CN104854323A - 单流扫气式二冲程发动机和单流扫气式二冲程发动机的燃料喷射方法 - Google Patents

单流扫气式二冲程发动机和单流扫气式二冲程发动机的燃料喷射方法 Download PDF

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Abstract

该单流扫气式二冲程发动机(100)具备：汽缸(110)；活塞(112)，其在前述汽缸内滑动；扫气端口(122)，其设置在前述汽缸的一端侧，根据前述活塞的滑动动作而将活性气体吸入至前述汽缸内；第1燃料喷射部(126)，其设置在前述扫气端口，向在该扫气端口吸入的前述活性气体喷射燃料气体；以及第2燃料喷射部(128)，其设置在比前述扫气端口更靠近前述汽缸的另一端的位置，向从前述扫气端口吸入至前述汽缸的前述活性气体喷射燃料气体。

Description

单流扫气式二冲程发动机和单流扫气式二冲程发动机的燃料喷射方法
技术领域
本发明涉及单流扫气式二冲程发动机和单流扫气式二冲程发动机的燃料喷射方法，其使将燃料气体喷射至从扫气端口吸入的活性气体而形成的预混合气燃烧。
本申请基于2013年1月28日在日本申请的日本特愿2013-013559号而主张优先权，将其内容引用于此。
背景技术
在作为例如船舶的机器使用的单流扫气式二冲程发动机(二行程发动机)中，在活塞的冲程方向中的汽缸的一端部设置有排气端口，在活塞的冲程方向中的汽缸的另一端部侧设置有扫气端口。在吸气(给气)过程中如果从扫气端口向燃烧室吸入活性气体，那么通过燃烧作用产生的排气由吸入的活性气体从排气端口压出从而排出。在专利文献1记载的构成中，配置在排气端口两侧的喷射器将燃料气体喷射至吸入的活性气体而形成预混合气。通过压缩形成的预混合气而获得燃烧作用，由该燃烧作用产生的爆炸压力导致活塞在汽缸内往复运动。
在这样的单流扫气式二冲程发动机中，存在燃料气体与活性气体的混合不充分的情况下，局部地燃料气体的浓度变高，产生过早点火或未燃气体的排出等问题的情况。因此例如，如在专利文献2中所示出的，建议以下构成：将喷射燃料气体的喷射器设置在扫气端口内，活性气体在吸入到汽缸内之前开始与燃料气体的混合，由此确保汽缸内的燃料气体与活性气体的混合时间。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本特开2012-167666号公报
专利文献2：日本特公平10-299578号公报。
发明内容
[发明要解决的问题]
可是，在上述的专利文献2的构成中，在活性气体和燃料气体从扫气端口前往燃烧室的过程中，存在在汽缸的中心侧形成与外周侧相比气体的流速慢的区域的情况。因此，在活塞到达上死点时的燃烧室内，预混合气稀薄的区域即燃烧气体稀薄的区域残留，在燃烧室内预混合气(燃烧气体)变得不均匀，可能不能进行有效的燃烧。
本发明鉴于这样的问题，其目的是提供能将预混合气(燃料气体)均匀地供给至燃烧室而实现有效的燃烧的单流扫气式二冲程发动机和单流扫气式二冲程发动机的燃料喷射方法。
[用于解决问题的方案]
为了解决上述问题，在本发明的第1方式中，单流扫气式二冲程发动机具备：汽缸，其在内部形成燃烧室；活塞，其在前述汽缸内滑动；扫气端口，其设置在前述活塞的冲程方向中的前述汽缸的一端侧，根据前述活塞的滑动动作而将活性气体吸入至前述燃烧室；第1燃料喷射部，其设置在前述扫气端口，向在该扫气端口吸入的前述活性气体喷射燃料气体；以及第2燃料喷射部，其设置在前述冲程方向中比前述扫气端口更靠近前述汽缸的另一端的位置，向从前述扫气端口吸入至前述汽缸的前述活性气体喷射燃料气体。
在本发明的第2方式中，前述第1方式的单流扫气式二冲程发动机进一步具备：排气端口，其设置在前述冲程方向中的前述汽缸的另一端侧；以及排气阀，其开闭前述排气端口。另外，前述第2燃料喷射部设置在与前述排气阀将前述排气端口关闭时的前述冲程方向中的对着前述汽缸的另一端的前述活塞的端部相比，更靠近前述冲程方向中的前述汽缸的另一端的位置。
在本发明的第3方式中，前述第1方式的单流扫气式二冲程发动机进一步具备：排气端口，其设置在前述冲程方向中的前述汽缸的另一端侧；以及排气阀，其开闭前述排气端口。另外，前述第2燃料喷射部设置在与前述排气阀将前述排气端口关闭时的前述冲程方向中的对着前述汽缸的另一端的前述活塞的端部相比，更靠近前述冲程方向中的前述汽缸的一端的位置。
在本发明的第4方式中，在内部形成燃烧室的汽缸内的活塞的滑动时向从扫气端口吸入的活性气体喷射燃料气体的单流扫气式二冲程发动机的燃料喷射方法，具有：第1喷射过程，在活性气体从前述扫气端口吸入至前述汽缸内时，向该活性气体喷射燃料气体；以及第2喷射过程，进一步向吸入至前述汽缸内之后的前述活性气体喷射燃料气体。
[发明的效果]
根据本发明的单流扫气式二冲程发动机，可将预混合气(燃料气体)均匀地供给至燃烧室而实现有效的燃烧。
附图说明
图1是示出单流扫气式二冲程发动机的整体构成的说明图。
图2A是扫气端口的外观图。
图2B是图2A的用虚线围绕的部分的放大图。
图3是示出根据曲柄角度的各个控制部的动作的说明图。
图4A是示出活塞的动作中的第1状态的概要图。
图4B是示出活塞的动作中的第2状态的概要图。
图4C是示出活塞的动作中的第3状态的概要图。
图4D是示出活塞的动作中的第4状态的概要图。
图4E是示出活塞的动作中的第5状态的概要图。
图4F是示出活塞的动作中的第6状态的概要图。
图5A是示出汽缸内的预混合气的流动的第1状态的说明图。
图5B是示出汽缸内的预混合气的流动的第2状态的说明图。
图5C是示出汽缸内的预混合气的流动的第3状态的说明图。
图5D是示出汽缸内的预混合气的流动的第4状态的说明图。
图5E是示出在比较例中的汽缸内的预混合气的流动的第1状态的说明图。
图5F是示出在比较例中的汽缸内的预混合气的流动的第2状态的说明图。
图5G是示出在比较例中的汽缸内的预混合气的流动的第3状态的说明图。
图6是示出第1变形例中的根据曲柄角度的各个控制部的动作的说明图。
图7A是示出第2变形例中的活塞的动作的第1状态的概要图。
图7B是示出第2变形例中的活塞的动作的第2状态的概要图。
图7C是示出第2变形例中的活塞的动作的第3状态的概要图。
图7D是示出第2变形例中的活塞的动作的第4状态的概要图。
图7E是示出第2变形例中的活塞的动作的第5状态的概要图。
图7F是示出第2变形例中的活塞的动作的第6状态的概要图。
具体实施方式
以下，参照附图，同时详细地说明本发明的优选实施方式。所涉及的实施方式所示的尺寸、材料、其它具体的数值等仅仅是为了使本发明的理解容易的示例，除非特别说明的情况下，不限制本发明。此外，在本说明书和附图中，具有实质上相同的作用、构成的要素，通过标注相同的符号而省略重复说明，另外与本发明无直接关系的要素省略图示。
图1是示出单流扫气式二冲程发动机100的整体构成的说明图。本实施方式的单流扫气式二冲程发动机100使用于例如船舶等。具体而言，单流扫气式二冲程发动机100包含如下部件而构成：汽缸110(具备汽缸头110a和汽缸体110b)、活塞112、先导喷射阀114、排气端口116、排气阀驱动机构118、排气阀120、扫气端口122、扫气室124、第1燃料喷射部126、第2燃料喷射部128、旋转编码器130、以及燃烧室140。二冲程发动机100进一步包含调节器150(调速器)、燃料喷射控制部152、排气控制部154等控制部，通过该控制部来控制。
在单流扫气式二冲程发动机100中，通过吸气(进气)、压缩、燃烧、排气这4个连续的过程，连接于未图示的十字头的活塞112在汽缸110内可滑动地往复移动。在这样的十字头型的活塞112中，能够使在汽缸110内的冲程(行程)比较长地形成，可使十字头承受作用于活塞112的侧压，因而能够谋求单流扫气式二冲程发动机100的高输出化。此外，由于汽缸110和收纳十字头的未图示的曲柄室隔离，因而即使在使用劣质燃料油的情况中也能够防止曲柄室的污损恶化。
先导喷射阀114设置于汽缸110的上端侧(活塞112的冲程方向中的另一端侧(另一端部))、比活塞112的上死点侧的端部112a更上方的汽缸头110a中。即，先导喷射阀114设置在汽缸头110a，配置在比活塞112位于上死点时的端部112a更上方。端部112a在活塞112中配置为对着汽缸110的上端(另一端)。先导喷射阀114在发动机循环中的希望时刻喷射适量的燃料油至燃烧室140内。涉及的燃料油通过由汽缸头110a、汽缸体110b中的汽缸衬套、以及活塞112围绕的燃烧室140的热而自然点火，在很短的时间内燃烧，使燃烧室140的温度变得极高。燃料油的燃烧导致包含燃料气体的预混合气被点火，因而能够在希望的时机可靠地燃烧该预混合气。
排气端口116是在汽缸110的上端侧，即在比活塞112的上死点中的端部112a更上方的汽缸头110a设置的开口部。排气端口116为了排出在汽缸110内产生的燃烧后的排气而开闭。排气阀驱动机构118在规定的时机使排气阀120上下滑动，开闭排气端口116。这样经由排气端口116排出的排气在向例如未图示的增压器的涡轮侧供给后，排出到外部。
扫气端口122是从汽缸110的下端侧(活塞112的冲程方向中的一端侧(一端部))的内周面(汽缸体110b的内周面)到外周面贯通的孔，遍及汽缸110的全周而设置多个。即，扫气端口122设置在汽缸110的下端(一端)的附近。扫气端口122根据活塞112的滑动动作而向汽缸110内吸入活性气体。涉及的活性气体包含氧气、臭氧等氧化剂、或者它们的混合气(例如空气)。即，在本实施方式中使用氧化剂作为活性气体。在扫气室124中，封入有通过未图示的增压器的压缩机加压的活性气体(例如空气)。以扫气室124与汽缸110内的压差使活性气体从扫气室124经由扫气端口122向汽缸110内吸入。虽然扫气室124的压力能够为基本一定，但是在扫气室124的压力变化的情况下，也可在扫气端口122等设置压力计，根据其测量值而控制燃料气体的喷射量等、其它的参数。
图2A是扫气端口122的外观图，在图2B中，示出图2A的用虚线围绕的部分的放大图。如在图2A、2B中所示，在扫气端口122之中，在汽缸110的外周面110c侧，形成有用于整流从扫气室124流入的活性气体的流动的斜部122a。
本实施方式的各个扫气端口122作为在汽缸110的中心轴方向延伸的椭圆形的孔而形成。多个扫气端口122在汽缸110的一个周方向上并排配置。为了在汽缸110内，在周方向中均匀地供给活性气体，优选地相邻的扫气端口122的间隔窄小。此外，各个扫气端口122的形状也可以是圆形或矩形。
第1燃料喷射部126作为与未图示的燃料喷射阀连通的燃料喷射端口而构成，设置在各个扫气端口122。第1燃料喷射部126在形成扫气端口122的内周面之中、比斜部122a更在汽缸110的内部侧的壁部122b开口。即，第1燃料喷射部126具有在扫气端口122的壁部122b开口的开口部126a。
本实施方式的第1燃料喷射部126在壁部122b之中在汽缸110的中心轴方向延伸并且相互对着的一对壁面中的一方的壁面设置5个。此外，也可以第1燃料喷射部126设置在壁部122b的另一壁面。
如在图1中所示，连通至第1燃料喷射部126的燃料喷射阀接受来自燃料喷射控制部152的指令，从而喷射例如将LNG(液化天然气)气化后的燃料气体。于是，向着在扫气端口122吸入的活性气体，从第1燃料喷射部126喷射该燃料气体。
第2燃料喷射部128作为与燃料喷射阀128a连通的燃料喷射端口而构成，在汽缸110之中比扫气端口122更上端侧，遍及汽缸110的全周而设置多个。即，第2燃料喷射部128设置在汽缸体110b中的汽缸衬套(圆筒部)，设置在活塞112的冲程方向中比扫气端口122更靠近汽缸110的上端(另一端)的位置。燃料喷射阀128a接受来自燃料喷射控制部152的指令而喷射燃料气体。即，燃料气体依次从第1燃料喷射部126和第2燃料喷射部128向从扫气端口122吸入至汽缸110的活性气体喷射。第2燃料喷射部128优选地构成为向着汽缸110的中心部喷射燃料气体。
在本实施方式中，从第1燃料喷射部126和第2燃料喷射部128喷射的燃料气体是将LNG(液化天然气)气化后的产物，但是不限于LNG，也能使用例如将LPG(液化石油气)、轻油、重油等气化后的产物。此外，作为气化后的燃料气体，也可以使用在常温成为气体的燃料、使液体燃料蒸发气化后的燃料、使液体燃料微粒化后的燃料等。
旋转编码器130设置于未图示的曲柄机构，检测出曲柄的角度信号(下面，称为曲柄角度信号)。
调节器150基于从上位的控制装置(未图示)输入的发动机输出指令值、和从来自旋转编码器130的曲柄角度信号判断的发动机转速，导出燃料喷射量，并将表示其信息输出至燃料喷射控制部152。
燃料喷射控制部152基于表示从调节器150输入的燃料喷射量的信息、和来自旋转编码器130的曲柄角度信号，控制连通至第1燃料喷射部126的燃料喷射阀和连通至第2燃料喷射部128的燃料喷射阀128a。本实施方式的燃料喷射控制部152构成为在燃料气体从第1燃料喷射部126的喷射完成之后，开始燃料气体从第2燃料喷射部128的喷射。
排气控制部154基于来自燃料喷射控制部152的燃料喷射量涉及的信号和来自旋转编码器130的曲柄角度信号，向排气阀驱动机构118输出排气阀操作信号。
下面，说明上述的单流扫气式二冲程发动机100的发动机循环中的各个控制部的动作。
图3是示出根据曲柄角度的各个控制部的动作的说明图，图4A至4F是示出活塞112的动作的概要图。在燃烧过程后的排气过程的开始时刻，排气端口116和扫气端口122面向燃烧室140而未连通，在燃烧室140(汽缸110内)中充满着排气(参考图3中示出的曲柄角度a、图4A)。
如果通过燃烧室140的燃烧作用产生的爆炸压力，活塞112下降并接近下死点，那么排气控制部154通过排气阀驱动装置118而将排气阀120开阀(参考图3中示出的曲柄角度b、图4B)。其后，根据活塞112的滑动动作而扫气端口112开口(参考图3中示出的曲柄角度c、图4C)。于是，活性气体从扫气端口122向汽缸110内吸入。
此时，充满燃烧室140(汽缸110内)的排气层通过从扫气端口122流入的活性气体层从排气端口116压出去。
其后，转移到活塞112从下死点向着上死点上升的压缩过程。燃料喷射控制部152基于表示从调节器150输入的燃料喷射量的信息、和通过来自旋转编码器130的曲柄角度信号导出的发动机转速等，将连通至第1燃料喷射部126的燃料喷射阀开阀。这样，燃料气体从第1燃料喷射部126的开口部126a向扫气端口122内喷射(第一喷射过程)。因此，向在扫气端口122吸入的活性气体喷射燃料气体，形成预混合气。
与上述排气层和活性气体层相比在汽缸的更下端侧形成该预混合气层，预混合气形成漩涡(回旋流)并在汽缸110内上升。
接着，燃料喷射控制部152将连通至第1燃料喷射部126的燃料喷射阀闭阀，并停止从第1燃料喷射部126向扫气端口122内的燃料气体的喷射。其后，扫气端口122由活塞112闭口，活性气体的吸入停止(参考图3中示出的曲柄角度d、图4D)。
活塞112(端部112a)位于比第2燃料喷射部128更靠近汽缸110的下端时，燃料喷射控制部152将连通至第2燃料喷射部128的燃料喷射阀128a开阀。因此，燃料气体从第2燃料喷射部128向在汽缸110内的从扫气端口122吸入至汽缸110的活性气体喷射(参考图3中的曲柄角度e、图4E，第2喷射过程)。
接着，燃料喷射控制部152将连通至第2燃料喷射部128的燃料喷射阀128a闭阀，并停止从第2燃料喷射部128向汽缸110内的燃料气体的喷射。
至此，排气控制部154将排气阀120维持在开阀状态，由于活塞112的上升，接着，燃烧室140(汽缸110内)的排气从排气端口116排出。其后，排气控制部154将排气阀120闭阀(参考图3中的曲柄角度f、图4F)。
通过在排气阀120闭阀状态下的活塞112的上升，预混合气在燃烧室140内被压缩。燃料油从先导喷射阀114喷射至在燃烧室140内充分地压缩的预混合气，在燃烧室140中预混合气燃烧。因此，如上所述，重复排气、吸气、压缩、燃烧过程。
此外，即使没有设置第2燃料喷射部128，通过设置在扫气端口122的第1燃料喷射部126导致的燃料气体的供给，也可使单流扫气式二冲程发动机100运转。但是，在汽缸110内的预混合气(燃料气体)的不均匀引起的燃烧效率的降低中有改善的余地。具体地用图5A至5G详细陈述。
图5A至5G是用于说明汽缸110内的预混合气q的流动的说明图。在图5A至5G中，为了使理解变得容易，将汽缸头110a和汽缸体110b的构造简略地一体化而示出，并抽出汽缸110的上端侧而示出。
首先，说明在图5E至图5G中示出的比较例。如在图5E中所示，排气阀1开着的期间，排气(图5E中，用网纹示出)通过从扫气端口2流入的活性气体p从排气阀1压出。
另外，在与活性气体p层相比更靠汽缸3的下端侧中，形成在活性气体p混合从第1燃料喷射部4喷射的燃料气体的预混合气q层。此时，汽缸3内的气体在接近汽缸3的壁表面的部位中由于与壁表面的摩擦和气体的粘性的影响而速度稍微下降，但是一般地与汽缸3的内径侧(中心侧)相比靠外径侧(周边侧)的一方上升速度更快。
这是因为漩涡s的影响导致汽缸3的外径侧的流速加快。另外，排气阀1对着排气端口5而位于汽缸3的内径侧。因此，排气端口5与排气阀1的缝隙向着汽缸3的外径侧开口，这也是汽缸3的外径侧的流速比内径侧加快的主要原因。
在活塞6向着上死点上升时，如在图5F中所示，在汽缸3内，完成排气的排出而保持活性气体p和预混合气q残留，成为如在图5G中示出的燃烧室7中的即将爆炸之前的状态。但是，由于如上所述在预混合气q的流速存在偏差，因而如在图5G中所示，残留着在汽缸3的内径侧只有活性气体的区域，或者即使包含预混合气q其浓度也稀薄的区域(在下面，仅称为只有活性气体p的区域)。
因此，在本实施方式中，排出在图5A中用网纹示出的排气之后，如在图5B中所示，对着活性气体p层，从设置在汽缸110的上端侧的第2燃料喷射部128喷射燃料气体。于是，活性气体p和燃料气体混合而形成预混合气q，如在图5C中所示，只有活性气体p的区域消失。因此，如在图5D中所示，在即将在燃烧室140产生爆炸之前，在燃烧室140内没有残留只有活性气体p的区域，燃料气体填充燃烧室140的全部，能实现有效的燃烧作用。
此外，通过实验等，在能确定活塞112上升时的汽缸110内容易产生活性气体p的区域(燃料气体浓度低的区域)的情况下，也可以构成为向着该区域从第2燃料喷射部128喷射燃料气体。
另外，在可从扫气端口122流入的活性气体p的量中存在界限，可用该活性气体p燃烧的燃烧气体的量也被限定。如上述的比较例，如果在燃烧室7中残留只有活性气体p的区域，那么该区域的活性气体p有可能没有充分地有助于燃烧而排出。在本实施方式中，几乎没有残留只有活性气体p的区域，能使包含在燃烧室140的大体全部活性气体p有助于燃烧。因此，有助于燃烧的活性气体p的量增加，相应地，可能增加可投入的燃料气体的量而提高输出。
(第1变形例)
在上述的实施方式中，说明了在排气阀120关闭之前燃料气体从第2燃料喷射部128喷射的情况。在第1变形例中，在关闭排气阀120之后，开始燃料气体从第2燃料喷射部128的喷射。此外，与上述实施方式实质功能相同的构成，省略说明。
图6是示出第1变形例中的根据曲柄角度的各个控制部的动作的说明图。如在图6中所示，在第1变形例中，在扫气端口122闭口、活性气体p的吸入停止之后(在图6中示出的曲柄角度d)，排气部154将排气阀120闭阀(在图6中示出的曲柄角度f)。
在排气阀120关闭之后，燃料喷射控制部152在第2燃料喷射部128开始燃料气体的喷射。
此外，为了能在排气阀120关闭之后开始燃料气体的喷射，第2燃料喷射部128设置在与排气阀120将排气端口116关闭时的活塞112的端部112a相比更靠近汽缸110的上端的位置。另外，在上述的实施方式中，第2燃料喷射部128的配置与第1变形例是同样的。
通过这样配置第2燃料喷射部128的构成，在排气阀120关闭之后，通过开始燃料气体从第2燃料喷射部128的喷射，从而至少能可靠地避免从第2燃料喷射部128喷射的燃料气体保持未燃烧而从排气阀120排出的窜漏。
(第2变形例)
在上述的实施方式和第1变形例中，说明了第2燃料喷射部128设置在与排气阀120将排气端口116关闭时的活塞112的端部112a相比更靠近汽缸110的上端的位置的情况。在第2变形例中，第2燃料喷射部128设置在与排气阀120将排气端口116关闭时的活塞112的端部112a相比更靠近汽缸110的下端(一端)的位置。此外，与上述实施方式和第1变形例实质功能相同的构成，省略说明。
图7A至7F是示出第2变形例中的活塞112的动作的概要图。图7A至7F示出与上述实施方式中的图4A至4F的每一个对应的时机的活塞112的位置。
如在图7A至7F中所示，在第2变形例中，第2燃料喷射部128设置在与上述实施方式和第1变形例相比更靠近汽缸110的下端的位置。
具体来说，如在图7A至7F中所示，第2燃料喷射部128设置在与排气阀120将排气端口116关闭时的活塞112的端部112a相比更靠近汽缸110的下端的位置。
与上述的实施方式同样，燃料喷射控制部152在至少开始从第1燃料喷射部126的燃料喷射之后、排气阀120关闭之前，并且在用活塞112堵塞第2燃料喷射部128之前(从图7D的状态迁移到图7E的状态的期间)，使燃料气体从第2燃料喷射部128喷射。
这样，即使与关闭排气阀120时的活塞112的端部112a的位置相比，将第2燃料喷射部128设置在汽缸110的下端侧，在燃烧室140中产生爆炸作用之前，燃料气体混合在只有活性气体p的区域而成为预混合气q，整体上能提高燃烧效率。另外，从第2燃料喷射部128喷射的燃料气体在汽缸110的下端侧中混入只有活性气体p的区域。因此，直到在燃烧室140中爆炸，能充分地确保该燃料气体与活性气体p混合的时间。
在上述的实施方式和变形例中，说明了第2燃料喷射部128在汽缸110内活塞112的冲程方向的位置相同而遍及汽缸110的全周设置的多个情况。但是，第2燃料喷射部128也可以是一个，也可以在活塞112的冲程方向的位置不同而多个设置。
另外，虽然在上述的实施方式和变形例中，说明了第1燃料喷射部126(开口部126a)在每个扫气端口122设置5个的情况，但是每个扫气端口122的第1燃料喷射部126的数目也可以是1个，并也可以是2个以外的多个。
上面，参照附图并说明了本发明的优选实施方式，但是本发明不限定于这样的实施方式，经由所附的权利要求书限定。如果是本领域技术人员，则能够想到在权利要求书记载的范畴中进行各种变型和修改是显而易见的，这些当然也属于本发明的技术范围。即，上述实施方式中示出的各构成部件的各种形状或组合等是一个示例，在不脱离本发明的主旨的范围内基于设计要求等，可进行构成的附加、省略、置换、以及其他的变更。
[产业上的可利用性]
本发明能够利用于单流扫气式二冲程发动机以及单流扫气式二冲程发动机的燃料喷射方法，其使将燃料气体喷射至从扫气端口吸入的活性气体而形成的预混合气燃烧。
符号说明
100   单流扫气式二冲程发动机
110   汽缸
112   活塞
112a  端部
116   排气端口
120   排气阀
122   扫气端口
126   第1燃料喷射部
128   第2燃料喷射部
140   燃烧室。

Claims (4)

1. 一种单流扫气式二冲程发动机，具备：
汽缸，其在内部形成燃烧室；
活塞，其在所述汽缸内滑动；
扫气端口，其设置在所述活塞的冲程方向中的所述汽缸的一端侧，根据所述活塞的滑动动作而将活性气体吸入至所述燃烧室；
第1燃料喷射部，其设置在所述扫气端口，向在该扫气端口吸入的所述活性气体喷射燃料气体；以及
第2燃料喷射部，其设置在所述冲程方向中比所述扫气端口更靠近所述汽缸的另一端的位置，向从所述扫气端口吸入至所述汽缸的所述活性气体喷射燃料气体。
2. 根据权利要求1所述的单流扫气式二冲程发动机，其特征在于，进一步具备：
排气端口，其设置在所述冲程方向中的所述汽缸的另一端侧；和
排气阀，其开闭所述排气端口，
所述第2燃料喷射部设置在与所述排气阀将所述排气端口关闭时的所述冲程方向中的对着所述汽缸的另一端的所述活塞的端部相比，更靠近所述冲程方向中的所述汽缸的另一端的位置。
3. 根据权利要求1所述的单流扫气式二冲程发动机，其特征在于，进一步具备：
排气端口，其设置在所述冲程方向中的所述汽缸的另一端侧；和
排气阀，其开闭所述排气端口，
所述第2燃料喷射部设置在与所述排气阀将所述排气端口关闭时的所述冲程方向中的对着所述汽缸的另一端的所述活塞的端部相比，更靠近所述冲程方向中的所述汽缸的一端的位置。
4. 一种单流扫气式二冲程发动机的燃料喷射方法，是在内部形成燃烧室的汽缸内的活塞的滑动时，向从扫气端口吸入的活性气体喷射燃料气体的单流扫气式二冲程发动机的燃料喷射方法，具有：
第1喷射过程，在活性气体从所述扫气端口吸入至所述汽缸内时，向该活性气体喷射燃料气体；以及
第2喷射过程，进一步向吸入至所述汽缸内之后的所述活性气体喷射燃料气体。
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Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110192015A (zh) * 2017-01-18 2019-08-30 本田技研工业株式会社 二冲程发动机
CN110821642A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种具有高能点火燃料的点火室式发动机及其控制方法
CN110821664A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种双燃料点火室式四冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821661A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种基于重整气的双燃料压燃式四冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821663A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种基于重整气的单一燃料压燃式二冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821655A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种基于重整气的单一燃料等离子电嘴式二冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821662A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种基于重整气的双燃料压燃式二冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821660A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种基于重整气的单一燃料火花塞式四冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821659A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种基于重整气的单一燃料点火室式二冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821643A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种具有高能点火燃料的点火室式发动机
CN110821654A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种基于重整气的双燃料火花塞式四冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821666A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种双燃料火花塞式四冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821665A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种基于重整气的双燃料等离子电嘴式二冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821638A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种具有高能点火燃料的点火室式发动机及其控制方法
CN110821652A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种基于重整气的双燃料点火室式二冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821653A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种基于重整气的双燃料点火室式四冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821650A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种双燃料点火室式二冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821651A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种双燃料等离子电嘴式二冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821641A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种具有高能点火燃料的点火室式发动机及其控制方法
CN110821639A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种具有高能点火燃料的多模式发动机及其控制方法
CN110821658A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种基于重整气的单一燃料点火室式四冲程发动机及燃烧控制方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK3214292T3 (da) * 2014-10-30 2020-01-06 Ihi Corp Jævnstrømsskylningstotaktsmotor
CN107002549B (zh) 2014-11-04 2020-01-31 株式会社 Ihi 直流扫气式双循环发动机
RU2673637C1 (ru) * 2017-06-20 2018-11-28 Акционерное общество "Центральное конструкторское бюро машиностроения" (АО "ЦКБМ") Антиреверсный механизм
JP7309114B2 (ja) * 2019-03-22 2023-07-18 株式会社三井E&S Du ユニフロー掃気式２サイクルエンジン

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04132857A (ja) * 1990-09-25 1992-05-07 Mazda Motor Corp エンジンの燃料供給装置
US5870982A (en) * 1997-11-12 1999-02-16 Strawz; Frank T. Intake valve of a supercharged two stroke engine
EP0900926A2 (en) * 1997-09-04 1999-03-10 David S.W. Yang Two cycle engine
CN2343354Y (zh) * 1998-09-28 1999-10-13 光阳工业股份有限公司 能分层扫气的摩托车二行程引擎
CN1239180A (zh) * 1998-06-15 1999-12-22 瓦特西拉Nsd施韦兹公司 柴油机
JP2012036780A (ja) * 2010-08-05 2012-02-23 Diesel United:Kk ２ストロークガス機関
JP2012154188A (ja) * 2011-01-24 2012-08-16 Ihi Corp ２サイクルエンジン

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DK176118B1 (da) * 1997-04-29 2006-09-04 Man B & W Diesel As Fremgangsmåde til drift af en trykladet dual fuel forbrændingsmotor af dieseltypen og en sådan motor
GB0007923D0 (en) * 2000-03-31 2000-05-17 Npower A two stroke internal combustion engine
DE102011003909B4 (de) 2011-02-10 2018-05-30 Man Diesel & Turbo Se Zweitaktbrennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben derselben
JP5395848B2 (ja) * 2011-06-24 2014-01-22 三井造船株式会社 低速２サイクルガスエンジン

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04132857A (ja) * 1990-09-25 1992-05-07 Mazda Motor Corp エンジンの燃料供給装置
EP0900926A2 (en) * 1997-09-04 1999-03-10 David S.W. Yang Two cycle engine
US5870982A (en) * 1997-11-12 1999-02-16 Strawz; Frank T. Intake valve of a supercharged two stroke engine
CN1239180A (zh) * 1998-06-15 1999-12-22 瓦特西拉Nsd施韦兹公司 柴油机
CN2343354Y (zh) * 1998-09-28 1999-10-13 光阳工业股份有限公司 能分层扫气的摩托车二行程引擎
JP2012036780A (ja) * 2010-08-05 2012-02-23 Diesel United:Kk ２ストロークガス機関
JP2012154188A (ja) * 2011-01-24 2012-08-16 Ihi Corp ２サイクルエンジン

Cited By (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110192015A (zh) * 2017-01-18 2019-08-30 本田技研工业株式会社 二冲程发动机
CN110821642A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种具有高能点火燃料的点火室式发动机及其控制方法
CN110821664A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种双燃料点火室式四冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821661A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种基于重整气的双燃料压燃式四冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821663A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种基于重整气的单一燃料压燃式二冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821655A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种基于重整气的单一燃料等离子电嘴式二冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821662A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种基于重整气的双燃料压燃式二冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821660A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种基于重整气的单一燃料火花塞式四冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821659A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种基于重整气的单一燃料点火室式二冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821643A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种具有高能点火燃料的点火室式发动机
CN110821654A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种基于重整气的双燃料火花塞式四冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821666A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种双燃料火花塞式四冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821665A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种基于重整气的双燃料等离子电嘴式二冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821638A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种具有高能点火燃料的点火室式发动机及其控制方法
CN110821652A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种基于重整气的双燃料点火室式二冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821653A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种基于重整气的双燃料点火室式四冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821650A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种双燃料点火室式二冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821651A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种双燃料等离子电嘴式二冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821641A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种具有高能点火燃料的点火室式发动机及其控制方法
CN110821639A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种具有高能点火燃料的多模式发动机及其控制方法
CN110821658A (zh) * 2018-08-07 2020-02-21 大连理工大学 一种基于重整气的单一燃料点火室式四冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821661B (zh) * 2018-08-07 2022-04-01 大连理工大学 一种基于重整气的双燃料压燃式四冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821654B (zh) * 2018-08-07 2022-04-01 大连理工大学 一种基于重整气的双燃料火花塞式四冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821639B (zh) * 2018-08-07 2022-04-05 大连理工大学 一种具有高能点火燃料的多模式发动机及其控制方法
CN110821643B (zh) * 2018-08-07 2022-04-05 大连理工大学 一种具有高能点火燃料的点火室式发动机
CN110821655B (zh) * 2018-08-07 2022-04-05 大连理工大学 一种基于重整气的单一燃料等离子电嘴式二冲程发动机及燃烧控制方法
CN110821638B (zh) * 2018-08-07 2022-04-05 大连理工大学 一种具有高能点火燃料的点火室式发动机及其控制方法

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