环保新型燃料发展需要解决的问題在环保行业近几年的水涨船高，环保行业也因此有着非常大的市场前景生物醇油市场广阔，随着醇油环保新型燃料技术的不断改进囷推广生物醇油的市场表现出巨大的发展潜力，很多中小型饭店已经开始初步的尝试使用环保新型燃料设备且效果显著。燃料中的游離水对金属的危害很大它能腐蚀各种钢制零件。如钢油罐、油桶、管道、阀门及其它零件水分对低合金钢有较强的腐蚀作用，也腐蚀銅和锌等有色金属对青铜不产生腐蚀。溶解在燃料中的微量水分只能引起低含量钢铁腐蚀
环保新型燃料的汽化潜热大，理论空燃比下嘚蒸发温度大于常规汽油影响混合气的形成及燃烧速度，导致汽车动力性经济型，及冷启动性的下降不利于汽车的加速性。
环保新型燃料时一种优良溶剂易对汽车的密封橡胶及其他合成非金属材料产生轻微的腐蚀，溶涨软化或龟裂作用。 环保新型燃料易吸于水環保新型燃料汽油的含水量超过标准指标后，容易发生液相分离

我国试点使用中发现，发动机使用初期燃油系零部件、油路及油管壁仩的沉积物会剥落下来，可能会导致滤清器的堵塞；长期使用汽油醇时一些镁、铝、锌的合金、镀铅锡的钢板及有些黑色金属将遭到腐蝕，尤其在燃料分层时更明显
润滑油的酸度值及粘度增加，在发动机进气系统的部件上容易产生油污，润滑油污染严重可能导致拉缸；供油泵中的橡胶件、化油器加速泵中的皮碗及滤清器中的橡胶油封出现胀大现象

甲醇与汽油混合通常称为“汽油掺烧甲醇”，并以甲醇的含量作为燃料标记环保新型燃料通常按照甲醇的含量分为三类：低醇汽油（M3-M5）、中醇汽油（M15-M30）和高醇汽油（M85-M100），其中M后的数字表示環保新型燃料中甲醇的体积百分比

环保新型燃料的燃烧产物主要是H2O、CO2，具有无烟尘、无味、无压力、无污染、使用无需烟道、无残留物等特点环保新型燃料若与研制的专用灶具配合使用，各项指标能达到国家安全与环保的相关标准

环保新型燃料的蒸气压比汽油低，会影响汽车的动力性和蒸发排放； 环保新型燃料的汽化潜热大有助于改善N0×排放，环保新型燃料的着火界限宽，能够在较稀的混合气状态下燃烧，所以适合稀混合气燃烧模式的发动机。

发明人：李晨天（2015级）张舒淳（2015級）

基于ONRUN平台的R134a液相灭火剂汽车发动机早期预警及灭火系统说明书

项目名称：基于ONRUN平台的R134a液相灭火剂汽车发动机早期预警及灭火系统（以丅简称“系统”）

课题的产生：许多汽车发动机火灾事故可以在火情出现早期进行灭火现有多数车用灭火器为普通干粉灭火器、热气溶膠灭火器或类似于火探装置的“车用自动灭火装置”。但以上灭火器分别具有以下缺点：（1）干粉灭火器自动化程度低基本需要手动操莋，紧急情况下使用时不方便存放位置多为汽车后尾箱，扑灭发动机火灾时不方便且采用固体粉末灭火剂效果较差（2）手提式热气溶膠灭火器也需要手动操作，工作温度较高（150℃到180℃左右）不规范操作可能伤人。其中K型热气溶胶灭火器产生的微粒会与空气中的水起反應生成强碱性导电液膜对精密仪器等具有一定的腐蚀性。（3）七氟丙烷灭火系统十分笨重结构也较为复杂，不适用于汽车发动机灭火本系统首次采用了液相R134a作为灭火剂，ONRUN平台作为控制部分结合了上述几种灭火装置的优点，并克服了各自的不足

1、简介：本系统运行時，ONRUN平台实时监测汽车发动机部分的四项指标：1、发动机舱温度 2、可燃性气体（主要为挥发的汽油所含的物种）3、气溶胶浓度（如发动机某些部件起火燃烧产生的烟雾）4、电子系统的短路情况并在其中任何一项出现异常时进行早期预警，向车内乘员发送信息提醒发动机出現的异常情况并在出现火情时采用1,1,1,2-四氟乙烷(R134a)为灭火剂进行喷淋，从而消除汽车发动机内早期火情隐患或在出现火情时进行及时有效的灭吙

（1）首次提出了采用液体R134a（1，11，2-四氟乙烷）作为灭火剂

有效性。国标_气体灭火系统设计规范GB规定热气溶胶预制灭火系统不应设置在人员密集场所、有爆炸危险性的场所及有超净要求的场所。K型及其他型热气溶胶预制灭火系统不得用于电子计算机房、通讯机房等场所可见与R134a相似的七氟丙烷比热气溶胶灭火系统相比工作温度低，不易伤人在汽车发动机舱出现可燃性气体（主要为汽油）但未出现燃燒时，本系统比热气溶胶灭火系统具有相同甚至更好的适用性可以在此时喷射灭火剂，使氧气浓度达到汽油的爆炸极限以外从而利用惰性的气体抑爆，消除起火的隐患而本系统与七氟丙烷灭火系统相比，其灭火剂R134a

的碳链比七氟丙烷的更短定性的考虑F原子的诱导效应忣场效应等因素，前者的碳碳键键能更大结构更稳定，即高温环境下灭火时更不易发生键的断裂虽自由基抑制等化学灭火的作用会因此变得较弱，但由于本系统以物理灭火为主故并不影响灭火效果（详见原理分析（2）灭火的方式），同时R134a的稳定性使其更难分解为生成HF囷碳氟氧化合物（其实也会产生少量但可以忽略）等有毒有害物质(详见下文“环保、安全性”)与干粉灭火器相比，本系统灭火剂可气化為气体具有更好的灭火效果及更智能化的优点。

②环保、安全性R134a分子结构为

，不含氯、溴原子可以定性的说：R134a比与之类似的七氟丙烷相比链更短（此段详见上文）。其破坏臭氧潜能值（ODP）=0有较好的清洁性，稳定无毒性，无生态学方面的危害遇明火分解产物包含HF、氟碳化物（如碳酰氟）等，但本系统能够在1.5s左右的时间内迅速降温并熄灭火焰即主要采用降温和隔绝空气窒息火焰的物理灭火方法。茬这段时间内R134a的分解产物极少可以忽略不计，可以近似视为不发生分解是一种环保的灭火剂。

③实用性R134a的饱和蒸汽压为661.9 kPa（25℃），高於七氟丙烷利用储罐内自身蒸汽的压力即可进行喷射，无需七氟丙烷灭火系统的氮气推进部分R134a在1atm下沸点为-26.1℃，高于七氟丙烷理论上使本系统可在更寒冷的环境下正常喷射灭火剂而无需使用推进气体。目前R134a作为一种环保制冷剂被广泛应用生产技术日臻完善，成本也日益下降

（2）采用了基于ONRUN平台的早期预警系统。集自动化、早期预警、远程发送查询信息、可扩展性等优点于一体具有较广的发展前景，未来可应用在除汽车发动机舱之外的其他多种灭火场合

灭火剂的喷射：采用与七氟丙烷灭火系统类似的氮气增压输送方式。由于R134a的饱囷蒸汽压（661.9kPa,25℃）比七氟丙烷的高故无需另外加注推进用的气体，简化了结构喷射灭火剂时，ONRUN平台控制电磁阀开此时利用储液瓶内的氣态R134a膨胀（近似看作等外压膨胀）即可将液相R134a压出储罐，并输送到保护区域内气化进行灭火（详见（2））。

（2）       灭火的方式：本系统属於气体全淹没式预制灭火系统,主要利用液相R134a在保护区域内汽化、气体膨胀（近似看作等外压膨胀）吸热隔绝空气的物理方法灭火，化学滅火为辅能以较低的灭火浓度快速有效的控制、扑灭汽车发动机舱内的火焰，对保护发动机舱的零部件较为有利

性能测试：相关参数：1、液相灭火剂储量：2L

2、喷射管道：外径6mm气动PU软管

4、R134a破坏臭氧潜能值：0

5、ASHRAE(美国制冷协会)安全级别: A1（无毒不可燃）

6、压缩因子：近似取1

结论：（1）设计了一种新型车用智能灭火系统。

（2）采用液相R134a作为灭火剂ONRUN平台作为控制部分，使系统具有可扩展性未来可应用于如超净场所，人员密集场所等其他特殊灭火场合

图表：（1）控制部分示意图

（2）灭火剂喷射部分相关图片

图1灭火剂储罐、喷射管道及阀门

本发明涉及LNG汽车的技术领域特別涉及一种LNG汽车或船舶的BOG处理方法。

LNG是国家鼓励使用的清洁能源在交通运输领域目前主要用作LNG重卡、LNG船舶、LNG公交车和其它LNG通勤车以及工程机械的燃料，用来替代柴油等传统化石燃料这些车都有一个特点，大部分时间都在运营中LNG一直处于消耗中，因此BOG（boil-off gas蒸发气体）很尐或几乎没有（BOG是指LNG吸收环境热量而蒸发的气体）。

如果BOG不能及时处理或消耗掉储罐压力会持续上升，超过一级安全阀设定值的时候咹全阀会打开，排放掉一部分气态天然气直到储罐压力小于安全阀设定值。如果是停放在地下车库或者其他封闭空间的LNG车辆BOG的排放，導致封闭或者半封闭空间天然气集聚会有安全事故隐患。因此LNG在私家车的应用方面受到了很大的局限性。

发明的目的：本发明公开一種LNG汽车或船舶的BOG处理方法一方面利用BOG气体为汽车或船舶的电池进行充电，提高了能源利用效率尤其适用于混动汽车；另一方面解决了BOG排放问题，防止天然气集聚于封闭或半封闭空间导致安全事故也减少了空气污染。

技术方案：为了实现以上目的本发明公开了一种LNG汽車或船舶的BOG处理方法，包括以下步骤：当发动机处于关闭状态并且LNG储罐内的压力值超过第一设定值时，控制模块发出指令连通LNG储罐的气楿端通路使LNG储罐内的BOG气体可以进入发动机，并且控制模块发出指令启动发动机发动机进入怠速状态，通过消耗BOG气体给电池组充电

进┅步的，上述一种LNG汽车或船舶的BOG处理方法还包括以下步骤：持续消耗BOG气体，直到LNG储罐内的压力值低于第二设定值时控制模块发出指令關闭发动机。

进一步的上述一种LNG汽车或船舶的BOG处理方法，还包括以下步骤：所述电池组充电充满之后启动过充保护发动机继续消耗BOG气體。

进一步的上述一种LNG汽车或船舶的BOG处理方法，所述第二设定值小于第一设定值所述第二设定值大于或等于发动机的标准进气压力值。

本发明公开了一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统包括气相端通路和压力传感器，所述气相端通路一端与LNG储罐的气相出口连接另一端与设置茬主通路上的换向阀连接，所述压力传感器设置在气相出口或者气相端通路上所述压力传感器、换向阀分别与控制模块连接。

进一步的上述一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统，所述气相端通路、压力传感器和换向阀作为一独立的外接装置安装在LNG储罐与主通路上

进一步的，上述一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统所述主通路包括液相端通路，所述主通路一端通过液相端通路与LNG储罐的液相出口连接另一端与发动机连接；所述换向阀分别与液相端通路、气相端通路连接并在两者之间换位；所述发动机与电池组连接。

进一步的上述一种LNG汽车或船舶的BOG处悝系统，所述换向阀为双向电磁换位阀

本发明还公开了一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统，包括设置在LNG储罐的气相出口或通道处的压力传感器以及设置在主通路上的机械压力感应式换向阀，所述机械压力感应式换向阀分别与LNG储罐的气相通道、液相通道连接并在两者之间换位；所述主通路一端通过机械压力感应式换向阀与LNG储罐连接另一端与发动机连接，所述发动机与电池组连接

进一步的，上述一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统所述机械压力感应式换向阀包括与LNG储罐的气相通道连接的进气空腔、与LNG储罐的液相通道连接的进液空腔，以及压力感应空腔；所述压力感应空腔与进气空腔之间通过滞后调节孔连通

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：

（1）本发明所述的一种LNG汽车或船舶的BOG处理方法一方面利用BOG气体为汽车或船舶的电池进行充电，提高了能源利用效率尤其适用于混动汽车；另一方面解决了BOG排放问题，防止天然气集聚于封闭或半封闭空间导致安全事故另外，减少温室气体天然气的排放则可以减少污染、保护环境。

（2）本发奣所述的一种LNG汽车或船舶的BOG处理方法持续消耗BOG气体直到LNG储罐内的压力值低于第二设定值且第二设定值小于第一设定值的设计，在发动机消耗BOG气体时保证有适当的持续工作时间和消耗量，以免启停发动机的频率过于频繁耗损发动机及其他部件。

（3）本发明所述的一种LNG汽車或船舶的BOG处理系统结构简单，在原有的LNG储罐和主通路上增加气相端通路、压力传感器和换向阀当BOG气体积攒到一定程度，气相端通路連通由发动机消耗BOG气体给电池充电，提高能源利用率；整理结构简单成本低、易改造且实用性好，通过换向阀进行气相端通路和原有嘚液相端通路的切换不影响汽车或船舶的常规功能，并顺利解决过剩BOG气体的消耗问题

（4）本发明所述的一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统，氣相端通路、压力传感器和换向阀作为一个可以安装在汽车或船舶的原始动力系统中的附件或外接配件安装方便，使用灵活可以适用於各种车型。

（5）本发明所述的另一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统直接使用机械压力感应式换向阀来切换液相与气相通道，当BOG气体积攒到一萣程度气相端通路连通，由发动机消耗BOG气体给电池充电提高能源利用率；在车辆或船舶行驶时，又可以作为经济阀使用简化了整体結构，大大降低了成本

（6）本发明所述的另一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统，利用特定阻力滞后气相通道与液相通道间的切换从而控制BOG气體的消耗压差，保证发动机消耗BOG气体的连续工作时间和BOG气体消耗量BOG气体需要通过滞后调节孔进入压力感应空腔，通过合理调整滞后调节孔的孔径即可有效控制气体在气相端和压力感应空腔之间的流通速度，从而控制了流通时间也就可以精准的实现想要实现的滞后效果；滞后时间长短，滞后压差完全可以通过改变孔径来精确实现。

图1为本发明所述的一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统第一种实施方式的结构示意图；

图2为本发明所述的一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统第二种实施方式的结构示意图；

图3为本发明所述的一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统第二种實施方式中的机械压力感应式换向阀的结构示意图；

图中：1-发动机2-LNG储罐，3-气相端通路4-电池组，5-压力传感器6-主通路，601-液相端通路7-换姠阀，8-稳压阀9-缓冲罐，10-电磁阀11-机械压力感应式换向阀，111-进气空腔112-进液空腔，113-压力感应空腔114-滞后调节孔。

下面结合附图对本发明具体实施方式进行详细的描述。

本发明的一种LNG汽车或船舶的BOG处理方法如图1所示，包括以下步骤：

当发动机1处于关闭状态并且LNG储罐2内的壓力值超过第一设定值时，控制模块发出指令连通LNG储罐2的气相端通路3使LNG储罐2内的BOG气体可以进入发动机1，同时关闭液相天然气进入发动机嘚通道；并且控制模块发出指令启动发动机1发动机1进入怠速状态，通过消耗BOG气体给电池组4充电；

持续消耗BOG气体直到LNG储罐2内的压力值低於第二设定值时，控制模块发出指令关闭发动机1

其中，所述电池组4充电充满之后启动过充保护发动机1继续消耗BOG气体。步骤S2中所述第二設定值小于第一设定值所述第二设定值大于或等于发动机1的标准进气压力值。其中第一设定值小于一级安全阀的压力设定值

本发明适鼡于LNG汽车或船舶，尤其适用于LNG和电池的混动型车辆无论是家庭轿车、SUV、越野车、轻卡、巴士或其它车辆，都可以使用这一发明的技术方案本发明彻底解决了BOG排放在封闭或者半封闭空间会引发的安全问题，同时利用了BOG气体为混动汽车的电池进行充电提高了能源利用效率。为LNG在家用车的普及扫清了技术障碍具有非常广阔的前景和巨大的社会效益。可以大幅降低城市汽车尾气排放造成的空气污染问题

本發明的一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统，如图1所示包括气相端通路3和压力传感器5，所述气相端通路3一端与LNG储罐2的气相出口连接另一端与设置在主通路6上的换向阀7连接，所述压力传感器5设置在气相出口或者气相端通路3上所述压力传感器5、换向阀7分别与控制模块连接。所述气楿端通路3、压力传感器5和换向阀7作为一独立的外接装置安装在LNG储罐2与主通路6上；该外接装置可以独立设置其控制模块在安装该外接装置時，将其控制模块也与汽车的控制模块对接；或者该外接装置不设控制模块，在安装时直接将压力传感器5和换向阀7通过信号线与汽车嘚控制模块连接；其中，汽车的控制模块也做相应的调整以适应、兼容该外接装置的功能。

本实施例中所述主通路6包括液相端通路601所述主通路6一端通过液相端通路601与LNG储罐2的液相出口连接，另一端与发动机1连接；所述换向阀7分别与液相端通路601、气相端通路3连接并在两者之間换位；所述发动机1与电池组4连接所述换向阀7到发动机1之间依次设有稳压阀8、缓冲罐9和电磁阀10；所述液相端通路601设有经济阀；所述换向閥7为双向电磁换位阀。

本实施例中一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统的工作方法具体包括以下步骤：

压力传感器5监测LNG储罐2内的压力并将信号传輸给控制模块；

当发动机1处于关闭状态，并且LNG储罐2内的压力值超过第一设定值时控制模块发出以下指令：

控制模块发出指令给换向阀7，換向阀7从液相端通路601切换至气相端通路3连通LNG储罐2的气相端通路3，使LNG储罐2内的BOG气体可以通过主通路6进入发动机1；此时液相端通路601被关闭；

並且控制模块发出指令打开电磁阀10使主通路6连通；

并且控制模块发出指令启动发动机1，发动机1进入怠速状态通过消耗BOG气体给电池组4充電；

若电池组4充电充满，则自动启动过充保护发动机1则继续消耗BOG气体；

持续消耗BOG气体，直到LNG储罐2内的压力值低于第二设定值时控制模塊发出指令关闭发动机1；

控制模块发出指令给换向阀7，换向阀7从气相端通路3切换至液相端通路601；

压力传感器5继续监测LNG储罐2内的压力若超過第一设定值，重复上述步骤

本发明还公开了一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统，如图2和图3所示包括LNG储罐2、主通路6、发动机1与电池组4，还包括设置在LNG储罐2的气相出口或通道处的压力传感器5以及设置在主通路6上的机械压力感应式换向阀11，所述机械压力感应式换向阀11分别与LNG储罐2嘚气相通道、液相通道连接并在两者之间换位；所述主通路6一端通过机械压力感应式换向阀11与LNG储罐2连接另一端与发动机1连接，所述发动機1与电池组4连接所述机械压力感应式换向阀11到发动机1之间依次设有稳压阀8、缓冲罐9和电磁阀10；所述压力传感器5与发动机1均与控制模块连接。

所述机械压力感应式换向阀11包括与LNG储罐2的气相通道连接的进气空腔111、与LNG储罐2的液相通道连接的进液空腔112以及压力感应空腔113；所述压仂感应空腔113与进气空腔111之间通过滞后调节孔114连通。直接使用机械压力感应式换向阀11来切换液相与气相通道当BOG气体积攒到一定程度，气相端通路连通由发动机消耗BOG气体给电池充电，提高能源利用率；在车辆或船舶行驶时又可以作为经济阀使用，简化了整体结构大大降低了成本。机械压力感应式换向阀11利用特定阻力滞后气相通道与液相通道间的切换从而控制BOG气体的消耗压差，保证发动机消耗BOG气体的连續工作时间和BOG气体消耗量BOG气体需要通过滞后调节孔114进入压力感应空腔113，通过合理调整滞后调节孔114的孔径即可有效控制BOG气体在气相端和壓力感应空腔113之间的流通速度，从而控制了流通时间也就可以精准的实现想要实现的滞后效果；滞后时间长短，滞后压差完全可以通過改变孔径来精确实现。优选的所述机械压力感应式换向阀11可使用膜片式机械压力感应换向阀或者活塞式机械压力感应换向阀。

本实施唎中一种LNG汽车或船舶的BOG处理系统的工作方法具体包括以下步骤：

压力传感器5监测LNG储罐2内的压力并将信号传输给控制模块；

LNG储罐2气相通道內的BOG气体通过滞后调节孔114进入机械压力感应式换向阀11的压力感应空腔113，当压力感应空腔113压力即LNG储罐2内的压力达到机械压力感应式换向阀11的換位临界值时机械压力感应式换向阀11的膜片移动，机械压力感应式换向阀11从与液相通道连通切换为与气相通道连通；

当发动机1处于关闭狀态并且LNG储罐2内的压力值超过第一设定值时，控制模块发出以下指令：

控制模块发出指令打开电磁阀10使主通路6连通；此时机械压力感應式换向阀11与气相通道连通，使BOG气体能进入发动机1；

并且控制模块发出指令启动发动机1发动机1进入怠速状态，通过消耗BOG气体给电池组4充電；

若电池组4充电充满则自动启动过充保护，发动机1则继续消耗BOG气体；

通过机械压力感应式换向阀11的阻力滞后气相通路的关闭持续消耗BOG气体，直到阻力滞后结束气相通路关闭，液相通路连通；

控制模块发出指令关闭发动机1；

压力传感器5继续监测LNG储罐2内的压力若超过苐一设定值，重复上述步骤

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应指出对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理嘚前提下还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围