JP2019060252A - 内燃機関 - Google Patents
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Abstract
Description
この場合、吸気ポートと比較的近い位置で圧縮空気をスワール流に干渉させることができ、スワール流を効率的にタンブル流に変換することができる。
この場合、ピストンが吸気行程における上死点から下死点の間の中間点まで下降したときに圧縮空気を噴射することにより、初期燃焼時における燃焼速度の増大に適したタンブル流を形成することができる。
この場合、圧縮空気がスワール流に対して複数箇所にて交差することから、スワール流をよりタンブル流に引き込み易くなる。
以下、第1の実施形態に係る内燃機関について図面を参照して説明する。本実施形態の内燃機関は、天然ガスを燃料とする火花点火式のガスエンジン(以下、単に「エンジン」と表記する)であり、燃焼室に単一の吸気ポート(吸気弁)および単一の排気ポート(排気弁)を備える二弁式のエンジンである。
(1)ピストン14が下降する吸気行程において吸気ポート16から燃焼室15へ吸気されることにより、燃焼室15にてスワール流Sが生じる。圧縮空気インジェクタ21は、ピストン14が下降する吸気行程において圧縮空気を噴射する。圧縮空気の噴射により燃焼室15においてタンブル流Tが形成されるとともに、タンブル流Tがスワール流Sに対して交差して干渉することにより、スワール流Sはタンブル流Tに引き込まれる。このため、燃焼室15における流体エネルギーのうち、タンブル流Tによる流体エネルギーが占める割合がスワール流Sによる流体エネルギーが占める割合よりも高くなる。燃焼室15におけるタンブル流を強化することができる。燃焼室15においてタンブル流Tが支配的となることにより、初期燃焼時の燃焼速度は増大して熱効率は向上する、よって、燃費の向上を図ることができる。
第1の実施形態の変形例について説明する。本実施形態では、圧縮空気インジェクタ21の噴射方向が、平面視において、吸気ポート16の吸気が流れる方向と平行であって、かつ、仮想線L1と一致する方向となるように、圧縮空気インジェクタ21を配置した。圧縮空気インジェクタ21の噴射方向は、例えば、図8に示すように、吸気ポート16側に噴射方向が向かう噴口23を備えた圧縮空気インジェクタ21を配置してもよい。本変形例は第1の実施形態と同等の作用効果を奏する。
次に、第2の実施形態に係るエンジンについて説明する。本実施形態は、圧縮空気インジェクタが複数の噴口を備える点で第1の実施形態と相違し、その他の構成は第1の実施形態と同一である。本実施形態では、第1の実施形態と同じ構成については、第1の実施形態の説明を援用し、共通の符号を用いる。
○ 上記の実施形態では、圧縮空気インジェクタの軸方向がシリンダボアの中心軸線に対して傾斜するように、圧縮空気インジェクタをシリンダヘッドに設けたが、この限りではない。例えば、圧縮空気インジェクタの軸方向がシリンダボアの中心軸線と一致するように圧縮空気インジェクタをシリンダヘッドに設けてもよい。
○ 上記の実施形態では、圧縮空気の圧力源としてエアコンプレッサを用いたが、エアコンプレッサに代えて圧縮空気ボンベを用いてもよい。圧縮空気ボンベを用いる場合は、エアコンプレッサを用いる場合と比較して、エンジンの動力損失を低減することができる。
○ 第2の実施形態では、複数の噴口の孔径は同一としたが、互いに異なる孔径としてもよい。噴口の数も3個に限定されず、例えば、2個の噴口を設けるようにしてもよい。
11 シリンダブロック
11A ボア壁
12 シリンダヘッド
13 シリンダボア
14 ピストン
15 燃焼室
16 吸気ポート
17 排気ポート
18 吸気弁
19 排気弁
20 点火プラグ
21、31 圧縮空気インジェクタ
23 噴口
24 エアコンプレッサ
25 配管
33 第1噴口
34 第2噴口
35 第3噴口
L1、L2 仮想線
P シリンダボアの中心
S スワール流
T タンブル流
TDC 上死点
BDC 下死点
Claims (4)
- 往復移動するピストンが収容されるシリンダボアと、
前記ピストンにより前記シリンダボア内に形成される燃焼室と、
前記燃焼室に対して配置される単一の吸気ポートおよび単一の排気ポートと、
前記吸気ポートを開閉する吸気弁および前記排気ポートを開閉する排気弁と、を備え、
吸気行程における前記吸気ポートからの吸気により前記燃焼室にスワール流が形成される内燃機関において、
前記吸気ポートと前記排気ポートとの間に設けられ、前記吸気行程にて前記燃焼室におけるボア壁へ向けて圧縮空気を噴射することにより、前記燃焼室にタンブル流を形成する圧縮空気インジェクタを備え、
前記圧縮空気インジェクタにより噴射された圧縮空気を前記スワール流に干渉させ、前記スワール流をタンブル流に引き込むことを特徴とする内燃機関。 - 前記圧縮空気インジェクタから前記ボア壁へ向けて噴射される圧縮空気の前記燃焼室の平面視における噴射方向は、前記圧縮空気インジェクタの噴口を通り、かつ、前記吸気ポートに接続された吸気通路内を流れる吸気の流れに沿う仮想線と、前記圧縮空気インジェクタの噴口を通り、かつ、前記吸気ポートの中心を通る仮想線との間の平面視扇状の範囲に含まれていることを特徴とする請求項1記載の内燃機関。
- 前記圧縮空気インジェクタは、吸気行程において、前記ピストンが上死点から下死点の間の中間点まで下降したときに、圧縮空気を噴射することを特徴とする請求項1又は2記載の内燃機関。
- 前記圧縮空気インジェクタは、前記燃焼室の周方向における複数の方向へ圧縮空気を噴射する複数の噴口を備えることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項記載の内燃機関。
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JP2017183810A JP6798460B2 (ja) | 2017-09-25 | 2017-09-25 | 内燃機関 |
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JP6798460B2 JP6798460B2 (ja) | 2020-12-09 |
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JP2017183810A Active JP6798460B2 (ja) | 2017-09-25 | 2017-09-25 | 内燃機関 |
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- 2017-09-25 JP JP2017183810A patent/JP6798460B2/ja active Active
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JP6798460B2 (ja) | 2020-12-09 |
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