CN108644609B - 一种lng汽车或船舶的bog处理方法 - Google Patents

一种lng汽车或船舶的bog处理方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种LNG汽车或船舶的BOG处理方法，包括以下步骤：当发动机处于关闭状态，并且LNG储罐内的压力值超过第一设定值时，控制模块发出指令连通LNG储罐的气相端通路，使LNG储罐内的BOG气体可以进入发动机，并且控制模块发出指令启动发动机，发动机进入怠速状态，通过消耗BOG气体给电池组充电；一方面利用BOG气体为汽车或船舶的电池进行充电，提高了能源利用效率，尤其适用于混动汽车；另一方面解决了BOG排放问题，防止天然气集聚于封闭或半封闭空间导致安全事故，另外，减少温室气体天然气的排放，则可以减少污染、保护环境。

Description

一种LNG汽车或船舶的BOG处理方法
技术领域
本发明涉及LNG汽车的技术领域，特别涉及一种LNG汽车或船舶的BOG处理方法。
背景技术
LNG是国家鼓励使用的清洁能源，在交通运输领域目前主要用作LNG重卡、LNG船舶、LNG公交车和其它LNG通勤车以及工程机械的燃料，用来替代柴油等传统化石燃料。这些车都有一个特点，大部分时间都在运营中，LNG一直处于消耗中，因此BOG（boil-off gas，蒸发气体）很少或几乎没有（BOG是指LNG吸收环境热量而蒸发的气体）。
如果BOG不能及时处理或消耗掉，储罐压力会持续上升，超过一级安全阀设定值的时候，安全阀会打开，排放掉一部分气态天然气，直到储罐压力小于安全阀设定值。如果是停放在地下车库或者其他封闭空间的LNG车辆，BOG的排放，导致封闭或者半封闭空间天然气集聚，会有安全事故隐患。因此LNG在私家车的应用方面，受到了很大的局限性。
发明内容
发明的目的：本发明公开一种LNG汽车或船舶的BOG处理方法，一方面利用BOG气体为汽车或船舶的电池进行充电，提高了能源利用效率，尤其适用于混动汽车；另一方面解决了BOG排放问题，防止天然气集聚于封闭或半封闭空间导致安全事故，也减少了空气污染。
技术方案：为了实现以上目的，本发明公开了一种LNG汽车或船舶的BOG处理方法，包括以下步骤：当发动机处于关闭状态，并且LNG储罐内的压力值超过第一设定值时，控制模块发出指令连通LNG储罐的气相端通路，使LNG储罐内的BOG气体可以进入发动机，并且控制模块发出指令启动发动机，发动机进入怠速状态，通过消耗BOG气体给电池组充电。
进一步的，上述一种LNG汽车或船舶的BOG处理方法，还包括以下步骤：持续消耗BOG气体，直到LNG储罐内的压力值低于第二设定值时，控制模块发出指令关闭发动机。
进一步的，上述一种LNG汽车或船舶的BOG处理方法，还包括以下步骤：所述电池组充电充满之后启动过充保护，发动机继续消耗BOG气体。
进一步的，上述一种LNG汽车或船舶的BOG处理方法，所述第二设定值小于第一设定值，所述第二设定值大于或等于发动机的标准进气压力值。
本发明公开了一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统，包括气相端通路和压力传感器，所述气相端通路一端与LNG储罐的气相出口连接，另一端与设置在主通路上的换向阀连接，所述压力传感器设置在气相出口或者气相端通路上，所述压力传感器、换向阀分别与控制模块连接。
进一步的，上述一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统，所述气相端通路、压力传感器和换向阀作为一独立的外接装置安装在LNG储罐与主通路上。
进一步的，上述一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统，所述主通路包括液相端通路，所述主通路一端通过液相端通路与LNG储罐的液相出口连接，另一端与发动机连接；所述换向阀分别与液相端通路、气相端通路连接并在两者之间换位；所述发动机与电池组连接。
进一步的，上述一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统，所述换向阀为双向电磁换位阀。
本发明还公开了一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统，包括设置在LNG储罐的气相出口或通道处的压力传感器，以及设置在主通路上的机械压力感应式换向阀，所述机械压力感应式换向阀分别与LNG储罐的气相通道、液相通道连接并在两者之间换位；所述主通路一端通过机械压力感应式换向阀与LNG储罐连接，另一端与发动机连接，所述发动机与电池组连接。
进一步的，上述一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统，所述机械压力感应式换向阀包括与LNG储罐的气相通道连接的进气空腔、与LNG储罐的液相通道连接的进液空腔，以及压力感应空腔；所述压力感应空腔与进气空腔之间通过滞后调节孔连通。
上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：
（1）本发明所述的一种LNG汽车或船舶的BOG处理方法，一方面利用BOG气体为汽车或船舶的电池进行充电，提高了能源利用效率，尤其适用于混动汽车；另一方面解决了BOG排放问题，防止天然气集聚于封闭或半封闭空间导致安全事故，另外，减少温室气体天然气的排放，则可以减少污染、保护环境。
（2）本发明所述的一种LNG汽车或船舶的BOG处理方法，持续消耗BOG气体直到LNG储罐内的压力值低于第二设定值且第二设定值小于第一设定值的设计，在发动机消耗BOG气体时，保证有适当的持续工作时间和消耗量，以免启停发动机的频率过于频繁，耗损发动机及其他部件。
（3）本发明所述的一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统，结构简单，在原有的LNG储罐和主通路上增加气相端通路、压力传感器和换向阀，当BOG气体积攒到一定程度，气相端通路连通，由发动机消耗BOG气体给电池充电，提高能源利用率；整理结构简单，成本低、易改造且实用性好，通过换向阀进行气相端通路和原有的液相端通路的切换，不影响汽车或船舶的常规功能，并顺利解决过剩BOG气体的消耗问题。
（4）本发明所述的一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统，气相端通路、压力传感器和换向阀作为一个可以安装在汽车或船舶的原始动力系统中的附件或外接配件，安装方便，使用灵活，可以适用于各种车型。
（5）本发明所述的另一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统，直接使用机械压力感应式换向阀来切换液相与气相通道，当BOG气体积攒到一定程度，气相端通路连通，由发动机消耗BOG气体给电池充电，提高能源利用率；在车辆或船舶行驶时，又可以作为经济阀使用，简化了整体结构，大大降低了成本。
（6）本发明所述的另一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统，利用特定阻力滞后气相通道与液相通道间的切换，从而控制BOG气体的消耗压差，保证发动机消耗BOG气体的连续工作时间和BOG气体消耗量，BOG气体需要通过滞后调节孔进入压力感应空腔，通过合理调整滞后调节孔的孔径，即可有效控制气体在气相端和压力感应空腔之间的流通速度，从而控制了流通时间，也就可以精准的实现想要实现的滞后效果；滞后时间长短，滞后压差，完全可以通过改变孔径来精确实现。
附图说明
图1为本发明所述的一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统第一种实施方式的结构示意图；
图2为本发明所述的一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统第二种实施方式的结构示意图；
图3为本发明所述的一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统第二种实施方式中的机械压力感应式换向阀的结构示意图；
图中：1-发动机，2-LNG储罐，3-气相端通路，4-电池组，5-压力传感器，6-主通路，601-液相端通路，7-换向阀，8-稳压阀，9-缓冲罐，10-电磁阀，11-机械压力感应式换向阀，111-进气空腔，112-进液空腔，113-压力感应空腔，114-滞后调节孔。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明具体实施方式进行详细的描述。
实施例1
本发明的一种LNG汽车或船舶的BOG处理方法，如图1所示，包括以下步骤：
当发动机1处于关闭状态，并且LNG储罐2内的压力值超过第一设定值时，控制模块发出指令连通LNG储罐2的气相端通路3，使LNG储罐2内的BOG气体可以进入发动机1，同时关闭液相天然气进入发动机的通道；并且控制模块发出指令启动发动机1，发动机1进入怠速状态，通过消耗BOG气体给电池组4充电；
持续消耗BOG气体，直到LNG储罐2内的压力值低于第二设定值时，控制模块发出指令关闭发动机1。
其中，所述电池组4充电充满之后启动过充保护，发动机1继续消耗BOG气体。步骤S2中所述第二设定值小于第一设定值，所述第二设定值大于或等于发动机1的标准进气压力值。其中第一设定值小于一级安全阀的压力设定值。
其中，LNG（liquefied natural gas）即液化天然气；BOG（boil-off gas，蒸发气体）是指LNG吸收环境热量而蒸发的气体。
本发明适用于LNG汽车或船舶，尤其适用于LNG和电池的混动型车辆，无论是家庭轿车、SUV、越野车、轻卡、巴士或其它车辆，都可以使用这一发明的技术方案。本发明彻底解决了BOG排放在封闭或者半封闭空间会引发的安全问题，同时利用了BOG气体为混动汽车的电池进行充电，提高了能源利用效率。为LNG在家用车的普及扫清了技术障碍，具有非常广阔的前景和巨大的社会效益。可以大幅降低城市汽车尾气排放造成的空气污染问题。
本发明的一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统，如图1所示，包括气相端通路3和压力传感器5，所述气相端通路3一端与LNG储罐2的气相出口连接，另一端与设置在主通路6上的换向阀7连接，所述压力传感器5设置在气相出口或者气相端通路3上，所述压力传感器5、换向阀7分别与控制模块连接。所述气相端通路3、压力传感器5和换向阀7作为一独立的外接装置安装在LNG储罐2与主通路6上；该外接装置可以独立设置其控制模块，在安装该外接装置时，将其控制模块也与汽车的控制模块对接；或者，该外接装置不设控制模块，在安装时，直接将压力传感器5和换向阀7通过信号线与汽车的控制模块连接；其中，汽车的控制模块也做相应的调整，以适应、兼容该外接装置的功能。
本实施例中所述主通路6包括液相端通路601，所述主通路6一端通过液相端通路601与LNG储罐2的液相出口连接，另一端与发动机1连接；所述换向阀7分别与液相端通路601、气相端通路3连接并在两者之间换位；所述发动机1与电池组4连接。所述换向阀7到发动机1之间依次设有稳压阀8、缓冲罐9和电磁阀10；所述液相端通路601设有经济阀；所述换向阀7为双向电磁换位阀。
本实施例中一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统的工作方法具体包括以下步骤：
压力传感器5监测LNG储罐2内的压力，并将信号传输给控制模块；
当发动机1处于关闭状态，并且LNG储罐2内的压力值超过第一设定值时，控制模块发出以下指令：
控制模块发出指令给换向阀7，换向阀7从液相端通路601切换至气相端通路3，连通LNG储罐2的气相端通路3，使LNG储罐2内的BOG气体可以通过主通路6进入发动机1；此时液相端通路601被关闭；
并且控制模块发出指令打开电磁阀10，使主通路6连通；
并且控制模块发出指令启动发动机1，发动机1进入怠速状态，通过消耗BOG气体给电池组4充电；
若电池组4充电充满，则自动启动过充保护，发动机1则继续消耗BOG气体；
持续消耗BOG气体，直到LNG储罐2内的压力值低于第二设定值时，控制模块发出指令关闭发动机1；
控制模块发出指令给换向阀7，换向阀7从气相端通路3切换至液相端通路601；
压力传感器5继续监测LNG储罐2内的压力，若超过第一设定值，重复上述步骤。
实施例2
本发明还公开了一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统，如图2和图3所示，包括LNG储罐2、主通路6、发动机1与电池组4，还包括设置在LNG储罐2的气相出口或通道处的压力传感器5，以及设置在主通路6上的机械压力感应式换向阀11，所述机械压力感应式换向阀11分别与LNG储罐2的气相通道、液相通道连接并在两者之间换位；所述主通路6一端通过机械压力感应式换向阀11与LNG储罐2连接，另一端与发动机1连接，所述发动机1与电池组4连接。所述机械压力感应式换向阀11到发动机1之间依次设有稳压阀8、缓冲罐9和电磁阀10；所述压力传感器5与发动机1均与控制模块连接。
所述机械压力感应式换向阀11包括与LNG储罐2的气相通道连接的进气空腔111、与LNG储罐2的液相通道连接的进液空腔112，以及压力感应空腔113；所述压力感应空腔113与进气空腔111之间通过滞后调节孔114连通。直接使用机械压力感应式换向阀11来切换液相与气相通道，当BOG气体积攒到一定程度，气相端通路连通，由发动机消耗BOG气体给电池充电，提高能源利用率；在车辆或船舶行驶时，又可以作为经济阀使用，简化了整体结构，大大降低了成本。机械压力感应式换向阀11利用特定阻力滞后气相通道与液相通道间的切换，从而控制BOG气体的消耗压差，保证发动机消耗BOG气体的连续工作时间和BOG气体消耗量，BOG气体需要通过滞后调节孔114进入压力感应空腔113，通过合理调整滞后调节孔114的孔径，即可有效控制BOG气体在气相端和压力感应空腔113之间的流通速度，从而控制了流通时间，也就可以精准的实现想要实现的滞后效果；滞后时间长短，滞后压差，完全可以通过改变孔径来精确实现。优选的，所述机械压力感应式换向阀11可使用膜片式机械压力感应换向阀或者活塞式机械压力感应换向阀。
本实施例中一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统的工作方法具体包括以下步骤：
压力传感器5监测LNG储罐2内的压力，并将信号传输给控制模块；
LNG储罐2气相通道内的BOG气体通过滞后调节孔114进入机械压力感应式换向阀11的压力感应空腔113，当压力感应空腔113压力即LNG储罐2内的压力达到机械压力感应式换向阀11的换位临界值时，机械压力感应式换向阀11的膜片移动，机械压力感应式换向阀11从与液相通道连通切换为与气相通道连通；
当发动机1处于关闭状态，并且LNG储罐2内的压力值超过第一设定值时，控制模块发出以下指令：
控制模块发出指令打开电磁阀10，使主通路6连通；此时机械压力感应式换向阀11与气相通道连通，使BOG气体能进入发动机1；
并且控制模块发出指令启动发动机1，发动机1进入怠速状态，通过消耗BOG气体给电池组4充电；
若电池组4充电充满，则自动启动过充保护，发动机1则继续消耗BOG气体；
通过机械压力感应式换向阀11的阻力滞后气相通路的关闭，持续消耗BOG气体，直到阻力滞后结束，气相通路关闭，液相通路连通；
控制模块发出指令关闭发动机1；
压力传感器5继续监测LNG储罐2内的压力，若超过第一设定值，重复上述步骤。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种LNG汽车或船舶的BOG处理方法，其特征在于：包括以下步骤：当发动机（1）处于关闭状态，并且LNG储罐（2）内的压力值超过第一设定值时，控制模块发出指令连通LNG储罐（2）的气相端通路（3），使LNG储罐（2）内的BOG气体可以进入发动机（1），并且控制模块发出指令启动发动机（1），发动机（1）进入怠速状态，通过消耗BOG气体给电池组（4）充电；
LNG汽车或船舶的BOG处理系统，包括设置在LNG储罐（2）的气相出口或通道处的压力传感器（5），以及设置在主通路（6）上的机械压力感应式换向阀（11），所述机械压力感应式换向阀（11）分别与LNG储罐（2）的气相通道、液相通道连接并在两者之间换位；所述主通路（6）一端通过机械压力感应式换向阀（11）与LNG储罐（2）连接，另一端与发动机（1）连接，所述发动机（1）与电池组（4）连接；所述机械压力感应式换向阀（11）包括与LNG储罐（2）的气相通道连接的进气空腔（111）、与LNG储罐（2）的液相通道连接的进液空腔（112），以及压力感应空腔（113）；所述压力感应空腔（113）与进气空腔（111）之间通过滞后调节孔（114）连通。
2.根据权利要求1所述的一种LNG汽车或船舶的BOG处理方法，其特征在于：还包括以下步骤：持续消耗BOG气体，直到LNG储罐（2）内的压力值低于第二设定值时，控制模块发出指令关闭发动机（1）。
3.根据权利要求1所述的一种LNG汽车或船舶的BOG处理方法，其特征在于：还包括以下步骤：所述电池组（4）充电充满之后启动过充保护，发动机（1）继续消耗BOG气体。
4.根据权利要求2所述的一种LNG汽车或船舶的BOG处理方法，其特征在于：所述第二设定值小于第一设定值，所述第二设定值大于或等于发动机（1）的标准进气压力值。
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