CN204605456U - Lng燃料车用双回路节能制冷系统 - Google Patents

Lng燃料车用双回路节能制冷系统 Download PDF

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王娜
赵雷雷
黄德惠
徐善勇
张凯
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Abstract

本实用新型公开了一种LNG燃料车用双回路节能制冷系统，其特征在于，包括第一制冷动力回路和第二制冷动力回路，其中，所述第一制冷动力回路包括依次连接的LNG储液罐、换热器、第一蛇形排管和循环泵；所述第二制冷动力回路包括依次连接的发动机、压缩机、冷凝器、干燥管、膨胀阀和第二蛇形排管。本实用新型既实现了LNG气化冷能的回收利用，节省了发动机的能量，提高了燃油经济性，又满足了LNG燃料车在各种运行环境和工况下驾驶员舒适性的要求。

Description

LNG燃料车用双回路节能制冷系统
技术领域
本实用新型属于LNG燃料车能量回收领域，具体涉及一种LNG(Liquefied Natural Gas：液化天然气)燃料车车用双回路节能制冷系统。
背景技术
经济性和舒适性是评价汽车性能的重要指标。目前，各汽车生产厂家都在追求低油耗，对LNG燃料车而言，LNG冷能回收为降低油耗提高经济性开辟了新的有效途径。若将该冷能回收用于汽车制冷，既节约了能源，又实现了环保，提高了舒适性，具有显著的经济效益和社会价值。
目前，对于LNG燃料车载制冷系统，主要包括两种：一种是传统的车载制冷系统，该制冷系统是由压缩机、蒸发器、冷凝器、膨胀阀等组成，以发动机为动力源，带动压缩机运转，通过制冷剂的压缩及膨胀来实现热量的转换，从而实现制冷的目的。然而，该制冷系统需要消耗发动机的能量，经济性较差。另一种是以LNG液化天然气气化所释放的冷量作为直接动力源，通过合理设计制冷总成，取代传统的车载制冷系统。然而，该制冷系统虽然节能，但是大量实验表明，在汽车运行的很多极限环境和工况下，LNG冷能不足以提供驾驶室制冷所需的能量，不满足驾驶员舒适性的要求。制冷系统所需冷能不足，主要是由汽车运行环境、制冷系统的换热效率、制冷系统的实际结构的限制等共同决定的。
因此，目前在LNG燃料车领域，缺乏经济性好且又能在汽车各种运行环境和工况下都满足驾驶员舒适性要求的节能制冷系统。
因此，如何在LNG燃料车上，设计汽车各种运行环境和工况下都满足驾驶员舒适性要求的节能制冷系统成为亟待解决的问题。
实用新型内容
针对上述技术问题，本实用新型的目的是为LNG燃料车提供一种在汽车各种运行环境和工况下都满足驾驶员舒适性要求的节能制冷系统及其最佳控制策略，提高燃油经济性，并提高载货汽车的舒适性。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种LNG燃料车用双回路节能制冷系统，包括第一制冷动力回路和第二制冷动力回路，其中，所述第一制冷动力回路包括依次连接的LNG储液罐、换热器、第一蛇形排管和循环泵；所述第二制冷动力回路包括依次连接的发动机、压缩机、冷凝器、干燥管、膨胀阀和第二蛇形排管。
优选地，还包括控制所述第一制冷动力回路和所述第二制冷动力回路的电子控制单元ECU。
优选地，所述第一蛇形排管和所述第二蛇形排管设置第一蒸发器内。
优选地，所述第一蛇形排管和所述第二蛇形排管平行设置所述第一蒸发器内。
优选地，还包括设置在所述第一蒸发器上的温度传感器。
优选地，所述电子控制单元ECU分别与所述压力传感器、所述压缩机、所述循环泵和鼓风机连接。
优选地，所述LNG储液罐与所述发动机之间，依次设置有第二蒸发器、稳压阀和稳压罐，且所述LNG储液罐与所述第二蒸发器之间通过旁路连接有换热器。
优选地，所述发动机通过带传动与所述压缩机连接。
优选地，所述第一蛇形排管的出口与所述循环泵之间通过三通旁路连接有冷媒箱。
优选地，所述第一制冷动力回路内流动有冷媒，所述第二制冷动力回路内流动有制冷剂。
本实用新型提供的LNG燃料车用双回路节能制冷系统，其有益效果在于，在传统车载制冷系统蒸发器中并联LNG冷能回收管路(即换热器、第一蛇形排管、冷媒箱、循环泵)，利用传统压缩机制冷和LNG气化冷能作为混合动力源，实现一体化设计；根据汽车运行工况和环境，利用制冷最佳控制策略，实现能量分时利用。本实用新型既实现了LNG气化冷能的回收利用，节省了发动机的能量，提高了燃油经济性，又满足了LNG燃料车在各种运行环境和工况下驾驶员舒适性的要求。
附图说明
图1是本实用新型的LNG燃料车混合动力节能制冷系统结构示意图。
(附图标记说明)
1.LNG储液罐；2.换热器；3.第二蒸发器；4.稳压阀；5.稳压罐；
6.发动机；7.冷凝器；8.压缩机；9.电子控制单元ECU；10.循环泵；
11.冷媒箱；12.温度传感器；13.第一蒸发器；14.鼓风机；
15.第一蛇形排管；16.第二蛇形排管；17.膨胀阀；18.干燥器
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。以下实施方式对本实用新型进行更为详细的描述，但其并不限制本实用新型的范围。基于本实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
图1是本实用新型的LNG燃料车混合动力节能制冷系统结构示意图。如图1所示，本实用新型的LNG燃料车混合动力节能制冷系统包括第一制冷动力回路和第二制冷动力回路。
其中，第一制冷动力回路包括依次连接的LNG储液罐1、换热器2、第一蛇形排管15和循环泵10；第二制冷动力回路包括依次连接的发动机6、压缩机8、冷凝器7、干燥管18、膨胀阀17和第二蛇形排管16。1储液罐，储存LNG液态燃料的；第二蒸发器3，使得LNG燃料充分气化；稳压阀4，控制进发动机气量；稳压罐5，维持发动机用气要求；冷媒箱11，调节系统压力，补充冷媒；储液罐1、第二蒸发器3、稳压阀4、稳压罐5和发动机6这一管路主要是把液体的LNG燃料通过气化转化为气态燃料供发动机使用。
如图1所示，第一蛇形排管15和第二蛇形排管16平行设置第一蒸发器13内。
其中，LNG储液罐1与发动机6之间，依次设有第一蒸发器3、稳压阀4、稳压罐5，LNG储液罐1与第二蒸发器3之间通过旁路连接有换热器2。这样，低温液态LNG液化天然气在压差作用下从LNG储液罐1出发，分为两个支路，第一支路进入第二蒸发器3，经过稳压阀4和稳压罐5，最终供给发动机6；第二支路进入换热器进行热交换后，最后同样进入第二蒸发器3，经过稳压阀4和稳压罐5，最终供给发动机6。其中，稳压阀4用于控制进发动机气量，稳压罐5用于维持发动机用气要求，稳压阀4和稳压罐5共同保持恒温恒压供气，第二蒸发器3使得储液罐1中储存的LNG燃料充分气化。由储液罐1、第二蒸发器3、稳压阀4、稳压罐5和发动机6构成的管路主要把液体的LNG燃料通过气化转化为气态燃料供发动机使用。
第一蒸发器13内的第一蛇形排管15的出口与循环泵10之间通三通管路连接有冷媒箱11，冷媒箱11用于调节系统压力，当管路中冷媒有损耗时，补充冷媒。发动机6通过带传动与压缩机8连接。
本实用新型的制冷系统还包括设置于第一蒸发器13上的温度传感器12和分别与温度传感器12、压缩机8、循环泵10及鼓风机14通信连接的电子控制单元ECU。电子控制单元ECU用以对整个制冷系统进行整体控制。
在本实用新型中，在第一制冷动力回路内流动的介质是冷媒，例如可以选择乙二醇水溶液，或者乙烷、丙烷等凝固点低、比热大的物质，在第二制冷动力回路内流动的介质是常规制冷剂，如氟利昂。
下面对本发明的LNG燃料车混合动力节能制冷系统在不同工作状态的情况进行介绍。
首先，当驾驶员打开制冷系统时，循环泵10开始工作，促使冷媒在管路中开始循环流动，即第一制冷动力回路开始工作。冷媒流经换热器2时，储液罐1中存储的低温的LNG液化天然气在换热器2和第二蒸发器3中蒸发时吸收热量，致使冷媒温度降低，低温的冷媒流入第一蒸发器13内的第一蛇形排管15，在第一换热器13内吸热，从而使第一蒸发器13表面温度下降。从鼓风机14进来的空气，不断流过第一蒸发器13表面，被冷却后进入驾驶室，使驾驶室内降温。冷媒反复流经第一蒸发器13，这样反复循环即可达到制冷的目的。
与此同时，安装在第一蒸发器13上的温度传感器12将第一蒸发器13表面的温度信号反馈给电子控制单元ECU9。如果温度传感器12检测到第一蒸发器13表面温度大于9℃，那么电子控制单元ECU9，通过控制信号启动压缩机8，即第二制冷动力回路开始工作。压缩机8运转时，将第一蒸发器13内产生的低温低压制冷剂蒸气吸入并压缩后，在高温高压的状态下排出。这些排出的气态制冷剂流入冷凝器7，并在冷凝器7中冷却。这时制冷剂由气态变成液态。被液化了的制冷剂，进入干燥器18，除去水分和杂质后，流入膨胀阀17。高压的液态制冷剂从膨胀阀17的小孔流出，变为低压雾状后流入第一蒸发器13。雾状制冷剂在第一蒸发器13内吸热气化变成气态制冷剂，从而使第一蒸发器13表面温度进一步下降。从鼓风机14进来的空气，不断流过第一蒸发器13表面，被冷却后进入驾驶室，使驾驶室内降温。气态制冷剂通过蒸发器13后又重新被吸入压缩机8，这样反复循环。
从而，通过第一制冷动力回路和第二制冷动力回路的共同工作，即可在汽车各种恶劣运行环境和工况下满足驾驶员舒适性的要求。
如果温度传感器12检测到第一蒸发器13表面温度小于等于9℃，那么电子控制单元ECU9，通过控制信号关闭压缩机8，即压缩机空转，仅第一制冷动力回路工作，第二制冷动力回路不工作，在满足驾驶员舒适性的要求前提下，达到节能的目的。
本实用新型的的LNG燃料车双回路节能制冷系统利用传统压缩机制冷和LNG气化冷能作为双动力源，实现一体化设计；通过第一制冷动力回路和第二制冷动力回路的协同工作，根据汽车运行工况和环境，利用制冷最佳控制策略，实现能量分时利用。本实用新型实现了LNG气化冷能的回收利用，节省了发动机的能量，提高了燃油经济性，又满足了LNG燃料车在各种运行环境和工况下驾驶员舒适性的要求，经济适用性高。

Claims (10)

1.一种LNG燃料车用双回路节能制冷系统，其特征在于，包括第一制冷动力回路和第二制冷动力回路，
其中，所述第一制冷动力回路包括依次连接的LNG储液罐、换热器、第一蛇形排管和循环泵；
所述第二制冷动力回路包括依次连接的发动机、压缩机、冷凝器、干燥管、膨胀阀和第二蛇形排管。
2.根据权利要求1所述的LNG燃料车用双回路节能制冷系统，其特征在于，还包括控制所述第一制冷动力回路和所述第二制冷动力回路的电子控制单元ECU。
3.根据权利要求2所述的LNG燃料车用双回路节能制冷系统，其特征在于，所述第一蛇形排管和所述第二蛇形排管设置在第一蒸发器内。
4.根据权利要求3所述的LNG燃料车用双回路节能制冷系统，其特征在于，所述第一蛇形排管和所述第二蛇形排管平行设置在所述第一蒸发器内。
5.根据权利要求3所述的LNG燃料车用双回路节能制冷系统，其特征在于，还包括设置在所述第一蒸发器上的温度传感器。
6.根据权利要求5所述的LNG燃料车用双回路节能制冷系统，其特征在于，所述电子控制单元ECU分别与所述温度传感器、所述压缩机、所述循环泵和鼓风机连接。
7.根据权利要求1至6任一项所述的LNG燃料车用双回路节能制冷系统，其特征在于，所述LNG储液罐与所述发动机之间，依次设置有第二蒸发器、稳压阀和稳压罐，且所述LNG储液罐与所述第二蒸发器之间通过旁路连接有换热器。
8.根据权利要求7所述的LNG燃料车用双回路节能制冷系统，其特征在于，所述发动机通过带传动与所述压缩机连接。
9.根据权利要求8所述的LNG燃料车用双回路节能制冷系统，其特征在于，所述第一蛇形排管的出口与所述循环泵之间通过三通旁路连接有冷媒箱。
10.根据权利要求9所述的LNG燃料车用双回路节能制冷系统，其特征在于，所述第一制冷动力回路内流动有冷媒，所述第二制冷动力回路内流动有制冷剂。
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