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CN109944684B - 一种氢氧转子发动机及控制方法 - Google Patents

一种氢氧转子发动机及控制方法 Download PDF

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杨金鑫
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徐溥言
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Abstract

本发明设计了一种氢氧转子发动机及控制方法。本发明以转子位置信号和缸内压升率为依据，通过氢气流量控制器和氧气流量控制器，调节喷入燃烧室内氢气氧气的喷射时刻和喷射量，消除转子机节气门泵气损失，解决转子机燃烧过程中进气道回火问题并使得缸内氢气和氧气混合气经济燃烧。本发明消除了目前转子机在运行过程中产生的排放，实现了污染物的零排放。

Description

一种氢氧转子发动机及控制方法
技术领域
本发明提供了一种氢氧转子发动机及控制方法。涉及转子发动机燃料供给及燃烧优化，属于内燃机领域。
背景技术
随着环境问题越来越受到广大人民的重视，各国对污染的监控也越来越严格。汽车尾气排放在这种环境下也被推到了前台，各国都相继推出了相关法规来限制汽车尾气的排放。因此，降低发动机油耗和排放已经成为了当前内燃机领域的主流研究方向。一种氢氧转子发动机及控制方法
与往复式活塞机相比，转子发动机具有体积小、重量轻、结构简单，功重比大等优点，世界各国已将转子机广泛应用于无人机、军用特种车辆、海军陆战队登陆艇、小型船舶和轻便式发电机等领域。然而，转子机也存在着燃油经济性差和排放高等问题，造成这些问题的主要原因是转子机狭长的燃烧室结构不利于燃料的快速、完全燃烧，较高的面容比增加了壁面淬息的问题，以及线密封形式导致较高的漏气率等。随着排放法规的日益严格，转子发动机也面临着节能减排的问题。
氢气在纯氧氛围下的生成产物只有水，不会产生对环境有害的排放产物。因此，本发明提出了一种氢氧转子发动及控制方法，该发明在消除了进气道泵气损失、实现转子发动机零排放的基础上进一步避免了转子发动机早燃回火的问题。
发明内容
为了改善转子机排放较高的问题，本发明提供了一种氢氧转子发动机及控制方法，在消除了进气道泵气损失、实现转子发动机零排放的基础上进一步避免了转子发动机早燃回火的问题。
本发明采用如下技术方案：
氢气瓶(1)、氢气瓶减压阀(2)、氢气流量控制器(3)、阻燃阀(4)与氢气喷嘴(6)通过氢气管路(5)与转子机(8)串联连接；氧气瓶(15)、氧气瓶减压阀(14)、氧气流量控制器(13)与氧气喷嘴(11)通过氧气管路(12)与转子机(8)串联连接；转子机(8)上设置有火花塞(7)，转子机(8)内部设置有转子(9)；排气管路(16)与转子机(8)串联连接；电控单元(10)接收转子位置信号m、缸内压升率信号n，并通过氢气流量信号(a)、氧气流量信号(e)、氢气喷嘴信号(b)、氧气信号喷嘴(d)和火花塞信号(c)控制氢气氧气喷射及火花塞(7)点火。
利用如上所述发动机，其特征在于：
当转子发动机工作后，电控单元(10)接受位置信号m和缸内压升率信号n。当缸内压升率不高于0.2MPa/°CA且转子(9)曲轴转角为上止点前470°至上止点前270°之间某一角度时，电控单元(10)打开氧气喷嘴(11)关闭氢气喷嘴(6)向气缸内喷入氧气；当缸内压升率不高于0.2MPa/°CA且转子(9)曲轴转角为上止点前270°至上止点之间某一角度时，电控单元(10)关闭氧气喷嘴(11)打开氢气喷嘴(6)向气缸内喷入氢气，并控制火花塞(7)点燃混合气体，燃烧产生的气体随排气管路(16)排出。
当转子发动机工作后，电控单元(10)接受位置信号m和缸内压升率信号n。当缸内压升率高于0.2MPa/°CA且转子(9)曲轴转角为上止点前470°至上止点前270°之间某一角度时，电控单元(10)打开氧气喷嘴(11)关闭氢气喷嘴(6)向气缸内喷入氧气；当缸内压升率高于0.2MPa/°CA且转子(9)曲轴转角为上止点前270°至上止点之间某一角度时，电控单元(10)调节氢气喷嘴(6)按照一定的速率L减少向气缸内喷入的氢气量，其中L为0＜L≤20L/min内任意数值，并控制火花塞(7)点燃混合气体，直到发动机压升率不高于0.2MPa/°CA，电控单元(10)停止继续减少氢气量并保持当前氢气流量，并控制火花塞(7)点燃混合气体，燃烧产生的气体随排气管路(16)排出。
附图说明
图1.本发明的结构和工作原理图
图中：1、氢气瓶，2、氢气瓶减压阀，3氢气流量控制器,4、阻燃阀5、氢气管路，6、氢气喷嘴，7火花塞，8转子机，9转子，10电控单元，11、氧气喷嘴，12氧气管路，13氧气流量控制器，14、氧气瓶减压阀，15、氧气瓶，16、排气管路，氢气流量信号(a)，氢气喷嘴信号(b)，火花塞信号(c)，氧气信号喷嘴(d)，氧气流量信号(e)，转子位置信号m，缸内压升率信号n，
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对于本发明做进一步的说明：
当转子发动机工作后，电控单元(10)接受位置信号m和缸内压升率信号n。当缸内压升率不高于0.2MPa/°CA且转子(9)曲轴转角为上止点前470°至上止点前270°之间某一角度时，认为缸内混合气正常燃烧，可在进气过程中喷入氧气，在压缩过程喷入氢气。因此，电控单元(10)打开氧气喷嘴(11)关闭氢气喷嘴(6)向气缸内喷入氧气；由于该发明进气部分没有进气管和节气门，因此，该方案避免的发动机进气过程中的泵气损失。当缸内压升率不高于0.2MPa/°CA且转子(9)曲轴转角为上止点前270°至上止点之间某一角度时，电控单元(10)关闭氧气喷嘴(11)打开氢气喷嘴(6)向气缸内喷入氢气。此时，由于氢气和氧气是在不同冲程分别喷入汽缸的，因此，该方案避免了可能出现的早燃及回火的问题。然后，电控单元(10)控制火花塞(7)点燃混合气体，燃烧产生的气体随排气管路(16)排出。
当转子发动机工作后，电控单元(10)接受位置信号m和缸内压升率信号n。当缸内压升率高于0.2MPa/°CA且转子(9)曲轴转角为上止点前470°至上止点前270°之间某一角度时，认为缸内混合气粗暴燃烧，可以维持进气过程中喷入的氧气量，减少在压缩过程喷入的氢气量。因此，电控单元(10)打开氧气喷嘴(11)关闭氢气喷嘴(6)向气缸内喷入氧气；当缸内压升率高于0.2MPa/°CA且转子(9)曲轴转角为上止点前270°至上止点之间某一角度时，电控单元(10)调节氢气喷嘴(6)按照一定的速率L减少向气缸内喷入的氢气量，其中L为0＜L≤20L/min内任意数值，并控制火花塞(7)点燃混合气体，直到发动机压升率不高于0.2MPa/°CA，电控单元(10)停止继续减少氢气量并保持当前氢气流量，并控制火花塞(7)点燃混合气体，燃烧产生的气体随排气管路(16)排出。

Claims (1)

1.一种氢氧转子发动机的控制方法，该发动机包括：氢气瓶(1)、氢气瓶减压阀(2)、氢气流量控制器(3)、阻燃阀(4)与氢气喷嘴(6)通过氢气管路(5)与转子机(8)串联连接；氧气瓶(15)、氧气瓶减压阀(14)、氧气流量控制器(13)与氧气喷嘴(11)通过氧气管路(12)与转子机(8)串联连接；转子机(8)上设置有火花塞(7)，转子机(8)内部设置有转子(9)；排气管路(16)与转子机(8)串联连接；电控单元(10)通过氢气流量信号(a)、氧气流量信号(e)、氢气喷嘴信号(b)、氧气信号喷嘴(d)和火花塞信号(c)控制氢气氧气喷射及火花塞(7)点火；
其特征在于：
当转子发动机工作后，电控单元(10)接受位置信号m和缸内压升率信号n；
当缸内压升率不高于0.2MPa/°CA且转子(9)曲轴转角为上止点前470°至上止点前270°之间某一角度时，电控单元(10)打开氧气喷嘴(11)关闭氢气喷嘴(6)向气缸内喷入氧气；当缸内压升率不高于0.2MPa/°CA且转子(9)曲轴转角为上止点前270°至上止点之间某一角度时，电控单元(10)关闭氧气喷嘴(11)打开氢气喷嘴(6)向气缸内喷入氢气，并控制火花塞(7)点燃混合气体，燃烧产生的气体随排气管路(16)排出；
当缸内压升率高于0.2MPa/°CA且转子(9)曲轴转角为上止点前470°至上止点前270°之间某一角度时，电控单元(10)打开氧气喷嘴(11)关闭氢气喷嘴(6)向气缸内喷入氧气；当缸内压升率高于0.2MPa/°CA且转子(9)曲轴转角为上止点前270°至上止点之间某一角度时，电控单元(10)调节氢气喷嘴(6)按照一定的速率L减少向气缸内喷入的氢气量，其中L为0＜L≤20L/min内任意数值，并控制火花塞(7)点燃混合气体，直到发动机压升率不高于0.2MPa/°CA，电控单元(10)停止继续减少氢气量并保持当前氢气流量，并控制火花塞(7)点燃混合气体，燃烧产生的气体随排气管路(16)排出。
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