Способ управления двигателем, питаемым многочисленными видами топлива (варианты)

Способ управления двигателем, питаемым многочисленными видами топлива (варианты)

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Область раскрытия относится к управлению накоплением паров и продувкой паров топлива для транспортного средства.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ И СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Двигатели, которые работают на многочисленных видах топлива, совершенствуются. Двигатели могут работать на смесях, включающих в себя бензин/этиловый спирт, бензин/сжатый природный газ (CNG), дизельное топливо/бензин или дизельное топливо/этиловый спирт. Каждое из этих видов топлива может храниться в отдельном топливном баке на борту транспортного средства.

Также было предложено разделять топливо, которое было объединено в единую топливную смесь, с целью улучшения эксплуатационных качеств и экономии топлива транспортного средства. Одной из топливных смесей, которая может разделяться на ее отдельные составляющие виды топлива, является бензин/этаноловая топливная смесь, такая как E10 (90% бензина и 10% этилового спирта), E20 или E85. Более того, бензин может разделяться на бензин из низкооктановых компонентов и бензин из высокооктановых компонентов на борту транспортного средства. Отдельные виды топлива или компоненты топлива могут храниться в отдельных топливных баках на борту транспортного средства.

Заявки 2008/0006333 A1 и 2010/0229966 A1 на выдачу патента США описывают топливные системы, которые включают в себя многочисленные топливные баки для хранения разных типов топлива. Пары топлива из многочисленных топливных баков направляются в единый бачок накопления паров топлива для ограничения переносимых по воздуху выбросов. Однако, может быть труднее регулировать топливовоздушное соотношение у таких систем, поскольку более широкий диапазон паров топлива может храниться в бачке накопления паров топлива вследствие различий между видами топлива в многочисленных топливных баках. Кроме того, изобретатели в материалах настоящей заявки осознали, что пары топлива из одного бака могут реабсорбироваться в других топливных баках в топливной системе. Реабсорбция разделенных компонентов топлива в топливных баках может изменять свойства топлива в каждом из многочисленных топливных баков. Если бы должна была происходить реабсорбция, повторное разделение топлива из топливных баков может давать в результате повышенное энергопотребление, или двигатель может эксплуатироваться менее эффективно, чтобы использовать комбинированное топливо, которое включает в себя топливо из разных топливных баков.

Изобретатели в материалах настоящей заявки осознали, что виды топлива, имеющие разные свойства, могут храниться в отдельных топливных баках, чтобы использовать с выгодой желательные свойства разных видов топлива. Одно из важных свойств состоит в том, что виды топлива будут формировать пары, причем, каждый пар, имеет уникальные свойства, в том числе, но не в качестве ограничения, октановые характеристики или топливовоздушные соотношения. Посредством наличия в распоряжении отдельных бачков накопления паров топлива в сообщении по текучей среде с каждым топливным баком, каждый бачок накопления паров топлива также может содержать в себе пары топлива, имеющие уникальные свойства, в том числе, но не в качестве ограничения, октановые характеристики и топливовоздушное соотношение. Дополнительно, свойства паров топлива, накопленных в бачках накопления паров топлива, могут быть такими же, как у паров топлива, удерживаемых в топливном баке, который находится в сообщении по текучей среде с бачком накопления паров топлива. По существу. изобретатели изобрели эксплуатацию двигателя и средства управления продувкой, чтобы воспользоваться в своих интересах разными свойствами паров топлива из разных топливных баков и разных бачков накопления паров топлива.

В одном из примеров, описанном в материалах настоящей заявки, изобретатели предусмотрели контроль над многочисленными потоками продувки паров в двигатель из многочисленных устройств накопления паров топлива, которые находятся в сообщении по текучей среде с соответственным, но равным количеством многочисленных топливных баков; каждый из многочисленных потоков продувки паров топлива управляется, чтобы быть в такой же пропорции продуваемых совокупных паров топлива, как пропорция жидкого топлива из всех жидких видов топлива, подаваемых из соответственных топливных баков в двигатель. Этот новейший тип управления предоставляет уникальным свойствам каждого топлива возможность использоваться полностью, как в качестве жидкости, так и в качестве паров. Например, высокооктановое топливо в паровой фазе может продуваться в двигатель пропорционально высокооктановому топливу в жидкой фазе, впрыскиваемому в двигатель на данный момент. Иначе, посредством смешивания паров из каждого топливного бака совместно в едином бачке, как показано в предыдущих подходах, преимущество высокооктанового топлива в паровой фазе может не быть реализовано. Дополнительно, посредством продувки паров топлива пропорционально использованию подобного топлива в жидкой фазе, возмущения топливовоздушного соотношения могут понижаться, поскольку среднее стехиометрическое топливное отношение остается постоянным. Таким образом, свойства топлива могут использоваться, чтобы приносить пользу работе двигателя. Кроме того, может улучшаться регулирование топливовоздушного соотношения во время продувки паров топлива многочисленных типов топлива.

Настоящее описание может давать несколько преимуществ. В частности, подход может предоставлять накопленным парам топлива возможность использоваться для улучшения работы двигателя подобным образом, чтобы одно жидкое топливо могло использоваться для улучшения рабочих характеристик двигателя больше другого жидкого топлива. Кроме того, подход может улучшать регулирование топливовоздушного соотношения двигателя посредством предоставления стехиометрическому топливовоздушному соотношению возможности оставаться постоянным. Кроме того еще, подход может уменьшать вероятность реабсорбции разделенных видов топлива в топливо, имеющее иные свойства.

Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящего описания будут без труда очевидны из последующего Подробного описания, когда воспринимается в одиночку или в связи с прилагаемыми чертежами.

Должно быть понятно, что сущность изобретения, приведенная выше, предоставлена для знакомства с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании. Она не предполагается для идентификации ключевых или существенных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого однозначно определен формулой изобретения, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет изобретения не ограничен реализациями, которые кладут конец каким-нибудь недостаткам, отмеченным выше или в любой части этого раскрытия.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 показывает пример двигателя внутреннего сгорания;

Фиг.2-3 показывают иллюстрации примерных многотопливных систем;

Фиг.4 показывает блок-схему последовательности операций способа, изображающую примерную стратегию управления продувкой для многотопливной системы;

Фиг.5 показывает блок-схему последовательности операций способа регулирования топливовоздушного соотношения с обратной связью, включающего в себя продувку паров топлива.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

Последующее описание относится к системам и способам улучшения использования топлива в двигателях, содержащих многочисленные топливные баки. Так как виды топлива могут быть разделены по многочисленным топливным бакам на основании разных свойств, виды топлива могут использоваться наиболее эффективно в двигателе внутреннего сгорания, таком как проиллюстрированный на фиг.1. Фиг.2-3 иллюстрируют примерные многотопливные системы. Многотопливные системы могут предусматривать выделение разных типов топлива из топливных смесей, и топливные пары из разных видов топлива могут накапливаться в отдельных бачках для топлива. Пары топлива, накопленные в бачках, могут продуваться из бачков в двигатель некоторым образом, который использует уникальные свойства каждого топлива. Фиг.4 показывает способ для продувки разных видов топлива, накопленных в разных бачках накопления. Дополнительно, способ для продувки бачков накопления паров топлива учитывает условия, где может присутствовать детонация в двигателе. Фиг.5 иллюстрирует управление топливоснабжением с обратной связью, включающее в себя продувку одновременно разных типов паров топлива.

Фиг.1 изображает пример двигателя 10 внутреннего сгорания. Электрические линии управления изображены в качестве пунктирных линий. Топливные магистрали и механические устройства изображены сплошными линиями.

Двигатель 10 может принимать параметры управления из системы управления, которая включает в себя контроллер 12, и входные данные от водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В этом примере, устройство 132 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала положения педали (PP). Цилиндр 14 двигателя 10 может включать в себя стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенным в них. Поршень 138 может быть присоединен к коленчатому валу 140, из условия чтобы возвратно-поступательное движение поршня преобразовывалось во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть присоединен к по меньшей мере одному ведущему колесу пассажирского транспортного средства через систему трансмиссии. Кроме того, стартерный электродвигатель может быть присоединен к коленчатому валу 140 через маховик, чтобы давать возможность операции запуска двигателя 10.

Цилиндр 14 может принимать всасываемый воздух через последовательность впускных воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускной воздушный канал 146 может сообщаться с другими цилиндрами двигателя 10 в дополнение к цилиндру 14. В некоторых примерах, один или более впускных каналов могут включать в себя устройство наддува, такое как турбонагнетатель или нагнетатель. Например, фиг.1 показывает двигатель 10, сконфигурированный турбонагнетателем, включающим в себя компрессор 174, скомпонованный между впускными каналами 142 и 144, и турбиной 176 с приводом от выхлопной системы, скомпонованной вдоль выпускного канала 148. Компрессор 174 может по меньшей мере частично приводиться в действие турбиной 176 с приводом от отработавших газов через вал 180, где устройство наддува сконфигурировано в качестве турбонагнетателя. Однако, в других примерах, таких как где двигатель 10 снабжен нагнетателем, турбина 176 с приводом от отработавших газов, по выбору, может быть не включена в состав, где компрессор может приводиться в действие механической подводимой мощностью от электродвигателя или двигателя. Дроссель 20, включающий в себя дроссельную заслонку 164, может находиться вдоль впускного канала двигателя, для того чтобы менять интенсивность потока и/или давление всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссель 20 может быть расположен ниже по потоку от компрессора 174, как показано на фиг.1, или, в качестве альтернативы, он может быть предусмотрен выше по потоку от компрессора 174.

Выпускной канал 148 может принимать отработавшие газы из других цилиндров двигателя 10, в том числе, цилиндра 14. Датчик 128 отработавших газов показан присоединенным к выпускному каналу 148 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности выбросов. Датчик 128 отработавших газов может быть одним из числа различных пригодных датчиков для выдачи указания стехиометрического топливовоздушного соотношения отработавших газов, в том числе, но не в качестве ограничения, линейным датчиком кислорода или универсальным, или широкодиапазонным датчиком кислорода отработавших газов (UEGO), двухрежимным датчиком кислорода (EGO), подогреваемым EGO (HEGO), датчиком содержания NO_x, HC, или CO. Устройство 178 снижения токсичности выбросов может быть трехкомпонентным каталитическим нейтрализатором (TWC), уловителем NO_x, различными другими устройствами снижения токсичности выбросов или их комбинациями.

Температура отработавших газов может измеряться одним или более датчиков температуры (не показаны), расположенных в выпускном канале 148. В качестве альтернативы, температура отработавших газов может логически выводиться на основании условий эксплуатации двигателя, таких как число оборотов, нагрузка, топливовоздушное соотношение (AFR), запаздывание искрового зажигания, и т.д. Кроме того, температура отработавших газов может вычисляться по одному или более датчиков 128 отработавших газов.

Каждый цилиндр двигателя 10, в том числе, цилиндр 14, может включать в себя один или более впускных клапанов и один или более выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 показан включающим в себя по меньшей мере один впускной тарельчатый клапан 150 и по меньшей мере один выпускной тарельчатый клапан 156, расположенные в верхней области цилиндра 14. В некоторых примерах, каждый цилиндр двигателя 10, в том числе, цилиндр 14, может включать в себя по меньшей мере два впускных тарельчатых клапана и по меньшей мере два выпускных тарельчатых клапана, расположенных в верхней области цилиндра.

Впускной клапан 150 может управляться контроллером 12 посредством приведения в действие кулачков через систему 151 кулачкового привода. Подобным образом, выпускной клапан 156 может управляться контроллером 12 через систему 153 кулачкового привода. Каждая из систем 151 и 153 кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может использовать одну или более из систем переключения профиля кулачков (CPS), регулируемой установки фаз кулачкового распределения (VCT), регулируемой установки фаз клапанного распределения (VVT) и/или регулируемого подъема клапана (VVL), которые могут управляться контроллером 12 для изменения работы клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может определяться датчиками 155 и 157 положения клапана, соответственно. В альтернативных примерах, впускной и/или выпускной клапан могут управляться посредством клапанного распределителя с электромагнитным управлением. Например, цилиндр 14, в качестве альтернативы, может включать в себя впускной клапан, управляемый посредством приведения в действие клапанного распределителя с электромагнитным управлением, и выпускной клапан, управляемый через кулачковый привод, включающий в себя системы CPS и/или VCT.

Цилиндр 14 может иметь степень сжатия, которая является отношением объемов того, когда поршень 138 находится в нижней мертвой точке, к тому, когда в верхней мертвой точке. Традиционно, степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако, в некоторых примерах, где используется другое топливо, степень сжатия может быть увеличена. Это, например, может происходить, когда используется более высокооктановое топливо или топливо с более высоким скрытым теплосодержанием испарения. Степень сжатия также может быть повышена, если предусмотрен непосредственный впрыск, вследствие его воздействия на температуру заряда.

В некоторых примерах, каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя свечу 192 зажигания для инициирования сгорания. Система 190 зажигания может выдавать искру зажигания в камеру 14 сгорания через свечу 192 зажигания в ответ на сигнал SA опережения зажигания из контроллера 12, в выбранных рабочих режимах. Однако, в некоторых примерах, свеча 192 зажигания может быть не включена в состав, таких как где двигатель 10 может инициировать сгорание самовоспламенением или впрыском топлива, как может иметь место у некоторых дизельных двигателей или двигателей с воспламенением от сжатия.

В некоторых примерах, каждый цилиндр двигателя 10, в том числе, цилиндр 14, может быть сконфигурирован многооконным впрыском топлива для выдачи топлива в него. Например, показан цилиндр 14, включающий в себя две топливных форсунки 166 и 167. Топливная форсунка 166 показана в непосредственном сообщении по текучей среде с цилиндром 14 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально ширине импульса сигнала FPW, принятого из контроллера 12 через электронный формирователь 168. Таким образом, топливная форсунка 166 обеспечивает то, что известно в качестве непосредственного впрыска топлива в камеру 14 сгорания. Несмотря на то, что фиг.1 показывает форсунку 166 в качестве боковой форсунки, она также может быть расположена выше поршня, к примеру, возле положения свечи 192 зажигания. В качестве альтернативы, форсунка может быть расположена выше и возле впускного клапана для улучшения смешивания. Топливо может подаваться на топливную форсунку 166 из топливной системы 8, включающей в себя топливные баки, топливные насосы и/или направляющую-распределитель для топлива (как дополнительно описано на фиг.2). Кроме того, несмотря на то, что не показано, топливные баки могут иметь преобразователь давления, выдающий сигнал в контроллер 12.

В топливной системе высокого давления, такой как описанная в настоящем описании, топливо находится под давлением. Когда оно впрыскивается непосредственно в цилиндр сгорания, оно испытывает фазовый переход, а именно, переход из жидкости в газ. Этот фазовый переход обеспечивает охлаждение для камеры сгорания, а потому, двигатель менее чувствителен к детонации, и, соответственно, предоставляет возможность более высокой степени повышения давления наддува с подвергнутой большему опережению установкой момента зажигания.

Дополнительно, в этом примере, топливная форсунка 167 скомпонована во впускном окне или во впускном коллекторе 146 в конфигурации, известной как оконный впрыск топлива во впускное окно выше по потоку от камеры 14 сгорания. Топливная форсунка 167 расположена ниже по потоку от дросселя 20 внутри впускного коллектора 146; такое положение для топливной форсунки 167 может улучшать смешивание и сгорание, и насосную работу на частичных нагрузках. Топливо может подаваться на топливную форсунку 167 из топливной системы 8, включающей в себя топливные баки, топливные насосы и/или направляющую-распределитель для топлива (как дополнительно описано на фиг.2). Кроме того, несмотря на то, что не показано, топливные баки могут иметь преобразователь давления, выдающий сигнал в контроллер 12. Дополнительно, другие примеры могут иллюстрировать другие пригодные топливные системы.

В дополнение, для лучшего смешивания и сгорания, и насосной работы внутри цилиндра 14, дополнительные преимущества у использования оконного впрыска включают в себя снижение затрат на систему, понижение требуемого давления в направляющей-распределителе для топлива (так как высокое давление в направляющей-распределителе для топлива может уменьшать экономию топлива вследствие паразитный потерь топливного насоса) и уменьшение проблем компоновки (так как многочисленные форсунки непосредственного впрыска могут требовать компромиссных размеров и/или углов клапанов, форм впускного и выпускного окон, и т.д.).

Топливо может подаваться форсункой в цилиндр в течение одного цикла цилиндра. Кроме того, распределение и/или относительное количество топлива, подаваемого из форсунки, может меняться в зависимости от условий эксплуатации, таких как температура заряда воздуха. Кроме того, для одиночного события сгорания, многочисленные впрыски подаваемого топлива могут выполняться за каждый цикл. Многочисленные впрыски могут выполняться во время такта сжатия, такта впуска или в то время как закрыт впускной клапан (при оконном впрыске), или в любой надлежащей их комбинации.

Как описано выше, фиг.1 показывает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. По существу, каждый цилиндр, подобным образом, может включать в себя свой собственный набор впускных/выпускных клапанов, топливной форсунки(ок), свечи зажигания, и т.д.

Топливные баки в топливной системе 8 могут включать в себя множество топливных баков, содержащих в себе виды топлива, которые были разделены на основании разных качеств топлива, как описано в материалах настоящей заявки. Эти качества топлива могут включать в себя, но не в качестве ограничения, разные октановые характеристики, разные упругости пара, разную теплоту испарения, разные содержания спирта, разные типы топлива, такие как бензин, дизельное топливо, сжатый природный газ (CNG), и т.д., и/или их комбинации. В одном из примеров, дополнительно описанном в материалах настоящей заявки, виды топлива, содержащие в себе жидкость и пары разных октановых характеристик, могут включать в себя высокооктановое, среднеоктановое и низкооктановое топливо.

Контроллер 12 показан на фиг.1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорный блок 106 (ЦПУ, CPU), порты 108 ввода/вывода, электронный запоминающий носитель для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве постоянного запоминающего устройства 110 (ПЗУ, ROM) (например, микросхемы памяти) в этом конкретном примере, оперативное запоминающее устройство 112 (ОЗУ, RAM), дежурную память 114 (KAM) и шину данных. Контроллер 12 может принимать сигналы с различных датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе, измерение вводимого массового расхода воздуха (MAF) с датчика 122 MAF; температуру охлаждающей жидкости двигателя (ECT) с датчика 116 температуры, присоединенного к патрубку 118 охлаждения; сигнал профильного считывания зажигания (PIP) с датчика 120 на эффекте Холла, присоединенного к коленчатому валу 140, положение дросселя (TP) с датчика TP, и сигнал абсолютного давления в коллекторе (MAP) с датчика 124. Сигнал числа оборотов двигателя, RPM, может формироваться контроллером 12 из сигнала PIP. Сигнал давления в коллекторе (MAP) с датчика MAP также может использоваться, чтобы выдавать указание разрежения или давления во впускном коллекторе.

Далее, со ссылкой на фиг.2, она показывает первое схематическое изображение топливной системы 8 транспортного средства. Топливные магистрали и компоненты топливной системы проиллюстрированы сплошными линиями. Электрические линии проиллюстрированы пунктирными линиями.

Одна из топливных систем, как проиллюстрировано на фиг.2, включает в себя два отдельных вида топлива или вида смешанного топлива, закачиваемых в два независимых топливных бака через заправочные лючки. Например, первое топливо (например, E85) может закачиваться из внешнего источника, такого как заправочная станция, в первый топливный бак 200 через лючок 202. Топливный бак 200 может включать в себя топливную крышку 204, канал 206 и клапан (не показан), предоставляющие топливу возможность закачиваться непосредственно в топливный бак 200.

Второе топливо, например, бензин, может закачиваться из внешнего источника, такого как заправочная станция, во второй топливный бак 210 через лючок 212. Второй топливный бак 210 является отдельным от первого топливного бака 200. Топливный бак 210 может включать в себя топливную крышку 214, канал 216 и клапан (не показан), предоставляющие топливу возможность закачиваться непосредственно в топливный бак 210.

В соответствии с настоящим описанием, топливо из баков 200 и 210 подается в двигатель 10 с использованием отдельных топливных форсунок. Например, топливо из топливного бака 200 может находиться в сообщении по текучей среде с первым топливным насосом 220 через топливную магистраль 208. Топливный насос 220 приводится в действие электронным образом посредством контроллера 12 и может быть присоединен непосредственно к топливной форсунке 166 непосредственного впрыска (как показано на фиг.1) через топливный трубопровод 222 для впрыска топлива в цилиндр 14 двигателя 10. Наоборот, топливо из топливного бака 210 может находиться в сообщении по текучей среде с вторым топливным насосом 224 по топливной магистрали 218. В этом примере, топливный насос 224 приводится электронным образом посредством контроллера 12 и может быть присоединен непосредственно к топливной форсунке 167 оконного впрыска (как показано на фиг.1) через топливный трубопровод 226 для впрыска во впускное окно перед поступлением в цилиндр 14 двигателя 10.

В других примерах, другие пригодные виды топлива могут использоваться для заправки топливных баков 200 и 210. Дополнительно, пригодные механизмы могут использоваться для предоставления отдельным видам топлива или смешанным топливным смесям возможности направляться в топливные баки 200 и 210. Например, топливные форсунки могут состоять из дополнительных форсунок оконного впрыска, равных количеству топливных баков, присоединенных к соответственным форсункам оконного впрыска. В других примерах, клапаны могут использоваться для отправки топлива из любого бака 200 или 210 на форсунки непосредственного впрыска или форсунки оконного впрыска, и для варьирования, какое топливо отправляется на какие форсунки в зависимости от условий эксплуатации. Дополнительно, временные характеристики впрыска топлива могут применяться таким образом, чтобы использовать эффекты охлаждения заряда смеси, для того чтобы ослаблять пределы детонации при эксплуатации двигателя.

Далее, со ссылкой на фиг.3, другие подходы для топливной системы 8 могут включать в себя топливо или смешанное топливо, которые могут разделяться по разным топливным бакам на основании разных свойств топлива на борту транспортного средства. Например, как описано по схематическому изображению, показанному на фиг.3, смешанное топливо (например, E10, E15 или E85) может разделяться на свои отдельные компоненты топлива (например, этиловый спирт и бензин), которые разделены по разным топливным бакам. Смешанное топливо может закачиваться в первый топливный бак 330 через лючок 332 из внешнего источника, такого как заправочная станция. Топливный лючок 332 может включать в себя топливную крышку 334, канал 336 и клапан (не показан), предоставляющие топливу возможность закачиваться непосредственно в топливный бак 330. Смешанное топливо в топливном баке 330 может быть разделено по отдельным топливным бакам на борту транспортного средства, в то время как транспортное средство в действии.

Некоторое количество способов может использоваться для разделения смешанного топлива из топливного бака 330, в том числе, но не в качестве ограничения, избирательно проницаемая мембрана или испарительное устройство. Например, если избирательно проницаемая мембрана 338 используется для разделения топлива внутри топливного бака 330, сформированы верхняя камера 330a и нижняя камера 330b, и мембрана может быть по существу окружена топливным баком 330. Вещества в смешанном топливе в пределах верхней камеры могут включать в себя исключительно бензин из смешанного топлива или смесь, такую как спирт/бензин. Нижняя камера может содержать в себе исключительно спирт (например, этиловый спирт) или смесь, такую как бензин/спирт. В других примерах, насос может использоваться, чтобы прогонять топливо через устройство разделения, которое может быть расположено вне топливного бака 330.

Мембрана 338, как описано в предшествующем уровне техники, и в качестве установленной в неограничивающей горизонтальной конфигурации на фиг.3, может включать в себя один или более мембранных элементов. Мембранный элемент может включать в себя избирательно проницаемый мембранный элемент, который дает по меньшей мере одному компоненту смешанного топлива возможность проходить через мембранный элемент из верхней части в нижнюю часть (или наоборот) с большей скоростью, чем по меньшей мере один другой компонент смешанного топлива.

В качестве неограничивающего примера, мембранный элемент может быть выполнен с возможностью давать по меньшей мере спиртовой составляющей смешанного топлива E85, или другого бензинового/спиртового смешанного топлива, возможность проникать сквозь мембранный элемент из верхней части в нижнюю часть топливного бака 330 с наивысшей скоростью. Таким образом, мембранный элемент может обеспечивать функцию разделения топлива, в силу чего, проникающий компонент включает в себя более высокую концентрацию спиртовой составляющей и более низкую концентрацию бензиновой составляющей, чем исходная топливная смесь, частично вследствие избирательности мембранного элемента, где термин проникающий компонент может использоваться для описания компонента или компонентов топлива, которые проникают через мембранный элемент.

Мембрана может быть выполнена с возможностью, чтобы по существу обеспечивать увеличенную площадь поверхности для данного размера топливного бака, где большая площадь поверхности предоставляет большему количеству спирта возможность выделяться из смешанной топливной смеси по мере необходимости. В этом примере, мембрана согнута складками, чтобы формировать подобную гармошке структуру. Дополнительно, мембрана может поддерживаться пористой поверхностью, такой как, но не в качестве ограничения, двуокись циркония. В других примерах, мембрана может иметь форму медовых сот. Более того, мембрана может включать в себя некоторое количество разных слоев мембранных элементов, которые могут содействовать выполнению разделения.

В некоторых примерах, мембранный элемент может включать в себя полимерный и/или другой пригодный материал, который дает спиртовой составляющей возможность проникать через мембранный элемент с более высокой скоростью, чем бензиновая составляющая. Например, мембранный элемент может включать в себя полиэфирсульфон, который содержит в себе как полярные, так и неполярные характеристики, с полярным взаимодействием, преобладающим у внешнего участка мембранного элемента, таким образом, давая спирту возможность проникать через мембранный элемент в большей степени, чем бензину. Дополнительно или в качестве альтернативы, мембранный элемент может включать в себя материал нанофильтрации, который использует исключение размера молекул и/или химическую избирательность для отделения спиртовой составляющей от бензиновой составляющей в пределах смешанного топлива.

Дополнительно, в этом примере, гибкие соединения 340a и 340b присоединены к мембране, предоставляя положению мембраны возможность пассивно настраиваться по мере того, как изменяется объем или относительный объем жидкостей в обеих, верхней и/или нижней, частях топливного бака. Таким образом, объем и/или относительный объем различных веществ в верхней и/или нижней части топливного бака может настраиваться во время диффузии или во время дозаправки топливного бака топливом, не требуя дополнительного пространства в топливном баке. В альтернативных примерах, мембрана может активно настраиваться с помощью механизма настройки высоты в ответ на изменение объема и/или относительного объема веществ(а) подавления детонации и/или бензина в верхней и/или нижней части топливного бака.

Так как смешанное топливо внутри топливного бака 330 было разделено на разные компоненты топлива в камерах 330a и 330b, компоненты топлива имеют разные свойства. Например, верхняя камера 330a топливного бака 330 может содержать в себе бензин наряду с тем, что нижняя камера 330b топливного бака 330 может содержать в себе этиловый спирт. Имеющие разные свойства, такие как октановые характеристики и упругость пара, разные виды топлива из верхней 330a и нижней 330b камер топливного бака 330 могут направляться в разные топливные баки, для того чтобы последние использовали разные виды топлива с дополнительным преимуществом при эксплуатации двигателя 10 и для подавления детонации в двигателе.

Топливные насосы могут быть предусмотрены для удаления топлива из верхней 330a и нижней 330b камер топливного бака 330. Например, верхняя камера 330a топливного бака 330 может быть в сообщении по текучей среде с первым отдельным топливным баком 360 через топливный насос 342 и топливную магистраль 344. В этом примере, топливный насос 342 приводится в действие электронным образом посредством контроллера. Топливный насос 342 может находиться в непосредственном сообщении по текучей среде с первым отдельным топливным баком 360, как проиллюстрировано на фиг.3, через топливный трубопровод 346. Наоборот, нижняя камера 330b топливного бака 330 может находиться в сообщении по текучей среде с вторым отдельным топливным баком 370 через топливный насос 348 и топливную магистраль 352. В этом примере, топливный насос 348 приводится в действие электронным образом посредством контроллера. Топливный насос 348 может находиться в непосредственном сообщении по текучей среде с вторым отдельным топливным баком 370, как проиллюстрировано на фиг.3, через топливный трубопровод 354.

Датчики и измерительные преобразователи (не показаны) могут быть присоединены к топливному баку 330, в том числе, но не в качестве ограничения, датчики концентрации и/или топливомеры. Датчик концентрации определял бы концентрацию одного или более веществ в смешанных топливных смесях, заключенных верхней 330a или нижней 330b камерами топливного бака 330. Дополнительно, топливомеры, в том числе, но не в качестве ограничения, поплавковый уровнемер, могут быть заключены топливным баком 330, для того чтобы определять количество топлива в верхней 330a или нижней 330b камере топливного бака 330.

Как только виды топлива были разделены по топливным бакам 360 и 370 соответственно, виды топлива могут эффективно использоваться на основании своих собственных уникальных свойств. Одно из таких уникальных свойств состоит в том, что виды топлива могут иметь разные упругости пара. По существу, этиловый спирт в топливном баке 370 имеет упругость пара, а потому, некоторое количество топливо в жидкой фазе будет испаряться в топливо в паровой фазе, тем самым, разделяя топливо на топливо 370a в паровой фазе и топливо 370b в жидкой фазе. Топливо 370a в паровой фазе и топливо 370b в жидкой фазе могут сосуществовать и показаны на фиг.3 разделенными линией жидкости-пара, проиллюстрированной волнистыми линиями 372.

Упругость пара спирта, присутствующего в топливном баке 370, в качестве выделенного из смешанного топлива в топливном баке 330, является зависящей от спирта, введенного в смешанное топливо. Например, упругость пара спиртов с короткой цепочкой (например, метилового спирта) является более высокой, чем упругость пара спиртов с более длинной цепочкой (например, бутанола), тем самым, формируя паровой слой топлива.

Бензин в топливном баке 360 также имеет упругость пара и, по существу, часть топлива в жидкой фазе будет испаряться в топливо в паровой фазе, тем самым, разделяя топливо на топливо 360a в паровой фазе и топливо 360b в жидкой фазе. Топливо 360a в паровой фазе и топливо 360b в жидкой фазе могут сосуществовать и показаны на фиг.3 разделенными линией жидкости-пара, проиллюстрированной волнистыми линиями 362.

В соответствии с настоящим описанием, свойства видов топлива в паровой фазе и видов топлива в жидкой фазе, самостоятельно сформировавшихся внутри топливных баков 360 и 370, соответственно, могут использоваться отдельно для подавления детонации в двигателе 10. Для такой цели, жидкое топливо из топливного бака 370 (например, этиловый спирт) впрыскивается непосредственно в цилиндр 14 двигателя через топливную форсунку в непосредственном сообщении с цилиндром 14, наряду с тем, что жидкое топливо из топливного бака 360, имеющее более низкую концентрацию спирта, чем топливного бака 370, впрыскивается через топливную форсунку, присоединенную к впускному окну цилиндра 14.

Например, бензиновое топливо 360b в жидкой фазе, через топливную магистраль 386a, может накачиваться топливным насосом 388 и подаваться в направляющую-распределитель 390 для топлива через жидкостный топливный трубопровод 386b. В этом примере, топливный насос 388 приводится в действие электронным образом посредством контроллера. Направляющая-распределитель 390 для топлива может быть присоединена к ряду топливных форсунок 167 оконного впрыска, показанных на фиг.1, которые впрыскивают топливо во впускные окна цилиндра.

Для того чтобы уменьшать парообразующие выбросы и использовать бензиновое топливо 360a в паровой фазе, пары топлива сначала собираются и накапливаются внутри бачка 392 с активированным углем. Топливо 360a в паровой фазе продвигается в бачок 392 с активированным углем через газовый трубопровод 394a. Во время продувки бачка 392 с активированным углем (как обсуждено ниже), воздух втягивается через бачок 392 с активированным углем через воздушную трубку 398, для того чтобы извлекать накопленное