发动机系统和操作发动机的方法技术方案

本发明专利技术的一个实施方案为用于操作发动机的独特方法。另一个实施方案为独特的发动机系统。其它实施方案包括用于发动机与发动机系统的设备、系统、装置、硬件、方法和组合。本申请的其它实施方案、形式、特征、方面、益处和优点将由在此提供的说明书和附图变得显而易见。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】发动机系统和操作发动机的方法专利
本专利技术涉及发动机，更特别是用经重整的燃料供应的发动机，和操作这些发动机的方法。背景有效使用经重整燃料的发动机系统仍然是受关注的领域。一些现有的系统相对于某些应用具有各种不足、缺陷和缺点。因此，仍需要在该领域中进一步的技术成果。概述本专利技术的一个实施方案为操作发动机的独特方法。另一个实施方案为独特的发动机系统。其它实施方案包括设备、系统、装置、硬件、方法和发动机与发动机系统的组合。本申请的其它实施方案、形式、特征、方面、益处和优点由在此提供的说明书与附图变得显而易见。附图简述本文描述参考附图，其中相似的附图标记指代相似的部分，遍及所述数个附图，其中：图1示意性说明根据本专利技术实施方案的发动机系统的非限制性实例的一些方面。详述为了促进对本专利技术的原理的理解，现在将参考附图说明的实施方案，并用具体语言描述所述实施方案。但是应理解本专利技术的某些实施方案的说明和描述不旨在限制本专利技术的范围。此外，说明和/或描述的实施方案的任何改变和/或修改预期在本专利技术的范围内。此外，如本文所说明和/或描述的，如本专利技术所属领域技术人员通常想到的，本专利技术的原理的任何其它应用预期在本专利技术的范围内。参考图1，示意性地描述了根据本专利技术实施方案的发动机系统10的非限制性实例的一些方面。通过使用重整器产生氢(H2)作为氢辅助贫燃操作(hydrogenassistedleanoperation)方案的一部分，将发动机系统10配置用于降低的NOx排放。发动机系统10包括发动机12和燃料输送系统14。在一种形式中，发动机12为内燃机，例如，火花点火活塞式发动机。在其它实施方案中，发动机12可采取其它形式，例如，燃气涡轮发动机，或另一种类型的往复式发动机。发动机12尤其包括空气入口16和燃烧室18。在多个实施方案中，进气系统16可通过压缩机（未显示）加压，例如，涡轮增压器、增压器和/或任何其它类型的压缩机。在一种形式中，燃烧室18为预燃烧室，其布置在一个或多个主燃烧室的上游并与一个或多个主燃烧室流体连通，例如活塞式燃烧室，或例如在燃气涡轮发动机燃烧室内或与其偶联的预燃烧区。在其它实施方案中，燃烧室18可为或包括一个或多个主燃烧室，例如，主要活塞式发动机燃烧室或主要燃气涡轮发动机燃烧室。在一种形式中，燃料输送系统14为辅助燃料输送系统，其在发动机12运行期间将由发动机12消耗的的燃料的仅一部分输送到发动机12，而燃料余量通过主要燃料系统(未显示)提供。在其它实施方案中，燃料输送系统14可在发动机12运行期间供应由发动机12消耗的大部分或所有燃料。在一种形式中，燃料输送系统14包括压缩机20，压缩机20操作用于从氧化剂源22接收氧化剂；燃料流量控制阀24，控制阀24操作用于从燃料源26、汇合室32和重整器34接收和调节燃料流。在一种形式中，氧化剂源22为通过发动机12压缩机（未显示）（例如用于加压发动机空气入口16的压缩机）加压的空气。压缩机20配置用于将氧化剂的压力提高到发动机空气入口的压力以上。在其它实施方案中，氧化剂源22可为（例如且不限于）环境空气或富氧空气或富氮空气。在一种形式中，燃料源26为加压燃料源，例如和不限于压缩天然气(CNG)。在其它实施方案中，可使用其它燃料，例如其它烃燃料，经加压或未加压。当燃料源26未经加压时，可包括泵或压缩机用于加压从燃料源26接收的燃料。将燃料流量控制阀24配置用于控制提供到燃料输送系统14（或更特别地，到重整器34）的燃料的量。在实施方案中，当燃料源26未经加压时，燃料流量控制阀24可包括泵或压缩机或可为泵或压缩机。汇合室32与压缩机20和燃料流量控制阀24的输出流体连通，并配置用于接收和组合燃料和氧化剂，和将包含燃料和氧化剂两者的进料混合物排出。提供到重整器34的氧:碳摩尔比（基本上与在预期操作条件下的体积比相同）可随应用的需要改变，可为（例如和不限于）0.5-2。氧化剂的相应氧含量可为（例如和不限于）5%-50%摩尔比（例如，体积比）。将重整器34配置用于接收进料混合物和用于将进料混合物重整为具有可燃物的经重整燃料，可燃物主要包括氢(H2)和一氧化碳(CO)，以及甲烷逸出，例如.25%-3%，和痕量的高级烃逸出，例如乙烷。经重整的燃料的总可燃物含量，与刚才上文的相应范围有关，可为（例如和不限于）接近0%-约80%的范围。在多个实施方案中，不同比例的其它气体可按不同的量包括在经重整的燃料内，例如，取决于供应到重整器34的进料流的氧化剂/燃料比率，包括（例如和不限于）氮(N2)、二氧化碳(CO2)，还有少量的蒸汽。汇合室32的形式可随应用的需要改变。例如，在一种形式中，汇合室32为将氧化剂流与燃料流连接的简单管道连接。在多个实施方案中，可使用构造用于将氧化剂流与燃料流组合（带有或者没有混合）的任何装置。在一些实施方案中，可使用混合室，例如，其具有旋流叶片以将流混合，例如，作为汇合室32的一部分或布置于汇合室32的下游。重整器34与汇合室32流体连通，并操作用于从汇合室32接收燃料和氧化剂。在一种形式中，重整器34为具有催化剂36的催化反应器。催化剂36可为适于用氧化剂重整气态烃燃料的任何催化剂。一些适合的催化剂包括（例如和不限于）包括VIII族贵金属例如Pd、Pt、Rh、Ir、Os和Ru的活性物质。载体可与催化剂一起使用，例如，高表面积载体，包括（例如和不限于）稳定化的氧化铝、氧化锆和/或二氧化硅-氧化铝。还可使用催化剂载体，例如和不限于在固定床装置中的丸粒，或经涂布的整体式或蜂窝状载体，例如，由金属或耐热材料形成。一个适合的耐热材料为堇青石。在一个具体形式中，重整器34为催化部分氧化(CPOX)重整器，其配置用于使用催化剂36用氧化剂重整燃料。在其它实施方案中，可使用其它类型的重整器。燃烧室18与重整器34流体连通。温度传感器38布置于重整器34下游。将温度传感器38配置用于感测经重整燃料在其退出重整器34之后的温度。传感线路40将温度传感器38电偶联至燃料流量控制阀24。在其它实施方案中，传感线路40可为光学或无线连接。将燃料流量控制阀24配置用于控制供应到重整器34的燃料的量，基于离开重整器34的气体（例如，经重整的燃料）的温度。在多个实施方案中，燃料输送系统14包括一个或多个另外的组件，其可包括一个或多个冷却器42、连接点44、止回阀46、连接点48、止回阀50、阀52、阀54、起动加热系统67和一个或多个加热器80。将冷却器42配置用于降低重整器34的经重整燃料输出的温度。在一种形式中，冷却器42为换热器，其通过发动机12冷却剂冷却。在其它实施方案中，冷却器42可为空气冷却换热器，或可为一个或多个其它类型的冷却系统。在如此装备的实施方案中，燃烧室18与冷却器42流体连通，并配置用于从冷却器42接收冷却的经重整燃料。发动机空气入口16与阀52流体连通，其与重整器34和冷却器42经由连接点44流体连通。在一种形式中，阀52为背压调节阀。在其它实施方式中，阀52可为一个或多个任何类型的阀。连接点44操作用于允许由重整器34排出的经重整燃料的一些或全部从燃烧室18排出并将经重整燃料的排出量经由阀52引导至另一个位置，例如至发动机空气入口16，至发动机排气装置(未本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作发动机的方法，其包含：向所述发动机的燃烧室提供燃料；使用所述燃料起动所述发动机；起动重整器，其中将所述重整器配置用于重整至少一些所述燃料；将供应燃料到所述燃烧室转换为供应经重整的燃料；和提供仅经重整的燃料到所述燃烧室。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.06.30 US 13/1737871.一种操作发动机的方法，其包含：操作重整器以重整燃料，得到经重整的燃料；在发动机运行期间，将所述经重整的燃料的第一部分供应到所述发动机的燃烧室；将所述经重整的燃料的第二部分在排出位置排出；其中所述第一部分和所述第二部分以第一比率供应到相应的燃烧室和排出位置；改变发动机操作条件；和将所述第一部分和所述第二部分以第二比率供应到相应的燃烧室和排出位置，与所述发动机操作条件的变化相对应。2.权利要求1的方法，其中所述发动机为内燃机。3.权利要求1的方法，其中所述燃料为天然气。4.权利要求1的方法，其中在所选发动机操作点处或以上，不将经重整的燃料供应到所述排出位置。5.权利要求4的方法，其中所述所选发动机操作点为最大功率操作点。6.权利要求1的方法，其中所述重整器为催化部分氧化(CPOX)重整器。7.一种发动机系统，其包含：发动机；重整器，其配置用于接收氧化剂和燃料，并使用所述氧化剂重整所述燃...

【专利技术属性】
技术研发人员：MV斯科托，
申请(专利权)人：LG燃料电池系统有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US