一种用氢气实现点燃式内燃机快速起停的装置及控制方法

摘要

本发明提供一种用氢气实现点燃式内燃机快速起停的装置及控制方法，具体内容涉及内燃机燃烧、快速起动及停止控制。该系统在保留内燃机本体全部零件的基础上增加了一套氢气供给装置及一台电子控制单元。电子控制单元可以根据内燃机转速、车速及节气门位置判断并控制内燃机的停止及运行，以大幅减少内燃机怠速运行时间，从而减少怠速时内燃机所浪费的能量并降低有害排放的产生。同时，通过以纯氢气为燃料快速起动内燃机，既缩短了起动时间，也减少了起动时内燃机所消耗的燃料及所产生的有害排放。

主权项

一种用氢气实现点燃式内燃机快速起停的控制方法，其特征在于：电子控制单元A（4）检测内燃机转速信号b、车速信号c及节气门位置信号d，当内燃机转速高于正常怠速或车速大于0km/h或节气门处于打开状态时，电子控制单元A（4）判定内燃机处于正常运行状态，此时，电子控制单元A（4）根据从原机电子控制单元（5）获得的原机燃料喷射信号e发出原机燃料喷嘴控制信号h及氢气喷嘴控制信号i，使原机燃料喷嘴（9）的开启和关闭时刻与原内燃机相同，并同时关闭氢气喷嘴（10）；同时，电子控制单元A（4）还根据从原机电子控制单元（5）获得的原机点火信号f发出点火模块控制信号g控制点火模块（7），使火花塞（8）的跳火时刻与原机相同；电子控制单元A（4）检测车速信号c及节气门位置信号d，当内燃机转速达到正常怠速转速且车速等于0km/h且节气门处于关闭状态时，电子控制单元A（4）判定车辆在行驶时完全停车，此时，电子控制单元A（4）发出原机燃料喷嘴控制信号h及氢气喷嘴控制信号i，使原机燃料喷嘴（9）及氢气喷嘴（10）被关闭，从而使内燃机停止运行；在内燃机停止运行时，电子控制单元A（4）检测节气门位置信号d，当节气门打开时，电子控制单元A（4）判定内燃机需要被快速起动，此时，电子控制单元A（4）首先检测氢气瓶压力信号j，当氢气压力低于5bar时，电子控制单元A（4）发出起动机控制信号a，接通起动机控制继电器（3），使起动齿轮（2）与飞轮（1）上的起动齿相啮合，拖动内燃机开始旋转，同时，电子控制单元A（4）还根据从原机电子控制单元（5）获得的原机燃料喷射信号e发出原机燃料喷嘴控制信号h及氢气喷嘴控制信号i，使原机燃料喷嘴（9）的开启和关闭时刻与原内燃机相同，并同时关闭氢气喷嘴（10），电子控制单元A（4）还根据从原机电子控制单元（5）获得的原机点火信号f发出点火模块控制信号g控制点火模块（7），使火花塞（8）的跳火时刻与原机相同，从而使内燃机以原有燃料燃烧模式起动；当氢气压力大于等于5bar时，电子控制单元A（4）判定内燃机使用纯氢气进行起动，此时，电子控制单元A（4）发出起动机控制信号a，接通起动机控制继电器（3），使起动齿轮（2）与飞轮（1）上的起动齿相啮合，拖动内燃机开始旋转，同时，电子控制单元A（4）发出原机燃料喷嘴控制信号h及氢气喷嘴控制信号i，关闭原机燃料喷嘴（9），并根据检测到的内燃机转速信号b及空气流量信号k并根据公式1发出氢气喷嘴控制信号i，从而对每 循环进入内燃机的氢气流量进行控制，此外，电子控制单元A（4）还发出点火模块控制信号g控制点火模块（7），使内燃机起动过程中火花塞（8）的跳火时刻被控制在上止点至上止点前10度范围内，且随喷氢量的增加而推迟；mH2=mair/（34.3λ）   公式1mair=2000m’air/(60N)   公式2公式1中，mH2为每循环氢气喷射量g/cycle；mair为每循环进入内燃机的空气质量g/cycle；λ为过量空气系数，1.00≤λ≤9.00；N为电子控制单元A（4）通过转速信号b所获得的内燃机转速r/min；m’air为电子控制单元A（4）通过空气流量信号k所获得的内燃机进气流量信号kg/h；在内燃机起动过程中，当电子控制单元A（4）检测到的内燃机转速超出起动机拖动转速20r/min时，电子控制单元A（4）判定内燃机起动成功，此时电子控制单元A（4）发出起动机控制信号a，切断起动机控制继电器（3），使起动齿轮（2）与飞轮（1）上的起动齿停止啮合，且起动机停止运转；内燃机起动成功后，当电子控制单元A（4）检测到的内燃机转速大于或等于目标怠速转速时，电子控制单元A（4）根据从原机电子控制单元（5）获得的原机燃料喷射信号e发出原机燃料喷嘴控制信号h及氢气喷嘴控制信号i，使原机燃料喷嘴（9）的开启和关闭时刻与原内燃机相同，并同时关闭氢气喷嘴（10）；同时，电子控制单元A（4）根据从原机电子控制单元（5）获得的原机点火信号f发出点火模块控制信号g，使内燃机点火角与原机相同，进而使内燃机以原有燃料燃烧模式下运行，此时内燃机性能与原机相同。