの残量が所定値以下になった場合には、原料燃料タンクから燃料分離装置に燃料を供給する原料燃料ポンプが停止され、燃料が無くなった状態で原料燃料ポンプが作動して原料燃料ポンプが焼き付いたり、燃料分離装置に気泡が混入することが防止される。

請求項５の発明によれば、原料燃料タンクの残量が所定値以上で、低オクタン価燃料タンクの残量が所定値以下になった場合に低オクタン価燃料送給速度が増大される。その結果、迅速に低オクタン価燃料タンクへ燃料が送給され低オクタン価燃料タンクの枯渇が防止され、低オクタン価燃料の内燃機関への供給が途絶せず低オクタン価燃料ポンプの焼き付きが防止される。また、燃料噴射系への気泡混入によるドライバビリティの悪化、あるいは、エンストも抑制できる。

請求項６の発明によれば、高オクタン価燃料タンクの残量が所定値以下になった場合には、高オクタン価燃料ポンプが停止され、高オクタン価燃料タンクの残量が所定値以上になるまでの間は低オクタン価燃料で内燃機関が稼動される。その結果、高オクタン価燃料ポンプの焼き付きが防止され、また、燃料噴射系への気泡混入によるドライバビリティの悪化、あるいは、エンストも抑制できる。

以下、添付図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の車載用燃料分離装置の実施の形態の概略構成を模式的に示す図である。
図１において、１は車両、２は内燃機関、１１、１２は内燃機関２の燃料噴射弁を示している。本実施の形態では、後述するようにオクタン価の高い高オクタン価燃料とオクタン価の低い低オクタン価燃料とが使用され、それぞれの燃料を個別に噴射するために各気筒にそれぞれ２つの燃料噴射弁１１、１２が設けられている。図１の例では、低オクタン価燃料用の燃料噴射弁１１は各気筒内に直接燃料を噴射する筒内燃料噴射弁とされ、高オクタン価燃料用の燃料噴射弁１２は各気筒の吸気ポートに燃料を噴射するポート噴射弁とされている。

３は燃料（ガソリン）を貯留する燃料タンクである。タンク３には通常の（市販の）ガソリンが給油され、貯留されている。なお、本明細書では、燃料タンク３内に貯留されるガソリンは後述する分離燃料と区別するために原料燃料と呼び、その燃料タンクも原料燃料タンクと呼んでいる。原料燃料タンク３内の燃料は、フィードポンプ３１により燃料分離装置１０に供給され、そこで原料燃料よりオクタン価の高い高オクタン価燃料と原料燃料よりオクタン価の低い低オクタン価燃料とに分離される。分離された燃料はそれぞれ低オクタン価燃料タンク５と高オクタン価燃料タンク７とに貯留される。本実施の形態では燃料分離装置１０、各燃料タンク３、５、７は内燃機関２とともに車両１上に搭載されており、所謂車載型燃料分離システムを構成している。なお、２０は各種制御をおこなうＥＣＵ（電子制御ユニット）である。

低オクタン価燃料タンク５内の低オクタン価燃料はフィードポンプ５１により高圧燃料噴射ポンプ５３に供給され、ポンプ５３で昇圧後、低オクタン価燃料用燃料噴射弁１１から各気筒内に直接噴射される。また、高オクタン価燃料タンク７内の高オクタン価燃料は、フィードポンプ７１により高オクタン価燃料用燃料噴射弁１２に供給され、燃料噴射弁１２から各気筒の吸気ポートに噴射される。

このように、本実施の形態では低オクタン価燃料用と高オクタン価燃料用とに互いに独立した燃料噴射弁を使用しているため、機関の運転状態に応じて低オクタン価燃料と高オクタン価燃料との一方を選択的に、或いは両方の燃料を所定の比率で同時に、内燃機関２の各気筒に供給し、機関性能の向上と排気性状の改善とを達成している。すなわち、低オクタン価燃料は、着火性が非常に良好であるため、機関始動時や冷間運転時に使用して機関性能の向上や排気性状を改善できる。高オクタン価燃料は自己着火が生じにくく耐ノック性が高いため、高出力運転時に使用することにより点火時期を進角させて機関の出力を増大させることができる。

燃料分離装置１０は、分離ユニット１００と、熱交換器１２０、気液分離器１３０、原料燃料の循環ライン１４０及び循環ポンプ１４１等を備えている。
分離ユニット１００は、分離膜モジュール１１０を備えており、分離膜モジュール１１０は、耐圧容器からなるハウジング１１０ａ内を分離膜１１１で２つの区画１１３と１１５とに区分した構成とされている。分離膜１１１としては、ガソリン中の芳香族成分を選択的に透過させる性質を有するものが使用される。

分離膜１１１では、原料燃料を分離膜１１１の一方の側（例えば区画１１３側、すなわち低オクタン価燃料側）に比較的高い圧力で供給し、もう一方の側（例えば区画１１５側、すなわち高オクタン価燃料側）を比較的低圧に保持すると、主に原料燃料中の芳香族成分が分離膜１１１内を透過して分離膜１１１の低圧側（区画１１５側、すなわち高オクタン価燃料側）の表面に浸出して低圧側１１５に面した膜表面を覆うようになる。この、低圧側の膜表面を覆う液状の浸出燃料を除去することにより、高圧区画１１３側から低圧区画１１５側に連続的に分離膜１１１を通して芳香族成分の浸出が生じるようになる。

本実施の形態では、低圧側（区画１１５側内）の圧力を浸出した芳香族成分の蒸気圧より低い圧力に維持することにより、低圧側の膜表面を覆う芳香族成分を多く含む浸出燃料を蒸発させて連続的に表面から除去し、燃料蒸気の形で回収するようにしている。分離膜モジュール１１０の低圧側区画１１５から回収された燃料蒸気は、気液分離器１３０に送られてそこで冷却される。
そして、比較的沸点の高い芳香族成分は液化し、気液分離器１３０の下部には芳香族成分を多く含む液相の高オクタン価燃料が生成される。一方、気液分離器１３０の上部には底部に生成される液相燃料よりオクタン価の低い低沸点の燃料蒸気が分離される。

よく知られているように、ガソリン中の芳香族成分の量が増大するとガソリンのオクタン価（ＲＯＮ）は高くなる。このため、気液分離器１３０から回収される芳香族成分を多く含む燃料のオクタン価は原料燃料のオクタン価より大幅に高くなる。一方、分離膜モジュール１１０の高圧側区画１１３に残った、芳香族成分の一部が除去され高オクタン価成分含有量が少なくなった燃料は原料燃料よりオクタン価が低くなる。

すなわち、分離膜モジュール１１０の高圧側区画１１３に原料燃料を供給すると、低圧側区画１１５からは原料燃料よりオクタン価の高い高オクタン価燃料がベーパの形で回収され、更に気液分離器１３０で生成した液相分を分離回収することにより芳香族成分とオクタン価が更に増大された高オクタン価燃料が生成される。一方、高圧側区画１１３からは原料燃料から高オクタン価成分（芳香族成分）の一部が除去されて原料燃料よりオクタン価が低下した燃料が回収され、そのままの形で、あるいは気液分離器１３０で液相分を分離した後の蒸気と混合されて低オクタン価燃料となる。
つまり、分離膜モジュール１１０に原料燃料を供給する事により、原料燃料は高オクタン価燃料と低オクタン価燃料とに分離される。

ところで、原料燃料中の芳香族成分の内、分離膜を透過するものの割合（透過率）を高める、すなわち高オクタン価燃料の収率を高めるには、分離膜１１１の低圧側での温度をある最適温度範囲、例えば低圧側圧力が所定のの範囲で所定の温度範囲にあるようにする必要がある。

そこで、本実施の形態では、分離膜に供給される原料燃料温度が最適な温度範囲になるように電気式のヒータユニット１１２で分離ユニット１００を加熱し、分離膜１１１の分離性能を向上させ、分離後の高オクタン価燃料の収量が原料燃料の１５％以上、かつオクタン価が原料燃料のオクタン価より７ＲＯＮ以上高くなるようにしている。

分離ユニット１００はヒータユニット１１２で加熱される。その結果、分離ユニット１００で分離されて低オクタン価燃料タンク５に向かう低オクタン価燃料も加熱され、低オクタン価燃料の沸点よりも高くなってしまうので低オクタン価燃料タンク５に貯留する前に低オクタン価燃料の温度を低下させることが好ましい。そこで、熱交換器１２０を設けて、この加熱された低オクタン価燃料の熱で原料燃料を加熱するようにされている。

熱交換器１２０は、例えば通常のシェルアンドチューブまたはプレート型等の熱交換器とされ、分離ユニット１００で分離された低オクタン価燃料の燃料タンク５への戻りライン５４中の低オクタン価燃料と、原料燃料タンク３から分離ユニット１００への原料燃料供給ライン中の原料燃料とを熱交換させる。

なお、熱交換器１２０は低オクタン価燃料の温度が最も高い部分で原料燃料と低オクタン価燃料とを熱交換させることが好ましい。従って、熱交換器１２０は、低オクタン価燃料配管及び原料燃料配管の最も分離ユニット１００に近い部分に設け、熱交換器１２０到達以前に配管壁を通じた熱放散により低オクタン価燃料温度が低下することを抑制するとともに、熱交換器１２０を出た原料燃料が配管壁を通じた熱放散により温度が低下する前に分離ユニット１００に到達するようにすることが好ましい。

図中分離ユニット１００の上方に示されている、循環ライン１４０と循環ポンプ１４１は以下のように作用する。
原料燃料はタンク３から原料燃料供給ポンプ３１により熱交換器１２０を経て分離ユニット１００の循環ライン１４０に供給され、循環ライン１４０内では、原料燃料は高圧区画１１３に供給され分離膜１１１と接触する。分離膜と接触した後の原料燃料、すなわち低オクタン価燃料は循環ポンプ１４１により循環ライン１４０を経て分離膜モジュール１１０の高圧区画１１３に供給される。

循環ライン１４０内の低オクタン価燃料は回収ライン５４を通って低オクタン価燃料タンク５に回収されるが、回収配管５４には制御弁５５が設けられており、この制御弁５５の開度を制御することにより、分離膜モジュール１１０の温度制御のために循環ライン１４０内の流れと原料燃料の分離ユニット１００への供給量及び圧力が制御される。

分離膜モジュール１１０の低圧区画１１５はジェットポンプ１３１を介して気液分離器１３０と接続され、低圧区画１１５内の圧力は例えば５０ｋＰａ程度の圧力に維持される。分離膜１１１の低圧区画１１５側の表面に滲出した燃料は燃料蒸気となって気液分離器１３０内に吸引される。高オクタン価成分のみならずと低オクタン価成分も分離膜１１１を通過してしまうので燃料蒸気には高オクタン価成分と低オクタン価成分とが含まれている。

気液分離器１３０で芳香族成分（高オクタン価成分）のほとんどが液化し、かつ、それ以外の成分（低オクタン価成分）は気体の状態となる。従って、低圧区画１１５から吸引された燃料蒸気は、気液分離器１３０内で液相の高オクタン価燃料と、気相の低オクタン価燃料蒸気とに分離される。

気液分離器１３０の上部と分離膜モジュール１１０の低圧区画１１５は低オクタン価燃料蒸気循環ライン１３７で接続されており、気液分離器１３０内の気相の低オクタン価燃料蒸気は分離膜モジュール低圧区画１１５に再循環される。これにより、低圧区画１１５内では高オクタン価成分の蒸気圧を低く維持したまま低オクタン価成分の蒸気圧のみが増大し、高オクタン価成分（芳香族成分）の選択透過性が向上する。なお、循環ライン１３７には流量制御弁１３０５が設けられており、循環ライン１３７を流れる低オクタン価燃料蒸気の流量を制御することにより、低圧区画１１５と気液分離器１３０との圧力差を適宜な値に維持している。

気液分離器１３０には、液相の高オクタン価燃料の循環ライン１３８と循環ポンプ１３９、及び循環ライン１３８と高オクタン価燃料タンク７とを接続する高オクタン価燃料の回収ライン７７が設けられており、この回収ライン７７上には液面制御弁７５が配置されている。また、気液分離器１３０内の液面を検出する液面検出部７５ａが設けられている。気液分離器１３０内の高オクタン価燃料の液面が所定の高位高さに到達すると液面制御弁７５が開弁される。液面制御弁７５が開弁すると、循環ポンプ１３９から吐出された高オクタン価燃料は回収ライン７７から高オクタン価燃料タンク７に流入する。これにより、燃料分離装置１０で分離生成された高オクタン価燃料は燃料タンク７に移送されるようになる。
また、気液分離器１３０内の高オクタン価燃料の液面が所定の低位高さまで低下すると液面制御弁７５は閉弁され、循環ポンプ１３９から吐出された高オクタン価燃料は循環ライン１３７を通って気液分離器１３０内に循環する。

高オクタン価燃料が気液分離器１３０内に循環する際、ジェットポンプ１３１を通り、ジェットポンプ１３１内のベンチュリー部を通過する際に生じる負圧により、分離膜モジュール１１０の低圧部１１５内の燃料蒸気を気液分離器１３０内に吸引される。

低オクタン価燃料蒸気の循環ライン１３７と低オクタン価燃料タンク５とを接続する低オクタン価燃料蒸気回収ライン５７が設けられ、この低オクタン価燃料蒸気回収ライン５７は、前述の分離後の低オクタン価燃料回収ライン５４の制御弁５５下流側に配置した、ジェットポンプ１３１と同様なジェットポンプ５９の吸引側に接続されている。制御弁５５が開弁してジェットポンプ５９内を液状の低オクタン価燃料が流れると、気液分離器１３０内の低オクタン価燃料蒸気がジェットポンプ５９により吸引され、ジェットポンプ５９内で液状の低オクタン価燃料と混合して低オクタン価燃料タンク５に回収される。これにより、気液分離器１３０内の低オクタン価燃料蒸気が低オクタン価燃料タンク５に回収され、分離器１３０内の圧力上昇が防止される。

以上、本実施の形態の基本的な構成と作用を説明したので、以下、本発明にかかわる構成および作用について説明する。
本発明の目的は、前述したように、原料燃料タンクの他に、燃料分離装置で分離された複数の燃料のための燃料タンクをそれぞれ別途備える車載型燃料分離システムにおいて、各燃料タンクの燃料残量が少なくなった場合に不都合が発生しないようにすることである。

原料燃料タンクの残量が多い場合を原多、原料燃料タンクの残量が少ない場合を原少と略記し、
低オクタン価燃料タンクの残量が多い場合を低多、低オクタン価燃料タンクの残量が少ない場合を低少と略記し、
高オクタン価燃料タンクの残量が多い場合を高多、高オクタン価燃料タンクの残量が少ない場合を高少と略記すると、
以下のような八つのケースが存在する。

Ａ：原少＋低多＋高多
Ｂ：原少＋低少＋高多
Ｃ：原少＋低多＋高少
Ｄ：原少＋低少＋高少
Ｅ：原多＋低少＋高多
Ｆ：原多＋低多＋高少
Ｇ：原多＋低少＋高少
Ｈ：原多＋低多＋高多

そこで、図２、３のフローチャートによる制御をおこなって、これらの各ケースに適した処理をおこなっている。
そのために、まず、原料燃料タンク３には原料燃料タンク３内の燃料の残量を検出する原料燃料タンク残量計３２が、高オクタン価燃料タンク７には原料燃料タンク７内の燃料の残量を検出する原料燃料タンク残量計７２が、低オクタン価燃料タンク５には低オクタン価燃料タンク５内の燃料の残量を検出する低オクタン価燃料タンク残量計５２が、付設されていて、各残量計の検出した残量の信号はＥＣＵ２０に送達されるようになっている。

そして、フローチャートのステップ１では、まず機関運転中であるか、否か、が判定され、否定判定された場合は、ステップ２５に飛んで終了する。肯定判定された場合は、ステップ２に進み、ステップ２で原料燃料タンク３の残量VTが、予め定めた（残量が少いか、否か、を判定するための）判定値VTCより小さいか、否か、が判定される。肯定判定された場合はステップ３に進んで原料燃料タンク３の残量が少ないことを示すフラグFTをONにし、否定判定された場合はステップ４に進んで原料燃料タンク３の残量が少ないことを示すフラグFTをOFFにしてからそれぞれステップ５に進む。

次いで、ステップ５で低オクタン価燃料タンク５の残量VLが、予め定めた（残量が少いか、否か、を判定するための）判定値VLCより小さいか、否か、が判定される。肯定判定された場合はステップ６に進んで低オクタン価燃料タンク５の残量が少ないことを示すフラグFLをONにし、否定判定された場合はステップ７に進んで低オクタン価燃料タンク５の残量が少ないこを示すフラグFLをOFFにしてからそれぞれステップ８に進む。

次いで、ステップ８で高オクタン価燃料タンク７の残量VHが、予め定めた（残量が少いか、否か、を判定するための）判定値VHCより小さいか、否か、が判定される。肯定判定された場合はステップ９に進んで高オクタン価燃料タンク７の残量が少ないことを示すフラグFHをONにし、否定判定された場合はステップ１０に進んで高オクタン価燃料タンク７の残量が少ないことを示すフラグFHをOFFにしてからそれぞれステップ１１に進む。

この状態で上記のＡ〜Ｈの各ケースでは以下のようになる。
Ａ： FT=ON, FL=OFF、 FH=OFF
Ｂ： FT=ON, FL=ON、 FH=OFF
Ｃ： FT=ON, FL=OFF、 FH=ON
Ｄ： FT=ON, FL=ON、 FH=ON
Ｅ： FT=OFF, FL=ON、 FH=OFF
Ｆ： FT=OFF, FL=OFF、 FH=ON
Ｇ： FT=OFF, FL=ON、 FH=ON
Ｈ： FT=OFF, FL=OFF、 FH=OFF

ステップ１１ではFT=ONか、否か、が判定され、肯定判定された場合、すなわち、原料燃料タンク３の残量が少ない場合はステップ１２に進んで、FL=ON、かつ、FH=OFFか、否か、を判定する。ステップ１２で肯定判定された場合はステップ１３に進み、原料燃料ポンプ３１の停止をおこなうＸ処理と、低オクタン価燃料ポンプ５１を停止し、高オクタン価燃料で内燃機関２を稼動せしめるＡ処理と、を実行してからステップ２５に進んで終了する。したがって、上記のＢの場合にはＸ処理とＡ処理の２つの処理が実行される。

ステップ１２で否定判定された場合はステップ１４に進み、FL=OFF、かつ、FH=ONか、否か、を判定する。そして、ステップ１４で肯定判定された場合はステップ１５に進んで、前記のＸ処理と、高オクタン価燃料ポンプ７１を停止し、高オクタン価燃料タンク７の残量が所定値以上になるまでは、低オクタン価燃料で内燃機関２を稼動させるＺ処理を実行してからステップ２５に進んで終了する。したがって、上記のＣの場合にはＸ処理とＺ処理が実行される。

ステップ１４で否定判定された場合は、ステップ１６に進んで、FL=OFF、かつ、FH=OFFか、否か、を判定する。そして、ステップ１６で肯定判定された場合はステップ１７に進んで、前記のＸ処理を実行してからステップ２５に進んで終了する。したがって、上記のＡの場合にはＸ処理が実行される。
ステップ１６で否定判定された場合は、FL=ON、かつ、FH=ONである。この場合は、ステップ１８に進んで、前述のＸ処理に加えて、燃料分離装置１０で分離された低オクタン価燃料の低オクタン価燃料タンク５への送給速度を増大するＹ処理を実行してからステップ２５に進んで終了する。したがって、上記のＤの場合にはＸ処理とＹ処理の２つの処理が実行される。

一方、ステップ１１で否定判定された場合、すなわち、原料燃料タンク３の残量が多い場合は、ステップ１９に進んで、FL=ON、かつ、FH=OFFか、否か、を判定する。ステップ１９で肯定判定された場合は、ステップ２０に進んで、前述のＹ処理を実行してからステップ２５に進んで終了する。したがって、上記のＥの場合にはＹ処理が実行される。

ステップ１９で否定判定された場合はステップ２１に進んで、FL=OFF、かつ、FH=ONか、否か、を判定する。ステップ２１で肯定判定された場合はステップ２１に進み前記Ｚ処理を実行してからステップ２５に進んで終了する。したがって、上記のＦの場合にはステップ１８でＺ処理が実行される。

ステップ２１で否定判定された場合はステップ２３に進んで、FL=ON、かつ、FH=ONか、否か、を判定する。ステップ２３で肯定判定された場合はステップ２４に進み前述のＹ処理とＺ処理を実行してからステップ２５に進んで終了する。したがって、上記のＧの場合にはステップ２４でＹ処理とＺ処理が実行される。
ステップ２３で否定判定された場合は、FT=OFF、FL=OFF、FH=OFF、すなわち、すべての燃料タンクの残量が多い場合であるので、そのまま、ステップ２５に進んで終了する。したがって、上記のＨの場合には、何も処理されずに終了する。

前述のＡ〜Ｈの各ケースにおける処理をまとめると以下のようになる。
Ａ： Ｘ処理
Ｂ： Ｘ処理 ＋ Ａ処理
Ｃ： Ｘ処理 ＋ Ｚ処理
Ｄ： Ｘ処理 ＋ Ｙ処理
Ｅ： Ｙ処理
Ｆ： Ｚ処理
Ｇ： Ｙ処理 ＋ Ｚ処理
Ｈ： 何もせず

以下、Ｘ処理、Ｙ処理、Ｚ処理、Ａ処理について、その作動、効果等を、より詳細に説明する。
Ｘ処理によれば、原料燃料タンク３の残量が所定値以下になった場合には、原料燃料タンク３から燃料分離装置１０に燃料を供給する原料燃料ポンプ３１が停止される。したがって、燃料が無くなった状態で原料燃料ポンプ３１が作動して原料燃料ポンプ３１が焼き付いたり、燃料分離装置１０に気泡が混入して分離が不安定になることが抑制される。

なお、原料燃料タンク３の残量が所定値以下になっても多少の原料燃料が内部に残存しているので、原料燃料タンク３の残量が所定値以下になってから直ぐに原料燃料ポンプ３１を停止せずに、しばらく経ってから停止するようにすることが好ましい。

Ｙ処理によれば、低オクタン価燃料タンク５の残量が所定値以下になった場合に、燃料分離装置１０で分離された低オクタン価燃料の低オクタン価燃料タンク５への送給速度が増大されるが、これは熱交換器１２０から低オクタン価燃料タンク５１へ向かう低オクタン価燃料回収ライン５４に設けられた制御弁５５の開度を大きくして単位時間当たりの送給量を増大することによりおこなわれる。

その結果、迅速に低オクタン価燃料タンク５へ分離された低オクタン価燃料が送給され低オクタン価燃料タンク５の枯渇が防止される。この結果、低オクタン価燃料の内燃機関２への供給が途絶せず低オクタン価燃料ポンプ５１の焼き付きが防止され、また、燃料噴射弁１１への気泡混入によるドライバビリティの悪化、あるいは、エンストも抑制できる。

なお、低オクタン価燃料回収ライン５４に設けられた制御弁５５の開度を大きくすることによって、原料燃料タンク３から分離膜モジュール１１０の高圧側１１３に入った燃料が、十分に分離されないまま低オクタン価燃料タンク５へ送給される。その結果、低オクタン価燃料タンク５内の燃料のオクタン価は上昇するがエンストの防止を優先する。

Ｚ処理によれば、高オクタン価燃料タンク７の残量が所定値以下になった場合に、高オクタン価燃料ポンプ７１を停止し、高オクタン価燃料タンク７の残量が所定値以上になるまで低オクタン価燃料で内燃機関２を稼動させることが行われる。このようにすることによって、高オクタン価燃料ポンプ５１の焼き付きが防止され、また、高オクタン価燃料を噴射する燃料噴射弁１２への気泡が混入してドライバビリティが悪化すること、あるいは、高オクタン価燃料が途絶してエンストすることも防止できる。
なお、高オクタン価燃料ポンプ７１の停止も、原料燃料ポンプ３１の停止と同様に、高オクタン価燃料タンク７の残量が所定値以下になって直ぐに停止せず、しばらく経ってから停止することが好ましい。

Ａ処理によれば、高オクタン価燃料タンク７の残量が所定量以上だが低オクタン価燃料タンク５の残量が所定量以下になった場合に、低オクタン価燃料ポンプ５１が停止され、高オクタン価燃料で機関２が稼動される。したがって、低オクタン価燃料ポンプ５１の焼き付きを防止しつつ、機関２の稼動を続けることができる。

本発明は、原料燃料を貯留する原料燃料タンクと、原料燃料タンクから原料燃料ポンプで供給される原料燃料を相対的にオクタン価が高い高オクタン価燃料と相対的にオクタン価が低い低オクタン価燃料に分離する燃料分離装置と、燃料分離装置で分離された高オクタン価燃料を貯留する高オクタン価燃料タンクと、燃料分離装置で分離された低オクタン価燃料を貯留する低オクタン価燃料タンクと、高オクタン価燃料ポンプで高オクタン価燃料タンクから送出される高オクタン価燃料と低オクタン価燃料ポンプで低オクタン価燃料タンクから送出される低オクタン価燃料の、一方が選択的に、あるいは、両方が所定の比率で同時に噴射される内燃機関とを、車両に搭載して成る車載型燃料分離システムに適用することができる。

本発明の車載型燃料分離システムの一実施の形態の概略構成を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態の制御のフローチャートである。 本発明の実施の形態の変形例の制御のフローチャートである。

符号の説明

１…車両
２…内燃機関
３…原料燃料タンク
５…低オクタン価燃料タンク
７…高オクタン価燃料タンク
１０…燃料分離装置
１１…燃料噴射弁（低オクタン価燃料を噴射する筒内噴射弁）
１２…燃料噴射弁（高オクタン価燃料を噴射するポート噴射弁）
２０…電子制御ユニット（ＥＣＵ）
１００…分離ユニット
１１０…分離膜モジュール
１１１…分離膜
１２０…熱交換器
１３０…気液分離器

Claims (6)

1. 原料燃料を貯留する原料燃料タンクと、原料燃料タンクから原料燃料ポンプで供給される原料燃料を相対的にオクタン価が高い高オクタン価燃料と相対的にオクタン価が低い低オクタン価燃料に分離する燃料分離装置と、燃料分離装置で分離された高オクタン価燃料を貯留する高オクタン価燃料タンクと、燃料分離装置で分離された低オクタン価燃料を貯留する低オクタン価燃料タンクと、高オクタン価燃料ポンプで高オクタン価燃料タンクから送出される高オクタン価燃料と低オクタン価燃料ポンプで低オクタン価燃料タンクから送出される低オクタン価燃料の、一方が選択的に、あるいは、両方が所定の比率で同時に噴射される内燃機関とを、車両に搭載して成る車載型燃料分離システムにおいて、
   原料燃料タンクの残量が所定値以下になった場合に、原料燃料タンクから燃料分離装置に燃料を供給する原料燃料ポンプを停止する、
   ことを特徴とする車載型燃料分離システム。
2. 請求項１に記載の車載形燃料分離システムにおいて、
   さらに低オクタン価燃料タンクの残量が所定値以下で、高オクタン価燃料の残量は所定量以上である場合には、
   原料燃料ポンプの停止に加えて、低オクタン価燃料ポンプの停止し、高オクタン価燃料で内燃機関を稼動せしめる、
   ことを特徴とする車載型燃料分離システム。
3. 請求項１に記載の車載形燃料分離システムにおいて、
   さらに高オクタン価燃料タンクの残量が所定値以下で、低オクタン価燃料の残量は所定量以上である場合には、
   原料燃料ポンプの停止に加えて、高オクタン価燃料ポンプを停止し、高オクタン価燃料タンクの残量が所定値以上になるまでの間は低オクタン価燃料で内燃機関を稼動せしめる、
   ことを特徴とする車載型燃料分離システム。
4. 請求項１に記載の車載型燃料分離システムにおいて、
   高オクタン価燃料タンクから高オクタン価燃料を内燃機関に送給する高オクタン価燃料ポンプと、低オクタン価燃料タンクから低オクタン価燃料を内燃機関に送給する低オクタン価燃料ポンプとが、内燃機関が停止すると自動的に停止するようにされていて、
   さらに、高オクタン価燃料タンクの残量と低オクタン価燃料タンクの残量が、共に、所定値以下になった場合に、
   原料燃料ポンプの停止に加えて、さらに燃料分離装置で分離された低オクタン価燃料の低オクタン価燃料タンクへの送給速度を増大する、ことを特徴とする車載型燃料分離システム。
5. 原料燃料を貯留する原料燃料タンクと、原料燃料タンクから原料燃料ポンプで供給される原料燃料を相対的にオクタン価が高い高オクタン価燃料と相対的にオクタン価が低い低オクタン価燃料に分離する燃料分離装置と、燃料分離装置で分離された高オクタン価燃料を貯留する高オクタン価燃料タンクと、燃料分離装置で分離された低オクタン価燃料を貯留する低オクタン価燃料タンクと、高オクタン価燃料ポンプで高オクタン価燃料タンクから送出される高オクタン価燃料と低オクタン価燃料ポンプで低オクタン価燃料タンクから送出される低オクタン価燃料の、一方が選択的に、あるいは、両方が所定の比率で同時に噴射される内燃機関とを、車両に搭載して成る車載型燃料分離システムにおいて、
   原料燃料タンクの残量が所定値以上で、低オクタン価燃料タンクの残量が所定値以下になった場合には、
   燃料分離装置で分離された低オクタン価燃料の低オクタン価燃料タンクへの送給速度を増大する、
   ことを特徴とする車載型燃料分離システム。
6. 原料燃料を貯留する原料燃料タンクと、原料燃料タンクから原料燃料ポンプで供給される原料燃料を相対的にオクタン価が高い高オクタン価燃料と相対的にオクタン価が低い低オクタン価燃料に分離する燃料分離装置と、燃料分離装置で分離された高オクタン価燃料を貯留する高オクタン価燃料タンクと、燃料分離装置で分離された低オクタン価燃料を貯留する低オクタン価燃料タンクと、高オクタン価燃料ポンプで高オクタン価燃料タンクから送出される高オクタン価燃料と低オクタン価燃料ポンプで低オクタン価燃料タンクから送出される低オクタン価燃料の、一方が選択的に、あるいは、両方が所定の比率で同時に供給される内燃機関とを、車両に搭載して成る車載型燃料分離システムにおいて、
   原料燃料タンクの残量が所定値以上で、高オクタン価燃料タンクの残量が所定値以下になった場合には、
   高オクタン価燃料ポンプを停止し、高オクタン価燃料タンクの残量が所定値以上になるまでの間は低オクタン価燃料で内燃機関を稼動せしめる、
   ことを特徴とする車載型燃料分離システム。

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