本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及一種大功率lng-柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的天然氣供應(yīng)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

目前礦用卡車(chē)、火車(chē)機(jī)車(chē)或船舶使用的大功率發(fā)動(dòng)機(jī)為柴油機(jī)。不僅運(yùn)營(yíng)成本較高，而且排氣污染物含有大量的氮氧化物、顆粒、硫化物等，難于治理，造成環(huán)境污染。

分別在2011年和2014-2015年生效的美國(guó)環(huán)保局tier4i(過(guò)渡)和tier4(最終)規(guī)定了更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)礦用大型發(fā)動(dòng)機(jī)沒(méi)有免除要求。發(fā)動(dòng)機(jī)公司必須研究新的技術(shù)，在不影響整機(jī)廠(chǎng)商和最終用戶(hù)的設(shè)備、操作與生產(chǎn)成本的前提下，使發(fā)動(dòng)機(jī)的排放能滿(mǎn)足更嚴(yán)格的法規(guī)要求。

我國(guó)鐵路運(yùn)輸是國(guó)內(nèi)柴油消耗大戶(hù)之一。越來(lái)越嚴(yán)格的節(jié)能環(huán)保要求，對(duì)內(nèi)燃機(jī)車(chē)及其柴油機(jī)的要求不斷提高，尋找替代能源的任務(wù)變得越來(lái)越迫切。

船舶對(duì)環(huán)境的污染逐漸得到關(guān)注，各方對(duì)船舶環(huán)保要求不斷提升，我國(guó)也出臺(tái)了船舶排放控制區(qū)實(shí)施方案，旨在減少船舶排放對(duì)大氣造成的污染。

目前，天然氣是替代傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料(柴油、汽油)的最佳選擇。天然氣有良好的節(jié)能環(huán)保效果，抗爆性好，燃燒完全，不結(jié)碳。天然氣資源豐富，是世界上產(chǎn)量增長(zhǎng)最快的能源。天然氣經(jīng)濟(jì)性好，其成本低于傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料。天然氣安全性好，由于密度小，一旦發(fā)生泄露，會(huì)很快在空氣中消失。天然氣經(jīng)壓縮冷卻成為lng(液化天然氣)，可大大提高能量密度，便于運(yùn)輸。

通過(guò)文獻(xiàn)檢索，發(fā)現(xiàn)目前與大功率lng-柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)天然氣供應(yīng)系統(tǒng)有關(guān)的專(zhuān)利，大部分是船用的，或涉及天然氣供應(yīng)系統(tǒng)的一部分，或涉及功率較小的發(fā)動(dòng)機(jī)。國(guó)內(nèi)lng-柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)天然氣供應(yīng)系統(tǒng)在小功率設(shè)備上已有應(yīng)用及相關(guān)的報(bào)道，但大功率系統(tǒng)依然處于初創(chuàng)階段，在礦山、鐵路等領(lǐng)域的應(yīng)用還是空白。并且現(xiàn)有專(zhuān)利還沒(méi)有給大功率lng-柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)提供一套完善的天然氣供應(yīng)系統(tǒng)，也沒(méi)有對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程實(shí)現(xiàn)全程多方位監(jiān)控，因而不利于發(fā)動(dòng)機(jī)安全穩(wěn)定地工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種大功率lng-柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的天然氣供應(yīng)系統(tǒng)，該系統(tǒng)能保證發(fā)動(dòng)機(jī)的原有性能，并使大功率lng-柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)成功應(yīng)用于礦山、鐵路、船舶等領(lǐng)域。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種大功率lng-柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的天然氣供應(yīng)系統(tǒng)，包括儲(chǔ)存系統(tǒng)、供給系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，其中，儲(chǔ)存系統(tǒng)與供給系統(tǒng)連接，供給系統(tǒng)同時(shí)與儲(chǔ)存系統(tǒng)以及發(fā)動(dòng)機(jī)連接，控制系統(tǒng)分別與儲(chǔ)存系統(tǒng)、供給系統(tǒng)以及發(fā)動(dòng)機(jī)通信連接；

其中，控制系統(tǒng)包括lng控制器，以及分別與lng控制器連接的傳感器、顯示器、開(kāi)關(guān)；儲(chǔ)存系統(tǒng)包括lng儲(chǔ)罐，以及分別與lng儲(chǔ)罐連接的lng電磁閥、lng液位傳感器、lng壓力傳感器，lng電磁閥、lng液位傳感器和lng壓力傳感器分別通信連接至lng控制器；供給系統(tǒng)包括依次順序連接的氣化器、天然氣溫度傳感器一、放散閥、天然氣流量計(jì)、天然氣電磁閥、手動(dòng)切斷閥、調(diào)壓器、濾清器、天然氣溫度傳感器二、天然氣壓力傳感器、智能計(jì)量閥、集成節(jié)氣門(mén)、混合器以及柴油流量計(jì)，其中天然氣溫度傳感器一、天然氣流量計(jì)、天然氣電磁閥、天然氣溫度傳感器二、天然氣壓力傳感器、智能計(jì)量閥、集成節(jié)氣門(mén)以及柴油流量計(jì)分別通信連接至lng控制器。

進(jìn)一步地，控制系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)控制柴油模式或者雙燃料模式的選擇。

進(jìn)一步地，在雙燃料模式下，lng控制器與發(fā)動(dòng)機(jī)自帶的電控單元配合工作，采集計(jì)算天然氣參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)。

進(jìn)一步地，lng控制器自動(dòng)控制lng電磁閥、天然氣電磁閥、智能計(jì)量閥以及集成節(jié)氣門(mén)的開(kāi)關(guān)和開(kāi)度。

進(jìn)一步地，控制系統(tǒng)的傳感器包括進(jìn)氣壓力傳感器、增壓壓力傳感器、進(jìn)氣歧管壓力傳感器、進(jìn)氣歧管溫度傳感器、冷卻液溫度傳感器、曲軸轉(zhuǎn)速傳感器、凸輪軸轉(zhuǎn)速傳感器、排氣溫度傳感器、爆震傳感器。

進(jìn)一步地，進(jìn)氣壓力傳感器、增壓壓力傳感器、進(jìn)氣歧管壓力傳感器、進(jìn)氣歧管溫度傳感器均為兩個(gè)。

進(jìn)一步地，供給系統(tǒng)的氣化器、天然氣溫度傳感器一、集成節(jié)氣門(mén)、混合器均為兩個(gè)。

進(jìn)一步地，儲(chǔ)存系統(tǒng)的lng儲(chǔ)罐、lng電磁閥、lng液位傳感器、lng壓力傳感器均為兩個(gè)。

進(jìn)一步地，lng儲(chǔ)罐配備安裝有壓力調(diào)節(jié)模塊、充裝模塊、液位測(cè)量模塊、供液模塊和真空爆破模塊。

進(jìn)一步地，供給系統(tǒng)還包括天然氣管路和冷卻液管路。

在礦用卡車(chē)或者火車(chē)機(jī)車(chē)等大型設(shè)備上加裝本發(fā)明的大功率lng-柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的天然氣供應(yīng)系統(tǒng)，改裝簡(jiǎn)單，初始投入低。

本發(fā)明的天然氣供應(yīng)系統(tǒng)具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。在中國(guó)天然氣價(jià)格比柴油低很多，當(dāng)天然氣供應(yīng)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于大功率礦山設(shè)備、鐵路機(jī)車(chē)(內(nèi)燃機(jī)車(chē))、船舶、石油系統(tǒng)設(shè)備等大型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)設(shè)備，能為企業(yè)節(jié)約大量的燃油成本。據(jù)調(diào)查了解中煤集團(tuán)在中國(guó)最大的露天煤礦平朔安太堡露天煤礦每年柴油消耗量達(dá)到15億元，如果使用本發(fā)明的天然氣供應(yīng)系統(tǒng)，根據(jù)目前的lng和柴油的價(jià)格，假定利潤(rùn)率為20％，那么每年就可以節(jié)約3億元柴油成本。

本發(fā)明的天然氣供應(yīng)系統(tǒng)具有顯著的社會(huì)效益。因?yàn)樘烊粴馊紵龓缀醪划a(chǎn)生顆粒物，應(yīng)用天然氣供應(yīng)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣污染可以大大降低。同時(shí)碳排放量也隨之降低。根據(jù)bp中國(guó)碳排放計(jì)算器提供的資料，每輛lng-柴油雙燃料車(chē)比純汽油車(chē)、柴油車(chē)每年可減少co2排放約60噸，如按照8年使用期計(jì)算，每輛車(chē)可減少co2排放約480噸。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的大功率lng-柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的天然氣供應(yīng)系統(tǒng)的示意圖；

圖2為本發(fā)明的大功率lng-柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的天然氣供應(yīng)系統(tǒng)的lng儲(chǔ)罐的示意圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例及附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供的大功率lng-柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的天然氣供應(yīng)系統(tǒng)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)為天然氣供應(yīng)系統(tǒng))，包括儲(chǔ)存系統(tǒng)、供給系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。其中，儲(chǔ)存系統(tǒng)與供給系統(tǒng)連接，供給系統(tǒng)同時(shí)與儲(chǔ)存系統(tǒng)以及發(fā)動(dòng)機(jī)連接，控制系統(tǒng)分別與儲(chǔ)存系統(tǒng)、供給系統(tǒng)以及發(fā)動(dòng)機(jī)通信連接。其中，控制系統(tǒng)包括lng控制器，以及分別與lng控制器連接的傳感器、顯示器、開(kāi)關(guān)；儲(chǔ)存系統(tǒng)包括lng儲(chǔ)罐，以及分別與lng儲(chǔ)罐連接的lng電磁閥、lng液位傳感器、lng壓力傳感器，lng電磁閥、lng液位傳感器和lng壓力傳感器分別通信連接至lng控制器；供給系統(tǒng)包括依次順序連接的氣化器、天然氣溫度傳感器一、放散閥、天然氣流量計(jì)、天然氣電磁閥、手動(dòng)切斷閥、調(diào)壓器、濾清器、天然氣溫度傳感器二、天然氣壓力傳感器、智能計(jì)量閥、集成節(jié)氣門(mén)、混合器，以及柴油流量計(jì)。其中天然氣溫度傳感器一、天然氣流量計(jì)、天然氣電磁閥、天然氣溫度傳感器二、天然氣壓力傳感器、智能計(jì)量閥、集成節(jié)氣門(mén)以及柴油流量計(jì)分別通信連接至lng控制器。

以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明的天然氣供應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖1所示，儲(chǔ)存系統(tǒng)包括lng儲(chǔ)罐-左1和lng儲(chǔ)罐-右2、lng電磁閥-左3和lng電磁閥-右6、lng液位傳感器-左4和lng液位傳感器-右7、lng壓力傳感器-左5和lng壓力傳感器-右8。其中，lng儲(chǔ)罐-左1分別與lng電磁閥-左3、lng液位傳感器-左4、lng壓力傳感器-左5連接，而lng電磁閥-左3、lng液位傳感器-左4、lng壓力傳感器-左5分別通信連接至控制系統(tǒng)的lng控制器45；lng儲(chǔ)罐-右2分別與lng電磁閥-右6、lng液位傳感器-右7、lng壓力傳感器-右8連接，而lng電磁閥-右6、lng液位傳感器-右7、lng壓力傳感器-右8分別通信連接至控制系統(tǒng)的lng控制器45。其中，lng電磁閥-左3和lng電磁閥-右6分別受控制系統(tǒng)的lng控制器45的控制。lng儲(chǔ)罐-左1和lng儲(chǔ)罐-右2儲(chǔ)存高壓低溫的lng作為燃料，lng儲(chǔ)罐-左1和lng儲(chǔ)罐-右2的外面分別設(shè)置有起保護(hù)作用的罐箱(未示出)。

lng儲(chǔ)罐-左1和lng儲(chǔ)罐-右2具有相同的配置。結(jié)合圖2，僅以lng儲(chǔ)罐-左1為例進(jìn)行說(shuō)明。lng儲(chǔ)罐-左1配備安裝有壓力調(diào)節(jié)模塊、充裝模塊、液位測(cè)量模塊、供液模塊和真空爆破模塊。其中，壓力調(diào)節(jié)模塊包括lng壓力傳感器-左5、經(jīng)濟(jì)閥pcv-1、主安全閥psv-1、副安全閥psv-2、管路安全閥tsv-1、回氣接口cn-1、放散接口cn-2、回氣截止閥hcv-1、壓力表pg-1、壓力表pg-2。lng壓力傳感器-左5測(cè)量lng儲(chǔ)罐-左1內(nèi)的壓力并將測(cè)量的壓力傳輸至lng控制器45；經(jīng)濟(jì)閥pcv-1的使用可以節(jié)省lng；三個(gè)安全閥在管路壓力超過(guò)一定限值時(shí)通過(guò)回氣截止閥hcv-1、回氣接口cn-1、放散接口cn-2放氣，保障系統(tǒng)安全；兩個(gè)壓力表顯示管路壓力。充裝模塊包括充裝接口cn-3、充裝截止閥hcv-2、充裝止回閥cv-1。操作人員將lng加注槍連接到充裝接口cn-3，打開(kāi)充裝截止閥hcv-2，即可向lng儲(chǔ)罐-左1充裝lng。充裝止回閥cv-1防止lng從lng儲(chǔ)罐-左1倒流出來(lái)。液位測(cè)量模塊包括lng液位傳感器-左4(圖2中l(wèi)s-1)和液位顯示器ll-1，lng液位傳感器-左4測(cè)量lng儲(chǔ)罐-左1內(nèi)的lng液位并將測(cè)量的lng液位傳輸至lng控制器45，同時(shí)在液位顯示器ll-1上顯示。供液模塊包括供液止回閥cv-2、過(guò)流閥efv-1、lng電磁閥-左3(圖2中超低溫電磁閥sv-1)、供液接口cn-4。打開(kāi)lng電磁閥-左3之后，lng儲(chǔ)罐-左1內(nèi)的lng在壓力作用下，通過(guò)上述各零件流向供給系統(tǒng)的氣化器-左9。供液止回閥cv-2防止lng倒流回lng儲(chǔ)罐-左1。過(guò)流閥efv-1限制lng的流率。真空爆破模塊包括真空塞bd-1。其主要作用是在對(duì)lng儲(chǔ)罐-左1抽真空時(shí)用作接口。另外，萬(wàn)一lng泄露到真空層，它可以起到泄壓的作用。lng儲(chǔ)罐-右2具有與lng儲(chǔ)罐-左1完全相同的配置，在此不再敘述。

如圖1所示，供給系統(tǒng)包括氣化器-左9和氣化器-右10、天然氣溫度傳感器一-左11和天然氣溫度傳感器一-右12、放散閥13、天然氣流量計(jì)14、天然氣電磁閥15、手動(dòng)切斷閥16、調(diào)壓器17、濾清器18、天然氣溫度傳感器二19、天然氣壓力傳感器20、智能計(jì)量閥21、集成節(jié)氣門(mén)-左22和集成節(jié)氣門(mén)-右23、混合器-左24和混合器-右25，以及柴油流量計(jì)28。氣化器-左9一端與lng儲(chǔ)罐-左1連接，另一端與放散閥13連接。氣化器-左9加熱氣化從lng儲(chǔ)罐-左1流入到其中的lng。氣化器-右10一端與lng儲(chǔ)罐-右2連接，另一端與放散閥13連接，氣化器-右10加熱氣化從lng儲(chǔ)罐-右2流入到其中的lng。放散閥13、天然氣流量計(jì)14、天然氣電磁閥15、手動(dòng)切斷閥16、調(diào)壓器17、濾清器18、智能計(jì)量閥21依次連接。智能計(jì)量閥21連接集成節(jié)氣門(mén)-左22和集成節(jié)氣門(mén)-右23，集成節(jié)氣門(mén)-左22和集成節(jié)氣門(mén)-右23分別連接混合器-左24和混合器-右25，混合器-左24和混合器-右25分別連接至相應(yīng)增壓器。其中，天然氣溫度傳感器一-左11和天然氣溫度傳感器一-右12、天然氣流量計(jì)14、天然氣電磁閥15、天然氣溫度傳感器二19、天然氣壓力傳感器20、智能計(jì)量閥21、集成節(jié)氣門(mén)-左22和集成節(jié)氣門(mén)-右23、柴油流量計(jì)28分別通信連接至lng控制器45，并且天然氣電磁閥15、智能計(jì)量閥21、集成節(jié)氣門(mén)-左22和集成節(jié)氣門(mén)-右23受控制系統(tǒng)的lng控制器45控制。

供給系統(tǒng)還包括天然氣管路26。天然氣的流動(dòng)方向如圖1中分別從lng儲(chǔ)罐-左1和lng儲(chǔ)罐-右2出發(fā)的箭頭走向所示。天然氣管路26包括：分別從lng儲(chǔ)罐-左1和lng儲(chǔ)罐-右2至氣化器-左9和氣化器-右10的連接管路，氣化器-左9和氣化器-右10各自至放散閥13的連接管路，放散閥13至天然氣流量計(jì)14、天然氣流量計(jì)14至天然氣電磁閥15、天然氣電磁閥15至手動(dòng)切斷閥16、手動(dòng)切斷閥16至調(diào)壓器17、調(diào)壓器17至濾清器18、濾清器18至智能計(jì)量閥21的連接管路，從智能計(jì)量閥21分別至集成節(jié)氣門(mén)-左22和集成節(jié)氣門(mén)-右23的連接管路，集成節(jié)氣門(mén)-左22至混合器-左24、混合器-左24至發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓器的連接管路，以及集成節(jié)氣門(mén)-右23至混合器-右25、混合器-右25至發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓器的連接管路。天然氣管路26將儲(chǔ)存系統(tǒng)的lng以天然氣的形式輸送至發(fā)動(dòng)機(jī)。其中，天然氣溫度傳感器11、12、19和天然氣壓力傳感器20設(shè)置在氣化器-左9和氣化器-右10至智能計(jì)量閥21的連接管路上，分別測(cè)量管路內(nèi)天然氣的溫度和壓力并分別將測(cè)量的溫度和壓力傳輸至lng控制器45。

供給系統(tǒng)還包括冷卻液管路。冷卻液的流動(dòng)方向如圖1中從發(fā)動(dòng)機(jī)出發(fā)的箭頭走向所示。冷卻液管路包括從發(fā)動(dòng)機(jī)分別至氣化器-左9和氣化器-右10的入口的連接管路，以及從氣化器-左9和氣化器-右10的出口分別至發(fā)動(dòng)機(jī)的連接管路。利用發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻液分別加熱氣化器-左9和氣化器-右10中的lng，使之氣化為常溫的天然氣。如圖1所示，冷卻液通過(guò)一條管路從發(fā)動(dòng)機(jī)流出后，中途通過(guò)該條管路分支出的兩條管路分別通過(guò)氣化器-左9和氣化器-右10的入口進(jìn)入氣化器-左9和氣化器-右10，然后冷卻液分別從氣化器-左9和氣化器-右10的出口流出，流經(jīng)兩條回流管路，在中途該兩條回流管路合并為一條管路，冷卻液最后通過(guò)該條管路流回發(fā)動(dòng)機(jī)。在另一實(shí)施例中，冷卻液通過(guò)兩條管路從發(fā)動(dòng)機(jī)流出后分別進(jìn)入氣化器-左9和氣化器-右10，然后冷卻液分別從氣化器-左9和氣化器-右10的出口流出，通過(guò)兩條管路流回發(fā)動(dòng)機(jī)。流經(jīng)兩個(gè)氣化器的冷卻液各自形成一循環(huán)回路。

供給系統(tǒng)主要調(diào)節(jié)天然氣的流量、壓力和溫度。其中，智能計(jì)量閥21控制天然氣的總流量并且預(yù)防爆震。集成節(jié)氣門(mén)-左22和集成節(jié)氣門(mén)-右23分別控制流向發(fā)動(dòng)機(jī)一側(cè)的天然氣流量。混合器-左24和混合器-右25沿著周長(zhǎng)以及在中心都有開(kāi)孔。如果天然氣壓力超過(guò)限值，放散閥13會(huì)打開(kāi)，排空留在管路中的天然氣，以策安全。

控制系統(tǒng)包括lng控制器45、傳感器(進(jìn)氣壓力傳感器-左29和進(jìn)氣壓力傳感器-右30、增壓壓力傳感器31和32、進(jìn)氣歧管壓力傳感器33和34、進(jìn)氣歧管溫度傳感器35和36、冷卻液溫度傳感器37、曲軸轉(zhuǎn)速傳感器38、凸輪軸轉(zhuǎn)速傳感器39、排氣溫度傳感器40、爆震傳感器41)、顯示器42、開(kāi)關(guān)43和線(xiàn)束44。線(xiàn)束44這里指lng控制器45與各傳感器以及上面所提到的和下面將提到的部件之間的連接線(xiàn)。其中，進(jìn)氣壓力傳感器-左29安裝在混合器-左24的進(jìn)空氣管路上并且通過(guò)線(xiàn)束44與lng控制器45連接，進(jìn)氣壓力傳感器-右30安裝在混合器-右25的進(jìn)空氣管路上并且通過(guò)線(xiàn)束44與lng控制器45連接。進(jìn)氣壓力傳感器-左29和進(jìn)氣壓力傳感器-右30分別測(cè)量進(jìn)入混合器-左24和混合器-右25的空氣的壓力并分別將測(cè)量的壓力傳輸至lng控制器45；增壓壓力傳感器31和32、進(jìn)氣歧管壓力傳感器33和34、進(jìn)氣歧管溫度傳感器35和36、冷卻液溫度傳感器37、曲軸轉(zhuǎn)速傳感器38、凸輪軸轉(zhuǎn)速傳感器39、排氣溫度傳感器40、爆震傳感器41安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上，并分別通過(guò)線(xiàn)束44將各自測(cè)量的信息傳輸至lng控制器45。開(kāi)關(guān)43控制柴油模式或者雙燃料模式的選擇。

控制系統(tǒng)是本發(fā)明的天然氣供應(yīng)系統(tǒng)的整個(gè)技術(shù)的核心與難點(diǎn)。操作者可以利用開(kāi)關(guān)43來(lái)手動(dòng)選擇柴油模式或者雙燃料模式，也可以通過(guò)lng控制器45自動(dòng)地控制開(kāi)關(guān)43以選擇柴油模式或者雙燃料模式。在雙燃料模式下，lng控制器45與發(fā)動(dòng)機(jī)自帶的電控單元46配合工作，采集計(jì)算天然氣參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)。無(wú)論車(chē)輛是電力驅(qū)動(dòng)或者機(jī)械驅(qū)動(dòng)，電控單元46都能采集相應(yīng)的負(fù)荷數(shù)值。lng控制器45根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷得出理想的替代率。在不同工況(轉(zhuǎn)速和扭矩)下，lng控制器45可以自動(dòng)控制lng電磁閥-左3和lng電磁閥-右6、天然氣電磁閥15、智能計(jì)量閥21以及集成節(jié)氣門(mén)-左22和集成節(jié)氣門(mén)-右23的開(kāi)關(guān)和開(kāi)度，再加上預(yù)設(shè)的調(diào)壓器17的壓力，lng控制器45能夠穩(wěn)定精確地控制天然氣的流量、壓力和溫度，從而獲得理想的替代率。無(wú)論被改裝的柴油機(jī)狀態(tài)(新舊、性能差異等)如何，本發(fā)明的天然氣供應(yīng)系統(tǒng)都能獲得最合理的替代率。最高替代率可以達(dá)到70％。替代率定義為當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在柴油和雙燃料模式下以相同的轉(zhuǎn)速和功率運(yùn)行時(shí)，雙燃料模式下柴油消耗率與柴油模式下柴油消耗率相比而減少的百分比。

lng控制器45除了如上所述獲得理想的替代率，還監(jiān)測(cè)所有傳感器和儀表的輸入及輸出，確保各參數(shù)都在允許的范圍內(nèi)。在任何不正常的情況下，例如天然氣壓力過(guò)高或者天然氣泄露，lng控制器45都會(huì)立即關(guān)閉天然氣系統(tǒng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)回到純柴油模式。并且雙燃料模式和純柴油模式之間的切換非常順暢，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率幾乎沒(méi)有波動(dòng)。在此情況下，操作者在關(guān)機(jī)前不能強(qiáng)行用開(kāi)關(guān)43使發(fā)動(dòng)機(jī)回到雙燃料模式，這是額外的安全措施。在緊急情況下，放散閥13會(huì)打開(kāi)，排空留在管路中的天然氣，以策安全。

顯示器42安裝在車(chē)輛駕駛室(未顯示)，實(shí)時(shí)顯示天然氣供應(yīng)系統(tǒng)的所有關(guān)鍵參數(shù)。這樣司機(jī)可以隨時(shí)了解車(chē)輛的運(yùn)行狀況。一旦發(fā)生故障，顯示器42會(huì)自動(dòng)報(bào)警。

在本發(fā)明的天然氣供應(yīng)系統(tǒng)的一優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明的天然氣供應(yīng)系統(tǒng)成功應(yīng)用于一臺(tái)240噸礦車(chē)的v形大功率發(fā)動(dòng)機(jī)上。礦車(chē)用大功率發(fā)動(dòng)機(jī)多數(shù)為v形。

首先，根據(jù)礦車(chē)的實(shí)際負(fù)荷循環(huán)，適當(dāng)設(shè)計(jì)柴油箱以及l(fā)ng儲(chǔ)罐-左1和lng儲(chǔ)罐-右2，保證每次換班時(shí)，同時(shí)充裝柴油和lng，以節(jié)省時(shí)間并且提高工作效率。發(fā)動(dòng)機(jī)排量為76升，額定轉(zhuǎn)速為1900rpm，額定功率為1865kw。在中間轉(zhuǎn)速以及中高負(fù)荷下運(yùn)行雙燃料模式。雙燃料模式下的發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性能和效率與純柴油模式下的相同。發(fā)動(dòng)機(jī)的其它參數(shù)，例如排氣溫度、冷卻水溫度、機(jī)油溫度等都在發(fā)動(dòng)機(jī)廠(chǎng)商設(shè)定的范圍內(nèi)。

其次，主要裝配工作包括：安裝專(zhuān)用的較小容量的柴油箱，在液壓油箱外面加裝lng儲(chǔ)罐-左1和氣化器-左9，在柴油箱外面加裝lng儲(chǔ)罐-右2和氣化器-右10。在發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝集成節(jié)氣門(mén)-左22和集成節(jié)氣門(mén)-右23、混合器-左24和混合器-右25、柴油流量計(jì)28、進(jìn)氣壓力傳感器-左29和進(jìn)氣壓力傳感器-右30、增壓壓力傳感器31和32、進(jìn)氣歧管壓力傳感器33和34、進(jìn)氣歧管溫度傳感器35和36、冷卻液溫度傳感器37、曲軸轉(zhuǎn)速傳感器38、凸輪軸轉(zhuǎn)速傳感器39、排氣溫度傳感器40、爆震傳感器41。在車(chē)架(未示出)上并且在增壓器上游安裝天然氣溫度傳感器11和12以及19、放散閥13、天然氣流量計(jì)14、天然氣電磁閥15、手動(dòng)切斷閥16、調(diào)壓器17、濾清器18、天然氣壓力傳感器20、智能計(jì)量閥21。在駕駛室內(nèi)安裝lng控制器45、顯示器42、開(kāi)關(guān)43。在發(fā)動(dòng)機(jī)、車(chē)架、駕駛室布置線(xiàn)束44。本發(fā)明的天然氣供應(yīng)系統(tǒng)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)本身的零部件的改動(dòng)非常小。發(fā)動(dòng)機(jī)原有的所有設(shè)定，例如噴油正時(shí)、氣門(mén)正時(shí)、壓縮比等，都保持不變。

在雙燃料模式下，lng電磁閥-左3和lng電磁閥-右6、天然氣電磁閥15、手動(dòng)切斷閥16被打開(kāi)后，lng在壓力作用下從lng儲(chǔ)罐-左1和lng儲(chǔ)罐-右2分別流入相連的氣化器-左9和氣化器-右10，并分別在氣化器-左9和氣化器-右10中加熱氣化為天然氣。天然氣依次流經(jīng)放散閥13、天然氣流量計(jì)14、天然氣電磁閥15、手動(dòng)切斷閥16、調(diào)壓器17、濾清器18、智能計(jì)量閥21、集成節(jié)氣門(mén)-左22和集成節(jié)氣門(mén)-右23、混合器-左24和混合器-右25、增壓器、進(jìn)氣歧管，最后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸(未顯示)。智能計(jì)量閥21控制天然氣的總流量并且預(yù)防爆震。集成節(jié)氣門(mén)-左22和集成節(jié)氣門(mén)-右23分別控制流向發(fā)動(dòng)機(jī)一側(cè)的天然氣流量，這樣發(fā)動(dòng)機(jī)的兩側(cè)可以平衡?；旌掀?左24和混合器-右25沿著周長(zhǎng)以及在中心都有開(kāi)孔。而且，增壓器壓縮機(jī)的葉片轉(zhuǎn)速非常高。這些都使得天然氣和空氣能良好地混合。

在雙燃料模式下，lng控制器45與發(fā)動(dòng)機(jī)自帶的電控單元46配合工作，采集計(jì)算天然氣參數(shù)和發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)。在不同工況(轉(zhuǎn)速和扭矩)下，lng控制器45可以自動(dòng)控制lng電磁閥-左3和lng電磁閥-右6、天然氣電磁閥15、智能計(jì)量閥21以及集成節(jié)氣門(mén)-左22和集成節(jié)氣門(mén)-右23的開(kāi)關(guān)和開(kāi)度，再加上預(yù)設(shè)的調(diào)壓器17的壓力，lng控制器45能夠穩(wěn)定精確地控制天然氣的流量、壓力和溫度，從而獲得理想的替代率。同時(shí)lng控制器45還監(jiān)測(cè)所有傳感器和儀表的輸入及輸出，確保各參數(shù)都在允許的范圍內(nèi)。在任何不正常的情況下，例如天然氣壓力過(guò)高或者天然氣泄漏，lng控制器45都會(huì)立即關(guān)閉天然氣系統(tǒng)，使發(fā)動(dòng)機(jī)回到純柴油模式。雙燃料模式和純柴油模式之間的切換非常順暢，發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率幾乎沒(méi)有波動(dòng)。在此情況下，操作者在關(guān)機(jī)前不能強(qiáng)行用開(kāi)關(guān)43使發(fā)動(dòng)機(jī)回到雙燃料模式，這是額外的安全措施。在緊急情況下，放散閥13會(huì)打開(kāi)，排空留在管路中的天然氣，以策安全。

駕駛室內(nèi)安裝的專(zhuān)用顯示器42，實(shí)時(shí)顯示天然氣系統(tǒng)的所有關(guān)鍵參數(shù)。司機(jī)可以隨時(shí)了解礦車(chē)的運(yùn)行狀況。一旦發(fā)生故障，顯示器42會(huì)自動(dòng)報(bào)警。

本發(fā)明的天然氣供應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)用于礦車(chē)用大功率發(fā)動(dòng)機(jī)上的最大替代率為70％。整個(gè)負(fù)荷循環(huán)的平均替代率為30-40％，這意味著如果原柴油機(jī)柴油耗為100千克/小時(shí)，則雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的柴油耗為60-70千克/小時(shí)。節(jié)省的柴油的成本減去使用的天然氣的成本，即為節(jié)省的燃料成本。雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料成本比原柴油發(fā)動(dòng)機(jī)可減少20％-30％。

本發(fā)明的大功率lng-柴油雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的天然氣供應(yīng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了模塊化，對(duì)原設(shè)備(包括發(fā)動(dòng)機(jī))的改動(dòng)非常小。

本發(fā)明中為了清楚起見(jiàn)，使用的左、右的表達(dá)方式是為了簡(jiǎn)單描述相鄰部件之間的相對(duì)連接關(guān)系，如lng儲(chǔ)罐-左1、氣化器-左9是為了表明氣化器-左9與lng儲(chǔ)罐-左1連接；而集成節(jié)氣門(mén)-左22、混合器-左24是為了表明集成節(jié)氣門(mén)-左22與混合器-左24連接，并且在從智能計(jì)量閥21之后分支的兩個(gè)管路中的一條管路上，并不表示與氣化器-左9對(duì)應(yīng)連接。此外，公開(kāi)的連接方式是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明并不限于公開(kāi)的連接方式。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專(zhuān)利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。