(57)【要約】【課題】ユーザーに大きな経済的負担を強いることなく、ノッキング等の不具合を防止できる給油装置を提供する。【解決手段】車両に搭載されガソリンを収容する燃料タンクから内燃機関に至る給油経路の一部を構成する給油装置に、燃料タンクに連絡されガソリンからオクタン価の低い低オクタン価成分を分離して低オクタン価成分以外の成分を上記内燃機関に供給する分離手段と、分離手段に連絡され分離手段で分離された低オクタン価成分のオクタン価を高めて高オクタン価成分を生成し高オクタン価成分を上記内燃機関に供給する改質手段と、を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、ガソリンを収容する燃料タンクから内燃機関に至る給油経路の一部を構成する給油装置であって、
前記燃料タンクに連絡され、前記ガソリンからオクタン価の低い低オクタン価成分を分離して、該低オクタン価成分以外の成分を前記内燃機関に供給する分離手段と、
該分離手段に連絡され、該分離手段で分離された該低オクタン価成分のオクタン価を高めて高オクタン価成分を生成し、該高オクタン価成分を前記内燃機関に供給する改質手段と、を備えることを特徴とする給油装置。
【請求項２】
前記分離手段は前記低オクタン価成分として直鎖炭化水素を分離し、前記改質手段は該直鎖炭化水素を異性化する請求項１記載の給油装置。
【請求項３】
前記分離手段は多孔材を備える請求項２記載の給油装置。
【請求項４】
前記改質手段は異性化触媒を備える請求項２記載の給油装置。
【請求項５】
さらに、前記内燃機関から排出される排ガスが通る排ガス流通手段を備え、該排ガス流通手段を通る排ガスによって前記分離手段を加熱する請求項３記載の給油装置。
【請求項６】
さらに、前記内燃機関から排出される排ガスが通る排ガス流通手段を備え、該排ガス流通手段を通る排ガスによって前記改質手段を加熱する請求項４記載の給油装置。
【請求項７】
前記給油装置は、前記ガソリン全量から前記低オクタン価成分を分離して改質する請求項１記載の給油装置。
【請求項８】
前記給油装置は、前記ガソリンの一部から前記低オクタン価成分を分離して改質するとともに、少なくとも車両が高負荷で走行する際に前記内燃機関に前記高オクタン価成分を供給する請求項１記載の給油装置。
【請求項９】
さらに、前記分離手段および前記改質手段に連絡する貯蔵タンクを備え、
前記分離手段で得られた前記低オクタン価成分以外の成分および改質手段で得られた高オクタン価成分は該貯蔵タンクに貯蔵されて前記内燃機関に供給される請求項１記載の給油装置。
【請求項１０】
車両に搭載されている燃料タンクから内燃機関にガソリンを供給する方法であって、
前記ガソリンからオクタン価の低い低オクタン価成分を分離し該低オクタン価成分以外の成分を前記内燃機関に供給する分離ステップと、
該分離ステップで分離された該低オクタン価成分のオクタン価を高めて高オクタン価成分を生成し、該高オクタン価成分を前記内燃機関に供給する改質ステップと、を備えることを特徴とする給油方法。
【請求項１１】
前記分離ステップでは多孔材からなる分離手段によって直鎖炭化水素からなる前記低オクタン価成分を分離し、前記改質ステップでは異性化触媒からなる改質手段によって該直鎖炭化水素を異性化して前記高オクタン価成分を生成する請求項１０記載の給油方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の燃料タンクから内燃機関に至る給油経路の一部を構成する給油装置、および、車両の燃料タンクから内燃機関にガソリンを供給する給油方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両が登り坂にさしかかった際などの高負荷で走行する際には、内燃機関にノッキングと呼ばれる異常燃焼が生じる場合がある。内燃機関にノッキングが生じると、異音が生じたり内燃機関の出力が低下する等の不具合が生じる。内燃機関のノッキングを防ぐためには、内燃機関に供給されるガソリンとしてオクタン価の高いものを用いることが有効である。
【０００３】
オクタン価はガソリンのアンチノック性を示す指標であり、オクタン価の高いガソリン（所謂ハイオクガソリン、プレミアムガソリン）を製造するための技術としては従来より種々の技術が開発されている（例えば、特許文献１）。そして、オクタン価の高いガソリンとして種々の組成のものが市販されている。しかし、オクタン価の高いガソリンはオクタン価の低いガソリン（所謂レギュラーガソリン）に比べて非常に高価であり、ユーザーに大きな経済的負担を強いる問題があった。
【特許文献１】特開平１１−２２８９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、ユーザーに大きな経済的負担を強いることなく、ノッキング等の不具合を防止できる給油装置および給油方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する本発明の給油装置は、車両に搭載され、ガソリンを収容する燃料タンクから内燃機関に至る給油経路の一部を構成する給油装置であって、上記燃料タンクに連絡され、上記ガソリンからオクタン価の低い低オクタン価成分を分離して、低オクタン価成分以外の成分を上記内燃機関に供給する分離手段と、分離手段に連絡され、分離手段で分離された低オクタン価成分のオクタン価を高めて高オクタン価成分を生成し、高オクタン価成分を上記内燃機関に供給する改質手段と、を備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明の給油装置において、上記分離手段は上記低オクタン価成分として直鎖炭化水素を分離し、上記改質手段は直鎖炭化水素を異性化することが好ましい。この場合、上記分離手段は多孔材を備えることが好ましく、上記改質手段は異性化触媒を備えることが好ましい。
【０００７】
また、この場合、本発明の給油装置はさらに上記内燃機関から排出される排ガスが通る排ガス流通手段を備え、排ガス流通手段を通る排ガスによって上記分離手段を加熱することが好ましい。さらに、本発明の給油装置はさらに上記内燃機関から排出される排ガスが通る排ガス流通手段を備え、排ガス流通手段を通る排ガスによって上記改質手段を加熱することが好ましい。
【０００８】
本発明の給油装置は、上記ガソリン全量から上記低オクタン価成分を分離して改質する構成とすることができる。
【０００９】
本発明の給油装置は、上記ガソリンの一部から上記低オクタン価成分を分離して改質するとともに、少なくとも車両が高負荷で走行する際に上記内燃機関に上記高オクタン価成分を供給する構成とすることができる。
【００１０】
本発明の給油装置は、さらに、上記分離手段および上記改質手段に連絡する貯蔵タンクを備え、
上記分離手段で得られた上記低オクタン価成分以外の成分および改質手段で得られた高オクタン価成分は貯蔵タンクに貯蔵されて上記内燃機関に供給されることが好ましい。
【００１１】
また、上記課題を解決する本発明の給油方法は、車両に搭載されている燃料タンクから内燃機関にガソリンを供給する方法であって、上記ガソリンからオクタン価の低い低オクタン価成分を分離し低オクタン価成分以外の成分を上記内燃機関に供給する分離ステップと、分離ステップで分離された低オクタン価成分のオクタン価を高めて高オクタン価成分を生成し、高オクタン価成分を上記内燃機関に供給する改質ステップと、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本発明の給油方法において、上記分離ステップでは多孔材からなる分離手段によって直鎖炭化水素からなる上記低オクタン価成分を分離し、上記改質ステップでは異性化触媒からなる改質手段によって直鎖炭化水素を異性化して上記高オクタン価成分を生成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の給油装置は、分離手段によりガソリンからオクタン価の低い低オクタン価成分を分離する。そして、分離手段で分離されさらに改質手段で改質された高オクタン価成分（以下、第１の高オクタン価成分と呼ぶ）と、分離手段で得られた低オクタン価成分以外の成分（以下、第２の高オクタン価成分と呼ぶ）とを内燃機関に供給する。
【００１４】
本発明の給油装置では、安価なレギュラーガソリンを用いるために、ユーザーに大きな経済的負担をかけることはない。そして、内燃機関に供給されるガソリンはオクタン価が高められたもの（第１の高オクタン価成分）と低オクタン価成分が除かれたもの（第２の高オクタン価成分）であるために、内燃機関にノッキング等の不具合が生じることはない。
【００１５】
分離手段および改質手段は、分離し改質すべき低オクタン価成分に応じて適宜選択することができるが、分離手段で低オクタン価成分としての直鎖炭化水素（ｎ−ＣXＨY、ＸおよびＹは１以上の整数）を分離し、改質手段で直鎖炭化水素を異性化することが好ましい。直鎖炭化水素はガソリン中に含まれる低オクタン価成分であり、レギュラーガソリン中にはｎ−ブタン、ｎ−ペンタン、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタンの４種で約１６％含まれている。したがって、分離手段によりこれら直鎖炭化水素が分離されたガソリン（第２の高オクタン成分）はオクタン価が高くなる。また、直鎖炭化水素は異性化されることでオクタン価が高くなることが知られているために、直鎖炭化水素を改質手段により異性化することで容易に高オクタン価成分を生成することができる。
【００１６】
分離手段で低オクタン価成分としての直鎖炭化水素を分離する場合、分離手段は多孔材を備えることが好ましい。多孔材の細孔径を、分離を所望する直鎖炭化水素の分子径に応じて設定すれば、直鎖炭化水素とそれ以外の成分（第１の高オクタン価成分）とを精度高く分離できるためである。
【００１７】
改質手段で低オクタン価成分としての直鎖炭化水素を異性化する場合には、改質手段は異性化触媒を備えることが好ましい。上述したように、直鎖炭化水素を異性化することで高オクタン価成分を生成できるためである。
【００１８】
本発明の給油装置においては、分離手段では、液体状のガソリン中から直鎖炭化水素を分離しても良いし、気体状のガソリン中から直鎖炭化水素を分離しても良いが、分離手段の汚染を防止し耐久性を高めるためには気体状のガソリン中から直鎖炭化水素を分離することが好ましい。そして気体状のガソリンを分離手段に供給するためには、ガソリンを一定温度以上に加熱する事が好ましい。給油装置に内燃機関から排出される排ガスが通る排ガス流通手段を設け、排ガス流通手段を通る排ガスによって分離手段を加熱する場合には、車両で不要とされる排ガスを熱源として分離手段を加熱でき、直鎖炭化水素の分離に要するコストが低減する。また、触媒反応の反応速度は高温下で大きくなることが知られており、触媒反応を高めるための熱源として排ガスを用いることで、上述と同様に、直鎖炭化水素の異性化に要するコストが低減する。
【００１９】
本発明の給油装置は、ガソリン全量から低オクタン価成分を分離して改質する構成にすることができる。この場合には、内燃機関に常に高オクタン価成分が供給されて、上述したノッキング防止の効果が発揮される。また、ガソリンの一部から低オクタン価成分を分離して改質するとともに、少なくとも車両が高負荷で走行する際に内燃機関に高オクタン価成分を供給する構成にすることもできる。この場合には、少なくともノッキングが生じ易い高負荷時には、内燃機関に高オクタン価成分が供給されるために、ノッキング防止の効果が発揮される。そして、車両が高負荷で走行しない場合には通常のレギュラーガソリンを供給すれば良いので、分離手段および改質手段の使用頻度が低減して分離手段および改質手段のランニングコストが安くなる利点がある。本発明の給油装置は、レギュラーガソリン仕様の車両に適用することもできるし、ハイオクガソリン仕様の車両に適用することもできる。
【００２０】
本発明の給油装置は、分離手段および改質手段に連絡する貯蔵タンクを備え、分離手段で得られた低オクタン価成分以外の成分および改質手段で得られた高オクタン価成分がこの貯蔵タンクを介して内燃機関に供給されることが好ましい。この場合内燃機関に確実に充分量の高オクタン価成分を供給できる。貯蔵タンクは高オクタン価成分を気体状で貯蔵するものでも良いし、液状で貯蔵するものでも良い。高オクタン価成分を液状で貯蔵する場合、分離手段を及び改質手段を経て生成した高オクタン成分が気体状である場合には、分離手段や改質手段から貯蔵タンクに至る給油経路か、貯蔵タンクに気体状の高オクタン価成分を冷却し液化する冷却手段等を設ければ良い。
【００２１】
本発明の給油方法では、分離ステップによってガソリンから低オクタン価成分を分離するとともに第２の高オクタン価成分を内燃機関に供給する。そして改質ステップによって低オクタン価成分のオクタン価を高めて第１の高オクタン価成分を生成し内燃機関に供給する。
【００２２】
本発明の給油方法では、上述した本発明の給油装置と同様に、安価なレギュラーガソリンを用いるためユーザーに大きな経済的負担をかけることはない。そして、内燃機関にはオクタン価が高められたガソリンが供給されるために内燃機関にノッキング等の不具合が生じることはない。
【００２３】
なお、分離ステップで分離され改質ステップで改質される低オクタン価成分としては、ガソリン中に含まれるオクタン価の低い成分を選択でき、分離ステップにおける分離方法および改質ステップにおける改質方法は、選択された分離し改質すべき低オクタン価成分に応じて適宜選択できる。
【００２４】
分離ステップでは既知の方法によって低オクタン価成分を分離できる。改質ステップでも同様に既知の方法によって低オクタン価成分のオクタン価を高めることができる。低オクタン価成分として直鎖炭化水素を選択し、分離ステップで多孔材からなる分離手段を用い、改質ステップで異性化触媒からなる改質手段を用いる場合には、低オクタン価成分の分離・改質を容易に行うことができる。
【００２５】
なお、本発明の給油方法では、上述した本発明の給油装置と同様に、排ガスを熱源として分離手段を加熱しつつ分離ステップを行うことが好ましく、排ガスを熱源として改質手段を加熱しつつ改質ステップを行うことが好ましい。
【００２６】
さらに、分離ステップでガソリン全量から低オクタン価成分を分離してもよいし、ガソリンの一部から低オクタン価成分を分離してもよい。分離ステップでガソリンの一部から低オクタン価成分を分離する場合には、分離ステップで分離され改質ステップで改質された高オクタン価成分を、少なくとも車両が高負荷で走行する際に内燃機関に供給すればよい。そして、分離手段で得られた第２の高オクタン価成分と改質手段で得られた第１の高オクタン価成分とは、直接内燃機関に供給してもよいし、貯蔵タンクに一旦貯蔵したものを内燃機関に供給してもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の給油装置および給油方法において、多孔材を備える分離手段を用いる場合には、多孔材としては平均細孔径０．５ｎｍ程度のものが好ましく用いられ、例えばモルデナイト膜やＺＳＭ−５膜、ＭＦＩ型ゼオライト膜等に代表されるゼオライト膜や、モレキュラーシーブ等に代表される結晶性ゼオライトが特に好ましく用いられる。これらのものは石油精製に用いられる多孔材であり、直鎖炭化水素を高精度で分離できることが知られている。
【００２８】
異性化触媒を備える改質手段を用いる場合には、異性化触媒として、貴金属と固体酸とからなる２元触媒等の既知のものを用いることができる。２元触媒の貴金属としてはＰｔ、Ｐｄ等が用られ、固体酸としてはゼオライト、ヘテロポリ酸、還元したモリブデン化合物等が用られる。これら２元触媒を異性化触媒として用いる場合には、反応系中に水素を供給する水素供給手段を併用する事が好ましい。異性化触媒の劣化を防ぐ目的である。上述した異性化触媒を用い、超臨界（高温高圧下、例えば、３００℃、４ＭＰａ）で反応させる場合には水素を供給しなくても良い。この場合、排ガス供給手段を通る排ガスの熱によって改質手段を超臨界状態にすれば、給油装置に要するコストを削減できる。これらの異性化触媒は、何れも直鎖炭化水素を異性化（骨格異性化）できることが知られている。
【００２９】
（実施形態１）
以下、本発明の給油装置の一例を挙げて、本発明の給油装置および給油方法を説明する。本発明の給油装置の一例を模式的に表す図を図１に示す。
【００３０】
図１に示される給油装置１は、分離手段２と改質手段３とを備える。分離手段２は燃料タンク５に連絡されている。そして燃料タンク５には、レギュラーガソリンが収容されているとともに分離手段２にガソリンを送る送液手段６（送液ポンプ）が配設され、送液手段６と分離手段２とは管状の第１の給油管７０により連絡されている。
【００３１】
分離手段２は、図２に示すように筒状のゼオライト膜２１と、ゼオライト膜２１を収容する筒状のケース体２２とを備える。ケース体２２は金属からなり、外径２０ｍｍ、内径１６ｍｍの内筒部２３と、外径４４ｍｍ、内径４０ｍｍの外筒部２４とが同軸に配置されてなる２重の筒構造になっている。ケース体２２の軸方向の端部では外筒部２４と内筒部２３との隙間が閉じられて内筒部２３のみが開口している。外筒部２４は長さ５００ｍｍに形成されている。外筒部２４の側壁のうち燃料流れ下流側には開口２５が設けられている。また、内筒部２３の軸方向中央部は切り欠かれており、この切り欠かれた部分に筒状のゼオライト膜２１が固定されている。ゼオライト膜２１は厚さ６ｍｍ、内径１５ｍｍ、外径２１ｍｍ、長さ２６０ｍｍに形成されている。ゼオライト膜２１の筒内部に形成される空間２６と、ゼオライト膜２１および内筒部２３と外筒部２４との間に形成される空間２７とはゼオライト膜２１によって区画されている。一端が送液手段６に接続されている第１の給油管７０は、他端が内筒部２３の燃料流れ上流側に接続されている。そして、内筒部２３の燃料流れ下流側には、第２の給油管７１の一端が接続されている。さらに、外筒部２４に設けられている開口２５には第３の給油管７２の一端が接続されている。第３の給油管７２の他端は後述する改質手段３の燃料流れ上流側に連結され、第２の給油管７１の他端は内燃機関（図示せず）のデリバリパイプに接続され内燃機関に連絡されている。
【００３２】
ケース体２２の外周側には排気管（図示せず）から分岐する第１の排ガス流通手段８０がコイル状に巻回されている。この第１の排ガス流通手段８０は金属製の管からなり、管内を排気管から流入する排ガスが流通する。排ガスは非常に高温であり、この排ガスの熱によって分離手段２が加熱される。このため分離手段２を流通するレギュラーガソリンは排ガスにより加熱されて気体状になっている。ここで用いられているゼオライト膜２１は、平均細孔径が０．５４ｎｍであり、１００℃付近で直鎖炭化水素であるｎ−ヘキサンを高精度で分離する。したがって、排ガスによる加熱で、分離手段２による低オクタン価成分の分離精度が高められている。なお、分離手段２には温度センサ（図示せず）が取付されており、第１の排ガス流通手段８０には第１の排ガス流通手段８０の管内部を開閉するバルブ（図示せず）とバルブを開閉駆動するバルブ駆動手段（図示せず）とが取付されている。温度センサおよびバルブ駆動手段は車両のＥＣＵに電気的に接続されている。そして、分離手段２の温度が２００℃を超すと、温度センサの信号を基に、ＥＣＵからバルブ駆動手段へ信号が伝送されて、バルブ駆動手段によりバルブが閉じられて、分離手段２の加熱が停止する。また、分離手段２の温度が１００℃以下の場合には、バルブが開かれて分離手段２が加熱される。
【００３３】
改質手段３は、異性化触媒（２元触媒）としてのＰｔ／ＳｉＯ2＋ＺＳＭ−５ハイブリッド触媒を備える。この異性化触媒は、Ｐｔ／ＳｉＯ2とゼオライト（ＺＳＭ−５）とを１：２の重量比で物理混合し、一軸成形器にて６００ｋｇｃｍ-2の圧力で１０分間加熱成形した後に、篩を用いて６０〜１００メッシュに整粒してなるものである。また、Ｐｔ／ＳｉＯ2は、ＰｔをＳｉＯ2に担持させてなるものであり、ＳｉＯ2（Ａｅｒｏｓｉｌ  ３８０、ＢＥＴ比表面積３８０ｍ2／ｇ）をＨ2ＰｔＣｌ6水溶液に浸漬し、３９３Ｋで１２時間乾燥した後に７７３Ｋの空気中で３時間焼成したものである。このＰｔ／ＳｉＯ2中のＰｔ担持量は２．５重量％である。
【００３４】
改質手段３は、この異性化触媒３０と筒状のケース体３１とからなり、ケース体３１の筒内部に異性化触媒３０が充填されている。ケース体３１は金属からなり軸方向の中央部が拡径し２端が縮径している。拡径した部分は外径８０ｍｍ、内径７６ｍｍ、長さ３００ｍｍに形成されている。縮径した部分は外径４４ｍｍ、内径４０ｍｍになっている。異性化触媒３０は、このケース体３１の筒内部に８６５ｇ（９０７ｍｌ）充填されている。
【００３５】
改質手段３の燃料流れ上流側には、第２の給油管７１の他端が接続されている。そして、ケース体３１の外周側には、排気管から分岐する第２の排ガス流通手段８１がコイル状に巻回されている。第２の排ガス流通手段８１もまた金属製の管からなり、第１の排ガス流通手段８０と同様に排気管（図示せず）から流入する排ガスが管内を流通する。そして第２の排ガス流通手段８１を通る排ガスによって改質手段３が加熱されて異性化触媒３０反応の反応速度が高められている。ここで用いられている異性化触媒３０は、直鎖炭化水素であるｎ−ヘキサンを異性化する。ｎ−ヘキサンのリサーチ法によるオクタン価は１９であり、ｎ−ヘキサンの異性体のリサーチ法によるオクタン価は８４〜１１２であるため、ｎ−ヘキサンを異性化することでオクタン価を高めることができる。
【００３６】
改質手段３の燃料流れの下流側には第４の給油管７３の一端が接続され、第４の給油管７３の他端は第２の給油管７１と合流して内燃機関に連絡されている。本実施形態の給油装置１では、送液手段６、第１の給油管７０、分離手段２、第１の排ガス流通手段８０、第２の給油管７１、改質手段３、第２の排ガス流通手段８１、第３の給油管７２、第４の給油管７３から給油装置１が構成されている。
【００３７】
本実施形態の給油装置１は以下のように動作する。
【００３８】
（分離ステップ）
先ず、燃料タンク５に収容されているレギュラーガソリンを、送液手段６によって汲み上げ、第１の給油管７０を介して分離手段２に送る。分離手段２に送られたレギュラーガソリンは、排ガスにより加熱されて気体となり、内筒部２３の筒内部に進入する。レギュラーガソリンの成分のうち、直鎖炭化水素であるｎ−ヘキサンはゼオライト膜２１を通過して空間２７に進入する。それ以外の成分はゼオライト膜２１を通過しないため、内筒部２３の燃料流れ下流側から第１の給油管７１を通り内燃機関に供給される。レギュラーガソリンのうちゼオライト膜２１を通過しない成分は、低オクタン価成分であるｎ−ヘキサンが除去されることでオクタン価が高くなっている。
【００３９】
一方、ゼオライト膜２１を通過したｎ−ヘキサンは空間２７に進入し、開口２５を経て第２の給油管７１に到達する。レギュラーガソリン中にはｎ−ヘキサンが４．５２重量％含まれているが、本実施形態の給油装置１では、ゼオライト膜２１を通過せず第３の給油管７２に進入したｎ−ヘキサンは５重量％、ゼオライト膜２１を通過し第２の給油管７１に進入したｎ−ヘキサンは、９０重量％であった。なお、ここでいう百分率は何れもレギュラーガソリン中のｎ−ヘキサン量を１００重量％とした場合の百分率を表す。
【００４０】
（改質ステップ）
第３の給油管７２を通過したｎ−ヘキサンは、第３の給油管７２に連絡する改質手段３のケース体２２内部に進入して異性化触媒３０と接触し、異性化される。上述したようにｎ−ヘキサンは異性化されることでオクタン価が高められる。異性化触媒３０を通過したｎ−ヘキサンは全体の３０重量％程度が異性化され、２，３−ジメチルブタン等が生成する。
【００４１】
異性化触媒３０を通過したｎ−ヘキサンの異性体およびｎ−ヘキサンは、改質手段３の燃料流れ下流側から第４の給油管７３、第２の給油管７１を経て内燃機関に供給される。
【００４２】
本実施形態の給油装置１および給油方法では、レギュラーガソリン中の低オクタン価成分（ｎ−ヘキサン）が分離手段２で分離される。このため、低オクタン価成分であるｎ−ヘキサンが分離除去された後の燃料は、オクタン価が高くなり、第２の高オクタン価成分となる。また、分離手段２で分離された低オクタン価成分（ｎ−ヘキサン）は、改質手段３で異性化されてオクタン価が高められ、第１の高オクタン価成分となる。
【００４３】
そして、内燃機関には、この第１の高オクタン価成分と第２の高オクタン価成分とが供給される。内燃機関に供給されるガソリンのオクタン価はレギュラーガソリンのオクタン価を超える。したがって、内燃機関では高負荷走行時にもノッキングが生じることはない。さらに、本発明の給油装置１および給油方法では、安価なレギュラーガソリンを改質して高オクタン価の燃料にするため、ユーザーに大きな経済的負担を強いることはない。
【００４４】
また、分離手段２及び改質手段３は排ガスによって加熱されているため、分離手段２及び改質手段３を加熱する熱源を別途設ける必要はなく、コストダウンされている。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明の給油装置および給油方法を図面を基に説明する。
【００４６】
（実施例１）
実施例１の給油装置１は、上述した実施形態の給油装置１と同じ分離手段２及び改質手段３を備えるが、ガソリンの一部のみから低オクタン成分を抽出し高オクタン価にするものである。実施例１の給油装置１を模式的に表す図を図４に示す。
【００４７】
実施例１の給油装置１では、実施形態のものと同様に、燃料タンク５にはレギュラーガソリンが収容されているとともに送液手段６（送液ポンプ）が配設されている。そして、送液手段６には管状の第１の給油管７０の一端が接続されている。第１の給油管７０の他端には第１の切換バルブ９０が取付され、第１の切換バルブ９０を介して第５の給油管７４及び第６の給油管７５の一端が取付されている。第５の給油管７４の他端は分離手段２の内筒部２３のうち燃料流れ上流側に接続されている。そして、分離手段２の内筒部２３のうち燃料流れ下流側には第２の給油管７１の一端が接続され、分離手段２の外筒部２４のうち燃料流れ下流側の開口２５には第３の給油管７２の一端が接続されている。第３の給油管７２の他端は改質手段３の燃料流れ上流側に接続されている。そして、改質手段３の燃料流れ下流側には第４の給油管７３が接続され、この第４の給油管７３の他端は第２の給油管７１に合流している。第２の給油管７１の他端には、第２の切換バルブ９２が接続され、第２の切換バルブ９２を介して第２の給油管７１の他端と、第６の給油管７５の他端と、第７の給油管７６の一端が接続されている。第７の給油管７６の他端は、内燃機関のデリバリパイプに接続され内燃機関に連絡されている。さらに、分離手段２には、実施形態と同じ第１の排ガス流通手段８０が取付され、バルブ、温度センサ、バルブ駆動手段およびＥＣＵによって上述と同様に分離手段２の温度制御がなされている。そして、改質手段３には実施形態の同じ第２の排ガス流通手段８１が取付されている。
【００４８】
なお、第１の切換バルブ９０にはバルブを切換駆動する第１のバルブ駆動手段（図示せず）が取付されている。また第２の切換バルブ９２にはバルブを切換駆動する第２のバルブ駆動手段（図示せず）が取付されている。そして第１のバルブ駆動手段及び第２のバルブ駆動手段は、車両のＥＣＵに電気的に接続され、ＥＣＵから第１のバルブ駆動手段及び第２のバルブ駆動手段に伝送される信号によって、車両の高負荷走行時とそれ以外の場合とで給油経路を切換するようになっている。
【００４９】
本実施例の給油装置１は以下のように動作する。
【００５０】
先ず、車両の高負荷走行時以外の場合には、ＥＣＵから第１のバルブ駆動手段及び第２のバルブ駆動手段に伝送される信号に基づいて、第１の切換バルブ９０及び第２の切換バルブ９２が切換駆動される。そして、第１の給油管７０と第６の給油管７５とが接続されるとともに第２の給油管７１と第７の給油管７６とが接続される。このとき、送液手段６により燃料タンク５から汲み上げられたレギュラーガソリンは、送液手段６→第１の給油管７０→第１の切換バルブ９０→第６の給油管７５→第２の切換バルブ９２→第７の給油管７６、の経路を通り内燃機関に供給される（図２中破線矢印方向）。
【００５１】
車両の高負荷走行時には、ＥＣＵから第１のバルブ駆動手段及び第２のバルブ駆動手段に伝送される信号に基づいて、第１の切換バルブ９０及び第２の切換バルブ９２が切換駆動されて、第１の給油管７０と第５の給油管７４とが接続されるとともに第２の給油管７１と第７の給油管７６とが接続される。このとき、送液手段６により燃料タンク５から汲み上げられたレギュラーガソリンは、以下の経路Ａと経路Ｂとの２経路を通って内燃機関に供給される。経路Ａは、送液手段６→第１の給油管７０→第１の切換バルブ９０→第５の給油管７４→分離手段２→第２の給油管７１→第２の切換バルブ９２→第７の給油管７６→内燃機関である。経路Ｂは、送液手段６→第１の給油管７０→第１の切換バルブ９０→第５の給油管７４→分離手段２→第３の給油管７２→改質手段３→第４の給油管７３→第２の給油管７１→第２の切換バルブ９２→第７の給油管７６→内燃機関である（図２中実線矢印方向）。このうち経路Ｂでは、分離手段２で分離された低オクタン価成分（ｎ−ヘキサン）が改質手段３で異性化され第１の高オクタン価成分となって内燃機関に供給される。そして、経路Ａでは、分離手段２で低オクタン価成分が分離された燃料、すなわち、第２の高オクタン価成分が内燃機関に供給される。本実施例では、経路Ａ全体と、経路Ｂのうち燃料タンク５から第３の給油管７２までの経路とが分離ステップにより行われる。そして、経路Ｂのうち改質手段３から内燃機関までの経路が改質ステップにより行われる。
【００５２】
本実施例の給油装置１および給油方法では、高負荷走行時にのみ内燃機関に高オクタン価成分（第１の高オクタン価成分及び第２の高オクタン価成分）が供給され、それ以外の場合には分離手段２や改質手段３を経ない通常のレギュラーガソリンが供給される。このため、ノッキングが生じ易い高負荷時には、内燃機関に高オクタン価成分が供給されてノッキング防止の効果が発揮される。さらに、車両が高負荷で走行しない場合には通常のレギュラーガソリンを供給されるため、分離手段２および改質手段３の使用頻度が低減して分離手段２および改質手段３のランニングコストが安くなる。
【００５３】
また、本発明の給油装置１および給油方法でも、安価なレギュラーガソリンを改質して高オクタン価の燃料にするためにユーザーに大きな経済的負担を強いることはなく、分離手段２及び改質手段３は排ガスによって加熱されているためにコストダウンされている。
【００５４】
（実施例２）
実施例２の給油装置１は、上述した実施例１の給油装置１と同じ分離手段２及び改質手段３を備え、ガソリンの一部のみから低オクタン成分を抽出し高オクタン価にし、さらに高オクタン価成分を貯蔵する貯蔵タンクを備えるものである。実施例２の給油装置１を模式的に表す図を図５に示す。
【００５５】
実施例２の給油装置１では、燃料タンク５にはレギュラーガソリンが収容されているとともに第１の送液手段６（送液ポンプ）が配設されている。第１の送液手段６には第８の給油管７７の一端が接続され、第８の給油管７７の他端には第２の切換バルブ９２が接続され、第２の切換バルブ９２には第７の給油管７６が接続されている。そして燃料タンク５には、さらに第１の給油管７０の一端が接続され、第１の給油管７０の他端は分離手段２の内筒部２３のうち燃料流れの上流側に接続されている。分離手段２の燃料流れ下流側には、実施例１と同様に第２の給油管７１及び第３の給油管７２の一端が接続され、第３の給油管７２の他端は改質手段３の燃料流れ上流側に接続されている。改質手段３の燃料流れ下流側には第４の給油管７３が接続され、この第４の給油管７３は第２の給油管７１に連結されている。第２の給油管７１の他端は貯蔵タンク５１に接続されている。貯蔵タンク５１には第２の送液手段６１が配設され、第２の送液手段６１には第９の給油管７８の一端が接続されるとともに第９の給油管７８の他端は第２の切換バルブ９２に接続されている。そして、第２の切換バルブ９２を介して第８の給油管７７の他端と第９の給油管７８の他端と第７の給油管７６の一端とが接続され、第７の給油管７６の他端は内燃機関のデリバリパイプに接続され内燃機関に連絡されている。
【００５６】
さらに、分離手段２には、実施形態と同じ第１の排ガス流通手段８０が取付され、バルブ、温度センサ、バルブ駆動手段およびＥＣＵによって上述と同様に分離手段２の温度制御がなされている。そして、改質手段３には実施形態の同じ第２の排ガス流通手段８１が取付されている。
【００５７】
本実施例の給油装置１は以下のように動作する。
先ず、車両の高負荷走行時以外の場合には、ＥＣＵから伝送される信号に基づいて、第２の切換バルブ９２が切換駆動される。そして、第８の給油管７７と第７の給油管７６とが接続される。さらに、第１の送液手段６が駆動されるとともに第２の送液手段６１の駆動が停止する。このとき、第１の送液手段６により燃料タンク５から汲み上げられたレギュラーガソリンは、第１の送液手段６→第８の給油管７７→第２の切換バルブ９２→第７の給油管７６、の経路を通り内燃機関に供給される（図５中破線矢印方向）。
【００５８】
車両の高負荷走行時には、ＥＣＵから伝送される信号に基づいて、第２の切換バルブ９２が切換駆動されて、第９の給油管７８と第７の給油管７６とが接続される。そして、第２の送液手段６１が駆動されるとともに第１の送液手段６の駆動が停止する。
【００５９】
このとき、送液手段６により燃料タンク５から汲み上げられたレギュラーガソリンは、以下の経路Ｃと経路Ｄとの２経路を流れる。経路Ｃは、第１の給油管７０→分離手段２→第３の給油管７２→改質手段３→第４の給油管７３→第２の給油管７１→貯蔵タンク５１である。経路Ｄは、第１の給油管７０→分離手段２→第２の給油管７１→貯蔵タンク５１である（図５中実線矢印方向）。このうち経路Ｃでは、分離手段２で分離された低オクタン価成分（ｎ−ヘキサン）が改質手段３で異性化され第１の高オクタン価成分となって貯蔵タンク５１に貯蔵される。そして、経路Ｄでは、分離手段２で低オクタン価成分が分離された燃料、すなわち、第２の高オクタン価成分が貯蔵タンク５１に貯蔵される。そして、貯蔵タンク５１に一旦貯蔵された高オクタン価成分は、第２の送液手段６１により汲み上げられ、第９の給油管７８→第２の切換バルブ９２→第７の給油管７６→内燃機関の経路で内燃機関に供給される。本実施例では、経路Ｄ全体およびそれに続く貯蔵タンク５１から内燃機関までの経路と、経路Ｃのうち燃料タンク５から第３の給油管７２までの経路とが分離ステップによりおこなわれる。そして、経路Ｃのうち改質手段３から貯蔵タンク５１までの経路とそれに続く貯蔵タンク５１から内燃機関までの経路とが改質ステップにより行われる。
【００６０】
ここで、第２の送液手段６１が駆動されていることで陰圧が生じるため、上記した経路Ｃおよび経路Ｄに燃料が流れる。また、貯蔵タンク５１には予め一定量のハイオクガソリンが貯蔵されており、高負荷走行が初期の段階であり経路Ｃ及び経路Ｄを通った高オクタン価成分が貯蔵タンク５１に到達していない時でも、内燃機関には燃料が供給される。
【００６１】
本実施例の給油装置１および給油方法では、高オクタン価成分が一旦貯蔵タンク５１に貯蔵されるため、内燃機関への高オクタン価成分の供給を確実且つ安定におこなうことができる。そして、高負荷走行時にのみ内燃機関に高オクタン価成分（第１の高オクタン価成分及び第２の高オクタン価成分）が供給され、それ以外の場合には分離手段２や改質手段３を経ない通常のレギュラーガソリンが供給される。このため、ノッキングの発生が防止されるとともに分離手段２および改質手段３の使用頻度が低減して、分離手段２および改質手段３のランニングコストが安くなる。
【００６２】
また、本実施例の給油装置１および給油方法でも、安価なレギュラーガソリンを改質して高オクタン価の燃料にするためにユーザーに大きな経済的負担を強いることはなく、分離手段２及び改質手段３は排ガスによって加熱されているためにコストダウンされている。
【００６３】
（実施例３）
実施例３の給油装置１は、上述した実施例１の給油装置１と同じ分離手段２及び改質手段３を備え、ガソリンの全量から低オクタン成分を抽出し高オクタン価し、さらに高オクタン価成分を貯蔵する貯蔵タンク５１を備えるものである。実施例３の給油装置１を模式的に表す図を図６に示す。
【００６４】
実施例３の給油装置１では、燃料タンク５にはレギュラーガソリンが収容されているとともに第１の給油管７０の一端が接続されている。第１の給油管７０の他端は分離手段２の内筒部２３のうち燃料流れの上流側に接続されている。分離手段２の燃料流れ下流側には、実施例１と同様に第２の給油管７１及び第３の給油管７２の一端が接続され、第３の給油管７２の他端は改質手段３の燃料流れ上流側に接続されている。改質手段３の燃料流れ下流側には第４の給油管７３が接続され、この第４の給油管７３は第２の給油管７１に連結されている。第２の給油管７１の他端は貯蔵タンク５１に接続されている。そして、貯蔵タンク５１には第２の送液手段６１が配設され、第２の送液手段６１には第７の給油管７６の一端が接続されるとともに第７の給油管７６の他端は内燃機関のデリバリパイプに接続され内燃機関に連絡されている。
【００６５】
さらに、分離手段２には、実施形態と同じ第１の排ガス流通手段８０が取付され、バルブ、温度センサ、バルブ駆動手段およびＥＣＵによって上述と同様に分離手段２の温度制御がなされている。そして、改質手段３には実施形態の同じ第２の排ガス流通手段８１が取付されている。
【００６６】
本実施例の給油装置１は以下のように動作する。
【００６７】
車両の走行時には第２の送液手段６１が駆動され、陰圧によって燃料タンク５内のレギュラーガソリンが汲み出される。燃料タンク５から汲み上げられたレギュラーガソリンは、上述した実施例２の経路Ｃおよび経路Ｄと同じ経路を流れ高オクタン価成分となって貯蔵タンク５１に貯蔵される。そして、貯蔵タンク５１に一旦貯蔵された高オクタン価成分は、第２の送液手段６１により汲み上げられ、第７の給油管７６を経て内燃機関に供給される。本実施例では、実施例２と同様に、経路Ｄ全体およびそれに続く貯蔵タンク５１から内燃機関までの経路と、経路Ｃのうち燃料タンク５から第３の給油管７２までの経路とが分離ステップによりおこなわれる。そして、経路Ｃのうち改質手段３から貯蔵タンク５１までの経路とそれに続く貯蔵タンク５１から内燃機関までの経路とが改質ステップにより行われる。
【００６８】
本実施例の給油装置１および給油方法では、高オクタン価成分が一旦貯蔵タンク５１に貯蔵されるため、内燃機関への高オクタン価成分の供給を確実且つ安定におこなうことができる。そして、切換バルブ等を要さず、かつ必要な送液手段６も一つのみであるために、簡単な構成となり、より安価に提供できる。なお、本実施例の給油装置１および給油方法でも、内燃機関には高オクタン価成分が供給されるため、高負荷走行時にもノッキングが生じることはない。さらに、安価なレギュラーガソリンを改質して高オクタン価の燃料にするためにユーザーに大きな経済的負担を強いることはなく、分離手段２及び改質手段３は排ガスによって加熱されているためにコストダウンされている。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の給油装置の一例を模式的に表す図である。
【図２】本発明の給油装置が備える分離手段の一例を模式的に表す断面図である。
【図３】本発明の給油装置が備える改質手段の一例を模式的に表す断面図である。
【図４】実施例１の給油装置を模式的に表す図である。
【図５】実施例２の給油装置を模式的に表す図である。
【図６】実施例３の給油装置を模式的に表す図である。
【符号の説明】
【００７０】
１：給油装置      ２：分離手段      ３：改質手段
【図１】
2006070148.tif 000003
【図２】
2006070148.tif 000004
【図３】
2006070148.tif 000005
【図４】
2006070148.tif 000006
【図５】
2006070148.tif 000007
【図６】
2006070148.tif 000008