发动机系统和操作发动机的方法

发动机系统和操作发动机的方法
【专利摘要】本发明的一个实施方案为用于操作发动机的独特方法。另一个实施方案为独特的发动机系统。其它实施方案包括用于发动机与发动机系统的设备、系统、装置、硬件、方法和组合。本申请的其它实施方案、形式、特征、方面、益处和优点将由在此提供的说明书和附图变得显而易见。
【专利说明】发动机系统和操作发动机的方法
发明领域
[0001]本发明涉及发动机，更特别是用经重整的燃料供应的发动机，和操作这些发动机的方法。
[0002]背景
有效使用经重整燃料的发动机系统仍然是受关注的领域。一些现有的系统相对于某些应用具有各种不足、缺陷和缺点。因此，仍需要在该领域中进一步的技术成果。
[0003]概述
本发明的一个实施方案为操作发动机的独特方法。另一个实施方案为独特的发动机系统。其它实施方案包括设备、系统、装置、硬件、方法和发动机与发动机系统的组合。本申请的其它实施方案、形式、特征、方面、益处和优点由在此提供的说明书与附图变得显而易见。
[0004]附图简述
本文描述参考附图，其中相似的附图标记指代相似的部分，遍及所述数个附图，其中: 图1示意性说明根据本发明实施方案的发动机系统的非限制性实例的一些方面。
[0005]详述
为了促进对本发明的原理的理解，现在将参考【专利附图】

【附图说明】的实施方案，并用具体语言描述所述实施方案。但是应理解本发明的某些实施方案的说明和描述不旨在限制本发明的范围。此外，说明和/或描述的实施方案的任何改变和/或修改预期在本发明的范围内。此夕卜，如本文所说明和/或描述的，如本发明所属领域技术人员通常想到的，本发明的原理的任何其它应用预期在本发明的范围内。
[0006]参考图1，示意性地描述了根据本发明实施方案的发动机系统10的非限制性实例的一些方面。通过使用重整器产生氢(H2)作为氢辅助贫燃操作(hydrogen assisted leanoperation)方案的一部分,将发动机系统10配置用于降低的NOx排放。发动机系统10包括发动机12和燃料输送系统14。在一种形式中，发动机12为内燃机,例如,火花点火活塞式发动机。在其它实施方案中，发动机12可采取其它形式，例如，燃气涡轮发动机，或另一种类型的往复式发动机。发动机12尤其包括空气入口 16和燃烧室18。在多个实施方案中，进气系统16可通过压缩机(未显示)加压，例如，涡轮增压器、增压器和/或任何其它类型的压缩机。在一种形式中，燃烧室18为预燃烧室，其布置在一个或多个主燃烧室的上游并与一个或多个主燃烧室流体连通，例如活塞式燃烧室，或例如在燃气涡轮发动机燃烧室内或与其偶联的预燃烧区。在其它实施方案中，燃烧室18可为或包括一个或多个主燃烧室，例如，主要活塞式发动机燃烧室或主要燃气涡轮发动机燃烧室。
[0007]在一种形式中，燃料输送系统14为辅助燃料输送系统，其在发动机12运行期间将由发动机12消耗的的燃料的仅一部分输送到发动机12，而燃料余量通过主要燃料系统(未显示)提供。在其它实施方案中，燃料输送系统14可在发动机12运行期间供应由发动机12消耗的大部分或所有燃料。在一种形式中，燃料输送系统14包括压缩机20，压缩机20操作用于从氧化剂源22接收氧化剂；燃料流量控制阀24，控制阀24操作用于从燃料源26、汇合室32和重整器34接收和调节燃料流。在一种形式中，氧化剂源22为通过发动机12压缩机(未显示)(例如用于加压发动机空气入口 16的压缩机)加压的空气。压缩机20配置用于将氧化剂的压力提高到发动机空气入口的压力以上。在其它实施方案中，氧化剂源22可为(例如且不限于)环境空气或富氧空气或富氮空气。在一种形式中，燃料源26为加压燃料源，例如和不限于压缩天然气(CNG)。在其它实施方案中，可使用其它燃料，例如其它烃燃料，经加压或未加压。当燃料源26未经加压时，可包括泵或压缩机用于加压从燃料源26接收的燃料。将燃料流量控制阀24配置用于控制提供到燃料输送系统14(或更特别地，到重整器34)的燃料的量。在实施方案中，当燃料源26未经加压时，燃料流量控制阀24可包括泵或压缩机或可为泵或压缩机。
[0008]汇合室32与压缩机20和燃料流量控制阀24的输出流体连通，并配置用于接收和组合燃料和氧化剂，和将包含燃料和氧化剂两者的进料混合物排出。提供到重整器34的氧:碳摩尔比(基本上与在预期操作条件下的体积比相同)可随应用的需要改变，可为(例如和不限于)0.5-2 ο氧化剂的相应氧含量可为(例如和不限于)5%-50%摩尔比(例如，体积比)。将重整器34配置用于接收进料混合物和用于将进料混合物重整为具有可燃物的经重整燃料，可燃物主要包括氢(H2)和一氧化碳(CO)，以及甲烷逸出，例如.25%-3%，和痕量的高级烃逸出，例如乙烷。经重整的燃料的总可燃物含量，与刚才上文的相应范围有关，可为(例如和不限于)接近0%-约80%的范围。在多个实施方案中，不同比例的其它气体可按不同的量包括在经重整的燃料内，例如，取决于供应到重整器34的进料流的氧化剂/燃料比率，包括(例如和不限于)氮(N2)、二氧化碳(CO2),还有少量的蒸汽。汇合室32的形式可随应用的需要改变。例如，在一种形式中，汇合室32为将氧化剂流与燃料流连接的简单管道连接。在多个实施方案中，可使用构造用于将氧化剂流与燃料流组合(带有或者没有混合)的任何装置。在一些实施方案中，可使用混合室，例如，其具有旋流叶片以将流混合，例如，作为汇合室32的一部分或布置于汇合室32的下游。
[0009]重整器34与汇合室32流体连通，并操作用于从汇合室32接收燃料和氧化剂。在一种形式中，重整器34为具有催化剂36的催化反应器。催化剂36可为适于用氧化剂重整气态烃燃料的任何催化剂。一些适合的催化剂包括(例如和不限于)包括VIII族贵金属例如Pd、Pt、Rh、Ir、Os和Ru的活性物质。载体可与催化剂一起使用，例如，高表面积载体，包括(例如和不限于)稳定化的氧化铝、氧化锆和/或二氧化硅-氧化铝。还可使用催化剂载体，例如和不限于在固定床装置中的丸粒，或经涂布的整体式或蜂窝状载体，例如，由金属或耐热材料形成。一个适合的耐热材料为堇青石。在一个具体形式中，重整器34为催化部分氧化(CPOX)重整器，其配置用于使用催化剂36用氧化剂重整燃料。在其它实施方案中，可使用其它类型的重整器。燃烧室18与重整器34流体连通。温度传感器38布置于重整器34下游。将温度传感器38配置用于感测经重整燃料在其退出重整器34之后的温度。传感线路40将温度传感器38电偶联至燃料流量控制阀24。在其它实施方案中，传感线路40可为光学或无线连接。将燃料流量控制阀24配置用于控制供应到重整器34的燃料的量，基于离开重整器34的气体(例如，经重整的燃料)的温度。
[0010]在多个实施方案中，燃料输送系统14包括一个或多个另外的组件，其可包括一个或多个冷却器42、连接点44、止回阀46、连接点48、止回阀50、阀52、阀54、起动加热系统67和一个或多个加热器80。将冷却器42配置用于降低重整器34的经重整燃料输出的温度。在一种形式中，冷却器42为换热器,其通过发动机12冷却剂冷却。在其它实施方案中，冷却器42可为空气冷却换热器，或可为一个或多个其它类型的冷却系统。在如此装备的实施方案中，燃烧室18与冷却器42流体连通，并配置用于从冷却器42接收冷却的经重整燃料。
[0011]发动机空气入口 16与阀52流体连通，其与重整器34和冷却器42经由连接点44流体连通。在一种形式中，阀52为背压调节阀。在其它实施方式中，阀52可为一个或多个任何类型的阀。连接点44操作用于允许由重整器34排出的经重整燃料的一些或全部从燃烧室18排出并将经重整燃料的排出量经由阀52引导至另一个位置，例如至发动机空气入口 16，至发动机排气装置(未显示)，至大气或至另一个排出位置，包括装置或应用。
[0012]阀54与燃料供应26和连接点48流体连通。连接点48与燃烧室18经由止回阀50流体连通。将阀54配置用于选择性地将未重整的燃料提供至燃烧室18。将止回阀46配置用于阻止未重整燃料向连接点44回流，从而阻止未重整燃料向重整器34和阀52回流。将止回阀50配置用于阻止从燃烧室18至燃料输送系统14内的回流。
[0013]起动加热系统67与汇合室32流体连通，并配置用于将从汇合室32接收的进料混合物加热至足够的温度，以在燃料和氧化剂暴露于重整器34中的催化剂36时实现燃料和氧化剂的催化自燃，以起动重整器34。起动加热系统67包括具有阀部件70和阀部件72的起始控制阀69 ;和进料混合物加热器74。在一种形式中，阀部件70和72为组合的阀部件或系统的部分。阀部件70和72的入口在汇合室32的下游并流体偶联至汇合室32。阀部件70的出口流体偶联至重整器34，用于将进料混合物提供到重整器34的催化剂36。阀部件72的出口流体偶联至进料混合物加热器74的入口。在一种形式中，起始控制阀69为三通阀，其操作阀部件70和72以将进入阀69的流从汇合室32直接地和/或经由进料混合物加热器74引导进入催化反应器34。或者认为可使用其它阀装置，例如一对单独的起始控制阀，来代替具有阀部件70和72的起始控制阀69。
[0014]进料混合物加热器74包括加热体76和布置为与加热体76邻接的流动盘管78。进料混合物加热器74的出口流体偶联至重整器34，用于将经加热的进料混合物提供到催化剂36。在正常操作模式下，阀部件70和72将所有进料混合物直接引导到重整器34。在起动模式下，将进料混合物引导通过进料混合物加热器74，经过流动盘管78，然后由加热体76加热。在一种形式中，将所有进料混合物引导经过进料混合物加热器74，但是在其它实施方案中，可加热更少的量，和可将一些进料混合物直接从汇合室32通到重整器34。
[0015]将进料混合物加热器74配置用于通过加热从进料混合物加热器74提供到催化反应器34的进料混合物来“点燃”催化反应器34的催化剂36 (引发燃料和氧化剂的催化反应)。在一种形式中，通过进料混合物加热器74将进料混合物加热到进料混合物的催化自燃温度以上的预热温度(催化自燃温度为经催化剂例如催化剂36引发反应的温度)。一旦点燃催化剂36，发生在催化剂36的放热反应将催化反应器34的温度保持在受控水平，基于供应到催化剂36的燃料和氧化剂的量。此外，一旦点燃催化剂36，可不必再加热进料混合物，在此情况下，将阀部件70和72布置用于将所有进料混合物直接引导至催化反应器34，绕过进料混合物加热器74。在一些实施方案中，当发动机12未操作但需要快速起动时，可将进料混合物加热器74保持在“开”的位置。
[0016]将加热器80布置为与催化反应器34邻接，并配置用于加热催化剂36。在一种形式中，还将加热器80配置用于将催化剂36保持在预热温度，所述预热温度处于或高于供应到反应器34的进料混合物的催化自燃温度。可在发动机12未操作但是需要快速起动时的时间内保持该预热温度。一些实施方案可使用起动加热系统67和加热器80中任一个或两者。在其它实施方案中，或者认为可使用另一个加热器82，作为起动加热系统和加热器80的替代或补充，例如，在催化反应器34上游侧邻接布置的加热器82。可使用这种排布来将热量更直接地供应到催化剂36，以在催化反应器34的上游部分引发进料混合物的催化反应。
[0017]在一种形式中，加热器74、80和82为电加热器，但是或者认为在其它实施方案中，可使用间接或直接式燃烧加热器，作为电加热器的补充或替代。此外，尽管本实施方案使用进料混合物加热器74和加热器80两者来快速点燃催化剂上的进料混合物，但或者认为在其它实施方案中，可使用仅一个这种加热器，或可使用更大数量的加热器。
[0018]运行期间，氧化剂(例如空气)被压缩机20加压，并由此排出到汇合室32。将燃料从燃料供应26经由阀24输送到汇合点，阀24控制燃料的流速。氧化剂和燃料在汇合室32组合，并被引导至重整器34。在发动机系统10的起动周期期间，将加热体76激活，并通过控制系统(未显示)将阀部件70和72激活，来引导燃料和氧化剂经过进料混合物加热器74。在多个实施方案中，可将一些或所有的燃料和氧化剂进料流引导经过进料混合物加热器74。加热体76将热量添加到进料流，以将它的温度提高到催化自燃温度，即，足以使进料流在与催化剂36接触时催化自燃的温度。催化自燃温度可随使用的催化剂类型和催化剂的寿命改变。例如，使用一些催化剂，例如本文提到的那些中的至少一些，催化自燃温度在催化剂寿命开始时可为300°C，但是接近催化剂寿命末尾时可为450°C。在多个实施方案中，可使用一个或多个加热器80和82来将催化剂和/或进料流加热到足以使进料流催化自燃的温度。
[0019]在重整器34中使用催化剂36重整燃料和氧化剂。温度传感器38感测离开重整器36的经重整燃料的温度。将来自温度传感器38的温度数据经由传感线路40传输到流量控制阀24。阀24基于感测的温度控制燃料流量，并从而控制氧化剂/燃料混合物，由此将催化剂36保持在期望的温度。然后将离开重整器34的经重整燃料通过冷却器42冷却和经由连接点44和48以及止回阀46和50排出到燃烧室18。
[0020]在一些情况下，例如发动机系统10的冷起动，可期望通过将未重整燃料供应到燃烧室18来起动发动机12，然后在重整器34达到重整燃料的能力时从未重整燃料转变为经重整的燃料。例如，在一些情况下，经由流量控制阀54将燃料从燃料供应26供应到燃烧室。可在发动机12起动之前、期间或之后起动重整器34，使用起动加热系统67和加热器80和82中的一个或多个，例如，取决于实施方案和具体应用的需要，和具体起动周期的需要，例如，冷起动相对于热起启。阀24、52和54形成阀系统，该阀系统配置用于在以下之间转换:供应到燃烧室18的100%未重整燃料和0%经重整燃料与供应到燃烧室18的0%未重整燃料和100%经重整燃料。当重整器34起动时，例如能够使进料混合物催化自燃时，通过控制系统(未显示)控制，阀24、52和54先按未重整燃料的形式供应100%的输送到燃烧室18的燃料，具有0%经重整燃料；然后转换到将100%经重整燃料和0%未重整燃料供应至燃烧室18。在一种形式中，转换为逐渐的连续过程。在其它实施方案中，转换可为突然转换或逐步转换。在任一情况下，在转换期间，在一些实施方案中，可将过量的经重整燃料排出，例如，到发动机空气入口 16，绕过燃烧室18，例如直到完全转换为100%经重整燃料供应到燃烧室。在其它实施方案中，在起动周期期间，阀24、52和54可调整经重整和未重整的燃料的流量，不产生过量的经重整燃料。在起动周期期间，在转变为用经重整的燃料供应燃烧室18之前、期间和之后，可改变压缩机20的输出以控制氧化剂的流速。压缩机20的输出还可在发动机12正常运行期间相应于经重整燃料的需求而改变。
[0021]在一种形式中，在发动机12正常运行期间，例如，在发动机12已经起动和已经达到稳态运行之后，用100%经重整燃料供应燃烧室18。在其它实施方案中，可将经重整燃料和未重整燃料的混合物供应到燃烧室18。
[0022]在多个实施方案中，燃料输送系统14控制经重整燃料的输出，通过经由控制系统(未显不)改变压缩机20的输出以及改变由阀24输送的燃料的量。在一些实施方案中，压缩机20下游的阀(未显示)可用于对较高或较低流量需求能更快地反应。在一些实施方案中，阀可在较低的发动机12操作点下排出过量的流量，例如，至入口 16、至大气或至发动机12排气装置。在这些实施方案中，对于从燃料输送系统14更多输出的需求，可关闭阀以减少或消除排出。对于从燃料输送系统14降低输出的需求，阀可增加排出的氧化剂的量。
[0023]在一些实施方案中，对于发动机12，期望快速改变操作点，例如，以相当快速地从低功率转换到高功率或从高功率转换到低功率。在特定的发动机12配置能比特定的燃料输送系统14最大响应速率更快速地改变操作点的情况下，可将燃料输送系统14的一些实施方案配置用于在特定的操作点或操作点范围产生过量的经重整燃料，以提供操作余量。在这些实施方案和情况中，可将过量经重整燃料排出，例如，经由阀52到空气入口 16，绕过燃烧室18。在这些实施方案中，在重整器34和空气入口 16之间流体连通的阀52配置用于控制到燃烧室18的经重整燃料的流量，通过将经重整燃料的一部分绕行到空气入口 16，从而将经重整燃料流的那部分从燃烧室18转移。
[0024]在一些实施方案中，将阀52配置用于提高经重整燃料的排出量，与发动机功率输出的减少相对应；和配置用于减少经重整燃料的排出量，与发动机功率输出增加相对应。因此，例如，如果命令发动机12输出增加，则排出到空气入口 16的经重整燃料的流量将由阀52在控制系统(未显示)的引导下减少，从而增加输送到燃烧室18的经重整燃料的量。另一方面，如果命令发动机12输出减少，则排出到空气入口 16的经重整燃料的流量将由阀52在控制系统的引导下增加，从而减少输送到燃烧室18的经重整燃料的量。因此，经重整燃料供应到燃烧室18的部分相对于经重整燃料供应到空气入口 16的部分的比率可改变，使得燃料输送系统14能更快速地响应于发动机12的操作点(例如，功率输出)变化，而且在一些实施方案中对催化剂36没有不利影响，例如，以其它方式，通过比燃料输送系统14可易于响应更快速地尝试跟随对经重整燃料的需求，造成偏离设计的瞬变条件(会有不利影响)。在一些实施方案中，通过避免偏离设计的瞬变条件，在偏离设计的瞬变条件下运行对催化剂36寿命的不利影响可减少或消除。此外，在一些实施方案中，通过控制经重整燃料排出到例如空气入口 16的流量以更快速地响应变化需求的能力可提高燃料输送系统14响应它变化条件的能力，例如在燃料组成、湿度或发动机或发动机系统部件输出方面的改变。
[0025]在一些实施方案中，可期望限制供应到空气入口 16的经重整燃料的量，在此情况下，在所选的发动机12操作点处或以上，可将燃料输送系统14配置用于不将经重整的燃料供应到空气入口 16。在一些实施方案中，这可为发动机的最大功率操作点，在该操作点以下，经由阀52将经重整的燃料供应到空气入口 16，例如，与发动机12的输出成比例，在更低的功率点，有更大量的经重整燃料提供到空气入口 16。在其它实施方案中，在其它所选的发动机12操作点处或以上，可将燃料输送系统14配置用于不将经重整的燃料供应到空气入口 16。在一些实施方案中,例如,一旦达到稳定的发动机运行,可将燃料输送系统配置用于减少或终止经重整燃料流动到空气入口 16。
[0026]本发明的实施方案包括一种操作发动机的方法，其包含:向所述发动机的燃烧室提供燃料；使用所述燃料起动所述发动机；起动重整器，其中将所述重整器配置用于重整至少一些所述燃料；将供应燃料到所述燃烧室转换为供应经重整的燃料；和提供仅经重整的燃料到所述燃烧室。
[0027]在一个改进中，所述燃烧室为预燃烧室。
[0028]在另一个改进中，所述转换在所述重整器已经达到催化自燃温度后进行。
[0029]在又一个改进中，所述发动机为内燃机。
[0030]在又一个改进中，所述燃料为天然气。
[0031]在又一个改进中，所述重整器为催化部分氧化(CPOX)重整器。
[0032]本发明的实施方案包括一种操作发动机的方法，其包含:操作重整器以重整燃料；在发动机运行期间，将所述经重整的燃料的第一部分供应到所述发动机的燃烧室；将所述经重整的燃料的第二部分排出；其中所述第一部分和所述第二部分以第一比率供应到相应的燃烧室和排出位置；改变发动机操作条件；和将所述第一部分和所述第二部分以第二比率供应到相应的燃烧室和排出位置，与所述发动机操作条件的变化相对应。
[0033]在一个改进中，所述燃烧室为预燃烧室。
[0034]在另一个改进中，所述发动机为内燃机。
[0035]在又一个改进中，所述燃料为天然气。
[0036]在又一个改进中，在所选发动机操作点处或以上，不将经重整的燃料供应到所述排出位置。
[0037]在又一个改进中，所述所选发动机操作点为最大功率操作点。
[0038]在又一个改进中，所述重整器为催化部分氧化(CPOX)重整器。
[0039]本发明实施方案中的一种发动机系统，其包含:发动机；操作用于加压氧化剂的压缩机；与所述压缩机和燃料源流体连通的重整器，其中将所述重整器配置用于接收所述氧化剂和从所述燃料源接收的燃料，并重整所述燃料；与所述重整器流体连通的冷却器，其配置用于降低所述重整器的经重整燃料输出的温度；和与所述冷却器流体连通的所述发动机的燃烧室，其中将所述燃烧室配置用于从所述冷却器接收所述冷却的经重整燃料。
[0040]在一个改进中，所述重整器为催化部分氧化(CPOX)重整器。
[0041]在另一个改进中，所述燃烧室为预燃烧室。
[0042]在又一个改进中，所述发动机为活塞式发动机。
[0043]在又一个改进中，所述发动机系统进一步包含发动机空气入口，其中所述压缩机配置用于将所述氧化剂的压力提高到所述发动机空气入口的压力以上。
[0044]在又一个改进中，所述发动机系统进一步包含发动机空气入口和在所述重整器和所述空气入口之间流体连通的阀，其中将所述阀配置用于通过排出所述经重整燃料的一部分到所述空气入口来控制所述经重整燃料到所述燃烧室的流量。
[0045]在又一个改进中，将所述阀配置用于提高所述经重整燃料的排出量，与发动机功率输出减少相对应；且其中将所述阀配置用于减少所述经重整燃料的排出量，与发动机功率输出增加相对应。
[0046]在又一个改进中，所述发动机系统进一步包含阀，所述阀配置用于控制供应到所述重整器的燃料的量。
[0047]在又一个改进中，所述发动机系统进一步包含温度传感器，所述温度传感器配置用于感测离开所述重整器的经重整燃料的温度，其中将所述阀配置用于根据离开所述重整器的经重整燃料的温度来控制供应的燃料的量。
[0048]在又一个改进中，所述发动机系统进一步包含阀系统，所述阀系统配置用于在以下之间转换:供应到所述燃烧室的100%未重整燃料和0%经重整燃料与供应到所述燃烧室的0%未重整燃料和100%经重整燃料。
[0049]在又一个改进中，所述重整器包括催化剂，还包含加热系统，所述加热系统配置用于在所述发动机起动之前、期间或之后加热所述催化剂到催化自燃温度。
[0050]本发明的实施方案包括一种发动机系统，其包含:发动机；重整器，其配置用于接收氧化剂和燃料，并使用所述氧化剂重整所述燃料；与所述重整器流体连通的所述发动机的燃烧室，其中将经重整的燃料接收入所述燃烧室内；和阀系统，其配置用于在以下之间转换:供应到所述燃烧室的100%未重整燃料和0%经重整燃料与供应到所述燃烧室的0%未重整燃料和100%经重整燃料。
[0051]本发明的实施方案一种发动机系统，其包含:发动机；重整器，其配置用于接收氧化剂和燃料，并使用所述氧化剂重整所述燃料；与所述重整器流体连通的所述发动机的燃烧室，其中将经重整的燃料接收入所述燃烧室内；发动机空气入口 ；和在所述重整器和所述空气入口之间流体连通的阀，其中将所述阀配置用于通过排出所述经重整燃料的一部分来控制所述经重整燃料到所述燃烧室的流量。
[0052]在一个改进中，将所述阀配置用于提高所述经重整燃料的排出量，与发动机功率输出减少相对应；且其中将所述阀配置用于减少所述经重整燃料的排出量，与发动机功率输出增加相对应。
[0053]虽然已经结合目前认为最实用和优选的实施方案来描述本发明，但应理解本发明不限于公开的实施方案，而是相反地，其旨在覆盖包括在所附权利要求的宗旨和范围内的各种修改和等价安排，所述范围与最宽泛的解释一致，以在法律允许下包含所有这些修改和等价结构。此外应理解，虽然在以上描述中使用单词“可优选”、“优选地”或“优选的”表明可能更期望如此描述的特征，但是其可能不是必要的，而且缺乏所述特征的任何实施方案可预期在本发明的范围内，所述范围由下文权利要求限定。在阅读权利要求时，预期当使用词语例如“一个”、“至少一个”和“至少一部分”时，不旨在将权利要求限制为仅一个物品，除非在权利要求中明确声明相反情况。此外，当使用用语“至少一部分”和/或“一部分”时，所述物品可包括一部分和/或整个物品，除非明确声明相反情况。
【权利要求】
1.一种操作发动机的方法，其包含: 向所述发动机的燃烧室提供燃料； 使用所述燃料起动所述发动机； 起动重整器，其中将所述重整器配置用于重整至少一些所述燃料； 将供应燃料到所述燃烧室转换为供应经重整的燃料；和 提供仅经重整的燃料到所述燃烧室。
2.权利要求1的方法，其中所述燃烧室为预燃烧室。
3.权利要求1的方法，其中所述转换在所述重整器已经达到催化自燃温度后进行。
4.权利要求1的方法，其中所述发动机为内燃机。
5.权利要求1的方法，其中所述燃料为天然气。
6.权利要求1的方法，其中所述重整器为催化部分氧化(CPOX)重整器。
7.一种操作发动机的 方法，其包含: 操作重整器以重整燃料； 在发动机运行期间，将所述经重整的燃料的第一部分供应到所述发动机的燃烧室； 将所述经重整的燃料的第二部分排出；其中所述第一部分和所述第二部分以第一比率供应到相应的燃烧室和排出位置； 改变发动机操作条件；和 将所述第一部分和所述第二部分以第二比率供应到相应的燃烧室和排出位置，与所述发动机操作条件的变化相对应。
8.权利要求7的方法，其中所述燃烧室为预燃烧室。
9.权利要求7的方法，其中所述发动机为内燃机。
10.权利要求7的方法，其中所述燃料为天然气。
11.权利要求7的方法，其中在所选发动机操作点处或以上，不将经重整的燃料供应到所述排出位置。
12.权利要求11的方法，其中所述所选发动机操作点为最大功率操作点。
13.权利要求7的方法，其中所述重整器为催化部分氧化(CPOX)重整器。
14.一种发动机系统,其包含: 发动机； 操作用于加压氧化剂的压缩机； 与所述压缩机和燃料源流体连通的重整器，其中将所述重整器配置用于接收所述氧化剂和从所述燃料源接收的燃料，并重整所述燃料； 与所述重整器流体连通的冷却器，其配置用于降低所述重整器的经重整燃料输出的温度；和 与所述冷却器流体连通的所述发动机的燃烧室，其中将所述燃烧室配置用于从所述冷却器接收所述冷却的经重整燃料。
15.权利要求14的发动机系统，其中所述重整器为催化部分氧化(CPOX)重整器。
16.权利要求14的发动机系统，其中所述燃烧室为预燃烧室。
17.权利要求14的发动机系统，其中所述发动机为活塞式发动机。
18.权利要求14的发动机系统，其进一步包含发动机空气入口，其中所述压缩机配置用于将所述氧化剂的压力提高到所述发动机空气入口的压力以上。
19.权利要求14的发动机系统，其进一步包含发动机空气入口和在所述重整器和所述空气入口之间流体连通的阀，其中将所述阀配置用于通过排出所述经重整燃料的一部分到所述空气入口来控制所述经重整燃料到所述燃烧室的流量。
20.权利要求19的发动机系统，其中将所述阀配置用于提高所述经重整燃料的排出量，与发动机功率输出减少相对应；且其中将所述阀配置用于减少所述经重整燃料的排出量，与发动机功率输出增加相对应。
21.权利要求14的发动机系统，其进一步包含阀，所述阀配置用于控制供应到所述重整器的燃料的量。
22.权利要求20的发动机系统，其进一步包含温度传感器，所述温度传感器配置用于感测离开所述重整器的经重整燃料的温度，其中将所述阀配置用于根据离开所述重整器的经重整燃料的温度来控制供应的燃料的量。
23.权利要求14的发动机系统，其进一步包含阀系统，所述阀系统配置用于在以下之间转换:供应到所述燃烧室的100%未重整燃料和0%经重整燃料与供应到所述燃烧室的0%未重整燃料和100%经重整燃料。
24.权利要求14的发动机系统，其中所述重整器包括催化剂，还包含加热系统，所述加热系统配置用于在所述发动机起动之前、期间或之后加热所述催化剂到催化自燃温度。
25.—种发动机系统,其包含: 发动机； 重整器，其配置用于接收氧化剂和燃料，并使用所述氧化剂重整所述燃料； 与所述重整器流体连通的所述发动机的燃烧室，其中将经重整的燃料接收入所述燃烧室内；和 阀系统，其配置用于在以下之间转换:供应到所述燃烧室的100%未重整燃料和0%经重整燃料与供应到所述燃烧室的0%未重整燃料和100%经重整燃料。
26.—种发动机系统,其包含: 发动机； 重整器，其配置用于接收氧化剂和燃料，并使用所述氧化剂重整所述燃料； 与所述重整器流体连通的所述发动机的燃烧室，其中将经重整的燃料接收入所述燃烧室内； 发动机空气入口 ；和 在所述重整器和所述空气入口之间流体连通的阀，其中将所述阀配置用于通过排出所述经重整燃料的一部分来控制所述经重整燃料到所述燃烧室的流量。
27.权利要求26的发动机系统，其中将所述阀配置用于提高所述经重整燃料的排出量，与发动机功率输出减少相对应；且其中将所述阀配置用于减少所述经重整燃料的排出量，与发动机功率输出增加相对应。
【文档编号】B01J8/00GK103747862SQ201280037174
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2012年6月26日 优先权日:2011年6月30日
【发明者】M.V.斯科托 申请人:Lg 燃料电池系统有限公司