[发明专利]用于气体燃料发动机的冷却系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于以气体燃料为主导的内燃机的进口空气系统的冷却。

背景技术

本发明采用一种烃气体，即液化天然气[LNG]或压缩天然气[CNG]。该烃气体被注入到进气歧管中，并且传送至发动机，它在发动机中由发动机控制模块[ECM]控制。因此，操作者可以受益于LNG或CNG燃料的经济性。涡轮增压是这些发动机的标准。流入空气的压缩增加了它的温度，并且降低了它的密度。进口空气的温度超过70摄氏度并不罕见的。即使插入空气对空气中间冷却器，仍然记录到这样的热程度，这是由于中间冷却器由经过它们的空气冷却，并当车辆排队或静止时，中间冷却器的效果下降。

发明内容

本发明的设备方面提供一套用于改进使用气体燃料和中间冷却器的发动机的器具，它包括：液冷中间冷却器，用于将空气输入至发动机中；与中间冷却器连接的换热器，在该换热器中，当燃料从液态变成气态时，冷的液化天然气燃料从中间冷却器吸收热量；以及连接管，用于使得换热器与燃料箱连接以便接收液体燃料和用于使得换热器与发动机歧管连接。该套器具可以包括集管箱和泵，用于将冷却剂从换热器循环至中间冷却器。

本发明的使用方面提供了用液化天然气来冷却输入给使用气体燃料的发动机的空气。本发明的另一个方面提供了一种冷却系统，用于补充涡轮增压发动机的空气对空气中间冷却器，它包括：用于涡轮增压空气的冷却器；用于该冷却器的冷却回路；在冷却回路中的换热器；通向换热器的液体燃料进口；从换热器至发动机的气体燃料出口，因此，液体燃料到气体的相变的冷却能力可用于冷却涡轮增压的空气。

当大容量发动机在大节气门开度下连续工作时，燃料的成本对于操作者来说是一个重要的经济因素，且还关注燃料的可获得性，特别是在偏远地区。优选是，发动机能够通过燃料的选择提供足够的动力，例如柴油或是烃气体。即使在最合适的环境温度下，当柴油温度升高和或进入发动机的空气温度升高时，许多大型柴油发动机功率会受到降低。

当发动机使用柴油和烃气体的混合物时，必须改变混合比以优化组合。因此发动机将进行绘图，在测功试验过程中进行测量，以便决定发动机的整个转速/负载范围内的工作值。这些参数作为ECU的数据，当通过单一燃料运行时ECU控制发动机的工作，但附加燃料的使用添加至参数中，并需要补充的ECU。

本发明的第二方面提供了一种能够接受柴油和烃气体燃料的双燃料多缸内燃机，它有：OEM电子控制单元，用于控制柴油喷射器的性能；进气歧管，该进气歧管具有用于进入烃气体的多个口；主换热器，用于将液体烃转变成气体燃料；第二换热器，用于通过与液化烃气体的换热来冷却柴油燃料；多个传感器，用于检测与OEM电子控制单元相同的发动机参数，包括节气门开度；用于烃气体压力的附加传感器；用于烃气体温度的附加传感器；以及补充电子控制单元，用于响应节气门开度根据上述参数来改变柴油与烃气体的比率，因此，当发动机怠速时，喷射器允许气体进入，以使得燃料混合物中更富含烃气体，而不是柴油。

补充电子控制单元使用的参数可以包括空气温度、冷却剂温度、气体压力、气体温度、柴油温度、润滑剂压力、润滑剂温度和柴油温度。

空气和烃气体在歧管中的流量可以通过电动阀来控制，该电动阀再由补充电子控制单元来控制。

柴油喷射器的性能可以通过OEM和补充电子控制单元的组合输出来控制。

用于冷却柴油的柴油换热器可以与冷却进入进气歧管的空气的换热器串联。

优选是，柴油换热器位于用于冷却进入进气歧管的空气的换热器的下游。

较长的单独进气管装配成保证引入不同缸的空气质量相同。这对于保证在缸之间保持相同的气燃比很重要。

燃料输送是通过顺序定时的口进行气体注入。这能够在气门重叠过程中降低气体排放损失以及在加速过程中有良好的瞬时气燃比控制。

车辆的操作者可以通过使用多个部件的一套器具来校正发动机以便接受柴油燃料。

本发明的第三个方面提供了一套多个部件的器具，用于将烃气体发动机转换成双燃料发动机，它包括：柴油燃料冷却器，该柴油燃料冷却器具有管道，以便使得冷却器进口与柴油燃料源连接和使得冷却器输出口与柴油喷射器连接；歧管，该歧管具有至少一个气体口，用于接受烃气体；在歧管中的电动阀，用于调节歧管流量；用于烃气体压力的传感器；用于烃气体温度的传感器；用于补充气体发动机中的OEM电子单元的电子控制单元，以便响应节气门开度来改变在燃料混合物中的柴油/烃气体比例。