[发明专利]一种溶氢柴油随车储存与流量测量的装置及方法

权利要求书

1.一种溶氢柴油随车储存与流量测量的装置,其特征在于：该装置包括氢气瓶(19)，氢气泵(5)，溶氢柴油箱(8)，流量计(15)及电子控制单元(18)；

所述氢气瓶(19)上安装有氢气瓶入口单向阀(1)和氢气瓶出口单向阀(2)；

所述氢气泵(5)上装有氢气泵入口单向阀(20)与氢气泵出口单向阀(21)，连接氢气泵入口单向阀(20)与氢气瓶出口单向阀(2)的管路中串联安装有氢气瓶出口电磁阀(4)，连接氢气泵出口单向阀(21)与氢气瓶入口单向阀(1)的管路中串联安装有氢气瓶入口电磁阀(3)；

所述溶氢柴油箱(8)上装有油箱氢气入口单向阀(9)，油箱氢气出口单向阀(10)，温度压力传感器(11)，溶氢柴油加注口(12)，液位计(13)及溶氢柴油出口电磁阀(14)，连接油箱氢气入口单向阀(9)与氢气泵出口单向阀(21)的管路中串联安装有氢气泵出口电磁阀(6)，连接油箱氢气入口单向阀(9)与氢气泵出口单向阀(21)的管路中串联安装有氢气泵出口电磁阀(6)，连接油箱氢气出口单向阀(10)与氢气泵入口单向阀(20)的管路中串联安装有氢气泵入口电磁阀(7)；

所述流量计(15)的入口装有流量计入口单向阀(16)与流量计出口单向阀(17)，流量计入口单向阀(16)通过管路与溶氢柴油出口电磁阀(14)相连接；

所述电子控制单元(18)与氢气瓶入口电磁阀(3)相连接并通过发出氢气瓶入口电磁阀控制信号(a)控制氢气瓶入口电磁阀(3)的打开和关闭；

所述电子控制单元(18)与氢气瓶出口电磁阀(4)相连接并通过发出氢气瓶出口电磁阀控制信号(b)控制氢气瓶出口电磁阀(4)的打开和关闭；

所述电子控制单元(18)与氢气泵5相连接并通过发出氢气泵控制信号(c)控制氢气泵(5)的运行状态；

所述电子控制单元(18)与氢气泵出口电磁阀(6)相连接并通过发出氢气泵出口电磁阀控制信号(d)控制氢气泵出口电磁阀(6)的打开和关闭；

所述电子控制单元(18)与氢气泵入口电磁阀(7)相连接并通过发出氢气泵入口电磁阀控制信号(e)控制氢气泵入口电磁阀(7)的打开和关闭；

所述电子控制单元(18)与温度压力传感器(11)相连接并根据油箱温度压力信号(f)获得溶氢柴油箱(8)内的溶氢柴油温度与压力信息；

所述电子控制单元(18)与流量计(15)相连接并根据溶氢柴油流量与密度信号(g)获得从溶氢柴油箱(8)中供给出的溶氢柴油质量流量与密度信息；

所述电子控制单元(18)与溶氢柴油出口电磁阀(14)相连接并通过发出油箱溶氢柴油出口电磁阀控制信号(h)控制溶氢柴油出口电磁阀(14)的打开和关闭；

所述电子控制单元(18)与液位计(13)相连接并根据液位信号(q)获得溶氢柴油箱8中的液位高度信息；

所述溶氢柴油箱(8)的安全压力大于11MPa；

所述氢气瓶(19)的安全压力不小于30MPa。

2.控制如权利要求1所述的一种溶氢柴油随车储存与流量测量装置的方法，其特征在于：

(1)溶氢柴油加注、储存与供给过程

A.溶氢柴油加注过程

将溶氢柴油加注口(12)打开并通过溶氢柴油加注口(12)直接将溶氢柴油注入至溶氢柴油箱(8)中，电子控制单元(18)实时检测油箱温度压力信号(f)与液位信号(q)，在溶氢柴油加注过程中，溶氢柴油箱8上方压力增加，电子控单元(18)通过发出氢气泵入口电磁阀控制信号(e)打开氢气泵入口电磁阀(7)，发出氢气瓶入口电磁阀控制信号(a)打开氢气瓶入口电磁阀(3)，电子控制单元(18)通过发出氢气瓶出口电磁阀控制信号(b)关闭氢气瓶出口电磁阀(4)，发出氢气泵出口电磁阀控制信号(d)关闭氢气泵出口电磁阀(6)，发出油箱溶氢柴油出口电磁阀控制信号(h)关闭溶氢柴油出口电磁阀(14)，电子控制单元(18)通过氢气泵控制信号(c)调整氢气泵(5)的泵气速率与压力，使溶氢柴油箱(8)中的压力保持在10MPa±0.5MPa，此时因溶氢柴油加注而引起的溶氢柴油箱(8)压力增加被经油箱氢气出口单向阀(10)、氢气泵入口电磁阀(7)、氢气泵(5)、氢气瓶入口电磁阀(3)、氢气瓶入口单向阀(1)所抽出并进入氢气瓶(19)的氢气压力降低所抵消，使电子控制单元能够通过控制氢气泵(5)的转速与压力使溶氢柴油加注过程中溶氢柴油箱的压力保持在10MPa±0.5MPa，加注过程中当液位信号(q)所指示的液位处于最高值时，系统可发出提示，告知加注操作人员停止继续加注，液位信号最高值设定为距离油箱氢气出口单向阀(10)下方不少于3cm且不大于15cm的液位；

B.溶氢柴油随车储存

在柴油机停车状态下，电子控制单元(18)发出油箱溶氢柴油出口电磁阀控制信号(h)关闭溶氢柴油出口电磁阀(14)，并继续检测油箱温度压力信号(f)，当因环境温度变化导致溶氢柴油箱内压力大于10.5MPa时，电子控单元18通过发出氢气泵入口电磁阀控制信号(e)打开氢气泵入口电磁阀(7)，发出氢气瓶入口电磁阀控制信号(a)打开氢气瓶入口电磁阀3，电子控制单元(18)通过发出氢气瓶出口电磁阀控制信号(b)关闭氢气瓶出口电磁阀(4)，发出氢气泵出口电磁阀控制信号(d)关闭氢气泵出口电磁阀(6)，电子控制单元(18)通过氢气泵控制信号(c)调整氢气泵(5)的泵气速率与压力，使溶氢柴油箱(8)中的压力保持在10MPa±0.5MPa；当环境温度变化导致溶氢柴油箱内压力低于9.5MPa时，电子控单元(18)通过发出氢气泵入口电磁阀控制信号(e)关闭氢气泵入口电磁阀(7)，发出氢气瓶入口电磁阀控制信号(a)关闭氢气瓶入口电磁阀(3)，电子控制单元(18)通过发出氢气瓶出口电磁阀控制信号(b)打开氢气瓶出口电磁阀(4)，发出氢气泵出口电磁阀控制信号(d)打开氢气泵出口电磁阀(6)，电子控制单元(18)通过氢气泵控制信号(c)调整氢气泵(5)的泵气速率与压力，使溶氢柴油箱(8)中的压力保持在10MPa±0.5MPa；

C.溶氢柴油的随车供给

在柴油机运行时，电子控制单元(18)检测液位信号(q)，当溶氢柴油箱(8)内的液位等于允许最低液位时，电子控制单元(18)通过发出油箱溶氢柴油出口电磁阀控制信号(h)关闭溶氢柴油出口电磁阀(14)以免气态氢气直接进入燃油系统，允许最低液位定义为距离溶氢柴油出口电磁阀(14)上方不少于3cm且不大于5cm的液位；当溶氢柴油箱(8)内的液位大于允许最低液位时，电子控制单元(18)通过发出油箱溶氢柴油出口电磁阀控制信号(h)打开溶氢柴油出口电磁阀(14)；

在溶氢柴油供给过程中，电子控制单元(18)持续检测油箱温度压力信号(f)，当溶氢柴油体积降低导致溶氢柴油箱(8)内压力低于9.5MPa时，电子控单元(18)通过发出氢气泵入口电磁阀控制信号(e)关闭氢气泵入口电磁阀(7)，发出氢气瓶入口电磁阀控制信号(a)关闭氢气瓶入口电磁阀(3)，电子控制单元(18)通过发出氢气瓶出口电磁阀控制信号(b)打开氢气瓶出口电磁阀(4)，发出氢气泵出口电磁阀控制信号(d)打开氢气泵出口电磁阀(6)，电子控制单元(18)通过氢气泵控制信号(c)调整氢气泵(5)的泵气速率与压力，使溶氢柴油箱(8)中的压力保持在10MPa±0.5MPa，以避免溶氢柴油在溶氢柴油箱(8)内气化；

(2)溶氢柴油流量与氢气在溶氢柴油中比例计算过程

溶氢柴油供给时，从溶氢柴油箱(8)内输出的溶氢柴油经溶氢柴油出口电磁阀(14)与管路进入流量计入口单向阀(16)，并经流量计(15)测量后从流量计入口单向阀(17)进入柴油机燃油供给系统；电子控制单元(18)通过溶氢柴油流量与密度信号(g)获得流量计测量得到的溶氢柴油质量流量(q)与溶氢柴油密度d_t信息，根据油箱温度压力信号(f)获得溶氢柴油供油时的温度信息，电子控制单元(18)根据温度自动查取内置在其存储单元中的氢气与柴油密度变化表，得到该温度下氢气密度d_H和柴油密度d_D，电子控制单元(18)根据公式1计算该条件下溶氢柴油中氢气的质量分数M_H；

M_H＝d_H(d_t-d_D)/d_t(d_H-d_t) 公式1

电子控制单元(18)将计算得到的M_H及接收到的溶氢柴油质量流量(q)进一步通讯给发动机电子控制单元以为发动机控制提供燃料基础参数。