一种氢燃料发动机及其滚流调节方法与流程

本发明涉及汽车，尤其涉及一种氢燃料发动机及其滚流调节方法。

背景技术：

1、氢气作为一种可再生的清洁能源，与甲烷和汽油相比，在内燃机中的应用方面具有单位质量低位热值高、点火能量低、着火界限宽、火焰传播速度快、排放物少等优点。同时，氢燃料发动机使用缸内直喷的方式不仅可以通过提高充量系数从而提升功率，还能避免回火、早燃等不正常燃烧现象。

2、对于缸内直喷氢燃料发动机而言，缸内混合均匀性和缸内气流组织都会对点火后缸内燃烧产生重要的影响，因此可以利用缸内组织的滚流增加缸内混合均匀性，但过高的滚流在压缩上止点附近难以破碎，存在失火的风险。

3、因此，如何调节缸内组织的滚流，增加缸内混合均匀性，提高发动机热效率是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明实施例提供一种氢燃料发动机及其滚流调节方法，以解决氢燃料发动机缸内气流混合不均匀，热效率低的问题。

2、为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

3、本发明第一方面公开一种氢燃料发动机的滚流调节方法，所述方法包括：

4、获取氢燃料发动机的实时工况信息；

5、根据所述实时工况信息确定喷氢压力调节器的压力值，并基于所述压力值控制喷氢器向气缸喷射氢气，得到所述气缸的滚流比；

6、当所述滚流比不在所述实时工况信息对应的阈值范围内时，根据所述滚流比调整所述氢燃料发动机，并返回执行所述根据所述实时工况信息确定喷氢压力调节器的压力值，并基于所述压力值控制喷氢器向气缸喷射氢气，得到所述气缸的滚流比这一步骤；

7、当所述滚流比在所述实时工况信息对应的阈值范围内时，确定所述氢燃料发动机达到最佳滚流比。

8、优选的，所述根据所述实时工况信息确定喷氢压力调节器的压力值，并基于所述压力值控制喷氢器向气缸喷射氢气，得到所述气缸的滚流比，包括：

9、当所述实时工况信息为高速工况信息时，确定喷氢压力调节器的压力值为最小压力值；

10、基于所述最小压力值控制喷氢器向气缸喷射氢气，得到所述气缸的高速工况滚流比。

11、优选的，所述当所述滚流比不在所述实时工况信息对应的阈值范围内时，根据所述滚流比调整所述氢燃料发动机，包括：

12、当所述高速工况滚流比不在所述高速工况信息对应的阈值范围内时，根据所述高速工况滚流比调整所述高速工况下的所述氢燃料发动机的气道尺寸。

13、优选的，所述根据所述实时工况信息确定喷氢压力调节器的压力值，并基于所述压力值控制喷氢器向气缸喷射氢气，得到所述气缸的滚流比，包括：

14、当所述实时工况信息为低速工况信息时，确定喷氢压力调节器的压力值为最大压力值；

15、基于所述最大压力值控制喷氢器向气缸喷射氢气，得到所述气缸的低速工况滚流比。

16、优选的，所述当所述滚流比不在所述实时工况信息对应的阈值范围内时，根据所述滚流比调整所述氢燃料发动机，包括：

17、当所述低速工况滚流比不在所述低速工况信息对应的阈值范围内时，根据所述低速工况滚流比调整所述低速工况下的所述氢燃料发动机的导流装置。

18、优选的，所述根据所述实时工况信息确定喷氢压力调节器的压力值，并基于所述压力值控制喷氢器向气缸喷射氢气，得到所述气缸的滚流比，包括：

19、当所述实时工况信息为目标工况信息时，确定喷氢压力调节器的压力值为目标压力值，所述目标工况为除高速工况和低速工况外的其他工况，所述目标压力值为除最小压力值和最大压力值外的其他压力值；

20、基于所述目标压力值控制喷氢器向气缸喷射氢气，得到所述气缸的目标工况滚流比。

21、优选的，所述当所述滚流比不在所述实时工况信息对应的阈值范围内时，根据所述滚流比调整所述氢燃料发动机，包括：

22、当所述目标工况滚流比不在所述目标工况信息对应的阈值范围内时，根据所述目标工况滚流比对应的目标压力值，调整所述目标工况下的所述氢燃料发动机的喷氢压力调节器。

23、本发明第二方面公开了一种氢燃料发动机，所述发动机至少包括基本装置、燃料供给系统、压力传感器、导流装置和电控单元；

24、所述基本装置与所述燃料供给系统之间通过导流装置连接；所述导流装置为一空腔，腔内开孔；

25、所述压力传感器设置于所述燃料供给系统，所述压力传感器和所述燃料供给系统分别和所述电控单元连接，所述电控单元用于执行本发明第一方面公开的氢燃料发动机的滚流调节方法。

26、优选的，所述基本装置至少包括：进气道、进气门、火花塞、喷氢器、排气道、排气门、缸盖、气缸和活塞；

27、所述活塞连接所述缸盖组成气缸，使所述缸盖和所述活塞之间形成燃烧室；

28、所述缸盖外表面的中轴线两侧分别设置有所述进气门和所述排气门，所述进气门连接所述进气道，所述排气门连接所述排气道；

29、所述火花塞和所述喷氢器设置于所述缸盖外表面的中轴线上，并且所述火花塞设置于所述排气道一侧，所述喷氢器设置于所述进气道一侧。

30、优选的，所述燃料供给系统至少包括：储氢罐、供氢开关、氢气减压阀、氢气温度调节器、喷氢压力调节器和氢轨；

31、所述供氢开关的一端连接所述储氢罐，所述供氢开关的另一端连接所述氢气减压阀的一端；

32、所述氢气温度调节阀的一端连接所述氢气减压阀的另一端，所述氢气温度调节阀的另一端连接所述喷氢压力调节器的一端；

33、所述喷氢压力调节器的另一端连接所述氢轨，所述氢轨上设置有所述压力传感器；

34、所述氢轨上设置有多个所述导流装置，所述氢轨通过所述导流装置连接所述基本装置；

35、所述喷氢压力调节器连接所述电控单元。

36、基于上述本发明实施例提供的一种氢燃料发动机及其滚流调节方法，获取氢燃料发动机的实时工况信息以确定喷氢压力调节器的压力值，基于压力值控制喷氢器向气缸喷射氢气，得到气缸的滚流比；当滚流比不在实时工况信息对应的阈值范围内时，调整氢燃料发动机，重新确定喷氢压力调节器的压力值，并基于压力值控制喷氢器向气缸喷射氢气，得到新的气缸的滚流比；当滚流比在阈值范围内时，确定氢燃料发动机达到最佳滚流比。根据氢燃料发动机的实时工况确定喷氢器的喷射压力，以及对氢燃料发动机进行调整，基于喷射氢气的动能来改变缸内的流动状态，使氢燃料发动机在不同工况下达到最佳滚流比，提高缸内混合均匀性，使气缸内燃料燃烧更加充分，提高发动机的热效率。

技术特征：

1.一种氢燃料发动机的滚流调节方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述实时工况信息确定喷氢压力调节器的压力值，并基于所述压力值控制喷氢器向气缸喷射氢气，得到所述气缸的滚流比，包括：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述当所述滚流比不在所述实时工况信息对应的阈值范围内时，根据所述滚流比调整所述氢燃料发动机，包括：

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述实时工况信息确定喷氢压力调节器的压力值，并基于所述压力值控制喷氢器向气缸喷射氢气，得到所述气缸的滚流比，包括：

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述当所述滚流比不在所述实时工况信息对应的阈值范围内时，根据所述滚流比调整所述氢燃料发动机，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述实时工况信息确定喷氢压力调节器的压力值，并基于所述压力值控制喷氢器向气缸喷射氢气，得到所述气缸的滚流比，包括：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述当所述滚流比不在所述实时工况信息对应的阈值范围内时，根据所述滚流比调整所述氢燃料发动机，包括：

8.一种氢燃料发动机，其特征在于，所述发动机至少包括基本装置、燃料供给系统、压力传感器、导流装置和电控单元；

9.根据权利要求8所述的发动机，其特征在于，所述基本装置至少包括：进气道、进气门、火花塞、喷氢器、排气道、排气门、缸盖、气缸和活塞；

10.根据权利要求8所述的发动机，其特征在于，所述燃料供给系统至少包括：储氢罐、供氢开关、氢气减压阀、氢气温度调节器、喷氢压力调节器和氢轨；

技术总结
本发明提供一种氢燃料发动机及其滚流调节方法，获取氢燃料发动机的实时工况信息以确定喷氢压力调节器的压力值，基于压力值控制喷氢器向气缸喷射氢气，得到气缸的滚流比；当滚流比不在实时工况信息对应的阈值范围内时，调整氢燃料发动机，重新确定喷氢压力调节器的压力值，并基于压力值控制喷氢器向气缸喷射氢气，得到新的气缸的滚流比；当滚流比在阈值范围内时，确定氢燃料发动机达到最佳滚流比。根据氢燃料发动机的实时工况确定喷氢器的喷射压力，以及对氢燃料发动机进行调整，基于喷射氢气的动能来改变缸内的流动状态，使氢燃料发动机在不同工况下达到最佳滚流比，提高缸内混合均匀性，使气缸内燃料燃烧更加充分，提高发动机的热效率。

技术研发人员：李志杰,宿兴东,房祥辉,谷允成,曾笑笑,田红霞
受保护的技术使用者：潍柴动力股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/21