发动机双喷系统、车辆及供氢控制方法与流程

1.本发明涉及发动机技术领域，具体而言，涉及一种发动机双喷系统、车辆及供氢控制方法。


背景技术：

2.面向环境保护与能源保护，排放法规和油耗法规日趋严格。为了应对碳中和与碳达峰，扩大碳中性燃料的使用势在必行。其中氢气作为无碳的清洁能源，燃烧只产生水，可实现碳和污染物的近零排放，使用氢燃料发动机可推进碳中和进程。
3.氢气质轻、密度小，在乘用车应用时，采用氢瓶作为氢燃料的载体，通常加压至35mpa至70mpa，随着氢气的逐渐使用，氢瓶内的压力逐渐降低，直至无法使用则需要更换氢瓶。可被使用的最低氢气压力决定了氢瓶的续航里程和更换频率。
4.国内外的氢燃料发动机都正处于研究阶段，大多采用气道喷射的供氢系统，其特点是供氢压力低，通常为5bar，对应着氢瓶使用率高、续航里程高；缺点为功率密度低，热效率低，且回火风险大，主要原因是氢气密度小，气道喷射占据大量进气体积，使得充气效率变低，导致功率密度小、效率低。并且进气道内氢气密度大，一旦有热点或进气阶段缸内气体倒流回进气道，就会引起进气道内氢气燃烧或导致回火爆炸，进而造成结构损坏的严重后果。
5.另一种供氢系统为缸内直喷，其供氢压力较高，通常在5mpa至20mpa，优点为缸内直喷不占进气体积，充气效率高、功率密度大、热效率高；但缺点则是氢瓶内氢气使用率偏低，虽耗氢量较气道喷射少，但续航里程较短。
6.可见，现有技术中的发动机的供氢系统难以较好地兼顾功率密度、高效率及续航里程，导致现有技术的发动机的供氢系统的使用范围受限。
7.另外，氢气发动机采用稀燃燃烧策略，存在燃烧温度低、排气温度低，不利于冷机启动及催化器起燃的问题。


技术实现要素：

8.本发明的主要目的在于提供一种发动机双喷系统、车辆及供氢控制方法，以解决现有技术中的发动机的供氢系统的使用范围受限的问题。
9.为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种发动机双喷系统，其包括：发动机机体；直喷组件和气道喷射组件，直喷组件的氢气出口和气道喷射组件的氢气出口均与发动机机体的气缸的燃烧室腔体连通，以通过直喷组件和/或气道喷射组件向气缸的燃烧室腔体内供氢；储氢部件，储氢部件具有第一出气口和第二出气口，第一出气口与直喷组件的进气口连通，第一出气口和直喷组件的进气口之间的连接管路上设置有第一压力控制阀；第二出气口与气道喷射组件的进气口连通，第二出气口和气道喷射组件的进气口之间的连接管路上设置有第二压力控制阀；第一出气口输出的氢气压力大于第二出气口输出的氢气压力。
10.进一步地，发动机双喷系统还包括：压力传感器，压力传感器的至少部分设置在储氢部件的存储腔内，以对储氢部件内的氢气压力进行检测；和/或缸压传感器，缸压传感器的至少部分设置在气缸的燃烧室腔体内，以对气缸的燃烧室腔体内的压力进行检测；和/或氢气浓度传感器，发动机机体包括进气歧管，进气歧管内用于通入空气；氢气浓度传感器的至少部分设置在进气歧管的管腔内，以检测进气歧管内的氢气浓度。
11.进一步地，发动机双喷系统还包括：进气管路，发动机机体包括进气歧管，进气管路与进气歧管连接并连通，进气管路内用于通入空气；沿进气管路内气体的流动方向，进气管路上依次设置有滤清器、增压器、中冷器和节气门；和/或排气管路，发动机机体包括排气歧管，排气管路与排气歧管连接并连通，以使发动机机体产生的排气通过排气歧管和排气管路排出；沿排气管路内排气的排出方向，排气管路上依次设置有氧化催化器和催化还原装置。
12.根据本发明的另一方面，提供了一种车辆，其包括上述的发动机双喷系统。
13.根据本发明的第三方面，提供了一种供氢控制方法，其适用于上述的车辆，发动机双喷系统的发动机机体的运行负荷包括第一负荷区域；供氢控制方法包括：步骤100：实时检测发动机双喷系统的储氢部件的内部氢气压力；步骤300：对发动机机体的运行负荷进行实时监测；步骤410：当储氢部件的内部氢气压力大于或等于第一压力，且当判定发动机机体的运行负荷处于第一负荷区域时，开启发动机双喷系统的第一压力控制阀并通过第一压力控制阀以使储氢部件向发动机双喷系统的直喷组件提供第一压力的氢气；并关闭发动机双喷系统的第二压力控制阀。
14.进一步地，发动机机体的运行负荷还包括第二负荷区域，当发动机机体的转速相同时，处于第一负荷区域的发动机机体的负荷大于处于第二负荷区域的发动机机体的负荷；供氢控制方法还包括：步骤420：当判定储氢部件的内部氢气压力大于或等于第二压力，且当发动机机体的运行负荷处于第二负荷区域时，开启第一压力控制阀并通过第一压力控制阀以使储氢部件向直喷组件提供第二压力的氢气；并关闭第二压力控制阀；第一压力大于第二压力；步骤411：当判定储氢部件的内部氢气压力小于第一压力且大于或等于第二压力，且当发动机机体的运行负荷处于第一负荷区域时，通过对车辆进行换挡操作以判断发动机机体的运行负荷是否可以转变至第二负荷区域；步骤4111：当通过对车辆进行换挡操作以使发动机机体的运行负荷转变至第二负荷区域时，开启第一压力控制阀并通过第一压力控制阀以使储氢部件向直喷组件提供第二压力的氢气；并关闭第二压力控制阀；步骤4112：当通过对车辆进行换挡操作不能使发动机机体的运行负荷转变至第二负荷区域时，对发动机机体的扭矩进行限制。
15.进一步地，发动机机体的运行负荷还包括第三负荷区域，当发动机机体的转速相同时，处于第二负荷区域的发动机机体的负荷大于处于第三负荷区域的发动机机体的负荷；供氢控制方法还包括：步骤430：当判定储氢部件的内部氢气压力大于或等于第二压力，且当发动机机体的运行负荷处于第三负荷区域时，开启第一压力控制阀并通过第一压力控制阀以使储氢部件向直喷组件提供第二压力的氢气；并开启第二压力控制阀且通过第二压力控制阀以使储氢部件向气道喷射组件提供第三压力的氢气，第三压力小于第二压力。
16.进一步地，发动机机体的运行负荷还包括第四负荷区域，当发动机机体的转速相同时，处于第三负荷区域的发动机机体的负荷大于处于第四负荷区域的发动机机体的负
荷；供氢控制方法还包括：步骤440：当判定储氢部件的内部氢气压力大于或等于第三压力，并当判定发动机机体的运行负荷处于第四负荷区域时，开启第二压力控制阀并通过第二压力控制阀以使储氢部件向气道喷射组件提供第三压力的氢气；并关闭第一压力控制阀；步骤412：当判定储氢部件的内部氢气压力小于第二压力且大于或等于第三压力，且当发动机机体的运行负荷处于第一负荷区域时，对发动机机体的扭矩进行限制；步骤421：当判定储氢部件的内部氢气压力小于第二压力且大于或等于第三压力，且当发动机机体的运行负荷处于第二负荷区域时，通过对车辆进行换挡操作以判断发动机机体的运行负荷是否可以转变至第三负荷区域；步骤4211：当通过对车辆进行换挡操作以使发动机机体的运行负荷转变至第三负荷区域时，开启第一压力控制阀并通过第一压力控制阀以使储氢部件按照其内部氢气压力向直喷组件提供氢气；并开启第二压力控制阀；步骤4212：当通过对车辆进行换挡操作不能使发动机机体的运行负荷转变至第三负荷区域时，对发动机机体的扭矩进行限制；步骤431：当判定储氢部件的内部氢气压力小于第二压力且大于或等于第三压力，且当发动机机体的运行负荷处于第三负荷区域时，开启第一压力控制阀并通过第一压力控制阀以使储氢部件按照其内部氢气压力向直喷组件提供氢气；并开启第二压力控制阀；步骤450：当判定储氢部件的内部氢气压力小于第三压力时，对发动机机体的扭矩进行限制，以使发动机机体的运行负荷处于第四负荷区域；开启第二压力控制阀并通过第二压力控制阀以使储氢部件按照其内部氢气压力向气道喷射组件提供氢气；并关闭第一压力控制阀。
17.进一步地，在步骤410之后、或步骤420之后、或在步骤4111之后，供氢控制方法还包括：步骤s500：检测发动机机体的进气歧管内的氢气浓度，以确定进气歧管内的氢气浓度是否小于或等于预设浓度值；步骤s510：当判定进气歧管内的氢气浓度大于预设浓度值时，对发动机机体的配气相位进行改变，并通过控制向发动机机体供氢的供氢时刻以实现氢气闭阀喷射。
18.进一步地，供氢控制方法还包括：步骤s200：判断发动机机体是否为热机正常运行；步骤s210：当判定发动机机体为热机正常运行时，执行步骤300，并执行步骤410、或步骤420、或步骤411、或步骤430、或步骤440、或步骤412、或步骤421、或步骤431、或步骤450；步骤s220：当判断发动机机体不是热机正常运行时，继续判断发动机双喷系统是否为以下任意一种情况：发动机机体为冷机运行、发动机机体处于启动阶段、发动机双喷系统的催化还原装置为未起燃状态；步骤s221：当判定发动机机体为冷机运行、或者发动机机体处于启动阶段、或者催化还原装置为未起燃状态时，执行步骤300，并执行步骤410、或步骤420、或步骤411、或步骤430、或步骤440、或步骤412、或步骤421、或步骤431、或步骤450；并当发动机双喷系统通过直喷组件供氢时，加长直喷组件的供氢时长；步骤s222：当判定发动机机体不是冷机运行、且发动机机体不是处于启动阶段、且催化还原装置为起燃状态时，继续判断发动机机体的气缸的燃烧室腔体内是否失火；步骤s231：当判定气缸的燃烧室腔体内失火时，关闭第一压力控制阀和第二压力控制阀，并使发动机机体停止运行；步骤s232：当判定气缸的燃烧室腔体内没有失火时，判定发动机机体状态异常，并使发动机机体停止运行。
19.应用本发明的技术方案，发动机双喷系统包括发动机机体、直喷组件、气道喷射组件以及储氢部件，直喷组件的氢气出口和气道喷射组件的氢气出口均与发动机机体的气缸的燃烧室腔体连通，以通过直喷组件和/或气道喷射组件向气缸的燃烧室腔体内供氢；储氢部件具有第一出气口和第二出气口，第一出气口与直喷组件的进气口连通，第一出气口和
直喷组件的进气口之间的连接管路上设置有第一压力控制阀，以通过第一压力控制阀使储氢部件向直喷组件提供至少两个大小不同的压力的氢气；第二出气口与气道喷射组件的进气口连通，第二出气口和气道喷射组件的进气口之间的连接管路上设置有第二压力控制阀，以通过第二压力控制阀使储氢部件向气道喷射组件提供所需压力的氢气；第一出气口输出的氢气压力大于第二出气口输出的氢气压力。
20.通过使用本技术的发动机双喷系统，可以实现氢气直喷和气道喷射的切换；且由于通过第一压力控制阀可以使储氢部件向直喷组件提供至少两个大小不同的压力的氢气，进而使本技术的发动机双喷系统可以实现多级压力的直喷供氢，且还能够实现多级压力的直喷供氢与气道喷射的双喷供氢，这样，本技术的发动机双喷系统就可以最大程度地兼顾不同的功率密度、热效率及续航里程，使得本技术的发动机双喷系统使用范围比较广泛，解决了现有技术中的发动机的供氢系统的使用范围受限的问题。
附图说明
21.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
22.图1示出了根据本发明的发动机双喷系统的结构示意图；
23.图2示出了根据本发明的第一负荷区域、第二负荷区域、第三负荷区域、第四负荷区域的示意图；
24.图3示出了根据本发明的第一负荷区域对应的进气门处的流量变化曲线和氢气的流量变化曲线；
25.图4示出了根据本发明的第二负荷区域对应的进气门处的流量变化曲线、氢气的流量变化曲线、进气型线和排气型线；
26.图5示出了根据本发明的第三负荷区域对应的直喷氢气流量变化曲线、气道喷射氢气流量变化曲线、进气型线和排气型线；
27.图6示出了根据本发明的第四负荷区域对应的气道喷射氢气流量变化曲线、进气型线和排气型线；
28.图7示出了根据本发明的供氢控制方法的流程示意图。
29.其中，上述附图包括以下附图标记：
30.10、发动机机体；11、进气歧管；12、排气歧管；13、气缸；20、直喷组件；2011、第一氢气喷嘴；21、第一供氢管路；22、第一压力控制阀；30、气道喷射组件；301、第二氢气喷嘴；31、第二供氢管路；32、第二压力控制阀；40、储氢部件；41、压力传感器；50、进气管路；51、滤清器；52、增压器；53、中冷器；54、节气门；60、排气管路；61、氧化催化器；62、催化还原装置；63、温度传感器；71、缸压传感器；72、氢气浓度传感器；
31.201、第一负荷区域；202、第二负荷区域；203、第三负荷区域；204、第四负荷区域。
具体实施方式
32.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
33.应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本技术提供进一步的说明。除非另
有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本技术所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
34.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
35.实施例一
36.本发明提供了一种发动机双喷系统，请参考图1，发动机双喷系统包括发动机机体10、直喷组件20、气道喷射组件30以及储氢部件40，直喷组件20的氢气出口和气道喷射组件30的氢气出口均与发动机机体10的气缸13的燃烧室腔体连通，以通过直喷组件20和/或气道喷射组件30向气缸13的燃烧室腔体内供氢；储氢部件40具有第一出气口和第二出气口，第一出气口与直喷组件20的进气口连通，第一出气口和直喷组件20的进气口之间的连接管路上设置有第一压力控制阀22，以通过第一压力控制阀22使储氢部件40向直喷组件20提供至少两个大小不同的压力的氢气；第二出气口与气道喷射组件30的进气口连通，第二出气口和气道喷射组件30的进气口之间的连接管路上设置有第二压力控制阀32，以通过第二压力控制阀32使储氢部件40向气道喷射组件30提供所需压力的氢气；第一出气口输出的氢气压力大于第二出气口输出的氢气压力。
37.通过使用本技术的发动机双喷系统，可以实现氢气直喷(直喷组件20供氢)和气道喷射(气道喷射组件30供氢)的切换；且由于通过第一压力控制阀22可以使储氢部件40向直喷组件20提供至少两个大小不同的压力的氢气，进而使本技术的发动机双喷系统可以实现多级压力的直喷供氢，且还能够实现多级压力的直喷供氢与气道喷射的双喷供氢，这样，本技术的发动机双喷系统就可以最大程度地兼顾不同的功率密度、热效率及续航里程，使得本技术的发动机双喷系统使用范围比较广泛，解决了现有技术中的发动机的供氢系统的使用范围受限的问题。
38.具体地，第一出气口和直喷组件20的进气口之间的连接管路为第一供氢管路21，即第一供氢管路21上设置有第一压力控制阀22。
39.具体地，第二出气口和气道喷射组件30的进气口之间的连接管路为第二供氢管路31，即第二供氢管路31上设置有第二压力控制阀32。
40.具体地，储氢部件40为氢瓶。
41.具体地，直喷组件20和气道喷射组件30均设置在发动机机体10上。
42.具体地，发动机机体10包括气缸13，气缸13具有燃烧室腔体。
43.在本实施例中，也可以将第二压力控制阀32替换成泄压阀，以通过泄压阀使储氢部件40向气道喷射组件30提供所需压力的氢气。
44.在本实施例中，直喷组件20具有第一氢气喷嘴2011，直喷组件20的氢气出口为第一氢气喷嘴2011的喷口；第一氢气喷嘴2011伸入气缸13的燃烧室腔体内，以使第一氢气喷嘴2011的喷口与气缸13的燃烧室腔体连通，即直喷组件20通过第一氢气喷嘴2011可以直接向气缸13的燃烧室腔体内喷入氢气，进而实现通过直喷组件20向气缸13的燃烧室腔体内供氢。
45.在本实施例中，发动机机体10具有与气缸13的燃烧室腔体连通的进气通道，气道
喷射组件30具有第二氢气喷嘴301，气道喷射组件30的氢气出口为第二氢气喷嘴301的喷口；第二氢气喷嘴301伸入进气通道内，以使第二氢气喷嘴301的喷口与进气通道连通，进而使第二氢气喷嘴301的喷口喷出的氢气经过进气通道后进入气缸13的燃烧室腔体内，从而实现通过气道喷射组件30向气缸13的燃烧室腔体内供氢。
46.具体地，发动机机体10包括进气歧管11，进气歧管11内用于通入空气；进气歧管11与进气通道连接并连通，进气歧管11内的空气经过进气通道后进入气缸13的燃烧室腔体内。
47.具体地，进气通道和气缸13的燃烧室腔体之间设置有进气门，以通过控制进气门的开度大小来控制从进气通道流入气缸13的燃烧室腔体内的气体流量。
48.在本实施例中，发动机双喷系统还包括压力传感器41，压力传感器41的至少部分设置在储氢部件40的存储腔内，以对储氢部件40内的氢气压力进行检测。由于随着储氢部件40内氢气的逐渐使用，储氢部件40内的氢气压力逐渐降低，故通过压力传感器41可以对储氢部件40内的氢气压力进行实时检测。
49.在本实施例中，发动机双喷系统还包括进气管路50，进气管路50与进气歧管11连接并连通，进气管路50内用于通入空气，即进气管路50内的空气进入进气歧管11内，以实现向进气歧管11内通入空气；由于进气歧管11与进气通道连接并连通，进气通道与气缸13的燃烧室腔体连通，故空气依次通过进气管路50、进气歧管11、进气通道后进入气缸13的燃烧室腔体内，从而实现向气缸13的燃烧室腔体内提供空气。
50.具体地，进气管路50的出气管口与进气歧管11的进气管口对接并连通。
51.具体地，沿进气管路50内气体的流动方向，进气管路50上依次设置有滤清器51、增压器52、中冷器53和节气门54。其中，滤清器51为空气滤清器。
52.在本实施例中，发动机机体10包括排气歧管12，发动机双喷系统还包括排气管路60，排气管路60与排气歧管12连接并连通，以使发动机机体10产生的排气通过排气歧管12和排气管路60排出。
53.具体地，排气歧管12的出气管口与排气管路60的进气管口对接并连通。
54.具体地，沿排气管路60内排气的排出方向，排气管路60上依次设置有氧化催化器61和催化还原装置62。
55.可选地，氧化催化器61为柴油机氧化催化器(diesel oxidation catalyst，简称doc)。
56.可选地，催化还原装置62为选择性催化还原装置(selective catalytic reduction，简称scr)。
57.具体地，排气管路60上设置有温度传感器63，温度传感器63位于氧化催化器61的进气端侧，以对排气管路60内且处于氧化催化器61的进气端侧的排气温度进行检测。
58.具体地，排气歧管12与气缸13的燃烧室腔体连通，以使气缸13产生的排气通过排气歧管12和排气管路60排出。
59.具体地，排气歧管12与气缸13的燃烧室腔体之间设置有排气门。
60.在本实施例中，发动机双喷系统还包括缸压传感器71，缸压传感器71的至少部分设置在气缸13的燃烧室腔体内，以对气缸13的燃烧室腔体内的压力进行检测，进而判断气缸13的燃烧室腔体内是否失火。
61.在本实施例中，发动机双喷系统还包括氢气浓度传感器72，发动机机体10包括进气歧管11，进气歧管11内用于通入空气；氢气浓度传感器72的至少部分设置在进气歧管11的管腔内，以检测进气歧管11内的氢气浓度，进而起到预警回火风险的作用。
62.在本实施例中，发动机机体10包括多个气缸13和多个排气歧管12，多个气缸13与多个排气歧管12一一对应地设置，以使各个气缸13产生的排气通过相应的排气歧管12排出；多个排气歧管12均与排气管路60连接并连通。
63.具体地，直喷组件20具有多个第一氢气喷嘴2011，多个第一氢气喷嘴2011的喷口形成多个直喷组件20的氢气出口，即直喷组件20具有多个氢气出口；多个第一氢气喷嘴2011与多个气缸13一一对应地设置，以使各个第一氢气喷嘴2011伸入相应的气缸13的燃烧室腔体内，进而使各个第一氢气喷嘴2011的喷口与相应的气缸13的燃烧室腔体连通。
64.具体地，发动机机体10具有多个进气通道，多个进气通道与多个气缸13一一对应地设置，以使各个进气通道与相应的气缸13的燃烧室腔体连通；气道喷射组件30具有多个第二氢气喷嘴301，多个第二氢气喷嘴301的喷口形成多个气道喷射组件30的氢气出口，即气道喷射组件30具有多个氢气出口；多个第二氢气喷嘴301与多个进气通道一一对应地设置，以使各个第二氢气喷嘴301伸入相应的进气通道内，进而使各个第二氢气喷嘴301的喷口与相应的进气通道连通。
65.具体地，发动机机体10包括多个进气歧管11，多个进气歧管11与多个进气通道一一对应地设置，以使各个进气歧管11与相应的进气通道连接并连通；多个进气歧管11均与进气管路50连接并连通。
66.具体地，缸压传感器71为多个，多个缸压传感器71与多个气缸13一一对应地设置，以使各个缸压传感器71的至少部分设置在相应的气缸13的燃烧室腔体内，进而对相应的气缸13的燃烧室腔体内的压力进行检测。
67.具体地，氢气浓度传感器72为多个，多个氢气浓度传感器72与多个进气歧管11一一对应地设置，以使各个氢气浓度传感器72的至少部分设置在相应的进气歧管11的管腔内，以检测相应的进气歧管11内的氢气浓度。
68.具体地，各个进气通道和相应的气缸13的燃烧室腔体之间均设置有进气门，以通过控制相应的进气门的开度大小来控制从各个进气通道流入相应的气缸13的燃烧室腔体内的气体流量。
69.具体地，各个排气歧管12与相应的气缸13的燃烧室腔体之间均设置有排气门。
70.本发明还提供了一种车辆，其包括上述的发动机双喷系统。
71.实施例二
72.发动机机体10的运行负荷包括第一负荷区域201、第二负荷区域202、第三负荷区域203以及第四负荷区域204，当发动机机体10的转速相同时，处于第一负荷区域201的发动机机体10的负荷大于处于第二负荷区域202的发动机机体10的负荷，处于第二负荷区域202的发动机机体10的负荷大于处于第三负荷区域203的发动机机体10的负荷，处于第三负荷区域203的发动机机体10的负荷大于处于第四负荷区域204的发动机机体10的负荷。
73.具体地，如图2所示，当发动机机体10的转速相同时，处于第一负荷区域201的发动机机体10的扭矩大于处于第二负荷区域202的发动机机体10的扭矩，处于第二负荷区域202的发动机机体10的扭矩大于处于第三负荷区域203的发动机机体10的扭矩，处于第三负荷
区域203的发动机机体10的扭矩大于处于第四负荷区域204的发动机机体10的扭矩。图2中的纵坐标，从下向上，扭矩逐渐增大；图2中的横坐标，从左向右，转速逐渐增大。
74.具体地，对于实施例一中的发动机双喷系统，通过第一压力控制阀22以使储氢部件40向直喷组件20提供第一压力的氢气和第二压力的氢气；通过第二压力控制阀32以使储氢部件40向气道喷射组件30提供第三压力的氢气；其中，第一压力大于第二压力，第三压力小于第二压力；第一压力为p1，第二压力为p2，第三压力为p3。第一压力控制阀22简称阀1，第二压力控制阀32简称阀2。
75.本发明提供了一种供氢控制方法，其适用于实施例一中的车辆，如图7所示，供氢控制方法包括：
76.步骤100：实时检测储氢部件40的内部氢气压力，以确定储氢部件40的内部氢气压力处于第一压力范围、或第二压力范围、或第三压力范围、或第四压力范围；其中，第一压力范围为大于或等于第一压力，第二压力范围为小于第一压力且大于或等于第二压力，第三压力范围为小于第二压力且大于或等于第三压力，第四压力范围为小于第三压力。
77.需要说明的是，由于随着储氢部件40内氢气的逐渐使用，储氢部件40内的氢气压力逐渐降低，故需要对储氢部件40内的氢气压力进行实时检测。
78.步骤300：对发动机机体10的运行负荷进行实时监测，以判断发动机机体10的运行负荷处于第一负荷区域201、或第二负荷区域202、或第三负荷区域203、或第四负荷区域204。此步骤也为检测车辆整体对发动机机体10的动力性需求。
79.步骤410：当储氢部件40的内部氢气压力大于或等于第一压力，且当判定发动机机体10的运行负荷处于第一负荷区域201时，开启第一压力控制阀22并通过第一压力控制阀22以使储氢部件40向直喷组件20提供第一压力的氢气，进而使直喷组件20向发动机机体10的气缸13提供第一压力的氢气；并关闭第二压力控制阀32。即此时发动机双喷系统仅采用直喷组件20进行直喷供氢，以实现高功率密度。
80.步骤411：当判定储氢部件40的内部氢气压力小于第一压力且大于或等于第二压力，且当发动机机体10的运行负荷处于第一负荷区域201时，通过对车辆进行换挡操作以判断发动机机体10的运行负荷是否可以转变至第二负荷区域202。步骤4111：当通过对车辆进行换挡操作以使发动机机体10的运行负荷转变至第二负荷区域202时，执行与步骤420相同的操作，即开启第一压力控制阀22并通过第一压力控制阀22以使储氢部件40向直喷组件20提供第二压力的氢气，进而使直喷组件20向发动机机体10的气缸13提供第二压力的氢气；并关闭第二压力控制阀32。步骤4112：当通过对车辆进行换挡操作不能使发动机机体10的运行负荷转变至第二负荷区域202时，对发动机机体10的扭矩进行限制，即减小发动机机体10的扭矩。
81.具体实施过程中，通过车辆的控制部件来对发动机机体10进行扭矩限制；另外，当发动机机体10的扭矩被限制后，即发动机机体10的扭矩减小后，可以使用车辆的电池来作为辅助动力。
82.步骤412：当判定储氢部件40的内部氢气压力小于第二压力且大于或等于第三压力，且当发动机机体10的运行负荷处于第一负荷区域201时，对发动机机体10的扭矩进行限制。
83.步骤420：当判定储氢部件40的内部氢气压力大于或等于第二压力，且当发动机机
体10的运行负荷处于第二负荷区域202时，开启第一压力控制阀22并通过第一压力控制阀22以使储氢部件40向直喷组件20提供第二压力的氢气，进而使直喷组件20向发动机机体10的气缸13提供第二压力的氢气；并关闭第二压力控制阀32。
84.需要说明的是，当判定储氢部件40的内部氢气压力大于或等于第一压力时，则储氢部件40的内部氢气压力必然大于第二压力；故当判定储氢部件40的内部氢气压力大于或等于第一压力，且当发动机机体10的运行负荷处于第二负荷区域202时，执行与步骤420相同的操作，即开启第一压力控制阀22并通过第一压力控制阀22以使储氢部件40向直喷组件20提供第二压力的氢气；并关闭第二压力控制阀32。
85.步骤421：当判定储氢部件40的内部氢气压力小于第二压力且大于或等于第三压力，且当发动机机体10的运行负荷处于第二负荷区域202时，通过对车辆进行换挡操作以判断发动机机体10的运行负荷是否可以转变至第三负荷区域203。步骤4211：当通过对车辆进行换挡操作以使发动机机体10的运行负荷转变至第三负荷区域203时，执行与步骤431相同的操作，即开启第一压力控制阀22并通过第一压力控制阀22以使储氢部件40按照其内部氢气压力向直喷组件20提供氢气，进而使直喷组件20向发动机机体10的气缸13按照储氢部件40的内部氢气压力提供氢气；并开启第二压力控制阀32，以使气道喷射组件30向发动机机体10的气缸13提供第三压力的氢气。步骤4212：当通过对车辆进行换挡操作不能使发动机机体10的运行负荷转变至第三负荷区域203时，对发动机机体10的扭矩进行限制。
86.步骤430：当判定储氢部件40的内部氢气压力大于或等于第二压力，且当发动机机体10的运行负荷处于第三负荷区域203时，开启第一压力控制阀22并通过第一压力控制阀22以使储氢部件40向直喷组件20提供第二压力的氢气，进而使直喷组件20向发动机机体10的气缸13提供第二压力的氢气；并开启第二压力控制阀32且通过第二压力控制阀32以使储氢部件40向气道喷射组件30提供第三压力的氢气，以使气道喷射组件30向发动机机体10的气缸13提供第三压力的氢气；第三压力小于第二压力。
87.需要说明的是，当判定储氢部件40的内部氢气压力大于或等于第一压力时，则储氢部件40的内部氢气压力必然大于第二压力；故当判定储氢部件40的内部氢气压力大于或等于第一压力，且当发动机机体10的运行负荷处于第三负荷区域203时，执行与步骤430相同的操作，即开启第一压力控制阀22并通过第一压力控制阀22以使储氢部件40向直喷组件20提供第二压力的氢气；并开启第二压力控制阀32且通过第二压力控制阀32以使储氢部件40向气道喷射组件30提供第三压力的氢气。
88.步骤431：当判定储氢部件40的内部氢气压力小于第二压力且大于或等于第三压力，且当发动机机体10的运行负荷处于第三负荷区域203时，开启第一压力控制阀22并通过第一压力控制阀22以使储氢部件40按照其内部氢气压力向直喷组件20提供氢气，进而使直喷组件20向发动机机体10的气缸13按照储氢部件40的内部氢气压力提供氢气；并开启第二压力控制阀32，以使气道喷射组件30向发动机机体10的气缸13提供第三压力的氢气。
89.步骤440：当判定储氢部件40的内部氢气压力大于或等于第三压力，并当判定发动机机体10的运行负荷处于第四负荷区域204时，开启第二压力控制阀32并通过第二压力控制阀32以使储氢部件40向气道喷射组件30提供第三压力的氢气，进而使气道喷射组件30向发动机机体10的气缸13提供第三压力的氢气；并关闭第一压力控制阀22。
90.需要说明的是，当判定储氢部件40的内部氢气压力大于或等于第一压力时，储氢
部件40的内部氢气压力必然大于第三压力；故当判定储氢部件40的内部氢气压力大于或等于第一压力，并当判定发动机机体10的运行负荷处于第四负荷区域204时，执行与步骤440相同的操作，即开启第二压力控制阀32并通过第二压力控制阀32以使储氢部件40向气道喷射组件30提供第三压力的氢气；并关闭第一压力控制阀22。
91.需要说明的是，当判定储氢部件40的内部氢气压力大于或等于第二压力时，储氢部件40的内部氢气压力也必然大于第三压力；故当判定储氢部件40的内部氢气压力大于或等于第二压力，并当判定发动机机体10的运行负荷处于第四负荷区域204时，执行与步骤440相同的操作，即开启第二压力控制阀32并通过第二压力控制阀32以使储氢部件40向气道喷射组件30提供第三压力的氢气；并关闭第一压力控制阀22。
92.步骤450：当判定储氢部件40的内部氢气压力小于第三压力时，对发动机机体10的扭矩进行限制，以使发动机机体10的运行负荷处于第四负荷区域204；开启第二压力控制阀32并通过第二压力控制阀32以使储氢部件40按照其内部氢气压力向气道喷射组件30提供氢气，进而使气道喷射组件30按照储氢部件40的内部氢气压力向发动机机体10的气缸13提供氢气；并关闭第一压力控制阀22。
93.如图3至图6所示，横坐标为发动机机体10的曲轴转角的一个工作周期，曲轴转角的一个工作周期通常为0度至720度；图3中的纵坐标为流量，图3中示出了在曲轴转角的一个工作周期内，进气门处的流量变化曲线和氢气的流量变化曲线。图4至图6中的左侧纵坐标为进气门的升程，即进气门开启的毫米数；其中，进气门的升程必然会对进气门处的流量变化产生影响。图4至图6中的右侧纵坐标为流量。图4中示出了在曲轴转角的一个工作周期内，进气门处的流量变化曲线、氢气的流量变化曲线、进气型线和排气型线。图5中示出了在曲轴转角的一个工作周期内，直喷氢气流量变化曲线、气道喷射氢气流量变化曲线、进气型线和排气型线。图6中示出了气道喷射氢气流量变化曲线、进气型线和排气型线。
94.在本实施例中，在步骤410之后、或步骤420之后、或在步骤4111之后，供氢控制方法还包括：步骤s500：检测发动机机体10的进气歧管11内的氢气浓度，以确定进气歧管11内的氢气浓度是否小于或等于预设浓度值。
95.步骤s511：当判定进气歧管11内的氢气浓度小于或等于预设浓度值时，即此时进气歧管11内的氢气浓度安全，可以维持现有的发动机机体10的预设配气相位，并维持现有的向发动机机体10供氢的预设供氢时刻。
96.步骤s510：当判定进气歧管11内的氢气浓度大于预设浓度值时，对发动机机体10的配气相位进行改变，并通过控制向发动机机体10供氢的供氢时刻以实现氢气闭阀喷射。其中，配气相位是指用曲轴转角表示的进、排气门的开闭时刻和开启持续时间；如图3至6所示，此处的供氢时刻是指在曲轴转角的一个工作周期内，开始提供氢气的时刻。
97.需要说明的是，当进气歧管11内的氢气浓度大于预设浓度值时，即此时进气歧管11内的氢气浓度不安全，存在进气歧管11内发生燃烧爆炸现象的风险，即存在引起回火的风险；通过对发动机机体10的配气相位进行改变，并通过控制向发动机机体10供氢的供氢时刻以实现氢气闭阀喷射，进而避免进气歧管11内的氢气浓度继续增高，从而规避回火。
98.具体地，如图3所示，为发动机机体10的运行负荷处于第一负荷区域201，且仅采用直喷组件20提供第一压力的氢气；左图中的配气相位会导致在进气末期存在缸内气体向进气歧管11内倒流的现象，倒流的气体中包括空气和氢气，进而导致进气歧管11内的氢气浓
度增高；通过改变配气相位和供氢时刻以得到优化的配气相位和供氢时刻，如右图所示，右图中的进气末期无气体倒流现象，进而避免了进气歧管11内的氢气浓度增高，从而规避回火。
99.具体地，如图4所示，为发动机机体10的运行负荷处于第二负荷区域202，且仅采用直喷组件20提供第二压力的氢气；由于当发动机机体10的运行负荷处于第二负荷区域202时的氢气需求量不大，故仅采用直喷组件20提供第二压力的氢气即可满足需求。左图中的配气相位会导致在进气初期存在缸内气体向进气歧管11内倒流的现象；通过改变配气相位和供氢时刻以得到优化的配气相位和供氢时刻，如右图所示，右图中的进气初期无气体倒流现象；其中，右图中的配气相位为无进排气重叠角的配气相位。
100.具体地，如图5所示，为发动机机体10的运行负荷处于第三负荷区域203，且采用直喷组件20提供第二压力的氢气和气道喷射组件30提供第三压力的氢气的双喷方式；可以采用图5中的配气相位、直喷氢气的供氢时刻和气道喷射的供氢时刻，图5中的配气相位为无进排气重叠角的配气相位；由于直喷部分的氢气需求量小，故采用闭阀喷射，以规避回火。
101.具体地，如图6所示，为发动机机体10的运行负荷处于第四负荷区域204，且仅采用气道喷射组件30提供第三压力的氢气；可以采用图6中的配气相位和气道喷射的供氢时刻，图6中的配气相位为无进排气重叠角的配气相位。气道喷射可最大程度地延长续航里程。
102.在本实施例中，供氢控制方法还包括：
103.步骤s200：判断发动机机体10是否为热机正常运行。
104.步骤s210：当判定发动机机体10为热机正常运行时，执行步骤300，并执行步骤410、或步骤420、或步骤411、或步骤430、或步骤440、或步骤412、或步骤421、或步骤431、或步骤450。
105.具体地，当发动机机体10的水温处于85度至105度之间时，则判定发动机机体10为热机正常运行；当发动机机体10的水温低于85度时，则判定发动机机体10不是热机正常运行。
106.步骤s220：当判断发动机机体10不是热机正常运行时，继续判断发动机双喷系统是否为以下任意一种情况：发动机机体10为冷机运行、发动机机体10处于启动阶段、发动机双喷系统的催化还原装置62为未起燃状态。
107.步骤s221：当判定发动机机体10为冷机运行、或者发动机机体10处于启动阶段、或者催化还原装置62为未起燃状态时，执行步骤300，并执行步骤410、或步骤420、或步骤411、或步骤430、或步骤440、或步骤412、或步骤421、或步骤431、或步骤450；并当发动机双喷系统通过直喷组件20供氢时，加长直喷组件20的供氢时长，以实现后燃，提高排气温度。
108.步骤s222：当判定发动机机体10不是冷机运行、且发动机机体10不是处于启动阶段、且催化还原装置62为起燃状态时，继续判断发动机机体10的气缸13的燃烧室腔体内是否失火。
109.具体地，判断气缸13的燃烧室腔体内是否失火的方法为：检测气缸13的燃烧室腔体内的压力；当气缸13的燃烧室腔体内的压力异常低时，则判定气缸13的燃烧室腔体内失火。由于气缸13的燃烧室腔体内正常燃烧时，气缸13的燃烧室腔体内的压力较高，故当气缸13的燃烧室腔体内的压力异常低时，则可以判定气缸13的燃烧室腔体内失火。
110.步骤s231：当判定气缸13的燃烧室腔体内失火时，关闭第一压力控制阀22和第二
压力控制阀32，以停止供氢；并使发动机机体10停止运行。
111.步骤s232：当判定气缸13的燃烧室腔体内没有失火时，判定发动机机体10状态异常，此时无论有无动力需求，均使发动机机体10停止运行。
112.从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：
113.在本发明提供的发动机双喷系统中，发动机双喷系统包括发动机机体10、直喷组件20、气道喷射组件30以及储氢部件40，直喷组件20的氢气出口和气道喷射组件30的氢气出口均与发动机机体10的气缸13的燃烧室腔体连通，以通过直喷组件20和/或气道喷射组件30向气缸13的燃烧室腔体内供氢；储氢部件40具有第一出气口和第二出气口，第一出气口与直喷组件20的进气口连通，第一出气口和直喷组件20的进气口之间的连接管路上设置有第一压力控制阀22，以通过第一压力控制阀22使储氢部件40向直喷组件20提供至少两个大小不同的压力的氢气；第二出气口与气道喷射组件30的进气口连通，第二出气口和气道喷射组件30的进气口之间的连接管路上设置有第二压力控制阀32，以通过第二压力控制阀32使储氢部件40向气道喷射组件30提供所需压力的氢气；第一出气口输出的氢气压力大于第二出气口输出的氢气压力。
114.通过使用本技术的发动机双喷系统，可以实现氢气直喷和气道喷射的切换；且由于通过第一压力控制阀22可以使储氢部件40向直喷组件20提供至少两个大小不同的压力的氢气，进而使本技术的发动机双喷系统可以实现多级压力的直喷供氢，且还能够实现多级压力的直喷供氢与气道喷射的双喷供氢，这样，本技术的发动机双喷系统就可以最大程度地兼顾不同的功率密度、热效率及续航里程，使得本技术的发动机双喷系统使用范围比较广泛，解决了现有技术中的发动机的供氢系统的使用范围受限的问题。
115.本技术的供氢控制方法根据发动机的工作特性、氢瓶压力、整车需求，制定分区供氢、配气稳态控制策略和动态应用策略，实现提高功率密度、提高热效率、延长续航里程；并提出喷氢与配气联合控制方法，规避各种场景下的氢气发动机回火问题；提出的喷氢策略同时可加快暖机、实现催化器快速起燃。
116.发动机在大负荷区域需要大的充气效率及供氢质量，适合采用缸内直喷技术，越高的供氢压力可实现更短的喷射时间，彻底规避回火风险。小负荷区域为了延长续航里程，适合采用气道喷射或气道喷射结合缸内直喷的双喷技术。
117.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
118.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下
方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
119.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。