專利名稱：二沖程發(fā)動機(jī)和四沖程發(fā)動機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有增壓器的發(fā)動機(jī)。
背景技術(shù)：
以往，公開有燃燒氨氣的發(fā)動機(jī)，例如日本專利公開公報特開平5-332152號公開了利用來自燃燒室的排氣的熱量將氨氣分解為氫和氮，并且利用上述氫氣使另外供給至燃燒室內(nèi)的氨氣有效燃燒。另外，日本專利公開公報特開平2010-159705號公開了在氨燃燒內(nèi)燃機(jī)中，通過向氣筒的吸氣口內(nèi)噴射液氨，利用液氨的氣化潛熱，使供給到燃燒室內(nèi)的吸入空氣的溫度降低。然而，在各種發(fā)動機(jī)中一貫要求提高能效，對于具有缸和活塞的發(fā)動機(jī)，壓縮行程中的工作量的降低會大幅促進(jìn)能效的提高?？墒?，在設(shè)有增壓器的發(fā)動機(jī)中，由于向缸內(nèi)供給由增壓器壓縮的高壓的空氣，所以壓縮工作量增大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種二沖程發(fā)動機(jī)，可以降低發(fā)動機(jī)中的壓縮工作量。本發(fā)明的二沖 程發(fā)動機(jī)包括:缸；活塞，設(shè)置在所述缸內(nèi)；增壓器，將吸氣加壓生成掃氣；掃氣口，形成于所述缸，向燃燒室內(nèi)供給來自所述增壓器的所述掃氣，所述燃燒室為由所述缸和所述活塞的上表面包圍的空間；排氣口，形成于所述缸，將所述燃燒室內(nèi)的氣體排出到所述燃燒室外；以及噴出部，從所述掃氣口開始向所述燃燒室內(nèi)供給所述掃氣、到所述活塞再次到達(dá)上止點為止的期間，向所述燃燒室內(nèi)噴出液氨。根據(jù)本發(fā)明，利用液氨的氣化熱使燃燒室內(nèi)的氣體的溫度降低，可以減小壓縮時的燃燒室內(nèi)的壓力，從而降低壓縮工作量。在本發(fā)明的一個優(yōu)選方式中，所述掃氣口和所述噴出部設(shè)置在所述缸的下部。因此，在掃氣流入時直接冷卻掃氣，從而可以進(jìn)一步降低壓縮工作量。在本發(fā)明的另一個優(yōu)選方式中，二沖程發(fā)動機(jī)還包括與氨氣一起將氮氧化物還原的還原催化劑，所述還原催化劑設(shè)置在從所述燃燒室排出的排氣的通路上，在從所述排氣口排出所述燃燒室內(nèi)的氣體的期間，由所述噴出部向所述燃燒室內(nèi)噴出所述液氨。在本發(fā)明的一個方式中，當(dāng)所述排氣口關(guān)閉時，燃燒完畢氣體的一部分作為殘留氣體殘留在所述燃燒室內(nèi)，并在所述排氣口關(guān)閉后，由所述噴出部向所述燃燒室內(nèi)噴出所述液氨。這樣，可以使排氣中的氮氧化物降低，并且降低壓縮工作量。本發(fā)明的另一方式中，二沖程發(fā)動機(jī)還具備另一噴出部，當(dāng)所述活塞位于所述上止點附近時，所述另一噴出部向所述燃燒室內(nèi)噴出含氨的流體并進(jìn)行所述燃燒室內(nèi)的氣體的燃燒。此時更優(yōu)選的是，所述噴出部兼用作所述另一噴出部。這樣，可以簡化二沖程發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)。此外，通過從所述增壓器向所述掃氣口供給未經(jīng)制冷劑冷卻的所述掃氣，也能夠簡化二沖程發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明也可以應(yīng)用于四沖程發(fā)動機(jī)，所述四沖程發(fā)動機(jī)包括:缸；活塞，設(shè)置在所述缸內(nèi)；增壓器，將吸氣加壓生成供氣；供氣口，形成于所述缸，在吸入行程中，向燃燒室內(nèi)供給來自所述增壓器的所述供氣，所述燃燒室為由所述缸和所述活塞的上表面包圍的空間；噴出部，從所述供氣口開始向所述燃燒室內(nèi)供給所述供氣時、到壓縮行程中所述活塞到達(dá)上止點為止的期間，向所述燃燒室內(nèi)噴出液氨；以及排氣口，形成于所述缸，在所述燃燒室內(nèi)的氣體燃燒的爆炸行程后的排氣行程中，將所述燃燒室內(nèi)的氣體排出到所述燃燒室夕卜。由此，利用液氨的氣化熱使燃燒室內(nèi)的氣體的溫度降低，可以減小壓縮時的燃燒室內(nèi)的壓力，從而降低壓縮工作量。參照附圖并根據(jù)以下的本發(fā)明的詳細(xì)說明，可以清楚地知道本發(fā)明的上述目的和其他目的、特征、方式以及優(yōu)點。


圖1是表示第一實施方式的二沖程發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)的圖。圖2是掃氣口、排氣口和第一噴出部的開關(guān)動作的時序圖。圖3是表示二沖程發(fā)動機(jī)的另一例的結(jié)構(gòu)的圖。圖4是掃氣口、排氣口和第一噴出部的開關(guān)動作的時序圖。圖5是掃氣口、排氣口和第一噴出部的開關(guān)動作的時序圖。圖6是表示二沖程發(fā)動機(jī)的又一例的結(jié)構(gòu)的圖。圖7是表示二沖程發(fā)動機(jī)的又一例的結(jié)構(gòu)的圖。圖8是表示第二實施方式的四沖程發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)的圖。附圖標(biāo)記說明1、Ia Ic 二沖程發(fā)動機(jī)Id四沖程發(fā)動機(jī)2、2d 缸3、3d 活塞5、5d增壓器7、7d 還原催化劑20、20d 燃燒室23掃氣口23d供氣口24、24d 排氣口 61第一噴出部61d噴出部62第二噴出部
具體實施例方式圖1是表示本發(fā)明第一實施方式的二沖程發(fā)動機(jī)I的結(jié)構(gòu)的圖。圖1的二沖程發(fā)動機(jī)I為船舶用的內(nèi)燃機(jī)，以氨氣為主燃料。二沖程發(fā)動機(jī)I具有缸2和設(shè)置在缸2內(nèi)的活塞3，活塞3可以在圖1中的上下方向移動。另外，圖1的上下方向不限于重力方向。
缸2包括圓筒狀的缸套21和安裝在缸套21上部的缸蓋22。在缸套21的下端部附近呈圓周狀配置多個通孔，上述通孔的集合構(gòu)成向缸2內(nèi)供給后述的掃氣的掃氣口 23。掃氣口 23的周圍設(shè)有掃氣室231，掃氣口 23借助掃氣室231與掃氣管41連通。在缸蓋22上形成有將缸2內(nèi)的氣體排出到缸2外的排氣口 24，排氣口 24上設(shè)有對排氣口 24進(jìn)行開閉的排氣閥25。從排氣口 24向缸2外部排出的氣體(以下稱為排氣)，借助排氣通道241被導(dǎo)向排氣管42。實際的二沖程發(fā)動機(jī)I中并列設(shè)置多個缸2，多個缸2與一個掃氣管41和一個排氣管42連接。二沖程發(fā)動機(jī)I還具備為渦輪增壓器的增壓器5，以及利用海水等制冷劑對來自增壓器5的空氣進(jìn)行冷卻的空氣冷卻器43，排氣管42內(nèi)的排氣被送入增壓器5的渦輪51。用于渦輪51的旋轉(zhuǎn)的排氣通過用于還原氮氧化物(NOx)的還原催化劑7排出到二沖程發(fā)動機(jī)I的外部。增壓器5的壓縮機(jī)52利用渦輪51產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力，對從二沖程發(fā)動機(jī)I的外部取入的吸氣(空氣)進(jìn)行加壓。加壓后的空氣(以下稱為掃氣)通過空氣冷卻器43冷卻后，供給到掃氣管41內(nèi)。這樣，增壓器5利用排氣對吸氣進(jìn)行加壓，生成掃氣?；钊?包括:插入缸套21的厚圓板狀的活塞頭31 ；以及一端連接于活塞頭31下表面的活塞桿32。活塞桿32的另一端連接于省略圖示的曲柄機(jī)構(gòu)。圖1的二沖程發(fā)動機(jī)I中，由缸套21、缸蓋22、排氣閥25以及活塞頭31的上表面包圍的空間形成燃燒氨氣和空氣的燃燒室20。二沖程發(fā)動機(jī)I還具備向燃燒室20內(nèi)噴出液氨的第一噴出部61和第二噴出部62。第一噴出部61設(shè)置在缸套21的下部(B卩，活塞3從上止點至下止點的一個沖程中，活塞頭31的上表面所通過的范圍中的下半部)，具體而言設(shè)置在掃氣口 23的附近，第二噴出部62設(shè)置在缸蓋22上。第一噴出部61和第二噴出部62連接于液氨容器63。另外,第一噴出部61收容在缸套21的內(nèi)側(cè)面上形成的凹部內(nèi)，不妨礙活塞頭31的移動。接著，說明二沖程 發(fā)動機(jī)I的動作。圖2是掃氣口 23、排氣口 24和第一噴出部61的開關(guān)動作的時序圖。二沖程發(fā)動機(jī)I中，圖1中由點劃線所示的活塞3的位置為上止點，由實線表示的活塞3的位置為下止點，圖2中將活塞3位于上止點的時刻標(biāo)記為TDC，位于下止點的時刻標(biāo)記為BDC (后述的圖4和圖5相同)。另外，圖2的橫軸也可以視為如述的曲柄機(jī)構(gòu)的曲柄角。在二沖程發(fā)動機(jī)I中，當(dāng)活塞3位于上止點附近時，如圖1中的點劃線所示，排氣閥25上升將排氣口 24關(guān)閉，燃燒室20內(nèi)的氣體(如后述，為掃氣和氨氣)被壓縮。第二噴出部62向燃燒室20內(nèi)噴出液氨，氣化的氨自燃，燃燒室20內(nèi)的氣體燃燒(爆炸)。這樣，活塞3被向下推壓而向下止點移動。另外，燃燒室20內(nèi)的氣體不一定需要自燃，也可以用火花塞等點燃燃燒室20內(nèi)的氣體。燃燒室20內(nèi)的氣體燃燒后，在活塞3到達(dá)下止點之前，排氣閥25下降將排氣口 24打開(參照圖2的中段)。這樣，燃燒室20內(nèi)的燃燒完畢的氣體開始排出。從燃燒室20排出的氣體(即排氣)如上所述，借助排氣通道241和排氣管42被送入增壓器5的渦輪51，通過還原催化劑7后向二沖程發(fā)動機(jī)I的外部排出。另外，二沖程發(fā)動機(jī)I中，利用曲柄機(jī)構(gòu)的曲柄軸上連接的凸輪機(jī)構(gòu)，進(jìn)行排氣閥25的上升和下降(排氣口 24的開閉)。當(dāng)活塞3移動到下止點附近、活塞頭31的上表面位于掃氣口 23的下方時，燃燒室20與掃氣室231連通。S卩，如圖2的上段所示，掃氣口 23打開，開始向燃燒室20內(nèi)供給掃氣室231內(nèi)的掃氣。而后，如圖2的下段所示，開始從第一噴出部61噴出液氨(即第一噴出部61打開)。向燃燒室20內(nèi)噴出的液氨立刻氣化，在掃氣中混入氣狀的氨(氨氣)。此時，利用液氨的氣化熱(蒸發(fā)潛熱)，燃燒室20內(nèi)的掃氣被冷卻。此外，燃燒室20內(nèi)的掃氣的一部分以及液氨氣化后的氨氣的一部分立刻到達(dá)排氣口 24，并從燃燒室20排出。換言之，掃氣的一部分和氨氣的一部分從燃燒室20漏出。因此，包含氨氣的排氣經(jīng)過排氣管42和渦輪51到達(dá)還原催化劑7，排氣中的氮氧化物被氨氣和還原催化劑7還原。活塞3通過下止點后轉(zhuǎn)為上升，直到剛剛轉(zhuǎn)為上升為止，從第一噴出部61持續(xù)噴射液氨。第一噴出部61中的噴射停止后(即第一噴出部61關(guān)閉后)，通過使活塞頭31的上表面到達(dá)掃氣口 23的上方，將掃氣口 23關(guān)閉，停止向燃燒室20內(nèi)供給掃氣。接著，排氣口24由排氣閥25關(guān)閉，燃燒室20密閉。在活塞3進(jìn)一步上升，燃燒室20內(nèi)的掃氣和氨氣被壓縮、活塞3到達(dá)上止點附近后，從第二噴出部62向燃燒室20內(nèi)噴出液氨，在燃燒室20內(nèi)發(fā)生燃燒。二沖程發(fā)動機(jī)I重復(fù)上述動作。如上所述，在圖1的二沖程發(fā)動機(jī)I中，從掃氣口 23開始向燃燒室20內(nèi)供給掃氣直到活塞3再次到達(dá)上止點為止(即到壓縮行程結(jié)束時為止，不包括壓縮行程結(jié)束時)的期間，從第一噴出部61向燃燒室20內(nèi)噴出液氨。這樣，在二沖程發(fā)動機(jī)I中，利用液氨的氣化熱使燃燒室20內(nèi)的氣體(主要是掃氣)的溫度降低，壓縮時的燃燒室20內(nèi)的壓力減小，可以降低壓縮工作量。其結(jié)果，可以提高二沖程發(fā)動機(jī)I的能效。此外，在二沖程發(fā)動機(jī)I中，掃氣口 23和第一噴出部61設(shè)置在缸2的下部，在剛剛開始向燃燒室20內(nèi)供給掃氣后，開始向燃燒室20內(nèi)噴出液氨。這樣，能夠在掃氣流入時直接對掃氣進(jìn)行冷卻，從壓縮行程的初期降低了燃燒室20內(nèi)的壓力，可以進(jìn)一步降低壓縮
工作量。而且，在二沖程·發(fā)動機(jī)I中，與氨氣一起還原氮氧化物的還原催化劑7，設(shè)置在從燃燒室20排出的排氣的通路上，從排氣口 24排出燃燒室20內(nèi)的氣體的期間，由第一噴出部61向燃燒室20內(nèi)噴出液氨。這樣，可以將用于掃氣冷卻的氨氣在未燃燒的狀態(tài)下導(dǎo)向還原催化劑7，能夠利用還原催化劑7和所述氨氣將排氣中的氮氧化物適當(dāng)還原。另外，二沖程發(fā)動機(jī)I中的排氣的通路從排氣通道241到達(dá)將排氣釋放到大氣中的部位，還原催化劑7可以設(shè)置在排氣的通路的任何部位上。圖3是表示二沖程發(fā)動機(jī)的另一例的結(jié)構(gòu)的圖。除了省略還原催化劑7，圖3的二沖程發(fā)動機(jī)Ia與圖1的二沖程發(fā)動機(jī)I相同，對相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)注了相同的附圖標(biāo)記。圖4是二沖程發(fā)動機(jī)Ia的掃氣口 23、排氣口 24和第一噴出部61的開關(guān)動作的時序圖。本動作例中掃氣口 23和排氣口 24的開關(guān)動作的時序與圖2的動作例相同，但是第一噴出部61的開關(guān)動作的時序不同。具體而言，活塞3從下止點上升，將掃氣口 23和排氣口 24依次關(guān)閉后(參照圖4的上段和中段)，如圖4的下段所示，第一噴出部61打開，一定時間內(nèi)向燃燒室20內(nèi)噴出液氨。這樣，在燃燒室20密閉的狀態(tài)下燃燒室20內(nèi)的掃氣被冷卻。并且，當(dāng)活塞3到達(dá)上止點附近時，從第二噴出部62向燃燒室20內(nèi)噴出液氨，在燃燒室20內(nèi)發(fā)生燃燒。此時，二沖程發(fā)動機(jī)Ia的燃燒室20內(nèi)的氨氣基本全部燃燒。如上所述，在二沖程發(fā)動機(jī)Ia中，只有在排氣口 24關(guān)閉后、活塞3再次到達(dá)上止點為止的期間，由第一噴出部61向燃燒室20內(nèi)噴出液氨，燃燒室20內(nèi)的掃氣被冷卻。這樣，省略了還原催化劑7的二沖程發(fā)動機(jī)Ia中，防止了從第一噴出部61噴出的液氨氣化后的氣體在燃燒室20內(nèi)燃燒前從燃燒室20排出(即氨氣從燃燒室20漏出)。其結(jié)果，利用燃燒室20內(nèi)的掃氣的冷卻，可以使二沖程發(fā)動機(jī)Ia的壓縮工作量降低，而且可以防止氨氣向二沖程發(fā)動機(jī)Ia的外部排出。另外，在具有還原催化劑的二沖程發(fā)動機(jī)中，通過僅在排氣口 24關(guān)閉后從第一噴出部61噴出液氨，可以防止氨氣從燃燒室20漏出。此時，另外設(shè)置向還原催化劑供給氨和其他還原劑的供給部。下面，說明圖3的二沖程發(fā)動機(jī)Ia的另一動作例。圖5是另一動作例的掃氣口
23、排氣口 24和第一噴出部61的開關(guān)動作的時序圖。本動作例中掃氣口 23和第一噴出部61的開關(guān)動作的時序與圖4的動作例相同，但是排氣口 24的開關(guān)動作的時序不同。具體而言，在活塞3通過下止點后，如圖5的上段和中段所示，排氣口 24先于掃氣口 23關(guān)閉。此時，二沖程發(fā)動機(jī)Ia中，高溫的燃燒完畢氣體的一部分作為殘留氣體殘留在燃燒室20內(nèi)。在掃氣口 23關(guān)閉后，如圖5的下段所示，一定時間內(nèi)從第一噴出部61向燃燒室20內(nèi)噴出液氨，包含掃氣和殘留氣體的燃燒室20內(nèi)的氣體被液氨的氣化熱被冷卻。并且，在活塞3到達(dá)上止點附近后，從第二噴出部62向燃燒室20內(nèi)噴出液氨，在燃燒室 20內(nèi)發(fā)生燃燒。如上所述，在二沖程發(fā)動機(jī)Ia中，在排氣口 24關(guān)閉時，燃燒完畢氣體的一部分作為殘留氣體殘留在燃燒室20內(nèi)，并在排氣口 24關(guān)閉后，由第一噴出部61向包含掃氣和殘留氣體的燃燒室20內(nèi)噴出液氨。這樣，使燃燒室20內(nèi)的氣體的溫度降低，在降低缸2的熱負(fù)荷的同時可以降低壓縮時的燃燒室20內(nèi)的壓力。此外，可以使燃燒時的燃燒室20內(nèi)的氣體的氧氣量降低。其結(jié)果，不僅降低了壓縮工作量，還可以降低排氣中的氮氧化物。本動作例中的二沖程發(fā)動機(jī)la，由于僅在排氣口 24關(guān)閉后從第一噴出部61噴出液氨，所以防止了氨氣的漏出，但在如圖1的二沖程發(fā)動機(jī)I那樣設(shè)有還原催化劑7時，也可以在關(guān)閉排氣口 24前從第一噴出部61噴出液氨。圖6是表示二沖程發(fā)動機(jī)的另一例的結(jié)構(gòu)的圖，圖6僅表示了二沖程發(fā)動機(jī)Ib的一部分的結(jié)構(gòu)。除了省略第一噴出部61,圖6的二沖程發(fā)動機(jī)Ib與圖1的二沖程發(fā)動機(jī)I相同，對相同的結(jié)構(gòu)標(biāo)注了相同的附圖標(biāo)記。在圖1中由第一噴出部61向燃燒室20內(nèi)噴射液氨，在圖6的二沖程發(fā)動機(jī)Ib中，由第二噴出部62向燃燒室20內(nèi)噴射液氨。即，從掃氣口 23開始向燃燒室20內(nèi)供給掃氣后、至活塞3再次到達(dá)上止點前，從缸蓋22上設(shè)置的第二噴出部62向燃燒室20內(nèi)噴出液氨。此處，當(dāng)噴出掃氣冷卻用的液氨的噴出部設(shè)置在缸套21 (即缸2的側(cè)部)上時，在活塞頭31的上表面位于所述噴出部上方的情況下，不能從所述噴出部向燃燒室20內(nèi)噴出液氨，嚴(yán)格限制了能噴出掃氣冷卻用的液氨的期間。對此，在圖6的二沖程發(fā)動機(jī)Ib中，將噴出掃氣冷卻用的液氨的噴出部(即第二噴出部62)設(shè)置在缸蓋22上，由于所述噴出部通常面向燃燒室20，所以提高了掃氣冷卻用的液氨噴出時機(jī)的自由度。此外，在圖6的二沖程發(fā)動機(jī)Ib中，通過將向燃燒室20內(nèi)噴出液氨以進(jìn)行燃燒室20內(nèi)的氣體燃燒的噴出部，與噴出掃氣冷卻用的液氨的噴出部設(shè)為同一噴出部，換言之，通過將掃氣冷卻用的噴出部兼用作另一方的噴出部，可以簡化二沖程發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)。
圖1、圖3和圖6的二沖程發(fā)動機(jī)1、la、Ib由于利用掃氣冷卻用的液氨的噴出能在燃燒室20內(nèi)冷卻掃氣，所以能使空氣冷卻器43緊湊化，而根據(jù)二沖程發(fā)動機(jī)的設(shè)計，也可以如圖7所示的二沖程發(fā)動機(jī)Ic那樣，在增壓器5和掃氣管41之間省略空氣冷卻器。在圖7的二沖程發(fā)動機(jī)Ic中，從增壓器5借助掃氣管41和掃氣室231向掃氣口 23供給未經(jīng)制冷劑(即用于降低掃氣的溫度的熱媒)冷卻的掃氣。如此，省略了空氣冷卻器的二沖程發(fā)動機(jī)Ic可以簡化發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)(后述的圖8的四沖程發(fā)動機(jī)Id中也相同)。圖8是表示本發(fā)明第二實施方式的四沖程發(fā)動機(jī)Id的結(jié)構(gòu)的圖。圖8的四沖程發(fā)動機(jī)Id具有缸2d、設(shè)置在缸2d內(nèi)的活塞3d、形成在缸2d上的供氣口 23d和排氣口 24d、與液氨容器63d連接的噴出部61d，以及對吸氣進(jìn)行加壓以生成供氣的增壓器5d。在四沖程發(fā)動機(jī)Id中，在活塞3d從上止點向下止點移動的吸入行程中，通過打開設(shè)置在供氣口 23d上的閥門，將來自增壓器5d的供氣供給至作為由缸2d和活塞3d的上表面包圍空間的燃燒室20d內(nèi)。接著，在關(guān)閉供氣口 23d的狀態(tài)下，通過活塞3d從下止點向上止點移動，進(jìn)行壓縮燃燒室20d內(nèi)的供氣的壓縮行程。實際上，此前的吸入行程中從供氣口 23d向燃燒室20d內(nèi)開始供給供氣時、至壓縮行程中活塞3d到達(dá)上止點為止的期間，從噴出部61d向燃燒室20d內(nèi)噴出液氨。這樣，利用液氨的氣化熱，燃燒室20d內(nèi)的供氣被冷卻。在活塞3d位于上止點附近時，噴出部61d再次向燃燒室20d內(nèi)噴出液氨，進(jìn)行燃燒室20d內(nèi)的包含氨和供氣的氣體的燃燒。在活塞3d利用燃燒室20d內(nèi)的氣體的燃燒從上止點向下止點移動的爆炸行程后，進(jìn)行活塞3d從下止點向上止點移動的排氣行程。排氣行程中，通過打開設(shè)置在排氣口 24d上的閥門，燃燒室20d內(nèi)的氣體被排出燃燒室20d外。排出到缸2d外部的排氣經(jīng)過增壓器5d并被導(dǎo)向還原催化劑7d，通過還原催化劑7d上另外供給的氨氣和還原催化劑7d，排氣中的氮氧化物被還原。如上所述，在圖8的四沖程發(fā)動機(jī)Id中，從供氣口 23d開始向燃燒室20d內(nèi)供給供氣時、至壓縮行程中活塞3d到達(dá)上止點為止(即壓縮行程結(jié)束時為止)的期間，從噴出部61d向燃燒室20d內(nèi)噴出液氨。這樣，四沖程發(fā)動機(jī)Id中,利用液氨的氣化熱使燃燒室20d內(nèi)的氣體(主要是供氣)的溫度降低，壓縮行程時的燃燒室20d內(nèi)的壓力減小，可以降低壓縮工作量。其結(jié)果，四沖程發(fā)動機(jī)Id可以提高能效。在圖8的四沖程發(fā)動機(jī)Id中，也可以在噴出部61d之外單獨設(shè)置用于噴出供氣冷卻用的液氨的噴出部。此時，與圖1、圖3和圖7的二沖程發(fā)動機(jī)1、la、Ic同樣,所述噴出部可以設(shè)置在缸2d的側(cè)部。此外，在四沖程發(fā)動機(jī)Id中，排氣口 24d的打開期間也可以和供氣口 23d的打開期間部分重合。此時，在排氣口 24d和供氣口 23d雙方打開的期間，可以由噴出部61d向燃燒室20d內(nèi)噴出液氨，這樣，用于供氣冷卻的氨氣在未燃燒的狀態(tài)下被導(dǎo)向還原催化劑7d，可以利用所述氨氣和還原催化劑7d將排氣中的氮氧化物還原。另一方面,在四沖程發(fā)動機(jī)Id中，僅在排氣口 24d關(guān)閉后、噴出部61d向燃燒室20d內(nèi)噴出液氨時，防止了氨氣從燃燒室20d漏出。此時，關(guān)閉排氣口 24d的情況下，也可以將燃燒完畢氣體的一部分作為殘留氣體殘留在燃燒室20d內(nèi)，這樣，排氣中的氮氧化物降低。以上說明了 本發(fā)明的實施方式，但是本發(fā)明不限于上述實施方式，可以進(jìn)行各種變形。在二沖程發(fā)動機(jī)中，例如可以在從第二噴出部62噴出的液氨中混合石油燃料等。此外，也可以從第二噴出部62噴出氨氣、氣液混合狀態(tài)的氨或混合有上述的氨和石油燃料等的混合體(四沖程發(fā)動機(jī)中也相同)。即，在上述二沖程發(fā)動機(jī)中，當(dāng)活塞位于上止點附近時，通過從第二噴出部62噴出含氨的流體(可以是僅含氨的流體)，進(jìn)行燃燒室20內(nèi)的氣體的燃燒。此外，可以通過從第二噴出部62噴出容易燃燒的燃料(例如氫氣和汽油)在燃燒室20內(nèi)進(jìn)行燃燒，這樣，利用從第一噴出部61噴出液氨確保燃燒室20內(nèi)填充的氨氣的燃燒。而且，上述燃料的噴出也可以通過與第二噴出部62不同的另一噴出部進(jìn)行，上述情況下，當(dāng)活塞位于上止點附近時，從第二噴出部62噴出液氨，同時從所述另一噴出部噴出上述燃料。如上所述，燃燒室20內(nèi)的氣體的燃燒也可以通過火花塞等進(jìn)行。在上述實施方式中，在一定期間從噴出部連續(xù)噴出掃氣(或供氣)冷卻用的液氨，但也可以通過在所述期間內(nèi)所述噴出部多次進(jìn)行噴出動作，邊冷卻掃氣邊向燃燒室內(nèi)填充氨氣。此外，冷卻用的液氨也可以與空氣等在氣液混合狀態(tài)下噴出。在二沖程發(fā)動機(jī)中，可以與圖1的掃氣口 23同樣，將排氣口設(shè)置在缸套21 (缸2的側(cè)部)上，利用活塞3的移動進(jìn)行排氣口的開閉。此外，與圖1的排氣口 24相同，可以通過閥門進(jìn)行掃氣口的開閉。增壓器5、5d除了可以是利用燃燒室的排氣對吸氣進(jìn)行加壓以外，也可以是利用從曲柄軸得到的動力對吸氣進(jìn)行加壓等。上述實施方式中的二沖程發(fā)動機(jī)和四沖程發(fā)動機(jī)除了應(yīng)用于船舶以外，還可以應(yīng)用于汽車和發(fā)電用的原動機(jī)等各種用途。在相互不發(fā)生矛盾的前提下，可以適當(dāng)組合上述實施方式和各變形例中的結(jié)構(gòu)。以上具體說明了本發(fā)明，上述的說明為例示性說明而不是限定性說明。因此，可以在不脫離本發(fā)明的范 圍內(nèi)進(jìn)行各種變形和實施。
權(quán)利要求
1.一種二沖程發(fā)動機(jī)，其特征在于包括: 缸； 活塞，設(shè)置在所述缸內(nèi)； 增壓器，將吸氣加壓生成掃氣； 掃氣口，形成于所述缸，向燃燒室內(nèi)供給來自所述增壓器的所述掃氣，所述燃燒室為由所述缸和所述活塞的上表面包圍的空間； 排氣口，形成于所述缸，將所述燃燒室內(nèi)的氣體排出到所述燃燒室外；以及噴出部，從所述掃氣口開始向所述燃燒室內(nèi)供給所述掃氣、到所述活塞再次到達(dá)上止點為止的期間，向所述燃燒室內(nèi)噴出液氨。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的二沖程發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述掃氣口和所述噴出部設(shè)置在所述缸的下部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二沖程發(fā)動機(jī)，其特征在于， 還包括與氨氣一起將氮氧化物還原的還原催化劑， 所述還原催化劑設(shè)置在從所述燃燒室排出的排氣的通路上， 在從所述排氣口排出所述燃燒室內(nèi)的氣體的期間，由所述噴出部向所述燃燒室內(nèi)噴出所述液氨。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的二沖程發(fā)動機(jī)，其特征在于，僅在所述排氣口關(guān)閉后，由所述噴出部向所述燃燒室內(nèi)噴出所述液氨。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3·中任意一項所述的二沖程發(fā)動機(jī)，其特征在于，當(dāng)所述排氣口關(guān)閉時，燃燒完畢氣體的一部分作為殘留氣體殘留在所述燃燒室內(nèi)，并在所述排氣口關(guān)閉后，由所述噴出部向所述燃燒室內(nèi)噴出所述液氨。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任意一項所述的二沖程發(fā)動機(jī)，其特征在于，還包括另一噴出部，當(dāng)所述活塞位于所述上止點附近時，所述另一噴出部向所述燃燒室內(nèi)噴出含氨的流體并進(jìn)行所述燃燒室內(nèi)的氣體的燃燒。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的二沖程發(fā)動機(jī)，其特征在于，所述噴出部兼用作所述另一噴出部。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任意一項所述的二沖程發(fā)動機(jī)，其特征在于，從所述增壓器向所述掃氣口供給未經(jīng)制冷劑冷卻的所述掃氣。
9.一種四沖程發(fā)動機(jī)，其特征在于包括: 缸； 活塞，設(shè)置在所述缸內(nèi)； 增壓器，將吸氣加壓生成供氣； 供氣口，形成于所述缸，在吸入行程中，向燃燒室內(nèi)供給來自所述增壓器的所述供氣，所述燃燒室為由所述缸和所述活塞的上表面包圍的空間； 噴出部，從所述供氣口開始向所述燃燒室內(nèi)供給所述供氣時、到壓縮行程中所述活塞到達(dá)上止點為止的期間，向所述燃燒室內(nèi)噴出液氨；以及 排氣口，形成于所述缸，在所述燃燒室內(nèi)的氣體燃燒的爆炸行程后的排氣行程中，將所述燃燒室內(nèi)的氣體排出到所述燃燒室外。
全文摘要
本發(fā)明提供二沖程發(fā)動機(jī)和四沖程發(fā)動機(jī)。二沖程發(fā)動機(jī)(1)包括形成有掃氣口(23)和排氣口(24)的缸(2)；設(shè)置在缸(2)內(nèi)的活塞(3)；向燃燒室(20)內(nèi)噴射液氨的第一噴出部(61)；以及將吸氣加壓生成掃氣的增壓器(5)。二沖程發(fā)動機(jī)(1)中，從掃氣口(23)開始向燃燒室(20)內(nèi)供給掃氣、到活塞(3)再次到達(dá)上止點為止的期間，由第一噴出部(61)向燃燒室(20)內(nèi)噴出液氨。這樣，利用液氨的氣化熱使燃燒室(20)內(nèi)的氣體的溫度降低，可以減小壓縮時的燃燒室(20)內(nèi)的壓力，從而降低壓縮工作量。
文檔編號F01N3/08GK103249939SQ20118005863
公開日2013年8月14日 申請日期2011年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月9日
發(fā)明者福山雅久, 石黑劍二, 村田直宏 申請人:日立造船株式會社