[发明专利]一种直喷氢内燃机氢气喷射测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种直喷氢内燃机氢气喷射测试装置及方法，该装置包括：氢气供应模块、氢气喷射模块及控制模块；所述氢气喷射模块包括：氢气质量流量计、氢气轨道、瞬态压力传感器、稳态压力传感器、氢气喷嘴及喷嘴接头；所述氢气供应模块通过供气管路与氢气轨道的进气端连通，所述氢气供应模块用于给氢气喷射模块提供氢气；所述氢气轨道的出气端为两个以上，分别通过喷嘴接头与两个以上氢气喷嘴一一对应连通；所述瞬态压力传感器和稳态压力传感器分别安装在氢气轨道上；所述供气管路上安装有氢气质量流量计；本发明能够测试并验证直喷氢内燃机的供氢和喷氢能力，优选出一致性较好的喷嘴组合，计算直喷氢内燃机各缸差异性。

技术领域

本发明属于缸内直喷氢内燃机及氢气喷射技术领域，具体涉及一种直喷氢内燃机氢气喷射测试装置及方法。

背景技术

氢气是一种清洁燃料，其碳排放为零。燃氢内燃机具有很好的排放特性，燃烧后只产生氮氧化物和水，稀混合气燃烧时氮氧化物也可降低到比其他燃料低得多的水平，因此是比较理想的“绿色”燃料。近年来世界各国也都在积极致力于氢内燃机和汽车的开发。

氢内燃机按进气组织方式主要分两种：进气道喷射和缸内直喷。相比于进气道喷射，缸内直喷氢内燃机采用高压喷射的方式，通过多个直喷氢气喷嘴单独向各缸内射入氢气，从而解决了氢气占据缸内体积的问题，避免了早燃和回火的风险，可以大幅提升氢内燃机的动力性。随着内燃机的功率提升，对氢气供应和喷射的需求也愈加强烈。相比于进气道喷射，在高转速、大负荷工况，缸内直喷的喷射压力大约是其20倍，氢气流量是其5倍，因此对于氢气喷射系统的流量和一致性要求也越来越高。

但是，直喷氢气喷嘴的流量特性对喷射压力、电子控制条件都比较敏感，不同喷嘴间流量不一致性会导致内燃机运转时各缸差异性较大，从而影响整机工作的稳定性。为保证大流量下喷嘴前端喷射压力稳定，喷嘴前端还需配置一个氢气轨道，由于空间的限制，氢气轨道的体积不能过大，多个喷嘴同时喷射也会相互造成影响。此外，由于氢气分子小，氢气喷嘴装配在内燃机上不可避免的存在一些泄漏问题，其泄漏量也很难估计，停机后的氢气会持续泄漏进入密封的气缸内，带来的安全风险也亟需规避。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种直喷氢内燃机氢气喷射测试装置及方法，用于测试高压氢气喷嘴的流量特性、一致性；能够测试并验证直喷氢内燃机的供氢和喷氢能力，优选出一致性较好的喷嘴组合，计算直喷氢内燃机各缸差异性；还能够测试供氢模块的密封特性并对安全性进行评估计算。

本发明是通过下述技术方案实现的：

一种直喷氢内燃机氢气喷射测试装置，包括：氢气供应模块、氢气喷射模块及控制模块；

所述氢气喷射模块包括：氢气质量流量计、氢气轨道、瞬态压力传感器、稳态压力传感器、氢气喷嘴及喷嘴接头；

所述氢气供应模块通过供气管路与氢气轨道的进气端连通，所述氢气供应模块用于给氢气喷射模块提供氢气；所述氢气轨道的出气端为两个以上，分别通过喷嘴接头与两个以上氢气喷嘴一一对应连通；

所述瞬态压力传感器和稳态压力传感器分别安装在氢气轨道上，所述瞬态压力传感器用于测量氢气轨道内的瞬态压力；所述稳态压力传感器用于测量氢气轨道内的稳态压力；

所述供气管路上安装有氢气质量流量计；所述氢气质量流量计用于测量通过供气管路进入到氢气轨道内氢气流量；

所述控制模块用于调节所述供气管内的压力及控制氢气喷嘴的喷射。

进一步的，所述氢气供应模块包括：高压储氢瓶、过滤器、一级球阀、一级减压阀、二级减压阀、三通阀、单向放空阀及二级球阀；

所述高压储氢瓶的出口端通过供气管路与所述氢气轨道的进气端连接；