CN110552816B - 用于输送压缩天然气或液化天然气燃料的输送系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于从燃料箱(3)向内燃机(4)输送CNG或LNG燃料(2)的输送系统(1)，其中，所述输送系统(1)具有至少一条管路(5)、加热装置(6)和气压调节器(7)，其中，所述管路(5)能够通过第一端部(8)与所述燃料箱(3)连接并且通过第二端部(9)与所述气压调节器(7)连接；其中，至少所述气压调节器(7)能够通过加热装置(6)被加热。

Description

用于输送压缩天然气或液化天然气燃料的输送系统
技术领域
本发明涉及一种用于从燃料箱向内燃机输送压缩天然气或液化天然气燃料的输送系统。所述输送系统尤其可以应用在运输系统、例如机动车中。
背景技术
用压缩天然气(“compressed natural gas”，简称CNG)或液化天然气(“liquefiednatural gas”，简称LNG)驱动的燃气车辆上，例如冷态起动尤其在高负荷下较关键，因为在几米之后气压调节器或其它部件如喷射器就可能结冰并且因此机动车可能报废。
已知将气压调节器纳入机动车的水循环中。但该解决方案业已证明太迟缓，也就是说偏偏在冷态起动时不能足够快地进行供热，从而会继续结冰。
备选地可以使用辅助采暖器来加热气压调节器，但是由于系统的热惯性，辅助采暖器需要在内燃机的冷启动之前足够早地运行。因此，辅助采暖器需要前瞻性地部署并且通常消耗大量燃料。
此外可以提供二元燃料系统，其中，冷启动和冷态起动通过另外的、适合于冷态起动的燃料如汽油或柴油实现，并且此后才转变为使用CNG或LNG燃料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于，至少部分解决在现有技术中提到的问题。尤其在用于输送CNG或LNG燃料的输送系统中建议一种特别有利的加热方式。
上述技术问题通过一种输送系统解决。在说明书中单独列出的特征能够以技术上有意义的方式地相互组合并且能够通过说明书中的解释性的事实和/或附图中的细节补充，其中示出本发明的其它实施方式。
在此建议一种用于从燃料箱向内燃机输送CNG或LNG燃料的输送系统。所述输送系统具有至少一条管路、加热装置和气压调节器，其中，所述管路能够通过第一端部与所述燃料箱连接并且通过第二端部与所述气压调节器连接。至少所述气压调节器(和必要时附加地所述管路的至少一部分)能够通过加热装置被加热。所述加热装置包括至少一个热源和第一腔室，在所述第一腔室中布置有第一传热介质。对气压调节器的加热可以从所述热源开始并且至少通过第一传热介质进行。
尤其建议，加热用于CNG或LNG燃料的气压调节器、必要时和附加地加热在燃料箱与气压调节器之间延伸的管路。因此，CNG或LNG燃料在通过气压调节器卸压前或卸压期间就具有足够高的温度，从而可以避免结冰或由材料随温度变化的不同伸展引起的夹紧。
尤其地，所述气压调节器也可以紧挨着燃料箱布置，其中，所述管路则具有(无限)短的延伸量。
在本发明中，热源是热量源。因此，CNG或LNG燃料的温度升高通过从热源开始的热传递和/或热传导实现。在此，热源可以例如通过CNG或LNG燃料的燃烧或通过电气的电阻加热而产生热量或使用如此产生的热量。
对气压调节器的加热从热源开始尤其总是至少通过第一传热介质进行。第一传热介质可以是固态、液态和/或气态的介质。第一传热介质尤其具有不同于第一腔室的另外的材料、另外的物质或另外的组分。
尤其地，第一腔室与气压调节器或气压调节器的壳体接触。优选地，气压调节器或其壳体由第一腔室内的第一传热介质尤其直接施加作用。
所述气压调节器可以布置为与第一腔室热传导式地连接，并且第一腔室的壁部可以建立气压调节器与第一传热介质之间的热传导式的连接。
尤其地，气压调节器尤其相对第一腔室或第一传热介质气密地布置。
按照另外的设计方案，所述加热装置包括至少一个第二腔室，在所述第二腔室中布置有第二传热介质。对所述气压调节器的加热从所述热源开始首先通过第二传热介质并且随后至少通过第一传热介质进行。
尤其可以保持热源与导引燃料的气压调节器之间的(较大的)最小距离或者说例如与气压调节器接触的第一传热介质的确定的(极限)温度，该(极限)温度不应被超出。
尤其地，所述加热包括至少第一传热介质(必要时第二传热介质)的至少一次相变。
尤其建议，在通过热源加热时并且为了加热气压调节器，至少第一传热介质具有从固态向液态、从固态向气态和/或优选从液态向气态的相变。
尤其地，所述第一传热介质在加热后至少部分地从液态转变为气态，并且所述气压调节器能够通过第一传热介质的冷凝被加热。
尤其地，所述气压调节器能够直接被第一传热介质施加作用，或者所述气压调节器或其壳体伸入第一腔室或布置在第一腔室中，从而第一传热介质与气压调节器直接接触。尤其地，气压调节器或其壳体至少部分地构成第一腔室或第一腔室的壁部。
有利的是从液态向气态的相变。在此，低温的第一传热介质在第一腔室的(相对重力方向位于下方的)底部被加热并且连续蒸发。气态的第一传热介质可以在第一腔室中上升并且在第一腔室的(与气压调节器热传导式地连接的)顶盖上或直接在气压调节器上冷凝并且重新滴回底部。
由于冷凝过程可以实现与第一传热介质的液-液或气-气(即没有相变)的实施方式相比非常高的热转换值和更快的响应性能。另外尤其可以通过计算上能简单地确定的待蒸发的液体量与液-液实施方式相比明显减少第一传热介质的量。
尤其地，仅蒸发的第一传热介质与气压调节器接触，从而气压调节器的尽可能大的面积可用于第一传热介质的冷凝。
这些实施方式尤其同样适用于第二传热介质。在此，第二传热介质在第二腔室的顶盖上冷凝，第二腔室布置为与第一腔室热传导式地连接。
尤其地，所述加热装置包括至少一个电气的热源，或者所述热源通过电阻加热产生热量。
尤其地，所述电气的热源至少与第一传热介质(或仅与第二传热介质或附加地与第二传热介质)直接接触。
备选或附加地，所述加热装置包括作为热源的废气，其中，所述废气通过CNG或LNG燃料的燃烧产生。尤其地，CNG或LNG燃料的燃烧仅在内燃机中进行，其中，所述废气从内燃机开始被排放到环境中。废气的热量可以用作热源。
备选地可以使用另外产生的废气作为热源。尤其地，废气在内燃机外部通过燃料、尤其CNG或LNG燃料的燃烧或转化产生。
此外，本发明建议一种内燃机，至少包括所述的输送系统和在内燃机下游的废气管道，所述废气管道用于排出在内燃机中已转化(为废气)的CNG或LNG燃料。
尤其地，所述加热装置包括作为热源的废气，其中，所述废气通过燃料、尤其CNG或LNG燃料的燃烧、优选通过内燃机中的燃烧产生。尤其地，所述废气在废气后处理装置的下游和/或上游能够被提取作为热源。尤其地，在此可以考虑在废气后处理装置的下游才从废气获取热量，从而能够通过废气后处理装置提前和有效地实施废气后处理。
尤其地，用作热源的废气能够通过废气管道的旁路导引向加热装置。废气可以尤其从废气管道(部分或可调节地)分支出、流经旁路并且尤其引回废气通道中。
所述旁路可以通过调节装置、例如通过阀门在例如废气的体积流量方面进行调节。
此外，本发明建议一种具有所述内燃机的机动车。所述内燃机用于驱动机动车。
关于输送系统的实施方式尤其可以转用于内燃机和机动车，关于内燃机的实施方式尤其可以转用于输送系统和机动车，并且关于机动车的实施方式尤其可以转用于输送系统和内燃机。
应当事先说明的是，在此所使用的数词(“第一”、“第二”等)首要(仅)用于区分多个同类的对象、变量或过程，即非强制规定这些对象、变量或过程彼此的相关性和/或顺序。如果需要相关性和/或顺序，则会在此明确记载或本领域技术人员在研究具体描述的设计方案时能够显而易见地得知。
附图说明
以下根据附图详细阐述本发明及其技术领域。应当指出，本发明不应受所述实施例限制。尤其除非另有明确的说明，也可以提取附图中所阐述事实的部分方面并且与本说明书中的其它部分和知识结合。尤其应当指出，附图和尤其所示尺寸比例仅是示意性的。在附图中：
图1示出具有输送系统的第一实施方式的内燃机；
图2示出输送系统的第二实施方式；
图3示出输送系统的第三实施方式；
图4示出输送系统的第四实施方式；
图5示出具有第一腔室的加热装置的一部分；
图6示出具有第一腔室和第二腔室的另外的加热装置的一部分。
具体实施方式
图1示出具有输送系统1的第一实施方式的内燃机4。
内燃机4包括输送系统1和在内燃机4下游的废气管道16，废气管道用于排出在内燃机4中产生的废气15。
输送系统1具有管路5、加热装置6和气压调节器7，其中，管路5通过第一端部8与燃料箱3连接并且通过第二端部9与气压调节器7连接。气压调节器7可通过加热装置6加热。
加热装置6包括热源10和具有底部18和顶盖19的第一腔室11，在第一腔室11中布置有第一传热介质12。第一腔室11由壁部20包围。对气压调节器7的加热从热源10开始并且至少通过第一传热介质12进行。
在此，加热装置6包括作为热源10的废气15，其中，废气15通过内燃机4中CNG或LNG燃料2的燃烧产生。废气15在废气后处理装置17的上游可以提取作为热源10。
热源10布置在第一传热介质12的液相内。液相与气相之间的相变区21在第一腔室11中显示为实线。
图2示出输送系统1的第二实施方式。在此参考关于图1的实施方式。
与图1不同，此处的第一传热介质12仅间接地通过作为热源10的废气15被加热。废气穿流废气管道16并且沿着第一腔室11的壁部20环绕第一腔室11导引。废气15在废气后处理装置17的上游和/或下游被提取作为热源10。
图3示出输送系统1的第三实施方式。在此参考关于图2的实施方式。
与图2不同，此处的第一传热介质12通过不包括内燃机4的废气15的热源10被加热。热源10可以是电气的热源10(电阻加热)或不是在内燃机4中产生的废气15。
热源10布置在第一腔室11的外部。热源10的热量经由第一腔室11的壁部20向第一传热介质12传递。
图4示出输送系统1的第四实施方式。在此参考关于图3的实施方式。
与第三实施方式一样，此处的第一传热介质12通过不包括内燃机4的废气的热源10加热。热源10可以是电气的热源10(电阻加热)或不是在内燃机4中产生的废气15。
与图3不同，热源10布置在第一腔室11的内部。热源10的热量被直接传递至第一传热介质12。
热源10布置在第一传热介质12的液相内。液相与气相之间的相变区21在第一腔室11中显示为实线。
图5示出具有第一腔室11的加热装置6的一部分。管路5通过壁部20穿过第一腔室11延伸。气压调节器7完全布置在第一腔室11内并且在例如液态的第一传热介质12的上方并且在例如气态的第一传热介质12内，并且被第一腔室11内的第一传热介质12直接施加作用。管路5和气压调节器7相对第一腔室11和第一传热介质12气密地布置或设计。
第一腔室11内的虚线表示第一传热介质12的从液态向气态的相变区21的区域。
在通过热源10加热时并且为了加热管路5，第一传热介质12具有从液态向气态的相变。气压调节器7和此处管路5的一部分能够通过第一传热介质12的冷凝被加热。
低温的第一传热介质12在第一腔室11的(相对重力方向位于下方的)底部18的区域中被加热并且连续蒸发。气态的第一传热介质12可以在第一腔室11中上升并且直接在气压调节器7或顶盖19上冷凝并且重新滴向底部18或滴落回呈液态的第一传热介质12。
仅蒸发的第一传热介质12与气压调节器7接触，从而气压调节器7的尽可能大的面可用于第一传热介质12的冷凝。
图6示出具有第一腔室11和第二腔室13的另外的加热装置6的一部分。在此，气压调节器7仅部分地布置在第一腔室11内。
该加热装置6附加地包括第二腔室13，在第二腔室13中布置有第二传热介质14。对气压调节器7的加热从热源10开始首先通过第二传热介质14并且随后至少通过第一传热介质12进行。
第一腔室11和第二腔室13内的虚线表示第一传热介质12或第二传热介质14的从液态向气态的相变区21。
附图标记列表
1 输送系统
2 燃料
3 燃料箱
4 内燃机
5 管路
6 加热装置
7 气压调节器
8 第一端部
9 第二端部
10 热源
11 第一腔室
12 第一传热介质
13 第二腔室
14 第二传热介质
15 废气
16 废气管道
17 废气后处理装置
18 底部
19 顶盖
20 壁部
21 过渡区

Claims (8)

1.一种用于从燃料箱(3)向内燃机(4)输送压缩天然气或液化天然气燃料(2)的输送系统(1)，其中，所述输送系统(1)具有至少一条管路(5)、加热装置(6)和气压调节器(7)，其中，所述管路(5)能够通过第一端部(8)与所述燃料箱(3)连接并且通过第二端部(9)与所述气压调节器(7)连接；其中，至少所述气压调节器(7)能够通过加热装置(6)被加热，其中，所述加热装置(6)包括至少一个热源(10)和第一腔室(11)，在所述第一腔室(11)中布置有第一传热介质(12)；其中，所述加热装置(6)还包括至少一个第二腔室(13)，在所述第二腔室(13)中布置有第二传热介质(14)；其中，对所述气压调节器(7)的加热从所述热源(10)开始首先通过第二传热介质(14)并且随后至少通过第一传热介质(12)进行，所述加热包括至少第一传热介质(12)的至少一次相变，并且所述气压调节器(7)能够直接被第一传热介质(12)施加作用，其中，所述第一腔室(11)与所述气压调节器(7)接触，并且其中，所述相变是从液态向气态的相变，并且气态的第一传热介质(12)能够在第一腔室(11)中上升并且在第一腔室的与气压调节器(7)热传导式地连接的顶盖上或直接在气压调节器(7)上冷凝并且重新滴回底部。
2.按照权利要求1所述的输送系统(1)，其中，所述第一传热介质(12)在加热后至少部分地从液态转变为气态，并且所述气压调节器(7)能够通过第一传热介质(12)的冷凝被加热。
3.按照权利要求1所述的输送系统(1)，其中，将废气(15)作为所述加热装置(6)的热源(10)，其中，所述废气(15)通过压缩天然气或液化天然气燃料(2)的燃烧产生。
4.按照权利要求1所述的输送系统(1)，其中，所述第一腔室(11)与所述气压调节器(7)的壳体接触。
5.按照权利要求1所述的输送系统(1)，其中，所述加热装置(6)的至少一个热源(10)设计为电气的热源。
6.一种内燃机(4)，至少包括按照权利要求5所述的输送系统(1)和在内燃机(4)下游的废气管道(16)，所述废气管道用于排出在所述内燃机(4)中转化的压缩天然气或液化天然气燃料(2)。
7.一种内燃机(4)，至少包括按照权利要求1至4之一所述的输送系统(1)和在内燃机(4)下游的废气管道(16)，所述废气管道用于排出在所述内燃机(4)中转化的压缩天然气或液化天然气燃料(2)。
8.按照权利要求7所述的内燃机(4)，其中，将废气(15)作为所述加热装置(6)的热源(10)，其中，所述废气(15)通过所述内燃机(4)中压缩天然气或液化天然气燃料(2)的燃烧产生；其中，所述废气(15)在废气后处理装置(17)的下游或上游能够提取作为热源(10)。
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