[发明专利]内燃机

说明书

本发明提供一种内燃机，能够在较宽的运转范围内实现利用改性燃料生成的稀薄混合气的正常燃烧。内燃机(1)具备：运转状态检测部(101～108)，其对内燃机(1)的运转状态进行检测；燃料改性部(2)，其被投入含烃液体燃料，生成辛烷值比投入的液体燃料高的改性燃料；改性燃料组成调整部(28、73、75)，其对由燃料改性部(2)生成的改性燃料的组成进行调整；以及控制装置(100)，其根据由运转状态检测部(101～108)检测出的运转状态而控制改性燃料组成调整部(28、73、75)，从而调整改性燃料的组成。

技术领域

本发明涉及一种内燃机，其具备由含烃液体燃料生成辛烷值比该液体燃料高的改性燃料的燃料改性部。

背景技术

以往，公知有如下燃烧方式(双燃料燃烧)：将利用改性催化器改性所得的点火性低的改性燃料与空气一同进行预混合，并向缸体内供给，同时供给点火性高的燃料(轻油等)进行点燃(例如，参照专利文献1)。此外，还公知有如下内燃机：其具备往复式的燃料改性气缸和输出气缸，燃料改性气缸用于对液体燃料改性而生成点火性低的(辛烷值高的)改性燃料并进行预混合，输出气缸吸入包含改性后的改性燃料的混合气并使混合气燃烧，从而获得内燃机输出(例如，参照专利文献2)。

在上述专利文献2所记载的内燃机中，向燃料改性气缸供给轻油、汽油、重油等含烃液体燃料，在燃料改性气缸内对当量比高的混合气进行绝热压缩。由此，在高温高压环境下对液体燃料进行改性，生成氢气(H₂)、一氧化碳(CO)、甲烷(CH₄)等抗爆性高的改性燃料，即生成辛烷值高的气态改性燃料。然后，将该改性燃料与空气一同进行预混合，形成稀薄预混合气并向输出气缸供给，在被供给了该稀薄预混合气的输出气缸中进行燃烧(均匀稀薄预混合燃烧)而获得内燃机输出。

为了在上述的输出气缸中实现良好的均匀稀薄预混合燃烧，在输出气缸吸入包含改性燃料的稀薄预混合气后，在压缩上止点附近的点火时机喷射点火性比改性燃料高的燃料(例如轻油)来作为引燃燃料。由此，能够谋求基于点火性低的改性燃料的稀薄预混合气的良好点火，实现最佳时机的燃烧。

根据上述的双燃料燃烧，由于在输出气缸中进行均匀稀薄预混合燃烧，所以能够减少NOx的排出量，并且能够谋求烟尘(煤烟)排出量的减少。另外，由于以抗爆性高的改性燃料为燃料来进行燃烧，因此还能够抑制爆震，能够通过在规定的定时喷射点火用燃料而实现最佳时机的燃烧，因此也能谋求燃烧效率的提高。

专利文献

专利文献1：日本特开2016－070131号公报

专利文献2：日本特开2014－136978号公报

发明内容

在如上述那样向输出气缸供给包含改性燃料的稀薄预混合气、并喷射点火燃料而使其点火的情况下，发现了如下问题。

在内燃机的负荷低的运转状态下，输出气缸的当量比设定得比较低。在当量比低时，混合气会变得过于稀薄，因此，即使在压缩上止点附近喷射点火性高的燃料，火焰也无法良好地传播，发生不点火的可能性提高。此外，即使在还不至于不点火的情况下，由于燃烧气体的温度随着稀薄化而降低，从而也会导致未燃烧的烃(HC)增加，热效率变差。另外，由于改性燃料中含量较多的甲烷(CH₄)的全球变暖潜能值远高于二氧化碳，因此也担心影响环境。

此外，在内燃机的负荷高的运转状态下，对改性燃料抗爆性的要求更高，所以期望改性燃料能包含更多的抗爆性高的成分，例如氢气、一氧化碳、甲烷等。但是，与甲烷等相比，氢气、一氧化碳的每摩尔的发热量低，在内燃机处于高负荷的状态时可能无法获得期望的输出。

另外，若在内燃机处于高负荷状态的状况下向输出气缸投入大量氢气，又会出现如下问题：在温度上升的输出气缸内，由引火点低的氢气引起过早点火(早燃)，或在输出气缸内引起爆震。