[发明专利]水喷射式柴油机

说明书

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系统。

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。

中国专利申请CN 1061644A公开了一种内燃内冷发动机，其燃料喷射阀和水喷射阀可分别设置在缸盖或缸体上，但没有明确燃料喷射阀和水喷射阀其中之一设置在缸盖上，另外一个甚至在缸体上。美国专利No.4,176,632公开了一种内燃机，但其流体喷射阀不是用于喷射水，而是喷射乳液或空气。由于水、乳液或空气在使用上不同的，通常不容易实现以水取代乳液或空气。上述中国专利申请CN 1061644A和美国专利No.4,176,632所存在的共同问题是，不能保证从水喷射阀喷射出的水可容易地到达由燃料喷射阀喷射出的燃料的高温部，以冷却该高温部，从而降低Nox的产生；在缸盖上，各喷射阀(燃料喷射阀和水喷射阀)的周向间距不能设置得尽可能的宽，以尽可能地避免缸盖的强度下降。

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；