减压器加热系统的制作方法

1.本技术涉及减压器设备领域，具体涉及一种减压器加热系统。


背景技术：

2.减压器是cng(compressed natural gas，压缩天然气)发动机的专用部件，能够将压缩天然气压力由存储状态调节至0.8mpa左右。天然气从高压状态转变成低压状态时需要吸热，故减压器需要有持续的热源对其进行加热。
3.目前cng公交车大部分采用冷却水减压阀加热系统，将发动机冷却水引入减压阀，通过减压阀的内部特殊结构将热量传递给压缩天然气，从而才能对压缩天然气进行减压。
4.然而，采用冷却水减压阀加热系统对减压器进行加热时，稳定水温较低，使得发动机使用寿命降低，故障率增高。


技术实现要素：

5.鉴于上述问题，本技术提供一种减压器加热系统，减压器加热系统的加热温度高，减压效果更好，使得发动机运行更稳定，故障率降低。
6.为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
7.本技术提供一种减压器加热系统，包括气瓶、减压器、发动机、空压机、排气管路以及整车气瓶；气瓶中储存有天然气，气瓶与减压器相连通，气瓶被配置为将天然气输送至减压器中；减压器与发动机相连通，减压器用于降低天然气的压力，并将天然气输送至发动机中；
8.空压机通过排气管路与整车气瓶相连通，排气管路包括第一排气管路和第二排气管路，减压器上设有相连通的热交换进口和热交换出口；第一排气管路的一端与空压机相连通，第一排气管路的另一端与热交换进口相连通；第二排气管路的一端与整车气瓶相连通，第二排气管路的另一端与热交换出口相连通。
9.本技术提供的减压器加热系统，包括气瓶、减压器、发动机、空压机、排气管路以及整车气瓶；其中，气瓶中储存有天然气，气瓶能够将天然气输送至减压器中；而减压器能够降低天然气的压力，并将天然气输送至发动机中。同时，空压机通过排气管路与整车气瓶相连通，排气管路包括第一排气管路和第二排气管路，减压器上设有相连通的热交换进口和热交换出口；空压机通过第一排气管路与热交换进口相连通，热交换出口通过第二排气管路与整车气瓶相连通。从而，本技术的减压器加热系统在使用时，空气在空压机中经过压缩后温度会上升，从而形成高温热气，高温热气从热交换进口流入，并从热交换出口流出；高温热气在流动的过程中，能够对减压器进行持续的加热。相比于利用发动机冷却水进行加热，本技术提供的减压器加热系统的加热温度更高，减压效果更好，从而使得发动机运行更稳定，故障率降低。
10.在一种可能的实现方式中，还包括天然气进气管，气瓶通过天然气进气管与减压器相连通。
11.这样，气瓶中的天然气，能够通过天然气进气管输送至减压器中，便于减压器对天然气进行减压。
12.在一种可能的实现方式中，还包括阀门开关，阀门开关设置在天然气进气管上。
13.这样，通过控制阀门开关的工作状态，便能控制气瓶中的天然气能否通过天然气进气管输送至减压器中。
14.在一种可能的实现方式中，还包括天然气出气管，减压器通过天然气出气管与发动机相连通。
15.这样，减压器中的天然气，能够通过天然气出气管输送至发动机中，天然气能够在发动机中进行燃烧做功。
16.在一种可能的实现方式中，还包括计量阀，计量阀安装在天然气出气管上，计量阀用于控制天然气出气管中天然气的流量。
17.这样，计量阀的存在，能够控制天然气出气管中天然气的流量，从而能够对发动机的输出功率进行调节。
18.在一种可能的实现方式中，还包括混合器，混合器安装在天然气出气管上，混合器位于计量阀和发动机之间。
19.这样，混合器的存在，能够使天然气和空气进行充分混合，从而保障发动机的正常工作。
20.在一种可能的实现方式中，混合器上设有天然气进气口、空气进气口以及出气口；
21.天然气进气口通过天然气出气管与计量阀相连，出气口通过天然气出气管与发动机相连，空气进气口用于输入空气。
22.这样，进气口、空气进气口以及出气口的存在，能够保证天然气和空气在混合器中充分混合，并输出至发动机中。
23.在一种可能的实现方式中，第二排气管路上设有干燥器，干燥器用于干燥第二排气管路中的空气。
24.这样，干燥器能够对第二排气管路中的压缩空气进行干燥、清洁，并排放过高的气压，防止第二排气管路中积水。
25.在一种可能的实现方式中，还包括废气排放管，废气排放管与发动机相连通。
26.这样，废气排放管与发动机相连通，废气排放管的存在，便于发动机中产生的废气的排放。
27.在一种可能的实现方式中，还包括废气净化器，废气净化器安装在废气排放管上。
28.这样，废气净化器的存在，能够避免废气排放对环境造成污染，提升减压器加热系统的环境友好性。
29.本技术的构造以及它的其他发明目的及有益效果，将会通过结合附图而对具体实施方式的描述而更加明显易懂。
附图说明
30.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，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。
31.图1为本技术实施例提供的减压器加热系统的结构图；
32.图2为本技术实施例提供的减压器的结构图；
33.图3为本技术实施例提供的混合器的结构图；
34.图4为公交车的发动机出水口处的水温变化图；
35.图5为公交车的空压机的排气温度变化图。
36.附图标记说明：
37.100-气瓶；
38.200-减压器；
39.210-热交换进口；
40.220-热交换出口；
41.230-输入口；
42.240-输出口；
43.300-发动机；
44.400-空压机；
45.500-排气管路；
46.510-第一排气管路；
47.520-第二排气管路；
48.600-整车气瓶；
49.700-天然气进气管；
50.800-阀门开关；
51.900-天然气出气管；
52.1000-计量阀；
53.1100-混合器；
54.1101-天然气进气口；
55.1102-空气进气口；
56.1103-出气口；
57.1200-干燥器；
58.1300-废气排放管；
59.1400-废气净化器。
具体实施方式
60.随着石油短缺现实压力的加大及全球环境污染问题的日益突出，人们迫切希望寻找更经济、清洁、安全的能源代替石油燃料。cng是指压缩到压力大于或等于10mpa且不大于25mpa的气态天然气，是天然气加压并以气态储存在容器中。cng作为一种理想的车用替代能源，其应用技术经数十年发展已日趋成熟。它具有成本低，效益高，无污染，使用安全便捷等特点，正日益显示出强大的发展潜力。减压器是cng发动机专用部件，将压缩天然气压力由存储状态调节至0.8mpa左右，天然气从高压状态转变成低压状态时需要吸热，故减压器需要有持续的热源对其进行加热。
61.目前，cng公交车大部分采用冷却水减压阀加热系统，将发动机冷却水引入减压阀，通过减压阀的内部特殊结构将热量传递给压缩天然气，从而才能对压缩天然气进行减压。因此，在减压器中，一般设置有进水口和出水口，在减压器内部设置有水路，水路中通入发动机冷却水，目的是在减压时进行热交换。在寒冷季节，发动机刚启动时水温较低，此时需要怠速运行一段时间后才能加速运行，防止减压器供热不及时导致结霜或结冰。
62.然而，采用冷却水减压阀加热系统对减压器进行加热时，冷却水减压阀加热系统的稳定水温较低；稳定水温较低时，会影响减压器的减压效果，如果天然气不能进行充分的减压并达到预设的压力值，还会降低发动机使用寿命，使得发动机的故障率增高。另外，采用冷却水减压阀加热系统对减压器进行加热时，会使得整车油耗增加。
63.基于上述的问题，本技术实施例提供一种减压器加热系统，包括气瓶、减压器、发动机、空压机、排气管路以及整车气瓶；其中，气瓶中储存有天然气，气瓶能够将天然气输送至减压器中；而减压器能够降低天然气的压力，并将天然气输送至发动机中。同时，空压机通过排气管路与整车气瓶相连通，排气管路包括第一排气管路和第二排气管路，减压器上设有相连通的热交换进口和热交换出口；空压机通过第一排气管路与热交换进口相连通，热交换出口通过第二排气管路与整车气瓶相连通。从而，本技术的减压器加热系统在使用时，空气在空压机中经过压缩后温度会上升，从而形成高温热气，高温热气从热交换进口流入，并从热交换出口流出；高温热气在流动的过程中，能够对减压器进行持续的加热。相比于利用发动机冷却水进行加热，本技术提供的减压器加热系统的加热温度更高，减压效果更好，从而使得发动机运行更稳定，故障率降低。
64.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
65.下面以具体的实施例对本技术的技术方案以及本技术的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。
66.以下结合图1至图5对本技术实施例提供的减压器加热系统的结构进行详细的说明。
67.如图1所示，本技术提供一种减压器加热系统，包括气瓶100、减压器200、发动机300、空压机400、排气管路500以及整车气瓶600。其中，气瓶100中储存有天然气，气瓶100与减压器200相连通，气瓶100被配置为将天然气输送至减压器200中。同时，减压器200与发动机300相连通，减压器200用于降低天然气的压力，并将天然气输送至发动机300中，天然气在发动机300中燃烧，从而能够驱使车辆运动。另外，在车辆气制动系统中，空压机400是必不可少的制动气源件，空压机400能够用来提供具有一定压力的压缩空气，压缩空气能够用于空气制动和辅助空气系统。
68.空压机400通过排气管路500与整车气瓶600相连通，排气管路500包括第一排气管路510和第二排气管路520；如图2所示，减压器200上设有相连通的热交换进口210和热交换出口220；第一排气管路510的一端与空压机400相连通，第一排气管路510的另一端与热交换进口210相连通；第二排气管路520的一端与整车气瓶600相连通，第二排气管路520的另
一端与热交换出口220相连通。空气能够输入到空压机400中，空压机400能够对空气进行压缩，空气在压缩后温度会上升；压缩后的空气通过第一排气管路510能够输送至热交换进口210，并从热交换进口210进入减压器200的内部，最后从热交换出口220流出；空气在减压器200的内部流动的过程中，能够与减压器200进行热交换。从热交换出口220流出的空气，会流入整车气瓶600中，整车气瓶600用来储存压缩空气。
69.从而，本技术的减压器加热系统在使用时，空气在空压机400中经过压缩后温度会上升，从而形成高温热气，高温热气从热交换进口210流入，并从热交换出口220流出；高温热气在流动的过程中，能够对减压器200进行持续的加热。相比于利用发动机冷却水进行加热，本技术提供的减压器加热系统的加热温度更高，减压效果更好，从而使得发动机300的运行更稳定，故障率降低。
70.下面，结合图1至图3，对本技术的减压器加热系统的结构进行进一步的说明。
71.在本技术实施例中，如图1所示，减压器加热系统还包括天然气进气管700，气瓶100通过天然气进气管700与减压器200相连通。天然气进气管700的一端与气瓶100相连通，天然气进气管700的另一端与减压器200的输入口230相连通。
72.如此设置，气瓶100中的天然气，能够通过天然气进气管700输送至减压器200中，便于减压器200对天然气进行减压。
73.进一步的，减压器加热系统还包括阀门开关800，其中，阀门开关800设置在天然气进气管700上。阀门开关800处于打开状态时，气瓶100中的天然气能够通过天然气进气管700输送至减压器200中；阀门开关800处于关闭状态时，气瓶100中的天然气不能输送至减压器200中。
74.如此设置，通过控制阀门开关800的工作状态，便能控制气瓶100中的天然气能否通过天然气进气管700输送至减压器200中。
75.在本技术实施例中，如图1所示，减压器加热系统还包括天然气出气管900，减压器200通过天然气出气管900与发动机300相连通。天然气出气管900的一端与减压器200的输出口240相连通，天然气出气管900的另一端与发动机300相连通。
76.如此设置，减压器200中的天然气，能够通过天然气出气管900输送至发动机300中，天然气能够在发动机300中进行燃烧做功。
77.进一步的，减压器加热系统还包括计量阀1000，计量阀1000安装在天然气出气管900上，计量阀1000用于控制天然气出气管900中天然气的流量。当车辆需要进行大功率输出时，通过计量阀1000的控制，使得天然气出气管900中输出的天然气流量增大，从而能够有更多的天然气进入发动机300中。
78.如此设置，计量阀1000的存在，能够控制天然气出气管900中天然气的流量，从而能够对发动机300的输出功率进行调节。
79.进一步的，如图3所示，减压器加热系统还包括混合器1100，混合器1100安装在天然气出气管900上，混合器1100位于计量阀1000和发动机300之间。在计量阀1000的控制下，天然气出气管900中的天然气能够流入混合器1100中，天然气在混合器1100中与空气进行混合后，能够输入至发动机300中。
80.如此设置，混合器1100的存在，能够使天然气和空气进行充分混合，从而保障发动机300的正常工作。
81.其中，混合器1100上设有天然气进气口1101、空气进气口1102以及出气口1103；天然气进气口1101通过天然气出气管900与计量阀1000相连，出气口1103通过天然气出气管900与发动机300相连，空气进气口1102用于输入空气。流经计量阀1000的天然气，能够通过天然气出气管900流入天然气进气口1101，空气能够流入空气进气口1102，天然气和空气在混合器1100中进行混合，混合好的气体从出气口1103输出至发动机300中。
82.如此设置，进气口、空气进气口1102以及出气口1103的存在，能够保证天然气和空气在混合器1100中充分混合，并输出至发动机300中。
83.在本技术实施例中，第二排气管路520上设有干燥器1200，干燥器1200用于干燥第二排气管路520中的空气。
84.如此设置，干燥器1200能够对第二排气管路520中的压缩空气进行干燥、清洁，并排放过高的气压，防止第二排气管路520中积水。
85.在本技术实施例中，减压器加热系统还包括废气排放管1300，废气排放管1300与发动机300相连通。天然气在发动机300中燃烧会产生废气，废气能够从废气排放管1300中排出。
86.如此设置，废气排放管1300与发动机300相连通，废气排放管1300的存在，便于发动机300中产生的废气的排放。
87.进一步的，减压器加热系统还包括废气净化器1400，废气净化器1400安装在废气排放管1300上。废气从废气排放管1300排出时，废气净化器1400能够对废气进行净化，净化后的废气排出到外界。
88.如此设置，废气净化器1400的存在，能够避免废气排放对环境造成污染，提升减压器加热系统的环境友好性。
89.下面，结合图4和图5，以一个具体的实施例对本技术的减压器加热系统的加热效果和优点进行进一步的说明。
90.当cng公交车采用冷却水减压阀加热系统时，冷却水经过发动机加热后，发动机冷却水引入减压阀中，通过减压阀的内部特殊结构将热量传递给压缩天然气，从而对压缩天然气进行减压。如图4所示，图中展示现有的cng公交车发动机的出水口处的水温变化图。而采用本技术的减压器加热系统后，公交车的空压机400能够对空气进行压缩，压缩后的空气温度上升，并能从空压机400中排出，图5展示了相应的公交车的空压机400的排气温度变化图。
91.在实际的测试过程中，环境温度为15℃左右，结合图4和图5可知：空压机400的排气温度在100℃-125℃之间，而发动机300的出水口处的温度在79℃-84℃之间，同一时间相比，两者温度相差20℃以上。从而可知，使用本技术的减压器加热系统后，对减压器200进行加热时的加热温度更高，从而，cng的吸热降压效率也会随之提高。
92.另外，车辆在冬季使用时，如果采用冷却水减压阀加热系统，发动机300的水温升高较慢，导致水温上升时间长，这段时间内压缩天然气的加热减压效果较差。而采用本技术的减压器加热系统，空压机400的排气温度在车辆启动后马上就能到达80℃以上。使用空压机400排出的高温气体作为热源来实现压缩天然气的加热减压，替代了传统的冷却水减压阀加热系统；由于空压机400的排气温度高于发动机冷却水的温度，从而使得压缩天然气的加热减压效果更好，发动机300运行更稳定，故障率更低。
93.当公交车频繁刹车、起步时，会导致空压机400的负荷率较高，从而，整车运行过程中空压机400的排气温度也随之升高，排气出口的温度最高时能达到200℃；空压机400中排出的压缩气体一般还需要利用干燥器1200进行干燥，而干燥器1200的许用温度一般为65℃左右。如果采用冷却水减压阀加热系统，空压机400排出的压缩气体只是通过管路自然散热，从而，为了进行充分的散热，空压机400的排气管路500长度就要求大于3.6m，排气管路500通常设置成螺旋结构；然而，很多公交车上排气管路500的布置长度都不满足要求，导致压缩气体的散热不够，压缩气体经过干燥器1200时，温度会大于65℃，这种情况下会影响干燥器1200的使用寿命。而采用本技术的减压器加热系统后，空压机400排出的压缩气体经过减压阀后进行放热，放热后的压缩气体的温度大幅度降低。
94.另外，相比于排气管路500为螺旋结构，本技术的排气管路500变为单管线布置，避免了热辐射，更好的实现散热效果。本技术的减压器加热系统，还能够缩短空压机400到整车气瓶600之间的冷却管路；同时，取消了发动机300上的出水口和冷却水水路，降低了发动机300的成本，提高了整车的可靠性。由于取消了现有技术中的冷却水加热方式，从而，降低了发动机300水泵的功率消耗，提高了车辆的经济性，同时减少了冷却系统的故障率。在夏季高温地区使用时，本技术的减压器加热系统还能够降低空压机400的排气温度，使干燥器1200的使用寿命延长。
95.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应作广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
96.在本技术或者暗示所指的装置或者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技术的限制。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非是另有精确具体地规定。
97.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例，例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
98.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本技术的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本技术进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本技术各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种减压器加热系统，其特征在于，包括气瓶、减压器、发动机、空压机、排气管路以及整车气瓶；所述气瓶中储存有天然气，所述气瓶与所述减压器相连通，所述气瓶被配置为将所述天然气输送至所述减压器中；所述减压器与所述发动机相连通，所述减压器用于降低所述天然气的压力，并将所述天然气输送至所述发动机中；所述空压机通过所述排气管路与所述整车气瓶相连通，所述排气管路包括第一排气管路和第二排气管路，所述减压器上设有相连通的热交换进口和热交换出口；所述第一排气管路的一端与所述空压机相连通，所述第一排气管路的另一端与所述热交换进口相连通；所述第二排气管路的一端与所述整车气瓶相连通，所述第二排气管路的另一端与所述热交换出口相连通。2.根据权利要求1所述的减压器加热系统，其特征在于，还包括天然气进气管，所述气瓶通过所述天然气进气管与所述减压器相连通。3.根据权利要求2所述的减压器加热系统，其特征在于，还包括阀门开关，所述阀门开关设置在所述天然气进气管上。4.根据权利要求1所述的减压器加热系统，其特征在于，还包括天然气出气管，所述减压器通过所述天然气出气管与所述发动机相连通。5.根据权利要求4所述的减压器加热系统，其特征在于，还包括计量阀，所述计量阀安装在所述天然气出气管上，所述计量阀用于控制所述天然气出气管中天然气的流量。6.根据权利要求5所述的减压器加热系统，其特征在于，还包括混合器，所述混合器安装在所述天然气出气管上，所述混合器位于所述计量阀和所述发动机之间。7.根据权利要求6所述的减压器加热系统，其特征在于，所述混合器上设有天然气进气口、空气进气口以及出气口；所述天然气进气口通过所述天然气出气管与所述计量阀相连，所述出气口通过所述天然气出气管与所述发动机相连，所述空气进气口用于输入空气。8.根据权利要求1-7任一项所述的减压器加热系统，其特征在于，所述第二排气管路上设有干燥器，所述干燥器用于干燥所述第二排气管路中的空气。9.根据权利要求1-7任一项所述的减压器加热系统，其特征在于，还包括废气排放管，所述废气排放管与所述发动机相连通。10.根据权利要求9所述的减压器加热系统，其特征在于，还包括废气净化器，所述废气净化器安装在所述废气排放管上。

技术总结
本申请提供一种减压器加热系统，包括气瓶、减压器、发动机、空压机、排气管路以及整车气瓶；气瓶中储存有天然气，气瓶与减压器相连通，气瓶被配置为将天然气输送至减压器中；减压器与发动机相连通，减压器用于降低天然气的压力，并将天然气输送至发动机中；空压机通过排气管路与整车气瓶相连通，排气管路包括第一排气管路和第二排气管路，减压器上设有相连通的热交换进口和热交换出口；第一排气管路的一端与空压机相连通，第一排气管路的另一端与热交换进口相连通；第二排气管路的一端与整车气瓶相连通，第二排气管路的另一端与热交换出口相连通。本申请提供的减压器加热系统，加热温度高，减压效果更好，使得发动机运行更稳定，故障率降低。障率降低。障率降低。


技术研发人员：梁昌水 孙鹏程 阚守旭 李帅 刘勇峰
受保护的技术使用者：潍柴动力股份有限公司
技术研发日：2023.01.03
技术公布日：2023/5/24