CN117897556A - 用于加压和供应气体燃料到内燃机的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

用于加压和供应气体燃料到发动机的装置和方法，包括气体燃料的第一供应部和第二供应部，该气体燃料作为压缩气体储存。压力调节器调节从第一供应部或第二供应部流体地接收的气体燃料的压力，压缩机对从第一供应部或第二供应部流体地接收的气体燃料加压，并且蓄积器流体地接收来自压缩机和压力调节器的气体燃料。供应部选择阀装置与第一供应部和第二供应部流体地连通，并且供应部选择阀装置可致动以将第一供应部与压缩机或压力调节器流体地连接，以及可致动以将第二供应部与压缩机或压力调节器流体地连接。

Description

用于加压和供应气体燃料到内燃机的装置和方法
技术领域
本申请涉及用于加压和供应气体燃料到内燃机的装置和方法，并且特别是作为压缩气体储存的气体燃料。
背景技术
压缩天然气(CNG)是在压力下储存在容器例如压缩气瓶中的气体燃料，并且已知用于卡车应用，并且特别是用于重型卡车。在稍后在压缩冲程中引入气体燃料的那些应用中，已知使用压缩机通过将容器中CNG的储存压力升高到燃料导轨中的至少期望的轨压或喷射压力来将气体燃料的压力维持在阈值以上。压缩机由内燃机产生的能量提供动力，并且压缩机的操作增加了寄生损失并且降低了发动机的燃料经济性。压缩机的功率消耗是从容器到燃料导轨的压力升高和通过压缩机的气体燃料的流率的函数。
当容器充满时，压缩机所需的功很小或甚至为零，但随着容器压力减小，压缩机所需的功稳步地增加以升高气体压力。与压缩机的尺寸相关的压缩机的容量必须选择成满足在瞬态发动机操作条件期间的发动机燃料需求，与稳态操作条件相比，瞬态发动机操作条件会表现出发动机燃料需求的大幅增加。最终，压缩机的寄生损失变得太大，导致发动机无法操作，并且未使用的燃料量留在容器中。
现有技术缺乏用于加压和供应气体燃料到内燃机的技术。本发明的装置和方法提供了用于改进到内燃机的气体燃料的加压和供应的技术。
发明内容
用于加压和供应气体燃料到内燃机的改进装置，包括气体燃料的第一供应部和气体燃料的第二供应部，气体燃料可以作为压缩气体储存在第一供应部和第二供应部中。可以存在压力调节器和压缩机，该压力调节器调节从第一供应部或第二供应部流体地接收的气体燃料的压力，压缩机对从第一供应部或第二供应部流体地接收的气体燃料加压。蓄积器可以配置成从压缩机和压力调节器流体地接收气体燃料。供应部选择阀装置可以与第一供应部和第二供应部流体地连通，并且供应部选择阀装置可致动以将第一供应部与压缩机或压力调节器流体地连接，以及可致动以将第二供应部与压缩机或压力调节器流体地连接。内燃机从蓄积器流体地接收气体燃料以在该内燃机中燃烧。更具体地，可以存在第二压力调节器，该第二压力调节器将从蓄积器接收的气体燃料的压力调节至燃料导轨中的期望的轨压，该燃料导轨向内燃机供应气体燃料用于燃烧。
在示例性实施例中，可以存在第一供应部压力传感器和控制器，该第一供应部压力传感器生成表示第一供应部中的气体燃料的压力的信号，控制器与供应部选择阀装置、压缩机和第一供应部压力传感器可操作地连接。控制器可以被编程为接收来自第一供应部压力传感器的信号并且确定第一供应部中的气体燃料的压力，并且在第一阶段，当第一供应部中的气体燃料的压力大于或等于蓄积器中的气体燃料的阈值压力时，命令供应部选择阀装置将来自第一供应部的气体燃料供应到压力调节器，并且命令压缩机进入关闭状态。
可以存在第二供应部压力传感器，该第二供应部压力传感器与控制器可操作地连接，并且第二供应部压力传感器生成表示第二供应部中的气体燃料的压力的信号。控制器还可以被编程为接收来自第二供应部压力传感器的信号并且确定第二供应部中的气体燃料的压力，并且在第二阶段，当第一供应部中的气体燃料的压力小于蓄积器中的气体燃料的阈值压力并且大于或等于第一供应部中的气体燃料的下储存阈值压力，并且第二供应部中的气体燃料的压力大于蓄积器中的气体燃料的阈值压力时，命令供应部选择阀装置将来自第一供应部的气体燃料供应到压缩机并且将来自第二供应部的气体燃料供应到压力调节器，并且命令压缩机将从第一供应部流体地接收的气体燃料加压到蓄积器中。可以存在蓄积器压力传感器，该蓄积器压力传感器与控制器可操作地连接，并且蓄积器压力传感器生成表示蓄积器中的气体燃料的压力的信号。控制器还可以被编程为接收来自蓄积器压力传感器的信号并且确定蓄积器中的气体燃料的压力，使得在第二阶段，当蓄积器中的气体燃料的压力小于蓄积器中的气体燃料的阈值压力时，压力调节器将来自第二供应部的气体燃料供应到蓄积器。阈值压力可以是蓄积器中的气体燃料的下阈值压力。控制器还可以被编程为，在第二阶段，当蓄积器中的气体燃料的压力大于蓄积器中的气体燃料的上阈值压力时，命令压缩机进入关闭状态。控制器还可以被编程为，在第二阶段，当压缩机处于关闭状态时并且当蓄积器中的气体燃料的压力处于蓄积器中的气体燃料的下阈值压力和上阈值压力之间时，命令压缩机对从气体燃料的第一供应部流体地接收的气体燃料加压。
控制器还可以被编程为，在第三阶段，当第一供应部中的气体燃料的压力小于下储存阈值压力、并且第二供应部中的气体燃料的压力大于或等于蓄积器中的气体燃料的阈值压力时，命令供应部选择阀装置将来自第二供应部的气体燃料供应到压力调节器，并且命令压缩机进入关闭状态。在示例性实施例中，在第三阶段，控制器还可以被编程为命令供应部选择阀装置将第一供应部与压力调节器和压缩机流体地切断。
控制器还可以被编程为，在第四阶段，当第二供应部中的气体燃料的压力小于蓄积器中的气体燃料的阈值压力时，命令供应部选择阀装置将来自第二供应部的气体燃料供应到压缩机，并且命令压缩机将从第二供应部流体地接收的气体燃料加压到蓄积器中。
在另一示例性实施例中，第一供应部可以包括第一容器和第二容器，该第一容器和第二容器配置成使得第二容器可以采用为多级压缩过程中的中间储存器，其中在第一压缩级，压缩机将来自第一容器的气体燃料加压到第二容器中，并且在第二压缩级，压缩机将来自第二容器的气体燃料加压到蓄积器中。可以存在截止阀，该截止阀与控制器可操作地连接，并且截止阀控制第一容器和供应部选择阀装置之间的气体燃料的流体连通。第一三通阀和第二三通阀可以都与控制器可操作地连接，其中第一三通阀选择性地在第一位置将压缩机流体地连接到蓄积器、并且在第二位置将压缩机流体地连接到第二三通阀，第二三通阀选择性地在第一位置将第二容器流体地连接到供应部选择阀装置、并且在第二位置将第二容器与第一三通阀流体地连接。优选地，当第一容器中的气体燃料的压力大于或等于下储存阈值压力时，第一容器和第二容器同时将气体燃料供应到供应部选择装置。
第一供应部的体积与第二供应部的体积之间的比可以是上储存阈值压力的函数，由此该比与上储存阈值压力直接相关。在示例性实施例中，当上储存阈值压力在100bar至400bar的范围之间时，该比可以在2.33(7:3)至4(4:1)的范围之间，并且当上储存阈值压力在400bar至1000bar的范围之间时，该比可以在4(4:1)到9(9:1)的范围之间。气体燃料可以选自以下列表，其包含：氨气、氢气、甲烷、丙烷、天然气以及这些燃料的混合物。
用于加压和供应气体燃料到内燃机的改进方法，包括将气体燃料作为压缩气体储存在第一供应部和第二供应部中；选择性地将来自第一供应部的气体燃料的压力或来自第二供应部的气体燃料的压力调节至蓄积器中的阈值压力；选择性地将来自第一供应部的气体燃料或来自第二供应部的气体燃料压缩到蓄积器中；以及从蓄积器向内燃机供应气体燃料。
在示例性实施例中，方法还可以包括将来自蓄积器的气体的压力调节至期望的轨压；以及将气体燃料以期望的轨压供应到内燃机。
方法可以包括，在第一阶段，当第一供应部中的气体燃料的压力大于或等于蓄积器中的气体燃料的阈值压力时，将来自第一供应部的气体燃料的压力调节至蓄积器中的阈值压力；以及将第二供应部与蓄积器流体地断开。
方法可以包括，在第二阶段，当第一供应部中的气体燃料的压力小于蓄积器中的气体燃料的阈值压力、且大于或等于第一供应部中的气体燃料的下储存阈值压力，并且第二供应部中的气体燃料的压力大于蓄积器中的气体燃料的阈值压力时，将来自第一供应部的气体燃料压缩到蓄积器中；并且将来自第二供应部的气体燃料的压力调节至蓄积器中的阈值压力；使得蓄积器中的气体燃料的压力处于阈值压力和上阈值压力之间。在第二阶段，当内燃机消耗的燃料多于通过压缩来自第一供应部的气体燃料而能够供应的燃料，并且蓄积器中的气体燃料的压力下降到阈值压力以下时，可以将来自第二供应部的气体燃料的压力调节至蓄积器中的阈值压力。另外，在第二阶段期间，当蓄积器中的气体燃料的压力大于蓄积器中的气体燃料的上阈值压力时，可以将来自第一供应部的气体燃料与蓄积器流体地断开，使得来自第一供应部的气体燃料不被加压到蓄积器中。此外，在第二阶段，当第一供应部与蓄积器流体地断开，并且蓄积器中的气体燃料的压力处于蓄积器中的气体燃料的阈值压力和上阈值压力之间时，可以将来自第一供应部的气体燃料压缩到蓄积器中。
方法可以包括，在第三阶段，当第一供应部中的气体燃料的压力小于下储存阈值压力，并且第二供应部中的气体燃料的压力大于或等于蓄积器中的气体燃料的阈值压力时，将来自第二供应部的气体燃料的压力调节至蓄积器中的阈值压力；以及将第一供应部与蓄积器流体地断开。
方法可以包括，在第四阶段，当第二供应部中的气体燃料的压力小于蓄积器中的气体燃料的阈值压力时，将来自第二供应部的气体燃料压缩到蓄积器中。
在示例性实施例中，方法可以包括，在第三阶段，在第一压缩级，将来自第一供应部的气体燃料压缩到中间储存容器中；以及在修改后的第二阶段，在第二压缩级，将来自中间储存容器的气体燃料压缩到蓄积器中；以及将来自第二供应部的气体燃料的压力调节至蓄积器中的阈值压力。
用于加压和供应气体燃料到内燃机的改进装置，包括气体燃料的第一供应部和气体燃料的第二供应部。气体燃料可以作为压缩气体储存在第一供应部和第二供应部中。可以存在供应部选择阀装置，该供应部选择阀装置与第一供应部和第二供应部流体地连通，该供应部选择阀装置可致动以选择第一供应部或第二供应部来将气体燃料供应到内燃机。压缩机具有入口，该入口流体地接收来自供应部选择阀装置的气体燃料并且用于将气体燃料从压缩机的入口加压到压缩机的出口。装置还可以包括压缩机选择阀装置，该压缩机选择阀装置可以与供应部选择阀装置和压缩机的出口流体地连通，用于选择压缩机对从供应部选择阀装置流体地接收的气体燃料进行加压，或者用于通过使从供应部选择阀装置接收的气体燃料在压缩机附近流体地连通而绕过压缩机。蓄积器可以接收来自压缩机选择阀装置的气体燃料，并且蓄积器可以与内燃机流体地连通。可以存在蓄积器压力传感器，该蓄积器压力传感器被布置用于生成表示蓄积器压力的信号，其中蓄积器压力是蓄积器中的气体燃料的压力。控制器可以与供应部选择阀装置、压缩机、压缩机选择阀装置和蓄积器压力传感器可操作地连接，并且控制器可以被编程为：(i)接收来自蓄积器压力传感器的信号并且确定蓄积器中的气体燃料的压力；(ii)命令供应部选择阀装置将来自第一供应部的气体燃料供应到蓄积器；以及(iii)将蓄积器中的气体燃料的压力调节为等于或大于蓄积器下阈值压力。控制器的用于调节蓄积器中的气体燃料的压力的编程包括：(i)当蓄积器压力小于蓄积器下阈值压力时：命令压缩机选择阀装置和压缩机在将气体燃料输送到蓄积器之前压缩来自第一供应部的气体燃料；(ii)当从压缩开始起的第一时间延迟之后，蓄积器压力大于蓄积器上阈值压力时：在将来自第一供应部的气体燃料供应到蓄积器时，命令压缩机选择阀装置和压缩机停止压缩；以及(iii)当从压缩开始起的第一时间延迟之后，蓄积器压力小于蓄积器上阈值压力时：命令供应部选择阀装置从由第一供应部供应气体燃料切换到由第二供应部供应气体燃料，同时在将气体燃料输送到蓄积器之前仍然压缩气体燃料。
用于加压和供应气体燃料到内燃机的改进方法，包括：将气体燃料作为压缩气体储存在第一供应部和第二供应部中；将来自第一供应部的气体燃料供应到蓄积器，蓄积器中的气体燃料的压力具有蓄积器压力，内燃机消耗蓄积器中的气体燃料；将蓄积器中的气体燃料的压力调节为等于或大于蓄积器下阈值压力。调节的步骤包括：(i)当蓄积器压力小于蓄积器下阈值压力时：在将气体燃料输送到蓄积器之前压缩来自第一供应部的气体燃料；(ii)当从压缩开始起的第一时间延迟之后，蓄积器压力大于蓄积器上阈值压力时：在将来自第一供应部的气体燃料供应到蓄积器时，停止压缩；以及(iii)当从压缩开始时起的第一时间延迟之后，蓄积器压力小于蓄积器上阈值压力时：从由第一供应部供应气体燃料切换到由第二供应部供应气体燃料，同时在将气体燃料输送到蓄积器之前仍然压缩气体燃料。
本发明不限于以上概述，并且包括在本文的示例性实施例的书面描述中的实施例中公开的其他特征。
附图说明
图1是根据一实施例的用于加压和供应气体燃料到内燃机的气体燃料系统的示意图。
图2是根据一实施例的操作图1的气体燃料系统的技术的流程图。
图3是根据另一实施例的操作图1的气体燃料系统的技术的流程图。
图4是根据另一实施例的用于加压和供应气体燃料到内燃机的气体燃料系统的示意图。
图5是用于在图4的气体燃料系统中从主体燃料供应部对辅助燃料供应部进行加压的技术的流程图。
图6是根据另一实施例的用于加压和供应气体燃料到内燃机的气体燃料系统的示意图。
图7是用于在图6的气体燃料系统中选择容器的技术的流程图。
图8是根据另一实施例的主体燃料供应部和辅助燃料供应部的示意图。
图9是根据另一实施例的主体燃料供应部和辅助燃料供应部的示意图。
图10是根据另一实施例的用于加压和供应气体燃料到内燃机的气体燃料系统的示意图。
图11是图10的气体燃料系统的各个部件中的气体燃料压力的图表。
图12是根据一实施例的操作图10的气体燃料系统的技术的流程图。
图13是根据另一实施例的用于加压和供应气体燃料到内燃机的气体燃料系统的示意图。
图14是根据另一实施例的主体燃料供应部和辅助燃料供应部的示意图。
具体实施方式
参考图1，示出了根据一实施例的用于加压和供应气体燃料到内燃机140的气体燃料系统10。系统10包括第一供应部20和第二供应部30，第一供应部20和第二供应部30都是燃料源，该燃料源在图示实施例中分别包括容器25和容器35。第一供应部20是包括主体容器25的主体燃料供应部，并且第二供应部30是包括辅助容器35的辅助燃料供应部，并且第一供应部和第二供应部在本文将分别称为主体燃料供应部和辅助燃料供应部。主体燃料供应部20和辅助燃料供应部30都储存有压缩气体燃料(本文也称为“压缩气体”)。优选地，储存在容器25和容器35中的气体燃料的类型是相同的，但是这不是必需的。如本文所使用的，气体燃料是在标准温度和标准压力下处于气相或气态的任何燃料，标准温度和标准压力在本申请的上下文中分别定义为0摄氏度(0℃)的温度和100,000帕斯卡(100kPa)的绝对压力。示例性气体燃料包括(但不限于)氨气、氢气、甲烷、丙烷、天然气以及这些燃料的混合物。
例如，容器25和容器35可以将压缩气体保持为高达700bar的储存压力，但是可以设想更高的和更低的储存压力，并且容器不限于任何特定的压力范围。容器25和容器35的最大额定压力(容器可以安全容纳的最大压力)应符合使用该容器25和容器35的管辖区的规定。主体容器25和辅助容器35都填充有压缩气体至上储存阈值压力PUST(该上储存阈值压力PUST可以基于操作区域中的规定和/或加气站能够提供的压力来确定)，并且将压缩气体供应到内燃机140，压缩气体在该内燃机140中燃烧直至达到下储存阈值压力PLST，对于所有发动机速度条件和发动机负载条件，低于该下储存阈值压力PLST，发动机不能操作，或者发动机以低于预定的最小燃料经济性操作。主体燃料供应部20和辅助燃料供应部30可以以这样的方式连接，使得主体燃料供应部20和辅助燃料供应部30可以，分别通过加气贮器16和加气止回阀15、加气贮器16和加气止回阀17，在加气站处同时被(重新)填充，但保持彼此隔离。加气贮器16可以配置成接收加气喷嘴(未示出)，加气喷嘴通过加气泵(未示出)流体地连接到加气容器(未示出)，以便重新填充主体燃料供应部20和辅助燃料供应部30，并且其中加气喷嘴、加气容器和加气泵是加气站的一部分。主体燃料供应部20的入口/出口22允许气体燃料根据入口/出口22两端的压差流入或流出主体燃料供应部20。辅助燃料供应部30的入口/出口32允许气体燃料根据入口/出口32两端的压差流入或流出辅助燃料供应部30。
气体燃料可以从主体燃料供应部20通过主体截止阀40供应到输送管道55，并且可以从辅助燃料供应部30通过辅助截止阀50供应到输送管道55。截止阀40和截止阀50统称为供应部选择阀装置45。截止阀40可以通过控制器150致动，以在打开位置和关闭位置之间移动。类似地，截止阀50可以通过控制器150(与截止阀40分开地且独立地)致动，以在打开位置和关闭位置之间移动。在示例性实施例中，截止阀40和截止阀50(或本文中可以通过控制器150致动的任何其他阀)是电磁阀，该电磁阀被电磁致动以移动阀构件(未示出)，该阀构件打开或关闭阀，并且在其他实施例中，可以采用其他类型的截止阀，诸如液压致动阀。替代地，在其他实施例中，截止阀40和截止阀50可以是通过控制器150命令的三通阀的一部分，该三通阀选择性地在主体燃料供应部20和辅助燃料供应部30之间切换。输送管道55中的气体燃料可以通过止回阀60流体地连通，该止回阀60防止止回阀下游的任何流体朝向主体燃料供应部20和/或辅助燃料供应部30返回。
压缩机70在主体燃料供应部20和辅助燃料供应部30的下游，使得来自供应部20和供应部30的气体燃料可以被压缩机70加压，在气体燃料被压缩机70加压之后，加压后的气体燃料可以通过压缩机阀80流体地连通到蓄积器100(加压后的气体燃料至少暂时地储存在蓄积器100中)。替代地，气体燃料可以通过压缩机旁通阀90从止回阀60直接流体地连通到蓄积器100。在替代实施例中，阀80和阀90可以是三通阀的一部分，该三通阀通过控制器150命令，用于选择或绕过压缩机70。阀80和阀90统称为压缩机选择阀装置85，用于选择压缩机70来对来自供应部选择阀装置45的气体燃料加压，或者用于通过使来自供应部选择阀装置45的气体燃料在压缩机70附近流体地连通而绕过压缩机70。在其他实施例中，代替邻近压缩机出口74定位，压缩机阀80可以邻近压缩机入口72定位。
压缩机70以及阀80和阀90可以通过控制器150独立地且分开地致动，以打开或关闭压缩机以及打开或关闭阀。在示例性实施例中，压缩机70可以用来自液压动力输出器(未示出)的动力来液压驱动，或者用来自交流发电机(未示出)的动力来电驱动，该交流发电机通常是发动机140的一部分。替代地，压缩机70可以直接由发动机140的凸轮轴(未示出)或发动机动力输出器(未示出)机械驱动。在压缩机70被液压驱动的情况下，控制器150可以通过控制一个或多个阀(未明确示出，但被认为是压缩机的一部分)来打开或关闭压缩机，该一个或多个阀控制加压后的液压流体向压缩机的流动。在压缩机70被电驱动的情况下，控制器150可以通过控制一个或多个电子开关(未明确示出，但被认为是压缩机的一部分)来打开或关闭压缩机，该一个或多个电子开关控制电能向压缩机的流动，或者替代地，控制器150可以向压缩机发送命令以打开或关闭。在压缩机70通过凸轮轴或发动机动力输出器机械驱动的情况下，控制器150可以通过控制离合器(未明确示出，但被认为是压缩机的一部分)来打开或关闭压缩机。在其他实施例中，压缩机70之后可以是冷却器(未示出)以降低加压后的气体的热函(即，温度)。来自压缩机70的功率消耗是流率和从压缩机入口到压缩机出口的压力升高的函数。
蓄积器100提供高于预定蓄积器压力或在预定蓄积器压力范围内的一体积的气体燃料，该气体燃料通过可由控制器150致动的燃料供应截止阀110供应到压力调节器120，该压力调节器120将气体燃料压力调节至燃料导轨130中的轨压PR，该燃料导轨130将气体燃料输送到发动机140中的燃料喷射器(未示出)。蓄积器100可以是单独的容器，或者可以是输送管道，该输送管道将蓄积器的上游的部件连接到蓄积器的下游的部件，例如将阀80、90与截止阀110连接的管道，并且将气体燃料供应到发动机140。每个燃料喷射器可以配置成将气体燃料直接喷射到发动机140的相应燃烧室(未示出)中，在该燃烧室中，燃料通过点火源点燃，该点火源可以采用任何常规技术，例如通过强制点火源(诸如引燃燃料、火花塞、或热表面)或通过压缩点火(其中燃烧室内的压力和温度环境构成点火源)来点燃。
燃料导轨130中的轨压PR也称为喷射压力，并且是以下压力，在该压力下，气体燃料通过燃料喷射器喷射到燃烧室中。压力调节器120可以是不需要通过控制器150控制的机械调节器，或者替代地，压力调节器120可以是通过控制器控制的电子调节器。在其他实施例中，不需要压力调节器120，并且蓄积器100中的气体燃料可以通过截止阀110直接供应到燃料导轨130，特别是在燃料导轨中的气体燃料压力的容差可以放宽的那些应用中。在双燃料应用中，诸如采用引燃燃料来点燃气体燃料的那些应用，压力调节器120可以是基于引燃燃料的压力来调节气体燃料的压力的类型，诸如圆顶加载调节器。替代地，可以根据上述技术中的一种技术来调节气体燃料的压力，并且可以通过采用背压调节器、基于气体燃料压力来调节引燃燃料的压力。
各种压力传感器向控制器150提供表示气体燃料系统10中各个位置处的压力的信号。主体燃料供应部压力传感器160将表示主体燃料供应部20中的气体燃料压力的信号发送到控制器150。类似地，辅助燃料供应部压力传感器162将表示辅助燃料供应部30中的气体燃料压力的信号发送到控制器150。主体燃料供应部20中的气体燃料压力在本文中称为主体压力PBLK，并且辅助燃料供应部30中的气体燃料压力在本文中称为辅助压力PBSTR。尽管压力传感器160和压力传感器162被图示为连接到将主体燃料供应部20和辅助燃料供应部30与相应的截止阀40和截止阀50连接的相应导管，在替代实施例中，压力传感器160和压力传感器162也可以分别位于主体燃料供应部20和辅助燃料供应部30内，例如位于容器25和容器35的颈部中，或者可以分别位于截止阀40和截止阀50中。替代地，在其他实施例中，测量输送管道或输送导管55中的压力的共同压力传感器(未示出)，可以添加到压力传感器160和压力传感器162或取代压力传感器160和压力传感器162。蓄积器压力传感器164将表示蓄积器100中的气体燃料压力的信号发送到控制器150，并且燃料导轨压力传感器166将表示燃料导轨130中的气体燃料压力的信号发送到控制器150。蓄积器100中的气体燃料压力在本文中称为蓄积器压力PA，并且燃料导轨130中的气体燃料压力在本文中称为轨压PR，该轨压PR也称为喷射压力。
控制器150可以是内燃机140的发动机控制器或者是与发动机控制器通信的燃料系统控制器。控制器150可以包括硬件部件和软件部件。硬件部件可以包括数字电子部件和/或模拟电子部件。在本文的实施例中，控制器150包括处理器和一个或多个存储器，用于存储和执行程序，该一个或多个存储器包括一个或多个永久存储器以及临时存储器，永久存储器诸如FLASH、EEPROM和硬盘，临时存储器诸如SRAM和DRAM。如本文所使用的，术语“算法”、“模块”和“步骤”是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件程序或固件程序的处理器(共享处理器、专用处理器、或组处理器)和存储器、组合逻辑电路，和/或提供所描述的功能的其他合适的部件。通过控制器150执行的算法、模块和步骤是控制器的一部分。邻近控制器150的双箭头线表示到以下部件的通信信道，控制器150从这些部件接收状态信息或向这些部件发送命令信息，或者从这些部件接收状态信息并向这些部件发送命令信息，并且这些部件也具有邻近的双箭头线，通信信道可以是双向的或单向的。
在示例性实施例中，轨压PR可以在当发动机140以怠速操作时的下期望轨压PLDR，诸如150bar，和当发动机140以额定扭矩或额定功率(有时称为发动机的最大指定扭矩或最大指定功率)操作时的上期望轨压PUDR，诸如300bar，之间变化。值得注意的是，设想了甚至更小的下期望轨压PLDR和更大的上期望轨压PUDR。燃料喷射器可以在进气冲程期间或在压缩冲程期间喷射气体燃料到发动机140中的相应燃烧室中。优选地，燃料喷射器在压缩冲程期间的后期喷射气体燃料，使得在点火源点燃气体燃料时，气体燃料以扩散燃烧模式燃烧。燃料喷射的发生时间可以由于各种原因而变化，诸如随着发动机140的发动机速度图和发动机负载以及主体压力PBLK和辅助压力PBSTR。
现在参考图2，示出了算法200，该算法200可以编程在控制器150中，算法200是为内燃机140加压和供应气体燃料的技术。当用于启动内燃机140的过程开始时，例如当操作员在车辆应用中转动钥匙或按压启动按钮时，算法200在步骤205中启动；并且在独立应用中，替代操作员启动发动机，另一种控制算法可以起动步骤205。参考图1和图2，在步骤210中打开主体截止阀40、旁通阀90和截止阀110，以允许气体燃料从主体燃料供应部20朝向内燃机140流动，并且在步骤215中启动发动机140，这可以包括启动内燃机的常规步骤。
在发动机140启动之后，算法200的主要部分开始，其中在步骤220中可以进行检查以确定主体压力PBLK(也称为第一供应部压力)是否小于或等于主体下阈值压力PBLKLT(也称为第一供应部下阈值压力)，该主体下阈值压力PBLKLT可以是发动机速度和发动机负载的函数，并且表示以下压力，在该压力下，至少对于一定范围的发动机速度条件和发动机负载条件，主体燃料供应部20不能以足够的压力供应足够的燃料以使内燃机140操作，并且主体下阈值压力PBLKLT相当于下储存阈值压力PLST。值得注意的是，在蓄积器100中的蓄积器压力PA高于蓄积器阈值压力PAT的情况下，发动机140不需要来自主体燃料供应部20的气体燃料来启动。例如，在启动时主体压力PBLK小于蓄积器压力PA的情况下，止回阀60两端的压差将阻挡燃料从主体燃料供应部20流动到蓄积器100，并且发动机140将仅通过消耗蓄积器100中的燃料来启动。
返回到步骤220，在主体压力PBLK不是小于或等于主体下阈值压力PBLKLT的情况下，则算法进行到步骤225，并且在主体压力PBLK小于或等于主体下阈值压力PBLKLT的情况下，则算法进行到步骤270。值得注意的是，在步骤215中的发动机启动期间，蓄积器100中通常有足够的气体燃料来启动发动机140，使得在主体压力PBLK低于主体下阈值压力PBLKLT的情况下，有足够的时间来启动发动机140以及然后从主体燃料供应部20切换到辅助燃料供应部30。在步骤225中，(在辅助截止阀50尚未被关闭的情况下)关闭辅助截止阀50，以禁用来自辅助燃料供应部30的燃料流，并且(在主体截止阀40尚未被打开的情况下)打开主体截止阀40，以启用来自主体燃料供应部20的燃料流。在确定主体燃料供应部具有足够的燃料之后，步骤225确保了从主体燃料供应部20抽取燃料，并且进入算法200的、主要从主体燃料供应部20供给燃料的部分。如下面将更详细地解释的，存在算法200的、主要从辅助燃料供应部30供给燃料的部分。
进行到步骤230，将蓄积器压力PA与蓄积器阈值压力PAT进行比较，并且一旦蓄积器压力PA小于或等于蓄积器阈值压力PAT，算法就进行到步骤235，否则算法200保持在步骤230，直到满足这个条件。在从主体燃料供应部20抽取燃料的情况下，当气体燃料系统10无法跟上内燃机140的燃料需求时，蓄积器压力PA下降，并且当蓄积器压力PA下降太多时，需要采取额外的措施来将蓄积器压力PA维持在期望水平(特别是蓄积器阈值压力PAT)或维持在期望范围内。在示例性实施例中，蓄积器阈值压力PAT是发动机燃料需求的函数，其中发动机燃料需求是功率的函数，并且其中功率是发动机速度和发动机扭矩的函数。例如，当发动机燃料需求增加时(诸如当操作者进一步压下燃料踏板时)，蓄积器阈值压力PAT可以相应地增加，这允许气体燃料系统10在蓄积器压力PA下降的情况下有更多时间对增加的燃料需求做出反应。替代地，或者附加地，蓄积器阈值压力PAT可以是主体燃料供应部20中的主体压力PBLK的函数，其中主体压力PBLK越低，蓄积器阈值压力PAT将被设定得越高。(在气体燃料需要加压的情况下)将来自主体燃料供应部20的气体燃料加压到特定阈值所花费的时间与主体压力PBLK成反比。
从步骤230到步骤235的过渡表示算法200中的第一升级，其中气体燃料系统10采取第一额外措施来满足发动机140的燃料需求。在步骤235中，打开压缩机阀80并且启动压缩机70以使得压缩机能够对来自止回阀60的气体燃料进行加压，同时压缩机旁通阀90在压缩机被启动时被关闭。进行到步骤240，并且在第一时间延迟(第一时间延迟也可以是发动机燃料需求和/或主体压力PBLK的函数)之后，再次将蓄积器压力PA与蓄积器阈值压力PAT进行比较。在蓄积器压力PA大于蓄积器阈值压力PAT的情况下(即，蓄积器压力PA已经恢复到期望值或期望范围)，则算法200进行到步骤245，在步骤245中，停止压缩机70，关闭压缩机阀80并且打开旁路阀90，使得来自主体燃料供应部20的燃料被直接供应到蓄积器100，并且然后控制返回到步骤220。从步骤240到步骤245的过渡表示算法200中的第一降级，其中气体燃料系统10去除用于满足发动机140的燃料需求的第一额外措施。
返回到步骤240，在蓄积器压力PA小于或等于蓄积器阈值压力PAT的情况下，则控制转到步骤250，在步骤250中，关闭主体截止阀40(以停止来自主体燃料供应部20的气体燃料流)并且打开辅助截止阀50(以启用来自辅助燃料供应部20的气体燃料流)，在步骤250之后，控制在第二时间延迟(第二时间延迟可以是发动机燃料需求和/或辅助压力PBSTR的函数)之后转到步骤255。应当注意的是，仅在辅助压力PBSTR大于主体压力PBLK的情况下才进行从主体燃料供应部20到辅助燃料供应部30的切换，否则没有动机进行切换。为了清楚起见，在图2的算法200中没有图示对这个条件的检查。在发动机140的通常操作期间，对于发动机的短时间段的大量或过量的燃料需求，辅助燃料供应部30被采用，该大量或过量的燃料需求通常持续时间短，使得辅助压力PBSTR不会显著减小，但是可以发生非典型的、长持续时间的过量燃料需求。如将在随后的实施例中描述的，可以在发动机140的操作期间周期性地再充注辅助燃料供应部30。从步骤240到步骤250的过渡表示算法200中的第二升级，其中气体燃料系统10采取第二额外措施来满足发动机140的燃料需求。第一额外措施是开启压缩机70以增加从主体燃料供应部20输送的压力，并且第二措施是从主体燃料供应部20切换到辅助燃料供应部30，同时保持压缩机70的操作。通常，辅助压力PBSTR大于主体压力PBLK，因此，对来自辅助燃料供应部30的气体燃料进行加压需要更少的时间。
进行到步骤255，将蓄积器压力PA与蓄积器阈值压力PAT进行比较，并且一旦蓄积器压力PA大于蓄积器阈值压力PAT，算法就进行到步骤260，否则算法200保持在步骤255，直到满足这个条件。在具有发动机140的非典型地大量或过量的燃料需求的那些情况下，步骤255的条件可能永远不会满足，并且辅助燃料供应部30中的辅助压力PBSTR继续耗尽到辅助下阈值压力PBSTRLT并且耗尽到辅助下阈值压力PBSTRLT以下。当辅助压力PBSTR小于或等于辅助下阈值压力PBSTRLT时，可以关闭辅助截止阀50并且可以打开主体截止阀40，尽管为了清楚起见，在图2的算法200中未图示对这个情况的检查。在步骤260中，通过关闭辅助截止阀50以禁用来自辅助燃料供应部30的燃料流，并且打开主体截止阀40以启用来自主体燃料供应部20的燃料流，来去除第二额外措施，同时压缩机70保持操作。从步骤255到步骤260的过渡表示算法200中的第二降级，其中气体燃料系统10去除用于满足发动机140的燃料需求的第二额外措施。
现在进行到步骤265，并且在第三时间延迟(第三时间延迟也可以是发动机燃料需求和/或主体压力PBLK的函数)之后，再次将蓄积器压力PA与蓄积器阈值压力PAT进行比较。在蓄积器压力PA大于蓄积器阈值压力PAT的情况下(即，蓄积器压力PA已经恢复到期望值或期望范围)，则算法200进行到步骤245，在步骤245中，停止压缩机70，关闭压缩机阀80并且打开旁路阀90，并且然后控制返回到步骤220。返回到步骤265，在蓄积器压力PA小于或等于蓄积器阈值压力PAT的情况下，则控制转到步骤250，在步骤250中，关闭主体截止阀40(以停止来自主体燃料供应部20的气体燃料流)并且打开辅助截止阀50(以启用来自辅助燃料供应部20的气体燃料流)，在步骤250之后，控制在第二时间延迟之后转到步骤255。从步骤265到步骤250的过渡也表示算法200中的第二升级，其中气体燃料系统10采取第二额外措施来满足发动机140的燃料需求。从步骤265到步骤245的过渡也表示第一降级，其中气体燃料系统10去除用于满足发动机140的燃料需求的第一额外措施。值得注意的是，在其他实施例中，算法可以从步骤255过渡到步骤260，并且然后直接过渡到步骤245，由此顺序地进行第一降级和第二降级。
返回到步骤270，当算法200已确定主体压力PBLK小于或等于主体下阈值压力PBLKLT时，采取以下步骤。因为在步骤220中已经确定主体燃料供应部20中没有足够的燃料以使内燃机140至少在当前发动机速度和发动机负载下操作，所以在步骤270中，关闭主体截止阀40(以停止来自主体燃料供应部20的气体燃料流)，并且打开辅助截止阀50(以启用来自辅助燃料供应部20的气体燃料流)。在第四时间延迟(第四时间延迟可以是发动机燃料需求和/或辅助压力PBSTR的函数)之后，控制转到步骤275。
进行到步骤275，将蓄积器压力PA与蓄积器阈值压力PAT进行比较，并且一旦蓄积器压力PA小于或等于蓄积器阈值压力PAT，算法就进行到步骤280，否则算法200保持在步骤275，直到满足这个条件。在从辅助燃料供应部30抽取燃料的情况下，当气体燃料系统10无法跟上内燃机140的燃料需求时，蓄积器压力PA下降，并且当蓄积器压力PA下降太多时，需要采取额外的措施来将蓄积器压力PA维持在期望值或维持在期望范围内。从步骤275到步骤280的过渡表示算法200中的第三升级，其中气体燃料系统10采取第三额外措施来满足发动机140的燃料需求。
在步骤280中，打开压缩机阀80并且启动压缩机70，以使得压缩机能够对来自止回阀60的气体燃料进行加压，同时压缩机旁通阀90在压缩机被启动时被关闭。进行到步骤285，并且在第五时间延迟(第五时间延迟也可以是发动机燃料需求和/或主体压力PBLK的函数)之后，再次将蓄积器压力PA与蓄积器阈值压力PAT进行比较。在蓄积器压力PA大于蓄积器阈值压力PAT的情况下(即，蓄积器压力PA已经恢复到期望值或在期望范围内)，则算法200进行到步骤290，在步骤290中，停止压缩机70，关闭压缩机阀80，并且打开旁通阀90，并且然后控制返回到步骤220。从步骤285到步骤290的过渡表示算法200中的第三降级，其中气体燃料系统10去除用于满足发动机140的燃料需求的第三额外措施。
在算法200的操作中，可能出现蓄积器压力PA大于主体压力PBLK并且主体压力PBLK大于主体下阈值压力PBLKLT的情况。在这种情况下，当蓄积器压力大于蓄积器阈值压力PAT时，供应部选择阀装置45将选择主体燃料供应部20供应燃料；然而，燃料将不会从主体燃料供应部20流动到蓄积器100，直到蓄积器压力PA下降到主体压力PBLK以下。在主体压力PBLK小于蓄积器阈值压力PAT的情况下，压缩机70将在蓄积器压力PA下降到主体压力PBLK以下之前被启用，并且在这种情况下，压缩机70将在止回阀60上产生正压差，从而允许燃料从主体燃料供应部20流动到压缩机70。
值得注意的是，在主体压力PBLK恢复到主体下阈值压力PBLKLT以上的情况下，气体燃料系统10可以从主要用辅助燃料供应部30供给燃料(在步骤270中)切换到主要用主体燃料供应部20供给燃料(在步骤225中)，例如主体燃料供应部20和辅助燃料供应部30在发动机140操作时被重新填充的情况下(在规定允许的情况下)。在示例性实施例中，第一时间延迟、第二时间延迟、第三时间延迟、第四时间延迟和第五时间延迟可以具有相同的时间延迟值，但是这不是必需的，并且在其他实施例中，这些时间延迟可以具有不同的时间延迟值。
现在参考图3，示出了根据另一实施例的算法201，该算法201可以编程在控制器150中，并且算法201是为内燃机140加压和供应气体燃料的技术，算法201类似于算法200，并且相同的步骤具有相同的附图标记，并且仅讨论不同之处。替代单个阈值压力(图2中看到的蓄积器阈值压力PAT)，算法201使用由蓄积器下阈值压力PALT和蓄积器上阈值压力PAUT限定的蓄积器阈值压力范围。在算法201中，当蓄积器压力PA下降到蓄积器下阈值压力PALT以下时，第一升级和第三升级开始，并且当蓄积器压力PA在采取第一额外措施(打开压缩机70)之后保持在蓄积器上阈值压力PAUT以下时，第二升级开始，以将蓄积器压力PA升高至上阈值以上；并且当蓄积器压力上升到蓄积器上阈值压力PAUT以上时，第一降级、第二降级和第三降级开始。更具体地，在步骤231和步骤276中，将蓄积器压力PA与蓄积器下阈值压力PALT进行比较。在步骤241、步骤256、步骤266和步骤286中，将蓄积器压力PA与蓄积器上阈值压力PAUT进行比较。在示例性实施例中，算法201中的蓄积器下阈值压力PALT具有与算法200中的蓄积器阈值压力PAT相同的值，并且蓄积器下阈值压力PALT表示以下蓄积器压力PA，在该蓄积器压力PA下，采取(根据算法201中的逻辑)了第一额外措施和第二额外措施来维持蓄积器中的压力。与算法200相比，算法201采用蓄积器上阈值压力PAUT，以确定何时去除(根据算法201中的逻辑)第一额外措施和第二额外措施，该蓄积器上阈值压力PAUT大于蓄积器下阈值压力PALT和蓄积器阈值压力PAT。更一般地，蓄积器下阈值压力PALT等于或小于蓄积器上阈值压力PAUT。与算法200一样，算法201还包括在步骤241中对辅助压力PBLK与主体压力PBLK的比较的检查，以及在步骤256中对辅助压力PBLK与辅助下阈值压力PBSTRLT的比较的检查。
现在参考图4，示出了根据另一实施例的气体燃料系统11，该气体燃料系统11类似于图1的实施例，并且在该实施例中和其他实施例中的相同部件具有相同附图标记，并且仅讨论不同之处。气体燃料系统11允许，通过采用压缩机70来压缩来自主体燃料供应部20的气体燃料并且将加压后的气体燃料重新导引到辅助燃料供应部30，利用来自主体燃料供应部20的燃料对辅助燃料供应部30进行加压。图2和图3中的算法200和算法201分别可以与气体燃料系统11一起操作。返回到图4，再充注阀300将压缩机70的出口74与辅助燃料供应部30的入口/出口32连接，以提供用于将来自压缩机70的加压气体燃料重新导引到辅助燃料供应部的流体路径。当辅助燃料供应部30要被再充注时，控制器150关闭辅助截止阀50、压缩机阀80和旁通阀90，打开主体截止阀40和再充注阀300，并且启动压缩机70以对来自主体燃料供应部20的气体燃料进行加压，并将加压后的气体燃料输送到辅助燃料供应部30。
辅助燃料供应部30在内燃机140的操作期间可能被耗尽，这取决于发动机操作的条件。现在参考图5，示出了算法310，该算法310可以编程在控制器150中，并且当车辆(未示出)中采用内燃机140来推进车辆时，算法310是用于对辅助燃料供应部30进行加压的技术。当发动机140被启动时，该技术在步骤315中开始。在步骤320中，监测辅助压力PBSTR并且将辅助压力PBSTR与辅助阈值压力PBT进行比较，并且当辅助压力PBSTR小于辅助阈值压力PBT时，步骤320向步骤335输出逻辑1，这在下文更详细地描述；否则，步骤320输出逻辑0。辅助阈值压力PBT等于(辅助容器35可以安全容纳的)最大额定压力减去安全裕度的差。辅助阈值压力PBT可以大于上储存阈值压力PUST，特别是在该上储存阈值压力PUST等于加气站可以提供的最大压力、但小于当地规定允许的最大压力的情况下。在算法310中，逻辑1表示“是”条件，而逻辑“0”表示“否”条件。
在步骤325中，监测车辆速度，并且当车辆速度不等于0时，步骤325向步骤335输出逻辑1，否则步骤325输出逻辑0。步骤330监视踏板的位置，该踏板由用户操作，用于控制车辆的速度(通过控制燃料供给)。在步骤330中，连续监测踏板的位置，并且当踏板位置处于百分之零(0％)时，步骤330向步骤335输出逻辑1，否则步骤330输出逻辑0；该百分之零表示踏板的默认位置，其中踏板根本没有被压下，并且表示零发动机燃料需求，这也称为空转状态(motoring condition)。替代地或附加地，步骤330可以监测控制发动机140中空气流的节流阀(未示出)的位置，该位置也可以指示零发动机燃料需求，或者监测由用户操作的用于控制速度和/或燃料供给的任何控制杆的位置。步骤320、步骤325和步骤330连续地操作并且因此连续地输出各自的逻辑1值或逻辑0值。
进行到步骤335，连续地监视步骤320、步骤325和步骤330的所有输出，并且当所有这些输出都是逻辑1时，步骤335进行到步骤340，否则步骤335进行到步骤345。也就是说，当辅助压力PBSTR小于辅助阈值压力PBT、车辆速度不等于0并且踏板位置处于0％时，则进入步骤340，在步骤340中对辅助燃料供应部30进行再充注，否则进入步骤345，该步骤345通过进入步骤220(参见图2和图3)将控制返回到算法200或算法201。更具体地，当进入步骤340时，关闭辅助截止阀50、压缩机阀80和旁通阀90，打开主体截止阀40和再充注阀300，并且启动压缩机70，使得辅助压力PBT可升高至辅助阈值压力PBSTR以上。当进入步骤345时，关闭辅助截止阀50、压缩机阀80和再充注阀300，打开主体截止阀40和旁通阀90，并且停止压缩机70，在步骤345之后，控制返回到算法200或算法201(分别参见图2和图3)中的步骤220。当存在从满足步骤335中的条件到不满足条件的过渡时，进行步骤345，因为在完成步骤345之后，气体燃料系统10中的部件的控制才返回到算法200或算法201。在再充注的条件下特别是在步骤325和步骤330的条件下(其中车辆速度不为零且踏板位置处于0％)，压缩机70的操作通过采用车辆中的动量来驱动压缩机而减少了寄生损失，并且为车辆提供了额外的制动力，从而减少了制动片磨损，这改善了总的系统拥有成本。
现在参考图6，图示了根据另一实施例的气体燃料系统12。主体燃料供应部21和辅助燃料供应部31都包括容器26和容器27，该容器26和容器27各自类似于容器25和容器35并且储存有气体燃料。如下面将看到的，容器26和容器27都被动态地分配给主体燃料供应部21或辅助燃料供应部31。每个容器25、容器26、容器27和容器35分别具有相应的截止阀40、截止阀41、截止阀42和截止阀50，分别具有相关联的压力传感器160、压力传感器161、压力传感器163、和压力传感器162，以及分别具有加气止回阀15、加气止回阀18、加气止回阀19和加气止回阀17。类似地，容器26、容器27和容器35分别具有相关联的再充注阀302、再充注阀301和再充注阀300。在替代实施例中，代替压力传感器160、压力传感器161、压力传感器162和压力传感器163，或者除此之外，在再充注容器26、容器27和容器35时，可以有感测输送管道55中的压力的第一压力传感器和感测导管56中的压力的第二压力传感器。
参考图7，现在根据算法400来讨论气体燃料系统12的操作，该算法400可以编程在控制器150中，并且算法400是选择容器25、容器26、容器27和容器35中的哪一个的技术。算法400可以分别与图2和图3中所见的算法200和算法201并行和/或串行进行。例如，并且如下文更详细地描述的，可以在启动内燃机140之后，在预定的时间间隔过去之后，重复地且周期性进地入步骤405。替代地或附加地，步骤405可以分别在进入图2和图3所见的算法200或算法201中的任何步骤时进入，作为进行那些步骤的先决条件。
步骤410确定容器25内部的压力PV25是否小于主体下阈值压力PBLKLT，并且当压力PV25小于压力PBLKLT时，步骤410将状态信号V1输出为逻辑1，否则步骤410将状态信号V1输出为逻辑0。类似地，步骤415确定容器26内部的压力PV26是否小于主体下阈值压力PBLKLT，并且当压力PV26小于压力PBLKLT时，步骤415将状态信号V2输出为逻辑1，否则步骤415将状态信号V2输出为逻辑0。状态信号V1和状态信号V2被输入到步骤420中，步骤420基于这些状态信号指定容器25、容器26和容器27中的一个作为主体燃料供应部21，并且指定容器26、容器27和容器35中的一个作为辅助燃料供应部31。更具体地，当状态信号V1是逻辑0时，指示容器25不为空，则容器25被设置为主体燃料供应部21，并且容器26被自动设置为辅助燃料供应部31。在这种情况下，状态信号V2的值并不重要。当状态信号V1为逻辑1且状态信号V2为逻辑0时，指示容器25为空且容器26不为空，则容器26被设置为主体燃料供应部21，并且容器27被设置为辅助燃料供应部31。当状态信号S1和状态信号S2为逻辑1时，指示容器25和容器26为空，则容器27被设置为主体燃料供应部21并且容器35被设置为辅助燃料供应部31。
在步骤420之后，控制返回到算法200或算法201中的步骤220，使得可以进行主体压力PBLK是否大于主体下阈值压力PBLKLT的确定。注意，在容器26被指定为主体燃料供应部21的情况下，截止阀41是主体截止阀，并且在容器26被指定为辅助燃料供应部21的情况下，截止阀41是算法200和算法201中提到的辅助截止阀。类似地，在容器27被指定为主体燃料供应部21的情况下，截止阀42是主体截止阀，并且在容器27被指定为辅助燃料供应部21的情况下，截止阀42是算法200和算法201中提到的辅助截止阀。在相应的容器25、容器26、容器27和容器35没有根据上述公开内容被指定为主体燃料供应部或辅助燃料供应部的情况下，截止阀40、截止阀41、截止阀42和截止阀50保持关闭。容器25、容器26和容器27中的哪一个是主体燃料供应部21以及容器26、容器27和容器35中的哪一个是辅助燃料供应部31的当前指定，可以被保留在控制器150的永久存储器中，使得当内燃机140启动时，算法200或算法201然后可以知道在这些算法的步骤210(参见图2和图3)中打开哪个主体截止阀。
与主体燃料供应部和辅助燃料供应部是静态的、容器未被动态地分配的情况相比，在气体燃料系统12根据算法400操作的情况下，改善了内燃机140的燃料经济性。在替代实施例中，容器25、容器26和容器27中的多于一个的容器可以被分配给主体燃料供应部21以并发地且同时地并行操作，并且容器26、容器27和容器35中的多于一个的容器可以被分配给辅助燃料供应部31以并发地且同时地并行操作。例如，控制器150可以收集关于算法200和算法201中的步骤进行的频率的统计数据，并且基于该统计信息可以确定主体燃料供应部的体积与辅助燃料供应部的体积之间的体积比，这改善了燃料利用率和燃料经济性。
参考图1和图4，在其他实施例中，主体燃料供应部20和辅助燃料供应部30可以分别具有多于一个的主体容器和辅助容器。现在参考图8，主体燃料供应部23具有主体容器25a、主体容器25b和主体容器25c三个容器，并且辅助燃料供应部30具有一个辅助容器35，这是主体燃料供应部23的体积与辅助燃料供应部30的体积之间的体积比至少为3∶1的示例性实施例(其中所有容器25a、容器25b、容器25c和容器35具有相同的体积)。参考图9，主体燃料供应部23具有主体容器25a、主体容器25b和主体容器25c三个容器，而辅助燃料供应部33具有辅助容器35a和辅助容器35b两个容器。在又一些实施例中，主体容器和辅助容器的数量不受限制，除了在独立应用中采用该主体容器和辅助容器时将其放置在车辆上或设施中的何处的实际考虑之外。主体燃料供应部23可以采用主体截止阀40，并且辅助燃料供应部33可以采用辅助截止阀50(在图1和图4中看见)。替代地，每个主体容器25a、主体容器25b、主体容器25c和主体容器25d以及辅助容器35a和辅助容器35b可以具有其自己的截止阀(该截止阀类似于阀40和阀50并且通过控制器150控制)。在其他实施例中，可以存在基于数学模型以智能方式调度的多组容器和多个阀，以使范围最大化同时使压缩机的功率消耗最小化。
现在参考图10，示出了根据类似于图1的实施例的另一实施例的气体燃料系统13，并且讨论两个实施例的不同之处。除了截止阀40和截止阀50之外，供应部选择装置46还包括三通阀82和三通阀92，该三通阀82和三通阀92分别与主体燃料供应部20和辅助燃料供应部30相关联。在其他实施例中，三通阀82和三通阀92还可以用作截止阀，使得不需要截止阀40和截止阀50。如本文所使用的，二通阀和三通阀由阀使用的端口的数量来定义，其中二通阀采用两个端口，并且三通阀采用三个端口。图示的实施例不包括压缩机选择装置，因为流体地连通来自供应部20和供应部30中的任一个的气体燃料的功能已被并入三通阀82和三通阀92中。三通阀82将主体燃料供应部20或辅助燃料供应部30流体地连接到压缩机70。三通阀92将主体燃料供应部20或辅助燃料供应部30流体地连接到调节器122。在图示的实施例中，蓄积器100可以配置成流体地接收来自压缩机70和压力调节器122的气体燃料，其中蓄积器100位于压缩机70和压力调节器122的下游，由此只要压缩机70的输出压力与蓄积器压力PA之间存在压差，气体燃料就可以从压缩机70流动到蓄积器100中，并且只要调节器122的输出压力与蓄积器压力PA之间存在压差，气体燃料就可以从调节器122流动到蓄积器100中。三通阀92操作为用于来自主体燃料供应部20或辅助燃料供应部30的气体燃料的压缩机旁通阀(即，来自主体燃料供应部20或来自辅助燃料供应部30的气体燃料绕过压缩机70，但不是来自两个供应部的气体燃料同时绕过压缩机70)。三通阀82操作为用于来自主体燃料供应部20或辅助燃料供应部30的气体燃料的压缩机阀(即，来自主体燃料供应部20或来自辅助燃料供应部30的气体燃料被供应到压缩机70，但不是来自两个供应部的气体燃料同时被供应到压缩机70)。来自主体燃料供应部20的气体燃料可以，以与来自辅助燃料供应部30的气体燃料输送到蓄积器100的路径并行的路径，输送到蓄积器100，如将在下面更详细地解释的，并且由于这个原因，单独的止回阀62和止回阀63可以被采用以分别减少并且优选地防止这些止回阀下游的任何流体朝向主体燃料供应部20和辅助燃料供应部30返回。相比之下，图1、图4和图6中的实施例中的气体燃料系统10、气体燃料系统11和气体燃料系统12分别通过共同止回阀60将气体燃料从主体燃料供应部20或辅助燃料供应部30输送到蓄积器100。返回到图10，在来自供应部20或供应部30的气体燃料绕过压缩机70的情况下，气体燃料被输送到调节器122。调节器122将蓄积器100中的气体燃料的压力调节至期望值，诸如蓄积器下阈值压力PALT。压力调节器122可以是不需要通过控制器150控制的机械调节器，或者替代地，压力调节器120可以是可以通过控制器150控制的电子调节器。在其他实施例中，三通阀82和三通阀92还可以操作为用于主体燃料供应部20和辅助燃料供应部30的截止阀，使得不需要截止阀40和截止阀50。例如，为了切断主体燃料供应部20，三通阀82和三通阀92配置成将导管57与压缩机70和调节器122流体地断开，并且为了切断辅助燃料供应部30，三通阀82和三通阀92配置成将导管58与压缩机70和调节器122流体地断开。为了同时将主体燃料供应部20和辅助燃料供应部30与压缩机70和调节器122切断，三通阀82和三通阀92配置成处于关闭状态，该关闭状态不提供沿着任何路径穿过三通阀82和三通阀92的流体连通。
参考图10和图11，气体燃料系统13(在图10中看见)可以在四个不同的阶段(在图11中看见)操作。在阶段1开始时，主体燃料供应部20和辅助燃料供应部30处于满容器压力，诸如上储存阈值压力PUST，其中在示例性实施例中，满容器压力可以等于350bar或700bar。在这种情况下，气体燃料从主体燃料供应部20通过调节器122供应到蓄积器100，并且不需要来自辅助燃料供应部30的气体燃料，并且来自辅助燃料供应部30的气体燃料与蓄积器100流体地断开和隔离。因此，在阶段1期间，截止阀40打开，截止阀50关闭，三通阀92将导管57流体地连接到调节器122，三通阀82关闭或将导管58连接到压缩机70。在阶段1期间，压缩机70停用并关闭，因为主体压力PBLK高于蓄积器下阈值压力PALT，使得来自主体燃料供应部20的气体燃料不需要被压缩。参考图10，回顾向发动机140供应燃料导轨130中的气体燃料，其中轨压PR可以等于上期望轨压PUDR，使得燃料喷射可以以期望的喷射压力发生，并且轨压PR通过压力调节器120调节，使得轨压PR可以维持在上期望轨压PUDR，通过压力调节器120调节轨压PR要求蓄积器压力PA至少等于蓄积器下阈值压力PALT。返回参考图11，当主体压力PBLK下降到蓄积器下阈值压力PALT以下时，进入阶段2。在阶段2期间，主体燃料供应部20通过压缩机70流体地连接到蓄积器100，并且辅助燃料供应部30通过调节器122流体地连接到蓄积器100。因此，主体燃料截止阀40和辅助燃料截止阀50都打开，三通阀82将导管57与压缩机70流体地连接，并且三通阀92将导管58流体地连接到调节器122。在阶段2期间，气体燃料主要从主体燃料供应部20通过压缩机70供应到蓄积器100。在示例性实施例中，压缩机70的尺寸可能过小，使得在阶段2期间可能存在发动机需求长时间大于最大压缩机流量的时间段，由此蓄积器压力PA下降到蓄积器下阈值压力PALT以下。在这种情况下，当蓄积器压力PA下降到蓄积器下阈值压力PALT以下时，气体燃料将从辅助燃料供应部30通过调节器122供应到蓄积器100，以将蓄积器压力PA增加到至少蓄积器下阈值压力PALT。如本文所使用的，发动机需求是指发动机140中消耗的燃料的瞬时质量流率，并且最大压缩机流量是指来自压缩机70的压缩气体燃料的最大瞬时质量流率。在阶段2期间，将气体燃料从辅助燃料供应部30输送到蓄积器100可以称为蓄积器中燃料的加注。如在图11中可以看见的，在阶段2期间，蓄积器压力PA可以增加到蓄积器下阈值压力PALT以上，这是由于来自主体燃料供应部20的气体燃料的压缩而由来自压缩机70的气体燃料压力的激增引起的。优选地，蓄积器压力PA不会因为这些激增而增加到蓄积器上阈值压力PAUT以上。控制器150可以命令压缩机70，以维持蓄积器压力PA大于蓄积器下阈值压力PALT且小于或等于蓄积器上阈值压力PAUT，使得在阶段2期间气体燃料主要从主体燃料供应部20而不是从辅助供应部30抽取。当蓄积器压力PA大于蓄积器上阈值压力PAUT时，通过停用压缩机70，主体供应部20与蓄积器100流体地断开。当主体压力PBLK达到下储存阈值压力PLST使得主体燃料供应部20可以被认为实际上是空的时，阶段3开始。在示例性实施例中，压缩机70包括单个压缩级，由此压缩机70不能在单个压缩级中将气体燃料压力从下储存阈值压力PLST以下的压力增加到蓄积器下阈值压力PALT。在这种情况下，气体燃料从辅助燃料供应部30通过调节器122供应。因此，在阶段3期间，主体截止阀40关闭，辅助截止阀50打开，三通阀92将导管58流体地连接到调节器122，并且三通阀82关闭或将导管57流体地连接到压缩机70。在阶段3开始时，辅助压力PBSTR大于蓄积器下阈值压力PALT，由此不需要压缩机70并且压缩机70处于关闭状态。当辅助压力PBSTR下降到蓄积器下阈值压力PALT以下时，阶段4开始。在这种情况下，来自辅助燃料供应部30的气体燃料需要被加压。因此，在阶段4期间，主体截止阀40关闭，辅助截止阀50打开，三通阀82关闭或将导管57流体地连接到调节器122，三通阀92将导管58流体地连接到压缩机70，并且压缩机70开启。在阶段4期间，由于气体燃料只能从辅助燃料供应部30供应，在阶段4期间存在发动机需求长时间大于压缩机流量的时间段，使得蓄积器压力PA下降到蓄积器下阈值压力PALT以下。在这种情况下，在图示的实施例中，不存在包含可以被抽吸以增加蓄积器压力PA的高压气体的其它气体燃料储存容器，并且因此发动机140可以通过控制器150功率降额，使得发动机需求被限制到以下水平，在该水平下，蓄积器压力PA可以维持在蓄积器下阈值压力PALT处或蓄积器下阈值压力PALT以上。每当发动机140启动时，控制器150可以测量主体压力PBLK和辅助压力PBSTR，并且基于这些压力、根据下面的表1确定阶段1、阶段2、阶段3和阶段4中的哪一个阶段用于开始操作发动机140。当主体压力PBLK大于或等于蓄积器下阈值压力PALT时，气体燃料系统13处于阶段1；当下储存阈值压力PLST小于或等于主体压力PBLK并且蓄积器下阈值压力PALT大于主体压力PBLK时，气体燃料系统13处于阶段2；当主体压力PBLK小于下储存阈值压力PLST并且辅助压力PBSTR大于或等于蓄积器下阈值压力PALT时，气体燃料系统13处于阶段3；当辅助压力PBSTR小于蓄积器下阈值压力PALT时，气体燃料系统13处于阶段4。在阶段2中，辅助压力PBSTR通常在整个阶段2大于蓄积器上阈值压力PAUT；然而，如表1中所示，即使在辅助压力PBSTR大于蓄积器下阈值压力PALT时，气体燃料系统13可以以阶段2操作。
主体压力PBLK 辅助压力PBSTR
阶段1 PBLK>＝PALT
阶段2 PLST<＝PBLK<PALT PBSTR>PALT
阶段3 PBLK<PLST PBSTR>＝PALT
阶段4 PBSTR<PALT
表1
现在参考图12，示出了算法500，该算法500可以编程在控制器150中，并且是根据参照图11描述的四个阶段来为内燃机140供应和加压气体燃料的技术。在步骤505中，启动发动机140，并且在发动机启动之后，在步骤510中对主体燃料供应部20和辅助燃料供应部30的初始条件进行评估，以使用表1中的规则确定图11中图示的阶段中的哪一个阶段用于开始操作。在步骤515中，满足阶段1操作的条件，并且根据下面的表2并且如先前所讨论的，将阀40、阀50、阀82和阀92以及压缩机70的状态设置为阶段1状态。在步骤520中，监测主体压力PBLK以确定主体压力PBLK何时小于蓄积器下阈值压力PALT，并且当主体压力PBLK小于蓄积器下阈值压力PALT时，在步骤525中进入阶段2，其中阀40、阀50、阀82和阀92以及压缩机70的状态根据表2设置为阶段2状态。开启压缩机70，使得来自主体燃料供应部20的气体燃料被压缩到蓄积器100中。算法500进行到步骤530，在步骤530中监测蓄积器压力PA和主体压力PBLK。当压缩机70开启并且蓄积器压力PA上升到蓄积器上阈值压力PAUT以上时，算法500进行到步骤535，在步骤535中控制器150命令压缩机70关闭以停止对蓄积器100的过度加压。返回到步骤530，当压缩机70关闭并且蓄积器压力PA小于蓄积器上阈值压力PAUT时，算法500进行到步骤540，在步骤540中控制器150命令压缩机70开启以将来自主体燃料供应部20的气体燃料加压到蓄积器中100。为了防止在小的时间间隔内重复地关闭和开启压缩机70(即，压缩机70振荡地关闭和开启)，可以在重新开启压缩机70之前采用滞后。例如，在压缩机70被控制器150重新开启之前，蓄积器压力PA可以被允许消耗至蓄积器上阈值压力PAUT和蓄积器下阈值压力PALT之间的任何值，并且期望的滞后量可以是发动机需求的函数。例如，当发动机需求较大时，期望的滞后量可以较小，而当发动机需求较低时，期望的滞后量可以较大。返回到步骤530，当主体压力PBLK小于下储存阈值压力PLST时，算法500进入阶段3并且进行到步骤545，其中阀40、阀50、阀82和阀92以及压缩机70的状态根据表2设置为阶段3状态。在步骤550中监测辅助压力PBSTR以确定辅助压力PBSTR何时小于蓄积器下阈值压力PALT，并且当辅助压力PBSTR小于蓄积器下阈值压力PALT时，算法500进入阶段4并且进行至步骤550，其中阀40、阀50、阀82和阀92以及压缩机70的状态根据表2设置为阶段4状态。发动机140继续操作直到辅助压力PBSTR下降到下储存阈值压力PLST以下，此时气体燃料系统13不能将燃料导轨130中的轨压PR维持在上期望轨压PUDR，此时轨压PR可以降低至下期望轨压PLDR(其中蓄积器压力PA相应地降低)，其中发动机140以降额方式操作，而不能够全功率操作。最终，气体燃料系统13不能将蓄积器压力PA维持在以下压力阈值，该压力阈值是压力调节器120将轨压PR维持在下期望轨压PLDR所需的，此时发动机140停止或者切换到不需要先前限定的轨压PR来操作的另一点火和燃烧策略。
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表2
现在参考图13，示出了气体燃料系统14，该气体燃料系统14类似于图10中的气体燃料系统13，并且仅讨论不同之处。主体燃料供应部24包括附加的容器28，该容器28比容器25小。容器28可以采用为多级压缩过程中的中间储存容器，并且在图示的实施例中，容器28用于两级压缩过程中，该两级压缩过程在当主体压力PBLK下降到下储存阈值压力PLST以下时对容器25中的气体燃料加压。容器25通过截止阀87流体地连接到入口/出口22，并且容器28通过三通阀88流体地连接到入口/出口22。多级压缩机阀89将压缩机出口74与蓄积器100或三通阀88流体地连接。在操作中，在阶段1和阶段2期间，气体燃料从容器25和容器28两者抽吸，并且因此，截止阀87打开，并且三通阀将容器28与入口/出口22流体地连接。压缩机70在阶段2期间采用，但在阶段1期间不采用，并且因此，三通阀89至少在阶段2期间将压缩机出口74流体地连接到蓄积器100。在阶段2结束时，当进入阶段3时，容器25和容器28两者处于刚好低于下储存阈值压力PLST的相等压力。当在阶段3中操作时，来自主体燃料供应部24的气体燃料不被供应到蓄积器100并且不使用压缩机70。因此，在阶段3期间有机会在第一级压缩中采用压缩机70将容器25中的气体燃料加压到容器28中，之后容器28中的气体燃料压力将在高于下储存阈值压力PLST和低于蓄积器下阈值压力PALT的压力范围内。因此，截止阀87和截止阀40打开，三通阀82将导管57连接到压缩机70，并且三通阀89和三通阀88将压缩机出口74连接到容器28。在第一级压缩之后，气体燃料系统14可以切换到修改的阶段2操作模式，其中来自主体燃料供应部24的气体燃料仅通过容器28供应。因此，截止阀87关闭，三通阀88将容器28与入口/出口22流体地连接，并且三通阀89将压缩机70与蓄积器100流体地连接，并且所有其他阀设置为如表2所列的这些其他阀的预定的阶段2设置。修改的阶段2操作执行第二级压缩，其中容器28中的先前通过压缩机70加压的气体燃料再次通过压缩机70加压，以处于高于蓄积器下阈值压力PALT并且小于或等于上储存阈值压力PUST的压力范围内。容器28的体积被选择成，使得在修改的阶段2完成之后，预定量的燃料保留在容器28中。当容器28中的气体燃料压力下降到下储存阈值压力PLST以下时，修改的阶段2结束，该气体燃料压力可以通过主体燃料供应部压力传感器160测量。容器28的体积越小，在修改的阶段2结束之后容器28中保留的气体燃料的量就越小。可以执行一个或多个多级循环，其中对于每个多级循环，来自容器25的气体燃料首先被压缩机70加压到容器28中，并且然后容器28中的气体燃料被加压到蓄积器100中。当容器25中的气体燃料的压力小于第二下储存阈值压力PLST2时，最终的多级循环发生。第二下储存阈值压力PLST2是这样的压力，低于该压力气体燃料不能通过压缩机70在两级中加压至蓄积器下阈值压力PALT。容器25的体积与容器28的体积之间的体积比可以是至少1(1:1)，优选地该体积比是至少10(10:1)，并且更优选地该体积比是至少20(20:1)。如熟悉该技术的技术人员将理解的，可以存在可在三级压缩过程中采用的另一容器和相关联的三通阀，如容器28和三通阀88，并且通常可以存在在X级压缩过程中采用的X个容器(包括容器25)和X-1个三通阀，其中X是级数。
现在参考14，对于气体燃料系统13(在图10中看见)，可以使用主体燃料供应部23b和辅助燃料供应部30b分别代替主体燃料供应部20和辅助燃料供应部30。可切换容器36可以选择性地与主体燃料供应部23b或辅助燃料供应部30b流体地连接。例如，当期望主体燃料供应部23b的体积与辅助燃料供应部30b的体积的比更大时，或者对于辅助燃料供应部30b，当期望该比更小时，控制器150(在图10中看见)命令三通阀91将可切换容器36流体地连接到主体燃料供应部23b。当上储存阈值压力PUST增加时，可能期望的是，主体燃料供应部23b的体积与辅助燃料供应部30b的体积的比为更大。例如，当上储存阈值压力PUST为700bar时，可能期望将可切换容器36流体地连接到主体燃料供应部23b，并且当上储存阈值压力PUST为350bar时，可能期望将可切换容器36流体地连接到辅助燃料供应部30b。可切换容器36是流体地连接到主体燃料供应部23b还是辅助燃料供应部30b，是特定于应用的。其他因素可以影响燃料供应部23b和燃料供应部30b中的哪一个由可切换容器36补充，该其他因素诸如压缩机70的容量和发动机140的操作模式(以及当发动机140用于车辆中时，车辆的驾驶模式)。可切换容器36和三通阀91也可以与图13中看见的气体燃料系统14一起采用。在示例性实施例中，当上储存阈值压力PUST在100bar至400bar的范围之间时，并且特别是上储存阈值压力PUST的值为350bar时，主体燃料供应部20、主体燃料供应部23b、主体燃料供应部24的体积分别与辅助燃料供应部30、辅助燃料供应部30b、辅助燃料供应部30的体积的比在2.33(7:3)至4(4:1)之间；并且当上储存阈值压力在400bar至1000bar的范围之间时，并且特别是上储存阈值压力的值为700bar时，该比在4(4:1)至9(9:1)的范围之间。对于相应的上储存阈值压力PUST范围采用主体供应部与辅助供应部之间的这些体积比的优点在于，系统可以增加燃料的利用率，特别是当采用尺寸过小的压缩机时，并且无论容器的填充压力如何，都可以实现燃料的利用率的这种增加，因为可以使用可切换容器36根据需要调节体积比。
与仅存在单个燃料容器且不操作算法200和算法201的情况相比，通过用算法200和算法201操作气体燃料系统10、气体燃料系统11和气体燃料系统12以及用算法500操作气体燃料系统13和气体燃料系统14，压缩机70的尺寸和成本可以减小。更小的压缩机减少了因操作压缩机而导致的寄生能量损失，从而改善了发动机140的燃料经济性并且可以增加车辆的载货能力。如在示例中，与不将燃料储存分为主体储存和辅助储存的气体燃料系统相比，压缩机容量可以减少高达三分之二。气体燃料系统13和气体燃料系统14的另一优点是，压缩机70的入口72将不会暴露于高于蓄积器下阈值压力PALT的压力，蓄积器下阈值压力PALT在示例性应用中可以是上储存阈值压力PUST的值的大致一半。这减少了压缩机暴露于这些高压的需要，这可以简化设计要求、降低成本、并且增加压缩机的使用寿命。
尽管已经示出和描述了本发明的具体元件、具体实施例和具体应用，但是应当理解，本发明不限于此，因为本领域技术人员可以在不脱离本公开内容的范围的情况下进行修改，特别是根据前述教导。

Claims (32)

1.一种用于加压和供应气体燃料到内燃机的装置，所述装置包括
所述气体燃料的第一供应部；
所述气体燃料的第二供应部；
所述气体燃料作为压缩气体储存在所述第一供应部和所述第二供应部中；
压力调节器，所述压力调节器调节从所述第一供应部或所述第二供应部流体地接收的所述气体燃料的压力；
压缩机，所述压缩机对从所述第一供应部或所述第二供应部流体地接收的所述气体燃料加压；
蓄积器，所述蓄积器配置成从所述压缩机和所述压力调节器流体地接收气体燃料；和
供应部选择阀装置，所述供应部选择阀装置与所述第一供应部和所述第二供应部流体地连通，并且所述供应部选择阀装置可致动以将所述第一供应部与所述压缩机或所述压力调节器流体地连接，以及可致动以将所述第二供应部与所述压缩机或所述压力调节器流体地连接；
其中，所述内燃机从所述蓄积器流体地接收气体燃料。
2.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括：
第二压力调节器，所述第二压力调节器接收来自所述蓄积器的气体燃料；和
燃料导轨，所述燃料导轨流体地接收来自所述第二压力调节器的气体燃料，并且将所述气体燃料供应到所述内燃机；
其中，所述压力调节器将所述蓄积器中的所述气体燃料的压力调节至阈值压力，并且所述第二压力调节器将所述燃料导轨中的所述气体燃料的压力调节至期望的轨压。
3.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括：
第一供应部压力传感器，所述第一供应部压力传感器生成表示所述第一供应部中的所述气体燃料的压力的信号；和
控制器，所述控制器与所述供应部选择阀装置、所述压缩机和所述第一供应部压力传感器可操作地连接，并且所述控制器被编程为：
接收来自所述第一供应部压力传感器的信号并且确定所述第一供应部中的所述气体燃料的压力；以及
在第一阶段，当所述第一供应部中的所述气体燃料的压力大于或等于所述蓄积器中的所述气体燃料的阈值压力时，
命令所述供应部选择阀装置将来自所述第一供应部的所述气体燃料供应到所述压力调节器；并且
命令所述压缩机进入关闭状态。
4.根据权利要求3所述的装置，所述装置还包括：
第二供应部压力传感器，所述第二供应部压力传感器与所述控制器可操作地连接，并且所述第二供应部压力传感器生成表示所述第二供应部中的所述气体燃料的压力的信号；并且
所述控制器还被编程为：
接收来自所述第二供应部压力传感器的信号并且确定所述第二供应部中的所述气体燃料的压力；以及
在第二阶段，当所述第一供应部中的所述气体燃料的压力小于所述蓄积器中的所述气体燃料的所述阈值压力、且大于或等于所述第一供应部中的所述气体燃料的下储存阈值压力，
并且所述第二供应部中的所述气体燃料的压力大于所述蓄积器中的所述气体燃料的所述阈值压力时，
命令所述供应部选择阀装置将来自所述第一供应部的所述气体燃料供应到所述压缩机，并且将来自所述第二供应部的所述气体燃料供应到所述压力调节器；并且
命令所述压缩机将从所述第一供应部流体地接收的所述气体燃料加压到所述蓄积器中。
5.根据权利要求4所述的装置，所述装置还包括：
蓄积器压力传感器，所述蓄积器压力传感器与所述控制器可操作地连接，并且所述蓄积器压力传感器生成表示所述蓄积器中的所述气体燃料的压力的信号；
所述控制器还被编程为：
接收来自所述蓄积器压力传感器的信号并且确定所述蓄积器中的所述气体燃料的压力；
其中，在所述第二阶段，当所述蓄积器中的所述气体燃料的压力小于所述蓄积器中的所述气体燃料的所述阈值压力时，所述压力调节器将来自所述第二供应部的气体燃料供应到所述蓄积器。
6.根据权利要求5所述的装置，其中，所述阈值压力是所述蓄积器中的所述气体燃料的下阈值压力，并且所述控制器还被编程为：
在所述第二阶段，当所述蓄积器中的所述气体燃料的压力大于所述蓄积器中的所述气体燃料的上阈值压力时，
命令所述压缩机进入关闭状态。
7.根据权利要求6所述的装置，其中，所述控制器还被编程为：
在所述第二阶段，当所述压缩机处于关闭状态时，并且当所述蓄积器中的所述气体燃料的压力处于所述蓄积器中的所述气体燃料的所述下阈值压力和所述上阈值压力之间时，
命令所述压缩机对从所述气体燃料的所述第一供应部流体地接收的所述气体燃料加压。
8.根据权利要求4所述的装置，其中，所述控制器还被编程为：
在第三阶段，当所述第一供应部中的所述气体燃料的压力小于所述下储存阈值压力、并且所述第二供应部中的所述气体燃料的压力大于或等于所述蓄积器中的所述气体燃料的所述阈值压力时，
命令所述供应部选择阀装置将来自所述第二供应部的所述气体燃料供应到所述压力调节器；并且
命令所述压缩机进入关闭状态。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述控制器还被编程为：命令所述供应部选择阀装置将所述第一供应部与所述压力调节器和所述压缩机流体地切断。
10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述控制器还被编程为：
在第四阶段，当所述第二供应部中的所述气体燃料的压力小于所述蓄积器中的所述气体燃料的所述阈值压力时，
命令所述供应部选择阀装置将来自所述第二供应部的所述气体燃料供应到所述压缩机，并且
命令所述压缩机将从所述第二供应部流体地接收的所述气体燃料加压到所述蓄积器中。
11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述第一供应部包括第一容器和第二容器，所述第一容器和所述第二容器配置成，使得所述第二容器能够被采用为多级压缩过程中的中间储存器，其中在第一压缩级，所述压缩机将来自所述第一容器的所述气体燃料加压到所述第二容器中，并且在第二压缩级，所述压缩机将来自所述第二容器的所述气体燃料加压到所述蓄积器中。
12.根据权利要求11所述的装置，所述装置还包括：
截止阀，所述截止阀可操作地连接有控制器，并且所述截止阀控制所述第一容器和所述供应部选择阀装置之间的所述气体燃料的流体连通；
第一三通阀和第二三通阀，所述第一三通阀和所述第二三通阀都与所述控制器可操作地连接，所述第一三通阀选择性地在第一位置将所述压缩机流体地连接到所述蓄积器、并且在第二位置将所述压缩机流体地连接到所述第二三通阀，所述第二三通阀选择性地在第一位置将所述第二容器流体地连接到所述供应部选择阀装置、并且在第二位置将所述第二容器与所述第一三通阀流体地连接。
13.根据权利要求11所述的装置，其中，当所述第一容器中的所述气体燃料的压力大于或等于下储存阈值压力时，所述第一容器和所述第二容器同时将所述气体燃料供应到所述供应部选择阀装置。
14.根据权利要求1所述的装置，所述装置还包括：
第一供应部压力传感器，所述第一供应部压力传感器生成表示所述第一供应部中的所述气体燃料的压力的信号；
第二供应部压力传感器，所述第二供应部压力传感器生成表示所述第二供应部中的所述气体燃料的压力的信号；
蓄积器压力传感器，所述蓄积器压力传感器生成表示所述蓄积器中的所述气体燃料的压力的信号；以及
控制器，所述控制器与所述供应部选择阀装置、所述压缩机、所述第一供应部压力传感器、所述第二供应部压力传感器和所述蓄积器压力传感器可操作地连接，并且所述控制器被编程为：
接收来自所述第一供应部压力传感器的信号并且确定所述第一供应部中的所述气体燃料的压力；
接收来自所述第二供应部压力传感器的信号并且确定所述第二供应部中的所述气体燃料的压力；
接收所述蓄积器压力传感器的信号并且确定所述蓄积器中的所述气体燃料的压力；
在第一阶段，当所述第一供应部中的所述气体燃料的压力大于或等于所述蓄积器中的所述气体燃料的阈值压力时，命令所述供应部选择阀装置将来自所述第一供应部的气体燃料供应到所述压力调节器；
在第二阶段，当所述第一供应部中的所述气体燃料的压力小于所述蓄积器中的所述气体燃料的所述阈值压力、且大于或等于所述第一供应部中的所述气体燃料的下储存阈值压力，
并且所述第二供应部中的所述气体燃料的压力大于所述蓄积器中的所述气体燃料的所述阈值压力时，命令所述供应部选择阀装置将来自所述第一供应部的所述气体燃料供应到所述压缩机，并且将来自所述第二供应部的所述气体燃料供应到所述压力调节器；
在第三阶段，当所述第一供应部中的所述气体燃料的压力小于所述下储存阈值压力、并且所述第二供应部中的所述气体燃料的压力大于或等于所述蓄积器中的所述气体燃料的所述阈值压力时，命令所述供应部选择阀装置将来自所述第二供应部的所述气体燃料供应到所述压力调节器；并且
在第四阶段，当所述第一供应部中的所述气体燃料的压力小于所述下储存阈值压力、并且所述第二供应部中的所述气体燃料的压力小于所述蓄积器中的所述气体燃料的所述阈值压力时，命令所述供应部选择阀装置将来自所述第二供应部的所述气体燃料供应到所述压缩机。
15.根据权利要求14所述的装置，其中，所述控制器还被编程为：
当所述内燃机启动时，将所述第一供应部中的所述气体燃料的压力和所述第二供应部中的所述气体燃料的压力与所述下储存阈值压力和所述蓄积器中的所述气体燃料的所述阈值压力进行比较；并且
根据比较结果命令所述第一阶段、所述第二阶段、所述第三阶段或所述第四阶段。
16.根据权利要求14所述的装置，所述装置还包括：
第二压力调节器，所述第二压力调节器接收来自所述蓄积器的气体燃料；和
燃料导轨，所述燃料导轨流体地接收来自所述第二压力调节器的气体燃料；
其中，所述压力调节器将所述蓄积器中的所述气体燃料的压力调节至阈值压力，并且所述第二压力调节器将所述燃料导轨中的所述气体燃料的压力调节至期望的轨压。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的装置，其中，所述第一供应部的体积与所述第二供应部的体积之间的比是上储存阈值压力的函数，由此所述比与所述上储存阈值压力直接相关。
18.根据权利要求1至16中任一项所述的装置，其中，当上储存阈值压力在100bar至400bar的范围之间时，所述第一供应部的体积与所述第二供应部的体积之间的比在2.33(7∶3)至4(4∶1)的范围之间，并且当所述上储存阈值压力在400bar至1000bar的范围之间时，所述比在4(4:1)至9(9:1)的范围之间。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的装置，其中，所述气体燃料选自以下列表，所述列表包含：氨气、氢气、甲烷、丙烷、天然气以及这些燃料的混合物。
20.一种用于加压和供应气体燃料到内燃机的方法，所述方法包括：
将所述气体燃料作为压缩气体储存在第一供应部和第二供应部中；
选择性地将来自所述第一供应部的所述气体燃料的压力或来自所述第二供应部的所述气体燃料的压力调节至蓄积器中的阈值压力；
选择性地将来自所述第一供应部的所述气体燃料或来自所述第二供应部的所述气体燃料压缩到所述蓄积器中；以及
从所述蓄积器向所述内燃机供应气体燃料。
21.根据权利要求20所述的方法，所述方法还包括：
将来自所述蓄积器的所述气体燃料的压力调节至期望的轨压；以及
将所述气体燃料以期望的轨压供应到所述内燃机。
22.根据权利要求20所述的方法，所述方法还包括在第一阶段，当所述第一供应部中的所述气体燃料的压力大于或等于所述蓄积器中的所述气体燃料的所述阈值压力时，
将来自所述第一供应部的所述气体燃料的压力调节至所述蓄积器中的所述阈值压力；以及
将所述第二供应部与所述蓄积器流体地断开。
23.根据权利要求22所述的方法，所述方法还包括：
在第二阶段，当所述第一供应部中的所述气体燃料的压力小于所述蓄积器中的所述气体燃料的所述阈值压力、且大于或等于所述第一供应部中的所述气体燃料的下储存阈值压力，并且所述第二供应部中的所述气体燃料的压力大于所述蓄积器中的所述气体燃料的所述阈值压力时，
将来自所述第一供应部的所述气体燃料压缩到所述蓄积器中；并且
将来自所述第二供应部的所述气体燃料的压力调节至所述蓄积器中的所述阈值压力；
其中，所述蓄积器中的所述气体燃料的压力处于所述阈值压力和上阈值压力之间。
24.根据权利要求23所述的方法，其中，在所述第二阶段，当所述内燃机消耗的燃料多于通过压缩来自所述第一供应部的气体燃料而能够供应的燃料，并且所述蓄积器中的所述气体燃料的压力下降到所述阈值压力以下时，将来自所述第二供应部的所述气体燃料的压力调节至所述蓄积器中的所述阈值压力。
25.根据权利要求24所述的方法，其中，在所述第二阶段，当所述蓄积器中的所述气体燃料的压力大于所述蓄积器中的所述气体燃料的所述上阈值压力时，将来自所述第一供应部的所述气体燃料与所述蓄积器流体地断开。
26.根据权利要求25所述的方法，其中，在所述第二阶段，当所述第一供应部与所述蓄积器流体地断开，并且所述蓄积器中的所述气体燃料的压力处于所述蓄积器中的所述气体燃料的所述阈值压力和所述上阈值压力之间时，将来自所述第一供应部的所述气体燃料压缩到所述蓄积器中。
27.根据权利要求26所述的方法，所述方法还包括，在第三阶段，当所述第一供应部中的所述气体燃料的压力小于所述下储存阈值压力，并且所述第二供应部中的所述气体燃料的压力大于或等于所述蓄积器中的所述气体燃料的所述阈值压力时，
将来自所述第二供应部的所述气体燃料的压力调节至所述蓄积器中的所述阈值压力；以及
将所述第一供应部与所述蓄积器流体地断开。
28.根据权利要求27所述的方法，所述方法还包括，在第四阶段，当所述第二供应部中的所述气体燃料的压力小于所述蓄积器中的所述气体燃料的所述阈值压力时，将来自所述第二供应部的所述气体燃料压缩到所述蓄积器中。
29.根据权利要求27所述的方法，其中，在所述第三阶段，在第一压缩级，将来自所述第一供应部的所述气体燃料压缩到中间储存容器中；并且在修改后的第二阶段，
在第二压缩级，将来自所述中间储存容器的所述气体燃料压缩到所述蓄积器中；以及
将来自所述第二供应部的所述气体燃料的压力调节至所述蓄积器中的所述阈值压力。
30.根据权利要求20至29中任一项所述的方法，其中，所述第一供应部的体积与所述第二供应部的体积之间的比是上储存阈值压力的函数，由此所述比与所述上储存阈值压力直接相关。
31.根据权利要求20至29中任一项所述的方法，其中，当上储存阈值压力小于400bar时，所述第一供应部的体积与所述第二供应部的体积之间的比在2.33(7∶3)至4(4∶1)的范围之间，并且当所述上储存阈值压力大于或等于400bar时，所述比在4(4:1)至9(9:1)的范围之间。
32.根据权利要求20至31中任一项所述的方法，其中，所述气体燃料选自以下列表，所述列表包含：氨气、氢气、甲烷、丙烷、天然气以及这些燃料的混合物。
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