一种氢气和柴油双燃料供给装置及燃料喷射方法
本发明涉及一种氢气和柴油双燃料供给装置及燃料喷射方法，包括柴油供给系统、氢气供给系统、双燃料ECU电控模块；所述柴油供给系统与喷油嘴相连向发动机燃烧室供给柴油；所述氢气供给系统向进气支管处喷入氢气与空气混合后进入发动机燃烧室；所述双燃料ECU电控模块，以自主研发的双燃料ECU为控制核心，先判断发动机运行工况，由最大爆发压力和最高排气温度为限制条件喷入最大掺氢量，根据扭矩守恒控制策略获得当前掺氢量下的原机燃油喷射量，可实现氢气柴油精确喷射控制并确定各工况下最大掺氢量范围。本发明不改变柴油机整体结构，操作简单、成本低廉，且可实现氢气和柴油双燃料低碳燃烧，用以降低碳排放和改善传统柴油机性能。
发明专利
CN202310019075.3
2023-01-06
CN117552902A
2024-02-13
F02M37/00(2006.01)
昆明理工鼎擎科技股份有限公司
刘少华;申立忠;王正江;肖雨寒;赵友;王贵勇
650000 云南省昆明市呈贡区吴家营乡景明南路730号书香大地C03幢2单元18层1801室
昆明今威专利商标代理有限公司
赛晓刚
云南;53
1.一种氢气和柴油双燃料供给装置，其特征在于，包括： 柴油供给系统、氢气供给系统、双燃料ECU电控模块； 所述柴油供给系统与喷油嘴相连向发动机燃烧室供给柴油； 所述氢气供给系统向进气支管处喷入氢气与空气混合后进入发动机燃烧室； 所述双燃料ECU电控模块先判断发动机运行工况，由最大爆发压力和最高排气温度为限制条件喷入最大掺氢量，根据扭矩守恒控制策略获得当前掺氢量下的原机燃油喷射量，用于实现柴油、氢气的精确喷射控制。 2.根据权利要求1所述的一种氢气和柴油双燃料供给装置，其特征在于，所述氢气供给系统包括依次相连通的氢气瓶组(1)、减压阀(2)、阻火器(3)、减压阀(4)、氢气质量流量计(5)、阻火器(7)、氢气气轨(9)和喷氢嘴(11)；所述氢气瓶组(1)用于储存氢气；所述减压阀(2，4)用于将所述氢气瓶组中的高压氢气压力降低；所述阻火器(3，7)用于阻止氢气在管道中发生火焰蔓延，以防止回火，避免引起爆炸；所述氢气质量流量计(5)用于读取每循环喷入缸内的氢气的质量；所述氢气气轨(9)是由一个进气口和四个出气口组成的五通阀，其进气口通入氢气，其四个出气口连接所述喷氢嘴(11)；所述喷氢嘴(11)安装在进气支管(23)处，掺入的氢气与空气混合后进入发动机燃烧室(24)。 3.根据权利要求2所述的一种氢气和柴油双燃料供给装置，其特征在于，所述氢气供给系统还包括用于测量实时供氢压力和温度的供氢压力传感器(8)和供氢温度传感器(6)，所述供氢压力传感器(8)和供氢温度传感器(6)与所述双燃料ECU电控模块(12)连接，所述双燃料ECU电控模块(12)根据接收到的实时供氢压力和温度调整喷氢量。 4.根据权利要求2所述的一种氢气和柴油双燃料供给装置，其特征在于，所述氢气供给系统还包括与所述双燃料ECU电控模块(12)连接的喷氢电磁阀(10)，所述双燃料ECU电控模块(12)通过控制所述喷氢电磁阀(10)打开或关闭实现所述喷氢嘴(11)的启动喷射或停止喷射。 5.根据权利要求2所述的一种氢气和柴油双燃料供给装置，其特征在于，所述氢气供给系统中氢气采用进气道多点顺序喷射方式。 6.根据权利要求2所述的一种氢气和柴油双燃料供给装置及燃料喷射方法，其特征在于，还包括用于实时检测氢气使用是否安全的安全报警系统。 7.根据权利要求1所述的一种氢气和柴油双燃料供给装置，其特征在于，所述柴油供给系统包括依次相连通的油箱(18)、柴油滤清器(17)、高压油泵(16)、柴油质量流量计(15)和高压共轨(14)；所述油箱(18)用于储存柴油；所述柴油滤清器(17)用于将含在柴油中的固态残渣滤出；所述高压油泵(16)是将所述油箱中的柴油高压传送到所述高压共轨中；所述柴油质量流量计(15)用于读取每循环喷入缸内的柴油的质量；所述高压共轨(14)通过共轨直接或间接地形成恒定的高压燃油，分送到发动机每个柴油喷油嘴(22)并将柴油喷入燃烧室(24)。 8.根据权利要求7所述的一种氢气和柴油双燃料供给装置及燃料喷射方法，其特征在于，所述柴油供给系统还包括供油压力传感器(13)，可检测柴油的压力，所述供油压力传感器(13)与所述双燃料ECU电控模块(12)连接，所述电控模块根据接收到的实时喷油压力调整喷油量。所述柴油供给系统还包括喷油电磁阀(21)，与所述双燃料ECU电控模块(12)连接，所述双燃料ECU电控模块(12)能够控制所述喷油电磁阀(21)打开或关闭。所述喷油电磁阀(21)用于控制所述喷油嘴(22)的启动喷射或停止喷射。 9.根据权利要求7所述的一种氢气和柴油双燃料供给装置，其特征在于，所述柴油供给系统中柴油采用高压共轨缸内直喷方式。 10.根据权利要求1-9任一项所述的一种氢气和柴油双燃料供给装置，其特征在于，所述双燃料ECU电控模块(12)所用ECU是基于FPGA程序计算的双燃料LabECU集成控制器，它通过采集转速传感器(19)、油门踏板位置传感器(25)等发动机状态信号给FPGA处理器，上位机中的控制策略对信号进行分析处理，然后再将输出的控制信号经驱动板控制电路输出到喷油嘴(22)、喷氢嘴(11)来控制发动机的运转。 11.一种氢气和柴油双燃料供给的燃料喷射方法，其特征在于，采用权利要求1-10所述的一种氢气和柴油双燃料供给装置，该方法包括： (1)先定转速和定负荷，由曲轴信号以及凸轮轴信号判定发动机当前运行工况，开启氢气供气阀； (2)待氢气供气压力稳定后，切换双燃料模式，逐渐增加喷氢脉宽，氢气供气量增加，ECU根据总扭矩等于掺氢替代扭矩与原机扭矩之和，对掺氢后剩余所需扭矩通过查询原机map图得到当前工况各掺氢量下对应所需喷油量，实现柴油、氢气的精确喷射控制； (3)掺氢量添加以最大爆发压力及最高排气温度为限制条件，直至达到限制条件时结束此工况下的掺氢量添加，随后将氢气脉宽逐步降至0，关闭氢气供气阀，切换至下一个工况点，重复以上步骤。