气体燃料供给系统、控制装置及发动机的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种气体燃料供给系统、气体燃料供给系统的控制装置及发动机。
【背景技术】
[0002]例如作为船舶的动力源，已知有如专利文献I中记载的使用液体燃料及气体燃料这两者而产生动力的双燃料发动机(二元燃料发动机)。
[0003]双燃料发动机能够分别以仅使用液体燃料(燃油)的燃油专用模式及使用液体燃料及气体燃料(燃料气体)这两者的双燃料模式进行运转。燃油专用模式为向燃烧室供给液体燃料，并将该供给的液体燃料进行燃烧的方式。双燃料模式为向燃烧室供给气体燃料，并且，向燃烧室供给少量的液体燃料而产生引燃火焰，用引燃火焰引燃气体燃料而进行燃烧的方式。
以往技术文献专利文献
[0004]专利文献I:日本专利第3432098号公报发明的概要
发明要解决的技术课题
[0005]双燃料模式中，供给高压气体燃料的定时与引燃气体燃料的定时接近，燃烧方式成为扩散燃烧。扩散燃烧时有时形成高温燃烧区域，在高温燃烧区域中有可能容易产生NOx(氮氧化物)。
[0006]因此，本发明的目的在于提供一种能够抑制产生NOx的气体燃料供给系统、控制装置及发动机。
用于解决技术课题的手段
[0007]为了解决上述课题并达到目的，本发明的气体燃料供给系统包括:燃烧室，形成于气缸与活塞之间；第I阀，向所述燃烧室喷射气体燃料;及第2阀，设置于所述气体燃料的供给部与所述第I阀之间，向所述第I阀供给所述气体燃料，且在向所述燃烧室供给所述气体燃料时，打开所述第I阀之后打开。
[0008]根据本发明，打开第I阀开始向气体燃料的燃烧室进行喷射时，第2阀处于关闭的状态。因此，不会向第I阀供给来自第2阀的新的气体燃料，而是仅喷射第I阀中残留的气体燃料。并且，不会供给来自第2阀的新的气体燃料，因此第I阀喷射的气体燃料的压力大幅度降低。之后，若打开第2阀，则向第I阀供给新的气体燃料，第I阀喷射的气体燃料的压力上升。如此，在初期，在向燃烧室喷射的气体燃料的压力较小，之后向燃烧室喷射的气体燃料的压力变大的情况下，抑制初期中的燃烧温度的上升，并抑制NOx的产生。
[0009]所述气体燃料供给系统优选关闭所述第I阀之后关闭所述第2阀。关闭第I阀之后至关闭第2阀的期间，对第I阀供给气体燃料。因此，能够抑制第I阀中残留的气体燃料在每个工作循环中减少或增多，并且能够抑制基于第I阀的初期的气体燃料的喷射压力在每个工作循环中降低或升高。
[0010]所述气体燃料供给系统优选在所述第I阀打开之前，且由点燃装置点燃所述气体燃料之前，进一步打开所述第I阀。若在第I阀打开之前，且气体燃料点燃之前进一步打开第I阀而喷射气体燃料，则第I阀中残留的气体燃料的压力减少。因此，之后再次打开第I阀时的第I阀喷射的气体燃料的压力更加降低。从而可以更好地增大初期中的气体燃料的喷射压力与之后的气体燃料的喷射压力之差，因此能够更好地进行抑制NOx的产生等气体燃料的喷射控制。
[0011]为了解决上述课题并达到目的，本发明的气体燃料供给系统的控制装置包括:燃烧室，形成于气缸与活塞之间；第I阀，向所述燃烧室喷射气体燃料;及第2阀，设置于所述气体燃料的供给部与所述第I阀之间，向所述第I阀供给所述气体燃料，所述控制装置向所述燃烧室供给所述气体燃料时，打开所述第I阀之后打开所述第2阀。通过具有所涉及的气体燃料供给系统的控制装置，抑制初期中的燃烧温度的上升，并抑制NOx的产生。
[0012]所述气体燃料供给系统的控制装置优选关闭所述第I阀之后关闭所述第2阀。通过具有所涉及的气体燃料供给系统的控制装置，能够抑制基于第I阀的初期的气体燃料的喷射压力在每个工作循环中降低或升高。
[0013]所述气体燃料供给系统的控制装置优选在所述第I阀打开之前，且由点燃装置点燃所述气体燃料之前，进一步打开所述第I阀。通过具有所涉及的气体燃料供给系统的控制装置，可以更好地增大初期中的气体燃料的喷射压力与之后的气体燃料的喷射压力之差，因此能够更好地进行抑制NOx的产生等气体燃料的喷射控制。
[0014]所述发动机优选具有所述气体燃料供给系统。通过所涉及的发动机能够抑制NOx的产生。
[0015]所述发动机优选二冲程发动机。二冲程发动机适合作为船舶等的动力源。
发明效果
[0016]根据本发明，在气体燃料用发动机中能够抑制NOx的产生。
【附图说明】
[0017]图1是表示实施方式I所涉及的双燃料发动机I的一例的示意图。
图2是表示双燃料发动机I的动作的一例的示意图。
图3是示意地表示双燃料模式中燃烧室喷射有燃料的状态的一例的俯视图。
图4是示意地表示双燃料模式中燃料进行燃烧的状态的一例的图。
图5是示意地表示双燃料模式中燃料进行燃烧的状态的一例的俯视图。
图6是表示实施方式I所涉及的气体燃料供给系统15的一例的图。
图7是表示控制装置10的结构的一例的示意图。
图8是表示比较例所涉及的曲柄角度与供给流路21中的气体燃料PG的压力之间的关系的图。
图9是表示实施方式I所涉及的曲柄角度与供给流路21中的气体燃料PG的压力之间的关系的图。
图10是示意地表示实施方式2中的气体燃料PG的预混合所涉及的进行喷射的状态的俯视图。
图11是表示实施方式2中的气体燃料PG预混合的状态的俯视图。 图12是示意地表示实施方式2中的气体燃料PG及液体燃料FO进行喷射的状态的俯视图。
图13是示意地表示液体燃料FO及气体燃料PG进行燃烧的状态的一例的俯视图。
图14是表示实施方式2所涉及的曲柄角度与供给流路21中的气体燃料PG的压力之间的关系的图。
图15是表示实施方式2所涉及的气体燃料供给系统的另一例的图。
【具体实施方式】
[0018](实施方式I)
以下，参考附图对本发明的实施方式I进行详细说明。图1是表示实施方式I所涉及的双燃料发动机I的一例的示意图。作为发动机的双燃料发动机I具备底板50、设置于底板50的构架(主体)51以及设置于构架51的封套52。并且双燃料发动机I具备设置于封套52的气缸
2、在气缸2的内部进行往复移动的活塞3、连接于活塞3的活塞杆41、连杆43、连结活塞杆41与连杆43的十字头42以及经由曲柄销44与连杆43连接的曲轴4。并且双燃料发动机I具备检测曲轴4的旋转角度(曲柄角度)的角度检测装置6、向在活塞3的上面与气缸2的内壁与排气阀13之间形成的燃烧室7供给气体燃料PG且包含作为第I阀的气体燃料喷射阀8的气体燃料供给系统15、向燃烧室7供给液体燃料FO且作为点燃装置的液体燃料喷射阀9、排气阀13、驱动排气阀13的驱动装置14、以及控制双燃料发动机I及气体燃料供给系统15的控制装置10。
[0019]气缸2具有设置于封套52的气缸套2A及设置于气缸套2A上的气缸盖2B。十字头42沿着设置于构架51的引导部51G而移动，将来自活塞杆41的机械动力传递至连杆43。曲轴4配置于底板50，并输出由活塞3传递的机械动力。如此，双燃料发动机I为所谓的十字头式发动机，也可以为不具有十字头42的所谓的筒状活塞式发动机。
[0020]气体燃料喷射阀8能够向燃烧室7喷射气体燃料PG。气体燃料PG为作为燃料的气体。在本实施方式中，燃烧室7配置有2个气体燃料喷射阀8。另外，气体燃料喷射阀8的数量是任意的。
[0021]液体燃料喷射阀9能够向燃烧室7喷射液体燃料F0。液体燃料FO例如包含轻油、重油、重质油中的至少一个。在本实施方式中，燃烧室7配置有2个液体燃料喷射阀9。另外，液体燃料喷射阀9的数量是任意的。
[0022]角度检测装置6例如具有配置于曲轴4的如编码器标尺的标尺(光栅)及检测该标尺的如编码器头的检测器。检测器检测曲轴4的标尺并检测曲轴4的旋转脉冲。曲轴4的旋转脉冲例如与活塞3处于上止点的位置时的定时建立关联。由曲轴4的旋转脉冲求出曲轴4的旋转速度。角度检测装置6根据由检测器检测出的活塞3处于上止点的位置时的定时与曲轴4的旋转速度检测曲轴4的旋转角度(曲柄角度)。角度检测装置6的检测结果向控制装置10输出。将曲柄角度与活塞3的位置建立关联。控制装置10根据角度检测装置6的检测结果，能够求出包含上止点及下止点的活塞3的位置。并且，控制装置10根据内置的定时器的输出与角度检测装置6的检测结果，能够求出例如活塞3配置于上止点的时间点及配置于下止点的时间点。控制装置10根据曲柄角度，输出用于控制排气阀13的开闭、来自气体燃料喷射阀8的气体燃料PG的喷射以及来自气体燃料喷射阀9的气体燃料FO的喷射的指令信号。并且，详细内容虽进行后述，但控制装置10还输出用于控制气体燃料供给系统的闸阀的开闭的指令信号。
[0023]图2是表示双燃料发动机I的动作的一例的示意图。在实施方式I中，双燃料发动机I为二冲程一工作循环的柴油发动机。如图2所示，双燃料发动机I的动作包含将扫气口 11吸入的新空气送至燃烧室7的扫气工序(A)、利用活塞3压缩燃烧室7的空气的压缩工序(B)、向燃烧室7喷射燃料并使该燃料燃烧的燃烧工序(C)以及将燃烧工序后的燃烧室7的气体从排气口 12排出的排气工序(D)。另外，如上述，在实施方式I中双燃料发动机I为二冲程发动机，适