一种氢氧循环发动机及其使用方法技术

本发明专利技术涉及一种氢氧循环发动机及其使用方法，所述氢氧循环发动机包括气缸组件、氢气供给组件、氧气供给组件、循环介质组件、雾化水组件、冷凝水回收组件及控制系统；其具有结构设计合理、自动化程度高、不产生碳排放等优点，能够彻底解决污染环境的问题。能够彻底解决污染环境的问题。能够彻底解决污染环境的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种氢氧循环发动机及其使用方法


[0001]本专利技术涉及车辆发动机
，尤其涉及氢氧循环发动机及其使用方法。

技术介绍

[0002]目前，随着国家新能源汽车的相关政策不断落地，车企以及车辆研究设计院对新能源汽车的研发力度不断加大，使得新能源汽车的相关专利申请数量也不断增加。常见的新能源汽车包括有锂电池汽车、油气混动汽车、氢能汽车等。以氢能汽车为例，发动机作为汽车的主要零部件之一，如何提高其能量转化效率以解决环境污染的技术问题，申请人正是基于此，提出了一种氢氧循环发动机及其使用方法，以满足实际设计及使用需要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于：提供一种氢氧循环发动机及其使用方法，其具有结构设计合理、自动化程度高、不产生碳排放等优点，能够彻底解决污染环境的问题。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种氢氧循环发动机，所述氢氧循环发动机包括气缸组件、氢气供给组件、氧气供给组件、循环介质组件、雾化水组件、冷凝水回收组件及控制系统；所述气缸组件包括气缸本体、第一进气支管、进气门、排气门、排气支管、喷嘴、活塞、连杆、曲轴；所述活塞通过连杆与曲轴传动连接，所述活塞设置在气缸本体内，所述气缸本体的顶部分别与进气门、排气门、喷嘴相连接；述第一进气支管的一端与进气门连接，所述排气支管的一端与排气门连接；所述氢气供给组件包括氢气储罐、氢气阻火器、氢气管路；所述氢气管路的两端分别与氢气储罐、喷嘴相连接，所述氢气阻火器设置在氢气储罐与氢气管路连接处；所述氧气供给组件包括氧气储气罐、氧气进气总管及氧气进气支管；所述氧气进气总管的一端与氢气储气罐相连接，所述氧气进气支管的一端与氧气进气总管相连接；所述雾化水组件包括雾化水储水箱、气缸雾化水管路、进气支管雾化水管路、输送泵；所述进气支管雾化水管路的两端分别与雾化水储水箱、第一进气支管相连接；所述气缸雾化水管路的一端与进气支管雾化水管路相连接，另一端与所述喷嘴相连接；所述输送泵设置于所述雾化水储水箱与进气支管雾化水管路的连接处；所述循环介质组件包括循环介质管路、循环介质支管路、进气总管、排气总管；所述循环介质管路的两端分别与进气总管的一端、排气总管的一端相连接，所述循环介质支管的两端分别与所述排气总管的另一端、氢气管路相连接；所述氧气进气总管的另一端与进气总管相连接，所述氧气进气支管的另一端与进气总管相连接；所述进气总管的另一端与第一进气支管相连接；所述冷凝水回收组件包括冷凝器、冷凝水管路、设置于雾化水储水箱中的冷凝水储水箱；所述冷凝水管路的两端分别连接冷凝器的一端、冷凝水储水箱；所述冷凝器的另一端与排气总管相连接；所述冷凝水储水箱与雾化水储水箱相连接；所述进气总管上还设置有空气进气管；所述排气总管上还设置有与排气总管相连接的尾气排放管；控制系统包括PLC控制器、人机交互界面，以及传感器组件；所述PLC控制器分别与人机交互界面、传感器组件相连接；所述传感器组件包括设置于氢气管路上的氢
气流量传感器、氢气压力传感器、氢气切断阀和氢气油门控制阀、设置于气缸雾化水管路上的气缸雾化水控制阀、设置于排气总管上的温度传感器、设置于氧气总管路上的氧气压力传感器、氧气压力传感器和氧气流量控制阀、设置于氧气支路上的氧气支路流量控制阀、设置于进气总管上的循环介质压力传感器、设置于循环介质管路上的氧气/氢气含量传感器、循环介质控制阀、设置于空气进气管的空气进气控制阀、设置于尾气排放管上的尾气排放控制阀、设置于循环介质支管上的支管流量控制阀；上述传感器均与PLC控制器数据信号连接，所述PLC控制器均与上述阀控制连接。
[0006]作为上述技术方案的进一步优化，所述尾气排放管上还设置有尾气排放安全阀和尾气排放管疏水阀；所述冷凝水储水箱上设置有溢流口、与PLC控制器相连接的自动排水阀；所述进气总管的另一端还设置有与PLC控制器相连接的进气总管疏水阀。
[0007]作为上述技术方案的进一步优化，所述空气进气管上设置有过滤器；所述气缸雾化水管路上还设置有与PLC控制器相连接的气缸雾化水控制阀；所述氧气总管路上还设置有氧气切断阀。
[0008]本专利技术氢氧循环发动机的使用方法包括如下步骤：
[0009]1)通过点火开关启动发动机，并给所述氢氧循环发动机的各部件供电；发动机第一次冷机启动时，PLC控制器首先打开空气控制阀，引入启动空气；PLC控制器根据氢气流量传感器数据信号的反馈值，发动机油门控制将氢气通过喷嘴喷入气缸，氢气与氧气燃烧推动活塞进而带动连杆与曲轴往复运动做功，燃烧后形成的水蒸气经过排气门和排气支管经排气总管，一部分水蒸气进入到循环管路中经流量控制阀与氧气混合，进入气缸与氢气混合燃烧；一部分水蒸气经冷凝水管路在冷凝器中冷凝成水进入储水箱作为雾化水循环使用；PLC控制器根据氢气流量传感器、氧气流量传感器数据信号的反馈值，逐步打开氧气流量控制阀引入氧气并同步关小之至关闭空气控制阀，停止空气进入，此时进入氢气氧气燃烧阶段，产生的水蒸气循环介质从排气总管旁路上的尾气排放管排入到大气中；PLC控制器根据循环介质压力传感器的反馈值通过控制尾气排放控制阀调整水蒸气排放量，当循环介质管路压力上升到安全设定值时，尾气排放安全阀自动打开，保证系统压力稳定；
[0010]2)在上述步骤1)后，PLC控制器根据气缸组件的运行工况氧气流量传感器、循环介质压力传感器数据信号的反馈值，通过控制氧气总管控制阀，将氧气与循环介质通过进气总管
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进气支管
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进气门引入气缸中；通过控制氢气油门控制阀、循环介质支管控制阀，将氢气与循环介质通过氢气管路、循环介质支管、喷嘴引入气缸，同时自动打开气缸雾化水控制阀，将雾化水喷入气缸；PLC控制器实时监控循环介质管路氧气/氢气传感器数据信号的反馈值，通过控制氧气支管控制阀及时调整循环介质中微量氢气、氧气含量，保证氢气氧气燃烧始终在最佳状态；
[0011]3)PLC控制器根据气缸组件的运行工况氢气流量传感器、循环介质压力传感器、氧气流量传感器以及氧气/氢气传感器数据信号的反馈值，根据氢气流量传感器的反馈值，自动控制各个控制阀，调整氧气、循环介质及雾化水流量，使发动机工作在稳定工况下；
[0012]4)PLC控制器实时监控发动机运行工况，自动调整进气支管雾化水控制阀开度，往进气支管内喷雾化水；
[0013]5)发动机气缸中的循环介质按照1)、2)、3)、4)步骤不断循环，氢氧循环发动机不断调整喷嘴氢气喷入量实现运行过程中低速负载大时扭矩大、高速负载小时扭矩小，PLC控
制器根据气缸组件的运行工况下排气管上的温度传感器数据信号的反馈值，实时监控循环介质的温度值，保证发动机运行温度稳定；
[0014]6)该氢氧循环发动机在氧气储罐中氧气快用完时，氧气压力传感器发出信号此时PLC控制器自动打开空气控制阀，关闭氧气切断阀自动切换到空气助燃模式，同时关闭循环介质管路控制阀；发动机产生的水蒸气一部分经冷凝水管路在冷凝器中冷凝成水进入储水箱作为雾化水循环使用；一部分通过尾气本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种氢氧循环发动机，其特征在于：所述氢氧循环发动机包括气缸组件、氢气供给组件、氧气供给组件、循环介质组件、雾化水组件、冷凝水回收组件及控制系统；所述气缸组件包括气缸本体(1)、第一进气支管(2)、进气门(3)、排气门(4)、排气支管(5)、喷嘴(6)、活塞(7)、连杆(8)、曲轴(9)；所述活塞通过连杆与曲轴传动连接，所述活塞设置在气缸本体内，所述气缸本体的顶部分别与进气门、排气门、喷嘴相连接；所述第一进气支管的一端与进气门连接，所述排气支管的一端与排气门连接；所述氢气供给组件包括氢气储罐(10)、氢气阻火器(11)、氢气管路(12)；所述氢气管路的两端分别与氢气储罐、喷嘴相连接，所述氢气阻火器设置在氢气储罐与氢气管路连接处；所述氧气供给组件包括氧气储气罐(13)、氧气进气总管(14)及氧气进气支管(15)；所述氧气进气总管的一端与氢气储气罐相连接，所述氧气进气支管的一端与氧气进气总管相连接；所述雾化水组件包括雾化水储水箱(16)、气缸雾化水管路(17)、进气支管雾化水管路(18)、输送泵(19)；所述进气支管雾化水管路的两端分别与雾化水储水箱、第一进气支管相连接；所述气缸雾化水管路的一端与进气支管雾化水管路相连接，另一端与所述喷嘴相连接；所述输送泵设置于所述雾化水储水箱与进气支管雾化水管路的连接处；所述循环介质组件包括循环介质管路(20)、循环介质支管路(21)、进气总管(22)、排气总管(23)；所述循环介质管路的两端分别与进气总管的一端、排气总管的一端相连接，所述循环介质支管的两端分别与所述排气总管的另一端、氢气管路相连接；所述氧气进气总管的另一端与进气总管相连接，所述氧气进气支管的另一端与进气总管相连接；所述进气总管的另一端与第一进气支管相连接；所述冷凝水回收组件包括冷凝器(24)、冷凝水管路(25)、设置于雾化水储水箱中的冷凝水储水箱；所述冷凝水管路的两端分别连接冷凝器的一端、冷凝水储水箱；所述冷凝器的另一端与排气总管相连接；所述冷凝水储水箱与雾化水储水箱相连接；所述进气总管上还设置有空气进气管(26)；所述排气总管上还设置有与排气总管相连接的尾气排放管(27)；控制系统包括PLC控制器(28)、人机交互界面，以及传感器组件；所述PLC控制器分别与人机交互界面、传感器组件相连接；所述传感器组件包括设置于氢气管路上的氢气流量传感器(29)、氢气压力传感器(30)、氢气切断阀(31)和氢气油门控制阀(32)、设置于气缸雾化水管路上的气缸雾化水控制阀(33)、设置于排气总管上的温度传感器(34)、设置于氧气总管路上的氧气压力传感器(35)、氧气压力传感器(36)和氧气流量控制阀(37)、设置于氧气支路上的氧气支路流量控制阀(38)、设置于进气总管上的循环介质压力传感器(39)、设置于循环介质管路上的氧气/氢气含量传感器(40)、循环介质控制阀(41)、设置于空气进气管的空气进气控制阀(42)、设置于尾气排放管上的尾气排放控制阀(43)、设置于循环介质支管上的支管流量控制阀(44)；上述传感器均与PLC控制器数据信号连接，所述PLC控制器均与上述阀控制连接。2.根据权利要求所述的一种氢氧循环发动机，其特征在于：所述尾气排放管上还设置有尾气排放安全阀(45)和尾气排放管疏水阀(46)；所述冷凝水储水箱上设置有溢流口(47)、与PLC控制器相连接的自动排水阀(48)；所述进气总管的另一端还设置有与PLC控制器相连接的进气总管疏水阀(49)。3.根据权利要求所述的一种氢氧循环发动机，其特征在于：所述空气进气管上设置有过滤器(50)；所述气缸雾化水管路上还设置有与PLC控制器相连接的气缸雾化水控制阀(51)；所述氧气总管路上还设置有氧气切断阀(52)。4.一种根据权利要求1
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3中任一项所述的一种氢氧循环发动机的使用...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立臣，
申请(专利权)人：王立臣，
类型：发明
国别省市：