气箱装置的制作方法

本发明涉及一种用于内燃机的气箱装置。本发明也涉及一种包括这种气箱装置的车辆和一种用于控制可燃气体在气箱装置中的流动的方法。本发明可应用于车辆，特别是通常被称为卡车的轻型、中型和重型车辆。尽管将主要关于卡车描述本发明，但是本发明也可以适用于其它类型的交通工具，诸如工作机器、公共汽车、船只等。

背景技术：

关于重型车辆的推进系统，经常使用内燃机。这些内燃机最经常由诸如柴油或汽油这样的可燃流体推进。然而，为了进一步降低车辆的发动机的排放，正在单独使用可替代的推进方法和/或燃料或者将可替代的推进方法和/或燃料与众所周知的可燃流体组合。这些可替代的推进方法和/或燃料例如可以包括乙醇或者来自电机的电推进等。

作为另一种可替代方案，已经发现诸如压缩天然气、二甲醚(dme)、沼气等这样的可燃气体是用于卡车形式车辆的合适推进燃料。可燃流体能够与可燃气体结合使用，用于推进内燃机，在下文中也被称为双燃料内燃机。由于与例如柴油燃料相比，来自可燃气体的残余物相对地对环境友好，所以这些类型发动机减少了来自其排放物的污染。

由上述可燃气体推进的发动机的问题在于：如果发生气体从例如气箱或系统的其它位置的泄漏，则存在温室气体排放的风险。因为燃料消耗将增加，所以这种不被希望出现的泄漏也具有经济方面的原因。另外，当可燃气体被输送到发动机的燃料喷射器时，需要以相对高的压力水平提供可燃气体。这是一个问题，因为可燃气体最初以液体形式被包含在低压气箱中，因而需要在输送到内燃机之前对可燃气体进行加压并将气转换成气相。

因而，需要提供一种改进的气箱装置，其能够处理系统中包含各种相的可燃气体，以改善可燃气体在系统中的利用。

技术实现要素：

本发明的目标在于提供一种气箱装置，其至少部分地克服了现有技术的缺陷。这通过根据权利要求1的气箱装置来实现。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于内燃机的气箱装置，该气箱装置包括气箱和附加气箱，所述气箱用于容纳可燃气体，所述附加气箱被布置成在上游与内燃机流体连通，其中，所述气箱装置进一步包括阀装置，该阀装置被定位成与内燃机流体连通，其中，所述阀装置进一步被布置成在上游与气箱和附加气箱流体连通，用于以能够控制的方式将可燃气体从内燃机引导到气箱或附加气箱。

在下文和整个说明书中，术语“可燃气体”应被解释为能够被点燃的气体，该气体通过压缩而自燃或者通过例如火花塞被点燃。因而，本发明不应限于任何特定的可燃气体。然而，作为非限制性示例，可燃气体可以是天然气，这将在下面进一步描述。当然可设想其它可供替代物质，诸如二甲醚(dme)或沼气等。能够在气箱中被提供的可燃气体能够为液相和气相的。因此，术语“可燃气体”应被解释为包括液化气体以及气相气体。因此，气箱的下部能够设置有液体可燃气体，而气箱的上部能够设置有气相的可燃气体。

另外，如上所述，阀装置被定位成与内燃机流体连通。这也被解释为阀装置被定位成与例如内燃机的可燃气轨流体连通。这种可燃气轨可以包括燃料/气体喷射器，用于以可控制的方式将气体燃料引导到内燃机的气缸中。因此，从内燃机输送的可燃气体应被理解为意味着从内燃机的可燃气轨输送的可燃气体。

一个优点是，来自内燃机的可燃气体能够基于可燃气体的当前状态被重定向到气箱和附加气箱中的一个。这种当前状态可以涉及可燃气体的气体压力水平，如下文将进一步所述。因此，无论从内燃机输送的可燃气体的压力水平如何，可燃气体都能够被引导到气箱或附加气箱，用于以后可燃气体的再使用。因此，来自内燃机的可燃气体不需要浪费到例如大气。因而，这将进一步改善设有这种被连接到内燃机的气箱装置的车辆的燃料消耗。另外，提供了对环境更友好的气箱装置。

根据示例实施例，阀装置可以是气体压力控制的阀装置。

因此，所述阀根据其气体压力水平将可燃气体从内燃机引导到气箱或附加气箱。

根据示例实施例，可以在第一状态和第二状态之间对阀装置进行控制，在第一状态，来自内燃机的可燃气体被引导到气箱，在第二状态，来自内燃机的可燃气体被引导到附加气箱，其中，当来自内燃机的可燃气体的压力水平超过预定阈值限值时，该阀装置以可控制的方式从第一状态被切换到第二状态。

因此，低压可燃气体被引导到气箱，而具有稍高气压的可燃气体被引导到附加气箱。根据非限制性示例实施例，被引向气箱的可燃气体的气体压力水平可以低于50巴，而被引向附加气箱的可燃气体的气体压力水平可以高于50巴。因此，当来自内燃机的可燃气体的压力水平超过约50巴的限值时，阀装置被切换到第二状态。然而，应容易理解的是：上述气体压力水平仅仅是用于描述目的，当然可以根据具体应用和发动机等而不同。

根据示例实施例，阀装置可以是机械控制的阀装置。

因此，不需要控制单元或控制电子装置来以可控制的方式将可燃气体从内燃机引导到气箱或附加气箱。然而，阀装置也可以是电子控制阀。在这种情况下，电子控制阀可以被连接到压力传感器，该压力传感器检测来自内燃机的可燃气体的压力水平，并控制该阀装置，以被定位在第一状态或第二状态中的一个。

根据示例实施例，气箱可以被布置成在上游与附加气箱流体连通。

因此，来自气箱的可燃气体也可被输送到附加气箱。这在气箱的气体压力水平超过需要对气箱进行排气的预定限值的情况下是有利的。不是排放到大气中，而是能够通过将气相的可燃气体引导到附加气箱而降低气箱的压力水平。另一个优点是能够在重新填充气箱之前降低气箱中的压力水平。因此，车辆的操作者能够在他/她开始重新填充燃料箱之前控制例如下面描述的压缩机。降低气箱的压力水平将加速重新填充气箱的过程。

根据示例实施例，气箱装置可以进一步包括压缩机，该压缩机被布置成在气箱和附加气箱之间流体连通。

因此，从气箱引导出的可燃气体能够被提高到与附加气箱中的可燃气体的压力水平相对应的压力水平。因为车辆的操作者能够控制压缩机，因此能够在期望时对可燃气体从气箱到附加气箱的流动进行控制，所以压缩机也是有利的。

根据示例实施例，气箱装置可以包括燃料供应管线，该燃料供应管线在气箱和内燃机之间，所述气箱装置进一步包括第一燃料泵，该第一燃料泵被布置在燃料供应管线中。

因此，可燃气体能够从气箱被引导到内燃机。优选地，燃料供应管线被连接到气箱的下部，用于引导来自气箱的液相可燃气体。因而，液相的可燃气体首先被引导到第一燃料泵，用于提高该液相的可燃气体的压力水平。

根据示例实施例，附加气箱可以在第一燃料泵的下游位置处被连接到燃料供应管线。

因此，来自气箱的可燃气体和来自附加气箱的可燃气体在第一燃料泵下游的位置，即混合点处与彼此混合。优选地，液相的可燃气体从气箱被输送到混合点，并且气相的可燃气体从附加气箱被输送到混合点。然而，也能够设想从气箱和附加气箱被输送的可燃气体其它相。将液相的可燃气体与气相的可燃气体混合的优点在于：在可以减少流过第二燃油泵的流体时，气相的可燃气体能够降低第二燃油泵(下文对其进行进一步描述)的效率。

根据示例实施例，气箱装置可包括气体转换器装置，其被布置成将液化的可燃气体转换成压缩的可燃气体，该气体转换器装置被定位在第一燃料泵下游的燃料供应管线中。

因此，可燃气体能够被转换成气相的加压气体，该加压气体适于输送到内燃机的燃料喷射系统。

根据示例实施例，气体转换器装置可以包括第二燃料泵和被定位成与第二燃料泵流体连通的蒸发单元。

术语“蒸发单元”应被理解成意味着将流体从液相转换为气相的设备或装置。作为非限制性示例，这种蒸发单元可以是热交换器。

因而，燃料泵在将液体可燃气体输送到蒸发单元之前对该液体可燃气体进行加压，蒸发单元在将被压缩的液化气体输送到内燃机的燃料喷射系统之前将该被压缩的液化气体转化成气相的压缩气体。

根据示例实施例，气箱装置可以进一步包括第二附加气箱，该第二附加气箱被布置成在下游与气箱流体连通。

因此，第二附加气箱可以包含并且可以以可控制的方式将高压可燃气体输送到内燃机的燃料喷射系统。在第二燃料泵由于某种原因而不能充分提高可燃气体的压力水平的情况下，第二附加气箱包含足够加压可燃气体，以输送到内燃机。在第二燃料泵已经能够对从气箱输送的可燃气体进行充分加压之前，储存/容纳能够在启动发动机时使用的高压可燃气体也是有利的。

因而，根据示例实施例，第二附加气箱可以是高压气体容器，其被构造成容纳适合被输送到内燃机的燃料喷射系统的压缩的可燃气体。

根据第二方面，提供一种用于控制可燃气体在气箱装置中的流动的方法，该气箱装置包括用于容纳可燃气体的气箱和附加气箱，所述气箱和所述附加气箱被布置成与内燃机流体连通，其中，该方法包括下列步骤：确定从内燃机输送的可燃气体的压力水平；并且如果来自内燃机的可燃气体的压力水平高于预定阈值限值，则控制待被输送到附加气箱的可燃气体。

本发明的第二方面的效果和特征很大程度上类似于上面关于本发明的第一方面所述的那些效果和特征。

根据第三方面，提供了一种车辆，该车辆包括根据上面关于本发明的第一方面所述的任何实施例的内燃机和气箱装置，其中，所述内燃机被布置在气箱装置的下游。

根据示例实施例，内燃机可以是双燃料内燃机。

本发明的第三方面的效果和特征很大程度上类似于上面关于本发明的第一方面所述的那些效果和特征。

当研究所附权利要求和以下描述时，本发明的进一步特征和优点将变得显而易见。本领域技术人员认识到的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以组合本发明的不同特征，以产生除了下面描述的那些实施例之外的实施例。

附图说明

通过以下对本发明示例性实施例的说明性和非限制性详细描述，将更好地理解本发明的上述以及附加目标、特征和优点，其中：

图1是示出卡车形式的车辆的示例实施例的横向侧视图；

图2是示出根据本发明的气箱装置的示例实施例的示意图；

图3是示出根据本发明的气箱装置的另一示例实施例的示意图；并且

图4是一种用于控制可燃气体在图2和3的气箱装置中的流动的方法的流程图。

具体实施方式

现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明，附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应该被解释为限于本文提出的实施例；而是，提供这些实施例是为了本文的彻底和完整。在整个说明书中，相同的附图标记指示相同的元件。

特别参考图1，其提供了包括内燃机102的车辆1。内燃机102可以是例如双燃料内燃机102，其被连接到诸如柴油箱这样的燃料箱，并且被连接到气箱装置100，下面将更详细地描述该气箱装置100。因而，内燃机102可以由诸如柴油或汽油这样的常规燃料以及由诸如压缩天然气、二甲醚(dme)、沼气这样的可燃气体等推进。可燃气体可以以液体/液化可燃气体这样的液相或气相提供。图1所描绘的车辆1在这里是卡车形式的重型车辆1，本发明的气箱装置100特别适于这种重型车辆1。

现在参考图2，描绘了根据本发明的气箱装置100的示例实施例。气箱装置100包括被布置用于容纳可燃气体的气箱104。气箱104被布置在内燃机102的上游，用于经由燃料供应管线112向内燃机102供应可燃气体。可燃气体优选是在气箱104的下部中处于液相，并且在气箱104的上部中处于气相。此外，气箱104优选是气箱压力容器，其被布置成容纳略微压缩的可燃气体。作为非限制性示例，气箱可在0-16巴之间被加压。

此外，气箱装置100包括附加气箱106，其被布置在与内燃机102流体连通的上游，用于向内燃机102供应可燃气体。附加气箱106被布置成包含与气箱104的压力水平相比具有更高的压力的可燃气体。作为非限制性示例，附加气箱中的气体压力水平在50-100巴之间。优选地，附加气箱中的可燃气体以气相布置。

附加气箱106经由导管109在气箱104下游的位置113处被连接到燃料供应管线112，使得来自气箱104的可燃气体与来自附加气箱106的可燃气体在内燃机102上游的燃料供应管线112中混合。

另外，气箱装置100进一步包括阀装置108。阀装置108被布置成与内燃机102流体连通。优选地，阀装置108被布置成与内燃机102的燃料喷射系统124流体连通。

此外，阀装置108被布置成经由导管115在上游与气箱104流体连通，并且经由导管119在上游与附加气箱106流体连通。由此，从内燃机102返回的可燃气体，或者更具体地说，在内燃机102的气缸中没有燃烧而是由于特定原因从气缸中引导出来的可燃气体被输送到阀装置108。阀装置108能够被定位在第一状态和第二状态。在第一状态，可燃气体从内燃机102被输送到气箱104。在第二状态，可燃气体从内燃机102被输送到附加气箱106。基于从内燃机102输送的可燃气体的压力水平，阀装置108在第一状态和第二状态之间可控，其中，当来自内燃机102的可燃气体的压力水平超过预定限值时，阀装置108从第一状态被切换到第二状态。

在图2所示的示例实施例中，阀装置108因而是气压控制的阀装置。来自内燃机102的可燃气体经由导管117被输送到阀装置108。由此，确定了导管117中可燃气体的压力水平，并相应地控制了阀装置108。阀装置108能够借助于来自内燃机102的可燃气体推动阀装置108的第一、下部103来控制。当气体压力超过预定限值时，在阀装置108的第二、上部107处的弹簧装置105或其它适当装置被压缩，用于将阀装置108移动到第二状态。当压力水平等于或低于预定阈值限值时，弹性装置105将阀装置108推动到第一状态。当然也可以使用除了如图2所示的机械控制阀之外的其它装置，诸如电子控制阀。这种电子控制阀可以设置有传感器，该传感器被布置成测量/确定导管117中的压力水平，并且控制该阀以被定位在第一状态或第二状态。

因此，当来自内燃机102的可燃气体的压力水平高于预定阈值水平，例如高于50巴时，可燃气体被输送到附加气箱106，并且当压力水平低于阈值限值时，可燃气体被输送到气箱102。

此外，气箱装置还包括位于气箱102下游的阀130。阀130优选位于燃料供应管线112和导管117的交叉点处。因此，可燃气体从燃料供应管线被引导到内燃机102，或者从内燃机被引导到阀装置108。因此，当内燃机102由来自气箱104的可燃气体推进时，阀130优选是防止可燃气体在正常操作期间被输送到阀装置108。同样地，阀130优选被布置成在控制从内燃机104输送到阀装置108的可燃气体时、防止该可燃气体被输送到燃料供应管线112。阀130优选由例如车辆控制单元或发动机控制单元所控制。

现在参考图3，其示出了根据本发明的阀装置100的另一示例实施例。图3中所示的实施例包括上文关于图2的描述所述的特征。除非特别指出，否则下面将不再进一步描述上述类似特征。

如上所述，气箱104被布置成经由燃料供应管线112与内燃机102流体连通。如图3所示，第一燃料泵114被定位在气箱104下游的燃料供应管线112中。因而，第一燃料泵114被布置成从气箱104接收液相的可燃气体，由此提高其压力水平。根据非限制性示例，第一燃料泵114是低压燃料泵，其被布置成在位置113处使得来自气箱104的可燃气体的压力水平提高到略低于从附加气箱106所接收的可燃气体的压力水平，其中附加气箱106在位置113处被连接到燃料供应管线112。因而，第一燃料泵114被定位在气箱104和附加气箱106与燃料供应管线112相连的位置113之间。另外，从第一燃料泵114被输送的可燃气体优选是液相。

此外，气箱装置100包括气体转换器装置116。气体转换器装置116被布置成将液相的低压可燃气体转换成气相的高压可燃气体。气相的高压可燃气体优选是用于输送到内燃机102的燃料喷射系统124。

根据图3所示的示例实施例，气体转换器装置116包括第二燃料泵118和蒸发单元120，该蒸发单元120被布置在第二燃料泵118的下游。因而，第二燃料泵118被布置成进一步提高液化可燃气体的压力水平，或气相可燃气体与液相可燃气体混合物的压力水平。之后，高压可燃气体在蒸发单元120中蒸发，从而以气相布置。根据非限制性示例，第二燃料泵118是高压燃料泵，其被布置成在输送到蒸发单元120之前将可燃气体的压力水平升高到大约500巴-550巴。

此外，气箱装置100包括第二附加气箱122。第二附加气箱122被定位在气体转换器装置116的下游，并且被定位在与内燃机102流体连通的上游。因而，第二附加气箱122优选被布置为高压气体容器，其被构造成包含气相的高压可燃气体。根据非限制性示例，第二附加气箱122的压力水平为约500巴-550巴。因此，高压可燃气体能够以可控制的方式从第二附加气箱122被输送到内燃机102，用于内燃机102的推进。根据图3所示的示例，上述阀130位于第二附加气箱122和内燃机102之间，用于以可控制的方式向其输送高压可燃气体，并防止高压可燃气体在内燃机102的正常的气体推进操作期间被输送到阀装置。当期望引导来自内燃机102的可燃气体时，阀130还防止可燃气体被输送到第二附加气箱122。

另外，气箱装置100进一步包括导管203，导管203被布置在气箱104和附加气箱106之间。根据图3所示的示例实施例，导管203被连接到气箱104的上部，用于气相的可燃气体到附加气箱106的输送。因此，在气箱104中的压力水平超过预定的最大限值的情况下，能够对气箱104进行排气。

此外，压缩机110被定位在气箱104和附加气箱106之间的导管203中。由此，从气箱104被输送的可燃气体的压力水平能够被提高到附加气箱106的气压水平。根据非限制性示例，压缩机110可以被布置为低压压缩机，其使来自气箱的可燃气体的压力提高到大约50巴-100巴的水平。

更进一步地，气箱装置100还包括第二阀装置201，其被定位在附加气箱106和燃料供应管线112之间的管道109中。因此，第二阀装置201定位在与附加气箱106流体连通的下游中，以可控制地将可燃气体从附加气箱106输送到燃料供应管线112，因而根据图3中所示的示例实施例输送到气体转换器装置116。

为了描述控制来自内燃机102的可燃气体的流动的方法，参考图4。当可燃气体从内燃机102被引导出时，确定s1在导管117中的可燃气体的压力水平。能够借助于机械控制的压力阀来自动和机械地确定所述压力水平。也能够借助于合适的压力传感器(未示出)来确定所述压力水平。如果导管117中的可燃气体的压力水平高于预定阈值限值，则控制s2可燃气体，以输送到附加气箱106。如果压力水平等于或低于预定阈值限值，则对可燃气体进行控制，以输送到气箱104。控制s2可燃气体的步骤优选借助于位于导管117中的阀装置108来实现。因而，如果压力水平等于或低于预定阈值水平，则如上所述和如图2和3中所示的阀装置108能够被定位在第一状态，以将可燃气体输送到气箱104，如果压力水平高于预定阈值水平，则阀装置108能够被定位在第二状态，以将可燃气体输送到附加气箱106。

应理解的是，本发明不限于上文所述的并且在附图中所示的实施例；而是，本领域技术人员将认识到的是，可以在所附权利要求的范围内做出许多改变和变型。例如，气箱装置100可包括多种阀，用于控制可燃气体从例如气箱104到附加气箱106的流动，和/或可燃气体在气箱104和内燃机102之间的流动管线112中的流动。这些阀可以是例如机械或电控制。