本实用新型涉及天然气供气系统，尤其涉及一种车辆及其天然气供气系统。
背景技术：
随着世界环境问题日益严峻，全球对环境监管的力度逐步深化并积极鼓励清洁新能源的使用，多国已经宣布2025年开始停售燃油汽车而推广使用清洁新能源车辆，天然气作为清洁新能源的一种，并且页岩气及可燃冰开采技术正日臻成熟，其产量急剧攀升，天然气的使用有着广阔长远的发展前景。
目前，液化天然气作为燃料已经广泛使用在公交汽车、工程车辆、船舶等设备上，但对于一些安装空间有限的设备，或为了多装液化天然气而需要节省安装空间的设备，以及将来有可能会使用液化天然气作为燃料的小汽车(出租车及小轿车)等，这些设备急需一种节省空间可以尽可能多装液化天然气燃料的供气系统来解决安装空间问题。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本实用新型在于提供一种车辆及其天然气供气系统，以解决现有技术天然气供气系统部件多，且系统内各部件独立安装，尤其汽化器、缓冲罐作为独立部件分占用车辆的空间较大，从而导致该供气系统结构不紧凑等问题。
针对上述技术问题，本实用新型提出一种车用天然气供气系统，其包括：气瓶、汽化器和缓冲罐。气瓶横卧设置，其用于储存液化天然气；汽化器具有用以支撑所述气瓶的支撑面和用于与车体连接的底面；所述汽化器能够接收由所述气瓶输送的液相天然气并进行气化为气相天然气；缓冲罐沿所述气瓶纵向与所述汽化器间隔设置，所述缓冲罐也具有用以支撑所述气瓶的支撑面和用于与车体连接的底面；所述缓冲罐用以储存并缓冲由所述汽化器气化后的气相天然气，并将该气相天然气供给于车辆的发动机。
在优选方案中，所述汽化器通过第一管路与所述缓冲罐连通，所述第一管路上设置有向所述缓冲罐单向导通的止回阀；所述天然气供气系统还包括：第二管路；所述第二管路的进口端与所述第一管路连接，且该连接的位置位于所述止回阀和所述汽化器之间；所述第二管路的出口端与所述气瓶的气相空间连接，以将所述汽化器气化的气相天然气输送回所述气瓶内对所述气瓶增压。
在优选方案中，所述第二管路上设有增压开启阀，以控制所述第二管路的通断。
在优选方案中，所述第二管路通过一接头与所述第一管路连通，所述第一管路上于所述接头和所述汽化器之间设有稳压阀。
在优选方案中，所述汽化器和所述缓冲罐均具有由壳体构成的封闭内腔，所述壳体包括：底板、于所述底板各边向上延伸的多个侧板，以及与各侧板顶边连接的顶板，所述顶板为下凹的弧形板，该弧形板与所述气瓶的底部适配，从而构成支撑所述气瓶的支撑面。
在优选方案中，所述汽化器的壳体的内腔设置有换热盘管；所述换热盘管的进口端与所述气瓶连通，换热盘管的出口端与所述缓冲罐连通；所述壳体上设有与壳体内腔相通的冷却水进口和冷却水出口，所述冷却水进口和所述冷却水出口连接发动机冷却水系统。
在优选方案中，所述换热盘管包括相互连通的两组，该两组换热盘管分别对应设置于所述气瓶宽度方向的两侧。
在优选方案中，所述支撑面通过一绝热垫板与所述气瓶的底部连接；该绝热垫板包括两外层和位于所述两外层之间的内层，所述内层由多层铝箔、玻璃纤维纸构成，所述外层由橡胶构成；所述两外层分别与所述气瓶的底部和所述顶板接触。
在优选方案中，所述气瓶包括气瓶本体和沿所述气瓶本体纵向一端向外延伸的护圈，所述气瓶本体为封闭的筒状结构，所述护圈位于所述气瓶本体横向截面的范围内；所述天然气供气系统还包括：加注组件，所述加注组件安装于所述护圈上，以向所述气瓶本体内加注液化天然气。
本实用新型还提供一种车辆，其包括：车体和与所述车体连接的上述的天然气供气系统，该天然气供气系统用以向车辆的发动机供气。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：本实用新型的车用天然气供气系统，其将汽化器、缓冲罐兼做气瓶的安装支座，降低了成本，节省了安装空间，使该供气系统更紧凑。
附图说明
图1是本实施例天然气供气系统的结构示意图。
图2是本实施例天然气供气系统纵向一端的结构示意图。
图3是本实施例汽化器的结构示意图。
图4是本实施例汽化器的侧面结构示意图。
图5是本实施例汽化器的俯视结构示意图。
图6是本实施例汽化器内部结构示意图。
图7是本实施例汽化器另一角度的内部结构示意图。
图8是本实施例缓冲罐的结构示意图。
图9是本实施例缓冲罐的俯视结构示意图。
图10是本实施例天然气供气系统流程图。
附图标记说明如下：2、气瓶；21、圆筒体；22、封头；23、护圈；31、汽化器；32、缓冲罐；301、底板；302、侧板；303、顶板；305、固定板；33、绝热垫板；311a、换热盘管；311b、换热盘管；3111、进口端；3112、出口端；313、冷却水进口；314、冷却水出口；41、管路；42、管路；43、管路；401、接头；5、止回阀；6、稳压阀；7、缓冲罐压力表；8、增压开启阀；91、加液管；92、进液阀；93、加液接口；94、气瓶压力表；95、加注弧板；96、回气管；97、回气口；10、经济阀；11、放空阀；121、主安全阀；122、副安全阀；14、角式截止阀；15、液位计；16、出液单向阀；17、出液阀；18、过流阀；19、拉带。
具体实施方式
体现本实用新型特征与优点的典型实施方式将在以下的说明中详细叙述。应理解的是本实用新型能够在不同的实施方式上具有各种的变化，其皆不脱离本实用新型的范围，且其中的说明及图示在本质上是当作说明之用，而非用以限制本实用新型。
参阅图1至图10，本实施例提供的车辆包括：车体和与该车体连接的天然气供气系统，该天然气供气系统以向车辆发动机供气。进一步地，天然气供气系统包括：气瓶2、汽化器31和缓冲罐32。
气瓶2横卧设置，其用于储存液化天然气。汽化器31具有用以支撑气瓶2的支撑面和用于与车体连接的底面；汽化器31能够接收由气瓶2输送的液相天然气并进行气化为气相天然气。缓冲罐32沿气瓶2纵向与汽化器31间隔设置，缓冲罐32也具有用以支撑气瓶2的支撑面和用于与车体连接的底面；缓冲罐32用以储存并缓冲由汽化器31气化后的气相天然气，并将该气相天然气供给于车辆的发动机。
本实施例的车用天然气供气系统，其将汽化器31、缓冲罐32兼做气瓶2的安装支座，降低了成本，节省了安装空间，使该供气系统更紧凑。
进一步地，参阅图1，本实施例的天然气供气系统还包括：管路41、管路42和管路43。
汽化器31通过管路41与气瓶2连接；汽化器31通过管路42与缓冲罐32连通；管路43的进口端通过接头401与管路42连接，其出口端与气瓶2的气相空间连通。其中，管路42上设置有止回阀5、稳压阀6和缓冲罐压力表7；止回阀5向缓冲罐32单向导通，其位于接头401和缓冲罐32之间；稳压阀6和缓冲罐压力表7位于汽化器31和接头401之间，稳压阀6用以控制气体流程，保持管路气相天然气的压力；缓冲罐压力表7用于监控缓冲罐32内的压力指数。管路43上设有增压开启阀8(属于截止阀类)，以控制管路43的通断。
增压开启阀8为常闭状态，此时，汽化器31气化的气相天然气能够经管路42输送至缓冲罐32内；当需对气瓶2增压时，通过开启增压开启阀8，以将汽化器31气化的气相天然气通过管路43输送回气瓶2内对气瓶2进行增压。本实施例采用的对气瓶2增压的方式，改进了供气流程，省去在气瓶2内的增压管路的设置、以及现有的空温式翅片管增压器和增压调节阀，减少了由管路传入气瓶2内的热量，气瓶2保温效果更好，大大降低了静态蒸发率，间接减少了天然气排空的浪费。
参阅图3至图7，本实施例的汽化器31为水浴式汽化器，在汽化器31的壳体内设置有两组相互连通的换热盘管311a、311b，该两组换热盘管311a、311b分别对应设置于气瓶2宽度方向的两侧并均通过固定板305固定。换热盘管311a的进口端3111与管路41连接，从而与气瓶2连通；换热盘管311b的出口端3112与管路42连接，从而与缓冲罐32连通。汽化器31的壳体设有与壳体内腔相通的冷却水进口313和冷却水出口314，其中，冷却水进口313和出口端3112位于气瓶2宽度方向的一侧，冷却水出口314和进口端3111位于气瓶2宽度方向的另一侧。
气瓶2内的液化天然气从进口端3111输送至换热盘管311a、311b，经与壳程内的冷却水热交换之后气化，该气化的天然气从出口端3112输送出，从而完成热交换。具体地，汽化器31的壳程介质为发动机冷却水，进口温度90℃～110℃，出口温度为50℃～80℃，在汽化液相天然气的同时还能够降低发动机冷却水的温度，使冷却水重复利用；换热盘管311a、311b构成管程，管程介质为液化天然气，进口最低温度为-162℃，出口温度为30℃～40℃，汽化器31采用S30408不锈钢板材和管材制作，可满足上述温度正常使用。
本实施例的汽化器31可以为并流式换热或逆流式换热，其布管方式，盘管规格，接口位置等均根据具体车型，汽化量，以及安装空间而确定。
具体地，本实施例的汽化器31和缓冲罐32均具有由壳体构成的封闭内腔，换热盘管311a、311b设置于该壳体内腔内。本实施例的壳体包括：底板301、四个侧板302和一个顶板303，见图3和图8。底板301位长方形板，其通过螺栓与车体连接安装；四个侧板302沿底板301的四个边向上延伸设置，其中沿气瓶2宽度方向的两侧板302均为腹板；顶板303为下凹的弧形板，顶板303与四个侧板302顶边固定连接，其中，顶板303与气瓶2的底部适配从而构成支撑气瓶2的支撑面。较优地，在汽化器31和缓冲罐32的支撑面上还设有绝热垫板33，该绝热垫板33包括两外层和位于两外层之间的内层，内层由多层铝箔、玻璃纤维纸构成，外层由橡胶构成，两外层分别与气瓶2的底部和顶板303接触，起到隔绝减少汽化器31中冷却水向气瓶2传热以及增加与气瓶2之间摩擦力的作用。
在实际使用中，换热盘管的设定不限于本实施例的两组，该换热盘管的管径及绕管形状根据汽化器内腔空间及所需汽化量而确定。
再次参阅图1和图2，气瓶2包括：气瓶本体和用以保护气瓶阀门的护圈23。其中，气瓶本体是由圆筒体21和位于该圆筒体21纵向两端的封头22构成的封闭结构，其内用于承装液相天然气；护圈23与其中一封头22连接，该护圈23沿气瓶本体纵向且远离气瓶本体延伸设置，且该护圈23沿气瓶本体的周向设置且其设置于气瓶本体横向截面的范围内。该天然气供气系统的阀门管路部件大部分都集中安装在护圈23处，使得阀门管路部件都位于气瓶2安装轮廓以内，实现高度集成，缩小供气系统所在空间。
进一步地，该护圈23处设有加注组件，以向气瓶本体内加注液体天然气。该加注组件包括：加液接口93、回气口97、气瓶压力表94和加注弧板95；其中，该加液接口93通过加注弧板95焊接在护圈23上；同时，气瓶压力表94也通过加注弧板95焊接在护圈23上。加液接口93连接于加液管91的外端，加液管91的内端通过进液阀92与气瓶本体的内部连通，实现加气站对气瓶本体进行加液；回气口97设置于回气管96的一端，而回气管96的另一端通过放空阀11与气瓶本体的内部气相连通，如果加液时气瓶本体压力过高，通过该回气通路将气瓶本体内气体泄放到天然气加气站BOG回路，达到给气瓶本体降压以便快速加液的作用。
此外，在护圈23的安装范围内还设有经济阀10、放空阀11、主安全阀121、副安全阀122、角式截止阀14、液位计15、出液单向阀16、出液阀17和过流阀18。其中，经济阀10能够控制系统优先使用气瓶本体内自然气化的气相天然气，从而降低气瓶本体内部的压力，避免放空对燃料的浪费。在非工作的时候或者紧急状态通过放空阀11排放气瓶本体内气相天然气以降低压力，避免意外的发生。
在本实施例中，管路41的出口端连接于护圈23安装范围内的封头22上，其进口端与汽化器31的一外侧腹板连接；管路42连接于汽化器31和缓冲罐32的壳体之间，且分别与二者相对的腹板连接；管路43出口端与管路42连接，其进口端沿气瓶2一侧延伸至护圈23安装范围内并与该护圈23安装范围内的封头22连接，使得管路41、42、43均位于气瓶2和支座的安装轮廓空间之内。同时，本实施例天然气供气系统中的所有阀门部件都安装在气瓶2上，且在气瓶2的安装轮廓空间之内，形成高度集成，大大节省了安装空间，整个供气系统也更加精简美观。
本实施例天然气供气系统还包括：绕在气瓶2的上部的两拉带19，该两拉带19沿气瓶2纵向间隔分布，其分别与汽化器31和缓冲罐32的外壳配合连接，以箍紧气瓶2防止其在空间各方向上移动；较优地，该拉带19由不锈钢制成，其与气瓶本体之间设有橡胶垫，以起到增加与气瓶本体之间摩擦力的作用。
在实际使用中，该天然气供气系统的布管方式、盘管规格、接头位置不限于本实施例中布设，其可根据具体情况而确定。
参阅图10，本实施例天然气供气系统的工作原理是：在管路42上稳压阀6之后、缓冲罐32之前引出管路43连接气瓶2的气相空间以构成一回路，利用汽化器31汽化的气相天然气导入气瓶2内以进行增压。同时，为避免为该增压而导致缓冲罐32供气不足，缓冲罐32前设置了止回阀5，防止气相天然气由缓冲罐32回到压力较低的气瓶2内。当气瓶2压力小于稳压阀6设定压力，打开增压开启阀8，气相天然气回到压力低的气瓶2内，随着车辆用气(缓冲罐32供气，压力逐渐降低)和气瓶2增压(气瓶2压力逐渐上升)，气瓶2和缓冲罐32压力发生变化，随后气相天然气进入到压力低的部件，交替进入气瓶2或缓冲罐32中，进行气瓶2增压或车辆供气。稳压阀6为后端控制调压，即缓冲罐32压力低于稳压阀6设定压力时，气相天然气通过稳压阀6进入缓冲罐32，缓冲罐32压力大于稳压阀6设定压力，稳压阀6关闭，气相天然气停止进入缓冲罐32，稳压阀6设定压力较高，保证有充足的天然气通过稳压阀6进入缓冲罐32，缓冲罐32有足够容积存储一定压力的天然气，且汽化器31换热盘管311a、311b有足够长度，有足够的汽化能力，能保证汽化的天然气充足，能同时满足气瓶2增压及车辆供气。
本实用新型实现了车用液化天然气供气系统的高度集成，部件阀门管路更少，系统更加精简美观，减少了人工，供气系统成本更低，更具有市场竞争力。而且可适用的车型更多，通用性更强，同时也为以液化天然气为燃料的小汽车的使用做好准备。
虽然已参照以上典型实施方式描述了本实用新型，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本实用新型能够以多种形式具体实施而不脱离实用新型的精神或实质，所以应当理解，上述实施方式不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。