天然气发动机废气再循环（EGR）冷却系统及其控制方法技术方案

天然气发动机废气再循环（EGR）冷却系统及其控制方法，天然气、发动机废气和冷却液分别经天然气管道、废气出气口管道和冷却液管道与EGR冷却器（1）连接，水气分离器（2）位于EGR冷却器（1）的EGR废气出气口（9）下游，发动机废气经水气分离器（2）进入安装有废气温度传感器（3）的发动机进气管道，发动机水泵出水口（7）与EGR冷却器（1）之间冷却液管道上安装有电子水阀门（6），天然气经EGR冷却器（1）与发动机燃气喷射装置连接，EGR冷却器（1）与发动机燃气喷射装置之间安装有天然气温度传感器（10），天然气温度传感器（10）和废气温度传感器（3）通过发动机连接线束（11）与发动机ECU（5）连接，电子水阀门（6）开度由发动机ECU（5）通过发动机连接线束（11）控制。本冷却系统结构紧凑、成本低、控制精度较高。

Exhaust gas recirculation (EGR) cooling system of natural gas engine and its control method

The exhaust gas recirculation (EGR) cooling system of natural gas engine and its control method are connected with the EGR cooler (1) through the natural gas pipeline, the exhaust gas outlet pipeline and the coolant pipeline respectively, and the water gas separator (2) is located downstream of the EGR exhaust gas outlet (9) of the EGR cooler (1). The engine exhaust gas enters the engine inlet pipe fitted with the exhaust gas temperature sensor (3) through the water gas separator (2). An electronic water valve (6) is installed on the cooling fluid pipe between the engine pump outlet (7) and the EGR cooler (1). The natural gas is connected with the engine gas injection device via the EGR cooler (1), and the EGR cooled. A natural temperature sensor (10), a natural gas temperature sensor (10) and a waste gas temperature sensor (3) are installed between the device and the engine gas injection device, and are connected with the engine ECU (5) through the engine connection wiring harness (11), and the electronic water valve (6) is opened by the engine ECU (5) through the engine connection wiring harness (3). 11) control. The cooling system has the advantages of compact structure, low cost and high control accuracy.

【技术实现步骤摘要】
天然气发动机废气再循环（EGR）冷却系统及其控制方法
本专利技术涉及天然气发动机废气再循环（EGR）冷却系统。
技术介绍
液化天然气（LNG）在天然气发动机车辆上使用时，需要将液态LNG汽化为气态天然气且达到合适的温度后，再进入发动机。在液化天然气（LNG）汽化过程中，需要吸收大量的热量。对于采用废气再循环（EGR）技术路线的天然气发动机而言，废气（EGR）在进入发动机之前，需要将废气温度降低至合适范围内并散发大量的热量。目前采取的办法是：车辆上布置一个液化天然气（LNG）汽化器，利用发动机循环冷却液的温度升高对液态LNG进行加热，另外在发动机上布置有传统EGR冷却器，传统EGR冷却器的作用在于进行EGR废气与发动机冷却液换热，利用发动机冷却液对EGR废气降温，带走EGR废气的热量。这样发动机就要布置采用两个换热器（LNG汽化器和传统EGR冷却器），不仅成本高，而且难以控制进入LNG汽化器和传统EGR冷却器的发动机冷却液流量。
技术实现思路
本专利技术提供了一种以液化天然气（LNG）为燃料的天然气发动机废气再循环（EGR）冷却系统及其控制方法，将LNG汽化器和传统EGR冷却器整合为一款新型EGR冷却器，综合利用了LNG汽化器吸热和EGR冷却器废气降温散热并辅以发动机冷却液换热，发动机冷却液的流量通过发动机ECU进行控制，冷却系统结构紧凑、成本低、控制精度较高。本专利技术采用的技术方案是：天然气发动机废气再循环（EGR）冷却系统及其控制方法，包括EGR冷却器、水气分离器、废气温度传感器、发动机ECU、电子水阀门、天然气温度传感器以及发动机连接线束，天然气、发动机废气和冷却液分别经天然气管道、废气出气口管道和冷却液管道与EGR冷却器连接，水气分离器位于EGR冷却器的废气出口下游，在发动机废气经水气分离器后进入发动机的进气管道上安装有废气温度传感器，发动机水泵出水口与EGR冷却器之间冷却液管道上安装有电子水阀门，天然气经EGR冷却器与发动机燃气喷射装置连接，EGR冷却器与发动机燃气喷射装置之间安装有天然气温度传感器，天然气温度传感器和废气温度传感器通过发动机连接线束与发动机ECU连接，电子水阀门开度由发动机ECU通过发动机连接线束控制。上述的天然气发动机废气再循环（EGR）冷却系统及其控制方法，EGR冷却器包含EGR冷却器天然气管道、EGR冷却器废气管道、EGR冷却器冷却液腔和放气接头，EGR冷却器天然气管道和EGR冷却器废气管道均浸没在EGR冷却器冷却液腔中。发动机冷却液、天然气、发动机EGR废气三种介质在EGR冷却器中实现发动机冷却液与天然气对向流动换热，发动机冷却液与发动机EGR废气对向流动换热。上述的天然气发动机废气再循环（EGR）冷却系统及其控制方法，电子水阀门可以安装于EGR冷却器的发动机冷却液出口的发动机冷却液流动管道上。上述的天然气发动机废气再循环冷却系统及其控制方法，发动机ECU根据内部软件预先设置的温度控制优先级，确定对天然气温度和EGR废气温度的选择策略是先判断EGR废气温度、后判断天然气温度是否满足要求的逻辑关系，以此向电子水阀门发出相应电信号指令，根据指令控制电子水阀门的开度，执行相应的根据优先级确定电子水阀门的动作，减小电子水阀门的开度或者增加电子水阀门的开度，使得进入EGR冷却器的发动机冷却液得到持续的调节和控制，从而使天然气温度和EGR废气温度得到精确控制并处于合适的范围内。本专利技术的天然气发动机废气再循环（EGR）冷却系统及其控制方法，采用一种可同时进行天然气、废气和发动机冷却液三种介质换热的新型换热器，即一种新型的废气再循环EGR冷却器，组成天然气发动机新型废气再循环（EGR）冷却系统，利用发动机冷却液，在EGR冷却器内，对高温的EGR废气散热以降低EGR废气温度，同时对低温的天然气加热以提高天然气温度。利用发动机ECU控制电子水阀门，调节电子水阀门的水阀门开度，实现对参与换热的发动机冷却液流量进行控制，从而使发动机正常运行，冷却系统结构紧凑、成本低、控制精度较高。附图说明图1为本专利技术的系统组成示意图。图2为本专利技术中的EGR冷却器三维结构剖面示意图。图3为本专利技术的EGR冷却系统控制方法流程逻辑示意图。图中，1为EGR冷却器，2为水气分离器，3为废气温度传感器，4为LNG气瓶，5为发动机ECU，6为电子水阀门，7为发动机水泵出水口，8为天然气发动机，9为EGR废气出气口，10为天然气温度传感器，11为发动机连接线束，12为控制程序指令开始，13为EGR废气温度偏高，14为天然气温度偏低，15为根据优先级确定电子水阀门6的动作，16为减小电子水阀门6的开度，17为增加电子水阀门6的开度，18为结束控制程序指令，101为EGR冷却器的废气入口，102为EGR冷却器的废气出口，103为EGR冷却器的发动机冷却液出口，104为EGR冷却器的发动机冷却液入口，105为EGR冷却器的天然气入口，106为EGR冷却器的天然气出口，107为EGR冷却器冷却液腔，108为EGR冷却器天然气管道，109为EGR冷却器废气管道。具体实施方式下面结合附图1、2和3对本专利技术作进一步描述。如图1、2、3所示，天然气发动机废气再循环（EGR）冷却系统及其控制方法，包括EGR冷却器1、水气分离器2、废气温度传感器3、LNG气瓶4、发动机ECU5、电子水阀门6、发动机水泵出水口7、天然气发动机8，EGR废气出气口9、天然气温度传感器10、发动机连接线束11，天然气发动机8产生的废气经EGR废气出气口9通过管道进入EGR冷却器1，经与发动机冷却液换热，废气温度降低，经过水气分离器2，废气进入发动机进气管，低温液化天然气LNG从LNG气瓶4出来后，进入EGR冷却器1，经与发动机冷却液换热后天然气温度升高，然后进入发动机燃气喷射装置，EGR冷却器1中的发动机冷却液来自发动机水泵出水口7，在EGR冷却器1中与低温天然气和高温EGR废气三介质换热后，冷却液进入返回发动机水泵进水口，为了监控经过EGR冷却器的天然气温度和EGR废气温度，在EGR冷却器1的天然气出口下游，安装有天然气温度传感器10，在水气分离器2的下游，安装有废气温度传感器3，天然气温度传感器10和废气温度传感器3测得的温度信号通过发动机连接线束11发送至发动机ECU5，在EGR冷却器1的发动机冷却液入口与发动机水泵出水口7之间，安装有电子水阀门6，电子水阀门6开度由发动机ECU通过发动机连接线束11控制。电子水阀门6也可以安装于EGR冷却器1的发动机冷却液出口的发动机冷却液流动管道上。EGR冷却器1包含EGR冷却器的废气入口101、EGR冷却器的废气出口102、EGR冷却器的发动机冷却液出口103、EGR冷却器的发动机冷却液入口104、EGR冷却器的天然气入口105、EGR冷却器的天然气出口106、EGR冷却器水腔107、EGR冷却器天然气管道108、EGR冷却器废气管道109和放气接头110。EGR冷却器天然气管道108和EGR冷却器废气管道109均浸没在EGR冷却器冷却液腔107中，发动机冷却液、天然气、发动机EGR废气三种介质在EGR冷却器1中的流动方向采用了对向流动，发动机冷却液与天然气对向流动换热，发动机冷却液与发动机EGR废气对向流动换热。低温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.天然气发动机废气再循环（EGR）冷却系统及其控制方法，其特征在于包括EGR冷却器（1）、水气分离器（2）、废气温度传感器（3）、发动机ECU（5）、电子水阀门（6）、天然气温度传感器（10）以及发动机连接线束（11），天然气、发动机废气和冷却液分别经天然气管道、废气出气口（9）管道和冷却液管道与EGR冷却器（1）连接，水气分离器（2）位于EGR冷却器（1）天然气出口下游，天然气经水气分离器（2）在进入发动机进气管道上安装有天然气温度传感器（10），发动机水泵出水口（7）与EGR冷却器(1)之间冷却液管道上安装有电子水阀门(6)，天然气经EGR冷却器(1)与发动机燃气喷射装置连接，EGR冷却器(1)与发动机燃气喷射装置之间管道上安装有天然气温度传感器(10)，天然气温度传感器(10)和废气温度传感器(3)通过发动机连接线束(11)与发动机ECU(5)连接，电子水阀门（6）开度由发动机ECU（5）通过发动机连接线束(11)控制。

【技术特征摘要】
1.天然气发动机废气再循环（EGR）冷却系统及其控制方法，其特征在于包括EGR冷却器（1）、水气分离器（2）、废气温度传感器（3）、发动机ECU（5）、电子水阀门（6）、天然气温度传感器（10）以及发动机连接线束（11），天然气、发动机废气和冷却液分别经天然气管道、废气出气口（9）管道和冷却液管道与EGR冷却器（1）连接，水气分离器（2）位于EGR冷却器（1）天然气出口下游，天然气经水气分离器（2）在进入发动机进气管道上安装有天然气温度传感器（10），发动机水泵出水口（7）与EGR冷却器(1)之间冷却液管道上安装有电子水阀门(6)，天然气经EGR冷却器(1)与发动机燃气喷射装置连接，EGR冷却器(1)与发动机燃气喷射装置之间管道上安装有天然气温度传感器(10)，天然气温度传感器(10)和废气温度传感器(3)通过发动机连接线束(11)与发动机ECU(5)连接，电子水阀门（6）开度由发动机ECU（5）通过发动机连接线束(11)控制。2.根据权利要求1所述的天然气发动机废气再循环（EGR）冷却系统及其控制方法，其特征在于EGR冷却器(1)包含EGR冷却器天然气管道(108)、EGR冷却器废气管道(109)、EGR冷却器冷却液腔（107）和放气接头，EG...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宇波，刘凯，任红云，陆静安，储利民，李涛涛，
申请(专利权)人：上海柴油机股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31