CN113864636B - 智能lng汽化器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种智能LNG汽化器，包括LNG汽化器，LNG汽化器一端设有发动机冷却液供水管道，另一端设有发动机冷却液回水管道，发动机冷却液供水管道上设有水泵，发动机冷却液回水管道上设有流量计；LNG汽化器出气端通过汽化后燃气供气管道连接气体缓存罐进气端，气体缓存罐出气端连接汽车发动机供气端，且汽化后燃气供气管道上设有温度传感器；其中LNG汽化器和气体缓存罐罐体分别设有加热装置；前述流量计和温度传感器输出端连接控制器输入端；控制器输出端分别连接报警装置、水泵、加热装置控制输入端。本发明温度、流速实现闭环控制，设计合理，无需人工干预车辆状况，汽化器稳定运行的自动化程度高，安装方便可靠，便于推广使用。

Description

智能LNG汽化器
技术领域
本发明属于机械工程汽车发动机气态燃料控制部件技术领域，具体涉及一种智能LNG汽化器。
背景技术
LNG即液化天然气(liquefied natural gas，简称LNG),LNG汽化器是专门用于液化天然气汽化的换热器。一般情况下，为确保LNG汽车低温液态LNG(-162℃)燃料有效转换为≥5℃的气体燃料，在汽车上会装有LNG汽化器装置。汽车发动机冷却液通过LNG汽化器与低温液态LNG液体热交换，使低温液态LNG转变为气态燃料，气态燃料经供气管路输入到发动机进行燃烧作功。
目前，汽车上的LNG汽化器存在以下问题：(1)进入LNG汽化器的发动机冷却液流量无有效实时检测，无法检测汽化器是否正常工作；(2)低温液态LNG经过汽化器热交换后输出的气态燃料的燃气温度无有效检测，无法确定燃气温度是否满足发动机供气温度；(3)以上两种情况发生后，车辆燃气系统温度低，对驾驶员无提醒措施，同时汽化器及气体缓存罐内因温度较低产生结冰问题，影响车辆正常使用。对此，现提出如下技术方案。
发明内容
本发明解决的技术问题：提供一种智能LNG汽化器，采用增设流量计和温度传感器实时监测汽车发动机冷却液供给流量大小以及汽化后燃气温度，并增设加热装置，对水泵流量大小以及汽化后燃气温度实现闭环控制，解决LNG汽化器流量、温度、工作状态无法实时监测并自动控制的技术问题。
本发明采用的技术方案：智能LNG汽化器，包括LNG汽化器，LNG汽化器一端设有发动机冷却液供水管道，LNG汽化器另一端设有发动机冷却液回水管道，发动机冷却液供水管道上设有水泵，发动机冷却液回水管道上设有流量计；LNG汽化器出气端通过汽化后燃气供气管道连接气体缓存罐进气端，气体缓存罐出气端连接汽车发动机供气端，且汽化后燃气供气管道上设有温度传感器；其中LNG汽化器和气体缓存罐罐体分别设有加热装置；前述流量计和温度传感器输出端连接控制器输入端；控制器输出端分别连接报警装置、水泵、加热装置控制输入端。
上述技术方案中，进一步地：所述加热装置具有加热套，所述加热套包裹在LNG汽化器罐体外侧壁以及气体缓存罐罐体外侧壁。
上述技术方案中，进一步地：所述加热套具有加热套卡箍，所述加热套通过加热套卡箍可拆卸安装在LNG汽化器罐体外圆周侧壁以及气体缓存罐罐体外圆周侧壁。
上述技术方案中，进一步地：所述加热套用石棉保温材料制成。
上述技术方案中，进一步地：所述水泵包括水泵驱动模块，所述控制器输出端连接水泵驱动模块输入端，所述水泵驱动模块输出端连接水泵控制输入端；所述水泵驱动模块通过调节水泵转速进而调节发动机冷却液的流量。
上述技术方案中，进一步地：所述报警装置设于车辆仪表台，所述报警装置包括流量报警装置、温度报警装置。
上述技术方案中，进一步地：所述控制器通过CAN总线通讯连接车辆仪表台。
上述技术方案中，进一步地：所述车辆仪表台设有显示屏；所述显示屏显示流量计实时流量数据和温度传感器实时温度数据。
上述技术方案中，进一步地：所述流量计通过卡箍接入发动机冷却液回水管道。
本发明与现有技术相比的优点：
1、本发明当温度传感器检测的燃气温度≤5℃时，或流量计检测的流量≤18L/min时，或者两者条件都满足时，报警装置报警，且通过控制器控制加热装置开始加热，与此同时增大水泵流量以及流速，提高热循环，防止冻损问题的出现；当温度＞5℃时，或流量＞18L/min时，关闭水泵，加热装置停止工作。
2、本发明通过流量计实现发动机冷却液流量有效实时检测，实时检测LNG汽化器是否正常工作，保证LNG汽化器的稳定运行。
3、本发明通过温度传感器实时检测汽化后的燃气温度是否满足发动机供气温度要求，避免结冰问题的出现。
4、本发明若检测的实时流量小于等于设定流量，若检测的实时温度小于等于设定温度，分别通过报警装置报警，有效提醒驾驶员注意，避免LNG汽化器及气体缓存罐内因温度较低产生结冰问题，避免影响车辆正常使用。
5、本发明设计合理，无需人工干预车辆状况，闭环控制，自动化程度高，安装方便可靠，便于推广使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。
图1为本发明立体结构示意图。
图2为本发明俯视图。
图3为本发明控制原理框图。
图4为本发明图3控制器的控制电路图。
图5为本发明温度传感器控制电路图。
图6为本发明流量计控制电路图。
图中：1-LNG汽化器，2-发动机冷却液供水管道，3-发动机冷却液回水管道，4-水泵，5-流量计，6-汽化后燃气供气管道，7-气体缓存罐，8-温度传感器，9-加热装置，10-控制器；11、报警装置；41-水泵驱动模块；51-卡箍，52-流量计线束；81-温度传感器线束；91-加热套，92-加热套卡箍，93-加热装置控制线束；101-CAN总线。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
智能LNG汽化器，包括LNG汽化器1，LNG汽化器1为罐体结构。LNG汽化器1一端设有发动机冷却液供水管道2，LNG汽化器1另一端设有发动机冷却液回水管道3。发动机冷却液供水管道2为LNG汽化器1供给发动机冷却液。
发动机冷却液供水管道2上设有水泵4。上述实施例中，进一步地：所述水泵4包括水泵驱动模块41，后文描述的所述控制器10输出端连接水泵驱动模块41输入端，所述水泵驱动模块41输出端连接水泵4控制输入端；所述水泵驱动模块41通过调节水泵4转速进而调节发动机冷却液的流量。采用水泵实现冷却液的增压，操作简单，调控方便。
与此同时，发动机冷却液回水管道3上设有流量计5。上述实施例中，进一步地：所述流量计5通过卡箍51接入发动机冷却液回水管道3。采用卡箍51安装流量计5，结构简单，容易实现，拆装方便。
LNG汽化器1出气端通过汽化后燃气供气管道6连接气体缓存罐7进气端，气体缓存罐7出气端连接汽车发动机供气端，且汽化后燃气供气管道6上设有温度传感器8。
采用气体缓存罐7，通过气体缓存罐7对汽化后燃气进行加热，将低温状态下的燃气加热至合适温度后输送至发动机供气端，避免结冰问题的出现，避免发动机故障，保护发动机气动系统元器件的持久稳定使用。
其中LNG汽化器1和气体缓存罐7罐体分别设有加热装置9。
即加热装置9用于避免LNG汽化器1和气体缓存罐7结冰，尤其用于加热汽化后燃气的温度，使得汽化器汽化后燃气的供气温度满足发动机使用要求，保证发动机稳定运行，避免结冰衍生故障。
上述实施例中，进一步地：所述加热装置9具有加热套91，所述加热套91包裹在LNG汽化器1罐体外侧壁，所述加热套91还包裹气体缓存罐7罐体外侧壁。
需要说明的是：所述加热装置9还包括加热装置驱动模块以及加热装置控制线束93，加热装置驱动模块通过加热装置控制线束93，输入端连接控制器10输出端，加热装置驱动模块输出端通过加热装置控制线束93连接加热套，驱动加热套91开始加热工作。
加热套91轴向长度控制在400mm-430mm之间，加热套91轴端两侧分别相对LNG汽化器1罐体、气体缓存罐7罐体端部分别预留20mm间隙，以保证加热套91包裹足够的罐体外圆周面积。
上述实施例中，进一步地：所述加热套91具有加热套卡箍92，所述加热套91通过加热套卡箍92可拆卸安装在LNG汽化器1罐体外圆周侧壁以及气体缓存罐7罐体外圆周侧壁。采用加热套卡箍92箍紧式安装，便于加热套91的安装和拆卸。
上述实施例中，进一步地：所述加热套91用石棉保温材料制成。石棉保温材料的厚度为10mm，以保证其保温效果。
(结合图3、图4)前述流量计5和温度传感器8输出端连接控制器10输入端；控制器10输出端分别连接报警装置11、水泵4、加热装置9控制输入端。
需要说明的是：所述控制器10为瑞萨品牌，芯片型号为RL78/F13,R5F10BAG的MCU控制器。其控制电路图参见图4至图6。其编程方式参见该型号MCU控制器的说明书，以实现闭环智能控制功能。
为实现流量计、水泵之间的闭环控制：流量计连接控制器输入端，控制器输出端连接水泵。
为实现温度传感器、加热装置之间的闭环控制：温度传感器连接控制器输入端，控制器输出端连接加热装置。
需要说明的是：报警装置11包括报警器驱动模块，控制器10输出端连接接报警器驱动模块输入端，报警器驱动模块输出端连接报警器，触发报警器报警。流量计、温度传感器数据异常时，报警装置开始报警。
上述实施例中，进一步地：所述报警装置11设于车辆仪表台，所述报警装置11包括流量报警装置、温度报警装置。在仪表台安装报警装置11，可近端提醒驾驶员注意车辆状况。
上述实施例中，进一步地：所述控制器10输出端通过CAN总线101通讯连接车辆仪表台。CAN总线101通讯连接，通讯传输速度稳定、可靠、高效。
上述实施例中，进一步地：所述车辆仪表台设有显示屏；所述显示屏显示流量计5实时流量数据和温度传感器8实时温度数据。流量计5、温度传感器8分别通过流量计线束52、温度传感器线束81连接控制器10输入端，控制器10输出端通过CAN总线101通讯连接车辆仪表台，仪表台设有的显示屏用于显示实时流量数据和实时温度数据。
本发明的工作过程为：当温度传感器8检测到燃气温度≤5℃时，燃气温度信号通过控制器10经CAN总线101通讯连接传输至仪表台的显示屏，仪表台上报警装置11报警故障报警，以提醒驾驶员注意。同时，控制器10启动水泵4，增加进入LNG汽化器1冷却液的水路流量及流速，提高热循环效率；控制器10同时启动加热装置9，对LNG汽化器1及气体缓存罐7外表面进行加热；当LNG汽化器1出气口温度＞5℃时，控制器10控制解除车辆故障报警，同时关闭水泵7，加热装置9停止工作。
当流量计检测的LNG汽化器1出水口的水流量≤18L/min时，流量计检测的流量信号通过控制器10经CAN总线101通讯连接传输至仪表台的显示屏，仪表台上的报警装置11故障报警，以提醒驾驶员注意。同时，控制器10启动水泵4，增加进入LNG汽化器冷却液的水路流量及流速，提高热循环效率；控制器10同时启动加热装置9，对LNG汽化器1及气体缓存罐7外表面进行加热；当LNG汽化器1出水口的流量计水流量＞18L/min时，控制器10控制解除车辆故障报警装置11的报警，同时关闭水泵4，加热装置9停止工作。
当温度传感器检测到燃气温度≤5℃，且LNG汽化器1出水口流量计检测的流量信号水流量≤18L/min时：温度传感器的温度信号、流量计的检测信号通过控制器10经CAN总线101通讯连接传送至仪表台的显示屏，显示屏上的故障报警装置11故障报警，提醒驾驶员。同时，控制器10控制启动水泵4，以增加进入LNG汽化器1冷却液的水流量及流速，从而提高热循环；且控制器10启动加热装置9，对LNG汽化器1及气体缓存罐7外表面进行加热；LNG汽化器1出气口温度＞5℃，且LNG汽化器1出水口的水流量＞18L/min时，控制器10控制解除车辆故障报警，同时关闭水泵4，加热装置9停止工作。
可见：本发明通过流量计5可实时检测LNG汽化器1的回水流量，当流量计检测到的发动机循环水进入到LNG汽化器的流量不足时，控制器10发送控制信号至驾驶室仪表台，仪表台上的流量报警装置报警，提醒驾驶员车辆出现故障；同时，控制器10驱动水泵4水量补充，避免进入LNG汽化器1水流量不足而产生LNG汽化器及缓存罐结冰问题，保证LNG汽化器1的稳定运行。
温度传感器可实时检测LNG汽化器出气端天然气温度，燃气温度异常时，控制器10发送温度信号至驾驶室仪表台，仪表台上的温度报警装置报警，提醒驾驶员车辆出现故障；与此同时，控制器10启动加热程序，加热套91及时对LNG汽化器1及气体缓存罐加热，增加热交换效率；有效避免发动机供气系统因燃气系统热交换不良产生的发动机限扭等故障；有效避免低温LNG进入发动机，保护发动机供气系统部件及管路接头、CFV阀的正常使用。
因此，本发明通过流量计实现发动机冷却液流量有效实时检测，实时检测LNG汽化器是否正常工作，保证LNG汽化器的稳定运行。本发明通过温度传感器实时检测汽化后的燃气温度是否满足发动机供气温度要求，避免结冰问题的出现。
当本发明检测的实时流量小于等于设定流量，检测的实时温度小于等于设定温度，分别通过报警装置11报警，有效提醒驾驶员注意，避免LNG汽化器及气体缓存罐内因温度较低产生结冰问题，避免影响车辆正常使用。
综上所述，本发明设计合理，无需人工干预车辆状况，自动化程度高，安装方便可靠，便于推广使用。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.智能LNG汽化器，包括LNG汽化器(1)，LNG汽化器(1)一端设有发动机冷却液供水管道(2)，LNG汽化器(1)另一端设有发动机冷却液回水管道(3)，其特征在于：发动机冷却液供水管道(2)上设有水泵(4)，发动机冷却液回水管道(3)上设有流量计(5)；LNG汽化器(1)出气端通过汽化后燃气供气管道(6)连接气体缓存罐(7)进气端，气体缓存罐(7)出气端连接汽车发动机供气端，且汽化后燃气供气管道(6)上设有温度传感器(8)；其中LNG汽化器(1)和气体缓存罐(7)罐体分别设有加热装置(9)；前述流量计(5)和温度传感器(8)输出端连接控制器(10)输入端；控制器(10)输出端分别连接报警装置(11)、水泵(4)、加热装置(9)控制输入端；
当温度传感器(8)检测的燃气温度≤5℃时，或流量计(5)检测的流量≤18L/min时，或者两者条件都满足时，报警装置(11)报警，且通过控制器(10)控制加热装置(9)开始加热，与此同时增大水泵(4)流量以及流速，提高热循环，防止冻损问题出现；当温度＞5℃时，或流量＞18L/min时，关闭水泵(4)，加热装置(9)停止工作。
2.根据权利要求1所述智能LNG汽化器，其特征在于：所述加热装置(9)具有加热套(91)，所述加热套(91)包裹在LNG汽化器(1)罐体外侧壁以及气体缓存罐(7)罐体外侧壁。
3.根据权利要求2所述智能LNG汽化器，其特征在于：所述加热套(91)具有加热套卡箍(92)，所述加热套(91)通过加热套卡箍(92)可拆卸安装在LNG汽化器(1)罐体外圆周侧壁以及气体缓存罐(7)罐体外圆周侧壁。
4.根据权利要求2或3所述智能LNG汽化器，其特征在于：所述加热套(91)用石棉保温材料制成。
5.根据权利要求1所述智能LNG汽化器，其特征在于：所述水泵(4)包括水泵驱动模块(41)，所述控制器(10)输出端连接水泵驱动模块(41)输入端，所述水泵驱动模块(41)输出端连接水泵(4)控制输入端；所述水泵驱动模块(41)通过调节水泵(4)转速进而调节发动机冷却液的流量。
6.根据权利要求1所述智能LNG汽化器，其特征在于：所述报警装置(11)设于车辆仪表台，所述报警装置(11)包括流量报警装置、温度报警装置。
7.根据权利要求1所述智能LNG汽化器，其特征在于：所述控制器(10)通过CAN总线通讯连接车辆仪表台。
8.根据权利要求6或7所述智能LNG汽化器，其特征在于：所述车辆仪表台设有显示屏；所述显示屏显示流量计(5)实时流量数据和温度传感器(8)实时温度数据。
9.根据权利要求1所述智能LNG汽化器，其特征在于：所述流量计(5)通过卡箍(51)接入发动机冷却液回水管道(3)。
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