CN102348632B - 用于将碳氢燃料喷射到燃料重整器中的燃料喷射系统和燃料喷射方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于将碳氢燃料喷射到用于从碳氢燃料中产生富氢气体的燃料重整器中的燃料喷射系统和燃料喷射方法，其中碳氢燃料作为具有脉动压力的喷雾被喷射到燃料重整器中。

Description

用于将碳氢燃料喷射到燃料重整器中的燃料喷射系统和燃料喷射方法

技术领域

本发明涉及一种用于将氢燃料、尤其是液态碳氢燃料喷射到用于从所述碳氢燃料中产生富氢气体的燃料重整器中的燃料喷射系统和燃料喷射方法，其中所述碳氢燃料被喷雾到该燃料重整器中。

背景技术

富氢气体能够用作中间产物，以最终产生氢气。氢气能够用于许多不同的目的。例如，需要氢气来用于为车辆或其它应用提供电能的燃料电池的运行。氢气可以直接储存在储罐中，然而这种贮藏在技术上很复杂，由于氢气具有爆炸性，这也很危险。因此，通过催化转化从(优选液态的)碳氢燃料中产生富氢气体已被证实是有用的。

对碳氢燃料中含有的碳氢链的催化转化是众所周知的，因此在下文中仅概括地进行描述。通常，该转化以数个连续的步骤来进行，包括：实际重整步骤，在该步骤中，液态碳氢燃料中含有的碳氢链分裂并最终转化为富氢气体，所述富氢气体包括氢气、一氧化碳、二氧化碳、蒸汽以及根据热力学平衡通常还在一定程度上残留的碳氢链。

然后，富氢气体在随后的阶段中以公知的方式、例如通过采用随后阶段的变换反应而被进一步处理以产生所需纯度的氢气，在所述变换反应期间，一氧化碳和水被催化转化为二氧化碳和氢气，并且如果必要，通过应用随后的清洗过程来进行，在所述清洗过程中，富氢气体中的其它不需要的物质(例如剩余的碳氢链)被去除，或者转化成不会对整个氢气生产过程的最终阶段产生的氢气的使用造成危害的化学化合物。

对于该过程的第一步即碳氢燃料到富氢气体的催化转化来说，使用了所谓的燃料重整器。对于燃料重整器的良好运行模式来说，已经表明：碳氢燃料到富氢气体的成功而有效的转化尤其依赖于反应物的成功混合。对于该混合来说，将碳氢燃料喷雾到燃料重整器中被证明是有用的，由此能够实现碳氢燃料的良好的雾化或汽化。

不利地，当在燃料重整器中使用液态碳氢燃料时，难以控制所喷射的碳氢燃料的量并且同时保持高质量的喷雾，所述喷雾质量与雾化或汽化的程度以及与其它反应物像水或蒸汽的混合程度有关。

实际上，燃料重整器需要在宽的燃料流量范围内运行，例如每分钟2.5g至25g的燃料。通常，燃料重整器的工作范围以最小流量(在以上示例中：每分钟2.5g燃料)与最大流量(在以上示例中：每分钟25g燃料)的固定比率的形式来表示。该比率被称为“调节比(turn downratio)”，由此，在以上示例中，调节比是1∶10。通常，期望有高的调节比，这同时意味着燃料重整器能够在宽的燃料流量范围内运行。

然而，事实上，要想设计出在宽的燃料流量范围内产生燃料的最佳喷雾或雾化的燃料喷射元件是相当困难的。通常，燃料喷射元件的几何形状设计用于单个燃料流量，例如，要么是上文提到的2.5g每分钟的最小流量，要么是上文提到的25g每分钟的最大燃料流量。因此，燃料喷雾的雾化能够通过多个燃料喷射元件的不同部分来影响。为了更容易地理解，将使用燃料喷雾输出孔的尺寸的示例来描述此设计问题。

例如燃料喷雾输出孔的尺寸能够优化用于最小流量或最大流量。在孔的尺寸被设计为用于实现用于低燃料量(小孔)例如2.5g每分钟的燃料喷雾的良好雾化的情况下，所述孔的尺寸将非常小，并且非常难以在不过分增加该孔之前的燃料压力的情况下通过这样的小孔来强制供应较高的燃料量。另一方面，如果孔的尺寸被设计为用于实现用于高燃料量(大孔)例如25g每分钟的燃料喷雾的良好雾化，则输送孔的尺寸将非常大，并且所使用的低燃料量(例如2.5g每分钟)将不会导致充分雾化的燃料喷雾，而是引起燃料的滴落(dribbling)，因为输送孔中的燃料的压力对雾化的燃料喷雾的产生来说太低了。因此，设计仅仅使用一个标准的喷嘴设计而对高流量和低流量都能产生良好的喷雾质量的喷嘴是一个问题。

然而，又希望燃料重整器分别具有宽的工作范围或增大的调节比。

为了增大调节比，一种可能是：增大喷雾到燃料重整器中的燃料量。通常，燃料量的增加能够通过增大碳氢燃料供应的压力来实现，由此，迫使更多的碳氢燃料穿过燃料喷射元件。这具有以下缺点：不仅燃料喷射元件而且燃料供应线路、阀以及用于向燃料喷射元件供应燃料的所有其它相关部件需要被设计成用于高压力应用。此外，提供所需燃料压力的燃料供应系统中的泵必须被设计成用于所需的高燃料压力。所有这些因素将增加该系统的总成本。

如上文已经提到的，另一种增大调节比的可能是：设计用于较高燃料量的整个燃料喷射元件。然而，这具有以下缺点：对于低的燃料流量或最小燃料流量来说，燃料重整器中的燃料喷雾的汽化程度或雾化程度会恶化，从而不能在燃料重整器中提供反应物的良好混合。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种成本有效的燃料喷射系统和燃料喷射方法，该燃料喷射系统和燃料喷射方法不仅提供提高的喷雾质量，而且还提供增加的调节比。

通过根据权利要求1所述的燃料喷射系统和根据权利要求12所述的燃料喷射方法来实现该目的。

本发明基于下述想法：即提供(i)一种用于将(优选液态的)碳氢燃料喷射到燃料重整器中的燃料喷射系统，该燃料喷射系统适于将碳氢燃料的脉动喷雾喷射到燃料重整器中，以及(ii)一种用于将液态碳氢燃料喷射到燃料重整器中的方法，所述方法包括将碳氢燃料作为碳氢燃料的脉动喷雾喷射到燃料重整器中的喷射步骤。优选地，碳氢燃料通过至少一个燃料喷射元件喷射到燃料重整器中。

在本发明的优选实施例中，所述燃料喷射系统包括具有至少一个输出端口和至少一个输入端口的阀，其中，该阀的至少一个输出端口连接到至少一个燃料喷射元件且该阀的至少一个输入端口适于从燃料供应系统中接收碳氢燃料，并且其中，该阀适于提供具有脉动压力的(液态或气态)碳氢燃料流。

优选地，所述燃料喷射系统还包括燃料流停止元件，优选为止回阀，如果在至少一个燃料喷射元件处供应的燃料流的压力回落至预定的阈值以下，则所述燃料流停止元件适于停止碳氢燃料流向所述至少一个燃料喷射元件的供应。否则，即如果在至少一个燃料喷射元件处供应的燃料流的压力超过(或至少等于)预定阈值，则燃料流停止元件提供具有所需的脉冲压力的液态碳氢燃料流。可替代地，当所供应的燃料流的压力等于预定阈值时，燃料的供应能够已经停止。

通过在燃料的压力回落至低于预定值、例如低于1.5巴的情况下、在至少一个燃料喷射元件处提供燃料压力的立即切断，燃料重整器内部的燃料喷雾过程也或多或少地立即停止。这意味着：与未使用该燃料流停止元件时相比，当使用该燃料流停止元件时，从(i)所述切断之前在燃料重整器中在满燃料压力下进行燃料喷雾到(ii)所述切断之后停止燃料喷雾为止的过渡时段明显较短。通过使用该燃料流停止元件，过渡时段的缩短又明显降低了在此过渡时段内、在至少一个喷射元件处减小的燃料压力对燃料喷雾质量的负面影响。

优选地，燃料流停止元件布置在至少一个燃料喷射元件附近，例如布置在所述阀的输出端口与至少一个燃料喷射元件之间，最有益地，所述燃料流停止元件布置成离至少一个燃料喷射元件的燃料喷雾输出尽可能的近。因此，在燃料流供应已经切断、即已经停止之后，仅有相当少量的燃料被容纳在燃料流停止元件与至少一个燃料喷射元件的燃料喷雾出口之间的空间中，所述少量的燃料可能由于降低的燃料供应压力而在燃料重整器中产生较低质量的燃料喷雾。因此，燃料重整器中的燃料喷雾的质量仍然相当好，即使燃料压力名义上对于实现燃料喷雾的良好雾化来说太低。

有益地，燃料流停止元件和至少一个燃料喷射元件能够被共同设计以形成一个或多个一体式装置，例如具有内置式燃料止回阀的燃料喷嘴。在现有技术中，具有内置式燃料喷雾停止元件的燃料喷嘴是已知的(例如，由Danfoss提供的LE系列喷嘴或者由Steinen提供的无滴喷雾喷嘴，例如由Danfoss提供的可在互联网http://no.varme.danfoss.com/PCMPDF/DKBDPDQ6QD302.pdf上得到的LE型油喷嘴的通用数据手册和由Steinen提供的同样可在互联网http://www.steinen.com/pdf/DripFree.pdf上得到的无滴喷雾喷嘴的信息)。

此外，也可以将所述阀和燃料流停止元件共同设计为形成单个一体式装置。因此，与燃料流停止元件布置在该燃料喷射元件附近或者与燃料喷射元件一体形成的情况相比，残留在燃料流停止元件和至少一个燃料喷射元件之间的空间内的燃料量可能更大。但是，由于在大多数情况下整个燃料喷射系统的必要的总构造空间将会减小，所以残留在燃料流停止元件和至少一个燃料喷射元件之间的空间内的燃料量的任何的增加将相对较小，因此通常可以忽略。

原则上，也可以将所述阀、燃料流停止元件以及燃料喷射元件整合为一个单一的一体式装置，并且此方案包括在所要求保护的本发明的范围内。在这种情况下，所述阀优选适于在高温下运行，因为燃料喷射元件将布置在燃料重整器的混合室附近，所述混合室在高温(例如400℃以上)下运行。由于该阀通常被设计为电致动的电磁阀，所以这种已知的标准阀不能在高温例如100℃以上正常工作。因此，在使用这种单一的一体式装置的情况下，该系统要么适于(i)为整合在所述装置中的阀提供冷却，要么适于(ii)使用为高温操作设计的专用阀。

此外，燃料喷射系统可包括燃料供应系统，所述燃料供应系统包括泵和用于容纳(液态或气态)碳氢燃料的燃料箱，所述燃料箱经由燃料供应线路与所述阀连接，所述泵用于对容纳在燃料供应线路中的碳氢燃料进行加压，其中燃料在燃料箱中保持在大致恒定或仅稍微变化的压力水平，优选保持在与燃料喷射系统所暴露的实际大气压力大致相等的压力水平。

更进一步，燃料喷射系统可包括减压阀，该减压阀优选是背压型减压阀，所述减压阀连接燃料箱和燃料供应线路，由此为燃料提供回流到燃料箱内的可能性，从而防止燃料供应线路中的燃料产生过压并且/或使燃料供应线路中的燃料保持在与该系统的工作压力相对应的大致恒定或仅稍微变化的压力水平。

更进一步，根据本发明的燃料喷射系统中的阀可能有利地为具有三个端口三通阀，这三个端口即燃料供应端口、压力释放端口以及燃料喷射元件连接端口，其中燃料供应端口和压力释放端口分别经由加压燃料供应线路和压力释放线路连接到燃料箱。燃料喷射元件连接端口经由燃料喷射元件连接线路与燃料流停止元件连接并且接着与至少一个燃料喷射元件连接或直接与至少一个燃料喷射元件连接。

可替代地，在多于一个燃料喷射元件而不是所有随后的燃料喷射元件具有同一个位居中央的燃料流停止元件的情况下，可以存在更多个这样的燃料流停止元件，每个燃料喷射元件均与其“自己的”在先燃料流停止元件以可操作方式连接。

三通阀优选以如下方式进行设计和操作：在其非激活状态中，它对加压燃料供应线路关闭(关闭的燃料供应端口)，而其压力释放端口打开并且通过压力释放线路与燃料箱以可操作方式连接。燃料喷射元件连接端口用作输入端口，因此，在所述阀的燃料供应端口关闭之后在燃料流停止元件和/或至少一个燃料喷射元件处分别残留有特定压力的情况下，通过提供使至少一个燃料喷射元件处的燃料分别通过燃料流停止元件回流到燃料箱内的可能性，至少一个燃料喷射元件连接线路和/或所述阀中的压力可以进一步地降低。

在所述阀的激活状态下，所述阀对压力释放线路关闭(关闭的压力释放端口)，并且其燃料供应端口以可操作方式与加压燃料供应线路连接。燃料喷射元件连接端口用作输出端口，从而在燃料喷射元件连接线路中并且随后在燃料流停止元件处和/或在至少一个燃料喷射元件处提供加压燃料。

优选地，所述三通阀是电致动的。通过短暂地激活该三通阀，燃料供应系统的压力释放线路关闭并且所述系统的加压燃料供应线路打开，从而，具有高压力的燃料被供应到至少一个燃料喷射元件。一旦该加压燃料供应线路再次关闭，则燃料压力立即降低到较低的压力水平，优选大致是该系统所暴露的实际大气压力。

优选地，加压燃料供应线路中燃料的压力高于燃料流停止元件的压力阈值，从而一旦该阀被激活，燃料流停止元件就打开并在燃料喷射元件处提供加压燃料的燃料流。一旦通过关闭所述阀的加压燃料供应线路来中止加压燃料的供应，由于燃料经过所打开的燃料喷射元件连接端口以及所述阀的打开的压力释放端口回流到燃料箱内，所以燃料喷射元件连接线路中的残余压力就立即降低。因此，当达到燃料流停止元件的压力阈值时，由于立刻关闭所述燃料流停止元件，至少一个燃料喷射元件处的燃料供应突然停止。这种燃料流停止元件可以是公知的止回阀。

由于提供具有脉动压力的碳氢燃料流还引起燃料供应线路中的不期望的波动，这种波动又损害所述泵和三通阀，因此应该降低这种波动，所以气体蓄积器能够有利地装配到燃料供应线路，优选靠近三通阀。该气体蓄积器用作缓冲器，以补偿由于燃料喷射的脉动释放而引起的、燃料供应线路中的压力变化。

根据优选的实施例，所述三通阀以一定的频率工作，该频率取决于燃料流停止元件能够多快地停止燃料供应。这又主要取决于能够多快地提供通过压力释放线路的压力释放。该压力释放又取决于所述三通阀能够多快地工作。实践表明，当以相当低的频率运行该燃料供应系统时，能够实现良好的结果，因此在至少一个燃料喷射元件(例如喷嘴)处提供碳氢燃料供应流，其中压力以相当低的频率变化和脉动。该脉动的碳氢燃料供应流又提供了燃料重整器中的相应的足够高质量的脉动碳氢燃料喷雾。此外，其还允许增加每单位时间喷雾到燃料重整器中的燃料量。在本发明的优选实施例中，所述燃料流停止元件例如止回阀以低于大约50赫兹的频率工作，优选以低于大约20赫兹的频率工作。

由于仅暂时以较高的压力值喷射燃料，所以通常燃料喷射系统不需要设计为用于高压应用。此外，由于该暂时增大的压力值，通过提供以低燃料量运行燃料喷射系统并且同时设计用于能够每单位时间被喷射到燃料重整器中的燃料的较大量的燃料喷射元件的可能性，能够增大燃料喷射元件的工作范围。由于燃料喷雾间歇地脉动，所以燃料重整器中的喷雾的雾化或汽化仍然良好。在这样的背景下，应该注意，燃料重整器的混合区域可以视为低通滤波器，其使雾化的燃料喷雾的脉动平稳化。

平均的燃料压力优选处于比大气压力高大约8bar至大约15bar的范围内，并且尤其处于比大气压力高大约10bar至大约12bar的范围内，然而燃料重整器中的压力通常比大气压力高大约不到4bar，并且优选比大气压力高大约不到2bar。

在权利要求书、附图以及说明书中限定了其它优点和优选实施例。

在下文中，将借助在单一附图中示出的优选实施例来阐述本发明的原理。因此，该示例性地图示的实施例并非旨在限制由所附权利要求限定的、所要求保护的本发明的范围。

附图说明

单一附图示出了：

图1是本发明的燃料喷射系统的优选实施例。

具体实施方式

图1示出了本发明的燃料喷射系统1的优选实施例。燃料喷射系统1包括燃料喷射元件2，该燃料喷射元件2优选为涡流式燃料喷嘴，储存在燃料箱4中的碳氢燃料通过该燃料喷射元件2喷射到燃料重整器(未示出)中。涡流式燃料喷嘴具有如下优点：当通过喷嘴的一个或多个喷雾孔释放燃料时，其产生燃料涡流。由于该涡流中的旋转力和布置在所述一个或多个孔中的锥形部，视情况而定，会产生一个或多个雾化燃料的锥形喷雾，其与燃料重整器的混合室中的其它反应物例如水或蒸汽混合。

燃料箱4经由阀10而与燃料喷射元件2连接。在附图中，该阀通过优选为磁驱动的三通阀10来示例。该三通阀10具有输入端口P、输出端口R以及一个输入/输出端口C，所述输入端口P在下文中被称为加压燃料供应端口P，所述输出端口R在下文中被称为压力释放端口R，所述输入/输出端口C在下文中被称为燃料喷射元件连接端口C。

加压燃料供应端口P经由燃料供应线路p而与燃料箱4连接。泵6布置在燃料供应线路p中，该泵6在加压燃料供应端口P处为通过燃料供应线路p供应的燃料提供期望的压力。燃料箱4中的燃料又保持在大致恒定或仅稍微变化的压力水平，优选保持在与燃料喷射系统1暴露的实际大气压力大致相等的压力水平。

此外，减压阀8在燃料供应线路p中布置在泵6的下游并且与燃料箱4连接。减压阀8优选为背压阀并且例如可以是止回阀。减压阀8防止由于燃料泵6的能力过剩而在燃料供应线路p中产生过压，并且减压阀8使燃料供应线路p中的燃料保持在恒定或仅稍微变化的压力水平。当在燃料供应线路p中已经产生过压或压力变化时，减压阀8将打开，并且，由燃料泵6泵送的燃料的一部分经由减压阀8而流回燃料箱4中。

燃料箱4还经由压力释放线路r而与阀10的压力释放端口R连接。所述三通阀的燃料喷射元件连接端口C又经由燃料喷射元件连接线路c和燃料流停止元件(例如止回阀12)连接到燃料喷射元件2。

此外，在加压燃料供应线路p中、在三通阀10的加压燃料供应端口P附近布置有气体蓄积器14。气体蓄积器14用作缓冲器，以补偿燃料供应线路p中的、由于燃料喷射的脉动式释放而引起的压力变化，在下文中将对此进行详细说明。由于气体蓄积器14降低了燃料压力线路p中的波动(该波动在燃料喷射系统的运行期间可能相当大)，所以它能够提高该系统的使用寿命和精确度，例如喷射一定量燃料的可重复性。

尽管在图示的实施例中优选使用液态碳氢燃料来产生富氢气体，但本发明的燃料喷射系统和燃料喷射方法也适用于气态碳氢燃料。

所述三通阀在其非激活状态下是关闭的，即处于下述情形中：其燃料喷射元件连接端口C与其压力释放端口R以可操作方式连接，并且经由压力释放线路r与燃料箱4以可操作方式连接，同时其加压燃料供应端口P是关闭的，即加压燃料供应线路p从阀10的燃料喷射元件连接端口C断开。

所述三通阀在其激活状态下是打开的，即处于下述情形中：其燃料喷射元件连接端口C与其加压燃料供应端口P以可操作方式连接，并且经由加压燃料供应线路p及泵6与燃料箱4以可操作方式连接，同时其压力释放端口R是关闭的，即压力释放线路r从阀10的燃料喷射元件连接端口C断开。

三通阀10的燃料喷射元件连接端口C经由燃料喷射元件连接线路c和燃料流停止元件(例如止回阀12)连接到燃料喷射元件2。如上文中已经说明的，该燃料流停止元件可以是燃料喷射元件2和/或三通阀10的一体部分。在图示的示例中，该燃料流停止元件是布置在燃料喷射元件2附近的单独元件，即止回阀12。取决于三通阀10处于其激活状态还是其未激活状态(de-activated state)，即取决于给所述喷射元件2的燃料供应压力是增加还是减少，止回阀12为燃料喷射元件2提供了碳氢燃料供应流的供应的快速开始和快速停止。

在下文中将详细说明燃料喷射系统1的操作。

为了在所述燃料重整器的混合室中提供脉动燃料喷雾，三通阀10必须被激活。这通过关闭压力释放端口R并打开加压燃料供应端口P和燃料喷射元件连接端口C来实现。因此，燃料喷射元件连接线路c被加压，即在燃料喷射连接线路c中并随后在止回阀12的输入端口处提供具有预定压力(借助于泵6)的燃料。一旦燃料喷射元件连接线路c中的在止回阀12处的燃料压力超过止回阀12的预定压力阈值时，止回阀12立即打开，并且具有高于预定压力阈值的压力的燃料被提供在燃料喷射元件2处并随后被喷雾到所述燃料重整器的混合室中。

在本实施例中，止回阀12的压力阈值被设定为(i)高于由储存在燃料箱4中的燃料的压力经由释放压力线路r和(非激活的)三通阀10而在止回阀12的输入端口处产生的燃料压力(例如大气压力)并且(ii)低于由泵6经由加压燃料供应线路p和三通阀10而在止回阀12的输入端口处产生的燃料压力。优选的压力阈值例如为高于大气压力约1.5bar。

在特定的一段时间之后，三通阀10被去激活，该段时间优选适应于三通阀10的操作速度(打开/关闭速度)、止回阀12的操作速度(打开/关闭速度)、和/或喷雾到所述燃料重整器的混合室中的燃料量，并且该段时间通常在大于约20ms的范围内(对应于50赫兹或更小的运行频率)。可通过校准来有利地确定该段时间，其中，供应到燃料重整器中的燃料量尤其根据燃料供应线路p中的燃料压力以及三通阀10已处于其激活状态的时间来确定。

通过关闭燃料供应端口P并打开通向压力释放线路r和燃料箱4的压力释放端口R来实现三通阀10的去激活。在三通阀10的这种非激活或去激活或“中立”位置，(优选液态的)碳氢燃料从燃料喷射元件2通过止回阀12和三通阀10流回燃料箱4中，从而迅速降低了燃料喷射元件2处、止回阀12处以及燃料喷射元件连接线路c中的压力。该压力降低优选呈负二次方曲线(reverse quadratic)的形状，这意味着压力先迅速降低到特定的压力水平，然后该压力降低慢下来，直至压力等于或几乎等于燃料箱4中的压力。一旦该压力与燃料箱4中的压力相同，就停止了燃料喷射元件2处的燃料供应。

实践已经表明，燃料喷雾的量取决于在燃料喷射元件2处供应的燃料压力，并且通过三通阀不能在足够短的时间内停止燃料供应(由于负二次方曲线形状的压力降低)，所以为了在燃料重整器中仍然保持良好质量的燃料喷雾，向该系统中有利地引入了燃料流停止元件，例如止回阀12，并且，一旦实际的燃料供应压力已经回落至特定的压力阈值水平以下，该燃料流停止元件就适于在燃料喷射元件2处立即彻底中止燃料供应。因此，能够避免或至少显著降低燃料到燃料重整器的混合室中的非期望的滴落。

因此，止回阀12的目的是：一旦燃料供应压力低于某个预定的压力阈值水平，该压力阈值水平例如比大气压力高1.5bar，则尽可能迅速地切断喷射元件2处的压力。一旦燃料喷射元件连接线路c中的燃料供应流的实际压力水平低于该压力阈值水平，则止回阀12的输出端口将立即关闭。由于止回阀12的阈值被设定为(i)低于燃料喷射元件连接线路c中的燃料供应流的工作压力(由泵6产生的压力所决定)并且(ii)比燃料箱4中的压力(大致为大气压力)高得多，所以非常迅速地完成了总的关闭操作，并且，燃料喷射元件2处的燃料供应流的压力相应地迅速减小(即，与不使用止回阀12时相比快很多)。

由于止回阀12优选布置成非常靠近燃料喷射元件2或甚至是燃料喷射元件2的一体部分，所以，在止回阀12关闭之后将离开燃料喷射元件2的燃料量实际上可以忽略，并且其对燃料重整器的混合室中燃料喷雾质量的相应负面影响通常也可以忽略。

在另一段时间之后，三通阀10被重新激活，该另一段时间适应于三通阀的操作速度(打开/关闭速度)、止回阀12的操作速度(打开/关闭速度)、和/或喷雾到燃料重整器的混合室中的燃料量，并且该另一段时间通常在小于约50赫兹的范围内。与用于使所述三通阀10去激活的时间段一样，以与上述类似的方式校准该用于重新激活三通阀10的时间段。

通过重新关闭压力释放端口R并重新打开加压燃料供应端口P来实现三通阀10的再次激活。如上文中已阐明的，在这种情况下，一旦止回阀12处的燃料压力超过止回阀12的预定压力阈值水平，则立即在燃料喷射元件2处供应燃料。

由于该燃料喷射系统的各个工作部分，即三通阀10，燃料供应线路p、r、c，止回阀12以及燃料喷射元件2仅暂时地受到高压，所以能够在相同的单位时间内把较大量的燃料喷射到燃料重整器中(与在较低压力水平下供应的燃料相比)，而不需要设计用于高压应用的燃料喷射系统。另一方面，由于在止回阀12处的燃料压力已经达到或回落至特定的压力阈值水平以下之后、能够快速中止燃料喷射元件2处的燃料供应，所以能够避免或至少显著降低由于压力过低而引起的燃料到燃料重整器的混合室中的非期望的滴落。

优选地，三通阀10是能够电致动的电磁阀。此外，该阀优选以低的频率工作，尤其以低于50赫兹的频率工作。取决于该阀和阀的类型，低于20赫兹的动态频率是合适的。原则上，该工作频率取决于止回阀12能够以多快的速度关闭，而这又取决于燃料喷射元件连接线路c中的压力释放有多快。通过结合止回阀12的操作、以上述方式打开和关闭该三通阀10，提供了具有脉动压力特性并且具有“开-关”式燃料供应脉冲的燃料供应流。

该燃料喷射系统中的加压燃料的压力通常比大气压力高大约8bar至大约15bar，优选比大气压力高大约10至大约12bar。通过在整个系统中提供这样的低压力，燃料喷射系统1的元件不需要构造为用于高压力，从而能够降低整个系统的成本。然而，本发明的燃料喷射系统提供了具有提高的调节比的高质量燃料喷雾。

附图标记列表：

1 碳氢燃料喷射系统

2 碳氢燃料喷射元件，例如燃料喷嘴

4 碳氢燃料箱

6 泵

8 减压阀，例如背压减压阀

10 三通阀

12 燃料流停止元件，例如止回阀

14 气体蓄积器

C 阀输入/输出端口，例如三通阀的燃料喷射元件连接端口

P 阀输入端口，例如三通阀的压力释放端口

R 阀输出端口，例如三通阀的加压燃料供应端口

c 燃料喷射元件连接线路

r 压力释放线路

p 加压燃料供应线路

Claims (21)

1.一种燃料喷射系统（1），所述燃料喷射系统（1）用于将碳氢燃料喷射到用于从所述碳氢燃料中产生富氢气体的燃料重整器中，所述燃料喷射系统（1）包括用于将碳氢燃料喷射到所述燃料重整器中的至少一个燃料喷射元件（2），其特征在于，所述燃料喷射系统包括具有至少两个端口（P；C）的阀（10），其中所述阀（10）的第一端口（C）连接到所述至少一个燃料喷射元件（2），而所述阀（10）的第二端口（P）适于从燃料供应系统（4，6，8）中接收碳氢燃料，并且其中，所述阀（10）适于提供具有脉动压力的碳氢燃料流，从而所述燃料喷射系统（1）适于将碳氢燃料的脉动喷雾喷射到所述燃料重整器中，其中所述燃料喷射系统还包括至少一个燃料流停止元件（12），所述至少一个燃料流停止元件（12）布置在所述阀（10）的第一端口（C）与所述至少一个燃料喷射元件（2）之间。 

2.根据权利要求1所述的燃料喷射系统（1），其特征在于，所述至少一个燃料流停止元件（12）为止回阀。 

3.根据权利要求1所述的燃料喷射系统（1），其特征在于，如果在所述至少一个燃料喷射元件（2）处供应的燃料流的压力回落至低于预定的压力阈值，则所述至少一个燃料流停止元件（12）适于停止所述碳氢燃料流向所述至少一个燃料喷射元件（2）的供应。 

4.根据权利要求1-3中的任一项所述的燃料喷射系统（1），其特征在于，所述至少一个燃料流停止元件（12）和所述至少一个燃料喷射元件（2）被共同设计以形成具有内置式燃料流停止元件（12）的至少一个燃料喷嘴。 

5.根据权利要求1-3中的任一项所述的燃料喷射系统（1），其特征在于，所述燃料喷射系统（1）包括燃料供应系统（4,6,8），所述燃 料供应系统（4,6,8）包括燃料箱（4）和泵（6），所述燃料箱（4）用于容纳液态碳氢燃料并经由燃料供应线路（p）与所述阀（10）连接，所述泵（6）用于对容纳在所述燃料供应线路（p）中的碳氢燃料进行加压。 

6.根据权利要求5所述的燃料喷射系统（1），其特征在于，所述燃料箱（4）中的燃料处在大致恒定或仅稍微变化的压力水平。 

7.根据权利要求5所述的燃料喷射系统（1），其特征在于，所述燃料箱（4）中的燃料处在与所述燃料喷射系统（1）所暴露的实际大气压力大致相等的压力水平。 

8.根据权利要求5所述的燃料喷射系统（1），其特征在于，所述燃料供应系统（4，6，8）还包括减压阀（8），所述减压阀（8）连接到所述燃料箱（4）和所述燃料供应线路（p），用于防止所述燃料供应线路（p）中的燃料产生过压并且/或用于使所述燃料供应线路（p）中的燃料保持在大致恒定或仅稍微变化的压力水平。 

9.根据权利要求8所述的燃料喷射系统（1），其特征在于，所述减压阀（8）为背压型减压阀（8）。 

10.根据权利要求5所述的燃料喷射系统（1），其特征在于，所述阀（10）是具有三个端口的三通阀，所述三个端口即燃料供应端口（P）、压力释放端口（R）以及燃料喷射元件连接端口（C），其中所述燃料供应端口（P）和所述压力释放端口（R）分别经由所述燃料供应线路（p）和压力释放线路（r）连接到所述燃料箱（4），并且所述燃料喷射元件连接端口（C）经由燃料喷射元件连接线路（c）与所述至少一个燃料喷射元件（2）连接。 

11.根据权利要求10所述的燃料喷射系统（1），其特征在于， 所述三通阀（10）在非激活状态下对所述加压燃料供应线路（p）关闭，而所述燃料喷射元件连接端口（C）经由所述压力释放端口（R）以可操作方式连接到所述压力释放线路（r），并且，所述三通阀（10）在激活状态下对所述压力释放线路（r）关闭，而所述燃料喷射元件连接端口（C）经由加压燃料供应端口（P）以可操作方式连接到所述燃料供应线路（p）。 

12.根据权利要求11所述的燃料喷射系统（1），其特征在于，所述三通阀（10）是电致动的。 

13.根据权利要求1-3中的任一项所述的燃料喷射系统（1），其特征在于还包括气体蓄积器（14），所述气体蓄积器（14）用于降低所述碳氢燃料流压力的波动。 

14.根据权利要求13所述的燃料喷射系统（1），其特征在于，所述气体蓄积器（14）布置成靠近所述阀（10）。 

15.根据权利要求1-3中的任一项所述的燃料喷射系统（1），其特征在于，所述阀（10）以低于50赫兹的频率工作。 

16.根据权利要求15所述的燃料喷射系统（1），其特征在于，所述阀（10）以低于20赫兹的频率工作。 

17.根据权利要求5所述的燃料喷射系统（1），其特征在于，所述燃料供应线路（p）中的供应到所述阀（10）的碳氢燃料的压力处于比大气压力高8bar至15bar的范围内。 

18.根据权利要求17所述的燃料喷射系统（1），其特征在于，所述燃料供应线路（p）中的供应到所述阀（10）的碳氢燃料的压力处于比大气压力高10bar至12bar的范围内。 

19.一种燃料喷射方法，所述燃料喷射方法用于借助于至少一个燃料喷射元件（2）将碳氢燃料喷射到用于从碳氢燃料中产生富氢气体的燃料重整器中，其特征在于如下步骤：在所述至少一个燃料喷射元件（2）处提供具有脉动压力的碳氢燃料流，由此将液态碳氢燃料作为碳氢燃料的至少一种脉动喷雾喷射到所述燃料重整器中，其中所述方法通过根据权利要求1至18中的任一项所述的燃料喷射系统（1）来执行。 

20.根据权利要求19所述的方法，其特征在于，所述碳氢燃料流的压力以低于50赫兹的频率脉动。 

21.根据权利要求20所述的方法，其特征在于，所述碳氢燃料流的压力以低于20赫兹的频率脉动。 

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