[实用新型]一种适用于缸内直喷式氢内燃机的进气系统

说明书

本实用新型提出一种适用于缸内直喷式氢内燃机的进气系统，包括进气模块、废气再循环模块以及使两模块相互配合的电子控制模块(ECU)。进气模块包括双进气歧管，空气流量计及节气门等，进气歧管口处设置有空气旋流器。废气再循环模块包括废气再循环管路，流量阀，废气冷却装置及废气节流阀等。ECU通过传感器收集内燃机运行状态信息，动态调整氢内燃机烟气循环量和空气进气量。利用本实用新型提出的缸内直喷式氢内燃机的进气系统，能够保证空气与氢气混合更加充分，保证混合气稳定燃烧，同时在保证氢内燃机功率与效率的同时，控制内燃机缸内温度，抑制NO_x的生成。

技术领域

本实用新型涉及氢内燃机领域，特别涉及到一种适用于缸内直喷式氢内燃机的进气系统。

背景技术

在应对全球气候异常、环境质量下降和能源短缺的诸多问题中，“低碳”或“脱碳”是当前国际上能源利用的主要方向。氢气以其燃烧速度快、热效率高、清洁无污染等优势，被认为是最具发展前景的车辆发动机燃料之一，是受到高度关注的一种新能源。氢气完全燃烧后的产物为H₂O，不生成烟灰、HC、CO等产物。

目前氢内燃机根据氢气供给方式，可以分为缸外预混式(PFI)和缸内直喷式(DI)氢内燃机两种。采用在缸外预混式供氢方案的氢内燃机，在燃烧过程中极易发生早燃和回火等异常燃烧现象，这直接影响到氢燃料内燃机的动力性、经济性以及氮氧化物的排放特性。

缸内直喷式内燃机可以有效解决早燃和回火的问题，但是由于内燃机压缩过程与膨胀做功过程间隔时间极短，喷射的氢燃料与空气的混合程度不高，缸内混合气的浓度分布不均匀，增大了点火和充分燃烧的难度。而且，混合气在混合状态较差的条件下燃烧，将导致NO_x的排放量增加。

废气再循环(EGR)是内燃机降低缸内温度，降低燃烧速度，减少NO_x生成的有效方案，但废气再循环会使新鲜空气进入量减少，输出功率减小，在内燃机高负荷运行状态下可能导致燃料不充分燃烧。

这些因素使现有氢内燃机在进气系统的改进和发展方面面临着更多的挑战。

实用新型内容

基于以上背景，本实用新型的目的在于提供一种适用于缸内直喷式氢内燃机的进气系统，提高空气在缸内分布的均匀度，促使混合气燃烧更充分，提高氢内燃机功率和效率，抑制NO_x的生成。

氢内燃机进气系统包括进气模块、废气再循环模块及电子控制模块(ECU)。

进气模块包括进气歧管，空气旋流器，空气流量计，节气门，缸内氧气浓度传感器，曲轴位置传感器。废气再循环模块包括废气再循环管路，EGR流量阀，废气冷却装置，废气节流阀，温度传感器，排气管氧气浓度传感器。

所述进气模块采用双进气歧管，两侧进气歧管与内燃机缸体相连，在内燃机两侧对称分布，所述进气歧管进气口处设有空气空气旋流器，所述进气歧管上部设有空气流量计和节气门，两侧进气歧管的布置完全相同，废气再循环管路在靠近内燃机缸体处与两侧进气歧管连接。曲轴上设置曲轴位置传感器，当曲轴运动到预定位置时，ECU控制进气开始，空气从两侧进气歧管经过空气空气旋流器喷进燃烧室，空气在空气旋流器作用下形成涡流，获得径向速度，使空气更快地充满气缸，分布更均匀，在氢燃料喷射器喷射氢气后混合更充分。燃烧室内左右两侧对称布置缸内氧气浓度传感器，氧浓度传感器将信息反馈给ECU，调节两侧节气门开度，以调整两侧进气量，均衡燃烧室氧气浓度，使氢气与氧气混合更充分。空气流量计检测喷入空气量，燃烧所需空气量由ECU根据内燃机在缸内传感器收集的信息计算所得，当进气量达到计算值后，ECU控制进气停止。