CN203214180U

CN203214180U - 船用柴油机改装的压缩天然气—柴油双燃料发动机

Info

Publication number: CN203214180U
Application number: CN 201320209564
Authority: CN
Inventors: 马捷; 张凯; 刘雁集
Original assignee: Shanghai Jiaotong University
Current assignee: Shanghai Jiaotong University
Priority date: 2013-04-23
Filing date: 2013-04-23
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2023-04-23

Abstract

本实用新型提供一种船用柴油机改装的压缩天然气—柴油双燃料发动机，包括：压缩天然气瓶、手动阀、滤清器、电磁阀、减压阀、天然气喷射阀、混合器、空气滤清器、转速传感器、柴油机、电控单元、喷油泵、油门位置传感器、油门控制器、转速手柄、转速手柄位置传感器；本实用新型不必变动原有船用柴油机的气阀正时，亦无需重大结构变动，就可实现压缩天然气—柴油双燃料发动机的改装。改造后的发动机可用天然气替代50%-60%的柴油，调速性能良好并仍可全部燃用柴油；CO、CH、NO的排放大幅下降，噪声下降20dB。可大幅改善大气、水、声环境质量，明显降低船舶运输成本，对国民经济的提高和社会的可持续发展，具有积极的现实意义。

Description

船用柴油机改装的压缩天然气—柴油双燃料发动机

技术领域

本实用新型涉及一种双燃料发动机，特别是一种由船用柴油机改装的压缩天然气—柴油双燃料发动机，属于船舶动力技术领域。

背景技术

随着天然气的开采技术和使用技术的成熟，储量丰富的天然气日益广泛地应用于各行各业。其丰富的储量、低廉的成本和轻微的排放，使之成为柴油机理想的替代燃料。为了充分利用现有的压缩天然气资源，将压缩天然气（CNG）应用于船舶运输动力，对于降低船舶运营成本、保护大气环境、水域环境、提升船舶动力的技术水平，都具有重大的积极意义。

压缩天然气比液化天然气的应用更为方便和经济。它免除了必备的低温压力容器作为储存装置的高昂费用，也免除了天然气由低温高压状态转化为常温常压天然气过程所需装备的额外费用，是值得推广的经济型清洁燃料应用方式。

已有技术中，申请号为92110533.9的“改造柴油机为双燃料发动机的方法”发明专利，需在柴油机上增加天然气供给系统和曲轴转角同步传感器，系统结构较为复杂。申请号为201020694315.8的实用新型专利“船用柴油机改装的天然气/柴油双燃料发动机”，以液化天然气为燃料，不适用于压缩天然气。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种双燃料发动机，它改装船用柴油机使之燃用压缩天然气和柴油，方便地成为经济的低排放双燃料发动机。

本实用新型所采用的技术方案如下。

本实用新型包括：压缩天然气瓶、手动阀、滤清器、高压电磁阀、减压阀、低压电磁阀、天然气喷射阀、混合器、空气滤清器、转速传感器、柴油机、电控单元、喷油泵、油门位置传感器、油门控制器、转速手柄、转速手柄位置传感器，其特征在于压缩天然气瓶的出口，通过手动阀与滤清器的进口连接；滤清器的出口通过高压电磁阀、减压阀与低压电磁阀的进口相连接；低压电磁阀的出口通过天然气喷射阀与混合器的燃气进口连接；空气滤清器的进口与大气相通，出口与混合器的空气进口连接，混合器的出口与柴油机的进气口连接；喷油泵的出口通过油门控制器与柴油机喷油嘴连接；转速手柄安装在喷油泵后部，用于控制喷油泵喷射柴油量；手动阀与转速手柄是同步动作的；转速传感器安装在柴油机主轴上、油门位置传感器安装在油门控制器上、转速手柄位置传感器安装在转速手柄上，转速传感器、油门位置传感器、转速手柄位置传感器分别与电控单元的输入端电连接；电控单元的各输出端分别与天然气喷射阀的信号输入端、转速手柄的控制信号输入端以及油门控制器的控制信号输入端电连接。

压缩天然气瓶内部储存天然气，其压力为20兆帕；当柴油机工作时，轮机员操纵转速手柄，同步动作的手动阀一起开启；压缩天然气瓶中的压缩天然气经手动阀调节流量和压力后，进入滤清器；滤清后的天然气经高压电磁阀进入减压阀，使本身压力下降到0.6兆帕，再经过低压电磁阀进入天然气喷射阀；在天然气喷射阀的控制下，以0.6兆帕压力进入混合器，与经过空气滤清器而来的新鲜空气充分混合；二者的混合物进入柴油机的进气口。

同时，在转速手柄的控制下，喷油泵持续工作，将柴油挤压喷射、经油门控制器进入柴油机的喷嘴。柴油机缸内压力提升后，喷入的柴油达到燃点而燃烧；同时，进入气缸的天然气——空气混合物得以一同燃烧，体积膨胀而推动活塞作功，使发动机持续运行工作。

电控单元根据接收到的柴油机转速信号、油门位置信号和转速手柄位置信号，进行运算，对油门控制器和天然气喷射阀发出控制信号，对油门控制器的状态和天然气喷射阀的开度进行适当的调节，以达到要求的运行状态，符合轮机员控制的转速手柄所对应的转速要求。

如果在运行中将高压阀和低压阀完全关闭，天然气不能进入柴油机，这时，发动机按照纯柴油燃料模式进行工作；高压阀和低压阀的协同动作保证了气路关闭的可靠性。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

本实用新型改动的船用柴油机，不必变动原有船用柴油机的气阀正时，也没有重大的结构变动，就可以实现压缩天然气—柴油双燃料发动机的改装。改造后的发动机可用天然气替代50%-60%的柴油，发动机的功率比原有机型下降幅度小于10%，且调速性能良好。通过高压阀和低压阀的控制，发动机也可全部使用柴油燃料运行。使用混合燃料后，一氧化碳（CO）、碳氢化合物（CH）、氮氧化物（NO）排放大幅度下降，比单独燃用柴油减少85％的有害气体排放，噪声下降20dB，大幅度改善大气环境、水环境及声环境质量，明显降低船舶运输的经济成本，对国民经济的高速发展和社会的可持续发展，具有积极的现实意义。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是本实用新型发动机结构原理图。

图中：1、压缩天然气瓶，2、手动阀，3、滤清器，4、高压电磁阀，5、减压阀，6低压电磁阀，7天然气喷射阀，8、混合器，9、空气滤清器，10、转速传感器，11、柴油机，12、电控单元，13喷油泵，14油门位置传感器，15、油门控制器，16转速手柄，17、转速手柄位置传感器。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

如图1所示，本实用新型包括：压缩天然气瓶1、手动阀2、滤清器3、高压电磁阀4、减压阀5、低压电磁阀6、天然气喷射阀7、混合器8、空气滤清器9、转速传感器10、柴油机11、电控单元12、喷油泵13、油门位置传感器14、油门控制器15、转速手柄16、转速手柄位置传感器17。

压缩天然气瓶1内部储存天然气，其压力为20兆帕；压缩天然气瓶1的出口，通过手动阀2与滤清器3的进口连接；滤清器3的出口通过高压电磁阀4、减压阀5与低压电磁阀6的进口相连接；低压电磁阀6的出口通过天然气喷射阀7与混合器8的燃气进口连接；空气滤清器9的进口与大气相通，出口与混合器8的空气进口连接，混合器8的出口与柴油机11的进气口连接；喷油泵13的出口通过油门控制器15与柴油机11喷油嘴连接。

转速手柄16安装在喷油泵13后部，用于控制喷油泵13喷射柴油量；手动阀2与转速手柄16是同步动作的。转速传感器10安装在柴油机11主轴上、油门位置传感器14安装在油门控制器15上、转速手柄位置传感器17安装在转速手柄16上，转速传感器10、油门位置传感器14、转速手柄位置传感器17分别与电控单元12的输入端电连接；电控单元12的各输出端分别与天然气喷射阀7的信号输入端、转速手柄16的控制信号输入端以及油门控制器15的控制信号输入端电连接。

当柴油机工作时，轮机员操纵转速手柄16，同步动作的手动阀2一起开启；压缩天然气瓶1中的压缩天然气经手动阀2调节流量和压力后，进入滤清器3；滤清后的天然气经高压电磁阀4进入减压阀5，使本身压力下降到0.6兆帕，再经过低压电磁阀6进入天然气喷射阀7；在天然气喷射阀7的控制下，以0.6兆帕压力进入混合器8，与经过空气滤清器9而来的新鲜空气充分混合；二者的混合物进入柴油机11的进气口。

同时，在转速手柄16的控制下，喷油泵13持续工作，将柴油挤压喷射、经油门控制器15进入柴油机11的喷嘴。柴油机缸内压力提升后，喷入的柴油达到燃点而燃烧；同时，进入气缸的天然气——空气混合物得以一同燃烧，体积膨胀而推动活塞作功，使发动机持续运行工作。

电控单元12根据接收到的柴油机转速信号、油门位置信号和转速手柄位置信号，进行运算，对油门控制器15和天然气喷射阀7发出控制信号，对油门控制器15的状态和天然气喷射阀7的开度进行适当的调节，以达到要求的运行状态，符合轮机员控制的转速手柄所对应的转速要求。

如果在运行中将高压阀4和低压阀6完全关闭，天然气不能进入柴油机11，这时，发动机按照纯柴油燃料模式进行工作。高压阀4和低压阀6的协同动作保证了气路关闭的可靠性。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。

Claims

1.一种船用柴油机改装的压缩天然气—柴油双燃料发动机，包括：压缩天然气瓶（1）、手动阀（2）、滤清器（3）、高压电磁阀（4）、减压阀（5）、低压电磁阀（6）、天然气喷射阀（7）、混合器（8）、空气滤清器（9）、转速传感器（10）、柴油机（11）、电控单元（12）、喷油泵（13）、油门位置传感器（14）、油门控制器（15）、转速手柄（16）、转速手柄位置传感器（17），其特征在于压缩天然气瓶（1）的出口，通过手动阀（2）与滤清器（3）的进口连接；滤清器（3）的出口通过高压电磁阀（4）、减压阀（5）与低压电磁阀（6）的进口相连接；低压电磁阀（6）的出口通过天然气喷射阀（7）与混合器（8）的燃气进口连接；空气滤清器（9）的进口与大气相通，出口与混合器（8）的空气进口连接，混合器（8）的出口与柴油机（11）的进气口连接；喷油泵（13）的出口通过油门控制器（15）与柴油机（11）喷油嘴连接；转速手柄（16）安装在喷油泵（13）后部，用于控制喷油泵（13）喷射柴油量；手动阀（2）与转速手柄（16）是同步动作的；转速传感器（10）安装在柴油机（11）主轴上、油门位置传感器（14）安装在油门控制器（15）上、转速手柄位置传感器（17）安装在转速手柄（16）上，转速传感器（10）、油门位置传感器（14）、转速手柄位置传感器（17）分别与电控单元（12）的输入端电连接；电控单元（12）的各输出端分别与天然气喷射阀（7）的信号输入端、转速手柄（16）的控制信号输入端以及油门控制器（15）的控制信号输入端电连接。

2.根据权利要求1所述的船用柴油机改装的压缩天然气—柴油双燃料发动机，其特征是所述的压缩天然气瓶（1）中储存的天然气压力为20兆帕。