一种双火花塞混合燃料转子机及其控制方法技术

本发明专利技术设计了一种双火花塞混合燃料转子机及其控制方法，氢气从储存罐中出来后依次经减压阀、氢气流量计、阻燃阀，从安装在燃烧室壁面上的氢气喷嘴进入转子机进行燃烧，汽油从储存罐中出来后经油泵与油耗仪，通过安装在进气道上的喷油嘴进入进气道中，随进气一起进入燃烧室进行燃烧。ECU根据发动机的工作情况控制火花塞点火，位于排气道上的碳氢浓度传感器对排气中的碳氢浓度进行检测，并将碳氢浓度信号发送至ECU。本发明专利技术以发动机转速及节气门的开度为信号，结合碳氢浓度传感器、空气流量计的信号，控制喷氢时间及喷氢量，并采用双火花塞结构提升转子发动机的燃烧效率，降低有害物的排放。

A Double Spark Plug Mixed Fuel Rotor Machine and Its Control Method

The invention designs a dual spark plug mixed fuel rotor machine and its control method. After hydrogen comes out of the storage tank, it enters the rotor machine through a pressure reducing valve, a hydrogen flowmeter and a flame retardant valve, and burns from a hydrogen nozzle installed on the wall of the combustion chamber. After gasoline comes out of the storage tank, it enters the intake port through an oil pump and an oil consumption meter, and through an oil nozzle installed in the intake port. With the intake air, it enters the combustion chamber for combustion. The ECU controls the spark plug ignition according to the working condition of the engine. The hydrocarbon concentration sensor located in the exhaust port detects the hydrocarbon concentration in the exhaust, and sends the hydrocarbon concentration signal to the ECU. The invention takes engine speed and throttle opening as signals, combines the signals of hydrocarbon concentration sensor and air flowmeter to control the injection time and quantity of hydrogen, and adopts double spark plug structure to improve the combustion efficiency of the rotor engine and reduce the emission of harmful substances.

【技术实现步骤摘要】
一种双火花塞混合燃料转子机及其控制方法
本专利技术提供了一种双火花塞混合燃料转子机及其控制方法。涉及转子发动机双燃料的供给及点火方式，属于内燃机范畴。
技术介绍
随着环境问题越来越受到广大人民的重视，各国对污染的监控也越来越严格。汽车尾气排放在这种环境下也被推到了前台，各国都相继推出了相关法规来限制汽车尾气的排放。因此，降低发动机油耗和排放已经成为了当前内燃机领域的主流研究方向。与往复式活塞机相比，转子发动机具有体积小、重量轻、结构简单，功重比大等优点，世界各国已将转子机广泛应用于无人机、军用特种车辆、海军陆战队登陆艇、小型船舶和轻便式发电机等领域。然而，转子机也存在着燃油经济性差和排放高等问题，造成这些问题的主要原因是转子机狭长的燃烧室结构不利于燃料的快速、完全燃烧，较高的面容比增加了壁面淬息的问题，以及线密封形式导致较高的漏气率等。随着排放法规的日益严格，转子发动机也面临着节能减排的问题。转子机的排放物主要有NOX、PM、CH、CO等，氢气是一种清洁燃料，通过掺氢可以有效改善发动机的排放，但由于转子机狭长的燃烧室结构，火焰难以传播到燃烧室后方，所以还可以采用双火花塞结构来改善发动机的燃烧效率，从而降低有害物的排放。
技术实现思路
为了提升转子机的燃烧效率并改善排放特性，本专利技术提供了一种双火花塞双燃料转子机及其控制方法，提升燃料的燃烧效率，降低有害物的排放。本专利技术解决上述结束问题是通过以下技术方案解决的：一种双火花塞双燃料转子机控制方法，涉及装置包括：氢气储存罐(1)、氢气从储存罐中出来后依次经减压阀(6)、氢气流量计(7)、阻燃阀(8)之后，从安装在燃烧室壁面上的氢气喷嘴(9)进入转子机进行燃烧，火花塞(3)、火花塞式缸压传感器(4)分别与第一电荷放大器(2)、第二电荷放大器(5)串联后再并联安装在燃烧室壁面上，ECU(10)根据发动机工作情况发送点火信号至第一电荷放大器(2)、第二电荷放大器(5)对火花塞进行点火，在转子机进气管道上安装有空气流量计(13)对进气压力及温度进行监控，汽油从储存罐(16)中出来后经油泵(15)与油耗仪(14)后，通过安装在进气道上的喷油嘴(12)进入进气道中，随进气一起进入燃烧室进行燃烧。碳氢浓度传感器(17)位于排气道上，对排气中的碳氢浓度进行检测，并将碳氢浓度信号b发送至ECU(10)。当转子机处于运行状态时，ECU(10)通过控制燃料喷射与点火控制单元通过分析、判断和运算，并结合预先标定的MAP图确定发动机所处工况所需的燃料量，精确控制燃料的喷射、喷射提前交与点火时间，从而提高转子机的燃烧效率，降低其排放物中有害物的浓度。当转子机转速小于或等于1200rpm时，发动机处于启动工况，当转速大于1200rpm小于或等于3000rpm且节气门开度小于60％时，发动机处于怠速工况，当转速大于3000rpm小于或等于9000rpm且节气门开度大于60％时，发动机处于低速低负荷工况，当转速大于9000rpm小于或等于12000rpm且节气门大于60％时，发动机处于高速高负荷工况。根据不同工况，燃料喷射与点火电子控制单元对所述内燃机的燃料喷射及点火。一种双火花塞式双燃料转子机包括以下控制过程。(1)启动工况：当转子发动机工作后，ECU接收来自曲轴传来的转速信号，当转速小于或等于1200rpm时判定此时发动机处于启动工况，ECU(10)发出燃料喷射信号，油泵(15)将位于油箱(16)中的燃油泵出，经油耗仪(14)后通过汽油喷嘴(12)喷入燃烧室，喷油提前角和原机一样，ECU(10)接收空气流量计(13)的信号，并调节油耗仪(14)，使得此时燃烧室内的过量空气系数为0.7-0.9，发动机处于浓燃状态，实现发动机的快速启动，氢气喷嘴此时处于关闭状态，进入燃烧室内参与燃烧的只有汽油一种燃料。ECU(10)向火花塞式缸压传感器(4)发送点火信号进行点火，火花塞(3)处于关闭状态。(2)怠速工况：当发动机转速大于1200rpm小于或等于3000rpm且节气门开度小于60％时，此时转子机处于怠速工况，ECU(10)接收来自碳氢浓度传感器(17)传递的信号，并向油耗仪(14)发出信号，改变汽油的流量，使得燃烧室内的过量空气系数控制在1.2-1.5之间，使发动机处于稀燃状态。(3)低速低负荷工况当转子发动机转速在3000rpm至9000rpm并且节气门开度大于60％时，此时发动机处于低速低负荷工况，ECU(10)向氢气流量计(7)发送信号，开始向燃烧室内喷入氢气，调节氢气与汽油的喷射量使得此时燃烧室内的过量空气系数为1.1-1.3，当碳氢浓度传感器(17)检测到排气道中碳氢浓度大于2000ppm时，向火花塞(3)发送信号，此时两个火花塞同时点火工作，提升燃料的燃烧效率，降低排放物中污染物的浓度。(4)高速高负荷工况当发动机转速大于9000rpm小于或等于12000rpm，节气门开度大于60％时，此时发动机处于高速高负荷状态，ECU(10)向氢气流量计(7)及油耗仪(14)发送信号，调节氢气与汽油的流量，使得燃烧室内过量空气系数维持在0.9-1.1，ECU(10)向火花塞(3)、火花塞式缸压传感器(4)传递信号，两个火花塞同时工作，提升燃料的燃烧效率。当转速大于12000rpm时，ECU(10)发出信号，停止氢气与汽油的供应，同时停止发送点火信号至火花塞，实现发动机稳步停车。本专利技术的特点及有益效果为，针对转子发动机高排放的问题，提供了一种双火花塞双燃料转子机及其控制方法，通过掺氢的方式改善转子机的排放，同时采用双火花塞式结构改善因转子机狭长的燃烧室结构不利于火焰传播的问题。在发动机的转速到达危险转速时，停止燃料与氧气供应，并停止点火信号，进而实现发动机安全停车。有效改善了转子发动机的排放特性并提升燃料的燃烧效率。附图说明图1.本专利技术的结构和工作原理图图中：氢气储存罐(1)、第一电荷放大器(2)、火花塞(3)、火花塞式缸压传感器(4)、第二电荷放大器(5)、减压阀(6)、氢气流量计(7)、阻燃阀(8)、氢气喷嘴(9)、ECU(10)、阻燃阀(11)、汽油喷嘴(12)、空气流量计(13)、油耗仪(14)、汽油泵(15)、汽油储存罐(16)、碳氢浓度传感器(17)。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对于本专利技术做进一步的说明：如图(1)包括：氢气储存罐(1)、氢气从储存罐中出来后依次经减压阀(6)、氢气流量计(7)、阻燃阀(8)之后，从安装在燃烧室壁面上的氢气喷嘴(9)进入转子机进行燃烧，火花塞(3)、火花塞式缸压传感器(4)分别与第一电荷放大器(2)、第二电荷放大器(5)串联后再并联安装在燃烧室壁面上，ECU(10)根据发动机工作情况发送点火信号至第一电荷放大器(2)、第二电荷放大器(5)对火花塞进行点火，在转子机进气管道上安装有空气流量计(13)对进气压力及温度进行监控，汽油从储存罐(16)中出来后经油泵(15)与油耗仪(14)后，通过安装在进气道上的喷油嘴(12)进入进气道中，随进气一起进入燃烧室进行燃烧。碳氢浓度传感器(17)位于排气道上，对排气中的碳氢浓度进行检测，并将碳氢浓度信号b发送至ECU(10)。当转子机处于运行状态时，ECU(10)通过控制燃料喷射与点火控制单元通过分析、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双火花塞混合燃料转子机控制装置，其特征在于包括：氢气储存罐(1)、氢气从储存罐中出来后依次经减压阀(6)、氢气流量计(7)、阻燃阀(8)之后，从安装在燃烧室壁面上的氢气喷嘴(9)进入转子机进行燃烧，火花塞(3)与第一电荷放大器(2)串联后，火花塞式缸压传感器(4)与第二电荷放大器(5)串联后再并联安装在燃烧室壁面上，ECU(10)根据发动机工作情况发送点火信号至第一电荷放大器(2)、第二电荷放大器(5)对火花塞进行点火，在转子机进气管道上安装有空气流量计(13)对进气压力及温度进行监控，汽油从储存罐(16)中出来后经油泵(15)与油耗仪(14)后，通过安装在进气道上的喷油嘴(12)进入进气道中，随进气一起进入燃烧室进行燃烧；碳氢浓度传感器(17)位于排气道上，对排气中的碳氢浓度进行检测，并将碳氢浓度信号b发送至ECU(10)。

【技术特征摘要】
1.一种双火花塞混合燃料转子机控制装置，其特征在于包括：氢气储存罐(1)、氢气从储存罐中出来后依次经减压阀(6)、氢气流量计(7)、阻燃阀(8)之后，从安装在燃烧室壁面上的氢气喷嘴(9)进入转子机进行燃烧，火花塞(3)与第一电荷放大器(2)串联后，火花塞式缸压传感器(4)与第二电荷放大器(5)串联后再并联安装在燃烧室壁面上，ECU(10)根据发动机工作情况发送点火信号至第一电荷放大器(2)、第二电荷放大器(5)对火花塞进行点火，在转子机进气管道上安装有空气流量计(13)对进气压力及温度进行监控，汽油从储存罐(16)中出来后经油泵(15)与油耗仪(14)后，通过安装在进气道上的喷油嘴(12)进入进气道中，随进气一起进入燃烧室进行燃烧；碳氢浓度传感器(17)位于排气道上，对排气中的碳氢浓度进行检测，并将碳氢浓度信号b发送至ECU(10)。2.应用如权利要求(1)所述装置的方法，其特征在于：当转子机转速小于或等于1200rpm，发动机处于启动工况，当转速大于1200rpm小于或等于3000rpm且节气门开度小于60％，发动机处于怠速工况，当转速大于3000rpm小于或等于9000rpm且节气门开度大于60％，发动机处于低速低负荷工况，当转速大于9000rpm小于或等于12000rpm且节气门大于60％，发动机处于高速高负荷工况；根据不同工况，燃料喷射与点火电子控制单元对所述内燃机的燃料喷射及点火，进一步控制如下：(1)启动工况：当转子发动机工作后，ECU接收来自曲轴传来的转速信号，当转速小于或等于1200rpm时判定此时发动机处于启动工况，ECU(10)发出燃料喷射信号，油...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪常伟，史程，汪硕峰，马泽东，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11