JP4345443B2 - In-vehicle fuel separation system - Google Patents
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Description
本発明は燃料分離システム、特には車載型燃料分離システムに関する。 The present invention relates to a fuel separation system, and more particularly to a vehicle-mounted fuel separation system.
内燃機関で駆動される車両に燃料分離装置を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タンクに貯留し、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。
A vehicle-mounted fuel separation system in which a fuel separation device is mounted on a vehicle driven by an internal combustion engine is known. For example, an apparatus described in
ところで、燃料分離装置には、燃料を分留して高オクタン価燃料タンクと低オクタン価燃料に分離する分留式のものや、分離膜モジュールで高オクタン価燃料タンクと低オクタン価燃料に分離する分離膜式のものがあるが、いずれも、常温では分離効率が低いので加熱する必要がある。前記特許文献1の燃料分離装置は分留式のものであるが、電熱式ヒータと内燃機関の冷却水を温水式ヒータを備え、内燃機関が暖機未了で冷却水温度が低い場合には電熱式ヒータで分離システムを加熱し、内燃機関が暖機完了して冷却水温度が高くなったら燃料エンジン冷却水で分離装置を加熱している。すなわち、2つの加熱手段を備えており、その結果、装置が複雑になり、コストも高くなり、バッテリ負荷も高くなってしまう。
By the way, the fuel separation device includes a fractional type that fractionates the fuel into a high octane fuel tank and a low octane fuel, and a separation membrane type that separates the fuel into a high octane fuel tank and a low octane fuel with a separation membrane module. However, since the separation efficiency is low at room temperature, it is necessary to heat them. The fuel separator of
本発明は上記問題に鑑み、車載型燃料分離システムにおいて、簡潔、低コスト、かつ、バッテリへの負荷を抑制して分離効率を高めることを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a vehicle-mounted fuel separation system that is simple, low-cost, and suppresses a load on a battery to increase separation efficiency.
本発明によれば、内燃機関で駆動される車両に、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を搭載して成る車載型燃料分離システムにおいて、燃料分離装置が分離能力を発揮するために加熱を要する要加熱型の燃料分離装置であって、燃料分離装置を加熱する加熱装置を備え、該加熱装置は機関冷却水を燃料分離装置に伝熱可能に流通せしめる温水式ヒータで構成され、機関冷却水温度が予め定めた分離装置稼動開始温度に達するまでは温水式ヒータへの機関冷却水の流通を停止し、且つ、燃料分離装置の作動を停止するようにするとともに、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を備え、低オクタン価燃料タンクの残量と高オクタン価燃料タンクの残量の和が所定値より大きい場合は、前記分離装置稼動開始温度を燃料分離装置が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し得る燃料分離可能温度とし、低オクタン価燃料タンクの残量と高オクタン価燃料タンクの残量の和が所定値以下の場合は、前記分離装置稼動開始温度を前記燃料分離可能温度以下に低下せしめる、ことを特徴とする車載型燃料分離システムが提供される。
すなわち、本発明による車載型燃料分離システムでは、燃料分離装置は機関冷却水を燃料分離装置に伝熱可能に流通せしめる温水式ヒータで構成される加熱装置で加熱されるが、機関冷却水温度が予め定めたシステム稼動開始温度に達するまでは温水式ヒータへの機関冷却水の流通を停止せしめ、且つ、燃料分離装置の作動を停止することができる。したがって、冷却水温が高い時に分離効率を上げることができる。一方、冷却水温が低い時に低オクタン価燃料タンクに分離されない芳香族成分が大量に流入することがなく、低オクタン価燃料タンクのオクタン価が安定した状態となり、分離装置を停止するので無駄なエネルギが消費されず燃費が向上する。
According to the present invention, a vehicle driven by an internal combustion engine is mounted with a fuel separation device for separating a raw material fuel into a high-octane fuel having a relatively high octane number and a low-octane fuel having a relatively low octane number. In a fuel separation system, a fuel separation device that needs to be heated in order for the fuel separation device to exhibit separation ability, and includes a heating device that heats the fuel separation device, and the heating device uses engine cooling water as fuel. It consists of a hot water heater that allows heat to flow through the separation device, and stops the flow of engine cooling water to the hot water heater until the engine cooling water temperature reaches a predetermined separation device operation start temperature. together so as to stop the operation of the separation apparatus, the high-octane for storing high-octane fuel that has been separated from the low-octane fuel tank for storing the separated low-octane fuel When the sum of the remaining amount of the low-octane fuel tank and the remaining amount of the high-octane fuel tank is larger than a predetermined value, the fuel separation device determines the starting fuel as the high-octane fuel. When the sum of the remaining amount of the low-octane fuel tank and the remaining amount of the high-octane fuel tank is equal to or less than a predetermined value, the separation device operation start temperature is set as the fuel-separable temperature. An in-vehicle fuel separation system characterized in that it is lowered to the following is provided.
That is, in the on- vehicle fuel separation system according to the present invention , the fuel separation device is heated by a heating device composed of a hot water heater that allows the engine cooling water to flow through the fuel separation device in a heat transferable manner. Until the predetermined system operation start temperature is reached, the flow of the engine cooling water to the hot water heater can be stopped, and the operation of the fuel separator can be stopped. Therefore, the separation efficiency can be increased when the cooling water temperature is high. On the other hand, when the cooling water temperature is low, a large amount of aromatic components that are not separated into the low-octane fuel tank do not flow in, the octane number of the low-octane fuel tank becomes stable, and the separation device is stopped, so wasted energy is consumed. Fuel economy is improved.
また、本発明による車載型燃料分離システムでは、燃料分離可能温度以下では、燃料分離装置は作動しないので、低オクタン価燃料タンクに分離されない芳香族成分が大量に流入して低オクタン価燃料タンクのオクタン価が上昇することが確実に防止される。 Further, in the on- vehicle fuel separation system according to the present invention , the fuel separation device does not operate below the temperature at which fuel separation is possible, so that a large amount of aromatic components that are not separated into the low octane fuel tank flow into the octane number of the low octane fuel tank. It is reliably prevented from rising.
更に、本発明による車載型燃料分離システムでは、低オクタン価燃料タンク残量と高オクタン価燃料タンク残量の和が所定値以下の場合は、システム稼動開始温度を燃料分離装置が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し得る燃料分離可能温度以下に低下させるので、冷却水温が低い状態でも燃料分離装置が稼動され、内燃機関に供給される燃料量を確保することができ、燃料分離装置に燃料が供給される限りエンストする事態を回避できる。 Furthermore, in the on- vehicle fuel separation system according to the present invention , when the sum of the low octane number fuel tank remaining amount and the high octane number fuel tank remaining amount is equal to or less than a predetermined value, the fuel separation device determines the system operation start temperature as the high octane number fuel. Therefore, the fuel separation device can be operated even when the cooling water temperature is low, and the amount of fuel supplied to the internal combustion engine can be secured. As long as the fuel is supplied, the stall situation can be avoided.
本発明によれば、燃料分離装置を内燃機関の冷却水によって加熱して分離効率を向上することができ、構造が簡単で、コストもかからない、そして、冷却水温が低い時には、燃料分離装置が停止されるので低オクタン価燃料タンクに分離されない芳香族成分が大量に流入することが防止され低オクタン価燃料タンクのオクタン価を安定させることができ、分離装置を停止するので無駄なエネルギが消費されず燃費が向上する。
また本発明によれば分離燃料の残量が少ないときには、冷却水温が低い状態でも燃料分離装置が稼動され、内燃機関に供給される燃料量を確保することができ、燃料分離装置に燃料が供給される限りエンストする事態を回避できる。
According to the present invention , the fuel separation device can be heated by the cooling water of the internal combustion engine to improve the separation efficiency, the structure is simple, the cost is low, and the fuel separation device is stopped when the cooling water temperature is low. Therefore, a large amount of aromatic components that are not separated into the low-octane fuel tank can be prevented from flowing in, and the octane number of the low-octane fuel tank can be stabilized. improves.
Further, according to the present invention, when the remaining amount of the separated fuel is small , the fuel separation device can be operated even when the cooling water temperature is low, the amount of fuel supplied to the internal combustion engine can be secured, and the fuel is supplied to the fuel separation device. As much as possible, you can avoid the situation of stalling.
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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram schematically showing a schematic configuration of an embodiment of an on-vehicle fuel separator according to the present invention.
In FIG. 1, 1 is a vehicle, 2 is an internal combustion engine, and 11 and 12 are fuel injection valves of the
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により原料燃料供給ライン34を介して燃料分離装置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、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。なお、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上に搭載されている。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内の燃料残量を検出する燃料残量計52が付設され、高オクタン価燃料タンク7には高オクタン価燃料タンク7内の燃料残量を検出する燃料残量計72が付設されている。
A fuel tank 3 stores fuel (gasoline). The tank 3 is supplied with ordinary (commercially available) gasoline and stored. In the present specification, gasoline stored in the fuel tank 3 is referred to as a raw material fuel in order to distinguish it from the separated fuel described later, and the fuel tank is also referred to as a raw material fuel tank. The fuel in the raw material fuel tank 3 is supplied to the
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。
The low octane number fuel in the low octane
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。
As described above, in the present embodiment, since the fuel injection valves that are independent from each other are used for the low-octane fuel and the high-octane fuel, one of the low-octane fuel and the high-octane fuel is selected according to the operating state of the engine. Or both of the fuels are simultaneously supplied to each cylinder of the
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。
The
The
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。
In the
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。
In the present embodiment, by maintaining the pressure on the low pressure side (in the
The aromatic component having a relatively high boiling point is liquefied, and a liquid-phase high-octane fuel containing a large amount of the aromatic component is generated below the gas-
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111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。
As is well known, as the amount of aromatic components in gasoline increases, the octane number (RON) of gasoline increases. For this reason, the octane number of the fuel containing a large amount of aromatic components recovered from the gas-
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。
That is, when the raw material fuel is supplied to the high
That is, by supplying the raw material fuel to the
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であって、低オクタン価燃料の燃料タンク5への戻りライン54と原料燃料供給ライン34が内部を通過するようにされていて分離ユニット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するものである。
The
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により原料燃料供給ライン34を介して熱交換器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、原料燃料は分離膜モジュール110の高圧区画113に供給され分離膜111と接触する。分離膜111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。
The
The raw material fuel is supplied from the tank 3 by the raw material
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。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。
The low-octane fuel in the
気液分離器130にはジェットポンプ131が付設され、ジェットポンプ131は低圧区画燃料吸引ライン133を介して分離膜モジュール110の低圧区画115と接続され分離膜モジュール110の低圧区画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。
A
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。
Most of the aromatic component (high octane component) is liquefied by the gas-
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で接続されている。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135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。
The upper part of the gas-
また、気液分離器130の下部には、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。
一方、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138を通って気液分離器130内に循環する。
Further, a liquid-phase high-octane
When the liquid level of the high octane fuel in the gas-
On the other hand, when the liquid level of the high-octane fuel in the gas-
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、前述したように分離膜モジュール110の低圧部115内の燃料蒸気が気液分離器130内に吸引される。
When the high-octane fuel circulates in the gas-
また、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が設けられている。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が開弁されてジェットポンプ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、気液分離器130内の圧力上昇が防止される。
Further, a low octane fuel
上記のようにして、本実施の形態では原料燃料が高オクタン価燃料と低オクタン価燃料に分離される。
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にする必要がある。
As described above, in the present embodiment, the raw material fuel is separated into the high-octane fuel and the low-octane fuel.
By the way, in order to increase the ratio (permeability) of the aromatic component in the raw material fuel that permeates the separation membrane, that is, to increase the yield of the high octane fuel, the temperature on the low pressure side of the
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内燃機関2の冷却水で分離ユニット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に対して所定の割合以上、かつオクタン価が原料燃料のオクタン価より所定値以上高くなるようにしている。
Therefore, in the present embodiment, the
このため、分離ユニット100には内燃機関2の冷却水を使用した温水式ヒータ112が設けられている。温水式ヒータ112は分離ユニット100内に形成された冷却水通路207に内燃機関の冷却水を通過せしめるものである。冷却水通路207は図中分離ユニット100の上側部分に形成されている燃料配管類のみでなく分離膜モジュール110も加熱できるように分離膜膜モジュール111の周りにも配設されている。
For this reason, the
冷却水通路207には内燃機関2の冷却水が流通せしめられるので、ここで、内燃機関2の冷却水回路200について説明する。なお、車室暖房用の冷却水回路は本発明と関係がないので省略してある。まず、201はラジエータ、202はサーモスタット弁、203はウォータポンプ、204は機関内部冷却水通路、205は十字管、206は電磁三方弁を示している。
Since the cooling water of the
サーモスタット弁202の第1ポート202aはラジエータ201の出口201bと第1冷却水通路211で接続される。サーモスタット弁202の第2ポート202bはウォータポンプ203の入口203aと短い第2冷却水通路212で接続される。サーモスタット弁202の第3ポート202cは十字管205の第4ポート205dと第3冷却水通路213で接続されている。
The
機関内部冷却水通路204の上流端はウォータポンプ203の出口203bに直接接続され、機関内部冷却水通路204の下流端は十字管205の第1ポート205aと第4冷却水通路214で接続されている。十字管205の第2ポート205bと電磁三方弁206の第1ポート206aは第5冷却水通路215で接続されている。電磁三方弁206の第2ポート206bとラジエータ201の入口201aが第6冷却水通路216で接続されている。
The upstream end of the engine internal
そして、分離ユニット100内の冷却水通路207の入口207aが十字管205の第3ポート205cと第7冷却水通路217で接続され、分離ユニット100の冷却水通路207の出口207bが電磁三方弁206の第3ポート206cと第8冷却水通路218で接続されている。電磁三方弁206はECU(電子制御ユニット)30により制御される。
The
以下、上記の構成による分離ユニット100の温度制御について説明する。
冷却水温が所定の温度以上、具体的には分離膜モジュール110が作動する温度以上になったら、ECU30により電磁三方弁206の第3ポート206cと第2ポート206bを連通する。同時に、原料燃料タンク3内のフィードポンプ31、循環ポンプ141、気液分離器130に付設されている循環ポンプ139、液面制御弁75、低オクタン価燃料回収ライン54の制御弁55、低オクタン価燃料蒸気循環ライン137の流量制御弁135を作動させ燃料分離装置10を稼動させる。なお、冷却水温度は機関内部冷却水通路204の出口に設けられた水温センサ15により検出される。
Hereinafter, temperature control of the
When the cooling water temperature is equal to or higher than a predetermined temperature, specifically, equal to or higher than the temperature at which the
しかし、冷間始動直後から分離ユニット100内の冷却水通路207に冷却水を流通せしめると分離が良好におこなわれずに芳香族成分が低オクタン価燃料タンク5に混入し、低オクタン価燃料タンク5のオクタン価は上昇し、高オクタン価燃料タンク7のオクタン価が低下する。そこで、冷却水温度が所定値以下の場合にはECU30により電磁三方弁206の第3ポート206cを閉じ、かつ、原料燃料タンク3内のフィードポンプ31、分離ユニット100に付設されている循環ポンプ141、気液分離器130に付設されている循環ポンプ139、液面制御弁75、低オクタン価燃料回収ライン54の制御弁55、低オクタン価燃料蒸気循環ライン137の流量制御弁135を停止し、燃料分離装置10を稼動停止させる。
However, if the cooling water is allowed to flow through the cooling
図2に示すのが上記の制御のフローチャートであって、ステップ201では内燃機関2が運転中であるか、否か、が判定される。否定判定されれば、ステップ207に跳び終了する。肯定判定された場合はステップ202において、エンジン冷却水温THWegが分離膜モジュール110が所定のシステム稼動判定温度THWcrに達しているか、否か、が判定される。
FIG. 2 is a flowchart of the above control. In
ステップ202において肯定判定された場合は、ステップ203において上述のように内燃機関2の冷却水が分離ユニット100に流れるように電磁三方弁206等を制御し、ステップ204で燃料分離装置10を稼動させてから、ステップ207に進んで終了する。逆に、ステップ202において否定判定された場合は、ステップ205において上述のように内燃機関2の冷却水が分離ユニット100に流れないように電磁三方弁206等を制御し、ステップ206において燃料分離装置10を停止してから、ステップ207に進んで終了する。
If an affirmative determination is made in
上記のようにして本実施の形態では、内燃機関2の冷却水によって分離ユニット100の分離効率を高めており、バッテリを用いた電力ヒータ等を使用しないのでシステム全体として省エネルギに貢献している。また、内燃機関2の暖機後の冷却水の温度は概ね80〜90℃程度で、前述した、分離膜モジュール110の最適温度範囲(約75〜125°C)内にあり、温度調節のための付加装置も不要で装置を小さくまとめることができる。
As described above, in the present embodiment, the separation efficiency of the
次に、上記の実施の形態の変形例について説明する。この変形例は、低オクタン価燃料タンク5の残量と高オクタン価燃料タンク7の残量の和が所定値以下の場合には、燃料分離装置10のシステム稼動判定温度THWcrを下げ、内燃機関2の冷却水の温度が分離ユニット100の高オクタン価燃料の分離効率が大きくならない温度でも燃料分離装置10を作動させて燃料噴射弁11,12に供給できる燃料を確保するようにしたものである。図3に示すのがこの変形例における制御のフローチャートである。
Next, a modification of the above embodiment will be described. In this modification, when the sum of the remaining amount of the low-
図3において、ステップ301では、図2のステップ201と同様に、内燃機関2が運転中であるか、否か、が判定される。否定判定されれば、ステップ311に跳び終了する。肯定判定された場合はステップ302において、低オクタン価燃料タンク5の残量Qlrと高オクタン価燃料タンク7の残量Qhrを合算して合計燃料残量Qtlを演算し、ステップ303に進んで合計燃料残量Qtlが予め定めた所定値Qcrより大きいか、否か、を判定する。
なお、低オクタン価燃料タンク5の残量Qlrは低オクタン価燃料タンク5に付設された燃料計52により検出され、高オクタン価燃料タンク7の残量Qhrは高オクタン価燃料タンク7に付設された燃料計72により検出される。
In FIG. 3, in
The remaining amount Qlr of the low-
ステップ303で肯定判定された場合、すなわち、合計燃料残量Qtlが所定値Qcrより大きく、残量が多い場合には、ステップ304に進みシステム稼動判定温度THWcrを、通常の値、すなわち分離を良好におこなうための値であるTHWcr1に設定する。逆に、ステップ303で否定判定された場合、すなわち、合計燃料残量Qtlが所定値Qcrより小さく、残量が少ない場合には、ステップ305に進みシステム稼動判定温度THWcrを、通常の値THWcr1よりも低いTHWcr2に設定して、ステップ306に進む。ステップ306からステップ311は第2図におけるステップ202からステップ207と同じである。
If the determination in
すなわち、ステップ306ではエンジン冷却水温THWegが分離膜モジュール110が所定のシステム稼動判定温度THWcrに達しているか、否か、を判定する。ステップ306において肯定判定された場合は、ステップ307において前述のように内燃機関2の冷却水が分離ユニット100に流れるように電磁三方弁206等を制御し、ステップ308で燃料分離装置10を稼動させてから、ステップ311に進んで終了する。逆に、ステップ306において否定判定された場合は、ステップ309において前述のように内燃機関2の冷却水が分離ユニット100に流れないように電磁三方弁206等を制御し、ステップ310において燃料分離装置10を稼動停止にしてから、ステップ311に進んで終了する。
That is, in
本発明の実施の形態の変形例は、上記のように構成され、作用し、低オクタン価燃料タンク5の残量と高オクタン価燃料タンク7の残量の和が所定値以下の場合には、内燃機関2の冷却水の温度が低くても燃料分離装置10が作動され、させて燃料噴射弁11,12に供給できる燃料を確保される。したがって、原料燃料タンク3に燃料がある限り、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に燃料が供給され、エンストすることは回避される。この時、低オクタン価燃料タンク5には分離されない芳香族成分が流入するのでそのタンク5内の燃料のオクタン価は増加するが許容する。
The modification of the embodiment of the present invention is configured and operates as described above. When the sum of the remaining amount of the low-
本実施の形態、および、その変形例は、上記のようにされているので、内燃機関2の暖機が終了すれば、分離ユニット100全体が内燃機関2の冷却水により加熱される。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内燃機関2の冷却水温と同等、すなわち80℃程度まで加熱される。この温度は、低オクタン価燃料の沸点よりはるかに高いため、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、前述したように熱交換器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。
Since the present embodiment and its modification are as described above, when the warm-up of the
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。
The
本発明は、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タンクに貯留し、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混合して内燃機関の燃焼室に供給する車載型燃料分離システムに適用することができる。 The present invention separates a raw fuel into a high-octane fuel and a low-octane fuel with an on-vehicle fuel separator, and stores the separated fuel in a high-octane fuel tank and a low-octane fuel tank, from which a high-octane fuel is stored. And a low-octane fuel can be mixed so as to suit the operating conditions and supplied to the combustion chamber of the internal combustion engine.
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
30…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
201…ラジエータ
202…サーモスタット弁
203…ウォータポンプ
204…機関内冷却水通路
205…十字管
206…電磁三方弁
207…(分離ユニット内)冷却水通路
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (1)
燃料分離装置が分離能力を発揮するために加熱を要する要加熱型の燃料分離装置であって、
燃料分離装置を加熱する加熱装置を備え、該加熱装置は機関冷却水を燃料分離装置に伝熱可能に流通せしめる温水式ヒータで構成され、
機関冷却水温度が予め定めた分離装置稼動開始温度に達するまでは温水式ヒータへの機関冷却水の流通を停止し、且つ、燃料分離装置の作動を停止するようにするとともに、
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を備え、
低オクタン価燃料タンクの残量と高オクタン価燃料タンクの残量の和が所定値より大きい場合は、前記分離装置稼動開始温度を燃料分離装置が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し得る燃料分離可能温度とし、
低オクタン価燃料タンクの残量と高オクタン価燃料タンクの残量の和が所定値以下の場合は、前記分離装置稼動開始温度を前記燃料分離可能温度以下に低下せしめる、
ことを特徴とする車載型燃料分離システム。 In a vehicle-mounted fuel separation system in which a vehicle driven by an internal combustion engine is equipped with a fuel separation device that separates a raw material fuel into a high-octane fuel having a relatively high octane number and a low-octane fuel having a relatively low octane number,
A fuel separation device that requires heating in order for the fuel separation device to exhibit separation ability,
A heating device for heating the fuel separation device, the heating device is constituted by a hot water heater that allows the engine cooling water to flow through the fuel separation device in a heat transferable manner;
Until the engine cooling water temperature reaches a predetermined separation device operation start temperature, the circulation of the engine cooling water to the hot water heater is stopped, and the operation of the fuel separation device is stopped .
A low-octane fuel tank that stores the separated low-octane fuel and a high-octane fuel tank that stores the separated high-octane fuel,
When the sum of the remaining amount of the low-octane fuel tank and the remaining amount of the high-octane fuel tank is greater than a predetermined value, the fuel separation device can separate the raw material fuel into the high-octane fuel and the low-octane fuel at the start temperature of the separation device. Let the fuel separation temperature,
If the sum of the remaining amount of the low-octane fuel tank and the remaining amount of the high-octane fuel tank is equal to or less than a predetermined value, the operation start temperature of the separator is lowered to the fuel-separable temperature or less,
An in-vehicle fuel separation system characterized by the above.
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