改进的低温发动机系统技术方案

本发明专利技术提供了一种低温发动机系统以及将制冷剂传输至低温发动机的方法。该低温发动机系统包括用于存储液体制冷剂的一存储罐、一低温发动机、用于对来自存储罐的制冷剂加压的泵体、用于在泵体和低温发动机之间传输制冷剂的第一导管、用于将制冷剂从泵体传输回存储罐的第二导管，以及用于控制制冷剂从泵体返回至存储罐的流动、并且设于第二导管内的第一阀。本发明专利技术还提供了一种低温发动机的预混系统和用于混合制冷剂和热交换流体的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】本专利技术提供了一种低温发动机系统以及将制冷剂传输至低温发动机的方法。该低温发动机系统包括用于存储液体制冷剂的一存储罐、一低温发动机、用于对来自存储罐的制冷剂加压的泵体、用于在泵体和低温发动机之间传输制冷剂的第一导管、用于将制冷剂从泵体传输回存储罐的第二导管，以及用于控制制冷剂从泵体返回至存储罐的流动、并且设于第二导管内的第一阀。本专利技术还提供了一种低温发动机的预混系统和用于混合制冷剂和热交换流体的方法。【专利说明】
本专利技术涉及一种采用低温液体燃料的低温发动机系统。 改进的低温发动机系统
技术介绍
在发动机内使用低温液体燃料，以及向发动机内注入燃料之前对制冷剂预先加压 是众所周知的。本专利技术是对US6983598B2中描述的低温发动机系统的改进。低温发动机是 指由低温燃料的膨胀驱动的发动机。 在现有的低温发动机系统中，如US6983598B2中描述的低温发动机系统中，问题 出现在传输低质量（几乎全为液相）的制冷剂至发动机时，会由于周围环境的热量传递至 供给管而导致沸腾。对于亚临界的供给压强，这一现象则会导致液体的特定容积出现显著 的增长。 在现有的系统中存在的其他问题包括： 液体制冷剂的移除会致使存储罐的压力下降；存储罐压力的下降会降低低温 泵或注入系统的入口的供给压力，还有可能降低流速。因此需要解决这个问题来使发动 机得以连续运行，否则存储罐的压力会下降至某一数值点，从而使得泵体入口处的气蚀 (cavitation)现象阻碍理想的功率输出所需的充足的液体流至发动机。气蚀现象还有可能 会破坏泵装置。 降低低温液体存储时所处的压力还可能引起液体出现不希望的沸腾。流速的增加 会减少在存储罐和泵体、泵体和发动机之间的液氮的不希望的沸腾。 低温泵和注入阀的周期运转会引起供给管中的流量脉动。由注入阀入口引起的脉 动可能与由泵体引起的脉动相互作用，并且这种脉动还可能会被气蚀现象所放大，最终可 能会影响液体流入发动机的流速，致使发动机运行不稳定。 在由发动机的运行速率决定的短时段期间，引入制冷剂和热交换流体（HEF)的难 度会影响发动机的运行效率；以及 仅在有限的时间段内允许制冷剂和热交换流体之间产生热交换。这同样会影响发 动机的运行效率。 US2008/0271455A1涉及一种连续流体低温发动机系统的热交换子系统，该低温发 动机系统能够规避传统的低温发动机中存在的因周围空气中的湿气导致结冰的问题，这会 降低在运行中热交换的效率。热量由烃基燃料（例如丙烷）的燃烧产生。通过在一腔室内 将加热的空气和燃烧产物与低温液体燃料混合，该子系统能够提供接近环境温度的高压气 体的连续流，该连续流可用于一相连接的膨胀装置以从中获取功。然而，燃烧所需的气态氧 来源于燃烧室内制冷剂的汽化，并没有考虑到可燃燃料的燃点决定了燃料是否会燃烧。而 且，温度的降低和由制冷剂的汽化和加热导致的可燃气体的压缩会减缓制冷剂的膨胀，因 此也会减小压力的积聚。 因此，需要更好的低温发动机系统来克服上述问题。
技术实现思路
本专利技术的低温发动机系统旨在克服上述技术问题。 考虑到前述事项，并依据本专利技术的第一方面，提供一低温发动机系统，包括： 用于存储液体制冷剂的一存储罐； -低温发动机； 配置为对来自存储罐的制冷剂进行加压的一泵体； 用于在泵体和低温发动机之间传输制冷剂的一第一导管； 用于将制冷剂从泵体传输回存储罐的一第二导管； 以及用于控制制冷剂从泵体返回至存储罐的流动、且设置在第二导管内的一第一 阀。 本专利技术还提供一种用于将制冷剂传输到低温发动机的方法，该方法包括： 提供用于存储液体制冷剂的一存储罐； 提供一低温发动机； 提供用于对来自存储罐的制冷剂进行加压的一泵体； 通过一第一导管将制冷剂从泵体传输至低温发动机； 通过一第二导管将制冷剂从泵体传输回存储罐； 以及，提供用于控制制冷剂从泵体返回至存储罐的流动的一第一阀，该第一阀设 置在第二导管内。 因此，没有传输至低温发动机的制冷剂能够以气态或多相态经由第二导管返回至 存储罐内。以气态形式返回到存储罐内的制冷剂能够维持存储罐内的压强。以多相态的形 式返回到存储罐内的制冷剂能够保持流向低温发动机的流速，其可以是通过用于将制冷剂 和热交换流体混合的预混器，同时保证快速的传输以使得低热力学性质（最小气相分率， minimal vapour fraction)的制冷剂传输至发动机或预混器。 第二导管可包括一第一通道和一第二通道，该第一通道和该第二通道并行设置为 沿着第二导管至少一部分长度的方向，其中第一阀设置在第一通道或者第二通道内。在本 专利技术的上下文中，术语"并行"并不表示其严格的几何含义，而是用来表示第二导管分成该 第一通道和该第二通道，且该第一通道和该第二通道沿该第二导管的长度的至少一部分， 即与电学中的术语"并联"的定义相类似。 该低温发动机系统还可包括设置在第一通道和第二通道中的另外一个内的一第 二阀，其中第一阀和第二阀是独立可控的。 当第一阀设置在第一通道内，第二阀设置在第二通道内，且第二阀关闭时，留在第 二通道中的气态制冷剂起到流体阻尼器的作用，减小由泵体与阀门的周期工作造成的制冷 剂流体的脉动。 第一通道可以是绝热的，以减少由空气传递而来的热量。 第二通道可以是非绝热的，以促进与由空气向第二通道的热量传递。第二通道可 以长于第一通道。第二通道可以配置为是蜿蜒曲折的。因此，第二通道可以形成一加热回 路。 第一导管可以是绝热的，以减少由空气传递而来的热量。 第一阀和第二阀可以采用一控制输入，实现持续的独立或联合可控。 该控制输入可以包括一电磁执行器、一气动执行器、一液压执行器、一机械执行器 和一电动执行器中的至少一种。 该控制输入可以使用一控制算法。 该低温发动机系统还可以包括一调节器，该调节器用于调节返回至存储罐内的气 体/液体的压强、并防止回流至存储罐内的气体/液体的速率过高。 该方法还可以包括提供一调节器。 该调节器可以设置在第二导管中位于a)第一阀和第二阀与b)存储罐之间的位 置。 该低温发动机系统还可包括位于泵体和低温发动机之间的第一导管处的至少一 预混室，预混室可以用于混合制冷剂和热交换流体。 该方法还可包括提供位于泵体和低温发动机之间的第一导管处的至少一预混室， 预混室可以用于混合制冷剂和热交换流体。 根据本专利技术的第二方面，提供用于低温发动机的预混系统，该预混系统包括： -工作流体（working fluid)源，其中工作流体包括一液体制冷剂； -热交换流体（HEF)源； 至少一预混室，该预混室具有： 配置为将工作流体注入至该至少一预混室的第一入口； 配置为将热交换流体注入至该至少一预混室的第二入口； 配置为将工作流体从该至少一预混室注入至一膨胀室的至少一出口。 其中，至少一预混室、第一入口和第二入口设置为使得工作流体和热交换流体在 该至少一预混室内沿相反方向流动。 本专利技术的第二方面还提供了用于将制冷剂和热交换流体混合的方法，该方法包 括： 提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温发动机系统，包括：用于存储液体制冷剂的一存储罐；一低温发动机；用于对来自存储罐的制冷剂加压的泵体；用于在泵体和低温发动机之间传输制冷剂的第一导管；用于将制冷剂从泵体传输回存储罐的第二导管；以及用于控制制冷剂从泵体返回至存储罐的流动的一第一阀，该第一阀设于第二导管内。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：迈克尔·艾尔斯，亨利·克拉克，彼得·迪尔曼，文东升，
申请(专利权)人：迪尔曼发动机有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB