CN107869652A - 一种车用lng‑cng混合供气系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种车用LNG‑CNG混合供气系统，包括LNG气瓶、CNG气瓶、LNG供液单元、CNG供气单元、混合供气单元和切换控制单元，LNG供液单元的进料端连接于LNG气瓶，CNG供气单元的进料端连接于CNG气瓶，LNG供液单元的出料端和CNG供气单元的出料端共同连接于混合供气单元的进料端，混合供气单元的出料端连接于发动机，切换控制单元连接于LNG供液单元和CNG供气单元，实现对LNG供液单元和CNG供气单元的工作模式切换控制。本发明充分利用了LNG和CNG各自的优点，并以LNG作为主要燃料，CNG作为备用燃料，通过控制实现CNG、LNG燃料的切换及共用，既实现了车辆的快速稳定启动，又降低了车辆尾气排污，同时能使车辆表项出良好的动力性，此外还解决了LNG气瓶增压慢或增不上去的问题。

Description

一种车用LNG-CNG混合供气系统
技术领域
本发明属于车用天然气燃料供应系统领域，具体涉及一种车用LNG-CNG混合供气系统。
背景技术
近几年，由于LNG(液化天然气(liquefied natural gas))车辆在续驶里程上优于CNG(压缩天然气(Compressed Natural Gas))车辆，在车辆尾气排放上较燃油车辆更为清洁，得到了国内不少运输企业的青睐。然而，LNG车辆在现实使用中却存在着一些重要的问题，直接影响LNG车辆的推广使用，甚至成为LNG车辆发展的瓶颈，不得不引起人们的深思：1)LNG车辆在冷车启动时，需要给予预热时间，尤其在寒冷的冬季，发动机温度过低，无法为LNG气化提供大量的热量，此时需要发动机预热一段时间后，车辆才能启动，而该过程需要花费的时间较长，超过了柴油发动机和CNG发动机的预热时间；2)鉴于国内加液站现状，在LNG加气站加液后，气瓶压力通常保持在0.4Mpa左右，达不到车用LNG供气压力0.8MPa。因此，车辆若要想正常使用，则需要：a)加液站配备增压泵，使气瓶加饱和液，气瓶压力达到发动机供气压力；b)车辆配备增压装置(国内车用LNG系统一般匹配气瓶自增压系统，来增加气瓶压力，保证发动机正常供气)。常用LNG系统自带空温式自增压系统提升压力在常温下需要20分钟左右，如果在寒冷天气，自增压系统容易结冰，阻隔吸热，起不到应有的作用，压力提升需要更长时间。同时，车用LNG系统空温式自增压系统虽然使气瓶压力升高，但为非饱和液体，此时气瓶压力不稳定，容易导致发动机供气不稳定，造成车辆动力表现差的情况。相比而言，CNG在汽车领域技术已经有了较长一段时间的发展，从技术角度来讲要比LNG更加成熟，在国内推广的比LNG普及。此外，CNG气瓶内气压可达到20Mpa，因此在常温甚至极寒天气时，不会出现不能满足发动机供气需求的情况，而且启动时无需自增压装置，使得车辆在寒冷的天气中也能够快速启动，无需像LNG那样等待较长的时间。CNG供气过程中，先将20Mpa的气压通过减压阀降到0.8个大气压，然后供发动机使用，此系统由于是降压过程，当车辆在重载情况下，能够表现出良好的动力性。鉴于LNG、CNG均有着自身的优点和缺点，因此，寻找一种LNG-CNG共用系统成为同时利用LNG、CNG燃料优势、避开二者劣势的新挑战。现有技术中尚未出现一种同时结合LNG和CNG的混合供气系统。
发明内容
本发明基于上述现有技术问题，创新的提供一种车用LNG-CNG混合供气系统，将车用LNG供气系统和车用CNG供气系统创新的结合在一起，充分利用了LNG和CNG各自的优点，并以LNG作为主要燃料，CNG作为备用燃料，通过控制实现CNG、LNG燃料的切换及共用，既实现了车辆的快速稳定启动，又降低了车辆尾气排污，同时能使车辆表项出良好的动力性；此外还利用CNG作为LNG气瓶的增压气体，在LNG气瓶压力过低情况下，将CNG气瓶内高压CNG减压后向LNG气瓶气相空间进行充气，实现LNG气瓶的增压，解决了LNG气瓶增压慢或增不上去的问题，大大促进了天然气作为清洁燃料能源在车辆动力供给方面的应用，市场前景广阔。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案如下：
一种车用LNG-CNG混合供气系统，包括：LNG气瓶1、CNG气瓶16、LNG供液单元、CNG供气单元、混合供气单元和切换控制单元，所述LNG供液单元的进料端连接于所述LNG气瓶1，所述CNG供气单元的进料端连接于所述CNG气瓶16，所述LNG供液单元的出料端和所述CNG供气单元的出料端共同连接于所述混合供气单元的进料端，所述混合供气单元的出料端连接于发动机，所述切换控制单元连接于所述LNG供液单元和CNG供气单元，实现对LNG供液单元和CNG供气单元的工作模式切换控制。
进一步的根据本发明所述的车用LNG-CNG混合供气系统，其中所述LNG供液单元包括：LNG出液管路A和电磁阀18，所述LNG出液管路A的一端连接于所述LNG气瓶1，所述电磁阀18设置于所述LNG出液管路A上；所述CNG供气单元包括：CNG供气管路B和CNG供气减压阀17，所述CNG供气管路B的一端连接于所述CNG气瓶16，所述CNG供气减压阀17设置于所述CNG供气管路B上；所述混合供气单元包括混合供气管路C，所述LNG出液管路A的另一端与所述CNG供气管路B的另一端共同连接于所述混合供气管路C的一端，所述混合供气管路C的另一端连接于发动机的进气口；所述切换控制单元连接于所述电磁阀18和CNG供气减压阀17，并能够对所述电磁阀18和CNG供气减压阀17的开启与关闭模式进行切换控制。
进一步的根据本发明所述的车用LNG-CNG混合供气系统，其中所述LNG供液单元还包括有汽化器9和LNG供气单向阀19，所述汽化器9在所述LNG出液管路A上设置于所述电磁阀18的上游位置，所述LNG供气单向阀19在所述LNG出液管路A上设置于所述电磁阀18的下游位置；所述CNG供气单元还包括有CNG过流阀15，所述CNG过流阀15在所述CNG供气管路B上设置于所述CNG供气减压阀17的上游位置；所述混合供气单元还包括有缓冲罐20和稳压器22，所述缓冲罐20和稳压器22设置于所述混合供气管路C上，且所述缓冲罐20处于稳压器22的上游位置。
进一步的根据本发明所述的车用LNG-CNG混合供气系统，其中所述LNG供液单元还包括有LNG出液管路安全阀24，所述LNG出液管路安全阀24连接于所述汽化器9和电磁阀18之间的LNG出液管路A上；所述CNG供气单元还包括有CNG气瓶压力表11，所述CNG气瓶压力表11连接于所述CNG过流阀15和CNG供气减压阀17之间的CNG供气管路B上；所述混合供气单元还包括缓冲罐压力表21，所述缓冲罐压力表21连接于所述缓冲罐20和稳压器22之间的混合供气管路C上。
进一步的根据本发明所述的车用LNG-CNG混合供气系统，其中所述车用LNG-CNG混合供气系统还包括有回气单元，所述回气单元包括回气管路F、回气口7、LNG气瓶主安全阀3、LNG气瓶副安全阀4、LNG气瓶压力表5和回气截止阀6，所述回气管路F的一端连接于所述回气口7，所述回气管路F的另一端伸入所述LNG气瓶1内，所述回气截止阀6设置于所述回气管路F上，所述LNG气瓶主安全阀3、LNG气瓶副安全阀4和LNG气瓶压力表5连接于所述回气截止阀6和LNG气瓶1之间的回气管路F上。
进一步的根据本发明所述的车用LNG-CNG混合供气系统，其中所述车用LNG-CNG混合供气系统还包括有增压单元，所述增压单元包括增压管路D和CNG增压减压阀27，所述增压管路D的一端连接于所述CNG供气管路B，所述增压管路D的另一端连接于回气截止阀6和回气口7之间的回气管路F上，所述CNG增压减压阀27设置于所述增压管路D上，所述切换控制单元连接于所述CNG增压减压阀27。
进一步的根据本发明所述的车用LNG-CNG混合供气系统，其中所述车用LNG-CNG混合供气系统还包括有增压单元，所述增压单元包括增压管路D和CNG增压减压阀27，所述增压管路D的一端连接于所述CNG供气管路B，所述增压管路D的另一端连接于所述LNG气瓶1，所述CNG增压减压阀27设置于所述增压管路D上，所述切换控制单元连接于所述CNG增压减压阀27。
进一步的根据本发明所述的车用LNG-CNG混合供气系统，其中所述增压单元还包括有CNG增压截止阀28、CNG增压调压阀26和增压管路安全阀25，所述增压管路D的一端在CNG供气减压阀17的进气口位置连接于所述CNG供气管路B，所述CNG增压截止阀28在所述增压管路D上设置于所述CNG增压减压阀27的上游位置，所述CNG增压调压阀26在所述增压管路D上设置于所述CNG增压减压阀27的下游位置，所述增压管路安全阀25连接于CNG增压调压阀26下游的增压管路D上。
进一步的根据本发明所述的车用LNG-CNG混合供气系统，其中所述车用LNG-CNG混合供气系统还包括有冷却水循环单元，所述冷却水循环单元包括冷却水循环管路G，所述冷却水循环管路G将发动机冷却水箱与所述汽化器9、所述CNG供气减压器17和所述CNG增压减压阀27进行连接，并在发动机冷却水箱与所述汽化器9之间、发动机冷却水箱与所述CNG供气减压器17之间以及发动机冷却水箱与所述CNG增压减压阀27之间形成冷却水循环系统。
进一步的根据本发明所述的车用LNG-CNG混合供气系统，其中所述车用LNG-CNG混合供气系统还包括有加液单元和加气单元；所述加液单元包括加液管路E、加液口8和LNG进液单向阀2，所述加液管路E的一端连接于所述加液口8，所述加液管路E的另一端伸入所述LNG气瓶1内，所述LNG进液单向阀2设置于所述加液管路E上；所述加气单元包括加气管路、CNG加气口12、CNG进气球阀13和CNG进气单向阀14，所述加气管路的一端连接于所述CNG加气口12，所述加气管路的另一端连接于所述CNG气瓶16，所述CNG进气球阀13和CNG进气单向阀14设置于所述加气管路上，且所述CNG进气单向阀14处于所述CNG进气球阀13的下游位置。
通过本发明的技术方案至少能够达到以下技术效果：
1)、本发明创新的提出一种车用LNG-CNG混合供气系统，考虑了LNG及CNG燃料各自的优势及劣势，根据车辆实际使用需求，充分利用了LNG和CNG各自的优点，并以LNG作为主要燃料，CNG作为备用燃料，通过控制实现CNG、LNG燃料的切换及共用，既实现了车辆的快速稳定启动，又降低了车辆尾气排污，同时能使车辆表项出良好的动力性；
2)、本发明所述车用LNG-CNG混合供气系统中进一步优选的利用CNG作为LNG气瓶的增压气体，在LNG气瓶压力过低情况下，将CNG气瓶内高压CNG减压后向LNG气瓶气相空间进行充气，实现LNG气瓶的增压，解决了LNG气瓶增压慢或增不上去的问题，大大促进了天然气作为清洁燃料能源在车辆动力供给方面的应用，市场前景广阔。
3)、本发明所述车用LNG-CNG混合供气系统还循环利用了发动机冷却水的多余热量实现气液转换，提高了能量利用效率。
附图说明
附图1为本发明所述车用LNG-CNG混合供气系统的第一优选实施方式的结构示意图；
附图2为本发明所述车用LNG-CNG混合供气系统的第二优选实施方式的结构示意图；
图中各附图标记的含义如下：
1-LNG气瓶、2-LNG进液单向阀、3-LNG气瓶主安全阀、4-LNG气瓶副安全阀、5-LNG气瓶压力表、6-回气截止阀、7-回气口、8-LNG加液口、9-汽化器、10-模式切换控制器、11-CNG气瓶压力表、12-CNG加气口、13-CNG进气球阀、14-CNG进气单向阀、15-CNG过流阀、16-CNG气瓶、17-CNG供气减压阀、18-电磁阀、19-LNG供气单向阀、20-缓冲罐、21-缓冲罐压力表、22-稳压器、23-燃气发动机、24-LNG出液管路安全阀、25-增压管路安全阀、26-CNG增压调压阀、27-CNG增压减压阀、28-CNG增压截止阀、A-LNG出液管路、B-CNG供气管路、C-混合供气管路、D-增压管路、E-加液管路、F-回气管路、G-冷却水循环管路。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案进行详细的描述，以使本领域技术人员能够更加清楚的理解本发明，但并不因此限制本发明的保护范围。
第一优选实施方式
附图1给出本发明所述车用LNG-CNG混合供气系统的第一优选实施方式，如附图1所示，所述的车用LNG-CNG混合供气系统包括：LNG气瓶1、LNG气瓶主安全阀3、LNG气瓶副安全阀4、LNG气瓶压力表5、回气截止阀6、回气口7、LNG加液口8、LNG进液单向阀2、汽化器9、LNG出液管路安全阀24、电磁阀18、LNG供气单向阀19、缓冲罐20、缓冲罐压力表21、稳压器22、模式切换控制器10、CNG气瓶16、CNG过流阀15、CNG进气单向阀14、CNG加气口12、CNG进气球阀13、CNG气瓶压力表11、CNG供气减压阀17以及若干连接管路，所述连接管路包括LNG出液管路、CNG供气管路、混合供气管路、增压管路、加液管路、回气管路、冷却水循环管路等等，各管路之间的连接为管路之间以连通的方式接合在一起，某部件相对于另一部件在管路上的设置位置按照管路内燃料(气体或液体)的流向分为上游位置和下游位置，上游位置对应于部件的进液或进气位置，下游对应于部件的出液或出气位置，特此说明。本发明所述车用LNG-CNG混合供气系统中的上述各部件连接形成有LNG供液单元、CNG供气单元、混合供气单元、加液单元、加气单元、回气单元、冷却水循环单元、切换控制单元，下面具体描述各单元。
所述LNG供液单元包括LNG出液管路A、汽化器9、电磁阀18和LNG供气单向阀19，所述LNG出液管路A的一端伸入至LNG气瓶1内底部的液相空间，所述LNG出液管路A的另一端连接于混合供气单元中的混合供气管路C，所述汽化器9、电磁阀18和LNG供气单向阀19依次设置于所述LNG出液管路A上，且LNG供气单向阀19靠近LNG出液管路A的出液口设置，在汽化器9和电磁阀18之间的LNG出液管路A上连接有LNG出液管路安全阀24，用于在LNG出液管路压力大于预设值时及时进行排气，通过所述LNG出液管路安全阀24保护了LNG出液管路不会出现压力过高损坏的情况发生。在所述电磁阀18后端设置所述LNG供气单向阀19，可防止在LNG、CNG共同向发动机供气时出现LNG共同流向汽化器或LNG出液管路、造成LNG出液速度下降甚至停止出液的问题。
所述CNG供气单元包括CNG供气管路B、CNG过流阀15和CNG供气减压阀17，所述CNG供气管路B的一端连接于CNG气瓶16，所述CNG供气管路B的另一端连接于混合供气单元中的混合供气管路C，所述CNG过流阀15和CNG供气减压阀17设置于所述CNG供气管路B上，且CNG供气减压阀17处于CNG过流阀15的下游，同时在所述CNG过流阀15和CNG供气减压阀17之间的CNG供气管路B上连接有CNG气瓶压力表11，用于实时监测供气压力。
所述混合供气单元包括混合供气管路C、缓冲罐20、缓冲罐压力表21和稳压器22，所述混合供气管路C的一端同时连接于所述LNG出液管路A和CNG供气管路B，也就是说所述LNG出液管路A和CNG供气管路B的出口端合并在一起并共同连接于混合供气管路C的一端，所述混合供气管路C的另一端连通于燃气发动机23的进气口，所述缓冲罐20、缓冲罐压力表21和稳压器22依次设置于所述混合供气管路C上，其中稳压器22处于缓冲罐20的下游，缓冲罐压力表21设置于缓冲罐20和稳压器22之间的混合供气管路C上，用于实时监测发动机供气压力。
所述切换控制单元包括模式切换控制器10，所述模式切换控制器10可为一模式切换开关，其连接于所述电磁阀18和CNG供气减压阀17，通过控制电磁阀18和CNG供气减压阀17的开闭来控制LNG出液管路A和CNG供气管路B的通断，进而选择向发动机供给LNG和/或CNG燃料。
所述加液单元包括加液管路E、加液口8和LNG进液单向阀2，所述加液管路E的一端连接于所述加液口8，所述加液管路E的另一端伸入至所述LNG气瓶1内部上方的气相空间；所述LNG进液单向阀2设置于所述加液管路E上。加液时所述加液口8连接于LNG液源。
所述回气单元包括回气管路F、安全管路、回气口7、LNG气瓶主安全阀3、LNG气瓶副安全阀4、LNG气瓶压力表5和回气截止阀6，所述回气管路F的一端连接于所述回气口7，所述回气管路F的另一端伸入至所述气瓶1内部上方的气相空间，所述回气截止阀6设置于所述回气管路F上，所述回气管路F上进一步连接有所述安全管路，所述安全管路包括主安全管路和副安全管路，所述LNG气瓶主安全阀3安装于所述主安全管路上，所述LNG气瓶副安全阀4安装于所述副安全管路上，同时回气管路F上接有LNG气瓶压力表5。具体的所述LNG气瓶主安全阀3、LNG气瓶副安全阀4和LNG气瓶压力表5均设置于LNG气瓶1的气相空间与所述回气截止阀6之间，通过所述LNG气瓶压力表5实时测得LNG气瓶1气相空间的压力，通过所述LNG气瓶主安全阀3和LNG气瓶副安全阀4来防止各种热交换导致的LNG气瓶压力过高而产生的安全隐患，具体的所述LNG气瓶副安全阀4的开启阀值大于LNG气瓶主安全阀3的开启阀值，当LNG气瓶1内压力大于LNG气瓶主安全阀3的开启阀值时，LNG气瓶主安全阀3开启并进行放气降压，当LNG气瓶主安全阀3失效时或者LNG气瓶1内压力进一步升高时，所述LNG气瓶副安全阀4工作，保证将LNG气瓶1内的压力维持在安全范围。
所述加气单元包括加气管路、CNG加气口12、CNG进气球阀13和CNG进气单向阀14，所述加气管路的一端连接于所述CNG加气口12，所述加气管路的另一端连接于所述CNG气瓶16，所述CNG进气球阀13和CNG进气单向阀14设置于所述加气管路上，所述CNG进气单向阀14的出气口同CNG过流阀15的进气口共同连接于所述CNG气瓶16。加气时所述CNG加气口12连接于气源。
所述冷却水循环单元包括冷却水循环管路G，由于汽化器9、CNG供气减压器17工作时均需要吸热，因此本发明创新的利用燃气发动机的冷却水对其进行循环供热，燃气发动机的冷却水循环管路G分别连接于汽化器9和CNG供气减压器17的冷却水进口和冷却水出口，并与燃气发动机的冷却单元形成冷却水循环系统，冷却水从燃气发动机23的冷却水箱出来后，分为二路分别通过汽化器9和CNG供气减压器17，为其工作提供热量后再返回发动机冷却水箱，形成循环水系统。
本发明所述车用LNG-CNG混合供气系统工作时：当车辆在寒冷地区长时间停放后，发动机水温较低，待车辆刹车系统解冻后，控制模式切换控制器10开启CNG供气减压阀17、关闭电磁阀18，系统进入CNG供气模式，高压CNG从CNG气瓶16中出来，经CNG过流阀15进入CNG供气管路，并由CNG供气减压阀17减压为低压气体后，进入混合供气管路，然后经混合供气管路上的缓冲罐20和稳压器22后进入燃气发动机23，向发动机提供CNG燃料；当发动机冷却液温度上升到一定值，控制模式切换控制器10关闭CNG供气减压阀17、并开启电磁阀18，系统进入LNG供气模式，液态LNG或LNG气液混合物从LNG气瓶1中出来进入LNG出液管路A，由汽化器9汽化为气态LNG，再通过电磁阀18和LNG供气单向阀19后进入混合供气管路，然后经混合供气管路上的缓冲罐20和稳压器22稳定后进入燃气发动机23，向发动机提供LNG燃料；当发动机出现需求动力较大、单独采用LNG供气可能出现供气不足的情况下，可控制模式切换控制器10同时开启CNG供气减压阀17和电磁阀18，系统进入混合供气模式，LNG、CNG同时向发动机供气。其余状态，用户可根据实际需要通过控制模式切换控制器10自行切换供气方式。
若LNG气瓶1内LNG不足时，可开启加液口8进行加液，液态LNG通过LNG加液口8、LNG进液单向阀2进入LNG气瓶1，实现LNG气瓶的加液，如果加液时，LNG气瓶1内压力过高，导致加液速度过慢，可开启回气截止阀6，接通回气口7进行回气后，再进行加液，可提升加液效率。
若CNG气瓶16内气体不足时，可开启CNG进气球阀13进行加气，气体依次通过CNG加气口12、CNG进气球阀13以及CNG进气单向阀14进入CNG气瓶16，实现CNG气瓶的加气。
本发明在各安全阀的安全保护下，进一步的通过CNG气瓶压力表11、LNG气瓶压力表5以及缓冲罐压力表21方便用户分别实时检测CNG气瓶16、LNG气瓶1以及缓冲罐20内的压力，最大限度的保证运行安全。
第二优选实施方式
附图2给出本发明所述车用LNG-CNG混合供气系统的第二优选实施方式，与附图1所示的第一优选实施方式的区别仅在于，在第二实施方式中，创新的增加了增压单元及其对应的控制线路和冷却水路，第二实施方式所述车用LNG-CNG混合供气系统中的其他所有部件包括LNG供液单元、CNG供气单元、混合供气单元、加液单元、加气单元、回气单元、冷却水循环单元、切换控制单元等都与第一实施方式的相同，这些特征在上述第一实施方式中描述同样适用于第二实施方式，再此不做重复描述，仅对其中创新增加的增压单元的结构进行描述。
如附图2所示，所述的增压单元包括增压管路D、CNG增压截止阀28、CNG增压减压阀27、CNG增压调压阀26和增压管路安全阀25，所述的增压管路D一端连接于CNG供气管路B，具体的连接于CNG供气减压阀17前方进气口位置的CNG供气管路B上，所述增压管路D在其另一端附近连通于所述回气管路F，且在所述增压管路D的另一端端部设置有增压管路安全阀25，所述CNG增压截止阀28、CNG增压减压阀27和CNG增压调压阀26设置于所述增压管路D上，具体的所述CNG增压截止阀28的进气端连通于CNG供气减压阀17的进气端，所述CNG增压截止阀28的出气端连通于所述CNG增压减压阀27的进气端，所述CNG增压减压阀27的出气端连通于所述CNG增压调压阀26的进气端，所述CNG增压调压阀26的出气端连通于所述回气管路F，具体的连通于所述回气截止阀6。所述增压单元的增压回路为：CNG气瓶16、CNG过流阀15、CNG供气管路B、CNG增压截止阀28、增压管路D、CNG增压减压阀27、CNG增压调压阀26、回气截止阀6、回气管路与LNG气瓶1气相空间顺序连通。
当设置所述增压单元时，所述切换控制单元中的模式切换控制器10同时还连接于所述CNG增压减压阀27，通过模式切换控制器10控制所述CNG增压减压阀27来进行增压模式选择，即增压减压阀27的动作由模式切换控制器10所控制，当LNG气瓶1压力较低且需要采用LNG供气时，打开CNG增压截止阀28及回气截止阀6，并控制模式切换控制器10开启增压减压阀27，来自CNG气瓶的CNG高压气体经CNG供气管路B通过CNG增压截止阀28，再由CNG增压减压阀27减压为低压气体后，依次经过CNG增压调压阀26以及回气截止阀6进入LNG气瓶1的气相空间，实现CNG向LNG气瓶1的增压控制。
CNG增压调压阀26可设置一个合适的关闭阀值，略大于燃气发动机23正常工作压力，当CNG增压截止阀28与回气截止阀6同时开启时，若LNG气瓶1压力小于此阀值时，CNG增压调压阀26导通，增压系统正常工作；当LNG气瓶1压力大于此阀值时，CNG增压调压阀26关闭，增压系统停止工作。这样可保证燃气发动机23工作时，LNG气瓶1压力一直保持在一个稳定范围内。
同时由于汽化器9、供气减压器17以及CNG增压减压阀27工作均需要吸热，因此利用燃气发动机的冷却水对其进行循环供热时，燃气发动机的冷却水循环管路G分别连接于汽化器9、CNG供气减压器17和CNG增压减压阀27的冷却水进口和冷却水出口，并与燃气发动机的冷却水箱形成冷却水循环系统，冷却水从燃气发动机23的冷却水箱出来后，分为三路分别通过汽化器9、CNG供气减压器17和CNG增压减压阀27，为其工作提供热量后再返回发动机冷却水箱，形成循环水系统。
本实施方式中所述的增压单元不但能够及时的为LNG气瓶1进行增压，将LNG气瓶压力保持在一个稳定范围内，使得发动机表项出良好的动力性能，而且其中各部件的设置保证了增压安全，其中为了降低增压系统不使用时LNG气瓶1与外界的热交换面积，方便增压管路及其元部件的维修，在增压管路上同时设置所述CNG增压截止阀28以及回气截止阀6；同时为了保护增压管路，防止增压管路在各截止阀关闭或CNG增压减压阀27失效时出现压力过高而导致各元器件及增压管路损坏的情况，在所述CNG增压调压阀26和回气截止阀6之间的管路上设置所述增压管路安全阀25，在管路压力大于其设定值时及时进行安全排气。
综上，本发明提出一种车用LNG-CNG混合供气系统，可同时利用LNG及CNG的优点，实现LNG、CNG燃料的切换及共用。当采用LNG供气时，控制模式切换控制器开启电磁阀，进入LNG供气模式，液态LNG或LNG气液混合物从LNG气瓶中出来进入LNG出液管路，由汽化器汽化为气态LNG，再通过电磁阀、LNG供气单向阀、缓冲罐，最后经由稳压器稳定后进入燃气发动机；当采用CNG供气时，控制模式切换控制器开启CNG供气减压阀，进入CNG供气模式，高压CNG从CNG气瓶中出来，经CNG过流阀进入CNG供气管路，并由CNG供气减压阀减压为低压气体后，进入缓冲罐，再经过稳压器进入燃气发动机；当发动机出现需求动力较大，单独采用LNG供气可能出现供气不足的情况下，可控制模式切换控制器同时开启CNG供气减压阀和电磁阀，LNG、CNG同时向发动机供气。LNG供气单向阀与CNG供气减压阀出气口处LNG、CNG供气管路合并成混合供气管路并连接至缓冲罐的进气口。电磁阀与CNG供气减压阀的动作由模式切换控制器控制。此外，还可在CNG供气管路中供气减压阀前并联一路CNG向LNG气瓶增压回路，当LNG气瓶压力较低且需要采用LNG供气时，打开CNG增压截止阀及回气截止阀，并控制模式切换控制器开启CNG增压减压阀，CNG高压气体经CNG增压截止阀，由CNG增压减压阀减压为低压气体后，依次经过CNG增压调压阀及回气截止阀进入LNG气瓶气相空间，实现CNG向LNG气瓶的增压。本发明所述车用LNG-CNG混合供气系统解决了纯CNG车辆续驶里程短的问题，同时也解决了LNG车辆在低温环境中启动慢、气瓶增压速度慢以及燃气发动机动力不足等问题，具有广阔的推广应用前景。
最后应当说明的是：以上实施方式仅用以说明技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施方式进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，依然可以对具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明所述方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的权利范围当中。

Claims (10)

1.一种车用LNG-CNG混合供气系统，其特征在于，包括：LNG气瓶(1)、CNG气瓶(16)、LNG供液单元、CNG供气单元、混合供气单元和切换控制单元，所述LNG供液单元的进料端连接于所述LNG气瓶(1)，所述CNG供气单元的进料端连接于所述CNG气瓶(16)，所述LNG供液单元的出料端和所述CNG供气单元的出料端共同连接于所述混合供气单元的进料端，所述混合供气单元的出料端连接于发动机，所述切换控制单元连接于所述LNG供液单元和CNG供气单元，实现对LNG供液单元和CNG供气单元的工作模式切换控制。
2.根据权利要求1所述的车用LNG-CNG混合供气系统，其特征在于，所述LNG供液单元包括：LNG出液管路(A)和电磁阀(18)，所述LNG出液管路(A)的一端连接于所述LNG气瓶(1)，所述电磁阀(18)设置于所述LNG出液管路(A)上；所述CNG供气单元包括：CNG供气管路(B)和CNG供气减压阀(17)，所述CNG供气管路(B)的一端连接于所述CNG气瓶(16)，所述CNG供气减压阀(17)设置于所述CNG供气管路(B)上；所述混合供气单元包括混合供气管路(C)，所述LNG出液管路(A)的另一端与所述CNG供气管路(B)的另一端共同连接于所述混合供气管路(C)的一端，所述混合供气管路(C)的另一端连接于发动机的进气口；所述切换控制单元连接于所述电磁阀(18)和CNG供气减压阀(17)，并能够对所述电磁阀(18)和CNG供气减压阀(17)的开启与关闭模式进行切换控制。
3.根据权利要求2所述的车用LNG-CNG混合供气系统，其特征在于，所述LNG供液单元还包括有汽化器(9)和LNG供气单向阀(19)，所述汽化器(9)在所述LNG出液管路(A)上设置于所述电磁阀(18)的上游位置，所述LNG供气单向阀(19)在所述LNG出液管路(A)上设置于所述电磁阀(18)的下游位置；所述CNG供气单元还包括有CNG过流阀(15)，所述CNG过流阀(15)在所述CNG供气管路(B)上设置于所述CNG供气减压阀(17)的上游位置；所述混合供气单元还包括有缓冲罐(20)和稳压器(22)，所述缓冲罐(20)和稳压器(22)设置于所述混合供气管路(C)上，且所述缓冲罐(20)处于稳压器(22)的上游位置。
4.根据权利要求3所述的车用LNG-CNG混合供气系统，其特征在于，所述LNG供液单元还包括有LNG出液管路安全阀(24)，所述LNG出液管路安全阀(24)连接于所述汽化器(9)和电磁阀(18))之间的LNG出液管路(A)上；所述CNG供气单元还包括有CNG气瓶压力表(11)，所述CNG气瓶压力表(11)连接于所述CNG过流阀(15)和CNG供气减压阀(17)之间的CNG供气管路(B)上；所述混合供气单元还包括缓冲罐压力表(21)，所述缓冲罐压力表(21)连接于所述缓冲罐(20)和稳压器(22)之间的混合供气管路(C)上。
5.根据权利要求2-4任一项所述的车用LNG-CNG混合供气系统，其特征在于，所述车用LNG-CNG混合供气系统还包括有回气单元，所述回气单元包括回气管路(F)、回气口(7)、LNG气瓶主安全阀(3)、LNG气瓶副安全阀(4)、LNG气瓶压力表(5)和回气截止阀(6)，所述回气管路(F)的一端连接于所述回气口(7)，所述回气管路(F)的另一端伸入所述LNG气瓶(1)内，所述回气截止阀(6)设置于所述回气管路(F)上，所述LNG气瓶主安全阀(3)、LNG气瓶副安全阀(4)和LNG气瓶压力表(5)连接于所述回气截止阀(6)和LNG气瓶(1)之间的回气管路(F)上。
6.根据权利要求5所述的车用LNG-CNG混合供气系统，其特征在于，所述车用LNG-CNG混合供气系统还包括有增压单元，所述增压单元包括增压管路(D)和CNG增压减压阀(27)，所述增压管路(D)的一端连接于所述CNG供气管路(B)，所述增压管路(D)的另一端连接于回气截止阀(6)和回气口(7)之间的回气管路(F)上，所述CNG增压减压阀(27)设置于所述增压管路(D)上，所述切换控制单元连接于所述CNG增压减压阀(27)。
7.根据权利要求2-5任一项所述的车用LNG-CNG混合供气系统，其特征在于，所述车用LNG-CNG混合供气系统还包括有增压单元，所述增压单元包括增压管路(D)和CNG增压减压阀(27)，所述增压管路(D)的一端连接于所述CNG供气管路(B)，所述增压管路(D)的另一端连接于所述LNG气瓶(1)，所述CNG增压减压阀(27)设置于所述增压管路(D)上，所述切换控制单元连接于所述CNG增压减压阀(27)。
8.根据权利要求6或7所述的车用LNG-CNG混合供气系统，其特征在于，所述增压单元还包括有CNG增压截止阀(28)、CNG增压调压阀(26)和增压管路安全阀(25)，所述增压管路(D)的一端在CNG供气减压阀(17)的进气口位置连接于所述CNG供气管路(B)，所述CNG增压截止阀(28)在所述增压管路(D)上设置于所述CNG增压减压阀(27)的上游位置，所述CNG增压调压阀(26)在所述增压管路(D)上设置于所述CNG增压减压阀(27)的下游位置，所述增压管路安全阀(25)连接于CNG增压调压阀(26)下游的增压管路(D)上。
9.根据权利要求3-8任一项所述的车用LNG-CNG混合供气系统，其特征在于，所述车用LNG-CNG混合供气系统还包括有冷却水循环单元，所述冷却水循环单元包括冷却水循环管路(G)，所述冷却水循环管路(G)将发动机冷却水箱与所述汽化器(9)、所述CNG供气减压器(17)和所述CNG增压减压阀(27)进行连接，并在发动机冷却水箱与所述汽化器(9)之间、发动机冷却水箱与所述CNG供气减压器(17)之间以及发动机冷却水箱与所述CNG增压减压阀(27)之间形成冷却水循环系统。
10.根据权利要求1-9任一项所述的车用LNG-CNG混合供气系统，其特征在于，所述车用LNG-CNG混合供气系统还包括有加液单元和加气单元；所述加液单元包括加液管路(E)、加液口(8)和LNG进液单向阀(2)，所述加液管路(E)的一端连接于所述加液口(8)，所述加液管路(E)的另一端伸入所述LNG气瓶(1)内，所述LNG进液单向阀(2)设置于所述加液管路(E)上；所述加气单元包括加气管路、CNG加气口(12)、CNG进气球阀(13)和CNG进气单向阀(14)，所述加气管路的一端连接于所述CNG加气口(12)，所述加气管路的另一端连接于所述CNG气瓶(16)，所述CNG进气球阀(13)和CNG进气单向阀(14)设置于所述加气管路上，且所述CNG进气单向阀(14)处于所述CNG进气球阀(13)的下游位置。
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