具有混合燃料分離器的裝置及分離混合燃料的方法
2023-09-20 20:25:40
專利名稱：具有混合燃料分離器的裝置及分離混合燃料的方法
技術領域：
本發明涉及具有混合燃料分離器的裝置及分離混合燃料的方法。
背景技術：
發動機可以使用各種形式的燃料供給以提供所需量的燃料用於每個汽缸中的燃燒。一種類型的燃料供給對每個汽缸使用進氣道噴射器來向相應的汽缸供給燃料。還有另一種類型的燃料供給對每個汽缸使用直接噴射器。
此外，已提出了使用不止一種類型的燃料噴射的發動機。例如，海伍德(Heywood)等人的標題為「使用直接乙醇噴射的高渦輪增壓汽油/乙醇發動機中的爆震抑制的計算」(Calculations of Knock Suppression in Highly TurbochargedGasoline/Ethanol Engines Using Direct Ethanol Injection)和「直接噴射乙醇增壓的汽油發動機以有效成本降低油依賴性和CO2排放的生物燃料的槓桿作用」(Direct Injection Ethanol Boosted Gasoline EngineBiofuel Leveraging forCost Effective Reduction of Oil Dependence and CO2 Emissions)的論文就是一個例子。具體來說，海伍德等人的論文描述了直接噴射乙醇來改進進氣冷卻效應，同時依賴於進氣道噴射的汽油在驅動循環上提供大部分燃燒的燃料。由於和汽油相比具有更高的蒸發熱，乙醇提供增加的辛烷值和增加的進氣冷卻，從而降低增壓和/或壓縮比的爆震限制。此外，可以用水與乙醇混合和/或作為乙醇的替換。上述方式旨在改進發動機燃料經濟並增加對可再生燃料的利用。
然而，發明人在此認識到這樣的方式的幾個問題。具體來說，要求用戶總是提供分離的燃料(如，汽油和乙醇)可能會給操作者造成負擔。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種簡化發動機對一種以上類型燃料噴射的使用的裝置和方法。發明人在此認識到，這樣的裝置和方法可以通過下述方式更容易地實現使用具有位於燃料箱和內燃發動機之間的萃取器的裝置，及使用一種操作所述裝置的方法，所述方法包括從燃料箱中添加一定容積的混合燃料到萃取器中，其中所述混合燃料包含至少一種基本上非極性的燃料成分及至少一種極性燃料成分，添加一定容積的極性溶劑到萃取器中，從混合燃料中萃取至少一部分極性燃料到極性溶劑中，從而形成具有濃度增加的極性燃料的第一燃料混合物及具有濃度減少的極性燃料的第二燃料混合物，及以基於發動機操作條件選擇的比率向發動機提供第一燃料混合物和第二燃料混合物。
根據另一個方面，一種裝置包括內燃發動機；配置為保存混合燃料的燃料箱，所述混合燃料包括至少一種酒精和至少一種碳氫化合物的混合物；及流體連通地位於所述燃料箱和內燃發動機之間並與所述燃料箱和內燃發動機連通的燃料萃取器，其中所述萃取器包括與所述燃料箱流體連通的燃料入口，與極性溶劑源流體連通的溶劑入口，與所述發動機流體連通的酒精燃料餾分出口，及與所述發動機流體連通的碳氫化合物燃料餾分出口。
根據再一個方面，一種裝置包括內燃發動機；配置為保存混合燃料的燃料箱，所述混合燃料包括至少一種酒精和至少一種碳氫化合物的混合物；及流體連通地位於所述燃料箱和內燃發動機之間並與所述燃料箱和內燃發動機連通的燃料萃取器；及控制器，所述控制器具有處理器和存儲器，所述存儲器存有可由所述處理器執行的指令用於控制從所述燃料箱添加一定容積的混合燃料到所述萃取器，控制添加一定容積的極性溶劑到所述萃取器以從所述混合燃料中萃取至少一部分酒精，以形成酒精燃料餾分和碳氫化合物燃料餾分，及以基於發動機操作條件選擇的比率控制向所述發動機提供所述酒精燃料餾分和碳氫化合物燃料餾分。
該方式利用了現有的汽油/酒精混合物，從而可以允許利用多次噴射和/或多種燃料策略的優點而不會給用戶帶來不便。此外，在某些將水用作極性溶劑的實施例中，水在第一燃料混合物中的出現可以允許將第一燃料混合物用於進氣冷卻來幫助防止預點火。
圖1示出一般發動機系統的示意圖。
圖2示出發動機的示例實施例的部分視圖。
圖3示出具有燃料分離器的燃料系統的示例實施例。
圖4示出操作發動機的方法的示例實施例的流程圖。
圖5示出具有燃料分離器的燃料系統的第二個示例實施例的框圖。
圖6示出具有燃料分離器的燃料系統的第三個示例實施例的框圖。
圖7示出燃料分離器的示例實施例的截面圖。
圖8示出燃料分離器的第二個示例實施例的截面圖。
圖9示出燃料分離器的第三個示例實施例的截面圖。
圖10示出燃料分離器的第四個示例實施例的截面圖。
圖11示出燃料分離器的第五個示例實施例的截面圖。
圖12示出具有燃料分離器的燃料系統的第四個示例實施例的框圖。
圖13示出具有燃料分離器的燃料系統的第五個示例實施例的框圖。
圖14示出具有燃料分離器的燃料系統的第六個示例實施例的框圖。
具體實施例方式
圖1通過箭頭8示出發動機10接收多種物質(1、2、...、N)供給。這些不同的物質可以包括多種不同的燃料混合物，不同的噴射位置，或多種其他替換。在一個示例中，可以向發動機供給具有不同的汽油和/或酒精和/或水和/或其他化合物濃度的多種不同的物質，且可以以混合的狀態供給，或分離地供給。此外，不同物質的相對量和/或比率可以是可變的並由控制器6控制以響應操作條件，操作條件可以由傳感器4提供。
在一個示例中，不同的物質可以表示具有不同酒精水平的不同燃料，包括一種物質是汽油而另一種物質是乙醇。在另一個示例中，發動機10可以使用汽油作為第一物質，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，約含85％乙醇和15％汽油的E85)，汽油和甲醇的混合物(如，約含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為第二物質。在又一個示例中，第一物質可以是相比作為第二物質的汽油酒精混合物具有更低酒精濃度的汽油酒精混合物。在又一個示例中，第一物質可以是汽油或柴油燃料，而第二物質可以是二甲醚、甲酯、低碳數烷基醇(如，甲醇、乙醇、丙醇，或丁醇)，或其混合物。
在另一個實施例中，可以對不同的物質使用不同的噴射器位置。例如，可以使用單個噴射器(如，直接噴射器)來噴射兩種物質的混合物(如，汽油和酒精/水混合物)，其中兩種或兩種以上燃料量或物質在混合物中的相對量或比率可以例如通過由控制器6經混合閥(未示出)做出的調整在發動機操作期間變化。在又一個示例中，對每個汽缸使用兩個不同的噴射器，如進氣道和直接噴射器，每個都隨著操作條件變化以不同的相對量噴射一種不同的物質。在又一個實施例中，除不同的位置和不同的物質之外，還可以使用不同尺寸的噴射器。在又一個實施例中，可以使用兩個具有不同噴射模式和/或指向的進氣道噴射器。
通過上述多種系統可以獲得多種有利的結果。例如，在使用汽油和包含酒精的燃料(如，乙醇)兩者時，可以調整各燃料的相對量以利用酒精燃料的增加的進氣冷卻(如，通過直接噴射)來降低爆震性(如，響應於爆震或增加的負荷，增加酒精和/或水的相對量)。此現象與增加的壓縮比和/或增壓和/或發動機尺寸縮減組合，然後可以用於獲得較大的燃料經濟利益(通過減少對發動機的爆震限制)，同時允許發動機在較輕負荷下用汽油操作，此時不受爆震約束。此現象提供的爆震抑制益處可以明顯大於具有不同辛烷值等級的碳氫化合物燃料的雙噴射所提供的益處。然而，在燃燒包含酒精的混合物時，預點火的可能性在特定的操作條件下會增加。這樣，在一個示例中，通過使用水或將水混合到包含酒精的物質中，可以降低預點火的可能性，同時仍然利用包含酒精的燃料其增加的進氣冷卻效應及有效性。
發動機、變速器，和/或汽車控制方法的補充細節在本文中以及申請號為11/384,111、標題為「Control for Knock Suppression Fluid Separator in a MotorVehicle(對汽車中的爆震抑制液分離器的控制)」、發明人為託馬斯·G·利昂(ThomasG.Leone)、代理人案卷號為81138701、申請日為2006年3月17日的美國專利申請中描述，將該申請的完整內容結合在此作為參考用於所有目的。
現參考圖2，它示出了多汽缸發動機中的一個汽缸，以及與該汽缸連接的進氣和排氣路徑。此外，圖2示出了至少一個汽缸的每汽缸具有兩個燃料噴射器的一個示例燃料系統。在一個實施例中，發動機的每個汽缸都可以具有兩個燃料噴射器。這兩個噴射器可以配置在不同的位置，如兩個進氣道噴射器，一個進氣道噴射器和一個直接噴射器(如圖2所示)，或其它情況。
同樣，如在此所述，存在汽缸、燃料噴射器，及排氣系統的多種配置，以及燃料蒸氣抽取系統和排氣氧傳感器位置的多種配置。
繼續圖2，圖2示出了多噴射系統，其中發動機10具有直接和進氣道燃料噴射兩者，以及火花點火。包括多個燃燒室的內燃發動機10由電子發動機控制器12控制。發動機10的燃燒室30如圖所示包括燃燒室壁32，活塞36位於其中並連接到曲軸40。起動機電動機(未示出)可以經由飛輪(未示出)連接到曲軸40，或者也可以使用直接發動機起動。
在一個具體示例中，如果需要的話，活塞36可以包括凹陷或槽(未示出)來幫助形成分層的進氣和進燃料。然而，在可選實施例中，可以使用平坦的活塞。
燃燒室或汽缸30如圖所示經由相應的進氣門52a和52b(未示出)及排氣門54a和54b(未示出)與進氣歧管44和排氣歧管48連通。如此，雖然可以使用每汽缸四個氣門，在另一示例中，也可以使用每汽缸單個進氣門和單個排氣門。在又一個示例中，可以使用每汽缸兩個進氣門和一個排氣門。
燃燒室30可以具有壓縮比，這是當活塞36位於下止點與位於上止點時的容積比率。在一個示例中，壓縮比約為9∶1。然而，在使用不同燃料的某些示例中，壓縮比可以增加。例如，它可以在10∶1和11∶1、或11∶1和12∶1之間，或更高。
燃料噴射器66A如圖所示直接連接到燃燒室30且與通過電子驅動器68A從控制器12接收的信號脈衝寬度dfpw成比例地直接向其中供給噴射的燃料。雖然圖2將噴射器66A表示為側置噴射器，它也可以位於活塞上方，如靠近火花塞92的位置。由於某些基於酒精的燃料具有更低的揮發性，這樣的位置可以改進混合及燃燒。或者，噴射器可以位於上方並靠近進氣門來改進混合。
燃料和/或水可以由包括燃料箱、燃料泵，及燃料導管的高壓燃料系統(未示出)向燃料噴射器66A供給。或者，燃料和/或水可以由單級燃料泵以較低壓力供給，在此情況，直接燃料噴射正時在壓縮行程期間會比使用高壓燃料系統的情況受到更多限制。此外，雖然未示出，一個或多個燃料箱可以每個都具有向控制器12提供信號的壓力傳感器。
燃料噴射器66B如圖所示連接到進氣歧管44，而不是直接連接到汽缸30。燃料噴射器66B與通過電子驅動器68B從控制器12接收的信號脈衝寬度pfpw成比例地供給噴射的燃料。注意，單個驅動器68可用於兩個燃料噴射系統，或可以使用多個驅動器。燃料系統164也被示意性地示出向進氣歧管44供給蒸氣，其中燃料系統164還連接到噴射器66A和66B(雖然未在本圖中示出)。可以使用各種燃料系統和燃料蒸氣抽取系統。
進氣歧管44如圖所示經由節氣板62與節氣門體58連通。在此具體示例中，節氣板62連接到電動機94，使得橢圓形的節氣板62的位置通過電動機94由控制器12控制。此配置可以稱為電子節氣門控制(ETC)，這也可以在怠速控制期間使用。在可選實施例中(未示出)，平行於節氣板62安排旁通空氣通道，以通過定位於空氣通道內的怠速控制旁通閥在怠速控制期間控制吸入的空氣流。
排氣傳感器76如圖所示連接到催化轉化器70上遊的排氣歧管48(其中傳感器76可以對應於各種不同的傳感器)。例如，傳感器76可以是用於提供排氣空燃比的指示的多種已知傳感器中的任何一種，如線性氧傳感器、UEGO、雙態氧傳感器、EGO、HEGO，或HC或CO傳感器。在此具體示例中，傳感器76是向控制器12提供信號EGO的雙態氧傳感器，控制器12將信號EGO轉換為雙態信號EGOS。信號EGOS的高電壓狀態指示排氣濃於化學計量，而信號EGOS的低電壓狀態指示排氣稀於化學計量。信號EGOS可在反饋空燃比控制期間有利地使用以在化學計量的均勻操作模式期間將平均空燃比保持在化學計量。空燃比控制的更多細節包括在本文中。
無分電器點火系統88經由火花塞92向燃燒室30提供點火火花以響應來自控制器12的點火提前信號SA。
控制器12可以通過控制噴射正時、噴射量、噴射模式等等，使燃燒室30以多種燃燒模式運作，包括均勻空燃比模式和/或分層空燃比模式。此外，可以在燃燒室中形成分層和均勻混合氣的組合。在一個示例中，可以通過在壓縮行程期間操作噴射器66A來形成分層。在另一示例中，可以通過在進氣行程期間運行噴射器66A和66B中的一個或兩者(可以是開啟氣門噴射)來形成均勻的混合氣。在又一個示例中，可以在進氣行程之前運行噴射器66A和66B中的一個或兩者(可以是關閉氣門噴射)來形成均勻的混合氣。在又一個示例中，可以在一個或多個行程期間(如，進氣、壓縮、排氣等)使用來自噴射器66A和66B中的一個或兩者的多次噴射。更多的示例可以是在不同的條件下使用不同的噴射正時和混合氣形成，如下文所述。
控制器12可以控制由燃料噴射器66A和66B供給的燃料量，這樣可以選擇燃燒室30中均勻的、分層的、或均勻/分層組合的空燃混合氣使其處於化學計量、濃於化學計量值，或稀於化學計量值。
雖然圖2對該汽缸示出了兩個噴射器，一個是直接噴射器而另一個是進氣道噴射器，但在可選實施例中，可以例如對該汽缸使用兩個進氣道噴射器，同時使用開啟氣門噴射。
排放控制裝置72如圖所示位於催化轉化器70下遊。排放控制裝置72可以是三元催化劑或NOx捕集器，或其組合。
控制器12如圖所示為微計算機，包括微處理器單元102、輸入/輸出埠104、用於可執行程序和校準值的電子存儲介質，在此具體示例中如圖所示為只讀存儲器晶片106、隨機存取存儲器108、保活存儲器110，及常規數據總線。除了先前討論的那些信號之外，控制器12如圖所示還從連接到發動機10的傳感器接收各種信號，包括來自連接到節氣門體58的質量空氣流量傳感器100的吸入質量空氣流量(MAF)測量值，來自連接到冷卻套管114的溫度傳感器112的發動機冷卻劑溫度(ECT)，來自連接到曲軸40的霍爾效應傳感器118的齒面點火傳感器信號(PIP)，及來自節氣門位置傳感器120的節氣門位置(TP)，來自傳感器122的絕對歧管壓力信號(MAP)，來自爆震傳感器182的爆震指示，及來自傳感器180的絕對或相對環境溼度的指示。發動機轉速信號RPM由控制器12通過信號PIP以常規方式生成，而來自歧管壓力傳感器的歧管壓力信號MAP提供進氣歧管中的真空或壓力的指示。在化學計量的操作期間，此傳感器可以給出發動機負荷的指示。此外，此傳感器和發動機轉速一起可以提供吸入汽缸中的進氣(包括空氣)的估計。在一個示例中，傳感器118也被用作發動機轉速傳感器，它在曲軸每旋轉一周時產生預定數量的等距脈衝。
繼續圖2，示出了可變凸輪正時系統。具體來說，發動機10的凸輪軸130如圖所示與搖臂132和134連接以驅動進氣門52a、52b和排氣門54a、54b。凸輪軸130直接連接到殼體136。殼體136形成具有多個齒138的齒輪。殼體136以液壓方式經由正時鏈條或皮帶(未示出)連接到曲軸40。因此，殼體136和凸輪軸130以基本上等於曲軸的速度旋轉。然而，通過如本文稍後將描述的液壓連接的處理，凸輪軸130相對曲軸40的位置可以由提前室142和延遲室144中的液壓改變。通過允許高壓液壓液進入提前室142，凸輪軸130和曲軸40之間的相對關係提前。因此，進氣門52a、52b和排氣門54a、54b相對於曲軸40在早於正常的時間開啟和關閉。類似地，通過允許高壓液壓液進入延遲室144，凸輪軸130和曲軸40之間的相對關係延遲。因此，進氣門52a、52b和排氣門54a、54b相對於曲軸40在晚於正常的時間開啟和關閉。
雖然此示例示出了其中同時控制進氣和排氣門正時的系統，也可以使用可變進氣凸輪正時、可變排氣凸輪正時、雙獨立可變凸輪正時，或固定凸輪正時。此外，也可以使用可變氣門升程。此外，可以使用凸輪軸齒面切換以在不同的操作條件下提供不同的凸輪齒面。再者，氣門機構可以是指形從動滾輪、直接作用機械止回閥、機電、電液壓，或搖臂的其它選擇。
繼續可變凸輪正時系統，連接到殼體136和凸輪軸130的齒138允許經由向控制器12提供信號VCT的凸輪正時傳感器150測量相對凸輪位置。齒1、2、3和4較佳地用於測量凸輪正時並等距隔開(例如，在V-8雙組發動機中，彼此間隔90度)，而齒5較佳地用於汽缸標識，如下文稍後所述。另外，控制器12發送控制信號(LACT、RACT)到常規的電磁閥(未示出)來控制進入提前室142或延遲室144的液壓液的流量，或不讓液壓液進入兩者。
可以用多種方式測量相對凸輪正時。總的來說，PIP信號的上升沿與從殼體136上的多個齒138中的一個接收信號之間的時間或旋轉角度給出了相對凸輪正時的測量。對V-8發動機的具體示例來說，對兩個汽缸組和五齒的齒輪，每一周旋轉中四次接收特定組的凸輪正時的測量，及用於汽缸標識的額外信號。
傳感器160也可以經由信號162來提供排氣中的氧濃度的指示，它向控制器12提供指示O2濃度的電壓。例如，傳感器160可以是HEGO、UEGO、EGO，或其它類型的排氣傳感器。還應注意，如上文中參考傳感器76所述的那樣，傳感器160可以對應於各種不同的傳感器。
如上所述，圖2僅示出了多汽缸發動機中的一個汽缸，且應理解，每個汽缸都具有其自身的一組進氣/排氣門、燃料噴射器、火花塞等等。
同樣，在此處描述的示例實施例中，發動機可以連接到用於起動發動機的起動機電動機(未示出)。例如，可以在駕駛員旋轉駕駛杆上的點火開關中的鑰匙時，向起動機電動機加電。在發動機起動之後，例如發動機10在預定時間之後達到預定轉速時，起動機分離。
繼續圖2，示出了排氣再循環系統。通過與排氣歧管48連通的常規EGR管172、EGR閥總成174，及EGR孔176，向進氣歧管44提供排氣。或者，管172可以是發動機中在排氣歧管48和進氣歧管44之間連通的內部路由通道。如本文中更詳細的描述，EGR管172(或另一個EGR管或EGR管172的分支(未示出))可以配置為協助燃料系統分離混合燃料。
如上所述，發動機10可以用各種模式操作，包括稀混合氣操作、濃混合氣操作，及「接近化學計量」操作。「接近化學計量」操作可以指在化學計量空燃比周圍振蕩的操作。通常，此振蕩操作通過來自排氣氧傳感器的反饋來控制。在此接近化學計量操作模式中，發動機可以在約一個化學計量空燃比的範圍內操作。
可以使用反饋空燃比控制來提供接近化學計量操作。此外，來自排氣氧傳感器的反饋可用於在稀混合氣和在濃混合氣操作期間控制空燃比。特別地，開關類型的加熱排氣氧傳感器(HEGO)可基於來自HEGO傳感器的反饋和所需空燃比控制噴射的燃料(或通過節氣門或VCT的補充空氣)而用於化學計量空燃比控制。此外，UEGO傳感器(它相對於排氣空燃比提供基本上線性的輸出)可用於在稀混合氣、濃混合氣和化學計量操作期間控制空燃比。在此情況中，燃料噴射(或通過節氣門或VCT的補充空氣)可以基於所需空燃比和來自傳感器的空燃比進行調整。此外，如果需要的話，可以使用單個汽缸空燃比控制。可以取決於各種因素，對噴射器66A、66B或其組合做出調整，來控制發動機空燃比。
還應注意，可以使用多方法來保持所需的扭矩，如調整點火正時、節氣門位置、可變凸輪正時位置、排氣再循環量，及執行燃燒的汽缸的數量。此外，可以對每個汽缸單獨調整這些變量，以在所有的汽缸之間保持汽缸平衡。雖然未在圖2中示出，但發動機10可以連接到各種增壓裝置，如發動機增壓器或渦輪增壓器。在增壓的發動機上，可以通過調整廢氣閥和/或壓縮機旁通閥來保持所需扭矩。
現參考圖3，提供具有燃料箱310的示例燃料系統布局，其中燃料箱310包含燃料加注蓋312。該系統配置為接收燃料混合物使其通過加注管314並進入箱310，其中混合物可以是汽油/酒精混合物、汽油/酒精/水混合物，或如上所述的各種其他混合物，包括例如E10這樣的汽油/乙醇混合物。箱310中的燃料混合物可以通過傳送系統傳送到分離器系統320，如雙箭頭316所示。傳送系統316可以是單向傳送，如將燃料混合物傳送到分離器320，或可以實現雙向傳送，如從分離器或下遊燃料系統回到箱310的回管。傳送系統316可以包括泵、閥、多根分離管，或各種其他組件，如下文中參考示例系統所述。此外，雖然圖3示出傳送系統316在箱310的外部，但系統316以及分離器320和/或傳送系統322的部分也可以位於或至少部分位於箱310內。
繼續圖3，其中還示出了位於分離器320和發動機(未示出)之間的下遊傳送系統322。傳送系統322如圖所示包括至少兩根連接到分離器並取決於操作條件將不同量的物質或具有不同組分的燃料傳送到發動機的分離管。如圖3所示，在向發動機供給燃料時，傳送系統322可以保持不同的燃料相互分離，或可以將燃料混合再一起向發動機供給，如圖3所示。此外，像系統316那樣，系統322也可以包括泵、閥、多根分離管、回管，或各種其他組件，如下文中參考示例系統所述。
分離器系統320配置為允許存儲在箱310中的燃料混合物的兩種或兩種以上成分分離並分離地提供給發動機10，從而允許使用雙噴射或混合噴射策略的優點而不給用戶造成不便。
圖4示出通過燃料分離/混合噴射策略操作發動機10的方法400的一個示例實施例。首先，方法400包括將混合燃料輸入到箱310中，或接收混合燃料進入箱。在圖4的實施例中，混合燃料包含碳氫化合物成分(如汽油)及酒精成分(包括但不限於乙醇或甲醇)。然而，應理解，可以使用任何適合的混合燃料，包括但不限於其他極性和/或氧化燃料，如乙醚和酯，及其他非極性和/或碳氫化合物燃料，如柴油。
接下來，方法400包括在404將混合燃料分離為富集碳氫化合物的餾分和富集酒精的餾分。如在本文中所用，術語「富集碳氫化合物」指在分離之後排除了酒精的燃料容積，或從混合燃料中排除的包含碳氫化合物的燃料的容積，這取決於分離器是配置為萃取碳氫化合物還是酒精成分。類似地，術語「富集酒精」指在分離之後排除了碳氫化合物的燃料容積，或從混合燃料中的碳氫化合物部分排除的包含酒精的燃料(或其他氧化或極性燃料)的容積，這取決於所使用的分離機制。應理解，「富集碳氫化合物」或「富集酒精」的餾分中的酒精和碳氫化合物成分的相對濃度可以高於或低於那些餾分中的另一相應成分。此外，術語「餾分」在本文中僅用於表示在分離過程之後的燃料容積，且並不意味著使用任何特定類型的分離過程。
在將混合燃料分離為至少富集酒精和富集碳氫化合物的餾分之後，方法400接下來包括基於發動機操作條件控制向發動機10供應來自富集酒精的餾分的燃料和來自富集碳氫化合物的餾分的燃料。例如，如果檢測到發動機爆震，則可以提供更大相對量的來自富集酒精的餾分的燃料來減少爆震。此外，在具有兩種以上輸入的燃料系統中，可以添加來自第三輸入的水來幫助防止預點火。或者，富集酒精的餾分可以包含一定量的水來幫助防止預點火。作為另一個示例，隨著發動機負荷增加，可以向發動機提供更大相對量的來自富集碳氫化合物的餾分的燃料，從而向發動機提供更多能量。應理解，這些只是控制向發動機10供應富集酒精的燃料餾分和富集碳氫化合物的燃料餾分的示例方法，且可以基於任何其他適合的發動機操作條件或為任何其他適合的目的調整來自這些餾分的燃料的相對量(或比率)。其他示例包括但不限於，減少排放和/或增加燃料經濟。
任何適合的方法和/或結構都可用於分離根據本發明的燃料系統中的混合燃料。例如，在某些實施例中，可以使用水萃取將可溶於水的燃料成分(如，甲醇、乙醇等)從不溶於水的燃料成分中排除。圖5總地在500處示出具有用於從碳氫化合物燃料成分中分離酒精(或其他極性燃料成分)的水萃取系統的燃料系統的示例實施例。燃料系統500包括用於接收用戶輸入的燃料的燃料箱510，及與箱510流體連通並配置為接收來自箱510的混合燃料的萃取箱520。在本文中所用的術語「流體連通」(及其變型)指組件之間存在流體路徑，且並不意味著也不排除任何中間結構或組件的存在，也不意味著路徑總是對流體流開放或可用。
燃料系統500還包括與萃取箱520流體連通並用於從混合燃料中萃取燃料成分的萃取液源522。萃取液源可以配置為以任何適合的方式向萃取箱520提供任何適合的萃取液。適合的萃取液包括那些與混合燃料中要萃取的一種或多種成分混溶而與混合燃料中不萃取的一種或多種成分不混溶的流體。在混合燃料包含低碳數烷基醇和汽油時，適合的萃取液的一個示例是水。在一個實施例中，萃取液源522包括可以例如由用戶或在汽車保養期間將水定期添加到其中的收集槽。或者，萃取液源522可以包括液化空氣、排氣等中的水蒸氣的冷凝器。例如，收集器可以位於空調單元內或連接到空調單元以便收集液化的水。
萃取箱520可以包括混合器或攪拌器(示意性地在524處示出)來確保萃取液和混合燃料很好地混合以用於萃取過程。或者，萃取箱520可以不包括混合器而相反可以依賴於駕駛中的動量改變(例如，撞到障礙物、加速/減速等)來幫助混合萃取液和混合燃料。此外，在可選實施例中，可以通過位於萃取箱上遊並通向萃取箱的導管將萃取液添加到混合燃料中。這些流體可以在導管中流動時以及進入萃取箱520後混合。在這些實施例的任一個中，在混合之後，可以允許在萃取箱中分離這些流體。在混合之後，包含富集酒精的餾分的水相沉入萃取箱520的底部，而富集碳氫化合物的餾分上升到富集酒精的餾分的上面。為了分離兩種餾分，可以在萃取箱520中在高於富集酒精的餾分與富集碳氫化合物的餾分之間邊界的水平的位置提供用於富集酒精的餾分的第一出口來允許排除富集碳氫化合物的餾分，而可以在低於該邊界的水平(例如，在萃取箱520底部)提供第二出口來允許排除富集酒精的餾分。
在從萃取箱520中排除之後，富集碳氫化合物的餾分和富集酒精的餾分之一或兩者可以在提供給發動機10之前存儲在存儲箱中(分別在530a和530b處示出)。或者，可以通過噴射器66A、66B或通過進氣歧管44直接向發動機提供富集碳氫化合物的餾分和富集酒精的餾分之一或兩者，而不將其存儲在存儲箱中。可以提供與控制器12通信的傳感器540來輸出與出現在萃取液中的酒精量成比例的信號。通過該信號，控制器12可以確定富集酒精的餾分中每單位容積的卡路裡含量，用於控制兩種燃料餾分添加到發動機。適合用作傳感器540的傳感器包括，但不限於，折射率傳感器。
作為一個示例，向發動機供給的分離物質的相對量可以根據分離器產生的富集碳氫化合物的餾分和富集酒精的餾分的組成而變化。在此，可以提供一致的爆震減少水平同時還提供所需的發動機扭矩，從而補償卡路裡含量和爆震抑制有效性的變化。
圖6總地在600處示出燃料系統和分離器的另一個實施例。燃料系統600包括燃料箱610、分離器620、第一燃料餾分存儲箱630a、第二燃料餾分存儲箱630b，及冷凝器640。燃料系統600還包括配置為將來自發動機排氣歧管48的排氣再循環進入分離器620中的排氣再循環(EGR)管650。排氣再循環管650可以和圖2所示的排氣再循環管170相同，或可以是分離的管或管170的分支。
分離器620包括分隔第一通道624和第二通道626的阻擋層622。阻擋層622至少部分地由選擇性地以比混合燃料中的其他成分更高的速率傳送混合燃料中的一種成分，甚至於基本上排除其他成分的一種或多種材料製成。萃取的燃料成分穿越阻擋層622進入第二通道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處收集第一燃料餾分(富集碳氫化合物或富集酒精，這取決於用於阻擋層622的材料是選擇性地通過碳氫化合物還是酒精)，且可以在第二通道的出口處收集第二燃料餾分。可以引導由排氣再循環管650提供的再循環排氣作為混合燃料輸入流過阻擋層622的對面一側，從而傳送擴散通過阻擋層622從而離開阻擋層622的燃料成分。這可以提高燃料跨阻擋層傳送的速率。此外，再循環排氣還可用於加熱分離器，這也可以幫助促進萃取的燃料成分的跨膜全蒸發，從而增加跨阻擋層622的燃料傳送速率。
冷凝器640可用於在全蒸發過程之後從再循環排氣流中液化萃取的燃料成分，以及水蒸氣和任何其他可液化的排氣成分。液化的萃取燃料然後可以收集在第一燃料餾分存儲箱630a中以供發動機10在以後使用。還可以將再循環排氣提供給發動機10的進氣歧管，如圖6所示，或可以作為排氣從發動機中排放。應理解，可以引導再循環排氣在流過分離器之前或之後通過其他組件。這些其他組件的一個示例是EGR冷卻器，它可以位於分離器620的上遊或下遊。
阻擋層622可以由任何適合的一種或多種材料形成。適合的材料包括選擇性地通過混合燃料中的一種類型燃料而排除或基本上排除混合燃料中的一種或多種其他類型燃料的材料、以比其他類型燃料更高的速率通過一種類型燃料的材料，或擁有任何其他屬性以允許富集混合燃料中選擇的燃料類型的材料。選擇性可以基於所需燃料成分之間的物理屬性的任何適當差別。其示例包括但不限於，燃料成分的相對極性、燃料成分對選擇性材料的表面的化學反應和/或表面吸收特性、燃料成分的分子大小相對於選擇性材料的孔大小，及這些屬性的組合。
在一個實施例中，阻擋層622包括對混合燃料中選擇的燃料成分具有化學或物理親和性的材料。例如，在混合燃料包括乙醇(或其他低碳數醇)和汽油時，對極性分子具有親和性的聚合材料可用於選擇性地傳送乙醇分子，而基本上排除碳氫化合物。對低碳數醇，如甲醇、乙醇和丙醇具有選擇性的適合的聚合材料的示例包括但不限於，聚乙烯醇、聚碸、聚醚(醚酮)、聚二甲基矽氧烷，及三乙酸纖維素。這些材料會表現出優先於傾向表現出更加非極性行為的汽油的碳氫化合物成分而選擇性傳送極性分子。這類材料在選擇性地傳送可以在混合燃料中使用的其他氧化或極性燃料成分，如乙醚和酯時也很有效。在某些實施例中，可以用陶瓷、金屬、或其他剛性支撐來支撐聚合材料，聚合物在陶瓷、金屬、或其他剛性支撐上沉積為薄或厚的膜。在其他實施例中，聚合材料可以構成選擇性阻擋層的主要部分。
在另一個實施例中，選擇性阻擋層622可以包括基於大小選擇性優先於碳氫化合物成分選擇性地通過混合燃料中的低碳數醇成分的材料。汽油中最小的主要成分可以包括異辛烷和庚烷，及其他被發現處於較低濃度的小成分可以包括帶支鏈和帶環的己烷、戊烷，和丁烷。相比之下，乙醇比這些碳氫化合物更小。因此，多孔的材料，如沸石或其他多孔金屬氧化物，甚至是多孔金屬，都可用於以比更大的碳氫化合物更高的速率傳送更小的乙醇分子。可以使用任何適合的多孔材料。在一個具體實施例中，可以使用沸石Y。此外，可以對金屬氧化物的孔進行化學改進來改變或增強該材料的選擇性傳送屬性。例如，在多孔材料是沸石時，可以使用離子交換來增加極性和/或改進孔內的酸度來增強酒精通過材料的傳送。類似地，如果需要從混合燃料中萃取碳氫化合物而不是酒精，則烷基矽氧烷或包含有機官能團的其他矽氧烷可以和沸石孔內的二氧化矽位點進行化學反應。以此方式，有機矽氧烷的甲矽氫氧基團可以在孔內通過化學鍵連接到沸石，且有機官能團形成非極性表面，從而允許非極性分子通過材料擴散而禁止傳送極性物質。這樣的表面改進也可用於減少所傳送的保持吸附在孔表面而未通過孔傳送的燃料成分的量。類似地，孔可以鍍上對混合燃料中的極性或非極性成分具有親和性的聚合材料塗層。可以增強材料通過酒精而基本排除非極性碳氫化合物的選擇性的聚合塗層的示例包括但不限於，聚乙烯醇、聚二甲基矽氧烷、聚醚一氨基嵌段共聚物、聚醚碸，及聚醚醚酮。應理解，這些只是可能的多孔材料的示例及可對多孔材料進行的改進，且可以使用任何其他適合的材料和/或材料改進。
分離器620可以具有用於執行混合燃料分離的任何適合的配置。圖7總地在720處示出適合的分離器配置的一個示例實施例。分離器720包括由選擇性阻擋層724界定的內部通道722，及由外壁728界定的外部通道726。內部通道722可以配置為接收來自燃料箱的混合燃料流。如圖7中的箭頭所示，萃取的混合燃料成分從內部通道跨膜傳送到外部通道。
內部通道722可以包括節流730或收縮來減緩通過內部通道722的流體流並增大混合燃料對選擇性阻擋層724的壓力。這可以有助於提高萃取的燃料成分的傳送速率和回收率。另外，可以使用泵和/或其他組件提供另外的壓力控制來優化混合燃料在分離器中的壓力，以促進跨選擇性阻擋層傳送所需燃料成分。這樣的系統可以允許將壓力從大氣壓(環境壓力)調整到幾千磅每平方英寸。
萃取的燃料成分可以在外部通道728中作為液體回收，或在阻擋層724是全蒸發膜時作為氣體回收。在萃取的燃料成分作為氣體回收時，可以在冷凝器中將其轉化為液相用來存儲，如圖6所示，或可以用氣相提供給噴射器或進氣歧管而不進行液化。此外，如圖6所示，可以引導再循環排氣通過外部通道728來加熱分離器720和/或幫助收集萃取的燃料成分，從而增加通過選擇性阻擋層724的燃料傳送速率。或者，另一種萃取液，如來自儲液罐或冷凝器的水，可以流過外部通道728來收集萃取的燃料成分並促進增加傳送速率。在這些實施例中，水或其他萃取液可以在通過分離器720之前被加熱，或可以通過另一個源(例如，電加熱器或在分離器720外圍流動的再循環排氣)加熱分離器720。
再循環排氣(或其他萃取液)可以按照與通過內部通道722的混合燃料流相反的方向通過外部通道728，如圖7所示，或可以按相同的方向流動。此外，在可選實施例中，可以向外部通道728提供混合燃料，而向內部通道提供再循環排氣或其他萃取液。在這些實施例中，外部通道728可以包括節流來減緩混合燃料的流動並增加混合燃料對選擇性阻擋層724的壓力。節流可以在直徑、周長和/或截面面積上進行調整，以允許根據需要調整混合燃料對選擇性阻擋層724的壓力。
圖8總地在820處示出分離器的另一個示例實施例。分離器820包括界定多個內部通道的多個管狀的選擇性阻擋層822，而不是具有由外壁包圍的單個管狀的選擇性阻擋層。該多個管狀阻擋層822包含在界定出單個外部通道的單個管狀外壁824內。提供用於使流體流過多個管狀阻擋層822的第一輸入826，及提供用於使流體流過管狀外壁824內部及在多個管狀內部阻擋層822外圍流動的第二輸入828。以此方式，相對於圖6的實施例可以增加選擇性傳送阻擋層的表面積。這種萃取系統的示例包括由新澤西州湯姆斯河的Permapure有限責任公司以商標名PERMAPURE銷售的可透水選擇性阻擋層。
圖9總地在920處示出分離器的另一個示例實施例。分離器920包括選擇性阻擋層922和外壁924，外壁924將由其界定的內部劃分為第一通道926和第二通道928。選擇性阻擋層922採取跨外壁924內部布置的線性膜形式。可以向第一通道926和第二通道928中的一個提供混合燃料，而可以從第一通道926和第二通道928中的另一個中回收萃取的燃料成分。取決於用於選擇性阻擋層922的材料，選擇性阻擋層922可以包括支撐選擇性阻擋層材料的剛性支撐材料(例如，金屬或陶瓷材料)。這樣的剛性阻擋層材料可以幫助支撐選擇性阻擋層材料來承受可能在燃料分離過程中使用的升高的壓力。在其他實施例中，選擇性阻擋層材料可以十分牢固和堅硬而允許免去支撐。
圖10總地在1020處示出分離器的另一個示例實施例。分離器1020類似於上述其他實施例，因為它也包括選擇性阻擋層1022和外壁1024，外壁1024將由其界定的內部劃分為第一通道1026和第二通道1028。然而，選擇性阻擋層1022採取摺疊或帶有褶皺的阻擋層的形式，而不是線性阻擋層的形式。可以向第一通道1026和第二通道1028中的一個提供混合燃料，而可以從第一通道1026和第二通道1028的另一個中回收萃取的燃料成分。與線性阻擋層相反，使用摺疊或帶有褶皺的阻擋層可以幫助增加選擇性阻擋層的表面積，從而可以幫助增加燃料分離速率。應理解，摺疊或帶有褶皺的阻擋層也可以結合諸如圖7和圖8的實施例中所示的那些管狀阻擋層結構使用。
圖11總地在1120處示出分離器的另一個示例實施例。分離器1120包括選擇性阻擋層1122、外壁1124，及由選擇性阻擋層分隔的第一通道1126和第二通道1128。分離器1120還包括位於選擇性阻擋層1122的相反兩側的第一電極1130和第二電極1132。此外，選擇性阻擋層1122可以至少部分地由離子或電傳導的聚合或無機材料製成，聚吡咯是導電聚合物的一個示例。使用電壓和/或電流源1134可以跨越和/或通過膜分別施加電壓和/或電流。在此實施例中，可以使用酒精部分的可極化屬性跨膜感應離子流。此外，可以感應氫氧化物官能團在傳送期間釋放出質子，產生氧陰離子，該氧陰離子可通過在多孔膜材料表面和內部與陽離子官能團進行的極性交互，和/或通過帶電的乙氧基陰離子響應於所施加的電場所作的運動而被選擇性地傳送。在所述實施例中，電極1130和1132分別如所示基本上覆蓋選擇性阻擋層1122的整個下表面和上表面。然而，應理解，任何適合的配置和/或布置中的電極都可用於以電化學或電泳方式跨選擇性膜移動選擇的混合燃料種類。
圖12總地在1200處示出燃料系統的另一個示例實施例。燃料系統1200包括燃料箱1210、燃料分離器1220，及用於在分離之後並在提供給發動機之前存儲富集燃料餾分的第一和第二燃料餾分存儲箱(1230a，1230b)。燃料系統1200還包括萃取液存儲箱1240及分離器加熱器1250。這與其中再循環排氣作為萃取液和作為用於加熱分離器的熱源使用的上述實施例不同。任何適合的流體都可用作萃取液。例如，在某些實施例中，萃取液可以包括由用戶定期或不定期地添加到存儲箱1240中的水，和/或可以包括配置為液化空氣中的水蒸氣來收集用作萃取液的水的冷凝器。此外，萃取液存儲箱1240可以包括以常規方式在汽車中使用用於存儲水溶液的存儲箱。例如，在一個實施例中，液體存儲箱1240包括擋風玻璃清洗液箱，從其中吸取液體用於清洗汽車擋風玻璃並用於在燃料分離之後萃取/排除從分離器1220傳送的燃料成分。
在需要加熱分離器的情況下，可以可選地使用加熱器1250以便例如提高所需燃料成分跨選擇性阻擋層的傳送速率，和/或使分離的燃料成分在分離器1220中以氣相回收(即，使用全蒸發分離)。任何適合的熱源都可以用作加熱器1250。其示例包括但不限於，電加熱器、來自發動機的輻射加熱、再循環排氣，和/或這些熱源的組合。
圖13總地在1300處示出燃料系統的另一個示例實施例。燃料系統1300包括燃料箱1310、燃料分離器1320，及用於加熱分離器和/或回收來自分離器的萃取燃料種類的排氣再循環系統1340。然而，燃料系統1300隻包括單個燃料餾分存儲箱1330，而不是包括兩個燃料餾分存儲箱。相反將另一燃料餾分(例如，由再循環排氣攜帶的全蒸發的燃料餾分)直接提供給發動機10，而不進行液化和存儲。可以將該燃料餾分提供給直接噴射器、進氣道噴射器，和/或進氣歧管。應理解，可以使用各種結構用於控制進入發動機10的氣相燃料餾分的流量，包括但不限於燃料泵、燃料導管、用於檢測氣體混合物中的卡路裡含量的傳感器，及壓力傳感器等。
圖14總地在1400處示出燃料系統的又一個示例實施例。燃料系統1400包括燃料箱1410、分離器1420，及用於加熱分離器和/或回收來自分離器的萃取燃料種類的排氣再循環系統1440。然而，燃料系統1440並不包括位於分離器和發動機10之間的燃料餾分存儲箱。相反，將兩種燃料餾分直接提供給發動機。可以將燃料餾分中的一種或兩者提供給任何適合的噴射器和/或在合適的情況下可以作為氣體混合物直接提供給進氣歧管。
如上所述，在選擇性阻擋層使用全蒸發或產生作為萃取產物的燃料蒸氣混合物時，燃料蒸氣可以直接向氣體噴射器供給，或可以作為與空氣或空氣和再循環排氣組合的混合物供給到進氣歧管中，從而回到燃燒室中。在這些實施例中，為了通過確定向燃燒室供給的燃料量來幫助提供更好的燃燒控制，可以通用使用如排氣氧傳感器(例如，如圖14中的1460所示)這樣的裝置，或另一種適合的裝置進行空燃比測量，以確定提供給噴射器或進氣歧管的氣體中的燃料含量。來自該裝置的信號可以用在反饋控制環配置中，且可以修正進入燃燒室的氣體燃料的流量或測得的進入混合物中的空氣量，這在內燃發動機控制中是常規的。
在任何一個上述實施例中，需要控制分離器的操作，以便例如調整分離中的燃料的量來響應發動機操作條件。例如，在某些情況下，可能需要減少從碳氫化合物燃料中萃取的酒精量。在選擇性阻擋層配置為選擇性地傳送酒精時，可以例如通過降低分離器的溫度、降低通過分離器的萃取液的流量、降低分離器中的混合燃料壓力，或以任何其他適合的方式，來減緩酒精的傳送。類似地，可以例如通過增加分離器的溫度、增加通過分離器的萃取液的流量、增加分離器中的混合燃料壓力，或以任何其他適合的方式，來增加酒精跨阻擋層的傳送速率。類似地，在選擇性阻擋層配置為選擇性地傳送碳氫化合物時，可以按類似方式調整碳氫化合物的傳送速率。此外，可以提供繞過分離器的旁通管(未示出)用於不需要分離混合燃料的情況。此外，也可以通過提供用於選擇性地開啟或關閉圖6-14的任何實施例中的第二通道的機制(其中從分離器中排除萃取的成分)來控制分離。在通道向它所連接的導管關閉時，萃取的燃料成分的蒸氣壓力和/或濃度會增加，這會減緩並最終停止萃取的燃料成分跨阻擋層傳送。應理解，可以調整分離器的性能來響應任何適合的事件或條件，包括但不限於，變化的發動機負荷、排放條件、不同燃料餾分的不同消耗速率等。
在某些實施例中，可以監視分離器的性能來對分離器提供更大程度的控制。可以按任何適合的方式監視分離器的性能。例如，可以通過諸如分離器溫度、混合燃料進入分離器的流速、在分離器內的混合燃料壓力、混合燃料的組成，和/或在分離器內的再循環排氣(或其他萃取液)的壓力和/或流速這樣的變量來推斷或計算分離速率。此外，也可以通過測量萃取液的卡路裡含量(例如，通過UEGO傳感器)，和/或在萃取的流體是酒精時通過以光學方式測量液相萃取液中的酒精含量來計算分離速率。應理解，這些只是監視、計算或估計分離器性能的示例方法，且可以使用任何適合的方法。
本發明的主題包括在此公開的各種系統和配置，及其它特徵、功能，和/或屬性的所有新穎和非顯而易見的組合及子組合。下面的權利要求特別指出視為新穎和非顯而易見的特定組合及子組合。這些權利要求可能引用「一個」元素或「第一」元素或其等價。這樣的權利要求應被理解為包括對一個或一個以上這樣的元素的結合，而不是要求或排除兩個或兩個以上這樣的元素。所公開的特徵、功能、元素和/或屬性的其它組合及子組合可以通過本發明權利要求的修改或通過在本申請或相關申請中提供新的權利要求來請求保護。這樣的權利要求，無論是在範圍上比原始權利要求更寬、更窄、等價或不同，都應被視為包括在本發明的主題之內。
權利要求
1.在具有內燃發動機、燃料箱，及流體連通地位於所述燃料箱和發動機之間的萃取器的裝置中，一種操作所述裝置的方法，包括從所述燃料箱添加一定容積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種基本上非極性的燃料成分及至少一種極性燃料成分；添加一定容積的極性溶劑到所述萃取器中；從所述混合燃料中萃取至少一部分極性燃料到所述極性溶劑中，從而形成具有濃度增加的極性燃料的第一燃料混合物及具有濃度增加的基本上非極性燃料的的第二燃料混合物；及以基於發動機操作條件選擇的比率向發動機提供所述第一燃料混合物和第二燃料混合物。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，添加一定容積的極性溶劑包括添加一定容積的水。
3.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，從所述混合燃料中萃取至少一部分極性燃料到所述極性溶劑中包括混合所述極性溶劑和所述混合燃料，然後分離所述極性溶劑和所述混合燃料。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述極性燃料成分包括甲醇、乙醇、丙醇，及丁醇中的至少一種。
5.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，還包括在向所述發動機提供所述第一燃料混合物和第二燃料混合物中的至少一個之前，將所述第一燃料混合物和第二燃料混合物中的至少一個傳送到存儲箱。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述極性溶劑是水，還包括從冷凝器中提供用於所述萃取器的水。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述極性溶劑是水，還包括從可再加注存儲箱中提供用於所述萃取器的水。
8.一種裝置，包括內燃發動機；配置為保存混合燃料的燃料箱，所述混合燃料包括至少一種酒精和至少一種碳氫化合物的混合物；及流體連通地位於所述燃料箱和內燃發動機之間並與所述燃料箱和內燃發動機連通的燃料萃取器，其中所述萃取器包括與所述燃料箱流體連通的燃料入口，與極性溶劑源流體連通的溶劑入口，與所述發動機流體連通的酒精燃料餾分出口，及與所述發動機流體連通的碳氫化合物燃料餾分出口。
9.如權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述碳氫化合物燃料餾分出口位於所述燃料萃取器上比所述酒精燃料餾分出口更高的位置。
10.如權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述極性溶劑源包括冷凝器。
11.如權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述極性溶劑源包括可再加注存儲箱。
12.如權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述燃料萃取器還包括用於混合所述極性溶劑和所述混合燃料的混合器。
13.如權利要求8所述的裝置，其特徵在於，還包括流體連通地位於所述酒精燃料餾分出口和所述發動機之間的酒精燃料餾分存儲箱。
14.一種裝置，包括內燃發動機；配置為保存混合燃料的燃料箱，所述混合燃料包括至少一種酒精和至少一種碳氫化合物的混合物；及流體連通地位於所述燃料箱和內燃發動機之間並與所述燃料箱和內燃發動機連通的燃料萃取器；及控制器，所述控制器具有處理器和存儲器，所述存儲器存有可由所述處理器執行的指令用於控制從所述燃料箱添加一定容積的混合燃料到所述萃取器，控制添加一定容積的極性溶劑到所述萃取器以從所述混合燃料中萃取至少一部分酒精，以形成酒精燃料餾分和碳氫化合物燃料餾分，及以基於發動機操作條件選擇的比率控制向所述發動機提供所述酒精燃料餾分和碳氫化合物燃料餾分。
15.如權利要求14所述的裝置，其特徵在於，控制添加一定容積的極性溶劑包括控制添加一定容積的水。
16.如權利要求14所述的裝置，其特徵在於，所述酒精包括乙醇。
17.如權利要求14所述的裝置，其特徵在於，所述指令還可執行用於在控制向所述發動機提供所述酒精燃料餾分和碳氫化合物燃料餾分中的至少一個之前，控制所述酒精燃料餾分和碳氫化合物燃料餾分中的至少一個傳送到存儲箱。
18.如權利要求14所述的裝置，其特徵在於，所述指令還可執行用於在向所述發動機提供所述第一燃料混合物和第二燃料混合物之前，控制酒精燃料餾分和碳氫化合物餾分傳送到分離的存儲箱進行存儲。
19.如權利要求14所述的裝置，其特徵在於，所述指令通過相對於所述碳氫化合物燃料餾分向所述發動機提供增加的酒精燃料餾分的量來響應發動機爆震，來執行基於發動機操作條件選擇的比率控制向所述發動機提供所述酒精燃料餾分和碳氫化合物餾分。
20.如權利要求14所述的裝置，其特徵在於，所述指令通過相對於所述酒精燃料餾分向所述發動機提供增加的碳氫化合物燃料餾分的量來響應增加的發動機負荷，來執行基於發動機操作條件選擇的比率控制向所述發動機提供所述酒精燃料餾分和碳氫化合物餾分。
全文摘要
公開一種在具有內燃發動機、燃料箱，及流體連通地位於所述燃料箱和發動機之間的萃取器的裝置中，操作該裝置的方法，其中所述方法包括從燃料箱中添加一定容積的混合燃料到萃取器中，其中所述混合燃料包含至少一種基本上非極性的燃料成分及至少一種極性燃料成分，添加一定容積的極性溶劑到萃取器中，從混合燃料中萃取至少一部分極性燃料到極性溶劑中，從而形成具有濃度增加的極性燃料的第一燃料混合物及具有濃度增加的基本上非極性燃料的第二燃料混合物，及以基於發動機操作條件選擇的比率向發動機提供第一燃料混合物和第二燃料混合物。該方式利用了現有的汽油/酒精混合物，從而可以允許利用多次噴射和/或多種燃料策略的優點而不會給用戶帶來不便。此外，在某些將水用作極性溶劑的實施例中，水在第一燃料混合物中的出現可以允許將第一燃料混合物用於進氣冷卻來幫助防止預點火。
文檔編號F02M37/00GK101037981SQ20061013951
公開日2007年9月19日 申請日期2006年9月15日 優先權日2006年3月17日
發明者馬克·德思, 小克裡斯汀·T·格拉爾斯基 申請人:福特環球技術公司