CN113022264B - 液化天然气重卡冷能利用系统和控制方法 - Google Patents

液化天然气重卡冷能利用系统和控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了液化天然气重卡冷能利用系统和控制方法,该系统包括LNG气瓶、主汽化器、副汽化器、空调散热器、发动机、电子控制单元和若干信息采集设备；LNG气瓶的出液口依次连接主汽化器、副汽化器和发动机；发动机和空调散热器之间设置水路循环系统；发动机和LNG气瓶之间设置燃料管路系统；燃料管路系统设置第一信息采集设备；水路循环系统设置第二信息采集设备；电子控制单元通过控制压力调节装置的通断，控制燃料管路的流通走向；通过控制水路开关的通断，控制水路的流通走向。基于该系统，还提出了液化天然气重卡冷能控制方法。本发明控制系统水路及燃料管路的走向，实现取消空调压缩机组件为驾驶室制冷，达到节能降耗的目的。

Description

液化天然气重卡冷能利用系统和控制方法
技术领域
本发明属于液化天然气重卡冷能利用领域，特别涉及液化天然气重卡冷能利用系统和控制方法。
背景技术
液化天然气由低温汽化为常温气体，在汽化过程中释放大量的冷能，通常情况下这些冷能没有被充分的利用，并且液化天然气重卡发动机面临巨大的散热量要求，尤其夏季空调冷凝器的使用更是引发冷却模块散热能力下降的一个因素。
在现有技术中液化天然气重卡冷能无回收装置，大量冷能被废弃，而且液化天然气重卡夏季空调冷凝器的使用更是引起冷却模块散热能力下降。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了液化天然气重卡冷能利用系统和控制方法，利用LNG冷能为驾驶室进行制冷，取消了压缩机及空调组件，降低了车辆的成本，提高了冷却系统的散热效率。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
液化天然气重卡冷能利用系统，包括LNG气瓶1、主汽化器2、副汽化器3、空调散热器8、发动机11、电子控制单元19和若干信息采集设备；
所述LNG气瓶1的出液口依次连接主汽化器2、副汽化器3和发动机11；所述发动机11和空调散热器8之间设置水路循环系统；所述发动机11和LNG气瓶1之间设置燃料管路系统；所述燃料管路系统设置第一信息采集设备；所述水路循环系统设置第二信息采集设备；
所述电子控制单元19获取第一信息采集设备采集的压力和液位信息，通过控制压力调节装置的通断，控制燃料管路的流通走向；所述电子控制单元19获取第二信息采集设备采集的温度信息，通过控制水路开关的通断，控制水路的流通走向。
进一步的，所述第二信息采集设备包括第一温度传感器15和第二温度传感器16；
所述第一温度传感器15用于采集储冷罐处温度；所述第二温度传感器16用于采集空调散热器处温度。
进一步的，所述第一信息采集设备包括压力传感器17和液位传感器18；
所述压力传感器17用于采集LNG气瓶1的压力；所述液位传感器18用于采集LNG气瓶1中液位的高度。
进一步的，所述水路循环系统包括：所述主汽化器2的出水口连接电控水泵4的输入端；所述电控水泵4的输出端一路通过第二电磁阀7连接空调散热器8进水口，另外一路依次通过第一电磁阀5和储冷罐6连接空调散热器8进水口；所述空调散热器8出水口通过储水罐9连接主汽化器2回水口；而且在储冷罐6中设置第一温度传感器15、在空调散热器8中设置第二温度传感器16。
进一步的，所述燃料管路系统包括：所述主汽化器2的燃料出口通过三通与LNG气瓶1连接；且主汽化器2的燃料出口与LNG气瓶1之间设置增压泵12；所述LNG气瓶1中设置压力传感器17和液位传感器18。
进一步的，所述储冷罐6为带有真空夹层的储存容器。
进一步的，所述发动机11与空调散热器8进出水口均连接包括：
所述发动机11通过第四电磁阀13与空调散热器8进水口连接；
所述发动机11通过第五电磁阀14与空调散热器8出水口连接。
进一步的，所述发动机11的水路一路还与副汽化器3连接，水路另外一路通过第三电磁阀10连接主汽化器2。
本发明还提出了液化天然气重卡冷能控制方法，是基于液化天然气重卡冷能利用系统实现的，包括以下步骤：
初始化所述冷能利用系统，使第一电磁阀5、第二电磁阀7、第三电磁阀10、第四电磁阀13和第五电磁阀14均处于关闭状态；
空调系统启动，水泵以恒定流量开始运行，获取第二温度传感器16的值T16、第一温度传感器15的值T15、压力传感器17的值P17,若第二温度阈值≤T16≤第一温度阈值,则第二电磁阀7打开；
若水温持续上升至T16大于第一温度阈值，则第一电磁阀5打开；如果持续第一时间阈值后，水温继续上升，则电子控制单元19根据P17和液位传感器18的值判断增压泵12是否开启进行强制制冷，其中第一温度阈值为10℃，第一时间阈值为5分钟。
进一步的，所述方法还包括：
水温持续下降至T16小于等于第二温度阈值，T15大于第三温度阈值，则第一电磁阀5打开，第二电磁阀7关闭；第三电磁阀10关闭；水温持续下降至T16等于第三温度阈值，则第一电磁阀5打开，第二电磁阀7关闭；第三电磁阀10关闭；其中第二温度阈值为0℃，第三温度阈值为-20℃；
如果T15小于等于第三温度阈值，则第一电磁阀5关闭，第二电磁阀7开启；第三电磁阀10开启。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明提出了液化天然气重卡冷能利用系统和控制方法,该系统包括LNG气瓶、主汽化器、副汽化器、空调散热器、发动机、电子控制单元和若干信息采集设备；LNG气瓶的出液口依次连接主汽化器、副汽化器和发动机；发动机和空调散热器之间设置水路循环系统；发动机和LNG气瓶之间设置燃料管路系统；燃料管路系统设置第一信息采集设备；水路循环系统设置第二信息采集设备；电子控制单元获取第一信息采集设备采集的压力和液位信息，通过控制压力调节装置的通断，控制燃料管路的流通走向；电子控制单元获取第二信息采集设备采集的温度信息，通过控制水路开关的通断，控制水路的流通走向。基于本发明提出的液化天然气重卡冷能利用系统，本发明还提出了液化天然气重卡冷能控制方法。本发明弥补了现阶段LNG重卡冷能无回收装置，大量冷能被废弃的缺陷，充分利用LNG的冷能，在保证发动机燃气需求的情况下，通过ECU读取温度及压力，控制系统水路及LNG管路的走向，最终实现取消空调压缩机组件，为驾驶室制冷的目的，降低了车辆的成本，降低了夏季的整车气耗，提高了冷却模块的散热效率，达到节能降耗的目的。
附图说明
如图1为本发明实施例1液化天然气重卡冷能利用系统连接示意图；
如图2为本发明实施例2液化天然气重卡冷能控制方法流程图；
图中：1.LNG气瓶、2.主汽化器、3.副汽化器、4.电控水泵、5.第一电磁阀、6.储冷罐、7.第二电磁阀、8.空调散热器、9.储水罐、10.第三电磁阀、11.发动机、12.增压泵、13.第四电磁阀、14.第五电磁阀、15.第一温度传感器、16.第二温度传感器、17.压力传感器、18.液位传感器、19.电子控制单元。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
实施例1
本发明实施例1提出了液化天然气重卡冷能利用系统，弥补了现阶段LNG重卡冷能无回收装置，大量冷能被废弃的缺陷。
如图1为本发明实施例1液化天然气重卡冷能利用系统连接示意图；该系统包括LNG气瓶1、主汽化器2、副汽化器3、空调散热器8、发动机11、电子控制单元19和若干信息采集设备；
LNG气瓶1的出液口依次连接主汽化器2、副汽化器3和发动机11；发动机11和空调散热器8之间设置水路循环系统；发动机11和LNG气瓶1之间设置燃料管路系统；从而满足驾驶室夏季制冷，冬季取暖的要求。
燃料管路系统设置第一信息采集设备；水路循环系统设置第二信息采集设备；电子控制单元19获取第一信息采集设备采集的压力和液位信息，通过控制压力调节装置的通断，控制燃料管路的流通走向。电子控制单元19获取第二信息采集设备采集的温度信息，通过控制水路开关的通断，控制水路的流通走向。
本发明是第二信息采集设备包括第一温度传感器15和第二温度传感器16；第一温度传感器15用于采集储冷罐处温度；第二温度传感器16用于采集空调散热器处温度。第一信息采集设备包括压力传感器17和液位传感器18；压力传感器17用于采集LNG气瓶1的压力；液位传感器18用于采集LNG气瓶1中液位的高度。
电子控制单元19通过读取的温度传感器15和温度传感器16的数值控制水路电磁阀进行开启关闭，通过读取压力传感器数值、液位传感器数值控制增压泵的开启关闭，从而控制燃料管路及水路的流通走向。
本发明中，水路循环系统包括：主汽化器2的出水口连接电控水泵4的输入端；电控水泵4的输出端一路通过第二电磁阀7连接空调散热器8进水口，另外一路依次通过第一电磁阀5和储冷罐6连接空调散热器8进水口；空调散热器8出水口通过储水罐9连接主汽化器2回水口；而且在储冷罐6中设置第一温度传感器15、在空调散热器8中设置第二温度传感器16。
水路循环系统包括5条走线，第一条是从主汽化器→电控水泵→第二电磁阀7→空调散热器→主汽化器；第二条是从主汽化器→电控水泵→第一电磁阀7→储冷罐→空调散热器→主汽化器；第3条是发动机→主汽化器→电控水泵→第二电磁阀7→空调散热器→主汽化器；第4条是发动机→空调散热器→发动机；发动机→主汽化器→发动机。
燃料管路系统包括：主汽化器2的燃料出口通过三通与LNG气瓶1连接；且主汽化器2的燃料出口与LNG气瓶1之间设置增压泵12；LNG气瓶1中设置压力传感器17和液位传感器18。
燃料管路包括2条走线，气瓶→主汽化器→副汽化器→发动机；第2条：气瓶→主汽化器→压缩泵→气瓶。
储冷罐6为带有真空夹层的储存容器。
发动机11与空调散热器8进出水口均连接包括：发动机11通过第四电磁阀13与空调散热器8进水口连接；发动机11通过第五电磁阀14与空调散热器8出水口连接。
本发明中发动机11的一路还与副汽化器3连接，另外一路通过第三电磁阀10连接主汽化器2。
实施例2
基于本发明实施例1提出的液化天然气重卡冷能利用系统，本发明实施例2还提出了液化天然气重卡冷能控制方法。如图2给出了本发明实施例2液化天然气重卡冷能控制方法流程图。驾驶室面板分为空调系统控制按键及暖风系统控制按键。
在步骤S201中，初始化冷能利用系统，使第一电磁阀5、第二电磁阀7、第三电磁阀10、第四电磁阀13和第五电磁阀14均处于关闭状态；
在步骤S202中，空调系统启动，水泵以恒定流量开始运行，获取第二温度传感器16的值T16、第一温度传感器15的值T15、压力传感器17的值P17,
在步骤S203中，判断T16的值；
在步骤S204中，若第二温度阈值≤T16≤第一温度阈值,则执行，则第二电磁阀7打开；
在步骤S205中，若水温持续上升至T16大于第一温度阈值，则第一电磁阀5打开；如果持续第一时间阈值后，水温继续上升，则电子控制单元19根据P17和液位传感器18的值判断增压泵12是否开启进行强制制冷，其中第一温度阈值为10℃，第一时间阈值为5分钟。
在步骤S206中，水温持续下降至T16小于等于第二温度阈值，T15大于第三温度阈值，则第一电磁阀5打开，第二电磁阀7关闭；第三电磁阀10关闭；水温持续下降至T16等于第三温度阈值，则第一电磁阀5打开，第二电磁阀7关闭；第三电磁阀10关闭；其中第二温度阈值为0℃，第三温度阈值为-20℃；如果T15小于等于第三温度阈值，则第一电磁阀5关闭，第二电磁阀7开启；第三电磁阀10开启。
本发明弥补了现阶段LNG重卡冷能无回收装置，大量冷能被废弃的缺陷，发明LNG冷能利用系统及控制方法，充分利用LNG的冷能，在保证发动机燃气需求的情况下，通过ECU读取温度及压力，控制系统水路及LNG管路的走向，最终实现取消空调压缩机组件，为驾驶室制冷的目的。
虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制。对于所属领域的技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的修改或变形。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (8)

1.液化天然气重卡冷能利用系统，其特征在于，包括LNG气瓶(1)、主汽化器(2)、副汽化器(3)、空调散热器(8)、发动机(11)、电子控制单元(19)和若干信息采集设备；
所述LNG气瓶(1)的出液口依次连接主汽化器(2)、副汽化器(3)和发动机(11)；所述发动机(11)和空调散热器(8)之间设置水路循环系统；所述发动机(11)和LNG气瓶(1)之间设置燃料管路系统；所述燃料管路系统设置第一信息采集设备；所述水路循环系统设置第二信息采集设备；
所述电子控制单元(19)获取第一信息采集设备采集的压力和液位信息，通过控制压力调节装置的通断，控制燃料管路的流通走向；所述电子控制单元(19)获取第二信息采集设备采集的温度信息，通过控制水路开关的通断，控制水路的流通走向；
所述水路循环系统包括：所述主汽化器(2)的出水口连接电控水泵(4)的输入端；所述电控水泵(4)的输出端一路通过第二电磁阀(7)连接空调散热器(8)进水口，另外一路依次通过第一电磁阀(5)和储冷罐(6)连接空调散热器(8)进水口；所述空调散热器(8)出水口通过储水罐(9)连接主汽化器(2)回水口；而且在储冷罐(6)中设置第一温度传感器(15)、在空调散热器(8)中设置第二温度传感器(16)；
所述燃料管路系统包括：所述主汽化器(2)的燃料出口通过三通与LNG气瓶(1)连接；且主汽化器(2)的燃料出口与LNG气瓶(1)之间设置增压泵(12)；所述LNG气瓶(1)中设置压力传感器(17)和液位传感器(18)。
2.根据权利要求1所述的液化天然气重卡冷能利用系统，其特征在于，所述第二信息采集设备包括第一温度传感器(15)和第二温度传感器(16)；
所述第一温度传感器(15)用于采集储冷罐(6)处温度；所述第二温度传感器(16)用于采集空调散热器(8)处温度。
3.根据权利要求1所述的液化天然气重卡冷能利用系统，其特征在于，所述第一信息采集设备包括压力传感器(17)和液位传感器(18)；
所述压力传感器(17)用于采集LNG气瓶(1)的压力；所述液位传感器(18)用于采集LNG气瓶(1)中液位的高度。
4.根据权利要求1所述的液化天然气重卡冷能利用系统，其特征在于，所述储冷罐(6)为带有真空夹层的储存容器。
5.根据权利要求1所述的液化天然气重卡冷能利用系统，其特征在于，所述发动机(11)与空调散热器(8)进出水口均连接包括：
所述发动机(11)通过第四电磁阀(13)与空调散热器(8)进水口连接；
所述发动机(11)通过第五电磁阀(14)与空调散热器(8)出水口连接。
6.根据权利要求1所述的液化天然气重卡冷能利用系统，其特征在于，所述发动机(11)的水路一路还与副汽化器(3)连接，水路另外一路通过第三电磁阀(10)连接主汽化器(2)。
7.液化天然气重卡冷能控制方法，是基于权利要求1至6任意一项所述的液化天然气重卡冷能利用系统实现的，其特征在于，包括以下步骤：
初始化所述冷能利用系统，使第一电磁阀(5)、第二电磁阀(7)、第三电磁阀(10)、第四电磁阀(13)和第五电磁阀(14)均处于关闭状态；
空调系统启动，水泵以恒定流量开始运行，获取第二温度传感器(16)的值T16、第一温度传感器(15)的值T15、压力传感器(17)的值P17,若第二温度阈值≤T16≤第一温度阈值,则第二电磁阀(7)打开；
若水温持续上升至T16大于第一温度阈值，则第一电磁阀(5)打开；如果持续第一时间阈值后，水温继续上升，则电子控制单元(19)根据P17和液位传感器(18)的值判断增压泵(12)是否开启进行强制制冷，其中第一温度阈值为10℃，第一时间阈值为5分钟。
8.根据权利要求7所述的液化天然气重卡冷能控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
水温持续下降至T16小于等于第二温度阈值，T15大于第三温度阈值，则第一电磁阀(5)打开，第二电磁阀(7)关闭；第三电磁阀(10)关闭；水温持续下降至T16等于第三温度阈值，则第一电磁阀(5)打开，第二电磁阀(7)关闭；第三电磁阀(10)关闭；其中第二温度阈值为0℃，第三温度阈值为-20℃；
如果T15小于等于第三温度阈值，则第一电磁阀(5)关闭，第二电磁阀(7)开启；第三电磁阀(10)开启。
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