发动机组件以及具有其的车辆的制作方法

本发明涉及车辆技术领域，特别涉及发动机组件以及具有该发动机组件的车辆。

背景技术：

相关技术中，汽油机上应用低压冷却EGR技术，可以提高汽油机的燃油经济性；但是其受限于EGR的容忍度，大量的EGR会引起汽油机燃烧不稳定，降低燃油经济性。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种发动机组件，以解决大量的EGR气体会引起发动机燃烧不稳定的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种发动机组件，包括：发动机，所述发动机具有排气通路和进气通路，所述进气通路具有进气总管和进气歧管，所述排气通路具有排气总管和排气歧管；EGR回路，所述EGR回路分别与所述排气通路和所述进气通路相连，所述EGR回路上设置有EGR冷却器和EGR阀；以及氢气供给系统，所述氢气供给系统包括：氢气供给装置、氢气导轨和喷嘴，所述氢气供给装置与所述氢气导轨相连用于向所述氢气导轨输出氢气，所述喷嘴与所述氢气导轨相连且用于向所述进气歧管内喷射氢气。

进一步地，所述氢气供给装置包括：用于电解水的电解装置。

进一步地，所述电解装置包括：电解室；电源，所述电源具有正电极和负电极，所述正电极和所述负电极设置在所述电解室内；以及氢氧分离装置，所述氢氧分离装置设置在所述电解室内且用于将电解产生的氢气和氧气彼此分离。

进一步地，所述氢氧分离装置包括隔板，所述隔板设置在所述电解室内且将所述电解室隔离成正极室和负极室，所述正电极位于所述正极室内且所述负电极位于所述负极室内，所述负极室与所述氢气导轨相连。

进一步地，所述负极室与所述氢气导轨之间设置有高压泵。

进一步地，所述正极室与所述进气总管相连。

进一步地，所述隔板与所述电解室成一体结构以使所述电解室内形成彼此隔开的正极室 和负极室。

进一步地，所述发动机组件还包括：涡轮增压器，所述涡轮增压器包括涡轮机和压气机，所述涡轮机设在所述排气总管上且所述压气机设置在所述进气总管上，所述正极室与位于所述压气机上游侧的所述进气总管相连。

进一步地，所述氢气导轨沿所述发动机的纵向安装在所述进气歧管上，并且所述喷嘴为多个且与所述进气歧管分别对应。

相对于现有技术，本发明所述的发动机组件具有以下优势：

根据本发明实施例的发动机组件，通过EGR回路向发动机供入EGR气体，可以降低燃烧室的燃烧温度，以降低发动机的燃油消耗和排放；通过设置氢气供给装置向发动机供入氢气，可以使得具有EGR气体的混合气燃烧稳定，提高发动机的热效率，改善发动机的燃油经济性。

本发明再一个目的在于提出一种车辆。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种车辆，包括上述所述的发动机组件。

相对于现有技术，本发明所述的发动机具有以下优势：

根据本发明实施例的车辆，可以改善燃油经济性，从而可以实现节能减排。

附图说明

构成本发明的一部分的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：

图1为本发明实施例所述的发动机组件的氢气供给系统的结构示意图；

图2为本发明实施例所述的发动机组件的结构示意图；

图3为氢气对点火提前角和燃烧持续期的影响的趋势图；

图4为氢气对发动机EGR气体容忍度的影响趋势；

图5为发动机在无氢气参与情况下的燃油消耗的万有图；

图6是发动机在有氢气参与情况下的燃油消耗的万有图。

附图标记说明：

发动机组件100；

发动机10；

排气通路20；排气总管21；排气歧管22；

进气通路30；进气总管31；进气歧管32；

EGR回路40；EGR冷却器41；EGR阀42；

氢气供给系统50；氢气供给装置51；氢气导轨52；喷嘴53；

电解装置60；电解室61；电源62；正电极63；负电极64；

氢氧分离装置65；正极室66；负极室67；高压泵68；氧气接口69；

压气机72；空气滤清器80；中冷器90；节气门91；催化器92。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图详细描述根据本发明实施例的发动机组件100。根据本发明实施例的发动机组件100可以应用在车辆上。

根据本发明实施例的发动机组件100可以包括：发动机10、EGR(废气再循环)回路40和氢气供给系统50。如图2所示，发动机10具有排气通路20和进气通路30，进气通路30具有进气总管31和进气歧管32，排气通路20具有排气总管21和排气歧管22。

如图2所示，EGR回路40分别与排气通路20和进气通路30相连，EGR回路40上设置有EGR冷却器41和EGR阀42。可以理解的是，排气总管21上可以设有催化器92，通过排气歧管22排出的废气先经过催化剂92的催化再排放。在排放过程中，一部分废气直接排放到大气中，另一部分废气可以通过EGR回路40重新进入发动机10，由于EGR气体由CO₂、水蒸气、N₂及其它未燃产物构成，因三原子分子比空气有较高的热容量，所以EGR气体具有较高的比热容，将EGR气体供入燃烧室内可以降低发动机10的燃烧室内的燃烧温度，进而还可以降低发动机10的排放。在此过程中，EGR冷却器41可以起到冷却EGR气体的作用，使得EGR气体具有较好的降温功能。EGR阀42用于控制EGR气体的流量，也就是说EGR阀42控制进入发动机10的燃烧室的EGR气体的流量。可选地，如图2所示，EGR气体与新鲜空气在进气总管31内混合形成混合气。

如图1所示，氢气供给系统50包括：氢气供给装置51、氢气导轨52和喷嘴53，氢气供给装置51与氢气导轨52相连用于向氢气导轨52输出氢气，喷嘴53与氢气导轨52相连，而且喷嘴53用于向进气歧管32内喷射氢气。可以理解的是，大量的EGR气体会导致燃烧不稳定，但是在混合气加入氢气，可以拓宽混合气的着火极限，加速火焰传播，提高燃烧效率，增强燃烧的稳定性。

氢气供给系统50提供的氢气在进气歧管32处与混合气混合，混合均匀的混合气在燃烧室内可以稳定燃烧，而且混合气内的EGR气体可以降低燃烧室的燃烧温度，降低发动机10 的排放，而且氢气可以使得混合气稳定燃烧，从而可以提高发动机组件100的热效率，降低发动机组件100的燃油消耗和排放。

具体地，氢气导轨52沿发动机10的纵向安装在进气歧管32上，并且喷嘴53为多个且与进气歧管32分别对应。如图2所示，多个喷嘴53与多个进气歧管32一一对应，按照发动机10的工作过程，多个喷嘴53准确地向各燃烧室排放氢气。

可以理解的是，氢气在燃烧室内参与反应的量最大只占进气总量的1％，如图3所示，当氢气在进气总量由0逐渐增大到1％时，发动机10的点火提前角和燃烧持续期都逐渐降低，这说明氢气参与燃烧后，氢气可以拓宽混合气的着火极限，加速火焰传播，提高燃烧速率，增强燃烧稳定。而且如图4所示，同一工况下，随着氢气在进气总量的比例逐渐增加，由0逐渐增大到1％时，发动机10保持稳定燃烧，可以接受的EGR气体在逐渐增大。

结合图5和图6所示，发动机10在应用EGR回路40后，中等转速中等负荷工况下，EGR回路40可以使发动机10的最优的燃烧相位进行燃烧，降低燃油消耗；低负荷工况，EGR回路40通过降低泵气损失，提升发动机10的燃油消耗；高速高负荷工况通过降低排温，减少用于降低排温多余的燃油消耗。低速高负荷工况，抑制爆震，优化点火相位，提高燃油消耗。H₂参与燃烧后，使发动机10的EGR气体容忍度提高，使低压EGR气体的作用大幅提升。由图6可知，发动机10最小油耗范围的等值线在扩大，其他相对应的等值线也在扩大，因此发动机10的整体燃油消耗得到改善。

根据本发明实施例的发动机组件100，通过EGR回路40向发动机10供入EGR气体，可以降低燃烧室的燃烧温度，以降低发动机10的燃油消耗和排放，通过设置氢气供给装置51向发动机10供入氢气，可以使得具有EGR气体的混合气燃烧稳定，提高发动机10的热效率，改善发动机10的燃油经济性。

在本发明的一些示例中，如图1所示，氢气供给装置51包括：用于电解水的电解装置60。电解装置60包括：电解室61、电源62和氢氧分离装置65，电源62具有正电极63和负电极64，正电极63和负电极64设置在电解室61内，氢氧分离装置65设置在电解室61内，而且氢氧分离装置65用于将电解产生的氢气和氧气彼此分离。也就是说氢气由电解装置60电解水得到，如图1所示，电源62的正电极63和负电极64分别放置在电解室61内，正电极63处得到电解水生成的氧气，负电极64处得到电解水生成的氢气，氢氧分离装置65将氧气和氢气分离开，可选地，负极室67与氢气导轨52之间可以设置有高压泵68。高压泵68可以将电解室61内生成的氢气泵入氢气导轨52内。

可以理解的是，氢气在燃烧室内参与反应的量最大只占进气总量的1％，这样发动机10和电瓶完全可以满足电解水反应的电能，进而可以充分利用发动机10的能量，提高发动机10的能量利用率。

可选地，如图1所示，氢氧分离装置65包括隔板，隔板设置在电解室61内，而且隔板将电解室61隔离成正极室66和负极室67，正电极63位于正极室66内，而且负电极64位于负极室67内，负极室67与氢气导轨52相连。也就是说电解水生成的氧气可以存储在正极室66内，电解水生成的氢气可以存储在负极室67内，隔板的设置可以避免氢气和氧气混合。

进一步地，如图2所示，正极室66与进气总管31相连，进气总管31上形成有氧气接口69，正极室66内的氧气可以通过氧气接口69进入到进气总管31内，进而可以进入发动机10内，从而可以提高发动机10的燃油效率。发动机组件100还可以包括：涡轮增压器，涡轮增压器包括涡轮机71和压气机72，涡轮机71设在排气总管21上，而且压气机72设置在进气总管31上，正极室66与位于压气机72上游侧的进气总管31相连。结合图1和图2所示，发动机组件100还可以包括空气滤清器80，经过空气滤清器80的新鲜空气进入进气总管31，在压气机72之前新鲜空气、EGR气体和氧气汇合，再经过压气机72的充分混合。进一步地，如图2所示，进气总管31上还设有中冷器90和节气门91，中冷器90可以起到冷却混合气的作用，节气门91可以控制进入气缸的进气量，最终混合气进入燃烧室参与燃烧。

根据本发明另一方面实施例的车辆，包括上述实施例的发动机组件100。具有上述实施例的发动机组件100的车辆可以改善燃油经济性，从而可以实现节能减排。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。