[發明專利]經由液體燃料和燃料蒸氣的選擇性提取的燃料箱溫度與壓力管理

在審

• 申請號: 201110267229.8
• 申請日: 2011-09-09
• 公開（公告）號: CN102400799A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: N.卡特;R.W.赫利;M.D.阿徹爾;A.G.伍利;J.D.埃德塞爾
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: F02D41/00
• 分類號: F02D41/00;F02M21/02
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 崔幼平;傅永霄

技術領域

本發明涉及燃料供應系統的溫度與壓力管理，其中燃料以燃料的蒸氣壓力或接近燃料的蒸氣壓力儲存在燃料箱(或容器)中。

背景技術

機動車輛設計者不斷地爭取產生具有比當前使用中的車輛低的有害和溫室氣體排放的車輛。降低車輛排放的一種手段是利用替代性燃料。常用的燃料，諸如汽油或柴油燃料，是可能還包含諸如硫的不需要的化學制品的復雜碳氫化合物的混合物。非限制性例子，替代性燃料的一種形式是液化石油氣(LPG)。LPG主要由丙烷、三碳碳氫化合物和丁烷、四碳碳氫化合物組成。這些碳氫化合物具有比汽油或柴油燃料低的碳氫比。由于碳氫比較低，所以在LPG的燃燒中比在汽油或柴油燃料的燃燒中產生少的二氧化碳。汽油和柴油燃料較長的鏈烴還更加可能在廢氣中產生不需要的顆粒排放。相對于LPG，汽油和柴油燃料的確具有兩個優點，即：(i)汽油和柴油燃料在標準溫度和壓力(STP)為液體，然而在典型的環境操作條件下，LPG必須儲存在壓力容器中，以保持液化狀態；和(ii)即使當LPG處于液體狀態時，汽油和柴油燃料同LPG相比每單位體積的燃料產生更多的能量。

利用替代性燃料的現有技術的燃料系統的系統功能性通常如下。燃料經由蒸發器和壓力調節器(蒸發器-調節器)供應至燃料消耗裝置。燃料來自燃料箱，該燃料箱以燃料的蒸氣壓力或接近燃料的蒸氣壓力儲存燃料。供應至蒸發器-調節器的燃料由液體燃料、汽油蒸氣或液體燃料與燃料蒸氣的混合物組成。在正常的操作條件下，供應至蒸發器-調節器的燃料主要由液體燃料組成，但也可包括一些燃料蒸氣。在不正常的操作條件下(例如當燃料箱幾乎空時)，供應至蒸發器-調節器的燃料可主要由或完全由燃料蒸氣組成。在正常的操作條件下，供應至蒸發器-調節器的燃料滿足蒸發器-壓力調節器處的最低燃料進給壓力需求。該最低燃料進給壓力是確保如下情形所需的壓力：蒸發器-調節器正確運行，并且能維持壓力調節器下游的目標燃料進給壓力，以供應燃料消耗裝置的燃料要求。對于一些現有技術的燃料系統實施例，最低燃料進給壓力需求可改變，這取決于諸如燃料消耗裝置處的背壓、燃料到燃料消耗裝置的流率、供應至燃料消耗裝置的燃料的密度、或來自燃料消耗裝置的能量流速率的因素(例如，如果燃料消耗裝置是內燃機，則最低燃料進給壓力要求可取決于進氣歧管壓力、燃料流率、燃料密度、驅動軸扭矩、功率輸出和/或轉速)。一些現有技術的實施例可配備有燃料泵，以在如下環境中提高燃料進給壓力：燃料箱中的燃料的蒸氣壓力不足以大至滿足蒸發器-調節器處的最低燃料進給壓力需求。

通常，利用替代性燃料的現有技術的燃料系統必須解決以下的功能性需求：1)滿足蒸發器-調節器處的最低燃料進給壓力需求(其中，取決于諸如燃料消耗裝置處的背壓、燃料到燃料消耗裝置的流率、供應至燃料消耗裝置的燃料的密度或來自燃料消耗裝置的能量流的速率的各種因素，該最低燃料進給壓力需求可改變)；和2)滿足燃料泵送系統最小化的操作和/或工作循環(其中，目標是減少由燃料泵送產生的噪聲和/或減少電能消耗和/或延長燃料泵送系統的使用壽命)。

圖1A和1B描繪了典型的現有技術的LPG燃料系統10、10'的示例，其中相同的附圖標記用于指相同的零件，并且其中為了簡便起見修剪了圖1B。這些現有技術的LPG燃料系統是如例如由例如機動車的內燃機利用的氣相進氣歧管噴射類型的，其中系統計量以氣相進入發動機的進氣歧管的LPG燃料。

加壓燃料箱(或者容器)12保存液相15'和蒸氣相15''的LPG燃料含量15。燃料箱12裝備有箱壓力安全閥13，并且可裝備有溫度傳感器14和壓力傳感器16。燃料箱12的LPG燃料15可經受如例如來自燃料箱外的機動車排氣系統的外熱17，并且在圖1的示例中，可經受來自燃料箱內的部件的如例如由燃料泵26的操作引起的熱19，其中所有的這些熱源提高LPG燃料15的溫度，從而提高燃料箱內的蒸氣壓力。

包含在燃料箱12內的在圖1A的示例中的是構成燃料管線泵送系統18的部件，在圖1B的示例中的僅是在燃料管線22的前端處的過濾器24。在圖1A和1B的示例中，在首先經過過濾器24以便防止碎屑進入燃料管線之后經由燃料管線22吸取LPG燃料15的液相燃料15'。