CN105587429A - 一种天然气与焦炉气混燃发动机供气系统及其供气方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种天然气与焦炉气混燃发动机供气系统及供气方法，其特征在于：1#储气瓶经过1#燃料滤清器、1#流量控制阀、1#截止阀后连接到1#螺旋气道和混合器，2#储气瓶经过2#燃料滤清器、2#流量控制阀、2#截止阀电磁阀后连接到1#螺旋气道和混合器，最后经过混合器混合后的混合器通过减压装置减压后进过1#压力检测传感器送入稳压瓶，储存在稳压瓶中的恒压混合气分别经过上出气口A及下出气口B通过2#螺旋气道经过浓度检测传感器及2#压力检测传感器供给喷气嘴喷入气缸中，ECU分别与流量控制阀、截止电磁阀、压力检测传感器和浓度检测传感器连接。

Description

一种天然气与焦炉气混燃发动机供气系统及其供气方法
技术领域
本发明属于汽车供气系统技术领域，涉及一种天然气与焦炉气混燃发动机供气系统及供气方法。
背景技术
随着我国经济和交通事业的快速发展，汽车保有量也随之逐年增加。汽车在方便人们出行的同时也给我们带来了能源危机和环境污染两大问题。据有关部门统计，自2010年以来我国每年对外进口的石油总量占我国每年石油消耗总量的50%以上，并逐年快速增长，使我国能源安全面临着严重的威胁。并且近几年，我国的一线城市、长江三角洲的一些城市频繁出现环境污染的问题，严重威胁人们的健康。
因此，寻找清洁的车用替代原料已经成为了世界各国的首要任务。结合我国的实际情况，我国是一个产煤大国，每年都会生产很多的煤产品，在炼焦的过程中会产生一种附带的可燃性体——焦炉煤（称焦炉气）。并且这些焦炉气是直接的燃烧后排放到大气中，不仅浪费掉宝贵的资源，而且严重地污染了环境。焦炉气是一种富含H2起和CH4的气体，同时具备H2的和CH4的优点，理论上天然气与焦炉气混合后将是一种理想的车用清洁燃料。在技术上，如果能过研究一套适合焦炉气与天然气混燃发动机的供气系统，对发展焦炉气与天然气混燃发动机，具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是：针对更好地开展焦炉气与天然气混燃发动机的应用，提供了一种天然气与焦炉气混燃发动机供气装置。能够更好地将焦炉气与天然气混合，并且能够提供各种工况下所需的混合浓度。实现了良好的经济性。
本发明的技术方案
一种天然气与焦炉气混燃发动机供气系统，1#储气瓶经过1#燃料滤清器、1#流量控制阀、1#截止阀后连接到1#螺旋气道和混合器，2#储气瓶经过2#燃料滤清器、2#流量控制阀、2#截止阀电磁阀后连接到1#螺旋气道和混合器，最后经过混合器混合后的混合器通过减压装置减压后进过1#压力检测传感器送入稳压瓶，储存在稳压瓶中的恒压混合气分别经过上出气口A及下出气口B通过2#螺旋气道经过浓度检测传感器及2#压力检测传感器供给喷气嘴喷入气缸中，ECU分别与流量控制阀、截止电磁阀、压力检测传感器和浓度检测传感器连接。
1#储气瓶和2#储气瓶分别设置1#压力表和2#压力表，压力表的显示屏为液晶显示屏，安装在仪表盘内。
1#储气瓶和2#储气瓶，1#储气瓶在2#储气瓶上面。
1#储气瓶和2#储气瓶分别存储天然气和焦炉气。
1#螺旋气道和2#螺旋气道的气道为螺线型。
稳压瓶设有上出气口A和下出气口B。
1#截止阀电磁阀和2#截止阀电磁阀，当ECU检测到供气系统存在泄露、安全故障时，会自动启动截止电磁阀，保证供气系统安全。
1#压力检测传感器和2#压力检测传感器，其作用，当ECU检测到1#压力检测传感器和2#压力检测传感器的压力值P1、P2后，立刻计算出两压力值的差值ΔP0，即ΔP0=P1-P2；然后与ECU中预先设置的ΔP进行比较，当ΔP>ΔP0，此时ECU会使减压装置出口的压力值增大，直至ΔP=ΔP0为止；当ΔP<ΔP0，此时ECU会使减压装置出口的压力值减小，直至ΔP=ΔP0为止；当ΔP=ΔP0，此时ECU会使减压装置出口的压力值保持不变，保证供气系统，始终是通过喷气时间来控制喷气量。
浓度检测传感器，当ECU接收到浓度检测传感器检测到的CH4的浓度值Ci后，立刻与ECU中预先设置的当前工况下的CH4浓度值C0进行比较，当Ci>C0，此时ECU会调小1#流量控制阀的流量和调大2#流量控制阀的流量，直至Ci=C0；当Ci<C0，此时ECU会调大1#流量控制阀的流量和调小2#流量控制阀的流量，直至Ci=C0；当Ci=C0，此时ECU保持1#流量控制阀和2#流量控制阀的流量不变。
一种天然气与焦炉气混燃发动机供气系统的供气方法，包括以下步骤:
（1）1#储气瓶与2#储气瓶同时向供气系统供气，两种气体的供气量由ECU根据当前汽车工况所需的两种气体的量，分命令流量控制阀和控制两种气体的流量，然后经过燃料滤清器和过滤后的气体，通过1#螺旋气道及混合气进行混合后，再通过减压装置减压后存储在稳压瓶中，由稳压瓶的上出气口及下出气口向外供气，最后由2#螺旋气道再一次将两种气体混合后供给喷气嘴；
（2）在供气过程中浓度检测传感器时刻检测混合气中CH4的浓度，当ECU接收到浓度检测传感器检测到的CH4的浓度值Ci后，立刻与ECU中预先设置的当前工况下所需的CH4浓度值C0进行比较，当Ci>C0，此时ECU会调小1#流量控制阀的流量和调大2#流量控制阀的流量，直至Ci=C0；当Ci<C0，此时ECU会调大1#流量控制阀的流量和调小2#流量控制阀的流量，直至Ci=C0；当Ci=C0，此时ECU保持1#流量控制阀和2#流量控制阀的流量不变；
（3）同时1#压力检测传感器和2#压力检测传感器也在时刻检测供气过程中，混合气的压力，当ECU检测到1#压力检测传感器和2#压力检测传感器的压力值P1、P2后，立刻计算出两压力值的差值ΔP0，即ΔP0=P1-P2；然后与ECU中预先设置的ΔP进行比较，当ΔP>ΔP0，此时ECU会使减压装置出口的压力值增大，直至ΔP=ΔP0为止；当ΔP<ΔP0，此时ECU会使减压装置出口的压力值减小，直至ΔP=ΔP0为止；当ΔP=ΔP0，此时ECU会使减压装置出口的压力值保持不变，保证供气系统，始终是通过喷气时间来控制喷气量；
（4）当ECU检测到供气系统存在泄露、安全等故障时，会自动启动1#截止阀电磁阀和2#截止阀电磁阀保证供气系统的安全。
本发明的有益效果：
本供气系统将密度小的焦炉气存储在下储气瓶，将密度大的天然气储存在上储气瓶，充分利用了焦炉气和天然气两种气体密度的差异，来促进两种气体的混合。同时利用螺旋进气道的优势，两种气体在混合的过程中产生旋转涡流使两种气体充分混合。另外稳压瓶的上出气口和下出气口同时给供气系统供气，解决了稳压瓶中的混合气因密度差异出现分层现象，导致混合气混合不均匀的问题。可以有效的提高气体发动机的动力性、经济性及排放性。
附图说明
图1为本发明的结构及工作原理示意图。
具体实施方案
如图1所示，一种天然气与焦炉气混燃发动机供气系统，1#储气瓶2经过1#燃料滤清器3、1#流量控制阀4、1#截止阀5后连接到1#螺旋气道6和混合器7，2#储气瓶16经过2#燃料滤清器17、2#流量控制阀18、2#截止阀电磁阀19后连接到1#螺旋气道6和混合器7，最后经过混合器7混合后的混合器通过减压装置8减压后进过1#压力检测传感器9送入稳压瓶10，储存在稳压瓶10中的恒压混合气分别经过上出气口A及下出气口B通过2#螺旋气道11经过浓度检测传感器12及2#压力检测传感器13供给喷气嘴14喷入气缸中，ECU20分别与流量控制阀、截止电磁阀、压力检测传感器和浓度检测传感器连接。
1#储气瓶2和2#储气瓶16分别设置1#压力表1和2#压力表15，压力表的显示屏为液晶显示屏，安装在仪表盘内。
1#储气瓶2和2#储气瓶16，1#储气瓶2在2#储气瓶16上面。
1#储气瓶2和2#储气瓶16分别存储天然气和焦炉气。
1#螺旋气道6和2#螺旋气道11的气道为螺线型。
稳压瓶10设有上出气口A和下出气口B。
1#截止阀电磁阀5和2#截止阀电磁阀19，当ECU20检测到供气系统存在泄露、安全故障时，会自动启动截止电磁阀，保证供气系统安全。
1#压力检测传感器9和2#压力检测传感器13，其作用，当ECU20检测到1#压力检测传感器9和2#压力检测传感器13的压力值P1、P2后，立刻计算出两压力值的差值ΔP0，即ΔP0=P1-P2；然后与ECU20中预先设置的ΔP进行比较，当ΔP>ΔP0，此时ECU20会使减压装置8出口的压力值增大，直至ΔP=ΔP0为止；当ΔP<ΔP0，此时ECU20会使减压装置8出口的压力值减小，直至ΔP=ΔP0为止；当ΔP=ΔP0，此时ECU20会使减压装置8出口的压力值保持不变，保证供气系统，始终是通过喷气时间来控制喷气量。
浓度检测传感器12，当ECU20接收到浓度检测传感器12检测到的CH4的浓度值Ci后，立刻与ECU20中预先设置的当前工况下的CH4浓度值C0进行比较，当Ci>C0，此时ECU（20）会调小1#流量控制阀4的流量和调大2#流量控制阀18的流量，直至Ci=C0；当Ci<C0，此时ECU20会调大1#流量控制阀4的流量和调小2#流量控制阀18的流量，直至Ci=C0；当Ci=C0，此时ECU20保持1#流量控制阀4和2#流量控制阀18的流量不变。
1#储气瓶2与2#储气瓶16同时向供气系统供气，两种气体的供气量由ECU20根据当前汽车工况所需的两种气体的量，分命令流量控制阀4和18控制两种气体的流量，然后经过燃料滤清器3和17过滤后的气体，通过1#螺旋气道6及混合气7进行混合后，再通过减压装置8减压后存储在稳压瓶10中，由稳压瓶10的上出气口及下出气口向外供气，最后由2#螺旋气道11再一次将两种气体混合后供给喷气嘴14。在供气过程中浓度检测传感器12时刻检测混合气中CH4的浓度，当ECU20接收到浓度检测传感器12检测到的CH4的浓度值Ci后，立刻与ECU20中预先设置的当前工况下所需的CH4浓度值C0进行比较。当Ci>C0，此时ECU20会调小1#流量控制阀4的流量和调大2#流量控制阀18的流量，直至Ci=C0；当Ci<C0，此时ECU20会调大1#流量控制阀4的流量和调小流2#量控制阀18的流量，直至Ci=C0；当Ci=C0，此时ECU20保持1#流量控制阀4和2#流量控制阀18的流量不变。同时1#压力检测传感器9和2#压力检测传感器13也在时刻检测供气过程中，混合气的压力，当ECU20检测到1#压力检测传感器9和2#压力检测传感器13的压力值P1、P2后，立刻计算出两压力值的差值ΔP0，即ΔP0=P1-P2；然后与ECU20中预先设置的ΔP进行比较。当ΔP>ΔP0，此时ECU20会使减压装置8出口的压力值增大，直至ΔP=ΔP0为止；当ΔP<ΔP0，此时ECU20会使减压装置8出口的压力值减小，直至ΔP=ΔP0为止；当ΔP=ΔP0，此时ECU20会使减压装置8出口的压力值保持不变。保证供气系统，始终是通过喷气时间来控制喷气量。当ECU20检测到供气系统存在泄露、安全等故障时，会自动启动1#截止阀电磁阀（5）和2#截止阀电磁阀（20）保证供气系统的安全。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内，因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种天然气与焦炉气混燃发动机供气系统，其特征在于：1#储气瓶（2）经过1#燃料滤清器（3）、1#流量控制阀（4）、1#截止阀（5）后连接到1#螺旋气道（6）和混合器（7），2#储气瓶（16）经过2#燃料滤清器（17）、2#流量控制阀（18）、2#截止阀电磁阀（19）后连接到1#螺旋气道（6）和混合器（7），最后经过混合器（7）混合后的混合器通过减压装置（8）减压后进过1#压力检测传感器（9）送入稳压瓶（10），储存在稳压瓶（10）中的恒压混合气分别经过上出气口A及下出气口B通过2#螺旋气道（11）经过浓度检测传感器（12）及2#压力检测传感器（13）供给喷气嘴（14）喷入气缸中，ECU（20）分别与流量控制阀、截止电磁阀、压力检测传感器和浓度检测传感器连接。
2.根据权利要求1所述的天然气与焦炉气混燃发动机供气系统，其特征在于：1#储气瓶（2）和2#储气瓶（16）分别设置1#压力表（1）和2#压力表（15），压力表的显示屏为液晶显示屏，安装在仪表盘内。
3.根据权利要求1所述的天然气与焦炉气混燃发动机供气系统，其特征在于：1#储气瓶（2）和2#储气瓶（16），1#储气瓶（2）在2#储气瓶（16）上面。
4.根据权利要求1所述的天然气与焦炉气混燃发动机供气系统，其特征在于：1#储气瓶（2）和2#储气瓶（16）分别存储天然气和焦炉气。
5.根据权利要求1所述的天然气与焦炉气混燃发动机供气系统，其特征在于：1#螺旋气道（6）和2#螺旋气道（11）的气道为螺线型。
6.根据权利要求3所述的天然气与焦炉气混燃发动机供气系统，其特征在于：稳压瓶（10）设有上出气口A和下出气口B。
7.根据权利要求1所述的天然气与焦炉气混燃发动机供气系统，其特征在于：1#截止阀电磁阀（5）和2#截止阀电磁阀（19），当ECU（20）检测到供气系统存在泄露、安全故障时，会自动启动截止电磁阀，保证供气系统安全。
8.根据权利要求1所述的天然气与焦炉气混燃发动机供气系统，其特征在于：1#压力检测传感器（9）和2#压力检测传感器（13），其作用，当ECU（20）检测到1#压力检测传感器（9）和2#压力检测传感器（13）的压力值P1、P2后，立刻计算出两压力值的差值ΔP0，即ΔP0=P1-P2；然后与ECU（20）中预先设置的ΔP进行比较，当ΔP>ΔP0，此时ECU（20）会使减压装置（8）出口的压力值增大，直至ΔP=ΔP0为止；当ΔP<ΔP0，此时ECU（20）会使减压装置（8）出口的压力值减小，直至ΔP=ΔP0为止；当ΔP=ΔP0，此时ECU（20）会使减压装置（8）出口的压力值保持不变，保证供气系统，始终是通过喷气时间来控制喷气量。
9.根据权利要求1所述的天然气与焦炉气混燃发动机供气系统，其特征在于：浓度检测传感器（12），当ECU（20）接收到浓度检测传感器（12）检测到的CH4的浓度值Ci后，立刻与ECU（20）中预先设置的当前工况下的CH4浓度值C0进行比较，当Ci>C0，此时ECU（20）会调小1#流量控制阀（4）的流量和调大2#流量控制阀（18）的流量，直至Ci=C0；当Ci<C0，此时ECU（20）会调大1#流量控制阀（4）的流量和调小2#流量控制阀（18）的流量，直至Ci=C0；当Ci=C0，此时ECU（20）保持1#流量控制阀（4）和2#流量控制阀（18）的流量不变。
10.如权利要求1所述一种天然气与焦炉气混燃发动机供气系统的供气方法，其特征是,包括以下步骤:
（1）1#储气瓶2与2#储气瓶16同时向供气系统供气，两种气体的供气量由ECU（20）根据当前汽车工况所需的两种气体的量，分命令流量控制阀（4）和（18）控制两种气体的流量，然后经过燃料滤清器（3）和（17）过滤后的气体，通过1#螺旋气道（6）及混合气（7）进行混合后，再通过减压装置（8）减压后存储在稳压瓶（10）中，由稳压瓶（10）的上出气口及下出气口向外供气，最后由2#螺旋气道（11）再一次将两种气体混合后供给喷气嘴；
（2）在供气过程中浓度检测传感器（12）时刻检测混合气中CH4的浓度，当ECU（20）接收到浓度检测传感器（12）检测到的CH4的浓度值Ci后，立刻与ECU（20）中预先设置的当前工况下所需的CH4浓度值C0进行比较，当Ci>C0，此时ECU（20）会调小1#流量控制阀（4）的流量和调大2#流量控制阀（18）的流量，直至Ci=C0；当Ci<C0，此时ECU（20）会调大1#流量控制阀（4）的流量和调小2#流量控制阀（18）的流量，直至Ci=C0；当Ci=C0，此时ECU（20）保持1#流量控制阀（4）和2#流量控制阀（18）的流量不变；
（3）同时1#压力检测传感器（9）和2#压力检测传感器（13）也在时刻检测供气过程中，混合气的压力，当ECU（20）检测到1#压力检测传感器（9）和2#压力检测传感器（13）的压力值P1、P2后，立刻计算出两压力值的差值ΔP0，即ΔP0=P1-P2；然后与ECU（20）中预先设置的ΔP进行比较，当ΔP>ΔP0，此时ECU（20）会使减压装置（8）出口的压力值增大，直至ΔP=ΔP0为止；当ΔP<ΔP0，此时ECU（20）会使减压装置（8）出口的压力值减小，直至ΔP=ΔP0为止；当ΔP=ΔP0，此时ECU（20）会使减压装置（8）出口的压力值保持不变，保证供气系统，始终是通过喷气时间来控制喷气量；
（4）当ECU（20）检测到供气系统存在泄露、安全等故障时，会自动启动1#截止阀电磁阀（5）和2#截止阀电磁阀（20）保证供气系统的安全。
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