专利名称：氢气爆轰发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种以氢气为燃料的发动机。
技术背景氢气发动机包括燃料电池和氢内燃机。燃料电池当前技术还很不成熟，实际综合能量效率只有23. 6% ~25. 6%，价格在l万元/kw，寿命短、成本高，性 价比无优势。燃料电池生产及运行过程仍然产生污染。B丽的Hydrogen 7、 760Li 两款车型的氢内燃机，北京理工大学和重庆长安集团合作研制的氢内燃机都是 采取与汽油发动机相同结构，这种结构没有充分地发挥氢燃料爆炸的特性和应 有效率。 发明内容本发明的氢气爆轰发动机是釆取气缸直接安装一个以上或若干个直喷式电 磁喷氢器电控喷氢和高电压大能量的放电点火形成氢氧爆轰作功的氢气发动 机，动力强劲，功率与体重比高，安全，效率高。本发明的技术方案是本发明氢气爆轰发动机包括气缸体、氢燃料供给系统和ECU控制系统。所 述的气缸体中气缸上设有一个以上或若干个直喷式电磁喷氢器和高电压大能量 的放电点火装置，釆用直喷式电磁喷氢器电控喷氢和高电压大能量的放电点火 形成氢氧爆轰工作的技术结构。由直接安装在气缸上的一个以上或若千个的直 喷式电磁喷氢器电控直往气缸内喷射氢气，氢气与气缸空气迅速混合,在混合气 体中氢气所占比例为4. 1%-32. 3%范围之间。每个直喷式电磁喷氢器的电控电路 分别与电子控制模块ECU控制系统端口对应连接，由电子控制模块ECU控制系 统按预定的程序分别精确控制每个直喷式电磁喷氢器喷射氢气，喷射氢气时长 范围、喷氢时间及喷氢流量大小全由电子控制模块ECU控制系统精确控制。活塞通过连杆与曲轴连接。曲轴旋转，活塞从气缸的上止点往下止点运行，在活塞 运行将接近气缸上止点与(上止点和下止点之间)的中点时，即曲轴旋转到将 处于最大力矩的和高电压大能量的点火装置放电点火气缸产生最大的氢氧爆轰 力的二者之间的最佳状态的位置时，使ECU控制系统控制高电压大能量的点火 装置放电点火氢氧爆轰作功产生最大扭矩力并运行到下止点。强大氢氧爆轰膨 胀力通过连杆大力矩推动曲轴旋转迅速有效地转化为机械动力输出，氢氧爆轰 作功不存在直接冲撞机械而损害机件，是安全的。气缸进气口与增压空气管连 通，向气缸压入新的空气。所述高电压大能量的放电点火装置由高压电路模块、高电压大能量的放电点火装置放电极A、高电压大能量的放电点火装置放电极B和高电压大能量的放电点火装置放电点组成。高压电路模块分别与高电压大能量的放电点火装置放电极A，高电压大能量的放电点火装置放电极B连接，使放电极A和放电极B形 成高压放电回路。高压电路模块分别与电源、ECU控制系统连接，由ECU控制系 统精确控制放电点火时间。高电压大能量的放电点火装置为氢氧爆轰作功提供 点火与爆轰引爆辅助能量。所述氢燃料供给系统安装在气缸上各直喷式电磁喷氢器的一端分别与氢气 高压管共轨连通，氢气高压管通过氢气调压器与氢燃料储存器连通。由氢燃料 储存器向氢气爆轰发动机提供动力燃料氢气。氢气高压管上设有氢气高压压力 传感器为ECU控制系统工作提供压力实时数据。所述ECU控制系统分别与电源、高压电路模块、气缸上各直喷式电磁喷氢 器、氢气高压压力传感器、进气增压空气压力传感器，曲轴转速与位置传感器、 氢气调节控制输入信号等连接。由氢气髙压压力传感器，进气增压空气压力传 感器，曲轴转速与位置传感器，氢气调节控制输入信号等提供实时动态数据， ECU控制系统按预定的程序计算数据分别精确控制气缸上各直喷式电磁喷氢器 喷射氢气时长范围、喷氢时间及喷氢流量大小等进行喷氢，和精确控制高电压 大能量的放电点火装置放电点火等功能。气缸设有安装若干个直喷式电磁喷氢器和高电压大能量的点火装置，适合 于发明人发明的专利号CN200510018908.6《氢气发动机》的气缸结构使用。气缸缸头设有安装若干个直喷式电磁喷氢器和高电压大能量的点火装置， 对传统的柴油/汽油机二、四冲程的气缸结构稍作修改后同样适合使用。即气缸
的活塞与缸顶间保留适当足够的空间，使之压缩气体不超高温自燃和修改点火 角度后均适合使用。空气冲压压排对流式气缸结构排气口设有连接增排器帮助迅速排放废气气体。本发明的氢气爆轰发动机是釆取气缸直接安装一个以上或若干个直喷式电 磁喷氢器电控喷氢和高电压大能量的放电点火形成氢氧爆轰作功的氢气发动 机，工作安全，动力强劲，功率与体重比高，效率高。
图1本发明的氢气爆轰发动机结构示意图。图2本发明的氢气爆轰发动机利用活塞关开气缸下部进出同步对流换气式 的结构的工作状态图。图3本发明的氢气爆轰发动机利用活塞关开气缸下部进空气顶部阀门出气 的同步对流式的结构工作状态图。图4本发明的氢气爆轰发动机活塞与缸顶没有间隙的顶部进气出气阀门轮 换式的结构工作状态图。图中所示，1、活塞，2、直喷式电磁喷氢器，3、高电压大能量的放电点火 装置放电点，4、进气口， 5、排气口， 6、阀门，7、增排器，8、连杆，9、曲 轴，10、曲轴转速与位置传感器，11、气缸，A、高电压大能量的放电点火装置 放电极A, B、高电压大能量的放电点火装置放电极B, C、氢气高压压力传感器, D、氢气调压器，E、进气增压空气压力传感器，F、氢燃料储存器，G、氢气调节 控制输入信号，H、 ECU控制系统，K高压电路模块。
具体实施方式
见图l。本发明氢气爆轰发动机包括气缸体、氢燃料供给系统和ECU控制系 统H。气缸体中气缸11上设有一个以上或若干个直喷式电磁喷氢器2和高电压 大能量的放电点火装置，釆用直喷式电磁喷氢器2电控喷氢和高电压大能量的 放电点火形成氢氧爆轰工作的技术结构。由直接安装在气缸11上的一个以上或 若干个的直喷式电磁喷氢器2电控直往气缸内喷射氢气，氢气与气缸空气迅速
混合，在混合气体中氢气所占比例为4. 1%-32. 3%范围之间。每个直喷式电磁喷氢 器2的电控电路分别与电子控制模块ECU控制系统H端口对应连接，由电子控 制模块ECU控制系统H按预定的程序分别精确控制每个直喷式电磁喷氢器2喷 射氢气，喷射氢气时长范围、喷氢时间及喷氢流量大小全由电子控制模块ECU 控制系统H精确控制。活塞1通过连杆8与曲轴9连接。曲轴9旋转，活塞1从 气缸11的上止点往下止点运行，在活塞1运行将接近气缸11上止点与上下止 点之间的中点时，即曲轴9旋转到将处于最大力矩的和高电压大能量的点火装 置放电点火气缸11产生最大的氢氧爆轰力的二者之间的最佳状态的位置时，使 ECU控制系统H控制高电压大能量的点火装置放电点火氢氧爆轰作功产生最大扭矩力并运行到下止点。强大氢氧爆轰膨胀力通过连杆8大力矩推动曲轴9旋转 迅速有效地转化为机械动力输出，氢氧爆轰作功不存在直接冲撞机械而损害机 件，是安全的。气缸ll进气口与增压空气管连通，向气缸ll压入新的空气。所述高电压大能量的放电点火装置由高压电路模块K、高电压大能量的放电 点火装置放电极A、高电压大能量的放电点火装置放电极B和高电压大能量的放 电点火装置放电点3组成。高压电路模块K分别与高电压大能量的放电点火装 置放电极A，高电压大能量的放电点火装置放电极B连接，使放电极A和放电极 B形成高压放电回路。高压电路模块K分别与电源、ECU控制系统H连接，由ECU 控制系统H精确控制放电点火时间。高电压大能量的放电点火装置为氢氧爆轰 作功提供点火与爆轰引爆铺助能量。所述氢燃料供给系统安装在气缸11上各直喷式电磁喷氢器2的一端分别与 氢气高压管共轨连通，氢气高压管通过氢气调压器D与氢燃料储存器F连通。 由氢燃料储存器F向氢气爆轰发动机提供动力燃料氢气。氢气高压管上设有氢 气高压压力传感器C为ECU控制系统H工作提供压力实时数据。所述ECU控制系统H分别与电源、高压电路模块K、气缸ll上各直喷式电 磁喷氢器2、氢气高压压力传感器C、进气增压空气压力传感器E,曲轴9转速 与位置传感器IO、氢气调节控制输入信号G等连接。由氢气高压压力传感器C, 进气增压空气压力传感器E,曲轴转速与位置传感器IO，氢气调节控制输入信 号9等提供实时动态数据，ECU控制系统H按预定的程序计算数据分别精确控制 气缸11上各直喷式电磁喷氢器2喷射氢气时长范围、喷氢时间及喷氢流量大小 等进行喷氢，和精确控制高电压大能量的放电点火装置放电点火等功能。气缸11设有安装一个以上或若干个直喷式电磁喷氢器2和高电压大能量的 点火装置，适合于发明人发明的专利号CN200510018908. 6《氢气发动机》的气 缸结构使用。气缸缸头设有安装一个以上或若干个直喷式电磁喷氢器2和高电压大能量 的点火装置，对传统的柴油/汽油机二、四冲程的气缸结构稍作修改后同样适合 使用。即气缸ll的活塞l与缸顶间保留适当足够的空间(使之压缩气体不超高 温自燃)和修改点火角度。空气冲压压排对流式气缸结构排气口设有连接增排器7帮助迅速排放废气 气体。实施例1:见图2。当活塞1在气缸的下止点时进气4/排气口 5开启，增压的新空气 从进气口 4进入气缸11通过冲压压排气流把原气缸11内的废气从排气口 5经 增排器7助力讯速排出缸外，气缸内气体瞬间便替换为新的空气气体。曲轴9 旋转，活塞1从气缸11的下止点开始往上止点运行，活塞1侧边面把进气口和 排气口瞬间关闭，类拟二冲程汽油发动机。进气口和排气口关闭后，由直接安 装气缸上的若干个直喷式电磁喷氢器2电控直往气缸内喷射氢气。氢气在气缸 11里与气缸11空气混合。喷射氢气时长范围是从进气口和排气口瞬间关闭到点 火装置点火瞬间，喷氢时间、时长及流量大小全由电子控制模块ECU控制系统H 进行精确控制。活塞l从气缸ll的下止点运行到上止点时，气缸ll内即活塞l 与缸顶间保留适当足够的空间，使之压缩气体不超高温自燃。接着，活塞1从 气缸11的上止点往下止点运行，在活塞1运行将接近气缸11上止点与(上止 点和下止点之间)的中点时，即曲轴9旋转到将处于最大力矩的和高电压大能 量的点火装置点火气缸11产生最大的氢氧爆轰的二者之间的最佳状态时,使高 电压大能量的点火装置点火最大扭矩力作功并运行到下止点。活塞1运行将接
近下止点时排气/进气口门先后打开，增压力新的空气从进气口进入气缸ll通过 冲压压排气流把原气缸内的废气从排气口经增排器助力讯速排出缸外，行程结 東。 一个行程结東后，活塞又从气缸的下止点往上止点运行开始新的行程，周 而复始。排气口设有连接增排器7帮助迅速排放废气体。实施例2:见图3。当活塞1在气缸11的下止点时气缸下部的进气口 4和缸顶部排气 口5的阀门6开启，增压的新空气从进气口 4进入气缸11,通过冲压压排气流 把原气缸11内的废气从排气口 5经增排器7助力迅速排出缸外，气缸11内气 体瞬间便替换为新的空气气体。曲轴9旋转，活塞1从气缸11的下止点开始往 上止点运行，活塞1侧边面把进气口 4和排气口 5的阀门6瞬间关闭，类似二 冲程柴油发动机。进气口和排气口关闭后，由直接安装气缸ll上的若干个直喷 式电磁喷氢器2电控直往气缸内喷射氢气。氢气在气缸里与气缸空气混合。喷 射氢气时长范围是从进气口和排气口瞬间关闭到点火装置点火瞬间，喷氢时间、 时长及流量大小全由电子控制模块ECU控制系统H进行精确控制。活塞1从气 缸11的下止点运行到上止点时，气缸11内即活塞1与缸顶间保留适当足够的 空间，使之压缩气体不超高温自燃。接着，活塞从气缸的上止点往下止点运行， 在活塞1运行将接近气缸1上止点与上下止点之间的中点时，即曲轴，旋转到 将处于最大力矩的和高电压大能量的点火装置点火气缸产生最大的氢氧爆轰的 二者之间的最佳状态时，使髙电压大能量的点火装置点火最大扭矩力作功并运 行到下止点。活塞1运行将接近下止点时排气/进气口门先后打开，增压新的空 气从进气口进入气缸，通过冲压压排气流把原气缸ll内的废气从排气口经增排 器助力迅速排出缸外，行程结東。 一个行程结束后，活塞l又从气缸ll的下止 点往上止点运行开始新的行程，周而复始。排气口设有连接增排器7帮助迅速 排放废气体。实施例3:见图4。气缸11设有安装若干个直喷式电磁喷氢器2和高电压大能量的点 火装置，适合于发明人发明的专利号CN200510018908. 6《氢气发动机》的气缸
结构使用。活塞l与气缸ll的缸顶之间没有间隙，曲轴9旋转，进气口打开，增 压的空气从进气口进入气缸11,活塞1从上止点开始往下止点运行，由直接安 装气缸11上的若干个直喷式电磁喷氢器2电控直往气缸11内喷射氢气。氢气 与气缸11空气迅速混合。喷射氢气时长范围是从进气口进气到进气口瞬间关闭点火装置点火瞬间，喷氢时间、时长及流量大小全由电子控制模块ECU控制系统进行精确控制。在活塞1运行将接近气缸11上止点与上下止点之间的中点时，即曲轴9旋转到将处于最大力矩的最佳状态时,使高电压大能量的点火装置放电 点火氢氧爆轰产生最大扭矩力作功并运行到下止点。活塞1运行将接近下止点 时，气缸ll排气口 5阀门打开，爆轰后产生的水蒸汽靠自身压力先自行排泄，活 塞1经过下止点再往上止点的运动过程把缸内的水蒸汽废气全部排出缸体外。 经过进气作功和排气等两个行程来完成一个工作循环，活塞l从上止点——进 气作功——下止点——排气——上止点往复两个行程，曲轴旋转达一圈。周 而复始。
权利要求
1、一种氢气爆轰发动机，包括气缸(11)、点火装置及氢燃料供给系统，其特征是在气缸(11)设一个以上或若干个直喷式电磁喷氢器(2)往气缸内喷射氢气与气缸空气混合，用高电压大能量的放电点火装置点火，形成氢氧爆轰作功推动发动机工作。
2、 根据权利要求l所述的氢气爆轰发动机，其特征是由直接安装在气缸 (11)上的一个以上或若干个的直喷式电磁喷氢器(2)电控直往气缸(11)内喷射氢气，氢气与气缸空气迅速混合，在混合气体中氢气所占比例为4. 1%-32. 3% 范围之间；每个直喷式电磁喷氢器(2)的电控电路分别与电子控制模块ECU控 制系统(H)端口对应连接，由电子控制模块ECU控制系统(H)按预定的程序 分别精确控制每个直喷式电磁喷氢器(2)喷射氢气，喷射氢气时长范围、喷氢 时间及喷氢流量大小全由电子控制模块ECU控制系统(H)精确控制；活塞(1) 通过连杆(8)与曲轴(9)连接；曲轴(9)旋转，活塞(1)从气缸(11)的上 止点往下止点运行，在活塞(1)运行将接近气缸Ul)上止点与上下止点之间 的中点时，即曲轴(9)旋转到将处于最大力矩的和高电压大能量的点火装置放 电点火气缸产生最大的氢氧爆轰力的二者之间的最佳状态的位置时，使ECU控 制系统(H)控制髙电压大能量的点火装置放电点火氢氧爆轰作功产生最大扭矩 力并运行到下止点；强大氢氧爆轰膨胀力通过连杆(8)大力矩推动曲轴(9) 旋转迅速有效地转化为机械动力输出。
3、 根据权利要求l所述的氢气爆轰发动机，其特征是所述高电压大能量 的放电点火装置由高压电路模块(K)、高电压大能量的放电点火装置放电极A、 高电压大能量的放电点火装置放电极B和高电压大能量的放电点火装置放电点(3)组成；高压电路模块分别与高电压大能量的放电点火装置放电极A、高电 压大能量的放电点火装置放电极B连接，使放电极A和放电极B形成高压放电 回路；高压电路模块(K)分别与电源、ECU控制系统连接，由ECU控制系统精 确控制放电点火时间；高电压大能量的放电点火装置为氢氧爆轰作功提供点火 与爆轰引爆辅助能量。
4、 根据权利要求l所述的氢气爆轰发动机，其特征是所述氢燃料供给系 统安装在气缸(11)上各直喷式电磁喷氢器(2)的一端分别与氢气高压管共轨连通，氢气高压管通过氢气调压器(D)与氢燃料储存器(F)连通；由氢燃料 储存器(F)向氢气爆轰发动机提供动力燃料氢气；氢气高压管上设有氢气高压 压力传感器(C)为ECU控制系统(H)工作提供压力实时数据。
5、 根据权利要求l所述的氢气爆轰发动机，其特征是所述ECU控制系统 (H)分别与电源、高压电路模块(K)、气缸(11)上各直喷式电磁喷氢器(2)、氢气高压压力传感器(C)、进气增压空气压力传感器(E)，曲轴转速与位置传 感器(IO)以及氢气调节控制输入信号(G)连接；由氢气高压压力传感器(C)， 进气增压空气压力传感器(F)，曲轴转速与位置传感器(10)，氢气调节控制输 入信号(G)提供实时动态数据，ECU控制系统(H)按预定的程序计算数据分别 精确控制气缸上各直喷式电磁喷氢器喷射氢气时长范围、喷氢时间及喷氢流量 大小进行喷氢，和精确控制高电压大能量的放电点火装置放电点火功能。
6、 根据权利要求l所述的氢气爆轰发动机，其特征是气缸设有安装一个 以上或若干个直喷式电磁喷氢器和高电压大能量的点火装置，适用于活塞在上 止点时，活塞与气缸缸顶没有空隙的、活塞从上止点运行将接近气缸中点时点 火作功的、即上止点——进气作功一一下止点——排气——上止点两个行程气 缸结构使用；
7、 根据权利要求l所述的氢气爆轰发动机，其特征是气缸缸头设有安装 一个以上或若干个直喷式电磁喷氢器和高电压大能量的点火装置，对传统的柴 油/汽油机二、四冲程的气缸结构稍作修改后同样适合使用，即气缸的活塞与缸 顶间保留适当足够的空间，使之压缩气体不超高温自燃和修改点火角度后均适 合使用。
8、 根据权利要求l所述的氢气爆轰发动机，其特征是空气冲压压排对流 式气缸结构排气口设有连接增排器(7)帮助迅速排放废气气体。
全文摘要
本发明公开了一种氢气爆轰发动机，采取在气缸设一个以上或若干个直喷式电磁喷氢器往气缸内喷射氢气与气缸空气混合，用高电压大能量的放电点火装置点火，形成氢氧爆轰作功推动发动机工作。本发明的氢气爆轰发动机工作安全，动力强劲，功率与体重比高，效率高。
文档编号F02M21/02GK101126343SQ20071004981
公开日2008年2月20日 申请日期2007年8月13日 优先权日2007年8月13日
发明者缪博华 申请人:缪博华