(57)【要約】【課題】分離前燃料の芳香族成分の含有率が低い時にも高オクタン価燃料として分離させた燃料のオクタン価を十分に高くすることができる燃料分離装置を提供する。【解決手段】燃料中の芳香族成分を高オクタン価燃料として分離する分離膜１ａを具備し、分離前の燃料の芳香族成分の含有率が設定値以下の時には、分離膜の芳香族成分の分離能力を高める。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料中の芳香族成分を高オクタン価燃料として分離する分離膜を具備し、分離前の燃料の芳香族成分の含有率が設定値以下の時には、前記分離膜の芳香族成分の分離能力を高めることを特徴とする燃料分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料分離装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば圧縮比が高められたエンジンにおいて、ノッキングを抑制するために高オクタン価燃料が必要とされるが、ノッキングが発生し難い低負荷時においては、高オクタン価燃料でなく低オクタン価燃料としても良い。それにより、高価な高オクタン価燃料（ハイオクガソリン）を常に使用するのではなく、通常燃料（レギュラーガソリン）を燃料分離装置によって高オクタン価燃料と低オクタン価燃料とに分離して使用することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２７８２９８
【特許文献２】特開２００５−２４０７５７
【特許文献３】特開２００４−４４５１３
【特許文献４】特表２００４−２５７３０２
【特許文献５】特開２００５−１２７１９２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
前述の燃料分離装置は、分離膜によって燃料から主に芳香族成分を高オクタン価燃料として分離させ、こうして一部の芳香族成分を分離させた残りの燃料を低オクタン価燃料とするものである。しかしながら、市販燃料によっては芳香族成分の含有率は十数パーセントから五十パーセント以上と大きく異なり、燃料分離装置は、芳香族成分だけでなくそれ以外の成分も同時に分離させるために、分離前燃料の芳香族成分の含有率が低い時には、高オクタン価燃料として分離された燃料に含まれる芳香族成分の割合も低くなり、オクタン価を十分に高くすることができない。
【０００５】
従って、本発明の目的は、分離前燃料の芳香族成分の含有率が低い時にも高オクタン価燃料として分離させた燃料のオクタン価を十分に高くすることができる燃料分離装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による請求項１に記載の燃料分離装置は、燃料中の芳香族成分を高オクタン価燃料として分離する分離膜を具備し、分離前の燃料の芳香族成分の含有率が設定値以下の時には、前記分離膜の芳香族成分の分離能力を高めることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による請求項１に記載の燃料分離装置によれば、分離前の燃料の芳香族成分の含有率が設定値以下の時には、そのままでは高オクタン価燃料として分離された燃料における芳香族成分の割合が低くなってオクタン価を十分に高くすることができないために、分離膜の芳香族成分の分離能力を高めるようになっており、それにより、分離される芳香族成分の量が増大し、高オクタン価燃料として分離させた燃料のオクタン価を十分に高くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、本発明による燃料分離装置を示す概略図である。同図において、１は燃料分離部であり、主に芳香族成分を透過する分離膜１ａにより分割された第一区画１ｂと第二区画１ｃとを具備している。第一区画１ｂには分離前の燃料を蓄える第一燃料タンク２からフィルタ３を介して第一燃料ポンプ４により比較的高い圧力に加圧された分離前燃料が供給される。５は第一区画１ｂへ供給される直前において加圧燃料を加熱するための加熱器（電気ヒータ又は熱交換器）である。６は第一区画１ｂの直上流側において燃料温度を測定するための温度センサであり、温度センサ６により測定された燃料温度が所望温度となるように加熱器５の作動が制御される。
【０００９】
分離膜１ａは、燃料中の芳香族成分を選択的に透過させる性質を有しており、第二区画１ｃを比較的低圧に維持すると、第一区画１ｂ内の分離前燃料中の芳香族成分が分離膜１ａ内を透過して分離膜１ａの第二区画１ｃ側表面に浸出して膜表面を覆うようになる。本実施形態においては、第二区画１ｃ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、浸出燃料を連続的に膜表面から蒸発させるようにする。
【００１０】
この蒸発燃料はバキュームポンプ７によりコンデンサ８内に吸引され、コンデンサ８内において液化した殆ど芳香族成分からなる液体燃料、すなわち、高オクタン価燃料が、第二燃料タンク９に蓄えられる。一方、分離膜１ａを介して一部の芳香族成分が透過して分離前燃料よりオクタン価が低下した低オクタン価燃料は、第三燃料タンク１０に蓄えられる。
【００１１】
第二燃料タンク９に蓄えられた高オクタン価燃料は、フィルタ１１を介して第二燃料ポンプ１２により加圧されて第一デリバリパイプ１３へ圧送され、第一デリバリパイプ１３から例えば各気筒の吸気ポートに配置された燃料噴射弁１４を介して噴射され、各吸気ポートから各気筒内へ供給される。第一デリバリパイプ１３内の燃料圧力が第一設定値以上となれば、第一デリバリパイプ１３から一部の燃料が第一燃料タンク２へ戻される。
【００１２】
一方、第三燃料タンク１０に蓄えられた低オクタン価燃料は、フィルタ１５を介して第三燃料ポンプ１６により加圧されて第二デリバリパイプ１７へ圧送され、第二デリバリパイプ１７から例えば各気筒に配置された燃料噴射弁１８を介して噴射され、各気筒へ直接的に供給される。第二デリバリパイプ１７内の燃料圧力が第二設定値以上となれば、第二デリバリパイプ１７から一部の燃料が第一燃料タンク２へ戻される。
【００１３】
このようにして、圧縮比が高められたエンジンにおいて分離前燃料として価格の安いレギュラーガソリンを使用しても、ノッキングが発生し難い低負荷時には主に各気筒に配置された燃料噴射弁を介してレギュラーガソリンから分離された第三燃料タンク１０内の低オクタン価燃料を使用することができ、また、ノッキングが発生し易い高負荷時には主に各吸気ポートに配置された燃料噴射弁を介してレギュラーガソリンから分離された第二燃料タンク９内の高オクタン価燃料を使用することができ、ノッキングの発生しない良好な運転を実現することができる。
【００１４】
ところで、燃料分離部１の分離膜１ａは、主に芳香族成分を分離するものであるが、他の成分を全く分離しないことではなく、他の成分も同時に分離してしまう。市販の通常の燃料（レギュラーガソリン）の芳香族成分の含有率は、十数パーセントから五十パーセント以上であり、燃料毎に大きく異なるために、分離前燃料の芳香族成分の含有率が低い時には、高オクタン価燃料として分離された燃料に含まれる芳香族成分の割合も低くなり、オクタン価を十分に高くすることができない。
【００１５】
本実施形態の燃料分離装置は、切換弁１９によって第一燃料タンク２内の分離前燃料を第二デリバリパイプ１７へ直接的に圧送して、燃料噴射弁１８を介して各気筒へ直接的に供給することが可能となっており、それにより、機関始動直後の低負荷運転（例えば安定後のアイドル運転）等において、分離前燃料だけを燃焼させて燃焼空燃比を理論空燃比にフィードバック制御し、この時の噴射燃料の体積が測定される。
【００１６】
噴射燃料の体積は、例えば、燃料噴射弁１８の噴射時間（ｍｓ）と噴射燃料体積との予め定められた関係を使用して、測定された噴射時間に基づき算出するようにしても良い。噴射燃料の体積が大きいほど、すなわち、分離前燃料の密度が小さいほど分離前燃料の芳香族成分の含有率が低く、図２に示すように、吸入空気量毎に理論空燃比運転の噴射燃料体積に対する芳香族成分の含有率のマップが予め設定されており、噴射燃料の体積が測定（又は算出）された時の吸入空気量に対するマップを使用して現在の分離前燃料の芳香族成分の含有率を推定する。
【００１７】
こうして推定された分離前燃料の芳香族成分の含有率が例えば２５％より小さい時には、分離前燃料の芳香族成分の含有率が２５％以上である時に比較して、燃料分離部１へ供給する分離前燃料の最大流量を小さくする。好ましくは、図３に示すように、分離前燃料の芳香族成分の含有率が例えば２５％より小さい時には、燃料分離部１へ供給する分離前燃料の最大流量を芳香族成分の含有率が小さいほど小さくする。
【００１８】
例えば、高オクタン価燃料を使用する機関高負荷時において、機関負荷が高いほど燃料噴射量が多くなるために、分離させる高オクタン価燃料を増量するために燃料分離部１へ供給される分離前燃料の流量は多くされ、機関負荷が設定負荷以上となると、燃料分離部１へ分離前燃料を最大流量（例えば２ｇ／秒）で供給することが望まれる。
【００１９】
しかしながら、分離前燃料の芳香族成分の含有率が小さい時には、この最大流量を小さくする（例えば、芳香族成分の含有率が２０％の時には１．８ｇ／秒とし、芳香族成分の含有率が１５％の時には１．６ｇ／秒とする）ことにより、分離前燃料は分離膜１ａと接触する時間が長くなり、芳香族成分が分離膜１ａを透過し易くなって分離膜１ａの芳香族成分の分離能力が高められ、高オクタン価燃料として分離された燃料における芳香族成分の割合を高めることができる。
【００２０】
また、推定された分離前燃料の芳香族成分の含有率が例えば２５％より小さい時には、分離前燃料の芳香族成分の含有率が２５％以上である時に比較して、燃料分離部１へ供給する分離前燃料の加熱温度を高くしても良い。好ましくは、図４に示すように、分離前燃料の芳香族成分の含有率が例えば２５％より小さい時には、燃料分離部１へ供給する分離前燃料の加熱温度を芳香族成分の含有率が小さいほど高くする。
【００２１】
例えば、加熱器５によって分離前燃料の温度は、通常、例えば１３０°Ｃとされ、分離膜１ａも燃料により同等に加熱される。分離膜１ａの温度が高いほど芳香族成分を分離させ易くなるが耐久性が悪化することが分かっている。しかしながら、分離前燃料の芳香族成分の含有率が小さい時には、分離膜１ａの分離能力をさらに高めて、高オクタン価燃料として分離された燃料における芳香族成分の割合を高めなければならず、分離膜１ａの耐久性を悪化させても、分離前燃料の加熱温度を高めて（例えば、芳香族成分の含有率が２０％の時には加熱温度を１３５°Ｃとし、芳香族成分の含有率が１５％の時には加熱温度を１４０°Ｃとする）分離膜１ａをさらに加熱する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による燃料分離装置を示す概略図である。
【図２】噴射燃料体積と芳香族成分の含有率との関係を示すマップである。
【図３】芳香族成分の含有率と分離前燃料の最大流量との関係を示すマップである。
【図４】芳香族成分の含有率と分離前燃料の加熱温度との関係を示すマップである。
【符号の説明】
【００２３】
１    燃料分離部
１ａ    分離膜
２    第一燃料タンク
９    第二燃料タンク
１０    第三燃料タンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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