CN107013375B - 发动机组件及具有该发动机组件的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机组件和车辆。该发动机组件包括：进气通道和排气通道，进气通道和排气通道分别与燃烧室相连；气体供给装置，气体供给装置具有进气端和供气端，供气端与燃烧室相连；富氧装置，富氧装置与进气端相连；供氧装置，供氧装置设置成用于向排气通道内供给用于助燃的含氧气体；以及点火装置，点火装置设置成用于点燃排气通道内的可燃排气。本发明的发动机组件能够提高燃烧效率、同时降低有效气体的排放。

Description

发动机组件及具有该发动机组件的车辆

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其是涉及一种发动机组件及具有该发动机组件的车辆。

背景技术

传统发动机采用四冲程模式，即吸气、压缩、作功和排气，在吸气冲程时发动机的吸气来自经过过滤和冷却的空气，然而空气中的氧气比例是一定的，燃料与空气燃烧后会产生有害气体如氮化物、碳氢化合物等。简言之，传统发动机燃烧时由于氧气不足而导致发动机燃油性不高，同时增加了有害气体的排放，污染环境。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种发动机组件，该发动机组件能够提高燃烧效率、同时降低有害气体的排放。

本发明还提出了一种车辆，该车辆包括上述的发动机组件。

根据本发明实施例的发动机组件，包括：进气通道和排气通道，所述进气通道和所述排气通道分别与燃烧室相连；气体供给装置，所述气体供给装置具有进气端和供气端，所述供气端与所述燃烧室相连；富氧装置，所述富氧装置与所述进气端相连；供氧装置，所述供氧装置设置成用于向所述排气通道内供给用于助燃的含氧气体；以及点火装置，所述点火装置设置成用于点燃所述排气通道内的可燃排气。

根据本发明实施例的发动机组件能够提高燃烧效率、同时降低有效气体的排放。

另外，根据本发明实施例的发动机组件还可以具有如下附加技术特征：

根据本发明的一些实施例，发动机组件还包括：气体压缩机，所述气体压缩机设置在所述富氧装置与所述气体供给装置的进气端之间。

根据本发明的一些实施例，发动机组件还包括：加热装置，所述加热装置设置成用于对经所述气体压缩机压缩后且输出至所述气体供给装置的压缩气体进行加热。

根据本发明的一些实施例，所述加热装置利用EGR废气所具有的废气能量对所述压缩气体进行加热。

根据本发明的一些实施例，所述加热装置包括：壳体，所述壳体内设置有换热介质；EGR管路，所述EGR管路连接所述进气通道与所述排气通道，所述EGR管路穿设所述壳体；以及压缩气体输送管，所述压缩气体输送管用于连接所述气体供给装置的进气端和所述气体压缩机，所述压缩气体输送管穿设所述壳体，从而通过所述换热介质与所述EGR管路换热。

根据本发明的一些实施例，所述富氧装置与所述供氧装置为同一部件。

根据本发明的一些实施例，发动机组件还包括：气体混合装置，所述气体混合装置分别与所述进气通道和所述富氧装置相连，所述气体混合装置用于将来自所述进气通道的气体与富氧装置的气体进行混合且能够将混合后的混合气体供给至所述气体压缩机和/或排气通道。

根据本发明的一些实施例，发动机组件还包括：第一管路和第二管路，所述第一管路分别与所述气体混合装置和所述气体压缩机相连，所述第二管路分别与所述气体混合装置和所述排气通道相连；所述第一管路上设置有第一通断阀，所述第二管路上设置有第二通断阀；发动机组件还包括：第三管路，所述第三管路与所述进气通道和所述气体混合装置相连；所述第三管路上设置有第三通断阀；所述进气通道的位于所述第三管路与所述燃烧室之间的部分上设置有第四通断阀。

根据本发明的一些实施例，所述气体压缩机为空气压缩机，所述气体供给装置为气体喷射器，所述排气通道内还设置有氧气传感器。

根据本发明另一方面实施例的车辆，包括上述实施例中的发动机组件。

附图说明

图1是根据本发明实施例的发动机的示意图；

图2是加热装置的侧视示意图；

图3是加热装置的主视示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参考附图1-图3详细描述根据本发明实施例的发动机组件100，该发动机组件100适用于纯燃油汽车、混合动力汽车等。

根据本发明实施例的发动机组件100可以包括机体组、气体供给装置2、富氧装置31、供氧装置32和点火装置4。

机体组是发动机各机构、各***的装配基体，机体组一般可以包括气缸体、气缸盖、气缸盖衬垫和油底壳，气缸盖设置在气缸体的顶部，气缸盖衬垫夹设在气缸体的顶面与气缸盖的底面之间用于密封，油底壳设置在气缸体的底部。

气缸盖内一般形成有进气通道11和排气通道12，燃烧室13则由气缸壁、气缸盖的底面以及活塞14顶面限定出，可以理解，进气通道11和排气通道12分别与燃烧室13相连，并且进气通道11的末端设置有进气门且排气通道12的末端设置有排气门，气门用于控制相应通道与燃烧室13的连通与隔断。

参照图1，气体供给装置2具有进气端21和供气端22，供气端22与燃烧室13相连，进气端21与富氧装置31相连，换言之，气体供给装置2的供气端22可将来自进气端21(例如含有来自富氧装置31的气体)的气体供给至燃烧室13内。这里，需要说明的是，富氧装置31中的“富氧”应当理解为是比通常空气中(空气含氧约为21％)含氧浓度高的富氧气体，例如纯氧气(但不限于此)。

由于设置有富氧装置31的缘故，在燃烧室13点火前，例如在进气冲程，富氧装置31可单独向气体供给装置2输出富氧或者富氧装置31与其它气体混合(如进气通道11的空气)后输出给气体供给装置2，这样气体供给装置2进气端21接收的气体为比空气中含氧浓度高的富氧气体，气体供给装置2可将该部分富氧气体通过供气端22输出至燃烧室13，与燃烧室13内的燃料混合后参与燃烧。由此燃烧室13内的油气混合物由于含有较高的氧气浓度，因此燃烧更加充分，利于发动机燃油经济性的提升。

由于通过燃烧室13排出的废气中或多或少的会含有碳氢化合物等污染物，为了降低有害气体的排放，在该实施例中，发动机组件100还具有供氧装置32和点火装置4，利用供氧装置32向排气通道12内供给用于燃烧的含有氧气的气体，通过点火装置4点燃排气通道内的可燃排气，从而在排气初段处理有害气体，力求利用燃烧使有害气体变成无毒的二氧化碳以及水，大大降低发动机的排放。

对于供氧装置32，其供给排气通道12的含氧气体中氧气的最低浓度应满足正常燃烧要求，当然作为可选的实施方式，氧气的浓度在一定范围内相对越高越好。

作为优选的实施方式，如图1所示，富氧装置31与供氧装置32为同一个部件，这样减少了零部件数量，方便布置，降低成本。

综上，根据本发明实施例的发动机组件100，能够提高燃烧室13内的氧气浓度，使燃料燃烧更加充分，提升发动机的燃油经济性，降低发动机有害气体的排放，同时利用燃烧方式处理有害气体，最大限度地减少有害气体的排放，使得根据本发明实施例的发动机组件100具有突出的节能、环保特点。

在一些实施例中，发动机组件100还具有气体压缩机5，气体压缩机5设置在富氧装置31与气体供给装置2的进气端21之间，气体压缩机5用于对进入到气体压缩机5内的气体进行压缩，从而提高进入燃烧室13的气体密度，增加含氧量。可选地，气体压缩机5可以是空气压缩机。

通过压缩后的增压气体可以提高氧气含量，而对压缩后的气体进行加热，使之形成高温高压气体，从而能够进一步提升燃烧效率，改善发动机的动力性、同时降低有害气体的排放。有鉴于此，在一些实施例中，发动机组件100还具有加热装置9，该加热装置9设置成用于对经气体压缩机5压缩后且输出至气体供给装置2的压缩气体进行加热，这样利用气体压缩机5的压缩作用以及利用加热装置9的加热作用，使得燃烧室13最终获得的气体为高温高压气体，这样高温高压气体喷入燃烧室13后与燃油充分混合能够更好地充分燃烧，提升动力性且降低了有害气体排放。

作为一种优选的实施方式，加热装置9利用EGR废气所具有的废气能量对压缩气体进行加热。换言之，该发动机具有EGR***，加热装置9能够利用EGR***的部分热量对压缩气体进行加热，由此无需设置额外的加热装置，利用发动机自身的EGR***可以方便地实现对压缩气体的加热功能，减少了零部件，降低了成本，同时也方便布置，降低对空间布置的需求。

在进一步实施例中，如图1且结合图2-图3所示，加热装置9可以包括壳体91、EGR管路92和压缩气体输送管93，壳体91内设置有换热介质94，该换热介质94可以是微颗粒保温换热介质94。对于换热介质94，本领域技术人员可以基于换热要求、保温要求、空间布置、换热效率等对介质进行灵活选择。

参照1且结合图2和图3所示，EGR管路92连接进气通道11与排气通道12，EGR管路92用于将排气通道12中的一部分废气通过该管路输送至进气通道11，并与进气通道11内的空气一同进入到燃烧室13内。EGR管路92上可以设置有EGR阀921，EGR阀921用于控制EGR管路92的通断。

参照1且结合图2和图3所示，压缩气体输送管93用于连接气体供给装置2的进气端21和气体压缩机5，压缩气体输送管93穿设壳体91并与壳体91内的换热介质94接触。类似地，EGR管路92穿设壳体91并与壳体91内的换热介质94接触，从而压缩气体输送管93内的压缩气体通过换热介质94与EGR管路92内的高温排气间接换热，实现对压缩气体的加热功能。

对于压缩气体输送管93和EGR管路92，结合图2和图3，二者可以采用正交布置方式，且彼此邻近，这样能够提高换热效率，同时节省布置空间。为增加换热面积，压缩气体输送管93和EGR管路92可以构造为蛇形管，这样增加位于壳体91内的管路长度和管路面积，提升与换热介质94接触的表面积，增加换热效率。

在一些实施例中，气体供给装置2为气体喷射器，其喷射端(供气端22)可以位于燃烧室13的内顶部，气体喷射器可以设置在气缸盖上。

下面对供氧装置32结合图1的实施例进行详细描述。

在图1的实施例中，富氧装置31与供氧装置32构造为同一部件，也就是说，在该实施例中，由富氧装置31提供的富氧或者与其它气体(如进气)混合形成的富氧混合气选择性地输出给气体供给装置2或者排气通道12，当然这部分富氧气体(或混合气体)也可以同时输出至气体供给装置2和排气通道12。可选地，富氧装置31(供氧装置32)可以是氧气罐。

参照图1，该实施例中发动机组件100还包括气体混合装置7，气体混合装置7分别与进气通道11和富氧装置31相连，从而气体混合装置7能够将来自进气通道11的气体与富氧装置31的气体进行混合，以得到混合气。由此可以提高混合效率，同时能够降低直接使用富氧装置31内富氧的成本。

气体混合装置7能够将混合后的气体供给至气体压缩机5和/或排气通道12，换言之，气体混合装置7具有选择性地将混合后的气体输送至气体压缩机5或排气通道12或同时输出至气体压缩机5和排气通道12。

例如，气体混合装置7与气体压缩机5之间连接有第一管路81，第一管路81上设置有第一通断阀811，第一通断阀811可以是电磁式通断阀。类似地，气体混合装置7与排气通道12之间连接有第二管路82，第二管路82上设置有第二通断阀821，第二通断阀821可以是电磁式通断阀。

在第二通断阀821处于关断状态而第一通断阀811处于打开状态时，气体混合装置7可以将混合后的混合气体全部输送给气体压缩机5。而在第一通断阀811处于关断状态而第二通断阀821处于打开状态时，气体混合装置7可以将混合后的混合气体全部输送给排气通道12。在第一通断阀811和第二通断阀821全部处于打开状态时，气体混合装置7可以将混合后的一部分混合气输送给气体压缩机5而另一部分混合气则输出至排气通道12。当然，可以理解的是，第一通断阀811和第二通断阀821也可以全部处于关断状态。

如图1所示，第二管路82可以形成为旁通管形式，其可以连接在第一管路81的中部位置，但不限于此。例如第二管路82也可以直接与气体混合装置7相连。

由于第一通断阀811和第二通断阀821可以同时处于打开状态，而燃烧室13对氧气的需求较大，同时由于排气中本身可燃有害气体并不多，因此对氧气的需求远低于燃烧室13。有鉴于此，作为一种优选的实施方式，第一管路81的横截面大于第二管路82的横截面，这样在第一通断阀811和第二通断阀821全部处于打开状态时，第一管路81内混合气体流量多于第二管路82内混合气体的流量，使得更多的氧气进入到燃烧室13内参与燃烧，满足燃烧室13以及排气通道12对氧气的需求，而采用这种不等截面的设计，从机械结构上即可以按需控制气体的流量，无需设置额外的控制结构以及控制策略，由此大大降低了成本，使发动机组件100的整体结构紧凑。

当然，可以理解的是，第一通断阀811和第二通断阀821可以设置为开度可调的电磁式通断阀，这样可以基于发动机不同工况更加精确地对两个管路内的气体流量进行控制。

参照图1所示，进气通道11和气体混合装置7之间设置有第三管路83，第三管路83上设置有第三通断阀831，第三通断阀831可以是电磁式通断阀。通过设置第三通断阀831，可以选择性地将进气通道11内的气体输送至气体混合装置7。

进一步，进气通道11的位于第三管路83和燃烧室13之间的部分上设置有第四通断阀841，第四通断阀841可以是电磁式通断阀。通过设置第四通断阀841，可以使进气通道11内的部分或全部进气通过第三管路83进入到气体混合装置7。

作为优选的实施方式，第三通断阀831和第四通断阀841中的每一个均可以是开度连续可调的电磁式通断阀。由此车辆的控制器可以更好地基于发动机的工况等因素来控制各个阀的开度，从而实现最优的控制方式。

在一些实施例中，排气通道12内还设置有氧气传感器6，通过氧气传感器6检测排气通道12内的氧气含量，从而确定氧气所占百分比，由此通过控制富氧装置31向排气通道12供养时间，例如控制第二通断阀821的通断时间，进而实现对排气通道12内输送氧气量的控制，使未充分燃烧以及有害排放气体二次燃烧，降低有害气体的排放，同时避免造成氧气的过渡浪费。参照图1所示，氧气传感器6位于第二管路82出口端(图1中右端)的上游侧(即靠近燃烧室13的一侧)。

在一些实施例中，点火装置4可以包括火花塞41和电瓶42，火花塞41可以伸入到排气通道12内，且优选位于第二管路82出口端的下游侧(远离燃烧室13的一侧)。

综上，根据本发明实施例的发动机组件100，在发动机启动时可以利用富氧装置31向燃烧室13内补充富氧，在发动机正常运转工作时，富氧装置31同样可以向燃烧室13内补充富氧，从而提高发动机燃烧效率，降低发动机在启动以及正常运转时的排放。同时，通过对排气的二次燃烧，最大程度地降低有害气体的排放，使本发明实施例的发动机组件100更加节能、环保，实现对发动机尾气的闭环控制。

此外，根据本发明另一方面实施例的车辆，包括上述实施例中的发动机组件100。对于车辆的其它构造，例如制动***、转向***等均已为本领域技术人员所熟知，因此这里不再详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (6)

1.一种发动机组件，其特征在于，包括：

进气通道和排气通道，所述进气通道和所述排气通道分别与燃烧室相连；

气体供给装置，所述气体供给装置具有进气端和供气端，所述供气端与所述燃烧室相连；

富氧装置，所述富氧装置与所述进气端相连；

供氧装置，所述供氧装置设置成用于向所述排气通道内供给用于助燃的含氧气体，所述富氧装置与所述供氧装置为同一部件；以及

点火装置，所述点火装置设置成用于点燃所述排气通道内的可燃排气；

气体压缩机，所述气体压缩机设置在所述富氧装置与所述气体供给装置的进气端之间；

气体混合装置，所述气体混合装置分别与所述进气通道和所述富氧装置相连，所述气体混合装置用于将来自所述进气通道的气体与所述富氧装置的气体进行混合且将混合后的混合气体供给至所述气体压缩机和/或排气通道；

第一管路和第二管路，所述第一管路分别与所述气体混合装置和所述气体压缩机相连，所述第二管路分别与所述气体混合装置和所述排气通道相连，第一管路的横截面大于第二管路横截面；

第三管路，所述第三管路分别与所述进气通道和所述气体混合装置相连；

所述第一管路上设置有第一通断阀，所述第二管路上设置有第二通断阀，所述第三管路上设置有第三通断阀；

所述进气通道的位于所述第三管路与所述燃烧室之间的部分上设置有第四通断阀。

2.根据权利要求1所述的发动机组件，其特征在于，还包括：加热装置，所述加热装置设置成用于对经所述气体压缩机压缩后且输出至所述气体供给装置的压缩气体进行加热。

3.根据权利要求2所述的发动机组件，其特征在于，所述加热装置利用EGR废气所具有的废气能量对所述压缩气体进行加热。

4.根据权利要求3所述的发动机组件，其特征在于，所述加热装置包括：

壳体，所述壳体内设置有换热介质；

EGR管路，所述EGR管路连接所述进气通道与所述排气通道，所述EGR管路穿设所述壳体；以及

压缩气体输送管，所述压缩气体输送管用于连接所述气体供给装置的进气端和所述气体压缩机，所述压缩气体输送管穿设所述壳体，从而通过所述换热介质与所述EGR管路换热。

5.根据权利要求1所述的发动机组件，其特征在于，所述气体压缩机为空气压缩机，所述气体供给装置为气体喷射器，所述排气通道内还设置有氧气传感器。

6.一种车辆，其特征在于，包括根据权利要求1-5中任一项所述的发动机组件。