CN219366436U - 液压系统及燃气发动机的lng增压总成 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液压系统及燃气发动机的LNG增压总成，涉及燃气发动机技术领域。液压系统包括油罐、液压泵、液压换向阀和液压油缸，油罐与液压泵连接，液压泵通过液压换向阀与液压油缸连接，液压换向阀的回油口与油罐连接形成回油管路。液压系统还包括增压组件，回油管路包括升温回油管路，增压组件设置于升温回油管路，经液压换向阀的回油口流出的液压油经增压组件增压后进入油罐，以使油罐内的液压油温度升高，实现了在液压系统不增压的情况下达到较高的压力，液压油快速升温使得进入油罐内的液压油温度升高，达到实际使用的需求温度，避免液压系统出现冷启动不换向、系统压力超限以及整车热车慢等问题。

Description

液压系统及燃气发动机的LNG增压总成

技术领域

本实用新型涉及燃气发动机技术领域，尤其涉及一种液压系统及燃气发动机的LNG增压总成。

背景技术

缸内直喷燃气发动机一般需要较高的天然气供给压力。目前成熟的天然气增压技术是利用液压系统通过柱塞泵把LNG(Liquefied Natural Gas，液化天然气)加压到目标压力。工作过程大致描述如下：如图1所示，燃气发动机1运转带动液压泵22，对从液压油箱28中吸出的液压油加压以驱动LNG罐36内的LNG泵37，使天然气从LNG罐36内泵出到LNG缓冲罐334内，以一定的压力储存起来以备燃气发动机1燃烧使用。LNG罐36内设有用于检测LNG罐36内的燃气温度的第四温度传感器38和用于检测LNG罐36内燃气压力的第三压力传感器39，LNG缓冲罐334内设有用于检测LNG缓冲罐334内的燃气温度的第二温度传感器333和用于检测LNG缓冲罐334内燃气压力的第二压力传感器335。第四温度传感器38、第三压力传感器39、第二温度传感器333和第二压力传感器335均与ECU11通信连接。液压系统2的工作原理为：燃气发动机1通过齿轮驱动液压泵22，对从液压油箱28内吸出的液压油做功。载有压力能的高压液压油在液压换向阀23的调度下，流向LNG泵37中的液压油缸24的A腔或B腔(A腔用于LNG吸液，B腔用于LNG泵液)。液压油缸24中的液压活塞通过连杆带动LNG泵37底部冷端的LNG增压缸内的LNG增压活塞以完成LNG吸液和泵液两个动作。在该液压系统2中，液压油的温度影响着关键零部件液压换向阀23和LNG泵37的使用可靠性和功能的实现，甚至影响着LNG罐36的安全性。

现有的缸内高压直喷天然气发动机的液压系统2只匹配了液压油散热器，通过电子风扇强制通风以满足液压油最高温度的限制，这种匹配方案基本上可以满足高温环境下的要求。而在极寒环境下，因为该燃气发动机本身工作条件的限制，液压油温度很难快速达到实际使用需求值，导致液压系统2经常出现冷启动不换向、系统压力超限以及整车热车慢等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种液压系统及燃气发动机的LNG增压总成，在极寒环境下，能够实现液压系统的液压油快速升温，避免液压系统出现冷启动液压换向阀不换向、液压系统压力超限和热车慢等问题，提高了燃气发动机对环境的适应性。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

液压系统，包括油罐、液压泵、液压换向阀和液压油缸，所述油罐与所述液压泵连接，所述液压泵通过所述液压换向阀与所述液压油缸连接，所述液压换向阀的回油口与所述油罐连接形成回油管路，其中，所述液压系统还包括增压组件，所述回油管路包括升温回油管路，所述增压组件设置于所述升温回油管路，经所述液压换向阀的回油口流出的液压油经所述增压组件增压后进入所述油罐，以使所述油罐内的液压油温度升高。

作为液压系统的一个可选方案，所述增压组件包括节流孔，经所述液压换向阀的回油口流出的液压油经所述节流孔后压力升高，以使所述油罐内的液压油温度升高。

作为液压系统的一个可选方案，所述增压组件包括电控节流阀，所述电控节流阀用于调节流经所述升温回油管路的液压油压力。

作为液压系统的一个可选方案，液压系统还包括散热组件，所述回油管路还包括降温回油管路，所述降温回油管路与所述升温回油管路并联设置，所述散热组件设置于所述降温回油管路上，经所述液压换向阀的回油口流出的液压油经所述散热组件散热后进入所述油罐，以使所述油罐内的液压油温度降低。

作为液压系统的一个可选方案，所述降温回油管路上还设置有电磁比例阀，所述电磁比例阀设置于所述液压换向阀和所述散热组件之间，用于控制进入所述散热组件的液压油流量。

作为液压系统的一个可选方案，所述回油管路上还设置有第一温度传感器，所述第一温度传感器用于检测经所述液压换向阀的回油口流出的液压油的温度。

作为液压系统的一个可选方案，所述第一温度传感器设置于所述油罐内。

作为液压系统的一个可选方案，所述第一温度传感器设置于所述液压换向阀的回油口与所述升温回油管路和所述降温回油管路之间。

作为液压系统的一个可选方案，所述液压系统还包括旁通阀，所述旁通阀设置于所述液压泵和所述液压换向阀之间，且所述旁通阀与所述回油管路连接。

燃气发动机的LNG增压总成，包括天然气系统和如上任一方案所述的液压系统。

本实用新型的有益效果：

本实用新型提供的液压系统，液压系统中的油罐为液压泵提供液压油，液压泵中的液压油通过液压换向阀驱动液压油缸的活塞杆左右移动。液压换向阀的回油口与油罐连接形成回油管路。液压系统包括增压组件，回油管路包括升温回油管路，将增压组件设置于升温回油管路中，液压换向阀的回油口流出的液压油经增压组件增压后达到较高的压力，实现了在液压系统不增压的情况下达到较高的压力，液压油快速升温，从而使得进入油罐内的液压油温度升高，达到实际使用的需求温度，避免液压系统出现冷启动不换向、系统压力超限以及整车热车慢等问题。

回油管路还包括降温回油管路，降温回油管路和升温回油管路并联设置。在高温环境下，通过降温回油管路中的散热组件为液压换向阀的回油口流出的液压油散热降温。该液压系统，实现了液压系统中的液压油温度可控，降低了液压油和散热组件的匹配难度与液压油的使用成本。同时提高了液压系统对环境的适应性和液压换向阀的可靠性。

本实用新型提供的燃气发动机的LNG增压总成，包括天然气系统和上述的液压系统，液压系统与天然气系统连接，燃气发动机运转带动液压泵对从油罐中吸出的液压油加压以驱动天然气系统中的天然气以一定的压力储存以备燃气发动机燃烧使用。采用上述的液压系统，实现了液压系统中的液压油的温度可控，实现了液压换向阀的可靠性使用，保证了天然气系统的安全性，提高了燃气发动机的出勤能力和综合竞争力。

附图说明

图1是现有技术中燃气发动机的工作原理图；

图2是本实用新型具体实施方式提供的燃气发动机的工作原理图。

图中：

1、燃气发动机；11、ECU；

2、液压系统；21、油罐；22、液压泵；23、液压换向阀；24、液压油缸；25、升温回油管路；251、节流孔；26、降温回油管路；261、散热风扇；262、电磁比例阀；27、第一压力传感器；28、油箱；29、旁通阀；

3、天然气系统；31、LNG增压缸；32、低压LNG进管；321、第一单向阀；33、高压LNG出管；331、热交换器；332、开关阀；333、第二温度传感器；334、LNG缓冲罐；335、第二压力传感器；336、第二单向阀；337、第三单向阀；338、第三温度传感器；34、冷却液进管；35、冷却液出管；36、LNG罐；37、LNG泵；38、第四温度传感器；39、第三压力传感器；

4、连杆。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。

如图2所示，本实施例提供了一种燃气发动机的LNG增压总成，包括液压系统2和天然气系统3，液压系统2与天然气系统3连接，液压系统2包括油罐21、液压泵22、液压换向阀23和液压油缸24，油罐21与液压泵22连接，液压泵22通过液压换向阀23与液压油缸24连接。天然气系统3包括LNG罐36、LNG增压缸31、LNG缓冲罐334和热交换器331，LNG增压缸31设置于LNG罐36内，液压油缸24的液压活塞和LNG增压缸31的LNG增压活塞通过连杆4连接，LNG增压缸31的无杆腔分别连接有低压LNG进管32和高压LNG出管33，LNG罐36的出气口与低压LNG进管32连接，在低压LNG进管32上设有第一单向阀321，第一单向阀321用于将LNG罐36内的天然气向LNG增压缸31的无杆腔的单向导通。在高压LNG出管33上设有第二单向阀336、LNG缓冲罐334和热交换器331，第二单向阀336用于LNG增压缸31的无杆腔内的天然气向LNG缓冲罐334的单向导通。燃气发动机1通过齿轮驱动液压泵22，对从油罐21中吸出的液压油加压，使得带有压力能的高压液压油在液压换向阀23的控制下，流向液压油缸24的无杆腔或有杆腔，驱动液压油缸24的液压活塞移动，液压活塞通过连杆4带动LNG增压缸31内的LNG增压活塞以完成LNG吸液或泵液两个动作，以使得LNG罐36内的天然气能经低压LNG进管32进入LNG增压缸31的无杆腔，并通过高压LNG出管33进入LNG缓冲罐334内，以一定的压力储存以备燃气发动机1燃烧使用。

LNG缓冲罐334用于缓冲天然气系统3的压力波动，使得天然气系统3工作更平稳，为燃气发动机1提高压力稳定的高压天然气。LNG缓冲罐334内设有用于检测LNG缓冲罐334内的燃气温度的第二温度传感器333和用于检测LNG缓冲罐334内燃气压力的第二压力传感器335。第二温度传感器333和第二压力传感器335均与ECU11通信连接，以使ECU11能够实时获取LNG缓冲罐334内的燃气压力和燃气温度。在高压LNG出管33上还设置有开关阀332、第三单向阀337和第三温度传感器338，开关阀332用于控制LNG增压缸31的无杆腔与LNG缓冲罐334之间的连通，当靠近LNG增压缸31的无杆腔的高压LNG出管33受力较大发生损坏时，通过开关阀332切断LNG增压缸31的无杆腔与LNG缓冲罐334的连通，以对损坏的高压LNG出管33进行更换，第三单向阀337用于LNG增压缸31的无杆腔向LNG缓冲罐334的单向导通，防止LNG缓冲罐334中的天然气倒流。第三温度传感器338用于检测高压LNG出管33内的天然气的温度，与ECU11通信连接。

热交换器331的进液口与发动机的冷却液出液口通过冷却液出管35连接，热交换器331的出液口与发动机的冷却液进液口通过冷却液进管34连接，利用发动机冷却液气化高压LNG，既为高压LNG气化提供了热源，又降低了发动机冷却液的进液温度。

液压系统2还包括旁通阀29，旁通阀29设置于液压泵22和液压换向阀23之间，且旁通阀29与回油管路连接。通过设置旁通阀29，用于控制液压泵22是否通过液压换向阀23向液压油缸24提供液压油。

在本实施例中，液压换向阀23为两位四通阀，旁通阀29为两位三通电磁阀，包括一个进油口和两个出油口，旁通阀29的进油口与液压泵22的出油口连通，其中一个出油口与液压换向阀23的进油口P连通，另一个出油口与油罐21的进油口连通，油罐21的出油口与液压泵22的进油口连通。液压换向阀23的工作油口A与液压油缸24的无杆腔连通，工作油口B与液压油缸24的有杆腔连通。液压换向阀23的回油口O与油罐21的进油口连通。当两位三通电磁阀处于上位时，液压泵22提供的液压油经旁通阀29和液压换向阀23进入液压油缸24，驱动LNG增压缸31的LNG增压活塞动作，以使LNG加压到目标压力。当LNG达到目标压力后，控制两位三通电磁阀处于下位，当两位三通电磁阀处于下位时，液压泵22提供的液压油经旁通阀29回到油罐21，液压油缸24的液压活塞保持不动。

液压系统2作为燃气发动机1燃气供给系统的核心，其工作性能的好坏直接决定着该型号发动机的使用性能，包括产品的动力性、经济性、环境适应性、可靠性以及使用的安全性。为了能够满足极寒、极热地域环境温度的使用灵活性，降低用户液压油使用维保费用，为此需要尽可能选择一款粘度范围满足应用环境和工况条件的常用液压油，而通过控制液压油的温度调节液压油粘度范围显然是一种简洁、高效的方式。

为了实现液压油温度可控，本实施例提供了液压系统，应用于上述燃气发动机的LNG增压总成中。液压换向阀23的回油口O与油罐21连接形成回油管路，液压系统2包括增压组件，回油管路包括升温回油管路25，增压组件设置于升温回油管路25，经液压换向阀23的回油口流出的液压油经增压组件增压后进入油罐21，以使油罐21内的液压油温度升高，实现了在液压系统2不增压的情况下达到较高的压力，液压油的快速升温使得进入油罐21内的液压油温度升高，达到实际使用的需求温度，避免液压系统2出现冷启动不换向、系统压力超限以及整车热车慢等问题。

在本实施例中，增压组件包括节流孔251，经液压换向阀23的回油口流出的液压油经节流孔251后压力升高，以使油罐21内的液压油温度升高。通过在升温回油管路25上设置节流孔251，在液压系统2的输入压力不增加的情况下，确保在设计流量下液压系统2达到目标输出压力，使得液压油快速升温至实际使用的需求温度，避免在极寒环境下液压系统2出现冷启动不换向、系统压力超限以及整车热车慢等问题。

在本实用新型另一个可选地实施例中，增压组件包括电控节流阀，电控节流阀用于调节流经升温回油管路25的液压油压力。通过电控节流阀调节升温回油管路25的液压油压力，使得液压系统2达到目标输出压力，液压油快速升温至需求温度。

由于在高温环境下，液压油需要散热降温以满足高温环境下的要求。作为液压系统的一个可选方案，液压系统还包括散热组件，回油管路还包括降温回油管路26，降温回油管路26与升温回油管路25并联设置，散热组件设置于降温回油管路26上，经液压换向阀23的回油口流出的液压油经散热组件散热后进入油罐21，以使油罐21内的液压油温度降低。通过设置升温回油管路25和降温回油管路26，以实现不同环境下的液压油的温度控制，以降低液压油与散热组件的匹配难度和液压油的使用成本，提高液压系统2对环境的适应性和液压换向阀23的可靠性。

为了检测液压系统2中液压油的温度，回油管路上还设置有第一温度传感器(图中未示出)，第一温度传感器用于检测经液压换向阀23的回油口流出的液压油的温度。根据第一温度传感器检测的液压油的温度控制散热组件是否散热。

在本实施例中，散热组件包括散热风扇261，ECU11与第一温度传感器通信连接，与散热风扇261的开关电连接。第一温度传感器能将检测的液压油的温度发送给ECU11，ECU11根据接收到的液压油的温度控制散热风扇261的开关。

为了实现液压系统2的液压油的温度可调，降温回油管路26上还设置有电磁比例阀262，电磁比例阀262设置于液压换向阀23和散热组件之间，用于控制进入散热组件的液压油流量。通过电磁比例阀262能够控制进入升温回油管路25和降温回油管路26的液压油的流量，当电磁比例阀262的开度较大或全开时，进入降温回油管路26中的液压油的流量较大，能够快速降低液压油的温度。当电磁比例阀262的开度较小或为零时，进入升温回油管路25中的液压油的流量较小，能够快速升高液压油的温度。

电磁比例阀262与ECU11通信连接，ECU11根据第一温度传感器检测的液压油的温度控制电磁比例阀262的开度，从而控制流向升温回油管路25和降温回油管路26中的液压油的流量。当液压油的温度较低时，控制升温回油管路25中的液压油流量大于降温回油管路26中的液压油流量，使得大部分液压油经升温回油管路25升温后再回到油罐21；当液压油的温度较高时，控制升温回油管路25中的液压油流量小于降温回油管路26中的液压油流量，使得大部分液压油经降温回油管路26降温后再回到油罐21。

在本实施例中，为了更精确地测量液压系统2中的液压油的温度，第一温度传感器设置于油罐21内。

当然，在其他实施例中，第一温度传感器也可以设置于液压换向阀23的回油口与升温回油管路25和降温回油管路26之间。通过检测液压换向阀23的回油口流出的液压油的温度，控制散热风扇261的开关和/或电磁比例阀262的开度。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (10)

1.液压系统，包括油罐(21)、液压泵(22)、液压换向阀(23)和液压油缸(24)，所述油罐(21)与所述液压泵(22)连接，所述液压泵(22)通过所述液压换向阀(23)与所述液压油缸(24)连接，所述液压换向阀(23)的回油口与所述油罐(21)连接形成回油管路，其特征在于，所述液压系统还包括增压组件，所述回油管路包括升温回油管路(25)，所述增压组件设置于所述升温回油管路(25)，经所述液压换向阀(23)的回油口流出的液压油经所述增压组件增压后进入所述油罐(21)，以使所述油罐(21)内的液压油温度升高。

2.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述增压组件包括节流孔(251)，经所述液压换向阀(23)的回油口流出的液压油经所述节流孔(251)后压力升高，以使所述油罐(21)内的液压油温度升高。

3.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述增压组件包括电控节流阀，所述电控节流阀用于调节流经所述升温回油管路(25)的液压油压力。

4.根据权利要求1-3任一项所述的液压系统，其特征在于，所述液压系统还包括散热组件，所述回油管路还包括降温回油管路(26)，所述降温回油管路(26)与所述升温回油管路(25)并联设置，所述散热组件设置于所述降温回油管路(26)上，经所述液压换向阀(23)的回油口流出的液压油经所述散热组件散热后进入所述油罐(21)，以使所述油罐(21)内的液压油温度降低。

5.根据权利要求4所述的液压系统，其特征在于，所述降温回油管路(26)上还设置有电磁比例阀(262)，所述电磁比例阀(262)设置于所述液压换向阀(23)和所述散热组件之间，用于控制进入所述散热组件的液压油流量。

6.根据权利要求4所述的液压系统，其特征在于，所述回油管路上还设置有第一温度传感器，所述第一温度传感器用于检测经所述液压换向阀(23)的回油口流出的液压油的温度。

7.根据权利要求6所述的液压系统，其特征在于，所述第一温度传感器设置于所述油罐(21)内。

8.根据权利要求6所述的液压系统，其特征在于，所述第一温度传感器设置于所述液压换向阀(23)的回油口与所述升温回油管路(25)和所述降温回油管路(26)之间。

9.根据权利要求1所述的液压系统，其特征在于，所述液压系统还包括旁通阀(29)，所述旁通阀(29)设置于所述液压泵(22)和所述液压换向阀(23)之间，且所述旁通阀(29)与所述回油管路连接。

10.燃气发动机的LNG增压总成，其特征在于，包括天然气系统(3)和如权利要求1-9任一项所述的液压系统，所述液压系统与所述天然气系统(3)连接。