一种复合可调引射器、燃料电池氢循环系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种复合可调引射器、燃料电池氢循环系统及控制方法，包括文丘里管和复合可调喷嘴；复合可调喷嘴包括套入一次流入口内的渐缩喷嘴、同轴设置于渐缩喷嘴内的档位轴针、与档位轴针传动连接的控制部件，档位轴针前端为外径从后往前逐渐变小的多段柱状结构，柱状结构与渐缩喷嘴的前端口形成环形的喷射通道，控制部件用于驱动档位轴针沿轴向移动以调节喷射通道的过流面积。可根据不同的工况来调节供气压力和档位轴针的档位即可，从而可灵活地实现了合适压力和合适过量系数的氢气的供给。供给。供给。

【技术实现步骤摘要】
一种复合可调引射器、燃料电池氢循环系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及节能和新能源汽车领域，特别涉及一种复合可调引射器、燃料电池氢循环系统及控制方法。

技术介绍

[0002]全球变暖已成为制约人类经济社会可持续发展的重要障碍，需要高度重视和控制温室气体排放。二氧化碳是主要的温室气体，很大一部分来源于车辆排放。燃料电池是一种把燃料所具有的化学能直接转换成电能的化学装置，不受卡诺循环效应的限制，因此效率高于传统内燃机。其中氢燃料电池用氢气和氧气作为原料，排放产物仅为水，从节约能源和保护生态环境的角度来看，氢燃料电池有望替代传统内燃机，成为新型车辆动力来源。
[0003]氢燃料电池运行时，要向电推通入过量的氢气，防止出现缺氢情况而损坏电堆。一般的供氢方案有三类，直排模式、死端模式以及循环模式。市场上主流方案是循环模式，技术发展趋势是采用压力调节阀+集成引射器方案替代压力调节阀+引射器+循环泵方案，即无循环泵方案，解决原方案中循环泵要求高、成本高、寿命低、寄生功率等痛点。无循环泵方案的技术难题是压力调节阀流量与供气压力成正比，在电堆低电密工况时，耗氢流量低，供气压力低，导致出口压力压差小，引射器循环能力差，不能满足电堆低电密工况时高过量系数的要求。市场上的解决方案是双引射器方案或者集束多喷嘴方案，该系列方案都会导致尺寸增加、系统复杂，以及不能主动调节。

技术实现思路

[0004]本专利技术目的在于提供一种复合可调引射器、燃料电池氢循环系统及控制方法，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
[0005]为解决上述技术问题所采用的技术方案：
[0006]首先本专利技术提供一种复合可调引射器，其包括：文丘里管和复合可调喷嘴，在文丘里管前后两端分别设有混合出口和一次流入口，在所述文丘里管靠近所述一次流入口的外周设有二次流入口；复合可调喷嘴包括套入所述一次流入口内的渐缩喷嘴、同轴设置于渐缩喷嘴内的档位轴针、与档位轴针传动连接的控制部件，所述档位轴针前端为外径从后往前逐渐变小的多段柱状结构，所述柱状结构与渐缩喷嘴的前端口形成环形的喷射通道，所述控制部件用于驱动档位轴针沿轴向移动以调节喷射通道的过流面积。
[0007]本复合可调引射器的有益效果是：在使用时，高压气体进入复合可调喷嘴，会通过喷射通道进入文丘里管内，形成一次高速低压射流，之后卷吸二次流，混合气通过混合出口射出，其中本技术通过控制部件来驱动档位轴针轴向移动，由于档位轴针前端采用外径从后往前呈逐渐变小的多段柱状结构，这样档位轴针前端与渐缩喷嘴的前端口之间形成的喷射通道为过流面积可调节的，调节档位轴针的轴向位置即可，这样对于复合可调引射器的流量正比于供气压力，正比于喷射通道的过流面积，所以同等流量需求下，减少喷射通道的过流面积需要增加供气压力，增加喷射通道的过流面积需要减少供气压力，这样可根据不
同的工况来调节供气压力和档位轴针的档位即可，从而可灵活地实现了合适压力和合适过量系数的氢气的供给。
[0008]作为上述技术方案的进一步改进，所述文丘里管内部设有从后往前依次同轴设置的流入段、混合段、扩散段，所述渐缩喷嘴同轴伸入流入段内，所述二次流入口设于渐缩喷嘴外周旁侧，所述渐缩喷嘴前端的外周壁为锥形，所述流入段前端的内周壁为锥形，所述渐缩喷嘴前端的外周壁与流入段前端的内周壁形成环形的锥形通道。
[0009]在使用时，二次流体从二次流入口流入文丘里管的流入段，而一次流体就从渐缩喷嘴流出，二次流体会经过锥形通道被一次流体卷吸入混合段进行混合，然后再通过扩散段、混合出口流出。其中锥形通道可提高二次流体被卷吸的效果。
[0010]作为上述技术方案的进一步改进，所述渐缩喷嘴前端的内周为锥形孔结构。锥形孔结构可对一次流体的流出起到聚集的效果，提高卷吸的效果。
[0011]作为上述技术方案的进一步改进，所述渐缩喷嘴后端口的外周套设有第一密封圈。在使用时，渐缩喷嘴的后端口与管道连接，第一密封圈可提高连接的密封性。
[0012]作为上述技术方案的进一步改进，所述渐缩喷嘴通过第二密封圈与一次流入口密封套接。
[0013]第二密封圈可提高渐缩喷嘴安装的密封性，避免出现漏气的现象。
[0014]作为上述技术方案的进一步改进，所述控制部件为电磁比例控制阀。本方案通过电磁比例控制阀来调节档位轴针的档位。
[0015]本专利技术还提供一种燃料电池氢循环系统，其包括上述的复合可调引射器，还包括电堆、氢水分离器和高压氢源，所述高压氢源通过压力调节阀与渐缩喷嘴后端口连接，所述混合出口与电堆进气口连接，所述电堆出气口与氢水分离器进口连接，所述氢水分离器出口与二次流入口连接。
[0016]新鲜高压氢气经过压力调节阀，进入复合可调引射器，通过喷射通道进入引射器文丘里管，形成一次高速低压射流，卷吸二次流，混合气通过混合出口，进入电堆参与反应，残余氢气及反应生成水形成的混合气通过电堆出气口排出，进入氢水分离器，分离水汽，分离后氢气进入二次流入口，被一次高速低压射流卷吸，系统循环流动。这样可根据电堆的运行工况，判断档位需求，通过调节压力调节阀和复合可调喷嘴，同步实现各档位下的供气压力和喷射通道过流面积的调节，在实际运行中还可微调各档位下的供气压力和喷射通道过流面积，供给合适压力和合适过量系数的氢气进入电堆参与反应。
[0017]作为上述技术方案的进一步改进，在所述高压氢源的出口设有截止阀。
[0018]作为上述技术方案的进一步改进，所述电堆的进气口和出气口、复合可调引射器的进口均布置有压力传感器。
[0019]通过压力传感器可自动地检测到电堆的进气口和出气口、复合可调引射器的进口的气压，根据气压来调节压力调节阀和复合可调喷嘴。
[0020]此外，本专利技术还提供一种适用于上述的燃料电池氢循环系统的控制方法，如下：
[0021]监控电堆的运行工况，判断档位需求，调节压力调节阀和复合可调喷嘴，同步实现各档位下的供气压力和喷射通道过流面积的调节：
[0022]在常用工况下，档位轴针位于设定的常用工况档位；
[0023]在怠速工况下，档位轴针往前移，以减少喷射通道过流面积，并增加供气压力；
[0024]在额定工况下，档位轴针往后移，以增加喷射通道过流面积，减少供气压力；
[0025]监控电堆进气口及出气口压力、供气压力，通过压力调节阀和复合可调喷嘴微调各档位下的供气压力和喷射通道过流面积。
[0026]额外地，在电堆purge过程中，保持供气压力不变，增加喷射通道过流面积，提高新鲜氢气流量，提高电堆吹扫效率。
[0027]实现氢气供给功能，同时对废氢进行循环利用，减少氢耗。同时提高电堆吹扫效率。
[0028]本专利技术的有益效果是：
[0029]1、实现氢气供给功能，供给合适压力和合适过量系数的氢气进入电堆参与反应；
[0030]2、对废氢进行循环利用，减少氢耗；
[0031]3、在电堆purge过程中，提本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合可调引射器，其特征在于：其包括：文丘里管(100)，在文丘里管(100)前后两端分别设有混合出口(110)和一次流入口(120)，在所述文丘里管(100)靠近所述一次流入口(120)的外周设有二次流入口(130)；复合可调喷嘴(200)，其包括套入所述一次流入口(120)内的渐缩喷嘴(210)、同轴设置于渐缩喷嘴(210)内的档位轴针(220)、与档位轴针(220)传动连接的控制部件，所述档位轴针(220)前端为外径从后往前逐渐变小的多段柱状结构，所述柱状结构与渐缩喷嘴(210)的前端口形成环形的喷射通道(230)，所述控制部件用于驱动档位轴针(220)沿轴向移动以调节喷射通道(230)的过流面积。2.根据权利要求1所述的一种复合可调引射器，其特征在于：所述文丘里管(100)内部设有从后往前依次同轴设置的流入段(140)、混合段(150)、扩散段(160)，所述渐缩喷嘴(210)同轴伸入流入段(140)内，所述二次流入口(130)设于渐缩喷嘴(210)外周旁侧，所述渐缩喷嘴(210)前端的外周壁为锥形，所述流入段(140)前端的内周壁为锥形，所述渐缩喷嘴(210)前端的外周壁与流入段(140)前端的内周壁形成环形的锥形通道(170)。3.根据权利要求1所述的一种复合可调引射器，其特征在于：所述渐缩喷嘴(210)前端的内周为锥形孔结构。4.根据权利要求1所述的一种复合可调引射器，其特征在于：所述渐缩喷嘴(210)后端口的外周套设有第一密封圈(211)。5.根据权利要求1所述的一种复合可调引射器，其特征在于：所述渐缩喷嘴(210)通过第二密封圈(212)与一次流入口(120)密封套接。6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：赖钧明，张蒙蒙，何静，戈非，陈海娥，杜喜云，李凯，姚萌，
申请(专利权)人：佛山仙湖实验室，
类型：发明
国别省市：