柴油发动机制造技术

一种柴油发动机，具有：燃烧室；以及燃料投入单元，其向所述燃烧室内投入气体状的氨和成为点火源的燃油，所述柴油发动机通过由所述燃料投入单元向所述燃烧室内投入的燃油和气体状的氨而在所述燃烧室内形成氨预混合气并使其进行混合燃烧，其中，所述柴油发动机具有：设定单元，其能够设定多个不同的氨混合比率值；以及控制单元，其基于由所述设定单元设定的所述氨混合比率值，来调整由所述燃料投入单元投入的燃油和氨的总和中的空气过剩系数。入的燃油和氨的总和中的空气过剩系数。入的燃油和氨的总和中的空气过剩系数。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】柴油发动机


[0001]本专利技术涉及一种柴油发动机，特别涉及一种使不含有碳(C)的无碳的氨NH3燃烧从而对于作为温室效应气体的二氧化碳CO2削减特别有效的柴油发动机，该不含有碳(C)的无碳的氨NH3能较佳地用于以重油、轻油等燃油为主燃料的船舶用柴油发动机且以往未作为燃料使用过。

技术介绍

[0002]氨在燃烧情况下是无碳的，由于不伴随CO2的产生，因此，一直尝试在内燃机、特别是柴油发动机中进行燃烧。但现状是，与例如重油的着火温度250℃～380℃相比，氨的着火温度高达651℃，为难燃性，因此，燃烧率较差，所投入的氨的20％以上作为未燃部分排出。
[0003]为了解决该问题而进行了如下尝试：使用催化剂等对氨的一部分进行改性而使其成为氢，将该氢与氨同时投入燃烧室，使燃烧性优异的氢作为着火源来提高氨燃烧效率。
[0004]例如，在专利文献1中，为了使高温富氢氨和燃烧用空气燃烧，供给尿素水作为富氢氨的原料，由尿素水生成高温的氨，并且将氨的一部分添加于氢和氮，生成高温的富氢气体，由此构成无碳动力装置。也就是说，涉及一种由尿素水生成高温的氨并将氨的一部分添加于氢和氮而生成高温的富氢气体的富氢氨生成反应器。
[0005]另外，在专利文献2中，对氨进行改性而生成含有氢的改性气体，向氨燃烧内燃机的燃烧室内供给氨和改性气体。
[0006]再者，在专利文献3中，记载了一种柴油发动机，其通过在燃烧室内空间调整为壁面侧的氨浓度比中心部的氨浓度高，从而能够在不使氢等混烧的情况下适当地缩减CO2，并且记载有如下内容：将氨的投入量调整为预定比率，具体而言以热量比计为燃油的供给量的15％以上且25％以下。
[0007]现有技术文献
[0008]专利文献
[0009]专利文献1：日本特许第5315493号公报
[0010]专利文献2：日本特许第5310945号公报
[0011]专利文献3：日本特许第6702475号公报

技术实现思路

[0012]专利技术要解决的问题
[0013]近年来，越来越呼吁脱碳，期待一种使用了氨比率更高的燃料例如氨相对于含氨的燃料整体的热量比率为50％以上甚至80％的燃料的混合比率的柴油发动机。
[0014]但是，对此存在课题。例如，在专利文献3记载的专利技术中，如上述那样，若使氨的热量比率(在此称为氨混合比率)提高，则存在未燃氨排出增加这样的问题，另外，还知道若使氨混合比率提高，则废气NO
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值和未燃氨排出以此消彼长的关系来变化，因此，为了将两者抑制得较低，有可能需要进行某些条件调整。
[0015]并且，这样的条件设定在能够可变地设定氨混合比率的柴油发动机的情况下更是充满困难。
[0016]本专利技术是为了解决所述现有的问题点而完成的，提供一种柴油发动机，其能够在较大的范围内调整氨混合比率，并且能够将废气NO
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值和未燃氨双方抑制得较低，能够缩减CO2。
[0017]用于解决问题的方案
[0018]为了解决上述课题，本专利技术的第1方案是一种柴油发动机，其具有：燃烧室；以及燃料投入单元，其向所述燃烧室内投入气体状的氨和成为点火源的燃油，所述柴油发动机通过由所述燃料投入单元向所述燃烧室内投入的燃油和气体状的氨而在所述燃烧室内形成氨预混合气并使其进行混合燃烧，其特征在于，所述柴油发动机具有：设定单元，其能够设定多个不同的氨混合比率值；以及控制单元，其基于由所述设定单元设定的所述氨混合比率值，来调整由所述燃料投入单元投入的燃油和氨的总和中的空气过剩系数。
[0019]由此，能够在氨混合比率的较大的范围内抑制废气NO
x
值，并且能够使未燃氨减少而缩减CO2。
[0020]优选的是，作为第2方案，也可以设为，由所述设定单元设定的氨混合比率值能够设定在15％以上且85％以下之间。
[0021]还优选的是，作为第3方案，也可以设为，在所述第1或第2方案的基础上，在由所述设定单元设定的所述氨混合比率值从第1值变更为氨混合比率比所述第1值高的第2值的情况下，所述控制单元从与所述第1值对应地进行了调整的第1所述空气过剩系数变更为比所述第1所述空气过剩系数小的第2所述空气过剩系数。
[0022]还优选的是，作为第4方案，也可以设为，在所述第1至第3方案的基础上，在由所述设定单元设定的所述氨混合比率值被设定为65％以上的值的情况下，将所述空气过剩系数调整为1.0以下。
[0023]还优选的是，作为第5方案，也可以设为，在所述第1至第4方案的基础上，在由所述设定单元设定的所述氨混合比率值被设定为15％以上且25％以下的值的情况下，所述控制单元进行调整，以使所述空气过剩系数相对于仅利用燃油运转时的空气过剩系数低1.0至1.5。
[0024]还优选的是，作为第6方案，也可以设为，在所述第1至第5方案中的任一方案的基础上，所述空气过剩系数的控制通过设于增压器的排气旁路的调整单元对空气量的调整来进行。
[0025]还优选的是，作为第7方案，也可以设为，在所述第1至第6方案中的任一方案的基础上，所述氨的投入通过对燃烧室入口侧的供气口喷射氨来进行。
[0026]还优选的是，作为第8方案，也可以设为，在所述第1至第6方案中的任一方案的基础上，所述氨的投入通过向燃烧室内直接喷射氨来进行。
[0027]另外，根据本专利技术的第9方案，在所述第1至第8方案中的任一方案的基础上，所述柴油发动机具备：流量控制单元，其基于由所述设定单元设定的氨混合比率值，来分别控制燃油的流量和氨的流量；流量运算单元，其分别运算或检测由所述流量控制单元调整后的燃油的流量和氨的流量；混合比率运算单元，其根据所述流量运算单元的运算结果来运算氨的混合比率；空气过剩系数输出单元，其将与由所述设定单元设定的氨混合比率值或者
由所述混合比率运算单元进行运算而得到的所述氨混合比率值中的任一者对应的空气过剩系数输出；负载率检测单元，其检测负载率；表存储单元，其具有多个表，所述表针对每个空气过剩系数，将由所述负载率检测单元检测出的负载率和与所述负载率对应的供气压力值对应起来；供气压力确定单元，其使用基于从所述空气过剩系数输出单元输出的空气过剩系数而从所述表存储单元中选择的表，来确定与由所述负载率检测单元检测出的负载率对应的供气压力；以及调整空气量以便成为由所述供气压力确定单元确定的供气压力的单元。
[0028]还优选的是，作为第10方案，也可以设为，在所述第9方案的基础上，所述表存储单元所存储的表是能够针对每个空气过剩系数来确定相对于任意的负载率对应的供气压力的曲线。
[0029]还优选的是，作为第11方案，也可以设为，在所述第9方案的基础上，所述表存储单元所存储的表是能够针对每个空气过剩系数来确定相对于预定的负载率对应的供气压力的查找表。
附图说明
[0030]图1是对氨混合比率为20％时和80％时的混合气的状态进行比较来表示的图。
[0031]图2是表示专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种柴油发动机，具有：燃烧室；以及燃料投入单元，其向所述燃烧室内投入气体状的氨和成为点火源的燃油，所述柴油发动机通过由所述燃料投入单元向所述燃烧室内投入的燃油和气体状的氨而在所述燃烧室内形成氨预混合气并使其进行混合燃烧，其特征在于，所述柴油发动机具有：设定单元，其能够设定多个不同的氨混合比率值；以及控制单元，其基于由所述设定单元设定的所述氨混合比率值，来调整由所述燃料投入单元投入的燃油和氨的总和中的空气过剩系数。2.根据权利要求1所述的柴油发动机，其特征在于，由所述设定单元设定的氨混合比率值能够设定在15％以上且85％以下之间。3.根据权利要求1或2所述的柴油发动机，其特征在于，在由所述设定单元设定的所述氨混合比率值从第1值变更为氨混合比率比所述第1值高的第2值的情况下，所述控制单元从与所述第1值对应地进行了调整的第1所述空气过剩系数变更为比第1所述空气过剩系数小的第2所述空气过剩系数。4.根据权利要求1～3中任一项所述的柴油发动机，其特征在于，在由所述设定单元设定的所述氨混合比率值被设定为65％以上的值的情况下，将所述空气过剩系数调整为1.0以下。5.根据权利要求1～4中任一项所述的柴油发动机，其特征在于，在由所述设定单元设定的所述氨混合比率值被设定为15％以上且25％以下的值的情况下，所述控制单元进行调整，以使所述空气过剩系数相对于仅利用燃油运转时的空气过剩系数低1.0至1.5。6.根据权利要求1至5中任一项所述的柴油发动机，其特征在于，所述空气过剩系数的控制通过设于增压器的排气旁路的调整单元对空气量的调整来进行。7.根据权利要求1至6...

【专利技术属性】
技术研发人员：清水明，桑原隆晃，
申请(专利权)人：杰富意工程株式会社，
类型：发明
国别省市：