液化气体燃料储罐液位校准控制系统技术方案

一种用于内燃发动机(10)的气体燃料供应系统(100)可包括储罐(12)，所述储罐用于储存液化气体燃料并将燃料供应到发动机(10)。系统(100)还可包括用于测量储罐(12)中的液化气体燃料的液位值的液位传感器(20)和用于测量燃料供应系统(100)中的气体燃料的压力值的压力传感器(22)。系统(100)还可包括控制器(204)。控制器(204)可以被配置成：监测压力传感器(22)的指示压力值的压力信号(208)和液位传感器(20)的指示液位值的储罐液位信号(210)；在压力值指示储罐(12)为空时存储液位值；在压力值或液位值指示储罐(12)为满时存储液位值；以及基于存储的液位值确定校准的液位范围。及基于存储的液位值确定校准的液位范围。及基于存储的液位值确定校准的液位范围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】液化气体燃料储罐液位校准控制系统


[0001]本公开大体上涉及用于内燃发动机的燃料供应系统，且更具体地涉及用于此类燃料供应系统的液化气体燃料储罐校准控制系统。

技术介绍

[0002]用于固定或移动机械的内燃发动机的燃料供应系统可以采用液体或气体燃料。例如，柴油燃料可以用于柴油发动机中以提供期望的扭矩和燃烧效率。诸如天然气的气体燃料可以用于气体燃料发动机中以提供足够的扭矩，同时由于在某些发动机位置处准备好供应天然气而潜在地实现成本的降低。称为双燃料发动机的一些内燃发动机构造成以两种不同的燃料运行。例如，一些内燃发动机可以使用柴油燃料作为先导燃料，并且使用天然气作为主燃料。当使用天然气作为燃料时，天然气可以液体形式作为液态天然气(LNG)储存在加压储罐中。储存在储罐中的液态天然气的液位可以由液位传感器，例如电容液位传感器来测量。此外，通过将储罐和燃料供应系统中的压力维持在最小阈值以上，将液态天然气作为天然气供应到发动机。随着储罐中的燃料被发动机消耗，储罐中的液态天然气的液位降低。最终，液态天然气的液位将降低到阈值液位以下，使得燃料供应系统中的压力将降低到将天然气供应至发动机的最小阈值以下。然而，即使没有足够的压力将储罐中剩余的天然气供应至发动机，储罐中也可有剩余的液态天然气可用。
[0003]当前储罐系统的一个问题是，在移动机械应用中的操作期间，储罐液位和储罐内部的压力可能没有很好的关联。例如，储罐中的压力取决于许多因素，包括饱和的液态天然气温度、液体
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蒸汽体积和质量比、由于热传递导致的液态天然气沸腾速率、储罐中燃料的晃动导致蒸汽压力的崩溃以及发动机燃料消耗速率。此外，在利用液位传感器的系统中，由于储罐中剩余的液态天然气，操作员可看到驾驶室中的储罐液位指示器显示感知到的可用储罐液位。然而，由于压力太低而无法向发动机供应天然气，因此发动机不能利用储罐中剩余的液态天然气。因而，当储罐液位指示器指示储罐中剩余有液态天然气时，储罐可能实际上是空的。各种因素也可能影响储罐液位指示器的准确性。例如，液位传感器的电容可以随时间变化，或者操作者可以使用具有不同介电常数的不同类型的气体燃料。
[0004]1995年1月10日授予Abowd的第5,379,637号美国专利(
“‘
637专利”)描述了测量和指示机动车辆的储罐中的天然气燃料的液位的系统和方法。所述系统利用压力传感器测量储罐内部的压力，并且利用温度传感器测量储罐内部的天然气的温度。控制单元响应于所测量的压力和温度来确定指示储罐中的燃料量的仪表的命令。
‘
637专利还公开了控制单元基于所测量的压力和温度使用查找表来检索表示储罐充满天然气的百分比的信号。因此，
‘
637专利的系统和方法指示储罐中的天然气燃料的液位。但是，
‘
637专利并未公开当储罐中剩下的剩余液态天然气不可用时，控制单元指示储罐为空。
[0005]本公开的系统和方法可化解或解决上述问题中的一个或多个和/或本领域中的其它问题。然而，本公开的范围由所附权利要求限定，而不是由解决任何特定问题的能力限定。
用于指示所述值的
±
10％的可能变化。
[0015]图1示出了根据本公开的方面的具有示例性液化气体燃料储罐液位校准控制系统200的内燃发动机10的燃料供应系统100的示意图。发动机10可以是例如用于采矿或施工车辆的双燃料发动机。因此，发动机10可以采用液体燃料和/或气体燃料，或液体燃料和气体燃料两者的组合。如本文中所使用，“液体燃料”可包括呈液体形式供应到发动机10的燃料。液体燃料可包括例如汽油、柴油、甲醇、乙醇或任何其它类型的液体燃料。此外，如本文所使用，“气体燃料”可包括呈气体形式供应到发动机10的燃料。气体燃料可以液化，并以液体形式储存在储罐中。气体燃料可包括例如天然气、丙烷、生物气体、填埋气体、一氧化碳、氢气或其混合物。在示例性实施例中，液体燃料可以是柴油燃料，并且气体燃料可以是天然气。天然气是具有各种纯度水平的示例性气体燃料。如本文所使用，“天然气”是指具有各种量的甲烷和其它成分的纯和相对不纯的形式。应当理解，发动机10可以一次采用单一燃料，或者可以同时采用液体燃料和气体燃料两者，并且液体燃料和气体燃料可以分别是任何类型的液体燃料或气体燃料。此外，虽然本公开的示例性实施例参考用于采矿或施工车辆中使用的发动机10的燃料供应系统100进行，但应理解，本公开的教示可以用于其它类型的车辆上或各种发电应用中使用的独立发动机中。
[0016]燃料供应系统100可包括储罐12，该储罐用于储存液体形式的气体燃料。例如，天然气可以液化为液态天然气(LNG)，并且储罐12可以是用于储存液态天然气的加压低温罐。气体管线14可以联接到发动机10和储罐12，以用于将天然气从储罐12提供到发动机10。因此，燃料供应系统100可以依靠发动机10与储罐12内部的压力之间的压力差，以引起天然气从储罐12流出到发动机10。此外，在引入到发动机10的进气部件之前，热交换器14可以加热液态天然气以将气体管线14中的液态天然气转换为气体。因此，天然气可以压缩的形式作为压缩天然气(CNG)提供给发动机10的进气部件。应理解，储罐12可以是用于储存任何类型的液化气体燃料的任何类型的储罐。
[0017]燃料供应系统100还可包括储罐液位指示器18，该储罐液位指示器用于指示储罐12中的液化气体燃料(例如，液态天然气)的液位。在示例性实施例中，储罐液位指示器18可包括燃料仪表，所述燃料仪表具有指示器标记(例如，空和满指示器标记)以及用于指向指示器标记以指示储罐12中的液化气体燃料的液位的指针等。例如，当储罐12中的液化气体燃料的液位降低到空状态时，储罐液位指示器18可以将指针指向空指示器标记。在其它实施例中，储罐液位指示器18可包括用于指示储罐12的空状态和/或满状态的二元机构，例如灯。例如，当储罐12中的液化气体燃料的液位降低到空状态时，储罐液位指示器18可以激活指示储罐12为空的灯。在一个实施例中，空状态可包括储罐12中的液位大于零(0)的液化气体燃料。例如，空状态可对应于在燃料供应系统100中的燃料(例如，天然气)的压力降低到用于维持燃料流向发动机10的最小阈值以下时储罐12中剩余的液化气体燃料的液位。应理解，储罐液位指示器18可以是用于指示储罐中的任何类型的液化气体燃料的液位的任何类型的液位指示器。
[0018]如图1中还示出的，燃料供应系统100可包括液位传感器20和压力传感器22。液位传感器20可以联接到储罐12以用于测量储罐12中的液化气体燃料的液位。液位传感器20可以是用于测量液位的任何类型的传感器或装置，包括例如电容式传感器、电阻传感器、基于磁簧开关的浮子、电光传感器、电导率传感器、压差传感器、超声传感器或压电传感器。压力
传感器22可以测量燃料供应系统100中的燃料(例如，天然气)的压力。例如，压力传感器22可以邻近发动机10的进气部件定位，以用于测量进入发动机10的天然气的压力。然而，压力传本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于内燃发动机(10)的气体燃料供应系统(100)，包括：储罐(12)，所述储罐用于储存液化气体燃料并且将所述燃料供应到所述发动机(10)；液位传感器(20)，所述液位传感器用于测量所述储罐(12)中的液化气体燃料的液位值；压力传感器(22)，所述压力传感器用于测量所述燃料供应系统(100)中的气体燃料的压力值；以及控制器(204)，所述控制器被配置成：监测所述压力传感器(22)的指示所述压力值的压力信号(208)和所述液位传感器(20)的指示所述液位值的储罐液位信号(210)；在所述压力值指示所述储罐(12)为空时存储所述液位值；在所述压力值或所述液位值指示所述储罐(12)为满时存储所述液位值；以及基于存储的液位值确定校准的液位范围。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述校准的液位范围是空液位值与满液位值之间的范围。3.根据任一前述权利要求所述的系统，其中所述控制器(204)还被配置成：在所述压力值降低到最小阈值以下时，确定所述压力值指示所述储罐(12)是空的。4.根据权利要求3所述的系统，其中所述最小阈值是用于维持气体燃料流向所述发动机(10)的最小压力值。5.根据任一前述权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：