一种多空域氢氧转子发动机动力自适应控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种多空域氢氧转子发动机动力自适应控制装置，包括氢气气道喷嘴(36)、氧气气道喷嘴(40)、燃气混合器(39)、氢气缸内喷嘴(43)、氧气缸内喷嘴(44)、电子控制单元(24)，液氢泵(29)、液氧泵(10)、转子发动机进气口(42)；本发明专利技术可以根据转子发动机动力需求，对转子发动机进气方式(气道喷射+缸内直喷)进行组合，快速高效形成均匀预混混合气，调控缸内燃烧过程，提高输出功率，从而实现对转子发动机动力自适应控制。本发明专利技术可以也能够优化转子发动机缸内燃烧过程，提高燃烧效率，降低污染排放物的生成，有利于促进转子发动机在军民两用市场的使用，满足不同场景应用需求。满足不同场景应用需求。满足不同场景应用需求。

【技术实现步骤摘要】
一种多空域氢氧转子发动机动力自适应控制装置


[0001]本专利技术涉及一种发动机控制装置，尤其涉及一种多空域氢氧转子发动机动力自适应控制装置。

技术介绍

[0002]转子发动机最早有德国工程师菲加士汪克尔发专利技术，在总结前人的研究基础上，解决一些关键性技术问题，成功研制出第一台转子发动机。转子发动机作为一种新型能量转化方式，可以直接将燃气燃烧热能转化为机械能，直接将燃烧产生的膨胀力转化为驱动转矩，因而减少了往复活塞式发动机的曲柄滑块机构以及配气机构，从而大大简化了发动机系统。由于转子发动机特殊运动结构和运行方式，使转子发动机具有结构简单、尺寸较小、重量较轻、功重比高、运转平稳、振动和噪声小等优点，因此转子发动机在无人机上具有广泛的应用前景。
[0003]但是转子发动机独特的运动方式带来了一系列问题，限制了转子发动机大规模商业化应用，这些主要问题如下。
[0004]第一、转子发动机的转子是沿一个方向进行旋转运动，导致转子发动机缸内气流随着转子转动方向而运动，导致燃烧室内气流整体上呈单向流动，因而导致缸内滚流和涡流低，导致缸内燃油雾化时间短，雾化不充分，最终导致燃烧速度较慢。
[0005]第二、转子发动机通常采用火花塞点火，而转子发动机燃烧室形状非常狭长，容易导致狭长的燃烧室混合气火焰传播距离过长、燃烧淬熄等问题，最终导致燃烧不充分和污染排放物高。
[0006]第三、当转子发动机需要加速，或者转子发动机运行在高海拔地区，空气稀薄，将会进一步恶化上述问题，导致燃烧不稳定和转子发动机动力输出低等现象，特别是面对多空域(转子发动机运行高度变化大)等环境下，问题更加突出，动力性能减弱，且很难满足驾驶需求。

技术实现思路

[0007]因此，为了解决上述问题，本专利技术专利提出了一种多空域氢氧转子发动机动力自适应控制装置。
[0008]本专利技术的技术方案是提供了一种多空域氢氧转子发动机动力自适应控制装置，包括氢气气道喷嘴、氧气气道喷嘴、燃气混合器、氢气缸内喷嘴、氧气缸内喷嘴、电子控制单元，液氢泵、液氧泵、转子发动机进气口；
[0009]在第一模式下，电子控制单元将控制液氢泵的流量，氢气缸内喷嘴和氧气缸内喷嘴关闭，即只在转子发动机气道中通过氢气气道喷嘴喷射氢气，并在燃气混合器中与新鲜空气充分混合，混合好的可燃混合气通过转子发动机进气口进入转子发动机燃烧室内，实现转子发动机的进气过程；
[0010]在第二模式下，电子控制单元将控制液氧泵和液氢泵的流量，而氢气缸内喷嘴和
氧气缸内喷嘴关闭，即转子发动机气道中通过氢气气道喷嘴喷射氢气和氧气气道喷嘴喷射氧气，并在燃气混合器中与新鲜空气充分混合，提高转子发动机进气道内氧气的浓度，混合好的可燃混合气通过转子发动机进气口进入转子发动机燃烧室内，实现转子发动机的进气过程；
[0011]在第三模式下，电子控制单元将控制液氧泵和液氢泵的流量，且打开氢气缸内喷嘴和氧气缸内喷嘴，在转子发动机气道中通过氢气气道喷嘴喷射氢气和氧气气道喷嘴喷射氧气，并在燃气混合器中与新鲜空气充分混合，提高转子发动机进气道内氧气的浓度，混合好的可燃混合气通过转子发动机进气口进入转子发动机燃烧室内，实现转子发动机的进气过程；
[0012]在第四模式下，通过缸内直喷氢气和氧气实现对转子发动机动力需求匹配；电子控制单元将控制液氧泵和液氢泵的流量，打开氢气缸内喷嘴和氧气缸内喷嘴，关闭氢气气道喷嘴和氧气气道喷嘴，即不在转子发动机气道中通过氢气气道喷嘴喷射氢气和氧气气道喷嘴喷射氧气。
[0013]进一步地，转子发动机包括转子，定子，转子发动机缸体，转子发动机排气口；转子发动机排气管，转速传感器，电子控制单元，转子发动机进气管，电子节气门，氢气缸内喷嘴、氧气缸内喷嘴；
[0014]转子和定子安装在转子发动机缸体内，转子发动机排气管与转子发动机排气口连接，转子发动机转子在运转的过程中将燃烧其他通过转子发动机排气口排出；氧传感器安装在转子发动机排气管上，实时采集转子发动机排气管中氧气含量信号，同时将用氧气含量信号实时传递给电子控制单元，通过电子控制单元控制氢气和氧气的喷射比例，从而控制转子发动机的实际空燃比，以及控制转子发动机的爆震；
[0015]转速传感器和曲轴转角信号器安装在转子发动机缸体上，用于实时采集转子发动机的转速信号和曲轴转角位置信号，用于控制氢气缸内喷嘴、氧气缸内喷嘴喷射时刻，火花塞点火点火时刻。而电子节气门安装在转子发动机进气管中，实时控制转子发动机的负荷；
[0016]氢气缸内喷嘴和氧气缸内喷嘴安装在转子发动机缸体上侧，根据实际工况喷射氢气和氧气。
[0017]进一步地，氧气供给装置包括液氧容器，液氧换热器，液氧连接器，液氧泵，液氧电磁阀，液氧输出管，液氧输出密封固定器，液氧输送管，液氧输送密封固定器，液氧液面检测器，液氧容器压力检测器，液氧泄压阀，氧气气道喷嘴，氧气缸内喷嘴，氧气流量计，氧气压力控制器；
[0018]液氧输送管通过液氧输送密封固定器安装在液氧容器左侧，用于加注液氧；
[0019]液氧输出管通过液氧输出密封固定器安装在液氧容器右侧，用于实时输出液氧；
[0020]液氧输出管道与液氧电磁阀和液氧泵相连接，最后通过液氧输出管道与液氧连接器和液氧换热器连接，而液氧连接器将液氧输出管道和液氧换热器紧密连接，防止高压氧气泄露。
[0021]液氧液面检测器安装在液氧容器中间，实时检测液氧容器内液氧容积，并将电信号传递给电子控制单元，随后计算当前工况下剩余里程；
[0022]液氧容器压力检测器安装在液氧容器中间，靠近液氧液面检测器位置，实时检测液氧容器内的压力，并将电信号传递给电子控制单元，实时显示液氧容器的压力。
[0023]液氧泄压阀安装在液氧容器中间，靠近液氧容器压力检测器的位置，根据液氧容器压力检测器的压力，当液氧容器压力超过额定值时，电子控制单元采集到压力信号，并控制液氧泄压阀的开闭，降低液氧容器中的压力，实现液氧容器压力保持在安全值以下；
[0024]液氧泄压阀打开后，汽化后的氧气将会通过氧气单向阀与阻燃器连接，最后氢氧混合气喷嘴喷入转子发动机气道内。
[0025]液氧通过液氧换热器汽化后，形成了高压的氧气，高压氧气通过管路与氧气压力控制器和氧气流量计连接，一部分通过管路与氧气气道喷嘴连接，将氢气喷入燃气混合器中，与氢气进行充分的混和，随后通过转子发动机进气口进入转子发动机燃烧室内，为转子发动机缸内清洁高效燃烧做准备；另一部分通过管路与氧气缸内喷嘴连接，直接将氧气喷入转子发动机缸内，为实现不同动力需求以及自适应动力控制做准备。
[0026]进一步地，氢气供给装置包括液氢容器，液氢输出管输送管，液氢输送密封固定器，液氢液面检测器，液氢容器压力检测器，液氢泄压阀，阻燃器，液氢输出管，液氢输出密封固定器，液氢电磁阀，液氢泵，液氢连接器；氢气气道喷嘴，氢气缸内喷嘴；
[0027]液氢输送管通过液氢输送密封固定器安装在液氢容器左侧，用于加注液氢；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多空域氢氧转子发动机动力自适应控制装置，包括氢气气道喷嘴(36)、氧气气道喷嘴(40)、燃气混合器(39)、氢气缸内喷嘴(43)、氧气缸内喷嘴(44)、电子控制单元(24)，液氢泵(29)、液氧泵(10)、转子发动机进气口(42)；在第一模式下，电子控制单元(24)将控制液氢泵(29)的流量，氢气缸内喷嘴(43)和氧气缸内喷嘴(44)关闭，即只在转子发动机气道中通过氢气气道喷嘴(36)喷射氢气，并在燃气混合器(39)中与新鲜空气充分混合，混合好的可燃混合气通过转子发动机进气口(42)进入转子发动机燃烧室内，实现转子发动机的进气过程；在第二模式下，电子控制单元(24)将控制液氧泵(10)和液氢泵(29)的流量，而氢气缸内喷嘴(43)和氧气缸内喷嘴(44)关闭，即转子发动机气道中通过氢气气道喷嘴(36)喷射氢气和氧气气道喷嘴(40)喷射氧气，并在燃气混合器(39)中与新鲜空气充分混合，提高转子发动机进气道内氧气的浓度，混合好的可燃混合气通过转子发动机进气口(42)进入转子发动机燃烧室内，实现转子发动机的进气过程；在第三模式下，电子控制单元(24)将控制液氧泵(10)和液氢泵(29)的流量，且打开氢气缸内喷嘴(43)和氧气缸内喷嘴(44)，在转子发动机气道中通过氢气气道喷嘴(36)喷射氢气和氧气气道喷嘴(40)喷射氧气，并在燃气混合器(39)中与新鲜空气充分混合，提高转子发动机进气道内氧气的浓度，混合好的可燃混合气通过转子发动机进气口(42)进入转子发动机燃烧室内，实现转子发动机的进气过程；在第四模式下，通过缸内直喷氢气和氧气实现对转子发动机动力需求匹配；电子控制单元(24)将控制液氧泵(10)和液氢泵(29)的流量，打开氢气缸内喷嘴(43)和氧气缸内喷嘴(44)，关闭氢气气道喷嘴(36)和氧气气道喷嘴(40)，即不在转子发动机气道中通过氢气气道喷嘴(36)喷射氢气和氧气气道喷嘴(40)喷射氧气。2.根据权利要求1所述的多空域氢氧转子发动机动力自适应控制装置，其特征在于：转子发动机包括转子(1)，定子(2)，转子发动机缸体(3)，转子发动机排气口(4)；转子发动机排气管(9)，转速传感器(6)，电子控制单元(24)，转子发动机进气管(38)，电子节气门(41)，氢气缸内喷嘴(43)、氧气缸内喷嘴(44)；转子(1)和定子(2)安装在转子发动机缸体(3)内，转子发动机排气管(9)与转子发动机排气口(4)连接，转子发动机转子在运转的过程中将燃烧其他通过转子发动机排气口(4)排出；氧传感器(5)安装在转子发动机排气管(9)上，实时采集转子发动机排气管(9)中氧气含量信号，同时将用氧气含量信号实时传递给电子控制单元(24)，通过电子控制单元(24)控制氢气和氧气的喷射比例，从而控制转子发动机的实际空燃比，以及控制转子发动机的爆震；转速传感器(6)和曲轴转角信号器(48)安装在转子发动机缸体(3)上，用于实时采集转子发动机的转速信号和曲轴转角位置信号，用于控制氢气缸内喷嘴(43)、氧气缸内喷嘴(44)喷射时刻，火花塞点火(46)点火时刻。而电子节气门(41)安装在转子发动机进气管(38)中，实时控制转子发动机的负荷；氢气缸内喷嘴(43)和氧气缸内喷嘴(44)安装在转子发动机缸体(3)上侧，根据实际工况喷射氢气和氧气。3.根据权利要求1所述的多空域氢氧转子发动机动力自适应控制装置，其特征在于：氧气供给装置包括液氧容器(52)，液氧换热器(7)，液氧连接器(8)，液氧泵(10)，液氧电磁阀
(11)，液氧输出管(12)，液氧输出密封固定器(13)，液氧输送管(14)，液氧输送密封固定器(15)，液氧液面检测器(16)，液氧容器压力检测器(17)，液氧泄压阀(18)，氧气气道喷嘴(40)，氧气缸内喷嘴(44)，氧气流量计(49)，氧气压力控制器(50)；液氧输送管(14)通过液氧输送密封固定器(15)安装在液氧容器(52)左侧，用于加注液氧；液氧输出管(12)通过液氧输出密封固定器(13)安装在液氧容器(52)右侧，用于实时输出液氧；液氧输出管道与液氧电磁阀(11)和液氧泵(10)相连接，最后通过液氧输出管道与液氧连接器(8)和液氧换热器(7)连接，而液氧连接器(8)将液氧输出管道和液氧换热器(7)紧密连接，防止高压氧气泄露。液氧液面检测器(16)安装在液氧容器(52)中间，实时检测液氧容器(52)内液氧容积，并将电信号传递给电子控制单元(24)，随后计算当前工况下剩余里程；液氧容器压力检测器(17)安装在液氧容器(52)中间，靠近液氧液面检测器(16)位置，实时检测液氧容器...

【专利技术属性】
技术研发人员：段雄波，刘琦，刘敬平，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：