一种压燃式零氮排放纯氧转子发动机及其控制方法与流程

本发明设计了一种以纯氧为氧化剂的烃类燃料压燃式零氮排放转子发动机控制方法，具体涉及一种以纯氧为氧化剂的燃烧机的氧化剂供给方法，属于内燃机领域。

背景技术：

转子发动机其与传统活塞往复式发动机相比，转子发动机具有结构简单、体积及重量小、平顺性好、震动及噪音少、高转速好可靠性高等诸多优点。但其狭长的燃烧室会导致火焰在传播过程中容易出现淬熄，而残留大量的未燃烃。

随着排放法规要求的日益提高，转子发动机也面临着减少排放的问题。本申请设计一种以纯氧为氧化剂的烃类燃料压燃式零氮排放转子发动机控制方法，通过优化燃烧，实现残留未燃烃排放的降低，同时，通过采用纯氧为氧化剂，消除燃烧过程中产生的氮氧化物，达到减排的目的。并结合egr，回收部分氧化剂，提高氧化剂经济性。

技术实现要素：

为了改善转子内燃机的排放特性，本申请提供了一种纯氧为氧化剂的烃类燃料压燃式零氮排放转子机，通过优化燃烧，降低污染物的排放。

本发明解决上述技术问题是通过以下技术方案解决的：

一种以纯氧为氧化剂的烃类燃料压燃式零氮排放转子发动机控制方法，具体涉及一种以纯氧为氧化剂的燃烧机的氧化剂供给方法，包括：燃料运输管路(p1)上依次串联有：烃类燃料储存罐(1)、油泵(2)、燃料流量调节计(3)(燃料流量调节计(3)具有检测和调节燃料流量的作用)、燃料喷嘴(6)至缸体，燃料喷嘴(6)将燃料喷入气缸，转速扭矩检测装置(4)(接收转速信号(a1)、扭矩信号(a2))、ecu(5)、尾气循环管路(p3)上依次串联连接有温度传感器(10)、压力传感器(11)、中冷器(12)、尾气循环阀(13)，氧气输送管路(p4)上依次串联连接有氧气储存罐(18)、氧气管路减压阀(17)、供氧压力传感器(16)、氧气流量调节器(15)，混合气输送管路(p2)上依次串联连接有稳压混合罐(9)、氧气流量传感器(8)、第一二氧化碳浓度传感器(7)，氧气输送管路(p4)与尾气循环管路(p3)并联，两者串联接入混合气输送管路(p2)，混合气输送管路(p2)将气体送入气缸，与缸体连接的排气管(p5)上有第二二氧化碳浓度传感器(14)，排气管(p5)一歧管串联接入尾气输送管路(p3)，另一歧管连接大气。

油泵(2)将燃料储存罐(1)中的燃料抽出，经燃料流量调节计(3)后传输至燃料喷嘴(6)，经过缸体上的燃料喷嘴(6)喷入缸内与进入缸内的氧气混合燃烧。氧气储存罐(18)内的氧气经管路减压阀(12)减压后变为压力合适的气体，经氧气流量调节器(15)后进入稳压混合罐(9)中，与再循环的尾气混合。氧气流量传感器(8)将混合气输送管路(p2)中的氧气浓度实时传送至ecu(5)中进行监控。发动机燃烧后的气体通过发动机排气管(p5)流入中冷器(12)，冷却气体流经尾气循环管路(p3)进入稳压混合罐(9)中与来自氧气输送管路(p4)中的氧气混合，流入混合气输送管路(p2)，进入燃烧室燃烧。第二二氧化碳浓度传感器(14)、温度传感器(10)、压力传感器(11)，对排气温度及二氧化碳浓度进行实时监控，并将信号传递给ecu(5)，ecu(5)接收氧气流量传感器(8)和燃料流量调节计(3)的信号，通过调节氧气流量调节器(15)，使过氧浓度系数η维持在1.2-1.4之间

以纯氧为氧化剂的烃类燃料压燃式零氮排放转子发动机包括以下控制过程：

转子发动机ecu(5)接收来自转速扭矩检测装置(4)的转速信号(a1)，当有转速产生至转速达到怠速，此时为冷启动阶段，关闭尾气循环阀(13)，尾气全部排进大气。

转子发动机ecu(5)接收来自转速扭矩检测装置(4)的扭矩信号(a2)，当有扭矩大于0时，即发动机处于工作状态，此时，打开尾气循环阀(13)，使得尾气被回收，再次参与燃烧。ecu(5)接收第一二氧化碳浓度传感器(7)以及第二二氧化碳浓度传感器(14)信号调节尾气循环阀(13)开闭大小来控制egr率，使egr率稳定在30％。氧气与再循环尾气在稳压混合罐(9)内混合，ecu(5)接收氧气流量传感器(8)传递的氧流量信号，通过氧气流量调节器(15)，对进入气缸的氧气流量进行调节，使得过氧浓度系数η维持在1.2-1.4之间。

转子发动机ecu(5)接收来自转速扭矩检测装置(4)的转速信号(a1)，当转速超过10000rpm时，转子发动机热负荷过高，ecu(5)发出信号，氧气流量调节器(15)和燃料流量调节计(3)进入非正常调节，减少燃料与氧气供给，使转速降低至5000-6000rpm。

转子发动机ecu(5)接收来自转速扭矩检测装置(4)的转速信号(a1)，当转速降为5000-6000rpm时，ecu(5)发出信号恢复氧气流量调节器(15)和燃料流量调节计(3)的正常调节。

进气道中的过氧浓度系数η＝(veo2+vo2)/vsto2(veo2为尾气循环中氧气体积，vo2为供氧装置中所提供的氧气体积，vsto2为燃料燃烧完全所需要的理论氧气体积)。egr率＝co2进％×100％/co2排％，其中：co2进％为中冷器后进气中的co2质量百分数；co2排％为排气管中co2的质量百分数，ecu(5)接收第一二氧化碳浓度传感器(7)和第二二氧化碳浓度传感器(14)信号测定排气与进气的二氧化碳浓度，调节氧气流量调节器(16)和废气循环阀(13)调节来控制egr率的高低。

以纯氧气为氧化剂的烃类燃料压燃式零氮排放转子发动机在原转子机的基础上，采用纯氧为氧化剂，去除了空气中的氮气，消除了氮氧化物的排放，实现零氮排放，同时采用纯氧对燃烧进行优化，降低未燃烃的排放，有效的改善了转子发动机的排放。通过增加一套纯氧供给装置，精确的控制进入气缸的氧气的量，并结合egr降低燃烧过程剧烈程度。

附图说明

图1.本发明的结构和工作原理图

图1中：烃类燃料储存罐(1)、安装在输油管路上的油泵(2)、燃料流量调节计(3)、转速扭矩检测装置(4)(转速信号(a1)、扭矩信号(a2))、ecu(5)、在转子机缸体上安装有燃料喷嘴(6)、第一二氧化碳浓度传感器(7)、氧气流量传感器(8)、稳压混合罐(9)、温度传感器(10)、压力传感器(11)、发动机排气口装有中冷器(12)、尾气循环阀(13)、第二二氧化碳浓度传感器(14)、气体流量计(15)、氧气流量调节器(15)、供氧压力传感器(16)、氧气管路减压阀(17)、氧气储存罐(18)燃料运输管路(p1)、混合气输送管路(p2)、尾气循环管路(p3)、氧气运输管路(p4)、排气管(p5)。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对于本发明做进一步的说明：

包括：燃料运输管路(p1)上依次串联有：烃类燃料储存罐(1)、油泵(2)、燃料流量调节计(3)(燃料流量调节计(3)具有检测和调节燃料流量的作用)、燃料喷嘴(6)至缸体，燃料喷嘴(6)将燃料喷入气缸，转速扭矩检测装置(4)(接收转速信号(a1)、扭矩信号(a2))、ecu(5)、尾气循环管路(p3)上依次串联连接有温度传感器(10)、压力传感器(11)、中冷器(12)、尾气循环阀(13)，氧气输送管路(p4)上依次串联连接有氧气储存罐(18)、氧气管路减压阀(17)、供氧压力传感器(16)、氧气流量调节器(15)，混合气输送管路(p2)上依次串联连接有稳压混合罐(9)、氧气流量传感器(8)、第一二氧化碳浓度传感器(7)，氧气输送管路(p4)与尾气循环管路(p3)并联，两者串联接入混合气输送管路(p2)，混合气输送管路(p2)将气体送入气缸，与缸体连接的排气管(p5)上有第二二氧化碳浓度传感器(14)，排气管(p5)一歧管串联接入尾气输送管路(p3)，另一歧管连接大气。

转子发动机ecu(5)接收来自转速扭矩检测装置(4)的转速信号(a1)，当有转速产生至转速达到怠速，此时为冷启动阶段，关闭尾气循环阀(13)，使尾气全部排进大气。

转子发动机ecu(5)接收来自转速扭矩检测装置(4)的扭矩信号(a2)，当有扭矩大于0时，即发动机处于工作状态，此时，打开尾气循环阀(13)，使得一部分尾气被回收，重新参与燃烧。ecu(5)接收第一二氧化碳浓度传感器(7)以及第二二氧化碳浓度传感器(14)信号调节尾气循环阀(13)开闭大小来控制egr率，使egr率稳定在30％。同时，ecu(5)接收温度传感器(10)信号，调整中冷器(12)中冷却水的流量，降低循环尾气温度。氧气与再循环尾气在稳压混合罐(9)内混合，ecu(5)接收氧气流量传感器(8)传递的氧流量信号，并结合氧气流量调节器(15)，对进入气缸的氧气流量进行调节，使得过氧浓度系数η维持在1.2-1.4之间。

转子发动机ecu(5)接收来自转速扭矩检测装置(4)的转速信号(a1)，当转速超过10000rpm时，转子发动机热负荷过高，ecu(5)发出信号，调节氧气流量调节器(15)和燃料流量调节计(3)，逐步减少燃料与氧气供给，使转速降低至5000-6000rpm。

转子发动机ecu(5)接收来自转速扭矩检测装置(4)的转速信号(a1)，当转速降为5000-6000rpm时，ecu(5)发出信号恢复氧气流量调节器(15)和燃料流量调节计(3)的正常调节。

进气道中的过氧浓度系数η＝(veo2+vo2)/vsto2(veo2为尾气循环中氧气体积，vo2为供氧装置中所提供的氧气体积，vsto2为燃料燃烧完全所需要的理论氧气体积)。egr率＝co2进％×100％/co2排％，其中：co2进％为中冷器后进气中的co2质量百分数；co2排％为排气管中co2的质量百分数，ecu(5)通过接收第一二氧化碳浓度传感器(7)和第二二氧化碳浓度传感器(14)信号测定排气与进气的二氧化碳浓度，调节氧气流量调节器(16)和废气循环阀(13)调节来控制egr率的高低。