用于改善引擎性能和减少排放物的包括燃料温度均化的集成式天然气流调节系统技术方案

一种流体压力调节和管理模块包括：金属歧管，所述金属歧管包括流体入口与流体出口之间的流体流动路径；调压器，所述调压器组装到所述金属歧管且沿着所述流体流动路径设置，用于调节离开所述模块的所述流体的压力；以及过滤器组件。所述金属歧管还包括在热交换介质入口与热交换介质出口之间延伸的热交换介质流动路径以利用外部供给的热交换介质加热所述金属歧管。所述过滤器组件包括金属过滤器外壳和包含在所述金属过滤器外壳内的过滤器元件，所述金属过滤器外壳与所述金属歧管直接热接触，由此来自所述金属歧管的热能够流向所述金属过滤外壳以不仅加热所述金属歧管中的所述流体，而且加热所述金属过滤器外壳内的所述流体。

Integrated natural air flow regulation system for improving engine performance and reducing emissions, including fuel temperature homogenization

A fluid pressure regulation and management module includes a metal manifold, the metal manifold includes a fluid flow path between a fluid entrance and a fluid outlet; pressure regulator, the regulator assembly to the manifold and disposed along the fluid flow path for regulating the fluid from the module the pressure and filter assembly. The metal manifold also includes a heat exchange medium flow path extending between the heat exchange medium inlet and the heat exchange medium outlet, so as to heat the metal manifold with the external heat exchange medium. The filter assembly includes a filter housing and a filter element in the metal shell of the metal filter included the metal shell and the metal filter manifold direct thermal contact with the metal from the manifold heat can flow to the metal shell to not only the fluid heating the metal manifold. The heating of the metal shell and the fluid inside the filter.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于改善引擎性能和减少排放物的包括燃料温度均化的集成式天然气流调节系统相关申请数据本申请要求2015年4月20日递交的美国临时申请No.62/149,889的权益，该美国临时申请的全部内容通过引用并入在本文中。
本专利技术涉及将多个部件集成到用于燃料压力调节和天然气(NaturalGas，NG)温度调节的系统中，用以在以天然气为燃料的内燃机中改善引擎性能和减少排放物。
技术介绍
作为用于天然气车辆(NaturalGasVehicle，NGV)的燃料的天然气(NG)可以以液态(LiquefiedState，LNG)或压缩气态(CompressedGaseousState，CNG)存储在车辆上。为了与燃料输送、注入和燃烧兼容，必须将NG从存储态(高密度)调节到压力减小、足够高温和非破坏性清洁度的气态。调节可以包括蒸发、过滤、减压和加热。当前，NGV系统包括通过管件和软管连接的一系列非集成式燃料调节设备。该方法已导致使用包含大量泄漏点的复杂的、大封装的、NGV燃料系统的工业实践。燃料加热通常仅发生在调压器主体内，其中重点是压力调节点下游的燃料加热。尽管该燃料温度调节的方法可以解决在下游设备的低温操作限制的约束上的关注，但是该区分加热方法无法限制提供给引擎的燃料密度的范围。在典型NGV中，NG以特定的相对稳定的压力被供应给喷油器。当前市场将好的燃料管理系统定义为在与预期的预设压力的偏差最小下提供NG的系统。该方法用以减小两个关键因素之一对燃料密度的影响。在燃料轨道上测量压力，以及该值连同燃料需求决定每个喷油器打开的持续时间。对于燃料密度的另一因素(温度)被解释，但是受引擎校准的精确度限制且在引擎的瞬态燃料需求下受燃料轨道温度传感器的响应时间限制。因此，引擎校准中的缺陷连同温度传感的非瞬时性质致使非理想燃料/空气比的间歇性发作，导致功率损耗、差的驾驶性能、和不完全燃烧(增加排放物)。
技术实现思路
本专利技术提供NGV燃料管理系统，该NGV燃料管理系统将过滤(高压和低压)、加热、断流、压力调节、压力感测、温度感测和保护燃料轨道免受超压的功能中的一些功能或全部功能集成到单个系统中。另外，该系统被设计使得主动地将离开模块的天然气的温度控制在更严格的范围内，实现用于改善性能和减少排放物的引擎校准的最优化。根据本专利技术的集成式燃料管理系统的特征在于如下特征中的一者或多者：集成式NGV燃料管理系统的特征在于歧管块，其它部件直接安装到该歧管块；用于改善引擎性能的燃料温度管理和协调；利用散热器流体加热的高压凝聚式过滤器；加热的燃料管理模块；模块内的NG的高压预热；利用紧密耦合的模块对NG的低压后期加热；系统内的天然气和散热器流体流动路径，其被设计使得系统内的重要部件(诸如静态密封件和动态密封件)在最优的温度环境下操作，用以改善设备的性能和耐久性；和/或系统内的引擎机套流体流动路径使得流体与天然气隔离而不使用密封件、紧固件、接合件、连接件或任何这类可渗透边界。本专利技术提供将如下功能中的一些功能或全部功能集成到单个系统中的NGV燃料管理系统。过滤：模块可以包括在入口连接器的紧邻的下游的高压凝聚式过滤器，且可以包括在减压调节器的紧邻的下游的低压凝聚式过滤器。加热：模块可以包括针对引擎冷却液专门设计的流动路径。热引擎冷却液从引擎机套到达模块且提供能量源，该能量源提高模块的温度且因此提高流经模块的天然气以及模块内的内部密封件的温度，因此保护密封件免受低温的负面影响。散热器流体流动路径包括入口和出口连接器以及可配置的通道，该通道可以提供用于引擎冷却液与歧管的铝(或不锈钢)歧管主体之间的能量传递的优化表面区域。引擎冷却液路径优选地沿着其在模块内的整个范围、通过模块的内壁而与NG流体路径隔离，这消除了对于引擎冷却液与天然气之间的密封件的需求且消除了两种流体的交叉污染的可能性。断流：模块可以包括螺线管，该螺线管可以在12V或24V上操作。该螺线管阀优选地被直接提供在高压边界中的调压器的上游。压力调节：模块可以包括单级活塞调节器。压力感测：模块可以包括在调压器的上游和/或下游的压力传感器。温度感测：模块可以包括对于在调压器的上游和/或下游的温度传感器的供应。保护燃料轨道免受超压：模块可以包括在调压器的下游的减压阀(PressureReliefValve，PRV)或等效物，确保低压边界不被超压。将过滤器集成到单元中，其中过滤器外壳与加热的歧管外壳热传导，用以在比之前完成的任何路径都长的路径上加热进入的气体。而且，通过实心壁而不使用密封件来使热交换流体与气体隔离。因此，本专利技术提供一种流体压力调节和管理模块，所述模块包括：金属歧管，所述金属歧管包括流体入口、流体出口以及在所述流体入口与所述流体出口之间的流体流动路径，以及所述金属歧管还包括热交换介质入口、热交换介质出口以及在所述热交换介质入口与所述热交换介质出口之间的热交换介质流动路径以利用外部供给的热交换介质加热所述金属歧管；调压器，所述调压器组装到所述金属歧管且沿着所述流体流动路径设置，所述调压器用于调节离开所述模块的所述流体的所述压力；以及所述调压器的上游的过滤器组件，所述过滤器组件包括金属过滤器外壳和包含在所述金属过滤器外壳内的过滤器元件，所述金属过滤器外壳与所述金属歧管直接热接触，由此来自所述金属歧管的热能够流向所述金属过滤器外壳以不仅加热所述金属歧管中的所述流体，而且加热所述金属过滤器外壳中的所述流体。根据本专利技术的另一方面，一种流体压力调节和管理模块，包括：歧管，所述歧管包括流体入口、流体出口以及在所述流体入口与所述流体出口之间的流体流动路径，以及所述歧管还包括热交换介质入口、热交换介质出口以及在所述热交换介质入口与所述热交换介质出口之间的热交换介质流动路径以利用外部供给的热交换介质加热沿着所述流体流动路径流动的流体；调压器，所述调压器组装到所述歧管且沿着所述流体流动路径设置，所述调压器用于调节离开所述模块的所述流体的所述压力；以及所述调压器的上游的过滤器组件，所述过滤器组件包括过滤器外壳和容纳在所述过滤器外壳内的过滤器元件；以及组装到所述歧管的流量控制阀，所述流量控制阀用于控制从所述过滤器组件到所述调压器的流体流动。根据本专利技术的又一方面，一种天然气车辆包括内燃机、用于液化的或压缩的天然气的储存器、以及流体压力调节和管理模块，其中，所述模块在从所述储存器接收的所述液化的或压缩的天然气通往所述内燃机之前调节和管理所述液化的或压缩的天然气。在下文中全面描述且尤其在权利要求中指出本专利技术的上述特征和其它特征，如下描述和附图详细地提出本专利技术的一个或多个说明性实施方式。然而这些实施方式为可采用本专利技术的原理的各种方式中的仅几个方式。当结合附图考虑时，本专利技术的其它目标、优势和特征从本专利技术的如下详细描述将变得显而易见。附图说明图1为根据本专利技术的示例性燃料管理模块的主视图。图2为模块的侧面主视图。图3为模块的俯视图。图4为沿着图3的线A-A截取的模块的横截面视图。图5为与图表相关的模块的示意性图示，这些图表示出该模块对燃料温度均化的影响。具体实施方式现在详细参照附图以及首先参照图1至图4，根据本专利技术的示例性燃料管理模块总体用附图标记10来指示。该模块意图随天然气车辆(NGV)(在图4中用间断的轮廓线12表示)机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流体压力调节和管理模块，包括：金属歧管，所述金属歧管包括流体入口、流体出口以及在所述流体入口与所述流体出口之间的流体流动路径，以及所述金属歧管还包括热交换介质入口、热交换介质出口以及在所述热交换介质入口与所述热交换介质出口之间的热交换介质流动路径以利用外部供给的热交换介质加热所述金属歧管；调压器，所述调压器组装到所述金属歧管且沿着所述流体流动路径设置，所述调压器用于调节离开所述模块的流体的压力；以及在所述调压器的上游的过滤器组件，所述过滤器组件包括金属过滤器外壳和容纳在所述金属过滤器外壳内的过滤器元件，所述金属过滤器外壳与所述金属歧管直接热接触，由此来自所述金属歧管的热能够流向所述金属过滤器外壳以不仅加热在所述金属歧管中的所述流体，而且加热在所述金属过滤器外壳中的所述流体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.20 US 62/149,8891.一种流体压力调节和管理模块，包括：金属歧管，所述金属歧管包括流体入口、流体出口以及在所述流体入口与所述流体出口之间的流体流动路径，以及所述金属歧管还包括热交换介质入口、热交换介质出口以及在所述热交换介质入口与所述热交换介质出口之间的热交换介质流动路径以利用外部供给的热交换介质加热所述金属歧管；调压器，所述调压器组装到所述金属歧管且沿着所述流体流动路径设置，所述调压器用于调节离开所述模块的流体的压力；以及在所述调压器的上游的过滤器组件，所述过滤器组件包括金属过滤器外壳和容纳在所述金属过滤器外壳内的过滤器元件，所述金属过滤器外壳与所述金属歧管直接热接触，由此来自所述金属歧管的热能够流向所述金属过滤器外壳以不仅加热在所述金属歧管中的所述流体，而且加热在所述金属过滤器外壳中的所述流体。2.根据权利要求1所述的流体压力调节和管理模块，其中，所述流体流动路径和所述热交换介质流动路径沿着其各自的整个长度通过所述金属歧管的内部金属壁而彼此分离。3.根据权利要求1或2所述的流体压力调节和管理模块，其中，所述金属过滤器外壳具有螺纹端部，所述螺纹端部用于与所述金属歧管的对应螺纹部分进行螺纹接合。4.根据前述权利要求中任一项所述的流体压力调节和管理模块，其中，所述调压器被组装在所述金属歧管中的孔内，所述孔被可移除罩盖封闭。5.根据前述权利要求中任一项所述的流体压力调节和管理模块，还包括插入在所述过滤器组件与所述调压器之间的流体流量控制阀。6.根据权利要求5所述的流体压力调节和管理模块，其中，所述流体流量控制阀为螺接到所述金属歧管中的插装式螺线管阀。7.根据前述权利要求中任一项所述的流体压力调节和管理模块，其中，所述金属歧管和所述金属过滤器外壳由铝或不锈钢制成。8.一种流体压力调节和管理模块，包括：金属歧管，所述金属歧管包括流体入口、流体出口以及在所述流体入口与所述流体出口之间的流体流动路径；以及调压器，所述调压器组装到所述金属歧管且沿着所述流体流动路径设置，所述调压器用于调节离开所述模块的流体的压力；以及其中，所述金属歧管还包括热交换介质入口、热交换介质出口以及在所述热交换介质入口与所述热交换介质出口之间的热交换介...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·埃里格，阿尼尔·雷纳，马杜卡尔·普尼亚尼，
申请(专利权)人：派克汉尼芬公司，
类型：发明
国别省市：美国,US