[发明专利]包括加压液体燃料系统的车辆以及用于运行加压液体燃料系统的方法

说明书

一种包括加压液体燃料系统的车辆，其包括第一加压液体燃料箱设备、第二加压液体燃料箱设备和平衡管道，该平衡管道在第一燃料箱的最大液位和第二燃料箱的最大液位上方以及在第一燃料箱的最小液位和第二燃料箱的最小液位下方中的至少一个条件下接通到第一燃料箱和第二燃料箱。到第一燃料箱的第一返回管线和到第二燃料箱的第二返回管线被构造成使得：从加压液体燃料循环系统到第一燃料箱的第一返回管线两端的压降适合与从加压液体燃料循环系统到第二燃料箱的第二返回管线两端的压降相同。还公开了用于运行加压液体燃料系统的方法。

技术领域

本发明总体涉及关于加压液体燃料系统的车辆和方法，更具体地，涉及关于包括多个燃料箱的这种车辆和方法。

背景技术

已知提供加压液体燃料系统以用于诸如丙烷和二甲醚(DME)的燃料。本发明总体涉及任何这种加压液体燃料系统，然而，除非另外指明，否则将结合其在DME燃料系统的应用来描述本发明。DME显示了作为用于柴油发动机和其它发动机中的燃料的广阔前景。DME的优点包括它是无硫的且燃烧时带有最小的微粒物排放，从而使得它对于满足日益严格的排放法规而言特别有吸引力。

DME具有低的蒸汽压饱和曲线。DME将在环境温度条件下在适度低的压力保持液体状态。例如，DME在20℃和5巴(bar)下将为液体。包含处于高压下的燃料的DME燃料箱将被认为是压力容器，因为箱内部压力将超过环境压力。目前设计的压力箱或压力容器遵循很好地建立的标准和准则以防止爆炸。箱设计涉及选择合适的材料和厚度，以满足应用所要求的抗拉强度并提供对于所存储的物质的必要的化学耐受性。另外，压力箱包含压力释放阀，所述压力释放阀允许在达到爆炸压力前将过大的压力引出容器，例如通过将液体泄放到地上或将蒸汽泄放到大气中。箱设计的几何形状也是重要的，因为弯曲表面比平坦表面更好地在容器中均匀分布压力。蒸汽顶部空间(headspace)通常用于在压力容器中存储液体。对于液体丙烷，典型地提供20％的蒸汽顶部空间，而对于液体DME，典型地提供15％的蒸汽顶部空间。

DME具有“1.88加仑DME相当于1.0加仑柴油燃料”的能量等价水平。因此，与容纳包含提供等价能量的燃料的柴油燃料相比，需要更大的箱来容纳DME。这对于例如在诸如卡车的车辆上使用的柴油系统而言是重要的。对于使用DME燃料的卡车，必须提供大得多的箱，以便行驶与以柴油燃料运行的卡车相同的距离。不仅需要将等价柴油箱的体积增大1.88倍，而且需要允许液体燃料的膨胀而不超过箱的爆炸压力。标准实践方式是允许液体上方的15％的气体缓冲区以用于膨胀。例如，假定100加仑的理论柴油燃料箱尺寸，对于包含能量等价量的DME的箱来说，首先将该体积乘以1.88，从而，对于能量等价量的DME，需要至少188加仑的箱。当将15％的膨胀体积添加到此188加仑时，需要216.2加仑的箱，即188+(0.15)*(188)＝216.2加仑。

在通常设有例如100加仑的箱的常规柴油驱动式卡车上，为提供存储等价量的能量的DME燃料箱所需的大的体积增大导致在这种箱的封装方面存在问题。因此，本发明人提出在车辆上、包括在常规仅使用单个燃料箱的车辆上使用多个DME燃料箱。

本发明人已认识到，多个加压燃料箱在燃料系统(例如在车辆上使用的燃料系统)中的使用存在一系列问题。例如，车辆经常停驻为使得一侧暴露于阳光而另一侧处于阴影中。如果一个燃料箱处于热阳光下而另一个燃料箱维持冷态，则可能在箱中出现不同的压力。如果由于任何原因而使得一个箱中的压力高于另一个箱中的压力，则将存在如下趋势：即，与较低压力箱中的燃料相比，较高压力箱中的燃料以不成比例地更高的流量被泵送到通向发动机的燃料循环系统中(假定每个箱具有相同的燃料泵)。同时，将存在如下趋势：即，从燃料循环系统返回的燃料更多地流入较低压力箱而非较高压力箱中。因此，存在的风险是这两个箱中的燃料液位可能变得不平衡，使得一个箱被过填充而一个箱可能被排空。这可能导致如下情形：即，在某一时刻仅从一个箱泵送燃料，并且由于一个泵低效地尝试抵抗处于较高压力的箱中的另一个泵进行泵送而消耗过多的能量。