DE60025412T2

DE60025412T2 - Brennstoffzufuhrvorrichtung einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE60025412T2
Application number: DE60025412T
Authority: DE
Inventors: Akihiro Zushi city Iiyama; Hiroshi Yokosuka city Miyakubo
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1999-06-01
Filing date: 2000-05-30
Publication date: 2006-08-31
Anticipated expiration: 2020-05-31
Also published as: DE60025412D1; EP1057988A2; US6332448B1; EP1057988B1; EP1057988A3

Description

Diese Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zuführen von Kraftstoff in einem Kraftstofftank zu einem Verbrennungsmotor gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1.
Die vom Japanischen Patentamt 1994 veröffentlichte Druckschrift Tokkai Hei 6-10787 offenbart ein Verfahren, bei dem Haupt- und Zusatzkraftstoff durch eine Düse eingespritzt werden, um zwei Kraftstoffarten in einen Verbrennungsmotor für Fahrzeuge, vom Typ mit Selbstzündung, einzuleiten. Diese Düse wird an der Spitze mit dem Zusatzkraftstoff gefüllt und spritzt den Zusatzkraftstoff vor einer Einspritzung des Hauptkraftstoffs ein.
Die vom Japanischen Patentamt 1994 veröffentlichte Druckschrift Tokkai Hei 6-307307 offenbart eine Steuerung des Einspritzverhältnisses zweier Kraftstoffarten. Als Hauptkraftstoff wird Alkohol verwendet, als Zusatzkraftstoff wird Dieselkraftstoff verwendet, wobei das Zuführverhältnis von Hauptkraftstoff und Zusatzkraftstoff durch Änderung der Menge von Zusatzkraftstoff gesteuert wird, der die Spitze der Düse füllt.
Dies zielt darauf ab, die Zündeigenschaften eines Motors, bei dem Alkohol als Hauptkraftstoff verwendet wird, zu verbessern.
Das heißt, dadurch, dass zuerst der Dieselkraftstoff, der bessere Zündeigenschaften als Alkohol aufweist, eingespritzt wird, erfährt zuerst der Dieselkraftstoff Verdichtungszündung und anschließend breiten sich die Flammen breiten zu dem Alkohol, dem Hauptkraftstoff, aus.
Außerdem kann in einem Benzinmotor, der entsprechend den Laufzuständen zwischen Kompressionszündung und Verbrennung durch Fremdzündung umschaltet, der Bereich des Kraftstoff-Luft-Verhältnis, in dem Verbrennung mit Selbstzündung möglich ist, erweitert werden, indem zwei Kraftstoffarten auf diese Art und Weise verwendet werden.
Verbrennung mit Kompressionszündung ist wirksam bei weiterer Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs, die eine Verbrennung mit einem sehr mageren Kraftstoff-Luft-Verhältnis ermöglicht. Jedoch neigt die Stabilität der Verbrennung dazu, bei einem solchen mageren Kraftstoff-Luft-Gemisch abzunehmen, während andererseits bei einem fetten Kraftstoff-Luft-Gemisch leicht Klopfen auftritt. Deshalb kann, wenn hochoktaniger Kraftstoff, der das Klopfen wirksam verhindert, eingesetzt wird, um eine Verbrennung mit Selbstzündung leichter zu ermöglichen, während niedrigoktaniger Kraftstoff, der eine hohe Verbrennungsstabilität aufweist, bei einem mageren Kraftstoff-Luft-Verhältnis eingesetzt wird, der Bereich der Verbrennung mit Selbstzündung vergrößert werden.
Jedoch erhöht die Bereitstellung zweier Arten von Kraftstofftanks für diesen Zweck die Herstellungskosten eines Fahrzeugs. Da es von Laufzuständen abhängig ist, welcher dieser Kraftstoffe am meisten verwendet wird, ist es des Weiteren schwierig, beide der Kraftstoffe gleichzeitig aufzubrauchen und die Folge ist, dass außerdem die Häufigkeit einer erneuten Befüllung zunimmt.
Die Druckschrift GB 2 209 796 A lehrt einen Motor, der mit einer Vorrichtung zum Zuführen von Kraftstoff verbunden ist, die einen Kraftstofftank aufweist, der mit einem ersten Behälter und einem zweiten Behälter, die an ein Kraftstoffmesssystem angeschlossen sind, verbunden ist. Diese Vorrichtung ist vorgesehen, um Kraftstoff in den Motor einzuspritzen. Zwischen dem Behälter und dem Abgassystem ist ein Wärmerohr vorgesehen, so dass die Temperatur innerhalb des Behälters erhöht werden kann, um die leichtere Kraftstofffraktion, die im zweiten Behälter nach dem Abkühlen im Kondensator gesammelt wird, zu verkochen. Der spezielle Kraftstofftyp wird in den Motor entsprechend seines Betriebszustandes eingeleitet.
Eine Aufgabe nach der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Vorrichtung zum Zuführen von Kraftstoff in einem Kraftstofftank zu einem Verbrennungsmotor, der eine Kompressionszündung mit hohem Verbrennungswirkungsgrad vollzieht.
Nach der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch eine Vorrichtung zum Zuführen von Kraftstoff in einem Kraftstofftank zu einem Verbrennungsmotor gelöst, die die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 aufweist.
Bevorzugte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen festgelegt.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung dargestellt und mit Hilfe von bevorzugten Ausführungen in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen erläutert. In den Zeichnungen:
1 ist eine schematische Darstellung einer Kraftstoffzuführvorrichtung nach der gegenwärtigen Lehre;
2 ist eine Ansieht im Längsschnitt eines Kraftstoff-Einspritzventils nach der gegenwärtigen Lehre;
3 ist eine Darstellung, die Verbrennungstypen eines Verbrennungsmotors, auf die die gegenwärtige Lehre angewandt wird, und verwendete Kraftstoffe beschreibt;
4A bis 4C ist ein Ablaufdiagramm, das eine Kraftstoffzuführung und eine Verbrennungssteuerung, die durch einen Regler gemäß der gegenwärtigen Lehre vollzogen wird, beschreibt;
5 ist eine Darstellung, die eine Alldrehzahl-Steuerung eines Getriebes darstellt, die durch den Regler vollzogen wird;
6 ist die schematische Darstellung einer Stufendestilliervorrichtung nach der gegenwärtigen Lehre;
7A bis 7D sind Steuerdiagramme, die Ventilsteuerungen beschreiben, die der Regler anwendet;
8 ist die schematische Darstellung eines Abscheiders, der Silicagel nach der gegenwärtigen Lehre verwendet.
Mit Bezug auf 1 der Zeichnungen werden in einem Viertakt-Benzinmotor 20 für Fahrzeuge entsprechend den Laufzuständen Signale von dem Regler 1 an die Zündkerze 18, das Kraftstoff-Einspritzventil 17 und eine variable Ventilsteuerung ausgegeben.
Auf Grund dieser Signale schaltet der Motor 20 entsprechend den Laufzuständen um zwischen einer Verbrennung mit Kompressionszündung und einer Verbrennung mit Fremdzündung. Das Ausgangssignal der Umdrehungen des Motors 20 wird über ein Automatikgetriebe 21 auf die Antriebsräder des Fahrzeugs übertragen. Das Drehzahlverhältnis des Automatikgetriebes 21 wird außerdem durch ein Signal von dem Regler 1 gesteuert.
Die Kraftstoffzuführung zum Kraftstoff-Einspritzventil 17 des Benzinmotors 20 wird zuerst einmal aus dem Kraftstoff-Haupttank 8 in die Stufendestilliervorrichtung 9 eingeleitet. Die Stufendestilliervorrichtung 9 destilliert zuerst den Kraftstoff zu hochoktanigen Kraftstoffkomponenten hohen Siedepunkts und niedrigoktanigen Kraftstoffkomponenten niedrigen Siedepunkt entsprechend der Differenz im Siedepunkt von Kraftstoffkomponenten. Die hochoktanigen Kraftstoffkomponenten, die in der Folge erzeugt werden, werden von dem Teiltank 10 gespeichert, und die niedrigoktanigen Kraftstoffkomponenten werden von dem Teiltank 11 gespeichert.
Die hochoktanigen Kraftstoffkomponenten des Teiltanks 10 werden einem Kraftstoff-Einspritzventil 17 bei konstantem Druck über eine Hochdruck-Einspritzpumpe 16 mit intermittierendem Betrieb zugeführt. Die niedrigoktanigen Kraftstoffkomponenten des Teiltanks 11 werden dem Kraftstoff-Einspritzventil 17 über eine Pumpe 15 regelbaren Drucks zugeführt.
Als Nächstes wird mit Bezug auf 6 die Konstruktion der Stufendestilliervorrichtung 9 beschrieben.
Die Stufendestilliervorrichtung 9 umfasst zwei Wannen 41 und 42 in einem Gehäuse 40.
In jeder der Wannen 41, 42 sind jeweils kleine Löcher ausgebildet, wobei jeweils in den Vorratsbehältern 41A, 42B Kraftstoff gesammelt wird, der aus den Löchern gefallen ist.
Der Vergaserkraftstoff des Kraftstoff-Haupttanks 8 wird in die Wannen 41, 42 in dem Gehäuse 40 über eine Niederdruckpumpe 52 eingeleitet. Die Wannen 41,42 sind in dem Gehäuse 40 über eine in vertikaler Richtung angeordnete Leitung 43 verbunden. Ein Auslass 45, der Kraftstoffkomponenten niedrigen Siedepunkts als Dampf entfernt, ist an der oberen Kante des Gehäuses 40 vorgesehen. Ein Auslass 46, der Komponenten hohen Siedepunkts im Vergaserkraftstoff als Flüssigkeit entfernt, ist an der unteren Kante des Gehäuses 40 vorgesehen. Der vom Auslass 45 ausströmende Dampf von Komponenten niedrigen Siedepunkts wird durch den Kühler 47 einer Luftkühlung gekühlt und fließt als verflüssigter niedrigoktaniger Kraftstoff in den Teiltank 11. Die Flüssigkeit von Komponenten hohen Siedepunkts, die aus der unteren Wanne 42 übergelaufen ist, sammelt sich am Boden des Gehäuses 40, fließt aus dem Auslass 46 heraus und als hochoktaniger Kraftstoff in den Teiltank 10.
Um die Temperatur innerhalb des Gehäuses 40 zu steuern, sind unter der Wanne 42 im unteren Teil des Gehäuses 40 ein Kühler 48 und eine elektrische Heizung 49 installiert. Ein Kühlmittel des Motors 20 wird durch eine elektronische Drosselklappe 50, die von dem Regler 1 gesteuert wird, zu dem Kühler geführt. Das Kühlmittel kann durch das Abgas des Motors 20 ersetzt werden.
Die elektrische Heizung 49 erzeugt Wärme entsprechend der von einer Batterie, die am Fahrzeug angebracht ist, zugeführten elektrischen Energie. Ein Temperatursensor 51, der eine Innentemperatur, d.h. die Fraktionierungstemperatur erfasst, ist im Gehäuse 40 vorgesehen, wobei die erfasste Temperatur als Signal in den Regler 1 eingegeben wird.
Durch Steuerung der Öffnung der elektronischen Drosselklappe 50 und Einschaltung der elektrischen Heizung 49 basierend auf der erfassten Temperatur hält der Regler 1 das Innere des Gehäuses 40 auf einer vorbestimmten Fraktionierungstemperatur.
Die Fraktionierungstemperatur wird, wenn die Kühlmitteltemperatur beim Start des Motors 20 niedrig ist, erreicht, indem die elektrische Heizung 49 verwendet wird. Nachdem der Warmlauf des Motors 20 beendet ist, wird die Fraktionierungstemperatur durch eine Wärmeverteilung des Kühlers 48 aufrechterhalten. Die Wärmefreigabe des Kühlers 48 wird durch den Betrieb der elektronischen Drosselklappe 50, die durch den Regler 1 vollzogen wird, gesteuert.
Wenn der Innenraum des Gehäuses 40 zum Beispiel auf 80° C, dem Siedepunkt von niedrig siedenden Komponenten, die bei 80° C oder weniger sieden, gehalten wird, wird der in das Gehäuse 40 eingeleitete Vergaserkraftstoff sieden und verdampfen. Der Dampf von niedrig siedenden Komponenten bewegt sich von den Leitungen 43 im Inneren des Gehäuses 40 nach oben, ein Teil strömt aus dem Auslass 45 heraus und ein Teil verflüssigt sich bei Kontakt mit der oberen Wanne 41 oder der Flüssigkeit, die sich auf der oberen Wanne 41 gesammelt hat, und fällt in die Vorratsbehälter 41A der Wanne 41. Die Flüssigkeit in den Vorratsbehältern 41A siedet ebenfalls, und der Dampf der niedrig siedenden Komponenten, die aus dieser verdampft sind, strömt ebenfalls aus dem Auslass 45 heraus.
Andererseits sammeln sich in der unteren Wanne 42 hoch siedende Komponenten in dem in das Gehäuse 40 eingeleiteten Vergaserkraftstoff, und eine Flüssigkeit mit hoch siedenden Komponenten, die aus der Wanne 42 übergelaufen sind, fließt durch eine Leitung 53 und durch das Unterteil des Gehäuses 40 aus dem Auslass 46 heraus. Auf diese Weise wird der Vergaserkraftstoff in niedrigoktanigen Kraftstoff, der niedrig siedende Komponenten enthält, und hochoktanigen Kraftstoff fraktioniert, der hoch siedende Komponenten enthält.
Der Speichermengensensor 12, der die Speichermenge von hochoktanigem Kraftstoff erfasst, ist an dem Teiltank 10, der hochoktanigen Kraftstoff speichert, befestigt, wobei die erfasste Kraftstoff-Speichermenge als Signal in den Regler 1 eingegeben wird.
Der Speichergrößensensor 13, der die Speichermenge von niedrigoktanigem Kraftstoff erfasst, ist an dem niedrigoktanigen Kraftstoff speichernden Teiltank 11 befestigt, wobei die erfasste Kraftstoff-Speichermenge als Signal in den Regler 1 eingegeben wird.
Wenn Vergaserkraftstoff mit einer Research-Oktanzahl (RON) von 100 bei 80°C fraktioniert wird, beträgt das Volumen hoch siedender Vergaserkraftstoff-Komponenten mit hohem Molekulargewicht und einer hohen Oktanzahl von RON10, 8, d.h. hochoktaniger Kraftstoff, der erhalten wird, 45 Vol.-% des ursprünglichen Vergaserkraftstoffs, und das Volumen niedrig siedender Vergaserkraftstoff-Komponenten mit geringem Molekulargewicht und einer niedrigen Oktanzahl von RON94, d.h. niedrigoktaniger Kraftstoff, der erhalten wird, 55 Vol.-% des ursprünglichen Vergaserkraftstoffs.
Die Stufendestilliervorrichtung 9 ist so ausgeführt, dass die Fraktionierkapazität von hochoktanigem Kraftstoff und niedrigoktanigem Kraftstoff die Vergaserkraftstoffmenge übersteigt, die zum Zeitpunkt einer Spitzenlast des Motors 20 verbraucht wird.
Mit Bezug wieder auf 1 ist ein Kraftstoffleitungs-Drucksensor 14 in einem Kraftstoffkanal zwischen der Pumpe 15 variablen Drucks und dem Kraftstoff-Einspritzventil 17 angeordnet, wobei der detektierte Druck in der Kraftstoffleitung als Signal in den Regler 1 eingegeben wird.
Zusätzlich zu den oben erwähnten Signalen wird in den Regler ein Signal von einem Kurbelwellenwinkel-Sensor 31, der die Drehstellung und die Drehgeschwindigkeit des Motors 20 erfasst, und einen Gaspedaldrück-Sensor 32, der eine Größe des Gaspedaldrückens erfasst, eingegeben. Der Gaspedal-Drückgröße wird als Wert verwendet, der die Last des Motors 20 darstellt. Basierend auf der Last und der Drehgeschwindigkeit des Motors 20 bestimmt der Regler 1 den Laufbereich und das Betriebsverhältnis oder Mischverhältnis von hochoktanigem Kraftstoff und niedrigoktanigem Kraftstoff. Um Verbrennungszustände entsprechend dem Betriebsbereich zu realisieren, werden die Öffnungs-/Schließzeiten von Einlass- und Auslassventilen des Motors 20 über einen Mechanismus 19 verändert. Des Weiteren wird die Einspritzmenge von Kraftstoff, der durch das Kraftstoff-Einspritzventil 17 eingespritzt wird, und der Ausnutzungsgrad oder das Mischverhältnis von hochoktanigem Kraftstoff und niedrigoktanigem Kraftstoff gesteuert, indem der Restdruck der Hochdruckpumpe 16 mit intermittierendem Betrieb und der Druck der Pumpe 15 regelbaren Drucks gesteuert werden. Das Drehzahlverhältnis des Automatikgetriebes 21 wird ebenfalls gesteuert und die Temperatur der Stufendestilliervorrichtung 9 wird wie oben erwähnt geregelt.
Als Nächstes wird die Konstruktion der Kraftstoffeinspritzung 17 mit Bezug auf 2 beschrieben.
Die Kraftstoffeinspritzung 17 umfasst das Nadelventil 102, die Feder 103, die das Nadelventil 102 in die Schließrichtung drückt, und ein Rückschlagventil 110 innerhalb des Ventilgehäuses 101. Das Nadelventil 102 umfasst ein Teil 102A großen Durchmessers, das sich in einer in vertikaler Richtung des Ventilgehäuses 101 ausgebildeten Gleitöffnung 101A verschiebt, ein Teil 102C kleinen Durchmessers, das unter dem Teil 102A mit großem Durchmesser ausgebildet ist, ein kegelförmiges Teil 102B, das diese Teile verbindet, und ein konisches Teil 102D, das an der Spitze des Teils 102C mit kleinem Durchmesser ausgebildet ist.
Eine Einspritzöffnung 105 mündet an der Spitze des Ventilgehäuses 101, wobei diese Einspritzöffnung durch den konischen Teil 102B, der an der hinteren Seite der Einspritzöffnung 105 mit einem Ventilsitz 104 in Berührung kommt, geschlossen wird.
Ein oberer Kraftstoff-Sammler 108, der den kegelförmigen Teil 102B umgibt, und ein spitzenförmiger Kraftstoff-Sammler 106, der die Spitze des Teils 102C mit kleinem Durchmesser umgibt, sind in dem Ventilgehäuse 101 ausgebildet. Außerdem sind ein Kraftstoffkanal 107, der den spitzenförmigen Kraftstoff-Sammler 106 durch das Rückschlagventil 110 mit der Pumpe 15 variablen Drucks verbindet, und ein Kraftstoffkanal 109, der den oberen Kraftstoffsammler 108 mit der Hochdruckpumpe 16 mit intermittierendem Betrieb verbindet, ausgebildet.
Die dynamische Viskosität von hochoktanigem Kraftstoff ist höher als die dynamische Viskosität von niedrigoktanigem Kraftstoff, und seine Schmiereigenschaften bei hohem Druck sind geradezu ausgezeichnet. Deshalb wird hochoktaniger Kraftstoff auch zur Schmierung zwischen der Gleitöffnung 101A des Ventilkörpers 101 und dem Teil 102A großen Durchmessers genutzt.
Hochoktaniger Kraftstoff erreicht hohen Druck intermittierend aufgrund der Hochdruck-Einspritzpumpe 16 mit intermittierendem Betrieb. Eine aufwärts gerichtete Kraft, die der Kraftstoffdruck des oberen Kraftstoffsammlers 108 auf den unter hohem Druck stehenden kegeligen Teil 102B ausübt, überwindet die Druckkraft der Feder 103 und hebt das Nadelventil 102 an. Folglich trennt sich der kegelige Teil 102B von den Ventilsitz 104, die Kraftstoffeinspritrung 17 öffnet, und es wird Kraftstoff eingespritzt. Auf diese Weise hebt sich das Nadelventil 102 intermittierend entsprechend dem Förderdruck der Hochdruck-Einspritrpumpe 16 mit intermittierendem Betrieb, was bei hohem Druck intermittierend ist.
Andererseits wird niedrigoktaniger Kraftstoff in den spitzenförmigen Kraftstoffsammler 106 über den Kraftstoffkanal 107 von der Pumpe 15 regelbaren Drucks eingeleitet.
Wenn der Zuführdruck von niedrigoktanigem Kraftstoff höher ist als der Restdruck, wenn eine intermittierende Einspritzung von hochoktanigem Kraftstoff beendet ist, sammelt sich eine große Menge von niedrigoktanigem Kraftstoff in dem spitzenförmigen Kraftstoffsammler 106, und es wird niedrigoktaniger Kraftstoff erst eingespritzt, wenn sich das Nadelventil 102 das nächste Mal öffnet.
Umgekehrt sammelt sich in dem spitzenförmigen Kraftstoffsammler 106 der Kraftstoffeinspritzung kein niedrigoktaniger Kraftstoff, wenn der Zuführdruck von niedrigoktanigem Kraftstoff kleiner oder gleich dem Restdruck ist, wenn eine intermittierend Einspritzung von hochoktanigem Kraftstoff beendet ist, und der größte Teil des eingespritzten Kraftstoffs, wenn das Nadelventil 102 öffnet, ist hochoktaniger Kraftstoff. Das Einspritzverhältnis von hochoktanigem Kraftstoff und niedrigoktanigem Kraftstoff kann daher in Abhängigkeit vom Zuführdruck des niedrigoktanigen Kraftstoffs eingestellt werden.
Die Einspritzmenge der Kraftstoffeinspritzung 17 verändert sich entsprechend der Last. In der vorliegenden Lehre wird, nachdem der Regler 1 die Einspritzmenge bestimmt, das Verhältnis von hochoktanigem Kraftstoff und niedrigoktanigem Kraftstoff im eingespritzten Kraftstoff festgelegt, und der Restdruck der Hochdruck-Einspritzpumpe 15 mit intermittierendem Betrieb wird festgelegt, so dass das bestimmte Verhältnis realisiert wird.
Die Hochdruckperiode der Hochdruck-Einspritzpumpe 16 mit intermittierendem Betrieb entspricht der Ventilöffnungsperiode des Nadelventils 102. Folglich wird die gesamte Einspritzmenge von hochoktanigem Kraftstoff und niedrigoktanigem Kraftstoff durch den Zeitraum des Hochdrucks der Hochdruck-Einspritzpumpe 16 mit intermittierendem Betrieb bestimmt.
Die Folge davon ist, dass es möglich ist, die Kraftstoffeinspritzmenge und das Verhältnis von hochoktanigem Kraftstoff zu niedrigoktanigem Kraftstoff in der Einspritzmenge zu steuern, indem die Hochdruckperiode der Hochdruck-Einspritzpumpe 16 mit intermittierendem Betrieb und entweder der Restdruck der Hochdruck-Einspritzpumpe 16 mit intermittierendem Betrieb oder der Austrittdruck der Pumpe 15 regelbaren Drucks gesteuert werden.
Diese Steuerung ist sowohl in dem Fall effektiv, wenn die Kraftstoffeinspritzung 17 in den Einlasskanal des Motors Kraftstoff einspritzt, als auch in dem Fall, wenn sie direkt Kraftstoff in den Zylinder einspritzt.
Der Regler 1 bestimmt einen Fremdzündungsbereich (A1) und einen Selbstzündungsbereich, indem eine in 3 dargestellte Bildvorlage aufgesucht wird, die auf der Last und der Drehgeschwindigkeit des Motors 20 basiert, und unterscheidet einen Nutzungsbereich B für hochoktanigen Kraftstoff, einen Nutzungsbereich A2 für gemischten Kraftstoff und einen Nutzungsbereich C für niedrigoktanigen Kraftstoff, wenn die Laufzustände so bestimmt wurden, dass sie dem Selbstründungsbereich entsprechen.
Die Bildvorlage von 3 wird zuvor in einem ROM des Reglers 1 gespeichert.
Die drei Bereiche B, A2 und C im Selbstründungsbereich werden durch die Last des Motors 20 unterschieden.
In den Bereichen A1, A2 kann hochoktaniger Kraftstoff oder niedrigoktaniger Kraftstoff verwendet werden, oder diese können in einem willkürlichen Mischverhältnis gemischt werden. Im Bereich B wird auf Grund der hohen Last hochoktaniger Kraftstoff verwendet, der selten Klopfen verursacht, und im Bereich C wird auf Grund der niedrigen Last niedrigoktaniger Kraftstoff, der eine ausgezeichnete Verbrennungsstabilität aufweist, verwendet.
Es werden jetzt die Eigenschaften der drei Bereiche B, A2 und C im Selbstründungsbereich ausführlich beschrieben. Im Verwendungsbereich B für hochoktanigen Kraftstoff, der hohen Motorlasten entspricht, ist der Selbstentründungsbereich durch das Klopfen eingeschränkt. Somit ist es wünschenswert, die Oktanzahl des Kraftstoffes zu erhöhen, um das Kompressionsverhältnis niedrig zu machen und somit den internen Wert der Abgasrückführung (EGR) zu verringern. Andererseits ist es im Bereich C geringer Last, der geringen Motorenbelastungen entspricht, wünschenswert, die Oktanzahl des Kraftstoffs zu senken, um das Kompressionsverhältnis hoch zu machen und den internen Wert der EGR zu erhöhen, um eine Selbstentzündung des mageren Kraftstoff-Luft-Gemisches zu unterstützen. Im Bereich A2 ist es wünschenswert, dass die Oktanzahl des Kraftstoffs, das Kompressionsverhältnis und der interne Wert der EGR sich auf den Zwischenniveaus zwischen denen der Bereiche B und C befinden. Von den oben erwähnten Zuständen wird eine Erhöhung und Senkung des Kompressionsverhältnisses und des internen Wertes der EGR erzielt, indem die Öffnungs-/Schließsteuerzeiten der Einlass- und Auslassventile über den veränderlichen Ventilmechanismus 19 verändert werden.
Als Nächstes wird der veränderliche Ventilmechanismus 19 beschrieben. Der veränderliche Ventilmechanismus 19 ist eine Vorrichtung, mit der der Motor 20 ausgerüstet ist, um die Öffnung-/Schließsteuerzeiten der Einlass- und Auslassventile zu verändern. Die Vorrichtung, die durch die vom Japanischen Patentamt 1997 veröffentlichte Druckschrift Tokkai Hei 9-242520 oder die vom Japanischen Patentamt 2000 veröffentlichte Druckschrift Tokkai Hei 2000-73797 offenbart ist, kann als veränderlicher Ventilmechanismus 19 verwendet werden.
Der veränderliche Ventilmechanismus 19 schließt die Auslassventile in der Mitte des Ausstoßtaktes und schließt die Einlassventile in der Mitte des Einlasstaktes, damit eine Periode bewirkt wird, in der sowohl die Einlassventile als auch die Auslassventile geschlossen sind oder die Schließsteuerzeit der Einlassventile verzögert ist, um das effektive Kompressionsverhältnis des Motors 20 zu reduzieren. Speziell werden entsprechend eines Eingangssignals vom Regler 1 abwechselnd vier Arten von Ventilsteuerzeiten angewandt, die in den 7A bis 7D dargestellt sind. Im Bereich A1 wird die in 7A gezeigte Steuerzeit T3 genutzt, im Bereich A2 wird die in 7B gezeigte Steuerzeit T1 genutzt, im Bereich B wird die in 7C gezeigte Steuerzeit T2 genutzt und im Bereich C wird die in 7D gezeigte Steuerzeit T4 genutzt.
Unter den Bedingungen einer Kompressionszündung führt der Regler 1 aufgrund der Funktion des veränderlichen Ventilmechanismus 19 eine Steuerung der restlichen Gasmenge im Motor, d.h. der interne Wert Abgasführung (interner Wert der EGR) und eine Steuerung des Kompressionsverhältnisses durch, um die erforderliche Temperatur und den erforderlichen Druck für eine Verbrennung mit Kompressionszündung zu erhalten.
Unter den Bedingungen einer Fremdzündung reduziert der Regler 1 das Kompressionsverhältnis des Motors 20 wesentlich, um das zur Fremdzündung erforderliche Kompressionsverhältnis zu realisieren.
Im Bereich C geringer Last führt der Regler 1 zur Unterstützung von Selbstzündung eine Energieergänzung des Kraftstoff-Luft-Gemisches durch Hilfszündung von der Zündkerze 18 aus. Dies soll eine Bildung von aktiven freien Radikalen im Kraftstoff-Luft-Gemisch durch Hilfszündung der Zündkerze 18 während oder nach einer Kraftstoffeinspritzung unterstützen und findet vorbehaltlich der Bedingung statt, dass diese Zündung nicht den Kraftstoff entzündet.
Als Nächstes wird mit Bezug auf die Ablaufdiagramme von 4A bis 4C die Kraftstoffzuführung zu dem Motor 20 und eine durch den Regler 1 vollzogene Verbrennungssteuerung beschrieben. Diese Steuerroutine wird in einem Zeitintervall von 10 ms durchgeführt.
Als erstes wird im Schritt S102 ein Betriebsbereich basierend auf der Last und der Drehgeschwindigkeit des Motors 20 festgestellt, indem die Bildvorlage von 3 aufgesucht wird. Die Last wird berechnet, indem vorher ein Eingangssignal vom Gaspedal-Drücksensor 32 um eine vorgegebene Verarbeitung ergänzt wird. Die Drehgeschwindigkeit wird berechnet, indem vorher ein Eingangssignal vom Kurbelwellenwinkel-Sensor 31 um eine vorgegebene Verarbeitung ergänzt wird.
Wenn der Laufbereich einem der Bereiche A1 oder A2 im Schritt S102 entspricht, schreitet die Routine zum Schritt S110 fort. Wenn der Laufbereich dem Bereich B entspricht, schreitet die Routine zum Schritt S140 von 4B fort. Wenn der Laufbereich dem Bereich C entspricht, schreitet die Routine zum Schritt S170 von 4C fort.
Im Schritt S110 wird eine Speichermenge QH des hochoktanigen Kraftstoffes im Teiltank 10 und eine Speichermenge QL des niedrigoktanigen Kraftstoffes im Teiltank 11, die auf Eingangsignalen von den Speichermengen-Sensoren 12 und 13 basieren, gelesen. In einem folgenden Schritt S112 werden die Speichermengen mit einem Mindestwert MIN verglichen.
Wenn nur QH kleiner oder gleich dem Mindestwert MIN der Speichermengen QH und QL ist, schreitet die Routine zum Schritt S116 fort. Hier wird der Förderdruck der Pumpe 15 regelbaren Drucks weitgehend erhöht, so dass nur niedrigoktaniger Kraftstoff eingespritzt wird.
Nach dieser Verarbeitung schreitet die Routine zum Schritt S136 fort.
Wenn nur QL dem Mindestwert MIN der Speichermengen QH und QL im Schritt S112 entspricht oder kleiner als dieser ist, schreitet die Routine zum Schritt S134 fort. Hier wird der Förderdruck der Pumpe 15 regelbaren Drucks weitgehend erhöht, so dass nur hochoktaniger Kraftstoff eingespritzt wird.
Nach dieser Verarbeitung schreitet die Routine zum Schritt S136 fort.
Wenn keiner dieser Fälle im Schritt S112 erfüllt ist, d. h. wenn beide der Speichermengen QH und QL größer als der Mindestwert MIN sind, oder beide dem Mindestwert MIN entsprechen oder kleiner als dieser sind, schreitet die Routine zum Schritt S122 fort. Hier wird bestimmt, ob die Speichermenge QH des hochoktanigen Kraftstoffs größer als die Speichermenge QL des niedrigoktanigen Kraftstoffs ist oder nicht.
Wenn QH > QL ist, schreitet die Routine zum Schritt S130 fort und der Förderdruck der Pumpe 15 regelbaren Drucks wird reduziert, um den Ausnutzungsgrad von niedrigoktanigem Kraftstoff zu verringern. Nach dieser Verarbeitung schreitet die Routine zum Schritt 136 fort.
Andererseits schreitet die Routine, wenn QH ≤ QL ist, zum Schritt S126 fort, und der Förderdruck der Pumpe 15 variablen Drucks wird erhöht, so dass der Ausnutzungsgrad von niedrigoktanigem Kraftstoff erhöht wird. Nach dieser Verarbeitung schreitet die Routine zum Schritt S136 fort.
Im Schritt S136 wird bestimmt, ob der Laufbereich des Motors 20 dem Bereich A1 oder dem Bereich A2 entspricht oder nicht.
Wenn er dem Bereich A1 entspricht, in dem Fremdzündung durchgeführt wird, stellt die Routine die Ventilsteuerzeit auf die Steuerzeit T3 für Fremdzündung im Schritt S138 ein, gibt ein Zündungssignal aus, und die Routine wird beendet.
Wenn der Laufbereich dem Bereich A2 entspricht, in dem Selbstzündung im Schritt S136 durchgeführt wird, stellt die Routine die Ventilsteuerzeit auf die Steuerzeit T1 für Selbstzündungen im Schritt S139 ein, und die Routine wird beendet.
So wird Kraftstoffeinspritzung in den Bereichen A1 und A2 durchgeführt, wenn nur eine der Speichermenge QH hochoktanigen Kraftstoffs oder der Speichermenge QL niedrigoktanigen Kraftstoffs dem Mindestwert MIN entspricht oder kleiner als dieser ist, indem nur die übrig bleibende Speichermenge verwendet wird. In anderen Fällen wird der Ausnutzungsgrad der größeren Speichermenge erhöht.
Daher wird der Ausnutzungsgrad von Kraftstoff so gesteuert, dass die Speichermenge QH des hochoktanigen Kraftstoffs und die Speichermenge QL des niedrigoktanigen Kraftstoffs immer ausgeglichen sind.
Wenn der Laufbereich des Motors 20 dem Bereich B im Schritt S102, wie oben erwähnt, entspricht, schreitet die Routine zum Schritt S140 von 4B fort.
Im Schritt 140 wird die Speichermenge QH des hochoktanigen Kraftstoffs im Teiltank 10 und die Speichermenge QL des niedrigoktanigen Kraftstoffs im Teiltank 11 basierend auf den Eingangssignalen von den Speichermengen-Sensoren 12 und 13 gelesen.
Im nächsten Schritt S142 wird bestimmt, ob die Speichermenge QH des hochoktanigen Kraftstoffs dem Mindestwert MIN entspricht oder kleiner ist als dieser, oder nicht.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung von Schritt S142 negativ ist, schreitet die Routine zum Schritt S148 fort. Hier wird der Förderdruck der Pumpe 15 variablen Drucks weitgehend reduziert, so dass nur hochoktangger Kraftstoff eingespritzt wird. Die Ventilsteuerzeit wird anschließend auf die Steuerzeit T2 für Selbstzündung im Bereich B in Schritt S150 eingestellt, und die Routine wird beendet.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung im Schritt S142 positiv ist, schreitet die Routine zum Schritt S154 fort. Hier wird der Förderdruck der Pumpe 15 variablen Drucks erhöht, so dass der Ausnutzungsgrad von niedrigoktanigem Kraftstoff erhöht wird. Nach dieser Verarbeitung schreitet die Routine zum Schritt S156 fort.
Im Schritt S156 wird bestimmt, ob sich die Speichermenge QH von hochoktanigem Kraftstoff erhöht hat oder nicht.
Wenn sich QH erhöht hat, hält die Routine den Förderdruck der Pumpe variablen Drucks auf dem in Schritt S154 eingestellten Druck, und die Routine schreitet zum Schritt S168 fort
Im Schritt S168 wird die Ventilsteuerzeit auf die Steuerzeit T2 für Selbstzündung im Bereich B eingestellt, und die Routine wird beendet.
Andererseits schreitet die Routine, wenn sich QH im Schritt S156 nicht erhöht, zum Schritt S160 fort. Hier wird der Förderdruck der Pumpe 15 variablen Drucks weitgehend erhöht, so dass nur niedrigoktaniger Kraftstoff eingespritzt wird. Anschließend wird die Ventilsteuerzeit auf die Steuerzeit T3 für Selbstzündung im Schritt S162 eingestellt, ein Zündungssignal ausgegeben, und die Routine wird beendet. Das heißt, in dem Bereich B, wo die Verbrennung mit Selbstzündung durch hochoktanigen Kraftstoff vollzogen werden sollte, wenn nur die Speichermenge QH des hochoktanigen Kraftstoffs nicht ausreichend ist, wird die relative Zunahme bei der Speichermenge QH hochoktanigen Kraftstoffs unterstützt, indem Fremdzündung durch niedrigoktanigen Kraftstoff vollzogen wird, ohne Selbstzündung durchzuführen.
Wenn der Laufbereich des Motors 20 dem Bereich C im oben erwähnten Schritt S102 entspricht, schreitet die Routine zum Schritt S170 von 4C fort.
Hier wird die Speichermenge QH hochoktanigen Kraftstoffes im Teiltank 10 und die Speichermenge QL niedrigoktanigen Kraftstoffes im Teiltank 11 basierend auf den Eingangsignalen von den Speichermesseinrichtungen 12, 13 gelesen.
In dem folgenden Schritt S172 wird bestimmt, ob nur die Speichermenge QL niedrigoktanigen Kraftstoffes dem Mindestwert MIN entspricht oder kleiner ist als dieser, oder nicht.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung im Schritt S172 negativ ist, schreitet die Routine zum Schritt S178 fort.
Hier wird der Förderdruck der Pumpe 15 variablen Drucks weitgehend erhöht, so dass nur niedrigoktaniger Kraftstoff entsprechend dem Bereich C eingespritzt wird.
Nach dieser Verarbeitung wird die Ventilsteuerzeit auf die Steuerzeit T4 für Selbstzündung im Bereich C in Schritt S180 eingestellt, und die Routine wird beendet.
Wenn das Ergebnis der Bestimmung im Schritt S172 positiv ist, schreitet die Routine zum Schritt S184 fort.
Hier wird der Förderdruck der Pumpe 15 variablen Drucks reduziert, so dass der Ausnutzungsgrad von hochoktanigem Kraftstoff erhöht ist. Nach dieser Verarbeitung schreitet die Routine zum Schritt S186 fort.
Im Schritt S186 wird bestimmt, ob sich die Speichermenge QL niedrigoktanigen Kraftstoffes erhöht hat oder nicht.
Wenn sich QL erhöht hat, hält die Routine im Schritt S194 den Förderdruck der Pumpe 15 variablen Drucks auf dem im Schritt S184 eingestellten Druck, und die Routine schreitet zum Schritt 198 fort.
Im Schritt S198 wird die Ventilsteuerzeit als die Steuerzeit T4 für Selbstzündung im Bereich C eingestellt, ein Zündungssignal ausgegeben, und die Routine wird beendet.
Andererseits schreitet die Routine, wenn sich QL im Schritt 186 nicht erhöht hat, zum Schritt S188 fort.
Hier wird der Druck der Pumpe 15 variablen Drucks weitgehend reduziert, so dass nur hochoktaniger Kraftstoff eingespritzt wird. Anschließend wird die Ventilsteuerzeit als die Steuerzeit T3 für Fremdzündung in Schritt S192 eingestellt, wird ein Zündungssignal ausgegeben, und die Routine wird beendet. Das heißt, im Bereich C, wo Verbrennung mit Selbstzündung durch niedrigoktanigen Kraftstoff vollzogen werden sollte, wenn nur die Speichermenge QL niedrigoktanigen Kraftstoff nicht ausreichend ist, wird eine relative Zunahme bei der Speichermenge QL niedrigoktanigen Kraftstoffs unterstützt, indem Fremdzündung durch hochoktanigen Kraftstoff vollzogen wird, ohne Selbstzündung auszuführen.
Die Speichermenge QL von niedrigoktanigem Kraftstoff und die Speichermenge QH von hochoktanigem Kraftstoff werden immer gesteuert, indem die oben erwähnte Routine in der ausgeglichenen Richtung ausgeführt wird.
Deshalb können die beiden Kraftstoffarten effektiv verwendet werden, ohne dass die Abgabe einer Kraftstoffart vollzogen wird und ein Überschuss der anderen Art übrig bleibt, und ohne dass die Anzahl erneuter Befüllungen des Haupttanks 18 zunimmt.
Die Volumenausbeute von hochoktanigem Kraftstoff und niedrigoktanigem Kraftstoff beträgt 45 zu 55. In der Verarbeitung der Schritte S112, S122, S142 und S172 mit den Speichermengen QH, QL der beiden Teiltanks 10, 11 kann für jede Speichermenge ein Korrekturwert genutzt werden, der die Volumenausbeute berücksichtigt. Zum Beispiel sei angenommen, dass die tatsächliche Speichermenge von hochoktanigem Kraftstoff 0,9 QH und die tatsächliche Speichermenge von niedrigoktanigem Kraftstoff 1,1 QL ist. Das heißt, ein Verbrauch von hochoktanigem Kraftstoff kann unterdrückt werden, indem die Speichermenge von hochoktanigem Kraftstoff, der eine geringe Ausbeute aufweist, klein veranschlagt wird.
Ferner ist es auch möglich, die Teiltanks 10 und 11 auf unterschiedliche Kapazitäten und den Ausnutzungsgrad von hochoktanigem Kraftstoff und niedrigoktanigem Kraftstoff entsprechend einer Bildvorlage einzustellen, die entsprechend dem Unterschied in den Kapazitäten definiert ist. Das heißt, die Bildvorlage kann zum Beispiel so ausgeführt sein, dass der Ausnutzungsgrad von Kraftstoff, der in einem Teiltank hoher Kapazität gespeichert wird, auf einen hohen Wert einzustellen ist.
In jedem Laufbereich kann, wenn eine der Kraftstoffspeichermengen der Teiltanks 10, 11, die durch die Speichermengen-Sensoren 12, 13 detektiert wurden, einen vorgegebenen oberen Grenzwert überschreitet, verhindert werden, dass die Speichermenge der Teiltanks 10, 11 übermäßig wird, indem hauptsächlich dieser Kraftstoff verwendet wird.
Alternativ dazu kann verhindert werden, dass die Speichermenge der Teiltanks 10, 11 übermäßig wird, falls die Speichermenge des anderen Kraftstoffs größer ist als der Mindestwert MIN, indem eine Fraktionierung durch die Stufendestilliervorrichtung 9 unterbrochen wird.
Aufgrund des oben erwähnten Vorgangs kann der Verbrauch jedes Kraftstoffs ausgeglichen werden, während Kraftstoff mit zwei unterschiedlichen Oktanzahlen verwendet wird, der durch Fraktionierung entsprechend dem Laufbereich erhalten wird.
Die Kraftstoff-Speichermengen der Teiltanks 10,11 sind nicht unverhältnismäßig und die Gesamtmenge des Vergaserkraftstoffs im Haupttank wird ohne Verlust verbraucht. Daher kann der Bereich Verbrennung mit Selbstzündung vergrößert werden, indem zwei Kraftstoffarten verwendet werden, ohne die Häufigkeit einer erneuten Befüllung des Haupttanks 8 zu erhöhen oder Kraftstoff unnötig zu verbrauchen, was zur Reduzierung von Kraftstoffverbrauch beiträgt und den Wirkungsgrad der Abgasreinigung verbessert.
Wenn eine Steuerung der Kraftstoffzuführung ausgeführt wird, die den Verbrauchsausgleich von hochoktanigem Kraftstoff und niedrigoktanigem Kraftstoff berücksichtigt, und wenn die Speichermenge QH hochoktanigen Kraftstoffs unter den Mindestwert MIN abfällt, kann es passieren, dass hochoktaniger Kraftstoff nicht in den Motor 20 eingeleitet wird, selbst wenn die Verbrennungsart des Motors 20 hochoktanigen Kraftstoff erfordert.
In diesem Fall, wenn nur niedrigoktaniger Kraftstoff in den Motor 20 eingeleitet wird, nimmt das abgegebene Drehmoment des Motors 20 ab. In einem solchen Fall kann eine Abnahme der Laufleistung des Fahrzeugs vermieden werden, indem die variable Drehzahlsteuerung des Automatikgetriebes 21 mit der Steuerung der Kraftstoffzuführung kombiniert wird.
5 zeigt verschiedene Hochschalt-Charakteristiken, wenn der Motor 20 und das Automatikgetriebe 21 im Fahrzeug eingebaut sind, und wenn hochoktaniger Kraftstoff und niedrigoktaniger Kraftstoff mit der oben erwähnten Steuerung der Kraftstoffzuführung verwendet werden. Die Zahlen in der Abbildung zeigen den Drehzahlbereich des Automatikgetriebes, 1 entspricht dem ersten Gang und 4 entspricht dem oberen Gang.
Die durchgezogene Linie in der Abbildung zeigt das Geschwindigkeits-Änderungsmuster wenn hochoktaniger Kraftstoff wie benötigt verwendet werden kann.
Wenn aufgrund einer Verknappung von hochoktanigem Kraftstoff niedrigoktaniger Kraftstoff eingesetzt wird, obwohl der Laufbereich den Einsatz hochoktanigen Kraftstoffs erfordert, ändert der Regler 1 die Hochschalt-Charakteristik zu den Charakteristiken, die durch die gestrichelte Linie in der Abbildung dargestellt sind. Das heißt, der Punkt der Geschwindigkeitsänderung wird vom normalen Muster zu der Seite hoher Geschwindigkeit bewegt. Auf Grund dieser Änderung kann die Absenkung des Drehmoments, die den Einsatz niedrigoktanigen Kraftstoffs begleitet, kompensiert werden, und es kann eine Beschleunigungscharakteristik der gleichen Größenordnung wie die normalen Charakteristiken erzielt werden. Obwohl in der Abbildung nicht dargestellt, bewegen die Charakteristiken während des Runterschaltens auch den Punkt der Geschwindigkeitsänderung zu der Seite hoher Geschwindigkeiten. Damit kann durch Kombination der Steuerung der Kraftstoffzufuhr und der Steuerung des Drehzahlverhältnisses eine Abnahme der Laufleistung des Fahrzeugs unterdrückt werden, während guter Ausgleich beim Verbrauch von hochoktanigem Kraftstoff und niedrigoktanigem Kraftstoff aufrechterhalten wird.
Wenn anstelle eines normalen Automatikgetriebes ein stufenloses Getriebe (CVT) verwendet wird, ist die gleiche Verarbeitung möglich, indem das Drehzahlverhältnis, das entsprechend der Gaspedalöffnung erhalten wird, und die Fahrzeuggeschwindigkeit mit einem festen Koeffizient multipliziert wird, oder indem die Bildvorlage, die das Drehzahlverhältnis bereitstellt, umgeschaltet wird. Eine andere Ausführung gemäß der vorliegenden Lehre, die sich auf eine Trennung von Vergaserkraftstoff bezieht, wird jetzt mit Bezug auf 8 beschrieben.
Mach dieser Ausführung wird Vergaserkraftstoff anstelle der Stufendestilliervorrichtung 9 durch einen Abscheider 120, der Silicagel verwendet, zu hochoktanigem Kraftstoff und niedrigoktanigem Kraftstoff separiert.
Wenn Vergaserkraftstoff mit Silicagel in Berührung kommt, werden die aromatischen Bestandteile hoher Oktanzahl im Vergaserkraftstoff an dem Silicagel absorbiert, und die Oktanzahl des Vergaserkraftstoffs wird abnehmen. Der Abscheider 120 separiert Verga serkraftstoff zu hochoktanigem Kraftstoff und niedrigoktanigem Kraftstoff, indem diese Charakteristik genutzt wird.
Der Abscheider 120 ist mit einem Paar von Absorbern 123, 124 mit eingebauten Filtern 121, 122, die als wesentlichen Bestandteil Silicagel verwenden, versehen.
Der Absorber 123 ist mit einer elektrischen Heizung 125 versehen, die aufgrund elektrischer Leistung einer Batterie 127 über den Schalter 126 Wärme erzeugt. Der Absorber 124 ist mit einer elektrischen Heizung 129 versehen, die aufgrund elektrischer Leistung der Batterie 127 über den Schalter 128 Wärme erzeugt.
Der Kraftstoff des Haupttanks, nicht dargestellt, wird selektiv in die Absorber 123 und 124 durch ein Umschaltventil 130 eingeleitet. Kraftstoff, der durch den Absorber 123 hindurch geht, fließt in den Teiltank 10, der hochoktanigen Kraftstoff speichert, oder den Teiltank 11, der niedrigoktanigen Kraftstoff über das Umschaltventil 131 speichert. Ein Luftkühler 133 ist in einem Einlasskanal zum Teiltank 10, der den hochoktanigen Kraftstoff speichert, vorgesehen. Kraftstoff, der durch den Absorber 124 hindurch geht, fließt durch ein Umschaltventil 132 in den Teiltank 10 oder 11.
In der Abbildung veranlasst das Umschaltventil 130, dass Vergaserkraftstoff in den Absorber 124 fließt. In diesem Zustand wird die elektrische Heizung 129 des Absorbers 124 nicht mit Strom versorgt. In dem Vergaserkraftstoff, der den Silicagel-Filter 122 im Absorber 124 durchläuft, werden aromatische Bestandteile des hochoktanigen Kraftstoffs an dem Silicagel absorbiert, so dass der Kraftstoff niedrigoktaniger Kraftstoff wird, der aus dem Absorber 124 heraus fließt. Das Umschaltventil 132 leitet diesen niedrigoktanigen Kraftstoff in den Teiltank 11.
Andererseits wird die elektrische Heizung 125 im Absorber 123 über den Schalter 126 mit Strom versorgt.
Die Temperatur im Absorber 123 steigt daher an, die aromatischen Bestandteile mit hoher Oktanzahl, die der Silicagel-Filter 121 absorbiert hat, verdampfen und entweichen aus dem Filter 121. Diese aromatischen Bestandteile werden über das Umschaltventil 131 vom Absorber 123 in den Kühler 133 der Luftkühlung geleitet und fließen, nachdem sie durch den Kühler 133 der Luftkühlung gekühlt und verflüssigt wurden, als hochoktaniger Kraftstoff in den Teiltank 10.
Wenn die Entfernung von aromatischen Bestandteilen aus dem Filter 121 des Absorbers 123 beendet ist und der Filter 122 des Absorbers 124 die aromatischen Bestandteile vollkommen absorbiert hat, werden die Umschaltventile 130, 131 und 132 umgeschaltet. Gleichzeitig wird der Schalter 126 ausgeschaltet und der Schalter 126 eingeschaltet.
Die Folge ist, dass der Vergaserkraftstoff des Haupttanks über das Umschaltventil 130 in den Absorber 123 eingeleitet wird, und nachdem der Filter 121 in dem Absorber 123 aromatische Bestandteile absorbiert hat, der Kraftstoff von dem Umschaltventil 131 als niedrigoktaniger Kraftstoff in den Teiltank 11 fließt. Andererseits werden im Absorber 124 aromatische Bestandteile von dem Filter 122 aufgrund der Wärme der elektrischen Heizung 129 ausgeschaltet. Diese getrennten Bestandteile werden über das Umschaltventil 132 zum Luftkühler 133 geleitet und anschließend, nachdem sie durch den Luftkühler 133 verflüssigt wurden, fließen sie als hochoktaniger Kraftstoff in den Teiltank 10.
Folglich kann der Vergaserkraftstoff zu hochoktanigem Kraftstoff und niedrigoktanigem Kraftstoff separiert werden, indem Vergaserkraftstoff in den einen der Absorber 123, 124 eingeleitet wird und der andere Absorber wiederum erwärmt wird.
In den oben erwähnten Ausführungen wurde der Vergaserkraftstoff zum Beispiel zu zwei Kraftstoffarten separiert, wobei er jedoch auch zu mehreren Typen für eine Verwendung entsprechend der Notwenigkeit separiert werden kann.
In diesem Fall kann die Stufendestilliervorrichtung zum Beispiel mehrere Fraktioniertemperaturen nutzen und die unterschiedlichen Kraftstoffarten jeweils in einer gleichen Anzahl von Teiltanks speichern. Um diese Kraftstoffe zweckmäßig einzusetzen, können außerdem mehrere Kraftstoffeinspritzventile oder mehrere Hochdruck-Einspritzpumpen mit intermittierendem Betrieb eingesetzt werden.

Claims

Vorrichtung zum Zuführen von Kraftstoff in einem Kraftstofftank (8) zu einem Verbrennungsmotor (20), der mit einem automatischen Getriebe (21) verbunden ist, die umfasst: eine Trennvorrichtung (9, 120), die Kraftstoff in dem Kraftstofftank (8) in mehrere Kraftstoffkomponenten trennt, die eine hochoktanige Kraftstoffkomponente und eine niederoktanige Kraftstoffkomponente umfassen; einen Sensor (31, 32), der einen Laufzustand des Motors (20) erfasst; und einen Mechanismus (1, 10, 11, 15, 16, 17), der dem Motor (20) die mehreren Kraftstoffkomponenten zuführt, wobei der Mechanismus (1,10, 11, 15–17) einen ersten Teiltank (10), der die hochoktanige Kraftstoffkomponente speichert, und einen zweiten Teiltank (11), der die niederoktanige Kraftstoffkomponente speichert, sowie einen Mikroprozessor (1) umfasst, der so programmiert ist, dass er ein Verhältnis der dem Motor (20) zugeführten Kraftstoffkomponenten in Abhängigkeit vom Laufzustand des Motors (20) bestimmt, dadurch gekennzeichnet, dass: die Vorrichtung des Weiteren einen ersten Sensor (12), der eine Speichermenge des ersten Teiltanks (10) erfasst, und einen zweiten Sensor (13) umfasst, der eine Speichermenge des zweiten Teiltanks (11) erfasst, und der Mikroprozessor (1) des weiteren so programmiert ist, dass er dem Motor (20) die niederoktanige Kraftstoffkomponente zuführt, wenn die Speichermenge des ersten Teiltanks (10) einer ersten vorgegebenen Menge entspricht oder geringer ist als diese, während die Speichermenge des zweiten Teiltanks (11) größer ist als eine vorgegebene zweite Menge (S160), und einen Drehzahländerungsablauf des Getriebes (21) in einer Richtung variiert, in der eine Verringerung eines Ausgangsdrehmomentes des Motors (20) aufgrund der Verwendung der niederoktanigen Kraftstoffkomponente ausgeglichen wird.
Kraftstoffzuführvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zuführmechanismus (1, 10, 11, 15, 16, 17) des Weiteren eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung (17) umfasst, die die mehreren Kraftstoffkomponenten entsprechend dem durch den Mikroprozessor (1) bestimmten Verhältnis einspritzt.
Kraftstoffzuführvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die niederoktanige Kraftstoffkomponente eine niedrigere Oktanzahl hat als die hochoktanige Kraftstoffkomponente und der Sensor (31, 32) einen Sensor (32), der eine Last des Motors (20) erfasst, sowie einen Sensor (31) umfasst, der eine Drehgeschwindigkeit des Motors (20) erfasst.
Kraftstoffzuführvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (20) einen Motor (20) umfasst, der Verdichtungs-Selbstzündung durchführt, und der Mikroprozessor (1) des Weiteren so programmiert ist, dass er die hochoktanige Kraftstoffkomponente in den dem Motor (20) zugeführten Kraftstoffkomponenten vergrößert, wenn die Last des Motors (20) in einem vorgegebenen ersten Lastbereich liegt (S148), und die niederoktanige Kraftstoffkomponente in den dem Motor (20) zugeführten Kraftstoffkomponenten vergrößert, wenn die Last des Motors (20) in einem zweiten Lastbereich liegt, der geringeren Lasten entspricht als der erste Lastbereich (S178).
Kraftstoffzuführvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor (1) des Weiteren so programmiert ist, dass er die Speichermenge des ersten Teiltanks (10) und die Speichermenge des zweiten Teiltanks (11) vergleicht und die Kraftstoffkomponente einer größeren Speichermenge in den dem Motor (20) zugeführten Kraftstoffkomponenten vergrößert, wenn die Last des Motors (20) in einem Bereich zwischen dem ersten Lastbereich und dem zweiten Lastbereich liegt (S198).
Kraftstoffzuführvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor (1) des Weiteren so programmiert ist, dass er nur die hochoktanige Kraftstoffkomponente zuführt, wenn die Speichermenge des zweiten Teiltanks der vorgegebenen zweiten Menge entspricht oder geringer ist als diese und die Speichermenge des ersten Teiltanks (10) größer ist als die vorgegebene erste Menge (S188).
Kraftstoffzuführvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (20) einen Motor (20) umfasst, der Verdichtungs-Selbstzündung und Funkenzündung durchführt, und der Mikroprozessor (1) des Weiteren so programmiert ist, dass er die Speichermenge des ersten Teiltanks (10) und die Speichermenge des zweiten Teiltanks (11) vergleicht und die Kraftstoffkomponente einer größeren Speichermenge in den dem Motor (20) zugeführten Kraftstoffkomponenten vergrößert, wenn der Motor (20) Funkenzündung durchführt (S126, S130).
Kraftstoffzuführvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikroprozessor (1) des Weiteren so programmiert ist, dass er die niederoktanige Kraftstoffkomponente in den dem Motor (20) zugeführten Kraftstoffkomponenten vergrößert, wenn die Last des Motors (20) in einem vorgegebenen ersten Lastbereich liegt und die Speichermenge des ersten Teiltanks (10) einer vorgegebenen Menge entspricht oder größer ist als diese (S154), und den Motor (20) so steuert, dass die dem Motor (20) zugeführte niederoktanige Kraftstoffkomponente Verdichtungs-Selbstzündung bewirkt (S168).
Kraftstoffzuführvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (20) des Weiteren eine Zündkerze (18) umfasst und der Mikroprozessor (1) des Weiteren so programmiert ist, dass er bestimmt, ob die Speichermenge des ersten Teiltanks (10) zugenommen hat, nachdem die niederoktanige Kraftstoffkomponente in den dem Motor (20) zugeführten Kraftstoffkomponenten zugenommen hat (S156), weiter die niederoktanige Kraftstoffkomponente in den dem Motor (20) zugeführten Kraftstoffkomponenten vergrößert, wenn die Speichermenge des ersten Teiltanks (10) nicht zugenommen hat (S160), und die Zündkerze so steuert, dass sie eine Zusatz-Funkenbildung durchführt, um die Erzeugung aktiver freier Radikale in den dem Motor (20) zugeführten Kraftstoffkomponenten zu fördern (S162).
Kraftstoffzuführvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (20) eine Vorrichtung (18) zum Modifizieren der dem Motor (20) zugeführten hochoktanigen Kraftstoffkomponente umfasst, und der Mikroprozessor (1) des Weiteren so programmiert ist, dass er die hochoktanige Kraftstoffkomponente in den dem Motor (20) zugeführten Kraftstoffkomponenten vergrößert, wenn die Last des Motors (20) in einem vorgegebenen Lastbereich liegt und die Speichermenge des zweiten Kraftstofftanks (11) einer vorgegebenen Menge entspricht oder geringer ist als diese (S184), und die Modifizierungsvorrichtung so steuert, dass sie die dem Motor (20) zugeführte hochoktanige Kraftstoff komponente modifiziert (S198).
Kraftstoffzuführvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Modifiziervorrichtung (18) eine Zündkerze (18) umfasst, die eine Zusatz-Funkenbildung durchführt, um die Ausbildung aktiver freier Radikale in den dem Motor (20) zugeführten Kraftstoffkomponenten zu fördern.
Kraftstoffzuführvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (20) des Weiteren eine Zündkerze (18) umfasst und der Mikroprozessor (1) des Weiteren so programmiert ist, dass er bestimmt, ob die Speichermenge des zweiten Teiltanks zugenommen hat, nachdem die hochoktanige Kraftstoffkomponente in den dem Motor (20) zugeführten Kraftstoffkomponenten zugenommen hat (S186), weiter die hochoktanige Kraftstoffkomponente in den dem Motor (20) zugeführten Kraftstoffkomponenten vergrößert, wenn die Speichermenge des zweiten Teiltanks (11) nicht zugenommen hat (S188), und die Zündkerze (18) so steuert, dass sie eine Zusatz-Funkenbildung durchführt, um die Ausbildung aktiver freier Radikale in den dem Motor (20) zugeführten Kraftstoffkomponenten zu fördern (S192).
Kraftstoffzuführvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennvorrichtung (9, 120) eine Trenneinrichtung, die den Kraft stoff entsprechend unterschiedlicher Siedepunkte der Kraftstoffkomponenten in dem Kraftstoff in die mehreren Kraftstoffkomponenten trennt, und eine Kühleinrichtung (133) umfasst, die eine von dem Kraftstoff getrennte Kraftstoffkomponente verflüssigt.
Kraftstoffzuführvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennvorrichtung (9, 120) mehrere Adsorber (123, 124), von denen jeder einen Filter (121, 122) umfasst, der Silikagel verwendet, das die hochoktanige Kraftstoffkomponente in dem Kraftstoff adsorbiert, sowie eine Heizeinrichtung (125, 129) umfasst, die die durch den Filter (121, 122) adsorbierte hochoktanige Kraftstoffkomponente durch Erhitzen verdampft, um so die hochoktanige Kraftstoffkomponente von dem Filter (121, 122) zu trennen.
Kraftstoffzuführvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennvorrichtung (9, 120) des Weiteren ein Ventil (131, 132), das bewirkt, dass eine Kraftstoffkomponente, die zurückbleibt, nachdem die hochoktanige Kraftstoffkomponente durch den Filter (121, 122) entfernt worden ist, in den Teiltank (11) fließt und bewirkt, dass die von dem Filter (121, 122) getrennte hochoktanige Kraftstoffkomponente in den ersten Teiltank (10) fließt, sowie eine Kühleinrichtung (133) umfasst, die die in den ersten Teiltank (10) strömende hochoktanige Kraftstoffkomponente verflüssigt.