[发明专利]用于混合机动车辆的吸附天然气燃料系统

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年7月24日提交的美国临时申请号61/675,039的优先权，所述申请的全部内容据此以引用的方式并入本文。

技术背景

天然气、压缩天然气(CNG)是用于车辆的其它化石燃料的更清洁替代物。尽管天然气与汽油相比具有成本优势，但天然气动力汽车在车辆市场进展有限，主要是在行驶距离有限并且中央充装站使其方便又经济的车队中。更广泛地采用天然气作为非车队车辆的燃料由于缺乏燃料加注基础设施而受限，或换句话说，天然气燃料加注存在分配问题。这在业内也被称为鸡和蛋的问题。没有CNG汽车是因为没有燃料加注基础设施，并且没有燃料加注基础设施是因为没有CNG动力汽车。缺乏燃料加注基础设施对于车辆所有者造成两个问题。首先，可能无法在车辆所有者的家附近给汽车加燃料。第二，如果车辆行驶到离燃料加注源太远处，那么车辆所有者将陷于困境，这有时被称为里程焦虑。另外，由于CNG固有的燃料密度相对于汽油来说较低(CNG是汽油的燃料密度的约1/3)，当前CNG车辆具有有限的行驶里程。为了解决里程焦虑问题，主要汽车制造商已经引入双燃料汽车。双燃料车辆允许在一段时间内用天然气给发动机供应燃料，然后切换成汽油，以进行更长的行程；双燃料车辆的CNG里程一般小于只用CNG加燃料的车辆。因此，分配问题只会加剧，这是因为在双燃料汽车中的CNG储罐的充装之间存在更短的行驶里程。因此，如果双燃料汽车所有者想要利用廉价的天然气，那么他们将不得不更频繁地装满并且因此需要甚至更多可能的充装站。另外，必须以更高的频率充装双燃料CNG，以便利用更低成本的天然气，这使得CNG不便于使用。

CNG通常在高压(3000psi至4000psi或205巴至275巴)下储存在钢容器或复合容器中。CNG燃料储罐比常规的汽油燃料储罐更大并且更贵。CNG汽车的燃料加注站与汽油和柴油加油站不同，因为CNG站分配高压气体。CNG站的大小和设计必须适应将在这些场所加燃料的车辆的燃料需求和形式。CNG站包括如气体干燥器和高压储存系统的独特组件并且被建造成符合专门针对高压气体制订的规范。希望提供对分配问题的解决方案，以使得CNG能够用作车辆的主要燃料。

发明概要

本发明的实施方案将天然气压缩机并入车辆中以便将未压缩的天然气压缩到含有天然气吸附剂的储罐中。

本发明的第一实施方案针对一种双燃料车辆，所述双燃料车辆包括由汽油燃料和在最小天然气轨道压力下供应的天然气燃料两者提供动力的内燃机。天然气储罐含有位于车辆上的天然气吸附剂。天然气储罐在处于100psia至700psia的范围内的天然气压力下是满的。吸附剂上所吸附的天然气和天然气储罐通过天然气燃料管线与发动机流动连通。汽油储罐含有通过汽油燃料管线与发动机流动连通的汽油。控制系统调节汽油和天然气到发动机的流动。压缩机与天然气储罐和天然气燃料管线流动连通。当发动机正在运转时，压缩机维持天然气的压力处于或高于最小天然气轨道压力。

第二实施方案还包括与天然气储罐和压缩机流动连通的天然气充装管线。

在第三实施方案中，修改第一或第二实施方案，其中天然气储罐含有一定数量的天然气以便提供车辆的100英里或更少的运行里程。

在第四实施方案中，修改第一至第三实施方案，其中天然气储罐含有一定数量的天然气以便提供车辆的50英里或更少的运行里程。

在第五实施方案中，修改第一至第四实施方案，其中控制系统包括开关控制模块，所述开关控制模块使供应给发动机的燃料从天然气燃料变成汽油燃料。

在第六实施方案中，修改第五实施方案，其中控制系统包括传感器，所述传感器基于预先确定的事件将信号发送至控制系统以便启动开关控制模块。

在第七实施方案中，修改第六实施方案，其中所述预先确定的事件包括车辆的快速加速。

在第八实施方案中，修改第六实施方案，其中所述预先确定的事件包括低压力阈值。

在第九实施方案中，修改第二至第八实施方案，其中控制系统包括充装控制模块，所述充装控制模块与充装压力传感器通信以便在天然气储罐的充装期间控制所述储罐的压力。

在第十实施方案中，修改第九实施方案，其中控制系统包括运转控制模块，所述运转控制模块与运转压力传感器和压缩机连通以便在发动机的运转期间控制天然气的压力。

在第十一实施方案中，修改第十实施方案，其中天然气储罐在150psia至500psia范围内是满的。

在第十二实施方案中，修改第二至第十一实施方案，其中充装压缩机装在车辆上。