CN107002549A - 直流扫气式双循环发动机 - Google Patents

Abstract

一种直流扫气式双循环发动机（100），具备：气缸（110），在内部形成燃烧室（124）；活塞（112）；扫气室（122），包围气缸中活塞的冲程方向的一端侧，被压缩的活性气体被导入所述扫气室；扫气口（118），设置于气缸的位于扫气室内的部分，与活塞的滑动动作相对应而从扫气室将活性气体吸入燃烧室；燃料喷射口（126），设置在比扫气口靠气缸的径向外侧，向被吸入扫气口的活性气体喷射燃料气体；燃料喷射阀（128），开闭从燃料罐（140）连通到燃料喷射口的燃料供给路（144），所述燃料罐存储有燃料气体。此外，燃料喷射阀配置于与扫气室隔离的隔离空间（146）。

Description

直流扫气式双循环发动机

技术领域

本发明涉及若打开燃料喷射阀则向气缸内供给燃料气体的直流扫气式双循环发动机。

本申请基于在日本于2014年11月4日申请的日本特愿2014-224454号而主张优先权，并将其内容援引于此。

背景技术

在也被用作船舶的发动机的直流扫气式双循环发动机中，在气缸的活塞的冲程方向一端部设置有扫气口，在另一端部侧设置有排气口。并且，若在吸气（供气）行程中从扫气口将活性气体吸入燃烧室，则借助燃烧作用而产生的排气气体以被吸入的活性气体从排气口推出的方式被排气。

例如，在专利文献1所记载的发动机中，燃料喷射阀被安装于气缸，从燃料喷射阀向气缸内供给燃料气体。另外，还可以考虑将燃料喷射阀设置于气缸的外侧、从扫气口将燃料气体向气缸内供给的结构。若燃料喷射阀打开而向气缸内供给燃料气体，则借助压缩行程燃料气体以及活性气体被压缩，在燃烧室内燃料气体起火而燃烧。借助由于该燃烧作用而产生的爆发压力，活塞在气缸内往复运动。

专利文献1：日本国特开2013-7320号公报。

但是，燃料喷射阀被配置于充满被压缩后的活性气体的扫气室、与扫气室连通的空间。因此，若在发动机停止时燃料气体从燃料喷射阀泄漏，则燃料气体会流入被压缩后的活性气体中。

发明内容

鉴于这样的课题，本发明的目的在于提供能够避免燃料气体向被压缩后的活性气体中泄漏的直流扫气式双循环发动机。

为了解决上述课题，本发明的直流扫气式双循环发动机的第一方案具备：气缸，在内部形成燃烧室；活塞，在气缸内滑动；扫气室，围绕气缸中活塞的冲程方向的一端侧，被压缩的活性气体被导入所述扫气室；扫气口，被设置于气缸中位于扫气室内的部分，与活塞的滑动动作相对应而从扫气室将活性气体吸入燃烧室；燃料喷射口，被设置在比扫气口靠气缸的径向外侧，向被吸入扫气口的活性气体喷射燃料气体；燃料喷射阀，开闭从燃料罐连通到燃料喷射口的燃料供给路，所述燃料罐存储有燃料气体。此外，燃料喷射阀被配置于与扫气室隔离的隔离空间。

根据本发明的直流扫气式双循环发动机，能够避免燃料气体向压缩后的活性气体中的泄露。

附图说明

图1是表示直流扫气式双循环发动机的整体结构的图。

图2是用于说明燃料喷射口的、沿图1的II-II线的剖视图。

图3是用于说明燃料喷射阀的图。

具体实施方式

以下参照附图详细地说明本发明的优选的实施方式。所述实施方式所示的尺寸、材料、其他具体的数值等仅仅是用于使公开的内容的理解变得容易的例示，除了特别地否定的情况之外，不用于限定本发明。此外，在本说明书以及附图中，对实质上具有相同的功能、结构的要素，赋予相同的标记从而省略重复说明，另外，与本发明无直接关系的要素省略图示。

图1是表示直流扫气式双循环发动机100的整体结构的图。本实施方式的直流扫气式双循环发动机100例如被用于船舶等。具体而言，直流扫气式双循环发动机100构成为包括下述部件：气缸110、活塞112、排气口114、排气阀116、扫气口118、扫气存储部120、扫气室122、燃烧室124、燃料喷射口126、燃料喷射阀128。

在直流扫气式双循环发动机100中，在活塞112的上升行程以及下降行程的两个行程期间，进行排气、吸气、压缩、燃烧、膨胀，活塞112在气缸110内滑动。活塞杆112a的一端被固定于活塞112。另外，在活塞杆112a的另一端，连结有未图示的十字头，十字头与活塞112一起进行往复移动。若伴随着活塞112的往复移动而十字头进行往复移动，则与该往复移动联动，未图示的曲轴旋转。

排气口114是设置于比活塞112的上止点靠上方的气缸盖110a的开口部，为了将在气缸110内产生的燃烧后的排气气体进行排气而被开闭。排气阀116借助排气阀驱动装置116a以既定的时机上下地滑动，开闭排气口114。在排气口114打开时，排气气体经由排气口114被从气缸110排气。

扫气口118是从气缸110的下端侧的内周面（气缸套110b的内周面）贯通到外周面的孔，遍及气缸110的整周而设置有多个。并且，扫气口118与活塞112的滑动动作相对应，将活性气体吸入气缸110内。该活性气体包括氧气、臭氧等氧化剂或者其混合气体（例如空气）。

被未图示的风机压缩后的活性气体（例如空气）被冷却器130冷却而被封入扫气存储部120。被压缩以及冷却后的活性气体被配置在排气存储部120内的整流板132整流后利用排液分离器134被除去水分。

扫气室122与扫气存储部120连通，并且包围气缸110中活塞112的冲程方向的一端侧（图1中的下侧），被进行了压缩、冷却以及水分的除去后的活性气体被引导至扫气室122。

扫气口118被设置于气缸110（气缸套110b）中位于扫气室122内的部分，利用与活塞112的滑动动作相对应的扫气室122与气缸110内的压差，从扫气室122将活性气体吸入气缸110内。被吸入到气缸110的活性气体借助活塞112被引导至燃烧室124。

图2是用于说明燃料喷射口126的图，表示图1的II-II线截面。如图2所示，燃料喷射口126被设置于比扫气口118靠气缸110的径向外侧。详细地说，燃料喷射口126在相邻的扫气口118之间与气缸110的外表面对置地设置。另外，燃料喷射口126位于沿活塞112的冲程方向的、扫气口118的形成范围内。

在本实施方式中，扫气口118遍及直流扫气式双循环发动机100的整周而设置多个，与扫气口118相应，燃料喷射口126也遍及气缸110的周向而设置有多个。详细地说，相对于各个扫气口118，沿活塞112的冲程方向延伸地各存在一个燃料配管136，燃料气体被引导至所述燃料配管136。在该构造中，燃料配管136被配置于相邻的扫气口118之间的气缸110的外表面的径向外侧，因此不容易由于燃料配管136阻碍活性气体的流动。另外，燃料喷射口126是在燃料配管136的侧面朝向相邻的燃料配管136侧而形成的开口。

环状配管138被配置于燃料配管136中排气口114侧（图1中的上侧）。环状配管138是在气缸110的周向上环状地包围气缸110的径向外侧的配管，与燃料配管136连通。燃料气体被从存储有燃料气体的燃料罐140引导至环状配管138。

燃料喷射口126将从燃料罐140经由环状配管138供给来的燃料气体向被吸入扫气口118的活性气体喷射。结果，燃料气体如图2中虚线的箭头所示，与活性气体的流动合流而与活性气体一起从扫气口118被吸入气缸110内，被引导至燃烧室124。

在图2中，说明了燃料喷射口126朝向相邻的燃料配管136侧而形成的情况，但只要被喷射的燃料气体与活性气体一起被吸入扫气口118即可，燃料喷射口126例如也能够以使其朝向扫气口118侧开口等的方式将燃料喷射口126设置于燃料配管136的任意部位。

另外，在图2中，说明了燃料配管136与扫气口118配置相同数量的情况，但也可以是燃料配管136与扫气口118的配置数量不同，例如也可以是每两个扫气口118设置一个燃料配管136。

另外，如图1所示，先导喷射阀142被设置于气缸盖110a。并且，在发动机循环的所期望的时间点，从先导喷射阀142喷射适量的燃料油。该燃料油利用燃烧室124的热气化而成为燃料气体，所述燃烧室124由气缸盖110a、气缸套110b、活塞112包围而形成在气缸110的内部。接着，燃料油气化后的燃料气体自燃并在短暂的时间内燃烧，极大地提高燃烧室124的温度。结果，能使被引导至燃烧室124的燃料气体在所期望的时机可靠地燃烧。活塞112主要借助由燃料气体的燃烧形成的膨胀压而进行往复移动。

在此，例如将LNG（液化天然气）气体化而生成燃料气体。另外，对于燃料气体而言，不限于LNG，例如还能够应用将LPG（液化石油气体）、轻油、重油等气体化后的气体。

燃料喷射阀128在燃料供给路144中被设置在比燃料配管136、环状配管138靠上游侧，所述燃料供给路144从燃料罐140连通到燃料喷射口126。并且，燃料喷射阀128将燃料供给路144开闭，控制自燃料喷射口126的燃料气体的喷射。

图3是用于说明燃料喷射阀128的图，表示燃料喷射阀128的概略截面。如图3所示，燃料喷射阀128是例如油压式的开闭阀，若工作油被向油压室128a压入，则如图3（a）所示，阀体128b克服弹簧128c的施力，在图3中向左侧移动而关闭阀。另外，若工作油向油压室128a的压入力变弱，则如图3（b）所示，阀体128b借助弹簧128c的施力，在图3中向右侧移动而打开阀。

燃料喷射阀128的末端部128d与环状配管138连通，在图3（a）所示的状态下，从燃料罐140到燃料喷射口126的流路被截断。另外，在图3（b）所示的状态下，从燃料罐140到燃料喷射口126的流路连通。

但是，在燃料喷射阀128被配置于例如充满被压缩后的活性气体的扫气室122、与扫气室122连通的位置的情况下，在直流扫气式双循环发动机100停止时，若燃料气体从燃料喷射阀128泄漏，则燃料气体会流入被压缩后的活性气体中。

因此，燃料喷射阀128如图1所示，被设置于与扫气室122隔离的隔离空间146。在图1的情况下，隔离空间146与扫气室122被分隔壁148隔离。即，隔离空间146与扫气存储部120也被隔离，所述扫气存储部120与扫气室122连通。换言之，隔离空间146成为被从充满被压缩后的活性气体的空间隔离的空间。

另外，燃料喷射阀128的末端部128d被插入在分隔壁148上设置的贯通孔148a，贯通孔148a与末端部128d之间的间隙被封闭。

因此，充满于扫气室122的被压缩后的活性气体几乎不会流入隔离空间146。由此，能够避免燃料气体向被压缩后的活性气体中泄漏。

另外，气体检测传感器150的气体检测管150a被配置于隔离空间146。气体检测传感器150判定从气体检测管150a的末端流入的气体中是否包含燃料气体，检测燃料气体的泄漏。隔离空间146中不会流入活性气体，因此气体的流动比扫气室122少。因此，在燃料气体泄漏到隔离空间146内时，即使是少量的泄漏，也不会因气体的流动导致燃料气体的浓度下降而能够进行早期的检测。

另外，隔离空间146成为几乎被密封的构造，也几乎没有外界气体的流入。因此，在燃料气体泄漏到隔离空间146内时，不会由于外界气体导致燃料气体的浓度下降，能够进行更早期的检测。

以上参照附图说明了本发明的优选的实施方式，但不言而喻，本发明不限于上述实施方式。显然只要是本领域技术人员就能够在权利要求书所记载的范围内想出各种变形例或修改例、并了解到关于这些当然也属于本发明的技术范围。

在上述的实施方式中，说明了扫气口118以及燃料喷射口126遍及气缸110的周向而被设置多个的情况，但扫气口118以及燃料喷射口126至少有一个即可。另外，被配置在气缸110的周向上的扫气口118和燃料喷射口126的数量也可以不同。

另外，在上述实施方式中，说明了具备气体检测传感器150的情况，但气体检测传感器150不是本发明所必需的结构。

另外，在上述的实施方式中，说明了隔离空间146为密闭构造的情况，但也可以隔离空间146不是密闭构造，外界气体向隔离空间146中流入。

产业上的可利用性

本发明能够用于若打开燃料喷射阀则燃料气体被供给到气缸内的直流扫气式双循环发动机。

附图标记说明

100直流扫气式双循环发动机；110气缸；112活塞；118扫气口；122扫气室；124燃烧室；126燃料喷射口；128燃料喷射阀；140燃料罐；144燃料供给路；146隔离空间；150气体检测传感器。

Claims (3)

1.一种直流扫气式双循环发动机，其特征在于，具备：

气缸，在内部形成燃烧室；

活塞，在前述气缸内滑动；

扫气室，包围前述气缸中前述活塞的冲程方向的一端侧，被压缩后的活性气体被导入所述扫气室；

扫气口，设置于前述气缸中位于前述扫气室内的部分，与前述活塞的滑动动作相对应，从前述扫气室将活性气体吸入前述燃烧室；

燃料喷射口，设置在比前述扫气口靠前述气缸的径向外侧，向被吸入前述扫气口的前述活性气体喷射燃料气体；

燃料喷射阀，开闭从燃料罐连通到前述燃料喷射口的燃料供给路，所述燃料罐存储有前述燃料气体；

前述燃料喷射阀配置于与前述扫气室隔离的隔离空间。

2.如权利要求1所述的直流扫气式双循环发动机，其特征在于，还具备气体检测传感器，所述气体检测传感器配置于前述隔离空间，检测前述隔离空间中的前述燃料气体的泄漏。

3.如权利要求2所述的直流扫气式双循环发动机，其特征在于，前述隔离空间是密闭构造。