本實用新型屬于發(fā)動機技術領域，具體涉及一種天然氣發(fā)動機中冷溫度控制系統(tǒng)。

背景技術：

天然氣發(fā)動機對進氣溫度要求非常高，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)動機的功率和扭矩造成很大的影響，從而影響發(fā)動機的性能。因此在進行臺架發(fā)動機研發(fā)試驗時，我們希望保持發(fā)動機的進氣溫度恒定。

目前，進行發(fā)動機臺架試驗時，天然氣發(fā)動機的進氣方式是：空氣經過增壓后通過中冷前進氣管進入中冷器，然后由中冷器進入中冷后出氣管，最后進入到發(fā)動機機體內參與燃燒，從而完成整個進氣工作。以一個額定轉速2100r/min的發(fā)動機為例，在不同的工況(即不同的發(fā)動機轉速和不同的節(jié)氣門開度)下，進入中冷器的空氣溫度是不同的，而進入中冷器內的空氣通過和中冷器內部的液體進行熱交換后，其溫度會發(fā)生很大的變化，從而導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)動機的進氣溫度，造成發(fā)動機的進氣溫度波動幅度很大，達到10攝氏度以上。這樣的中冷溫度控制系統(tǒng)無法實現不同工況下對發(fā)動機進氣溫度的自動控制，不能滿足測試使用要求。

技術實現要素：

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種能夠根據不同工況對天然氣發(fā)動機的進氣溫度自動調節(jié)、發(fā)動機進氣溫度控制精度高的天然氣發(fā)動機中冷溫度控制系統(tǒng)。

為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是：

天然氣發(fā)動機中冷溫度控制系統(tǒng)，包括：

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

熱緩存箱，所述熱緩存箱設置有與所述中冷器出液管連通的熱緩存箱進液管，所述熱緩存箱進液管上設置有熱緩存箱進液控制閥，所述熱緩存箱設置有與所述中冷器進液管連通的熱緩存箱出液管，所述熱緩存箱出液管上設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動機構，所述熱緩存箱設有用于加熱緩存液的緩存液加熱機構；

冷緩存箱，所述冷緩存箱設置有與所述中冷器出液管連通的冷緩存箱進液管，所述冷緩存箱進液管上設置有冷緩存箱進液控制閥，所述冷緩存箱設置有與所述中冷器進液管連通的冷緩存箱出液管，所述冷緩存箱出液管上設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動機構，所述冷緩存箱設有用于冷卻緩存液的緩存液冷卻機構；

控制器，與所述中冷前進氣溫度傳感器、中冷后出氣溫度傳感器、熱緩存箱進液控制閥、熱緩存液出液溫度傳感器、熱緩存箱出液控制閥、熱緩存液出液驅動機構、緩存液加熱機構、冷緩存箱進液控制閥、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動機構相連接。

作為優(yōu)選的技術方案，所述熱緩存液出液驅動機構為電動抽水馬達。

作為優(yōu)選的技術方案，所述冷緩存液出液驅動機構亦為電動抽水馬達。

作為優(yōu)選的技術方案，所述緩存液加熱機構為設置于所述熱緩存箱底部的電加熱器。

作為優(yōu)選的技術方案，所述緩存液冷卻機構為設置于所述冷緩存箱內的冷卻器，所述冷卻器連接有冷凍液進液管和冷凍液出液管。

由于采用了上述技術方案，本實用新型具有以下有益效果：控制系統(tǒng)根據發(fā)動機的實際工況來決定對中冷器內的液體進行熱液供應還是冷夜供應，通過采用二級中冷溫控的方式，能夠精確地控制進氣中冷溫度，不論發(fā)動機的工況如何變化，都可以使發(fā)動機的進氣溫度穩(wěn)定在需求的數值范圍內，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用新型做示意性說明和解釋，并不限定本實用新型的范圍。其中：

圖1是本實用新型實施例中天然氣發(fā)動機中冷溫度控制系統(tǒng)的結構示意圖；

圖2是本實用新型實施例中天然氣發(fā)動機中冷溫度控制方法的原理框圖。

圖中：

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

20-熱緩存箱；21-熱緩存箱進液管；22-熱緩存箱進液控制閥；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-熱緩存液出液驅動機構；

30-冷緩存箱；31-冷緩存箱進液管；32-冷緩存箱進液控制閥；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-冷緩存液出液驅動機構；37-冷凍液進液管；38-冷凍液出液管。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例，進一步闡述本實用新型。在下面的詳細描述中，只通過說明的方式描述了本實用新型的某些示范性實施例。毋庸置疑，本領域的普通技術人員可以認識到，在不偏離本實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施例進行修正。因此，附圖和描述在本質上是說明性的，而不是用于限制權利要求的保護范圍。

如圖1和圖2所示，天然氣發(fā)動機中冷溫度控制系統(tǒng)，包括：

中冷器10，所述中冷器10設置有與增壓器連接的中冷前進氣管11以及與發(fā)動機氣缸連接的中冷后出氣管12；所述中冷前進氣管11上設置有中冷前進氣溫度傳感器13，用于實時監(jiān)測增壓后中冷前的進氣溫度，所述中冷后出氣管12上設置有中冷后出氣溫度傳感器14，用于監(jiān)測經中冷器熱交換后的出氣溫度；所述中冷器10設置有用于熱交換的中冷器進液管15和中冷器出液管16，中冷器內部設有換熱翅片等常用結構，不再詳述；

熱緩存箱20，所述熱緩存箱20設置有與所述中冷器出液管16連通的熱緩存箱進液管21，所述熱緩存箱進液管21上設置有熱緩存箱進液控制閥22，所述熱緩存箱20設置有與所述中冷器進液管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動機構26，熱緩存液出液驅動機構26可以采用電動抽水馬達等，所述熱緩存箱20設有用于加熱緩存液的緩存液加熱機構(圖中未示出)，如可以采用電加熱絲等常用電加熱結構，其設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設置有與所述中冷器出液管16連通的冷緩存箱進液管31，所述冷緩存箱進液管31上設置有冷緩存箱進液控制閥32，所述冷緩存箱30設置有與所述中冷器進液管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動機構36，冷緩存液出液驅動機構36亦可采用電動抽水馬達，所述冷緩存箱30設有用于冷卻緩存液的緩存液冷卻機構，如在所述冷緩存箱內設置冷卻器，所述冷卻器連接有冷凍液進液管37和冷凍液出液管38，可以由冷凍機組提供制冷源；

控制器(參考圖2)，與所述中冷前進氣溫度傳感器13、中冷后出氣溫度傳感器14、熱緩存箱進液控制閥22、熱緩存液出液溫度傳感器24、熱緩存箱出液控制閥25、熱緩存液出液驅動機構26、緩存液加熱機構27、冷緩存箱進液控制閥32、冷緩存液出液溫度傳感器34、冷緩存箱出液控制閥35和冷緩存液出液驅動機構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：根據發(fā)動機的實際工況，通過中冷前進氣溫度傳感器13監(jiān)測得到中冷器10的實際進氣溫度，控制器將中冷器的實際進氣溫度與中冷器的設定進氣溫度進行比較，決定對中冷器內的熱交換液體進行熱液供應還是冷液供應，從而控制中冷器的實際出氣溫度，即控制發(fā)動機的進氣溫度。

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

為了實現不同的工況(即不同的發(fā)動機轉速和不同的節(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，需要根據發(fā)動機的實際工況來決定是對中冷器10內的液體進行熱液供應還是冷夜供應：

(a)當發(fā)動機處于小負荷工況時，比如怠速工況，此時中冷器10的實際進氣溫度較低，低于中冷器的設定進氣溫度，系統(tǒng)此時會將冷緩存箱進液控制閥32和冷緩存箱出液控制閥35關閉，控制器根據中冷前進氣溫度傳感器13、中冷后出氣溫度傳感器14、熱緩存液出液溫度傳感器24三個溫度傳感器的實際數值大小，給緩存液加熱機構27(電加熱絲)、熱緩存箱進液控制閥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，并調節(jié)熱緩存箱進液控制閥22和熱緩存箱出液控制閥25的開度來控制流量大小，由熱緩存液出液驅動機構26(電動抽水馬達)驅動已知溫度的熱液進入中冷器10與空氣進行熱交換，從而控制發(fā)動機的進氣溫度；

(b)當發(fā)動機處于大負荷工況時，比如額定工況(2100r/min，100％油門)，此時中冷器10的實際進氣溫度較高，高于中冷器的設定進氣溫度，系統(tǒng)此時會將熱緩存箱進液控制閥22和熱緩存箱出液控制閥25關閉，控制器根據中冷前進氣溫度傳感器13、中冷后出氣溫度傳感器14、冷緩存液出液溫度傳感器34三個溫度傳感器的實際數值大小，給冷緩存箱進液控制閥32和冷緩存箱出液控制閥35開啟命令，并調節(jié)冷緩存箱進液控制閥32和冷緩存箱出液控制閥35的開度來控制流量大小，由冷緩存液出液驅動機構36(電動抽水馬達)驅動冷液進入中冷10器與較熱的空氣進行熱交換，從而控制發(fā)動機的進氣溫度，如中冷前進氣溫度傳感器13測量進氣溫度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測試冷緩存液溫度6攝氏度，則此時說明中冷控制后的進氣溫度過高，系統(tǒng)通過內部算法調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)就實現了在不同工況下對天然氣發(fā)動機中冷進氣的溫度調節(jié)的目的，經實際測算，所控進氣溫度的誤差為±0.5℃，具有非常高的控制精度。

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