DE60204129T2

DE60204129T2 - Kraftstoffzufuhreinrichtung für eine brennkraftmaschine versehen mit einer membran zur trennung von benzin in kraftstoffe mit hoher und geringer oktanzahl

Info

Publication number: DE60204129T2
Application number: DE60204129T
Authority: DE
Inventors: Takanori Toyota-shi UEDA; Takeshi Toyota-shi OKUMURA; Yoshihiro Toyota-shi IWASHITA; Kazuhiro Aichi-gun AKIHAMA; Masahiro Aichi-gun TAKI; Satoshi Aichi-gun YAMAZAKI; Walter Weissman; Bhupender S. Minhas
Original assignee: Toyota Motor Corp; ExxonMobil Research and Engineering Co
Current assignee: Toyota Motor Corp; ExxonMobil Technology and Engineering Co
Priority date: 2001-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2006-02-23
Anticipated expiration: 2022-03-28
Also published as: JP2004522039A; EP1373698B1; JP4498384B2; EP1373698A1; WO2002077429A1; US6711893B2; DE60204129D1; JP2007278298A; US20020139111A1

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor und insbesondere auf eine Kraftstoffzuführvorrichtung, die eine Trennmembran aufweist, welche einen Rohkraftstoff in einen Kraftstoff mit hoher Oktanzahl und in einen Kraftstoff mit niedriger Oktanzahl trennt.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Als ein Beispiel für einen Stand der Technik für die Trennung eines Kraftstoffs (ein als Rohkraftstoff dienender Kraftstoff) unter Verwendung einer Trennmembran und für die Zuführung der getrennten Kraftstoffe, die vom Rohkraftstoff verschiedene Eigenschaften aufweisen, zu einem Verbrennungsmotor wird in der japanischen ungeprüften Patent-Offenlegungsschrift (Kokai) Nr. 5-312115 beschrieben. Eine Vorrichtung der 115er Offenlegungsschrift trennt Benzin in einem Benzintank in einen Kraftstoff mit niedrigem Siedepunkt (ein niedrigsiedender Kraftstoff) und einen Kraftstoff mit hohem Siedepunkt (ein hochsiedender Kraftstoff) unter Verwendung einer Verdunstungsmembran und speichert den erhaltenen niedrigsiedenden Kraftstoff in einem Kraftstofftank. Zum Zeitpunkt des Anlassens bzw. Anfahrens des Motors oder eines Kaltlaufs davon führt die Vorrichtung den niedrigsiedenden Kraftstoff, der im Kraftstofftank gespeichert ist, dem Motor zu. Die Vorrichtung gemäß der Offenlegungsschrift führt das Anlassen oder den Kaltlauf des Motors unter Verwendung des niedrigsiedenden Kraftstoffs, der vom Rohkraftstoff während des Betriebs des Motors getrennt wird, derart aus, um die Anlass-Charakteristik des Motors und die Eigenschaft des Abgases während des Kaltlaufs zu verbessern.
Da der niedrigsiedende Kraftstoff aus einem normalen Benzin in der Vorrichtung der oben genannten 115er Offenlegungsschrift abgetrennt wird, ist die Vorrichtung in der Lage, den niedrigsiedenden Kraftstoff aus einem normalen Benzin zu erhalten, ohne eine getrennte Zufuhr eines niedrigsiedenden Kraftstoffs zu benötigen, und kann die Anlass-Charakteristik des Motors und die Eigenschaft des Abgases während des Kaltlaufs durch Verwendung des niedrigsiedenden Kraftstoffs verbessern.
Obwohl jedoch die Vorrichtung der Offenlegungsschrift den niedrigsiedenden Kraftstoff, der vom Benzin getrennt worden ist, verwendet, führt die Vorrichtung den verbleibenden Kraftstoff nach Abtrennung des niedrigsiedenden Kraftstoffs zum Kraftstofftank zurück und mischt ihn mit dem Rohkraftstoff.
Wenn ein Kraftstoff, der eine große Menge von niedrigsiedenden Verbindungen enthält, aus einem Benzin durch die Verwendung einer Trennmembran abgetrennt (extrahiert) wird, ist der Rest-Kraftstoff ein hochsiedender Kraftstoff, der einen höheren Gehalt an hochsiedenden Verbindungen als der Rohkraftstoff aufweist. Jedoch wird mit Bezug auf die Vorrichtung nur die Verwendung von niedrigsiedendem Kraftstoff zum Anlassen des Motors in Erwägung gezogen, und die Verwendung von hochsiedendem Kraftstoff wird überhaupt nicht erwogen.
Daher wird der von der Trennmembran erzeugte hochsiedende Kraftstoff nicht verwendet, sondern wird mit dem Rohkraftstoff im Benzintank gemischt. Wenn eine große Menge an niedrigsiedendem Kraftstoff erzeugt wird, wird darüber hinaus auch die Menge an hochsiedendem Kraftstoff, der zum Rohkraftstoff zurückfließt, ebenfalls groß, und daher ist es denkbar, daß der gesamte Kraftstoff im Benzintank einen erhöhten Gehalt an der hochsiedenden Verbindung aufweist. In der Vorrichtung der 115er Offenlegungsschrift ist jedoch die erforderliche Menge des niedrigsiedenden Kraftstoffs kleiner als die Menge an Kraftstoff, die im Benzintank zur Verfügung steht, da der niedrigsiedende Kraftstoff nur zum Zeitpunkt des Anlassens des Motors oder des Kaltlaufs dessen verwendet wird. Daher ist die Menge an hochsiedendem Kraftstoff, der als ein Nebenprodukt des niedrigsiedenden Kraftstoffs erzeugt wird, klein, und der Siedepunkt des Kraftstoffs im Tank verändert sich nicht signifikant gegenüber dem Siede punkt des Rohkraftstoffs, obwohl der hochsiedende Kraftstoff mit dem Kraftstoff im Benzintank gemischt wird.
D.h., die Vorrichtung der 115er Offenlegungsschrift verwendet nur den niedrigsiedenden Kraftstoff, verwendet aber nicht effektiv den hochsiedenden Kraftstoff, der unter Energieverbrauch abgetrennt worden ist. Etwa die Hälfte der Energie, die für die Kraftstofftrennung aufgewendet wird, wird nutzlos verbraucht. Darüber hinaus wird in der Vorrichtung der 115er Offenlegungsschrift der abgetrennte niedrigsiedende Kraftstoff nur zum Zeitpunkt des Anlassens des Motors oder während der Zeit des Kaltlaufs verwendet, wird aber nicht während der Zeit des normalen Betriebs nach dem Warmlaufen des Motors verwendet. Daher besteht das Problem, daß der abgetrennte Kraftstoff nicht effektiv genutzt wird.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Im Lichte des vorgenannten Problems des Stands der Technik ist es eine Aufgabe der Erfindung, durch das in Anspruch 1 definierte Merkmal die Leistung eines Motors bzw. die Eigenschaft des Abgases zu verbessern und nutzlosen Energieverbrauch zur Kraftstofftrennung zu verhindern, in einem Fall, bei dem zwei Arten von Kraftstoffen mit verschiedenen Eigenschaften von einem Rohkraftstoff unter Verwendung einer Trennmembran abgetrennt werden.
Es wird eine Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt, die enthält: eine Trennmembran zur Trennung eines Kraftstoffs, der als ein Rohkraftstoff zugeführt wird, in einen oktanreichen Kraftstoff, der eine größere Menge einer Verbindung mit einer hohen Oktanzahl als der Rohkraftstoff enthält, und einen oktanarmen Kraftstoff, der eine größere Menge einer Verbindung mit einer niedrigen Oktanzahl als der Rohkraftstoff enthält; und einen Zuführdurchlaß für oktanreichen Kraftstoff und einen Zuführdurchlaß für oktanarmen Kraftstoff, die unabhängig voneinander sind, und die geeignet sind, den oktanreichen Kraftstoff und den oktanarmen Kraftstoff nach der Trennung dem Verbrennungsmotor jeweils getrennt zuzuführen, wo bei die Kraftstoffzuführvorrichtung für den Verbrennungsmotor durch Zuführen des oktanreichen Kraftstoffs oder des oktanarmen Kraftstoffs bzw. beider Kraftstoffe zum Verbrennungsmotor entsprechend einem Motorbetriebszustand gekennzeichnet ist.
D.h., in der vorliegenden Erfindung wird der Rohkraftstoff in den oktanreichen Kraftstoff, der eine große Menge an einer oktanreichen Verbindung enthält, und in einen oktanarmen Kraftstoff getrennt, der eine oktanarme Verbindung enthält. Da der abgetrennten oktanreiche Kraftstoff oder der oktanarme Kraftstoff bzw. beide Kraftstoffe dem Verbrennungsmotor entsprechend dem Motorbetriebszustand zugeführt werden, wird nicht nur einer der abgetrennten Kraftstoffe (z.B. der oktanarme Kraftstoff), sondern auch der andere abgetrennte Kraftstoff (z.B. der oktanreiche Kraftstoff) effektiv genutzt. Da es möglich wird, die Oktanzahl des Kraftstoffs entsprechend dem Motorbetriebszustand zu verändern, werden darüber hinaus die Motorleistung, wie beispielsweise die Leistung oder dergleichen, und die Eigenschaft des Abgases verbessert.
Die Trennmembran kann von einer Bauart sein, die Verbindungen im Rohkraftstoff, die Oktanzahlen innerhalb eines vorbestimmten Bereichs aufweisen, erlaubt, durch die Membran zu permeieren. Ferner kann gemäß Anspruch 1 eine Durchlässigkeits-Steuereinrichtung zur Steuerung der Menge und/oder der Eigenschaft des Kraftstoffs, der aus den Verbindungen zusammengesetzt ist, die durch die Membran permeiert sind, verwendet werden. Die Durchlässigkeits-Steuereinrichtung steuert den Betriebszustand der Membran, der den Durchtritt der Kraftstoffverbindungen durch die Membran, wie beispielsweise die Drücke auf beiden Seiten der Membran und der Zuführgeschwindigkeit des Rohkraftstoffs und die Temperatur des Rohkraftstoffs bzw. der Trennmembran, beeinflußt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 ist ein Schaubild, das eine Konstruktion einer Ausführungsform schematisch darstellt, in der die erfindungsgemäße Kraftstoffzuführvorrichtung auf einen Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor angewendet ist.
2 ist eine Schnittansicht, die einen Kraftstoff-Umschaltmechanismus zur wahlweisen Zufuhr eines oktanreichen Kraftstoffs oder eines oktanarmen Kraftstoffs zum Motor darstellt.
3(A) bis 3(D) sind Schnittansichten, die den Vorgang des Umschaltmechanismus gemäß 2 darstellen.
4(A) bis 4(C) sind Schnittansichten, die denen in den 3(A) bis 3(D) ähnlich sind und eine weitere Ausführungsform des Kraftstoff-Umschaltmechanismus darstellen.
5 ist ein Schaubild, das eine Konstruktion einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffzuführvorrichtung schematisch darstellt, die sich von der in 1 dargestellten unterscheidet.
6 ist ein Schaubild, das eine Konstruktion einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffzuführvorrichtung schematisch darstellt, die sich von den in den 1 und 5 dargestellten unterscheidet.
7 ist ein Schaubild, das eine Konstruktion einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffzuführvorrichtung schematisch darstellt, die sich von den in den 1, 5 und 6 dargestellten unterscheidet.
8 ist ein Schaubild, das eine Konstruktion einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffzuführvorrichtung schematisch darstellt, die sich von den in den 1, 5, 6 und 7 dargestellten unterscheidet.
9 ist ein Schaubild, das eine Konstruktion einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffzuführvorrichtung schematisch darstellt, die sich von den in den 1, 5, 6, 7 und 8 dargestellten unterscheidet.
BEVORZUGTE AUSFÜHRUNGSFORM DER ERFINDUNG
Nachfolgend werden Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
1 ist ein Schaubild, das eine Konstruktion einer Ausführungsform schematisch darstellt, in der die erfindungsgemäße Kraftstoffzuführvorrichtung auf einen Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor angewendet wird.
In 1 bezeichnet 1 einen Verbrennungsmotor, und 110 bezeichnet Kraftstoff-Einspritzventile, die Kraftstoff in die Zylinder des Verbrennungsmotors 1 einspritzen. Die Kraftstoff-Einspritzventile 110 sind mit einem Doppel-Abgaberohr 20 verbunden, das unten beschrieben wird. In dieser Ausführungsform ist jedes Kraftstoff-Einspritzventil 110 geeignet, einen Kraftstoff von jedem der beiden Abgabedurchlässe 201 bzw. 203, die im Doppel-Abgaberohr 20 ausgebildet sind, in ein korrespondierendes der Zylinder des Verbrennungsmotors 1 wahlweise einzuspritzen oder die Kraftstoffe von beiden Durchlässen in den korrespondierenden Zylinder in einem vorbestimmten Mischungsverhältnis zeitgleich einzuspritzen. Die Konstruktion des Doppel-Abgaberohrs 20 und ein Kraftstoff-Umschaltmechanismus der Kraftstoff-Einspritzventile 110 werden unten beschrieben.
In 1 bezeichnet 3 einen Kraftstofftank zur Speicherung eines Kraftstoffs (Benzin). Der Tank 3 wird versorgt mit und speichert normales (kommerziell verfügbares) Benzin. In dieser Spezifikation wird das im Kraftstofftank 3 gespeicherte Benzin Rohkraftstoff genannt, um es vom abgetrennten Kraftstoff, der unten beschrieben wird, zu unterscheiden.
In dieser Ausführungsform wird eine Trennvorrichtung 10 zur Auftrennung des Rohkraftstoffs, der vom Kraftstofftank 3 zugeführt wird, in zwei Arten von Kraftstoffen, die verschiedene Eigenschaften aufweisen, bereitgestellt.
Die Trennvorrichtung 10 weist ein Gehäuse 100 auf, das als ein Druckgefäß ausgeführt ist. Das Innere des Gehäuses 100 ist durch eine Aroma-Trennmembran 101 in zwei Bereiche 103 und 105 unterteilt.
Als die Aroma-Trennmembran 101 wird eine Membran verwendet, die eine Eigenschaft aufweist, welche einen selektiven Durchtritt einer aromatischen Verbindung des Benzins erlaubt. D.h., wenn der Rohkraftstoff bei einem relativ hohen Druck einer Seite der Aroma-Trennmembran 101 zugeführt wird (z.B. der Seite des Bereichs 103) und ein relativ niedriger Druck auf der anderen Seite gehalten wird (z.B. auf der Seite des Bereichs 105), permeieren hauptsächlich die aromatischen Verbindungen des Rohkraftstoffs in die Trennmembran 101 und breiten sich zur Niederdruckseiten (die Bereich 105-Seiten)-Fläche der Membran 101 aus, und bedecken daher die Membranoberfläche, die auf die Niederdruckseite zuweist.
Durch Entfernen des ausgetretenen Kraftstofföls, das die Membranoberfläche der Niederdruckseite bedeckt, tritt das Austreten der aromatischen Verbindung durch die Aroma-Trennmembran 101 zur Niederdruckseite kontinuierlich auf. In dieser Ausführungsform wird durch Halten des Drucks auf der Niederdruckseite (der Bereich 105-Seite) bei einem Druck (negativer Druck), der niedriger als der Dampfdruck des ausgetretenen Kraftstofföls ist, das ausgetretene Kraftstofföl, das die Membranoberfläche der Niederdruckseite bedeckt und eine große Menge der aromatischen Verbindung enthält, kontinuierlich von der Oberfläche derart entfernt, daß es in Gestalt eines Kraftstoffdampfes gesammelt wird.
Wie aus dem Stand der Technik bekannt ist, steigt die Oktanzahl des Benzins (research octane number (Research-Oktanzahl), nachfolgend als "RON" abgekürzt) an, wenn die Menge an aromatischen Verbindungen im Benzin ansteigt. Daher weist ein abgetrennter Kraftstoff, der von der Niederdruckseite der Trennmembran gesammelt wird und eine große Menge an aromatischen Verbindungen enthält, eine höhere Oktanzahl als der Rohkraftstoff auf, und ein abgetrennter Kraftstoff, der eine geringe Menge an aromatischen Verbindungen und eine niedrigere Oktanzahl als der Rohkraftstoff aufweist, verbleibt auf der Hochdruckseite der Trennmembran.
D.h., wenn der Rohkraftstoff des Hochdruckseiten-Bereichs 103 der Trennvorrichtung 10 zugeführt wird, wird ein oktanreicher Kraftstoff (RON-reicher Kraftstoff), der eine höhere Oktanzahl als der Rohkraftstoff aufweist, vom Niederdruckseiten-Bereich 105 in Gestalt eines Dampfes gesammelt, und ein oktanarmer Kraftstoff (RON-armer Kraftstoff), der eine niedrigere Oktanzahl als der Rohkraftstoff aufweist, wird vom Hochdruckseiten-Bereich 105 gesammelt. D.h., wenn der Rohkraftstoff der Trennvorrichtung 10 zugeführt wird, wird der Rohkraftstoff in einen RON-reichen und in einen RON-armen Kraftstoff aufgetrennt.
In der Ausführungsform wird eine Verbesserung in der Motorleistung und in der Abgaseigenschaft durch Umschalten (oder durch Verwenden einer Mischung) des RON-reichen und des RON-armen Kraftstoffs entsprechend dem Betriebszustands des Motors erreicht. Da ein oktanarmer Kraftstoff (RON-armer Kraftstoff) sehr gut in der Zündqualität ist, erzielt die Verwendung des RON-armen Kraftstoffs zum Zeitpunkt des Anlassens des Motors oder des Kaltlaufs davon beispielsweise eine verbesserte Motorleistung und eine verbesserte Eigenschaft des Abgases. Andererseits zündet ein oktanreicher Kraftstoff nicht bereitwillig selbst. Daher kann durch Verwendung des oktanreichen Kraftstoffs zum Zeitpunkt des Hochleistungs-Betriebs der Zündungszeitpunkt des Motors bedeutend verbessert werden, und dadurch wird die Leistungsabgabe des Motors gesteigert.
Die Mengen und Eigenschaften (Oktanzahlen) des RON-reichen und RON-armen abgetrennten Krafstoffs variieren in Abhängigkeit von den Betriebszuständen der Trennmembran, beispielsweise der Temperatur der Trennmembran (präziser gesagt, die Kontakttemperatur des Rohkraftstoffs und der Trennmembran), die Flußmenge des zugeführten Rohkraftstoffs, der Druck (negativer Druck) im Niederdruckseiten-Bereich etc.
Aus den Betriebszuständen kann die Trennmembran-Temperatur durch Steuern der Temperatur des Rohkrafstoffs eingestellt werden, welcher der Trennmembran zugeführt wird. Daher wird in dieser Ausführungsform der Zuführ-Durchlaß des Rohkraftstoffs zur Trennvorrichtung 10 mit einem Heizelement, einem Wärmeüberträger oder dergleichen bereitgestellt, wobei die Zuführ-Temperatur des Rohkraftstoffs gesteuert wird, um die Trennmembran-Temperatur einzustellen. Der Druck im Hochdruckseiten-Bereich 103 und der Druck im Niederdruckseiten-Bereich 105 werden jeweils durch Verdichten des Rohkraftstoffs durch die Verwendung einer Hochdruck-Zuführpumpe 115 und durch Verringern des Drucks auf den Niederdruckseiten-Bereich 105 durch Verbinden derer mit einer Vakuumpumpe 119 eingestellt.
Ein Kraftstoff-Auftrennvorgang gemäß der Ausführungsform von 1 wird nachfolgend beschrieben.
In 1 wird der Rohkraftstoff (Benzin), der im Krafstofftank 3 gespeichert ist, an eine Hochdruck-Zuführpumpe 115 durch eine Niederdruck-Speisepumpe 113 abgegeben. Nach dem Verdichten auf einen vorbestimmten Druck durch die Hochdruck-Zuführpumpe 115 wird der Rohkraftstoff auf eine vorbestimmte Temperatur erwärmt, während er durch eine Heizvorrichtung 117, wie beispielsweise ein Heizelement, einen Wärmeüberträger oder dergleichen, fließt. Danach wird der Rohkraftstoff unter Druck von einem Zuführ-Durchlaß 211 zum Hochdruckseiten-Bereich 103 der Trennvorrichtung 10 verbracht.
Obwohl in dieser Ausführungsform ein elektrisches Heizelement als die Heizvorrichtung 117 verwendet wird, ist es auch möglich, wenn das Erwärmen des Rohkraftstoffs zum Zeitpunkt des Anlassens des Motors in Erwägung gezogen wird, einen Wärmeüberträger zu verwenden, der die Wärme zwischen dem Motorabgas bzw. Kühlwasser und dem Rohkraftstoff anstelle des elektrischen Heizelements oder in Ergänzung des elektrischen Heizelements überträgt, um den Rohkraftstoff zu erwärmen.
Aus dem Rohkraftstoff bei hoher Temperatur und mit hohem Druck, der vom Zuführ-Durchlaß 211 des Hochdruckseiten-Bereichs 103 zugeführt wird, permeieren hauptsächlich aromatische Verbindungen in die Aroma-Trennmembran 101 und treten in den Niederdruckseiten-Bereich aus. Daher nimmt die Menge an aromatischen Verbindungen im Kraftstoff, der in den Hochdruckseiten-Bereich 103 fließt, zum stromabwärtsseitigen Ende ab. Daher ist der abgetrennte Kraftstoff, der aus dem Hochdruckseiten-Bereich 103 der Trennvorrichtung 10 ausströmt, ein RON-armer Kraftstoff, der eine niedrigere Oktanzahl als der Rohkraftstoff aufweist.
Der RON-arme Kraftstoff, der aus dem Hochdruckseiten-Bereich 103 ausströmt, wird einem Einspritzvorrichtungs-Durchlaß für RON-armen Kraftstoff (Druckleitung für RON-armen Kraftstoff) 201 des Abgaberohrs 20 über einen Zuführ-Durchlaß für oktanarmen Kraftstoff 213 zugeführt.
Andererseits bedeckt das Kraftstofföl (RON-reicher Kraftstoff), das zum Niederdruckseiten-Bereich 105 der Trennvorrichtung 10 austritt und eine große Menge an aromatischen Verbindungen enthält, die Oberfläche der Niederdruckseite der Trennmembran 101. In einem Zustand, bei dem die Oberfläche der Niederdruckseite der Trennmembran 101 vollständig mit dem RON-reichen Kraftstoff bedeckt ist, wird die Konzentration der aromatischen Verbindungen auf der Oberfläche der Hochdruckseiten-Bereichs 103-Seite der Trennmembran 101 derart hoch, daß die Durchtrittsgeschwindigkeit der aromatischen Verbindungen, die von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite durch die Trennmembran 101 austreten, beträchtlich abfällt. Um dies in der Ausführungsform zu verhindern, ist eine Vakuumpumpe 119 mit dem Niederdruckseiten-Bereich 105 der Trennvorrichtung 10 über einen Wiedergewinnungs- bzw. Rückgewinnungsdurchlaß 215 verbunden, wodurch ein RON-reicher Kraftstoffdampf im Niederdruckseiten-Bereich 105 vom bzw. aus dem Niederdruckseiten-Bereich 105 abgegeben wird. Daher wird der Druck im Niederdruckseiten-Bereich 105 bei einem Druck (vorzugsweise einem negativen Druck) gehalten, der niedriger als der Dampfdruck des RON-reichen Kraftstoffs ist, der dorthin austritt. Daher verdampft der RON-reiche Kraftstoff, der zur Niederdruckseiten-Oberfläche der Trennmembran 101 ausgetreten ist, sofort und wird in den Wiedergewinnungsdurchlaß wiedergewonnen, und die aromatischen Verbindungen permeieren kontinuierlich durch die Trennmembran 101 von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite.
Der RON-reiche Kraftstoffdampf, der vom Niederdruckseiten-Bereich 105 der Trennvorrichtung 10 durch die Vakuumpumpe 119 abgezogen worden ist, wird in eine RON-reiche Kraftstoffflüssigkeit durch einen (wassergekühlten oder luftgekühlten) Kondensator 121 kondensiert, der auf einem Ausstoßrohr 217 der Pumpe 119 angeordnet ist. In 1 bezeichnet 5 einen Hilfstank zum temporären Speichern des RON-reichen Kraftstoffs, der durch den Kondensator 121 verflüssigt worden ist.
Der RON-reiche Kraftstoff, der im Hilfstank 5 gespeichert ist, wird einem Einspritzdurchlaß für RON-reichen Kraftstoff (Druckleitung für RON-reichen Kraftstoff) 203 des Doppel-Abgaberohrs 20 über einen Zuführ-Durchlaß 219 für oktanreichen Kraftstoff durch eine Hochdruck-Zuführpumpe (Kraftstoffeinspritzpumpe) 123 und, falls erforderlich, durch eine Speisepumpe 125 zugeführt.
In dieser Ausführungsform sind der Hilfstank 5 und der Kraftstofftank 3 durch eine Überlaufleitung 225 verbunden. Wenn die Flüssigkeitsoberfläche des RON-reichen Kraftstoffs im Hilfstank ansteigt und einen oberen Grenzwert überschreitet, fließt eine Überschußmenge des RON-reichen Kraftstoffs vom Hilfstank 5 zum Kraftstofftank 3 über die Überlaufleitung 225.
In 1 gibt 30 eine elektronische Steuereinheit (ECU) des Motors 1 an. In dieser Ausführungsform ist die ECU 30 als ein Mikrorechner ausgebildet, der eine bekannte Bauweise aufweist, in der ein Nurlesespeicher (ROM), ein Direktzugriffsspeicher (RAM), eine arithmetische Einheit (CPU) und Eingabe-/Ausgabeports über einen bidirektionalen Bus verbunden sind. Die ECU 30 führt die Grundsteuerungen, wie beispielsweise eine Kraftstoffeinspritz-Steuerung, eine Zündungszeitpunkt-Steuerung etc. aus. Darüber hinaus führt die ECU 30 in dieser Ausführungsform eine Trennprozeß-Steuerung zum Steuern der erzeugten Menge an einem abgetrennten Kraftstoff, der Eigenschaften davon etc. durch Einstellen des Betriebszustands der Trennvorrichtung, wie unten beschrieben, aus und führt auch verschiedene Vorgänge, wie beispielsweise das Umschalten zwischen den abgetrennten Kraftstoffen für die Zufuhr zum Motor, die Erfassung der Eigenschaft (Oktanzahl oder dergleichen) der abgetrennten Kraftstoffe etc. aus.
Für diese Steuerungen werden Parameter, welche die Betriebszustände des Motors, wie beispielsweise die Motordrehzahl, die Menge an Ansaugluft, den Grad des Niederdrückens des Gaspedals durch einen Fahrer (Grad des Beschleunigungsvorgangs) etc., in die ECU 30 von verschiedenen Sensoren eingegeben, wie beispielsweise ein Motordrehzahlmesser, ein Motor-Ansaugmengensensor, ein Beschleunigungsvorgangs-Gradsensor etc. Darüber hinaus wird ein Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Signal, welches das Luft-Kraftstoff-Verhältnis des Motorabgases anzeigt, in die ECU 30 von einem Luft-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 33 eingegeben, der in einem Motorabgasdurchlaß angeordnet ist. Darüber hinaus ist ein Klopfsensor 35 zur Erfassung des Klopfens des Motors auf einer Zylinderreihe (nicht dargestellt) des Motors 1 angeordnet, Der Klopfsensor 35 ist ein Sensor, der Schwingungen einer Frequenz erfaßt, die für das Klopfen des Motors spezifisch sind. Die Ausgaben des Klopfsensors 35 werden der ECU 30 zugeführt. Wie unten beschrieben, erfaßt die Ausführungsform die Eigenschaft (die Oktanzahl) des abgetrennten Kraftstoffs auf Basis eines Betriebszustands zum Zeitpunkt des Klopfens des Motors 1, das durch den Klopfsensor 35 erfaßt wird.
Darüber hinaus wird in der Ausführungsform ein Einlaßabschnitt der Trennvorrichtung 10, die mit dem Zuführdurchlaß 211 verbunden ist, mit einem Kraftstofftemperatursensor 37 zur Erfassung der Temperatur des Rohkraftstoffs bereitgestellt, der dorthin zugeführt wird. Die Kraftstoffdruckleitungen 201 bzw. 203 des Doppel-Abgaberohrs 20 werden mit Kraftstoffdrucksensoren 39 bzw. 41 zur Erfassung der Kraftstoffdrücke in den Druckleitungen bereitgestellt. Der Hilfstank 5 wird mit einem Niveausensor 43 zur Erfassung der Höhe der Kraftstoffflüssigkeitsoberfläche im Tank bereitgestellt. Die Ausgaben dieser Sensoren werden ebenfalls der ECU 30 zugeführt. Die Steuerung der ECU 30 unter Verwendung dieser Sensoren wird unten beschrieben.
Darüber hinaus sind die Heizvorrichtung 117 und die Hochdruck-Zuführpumpe 115, die auf dem Rohkraftstoff-Zuführ-Durchlaß 211 angeordnet ist, und die Vakuumpumpe 119, die auf dem Wiedergewinnungsdurchlaß 215 für den abgetrennten Kraftstoff angeordnet ist, die Hochdruck-Zuführpumpe 123 für den oktanreichen Kraftstoff, die Niederdruck-Speisepumpen 113 bzw. 119, die auf den Tanks 3 bzw. 5 angeordnet sind, mit der ECU 30 verbunden. Der Betrieb derer wird von der ECU 30 gesteuert.
Das Doppel-Abgaberohr 20 und ein Kraftstoff-Umschaltmechanismus 21 der Kraftstoff-Einspritzventile 110 werden als nächstes beschrieben.
2 ist eine Schnittansicht, welche die Konstruktionen des Doppel-Abgaberohrs 20 und des Kraftstoff-Umschaltmechanismus 21 der Kraftstoff-Einspritzventile 110 darstellt. Im Doppel-Abgaberohr 20 werden zwei Druckleitungen (die Druckleitung 201 für RON-armen Kraftstoff und die Druckleitung 203 für RON-reichen Kraftstoff) durch eine Trennwand 20a ausgebildet, die sich in der Richtung der Länge des Doppel-Abgaberohrs 20 erstreckt. Die Druckleitungen 201 und 203 weisen Funktionen des Speicherns des RON-armen Hochdruck-Kraftstoffs und des RON-reichen Hochdruck-Kraftstoffs auf, die dorthin zugeführt werden, und der Abgabe an die Kraftstoff-Einspritzventile 110 der Zylinder auf.
In der Ausführungsform weist der Kraftstoff-Umschaltmechanismus eine Einspritzvorrichtungs-Führung 251, die für jedes Kraftstoff-Einspritzventil 110 bereitgestellt wird, und ein Umschaltventil-Gehäuse 253 auf, das drehbar in die Einspritzvorrichtungs-Führung eingefügt ist. Jedes Kraftstoff-Einspritzventil 110 ist mit einem Endabschnitt der korrespondierenden der Zylinder-Einspritzvorrichtungs-Führungen 251 verbunden, die sich durch die Druckleitungen 201 bzw. 203 erstrecken, und wird mit Kraftstoff aus einem Kraftstoff-Durchlaß 257 versorgt, der sich innerhalb der Einspritzvorrichtungs-Führung 251 in Richtung einer Achse davon erstreckt.
Jedes Ventilgehäuse 253 weist eine zylindrische Gestalt auf und ist drehbar in eine bzw. innerhalb einer Bohrung eingefügt, die in der Einspritzvorrichtungs-Führung 251 ausgebildet ist. In 2 bezeichent 260 ein Verbindungselement zum gleichzeitigen Drehen der Ventilgehäuse 253 in den Einspritzvorrichtungs-Führungen 251 um gleiche Winkel. Das Verbindungselement 260 ist mit jedem Umschaltventil-Gehäuse 253 über eine Kurbel 261 verbunden. Durch Bewegen des Verbindungselements 260 in Richtungen entlang der Achse davon (die Richtungen sind durch Pfeile in 2 angegeben) durch die Verwendung eines geeigneten Bedienelements werden die Ventilgehäuse 253 der Einspritzvorrichtungs-Führungen gleichzeitig um die gleichen Winkel gedreht.
In dieser Ausführungsform weist jedes Ventilgehäuse 253 eine Bohrung 270 auf, die zum Kraftstoffdurchlaß 257 innerhalb der korrespondierenden Einspritzvorrichtungs-Führung 251 hin offen ist.
Die 3(A) bzw. 3(B) stellen Schnitte entlang einer Linie A-A (Druckleitung 203 für den RON-reichen Kraftstoff) und einer Linie B-B (Druckleitung 201 für den RON-armen Kraftstoff) in 2 dar.
Wie in den 3(A) bzw. 3(B) dargestellt, erstrecken sich die radial ausgerichteten Kraftstoff-Einlaß-Durchlässe 201a bzw. 203a, die jeweils zur Druckleitung 201 für RON-armen Kraftstoff und zur Druckleitung 203 für RON-reichen Kraftstoff offen sind und welche die Bohrung in der Einspritzvorrichtungs-Führung 251 mit den korrespondierenden Druckleitungen verbinden, durch die Wandoberfläche der Einspritzvorrichtungs-Führung 251. Die Durchlässe 201a und 203a erstrecken sich parallel zueinander und in der Richtung der Druckleitungsachse.
Das Ventilgehäuse 253 weist bei Höhen, die auf die Durchlässe 201a bzw. 203a zuweisen, die radial ausgerichteten Durchlässe 201b bzw. 203b auf, die außerdem die äußere Begrenzungsfläche des Ventilgehäuses 253 und die Bohrung 270 im Ventilgehäuse verbinden. Jedoch bilden die Durchlässe 201b und 203b einen Winkel von 90 Grad in bezug aufeinander. Durch Anordnen der Durchlässe 201b und 203b des Ventilgehäuses 253 in einem Winkel von 90 Grad in bezug aufeinander in dieser Weise, wird es möglich, entweder die Druckleitung 201 für RON-armen Kraftstoff oder die Druckleitung 203 für RON-reichen Kraftstoff nach Belieben mit dem Kraftstoff-Einspritzventil 110 zu verbinden.
D.h., wenn das Ventilgehäuse 253 unter Verwendung des Verbindungselements 260 in eine Position gedreht wird, bei der die Kraftstoffdurchlässe 203b des Ventilgehäuses mit den Kraftstoffdurchlässen 203a der Einspritzvorrichtungs-Führung 251 kommunizieren, wie in den 3(A) bzw. 3(B) angezeigt, sind die Kraftstoffdurchlässe 201b des Ventilgehäuses von den Kraftstoffdurchlässen 201a der Einspritzvorrichtungs-Führung 251 entkoppelt.
Daher strömt bei der Drehposition des Ventilgehäuses 253, die in den 3(A) bzw. 3(B) angegeben ist, der RON-reiche Kraftstoff in der Druckleitung 203 über den Kraftstoffdurchlaß 203a der Einspritzvorrichtungs-Führung 251 und den Kraftstoffdurchlaß 203b des Ventilgehäuses in die Bohrung 270 des Ventilgehäuses 253. Der RON-reiche Kraftstoff wird dann das Kraftstoff-Einspritzventil 110 über den Kraftstoffdurchlaß 257 der Einspritzvorrichtungs-Führung 251 zugeführt. Da jedoch die Kraftstoffdurchlässe 201a und 201b in dieser Position voneinander entkoppelt sind, wird der RON-arme Kraftstoff in der Druckleitung 201 für RON-armen Kraftstoff nicht dem Kraftstoff-Einspritzventil 110 zugeführt. Daher wird bei der Ventilgehäuseposition, die durch die 3(A) bzw. 3(B) angegeben wird, nur der RON-reiche Kraftstoff dem Motor zugeführt.
Die 3(C) bzw. 3(D) geben einen Zustand des Ventilgehäuses 253 an, wenn es um 90 Grad zu der in den 3(A) bzw. 3(B) angegebenen Position gedreht ist.
In diesem Fall kommunizieren die Durchlässe 201a und 201b miteinander, und die Kommunikation zwischen den Durchlässen 203a und 203b ist blockiert, im Gegensatz zu dem Zustand, der in den 3(A) bzw. 3(B) angegeben ist. Daher wird dem Kraft stoff-Einspritzventil 110 nur der RON-armen Kraftstoff aus der Druckleitung 201 für RON-armen Kraftstoff zugeführt.
Die 4(A) bis 4(C) sind Schnittansichten einer weiteren Ausführungsform des Kraftstoff-Umschaltmechanismus, die den Schnittansichten gemäß den 3(A) bis 3(D) ähnlich sind. Obwohl die 3(A) bis 3(D) eine Konstruktion zeigen, in der entweder der RON-reiche Kraftstoff oder der RON-arme Kraftstoff dem Motor zugeführt wird. In einer in den 4(A) bis 4(C) dargestellten Konstruktion ist es möglich, entweder nur den RON-reichen Kraftstoff oder den RON-armen Kraftstoff dem Motor zuzuführen, wie in der Konstruktion gemäß der 3(A) bis 3(D), und es ist auch möglich, sowohl den RON-reichen Kraftstoff als auch den RON-armen Kraftstoff in einem vorbestimmten Mischungsverhältnis dem Motor zuzuführen.
D.h., in der Ausführungsform gemäß der 4(A) bis 4(C) wird, in Ergänzung zu den Kraftstoffdurchlässen 201 bzw. 203, die einen Winkel von 90 Grad zueinander wie im Fall der 3(A) bis 3(D) ausbilden, das Ventilgehäuse 253 mit unterschiedlichen radial ausgerichteten Kraftstoffdurchlässen 201c und 203c bereitgestellt, die zu den Druckleitungen 201 und 203 hin offen sind. In diesem Fall sind die Durchlässe 201c und 203c jeweils in derselben Phase angeordnet, beispielsweise in einem Winkel von 45 Grad in bezug auf die Durchlässe 201c bzw. 203c. Daher können durch Drehen des Ventilgehäuses 253, um die Kraftstoffdurchlässe 201c und 203c für die Druckleitungen mit den Kraftstoffdurchlässen 201a und 203a der Einspritzvorrichtungs-Führung kommunizierend zu verbinden, die Kraftstoffe aus beiden Druckleitungen über die Kraftstoffdurchlässe 201c und 203c den Kraftstoffeinspritzventilen zugeführt werden. D.h., in diesem Fall wirkt bzw. fungiert der Kraftstoffdurchlaß 257 jeder Einspritzvorrichtungs-Führung 251 als ein Zuführdurchlaß für gemischten Kraftstoff zur Versorgung des Motors mit einer Mischung aus dem RON-reichen Kraftstoff und dem RON-armen Kraftstoff, d.h., mit einem Kraftstoff, der eine mittlere Oktanzahl (mittlerer RON-Wert) aufweist.
4(A) stellt einen Fall dar, bei welchem dem Motor nur RON-reicher Kraftstoff zugeführt wird. 4(C) stellt einen Fall dar, bei welchem dem Motor nur RON-armer Kraftstoff zugeführt wird. 4(B) stellt einen Fall dar, bei dem der RON-reiche Kraftstoff und der RON-arme Kraftstoff gemischt werden und dem Motor zugeführt werden. In 4(B) kann das Mischungsverhältnis von RON-reichem Kraftstoff und RON-armem Kraftstoff durch Ändern der Durchmesser der Kraftstoffdurchlässe 201c bzw. 203c eingestellt werden.
Als nächstes wird eine Steuerung des Kraftstoffflusses in einem Fall beschrieben, bei dem nur entweder der RON-reiche oder der RON-arme Kraftstoff verwendet wird, um den Motor in der Ausführungsform nach 1 zu betreiben.
Wie aus 1 ersichtlich, werden der RON-reiche Kraftstoff und der RON-arme Kraftstoff während des Betriebs der Trennvorrichtung 10 immer gleichzeitig erzeugt. Daher muß in dem Fall, bei dem der Motor nur durch Verwendung entweder des RON-reichen Kraftstoffs oder des RON-armen Kraftstoffs betrieben wird, der andere, gleichzeitig erzeugte Kraftstoff von der Trennvorrichtung 10 in bestimmter Weise abgegeben werden; ansonsten kann der Betrieb der Trennvorrichtung 10 nicht fortgesetzt werden. In diesem Fall kann der Betrieb der Trennvorrichtung 10 fortgesetzt werden, wenn einer der abgetrennten Kraftstoffe, der nicht dem Motor zugeführt wird, zum Rohkraftstofftank 3 zurückgeführt wird. Wenn jedoch der abgetrennte, nicht verwendete Kraftstoff immer zum Rohkraftstofftank 3 zurückgeführt wird, wird etwa die Hälfte der für die Trennung erforderlichen Energie nutzlos verbraucht. Wenn ein Teil der Trennenergie nutzlos verbraucht wird, nimmt in einigen Fällen die Kraftstoffwirtschaftlichkeit des gesamten Motors ab.
Daher wird in der Ausführungsform nach 1 ein Kraftstoff-Zuführdurchlaß für einen bzw. von einem der abgetrennten Kraftstoffe, der sich von der Trennvorrichtung 10 zu den Kraftstoff-Einspritzventilen (der Durchlaß für RON-reichen Kraftstoff in 1) erstreckt, mit einem Vorratstank bereitgestellt, der geeignet ist, den abgetrennten Kraftstoff temporär zu speichern.
D.h., in der Ausführungsform nach 1 wird der Zuführdurchlaß 219 für oktanreichen Kraftstoff mit dem Hilfstank 5 bereitgestellt, so daß der RON-reiche Kraftstoff, der von der Trennvorrichtung 10 erzeugt worden ist, temporär gespeichert werden kann. Der RON-reiche Kraftstoff, der im Hilfstank 5 temporär gespeichert wird, nachdem er erzeugt worden ist, wird vom Hilfstank 5 an die Hochdruck-Zuführpumpe (Kraftstoff-Einspritzpumpe) 123 durch die Niederdruck-Speisepumpe 125 abgegeben und wird durch die Hochdruck-Zuführpumpe 123 auf einen vorbestimmten Druck verdichtet und wird dann zur Druckleitung 203 für RON-reichen Kraftstoff im Doppel-Abgaberohr 20 gepumpt, wenn der Kraftstoff verwendet werden soll.
Andererseits wird der RON-arme Kraftstoff, der von der Trennvorrichtung 10 in dieser Ausführungsform erzeugt wird, unmittelbar der Druckleitung 201 für RON-armen Kraftstoff des Doppel-Abgaberohrs 20 über den Zuführdurchlaß 213 für RON-armen Kraftstoff zugeführt.
Es folgt eine Beschreibung mit Bezug auf den Fall, bei dem nur der RON-arme Kraftstoff für den Motor, beispielsweise zum Zeitpunkt des Motoranlassens, beim Kaltlauf etc., verwendet wird.
In diesem Fall wird der RON-arme Kraftstoff, der von der Trennvorrichtung 10 erzeugt wird, vom Zuführdurchlaß 213 für RON-armen Kraftstoff unmittelbar zur Druckleitung 201 für RON-armen Kraftstoff des Doppel-Abgaberohrs 20 gepumpt und wird von den Kraftstoff-Einspritzventilen 110 in den Motor eingeführt. Andererseits wird der RON-reiche Kraftstoff, der gleichzeitig mit dem RON-armen Kraftstoff erzeugt wird, im Hilfstank 5 gespeichert. Daher kann der Betrieb unter Verwendung des RON-armen Kraftstoffs ohne Rückfließen des RON-reichen Kraftstoffs zum Rohkraftstofftank ausgeführt werden. Daher wird ein nutzloser Verbrauch von Energie, die erforderlich ist, um den RON-reichen Kraftstoff (Rückfluß des RON-reichen Kraftstoffs zum Rohkraftstoff) abzutrennen, vermieden.
In einem Fall, bei dem der Betrieb des Motors nur unter Verwendung des RON-armen Kraftstoffs für einen langen Zeitraum ausgeführt wird, ist es denkbar, daß die Menge des erzeugten RON-reichen Kraftstoffs derart zunimmt, daß die Kapazität des Hilfstanks 5 in der Ausführungsform erreicht oder sogar überschritten wird. In der Ausführungsform wird der Hilfstank 5 mit der Überlaufleitung 225 bereitgestellt, die mit dem Rohkraftstofftank 3 verbunden ist. Wenn daher die Menge an RON-reichem Kraftstoff, die im Hilfstank 5 gespeichert ist, zunimmt und das Niveau der Flüssigkeitsoberfläche einen oberen Grenzwert erreicht, fließt eine Überschußmenge des RON-reichen Kraftstoffs über die Überlaufleitung 225 zurück in den Rohkraftstofftank 3. Daher übersteigt das Niveau der Flüssigkeitsoberfläche im Hilfstank 5 den oberen Grenzwert nicht. Folglich wird ein verlängerter Betrieb unter ausschließlicher Verwendung von RON-armem Kraftstoff möglich bzw. ermöglicht.
In diesem Fall wird die Energie, die zum Trennen des RON-reichen Kraftstoffs, der vom Hilfstank 5 überläuft und zum Rohkraftstofftank 3 zurückkehrt, nutzlos verbraucht. Da jedoch die Kapazität des Hilfstanks 5 relativ groß eingestellt ist, ist die Häufigkeit des Auftretens des Überlaufens zum Zeitpunkt des normalen Motoranlassens oder des normalen Kaltlaufs davon relativ niedrig.
Darüber hinaus speichert in dieser Ausführungsform der Hilfstank 5 den RON-reichen Kraftstoff. Daher kann beispielsweise in einem Fall, bei dem der Motor unter ausschließlicher Verwendung des RON-reichen Kraftstoffs betrieben wird, der Motor unter Verwendung des RON-reichen Kraftstoffs betrieben werden, der im Hilfstank 5 gespeichert ist, während die Trennvorrichtung 10 angehalten bleibt. In diesem Fall wird der RON-reiche Krafstoff an die Hochdruck-Zuführpumpe 123 durch die Niederdruck-Speisepumpe 125 abgegeben. Nach dem Verdichten durch Pumpe 123 wird der RON-reiche Kraftstoff der Druckleitung 203 für RON-reichen Kraftstoff des Doppel-Abgaberohrs 20 über den Zuführdurchlaß 219 für RON-reichen Kraftstoff zugeführt. Da die Trennvorrichtung 10 während des Motorenbetriebs auf Basis des RON-reichen Kraftstoffs angehalten werden kann, kann daher der Verbrauch von Energie, die zur Tren nung während des Betriebs mit RON-reichem Kraftstoff erforderlich ist, verringert werden.
Wenn jedoch der Motor unter Verwendung des RON-reichen Kraftstoffs betrieben wird, der, wie oben beschrieben, im Hilfstank 5 gespeichert ist, kann die Fortsetzung des Motorbetriebs auf Basis des RON-reichen Kraftstoffs einen Mangel an RON-reichem Kraftstoff im Hilfstank 5 in einigen Fällen verursachen. In dieser Ausführungsform wird das Niveau der Flüssigkeitsoberfläche des RON-reichen Kraftstoffs im Hilfstank 5 durch den Füllstandssensor 43 überwacht. Wenn die Flüssigkeitsoberfläche auf einen vorbestimmten unteren Grenzwert fällt, wird der Betrieb der Trennvorrichtung 10 angefahren, um die Erzeugung des RON-reichen Kraftstoffs wieder aufzunehmen. In diesem Fall wird der RON-arme Kraftstoff gleichzeitig erzeugt. In dieser Ausführungsform wird der Zuführdurchlaß des RON-armen Kraftstoffs nicht mit einem Tank bereitgestellt, der mit dem Hilfstank 5 korrespondiert.
Wenn die Trennvorrichtung 10 während des Betriebs mit RON-reichem Kraftstoff betrieben wird, wird der Zuführdruck der Hochdruck-Zuführpumpe 115 über den Zuführdruck angehoben, der während der Betriebsunterbrechung der Trennvorrichtung 10 verwendet wird. Folglich steigt auch der Druck des RON-armen Kraftstoffs an, welcher der Druckleitung 201 für RON-armen Kraftstoff zugeführt wird.
Wie in 1 dargestellt, sind in dieser Ausführungsform beide Kraftstoff-Druckleitungen 201 bzw. 203 des Doppel-Abgaberohrs 20 jeweils mit den Überdruckventilen 227 bzw. 229 zum Schutz der Druckleitungen ausgestattet. Die Überdruckventile 227 bzw. 229 sind mit einer gemeinsamen Rückführleitung 223 verbunden. Wenn der Kraftstoffdruck im Überdruckventil 227 bzw. 229 einen vorgegebenen Wert überschreitet, wird das Überdruckventil 227 bzw. 229 derart geöffnet, daß der Kraftstoff von der Druckleitung zum Rohkraftstofftank 3 über die Rückführleitung 223 zurückfließt.
Wenn der Abgabedruck der Hochdruck-Zuführpumpe 115 für Rohkraftstoff zum Betrieb der Trennvorrichtung 10 wie oben beschrieben während des Motorbetriebs auf Basis des RON-reichen Kraftstoffs gesteigert wird, steigt der Druck des RON-armen Kraftstoffs ebenfalls derart an, daß der Innendruck der Druckleitung 201 für RON-armen Kraftstoff ansteigt. Folglich wird das Überdruckventil 227 der Druckleitung 201 für RON-armen Kraftstoff derart geöffnet, daß Kraftstoff in der Druckleitung 201 für RON-armen Kraftstoff zum Rohkraftstofftank 3 über die Rückführleitung 223 zurückfließt. Daher kann die Trennvorrichtung 10 betrieben werden, selbst wenn nur RON-reicher Kraftstoff verwendet wird.
Diese Ausführungsform wird mit dem Hilfstank 5 für ausschließlich RON-reichen Kraftstoff bereitgestellt. Daher wird die Dauer des Betriebs auf Basis des RON-reichen Kraftstoffs lang, und es wird erforderlich, den RON-armen Kraftstoff, der durch die Trennvorrichtung 10 abgetrennt worden ist, zum Rohkraftstofftank 3 zurückzuführen. Um dies zu vermeiden, wird beispielsweise eine wie in 5 dargestellte Konstruktion angewendet, in der ein Hilfstank 7 für den RON-armen Kraftstoff zusätzlich zum Hilfstank 5 für den RON-reichen Kraftstoff bereitgestellt wird, so daß der RON-arme Kraftstoff, der während des Betriebs auf Basis des RON-reichen Kraftstoffs erzeugt worden ist, temporär im Hilfstank 7 gespeichert wird, und die Energie, die für die Abtrennung erforderlich ist, wird effektiv genutzt.
In 5 weist der Hilfstank 7 für RON-armen Kraftstoff, der dem Hilfstank 5 für RON-reichen Kraftstoff ähnlich ist, eine Niederdruck-Speisepumpe 701 und eine Hochdruck-Zuführpumpe 703 auf, die den RON-armen Kraftstoff verdichtet, der vom Tank 7 über die Pumpe 701 zugeführt wird, und den Kraftstoff zur Druckleitung 201 für RON-armen Kraftstoff des Doppel-Abgaberohrs 20 pumpt. Der Tank 7 wird ferner mit einer Überlaufleitung 709 zum Rückführen des RON-armen Kraftstoffs vom Tank zum Rohkraftstofftank 3 bereitgestellt, um das Niveau der Flüssigkeitsoberfläche des RON-armen Kraftstoffs im Tank 7 bei oder unter einem oberen Grenzwert zu halten.
Anstatt der Überlaufleitung 709 oder zusätzlich zur Überlaufleitung 709 kann ein Zuführdurchlaß 711 für die Zuführung des RON-armen Kraftstoffs von der Trennvorrichtung 10 zum Hilfstank 7 mit einem Schaltventil 713 bereitgestellt werden. Das Schaltventil 713 wird geschaltet, um den RON-armen Kraftstoff, der von der Trennvorrichtung 10 dem Rohkraftstofftank 3 zugeführt wird, über eine Rückführleitung 717 zurückfließen zu lassen, wenn das Niveau der Flüssigkeitsoberfläche, das durch einen am Hilfstank 7 angeordneten Niveausensor 715 erfaßt wird, einen vorbestimmten Wert übersteigt.
Daher ermöglicht die Bereitstellung der Überlaufleitung 709 (und/oder des Schaltventils 713 und der Rückführleitung 717) und des Niveausensors 715 am Hilfstank 7 für RON-armen Kraftstoff, die Trennvorrichtung 10 derart zu betreiben, um den RON-armen Kraftstoff zu erzeugen und den zeitgleich erzeugten RON-reichen Kraftstoff im Hilfstank 5 für RON-reichen Kraftstoff zu speichern, wenn das Flüssigkeitsoberflächenniveau des RON-armen Kraftstoffs im Hilfstank 7 nach einem längeren Motorbetrieb fällt, bei dem ausschließlich RON-armer Kraftstoff verwendet worden ist. Daher kann der Verbrauch an Energie, die für die Auftrennung erforderlich ist, weiter herabgesetzt werden.
In dieser Ausführungsform wird der Hilfstank 7 mit einer Hochdruck-Zuführpumpe (Kraftstoffeinspritzpumpe) separat bereitgestellt. Daher wird der Rohkraftstoff der Trennvorrichtung 10 nur über die Niederdruck-Speisepumpe 113 zugeführt, und die Rohkraftstoff-Zuführpumpe 115, wie in 1 dargestellt, wird nicht bereitgestellt.
Als nächstes wird die Steuerung der Trennvorrichtung 10 beschrieben.
In dieser Ausführungsform werden der RON-reiche und der RON-arme Kraftstoff aus dem Rohkraftstoff erzeugt. Die Menge und die Eigenschaft (insbesondere die Oktanzahl) des RON-reichen Kraftstoffs, der durch die Trennmembran 101 abgetrennt worden ist, schwankt in einem weiten Bereich entsprechend den Betriebsbedingungen der Trennmembran, d.h., der Temperatur des Rohkraftstoffs, der in Kontakt mit der Trennmembran ist, der Flußmenge an Rohkraftstoff, der Temperatur und dem Druck.
Selbst wenn beispielsweise die Zuführmenge des Rohkraftstoffflusses zunimmt, während die übrigen Bedingungen unverändert bleiben, tritt im wesentlichen keine Änderung der Durchtrittsgeschwindigkeit der aromatischen Verbindung und dergleichen auf, die durch die Trennmembran 101 permeieren, so daß im wesentlichen keine Änderung in der Menge an erzeugtem RON-reichem Kraftstoff auftritt. Wenn jedoch die Zuführmenge des Rohkraftstoffflusses zunimmt, nimmt die Menge an korrespondierend erzeugtem RON-armem Kraftstoff zu, aber die Durchtrittsgeschwindigkeit der aromatischen Verbindung, die durch die Trennmembran 101 permeiert, ändert sich kaum. Daher nimmt die Menge der aromatischen Verbindung ab, die aus dem Rohkraftstoff pro Einheitsmenge an Rohkraftstofffluß entfernt wird. Deshalb nimmt die Menge an Kraftstoff der als der RON-arme Kraftstoff erzeugt wird, zu, aber die Oktanzahl des RON-armen Kraftstoffs steigt korrespondierend an.
Wenn der Zuführdruck des Rohkraftstoffs gesteigert wird, nimmt darüber hinaus die Menge an Verbindungen, die durch die Trennmembran 101 permeieren, zu, und daher steigt die Menge an erzeugtem RON-reichem Kraftstoff, vorausgesetzt, daß die übrigen Bedingungen unverändert bleiben. Da die selektive Permeabilität der aromatischen Verbindung sinkt, neigen in diesem Fall jedoch andere Verbindungen als die aromatische Verbindung dazu, auf die Seite des RON-reichen Kraftstoffs zu permeieren. Daher nimmt die Oktanzahl des als ein RON-reicher Kraftstoff abgetrennten Kraftstoffs ab, obwohl die Menge an erzeugtem RON-reichem Kraftstoff zunimmt.
Wenn der negative Druck bzw. Unterdruck auf dem Niederdruckseiten-Bereichs 105-Seite erhöht wird (der Absolutdruck wird verringert), nimmt darüber hinaus die Durchtrittsgeschwindigkeit der aromatischen Verbindung zu, und die Menge an RON-reichem Kraftstoff nimmt zu, vorausgesetzt, daß die übrigen Bedingungen unverändert bleiben. In diesem Fall nimmt die Konzentration der aromatischen Verbindung im erhaltenen RON-reichen Kraftstoff ebenso zu. Daher nehmen sowohl die Menge als auch die Oktanzahl des erzeugten RON-reichen Kraftstoffs zu.
Wenn die Rohkraftstoff-Temperatur erhöht wird, steigt ebenso die Temperatur der Trennmembran derart an, daß die Durchtrittsgeschwindigkeit der aromatischen Verbindung zunimmt, wenn die übrigen Bedingungen unverändert bleiben. Auf diese Weise nehmen sowohl die Menge an erzeugtem RON-reichem Kraftstoff, als auch die Oktanzahl davon zu.
Wie oben dargelegt worden ist, ändern sich die Erzeugungsmenge des RON-reichen Kraftstoffs, der durch die Trennvorrichtung erhalten worden ist, und die Oktanzahl davon entsprechend der Temperatur, dem Druck und der Zuführmenge des Rohkraftstoffflusses und dem negativen Druck auf der Niederdruckseite. Da der RON-arme Kraftstoff durch einen Anteil gebildet wird, der nach Entfernung des RON-reichen Kraftstoffs aus dem Rohkraftstoff in der Trennvorrichtung 10 übrig bleibt, ändert eine Änderung in den vorgenannten Betriebsbedingungen die Menge und die Oktanzahl des erzeugten RON-armen Kraftstoffs und die Menge und die Oktanzahl des erzeugten RON-reichen Kraftstoffs in gegenläufigen Richtungen.
In dieser Ausführungsform erfaßt die ECU 30 die Menge und die Oktanzahl des RON-reichen Kraftstoffs oder des RON-armen Kraftstoffs, die durch die Trennvorrichtung 10 erzeugt werden, und steuert die Menge und die Oktanzahl des erzeugten RON-reichen Kraftstoffs oder des erzeugten RON-armen Kraftstoffs zu gewünschten Werten durch Steuern der vorgenannten Betriebsbedingungen der Trennvorrichtung. Da die Rohkraftstoff-Temperatur und die Trennmembran-Temperatur eine Korrelation aufweisen, wird die Trennmembran-Temperatur als eine Betriebsbedingung der Tennmembran durch Einstellen der Rohkraftstoff-Temperatur in dieser Ausführungsform gesteuert. Jedoch ist es auch möglich, einen Temperatursensor, der zur unmittelbaren Erfassung der Trennmembran-Temperatur geeignet ist, und eine Heizvorrichtung, wie beispielsweise ein elektrisches Heizelement oder dergleichen, zum unmittelbaren Erwärmen der Trennmembran bereitzustellen und dadurch die Trennmembran-Temperatur unmittelbar zu steuern.
Wenn sich beispielsweise in der Ausführungsform nach 1 der Betrieb unter Verwendung von RON-reichem Kraftstoff fortsetzt und ein niedriges Flüssigkeitsoberflächenniveau im Hilfstank 5 erfaßt wird, erhöht die ECU 30 den Abgabedruck der Hochdruck-Zuführpumpe 115 des Rohkraftstoffs und erhöht die Temperatur der Heizvorrichtung 117, um die Temperatur und den Druck des Rohkraftstoffs zu erhöhen, welcher der Trennvorrichtung 10 zugeführt wird. Zeitgleich erhöht die ECU 30 die Flußmenge der Vakuumpumpe 119, um den negativen Druck (Abnahme des Absolutdrucks) im Niederdruckbereich 105 der Trennvorrichtung 10 zu erhöhen. Daher kann die erzeugte Menge an RON-reichem Kraftstoff ohne eine Verminderung der Oktanzahl des RON-reichen Kraftstoffs erhöht werden.
Gemäß einem Versuch wurde festgestellt, daß die Größe der Effekte der Faktoren auf die Änderung der Menge an RON-reichem Kraftstoff, der von der Membran erzeugt worden ist, in abnehmender Reihenfolge ist: der Rohkraftstoff-Zuführdruck, der Druck in Niederdruckbereich, die Rohkraftstoff-Temperatur (bzw. die Membrantemperatur). Wenn diese Bedingungen geändert werden, um die Menge an RON-reichem Kraftstoff zu erhöhen, wird daher der Rohkraftstoffzuführdruck als erstes erhöht und als nächstes wird der Druck im Niederdruckbereich vermindert, dann wird die Rohkraftstoff-Temperatur erhöht. Wenn die Membranfläche, die den Rohkraftstoff berührt, verändert werden kann, ist es ferner wirksam, die Membran-Kontaktfläche zu erhöhen, um die Menge an RON-reichem Kraftstoff zu erhöhen.
Ferner wird erkannt, daß die vorgenannten Faktoren in der umgekehrten Richtung geändert werden müssen, um die Menge an RON-armem Kraftstoff, der durch die Membran erzeugt worden ist, zu erhöhen. Daher wird beispielsweise in der Ausführumgsform nach 5, wenn das Niveau des RON-armen Kraftstoffs im Tank 715, das durch den Niveausensor 715 erfaßt wird, niedrig wird, der Rohkraftstoff-Zuführdruck gesenkt, und der Druck im Niederdruckbereich wird erhöht, und die Temperatur des Rohkraftstoffs wird gesenkt, um die Menge an RON-armem Kraftstoff, der durch die Membran erzeugt wird, zu erhöhen Zusätzlich zur Steuerung der Menge an abgetrennten Kraftstoffen, die durch die Trennvorrichtung 10 erzeugt werden, auf Basis der Menge an abgetrenntem Kraftstoff in den Speichertanks 5 und 701 steuert die ECU 30 in dieser Ausführungsform die Oktanzahl der abgetrennten Kraftstoffe. Die ECU 30 erfaßt nämlich die Oktanzahl des abgetrennten Kraftstoffs, der während des Betriebs des Verbrennungsmotors 1 durch ein unten beschriebenes Verfahren verwendet wird, und steuert die vorgenannten Betriebsbedingungen der Trennvorrichtung 10 derart, daß die Oktanzahl des RON-reichen Kraftstoffs oder des RON-armen Kraftstoffs sich einem Sollwert angleicht.
Wenn beispielsweise die Oktanzahl des RON-reichen Kraftstoffs unter einem gewünschten Wert ist, erhöht die ECU 30 den negativen Druck im Niederdruckseiten-Bereich 105 durch Erhöhen der Flußmenge durch die Vakuumpumpe 119 oder erhöht die Temperatur des Rohkraftstoffs durch Anheben der Temperatur der Heizvorrichtung 117. Folglich steigt die Durchstrittsgeschwindigkeit der aromatischen Verbindung, die durch die Trennmembran 101 permeiert, derart an, daß der Anteil der aromatischen Verbindung im RON-reichen Kraftstoff ansteigt. Daher nimmt die Oktanzahl des RON-reichen Kraftstoffs zu. Darüber hinaus durchlaufen die Oktanzahl des RON-reichen Kraftstoffs und die Oktanzahl des RON-armen Kraftstoffs gegenläufige Änderungen. Wenn die Oktanzahl des RON-armen Kraftstoffs höher als ein Sollwert ist, kann die Oktanzahl des RON-armen Kraftstoffs daher auf den Sollwert durch Ausführen eines ähnlichen Vorgangs eingestellt werden.
Wie oben dargelegt worden ist, kann die Menge an einem erzeugten abgetrennten Kraftstoff oder die Eigenschaft (Oktanzahl) davon auf einen Sollwert hin durch Erfassen der Menge und der Eigenschaft des erzeugten abgetrennten Kraftstoffs und demgemäßes Steuern der Betriebsbedingungen der Trennvorrichtung gesteuert werden. Daher kann ein abgetrennter Kraftstoff in einer gleichbleibenden Menge und mit einer gleichbleibenden Eigenschaft bereitgestellt werden.
Als nächstes wird ein Vorgang zur Erfassung der Kraftstoff-Oktanzahl während der Verwendung, der durch die ECU 30 ausgeführt wird, beschrieben. In dieser Aus führungsform erfaßt die ECU 30 mittelbar die Oktanzahl eines Kraftstoffs während der Verwendung auf Basis der Betriebsbedingungen, wie beispielsweise der Motorlast, der Motordrehzahl, des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses etc. und des Zündungszeitpunkts, wenn Klopfen auftritt.
Beispielsweise ist während eines Normalbetriebs der Zündungszeitpunkt früher (advanced side) eingestellt, wenn die Motorlast oder die Motordrehzahl zunimmt oder wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Mischung zunimmt (die Mischung ist magerer in bezug auf den Kraftstoff). Allerdings verändert eine Änderung in der Oktanzahl eines Kraftstoffs während der Verwendung den Zündungszeitpunkt, was Klopfen verursacht, selbst wenn die anderen Betriebsbedingungen unverändert bleiben. D.h., der Zündungszeitpunkt, der Klopfen verursacht, verschiebt sich nach vorne (advanced side) mit einem Anstieg der Oktanzahl des Kraftstoffs und verschiebt sich nach hinten (retarded side) mit einer Abnahme der Oktanzahl davon.
In dieser Ausführungsform wurde im voraus ein Versuch durchgeführt, bei dem der Motor unter Verwendung von Kraftstoffen, die unterschiedliche Oktanzahlen aufwiesen, in verschieden Kombinationen der Motorlast, der Motordrehzahl und des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses betrieben worden ist, und die am stärksten verzögerten (retarded side) Zündungszeitpunkte, die kein Klopfen verursachen (Zündungszeitpunkt an der Klopfgrenze), werden während des Motorbetriebs bei unterschiedlichen Kraftstoff-Oktanzahlen gemessen. Wenn die Betriebsbedingungen unverändert bleiben, zeigt der Zeitpunkt der Zündung an der Klopfgrenze eine eins-zu-eins-Korrespondenz zur Kraftstoff-Oktanzahl. Wenn die Betriebsbedingungen und der Zeitpunkt der Zündung an der Klopfgrenze bekannt sind, kann daher die Oktanzahl eines Kraftstoffs während der Verwendung ermittelt werden. In dieser Ausführungsform ist die Kraftstoff-Oktanzahl in Gestalt einer numerischen Tabelle unter Verwendung des Zeitpunkts der Zündung an der Klopfgrenze, der Motorlast, der Motordrehzahl, des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses etc. als Parameter angeordnet. Diese numerische Tabelle ist im ROM der ECU 30 gespeichert.
Wenn ein Klopfen des Motors durch den Klopfsensor 35 während des Motorbetriebs auf Basis entweder des RON-reichen Kraftstoffs oder des RON-armen Kraftstoffs ermittelt wird, führt die ECU 30 einen Klopfunterdrückungs-Betrieb durch Verzögern des Zündungszeitpunkts um einen konstanten Betrag zu einem Zeitpunkt aus. Auf Basis des Zündungszeitpunkts, wenn das Klopfen unterdrückt ist (d.h. der Zündungszeitpunkt an der Klopfgrenze), und der Motorbetriebsbedingungen zu diesem Zeitpunkt (die zugeführte Kraftstoffmenge, die Drehzahl, das Abgas-Kraftstoff-Verhältnis, das durch den Abgas-Kraftstoff-Verhältnis-Sensor 33 etc. erfaßt wird) sieht dann die ECU 30 die vorgenannte numerische Tabelle für die Kraftstoff-Oktanzahl nach und ermittelt die Oktanzahl des verwendeten Kraftstoffs.
Obwohl der Oktanzahl-Erfassungsvorgang in dieser Ausführungsform ausgeführt wird, wenn Klopfen während des Motorbetriebs auftritt, kann die Oktanzahl eines verwendeten Kraftstoffs durch die Verwendung der vorgenannten numerischen Tabelle ermittelt werden durch künstliches Verursachen von Klopfen durch Vorverlegen des Zündungszeitpunkts während eines Betriebs, währendessen kein Klopfen auftritt, und durch Erfassen des Zündungszeitpunkts, bei dem das Auftreten des Klopfens (d.h. der Zündungszeitpunkt an der Klopfgrenze) auftritt.
In dieser Ausführungsform können, da die Oktanzahl eines verwendeten Kraftstoffs während des Motorbetriebs durch eines der vorgenannten Verfahren erfaßt wird, die Betriebsbedingungen der Trennvorrichtung 10 derart eingestellt werden, daß die Oktanzahl, die durch eines der vorgenannten Verfahren erfaßt wird, gleich einer gewünschten Oktanzahl wird. Daher wird es möglich, durch die Trennvorrichtung 10 aufgetrennte Kraftstoffe (den RON-reichen Kraftstoff und den RON-armen Kraftstoff) zu erzeugen, die gleichbleibende Oktanzahlen aufweisen.
Als nächstes werden die Probleme zum Zeitpunkt des Anfahrens der Trennvorrichtung 10 beschrieben.
Wie oben beschrieben worden ist, ist der RON-arme Kraftstoff gut in Zündung und Verbrennung. Daher ist es zu bevorzugen, daß der RON-arme Kraftstoff verwendet wird, um den Motor beispielsweise zum Zeitpunkt des Motoranlassens bzw. des Kaltlaufs zu betrieben.
Jedoch ist es in einer Kraftstoffzuführvorrichtung, die keinen Hilfstank auf dem Zufürdurchlaß für RON-armen Kraftstoff wie in der Ausführungsform gemäß 1 aufweist, erforderlich, den Betrieb der Trennvorrichtung 10 zeitgleich mit dem Anlassen des Motors zu starten, um den RON-armen Kraftstoff zu erzeugen und ihn dem Motor zuzuführen.
Jedoch kann die Trennvorrichtung 10 keinen gleichbleibenden RON-armen Kraftstoff erzeugen, solange die Betriebsbedingungen, wie beispielsweise die Flußmenge, der Druck, die Temperatur etc., nicht auf vorbestimmte Werte eingestellt sind. Wenn die Trennvorrichtung 10 zeitgleich mit dem Anlassen des Motors angetrieben wird, tritt daher ein Problem der Mangelversorgung des Motors mit einem RON-armen Kraftstoff auf, der eine ausreichend niedrige Oktanzahl zum Zeitpunkt des Anlassens des Motors aufweist.
Wenn der Hilfstank 7 für RON-armen Kraftstoff wie in der Ausführungsform nach 5 bereitgestellt wird, wird es möglich, den Motor unter Verwendung des RON-armen Kraftstoffs anzulassen, der vorab im Hilfstank 7 gespeichert worden ist, und daher tritt das vorgenannte Problem zum Zeitpunkt des Anlassens nicht auf. Jedoch vergrößert die getrennte Bereitstellung des Hilfstanks 7, der Hochdruck-Zuführpumpe 703 für den RON-armen Kraftstoff etc. die Probleme einer komplizierten Vorrichtung und erhöhter Vorrichtungskosten.
In den Ausführungsformen in den 6 und 7 wird das vorgenannte Problem beim Anlaßzeitpunkt ohne Bereitstellung eines Hilfstanks und einer Hochdruck-Zuführpumpe für den RON-armen Kraftstoff gelöst.
6 stellt ein Beispiel dar, bei dem ein Abschnitt des Zuführdurchlasses 213 für RON-armen Kraftstoff mit einem relativ großen Ausgleichsspeicherabschnitt (Vorrat) 60 bereitgestellt wird. In 6 bezeichnen dieselben Bezugszeichen, wie sie in 1 verwendet wurden, vergleichbare Bauteile. Der Vorrat 60 in 6 weist eine einfache Konstruktion auf, in welcher der Zuführdurchlaß 213 für RON-armen Kraftstoff nur mit einem Abschnitt von großem Durchmesser bereitgestellt wird. Anders als der Hilfstank, ist der Vorrat 60 während des Betriebs der Trennvorrichtung 10 immer mit RON-armen Kraftstoff gefüllt, so daß keine freie Flüssigkeitsoberfläche des Kraftstoffs ausgebildet wird.
Wenn ein Betrieb unter Verwendung des RON-armen Kraftstoffs während des Motorbetriebs ausgeführt wird, wird ein RON-armer Kraftstoff unter hohem Druck über den Vorrat 60 dem Motor zugeführt. Wenn die Trennvorrichtung 10 in diesem Zustand angehalten wird, bricht der Fluß im Zuführdurchlaß 213 für RON-armen Kraftsoff ab, und der Vorrat 60 wird in einem Zustand gehalten, bei dem der Vorrat 60 mit dem RON-armen Kraftstoff gefüllt ist. Nach Anhalten des Motors verbleibt der Vorrat 60 in einem Zustand, in dem der Vorrat 60 den RON-armen Kraftstoff speichert. In dieser Ausführungsform werden die Hochdruck-Zuführpumpe 115, die Heizvorrichtung 117, die Vakuumpumpe 119 etc. angefahren, um den Betrieb der Trennvorrichtung 11 zeitgleich mit dem Anlassen des Motors aufzunehmen.
Jedoch vergeht einige Zeit, bis sich die Betriebsbedingungen in der Trennvorrichtung 10 einstellen, die eine Erzeugung eines RON-armen Kraftstoffs von einer gleichbleibenden Oktanzahl zulassen. Sofort nachdem die Trennvorrichtung angetrieben wird, wird daher die Zuführleitung für RON-armen Kraftstoff nur mit einem Kraftstoff versorgt, der im wesentlichen dieselbe Zusammensetzung aufweist, wie die des Rohkraftstoffs.
Aufgrund des Vorrats 60, der in dieser Ausführungsform auf dem Zuführ-Durchlaß 213 angeordnet ist, verdrängt selbst in diesem Fall die Zufuhr eines Kraftstoffs aus der Trennvorrichtung 10 zum Kraftstoff-Zuführdurchlaß 213 den RON-armen Kraft stoff, der im Vorrat 60 gespeichert ist, so daß der RON-arme Kraftstoff dem Motor zugeführt wird. Daher kann selbst zum Zeitpunkt des Anlassens des Motors, währenddessen geeignete Betriebsbedingungen der Trennvorrichtung 10 noch nicht erreicht worden sind, der Motor durch die Verwendung des RON-armen Kraftstoffs angelassen werden, der im Vorrat 60 gespeichert ist.
7 stellt einen Fall dar, bei dem ein Akkumulator 70 anstelle des Hilfstanks 7, der in 5 dargestellt ist, bereitgestellt ist. In 7 bezeichnen dieselben Bezugszeichen wie in 5 vergleichbare Bauteile. Der Akkumulator 70 in 7 ist von einer Bauart, die im allgemeinen nach dem Stand der Technik verwendet wird, welche einen Gasdruck oder eine Federkraft nutzt, um eine Flüssigkeit im Akkumulator in einem verdichteten Zustand zu halten. Da die Ausführungsform einen Akkumulator einsetzt, der geeignet ist, einen verdichteten Zustand des RON-armen Kraftstoffs darin vorzuhalten, ist es möglich, den RON-armen Kraftstoff dem Motor zum Zeitpunkt des Anlassens des Motors zuzuführen, ohne eine Hochdruck-Zuführpumpe 703 für RON-armen Kraftstoff bereitzustellen.
Im Beispiel nach 7 wird das Umschaltventil 713 bei einer Position gehalten, bei welcher der RON-arme Kraftstoff aus der Trennvorrichtung 10 dem Akkumulator 70 zugeführt wird, wenn die Trennvorrichtung 10 in einem Zustand arbeitet, bei dem ein RON-armer Kraftstoff, der eine gleichbleibende Zusammensetzung aufweist, durch die Trennvorrichtung 10 erzeugt wird. Daher wird der RON-arme Kraftstoff unter Hochdruck, der von der Trennvorrichtung 10 zugeführt wird, in einem verdichteten Zustand innerhalb des Akkumulators 70 gespeichert. Zum Zeitpunkt des Anhaltens des Motors wird das Umschaltventil 713 in eine Position umgeschaltet, bei der es die Trennvorrichtung mit der Rückführleitung 717 verbindet. Daher wird der RON-arme Kraftstoff in einem verdichteten Zustand innerhalb des Akkumulators 70 gehalten, selbst wenn der Motor angehalten wird.
Wenn der Motor als nächstes angelassen wird, wird die Trennvorrichtung 10 betrieben, während das Umschaltventil 713 in der Position gehalten wird, bei der es die Rückführleitung 717 und die Trennvorrichtung 10 verbindet. Daher wird ein Kraftstoff einer Anfangszeitspanne, der von der Trennvorrichtung 10 zugeführt wird, vom Umschaltventil 713 zum Rohkraftstofftank 3 über die Rückführleitung 717 zurückgeführt. Die Rückführleitung 717 wird mit einem Überdruckventil 770 bereitgestellt, das bei oder über einem bestimmten Druck geöffnet wird, um den Kraftstoff vom Umschaltventil 713 zum Rohkraftstofftank 3 zurückzuführen, um den Druck des Hochdruckbereichs 103 der Trennvorrichtung 10 zu erhalten.
D.h., während einer Zeitspanne des Anlassens des Motors, in der die Trennvorrichtung 10 nicht in der Lage ist, einen RON-armen Kraftstoff gleichbleibend zu erzeugen, wird der RON-arme Kraftstoff, der von der Trennvorrichtung erzeugt wird, zum Rohkraftstofftank 3 zurückgeführt, und der RON-arme Kraftstoff, der in einem verdichteten Zustand innerhalb des Akkumulators 70 gespeichert ist, wird stattdessen dem Motor zugeführt. Daher kann der RON-arme Krafstoff dem Motor zeitgleich mit dem Anlassen des Motors zugeführt werden.
Innerhalb der Betriebsbedingungen der Trennvorrichtung 10 (Flußmenge, Druck, Temperatur), können die Bedingungen des Drucks und die Flußmenge in einer relativ kurzen Zeit nach Betriebsbeginn der Trennvorrichtung 10 auf die erforderlichen Werte angehoben werden. Es ist jedoch eine relativ lange Zeit erforderlich, um die Temperatur des Rohkraftstoffs oder genauer, die Temperatur eines Kontaktabschnitts zwischen der Trennmembran 101 und dem Rohkraftstoff im Hochdruckbereich 103 anzuheben. Darüber hinaus verdunstet während des Betriebs der Trennvorrichtung 10 Kraftstoff kontinuierlich auf der Seite des Niederdruck-Bereichs 105 der Trennmembran. Daher strömt während des Betriebs der Trennvorrichtung 10 latent Wärme zusammen mit dem Dampf aus RON-reichem Kraftstoff aus der Trennvorrichtung 10 aus.
Um eine hohe Temperatur innerhalb der Trennvorrichtung 10 zu erhalten, ist es daher erforderlich, die Wärmedissipation von der Trennvorrichtung 10 in die Atmosphäre zu vermeiden und eine Wärme bereitzustellen, die mit der Verdampfungswärme des Kraftstoffs korrespondiert. Wenn die Wärmedissipation zur Atmosphäre durch Bereitstellen einer Wärmeisolierung um das Gehäuse 100 der Trennvorrichtung 10 verhindert wird und die Trennvorrichtung 10 thermisch isoliert und durch Bereitstellen einer Einhüllung oder einer Leitung zwischen der Wärmeisolierung und dem Gehäuse 100 und durch Veranlassen, daß Kühlwasser des Motors (oder Abgas des Motors) von hoher Temperatur durch die Einhüllung oder die Leitung fließt, geheizt wird, kann daher die zum Erwärmen der Trennvorrichtung erforderliche Energie verringert werden.
Um den Rohkraftstoff in der Trennvorrichtung 10 innerhalb einer kurzen Zeit selbst bei einem Anlassen des Motors, wenn kein Kühlwasser mit hoher Temperatur oder Motorabgas mit hoher Temperatur erhalten werden kann, zu erwärmen, wird darüber hinaus bevorzugt, daß ein schichtenartiges oder eine spulenartiges elektrisches Heizelement innerhalb der Trennvorrichtung angeordnet ist. Daher kann die Kontakt-Temperatur zwischen dem Rohkraftstoff und der Trennmembran in einer kurzen Zeit nach Betriebsbeginn der Trennvorrichtung angehoben werden, und die Zeit zwischen dem Anfahren der Trennvorrichtung und der gleichbleibenden Erzeugung eines aufgetrennten Kraftstoffs kann verringert werden.
Als nächstes wird die selektive Verwendung des RON-reichen Kraftstoffs und des RON-armen Kraftstoffs entsprechend der Motorbetriebsbedingungen beschrieben.
Wie oben dargestellt worden ist, weist ein Kraftstoff, der eine verringerte Oktanzahl aufweist, bessere Zündungs- und Verbrennungseigenschaften auf, und er verringert daher die Menge an unverbrannten Kohlenwasserstoffen im Abgas des Motors, wodurch die Abgaseigenschaft verbessert wird. Jedoch ist es wahrscheinlicher, daß ein Kraftstoff, der eine niedrigere Oktanzahl aufweist, in der Brennkammer selbstzündet, und daher dazu neigt, Klopfen zu verursachen, wenn der Motor bei einem optimalen Zündungszeitpunkt betrieben wird, welcher die Leistung des Motors maximiert. Wenn ein Kraftstoff mit niedriger Oktanzahl verwendet wird, muß der Zündungszeitpunkt daher von einem optimalen Wert ausgehend verzögert werden, um Klopfen zu verhindern, wodurch ein Problem der Nichtzurverfügungstellung ausreichender Leistung des Motors aufkommt.
Deshalb ist es erstrebenswert, daß die Oktanzahl eines Kraftstoffs innerhalb eines Bereichs, in dem kein Klopfen erzeugt wird, so niedrig wie möglich ist.
Darüber hinaus wird die Zufuhr eines RON-armen Kraftstoffs zum Motor zum Zeitpunkt des Anlassens des Motors oder des Kaltlaufs des Motors die Verbrennung im Motor verbessern, da ein RON-armer Kraftstoff gute Zündungs- und Verbrennungseigenschaften aufweist.
Ein RON-reicher Kraftstoff erlaubt, da es unwahrscheinlich ist, daß er Klopfen verursacht, ein Vorverlegen des Zündungszeitpunkts zu einem Optimalwert, ohne Klopfen zu verursachen, selbst während eines Hochleistungsbetriebs des Motors. Daher ist es während eines Hochleistungsbetriebs des Motors möglich, die Motorleistung durch Verwendung eines RON-reichen Kraftstoffs zu erhöhen.
Es ist auch zu bevorzugen, daß die Oktanzahl eines Kraftstoffs innerhalb eines Bereichs, der kein Klopfen verursacht, so niedrig wie möglich ist. Wenn ein Kraftstoff mit mittlerer Oktanzahl, der eine Oktanzahl zwischen den Oktanzahlen des RON-reichen Kraftstoffs und des RON-armen Kraftstoffs aufweist, während eines Motorbetriebs bei mittlerer Leistung verwendet wird, kann daher der Zustand der Verbrennung im Motor verbessert werden, während bzw. obwohl Klopfen unterdrückt wird. Der Kraftstoff mit mittlerer Oktanzahl, der verschiedene Oktanzahlen aufweist, kann durch Mischen des RON-reichen Kraftstoffs und des RON-armen Kraftstoffs durch die Verwendung eines Kraftstoffumschaltmechanismus, wie in 4 dargestellt, erzeugt werden, oder, wie unten in den 8 und 9 erklärt, die Oktanzahl des den Motorzylindern zugeführten Kraftstoffs kann durch getrennte Zuführung des RON-reichen Kraftstoffs und des RON-armen Kraftstoffs zum Motorzylinder eingestellt werden. Auf diese Weise können eine verbesserte Leistung und eine verbesserte Abgaseigenschaft durch Verwenden eines Kraftstoffs mit mittlerer Oktanzahl in dieser Ausführungsform leicht erreicht werden.
Als nächstes wird die wahlweise Verwendung des RON-reichen Kraftstoffs und des RON-armen Kraftstoffs in einem Fall beschrieben, bei dem die Erfindung auf einen Motor angewendet wird, der geeignet ist, zwischen einer Schichtladungs-Verbrennung und einer homogenen Mischungs-Verbrennung für den Betrieb umzuschalten.
In der homogenen Mischungs-Verbrennung wird eine einheitliche Mischung von Kraftstoff und Luft in einer Motor-Brennkammer ausgebildet, und die Verbrennung wird durch Zünden der Mischung durch die Verwendung einer Zündkerze ausgeführt. Jedoch muß bei der homogenen Mischungs-Verbrennung das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der gesamten Mischung in der Brennkammer innerhalb eines brennbaren Bereichs sein. Daher kann das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Mischung nicht erhöht werden (zu einer kaftstoff-mageren Seite verschoben), wodurch ein Problem der nicht hinreichenden Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs oder der Abgaseigenschaft (z.B. NO_x-Konzentration) auftritt.
Andererseits wird bei der Schichtladungs-Verbrennung eine Mischung mit einem brennbaren Luft-Kraftstoff-Verhältnis in der Nähe einer Zündkerze eines Zylinders durch Einspritzen von Kraftstoff in den Zylinder während einer späteren Zeitspanne des Verdichtungshub des Zylinders in Schichten angeordnet. Durch das Anordnen einer brennbaren Luft-Kraftstoff-Mischung in Schichten um die Zündkerze wird es auf diese Weise möglich, eine gleichbleibende Verbrennung auszuführen, obwohl das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in bezug auf den gesamten Zylinder bei einem beträchtlich hohen (kaftstoff-mageren) Niveau im Vergleich zum Luft-Kraftstoff-Verhältnis während der homogenen Mischungs-Verbrennung gehalten wird.
Jedoch wird bei der Schichtladungs-Verbrennung das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Mischung in der Brennkammer höher (magerer) durch Positionsverschiebungen von einer Mischschicht mit brennbarem Luft-Kraftstoff-Verhältnis, die um die Zündkerze zu einem Umfangsabschnitt der Brennkammer hin ausgebildet ist. Wenn sich eine Flamme, die durch die Zündung der Mischung mit brennbarem Luft-Kraftstoff-Verhältnis erzeugt wird, nicht ruhig um die Zündkerze zu einer umgebenden mageren Mischungsschicht ausbreitet, tritt daher eine Verschlechterung der Verbrennung in der umgebenden mageren Mischungsschicht auf, und dies resultiert in einer verringerten Motorleistung oder einem erhöhtem Gehalt an unverbrannten Kohlenwasserstoffen im Abgas in einigen Fällen.
In dieser Ausführungsform wird das vorgenannte Problem durch Verwendung des RON-armen Kraftstoffs gelöst, wenn die Schichtladungs-Verbrennung im Motor ausgeführt wird. Da der RON-arme Kraftstoff gute Zündungseigenschaften aufweist, wie es oben beschrieben worden ist, breitet sich die Flamme, die in einer Mischungsschicht mit brennbarem Luft-Kraftstoff-Verhältnis während der Schichtladungs-Verbrennung erzeugt wird, sehr leicht zur umgebenden mageren Mischungsschicht aus. Daher verbessert die Verwendung des RON-armen Kraftstoffs während des Schichtladungs-Verbrennungsbetriebs des Motors die Verbrennung, wodurch die Motorleistung gesteigert und die Abgaseigenschaft verbessert wird. Der RON-arme Kraftstoff kann für den gesamten Betriebsbereich des Schichtladungs-Verbrennungsbetriebs des Motors verwendet werden, oder kann auch nur für einen bestimmten Bereich (insbesondere einen Bereich, wo sich die Verbrennung wahrscheinlich verschlechtert) des Schichtladungs-Verbrennungsbetriebs verwendet werden.
Andererseits kann der RON-reiche Kraftstoff in einem bestimmten Bereich des Schichtladungs-Verbrennungsbetriebs verwendet werden. Wenn beispielsweise die Motorlast relativ hoch und die Motordrehzahl relativ niedrig ist, wird das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Mischungsschicht aufgrund einer Zunahme der Kraftstoffmenge niedrig, die in den Zylinder eingespritzt wird. Da das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Mischung in der Nähe des Umfangsabschnitts der Brennkammer auch klein wird, tritt in diesem Fall kaum ein Fehler bzw. eine Beeinträchtigung in der Ausbreitung der Flamme auf, selbst der Motor in der Schichtladungs-Verbrennungsart betrieben wird. Daher es ist vorzuziehen, den RON-reichen Kraftstoff zu verwenden, wenn die Motorlast hoch ist und die Motordrehzahl niedrig ist, selbst wenn der Motor in der Schichtladungs-Verbrennungsart betrieben wird.
Wenn der Motor in der homogenen Mischungs-Verbrennungsart betrieben wird, kann darüber hinaus eine erhöhte Motorleistung und ein verbesserter Kraftstoffver brauch durch Verwendung des RON-reichen Kraftstoffs außer für den Zeitraum des Anlassens des Motors oder des Kaltlaufs davon erreicht werden. Auch in diesem Fall kann der RON-reiche Kraftstoff im gesamten Motorbetriebsbereich verwendet werden, bei dem die homogene Mischungs-Verbrennung ausgeführt wird, oder er kann auch nur für einen spezifischen Bereich des homogenen Mischungs-Verbrennungsbetriebs (insbesondere einem Bereich, bei dem Klopfen wahrscheinlich auftritt) verwendet werden. Darüber hinaus ist in der Realität anzustreben, daß die Oktanzahl eines Kraftstoffs entsprechend der Motorlast oder des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses des Motorbetriebs auch während des homogenen Mischungs-Verbrennungsbetriebs verändert wird. Daher ist es auch beispielsweise möglich, den Motor beispielsweise durch Verwenden des RON-armen Kraftstoffs während eines Niederlastbetriebs zum Zwecke der Verhinderung der Verschlechterung der Verbrennung und durch Verwenden des RON-reichen Kraftstoffs während eines Hochleistungsbetriebs aufgrund seiner Fähigkeit zur Steigerung der Leistung und durch Verwenden eines Kraftstoffs mit mittlerer Oktanzahl in einem mittleren Leistungsbereich zu betreiben, der durch Mischen des RON-reichen Kraftstoffs und des RON-armen Kraftstoffs erzeugt worden ist.
In der Ausführungsform kann die Oktanzahl des RON-armen Kraftstoffs durch Einstellen der Betriebsbedingungen der Trennmembran 10 verringert werden. Daher kann, wenn ein RON-armer Kraftstoff von einer hinreichend niedrigen Oktanzahl verwendet wird, der in die Brennkammer eingespritzte Kraftstoff selbst zünden, ohne eine Zündkerze zu verwenden. Bei der Selbszündungsverbrennung verursacht weder das Luft-Kraftstoff-Verhältnis in Bezug auf die gesamte Brennkammer, noch die Ausbreitung der Flamme zur mageren Mischung signifikante Probleme. Daher kann die Selbstzündungs-Verbrennung eine bessere Verbrennung bei einem noch höheren (mageren) Luft-Kraftstoff-Verhältnis als die Schichtladungs-Verbrennung erreichen.
Wenn beispielsweise der Selbstzündungs-Betrieb unter Verwendung des RON-armen Kraftstoffs während eines Betriebs mit mittlerer bis niedriger Leistung ausgeführt wird, und die Funkenzündungs-Verbrennung einer homogennen Mischung unter Verwendung des RON-reichen Kraftstoffs während eines Hochleistungsbetriebs ausgeführt wird, wird es daher möglich, eine gesteigerte Leistung und eine verbesserte Abgaseigenschaft über den Leistungsbereich des Motors zu erreichen.
Wie es oben erklärt worden ist, kann durch Betreiben eines Motors in der Selbstzündungs-Verbrennungsart eine verbesserte Verbrennung selbst bei einem höheren Luft-Kraftstoff-Verhältnis als bei der Schichtladungs-Verbrennung erreicht werden. Da die Verbrennung der Luft-Kraftstoff-Mischung über dem gesamten Raum der Brennkammer innerhalb einer sehr kurzen Zeit abläuft, tritt jedoch Klopfen in der Selbstzündungs-Verbrennungsart auf, wenn die Menge des Kraftstoffs, die der Brennkammer zugeführt wird, ansteigt (d.h., das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Mischung ist verringert), um die Leistung des Motors zu steigern. Daher kann nur eine relativ kleine Menge an Kraftstoff der Brennkammer im Selbstzündungs-Verbrennungsbetrieb zugeführt werden.
Um die Leistung des Motors zu steigern, während die verbesserte Verbrennung durch Selbstzündungs-Verbrennung erhalten wird, kann eine weitere Art der Selbstzündungs-Verbrennung, d.h., eine funken-ausgelöste Selbstzündungs-Verbrennung, verwendet werden.
Bei der funken-ausgelösten Selbstzündungs-Verbrennung wird ähnlich wie bei der Schichtladungs-Verbrennung Kraftstoff in einer solchen Weise eingespritzt, daß der eingespritzte Kraftstoff eine Schicht einer Luft-Kraftstoff-Mischung um eine Zündkerze ausbildet. Das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Mischung in der Brennkammer ist in der Mitte der Brennkammer am niedrigsten und nimmt zur Begrenzungsfläche der Brennkammer hin zu (wird magerer). Anders gesagt, es liegt eine räumliche Verteilung des Luft-Kraftstoff-Verhältnisses der Mischung vor.
Wenn die Mischung durch die Zündkerze gezündet wird, wird ein Anteil der Mischung, der ein brennabres Luft-Kraftstoff-Verhältnis aufweist (d.h., der Anteil in der Nähe der Zündkerze), durch die Zündkerze gezündet und verbrennt. Bei der funken-ausgelösten Selbstzündungs-Verbrennung breitet sich die Flamme nicht bis zur Begrenzungsfläche der Brennkammer aus, da das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Mischung an der Begrenzungsfläche der Brennkammer höher ist. Wenn jedoch ein Anteil der Mischung brennt, steigt die Temperatur und der Druck in der Brennkammer an. Dies löst eine Selbstzündung der übrigen Mischung (mit großem Luft-Kraftstoff-Verhältnis) in der Brennkammer aus. Die Selbstzündung der Mischung tritt auf, nachdem eine Mischung mit niedrigem Luft-Kraftstoff-Verhältnis durch die Zündkerze gezündet und verbrannt worden ist. Da die Selbstzündung in dem Bereich der Mischung auftritt, wo das Luft-Kraftstoff-Verhältnis groß ist, tritt ferner die Selbstzündung allmählich auf. Daher tritt die Verbrennung der Mischung innerhalb einer relativ langen Zeitspanne im Vergleich zum Fall auf, bei dem die Selbstzündung in einer homogenen Mischung auftritt, und Klopfen tritt nicht auf.
Wenn das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Mischung klein (fett) ist, tritt die Selbstzündung leicht auf. Um die funken-ausgelöste Selbstzündungs-Verbrennung zu erreichen, ist es daher vorzuziehen, daß die Oktanzahl des Kraftstoffs in der Mischung um die Zündkerze derart groß ist, daß die Selbstzündung nicht auftritt, bevor die Mischung durch die Zündkerze gezündet worden ist. Da das Luft-Kraftstoff-Verhältnis der Mischung am Begrenzungsabschnitt der Brennkammer hoch ist, ist es andererseits vorzuziehen, daß die Oktanzahl des Kraftstoffs in der Mischung im Begrenzungsabschnitt niedrig ist, um die Selbstzündung zu erleichtern.
Um beide Anforderungen zu erfüllen, ist es daher vorzuziehen, einen Kraftstoff zu verwenden, der eine Oktanzahl zwischen dem RON-reichen Kraftstoff und dem RON-armen Kraftstoff aufweist, d.h., die Verwendung eines Kraftstoffs mit mittlerer Oktanzahl ist vorzuziehen.
In der Ausführungsform wird der Motor bei einer niedrigen Motorleistung in der Selbstzündungs-Verbrennungsart unter Verwendung des RON-armen Kraftstoffs betrieben und wird bei einer hohen Motorleistung in der Funkenzündungs-Verbrennungsart unter Verwendung des RON-reichen Kraftstoffs betrieben. Bei einem mittleren Leistungsbetrieb des Motors wird der Motor ferner in der funken-ausgelösten Selbstzündungs-Verbrennungsart unter Verwendung des Kraftstoffs mit mittlerer Oktanzahl be trieben, der durch Mischen des RON-armen Kraftstoffs und des RON-reichen Kraftstoffs erzeugt worden ist. Daher kann in dieser Ausführungsform eine Kraftstoffwirtschaftlichkeit und eine verbesserte Abgaseigenschaft über den gesamten Betriebsbereich des Motors erreicht werden.
Wenn die Betriebsart des Motors zwischen drei Verbrennungsarten, d.h., zwischen der Selbstzündungs-Verbrennungsart, der funken-ausgelösten Selbstzündungs-Verbrennungsart und der Funkenzündungs-Verbrennungsart, umgeschaltet wird, kann ferner die Betriebsart durch Wechseln der Oktanzahl des Kraftstoffs, der in der funken-ausgelösten Selbstzündungs-Verbrennungsart entsprechend der Motorleistung verwendet wird, schonend umgeschaltet werden. In der funken-ausgelösten Selbstzündungs-Verbrennungsart kann der Motor mit dem RON-armen Kraftstoff oder dem RON-reichen Kraftstoff, als auch mit dem Kraftstoff mit mittlerer Oktanzahl betrieben werden. Wenn beispielsweise der RON-reiche anstatt des Kraftstoffs mit mittlerer Oktanzahl verwendet wird, falls der Motor bei einer relativ hohen Betriebslast während des funken-ausgelösten Selbstzündungs-Verbrennungsartbetriebs betrieben wird, kann daher das Umschalten vom funken-ausgelösten Selbstzündungs-Verbrennungsartbetrieb zum Funkenzündungs-Verbrennungsartbetrieb schonend ausgeführt werden, ohne den abrupten Wechsel in der Motorleistung zu verursachen. Wenn der RON-arme Kraftstoff verwendet wird, falls der Motor bei einer relativ niedrigen Betriebslast während des funken-ausgelösten Selbstzündungs-Verbrennungsartbetriebs betrieben wird, kann auf ähnliche Weise das Umschalten vom funken-ausgelösten Selbstzündungs-Verbrennungsartbetrieb zum Funkenzündungs-Verbrennungsartbetrieb schonend ausgeführt werden.
Beim oberen Betrieb wird die Motorbetriebsart zwischen drei Betriebsarten, d.h., zwischen der Selbstzündungs-Verbrennnungsart, der funken-ausgelösten Selbstzündungs-Verbrennung und der Funkenzündungs-Verbrennungsart, umgeschaltet. Anders gesagt, alle drei Betriebsarten werden entsprechend der Motorlast eingesetzt. Jedoch kann der Motor durch Auswählen der Oktanzahl des Kraftstoffs in nur zwei Betriebsarten betrieben werden, wie beispielsweise (a) der funken-ausgelösten Selbstzündungs- Verbrennungsart und der Funkenzündungs-Verbrennungsart oder (b) der Selbstzündungs-Verbrennnungsart und der funken-ausgelösten Selbstzündungs-Verbrennungsart.
Wenn die Motorbetriebsart zwischen der funken-ausgelösten Selbstzündungs-Verbrennungsart und der Funkenzündungs-Verbrennungsart (der oben erwähnte Fall (a)) umgeschaltet wird, wird die funken-ausgelöste Selbstzündungs-Verbrennungsart ausgewählt, wenn der Motor bei einer niedrigen oder mittleren Last betrieben wird. In diesem Fall wird der RON-arme Kraftstoff in einem Niederlastbetrieb des Motors verwendet, und der Kraftstoff mit mittlerer Oktanzahl wird in einem Mittellastbetrieb des Motors verwendet. Ferner wird die Funkenzündungs-Verbrennungsart gewählt, wenn der Motor unter einer Hochlast mit Verwendung des RON-reichen Kraftstoffs betrieben wird.
Durch Umschalten der Motorbetriebsart zwischen der funken-ausgelösten Selbstzündungs-Verbrennungsart und der Funkenzündungs-Verbrennungsart unter Verwendung von Kraftstoff wie es oben erklärt worden ist, kann ein Verdichtungsverhältnis des Motors gesenkt werden, und dadurch kann die Motorkonstruktion kleiner in Größe und leichter im Gewicht ausgeführt sein, und der Motor kann leiser betrieben werden.
Wenn die Motorbetriebsart zwischen der Selbstzündungs-Verbrennungsart und der funken-ausgelösten Selbstzündungs-Verbrennungsart (der oben erwähnte Fall (b)) umgeschaltet wird, wird die Selbstzündungs-Verbrennungsart gewählt, wenn der Motor unter einer niedrigen Last betrieben wird, und die funken-ausgelöste Selbstzündungs-Verbrennungsart wird gewählt, wenn der Motor unter einer mittleren oder hohen Last betrieben wird.
In diesem Fall wird der RON-arme Kraftstoff für den Selbstzündungs-Verbrennungsartbetrieb des Motors verwendet, und der Kraftstoff mit mittlerer Oktanzahl und der RON-reiche Kraftstoff werden jeweils für einen Mittellastbetrieb und den Hochlastbetrieb des Motors während des funken-ausgelösten Selbstzündungs-Verbrennungsartbetriebs verwendet.
Durch Umschalten der Motorbetriebsart zwischen der Selbstzündungs-Verbrennung und der funken-ausgelösten Selbstzündungs-Verbrennungsart unter Verwendung von Kraftstoff, wie es oben erklärt worden ist, kann ein Verdichtungsverhältnis des Motors gesteigert werden, und dadurch kann die Effizienz des Motors gesteigert werden, und ein schonendes Umschalten zwischen den Betriebsarten kann erhalten werden.
Darüber hinaus kann der Motor ausschließlich in der funken-ausgelösten Selbstzündungs-Verbrennungsart über den gesamten Betriebsbereich durch Wählen von Kraftstoff entsprechend der Motorlast betrieben werden. In diesem Fall wird der RON-arme Kraftstoff in einem Niederlastbetrieb und der RON-reiche Kraftstoff in einem Vollastbetrieb verwendet. Der Kraftstoff mit mittlerer Oktanzahl wird in einem Mittellastbetrieb des Motors verwendet. Da der Motor in diesem Fall ausschließlich in der funken-ausgelösten Selbstzündungs-Verbrennungsart betrieben wird, ist das Umschalten des Motorbetriebsart nicht erforderlich, und die Steuerung des Motors wird weitgehend vereinfacht.
In der Trennvorrichtung 10 werden der RON-reiche Kraftstoff und der RON-arme Kraftstoff durch selektive Permeation der aromatischen Verbindung des Rohkraftstoffs durch die Trennmembran 101 erhalten. Im allgemeinen enthält Rohöl, das ein Rohmaterial für Ottokraftstoff ist, Schwefel, und fast die gesamte Menge an Schwefel im Rohöl wird während des Prozesses der Benzinaufreinigung entfernt. Da jedoch ein gewöhnlicher Entschwefelungsprozeß nicht den gesamten Schwefel im Rohöl entfernen kann, bleibt eine kleine Menge Schwefel in einem Produktbenzin. Jedoch ist entdeckt worden, daß wenn ein Rohkraftstoff in einen RON-reichen Kraftstoff und einen RON-armen Kraftstoff unter Verwendung der Trennmembran 101, die der aromatischen Verbindung des Rohkraftstoffs selektiv erlaubt zu permeieren, getrennt wird, bewegt sich der größte Teil des Schwefels, der im Benzin verbleibt, zur Seite des RON-reichen Kraftstoffs, und der Schwefelgehalt des RON-armen Kraftstoffs wird sehr niedrig. Der Grund für diese Erscheinung ist gegenwärtig nicht vollständig klar. Jedoch ist es beispielswesie möglich, daß der größte Anteil des Schwefels, der im Benzin verbleibt, in einer Gestalt vorliegt, in der er an eine aromatische Verbindung gebunden ist und zusammen mit der aroma tischen Verbindung durch die Trennmembran 101 in der Trennvorrichtung 10 permeiert, oder es ist möglich, daß der Schwefel im Benzin in einer anderen Gestalt von beispielsweise Thiophen (C₄H₄S) oder dergleichen verbleibt, und die Substanz, wie beispielsweise Thiophen oder dergleichen, permeiert durch die Trennmembran mit einer höheren Dringlichkeit ähnlich der aromatischen Verbindung etc. Auf jeden Fall ist entdeckt worden, daß sich der größte Teil des Schwefels im Rohkraftstoff tatsächlich auf die Seite des RON-reichen Kraftstoffs in der Trennvorrichtung bewegt und daß der Schwefelgehalt des RON-armen Kraftstoff sehr niedrig wird.
Wenn Schwefel im Kraftstoff enthalten ist, kann ein Motor, der mit einem Abgasreinigungs-Katalysator in einem Abgasdurchlaß ausgestattet ist, in einigen Fällen eine Schwefel-Kontamination erfahren. Insbesondere im Fall eines Abgasreinigungs-Katalysators vom NO_x-Speicher-Reduktionstyp, der NO_x aus dem Abgas während eines Betriebs mit magerem Luft-Kraftstoffverhältnis absorbiert, und der absorbiertes NO_x freisetzt und es durch Reduktion entfernt, wird SO_x, das durch Verbrennung von Schwefel im Kraftstoff erzeugt wird, zusammen mit NO_x aus dem Abgas im Katalysator absorbiert. Da jedoch die SO_x-Verbindung, die im Katalysator gespeichert ist, eine stabile Verbindung ausbildet, kann die SO_x-Verbindung nicht lediglich durch Einstellen eines fetten bzw. hohen Luft-Kraftstoff-Verhältnisses vom Katalysator freigesetzt werden, wenn der Katalysator nicht eine relativ hohe Temperatur (z.B. 500°C oder höher) aufweist. Wenn eine Schwefel-Verbindung im Kraftstoff enthalten ist, reichert sich Schwefel daher allmählich im Katalysator derart an, daß die NO_x-Absorptions-Speicher-Kapazität des Katalysators um eine Menge abnimmt, die mit der Menge des angereicherten Schwefels korrespondiert, und daher eine Schwefel-Kontamination verursacht.
Daher kann das Auftreten einer Schwefel-Kontamination aufgrund der Anreicherung von SO_x verhindert werden, beispielsweise wie folgt. D.h., die Katalysator-Temperatur des Motors (oder die Abgas-Temperatur, die im wesentlichen gleich der Katalysator-Temperatur ist) wird unmittelbar erfaßt (oder die Abgas-Temperatur kann auf Basis der Betriebsbedingung des Motors, wie beispielsweise Last, Drehzahl etc. geschätzt werden, da die Betriebsbedingung des Motors und die Abgas-Temperatur eine Korrelation aufweisen). Wenn die Katalysator-Temperatur oder die Abgas-Temperatur niedriger als die oben erwähnte Temperatur zur SO_x-Freisetzung vom Katalysator ist (z.B. 500°C), wird ein RON-armer Kraftstoff, der einen sehr niedrigen Schwefelgehalt aufweist, verwendet, um eine Schwefel-Kontamination zu vermeiden. In diesem Fall wird in einem Bereich, wo die Katalysator-Temperatur mindestens so hoch wie die SO_x-Freisetzungstemperatur ist, die SO_x-Verbindung vom Katalysator freigesetzt und reichert sich nicht im Katalysator an. Daher kann während eines Hochleistungsbetriebs, bei dem die Katalysator-Temperatur (Abgas-Temperatur) höher als die SO_x-Freisetzungstemperatur ist, die Motorleistung durch Verwendung des RON-reichen Kraftstoffs anstatt des RON-armen Kraftstoffs gesteigert werden.
Als nächstes werden weitere Ausführungsformen des Verfahrens des Zuführens eines Kraftstoffs, der durch die Trennvorrichtung aufgetrennt worden ist, zum Motor beschrieben.
In den Ausführungsformen, die in den 1, 5, 6 und 7 dargestellt sind, wird der Wechsel zwischen dem RON-reichen Kraftstoff und dem RON-armen Kraftstoff, die Erzeugung des Kraftstoffs mit mittlerer Oktanzahl und die Zuführung davon unter Verwendung des Doppel-Abgaberohrs 20 und eines Einspritzventils 110 zur Direkteinspritzung in einen einzelnen Zylinder, die mit dem Kraftstoff-Umschaltmechanismus 21 ausgestattet sind, ausgeführt.
Jedoch ist das Verfahren der Kraftstoffzuführung zum Motor nicht auf das vorgenannte Verfahren beschränkt. Es ist auch möglich, Kraftstoff-Einspritzventile zur Direkteinspritzung in einen Zylinder, die für den jeweiligen Kraftstoff bestimmt sind (d.h., zwei Kraftstoff-Einspritzventile zur Direkteinspritzung in einen Zylinder für jeden Zylinder) bereitzustellen. Darüber hinaus ist es auch möglich, wenn separate Kraftstoff-Einspritzventile bereitgestellt werden, einen der beiden Kraftstoff-Einspritzventile für jeden Zylinder als ein Öffnungs-Kraftstoff-Einspritzventil bereitzustellen, die Kraftstoff in einen Ansaugkanal des Zylinders einspritzt, anstatt die beiden Kraftstoff-Einspritz ventile als Kraftstoff-Einspritzventile zur Direkteinspritzung in einen Zylinder bereitzustellen.
Darüber hinaus werden in diesen Ausführungsformen zwei Vorrichtungskonstruktionen beschrieben, bei denen der RON-arme Hochdruck-Kraftstoff, der aus der Trennvorrichtung 10 ausströmt, unmittelbar der Abgabeleitung (die 1, 6 und 7) zugeführt wird und bei denen der RON-arme Kraftstoff im Hilfstank 7 temporär gespeichert wird, bevor er dem Motor zugeführt wird (5). Das Kraftstoffzuführ-Verfahren, das angewendet werden soll, variiert ebenfalls in Abhängigkeit von einer solchen Vorrichtungskonstruktion.
Die Verfahrensarten der Kraftstoffzuführung zum Motor werden gesondert beschrieben für einen Fall, bei dem der RON-arme Kraftstoff (der abgetrennte Kraftstoff, der einen hohen Druck bei einem Auslaß der Trennvorrichtung aufweist) unmittelbar der Abgabeleitung (8) zugeführt wird, und für einen Fall, bei dem der RON-arme Kraftstoff nach dem Austritt aus der Trennvorrichtung temporär in einem Hilfstank (9) gespeichert wird.
8 ist ein Schaubild ähnlich 1, das ein Kraftstoff-Zuführverfahren für einen Fall darstellt, bei dem der RON-arme Kraftstoff unmittelbar vom Motor zugeführt wird. In 8 bezeichnen dieselben Bezugszeichen wie in 1 Elemente, die denen in 1 vergleichbar sind.
In 8 wird der Verbrennungsmotor 1 mit zwei Kraftstoff-Einspritzventilen (81 und 81a) für jeden Zylinder bereitgestellt. In 8 sind die beiden Kraftstoff-Einspritzventile 81 bzw. 81a jeden Zylinders Direktzylinder-Kraftstoff-Einspritzventile, die den Kraftstoff unmittelbar in den Zylinder einspritzen. Die beiden Kraftstoff-Einspritzventile 81 bzw. 81a eines jeden Zylinders spritzen Kraftstoffe, die von den Zuführleitungen 80 und 80a zugeführt werden, in den Zylinder ein. In 8 zeigen 83 bzw. 83a Kraftstoffdrucksensoren an, welche die Kraftstoffdrücke in den Zuführleitungen 80 bzw. 80a erfassen, und 85 bzw. 85a zeigen Überdruckventile an, die geöffnet werden, wenn die Kraftstoffdrücke in den Zuführleitungen 80 bzw. 80a einen vorbestimmten Sollwert überschreiten, um die Kraftstoffe in den Zuführleitungen 80 bzw. 85a zum Rohkraftstofftank 3 über die Rückführdurchlässe 223 bzw. 223a zurückzuführen.
In 8 wird der RON-arme Hochdruck-Kraftstoff unmittelbar von der Trennvorrichtung 10 der Zuführleitung 80 zugeführt, und der RON-reiche Kraftstoff, welcher der Zuführleitung 80a über eine Kraftstoff-Zuführleitung 87 zugeführt wird, nachdem er temporär im Hilfstank 5 gespeichert worden ist und anschließend durch eine Kraftstoffpumpe 88 verdichtet worden ist. In diesem Fall ist die Kraftstoffpumpe 88 eine Hochdruck-Pumpe, die den Kraftstoffdruck auf einen Druck anhebt, der zur Kraftstoff-Direkteinspritzung in den Zylinder ausreicht.
D.h., in dieser Ausführungsform wird der RON-arme Kraftstoff unmittelbar von der Trennvorrichtung der Zuführleitung 80 zugeführt, und wird dann von den Kraftstoff-Einspritzventilen 81 in die korrespondierenden Zylinder eingespritzt. Der RON-reiche Kraftstoff wird, nachdem er im Hilfstank 5 temporär gespeichert worden ist, durch die Kraftstoff-Pumpe (Hochdruck-Kraftstoff-Pumpe) 88 verdichtet und wird dann der Zuführleitung 80a zugeführt und wird dann von den Kraftstoff-Einspritzventilen 81a in die korrespondierenden Zylinder eingespritzt.
Da der RON-arme Kraftstoff und der RON-reiche Kraftstoff jedem Zylinder über die separaten Kraftstoff-Einspritzventile wie oben beschrieben zugeführt werden, wird es möglich, das Umschalten vom RON-armen Kraftstoff zum RON-reichen Kraftstoff oder vom RON-reichen Kraftstoff zum RON-armen Kraftstoff augenblicklich durchzuführen, wenn die Kraftstoff-Einspritzung nur über eine der beiden Typen von Kraftstoff-Einspritzventilen durchgeführt wird. Auf diese Weise wird es möglich, die Kraftstoff-Oktanzahl innerhalb einer kurzen Zeit umzuschalten. Darüber hinaus können der RON-reiche Kraftstoff und der RON-arme Kraftstoff jeweils von den beiden Typen von Kraftstoff-Einspritzventilen (81 bzw. 81a) entsprechend dem Zustand des Motorbetriebs, wie beispielsweise Last, Drehzahl etc., eingespritzt werden. Daher wird es möglich, die Oktanzahl des Kraftstoffs, der dem Motor zugeführt wird, entsprechend dem Zustand des Motorbetriebs einzustellen.
Da der RON-arme Kraftstoff unmittelbar dem Motor von der Trennvorrichtung 10 zugeführt wird (Zuführleitung), weist in 8 der RON-armen Kraftstoff einen Druck auf, der im wesentlichen gleich dem Abgabedruck der Hochdruck-Zuführpumpe 115 für den Rohkraftstoff ist. Daher weist der RON-arme Kraftstoff einen hohen Druck auf, der für eine Zylinder-Kraftstoff-Direkteinspritzung geeignet ist. Andererseits wird der RON-reiche Kraftstoff, nachdem er temporär im Hilfstank 5 gespeichert worden ist, unter Verwendung der Kraftstoffpumpe 88 derart verdichtet, daß der RON-reiche Kraftstoff dem Motor bei einem beliebigen Druck zugeführt werden kann. Wenn der RON-reiche Kraftstoff in die Ansaugkanäle des Motors unter Verwendung der Kanal-Kraftstoff-Einspritzventile eingespritzt wird, wird es daher möglich, eine Pumpe zu verwenden, die einen relativ niedrigen Abgabedruck wie die Kraftstoffpumpe 88 aufweist, und auch die Kosten der Kraftstoff-Einspritzventile 81a zu senken. Daher können die Kosten für die gesamte Vorrichtung im Vergleich zu dem Fall gesenkt werden, bei dem Zylinder-Kraftstoff-Direkteinspritzventile als die Kraftstoff-Einspritzventile 81a verwendet werden. In diesem Fall, wie bei den Kanal-Kraftstoff-Einspritzventilen, ist es möglich, eine Vielpunkt-Einspritzvorrichtung zu verwenden, die den Kraftstoff separat in den Ansaugkanal jeden Zylinders einspritzt, oder, eine Einpunkt-Einspritzvorrichtung zu verwenden, die den Kraftstoff in den gesamten Ansaugkrümmer einspritzt, um den Kraftstoff von dem einzelnen Kraftstoff-Einspritzventil den Zylindern zuzuführen.
D.h., wenn der RON-arme Kraftstoff (Hochdruck-Kraftstoff) unmittelbar von der Trennvorrichtung 10 dem Motor zugeführt wird, sind zwei Zuführverfahren, wie sie unten beschrieben sind, möglich.

(1) Der RON-arme Kraftstoff und der RON-reiche Kraftstoff werden dem Motor unter Verwendung von Zylinder-Kraftstoff-Direkteinspritzventilen zugeführt. (In diesem Fall können die beiden Kraftstoffe über ein einzelnes Zylinder-Kraftstoff-Direkteinspritzventil unter Verwendung von Kraftstoff-Einspritzventilen zugeführt werden, wobei jedes mit einem Kraftstoff-Umschaltmechanismus wie in 1 ausgestattet ist, oder Zylinder-Kraftstoff-Direkteinspritzventile, die den Kraftstoffen getrennt zugeordnet sind, können wie in 8 bereitgestellt werden.)
(2) Der RON-arme Kraftstoff wird dem Motor von Zylinder-Kraftstoff-Direkteinspritzventilen zugeführt, und der RON-reiche Kraftstoff wird dem Motor von Kanal-Kraftstoff-Einspritzventilen zugeführt. In diesem Fall kann, wie bei den Kanal-Kraftstoff-Einspritzventilen für den RON-reichen Kraftstoff, eine Vielpunkt-Einspritzvorrichtung oder eine Einpunkt-Einspritzvorrichtung verwendet werden.

9 stellt einen Fall dar, bei dem der RON-arme Kraftstoff temporär in einem Hilfstank 7 gespeichert wird und dann von einer Kraftstoffpumpe verdichtet wird, bevor er dem Motor zugeführt wird. In 9 bezeichnen dieselben Bezugszeichen wie in den 1 und 5 vergleichbare Bauteile.
In 9 bezeichnet 7 einen Hilfstank für den RON-armen Kraftstoff, und 98 bezeichnet eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe für den RON-armen Kraftstoff und 90 bzw. 91 bezeichnen jeweils eine Zuführleitung und Zylinder-Kraftstoff-Direkteinspritzventile für den RON-armen Kraftstoff. Darüber hinaus bezeichnet 5 einen Hilfstank für den RON-reichen Kraftstoff, und 98a bezeichnet eine Hochdruck-Kraftstoffpumpe für den RON-reichen Kraftstoff, und 90a bzw. 91a bezeichnen jeweils eine Zuführleitung und Zylinder-Kraftstoff-Direkteinspritzventile für den RON-reichen Kraftstoff.
D.h., in diesem Fall werden der RON-reiche Kraftstoff und der RON-arme Kraftstoff zu einem hohen Druck verdichtet, der zur Zylinder-Kraftstoff-Direkteinspritzung durch die separaten Hochdruck-Kraftstoffpumpen geeignet ist, und werden dem Motor über ihre jeweiligen Zylinder-Kraftstoff-Direkteinspritzventile zugeführt. Wenn jedoch der RON-arme Kraftstoff und der RON-reiche Kraftstoff temporär im Hilfstank 7 für RON-armen Kraftstoff und im Hilfstank 5 für RON-reichen Kraftstoff gespeichert werden, und die Kraftstoffe unter Verwendung der Kraftstoffpumpen wie in 9 verdichtet werden, kann der Druck des Kraftstoffs, der dem Motor zugeführt wird, beliebig derart eingestellt werden, daß die Wahl zwischen Zylinder-Kraftstoff-Direkteinspritzung und Öffnungs-Einspritzung sowohl in Bezug auf den RON-armen Kraftstoff, als auch auf den RON-reichen Kraftstoff möglich ist. Daher ist in einer Kraftstoffzuführvorrichtung, in welcher der RON-arme Kraftstoff und der RON-reiche Kraftstoff temporär in Hilfstanks wie in 9 gespeichert werden, möglich, irgendeine der nachfolgenden vier Arten als eine Form der Kraftstoff-Einspritzung in den Motor zu wählen.

(1) Sowohl der RON-arme Kraftstoff als auch der RON-reiche Kraftstoff werden dem Motor unter Verwendung von Zylinder-Kraftstoff-Direkteinspritzventilen zugeführt. (In diesem Fall, wie bei den Zylinder-Kraftstoff-Direkteinspritzventilen, können Kraftstoff-Einspritzventile, die mit einem Kraftstoff-Umschaltmechanismus ausgestattet sind, wie in 1 verwendet werden, so daß die beiden Kraftstoffe jedem Zylinder unter Verwendung eines einzelnen Zylinder-Kraftstoff-Direkteinspritzventils zugeführt werden, oder Zylinder-Kraftstoff-Direkteinspritzventile, die jedem der Kraftstoff separat zugeordnet sind, können wie in 8 bereitgestellt werden.)
(2) Der RON-arme Kraftstoff und der RON-reiche Kraftstoff werden dem Motor unter Verwendung von Kanal-Kraftstoff-Einspritzventilen individuell zugeführt. (In diesem Fall, wie bei den Kanal-Kraftstoff-Einspritzventilen, ist es möglich, eine Vielpunkt-Einspritzvorrichtung oder eine Einpunkt-Einspritzvorrichtung oder beides zu verwenden.)
(3) Der RON-arme Kraftstoff wird dem Motor von Zylinder-Kraftstoff-Direkteinspritzventilen zugeführt, und der RON-reiche Kraftstoff wird dem Motor von Kanal-Kraftstoff-Einspritzventilen zugeführt.
(4) Der RON-arme Kraftstoff wird dem Motor von Kanal-Kraftstoff-Einspritzventilen zugeführt, und der RON-reiche Kraftstoff wird dem Motor von Zylinder-Kraftstoff-Direkteinspritzventilen zugeführt.

Da sowohl der RON-arme Kraftstoff, als auch der RON-reiche Kraftstoff temporär in ihren jeweiligen Hilfstanks gespeichert werden, bevor sie dem Motor zugeführt werden, nimmt auf diese Weise die Freiheit in der Wahl eines Kraftstoff-Einspritzverfahrens derart zu, daß ein optimales Kraftstoff-Einspritzverfahren entsprechend der Art des Motors, der Verwendung hiervon etc. angewendet werden kann.
Darüber hinaus nimmt in einer Konstruktion, bei der zwei Kraftstoffarten einem Motor unter Verwendung separater Kraftstoff-Einspritzventile (und separater Kraftstoff-Einspritzsysteme) wie in den 8 und 9 zugeführt werden, die Freiheit in der Wahl einer Kombination von Kraftstoffen ebenfalls zu. Daher wird es möglich, nicht nur Kombinationen von einem RON-armen Kraftstoff und einem RON-reichen Kraftstoff, sondern auch Kombinationen von zwei beliebigen Arten von Kraftstoffen aus einer Mehrzahl von Kraftstoffen bereitzustellen, die unterschiedliche Oktanzahlen aufweisen, wie beispielsweise ein RON-armer Kraftstoff, ein RON-reicher Kraftstoff, ein Kraftstoff mit mittlerer RON, ein Rohkraftstoff etc., und eine solche Kombination von Kraftstoffen dem Motor entsprechend dem Betriebszustand des Motors zuzuführen.
Wie oben dargelegt worden ist, werden allgemeine Vorteile des Zulassens einer Steigerung der Motorleistung und einer Verbesserung der Abgaseigenschaft durch Erzeugen eines oktanreichen Kraftstoffs und eines oktanarmen Kraftstoffs aus einem Rohkraftstoff durch die Verwendung einer Trennmembran und durch Verwenden eines Kraftstoffs erreicht, der eine Oktanzahl aufweist, die mit der Motor-Betriebsbedingung korrespondiert.

Claims

Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einer Trennmembran zum Trennen eines Kraftstoffs, der als ein Rohstoff zugeführt wird, in einen oktanreichen Kraftstoff, der eine größere Menge an Verbindungen mit einer hohen Oktanzahl als ein Rohkraftstoff enthält, und einen oktanarmen Kraftstoff, der eine größere Menge an Verbindungen mit niedriger Oktanzahl als der Rohkraftstoff enthält, und einem Zuführdurchlaß für oktanreichen Kraftstoff und einem Zuführdurchlaß für oktanarmen Kraftstoff, die unabhängig voneinander sind und die geeignet sind, den oktanreichen Kraftstoff und den oktanarmen Kraftstoff nach einer Trennung dem Verbrennungsmotor jeweils getrennt zuzuführen, wobei die Kraftstoffzuführvorrichtung für den Verbrennungsmotor den oktanreichen und den oktanarmen Kraftstoff, oder beide, dem Verbrennungsmotor entsprechend einem Motorbetriebszustand zuführt, wobei die Trennmembran den Rohkraftstoff durch selektives Hindurchtretenlassen von Kraftstoffverbindungen, die einen vorbestimmten Oktanzahl-Bereich aufweisen, auftrennt, und wobei die Kraftstoffzuführvorrichtung ferner eine Permeabilitäts-Steuereinrichtung zum Steuern der Menge an Kraftstoffverbindungen, welche die vorbestimmte Oktanzahl aufweisen und durch die Membran hindurchtreten, und/oder der Eigenschaft des Kraftstoffs, nachdem er durch die Membran hindurchgetreten ist, aufweist.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von dem oktanreichen Kraftstoff, dem oktanarmen Kraftstoff und einem Kraftstoff mit mittlerer Oktanzahl, der eine mittlere Oktanzahl aufweist, welcher durch Mischen des oktanreichen Kraftstoffs und oktanarmen Kraftstoffs in einem vorbestimmten Verhältnis erhalten wird, und dem Rohkraftstoff mindestens zwei Kraftstoffe mit unterschiedlichen Oktanzahlen in einem der Motorlast korrespondierenden Zuführverhältnis über verschiedene Kraftstoffzuführdurchlässe dem Verbrennungsmotor zugeführt werden.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei der Zuführdurchlaß für oktanreichen Kraftstoff und/oder der Zuführdurchlaß für oktanarmen Kraftstoff mit einem temporären Ausgleichsspeicherabschnitt zum Zurückhalten des Kraftstoffs bereitgestellt wird, der durch diesen hindurchtritt.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 3, wobei der Ausgleichsspeicherabschnitt ein Speichertank ist, der geeignet ist, eine Menge an abgetrenntem Kraftstoff, die darin innewohnt, während eines Motorbetriebs zwischen einem vorbestimmten oberen Grenzwert und einem vorbestimmten unteren Grenzwert wechseln zu lassen.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, mit: einer Trennzustands-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Betriebszustands der Trennmembran, der sich auf die erzeugten Mengen an oktanreichem Kraftstoff nach der Trennung und oktanarmem Kraftstoff nach der Trennung oder einer Eigenschaft eines Kraftstoffs nach der Trennung bezieht; und einer Trennprozeß-Steuereinrichtung zum derartigen Steuern des Betriebszustands der Trennmembran, daß sich die Menge an einem der erzeugten Kraftstoffe nach der Trennung einem vorbestimmten Wert angleicht oder sich eine Eigenschaft der Kraftstoffe nach der Trennung einer vorbestimmten Eigenschaft angleicht.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, mit: einer Einrichtung zum Erfassen einer Menge eines erzeugten oktanreichen Kraftstoffs nach der Trennung und/oder eines erzeugten oktanarmen Kraftstoffs nach der Trennung bzw. einer Eigenschaft des erzeugten oktanreichen Kraftstoffs nach der Trennung und/oder des erzeugten oktanarmen Kraftstoffs nach der Trennung; und einer Trennprozeß-Steuereinrichtung zum derartigen Steuern der Durchlässigkeits-Steuereinrichtung, daß sich die Menge an einem der erzeugten Kraftstoffe nach der Trennung einem vorbestimmten Wert angleicht oder sich eine Eigenschaft eines der Kraftstoffe nach der Trennung einer vorbestimmten Eigenschaft angleicht.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 5, wobei der Rohkraftstoff einer Seite der Trennmembran zugeführt und ein Kraftstoff nach der Trennung, der durch die Trennmembran hindurchgetreten ist, von einer anderen Seite der Trennmembran zurückgewonnen wird, und wobei der Trennmembran-Betriebszustand einen Druck, der auf eine Rohkraftstoff-Zuführseite der Trennmembran wirkt, einen Druck, der auf eine Kraftstoff-Rückgewinnungsseite der Trennmembran nach der Trennung wirkt, und/oder eine Menge an zugeführtem Rohkraftstoff enthält.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 5, wobei der Betriebszustand der Trennmembran eine Temperatur des der Trennmembran zugeführten Rohkraftstoffs und/oder eine Temperatur der Trennmembran enthält.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei die Durchlässigkeits-Steuereinrichtung die Menge der Kraftstoffverbindung, welche die vorbestimmte Oktanzahl oder die Eigenschaft des Kraftstoffs aufweist, nachdem er durch die Membran hindurchgetreten ist, durch Einstellen eines Drucks, der auf eine Rohkraftstoff-Zuführseite der Trennmembran wirkt, und/oder eines Drucks, der auf eine Rückgewinnungsseite des Kraftstoffs nach der Trennung der Trennmembran wirkt, steuert.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei die Durchlässigkeits-Steuereinrichtung die Menge der Kraftstoffverbindung, welche die vorbestimmte Oktanzahl oder die Eigenschaft des Kraftstoffs aufweist, nachdem er durch die Membran hindurchgetreten ist, durch Einstellen einer Temperatur des Rohkraftstoffs, welcher der Trennmembran zugeführt wird, und/oder einer Temperatur der Trennmembran steuert.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 4, ferner mit: einer Kraftstoffmengen-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Menge an einem abgetrennten Kraftstoff, der im Speichertank gespeichert ist; und einer Rückführeinrichtung zum Fortsetzen eines Kraftstoff-Trennprozesses der Trennmembran durch Rückführen eines der abgetrennten Kraftstoffe, die durch die Trennmembran abgetrennt worden sind, welcher im Speichertank gespeichert werden muß, zum Rohkraftstoff, wenn die Menge an erfaßtem abgetrenntem Kraftstoff auf einen oberen Grenzwert ansteigt.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 4, ferner mit: einer Kraftstoffmengen-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Menge an einem abgetrennten Kraftstoff, der im Speichertank gespeichert ist; und einer Rückführeinrichtung zum Fortsetzen eines Kraftstoff-Trennprozesses der Trennmembran durch Rückführen eines der abgetrennten Kraftstoffe, die durch die Trennmembran abgetrennt worden sind, und eines anderen als einen abgetrennten Kraftstoff, welcher im Speichertank gespeichert werden muß, zum Rohkraftstoff, wenn die Menge an erfaßtem abgetrenntem Kraftstoff auf einen unteren Grenzwert abfällt.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 4, ferner mit: einer Kraftstoffmengen-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Menge an einem abgetrennten Kraftstoff, der im Speichertank gespeichert ist; und einer Trennzustands-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Betriebszustands der Trennmembran, der sich auf die erzeugten Mengen an einem oktanreichen Kraftstoff nach der Trennung und einem oktanarmen Kraftstoff nach der Trennung oder einer Eigenschaft eines Kraftstoffs nach der Trennung bezieht; und einer Trennprozeß-Steuereinrichtung zum derartigen Steuern des Betriebszustands der Trennmembran, daß sich die Menge an einem der erzeugten Kraftstoffe nach der Trennung einem vorbestimmten Wert auf Basis der Menge des abgetrennten Kraftstoffs im Speichertank angleicht.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, ferner mit: einem Speichertank, der am Zuführdurchlaß für oktanreichen Kraftstoff und/oder dem Zuführdurchlaß für oktanarmen Kraftstoff angeordnet und geeignet ist, den dadurch hindurchtretenden abgetrennten Kraftstoff zurückzuhalten; einer Kraftstoffmengen-Erfassungseinrichtung zum Erfassen einer Menge an einem abgetrennten Kraftstoff, der im Speichertank gespeichert ist; und einer Trennprozeß-Steuereinrichtung zum derartigen Steuern der Durchlässigkeits-Steuereinrichtung, daß sich die Menge an einem der erzeugten Kraftstoffe nach der Trennung einem vorbestimmten Wert auf Basis der Menge des abgetrennten Kraftstoffs im Speichertank angleicht.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 14, ferner mit: einer Rückführeinrichtung zum Fortsetzen eines Kraftstoff-Trennprozesses der Trennmembran durch Rückführen eines der abgetrennten Kraftstoffe, die durch die Trennmembran abgetrennt worden sind, welcher im Speichertank gespeichert werden muß, zum Rohkraftstoff, wenn die Menge an erfaßtem abgetrenntem Kraftstoff auf einen oberen Grenzwert ansteigt.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 14, ferner mit: einer Rückführeinrichtung zum Fortsetzen eines Kraftstoff-Trennprozesses der Trennmembran durch Rückführen eines der abgetrennten Kraftstoffe, die durch die Trennmembran abgetrennt worden sind, und eines anderen als einen abgetrennten Kraftstoff, welcher im Speichertank gespeichert werden muß, zum Rohkraftstoff, wenn die Menge an erfaßtem abgetrenntem Kraftstoff auf einen unteren Grenzwert abfällt.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 14, ferner mit: einer Trennzustands-Erfassungseinrichtung zum Erfassen eines Betriebszustands der Trennmembran, der sich auf die erzeugten Mengen an einem oktanreichen Kraftstoff nach der Trennung und einem oktanarmen Kraftstoff nach der Trennung oder eine Eigenschaft eines Kraftstoffs nach der Trennung bezieht; und einer Trennprozeß-Steuereinrichtung zum derartigen Steuern des Betriebszustands der Trennmembran, daß sich die Menge an einem der erzeugten Kraftstoffe nach der Trennung einem vorbestimmten Wert auf Basis der Menge des abgetrennten Kraftstoffs im Speichertank angleicht.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, mit: einer Oktanzahl-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Oktanzahl eines oktanreichen Kraftstoffs nach der Trennung und/oder eines oktanarmen Kraftstoffs nach der Trennung während eines Motorbetriebs; und einer Trennprozeß-Steuereinrichtung zum derartigen Steuern eines Betriebszustands der Trennmembran, daß sich die erfaßte Oktanzahl einem vorbestimmten Wert angleicht.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, mit: einer Oktanzahl-Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Oktanzahl eines oktanreichen Kraftstoffs nach der Trennung und/oder eines oktanarmen Kraftstoffs nach der Trennung während eines Motorbetriebs; und einer Trennprozeß-Steuereinrichtung zum derartigen Steuern der Durchlässigkeits-Steuereinrichtung, daß sich die erfaßte Oktanzahl einem vorbestimmten Wert angleicht.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 18, wobei die Oktanzahl-Erfassungsvorrichtung die Oktanzahl auf Basis eines Motorbetriebszustands erfaßt, wenn ein Klopfen auftritt, während der oktanreiche Kraftstoff und/oder der oktanarme Kraftstoff dem Motor zugeführt wird.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 18, wobei der Rohkraftstoff einer Seite der Trennmembran zugeführt und ein Kraftstoff nach der Trennung, der durch die Trennmembran hindurchgetreten ist, von der anderen Seite der Trennmembran zurückgewonnen wird, und wobei der Trennmembran-Betriebszustand einen Druck, der auf eine Rohkraftstoff-Zuführseite der Trennmembran wirkt, einen Druck, der auf der Kraftstoff-Rückgewinnungsseite der Trennmembran nach der Trennung wirkt, und/oder eine Menge des zugeführten Rohkraftstoffs enthält.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 18, wobei der Betriebszustand der Trennmembran eine Temperatur des der Trennmembran zugeführten Rohkraftstoffs und/oder eine Temperatur der Trennmembran enthält.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, ferner mit einer Heizvorrichtung, welche die Trennmembran oder den der Trennmembran zugeführten Rohkraftstoff erwärmt, und/oder einer Wärmeisolierungsvorrichtung, welche die Wärmedissipation von der Trennmembran an eine Umgebungsatmosphäre verhindert.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner enthält: eine Mischvorrichtung, die einen oktanreichen Kraftstoff nach der Trennung und einen oktanarmen Kraftstoff nach der Trennung in einem vorbestimmten Verhältnis mischt; und einen Mischkraftstoff-Zuführdurchlaß zum Zuführen eines Kraftstoffs mit mittlerer Oktanzahl, der eine mittlere Oktanzahl aufweist, welcher als Ergebnis des Mischens erzeugt wird, wobei der oktanreiche Kraftstoff, der oktanarme Kraftstoff oder der Kraftstoff mit mittlerer Oktanzahl dem Motor in Übereinstimmung mit dem Motorbetriebszustand zugeführt wird.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei der Verbrennungsmotor geeignet ist, durch Umschalten zwischen einer Schichtladungs-Verbrennungsart, bei der eine Schichtladungs-Verbrennung mit einem mageren Luft-Kraftstoffverhältnis durch Ausbilden einer Mischschicht aus Luft und einem Kraftstoff in einem brennbaren Luft-Kraftstoff-Verhältnis in einem Abschnitt einer Zylinder-Brennkammer ausgeführt wird, und einer homogenen Verbrennungsart betrieben zu werden, bei der eine Verbrennung einer homogenen Mischung durch Ausbilden einer homogenen Mischung in der Zylinder-Brennkammer ausgeführt wird, und wobei die Kraftstoffzuführvorrichtung dem Motor den oktanarmen Kraftstoff zuführt, wenn der Motor in der Schichtladungs-Verbrennungsart betrieben wird, und die Kraftstoffzuführvorrichtung dem Motor den oktanreichen Kraftstoff zuführt, wenn der Motor in der homogenen Verbrennungsart betrieben wird.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 25, wobei die Kraftstoffzuführvorrichtung dem Motor den oktanreichen Kraftstoff zuführt, wenn der Motor in der Schichtladungs-Verbrennungsart betrieben wird, falls die Motorbetriebslast höher als ein vorbestimmter Wert ist.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei der Verbrennungsmotor geeignet ist, durch Umschalten zwischen einer Selbstzündungs-Verbrennungsart, bei der ein Kraftstoff selbst zündet und in einer Zylinder-Brennkammer verbrennt, und einer Funkenzündungs-Verbrennungsart betrieben zu werden, bei der eine in der Zylinder-Brennkammer ausgebildete Mischung durch eine Zündkerze entzündet wird und verbrennt, und wobei die Kraftstoffzuführvorrichtung dem Motor den oktanarmen Kraftstoff zuführt, wenn der Motor in der Selbstzündungs-Verbrennungsart betrieben wird, und die Kraftstoffzuführvorrichtung dem Motor den oktanreichen Kraftstoff zuführt, wenn der Motor in der Funkenzündungs-Verbrennungsart betrieben wird.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei der Verbrennungsmotor geeignet ist, durch Umschalten zwischen einer Selbstzündungs-Verbrennungsart und/oder einer Funkenzündungs-Verbrennungsart, bei der ein Kraftstoff selbst zündet und in einer Zylinder-Brennkammer verbrennt bzw. bei der eine in der Zylinder-Brennkammer ausgebildete Mischung durch eine Zündkerze entzündet wird und verbrennt, und/oder einer durch Funken ausgelösten Selbstzündungs-Verbrennungsart betrieben zu werden, bei der ein Anteil einer im Zylinder ausgebildeten Mischung durch eine Zündkerze entzündet wird und verbrennt und der verbleibende Anteil der Mischung selbst zündet und allmählich verbrennt, nachdem der Anteil der Mischung, der durch die Zündkerze entzündet worden ist, verbrannt ist; und wobei die Kraftstoffzuführvorrichtung dem Motor den oktanarmen Kraftstoff zuführt, wenn der Motor in der Selbstzündungs-Verbrennungsart betrieben wird, und die Kraftstoffzuführvorrichtung dem Motor den oktanreichen Kraftstoff zuführt, wenn der Motor in der Funkenzündungs-Verbrennungsart betrieben wird, und die Kraftstoffzuführvorrichtung führt den oktanarmen Kraftstoff, den oktanreichen Kraftstoff und/oder einen Kraftstoff mit mittlerer Oktanzahl, der aus dem oktanarmen Kraftstoff und dem oktanreichen Kraftstoff erzeugt worden ist und eine mittlere Oktanzahl aufweist, dem Motor zu, wenn der Motor in der funken-ausgelösten Selbstzündungs-Verbrennungsart betrieben wird.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 24, wobei der Verbrennungsmotor geeignet ist, durch Umschalten zwischen einer Selbstzündungs-Verbrennungsart und/oder einer Funkenzündungs-Verbrennungsart, bei der ein Kraftstoff selbst zündet und in einer Zylinder-Brennkammer verbrennt bzw. bei der eine in der Zylinder-Brennkammer ausgebildete Mischung durch eine Zündkerze entzündet wird und verbrennt, und/oder einer funken-ausgelösten Selbstzündungs-Verbrennungsart betrieben zu werden, bei der ein Anteil einer im Zylinder ausgebildeten Mischung durch eine Zündkerze entzündet wird und verbrennt und ein verbleibender Anteil der Mischung selbst zündet und allmählich verbrennt, nachdem der Anteil der Mischung, der durch die Zündkerze entzündet worden ist, verbrannt ist; und wobei die Kraftstoffzuführvorrichtung dem Motor den oktanarmen Kraftstoff zuführt, wenn der Motor in der Selbstzündungs-Verbrennungsart betrieben wird, und die Kraftstoffzuführvorrichtung dem Motor den oktanreichen Kraftstoff zuführt, wenn der Motor in der Funkenzündungs-Verbrennungsart betrieben wird, und die Kraftstoffzuführvorrichtung führt den oktanarmen Kraftstoff, den oktanreichen Kraftstoff und/oder den Kraftstoff mit mittlerer Oktanzahl dem Motor zu, wenn der Motor in der funken-ausgelösten Selbstzündungs-Verbrennungsart betrieben wird.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei der Verbrennungsmotor geeignet ist, in einer funken-ausgelösten Selbstzündungs-Verbrennungsart betrieben zu werden, bei der ein Anteil einer im Zylinder ausgebildeten Mischung durch eine Zündkerze entzündet wird und verbrennt und ein verbleibender Anteil der Mischung selbst zündet und allmählich verbrennt, nachdem der Anteil der Mischung, der durch die Zündkerze entzündet worden ist, verbrannt ist; und wobei die Kraftstoffzuführvorrichtung dem Motor den oktanarmen Kraftstoff, den oktanreichen Kraftstoff und/oder einen Kraftstoff mit mittlerer Oktanzahl, der aus dem oktanarmen Kraftstoff und dem oktanreichen Kraftstoff erzeugt worden ist und eine mittlere Oktanzahl aufweist, zuführt, wenn der Motor in der funken-ausgelösten Selbstzündungs-Verbrennungsart betrieben wird.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 24, wobei der Verbrennungsmotor geeignet ist, in einer funken-ausgelösten Selbstzündungs-Verbrennungsart betrieben zu werden, bei der ein Anteil einer im Zylinder ausgebildeten Mischung durch eine Zündkerze entzündet wird und verbrennt und ein verbleibender Anteil der Mischung selbst zündet und allmählich verbrennt, nachdem der Anteil der Mischung, der durch die Zündkerze entzündet worden ist, verbrannt ist; und wobei die Kraftstoffzuführvorrichtung dem Motor den oktanarmen Kraftstoff, den oktanreichen Kraftstoff und/oder den Kraftstoff mit mittlerer Oktanzahl zuführt, wenn der Motor in der funken-ausgelösten Selbstzündungs-Verbrennungsart betrieben wird.
Kraftstoffzuführvorrichtung für einen Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei der Verbrennungsmotor mit einem Abgasreinigungs-Katalysator in einem Abgassystem zum Reinigen eines Motorabgases bereitgestellt ist, und wobei die Kraftstoffzuführvorrichtung dem Motor den oktanarmen Kraftstoff zuführt, wenn eine Temperatur des Abgasreinigungs-Katalysators während eines Motorbetriebs niedriger als eine vorbestimmte Temperatur ist.