氢发动机的制作方法

本公开涉及一种燃烧氢气的氢发动机(hydrogen engine)。

背景技术：

1、专利文献1公开了能够喷射水的内燃机之一例。具体而言，该专利文献1所公开的汽油发动机具备：燃料喷射用喷射器，其向气缸内部喷射燃料；以及水喷射用喷射器，该水喷射用喷射器隔着该燃料喷射用喷射器而分别设置在两边区域，并分别向该两边区域附近喷射水。根据上述专利文献1，通过按照运转状况来喷射水，从而能够有效地冷却气缸内部，并且能够实现在理论空燃比附近的燃烧。

2、专利文献1：日本公开专利公报特开2021-143629号公报

技术实现思路

1、-发明要解决的技术问题-

2、不过，在所谓的氢发动机中，由于氢气的易燃性，存在发生爆震、早燃等异常燃烧的可能性。为了抑制这样的异常燃烧，可以考虑使用如上述专利文献1所公开的那样的水喷射装置。

3、本申请发明人就进一步抑制异常燃烧进行了深入研究，研究的结果是：想出了关于能够喷射水的氢发动机的新结构，由此得出了本公开。

4、这里所公开的技术正是为了解决上述技术问题而完成的，其目的在于：在能够喷射水的氢发动机中，比以往更好地抑制异常燃烧。

5、-用于解决技术问题的技术方案-

6、本公开的第一方面涉及一种燃烧氢气的氢发动机。该氢发动机包括气缸、气体喷射阀、整流机构、水喷射阀以及控制器，所述气缸划分出燃烧室，所述气体喷射阀向所述燃烧室内喷射所述氢气，所述整流机构通过调节被吸入到所述气缸内的空气的流动，从而生成该空气的涡流，所述水喷射阀顺着所述涡流的流动方向向所述燃烧室内喷射水，所述控制器控制所述气体喷射阀及所述水喷射阀。

7、并且，根据所述第一方面，所述控制器通过使所述气体喷射阀喷射所述氢气来使该氢气随着所述涡流流动，并且通过使所述水喷射阀从该涡流的上游侧将所述水呈雾状地喷射出来而使该水的喷雾与所述氢气相碰撞。

8、根据所述第一方面，控制器通过使水呈雾状地从涡流的上游侧喷射出来，从而使该水的喷雾与氢气相碰撞。由于该喷雾是顺着涡流的流动方向喷射的，因此能够利用其穿透力对氢气进行搅拌。由此，促进了氢气在氢发动机中的缸内流动，能够抑制燃烧室内的氢气的浓度不均匀的情况出现。其结果是，能够比以往更好地抑制异常燃烧。

9、另外，根据本公开的第二方面，可以构成为：所述水喷射阀以与所述气体喷射阀相邻的方式布置在比所述气体喷射阀靠所述涡流的流动方向的上游侧的位置，所述水喷射阀朝向所述涡流的流动方向的下游侧喷射所述水。

10、根据所述第二方面，通过将水喷射阀布置在气体喷射阀的上游侧，从而从涡流的上游侧喷射出的水容易与氢气相碰撞。另外，通过构成为朝向涡流的流动方向的下游侧喷射水，能够使该水与刚刚从气体喷射阀喷射出来的氢气相碰撞。其结果是，能够在更早的时刻开始对氢气进行搅拌。在更早的时刻开始搅拌，与之相应地，就能够以更长的时间对氢气进行搅拌。由此，在抑制异常燃烧方面很有利。

11、另外，根据本公开的第三方面，可以构成为：在规定的燃烧循环中，所述控制器在使所述氢气从所述气体喷射阀喷射出来以后，使所述水从所述水喷射阀喷射出来。

12、根据所述第三方面，控制器在喷射出氢气后使水喷射出来。由此，能够更可靠地使被喷射出来的水与氢气相碰撞。其结果是，能够更可靠地利用水对氢气进行搅拌，在抑制异常燃烧方面很有利。

13、另外，根据本公开的第四方面，可以构成为：所述氢发动机包括火花塞，所述火花塞由所述控制器控制，并对所述氢气进行点火，在所述规定的燃烧循环中，所述控制器在使所述水从所述水喷射阀喷射出来以后，使所述火花塞工作。

14、根据所述第四方面，控制器在使水喷射出来以后使火花塞工作。由此，能够在利用水抑制氢气的浓度不均匀以后使氢气燃烧。其结果是，在抑制异常燃烧方面很有利。

15、另外，根据本公开的第五方面，可以构成为：所述水喷射阀具有顺着所述涡流的流动方向开口的水喷射口，当观察横切所述气缸的中心轴而得到的剖面时，所述水喷射口布置成所述水喷射口的中心线不与所述火花塞相交。

16、根据所述第五方面，水喷射口的中心线不与火花塞相交。由此，能够减少被喷淋到火花塞上的水的量。其结果是，能够更可靠地对氢气进行点火。另外，能够抑制火花塞出现急剧的温度变化，从而能够提高可靠性。

17、另外，根据本公开的第六方面，可以构成为：所述氢发动机包括燃料喷射阀，所述燃料喷射阀由所述控制器控制，并喷射用于点燃所述氢气的油燃料，在所述规定的燃烧循环中，所述控制器在使所述水从所述水喷射阀喷射出来以后，使所述油燃料从所述燃料喷射阀喷射出来。

18、根据所述第六方面，控制器在使水喷射出来以后再使油燃料喷射出来。由此，能够在利用水抑制氢气的浓度不均匀以后使氢气燃烧。其结果是，在抑制异常燃烧方面很有利。

19、另外，根据本公开的第七方面，可以构成为：所述水喷射阀具有顺着所述涡流的流动方向开口的水喷射口，当观察横切所述气缸的中心轴而得到的剖面时，所述水喷射口布置成所述水喷射口的中心线不与所述燃料喷射阀相交。

20、根据所述第七方面，水喷射口的中心线不与燃料喷射阀相交。由此，能够减少被喷淋到燃料喷射阀上的水的量。其结果是，能够更可靠地点燃氢气。另外，能够抑制燃料喷射阀出现急剧的温度变化，从而能够提高可靠性。

21、另外，根据本公开的第八方面，可以构成为：在所述规定的燃烧循环中，所述控制器使第一水喷射工序、气体喷射工序以及第二水喷射工序依次执行，在所述第一水喷射工序中，所述控制器使所述水喷射阀喷射所述水，以使得该水到达所述气缸的内壁面，在所述气体喷射工序中，所述控制器使所述气体喷射阀喷射所述氢气，在所述第二水喷射工序中，所述控制器使所述水喷射阀将所述水呈雾状地喷射出来，以使所述水的喷雾与所述氢气相碰撞。

22、根据所述第八方面，在第一水喷射工序中被喷射出来的水在气体喷射工序中被喷射出的氢气到达气缸的内壁面之前先到达该内壁面。通过使水先于氢气到达内壁面，水会从所述内壁面附近的沉积物(例如，由缸内的燃烧残渣、气缸油残渣形成的沉积物)吸热，从而能够预先降低该沉积物的温度。由此，能够抑制以沉积物等为早燃源头的异常燃烧。另外，在壁面附近形成水蒸汽膜，其结果是能够抑制向壁面传热而造成的热损失。

23、-发明的效果-

24、正如上文所说明的那样，根据本公开，在能够喷射水的氢发动机中，能够比以往更好地抑制异常燃烧。

技术特征：

1.一种氢发动机，其燃烧氢气，其特征在于：

2.根据权利要求l所述的氢发动机，其特征在于：

3.根据权利要求2所述的氢发动机，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的氢发动机，其特征在于：

5.根据权利要求4所述的氢发动机，其特征在于：

6.根据权利要求3所述的氢发动机，其特征在于：

7.根据权利要求6所述的氢发动机，其特征在于：

8.根据权利要求3到7中任一项权利要求所述的氢发动机，其特征在于：

技术总结本发明公开了一种氢发动机。发动机(1)包括：扫气口(14a)，其生成由被吸入到气缸(16)内的空气形成的涡流；气体喷射阀(30)，其向燃烧室(17)内喷射氢气；水喷射阀(50)，其向燃烧室(17)内喷射水；以及控制器(100)，其控制气体喷射阀(30)及水喷射阀(50)。控制器(100)通过使气体喷射阀(30)喷射氢气来使该氢气随着涡流流动，并且通过使水喷射阀(50)从该涡流的上游侧喷射水来使该水的喷雾(W2)与氢气碰撞。由此，在能够喷射水的氢发动机中，比以往更好地抑制异常燃烧。技术研发人员：上田哲司受保护的技术使用者：日本发动机股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/23