CN2194985Y - 用液化天然气作燃料的汽车供燃装置 - Google Patents

Abstract

一种用液化天然气作燃料的汽车供燃装置，其特 征是由双层贮罐，安全阀、自增压部分、三级热交换 器、减压器、混合器及管路等构成，还可以包括驰放气 贮罐和冷空调器；本实用新型适用于燃烧液化天然气 的汽车，也适用于燃烧液化天然气和汽油的双燃料汽 车上，可以降低成本，明显减少空气污染。

Description

本实用新型涉及一种供给发动机以非液体燃料的装置，特别涉及一种用液化天然气气化后作燃料的汽车供然装置，适用于燃烧液化天然气的汽车，也适用于燃烧液化天然气和汽油的双燃料汽车。

随着经济的发展，汽车数量急剧增长，汽车燃料的需求量也愈来愈大，而作为汽车常用燃料的汽油、柴油的增长赶不上汽车数量的增长，供求矛盾日益突出，而且汽车排放的尾气造成城市空气严重污染，这些因素促使世界各国积极开发新的能源，来代替汽油、柴油。在已研制的汽车代用燃料中，天然气、石油气由于具有高热值、高辛烷值、低污染和价格低廉等特点，成为良好的汽油代用燃料，而以甲烷为主要成份的天然气是一种含碳量最少、碳氢比较小及CO₂生成量最小的的碳氢燃料，从而促进了天然气汽车的发展。现有技术中，以天然气作为汽车燃料一般有两种方式：（1）背气包式，即气袋式汽车，这种汽车的行驶阻力大、里程较短，气袋漏气严重，气袋价格较高（每个气袋约2000元），寿命短（仅能使用一年半到两年），而且在城市中使用很不美观；（2）压缩式，即压缩天然气汽车，每个压缩天然气钢瓶重约半吨左右，只能行驶200多千米，压力在20MPa左右，使用较不安全。

本实用新型之目的旨在克服上述现有技术中的不足，提供一种用液化天然气作燃料的汽车供燃装置。

本实用新型的内容是：一种用液化天然气作燃料的汽车供燃装置，包括贮罐、热交换部份、安装有电磁阀的减压器、混合器等，其特征之处是：

所述贮罐（1）为密封的双层金属体，并在内外层之间设置有隔热材料层（7）；贮罐（1）上安装有放空阀（10）、安全阀（11）、防爆阀（12）、压力表（14）；贮罐（1）连通有主液管（8）、自增压管（9），自增压管（9）的另一端通过截止阀（13）与贮罐（1）相连通，主液管（8）通过高压阀（15）与自增压管（9）相连通，高压阀（15）与贮罐（1）之间的一段自增压管（9）上安装有自增压阀（16）、并有由一段呈弯曲状的自增压管构成的自增压器（17），自增压阀（16）与截止阀（13）之间的自增压管（9）上安装有截止阀（18）；主液管（8）上顺次串接有所述减压器（5）和混合器（6），高压阀（15）与减压器（5）之间的主液管（8）上顺次安装有主液阀（19）、弯曲管（20）和置于循环水箱（22）中的弯曲管（21）构成的所述热交换部份，循环水箱（22）的出水管（23）通过发动机热交换器（24）后再与循环水箱（22）相连通；

所述安装有电磁阀的减压器（5）的构成包括：由上盖（31）、本体（28）、下盖（29）联接构成的壳体并在其内形成有相通的进气口（70）、进气室（71）、一次减压室（72）和二次减压室（73）；进气口（70）与主液管（8）相连通；进气口（70）与进气室（71）之间设置有所述电磁阀；一次减压室（72）内通过销轴（44）活动联接有一次杠杆（43），一次杠杆（43）的一端联接有可以封住进气室（71）出口的一次阀（47）、另一端通过销（41）活动联接有一次膜片拉杆（42），一次膜片拉杆（42）上方顺次设置有托板（34）、一次膜片（32）和膜片垫板（33）并通过螺钉（40）联接在一次膜片拉杆（42）上，上盖（31）上设置有内端联有调压推板（39）的调压螺钉（37），调压推板（39）与膜片垫板（33）之间设置有一次弹簧（35）；二次减压室（73）内通过销轴（69）活动联接有二次杠杆（25），二次杠杆（25）的一端联接有可以封住一次减压室（72）出口的二次阀（74）、另一端通过销（62）活动联接有二次膜片拉杆（61），二次膜片拉杆（61）下方顺次设置有托板（75）、二次膜片（60）和膜片垫板（63）并通过螺钉（66）联接在二次膜片拉杆（61）上，下盖（59）上设置有内端联有调压推板（65）的调压螺钉（68），调压推板（65）与膜片垫板（63）之间设置有二次弹簧（64）；二次减压室（73）内的本体（28）上有出气口；

所述混合器（6）包括：有空气入口（76）、混合器出口（77）的壳体（78），设置于壳体（78）内的喉口（79），喉口（79）的中心断面上分布有一组供气小孔（80），混合器（6）与减压器（5）的出气口通过主供气管（81）相连通、并在混合器（6）入口处的主供气管（81）上设置有调压螺栓（82）。

本实用新型内容中，所述安全阀（11）的另一端还连通有贮罐（83），并在贮罐（83）上安装有安全阀（84）和与发动机（85）相连通的出气管（86）。

本实用新型内容还可以包括一个冷气管（87），该冷气管（87）的两端分别与主液阀（19）两侧的主液管（8）相连通，冷气管（87）的一段呈弯曲状从而构成冷空调器（4），冷气管（87）上安装有空调气阀（2）。

本实用新型内容中所述贮罐（1）上还可以安装有液位显示计（3）。

本实用新型用于汽车上具有下列特点：

（1）与气袋式汽车相比，不仅美观、安全、使用寿命长，而且动力性能也明显提高；与压缩天然气〔以下称    CNG    〕汽车相比，由于液化天然气（以下称LNG）的体积是同量CNG的1／625，所以其能量密度大约是CNG的3倍，LNG贮罐的尺寸和重量都大大减少，一个容积为100升的LNG贮罐，装满液体后，重量    才100多千克，是CNG钢瓶的1／3～1／4，而其压力仅有0.3－0.4MPa，可使同样的汽车行驶300千米，空气利用率、行车半径和车辆对负荷的反应能力都比CNG汽车优越，安全性也大大提高，同时利用LNG蒸发的冷源，可作车用空调，取代氟里昂，既节省费用，又使驾驶员操作舒适、头脑清醒，减少交通事故的发生；

（2）LNG的成本低，按现有市价，预计每升LNG售价为1.2元（其成本为0.54元），而汽油售价为每升2.1元，以改装实验的5吨加长东风车为例，每百千米耗汽油30升，燃料费为63元，以LNG作燃料每百千米耗LNG38.6升，燃料费为46.32元，比汽油价低16.68元，LNG成本为20.844元，相当于汽油价的1／3，按此计算，东风车每天平均跑250千米，一年    跑300天，一年行驶共75000千米，耗汽油22500升，燃料费用为47250元，同一辆车跑同样里程，耗LNG28950升，燃料费用为34740元，比汽车节省费用12510元，其经济效益可观；

（3）以LNG作汽车燃料，汽车尾气中HC含量仅为烧汽油 的1／5，CO含量仅为烧汽油的1／12，CO₂的排放量比烧汽油少25％，对保护环境、改善大气质量、减少大气污染，具有重要的意义，其社会效益显著；

（4）结构较简单，路试结果：安全可靠，操纵灵活方便，有害气体排放量为HC≤650PPm、CO≤0.35％，最高车速＞86千米／小时（直挡加速），加速性能为0～60千米／小时同于汽油车、60～86千米／小时差汽油车5％，爬坡性能为1～2挡同于汽油车、3挡差半挡，其动力性、安全性、可靠性、操作性等均已达到国家标准；

图1为本实用新型实施例结构示意图；

图2为图1中贮罐1结构示意图；

图3为图1中减压器5结构示意图；

图4为图1中混合器6结构示意图。

图中：1－贮罐，2－空调器阀，3－液位显示计，4－冷空调器，5－减压器，6－混合器，7－隔热材料层，8－主液管，9－自增压管，10－放空阀，11－安全阀，12－防暴阀，13－截止阀，14－压力表，15－高压阀，16－自增压阀，17－自增压器，18－截止阀，19－主液阀，20－弯曲管，21－弯曲管，22－循环水箱，23－出水管，24－发动机热交换器，25－二次杠杆，26－O形密封圈，27－阀座，28－本体，29－螺母，30－螺柱，31－上盖，32－一次膜片，33－膜片垫板，34－托板，35－一次弹簧，36－螺母，37－调压螺钉，38－挡圈，39－调压推板，40－螺钉，41－销，42－一次膜片拉杆，43－一次杠杆，44－销轴，45－挡圈，46－片簧，47－一次阀，48－胶套，49－螺母，50－堵头，51－电磁阀线包，52－弹簧，53－电磁阀铜套，54－电磁阀芯，55－O形密封圈，56－工艺孔堵头，57－O形密封圈，58－胶套，59－下盖，60－二次膜片，61－二次膜片拉杆，62－销，63－膜片垫板，64－二次弹簧，65－调压推板，66－螺钉，67－螺母，68－调压螺钉，69－销轴，70－进气口，71－进气室，72－一次减压室，73－二次减压室，74－二次阀，75－托板，76－空气入口，77－混合器出口，78－壳体，79－喉口，80－供气小孔，81－主供气管，82－调压螺栓，83－贮罐，84－安全阀，85－发动机，86－出气管，87－冷气管，88－弹簧。

下面是本实用新型的一个实施例：参见各附图。

一种用液化天然气作燃料的汽车供燃装置，由贮罐1、安全阀部份、自增压部份、主液部份等组成。

所述贮罐1为密封的双层金属体，内层可用不锈钢、外层可用普通碳素容器用钢，内、外层之间填充有保温隔热材料层7，并经干燥处理、抽真空，贮罐上安装有压力表14和液位显示计3；贮罐的工作温度为－161.5℃，设计压力为0.8MPa；

所述安全阀部份由安装在贮罐1上的放空阀10、安全阀11（起跳压力为0.45MPa）和防爆阀12（设计压力为0.6MPa）构成；当贮罐1内压力较大（0.45MPa）时，安全阀11即起跳降压，如果贮罐压力太大（0.6MPa），安全阀11来不及降压，则防爆阀12直接起跳，快速降压；

所述自增压部份由两端分别与贮罐1相连通的自增压管9，由一段呈弯曲状的自增压管构成的自增压器17、串接在自增压管9上的自增压阀16和截止阀13构成，自增压阀16与截止阀13之间的自增压管9上安装有截止阀18；

所述主液部份由与贮罐1连通的主液管8、顺次安装在主液管8上的主液阀19、弯曲管20（换热器）、置于循环水箱22（可以是汽车发动机水箱）中的弯曲管21（换热器）、减压器5和混合器6等构成；循环水箱22的出水管23通过发动机热交换器24后再与循环水箱22相连通，循环水既可使液化天然气升温、又可使发动机热交换器内水降温，一举两得；主液管8、弯曲管20与弯曲管21构成三级热交换装置；贮罐1与主液阀19之间的主液管8和自增压阀16与截止阀13的自增压管9之间安装有高压阀15，从而将两管连通；

减少器5的构成包括：由上盖31、本体28和下盖29联接构成的壳体并在该壳体内形成有相通的进气口70、进气室71、一次减压室72和二次减压室73；进气口70与主液管8相连通，进气口70与进气室71之间设置有电磁阀；一次减压室72内通过销轴44活动联接有一次杠杆43，一次杠杆43的一端联接有可以封住进气室71出口的一次阀47（外有胶套48）、另一端通过销41活动联接有一次膜片拉杆42，一次膜片拉杆42上方顺次设置有托板34、一次膜片32和膜片垫板33并通过螺钉40联接在一次膜片拉杆42上，上盖31上设置有内端联有调压推板39的调压螺钉37，调压推板39与膜片垫板33之间设置有一次弹簧35；二次减压室73内通过销轴69活动联接有二次杠杆25，二次杠杆25的一端联接有可以封住一次减压室72出口的二次阀74（外有胶套58）、另一端通过销62活动联接有二次膜片拉杆61，二次膜片拉杆61下方顺次设置有托板75、二次膜片60和膜片垫板63并通过螺钉66联接在二次膜片拉杆61上，下盖59上设置有内端联有调压推板65的调压螺钉68，调压推板65与膜片垫板63之间设置有二次弹簧64；二次减压室73内的本体28上有出气口；

混合器6的构成包括：有空气入口76、混合气出口77的壳体78，设置于壳体78内的喉口79，喉口79的中心最小断面上均匀分布有一组供气小孔80，混合器6与减压器5的出气口之间通过主供气管81（主液管8的一部份）相连通、混合器6入口处的主供气管81上安装有调压螺栓82，以调节天然气流量，从混合气出口77排出的混合气体输入发动机85。

还可以包括一个与安全阀11相连通的贮罐83（设计压力    为0.5MPa），并在贮罐83上安装有安全阀84（起跳压力为0.35MPa）和与发动机85相通的出气管86；以收集因贮罐1内气压较高（例如长时间停止使用时）使安全阀11打开后排出的天然气，并保证整个装置安全使用，若压力较大时还可经过安全阀84排放；

还可以包括一个冷气管87，该冷气管87的两端分别与主液阀19两侧的主液管8相连通，冷气管87的一段呈弯曲状从而构成冷空调器4，冷气管87上安装有空调气阀2。液化天然气气化过程中吸收热量使汽车驾驶仓内空气制冷，可改善高温天气驾驶仓内的工作环境，保证驾驶员头脑清醒，以利其身体健康和行车安全。

工作过程：

（1）加液：把加液管与放空阀10相联接，打开放空阀10、截止阀13和18（自增压阀16和高压阀15关闭），液化天然气通过放空阀10进入贮罐1中，当截止阀18管道口喷出白色雾状气体时，停止加液，关闭放空阀10、截止阀13和18。

（2）准备：打开自增压阀16和截止阀13，液态天然气从贮罐1下方进入自增压管9、经过自增压器2、阀16和13，天然气逐渐由液态变为气态，进入贮罐1中使其增压，当增压到一定压力（0.15～0.3MPa）时，关闭自增压阀16和截止阀13；如果工作时贮罐1内压力较大（0.3MPa），可打开截止阀13和高压阀15，与主液管8相联，烧掉高压气体。

（3）工作：当贮罐1内压力达一定时，打开主液阀19（在高温季节打开空调器阀2，可利用冷空调器4对驾驶仓制冷），液态天然气从贮罐1进入主液管8，经过弯曲管20、弯曲管21，热交换后由液态天然气变为常温有一定压力的气态天然气，再经过设有电磁阀控制天然气切入和流断的减压器5，使天然气接近大气压力（汽车发动机工作压力），再进入混合器6中与空气混合成可燃混合气，供发动机使用。

在减压器5中：常温、有一定压力的天然气从进气口70进入，电磁阀工作打开进气口70，使天然气进入进气室71，进气室71内天然气压力一定时，使一次阀47上升，天然气进入一次减压室72，当一次减压室72内天然气增多压力达一定时，托板34等受压力上升，通过销轴44使一次阀47下降，减少进气室71向一次减压室72的天然气流量，此系列为一级减压；同样原理，当一次减压室72的天然气量一定时，压力使二次阀74下降，一次减压室72的天然气进入二次减压室73，当二次减压室73的天然气量一定时，压力使托板75等下降，通过销轴69使二次杠杆25所在机构上升、减少一次减压室72向二次减压室73的天然气流量，此系列为二级减压，经过二级减压后的天然气，压力在汽车发动机工作压力下，通过二次减压室73内本体28上的出气口输出经主供气管81进入混合器6中；

常温、具有汽车发动机工作压力的天然气进入混合器6中，入口处的调压螺栓82可控制天然气流入量，进入的天然气通过喉口79断面上均布的一组供气小孔80进入壳体78，利用汽车发动机工作时形成的负压，空气经空气入口76进入壳体78与天然气混合成可燃混合气，送入发动机工作。

该装置用于汽车上，通过路试，测得贮罐1日蒸发率为3.9％，空重车综合每100千米耗液化天然气38.6升，有害气体排放HC≤650PPm，CO≤0.35％，最高车速≥86千米／小时（直档加速）；加速性能测得：0～60千米／小时同于汽油车，60～86千米／小时差汽油车5％，爬坡性能测得：坡高2.6／100时，基本一致，坡高3／100时，同等条件下行驶稍逊于汽油。

Claims (4)

1、一种用液化天然气作燃料的汽车供燃装置，包括贮罐、热交换部份、安装有电磁阀的减压器、混合器等，其特征是：

所述贮罐(1)为密封的双层金属体，并在内外层之间设置有隔热材料层(7)；贮罐(1)上安装有放空阀(10)、安全阀(11)、防爆阀(12)、压力表(14)；贮罐(1)连通有主液管(8)、自增压管(9)，自增压管(9)的另一端通过截止阀(13)与贮罐(1)相连通，主液管(8)通过高压阀(15)与自增压管(9)相连通，高压阀(15)与贮罐(1)之间的一段自增压管(9)上安装有自增压阀(16)、并有由一段呈弯曲状的自增压管构成的自增压器(17)，自增压阀(16)与截止阀(13)之间的自增压管(9)上安装有截止阀(18)；主液管(8)上顺次串接有所述减压器(5)和混合器(6)，高压阀(15)与减压器(5)之间的主液管(8)上顺次安装有主液阀(19)、弯曲管(20)和置于循环水箱(22)中的弯曲管(21)构成的所述热交换部份，循环水箱(22)的出水管(23)通过发动机热交换器(24)后再与循环水箱(22)相连通；

所述安装有电磁阀的减压器(5)的构成包括：由上盖(31)、本体(28)、下盖(29)联接构成的壳体并在其内形成有相通的进气口(70)、进气室(71)、一次减压室(72)和二次减压室(73)，进气口(70)与主液管(8)相连通，进气口(70)与进气室(71)之间设置有所述电磁阀，一次减压室(72)内通过销轴(44)活动联接有一次杠杆(43)，一次杠杆(43)的一端联接有可以封住进气室(71)出口的一次阀(47)、另一端通过销(41)活动联接有一次膜片拉杆(42)，一次膜片拉杆(42)上方顺次设置有托板(34)、一次膜片(32)和膜片垫板(33)并通过螺钉(40)联接在一次膜片拉杆(42)上，上盖(31)上设置有内端联有调压推板(39)的调压螺钉(37)，调压推板(39)与膜片垫板(33)之间设置有一次弹簧(35)，二次减压室(73)内通过销轴(69)活动联接有二次杠杆(25)，二次杠杆(25)的一端联接有可以封住一次减压室(72)出口的二次阀(74)、另一端通过销(62)活动联接有二次膜片拉杆(61)，二次膜片拉杆(61)下方顺次设置有托板(75)、二次膜片(60)和膜片垫板(63)并通过螺钉(66)联接在二次膜片拉杆(61)上，下盖(59)上设置有内端联有调压推板(65)的调压螺钉(68)，调压推板(65)与膜片垫板(63)之间设置有二次弹簧(64)，二次减压室(73)内的本体(28)上有出气口；

所述混合器(6)包括：有空气入口(76)、混合器出口(77)的壳体(78)，设置于壳体(78)内的喉口(79)，喉口(79)的中心断面上分布有一组供气小孔(80)，混合器(6)与减压器(5)的出气口通过主供气管(81)相连通，并在混合器(6)入口处的主供气管(81)上设置有调压螺栓(82)。

2、按权利要求1所述的用液化天然气作燃料的汽车供燃装置，其特征是：所述安全阀（11）的另一端还连通有贮罐（83），并在贮罐（83）上安装有安全阀（84）和与发动机（85）相连通的出气管（86）。

3、按权利要求1或2所述的用液化天然气作燃料的汽车供燃装置，其特征是还包括一个冷气管（87），该冷气管（87）的两端分别与主液阀（19）两侧的主液管（8）相连通，冷气管（87）的一段呈弯曲状从而构成冷空调器（4），冷气管（87）上安装有空调气阀（2）。

4、按权利要求1所述的用液化天然气作燃料的汽车供燃装置，其特征是所述贮罐（1）上还可以安装有液位显示计（3）。

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