(57)【要約】      （修正有）【課題】運転サイクル条件の関数として配合されたエンジン燃料組成物を供給する車載型自動車燃料分離用燃料システムを提供する。【解決手段】火花点火式内燃機関で使用するガソリン範囲内で沸騰する複数の種類の燃料を供給する燃料システムであって、燃料供給と、前記燃料供給を少なくとも、約９８よりも高いＲＯＮと約４５容量％よりも多い芳香族化合物含有量とを有する第１の燃料と、第２の燃料とに分離するための前記燃料供給と動作可能に連通する膜とを具備することを特徴とする燃料供給システムを提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
火花点火式内燃機関で使用するガソリン範囲内で沸騰する複数の種類の燃料を供給する燃料システムであって、燃料供給と、前記燃料供給を少なくとも、約９８よりも高いＲＯＮと約４５容積％よりも多い芳香族化合物含有量とを有する第１の燃料と、第２の燃料とに分離するための前記燃料供給と動作可能に連通する膜とを具備することを特徴とする燃料システム。
【請求項２】
前記第２の燃料は、イソオクタンよりも高い燃焼率と、約４５％未満の芳香族化合物含有量と、前記供給燃料よりも約１ＲＯＮ低いＲＯＮとを有することを特徴とする請求項１に記載の燃料システム。
【請求項３】
低負荷条件で前記機関に前記第２の燃料を供給する手段と、低負荷条件以外で前記機関に前記第１の燃料を供給する手段とを有することをさらに特徴とする請求項２に記載の燃料システム。
【請求項４】
前記膜は、ポリイミド／ポリアジパート／ポリイミド／ポリスクシナート、ポリイミド／ポリマロネート、ポリイミド／ポリオキサレートおよびポリイミド／ポリグルタラート、セルローストリ−アセテート、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（２，６，−ジメチル−１，４，−フェニレンエーテル）、ポリ（アルキレンテレフタレート）、ポリ（アリールエーテルケトンアミド）、ポリ（アリールエーテルケトン）、ポリ（アリールエーテルスルホン）、ポリ（アリールエーテル）、ポリ（エーテルエステルケトン）、ポリ（エーテルイミド）、ポリ（フェニレンスルフィド）、ポリ（エステル）、ポリ（アミド）、ポリ（イミド）、ポリアリレート、ポリメチルアクリレート、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリシクロオレフィン、ポリエステルを基材とした熱可塑性エラストマー、ポリエーテル、ポリアクリロニトリルおよびアクリロニトリルコポリマー、ポリスチレンおよびスチレンコポリマー、熱可塑性エラストマー、ポリエステルブロックコポリマー、ポリアミドブロックコポリマー、ポリイミドブロックコポリマー、ポリウレタンおよびポリウレタンブロックコポリマー、熱可塑性ポリオレフィン、熱可塑性加硫物、ポリベンズイミダゾール、ポリケトン、イオノマーおよびそれらの複合物からなる群から選択されたジエポキシド架橋／エステル化ポリイミド−脂肪族ポリエステルコポリマーまたは架橋されていないコポリマー、またはセルロース材料であることを特徴とする請求項３に記載の燃料システム。
【請求項５】
前記膜は裏打ちされることを特徴とする請求項４に記載の燃料システム。
【請求項６】
前記供給燃料の第１および第２の燃料への前記分離は、以下の等式：
【数１】
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（式中、ＡＳＦは約１．２〜約８．５である）で表されることを特徴とする請求項４に記載の燃料システム。
【請求項７】
前記第２の燃料は前記供給燃料の約８０％未満の前記芳香族化合物を含有することを特徴とする請求項１に記載の燃料システム。
【請求項８】
前記第１の燃料は、約５５容積％よりも多くの芳香族化合物を含有することを特徴とする請求項６に記載の燃料システム。
【請求項９】
前記第１の燃料は、イソオクタンよりも高い燃焼率を有することを特徴とする請求項１に記載の燃料システム。
【請求項１０】
前記第１と第２の燃料との間のＲＯＮおよび芳香族化合物含有量を有する第３の燃料を得るために前記第１および第２の燃料を混合する手段と、前記第３の燃料を前記機関に供給する手段とをさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の燃料システム。
【請求項１１】
使用条件下での火花点火機関の効率を高め、排出物を削減するようにした前記機関を有する自動車を動作させる方法であって、
燃料を燃料分離手段に供給するステップと；
前記燃料を少なくとも第１および第２の燃料に分離するステップと；
ほぼ高エンジン負荷条件において前記機関に少なくとも第１の燃料を供給するステップと、
ほぼ低エンジン負荷条件において前記機関に少なくとも第２の燃料を供給するステップとを含み、
前記第１の燃料は９８よりも高いＲＯＮを有し；
前記第２の燃料は、前記供給燃料よりも約１ＲＯＮ低いＲＯＮを有し、
ゆえに、エンジン効率が高められ、排出物が削減されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般にエンジン燃料組成物を供給する手段、および火花点火式内燃機関での、特に１１またはそれ以上の圧縮比（ＣＲ）を有するエンジンでのそれらの使用に関する。エンジン燃料の供給は、負荷および速度を含むエンジンの運転サイクル条件に合致するように調整される。
【背景技術】
【０００２】
石油精製業者およびエンジン製造業者の両方共に、益々厳しくなる政府からの効率および排出基準と、性能向上に対する顧客の要望とに対応すべく彼らの製品を継続的に改良するという課題に絶えず直面している。例えば、内燃機関で使用するのに適した燃料を製造する際、石油製造者は、複数の炭化水素含有ストリームを混合して、政府の燃焼排ガス規制とリサーチ法オクタン価（ＲＯＮ）のような、エンジン製造者の性能燃料分類に合致する製品を製造する。同様に、エンジン製造者も、従来から燃料の性質を良く理解して火花点火式内燃機関を設計している。例えば、エンジン製造者は、ノック防止が不十分な燃料がエンジン内で燃焼されると、典型的にノッキングを起こし、潜在的にエンジンの損傷につながるような自着火の現象を最大限抑えようと努力している。
【０００３】
典型的な運転条件下で、エンジンは、周囲条件（空気温度、湿度など）、自動車負荷、速度、加速度などを含む多くの要素に応じて、広範囲の条件下で動作する。エンジン製造者および燃料のブレンド業者は、実質的に全てのこのような様々な条件下で優れた性能を発揮する製品を製造しなければならない。これには、一定の速度／負荷条件下で望ましい燃料特性またはエンジンパラメータが他の速度／負荷条件での全体的な性能には悪影響をもたらすことが良くあるので、妥協が必要となる。従来、自動車燃料は、典型的にそれらのＲＯＮによって分類された２種類または３種類の等級で供給される。一般に、燃料等級の選択は、エンジン仕様に基づいている。但し、一旦その燃料が「搭載」されると、それは「全てに適合する１種類の燃料」となり、様々な速度、負荷および他の運転条件に対応するようにそれを設計しなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、エンジン運転サイクル条件に応答してエンジン燃料供給に選択的に混合されるかまたは別々に送られるオクタン価向上成分を主燃料タンクまたは貯蔵タンクから分離する膜を使用する燃料供給システムを採用することである。
【０００５】
本発明の別の目的は、自動車に配分された単一燃料から低負荷および高負荷エンジン条件でエンジン性能を高めるように特に設計された燃料をエンジンに提供する手順を確立することである。
【０００６】
さらに、火花点火機関は、一般に高負荷でのノッキングを防止するために１０：１またはそれ以下の圧縮比（ＣＲ）で動作するように設計される。圧縮比（ＣＲ）は、ピストンが下死点（ＢＤＣ）にあるときのシリンダおよび燃焼室の容積をピストンが上死点（ＴＤＣ）にあるときのその容積で除したものとして定められる。周知のように、約１８：１までの高ＣＲが、その負荷範囲にわたりエンジン熱効率を最大化する観点から最適である。高ＣＲは、理論的オットー（エンジン圧縮／膨張）サイクルから得られる仕事量を最大化することによってより高い熱効率をもたらす。高ＣＲは、この理想的オットーサイクルに近似する状況を造り出すことによって熱効率のさらなる改良となり、燃焼率の増加ももたらす。但し、高圧縮での動作は、実際には、単一燃料に十分に高いオクタン価を全体的に供給して高負荷でエンジンノッキングを起こすことなく圧縮比を著しく増加させることは難しいので、不十分な高さの燃料オクタン価によって限定される。
【０００７】
したがって、本発明の別の目的は、自動車に供給された燃料から得られた特に配合された燃料を供給することによって高負荷でのノッキングの問題もなく全運転サイクルにわたりより高い熱効率を実現する高圧縮比エンジンの使用を容易にすることである。
【０００８】
理論的には、中程度から高負荷における高効率エンジン動作は、最大ブレーキトルク（ＭＢＴ）として知られる最良トルクの点火時期進角度を提供する値に近づくように火花点火タイミングを調整することで達成される。但し、ＭＢＴに到達できるように点火タイミングを調節することは、ノッキングが典型的に、市販ガソリンでのＭＢＴよりも早いタイミングで中程度から高負荷までの条件下で起こるので、常に実用的であるわけではないという経験で示されている。原理上は、極めて高いオクタン価の燃料を使用しての動作は、運転サイクルにわたりＭＢＴでエンジンを稼働させる。但し、好ましい試みは、負荷および速度条件の広範囲にわたりノッキングを起こさずにＭＢＴに接近するかまたはＭＢＴで動作するのに足るオクタン価を有する燃料をエンジンに供給することである。ここで教示された燃料供給システムは、中程度から高エンジン負荷および速度までの条件下でＭＢＴに接近するかまたはＭＢＴで動作するに足るオクタン価を有するかまたは与えることができる供給燃料の成分を分離または抽出する。
【０００９】
本発明の別の目的は、広範囲の負荷および速度条件にわたりＭＢＴを提供するものにより近づくように火花点火タイミングを調節できるようにする燃料組成物を提供することである。
【００１０】
これらの火花点火機関は、低度から中程度までの負荷条件下で１．０未満の標準化燃料対空気比（「φ」）の既知燃料で動作できる。標準化燃料対空気比は、理論的燃料対空気比で除した実燃料対空気比である。さらに、これらのエンジンは、１．０またはそれ以下のφでの、「リーンアウト」希釈（“ｌｅａｎｉｎｇ  ｏｕｔ”ｄｉｌｕｅｎｔ）として、排気再循環（ＥＧＲ）で動作できる。ＥＧＲは、再循環された排気ガスならびに残留燃焼ガスの両方を含むと理解される。このような希薄条件下でエンジンを動作させることの障害は、燃料の高速且つ完全な燃焼を確立することの難しさである。
【００１１】
したがって、本発明の別の目的は、希薄条件下で使用するための低オクタン価、低自着火防止性、高燃焼率の燃料を提供することである。公知のように、十分に高い負荷での燃料の自着火は、エンジンに機械的損傷の脅威、すなわちノッキングを与える。但し、一定の低負荷条件、例えば希薄層状動作では、より完全な燃焼となり、それによってエンジン排出物の削減および高効率となるように燃焼特性を最適化することによって燃料の自着火が全エンジン動作に有益となる。
【００１２】
膜分離または偏析プロセスは、膜の表面を供給材料と接触させる必要がある。膜組成物は、供給材料の特定成分を通過させるように選択される。これらの成分は、膜表面領域上またはその領域内で溶ける。これらの成分は、次に膜の反対表面に分散または移動する。そこで、高オクタン価成分が透過物として回収される。
【００１３】
本発明の別の目的やそれらに付随する利点はこの明細書の検討により明白となろう。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の１つの態様は、様々な運転サイクル条件下でのエンジンの必要条件に合致させるべく特に配合された燃料を供給するために燃料成分を自動車の主燃料タンクから分離または偏析するシステムである。本発明の目的は、火花点火式内燃機関、特に１１またはそれ以上のＣＲを有するエンジンを動作させるのに使用するための、単一燃料供給または貯蔵タンクから分離または偏析された複数の無鉛燃料組成物を準備することである。各組成物は、燃料効率および燃焼排出物の１つまたはそれ以上を改良するために予め選択されたエンジン動作条件下での使用に適した異なる所定の燃焼特性を有する。本発明は膜を使用して、主燃料または貯蔵タンク内に収容された燃料から芳香族化合物の多い燃料を分離する。この膜は、芳香族化合物透過物を残留濃縮物から優先的に分離するように働く。高芳香族化合物含有透過物は、高度および中程度のエンジン負荷条件で選択的に混合されるかまたはエンジン燃料供給に別々に送られる増加したＲＯＮ燃料源となる。
【００１５】
一実施形態において、パーベーパレーション膜法は、少なくとも第１および第２の燃料組成物を単一燃料タンクから分離するために採用され、第１の燃料は、高度および中程度のエンジン負荷条件の下で燃料の燃焼を改良（元のタンク燃料と比べて）するのに十分な燃焼特性を有し、第２の燃料は、低エンジン負荷条件下で動作するのに十分な燃焼特性を有する。
【００１６】
一般に知られているように、このパーベーパレーション法は、膜の透過側の真空に頼って、膜の表面からの透過物を蒸発させる。その蒸気相透過物は、次に液状に凝縮されても良い。
【００１７】
低負荷条件下での使用に特に好ましい燃料は、約９０より低いＲＯＮ、および好ましくは負荷スケールの低端におけるエンジンの条件を代表する温度および圧力で測定されたサイクルの低端においてイソオクタンの１０５％より高い燃焼率を有するガソリン沸点範囲で沸騰するこれらの無鉛燃料である。
【００１８】
高負荷条件下での使用に特に好ましい燃料は、約９８より高く、さらに好ましくは１００よりも高いＲＯＮ、およびエンジン動作サイクルのこの時点でまたはほぼこの時点でのエンジン条件を代表する温度および圧力で測定されたサイクルのこの時点において、１／９０％燃焼完了のクランク角として定められた平均燃焼率（＞イソオクタンの１０５％）を有するガソリン沸点範囲で沸騰するこれらの無鉛燃料である。
【００１９】
上記を考慮して、本発明の広範囲の修正や変形が上記の広範囲の態様内にあることは容易に理解され、本発明の独自の範囲も以下の詳細な説明を検討することでさらに明白となろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
当該技術分野では良く知られているように、ガソリン燃料は一般に、約７７゜Ｆ（２５℃）〜約４３７゜Ｆ（２２５℃）の範囲で大気圧で沸騰する炭化水素の混合から構成される。典型的にガソリン燃料は、大量のパラフィン、シクロパラフィン、オレフィンおよび芳香族化合物の混合物と、酸素化合物、洗浄剤、染料、腐食防止剤などを含むより少ないまたは少量の添加剤とを含む。典型的には、ガソリン燃料は、プレミアム等級の約９８およびレギュラー等級の約９２のＲＯＮを有するように配合されて、自動車エンジンに単独で使用される。使用されるこれらの等級は、通常、自動車製造者の推奨による。
【００２１】
本発明は、特定の自動車エンジンの単一燃料の配合を実施することからは逸脱している。とくに、本発明は、著しい利点が、エンジンの特定の動作条件に合わせた燃焼特性を有する一定範囲の燃料組成物、および単一供給燃料を有する自動車に特別に配合された燃料組成物を供給する手段を提供することによって達成されるという発見に基づいている。
【００２２】
本発明の燃料組成物は、ガソリン範囲内で沸騰する無鉛燃料であり、ポートまたは直接燃料噴射の火花点火内燃機関、特に１１またはそれ以上のＣＲを有するこれらの火花点火内燃機関に使用することができる。
【００２３】
一実施形態において、燃料組成物は、少なくとも１種類の第１の燃料および第２の燃料を含む。第１の燃料は、９８よりも高い、好ましくは１００よりも高いＲＯＮ、および好ましくは負荷スケールの後端におけるエンジンの条件を代表する温度および圧力で測定されたサイクルの高負荷端においてイソオクタンの１０５％よりも高い燃焼率を有する。第２の燃料は、９０よりも低いＲＯＮ、および好ましくは負荷スケールの低端におけるエンジンの条件を代表する温度および圧力において測定されたサイクルの低端においてイソオクタンの１０５％よりも高い燃焼率を有する。
【００２４】
運転サイクルの高負荷部分でエンジンを動作させるための特に有用な無鉛の第１の燃料は、約９８よりも高いＲＯＮを有するガソリン範囲で沸騰し、約４５容積％芳香族化合物よりも高い、好ましくは約６０容積％の芳香化合物含有量よりも多い、ここでは容積％として示される、芳香族化合物含有量を有する炭化水素の混合物を含む。
【００２５】
運転サイクルの低負荷部分内でエンジンを動作させるための特に有用な無鉛の第２の燃料は、供給燃料よりも約１リサーチ法オクタン価低いＲＯＮを有するガソリン範囲で沸騰し、第１の燃料よりも少ない芳香族化合物を含有する炭化水素の混合物を含む。一実施形態において、第２の燃料は、約４５容積％未満の、好ましくは約２０容積％未満の、最も好ましくは約１０容積％未満の芳香族化合物を含有する。つまり、第２の燃料は、供給燃料よりも少ない、好ましくは供給燃料の芳香族化合物含有量の約８０％未満の芳香族化合物含有量を有する、ここで供給燃料は、約１５容積％〜約４５容積％の初期芳香族化合物含有量を有する。
【００２６】
上記特性に合致する燃料は、高負荷条件下で動作するとき様々なタイプの火花点火式内燃機関に効率性の利点を提供する。高負荷条件は、ＭＢＴ点火タイミングにおいてノッキングがＲＯＮ９８のガソリンで起こるエンジン動作マップのこれらの領域にあるとして定められる。ノッキングは、エンジンに機械的損傷の危険をもたらす爆燃となる十分に過酷なシリンダ内条件下での自着火として定められる。
【００２７】
火花点火機関の場合では、上記第１の燃料の特性を有する燃料を使用することにより、エンジンが１１またはそれ以上のＣＲで動作するように設計され、ＭＢＴのものに近い早期点火タイミングが可能となる。これらの設計特徴は、全体のサイクル効率を高める、すなわち、燃費の改良となる。
【００２８】
より好ましくはこれらの利点は、直接燃料噴射エンジン、特に、層状給気直接噴射システムなど、直噴希薄燃焼エンジンシステムで達成される。層状給気は、不均一な空気：燃料比の分布があるシリンダ内条件である。周知のように、「希薄燃焼」エンジンは、排気再循環の有無に関わらず１．０未満の標準化燃料対空気比（「φ」）において、またはリーンアウト希釈として排気再循環を用いて１．０またはそれ以下のφにおいて低負荷条件下で動作する。
【００２９】
上記第２の燃料の燃焼特性を有する燃料は、排気再循環を用いて低負荷条件下で動作する、層状燃料システムを含む、特に火花点火機関の動作に使用するのに適している。低エンジン負荷条件は、エンジン動作マップの範囲であり、これらの範囲においてまたはそれ以下で、エンジンが上記のノッキングの状態もなくほぼ９０のＲＯＮを有する燃料を使用してＭＢＴタイミングでまたはそれに近似して動作できる。
【００３０】
第１と第２の燃料との間の燃焼特性範囲を有する燃料は、エンジン動作条件に燃料組成物のより完全な調整をもたらす。特に、第１および第２の燃料のこれらの間のＲＯＮ、さらに望ましくは負荷スケールの中間端におけるエンジンの条件を代表する温度および圧力で測定されたサイクルの中間負荷端におけるイソオクタンの１０５％よりも高い燃焼率を有する第３の燃料組成物が提供される。このような燃料は、中間エンジン負荷条件、すなわち、高負荷条件と低負荷条件との間の条件の下で使用される。
【００３１】
先に容積％の範囲で記載の、第１および第２の燃料の芳香族化合物含有量は、供給燃料の芳香族化合物含有量に対して表現しても良い。典型的なガソリン燃料は、約１５容積％〜約４５容積％の芳香族化合物含有量を有する。本発明の一態様は、芳香族化合物を選択的に透過させる膜システムについての適切性である。供給燃料の芳香族化合物含有量に対して決定されると、芳香族化合物を選択的に透過させるこの膜システムの能力は、ここでは「芳香族化合物選択要素」、または「ＡＳＦ］と称される。本発明の膜システムは、関係式で定められたＡＳＦを示す：
【数２】
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【００３２】
十分な芳香族化合物選択性を提供するために、本発明の膜システムは、約１．２〜約８．５のＡＳＦを有する。以下の表１は本発明のこの態様を示す。
【００３３】
【表１】
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【００３４】
上記燃料は、膜およびパーベーポレーション法を利用して、車載燃料供給からＲＯＮおよびオクタン価向上成分を分離し、次にエンジン運転条件に応答してレギュラーエンジン燃料供給に比較的高いＲＯＮ／オクタン価燃料を別々に供給するか、または選択的に混合する、燃料システムに供給される。このことは図で最も良く例示されている。
【００３５】
図１は、本発明で教示されたような、車載燃料分離システムを示す。図１において、燃料タンク１０は、主燃料供給源の働きをする。従来、燃料タンク１０はガソリンを格納し、供給する、ここでＲＯＮは「レギュラー」等級燃料の９０からプレミアム等級燃料の９８まで及んでも良い。燃料は、燃料タンク１０から膜装置２０に供給される。２２で示された膜材料は、例えば、通常「芳香族化合物」と称されるガソリンのこれらの成分を含む、ガソリンの比較的高いＲＯＮおよびオクタン価成分を選択的に通過させるように選ばれる。膜装置２０によって分離された通過成分は、高オクタン価アキュムレータに供給されるが、濃縮物は低オクタン価アキュムレータ４０に供給される。本発明に一態様によれば、負荷（トルクで測定された）、速度（毎分の回転数で測定された）、点火進角（上死点前または後、すなわち、ＢＴＤＣまたはＡＴＤＣの角度で測定された）、吸気マニフォルドおよび排気マニフォルド温度および圧力、ノックセンサ応答、およびサイクル条件時の他のエンジンを含むエンジン運転サイクル条件は、５０で示された感知手段で監視される。エンジン運転サイクル条件に応答する混合コントローラ６０は、混合弁６２を選択的に動作させて高および低オクタン価アキュムレータからの燃料を混合する。混合された燃料は、７０で示されたエンジン燃料噴射システムに供給される。あるいは、高および低オクタン価ストリームは、独立噴射器を通して各シリンダに提供される。
【００３６】
本発明は、主燃料から高オクタン価燃料成分を分離するために膜パーベーポレーション法および特に選択された膜を採用する。したがって、膜２２は、以下の好ましい特性を含む膜材料から選択される：
ｉ．ガソリンの選択された成分、特にＲＯＮおよびオクタン価向上特性（例えば、芳香族化合物）を有するこれらに対する透過性
ｉｉ．２５０℃ほどの温度に耐えることができる
ｉｉｉ．裏打ちされると、２００バールほどの差圧に耐えることができる。
【００３７】
適当な膜は、好ましくは、ポリイミド／ポリアジパート／ポリイミド−ポリスクシナート、ポリイミド／ポリマロネート、ポリイミド／ポリオキサレートおよびポリイミド／ポリグルタラートなどのジエポキシド架橋／エステル化ポリイミド−脂肪族ポリエステルコポリマーを具備するコポリマー、およびこれらまたは適切な他の選択層を使用する裏打ちされた複合物を基材とした膜；およびセルローストリアセテート、ポリ（ビニルピロリドン）、ポリ（２，６，−ジメチル−１，４，フェニレンエーテル）、ポリ（アルキレンテレフタレート）、ポリ（アリールエーテルケトンアミド）、ポリ（アリールエーテルケトン）、ポリ（アリールエーテルスルホン）、ポリ（アリールエーテル）、ポリ（エーテルエステルケトン）、ポリ（エーテルイミド）、ポリ（フェニレンスルフィド）、ポリ（エステル）、ポリ（アミド）、ポリ（イミド）、ポリアリレート、ポリメチルアクリレート、ポリオレフィン、ポリカーボネート、ポリシクロオレフィン、ポリエステルを基材とした熱可塑性エラストマー、ポリエーテル、ポリアクリロニトリルおよびアクリロニトリルコポリマーなどのセルロース系材料、ポリスチレンおよびスチレンコポリマー、熱可塑性エラストマー、ポリエステルブロックコポリマー、ポリアミドブロックコポリマー、ポリイミドブロックコポリマー、ポリウレタンおよびポリウレタンブロックコポリマー、熱可塑性ポリオレフィン、熱可塑性加硫物、ポリベンズイミダゾール、ポリケトン、イオノマー、および選択層としてこれらを使用する裏打ちされた複合物を基材とした膜を含む、架橋されたものおよび架橋されていないものとの両方の、様々な他のポリマー構造を含む。これらの膜は裏打ちされても良い。
【００３８】
図２を参照するに、特別に配合された特性を有する２種類またはそれ以上の燃料を供給するための本発明の分離システムの詳細な説明図が概略的に示されている。図２において、燃料タンク１０は、ガソリンなどの従来の燃料を格納し、供給する。燃料ポンプ１２は、膜装置２０に加圧してポンプ供給するために使用されても良い。以下で詳述されるように、膜２２の動作は、ここでは２４で示された濃縮側で膜と接触する燃料の加圧によって改良されても良い。したがって、燃料ポンプ１２は、約１．５〜２０バール、好ましくは約２〜１０バールの圧力で膜装置２０に加圧燃料を供給するために使用されても良い。流量制御手段１４は、燃料タンク１０から膜装置２０への燃料の流量を制御または調整するために使用されても良い。
【００３９】
以下でさらに詳述されるように、膜２２の働きは、膜を通過する透過速度を改良または制御するために優先的に加熱されても良い膜の温度によって影響を受ける。したがって、好ましい実施形態では、ヒータ１６が、燃料および膜装置２０を加熱するために提供され、膜を所望出口温度に維持するのに十分な顕熱を提供すると同時に、透過物の蒸発に必要な熱を提供する。
【００４０】
膜装置２０からの濃縮物２４は、熱交換器２５ａの手段によって冷却されても良い。濃縮物２４の冷却は、ヒータ１６に流れる周囲燃料１０との熱交換によって有利に行われても良い。これは、ヒータ１６への燃料を予備加熱する働きもする。上述のように、パーベーポレーション法は、好ましくは、ここでは２６として示される、膜の透過側に真空を利用して、その膜法の働きを補助する。したがって、真空ポンプ２７および最適真空ポンプ調節弁２８を、ここでは２６で示された、膜の透過側に真空を提供するために使用しても良い。膜の透過側に維持された真空は、約０．０５バール〜約０．９バール、好ましくは約０．０５バール〜約０．５バールであっても良い。
【００４１】
一実施形態において、膜２２は、ガソリンの芳香族化合物を優先的に透過させるように選択されたジエポキシド架橋／エステル化ポリイミド／ポリアジパート膜。約３５％より少ないかまたはそれに等しい芳香族化合物含有量を有する従来の「レギュラー等級」９０〜９２ＲＯＮを含むガソリンは、約６５パーセント（６５％）までの芳香族化合物含有量および約９８ＲＯＮを超えるＲＯＮを有する第１の高オクタン価／ＲＯＮ燃料に分離される。第２または濃縮燃料は、約８５〜約９２のＲＯＮを有する。したがって、一実施形態において、高オクタン価アキュムレータ３０には、約１００よりも高いＲＯＮを有する高オクタン価燃料が供給されるが、低オクタン価アキュムレータ２０には、約８５〜約９２ＲＯＮの低オクタン価燃料が供給される。
【００４２】
膜２６からの透過物は、膜２２から離れる際に蒸発する。蒸気透過物を液状に戻すために、凝縮手段２９は、冷媒として周囲空気を用いる小型熱交換器などの冷却装置を具備しても良い。今や主に液状となったその透過物は、高オクタン価アキュムレータ３０に供給される。ポンプ手段制御弁２９は、凝縮透過燃料を高オクタン価アキュムレータに供給するために使用されても良い。満タン感知装置３１（図示せず）は、高オクタン価アキュムレータが満たされるときを認識し、膜を通過する透過物の量を減少させ、余剰の高オクタン価透過物を燃料タンク１０に戻すようにまたはそれらの組合せで機能させるために使用されても良い。
【００４３】
膜装置２０を離れる濃縮低ＲＯＮ燃料は、低ＲＯＮアキュムレータ４０に供給される。
【００４４】
上述のように、高ＲＯＮ燃料は、ＲＯＮまたはオクタン価必要条件が低ＲＯＮアキュムレータ４０からの第２のまたは濃縮燃料によって供給されるものよりも高い燃料をエンジン運転サイクルが必要とするときにはいつでも、６２において低ＲＯＮ燃料に別々に供給されるかまたは混合される。
【実施例】
【００４５】
実施例１
８９．８のリサーチ法オクタン価および約２５．３Ｖｏｌ％の芳香族含有量を有する「レギュラー」等級燃料が、膜システムに供給するものとして使用された。膜からの蓄積透過物は、９８．８のリサーチ法オクタン価、２０００ＲＰＭでのイソオクタンに対して約１０６％、４０００ＲＰＭで約１０４％の平均燃焼率、および約６１．４％の芳香族化合物含有量を有するものとして分析された。透過燃料は、１３：１の圧縮比を有する試験エンジンで使用され、９１．７のＲＯＮを有する従来の市販燃料と比べられた。トレースノックで限定された進角でスロットルを広く開口して作動させると、従来の燃料と比較して透過燃料は、２０００ｒｐｍで１７２ニュートンメートル対１５６ニュートンメートル、および４０００ｒｐｍで１９４ニュートンメートル対１７３ニュートンメートルのトルク出力となった。濃縮燃料は、８８のＲＯＮ、および約２０Ｖｏｌ％の芳香族化合物含有量を有するものとして分析された。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の燃料分離システムを示す。
【図２】本発明の膜燃料分離システムを示す。
【図１】
2005171251.tif 000006
【図２】
2005171251.tif 000007