[發明專利]一種缸內噴水的純氫氧燃料二沖程轉子機及其控制方法

有效

• 申請號: 202010695411.2
• 申請日: 2020-07-20
• 公開（公告）號: CN111997744B
• 公開（公告）日: 2022-05-17
• 發明（設計）人: 紀常偉;楊金鑫;汪碩峰;常珂;孟昊
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: F02B53/00
• 分類號: F02B53/00;F02B53/02;F02B53/04;F02B53/08;F02B53/10;F02B43/10;F02M25/03;F01N5/02;F02D43/00;F02D19/02;F02D19/12;F02B75/02
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 劉萍

本發明設計了一種缸內噴水的純氫氧燃料二沖程轉子機及其控制方法，具體涉及一種純氫氧燃料進氣道預混與缸內噴水相結合并回收利用尾氣能量的二沖程轉子機的控制方法。該裝置中包括純氫氧燃料預混與供給策略、二沖程缸內噴水控制燃燒策略以及尾氣能量多次利用策略，本裝置通過電控單元(14)、氧氣流量控制器(8)、氫氣流量控制器(10)、水噴孔、能量回收裝置(20)等部件的綜合控制，合理調控混合氣成分和氧燃比，并通過調節噴水與點火正時控制缸內燃燒程度，利用能量回收裝置分級利用高溫尾氣中的能量，在排放零污染的情況下，使轉子機運行更加穩定，同時進一步提高了整機能量利用率。

技術領域

本發明設計了一種缸內噴水的純氫氧燃料二沖程轉子機及其控制方法，具體涉及一種純氫氧燃料進氣道預混與缸內噴水相結合并回收利用尾氣能量的二沖程轉子機的控制方法，屬于內燃機領域。

背景技術

轉子發動機憑借其獨特的幾何設計和運動方式，使其相比于活塞機具有結構簡單、體積小、質量輕、扭矩均勻、運行平穩等諸多優點，然而轉子發動機排放污染物多、進排氣性能不佳、尾氣損失能量大的問題也不容忽視，由此可見，轉子發動機存在較多待改進之處。

與傳統四沖程轉子機相比，轉子機可實現二沖程運轉，從性能上看，當偏心軸轉速相同時，二沖程轉子機的做功次數是四沖程轉子機的兩倍，轉子機升功率更高，動力性更好；從結構上看，二沖程轉子機結構并不復雜，在四沖程轉子機基礎上只需加裝一套進排氣及點火裝置便可收獲更佳的動力性。

氫氣作為清潔能源擁有極高的火焰速度，較短的淬熄距離，寬泛的燃燒極限，很適合于在高速運轉的轉子機中燃燒，同時氧氣作為氧化劑具有很好的助燃特性，純氫氧氣作為轉子機燃料不僅可以提升轉子機的動力性，還實現了尾氣零污染。與此同時，對轉子機加裝缸內噴水裝置可以合理控制純氫氧氣反應劇烈程度，有效改善燃燒劇烈等問題。

發明內容

本發明的目的是實現一種缸內噴水的純氫氧燃料二沖程轉子機及其控制方法，通過將純氫氧燃料預混與供給策略、二沖程缸內噴水控制燃燒策略以及尾氣能量多次利用策略三者結合，在排放零污染的情況下，使轉子機運行更加穩定，進一步提高了整機能量利用率。

本發明采用如下技術方案：

一種缸內噴水的純氫氧燃料二沖程轉子機，其特征在于，包括轉子機缸體(23)、偏心軸(24)、轉子(25)，安裝在轉子機上的第一水噴孔(1)、第一火花塞(2)、第二水噴孔(31)、第二火花塞(30)，氫氣罐(11)通過管路與氫氣流量控制器(10)相連接，氧氣罐(9)通過管路與氧氣流量控制器(8)相連接，氫氣與氧氣在混合罐(7)中混合，混合氣進入第一進氣道(6)經過第一電磁閥(5)、第一阻燃閥(4)、第一進氣門(3)進入燃燒室，同時混合氣還可以通過第二進氣道經第二電磁閥(29)、第二阻燃閥(28)、第二進氣門(27)進入燃燒室，燃燒的尾氣可以通過第一排氣口(22)和第二排氣口(26)分別經過第一排氣道(21)和第二排氣道(32)流入能量回收裝置(20)，二次利用的尾氣由排氣總管(18)進入換熱器(17)，第一儲水罐(15)與低壓水泵(16)經過管路與換熱器(17)交互，再與第二儲水罐(13)、高壓水泵(12)相連接。

電子控制單元(14)通過導線分別與第一火花塞(2)、第二火花塞(30)相連，并分別發出第一火花控制信號(c)和第二火花控制信號(d)控制點火正時；

電子控制單元(14)通過導線分別與第一水噴孔(1)、第二水噴孔(31)相連，并分別發出第一水噴孔控制信號(a)和第二水噴孔控制信號(g)控制噴水正時和噴水脈寬；

電子控制單元(14)通過導線與氫氣流量控制器(10)相連，并發出氫氣流量控制器控制信號(f)控制流入到混合罐(7)的氫氣質量流量；

電子控制單元(14)通過導線與氧氣流量控制器(8)相連，并發出氧氣流量控制器控制信號(h)控制流入到混合罐(7)的氧氣質量流量；