CN109980249A - 引射器单元及具备该引射器单元的燃料电池氢气循环系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种引射器单元及具备该引射器单元的燃料电池氢气循环系统，具备串联连接的第一引射器和第二引射器，第一引射器具备：第一射流入口和第一引流入口，与第一射流入口连通的第一射流孔，与第一引流入口及第一射流孔连通的第一混合空间，和与第一混合空间连通的第一出口；第二引射器具备：第二射流入口和与第一出口连通的第二引流入口，与第二射流入口连通的第二射流孔，与第二引流入口及第二射流孔连通的第二混合空间；和与第二混合空间连通的第二出口；形成为第一射流入口与第二射流入口相并联、第一引流入口与第二引流入口相串联的结构。根据本发明，能实现灵活多样的引射组合以满足不同功率条件下氢气循环量的需求。
Description
技术领域
本发明涉及燃料电池技术领域，尤其涉及车用燃料电池发动机系统，具体涉及一种引射器单元及具备该引射器单元的燃料电池氢气循环系统。
背景技术
目前常用的燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的发电装置，燃料电池系统能量转换效率高，是非常理想的能源利用方式，商业化应用存在着广阔的发展前景，具有重要的研究意义。
在实践中，为了避免反应气体浓度过低导致的发电性能下降以及气流量减少导致的水淹等问题，燃料电池中的氢气和氧气的供应量必须高于电化学反应消耗的量。为了提高氢气的利用率，同时对燃料电池进行有效的水管理，氢气循环是非常有效的方法。
通常燃料电池系统的氢气循环采用两种方法，即循环泵和引射器。其中，循环泵因具有机械运动部件，加之潮湿氢气的环境影响，导致其可靠性较难保证，与此同时为了避免对氢气的污染，循环泵与氢气接触的部分不能有油，更进一步地增加了循环泵的加工难度。此外，循环泵的运转也会额外地消耗掉燃料电池产生的电能，降低了整个系统的效率。
相对于此，引射器则是利用一股高速高能流引射另一股低速低能流的装置，具有加工难度低，耗能低等优点。然而，传统的引射器在大功率大流量条件下的引射效果较好，而在小功率小流量条件下的引射效果较差，甚至在小功率下无法满足氢气循环量的需求。
发明内容
发明要解决的问题：
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种引射器单元及具备该引射器单元的燃料电池氢气循环系统，能解决小流量下引射器引射量不足的问题，同时能降低大流量下对引射器前端氢气压力的需求，从而提高氢气利用率、系统效率和经济性。
解决问题的技术手段：
本发明提供一种引射器单元，具备串联连接的第一引射器和第二引射器，
所述第一引射器具备：第一射流入口和第一引流入口，
与所述第一射流入口连通并喷射射流的第一射流孔，
与所述第一引流入口及第一射流孔连通的第一混合空间，和
与所述第一混合空间连通的第一出口；
所述第二引射器具备：
第二射流入口和与所述第一出口连通的第二引流入口，
与所述第二射流入口连通并喷射射流的第二射流孔，
与所述第二引流入口及第二射流孔连通的第二混合空间；和
与所述第二混合空间连通的第二出口；
所述第一引射器和所述第二引射器形成为所述第一射流入口与所述第二射流入口相并联、所述第一引流入口与所述第二引流入口相串联的结构。
根据本发明，由于引射器单元中的第一引射器和第二引射器形成为第一射流入口与第二射流入口相并联、第一引流入口与第二引流入口相串联的结构，因此，串联引射器的每个射流喷孔可采用更小的孔径，可基于第一引射器和第二引射器的射流孔孔径的不同组合，实现灵活多样的引射组合以满足不同功率条件下氢气循环量的需求。由于第二引射器相比于传统引射器可采用更小的喷射孔径，因此在小流量下也有较高的引射量，从而能解决小流量下引射器引射量不足的问题，改善了小流量下系统的氢气循环能力。同时，采用第一、第二这样的二级引射器相比于传统的单一引射器，能降低大流量下对氢气压力的需求，从而提高氢气利用率、系统效率和经济性。
也可以是，本发明中，在所述第一引射器和所述第二引射器的串联轴线上，形成依次连通所述第一射流入口、所述第一射流孔、所述第一混合空间、所述第一出口、所述第二引流入口、所述第二射流孔、所述第二混合空间、所述第二出口的流通通路；所述第一引流入口形成为从所述引流器单元的侧壁开孔至所述第一混合空间的通路；所述第二射流入口形成为从所述引流器单元的侧壁开孔至所述第二射流孔的通路。
也可以是，本发明中，在所述第一引射器和所述第二引射器的串联轴线上，形成依次连通所述第一射流入口、所述第一射流孔、所述第一混合空间、所述第一出口、所述第二引流入口、所述第二混合空间、所述第二出口的流通通路；所述第一引流入口形成为从所述引流器单元的侧壁开孔至所述第一混合空间的通路；所述第二射流入口形成为从所述引流器单元的侧壁开孔至所述第二射流孔的通路；所述第二射流孔设于所述引射器单元内部的所述流通通路的侧壁，并围绕所述第二引流入口与所述第二混合空间的邻接位置形成为环形均匀布置的多条缝隙。
也可以是，本发明中，所述第一引流入口的前端采用锥形结构。由此，便于加工和安装。
也可以是，本发明中，在所述第一引射器和所述第二引射器的串联轴线上，形成依次连通所述第一引流入口、所述第一混合空间、所述第一出口、所述第二引流入口、所述第二混合空间、所述第二出口的流通通路；所述第一射流入口形成为从所述引流器单元的侧壁开孔至所述第一射流孔的通路；所述第二射流入口从所述引流器单元的侧壁开孔至所述第二射流孔的通路；所述第一射流孔设于所述引射器单元内部的所述流通通路的侧壁，并围绕所述第一引流入口与所述第一混合空间的邻接位置形成为环形均匀布置的多条缝隙；所述第二射流孔设于所述引射器单元内部的所述流通通路的侧壁，并围绕所述第二引流入口与所述第二混合空间的邻接位置形成为环形均匀布置的多条缝隙。
也可以是，本发明中，在所述第一引射器和所述第二引射器的串联轴线上，形成依次连通所述第一引流入口、所述第一混合空间、所述第一出口、所述第二引流入口、第二射流孔、所述第二混合空间、所述第二出口的流通通路；所述第一射流入口形成为从所述引流器单元的侧壁开孔至所述第一射流孔的通路；所述第二射流入口从所述引流器单元的侧壁开孔至所述第二射流孔的通路；所述第一射流孔设于所述引射器单元内部的所述流通通路的侧壁，并围绕所述第一引流入口与所述第一混合空间的邻接位置形成为环形均匀布置的多条缝隙。
本发明提供一种燃料电池氢气循环系统，具备：
燃料电池堆、氢气储罐、中压阀、第一比例阀、第二比例阀、根据本发明的上述引射器单元、压力传感器和水分离器；
其中，所述氢气储罐与所述中压阀连接，所述中压阀以并联的形式与所述第一比例阀和所述第二比例阀连接，所述第一比例阀与所述第一射流入口连接，所述第二比例阀与所述第二射流入口连接，所述第一出口与所述第二引流入口连接，所述第二出口与所述燃料电池堆的进气口连接并安装有所述压力传感器，所述燃料电池堆的出气口与所述水分离器的入口连接，所述水分离器的出口与所述第一引流入口连接；
所述压力传感器以能根据特定策略控制开度的方式与所述第一比例阀和所述第二比例阀电气连接。
也可以是，本发明中，当检测到功率为预设的大功率的情况下，同时打开所述第一比例阀和所述第二比例阀；当检测到功率为预设的小功率的情况下，关闭所述第一比例阀而仅打开所述第二比例阀；当检测到功率为预设的大功率与小功率之间的情况下，根据实时反馈控制所述第一比例阀和所述第二比例阀各自的开度。
根据本发明，压力传感器设置于第二出口与燃料电池堆的进气口的连接通路上，其根据检测出的反馈信号，通过预先设定的特定策略控制第一比例阀和第二比例阀的开度，从而调节第一引射器和第二引射器的射流压力，通过第一比例阀和第二比例阀的配合，可实现射流压力和引射流量的平稳过渡，同时基于第一引射器和第二引射器射流孔径的不同组合，实现灵活多样的引射组合以满足不同功率条件下氢气循环量的需求，提高了燃料利用率，并通过氢气循环系统的设计实现稳定、可靠、经济的氢气循环，降低了燃料电池系统的设备成本，提高了系统效率。
本发明提供一种燃料电池氢气循环系统，具备：
燃料电池堆、氢气储罐、中压阀、比例阀、电磁阀、根据本发明的上述引射器单元、压力传感器和水分离器；
其中，所述氢气储罐与所述中压阀连接，所述中压阀与所述比例阀连接，所述比例阀以并联的形式与所述电磁阀和所述第二射流入口连接，所述电磁阀与所述第一射流入口连接，所述第一出口与所述第二引流入口连接，所述第二出口与所述燃料电池堆的进气口连接并安装有所述压力传感器，所述燃料电池堆的出气口与所述水分离器的入口连接，所述水分离器的出口与所述第一引流入口连接；
所述压力传感器以能根据特定策略控制开度的方式与所述比例阀电气连接。
也可以是，本发明中，当检测到功率为预设的大功率的情况下，同时打开电磁阀和所述比例阀；当检测到功率为预设的小功率的情况下，关闭所述电磁阀而仅打开所述比例阀；当检测到功率为预设的大功率与小功率之间的情况下，根据实时反馈控制所述比例阀的开度。
根据本发明，压力传感器设置于第二出口与燃料电池堆的进气口的连接通路上，其根据检测出的反馈信号，通过预先设定的特定策略控制比例阀的开度，在小功率条件下关闭电磁阀，在大功率条件下打开电磁阀，在优化后的第一引射器和第二引射器组合条件下，实现大小功率范围内两段式的氢气循环功能，提高了燃料利用率，并通过氢气循环系统的设计实现稳定、可靠、经济的氢气循环，降低了燃料电池系统的设备成本，提高了系统效率。
也可以是，本发明中，所述水分离器上安装有对水分离器内压力进行检测的压力传感器，水分离器底部排水口连接有排水电磁阀。
发明效果：
本发明能提供一种避免小流量下引射器引射量不足，同时降低大流量下对引射器前端氢气压力的需求，从而提高氢气利用率、系统效率和经济性的引射器单元及具备该引射器单元的燃料电池氢气循环系统。
附图说明
图1是根据本发明实施例1的引射器单元A的剖视图；
图2是根据本发明实施例2的引射器单元B的剖视图；
图3是根据本发明实施例3的引射器单元C的剖视图；
图4是根据本发明实施例4的引射器单元D的剖视图；
图5是具备本发明任一实施例的引射器单元的燃料电池氢气循环系统S1的结构示意图；
图6是具备本发明任一实施例的引射器单元的燃料电池氢气循环系统S2的结构示意图；
符号说明：
1 氢气储罐，
2 中压阀，
3 第二比例阀，
4 第一比例阀，
5 第二引射器，
6 第一引射器，
7 压力传感器，
8 燃料电池堆，
9 水分离器，
10 电磁阀，
20 比例阀，
11 第一射流入口，
12 第一引流入口，
13 第一射流孔，
17 第一出口（第二引流入口），
14 第二射流入口，
15 第二射流孔，
16 第二出口，
18 第一混合空间，
19 第二混合空间，
A、B、C、D 引射单元，
S1、S2 燃料电池氢气循环系统。
具体实施方式
以下结合下述实施方式进一步说明本发明，应理解，下述实施方式仅用于说明本发明，而非限制本发明。在各图中相同或相应的附图标记表示同一部件，并省略重复说明。
在此公开一种引射器单元，具备串联连接的第一引射器和第二引射器。两引射器可以以同轴的形式相互串联而成，可以形成一个整体构件，也可以是两个构件组合而成。
具体地，第一引射器具备：第一射流入口和第一引流入口，与第一射流入口连通并喷射射流的第一射流孔，与第一引流入口及第一射流孔连通的第一混合空间，和与第一混合空间连通的第一出口。其中，第一射流入口用于使能量较高的射流流入，第一引流入口用于使能量较低的引流流入。
第二引射器具备：第二射流入口和与第一出口连通的第二引流入口，与第二射流入口连通并喷射射流的第二射流孔，与第二引流入口及第二射流孔连通的第二混合空间；和与第二混合空间连通的第二出口。其中，与第一引射器类似，第二射流入口用于使能量较高的射流流入。
其中，第一引射器和第二引射器形成为第一射流入口与第二射流入口相并联、第一引流入口与第二引流入口相串联的结构。换言之，与传统的引射器不同，本发明的引射器单元通过形成为上述串联第一引射器和第二引射器的结构，从而能够采用环形射流或中心射流，并对其该两种方式进行任意组合，即、中心-中心、环形-环形、中心-环形、环形-中心等多种射流形式的引射器单元。其中，环形射流方式有利于引流通道直线贯通，减少流阻，提高引流量。当第一射流孔采用中心射流，第二射流孔采用环形射流时，最易加工。
根据本发明，由于引射器单元中的第一引射器和第二引射器形成为第一射流入口与第二射流入口相并联、第一引流入口与第二引流入口相串联的结构，因此可基于第一引射器和第二引射器的射流孔孔径的不同组合，实现灵活多样的引射组合以满足不同功率条件下氢气循环量的需求。由于第二引射器相比于传统引射器可采用更小的喷射孔径，因此在小流量下只是用第二引射器时也有较高的引射量，从而能解决小流量下引射器引射量不足的问题，改善了小流量下系统的氢气循环能力。同时，采用第一、第二这样的二级引射器相比于传统的单一引射器，二级引射器的两射流孔截面积之和大于传统的单一引射器，能降低大流量下对氢气压力的需求，从而提高氢气利用率、系统效率和经济性。
下面进一步例举实施例以详细说明本发明。同样应理解，以下实施例只用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
（实施例1）
图1是根据本发明实施例1的引射器单元A的剖视图。如图1所示，第一引射器6和第二引射器5以同轴的形式串联而成，其第一射流孔13和第二射流孔15也均位于引射器单元A的串联轴心位置上，从而引射器单元A形成为中心-中心射流的形式。因此，在该轴心位置上，依次形成有第一射流入口11、与第一射流入口11连通的第一射流孔13、与第一射流孔13和第一引流入口12同时连通的第一混合空间18、与第一混合空间18连通并兼具第二引流入口功能的第一出口17、与第二射流入口14连通的第二射流孔15、与第二射流孔15和第一出口17同时连通的第二混合空间19、与第二混合空间19连通的第二出口16，由此该些构件彼此连通从而形成流通通路。第一引流入口12形成于引流器单元A的侧壁，从外部开孔并与第一混合空间18连通。第二射流入口14形成于引流器单元A的侧壁，从外部开孔并与第二射流孔15连通。
（实施例2）
图2是根据本发明实施例2的引射器单元B的剖视图。如图2所示，第一引射器6和第二引射器5以同轴的形式串联而成，其第一射流孔13位于引射器单元A的串联轴心位置上，而第二射流孔15以环形形式形成于引射器单元B的内侧壁部，从而引射器单元B形成为中心-环形射流的形式。在第一引射器6和第二引射器5的串联轴线上，依次形成有第一射流入口11、与第一射流入口11连通的第一射流孔13、与第一射流孔13和第一引流入口12同时连通的第一混合空间18、与第一混合空间18连通并兼具第二引流入口功能的第一出口17、与第二射流孔15和第一出口17同时连通的第二混合空间19、与第二混合空间19连通的第二出口16，由此该些构件彼此连通从而形成流通通路。第一引流入口12形成于引流器单元B的侧壁，从外部开孔并与第一混合空间18连通。第二射流入口14形成于引流器单元B的侧壁，从外部开孔并与第二射流孔15连通；第二射流孔15设于引射器单元B内部的上述流通通路的侧壁，并围绕第一出口17与第二混合空间19的邻接位置形成为环形均匀布置的多条缝隙。
（实施例3）
图3是根据本发明实施例3的引射器单元C的剖视图。如图3所示，第一引射器6和第二引射器5以同轴的形式串联而成，其第一射流孔13和第二射流孔15均以环形形式形成于引射器单元C的内侧壁部，从而引射器单元C形成为环形-环形射流的形式。在第一引射器6和第二引射器5的串联轴线上，依次形成有第一引流入口12、与第一射流孔13连通并与第一引流入口12直接连通的第一混合空间18、与第一混合空间18连通并兼具第二引流入口功能的第一出口17、与第二射流孔15连通并与第一出口17直接连通的第二混合空间19、与第二混合空间19连通的第二出口16，由此该些构件彼此连通从而形成流通通路。第一射流入口11形成于引流器单元C的侧壁，从外部开孔并与第一射流孔13连通。第二射流入口14形成于引流器单元C的侧壁，从外部开孔并与第二射流孔15连通。第一射流孔13设于引射器单元C内部的上述流通通路的侧壁，并围绕第一引流入口12与第一混合空间18的邻接位置形成为环形均匀布置的多条缝隙。第二射流孔15设于引射器单元C内部的上述流通通路的侧壁，并围绕第一出口17与第二混合空间19的邻接位置形成为环形均匀布置的多条缝隙。
（实施例4）
图4是根据本发明实施例4的引射器单元D的剖视图。如图4所示，在第一引射器6和第二引射器5的串联轴线上，其第一射流孔13以环形形式形成于引射器单元D的内侧壁部，而第二射流孔15位于引射器单元D的串联轴心位置上，从而引射器单元D形成为环形-中心射流的形式。在第一引射器6和第二引射器5的串联轴线上，依次形成有第一引流入口12、与第一射流孔13连通并与第一引流入口12直接连通的第一混合空间18、与第一混合空间18连通并兼具第二引流入口功能的第一出口17、与第二射流入口14连通的第二射流孔15、与第二射流孔15和第一出口17同时连通的第二混合空间19、与第二混合空间19连通的第二出口16，由此该些构件彼此连通从而形成流通通路。第一射流入口11形成于引流器单元D的侧壁，从外部开孔并与第一射流孔13连通。第二射流入口14形成于引流器单元D的侧壁，从外部开孔并与第二射流孔15连通。第一射流孔13设于引射器单元D内部的上述流通通路的侧壁，并围绕第一引流入口12与第一混合空间18的邻接位置形成为环形均匀布置的多条缝隙。
根据上述各实施例1至4中，在规定的大流量，例如氢气射流流量为600SLPM的情况下，引射器单元中的第一引射器6和第二引射器5同时工作。具体而言，被高压等赋予较高能量的氢气作为射流进入第一射流入口11并通过第一射流孔13进入第一混合空间18，与此同时能量较低的氢气作为引流通过第一引流入口12进入第一混合空间18，两者混合并能量交换后作为新的引流，通过相当于第二引流入口的第一出口17进入第二混合空间19，而另一被高压等赋予较高能量的氢气作为射流经由第二射流入口14被第二射流孔15送入第二混合空间19，两者混合后通过第二出口16进入下一阶段。
相对地，在规定的小流量，例如氢气射流流量为200SLPM的情况下，引射器单元中的第一引射器6不工作而仅第二引射器5工作。具体而言，作为引流的氢气通过第一引流入口12进入第一混合空间18，由于第一引射器6不工作故而作为引流的氢气不与任何射流混合，而是直接通过第一出口17进入第二混合空间19，此时再与经由第二射流入口14被第二射流孔15送入的作为射流的氢气在第二混合空间19内混合，通过第二出口16进入下一阶段。
又，上述实施例1和实施例2中，第一射流入口11的前端采用锥形结构，由此便于加工和安装。上述实施例1和实施例4中，第二射流孔15位于引射器单元的轴线上，由此可避免引流通道管径增大造成的环形射流孔布置引射效果减弱，且便于加工。上述实施例3和实施例4中，从第一引流入口12至第二出口16为位于引射器轴线上贯通的变管径直通道，引流氢气流通阻力较小，有利于提高引射流量。此外，本发明的上述实施例中，引射器单元的混合段和阔压段、第一射流孔13、第二射流孔15等，可根据射流压力、射流流量和引流流量进行优化设计。此外，由于经串联后可使第一出口17兼具第二引流入口17功能，因此能够达成结构上的简化，谋求成本降低。
另，本发明中，上述引射器单元为两个引射器串联而成的二级串联单元，但根据系统功率范围的不同，还可采用两级以上的串联方式，即在第一引射器和第二引射器的基础上，继续增加第三引射器、第四引射器等，以满足逐渐增大的系统功率需求。
基于上述引射器单元，本发明还提供一种燃料电池氢气循环系统。图5是具备本发明任一实施例的引射器单元A、B、C、D（以下简称引射器单元）的燃料电池氢气循环系统S1的结构示意图。如图5所示，氢气循环系统S1具备燃料电池堆8、氢气储罐1、中压阀2、第一比例阀4、第二比例阀3、上述引射器单元、压力传感器7和水分离器9。
其中，氢气储罐1与中压阀2连接，中压阀2以并联的形式与第一比例阀4和第二比例阀3连接，第一比例阀4与第一射流入口11连接，第二比例阀3与第二射流入口14连接，第一出口17即为第二引流入口17，第二出口16与燃料电池堆8的进气口连接，并在第二引射器5与燃料电池堆8的进气口的连接管路上安装有压力传感器7，燃料电池堆8的出气口与水分离器9的入口连接，水分离器9的出口与第一引流入口12连接。压力传感器7以能根据特定策略控制开度的方式与第一比例阀4和第二比例阀3电气连接，从而可调节第一引射器6和第二引射器5的射流压力。
当检测到功率为预设的小功率的情况下，即、通过燃料电池堆8的氢气流量较小。本发明中，功率是指燃料电池的输出功率，通过检测负载电流和电堆输出电压计算得到，对引射器设计而言低于额定功率的一半可判定为小功率。此时，可关闭第一比例阀4，仅通过第二比例阀3进行氢气循环，压力传感器7的反馈信号传递给第二比例阀3实现压力控制。由于第二引射器5相比于传统单一引射器可采用更小的喷射孔径，因此在小流量下也有较高的引射量，改善了小流量下系统的氢气循环能力。也就是说，小功率情况下，氢气自氢气储罐1经过中压阀2、第二比例阀3、第二射流入口14、第二出口16进入燃料电池堆8，过量的氢气从燃料电池堆8出口经过水分离器9、第一引流入口12进入第二引流入口（第一出口）17，从而实现氢气循环。
当检测到功率为预设的大功率，例如40KW燃料电池发动机系统的输出功率为20KW以上的情况下，同时打开第一比例阀4和第二比例阀3，两者共同接收压力传感器7的反馈信号并根据特定策略进行压力调节。由于来自氢气储罐1的氢气分别进入第一引射器6和第二引射器5这样的二级串联引射器单元，其射流孔截面积之和大于传统设计的单一引射器，因此引射器前端压力较低，可以达到满足需求的循环量。
当检测到功率为预设的大功率与小功率之间的情况下，根据实时反馈信号控制第一比例阀4和第二比例阀3各自的开度。基于此，通过第一比例阀4和第二比例阀3的灵活配合，可实现射流压力和引射流量的平稳过渡。
根据本发明，压力传感器7设置于第二出口16与燃料电池堆8的进气口的连接通路上，其根据检测出的反馈信号，通过预先设定的特定策略控制第一比例阀4和第二比例阀3的开度，从而调节第一引射器6和第二引射器5的射流压力，同时基于第一引射器6和第二引射器5射流孔径的不同组合，实现灵活多样的引射组合以满足不同功率条件下氢气循环量的需求，提高了燃料利用率，并通过氢气循环系统S1的设计实现稳定、可靠、经济的氢气循环，降低了燃料电池系统的设备成本，提高了系统效率。
图6是具备本发明任一实施例的引射器单元A、B、C、D（以下简称引射器单元）的燃料电池氢气循环系统S2的结构示意图。如图6所示，氢气循环系统S2具备：燃料电池堆8、氢气储罐1、中压阀2、比例阀20、电磁阀10、上述引射器单元、压力传感器7和水分离器9。其中，氢气储罐1与中压阀2连接，中压阀2与比例阀20连接，比例阀20以并联的形式与电磁阀10和第二射流入口14连接，电磁阀10与第一射流入口11连接，第一出口17即为第二引流入口17，第二出口16与燃料电池堆8的进气口连接，并在第二引射器5与燃料电池堆8的进气口的连接管路上安装有压力传感器7，燃料电池堆8的出气口与水分离器9的入口连接，水分离器9的出口与第一引流入口12连接。压力传感器7以能根据特定策略控制开度的方式与比例阀20电气连接。
当检测到功率为预设的小功率的情况下，即、通过燃料电池堆8的氢气流量较小。此时，关闭电磁阀10并仅打开比例阀20。来自氢气储罐1的氢气经过中压阀2、比例阀20、第二射流入口14、第二出口16进入燃料电池堆8，过量的氢气从燃料电池堆8出口经过水分离器9、第一引流入口12进入第二引流入口（第一出口）17，从而实现氢气循环。
当检测到功率为预设的大功率的情况下，电磁阀10自动打开，亦即同时打开电磁阀10和比例阀20。来自氢气储罐1的氢气经过中压阀2、比例阀20后，经由并联的管路分两路分别进入第一引射器6和第二引射器5，由于射流孔截面积增大，引射器前端压力需求降低，可减小比例阀20开度从而使压力传感器7处的压力稳定。
根据本发明，压力传感器7设置于第二出口16与燃料电池堆8的进气口的连接通路上，无论在大功率还是小功率条件下，均通过比例阀20接收压力传感器7的反馈信号进行压力调节，其根据检测出的反馈信号，通过预先设定的特定策略控制比例阀20的开度，在小功率条件下关闭电磁阀10，在大功率条件下打开电磁阀10，在优化后的第一引射器6和第二引射器5组合条件下，实现大小功率范围内两段式的氢气循环功能，提高了燃料利用率，并通过氢气循环系统S2的设计实现稳定、可靠、经济的氢气循环，降低了燃料电池系统的设备成本，提高了系统效率。
以上的具体实施方式对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，应当理解的是，以上仅为本发明的一种具体实施方式而已，并不限于本发明的保护范围，在不脱离本发明的基本特征的宗旨下，本发明可体现为多种形式，因此本发明中的实施形态是用于说明而非限制，由于本发明的范围由权利要求限定而非由说明书限定，而且落在权利要求界定的范围，或其界定的范围的等价范围内的所有变化都应理解为包括在权利要求书中。凡在本发明的精神和原则之内的，所做出的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种引射器单元，其特征在于，
具备串联连接的第一引射器和第二引射器，
所述第一引射器具备：第一射流入口和第一引流入口，
与所述第一射流入口连通并喷射射流的第一射流孔，
与所述第一引流入口及第一射流孔连通的第一混合空间，和
与所述第一混合空间连通的第一出口；
所述第二引射器具备：
第二射流入口和与所述第一出口连通的第二引流入口，
与所述第二射流入口连通并喷射射流的第二射流孔，
与所述第二引流入口及第二射流孔连通的第二混合空间；和
与所述第二混合空间连通的第二出口；
所述第一引射器和所述第二引射器形成为所述第一射流入口与所述第二射流入口相并联、所述第一引流入口与所述第二引流入口相串联的结构。
2.根据权利要求1所述的引射器单元，其特征在于，
在所述第一引射器和所述第二引射器的串联轴线上，形成依次连通所述第一射流入口、所述第一射流孔、所述第一混合空间、所述第一出口、所述第二引流入口、所述第二射流孔、所述第二混合空间、所述第二出口的流通通路；
所述第一引流入口形成为从所述引流器单元的侧壁开孔至所述第一混合空间的通路；
所述第二射流入口形成为从所述引流器单元的侧壁开孔至所述第二射流孔的通路。
3.根据权利要求1所述的引射器单元，其特征在于，
在所述第一引射器和所述第二引射器的串联轴线上，形成依次连通所述第一射流入口、所述第一射流孔、所述第一混合空间、所述第一出口、所述第二引流入口、所述第二混合空间、所述第二出口的流通通路；
所述第一引流入口形成为从所述引流器单元的侧壁开孔至所述第一混合空间的通路；
所述第二射流入口形成为从所述引流器单元的侧壁开孔至所述第二射流孔的通路；
所述第二射流孔设于所述引射器单元内部的所述流通通路的侧壁，并围绕所述第二引流入口与所述第二混合空间的邻接位置形成为环形均匀布置的多条缝隙。
4.根据权利要求2或3所述的引射器单元，其特征在于，
所述第一引流入口的前端采用锥形结构。
5.根据权利要求1所述的引射器单元，其特征在于，
在所述第一引射器和所述第二引射器的串联轴线上，形成依次连通所述第一引流入口、所述第一混合空间、所述第一出口、所述第二引流入口、所述第二混合空间、所述第二出口的流通通路；所述第一射流入口形成为从所述引流器单元的侧壁开孔至所述第一射流孔的通路；所述第二射流入口从所述引流器单元的侧壁开孔至所述第二射流孔的通路；所述第一射流孔设于所述引射器单元内部的所述流通通路的侧壁，并围绕所述第一引流入口与所述第一混合空间的邻接位置形成为环形均匀布置的多条缝隙；所述第二射流孔设于所述引射器单元内部的所述流通通路的侧壁，并围绕所述第二引流入口与所述第二混合空间的邻接位置形成为环形均匀布置的多条缝隙。
6.根据权利要求1所述的引射器单元，其特征在于，
在所述第一引射器和所述第二引射器的串联轴线上，形成依次连通所述第一引流入口、所述第一混合空间、所述第一出口、所述第二引流入口、第二射流孔、所述第二混合空间、所述第二出口的流通通路；
所述第一射流入口形成为从所述引流器单元的侧壁开孔至所述第一射流孔的通路；
所述第二射流入口从所述引流器单元的侧壁开孔至所述第二射流孔的通路；
所述第一射流孔设于所述引射器单元内部的所述流通通路的侧壁，并围绕所述第一引流入口与所述第一混合空间的邻接位置形成为环形均匀布置的多条缝隙。
7.一种燃料电池氢气循环系统，其特征在于，
具备：燃料电池堆、氢气储罐、中压阀、第一比例阀、第二比例阀、权利要求1至6中任一项所述的引射器单元、压力传感器和水分离器；
其中，所述氢气储罐与所述中压阀连接，所述中压阀以并联的形式与所述第一比例阀和所述第二比例阀连接，所述第一比例阀与所述第一射流入口连接，所述第二比例阀与所述第二射流入口连接，所述第一出口与所述第二引流入口连接，所述第二出口与所述燃料电池堆的进气口连接并安装有所述压力传感器，所述燃料电池堆的出气口与所述水分离器的入口连接，所述水分离器的出口与所述第一引流入口连接；
所述压力传感器以能根据特定策略控制开度的方式与所述第一比例阀和所述第二比例阀电气连接。
8.根据权利要求7所述的燃料电池氢气循环系统，其特征在于，
当检测到功率为预设的大功率的情况下，同时打开所述第一比例阀和所述第二比例阀；当检测到功率为预设的小功率的情况下，关闭所述第一比例阀而仅打开所述第二比例阀；当检测到功率为预设的大功率与小功率之间的情况下，根据实时反馈控制所述第一比例阀和所述第二比例阀各自的开度。
9.一种燃料电池氢气循环系统，其特征在于，
具备：燃料电池堆、氢气储罐、中压阀、比例阀、电磁阀、权利要求1至6中任一项所述的引射器单元、压力传感器和水分离器；
其中，所述氢气储罐与所述中压阀连接，所述中压阀与所述比例阀连接，所述比例阀以并联的形式与所述电磁阀和所述第二射流入口连接，所述电磁阀与所述第一射流入口连接，所述第一出口与所述第二引流入口连接，所述第二出口与所述燃料电池堆的进气口连接并安装有所述压力传感器，所述燃料电池堆的出气口与所述水分离器的入口连接，所述水分离器的出口与所述第一引流入口连接；
所述压力传感器以能根据特定策略控制开度的方式与所述比例阀电气连接。
10.根据权利要求9所述的燃料电池氢气循环系统，其特征在于，
当检测到功率为预设的大功率的情况下，同时打开电磁阀和所述比例阀；当检测到功率为预设的小功率的情况下，关闭所述电磁阀而仅打开所述比例阀；当检测到功率为预设的大功率与小功率之间的情况下，根据实时反馈控制所述比例阀的开度。
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|---|---|---|---|---|
| WO2020192641A1 (zh) * | 2019-03-25 | 2020-10-01 | 长城汽车股份有限公司 | 用于燃料电池的喷射器、燃料电池系统及燃料电池车辆 |
| WO2021139838A3 (en) * | 2021-03-08 | 2021-12-23 | Norgren Manufacturing Co., Ltd. | Fuel supply apparatus |
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| CN209607847U (zh) * | 2019-04-12 | 2019-11-08 | 上海楞次新能源汽车科技有限公司 | 引射器单元及具备该引射器单元的燃料电池氢气循环系统 |
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