[發(fā)明專(zhuān)利]氣體發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及船舶

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201380064200.7
• 申請(qǐng)日: 2013-12-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104838126A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-08-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 大谷紳一;鹿野健司;戶澗美彥;宇井岳夫
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 川崎重工業(yè)株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): F02M21/02
• 分類(lèi)號(hào): F02M21/02;F02B43/00
• 代理公司: 上海瀚橋?qū)＠硎聞?wù)所(普通合伙) 31261
• 代理人: 曹芳玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及具備以天然氣為燃料的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及使用該氣體發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的船舶。

背景技術(shù)

在船舶中，從大氣污染防止的觀點(diǎn)考慮，除了國(guó)際海事組織（international?maritime?organization；IMO）第三次規(guī)定的限制以外、SOx或者將來(lái)CO₂的排出量也將受到限制。在這樣的狀況下，開(kāi)發(fā)出代替以現(xiàn)有的重油為燃料的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的、以天然氣為燃料的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)。

例如，在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了向燃燒室內(nèi)壓縮的空氣中噴射天然氣以及先導(dǎo)油的二沖程氣體發(fā)動(dòng)機(jī)。在二沖程氣體發(fā)動(dòng)機(jī)中，概略地在活塞從上死點(diǎn)下降至下死點(diǎn)的稍微之前的期間執(zhí)行膨脹行程以及排氣行程，在活塞從下死點(diǎn)的稍微之前下降以及上升至上死點(diǎn)的期間執(zhí)行掃氣行程以及壓縮行程。在專(zhuān)利文獻(xiàn)1公開(kāi)的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)中，在壓縮行程的末尾向燃燒室內(nèi)噴射天然氣。然而，在該氣體發(fā)動(dòng)機(jī)中，需要將天然氣加壓至比壓縮空氣高的壓力（例如15～30MPa左右）。

為了解決該問(wèn)題點(diǎn)，專(zhuān)利文獻(xiàn)2公開(kāi)了使天然氣向燃燒室的噴射在掃氣行程的后半行程和/或壓縮行程的前半行程進(jìn)行的二沖程氣體發(fā)動(dòng)機(jī)。另外，向該氣體發(fā)動(dòng)機(jī)供給的天然氣是使以液體狀態(tài)貯藏在儲(chǔ)罐中的天然氣由泵加壓后由汽化器汽化而成。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)：

專(zhuān)利文獻(xiàn)1：日本特開(kāi)2008-202550號(hào)公報(bào)；

專(zhuān)利文獻(xiàn)2：日本特開(kāi)2012-36780號(hào)公報(bào)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明要解決的問(wèn)題：

然而，在專(zhuān)利文獻(xiàn)2公開(kāi)的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)中，噴射至燃料室內(nèi)的天然氣與空氣一起被壓縮，因此發(fā)生與現(xiàn)有的四沖程氣體發(fā)動(dòng)機(jī)相同的問(wèn)題。在四沖程氣體發(fā)動(dòng)機(jī)中，在向燃燒室導(dǎo)入的進(jìn)氣中預(yù)先混合需求輸出所需的量的燃料氣體。在該情況下，因空燃比（空氣量QA相對(duì)于燃料量QF的比值：QA/QF）和制動(dòng)平均有效壓力（?brake?mean?effective?pressure；BMEP）之間的關(guān)系而產(chǎn)生爆震或失火。

又，在將天然氣以液體狀態(tài)貯藏在儲(chǔ)罐內(nèi)時(shí)，在儲(chǔ)罐內(nèi)天然氣汽化而產(chǎn)生蒸發(fā)氣（BOG），因此如何處理該蒸發(fā)氣成為了問(wèn)題。

因此，本發(fā)明的目的是提供能夠防止爆震以及失火且能夠有效利用蒸發(fā)氣的氣體發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、以及使用該氣體發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的船舶。

解決問(wèn)題的手段：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供氣體發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具備：在一個(gè)側(cè)面具有設(shè)置有空氣導(dǎo)入口和排氣口的汽缸、以及由在所述汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞形成的燃燒室的二沖程氣體發(fā)動(dòng)機(jī)；在所述活塞從下死點(diǎn)上升時(shí)向所述燃燒室內(nèi)以低壓噴射一次燃燒所需的量的天然氣的一部分的第一燃料噴射機(jī)構(gòu)；在所述活塞位于上死點(diǎn)之前至之后的過(guò)渡期間內(nèi)向所述燃燒室內(nèi)以高壓噴射一次燃燒所需的量的天然氣的剩余量的第二燃料噴射機(jī)構(gòu)；以液體狀態(tài)貯藏天然氣的儲(chǔ)罐；將在所述儲(chǔ)罐內(nèi)汽化的天然氣導(dǎo)入至所述第一燃料噴射機(jī)構(gòu)的第一供給通路；將從所述儲(chǔ)罐抽出的液體狀態(tài)的天然氣進(jìn)行汽化的汽化器；和從所述汽化器向所述第二燃料噴射機(jī)構(gòu)導(dǎo)入汽化的天然氣的第二供給通路。

又，本發(fā)明提供氣體發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，具備：在另一個(gè)側(cè)面具有設(shè)置有空氣導(dǎo)入口和排氣口的汽缸、以及由在所述汽缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞形成的燃燒室的二沖程氣體發(fā)動(dòng)機(jī)；在向所述燃燒室導(dǎo)入之前的掃氣中以低壓噴射一次燃燒所需的量的天然氣的一部分的第一燃料噴射機(jī)構(gòu)；在所述活塞位于上死點(diǎn)之前至之后的過(guò)渡期間內(nèi)向所述燃燒室內(nèi)以高壓噴射一次燃燒所需的量的天然氣的剩余量的第二燃料噴射機(jī)構(gòu)；以液體狀態(tài)貯藏天然氣的儲(chǔ)罐；將在所述儲(chǔ)罐內(nèi)汽化的天然氣導(dǎo)入至所述第一燃料噴射機(jī)構(gòu)的第一供給通路；將從所述儲(chǔ)罐抽出的液體狀態(tài)的天然氣進(jìn)行汽化的汽化器；和從所述汽化器向所述第二燃料噴射機(jī)構(gòu)導(dǎo)入汽化的天然氣的第二供給通路。

上述任意一個(gè)氣體發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都是以?xún)蓚€(gè)階段噴射天然氣。即，一次燃燒所需的量的天然氣并不是全部與空氣一起被壓縮，因此可以防止爆震。又，即便在從第一燃料噴射機(jī)構(gòu)噴射天然氣后混合氣位于失火區(qū)域，也由于從第二燃料噴射機(jī)構(gòu)噴射擴(kuò)散燃燒用的天然氣，因此不會(huì)發(fā)生失火的問(wèn)題。因此，在壓縮行程中可以進(jìn)行從爆震區(qū)域具備足夠的余裕的控制。又，與將全部的天然氣例如在壓縮行程的末尾進(jìn)行噴射的情況相比，減少以高壓噴射的天然氣的量，因此可以減少使液體狀態(tài)的天然氣升壓所需的設(shè)備或動(dòng)力等。此外，在儲(chǔ)罐內(nèi)汽化的天然氣從第一燃料噴射機(jī)構(gòu)噴射，因此可以將蒸發(fā)氣作為燃料有效利用。