基于溫差發(fā)電的lng熱管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于溫差發(fā)電的LNG熱管理系統(tǒng)，包括LNG通道、冷卻液通道、溫差發(fā)電器、冷卻水泵、流量調(diào)節(jié)閥、控制系統(tǒng)和發(fā)動機冷卻水套；LNG通道連接溫差發(fā)電器的冷端，冷卻液通道連接溫差發(fā)電器的熱端；LNG通道出氣口連接發(fā)動機的進氣管，冷卻液通道的冷卻液入口連接冷卻水泵，冷卻液通道的冷卻液出口連接發(fā)動機冷卻水套，流量調(diào)節(jié)閥設在冷卻液通道的冷卻液入口和冷卻水泵之間，控制系統(tǒng)連接流量調(diào)節(jié)閥。本發(fā)明充分利用了發(fā)動機中的冷卻液和LNG氣化的冷能，利用溫差發(fā)電器實現(xiàn)了能量的回收，從而實現(xiàn)了能量回收和熱管理系統(tǒng)有效結合，且可以實現(xiàn)對發(fā)動機的進氣溫度和冷卻液溫度的雙重調(diào)節(jié)。
【專利說明】
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種熱管理系統(tǒng)，具體涉及一種基于溫差發(fā)電的LNG熱管理系統(tǒng)。 基于溫差發(fā)電的LNG熱管理系統(tǒng)

【背景技術】
[0002] 發(fā)動機熱管理作為車輛熱管理系統(tǒng)的重要部分，主要工作是保證各關鍵部件和系 統(tǒng)安全高效運行，并且合理利用熱能。目前，發(fā)動機熱管理的研究主要集中在以下幾個方 面：冷卻系統(tǒng)熱管理，利用電控驅(qū)動冷卻水泵、冷卻風扇實現(xiàn)發(fā)動機工作在最佳溫度范圍 內(nèi)，從而降低排放和油耗；潤滑系統(tǒng)熱管理，通過實現(xiàn)按需分配機油，降低燃油消耗量；進 氣系統(tǒng)熱管理，主要是針對增壓發(fā)動機如何控制進氣溫度在合適的范圍內(nèi)，從而降低排放 污染；發(fā)動機能量回收，由發(fā)動機能量平衡可知，多達60%左右的能量沒有得到有效利用， 會被尾氣或者冷卻水帶走，對此部分能量進行回收，能夠有效提供發(fā)動機熱效率?？梢姡l(fā) 動機熱管理系統(tǒng)通過對各個部件的控制，能夠有效的提高發(fā)動機熱效率，降低污染物排放。
[0003] 溫差發(fā)電技術是利用熱電材料的塞貝克效應直接將熱能轉化為電能的技術，具有 無需增加發(fā)動機負載、無噪聲、體積小等特點，是一種較為理想的能量回收技術。利用溫差 發(fā)電技術進行發(fā)動機能量回收需要的前提是溫差發(fā)電器兩端有一定的溫差，也即溫差發(fā)電 器需要冷源和熱源。不論是發(fā)動機尾氣還是冷卻液，溫度都較高，都是較為理想的熱源，再 附加散熱器形成溫差發(fā)電器的冷源，通過水冷、強制風冷或者自然冷卻方式進行冷卻，即可 對發(fā)動機能量進行回收利用，并且能量回收的效果也比較明顯。但是，由于冷源一般需要通 過額外的散熱器并輔以冷卻系統(tǒng)，結構較為復雜，同時如果采用水冷或者強制風冷還會消 耗一定的能量。
[0004] 對于液化天然氣（LNG)發(fā)動機來說，其有著自身的特點：其燃料為液態(tài)形式儲存 的天然氣，存儲溫度約為一 162 -一 140°C，需要加熱氣化為常溫常壓下的氣態(tài)天然氣才 能送至發(fā)動機，在氣化過程中需要吸收大量的熱量，即冷能，這是一種理想的溫差發(fā)電的冷 源。
[0005] 從能量回收的角度來看，熱管理系統(tǒng)的冷量和冷卻系統(tǒng)能量回收只要有電能輸出 的就能提1?發(fā)動機熱效率，因此如何使溫差發(fā)電效率最1?是提1?發(fā)動機熱效率的關注點； 但是對于發(fā)動機自身的工作效率來說，最佳燃氣溫度和冷卻系統(tǒng)溫度時發(fā)動機燃油經(jīng)濟性 最好，因此如何使發(fā)動機的燃氣溫度和冷卻系統(tǒng)溫度達到最佳值是著眼點。但是在發(fā)動機 實際工作過程中，發(fā)動機在不同工況下LNG的流量、冷卻液的流速和流量都會不同，在沒有 控制的情況下，僅僅是燃氣溫度和冷卻系統(tǒng)溫度就難以同時滿足。因此，如何能夠?qū)峁芾?系統(tǒng)的能量回收和溫度控制耦合在一起，使發(fā)動機整體的熱效率得到最大值，需要制定控 制策略，而如何制定控制策略是首先要解決的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于溫差發(fā)電的LNG熱管理系統(tǒng)，從而將能 量回收和發(fā)動機的熱管理有效結合，能夠?qū)崿F(xiàn)對進氣溫度和冷卻液溫度的雙重調(diào)節(jié)。
[0007] 為了達到上述目的，本發(fā)明的技術方案是：基于溫差發(fā)電的LNG熱管理系統(tǒng)，包括 LNG通道、冷卻液通道、溫差發(fā)電器、冷卻水泵、流量調(diào)節(jié)閥、控制系統(tǒng)和發(fā)動機冷卻水套； 所述LNG通道設有進氣口和出氣口，所述冷卻液通道設有冷卻液入口和冷卻液出口；所述 LNG通道連接溫差發(fā)電器的冷端，所述冷卻液通道連接溫差發(fā)電器的熱端；所述LNG通道出 氣口連接發(fā)動機的進氣管，所述冷卻液通道的冷卻液入口連接冷卻水泵，冷卻液通道冷卻 液出口連接發(fā)動機冷卻水套；所述流量調(diào)節(jié)閥設在冷卻液通道的冷卻液入口和冷卻水泵之 間，控制系統(tǒng)連接流量調(diào)節(jié)閥。
[0008] 所述溫差發(fā)電器至少有2個溫差發(fā)電片組，所述溫差發(fā)電片組有若干個溫差發(fā)電 片組成。
[0009] 所述溫差發(fā)電片組設有電子開關，電子開關控制溫差發(fā)電片組的工作。
[0010] 本發(fā)明充分利用了發(fā)動機中的冷卻液和LNG氣化的冷能，利用溫差發(fā)電器實現(xiàn)了 能量的回收，從而實現(xiàn)了能量回收和熱管理系統(tǒng)的有效結合，且可以實現(xiàn)對發(fā)動機的進氣 溫度和冷卻液溫度的雙重調(diào)節(jié)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 圖1為本發(fā)明的原理示意圖。
[0012] 圖2為溫差發(fā)電器的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0013] 下面結合附圖具體說明一下本發(fā)明的【具體實施方式】。
[0014] 一種基于溫差發(fā)電的LNG熱管理系統(tǒng)，如圖1所示，包括LNG通道1、冷卻液通道 2、溫差發(fā)電器3、冷卻水泵4、流量調(diào)節(jié)閥5、控制系統(tǒng)6和發(fā)動機冷卻水套7,LNG通道1設 有進氣口和出氣口，冷卻液通道2設有冷卻液入口和冷卻液出口，LNG通道2連接溫差發(fā)電 器3的冷端，冷卻液通道2連接溫差發(fā)電器的熱端，LNG通道1的進氣口連接LNG氣罐，LNG 通道1出氣口連接發(fā)動機8的進氣管，冷卻液通道2的冷卻液入口連接冷卻水泵4,冷卻液 通道2的冷卻液出口連接發(fā)動機冷卻水套7,流量調(diào)節(jié)閥5設在冷卻液通道2的冷卻液入口 和冷卻水泵4之間，控制系統(tǒng)6連接流量調(diào)節(jié)閥5。
[0015] 溫差發(fā)電器3至少有2個溫差發(fā)電片組，所述溫差發(fā)電片組有若干個溫差發(fā)電片 組成。溫差發(fā)電器的結構示意圖如圖2所示，溫差發(fā)電器3設在LNG通道1和冷卻液通道 2之間。
[0016] 溫差發(fā)電片組設有電子開關，電子開關控制溫差發(fā)電片組的工作。溫差發(fā)電片組 上的電子開關可以控制溫差發(fā)電器中溫差發(fā)電片的工作，當負載較多時電子開關都閉合， 使溫差發(fā)電片組都工作；當負載較少時，打開部分電子開關，使相應的溫差發(fā)電片不工作。
[0017] LNG氣罐中的LNG進入LNG通道，LNG氣化形成冷能傳遞給溫差發(fā)電器3的冷端， 發(fā)動機冷卻水套7中的冷卻液通過冷卻水泵4進入冷卻液通道2,由于冷卻液的溫度較高， 傳遞給溫差發(fā)電器3的熱端，從而使溫差發(fā)電器發(fā)電，實現(xiàn)了能量的回收利用。冷卻液經(jīng)過 溫差發(fā)電器3后，又進入發(fā)動機冷卻水套7,實現(xiàn)了冷卻液的重復利用。發(fā)動機冷卻水套7 包裹在發(fā)動機8的外面，發(fā)動機冷卻水套7中的冷卻液的流動可以實現(xiàn)發(fā)動機8的溫度控 制。
[0018] 控制系統(tǒng)6根據(jù)冷卻液的溫度調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥5。在發(fā)動機冷卻水套7中設有 溫度傳感器，控制系統(tǒng)6包括信號處理電路和單片機，信號處理電路包括信號放大電路、濾 波電路和模數(shù)轉換電路，用于接收、放大溫度傳感器輸出的電流信號，并將其轉換為數(shù)字信 號傳輸至單片機。當發(fā)動機冷卻水套7中冷卻液的溫度偏離合適的工作溫度時(一般是 85-105°C)，需要調(diào)整溫差發(fā)電器3的對外輸出功率。即當發(fā)動機冷卻水套7中冷卻液的溫 度偏低時，由單片機發(fā)出指令，將流量調(diào)節(jié)閥5調(diào)小，減少對外的散熱量；反之，當發(fā)動機冷 卻水套7中冷卻液的溫度偏高時，由單片機發(fā)出指令，將流量調(diào)節(jié)閥5調(diào)大，增加對外的散 熱量。進入溫差發(fā)電器3的冷卻液還可以來自發(fā)動機8的水箱。
[0019] 由于燃氣和空氣在LNG通道1中混合，因此LNG氣化后燃氣溫度會影響混合后的 氣體溫度。流量調(diào)節(jié)閥5可以調(diào)節(jié)冷卻水泵4中進入冷卻通道2的冷卻液入口的流速。通 過流量調(diào)節(jié)閥5調(diào)節(jié)冷卻液的流速，或者調(diào)整溫差發(fā)電片組工作片數(shù)，可以調(diào)節(jié)進入發(fā)動 機8進氣管的燃氣的溫度。
[0020] 通過電子開關調(diào)整溫差發(fā)電片工作的片數(shù)時，會使溫差發(fā)電器3對外輸出功率發(fā) 生變化，改變溫差發(fā)電器3中冷卻液的溫度，從而影響發(fā)動機冷卻水套7中冷卻液的溫度。
[0021] 以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本【技術領域】的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應該以權利要求書的保護范 圍為準。
【權利要求】
1. 一種基于溫差發(fā)電的LNG熱管理系統(tǒng)，其特征在于：包括LNG通道、冷卻液通道、溫 差發(fā)電器、冷卻水泵、流量調(diào)節(jié)閥、控制系統(tǒng)和發(fā)動機冷卻水套；所述LNG通道設有進氣口 和出氣口，所述冷卻液通道設有冷卻液入口和冷卻液出口；所述LNG通道連接溫差發(fā)電器 的冷端，所述冷卻液通道連接溫差發(fā)電器的熱端；所述LNG通道出氣口連接發(fā)動機的進氣 管，所述冷卻液通道的冷卻液入口連接冷卻水泵，冷卻液通道冷卻液出口連接發(fā)動機冷卻 水套；所述流量調(diào)節(jié)閥設在冷卻液通道的冷卻液入口和冷卻水泵之間，控制系統(tǒng)連接流量 調(diào)節(jié)閥。
2. 根據(jù)權利要求1所述的基于溫差發(fā)電的LNG熱管理系統(tǒng)，其特征在于：所述溫差發(fā) 電器至少有2個溫差發(fā)電片組，所述溫差發(fā)電片組有若干個溫差發(fā)電片組成。
3. 根據(jù)權利要求1所述的基于溫差發(fā)電的LNG熱管理系統(tǒng)，其特征在于：所述溫差發(fā) 電片組設有電子開關。
【文檔編號】F01P7/16GK104088724SQ201410292077
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月26日 優(yōu)先權日:2014年6月26日
【發(fā)明者】馬宗正, 劉豫喜, 馬建輝, 王新莉, 楊安杰, 郭鵬, 徐平 申請人:河南工程學院