液化燃料动力系统和用于操作该液化燃料动力系统的方法

摘要

本发明公开一种液化燃料动力系统，包括发动机以及用于向发动机供应气态燃料的燃料供应系统。该燃料供应系统包括：汽化装置，被配置为将液态燃料汽化为气态燃料以供应给发动机，以及加热装置，其通过一冷却液循环系统与所述汽化装置耦合，以向所述汽化装置提供将液化燃料汽化成气态燃料的热量。此外，本发明还提供了一种操作该液化燃料动力系统的方法。根据本发明，可以在冷车起动前起燃加热装置，以对汽化装置进行预加热，从而在冷车起动时能够提供足够的气态燃料，进而改善发动机的起动性能和排放性能，提高发动机的环境适应性。

说明书

技术领域

本发明涉及气体燃料内燃机的技术领域，更特别地涉及液化燃 料动力系统和用于操作该液化燃料动力系统的方法。

背景技术

随着我国经济的迅速发展和车辆保有量的迅速增长，我国在能 源发展方面正面临着诸多严峻考验，诸如汽车能源需求增大、国家 能源安全形势紧迫，环境保护要求严格等。因此，发展清洁的代用 燃料，控制车辆有害物质排放，已成为车辆发展战略中一项十分重 要而紧迫的任务。

液化燃料发动机，诸如液化天然气(LNG)发动机，以液化燃 料来为车辆提供动力，其具有排放低、续航里程长等众多优点。因 此，诸如LNG发动机的液化燃料发动机的应用是当前的一种发展趋 势。液化燃料发动机使用的这种液化燃料通常以低温液体形式储存， 并通过汽化装置将液体形式的燃料转换成气体形式提供给发动机。

在我国一些地区，装有LNG发动机的车辆目前已经开始投入实 际使用，但是LNG发动机在实际应用中还是面临着一些问题。在我 国的北方地区，冬季温度通常特别低，有时甚至达到零下30至零下 40度。普通LNG罐通在开始使用时或者在较高温度下能够正常流出 液体燃料，而在温度较低时或者使用了一段时间后，液体燃料的流 量就会变小，低于一定的温度时甚至不能流出液体燃料。因此这会 造成LNG发动机起动困难。目前在市场上也可以获得能够在较低温 下正常流出LNG的LNG罐，然而这种LNG罐需要使用特殊的材料 制造，其制造成本非常高。

另外，使LNG汽化需要大量的热量。在冷车起动时，可能由于 环境温度过低无法提供足够的热量用于汽化，从而引起汽化不良。 这继而会造成对LNG发动机的供气不足，导致LNG发动机起动困 难。

此外，在对LNG发动机供气不足的情况下，还会引起燃烧不充 分，从而进一步导致排放恶化。

发明内容

有鉴于此，本发明公开了一种改进的技术方案，用于解决或者 至少部分上缓解上述在现有技术中出现的问题。

根据本发明的第一方面，提供了一种液化燃料动力系统。该液 化燃料动力系统可以包括发动机以及用于向发动机供应气态燃料的 燃料供应系统。其中该燃料供应系统可以包括：汽化装置，被配置 为将液态燃料汽化为气态燃料以供应给发动机，以及加热装置，其 通过一冷却液循环系统与所述汽化装置耦合，以向所述汽化装置提 供将液化燃料汽化成气态燃料的热量。

根据本发明的第一方面的一个实施方式，该汽化装置还通过另 一冷却液循环系统与发动机耦合，以利用来自发动机冷却液的热量 将液化燃料汽化成气态燃料。

根据本发明的第一方面的另一实施方式，该加热装置被配置为 至少在发动机起动前向汽化装置提供将液化燃料汽化成气态燃料的 热量。

根据本发明的第一方面的再一实施方式，该燃料供应系统还包 括：储存液态燃料的储液装置，其经由第一管路与所述汽化装置耦 合，以向所述汽化装置供应液化燃料；以及储存气态燃料的储气装 置，其经由第二管路与汽化装置耦合以接收汽化得到的气态燃料， 以及经由第三管路与发动机燃料入口相连以向发动机提供气态燃 料。在该实施方式中，该储气装置还经由第四管路与加热装置耦合， 以向加热装置提供加热冷却液的气态燃料。此外该加热装置利用所 述储气装置中余留的气态燃料起燃。

根据本发明的第一方面的又一实施方式，该燃料供应系统还包 括位于冷却液循环系统中的第一温度传感器，用于感测冷却液循环 系统中液体的温度，其中发动机被配置为在感测的温度超过起动阈 值时起动。

根据本发明的第一方面的另一实施方式，该燃料供应系统还包 括配置用于对加热装置的操作进行定时的第一定时器，发动机被配 置为响应于该第一定时器超时而起动。

根据本发明的第一方面的再一实施方式，该液化燃料动力系统 还可以包括：位于所述另一冷却液循环系统中的第二温度传感器， 用于感测前述另一冷却液循环系统中的冷却液温度，其中加热装置 被配置在第二温度传感器所感测的温度超过设定阈值时停止对汽化 装置提供热量。

根据本发明的第一方面的又一实施方式，该液化燃料动力系统 还可以包括：配置为对加热装置的操作进行定时的第二定时器，其 中加热装置被配置为响应于第二定时器超时而停止对汽化装置提供 热量。

根据本发明的第一方面的另一实施方式，该液化燃料动力系统 还可以包括：增压装置，配置用于增加储液装置的内部压力。该增 压装置是自增压装置，例如是空浴式汽化器。

根据本发明的第一方面的再一实施方式，该液化燃料动力系统 还可以包括：引导装置，配置用于将加热装置排放出的热气体引导 至自增压装置处。

根据本发明的第一方面的又一实施方式，加热装置还与车辆的 后处理系统耦合，以将加热装置排放出的热气体引入所述后处理系 统中进行处理。

根据本发明的第一方面的再一实施方式，该液化燃料动力系统 还可以包括暖风换热装置，其与加热装置中的冷却液连通，以通过 与加热装置冷却液的热交换来提供暖风。

根据本发明的第一方面的再一实施方式，该液化燃料动力系统还 包括设置在所述冷却液循环系统中的一个或者多个泵浦装置。

根据本发明的第二方面，提供了一种操作液化燃料动力系统的 方法。该方法可以包括：利用该系统中余留的气态燃料来起燃加热 装置；利用加热装置来对用于将液化燃料汽化成气态燃料的汽化装 置进行预加热；以及在起动发动机后，通过来自发动机冷却液的热 量来加热汽化装置。

根据本发明的第二方面的一个实施方式，所述发动机可以在满 足以下条件任何之一时起动：用于预加热汽化装置的加热装置冷却液 的温度达到起动阈值；以及预加热已经执行了设定的第一时间段。

根据本发明的第二方面的另一实施方式，该方法还可以包括在 满足以下条件任何之一时停止对汽化装置的预加热：用于加热所述汽 化装置的发动机冷却液的温度达到停止阈值；以及预加热已经执行 了设定的第二时间段。

根据本发明的第二方面的再一实施方式，该方法还可以包括以 下其中任何一项或者多项：将所述加热装置排放出的热气体引导至 用于储存液化燃料的储液装置的自增压装置处，以便通过热交换增 加该储液装置的内部压力；将加热装置排放出的热气体引入后处理 系统中进行处理；以及通过加热装置为用于提供暖风的暖风换热装 置提供热量。

根据本发明的第二方面的再一实施方式，该自增压装置是空浴 式汽化器。

根据本发明的第三方面，还提供了一种车辆系统，包括根据上 述第一方面中任一实施方式的液化燃料动力系统。

根据本发明的技术方案，采用加热装置和发动机联合工作的技 术，在LNG发动机起动前利用加热装置对汽化装置进行预加热，而 在LNG发动机的正常操作期间可以由发动机来提供执行汽化所需的 热量。因而，在LNG发动机冷车起动时为LNG汽化装置提供足够 的热量，为发动机提供压力、温度稳定的天然气。同时，根据优选 的实施方式，还能够促进液化燃料从储罐内的流出。因而，根据本 发明，能够在冷车起动时为发动机提供足够的气体燃料，从而改善 发动机的起动性能和排放性能，提高LNG发动机的环境适应性。

附图说明

通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本发明的上 述以及其他特征将更加明显。在本发明附图中，相同的标号表示相 同或相似的部件，其中：

图1示出了现有技术中的液化燃料动力系统。

图2示出了根据本发明的一个实施方式的液化燃料动力系统的 示意图。

图3示出了可以在本发明的一个实施方式中使用的加热装置的 示意图。

图4示出了可以在本发明的一个实施方式中使用的液化燃料供 应系统的示意图。

图5示出了根据本发明的一个实施方式用于操作该液化燃料动 力系统的方法的流程图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图通过实施方式对本发明提供的液化燃料 动力系统和用于操作液化燃料动力系统的方法进行详细的描述。应 该理解，下述实施方式仅仅是示例性的，而非限制性的。

首先，将参考图1来描述现有技术中的液化燃料动力系统。图1 示出了根据现有技术的液化燃料动力系统100的示意图。

如图1所示，该液化燃料动力系统100可以包括燃料供应系统 101(图中以虚线框示出)和发动机102，其中燃料供应系统101经 由冷却液循环系统103(图中以虚线框示出)与发动机102耦合。该 燃料供应系统101为发动机102提供气态燃料。发动机102诸如是 LNG发动机，用于通过燃烧气态燃料来为车辆提供动力。该冷却液 循环系统103是由发动机侧换热器、燃料供应系统侧换热器、从发 动机102到燃料供应系统101的冷却液管路以及从燃料供应系统101 到发动机102的冷却液管路组成的冷却液回路。在发动机侧换热器 中被加热的冷却液经由冷却液管路传送给燃料供应系统侧换热器， 以便为燃料供应系统提供生成气态燃料所需的热量。冷却液经过燃 料供应系统侧换热器后进一步经过管路返回到发动机侧换热器以便 被重新加热。

该燃料供应系统101可以包括储液装置1011、汽化装置1012和 储气装置1013。储液装置1013是例如LNG罐的储液罐，其中储存 有液化燃料。储液装置1011通过第一管路1014向汽化装置1012提 供液化燃料。该储液装置1011可以重新填充液化燃料。汽化装置 1012例如可以是水浴式汽化器，其经由第一管路1014接收来自储液 装置1011的液化燃料，并通过与经由冷却液循环系统103来自发动 机102的冷却液的热交换吸收热量，使液化燃料汽化成气态燃料。 例如将LNG转换成压缩天然气(CNG)。汽化装置1012汽化后的 气态燃料通过连接在汽化装置1012和储气装置1013之间的第二管 路1015进入储气装置1013中。储气装置1013中的气态燃料通过储 气装置1013与发动机102之间的第三管路1016被供应到发动机102 的燃料入口。该发动机102例如是LNG发动机，其利用汽化得到的 气态燃料(例如NG)进行燃烧产生动力，从而驱动车轮转动。

在发动机102工作过程，燃烧会产生大量的热，用于冷却发动 机102的冷却液的温度相对于环境温度而言也是很高的。该高温冷 却液可以通过冷却液循环系统103提供给汽化装置1012，用以对汽 化装置1012中的液化燃料进行加热，从而为其提供汽化所需的热量。 发动机102燃烧的废气例如进入后处理系统中进行进一步处理。

该系统100还可以进一步包括位于冷却液循环系统103的管路 上的换热量控制器1017，其根据冷却液的温度控制冷却液的流量， 从而控制提供给汽化装置的热量以由此控制汽化产生的气态燃料的 温度，进而防止发动机的进气温度过高而导致发动机爆燃。此外， 图1所示的液化燃料动力系统100还可以包括中冷器104，其用于将 进入发动机102气态燃料的温度降低至适合的温度。

然而，如前文所述，根据该现有技术的液化燃料动力系统100， 在冷车起动时，尤其是环境温度较低的情况下，会造成储液罐内的 压力较低，从而使得液体燃料的流出困难。另外，汽化所需的热量 也会出现供应不足的情况，导致LNG的燃料供应不足。因此，存在 LNG起动性能不良、环境适应性差、排放不良等问题。

本发明人一直致力于对上述问题的研究。在实际应用中，发明 人注意到，每次停止发动机操作后，通常用于存储气态燃料的储气 罐6中会留存一些气态燃料。这些气体燃料通常会在下一次起动时 提供给LNG发动机由其使用。

本发明人在注意到该情况后，针对现有技术中的问题，提出了 一种全新的解决方案。根据该解决方案，为液化燃料动力系统提供 一个用于对汽化装置进行预加热的加热装置，并将这些余留的气态 燃料引入到加热装置中，作为用于起燃加热装置的燃料。为此，本 发明提供了一种改进的液化燃料动力系统。

在下文中，将首先参考图2来描述根据本发明实施例的液化燃 料动力系统。图2示出了根据本发明的一个实施方式的液化燃料动 力系统200的示意图。

如图2所示，本发明的液化燃料动力系统200与现有技术的液 化燃料动力系统100类似，也包括燃料供应系统201(由虚线框示 出)、发动机202和冷却液循环系统203(以虚线框示出)。该燃料 供应系统201可以包括储液装置2011、汽化装置2012和储气装置 2013，连接储液装置2011与汽化装置2012的第一管路2014、连接 汽化装置2012与储气装置2013的第二管路2015，以及连接储气装 置2013和发动机202的第三管路2016。该系统还包括位于冷却液循 环系统203的管路上的换热量控制器2017，这些部件均与图1的相 应元件类似，在此不做详细描述。

根据本发明的实施方式，该燃料供应系统201还可以包括加热 装置2018，该加热装置例如是燃气加热器，其通过第四管路2019 与储气装置2013相连通。在初始时，加热装置2018将利用储气装 置2013中的余留气态燃料起燃。

该燃料供应系统201进一步包括另一冷却液循环系统2020，其 包括加热装置侧换热器、汽化装置侧换热器、从加热装置2018到汽 化装置2012的液体管路以及从汽化装置2012到加热装置2018的液 体管路组成的冷却液回路。由该加热装置2018加热的液体经由该另 一冷却液循环系统2020提供给汽化装置2012，以在汽化装置2012 中对液态燃料进行预加热。从汽化装置2010中流出的冷却液进一步 通过管路返回到加热装置侧换热器，从而形成循环回路。在该另一 冷却液循环系统2020中可以包括一个或者多个泵浦装置2021，用于 促进循环系统内部冷却液的循环流动。

根据本发明的实施方式，在发动机202冷车起动前，首先将储 气装置2013内余留的气态燃料引导至加热装置2018中，而不是如 现有技术那样提供发动机202。加热装置2018利用这些余留气态燃 料起燃，并在燃烧室内开始燃烧，燃烧过程产生的热量通过热交换 传递给冷却液。该高温冷却液在该另一冷却液循环系统2020中循环 至汽化装置2012处，以通过汽化装置2012中的换热器将汽化装置 2012中的液化燃料进行加热汽化。汽化得到的气态燃料(例如CNG) 进一步为加热装置2018的燃烧提供燃料，从而使得加热装置2018 能够持续燃烧，并为汽化装置2012的汽化持续提供热量。

在对汽化装置2012预加热到一定程度后，例如在汽化的气量基 本满足起动LNG发动机的要求后，可以起动发动机202。

在本发明的一个实施方式中，可以包括位于该另一冷却液循环 系统2020中的一个温度传感器，该温度传感器可以设置在该另一冷 却液循环系统2020中任何适当的位置，用于来感测该另一冷却液循 环系统2020中的冷却液温度，特别是从汽化装置2012返回到加热 装置2018的冷却液温度。特别地，该温度传感器可以设置从汽化装 置2012至加热装置2018的冷却液管路上，也可以设置在汽化装置 2012的冷却液出口处或加热装置2018的冷却液入口处。当感测的水 温达到设定的起动温度阈值时，起动发动机。

在根据本发明的另一实施方式中，可以包括定时器，用于对加 热装置2018的操作进行计时，该定时器的超时时间被设定为用于起 动发动机202的起动时间段。当该定时器超时时，即，加热装置2018 操作了设定的起动时间段时，起动发动机。

在发动机202起动后，储气装置2013中的一部分气态燃料将提 供至发动机202中进行燃烧。用于冷却发动机的冷却液可以如现有 技术那样提供至汽化装置2012处，从而与加热装置2018一起对汽 化装置2012进行加热，进一步促进液化燃料的汽化。

进一步地，在仅依靠发动机就能够为汽化装置2012提供足够的 热量后，出于节约能源和安全的考虑，可以停止加热装置2018对汽 化装置2012的预加热操作，即使加热装置停止对汽化装置提供热量。 在根据本发明的一个实施方式中，可以包括另一温度传感器，该另 一温度传感器可以设置在冷却液循环系统2017中的任合适当的位 置，用以感测该冷却液循环系统2017中的冷却液温度，特别是从汽 化装置2012返回到发动机侧的冷却液温度。特别地，该温度传感器 可以设置从汽化装置2012到发动机202的管路上，也可以设置在发 动机202的冷却液入口处，或者设置在汽化装置2012的冷却液出口 处。当测得的发动机冷却液的温度达到设定的停止温度阈值时，可 以停止加热装置8对汽化装置2的预加热操作。例如，可以关闭加 热装置2018并使电动泵浦装置2021停止工作。

根据本发明的一个实施方式，也可以在加热装置2018执行预加 热操作设定的时间段后，停止加热装置2018对汽化装置2012的预 加热操作。例如，可以包括用于对预加热操作进行计时的另一定时 器，该定时器的超时时间被设定为停止预加热的停止时间段。在该 定时器超时时，可以停止加热装置2018对汽化装置2012的预加热 操作。

根据本发明的一个实施方式，储液装置2011还可以配备有增压 装置2022，例如是空浴式汽化器，配置用于通过热交换来增加存储 液化燃料的储液装置2011的内部压力，从而促使液化燃料从储液罐 2011内流出。该增压装置与储液罐流体连通，且可以吸收环境热量 以使流经该增压装置的液态燃料的温度升高、体积膨胀，从而使得 罐内压力增加。然而，在环境温度极低时，可能无法通过正常热交 换来增加储液罐内部压力。

针对这一问题，本发明人考虑到在加热装置2018燃烧过程中， 会产生大量的废气，该废气是高温气体。废气通常可以通过连接在 加热装置与车辆的后处理系统之间的管道装置(图中未示出)而提 供至后处理系统中，进行进一步处理，以提高排放性能。基于上述 情况，本发明人设想到可以采用引导装置，例如导流管等，将加热 装置排放出的至少一部分气体引导至增压装置2022处，从而增加自 增压装置附近的环境温度，促进其在低温环境下的自增压作用。

另外，可以根据储液装置2011内的内部条件，诸如压力、温度、 液位等条件，来自动调节增压装置2022，以将储液装置2011的内部 压力维持在适当水平。

在上文中描述的是，通过关闭加热装置和水泵来停止对汽化装 置的预加热。但是本发明并不局限于此。

在本发明的一个实施方式中，可以将经由加热装置2018加热的 冷却液引导至需要加热的任何其他部件处，诸如用于汽车挡风玻璃 除雾、车内取暖等。例如，在本发明的一个实施方式中，还可以包 括暖风换热装置，其能与所述加热装置2018流体连通，并与加热装 置冷却液进行热交换，从而提供暖风。

本领域技术人员可以理解，上述的起动阈值、起动时间段、停 止阈值和停止时间段可以根据经验确定，或通过反复试验来确定。

需要说明的是，上述停止预加热操作的停止阈值通常高于起动 发动机的起动阈值，并且停止预加热的时间段通常高于起动发动机 的时间段。然而根据本发明，也可以在起动发动机的同时停止加热 装置对汽化装置的预加热。通常，在起动发动机后一段时间停止预 加热是优选的，这是因为可以在发动机尚不能独自为汽化装置提供 正常操作所需的热量之时，还可以通过加热装置继续对汽化装置提 供气化所需的热量，这样可以进一步提高起动性能和排放性能。

在停止对汽化装置2012的预加热后，进入正常操作过程，其中 发动机正常运转，并仅利用发动机202的冷却液为LNG的汽化提供 热量。在正常操作模式中，可以利用换热量控制器2017根据发动机 冷却液的温度来控制冷却液的流量，从而控制提供给汽化装置的热 量以由此控制汽化产生的气态燃料的温度，进而防止由于进气温度 太高导致天然气发动机爆燃。另外，储气装置2013的燃气出口压力 和温度位置应维持在一定范围内，以防止发动机严重喘振或丢火。 以上措施可以使气源温度压力稳定，保证发动机工作状态稳定。

需要说明的是，图2中示出了后处理系统等，这只是出于清楚 描述的目的。事实上，本发明的液化燃料动力系统可以不包括后处 理系统等。

另外，虽然在上述图2的实施例中，由储液装置2013中的剩余 气态燃料为加热装置2018提供燃料，但本领域技术人员应该理解， 能够给加热装置2018提供燃料源的其他实施方式也是可行的。

另外，虽然在上述图2的实施例中，描述了在发动机起动后停 止加热装置2018的操作而仅由来自发动机的冷却液为加热装置 2012提供将液态燃料汽化为气态燃料的热量，但本领域技术人员应 该理解，也可以在发动机起动后，仍然仅由加热装置2018为汽化装 置提供热量，或者两者同时为汽化装置2012提供热量。这取决于具 体的设计选择。

此外，图3和图4分别示出了可以在本发明中使用的加热装置 和燃料供应系统的例子。在下文中，将参考图3和图4来进一步介 绍加热装置和燃料供应系统。

如图3所示，示出了可以在本发明中采用的加热装置300的一 个实施例。该加热装置例如是燃气加热器，其根据燃烧换热原理， 通过燃烧气体燃料来加热冷却液循环系统内的冷却液介质，并依靠 冷却液介质的循环流动来达到对其他装置加热的目的。作为例子， 该燃气加热器300主要包括外部护罩301、气路接头302、废气口303、 燃烧室304、后燃烧室305、热交换器306、加热器出水口307、喷 气嘴308、水泵309、加热器进水口310、风扇311以及空气入口312。

经由第四管道2019(如图2所示)来自储气装置2013的余留气 态燃料通过气路接头302到达喷气嘴308，助燃空气通过空气入口 312并在风扇311的辅助下进入燃烧室304。在点火后，到达喷气嘴 的气态燃料在助燃空气的作用下开始燃烧，形成火焰。燃烧后形成 的废气进入后燃烧室305，其与布置在后燃烧室305周围的热交换器 进行热交换，将热量传递给热交换器306内部的冷却液。燃烧后的 废气最终经过废气口303排出。

该加热装置的出水口307经由从加热装置到汽化装置的冷却液 管路连接到汽化装置2012，以及进水口310经由从汽化装置到加热 装置的冷却液管路连接到汽化装置2012。加热后的冷却液经过加热 器出水口307循环到汽化装置2012处，对汽化装置2012进行加热。 随后，经过汽化装置2012后的冷却液在加热器进水口310再次回到 加热器内部，并被再次加热。如此循环往复，实现了对汽化装置2012 的持续加热。在汽化装置2012与该加热装置2018的入水口310之 间，还可以设置作为泵浦装置的水泵309，用于促进加热装置8的冷 却液的循环流动。

通常，在该加热装置的开机操作中，首先起动水泵309使冷却 液开始循环流动。随后，在经过诸如负载检测、元件故障检测等各 种检测后，使加热器开始工作，对加热器点火。在点火成功后，加 热器进入正常操作状态。控制器将根据加热器入口处的水温传感器 来控制循环系统内部的冷却液介质温度，使提供给汽化装置的水温 保持恒定。保持水温恒定的过程可以是自动控制的过程，在水温达 到设定温度上限值时，灭火并停止燃烧，而当水温到设定温度下限 值时，重新点火并进行燃烧。另外，也可以使燃气加热器支持手动 控制，即可以根据需要随时开启或者关闭加热器。另一方面，在加 热器的关机操作中，通常首先关闭加热器，最后停止水泵。

此外，图4还示出了可以在本发明中使用的燃料供应系统的例 子。如图4所示，该系统包括罐体401、抽空塞Va、主安全阀S1、 副安全阀S2、放空阀V1、进液止回阀V2、手动截止阀V3、过流阀 V4、节约阀V5、平衡阀V6、稳压阀V7、手动自增压截止阀V8、 自增压调节阀V9、充液接头/加气面板C2、压力表Pg、液位计Lg、 自增压装置Pr2、水浴式汽化器Pr1以及稳压罐。

其中，罐体401用于储存液化的气体燃料，例如LNG。可以通 过充液接口/加气面板C2由加气机向罐体填充LNG，并通过进液止 回阀V2来控制燃料使其进入罐体内部。供应系统还包括放空阀V1， 用于气罐压力的释放。

罐内的液化燃料可以经过平衡阀V6提供到汽化器Pr1，该汽化 器Pr1是在前文提及的汽化装置，例如是水浴式汽化器。冷却液通 过循环水入口进入汽化器，并与汽化器进行热交换，从而液化燃料 汽化被为气态燃料，例如LNG被转换成CNG。冷却液经过循环水出 口排出。

优选地，为了防止外围供气系统破坏引起燃料的大量外泄，可 以在汽化装置Pr1与平衡阀6之间设置手动截止阀V3和过流截止阀 V4。汽化得到的CNG存储在稳压罐(对应于前文中的储气罐)中， 用于维持发动机的用气需求。在汽化装置Pr1与稳压罐之间还可以 设置稳压阀V7，用于控制进入发动机的气量。

该系统设置有压力表Pg用于显示气瓶内压力，设置有液位计 Lg，其例如通过电容式液位计来根据隔板电容的大小来得到罐内液 体的液位。抽空塞Va用于在内部超高压时提供对罐外壳的保护。在 内胆发生泄漏的情况下，将导致夹套内压力超高，在夹层压力到达 预定值时，例如0.1至0.2MPa时，抽空塞将自动打开进行泄压。

主安全阀S1和副安全阀S2用于以泄压方式保护罐。在安全方 面，该气瓶的内胆设计有两级安全阀在超压时起到保护作用。在超 压情况下首先打开主安全阀，其开启压力为1.75MPa(253psi)，副 安全阀的开启压力为2.41MPa(350psi)。在主安全阀失灵或发生故 障时，副安全阀工作。这样确保气瓶的使用安全。

节约阀V5可以用于调节罐内的压力，当瓶内压力高于节约阀 V5设定压力时，瓶内的气相(即气态天然气)通过节约阀供往发动 机，从而降低气瓶内压力。

另外，需要特别说明的是，该供气系统包括自增压装置。其包 括手动自增压截止阀V8、自增压调节阀V9、用作自增压器的空浴 式汽化器Pr2。罐内的液化燃料通过手动自增压截止阀(V8)和自增 压调节阀流入空浴式汽化器Pr2，液化燃料在汽化器内吸热膨胀，压 力升高后再进入罐体内部，所吸收的热量用作从罐体向外供液的汽 化潜热，以使气瓶内的压力保持在一个较高的水平，这样就可以使 供气更为顺畅。自增压管路中设置的自增压节流阀(V9)用以控制 自增压调节水平。该增压调节水平可以手动控制，也可以基于环境 条件，诸如罐内状况等来执行自动控制，以便实现更加有效的增压。

需要说明的是，上面参考图3和图4对加热装置和燃料供应系 统的描述只是出于示例性的目的，本发明并不局限于此。根据实际 应用可以对该结构进行改变、替换和添加，或者可以采用其他任何 适当的结构。

根据本发明，加热装置与发动机装置都是利用同一种液化燃料 汽化得到的气态燃料进行工作，因此克服了如果使用不同燃料将会 带来的结构复杂问题。

另外，通过本发明的实施方式，可以在冷车起动之前利用系统 中余留的气态燃料起燃加热装置，并通过该加热装置对汽化装置进 行预加热，从而促进液化燃料的汽化，汽化得到的气态燃料又可以 进一步为加热装置提供充足燃料。在加热装置能够提供较为充足的 气态燃料时，例如在满足如上所述的发动机起动条件时，可以起动 发动机，进一步由发动机的冷却液为汽化装置进行加热。在仅通过 发动机足以为汽化装置提供热量后，则停止加热装置对汽化装置的 预加热。例如可以关闭水泵和加热装置，或者将循环系统的冷却液 引导到其他需要加热的位置，例如引导至暖风机，以便用于车辆内 部取热或者车辆挡风玻璃除霜。

另外，由于存储液化燃料的储液罐可以通过具有良好导热性的 管路(诸如金属管路)与汽化装置相连接，所以汽化装置从加热装 置和/或发动机得到的一部分热量也可以通过该管路传递到该储液 罐，从而使得储液罐内部的压力增高，促进液化燃料从储液罐内的 流出。而且，在汽化良好的情况下，也减轻了排放不良的问题。

此外，本发明还提供了一种用于操作该液化燃料动力系统的方 法。下面将参考图5来进行详细描述。

首先在步骤S501，利用系统中余留的气态可燃气体来起燃加热 装置。

如上所述，每次车辆停止后，在储气罐6中会余留一些气态燃 料。之前发动机运转后余留在储气罐6中的气态燃料可以通过连接 在储气罐6和加热装置8的气路接头之间的供气管路(图2所示的 第四管路2019)提供至加热装置。加热器点火，气态燃料在助燃空 气的辅助下开始燃烧。

接着，在步骤S502，利用加热装置对汽化装置进行预加热。

在起燃加热装置后，加热器循环系统中诸如水的冷却液被加热， 加热后的冷却液在循环系统中被引导至汽化装置处，通过与汽化装 置进行热交换为汽化装置提供热量，从而促进汽化装置对液化燃料 的汽化。另一方面，液化燃料汽化得到的气态天然气又进一步为加 热装置在其燃烧室内的燃烧提供了燃料。因此，加热装置可以持续 对汽化装置进行预加热。

接着，在步骤S503，在起动车辆的发动机后，通过来自发动机 冷却液的热量来加热汽化装置。

在将汽化装置预加热至基本能够为发动机的起动提供燃料时， 可以起动发动机。例如，可以在用以预加热汽化装置的加热装置冷 却液的温度达到起动阈值时，或者在已经执行预加热一预定时间段 后，起动发动机。具体的起动温度阈值和时间段可以通过反复试验 来确定，或者根据经验来确定。

发动机起动后，会产生较大的热量，用于冷却发动机的冷却液 温度通常很高，该高温冷却液可以进一步对汽化装置进行加热，以 便为汽化装置提供气化所需的热量。

另外，在发动机正常工作期间，产生的热量将非常高，应该足 以为汽化装置加热，因此为了不引起能源的浪费，并且从安全角度 考虑，可以在适当的时候停止加热器对汽化装置的预加热。因此， 在根据本发明的一个实施方式中，在用于加热汽化装置的发动机冷 却液的温度达到停止阈值时，停止加热装置对汽化装置的预加热。 在根据本发明的另一实施方式中，在预加热执行了另一设定的时间 段后，停止该预加热。另外，也可以在起动发动机预定的时间段后 停止加热装置对汽化装置的预加热。该停止温度阈值和时间段同样 可以通过反复试验来确定，或者根据经验来确定

可以通过关闭加热装置来停止对汽化装置的预加热，也可以将 冷却液引导至其他需要加热的任何部件处，诸如用于汽车挡风玻璃 除雾、车内取暖等。

另外，在加热装置燃烧的过程中，会有大量废气排出，这些废 气通常温度也比较高。在根据本发明的一个实施方式中，将车辆加 热装置排放出的热气体引导至用于储存液化燃料的储存装置的自增 压装置处，以便通过热交换增加储存装置的内部压力。该自增压装 置例如是空浴式汽化器。这样，可以有效地利用加热装置的废热， 使得在温度较低的情况下储液罐的压力也足够高，从而能够在低温 顺利地流出液化燃料。在根据本发明的另一实施方式中，将冷却液 引导至用以提供暖风的暖风换热装置处，用以通过加热装置为暖风 换热装置提供热量。

此外，加热装置排放出来的废气可能存在有有害物质，因此可 以将所述车辆加热装置排放出的热气体引入后处理系统中，以便进 行进一步的处理。

需要说明的是，在上文中以LNG作为液化燃料的例子对本发明 进行了描述。然而，本发明并不限于此，而是可以适用于采用现有 的或者将来出现的其他液化燃料的发动机。

需要说明的是，在上文中出于说明的目的，结合图3给出的具 体车辆加热器和图4给出的燃料供应系统对本发明的加热装置和燃 料供应系统进行了描述，然而本发明并不局限于此，根据本发明的 公开，本领域技术人员可以对其进行各种改变、变形和替换。

本发明可以应用于诸如公交车、卡车、巴士等采用液态燃料的 各种车辆，并且还可以应用于利用液态燃料的移动机械、船舶等。 此外，也可以应用于任何适合于使用本发明的设备中。

另外，在上文中，以水作为冷却介质的具体实例进行了描述， 然而本发明并不局限于此，实际上本发明还可以采用添加有例如防 冻剂等适合物质的任何适当的冷却液。

虽然已经参考目前考虑到的实施方式描述了本发明，但是应该 理解本发明不限于所公开的实施方式。相反，本发明旨在涵盖所附 权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。以下权利 要求的范围符合最广泛解释，以便包含所有这样的修改及等同结构 和功能。