[发明专利]LNG汽化放空回收利用及补气增压一体化装置及控制方法

说明书

本发明提出的一种LNG汽化放空回收利用及补气增压一体化装置，包括：换热器(20)、单向阀(12)、电磁阀(13)、HC传感器(14)、两用储气罐(15)、压力传感器(16)、放空阀(17)、低压滤清器(18)、稳压器(19)、低压电磁阀(21)、电控调压器(22)、单向阀(26)和电磁阀(31)，本发明解决了废气涡轮增压器的增压延迟问题并避免压气机喘振。充分利用发动机涡轮增压的能量，在这一基础上添加打气增压装置，显著改善增压器迟滞，从而对整车的动力性产生明显提升效果。

技术领域

本发明属于气体燃料低温液化储存放空回收及发动机增压领域，具体涉及一种LNG汽化放空回收及补气减小增压延迟的一体化装置。

背景技术

近年来，我国众多地方雾霾频发，治理雾霾已成为国家当前面对的难题。研究表明我国大城市空气中的PM2.5颗粒主要来源于柴油汽车。天然气燃烧清洁，碳烟排放低，研究认为天然气替代柴油作为车用燃料是治理城市雾霾的重要措施之一。此外，天然气是低碳能源，主要成分是甲烷，燃烧释放的CO₂要比柴油少20％以上，NOx减少39％，更贴合国家节能减排的政策导向。因此推广汽车采用LNG(Liquefied Natural Gas)/CNG(CompressedNatural Gas)发动机对减排有着极为重要的意义。

LNG液态密度为425kg/m3，其体积是气态标准状态下的1/625,也就是说1体积的液态LNG可以气化成625体积的标准状态的天然气。同样容积的LNG车用储罐装载的天然气是CNG储气瓶的2.5倍。为了提高汽车的行驶里程,当前采用天然气作为燃料的重卡,基本上都以LNG形式储存。然而，目前国内很多地区LNG加气站少，网络未形成，为了保证足够的续航里程，当前很多LNG重卡的储液罐做的越来越大，有些已采用近1000升的液瓶。

通常车辆停运及发动机需停运检修等期间，LNG液瓶剩余的燃料因LNG罐体从环境中吸热，部分LNG会受热而汽化，致使罐内压力不断上升，当超过安全阀限压值(一般的1.5-2.0Mpa之间)，安全阀自动打开放空部分气态天然气，维持管内压力处于安全范围之下。特别是在高温天气，LNG罐放空的量会更大。在顾安忠等编著《液化天然气技术》一书中提到气瓶的设计日气化率应小于2％。因此LNG液瓶容积越大，其排放量也增大。尽管LNG罐每次的放空量小于2％，但对LNG重卡整个生命周期来说，这种天然气的放空量还是相当可观的，此方式既不环保，又浪费能源。而且，甲烷的温室效应是二氧化碳的21倍。在车载LNG燃料罐放空回收再有效利用方面，目前还未见相关专利的公开。

此外，在以LNG作为燃料的发动机为了提高发动机的升功率,通常采用废气涡轮增压的方式来提高进气压力。然而，受废气涡轮增压器增压延迟的影响，汽车在加速及爬坡工况下由于前期发动机排气流量小,瞬态响应差强人意,导致发动机输出动力不足,车辆的加速性能变差。为了减小增压延迟,业界已提出众多技术方法,如两级增压、可变截面增压等增压技术，但是都难以彻底解决延迟问题。也有采用补气增压来消除增压延迟的方式，但其补气装置功能单一，由于车辆的可利用空间有限，该方式空间利用率小，如CN201420529738所提出的方案。

发明内容

针对上述两个问题，本发明在深入分析了重卡车辆的使用特性、LNG燃料罐的放空特性和废气涡轮增压器的工作特性，提出了一种LNG燃料罐汽化放空回收利用与补气增压一体化装置及控制方法，即包含LNG汽化放空回收利用系统与补气增压系统。本发明的目的有三个方面，一是回收并充分利用LNG汽化而放空的天然气，二是解决废气涡轮增压器的增压延迟问题并避免压气机喘振，三是尽可能减少车辆附件，减轻整车质量，充分利用车辆的有限空间。

为实现上述三个目的，本发明提出了一种LNG汽化放空回收利用及补气增压一体化装置，包括：换热器、单向阀、电磁阀、HC传感器、两用储气罐、压力传感器、放空阀、低压滤清器、稳压器、低压电磁阀、电控调压器、单向阀和电磁阀，其特征在于：