CN216111047U - 一种液化天然气装置 - Google Patents
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Abstract
一种液化天然气装置，属于天然气装置领域，包括发动机和点火开关；其特征在于：还包括LNG储液罐、LNG汽化器、转换开关控制盒、供气喷嘴和燃气ECU；LNG储液罐、LNG汽化器和供气喷嘴依次通过管路相连通；供气喷嘴经发动机进气支管与前述发动机相连通；点火开关经转换开关控制盒与燃气ECU相连接。通过对现有压缩天然气的改进，作为发动机燃料装置，不仅解决了续航里程短，充装频繁、加气困难等现象，而且抗噪性强、燃烧安全、运行稳定、安全可靠、尾气排放更为清洁。同时将本实用新型所述液化天然气装置使用到小型汽车上，在使用液化天然气的状态下，可行驶500公里以上，在原有燃料为汽油行驶500公里的基础上，综合行驶里程可达1000公里以上，适于推广应用。
Description
技术领域
本实用新型属于天然气装置领域，尤其涉及一种应用于小型汽车上的液化天气装置。
背景技术
液化天然气(LNG)作为一种经济、绿色、安全的新型能源逐渐为人所熟知，并已成为业内公认的未来绿色能源的首选。天然气的甲烷含量在90％以上，是很好的汽车发动机燃料。天然气汽车在世界和我国各省市得到了推广应用。但是现有的采用天然气动力的汽车大多一压缩天然气为主，采用现有压缩天然气(CNG) 为汽车燃料后，普遍存在续航里程短，充装频繁，冬季加气困难等现象，严重影响天然气在汽车运输领域的推广应用。
发明内容
本实用新型旨在解决上述问题，提供一种将液化天然气运用到小汽车上的液化天然气装置。
本实用新型所述液化天然气装置，包括发动机和点火开关；还包括LNG储液罐、LNG汽化器、转换开关控制盒、供气喷嘴和燃气ECU；
所述LNG储液罐、LNG汽化器和供气喷嘴依次通过管路相连通；
所述供气喷嘴上设置有燃气共轨电磁阀；
所述供气喷嘴经发动机进气支管与前述发动机相连通；
所述LNG汽化器与供气喷嘴之间的管路上依次设置有组合减压衡压器和混合器；
所述LNG汽化器与组合减压衡压器之间设置有压力传感器；
所述压力传感器与前述转换开关控制盒相连接；
所述转换开关控制盒、组合减压衡压器、燃气共轨电磁阀和发动机均与前述燃气ECU相连接；
前述点火开关经转换开关控制盒与燃气ECU相连接。
进一步，本实用新型所述液化天然气装置，所述LNG储液罐设置有LNG加液口和低温回气枪口；低温回气枪口与设置于LNG储液罐上的LNG低温回气口相连接，LNG低温回气口安装在LNG气瓶上，作为气瓶的核心安全部件，通过与回气枪的连接，平衡在充装过程中气瓶内的压力的升高，不至于因为过高的压力导致气瓶无法充装或者不能达到充装的液位；所述LNG储液罐上设置有压力表和液位传感器；所述液位传感器与前述转换开关控制盒相连接。
进一步，本实用新型所述液化天然气装置，所述LNG储液罐上设置有BOG 排空管道；LNG储液罐日蒸发率大约为0.15％，这部分蒸发了的气体(简称BOG) 如果不及时排出，将造成储液罐压力升高，为此设置了压力安全阀，可根据压力自动排出BOG。BOG排空管道与储液罐的相连通，当储气瓶内的压力大于额定压力时，压力安全阀自动开启，并通过BOG排空管道进行排空降压。
进一步，本实用新型所述液化天然气装置，所述LNG加液口处设置有进液手动阀；通过进液手动阀用于控制LNG储液罐LNG加液口的打开与关闭；所述低温回气枪口处设置有回气手动阀；通过回气手动阀释放LNG储液罐内的压力，当储液罐内的压力高于加气压力时，导致气瓶充装困难，此时连接回气枪，打开回气手动阀，对储液罐内的压力进行平衡；前述BOG排空管道上设置有压力安全阀；当LNG储液罐的压力升高超过压力安全阀设定压力时，压力安全阀阀芯打开，向外界释放压力，防止气瓶内压力过高而发生安全事故。
进一步，本实用新型所述液化天然气装置，所述BOG排空管道的一端与LNG 储液罐相连通，另一端与汽车尾鳀固定连接。
进一步，本实用新型所述液化天然气装置，所述发动机上设置有用于散热的水箱；所述水箱与前述LNG汽化器通过输水管路相连通。
进一步，本实用新型所述液化天然气装置，所述输水管路包括进水管道和回水管道；所述回水管道上设置有水温传感器；所述水温传感器与前述转换开关控制盒相连接。
进一步，本实用新型所述液化天然气装置，还包括汽油箱和油门传感器；所述汽油箱和前述发动机相连通；所述油门传感器与前述燃气ECU相连接；所述汽油箱与发动机之间设置有汽油传感器；所述汽油传感器与前述转换开关控制盒相连接。
本实用新型所述液化天然气装置，通过对现有压缩天然气的改进，作为发动机燃料装置，不仅解决了续航里程短，充装频繁、加气困难等现象，而且抗噪性强、燃烧安全、运行稳定、安全可靠、尾气排放更为清洁。同时将本实用新型所述液化天然气(LNG)装置使用到小型汽车上，在使用液化天然气的状态下，可行驶500公里以上，在原有燃料为汽油行驶500公里的基础上，综合行驶里程可达1000公里以上，适于推广应用。
附图说明
图1为本实用新型实施例所述液化天然气装置结构示意图；
其中1-LNG储液罐、2-压力表、3-进液手动阀、4-回气手动阀、5-LNG加液口、6-低温回气枪口、7-BOG排空管道、8-压力安全阀、9-汽车尾鳀、10-BOG排空口、11-LNG汽化器、12-真空管道、13-压力传感器、14-水温传感器、15-汽油传感器、16-转换开关控制盒、17-组合减压衡压器、18-混合器、19-燃气ECU、 20-氧传感器、21-燃气共轨电磁阀、22-供气喷嘴、23-发动机进气支管、24-发动机、25-水箱、26-油门传感器、27-进水管道、28-回水管道、29-汽油箱、30-点火开关、31-液位传感器。
具体实施方式
下面通过附图及实施例对本实用新型所述液化天然气装置进行详细说明。
本公开实施例所述液化天然气装置如图1所示，包括发动机24和点火开关 30；还包括LNG储液罐1、LNG汽化器11、转换开关控制盒16、供气喷嘴22、燃气ECU19、汽油箱29和油门传感器26；所述LNG储液罐1、LNG汽化器11 和供气喷嘴22依次通过管路相连通；所述LNG储液罐1与LNG汽化器11之间的管路设置为真空管道12；所述供气喷嘴22上设置有燃气共轨电磁阀21，燃气共轨电磁阀21切断是由线圈驱动阀芯，由燃气ECU19控制其开合，停机状态下处于长闭合状态，可及时切断或恢复燃料共给；所述供气喷嘴22经发动机进气支管23与前述发动机24相连通。供气喷嘴22根据发动机24气缸数量设定，一般分为4-12个喷嘴，根据发动机24形式与之平行布置，每个喷嘴一个驱动器，在正常喷射模式下，喷嘴一次轮流喷射，根据发动机24运行状况，燃气ECU19 调整燃料计量阀喷嘴脉宽占空比，控制燃气喷射量，保证发动机24在设定的空燃比下运行。
车用液化天然气储液罐作为一种低温绝热压力容器，在本公开实施例中，将 LNG储液罐1设计有双层(真空)结构。内胆用来储存低温液态的液化天然气，在其外壁缠有多层绝热材料，具有隔热性能，同时夹套(两层容器之间的空间) 被抽成高真空，共同形成良好的绝热系统。气瓶内胆与外壳采用了轴向组合支撑 (一端固定、一端滑移)，可以保证气瓶在运行中不会因为颠冲而使内胆器与外壳之间发生相对位移和结构变形，以及内胆因充装了液化天然气后冷缩而拉断支撑及管线的现象。夹套间设置了低温吸附和常温吸附装置，可保证气瓶不论在低温使用或常温闲置时，夹套空间的真空度保证相对稳定；吸附剂吸附金属材料所释放的氢气、残余的水蒸汽、氮气、氧气、二氧化碳等，可以延长气瓶的真空寿命。
液化天然气在气瓶中以低温的液态和气态形式储存，能够以纯液态形式或气液混合形式从气瓶中被放出，通过LNG汽化器11将其加热成为气体。LNG汽化器11安装在储液罐和发动机24之间。LNG汽化器11与发动机24冷却水系统相连，冷却液流经LNG汽化器11壳程并对盘管进行加温。当液化天然气进入LNG 汽化器11，来自发动机24的高温冷却液将其气化并加热，随后供给发动机24。 (LNG汽化器11不会使燃料压力增加。)
在本公开实施例中，燃气ECU19是一个微缩的计算机管理中心，它以信号 (数据)采集作为输入，经过计算机处理、分析判断、决定对策，然后以发出控制指令，指挥执行器工作作为输出，同时给各类传感器提供稳压电源或参考电压。其全部功能是通过各种硬件和软件来完成的。可支持单点或多点喷射，支持CAN 通信。
在本公开实施例中，所述LNG汽化器11与供气喷嘴22之间的管路上依次设置有组合减压衡压器17和混合器18；将LNG储液罐1气化后的天然气压力通过组合减压衡压器17调节为控制系统需要的喷射压力，怠速状态下发动机24 进气压力一般调整为8bar。行驶过程中发动机24所需要的燃气共给压力一般为 0.5—1.72Mpa。通过混合器18将天然气和中冷后的空气充分混合，使发动机24 燃烧更加充分、柔和，有效降低N0x排放和温度。所述LNG汽化器11与组合减压衡压器17之间设置有压力传感器13；所述压力传感器13与前述转换开关控制盒16相连接；所述转换开关控制盒16、组合减压衡压器17、燃气共轨电磁阀 21和发动机24均与前述燃气ECU19相连接；前述点火开关30经转换开关控制盒16与燃气ECU19相连接；所述汽油箱29和前述发动机24相连通；所述油门传感器26与前述燃气ECU19相连接；所述汽油箱29与发动机24之间设置有汽油传感器15，用于测定汽车油箱内燃油的多少；所述汽油传感器15与前述转换开关控制盒16相连接；供给发动机24气体燃料是车用液化天然气气瓶系统最基本的功能。在系统不使用期间，瓶内压力会升高。系统中设置有压力传感器13，压力传感器13经转换开关控制盒16与燃气ECU19相连接，分别控制气瓶上的节约阀和稳压阀，其中节约阀的供气压力设定压力为1.0MPa，当瓶内压力大于 1.0MPa时，节约阀开启供液管将优先输出瓶气体直至压力低于1.0MPa；稳压阀安装在发动机24前端的供气管路上，用来限制最高供气压力。
在本公开实施例中，所述燃气ECU19连接设置一氧传感器20。通过氧传感器20测尾气中氧含量多少来判断混合气的浓度，也就一个反馈传感器。时刻监视混合气，让发动机24处于最佳混合气燃烧状态，所以在排气管中安装氧传感器20用以检测氧的浓度，并向电喷系统的燃气ECU19反馈，ECU借以控制喷气量或喷油量的增减，从而控制合适的空燃比。
在本公开实施例中，所述LNG储液罐1设置有LNG加液口5和低温回气枪口6；所述LNG加液口5处设置有进液手动阀3；所述低温回气枪口6处设置有回气手动阀4；所述LNG储液罐1上设置有压力表2和液位传感器31；所述压力表2用于观察储罐内实际压力，是储罐安全设施的重要部分，一般设定压力为 1.75Mpa。所述液位传感器31与前述转换开关控制盒16相连接；液位传感器31 作为气瓶整体的一个组成部分其作用是根据气瓶内的燃料高度产生一个成线性比例的电信号，传送给信号转换器。信号转换器将接受到的电信号进行处理转换成数字信号传输给燃料表。该装置不受燃料状态(液相或气相)和压力的影响，能够精确反映气瓶内燃料量的多少。所述LNG储液罐1上设置有BOG排空管道 7，BOG排空管道7上设置有压力安全阀8；所述BOG排空管道7的一端与LNG 储液罐1相连通，另一端作为BOG排空口10与汽车尾鳀9固定连接。
在本公开实施例中，所述发动机24上设置有用于散热的水箱25；所述水箱 25与前述LNG汽化器11通过输水管路相连通；所述输水管路包括进水管道27 和回水管道28；所述回水管道28上设置有水温传感器14；所述水温传感器14 与前述转换开关控制盒16相连接。水温传感器14用于测定发动机24冷却水的实际温度，通过水温传感器14将发动机24运行温度经转换开关控制盒16传输给燃气电控单元(ECU)，ECU可以通过发动机24水温的温度了解汽车发动机24 在使用燃气时的运行的状态，电控单元根据发动机24冷却水的温度，控制燃气喷射和点火正时的修正号。
本公开实施例中，所述LNG储液罐1、气化器安装在小汽车后备箱中，同时在加油口的另一侧分别改装加液口和低温回气口，将BOG排空管道7连接至车顶后方的尾鳀上，将LNG汽化器11管道与车辆水箱25进行连接，通过发动机 24循环水对LNG进行汽化，汽化后的天然气经连接管道进入减压衡压器减压，并通过空气混合器18形成混合气，采用天然气专用喷轨进入发动机24气缸，本公开实施例中仍然使用原汽油机的点火系统中的火花塞点火，原汽油机的压缩比不改变，原来发动机24的结构基本不变，便于对现有单一燃油车的改造升级。天然气用完后，如果附近没有加气站，通过转换开关控制盒16将汽车发动机24 天然气与燃油的相互切换，可以通过转换开关切换至燃油工作状态。
Claims (8)
1.一种液化天然气装置，包括发动机(24)和点火开关(30)；其特征在于：还包括LNG储液罐(1)、LNG汽化器(11)、转换开关控制盒(16)、供气喷嘴(22)和燃气ECU(19)；
所述LNG储液罐(1)、LNG汽化器(11)和供气喷嘴(22)依次通过管路相连通；
所述供气喷嘴(22)上设置有燃气共轨电磁阀(21)；
所述供气喷嘴(22)经发动机进气支管(23)与前述发动机(24)相连通；
所述LNG汽化器(11)与供气喷嘴(22)之间的管路上依次设置有组合减压衡压器(17)和混合器(18)；
所述LNG汽化器(11)与组合减压衡压器(17)之间设置有压力传感器(13)；
所述压力传感器(13)与前述转换开关控制盒(16)相连接；
所述转换开关控制盒(16)、组合减压衡压器(17)、燃气共轨电磁阀(21)和发动机(24)均与前述燃气ECU(19)相连接；
前述点火开关(30)经转换开关控制盒(16)与燃气ECU(19)相连接。
2.根据权利要求1所述液化天然气装置，其特征在于：所述LNG储液罐(1)设置有LNG加液口(5)和低温回气枪口(6)；所述LNG储液罐(1)上设置有压力表(2)和液位传感器(31)；所述液位传感器(31)与前述转换开关控制盒(16)相连接。
3.根据权利要求2所述液化天然气装置，其特征在于：所述LNG储液罐(1)上设置有BOG排空管道(7)。
4.根据权利要求3所述液化天然气装置，其特征在于：所述LNG加液口(5)处设置有进液手动阀(3)；所述低温回气枪口(6)处设置有回气手动阀(4)；前述BOG排空管道(7)上设置有压力安全阀(8)。
5.根据权利要求4所述液化天然气装置，其特征在于：所述BOG排空管道(7)的一端与LNG储液罐(1)相连通，另一端与汽车尾鳀(9)固定连接。
6.根据权利要求1或4所述液化天然气装置，其特征在于：所述发动机(24)上设置有用于散热的水箱(25)；所述水箱(25)与前述LNG汽化器(11)通过输水管路相连通。
7.根据权利要求6所述液化天然气装置，其特征在于：所述输水管路包括进水管道(27)和回水管道(28)；所述回水管道(28)上设置有水温传感器(14)；所述水温传感器(14)与前述转换开关控制盒(16)相连接。
8.根据权利要求7所述液化天然气装置，其特征在于：还包括汽油箱(29)和油门传感器(26)；所述汽油箱(29)和前述发动机(24)相连通；所述油门传感器(26)与前述燃气ECU(19)相连接；所述汽油箱(29)与发动机(24)之间设置有汽油传感器(15)；所述汽油传感器(15)与前述转换开关控制盒(16)相连接。
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