CN1166569A - 低气化性燃料柴油发动机 - Google Patents

Abstract

一种使用低气化性燃料的柴油发动机，该柴油发动机在压缩冲程开始时，把燃料喷射到汽缸内，提高空气与燃料的流动性，形成均匀的混合气，抑制NOx的产生。该柴油发动机中，在活塞上形成有副室，由配置在汽缸盖的腔内的燃烧室构造体形成有主室。连通孔及火花塞***孔设在活塞上，用于连通主室和副室，燃料喷嘴在压缩冲程开始时将重油等低气化性燃料喷射到汽缸内，使燃料分散到存在于汽缸内的旋涡中，在汽缸内生成燃料与空气的均匀混合气，在压缩冲程终端，通过连通孔进入的混合气在火花塞的辅助下在副室内点火燃烧。

Description

低气化性燃料柴油发动机

本发明涉及适用于利用工业废气发电***等的、在活塞上有副室的低气化性燃料柴油发动机。

通常，发动机使用的燃料有汽油、轻油、重油。现有的柴油发动机中，以轻油作为燃料使其在燃烧室中燃烧。燃料的十六烷值，轻油为40以上，重油较小，为25左右。燃料的气化性，汽油较大，轻油较小，而重油的气化性几乎为零。至于燃料价格，设汽油为100时，则轻油为70左右，重油为15左右。

现有技术中，由利用工业废气发电***构成的发电装置，多为把发电机安装在发动机上的***，用柴油发动机发电时，由于柴油发动机用轻油作燃料，燃料成本高，其电力成本比从电厂供给的电力成本高，所以在成本上无优势。而采用汽油发动机获得电力时，则成本过高。由于采用汽油或轻油作为燃料时燃料费高，所以利用工业废气发电***的发动机采用天然气作为燃料。

本发明者开发出以重油作为燃料的柴油发动机，并提出了专利申请(日本专利公报特愿平8-46956号)。该柴油发动机以粘性大且无气化性的重油作为燃料，不进行高压喷射可点火燃烧，在气缸盖上设有主室和副室，并在连通口附近设置喷射燃料用的燃料喷咀，设在连通口的开闭阀开阀后立即从燃料喷咀向开闭阀的阀座部喷射燃料，利用通过连通口的高速空气流，使燃料从主室分散到副室内的空气流中，气化分散后再使其点火燃烧。

用于利用工业废气发电***的发动机，热效率高，排气气体必须清洁，所以，多采用点火性能好的轻油作燃料。但是，轻油又多用作为车辆的燃料，所以轻油的供需关系有些紧张。另外，现有的利用工业废气发电***的发动机中，虽然有使用天然气的，但即使是天然气其燃料成本仍然较高，再者，有些地区很难得到天然气。

因此，希望开发出一种不使用轻油或天然气、而使用价格更低的重油等低气化性燃料的柴油发动机。然而使用重油等低气化性燃料时，存在着产生油烟或NOx等的各种问题，因此，必须开发出能解决这些问题的、以重油等难燃性低气化性燃料作为燃料的燃料***。

另外，在以重油等低气化性燃料作为燃料的柴油发动机中，把燃料喷射到隔热构造的燃烧室内高温环境中时，空气与燃料的混合不充分，成为不均匀的混合气，燃料喷雾的外周区域由不均匀火焰形成局部高温区域，产生大量的NOx。在上述柴油发动机中，由于燃料的粘性大，不能使用需要高压缩的喷射泵，在燃烧室内难以用高压力形成燃料喷雾，而且空气与燃料的混合恶化，产生大量的HC、烟尘等。为了提高粘性大的重油的油压力，必须加大燃料喷射泵，但喷射压大的燃料喷射泵价格较高。

船舶用的低速柴油发动机，其转速为100～200rpm以下时是很慢的，空气与燃料的混合时间很充分，从燃料喷咀向汽缸周边进行放射状高压喷雾，能产生均匀的混合气使燃料燃烧，虽然燃料费用低，但存在着产生大量HC或NOx的问题。

但是，象利用工业废气发电***的发动机那样的以高速(例如1500rpm)运转的柴油发动机中，空气与燃料混合的时间短，若不采取措施，则往往点不着火，或产生较多NOx及烟尘等。因此鉴于上述问题，如何生成均匀的混合气、改善燃烧、节省燃料费用并减少NOx及烟尘的发生量，是待解决的课题。

因此，对于柴油发动机，以重油等难燃性低气化性燃料作为燃料时，为了改善燃烧，提高热效率和实现排出气体的清洁化，必须使燃料与空气均匀混合，缩短燃烧期间。在柴油发动机中，使用陶瓷等耐热材料作为燃烧室的构筑材料时，燃烧室内的温度在压缩端上升到250℃以上，成为高温状态。在隔热型柴油发动机中，把重油等低气化性燃料喷射到这样的高温环境中时，空气与燃料的混合不充分，燃料喷雾的外周区域由不均匀火焰形成局部高温区，而产生大量的NOx。另外，在柴油发动机中，为了减少NOx及烟尘的产生，最好形成贫混合气，但形成贫混  合气时又会引起点火不良及产生大量HC的问题。

因此，为了使重油等低气化性燃料燃烧，考虑了加长燃料的气化时间、利用动能促进空气与燃料的混合、或者使空气温度上升等办法。另外，在采用重油等低质燃料的高速柴油机中，由于燃料与空气较难混合，所以性能低，排气气体中含有NOx及烟尘等有害物质。为了使燃料与空气较好地混合，提高性能，必须使燃料与空气有效地接触，作为使重油等低质燃料有效地与空气混合并燃烧的方法，考虑过加长燃料与空气混合的时间、提高空气的温度、利用空气的动能促进空气与燃料的混合等方法。

把燃烧室做成隔热构造的发动机中，由于吸入空气受到燃烧室壁面的热而被加热，所以，燃料的气化性好。因此，把燃烧室做成为隔热构造，提高燃烧室内的空气和燃料的流动性，就能使重油等低气化性燃料燃烧。另外，当粒子状燃料在空气中燃烧时，燃料与该粒子周围的空气反应，在排气气体中产生较多的有害物质NOx。但是，当燃料在分散到空气中的状态下进行燃烧反应时，该燃烧受燃料外侧空气温度的支配，温度不会升得太高，能抑制NOx的产生。

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种使用低气化性燃料的柴油发动机。本发明的柴油发动机中，为了使用重油等的低气化性燃料并高速旋转，使供给到燃烧室内的空气温度上升，用陶瓷等耐热材料作为燃烧室的构筑材料，把燃烧室做成为隔热构造，使空气与燃料有充分的混合时间，从吸入冲程终点或至少在压缩冲程的前半期把燃料喷射到燃烧室内，同时，为了在空气与燃料的混合时利用空气的流动性，把燃料喷射到处于活塞下死点侧的空气压极小区域的吸气旋涡中，以提高流动性，使燃料在汽缸内分散到空气流中，提高流动性，形成均匀的混合气，再使未充分混合的燃料粒子从主室通过连通孔流入副室，促进混合，使混合气在副室内点火燃烧，抑制NOx及烟尘的产生，另外，在部分负荷时，为了防止点不着火，从喷咀向副室内再次喷射点火用燃料，使其点火燃烧。

本发明的使用低气化性燃料的柴油发动机，具有汽缸盖、燃烧室构造体、阀、燃料喷咀、火花塞、活塞、连通孔、火花塞***孔以及控制器；汽缸盖固定在构成汽缸的汽缸体上；燃烧室构造体构成隔热结构的主室，该主室设在汽缸盖的腔内；阀用于开闭形成在汽缸盖上的吸、排气口；燃料喷咀配置在汽缸盖上，用于向汽缸内喷射低气化性燃料；火花塞配置在汽缸盖上；活塞构成在汽缸内往复运动的隔热结构的副室；连通孔及火花塞***孔设在活塞上，连通孔用于连通主室和副室；火花塞***孔供火花塞在活塞上死点附近伸入副室用；控制器进行下述的控制，即，在压缩冲程的前半期，将难燃的低气化性燃料从燃料喷咀喷射到主室内，在火花塞穿过火花塞***孔伸入到副室内的压缩冲程终端，将一部分燃料喷射到副室内，在副室内使其点火燃烧。

另外，在上述主室内，从吸气口导入汽缸内的吸入气在汽缸内形成旋涡。同时，从燃料喷咀向汽缸内喷射的燃料喷雾从汽缸中心侧朝汽缸周边倾斜地喷射，分散到存在于汽缸内的旋涡(涡流)中。

另外，上述控制器在对应于部分负荷时，对从燃料喷咀通过形成在活塞上的燃料喷入孔向副室内再次喷射燃料进行控制。即，该柴油发动机在负荷小的情况下，由于不容易切实进行点火燃烧，所以，在活塞压缩上死点附近从燃料喷咀再次将燃料喷射到副室内，而且使再次喷射的燃料与伸入副室内的火花塞碰撞而被加热，使燃料切实点火燃烧。

该柴油发动机如上所述，向汽缸内的燃料喷雾是在压缩冲程初期的活塞下死点附近进行的，从燃料喷咀将燃料喷射到汽缸内的吸气旋涡空气流中，使燃料在空气流中分散，虽不充分但形成良好的混合气，随着活塞的上升运动，使混合气通过连通孔和火花塞***孔以较快速度进入设在中央的副室内，促进其在副室内的混合，生成均匀的混合气，在压缩冲程终端附近，通过设在副室上的通孔使喷射的燃料在火花塞的辅助下，在副室内点火燃烧，可减少NOx及烟尘的产生，实现理想的燃烧。另外，由于燃料喷雾是从汽缸中心朝着汽缸周边倾斜地喷射，所以燃料能较好地分散到汽缸内的空气中。

该柴油发动机由于具有上述构造，在压缩冲程前半期汽缸内压力低的阶段，从汽缸中心侧朝着汽缸周边把重油等低气化性燃料广范围地喷雾到汽缸内的空气流中，使得重油等低气化性燃料在主室内均匀扩散，在主室内生成燃料与空气的均匀混合气，接着，在压缩上死点附近，从主室通过连通孔进入副室内的混合气与火花塞碰撞，在副室内切实点火燃烧，并能抑制NOx的生成。然后，在膨胀冲程，由于在主室内已生成了均匀的混合气，所以从副室向主室在圆周方向均匀分散喷出的火焰成为火种，在主室内不产生不均匀的火焰，在主室内的燃烧传播加快，燃料喷雾的外周不会因不均匀火焰而产生局部高温区域，由于混合气不进行高温燃烧，所以能抑制NOx的产生，在短期内完成燃烧。

该柴油发动机在部分负荷时，由于流入副室内的混合气是贫混合气，可能会产生点不着火的情形，所以，从燃料喷咀向副室内喷射点火用燃料，使其切实点火燃烧。即，在压缩上死点附近，把微量的燃料喷射到形成在活塞上的副室内，在部分负荷时也能切实地点火，不会产生点不着火的情况。同时由于生成均匀的混合气，故能进行高速运转。

另外，该柴油发动机如上所述，尽管使用廉价的重油等低气化性燃料，也可以高速运转，抑制NOx的产生，使排出气体清洁，而且点火性好，热效率高。所以，非常适用于发电***的利用工业废气发电***。

本发明的另一目的是提供这样一种使用低气化性燃料的柴油发动机，即，该柴油发动机中，为了使导入燃烧室内的吸气温度上升、给与燃料和空气充分的混合时间并能利用空气的流动，把重油等的低气化性燃料以广角度喷射到吸气旋涡(该吸气旋涡位于活塞在下死点附近的空气压小的区域内)中，使广角度喷射的燃料在汽缸内分散到空气流中，促进混合而生成贫混合气，然后随着活塞的上升，使混合气通过连通孔快速地流入位于中央的副室内，促进混合，在副室内生成均匀的混合气，从燃料喷咀通过倒圆锥形燃料喷入孔和点火用低气化性燃烧集合喷入，在副室内生成容易点火的浓混合气使其点火燃烧，并可抑制NOx的产生。

本发明的柴油发动机，具有形成在活塞大致中央部的燃料喷入孔和燃烧喷咀。该孔从活塞顶面朝着副室其通路断面积渐渐变小，在压缩冲程前半期，把低气化性燃料以扩散状态喷射到汽缸内，在压缩冲程后半期，燃烧从喷咀通过燃料喷入孔把点火用低气化性燃料喷射到副室内。

另外，在燃料喷入孔的壁面上配置着Pt、Ni、Cs等促进点火催化剂层。因此，从燃料喷咀通过燃料喷入孔喷射到副室内的燃料与变成高温的贫混合气混合，生成了容易点火的浓混合气，而且，与促进点火催化剂层接触，即使低温时也能切实地点火。

在压缩冲程开始时，占全喷射燃料50％以上的燃料从燃料喷咀喷射出，形成燃料喷雾在汽缸内从汽缸中心向活塞顶面周边扩散，在压缩冲程终端附近，与被喷射的点火用燃料喷雾在燃料喷入孔集合，并受到燃料喷入孔壁面的加热后喷入副室内。

本发明的柴油发动机，如上所述，从燃料喷咀将低气化性燃料以扩散状态喷射到汽缸内，接着通过形成在大致活塞中央部的燃料喷入孔(该燃料喷入孔从活塞顶面朝着副室其通路断面积渐渐变小)把点火用低气化性燃料喷射到副室内使其点火燃烧，所以，在汽缸内形成均匀的混合气，随着活塞的上升运动，混合气通过连通孔及燃料喷入孔进入副室内，在副室内促进混合，在压缩冲程终端附近，从燃料喷咀通过燃料喷入孔把点火用低气化性燃料喷射到副室内，使其点火燃烧，可实现NOx产生量少的理想燃烧。

另外，本发明的柴油发动机中，在压缩冲程的前半期，从燃料喷咀出来的燃料喷雾从汽缸中心向着汽缸周边呈圆锥状地扩散喷射，所以，低气化性燃料能良好地分散到汽缸内的空气中，在汽缸内生成均匀的混合气。

本发明的柴油发动机由于具有上述构造，在压缩冲程前半期汽缸内压力低的阶段，从汽缸中心侧向汽缸周边呈圆锥状扩开地朝着整个活塞顶面区域、把重油等低气化性燃料广范围地喷雾到汽缸内的空气流中，使得重油等低气化性燃料在主室内均匀扩散，在主室内生成燃料与空气的均匀混合气，接着，在压缩冲程，从主室通过连通孔及燃料喷入孔进入副室内，在副室内进一步混合，在压缩冲程终端附近，点火用燃料从燃料喷咀通过燃料喷入孔喷射到副室内，切实地点火燃烧，而能抑制NOx生成地进行燃烧。然后，在膨胀冲程，由于在主室内已生成了均匀的混合气，所以从副室向主室在圆周方向均匀分散喷出的火焰成为火种，在主室内不产生不均匀的火焰，在主室内的燃烧传播加快，因此，燃料喷雾的外周不会因不均匀火焰而产生局部高温区域，由于混合气不进行高温燃烧，所以能抑制NOx的产生，在短期内完成燃烧。

另外，如上所述的该柴油发动机，尽管使用廉价的重油等低气化性燃料，也可以高速运转，抑制NOx的产生，使排出气体清洁，而且点火性好，热效率高。所以，非常适用于发电***的利用工业废气发电***。即，在利用工业废气发电***中，由于发动机的旋转及负荷基本上是一定的，所以，能容易地将向主室喷射燃料的时期设为一定，尤其能抑制NOx的生成，而且由于能使用重油等低气化性燃料，可减低燃料费用。

图1是本发明低气化性燃料柴油发动机的第1实施例，表示活塞在上死点状态的剖面图。

图2是表示图1所示低气化性燃料柴油发动机中的活塞顶面的平面图。

图3是表示图1所示低气化性燃料柴油发动机的活塞在下死点附近状态的剖面图。

图4是本发明低气化性燃料柴油发动机的第2实施例，表示活塞在上死点状态的剖面图。

图5是表示图4所示低气化性燃料柴油发动机中的活塞顶面的平面图。

图6是表示图4所示低气化性燃料柴油发动机的活塞在下死点附近状态的剖面图。

图7是本发明低气化性燃料柴油发动机的第3实施例，表示活塞在上死点状态的剖面图。

下面，参照附图说明本发明低气化性燃料柴油发动机的实施例。

本发明的柴油发动机，是能使用重油等难燃性d低气化性燃料的燃烧***，例如，是适合用于设置型利用工业废气发电***的发动机，其动作是依次反复进行吸入冲程、压缩冲程、膨胀冲程及排气冲程这样4个冲程。

先参照图1、图2及图3说明本发明柴油发动机的第1实施例。

第1实施例的柴油发动机中，汽缸盖7隔着密封垫23固定在汽缸体14上，在汽缸盖7的腔9内配置着燃烧室构造体3，该燃烧室构造体3构成隔热构造的主室1。该柴油发动机具有汽缸套32和活塞5。汽缸套32形成嵌合在汽缸体14上的孔部33的汽缸8，活塞5在由汽缸套32和燃烧室构造体3形成的汽缸8内往复运动。在汽缸盖7上配置着火花塞4和把燃料喷射到主室1内的燃料喷咀6。

活塞5用耐热性好的氮化硅等陶瓷制做，由活塞头16和活塞裙17构成。活塞头16上形成有隔热构造的燃烧室即副室2，活塞裙17由结合环24通过金属塑性流动方式固定在活塞头16上。在活塞头16上形成腔19，该腔19构成副室2。在活塞头16上形成有连通孔15、火花塞***孔10和燃料喷入孔13。连通孔15连通主室1与副室2；活塞在上死点附近火花塞4可穿过***孔10伸入副室2内；燃料通过燃料喷入孔13可喷入副室2内。如图2所示，连通孔15有若干个(图2中是8个)，在活塞头16的活塞顶面18上沿周方向相距一定间隔地分布。火花塞***孔10形成在活塞头16的活塞顶面18的大致中心部。燃料喷入孔13倾斜地形成在活塞头16的活塞顶面18上，如图2所示，从燃料喷咀6出来的燃料喷雾F与火花塞4碰撞。

燃烧室构造体3是由套筒上部12和头下面部11构成的套筒头，套筒上部12构成汽缸8的一部分。在头下面部11上形成有吸、排气口22(图中仅示出吸气口)。吸气口22与形成在汽缸盖7上的吸气口25连通。吸气口22上配置着吸气阀21，排气口上配置着排气阀。在汽缸盖7的腔9与燃烧室构造体3的外面之间，夹着密封垫30并形成隔热空气层26，主室1做成为隔热构造。在活塞头16与活塞裙17之间，夹着密封垫31并形成隔热空气层27，由活塞头16上的腔19形成的副室2也做成为隔热构造。密封垫30、31具有密封和隔热的功能。

燃料喷咀6设在汽缸盖7上，用于把重油等的低气化性燃料喷射到汽缸8内，同时通过燃料喷入孔13把点火用燃料喷射到副室2内。该柴油发动机设有负荷传感器28和旋转传感器29等传感器。负荷传感器28用于测定燃料供给量，以检测发动机的负荷；旋转传感器29检测发动机的转数。上述各种传感器的检测信号输入给控制器20，控制器20根据发动机的动作状态把适当的燃料供给主室1，同时根据检测信号控制燃料喷射时间，以节省燃料费用。另外，燃料喷咀6具有例如由电磁力开闭的电磁驱动装置35，由控制器20根据在始动时或正常运转时、或根据燃烧室的温度、发动机负荷及发动机转数等，决定喷射时间。

形成主室1的壁体即燃烧室构造体3、汽缸套32及活塞头16是用耐热性好的氮化硅、碳化硅等陶瓷材料制成。因此，各部件即使在燃烧后期的气体温度高时，也具有足够的耐热性和高温强度，减少未燃烧的碳化氢HC等的排出量，可得到高效率的发动机。

具有上述构造的该柴油发动机，其控制器20进行下述的控制，即，在压缩冲程的前半期，使低气化性燃料从燃料喷咀6喷射到汽缸8内，在火花塞4穿过火花塞***孔10伸进副室2内的压缩冲程终端，使燃料在副室2内点火燃烧。另外，由吸气阀21的开放而从吸气口22、25导入汽缸8的吸气，以在汽缸8内产生旋涡即空气流S的形式被供给到汽缸8内，从压缩冲程开始的活塞下死点附近位置，从燃料喷咀6喷出的燃料喷雾F喷到空气流S中，燃料分散到空气流S中，在空气流S的活跃区域，燃料大大地被分散，在整个汽缸8内可产生均匀的混合气。在压缩冲程，活塞5上升，缸内的空气被压缩，温度上升，进一步促进燃料的气化，在空气流S中燃料几乎全部均匀分散而生成混合气，该混合气通过连通孔15及火花塞***孔10进入副室2内，在副室2内促进混合，副室2内的混合得到进一步促进后，在压缩冲程终端附近，混合气在火花塞4的辅助下，切实地点火燃烧。

控制器20作如下的设定，根据部分负荷进行控制，使得点火用燃料从燃料喷咀6通过形成在活塞5上的燃料喷入孔13喷入副室2内。因此，相应于部分负荷，燃料喷咀6由控制器20指令，在压缩冲程的前半期，把重油等的低气化性燃料分散地喷射到汽缸8内，接着，为在压缩上死点附近点火，通过燃料喷入孔13向副室2内喷射少量的点火用燃料。本实施例中，燃料喷入孔13是直径为数mm的小孔即可。为了通过燃料喷入孔13能向副室2内喷射燃料，燃料喷咀6形成为单喷口。

下面，参照图4、图5和图6说明本发明的使用低气化性燃料的柴油发动机之第2实施例。

第2实施例的柴油发动机中，汽缸盖4 7隔着密封垫63固定在汽缸体54的上部，在汽缸盖47上形成腔49，在该腔49内配置着燃烧室构造体43，该燃烧室构造体43形成隔热构造的主室41。该柴油发动机具有汽缸套72和活塞45。汽缸套72形成嵌合在汽缸体54上的孔部73的汽缸48。活塞45在由汽缸套72和燃烧室构造体43形成的汽缸48内往复运动。在汽缸盖47上配置着向主室41内喷射燃料的燃料喷咀46。在燃烧室构造体43上，在主室的大致中央轴线上形成扩开状的通孔44。

活塞45与燃烧室构造体43共同构成隔热构造的燃烧室，活塞45由用耐热性好的氮化硅等陶瓷材料做的活塞头56和活塞裙57构成。活塞裙57由结合环64通过金属塑性流动方式固定在活塞头56上。在活塞头56上形成腔59，该腔59形成副室42。在活塞头56上形成有连通孔55和燃料喷入孔53。连通孔55连通主室41和副室42；燃料喷入孔53形成在活塞45的大致中央部，能将燃料喷入副室42内。如图5所示，连通孔55有若干个，在活塞头56的活塞顶面58上沿圆周方向相距一定间隔地分布。燃料喷入孔53形成为曲面或锥形面的收束状，即，从活塞头56的活塞顶面58向着副室42其通路断面积渐渐变小。

燃烧室构造体43是由套筒上部52和头下面部51构成的套筒头。套筒上部52构成汽缸48的一部分。在头下面部51上，形成吸、排气口62(图中仅示出吸气口)。吸气口62与形成在汽缸47上的吸气口65连通。形成在头下面部51上的排气口与形成在汽缸盖47上的排气口连通(图未示)。吸气口62上配置着吸气阀61，排气口上配置着排气阀。在汽缸盖47的腔49与燃烧室构造体43的外面之间，夹着密封垫70并形成隔热空气层66，燃烧室做成为隔热构造。另外，在活塞头56与活塞裙57之间夹着密封垫71并形成隔热空气层67，由形成在活塞头56上的腔59构成的副室42做成为隔热构造。密封垫70、71具有密封和隔热的功能。

燃料喷咀46设在汽缸盖47上，用于把重油等的低气化性燃料喷射到汽缸48内，同时通过燃料喷入孔53把点火用燃料喷射到副室42内。形成主室41的壁体即燃烧室构造体43、汽缸套72及活塞头56用耐热性好的氮化硅、碳化硅等陶瓷材料制成。因此，各部件即使在燃烧后期的气体温度高时，也具有足够的耐热性和高温强度，减少未燃烧的碳化氢HC等的排出量，可得到高效率的发动机。

燃料喷咀46例如形成为单喷口，朝着整个活塞顶面58的整个区域，把低气化性燃料呈圆锥状扩散地喷射到汽缸48内。为了使从燃料喷咀46喷射出的点火用低气化性燃料通过燃料喷入孔53顺利地喷入，燃料喷入孔53在活塞45的大致中央部，形成为曲面或锥形面形状，即从活塞顶面58向着副室42其通路断面积渐渐变小。因此，在压缩冲程开始时，占全喷射燃料50％以上的燃料从燃料喷咀46喷射出，燃料喷雾F在汽缸48内从汽缸中心向活塞顶面58的周边扩散，接着，在压缩冲程终端附近，使被喷射的点火用燃料喷雾在燃料喷入孔53集合，并受到燃料喷入孔53的壁面的加热后喷入副室42内。

具有上述构造的该低气化性燃料的柴油发动机，如图6所示，通过开放吸气阀61从吸气口62、65导入汽缸48内的吸气，以在汽缸48内产生涡旋即空气流S的形式供给到汽缸48内。在吸入冲程终了的压缩冲程前半期，从燃料喷咀46喷出的燃料喷雾F，从压缩冲程开始的活塞下死点附近呈圆锥状扩散地喷射到汽缸48内的空气流S中，低气化性燃料分散到空气流S中。在压缩冲程，活塞45上升，缸内的空气被压缩温度上升，进一步促进燃料的气化，燃料均匀地分散到空气流中，在整个汽缸48内生成均匀的混合气。随着该压缩冲程的活塞45的上升，汽缸48内的混合气通过连通孔55及燃料喷入孔53进入副室42内，在副室42内促进混合。接着，在压缩冲程终端，从燃料喷咀46通过燃料喷入孔53喷入点火用燃料，使其在副室42内点火燃烧。

这时，如图4所示，从燃料喷咀46喷射出的燃料一度成为扩散状态，但立即通过燃料喷入孔53的收束通路而被集中，同时受到壁面的加热后喷入副室42内，成为适于点火的浓混合气而点火燃烧。在副室42内的均匀混合气中火焰传播便燃烧起来。然后，移至膨胀冲程，火焰从副室42通过连通孔55朝着主室41的汽缸周边喷出，使主室41的贫混合气燃烧起来，在短期内完成二次燃烧，抑制烟尘及NOx的产生，提高热效率。

下面，参照图7说明本发明的采用低气化性燃料的柴油发动机之第3实施例。第3实施例与上述实施例相比，除了形成在活塞45上的燃料喷入孔53的构造不同外，其余的构造及作用均相同，所以，相同的部件标以相同的附图标记，省略其重复说明。形成在活塞45上的燃料喷入孔53的壁面上，配置了白金(Pt)、镍(Ni)、铯(Cs)等的促进点火催化剂层50。因此，供给到副室42的低气化性燃料与燃料喷入孔53的壁面的促进点火催化剂层50接触后，被活性化，即使在部分负荷等的低温时，也成为容易点火的状态，能切实地点火燃烧，防止点不着火。

Claims (10)

1.一种使用低气化性燃料的柴油发动机，具有汽缸盖、燃烧室构造体、阀、燃料喷咀、火花塞、活塞、连通孔、火花塞***孔以及控制器；汽缸盖固定在构成汽缸的汽缸体上；燃烧室构造体构成隔热结构的主室，该主室设在汽缸盖的腔内；阀用于开闭形成在汽缸盖上的吸、排气口；燃料喷咀配置在汽缸盖上，用于向汽缸内喷射低气化性燃料；火花塞配置在汽缸盖上；活塞构成在汽缸内往复运动的隔热结构的副室；连通孔及火花塞***孔设在活塞上，连通孔用于连通主室和副室，火花塞***孔供火花塞在活塞上死点附近伸入副室用；控制器进行下述的控制，即，在压缩冲程的前半期，将低气化性燃料从燃料喷咀喷射到主室内，在火花塞穿过火花塞***孔伸入到副室内的压缩冲程终端，将一部分燃料喷射到副室内，在副室内使其点火燃烧。

2.如权利要求1所述的柴油发动机，其特征在于，从上述吸气口导入汽缸内的吸气在汽缸内形成旋涡。

3.如权利要求1所述的柴油发动机，其特征在于，从燃料喷咀向汽缸内喷射的燃料喷雾是从汽缸中心侧朝汽缸周边倾斜地喷射，分散到存在于汽缸内的旋涡外周中。

4.如权利要求1所述的柴油发动机，其特征在于，控制器这样进行控制，即，相应于部分负荷，在压缩冲程后半期，从燃料喷咀通过形成在活塞上的燃料喷入孔向副室内喷射点火用燃料。

5.如权利要求1所述的柴油发动机，其特征在于，适用于设置型的利用工业废气发电***。

6.一种使用低气化性燃料的柴油发动机，具有汽缸盖、燃烧室构造体、阀、活塞、连通孔、燃料喷入孔、燃料喷咀；汽缸盖固定在构成汽缸的汽缸体上；燃烧室构造体构成隔热结构的主室，该主室设在汽缸盖的腔内；阀用于开闭形成在汽缸盖上的吸、排气口；活塞构成在汽缸内往复运动的隔热结构的副室；连通孔沿圆周方向相距一定间隔地形成在活塞上，用于连通主室和副室；燃料喷入孔形成在活塞的大致中央部，从活塞顶面朝着副室其通路断面积渐渐变小；燃料喷咀配置在汽缸盖上，该喷咀在压缩冲程前半期把低气化性燃料以扩散状态喷射到汽缸内，在压缩冲程后半期通过燃料喷入孔把点火用低气化性燃料喷射到副室内。

7.如权利要求6所述的柴油发动机，其特征在于，在燃料喷入孔的壁面上配置着Pt、Ni、Cs等促进点火催化剂层。

8.如权利要求6所述的柴油发动机，其特征在于，从吸气口导入汽缸内的吸气在汽缸内形成旋涡。

9.如权利要求6所述的柴油发动机，其特征在于，在压缩冲程开始时，从燃料喷咀喷射出的燃料占全部燃料50％以上，该喷射出的燃料喷雾在汽缸内从汽缸中心朝着活塞顶面周边扩散地喷射，在压缩冲程终端附近，喷射点火用燃料喷雾在燃料喷入孔集合，并受到燃料喷入孔壁面的加热后喷入副室内。

10.如权利要求1所述的柴油发动机，其特征在于，适用设置型的利用工业废气发电***的发动机。

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