CN204877720U - 一种非能动自平衡车载天然气供气系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种非能动自平衡车载天然气供气系统，包括LNG储气罐、汽化器、进液切换阀、出气切换阀和高压储气管路，LNG储气罐和汽化器之间通过出液管连接，汽化器内置两根相互独立的气化管：A管和B管；进液切换阀入口连接在出液管下游，两个出口分别连接A管和B管的入口；出气切换阀两个入口分别连接A管和B管的出口，一个出口连接高压储气管路，另一个出口连接发动机供气管路；所述高压储气管路下游连接LNG储气罐，该高压储气管路上沿气流方向依次设置有单向阀和高压储存单元。该系统能够稳定地向发动机提供燃气，且取消了LNG储气罐的自增压系统，能最大限度的避免天然气排空，避免造成资源浪费。

Description

一种非能动自平衡车载天然气供气系统

技术领域

本实用新型涉及车载天然气供气技术领域，具体地，涉及一种非能动自平衡车载天然气供气系统。

背景技术

目前，车载LNG（LiquefiedNaturalGas，液化天然气）供气系统由以下部分组成：LNG储气罐，燃料切断阀，汽化器，调压阀，缓冲罐等。这种供气系统由于要使钢瓶内的充液压力与发动机工作要求相匹配，所以就必须控制加气站加气的饱和压力达到一定的要求值。这种方式就需要加气站对储存的LNG进行调温，使得LNG饱和蒸汽压升高。这样就会不利于LNG的储存，并且加大了气站排空损失，所以现在国内采用一种带自增压的气瓶。LNG充装到车用储气罐后进行自增压至发动机要求的压力，并自动稳压，当LNG温度高于一定值时可关闭自增压系统。

现在已广泛应用的车载LNG供气系统的供气方式是：发动机点火开关打开，电磁阀的阀门打开，液化天然气由气瓶经单向阀，出液管进入汽化器，在汽化器中，由发动机冷却水将LNG气化后经过调压阀降压后进入发动机。由于这种供气方式，气压不稳定，当瓶内液体为非饱和状态时，供气会受影响，这时候液化天然气经过气瓶的自增压系统变成蒸汽后回到气瓶顶部（气相空间），现有技术中带有自增压系统的供气系统结构如图1所示，自增压系统包括增压截止阀、升压调节阀、自增压盘管及相应的管路。由于液化天然气的液气比比较大，因此使得压力升高。由于液化天然气液气比大（1/625），所以在整个增压过程中可能会导致气瓶的压力过高。如果这时在供气过程中，则气瓶中的经济阀会开启，气瓶顶部气相空间的饱和蒸汽通过经济阀进入供气管路。随着气体的不断使用，瓶内压力会逐渐降低至经济阀的设定压力，使瓶气压稳定。但是如果这时候不供气，刚好发动机停止用气，则经济阀不能起到降低瓶内压力的作用，这时候瓶内压力可能会超过安全阀设定值，将一部分气体排空，造成资源浪费。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种非能动自平衡车载天然气供气系统该非能动自平衡车载天然气供气系统能够使车载天然气供气系统稳定地向发动机提供燃气，并且最大限度的避免天然气排空，避免造成资源浪费。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：

一种非能动自平衡车载天然气供气系统，包括LNG储气罐、汽化器，LNG储气罐和汽化器之间通过出液管连接，汽化器下游连接发动机供气管路，所述汽化器内设置有两根相互独立的气化管：A管和B管；还包括用于切换液化天然气流入的气化管的进液切换阀、用于切换向发动机供气的气化管的出气切换阀和高压储气管路；所述进液切换阀具有一个入口和两个出口，其入口连接在出液管下游，两个出口分别连接A管和B管的入口；所述出气切换阀具有两个入口和两个出口，其两个入口分别连接A管和B管的出口，一个出口连接高压储气管路，另一个出口连接发动机供气管路；所述高压储气管路下游连接LNG储气罐，该高压储气管路上沿气流方向依次设置有单向阀和储存高压气体的高压储存单元。

作为本实用新型的进一步改进，所述高压储气管路上还设置有减压阀，该减压阀位于LNG储气罐和高压储存单元之间。

进一步，所述A管和B管上均设置有气压测量装置。

进一步，上述非能动自平衡车载天然气供气系统还包括控制进液切换阀和出气切换阀切换各自内部流道的控制机构，A管和B管上的气压测量装置均与该控制机构相连。

进一步，所述出液管上还设置有燃料切断阀，燃料切断阀位于LNG储气罐和进液切换阀之间；所述发动机供气管路上沿气体流动方向还依次设置有减压调压阀和缓冲罐，缓冲罐下游连接发动机。

进一步，所述缓冲罐与发动机之间的管路上还设置有压力表。

进一步，所述高压储存单元采用高压储气罐或高压储气瓶。

综上，本实用新型的有益效果是：

（1）系统供气稳定：本实用新型的供气系统中，汽化器内的两根气化管交替将在其内部气化的天然气供给发动机，并且交替通过单向阀与高压储存单元接通，保证高压储存单元内的压力，以便实时补充LNG储气罐内部的压力，整个过程是一个非能动的自平衡系统，可以稳定、平衡地向发动机供给燃气；

（2）节约能源：由于本实用新型的系统取消了现有技术中LNG储气罐的自增压系统，避免了在发动机停止工作时由自增压系统导致的储气罐压力变大而排空，减少了能源浪费。

附图说明

图1为现有的液化天然气供气系统的示意图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3是出气切换阀的结构示意图。

附图中标记及相应的零部件名称：1-LNG储气罐；2-燃料切断阀；3-出液管；4-进液切换阀；5-汽化器；6-出气切换阀；7-减压调压阀；8-缓冲罐；9-压力表；10-单向阀；11-高压储存单元；12-减压阀；13-两位三通电磁阀；14-出气管；15-三通管；22-自增压盘管；23-升压调节阀；24-增压截止阀。

具体实施方式

图1是现有的液化天然气的供气系统的示意图，其包括依次连接的LNG储气罐1、出液管3、汽化器5、减压调压阀7、缓冲罐8，出液管3上设置有燃料切断阀2，缓冲罐8连接发动机，其与发动机连接的管道上设置有压力表9。其LNG储气罐1上还设置有将液化天然气变为蒸汽后回到LNG储气罐1顶部的自增压系统，自增压系统由依次串联在一起的自增压盘管22、升压调节阀23和增压截止阀24构成，自增压盘管22和增压截止阀24均与LNG储气罐1连接。该系统虽然设置了自增压系统，但是由于液化天然气的液气比比较大，在整个增压过程中可能会导致气瓶的压力过高，如果此时刚好发动机停止用气，LNG储气罐1内液化天然气不能通过供气管路供气从而无法降低LNG储气罐1内压力的作用，这时候LNG储气罐1内压力可能会超过安全阀设定值，将一部分气体排空，造成资源浪费。

因此，本实用新型的目的就是提供一个能够稳定地向发动机提供燃气，并且最大限度的避免天然气排空、避免造成资源浪费的车载天然气供气系统。采用的主要手段是取消上述自增压系统，将汽化器5原有的一根气化管的设置改为内置2根气化管，轮流给发动机供气，轮流供气过程中，不给发动机供气的气化管将气化后的天然气气体储存到高压储存单元中，高压储存单元在LNG储气罐气压不足的情况下为LNG储气罐补充气压，整个系统平衡、稳定地向发动机进行供气，并且该供气系统大大减少了天然气排空情况，避免资源浪费。

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步地的详细说明，但本实用新型的实施方式不限于此。

【实施例1】

如图2所示，一种非能动自平衡车载天然气供气系统，包括LNG储气罐1、出液管3、汽化器5、进液切换阀4、出气切换阀6、发动机供气管路和高压储气管路；其中：

所述出液管3连接在LNG储气罐1和汽化器5之间；

所述汽化器5内设置有两根相互独立的气化管：A管和B管，A管和B管内部不相通，且具有各自的入口和出口，汽化器5下游连接发动机供气管路；

所述进液切换阀4连接在汽化器5和出液管3之间，用于切换出液管3中的液化天然气流入的气化管，使出液管3中的液化天然气轮流流入A管和B管，该进液切换阀4具有一个入口和两个出口，其入口连接在出液管3下游，两个出口分别连接A管和B管的入口，进液切换阀4改变自身内部的流道就能使液化天然气从不同的出口流出，从而进入不同的气化管；

所述出气切换阀6用于切换给为发动机供气的气化管即与发动机供气管路相连的气化管，其包括两个入口和两个出口，其两个入口分别连接A管和B管的出口，一个出口连接高压储气管路，另一个出口连接发动机供气管路，与发动机供气管路相连的出气切换阀6的出口上的气化管则给发动机供气，另一个出口则将气化后的天然气气体存储到高压储气管路中，出气切换阀6改变内部的流道就能改变其入口连通的出口，从而使A管和B管交替地连接高压储气管路发动机供气管路。

所述高压储气管路上游连接出气切换阀6的一个出口、下游连接LNG储气罐1，该高压储气管路上沿气流方向依次设置有单向阀10、储存高压气体的高压储存单元11和减压阀12，即单向阀10位于进液切换阀4和高压储存单元11之间，减压阀12位于LNG储气罐1和高压储存单元11之间，高压储存单元11用于存储与高压储气管路相连的气化管输送过来的天然气气体，并在LNG储气罐1的气压不足时通过减压阀12给LNG储气罐1补充气压。

该非能动自平衡车载天然气供气系统有两种工作状态，由液切换阀4和出气切换阀6更换状态，分别是：

工作状态一：进液切换阀4使得A管与出液管3接通，B管与出液管3断开时，出气切换阀6上与A管相连的入口和与发动机供气管路相连的出口连通、与B管相连的入口和与高压储气管路相连的出口连通，使得A管与发动机供气管路连通，同时B管与高压储气管路连通。

A管中的高压气体经发动机供气管路向发动机供气，当A管中的压力平衡到小于LNG储气罐1压力时，LNG储气罐1中的液化天然气由经出液管3流入A管，由流经汽化器5的发动机高温冷却液气化后，经发动机供气管路供给发动机；B管中一般残留有上次给发动机供气剩下的液化天然气，在冷却液流经汽化器5时，这部分液化天然气被气化，B管中气压仍在升高，当压力大于高压储存单元11压力时，天然气气体会经过高压储气管路的单向阀10向高压储存单元11供气增压。

当B管中气压升高至设定值时，进液切换阀4和出气切换阀6将A管和B管连通的管路进行切换，进入工作状态二。

工作状态二：

此时，进液切换阀4和出气切换阀6进行切换后，A管经进液切换阀4与出液管3接通，B管与出液管3断开，出气切换阀6上与A管相连的入口和与高压储气管路相连的出口连通、与B管相连的入口和与发动机供气管路相连的出口连通，使得B管与发动机供气管路连通，同时A管与高压储气管路连通。

B管中的高压气体经发动机供气管路向发动机供气，当B管中的压力平衡到小于LNG储气罐1压力时，LNG储气罐1中的液化天然气便会由经出液管3流入B管，由流经汽化器5的发动机高温冷却液气化后，经发动机供气管路继续供给发动机；A管中一般残留有上次给发动机供气剩下的液化天然气，在冷却液流经汽化器5时，这部分液化天然气被气化，A管中气压仍在升高，当压力大于高压储存单元11压力时，天然气气体会经过高压储气管路的单向阀10向高压储存单元11供气增压。

当A管中气压升高至设定值时，进液切换阀4和出气切换阀6再次将A管和B管连通的管路进行切换，进入工作状态一。这样工作状态一与工作状态二交替供气，既能保证向发动机平稳供气，又能保证高压储存单元11中有足量的高压气体。当LNG储气罐1中的压力不足时便可由高压储存单元11向其补充压力，保证液化天然气能够正常由LNG储气罐1流出。

本实施例中，上述高压储存单元11采用高压储气罐或高压储气瓶。

采用本实施例中的天然气供气系统后，LNG储气罐1里的液化天然气不需要加气站特别调温跟加压，LNG储气罐1由高压储存单元11补充压力，因而，供气系统取消现有技术中使用的LNG储气罐1的自增压系统，避免了在发动机停止工作时由自增压系统导致的LNG储气罐1压力变大而排空，减少了能源浪费；

汽化器5内A、B两管交替将在其内部气化的天然气供给发动机以及交替通过单向阀10与高压储存单元11接通，保证高压储存单元11内的压力，以便实时补充LNG储气罐1内部的压力，整个过程是一个非能动的自平衡系统，能够稳定、平衡地向发动机供气。

【实施例2】

在实施例1的基础上，本实施例中在A管和B管上均设置有气压测量装置，分别用于测量A管和B管内的气压，当测得B管中气压升高至设定值时，进液切换阀4和出气切换阀6将A管和B管连通的管路进行切换，进入工作状态二。测得A管中气压升高至设定值时，进液切换阀4和出气切换阀6再次将A管和B管连通的管路进行切换，进入工作状态一。该气压测量装置可以采用但不限于气压计、气压传感器、气压表。

【实施例3】

在实施例2的基础上，本实施例中的一种非能动自平衡车载天然气供气系统还包括控制液切换阀4与出气切换阀6切换内部各自流道的控制机构，A管和B管上的气压测量装置均与该控制机构相连；控制机构接收气压测量装置测得的A管和B管的气压，且其存储有A管和B管的最高气压设定值。

在B管气压升高至设定值时，控制进液切换阀4和出气切换阀6将A管和B管连通的管路进行切换，进入工作状态二；在A管气压升高至设定值时，控制进液切换阀4和出气切换阀6再次将A管和B管连通的管路进行切换，进入工作状态一。

本实施例中，该控制机构可以但不限于为PLC、单片机、上位机，气压采集装置采集的A管和B管的气压信息发送给控制机构，控制机构根据两根管道的气压控制进液切换阀4和出气切换阀6进行工作状态切换。

本方案中，系统工作时，由气压测量装置检测汽化器5内部两根汽化管的压力，控制位于其两端的进液切换阀4与出气切换阀6，使两管交替将在其内部气化的天然气供给发动机。不给发动机供气的气化管则通过单向阀与高压储存单元11接通，保证高压储存单元内11的压力，以便实时补充LNG储气罐1内部的压力，整个过程是一个非能动的自平衡系统，可以稳定向发动机供给燃气。

【实施例4】

在实施例1至实施例3任一实施例基础上，本实施例中，对进液切换阀4和出气切换阀6进行进一步改进：

所述进液切换阀4采用两位三通电磁阀。

如图3所示，所述出气切换阀6包括四根出气管14、2个两位三通电磁阀13和两个三通管15，所述三通管15有两个输入端和一个输出端，A管和B管的出口上各连接一个两位三通电磁阀13的入口，2个两位三通电磁阀13出口上各连接一根出气管14；四根出气管14被分为两组，每组中的两个出气管14的入口必须连接不同的两位三通电磁阀13，每组中的两个出气管14的出口连接到同一个三通管15的不同输入端，一个三通管15的输出端连接高压储气管路，另一个三通管15的输出端连接发动机供气管路。

【实施例5】

在实施例1至实施例4任一实施例基础上，本实施例中，所述进液切换阀4与出气切换阀6之间设置有使进液切换阀4与出气切换阀6联动的连锁装置，在进液切换阀4切换与出液管3连通的气化管的同时，出气切换阀6切换与发动机供气管路连通的气化管，两个切换阀同时切换，工作状态瞬间转换，提高切换效率。该连锁装置可以但不限于为一个开关，其同时控制进液切换阀4与出气切换阀6的线圈的通电和断电，从而使进液切换阀4与出气切换阀6联动。在其他实施方式中，该联锁装置也可以采用现有技术中控制阀门的液压装置同时控制进液切换阀4与出气切换阀6。

【实施例6】

在上述实施例任一基础上，本实施例中的一种非能动自平衡车载天然气供气系统，其出液管3上还设置有燃料切断阀2，燃料切断阀2位于LNG储气罐1和进液切换阀4之间；所述发动机供气管路上沿气体流动方向还依次设置有减压调压阀7和缓冲罐8，缓冲罐8下游连接发动机，所述缓冲罐8与发动机之间的管路上还设置有压力表9。

采用该非能动自平衡车载天然气供气系统的稳定供气方法包括以下步骤：

S1：A管和B管内预置有液化天然气，A管与出液管3和发动机供气管路连通；B管与出液管3断开，与高压储气管路连通；发动机启动后，发动机高温冷却液流经汽化器5将A管和B管内的液化天然气气化；

S2：A管向发动机供气，B管的天然气气体输入高压出气管路上的高压储存单元11，判断发动机是否停止工作，是则跳转到步骤S5，否则测量B管中气压，直至B管气压升高至设定值时，控制进液切换阀4和出气切换阀6切换A管和B管连通的管路，使B管与发动机供气管路和出液管3连通；A管与高压储气管路连通并与出液管3断开，跳转到步骤S3；

S3：B管向发动机供气，A管的天然气气体输入高压出气管路上的高压储存单元11，判断发动机是否停止工作，是则跳转到步骤S5，否则测量A管中气压，直至A管气压升高至设定值时，进液切换阀4和出气切换阀6切换A管和B管连通的管路，使A管与发动机供气管路和出液管3连通，B管与高压储气管路连通并与出液管3断开，跳转到步骤S2；

S4：监测LNG储液罐1内的压力，当该压力小于设定的供气压力时，高压储存单元11通过减压阀12向LNG储液罐1供气增压；前述供气压力是指，LNG出液管1向汽化器5顺利输出液化天然气的最小压力，其可以存储在控制机构内。

S5：结束供气。

上述步骤中，步骤S4与步骤S2和步骤S3同步进行。

进一步，上述非能动自平衡车载天然气供气系统的稳定供气方法中，

步骤S1中，A管和B管内预置有液化天然气是指：该非能动自平衡车载天然气供气系统首次供气时，在A管和B管内放入一定的液化天然气；非首次使用时，该液化天然气为上次供气后残留在A管和B管中的液化天然气；

步骤S1和步骤S3中使A管与发动机供气管路连通、B管与高压储气管路连通的具体连接方式为：出气切换阀6上与B管相连的入口和与高压储气管路相连的出口连通、与A管相连的入口和与发动机供气管路相连的出口连通。

步骤S2中使B管与发动机供气管路连通、A管与高压储气管路连通的具体连接方式为：出气切换阀6上与A管相连的入口和与高压储气管路相连的出口连通、与B管相连的入口和与发动机供气管路相连的出口连通。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种非能动自平衡车载天然气供气系统，包括LNG储气罐（1）、汽化器（5），LNG储气罐（1）和汽化器（5）之间通过出液管（3）连接，汽化器（5）下游连接发动机供气管路，其特征在于，

所述汽化器（5）内设置有两根相互独立的气化管：A管和B管；

还包括用于切换液化天然气流入的气化管的进液切换阀（4）、用于切换向发动机供气的气化管的出气切换阀（6）和高压储气管路；

所述进液切换阀（4）具有一个入口和两个出口，其入口连接在出液管（3）下游，两个出口分别连接A管和B管的入口；所述出气切换阀（6）具有两个入口和两个出口，其两个入口分别连接A管和B管的出口，一个出口连接高压储气管路，另一个出口连接发动机供气管路；

所述高压储气管路下游连接LNG储气罐（1），该高压储气管路上沿气流方向依次设置有单向阀（10）和储存高压气体的高压储存单元（11）。

2.根据权利要求1所述的一种非能动自平衡车载天然气供气系统，其特征在于，所述高压储气管路上还设置有减压阀（12），该减压阀（12）位于LNG储气罐（1）和高压储存单元（11）之间。

3.根据权利要求2所述的一种非能动自平衡车载天然气供气系统，其特征在于，所述A管和B管上均设置有气压测量装置。

4.根据权利要求3所述的一种非能动自平衡车载天然气供气系统，其特征在于，还包括控制进液切换阀（4）和出气切换阀（6）切换各自内部流道的控制机构，A管和B管上的气压测量装置均与该控制机构相连。

5.根据权利要求1至4任一所述的一种非能动自平衡车载天然气供气系统，其特征在于，所述出液管（3）上还设置有燃料切断阀（2），燃料切断阀（2）位于LNG储气罐（1）和进液切换阀（4）之间；所述发动机供气管路上沿气体流动方向还依次设置有减压调压阀（7）和缓冲罐（8），缓冲罐（8）下游连接发动机。

6.根据权利要求5所述的一种非能动自平衡车载天然气供气系统，其特征在于，所述缓冲罐（8）与发动机之间的管路上还设置有压力表（9）。

7.根据权利要求1至4任一所述的一种非能动自平衡车载天然气供气系统，其特征在于，所述高压储存单元（11）采用高压储气罐或高压储气瓶。