[发明专利]一种进气道及直喷复合的掺氢汽油燃料转子机及其控制方法

说明书

一种进气道及直喷复合的掺氢汽油燃料转子机及其控制方法，属于内燃机领域。具体涉及一种根据转子发动机转速信号调节缸内氢气直喷量、进气道氢气喷射量以及EGR率的控制方法。该装置以转子机转速传感器输出信号为依据，判断转子机的运转工况，并结合空气流量调节器(2)、EGR阀(3)、氢气喷嘴(4)、(8)等合理调控混合气成分及过量空气系数，在多种工况下保证了转子机良好动力性，并且有效降低尾气中有害物的排放。与现有技术相比，本发明利用氢气喷射及EGR技术提升转子机性能的同时有效降低排放污染，具有一定的创新性和应用前景。

技术领域

本发明设计了一种进气道及直喷复合的掺氢汽油燃料转子机控制方法，具体涉及一种根据转子发动机转速信号调节缸内氢气直喷量、进气道氢气喷射量以及 EGR率的控制方法，属于内燃机领域。

背景技术

转子发动机凭借其独特的几何设计和运动方式，使其相比于活塞机具有结构简单、体积小、质量轻、扭矩均匀、运行平稳等诸多优点，然而转子机特殊的几何结构又使其缸内存在较多狭小区域，不完全燃烧现象严重，增加了淬熄效应，导致碳氢排放较高，并且在高转速、大负荷运行时排放效果差的问题突出。

氢气作为清洁能源拥有较短的淬熄距离，宽泛的燃烧极限，很适合于在转子机中燃烧，并且氢气中不含碳元素，作为掺混燃料可以有效降低HC、CO的生成,但进气道喷氢会降低汽油/空气的质量分数，导致充气效率降低，通过缸内直喷氢气的方法可以解决进气道掺氢的问题，但直喷掺氢会导致燃烧过于剧烈等问题，因此转子机需要更合理的掺氢燃烧策略。同时转子机运转时采用EGR技术可以有效降低尾气中NOx含量。

为改善转子发动机的燃烧与排放特性，本发明提出一种根据转子发动机转速信号调节缸内氢气直喷量、进气道氢气喷射量以及EGR率的控制方法，通过合理调控混合气的成分和过量空气系数，在多种工况下保证转子机良好动力性的同时有效降低尾气中有害物的排放量。

发明内容

本发明的目的是提供一种进气道及直喷复合的掺氢汽油燃料转子机，通过转子发动机的转速信号调节缸内氢气直喷量、进气道氢气喷射量以及EGR率，实现在不同工况下保证转子发动机良好动力性的同时有效遏制尾气污染物的生成。

本发明采用如下技术方案：

一种进气道及直喷复合的掺氢汽油燃料转子机，其特征在于，包括进气管路(P1)，其上依次有：空气滤清器(1)、空气流量调节器(2)、氢气喷射支路(P3)，其上依次有：氢气喷嘴(4)、阻燃阀(5)、氢气流量调节器(6)、减压阀(7)、氢气储存罐(19)；氢气喷射支路(P4)，其上依次有：氢气喷嘴(8)、阻燃阀(9)、氢气流量调节器(10)、减压阀(11)；汽油喷射管路(P5)，其上依次有：汽油喷嘴(12)、汽油流量调节器(13)、油泵(14)、汽油滤清器(15)、油箱(16)；排气支路(P2)，其上依次有：开关(S1)、EGR阀(3)；火花塞(17)、转速传感器(18)、ECU(E)。

根据ECU(E)的控制，在进气管路(P1)中，空气经空气滤清器(1)、空气流量调节器(2)进入进气道；在汽油喷射支路(P5)中，汽油依次经过油箱 (16)、汽油滤清器(15)、油泵(14)、汽油流量调节器(13)、汽油喷嘴(12) 直接喷射到燃烧室当中；氢气支路(P3)和(P4)根据运转工况不同,通过ECU (E)信号调节具体喷射时刻和喷射量，喷射时支路(P3)中氢气喷射到进气道内与空气混合，支路(P4)中氢气直接喷射到气缸内与混合气混合，最终混合气经火花塞点燃后在气缸内燃烧；燃烧后废气通过ECU(E)信号的控制，经排气支路(P2)通过开关(S1)、EGR阀(3)重新进入进气道，或者通过ECU(E) 信号的控制直接排出。

进气道及直喷复合的掺氢汽油燃料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(18)的转速(n)信号：