用于车辆的便携燃料源的装置和方法
【专利摘要】公开了改进的用于车辆的便携燃料源的装置和方法。该装置包括：容器，其是燃料源；以及导管，其在一端与所述容器操作性地连接。还有与所述容器连接的牵引销布置。所述牵引销布置包括牵引销，且与牵引座设备能够互相接合。所述导管的与所述一端相对的一端与所述车辆的燃料系统操作性地连接，以使得所述容器与所述燃料系统处于流体连通，且所述车辆用来自所述容器的所述燃料运行。
【专利说明】用于车辆的便携燃料源的装置和方法【技术领域】
[0001]公开了用于车辆的便携燃料源的装置和方法。便携燃料源临时地提供用于燃烧的燃料以将车辆开动到加燃料站(在加燃料站可以将主要燃料源再充满)，或者在主要燃料源被清空之后开动车辆离开加燃料站。也可以采用便携燃料源作为辅助燃料源，以延伸车辆的活动半径。
【背景技术】
[0002]代用燃料车辆(且尤其是用诸如液化天然气(LNG)或液化石油气(LPG)等燃料开动的卡车)的经销商，在必需履行保修义务时对这些车辆执行维修。为了安全地维修发动机，必须将燃料从燃料系统中清空，这通常涉及通过转移到另一个罐或通过排放来排出燃料。取决于修理的时长或可用燃料的量，将燃料重新使用可能是不实际的或不可能的，因为燃料随着时间的流逝而蒸发。在维修完成之后，所述卡车在被返还给驾驶员之前必须(用LNG或LPG)再加燃料。维修站通常未配备有LNG/LPG加燃料站，这是由于经济成本以及牵涉上述设施的运营执照要求。相反，经销商采用了多种策略以在维修之后为卡车再加燃料。
[0003]在某些情况下，有可能在 维修开始之前能够将LNG/LPG从卡车的燃料罐转移到辅助储存容器，且接下来在维修完成以后能够将LNG/LPG转移回到该卡车。此方法要求专门的设备来执行转移，且通常涉及将燃料向大气中大量的排放和废弃。避免对专门设备的需求的另一途径涉及将LNG/LPG输送到维修站点，以使得可以通过移动的再加燃料设施给卡车再加燃料。移动的再加燃料设施的运营者需要对运输LNG/LPG燃料的许可，这增加了维修的成本。等待移动的再加燃料设施到达维修站点也会带来不便。另一个解决方案涉及将CNG或LNG瓶(cylinder)以临时布置捆绑到卡车上。瓶的捆绑布置的位置通常不符合与管理燃料罐的规章有关的车辆安装法规。在这方面最常采用的是容纳LNG的瓶，而使用这些瓶则由于排放到大气而导致过多的燃料废弃。由于与上述方法关联的缺点，一般通过将卡车拖曳到加燃料站来给卡车再加燃料。这个解决方案并不需要授权或许可，并且不涉及昂贵的专门设备。然而，与拖曳相关的成本可能是可观的，这给经销商增加了保修成本，保修成本最终给卡车驾驶员带来更大成本。
[0004]本申请提供了新的和改进的用于在维修之后给车辆再加燃料的装置和方法，其不会通过排放显著地浪费燃料，也不招致巨大的经济成本。
【发明内容】
[0005]公开了一种改进的用于车辆的燃料装置。所述车辆包括燃料系统和牵引座设备(fifth wheel coupling device)。所述燃料装置包括容器、第一导管和牵引销布置(coupling pin arrangement)。所述容器包括燃料源。所述第一导管在一端与所述容器操作性地(operatively)连接。所述牵引销布置与所述容器连接，且包括牵引销(couplingpin)。所述牵引销布置与所述牵引座设备能够互相接合。所述第一导管的与所述一端相对的一端与所述车辆的所述燃料系统操作性地连接，以使得所述容器与所述燃料系统处于流体连通，且所述车辆用来自所述容器的所述燃料运行。所述燃料可以是液体燃料，诸如柴油、汽油、乙醇、乙醇和汽油的混合物，或是气体燃料，诸如天然气、甲烷、氢气或液化石油气(LPG)。当该燃料是天然气时，它可以是压缩天然气(CNG)或液化天然气(LNG)的形式。在一个优选实施方案中，所述容器可以是压缩气体瓶。在另一个优选实施方案中，所述容器和所述牵引销布置是彼此一体的。所述第一导管可以包括柔性软管(flexible hose)，所述柔性软管还可以包括护套(sheath)，所述护套包裹在所述软管周围，用于保护和应力防止。所述牵引销布置包括防止转动的构件和防止倾斜的构件。所述牵引销布置还包括平台，该平台包括顶侧和底侧。所述容器被紧固到所述顶侧，且所述牵引销与所述底侧连接。所述燃料装置还包括歧管联接件，其由所述平台支撑。所述歧管联接件包括阀。第二导管将所述歧管联接件与所述容器连接。第一导管将所述歧管连接件与所述燃料系统连接，且所述阀控制所述燃料在第一导管和第二导管之间的流动。所述牵引座设备包括第一表面，且所述平台的底侧包括第二表面。所述第一表面基本上全等于(congruent to)所述第二表面。所述平台还包括在所述顶侧上的用于支撑所述容器的支撑件，以及将所述容器绑扎到所述平台的绑带。
[0006]一种改进的给车辆加燃料的方法包括如下步骤:将燃料源与所述车辆的牵引座设备紧固；将所述燃料源与所述车辆的燃料系统流体地连接；以及将燃料从所述燃料源流通到所述燃料系统，用于在所述车辆的气缸中燃烧。在另一种运行方式中，所述车辆上的所述燃料系统给所述燃料源输送燃料，而不是在所述车辆的所述瓶内燃烧来自所述燃料源的燃料。所述燃料源可包括瓶，以使得所述方法还包括使得所述瓶适于接合所述车辆上的牵引座设备。当将所述燃料源紧固到所述车辆时，所述方法包括防止所述燃料源的转动和倾斜。当所述燃料源不被所述车辆使用时，所述燃料源可被支撑在支撑结构上。可以用来自气体线路(诸如商业或住宅气体线路)的或来自移动再加燃料卡车的燃料将所述燃料源再充满。当所述燃料源正在被再充满时，可以采用压力增加设备来增加存储在所述燃料源中的气体燃料的压力。所述车辆可被调动(maneuvered)到所述支撑结构中，由此所述牵引座设备接合所述燃料源，且所述方法还包括驱动所述车辆离开所述支撑结构。所述方法还包括:用所述燃料源将所述车辆调动到所述支撑结构中；用所述支撑结构支撑所述燃料源；将所述燃料源从所述牵引座设备断开接合；以及驱动所述车辆离开所述支撑结构。在又一种运行方式中，所述断开接合的步骤还包括将所述燃料源从所述车辆的所述燃料系统流体地断开连接。在再又一种运行方式中，所述方法包括，在用所述燃料源将所述车辆调动到所述支撑结构中之前，将所述燃料源从所述车辆的所述燃料系统流体地断开连接。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1是根据第一实施方案的便携燃料源装置的绘制平面图。
[0008]图2是图1的便携燃料源装置的牵引销以及防止转动和倾斜的构件的剖面图。
[0009]图3是安装在卡车的牵引座设备上的图1的便携燃料源装置的绘制平面图。
[0010]图4是安装在支撑结构上的图1的便携燃料源装置的绘制平面图。
[0011]图5是将图1的便携燃料源装置稳固地安装到卡车的方法的流程图。
[0012]图6是从卡车上安全地拆卸图1的便携燃料源装置的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0013]参见附图，且首先参见图1中所示的实施方案，示出了一种便携燃料源装置，其总体由附图标记10表示。便携燃料源装置10包括燃料源，该燃料源的形式是容纳燃料的容器。在本实施方案中，该容器包括多个瓶20，且更具体地有三个瓶20，每个瓶具有70升的容量。在其他实施例中，可以有更少的或更多的不同容量的瓶20。瓶的数量和容量的选择依赖于所要求的加燃料范围。瓶20是容纳气体燃料(例如压缩天然气)的气体瓶，但有可能瓶20包括能够给图3中的卡车200加燃料的其他燃料。气体燃料在本文中被定义为在室温(20°C )和标准压力(Iatm)下处于气相的任何燃料。虽然将要关于气体燃料讨论本发明，但也可能便携燃料源装置10能够提供一种液体燃料用于能够用液体燃料开动的卡车。
[0014]参见图1和图3，瓶20与牵引销布置连接，该牵引销布置总体由附图标记25指示。布置25使得瓶20适于可安装在牵引座设备210上，并且包括平台40，平台40具有顶侧45，顶侧45上放置有支承件30。瓶20搁置在支承件30上，且通过绑带50牢固地附接到支承件30上。牵引销布置25在平台40的底侧70上包括下部60。下部60包括外表面65，外表面65的轮廓与卡车200上的牵引座设备210的外表面215的轮廓基本一致。牵引销布置25还包括牵引销80，牵引销80与下部60连接，而且在底侧70下方并且背离底侧70延伸。牵引销80以稳固的方式与卡车200的牵引座设备210可互相接合，以使得便携燃料源装置10稳固地附接到卡车200。牵引销80和设备210共同构成所谓的牵引座联接件。牵引销80也被称为立轴(king-pin)。设备210也被称为牵引座(fifth wheel coupling),且形态通常是马蹄铁形，尽管这对于本装置和方法不是必需的。防止转动和倾斜的构件85与下部60连接，且运行以在便携燃料源装置10与设备210牢固地相互接合时防止便携燃料源装置10的转动和设备210的倾斜。倾斜防止部分86从构件85的底侧向外延伸并且接合用于牵引座设备210的在卡车200上的车架大梁230之间延伸的侧向支撑件，以使得当装置10与设备210稳固地互相接合时防止装置10和设备210的倾斜。如在图2中所见，构件85具有倾斜的表面87和88，它们与设备210上的对应表面相互接合，并且防止装置10的转动。在其他实施方案中，防止转动和倾斜的构件85可以是装置10上的两个或更多个分立部件，它们分立地或协作地执行转动防止和倾斜防止，且可以包括完成转动防止和倾斜防止的结构部件或机械部件。常规的设备是弹簧加载的，且当例如挂车接合上述常规设备时，它向水平方向倾斜。便携燃料源装置10可以和联接装置210齐平，如在图3中所见，或者可以被固定成与水平方向成一角度。在这两种情况下，防止转动和倾斜的构件85在设备210与装置10稳固地互相接合时防止设备210倾斜且防止装置10转动。在另一个实施方案中，便携燃料源装置10包括一体式的容器，该一体式的容器包括牵引销80以及防止转动和倾斜的构件85，它们与装置10的燃料源一体，以使得该一体式的容器的底侧与牵引座设备可互相接合。在这种情况下。在这种情况下，该燃料源可以是整合(conformable)罐，其具有与所述瓶的形状不同的形状。
[0015]便携燃料源装置10还包括歧管联接件100，歧管联接件100通过导管110与瓶20流体连接。在其他实施方案中，瓶20可与联接件100直接连接。柔性软管90形式的导管在端部120与联接件100流体连接，在图1中最佳地看到，且在端部130与蓄积器220流体连接，在图3中最佳地看到。蓄积器220是卡车200的燃料系统的一部分，其聚集压缩天然气。在替代实施方案中，软管90可以与燃料罐240下游的卡车200的燃料系统中的导管连接。软管90通过歧管联接件100与瓶20处于流体连通。阀杠杆106控制经过导管110和软管90之间的联接件100中的阀105的燃料的流量。当卡车100运行时，燃料从瓶20流动经过导管110、联接件100、阀105(当开启时)以及软管90，到达蓄积器220。在其他实施方案中，也有可能以电方式控制阀105，例如当阀105是螺线管型阀时。软管90在此实施例中被包裹在铠装护套140中，以保护它免受引起应力的意外接触的伤害。
[0016]现在参见图4，当被存放在维修站点时(例如当不被卡车200使用时)，便携燃料源装置10由结构300支撑。结构300包括四个伸缩支撑柱310，其中两个在图4中示出，并且在其间支撑格架(lattice) 320。每个伸缩柱310包括底部330和上部340。通过使用液压、气动、手动或本领域技术人员已知的其他方式，可以将各个上部340相对于对应的底部330单独地伸缩调整，以调整牵引销80相对于联接装置210的竖直位置，如将在下面更详细地进行说明的。当便携燃料源装置10由结构300支撑时，上部340在底侧70与平台40牢固地附接。
[0017]为了在装置10被稳固地安装在支撑结构300上时给瓶20加燃料，可将软管90与商业或住宅气体线路(未示出)连接。在其他实施方案中，软管90可以与气体压缩机350的输出360连接，气体压缩机350被示出为挨着下部330安装到结构300。压缩机350的输入370与所述商业或住宅气体线路连接。压缩机350可以将瓶20加压到适合于卡车200的燃料系统的工作压力。也有可能运输CNG的移动燃料源能够被用来给瓶20加燃料，该移动燃料源可以直接地或者可以经由压缩机350给瓶20加燃料。
[0018]现在参见图5，现在描述当将便携燃料源装置10安装到卡车200时执行的步骤序列。在步骤410中，卡车200被调动就位，以使得它能够倒车到结构300中，以接合装置10。当卡车200正确就位时，驾驶员开始将卡车倒车到结构300中。在步骤410中，卡车200可以用主燃料运行、以跛行模式(limp mode)运行或是以第三模式(诸如叉车)运行，以完成倒车。当卡车200的联接装置210接近装置10的牵引销80时，该卡车的向后行进被暂时中止。如有要求，驾驶员可以在步骤420中调节伸缩柱310，以使得设备210和牵引销80竖直对齐，使得互相接合成为可能。当标准的牵引车牵引座附接到挂车时，卡车200到装置300的所有连接都以同样的方式且通过同样的方法进行。一般，为实现竖直对齐，所有的伸缩柱310被同步地向上或向下调整，然而在有些情况下，有可能各个柱310在相同或不同的方向上被调整不同或相同的量，以导致牵引销80与联接装置210互相对应。在对伸缩柱310的调整完成之后，在步骤430中，驾驶员继续卡车200的向后行进，直到设备210与牵引销80和下部60的外表面互相接合。在步骤440中，通过激活卡车200车载的牵引座锁定机构，将设备210紧固到装置10，且在步骤450中，将装置10从伸缩柱310断开连接。如果卡车200排空了主燃料(LNG/LPG)，则可以执行步骤460。如果卡车200没有排空主燃料，则软管90的端部130可被紧固，且接下来可以执行步骤490。以步骤460继续，在步骤460中，软管90与蓄积器220连接。在步骤470中，联接件100中的阀105和蓄积器220中的一个阀(未示出)被开启，以允许来自瓶20的气体进入蓄积器220，在此时执行泄漏检查，以保证软管的完整性以及保证软管90的端部120与联接件100之间的连接和端部130与蓄积器220之间的连接。如果有泄漏，则在步骤480中，在软管90的每个端部120和130处检查并且重造所述连接，且如果泄漏仍在，则将联接件100中的阀关闭，且将便携燃料源装置10从卡车200去除，如将在下面更详细地说明的。如果没有发现泄漏，则在步骤490中，卡车200的驾驶员可以驾驶该车辆，且卡车200内的燃料量计指示可用的燃料。本发明的一个优势在于，便携燃料源装置10按照管理燃料罐的规章以安全、稳固和符合规定的方式与卡车200连接。这不同于前述包装上的临时绑带，它们是以不符合规定的式样附接的。当卡车200开始从便携燃料源装置10加燃料时，它可以被驱动到LNG/LPG加燃料站。
[0019]在加燃料站，如果该卡车尚未被维修，则卡车200的主要燃料源可以被清空LNG/LPG，以使得被排放到大气中的燃料最少化，在这之后该卡车可被驱动回到维修站点进行维护。注意，在维修开始之前，便携燃料源装置10可被安装在卡车200上，并且用主要燃料驱动到加燃料站，而在主要燃料被清空之后，软管90可与蓄积器220连接。如果卡车200完成了维修，则该卡车可用LNG/LPG再加燃料且可被驱动回到维修站点，用主燃料或者用便携燃料源装置10开动，并且返给它的驾驶员。如果是用主要燃料驱动回到维修站点，则软管90可以从蓄积器220断开连接，如下面概述的。也可能在返回到维修站点时用主要燃料开动，同时使用来自在卡车200上的燃料罐240的燃料给瓶20同步地再加燃料。在这种情况下，卡车200上的燃料系统将会经过蓄积器220向瓶20输送加压燃料。
[0020]便携燃料源装置10必须在将卡车200返回给其驾驶员之前就被去除。现在参见图6来描述从卡车200去除便携燃料源装置10的过程。如果卡车200是用便携燃料源装置10开动的，则执行步骤510和520。如果卡车200是用主要燃料(LNG/LPG)开动的，则跳过步骤510和520。在步骤510中，将便携燃料源装置10从卡车200车载的燃料系统断开连接。联接件100中的阀105和蓄积器220中的阀被闭合，这将软管90从导管110和瓶20断开连接，且从蓄积器220断开连接，藉此中断气体燃料的流。联接件100中的另一个阀(未示出)被打开，这将软管90中的多余气体安全地排放到大气中。软管90的端部130从蓄积器220断开连接，且在此后，软管90被紧固到装置10的平台40。在步骤520中，卡车200的主要燃料源被重新连接，以使得卡车200可以用其主要燃料开动。在步骤530中，卡车200被开动到结构300，且被调动就位，以使得它可以被倒车到结构300中，以与装置10脱离接合。当卡车200正确就位时，驾驶员开始将卡车倒车到结构300中。当平台40的端部145和150在收缩的伸缩柱310上方就位时，卡车200的向后行进被中止。在步骤540中，驾驶员调整伸缩柱310，以使得柱310的端部380和390分别在端部145和150与平台40接合。在步骤550中，伸缩柱310被紧固到平台40。在步骤560中，通过激活卡车200车载的适当机构，将设备210从装置10的牵引销80脱离接合。在步骤570中，将伸缩柱310进一步向上调整，以使得下部60向上升起并且从联接装置210分离。在步骤580中，卡车200被向前驱动，从结构300出来并且离开结构300。
[0021]所示的实施方案的装置和方法，通过允许经销商使用临时CNG燃料源给LNG卡车供能以将该卡车驱动到LNG/LPG加燃料站，减少了或最小化了拖曳开销。这通过允许维修站点变得自给自足，并且不依赖于移动的LNG/LPG再加燃料卡车或拖曳来使车辆到达加燃料站，显著降低了修理成本。不同于以前的临时解决方案，便携燃料源装置10是按照管理燃料罐的规章以安全且符合规定的方式被紧固到卡车200的。这还有一个好处，就是允许卡车200在公路上运行。该车辆可以在公路速度正常运行却不影响发动机后处理系统(engine after treatment system),例如当卡车200在靠柴油运行的运行模式(Run-On-Diesel mode of operateion)中时。所述方法提供了一种安全、有成本效率且稳固的方法，以将主要燃料是LNG/LPG的卡车带到加燃料站，却不会在使用非站式加燃料过程(non-station filling procedures)给停机的卡车加燃料时出现由排放导致的浪费。
[0022]卡车200可以交替地运行在高压或低压直接注入模式中。相当经常地，LNG卡车是使用高压直接注入来运行的。当从便携燃料源装置10加燃料时，燃料以至多与瓶20中的压力相等的压力直接馈送到蓄积器220。随着来自瓶20的燃料被卡车200消耗，瓶20中的压力将会降低。当瓶20中的某个临界燃料压力，将不再可能执行高压直接注入。在此边界条件，有可能在该注入周期内更早地注入气体燃料，以使得可以容忍更低的燃料注入压力。卡车200中的电子控制器单元250可针对上述运行条件相应地进行编程。
[0023]在另一个优选实施方案中，便携燃料源装置10可以被用在液体燃料应用中(在液体燃料应用中用柴油、汽油、乙醇以及乙醇和汽油混合物之一来开动车辆)。在这些应用中，软管90的端部130和该车辆车载的液体燃料系统连接，且装置10的燃料供应容器包含液体燃料。
[0024]尽管已经示出和描述本发明的具体元件、实施方案和应用，但应理解，本发明并不局限于此，因为本领域技术人员无需脱离本公开内容的范围就可以做出修改，尤其是在前述教导的指引下。
【权利要求】
1.用于车辆的燃料装置，所述车辆包括燃料系统和牵引座设备，所述装置包括: 容器，包括燃料源； 第一导管，在一端与所述容器操作性地连接；以及 牵引销布置，与所述容器连接，所述牵引销布置包括牵引销，且与所述牵引座设备能够互相接合； 由此，所述第一导管的与所述一端相对的一端与所述车辆的所述燃料系统操作性地连接，以使得所述容器与所述燃料系统处于流体连通，且所述车辆用来自所述容器的所述燃料运行。
2.根据权利要求1所述的燃料装置，其中所述燃料是气体燃料。
3.根据权利要求2所述的燃料装置，其中所述气体燃料选自由天然气、甲烷、氢气、LNG和LPG组成的组。
4.根据权利要求1所述的燃料装置，其中所述燃料是液体燃料。
5.根据权利要求4所述的燃料装置，其中所述液体燃料选自由柴油、汽油、乙醇以及乙醇和汽油的混合物组成的组。
6.根据权利要求1所述 的燃料装置，其中所述容器是压缩气体瓶。
7.根据权利要求1所述的装置，其中所述第一导管包括柔性软管。
8.根据权利要求7所述的装置，还包括护套，该护套包裹在所述软管周围。
9.根据权利要求1所述的装置，其中所述牵引销布置包括防止转动的构件。
10.根据权利要求1所述的装置，其中所述牵引销布置包括防止倾斜的构件。
11.根据权利要求1所述的装置，其中所述容器和所述牵引销布置是一体的。
12.根据权利要求1所述的燃料装置，所述牵引销布置包括平台，该平台包括顶侧和底侧，所述容器被紧固到所述顶侧，且所述牵引销与所述底侧连接。
13.根据权利要求12所述的装置，还包括: 联接件，包括阀，所述联接件由所述平台支撑；以及 第二导管，将所述联接件与所述容器连接； 由此，所述第一导管将所述联接件与所述燃料系统连接，且所述阀控制所述燃料在所述第一导管和所述第二导管之间的流动。
14.根据权利要求12所述的燃料装置，所述牵引座设备包括第一表面，且所述平台的底侧包括第二表面；由此，所述第一表面基本上全等于所述第二表面。
15.根据权利要求12所述的燃料装置，所述平台还包括在所述顶侧上的用于支撑所述容器的支撑件。
16.根据权利要求15所述的燃料装置，还包括用于将所述容器绑扎到所述平台的绑带。
17.用于给车辆加燃料的方法，包括如下步骤: 将燃料源与所述车辆的牵引座设备紧固； 将所述燃料源与所述车辆的燃料系统流体地连接；以及 将燃料从所述燃料源流通到所述燃料系统，用于在所述车辆的气缸中燃烧。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述燃料源包括瓶，所述方法还包括使得所述瓶适于接合所述车辆上的牵引座设备。
19.根据权利要求17所述的方法，还包括防止所述燃料源的转动。
20.根据权利要求17所述的方法，还包括防止所述燃料源的倾斜。
21.根据权利要求17所述的方法，其中所述车辆上的所述燃料系统给所述燃料源输送燃料，而不是在所述车辆的所述气缸内燃烧来自所述燃料源的燃料。
22.根据权利要求17所述的方法，还包括用来自气体线路的燃料将所述燃料源再充满。
23.根据权利要求22所述的方法，还包括压缩来自所述气体线路的燃料。
24.根据权利要求17所述的方法，还包括当所述燃料源不被所述车辆使用时，将所述燃料源支撑在支撑结构上。
25.根据权利要求24所述的方法，其中所述紧固步骤包括将所述车辆调动到所述支撑结构中的子步骤，由此所述牵引座设备接合所述燃料源；所述方法还包括驱动所述车辆离开所述支撑结构。
26.根据权利要求25所述的方法，还包括: 用所述燃料源将所述车辆调动到所述支撑结构中； 用所述支撑结构支撑所述燃料源； 将所述燃料源从所述牵引座设备断开接合；以及 驱动所述车辆离开所述支撑结构。
27.根据权利要求26所述的方法，其中所述断开接合的步骤包括将所述燃料源从所述车辆的所述燃料系统流体地断开连接。
28.根据权利要求26所述的方法，其中所述调动步骤包括将所述燃料源从所述车辆的所述燃料系统流体地断开连接的先行步骤。
【文档编号】B60K15/073GK103958251SQ201280057175
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2012年11月22日 优先权日:2011年11月24日
【发明者】K·J·考姆尼科, G·D·加纳 申请人:西港能源有限公司