[发明专利]一种混合氢气与氧气的压燃式柴油内燃机及控制方法

权利要求书

1.一种混合氢气与氧气的压燃式柴油内燃机，其特征在于，在保留传统机械式或共轨式柴油机的全部燃料喷射控制系统和发动机本体的基础上增加了一套车载氢、氧气制取、储存及喷射系统，所述的车载氢、氧气制取、储存及喷射系统包括：制氢氧机(1)、与制氢氧机的氧气出口相连接的氧气储存罐(2)、与制氢氧机的氢气出口相连接的氢气储存罐(3)、安装在氧气储存罐上的氧气储存罐压力传感器(4)、安装在氢气储存罐上的氢气储存罐压力传感器(5)、通过管路与氢气储存罐向连通的氢气喷嘴(9)、通过管路与氧气储存罐向连通的氧气喷嘴(13)、安装在氢气储存罐与氢气喷嘴之间的连通管路上的氢气供给管路电磁阀(7)、安装在氧气储存罐与氧气喷嘴之间的连通管路上的氧气供给管路电磁阀(6)、安装在进气总管(8)上的进气总管压力传感器(10)和电子控制单元(12)；其中：

电子控制单元(12)通过屏蔽电缆与氧气储存罐压力传感器(4)及氢气储存罐压力传感器(5)相连，获得氧气储存罐压力信号(f)和氢气储存罐压力信号(e)；

电子控制单元(12)通过屏蔽电缆与进气总管压力传感器(10)相连，获得发动机进气总管压力信号(d)；

电子控制单元(12)通过屏蔽电缆与氧气供给管路电磁阀(6)和氢气供给管路电磁阀(7)相连，通过发出信号控制其打开和关闭；

电子控制单元(12)通过屏蔽电缆与氢气喷嘴(9)和氧气喷嘴(13)相连，并通过发出控制信号控制其喷射脉宽。

2.根据权利要求1所述的一种混合氢气与氧气的压燃式柴油内燃机，其特征在于：所述氢气喷嘴(9)安装在进气总管(8)上，氧气喷嘴(13)安装在各缸进气歧管(11)上。

3.一种权利要求1所述的一种混合氢气与氧气的压燃式柴油内燃机的控制方法，其特征在于，该控制方法包括以下步骤：

该控制方法按工况分为冷起动及加速工况、减速工况和稳态运行工况；

1)冷起动及加速工况：

i)电子控制单元(12)首先根据进气总管压力信号d判定发动机是否处于冷起动或加速工况，当进气总管压力变化率大于正0.05bar/s时，电子控制单元(12)判定发动机处于冷起动或加速工况；

ii)电子控制单元(12)检测氧气储存罐压力信号f，当氧气储存罐压力小于1.5bar时，电子控制单元(12)发出信号关闭氧气供给管路电磁阀(6)及氧气喷嘴(13)；当氧气储存罐压力大于1.5bar时，电子控制单元(12)发出信号打开氧气供给管路电磁阀(6)及氧气喷嘴(13)，使内燃机在混氧的条件下运行；

2)减速工况：

当进气总管压力变化率小于负0.05bar/s时，电子控制单元(12)判定发动机处于减速工况，电子控制单元(12)发出控制信号关闭氧气供给管路电磁阀(6)、氢气供给管路电磁阀(7)、氢气喷嘴(9)和氧气喷嘴(13)，使发动机在不混掺氢、氧气的条件下以原机模式运行；

3)稳态运行工况：

i)电子控制单元(12)根据进气总管压力信号d判定发动机是否处于稳态运行工况，当进气总管压力变化率大于等于负0.05bar/s且小于等于正0.05bar/s时，电子控制单元(12)判定发动机处于稳态运行工况；

ii)电子控制单元(12)检测氢气储存罐压力信号e及氧气储存罐压力信号f，当氢气和氧气储存罐压力都小于1.5bar时，电子控制单元(12)发出信号关闭氧气供给管路电磁阀(6)、氢气供给管路电磁阀(7)、氢气喷嘴(9)及氧气喷嘴(13)，使发动机以原机喷油模式运行；

当氢气和氧气储存罐压力都大于1.5bar时，电子控制单元(12)发出控制信号同时打开氧气供给管路电磁阀(6)、氢气供给管路电磁阀(7)、氢气喷嘴(9)和氧气喷嘴(13)，使发动机在同时混氢和混氧的条件下运行；

如果氢气或氧气罐中有任意一个压力小于等于1.5bar且另一个大于1.5bar，则电子控制单元(12)通过发出信号关闭气压小于等于1.5bar气体所对应的供给管路控制电磁阀及相应喷嘴，同时打开压力大于1.5bar气体所对应的供给管路控制电磁阀及相应喷嘴，并在此条件下采用氢气或氧气单独作用改善柴油机稳态时的燃烧与排放性能。