一種lng燃料車用冷暖箱系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及冷能回收利用領域，更具體的說，涉及一種LNG燃料車用冷暖箱系統。
【背景技術】
[0002]液化天然氣(LiquefiedNatural Gas:LNG)相對于壓縮天然氣(CompressedNatural Gas)來講，作為車用燃料具有能量密度大、存儲壓力低、不含水分和其他可凝性雜質等諸多優良特性，因此被公認為是一種更加經濟、安全和清潔的汽車新能源。
[0003]目前液化天然氣汽車己經在重型卡車、城市公交車和長途運輸客車等運營車輛上被較多應用，而LNG作為汽車燃料使用時，需要從_160°C的低溫液體膨脹氣化到常溫氣體，在氣化過程中會釋放較大的冷量，如果能將這部分冷量回收利用，應用到食品飲料的制冷保鮮，將會給駕乘人員帶來舒適享受，且不增加額外的能量消耗。
[0004]傳統的車載冰箱目前有半導體式和壓縮機式兩種。半導體式車載冰箱同時具有制冷和加熱保溫的作用，缺點是容積小，制冷能力相對較差；壓縮機式車載冰箱制冷能力強，但是體積大、重量高、價格昂貴，且僅帶單一制冷功能。
[0005]以上兩種車載冰箱的能量來源都是汽車電瓶，歸根結底為燃油的消耗，并不環保。如果能夠利用LNG氣化過程中的冷量進行制冷，同時利用發動機冷卻液循環系統的熱量進行制熱，不僅可以解決以上兩種車載冰箱的弊端，同時不需要消耗額外的能源，既清潔又環保，作為一款車載冷暖箱極為實用，不僅在炎炎夏季可以喝到冰爽可口的飲料，而且嚴寒冬季，亦可以享用溫熱的食物和飲品。
[0006]關于現有技術中公開的LNG冷能利用的技術方案，專利文獻I公開了一種回收液化天然氣冷能用于低溫送風的汽車空調系統。該申請描述了一種通過利用與發動機氣化器串聯的換熱器，進行冷能回收空調制冷的裝置，其雖然一定程度上滿足了駕駛室等重點部位的夏季溫濕度調節要求，但是缺點在于當換熱器故障時，發動機供氣系統必須全部中斷，影響車輛行駛。
[0007]專利文獻2在原有發動機主供氣系統上串聯第一換熱器，增加了供氣系統的故障率，一旦發生凍結損壞，將不能進行正常供氣，發動機無法運轉，影響車輛行駛。同時空調停止運轉，為防止第一換熱器內防凍液A凝結，電動泵仍將繼續運轉，又增加了故障率和能源消耗。
[0008]因此，需要提供一種在不影響發動機主供氣系統的前提下，既能夠利用LNG氣化過程中多余的冷量進行制冷，又能夠利用發動機冷卻液循環系統的熱量進行制熱，同時實現冷暖切換及兩種模式下的最佳溫度控制和冷能防過量措施的實用車載冰箱冷暖系統，從而滿足司機對夏季冷藏和冬季加熱的需求，提高駕乘舒適性。
[0009](在先技術文獻)
[0010]專利文獻1:申請公布號CN 102679474 A ；
[0011]專利文獻2:申請公布號CN 201310460412.
【發明內容】
[0012]本發明所要解決的技術問題是:針對卡車、城市公交等大中型客貨運輸車輛，在不影響發動機主供氣系統的前提下，提供一種既能夠回收利用LNG氣化過程中的冷量進行制冷，又能夠利用發動機冷卻液循環系統的熱量進行制熱，同時實現冷暖切換及兩種模式下的最佳溫度控制
[0013]的實用車載冷暖箱系統，從而滿足司機對夏季冷藏和冬季加熱需求。
[0014]本發明的設計思路為:
[0015]1.為保證各種工況下發動機穩定的運轉，設計的車載冷暖箱系統與現有的LNG汽車燃料供氣系統并聯，車載冰箱冷暖系統的安裝不能影響發動機燃料系統的供氣。
[0016]2.車載冷暖箱系統具有制冷制熱兩種模式，可手動進行切換，同時電控單元可根據箱內實時溫度，實現最佳溫度控制。
[0017]3.制冷工況下，根據安全法規規定，LNG燃料管路不能進入駕駛室，所以采用冷媒循環系統進行制冷，與LNG換熱之后，進入駕駛室車載冷暖箱實現制冷。
[0018]4.制熱工況下，采用發動機高溫冷卻液循環支路進行制熱。
[0019]5.發動機高速運轉工況下，汽車所回收的冷能將會超出車載冷暖箱需求。因此，本車載冷暖箱系統的設計原則是:滿足車載冰箱冷量需求之外的LNG可進入LNG冷能其它用途流路，也可直接從旁路進入發動機氣化器，供給發動機，做到合理規劃冷量的分配和利用。
[0020]6.當車載冷暖箱系統發生故障時，可切斷冷暖箱系統，保證不會影響發動機LNG燃料系統的供氣及發動機循環冷卻液系統。
[0021]為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下:
[0022]一種LNG燃料車用冷暖箱系統，包括:冷暖箱殼體，其內設置有第一蛇形排管、第二蛇形排管、第一溫度傳感器、冷暖轉換開關和電子控制單元ECU;車輛主供氣流路，所述車輛主供氣流路上依次設置有燃料罐、氣化器、穩壓閥、穩壓罐和發動機；LNG冷能回收利用流路，其與所述燃料罐和所述氣化器之間的管路并聯連接，LNG冷能回收利用流路上依次設置有第一流量控制閥和熱交換器；冷媒循環流路，所述冷媒循環流路上依次設置有所述熱交換器、循環泵和第一蛇形排管；發動機冷卻液流路，所述發動機冷卻液流路上依次設置有發動機的冷卻液循環系統、所述第二蛇形排管和第二流量控制閥；LNG冷能其他用途流路，與所述燃料罐通過第三控制閥連接；。
[0023]優選地，所述電子控制單元ECU與所述第一流量控制閥和所述第二流量控制閥通信連接，向所述第一流量控制閥和所述第二流量控制閥發送控制信息。
[0024]優選地，所述冷暖箱殼體由聚氨酯材料制成。
[0025]優選地，所述熱交換器包括第一管路和第二管路，所述第一管路與所述第一流量控制閥連接，所述第二管路與所述循環泵連接。
[0026]優選地，所述熱交換器內設置有第二溫度傳感器。
[0027]優選地，所述循環泵和所述第一蛇形排管之間的管路上設置有高位冷媒箱。
[0028]本發明的LNG燃料車用冷暖箱系統的冷暖模式可通過手動開關進行切換。在制冷模式下，LNG燃料由于壓差，進入熱交換器，在熱交換器內冷媒與LNG進行熱交換獲得冷量，經循環泵循環至車載冷暖箱第一蛇形排管，實現制冷功能；在制熱模式下，發動機的冷卻液循環系統的高溫冷卻液進入車載冷暖箱第二蛇形排管，實現制熱升溫功能。溫控系統通過調節LNG管路的第一流量控制閥開度和冷卻液循環系統支路的第二流量控制閥開度，實現溫度控制功能。本發明車載冰箱冷暖系統與現有的LNG汽車燃料供氣系統并聯，其安裝不影響發動機原有供氣系統，且附帶冷能防過量保護措施，防止換熱器等管路的凍結損壞，無額外能量損耗，既清潔又環保，同時滿足了司機對夏季冷藏和冬季加熱的需求，提高了駕乘舒適性。
【附圖說明】
[0029]圖1是本發明的LNG燃料車用冷暖箱系統的結構示意圖。
[0030](附圖標記說明)
[0031]1、燃料罐2、氣化器3、發動機4、熱交換器5、第一蛇形排管6、發動機冷卻液循環系統7、冷暖箱殼體8、電子控制單元E⑶9、冷暖轉換開關10、第一溫度傳感器11、高位冷媒箱12、循環泵13、第一流量控制閥14、穩壓閥15、穩壓罐16、第二流量控制閥17、第二溫度傳感器18、第二蛇形排管19、第三流量控制閥
【具體實施方式】
[0032]為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。以下實施方式對本發明進行更為詳細的描述，但其并不限制本發明的范圍。基于本實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0033]圖1是本發明的LNG燃料車用冷暖箱系統的結構示意圖。
[0034]本發明的LNG燃料車用冷暖箱系統，保留了發動機燃料系統供氣主回路，回收利用LNG冷能對冷暖箱進行制冷，利用發動機高溫冷卻液對冷暖箱制熱。為此，本發明的LNG燃料車用冷暖箱系統包括5條流路，分別為車輛主供氣流路、LNG冷能回收利用流路、冷媒循環流路和發動機冷卻液流路、LNG冷能其它用途流路。
[0035]如圖1所示，由燃料罐I (LNG車用燃料罐)、氣化器2、穩壓閥14、穩壓罐15和發動機3通過管路依次連接構成車輛主供氣流路；由第一流量控制閥13和熱交換器4構成LNG冷能回收利用流路，LNG冷能回收利用流路與燃料罐I和氣化器2之間的管路并聯連接；由熱交換器4、循環泵12、高位冷媒箱11、第一蛇形排管5構成冷媒循環流路；由發動機冷卻液循環系統6、第二蛇形排管18和第二流量控制閥16構成發動機冷卻液流路。第一蛇形排管5和第二蛇形排管18并列設置。
[0036]此外，本發明的LNG燃料車用冷暖箱系統還包括冷暖箱殼體7，可由具有良好保溫功能的聚氨酯泡沫材料制成。第一蛇形排管5、第二蛇形排管18并行排列設置在冷暖箱殼體7內。此外，冷暖箱殼體7中還設置有冷暖轉換開關9、第一溫度傳感器10和電子控制單元E⑶8。電子控制單元E⑶8與第一流量控制閥13和第二流量控制閥16通信連接，向第一流量控制閥13和第二流量控制閥16發送控制信息(具體控制過程隨后介紹)。
[0037]此外，在循環泵12和第一蛇形排管之間還設置有調節壓力的高位冷媒箱11，以及在熱交換器4中設置有第二溫度傳感器17。
[0038]在本發明中，冷媒可以是乙二醇水溶液或者其他乙烷、丙烷等碳氫化合物，凝固點較低且比熱較大的物質。
[0039]在本發明中，低溫液態天然氣(約110K，0.4?1.59MPa)在壓差作用下從LNG車用燃料罐I出發，分為三個支路，第一支路進入氣化器2，經過穩壓閥14，穩壓罐15，最終供給發動機4 ;第二支路經過第一流量控制閥13，熱交換器4，與冷媒進行熱交換，最后同樣經穩壓閥14，穩壓罐15進入發動機4 ;第三支路通過第三流量控制閥19，用作其它用途；三支路為并聯連接，旨在LNG進行冷能回收時不影響發動機供氣系統。
[0040]冷媒與LNG燃料進行熱交換后獲得冷能，經循環泵12，高位冷媒箱11，循環至車載冷暖箱第一蛇形排管5，實現制冷功能。發動機冷卻液循環系統6的高溫冷卻液，經第二流量控制閥16，進入車載冷暖箱的第二蛇形排管18，實現制熱功能。
[0041]以下對本發明的LNG燃料車用冷暖箱系統的工作模式進行介紹。
[0042](I)制冷模式:當冷暖轉換開關9切換到制冷模式