本公開涉及一種氫發(fā)動(dòng)機(jī)及其運(yùn)轉(zhuǎn)方法。

背景技術(shù)：

1、在專利文獻(xiàn)1中，作為能夠燃燒氫氣等氣體燃料的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的一例，公開了同時(shí)使用油燃料和氣體燃料的二元燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。具體而言，該專利文獻(xiàn)1所公開的二元燃料發(fā)動(dòng)機(jī)包括：向燃燒氣缸供給氣體燃料的氣體燃料供給管路(原管)、從氣體燃料供給管路分支出來的大氣壓開放管路、以及與氣體燃料供給管路連接的氣體供給管路。

2、根據(jù)上述專利文獻(xiàn)1，在停止氣體燃料的供給的情況下，會(huì)打開夾設(shè)在大氣壓開放管路上的大氣開放閥。積存在氣體燃料供給管路內(nèi)的氣體燃料由此而會(huì)被排出。然后，通過打開氣體供給管路的開關(guān)閥，向氣體燃料供給管路供給不活潑氣體(氮?dú)?、二氧化碳?或空氣。此時(shí)，不活潑氣體或空氣以壓力被調(diào)節(jié)為稍高于規(guī)定的供氣壓力的狀態(tài)被供往氣體燃料供給管路。

3、專利文獻(xiàn)1：日本公開專利公報(bào)特開2009-203944號(hào)公報(bào)

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、一發(fā)明要解決的技術(shù)問題一

2、在將上述專利文獻(xiàn)1所公開的燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)用作燃燒氫氣的氫發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，為了將氫氣從燃燒室排出，可以考慮向該燃燒室送入氮?dú)獾炔换顫姎怏w。

3、但是，例如像上述專利文獻(xiàn)1所公開的方法那樣，僅靠送入被調(diào)節(jié)為高壓的不活潑氣體的話，無法將被吸收到燃燒室的內(nèi)壁等氫發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)成材料內(nèi)的氫氣充分地抽出。氫氣被吸收到鋼材等中會(huì)引起所謂的氫脆，屬于不良現(xiàn)象。

4、另外，向燃燒室供給不活潑氣體需要在氫發(fā)動(dòng)機(jī)停止時(shí)進(jìn)行。從無法在氫發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中向燃燒室供給不活潑氣體這一點(diǎn)來講，以往已知的方法還有改進(jìn)的余地。

5、針對(duì)這種問題，雖然可以考慮通過對(duì)鋼材等材料進(jìn)行改進(jìn)來抑制氫脆，但是從材料上進(jìn)行改進(jìn)的措施會(huì)提高氫發(fā)動(dòng)機(jī)的制造成本，因此不合適。

6、這里所公開的技術(shù)正是為了解決上述技術(shù)問題而完成的，其目的在于：能夠在不使氫發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)中斷的情況下，兼顧使被吸收到燃燒室的構(gòu)成材料內(nèi)的氫氣排出、以及降低制造成本這兩方面。

7、一用于解決技術(shù)問題的技術(shù)方案一

8、本公開的第一方面涉及一種氫發(fā)動(dòng)機(jī)，其能夠在第一模式和第二模式之間進(jìn)行切換，在所述第一模式下，使氫氣及與該氫氣不同的異種燃料中的至少所述氫氣在氣缸內(nèi)燃燒，在所述第二模式下，使所述異種燃料在同一氣缸內(nèi)單獨(dú)燃燒。該氫發(fā)動(dòng)機(jī)包括控制器，所述控制器控制所述第一模式和所述第二模式之間的切換。

9、并且，根據(jù)所述第一方面，在以所述第一模式運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，每當(dāng)經(jīng)過規(guī)定時(shí)間或規(guī)定循環(huán)數(shù)時(shí)，所述控制器執(zhí)行暫時(shí)切換為所述第二模式下的運(yùn)轉(zhuǎn)的第一控制。

10、本技術(shù)發(fā)明人等著眼于氫發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)成材料中的氫脆的易發(fā)生性與其周邊溫度之間的關(guān)系。也就是說，在不銹鋼材料等一般構(gòu)成材料的情況下，例如在35℃以上的試驗(yàn)溫度下，隨著該試驗(yàn)溫度變高，構(gòu)成材料單調(diào)地變得不易發(fā)生氫脆。

11、此時(shí)，本技術(shù)發(fā)明人等注意到，不易發(fā)生氫脆能夠解釋為：與存積在構(gòu)成材料內(nèi)部的氫分子的數(shù)量相比，從該構(gòu)成材料釋放出的氫分子的數(shù)量較多。

12、通過執(zhí)行所述第一方面所涉及的第一控制，從而使異種燃料燃燒而非使氫氣燃燒。通過該燃燒，燃燒室的構(gòu)成材料被加熱。根據(jù)本技術(shù)發(fā)明人的見解，通過在不存在氫氣的條件下加熱構(gòu)成材料，能夠促進(jìn)氫氣從該構(gòu)成材料的釋放，并使吸收到該構(gòu)成材料內(nèi)部的氫氣更多地排出。另外，與對(duì)構(gòu)成材料本身進(jìn)行改進(jìn)的結(jié)構(gòu)相比，所述第一方面所涉及的結(jié)構(gòu)還有助于降低制造成本。

13、另外，所述第一控制是在利用氫氣燃燒的過程中暫時(shí)切換為利用異種燃料燃燒的控制，因此與供給不活潑氣體等方法不同，能夠在不使氫發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)中斷的情況下進(jìn)行所述第一控制。

14、另外，由于滑動(dòng)部件的磨損、部件的伸長(zhǎng)等，可能在上述構(gòu)成材料上產(chǎn)生新生面。這種新生面通常很容易被氫分子進(jìn)入。不過，通過如上所述地通過第一控制使異種燃料燃燒，能夠有助于新生面的氧化。由此，結(jié)果能夠抑制氫氣的吸收。

15、另外，根據(jù)本公開的第二方面，也可以構(gòu)成為：所述氣缸設(shè)置有多個(gè)，所述控制器對(duì)所述氣缸中的每個(gè)氣缸單獨(dú)執(zhí)行是否經(jīng)過了所述規(guī)定時(shí)間的判斷、和所述第一控制，所述氫發(fā)動(dòng)機(jī)被設(shè)定成當(dāng)正在所述氣缸中的一個(gè)氣缸中執(zhí)行所述第一控制時(shí)，在其他氣缸中不執(zhí)行所述第一控制。

16、根據(jù)所述第二方面，通過每次對(duì)一個(gè)氣缸進(jìn)行第一控制，能夠抑制燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷變動(dòng)，并且能夠盡可能地抑制在單位時(shí)間內(nèi)伴隨著異種燃料燃燒而產(chǎn)生的二氧化碳等氣體。

17、此外，在各氣缸中，能夠使第一控制的執(zhí)行間隔盡可能長(zhǎng)。由此而能夠確保模式之間切換所需的時(shí)間，使第一控制順利地開始。

18、另外，根據(jù)本公開的第三方面，也可以構(gòu)成為：所述氣缸設(shè)置有多個(gè)，所述控制器同時(shí)對(duì)所有的所述氣缸執(zhí)行是否經(jīng)過了所述規(guī)定時(shí)間的判斷、和所述第一控制。

19、根據(jù)所述第三方面，能夠使第一控制的執(zhí)行間隔盡可能長(zhǎng)。由此而能夠確保模式之間切換所需的時(shí)間，使第一控制順利地開始。

20、另外，根據(jù)本公開的第四方面，也可以構(gòu)成為：在以所述第一模式運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，每當(dāng)經(jīng)過所述規(guī)定循環(huán)數(shù)時(shí)，所述控制器執(zhí)行所述第一控制一個(gè)循環(huán)。

21、根據(jù)所述第四方面，能夠?qū)惙N燃料的燃燒限制在盡可能短的時(shí)間內(nèi)。由此而能夠盡可能地抑制二氧化碳等伴隨著異種燃料燃燒的氣體的產(chǎn)生。

22、另外，根據(jù)本公開的第五方面，也可以構(gòu)成為：所述氫發(fā)動(dòng)機(jī)包括發(fā)動(dòng)機(jī)主體和異種燃料噴射閥，所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體具有所述氣缸，所述異種燃料噴射閥設(shè)置在所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體，噴射所述異種燃料，所述控制器在執(zhí)行所述第一控制時(shí)，使所述異種燃料的噴射正時(shí)比不執(zhí)行該第一控制時(shí)更接近壓縮上止點(diǎn)。

23、根據(jù)所述第五方面，在執(zhí)行第一控制時(shí)使異種燃料的噴射正時(shí)接近壓縮上止點(diǎn)。由此而能夠使燃燒室內(nèi)的溫度上升，能夠進(jìn)一步促進(jìn)氫氣從燃燒室的構(gòu)成材料內(nèi)釋放。

24、另外，根據(jù)本公開的第六方面，也可以構(gòu)成為：所述氫發(fā)動(dòng)機(jī)包括發(fā)動(dòng)機(jī)主體、進(jìn)氣通路及排氣通路、廢氣渦輪增壓器、旁路通路以及旁路閥，所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體是二沖程式的發(fā)動(dòng)機(jī)主體，具有所述氣缸，所述進(jìn)氣通路及所述排氣通路與所述發(fā)動(dòng)機(jī)主體連接，所述廢氣渦輪增壓器具有布置在所述進(jìn)氣通路上的壓氣機(jī)和布置在所述排氣通路上的渦輪，并利用供往所述渦輪的廢氣驅(qū)動(dòng)所述壓氣機(jī)，所述旁路通路將所述排氣通路的位于所述渦輪上游側(cè)的部位與所述排氣通路的位于該渦輪下游側(cè)的部位連接起來，所述旁路閥通過打開、關(guān)閉所述旁路通路，來調(diào)節(jié)供往所述渦輪的廢氣的流量，所述控制器在執(zhí)行所述第一控制時(shí)，將所述旁路閥的開度設(shè)定得比不執(zhí)行該第一控制時(shí)大。

25、在使用二沖程式的發(fā)動(dòng)機(jī)主體的情況下，所述氫發(fā)動(dòng)機(jī)執(zhí)行所謂的掃氣。此處，在如所述第六方面那樣將旁路閥的開度設(shè)定得較大的情況下，繞過渦輪的空氣量增加。壓氣機(jī)對(duì)空氣的壓縮由此而變?nèi)酰瑨邭鈺r(shí)被送入燃燒室的空氣量減少。其結(jié)果是，能夠使燃燒室內(nèi)的溫度上升，能夠進(jìn)一步促進(jìn)氫氣從燃燒室的構(gòu)成材料內(nèi)釋放。

26、另外，根據(jù)本公開的第七方面，也可以構(gòu)成為：所述氫發(fā)動(dòng)機(jī)包括氫濃度傳感器，所述氫濃度傳感器檢測(cè)所述氣缸內(nèi)的氫濃度，所述控制器根據(jù)所述氫濃度傳感器的檢測(cè)結(jié)果，持續(xù)執(zhí)行所述第一控制，直到所述氫濃度成為規(guī)定閾值以下為止。

27、根據(jù)所述第七方面，控制器持續(xù)進(jìn)行第二模式下的暫時(shí)性運(yùn)轉(zhuǎn)，直到氫濃度成為規(guī)定閾值以下為止。通過這樣構(gòu)成，能夠?qū)⒌谝豢刂频膱?zhí)行時(shí)間抑制為所需的最小限度。由此，能夠盡可能地抑制二氧化碳等伴隨著異種燃料燃燒的氣體的產(chǎn)生。

28、本公開的第八方面涉及一種氫發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，所述氫發(fā)動(dòng)機(jī)能夠在第一模式和第二模式之間切換，在所述第一模式下，使氫氣及與該氫氣不同的異種燃料中的至少所述氫氣在氣缸內(nèi)燃燒，在所述第二模式下，使所述異種燃料在同一氣缸內(nèi)單獨(dú)燃燒。所述氫發(fā)動(dòng)機(jī)包括控制器，所述控制器控制所述第一模式和所述第二模式之間的切換。

29、并且，根據(jù)所述第八方面，在以所述第一模式運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，每當(dāng)經(jīng)過規(guī)定時(shí)間或規(guī)定循環(huán)數(shù)時(shí)，使所述控制器執(zhí)行暫時(shí)切換為所述第二模式下的運(yùn)轉(zhuǎn)的第一控制。

30、根據(jù)所述第八方面，能夠在不使氫發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)中斷的情況下，兼顧使被吸收到燃燒室的構(gòu)成材料內(nèi)的氫氣排出、以及降低制造成本這兩方面。

31、-發(fā)明的效果-

32、如上述說明，根據(jù)本公開，能夠在不使氫發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)中斷的情況下，兼顧使被吸收到燃燒室的構(gòu)成材料內(nèi)的氫氣排出、以及降低制造成本這兩方面。