CN116220972A - 碳中性燃料发动机及具有其的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种碳中性燃料发动机及具有其的车辆，碳中性燃料发动机包括：碳中性燃料箱，碳中性燃料箱内部储存有碳中性燃料，碳中性燃料箱的出口端与燃料喷射器可选择地连通或封闭；冷却室，冷却室的入口端与碳中性燃料箱连通，冷却室的出口端与燃料喷射器可选择地连通或封闭，冷却室的出口端与燃料喷射器连通时，冷却室可对经过冷却室的碳中性燃料执行冷却作业；加热室，加热室的入口端与碳中性燃料箱连通，加热室的出口端与燃料喷射器可选择地连通或封闭，加热室的出口端与燃料喷射器连通时，加热室可对经过加热室的碳中性燃料执行加热作业。本申请有效地解决了碳中性燃料发动机在低温环境下存在冷启动困难和在高温环境下存在气阻现象的问题。

Description

碳中性燃料发动机及具有其的车辆

技术领域

本发明涉及碳中性燃料发动机设计技术领域，具体而言，涉及一种碳中性燃料发动机及具有其的车辆。

背景技术

在“双碳”目标的不断推动下，汽车行业和内燃机行业正面临着巨大变革，围绕绿色能源为主线的节能减碳生态体系也在不断构建中。传统的汽油、柴油等化石燃料的燃烧将会对环境产生污染，无法满足“双碳”战略倡导的绿色、环保、低碳发展模式。

针对当前状况，目前的主要措施包括采用动力电池、混合动力、氢燃料电池、氢能发动机等方式来替代传统发动机，但动力电池的电力来源主要是通过火力发电的形式供应，而火力发电使用的煤炭仍然属于化石燃料，本质上并没有减少碳排放。混合动力车辆虽然提高了发动机的热效率，但仍然会造成一定的碳排放。氢能发动机所需的氢气通常是通过电解水的方式获取，电解过程中会有较大的能量损失。氢燃料电池发电过程中也会用到金属铂作为催化剂，金属铂作为稀有金属，具有产量低、价格昂贵的缺陷，使得燃料电池的成本较高。将氢气作为燃料直接应用于发动机时，由于氢气燃料通常以气态燃料的形式存在，导致相比于汽油和柴油等液态燃料需要更多的储气空间才能实现相同的行驶里程，但这对车辆的整体布置将会产生很大的影响。从安全性的角度而言，氢能是体积能量密度最小的分子，容易泄露且爆炸波及的范围较大，如果在密闭空间中泄露，将产生极大的安全隐患。碳中性燃料可以同时克服上述缺点，在具有较高安全性的同时实现真正的低碳排放。

由于本身物理性质影响，碳中性燃料本身在高温环境下会有很强的挥发性。如果将碳中性燃料作为发动机燃料，存储在燃料箱中的碳中性燃料在太阳下长时间暴晒，挥发的气态碳中性燃料很容易产生负压，导致燃料箱、排气阀、进气阀的堵塞，这种气阻现象会导致车辆动力不足，严重影响车辆驾驶性；另一方面，碳中性燃料汽化潜热值大且远高于汽油，且在相同的温度下的蒸发量较低，受温度的影响较大，因此在环境温度较低的情况下碳中性燃料由于蒸发量不足，可燃混合气浓度达不到着火点，从而使碳中性燃料发动机存在冷启动困难的问题。而在动力性方面，由于碳中性燃料的热值较低，所以在动力性方面相比于使用传统燃料的发动机会有所下降，因此在一些特殊工况如加速超车等急需动力性时会存在动力不足的情况。

针对现有技术中的上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种碳中性燃料发动机及具有其的车辆，以解决现有技术中碳中性燃料发动机在低温环境下存在冷启动困难和在高温环境下存在气阻现象的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种碳中性燃料发动机，包括：碳中性燃料箱，碳中性燃料箱内部储存有碳中性燃料，碳中性燃料箱的出口端与燃料喷射器可选择地连通或封闭；冷却室，冷却室的入口端与碳中性燃料箱连通，冷却室的出口端与燃料喷射器可选择地连通或封闭，冷却室的出口端与燃料喷射器连通时，冷却室可对经过冷却室的碳中性燃料执行冷却作业；加热室，加热室的入口端与碳中性燃料箱连通，加热室的出口端与燃料喷射器可选择地连通或封闭，加热室的出口端与燃料喷射器连通时，加热室可对经过加热室的碳中性燃料执行加热作业。

进一步地，冷却室包括：冷却壳体，冷却壳体的外表面设置有多个翅片；冷却波壁管，冷却波壁管位于冷却壳体内，冷却波壁管的两端分别与碳中性燃料箱的出口端、燃料喷射器连通；冷却风扇，冷却风扇位于冷却壳体内，冷却风扇与冷却波壁管靠近地设置，冷却风扇可对冷却波壁管内部的碳中性燃料执行冷却作业。

进一步地，加热室包括：加热壳体；加热波壁管，加热波壁管位于加热壳体内，加热波壁管的两端分别与碳中性燃料箱的出口端、燃料喷射器连通，加热波壁管内部设置有电加热丝，电加热丝可对加热波壁管内部的碳中性燃料执行加热作业。

进一步地，碳中性燃料发动机还包括：油箱，油箱的出口端与燃料喷射器连通，油箱的出口端与燃料喷射器之间设置有第一阀门。

进一步地，冷却室的出口端至燃料喷射器之间的管路上依次设置有冷却水泵和第二阀门，冷却室通过第二阀门与燃料喷射器可选择地连通或封闭。

进一步地，加热室的出口端至燃料喷射器之间的管路上依次设置有加热水泵和第三阀门，加热室通过第三阀门与燃料喷射器可选择地连通或封闭。

进一步地，碳中性燃料箱的出口端与燃料喷射器之间的管路上设置有第四阀门，碳中性燃料箱的出口端通过第四阀门与燃料喷射器可选择地连通或封闭。

进一步地，碳中性燃料发动机还包括：温度传感器，温度传感器设置于碳中性燃料箱；控制器，控制器与温度传感器、第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、冷却水泵和加热水泵电性连接。

进一步地，冷却壳体采用散热材料制成，和/或，加热壳体采用保温材料制成。

根据本发明的另一方面，提供了一种车辆，包括碳中性燃料发动机，碳中性燃料发动机为上述的碳中性燃料发动机。

应用本发明的技术方案，通过冷却室对经过冷却室的碳中性燃料执行冷却作业或者通过加热室可对经过加热室的碳中性燃料执行加热作业，使得碳中性燃料发动机对碳中性燃料进行有效的热管理温度控制，碳中性燃料将始终处于最佳燃烧温度区间，进而避免在环境温度较高时出现气阻现象影响动力学性能或在温度较低的情况下出现冷启动困难等问题，使碳中性燃料发动机始终处于最佳工作状态。采用本申请的技术方案，有效地解决了现有技术中碳中性燃料发动机在低温环境下存在冷启动困难和在高温环境下存在气阻现象的问题。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书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示出了根据本发明的碳中性燃料发动机的实施例的结构示意图；

图2示出了根据本发明的碳中性燃料发动机的第一实施例的控制流程示意图；

图3示出了根据本发明的碳中性燃料发动机的第二实施例的控制流程示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

1、碳中性燃料箱；2、冷却室；3、加热室；4、油箱；5、冷却波壁管；6、冷却风扇；7、翅片；8、电加热丝；9、第二阀门；10、第三阀门；11、第四阀门；12、第一阀门；13、冷却水泵；14、加热水泵；15、燃料喷射器；16、气门；17、活塞；18、火花塞；19、温度传感器；20、加热波壁管。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

现在，将参照附图更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，有可能扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。

专利公开号为CN106481462A的现有技术中公开了一种甲醇发动机冷启动系统。该方案通过在甲醇发动机冷启动阶段同时喷射甲醇和汽油燃料，既可以解决甲醇发动机冷启动困难的问题，也可以解决在冷启动阶段采用汽油燃料进行启动时的发动机爆震和早燃问题。这种设计在冷启动阶段使用汽油辅助燃烧，但在低温环境下，由于燃烧室壁面温度较低，汽油在某些区域会发生火焰淬熄或燃烧不充分的情况，这将极大的增加污染物的排放。采用本申请的技术方案，即便在冷启动阶段也可以使用碳中性燃料完成冷启动，不会出现因汽油燃烧不充分出现污染物增加的情况。

专利公开号为CN103615345A的现有技术中公开了一种灵活燃料汽车的冷却系统。该方案通过使用带有预热功能的喷油器，在发动机喷油器中加热乙醇燃油来解决冷启动问题，但这种方式无法使乙醇燃油从一个较低的温度瞬间加热到最佳燃烧温度，加热效率相对较低，对发动机的冷启动帮助有限。采用本申请的技术方案，可以使碳中性燃料始终处于最佳工作温度区间，不需要从一个较低的环境温度瞬间加热到一个较高的温度，进而对发动机冷启动有很大的帮助。

专利公开号为CN111197532A的现有技术中公开了一种氢气/甲醇复合燃料发动机。该方案利用甲醇可以重整的优势，通过甲醇制备氢气，在冷启动时使用氢气作为燃料，冷启动完成后采用氢气和甲醇混合燃烧的模式来提高燃料的热值，但采用甲醇制氢的过程较为复杂且存在一定的安全隐患，另外由于氢气以气体的形式存在，车上需要配备较大的储氢罐，对整车的空间布置有较大的影响。采用本申请的技术方案，结构简单，且不论碳中性燃料还是汽油、柴油等，都是以液体的形态存在，不会占用过多的空间。

上述技术方案在解决的对应问题的同时效果不佳或产生新的问题，因此难以实际应用于碳中性燃料发动机。对于如何在同时解决碳中性燃料发动机的低温冷启动和高温气阻现象的同时，保证动力系统的安全性，成为了业内亟需解决的技术方案。

结合图1所示，根据本申请的具体实施例，提供了一种碳中性燃料发动机。

碳中性燃料发动机包括：碳中性燃料箱1、冷却室2、加热室3。碳中性燃料箱1内部储存有碳中性燃料。碳中性燃料箱1的出口端与燃料喷射器15可选择地连通或封闭。冷却室2的入口端与碳中性燃料箱1连通。冷却室2的出口端与燃料喷射器15可选择地连通或封闭。冷却室2的出口端与燃料喷射器15连通时，冷却室2可对经过冷却室2的碳中性燃料执行冷却作业。加热室3的入口端与碳中性燃料箱1连通。加热室3的出口端与燃料喷射器15可选择地连通或封闭。加热室3的出口端与燃料喷射器15连通时，加热室3可对经过加热室3的碳中性燃料执行加热作业。

应用本实施例的技术方案，通过冷却室2对经过冷却室2的碳中性燃料执行冷却作业或者通过加热室3可对经过加热室3的碳中性燃料执行加热作业，使得碳中性燃料发动机对碳中性燃料进行有效的热管理温度控制，碳中性燃料将始终处于最佳燃烧温度区间，进而避免在环境温度较高时出现气阻现象影响动力学性能或在温度较低的情况下出现冷启动困难等问题，使碳中性燃料发动机始终处于最佳工作状态。采用本申请的技术方案，有效地解决了现有技术中碳中性燃料发动机在低温环境下存在冷启动困难和在高温环境下存在气阻现象的问题。

采用碳中性燃料作为发动机燃料，在符合“双碳”战略要求的同时可以保证动力系统的安全性。碳中性燃料以液态燃料的形式存在，便于存储、运输，且具有更高的理论能量密度。碳中性燃料仅使用阳光和空气就可以直接生产，且燃烧时释放的二氧化碳与此前生产碳中性燃料时使用的一样多，甚至可优化至负碳排放，因此将碳中性燃料作为发动机燃料可以从根本上解决发动机碳排放和污染物排放问题。而针对碳中性燃料在高温环境下易挥发，导致进排气阀堵塞产生气阻影响动力性，以及在低温环境下不易雾化导致冷启动困难等问题，本申请的技术方案通过热管理控制系控制碳中性燃料始终处于最佳工作温度区间，可确保碳中性燃料的高效燃烧，进而使发动机始终可以高效工作。

进一步地，冷却室2包括：冷却壳体、冷却波壁管5、冷却风扇6。冷却壳体的外表面设置有多个翅片7。冷却波壁管5位于冷却壳体内，冷却波壁管5的两端分别与碳中性燃料箱1的出口端、燃料喷射器15连通；冷却风扇6位于冷却壳体内，冷却风扇6与冷却波壁管5靠近地设置，冷却风扇6可对冷却波壁管5内部的碳中性燃料执行冷却作业。这样设置可显著提高冷却室2的冷却效果，利用冷却波壁管5的特殊结构可以增强流场扰动，提高冷却效率。

进一步地，加热室3包括：加热壳体、加热波壁管20，加热波壁管20位于加热壳体内，加热波壁管20的两端分别与碳中性燃料箱1的出口端、燃料喷射器15连通，加热波壁管20内部设置有电加热丝8，电加热丝8可对加热波壁管20内部的碳中性燃料执行加热作业。加热波壁管20可加快加热室内的热量传递，有效提高加热室3的加热效果。

在一个可选的实施例中，碳中性燃料存储在碳中性燃料箱1中，碳中性燃料箱1采用保温材料制作，尽可能使碳中性燃料箱1内的碳中性燃料始终维持在最佳工作温度范围。碳中性燃料箱1与温度调节装置相连，温度调节装置分为冷却室2和加热室3两个部分，控制器会根据碳中性燃料的实际温度选择对应的温度调节方式，冷却室2部分配有冷却风扇6用于对高温碳中性燃料冷却降温。冷却室2整体采用易于散热的材料制作，外壁面装有翅片7，通过增加换热面积提高换热能力，内部流道采用波壁管的结构设计，波壁管凭借着其特殊的结构可以增强流场扰动，提高冷却效率。加热室3内部流道同样采用波壁管结构设计，流道内部配有电加热丝8用于对低温碳中性燃料加热，波壁管凭借着其特殊的结构可以加快热量传递，使碳中性燃料箱1内的碳中性燃料快速恢复到正常温度范围，加热室3整体采用保温材料制作，进而保证电加热丝产生的热量可以被低温碳中性燃料充分利用。图1中还示出了气门16。

如图2示出了碳中性燃料发动机的其中一实施例的控制流程示意图。当外界环境温度较高时，碳中性燃料箱1可能会由于长时间在高温下暴晒，导致内部的碳中性燃料温度高于设定的温度范围，此时碳中性燃料箱1内的碳中性燃料温度传感器19会检测到高温信号并将高温信号传递给冷却室2对应的控制器，控制器通过控制冷却室阀门(即第二阀门9)、冷却水泵13、冷却风扇6开启，使冷却室2与碳中性燃料箱1通过管路连接形成一个碳中性燃料冷却循环回路，冷却风扇对高温碳中性燃料进行降温处理，使碳中性燃料快速恢复到正常工作温度区间。

当外界环境温度较低时，碳中性燃料箱1内的碳中性燃料长时间在低温下冷冻，导致温度低于设定的温度范围，此时碳中性燃料箱1内的温度传感器19会检测到低温信号并将低温信号传递给加热室3对应的控制器，控制器通过控制加热室阀门(即第三阀门10)、加热水泵14、电加热丝8加热功能开启，使加热室3与碳中性燃料箱1通过管路连接形成一个碳中性燃料加热循环回路，电加热丝对低温碳中性燃料进行加热处理，使碳中性燃料快速恢复到正常工作温度区间。

进一步地，碳中性燃料发动机还包括：油箱4。油箱4的出口端与燃料喷射器15连通，油箱4的出口端与燃料喷射器15之间设置有第一阀门12。油箱4与燃料喷射器15之间通过第一阀门12可选择地连通或封闭。在一些加速超车、爬坡等需要瞬间提升动力的特殊工况下，碳中性燃料由于热值相对较低，瞬时提速能力相对较弱，与汽油相比产生相同的动力需要消耗更多的碳中性燃料。通过油箱4给燃料喷射器15供给汽油，利用汽油短时间替代碳中性燃料在一些需要瞬时提升动力的特殊工况下获取动力提升，由于只是在特殊情况下使用汽油提供动力且持续时间短，其碳排放量微乎其微，满足了动力性的同时也提升了经济性，并给客户带来了更佳丰富的驾驶体验。

如图3示出了碳中性燃料发动机的另一实施例的控制流程示意图。当车辆在加速超车、爬坡等特殊工况下，控制器会根据油门踏板的开度信号判断是否需要切换燃料为汽油或采用碳中性燃料与汽油分别在不同气缸喷射的工作模式。当油门踏板开度超过设定的限值，控制器会根据不同开度选择不同的工作模式。如对于四缸发动机而言，当油门踏板开度超过80％，采用1缸、2缸、3缸喷射碳中性燃料，4缸喷射汽油的工作模式；当油门踏板开度超过85％，采用1缸、2缸喷射碳中性燃料，3缸、4缸喷射汽油的工作模式；当油门踏板开度超过90％，采用1缸、2缸、3缸喷射汽油，4缸喷射碳中性燃料的工作模式；当油门踏板开度超过95％，则发动机全部使用汽油。本发明在保证动力性的基础上更好的保证了经济性，且产生的碳排放也是微乎其微。

当车辆在加速超车、爬坡等特殊工况下，发动机电子控制单元ECU会根据油门踏板的开度信号判断是否需要切换燃料为汽油或采用碳中性燃料与汽油分别在不同气缸喷射的工作模式。

具体的工作模式设置与发动机气缸数、排列形式等有关。以直列四缸发动机为例，当电子控制单元ECU检测到油门踏板开度小于80％，四个气缸的第一阀门12均关闭，发动机只使用碳中性燃料；当电子控制单元ECU检测到油门踏板开度大于80％且小于85％，采用3个气缸喷射碳中性燃料，1个气缸喷射汽油的工作模式，此时4个气缸中的3个气缸第四阀门11打开，第一阀门12关闭，1个气缸第四阀门11关闭，第一阀门12打开，燃料喷射器15将碳中性燃料或汽油喷射到燃烧室中，火花塞18点火完成做功过程，如果使用柴油替换汽油，则可以取消火花塞18，采用活塞17压燃的方式完成做工过程。当电子控制单元ECU检测到油门踏板开度大于等于85％且小于90％，采用2个气缸喷射碳中性燃料，2个气缸喷射汽油的工作模式；当电子控制单元ECU检测到油门踏板开度大于等于90％且小于95％，采用1个气缸喷射碳中性燃料，3个气缸喷射汽油的工作模式；当电子控制单元ECU检测到油门踏板开度大于等于95％，4个气缸均喷射汽油，此时4个气缸对应的第四阀门11均关闭，第一阀门12均打开。而对于不同气缸、不同排列方式的发动机，可根据实际情况合理分配不同工况下分别喷射碳中性燃料和汽油的气缸比例和个数。

冷却室2的出口端至燃料喷射器15之间的管路上依次设置有冷却水泵13和第二阀门9，冷却室2通过第二阀门9与燃料喷射器15可选择地连通或封闭。

具体地，加热室3的出口端至燃料喷射器15之间的管路上依次设置有加热水泵14和第三阀门10，加热室3通过第三阀门10与燃料喷射器15可选择地连通或封闭。

进一步地，碳中性燃料箱1的出口端与燃料喷射器15之间的管路上设置有第四阀门11，碳中性燃料箱1的出口端通过第四阀门11与燃料喷射器15可选择地连通或封闭。

进一步地，碳中性燃料发动机还包括：温度传感器19、控制器。温度传感器19设置于碳中性燃料箱1。控制器与温度传感器19、第一阀门12、第二阀门9、第三阀门10、第四阀门11、冷却水泵13和加热水泵14电性连接。

碳中性燃料箱1采用保温材料制作，尽可能使燃料箱内的碳中性燃料始终处于最佳工作温度范围。当碳中性燃料温度传感器19检测到燃料箱内的碳中性燃料温度高于设定的最佳工作温度区间范围，发动机电子控制单元ECU控制第二阀门9打开，并控制冷却水泵13、冷却风扇6开始工作，冷却水泵13抽取燃料箱中的高温碳中性燃料到冷却室2中，冷却室采用易于散热的材料制成，外壁上布置有翅片7，翅片可通过增加散热面积的方式加快散热。冷却室内部流道采用波壁管的结构设计，波壁管凭借着其特殊的结构可以增强流场扰动，提高冷却效率。当碳中性燃料温度传感器检测到燃料箱中的碳中性燃料温度已经恢复到最佳工作温度范围内，发动机电子控制单元ECU控制冷却风扇6和冷却水泵13停止工作，并控制第二阀门9关闭，完成碳中性燃料的降温过程。

当碳中性燃料温度传感器19检测到燃料箱内的碳中性燃料温度低于设定的最佳工作温度区间范围，发动机电子控制单元ECU控制第三阀门10打开，并控制加热水泵14、电加热丝8开始工作，加热水泵14抽取燃料箱中的低温碳中性燃料到加热室3中，加热室采用保温材料制成，保证电加热丝8产生的热量可以被低温碳中性燃料充分利用。加热室内部流道同样采用波壁管结构设计，用于加快热量传递。当碳中性燃料温度传感器检测到燃料箱中的碳中性燃料温度已经恢复到最佳工作温度范围内，发动机电子控制单元ECU控制电加热丝8和加热水泵14停止工作，并控制第三阀门10关闭，完成碳中性燃料升温过程。

进一步地，冷却壳体采用散热材料制成，和/或，加热壳体采用保温材料制成。加热壳体采用保温材料制成，保证电加热丝产生的热量可以被低温碳中性燃料充分利用，不易散失到室外，加热室内部流道同样采用波壁管结构设计，用于加快加热室内的热量传递。冷却壳体采用易于散热的材料制成，外壁上布置有翅片，翅片可通过增加散热面积的方式加快散热。冷却室内部流道采用波壁管的结构设计，波壁管凭借着其特殊的结构可以增强流场扰动，提高冷却效率。

根据本发明的另一具体实施例，提供了一种车辆，包括碳中性燃料发动机，碳中性燃料发动机为上述实施例中的碳中性燃料发动机。

从以上的描述中，可以看出，本发明上述的实施例实现了如下技术效果：在车辆处于高温环境下暴晒时，当碳中性燃料箱1内的碳中性燃料温度超过设定的温度值范围，控制器将控制开启冷却风扇对碳中性燃料进行降温，避免碳中性燃料在高温下蒸发气化产生气阻影响车辆动力性；在车辆处于低温环境下冷启动时，当碳中性燃料箱1内的碳中性燃料温度低于设定的温度值范围，控制器将控制开启电加热丝对碳中性燃料进行加热，避免碳中性燃料在低温下蒸发量不足导致车辆冷启动失败。

采用本申请的技术方案，针对在加速超车、爬坡等特殊工况下，碳中性燃料瞬时提速能力相对较差且与汽油、柴油相比产生相同动力需要消耗更多碳中性燃料导致经济性较差的问题，本发明在加速超车、爬坡等特殊工况下，短时间内采用汽油、柴油或碳中性燃料与汽油、柴油共同工作的模式来短暂的提升动力性，由于只是在一些特殊工况下使用汽油或柴油，且使用时间短暂，碳排放量微乎其微，进而在满足极低碳排放的基础上带来更好的经济性。通过对不同燃料供给的比例和时刻的控制，可在充分发挥碳中性燃料低排放的优势的基础上克服使用碳中性燃料带来的动力性减弱的潜在问题，从而使发动机真正实现了兼顾碳排放与经济性，在产业运用上具有较大的价值。

采用本申请的技术方案，碳中性燃料发动机在外界环境温度较高时，燃料箱可能会由于长时间在高温下暴晒，导致内部的碳中性燃料温度高于设定的最佳工作温度范围，此时燃料箱内的水温传感器会检测到高温信号并将高温信号传递给发动机电子控制单元ECU，ECU控制冷却室阀门、水泵、冷却风扇开启，使冷却室与燃料箱通过管路连接形成一个碳中性燃料冷却循环回路，冷却风扇对高温碳中性燃料进行降温处理，使碳中性燃料快速恢复到正常工作温度区间。当碳中性燃料恢复到最佳工作温度范围，ECU控制冷却室阀门关闭，水泵、冷却风扇停止工作，结束碳中性燃料冷却循环。

采用本申请的技术方案，碳中性燃料发动机在外界环境温度较低时，燃料箱内的碳中性燃料长时间在低温下冷冻，导致温度低于设定的最佳工作温度范围，此时燃料箱内的水温传感器会检测到低温信号并将低温信号传递给发动机电子控制单元ECU，ECU控制加热室阀门、水泵、电加热丝加热功能开启，使加热室与燃料箱通过管路连接形成一个碳中性燃料加热循环回路，电加热丝对低温碳中性燃料进行加热处理，使碳中性燃料快速恢复到正常工作温度区间。当碳中性燃料恢复到最佳工作温度范围，ECU控制加热室阀门关闭，水泵、电加热丝停止工作，结束碳中性燃料加热循环。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

除上述以外，还需要说明的是在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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。

Claims (10)

1.一种碳中性燃料发动机，其特征在于，包括：

碳中性燃料箱(1)，所述碳中性燃料箱(1)内部储存有碳中性燃料，所述碳中性燃料箱(1)的出口端与燃料喷射器(15)可选择地连通或封闭；

冷却室(2)，所述冷却室(2)的入口端与所述碳中性燃料箱(1)连通，所述冷却室(2)的出口端与所述燃料喷射器(15)可选择地连通或封闭，所述冷却室(2)的出口端与所述燃料喷射器(15)连通时，所述冷却室(2)可对经过所述冷却室(2)的所述碳中性燃料执行冷却作业；

加热室(3)，所述加热室(3)的入口端与所述碳中性燃料箱(1)连通，所述加热室(3)的出口端与所述燃料喷射器(15)可选择地连通或封闭，所述加热室(3)的出口端与所述燃料喷射器(15)连通时，所述加热室(3)可对经过所述加热室(3)的所述碳中性燃料执行加热作业。

2.根据权利要求1所述的碳中性燃料发动机，其特征在于，所述冷却室(2)包括：

冷却壳体，所述冷却壳体的外表面设置有多个翅片(7)；

冷却波壁管(5)，所述冷却波壁管(5)位于所述冷却壳体内，所述冷却波壁管(5)的两端分别与所述碳中性燃料箱(1)的出口端、所述燃料喷射器(15)连通；

冷却风扇(6)，所述冷却风扇(6)位于所述冷却壳体内，所述冷却风扇(6)与所述冷却波壁管(5)靠近地设置，所述冷却风扇(6)可对所述冷却波壁管(5)内部的所述碳中性燃料执行冷却作业。

3.根据权利要求2所述的碳中性燃料发动机，其特征在于，所述加热室(3)包括：

加热壳体；

加热波壁管(20)，所述加热波壁管(20)位于所述加热壳体内，所述加热波壁管(20)的两端分别与所述碳中性燃料箱(1)的出口端、所述燃料喷射器(15)连通，所述加热波壁管(20)内部设置有电加热丝(8)，所述电加热丝(8)可对所述加热波壁管(20)内部的所述碳中性燃料执行加热作业。

4.根据权利要求3所述的碳中性燃料发动机，其特征在于，所述碳中性燃料发动机还包括：

油箱(4)，所述油箱(4)的出口端与所述燃料喷射器(15)连通，所述油箱(4)的出口端与所述燃料喷射器(15)之间设置有第一阀门(12)。

5.根据权利要求4所述的碳中性燃料发动机，其特征在于，所述冷却室(2)的出口端至所述燃料喷射器(15)之间的管路上依次设置有冷却水泵(13)和第二阀门(9)，所述冷却室(2)通过所述第二阀门(9)与所述燃料喷射器(15)可选择地连通或封闭。

6.根据权利要求5所述的碳中性燃料发动机，其特征在于，所述加热室(3)的出口端至所述燃料喷射器(15)之间的管路上依次设置有加热水泵(14)和第三阀门(10)，所述加热室(3)通过所述第三阀门(10)与所述燃料喷射器(15)可选择地连通或封闭。

7.根据权利要求6所述的碳中性燃料发动机，其特征在于，所述碳中性燃料箱(1)的出口端与燃料喷射器(15)之间的管路上设置有第四阀门(11)，所述碳中性燃料箱(1)的出口端通过所述第四阀门(11)与所述燃料喷射器(15)可选择地连通或封闭。

8.根据权利要求7所述的碳中性燃料发动机，其特征在于，所述碳中性燃料发动机还包括：

温度传感器(19)，所述温度传感器(19)设置于所述碳中性燃料箱(1)；

控制器，所述控制器与所述温度传感器(19)、所述第一阀门(12)、所述第二阀门(9)、所述第三阀门(10)、所述第四阀门(11)、所述冷却水泵(13)和所述加热水泵(14)电性连接。

9.根据权利要求3所述的碳中性燃料发动机，其特征在于，所述冷却壳体采用散热材料制成，和/或，所述加热壳体采用保温材料制成。

10.一种车辆，包括碳中性燃料发动机，其特征在于，所述碳中性燃料发动机为权利要求1至9中任一项所述的碳中性燃料发动机。

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