船用气体发动机的制作方法

本发明涉及发动机领域，尤其涉及一种船用气体发动机。

背景技术：

目前我国船用动力系统主要以柴油为动力能源，柴油近几年为我国的紧缺燃料，以柴油为船用动力系统的能源，既不能适应我国的经济发展形势，特别是在柴油供应日趋紧张而需求量迅速增加的情况下，必然会造成柴油价格不断攀升而运营成本不断提高，更为重要的是不能达到国家提出的节能减排要求。船用动力系统受船舶运行的影响，特别在大风浪的环境下运行时，发动机的运行安全是非常重要的，这直接影响到整个船舶的运行及安全，在气体发动机的工作过程中更为重要，所以对气体发动机进行安全设计使其在安全可靠运行的情况下节能减排，是目前需要解决和改进的项目。

技术实现要素：

本发明的目的是，提供一种船用气体发动机，可有效提高使用效率和安全性。

为实现该目的，提供了一种船用气体发动机，包括进气系统、发动机单元、发动机控制单元，还包括设置于发动机单元上的集成式混合器、gvu装置、发动机控制单元和涡轮增压单元，所述进气系统依次通过涡轮增压单元和集成式混合器与发动机单元连接，所述gvu装置与集成式混合器连接，所述涡轮增压单元与发动机单元连接。

优选地，所述gvu装置包括gvu屏蔽箱、第一气管、第二气管、设置于gvu屏蔽箱上的气体燃料进气口、气体燃料出气口和扫气出气口，设置于gvu屏蔽箱内的调压器、燃气滤清器、第一气动阀和第二气动阀，所述气体燃料进气口通过第一气管依次与调压器、燃气滤清器、第一气动阀和气体燃料出气口连接，所述扫气出气口通过第二气管依次与第二气动阀和第一气管连接，所述第二气管与第一气管连接点介于燃气滤清器和第一气动阀之间。

优选地，所述气体燃料进气口与第一气动阀之间设置有压力变送器并且压力变送器与发动机的控制单元连接,所述gvu屏蔽箱内还设置有gvu燃气泄漏传感器并且gvu燃气泄漏传感器与设置于gvu屏蔽箱外的一气动阀控制单元连接。

优选地，所述集成式混合器包括燃气入口、与燃气入口连接的上气轨、上端与上气轨连接的至少一个喷嘴、与喷嘴下端连接的下气轨、与下气轨连接的混合单元，所述上气轨、喷嘴和下气轨设置于集成式混合器屏蔽箱内。

优选地，所述混合单元包括有设置于混合单元一侧的进风口、设置于混合单元上进风口所在侧的相对侧的混合器出口、设置于混合单元内的混合器芯，所述混合单元设置于在集成式混合器屏蔽箱下端。

优选地，所述gvu装置和集成式混合器通过双层管路连接，所述双层管路的内层管路为燃气管路并且分别与第一气管和燃气入口连接，双层管路的外层管路为空气管路并且分别与气体燃料出气口和集成式混合器屏蔽箱通过法兰连接。

优选地，所述gvu装置和集成式混合器的上方1m～1.5m处分别设置一燃气泄漏传感器，所述燃气泄漏传感器与发动机控制单元。

优选地，所述发动机单元的曲轴箱设置防爆阀和曲轴箱惰化接口，所述曲轴箱出气口连接一呼吸器，在距呼吸器出气口50mm-100m处设置一与发动机控制单元连接的曲轴箱燃气传感器并且曲轴箱燃气传感器的探头位于呼吸器中心线上。

优选地，所述发动机控制单元设置有不间断电源连接。

优选地，所述发动机单元与集成式混合器的连接管路上设置有阻火器，所述发动机单元与涡轮增压单元的连接管路上设置有防爆阀。

本发明与现有技术相比，其有益效果在于：

本发明通过设计gvu装置和集成式混合器并且同时加强燃气泄漏检测和涡轮增压单元及曲轴箱的防爆性能，可有效提高使用效率和安全性。在本发明中，将gvu屏蔽箱上的气体燃料进气口、气体燃料出气口通过双层管路连接通入空气，当箱体内某一连接处发生燃气泄漏时，可以将燃气通过双层管路外层通道抽走到机舱外，可以防止燃气泄漏到机舱内部，引发潜在的危险。本发明通过将集成式混合器的下气轨与混合单元一体式连接，使得喷嘴与混合单元构成一个整体，从而可有效提高安全性和稳定性，有效提高工作效率。

附图说明

图1为本发明的结构框图；

图2为本发明的结构示意图；

图3为本发明中gvu装置的结构示意图；

图4为本发明中集成式混合器的结构示意图；

图5为本发明中gvu装置和集成式混合器的连接结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明作进一步的描述，但不构成对本发明的任何限制，任何在本发明权利要求范围所做的有限次的修改，仍在本发明的权利要求范围内。

如图1-图2所示，本发明提供了一种船用气体发动机，包括进气系统1、发动机单元4、发动机控制单元7，还包括设置于发动机单元4上的集成式混合器3、gvu装置2、发动机控制单元5和涡轮增压单元6，进气系统1依次通过涡轮增压单元6和集成式混合器3与发动机单元4连接，gvu装置2与集成式混合器3连接，涡轮增压单元6与发动机单元4连接。

gvu装置2和集成式混合器3的上方1m～1.5m处分别设置一燃气泄漏传感器8，燃气泄漏传感器8与发动机控制单元7。发动机单元4曲轴箱设置防爆阀和曲轴箱惰化接口，曲轴箱出气口连接一呼吸器，在距呼吸器出气口50mm-100m处设置一与发动机控制单元7连接的曲轴箱燃气传感器并且曲轴箱燃气传感器的探头位于呼吸器中心线上。设置一与发动机控制单元7连接的曲轴箱燃气传感器。发动机控制单元7设置有不间断电源连接。发动机单元4与集成式混合器3的连接管路上设置有阻火器，发动机单元4与涡轮增压单元6的连接管路上设置有防爆阀。

在本实施例中，gvu即发动机气体阀组单元，阻火器依次由阻火器体、阻火器芯、阻火器盖板组成。阻火器体与阻火器盖板通过螺栓、垫圈和螺母将两片阻火器芯固定在二者之间。阻火器芯呈网状结构，其主要功能为在不影响发动机性能的前提下起到阻火的作用：当发动机回火时，火焰穿过阻火器芯，与温度较低的阻火器芯壁面进行充分接触，通过传热作用及器壁效应火焰温度下降直至熄灭，从而将发动机回火的危害降到最低。

在本实施例中，发动机单元4与涡轮增压单元6的连接管路上设置有防爆阀使得即使回火现象，进气管内的压力也能低于进气管的承压。动机单元4与排气单元5间也连接管路上设置有防爆阀，防止未燃烧的可燃气体在排气管中引起爆炸后带来严重损坏。

在本实施例中，发动机控制单元7也可采用仪表给ecu供电同时仪表设置继电器实现双电源供电和自动切换功能。曲轴箱出气口预留接口，以便气体能通过火焰消除器排至机舱外。发动机单元4的排气管强度采用cae分析和气压试验证明，可证明排气管强度可以满足最恶劣情况下的爆炸。发动机单元4的排气管前设置排温监控。

如图3所示，gvu装置2包括gvu屏蔽箱21、第一气管291、第二气管292、设置于gvu屏蔽箱21上的气体燃料进气口22、气体燃料出气口23和扫气出气口24，设置于gvu屏蔽箱21内的调压器25、燃气滤清器26、第一气动阀27和第二气动阀28，气体燃料进气口22通过第一气管291依次与调压器25、燃气滤清器26、第一气动阀27和气体燃料出气口23连接，扫气出气口4通过第二气管292依次与第二气动阀8和第一气管291连接，第二气管292与第一气管291连接点介于燃气滤清器26和第一气动阀27之间。气体燃料进气口22与第一气动阀27之间设置有压力变送器210并且压力变送器213与发动机的控制单元连接,gvu屏蔽箱21内还设置有gvu燃气泄漏传感器并且gvu燃气泄漏传感器与设置于gvu屏蔽箱21外的一气动阀控制单元连接。

在本实施例中，gvu屏蔽箱21整体结构设计采用3mm厚钢板焊接而成,其端盖采用硅橡胶垫片密封，gvu屏蔽箱21和其内部零部件的设计压力均大于等于1.5倍工作压力。gvu屏蔽箱21内部压力变送器210为防暴型压力变送器，不会因为产生火花而引发保证风险，压力变送器13设置于燃气滤清器6和第一气动阀7之间。gvu屏蔽箱1整体体积小于2m³。gvu燃气泄漏传感器设置在距离通风口法兰约100mm～150mm的地位置，正对内部燃气进气管即第一气管291的正上方，传感器探头竖直朝下安装。当内部燃气发生泄漏时候，可以产生报警，并发送信号使气动阀控制单元控制互锁阀产生相应保护措施。

在本实施例中，气动阀控制单元内设置有三位五通电磁阀对气动阀进行控制。气体燃料进气口22与气体燃料储气罐间还设置有手动控制阀。气体燃料储气罐设置于机舱外，维修时，可以先关闭手动控制阀，然后对gvu和发动机进行维修。

如图4所示，集成式混合器3包括燃气入口31、与燃气入口31连接的上气轨32、上端与上气轨32连接的至少一个喷嘴33、与喷嘴33下端连接的下气轨34、与下气轨34连接的混合单元35，上气轨32、喷嘴33和下气轨34设置于集成式混合器屏蔽箱37内。混合单元35包括有设置于混合单元35一侧的进风口351、设置于混合单元35上进风口351所在侧的相对侧的混合器出口352、设置于混合单元35内的混合器芯353，混合单元35设置于在集成式混合器屏蔽箱37下端。

如图5所示，gvu装置2和集成式混合器3通过双层管路9连接，双层管路9的内层管路为燃气管路并且分别与第一气管291和燃气入口31连接，双层管路9的外层管路为空气管路并且分别与气体燃料出气口23和集成式混合器屏蔽箱37通过法兰连接。

在本实施例中，集成式混合器3还设置有有喷射计量阀与发动机控制单元连接。喷射计量阀设置于燃气入口1处的上气轨32上，对发动机工作过程中各喷嘴33的喷气总量进行实时监控，并将信号发送到发动机控制单元，发动机控制单元通过发送信号实时控制各喷嘴3的喷气量。此外，喷嘴33也可以为一个或两个或四个或五个。

在本实施例中，各喷嘴33喷出的燃气通过下气轨34直接进入混合器芯353与通过进风口351进入的空气在混合器芯353内进行混合，混合后的气体通过混合器出口352进入发动机的进气管。其中，混合器芯353由若干片搅拌叶组成。

在本实施例中，集成式混合器屏蔽箱进风口371内部采用抽吸方式。集成式混合器屏蔽箱进风口371通过空气管路连接到机舱外，机舱外空气通过集成式混合器屏蔽箱进风口371进入集成式混合器屏蔽箱37，然后通过集成式混合器屏蔽箱出风口372流出集成式混合器屏蔽箱37并且通过双层管路9的外层管路流入gvu装置屏蔽箱21。当箱体内某一连接处发生燃气泄漏时，可以将燃气通过双层管路外层通道抽走到机舱外，可以防止燃气泄漏到机舱内部，引发潜在的危险。集成式混合器屏蔽箱出风口372通过空气管路连接到机舱外。

本实施例的工作流程：在启动发动机前，向gvu装置2燃气管内通入氮气将gvu装置2燃气管内的剩余燃气排尽，氮气不进入集成式混合器3；在发动起启动时，停止通入氮气，再向gvu装置2向燃气管内通入燃气，燃气进入集成式混合器3，同时空气通过进气系统1和涡轮增压单元6进入集成式混合器3与燃气进行混合，混合燃气通过阻火器进入发动机单元4。机舱外空气通过集成式混合器屏蔽箱进风口371进入集成式混合器屏蔽箱37，然后通过集成式混合器屏蔽箱出风口372流出集成式混合器屏蔽箱37并且通过双层管路9的外层管路流入gvu装置屏蔽箱21，空气为通过气体燃料出气口23进入gvu装置屏蔽箱21并通过气体燃料进气口22排除至机舱外，形成抽风回路，当箱体内若发生燃气泄漏，则及时将泄漏的燃气排除。

通过本发明可有效提高使用效率和安全性。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。