專利名稱：船用柴油機(jī)改裝的天然氣/柴油雙燃料發(fā)動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種雙燃料發(fā)動機(jī)，特別是一種由船用柴油機(jī)改裝的天然氣/柴油雙燃料發(fā)動機(jī)，屬于船舶動力技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，天然氣作為一種清潔能源，在國際和國內(nèi)都受到廣泛關(guān)注。隨著天然氣資源的開發(fā)和內(nèi)燃機(jī)技術(shù)發(fā)展，燃用天然氣的發(fā)動機(jī)可以比同等的柴油機(jī)具有更低的排放， 有利于解決日益嚴(yán)重的大氣污染問題。為了充分利用已有的液化天然氣(LNG)資源，將LNG 這種清潔能源推廣應(yīng)用到內(nèi)河及沿海的運(yùn)輸船舶，使這些船舶逐漸采用以LNG作為動力的能源。以清潔燃料替代傳統(tǒng)的柴油，旨在減少船舶發(fā)動機(jī)尾氣對空氣的污染以及油污對水體的污染，保護(hù)好內(nèi)河與沿海的優(yōu)美環(huán)境和水質(zhì)，使水運(yùn)資源的優(yōu)勢能夠得到持續(xù)健康地發(fā)展，有利于加快船舶技術(shù)水平的升級換代。已有技術(shù)中，申請?zhí)枮?2110533. 9、名稱為“改造柴油機(jī)為雙燃料發(fā)動機(jī)的方法” 的發(fā)明專利，是在現(xiàn)有柴油機(jī)上增加一套天然氣供給系統(tǒng)，并增加曲軸轉(zhuǎn)角同步傳感器，依照柴油機(jī)的發(fā)火次序使天然氣通過供給系統(tǒng)來定時定量進(jìn)入氣缸，還需保證天然氣與空氣混合氣在缸內(nèi)壓縮終了時，柴油機(jī)原供油系統(tǒng)向缸內(nèi)噴射少量的柴油，以引燃混合氣。該機(jī)構(gòu)需要調(diào)節(jié)天然氣的噴入定時，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜。

實用新型內(nèi)容為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種雙燃料發(fā)動機(jī)，它通過改裝船用柴油機(jī)為雙燃料發(fā)動機(jī)，使柴油機(jī)動力船改造為既可以燃用天然氣也可以燃用柴油的雙燃料的機(jī)動船。本實用新型所采用的技術(shù)方案如下。本實用新型包括液化天然氣儲筒、蒸氣泄出閥、燃料濾清器、截止閥、單向閥、氣化器、自動截斷閥、手動調(diào)節(jié)閥、混合器、調(diào)節(jié)桿、柴油調(diào)節(jié)閥、歸位彈簧、偏心輪、步進(jìn)電機(jī)、 電控元件、推臂。液化天然氣儲筒頂部出口通過蒸氣泄出閥與自動截斷閥的進(jìn)口連接。燃料濾清器安裝在液化天然氣儲筒內(nèi)，燃料濾清器的出口通過截止閥、單向閥與氣化器的進(jìn)口連接，氣化器的出口通過自動截斷閥、手動調(diào)節(jié)閥與混合器的進(jìn)口連接，混合器的出口與柴油機(jī)進(jìn)氣閥連接。柴油調(diào)節(jié)閥的進(jìn)口與柴油供油管路連接，柴油調(diào)節(jié)閥的出口與柴油機(jī)噴油器連接，調(diào)節(jié)桿的一端與柴油調(diào)節(jié)閥機(jī)械連接，另一端分別與歸位彈簧和推臂的一端機(jī)械連接，歸位彈簧的另一端固定，推臂的另一端與偏心輪連接，偏心輪的中心軸與步進(jìn)電機(jī)的輸出軸連接，步進(jìn)電機(jī)的信號輸入端與電控元件的信號輸出端電聯(lián)接，電控元件的數(shù)據(jù)采集端與手動調(diào)節(jié)閥電聯(lián)接。當(dāng)液化天然氣儲筒在不斷吸收外界熱量后，會有少量液化天然氣自動蒸發(fā)。氣態(tài)天然氣可從蒸氣泄出閥流出，液態(tài)天然氣全部通過燃料濾清器進(jìn)入截止閥。截止閥在要求關(guān)閉液化天然氣儲筒時，方才關(guān)閉，否則一直處于開啟狀態(tài)。液態(tài)天然氣由截止閥通過單向閥，再流入氣化器。單向閥保證天然氣不逆流，以免回流進(jìn)入液化天然氣儲筒。氣化器使液態(tài)天然氣充分氣化成氣態(tài)燃料，并與由蒸氣泄出閥而來的氣態(tài)燃料會合，一起進(jìn)入自動截斷閥。自動截斷閥可以保證切斷壓力過大的天然氣進(jìn)入柴油機(jī)，以免損壞機(jī)體。天然氣經(jīng)過自動截斷閥進(jìn)入手動調(diào)節(jié)閥，輪機(jī)員根據(jù)負(fù)荷和速度的需求來操作該手動調(diào)節(jié)閥，以控制進(jìn)入柴油機(jī)的天然氣流量。而后，天然氣進(jìn)入混合器，與外界流入的空氣按比例混合，成為雙燃料發(fā)動機(jī)需要的天然氣燃料充量，最后進(jìn)入柴油機(jī)氣缸，參加燃燒和對外做功。電控元件的數(shù)據(jù)采集端聯(lián)接于手動調(diào)節(jié)閥并自動感受手動調(diào)節(jié)閥的開度，經(jīng)過電控元件計算后，電控元件輸出電位信號，以控制步進(jìn)電機(jī)的動作。步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動偏心輪按要求轉(zhuǎn)動確定的角度，以精確調(diào)節(jié)偏心輪的方位角，使偏心輪準(zhǔn)確控制推臂的撥動角。推臂可以來回?fù)軇硬裼驼{(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)桿，以控制噴入柴油機(jī)缸內(nèi)的柴油噴射量，歸位彈簧可使調(diào)節(jié)桿復(fù)位。當(dāng)完全沒有天然氣時，該柴油供給量與普通的柴油機(jī)相同；當(dāng)需要盡量多燃用天然氣以降低排放時，柴油僅僅產(chǎn)生點(diǎn)燃天然氣的作用，供給量最少；當(dāng)天然氣供給量有限時，可按照需要的比例分配天然氣和柴油的供給量。該調(diào)節(jié)功能完全由電控元件事先設(shè)定， 在運(yùn)行中根據(jù)工況自動調(diào)節(jié)。本實用新型的有益效果本實用新型所改動的船用柴油機(jī)，不改變原機(jī)結(jié)構(gòu)和操作方式，不改變原發(fā)動機(jī)的氣閥正時和點(diǎn)火方式，就可以實現(xiàn)天然氣/柴油雙燃料發(fā)動機(jī)的改裝；本實用新型既可以燒柴油，也可以燒油和氣的混合燃料，燃料模式選擇靈活，在天然氣充裕的地方選擇燃用天然氣替代部分柴油改善排放性能，降低油耗節(jié)約成本，而在沒有氣源的情況下也能恢復(fù)到原方式運(yùn)行；本實用新型所提供的技術(shù)有利于環(huán)境保護(hù)，船舶燃料從柴油改為燃用LNG，比單獨(dú)使用柴油減少85%有害氣體排放，噪聲下降20dB，大大改善大氣環(huán)境、水環(huán)境及聲環(huán)境質(zhì)量，改善沿河居民的生活環(huán)境。

圖1是本實用新型的原理圖。圖中1.液化天然氣儲筒、2.蒸氣泄出閥、3.燃料濾清器、4.截止閥、5.單向閥、 6.氣化器、7.自動截斷閥、8.手動調(diào)節(jié)閥、9.混合器、10.調(diào)節(jié)桿、11.柴油調(diào)節(jié)閥、12.歸位彈簧、13.偏心輪、14.步進(jìn)電機(jī)、15.電控元件、16.推臂。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施作進(jìn)一步描述。如圖1所示，本實用新型包括液化天然氣儲筒1、蒸氣泄出閥2、燃料濾清器3、截止閥4、單向閥5、氣化器6、自動截斷閥7、手動調(diào)節(jié)閥8、混合器9、調(diào)節(jié)桿10、柴油調(diào)節(jié)閥 11、歸位彈簧12、偏心輪13、步進(jìn)電機(jī)14、電控元件15、推臂16。液化天然氣儲筒1頂部出口通過蒸氣泄出閥2與自動截斷閥7的進(jìn)口連接。燃料濾清器3安裝在液化天然氣儲筒1內(nèi)，燃料濾清器3的出口通過截止閥4、單向閥5與氣化器6的進(jìn)口連接，氣化器6的出口通過自動截斷閥7、手動調(diào)節(jié)閥8與混合器9的進(jìn)口連接， 混合器9的出口與柴油機(jī)進(jìn)氣閥連接。柴油調(diào)節(jié)閥11的進(jìn)口與柴油供油管路連接，柴油調(diào)節(jié)閥11的出口與柴油機(jī)噴油器連接，調(diào)節(jié)桿10的一端與柴油調(diào)節(jié)閥11機(jī)械連接，另一端分別與歸位彈簧12和推臂16的一端機(jī)械連接，歸位彈簧12的另一端固定，推臂16的另一端與偏心輪13連接，偏心輪13的中心軸與步進(jìn)電機(jī)14的輸出軸連接，步進(jìn)電機(jī)14的信號輸入端與電控元件15的信號輸出端電聯(lián)接，電控元件15的數(shù)據(jù)采集端與手動調(diào)節(jié)閥8電聯(lián)接。當(dāng)液化天然氣儲筒1在不斷吸收外界熱量后，會有少量液化天然氣自動蒸發(fā)。氣態(tài)天然氣可從蒸氣泄出閥2流出，液態(tài)天然氣全部通過燃料濾清器3進(jìn)入截止閥4。截止閥 4在要求關(guān)閉液化天然氣儲筒1時，方才關(guān)閉，否則一直處于開啟狀態(tài)。液態(tài)天然氣由截止閥4通過單向閥5，再流入氣化器6。單向閥5保證天然氣不逆流，以免回流進(jìn)入液化天然氣儲筒1。氣化器6使液態(tài)天然氣充分氣化成氣態(tài)燃料，并與由蒸氣泄出閥4而來的氣態(tài)燃料會合，一起進(jìn)入自動截斷閥7。自動截斷閥7可以保證切斷壓力過大的天然氣進(jìn)入柴油機(jī)，以免損壞機(jī)體。天然氣經(jīng)過自動截斷閥7進(jìn)入手動調(diào)節(jié)閥8，輪機(jī)員根據(jù)負(fù)荷和速度的需求來操作該手動調(diào)節(jié)閥8，以控制進(jìn)入柴油機(jī)的天然氣流量。而后，天然氣進(jìn)入混合器9，與外界流入的空氣按比例混合，成為雙燃料發(fā)動機(jī)需要的天然氣燃料充量，最后進(jìn)入柴油機(jī)氣缸，參加燃燒和對外做功。電控元件15的數(shù)據(jù)采集端聯(lián)接于手動調(diào)節(jié)閥8并自動感受手動調(diào)節(jié)閥8的開度， 經(jīng)過電控元件15計算后，電控元件15輸出電位信號，以控制步進(jìn)電機(jī)14的動作。步進(jìn)電機(jī)14驅(qū)動偏心輪13按要求轉(zhuǎn)動確定的角度，以精確調(diào)節(jié)偏心輪13的方位角，使偏心輪13 準(zhǔn)確控制推臂16的撥動角。推臂16可以來回?fù)軇硬裼驼{(diào)節(jié)閥11的調(diào)節(jié)桿10，以控制噴入柴油機(jī)缸內(nèi)的柴油噴射量，歸位彈簧12可使調(diào)節(jié)桿10復(fù)位。當(dāng)完全沒有天然氣時，該柴油供給量與普通的柴油機(jī)相同；當(dāng)需要盡量多燃用天然氣以降低排放時，柴油僅僅產(chǎn)生點(diǎn)燃天然氣的作用，供給量最少；當(dāng)天然氣供給量有限時，可按照需要的比例分配天然氣和柴油的供給量。該調(diào)節(jié)功能完全由電控元件15事先設(shè)定，在運(yùn)行中根據(jù)工況自動調(diào)節(jié)。
權(quán)利要求1. 一種船用柴油機(jī)改裝的天然氣/柴油雙燃料發(fā)動機(jī)，包括液化天然氣儲筒(1)、蒸氣泄出閥O)、燃料濾清器(3)、截止閥0)、單向閥(5)、氣化器(6)、自動截斷閥(7)、手動調(diào)節(jié)閥(8)、混合器(9)、調(diào)節(jié)桿(10)、柴油調(diào)節(jié)閥(11)、歸位彈簧(12)、偏心輪(13)、步進(jìn)電機(jī)(14)、電控元件(15)、推臂(16)；其特征在于液化天然氣儲筒(1)頂部出口通過蒸氣泄出閥⑵與自動截斷閥(7)的進(jìn)口連接；燃料濾清器(3)安裝在液化天然氣儲筒⑴內(nèi)， 燃料濾清器⑶的出口通過截止閥G)、單向閥(5)與氣化器(6)的進(jìn)口連接，氣化器(6) 的出口通過自動截斷閥(7)、手動調(diào)節(jié)閥(8)與混合器(9)的進(jìn)口連接，混合器(9)的出口與柴油機(jī)進(jìn)氣閥連接；柴油調(diào)節(jié)閥(11)的進(jìn)口與柴油供油管路連接，柴油調(diào)節(jié)閥(11)的出口與柴油機(jī)噴油器連接，調(diào)節(jié)桿(10)的一端與柴油調(diào)節(jié)閥(11)機(jī)械連接，另一端分別與歸位彈簧(12)和推臂(16)的一端機(jī)械連接，歸位彈簧(12)的另一端固定，推臂(16)的另一端與偏心輪(1 連接，偏心輪(1 的中心軸與步進(jìn)電機(jī)(14)的輸出軸連接，步進(jìn)電機(jī) (14)的信號輸入端與電控元件(1 的信號輸出端電聯(lián)接，電控元件(1 的數(shù)據(jù)采集端與手動調(diào)節(jié)閥(8)電聯(lián)接。
專利摘要船用柴油機(jī)改裝的天然氣/柴油雙燃料發(fā)動機(jī)，屬于船舶動力技術(shù)領(lǐng)域。本實用新型包括液化天然氣儲筒、蒸氣泄出閥、燃料濾清器、截止閥、單向閥、氣化器、自動截斷閥、手動調(diào)節(jié)閥、混合器、調(diào)節(jié)桿、柴油調(diào)節(jié)閥、歸位彈簧、偏心輪、步進(jìn)電機(jī)、電控元件、推臂。本實用新型通過改裝船用柴油機(jī)為雙燃料發(fā)動機(jī)，使柴油機(jī)動力船改造為既可以燃用天然氣也可以燃用柴油的雙燃料機(jī)動船。本實用新型不改變原發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)和操作方式，不改變原發(fā)動機(jī)的氣閥正時和點(diǎn)火方式；既可以燒柴油，也可以燒油和氣的混合燃料，燃料模式選擇靈活；所提供的技術(shù)有利于環(huán)境保護(hù)，船舶燃料從柴油改為雙燃料，大大改善大氣環(huán)境、水環(huán)境及聲環(huán)境質(zhì)量，改善沿河居民的生活環(huán)境。
文檔編號F02M21/04GK202001141SQ20102069431
公開日2011年10月5日 申請日期2010年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月30日
發(fā)明者孫啟, 楊海, 饒廣龍, 馬捷 申請人:上海交通大學(xué)