CN110056774A - 双燃料发动机动态天然气回收装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双燃料发动机动态天然气回收装置及方法，包括通过管道顺次连通的LNG气罐、LNG泵、第一单向阀、缓冲罐、压力调节模块和双燃料发动机，压力调节模块包括进气口、出气口和放气口，进气口与缓冲罐相连通，出气口与双燃料发动机相连通，还包括二位三通电磁阀，二位三通电磁阀与发动机ECU电连接，二位三通电磁阀与放气口相连通，二位三通电磁阀和LNG气罐之间设有回气管，回气管上顺次设有第一燃气滤清器和第二单向阀，二位三通电磁阀还连通有排气管，排气管与大气相连通。本申请将绝大多数的动态排气回收至LNG气罐中，只有小部分动态排气排放至大气中，以避免动态排气全部排放引起污染和能源浪费，满足节能减排的要求。
Description
技术领域
本发明涉及双燃料发动机技术领域，具体的说，涉及一种双燃料发动机动态天然气回收装置及方法。
背景技术
双燃料缸内高压直喷发动机存在两种运行模式：双燃料模式(天然气+柴油)和服务模式(柴油)。在不同运行工况下，该类发动机上的压力调节模块会通过油轨压力来调控气轨压力。当油轨压力出现波动轨压下降时，会有一定量的天然气通过压力调节模块的放气口排出，从压力调节模块的放气口排出的天然气为动态排气。若动态排气直接排到大气中，不仅会造成天然气的浪费，所排出甲烷(CH4)成分还会对环境造成污染，不利于节能减排。
发明内容
针对上述问题，本发明所要解决的第一个技术问题是：提供一种双燃料发动机动态天然气回收装置，回收动态排气，节能减排。
基于同一个发明构思，针对上述问题，本发明所要解决的第二个技术问题是：提供一种双燃料发动机动态天然气回收方法，回收动态排气，节能减排。
为解决上述第一个技术问题，本发明的技术方案是：
一种双燃料发动机动态天然气回收装置，包括：通过管道顺次连通的LNG气罐、LNG泵、第一单向阀、缓冲罐、压力调节模块和双燃料发动机，所述压力调节模块包括进气口、出气口和放气口，所述进气口与所述缓冲罐相连通，所述出气口与所述双燃料发动机相连通，
还包括二位三通电磁阀，所述二位三通电磁阀与发动机ECU电连接，所述二位三通电磁阀与所述放气口相连通，所述二位三通电磁阀和所述LNG气罐之间设有回气管，沿气体的流动方向，所述回气管上顺次设有第一燃气滤清器和第二单向阀，所述二位三通电磁阀还连通有排气管，所述排气管与大气相连通。
优选地，所述排气管上设有第二燃气滤清器。
优选地，所述第一燃气滤清器和所述第二燃气滤清器内的过滤介质为柴油。
优选地，所述第一燃气滤清器和所述第二燃气滤清器内均设有液位传感器，两个所述液位传感器与所述ECU电连接。
优选地，所述回气管上设有回气压力传感器，所述回气压力传感器位于所述第一燃气滤清器和所述第一单向阀之间，所述LNG气罐设有气罐压力传感器。
为解决上述第二个技术问题，本发明的技术方案是：
一种双燃料发动机动态天然气回收方法，使用上述的双燃料发动机动态天然气回收装置，所述LNG气罐内的天然气在所述LNG泵的作用下泵出，天然气顺次经过所述第一单向阀、所述缓冲罐后由所述进气口进入所述压力调节模块中，一部分天然气由所述出气口进入所述双燃料发动机中做功，另一部分天然气由所述放气口排出，由所述放气口排出的天然气为动态排气，所述动态排气全部经过所述二位三通电磁阀，所述ECU根据所述双燃料发动机的运行模式有选择让所述二位三通电磁阀通电或断电，通电时，所述动态排气由所述回气管顺次通过所述第一燃气滤清器、所述第二单向阀后进入所述LNG气罐内，断电时，所述动态排气由所述排气管通过所述第二燃气滤清器后排放至大气中。
优选地，所述双燃料发动机的运行模式为双燃料模式下的启车或运行时，所述二位三通电磁阀通电，所述动态排气由所述回气管顺次通过所述第一燃气滤清器、所述第二单向阀后进入所述LNG气罐内。
优选地，所述双燃料发动机的运行模式为双燃料模式下的停车时，所述回气压力传感器实时检测所述回气管内的燃气压力并反馈给所述ECU，所述气罐压力传感器实时检测所述LNG气罐内的燃气压力并反馈给所述ECU，所述ECU根据所述回气管内燃气压力与所述LNG气罐内燃气压力的压差有选择地让所述二位三通电磁阀通电或断电；
如果所述回气管内燃气压力与所述LNG气罐内燃气压力的压差高于设定值，则所述二位三通电磁阀通电，所述动态排气由所述回气管顺次通过所述第一燃气滤清器、所述第二单向阀后进入所述LNG气罐内；
如果所述回气管内燃气压力与所述LNG气罐内燃气压力的压差低于设定值，则所述二位三通电磁阀断电，所述动态排气由所述排气管通过所述第二燃气滤清器后排放至大气中。
优选地，所述双燃料发动机的运行模式为服务模式时，所述二位三通电磁阀断电，所述动态排气由所述排气管通过所述第二燃气滤清器后排放至大气中。
优选地，所述双燃料发动机由双燃料模式转换至服务模式时，所述二位三通电磁阀断电，所述动态排气由所述排气管通过所述第二燃气滤清器后排放至大气中；所述双燃料发动机由服务模式转换至双燃料模式时，所述二位三通电磁阀通电，所述动态排气由所述回气管顺次通过所述第一燃气滤清器、所述第二单向阀后进入所述LNG气罐内。
采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：
本发明的双燃料发动机动态天然气回收装置包括与压力调节模块的放气口相连通的二位三通电磁阀，二位三通电磁阀与LNG气罐之间连接有回气管，二位三通电磁阀与大气之间连接有排气管。利用上述双燃料发动机动态天然气回收装置回收动态排气的方法为：发动机ECU根据双燃料发动机运行模式，有选择地让二位三通电磁阀通电或断电，以使动态排气通过回气管回收入LNG气罐内，或者，让动态排气通过排气管排出至大气中，以避免动态排气全部排放至大气中，污染大气，且浪费能源的问题。
由于排气管上设有第二燃气滤清器，第二燃气滤清器的过滤介质为柴油，当燃气通过排气管时，燃气携带的柴油被第二燃气滤清器过滤掉，避免柴油排放至大气中，污染大气。
由于回气管上设有第一燃气滤清器，第一燃气滤清器的过滤介质为柴油，当燃气通过回气管时，燃气携带的柴油被第一燃气滤清器过滤掉，避免柴油进入LNG气罐内结冰导致堵塞引起安全隐患。
由于第一燃气滤清器设有液位传感器，当液位传感器检测到第一燃气滤清器内的柴油液位超过警戒线时，液位传感器发出报警信号给ECU，提醒人员及时将第一燃气滤清器内的柴油放出或更换滤清器滤芯，避免柴油进入LNG气罐内结冰导致堵塞引起安全隐患。
由于第二燃气滤清器设有液位传感器，当液位传感器检测到第二燃气滤清器内的柴油液位超过警戒线时，液位传感器发出报警信号给ECU，提醒人员及时将第二燃气滤清器内的柴油放出或更换滤清器滤芯，以免第二燃气滤清器内柴油过多，随燃气排出至大气中，污染大气。
由于回气管上设有回气压力传感器，LNG气罐设有气罐压力传感器，当双燃料发动机的运行模式为双燃料模式下的停车时，回气压力传感器实时检测回气管内的燃气压力，气罐压力传感器实时检测LNG气罐内的燃气压力，如果回气管的燃气压力接近LNG气罐内的燃气的压力，则二位三通电磁阀断电，动态排气由排气管通过第二燃气滤清器后排放至大气中，以免LNG气罐内的燃气外泄。
附图说明
图1是本发明双燃料发动机动态天然气回收装置的工作原理示意图；
图中：1-LNG气罐；2-LNG泵；3-第一单向阀；4-缓冲罐；5-压力调节模块；6-双燃料发动机；7-二位三通电磁阀；8-ECU；9-第一燃气滤清器；10-第二单向阀；11-第二燃气滤清器；12-气罐压力传感器；13-回气压力传感器；14-第一液位传感器；15-第二液位传感器；16-大气。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，且不用于限定本发明。
如图1所示，一种双燃料发动机动态天然气回收装置，包括：通过管道顺次相连通的LNG气罐1、LNG泵2、第一单向阀3、缓冲罐4、压力调节模块5和双燃料发动机6，LNG气罐1设有气罐压力传感器12，LNG泵2设于LNG气罐1，压力调节模块5包括进气口、出气口和放气口，进气口与缓冲罐4相连通，出气口与双燃料发动机6相连通，放气口与二位三通电磁阀7相连通，二位三通电磁阀7与发动机ECU8电连接，二位三通电磁阀7与LNG气罐1之间连接有回气管，二位三通电磁阀7与大气16之间连接有排气管，沿燃气的流动方向，回气管上顺次设有第一燃气滤清器9、回气压力传感器13和第二单向阀10，第一燃气滤清器9的过滤介质为柴油，第一燃气滤清器9内设有第一液位传感器14，排气管直接与大气16相连通，排气管上设有第二燃气滤清器11，第二燃气滤清器11的过滤介质为柴油，第二燃气滤清器11内设有第二液位传感器15。
气罐压力传感器12、回气压力传感器13、第一液位传感器14和第二液位传感器15分别与发动机ECU8电连接。
实际工作时，LNG气罐1内的天然气在LNG泵2的作用下以一定压力排出，天然气经过第一单向阀3和缓冲罐4的过滤缓冲后由进气口进入压力调节模块5中，之后在压力调节模块5的作用下一部分天然气由出气口排出进入双燃料发动机6中做功，另一部分天然气由放气口排出，由放气口排出的天然气为动态排气，动态排气全部流经二位三通电磁阀7，ECU8根据双燃料发动机6的运行模式有选择让二位三通电磁阀7通电或断电，通电时，动态排气由回气管顺次经过第一燃气滤清器9和第二单向阀10后进入LNG气罐1内，断电时，动态排气由排气管通过第二燃气滤清器11后排放至大气16中。
具体地说，当双燃料发动机6的运行模式为双燃料模式下的启车或运行时，二位三通电磁阀7通电，动态排气经过第一燃气滤清器9过滤后，再流经第二单向阀10进入LNG气罐1中。
当双燃料发动机6的运行模式为双燃料模式下的停车时，回气压力传感器13实时检测回气管内的燃气压力并将检测的压力反馈给ECU8，气罐压力传感器12实时检测LNG气罐1内的燃气压力并将将检测到的压力反馈给ECU8，ECU8根据回气管内燃气压力与LNG气罐内燃气压力的压差有选择地让二位三通电磁阀7通电或断电；
如果回气管内燃气压力与LNG气罐1内燃气压力的压差高于设定值，则二位三通电磁阀7通电，动态排气由回气管顺次经过第一燃气滤清器9和第二单向阀10后进入LNG气罐1内；
如果回气管内燃气压力与LNG气罐内燃气压力的压差低于设定值，此时，动态排气压力高于但接近LNG气罐1内的燃气压力，为避免LNG气罐1内燃气泄漏，二位三通电磁阀7断电，动态排气由排气管通过第二燃气滤清器11后排放至大气16中。
当双燃料发动机6的运行模式为服务模式时，此时，双燃料发动机6只燃烧柴油，二位三通电磁阀7断电，系统内的动态排气由排气管通过第二燃气滤清器11后排放至大气16中。
当双燃料发动机6由双燃料模式转换至服务模式时，二位三通电磁阀7断电，动态排气由排气管通过第二燃气滤清器11后排放至大气16中；双燃料发动机6由服务模式转换至双燃料模式时，二位三通电磁阀7通电，动态排气由回气管顺次经过第一燃气滤清器9和第二单向阀10后进入LNG气罐1内。
本申请将绝大多数的动态排气回收至LNG气罐1中，只有小部分动态排气排放至大气16中，以避免动态排气全部排放至大气16中引起大气污染和能源浪费，满足节能减排的要求，即使排放至大气16中的动态排气也是先经过第二燃气滤清器11过滤后排放的，过滤掉柴油成分，避免柴油污染大气，符合环保要求。
第一燃气滤清器9用于过滤掉动态排气流经回气管内的燃气携带的柴油，避免柴油随燃气进入LNG气罐1中，导致柴油结冰堵塞LNG气罐1引起安全隐患。第一液位传感器14实时检测第一燃气滤清器9内的柴油液位，柴油液位超过警戒线时，第一液位传感器14向ECU8发出报警信号，提醒人员将第一燃气滤清器9内的柴油放出或更换滤清器滤芯，从而防止柴油流入LNG罐1中，造成油液结冰冻住、堵塞LNG罐1引发安全隐患。
第二燃气滤清器11用于过滤掉动态排气流经排气管内的燃气携带的柴油，第二燃气滤清器11内设有第二液位传感器15，第二液位传感器15实时检测第二燃气滤清器11内的柴油液位，柴油液位超过警戒线时，第二液位传感器15向ECU8发出报警信号，提醒人员将第二燃气滤清器11内的柴油放出或更换滤清器滤芯，以防止柴油随燃气排放至大气16中，污染大气16。
以上所述为本发明最佳实施方式的举例，其中未详细述及的部分均为本领域普通技术人员的公知常识。本发明的保护范围以权利要求的内容为准，任何基于本发明的技术启示而进行的等效变换，也在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.双燃料发动机动态天然气回收装置，其特征在于，包括：通过管道顺次连通的LNG气罐、LNG泵、第一单向阀、缓冲罐、压力调节模块和双燃料发动机，所述压力调节模块包括进气口、出气口和放气口，所述进气口与所述缓冲罐相连通，所述出气口与所述双燃料发动机相连通，其特征在于，
还包括二位三通电磁阀，所述二位三通电磁阀与发动机ECU电连接，所述二位三通电磁阀与所述放气口相连通，所述二位三通电磁阀和所述LNG气罐之间设有回气管，沿气体的流动方向，所述回气管上顺次设有第一燃气滤清器和第二单向阀，所述二位三通电磁阀还连通有排气管，所述排气管与大气相连通。
2.如权利要求1所述的双燃料发动机动态天然气回收装置，其特征在于，所述排气管上设有第二燃气滤清器。
3.如权利要求2所述的双燃料发动机动态天然气回收装置，其特征在于，所述第一燃气滤清器和所述第二燃气滤清器内的过滤介质为柴油。
4.如权利要求3所述的双燃料发动机动态天然气回收装置，其特征在于，所述第一燃气滤清器和所述第二燃气滤清器内均设有液位传感器，两个所述液位传感器与所述ECU电连接。
5.如权利要求4所述的双燃料发动机动态天然气回收装置，其特征在于，所述回气管上设有回气压力传感器，所述回气压力传感器位于所述第一燃气滤清器和所述第一单向阀之间，所述LNG气罐设有气罐压力传感器。
6.一种双燃料发动机动态天然气回收方法，其特征在于，使用如权利要求5所述的双燃料发动机动态天然气回收装置，所述LNG气罐内的天然气在所述LNG泵的作用下泵出，天然气顺次经过所述第一单向阀、所述缓冲罐后由所述进气口进入所述压力调节模块中，一部分天然气由所述出气口进入所述双燃料发动机中做功，另一部分天然气由所述放气口排出，由所述放气口排出的天然气为动态排气，所述动态排气全部经过所述二位三通电磁阀，所述ECU根据所述双燃料发动机的运行模式有选择让所述二位三通电磁阀通电或断电，通电时，所述动态排气由所述回气管顺次通过所述第一燃气滤清器、所述第二单向阀后进入所述LNG气罐内，断电时，所述动态排气由所述排气管通过所述第二燃气滤清器后排放至大气中。
7.如权利要求6所述的双燃料发动机动态天然气回收方法，其特征在于，所述双燃料发动机的运行模式为双燃料模式下的启车或运行时，所述二位三通电磁阀通电，所述动态排气由所述回气管顺次通过所述第一燃气滤清器、所述第二单向阀后进入所述LNG气罐内。
8.如权利要求6所述的双燃料发动机动态天然气回收方法，其特征在于，所述双燃料发动机的运行模式为双燃料模式下的停车时，所述回气压力传感器实时检测所述回气管内的燃气压力并反馈给所述ECU，所述气罐压力传感器实时检测所述LNG气罐内的燃气压力并反馈给所述ECU，所述ECU根据所述回气管内燃气压力与所述LNG气罐内燃气压力的压差有选择地让所述二位三通电磁阀通电或断电；
如果所述回气管内燃气压力与所述LNG气罐内燃气压力的压差高于设定值，则所述二位三通电磁阀通电，所述动态排气由所述回气管顺次通过所述第一燃气滤清器、所述第二单向阀后进入所述LNG气罐内；
如果所述回气管内燃气压力与所述LNG气罐内燃气压力的压差低于设定值，则所述二位三通电磁阀断电，所述动态排气由所述排气管通过所述第二燃气滤清器后排放至大气中。
9.如权利要求6所述的双燃料发动机动态天然气回收方法，其特征在于，所述双燃料发动机的运行模式为服务模式时，所述二位三通电磁阀断电，所述动态排气由所述排气管通过所述第二燃气滤清器后排放至大气中。
10.如权利要求6所述的双燃料发动机动态天然气回收方法，其特征在于，所述双燃料发动机由双燃料模式转换至服务模式时，所述二位三通电磁阀断电，所述动态排气由所述排气管通过所述第二燃气滤清器后排放至大气中；所述双燃料发动机由服务模式转换至双燃料模式时，所述二位三通电磁阀通电，所述动态排气由所述回气管顺次通过所述第一燃气滤清器、所述第二单向阀后进入所述LNG气罐内。
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