CN110552781B - 一种无节气门进气增压直喷氢转子机控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明设计了一种无节气门进气增压直喷氢转子机，具体涉及一种根据转子发动机转速调节进气增压程度以及无节气门燃料缸内直喷的控制方法。本发明以转子机转速传感器输出信号为依据，判断发动机的运转情况，并结合电机(3)、开关一(S1)和开关二(S1)来控制涡轮机(12)、压气机(2)开启程度，从而控制进气压力，实现氢转子发动机的良好性能。

Description

一种无节气门进气增压直喷氢转子机控制方法
技术领域
本发明设计了一种无节气门进气增压直喷氢转子机，具体涉及一种根据转子发动机转速调节进气增压以及无节气门燃料缸内直喷的控制方法，属于内燃机领域。
背景技术
区别于传统的往复式活塞发动机，转子发动机凭借其独特的几何设计，具有结构紧凑简单、功率密度高，噪声小等诸多优点，然而其狭长的燃烧室导致传统化石燃料在淬熄效应的影响下无法良好燃烧，而氢气具有燃烧速度高，淬熄距离小等优点，极其适合在转子机燃烧室内燃烧，但气道喷射氢气会使得转子机充气效率下降，导致功率不足。同时，由于转子机结构影响，转子转一圈，中心轴转三圈，进气时间短，从而影响转子机性能。
为改善氢发动机性能，本申请设计一种无节气门进气增压直喷氢转子机，1)通过取消节气门减少泵气损失以及氢气缸内直喷来增加充气效率；2)采用进气增压，增大充气效率。两者结合实现氢转子发动机全转速工况性能优化。
发明内容
为了优化氢转子发动机的性能，本申请提供了一种无节气门进气增压直喷氢转子机，具体涉及一种根据转子发动机转速调节进气增压以及无节气门燃料缸内直喷的控制方法，包括；进气管路(P1)，其上依次串联有：空气滤清器(1)、压气机(2)、电机(3)、中冷器(4)、空气质量流量计(5)；火花塞(7)；氢气输运管路(P2)，其上依次串联有：氢气存储罐(10)、气泵(9)、氢气质量流量计(8)、氢气喷嘴(6)；转速传感器(11)；排气管路(P3)，其上依次有：开关一(S1)、涡轮机(12)、开关二(S2)；ECU(E),在其上，电机(3)、空气质量流量计(5)、氢气喷嘴(6)、火花塞(7)、转速传感器(11)、开关一(S1)、开关二(S2)与其有信号交互。
在氢气输运管路(P2)中，由气泵(9)将氢气从氢气存储罐(10)抽出，流经氢气质量流量计(8)、氢气喷嘴(6)，通过情急喷嘴喷入缸内；新鲜空气在进气管路(P1)中，经过空气滤清器(1)、压气机(2)、中冷器(4)和空气质量流量计(5)流入燃烧室与氢气发生混合。经过压缩冲程与做功冲程后，缸内燃烧废气通过排气管路(P3)上的开关一(S1)、涡轮机(12)、开关二(S2)排出。
无节气门进气增压直喷氢转子机包括以下控制过程：
转子发动机ECU(E)接收转速传感器(11)的转速(n)信号：
当n＝0变为n≠0时，此时为起动阶段，为保证良好的起动性能，采用机械增压，ECU(E)输出信号给电机(3)，电机(3)带动压气机(2)工作，同时开关一(S1)全开，开关二(S2)关闭，不采用废气涡轮增压。
当0＜n＜7500rpm时，此时为低、中转速阶段，不采用进气增压，ECU(E)输出信号，电机(3)停止工作，关一(S1)全开，开关二(S2)关闭。
当7500rpm＜n＜12000rpm时，此时为高转速阶段，采用废气涡轮增压，随着转速的升高，ECU(E)输出信号使得开关一(S1)的开度逐渐减少，开关二(S2)的开度逐渐增加。当n＝7500rpm时，开关一(S1)全开，开关二(S2)关闭；当n＝12000rpm时，开关一(S1)关闭，开关二(S2)全开。且开关变化随与转速变化呈线性关系，即：开关一(S1)开度＝1-(x-7500)/(12000-7500)；开关二(S2)开度＝(x-7500)/(12000-7500)。
当12000rpm＜n＜15000rpm时，此时为高转速阶段，采用废气涡轮增压，ECU(E)输出信号，开关一(S1)关闭，开关二(S2)全开。
当n＞＝15000rpm时，此时转子机热负荷过高，为保证安全，ECU(E)输出信号，开关一(S1)全开，开关二(S2)关闭，停止废气涡轮增压，使缸内混合物质量降低，无法实现高速运转，转速降低。
在转子机运转的整个过程中，ECU(E)接收空气质量流量传感器(5)的信号，判断空气进缸质量，而后输出信号至氢气喷嘴(6)，调节氢气喷射量，始终保持当量比φ＝1，其中φ＝燃料完全燃烧所需空气量与实际供给空气量之比。
附图说明
图1.本发明的结构工作原理图
图1中：进气管路(P1)：空气滤清器(1)、压气机(2)、电机(3)、中冷器(4)、空气质量流量计(5)；火花塞(7)；氢气输运管路(P2)：氢气存储罐(10)、气泵(9)、氢气质量流量计(8)、氢气喷嘴(6)；转速传感器(11)；排气管路(P3)：开关一(S1)、涡轮机(12)、开关二(S2)；ECU(E),在其上，电机(3)、空气质量流量计(5)、氢气喷嘴(6)、火花塞(7)、转速传感器(11)、开关一(S1)、开关二(S2)与其有信号交互。
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：
包括；新鲜空气通过进气管路(P1)上依次串联的空气滤清器(1)、压气机(2)、电机(3)、中冷器(4)、空气质量流量计(5)进入气缸，火花塞(7)；氢气通过氢气输运管路(P2)上依次串联的氢气存储罐(10)、气泵(9)、氢气质量流量计(8)、氢气喷嘴(6)进入气缸与新鲜空气混合；根据预设点火时刻，火花塞(7)点火，做功结束后，燃烧废气经排气管路(P3)上的开关一(S1)、涡轮机(12)、开关二(S2)排出；转速传感器(11)；ECU(E),在其上，电机(3)、空气质量流量计(5)、氢气喷嘴(6)、火花塞(7)、转速传感器(11)、开关一(S1)、开关二(S2)与其有信号交互。
转子发动机ECU(E)接收转速传感器(11)的转速(n)信号：
当n＝0变为n≠0时，此时为起动阶段，为保证良好的起动性能，采用机械增压，ECU(E)输出信号给电机(3)，电机(3)带动压气机(2)工作，同时开关一(S1)全开，开关二(S2)关闭，不采用废气涡轮增压。
当0＜n＜7500rpm时，此时为低、中转速阶段，不采用进气增压，ECU(E)输出信号，电机(3)停止工作，关一(S1)全开，开关二(S2)关闭。
当7500rpm＜n＜12000rpm时，此时为高转速阶段，采用废气涡轮增压，随着转速的升高，ECU(E)输出信号使得开关一(S1)的开度逐渐减少，开关二(S2)的开度逐渐增加。当n＝7500rpm时，开关一(S1)全开，开关二(S2)关闭；当n＝12000rpm时，开关一(S1)关闭，开关二(S2)全开。且开关变化随与转速变化呈线性关系，即：开关一(S1)开度＝1-(x-7500)/(12000-7500)；开关二(S2)开度＝(x-7500)/(12000-7500)。
当12000rpm＜n＜15000rpm时，此时为高转速阶段，采用废气涡轮增压，ECU(E)输出信号，开关一(S1)关闭，开关二(S2)全开。
当n＞＝15000rpm时，此时转子机热负荷过高，为保证安全，ECU(E)输出信号，开关一(S1)全开，开关二(S2)关闭，停止废气涡轮增压，使缸内混合物质量降低，无法实现高速运转，转速降低。
在转子机运转的整个过程中，ECU(E)接收空气质量流量传感器(5)的信号，判断空气进缸质量，而后输出信号至氢气喷嘴(6)，调节氢气喷射量，始终保持当量比φ＝1，其中φ等于燃料完全燃烧所需空气量与实际供给空气量之比。

Claims (1)

1.一种无节气门进气增压直喷氢燃料转子发动机的应用方法，该发动机包括：进气管路(P1)，进气管路上依次布置有空气滤清器(1)、压气机(2)、电机(3)、中冷器(4)、空气质量流量计(5)；火花塞(7)；氢气输运管路(P2)上依次串联有：氢气存储罐(10)、气泵(9)、氢气质量流量计(8)、氢气喷嘴(6)；转速传感器(11)；排气管路(P3)，其上依次有：开关一(S1)、涡轮机(12)、开关二(S2)；ECU(E)；电机(3)、空气质量流量计(5)、氢气喷嘴(6)、火花塞(7)、转速传感器(11)、开关一(S1)、开关二(S2)与ECU(E)有信号交互；
其特征在于：
转子发动机ECU(E)接收转速传感器(11)的转速(n)信号：
当n＝0变为n≠0时，此时为起动阶段，ECU(E)输出信号，电机(3)带动压气机(2)工作，开关一(S1)全开，开关二(S2)关闭；
当0＜n＜7500rpm时，此时不采用增压，ECU(E)输出信号，开关一(S1)全开，开关二(S2)关闭；
当7500rpm＜n＜12000rpm时，随着转速的升高，ECU(E)输出信号使得开关一(S1)的开度逐渐减少，开关二(S2)的开度逐渐增加；当n＝7500rpm时，开关一(S1)全开，开关二(S2)关闭；当n＝12000rpm时，开关一(S1)关闭，开关二(S2)全开；且开关开度与转速n为线性关系，即：开关一(S1)开度＝1-(n-7500)/(12000-7500)；开关二(S2)开度＝(n-7500)/(12000-7500)；
当12000rpm＜n＜15000rpm时，ECU(E)输出信号，开关一(S1)关闭，开关二(S2)全开；
当n＞＝15000rpm时，ECU(E)输出信号，开关一(S1)全开，开关二(S2)关闭；
整个工作过程中，当量比始终保持为1；其中当量比为燃料完全燃烧所需空气量与实际供给空气量之比。
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