[发明专利]以氧气为氧化剂的烃类燃料点燃式零氮转子机及其控制方法

说明书

本发明设计了以氧气为氧化剂的烃类燃料点燃式零氮转子机及其控制方法，以发动机的转速为信号，结合氧浓度传感器(7)、CO浓度传感器(14)的信号，调节燃料流量计(3)、位于氧气输送管路中的氧气流量调节器(9)、气体流量调节器(15)，使转子发动机的过氧浓度系数维持在一个合适的区间，提升发动机的燃烧效率，采用纯氧进气的方式除去进气中的氮气，改善转子机的排放性能，实现转子机零氮排放。由于该装置采用清洁氧化剂，克服了传统发动机进气中氮气在缸内高温环境中生成氮氧化物(NOx)的缺点；因此实现了发动机零排放。

技术领域

本发明提供了一种以氧气为氧化剂的烃类燃料点燃式零氮转子机控制方法，涉及转子发动机纯氧燃烧及烃类燃料的供给方法，属于内燃机领域。

背景技术

随着环境问题越来越受到广大人民的重视，各国对污染的监控也越来越严格。汽车尾气排放在这种环境下也被推到了前台，各国都相继推出了相关法规来限制汽车尾气的排放。因此，降低发动机油耗和排放已经成为了当前内燃机领域的主流研究方向。

与往复式活塞机相比，转子发动机具有体积小、重量轻、结构简单，功重比大等优点，世界各国已将转子机广泛应用于无人机、军用特种车辆、海军陆战队登陆艇、小型船舶和轻便式发电机等领域。然而，转子机也存在着燃油经济性差和排放高等问题，造成这些问题的主要原因是转子机狭长的燃烧室结构不利于燃料的快速、完全燃烧，较高的面容比增加了壁面淬息的问题，以及线密封形式导致较高的漏气率等。随着排放法规的日益严格，转子发动机也面临着节能减排的问题。

转子机的排放物主要有NO_X、PM、HC、CO等，内燃机中NO_X的生成主要有两种方式：热力型和燃料型。在汽油机中，NO_X的主要来源是参与燃烧的空气中的氮。空气中含有21％的氧气和79％的氮气，二者在内燃机燃烧室内发生化学反应生成NO_X，形成内燃机的排放物。如果将空气中的氮气除去，则可以避免NO_X的生成。但使用纯氧燃烧会产生高温，降低燃烧的稳定性，且不利于热量的快速释放，容易产生爆震。所以将燃烧后的废气再循环与供氧装置相结合，降低进气道内氧气含量，并精确控制氧气与烃类燃料的浓度，实现转子机的零氮排放。

发明内容

为了改善转子内燃机的排放特性，本发明提供了一种以氧气为氧化剂的烃类燃料点燃式零氮转子机控制方法，并采用废气再循环的方式调节进气道中氧气浓度，提升其燃烧稳定性。

本发明解决上述技术问题是通过以下技术方案解决的：

一种以氧气为氧化剂的烃类燃料点燃式零氮转子机及其控制方法，具体设及纯氧的供给装置与循环废气的控制方法。装置包括：烃类燃料储存罐1，储存罐的出口与油泵2，燃料流量计3、安装在进气道上的燃料喷嘴5串联连接，发动机排气管上依次安装CO浓度传感器14、废气循环阀13、冷凝器12、温度传感器8、氧浓度传感器7、稳压混合罐6，氧气从氧气储存罐11中出来后依次经过氧气管路减压阀10、氧气流量调节器9，与循环废气混合经稳压混合罐6后经进气道进入燃烧室，排气管上还安装气体流量调节器15。ECU4通过火花塞式缸压传感器16与电荷放大器17控制发动机点火。冷凝器12对燃烧产生的废气经进行冷却降温。

一种以氧气为氧化剂的烃类燃料点燃式零氮转子机包括以下控制过程。

1)ECU4接收来自曲轴传来的转速信号，当转速低于怠速转速时，关闭废气循环阀13，打开气体流量计15，使发动机燃烧产生的废气直接排入大气中。ECU4接收氧浓度传感器7中的信号，氧气流量调节器9调节氧气的输送量，燃料流量计3控制燃料的流量，使得过氧浓度系数小于1，燃料与氧气形成的混合气在浓燃条件下进行燃烧。实现发动机的快速启动。此时燃烧产生的废气直接排入大气中。