用于机动车辆的油箱系统及用于油箱系统的操作方法

摘要

本发明列举了一种用于机动车辆的油箱系统(1)以及用于该油箱系统(1)的操作方法。油箱系统(1)包括用于天然气的第一压缩气体容器(2)和用于天然气和/或液化气的第二压缩气体容器(3)。

说明书

技术领域

本发明涉及用于机动车辆的油箱系统，包括设计成填充有天然气的至少 一个第一压缩气体容器。本发明还涉及用于所述类型油箱系统的操作方法， 在该方法中，油箱系统的至少一个第一压缩气体容器填充有天然气。

背景技术

长期以来，利用天然气操作的车辆已经为人所知。尽管在价格和环境相 容性方面，天然气均优于汽油和柴油两者，但利用天然气操作的车辆在全部 已注册车辆的总数中仅占据微不足道的部分。这具体地是因为用于天然气的 燃料供应站明显地少于用于汽油和柴油的燃料供应站这一事实，因此车主想 转换到天然气的意愿非常低。

为解决所述问题，从日本专利2002257618A已知油箱能够填充天然气 （CNG-压缩天然气）或液化气（LPG-液化石油气）。虽然这样增强了车辆的 适应性，但这也要基于某些条件。例如，天然气在大约200bar的压力下存 储，而液化气在大约10到15bar的压力下存储。这意味着填充天然气的油 箱不能轻易地再填充液化气。这仅在油箱中的压力已降至10到15bar以下 时是可能的。如所清楚明了的，由此，看似获得的适应性在实践中是非常受 限的。

此外，用天然气且还用汽油两者来操作车辆是众所周知的。为此，所述 车辆具有大约10到15升存储容量的单独的油箱。虽然这样可以受益于非常 密集的用于汽油的燃料供应站网络，但为此需要提供具有单独的管线、泵等 等的完整汽油箱系统，这首先限制了谈到的车辆中的空间可用性，并且其次 导致这样的车辆的增加的购买成本。因此，潜在用户很少购买这样的车辆。

发明内容

因此，本发明的目的是列出一种改进的油箱系统以及改进的用于该油箱 系统的操作方法。具体地，寻求增大气体操作车辆在日常使用中的适应性并 由此明显地增大使用者的接受性，而不需要单独的汽油箱。

通过前文部分中所述类型的油箱系统来实现本发明的目的，该油箱系统 包括被设计成填充有天然气和/或液化气的至少一个第二压缩气体容器。

此外，通过前文部分中所列举的类型的方法来实现本发明的目的，在该 方法中，油箱系统的至少一个第二压缩气体容器填充有天然气和/或液化气。

这样，即使当相当数量的天然气仍储存在车辆中、具体地储存在第一压 缩气体容器中时，车辆可以加注液化气燃料。不言而喻地，两个压缩气体容 器也可以都只填充天然气。藉此，通过所陈述措施，至少明显地增大了车辆 的适应性并由此提高了使用者的接受性，而不需要单独的用于汽油的油箱系 统。

本发明的进一步有利的实施方式和改进方案从从属权利要求以及结合 附图从说明书中将变得清楚。

可取地，所述至少一个第二压缩气体容器小于所述至少一个第一压缩气 体容器。由此，促进了第二压缩气体容器的快速排空，并因而促进了用液化 气及早续加燃料的可能性。然而不言而喻地，第一和第二压缩气体容器也可 以具有相同尺寸，或者甚至第二压缩气体容器可以大于第一压缩气体容器。 这样，能够增大以液化气操作的车辆的范围。

有利地，第二压缩气体容器包括在其上部区域中的第一抽气管和在其下 部区域中的第二抽气管。如果天然气和液化气的混合物储存在第二压缩气体 容器中，则可以从第二压缩气体容器针对性地通过两个抽气管来抽取天然气 或液化气。由于不同的比重，天然气聚集在压缩气体容器的上部区域中，而 液化气聚集在下部区域中。

此外有利地，至少一个第二压缩气体容器包括高度可调的抽气管。这是 从第二压缩气体容器针对性地抽取天然气或液化气的另一可能性。如果抽气 管处于第二压缩气体容器的上部区域中，则抽取天然气，而如果抽气管处于 下部区域中，则抽取液化气。

可取地，至少一个第一压缩气体容器和至少一个第二压缩气体容器包括 分开的抽气管。这样，可以针对性地排空特定的压缩气体容器。

此外可取地，至少一个第一压缩气体容器分配用于天然气的加注口颈， 至少一个第二压缩气体容器分配用于天然气的加注口颈以及用于液化气的 加注口颈。这里优选地，仅提供单个用于天然气的加注口颈用于两个压缩气 体容器。这样，可以利用用于天然气和液化气的不同的连接系统。

此外可取地，油箱系统包括布置在与至少一个第二压缩气体容器相连的 抽提管线的路线中的流体分离器。这样，可以防止将天然气和液化气以混合 形式引导离开油箱系统，因为在流体分离器中分离出液化气。

有利地，至少一个第二压缩气体容器包括加热设备。这样，能够从第二 压缩气体容器以气态蒸发和抽取液化气。加热设备可例如是电操作的。

然而，此外在本情况中特别有利地，加热设备被设计用于联接到内燃机 和/或燃料电池。加热设备可例如设计成联接到内燃机的和/或燃料电池的冷 却系统。此外，加热设备可设计用于联接到内燃机的和/或燃料电池的排气系 统。这样，加热设备不需要消耗附加的能量，因为仅使用了内燃机的和/或燃 料电池的废热。

可取地，优先排空至少一个第二压缩气体容器。这样，不仅能够尽可能 快地执行续加天然气燃料，而且能够尽可能快地执行续加液化气燃料。就此 而论，此外可取地，至少一个第二压缩气体容器的残压降低到低于15bar， 具体地低于5bar。这样，不必完全排空第二压缩气体容器以便允许续加液化 气燃料。

有利地，通过储存在至少一个第一压缩气体容器中的天然气的压力能来 执行至少一个第二压缩气体容器中的减压。这样，第二压缩气体容器的排空 不需要消耗附加的能量。

就此而论，特别有利地，通过由天然气驱动的抽吸射流泵来执行减压。 为此，至少一个第一压缩气体容器连接到抽吸射流泵的推进剂喷嘴，并且至 少一个第二压缩气体容器连接到抽吸射流泵的吸气口。抽吸射流泵包括布置 在在管线中的推进剂喷嘴并且包括混合管，所述混合管布置在推进剂喷嘴的 下游并且形成或连接到在流动路线中定位在推进剂喷嘴出口孔上游的吸气 口。由于所产生的从推进剂喷嘴排出的流体的负压，液体和气体通过吸气口 被抽吸到混合管中。例如，在德国专利DE 198 35 157中公开了所述类型的 抽吸射流泵的示例。

本发明的上述实施方式和改进方案可以以任意期望的方式组合。

附图说明

基于在附图的示意图中所示的示例性实施例，将在下面更为详细地说明 本发明，在图中：

图1示出了示例性的油箱系统的回路框图；

图2示出了具有两个抽气管的压缩气体容器；并且

图3示出了具有高度可调的抽气管的压缩气体容器。

具体实施方式

图1示出了用于机动车辆的油箱系统1，具有第一压缩气体容器2并具 有第二压缩气体容器3。这两个压缩气体容器2和3在各情况中分别分配一 个切断阀4和5。此外，第一压缩气体容器2被分配用于天然气的加注口颈 6，并且第二压缩气体容器3被分配用于天然气的加注口颈6和用于液化气 的加注口颈7。具体地，油箱系统1包括用于天然气的单独的加注口颈6， 该单独的加注口颈6能够用于压缩气体容器2和3两者。此外，油箱系统包 括多路阀8和流体分离器9，流体分离器9布置在与第二压缩气体容器3相 连的抽提管线的路线中。此外，油箱系统1包括另一切断阀10、调压阀11、 分配到第二压缩气体容器3的加热设备13和抽吸射流泵14。这里，第一压 缩气体容器2连接到抽吸射流泵14的推进剂喷嘴，并且至少一个第二压缩 气体容器3连接到抽吸射流泵14的吸气口。如从图1能够看到的，油箱系 统1连接到内燃机12。

所述油箱系统1的功能如下：

在正常操作中，第一压缩气体容器2经由加注口颈6被填充大约200bar 压力下的天然气。为此，打开阀4并且闭合阀10。多路阀8移动到其关闭来 自加注口颈6的管线的位置。

同样地，第二压缩气体容器3能够再次经由加注口颈6被填充天然气。 为此，闭合阀4和10，而打开阀5。另外，多路阀8移动到加注口颈6与第 二压缩气体容器3相连的位置。

替代地或另外地，第二压缩气体容器3能够经由加注口颈7被填充10 到15bar压力下的液化气。这时，多路阀8移动到第二压缩气体容器3与加 注口颈7相连的位置。

在第一示例中，现在采取压缩气体容器2和3两者均被填充天然气的情 况作为起始点。借助于打开阀4和10，能够以本身已知的方式操作内燃机 12，其中通过调压阀11将压力调节到适于内燃机12的值。内燃机12能够 这样运转直到排空第一压缩气体容器2或残压已经下降到大约18bar。

之后，借助于闭合阀4和/或10、打开阀5并且将多路阀切换到流体分 离器9，内燃机12能够从第二压缩气体容器3操作直到同样地排空后者或者 残压已经降低到大约18bar。不言而喻，也可同时从压缩气体容器2和3两 者供应内燃机。

现在，车辆可以再次加注天然气燃料。但是，在所述的状态中，加注液 化气燃料是不可能的，因为第二压缩气体容器3中的压力大约为18bar，由 此，其高于发生液化气燃料加注过程下的压力（大约为10到15bar）。

因此，现在将描述替代方案，其中再次采取压缩气体容器2和3两者均 被填充天然气的情况作为起始点。但是，现在优先排空第二压缩气体容器3。 当所述第二压缩气体容器中的残压大约为18bar时，多路阀8被切换使得抽 吸射流泵14连接到流体分离器9。

在所述状态下，第一压缩气体容器2被排空，但是同样地通过抽吸射流 泵14继续从第二压缩气体容器3抽取天然气。这样，第二压缩气体容器3 中的压力降低到低于15bar，优选地降低到低于10bar并且更优选地降低到 低于5bar。这里，由此通过储存在第一压缩气体容器2中的天然气的压力能 来实现至少一个第二压缩气体容器3中的减压。当第二压缩气体容器3中的 压力已经下降时，如上所述，能够直接经由阀4来进一步排空第一压缩气体 容器2。

现在，第二压缩气体容器3中的压力有利地低于液化气填充过程中的压 力水平。也就是说，现在第二压缩气体容器3也被填充液化气。这样，显著 地增大了油箱系统1的适应性。

如果重新加注液化气燃料，则天然气和液化气的混合物存储在第二压缩 气体容器3中。为能够针对性地从第二压缩气体容器3抽取天然气或液化气， 如图2中所示，第二压缩气体容器3包括在其上部区域中的第一抽气管和在 其下部区域中的第二抽气管。由于不同的比重，现在可以经由阀5a抽取天 然气且经由阀5b抽取液化气。

替代地，第二压缩气体容器3为此还可包括如图3中所示的高度可调的 抽气管15。如果抽气管15位于第二压缩气体容器3的上部区域中，则抽取 天然气，而如果抽气管位于下部区域中，则抽取液化气。

在上述示例中，已经假设油箱系统1被提供用于内燃机12的供给源。 但是，这并不是必需的；例如，代替内燃机12或除内燃机12之外，还可以 提供燃料电池。这里，该油箱系统具体地适用于机动车辆。其具体的优点在 于可利用销售天然气的燃料供应站以及销售液化气的燃料供应站两者。由 此，大大地增强了车辆适应性并由此也增大了使用者的接受性。

在另一变型例中，加热第二压缩气体容器3以便增强液化气的抽出。由 于加热，蒸汽压力上升，并且能够具体地经由同样被提供用于抽出天然气的 管线以气态形式抽取液化气。然后，如图2中所示的分开的抽气管或如图3 中所示的高度可调的抽气管15不是不可或缺的。

可通过与内燃机12和/或燃料电池相联的加热设备13实现该加热。例如， 可利用内燃机12的和/或燃料电池的冷却系统的废热来加热第二压缩气体容 器3。替代地或另外地，还可以利用内燃机12的和/或燃料电池的排气中包 含的能量来加热第二压缩气体容器3。因此，加热设备13可联接到内燃机 12的和/或燃料电池的冷却系统或联接到其排气系统。

最后，应指出，图中的部件可能不是按比例示出，并且图中示出的各个 变型例还可形成独立发明的主题。诸如“右”、“左”、“上”、“下”等空间限 定涉及各个部件的图示位置，并且在列举的位置变化时应适当地在思维上适 应。