柴油-lng双燃料发动机的制作方法

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柴油-lng双燃料发动机的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及发动机技术领域,尤其是涉及一种双燃料发动机。
【背景技术】
[0002]很长一段时间以来,中国能源消费结构中煤炭一直占据主导地位,简而言之,中国的一次能源消费结构中,燃烧煤炭比例就占了 70%左右,而石油则占20%左右,水电、风能和核能等占7%,而清洁能源天然气却仅占到3.0%。而当今社会的环保意识渐渐增强,在未来不远一段时间里,随着经济的发展和改善能源结构政策的实施,我国对天然气的需求将一改如今的尴尬局面,当是需求一日比一日大,地位也是一日比一日高。
[0003]我国天然气资源储量占全球比重约为1.7%,产量约占3.2%,且主要分布在人口稀少的西部地区,受到迅速增长的市场需求使得我国对海外LNG的需求量变得更大。预计2020年,中国的原油消费量有可能超过6.5亿吨,届时石油供应对外依存度将接近68.0%。能取代石油成为能源消费的主要是天然气,包括便于运输的LNG(液化天然气)。
[0004]柴油LNG双燃料发动机其经济性不如LNG单燃料发动机,但由于LNG做燃料时爆发力稍弱,在某些复杂的工况下,LNG单燃料发动机略显吃力,这个时候柴油LNG双燃料发动机就派上了用场。
[0005]船舶“油改气”改变了柴油机使用单一柴油燃料的模式,使柴油机可以掺烧LNG (液化天然气),柴油-天然气双燃料发动机以原柴油机为基础,外挂一套天然气燃料控制系统,使其既可以以单一柴油模式工作,也可以柴油和天然气双燃料掺烧模式工作。柴油-LNG双燃料发动机具有以下的优点:
[0006]1.大比例使用天然气替代柴油,以油气价差降低燃料费用,最高可节省燃料费用30% ;
[0007]2.尾气排放更清洁,具有显著的减排效果,且大大减轻柴油对水源污染;
[0008]3.改装方便,不需要对机体进行大的改动,只需在机体外添加天然气喷射系统;
[0009]4.在天然气短缺时仍可以以柴油为燃料正常运行;
[0010]5.天然气双燃料改装不会影响发动机的动力性;
[0011]6.LNG属低温液体,在发生泄漏后会迅速气化并自动向上溢开,具有良好的安全性,也不会对水体产生污染。
[0012]目前的柴油-LNG双燃料发动机一般采用单点电控喷气喷油系统,仅靠一个喷油器控制多个气缸的喷射,燃油雾化不完全,存在燃气流失的问题,燃油替代率不高;另外,燃气在距离气缸较远的位置已经与空气混合,容易发生回火和爆震的问题。
【实用新型内容】
[0013]本实用新型的目的在于提供一种柴油-LNG双燃料发动机,以解决现有技术中存在的发动机回火爆震、雾化不完全以及燃油替代率低的技术问题。
[0014]本实用新型提供的柴油-LNG双燃料发动机,包括:
[0015]与进气总管连接的进气歧管,所述进气歧管包括多个进气流道和调压箱,所述多个进气流道的下游端与所述发动机主体内的各气缸的进气端口连通,所述多个进气流道的上游端以一定的间隔连接到调压箱;
[0016]多个液体燃料注入单元,分别与发动机主体内的各气缸对应并连通;
[0017]多个气体燃料管道,分别设置在各进气流道内,并延伸至各气缸的气门前。
[0018]液体燃料注入单元负责向发动机主体内喷射燃油,靠多个液体燃料注入单元分别控制各气缸喷气喷油,雾化完全。
[0019]气体燃料管道套设在各进气流道内,即采用大管套小管,小管供天然气、大管通空气的方式;采用“准缸内直喷”的燃气混合方式,气体燃料管道延伸至各气缸的节气门前,使燃气在节气门前进行喷射并与空气混合,燃气基本上是直接进入气缸,能够有效地防止发动机的回火、爆震等问题;还具有喷射定时优化,燃油替代率更高,控制精准等优点,并可彻底杜绝扫气过程中的燃气流失,最大限度的降低未燃甲烷的从气缸内的逃逸。
[0020]进一步的,所述的柴油-LNG双燃料发动机还包括:设置在各液体燃料注入单元上的多个液体燃料注入阀。
[0021]进一步的,所述的柴油-LNG双燃料发动机还包括:设置在各气体燃料管道上的多个气体燃料注入阀,以及与各气体燃料管道相连接的气体燃料输送管道。
[0022]进一步的,所述的柴油-LNG双燃料发动机还包括:惰性气体吹扫系统;所述惰性气体吹扫系统通过多个吹扫管道与各气缸连通,且在各吹扫管道上设置吹扫阀门。
[0023]采用惰性气体或氮气对气缸进行吹扫,改变了现有的用进气对气缸进行吹扫的方式,一方面节省了天然气燃料,另一方面可以有效的控制排气歧管中的天然气含量,防止排气歧管内发生爆震,提高了安全性。
[0024]进一步的,所述的柴油-LNG双燃料发动机还包括:换热器;所述换热器由两部分组成:第一部分为发动机内循环水的冷却器,以循环介质作为制冷剂;第二部分为气体燃料预热器,采用冷箱内水浴式汽化器,以经过所述冷却器换热后循环介质作为热介质,将液态燃气气化,并通入所述各气体燃料管道。
[0025]换热器能够有效的利用发动机产生的废热将液态天然气气化,并对其进行预热,提高燃烧效率。
[0026]进一步的,所述的柴油-LNG双燃料发动机还包括:设置在进气总管上的燃气压力传感器和增压空气压力传感器、设置在各气缸排气管上的温度传感器,以及与各传感器连接的控制单元;所述控制单元还分别于所述各液体燃料注入阀、各气体燃料注入阀连接。
[0027]采用多点顺序喷射控制和空燃比调节技术,通过监控各缸排温来检测各个气缸工况,以调节各个气缸的燃气进气量,使各个气缸能够均匀燃烧。通过分布在储罐、供气管路、发动机等各部位的传感器,来实现监控整个双燃料系统的运行状态,并根据相应的状态调节各个阀门的工作状态。
[0028]进一步的,所述循环介质为乙二醇水溶液。
[0029]进一步的,所述的柴油-LNG双燃料发动机还包括:排气歧管;所述排气歧管依次与增压器、热量回收装置以及氧化催化净化器连接。
[0030]氧化催化净化器可以采用SCR型氧化型催化装置,利用铂,钯等贵金属为催化剂降低微粒排放中的SOF的含量从而降低PM的排放,同时既能提高LNG热能利用率又能大幅度减少以甲烷为主的碳氢物的排放;利用尿素水与氮氧化物中和反应,从而达到氮氧化物净化减排的目的发动机^^^限值在任何转速下都达到国际海事组织(HTO)TIER II标准。
[0031]进一步的,所述气体燃料管道采用304不锈钢管制备,各段304不锈钢管之间采用对接焊全焊透的方式连接,并进行100%射线检测。管路安装完毕后进行气密性试验,保证管路安全可靠。
[0032]进一步的,所述各气体燃料管道的末端管壁上设置多个朝向进气流道的喷射孔。
[0033]本实用新型的有益效果为:
[0034]本实用新型可调节各气缸的燃料当量,避免发动机熄火、超负荷、超速、空燃比过小等问题;采用准缸内直喷技术,缩短进气通道,利于安全防护和提高排放指标;
[0035]经过测试,本实用新型在75%的工况条件下燃油实际替代率为69.42%,高于65%的基础值,能有效的起到节能环保,绿色减排的目的。
【附图说明】
[0036]为了更清楚地说明本实用新型【具体实施方式】或现有技术中的技术方案,下面将对【具体实施方式】或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0037]图1为本实用新型实施例提供的柴油-LNG双燃料发动机的主视图;
[0038]图2为图1所示的柴油-LNG双燃料发动机的后视图;
[0039]图3为本实用新型提供的柴油-LNG双燃料发动机的工作流程示意图。
[0040]附图标记:
[0041]1-发动机主体;2-燃气喷射系统;
[0042]3-燃油管路;4-喷油栗;
[0043]5-喷油器;6-进气总管;
[0044]7-增压器;8-排气歧管;
[0045]9-LNG储存罐;10-空气滤清器;
[0046]11-氧化催化净化器;12-换热器第一部分;
[0047]13-换热器第二部分;14-循环介质管路;
[0048]15-发动机循环水管路。
【具体实施方式】
[0049]下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。
[0050]在本实用新型的描述中,需要说明的是,术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实用新型和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本实用新型的限制。此
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