本實(shí)用新型屬于發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種天然氣發(fā)動機(jī)中冷溫度控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

天然氣發(fā)動機(jī)對進(jìn)氣溫度要求非常高，一般需要控制在50攝氏度左右，上下偏差幾攝氏度，都會對發(fā)動機(jī)的功率和扭矩造成很大的影響，從而影響發(fā)動機(jī)的性能。因此在進(jìn)行臺架發(fā)動機(jī)研發(fā)試驗(yàn)時(shí)，我們希望保持發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣溫度恒定。

目前，進(jìn)行發(fā)動機(jī)臺架試驗(yàn)時(shí)，天然氣發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣方式是：空氣經(jīng)過增壓后通過中冷前進(jìn)氣管進(jìn)入中冷器，然后由中冷器進(jìn)入中冷后出氣管，最后進(jìn)入到發(fā)動機(jī)機(jī)體內(nèi)參與燃燒，從而完成整個(gè)進(jìn)氣工作。以一個(gè)額定轉(zhuǎn)速2100r/min的發(fā)動機(jī)為例，在不同的工況(即不同的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和不同的節(jié)氣門開度)下，進(jìn)入中冷器的空氣溫度是不同的，而進(jìn)入中冷器內(nèi)的空氣通過和中冷器內(nèi)部的液體進(jìn)行熱交換后，其溫度會發(fā)生很大的變化，從而導(dǎo)致從中冷后出氣管流出的空氣溫度變化幅度較大，這樣就無法穩(wěn)定發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣溫度，造成發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣溫度波動幅度很大，達(dá)到10攝氏度以上。這樣的中冷溫度控制系統(tǒng)無法實(shí)現(xiàn)不同工況下對發(fā)動機(jī)進(jìn)氣溫度的自動控制，不能滿足測試使用要求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠根據(jù)不同工況對天然氣發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣溫度自動調(diào)節(jié)、發(fā)動機(jī)進(jìn)氣溫度控制精度高的天然氣發(fā)動機(jī)中冷溫度控制系統(tǒng)。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是：

天然氣發(fā)動機(jī)中冷溫度控制系統(tǒng)，包括：

中冷器，所述中冷器設(shè)置有與增壓器連接的中冷前進(jìn)氣管以及與發(fā)動機(jī)氣缸連接的中冷后出氣管；所述中冷前進(jìn)氣管上設(shè)置有中冷前進(jìn)氣溫度傳感器，所述中冷后出氣管上設(shè)置有中冷后出氣溫度傳感器；所述中冷器設(shè)置有用于熱交換的中冷器進(jìn)液管和中冷器出液管；

熱緩存箱，所述熱緩存箱設(shè)置有與所述中冷器出液管連通的熱緩存箱進(jìn)液管，所述熱緩存箱進(jìn)液管上設(shè)置有熱緩存箱進(jìn)液控制閥，所述熱緩存箱設(shè)置有與所述中冷器進(jìn)液管連通的熱緩存箱出液管，所述熱緩存箱出液管上設(shè)置有熱緩存液出液溫度傳感器和熱緩存箱出液控制閥；所述熱緩存箱出液管上安裝有熱緩存液出液驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述熱緩存箱設(shè)有用于加熱緩存液的緩存液加熱機(jī)構(gòu)；

冷緩存箱，所述冷緩存箱設(shè)置有與所述中冷器出液管連通的冷緩存箱進(jìn)液管，所述冷緩存箱進(jìn)液管上設(shè)置有冷緩存箱進(jìn)液控制閥，所述冷緩存箱設(shè)置有與所述中冷器進(jìn)液管連通的冷緩存箱出液管，所述冷緩存箱出液管上設(shè)置有冷緩存液出液溫度傳感器和冷緩存箱出液控制閥；所述冷緩存箱出液管上安裝有冷緩存液出液驅(qū)動機(jī)構(gòu)，所述冷緩存箱設(shè)有用于冷卻緩存液的緩存液冷卻機(jī)構(gòu)；

控制器，與所述中冷前進(jìn)氣溫度傳感器、中冷后出氣溫度傳感器、熱緩存箱進(jìn)液控制閥、熱緩存液出液溫度傳感器、熱緩存箱出液控制閥、熱緩存液出液驅(qū)動機(jī)構(gòu)、緩存液加熱機(jī)構(gòu)、冷緩存箱進(jìn)液控制閥、冷緩存液出液溫度傳感器、冷緩存箱出液控制閥和冷緩存液出液驅(qū)動機(jī)構(gòu)相連接。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述熱緩存液出液驅(qū)動機(jī)構(gòu)為電動抽水馬達(dá)。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述冷緩存液出液驅(qū)動機(jī)構(gòu)亦為電動抽水馬達(dá)。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述緩存液加熱機(jī)構(gòu)為設(shè)置于所述熱緩存箱底部的電加熱器。

作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述緩存液冷卻機(jī)構(gòu)為設(shè)置于所述冷緩存箱內(nèi)的冷卻器，所述冷卻器連接有冷凍液進(jìn)液管和冷凍液出液管。

由于采用了上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型具有以下有益效果：控制系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動機(jī)的實(shí)際工況來決定對中冷器內(nèi)的液體進(jìn)行熱液供應(yīng)還是冷夜供應(yīng)，通過采用二級中冷溫控的方式，能夠精確地控制進(jìn)氣中冷溫度，不論發(fā)動機(jī)的工況如何變化，都可以使發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣溫度穩(wěn)定在需求的數(shù)值范圍內(nèi)，上下誤差各不超過0.5攝氏度。

附圖說明

以下附圖僅旨在于對本實(shí)用新型做示意性說明和解釋，并不限定本實(shí)用新型的范圍。其中：

圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例中天然氣發(fā)動機(jī)中冷溫度控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例中天然氣發(fā)動機(jī)中冷溫度控制方法的原理框圖。

圖中：

10-中冷器；11-中冷前進(jìn)氣管；12-中冷后出氣管；13-中冷前進(jìn)氣溫度傳感器；14-中冷后出氣溫度傳感器；15-中冷器進(jìn)液管；16-中冷器出液管；

20-熱緩存箱；21-熱緩存箱進(jìn)液管；22-熱緩存箱進(jìn)液控制閥；23-熱緩存箱出液管；24-熱緩存液出液溫度傳感器；25-熱緩存箱出液控制閥；26-熱緩存液出液驅(qū)動機(jī)構(gòu)；

30-冷緩存箱；31-冷緩存箱進(jìn)液管；32-冷緩存箱進(jìn)液控制閥；33-冷緩存箱出液管；34-冷緩存液出液溫度傳感器；35-冷緩存箱出液控制閥；36-冷緩存液出液驅(qū)動機(jī)構(gòu)；37-冷凍液進(jìn)液管；38-冷凍液出液管。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。在下面的詳細(xì)描述中，只通過說明的方式描述了本實(shí)用新型的某些示范性實(shí)施例。毋庸置疑，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以認(rèn)識到，在不偏離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，可以用各種不同的方式對所描述的實(shí)施例進(jìn)行修正。因此，附圖和描述在本質(zhì)上是說明性的，而不是用于限制權(quán)利要求的保護(hù)范圍。

如圖1和圖2所示，天然氣發(fā)動機(jī)中冷溫度控制系統(tǒng)，包括：

中冷器10，所述中冷器10設(shè)置有與增壓器連接的中冷前進(jìn)氣管11以及與發(fā)動機(jī)氣缸連接的中冷后出氣管12；所述中冷前進(jìn)氣管11上設(shè)置有中冷前進(jìn)氣溫度傳感器13，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測增壓后中冷前的進(jìn)氣溫度，所述中冷后出氣管12上設(shè)置有中冷后出氣溫度傳感器14，用于監(jiān)測經(jīng)中冷器熱交換后的出氣溫度；所述中冷器10設(shè)置有用于熱交換的中冷器進(jìn)液管15和中冷器出液管16，中冷器內(nèi)部設(shè)有換熱翅片等常用結(jié)構(gòu)，不再詳述；

熱緩存箱20，所述熱緩存箱20設(shè)置有與所述中冷器出液管16連通的熱緩存箱進(jìn)液管21，所述熱緩存箱進(jìn)液管21上設(shè)置有熱緩存箱進(jìn)液控制閥22，所述熱緩存箱20設(shè)置有與所述中冷器進(jìn)液管15連通的熱緩存箱出液管23，所述熱緩存箱出液管23上設(shè)置有熱緩存液出液溫度傳感器24和熱緩存箱出液控制閥25；所述熱緩存箱出液管23上安裝有熱緩存液出液驅(qū)動機(jī)構(gòu)26，熱緩存液出液驅(qū)動機(jī)構(gòu)26可以采用電動抽水馬達(dá)等，所述熱緩存箱20設(shè)有用于加熱緩存液的緩存液加熱機(jī)構(gòu)(圖中未示出)，如可以采用電加熱絲等常用電加熱結(jié)構(gòu)，其設(shè)置于所述熱緩存箱的底部，不再詳述；

冷緩存箱30，所述冷緩存箱30設(shè)置有與所述中冷器出液管16連通的冷緩存箱進(jìn)液管31，所述冷緩存箱進(jìn)液管31上設(shè)置有冷緩存箱進(jìn)液控制閥32，所述冷緩存箱30設(shè)置有與所述中冷器進(jìn)液管15連通的冷緩存箱出液管33，所述冷緩存箱出液管33上設(shè)置有冷緩存液出液溫度傳感器34和冷緩存箱出液控制閥35；所述冷緩存箱出液管33上安裝有冷緩存液出液驅(qū)動機(jī)構(gòu)36，冷緩存液出液驅(qū)動機(jī)構(gòu)36亦可采用電動抽水馬達(dá)，所述冷緩存箱30設(shè)有用于冷卻緩存液的緩存液冷卻機(jī)構(gòu)，如在所述冷緩存箱內(nèi)設(shè)置冷卻器，所述冷卻器連接有冷凍液進(jìn)液管37和冷凍液出液管38，可以由冷凍機(jī)組提供制冷源；

控制器(參考圖2)，與所述中冷前進(jìn)氣溫度傳感器13、中冷后出氣溫度傳感器14、熱緩存箱進(jìn)液控制閥22、熱緩存液出液溫度傳感器24、熱緩存箱出液控制閥25、熱緩存液出液驅(qū)動機(jī)構(gòu)26、緩存液加熱機(jī)構(gòu)27、冷緩存箱進(jìn)液控制閥32、冷緩存液出液溫度傳感器34、冷緩存箱出液控制閥35和冷緩存液出液驅(qū)動機(jī)構(gòu)36通過信號線或控制線相連接。

本控制系統(tǒng)的基本控制原理為：根據(jù)發(fā)動機(jī)的實(shí)際工況，通過中冷前進(jìn)氣溫度傳感器13監(jiān)測得到中冷器10的實(shí)際進(jìn)氣溫度，控制器將中冷器的實(shí)際進(jìn)氣溫度與中冷器的設(shè)定進(jìn)氣溫度進(jìn)行比較，決定對中冷器內(nèi)的熱交換液體進(jìn)行熱液供應(yīng)還是冷液供應(yīng)，從而控制中冷器的實(shí)際出氣溫度，即控制發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣溫度。

下面以一個(gè)額定轉(zhuǎn)速2100r/min的發(fā)動機(jī)為例，具體介紹一下天然氣發(fā)動機(jī)中冷溫度控制方法。

為了實(shí)現(xiàn)不同的工況(即不同的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和不同的節(jié)氣門開度)下，從中冷后出氣管12流出的空氣溫度都維持在50攝氏度，需要根據(jù)發(fā)動機(jī)的實(shí)際工況來決定是對中冷器10內(nèi)的液體進(jìn)行熱液供應(yīng)還是冷夜供應(yīng)：

(a)當(dāng)發(fā)動機(jī)處于小負(fù)荷工況時(shí)，比如怠速工況，此時(shí)中冷器10的實(shí)際進(jìn)氣溫度較低，低于中冷器的設(shè)定進(jìn)氣溫度，系統(tǒng)此時(shí)會將冷緩存箱進(jìn)液控制閥32和冷緩存箱出液控制閥35關(guān)閉，控制器根據(jù)中冷前進(jìn)氣溫度傳感器13、中冷后出氣溫度傳感器14、熱緩存液出液溫度傳感器24三個(gè)溫度傳感器的實(shí)際數(shù)值大小，給緩存液加熱機(jī)構(gòu)27(電加熱絲)、熱緩存箱進(jìn)液控制閥22和熱緩存箱出液控制閥25開啟命令，從而控制熱緩存液溫度值，并調(diào)節(jié)熱緩存箱進(jìn)液控制閥22和熱緩存箱出液控制閥25的開度來控制流量大小，由熱緩存液出液驅(qū)動機(jī)構(gòu)26(電動抽水馬達(dá))驅(qū)動已知溫度的熱液進(jìn)入中冷器10與空氣進(jìn)行熱交換，從而控制發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣溫度；

(b)當(dāng)發(fā)動機(jī)處于大負(fù)荷工況時(shí)，比如額定工況(2100r/min，100％油門)，此時(shí)中冷器10的實(shí)際進(jìn)氣溫度較高，高于中冷器的設(shè)定進(jìn)氣溫度，系統(tǒng)此時(shí)會將熱緩存箱進(jìn)液控制閥22和熱緩存箱出液控制閥25關(guān)閉，控制器根據(jù)中冷前進(jìn)氣溫度傳感器13、中冷后出氣溫度傳感器14、冷緩存液出液溫度傳感器34三個(gè)溫度傳感器的實(shí)際數(shù)值大小，給冷緩存箱進(jìn)液控制閥32和冷緩存箱出液控制閥35開啟命令，并調(diào)節(jié)冷緩存箱進(jìn)液控制閥32和冷緩存箱出液控制閥35的開度來控制流量大小，由冷緩存液出液驅(qū)動機(jī)構(gòu)36(電動抽水馬達(dá))驅(qū)動冷液進(jìn)入中冷10器與較熱的空氣進(jìn)行熱交換，從而控制發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣溫度，如中冷前進(jìn)氣溫度傳感器13測量進(jìn)氣溫度150攝氏度，中冷后出氣溫度傳感器14測量溫度60攝氏度，冷緩存液出液溫度傳感器34測試?yán)渚彺嬉簻囟?攝氏度，則此時(shí)說明中冷控制后的進(jìn)氣溫度過高，系統(tǒng)通過內(nèi)部算法調(diào)整冷緩存箱出液控制閥35的開度直到中冷后出氣溫度傳感器14反饋的值滿足規(guī)范要求。

這樣本系統(tǒng)就實(shí)現(xiàn)了在不同工況下對天然氣發(fā)動機(jī)中冷進(jìn)氣的溫度調(diào)節(jié)的目的，經(jīng)實(shí)際測算，所控進(jìn)氣溫度的誤差為±0.5℃，具有非常高的控制精度。

以上所述僅為本實(shí)用新型示意性的具體實(shí)施方式，并非用以限定本實(shí)用新型的范圍。任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的構(gòu)思和原則的前提下所作出的等同變化與修改，均應(yīng)屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。