CN1119242A - 水喷射式柴油机 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种在汽缸盖上同时设置有燃料喷射阀和水喷射阀的水喷射式柴油机，目的是通过使水喷雾到达燃料的高温喷雾中，来降低燃烧温度，从而抑制NOx的生成。为了实现上述目的，本发明将燃料喷射阀与水喷射阀分别设置在汽缸盖的上壁与侧壁上，将水的喷雾从直角方向与燃料喷雾的高温区域混合，从而降低燃料温度，减少NOx。

Description

水喷射式柴油机
本发明涉及一种水喷射式柴油机，特别是一种带有水喷射装置的船用大型柴油机。
近年来船用柴油机为了降低排气中氮氧化合物(NOx)，采用了将燃料和水一齐喷入燃烧室中的水喷射***。
图3示出了现有水喷射式大型两冲程柴油机的一个例子。
图中，1是汽缸盖，2是汽缸套，3是活塞，4是上述汽缸盖1、汽缸套2及活塞3的上表面区域形成的燃烧室，5是排气阀室。
10是将燃料喷射泵(图中未示出)来的高压燃料喷入燃烧室4内的燃料喷射阀，11是将水泵(图中未示出)来的水在适当的时刻喷入燃烧室4内的水喷射阀。
上述大型柴油机中，通常多个燃料喷射阀10及水喷射阀11是分别安装在设置于汽缸盖1上壁1a上的安装孔中的。
在图4及图5中示出了燃料喷射阀10—1～10—3及水喷射阀11—1～11—3各设有3个的情况。
如图5所示，在上述燃料喷射阀10—1～10—3以及水喷射阀11—1～11—3的平面方向位置(与汽缸中心线100成直角的平面位置)上，各喷射阀每个都是沿圆周方向等间隔配置的，从各燃料喷射阀10—1～10—3将燃料喷雾F1～F3喷出，从水喷射阀11—1～11—3将水朝向燃料喷雾方向喷出(水的喷雾由W1～W3表示)。
按照上述那样配置燃料喷射阀10—1～10—3及水喷射阀11—1～11—3的以往水喷射式柴油机会出现下列问题。
(1)如图5所示的燃料喷射阀10—1～10—3以及水喷射阀11—1～11—3中，为了使水喷射的方向与各个燃料喷雾F1～F3的方向相同，水喷射阀11—1～11—3配置在各燃料喷射阀10—1～10—3的下游一侧。
这样，如图4及图5所示，水的喷雾W1不能到达作为NOx的促发区域的燃料喷雾F1的前端高温喷雾区域，而只达到较前端部温度低的喷雾中央部分，因而不能得到由于水喷射的降温作用而使NOx充分降低的效果。
(2)由于必须在汽缸盖的上壁1a上设置安装燃料喷射阀与水喷射阀总共4根以上喷射阀的安装孔，从而使得汽缸盖1的强度降低，结构也变得复杂。
本发明的目的是通过使水喷雾到达燃料的高温喷雾中，从而提高NOx的降低效果，同时又能够防止因喷射装置而使汽缸盖的强度降低。
本发明的特征是将燃料喷射阀配置成从燃烧室壁侧面沿与汽缸中心线大致呈直角的方向喷射燃料的形式，同时将水喷射阀配置成从燃烧室的上表面沿与燃料大致垂直交叉的方向喷射水的形式。
另外，本发明的第二个特征是将燃料喷射阀配置成从燃烧室壁上表面沿与汽缸中心线大致呈直角的方向喷射燃料的形式，同时将水喷射阀配置成沿与燃料大致垂直交叉的方向喷射水的形式。
由于从燃料喷射阀喷出的燃料喷雾方向与从水喷射阀喷出的水喷雾的方向大致呈直角，水喷雾能够很容易地到达燃料喷雾的前端部高温区域，因而可以使该高温部分快速降温，从而抑制了NOx的生成。
另外，由于燃料喷射阀与水喷射阀能够分别设置在汽缸盖的上壁与侧壁上，各喷射阀在圆周方向上的安装间距可以扩大，使喷射阀的安装孔不很集中，从而防止了汽缸盖强度的降低，同时结构简单、紧凑。
图1是本发明实施例的水喷射式大型柴油机燃烧室周围的剖视图；
图2是表示上述实施例的喷射阀配置的平面图；
图3是以往水喷射式大型两冲程柴油机燃烧室周围的剖视图；
图4是表示以往例子的与图1对应的剖视图；
图5是表示以往例子的与图2对应的剖视图；图中：10—1～10—3…燃料喷射阀；
11—1～11—3…水喷射阀；
1…汽缸盖；1a…汽缸盖的上壁；1b…汽缸盖的下壁；
1c…燃烧室上表面；1d…燃烧室的侧壁；
2…汽缸套；3…活塞；4、燃烧室。
下面参照图1～图2对本发明的实施例进行说明。
图1是本发明实施例的水喷射式两冲程柴油机第1实施例燃烧室周围的剖视图、图2是表示喷射阀配置的与汽缸中心线呈直角的平面图；
图中，1是汽缸盖，2是汽缸套，3是活塞，4是由上述汽缸盖1的上壁1a、侧壁1b、汽缸套2及活塞3的上表面限定出的燃烧室，5是排气阀室，100是汽缸的中心。
10—1、10—2、10—3是将燃料喷射泵(图中未示出)来的高压燃料喷入燃烧室4内的燃料喷射阀，11—1、11—2、11—3是将从水泵(图中未示出)送来的水在后述适当的时刻喷入燃烧室4内的水喷射阀。
上述燃料喷射阀10—1～10—3在汽缸盖1的侧壁1b上配置成沿圆周方向等间隔或者大致等间隔的多个(本实施例中有3个)，设置成从汽缸盖燃烧室侧面1d向与汽缸中心线100大致呈直角的方向喷射燃料的形式。
另外上述水喷射阀11—1～11—3在汽缸盖1的上壁1a上沿圆周方向等间隔或者大致等间隔配置成与燃料喷射阀10—1～10—3数量相同的多个(本实施例中有3个)，设置成与从上述燃料喷射阀10—1～10—3喷出的燃料喷射方向大致呈直角，即与汽缸盖与汽缸中心线100大致平行的方向从汽缸盖的燃烧室上表面1c喷射水，使水的喷雾与燃料的喷雾前端高温区域相冲突的形式。
上述燃料喷射阀10—1～10—3以及水喷射阀11—1～11—3的具体结构被省略，最好使用公知的自动阀式喷射阀，它带有具有多个喷孔的喷嘴和由针阀弹簧设定出开阀压力而开闭通向喷孔的燃料通路的针阀。
下面对上述结构的水喷射式柴油机的作用进行说明。
从燃料喷射泵(图中未示出)按一定喷射时刻送出的高压燃料一旦由燃料喷射阀10—1～10—3喷入燃烧室4内，来自该燃料喷射阀10—1～10—3的喷雾F1、F2、F3就沿与汽缸的中心线100大致成直角的方向发展。
燃料喷射后，通过设置一定的定时让水喷射阀11—1～11—3将水朝沿上述燃料喷射阀10—1～10—3喷出的燃料喷射方向大致成直角的方向，即与汽缸中心线100大致平行的方向喷出。
这时，从水喷射阀11—1～11—3喷出的水的喷雾W1～W3如图1和图2所示，到达从燃料喷射阀10—1～10—3喷出的与汽缸中心线100大致成直角方向发展的燃料的喷雾F1～F3的前端高温区域，从而使该高温区域快速降温。
由此降低燃烧最高温度，抑制NOx的生成。
在图中未示的下述本发明的第2实施例中，与图1和图2所示的第1实施例相反，上述燃料喷射阀10—1、10—2、10—3在汽缸盖1的上壁1a上，配置成从汽缸盖燃烧室上面1c向与汽缸中心大致平行的方向喷射燃料的形式，同时，水喷射阀11—1、11—2、11—3在汽缸盖1的侧壁1b上，配置成与来自燃烧室侧面1d的燃料大致呈直角的方向喷射水的形式。
这种情况下的作用、效果与上述第1实施例相同。
上述各实施例中的燃料喷射阀10—1～10—3与水喷射阀11—1～11—3各设有3个，但只要燃料喷射阀与水喷射阀数目相同并不受上述数目的限制。
在本发明的上述结构中，由于从燃料喷雾的直角方向交叉进行水的喷雾，水的喷雾能够容易地到达燃料的高温区域，因而可以使该高温部分快速降温，使燃料温度整体降低。从而能够降低NOx。
另外，由于燃料喷射阀与水喷射阀分别设置在汽缸盖的上壁与侧壁上，喷射阀的安装孔加工部位不很集中，从而防止了汽缸盖强度的降低，同时结构被简化。

Claims (3)

1、一种水喷射式柴油机，它在汽缸盖上同时设置有燃料喷射阀和水喷射阀，其特征在于：上述燃料喷射阀以从燃烧室壁侧面沿与汽缸中心线大致呈直角的方向喷射燃料的形式安装在汽缸盖的侧壁上，同时上述水喷射阀则以从汽缸盖的燃烧室上表面沿与上述燃料喷射方向大致垂直交叉的方向喷射水的形式安装在汽缸盖的上壁上。
2、一种水喷射式柴油机，它在汽缸盖上同时设置有燃料喷射阀和水喷射阀，其特征在于：上述燃料喷射阀以从上述汽缸的燃烧室壁上表面沿与汽缸中心线大致平行的方向喷射燃料的形式安装在汽缸盖的上壁上，同时上述水喷射阀则以从汽缸盖的燃烧室侧面沿与上述燃料喷射方向大致垂直交叉的方向喷射水的形式安装在汽缸盖的侧壁上。
3、按照权利要求1和2所述的水喷射式柴油机，其特征在于：所述的燃料喷射阀和水喷射阀各自相互交叉设置有多个。
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