【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于向消耗装置供应气体燃料的系统，并且特别适用于向内燃发动机供应氢气的系统。
技术介绍
1、供应到发动机的燃料的质量与吸入的空气的质量的称为空燃比(afr)的比率对于发动机性能是至关重要的。现代内燃发动机利用发动机管理系统(ems)来控制燃料喷射器，其与吸入的空气成比例地精确计量供应到发动机的燃料。
2、发动机可以是进气道燃料喷射(pfi)的、直接喷射(di)的或两者的组合。燃料到喷射器的输送压力直接影响喷射器需要保持打开以输送规定质量的燃料的时间，并且还与喷射器喷嘴设计一起确定喷射质量的喷雾模式。与发动机设计的其它细节一起，喷射压力在燃烧质量中起关键作用。为了提高发动机性能和效率，近来的趋势是朝向增加喷射器的供应压力，因为这些导致改进的喷射模式。更高的供应压力也是di发动机的要求，di发动机在其被加压时需要直接喷射到燃烧腔室中。实现期望的供应压力的方法取决于燃料源及其储存状态(固体/液体/气体)，但是通常包括泵和燃料压力调节器以及大量的连接管道工程和传感器；所有这些部件的组合被称为燃料系统。
3、当车辆使用气体燃料时，燃料通常储存在压力容器或储存罐中，其中在高压下的储存允许更大量的燃料被携带在车辆上，从而扩展其操作范围。在氢气的情况下，最近的趋势是朝向在比大气压高数百倍的压力下储存，并且通常比期望的供应压力高数十倍。
4、储存罐的使用引起两个问题。首先，当储存压力高于期望的供应压力时，需要调节器来将压力从储存压力降低到供应压力。气体调节器增加了成本和复杂性，并且当在低储存压
5、无论是由于低效率的操作还是材料/设计限制，这些事实都导致气体储存罐内的燃料的全部容量不是完全可使用的，最终限制了车辆的操作范围并增加了系统成本/质量。
6、专利技术的目的
7、本专利技术寻求提供一种气体燃料供应系统，其在罐储存压力的范围内稳定地保持期望的供应压力，并且最大化储存燃料的使用，同时减少寄生功率消耗和总系统成本和复杂性。
技术实现思路
1、根据本专利技术，提供了一种用于在期望的供应压力下从燃料源向燃料消耗装置供应气体燃料的系统，在所述燃料源内在不同于所述供应压力的储存压力下将燃料以气态储存，所述系统包括至少两个可变容积腔室，以及用于将所述至少两个可变容积腔室的每个循环地和交替地连接到所述燃料源和所述燃料消耗装置的阀，所述阀在每个操作循环期间用于将所述至少两个可变容积腔室中的第一可变容积腔室连接到所述燃料消耗装置以在期望的供应压力下向其供应燃料，并且将所述至少两个可变容积腔室中的第二可变容积腔室连接到所述燃料源以在所述储存压力下将一定量的燃料引入所述第二可变容积腔室，并且其中，在将所述一定量的燃料引入所述第二可变容积腔室之后所述第二可变容积腔室的容积被改变，以将所述第二可变容积腔室中的压力从所述储存压力改变为所述供应压力，以准备用于随后的操作循环。
2、在一些实施例中，在所述储存压力小于所述供应压力时，在将燃料引入所述第二可变容积腔室中之后所述第二可变容积腔室的容积被减小，以增大所述第二可变容积腔室中的压力，由此所述可变容积腔室用作压缩机。
3、而当所述储存压力大于所述供应压力时所述燃料源通过压力调节器连接到所述燃料消耗装置是可能的，在将燃料引入所述第二可变容积腔室中之后所述第二可变容积腔室的容积可以被增大，由此所诉可变容积腔室可以另外用作压力调节器。
4、在一些实施例中，所述第一可变容积腔室的容积在连接到所述燃料消耗装置时被改变，以便在所述操作循环的持续时间内保持所述第一可变容积腔室中的压力恒定，而不管可变容积腔室中剩余的燃料的质量的减少。
5、每个可变容积腔室可以由千斤顶(即，活塞/汽缸机构)的工作腔室形成，所述千斤顶具有马达驱动的活塞，控制系统被提供以向所述马达供电，以便利用所述千斤顶的工作腔室保持期望的压力。
6、或者，每个可变容积腔室可以由封闭的容器形成，所述容器具有内部容积，所述内部容积被可移动的流体不可渗透的壁分成两个工作腔室，所述两个工作腔室中的第一工作腔室是通过所述阀交替地可连接到所述燃料源和所述消耗装置上的可变容积腔室，并且第二工作腔室可连接到液压或气动控制系统上以改变所述可移动的壁的位置，从而在所述两个工作腔室中的所述第一工作腔室内保持期望的压力。
7、所述流体不可渗透的壁可以由活塞、隔膜或波纹管形成。
8、当本专利技术的系统用于向车辆的发动机供应气体燃料时，所述液压或气动控制系统可以另外用于为车辆的辅助设备提供动力。因此，在拖拉机中，当储存压力低于供应压力时压缩燃料所需的动力可以从已经存在的用于操作的系统例如提升齿轮或动力输出轴获得。
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1.一种用于在期望的供应压力下从燃料源向燃料消耗装置供应气体燃料的系统，在所述燃料源内在不同于所述供应压力的储存压力下将燃料以气体状态储存，所述系统包括至少两个可变容积腔室和用于将所述至少两个可变容积腔室的每个循环地和交替地连接到所述燃料源和所述燃料消耗装置的阀，所述阀在每个操作循环期间用于将所述至少两个可变容积腔室中的第一可变容积腔室连接到所述燃料消耗装置以在期望的供应压力下向所述燃料消耗装置供应燃料，并且将所述至少两个可变容积腔室中的第二可变容积腔室连接到所述燃料源以在所述储存压力下将一定量的燃料引入所述第二可变容积腔室中，并且其中在将所述一定量的燃料引入所述第二可变容积腔室中之后所述第二可变容积腔室的容积被改变，以将所述第二可变容积腔室中的压力从所述储存压力改变为所述供应压力，以准备用于随后的操作循环。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，在所述储存压力小于所述供应压力时，在将燃料引入所述第二可变容积腔室中之后所述第二可变容积腔室的容积被减小，以增大所述第二可变容积腔室中的压力，由此所述可变容积腔室用作压缩机。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中
4.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，所述第一可变容积腔室的容积在连接到所述燃料消耗装置时被改变，以便在所述操作循环的持续时间内保持所述第一可变容积腔室中的压力恒定。
5.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，每个可变容积腔室由千斤顶的工作腔室形成，所述千斤顶具有马达驱动的活塞，控制系统被提供以向所述马达供电，以利用所述千斤顶的工作腔室保持期望的压力。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，其中，每个可变容积腔室是由封闭的容器形成的，所述封闭的容器具有内部容积，所述内部容积被可移动的流体不可渗透的壁分成两个工作腔室，所述两个工作腔室中的第一工作腔室是通过所述阀交替地可连接到所述燃料源和所述消耗装置的可变容积腔室，并且第二工作腔室可连接到液压或气动控制系统以改变所述可移动的壁的位置，从而在所述两个工作腔室中的所述第一工作腔室内保持期望的压力。
7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述流体不可渗透的壁由隔膜或波纹管形成。
8.根据权利要求6或7所述的系统，其中，所述系统用于向车辆的发动机供应气体燃料，并且其中，所述液压或气动控制系统另外用于为所述车辆的辅助设备提供动力。
9.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，冷却被提供以降低所述至少两个可变容积腔室中的气体燃料的温度。
10.根据当附加到权利要求6至8中任一项时的权利要求9所述的系统，其中，冷却被提供以降低所述控制系统的液压或气动流体的温度。
...【技术特征摘要】
1.一种用于在期望的供应压力下从燃料源向燃料消耗装置供应气体燃料的系统，在所述燃料源内在不同于所述供应压力的储存压力下将燃料以气体状态储存，所述系统包括至少两个可变容积腔室和用于将所述至少两个可变容积腔室的每个循环地和交替地连接到所述燃料源和所述燃料消耗装置的阀，所述阀在每个操作循环期间用于将所述至少两个可变容积腔室中的第一可变容积腔室连接到所述燃料消耗装置以在期望的供应压力下向所述燃料消耗装置供应燃料，并且将所述至少两个可变容积腔室中的第二可变容积腔室连接到所述燃料源以在所述储存压力下将一定量的燃料引入所述第二可变容积腔室中，并且其中在将所述一定量的燃料引入所述第二可变容积腔室中之后所述第二可变容积腔室的容积被改变，以将所述第二可变容积腔室中的压力从所述储存压力改变为所述供应压力，以准备用于随后的操作循环。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，在所述储存压力小于所述供应压力时，在将燃料引入所述第二可变容积腔室中之后所述第二可变容积腔室的容积被减小，以增大所述第二可变容积腔室中的压力，由此所述可变容积腔室用作压缩机。
3.根据权利要求1或2所述的系统，其中，当所述储存压力大于所述供应压力时，在将燃料引入所述第二可变容积腔室中之后所述第二可变容积腔室的容积被增大，由此所述可变容积腔室用作压力调节器。
4.根据任一前述权利要求所述的系统，其中，所述第一可变容积腔室的容积在...
【专利技术属性】
技术研发人员：欧文·费尔南德斯·欧克斯比，凯尔·戴伦·韦布，
申请(专利权)人：美捷风险投资有限公司，
类型：发明
国别省市：
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