[发明专利]一种氨气掺氢燃烧发动机装置及掺氢量控制方法

权利要求书

1.一种氨气掺氢燃烧发动机装置，包括机体(1)、火花塞(2)、空气供给装置(3)、氨气供给装置(4)、排气装置(6)和电子控制单元(7)；所述空气供给装置(3)的节气门(34)连接到机体(1)的进气管，所述氨气供给装置(4)连接到机体(1)的进气管，所述排气装置(6)连接到机体(1)的排气管，所述火花塞(2)接入机体(1)的燃烧室，其特征在于，氢气供给装置(5)与氨气供给装置(4)连接，由氨气供给装置(4)裂解后产生氨气接入机体(1)的燃烧室，所述火花塞(2)内置压力传感器，所述机体(1)上具有转速传感器(11)，所述转速传感器(11)、火花塞(2)、空气供给装置(3)、氨气供给装置(4)、氢气供给装置(5)、排气装置(6)与电子控制单元(7)电连接。

2.根据权利要求1所述的氨气掺氢燃烧发动机装置，其特征在于，所述空气供给装置(3)包括依次连接的空气滤清器(31)、进气管道(32)、增压器压气端(33)、节气门(34)，所述节气门(34)与机体(1)的进气管连接，节气门(34)前端管道内具有进气温度压力传感器(35)，所述增压器压气端(33)与电子控制单元(7)电连接。

3.根据权利要求1所述的氨气掺氢燃烧发动机装置，其特征在于，所述氨气供给装置(4)包括依次连接的氨燃料罐(41)、氨气泵(42)、喷轨(43)、氨气喷射器(44)，所述氨气喷射器(44)与机体(1)的进气管连接；所述喷轨(43)上具有氨气温度压力传感器(45)，所述氨气喷射器(44)与电子控制单元(7)电连接。

4.根据权利要求1所述的氨气掺氢燃烧发动机装置，其特征在于，所述氢气供给装置(5)包括依次连接的氨燃料罐(41)、裂解器(51)、氢气泵(52)、氢气喷射器(53)，所述氢气泵(52)上具有氢气温度压力传感器(54)，所述氢气喷射器(53)与电子控制单元(7)电连接。

5.根据权利要求1所述的氨气掺氢燃烧发动机装置，其特征在于，所述排气装置(6)包括依次连接的催化器(61)、排气管道(62)、增压器涡轮端(63)，机体(1)的排气管连接增压器涡轮端(63)，所述增压器涡轮端(63)与电子控制单元(7)电连接。

6.一种利用如权利要求1-5任一项所述的氨气掺氢燃烧发动机装置进行掺氢量控制的方法，其特征在于，电子控制单元(7)通过节气门(34)与转速传感器(11)，确定发动机工作工况，通过查找MAP图的方式，确定氢气供给装置(5)的氢气喷射器(53)的喷射时刻与喷射脉宽，以及该工况下的预期缸内爆发压力与爆压对应曲轴转角，随后，电子控制单元(7)利用PID控制算法，对火花塞(2)的点火时刻进行修正，利用模糊算法，对氢气喷射器(53)的喷射脉宽进行修正，以达到当前工况下的预期缸内爆发压力与爆压对应曲轴转角。

7.根据权利要求6所述的氨气掺氢燃烧发动机掺氢量控制方法，其特征在于，所述方法的具体步骤如下：

步骤1：通过实验室试验，基于动力性、经济性与排放性能，标定发动机MAP图，明确各个工况下发动机性能最佳时的缸内爆发压力与对应曲轴转角范围，以及点火正时、喷气喷射脉宽等控制参数；

步骤2：发动机运行时，电子控制单元(7)通过安装在发动机上的节气门(34)的开度和转速传感器(11)，获取发动机工作状况参数；

步骤3：电子控制单元(7)基于发动机工况参数，通过查找MAP图的方式，获取当前工况下氢气的喷射时刻与喷射脉宽，以及预期的缸内爆发压力与对应曲轴转角；

步骤4：电子控制单元(7)基于火花塞上的压力传感器检测到的缸内爆发压力对应曲轴转角，通过PID控制算法，对点火时刻进行调整；

步骤5：当爆压对应曲轴转角满足预期要求后，电子控制单元(7)基于缸内爆发压力，通过带动态补偿与反馈调节的模糊控制算法，对氢气喷射脉宽进行调整；

步骤6：将当前工况下优化调整后的点火正时与氢气喷射脉宽更新写入电子控制单元(7)的MAP图。