一种基于液氢的缸内直喷氢内燃机升压氢气装置及控制方法与流程

技术特征：
1.一种基于液氢的缸内直喷氢内燃机升压氢气装置，液氢管路(p1)，其上有液氢节流阀(3)、液氢流量传感器(4)；气态氢流入管路(p2)，其上有入口氢气流量传感器(6)；气态氢流出管路(p3)，其上有减压阀(8)、出口氢气流量传感器(9)、阻燃阀(10)；冷却水管路(p4)，其上有冷却水节流阀(12)、冷却水流量传感器(13)；排气管路(p5)，其上有排气温度传感器(14)、排气流量传感器(15)；液氢罐(1)、液氢泵(2)、换热器(5)、35mpa氢气缓冲槽(7)、缸内直喷氢内燃机(11)、电控单元ecu(16)；所述电控单元ecu(16)与液氢泵(2)相连接并通过液氢泵的泵送信号a控制液氢泵抽取液氢；所述电控单元ecu(16)与液氢流量传感器(4)相连接并获得液氢流量信号b；所述电控单元ecu(16)与入口氢气流量传感器(6)相连接并获得入口氢气流量信号c；所述电控单元ecu(16)与35mpa氢气缓冲槽(7)相连接并获得35mpa氢气缓冲槽中氢气的实时压力信号d；所述电控单元ecu(16)与冷却水流量传感器(13)相连接并获得冷却水流量信号e；所述电控单元ecu(16)与出口氢气流量传感器(9)相连接并获得出口氢气流量信号f；所述电控单元ecu(16)与缸内直喷氢内燃机(11)相连接并获得缸内直喷氢内燃机所需氢气量信号g；所述电控单元ecu(16)与排气流量传感器(15)相连接并获得排气流量信号h；所述电控单元ecu(16)与排气温度传感器(14)相连接并获得排气温度信号i。2.控制如权利要求1所述的一种基于液氢的缸内直喷氢内燃机升压氢气装置的方法，其特征在于：缸内直喷氢内燃机启动后，电控单元ecu(16)接收缸内直喷氢内燃机所需氢气量信号g，通过液氢泵的泵送信号a控制液氢泵(2)抽取所需氢气量；液氢由液氢管路(p1)经过液氢节流阀(3)和液氢流量传感器(4)流入换热器(5)，液氢在换热器(5)中通过与缸内直喷氢内燃机的排气和冷却水的热交换转变为气态氢；缸内直喷氢内燃机的排气由排气管路(p5)经过排气温度传感器(14)和排气流量传感器(15)进入换热器，换热过程结束后从换热器流出；缸内直喷氢内燃机的冷却水由冷却水管路(p4)经过冷却水节流阀(12)和冷却水流量传感器(13)进入换热器，换热过程结束后由冷却水管路(p4)流回到缸内直喷氢内燃机的冷却系统中；液氢的气化能量来源以排气余热为主，以冷却水为辅，电控单元ecu通过采集缸内直喷氢内燃机所需氢气量信号g、排气流量信号h和排气温度信号i判断排气余热能否满足液氢所需的气化能量，不能满足时剩余所需的气化能量由冷却水提供，电控单元ecu通过计算得到所需冷却水流量，通过冷却水流量信号e控制所需冷却水的流量；气态氢从换热器(5)流出，由气态氢流入管路(p2)经过入口氢气流量传感器(6)流入35mpa氢气缓冲槽(7)；电控单元ecu实时监测35mpa氢气缓冲槽中氢气的实时压力信号d，通过35mpa氢气缓冲槽中氢气的实时压力信号d和液氢泵的泵送信号a实时调控35mpa氢气缓冲槽中储存的氢气量并控制液氢泵抽取的氢气量；气态氢从35mpa氢气缓冲槽(7)流出，由气态氢流出管路(p3)经过减压阀(8)、出口氢气流量传感器(9)和阻燃阀(10)为缸内直喷氢内燃机供给所需氢气量。

技术总结
一种基于液氢的缸内直喷氢内燃机升压氢气装置及控制方法属于内燃机领域，具体涉及一种基于液氢的缸内直喷氢内燃机升压氢气装置的系统设计及其液氢供氢的缸内直喷氢内燃机整机运行的控制方法。本发明利用缸内直喷氢内燃机的排气余热和冷却水，提高了氢气的总能量利用率，在换热器中实现了液态氢到气态氢的转换，并将气态氢储存在氢气缓冲槽中，确保了缸内直喷氢内燃机运转所需的氢气供应量，实现了液氢供氢的缸内直喷氢内燃机的运行模式；同时，提供了一种液氢供氢的缸内直喷氢内燃机整机运行的控制方法，通过电控单元的具体控制实现了缸内直喷氢内燃机的液氢供氢和整机的稳定运行。定运行。定运行。


技术研发人员：纪常伟 洪琛 汪硕峰 杨金鑫 辛固 常珂 孟昊
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：2021.11.08
技术公布日：2022/2/28