[發(fā)明專利]碳中性燃料發(fā)動機及具有其的車輛

在審

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• 申請日: 2023-02-27
• 公開（公告）號: CN116220972A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李良玉;王占峰;韓令海;宮艷峰;李金成
• 申請（專利權(quán)）人: 中國第一汽車股份有限公司
• 主分類號: F02M31/125
• 分類號: F02M31/125;F02M31/20
• 代理公司: 北京博浩百睿知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11134
• 代理人: 豐佩印

本發(fā)明提供了一種碳中性燃料發(fā)動機及具有其的車輛，碳中性燃料發(fā)動機包括：碳中性燃料箱，碳中性燃料箱內(nèi)部儲存有碳中性燃料，碳中性燃料箱的出口端與燃料噴射器可選擇地連通或封閉；冷卻室，冷卻室的入口端與碳中性燃料箱連通，冷卻室的出口端與燃料噴射器可選擇地連通或封閉，冷卻室的出口端與燃料噴射器連通時，冷卻室可對經(jīng)過冷卻室的碳中性燃料執(zhí)行冷卻作業(yè)；加熱室，加熱室的入口端與碳中性燃料箱連通，加熱室的出口端與燃料噴射器可選擇地連通或封閉，加熱室的出口端與燃料噴射器連通時，加熱室可對經(jīng)過加熱室的碳中性燃料執(zhí)行加熱作業(yè)。本申請有效地解決了碳中性燃料發(fā)動機在低溫環(huán)境下存在冷啟動困難和在高溫環(huán)境下存在氣阻現(xiàn)象的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及碳中性燃料發(fā)動機設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種碳中性燃料發(fā)動機及具有其的車輛。

背景技術(shù)

在“雙碳”目標(biāo)的不斷推動下，汽車行業(yè)和內(nèi)燃機行業(yè)正面臨著巨大變革，圍繞綠色能源為主線的節(jié)能減碳生態(tài)體系也在不斷構(gòu)建中。傳統(tǒng)的汽油、柴油等化石燃料的燃燒將會對環(huán)境產(chǎn)生污染，無法滿足“雙碳”戰(zhàn)略倡導(dǎo)的綠色、環(huán)保、低碳發(fā)展模式。

針對當(dāng)前狀況，目前的主要措施包括采用動力電池、混合動力、氫燃料電池、氫能發(fā)動機等方式來替代傳統(tǒng)發(fā)動機，但動力電池的電力來源主要是通過火力發(fā)電的形式供應(yīng)，而火力發(fā)電使用的煤炭仍然屬于化石燃料，本質(zhì)上并沒有減少碳排放。混合動力車輛雖然提高了發(fā)動機的熱效率，但仍然會造成一定的碳排放。氫能發(fā)動機所需的氫氣通常是通過電解水的方式獲取，電解過程中會有較大的能量損失。氫燃料電池發(fā)電過程中也會用到金屬鉑作為催化劑，金屬鉑作為稀有金屬，具有產(chǎn)量低、價格昂貴的缺陷，使得燃料電池的成本較高。將氫氣作為燃料直接應(yīng)用于發(fā)動機時，由于氫氣燃料通常以氣態(tài)燃料的形式存在，導(dǎo)致相比于汽油和柴油等液態(tài)燃料需要更多的儲氣空間才能實現(xiàn)相同的行駛里程，但這對車輛的整體布置將會產(chǎn)生很大的影響。從安全性的角度而言，氫能是體積能量密度最小的分子，容易泄露且爆炸波及的范圍較大，如果在密閉空間中泄露，將產(chǎn)生極大的安全隱患。碳中性燃料可以同時克服上述缺點，在具有較高安全性的同時實現(xiàn)真正的低碳排放。

由于本身物理性質(zhì)影響，碳中性燃料本身在高溫環(huán)境下會有很強的揮發(fā)性。如果將碳中性燃料作為發(fā)動機燃料，存儲在燃料箱中的碳中性燃料在太陽下長時間暴曬，揮發(fā)的氣態(tài)碳中性燃料很容易產(chǎn)生負(fù)壓，導(dǎo)致燃料箱、排氣閥、進氣閥的堵塞，這種氣阻現(xiàn)象會導(dǎo)致車輛動力不足，嚴(yán)重影響車輛駕駛性；另一方面，碳中性燃料汽化潛熱值大且遠高于汽油，且在相同的溫度下的蒸發(fā)量較低，受溫度的影響較大，因此在環(huán)境溫度較低的情況下碳中性燃料由于蒸發(fā)量不足，可燃混合氣濃度達不到著火點，從而使碳中性燃料發(fā)動機存在冷啟動困難的問題。而在動力性方面，由于碳中性燃料的熱值較低，所以在動力性方面相比于使用傳統(tǒng)燃料的發(fā)動機會有所下降，因此在一些特殊工況如加速超車等急需動力性時會存在動力不足的情況。

針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述問題，目前尚未提出有效的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種碳中性燃料發(fā)動機及具有其的車輛，以解決現(xiàn)有技術(shù)中碳中性燃料發(fā)動機在低溫環(huán)境下存在冷啟動困難和在高溫環(huán)境下存在氣阻現(xiàn)象的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種碳中性燃料發(fā)動機，包括：碳中性燃料箱，碳中性燃料箱內(nèi)部儲存有碳中性燃料，碳中性燃料箱的出口端與燃料噴射器可選擇地連通或封閉；冷卻室，冷卻室的入口端與碳中性燃料箱連通，冷卻室的出口端與燃料噴射器可選擇地連通或封閉，冷卻室的出口端與燃料噴射器連通時，冷卻室可對經(jīng)過冷卻室的碳中性燃料執(zhí)行冷卻作業(yè)；加熱室，加熱室的入口端與碳中性燃料箱連通，加熱室的出口端與燃料噴射器可選擇地連通或封閉，加熱室的出口端與燃料噴射器連通時，加熱室可對經(jīng)過加熱室的碳中性燃料執(zhí)行加熱作業(yè)。

進一步地，冷卻室包括：冷卻殼體，冷卻殼體的外表面設(shè)置有多個翅片；冷卻波壁管，冷卻波壁管位于冷卻殼體內(nèi)，冷卻波壁管的兩端分別與碳中性燃料箱的出口端、燃料噴射器連通；冷卻風(fēng)扇，冷卻風(fēng)扇位于冷卻殼體內(nèi)，冷卻風(fēng)扇與冷卻波壁管靠近地設(shè)置，冷卻風(fēng)扇可對冷卻波壁管內(nèi)部的碳中性燃料執(zhí)行冷卻作業(yè)。