一种混氢、氧气的高辛烷值燃料点燃式内燃机及控制方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN101975108A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN101975108A(43)申请公布日2011.02.16(21)申请号201010515492.XF02D41/06(2006.01)(22)申请日2010.10.15F02D41/08(2006.01)F02D41/30(2006.01)(71)申请人北京工业大学地址100124北京市朝阳区平乐园100号(72)发明人纪常伟汪硕峰张擘(74)专利代理机构北京思海天达知识产权代理有限公司11203代理人张慧(51)Int.Cl.F02B69/02(2006.01)F02M25/12(2006.01)F02M61/14(2006.01)F02D19/08(2006.01)F02D41/04(2006.01)权利要求书3页说明书10页附图1页(54)发明名称一种混氢、氧气的高辛烷值燃料点燃式内燃机及控制方法(57)摘要本发明提供一种在高辛烷值燃料中混合氢气和氧气的点燃式内燃机及控制方法，具体内容涉及一种燃料中混合氢气和氧气的点燃式内燃机的燃料储存和供给系统、燃料比例分配及燃烧过程控制。该系统在保留原发动机主要机件及电子控制单元的基础上增加了一套氢、氧气随车制取、储存及供给装置。氢氧混合燃料电子控制单元(12)可以根据传感器信号c-h控制氢、氧气喷嘴的开启和关闭，使发动机根据不同工况运行在纯氢氧混合气、氢-氧-高辛烷值燃料混合气及纯高辛烷值燃料三种燃烧模式，因而大幅降低了高辛烷值燃料内燃机冷起动及怠速时的HC和CO排放，并提高了高辛烷值内燃机中、低负荷阶段的热效率和排放水平。CN109758ACCNN110197510801975113A权利要求书1/3页1.一种混合氢气和氧气的高辛烷值燃料点燃式内燃机，包括原机的高辛烷值燃料点燃式内燃机电子控制单元(13)、内燃机、与内燃机相连通的内燃机进气歧管(11)、与内燃机进气歧管(11)相连通的内燃机进气总管(10)、以及点火模块(16)和火花塞(17)，内燃机电子控制单元(13)通过点火模块(16)控制安装在内燃机上的火花塞(17)发火时刻，高辛烷值燃料喷嘴(15)安装在发动机各缸进气歧管(11)中，其特征在于：还包括制氢氧机(23)、与制氢氧机相连通的氢气储存罐(1)和氧气储存罐(2)、安装在氢气储存罐上的氢气罐压力传感器(3)、安装在氧气储存罐上的氧气罐压力传感器(4)、通过管道与氧气储存罐相连通的氧气喷嘴(7)、通过管道与氢气储存罐相连通的氢气喷嘴(14)、设置在氢气储存罐和氢气喷嘴的连通管路上的氢气供给管路电磁阀(5)、设置在氧气储存罐和氧气喷嘴之间的氧气供给管路电磁阀(6)、及氢氧混合燃料电子控制单元(12)，氧气喷嘴(7)连接在发动机进气总管(11)中，氢气喷嘴(14)安装在发动机各缸进气歧管(11)中；氢氧混合燃料电子控制单元(12)通过屏蔽电缆与内燃机发动机电子控制单元(13)进行通讯，获得节气门位置信号(c)、冷却液温度信号(d)、发动机转速信号(e)、氧传感器信号(f)、原机高辛烷值燃料喷射信号(g)及空气流量信号(h)；同时，氧混合燃料电子控制单元(12)通过屏蔽电缆与氢气罐压力传感器(3)及氧气罐压力传感器(4)相连，获得氢气罐压力信号(n)及氧气罐压力信号(P)；氢氧混合燃料电子控制单元(12)通过发出高辛烷值燃料喷嘴控制信号(i)，氢气喷嘴控制信号(J)及氧气喷嘴控制信号(m)，分别控制高辛烷值燃料喷嘴(15)、氢气喷嘴(14)及氧气喷嘴(7)的开启和关闭时刻，从而调整氢-氧混合气占总进气量的体积分数及混合气过量空气系数；同时，氢氧混合燃料电子控制单元(12)利用屏蔽线缆与氢气供给管路电磁阀(5)和氧气供给管路电磁阀(6)相连接，通过发出氢气供给管路电磁阀控制信号(L)和氧气供给管路电磁阀控制信号(k)打开和关闭氢、氧气供给管路。2.如根据权利要求1所述的一种混合氢气和氧气的高辛烷值燃料点燃式内燃机的控制方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：该控制方法按工况分为冷起动工况、怠速工况、中小负荷工况和高速、高负荷工况；每循环进入发动机的氢氧混合气占总进气的体积分数α为：α＝(VH2+VO2)/VO2公式1上式中：VH2和VO2分别为每循环进入发动机的氢气与氧气体积，单位为L/cycle；1)冷起动工况：起动时，氢氧混合燃料电子控制单元(12)根据氢气罐压力信号(n)和氧气罐压力信号(P)判断内燃机起动方式：当氢气储存罐和氧气储存罐的压力均低于2.0bar时，氢氧混合燃料电子控制单元(12)关闭氧气喷嘴(7)和氢气喷嘴(14)，并根据从原发动机电子控制单元(13)所获得的原机高辛烷值燃料喷射信号(g)控制高辛烷值燃料喷嘴(15)的开启和关闭，使发动机按照原机起